JP6888626B2 - タービン翼接続溝切削加工用カッタ及びタービン翼接続溝の切削加工方法並びにタービン翼接続溝の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はクリスマスツリー状の断面形状をしたタービン翼接続のための接続溝を切削加工する方法に使用されるカッタ、及びカッタを使用してタービン翼接続溝を切削加工する方法、並びに製造する方法に関するものである。

タービン翼をタービンの回転軸（ローター）に接続するための接続溝はタービンの本体である被削材の深さ方向に複数の凹部と複数の凸部が交互に繰り返して形成される。各凹部と各凸部の、深さ方向を向く中心軸から、中心軸に垂直な方向に最も遠い位置までの距離は深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなり、接続溝は全体としてクリスマスツリー状の断面形状をする（特許文献１、２参照）。

この接続溝の断面形状に対応し、接続溝を切削するクリスマスカッタの刃部は凹部を切削する凸状部と凸部を切削する凹状部が軸方向の回転軸の方向に交互に配列した形状をする。但し、凹状部は回転軸に直交する断面積が小さいことで、凸部の切削時に被削材から受ける抵抗に対して弱点になり易いため、折損の可能性が相対的に高い。

この凹状部における折損の可能性を低下させる意味から、接続溝の切削には、接続溝全体の容積の内、７０〜８０％程度の領域を切削する大荒加工と、仕上げ加工の直前までの領域を切削する荒加工と、最終の仕上げ加工の３通りの工程を要している。この内、大荒加工の工程では被削材に対する切削量が他の２工程より多いこともあり、凹状部での折損が発生し易い。

そこで、大荒加工用クリスマスカッタの刃部での折損の可能性を低下させるために、大荒加工（粗取り工程）用の刃部に凹状部を形成しない形態のクリスマスカッタが使用されることがある（特許文献３参照）。

このクリスマスカッタの刃部は表面が接続溝の全凸部の最も径の小さい点付近の中心軸寄りの位置を通るようにした結果、シャンク部側が円柱状に形成され、先端部側へかけて次第に径が小さくなる円錐台形状に形成されている（段落００１２〜００１５）。このように円柱と円錐台が軸方向に連結された形状の場合、刃部の軸方向の一部に相対的に径の小さい凹状部がないため、接続溝切削時の折損の可能性は低下する。

特表２００４−５０７３６９号公報（図１） 特許第４７０４４９５号公報（段落００３３〜００５６、図６〜図１２、図１４） 国際公開２０１０／１３３１９号（段落００１２〜００１６、図５）

しかしながら、特許文献３のように大荒加工（粗取り工程）用の刃部の外形線がクリスマスカッタの回転軸に平行な直線と、この直線に連続し、回転軸に平行でない直線のみから構成される場合、接続溝の凸部（幅狭部１１〜１３）の軸方向の区間を凸部の表面形状に沿って切削することはできない。すなわち、凸部の区間では表面（内周面）の最も径の小さい部分を通る円柱状に切削することができるに過ぎないため、接続溝の最も径の小さい円弧状部分以外の上下部分を切削することはできない。

結果的に、大荒加工の次の工程である荒加工（中仕上げ工程）用のクリスマスカッタの凸部に対応した区間を上記した凹状部のような形状の縮径部４１〜４３を形成しなければならなくなる（段落００１８、図７）。従って縮径部４１〜４３による凸部の上下部分の切削量が多く、荒加工用のクリスマスカッタの切削時の抵抗が大きくなるため、縮径部での折損の可能性が増す可能性がある。

本発明は上記背景より、荒加工用のクリスマスカッタに凹状部を形成することによる折損の可能性を低下させる形態の大荒加工用のカッタとこれを使用した接続溝の切削加工方法を提案するものである。

請求項１に記載の発明のタービン翼接続溝切削加工用カッタは、被削材の深さ方向に複数の凹部と複数の凸部が交互に繰り返して形成され、前記各凹部と前記各凸部の、前記深さ方向を向く中心軸から、この中心軸に垂直な方向に最も遠い位置までの距離が前記深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなるクリスマスツリー状の断面形状をしたタービン翼接続のための接続溝を、大荒加工をする大荒加工工程と、それに続いて荒加工をする荒加工工程と、それに続いて仕上げ加工をする仕上げ加工工程を経て切削加工する方法の前記大荒加工工程で使用され、前記接続溝の前記複数の凹部と前記複数の凸部を切削する、軸方向の全長に切れ刃を有する刃部をシャンク部の軸方向先端部側に備え、前記刃部の軸方向に沿って切屑排出溝が形成され、軸方向の回転軸の回りに回転する大荒加工用のカッタであり、
前記刃部の軸方向先端部を除く前記シャンク部側の区間に、前記深さ方向の最も奥側の前記凹部以外の前記凹部と、最も奥側の前記凸部以外の前記凸部を切削する凸状部が形成され、
この凸状部が軸方向に先端部寄りの中間凸状部と、前記シャンク部寄りの、前記中間凸状部の径より大きい径を有する元側凸状部とに区分され、
この中間凸状部と元側凸状部の少なくともいずれか一方の前記凹部に対応した少なくとも一部の区間の外形線が前記回転軸と平行であり、
前記中間凸状部と前記元側凸状部との間、及び前記元側凸状部と前記シャンク部との間の少なくともいずれか一方の区間に、その一方の区間より前記凸状部の軸方向先端側に位置する部分の径以上の径を有する移行部が形成されていることを特徴とする。

請求項１における「凹部を切削する」は正確には「凹部を形成するための被削材を切削する」の意味であり、同様に「凸部を切削する」は「凸部を形成するための被削材を切削する」の意味である。また「接続溝を切削加工する」は「接続溝を形成するための被削材を切削し、加工する」の意味である。請求項５以降も同様である。

刃部３は図１に示すように大荒加工用カッタ１の内、工作機械に把持されるシャンク部２を除き、シャンク部２の軸方向先端部側の区間を指し、「刃部の軸方向先端部を除くシャンク部側の区間」は（シャンク部２を除く）刃部３の全長の内、先端部を除くシャンク部２寄りの区間を指す。ここで言う「先端部」は請求項５における「凹状部３２」と「先端凸状部３１」を指す。図１中、二点鎖線は仕上げ加工後の被削材５に深さ方向に形成される接続溝４の表面を示す。「シャンク部２の軸方向先端部側（軸方向先端側）」は大荒加工用カッタ１の全長の内、シャンク部２とは反対側の刃部３の端部を指す。

この先端部を除く区間は図３、図５に示すように接続溝４の深さ方向の最も奥側の凹部４１０以外の凹部４１と最も奥側の凸部４２０以外の凸部４２を切削する凸状部３０である。従って請求項１では軸方向先端部である、接続溝４の最も奥側の凹部４１０と最も奥側の凸部４２０を切削する部分（区間）の形態は問われない。また刃部３の先端部による最も奥側の凹部４１０と最も奥側の凸部４２０（を形成するための被削材５）の切削領域も問われない。凸状部３０は図５に示すように中間凸状部３３から元側移行部３６までの区間を指す。

図示するように大荒加工用カッタ１の刃部３の軸方向先端部が接続溝４の最も奥側の凹部４１０と最も奥側の凸部４２０を切削する場合には、図１、図５に示すように凸状部３０の軸方向先端側に連続し、最も奥側の凸部４２０を切削する凹状部３２が形成される（請求項５）。また凹状部３２の軸方向先端側に連続し、最も奥側の凹部４１０を切削する先端凸状部３１が形成される（請求項５）。この場合、先端凸状部３１が接続溝４の最も奥側の凹部４１０を形成するための被削材５を切削し、凹状部３２が最も奥側の凸部４２０を形成するための被削材５を切削する。

請求項５では刃部３の先端部に形成された凹状部３２が接続溝４の最も奥側の凸部４２０（形成のための被削材５）を切削することで、大荒加工用カッタ１に続く荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１が最も奥側の凸部４２０を切削する必要から解放される。また後述のように最も奥側の凸部４２０以外の凸部４２も大荒加工用カッタ１の移行部（中間移行部３５と元側移行部３６の少なくともいずれか一方）が切削するため、荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１の、凸部４２に対応した少なくとも一部の凹状部（６３、６５、６７）の表面の少なくとも一部に切れ刃を形成する必要がなくなる（請求項８）。この場合、荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）の少なくとも一部に切れ刃が形成されないことで、荒加工用クリスマスカッタ６の回転軸６０（軸方向）に垂直な断面積の最も小さい部分である凹状部（６３、６５、６７）が凸部４２を切削することによる折損の可能性が低下する。

請求項５ではまた、接続溝４の最も奥側の凹部４１０を切削する先端凸状部３１が形成されることで、大荒加工用カッタ１が最も奥側の凹部４１０の少なくとも一部を切削することができる。この結果、荒加工用クリスマスカッタ６の軸方向先端部の凸状部（先端側凸状部６２）による切削領域を低減することができるため、荒加工用クリスマスカッタ６の先端側凸状部６２の、切削による負担が軽減される利点もある。荒加工用クリスマスカッタ６の先端側凸状部６２の切削時の負担が軽減されることで、先端側凸状部６２が最も奥側の凹部４１０を切削するときに回転軸６０回りの捩りモーメントの影響を受け易い箇所である先端側凸状部６２に隣接する最も断面積の小さい凹状部（先端側凹状部６３）が捩りモーメントを受けて折損する可能性も低下する。

