JP2012213836A - Vacuum suction type support jig, machining method of plate-shaped workpiece using the jig, and machined workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空吸着式サポート治具、これを用いた板状ワークの加工方法および加工体に関するものである。 The present invention relates to a vacuum suction type support jig, a plate workpiece processing method using the same, and a processed body.
民間航空機の胴体部に適用される外板等には軽量なアルミニウム合金板等が用いられており、さらなる軽量化のためにポケット部加工(減肉加工)が施される場合が多い。ポケット部加工とは、外板の内面に、機械切削またはケミカルミーリング(エッチング加工)によって多数のポケット部(凹部)を形成し、板厚を薄くするものである。しかし、ケミカルミーリングは、加工時間が長く、コストが嵩む上に、ポケット部として削除されたアルミニウム合金が薬液に溶解されて大量の廃液となり、この廃液はリサイクルができないため、昨今の環境規制により適用が困難になりつつある。したがって、機械切削により効率良くポケット部を加工することのできる板状ワークの加工方法が模索されてきた。 A lightweight aluminum alloy plate or the like is used for the outer plate or the like applied to the fuselage of a commercial aircraft, and pocket portion processing (thinning processing) is often performed for further weight reduction. In the pocket portion processing, a large number of pocket portions (concave portions) are formed on the inner surface of the outer plate by mechanical cutting or chemical milling (etching processing) to reduce the plate thickness. However, chemical milling requires a long processing time and high cost, and the aluminum alloy that has been removed as a pocket is dissolved in a chemical solution to produce a large amount of waste liquid that cannot be recycled. Is becoming difficult. Therefore, a processing method for a plate-like workpiece capable of efficiently processing the pocket portion by mechanical cutting has been sought.
ところで、航空機の胴体等を構成する外板は湾曲成形されているが、その湾曲が単曲面であれば、外板となる板状ワークを先に湾曲成形し、次にこの板状ワークを一旦平坦に展開して保持し、機械切削により効率良くポケット部を加工することができる。しかし、複合曲面を有する板状ワークは、湾曲成形された後で平坦に展開することが困難であるため、湾曲した形状のままでポケット部を加工する必要がある。なお、板状ワークに先にポケット部を加工してから複合曲面状に湾曲成形するのは、板厚が不均一になるため困難である。 By the way, the outer plate that constitutes the fuselage of an aircraft is curved, but if the curve is a single curved surface, the plate-like workpiece that will be the outer plate is first bent and then the plate-like workpiece is temporarily molded. Flatly developed and held, and the pocket portion can be processed efficiently by machine cutting. However, since it is difficult for a plate-like workpiece having a complex curved surface to be flatly developed after being curved, it is necessary to process the pocket portion while keeping the curved shape. In addition, it is difficult to form a curved surface into a composite curved surface after first machining the pocket portion in the plate-like workpiece because the plate thickness becomes uneven.
湾曲成形された薄肉な板状ワークに、ケミカルミーリング以外の加工方法でポケット部を形成する方法としては、機械切削加工や、ショットブラスト加工等が考えられるが、いずれにしても、ポケット部の加工時に板状ワークを裏面側から何らかの方法で確実に保持してやらないと、板状ワークが振動して正確且つ滑らかな切削加工が行えなくなる。特に機械切削加工による場合は、切削工具の回転に板状ワークが共振してしまう、所謂びびりと呼ばれる振動現象が起こり、高い精度での加工が妨げられるとともに、高速切削が困難になるため、生産性が低下する原因となっていた。 Machine cutting or shot blasting can be considered as a method of forming a pocket on a thin plate-shaped workpiece that has been bent and formed by a processing method other than chemical milling. Sometimes, if the plate-like workpiece is not securely held from the back side by any method, the plate-like workpiece vibrates and accurate and smooth cutting cannot be performed. In particular, in the case of machine cutting, a vibration phenomenon called chatter occurs in which the plate-like workpiece resonates with the rotation of the cutting tool, which prevents high-precision machining and makes high-speed cutting difficult. It was the cause that sex fell.
従来、湾曲成形された板状ワークに、機械切削によりポケット部を後加工する方法として、例えば特許文献1に開示されている機械加工装置を用いる方法があった。これは、湾曲成形された板状ワークにポケット部加工を施すために、板状ワークの加工面に機械切削工具をあてがうと同時に、その真裏側に保持部材をあてがい、薄い板状ワークの共振や変形を阻止しながら三次元的にポケット部加工を行うものである。
Conventionally, as a method of post-processing a pocket part by machine cutting on a curved plate-shaped workpiece, for example, there has been a method using a machining device disclosed in
また、特許文献2の図12等に開示されているような、先端に真空カップを有して空気圧等により伸縮する吸引管(ポゴロッド)を利用することも考えられる。この場合は、吸引管を板状ワークの形状に合わせて多数配列し、各々の吸引管の長さを板状ワークの湾曲形状に合わせてNC制御することにより、湾曲形状板状ワークを安定的に保持する。 It is also conceivable to use a suction tube (pogo rod) that has a vacuum cup at the tip and expands and contracts by air pressure or the like, as disclosed in FIG. In this case, a large number of suction pipes are arranged according to the shape of the plate-shaped workpiece, and the length of each suction pipe is NC-controlled according to the curved shape of the plate-shaped workpiece, so that the curved plate-shaped workpiece can be stabilized. Hold on.
