机室的制造方法与流程

1.本公开涉及机室的制造方法。
2.本技术关于2020年9月15日在日本技术的特愿2020-154460号而主张优先权，将其内容援引于此。


背景技术：

3.在专利文献1中公开了一种具备机室的离心式压缩机，该机室形成为筒状、且在其内部能够收容转子。在该结构中，机室一体地形成有吸入嘴、喷出嘴，该吸入嘴、喷出嘴从圆筒状的机室的主体部分向径向的外侧突出。
4.为了制造这样的机室，通常使用车削加工。在车削加工中，使载置有工件的工作台绕铅垂轴高速旋转，该工件预先形成为筒状、且成为机室的主体部分。由此，工件与工作台一起绕铅垂轴高速旋转。在该状态下，针对筒状的工件，向其径向的内侧插入工具，使工具的前端抵靠于工件的内周面。由此，绕铅垂轴旋转的工件的内周面相对于工具的前端而进行相对移动，工件的内周面被切削加工。
5.在先技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：国际公开第2017/094064号


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.此外，如上在机室上形成有从工件的外周面突出的吸入嘴、喷出嘴。在机室为大型的情况下，该吸入嘴、喷出嘴的重量非常大。因此，由于吸入嘴、喷出嘴的缘故，工件自身的重心有时以从中心轴偏移的方式偏心。当为了对这样的工件进行车削加工而使工作台高速旋转时，由于作为重物的吸入嘴、喷出嘴的缘故而偏心的状态下的工件受到大的离心力作用。其结果是，有可能高速旋转的工件的平衡大幅破坏、不能确保加工精度。因此，为了确保偏心了的工件的加工时的平衡，需要抑制工作台的转速而抑制由吸入嘴、喷出嘴产生的离心力的影响。然而，在抑制了工作台的转速的情况下，加工所需的时间增大。
10.本公开提供一种即便是大型的机室也能够抑制在加工时破坏平衡同时还抑制加工时间的机室的制造方法。
11.用于解决课题的方案
12.本公开的机室的制造方法中，所述机室具有形成为以轴线为中心延伸的筒状的机室主体、以及从所述机室主体朝向以所述轴线为基准的径向的外侧突出且与所述机室主体的内部连通的吸入嘴及排出嘴，其中，所述机室的制造方法包括：准备机室形成构件的工序，该机室形成构件具有形成为筒状的机室主体形成部、以及从所述机室主体形成部朝向所述径向的外侧突出的突出部形成部；在能够以沿着铅垂方向延伸的工作台轴为中心而旋转的工作台上载置所述机室形成构件，相对于所述机室形成构件在所述径向的内侧配置能
够以工具轴为中心而旋转的工具的工序；以及一边使所述工作台与所述机室形成构件一起以所述工作台轴为中心而旋转、并且使所述工具以所述工具轴为中心而旋转，一边利用所述工具对所述机室形成构件的内周面进行切削加工而形成所述机室的工序。
13.发明效果
14.根据本公开的机室的制造方法，即便是大型的机室，也能够抑制在加工时破坏平衡，同时还抑制加工时间。
附图说明
15.图1是表示通过本公开的实施方式的机室的制造方法而制造的机室的简要结构的剖视图。
16.图2是表示本公开的实施方式的机室的制造方法的步骤的流程图。
17.图3是表示在准备机室形成构件的工序中预先准备的机室形成构件的剖视图。
18.图4是表示在机室的端面形成有第一基准面及第二基准面的状态的剖视图。
19.图5是表示形成机室的工序的剖视图。
20.图6是表示通过上述实施方式的机室的制造方法而形成的、在机室主体形成部的内周面形成的加工痕的图。
21.图7是表示因车削加工而产生的加工痕的参考图。
22.图8是表示在本公开的实施方式的机室的制造方法的变形例中使用的工具的变形例的图。
23.图9是表示由上述实施方式的机室的制造方法的变形例的工具形成的、在机室主体形成部的内周面形成的加工痕的图。
24.附图标记说明：
[0025]1…
旋转机械
[0026]2…
转子
[0027]3…
转子主体
[0028]4…
叶轮
[0029]5…
机室
[0030]6…
机室主体
[0031]
6g
…
内周面
[0032]
6s、6t
…
端面
[0033]
21
…
工作台
[0034]
21a
…
载置面
[0035]
21s
…
工作台轴
[0036]
22、22b
…
工具
[0037]
22m
…
工作台驱动机构
[0038]
22s、22t
…
工具轴
[0039]
50
…
