JP4577866B2 - Drilling apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はドリルの寿命を長くし、加工時間を短縮し、切屑の分断を迅速容易に行う穴明け加工装置及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
【0003】
従来より、穴明け加工装置は、モータMで(図11)回転するドリル51を備えた加工ヘッド50を有し、該加工ヘッド50を前進させることにより、上記回転するドリル51でワークWの切削加工を行い穴Qを加工する。
【0004】
このような穴明け加工装置において、切削加工中に発生する切屑をそのまま放置しておくと、切削加工の邪魔になるなど不都合を生じるので、従来より、切屑を分断している。
【0005】
この場合、切屑を分断する方式としては、図11と図12に示す2つの方式がある。
【0006】
図11の方式は、切削加工中に加工ヘッド50を後退させ、ドリル51の刃先をワークWから一旦離すことにより、切屑Kを分断する。
【0007】
即ち、図11において、例えばt1で切削加工を開始してから、切削加工中のt2において、加工ヘッド50を後退させ回転するドリル51の刃先を加工中の穴Qの底部から離して切屑Kを分断し、t3において、該加工ヘッド50を高速前進させ、t4において、回転するドリル51を穴Qの底部に突き当て再度切削加工を行う。
【0008】
また、図12の方式は、切削加工中に加工ヘッド50をワークW中で一旦停止させることにより、切屑Kを分断する。
【0009】
即ち、図12において、例えばt1で切削加工を開始してから、切削加工中のt2において、加工ヘッド50を一旦停止させることにより、回転するドリル51の刃先を加工中の穴Qの底部に突き当てたままで切屑Kを分断し、t3において、該加工ヘッド50を前進させ、再度切削加工を行う。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
ところが、上記図11、図12の方式は、次のような課題がある。
【0012】
(1)図11の方式の課題。
図11の場合には、既述したように、加工ヘッド2を後退させ(例えば図11のt2〜t3)ドリル51をワークWから一旦離すことにより、切屑Kを分断する。
【0013】
このため、ドリル51とワークWとの間に切屑Kが挟まることがあり、また、ドリル51が後退後に高速前進して(例えば図11のt3〜t4)加工中の穴Qの底部に突き当たるので、負荷が急激に上昇する。
【0014】
その結果、ドリル51に衝撃が加わり、該ドリル51の寿命が短くなる。
【0015】
また、図11の場合は、加工ヘッド50を一旦後退させ(図11のt2〜t3)、その後高速前進させて(図11のt3〜t4)ドリル1を穴Qの底部に突き当てるといった往復動作が行われる。
【0016】
その結果、このような余分な往復動作のために、加工時間が長くなり、ひいては効率が低下する。
【0017】
(2)図12の方式の課題。
図12の場合には、既述したように、切削加工中に加工ヘッド50を一旦停止させることにより、回転するドリル51の刃先を加工中の穴Qの底部に突き当てたままで切屑Kを分断する。
【0018】
このため、前記図11の場合のように、ドリル51の寿命が短くなったり、加工時間が長くなったりすることはない。
【0019】
しかし、切削加工中に加工ヘッド50を一旦停止させても、その切削加工負荷により、加工ヘッド50側やワークW側が撓むことがある。
【0020】
例えば、ワークWがH形鋼の場合には、ムク材と比べて剛性が小さく、そのため切削加工負荷により撓み易い。
【0021】
その結果、回転するドリル51は、ワークWが撓むことにより、加工中の穴Qの底部に突き当たったままで該ワークWを切削してしまうことがある。
【0022】
即ち、従来は、加工ヘッド2側やワークW側の撓みにより、ドリル1とワークW間の相対速度をゼロにするには長時間を要し、これにより、相対速度がゼロになるまでは、切屑が薄く繋がり分断できないことがある。
【0023】
本発明の目的は、穴明け加工装置において、ドリルの寿命を長くし、加工時間を短縮し、切屑の分断を迅速容易に行うことにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、
