CN102725080A

CN102725080A - 压痕加工方法、压痕加工工具及压力机

Info

Publication number: CN102725080A
Application number: CN2011800071393A
Authority: CN
Inventors: 岸本博纪; 远藤茂
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: CN102725080B; WO2011093435A1; JP5603608B2; EP2529853A1; US20120297848A1; EP2529853B1; EP2529853A4; US10232423B2; JP2011156547A

Abstract

本发明涉及的对板状的工件的表面实施的压痕加工方法是，保持使压痕加工用的旋转工具的前端与上述工件的表面接触的状态，在开始上述工件相对于上述旋转工具向X轴及/或Y轴方向的相对移动的同时，开始上述旋转工具的旋转。根据上述加工方法，能够将压痕线的宽度在全长范围内保持一定。

Description

压痕加工方法、压痕加工工具及压力机

技术领域

本发明涉及用转塔式压力机等在板状工件的表面进行压痕加工（marking）的方法、该方法所使用的压痕加工工具（marking tool）、以及使用该工具实现该方法的压力机（punch press machine）。

背景技术

一直以来，在用转塔式压力机等进行板状工件的冲裁加工的情况下，有时对从工件经冲裁得到的切断片（制品）进行压痕加工（参照下述专利文献1、2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平3－90227号公报

专利文献2：日本国特开2005－34950号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述专利文献1中，公开了作为压痕工具而使用具有多个压痕模的模具的装置。在该装置中，由于利用压痕模在工件上表面进行各种压痕，因而需要各种压痕模。因此，模具的结构是复杂的。

在上述专利文献2中，公开了作为压痕模具而具有笔，并利用该笔在工件上表面进行划线的装置。因此，需要对向上述笔供给的油墨的残量及干燥进行管理。

另外，作为现有的压痕方法，有激光压痕法。这种场合，还另外需要激光振荡器及激光加工头。

在用压力机加工的板状工件上，有时作为保护膜在表面上具有乙烯树脂等的树脂膜。对于这样的工件，一般需要从由工件切断得到的制品剥离保护膜。因此，在用压力机进行工件加工时，在保护膜上进行压痕的场合，或者使用压痕模进行压痕的场合，或者进行激光压痕的场合，有时在制品表面残留压痕的痕迹。

在如上述专利文献2所公开的那样利用笔进行划线时，如上所述，需要油墨的管理，并根据情况的不同，需要选择适合于工件表面的保护膜的材质的油墨。

另外，使用压力机所具有的旋转加工工具，还能够通过切削或研磨等加工来在工件表面进行压痕。但是，在使用旋转加工工具在工件表面进行压痕加工时，有时在压痕加工的开始位置及结束位置的压痕量（压痕宽度）比使旋转加工工具相对于工件而相对移动时的压痕量（压痕宽度）增多，从而外观变差（压痕宽度不同）。再有，在使用旋转加工工具在保护膜上进行压痕加工时，有时保护膜被破坏而在压痕加工开始位置及结束位置压痕的痕迹残留在工件表面。

用于解决课题的方法

本发明的第一特征在于提供一种对工件表面实施的压痕加工方法，是对板状的工件的表面实施的压痕加工方法，该方法是，保持使压痕加工用的旋转工具的前端与上述工件的表面接触的状态，在开始上述工件相对于上述旋转工具向X轴及/或Y轴方向的相对移动的同时，开始上述旋转工具的旋转。

在此，优选在停止上述工件的上述相对移动的同时，停止上述旋转工具的上述旋转，或者使上述旋转工具从上述工件的上述表面离开。

本发明的第二特征在于提供一种压痕加工方法，是对板状的工件的表面实施的压痕加工方法，该方法是，将压痕加工用的旋转工具的旋转速度保持为规定旋转速度，在使上述旋转工具的球状部与上述工件的上述表面接触的同时，开始上述工件向X轴及/或Y轴方向的相对移动。

在上述第一或第二特征中，上述工件也可以在表面具有可剥离的保护膜。

本发明的第三特征在于提供一种压痕加工工具，该压痕加工工具使用于上述第一或第二特征的上述压痕加工方法，其具有：可装拆且可上下运动地安装在压力机的上模座上的筒状的工具主体；设置在上述工具主体内的上部的旋转驱动单元；利用上述旋转驱动单元进行旋转的中空旋转轴；可上下运动且向下方加力、并设置于上述中空旋转轴的下部的夹头；以及在下端具有用于进行压痕加工的球状部的上述旋转工具，上述旋转工具可装拆地保持在上述夹头上。

