JP2014188639A - ワーク押さえ機構及びワーク押さえ機構を有するルーター加工装置並びに当該ルーター加工装置による加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】スピンドルの作動によって発生する切粉を確実に回収するとともに、加工部直近のワークを確実に押圧して、ワークの加工品質を向上させるとともに、工具寿命を延伸させる。
【解決手段】排気ダクト１６を有するワーク押さえ機構Ａにおいて、第1のエア噴射ノズル２２からの、ワーク加工部近傍に対する高速の第１の噴射エア流１8の吹き付けによって、ワーク加工部において発生した切粉が吹き飛ばされて排気ダクト１６から確実に回収されるとともに、工具３とその周辺の切粉に生ずる熱を除去することにより、工具の寿命を延伸させることができる。また、該ワーク押さえ機構Aを有するルーター加工装置の使用に際しては、最初に一定長以上の開始孔４６を形成するものである。
【選択図】図１
【解決手段】排気ダクト１６を有するワーク押さえ機構Ａにおいて、第1のエア噴射ノズル２２からの、ワーク加工部近傍に対する高速の第１の噴射エア流１8の吹き付けによって、ワーク加工部において発生した切粉が吹き飛ばされて排気ダクト１６から確実に回収されるとともに、工具３とその周辺の切粉に生ずる熱を除去することにより、工具の寿命を延伸させることができる。また、該ワーク押さえ機構Aを有するルーター加工装置の使用に際しては、最初に一定長以上の開始孔４６を形成するものである。
【選択図】図１
Description
本願発明は、加工用スピンドルの組み込まれたルーター加工装置もしくは穴明け装置におけるワーク押さえ機構、及び当該ワーク押さえ機構を有するルーター加工装置もしくは穴明け装置、並びに当該ルーター加工装置による、加工品質及び加工効率の向上並びに工具寿命の伸張を図るワークの加工方法に関するものである。
尚、本明細書においては、穴明け加工とは加工用スピンドルの工具をドリルとしてシート状の加工対象物に対してドリル径の穴明けを行う加工のことであり、穴明け装置とは、その穴明け加工を行う装置のことである。また、ルーター加工装置とは、加工用スピンドルを使用して前記穴明け加工以外のパターン加工等の加工を加工対象物に対して行う加工装置のことである。そして、パターン加工とは、穴明け加工による穴以外の、指定された形状に加工対象物の内側をくりぬきパターン孔を形成することであり、パターン孔とはその指定されたくりぬき形状を言う。
尚、本明細書においては、穴明け加工とは加工用スピンドルの工具をドリルとしてシート状の加工対象物に対してドリル径の穴明けを行う加工のことであり、穴明け装置とは、その穴明け加工を行う装置のことである。また、ルーター加工装置とは、加工用スピンドルを使用して前記穴明け加工以外のパターン加工等の加工を加工対象物に対して行う加工装置のことである。そして、パターン加工とは、穴明け加工による穴以外の、指定された形状に加工対象物の内側をくりぬきパターン孔を形成することであり、パターン孔とはその指定されたくりぬき形状を言う。
従来、薄いシート状の加工対象物、たとえば厚さ０．０３ｍｍ以上の単体の有機材料、無機材料、金属材料等からなる加工対象物、あるいはプリント配線板のような有機材料、無機材料、金属材料等の複合材料からなる熱硬化前または熱硬化後の加工対象物に、パターン加工、外形加工、ザグリ加工または穴明け加工する場合、それらシート状の加工対象物を重ねてワーク本体とし、必要に応じてその上下を当板と下板とによって挟持してワークを形成し、その形成されたワークに対して所定の加工をすることから、生産性を向上させるためには、その重ねる枚数を増やすとともに加工速度を高める必要がある。しかし、その加工によって生じた切粉が工具（カッターやドリル）の刃面や工具の切粉排出溝に融着して、切刃による正常な切削加工が行われなくなり、ワーク本体の加工部すなわち重ねられた個々の加工対象物の加工面の品質が低下すると同時に、工具交換が頻繁に必要となって、加工コストが高くなることが課題となっていた。
特に熱硬化前のプリプレグの場合、ガラス繊維布にエポキシ樹脂を含浸させた熱可塑性状態であり、軟化温度が１００℃以下であるため、重ねた状態で加工した場合、加工熱（工具刃面のせん断または圧縮破壊熱）によりワークの加工部自体と加工によって生じた切粉の双方が軟化・溶融し易い状況にある。そして、溶融した切粉は工具の刃面に融着して、正常な切削を阻害することとなる。その結果、工具と加工部との摩擦量が増大し、刃面上の温度上昇が加速される。また、プリプレグは熱伝導率が低く温度拡散速度が低いため、加工部では加工熱の蓄積量が飛躍的に増大して温度上昇が加速され、溶融し易くなる。その結果、工具の刃面と加工部壁面（すなわち個々のプリプレグの加工端面）双方が熱的悪循環（熱暴走状態）に陥り、工具への重度の切粉融着、また加工部壁面の溶融が発生することとなる。そして工具に重度の切粉融着が一旦発生するとその除去は不可能であり、工具自体を交換する必要があるため、タイムロスを招来して加工効率が低下するとともに、加工コストも増大することとなる。一方、プリプレグは弾性がなく、切粉回収バキュームによる負圧によって変形し易いため、加工部に近い位置で押えないと、重ねられたプリプレグが浮き上がってその重ねの間に隙間が生じて切粉が侵入し易くなり、２次的な加工部壁面の品質劣化要因となっていた。（尚、原因の如何に関わらず、加工対象物の加工部壁面に生ずる微細な凹凸を「加工面粗さ」、溶融した部分の巾を「溶融巾」と言う。）
このように、特に加工対象物がプリプレグの場合、それを重ねたワーク本体を加工すると、工具刃面の切粉融着および加工部の溶融が著しい上、プリプレグに弾性がないため、切粉回収用の集塵バキューム及び工具の切削推力によって重ねられた個々のプリプレグが浮き上がり、ワーク内に隙間が生じ、その隙間に切粉が侵入して正常な切削加工が行われなくなるという悪循環に陥り、加工部の品質を一層低下させるという課題があることから、プリプレグ効率的な加工の障壁となっていた。
このように、特に加工対象物がプリプレグの場合、それを重ねたワーク本体を加工すると、工具刃面の切粉融着および加工部の溶融が著しい上、プリプレグに弾性がないため、切粉回収用の集塵バキューム及び工具の切削推力によって重ねられた個々のプリプレグが浮き上がり、ワーク内に隙間が生じ、その隙間に切粉が侵入して正常な切削加工が行われなくなるという悪循環に陥り、加工部の品質を一層低下させるという課題があることから、プリプレグ効率的な加工の障壁となっていた。
例えば、図１５に示すβは従来のルーター加工装置であり、その構造を説明する。図１５に示す１０１はスピンドルであり、１０２はスピンドル１０１のロータシャフト、１０３は工具であって、切刃を有するカッターであり、１０８は樹脂製のリングであって、工具１０３に圧入装着され、スピンドル１０１が工具１０３を把持する際に、加工テーブル（図示せず）に対する垂直方向（以下、「Ｚ方向」と言う。）の位置を一定に保持するものである。１０４は後述のワーク押さえ機構Ｂの下面に装着された可撓性のリングブラシ１１７によって形成される加工部キャビティであり、その中央部において該スピンドル１０１によるワーク本体１０５に対する加工が行われる。ここでワーク本体１０５は、例えば厚さ０．０３ｍｍ以上のプリント配線板用の基材を複数枚重ねたものであり、ロータシャフト１０２にコレット（図示せず）により把持された工具１０３を各加工用に適したものに取り替えることにより、加工部キャビティ１０４内において、必要に応じて切削加工、溝加工、ザグリ加工あるいは穴明け加工等が行われる。なお、ワーク本体１０５は当板１０６および下板１０７と複数のピン（図省略）により一体となってワーク１０５’を形成しており、該ワーク１０５’が後述の台板１０９に固定された状態で加工が行われる。１０９はワーク１０５’加工時に加工テーブル（図示せず）を傷つけることのないよう、加工テーブル上に設置された台板であり、加工による切粉が排出され易いよう、予め加工パターンと同じルートで切粉排出部１１０が形成されている。ワーク１０５’に対する加工によって生じた切粉は、後述のバキュームダクト１１５により、切粉排出部１１０およびワーク加工済部１１１から、ワーク１０５’上面側へのエア流１１８（図中矢印）によって、キャビティ１０４外部に排出される。１１１はワーク１０５’がスピンドル１０１に対して＋Ｘと矢印で表示された方向へ相対移動して形成されたワーク加工済部である。
また、スピンドル１０１は、Ｚ方向へ移動可能とするＺ軸駆動機構（図示せず）の移動部１１２に固定される一方、ワーク押さえ機構Ｂのワーク押さえ本体１１６は１対のガイドロッド１１４により１対のエアシリンダ１１３と連絡し、該１対のエアシリンダ１１３が前記移動部１１２に係合されていることから、スピンドル１０１がその軸心方向（図１５における上下方向（Ｚ軸方向）であり、「Ｕ」もしくは「Ｄ」で方向を示す。尚、Ｚ方向と一致する。）に移動自在、且つ停止自在となるとともに、ワーク押さえ機構Ｂもスピンドル１０１と同期してあるいは別に、その軸心方向に移動自在且つ停止自在となっている。すなわち、移動部１１２の作動によって、スピンドル１０１が「Ｄ」方向に駆動された場合、ワーク押さえ機構Ｂもスピンドル１０１と一体となって「Ｄ」方向に駆動し、後述のリングブラシ１１７がワ−ク１０５’表面に到達した後も、さらにスピンドル１０１が「Ｄ」方向に駆動し続けることによってワ−ク１０５’の加工が行われても、ワーク押さえ機構Ｂは一定の力でワ−ク１０５’を押えるようになっている。そして、ワーク押さえ本体１１６の底面には加工部キャビティ１０４を形成する可撓性のリングブラシ１１７が着脱自在に係合されている。通常、該リングブラシ１１７は直径２乃至２．５ｍｍの歯ブラシ状のブラシ束を、隣接ピッチ約３乃至４ｍｍで設置したものであり、リングブラシ１１７先端部でリング巾Ｗは約３０ｍｍ、リング内径ｄは約２０ｍｍに設定されている。１１５はワーク押さえ機構Ｂに設けられる排気用のバキュームダクトであり、バキューム集塵装置（図示せず）によって、スピンドル１０１によるワーク１０５’の加工によって生じた切粉を吸引して回収する。１１８はそのバキュームダクト１１５方向に流れるエア流であり、併せてそのエアの流れに乗った切粉の流れ状態および流れ方向をも示すものである。
尚、同様のものは後記特許文献１にも記載されている。
尚、同様のものは後記特許文献１にも記載されている。
このように、リングブラシ１１７を使用する従来例においては、スピンドル１０１によるワーク１０５’に対する加工によって生じた切粉を、リングブラシ１１７によって集めるとともに、それをバキューム集塵装置による負圧によってバキュームダクト１１５へ回収して、工具１０３やワーク本体１０５に切粉が付着しないようにし、また、同時に該リングブラシ１１７によってワーク１０５’を押圧してワーク本体１０５’が浮き上がらないようにしていた。
そして、従来のルーター加工装置βによる具体的なパターン加工の加工方法として、図１６及び図１７に説明するような方法が採られていた。
すなわち、図１６は加工対象物に対して四隅にアールを有する略長方形のパターン孔Ｑを形成する際の、従来例のワーク押え機構Ｂを有するルーター加工装置βによる上面視方向からみた加工工程模式図であり、図１７は、該従来例のルーター加工装置βの加工状況の模式図であって、図１７（ａ）は図１６（ａ）の側面視方向からの穴あけ状況、図１７（ｂ）は図１６（ｂ）の側面視方向からのルート加工開始直後の状況、図１７（ｃ）は図１７（ｂ）の上面視をそれぞれ示している。
先ず、図１６（ａ）は、当板１０６、ワーク本体１０５、下板１０７で形成されるワーク１０５’に、切粉排出部１１０に到達する貫通孔を形成する貫通孔形成工程であり、Ｐ１’はパターン孔Ｑ内の加工開始時点すなわち貫通孔形成開始時点における工具（ここではカッター）１０３の軸心位置であって、ルート加工開始時点の軸心位置でもある。そして、工具１０３内の矢印は工具１０３の回転方向を示し、工具１０３の外に描かれた円周は、工具１０３の回転角方向の発熱範囲を示すための指示線であり、Ｌｈａ’は後述するように発熱範囲である。
図１６（ｂ）は、ワーク本体１０５に工具径と同幅の孔（ルートｒ・１）を形成するルート加工工程（尚、ルート加工とは、工具としてカッターが使用され、１つの工程によって，その工具径と加工によって形成された孔幅とが等しい加工である。図１６ではルートｒ・１がルート加工工程による加工位置である。）である。Ｐ１’はルート加工開始時点における工具１０３の軸心位置であり、Ｐ２’はルート加工終了且つシフト粗加工開始時点における工具１０３の軸心位置である。
図１６（ｃ）は、ルート加工に引き続いて、ワーク１０５’に仕上げ加工のための仕上げシロ４７（例えば３００μｍ）を残して、製品仕様であるパターン孔Ｑよりも１回り小さなパターン孔を形成するシフト粗加工工程である(尚シフト粗加工において行われる加工はシフト加工であり、シフト加工とは、工具としてカッターが使用され、先に形成された孔と一部重合することから、その工具径よりもその加工によって新たに形成された孔幅が狭い加工である。)。ルートｒ・２乃至ｒ・１０は、シフト粗加工工程が渦巻き状に行われることを示している。そして、Ｐ３’はルートｒ・１０のシフト粗加工終了且つ仕上げ加工移行時点における工具１０３の軸心位置である。尚、ルート加工においては、回転する工具１０３によるワーク１０５’に対して加工が行われることによる発熱範囲と、加工進行方向後方の、加工が行われない切粉排出範囲（すなわちワーク１０５’と接することがなく冷却範囲となる。）との長さが等しくなるのに対し、シフト粗加工は発熱範囲より冷却範囲の長さが長くなる。そのため、ルート加工工程としてのルート加工のなされるルートｒ・１は、パターン孔Ｑの長尺方向に直線状に形成され、シフト粗加工工程としてシフト粗加工のなされるルートｒ・２は、ルートｒ・１に対してパターン孔Ｑの短尺方向に屈曲しており、以下、ルートｒ・３はルートｒ・１とは逆方向に再度直線状に形成され、ルートｒ・４はルートｒ・２とは逆方向に屈曲するというようにして、パターン孔Ｑの仕上げシロ４７を残した状態までシフト粗加工工程としてのシフト粗加工によりワーク１０５’が切削加工される。尚、加工工程におけるルートは前述のように直線と屈曲を繰り返すことから、１個のパターン孔を形成するまでに要するルート加工工程とシフト粗加工工程における直線状の加工と屈曲しての加工との回数を合計して、ルート数と言う。
図１６（ｄ）は、シフト粗加工工程において残された仕上げシロ４７を除去して、製品仕様として要求される加工面粗さを形成する仕上げ加工工程を示している。Ｐ４’は仕上げ加工の加工開始時点における工具１０３の軸心位置であり、ルートｒ・１’乃至ｒ・４’へと加工が進展し、工具１０３の軸心位置はＰ４’へ戻って来る。
すなわち、図１６は加工対象物に対して四隅にアールを有する略長方形のパターン孔Ｑを形成する際の、従来例のワーク押え機構Ｂを有するルーター加工装置βによる上面視方向からみた加工工程模式図であり、図１７は、該従来例のルーター加工装置βの加工状況の模式図であって、図１７（ａ）は図１６（ａ）の側面視方向からの穴あけ状況、図１７（ｂ）は図１６（ｂ）の側面視方向からのルート加工開始直後の状況、図１７（ｃ）は図１７（ｂ）の上面視をそれぞれ示している。
先ず、図１６（ａ）は、当板１０６、ワーク本体１０５、下板１０７で形成されるワーク１０５’に、切粉排出部１１０に到達する貫通孔を形成する貫通孔形成工程であり、Ｐ１’はパターン孔Ｑ内の加工開始時点すなわち貫通孔形成開始時点における工具（ここではカッター）１０３の軸心位置であって、ルート加工開始時点の軸心位置でもある。そして、工具１０３内の矢印は工具１０３の回転方向を示し、工具１０３の外に描かれた円周は、工具１０３の回転角方向の発熱範囲を示すための指示線であり、Ｌｈａ’は後述するように発熱範囲である。
図１６（ｂ）は、ワーク本体１０５に工具径と同幅の孔（ルートｒ・１）を形成するルート加工工程（尚、ルート加工とは、工具としてカッターが使用され、１つの工程によって，その工具径と加工によって形成された孔幅とが等しい加工である。図１６ではルートｒ・１がルート加工工程による加工位置である。）である。Ｐ１’はルート加工開始時点における工具１０３の軸心位置であり、Ｐ２’はルート加工終了且つシフト粗加工開始時点における工具１０３の軸心位置である。
図１６（ｃ）は、ルート加工に引き続いて、ワーク１０５’に仕上げ加工のための仕上げシロ４７（例えば３００μｍ）を残して、製品仕様であるパターン孔Ｑよりも１回り小さなパターン孔を形成するシフト粗加工工程である(尚シフト粗加工において行われる加工はシフト加工であり、シフト加工とは、工具としてカッターが使用され、先に形成された孔と一部重合することから、その工具径よりもその加工によって新たに形成された孔幅が狭い加工である。)。ルートｒ・２乃至ｒ・１０は、シフト粗加工工程が渦巻き状に行われることを示している。そして、Ｐ３’はルートｒ・１０のシフト粗加工終了且つ仕上げ加工移行時点における工具１０３の軸心位置である。尚、ルート加工においては、回転する工具１０３によるワーク１０５’に対して加工が行われることによる発熱範囲と、加工進行方向後方の、加工が行われない切粉排出範囲（すなわちワーク１０５’と接することがなく冷却範囲となる。）との長さが等しくなるのに対し、シフト粗加工は発熱範囲より冷却範囲の長さが長くなる。そのため、ルート加工工程としてのルート加工のなされるルートｒ・１は、パターン孔Ｑの長尺方向に直線状に形成され、シフト粗加工工程としてシフト粗加工のなされるルートｒ・２は、ルートｒ・１に対してパターン孔Ｑの短尺方向に屈曲しており、以下、ルートｒ・３はルートｒ・１とは逆方向に再度直線状に形成され、ルートｒ・４はルートｒ・２とは逆方向に屈曲するというようにして、パターン孔Ｑの仕上げシロ４７を残した状態までシフト粗加工工程としてのシフト粗加工によりワーク１０５’が切削加工される。尚、加工工程におけるルートは前述のように直線と屈曲を繰り返すことから、１個のパターン孔を形成するまでに要するルート加工工程とシフト粗加工工程における直線状の加工と屈曲しての加工との回数を合計して、ルート数と言う。
図１６（ｄ）は、シフト粗加工工程において残された仕上げシロ４７を除去して、製品仕様として要求される加工面粗さを形成する仕上げ加工工程を示している。Ｐ４’は仕上げ加工の加工開始時点における工具１０３の軸心位置であり、ルートｒ・１’乃至ｒ・４’へと加工が進展し、工具１０３の軸心位置はＰ４’へ戻って来る。
以上のような加工工程によりパターン加工がなされることから、各加工工程において、それぞれ以下のような問題点があり、加工品質及び加工効率並びに加工コストの面で問題があった。
すなわち、図１６（ａ）に示す貫通孔形成工程においては、（ａ）に示すＬｈａ’は工具１０３が実質的にワーク１０５’に対して加工を行っている円周方向の範囲、すなわち工具刃面に加工によって生じた切粉が蓄積されて加工部が温度上昇する範囲（発熱範囲という）であるところ、貫通孔形成工程時の発熱範囲は全周となる。そのため、工具１０３は発熱した切粉およびワーク１０５’加工部壁面と接触状態にあるため、熱伝導により工具刃面の温度が上昇し、ワーク本体１０５’の加工部の温度も時間とともに上昇することとなる。その際、加工部の発熱量は切削除去量すなわち工具切込み量(＝切込み速度／工具回転数)、および工具１０３とワーク１０５’の接触長／時間と比例関係にあるため、切込み深さが深くなるほど、また、工具回転数が高くなるほどワーク本体１０５’の加工部の温度が上昇することとなる。