回転可能なドリル1を備えた加工ヘッド2と、該加工ヘッド2を移動させる油圧シリンダ4と、該油圧シリンダ4と加工ヘッド2間に嵌挿された弾性部材3を有し、該油圧シリンダ4を駆動する油圧回路は、該油圧シリンダ4を前進又は後退させる切り換えを行う方向切換回路7を含み、
該弾性部材3の復元力は油圧シリンダ4の推力に比べて小さく、穴明け加工中であって該弾性部材3が収縮した状態で、該方向切換回路7を後退モード(図6)に切り換えて油圧シリンダ4を停止させたときに、回転するドリル1をワークWに突き当てて停止させた状態で、該油圧シリンダ4のピストンロッド5は該弾性部材3の復元力により加工ヘッド2に対して後退することを特徴とする穴明け加工装置と、
上記穴明け加工装置を使用する穴明け加工方法であって、
(1)
油圧シリンダ4を加工ヘッド2に当接させた状態で切削送り速度で前進させ、回転するドリル1でワークWの穴明け加工を行い、
(2) 該穴明け加工中であって該弾性部材3が収縮した状態で、該方向切換回路7を後退モード(図6)に切り換えて油圧シリンダ4を停止させたときに、回転するドリル1をワークWに突き当てて停止させた状態で、該油圧シリンダ4のピストンロッド5は該弾性部材3の復元力により加工ヘッド2に対して後退する と共に回転するドリル1をワークWに突き当てて停止させた状態で切屑Kを分断し、上記(1)と(2)の動作を繰り返すことを特徴とする穴明け加工方法という技術的手段を講じている。
【0025】
上記本発明の構成によれば、ドリル1を(図3(B))ワークWから離さないで切屑Kを分断できるようになったので、ドリル1とワークWの間に切屑が挟まったり、該ドリル1が再度ワークWと突き当たることはなく、そのためドリル1の寿命が長くなると共に、加工時間が短くなり、更に、弾性部材3が切削加工負荷による加工ヘッド2側とワークW側の撓みを吸収するので、ドリル1とワークW間の相対速度が早くゼロとなり、切屑の分断を迅速容易に行うことができる。
【0026】
このため、本発明によれば、穴明け加工装置において、ドリルの寿命を長くし、加工時間を短縮し、切屑の分断を迅速容易に行うことが可能となる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、実施の形態により添付図面を参照して、説明する。
図1は本発明の実施の形態を示す全体図である。
【0028】
図1に示す穴明け加工装置は、回転可能なドリル1を取り付けた加工ヘッド2と、該加工ヘッド2を移動させる油圧シリンダ4を有する。
【0029】
即ち、穴明け加工装置は(図8、図9)、一般にはワークWを切削し穴明け加工を行う装置であって、後述するように、例えばH形鋼のウェブWBと左右のフランジLF、RFの穴明け加工を行う。
【0030】
このうち、図1には、上記H形鋼の左右のフランジLF、RFの(図8)穴明け加工を行うドリル1が図示されている。
【0031】
このドリル1の加工ヘッド2は、Y軸ガイド21に滑り結合し、該加工ヘッド2と油圧シリンダ4のピストンロッド5との間には、弾性部材3が嵌挿され、該弾性部材3の例としては、コイルばね、エアークッション、ゴムなどがある。
【0032】
この構成により、切削送り時には(図3(A))、油圧シリンダ4のピストンロッド5は加工ヘッド2と当接し、該加工ヘッド2がY軸ガイド21上を切削送り速度で前進し、モータM2で回転するドリル1でワークWを切削し穴Qを明ける。
【0033】
この間、上記弾性部材3は、収縮してそれにエネルギが蓄えられる。
【0034】
ところが、切削加工中に油圧シリンダ4がそのロッド側油圧室4Bを遮断し、ヘッド側油圧室4Aを油タンク13に連通させることにより(図6)停止すると、ワークW側が後述する可動バイス24、25(図9)と固定バイス22、23でクランプされていることから、前記弾性部材3はワークW側とは反対のピストンロッド5側にエネルギを放出して伸張する(図3(B))。
【0035】
これにより、弾性部材3の復元力により、ピストンロッド5は加工ヘッド2に対して後退し、ピストンロッド5と加工ヘッド2間に隙間δが形成されると共に、ドリル1がワークWに突き当たったままで停止する。
【0036】
このとき、伸張した弾性部材3により、加工ヘッド2側とワークW側の撓みが吸収され、そのため、ドリル1はワークWに対して切削送りから急停止することができ、該ドリル1は、回転しながら切屑Kの分断を迅速容易に行うことができる。
【0037】