大荒加工用カッタ１と荒加工用クリスマスカッタ６、及び後述の仕上げ加工用クリスマスカッタには後述のように切屑排出溝３ｂが形成されることがあることから、これらの回転軸１０、６０に直交する断面積は必ずしも円形状とは限らない。只、いずれのカッタも原形は回転体形状であるから、大荒加工用カッタ１等の回転軸１０、６０に直交する断面積が円形であるものと仮定し、明細書では便宜的に回転軸１０、６０から大荒加工用カッタ１等の、回転軸１０、６０から最も遠い表面までの距離を径と言っている。

大荒加工用カッタ１の刃部３の凸状部３０は軸方向に、先端部寄りからシャンク部２寄りにかけて中間凸状部３３と元側凸状部３４とに大きく２区間に区分される。この内、中間凸状部３３と元側凸状部３４との間に中間凸状部３３の径以上の径を有する中間移行部３５が形成されるか、元側凸状部３４とシャンク部２との間に元側凸状部３４の径以上の径を有する元側移行部３６が形成される（請求項１）。中間移行部３５と元側移行部３６が共に形成されることもある（請求項２）。なお、凸状部３０は中間凸状部３３と元側凸状部３４とに大きく２区分されるが、凸状部３０の一部である元側凸状部３４のシャンク部２側にも凸状部３０が形成された刃部３とは別の刃部３が形成されることもある。

請求項１における「中間凸状部３３と元側凸状部３４の少なくともいずれか一方の、少なくとも一部の区間の外形線は軸方向の回転軸１０と平行である」とは、中間凸状部３３の少なくとも一部の区間の外形線のみが回転軸１０（軸線）と平行である場合と、元側凸状部３４の少なくとも一部の区間の外形線のみが回転軸１０と平行である場合の他、中間凸状部３３の外形線と元側凸状部３４の外形線の少なくとも一部の区間が共に回転軸１０と平行である場合があることを言う。「外形線」は図１に示すように刃部３を回転軸１０に垂直な方向から見たときの凸状部３０の表面の輪郭線を言う。

また「凹部４１に対応した少なくとも一部の区間」とは、中間凸状部３３と元側凸状部３４の軸方向の区間の内、凹部４１に対応した少なくとも一部の区間であり、図１等に示すように凹部４１に対応した全長の場合と、図６−（ｃ）の元側凸状部３４のように凹部４１に対応した一部の区間である場合がある。

請求項１における「中間凸状部３３と元側凸状部３４との間、及び元側凸状部３４とシャンク部２との間の少なくともいずれか一方の区間に……移行部（３５、３６）が形成されている」とは、以下の３通りの場合があることを言う。すなわち、中間凸状部３３と元側凸状部３４との間にのみ中間移行部３５が形成される場合と、元側凸状部３４とシャンク部２との間にのみ元側移行部３６が形成される場合と、中間移行部３５と元側移行部３６が共に形成される場合（請求項２）がある。

また「その一方の区間より凸状部３０の軸方向先端側に位置する部分」とは、移行部（３５、３６）が形成された区間より軸方向先端側の部分を指す。図１、図２、図６−（ｂ）は中間移行部３５と元側移行部３６が形成された場合の例を示す。図６−（ａ）、（ｃ）は元側移行部３６のみが形成され、中間移行部３５が形成されていない場合の例を示す。

請求項１における「軸方向先端側に位置する部分の径以上の径を有する移行部」とは、図１に示すように中間凸状部３３と元側凸状部３４との間に形成された場合の中間移行部３５の径が中間凸状部３３の径以上であることを言い、元側凸状部３４とシャンク部２との間に形成された場合の元側移行部３６の径が元側凸状部３４の径以上であることを言う。

前記のように請求項１における「刃部３の軸方向先端部を除くシャンク部２側の区間」は深さ方向の最も奥側の凹部４１０以外の凹部４１と、最も奥側の凸部４２０以外の凸部４２を切削する凸状部３０である。このことは、刃部３の軸方向先端部を除いた凸状部３０の全長に凹状部（くびれ）が形成されないことでもある。刃部３の凸状部３０を除いた軸方向先端部は接続溝４の深さ方向の最も奥側の凹部４１０と最も奥側の凸部４２０を切削する。

軸方向先端部を除いた凸状部３０が軸方向に中間凸状部３３とこの径より大きい径を有する元側凸状部３４とに区分される。また中間凸状部３３と元側凸状部３４との間に形成される場合の中間移行部３５の径が軸方向先端側に位置する部分の径以上であり、元側凸状部３４とシャンク部２との間に形成される場合の元側移行部３６の径が軸方向先端側に位置する部分の径以上である。これらのことからも、軸方向先端部を除いた凸状部３０の全長に凹状部が形成されないことが言える。

凸状部３０の全長に凹状部が形成されないことは、凸状部３０の区間には相対的に回転軸１０に直交する方向の断面積の小さい箇所が形成されないことを意味する。このことから、凸状部３０の区間のいずれか特定の部分が切削時の弱点になることがないため、凸状部３０の区間のいずれかの部分での折損の可能性が低下することになる。

図１は中間凸状部３３の外形線と元側凸状部３４の外形線が共に回転軸１０と平行な場合の例を示しているが、回転軸１０と平行な外形線は図６−（ａ）に示すように中間凸状部３３のみの場合と（ｂ）、（ｃ）に示すように元側凸状部３４のみの場合がある。図６に示す例の場合、中間凸状部３３と元側凸状部３４のいずれか一方の（回転軸１０と平行でない）外形線は軸方向先端側からシャンク部２側へかけ、凸状部３０の径（回転軸１０からの距離）が拡大する直線、もしくは曲線を描く（請求項３）。

なお、凸状部３０の少なくとも一部の凹部４１に対応した区間の外形線が回転軸１０に平行であることは、大荒加工後の回転軸１０に平行な外形線に対応した区間の接続溝４の切削（加工）面が回転軸１０に平行になることである。このことから、大荒加工後の溝精度をダイヤルゲージ等で測定する場合に、従来のクリスマスツリー形状の大荒加工用カッタでの切削後よりも切削（加工）面を高精度で測定することができる利点がある。

図６に示す例における凸状部３３、３４の回転軸１０と平行でない外形線は軸方向先端側からシャンク部２側へかけて回転軸１０からの距離が大きくなる線であり、直線の場合、回転軸１０に対して１０°程度、傾斜した角度をなしている。この程度の角度の傾斜であれば、凸状部３０に中間移行部３５と元側移行部３６の少なくともいずれか一方を形成しながらも、上記した「凸状部３０の全長に凹状部（くびれ）が形成されないこと」の要件は満たされる。

図６−（ａ）に示す例の場合、中間凸状部３３の外形線のみが回転軸１０と平行であり、中間移行部３５に相当する区間から元側凸状部３４までの区間の外形線は連続した直線状、もしくは曲線状に形成される。（ｂ）、（ｃ）に示す示す例の場合、元側凸状部３４の外形線のみが回転軸１０と平行であり、中間凸状部３３から元側凸状部３４までの区間の外形線は連続した直線状、もしくは曲線状に形成される。

図６−（ａ）、（ｃ）の場合、図１に示す例の中間移行部３５は明確には表れないが、回転軸１０と平行でない外形線が軸方向先端側からシャンク部２側へかけ、凸状部３０の径が拡大する直線、もしくは曲線を描くことで、凸状部３０の全長に凹状部（くびれ）は形成されない。図６−（ｂ）の例では中間移行部３５と元側移行部３６が表れている。

回転軸１０と平行でない外形線は図６−（ａ）では中間凸状部３３の元側凸状部３４寄りの部分から元側移行部３６までの区間に形成され、（ｂ）、（ｃ）では凸状部３０（中間凸状部３３）の軸方向先端側から図１の例における元側凸状部３４の軸方向先端側までの区間、または軸方向中間部までの区間に形成されている。（ｂ）の例では図１に示す例の中間移行部３５の一部は形成されている。（ｂ）、（ｃ）の例ではまた、回転軸１０と平行でない外形線は図１の例における中間移行部３５に対応する凸部４２の表面に接するように形成されている。この場合の凸部４２の表面は図５に示す仕上げ加工用クリスマスカッタの切削代７を残した、大荒加工用カッタ１が切削する範囲の表面を指す。

元側凸状部３４の径は中間凸状部３３の径より大きく、中間凸状部３３と元側凸状部３４との間、もしくは元側凸状部３４とシャンク部２との間、または双方の区間に、その区間より凸状部３０の軸方向先端側に位置する部分の径以上の径を有する移行部（中間移行部３５、元側移行部３６）が形成される（請求項１）。このことから、中間移行部３５の径は主に中間凸状部３３側から元側凸状部３４へかけて次第に、あるいは段階的に拡大する。同様に元側移行部３６の径は主に元側凸状部３４からシャンク部２へかけて次第に、あるいは段階的に拡大する。中間移行部３５の外形線、または元側移行部３６の外形線の形状は基本的には（請求項１〜３では）問われない。