そのため、貫通孔形成工程において該温度上昇を抑える手段として、図１７（ａ）に示すように、一回の切込みにおいて切粉とワーク本体１０５’の加工部が軟化溶融しない切込み深さＺｎ’を設定するとともに、加工可能な範囲でできるだけ低いスピンドル回転数を設定し、更に、一回の切込み深さＺｎ’まで穴明けした後、工具１０３先端を当板１０６表面から一定の距離ＺＭ’上昇させた位置まで引き上げて、切粉を振り払い冷却し、再度その一回の切込み深さＺｎ’だけ穴明けを行う工程を繰り返すというステップ加工法が採用されて来た（尚、１個の貫通孔を形成するために必要となる切込み回数を「切込みステップ数」と言う。）。しかし、特にプリプレグのシートを加工対象物とする場合、現在、仕様として最低でも２００μｍ以下の加工面粗さおよび溶融巾が要求されることから、許容されるコストとの関係からもプリプレグのシートを２０枚重ねてワーク本体として加工するのが限度であるが、その際でも、貫通孔形成工程における貫通孔形成加工においては、スピンドル１０１の工具１０３の回転数は１０乃至１５ｋｒｐｍであり、切込速度が１ｍｍ／ｓ以下、一回の切込深さＺｎ’が約０．２ｍｍ以下に制約されるため加工時間が長くなり、第１の生産性低下要因となっていた。
すなわち、図１６（ａ）に示す貫通孔形成工程においては、（ａ）に示すＬｈａ’は工具１０３が実質的にワーク１０５’に対して加工を行っている円周方向の範囲、すなわち工具刃面に加工によって生じた切粉が蓄積されて加工部が温度上昇する範囲（発熱範囲という）であるところ、貫通孔形成工程時の発熱範囲は全周となる。そのため、工具１０３は発熱した切粉およびワーク１０５’加工部壁面と接触状態にあるため、熱伝導により工具刃面の温度が上昇し、ワーク本体１０５’の加工部の温度も時間とともに上昇することとなる。その際、加工部の発熱量は切削除去量すなわち工具切込み量(＝切込み速度／工具回転数)、および工具１０３とワーク１０５’の接触長／時間と比例関係にあるため、切込み深さが深くなるほど、また、工具回転数が高くなるほどワーク本体１０５’の加工部の温度が上昇することとなる。
そのため、貫通孔形成工程において該温度上昇を抑える手段として、図１７（ａ）に示すように、一回の切込みにおいて切粉とワーク本体１０５’の加工部が軟化溶融しない切込み深さＺｎ’を設定するとともに、加工可能な範囲でできるだけ低いスピンドル回転数を設定し、更に、一回の切込み深さＺｎ’まで穴明けした後、工具１０３先端を当板１０６表面から一定の距離ＺＭ’上昇させた位置まで引き上げて、切粉を振り払い冷却し、再度その一回の切込み深さＺｎ’だけ穴明けを行う工程を繰り返すというステップ加工法が採用されて来た（尚、１個の貫通孔を形成するために必要となる切込み回数を「切込みステップ数」と言う。）。しかし、特にプリプレグのシートを加工対象物とする場合、現在、仕様として最低でも２００μｍ以下の加工面粗さおよび溶融巾が要求されることから、許容されるコストとの関係からもプリプレグのシートを２０枚重ねてワーク本体として加工するのが限度であるが、その際でも、貫通孔形成工程における貫通孔形成加工においては、スピンドル１０１の工具１０３の回転数は１０乃至１５ｋｒｐｍであり、切込速度が１ｍｍ／ｓ以下、一回の切込深さＺｎ’が約０．２ｍｍ以下に制約されるため加工時間が長くなり、第１の生産性低下要因となっていた。
次に、図１６（ｂ）に示すルート加工工程においては、Ｌｈｂ’は加工進行方向前方に生ずる、回転する工具１０３がワーク１０５’を加工する際の摩擦による発熱範囲であり、Ｌｃｂ’は加工進行方向後方の、加工が行われない切粉排出範囲（すなわち摩擦の生じない冷却範囲となる。）であって、ルート加工の場合は発熱範囲と冷却範囲は同じ長さであり、ワーク本体１０５の加工部は同じ周期で温度上昇と冷却を繰り返すことになる。そのため工具１０３の回転数が高くなると、冷却範囲の周期（１／工具回転数）が短くなって冷却が十分に行われないため、工具１０３の回転数が多くなるほどワーク本体１０５の加工部の温度は上昇することとなる。また、ワーク本体１０５の加工部の発熱量は切削量すなわち加工速度とも比例関係にあるため、加工速度が速くなるほどワーク本体１０５の加工部の温度が上昇することなる。その一方で、図１７（ｂ）に示すようにルート加工の開始によって、工具１０３が＋Ｘとされる矢印方向にワーク１０５’に対して相対移動して生じるワーク加工済部１１１の空間をエア流１１８が流れるものの、その流速は低く、積極的に工具１０３を冷却する効果は低いものであった。
そのため、ルート加工工程においては、温度上昇を抑える手段として、切粉時間とワーク本体１０５の加工部が軟化溶融しない低速回転数および加工速度を適用して、加工部の温度上昇を押えて来た。しかしここでも、プリプレグのシートを２０枚重ねてワーク本体１０５としてルート加工を行う際、スピンドル１０１の工具１０３の回転数は１０乃至１５ｋｒｐｍであり、加工速度も２ｍｍ／ｓ以下に制約されるため加工が長くなり、第２の生産性低下要因となっていた。
そのため、ルート加工工程においては、温度上昇を抑える手段として、切粉時間とワーク本体１０５の加工部が軟化溶融しない低速回転数および加工速度を適用して、加工部の温度上昇を押えて来た。しかしここでも、プリプレグのシートを２０枚重ねてワーク本体１０５としてルート加工を行う際、スピンドル１０１の工具１０３の回転数は１０乃至１５ｋｒｐｍであり、加工速度も２ｍｍ／ｓ以下に制約されるため加工が長くなり、第２の生産性低下要因となっていた。
次に、図１６（ｃ）に示すシフト粗加工工程においては、Ｌｈｃ’は加工進行方向前方に生ずる、回転する工具１０３がワーク１０５’を加工する際の摩擦による発熱範囲であり、Ｌｃｃ’は加工進行方向後方の、加工が行われない切粉排出範囲（すなわち摩擦の生じない冷却範囲となる。）である。そしてＳｒはシフト粗加工のルートシフト量（シフト量）であって、シフト粗加工工程においては、実質的にこの幅の範囲で加工が行われる。
シフト粗加工工程においては発熱範囲は冷却範囲よりも短く、ワーク本体１０５の加工部の温度上昇はルート加工工程よりも少ないものの、発熱範囲Ｌｈｃ’はルートシフト量Ｓｒの大小に比例している。ところで、前述のように仕上げ加工後の加工対象物の加工面粗さを少なくとも２００μｍ以下とすることが製品仕様として求められていることから、シフト粗加工工程における該加工面粗さを３００μｍ以下に維持する必要があるところ、プリプレグのシートを２０枚重ねてワーク本体１０５としてシフト粗加工を行う場合、該加工面の粗さを３００μｍ以下に維持するためには、ルートシフト量Ｓｒは０．４ｍｍ以下に、また加工速度も２ｍｍ／ｓ以下に制約される。しかも、通常シフト粗加工長（ルートｒ・２乃至ｒ・１０）は長いため、その加工速度では加工時間が長くかかることとなって、第３の生産性低下要因となっていた。
シフト粗加工工程においては発熱範囲は冷却範囲よりも短く、ワーク本体１０５の加工部の温度上昇はルート加工工程よりも少ないものの、発熱範囲Ｌｈｃ’はルートシフト量Ｓｒの大小に比例している。ところで、前述のように仕上げ加工後の加工対象物の加工面粗さを少なくとも２００μｍ以下とすることが製品仕様として求められていることから、シフト粗加工工程における該加工面粗さを３００μｍ以下に維持する必要があるところ、プリプレグのシートを２０枚重ねてワーク本体１０５としてシフト粗加工を行う場合、該加工面の粗さを３００μｍ以下に維持するためには、ルートシフト量Ｓｒは０．４ｍｍ以下に、また加工速度も２ｍｍ／ｓ以下に制約される。しかも、通常シフト粗加工長（ルートｒ・２乃至ｒ・１０）は長いため、その加工速度では加工時間が長くかかることとなって、第３の生産性低下要因となっていた。
次に、図１６（ｄ）に示す仕上げ加工工程においては、前記シフト粗加工工程と同様に、Ｌｈｄ’は加工進行方向前方に生ずる、回転する工具１０３がワーク１０５’を加工する際の摩擦による発熱範囲であり、Ｌｃｄ’ は加工進行方向後方の、加工が行われない切粉排出範囲（すなわち摩擦の生じない冷却範囲となる。）である。そしてＳｆは仕上げ加工のシフト量であって、仕上げ加工工程においては、実質的にこの幅の範囲で加工が行われる。
前記シフト粗加工工程と比較して、シフト量Ｓｆはルートシフト量Ｓｒより小さいことから、仕上げ加工工程においては、ワーク本体１０５の加工部の温度上昇はシフト粗加工工程におけるよりも少なくはなるものの、前述の通り、仕上げ加工後の加工対象物の加工面の粗さを２００μｍ以下とすることが製品仕様として求められていることから、プリプレグのシートを２０枚重ねてワーク本体１０５として仕上げ加工を行う場合、加工速度が２乃至５ｍｍ/ｓ（パターン孔Ｑの幅が広い場合には、５ｍｍ/ｓ程度まで加工速度を上げて加工できるが、パターン孔Ｑの幅が狭い場合には、切粉の排出性が悪いことから、加工速度を２ｍｍ/ｓまで下げて加工する必要がある。）以下に制約されるため、加工時間が長くかかることとなって、第４の生産性低下要因となっていた。
前記シフト粗加工工程と比較して、シフト量Ｓｆはルートシフト量Ｓｒより小さいことから、仕上げ加工工程においては、ワーク本体１０５の加工部の温度上昇はシフト粗加工工程におけるよりも少なくはなるものの、前述の通り、仕上げ加工後の加工対象物の加工面の粗さを２００μｍ以下とすることが製品仕様として求められていることから、プリプレグのシートを２０枚重ねてワーク本体１０５として仕上げ加工を行う場合、加工速度が２乃至５ｍｍ/ｓ（パターン孔Ｑの幅が広い場合には、５ｍｍ/ｓ程度まで加工速度を上げて加工できるが、パターン孔Ｑの幅が狭い場合には、切粉の排出性が悪いことから、加工速度を２ｍｍ/ｓまで下げて加工する必要がある。）以下に制約されるため、加工時間が長くかかることとなって、第４の生産性低下要因となっていた。
ところで、これらの生産性低下要因を詳細に検討すると、その主たる原因は以下の３つであることが判った。すなわち、
第１の要因は、ワーク押え機構Ｂ自体の切粉除去性能にある。従来のバキュームダクト１１５による負圧集塵方式の場合、吸入圧力が０．１８ＭＰａ、口径５０ｍｍのダクトの場合、最大吸入流量は約６?／ｍｉｎであり、エア流１１８の流速が５０ｍ／ｓ以下と低く、該エアのもつ運動エネルギーが小さいことから、加工時のエア流１１８による工具１０３刃面上の切粉除去効果が少なく、加工対象物の重ね枚数が多くなると加工工程における切粉の発生量が増大して、一旦工具１０３の刃面と切粉排出溝に切粉が融着すると、正常な切削（鋭利な切刃による切削）が行われなくなる。そして、一旦正常な切削がなされなくなると、工具１０３の刃面とワーク１０５’の加工部との摩擦による加工熱の発生が飛躍的に増える熱的悪循環（熱暴走状態）に陥るためである。
第２の要因は、ワーク押え機構Ｂのワーク押え性能にある。すなわち、リングブラシ１１７が当板１０６を介してワーク本体１０５を加圧した状態で、スピンドル１０１とワーク１０５’が相対移動して加工が行われるが、所定のパターン孔Ｑ通りに正確に加工するために、リングブラシ１１７の押圧力によるワーク１０５’の変形を避けねばならないことから、リングブラシ１１７による加圧力を約３ｋｇ以下の低い値に設定する必要がある。その一方で、リングブラシ１１７は可撓性を有することから、工具交換スペースとして直径約２０ｍｍ程度の大きなキャビティ１０４が必要となり、キャビティ中央の加工部に近い位置ではワーク１０５’を押えられないため、加工中に切粉を集塵するバキューム（負圧）によって当板１０６とワーク本体１０５が吸上げられて、ワーク本体１０５を形成する重ねられた加工対象物間や、ワーク本体１０５と当板１０６あるいは下板１０７間に隙間が生じ、高温化した切粉が該隙間に侵入してワーク１０５’の加工部に融着して、前記同様の熱的悪循環に陥るためである。
第３の要因は、積極的な冷却という視点の欠如である。すなわち、従来のバキュームダクト１１５による負圧集塵方式においては、切粉を吸い上げて除去するということに主眼が置かれ、回転する工具１０３やワーク１０５’の加工部を積極的に冷却するという視点を欠いていた。そのため、加工開始位置での貫通孔形成工程、またその後の各工程においても、工具１０３及びワーク１０５’の加工部を積極的に冷却することがなく、加工速度を上げると熱的悪循環に陥り易い状況となっていた。
第１の要因は、ワーク押え機構Ｂ自体の切粉除去性能にある。従来のバキュームダクト１１５による負圧集塵方式の場合、吸入圧力が０．１８ＭＰａ、口径５０ｍｍのダクトの場合、最大吸入流量は約６?／ｍｉｎであり、エア流１１８の流速が５０ｍ／ｓ以下と低く、該エアのもつ運動エネルギーが小さいことから、加工時のエア流１１８による工具１０３刃面上の切粉除去効果が少なく、加工対象物の重ね枚数が多くなると加工工程における切粉の発生量が増大して、一旦工具１０３の刃面と切粉排出溝に切粉が融着すると、正常な切削（鋭利な切刃による切削）が行われなくなる。そして、一旦正常な切削がなされなくなると、工具１０３の刃面とワーク１０５’の加工部との摩擦による加工熱の発生が飛躍的に増える熱的悪循環（熱暴走状態）に陥るためである。
第２の要因は、ワーク押え機構Ｂのワーク押え性能にある。すなわち、リングブラシ１１７が当板１０６を介してワーク本体１０５を加圧した状態で、スピンドル１０１とワーク１０５’が相対移動して加工が行われるが、所定のパターン孔Ｑ通りに正確に加工するために、リングブラシ１１７の押圧力によるワーク１０５’の変形を避けねばならないことから、リングブラシ１１７による加圧力を約３ｋｇ以下の低い値に設定する必要がある。その一方で、リングブラシ１１７は可撓性を有することから、工具交換スペースとして直径約２０ｍｍ程度の大きなキャビティ１０４が必要となり、キャビティ中央の加工部に近い位置ではワーク１０５’を押えられないため、加工中に切粉を集塵するバキューム（負圧）によって当板１０６とワーク本体１０５が吸上げられて、ワーク本体１０５を形成する重ねられた加工対象物間や、ワーク本体１０５と当板１０６あるいは下板１０７間に隙間が生じ、高温化した切粉が該隙間に侵入してワーク１０５’の加工部に融着して、前記同様の熱的悪循環に陥るためである。
第３の要因は、積極的な冷却という視点の欠如である。すなわち、従来のバキュームダクト１１５による負圧集塵方式においては、切粉を吸い上げて除去するということに主眼が置かれ、回転する工具１０３やワーク１０５’の加工部を積極的に冷却するという視点を欠いていた。そのため、加工開始位置での貫通孔形成工程、またその後の各工程においても、工具１０３及びワーク１０５’の加工部を積極的に冷却することがなく、加工速度を上げると熱的悪循環に陥り易い状況となっていた。
解決しようとする課題は、切粉が確実に回収できず、また、加工部直近のワークを確実に押圧できず、ワーク本体の加工品質や生産効率を向上できないとともに、工具寿命が短く、生産コストの低減ができないという問題であり、特に加工対象物がプリプレグのような融点の低い材料である場合にはそれらの問題点が顕著に生じ、プリプレグ加工の低コストでの本格的実用化が困難であったという問題である。
本発明は、上記生産性低下要因の原因を分析し、従来のバキュームによる負圧を利用して集塵するという負圧集塵方式とは逆の発想により、最終的な集塵のための負圧集塵方式は残したまま、工具外周近傍に対して高速のエアを吹き付けて、第１に加工により生じた切粉を吹き飛ばし、第２に同時に工具や加工面を冷却し、第３にワークの加工部近傍を押圧することによって、ワークの中に切粉の侵入する隙間を作らせず、それらの作用によって、ワークの加工部の溶融や回転する工具自体への切粉の融着を防止して加工品質を向上させるというものである。そして更に、本発明にかかるルーター加工装置を使用して、より効率よく且つ低コストで加工する方法を提供するものである。そのため、従来パターン加工工程は、前述のように貫通孔形成工程、ルート加工工程、シフト粗加工工程、仕上げ加工工程（ルート加工工程、シフト粗加工工程、仕上げ加工工程の個々あるいはそれらを併せて「切削工程」と言う。）という順番で進行していたものを、単に工具径と同径の穴を明けるのではなく、一定の長さを有した開始孔を一定の方法によって形成した上で、切削加工を行うこととしたものである。
本願発明は、加工用スピンドルの組み込まれたルーター加工装置もしくは穴明け装置における、排気ダクトを有して、該スピンドルの軸心と平行方向に移動自在、且つワークに対して押圧自在となるワーク押さえ機構であって、加工用スピンドルに把持された工具の外周近傍のワーク表面に対して高速のエアを吹き付ける第１のエア噴射ノズルを有する第１のエア噴射機構を設け、該第１のエア噴射ノズルが、平面視において、少なくとも加工用スピンドル先端に把持された工具を中心とする直線上に１対設けられてなることを主要な特徴とするものである。
すなわち、第１の特徴として、第１のエア噴射ノズルが、平面視において、少なくとも加工用スピンドル先端に把持された工具を中心とする直線上に１対設けられてなるものである。
これにより、切粉は発生した瞬間にそのワークの加工部から吹き飛ばされて舞い上がり、排気ダクトに回収される一方、そのワークの加工部近傍に対して高速のエアが吹き付けられてワークが押圧されることから、ワークやワーク本体を構成する加工対象物がスピンドルの作動やバキュームの負圧によって巻き上げられて変形することがなく、ワーク本体の加工品質を向上させることができる。また、回転する工具に対しても高速のエアが吹き付けられることによって、付着した切粉が吹き飛ばされるだけでなく、加工において発生する熱が冷却されることから、工具への切粉の融着を防止して、工具寿命を延伸することができるものである。更に、簡単な構成であって製造コストの上昇を招来せず、工具交換や加工位置移動も容易且つ迅速に行うことができ、生産性を向上させることができるものである。特にこのワーク押さえ機構によって、プリプレグのような融点の低い材料に対する低コスト且つ効率のよい加工を可能とするものである。
第１の特徴を踏まえて、第２の特徴として、第１のエア噴射ノズル毎にエアを噴射及び停止自在とする機構を設けてなるものである。
これにより、エア噴射量を適宜調節することができ、エア消費量を削減して加工コストを抑制することができる。
第１及び第２の特徴を踏まえて、第３の特徴として、第１のエア噴射ノズルから噴射されるエアを超音速としてなるものである。
これにより、切粉の回収並びに加工において発生する熱の除去をより確実にして、ワーク本体の加工品質をより一層向上することができるだけでなく、工具寿命をより一層長期化することができるものである。
第１乃至第３の特徴を踏まえて、第４の特徴として、第１のエア噴射機構を構成するエア供給通路の径を、それに続く第１のエア噴射ノズルの径の１０倍以上としてなるものである。