この場合、後述するように、上記油圧シリンダ4が後退を開始してから加工ヘッド2に当接するまでの間(例えば図2のt4〜t5〜t6)、回転するドリル1はワークWに突き当たって停止したままで切屑Kを分断する。
【0038】
また、上記回転するドリル1を、ワークWに突き当てている力は、弾性部材3の復元力であって油圧シリンダ4の推力に比べれば軽微であり、そのためドリル1は停止した状態で切屑Kを分断し、切削加工が行われることはない。
【0039】
このように、油圧シリンダ4と加工ヘッド2は、切削加工と(図3(A))停止したドリル1による切屑Kの分断(図3(B))といった動作を繰り返すことにより、ステップフィード動作を行う(例えば図2のt3〜t4、t4〜t5〜t6)
【0040】
一方、上記油圧シリンダ4を駆動する油圧回路は(図1)、図示するように、方向切替回路7と、流量制御回路8と、送り切替回路9により構成されている。
【0041】
方向切替回路7は、油圧シリンダ4の前進(例えば図5の切削送り)又は後退(例えば図6の切削送り中の後退)の切り換えを行い、例えば4ポート3位置電磁弁7Aにより構成され、ポートPには、モータMで駆動する油圧ポンプ11が接続され、またポートTには油タンク13が接続されている。
【0042】
流量制御回路8は、切削送りの場合に(図5)油圧シリンダ4から吐き出される作動油の流量を制御し、該油圧シリンダ4のピストンロッド5は、この流量制御回路8で設定された流量で規定される切削送り速度で前進し、例えば直列接続された流量調整弁8Aと(図1)逆止め弁8Bにより構成されている。
【0043】
送り切替回路9は、油圧シリンダ4の早送り(図4)から切削送りへ(図5)の切り替え、又は切削送りから(図5)ワークWを貫通後の早戻り(図7)への切り替えを行い、例えば2ポート2位置電磁弁9Aにより構成されている。
【0044】
この構成により、例えば切削加工中は(例えば図2のt3〜t4)、方向切替回路7を構成する電磁弁7AのソレノイドSOL▲1▼がオン、ソレノイドSOL▲2▼がオフ、送り切替回路9を構成する電磁弁9AのソレノイドSOL▲3▼がオフになっている。
【0045】
これにより、電磁弁7Aは(図1)、位置がaであってポートAとP、ポートBとTが導通し、また電磁弁9Aは、位置がdであってポートCとDが遮断されており、油圧回路は、切削送りモードとなっている(図5)。
【0046】
従って、油タンク13の作動油は、油圧フィルタ12を通過後、モータMで駆動する油圧ポンプ11で汲み上げられて方向切替回路7のポートPとAを(図5)通過し油圧シリンダ4のヘッド側油圧室4Aに入ることにより、ピストンロッド5を介して加工ヘッド2を切削送り速度で前進させ、このとき該油圧シリンダ4のロッド側油圧室4Bから吐き出された作動油は、流量制御回路8を通過して油タンク13に戻る。
【0047】
この状態で、切削加工中一定時間経過した場合に(例えば図2のt4)、送り切替回路9の電磁弁9Aはそのままで、方向切替回路7を構成するソレノイドSOL▲1▼をオフに、ソレノイドSOL▲2▼をオンに切り替える。
【0048】
これにより、電磁弁7Aは(図1)、位置がcになってポートAとT、ポートBとPが導通し、油圧シリンダ4のロッド側油圧室4Bが遮断され、ヘッド側油圧室4Aが油タンク13に連通し、油圧回路は、後退モードに切り替わる(図6)。
【0049】
従って、油圧シリンダ4は停止し、既述したように、今度は弾性部材3の復元力によりピストンロッド5が後退し、そのとき油圧シリンダ4のヘッド側油圧室4Aの作動油は、油タンク13に戻る。
【0050】
そして、一定時間経過後(例えば図2のt5)、送り切替回路9の電磁弁9Aはそのままで、方向切替回路7の電磁弁7AのソレノイドSOL▲1▼をオンに、ソレノイドSOL▲2▼をオフに切り替えると、電磁弁7Aがa位置に(図1)切り替わって再度切削送りモードとなり(図5)、ピストンロッド5が前進し、加工ヘッド2と当接した後(図2のt6)、該加工ヘッド2が切削送り速度で前進して回転するドリル1でワークWを切削し穴Qが再加工される。
【0051】
この場合、既述したように、上記油圧シリンダ4のピストンロッド5が後退を開始してから加工ヘッド2に当接するまでの間(例えば図2のt4〜t5〜t6)、回転するドリル1はワークWに突き当たって停止したままで切屑Kを分断する。
【0052】