請求項１における「中間凸状部３３と元側凸状部３４の凹部４１に対応した区間」とは、中間凸状部３３と元側凸状部３４が接続溝４の凹部４１に対応した区間に位置することを言い、中間移行部３５、または元側移行部３６は接続溝４の凸部４２に対応した区間に位置する。一方、大荒加工用カッタ１の凸状部３０を含む刃部３は図７に示すように軸方向の全長に切れ刃３ａを有するから、中間移行部３５、または元側移行部３６の区間は凸部４２（形成のための被削材５）を切削し、中間凸状部３３と元側凸状部３４は凹部４１（形成のための被削材５）を切削する。請求項２では中間移行部３５と元側移行部３６が共に形成される。

請求項１では中間凸状部３３と元側凸状部３４との間に形成される場合の中間移行部３５を中間凸状部３３から元側凸状部３４へかけて径が拡大する形状（立体形状）に形成できる。また元側凸状部３４とシャンク部２との間に形成される場合の元側移行部３６を元側凸状部３４からシャンク部２へかけて径が拡大する形状（立体形状）に形成できる。これらのことは、中間移行部３５と元側移行部３６の表面（外形線）を凸部４２の表面に沿った立面形状に形成し易いことを意味するため、中間移行部３５と元側移行部３６は凸部４２に対応した区間を切削することが合理的である。中間凸状部３３と元側凸状部３４は中間移行部３５が切削する凸部４２の上下に隣接する凹部４１、４１に対応した区間を切削することになる。

一方、大荒加工用カッタ１は刃部３の軸方向の全長に切れ刃を有することで（請求項１、２）、大荒加工用カッタ１の刃部３は回転軸１０回りの回転により被削材５の接続溝４を深さ方向の全長に亘り、またはほぼ全長に亘り、切削することができる。上記のように中間移行部３５と元側移行部３６は接続溝４の内、凸部４２（形成のための被削材５）を切削するが、中間移行部３５と元側移行部３６の径が刃部３の先端部側からシャンク部２側へかけて拡大することで、中間移行部３５と元側移行部３６は凸部４２の表面形状に沿い、凸部４２を形成するための多くの被削材５を切削することが可能である。

詳しく言えば、請求項１、２では形成された場合の中間移行部３５と元側移行部３６が、それぞれの対応する深さに位置する接続溝４の凸部４２において図５に示すように深さ方向の浅い側から深い側へかけ、凸部４２の表面形状に従った凸形状に被削材５を切削することができる。すなわち、凸部４２を形成するための多くの量の被削材５を切削することができる。結果として同一の凸部４２における後続の荒加工用クリスマスカッタ６による被削材５の切削量を低減することができるため、荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（中間部凹状部６５とシャンク部側凹状部６７）の負担を軽減することが可能になる。

図５中、実線が中間移行部３５と元側移行部３６を有する大荒加工用カッタ１の刃部３の外形線を、破線が大荒加工用カッタ１に続く荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１の外形線を示す。ここに示すように中間移行部３５の区間に対応する凸部４２においては実線が破線より被削材５寄りを通るため、この凸部４２の区間では大荒加工用カッタ１による被削材５の切削量を荒加工用クリスマスカッタ６による被削材５の切削量より多くできることが分かる。

中間移行部３５と元側移行部３６を共に有する場合（請求項２）には、図５に示すように接続溝４の最も奥側の凸部４２０以外の凸部４２において両移行部３５、３６が凸部４２の表面形状に従った凸形状に被削材５を切削することができる。結果的に凸部４２を形成するための多くの被削材５を大荒加工用カッタ１が切削することができ、荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（シャンク部側凹状部６７）の負担を軽減することができる。

請求項１では中間移行部３５と元側移行部３６の少なくともいずれかが凸部４２形成のための多くの被削材５を切削することができる。請求項２では中間移行部３５と元側移行部３６が共に凸部４２形成のための多くの被削材５を切削することができる。これらのことから、大荒加工用カッタ１による大荒加工工程後の荒加工工程で被削材５を切削する荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）の少なくとも一部に切れ刃を形成せずに済ませることが可能になる（請求項８）。

図３−（ｂ）に示すように荒加工用クリスマスカッタ６に、接続溝４の凸部４２に対応した、回転軸６０に垂直な断面積が相対的に小さい凹状部（６３、６５、６７）を形成しながらも、前記の通り、凹状部（６３、６５、６７）への切れ刃を形成を要しないことで、凹状部（６３、６５、６７）での被削材５の切削が不要になる。この結果、荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）での折損の可能性を低下させる効果を得ることが可能になる。

荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）に切れ刃が形成されている場合、回転軸６０に直交する方向の断面積の小さい箇所である軸方向先端側の凹状部（先端側凹状部６３）に被削材５の切削時に最も折損の可能性が高い。そこで、少なくともこの先端側凹状部６３の表面に切れ刃を形成しないことが、折損の可能性が最も高い先端側凹状部６３での折損の可能性を低下させる上では特に有効である。

大荒加工用カッタ１の中間移行部３５と元側移行部３６は接続溝４の内、凸部４２を形成するための多くの被削材５を切削する反面、接続溝４の凹部４１に対応した区間の中間凸状部３３と元側凸状部３４の外形線が回転軸１０と平行であることで、刃部３全体では特許文献２における大荒加工用クリスマスカッタの刃部が切削する接続溝４の切削量（容積）が少なくなる。

特許文献２の図６に示す大荒加工用クリスマスカッタの例では図４−（ａ）に示すように刃部に軸方向に凹状部と凸状部が交互に形成されている関係で、凸状部が接続溝の凸部から凹部に径方向に入り込むように切削するため、凸状部による凹部の切削時に断面積の小さい凹状部に生じる負担（捩りモーメント）の影響で凹状部は折損の可能性を秘める。特許文献２の大荒加工用クリスマスカッタの刃部の切削量は接続溝４全体の切削量の８０％程度を占めている。

これに対し、請求項１、２の大荒加工用カッタ１の中間凸状部３３と元側凸状部３４は図３−（ａ）に示すように接続溝４の凸部４２を切削する中間移行部３５から径方向外周側へ突出する形状をしないことで、中間凸状部３３と元側凸状部３４が接続溝４の凸部４２から凹部４１に径方向に入り込むように切削することがない。すなわち、前記のように中間凸状部３３からシャンク部２までの区間に回転軸１０に垂直な断面積の小さい凹状部が形成されることがない。

従って前記のように中間凸状部３３からシャンク部２までの区間のいずれかの部分が切削時の弱点になることがないため、中間凸状部３３からシャンク部２までの区間のいずれかの部分での折損の可能性は低下している。中間凸状部３３と元側凸状部３４が中間移行部３５から径方向外周側へ突出しないことで、請求項１、２の大荒加工用カッタ１の刃部３の切削量は接続溝４全体の切削量の７０％程度以下に留まる。

荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１と後述の仕上げ加工用クリスマスカッタは図３−（ｂ）、（ｃ）に示すようにクリスマスツリー形状をするのに対し、本願発明の大荒加工用カッタ１は上記のように中間凸状部３３と元側凸状部３４が径方向外周側へ突出する形状をしないことで、クリスマスツリー形状をしないため、単にカッタと呼称している。

大荒加工用カッタ１の刃部３の切削量は少ない方が被削材５を切削するときの大荒加工用カッタ１自身の負担（負荷）は小さくなるが、反面、荒加工用クリスマスカッタ６の切削量が増すことで、荒加工用クリスマスカッタ６の負担が大きくなり、凹状部（６３、６５、６７）での折損の可能性が高まる。このことから、荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）での被削材５の切削を不要にしながら、大荒加工用カッタ１の凸状部３０のいずれかの部分での折損の可能性を低下させる上では、大荒加工用カッタ１の刃部３の切削量は接続溝４全体の切削量の６０％程度（下限値）から７０％程度（上限値）の範囲にあることが適切である。

「移行部（中間移行部３５と元側移行部３６）が凸部４２の表面形状に従った凸形状に被削材５を切削する」ための形状としては、少なくともいずれかの移行部（３５、３６）の、凸部４２に対応した少なくとも一部の区間の外形線が凸部４２の表面形状に沿い、軸方向先端側からシャンク部２側へかけ、凸状部３０の径（回転軸１０からの距離）が次第に拡大する曲線を描いていることが適切である（請求項４）。「凸状部３０の径が次第に拡大する曲線」は大荒加工用カッタ１の回転軸１０から、回転軸１０に垂直な方向に最も遠い凸状部３０の表面までの距離が次第に拡大する曲線と言い換えられる。

この移行部（中間移行部３５と元側移行部３６）の曲線は図５に示すように接続溝４と大荒加工用カッタ１の刃部３を中心軸Ｏ（回転軸１０）に平行な断面で見たとき（中心軸Ｏに垂直な方向に見たとき）の接続溝４の凸部４２の少なくとも一部の表面に沿った曲線である。図６−（ａ）〜（ｃ）に示す例では元側移行部３６の外形線が凸部４２の表面に沿った曲線になっている。