これにより、エア供給通路の径とエア噴射ノズルの径との比によって生ずる断熱膨張効果を利用して、室温状態且つ機械的に容易に作出しうる程度の高圧エアで、超音速且つ室温より低温のエアを容易に作出することができ、加工コストの一層の低減を図ることができる。
第１乃至第４の特徴を踏まえて、第５の特徴として、ワークに向けて高速のエアを吹き付ける第２のエア噴射機構を有し、該第２のエア噴射機構を構成する第２のエア噴射ノズルをワーク対向面に複数設けて、そのワークに吹き付けるエアにより形成されるエア層を介してワーク押さえ部を形成してなるものである。
これにより、第２のエア噴射ノズルから噴射されるエアの圧力によってワークとの間に高圧のエア層が形成され、非接触にてより広い範囲で安定的に、しかも移動自在にワークを押さえることができ、ワークの加工品質を向上させることができる。
第５の特徴を踏まえて、第６の特徴として、平面視において、ワーク押さえ機構の底面を円形とし、ワーク押さえ機構を構成するワーク押さえ部を環状に設けてその内側に加工用スピンドルの工具が作動する加工部キャビティを設けるとともに、ワーク押さえ部の外側に環状にブラシを設けて、ワーク押さえ部との間に第２のキャビティを設け、該第２のキャビティに面して複数の換気孔を設けてなるものである。
ワーク押さえ機構の底面を円形としてワーク押さえ部を環状とすることにより、ワークの押さえを均一化して、スピンドルの作動中にワークとスピンドルとが平面上をどのように相対移動しても安定したワーク押さえができ、しかも、第２のキャビティを設けて、そこに換気孔が設けられていることから、切粉の回収がより確実となるものである。
第１乃至第６の特徴を踏まえて、第７の特徴として、ルーター加工装置もしくは穴明け装置として、以上のいずれかのワーク押さえ機構を有する装置である。
加工対象物の加工に際してこれらの装置を使用すれば、前記各作用・効果を得ることができる。
第８の特徴として、前記第７の特徴を有するルーター加工装置を用いた長尺方向長さが４ｍｍを超えるパターン孔を形成するパターン加工の加工方法であって、工具となるカッターを作動させて、第１に、ワーク本体を貫通するとともに、平面視において４ｍｍ以上且つ当該パターン孔の長尺方向長さより短い長さの直線状の開始孔をワークのパターン孔形成位置内に穿つ開始孔穿孔工程を行い、第２に、該開始孔の長尺方向先端部にカッターがワーク本体を貫通した状態から、ワークの切削加工を行う切削加工工程を行うものであって、開始孔穿孔工程として
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する穿孔工程。
２．穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する移動加工工程。
３．移動加工工程に連続して、工具が開始位置へ戻る工具戻り工程。
を複数回採るものである。
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する穿孔工程。
２．穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する移動加工工程。
３．移動加工工程に連続して、工具が開始位置へ戻る工具戻り工程。
を複数回採るものである。
これにより、加工中においても工具が確実に冷却されることから、加工速度を上げても工具の刃面やワークの加工部に切粉が融着せず、熱的悪循環（熱暴走状態）が抑制されることから、生産効率を向上させ、且つ、製造コストを低減することができるとともに、加工品質を向上させることができる。
前記第８の特徴を踏まえた第９の特徴として、開始孔穿孔工程として、
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する第１穿孔工程。
２．第１穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する第１移動加工工程。
３．第１移動加工工程に連続して、当該相対移動した位置から開始位置と同じ高さまで戻る第１工具上昇工程。
４．第１工具上昇工程に連続して、当該上昇位置から工具が下降して、前記２の相対移動した位置に、更に浅穴を形成する第２穿孔工程。
５．第２穿孔工程に連続して、第２穿孔工程により穿たれた浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ移動加工工程と逆方向に相対移動する第２移動加工工程。
６．第２移動加工工程に連続して、当該逆方向に相対移動した位置から開始位置まで戻る第２工具上昇工程。
を複数回採るものである。
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する第１穿孔工程。
２．第１穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する第１移動加工工程。
３．第１移動加工工程に連続して、当該相対移動した位置から開始位置と同じ高さまで戻る第１工具上昇工程。
４．第１工具上昇工程に連続して、当該上昇位置から工具が下降して、前記２の相対移動した位置に、更に浅穴を形成する第２穿孔工程。
５．第２穿孔工程に連続して、第２穿孔工程により穿たれた浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ移動加工工程と逆方向に相対移動する第２移動加工工程。
６．第２移動加工工程に連続して、当該逆方向に相対移動した位置から開始位置まで戻る第２工具上昇工程。
を複数回採るものである。
これにより、加工効率をより一層向上することができる。
第１０の特徴として、前記第７の特徴を有するルーター加工装置を用いた、長尺方向長さが４ｍｍ以下のパターン孔を形成するパターン加工の加工方法であって、工具となるカッターを作動させて、少なくとも、ワーク本体を貫通するとともに、平面視において当該パターン孔の長尺方向長さと等しい長さの直線状の開始孔をワークのパターン孔形成位置内に穿つ開始孔穿孔工程を有し、該開始孔穿孔工程として下記ＡあるいはＢのいずれかの加工工程を複数回採るものである。
Ａ
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する穿孔工程。
２．穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する移動加工工程。
３．移動加工工程に連続して、工具が開始位置へ戻る工具戻り工程。
Ｂ
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する第１穿孔工程。
２．第１穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する第１移動加工工程。
３．第１移動加工工程に連続して、当該相対移動した位置から開始位置と同じ高さまで戻る第１工具上昇工程。
４．第１工具上昇工程に連続して、当該上昇位置から工具が下降して、前記２の相対移動した位置に、更に浅穴を形成する第２穿孔工程。
５．第２穿孔工程に連続して、第２穿孔工程により穿たれた浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ第１移動加工工程と逆方向に相対移動する第２移動加工工程。
６．第２移動加工工程に連続して、当該逆方向に相対移動した位置から開始位置まで戻る第２工具上昇工程。
Ａ
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する穿孔工程。
２．穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する移動加工工程。
３．移動加工工程に連続して、工具が開始位置へ戻る工具戻り工程。
Ｂ
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する第１穿孔工程。
２．第１穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する第１移動加工工程。
３．第１移動加工工程に連続して、当該相対移動した位置から開始位置と同じ高さまで戻る第１工具上昇工程。
４．第１工具上昇工程に連続して、当該上昇位置から工具が下降して、前記２の相対移動した位置に、更に浅穴を形成する第２穿孔工程。
５．第２穿孔工程に連続して、第２穿孔工程により穿たれた浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ第１移動加工工程と逆方向に相対移動する第２移動加工工程。
６．第２移動加工工程に連続して、当該逆方向に相対移動した位置から開始位置まで戻る第２工具上昇工程。
これにより、パターンが小さい場合も、確実に生産効率を向上させ、且つ、製造コストを低減することができるとともに、加工品質を向上させることができる。
前記第８乃至第１０の特徴を踏まえて、第１１の特徴として、ワーク本体がプリプレグのシートの重ね層からなり、開始孔穿孔工程における各浅穴の深さを０．５ｍｍ以下としてなるものである。
これにより、ワーク本体がプリプレグの重ね層からなっている場合にも、穿孔工程において工具に切粉が融着することがなく、確実に生産効率を向上させ、且つ、製造コストを低減することができるとともに、加工品質を向上させることができる。
本願発明にかかる、加工用スピンドルの組み込まれたルーター加工装置もしくは穴明け装置における、該スピンドルの軸心と平行方向に移動自在となるワーク押え機構は、スピンドルによる全ての加工作業に万能に使用できる上、ワークの押さえはもとより、切粉の回収並びに加工において発生する熱の除去をより確実にして、ワークの加工効率及び加工品質を向上させることができるだけでなく、プリプレグ加工の低コストでの本格的実用化を可能とし、また、工具寿命を延伸することができるという優れた効果を有するものである。更には、その作動におけるコスト低減をも図ることができるものである。そして、そのワーク押さえ機構を有するルーター加工装置もしくは穴明け装置は、当然にそれらワーク押さえ機構の有する効果を保持しているものである。また、本願発明にかかるルーター加工装置において、本願発明にかかる加工方法を採れば、より一層、加工効率及び加工品質を向上させることができ、また加工コストを低減することができるという優れた効果を有するものである。
加工用スピンドルを作動させることによって発生する切粉を確実に回収するとともに、加工部直近のワークを確実に押圧して、ワーク本体の加工品質を向上させ、また、プリプレグ加工の低コストでの本格的実用化を可能にするとともに、工具寿命を延伸させるという目的を、ワーク加工部近傍に対して高速のエアを吹き付ける第１のエア噴射ノズルを有する第１のエア噴射機構を設けることで実現し、更には、それと併せて、ワークに向けて高速のエアを吹き付ける第２のエア噴射ノズルを有する第２のエア噴射機構を設け、該第２のエア噴射ノズルをワーク対向面に複数設けて、その噴射するエアによって形成されるエア層を介してワーク押さえ部を形成することで実現したものである。
図１において、α１は本願発明にかかるワーク押さえ機構Ａを有するルーター加工装置であり、１はスピンドルであり、２はスピンドル１のロータシャフト、３は工具であって、切刃を有するカッターであり、９は樹脂製のリングであって、工具３に圧入装着され、スピンドル１が工具３を把持する際に、加工テーブル（図示せず）に対する垂直方向すなわちＺ方向の位置を一定に保持するものである。４は後述のワーク押さえ機構Ａの下面に形成されるワーク押さえ面１５の内側に形成される加工部キャビティであり、その中央部において該スピンドル１によるワーク本体５に対する加工が行われる。ここでワーク本体５は、例えば厚さ０．０３ｍｍ以上のプリント配線板用の基材を複数枚重ねたものであり、ロータシャフト２にコレット（図示せず）により把持された工具３を各加工用に適したものに取り替えることにより、加工部キャビティ４内において、必要に応じて切削加工、溝加工、ザグリ加工あるいは穴明け加工等が行われる。なお、ワーク本体５は当板６および下板７と複数のピン（図省略）により一体となってワーク５’を形成しており、該ワーク５’が加工テーブル（図示せず）に固定された状態で加工が行われる。ワーク５’に対する加工によって生じた切粉は、後述のバキュームダクト１６により、エア流２６に導かれて加工部キャビティ４外部に排出される。８はワーク５’がスピンドル１に対して＋Ｘと矢印で表示された方向へ相対移動して形成されたワーク加工済部である。
Ａは本願発明の実施例たるワーク押さえ機構であり、１０はワーク押さえ本体であって、ワーク押さえ部１１と互いに対向する面で密着して、後述する高圧エアが接合面から洩れないように、ネジ（図示せず）により接合されている。スピンドル１はＺ方向へ移動可能とするＺ軸駆動機構（図示せず）の移動部１２に固定される一方、ワーク押さえ機構Ａのワーク押さえ本体１０は１対のガイドロッド１４により１対のエアシリンダ１３と連絡し、該１対のエアシリンダ１３が前記移動部１２に係合されていることから、スピンドル１がその軸心方向（図１における上下方向であり、「Ｕ」もしくは「Ｄ」で方向を示す。尚、Ｚ方向と一致する。）に移動自在、且つ停止自在となるとともに、ワーク押さえ機構Ａもスピンドル１と同期してあるいは別に、その軸心方向に移動自在且つ停止自在となっている。尚、この構成は従来の構成と異なるところはない。
そして、実際の使用に際しては、ＮＣ装置（図示せず）からの指令により、移動部１２が矢印Ｄ方向に駆動され、ワーク押さえ部１１のワーク押さえ面１５がワーク５’に近接しても、後述するように第２のエア噴射ノズル３６からのワーク５’表面に対する高速のエアの噴射によって、ワーク押え面１５とそれに対向するワーク５’表面との間にエア層が形成され、ワーク押さえ面１５は非接触にて一定の間隔をもってワーク５’を押圧することとなる。１６は加工によって生じた切粉をバキューム（図示せず）で吸引して回収するための排気ダクトである。尚、ワーク押さえ面１５の外径は５０ｍｍ、内径は１０ｍｍに設定されている。
そして、実際の使用に際しては、ＮＣ装置（図示せず）からの指令により、移動部１２が矢印Ｄ方向に駆動され、ワーク押さえ部１１のワーク押さえ面１５がワーク５’に近接しても、後述するように第２のエア噴射ノズル３６からのワーク５’表面に対する高速のエアの噴射によって、ワーク押え面１５とそれに対向するワーク５’表面との間にエア層が形成され、ワーク押さえ面１５は非接触にて一定の間隔をもってワーク５’を押圧することとなる。１６は加工によって生じた切粉をバキューム（図示せず）で吸引して回収するための排気ダクトである。尚、ワーク押さえ面１５の外径は５０ｍｍ、内径は１０ｍｍに設定されている。
そして、１７はエア供給源（図示せず）から電磁弁３５を経てワーク押さえ機構Ａのワーク押さえ本体１０内に導かれた第１の高圧エアであり、１８は第１の噴射エア流であって、後述するようにワーク押さえ面１５の内側に形成される加工部キャビティ４内で、工具３を中心として縦横の方向にそれぞれ一直線上に、且つ工具から同一距離に４個設置された第１のエア噴射ノズル２２から、工具３によってワーク５’が加工されるいわばワーク加工部の表面近傍に向かって、噴射角度を俯角４５度として吹き付けられたものである。尚、この第１の噴射ノズル２２をワーク押さえ部１１内に設けていることから構造的な制約もあり、第１の噴射ノズル２２のエア噴射角度は俯角３０度から６０度の範囲での設定となる。また、ワーク加工部は工具３外周と接触していることから、第１の噴射エア流１８の向けられるワーク加工部の表面近傍とは、ワーク５’表面における工具３の外周近傍でもあるところ、その工具３の径長にも影響を受けるものの、近傍位置とは工具３の外周に接する位置を含めそこからせいぜい１ｍｍの範囲内である。ところで、この噴射エア流１８は、９０度ずつの角度をもって４方向に設置された各第１のエア噴射ノズル２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄからそれぞれ噴射されるものであり、４方向からワーク５’と工具３との接点であるワーク加工部の近傍に向かって吹き付けられることから、確実に切粉を吹き飛ばすとともに、スピンドル１の作動によって工具３や切粉に生ずる熱を冷却することができる。１９、２０、２１はそれぞれ、ワーク押さえ本体１０内に設けた、第１の高圧エア１７を第１のエア噴射ノズル２２に導くためのエア供給通路である。すなわち、第１の高圧のエア１７ａ乃至１７dは、４箇所設けられた各エア供給通路１９ａ乃至１９ｄに導入され、それぞれのエア供給通路２０及び２１を介して、各第１のエア噴射ノズル２２ａ乃至２２ｄに導かれる。そして、第１のエア噴射ノズル２２の径は０．３〜０．５ｍｍが望ましく、ここでは０．４０ｍｍに設定されており、そのノズル２２に直接連絡するエア供給通路２１の径は、ワ−ク本体５の材種などの必要に応じてエアの流速やエアの温度を得るために、第１のエア噴射ノズル２２のノズルの径よりも大きく設定する必要があり、ここでは１０倍となっている。２３はワーク押さえ本体１０の下面に着脱可能に係合され、歯ブラシ状のブラシを全周にわたって環状に密集配置したリングブラシである。２４はリングブラシ２３とワーク押さえ部１１により形成される第２のキャビティであり、２５は該第２のキャビティ２４内に飛散した切粉をエア流２６に載せてバキューム（図示せず）で回収するために、ワーク押さえ本体１０に設けられた窓である。
また、４個の第１のエア噴射ノズル２２ａ乃至２２ｄそれぞれに導入される第１の高圧エア１７の供給路には電磁弁３５が設置されており、ワーク本体５の材種やシート厚、更には加工種類や加工方向に応じて、各第１のエア噴射ノズル２２ａ乃至２２ｄの内、作動させるノズルの数や噴射されるエアの圧力を適宜選択することができるようになっている。例えば、ワーク５の表面に導体層がある場合やワーク５自体の厚さが厚い場合には、加工進行方向の未加工側（工具３とワーク５の相対移動の移動方向前側、すなわち工具３を挟んでワーク加工済部８側と逆側）にある第１のエア噴射ノズル２２から工具３方向に向かう第１の噴射エア流１８を電磁弁３５の作動によって停止させ、加工進行方向の変動に応じて順次その停止させる第１の噴射エア流１８を切り換えることにより、エア消費量の低減が可能となる。
尚、本実施例とは異なり、エア供給量の増加を問題としないのであれば、例えば第１の高圧エア１７をワーク押さえ本体１０内に導くエア供給通路１９を１箇所とし、その代わりに、第１のエア噴射ノズル２２ａ乃至２２ｄに到るエア供給通路２０を連絡させて、そこからそれぞれ４つのエア供給通路２１を分岐させて構成してもよい。
尚、本実施例とは異なり、エア供給量の増加を問題としないのであれば、例えば第１の高圧エア１７をワーク押さえ本体１０内に導くエア供給通路１９を１箇所とし、その代わりに、第１のエア噴射ノズル２２ａ乃至２２ｄに到るエア供給通路２０を連絡させて、そこからそれぞれ４つのエア供給通路２１を分岐させて構成してもよい。