本发明的第四特征在于提供一种压力机，该压力机使用上述第三特征的上述压痕加工工具，实施上述第一或第二特征的上述压痕加工方法，其具有：可更换地安装有上述压痕加工工具或冲头的上模座；支撑由上述压痕加工工具或上述冲头进行加工的上述工件的工作台；可使上述工件相对于上述压痕加工工具或上述冲头在X轴及/或Y轴方向进行相对移动并定位的移动定位单元；可压下上述压痕加工工具或上述冲头的头部部件的、可上下运动的撞击器；检测上述撞击器的上下位置的上下位置检测器；以及指令输出部，该指令输出部在上述压痕加工工具与上述工件的上述表面接触的状态下，同时向上述移动定位单元及上述压痕加工工具输出工作指令。

发明的效果

根据上述特征，在对工件的表面进行压痕加工时，在压痕加工的开始位置、结束位置以及在压痕线上的每单位长度的加工量基本一定。因此，压痕线的宽度在整个范围内基本一定。另外，在工件的表面设有保护膜并利用旋转工具在该保护膜上进行压痕加工的情况下，能够防止旋转工具破坏保护膜而达到工件表面，能够防止在保护膜的剥离后在工件上残留压痕痕迹。

附图说明

图1是实施方式的压力机的侧视图。

图2是压痕加工工具的剖视图。

图3是表示上述压力机的主要构成部分的功能方框图。

图4是表示上述压力机的动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。首先，说明压力机的总体结构。

图1表示对板状工件W进行冲裁加工等的加工的转塔式压力机1。压力机1如一般公知的那样具有机架3。机架3由一体化的的上部机架3U和下部机架3L构成。在上部机架3U上设有可水平旋转的上部转塔（上模座）5U。在下部机架3L上设有可水平旋转的下部转塔（下模座）5L。

在上部转塔5U上设有多个冲头安装孔5H（参照图2），冲头P可更换地安装在冲头安装孔5H中。在下部转塔5L上设有多个与上部转塔5U相对应的冲模安装孔（未图示），在冲模安装孔中可更换地设有与冲头P对应的冲模D。另外，在上部机架3U上设有通过上述上下转塔5U、5L的旋转来打压在加工位置所设置的冲头P的冲头头部的撞击器7。

撞击器7通过压头驱动部（ram driver）9的驱动而上下运动。压头驱动部9例如是利用流体压力缸或伺服马达进行旋转的、曲柄机构、连杆机构、滚珠丝杠机构等。相对于撞击器7的原点位置（基准位置：上死点或下死点等）的上下位置（vertical position）经常由旋转编码器等的上下位置检测器（verticalposition detector）93（参照图3）进行检测。

另外，压力机1具有：相对于定位在加工位置（撞击器7的下方位置）的冲头P及冲模D而使工件W在X、Y轴方向上移动并定位的移动定位单元11；以及可移动地支撑工件W的工作台13。移动定位单元11具有可沿设置于下部机架3L上的导轨15而在Y轴方向上（图1的左右方向（horizontal direction））移动的滑架底座17。

滑架底座17通过Y轴伺服马达（图示省略）的旋转而在Y轴方向上移动并定位，在与Y轴方向正交的X轴方向（图1的垂直方向（vertical direction））上延伸。滑架底座17具有通过在X轴伺服马达（图示省略）的旋转而在X轴方向上移动并定位的滑架19。滑架19具有多个对工件W进行夹紧的工件夹21。工件夹21的位置能在X轴方向上进行调节。

因此，滑架底座17在Y轴方向上移动并定位，滑架19在X轴方向上移动并定位，由此被工件夹21夹紧的工件W便在X、Y轴方向上移动并定位，工件W上的加工对象位置便能定位在加工位置（冲头P及冲模D的位置）。

压力机1具有CNC控制装置（CNC controller）等的控制装置（controller）23。控制装置23主要进行上下转塔5U、5L的旋转控制、移动定位单元11的移动控制以及撞击器7的打压控制。