少なくともいずれかの移行部（３５、３６）の、少なくとも一部の外形線が凸部４２の表面に沿った曲線を描くことで、上記のように中間移行部３５と元側移行部３６（の切れ刃）の少なくともいずれかがそれに対応した凸部４２を形成するための多くの被削材５を切削することができ、荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１の凹状部（６３、６５、６７）での被削材５の切削量をより少なくすることが可能になる。

このように請求項４では図５に示すように中間移行部３５と元側移行部３６の少なくともいずれかが接続溝４の凸部４２の区間の内、深さ方向（中心軸Ｏ方向）に多くの範囲の被削材５を切削することができるため、大荒加工に続いて使用される荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）での凸部４２形成のための被削材５の切削を完全に、もしくはほぼ完全に不要にすることができる。

請求項４の要件は請求項１における要件「凸状部３０の軸方向先端側に位置する部分の径以上の径を有する移行部（３５、３６）が形成されていること」の具体例であり、この請求項１の要件を請求項２も引き継ぐから、荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）での凸部４２形成のための被削材５の切削を不要にできる利点は請求項１と請求項２に記載の要件から導かれる。

大荒加工用カッタ１の回転軸１０と荒加工用クリスマスカッタ６の回転軸６０を重ね、大荒加工用カッタ１の刃部３の外形線と荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１の外形線を重ねた図５の左側において、刃部３、６１のシャンク部２寄りの、回転軸１０に垂直な平面との交点をＡとする。また接続溝４の深さ方向の浅い側から深い側へかけ、大荒加工用カッタ１の外形線と荒加工用クリスマスカッタ６の外形線の交点をＢ〜Ｇとする。上記のように図中、実線が大荒加工用カッタ１の刃部３の外形線を、破線が荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１の外形線を示す。

図５を含め、図面では大荒加工用カッタ１の凸状部３０の軸方向先端側に連続し、最も奥側の凸部４２０を切削する凹状部３２が形成され、この凹状部３２の軸方向先端側に連続し、最も奥側の凹部４１０を切削する先端凸状部３１が形成された場合（請求項５）の例を示している。図面では特に、先端凸状部３１が最も奥側の凹部４１０（形成のための被削材５）の一部を切削し、荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１の軸方向先端部の凸状部（先端側凸状部６２）が先端凸状部３１より多くの領域（被削材５）を切削する場合の例を示している。

凸状部３０の軸方向先端側に先端凸状部３１が形成された場合（請求項５）には、先端凸状部３１の外形線（表面）をそれに対応した凹部４１０の表面形状に沿った、または近い形状に、あるいは円柱形状等に形成することもできる。但し、図１等に示すように先端凸状部３１をシャンク部２側から軸方向先端側へかけ、径が小さくなる形状に形成することで（請求項６）、先端凸状部３１による最も奥側の凹部４１０の切削時に凸状部３０が被削材５から受ける抵抗を抑えることができるため、先端凸状部３１のシャンク部２側に隣接する凹状部３２の最も径の小さい部分の折損の可能性を低下させることができる。

請求項６の場合、先端凸状部３１が円錐台形状等に形成されることで、円柱形状の場合より凹部４１の切削範囲が抑えられ、回転軸１０から先端凸状部３１の表面までの距離が小さくなるため、凹状部３２が被削材５から受ける抵抗が低減される。この結果、先端凸状部３１による凹部４１０の切削時に先端凸状部３１のシャンク部２側に隣接する凹状部３２に作用する捩りモーメントを低減できるため、凹状部３２の折損の可能性を低下させることができる。

図５中、接続溝４の凸部４２に対応する区間ＡＢ、区間ＣＤ、区間ＥＦでは前記のように大荒加工用カッタ１の表面（外形線）が、荒加工用クリスマスカッタ６の表面（外形線）より接続溝４の中心軸Ｏから遠くに位置するため、大荒加工用カッタ１の刃部３が凸部４２を形成するための被削材５の多くを切削する。従って荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）が凸部４２形成のための被削材５を切削する必要が全く、またはほとんどなく、この区間の荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）には切れ刃を形成する必要が全く、またはほとんどないことになる（請求項８）。

接続溝４の凹部４１に対応する区間ＢＣ、区間ＤＥと区間ＦＧでは荒加工用クリスマスカッタ６の表面（外形線）が、大荒加工用カッタ１の表面（外形線）より接続溝４の中心軸Ｏから遠くに位置する。従ってこれらの区間では荒加工用クリスマスカッタ６の凸状部（６２、６４、６６）が凹部４１形成のための被削材５の多くを切削するため、荒加工用クリスマスカッタ６の凸状部（６２、６４、６６）の表面には切れ刃が形成される（請求項８）。

上記の交点Ａ、Ｂは大荒加工用カッタ１の元側移行部３６の軸方向の範囲を区画（特定）する目安としての境界点とも言え、荒加工用クリスマスカッタ６のシャンク部側の凹状部（シャンク部側凹状部６７）の軸方向の範囲を区画する境界点とも言える。同様に交点Ｃ、Ｄは大荒加工用カッタ１の中間移行部３５の軸方向の範囲を区画する境界点とも言え、荒加工用クリスマスカッタ６の軸方向中間部の凹状部（中間部凹状部６５）の軸方向の範囲を区画する境界点とも言える。交点Ｅ、Ｆは大荒加工用カッタ１の凹状部３２の範囲を区画する境界点とも言え、荒加工用クリスマスカッタ６の軸方向先端側の凹状部（先端側凹状部６２）の範囲を区画する境界点とも言える。

また交点Ｂ、Ｃは大荒加工用カッタ１の元側凸状部３４の軸方向の範囲を区画する目安としての境界点とも言え、荒加工用クリスマスカッタ６のシャンク部側の凸状部（シャンク部側凸状部６６）の軸方向の範囲を区画する境界点とも言える。交点Ｄ、Ｅは大荒加工用カッタ１の中間凸状部３３の軸方向の範囲を区画する目安としての境界点とも言え、荒加工用クリスマスカッタ６の軸方向中間部の凸状部（中間部凸状部６４）の軸方向の範囲を区画する境界点とも言える。

交点Ｆ、Ｇは大荒加工用カッタ１の先端凸状部３１の軸方向の範囲を区画する目安としての境界点とも言え、荒加工用クリスマスカッタ６の軸方向先端部の凸状部（先端側凸状部６２）の軸方向の範囲を区画する境界点とも言える。交点Ｆは大荒加工用カッタ１の凹状部３２と先端凸状部３１の境界点でもあり、荒加工用クリスマスカッタ６の先端側の凹状部（先端側凹状部６３）とその先端側の凸状部（先端側凸状部６２）の境界点でもある。交点Ｇは接続溝４の最も奥側の凹部４１０の底の位置に相当する。図面では凹部４１と凸部４２が共に３個、形成された場合の接続溝４の断面形状の例を示すが、凹部４１と凸部４２は４個以上、形成される場合もある。

上記のように請求項１〜６では荒加工用クリスマスカッタ６の複数の凹状部（６３、６５、６７）での凸部４２形成のための被削材５の切削が不要になるか、削減されることで（請求項８）、荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）の径をこれに対応する大荒加工用カッタ１の凹状部３２と中間移行部３５、元側移行部３６の径より小さくすることができる。この結果、大荒加工用カッタ１の凹状部３２と中間移行部３５、元側移行部３６が切削した後の凸部４２の表面に荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）を接触させずに済むことが可能になる。

「荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）の径が大荒加工用カッタ１の凹状部３２等の径より小さいこと」は、荒加工用クリスマスカッタ６の回転軸６０から、回転軸６０に垂直な方向に凹状部（６３、６５、６７）の表面までの距離が、大荒加工工程で切削される凸部４２の表面までの、回転軸１０からの距離より小さいことでもある。

請求項７に記載のタービン翼接続溝の切削加工方法は、被削材５の深さ方向に複数の凹部４１と複数の凸部４２が交互に繰り返して形成され、前記各凹部４１と前記各凸部４２の、前記深さ方向を向く中心軸Ｏから、この中心軸Ｏに垂直な方向に最も遠い位置までの距離が前記深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなるクリスマスツリー状の断面形状をしたタービン翼接続のための接続溝４を切削加工する方法であり、大荒加工をする大荒加工工程と、それに続いて荒加工をする荒加工工程と、それに続いて仕上げ加工をする仕上げ加工工程を経て前記接続溝４を切削加工し、前記大荒加工工程において、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の大荒加工用カッタ１を用いて前記接続溝４の前記凹部４１と前記凸部４２を切削することを特徴とする。

この方法では請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の大荒加工用カッタ１を用いて接続溝４を形成するための被削材５を切削するため、請求項１乃至請求項６に記載の発明の利点を引き継ぐことができる。