一方、図２に示すように、ワーク押さえ機構Ａのワーク押さえ本体１０には、第１の高圧エア１７とは別に第２の高圧エア２７が導かれ、該第２の高圧エア２７は、環状となるワーク押さえ部１１のワーク押さえ面１５に設けられた第２のエア噴射ノズル３６から、ワーク５’表面に向けて噴射される。この第２のエア噴射ノズル３６はノズル径が０．２ｍｍであり、後述するように第１の噴射ノズル２２の設置された４方向のそれぞれの延長線上においては各１個、また、該４方向とそれぞれ４５度ずつ相違する位置においては２個１対として合計１２個設けられる。これによって第２のエア噴射機構が構成される。そして、第２の高圧エア２７はワーク押さえ本体１０内に設けられたエア供給通路２９、３０から、環状のエア供給通路３１を経由して、外側に配置された８個の第２のエア噴射ノズル３６から第２の噴射エア流２８として噴射されるとともに、別途、環状のエア供給通路３１から放射状に設けられた水平エア供給通路３２へと導かれて、水平エア供給通路３２に設けられた内側の環状のエア供給通路３３を経由して、内側に配置された４個の第２のエア噴射ノズル３６から第２の噴射エア流２８として噴射される。
尚、本実施例においては、第２のエア噴射ノズル３６の数を外側８個、内側４個としたが、大きなワ−ク押え圧を必要としない場合には内側４個のみでも、第２の噴射エア流２８によるワーク５’に対する押し圧として容易に５ｋｇ以上の押し圧を得ることが可能であり、その場合、ワーク押さえ部１１の底面に段差を設ける等して、ワーク押さえ面１５の外形を小さくすれば、より効率よくワーク５’を押圧することができる。
尚、本実施例においては、第２のエア噴射ノズル３６の数を外側８個、内側４個としたが、大きなワ−ク押え圧を必要としない場合には内側４個のみでも、第２の噴射エア流２８によるワーク５’に対する押し圧として容易に５ｋｇ以上の押し圧を得ることが可能であり、その場合、ワーク押さえ部１１の底面に段差を設ける等して、ワーク押さえ面１５の外形を小さくすれば、より効率よくワーク５’を押圧することができる。
本実施例において、スピンドル１を作動させてワーク５’の加工を行うに際し、当該ワーク５’が薄いプリント配線板を重ねたものであった場合、第１のエア噴射ノズル２２ａ乃至２２ｄから第１の噴射エア流１８を噴射させてその風圧によってワーク５’を押えている上、第２のエア噴射ノズル３６から第２の噴射エア流２８を噴射させてなる高圧のエア層によりワーク５’を押えており、ワーク５’を構成する各プリント配線板間に隙間を生じさせないようにして加工することにより、加工面の品質を確保することができる。
また、全ての第１のエア噴射ノズル２２ａ乃至２２ｄから第１の噴射エア流１８を噴射させるのではなく、例えばコーナーを加工する場合や円周加工を行う場合には、電磁弁３５によって、未加工側（進行方向前側）から工具３に向かう第１の噴射エア流１８を順次停止させるとともに、逆に加工進行方向後側となれば再度第１の噴射エア流１８を噴射させるというように、順次各第１のエア噴射ノズル２２ａ乃至２２ｄの作動を切り換えることにより、加工面の品質を確保しながら、加工に必要となるエア消費量の低減が可能となる。
ところで、第１のエア噴射ノズル２２から噴射された第１の噴射エア流１８の流速は、エア供給通路１９，２０，２１の直径，とくに直近のエア供給通路２１と第１の噴射ノズル２２の直径の比に依存しており、本実施例に示すようにノズル径０．４０ｍｍ、エア供給通路２１の直径を第１のエア噴射ノズル２２のノズルの直径の１０倍として、例えば第１の高圧エア１７のエア供給通路１９への導入圧力を０．５Ｍｐａとすると、ノズル当たりの流量は約６Ｌｉｔ／ｍｉｎとなり、各ノズルにおいて噴射速度約８００ｍ／ｓが得られる。この場合、風圧は３２ｇ／ｍｍ２であるが、風力は表面状態により４乃至６ｇがえられることになるので、その風力により切粉を吹き飛ばし、また加工部の温度を下げて、ワーク本体５の加工部の溶融や工具３への切粉の融着を減少させることができる。またワ−ク５’表面の加工部近傍を４つのノズルの風力である１６乃至２４ｇの押し圧効果によりワ−ク５’の隙間を小さく押えることができる。
更に、第１のエア噴射ノズル２２から噴射される第１の噴射エア流１８の温度は直近のエア供給通路２１と第１のエア噴射ノズル２２の各直径の比に依存しており、エア供給通路２１の径長を第１のエア噴射ノズル２２のノズル直径の１０倍にすると、第１の高圧エア１７が室温で導入されても、断熱膨張効果により第１のエア噴射ノズル２２から噴射される第１の噴射エア流１８の温度は当該室温よりも２０℃以上低下させることができる。
更に、第１のエア噴射ノズル２２から噴射される第１の噴射エア流１８の温度は直近のエア供給通路２１と第１のエア噴射ノズル２２の各直径の比に依存しており、エア供給通路２１の径長を第１のエア噴射ノズル２２のノズル直径の１０倍にすると、第１の高圧エア１７が室温で導入されても、断熱膨張効果により第１のエア噴射ノズル２２から噴射される第１の噴射エア流１８の温度は当該室温よりも２０℃以上低下させることができる。
これによって、容易に入手しうる程度の高圧エアを第１の高圧エア１７として使用しても、容易且つ低コストで超音速という低温のエアをワーク加工部近傍に吹き付けることができ、切粉を吹き飛ばし並びに工具３及び切粉の温度上昇を防止して、ワーク本体５の加工部の溶融や工具３への切粉の融着を減少させることができる。そのため、本実施例において前記従来例によるパターン加工の加工方法を採用した場合でも、従来よりも切削長を長くしても，工具３への切粉の付着は軽減され、従来と同等以上の品質の加工面を得ることができた。また、本実施例におけるワーク本体５としてＢステージのプリプレグ（厚さ０．０５ｍｍ）を２５枚重ねたものを使用した場合も、通常の要求仕様である加工面粗さ２００μｍ以下の品質を確保することができた。尚、第１のエア噴射ノズル２２から噴射される第１の噴射エア流１８はワーク５’を押圧するとともに、切粉を吹き飛ばしながら同時に工具３を冷却して、工具３への切粉の融着を防止するものでもあることから、超音速であることが望ましいものの、どのような融点を有する物が加工対象物とされるかによって、また、設定される工具３の回転数や加工速度によっても必要となる噴射速度は異なり、場合によっては２００ｍ／ｓ程度でも工具３への切粉の融着を防止することができる。
一方、第２の高圧エア２７の圧力を０．５ＭＰａとすると、第２のエア噴射ノズル３６の直径が０．２ｍｍ、ワーク押さえ面１５の外径が５０ｍｍ、内径が１０ｍｍ、第２のエア噴射ノズル３６の数が１２個に設定されていることから、ワーク押え面１５とワーク５’表面間に高圧のエア層（エアベアリング）が形成され、エアシリンダ１３に押し圧を設定することによって約３０乃至５０μｍのギャップを維持することができ、ワーク押さえ面１５がワーク５’に非接触の状態で縦横方向に摺動自在でありながら、十分なワーク５’押さえが可能となる。
図４及び図５に示すものは本願発明の他の実施例であり、工具３近傍にエアを噴射する第１のエア噴射ノズル２２を２連としたものである。以下、図２及び図３と異なる部分のみ説明する。すなわち、第１の高圧エア１７は、各エア供給通路１９及び２０を介して拡幅されたエア供給通路２１’に至り、該拡幅されたエア供給通路２１’の他端に設けられた上部エア噴射ノズル３６と下部エア噴射ノズル３７の２連のノズルから第１の噴射エア流３８、３９がそれぞれ噴射される。尚、少なくとも工具３を中心として外側に配置される下部エア噴射ノズル３７から噴射される第１の噴射エア流３９は、工具３の近傍に向かって噴射され、両エア流３８、３９のワーク５’表面における吹き付け位置（工具３を中心として内側に配置される上部エア噴射ノズル３６から噴射される第１の噴射エア流３８が、工具３の先端がワーク５’表面に接触した状態で工具３自体に対して直接吹き付けられる場合には、工具３がないとした場合のそのエア流３８のワーク５’表面への吹き付け位置）の、ワーク５’表面における中間点を当該ルーター加工装置α２の第１のエア噴射ノズルのエア吹き付け位置とする。尚、拡幅されたエア供給通路２１’の直径は第１のエア噴射ノズル３６、３７の各ノズルの直径の１０倍となっている。
一方、第２のエア噴射ノズル３４は、前記第１の実施例の場合と同様に放射線状に外側に８個、内側に４個、合計１２個設けられているが、前記第１の実施例の場合と異なり、内側の４個の第２のエア噴射ノズル３４は環状のエア供給通路３３によって連結されるのではなく、それぞれ、外側の第２のエア噴射ノズル３４を連絡する環状のエア供給通路３１から直接に水平エア供給通路３２を介して第２の高圧エア２７の供給を受け、第２の噴射エア流２８を噴射する。
一方、第２のエア噴射ノズル３４は、前記第１の実施例の場合と同様に放射線状に外側に８個、内側に４個、合計１２個設けられているが、前記第１の実施例の場合と異なり、内側の４個の第２のエア噴射ノズル３４は環状のエア供給通路３３によって連結されるのではなく、それぞれ、外側の第２のエア噴射ノズル３４を連絡する環状のエア供給通路３１から直接に水平エア供給通路３２を介して第２の高圧エア２７の供給を受け、第２の噴射エア流２８を噴射する。
この第２の実施例において、各第１のエア噴射ノズル３６、３７の直径を０．４０ｍｍとし、第１の高圧エア１７のエア供給通路１９への導入圧力を０．５Ｍｐａとすると、ノズル当たりのエアの流量は約６Ｌｉｔ／ｍｉｎ、各ノズルにおいて噴射速度約８００ｍ／ｓがえられ、実施例１と同様に風力により切粉を吹き飛ばし、また工具３及び切粉の温度上昇を防止して、ワーク本体５の加工部の溶融や工具３への切粉の融着を減少させることができる。またワ−ク表面の加工部の風力が第１の実施例の２倍の３２乃至４８ｇに増えるので、その押し圧効果によりワ−ク５’内の隙間をより小さく押えることができる。
この第２の実施例においては、２連となる第１のエア噴射ノズル３６、３７から噴射される第１の噴射エア流３８、３９によって、風圧によるワーク５’表面に対する押し圧効果が第１の実施例の２倍に増える上、工具３近傍のワーク５’を確実に押圧できることから、薄いプリント基板を重ねたワーク本体５の加工面の品質をより確保し易くなる。
図６の（ａ）及び（ｂ）に示すものは、ワーク押さえ機構に関する更に別の実施例であり、この２つの実施例においては、ワーク押さえ部には第２のエア噴射ノズルは設置されない。先ず図（ａ）に示すものは、ワーク押さえ本体１０の下部に、底面視でドーナツ型の接触式のワーク押さえリング４０を設けて、該リング４０によってワーク５’を直接押圧するものであり、該ワーク押さえリング４０の四方に切欠部４１を設けて、そこにそれぞれエア供給通路４２を設置して、その先端に第１エア噴射ノズル４３をそれぞれ設けてなるものである。
また、図（ｂ）に示すものは、図１５に示す従来のリングブラシ１１７をワーク押さえとして利用するものであって、その四方に切欠部４４を設けて、そこにそれぞれエア供給通路４２を設置して、その先端に第１エア噴射ノズル４３をそれぞれ設けてなるものである。
これらの構造をとることによって、ワーク５’に対する押圧の面では限度があるものの、工具３に対する切粉の融着防止には十分な効果を奏するものである。
また、図（ｂ）に示すものは、図１５に示す従来のリングブラシ１１７をワーク押さえとして利用するものであって、その四方に切欠部４４を設けて、そこにそれぞれエア供給通路４２を設置して、その先端に第１エア噴射ノズル４３をそれぞれ設けてなるものである。
これらの構造をとることによって、ワーク５’に対する押圧の面では限度があるものの、工具３に対する切粉の融着防止には十分な効果を奏するものである。
以下には、実施例１及び２で説明したルーター加工装置α１あるいはα２を使用したパターン加工の加工方法を説明する。
先ず、図７乃至図９は実施例１記載のルーター加工装置α１を用いた請求項９記載の発明であるパターン加工の加工方法を示すものであり、ワーク本体５に対してパターン孔Ｒを形成するパターン加工の加工工程を示す。図７（ａ）は開始孔穿孔工程における穿孔工程とそれに連続する第１移動加工工程の開始状況を示す模式図であり、図７（ｂ）は開始孔穿孔工程と、それに引き続き行なわれる切削加工工程の一部であるルート加工工程の開始状況を示す模式図であり、図７（ｃ）は切削加工工程の一部であるシフト粗加工工程の加工中の状況を示す模式図であり、図７（ｄ）は切削加工工程の一部である仕上げ加工工程の加工中の状況を示す模式図である。また、図８（ａ）乃至（ｄ）及び（ｎ）は、図７（ａ）及び（ｂ）に対応する開始孔穿孔工程からルート加工工程開始時までの平面視における工程模式図であり、図９（ａ）乃至（ｄ）及び（ｎ）は図８（ａ）乃至（ｄ）及び（ｎ）にそれぞれ対応する側面視における工程模式図である。
先ず、図７乃至図９は実施例１記載のルーター加工装置α１を用いた請求項９記載の発明であるパターン加工の加工方法を示すものであり、ワーク本体５に対してパターン孔Ｒを形成するパターン加工の加工工程を示す。図７（ａ）は開始孔穿孔工程における穿孔工程とそれに連続する第１移動加工工程の開始状況を示す模式図であり、図７（ｂ）は開始孔穿孔工程と、それに引き続き行なわれる切削加工工程の一部であるルート加工工程の開始状況を示す模式図であり、図７（ｃ）は切削加工工程の一部であるシフト粗加工工程の加工中の状況を示す模式図であり、図７（ｄ）は切削加工工程の一部である仕上げ加工工程の加工中の状況を示す模式図である。また、図８（ａ）乃至（ｄ）及び（ｎ）は、図７（ａ）及び（ｂ）に対応する開始孔穿孔工程からルート加工工程開始時までの平面視における工程模式図であり、図９（ａ）乃至（ｄ）及び（ｎ）は図８（ａ）乃至（ｄ）及び（ｎ）にそれぞれ対応する側面視における工程模式図である。
図７（ａ）は、当板６、ワーク本体５、下板７で形成されるワーク５’に、浅穴４５を形成する第１穿孔工程であり、Ｐ１は第１穿孔工程開始時点、及び第１移動加工工程開始時点並びに第２移動加工工程終了時点における２枚刃のカッターである工具３の各軸心位置である。そして、工具３の外に描かれた円周は、工具３の回転での加工による発熱範囲を示すための指示線であり、Ｌｈａは後述するように発熱範囲である。
図７（ｂ）は、第１移動加工工程及びそれに引き続くルート加工工程の開始状況を示し、Ｐ２は第１移動加工工程終了時点及び第２穿孔加工時点並びに第２移動加工開始時点におけるとともに、それら開始孔穿孔工程に引き続くルート加工工程の開始時点における工具３の各軸心位置である。４６は開始孔穿孔工程により形成される開始孔であり、この長さは切粉を吹き飛ばし、また、工具３自体を冷却するためにも４ｍｍ以上必要であるが、この長さを長くすれば、後述のように生産効率が低下することから、必要最小限度の長さとすれば足りる。そして、工具３の外に描かれた円周は、工具３の回転での加工による発熱範囲を示すための指示線であり、Ｌｃｂは後述するように冷却範囲であり、Ｌｈｂは発熱範囲である。
図７（ｃ）は、ルート加工工程に引き続く、ワーク５に仕上げ加工のための仕上げシロ４７を残して、仕様として要求されたパターン孔Ｒよりも１回り小さな孔を形成するシフト粗加工工程である。ｒ・１はルート加工のルートを示し、ｒ・２乃至ｒ・４はシフト粗加工の各ルートを示す。ルート加工のなされるルートｒ・１はパターン孔Ｒの長尺方向に直線状に形成されるものであり、シフト粗加工となるルートｒ・２乃至ｒ・４は、発熱範囲Ｌｈｃが冷却範囲Ｌｃｃよりも小さくなっている。
図７（ｄ）は、仕上げシロ４７を除去する仕上げ加工工程を示している。Ｐ３は仕上げ加工の加工開始時点における工具３の軸心位置であり、ｒ・１’乃至ｒ・４’は仕上げ加工のルートであって、工具３の軸心位置はＰ３へ戻って来る。
図７（ｂ）は、第１移動加工工程及びそれに引き続くルート加工工程の開始状況を示し、Ｐ２は第１移動加工工程終了時点及び第２穿孔加工時点並びに第２移動加工開始時点におけるとともに、それら開始孔穿孔工程に引き続くルート加工工程の開始時点における工具３の各軸心位置である。４６は開始孔穿孔工程により形成される開始孔であり、この長さは切粉を吹き飛ばし、また、工具３自体を冷却するためにも４ｍｍ以上必要であるが、この長さを長くすれば、後述のように生産効率が低下することから、必要最小限度の長さとすれば足りる。そして、工具３の外に描かれた円周は、工具３の回転での加工による発熱範囲を示すための指示線であり、Ｌｃｂは後述するように冷却範囲であり、Ｌｈｂは発熱範囲である。
図７（ｃ）は、ルート加工工程に引き続く、ワーク５に仕上げ加工のための仕上げシロ４７を残して、仕様として要求されたパターン孔Ｒよりも１回り小さな孔を形成するシフト粗加工工程である。ｒ・１はルート加工のルートを示し、ｒ・２乃至ｒ・４はシフト粗加工の各ルートを示す。ルート加工のなされるルートｒ・１はパターン孔Ｒの長尺方向に直線状に形成されるものであり、シフト粗加工となるルートｒ・２乃至ｒ・４は、発熱範囲Ｌｈｃが冷却範囲Ｌｃｃよりも小さくなっている。
図７（ｄ）は、仕上げシロ４７を除去する仕上げ加工工程を示している。Ｐ３は仕上げ加工の加工開始時点における工具３の軸心位置であり、ｒ・１’乃至ｒ・４’は仕上げ加工のルートであって、工具３の軸心位置はＰ３へ戻って来る。
第１に、第１穿孔工程を説明すると、図７（ａ）に示すように穿孔工程を行う位置をパターン孔Ｒ内の適宜位置に位置決めする。その際、パターン加工全体の加工効率を考えれば、その工具３の軸心位置Ｐ１は、パターン孔Ｒの縦・横の比やルートシフト量Ｓｒを考慮してパターン孔Ｒ内で位置決めされる。そして、図９（ａ）に示すように、工具３がワーク５’表面よりも高い位置（ワーク５’表面からの距離をＺＭとし、ここではＺＭ＝０．５ｍｍとした。尚、この距離は異なるパターン孔を加工する作業を開始するに当たって、工具３を一旦ワーク５’表面から退避させる距離よりも短い。）から回転しつつ下降し、ワーク５’表面から深さをＺ１（ここではＺ１＝０．２５ｍｍとした。）とする浅穴４５を形成する。
第２に、上記第１穿孔工程に引き続き、回転する工具３は深さＺ１を保った状態で、当板６からワーク本体５を貫通して下板７に到る長さＬＥを４ｍｍ以上とする直線状の開始孔４６を形成するために、回転する工具３とワーク５’が一定速度で相対移動し、浅穴４５位置から長さがＬＥ、深さがＺ１の第１孔４８を形成する第１移動加工工程が行われる。この時、開始孔４６の長さＬＥは、第１のエア噴射ノズル２２からの第１の噴射エア流１８によって切粉を吹き飛ばすとともに工具３を冷却するに足りる長さとして４ｍｍ以上、また、直線的に形成される必要がある。すなわち、図９（ｎ）に示すように、工具３の近傍に吹き付けられた第１の噴射エア流１８は開始孔４６が存在することによって、工具３に直接吹き付けることとなる。しかしその一方、開始孔４６の長さＬＥを長く設定すると、開始孔穿孔工程に時間を要して、全体のパターン加工に要する時間が長時間となることから、実際上、開始孔４６の長さも合理的な範囲として６ｍｍ程度までに限定されることとなる。そのためここでは開始孔の長さＬＥを５ｍｍとして穿孔した。図７（ｂ）に示すＰ２は、第１移動加工工程が終了した際の工具３の軸心位置であり、工具３は第１移動加工工程において、Ｐ１の位置から、開始孔４６の長さＬＥから工具径長を減じた距離だけ移動したこととなる。
第３に、上記第１移動加工工程に引き続き第１工具上昇工程として、回転する工具３は軸心位置Ｐ２を変動させることなく、一旦そのままワーク５’表面からの距離をＺＭとする位置まで垂直に上昇させられる。工具３がワーク５’表面から離れることによって、工具３は冷却される。この時、工具３には第１の噴射エア流１８は直接吹き付けなくなるものの、工具３自体が回転している上、その第１の噴射エア流１８による低温の空気の激しい動きが工具３を冷却する。