加工机械
[0040]
51
…
主轴
[0041]
51s
…
工作轴
[0042]
52、52b
…
头构件
[0043]
71
…
吸入嘴
[0044]
72
…
排出嘴
[0045]
100
…
机室形成构件
[0046]
101
…
机室主体形成部
[0047]
101g
…
内周面
[0048]
102
…
突出部形成部
[0049]
201
…
第一基准面
[0050]
202
…
第二基准面
[0051]
ar
…
轴线
[0052]
da
…
轴向
[0053]
da1
…
第一侧
[0054]
da2
…
第二侧
[0055]
dc
…
周向
[0056]
dr
…
径向
[0057]
dri
…
内侧
[0058]
dro
…
外侧
[0059]
dv
…
铅垂方向
[0060]
s1
…
机室的制造方法
[0061]
s2
…
准备机室形成构件的工序
[0062]
s3
…
将机室形成构件载置于工作台上并配置工具的工序
[0063]
s4
…
形成机室的工序
[0064]
t1、t2、t11
…
加工痕。
具体实施方式
[0065]
以下，参照附图，来说明本公开的机室的制造方法的具体实施方式。然而，本公开并非仅限定于本实施方式。
[0066]
(机室的结构)
[0067]
如图1所示，机室5构成旋转机械1的一部分。旋转机械1主要具备转子2和机室5。在本公开的实施方式中，旋转机械1例如是多级式的离心式压缩机。
[0068]
转子2具备转子主体3和多个叶轮4。转子主体3以轴线ar为中心而沿着轴向da延伸。转子主体3被轴承部(未图示)支承为以轴线ar为中心旋转自如。
[0069]
需要说明的是，以下，轴线ar延伸的方向设为轴向da。以轴线ar为基准的径向仅设为径向dr。以轴线ar为中心的绕转子2的方向设为周向dc。
[0070]
叶轮4在轴向da上隔开间隔而配置有多个。各叶轮4相对于转子主体3而固定于径向dr的外侧。各叶轮4能够与转子主体3一体以轴线ar为中心进行旋转。
[0071]
机室5配置为覆盖转子2。机室5具有机室主体6、吸入嘴71、排出嘴72。机室主体6形成为以轴线ar为中心沿着轴向da延伸的筒状。吸入嘴71及排出嘴72从机室主体6朝向径向dr的外侧dro突出。在本实施方式中，吸入嘴71将从外部供给来的工作流体导向机室主体6
的内部。排出嘴72将在机室主体6的内部中流过的工作流体向外部排出。
[0072]
(机室的制造方法的步骤)
[0073]
上述那样的机室5通过对预先形成为规定形状的机室形成构件100(参照图3)实施切削加工而形成。如图2所示，机室5的制造方法s1具备准备机室形成构件100的工序s2、将机室形成构件100载置于工作台21上并配置工具22的工序s3、以及形成机室5的工序s4。
[0074]
在准备机室形成构件100的工序s2中，如图3所示那样，准备机室形成构件100。机室形成构件100具有：机室主体形成部101，其形成机室主体6；以及突出部形成部102，其形成吸入嘴71、排出嘴72那样的从机室主体6突出的突出部。机室主体形成部101通过被实施规定的加工而成为上述机室主体6。机室主体形成部101呈以轴线ar为中心沿着轴向da延伸的筒状。突出部形成部102通过被实施规定的加工而成为吸入嘴71、排出嘴72。突出部形成部102从机室主体形成部101朝向径向dr的外侧dro突出。
[0075]
机室形成构件100通过例如铸造、锻造、钢板焊接组装或层叠造型法等而形成为与机室5的形状接近的规定形状。在准备机室形成构件100的工序s2中，对于形成为规定形状的机室形成构件100，如图4所示那样，切削机室主体形成部101的轴向da的第一侧da1的端面。由此，形成成为对机室主体形成部101进行加工时的基准的第一基准面201。在此，第一基准面201相对于最终形成的机室主体6的轴向da的第一侧da1的端面6s(参照图1)而留存例如数mm的厚度的切削余量而形成。另外，在准备机室形成构件100的工序s2中，从机室主体形成部101的轴向da的第二侧da2切削机室主体形成部101的内周面101g。由此，形成用于进行机室主体形成部101的定心的第二基准面202。在此，第二基准面202相对于最终形成的机室5的机室主体6的内周面6g留存例如数mm的厚度的切削余量而形成。
[0076]
