JP2010017812A - 被穿孔部材の穿孔方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂、木材または金属などにより形成された被穿孔部材の孔にバリが生じないようにする。
【解決手段】所定の大きさの孔１３の径よりも小さい径のエンドミル２を用い、そのエンドミル２を軸方向に動かしながらその先端に有する刃１６で所定の大きさの孔１３の径よりも小さい径の仮孔１８を被穿孔部材４に穿孔した後、その仮孔１８の内面２２をエンドミル２の側面に有する刃２１で切削することにより、仮孔１８が被穿孔部材４に穿孔されたときに生じたバリ２０を削り取るようにして、仮孔１８を、所定の大きさの孔１３に加工する。このようにすれば、エンドミル２を軸方向に動かしながら仮孔１８を被穿孔部材４に穿孔するので、仮孔１８が被穿孔部材４に穿孔された段階では、被穿孔部材４にバリ２０が生じるが、その仮孔１８の内面２２をエンドミル２の側面の刃２１で切削することにより、バリ２０を削り取ることができる。このため、被穿孔部材４の孔１３にバリ２０を生じさせないようにすることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、樹脂、木材または金属などにより形成された被穿孔部材をエンドミルで穿孔する穿孔方法に関するものである。

樹脂、木材または金属などに孔を穿孔する場合、一般に、ドリルやホルソーが用いられる（例えば、特許文献１）。

このドリルやホルソーによる穿孔では、ドリルやホルソーをマシニングセンタなどの加工機に取り付け、回転させたドリル又はホルソーを軸方向に動かしながら、その先端に有する刃で被穿孔部材を穿孔する方法が取られている。

また、例えば、繊維強化プラスチック等で形成された集水管等を製造する際にも、このようなドリルやホルソーによる穿孔方法が採用されている。
特に集水管等は、筒状の部材の側面に多数の孔が穿孔されて地中に埋設されており、その穿孔された孔から地下水を管内に取り込んでその地下水を地上に汲み上げるものである。
特開２００７−２８３４７３号公報

しかし、上記ドリルやホルソーによる穿孔では、ドリル又はホルソーを軸方向に動かしながら被穿孔部材を穿孔するので、被穿孔部材の内面（裏面）にバリが生じることがある。

被穿孔部材が金属板のような板状部材である場合には、バリを生じさせないために、金属板の裏面に当て物をあてがった状態で穿孔することが考えられるが、穿孔の度に当て物をあてがう必要があり作業が繁雑である。

また、被穿孔部材が管状部材のようなもの、特に、内面が円筒面である場合にはさらに作業性が悪く、穿孔により生じたバリ取りの作業が繁雑であった。さらに、手や治具が内部に届かないような小径の管状部材の場合には、バリ取り作業自体が困難であった。

そこで、この発明は、樹脂、木材または金属などにより形成された被穿孔部材の穿孔部にバリが生じないようにすることを課題とする。

上記課題を解決するために、この発明は、切削工具により所定の大きさの孔を被穿孔部材に穿孔する穿孔方法において、前記切削工具として、先端および側面に刃を有し、かつ、前記所定の大きさの孔の断面よりも小さい断面のエンドミルを用い、そのエンドミルを軸方向に動かしながらその先端に有する刃で前記所定の大きさの孔の断面よりも小さい断面の仮孔を前記被穿孔部材に穿孔した後、その仮孔の内面を前記エンドミルの側面に有する刃で切削することにより、前記仮孔が前記被穿孔部材に穿孔されたときに生じたバリを削り取るようにして、前記仮孔を、前記所定の大きさの孔に加工したのである。

このようにすれば、エンドミルを軸方向に動かしながら仮孔を被穿孔部材に穿孔するので、仮孔が被穿孔部材に穿孔された段階では、被穿孔部材の内面（裏面）にバリが生じるが、その仮孔の内面をエンドミルの側面の刃で切削することにより、バリを削り取ることができる。このため、被穿孔部材の内面（裏面）にバリを生じさせないようにすることができる。被穿孔部材としては、例えば、樹脂、木材または金属などにより形成されたものを採用できる。