第４に、第１工具上昇工程に引き続き、工具３はワーク５’表面からの距離をＺＭとする位置から回転しながら下降して、図９（ｂ）に示すように、深さＺ１となっている第１孔４８内の軸心位置Ｐ２に重合するとともに、更に深さをＺ２とする浅穴４５を形成する第２穿孔工程が行われる。尚、Ｚ２もＺ１と同じく０．２５ｍｍに設定されており、以下穴の深さＺｎはいずれも０．２５ｍｍである。
第５に、第２穿孔工程に引き続き、回転する工具３は深さＺ２を保った状態で、回転する工具３とワーク５’が一定速度で相対移動し、第１穿孔工程における工具３の軸心位置Ｐ１まで前記第１移動加工工程と逆方向に移動して、第１孔４８を深さＺ２に掘り下げた第２孔４９を形成する第２移動加工工程を行う。
第６に、第２移動加工工程に引き続き第２工具上昇工程として、回転する工具３は軸心位置Ｐ１を変動させることなく、一旦そのままワーク５’表面からの距離をＺＭとする位置まで上昇させられる。第１工具上昇行程と同じく、工具３がワーク５’表面から離れることによって、工具３は冷却される。
以下、上記第１乃至第６の工程を繰り返して、ワーク本体５を貫通し、下板７に到る開始孔４６を形成する。このように１回の穿孔工程によって、０．２５ｍｍずつ穿孔するとともに、複数回の移動加工工程を経ることにより、長さＬＥ５ｍｍの開始孔４６を穿孔した（尚、開始孔穿孔工程において必要となる穿孔回数を「切込み工程数」という。）。
第２に、上記第１穿孔工程に引き続き、回転する工具３は深さＺ１を保った状態で、当板６からワーク本体５を貫通して下板７に到る長さＬＥを４ｍｍ以上とする直線状の開始孔４６を形成するために、回転する工具３とワーク５’が一定速度で相対移動し、浅穴４５位置から長さがＬＥ、深さがＺ１の第１孔４８を形成する第１移動加工工程が行われる。この時、開始孔４６の長さＬＥは、第１のエア噴射ノズル２２からの第１の噴射エア流１８によって切粉を吹き飛ばすとともに工具３を冷却するに足りる長さとして４ｍｍ以上、また、直線的に形成される必要がある。すなわち、図９（ｎ）に示すように、工具３の近傍に吹き付けられた第１の噴射エア流１８は開始孔４６が存在することによって、工具３に直接吹き付けることとなる。しかしその一方、開始孔４６の長さＬＥを長く設定すると、開始孔穿孔工程に時間を要して、全体のパターン加工に要する時間が長時間となることから、実際上、開始孔４６の長さも合理的な範囲として６ｍｍ程度までに限定されることとなる。そのためここでは開始孔の長さＬＥを５ｍｍとして穿孔した。図７（ｂ）に示すＰ２は、第１移動加工工程が終了した際の工具３の軸心位置であり、工具３は第１移動加工工程において、Ｐ１の位置から、開始孔４６の長さＬＥから工具径長を減じた距離だけ移動したこととなる。
第３に、上記第１移動加工工程に引き続き第１工具上昇工程として、回転する工具３は軸心位置Ｐ２を変動させることなく、一旦そのままワーク５’表面からの距離をＺＭとする位置まで垂直に上昇させられる。工具３がワーク５’表面から離れることによって、工具３は冷却される。この時、工具３には第１の噴射エア流１８は直接吹き付けなくなるものの、工具３自体が回転している上、その第１の噴射エア流１８による低温の空気の激しい動きが工具３を冷却する。
第４に、第１工具上昇工程に引き続き、工具３はワーク５’表面からの距離をＺＭとする位置から回転しながら下降して、図９（ｂ）に示すように、深さＺ１となっている第１孔４８内の軸心位置Ｐ２に重合するとともに、更に深さをＺ２とする浅穴４５を形成する第２穿孔工程が行われる。尚、Ｚ２もＺ１と同じく０．２５ｍｍに設定されており、以下穴の深さＺｎはいずれも０．２５ｍｍである。
第５に、第２穿孔工程に引き続き、回転する工具３は深さＺ２を保った状態で、回転する工具３とワーク５’が一定速度で相対移動し、第１穿孔工程における工具３の軸心位置Ｐ１まで前記第１移動加工工程と逆方向に移動して、第１孔４８を深さＺ２に掘り下げた第２孔４９を形成する第２移動加工工程を行う。
第６に、第２移動加工工程に引き続き第２工具上昇工程として、回転する工具３は軸心位置Ｐ１を変動させることなく、一旦そのままワーク５’表面からの距離をＺＭとする位置まで上昇させられる。第１工具上昇行程と同じく、工具３がワーク５’表面から離れることによって、工具３は冷却される。
以下、上記第１乃至第６の工程を繰り返して、ワーク本体５を貫通し、下板７に到る開始孔４６を形成する。このように１回の穿孔工程によって、０．２５ｍｍずつ穿孔するとともに、複数回の移動加工工程を経ることにより、長さＬＥ５ｍｍの開始孔４６を穿孔した（尚、開始孔穿孔工程において必要となる穿孔回数を「切込み工程数」という。）。
ワーク本体５に形成すべきパターン孔Ｒは、種々の大きさや形態があり、もしもそのパターン孔Ｒの長尺方向の長さが４ｍｍ超えるのであれば、前記開始孔穿孔工程に引き続いて、その直線状の開始孔４６を延長する形で、従来の方法と同様にルート加工を行うこととなる。その際、工具３は当板６及びワーク本体５を貫通して、開始孔４６の底となる下板７にまで到った状態で、第１移動加工工程後の工具３の軸心位置Ｐ２側となる開始孔４６の端部から開始される。図７（ｃ）に示す直線状のルートｒ・１がルート加工工程であり、屈曲する位置からはルートｒ・２となって、以後ルートｒ・２乃至ｒ・４はシフト粗加工工程となる。尚、図７（ｃ）では工具３の径長に対してパターン孔Ｒの短尺方向の幅が狭いことから、シフト粗加工工程はルートｒ・４までの一周未満で終了しているが、パターン孔Ｒの短尺方向の幅が広い場合には、従来例におけるシフト加工工程の説明図でもある図１６（ｃ）のルートｒ・２乃至ｒ・１０のように渦巻き状に何周もシフト粗加工を行うこととなる。そして、加工対象物の加工面の粗さを改善する必要があれば、必要に応じて仕上げ加工を行うこととなる。
一方、パターン孔Ｒの長尺方向の長さが４ｍｍ以下であれば、前記開始孔４６の長さＬＥとして４ｍｍ以上であって、パターン孔Ｒの長尺方向長さより短い長さを確保できないため、そのパターン孔Ｒの長尺方向の長さと等しい長さで直線状の開始孔を、前記開始孔穿孔工程と同様の工程で形成し、それで所定のパターン孔Ｒが形成されるのであれば、それで加工自体は終了する。また、パターン孔Ｒの短尺方向への加工が必要であれば、シフト粗加工工程、更には場合によっては仕上げ加工工程に移行することとなる。
ところで、前記開始孔穿孔工程においては第１移動加工工程と第２移動加工工程を有して、それぞれ逆方向に往復の移動加工を行っているが、第１穿孔工程、第１移動加工工程までは同一として、その後、第１工具上昇工程までも同一とした上、工具３をその上昇した位置で横移動させて第１穿孔工程の開始位置へ戻し、そこから更に同一の工程を繰り返しても、あるいは第１移動加工工程終了後、第１工具上昇工程のように工具３の軸心位置Ｐ２を移動させることなく垂直に上昇させるのではなく、工具３がワーク５’に対して相対的に斜めに上昇して第１穿孔工程開始位置に戻り、そこから更に同一の工程を繰り返してもよい。これらの工程を採ると、開始孔穿孔工程における移動加工は往復の移動加工ではなく、一方方向のみの移動加工となる。
一方、開始孔穿孔工程に引き続く切削加工工程であるルート加工工程やシフト粗加工工程、仕上げ加工工程について付記すると、図７（ｂ）に示すようにルート加工工程においては、ワーク５’に対して加工が行われることによる発熱範囲Ｌｈｂと、加工進行方向後方の、加工が行われずワーク５’と接することがない冷却範囲Ｌｃｂの範囲が等しいのに対し、シフト粗加工工程や仕上げ加工においてはシフト量Ｓｒ、Ｓｆに応じてワーク５’の切削加工が行われていることから、図７（ｃ）に示すようにシフト粗加工工程においては、発熱範囲Ｌｈｃが冷却範囲Ｌｃｃよりも小さくなっている。しかも、図７（ｄ）に示すように仕上げ加工工程においては、仕上げシフト量Ｓｆがシフト粗加工工程のシフト量Ｓｒよりも更に小さくなっていることから、仕上げ加工工程における発熱範囲Ｌｈｄはより縮小し、逆に冷却範囲Ｌｃｄはより拡大している。
加工速度の増加が切粉の融着との間で相関関係を有していても、工具３は回転しており冷却されることで切粉の融着が防止されることから、その冷却範囲の拡大は加工速度の増加を可能とする。そのため、ルート加工工程（ルートｒ・１）における加工速度（工具３のワーク５’に対する相対移動速度）よりもシフト粗加工工程（ルートｒ・２乃至ｒ・４）における加工速度を速くすることが可能であり、更に、シフト粗加工工程における加工速度よりも仕上げ加工工程（ルートｒ・１’乃至ｒ・４’）における加工速度を速くすることができる。
加工速度の増加が切粉の融着との間で相関関係を有していても、工具３は回転しており冷却されることで切粉の融着が防止されることから、その冷却範囲の拡大は加工速度の増加を可能とする。そのため、ルート加工工程（ルートｒ・１）における加工速度（工具３のワーク５’に対する相対移動速度）よりもシフト粗加工工程（ルートｒ・２乃至ｒ・４）における加工速度を速くすることが可能であり、更に、シフト粗加工工程における加工速度よりも仕上げ加工工程（ルートｒ・１’乃至ｒ・４’）における加工速度を速くすることができる。
また、これら図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す全加工工程における、ワーク５’の加工部および工具３刃面の温度上昇は、刃面によるワーク５’の圧縮やせん断破壊時の摩擦によっても生じる。したがって、刃面が摩耗した場合には、刃面の温度が局部的に増大して切粉融着が起こり易くなるが、実施例１や２に記載のルーター加工装置α１、α２を使用すれば第１の噴射エア流１８が工具３の刃面や刃先の切粉除去および冷却を行うことから、刃面の摩耗による加工対象物に対する加工品質すなわち加工面粗さの低下や加工面の軟化・溶融を防止することができる。
それ故、従来のルーター加工装置βと比べて、加工品質を向上させつつ、加工速度も増加させ加工効率を向上させることができるものである。
それ故、従来のルーター加工装置βと比べて、加工品質を向上させつつ、加工速度も増加させ加工効率を向上させることができるものである。
先ず、本件実施例１に記載のルーター加工装置α１において、以下の設定の下で、下記ワーク５’に対してパターン加工の実験を行った。
すなわち、ワーク５’は、厚さ０．０５ｍｍのプリプレグ２５枚重ねをワーク本体５とし、フェノール製当板６、フェノール製下板７を使用した。各厚さは以下の通りである。（図１０参照）
ワーク本体厚 Ｔｗ ： １．２５ｍｍ （０．０５ｍｍ×２５）、
当板厚 Ｔｅ ： ０．４ｍｍ、
下板切込み量 Ｔｄ ： ０．３ｍｍ、
総加工深さ Ｈ ： １．９５ｍｍ、
一方、ルーター加工装置α１の設定は以下の通りである。（尚、複数の数値が記載されたものは、その複数の数値のそれぞれに設定を変化させて、実験したものである。これは以下の記載においても同様である。）
工具３（２枚刃カッター）径Ｄ ： ２ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、
第１のエア噴射ノズル２２からの第１の噴射エア流１８の噴射速度Ｖ ： ８００ｍ／ｓ、６００ｍ／ｓ、４００ｍ／ｓ、２００ｍ／ｓ、
第１のエア噴射ノズル２２の数 ： ２、 ４、 ８、
各第１のエア噴射ノズル２２からの第１の噴射エア流１８の流量 ： ６Ｌｉｔ／ｍｉｎ、４．６Ｌｉｔ／ｍｉｎ、３Ｌｉｔ／ｍｉｎ、１．６Ｌｉｔ／ｍｉｎ、
第２のエア噴射ノズル３６からの第２噴射エア流２８によるワーク５押し圧 ： ５ｋｇ、１０ｋｇ、
第１のエア噴射ノズル２２からのワーク５’表面への第１の噴射エア流１８の吹き付け角度θ（俯角） ： ３０°、４５°、６０°、
第１のエア噴射ノズル２２からのワーク５’表面への第１の噴射エア流１８の吹き付け位置Ｐｘ ： 工具３外周から０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、
穿孔工程における切込み深さＺｎ ： ０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、
開始孔穿孔工程における切込み速度（穿孔速度） ： １ｍｍ／ｓ、５ｍｍ／ｓ、１０ｍｍ／ｓ、１５ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ／ｓ、
穿孔工程開始位置且つ工具上昇工程における引上げ高さＺＭ ： １ｍｍ、
開始孔４６長さ ＬＥ ： ３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍ、
加工速度Ｖａ ： ５ｍｍ／ｓ、１０ｍｍ／ｓ、１５ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ／ｓ、２５ｍｍ／ｓ、３０ｍｍ／ｓ、
工具回転数 ： １０ｋｒｐｍ、１２．５ｋｒｐｍ、１５ｋｒｐｍ、２５ｋｒｐｍ，３０ｋｒｐｍ，３７．５ｋｒｐｍ，４５ｋｒｐｍ，６０ｋｒｐｍ、
上記設定の下で、
第１に、穿孔工程における切込み深さＺｎ、すなわち浅穴４５の深さを０．２ｍｍから０．５ｍｍへ段階的に増加させるとともに、切込み速度や工具回転数その他の要素をそれぞれ変化させて、穿孔工程の加工を行った結果、０．５ｍｍになると工具３に若干の切粉が付着しており、切込み深さは０．５ｍｍが限界であることが判った。
第２に、開始孔４６長さＬＥを５ｍｍとして、開始孔穿孔工程における切込み速度、工具回転数、加工速度Ｖａその他の要素等をそれぞれ変化させて開始孔穿孔工程の加工を行った結果、いずれも工具３刃面への切粉融着やワーク５’加工部の溶融、下板７加工面での切粉残はなかった。
第３に、開始孔穿孔工程における切込み速度、工具回転数、加工速度Ｖａその他の要素等をそれぞれ変化させるとともに、前記開始孔４６長さＬＥを３．５ｍｍから５ｍｍへ段階的に増加させ、更にその後、ルート加工を開始孔穿孔工程における加工速度と同じ速度で５ｍｍ行い、その時点における切粉の融着状況等を比較した。すると工具３径Ｄとも関連するが、開始孔４６長さＬＥを３．５ｍｍとするとワーク５’加工部の溶融、下板７加工面での切粉残りが若干生じ、開始孔４１長さＬＥを４ｍｍ及び５ｍｍとした場合には、工具３刃面への切粉融着がないことはもとより、ワーク５’加工部の溶融、下板７加工面での切粉残はなかった。このことから、開始孔穿孔工程に引き続きルート加工を行うのが通常であることから、開始孔４６長さＬＥは４ｍｍ以上必要であることが判った。
第４に、第１のエア噴射ノズル２２からの第１の噴射エア流１８の吹き付け位置Ｐｘを工具３外周から０ｍｍ、１ｍｍ及び２ｍｍと変化させつつ、上記設定の範囲内で諸条件を変化させて開始孔穿孔工程を行ったところ、該エア流１８の吹き付け位置Ｐｘを工具３外周から２ｍｍと設定した場合に、ワーク本体５加工部の溶融、下板７加工面での切粉残りが若干生じ、工具３外周から０ｍｍあるいは１ｍｍに設定した場合には、ワーク本体５加工部の溶融、下板７加工面での切粉残はなかった。このことから、第１のエア噴射ノズル２２からの該エア流１８の吹き付け位置Ｐｘを工具３外周から１ｍｍの範囲内とするのが適切であることが判った。
第５に、開始孔穿孔工程、ル−ト加工工程及びシフト粗加工工程においては、工具３の径に拘わらずその回転数を１０乃至１５ｋｒｐｍとすることが最も適正であり、また、仕上げ加工工程においては、工具３の径が１．０ｍｍあるいは１．５ｍｍの場合には工具３の回転数を４５乃至６０ｋｒｐｍし、また工具３の径が２．０ｍｍの場合には３０乃至４５ｋｒｐｍとすることが最も適正であることが判った。
すなわち、ワーク５’は、厚さ０．０５ｍｍのプリプレグ２５枚重ねをワーク本体５とし、フェノール製当板６、フェノール製下板７を使用した。各厚さは以下の通りである。（図１０参照）
ワーク本体厚 Ｔｗ ： １．２５ｍｍ （０．０５ｍｍ×２５）、
当板厚 Ｔｅ ： ０．４ｍｍ、
下板切込み量 Ｔｄ ： ０．３ｍｍ、
総加工深さ Ｈ ： １．９５ｍｍ、
一方、ルーター加工装置α１の設定は以下の通りである。（尚、複数の数値が記載されたものは、その複数の数値のそれぞれに設定を変化させて、実験したものである。これは以下の記載においても同様である。）
工具３（２枚刃カッター）径Ｄ ： ２ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、
第１のエア噴射ノズル２２からの第１の噴射エア流１８の噴射速度Ｖ ： ８００ｍ／ｓ、６００ｍ／ｓ、４００ｍ／ｓ、２００ｍ／ｓ、
第１のエア噴射ノズル２２の数 ： ２、 ４、 ８、
各第１のエア噴射ノズル２２からの第１の噴射エア流１８の流量 ： ６Ｌｉｔ／ｍｉｎ、４．６Ｌｉｔ／ｍｉｎ、３Ｌｉｔ／ｍｉｎ、１．６Ｌｉｔ／ｍｉｎ、
第２のエア噴射ノズル３６からの第２噴射エア流２８によるワーク５押し圧 ： ５ｋｇ、１０ｋｇ、
第１のエア噴射ノズル２２からのワーク５’表面への第１の噴射エア流１８の吹き付け角度θ（俯角） ： ３０°、４５°、６０°、
第１のエア噴射ノズル２２からのワーク５’表面への第１の噴射エア流１８の吹き付け位置Ｐｘ ： 工具３外周から０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、
穿孔工程における切込み深さＺｎ ： ０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、
開始孔穿孔工程における切込み速度（穿孔速度） ： １ｍｍ／ｓ、５ｍｍ／ｓ、１０ｍｍ／ｓ、１５ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ／ｓ、
穿孔工程開始位置且つ工具上昇工程における引上げ高さＺＭ ： １ｍｍ、
開始孔４６長さ ＬＥ ： ３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍ、
加工速度Ｖａ ： ５ｍｍ／ｓ、１０ｍｍ／ｓ、１５ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ／ｓ、２５ｍｍ／ｓ、３０ｍｍ／ｓ、
工具回転数 ： １０ｋｒｐｍ、１２．５ｋｒｐｍ、１５ｋｒｐｍ、２５ｋｒｐｍ，３０ｋｒｐｍ，３７．５ｋｒｐｍ，４５ｋｒｐｍ，６０ｋｒｐｍ、
上記設定の下で、
第１に、穿孔工程における切込み深さＺｎ、すなわち浅穴４５の深さを０．２ｍｍから０．５ｍｍへ段階的に増加させるとともに、切込み速度や工具回転数その他の要素をそれぞれ変化させて、穿孔工程の加工を行った結果、０．５ｍｍになると工具３に若干の切粉が付着しており、切込み深さは０．５ｍｍが限界であることが判った。
第２に、開始孔４６長さＬＥを５ｍｍとして、開始孔穿孔工程における切込み速度、工具回転数、加工速度Ｖａその他の要素等をそれぞれ変化させて開始孔穿孔工程の加工を行った結果、いずれも工具３刃面への切粉融着やワーク５’加工部の溶融、下板７加工面での切粉残はなかった。
