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【発明の名称】 切削加工方法およびその切削加工方法により製造された圧力容器
【発明者】 【氏名】荒 井 信 治

【要約】 【課題】対象物表面を効率良くR形状に加工することができる切削加工方法を提供する。

【構成】切削加工方法10は、丸駒フライス21と主軸22とを有するマシニングセンタ23を用いて対象物24の表面24aをR形状に加工する。切削加工方法10は、対象物24の表面24aがマシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25に対して10度乃至60度傾くよう対象物24を固定する工程11と、丸駒フライス21を直線移動させて対象物24の表面24aを切削し一の溝26aを形成する工程12と、一の溝26aに隣接する位置に丸駒フライス21を移動させ、丸駒フライス21を一の溝26aと平行に直線移動させて対象物24の表面24aを切削して他の溝26bを形成する工程13とを備えている。その後、工程12と工程13とを順次繰り返すことにより、対象物24の表面24aに所望のR形状を形成する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
丸駒フライスと、先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をR形状に加工する切削加工方法において、
対象物表面がマシニングセンタの主軸と直交する平面に対して10度乃至60度傾くよう対象物を固定する工程と、
マシニングセンタの主軸と直交する平面に対して傾斜する対象物表面に沿って丸駒フライスを直線移動させて対象物表面を切削し細長状の一の溝を形成する工程と、
一の溝に隣接する位置に丸駒フライスを移動させ、対象物表面に沿って丸駒フライスを一の溝と平行に直線移動させて対象物表面を切削して細長状の他の溝を形成する工程と、を備え、
一の溝を形成する工程と他の溝を形成する工程とを順次繰り返すことにより、対象物表面に所望のR形状を形成することを特徴とする切削加工方法。
【請求項2】
円筒形状からなる圧力容器本体と、圧力容器本体の外面に溶接により固着された対象物とを備えた圧力容器であって、
対象物は、
丸駒フライスと、先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をR形状に加工する切削加工方法であって、
対象物表面がマシニングセンタの主軸と直交する平面に対して10度乃至60度傾くよう対象物を固定する工程と、
マシニングセンタの主軸と直交する平面に対して傾斜する対象物表面に沿って丸駒フライスを直線移動させて対象物表面を切削し細長状の一の溝を形成する工程と、
一の溝に隣接する位置に丸駒フライスを移動させ、対象物表面に沿って丸駒フライスを一の溝と平行に直線移動させて対象物表面を切削して細長状の他の溝を形成する工程と、を備え、
一の溝を形成する工程と他の溝を形成する工程とを順次繰り返すことにより、対象物表面に所望のR形状を形成する切削加工方法により切削加工されていることを特徴とする圧力容器。
【請求項3】
対象物は、フランジからなることを特徴とする請求項2に記載の圧力容器。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、丸駒フライスと先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をR形状に加工する切削加工方法に係り、とりわけ、円筒形状からなる圧力容器本体に取り付けられるフランジ等の対象物表面をR形状に加工する切削加工方法、およびその切削加工方法により製造された圧力容器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、円筒形状からなるGIS用圧力容器本体の表面にフランジ等の部品が溶接により取り付けられている。この場合、フランジ等からなる部品の取り付け面は、予め圧力容器本体の円筒面に沿うようにR形状に加工される。
【0003】
すなわち、図6に示すように、フランジ等からなる部品50は、円筒形状からなる圧力容器本体に取り付けられるようにR形状に加工される。この場合、この部品50の表面51が切削加工され、部品50の表面51にR形状面54が形成される。
【0004】
部品50の表面51を切削加工する工作機械53は、先端に取り付けられた細長いエンドミル52を有し、このエンドミル52側面には切れ刃52aが形成されている。このエンドミル52の切れ刃52aが所定のR形状に沿って移動し、これにより部品50の表面51が輪郭切削されてR形状面54が形成される。
【特許文献1】特許平9−155622号公報
【特許文献2】特開平4−200887号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述のように、部品50の表面51を切削加工してR形状面54を形成する際、エンドミル52が用いられる。この際、部品50の片側(図6の左側または右側)からエンドミル52により切削加工する場合、部品50の幅W(部品50がフランジの場合、フランジの直径)以上の突き出し長さを有するエンドミル52を用いる必要がある。他方、部品50の両側(図6の左側および右側)からエンドミル52により切削加工する場合、部品50の幅W(例えばフランジの直径)の2分の1以上、すなわちW/2以上の突き出し長さを有するエンドミル52を用いる必要がある。したがって、部品50の幅W(例えばフランジの直径)が大きくなると、これに伴い長いエンドミル52を用いる必要が生じる。
