JP2013066956A - Drilling device and drilling method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drilling device and method capable of estimating the height of burrs generated when holes are formed by drilling.SOLUTION: A drilling device 1 includes: a cutting resistance-measuring unit 4 for measuring a cutting resistance based on a driving state of a cutting tool for drilling a workpiece; a memory unit 6 for storing a correlation between the cutting resistance and the height of burrs generated around a hole being formed in the workpiece; and a burr height estimation unit 7 for estimating the height of the burrs generated during drilling based on the correlation of the cutting resistance measured during the drilling by the cutting tool.

Description

本発明は、被加工対象を切削して穴を形成する穴明け加工装置及び穴明け加工方法に関するものである。   The present invention relates to a drilling apparatus and a drilling method for forming a hole by cutting a workpiece.

航空機等の組立工程において、複数の部品をリベットやボルト等の締結部材で結合する場合、精度の高い穴公差が要求されるため、単一の部品ごとに穴明けせずに、複数の部品を組み合わせた状態で穴明けする。   When assembling multiple parts with fastening members such as rivets and bolts in the assembly process of an aircraft, etc., high-accuracy hole tolerances are required, so multiple parts can be assembled without drilling each single part. Drill holes in the combined state.

なお、特許文献1では、穴開け加工ユニットに係る発明であって、主軸モータ交換のための分解・組み立て工程を必要とせずに、メンテナンス性を向上させる技術が開示されている。   Note that Patent Document 1 discloses an invention relating to a boring unit, and discloses a technique for improving maintainability without requiring a disassembly / assembly process for replacing a spindle motor.

特開2009−50942号公報JP 2009-50942 A

穴明け加工が完了すると、形成された穴の周囲にバリが発生する。そのため、複数の部品を組み合わせた状態で穴明けした後、組み合わされた複数の部品を一旦ばらしてバリ取りや穴内部の清掃をしている。しかし、部品の形状、部品の位置関係、組み合わせ状態等によっては、穴明け加工した後、バリ取りや清掃ができない場合がある。   When the drilling process is completed, burrs are generated around the formed holes. For this reason, after drilling in a state where a plurality of components are combined, the plurality of combined components are once released to deburr and clean the inside of the hole. However, depending on the shape of the part, the positional relationship between the parts, the combined state, etc., deburring or cleaning may not be possible after drilling.

穴明け加工後、どうしてもバリ取りできない場合は、確認試験を繰り返すことによって、バリの高さを所定値以内に抑える加工条件を確立してから、実際の加工を実施していた。そのため、穴明け加工の度に別途確認試験を実施しており、加工に要する時間が長期化していた。   If burrs cannot be removed after drilling, the confirmation test was repeated to establish the processing conditions to keep the burr height within a predetermined value, and then actual processing was performed. For this reason, a separate confirmation test is performed every time drilling is performed, and the time required for processing is prolonged.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、穴明け加工によって穴が形成されるときに生じるバリの高さを事前に予測することが可能な穴明け加工装置及び穴明け加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a boring device and a boring device capable of predicting in advance the height of burrs generated when a hole is formed by boring. An object is to provide a processing method.

上記課題を解決するために、本発明の穴明け加工装置及び穴明け加工方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る穴明け加工装置は、被加工対象を穴明け加工する切削工具の駆動状況に基づいて切削抵抗を測定する測定部と、切削抵抗と被加工対象に形成される穴周りに生じるバリの高さとの相関関係を記憶する記憶部と、切削工具による穴明け加工時に測定された切削抵抗と相関関係に基づいて、穴明け加工時に生じるバリの高さを予測する予測部とを備える。
In order to solve the above problems, the drilling apparatus and drilling method of the present invention employ the following means.
That is, the drilling device according to the present invention includes a measuring unit that measures cutting resistance based on a driving state of a cutting tool that drills a workpiece, and a hole around the hole formed in the cutting resistance and the workpiece. A storage unit for storing the correlation with the height of the generated burr, and a prediction unit for predicting the height of the burr generated at the time of drilling based on the cutting resistance and the correlation measured at the time of drilling with a cutting tool. Prepare.

この発明によれば、切削抵抗とバリの高さに相関関係があることに基づいて、被加工対象に形成される穴の周囲に生じるバリの高さが、穴明け加工時に測定された切削抵抗と記憶部に記憶された相関関係に基づいて予測される。したがって、本発明を適用することで、ある被加工対象において生じるバリの高さを確認するための確認試験を省略することができる。ここで、切削工具の駆動状況に基づく切削抵抗とは、切削工具がドリルである場合、ドリルを軸線方向に駆動させる送りモータ又は軸線周りに駆動させる主軸モータの電流値に基づく負荷、主軸に設けられたロードセルによって測定される負荷などである。   According to the present invention, based on the fact that there is a correlation between the cutting force and the burr height, the burr height generated around the hole formed in the workpiece is measured by the cutting resistance measured during drilling. Is predicted based on the correlation stored in the storage unit. Therefore, by applying the present invention, a confirmation test for confirming the height of a burr generated in a certain workpiece can be omitted. Here, the cutting resistance based on the driving condition of the cutting tool means that, when the cutting tool is a drill, a load based on a current value of a feed motor that drives the drill in the axial direction or a spindle motor that drives around the axis, and provided on the spindle Load measured by a given load cell.