第３に、開始孔穿孔工程における切込み速度、工具回転数、加工速度Ｖａその他の要素等をそれぞれ変化させるとともに、前記開始孔４６長さＬＥを３．５ｍｍから５ｍｍへ段階的に増加させ、更にその後、ルート加工を開始孔穿孔工程における加工速度と同じ速度で５ｍｍ行い、その時点における切粉の融着状況等を比較した。すると工具３径Ｄとも関連するが、開始孔４６長さＬＥを３．５ｍｍとするとワーク５’加工部の溶融、下板７加工面での切粉残りが若干生じ、開始孔４１長さＬＥを４ｍｍ及び５ｍｍとした場合には、工具３刃面への切粉融着がないことはもとより、ワーク５’加工部の溶融、下板７加工面での切粉残はなかった。このことから、開始孔穿孔工程に引き続きルート加工を行うのが通常であることから、開始孔４６長さＬＥは４ｍｍ以上必要であることが判った。
第４に、第１のエア噴射ノズル２２からの第１の噴射エア流１８の吹き付け位置Ｐｘを工具３外周から０ｍｍ、１ｍｍ及び２ｍｍと変化させつつ、上記設定の範囲内で諸条件を変化させて開始孔穿孔工程を行ったところ、該エア流１８の吹き付け位置Ｐｘを工具３外周から２ｍｍと設定した場合に、ワーク本体５加工部の溶融、下板７加工面での切粉残りが若干生じ、工具３外周から０ｍｍあるいは１ｍｍに設定した場合には、ワーク本体５加工部の溶融、下板７加工面での切粉残はなかった。このことから、第１のエア噴射ノズル２２からの該エア流１８の吹き付け位置Ｐｘを工具３外周から１ｍｍの範囲内とするのが適切であることが判った。
第５に、開始孔穿孔工程、ル−ト加工工程及びシフト粗加工工程においては、工具３の径に拘わらずその回転数を１０乃至１５ｋｒｐｍとすることが最も適正であり、また、仕上げ加工工程においては、工具３の径が１．０ｍｍあるいは１．５ｍｍの場合には工具３の回転数を４５乃至６０ｋｒｐｍし、また工具３の径が２．０ｍｍの場合には３０乃至４５ｋｒｐｍとすることが最も適正であることが判った。
次に、実施例２に記載のルーター加工装置α２を使用した場合を説明する。該ルーター加工装置α２は、図１１に示すように第１のエア噴射ノズルを上部エア噴射ノズル３６と下部エア噴射ノズル３７の２連としたものであり、両ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９は平行であり、また、該平行となるエア流３８、３９に対して直角方向に距離ＬＮを１ｍｍとして両ノズル３６、３７が設置されている。該ルーター加工装置α２を使用して、前記と同様のワーク５’に対して、以下の設定の下で開始孔穿孔工程及びルート加工工程を行った。
工具３（２枚刃カッター）径Ｄ ： ２ｍｍ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の噴射速度Ｖ ： ８００ｍ／ｓ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７の数 ： ８（２×４）、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の流量 ： ６Ｌｉｔ／ｍｉｎ、
第２のエア噴射ノズル３４からの第２の噴射エア流２８によるワーク５押し圧 ： １０ｋｇ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流３８、３９の吹き付け角度θ（俯角） ： ４５°、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流３９、３９の吹き付け位置Ｐｘ ： 工具３外周から０ｍｍ、
穿孔工程における切込み深さＺｎ ： ０．２５ｍｍ、
切込み速度（穿孔速度） ： １０ｍｍ／ｓ、
穿孔工程開始位置且つ工具上昇工程における引上げ高さＺＭ ： １ｍｍ、
開始孔４６長さ ＬＥ ： ５ｍｍ、
開始孔穿孔工程における加工速度 Ｖａ ： １０ｍｍ／ｓ、
開始孔穿孔工程における工具回転数 ： １２．５ｋｒｐｍ、
以上の設定の上で、更に、ルート加工工程の加工速度と工具回転数を以下の通り変化させて、図７（ｃ）に示すように１０ｍｍのルート加工（ルートｒ・１）を行った。
ケース１
加工速度Ｖｂ ： ５ｍｍ／ｓ、１０ｍｍ／ｓ、１５ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ／ｓ、２５ｍｍ／ｓ、３０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ケース２
加工速度Ｖｂ ： 同上
工具回転数Ｒｓ ： ２５ｋｒｐｍ、
ケース３
加工速度Ｖｂ ： 同上
工具回転数Ｒｓ ： ３７．５ｋｒｐｍ、
その結果、図１２に示すグラフに記載のように、加工速度１５ｍｍ／ｓ以下の範囲では、いずれの工具回転数であっても、ワーク本体５の１枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下であり、２５枚目でも加工面の粗さ１２５μｍ以下という結果が得られ、また、その際、いずれも工具３刃面への切粉の融着はみられなかった。現在、ワーク本体５の加工に際して要求される加工面の粗さは２００μｍ以下であり、該ルーター加工装置α２においては、その実用限界値となる加工面の粗さは２００μｍに対して十分な余裕を持った数値を得ることができた。また、加工速度１５ｍｍ／ｓ以上の範囲では、いずれの工具回転数Ｒｓにおいても工具３刃面への切粉の融着はみられないが、工具回転数Ｒｓが３７．５ｋｒｐｍになると、工具３への切粉付着が僅かであるがみられるとともに、ワーク本体５の１枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下で変わらないものの、加工速度が２０ｍｍ／ｓ以上では、２５枚目の加工面の粗さが１５０μｍに達した。また、工具回転数Ｒｓが２５ｋｒｐｍでは、同じくワーク本体５の１枚目の加工面粗さは５０μｍ以下で変わらないものの、加工速度が２５ｍｍ／ｓ以上では２５枚目の加工面の粗さが１５０μｍに達した。しかし、それでも実用限界値である２００μｍ以下であり、仕上げ加工の必要はないこととなる。以上の結果、実施例２に記載のルーター加工装置α２を使用して開始孔穿孔工程に引き続きルート加工工程を行った場合、ワーク本体５として２５枚のプリプレグを重ねた上で、それを加工すると、重ねられた全部について、仕上げ加工を必要としない程度の加工品質を得ることができ、また、加工速度を向上させることができることが明かとなった。
ちなみに、従来のルーター加工装置βにおいては、ワーク本体５の形成としてプリプレグを２０枚重ねて加工するのが加工限度であり、しかもその場合に工具に切粉の融着のない加工速度は２ｍｍ／ｓが限度であった。しかもその場合であっても、仕上げ加工前における加工部の面粗さが３００μｍに達したり、ワーク本体５の加工部が溶融したりすることもあり、加工品質が一定しなかった。
工具３（２枚刃カッター）径Ｄ ： ２ｍｍ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の噴射速度Ｖ ： ８００ｍ／ｓ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７の数 ： ８（２×４）、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の流量 ： ６Ｌｉｔ／ｍｉｎ、
第２のエア噴射ノズル３４からの第２の噴射エア流２８によるワーク５押し圧 ： １０ｋｇ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流３８、３９の吹き付け角度θ（俯角） ： ４５°、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流３９、３９の吹き付け位置Ｐｘ ： 工具３外周から０ｍｍ、
穿孔工程における切込み深さＺｎ ： ０．２５ｍｍ、
切込み速度（穿孔速度） ： １０ｍｍ／ｓ、
穿孔工程開始位置且つ工具上昇工程における引上げ高さＺＭ ： １ｍｍ、
開始孔４６長さ ＬＥ ： ５ｍｍ、
開始孔穿孔工程における加工速度 Ｖａ ： １０ｍｍ／ｓ、
開始孔穿孔工程における工具回転数 ： １２．５ｋｒｐｍ、
以上の設定の上で、更に、ルート加工工程の加工速度と工具回転数を以下の通り変化させて、図７（ｃ）に示すように１０ｍｍのルート加工（ルートｒ・１）を行った。
ケース１
加工速度Ｖｂ ： ５ｍｍ／ｓ、１０ｍｍ／ｓ、１５ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ／ｓ、２５ｍｍ／ｓ、３０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ケース２
加工速度Ｖｂ ： 同上
工具回転数Ｒｓ ： ２５ｋｒｐｍ、
ケース３
加工速度Ｖｂ ： 同上
工具回転数Ｒｓ ： ３７．５ｋｒｐｍ、
その結果、図１２に示すグラフに記載のように、加工速度１５ｍｍ／ｓ以下の範囲では、いずれの工具回転数であっても、ワーク本体５の１枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下であり、２５枚目でも加工面の粗さ１２５μｍ以下という結果が得られ、また、その際、いずれも工具３刃面への切粉の融着はみられなかった。現在、ワーク本体５の加工に際して要求される加工面の粗さは２００μｍ以下であり、該ルーター加工装置α２においては、その実用限界値となる加工面の粗さは２００μｍに対して十分な余裕を持った数値を得ることができた。また、加工速度１５ｍｍ／ｓ以上の範囲では、いずれの工具回転数Ｒｓにおいても工具３刃面への切粉の融着はみられないが、工具回転数Ｒｓが３７．５ｋｒｐｍになると、工具３への切粉付着が僅かであるがみられるとともに、ワーク本体５の１枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下で変わらないものの、加工速度が２０ｍｍ／ｓ以上では、２５枚目の加工面の粗さが１５０μｍに達した。また、工具回転数Ｒｓが２５ｋｒｐｍでは、同じくワーク本体５の１枚目の加工面粗さは５０μｍ以下で変わらないものの、加工速度が２５ｍｍ／ｓ以上では２５枚目の加工面の粗さが１５０μｍに達した。しかし、それでも実用限界値である２００μｍ以下であり、仕上げ加工の必要はないこととなる。以上の結果、実施例２に記載のルーター加工装置α２を使用して開始孔穿孔工程に引き続きルート加工工程を行った場合、ワーク本体５として２５枚のプリプレグを重ねた上で、それを加工すると、重ねられた全部について、仕上げ加工を必要としない程度の加工品質を得ることができ、また、加工速度を向上させることができることが明かとなった。
ちなみに、従来のルーター加工装置βにおいては、ワーク本体５の形成としてプリプレグを２０枚重ねて加工するのが加工限度であり、しかもその場合に工具に切粉の融着のない加工速度は２ｍｍ／ｓが限度であった。しかもその場合であっても、仕上げ加工前における加工部の面粗さが３００μｍに達したり、ワーク本体５の加工部が溶融したりすることもあり、加工品質が一定しなかった。
更に、上記実施例２記載のルート加工装置α２によるルート加工に引き続き、前記設定に下記の設定を付加あるいは変更した上で、同装置を使用して図７の（ｃ）に示すようにシフト粗加工工程（ルートｒ・２乃至ｒ・４）を行った。
加工速度Ｖｃ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ルートシフト量Ｓｒ ： ０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ、１．８ｍｍ、
その結果、図１３に示すグラフに記載のように、ルートシフト量Ｓｒが１．４ｍｍ以下の範囲で、ワーク本体５の１枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下であり、２５枚目でも加工面の粗さ１２５μｍ以下という結果が得られ、またその際、いずれも工具３に切粉詰りや融着はみられず、ワーク本体５の加工部での溶融もみられなかった。一方、ルートシフト量Ｓｒを１．６ｍｍとすると、ワーク本体５の１枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下で変わらないものの、２５枚目の加工面の粗さは１５０μｍとなり、更にルートシフト量Ｓｒを１．８ｍｍとすると、２５枚目の加工面の粗さは２００μｍとなった。その結果、前述のように現在ワーク本体５の加工に対して要求される加工面の粗さは２００μｍ以下であって、実用においてはその加工面の粗さ２００μｍという数値に対して一定の余裕が必要であることから、ルートシフト量Ｓｒは１．６ｍｍ以下が実用における適正な範囲ということが判る。
ちなみに、従来のルーター加工装置βにおいては、シフト粗加工工程終了時点でワーク本体５の加工面の面粗さを２００μｍ以下にするためには、シフト粗加工の加工速度は１０ｍｍ／ｓに、またルートシフト量Ｓｒは０．４ｍｍ以下に制約されるため、上記の結果からすれば、ルートシフト量を４倍まで拡大できる上、加工速度も増大できることから、加工時間が大幅に短縮できることとなる。更に、工具３に切粉の詰まりや切粉の融着がなく、工具３自体の摩耗も大幅に減少することから、加工コストの低減も図ることができる。
加工速度Ｖｃ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ルートシフト量Ｓｒ ： ０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ、１．８ｍｍ、
その結果、図１３に示すグラフに記載のように、ルートシフト量Ｓｒが１．４ｍｍ以下の範囲で、ワーク本体５の１枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下であり、２５枚目でも加工面の粗さ１２５μｍ以下という結果が得られ、またその際、いずれも工具３に切粉詰りや融着はみられず、ワーク本体５の加工部での溶融もみられなかった。一方、ルートシフト量Ｓｒを１．６ｍｍとすると、ワーク本体５の１枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下で変わらないものの、２５枚目の加工面の粗さは１５０μｍとなり、更にルートシフト量Ｓｒを１．８ｍｍとすると、２５枚目の加工面の粗さは２００μｍとなった。その結果、前述のように現在ワーク本体５の加工に対して要求される加工面の粗さは２００μｍ以下であって、実用においてはその加工面の粗さ２００μｍという数値に対して一定の余裕が必要であることから、ルートシフト量Ｓｒは１．６ｍｍ以下が実用における適正な範囲ということが判る。
ちなみに、従来のルーター加工装置βにおいては、シフト粗加工工程終了時点でワーク本体５の加工面の面粗さを２００μｍ以下にするためには、シフト粗加工の加工速度は１０ｍｍ／ｓに、またルートシフト量Ｓｒは０．４ｍｍ以下に制約されるため、上記の結果からすれば、ルートシフト量を４倍まで拡大できる上、加工速度も増大できることから、加工時間が大幅に短縮できることとなる。更に、工具３に切粉の詰まりや切粉の融着がなく、工具３自体の摩耗も大幅に減少することから、加工コストの低減も図ることができる。
前述のように、実施例２記載のルーター加工装置α２を使用してルート加工工程あるいはシフト粗加工工程を行った段階で、ワーク本体５の加工部の加工面粗さは、現在の要求される加工仕様としての面粗さ２００μｍ以下となっているため、通常であればそれ以上の仕上げ加工工程を必要とないが、更に精度のよい内蔵製品の実装を可能とするために、下記の設定の下で行ったルート加工工程及びシフト粗加工工程の後に、下記の設定の下で仕上げ加工を行った。
ルート加工工程及びシフト粗加工工程の設定
加工速度Ｖｂ、Ｖｃ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓ ： １２．５ｋｒｐｍ、
シフト粗加工におけるルートシフト量Ｓｒ ： １．０ｍｍ、
仕上げ加工工程の設定
加工速度Ｖｄ ： ５ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓ ： ４５ｋｒｐｍ、
仕上げシフト量Ｓｆ ： ０．０２５ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．１００ｍｍ、０．１２５ｍｍ、０．１５ｍｍ、
その結果、図１４に示すグラフに記載のように、仕上げシフト量Ｓｆが０．０２５乃至０．１００ｍｍの範囲では、ワーク本体５として重ねられたプリプレグの２５枚目の加工面の粗さは、仕上げ加工前が１２５μｍであったところ、仕上げシフト量Ｓｆの増加に応じて小さくなり、仕上げシフト量Ｓｆが０．１００〜０．１５ｍｍの範囲では、重ねられたプリプレグの２５枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下となることが判った（尚、いずれの場合においても、重ねられたプリプレグの１枚目の加工面の粗さは、既にシフト粗加工終了時点で５０μｍ以下となっており、仕上げシフト量Ｓｆが０．１００〜０．１５ｍｍの範囲では、重ねられたプリプレグの１枚目から２５枚目までの全てについて、加工面の粗さを５０μｍ以下とすることができることになる。）。また、この仕上げ加工後においても、工具３の刃面に切粉詰りや融着はなく、また、ワーク本体５の加工部にも溶融はなかった。また、加工速度Ｖｄが１０ｍｍ／ｓの場合にも同様の結果がえられた。
従って、仕上げシフト量Ｓｆを０．１００〜０．１５ｍｍに設定すれば、パターン加工の加工精度を５０μｍ以下の誤差の範囲にすることができ、精度のよい内蔵部品の実装が可能となる。
ルート加工工程及びシフト粗加工工程の設定
加工速度Ｖｂ、Ｖｃ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓ ： １２．５ｋｒｐｍ、
シフト粗加工におけるルートシフト量Ｓｒ ： １．０ｍｍ、
仕上げ加工工程の設定
加工速度Ｖｄ ： ５ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓ ： ４５ｋｒｐｍ、
仕上げシフト量Ｓｆ ： ０．０２５ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．１００ｍｍ、０．１２５ｍｍ、０．１５ｍｍ、
その結果、図１４に示すグラフに記載のように、仕上げシフト量Ｓｆが０．０２５乃至０．１００ｍｍの範囲では、ワーク本体５として重ねられたプリプレグの２５枚目の加工面の粗さは、仕上げ加工前が１２５μｍであったところ、仕上げシフト量Ｓｆの増加に応じて小さくなり、仕上げシフト量Ｓｆが０．１００〜０．１５ｍｍの範囲では、重ねられたプリプレグの２５枚目の加工面の粗さは５０μｍ以下となることが判った（尚、いずれの場合においても、重ねられたプリプレグの１枚目の加工面の粗さは、既にシフト粗加工終了時点で５０μｍ以下となっており、仕上げシフト量Ｓｆが０．１００〜０．１５ｍｍの範囲では、重ねられたプリプレグの１枚目から２５枚目までの全てについて、加工面の粗さを５０μｍ以下とすることができることになる。）。また、この仕上げ加工後においても、工具３の刃面に切粉詰りや融着はなく、また、ワーク本体５の加工部にも溶融はなかった。また、加工速度Ｖｄが１０ｍｍ／ｓの場合にも同様の結果がえられた。