しかしながら、特許文献1に開示されているポケット部加工方法では、機械切削工具と保持部材とを巨大な板状ワークの形状に沿って三次元的に移動させなければならないため、ポケット部加工装置が非常に大型かつ複雑で高価なものとなり、しかも機械切削工具としてはピンポイント状に切削加工するボールエンドミルを用いなければならないため、加工効率が低い(加工時間が長い)ものであり、実用的ではなかった。
However, in the pocket part processing method disclosed in
また、特許文献2に開示されている吸引管を多数用いて複合曲面状に湾曲成形された板状ワークを保持しても、各吸引管の間の部分においては板状ワークが支持されていないことになるため、この部分に機械切削工具を当てた際に板状ワークが共振するという問題を根本的に解決することができなかった。
Further, even when a plate-like workpiece curved in a composite curved surface shape is held using a plurality of suction tubes disclosed in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡素で安価な構成により、湾曲成形された薄肉な板状ワークの湾曲内面側にポケット部形成等の減肉加工を容易に施工可能にし、生産性を向上させて加工体のコストダウンを図ることのできる真空吸着式サポート治具、これを用いた板状ワークの加工方法および加工体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and with a simple and inexpensive configuration, thin wall processing such as pocket formation is easily performed on the curved inner surface side of a curved plate-shaped thin workpiece. It is an object of the present invention to provide a vacuum suction type support jig that can be used to improve productivity and reduce the cost of a workpiece, and a plate workpiece processing method and workpiece using the vacuum suction support jig.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
即ち、本発明に係る真空吸着式サポート治具の第1の態様は、曲面状かつ剛性を有する吸着面と、前記吸着面の各部に開設された吸着部と、前記吸着部に負圧を付与する負圧付与手段とを具備し、湾曲成形された板状ワークを前記吸着面に真空吸着させて該板状ワークの湾曲内面側に減肉加工を可能にすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
That is, the first aspect of the vacuum suction type support jig according to the present invention is a curved and rigid suction surface, suction portions provided at each portion of the suction surface, and negative pressure applied to the suction portion. And a negative pressure applying means for vacuum-adsorbing a curved plate-shaped workpiece onto the suction surface, thereby enabling thinning processing on the curved inner surface side of the plate-shaped workpiece.
上記構成によれば、吸着面の各部に開設された吸着部に負圧付与手段から負圧を付与されることにより、板状ワークが吸着面に吸着されて完全に密着する。板状ワークは、その湾曲外面側が吸着面に密着して浮き上がることがないため、湾曲内面側に機械切削加工によりポケット部加工等の減肉加工を施す際に、切削工具の回転振動に板状ワークが共振することがなく、高速で滑らかに、効率良く減肉加工を施すことができる。ショットブラスト加工による場合も同様に、板状ワークの動きが無いことから容易に加工することができる。 According to the said structure, a negative pressure is provided to the adsorption | suction part established in each part of the adsorption | suction surface from a negative pressure provision means, and a plate-shaped workpiece | work is adsorb | sucked to an adsorption | suction surface and adheres completely. The plate-like workpiece is not lifted because its curved outer surface is in close contact with the suction surface, so when it is subjected to thinning processing such as pocket machining by machine cutting on the curved inner surface, The workpiece does not resonate and can be thinned efficiently at high speed and smoothly. Similarly, in the case of shot blasting, since there is no movement of the plate-like workpiece, it can be easily processed.
また、本発明に係る真空吸着式サポート治具の第2の態様は、前記第1の態様に係る真空吸着式サポート治具において、前記吸着面に形成された複数の出没孔から出没する複数の吸引管をさらに具備し、これらの吸引管は、その先端位置を独立的にNC制御可能であるとともに、負圧が付与され、前記吸着面に真空吸着される前の前記板状ワークを吸着した後、前記出没孔の中に引っ込むことにより、吸着した前記板状ワークを前記吸着面側に引き寄せて、前記板状ワークを前記吸着部の負圧により前記吸着面に真空吸着させることを特徴とする。 Further, a second aspect of the vacuum suction support jig according to the present invention is the vacuum suction support jig according to the first aspect, wherein a plurality of protrusions and depressions are formed from a plurality of protrusion holes formed in the suction surface. The suction pipes are further provided, and these suction pipes can be NC controlled independently of their tip positions, and negative pressure is applied to suck the plate-like workpiece before being vacuum-sucked to the suction surface. Thereafter, the plate-like workpiece is attracted to the suction surface side by being retracted into the intrusion hole, and the plate-like workpiece is vacuum-sucked to the suction surface by the negative pressure of the suction portion. To do.