上記発明において、予測されたバリの高さに基づいて、切削工具の駆動を制御する制御部を更に備えてもよい。   The said invention WHEREIN: You may further provide the control part which controls the drive of a cutting tool based on the height of the estimated burr | flash.

この発明によれば、切削工具の駆動は、予測されたバリの高さに基づいて制御され、切削工具の駆動状況が変化することから、穴明け加工時の切削抵抗も変化する。その結果、穴明け加工時に生じるバリの高さを変化させることができる。例えば、予測されたバリの高さが、所定値に近づいた場合、切削工具の駆動状況を変化させることによって、バリの高さを所定値以内に抑えることができる。   According to this invention, the driving of the cutting tool is controlled based on the predicted burr height, and the driving state of the cutting tool changes, so that the cutting resistance during drilling also changes. As a result, the height of burrs generated during drilling can be changed. For example, when the predicted burr height approaches a predetermined value, the burr height can be suppressed within a predetermined value by changing the driving state of the cutting tool.

上記発明において、被加工対象における切削工具の位置を算出する位置算出部を更に備え、制御部は、切削工具の位置に基づいて、切削工具の駆動を制御してもよい。   In the above-described invention, a position calculation unit that calculates the position of the cutting tool in the workpiece may be further provided, and the control unit may control the driving of the cutting tool based on the position of the cutting tool.

この発明によれば、切削工具の位置に応じて、切削工具の駆動状況が変化する。一般に、被加工対象に形成される穴の周りに生じるバリは、切削工具が入口側又は出口側の穴を形成しているときに生じる。本発明では、切削工具の先端が被加工対象内にあるときと、切削工具の先端が被加工対象に入り始め入口側の穴を形成している又は切削工具の先端が被加工対象を貫通して出口側の穴を形成しているときとで、切削工具の駆動状況を変化させることによって、穴明け加工時に生じるバリの高さを変化させつつ、加工に要する時間を変化させることができる。   According to this invention, the driving state of the cutting tool changes according to the position of the cutting tool. In general, burrs generated around a hole formed in a workpiece are generated when the cutting tool forms a hole on the inlet side or the outlet side. In the present invention, when the tip of the cutting tool is in the workpiece, the tip of the cutting tool begins to enter the workpiece, forming an inlet-side hole, or the tip of the cutting tool penetrates the workpiece. By changing the driving state of the cutting tool between when the hole on the outlet side is formed, the time required for machining can be changed while changing the height of burrs generated during drilling.

また、本発明に係る穴明け加工方法は、被加工対象を穴明け加工する切削工具の駆動状況に基づいて切削抵抗を測定するステップと、切削抵抗と被加工対象に形成される穴周りに生じるバリの高さとの相関関係を記憶するステップと、切削工具による穴明け加工時に測定された切削抵抗と相関関係に基づいて、穴明け加工時に生じるバリの高さを予測するステップとを備える。   In addition, the drilling method according to the present invention includes a step of measuring a cutting resistance based on a driving condition of a cutting tool for drilling a workpiece, and a hole around the hole formed in the workpiece and the cutting resistance. The step of storing the correlation with the height of the burr and the step of predicting the height of the burr generated at the time of drilling based on the cutting resistance and the correlation measured at the time of drilling by the cutting tool are provided.

本発明によれば、穴明け加工によって穴が形成されるときに生じるバリの高さを事前に予測することができる。   According to the present invention, the height of a burr generated when a hole is formed by drilling can be predicted in advance.

本発明の一実施形態に係る穴明け加工装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the drilling apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係る穴明け加工装置を示す側面図である。It is a side view which shows the drilling apparatus which concerns on the same embodiment. 切削時の負荷と時間の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the load at the time of cutting, and time. 穴明け加工時のワークとドリルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the workpiece | work and drill at the time of drilling. 穴明け加工時のワークとドリルを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the workpiece | work and drill at the time of drilling. バリ高さとスラスト荷重の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a burr height and a thrust load. バリ高さと回転数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between burr height and rotation speed. バリ高さと穴数(使用時間)の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between burr height and the number of holes (use time). バリ高さと穴数(使用時間)の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between burr height and the number of holes (use time).