従って、仕上げシフト量Ｓｆを０．１００〜０．１５ｍｍに設定すれば、パターン加工の加工精度を５０μｍ以下の誤差の範囲にすることができ、精度のよい内蔵部品の実装が可能となる。
ところで、これらのパターン孔Ｒを加工するに際しては、工具３の四方に設置された第１のエア噴射ノズル３６、３７から第１の噴射エア流３８、３９を工具近傍に向けて吹き付けているが、電磁弁３５を作動させて、加工の進行方向（すなわち、工具３とワーク５’の相対移動方向）が変化するのに応じて、その前後方向からのみ第１の噴射エア流３８、３９を吹き付けるようにしても、前記加工結果と有意差は認められなかった。
それ故、第１のエア噴射ノズル３６、３７の作動を加工の進行方向に応じて電磁弁３５によって切り換えることにより、エア消費量を２分の１以下に低減させることができる。
それ故、第１のエア噴射ノズル３６、３７の作動を加工の進行方向に応じて電磁弁３５によって切り換えることにより、エア消費量を２分の１以下に低減させることができる。
そこで、下記記載のプリプレグ（厚さ０．０５ｍｍ）を重ねたものをワーク本体５’として、
記
・第２実施例記載のルーター加工装置α２においては、
ワーク本体厚 Ｔｗ ： １．２５ｍｍ （０．０５ｍｍ×２５枚）、
当板厚 Ｔｅ ： ０．４ｍｍ（フェノール製）、
下板切込み量 Ｔｄ ： ０．３ｍｍ（フェノール製）、
総加工深さ Ｈ ： １．９５ｍｍ、
・従来のルーター加工装置βにおいては、
ワーク本体厚 Ｔｗ ： １．００ｍｍ （０．０５ｍｍ×２０枚）、
（従来のルーター加工装置βにおいては、仕上げ加工後の加工面粗さを２００μｍ以下に仕上げるためには、プリプレグの重ね枚数を２０枚以下とする必要があるため、ここでは２０枚重ねとした。）
当板厚 Ｔｅ ： ０．４ｍｍ（フェノール製）、
下板厚 ： １．０ｍｍ（フェノール製）、
そのそれぞれに、下記２種類のパターン孔を、
パターン孔Ｒ１： １５ｍｍ×３．６ｍｍの略長方形のパターン孔、
パターン孔Ｒ２： １５ｍｍ×３．４ｍｍの略長方形のバターン孔、
従来のルーター加工装置βを用いて従来のパターン加工工程により形成するのに要する時間と、第２実施例記載のルーター加工装置α２を用いて実施例４に記載のパターン加工工程により形成するのに要する時間とを比較した。尚、いずれも工具３は２枚刃カッターで、直径は２ｍｍとした。
記
・第２実施例記載のルーター加工装置α２においては、
ワーク本体厚 Ｔｗ ： １．２５ｍｍ （０．０５ｍｍ×２５枚）、
当板厚 Ｔｅ ： ０．４ｍｍ（フェノール製）、
下板切込み量 Ｔｄ ： ０．３ｍｍ（フェノール製）、
総加工深さ Ｈ ： １．９５ｍｍ、
・従来のルーター加工装置βにおいては、
ワーク本体厚 Ｔｗ ： １．００ｍｍ （０．０５ｍｍ×２０枚）、
（従来のルーター加工装置βにおいては、仕上げ加工後の加工面粗さを２００μｍ以下に仕上げるためには、プリプレグの重ね枚数を２０枚以下とする必要があるため、ここでは２０枚重ねとした。）
当板厚 Ｔｅ ： ０．４ｍｍ（フェノール製）、
下板厚 ： １．０ｍｍ（フェノール製）、
そのそれぞれに、下記２種類のパターン孔を、
パターン孔Ｒ１： １５ｍｍ×３．６ｍｍの略長方形のパターン孔、
パターン孔Ｒ２： １５ｍｍ×３．４ｍｍの略長方形のバターン孔、
従来のルーター加工装置βを用いて従来のパターン加工工程により形成するのに要する時間と、第２実施例記載のルーター加工装置α２を用いて実施例４に記載のパターン加工工程により形成するのに要する時間とを比較した。尚、いずれも工具３は２枚刃カッターで、直径は２ｍｍとした。
そして、従来のルーター加工装置βを使用して、以下の設定でパターン孔Ｒ１のパターン加工を行った。
記
・貫通孔形成工程において、
切込み速度 ： １ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓａ’ ： １２．５ｋｒｐｍ、
切込み深さ ： ０．２ｍｍ、
切込みステップ数 ： １１
・ルート加工工程において、
加工速度Ｖｂ ： １ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｂ’ ： １２．５Ｋｒｐｍ、
ルート加工長 ： １１．４ｍｍ、
・シフト粗加工工程において、
加工速度Ｖｃ ： ２ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｃ’ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ルートシフト量Ｓｒ’ ： ０．３５ｍｍ、
シフト粗加工長 ： ５４ｍｍ、
（パターン孔Ｒ１におけるル−ト数 ： ９）
・仕上げ加工工程において、
加工速度Ｖｄ ： ５ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｄ’ ： ３０ｋｒｐｍ、
仕上げシフト量Ｓｆ’ ： ０．１０ｍｍ、
仕上げ加工長 ： ２９．２ｍｍ、
尚、これらの加工速度、工具回転数及び（ルート及び仕上げ）シフト量は、工具３への切粉の融着を阻止しつつ、仕上げ加工後の加工対象物たるブリプレグの加工面粗さを実用限界値である２００μｍ以下とし、しかも最速で加工するための限界値である。
その結果、パターン加工工程の総所要時間は６９．５秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
貫通孔形成工程 ： ２５．３秒、
ルート加工工程 ： １１．４秒、
シフト粗加工工程 ： ２７秒、
仕上げ加工工程 ： ５．８秒、
記
・貫通孔形成工程において、
切込み速度 ： １ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓａ’ ： １２．５ｋｒｐｍ、
切込み深さ ： ０．２ｍｍ、
切込みステップ数 ： １１
・ルート加工工程において、
加工速度Ｖｂ ： １ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｂ’ ： １２．５Ｋｒｐｍ、
ルート加工長 ： １１．４ｍｍ、
・シフト粗加工工程において、
加工速度Ｖｃ ： ２ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｃ’ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ルートシフト量Ｓｒ’ ： ０．３５ｍｍ、
シフト粗加工長 ： ５４ｍｍ、
（パターン孔Ｒ１におけるル−ト数 ： ９）
・仕上げ加工工程において、
加工速度Ｖｄ ： ５ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｄ’ ： ３０ｋｒｐｍ、
仕上げシフト量Ｓｆ’ ： ０．１０ｍｍ、
仕上げ加工長 ： ２９．２ｍｍ、
尚、これらの加工速度、工具回転数及び（ルート及び仕上げ）シフト量は、工具３への切粉の融着を阻止しつつ、仕上げ加工後の加工対象物たるブリプレグの加工面粗さを実用限界値である２００μｍ以下とし、しかも最速で加工するための限界値である。
その結果、パターン加工工程の総所要時間は６９．５秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
貫通孔形成工程 ： ２５．３秒、
ルート加工工程 ： １１．４秒、
シフト粗加工工程 ： ２７秒、
仕上げ加工工程 ： ５．８秒、
次に同じく従来のルーター加工装置βを使用して、以下の設定でパターン孔Ｒ２のパターン加工を行った。
記
シフト粗加工工程におけるルートシフト量Ｓｒ’を０．４ｍｍ（パターン孔Ｒ２のル−ト数 ： ７）とする以外は、パターン孔Ｒ１を形成する場合と同じ。（このルートシフト量の変更は、パターン孔の短尺方向の変化に伴うものである。すなわち、パターン孔の短尺方向の寸法から仕上げシフト量の２倍を減じた寸法が短尺方向におけるルート加工工程及びシフト粗加工工程による加工寸法であり、ルートシフト量はルーター加工装置の作動を制御するＮＣ装置によって事前に設定され、一連の加工工程においては、装置の作動を停止しない限り変更が不可能となっている。そのため、パターン孔を形成するに際しては、最も合理的な設定として、ルートシフト量の整数倍と工具径の合計が当該加工寸法となるようにルートシフト量が設定されることとなる。但し、２００μｍ以下という仕様として要求される加工面粗さを従来のルーター加工装置βにおいて充足するためには、ルートシフト量は０．４ｍｍ以下に限定されることから、本件ではその範囲内でのパターン孔Ｒ１とパターン孔Ｒ２それぞれにおける最大のルートシフト量を設定したものである。また、ルートシフト量の変更によって、当然にルート数も変更となる。）
その結果、パターン加工の総所要時間は６３．９秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
貫通孔形成工程 ： ２５．３秒、
ルート加工工程 ： １２秒、
シフト粗加工工程 ： ２０．８秒、
仕上げ加工工程 ： ５．８秒、
記
シフト粗加工工程におけるルートシフト量Ｓｒ’を０．４ｍｍ（パターン孔Ｒ２のル−ト数 ： ７）とする以外は、パターン孔Ｒ１を形成する場合と同じ。（このルートシフト量の変更は、パターン孔の短尺方向の変化に伴うものである。すなわち、パターン孔の短尺方向の寸法から仕上げシフト量の２倍を減じた寸法が短尺方向におけるルート加工工程及びシフト粗加工工程による加工寸法であり、ルートシフト量はルーター加工装置の作動を制御するＮＣ装置によって事前に設定され、一連の加工工程においては、装置の作動を停止しない限り変更が不可能となっている。そのため、パターン孔を形成するに際しては、最も合理的な設定として、ルートシフト量の整数倍と工具径の合計が当該加工寸法となるようにルートシフト量が設定されることとなる。但し、２００μｍ以下という仕様として要求される加工面粗さを従来のルーター加工装置βにおいて充足するためには、ルートシフト量は０．４ｍｍ以下に限定されることから、本件ではその範囲内でのパターン孔Ｒ１とパターン孔Ｒ２それぞれにおける最大のルートシフト量を設定したものである。また、ルートシフト量の変更によって、当然にルート数も変更となる。）
その結果、パターン加工の総所要時間は６３．９秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
貫通孔形成工程 ： ２５．３秒、
ルート加工工程 ： １２秒、
シフト粗加工工程 ： ２０．８秒、
仕上げ加工工程 ： ５．８秒、
一方、実施例２に記載のルーター加工装置α２を使用して、以下の設定でパターン孔Ｒ１のパターン加工を行った。
記
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の噴射速度Ｖ ： 各８００ｍ／ｓ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７の数 ： ８（２×４）、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の流量 ： ６０Ｌｉｔ／ｍｉｎ 、
第２のエア噴射ノズル３４からの第２の噴射エア流２８によるワーク５’押し圧 ： １０ｋｇ
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流 ３８、３９の吹き付け角度θ（俯角） ： ４５°
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流３８、３９の吹き付け位置Ｐｘ ： 工具３外周から０ｍｍ、
上部エア噴射ノズル３６と下部エア噴射ノズル３７の距離ＬＮ ： １ｍｍ、
・開始孔穿孔工程において、
穿孔工程における切込み深さＺｎ ： ０．２５ｍｍ、
穿孔工程における切込み速度 ： １０ｍｍ／ｓ、
穿孔工程開始位置且つ工具上昇工程における引上げ高さＺＭ ： １ｍｍ、
開始孔４６長さ ＬＥ ： ５ｍｍ、
加工速度Ｖａ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓａ ： １２．５ｋｒｐｍ、
切込み工程数 ： ８、
・ルート加工工程において、
加工速度Ｖｂ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｂ ： １２．５Ｋｒｐｍ、
ルート加工長 ： ９．８ｍｍ、
・シフト粗加工工程において、
加工速度Ｖｃ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｃ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ルートシフト量Ｓｒ ： １．４ｍｍ、
シフト粗加工長 ： １５．６ｍｍ、
・仕上げ加工工程において、
加工速度Ｖｄ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｄ ： ４５ｋｒｐｍ、
仕上げシフト量Ｓｆ ： ０．１０ｍｍ、
仕上げ加工長 ： ２９．２ｍｍ、
その結果、パターン加工の総所要時間は１０．２秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
開始孔穿孔工程 ： ４．７秒、
ルート加工工程 ： １．０秒、
シフト粗加工工程 ： １．６秒、
仕上げ加工工程 ： ２．９秒、
記
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の噴射速度Ｖ ： 各８００ｍ／ｓ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７の数 ： ８（２×４）、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の流量 ： ６０Ｌｉｔ／ｍｉｎ 、
第２のエア噴射ノズル３４からの第２の噴射エア流２８によるワーク５’押し圧 ： １０ｋｇ
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流 ３８、３９の吹き付け角度θ（俯角） ： ４５°
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流３８、３９の吹き付け位置Ｐｘ ： 工具３外周から０ｍｍ、
上部エア噴射ノズル３６と下部エア噴射ノズル３７の距離ＬＮ ： １ｍｍ、
・開始孔穿孔工程において、
穿孔工程における切込み深さＺｎ ： ０．２５ｍｍ、
穿孔工程における切込み速度 ： １０ｍｍ／ｓ、
穿孔工程開始位置且つ工具上昇工程における引上げ高さＺＭ ： １ｍｍ、
開始孔４６長さ ＬＥ ： ５ｍｍ、
加工速度Ｖａ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓａ ： １２．５ｋｒｐｍ、
切込み工程数 ： ８、
・ルート加工工程において、
加工速度Ｖｂ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｂ ： １２．５Ｋｒｐｍ、
ルート加工長 ： ９．８ｍｍ、
・シフト粗加工工程において、
加工速度Ｖｃ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｃ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ルートシフト量Ｓｒ ： １．４ｍｍ、
シフト粗加工長 ： １５．６ｍｍ、
・仕上げ加工工程において、
加工速度Ｖｄ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｄ ： ４５ｋｒｐｍ、
仕上げシフト量Ｓｆ ： ０．１０ｍｍ、
仕上げ加工長 ： ２９．２ｍｍ、
その結果、パターン加工の総所要時間は１０．２秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
開始孔穿孔工程 ： ４．７秒、
ルート加工工程 ： １．０秒、
シフト粗加工工程 ： １．６秒、
仕上げ加工工程 ： ２．９秒、
次に同じく実施例２記載のルーター加工装置α２を使用して、以下の設定でパターン孔Ｒ２のパターン加工を行った。
記
シフト粗加工工程におけるシフト量Ｓｒを１．２ｍｍとする以外は、パターン孔Ｒ１を形成する場合と同じ。（このシフト量の変更は、パターン孔の短尺方向の変更に伴うものである。）
その結果、パターン加工の総所要時間は１０．１秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
穿孔工程 ： ４．７秒、
ルート加工工程 ： １．０秒、
シフト粗加工工程 ： １．５秒、
仕上げ加工工程 ： ２．９秒、
記
シフト粗加工工程におけるシフト量Ｓｒを１．２ｍｍとする以外は、パターン孔Ｒ１を形成する場合と同じ。（このシフト量の変更は、パターン孔の短尺方向の変更に伴うものである。）
その結果、パターン加工の総所要時間は１０．１秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
穿孔工程 ： ４．７秒、
ルート加工工程 ： １．０秒、
シフト粗加工工程 ： １．５秒、
仕上げ加工工程 ： ２．９秒、
以上の結果から、実施例２記載のルーター加工装置α２を使用して実施例４記載の加工方法を適用すると、従来のルーター加工装置βを使用して従来の加工方法を適用した場合と、単純な総加工時間だけを比較しても、従来比で約６分１乃至７分の１に短縮されることとなる。しかも、ワーク本体５として重ねることができるプリプレグ枚数が、従来のルーター加工装置βにおいては２０枚が限度であったものが、実施例２記載のルーター加工装置α２では２５枚に増加しているという、重ね枚数の相違をも考慮に入れれば、生産効率は８倍前後に向上するものと言える。そして更に、ワーク本体５の加工面粗さの要求仕様が低い場合には、実施例２記載のルーター加工装置α２を使用して実施例４記載の加工方法を適用すれば、仕上げ加工工程を省略することもでき、更に生産効率を向上させることができる。
また、実施例２記載のルーター加工装置α２を使用して実施例４記載の加工方法を適用すれば、ルートシフト量を大きくとることが可能となることから、従来のルーター加工装置βを使用して従来の加工方法を適用した場合と、加工長がそれぞれ、パターン孔Ｒ１については約９５ｍｍから５８ｍｍに、パターン孔Ｒ２については約８２ｍｍから５７ｍｍにそれぞれ短縮することができる。そのため、前述と同様に重ね枚数の相違をも考慮に入れれば、実施例２記載のルーター加工装置α２と従来のルーター加工装置βとで、加工距離に応じてその工具に同一の摩耗が生じると仮定しても、その重ね枚数の相違を考慮に入れれば、工具コストは約５０％低減されることとなる。実際には、実施例２記載のルーター加工装置α２を使用して実施例４記載の加工方法を適用すれば、工具の切粉詰まりや工具への切粉の融着の発生頻度は著しく低下していることから、工具コストの低減率は前記の数値よりも明かに大きくなる。