この構成において、前記エンドミルは、前記仮孔を前記被穿孔部材に穿孔した際に生じるバリが、前記所定の大きさの孔を穿孔するべき範囲の外側に生じない外径とすることができる。

所定の大きさの孔の径とエンドミルの径の差が小さいと、仮孔を穿孔したときに生じるバリが、所定の大きさの孔の切削範囲を越えて外側にはみ出してしまうからである。この構成によれば、エンドミルは、前記仮孔を前記被穿孔部材に穿孔した際に生じるバリが、前記所定の大きさの孔を穿孔するべき範囲の外側に生じない外径であるので、全てのバリを除去し得る。

これらの構成において、前記所定の大きさの孔は、自由な形状を採用することができるが、所定の径を有する円形の孔や所定の短径、長径を有する楕円形の孔とすることができる。
その所定の大きさの孔を円形とする際には、前記所定の大きさの孔と前記仮孔の孔中心とを一致させれば、仮孔周囲の削り取り範囲が周方向に沿って均等になるので、エンドミルの操作が容易となり、また、その仕上がりも綺麗になる。

この構成において、前記エンドミルを、その動きをコンピュータ数値制御により制御可能な加工機に取り付け、その加工機に、前記所定の大きさの孔の位置、大きさに関する情報を入力することにより、前記エンドミルの動きを制御するようにすることができる。
このようにすれば、加工機に入力される情報に基づいて、エンドミルを被穿孔部材に対して、様々な動きをさせることができるので、１本のエンドミルで、円形、楕円形など様々な形状の孔を穿孔することができる。所定の大きさの孔の大きさに関する情報とは、例えば、所定の大きさの孔が円形の孔である場合は、直径などが該当する。加工機は、マシニングセンタ、ＮＣ旋盤など数値制御装置を備えるものであればよい。

これらの構成において、前記被穿孔部材を管状部材とすれば、従来、穿孔後に行っていた管内面のバリ取り作業は非常に煩雑であったので、この穿孔方法を採用することの意義が大きい。

また、前記管状部材が、繊維強化プラスチック管である場合は、さらにその意義が大きい。繊維強化プラスチック管は、その内外面をガラス繊維で形成しているので、穿孔したときに特にバリが生じやすいからである。

以上のように、この発明によれば、前記エンドミルの径と同一径を有する仮孔を被穿孔部材に穿孔した後、その仮孔の内面をエンドミルの側面に有する刃で切削するので、被穿孔部材に生じたバリを削り取ることができる。このため、穿孔された孔にバリのない仕上がりが容易に可能である。

この発明の実施形態の穿孔方法を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施形態の穿孔方法に使用する立型のマシニングセンタを示し、図２は、エンドミルにより、２点鎖線に示す所定の大きさの孔を繊維強化プラスチック管に穿孔する穿孔方法を示している。図１に示すように、マシニングセンタ１は、エンドミル２と、エンドミル２を回転させ、そのエンドミル２をX軸およびZ軸のそれぞれの方向へ移動させる本体部３と、繊維強化プラスチック管４を固定し、その繊維強化プラスチック管４をＹ軸方向へ移動させる保持具５と、その保持具５の動きと本体部３の動きとをそれぞれ制御する数値制御装置６とを備えている。

本体部３は、Ｘ軸方向に移動可能に支持されるＸ軸移動部７と、Ｘ軸移動部７とＸ軸方向に一体に移動し、かつ、Ｘ軸移動部７とＺ軸方向に相対移動可能に支持されるＺ軸移動部８と、Ｚ軸移動部８に回転可能に支持されるギアケース９とから構成される。ギアケース９には、エンドミル２を保持する複数の工具ホルダ１０が設けられている。このため、各工具ホルダ１０に径の異なるエンドミルを取り付けておけば、繊維強化プラスチック管４の口径および所望する孔の径が変わっても、ギアケース９を回転させるだけで、所要の径を有するエンドミルに切り替えることができ、所望の穿孔をすることができる。