在将机室形成构件100载置于工作台21上并配置工具22的工序s3中，如图5所示，将机室形成构件100以轴线ar与工作台轴21s一致的状态载置于工作台21上。工作台21从铅垂方向dv观察时例如形成为圆形。工作台21具有与铅垂方向dv正交的载置面21a。工作台21构成为能够以沿着铅垂方向dv延伸的工作台轴21s为中心旋转。由具备马达、减速器等的工作台驱动机构22m驱动工作台21以工作台轴21s为中心而旋转。
[0077]
机室形成构件100在使上述工序s2中形成的第一基准面201与载置面21a接触的状态下设置。此时，机室主体形成部101使用第二基准面202，以工作台轴21s与轴线ar成为同轴状的方式定心配置。
[0078]
在形成机室5的工序s4中，使工作台21旋转，并且利用工具22对机室主体形成部101的内周面101g进行切削加工而形成机室主体6。由工作台驱动机构22m使工作台21以工作台轴21s为中心而以预先设定的工作台转速(工作台旋转速度)旋转。由此，机室形成构件100与工作台21一起以工作台轴21s为中心沿着周向dc旋转。
[0079]
另外，在上述工序s4中，工具22插入在工作台21上载置的机室主体形成部101的径向dr的内侧dri。工具22从铅垂方向dv的上方、即相对于机室主体形成部101从轴向da的第二侧da2朝向第一侧da1而向机室主体形成部101的径向dr的内侧dri插入。
[0080]
工具22保持于加工机械50的主轴51。主轴51被主轴移动机构(未图示)支承为能够沿着铅垂方向dv及与铅垂方向dv正交的机室主体形成部101的径向dr移动。由具备马达、减速器等的主轴旋转驱动机构(未图示)驱动主轴51以沿着铅垂方向dv延伸的工作轴51s为中心旋转。工具22经由头构件52而与主轴51连结。在本实施方式中，头构件52将工具22相对于
主轴51保持为工具轴22s沿着径向dr延伸。即，头构件52如直角头(right angle head)那样将主轴51的旋转变换为水平方向的旋转。由此，工具22的工具轴22s以与工作台轴21s交叉(正交)的方式延伸。头构件52将主轴51的旋转经由齿轮(未图示)等向工具22的工具轴22s传递。相对于机室主体形成部101配置于径向dr的内侧dri的工具22在与轴线ar正交的状态下，以沿着径向dr延伸的工具轴22s为中心，以预先设定的工具转速(工具旋转速度)旋转。
[0081]
在此，预先设定的工具22的工具转速设定为比工作台21的工作台转速高。由此，工作台21比工具22缓慢地旋转。此时，优选的是，工作台21的工作台转速例如为0rpm以上且1rpm以下。更优选的是，工作台转速尽可能地接近0.1rpm。
[0082]
优选的是，工具22的工具转速适当设定为，相对于以上述的工作台转速与工作台21一起旋转的机室形成构件100，工具22的刀头的切削速度能够良好地进行期望的切削加工。即，以工具22相对于工作台21的相对速度成为期望的切削速度的方式设定工具转速。例如，工具22的转速即工具转速为500rpm左右。
[0083]
在像这样使工作台21及工具22旋转的状态下形成机室5的工序s4中，利用工具22对机室主体形成部101进行切削加工。具体而言，在利用工作台驱动机构22m使机室形成构件100与工作台21一起以规定的工作台转速旋转的同时，利用主轴移动机构(未图示)使主轴51移动到规定的位置。在该状态下，使绕工具轴22s旋转着的工具22的前端压靠于机室主体形成部101的内周面101g。由此，旋转的工具22相对于机室主体形成部101的内周面101g而沿着绕工作台轴21s的周向dc进行相对移动。而且，利用主轴移动机构(未图示)，使工具22与主轴51一起以预先设定的移动速度沿着铅垂方向dv移动。由此，由工具22以工作台轴21s为中心按1周/节距对机室主体形成部101的内周面101g进行切削，并持续切削。另外，返回工序s3而将机室主体形成部101的轴向da的朝向在途中上下翻转而实施工序s4，由此从轴向da的两侧对机室主体形成部101的内周面101g进行加工。像这样一边改变机室主体形成部101的朝向一边进行加工，由此实施粗加工、精加工，形成规定尺寸的机室主体6。
[0084]