また、実施例１あるいは２記載のルーター加工装置α１、α２を使用すると、第１のエア噴射ノズル２２、３６、３７からの第１の噴射エア流１８、３８、３９が工具３に吹き付けて切粉を吹き飛ばし、工具３刃面への切粉の融着を防止するため（尚、一旦切粉が融着すると除去は不可能なため、融着量が加速度的に増加する。）、工具３自体が摩耗しても、ワーク本体５の加工面の品質が著しく劣化することがなく、実用的な加工品質を維持することが可能である。
更に、工具３として２枚刃カッターだけでなく、刃面に切粉詰まりを起こしやすいものの、比較的切刃当たりの切削負荷が小さく、工具寿命の長いダイア目カッターでも刃面の切粉詰りが解消されるので、工具３としてダイア目カッターを使用することによって加工コストを低減することができる。その分、工具交換回数を減少させて、加工に際しての工具交換時間を節約して、生産効率を向上させることができる。
ところで、実施例１あるいは２記載のルーター加工装置α１、α２を使用して、パターン加工を行なう場合、パターン孔Ｒの長尺方向の長さが４ｍｍ以下の場合には、そのパターン孔Ｒの位置内に、長尺方向に４ｍｍ以上であって、パターン孔Ｒの長尺方向長さより短い長さの開始孔４６を設けることができない。そのためその場合には、当該パターン孔Ｒの長尺方向の長さと等しい長さの直線状の開始孔を設け、その後、必要に応じてシフト粗加工工程や仕上げ加工工程を行えばよい。この場合でも、従来のパターン加工の加工方法よりも迅速に加工を行うことができる上、工具３への切粉の融着を防止し、加工品質や加工効率を向上させることができる。
高速の噴射エアでワークの切粉を吹き飛ばし、また、工具の作動によって生ずる熱を低減させるとともに、ワークを押圧することから、スピンドルに限らず、自動制御で作動することによって切粉や熱を生ずる工作機械に広く使用できるものである。
１ スピンドル
２ ロータシャフト
３ 工具
４ 加工部キャビティ
５ ワーク本体
５’ ワーク
６ 当板
７ 下板
８ ワーク加工済部
９ リング
１０ ワーク押さえ本体
１１ ワーク押さえ部
１２ 移動部
１３ エアシリンダ
１４ ガイドロッド
１５ ワーク押さえ面
１６ 排気ダクト
１７、１７a、１７b、１７c、１７d、 第１の高圧エア
１8 第１の噴射エア流
１9、１９a、１９b、１９c、１９d、 エア供給通路
２０ エア供給通路
２１ エア供給通路
２１’拡幅されたエア供給通路
２２、２２a、２２b、２２c、２２d、 第１のエア噴射ノズル
２３ リングブラシ
２４ 第２のキャビティ
２５ 窓
２６ エア流
２７ 第２の高圧エア
２８ 第２の噴射エア流
２９ エア供給通路
３０ エア供給通路
３１ 環状のエア供給通路
３２ 水平エア供給通路
３３ エア供給通路
３４ 第２のエア噴射ノズル
３５ 電磁弁
３６ 上部エア噴射ノズル
３７ 下部エア噴射ノズル
３８ 第１の噴射エア流
３９ 第１の噴射エア流
４０ ワーク押さえリング
４１ 切欠部
４２ エア供給通路
４３ 第１エア噴射ノズル
４４ 切欠部
４５ 浅穴
４６ 開始孔
４７ 仕上げシロ
４８ 第１孔
４９ 第２孔
１０１ スピンドル
１０２ ローターシャフト
１０３ 工具
１０４ 加工部キャビティ
１０５ ワーク本体
１０５’ ワーク
１０６ 当板
１０７ 下板
１０８ リング
１０９ 台板
１１０ 切粉排出部
１１１ ワーク加工済部
１１２ 移動部
１１３ エアシリンダ
１１４ ガイドロッド
１１５ バキュームダクト
１１６ ワーク押さえ本体
１１７ リングブラシ
１１８ エア流
Ａ ワーク押さえ機構
Ｂ （従来の）ワーク押さえ機構
α１ ルーター加工装置
α２ ルーター加工装置
β （従来の）ルーター加工装置
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 軸心位置
Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’ 軸心位置
Ｒ パターン孔
Ｑ パターン孔
２ ロータシャフト
３ 工具
４ 加工部キャビティ
５ ワーク本体
５’ ワーク
６ 当板
７ 下板
８ ワーク加工済部
９ リング
１０ ワーク押さえ本体
１１ ワーク押さえ部
１２ 移動部
１３ エアシリンダ
１４ ガイドロッド
１５ ワーク押さえ面
１６ 排気ダクト
１７、１７a、１７b、１７c、１７d、 第１の高圧エア
１8 第１の噴射エア流
１9、１９a、１９b、１９c、１９d、 エア供給通路
２０ エア供給通路
２１ エア供給通路
２１’拡幅されたエア供給通路
２２、２２a、２２b、２２c、２２d、 第１のエア噴射ノズル
２３ リングブラシ
２４ 第２のキャビティ
２５ 窓
２６ エア流
２７ 第２の高圧エア
２８ 第２の噴射エア流
２９ エア供給通路
３０ エア供給通路
３１ 環状のエア供給通路
３２ 水平エア供給通路
３３ エア供給通路
３４ 第２のエア噴射ノズル
３５ 電磁弁
３６ 上部エア噴射ノズル
３７ 下部エア噴射ノズル
３８ 第１の噴射エア流
３９ 第１の噴射エア流
４０ ワーク押さえリング
４１ 切欠部
４２ エア供給通路
４３ 第１エア噴射ノズル
４４ 切欠部
４５ 浅穴
４６ 開始孔
４７ 仕上げシロ
４８ 第１孔
４９ 第２孔
１０１ スピンドル
１０２ ローターシャフト
１０３ 工具
１０４ 加工部キャビティ
１０５ ワーク本体
１０５’ ワーク
１０６ 当板
１０７ 下板
１０８ リング
１０９ 台板
１１０ 切粉排出部
１１１ ワーク加工済部
１１２ 移動部
１１３ エアシリンダ
１１４ ガイドロッド
１１５ バキュームダクト
１１６ ワーク押さえ本体
１１７ リングブラシ
１１８ エア流
Ａ ワーク押さえ機構
Ｂ （従来の）ワーク押さえ機構
α１ ルーター加工装置
α２ ルーター加工装置
β （従来の）ルーター加工装置
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 軸心位置
Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’ 軸心位置
Ｒ パターン孔
Ｑ パターン孔
一方、実施例２に記載のルーター加工装置α２を使用して、以下の設定でパターン孔Ｒ１のパターン加工を行った。
記
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の噴射速度Ｖ ： 各８００ｍ／ｓ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７の数 ： ８（２×４）、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の流量 ： ６０Ｌｉｔ／ｍｉｎ 、
第２のエア噴射ノズル３４からの第２の噴射エア流２８によるワーク５’押し圧 ： １０ｋｇ
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流 ３８、３９の吹き付け角度θ（俯角） ： ４５°
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流３８、３９の吹き付け位置Ｐｘ ： 工具３外周から０ｍｍ、
上部エア噴射ノズル３６と下部エア噴射ノズル３７の距離ＬＮ ： １ｍｍ、
・開始孔穿孔工程において、
穿孔工程における切込み深さＺｎ ： ０．２５ｍｍ、
穿孔工程における切込み速度 ： １０ｍｍ／ｓ、
穿孔工程開始位置且つ工具上昇工程における引上げ高さＺＭ ： １ｍｍ、
開始孔４６長さ ＬＥ ： ５ｍｍ、
加工速度Ｖａ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓａ ： １２．５ｋｒｐｍ、
切込み工程数 ： ８、
・ルート加工工程において、
加工速度Ｖｂ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｂ ： １２．５Ｋｒｐｍ、
ルート加工長 ： ９．８ｍｍ、
・シフト粗加工工程において、
加工速度Ｖｃ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｃ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ルートシフト量Ｓｒ ： １．４ｍｍ、
シフト粗加工長 ： １５．６ｍｍ、
・仕上げ加工工程において、
加工速度Ｖｄ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｄ ： ４５ｋｒｐｍ、
仕上げシフト量Ｓｆ ： ０．１０ｍｍ、
仕上げ加工長 ： ２９．２ｍｍ、
その結果、パターン加工の総所要時間は１１．１秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
開始孔穿孔工程 ： ５．６秒、
ルート加工工程 ： １．０秒、
シフト粗加工工程 ： １．６秒、
仕上げ加工工程 ： ２．９秒、
記
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の噴射速度Ｖ ： 各８００ｍ／ｓ、
第１のエア噴射ノズル３６、３７の数 ： ８（２×４）、
第１のエア噴射ノズル３６、３７からの第１の噴射エア流３８、３９の流量 ： ６０Ｌｉｔ／ｍｉｎ 、
第２のエア噴射ノズル３４からの第２の噴射エア流２８によるワーク５’押し圧 ： １０ｋｇ
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流 ３８、３９の吹き付け角度θ（俯角） ： ４５°
第１のエア噴射ノズル３６、３７からのワーク５’表面への第１の噴射エア流３８、３９の吹き付け位置Ｐｘ ： 工具３外周から０ｍｍ、
上部エア噴射ノズル３６と下部エア噴射ノズル３７の距離ＬＮ ： １ｍｍ、
・開始孔穿孔工程において、
穿孔工程における切込み深さＺｎ ： ０．２５ｍｍ、
穿孔工程における切込み速度 ： １０ｍｍ／ｓ、
穿孔工程開始位置且つ工具上昇工程における引上げ高さＺＭ ： １ｍｍ、
開始孔４６長さ ＬＥ ： ５ｍｍ、
加工速度Ｖａ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓａ ： １２．５ｋｒｐｍ、
切込み工程数 ： ８、
・ルート加工工程において、
加工速度Ｖｂ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｂ ： １２．５Ｋｒｐｍ、
ルート加工長 ： ９．８ｍｍ、
・シフト粗加工工程において、
加工速度Ｖｃ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｃ ： １２．５ｋｒｐｍ、
ルートシフト量Ｓｒ ： １．４ｍｍ、
シフト粗加工長 ： １５．６ｍｍ、
・仕上げ加工工程において、
加工速度Ｖｄ ： １０ｍｍ／ｓ、
工具回転数Ｒｓｄ ： ４５ｋｒｐｍ、
仕上げシフト量Ｓｆ ： ０．１０ｍｍ、
仕上げ加工長 ： ２９．２ｍｍ、
その結果、パターン加工の総所要時間は１１．１秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
開始孔穿孔工程 ： ５．６秒、
ルート加工工程 ： １．０秒、
シフト粗加工工程 ： １．６秒、
仕上げ加工工程 ： ２．９秒、
次に同じく実施例２記載のルーター加工装置α２を使用して、以下の設定でパターン孔Ｒ２のパターン加工を行った。
記
シフト粗加工工程におけるシフト量Ｓｒを１．２ｍｍとする以外は、パターン孔Ｒ１を形成する場合と同じ。（このシフト量の変更は、パターン孔の短尺方向の変更に伴うものである。）
その結果、パターン加工の総所要時間は１１．０秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
開始孔穿孔工程 ： ５．６秒、
ルート加工工程 ： １．０秒、
シフト粗加工工程 ： １．５秒、
仕上げ加工工程 ： ２．９秒、
記
シフト粗加工工程におけるシフト量Ｓｒを１．２ｍｍとする以外は、パターン孔Ｒ１を形成する場合と同じ。（このシフト量の変更は、パターン孔の短尺方向の変更に伴うものである。）
その結果、パターン加工の総所要時間は１１．０秒であり、個々の工程に要した時間は以下の通りであった。
開始孔穿孔工程 ： ５．６秒、
ルート加工工程 ： １．０秒、
シフト粗加工工程 ： １．５秒、
仕上げ加工工程 ： ２．９秒、
以上の結果から、実施例２記載のルーター加工装置α２を使用して実施例４記載の加工方法を適用すると、従来のルーター加工装置βを使用して従来の加工方法を適用した場合と、単純な総加工時間だけを比較しても、従来比で約６分１に短縮されることとなる。しかも、ワーク本体５として重ねることができるプリプレグ枚数が、従来のルーター加工装置βにおいては２０枚が限度であったものが、実施例２記載のルーター加工装置α２では２５枚に増加しているという、重ね枚数の相違をも考慮に入れれば、生産効率は７．５倍前後に向上するものと言える。そして更に、ワーク本体５の加工面粗さの要求仕様が低い場合には、実施例２記載のルーター加工装置α２を使用して実施例４記載の加工方法を適用すれば、仕上げ加工工程を省略することもでき、更に生産効率を向上させることができる。
Claims (11)
- 加工用スピンドルの組み込まれたルーター加工装置もしくは穴明け装置における、排気ダクトを有して、該スピンドルの軸心と平行方向に移動自在、且つワークに対して押圧自在となるワーク押さえ機構であって、加工用スピンドルに把持された工具の外周近傍のワーク表面に対して高速のエアを吹き付ける第１のエア噴射ノズルを有する第１のエア噴射機構を設け、該第１のエア噴射ノズルが、平面視において、少なくとも加工用スピンドル先端に把持された工具を中心とする直線上に１対設けられてなるワーク押さえ機構。
- 各第１のエア噴射ノズル毎にエアを噴射及び停止自在とする機構を設けてなる請求項１記載のワーク押さえ機構。
- 第１のエア噴射ノズルから噴射されるエアを超音速としてなる請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のワーク押さえ機構。
- 第１のエア噴射機構を構成するエア供給通路の径を、それに続く第１のエア噴射ノズルの径の１０倍以上としてなる、請求項１から請求項３のいずれかに記載のワーク押さえ機構。
- ワークに向けて高速のエアを吹き付ける第２のエア噴射機構を有し、該第２のエア噴射機構を構成する第２のエア噴射ノズルをワーク対向面に複数設けて、そのワークに吹き付けるエアにより形成されるエア層を介してワーク押さえ部を形成してなる請求項１から請求項４のいずれかに記載のワーク押さえ機構。
- 平面視において、ワーク押さえ機構の底面を円形とし、ワーク押さえ機構を構成するワーク押さえ部を環状に設けてその内側に加工用スピンドルの工具が作動する加工部キャビティを設けるとともに、ワーク押さえ部の外側に環状にブラシを設けて、ワーク押さえ部との間に第２のキャビティを設け、該第２のキャビティに面して複数の換気孔を設けてなる請求項５記載のワーク押さえ機構。
- 請求項１から請求項６のいずれかに記載のワーク押さえ機構を有するルーター加工装置もしくは穴明け装置。
- 請求項７記載のルーター加工装置を用いた、長尺方向長さが４ｍｍを超えるパターン孔を形成するパターン加工の加工方法であって、工具となるカッターを作動させて、第１に、ワーク本体を貫通するとともに、平面視において４ｍｍ以上且つ当該パターン孔の長尺方向長さより短い長さの直線状の開始孔をワークのパターン孔形成位置内に穿つ開始孔穿孔工程を行い、第２に、該開始孔の長尺方向先端部にカッターがワーク本体を貫通した状態から、ワークの切削加工を行う切削加工工程を行うものであって、開始孔穿孔工程として下記加工工程を複数回採るパターン加工の加工方法。
記
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する穿孔工程。
２．穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する移動加工工程。
３．移動加工工程に連続して、工具が開始位置へ戻る工具戻り工程。 - 請求項８記載の開始孔穿孔工程に代えて、下記加工工程を複数回採るパターン加工の加工方法。
記
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する第１穿孔工程。
２．第１穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する第１移動加工工程。
３．第１移動加工工程に連続して、当該相対移動した位置から開始位置と同じ高さまで戻る第１工具上昇工程。
４．第１工具上昇工程に連続して、当該上昇位置から工具が下降して、前記２の相対移動した位置に、更に浅穴を形成する第２穿孔工程。
５．第２穿孔工程に連続して、第２穿孔工程により穿たれた浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ第１移動加工工程と逆方向に相対移動する第２移動加工工程。
６．第２移動加工工程に連続して、当該逆方向に相対移動した位置から開始位置まで戻る第２工具上昇工程。 - 請求項７記載のルーター加工装置を用いた、長尺方向長さが４ｍｍ以下のパターン孔を形成するパターン加工の加工方法であって、工具となるカッターを作動させて、少なくとも、ワーク本体を貫通するとともに、平面視において当該パターン孔の長尺方向長さと等しい長さの直線状の開始孔をワークのパターン孔形成位置内に穿つ開始孔穿孔工程を有し、該開始孔穿孔工程として下記ＡあるいはＢのいずれかの加工工程を複数回採るパターン加工の加工方法。
Ａ
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する穿孔工程。
２．穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する移動加工工程。
３．移動加工工程に連続して、工具が開始位置へ戻る工具戻り工程。
Ｂ
１．ワーク表面よりも高い開始位置から工具が下降して、ワーク本体表面に浅穴を形成する第１穿孔工程。
２．第１穿孔工程に連続して、当該浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ直線的に相対移動する第１移動加工工程。
３．第１移動加工工程に連続して、当該相対移動した位置から開始位置と同じ高さまで戻る第１工具上昇工程。
４．第１工具上昇工程に連続して、当該上昇位置から工具が下降して、前記２の相対移動した位置に、更に浅穴を形成する第２穿孔工程。
５．第２穿孔工程に連続して、第２穿孔工程により穿たれた浅穴の深さを保持した状態で、工具とワークが所定の開始孔の長さから工具径を減じた距離だけ第１移動加工工程と逆方向に相対移動する第２移動加工工程。
６．第２移動加工工程に連続して、当該逆方向に相対移動した位置から開始位置まで戻る第２工具上昇工程。 - ワーク本体がプリプレグのシートの重ね層からなり、開始孔穿孔工程における各浅穴の深さを０．５ｍｍ以下としてなる請求項８から請求項１０のいずれかに記載のパターン加工の加工方法。
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