上記構成によれば、複数の吸引管の先端部の位置を、湾曲成形された板状ワークの形状に合わせてNC制御し、この状態で板状ワークに吸着させることにより、吸着面に真空吸着される前の板状ワークを変形させることなく安定的に吸着保持することができる。そして、このように板状ワークを安定的に保持したまま、複数の吸引管が出没孔の中に引っ込むと、同時に板状ワークが吸着面側に引き寄せられて吸着面に真空吸着される。これにより、板状ワークの変形を防止するだけでなく、その形状のバラつきに拘わらず、素早く真空吸着式サポート治具の吸着面に真空吸着させることができ、生産性を向上させることができる。 According to the above configuration, the positions of the tip portions of the plurality of suction pipes are NC controlled in accordance with the shape of the curved plate-shaped workpiece, and in this state, the vacuum suction is performed on the suction surface by suctioning the plate-shaped workpiece. It is possible to stably hold and hold the plate-shaped workpiece before being deformed without being deformed. Then, when the plurality of suction pipes are retracted into the in / out holes while stably holding the plate-like workpiece in this way, the plate-like workpiece is simultaneously drawn to the suction surface side and vacuum-sucked to the suction surface. Thereby, not only the deformation of the plate-like workpiece can be prevented, but also the suction surface of the vacuum suction support jig can be quickly vacuum-sucked regardless of the variation in its shape, and the productivity can be improved.
また、本発明に係る真空吸着式サポート治具の第3の態様は、前記第2の態様に係る真空吸着式サポート治具において、前記出没孔は前記吸着部であることを特徴とする。 Moreover, the 3rd aspect of the vacuum suction type support jig which concerns on this invention is a vacuum suction type support jig which concerns on the said 2nd aspect, The said immersion hole is the said adsorption | suction part, It is characterized by the above-mentioned.
上記構成によれば、複数の吸引管を出没させる出没孔が、吸引管の没入後はそのまま吸着部として機能するため、真空吸着式サポート治具の構成を簡素で安価なものにすることができる。 According to the above configuration, since the in / out holes for allowing the plurality of suction pipes to be moved in and out function as the suction portion as they are after the suction pipes are immersed, the configuration of the vacuum suction type support jig can be made simple and inexpensive. .
また、本発明に係る板状ワークの加工方法の第1の態様は、前記第1から第3のいずれかの態様の真空吸着式サポート治具を用いて、前記吸着面に前記板状ワークを真空吸着させ、この板状ワークを減肉加工装置に位置決めする位置決め工程と、前記減肉加工装置により前記板状ワークに減肉加工を施す減肉加工工程とを有することを特徴とする。 Moreover, the 1st aspect of the processing method of the plate-shaped workpiece | work which concerns on this invention uses the vacuum suction type support jig of the said any one of the said 1st to 3rd aspect, and puts the said plate-shaped workpiece | work on the said adsorption surface. It is characterized by having a positioning step of vacuum-sucking and positioning the plate-like workpiece on a thinning device, and a thinning step of thinning the plate-like workpiece by the thinning device.
上記加工方法によれば、位置決め工程において板状ワークの湾曲外面側が真空吸着式サポート治具の吸着面に完全に密着するため、板状ワークを確実に位置決めするとともに、板状ワークの浮き上がりを防止できるため、減肉加工工程において板状ワークの湾曲内面側にポケット部加工等の減肉加工を施す際に、板状ワークを振動せることなく、正確且つ滑らかな加工を行うことができる。 According to the above processing method, the curved outer surface side of the plate-shaped workpiece is completely in close contact with the suction surface of the vacuum suction support jig in the positioning step, so that the plate-shaped workpiece is positioned reliably and the plate-shaped workpiece is prevented from being lifted. Therefore, when performing thinning processing such as pocket processing on the curved inner surface side of the plate-like workpiece in the thinning processing step, accurate and smooth machining can be performed without vibrating the plate-like workpiece.
また、本発明に係る板状ワークの加工方法の第2の態様は、前記第2の態様の真空吸着式サポート治具を用いて、前記吸着面に前記板状ワークを真空吸着させ、この板状ワークを減肉加工装置に位置決めする位置決め工程と、前記減肉加工装置により前記板状ワークに減肉加工を施す減肉加工工程とを有し、前記位置決め工程においては、前記吸引管に前記板状ワークを吸着させた後、前記吸引管を前記出没孔の中に没入させることにより、吸着した前記板状ワークを前記吸着面側に引き寄せて、前記板状ワーク全体を前記吸着面に密着させることを特徴とする。 Moreover, the 2nd aspect of the processing method of the plate-shaped workpiece | work which concerns on this invention makes the said plate-shaped workpiece vacuum-suck to the said adsorption | suction surface using the vacuum suction type support jig of the said 2nd mode, and this board | plate. A positioning step for positioning the thin workpiece on the thinning device, and a thinning step for thinning the plate-like workpiece by the thinning device, and in the positioning step, the suction pipe After adsorbing the plate-like workpiece, the suction pipe is inserted into the intrusion hole, thereby attracting the adsorbed plate-like workpiece to the adsorption surface side, and bringing the entire plate-like workpiece into close contact with the adsorption surface It is characterized by making it.