需要说明的是，吸入嘴71、排出嘴72通过在任意时机对突出部形成部102实施以锯齿加工、开孔加工为首的各种加工而形成。因此，吸入嘴71、排出嘴72可以通过在工序s3之前准备的工序s2而形成，也可以如使机室形成构件100的上下翻转的途中那样在形成机室5的工序s4的途中形成，还可以在形成机室5的工序s4之后形成。
[0085]
(关于形成于机室的加工痕)
[0086]
当如上述那样，一边使机室形成构件100与工作台21一起旋转，一边也使工具22旋转，由此对机室主体形成部101的内周面101g进行切削加工时，则形成图6所示那样的加工痕t1。在该加工痕t1中，残留一边使工具22绕沿着径向dr延伸的工具轴22s旋转一边进行切削加工的、所谓的铣削加工特有的圆弧状的切削纹。而且，使机室形成构件100绕工作台轴21s旋转，由此加工痕t1在周向dc(在图6中为纸面左右方向)上连续。而且，一边使机室形成构件100绕工作台轴21s旋转，一边使工具22沿着铅垂方向dv移动而进行切削加工，由此在周向dc上连续的加工痕t1在铅垂方向dv(轴向da：在图6中为纸面上下方向)上以规定的节距宽度形成，其分界可被显著地观察到。
[0087]
需要说明的是，作为参考，在将工具固定的状态下仅使工作台21旋转而进行加工的车削加工的情况下，形成图7所示那样的加工痕t11。在车削加工中，一边使在固定的工具上安装的切刀前端以细小的节距进给一边进行切削。因此，该加工痕t11沿着周向dc形成线
状的切削痕，成为与本实施方式的加工痕t1大幅不同的状态。
[0088]
(作用效果)
[0089]
在上述结构的机室5的制造方法s1中，一边使工作台21上载置的机室形成构件100与工作台21一起以工作台轴21s为中心而旋转，一边利用以工具轴22s为中心旋转的工具22对机室主体形成部101的内周面101g进行切削加工。由此，工具22与机室主体形成部101的内周面101g之间的相对位移速度成为与工作台21一起旋转的机室主体形成部101的周向速度、以及绕工具轴22s旋转的工具22的周向速度之和。因此，通过提高工具22绕工具轴22s的周向速度，从而即便抑制机室形成构件100绕工作台轴21s的周向速度，也能够进行高精度的切削加工。其结果是，即便对于大型的机室5，即便不将平衡配重等其他重物安装于机室形成构件100、不将平衡配重等其他重物设置于工作台21，也能够抑制在加工时产生于机室形成构件100的离心力。由此，即便是大型的机室5，也能够抑制在加工时破坏平衡，同时还抑制加工时间。
[0090]
在上述结构的机室5的制造方法s1中，工作台21绕工作台轴21s的转速比工具22绕工具轴22s的转速低。因此，机室形成构件100绕工作台轴21s的周向速度被抑制得低。其结果是，能够更可靠地抑制在加工时产生于机室5的离心力。由此，在加工时能够抑制机室5的倾倒，因此能够进行满足产品要求精度(同轴度)的高精度的加工。
[0091]
在上述结构的机室5的制造方法s1中，工具22借助头构件52而使工具轴22s以与工作台轴21s交叉的方式沿着径向dr延伸。因此，能够根据机室主体形成部101的内周面101g的形状而以高的自由度进行基于工具22的加工。
[0092]
(实施方式的变形例)
[0093]
在上述实施方式中，工具22相对于主轴51，经由工具22绕沿着径向dr延伸的工具轴22s旋转的头构件52而工具22连结于主轴51，但并不限定于以这样的方向来配置工具22。
[0094]
如图8所示，工具22b经由头构件52b而保持于与工作台轴21s平行延伸的主轴51。头构件52b在与主轴51的工作轴51s交叉的径向dr方向上偏置的位置保持工具22b。具体而言，头构件52b如万能铣头那样，使工具轴22t的位置相对于工作轴51s沿着径向dr平行移动。由此，在本实施方式的变形例中，工具轴22t在相对于工作轴51s于径向dr上偏移的位置与工作台轴21s平行延伸。头构件52b将主轴51绕工作轴51s的旋转经由齿轮(未图示)等而向工具22b的工具轴22t传递。
[0095]
在使用这样的工具22b的情况下，也与上述实施方式同样，能够利用旋转的工具22对与工作台21一起旋转的机室主体形成部101进行切削加工。即，能够使用将在相对于主轴51的工作轴51s偏置的位置与工作台轴21s平行延伸的工具轴22t作为中心而旋转的工具22b，来进行切削加工。由此，能够根据机室主体形成部101的内周面101g的形状而以高的自由度进行基于工具22的加工。
[0096]
