JP2015217479A

JP2015217479A - 切削加工装置及び切削加工方法

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Publication number: JP2015217479A
Application number: JP2014103297A
Authority: JP
Inventors: 智宗形; Masaru Munakata
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-05-19
Also published as: JP6277857B2

Abstract

【課題】正確な孔加工を可能とすると共に、作業時間の短縮を図る切削加工装置及び切削加工方法を提供する。【解決手段】切削具ホルダ６に保持され第１切削部９と該第１切削部より太径な第２切削部１１とが一体となった切削具５と、被加工物２に対して近接離反されると共に前記切削具を回転駆動させる駆動手段７と、前記切削具の負荷変化を検知する振動センサ８と、制御装置４とを具備し、該制御装置は前記振動センサの検知結果に基づき前記被加工物に対する前記第１切削部の切削による突抜けを検出し、突抜け検出後に予め設定された送り量だけ前記第２切削部に前記被加工物を切削させる。【選択図】図１

Description

本発明は、切削具を用いて被加工物に孔加工を施す切削加工装置及び切削加工方法、特に被加工物の下面から座刳りの底面迄の寸法が指定された孔を穿設する切削加工装置及び切削加工方法に関するものである。

従来、被加工物に下面から座刳りの底面迄の寸法が指定された孔の切削加工を行う際には、先ずドリル等の切削具にて貫通孔を穿設し下孔加工を行った後、該下孔周辺の板厚をマイクロ波にて計測し、計測結果を基に裏面から座刳り底部迄の高さを計算し、必要な加工量を算出した上で被加工物の表面から座刳り加工を行っていた。

従って、従来の切削加工の場合、切削加工を行う為に下孔加工と座刳り加工の２つの工程が必要であり、更に工程を移行する際に切削具の取替え等が必要だった。

又、座刳り底部迄の寸法が裏面から指定されている為、寸法の計測及び加工量の決定が困難であり、更に直接裏面から座刳り底部迄の高さを計測可能な計測器が存在しない為、近傍の寸法を計測した結果から必要な寸法を推測しており、実際の位置での寸法を計測できていなかった。

又、前記被加工物には板厚の変動及びうねりが存在し、場所によって寸法が異なる為、加工位置毎に計測を行って寸法を記録する必要があり、作業時間が掛るという問題があった。

尚、特許文献１は切削加工機用制御装置および方法に関するものであり、切削加工時の振動をＡＥセンサにて検出し、ＡＥセンサの出力値と予め設定した閾値とを比較し、比較結果に基づき切削用スピンドルの送り速度を増加或は減少させるか、又は切削用スピンドルの作動を停止させる構成が開示されている。

特開２００４−２９１１１８号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、正確な孔加工を可能とすると共に、作業時間の短縮を図る切削加工装置及び切削加工方法を提供するものである。

本発明は、切削具ホルダに保持され第１切削部と該第１切削部より太径な第２切削部とが一体となった切削具と、被加工物に対して近接離反されると共に前記切削具を回転駆動させる駆動手段と、前記切削具の負荷変化を検知する振動センサと、制御装置とを具備し、該制御装置は前記振動センサの検知結果に基づき前記被加工物に対する前記第１切削部の切削による突抜けを検出し、突抜け検出後に予め設定された送り量だけ前記第２切削部に前記被加工物を切削させる切削加工装置に係るものである。

又本発明は、第１切削部と該第１切削部より太径な第２切削部とが一体となった切削具で孔加工を行う切削加工方法であって、前記第１切削部の切削による被加工物の突抜けを前記切削具の負荷変化に基づき検出する工程と、突抜け検出後に予め設定された送り量だけ前記切削具を前記被加工物に送り、前記第２切削部により前記被加工物の切削を行う工程とを有する切削加工方法に係るものである。