另外，由于如上所述结构的压力机1是公知的，更详细的说明予以省略。

代替安装在上部转塔（上模座）5U上的一个冲头P，本实施方式的压痕加工工具25如图2所示地安装在上部转塔5U的冲头安装孔5H中使用。压痕加工工具25与一般的冲头P同样具有筒状的工具主体27。工具主体（tool body）27能装拆地安装在模具安装孔5H中，并能嵌入模具安装孔5H中予以支撑。在工具主体27的上部通过盖形螺母等连接件29而连接有筒状的上部主体（upper body）31。在上部主体31内能上下运动地容纳有气动马达等流体压力马达（旋转驱动单元）33。

为了能将流体压力马达33可上下运动地支撑在上部主体31内，在上部主体31的上部可上下运动地支撑有头部部件35。即，头部部件35通过安装在上部主体31与头部部件35之间的多个螺旋弹簧（弹性部件）37向上方加力并予以支撑。头部部件35的向上移动受到下端与上部主体31螺纹连接的多个止动螺栓39的限制。流体压力马达33与头部部件35通过螺纹连接部41连接起来。

为了向流体压力马达33供给工作流体，头部部件35具有与设置在撞击器7上的供给孔7H连接的连接孔35H。连接孔35H与流体压力马达33连接。供给孔7H对冲头P供给油雾。在连接供给孔7H和空气源43的连接通道45上，从空气源43侧依次设有电磁阀等的开关阀47及喷射器49。在喷射器49上连接有与油箱51连接的连接通道53。在连接通道53上设有开关阀55。

当在撞击器7与头部部件35连接的状态下打开开关阀47时，则将空气源43的空气向流体压力马达33供给以驱动流体压力马达33。另外，当打开开关阀47及开关阀55时，则油箱51内的油被喷射器49吸引而作为油雾向连接通道45供给。因此，能够从供给孔7H选择性地供给空气或油雾，能够将油的消耗控制在所需要的范围内。

在工具主体27内部的筒状的轴承座59内，借助于多个轴承61可旋转地设置有中空旋转轴63。借助于中空旋转轴63将流体压力马达33的旋转传递给压痕加工工具25的压痕销（marking pin旋转工具（rotating tool））57。中空旋转轴63的上部借助于连接销65与流体压力马达33的旋转轴67连接，中空旋转轴63与旋转轴67一体旋转。连接销65与中空旋转轴63的轴心正交，而且其两端固定在中空旋转轴63上。连接销65的中央与形成在旋转轴67的端部的轴向的狭缝67S配合。

在中空旋转轴63的下部设有向下方加力的能上下运动的夹头69。压痕销57可装拆更换地安装在夹头69上。本实施方式的夹头69是弹簧夹头。夹头69的夹头主体（chuck main body）71上部的柄（shank）71S嵌入到中空旋转轴63内，其能上下运动但不能旋转。在柄71S的上表面利用螺栓75安装有直径比柄71S的直径稍大的环状衬垫73。

在与旋转轴67的下端面接触的弹簧座77与固定件75的头部之间设有被压缩的螺旋弹簧（弹性部件）79。柄71S通过花键和键等与中空旋转轴63配合，利用螺旋弹簧79总是向下方加力。另外，由于衬垫73与中空旋转轴63的台阶部抵接，因而能防止向夹头主体71下方拔脱。

在夹头主体71的下部设有形成有锥孔的大直径部81。在锥孔内容纳有夹持压痕销57的开口夹套83。螺母85与大直径部81的外周面螺纹连接，当紧固螺母85时开口夹套83便固定压痕销57。

按照上述结构，流体压力马达33的旋转轴67的旋转便传递给压痕销57。在压痕销57的前端（下端）形成有球状部57S，球状部57S对工件W的表面进行压痕。在该球状部57S上设有金刚石等的硬质微粒。

在使压痕销57旋转的同时使球状部57S与工件W的表面接触，通过使球状部57S相对工件W进行相对移动，就能在工件W的表面划线而进行压痕。在使压痕销57的球状部57S与工件W的表面接触而进行压痕的情况下，存在在压痕的起始位置（压痕开始位置）及停止位置（压痕结束位置）描绘出直径比线宽大的圆形痕迹的情况。