另外，在使用这样的变形例的头构件52b的情况下，形成图9所示那样的加工痕t2。在该加工痕t2中，由工具22b产生的切削痕呈鳞状残留。而且，使机室形成构件100绕工作台轴21s旋转，由此加工痕t2在周向dc(在图9中为纸面左右方向)上连续。而且，一边使机室形成构件100绕工作台轴21s旋转，一边使工具22沿着铅垂方向dv移动而进行切削加工，由此在周向dc上连续的加工痕t2在铅垂方向dv(轴向da：在图9中纸面上下直线方向)上以规定的节距宽度形成，其分界可被显著观察到。
[0097]
(其他实施方式)
[0098]
以上，参照附图而详细叙述了本公开的实施方式，但具体结构并不限定于本实施方式，也包含不脱离本公开的主旨的范围的设计变更等。
[0099]
需要说明的是，在上述实施方式中，使机室形成构件100在轴向da的第一侧da1和轴向da的第二侧da2处使上下翻转而进行加工，但不限定于此。根据机室形成构件100的大小的不同，也可以不上下翻转而进行机室形成构件100的加工。
[0100]
另外，在上述实施方式中，作为旋转机械1的例子，例如示出了离心式压缩机，但不限定于此。旋转机械1例如也可以是蒸汽轮机等。
[0101]
另外，在上述实施方式中，关于机室5的制造方法s1的步骤而进行了例示，但其顺序、各工序中的详细的作业内容能够适当变更。
[0102]
《附记》
[0103]
实施方式所记载的机室5的制造方法s1例如如以下那样掌握。
[0104]
(1)第一方案的机室5的制造方法s1中，该机室5具有形成为以轴线ar为中心延伸的筒状的机室主体6、以及从所述机室主体6朝向以所述轴线ar为基准的径向dr的外侧dro突出且与所述机室主体6的内部连通的吸入嘴71及排出嘴72，其中，所述机室5的制造方法s1包括：准备机室形成构件100的工序s2，该机室形成构件100具有形成为筒状的机室主体形成部101、以及从所述机室主体形成部101朝向所述径向dr的外侧dro突出的突出部形成部102；在能够以沿着铅垂方向dv延伸的工作台轴21s为中心而旋转的工作台21上载置所述机室形成构件100，相对于所述机室形成构件100在所述径向dr的内侧dri配置能够以工具轴22s为中心而旋转的工具22的工序s3；以及一边使所述工作台21与所述机室形成构件100一起以所述工作台轴21s为中心而旋转、并且使所述工具22以所述工具轴22s为中心而旋转，一边利用所述工具22对所述机室形成构件100的内周面101g进行切削加工而形成所述机室的工序。
[0105]
由此，工具22与机室主体形成部101的内周面101g之间的相对位移速度是与工作台21一起旋转的机室主体形成部101的周向速度、以及绕工具轴22s旋转的工具22的周向速度之和。因此，通过提高工具22绕工具轴22s的周向速度，从而即便抑制机室形成构件100绕工作台轴21s的周向速度，也能够进行高精度的切削加工。其结果是，即便是大型的机室5，也能够抑制在加工时产生于机室形成构件100的离心力。由此，即便是大型的机室5，也能够抑制在加工时破坏平衡，同时还抑制加工时间。
[0106]
(2)第二方案的机室5的制造方法s1在(1)的机室5的制造方法s1的基础上，也可以是，所述工作台21以所述工作台轴21s为中心的转速比所述工具22以所述工具轴22s为中心的转速低。
[0107]
由此，机室形成构件100绕工作台轴21s的周向速度被抑制得低。其结果是，能够更可靠地抑制在加工时产生于机室5的离心力。由此，能够以高的精度抑制在加工时破坏平衡。
[0108]
(3)第三方案的机室5的制造方法s1在(1)或(2)的机室5的制造方法s1的基础上，也可以是，所述工具22的所述工具轴22s以与所述工作台轴21s交叉的方式延伸。
[0109]
由此，能够根据机室主体形成部101的内周面101g的形状，以高的自由度进行基于工具22的加工。
[0110]
(4)第四方案的机室5的制造方法s1在(1)或(2)的机室5的制造方法s1的基础上，也可以是，所述工具22的所述工具轴22t与所述工作台轴21s平行地延伸。
[0111]
由此，能够根据机室主体形成部101的内周面101g的形状，以高的自由度进行基于工具22的加工。
[0112]
【产业上的可利用性】
[0113]
根据本公开的机室的制造方法，即便是大型的机室，也能够抑制在加工时破坏平衡，同时还抑制加工时间。