請求項８に記載のタービン翼接続溝の切削加工方法は、請求項７に記載のタービン翼接続溝の切削加工方法の前記荒加工工程において、前記刃部６１の軸方向に、前記接続溝４の前記複数の凹部４１と前記複数の凸部４２に対応した凸状部（６２、６４、６６）と凹状部（６３、６５、６７）が交互に形成され、この凸状部（６２、６４、６６）の表面に前記接続溝４の前記凹部４１を切削する切れ刃が形成され、少なくとも一部の前記凹状部（６３、６５、６７）の表面の少なくとも一部に切れ刃が形成されていない荒加工用クリスマスカッタ６を用いて前記接続溝４の前記凹部４１と前記凸部４２を切削することを特徴とする。

大荒加工工程では大荒加工用カッタ１の中間移行部３５と元側移行部３６の少なくともいずれか一方が接続溝４の凸部４２（形成のための被削材５）を切削することができるため、前記のように少なくとも凸部４２を切削した大荒加工用カッタ１の中間移行部３５の区間に対応した荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（中間部凹状部６５とシャンク部側凹状部６７の少なくともいずれか一方）は凸部４２を切削する必要から解放される。従って荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（中間部凹状部６５とシャンク部側凹状部６７の少なくともいずれか一方）の表面の少なくとも一部には切れ刃が形成される必要がない。

中間移行部３５、または中間移行部３５と元側移行部３６に加え、深さ方向の最も奥側の凸部４２０を切削する凹状部３２が大荒加工用カッタ１に形成された場合（請求項５）にも、凹状部３２の区間に対応した荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（先端側凹状部６３）は凸部４２を切削する必要から解放される。従って荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（先端側凹状部６３）の表面の少なくとも一部には切れ刃が形成される必要がない。

請求項８における「少なくとも一部の凹状部」とは、大荒加工用カッタ１の中間移行部３５と元側移行部３６の少なくともいずれか一方に対応した荒加工用クリスマスカッタ６の中間部凹状部６５とシャンク部側凹状部６７の少なくともいずれか一方を指す。大荒加工用カッタ１に凹状部３２が形成された場合（請求項５）には、この凹状部３２に対応した荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（先端側凹状部６３）も含まれる。

荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１には図３−（ｂ）に示すように軸方向に、接続溝４の複数の凹部４１と複数の凸部４２に対応し、軸方向の回転軸６０から、回転軸６０に垂直な方向に最も遠い位置までの距離が深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなる凸状部（６２、６４、６６）と凹状部（６３、６５、６７）が交互に形成される。凸状部（６２、６４、６６）の表面に接続溝４の凹部４１（形成のための被削材５）を切削する切れ刃が形成される（請求項８）。図５に示すように切れ刃が形成されない荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部（６３、６５、６７）の表面までの回転軸６０からの（回転軸６０に垂直な方向の）距離は大荒加工工程で切削される接続溝４の凸部４２の表面までの、回転軸１０からの距離より小さく、この凹状部（６３、６５、６７）の表面の少なくとも一部には切れ刃が形成されない（請求項８）。

請求項９に記載のタービン翼接続溝の製造方法は、被削材５の深さ方向に複数の凹部４１と複数の凸部４２が交互に繰り返して形成され、前記各凹部４１と前記各凸部４２の、前記深さ方向を向く中心軸Ｏから、この中心軸Ｏに垂直な方向に最も遠い位置までの距離が前記深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなるクリスマスツリー状の断面形状をしたタービン翼接続のための接続溝４を製造する方法であり、大荒加工をする大荒加工工程と、それに続いて荒加工をする荒加工工程と、それに続いて仕上げ加工をする仕上げ加工工程を経て前記接続溝４を製造し、
前記大荒加工工程において、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の大荒加工用カッタ１を用いて前記接続溝の前記凹部と前記凸部を切削することを特徴とする。

請求項９は請求項７の切削加工方法を接続溝の製造方法として表現した発明であり、実質的には請求項７に記載の方法と同一である。

大荒加工用カッタの刃部の軸方向先端部を除くシャンク部側の区間に、深さ方向の最も奥側の凹部以外の凹部と、最も奥側の凸部以外の凸部を切削する凸状部を形成し、凸状部を軸方向に先端部寄りの中間凸状部と、シャンク部寄りの、中間凸状部の径より大きい径の元側凸状部とに区分している。また中間凸状部と元側凸状部との間、及び元側凸状部とシャンク部との間の少なくともいずれか一方の区間に、その区間より凸状部の軸方向先端側に位置する部分の径以上の径を有する移行部を形成するため、この移行部を軸方向先端側からシャンク部側へかけて径が拡大する形状に形成することができる。

この結果、移行部の表面を接続溝の凸部の表面に沿った立面形状に形成することができ、移行部はそれに対応する深さに位置する接続溝の凸部の表面形状に従った凸形状に被削材を切削することができるため、凸部を形成するための多くの被削材を切削することができる。

従って大荒加工用カッタによる大荒加工工程後の荒加工工程で被削材を切削する荒加工用クリスマスカッタの凹状部の少なくとも一部に切れ刃を形成せずに済ませることができ、凹状部での被削材の切削を不要にできるか、削減できる。結果として、荒加工用クリスマスカッタに接続溝の凸部に対応した、回転軸に垂直な断面積が相対的に小さい凹状部を形成しながらも、荒加工用クリスマスカッタの凹状部での折損の可能性を低下させることができる。

軸方向先端側に先端凸状部と凹状部が形成された大荒加工用カッタの刃部の形成例を示した側面（立面）図である。 仕上げ加工工程後の最終的に形成される接続溝の表面と大荒加工用カッタの刃部の表面との関係を示した、接続溝中心軸に垂直な方向の断面図である。 （ａ）は大荒加工用カッタの外形線と最終的に形成される接続溝の表面との関係を示した断面図、（ｂ）は荒加工用クリスマスカッタの外形線と接続溝の表面との関係を示した断面図、（ｃ）は仕上げ加工用クリスマスカッタによる被削材切削後の最終的な接続溝の形状を示した断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は図３と対比すべき特許文献２の作業手順を示した中心軸に垂直な断方向の面図（特許文献２の図６）であり、（ａ）〜（ｃ）は図３の（ａ）〜（ｃ）に対応する。 図３に示す大荒加工用カッタと荒加工用クリスマスカッタの外形線の関係を示した図３−（ｂ）の拡大図である。 （ａ）〜（ｃ）は凸状部の一部に回転軸と平行でない外形線を有する大荒加工用カッタの刃部の形成例を示した立面図である。 刃部の軸方向に連続する切屑排出溝が形成された大荒加工用カッタの製作例を示した斜視図である。

図１は複数の凹部４１と複数の凸部４２が交互に繰り返して配列する形に形成されるタービン翼接続のための接続溝４を切削加工する方法において、図３−（ａ）に示すように接続溝４を大荒加工をする大荒加工工程で使用される大荒加工用カッタ１の製作例を示す。大荒加工用カッタ１は工作機械に把持されるシャンク部２の軸方向先端部側に、接続溝４の複数の凹部４１と複数の凸部４２を切削する、軸方向の全長に切れ刃３ａを有する刃部３が一体的に形成された形状をする。

接続溝４は図３−（ａ）〜（ｃ）に示すように大荒加工用カッタ１を使用した大荒加工工程と、（ｂ）に示す荒加工用クリスマスカッタ６を使用した荒加工工程と、仕上げ加工用クリスマスカッタを使用した仕上げ加工工程を経て形成される。仕上げ加工用クリスマスカッタは図示されていないが、（ｃ）に示す仕上げ加工後の接続溝４の表面形状に沿った立面形状をしている。図２は仕上げ加工工程後に形成される接続溝４と大荒加工用カッタ１の外形線との関係を示している。図３−（ａ）に示すように大荒加工工程終了後には接続溝４に明確な凹部４１と凸部４２は現れないため、凹部４１と凸部４２は主に図３−（ｂ）に示す荒加工工程終了後に、または（ｃ）に示す仕上げ加工工程終了後に形成された接続溝４の凹部と凸部を言う。

刃部３の切れ刃３ａは図７に示すように刃部３の軸方向先端からシャンク部２へかけて回転軸１０に対して捩れ角を持ちながら、軸方向に連続的に溝状に形成される切屑排出溝３ｂの回転方向後方側の面（すくい面）の半径方向外周側の縁に、凸の稜線等として形成される。「刃部３の軸方向先端」はシャンク部２とは反対側の端部を指す。

仕上げ加工工程を経て最終的に形成される接続溝４は図３−（ｃ）に示すように被削材５の深さ方向に複数の凹部４１と複数の凸部４２が交互に繰り返して配列する形に形成される。各凹部４１と各凸部４２の、深さ方向を向く中心軸Ｏから中心軸Ｏに垂直な方向に最も遠い位置までの距離は深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなるクリスマスツリー状の断面形状をする。

刃部３の軸方向先端部を除くシャンク部２側の区間には図２、図３−（ａ）に示すように接続溝４の深さ方向の最も奥側の凹部４１０以外の凹部４１と、最も奥側の凸部４２０以外の凸部４２を切削する凸状部３０が形成される。凸状部３０は図１に示すように軸方向に先端部寄りの中間凸状部３３と、シャンク部２寄りの、中間凸状部３３の径より大きい径を有する元側凸状部３４とに大きく区分される。