另外，仅仅在工件W的表面的保护膜上进行压痕的情况下，存在在剥离了保护膜时在工件W的表面残留压痕痕迹的情况。希望提高压痕的品质以免残留这些痕迹。

因此，在本实施方式中，实现了压痕品质的提高。即，如图3所示，控制装置23具有程序读出部89和比较部95。程序读出部（program interpreter）89读出所输入的加工程序87。比较部95在由程序读出部89读出的加工程序内有压痕加工的情况下，对于压痕加工，对预先设定在存储器91中的设定值与用于检测撞击器7的上下位置的上下位置检测器93的检测值进行比较。另外，控制装置23具有指令输出部97，该指令输出部97在上述的设定值与检测值一致时，对移动定位单元11及旋转驱动单元33同时输出工作指令。

预先设定在存储器91中的设定值是相当于撞击器7从上死点（或上升时基准位置）开始下降并与头部部件35抵接，直到压痕加工工具25对抗提升弹簧99（参照图2）而下降时压痕销57的球状部57S与工件W的上面（表面）接触的行程量。

另外，撞击器7位于基准位置时的撞击器7的下表面与头部部件35的上表面的间隔尺寸S1是已知的。并且，由提升弹簧99使压痕加工工具25位于已上升状态时的球状部57S与工件W的上表面的间隔尺寸S2也是已知的。因此，设定在存储器91中的设定值为（S1+S2+α）。在此，α是包含“零”的与工件W在制造时的厚度容许值（thickness tolerance）相对应的修正值。α的值通过预先测定工件W的厚度来决定。

参照图4对压痕加工的工序进行说明。首先，由程序读出部89读出加工程序（步骤S1）。然后，在已从加工程序读出压痕加工的情况下（在步骤S2中为“是”），与定位于压力机1的加工位置的压痕加工工具25相对应，对工件W的压痕加工部位进行定位（步骤S3），并利用压头驱动部9使撞击器7下降（步骤S4）。

由上下位置检测器93检测撞击器7从基准位置的下降位置，在比较部95中对上下位置检测器93的检测值与储存在存储器91中的设定值进行比较。当检测值与设定值一致时（在步骤S5中为“是”），作为压痕销57的球状部57S与工件W的上表面接触而停止撞击器7的下降（步骤S6）。

另外，由于当上述球状部57S与工件W的上表面接触时螺旋弹簧79稍微被压缩而吸收误差，因而即使在设定值上存在一些误差也是容许的。即，能够将设定值设定为稍大一点，能够使球状部57S与工件W的上表面可靠地接触。

当撞击器7及压痕加工工具25下降到预先设定的设定位置时，从指令输出部97对移动定位单元11及旋转驱动单元33同时输出工作指令。其结果，在压痕销57开始旋转的同时，开始用于进行工件W的压痕的移动，进行压痕加工（步骤S7）。

即，保持使压痕销57的球状部57S与工件W的上表面接触，而且由螺旋弹簧79对压痕销57稍微向下方加力的状态，同时进行使工件W开始向X轴及/或Y轴方向相对移动以及使压痕销57开始旋转。因此，压痕开始位置（起始位置）不会进行比描绘线的部分多的加工，在压痕开始位置不会残留直径比线宽大的圆形痕迹。

另外，压痕销57直到达到规定旋转速度的时间与工件W直到达到规定移动速度的时间为基本相同的时间。即，工件W的移动速度加速到规定速度的同时，压痕销57的旋转速度加速到规定速度。由该加速期间的压痕销57决定的压痕线的每单位长度的加工量与工件W的移动速度为规定移动速度、而且压痕销57的旋转速度为规定旋转速度的情况的每单位长度的加工量基本相等。因此，加速期间的压痕线的宽度与工件W的相对速度为规定速度、而且压痕销57的旋转速度为规定旋转速度时的线宽基本相等。

在此，当压痕线上的一部分的压痕销57与工件W的接触时间比其它部分变得更长时，由于由螺旋弹簧79对压痕销57向下方加力而使该一部分的加工量比其它部分增多，导致线宽边宽。因此，在工件W对压痕销57的相对移动速度为一定的场合，希望压痕线的每单位长度的工件W与压痕销57的接触时间相等。即，在压痕线的全长的范围内，希望每单位长度的加工量能维持均匀。