上記加工方法によれば、複数の吸引管の先端部の位置を、湾曲成形された板状ワークの形状に合わせてNC制御し、この状態で板状ワークに吸着させることにより、吸着面に真空吸着される前の板状ワークを変形させることなく安定的に吸着保持しながら、真空吸着式サポート治具の吸着面に密着させることができる。これにより、板状ワークの変形を防止するとともに、板状ワークの形状のバラつきに拘わらず、素早く真空吸着式サポート治具の吸着面に真空吸着させることができ、生産性を向上させることができる。 According to the above processing method, the positions of the tip portions of the plurality of suction pipes are NC-controlled in accordance with the shape of the curved plate-shaped workpiece, and in this state, the suction is applied to the plate-shaped workpiece, whereby the suction surface is vacuumed. The plate-shaped workpiece before being sucked can be brought into close contact with the suction surface of the vacuum suction type support jig while being stably sucked and held without being deformed. As a result, deformation of the plate-shaped workpiece can be prevented, and vacuum suction can be quickly performed on the suction surface of the vacuum suction-type support jig regardless of variations in the shape of the plate-shaped workpiece, and productivity can be improved. .
また、本発明に係る板状ワークの加工方法の第3の態様は、前記板状ワークが長尺状である場合は、前記位置決め工程において、前記板状ワークを前記吸着面に密着させる領域の順番を、長手方向に沿う中心線付近の領域→短手方向に沿う中心線付近の領域→その他の領域、の順番としたことを特徴とする。 Moreover, the 3rd aspect of the processing method of the plate-shaped workpiece | work which concerns on this invention WHEREIN: When the said plate-shaped workpiece is elongate, in the said positioning process, the area | region which closely_contact | adheres the said plate-shaped workpiece to the said adsorption surface The order is an area in the vicinity of the center line along the longitudinal direction → an area in the vicinity of the center line along the short direction → another area.
上記加工方法によれば、長尺状の板状ワークが、その中央部から外周部に向かって放射状に伸ばされるように吸着面に密着するため、板状ワークの変形や部分的な浮き上がりが防止されて吸着面への密着性が向上するとともに、吸着面へのセット作業が容易になる。しかも、過大な吸引動力が不要となるため、真空吸着式サポート治具の構成を簡素で安価なものにすることができる。 According to the above processing method, the plate-like workpiece is prevented from being deformed or partially lifted because the long plate-like workpiece is in close contact with the suction surface so as to extend radially from the center to the outer periphery. As a result, the adhesion to the suction surface is improved and the setting operation to the suction surface is facilitated. Moreover, since excessive suction power is not required, the structure of the vacuum suction type support jig can be made simple and inexpensive.
また、本発明に係る板状ワークの加工方法の第4の態様は、前記第1から第3の態様の加工方法において、前記真空吸着式サポート治具の前記吸着面の湾曲率に近似する湾曲率を有し、前記吸着面に吸着させた時の変形量が各板状ワーク固有の弾性変形範囲を超えない範囲の板状ワークであれば、前記位置決め工程において、湾曲形状の異なる複数種類の板状ワークを共通の真空吸着式サポート治具に真空吸着させることを特徴とする。 Further, a fourth aspect of the processing method of the plate-like workpiece according to the present invention is a bending that approximates the curvature of the suction surface of the vacuum suction type support jig in the processing methods of the first to third aspects. If the plate-shaped workpiece has a rate and the amount of deformation when adsorbed to the suction surface does not exceed the elastic deformation range specific to each plate-shaped workpiece, in the positioning step, a plurality of types of curved shapes are different. A plate-like workpiece is vacuum-sucked by a common vacuum suction-type support jig.
上記加工方法によれば、板状ワークの湾曲形状が必ずしも真空吸着式サポート治具の吸着面の湾曲率(湾曲形状)に一致していなくても、吸着面の湾曲率に近似する湾曲率を有し、吸着面に吸着させた時の変形量が板状ワーク固有の弾性変形範囲を超えない範囲であれば、この板状ワークを吸着面に吸着させて減肉加工を施すことができる。このため、1つの真空吸着式サポート治具を、形状の近似した複数の板状ワークに共用して、真空吸着式サポート治具の種類を減らし、設備投資費用を低減させて加工体のコストダウンに貢献することができる。 According to the above processing method, even when the curved shape of the plate-like workpiece does not necessarily match the curvature rate (curved shape) of the suction surface of the vacuum suction type support jig, the curvature rate approximates the curvature rate of the suction surface. If the amount of deformation when it is adsorbed on the adsorption surface does not exceed the elastic deformation range inherent to the plate-like workpiece, the plate-like workpiece can be adsorbed on the adsorption surface to perform the thinning process. For this reason, one vacuum suction support jig is shared by a plurality of plate-like workpieces with similar shapes, reducing the types of vacuum suction support jigs, reducing capital investment costs, and reducing the cost of the workpiece. Can contribute.
また、本発明に係る加工体は、前記第1から第4の態様に係る板状ワークの加工方法によって加工されたことを特徴とする。これにより、加工体のコストダウンを図ることができる。 The processed body according to the present invention is processed by the plate workpiece processing method according to the first to fourth aspects. Thereby, cost reduction of a processed object can be aimed at.