以下、本発明の一実施形態に係る穴明け加工装置1について、図面を用いて説明する。
穴明け加工装置1は、ドリル14(切削工具)によって、ワーク17(被加工対象)を切削して、ワーク17に円形状の穴を形成する。穴明け加工装置1を用いることによって、ワーク17に穴が形成された穴明け加工品を製作することができる。切削によってワーク17に穴が形成されると、ドリル14の入口側及び出口側の穴の周囲にバリが発生する。本実施形態の穴明け加工装置1は、穴明け加工時に発生するバリの高さを予測して、予測された結果に基づいて穴明け加工する。ワーク17は、単一部材でもよいし、複数の部材が積層されたものでもよい。本実施形態は、例えば航空機の主翼の構造部材(例えばウイングボックス)、胴体の構造部材など、穴明け加工後に、バリ取りなどが困難である部分に適用するとよい。
Hereinafter, a drilling apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drilling device 1 cuts the workpiece 17 (object to be processed) with a drill 14 (cutting tool) to form a circular hole in the workpiece 17. By using the drilling device 1, a drilled product in which holes are formed in the workpiece 17 can be manufactured. When holes are formed in the workpiece 17 by cutting, burrs are generated around the holes on the inlet side and the outlet side of the drill 14. The drilling device 1 of the present embodiment predicts the height of burrs generated during drilling and performs drilling based on the predicted result. The workpiece 17 may be a single member or a laminate of a plurality of members. This embodiment may be applied to a portion where it is difficult to deburr after drilling, such as a structural member (for example, a wing box) of a main wing of an aircraft or a structural member of a fuselage.

穴明け加工装置1は、図2に示すように、主軸モータ2、送りモータ3、支持部10、ヘッド部11、主軸12、チャック13、ドリル14、台部15等からなる。   As shown in FIG. 2, the drilling device 1 includes a main shaft motor 2, a feed motor 3, a support portion 10, a head portion 11, a main shaft 12, a chuck 13, a drill 14, a base portion 15, and the like.

主軸モータ2は、電力を受けて駆動し、主軸12を軸線周りに回転させる。主軸モータ2は、例えばヘッド部11に設けられる。送りモータ3は、電力を受けて駆動し、主軸12を軸線方向(送り方向)に移動させる。送りモータ3は、例えば支持部10に設けられる。   The spindle motor 2 is driven by receiving electric power, and rotates the spindle 12 around the axis. The spindle motor 2 is provided in the head unit 11, for example. The feed motor 3 is driven by receiving electric power, and moves the main shaft 12 in the axial direction (feed direction). The feed motor 3 is provided in the support part 10, for example.

支持部10は、台部15上に設置され、ヘッド部11を介して主軸12を支持する。ヘッド部11は、図2に示すように、例えば支持部10の側面に設けられており、主軸12を支持する。ヘッド部11は、送りモータ3による駆動力が伝達されて、支持部10の側面に沿って上方向又は下方向に移動する。なお、ヘッド部11は、図2の構成と異なり、支持部10の延長上に設けられてもよく、このときヘッド部11は支持部10の延長上で上方向又は下方向に移動する。   The support unit 10 is installed on the base unit 15 and supports the main shaft 12 via the head unit 11. As shown in FIG. 2, the head portion 11 is provided on the side surface of the support portion 10, for example, and supports the main shaft 12. The head unit 11 receives the driving force from the feed motor 3 and moves upward or downward along the side surface of the support unit 10. 2, the head unit 11 may be provided on the extension of the support unit 10. At this time, the head unit 11 moves upward or downward on the extension of the support unit 10.

主軸12は、上端がヘッド部12に設けられており、ヘッド部12にて主軸モータ2の駆動力を受けて軸線周りに回転する。また、主軸12は、ヘッド部12が上下動することによって、その移動にあわせて上方向又は下方向に移動する。主軸12の下端にはチャック13が設けられる。   An upper end of the main shaft 12 is provided on the head portion 12, and the head portion 12 receives the driving force of the main shaft motor 2 and rotates around the axis. Further, the main shaft 12 moves upward or downward in accordance with the movement of the head portion 12 as it moves up and down. A chuck 13 is provided at the lower end of the main shaft 12.

チャック13は、主軸12の先端に設けられており、ドリル14を挟持する。チャック13の開閉によって、ドリル14の交換が可能である。チャック13を介して主軸12の先端に設けられたドリル14は、ヘッド部11の移動に伴って、送り方向に移動する。ドリル14は、切削工具の一例であり、軸線周りに回転しながら、送り方向に移動することによって、ワーク17を切削できる。テーブル16は、台部15上に設置され、穴明け加工時にワーク17を保持する。なお、穴明け加工装置1は、通常のボール盤形式ではなく、ワーク17が支持部10に直接固定される構成でもよい。   The chuck 13 is provided at the tip of the main shaft 12 and sandwiches the drill 14. The drill 14 can be replaced by opening and closing the chuck 13. The drill 14 provided at the tip of the main shaft 12 via the chuck 13 moves in the feeding direction as the head unit 11 moves. The drill 14 is an example of a cutting tool and can cut the workpiece 17 by moving in the feed direction while rotating around the axis. The table 16 is installed on the pedestal 15 and holds the workpiece 17 during drilling. In addition, the drilling apparatus 1 may be configured to directly fix the workpiece 17 to the support portion 10 instead of the normal drilling machine type.

上記構成を有する穴明け加工装置1において、ドリル14がワーク17へ降下し、ワーク17を切削しながら、貫通することによって、ワーク17に貫通穴が形成される。   In the drilling device 1 having the above configuration, the drill 14 descends to the work 17 and penetrates while cutting the work 17, whereby a through hole is formed in the work 17.