如上所述，由于工件W的开始移动与压痕销57的开始旋转同时进行，因而压痕开始位置的由压痕销57决定的加工量与在压痕线的中途的某位置的加工量基本相等，另外，压痕线的每单位长度的加工量也是一定的，因而压痕线的宽度在全长的范围内为一定。

在步骤S7之后，压痕加工结束（步骤S8）。在步骤S8中，在压痕结束位置为工件W的外侧、或者制品部分的外侧的位置的场合，即使在压痕结束位置维持压痕销57的旋转也没有问题。但是，在步骤S8中，在压痕结束位置处于制品上的场合，则要同时停止工件W的相对移动与压痕销57的旋转。或者，在与停止工件W的相对移动的同时，使压痕销57离开工件W。这样一来，在压痕结束位置就不会残留直径比线宽大的圆形痕迹。

如上所述，在压痕销57与工件W接触的状态下，与工件W开始移动的同时开始压痕销57的旋转，而且，与工件W停止移动的同时停止压痕销57的旋转（或者，使压痕销57从工件W离开），由此，在表面具有薄的保护膜的工件W的表面上的压痕开始位置及结束位置不会残留圆形痕迹。即，即使在保护膜极薄的情况下，也能够不破坏保护膜（不贯通保护膜）地进行压痕加工。因此，在使保护膜从制品剥离时，不会在制品表面残留压痕痕迹。

如上所述，由于压痕线的每单位长度的工件W与压痕销57的接触时间是一定的，因而能够在压痕线的全长的范围内进行均匀的加工。即，没有压痕线上的加工量的不均，线宽在全长范围内保持一定，提高了外观性能。

此外，本实施方式的旋转驱动单元33虽然是流体压力马达，但也可以是伺服马达。另外，也可以在使保持规定的旋转速度的压痕加工工具25与工件W接触的同时，开始使工件W向X轴及/或Y轴方向相对移动。

Claims

1.一种对板状的工件的表面进行的压痕加工方法，其特征在于，

保持使压痕加工用的旋转工具的前端与上述工件的表面接触的状态，

在开始上述工件相对于上述旋转工具向X轴及/或Y轴方向的相对移动的同时，开始上述旋转工具的旋转。

2.根据权利要求1所述的压痕加工方法，其特征在于，

在停止上述工件的上述相对移动的同时，停止上述旋转工具的上述旋转，或者使上述旋转工具从上述工件的上述表面离开。

3.一种对板状的工件的表面进行的压痕加工方法，其特征在于，

将压痕加工用的旋转工具的旋转速度保持为规定旋转速度，

在使上述旋转工具的球状部与上述工件的上述表面接触的同时，开始上述工件向X轴及/或Y轴方向的相对移动。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的压痕加工方法，其特征在于，

上述工件在表面具有可剥离的保护膜。

5.一种压痕加工工具，其使用于权利要求1～4中任一项所述的上述压痕加工方法，其特征在于，具有：

可装拆且可上下运动地安装在压力机的上模座上的筒状的工具主体；

设置在上述工具主体内的上部的旋转驱动单元；

利用上述旋转驱动单元进行旋转的中空旋转轴；

可上下运动且被向下方加力、并设置于上述中空旋转轴的下部的夹头；以及

在下端具有用于进行压痕加工的球状部的上述旋转工具，

上述旋转工具可装拆地保持在上述夹头上。

6.一种压力机，其使用权利要求5所述的上述压痕加工工具，实施权利要求1～4中任一项所述的上述压痕加工方法，其特征在于，具有：

可更换地安装有上述压痕加工工具或冲头的上模座；

支撑由上述压痕加工工具或上述冲头进行加工的上述工件的工作台；

可使上述工件相对于上述压痕加工工具或上述冲头在X轴及/或Y轴方向进行相对移动并定位的移动定位单元；

可压下上述压痕加工工具或上述冲头的头部部件的、可上下运动的撞击器；

检测上述撞击器的上下位置的上下位置检测器；以及

指令输出部，该指令输出部在上述压痕加工工具与上述工件的上述表面接触的状态下，同时向上述移动定位单元及上述压痕加工工具输出工作指令。