以上のように、本発明に係る真空吸着式サポート治具、これを用いた板状ワークの加工方法および加工体によれば、簡素で安価な構成により、湾曲成形された薄肉な板状ワークの湾曲内面側にポケット部形成等の減肉加工を容易に効率良く施すことができる。 As described above, according to the vacuum suction support jig, the plate workpiece processing method using the vacuum suction support jig, and the workpiece according to the present invention, the thin plate workpiece that is curved and formed can be formed with a simple and inexpensive configuration. It is possible to easily and efficiently perform a thinning process such as pocket formation on the curved inner surface side.
以下に、本発明の実施形態について、図1〜図9を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[真空吸着式サポート治具の第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る真空吸着式サポート治具1が機械切削装置2(減肉加工装置)に設置された状態を示す斜視図である。機械切削装置2は、例えばガントリー型(門型)の大型フライス盤であり、平坦なベッド3の両側にレール4が配置され、このレール4に沿って移動可能に、左右一対のコラム5に支えられたクロスヘッド6が設置され、クロスヘッド6に設けられたミーリングヘッド7がクロスヘッド6の長手方向に移動可能である。ミーリングヘッド7は5軸方向のNC制御加工が行えるものであり、その先端に回転する切削工具8が取り付けられている。
[First Embodiment of Vacuum Adsorption Type Support Jig]
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a vacuum suction
真空吸着式サポート治具1は、治具本体11と、真空ポンプ12(負圧付与手段)を備えている。治具本体11は平面視で長方形であり、その長手方向が機械切削装置2のレール4に平行する方向でベッド3上に載置され、図示しない固定具によりベッド3に固定される。真空ポンプ12はベッド3から離れた場所に設置され、負圧ホース13によって治具本体11に接続されている。治具本体11の上面は、剛性を有する曲面状に形成された吸着面15となっており、この吸着面15に板状ワークWが吸着固定される。
The vacuum
図2に示すように、吸着面15は、例えばその長手方向Lおよび短手方向Sの両方向に湾曲する凹面状の複合曲面である。また、吸着面15の全域に亘って出没孔16が均等な間隔で開設されている。これらの出没孔16は、例えば吸着面15の長手方向Lに沿って3列、短手方向Sに沿って8段、計24箇所に形成されている。これらの出没孔16は、後述するように真空ポンプ12から負圧が付与されることにより、別工程で湾曲加工されてきた板状ワークWを吸着面15に真空吸着させて保持させる吸着部として機能するものである。吸着面15に真空吸着された板状ワークWには、機械切削装置2の切削工具8により、その湾曲内面側にポケット部(非図示)の切削加工といった減肉加工が施される。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、治具本体11の内部には負圧空間18が形成され、ここに真空ポンプ12から延びる負圧ホース13が接続されている。また、出没孔16は吸着面15から垂下して負圧空間18に連通している。このため、真空ポンプ12が起動すると、負圧空間18の内部の空気が吸引され、各出没孔16に均等な負圧が付与される。なお、上記のように吸着面15の全域に亘って多数の出没孔16を設ける代わりに、吸着面15の中央部に出没孔16を1つだけ設けるか、あるいは24箇所よりも少数の出没孔16を設け、この単一もしくは少数の出没孔16から延びる吸着溝を吸着面15の表面に沿って刻設してもよい。これにより、出没孔16を単一もしくは少数のみ形成しても、出没孔16に付与される負圧が上記吸着溝によって広く伝達され、吸着面15の全面で板状ワークWを吸着することができる。
As shown in FIG. 3, a
治具本体11の内部(負圧空間18)には、出没孔16の位置に整合し、出没孔16から出没する24基の吸引管21が設置されている。これらの吸引管21は、負圧空間18の床面に垂設されて上部が出没孔16に下方から挿入されたシリンダ22に差し込まれており、吸引管21の先端に吸盤状の真空カップ23が設けられ、シリンダ22に供給される空気圧、液圧、電磁力等の動力により上方に延びたり、縮んだりすることができる。吸引管21は吸着面15よりも上方に大きく突出した突出位置21aまで伸びることができる。また、これらの吸引管21は、図示しないNC制御装置により、その先端位置(真空カップ23の位置)を独立的にNC制御可能である。
In the jig body 11 (negative pressure space 18), 24
各吸引管21には、真空ポンプ12から延びて空気シリンダ22に繋がる負圧ホース25が接続されて負圧が付与される。負圧ホース25は、負圧空間18に負圧を付与する負圧ホース13とは独立して真空ポンプ12から延びている。真空ポンプ12は、負圧ホース13と負圧ホース25のどちらか一方にのみ選択的に負圧を付与することも、両方の負圧ホース13,25に同時に負圧を付与することもできる。負圧の大きさは、例えば−0.085MPa程度とされる。なお、真空カップ23の外径は出没孔16の内径よりも充分に小さく設定されており、真空カップ23が出没孔16の中に没入していても出没孔16が閉塞されないようになっている。
A