穴明け加工装置1は、図1に示すように、更に切削抵抗測定部4と、位置算出部5と、記憶部6と、バリ高さ予測部7と、主軸回転速度制御部8と、送り速度制御部9を有する。   As shown in FIG. 1, the drilling device 1 further includes a cutting resistance measurement unit 4, a position calculation unit 5, a storage unit 6, a burr height prediction unit 7, a spindle rotation speed control unit 8, a feed A speed controller 9 is provided.

切削抵抗測定部4は、ワーク17を穴明け加工するドリル14の駆動状況に基づいて切削抵抗を測定する。ドリル14の駆動状況とは、ドリル14の回転速度や送り速度等である。切削抵抗は、例えば、ドリル14を軸線方向に駆動させる送りモータ3の電流値に基づいて算出される負荷、ドリル14を軸線周りに駆動させる主軸モータ2の電流値に基づいて算出される負荷、主軸12に設けられたロードセル(図示せず。)によって測定される負荷などである。   The cutting resistance measuring unit 4 measures the cutting resistance based on the driving state of the drill 14 that drills the workpiece 17. The drive status of the drill 14 includes the rotation speed and feed speed of the drill 14. The cutting resistance is, for example, a load calculated based on the current value of the feed motor 3 that drives the drill 14 in the axial direction, a load calculated based on the current value of the spindle motor 2 that drives the drill 14 around the axis, The load is measured by a load cell (not shown) provided on the main shaft 12.

位置算出部5は、穴明け加工時のワーク17におけるドリル14の先端位置を算出する。位置算出部5は、例えばドリル14の駆動開始時の初期位置と、ワーク17の表面位置、ワーク17の板厚、ドリル14の送り速度等に基づいて、送り方向でのドリル14の位置を算出する。また、位置算出部5は、測定された切削抵抗の変化に基づいて、ドリル14の先端がワーク17内部にあるのか、ドリル14の先端がワーク17に入り始め入口側の穴を形成している又はドリル14の先端がワーク17を貫通して出口側の穴を形成しているのかを算出してもよい。   The position calculation unit 5 calculates the tip position of the drill 14 in the workpiece 17 at the time of drilling. The position calculation unit 5 calculates the position of the drill 14 in the feed direction based on, for example, the initial position at the start of driving of the drill 14, the surface position of the work 17, the plate thickness of the work 17, the feed speed of the drill 14, and the like. To do. Further, the position calculating unit 5 forms a hole on the entrance side based on the measured change in cutting resistance, whether the tip of the drill 14 is inside the workpiece 17 or the tip of the drill 14 starts to enter the workpiece 17. Or you may calculate whether the front-end | tip of the drill 14 penetrates the workpiece | work 17 and forms the hole by the side of an exit.

記憶部6は、切削抵抗とワーク17に形成されるドリル14の入口側及び出口側の穴周りに生じるバリの高さとの相関関係を記憶する。一般に、切削抵抗とバリの高さに相関があることから、ワーク17毎の相関関係を予め用意して記憶しておくことによって、各相関関係をワーク17毎のバリの高さの予測に用いることができる。ワーク17の相関関係は、ワーク17の材質や板厚、ワーク17に形成する穴径等によって変化する。記憶部6に記憶される切削抵抗とバリの高さの相関関係は、テストピースによる確認試験から取得される。   The storage unit 6 stores a correlation between the cutting force and the height of burrs generated around the holes on the inlet side and the outlet side of the drill 14 formed in the workpiece 17. Generally, since there is a correlation between the cutting force and the burr height, each correlation is used for prediction of the burr height for each workpiece 17 by preparing and storing the correlation for each workpiece 17 in advance. be able to. The correlation of the workpiece 17 varies depending on the material and thickness of the workpiece 17, the diameter of the hole formed in the workpiece 17, and the like. The correlation between the cutting force and the burr height stored in the storage unit 6 is acquired from a confirmation test using a test piece.

図6は、バリ高さ[inch]とスラスト荷重[N]の関係を示すグラフであり、確認試験によって得られた測定結果がプロットされている。図6の測定条件は、ワーク17の材質が、Al7075、板厚が7.6mm、穴径が16mmである。図6によれば、スラスト荷重が大きいほど、すなわち切削抵抗が大きいほど、バリ高さが高くなる傾向にあることが分かる。記憶部6に記憶される相関関係は、測定結果のうち、各設定条件(図6の例では、インチ単位での毎回転送り量[ipr])におけるバリ高さの最大値を抽出して得られる。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the burr height [inch] and the thrust load [N], and the measurement results obtained by the confirmation test are plotted. The measurement conditions in FIG. 6 are that the material of the workpiece 17 is Al7075, the plate thickness is 7.6 mm, and the hole diameter is 16 mm. According to FIG. 6, it can be seen that the higher the thrust load, that is, the higher the cutting resistance, the higher the burr height. The correlation stored in the storage unit 6 is obtained by extracting the maximum value of the burr height in each setting condition (in the example of FIG. 6, the rotational feed amount [ipr] per inch) from the measurement result. It is done.