保持具５は、Ｙ軸方向に移動可能に支持されるＹ軸移動部１１と、Ｙ軸移動部１１に固定される保持部１２とを備え、その保持部１２により、繊維強化プラスチック管４が固定される。

数値制御装置６は、孔の位置、孔の大きさに関する情報を数値情報として入力されると、その数値情報に基づいて、エンドミル２をX軸方向、Z軸方向へ移動させる指令を本体部３に対して行ない、繊維強化プラスチック管４をＹ軸方向へ移動させる指令を保持具５に対して行なう。これにより、数値制御装置６に入力される情報に基づいて、エンドミル２の繊維強化プラスチック管４に対する動きを制御することができるので、１本のエンドミル２で、円形、楕円形など様々な形状の孔を穿孔することができる。

以上のように構成されるマシニングセンタ１は、例えば、次のようにして使用することができる。なお、この実施例では、図２に示すように、所定の大きさの孔を、１０ｍｍの内径ｒ１を有する円形の孔１３とする。エンドミル２は、８ｍｍの外径Ｒを有するものを使用する。

まず、作業者は、所定の大きさの孔の位置、大きさに関する情報（例えば、内径１０ｍｍの円形、孔１３の間隔３０ｍｍ）を数値情報として数値制御装置６に入力すると、エンドミル２が回転を始め、そのエンドミル２が軸方向（Ｚ軸方向）に下降する。

エンドミル２の先端が繊維強化プラスチック管４の外面１５に当接すると、その先端に有する刃１６で、繊維強化プラスチック管４の側面１７を切削する。エンドミル２の先端が、図２（ａ）に示すように、繊維強化プラスチック管４の内部に到達すると、８ｍｍの内径ｒ２を有する円形の仮孔１８が繊維強化プラスチック管４の側面１７に穿孔される。この実施形態では、前記仮孔１８の孔中心と前記所定の大きさの孔１３中心とは一致させている。
繊維強化プラスチック管４は、ガラス繊維で補強されて高靭性を有しているので、仮孔１８が繊維強化プラスチック管４の側面１７に穿孔されたときに、繊維強化プラスチック管４の内面１９に１ｍｍ以下のバリ２０が生じる。

エンドミル２の先端が、繊維強化プラスチック管４の内部に到達すると、エンドミル２は、Ｚ軸方向の位置が固定された状態で、その側面に有する刃２１で、仮孔１８の内面２２を切削する。即ち、エンドミル２は、図２（ａ）の矢印が示すように、繊維強化プラスチック管４に対してＹ軸方向に１ｍｍ移動しながら仮孔１８の内面２２を切削した後、図２（ｂ）、（ｃ）の矢印が示すように、円の軌跡を描くように移動する。これにより、仮孔１８の内面２２が全周に亘って１ｍｍ分切削されるので、全てのバリ２０が削り取られると共に、図２（ｄ）に示すように、１０ｍｍの内径ｒ１を有する孔１３が、繊維強化プラスチック管４の側面１７に形成される。このため、孔１３が繊維強化プラスチック管４に穿孔されたときに、繊維強化プラスチック管４の内面１９にバリ２０が生じることがない。

繊維強化プラスチック管４の側面１７に孔１３が形成されると、エンドミル２は、孔１３の中心部に移動した後、上昇して孔１３から退出する。そして、繊維強化プラスチック管４に対して、Ｙ軸方向に３０ｍｍ移動した後、上記と同様の穿孔方法で１０ｍｍの内径ｒ１を有する次なる孔１３が形成される。