【0006】
しかしながら、このような長いエンドミル52を使用する場合、エンドミル52自体の剛性を確保することが難しい。また、長いエンドミル52を使用する場合、工作機械53の主軸53aにかかる曲げモーメントが増大する。このため、部品50の表面51を能率よく切削加工することが難しい。
【0007】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、円筒形状からなる圧力容器本体等に取り付けられるフランジ等の対象物表面をR形状に加工する際、対象物が大きくても効率良く加工することができる切削加工方法、およびその切削加工方法により製造された圧力容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、丸駒フライスと、先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をR形状に加工する切削加工方法において、対象物表面がマシニングセンタの主軸と直交する平面に対して10度乃至60度傾くよう対象物を固定する工程と、マシニングセンタの主軸と直交する平面に対して傾斜する対象物表面に沿って丸駒フライスを直線移動させて対象物表面を切削し細長状の一の溝を形成する工程と、一の溝に隣接する位置に丸駒フライスを移動させ、対象物表面に沿って丸駒フライスを一の溝と平行に直線移動させて対象物表面を切削して細長状の他の溝を形成する工程と、を備え、一の溝を形成する工程と他の溝を形成する工程とを順次繰り返すことにより、対象物表面に所望のR形状を形成することを特徴とする切削加工方法である。
【0009】
本発明は、円筒形状からなる圧力容器本体と、圧力容器本体の外面に溶接により固着された対象物とを備えた圧力容器において、対象物は、丸駒フライスと、先端に丸駒フライスを保持する主軸とを有するマシニングセンタを用いて対象物表面をR形状に加工する切削加工方法であって、対象物表面がマシニングセンタの主軸と直交する平面に対して10度乃至60度傾くよう対象物を固定する工程と、マシニングセンタの主軸と直交する平面に対して傾斜する対象物表面に沿って丸駒フライスを直線移動させて対象物表面を切削し細長状の一の溝を形成する工程と、一の溝に隣接する位置に丸駒フライスを移動させ、対象物表面に沿って丸駒フライスを一の溝と平行に直線移動させて対象物表面を切削して細長状の他の溝を形成する工程と、を備え、一の溝を形成する工程と他の溝を形成する工程とを順次繰り返すことにより、対象物表面に所望のR形状を形成する切削加工方法により切削加工されていることを特徴とする圧力容器である。
【0010】
本発明は、対象物は、フランジからなることを特徴とする圧力容器である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、対象物表面をR形状に切削加工する際、丸駒フライスを用いて対象物表面を切削し、対象物表面にR形状を形成することができる。このため対象物表面を切削するために長いエンドミルを用いる必要がないので、対象物が大きい場合であっても効率良く短時間に切削加工することができる。
【0012】
また、本発明によれば、圧力容器本体の外面に溶接される対象物のR部を高能率に加工することができるので、圧力容器のコストを全体として低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
第1の実施の形態
以下、本発明の第1の実施の形態について、図1乃至図4を参照して説明する。
ここで、図1は、本発明の第1の実施の形態を示すフロー図である。また、図2(a)は、本発明の第1の実施の形態を示す斜視図であり、図2(b)は、本発明の第1の実施の形態を示す平面図であり、図2(c)は、本発明の第1の実施の形態を示す側面図である。また、図3は、本実施の形態についての具体的実施例を示す概略図であり、図4(a)(b)(c)(d)は、それぞれ様々な形状からなる切削加工される対象物を示す斜視図である。
【0014】
まず、図1、図2(a)(b)(c)、および図4(a)(b)(c)(d)により、本実施の形態による切削加工方法の概略について説明する。
図1および図2(a)(b)(c)に示すように、切削加工方法10は、丸駒フライス21と、先端に丸駒フライス21を保持する主軸22とを有するマシニングセンタ23を用いて対象物24の表面24aをR形状に加工するものである。
【0015】
切削加工方法10は、まず、対象物24の表面24aがマシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25(図2(b)におけるX−Y平面)に対して10°乃至60°傾くよう対象物24を固定保持手段20により固定する(工程11)。すなわち、図2(b)に示すように、R形状に加工する対象物24をマシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25に対してX−Z平面上で角θ(θは10°乃至60°)だけ傾けた姿勢で固定する。
【0016】
なお、図2(a)(b)(c)において、対象物24の表面24aは矩形形状からなっているが、対象物24の表面24aの形状はこれに限られない。例えば、対象物24としては図4(a)(b)(c)(d)に示すような様々な形状のものを用いることができる。