凸状部３０より軸方向先端部側の部分で接続溝４の最も奥側の凸部４２０と最も奥側の凹部４１０を切削する場合には、図１、図２に示すように凸状部３０の軸方向先端側に最も奥側の凸部４２０を切削する凹状部３２が凸状部３０の軸方向に連続して形成される。更にこの凹状部３２の軸方向先端側に連続し、最も奥側の凹部４１０を切削する先端凸状部３１が形成される。凹状部３２と先端凸状部３１の形状は問われないが、図面では凹状部３２と先端凸状部３１を後述の中間移行部３５、または元側移行部３６と同様に、外形線が軸方向先端側からシャンク部２側へかけ、凸状部３０の径（回転軸１０からの距離）が拡大する直線、もしくは曲線を描く形状に形成している。

凸状部３０の中間凸状部３３と元側凸状部３４の少なくともいずれか一方の、凹部４１に対応した少なくとも一部の区間の外形線は軸方向の回転軸１０と平行である。中間凸状部３３と元側凸状部３４との間と、元側凸状部３４とシャンク部２との間の少なくともいずれか一方の区間に、その区間より凸状部３０の軸方向先端側に位置する部分の径以上の径を有する移行部（中間移行部３５、元側移行部３６）が形成される。

図１〜図３、図５では中間凸状部３３と元側凸状部３４との間に、中間凸状部３３の径以上の径を有する中間移行部３５を形成している。また元側凸状部３４とシャンク部２との間に、元側凸状部３４の径以上の径を有する元側移行部３６を形成している。中間凸状部３３と元側凸状部３４の少なくとも一部の外形線が回転軸１０と平行であることは、中間凸状部３３と元側凸状部３４の少なくとも一部の表面形状が円柱状であることでもある。図１、図２、図６では凸状部３０の軸方向に区分された部分間、例えば中間凸状部３３と中間移行部３５との間、中間移行部３５と元側凸状部３４との間等に境界線を細線で示しているが、この境界線は明確に表れないこともある。

接続溝４の凹部４１と凸部４２の、中心軸Ｏに垂直な方向への中心軸Ｏからの距離が被削材５の表面側へ向かって次第に大きくなることと、中間凸状部３３と元側凸状部３４の少なくとも軸方向の一部の区間が円柱状であることから以下のことが言える。すなわち、図３−（ａ）、図５に示すように例えば中間凸状部３３のシャンク部２寄りの部分を凸部４２における後述の仕上げ加工用クリスマスカッタの切削代７の表面に内接させながら、中間凸状部３３の先端寄りの部分をその側の凹部４１内のシャンク部２側を向いた面（上向き面）上の切削代７の表面に内接させることができる。このことは、中間凸状部３３の先端寄りの部分とシャンク部２寄りの部分をそれぞれの側の凸部４２の表面に沿った形状に形成し易いことを意味し、元側凸状部３４にも同じことが言える。

仕上げ加工用クリスマスカッタの切削代７は図３−（ｂ）、図５に示すように被削材５を大荒加工用カッタ１と荒加工用クリスマスカッタ６が切削した後の接続溝４の表面を言い、この表面から図示しない仕上げ加工用クリスマスカッタがその半径方向に一定の深さを切削するときの厚みを指す。

中間凸状部３３と元側凸状部３４は接続溝４の最も奥側の凹部４１０以外の凹部４１を切削するが、図１、図５に示す例の場合、凹部４１に対応した区間の外形線は回転軸１０と平行であるから、中間凸状部３３と元側凸状部３４は凹部４１においては図５に破線で示すように荒加工用クリスマスカッタ６が切削する切削代８を残し、凹部４１の回転軸１０寄りの範囲を切削する。図５中、凹部４１の区間においては実線と破線で囲まれた範囲が荒加工用クリスマスカッタ６が切削する切削代８になる。荒加工用クリスマスカッタ６の切削代８は図５に示すように被削材５を大荒加工用カッタ１が切削した後の接続溝４の表面を言い、この表面から荒加工用クリスマスカッタ６がその半径方向に一定の深さを切削するときの厚みを指す。

中間移行部３５は図１等に示すように刃部３の軸方向に中間凸状部３３から元側凸状部３４へかけて次第に径が拡大する形状（立体形状）に形成され、元側移行部３６も元側凸状部３４からシャンク部２側へかけて次第に径が拡大する形状（立体形状）に形成される。図１、図２では中間移行部３５の外形線の少なくとも一部が元側凸状部３４へかけて凸状部３０の径が次第に拡大する直線を描き、表面が円錐台形状に形成されている。また元側移行部３６の外形線の少なくとも一部がシャンク部２へかけて径が次第に拡大する曲線を描いているが、これらの外形線の形状は任意である。

但し、図１、図２に示す元側移行部３６のように刃部３の先端部側からシャンク部２側へかけて径が次第に拡大する曲線を描く場合には、上記した元側凸状部３４のシャンク部２寄りの部分と先端寄りの部分を切削代７の表面に内接させられることと併せ、元側移行部３６の表面をその区間に対応する凸部４２の表面に接近させることができる。このことから、中間移行部３５と元側移行部３６の外形線は共に曲線を描くことが合理的である。

接続溝４の内、凸部４２（形成のための被削材５）の大半、すなわち仕上げ加工用クリスマスカッタが切削する切削代７を除いた部分は大荒加工用カッタ１の中間移行部３５と元側移行部３６と、形成された場合の凹状部３２に切削される。このことから、荒加工用クリスマスカッタ６は必ずしも凸部４２を切削する必要がないため、荒加工用クリスマスカッタ６の凸部４２に対応した区間（凹状部）の表面の少なくとも一部には切れ刃が形成される必要がない。

中間移行部３５と元側移行部３６の外形線が描く曲線は大荒加工用カッタ１の刃部３が切削すべき接続溝４の範囲に応じ、図５に実線で示すように凸部４２の表面に沿った形状、あるいは凸部４２の表面から仕上げ加工用クリスマスカッタの切削代７分、中心軸Ｏ側へ寄った位置を通る曲線を描くことが適切である。大荒加工用カッタ１の刃部３は図７に示すように軸方向の全長に切れ刃３ａを有するため、接続溝４の深さ方向の全長に亘り、図５中、実線で示す範囲を切削する。後述の荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１が図５中、破線で示す範囲を切削する。

この関係で、大荒加工用カッタ１の凸状部３０の範囲では接続溝４の凸部４２を主に中間移行部３５と元側移行部３６が切削し、荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１は凸状部３０の範囲の凸部４２を切削せず、凹部４１を切削する。このため、荒加工用クリスマスカッタ６の切れ刃は図５に示すように凹部４１に対応した区間である中間部凸状部６４とシャンク部側凸状部６６の表面に形成され、凸部４２に対応した区間である中間部凹状部６５とシャンク部側凹状部６７の表面の少なくとも一部には形成されない。

前記のように大荒加工用カッタ１の凸状部３０の軸方向先端側に凹状部３２と先端凸状部３１が形成された場合、凹状部３２は接続溝４の最も奥側の凸部４２０を切削し、先端凸状部３１が最も奥側の凹部４１０を切削する。凹状部３２は中間移行部３５、元側移行部３６と同じく接続溝４の凸部４２（形成のための被削材５）を切削する。但し、先端凸状部３１は中間凸状部３３と元側凸状部３４と同じく、最も奥側の凹部４１０の回転軸１０寄りの範囲を荒加工用クリスマスカッタ６が切削する切削代８を残して切削する。

大荒加工用カッタ１の凸状部３０の軸方向先端側に対応した区間においては、荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１の中間部凸状部６４の軸方向先端側に連続して先端側凹状部６３が形成され、先端側凹状部６３の軸方向先端側に連続して先端側凸状部６２が形成される。先端側凸状部６２は最も奥側の凹部４１０を切削するが、前記のように先端側凹状部６３は最も奥側の凸部４２０を切削しないため、切れ刃は先端側凸状部６２の表面に形成され、先端側凹状部６３の表面の少なくとも一部には形成されない。

荒加工用クリスマスカッタ６の先端側凸状部６２は最も奥側の凹部４１０において大荒加工用カッタ１の先端凸状部３１が切削した後に残された荒加工用クリスマスカッタ６の切削代８の分を切削する。

大荒加工用カッタ１の先端凸状部３１の形状（外形線）は中間凸状部３３と元側凸状部３４と同様の円柱形状に形成されることもあるが、図面では先端凸状部３１による最も奥側の凹部４１０の切削時にシャンク部２側に隣接する凹状部３２の最も径の小さい部分の折損の可能性が低下するよう、シャンク部２側から先端へかけて径が小さくなる円錐台形状、またはそれに類似した回転体形状に形成している。先端凸状部３１が円錐台形状等に形成されることで、円柱形状の場合より凹部４１における被削材５の切削範囲が抑えられ、回転軸１０から先端凸状部３１の表面までの距離が小さくなるため、凹状部３２の折損の可能性が低下する。

図３−（ａ）は図１に示す、先端凸状部３１と凹状部３２が形成された大荒加工用カッタ１を用いて接続溝４の全凹部４１と全凸部４２を切削した様子を示す。大荒加工用カッタ１の回転軸１０は接続溝４の中心軸Ｏに一致した状態で被削材５を切削し、接続溝４の一部を形成する。