図7は、バリ高さ[inch]と回転数[rpm]の関係を示すグラフであり、確認試験によって得られた測定結果がプロットされている。図7の測定条件は、ワーク17の材質が、Ti-6Al-4V、板厚が5mm、穴径が16mmである。図7によれば、回転数が低いほど、すなわち切削抵抗が大きいほど、バリ高さが高くなる傾向にあることが分かる。記憶部6に記憶される相関関係は、測定結果のうち、各設定条件(図7の例では、回転数[rpm])におけるバリ高さの最大値を抽出して得られる。なお、材質によっては、回転数が低くなるほど切削抵抗が大きくなる場合もあれば、回転数が高くなるほど切削抵抗が大きくなる場合もある。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the burr height [inch] and the rotational speed [rpm], in which the measurement results obtained by the confirmation test are plotted. The measurement conditions in FIG. 7 are that the material of the workpiece 17 is Ti-6Al-4V, the plate thickness is 5 mm, and the hole diameter is 16 mm. According to FIG. 7, it can be seen that the burr height tends to increase as the rotational speed decreases, that is, as the cutting resistance increases. The correlation stored in the storage unit 6 is obtained by extracting the maximum burr height value in each setting condition (in the example of FIG. 7, the rotation speed [rpm]) from the measurement result. Depending on the material, the cutting resistance may increase as the rotational speed decreases, or the cutting resistance may increase as the rotational speed increases.

バリ高さ予測部7は、ドリル14による穴明け加工時に測定された切削抵抗と、記憶部6に記憶された相関関係に基づいて、穴明け加工時に生じるバリの高さを予測する。   The burr height predicting unit 7 predicts the height of burrs generated during drilling based on the cutting resistance measured during drilling with the drill 14 and the correlation stored in the storage unit 6.

主軸回転速度制御部8は、バリ高さ予測部7で予測されたバリ高さに基づいて、主軸モータ2の駆動を調整し、主軸12の回転速度を制御する。送り速度制御部9は、バリ高さ予測部7で予測されたバリ高さに基づいて、送りモータ3の駆動を調整し、主軸12の送り速度を制御する。また、主軸回転速度制御部8、送り速度制御部9は、位置算出部5で算出されたドリル14の位置に基づいて、主軸モータ2、送りモータ3それぞれの駆動を制御する。なお、主軸回転速度制御部8と送り速度制御部9による制御は、いずれか一方でもよいし、両者でもよい。   The spindle rotation speed control unit 8 adjusts the driving of the spindle motor 2 based on the burr height predicted by the burr height prediction unit 7 and controls the rotation speed of the spindle 12. The feed speed control unit 9 adjusts the drive of the feed motor 3 based on the burr height predicted by the burr height prediction unit 7 and controls the feed speed of the main shaft 12. The spindle rotation speed control unit 8 and the feed speed control unit 9 control the driving of the spindle motor 2 and the feed motor 3 based on the position of the drill 14 calculated by the position calculation unit 5. The control by the spindle rotational speed control unit 8 and the feed speed control unit 9 may be either one or both.

次に、本実施形態に係る穴明け加工方法について説明する。
まず、被加工対象とするワーク17を穴明け加工装置1のテーブル16上に設置する。また、形成する穴径等に合わせて、ドリル14を選定し、ドリル14をチャック13に設置する。
Next, a drilling method according to this embodiment will be described.
First, the workpiece 17 to be processed is set on the table 16 of the drilling apparatus 1. Further, the drill 14 is selected according to the diameter of the hole to be formed, and the drill 14 is installed on the chuck 13.

そして、ワーク17の材質、板厚、形成する穴径等に対応した相関関係を記憶部6から読み出し、バリ高さ予測部7に設定する。そして、主軸12の駆動を開始させ、ドリル14を回転駆動、送り駆動させながら、ワーク17を切削する。図4に示すように、ドリル14の先端がワーク表面に当接してからワーク17の内部にあるまでの間は、バリが形成される要因は無い。そのため、位置算出部5がドリル14の先端位置を算出しながら、ドリル14の送り速度を高速にして、ワーク17を切削する。図4のワーク17は、複数の板状部材18,19が積層されている場合を示す。なお、本明細書の加工時における負荷のデータは、ワーク17が単一の板状部材である場合のデータである。切削抵抗は、図3に示すように、ドリル14の先端がワーク表面に当接してからワーク17の内部にあるまでの間(図3の(1)までの期間)、上昇又はほぼ一定の値となる。図3は、負荷(切削抵抗)と切削時間の関係を示しており、軸線周りの回転方向における負荷と、軸線方向である送り方向における負荷それぞれを示している。   Then, the correlation corresponding to the material, plate thickness, hole diameter to be formed, and the like is read from the storage unit 6 and set in the burr height prediction unit 7. Then, the driving of the main shaft 12 is started, and the workpiece 17 is cut while the drill 14 is driven to rotate and feed. As shown in FIG. 4, there is no factor for forming burrs until the tip of the drill 14 is in contact with the workpiece surface until it is inside the workpiece 17. Therefore, the position calculator 5 cuts the workpiece 17 while increasing the feed speed of the drill 14 while calculating the tip position of the drill 14. 4 shows a case where a plurality of plate-like members 18 and 19 are stacked. In addition, the data of the load at the time of the process of this specification are data in case the workpiece | work 17 is a single plate-shaped member. As shown in FIG. 3, the cutting resistance increases or is a substantially constant value during the period from when the tip of the drill 14 comes into contact with the workpiece surface until it is inside the workpiece 17 (period until (1) in FIG. 3). It becomes. FIG. 3 shows the relationship between the load (cutting resistance) and the cutting time, and shows the load in the rotational direction around the axis and the load in the feed direction that is the axial direction.