【0017】
すなわち、対象物24として、円筒状フランジ35(図4(a)参照)、円筒状丸ボス36(図4(b)参照)、角柱状角ボス37(図4(c)参照)、および偏心した位置に取り付ける傾斜表面を有する円筒状ボス38(図4(d)参照)等を用いることができる。これら、フランジ35、丸ボス36、角ボス37、および偏心した位置に取り付けるボス38の表面を、本実施の形態による切削加工方法によりR形状に加工して、円筒形状からなる圧力容器本体の外面に溶接により固着するようになっている。
【0018】
次に、このようにして表面24aがマシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25に対して傾斜するよう対象物24の表面24aに沿って、丸駒フライス21を直線移動させて、対象物24の表面24aを切削し、細長状の一の溝26aを形成する(工程12)。すなわち、丸駒フライス21を、マシニングセンタ23の主軸22を中心に回転させながら、対象物24の表面24aに沿って直線L方向に直線移動させる。この際、対象物24の表面24aは側断面が楕円形状に削り取られ、表面24aに一の溝26aが形成される(図2(c)の符号27a)。
【0019】
次に、一の溝26aに隣接する位置に丸駒フライス21を移動させ、対象物24の表面24aに沿って丸駒フライス21を一の溝26aと平行に直線L方向に直線移動させ、対象物24の表面24aを切削して細長状の他の溝26bを形成する(工程13)。このとき、丸駒フライス21を加工しようとするR形状に沿って若干ずらして移動させ、次に、丸駒フライス21をマシニングセンタ23の主軸22を中心に回転させながら、対象物24の表面24aに沿って直線移動させる。この際、対象物24の表面24aは側断面が楕円形状に削り取られ、表面24aに他の溝26aが形成される(図2(c)の符号27b)。
【0020】
その後、一の溝26aを形成する工程12と他の溝26bを形成する工程13とを同様に繰り返すことにより、対象物24の表面24aに所望のR形状を形成するようになっている。このとき、図2(a)において、対象物24の表面24aに、一の溝26aと他の溝26bが順次形成され、これにより対象物24の表面24aにR形状が形成されるようになっている(図2(c)の符号28)。
【0021】
なお、R形状とは、例えば円筒形状からなる圧力容器本体の外面に取り付けることができる程度に湾曲した曲面形状であればよく、実際には各溝間に凸部が形成されている。例えば、図2(a)において、溝26aと溝26bとの間には凸部29aが形成されている。
【0022】
次に、本実施の形態についての具体的実施例を図3を用いて説明する。
図3において、丸駒フライス21により対象物24の表面24aが切削加工される。これにより、対象物24の表面24aに、一の溝26aと、この一の溝26aに隣接する溝26bとが形成されている。また、溝26aと溝26bとの間に凸部29aが形成されている。
【0023】
この場合、例えば、丸駒フライス21の工具半径Rを50mmとし、対象物24の表面24aとマシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25とがなす角度θを30°とし、丸駒フライス21のずらし量(溝26a中心と溝26b中心との間の距離)fを15mmとする。
【0024】
この場合、凸部29aの高さhは、
h=f・sinθ/(8・R)=15×sin30°/(8×50)=0.28mmとなる。
したがって、凸部29aの高さhは十分に小さいため、対象物24を圧力容器本体の側面に溶接で取り付けることができる。
【0025】
ところで、本実施の形態において、対象物24の表面24aとマシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25とがなす角θは、加工部品(対象物24)、工具(丸駒フライス21等)、ジグ(図示せず)、および工作機械(マシニングセンタ23等)間の相互干渉を考慮して、10°乃至60°の値に設定されている。すなわち、角θが10°未満であるか、または角θが60°を上回る場合、上述した加工部品、工具、ジグ、および工作機械が互いに干渉するおそれがある。
【0026】
また、丸駒フライス21の工具半径R、および丸駒フライス21のずらし量fは、加工の効率を考慮して、凸部29aの高さhが3mmを超えないように設定されるのが好ましい。
【0027】
また、図2(b)において、対象物24の表面24aは、マシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25に対してX−Z平面上で角θ(θ=10°乃至60°)だけ傾けた姿勢で固定されているが(上述した工程11)、工作機械の構成によっては、マシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25に対してY−Z平面上で角θ(θ=10°乃至60°)だけ傾けた姿勢で固定しても良い。
【0028】
さらに、マシニングセンタ23の構成によっては、対象物24を傾斜させることなく、マシニングセンタ23の主軸22を対象物24に対して傾斜させ、マシニングセンタ23を上述したのと同様に相対的に移動させても良い。
【0029】