図３−（ａ）に示すように図１に示す大荒加工用カッタ１が被削材５を切削し終えたとき、接続溝４の凸部４２の区間では、仕上げ加工用クリスマスカッタが切削する切削代７を残し、凹状部３２と中間移行部３５と元側移行部３６が凸部４２を形成するための被削材５を切削する。凸部４２の区間における仕上げ加工用クリスマスカッタが切削する切削代７は図５に示すように中心軸Ｏを中心とした接続溝４の径方向には実線（大荒加工用カッタ１の外形線）と二点鎖線（仕上げ加工用クリスマスカッタの外形線）の差部分になる。

接続溝４の凹部４１の区間では、大荒加工用カッタ１は図３−（ｂ）に示すように荒加工用クリスマスカッタ６が切削する切削代８を残し、先端凸状部３１と中間凸状部３３と元側凸状部３４が凹部４１を形成するための被削材５を切削する。図３−（ｂ）中では二点鎖線が切削済みの大荒加工用カッタ１の外形線を、実線が切削中、または切削後の荒加工用クリスマスカッタ６の外形線を示し、破線が仕上げ加工工程後の凹部４１と凸部４２の表面の位置を示す。凹部４１の区間における荒加工用クリスマスカッタ６が切削する切削代８は図５では接続溝４の径方向に実線と破線の差部分になる。

図３−（ｂ）の詳細を図５の左側に示すが、大荒加工用カッタ１は接続溝４の凸部４２の位置ではＡＢ、ＣＤ、ＥＦの各実線で示す区間を切削し、凹部４１の区間ではＢＣ、ＤＥ、ＦＧの各実線で示す区間を切削する。図５中、実線が大荒加工用カッタ１の外形線を示す。二点鎖線が仕上げ加工工程後の凹部４１と凸部４２の表面の位置を示し、仕上げ加工用クリスマスカッタが切削する範囲を示す。凸部４２の区間における大荒加工用カッタ１の外形線は中間移行部３５と元側移行部３６の外形線を指す。

図５に示すように凸部４２の区間における大荒加工用カッタ１の外形線は仕上げ加工用クリスマスカッタの切削代７を残した線上を通り、凸部４２の表面に沿った曲線を描く。凹部４１における大荒加工用カッタ１の外形線は荒加工用クリスマスカッタ６が切削する切削代８を残した線上を通り、回転軸１０に平行な直線を描く。この例では凸部４２の区間における大荒加工用カッタ１の外形線は凹部４１における外形線に連続し、曲線の曲率も凹部４１における外形線から連続的に変化している。

大荒加工用カッタ１による被削材５の切削後、図３−（ｂ）に示すように接続溝４の凹部４１の区間では、仕上げ加工用クリスマスカッタが切削する切削代７を残し、図５に示す荒加工用クリスマスカッタ６の各凸状部（６２、６４、６６）が凹部４１を形成するための被削材５を切削する。凹部４１の区間における仕上げ加工用クリスマスカッタが切削する切削代７は接続溝４の径方向に破線と二点鎖線の差部分になる。

荒加工用クリスマスカッタ６の刃部６１にも図３−（ｂ）に実線で示し、図５に破線で示すように軸方向に、接続溝４の複数の凹部４１と複数の凸部４２に対応し、軸方向の回転軸６０から、回転軸６０に垂直な方向に最も遠い位置までの距離が深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなる凸状部（６２、６４、６６）と凹状部（６３、６５、６７）が交互に形成される。

荒加工用クリスマスカッタ６の凸状部は図１に示す大荒加工用カッタ１の凸状部３０に対応し、軸方向先端側からシャンク部２側へかけ、図５中、区間ＦＧに位置する（先端凸状部３１に対応する）先端側凸状部６２、区間ＤＥに位置する（中間凸状部３３に対応する）中間部凸状部６４、区間ＢＣに位置する（元側凸状部３４に対応する）シャンク部側凸状部６６に区分される。

荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部は同様に図５中、区間ＥＦに位置する（凹状部３２に対応する）先端側凹状部６３、区間ＣＤに位置する（中間移行部３５に対応する）中間部凹状部６５、区間ＡＢに位置する（元側移行部３６に対応する）シャンク部側凹状部６７に区分される。

荒加工用クリスマスカッタ６の外形線は図５中、破線で示す位置を通り、接続溝４の凸部４２の位置のＡＢ、ＣＤ、ＥＦの区間（シャンク部側凹状部６７、中間部凹状部６５、先端側凹状部６３）では外形線が大荒加工用カッタ１の外形線より回転軸６０（１０）寄りに位置するため、ＡＢ、ＣＤ、ＥＦの区間では荒加工用クリスマスカッタ６は被削材５を切削しない。

これに対し、接続溝４の凹部４１の位置のＢＣ、ＤＥ、ＦＧの区間（シャンク部側凸状部６６、中間部凸状部６４、先端側凸状部６２）では外形線が大荒加工用カッタ１の外形線より回転軸６０（１０）の反対側（被削材５側）に位置するため、ＢＣ、ＤＥ、ＦＧの区間では荒加工用クリスマスカッタ６は被削材５を凹部４１に沿った形状に、仕上げ加工用クリスマスカッタによる切削代７を残して切削する。

この関係で、前記のように凸状部６２、６４、６６の表面に凹部４１（形成のための被削材５）を切削する切れ刃が形成される。切れ刃は前記のように刃部３の軸方向先端からシャンク部２へかけ、軸方向に沿って連続的に形成される切屑排出溝を構成するすくい面の半径方向外周側の縁に凸の稜線等として形成される。

凸部４２（形成のための被削材５）の中心軸Ｏ方向の多くの範囲は大荒加工用カッタ１の凹状部３２、中間移行部３５、元側移行部３６が仕上げ加工用クリスマスカッタによる切削代７を残して切削するため、荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部６３、６５、６７の表面には切れ刃が形成される必要がない。

図５に示すように荒加工用クリスマスカッタ６の凹状部６３、６５、６７の表面までの回転軸６０からの（回転軸６０に垂直な方向の）距離は大荒加工工程で切削される接続溝４の凸部４２の表面までの、回転軸６０からの距離より小さいため、凹状部６３、６５、６７の表面には切れ刃は全く形成されないか、一部にしか形成されない。

「切れ刃が形成されない」とは、上記した切屑排出溝を構成するすくい面の半径方向外周側の縁に凸の稜線等が形成されないようなことを言い、例えば切れ刃になるべき凸の稜線が面取りされるようなことを言う。

荒加工用クリスマスカッタ６による被削材５の切削後、図３−（ｃ）に示すように（ａ）、（ｂ）に破線で示す外形線を有する、仕上げ加工用クリスマスカッタが接続溝４の中心軸Ｏ方向の全長に亘り、被削材５を切削する。仕上げ加工用クリスマスカッタは大荒加工用カッタ１と荒加工用クリスマスカッタ６が切削した後の上記した凸部４２と凹部４１における（ａ）、（ｂ）中、破線で示す仕上げ加工用クリスマスカッタの切削代７を切削し、（ｃ）に示す仕上げ加工工程後の接続溝４を形成する。

図６−（ａ）〜（ｃ）は図１〜図３、図５に示す大荒加工用カッタ１とは異なる刃部３の形成例を示す。（ａ）は図１の例における中間凸状部３３のシャンク部２寄りの部分から元側移行部３６までの区間に、中間凸状部３３の径以上の径を有し、シャンク部２側へかけて径が次第に拡大する形状の元側凸状部３４を形成し、中間凸状部３３と元側凸状部３４との間に図１の例における明確な中間移行部３５を形成しない場合の例を示す。元側凸状部３４の外形線は回転軸１０に対して１０°程度、傾斜している。

図６−（ｂ）は図１の例における中間移行部３５から元側移行部３６までの区間を図１の例の状態にしたまま、中間凸状部３３の軸方向先端側の部分から中間移行部３５までの区間をシャンク部２側へかけて径が次第に拡大する形状に形成した場合の例を示す。（ｃ）は（ｂ）の中間凸状部３３の軸方向先端側の部分から元側凸状部３４の軸方向中間部までの区間を連続的にシャンク部２側へかけて径が次第に拡大する形状に形成した場合の例を示す。（ｂ）、（ｃ）の例でも元側凸状部３４の外形線は回転軸１０に対して１０°程度、傾斜している。（ｃ）に示す例は図１に示す例における中間移行部３５を中間凸状部３３が取り込んだ形に相当する。

ここで、従来の大荒加工用クリスマスカッタとして特許文献２の大荒加工用クリスマスカッタと本願発明の大荒加工用カッタ１を用いて同一の被削材を同等の切削条件下で切削したときの、刃部が被削材から受ける抵抗（切削抵抗）の程度を比較する。切削条件は以下の表１の通りである。従来大荒は特許文献２の大荒加工用クリスマスカッタであり、新型大荒１、２が本願発明の大荒加工用カッタ１である。ここでは刃数が２枚の大荒加工用カッタ１と大荒加工用クリスマスカッタを使用したが、刃数は任意である。被削材５にはＳＮＣＭ４３９（ニッケルクロムモリブデン鋼）を用いた。