また、切削加工開始前には、ドリル1の刃先がワークWから離反している状態から前進し、該ワークWに突き当たってから一定時間経過後までは(図2のt0〜t2)、方向切替回路7の(図1)電磁弁7AのソレノイドSOL▲1▼がオン、SOL▲2▼がオフ、送り切替回路9の電磁弁9AのソレノイドSOL▲3▼がオンとなっていて、油圧回路は早送りモードである(図4)。
【0053】
更に、ドリル1がワークWを貫通し(図2のt10)、切削加工が終了した場合には、方向切替回路7の(図1)電磁弁7AのソレノイドSOL▲1▼がオフ、SOL▲2▼がオン、送り切替回路9の電磁弁9AのソレノイドSOL▲3▼がオンとなり、油圧回路は早戻りモードとなる(図7)。
【0054】
一方、図1のNC装置10は、前記方向切替回路7などの油圧回路を含む穴明け加工装置(図8、図9)全体を制御する。
【0055】
図8、図9は、本発明が適用される穴明け加工装置を示す図である。
【0056】
穴明け加工装置は、ベース17上に立設された門型フレーム14を有し、該門型フレーム14には、モータM3により回転しながら例えばワークWであるH形鋼のウェブWBを切削穴明け加工を行うドリル16を備えた加工ヘッド15が設けられている。
【0057】
上記ドリル16を備えた加工ヘッド15は、例えばモータ・ボールねじ機構(図示省略)によりY軸方向とZ軸方向に移動位置決め自在となっている。
【0058】
上記ベース17上には、左側には、モータM2により回転しながらH形鋼の左側フランジLFの穴明け加工を行うドリル1を備えた加工ヘッド2が、右側には、同様にモータM2により回転しながらH形鋼の右側フランジRFの穴明け加工を行うドリル1を備えた加工ヘッド2がそれぞれ設けられている。
【0059】
ベース17の左側には、移動プレート18が設けられ、該移動プレート18は、Y軸ガイド20に滑り結合し、油圧シリンダ19により左右方向(Y軸方向)に移動自在となっている。
【0060】
移動プレート18上には、前記加工ヘッド2がY軸ガイド21を介して滑り結合し、該加工ヘッド2は、既述した油圧シリンダ4により、左右方向に移動自在となっている。
【0061】
上記加工ヘッド2には、前記モータM2により回転駆動するドリル1が取り付けられ、該ドリル1は、例えばモータ・ボールねじ機構(図示省略)により上下方向(Z軸方向)に移動位置決め自在となっている。
【0062】
上記加工ヘッド2上であって、ドリル1の反対側には、図示するように、既述したコイルばねなどの弾性部材3の一端が取り付けられ、該弾性部材3の他端が油圧シリンダ4のピストンロッド5に取り付けられている。
【0063】
この場合、ベース17の右側に設けられたもう一方の加工ヘッド2は、上記説明した移動プレート18上の加工ヘッド2と同じ構造を有するので、その説明は省略する。
【0064】
更に、ベース17(図9)の右側(Y軸方向)の前方(X軸方向)と後方には、固定バイス22、23が設けられ、それらに対向して、移動プレート18上には、可動バイス24、25が設けられている。
【0065】
また、固定バイス22、23と可動バイス24、25の下方(Z軸方向)には(図8)、上記H形鋼のフランジRF、LFを支持するサポートローラ28、29が回転自在に支承されている。
【0066】
この構成により、コンベアローラ26を(図9)介してワークWを搬入した後、油圧シリンダ19を作動して移動プレート18を前方(Y軸方向)に移動させることにより、可動バイス24、25と固定バイス22、23で該ワークWをクランプし位置決めする(図10のステップ101)。
【0067】
この状態で、ドリル1(図8)を上下方向(Z軸方向)に位置決めし、モータM2を駆動してドリル1を回転させ(図10のステップ102)、その後は、今度は油圧シリンダ4(図8)を作動することにより、加工ヘッド2をワークWに接近させ所定の動作が行われる(図10のステップ103以降)。
【0068】
以下、上記構成を有する本発明の動作を図10に基づいて説明する。
【0069】
(1)切削加工開始前の動作。
図10のステップ101において、ワークWを搬入位置決めし、ステップ102において、ドリル1を上下方向に位置決めし、回転させ、ステップ103において、油圧シリンダ4を早送り速度、切削送り速度で前進させ、加工ヘッド2に当接させる。
【0070】
即ち、NC装置10は(図1)、穴明け加工装置の(図9)のコンベアローラ26を回転させてワークWである例えばH形鋼を搬入すると、油圧シリンダ19を制御して移動プレート18を前方(Y軸方向)に移動させ、可動バイス24、25と固定バイス22、23で該ワークWを固定し、それを位置決めする。