そして、位置算出部5によって算出された先端位置に基づいて、ドリル14の先端がワーク17に入り始め入口側の穴を形成している又はドリル14の先端がワーク17を貫通して出口側の穴を形成していると判断されたとき、ドリル14の送り速度を低速にする。切削抵抗は、図3に示すように、ドリル14の先端がワーク17に入り始め入口側の穴を形成している間、上昇し、ドリル14の先端がワーク17を貫通して出口側の穴を形成している間(図3の(1)から(2)までの期間)、低下し、図5に示すように、ドリル14が穴から抜けると切削抵抗は0に近くなる。また、測定された切削抵抗と相関関係に基づいて、バリの高さが予測される。予測されたバリの高さが予め設定した所定値よりも低くなりそうな場合は、現在のドリル14の回転速度、送り速度を継続する。一方、予測されたバリの高さが所定値よりも高くなりそうな場合は、現在のドリル14の回転速度、送り速度を低下させて、バリの高さが所定値よりも低くなるように調整する。   Then, based on the tip position calculated by the position calculation unit 5, the tip of the drill 14 starts to enter the workpiece 17, forming a hole on the inlet side, or the tip of the drill 14 penetrates the workpiece 17 and is on the outlet side. When it is determined that a hole is formed, the feed rate of the drill 14 is reduced. As shown in FIG. 3, the cutting resistance rises while the tip of the drill 14 starts to enter the workpiece 17 and forms a hole on the inlet side, and the tip of the drill 14 passes through the workpiece 17 and passes through the hole on the outlet side. 3 (the period from (1) to (2) in FIG. 3), and as shown in FIG. 5, when the drill 14 comes out of the hole, the cutting resistance becomes close to zero. Further, the height of the burr is predicted based on the measured cutting resistance and correlation. When the predicted burr height is likely to be lower than a predetermined value set in advance, the current rotational speed and feed speed of the drill 14 are continued. On the other hand, if the predicted burr height is likely to be higher than the predetermined value, the current rotation speed and feed rate of the drill 14 are decreased to adjust the burr height to be lower than the predetermined value. To do.

以上より、穴明け加工において、切削抵抗とドリル14の入口側及び出口側のバリの高さに相関関係があることに基づいて、ワーク17における材質、板厚、穴径等を設定した後、その設定条件にあった相関関係を使用することによって、ワーク17に形成されるドリル14の入口側及び出口側の穴の周囲に生じるバリの高さが、穴明け加工時に測定された切削抵抗に基づいて予測される。   From the above, in the drilling process, after setting the material, plate thickness, hole diameter, etc. in the workpiece 17, based on the fact that there is a correlation between the cutting resistance and the height of burrs on the inlet side and outlet side of the drill 14, By using the correlation according to the setting conditions, the height of burrs generated around the holes on the inlet side and the outlet side of the drill 14 formed on the workpiece 17 is reduced to the cutting resistance measured at the time of drilling. Predicted based on.

従来は、本実施形態と異なり、切削抵抗とバリ高さの相関関係を使用してバリ高さを予測することは無かった。一方、本実施形態は、切削抵抗を低減して、ドリル14の入口側及び出口側の穴のバリの発生を防止するだけでなく、実際に測定された切削抵抗に基づいて、穴の周りに発生するバリの「高さ」を予測できる。   Conventionally, unlike the present embodiment, the burr height has not been predicted using the correlation between the cutting force and the burr height. On the other hand, this embodiment not only reduces the cutting resistance and prevents the occurrence of burrs on the inlet side and the outlet side of the drill 14, but also around the hole based on the actually measured cutting resistance. The “height” of the burr that occurs can be predicted.