本発明によれば、切削具ホルダに保持され第１切削部と該第１切削部より太径な第２切削部とが一体となった切削具と、被加工物に対して近接離反されると共に前記切削具を回転駆動させる駆動手段と、前記切削具の負荷変化を検知する振動センサと、制御装置とを具備し、該制御装置は前記振動センサの検知結果に基づき前記被加工物に対する前記第１切削部の切削による突抜けを検出し、突抜け検出後に予め設定された送り量だけ前記第２切削部に前記被加工物を切削させるので、該被加工物にうねり等により板厚にバラツキがある場合でも、該被加工物の板厚を測定することなく要求通りの寸法の孔加工を行うことができ、作業工程の簡略化及び作業時間の短縮を図ることができる。

又本発明によれば、第１切削部と該第１切削部より太径な第２切削部とが一体となった切削具で孔加工を行う切削加工方法であって、前記第１切削部の切削による被加工物の突抜けを前記切削具の負荷変化に基づき検出する工程と、突抜け検出後に予め設定された送り量だけ前記切削具を前記被加工物に送り、前記第２切削部により前記被加工物の切削を行う工程とを有するので、該被加工物にうねり等により板厚にバラツキがある場合でも、該被加工物の板厚を測定することなく要求通りの寸法の孔加工を行うことができ、作業工程の簡略化及び作業時間の短縮を図ることができるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る切削加工装置の概略図である。（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の実施例に係る孔加工を説明する要部拡大図である。本発明の実施例に係る孔加工を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明の実施例に係る切削加工装置１について説明する。

該切削加工装置１は、被加工物２の切削加工を行う切削加工機３と、該切削加工機３の駆動を制御するＰＣ等の制御装置４とを有している。

前記被加工物２は例えば鋼製の板材であり、板厚Ａを有している。尚、該被加工物２は表面積が大きいことから、うねり等により場所によって板厚に変動があり、最も板厚の大きい場所では、板厚は板厚公差の最大値を考慮してＡ′（図示せず）となっている。

前記切削加工機３は、エンドミル等の切削具５と、該切削具５を保持する切削具ホルダ６と、該切削具ホルダ６を介して前記切削具５を前記被加工物２に対して近接離反させると共に、前記切削具５を回転駆動させる駆動手段７とを有し、前記切削具ホルダ６には前記切削具５の振動を検知する振動センサ、例えばＡＥ（ＡｃｏｕｓｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎ）センサ８が設けられている。前記切削具５の振動は、該切削具５に作用する負荷によって発生し、前記ＡＥセンサ８で振動を検知することで、前記切削具５の負荷状態が検知できる。従って、前記ＡＥセンサ８は振動を検知すると共に、前記切削具５の負荷状態を検知する負荷検知センサとしても機能する。

又、前記切削具５は、例えば軸長Ｌ1 を有する第１切削部９と、該第１切削部９の上端に連続する例えば軸長Ｌ2 を有する第２切削部１１とから構成されている。該第２切削部１１は前記第１切削部９と同心で太径となっており、前記第１切削部９により前記被加工物２に貫通孔１２が穿設され、前記第２切削部１１により前記貫通孔１２と同心の座刳り１３が形成される様になっている。

前記第１切削部９の軸長Ｌ1 は、前記被加工物２の下面から前記座刳り１３の底面迄の寸法である要求寸法Ｄに、余裕代α（αは任意の値）を加えた長さとなっている。又、前記第２切削部１１の軸長Ｌ2 は、前記被加工物２の板厚の最大値Ａ′から要求寸法Ｄを引いた長さよりも大きくなっている。

前記制御装置４は、前記駆動手段７と電気的に接続されると共に、前記ＡＥセンサ８と電気的に接続されている。前記制御装置４には、予め振動の閾値が設定され記憶されている。前記第１切削部９が前記被加工物２を突抜けることで負荷が急激に減少し、発生する振動も急激に減少する。前記制御装置４は前記ＡＥセンサ８により検知された前記切削具５の振動と、前記閾値とを比較し、比較結果に基づき前記第１切削部９が前記被加工物２を突抜けたかどうかを判断し、判断結果により前記切削具５が所定の動作を行う様前記駆動手段７を制御する様になっている。又、前記制御装置４には、前記第１切削部９の軸長Ｌ1 と要求寸法Ｄとの差である余裕代αが突抜け検出後の送り量として設定され、突抜け後に前記切削具５が余裕代αだけ座刳り加工を行う様前記駆動手段７を制御する様になっている。