図4に示すように、吸着面15に真空吸着される前の板状ワークWは、板状ワークWの形状に合わせて高さをNC制御され、出没孔16から一斉に突出する吸引管21によって図5に示すように吸着保持され、次に図6に示すように吸引管21が一斉に出没孔16の中に没入することにより吸着面15側に引き寄せられて、図7に示すように出没孔16の負圧を受けて吸着面15に真空吸着される。
As shown in FIG. 4, the plate-like workpiece W before being vacuum-sucked to the
次に、この真空吸着式サポート治具1を用いて板状ワークWにポケット部の切削加工(減肉加工)を行う加工方法(手順)について説明する。本発明に係る加工方法は、板状ワークWを真空吸着式サポート治具1の吸着面15に真空吸着させ、この板状ワークWを機械切削装置2に位置決めする位置決め工程Aと、機械切削装置2により板状ワークWにポケット部加工等の減肉加工を施す減肉加工工程Bとを有する。
を有する
Next, a processing method (procedure) for performing cutting processing (thinning processing) of the pocket portion on the plate-like workpiece W using the vacuum suction
Have
[位置決め工程A](図4〜図7参照)
位置決め工程Aでは、まず、図4に示すように、真空吸着式サポート治具1の吸着面15に開設された出没孔16から複数の吸引管21を突出させ、これら各吸引管21の先端部、即ち真空カップ23の位置を、吸着させる板状ワークWの湾曲形状に沿うようにNC制御する。NC制御のプログラムは、板状ワークWの湾曲形状に合わせて予め設定される。そして、板状ワークWを、図示しない搬送装置、もしくは人力等により真空吸着式サポート治具1の上方に配置する。
[Positioning step A] (See FIGS. 4 to 7)
In the positioning step A, first, as shown in FIG. 4, a plurality of
次に、図5に示すように、吸引管21に真空ポンプ12から負圧を付与し、吸引管21の上端の真空カップ23に板状ワークWを吸着させる。この時にはまだ負圧空間18には負圧を付与しなくてもよい。各吸引管21の真空カップ23は、薄い板状ワークWを変形させない程度の均等な吸着力で板状ワークWの湾曲外面側に吸着する。
Next, as shown in FIG. 5, negative pressure is applied to the
次に、図6に示すように、真空ポンプ12により負圧空間18にも負圧を付与するとともに、吸引管21をシリンダ22内に収縮させて出没孔16の中に没入させ、これにより吸着した板状ワークWを吸着面15側に引き寄せて板状ワークW全体を吸着面15に密着させる。吸着面15に密着した板状ワークWにより各出没孔16が閉塞されるため、負圧空間18に加わる負圧によって板状ワークWが吸着面15に真空吸着される。
Next, as shown in FIG. 6, the
上記のように、複数の吸引管21に吸着させた板状ワークWを吸着面15側に引き寄せる時において、板状ワークWが図2に示すような長尺状である場合は、板状ワークWを吸着面15に密着させる領域の順番を、図2に示す長手方向Lに沿う中心線付近の領域→短手方向Sに沿う中心線付近の領域→その他の領域、の順番とするのが好ましい。具体的には、板状ワークWの長手方向Lに沿う中心線付近に設けられた吸引管21を、他の吸引管21よりも少し早いタイミングで吸着面15下に没入させ、次に板状ワークWの短手方向Sに沿う中心線付近に設けられた吸引管21を吸着面15下に没入させ、最後にその他の部分に設けられた吸引管21を吸着面15下に没入させる。
As described above, when the plate-like workpiece W attracted to the plurality of
次に、図7に示すように、各吸引管21への負圧供給を停止し、各吸引管21を板状ワークWから切り離して最も縮んだ状態にする。こうしても、板状ワークWは負圧空間18の負圧によって吸着面15に真空吸着され続ける。なお、各吸引管21への負圧供給を停止させず、各吸引管21を板状ワークWに吸着させたままにしておいてもよい。
Next, as shown in FIG. 7, the supply of negative pressure to each
[減肉加工工程B](図8参照)
次に、減肉加工工程Bにおいて、機械切削装置2により板状ワークWにポケット部加工等の減肉加工が施される。この時には、機械切削装置2のミーリングヘッド7に設けられた切削工具8が回転しながら板状ワークWに押し付けられ、板状ワークWの湾曲内面側を切削する。切削のパターンは予めNC制御装置にインプットされている。減肉加工が完了すると、板状ワークWは加工体として完成する。
[Thinning process B] (see FIG. 8)
Next, in the thinning process B, the
板状ワークWが航空機の胴体部に適用される外板である場合は、減肉加工が施される前の状態であっても、その厚さは非常に薄く、この薄い板状ワークWにさらに減肉加工が施されるため、極めて高精度な加工が必須条件となる。このため、従来では機械切削よりもケミカルミーリングが多用されてきた。 When the plate-like workpiece W is an outer plate applied to the fuselage of an aircraft, the thickness is very thin even before the thickness reduction process is performed. Furthermore, since a thinning process is performed, extremely high-precision processing is an essential condition. For this reason, chemical milling has been used more frequently than mechanical cutting.