従来は、あるワーク17において、主軸12の回転速度又は送り速度を設定して、その設定条件によって発生するバリを確認する確認試験を行っていた。そして、従来の確認試験は、切削抵抗の影響を考慮していなかったため、穴明け加工作業毎に行われる必要があった。一方、本実施形態は、穴明け加工作業毎に切削抵抗が変化しても、測定された切削抵抗によって、ドリル14の入口側及び出口側の穴に発生するバリの高さを予測できるため、穴明け加工作業ごとの確認試験が不要になる。   Conventionally, a confirmation test has been performed in which a rotation speed or a feed speed of the spindle 12 is set in a certain workpiece 17 and a burr generated according to the setting condition is confirmed. And since the conventional confirmation test did not consider the influence of cutting resistance, it had to be performed for every drilling work. On the other hand, the present embodiment can predict the height of burrs generated in the holes on the inlet side and the outlet side of the drill 14 by the measured cutting resistance even if the cutting resistance changes for each drilling operation. A confirmation test is not required for each drilling operation.

また、本実施形態では、予測されたバリの高さに基づいて、ドリル14の駆動が制御される。そして、ドリル14の駆動が制御されて、ドリル14の駆動状況が変化することによって、穴明け加工時の切削抵抗も変化する。その結果、穴明け加工時に生じるバリの高さを変化させることができる。例えば、予測されたバリの高さが、所定値に近づいた場合、ドリル14の駆動状況を変化させることによって、バリの高さを所定値以内に抑えることができる。例えば、ドリル14の回転速度又は送り速度を低減、又は増加することによって、バリの高さを抑えることができる。   In the present embodiment, the drive of the drill 14 is controlled based on the predicted burr height. Then, when the drive of the drill 14 is controlled and the drive state of the drill 14 changes, the cutting resistance during drilling also changes. As a result, the height of burrs generated during drilling can be changed. For example, when the predicted burr height approaches a predetermined value, the burr height can be suppressed within a predetermined value by changing the driving state of the drill 14. For example, the height of the burr can be suppressed by reducing or increasing the rotation speed or feed speed of the drill 14.

従来は、確認試験を複数回繰り返すことによって、バリの高さを所定値以内に抑えるための設定条件が得られたが、本実施形態では、予測されたバリの高さに基づいて、ドリル14の駆動が制御され、更にそのときの切削抵抗によってバリ高さを変化させることができるため、確認試験によらずに、バリ高さを所定値以内に抑えることができる。   Conventionally, a setting condition for suppressing the burr height within a predetermined value was obtained by repeating the confirmation test a plurality of times, but in this embodiment, the drill 14 is based on the predicted burr height. Since the burr height can be changed by the cutting resistance at that time, the burr height can be suppressed within a predetermined value without using a confirmation test.

更に、切削抵抗は、同一種類のワーク17を切削する場合でも、回数が多くになるにつれて(時間を経るにつれて)、変化する傾向にある。図8及び図9は、バリ高さと穴明け加工回数(穴数)の関係を示している。図8の測定条件は、ワーク17の材質が、Ti-6Al-4V、板厚が8.9mm×2枚、穴径が16mmであり、2枚重ねの同一材質板の1枚目の出口側(ワーク17内部)のバリ高さを測定したものである。図9の測定条件は、ワーク17の材質が、Al7075-T6、板厚が8.9mm、穴径が11mmである。従来は、確認試験によってワーク17毎の設定条件が得られるとしても、穴明け加工回数(経過時間)に応じた設定条件まで取得することは手間がかかる。一方、本実施形態では、穴明け加工時の切削抵抗に基づいて、ドリル14の駆動が制御され、バリの高さを変化させることができる。したがって、同一種類のワーク17を複数回切削して、切削抵抗が変化する場合でも、バリ高さを所定値以内に抑えることができる。   Furthermore, even when the same type of workpiece 17 is cut, the cutting resistance tends to change as the number of times increases (as time passes). 8 and 9 show the relationship between the burr height and the number of drilling operations (number of holes). The measurement conditions in FIG. 8 are as follows. The material of the workpiece 17 is Ti-6Al-4V, the plate thickness is 8.9 mm × 2 and the hole diameter is 16 mm. The burr height inside the workpiece 17 is measured. The measurement conditions in FIG. 9 are that the material of the workpiece 17 is Al7075-T6, the plate thickness is 8.9 mm, and the hole diameter is 11 mm. Conventionally, even if the setting condition for each workpiece 17 is obtained by the confirmation test, it is troublesome to obtain the setting condition corresponding to the number of drilling operations (elapsed time). On the other hand, in this embodiment, the drive of the drill 14 is controlled based on the cutting resistance at the time of drilling, and the height of the burr can be changed. Therefore, even when the same type of workpiece 17 is cut a plurality of times and the cutting resistance changes, the burr height can be suppressed within a predetermined value.