また、上記実施形態では、仮孔１８の内面２２を全周に亘って１ｍｍ分切削することにより、全てのバリを削り取るとともに、仮孔１８を所定の大きさの孔に加工したが、仮孔１８の内面２２を切削する量は、少なくともバリが生じているエリアに対応する径方向幅だけ切削する必要がある。例えば、バリの大きさが２ｍｍであれば、仮孔の内面を全周に亘って２ｍｍ以上切削すれば、全てのバリを削り取ることができる。仮孔の内面をどの程度切削するかは、穿孔される仮孔の大きさに応じて、生じるバリの大きさが異なるので、実験により適宜決定する。

上記実施形態では、繊維強化プラスチック管４を穿孔したが、これに限定されるものではなく、樹脂、木材または金属などにより形成された他の管状部材や、その他の形状からなる被穿孔部材、例えば、樹脂板、木製板、金属板のような板状部材を穿孔してもよい。要は、エンドミルで切削することができる部材であれば、上記穿孔方法を適用することができる。

上記実施形態では、立型のマシニングセンタで繊維強化プラスチック管４に穿孔したが、横型のマシニングセンタ、ＮＣ旋盤などにより、被穿孔部材を穿孔するようにしてもよい。

この発明の実施形態の穿孔方法に使用する立型のマシニングセンタを示す斜視図 エンドミルにより、所定の大きさの孔を繊維強化プラスチック管に穿孔する穿孔方法を示す図であり、（ａ）は繊維強化プラスチック管に仮孔が穿孔された段階を示す断面図と正面図、（ｂ）は仮孔の内面を切削している段階を示す断面図と正面図、（ｃ）は仮孔の内面を切削している段階を示す断面図と正面図、（ｄ）は繊維強化プラスチック管に所定の大きさの孔が穿孔された段階を示す断面図と正面図

符号の説明

１ マシニングセンタ
２ エンドミル
４ 繊維強化プラスチック管
１３ 孔
１４ 孔の内面
１６ 先端に有する刃
１８ 仮孔
２０ バリ
２１ 側面に有する刃
２２ 仮孔の内面
Ｒ エンドミルの外径

Claims (6)

1. 切削工具により所定の大きさの孔（１３）を被穿孔部材（４）に穿孔する穿孔方法において、
   前記切削工具として、先端および側面に刃（１６，２１）を有し、かつ、前記所定の大きさの孔（１３）の断面よりも小さい断面のエンドミル（２）を用い、そのエンドミル（２）を軸方向に動かしながらその先端に有する刃（１６）で前記所定の大きさの孔（１３）の断面よりも小さい断面の仮孔（１８）を前記被穿孔部材（４）に穿孔した後、その仮孔（１８）の内面（２２）を前記エンドミル（２）の側面に有する刃（２１）で切削することにより、前記仮孔（１８）が前記被穿孔部材（４）に穿孔されたときに生じたバリ（２０）を削り取るようにして、前記仮孔（１８）を、前記所定の大きさの孔（１３）に加工することを特徴とする被穿孔部材の穿孔方法。
2. 前記エンドミル（２）は、前記仮孔（１８）を前記被穿孔部材（４）に穿孔した際に生じるバリ（２０）が、前記所定の大きさの孔（１３）を穿孔するべき範囲の外側に生じない外径（Ｒ）であることを特徴とする請求項１に記載の被穿孔部材の穿孔方法。
3. 前記所定の大きさの孔（１３）は、円形であり、前記所定の大きさの孔（１３）と前記仮孔（１８）の孔中心とを一致させることを特徴とする請求項１又は２に記載の被穿孔部材の穿孔方法。
4. 前記エンドミル（２）を、その動きをコンピュータ数値制御により制御可能な加工機（１）に取り付け、その加工機（１）に、前記所定の大きさの孔（１３）の位置、大きさに関する情報を入力することにより、前記エンドミル（２）の動きを制御するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の被穿孔部材の穿孔方法。
5. 前記被穿孔部材（４）は、管状部材（４）であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の被穿孔部材の穿孔方法。
6. 前記被穿孔部材（４）は、繊維強化プラスチック管（４）であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の被穿孔部材の穿孔方法。

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