又、該駆動手段７は前記制御装置４からの指示に基づき、前記切削加工機３を回転させると共に、前記被加工物２に対して近接離反させる様になっている。

図２（Ａ）〜（Ｆ）、及び図３のフローチャートを参照して、前記切削加工装置１を用いて前記被加工物２に孔加工を施す場合について説明する。尚、図２（Ａ）〜（Ｆ）中では、便宜上前記切削加工装置１を簡略化して示している。

ＳＴＥＰ：０１前記制御装置４が操作され、該制御装置４により孔加工開始の指示が入力されると、孔加工の前段階として、先ず前記駆動手段７が前記切削具５を前記被加工物２上の所定の切削位置に移動させた後（図２（Ａ）参照）、前記被加工物２に向って送り、前記第１切削部９の下端を前記被加工物２の表面と接触させる（図２（Ｂ）参照）。

ＳＴＥＰ：０２前記被加工物２の所定の切削位置で、前記第１切削部９の下端を前記被加工物２の表面と接触させた後、前記切削具５を更に前記被加工物２に向って送ることで、該被加工物２の切削加工が開始される（図２（Ｃ）参照）。

ＳＴＥＰ：０３該被加工物２の切削加工中、切削時の負荷により前記切削具５には予め設定した閾値以上の振動が発生しており、該振動は前記ＡＥセンサ８にて検知され、検知結果は前記制御装置４にリアルタイムで出力される。該制御装置４は、前記ＡＥセンサ８からの検知結果と閾値とを比較し、検知結果が閾値を下回った時、即ち前記ＡＥセンサ８に検知される振動数が閾値より低下した時を前記第１切削部９が前記被加工物２を突抜けたと判断しており、検知結果が閾値を上回っている状態では前記第１切削部９が前記被加工物２を突抜けていないと判断され、該被加工物２の切削加工が続行される。

ＳＴＥＰ：０４前記ＡＥセンサ８の振動数が閾値を下回り、前記制御装置４により前記第１切削部９が前記被加工物２を突抜けたと判断されると、前記制御装置４により切削加工の停止が指示され、前記駆動手段７が前記切削具５の駆動を停止させ、前記被加工物２の切削を一旦停止する（図２（Ｄ）参照）。

ＳＴＥＰ：０５前記第１切削部９の突抜けを検知し、前記切削具５の駆動を停止させると、次に前記制御装置４の指示により、前記駆動手段７が前記切削具５を再度駆動させ、余裕代αだけ前記切削具５に送りを与える（図２（Ｅ）参照）。

ＳＴＥＰ：０６該切削具５が余裕代αだけ送りを与えられることで、前記被加工物２の表面には、前記貫通孔１２と同心に前記座刳り１３が形成され、該座刳り１３の形成後前記駆動手段７が前記切削具５の駆動を停止させる。この時、前記第１切削部９が前記被加工物２を突抜けた時点、即ち前記第１切削部９の下端が前記被加工物２の下面と面一となった状態から、余裕代αだけ前記切削具５を送ることで、前記被加工物２の下面から前記座刳り１３の底面迄の距離は、前記第１切削部９の軸長Ｌ1 から余裕代αを引いた値となる。従って、前記被加工物２の下面から前記座刳り１３の底面迄の距離が要求寸法Ｄとなり、前記被加工物２の板厚を測定することなく要求通りの寸法の前記貫通孔１２を得ることができる。