更に、本実施形態では、ワーク17におけるドリル14の位置に基づいて、ドリル14の駆動が制御される。したがって、ドリル14の位置に応じて、ドリル14の駆動状況が変化する。一般に、ワーク17に形成されるドリル14の入口側及び出口側の穴の周りに生じるバリは、ドリル14が入口側又は出口側の穴を形成しているときに生じる。したがって、ドリル14の先端がワーク17内にあるときと、ドリル14の先端がワーク17に入り始め入口側の穴を形成している又はドリル14の先端がワーク17を貫通して出口側の穴を形成しているときとで、ドリル14の駆動状況を変化させることによって、穴明け加工時に生じるバリの高さを変化させつつ、加工に要する時間を変化させることができる。   Furthermore, in this embodiment, the drive of the drill 14 is controlled based on the position of the drill 14 in the workpiece 17. Therefore, the driving state of the drill 14 changes according to the position of the drill 14. Generally, burrs that occur around the holes on the inlet side and the outlet side of the drill 14 formed in the workpiece 17 occur when the drill 14 forms holes on the inlet side or the outlet side. Therefore, when the tip of the drill 14 is in the workpiece 17, the tip of the drill 14 starts to enter the workpiece 17 and forms a hole on the inlet side, or the tip of the drill 14 penetrates the workpiece 17 and forms a hole on the outlet side. By changing the driving condition of the drill 14 between the time of forming the burrs, the time required for machining can be changed while changing the height of burrs generated during drilling.

例えば、図4に示すように、ドリル14の先端がワーク17内にあるときは、ドリル14の回転速度、送り速度を高速にし、ドリル14の先端がワーク17に入り始め入口側の穴を形成している間、又はドリル14の先端がワーク17を貫通して出口側の穴を形成し始めて、図5に示すように貫通し終えるまでの間は、ドリル14の回転速度、送り速度を低速にする。このとき、測定された切削抵抗との相関関係に基づいて、ドリル14の入口側及び出口側の穴に発生するバリの高さが予測されて、回転速度、送り速度が調整される。その結果、本実施形態では、ドリル14の回転速度、送り速度を一定に制御する場合に比べて、加工時間を短縮しつつ、穴明け加工時に生じるバリの高さを抑えることができる。   For example, as shown in FIG. 4, when the tip of the drill 14 is in the workpiece 17, the rotation speed and feed rate of the drill 14 are increased, and the tip of the drill 14 begins to enter the workpiece 17 to form a hole on the inlet side. The rotation speed and feed speed of the drill 14 are reduced while the tip of the drill 14 passes through the workpiece 17 and starts to form a hole on the outlet side until the drilling finishes as shown in FIG. To. At this time, based on the correlation with the measured cutting force, the height of burrs generated in the holes on the inlet side and the outlet side of the drill 14 is predicted, and the rotational speed and the feed speed are adjusted. As a result, in the present embodiment, the height of burrs generated during drilling can be suppressed while shortening the machining time as compared with the case where the rotation speed and feed speed of the drill 14 are controlled to be constant.

1 穴明け加工装置
2 主軸モータ
3 送りモータ
10 支持部
11 ヘッド部
12 主軸
13 チャック
14 ドリル
15 台部
16 テーブル
17 ワーク(被加工対象)


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drilling apparatus 2 Spindle motor 3 Feed motor 10 Support part 11 Head part 12 Spindle 13 Chuck 14 Drill 15 Base part 16 Table 17 Workpiece (working object)


Claims (4)

被加工対象を穴明け加工する切削工具の駆動状況に基づいて切削抵抗を測定する測定部と、
前記切削抵抗と前記被加工対象に形成される穴周りに生じるバリの高さとの相関関係を記憶する記憶部と、
前記切削工具による穴明け加工時に測定された前記切削抵抗と前記相関関係に基づいて、前記穴明け加工時に生じる前記バリの高さを予測する予測部と、
を備える穴明け加工装置。
A measuring unit that measures cutting resistance based on a driving state of a cutting tool for drilling a workpiece;
A storage unit for storing a correlation between the cutting force and the height of burrs generated around a hole formed in the workpiece;
A predicting unit that predicts the height of the burr generated at the time of drilling based on the cutting resistance measured at the time of drilling by the cutting tool and the correlation;
Drilling device equipped with.
予測された前記バリの高さに基づいて、前記切削工具の駆動を制御する制御部を更に備える請求項1に記載の穴明け加工装置。   The drilling device according to claim 1, further comprising a control unit that controls driving of the cutting tool based on the predicted height of the burr. 前記被加工対象における前記切削工具の位置を算出する位置算出部を更に備え、
前記制御部は、前記切削工具の位置に基づいて、前記切削工具の駆動を制御する請求項2に記載の穴明け加工装置。
A position calculator that calculates the position of the cutting tool in the workpiece;
The drilling device according to claim 2, wherein the control unit controls driving of the cutting tool based on a position of the cutting tool.
被加工対象を穴明け加工する切削工具の駆動状況に基づいて切削抵抗を測定するステップと、
前記切削抵抗と前記被加工対象に形成される穴周りに生じるバリの高さとの相関関係を記憶するステップと、
前記切削工具による穴明け加工時に測定された前記切削抵抗と前記相関関係に基づいて、前記穴明け加工時に生じる前記バリの高さを予測するステップと、
を備える穴明け加工方法。
Measuring a cutting resistance based on a driving state of a cutting tool for drilling a workpiece; and
Storing a correlation between the cutting force and the height of burrs generated around a hole formed in the workpiece;
Predicting the height of the burr generated during drilling based on the cutting resistance measured during drilling with the cutting tool and the correlation; and
A drilling method comprising:
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