本実施形態に係る真空吸着式サポート治具1およびこれを用いた加工方法により板状ワークWに減肉加工を行えば、板状ワークWの湾曲外面側が真空吸着式サポート治具1の吸着面15に真空吸着されて全面的に完全密着し、切削加工中に板状ワークWが吸着面15から浮きあがることがない。このため、板状ワークWが切削工具8の回転振動等に共振することがなく、高速で滑らかに、効率良く減肉加工を施すことができ、加工体の生産性を高めることができる。なお、切削加工に限らず、ショットブラスト加工等によって減肉加工を施すような場合も同様に、板状ワークWの動きが無いことから効率良く加工することができる。このため、環境規制により適用が困難でコストの嵩むケミカルミーリングに頼らずに減肉加工を行うことができる。
When the plate workpiece W is thinned by the vacuum
さらに、板状ワークWが長尺状である場合、位置決め工程Aにおいて、板状ワークAを吸着面15に密着させる領域の順番を、長手方向に沿う中心線付近の領域→短手方向に沿う中心線付近の領域→その他の領域、の順番としたため、長尺状の板状ワークWが、その中央部から外周部に向かって放射状に伸ばされるように吸着面15に密着する。このため、板状ワークWの変形や部分的な浮き上がりが防止されて吸着面15への密着性が向上するとともに、吸着面15へのセット作業が容易になる。しかも、過大な吸引動力が不要となるため、真空ポンプ12を小型化して真空吸着式サポート治具1の構成を簡素で安価なものにすることができる。
Furthermore, when the plate-like workpiece W is long, in the positioning step A, the order of the regions in which the plate-like workpiece A is brought into close contact with the
また、この真空吸着式サポート治具1では、吸着面15に形成された複数の出没孔16から出没する複数の吸引管21が板状ワークWを吸着したままの状態で出没孔16の中に引っ込むことにより、吸引管21に吸着された板状ワークWが吸着面15側に引き寄せられて吸着面15に真空吸着される。このため、吸着面15に真空吸着される前の板状ワークWを変形させることなく安定的に吸着保持して吸着面15上に位置決めすることができる。
Further, in this vacuum suction
これにより、薄肉な板状ワークWの変形を防止できるだけでなく、板状ワークWの形状のバラつきに拘わらず、素早く吸着面15に真空吸着させることができ、加工体としての生産性を向上させることができる。複数の吸引管21の先端部(真空カップ23)の位置は、湾曲成形された板状ワークWの形状に合わせてNC制御することができるため、吸着面15に真空吸着される前の板状ワークWを変形させることなく安定的に保持することができる。
Thereby, not only the deformation of the thin plate-like workpiece W can be prevented, but also the
なお、吸着面15に開設された複数の出没孔16が、吸引管21を出没させるだけでなく、板状ワークWを吸着面15に真空吸着させるための吸着部として機能するため、真空吸着式サポート治具1の構成を簡素で安価なものにすることができる。
In addition, since the plurality of
ところで、真空吸着式サポート治具1の吸着面15に真空吸着できるのは必ずしも吸着面15の湾曲率に完全に合致する湾曲率を持った板状ワークWのみとは限らない。図9に示すように、吸着面15の湾曲率Rに合致する湾曲率を有する板状ワークWに対して、湾曲率Rに近似する湾曲率Ra(Ra<R)を有する板状ワークWa、または湾曲率Rb(Rb>R)を有する板状ワークWbであっても、その吸着面15に吸着させた時の変形量が各板状ワークWaまたはWbの固有の弾性変形範囲を超えない範囲であれば、これらの板状ワークWa,Wbを真空吸着式サポート治具1に真空吸着させてもよく、真空吸着式サポート治具1を各板状ワークW,Wa,Wbに共通に適用することができる。
Incidentally, what can be vacuum-sucked to the
板状ワークWa,Wbの湾曲率Ra,Rbとして許容できるか否かを判定する方法としては、諸々の条件にもよるが、湾曲率Ra,Rbが吸着面15の湾曲率Rに変形(矯正)された時における板状ワークWa,Wbに加わる曲げ応力をσとし、板状ワークWa,Wbの座屈応力をσaとした場合に、曲げ応力σに対する座屈応力σaの割合(σ/σa)が20%未満であれば許容可能、20%以上90%未満であれば要検討、90%以上であれば不可というように設定することができる。
As a method for determining whether or not the curvature ratios Ra and Rb of the plate-like workpieces Wa and Wb are acceptable, the curvature ratios Ra and Rb are deformed (corrected) to the curvature ratio R of the
上記加工方法によれば、板状ワークWa,Wbの湾曲形状が必ずしも真空吸着式サポート治具1の吸着面15の湾曲率R(湾曲形状)に一致していなくても、その弾性変形範囲を超えない範囲で吸着面15に真空吸着させることができれば、そのまま減肉加工を施すことができる。このため、1つの真空吸着式サポート治具1を、形状の近似した複数の板状ワークW,Wa,Wbに共用させて、真空吸着式サポート治具1の種類を減らし、設備投資費用を節減させて加工体のコストダウンに貢献することができる。
According to the above processing method, even if the curved shapes of the plate-like workpieces Wa and Wb do not necessarily match the curvature rate R (curved shape) of the
[真空吸着式サポート治具の第2実施形態]
図10は、本発明の第2実施形態に係る真空吸着式サポート治具31を示す縦断面図である。この真空吸着式サポート治具31において、第1実施形態に係る真空吸着式サポート治具1と同一構成の部分には同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment of Vacuum Adsorption Type Support Jig]
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a vacuum suction
この真空吸着式サポート治具31では、板状ワークWを吸着面15に真空吸着させるために、複数の吸引管21の吸引力のみを用いている。つまり、真空ポンプ12の負圧は負圧ホース25によって各吸引管21のみに付与されている。そして、各吸引管21は、前述の位置決め工程Aにおいて、吸着面15に真空吸着される前の板状ワークWに吸着し、その状態で出没孔16内に没入することによって板状ワークWを吸着面15に引き寄せる。そして、そのまま板状ワークWから離脱することなく、板状ワークWを吸着面15側に引き寄せ続け、位置決めしながら保持する。この状態で機械切削装置2のミーリングヘッド7に設けられた切削工具8により板状ワークWに減肉加工が施される。