ＳＴＥＰ：０７最後に、前記制御装置４の指示により、前記駆動手段７が前記切削具５を切削加工時とは逆向きに回転させると共に、前記第１切削部９が前記貫通孔１２から完全に離脱する迄上昇させ、前記切削具５を退避させることで孔加工を終了する（図２（Ｆ）参照）。

上述の様に、本実施例では、前記切削具５を前記第１切削部９と、該第１切削部９の上端に連続する該第１切削部９より太径な前記第２切削部１１とが一体に成型された構造とし、前記被加工物２の下面から前記座刳り１３の底面迄の寸法である要求寸法Ｄに余裕代αを加えた長さを前記第１切削部９の軸長Ｌ1 とし、該第１切削部９が前記被加工物２を突抜けたのを検知した後、該被加工物２に向って余裕代αだけ前記切削具５に送りを与える様にしている。

従って、前記被加工物２の下面から、前記第２切削部１１によって切削された前記座刳り１３の底面までの寸法は、軸長Ｌ1 から余裕代αを引いた値、即ち要求寸法Ｄとなるので、前記被加工物２にうねり等により板厚にバラツキがある場合でも、測定器にて該被加工物２の板厚を測定することなく要求通りの寸法の前記貫通孔１２を正確に穿設することができ、作業工程の簡略化及び作業時間の短縮を図ることができる。

又、前記第１切削部９と前記第２切削部１１とが一体に成型されているので、前記貫通孔１２の穿設、及び前記座刳り１３の形成を一度の切削工程で行うことができ、工程数が少なくなると共に、作業途中での工具交換が必要なくなり、作業工程の簡略化及び作業時間の短縮を図ることができる。

又、前記切削具ホルダ６に前記ＡＥセンサ８を取付け、切削時の振動により前記被加工物２に対する前記第１切削部９の突抜けを検知する様にしているので、振動の変化により突抜けを正確に検知することができ、正確な孔加工を行うことができる。

更に、前記第２切削部１１の軸長を、前記被加工物２の板厚の最大値Ａ′から要求寸法Ｄを引いた長さよりも大きくしているので、該被加工物２の板厚のバラツキに拘らず前記座刳り１３を形成でき、加工不良を防止することができる。

尚、前記ＡＥセンサ８により、切削時と突抜け時の振動の変化を検出できればよいので、該ＡＥセンサ８は前記切削具ホルダ６以外の場所、例えば前記切削加工機３の主軸を支持している部分、或は前記被加工物２側に取付けてもよい。

又、該被加工物２に対する前記第１切削部９の突抜けを検知できればよいので、切削時の振動を検知する以外の方法で検知してもよく、例えば切削加工時のトルク等により前記切削具５に掛る負荷変化を検出することで、前記第１切削部９の突抜けを検知してもよいのは言う迄もない。

１切削加工装置２被加工物
３切削加工部４制御装置
５切削具６切削具ホルダ
７駆動手段８ＡＥセンサ
９第１切削部１１第２切削部
１２貫通孔１３座刳り
Ｌ1 第１切削部の軸長Ｌ2 第２切削部の軸長

Claims

切削具ホルダに保持され第１切削部と該第１切削部より太径な第２切削部とが一体となった切削具と、被加工物に対して近接離反されると共に前記切削具を回転駆動させる駆動手段と、前記切削具の負荷変化を検知する振動センサと、制御装置とを具備し、該制御装置は前記振動センサの検知結果に基づき前記被加工物に対する前記第１切削部の切削による突抜けを検出し、突抜け検出後に予め設定された送り量だけ前記第２切削部に前記被加工物を切削させることを特徴とする切削加工装置。
第１切削部と該第１切削部より太径な第２切削部とが一体となった切削具で孔加工を行う切削加工方法であって、前記第１切削部の切削による被加工物の突抜けを前記切削具の負荷変化に基づき検出する工程と、突抜け検出後に予め設定された送り量だけ前記切削具を前記被加工物に送り、前記第２切削部により前記被加工物の切削を行う工程とを有することを特徴とする切削加工方法。