従来大荒と新型大荒１、２とでは図４−（ａ）と図３−（ａ）との対比から分かるように最小径が同一寸法でも、外形線（形態）の相違から最大径が相違しているため、厳密には完全に同一の条件下での比較は難しい。しかしながら、新型大荒１、２の回転数ｎやテーブル送り（速度）を従来大荒より過酷にしたときの抵抗値を比較することで、新型大荒１、２の抵抗（負担）の低さが浮き彫りになると考えられる。表１中の切削速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）は外径Ｄ（ｍｍ）と回転数ｎ（／ｍｉｎ）からｎ・Ｄ・π／１０００として求められる。刃部が被削材から受ける抵抗の大きさを表２に示す。

表２中、「最大」、「最小」はＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向（回転軸方向）の各抵抗値の最大値と最小値であり、単位はＮ（ニュートン）である。「振幅」は「最大」と「最小」の絶対値の合計を示し、この値が大きい程、刃部３にビビリ振動が発生する可能性が高まる。「合力」の「最大」と「最小」はＸ方向とＹ方向とＺ方向の合計値（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）が最大となる箇所と最小となる箇所の値を示す。

従来大荒と新型大荒１を対比すると、新型大荒１では表１のように従来大荒より回転数ｎとテーブル送り（速度）をそれぞれ２１０→３００、１２→１５に増していながらも、表２のようにＸ方向の抵抗値は８２２９→６９９３（８５％）、Ｙ方向の抵抗値は９１５７→７１９７（７８．６％）と共に低下している。合力も７３３５→６３９５（８７．２％）と低下している。Ｚ方向の抵抗値は８３２→１０５９（１２７．３％）と増加しているものの、回転軸方向（材軸方向）であるため、ビビリ振動への影響は小さいと言える。

同様に従来大荒と新型大荒２を対比すると、新型大荒２では表１のように従来大荒より回転数ｎとテーブル送り（速度）をそれぞれ２１０→３００、１２→１７に増していながらも、表２のようにＸ方向の抵抗値は８２２９→７６２５（９２．７％）、Ｙ方向の抵抗値は９１５７→８０３９（８７．８％）と共に低下している。合力も７３３５→６８８０（９３．８％）と低下している。Ｚ方向の抵抗値は８３２→１２０５（１４４．８％）と増加しているものの、回転軸方向（材軸方向）であるため、ビビリ振動への影響は小さい。

表１、表２の結果から、本願発明の大荒加工用カッタ１を用いて特許文献２の大荒加工用クリスマスカッタと同一の被削材を同等の切削条件下で切削したときに、回転数ｎとテーブル送りを増しても、ビビリ振動への影響のあるＸ方向とＹ方向の切削時の抵抗値が低下し、ビビリ振動が発生する可能性が、図４−（ａ）に示す特許文献２の大荒加工用クリスマスカッタより低下することが分かる。

この利点は、刃部３が回転軸１０と平行な中間凸状部３３と元側凸状部３４を有し、図４−（ａ）に示す従来の大荒加工用クリスマスカッタのような凹凸のある立面形状をしないことで、最大径が抑えられる結果として得られると言える。またビビリ振動の低減効果から、被削材に対する本願発明の大荒加工用カッタ１による切削加工効率（能率）が、従来の大荒加工用クリスマスカッタによる切削加工効率より向上することも言える。

１……大荒加工用カッタ、１０……回転軸、
２……シャンク部、３……刃部、３ａ……切れ刃、３ｂ……切屑排出溝、
３０……凸状部、３１……先端凸状部、３２……凹状部、３３……中間凸状部、３４……元側凸状部、３５……中間移行部、３６……元側移行部、
４……接続溝、４１……凹部、４１０……最も奥側の凹部、４２……凸部、４２０……最も奥側の凸部、Ｏ……中心軸、
５……被削材、
６……荒加工用クリスマスカッタ、６０……回転軸、６１……刃部、
６２……先端側凸状部、６３……先端側凹状部、６４……中間部凸状部、６５……中間部凹状部、６６……シャンク部側凸状部、６７……シャンク部側凹状部、
７……仕上げ加工用クリスマスカッタの切削代、
８……荒加工用クリスマスカッタの切削代。

Claims (9)

1. 被削材の深さ方向に複数の凹部と複数の凸部が交互に繰り返して形成され、前記各凹部と前記各凸部の、前記深さ方向を向く中心軸から、この中心軸に垂直な方向に最も遠い位置までの距離が前記深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなるクリスマスツリー状の断面形状をしたタービン翼接続のための接続溝を、大荒加工をする大荒加工工程と、それに続いて荒加工をする荒加工工程と、それに続いて仕上げ加工をする仕上げ加工工程を経て切削加工する方法の前記大荒加工工程で使用され、前記接続溝の前記複数の凹部と前記複数の凸部を切削する、軸方向の全長に切れ刃を有する刃部をシャンク部の軸方向先端部側に備え、前記刃部の軸方向に沿って切屑排出溝が形成され、軸方向の回転軸の回りに回転する大荒加工用のカッタであり、
   前記刃部の軸方向先端部を除く前記シャンク部側の区間に、前記深さ方向の最も奥側の前記凹部以外の前記凹部と、最も奥側の前記凸部以外の前記凸部を切削する凸状部が形成され、
   この凸状部が軸方向に先端部寄りの中間凸状部と、前記シャンク部寄りの、前記中間凸状部の径より大きい径を有する元側凸状部とに区分され、
   この中間凸状部と元側凸状部の少なくともいずれか一方の前記凹部に対応した少なくとも一部の区間の外形線は前記回転軸と平行であり、
   前記中間凸状部と前記元側凸状部との間、及び前記元側凸状部と前記シャンク部との間の少なくともいずれか一方の区間に、その一方の区間より前記凸状部の軸方向先端側に位置する部分の径以上の径を有する移行部が形成されていることを特徴とするタービン翼接続溝切削加工用カッタ。
2. 前記中間凸状部と前記元側凸状部との間に前記中間凸状部の径以上の径を有する中間移行部が形成され、前記元側凸状部と前記シャンク部との間に前記元側凸状部の径以上の径を有する元側移行部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタービン翼接続溝切削加工用カッタ。
3. 前記中間凸状部と前記元側凸状部のいずれか一方の外形線は軸方向先端側から前記シャンク部側へかけ、前記凸状部の径が拡大する直線、もしくは曲線を描いていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載のタービン翼接続溝切削加工用カッタ。
4. 少なくともいずれかの前記移行部の、前記凸部に対応した少なくとも一部の区間の外形線は軸方向先端側から前記シャンク部側へかけ、前記凸状部の径が次第に拡大する曲線を描いていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタービン翼接続溝切削加工用カッタ。
5. 前記凸状部の軸方向先端側に連続し、最も奥側の前記凸部を切削する凹状部が形成され、この凹状部の軸方向先端側に連続し、最も奥側の前記凹部を切削する先端凸状部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のタービン翼接続溝切削加工用カッタ。
6. 前記先端凸状部は前記シャンク部側から軸方向先端側へかけ、径が小さくなる形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のタービン翼接続溝切削加工用カッタ。
7. 被削材の深さ方向に複数の凹部と複数の凸部が交互に繰り返して形成され、前記各凹部と前記各凸部の、前記深さ方向を向く中心軸から、この中心軸に垂直な方向に最も遠い位置までの距離が前記深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなるクリスマスツリー状の断面形状をしたタービン翼接続のための接続溝を切削加工する方法であり、大荒加工をする大荒加工工程と、それに続いて荒加工をする荒加工工程と、それに続いて仕上げ加工をする仕上げ加工工程を経て前記接続溝を切削加工し、
   前記大荒加工工程において、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の大荒加工用カッタを用いて前記接続溝の前記凹部と前記凸部を切削することを特徴とするタービン翼接続溝の切削加工方法。
8. 前記荒加工工程において、刃部の軸方向に、前記接続溝の前記複数の凹部と前記複数の凸部に対応した凸状部と凹状部が交互に形成され、この凸状部の表面に前記接続溝の前記凹部を切削する切れ刃が形成され、少なくとも一部の前記凹状部の表面の少なくとも一部に切れ刃が形成されていない荒加工用クリスマスカッタを用いて前記接続溝の前記凹部と前記凸部を切削することを特徴とする請求項７に記載のタービン翼接続溝の切削加工方法。
9. 被削材の深さ方向に複数の凹部と複数の凸部が交互に繰り返して形成され、前記各凹部と前記各凸部の、前記深さ方向を向く中心軸から、この中心軸に垂直な方向に最も遠い位置までの距離が前記深さ方向の奥側から表面側へかけて次第に大きくなるクリスマスツリー状の断面形状をしたタービン翼接続のための接続溝を製造する方法であり、大荒加工をする大荒加工工程と、それに続いて荒加工をする荒加工工程と、それに続いて仕上げ加工をする仕上げ加工工程を経て前記接続溝を製造し、
   前記大荒加工工程において、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の大荒加工用カッタを用いて前記接続溝の前記凹部と前記凸部を切削することを特徴とするタービン翼接続溝の製造方法。

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