本実施の形態において、切削工具として使用される丸駒フライス21は上述したエンドミルと比べて剛性が高い。また加工される対象物24の側面からではなく、対象物24の正面に近い方向から角度を付けて加工を行うので、丸駒フライス21からなる切削工具の突き出し長さは、エンドミルからなる切削工具よりも短くなっている。
【0030】
このように、本実施の形態によれば、対象物24をR形状に切削加工する際、長いエンドミルを用いることがないので、対象物24が大きい場合であっても効率よく短時間に加工することができる。すなわち、丸駒フライス21は工具としての剛性が高く、突き出し長さが比較的短いため、高い効率で対象物24をR形状に加工することができる。具体的には、本実施の形態による切削加工方法に要する時間は、エンドミルを使用して切削加工するのに要する時間と比較して30%乃至60%程度短縮することができる。
【0031】
また、本実施の形態によれば、エンドミルを使用して対象物を切削加工する場合と異なり、切削工具の長さによる制限を受けないので、工作機械の加工可能サイズを超えない範囲において、大きい部品からなる対象物24をR形状に加工することができる。
【0032】
第2の実施の形態
次に、本発明の第2の実施の形態について図5を参照して説明する。
ここで、図5は、本発明の第2の実施の形態を示す斜視図である。図5に示す第2の実施の形態は、対象物24が圧力容器本体41に溶接により固着されている点が異なるものであり、他の構成は上述した第1の実施の形態と略同一である。図5において、図1乃至図4に示す第1の実施の形態と同一部分には同一の部号を付して詳細な説明は省略する。
【0033】
まず、図5により本実施の形態による圧力容器の概略について説明する。
図5に示すように、圧力容器40は、略円筒形状からなる圧力容器本体41と、圧力容器本体41の外面41aに溶接により固着された対象物24とを備えている。
【0034】
このうち対象物24は、第1の実施の形態と同様に、丸駒フライス21と、先端に丸駒フライス21を保持する主軸22とを有するマシニングセンタ23を用いて対象物24の表面24aをR形状に加工する切削加工方法10により加工されている。
【0035】
この切削加工方法10は、対象物24の表面24aがマシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25に対して10度乃至60度傾くよう対象物24を固定する工程11と、マシニングセンタ23の主軸22と直交する平面25に対して傾斜する対象物24の表面24aに沿って丸駒フライス21を直線L方向に直線移動させて対象物24の表面24aを切削し細長状の一の溝26aを形成する工程12とを備えている。
【0036】
また、一の溝26aを形成する工程12の後、一の溝26aに隣接する位置に丸駒フライス21を移動させ、対象物24の表面24aに沿って丸駒フライス21を一の溝26aと平行に直線L方向に直線移動させて対象物24の表面24aを切削して細長状の他の溝26bが形成される(工程13)。
【0037】
次に、一の溝26aを形成する工程12と他の溝26bを形成する工程13とを順次繰り返すことにより、対象物24の表面24aに所望のR形状が形成される。
【0038】
なお、対象物24としては図4(a)(b)(c)(d)に示すような、フランジ35、丸ボス36、角ボス37、および偏心した位置に取り付けるボス38等を用いることもできる。
【0039】
このように、本実施の形態によれば、圧力容器本体41の外面41aに溶接される、ほとんどの対象物24のR部を高能率に切削加工することができるので、圧力容器40のコストを全体として低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明による切削加工方法の第1の実施の形態を示すフロー図。
【図2】本発明による切削加工方法の第1の実施の形態を示す図。
【図3】本発明による切削加工方法の具体的実施例を示す概略図。
【図4】様々な形状からなる対象物を示す図。
【図5】本発明による圧力容器の第2の実施の形態を示す斜視図。
【図6】従来の切削加工方法を示す斜視図。
【符号の説明】
【0041】
10 切削加工方法
11 対象物を固定する工程
12 一の溝を形成する工程
13 他の溝を形成する工程
20 固定保持手段
21 丸駒フライス
22 主軸
23 マシニングセンタ
24 対象物
24a 表面
25 平面
26a、26b 溝
29a 凸部
35 フランジ
36 丸ボス
37 角ボス
38 ボス
40 圧力容器
41 圧力容器本体
41a 外面
50 部品
51 表面
52 エンドミル
52a 切れ刃
53 工作機械
53a 主軸
54 R形状面
【出願人】 【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】 平成18年8月23日(2006.8.23)
【代理人】 【識別番号】100075812
【弁理士】
【氏名又は名称】吉武 賢次

【識別番号】100091982
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 浩之

【識別番号】100096895
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 淳平

【識別番号】100117787
【弁理士】
【氏名又は名称】勝沼 宏仁


【公開番号】 特開2008−49426(P2008−49426A)
【公開日】 平成20年3月6日(2008.3.6)
【出願番号】 特願2006−226626(P2006−226626)