In this vacuum suction
上記構成によれば、吸引管21により、板状ワークWを吸着面15上に引き寄せて位置決めするとともに、板状ワークWを吸着面15上に真空吸着して固定することができるため、真空吸着式サポート治具31の構成を簡素化するとともに、真空ポンプ12の動力を小さくして省エネルギ化することができる。
According to the above configuration, since the plate-like workpiece W can be attracted and positioned on the
なお、本発明の権利範囲は、上記第1実施形態および第2実施形態の構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で多様な変更を加えることができる。例えば、吸着面15および板状ワークWの湾曲形状は、必ずしも複合曲面でなくてもよく、単曲面であってもよい。また、吸着面15上における出没孔16や吸引管21の配置レイアウトおよび数量等は任意に設定することができる。
The scope of rights of the present invention is not limited to the configurations of the first embodiment and the second embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims. For example, the curved shape of the
さらに、上記実施形態では、真空吸着式サポート治具1の治具本体11が、機械切削装置2のベッド3上に水平に設置されているが、水平に限らず、縦置きや傾斜した姿勢で配置してもよい。こうすることにより、板状ワークWの切削加工時に発生する切り粉の回収を容易にすることができる。
Furthermore, in the said embodiment, although the jig | tool
1,31 真空吸着式サポート治具
2 機械切削装置
11 治具本体
12 真空ポンプ(負圧付与手段)
13,25 負圧ホース
15 吸着面
16 出没孔(吸着部)
18 負圧空間
21 吸引管
23 真空カップ
A 位置決め工程
B 減肉加工工程
L 板状ワークの長手方向
S 板状ワークの短手方向
R 吸着面の湾曲率
Ra,Rb 吸着面の湾曲率に近似する湾曲率
W 板状ワーク(加工体)
1,31 Vacuum
13, 25
18
Claims (8)
前記吸着面の各部に開設された吸着部と、
前記吸着部に負圧を付与する負圧付与手段と、
を具備し、
湾曲成形された板状ワークを前記吸着面に真空吸着させて該板状ワークの湾曲内面側に減肉加工を可能にすることを特徴とする真空吸着式サポート治具。 A curved and rigid adsorption surface;
A suction section established in each part of the suction surface;
A negative pressure applying means for applying a negative pressure to the suction portion;
Comprising
A vacuum suction type support jig characterized in that a curved plate-shaped workpiece is vacuum-sucked on the suction surface to enable thinning processing on the curved inner surface side of the plate-like workpiece.
前記吸着面に前記板状ワークを真空吸着させ、この板状ワークを減肉加工装置に位置決めする位置決め工程と、
前記減肉加工装置により前記板状ワークに減肉加工を施す減肉加工工程と、
を有することを特徴とする板状ワークの加工方法。 It is a processing method of the plate-like workpiece using the vacuum suction type support jig according to claim 1,
A positioning step of vacuum-adsorbing the plate-like workpiece on the suction surface and positioning the plate-like workpiece on a thinning device;
A thinning process for thinning the plate-like workpiece by the thinning apparatus;
A method for processing a plate-like workpiece, comprising:
前記吸着面に前記板状ワークを真空吸着させ、この板状ワークを減肉加工装置に位置決めする位置決め工程と、
前記減肉加工装置により前記板状ワークに減肉加工を施す減肉加工工程と、
を有し、
前記位置決め工程においては、前記吸引管に前記板状ワークを吸着させた後、前記吸引管を前記出没孔の中に没入させることにより、吸着した前記板状ワークを前記吸着面側に引き寄せて、前記板状ワーク全体を前記吸着面に密着させることを特徴とする板状ワークの加工方法。 A processing method for a plate-like workpiece using the vacuum suction support jig according to claim 2,
A positioning step of vacuum-adsorbing the plate-like workpiece on the suction surface and positioning the plate-like workpiece on a thinning device;
A thinning process for thinning the plate-like workpiece by the thinning apparatus;
Have
In the positioning step, after the plate-like work is adsorbed to the suction pipe, the suction pipe is drawn into the intrusion hole, thereby attracting the adsorbed plate-like work to the suction surface side, A method for processing a plate-shaped workpiece, comprising bringing the entire plate-shaped workpiece into close contact with the suction surface.
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