【0071】
この状態で、NC装置10は、ドリル1を(図8)上下方向(Z軸方向)に位置決めし、モータM2を駆動して該ドリル1を回転させる。
【0072】
この段階では(図2のt0)、油圧シリンダ4は停止しており、上記回転するドリル1は、ワークWから離反している。
【0073】
しかし、NC装置10が(図1)方向切替回路7を構成する電磁弁7AのソレノイドSOL▲1▼をオン、SOL▲2▼をオフ、送り切替回路9を構成する電磁弁9AのソレノイドSOL▲3▼をオンにすると、油圧シリンダ4は早送り速度で(図4)前進する。
【0074】
これにより、加工ヘッド2とドリル1も、早送り速度で前進してワークWに接近し(図2のt0〜t1)、ドリル1がワークWに突き当たったことを(図2のt1)、例えばドリル1を回転駆動するモータM2の電流の変化により検知したNC装置10が、一定時間経過後(図2のt2)に前記送り切替回路9の電磁弁9Aをオフにすることにより、油圧シリンダ4を切削送り速度に切り替えると、該油圧シリンダ4のピストンロッド5が弾性部材3の復元力に抗して前進し、加工ヘッド2に当接する(図2のt3)。
【0075】
この場合、加工ヘッド2は、ドリル1がワークWに突き当たってから(図2のt1)、油圧シリンダ4のピストンロッド5が当接するまで(図2のt3)、停止したままであり、切削加工は行われない。
【0076】
(2)切削加工開始後の動作。
【0077】
(2)−A 一回目の切削加工(図2のt3〜t4)。
【0078】
図10のステップ104において、油圧シリンダ4を加工ヘッド2に当接させた状態で切削送り速度で前進させ、切削加工を行い、ステップ105において、ドリル1がワークWを貫通したか否かを判断し、貫通しない場合には(NO)、ステップ106において、一定時間Tを経過したか否かを判断し、経過しない場合には(NO)、ステップ104に戻って同じ動作を繰り返す。
【0079】
即ち、前記したように、油圧シリンダ4のピストンロッド5が切削送り速度で加工ヘッド2に当接すると(図2のt3)、加工ヘッド2はそのまま切削送り速度で前進し、回転するドリル1がワークWを切削し穴Q加工が開始される。
【0080】
穴Q加工が開始されると、NC装置10は(図1)、ドリル1がワークWを貫通したか否かを判断し、貫通しない場合には、加工開始(図2のt3)から一定時間Tを経過したか否かを判断する。
【0081】
例えば、NC装置10は(図1)、上記ドリル1がワークWを貫通したことは、駆動モータM2のトルクが、従って電流が変化したことにより、一定時間経過したことは、現時点t′(図2)が予めメモリ(図示省略)に記憶した一定時間Tを経過したことで、それぞれ判断する。
【0082】
そして、加工開始(図2のt3)から一定時間Tを経過していない場合、(例えば現時点t′)、図示するように、その前と同様に、加工ヘッド2は、油圧シリンダ4のピストンロッド5に押されることにより、切削送り速度で前進し、回転するドリル1がワークWを切削し、t4まで穴Q加工が続行される。
【0083】
(2)−B 一回目の停止したドリル1による切屑Kの分断(図2のt4〜t5〜t6)。
【0084】
しかし、図10のステップ106において、一定時間Tを経過したと判断した場合には(YES)、ステップ107において、弾性部材3の復元力により油圧シリンダ4を後退させ、ステップ108において、油圧シリンダ4を前進させ、加工ヘッド2に当接させる。
【0085】
即ち、NC装置10は(図1)、加工開始(図2のt3)から一定時間Tが経過したと判断した場合には(図2のt4)、送り切替回路9を(図1)構成する電磁弁9AのソレノイドSOL▲3▼をオフのままで、方向切替回路7を構成するソレノイドSOL▲1▼をオフに、ソレノイドSOL▲2▼をオンに切り替えることにより、油圧シリンダ4を一旦停止させた後、弾性部材3の復元力により、該油圧シリンダ4のピストンロッド5を後退させ、その後(図2のt5)、送り切替回路9の電磁弁9AのソレノイドSOL▲3▼をそのままで、方向切替回路7の電磁弁7AのソレノイドSOL▲1▼をオンに、ソレノイドSOL▲2▼をオフに切り替えると、油圧シリンダ4のピストンロッド5が切削送り速度で前進し、加工ヘッド2と当接する(図2のt6)。
【0086】
この場合、図2に示すように、油圧シリンダ4のピストンロッド5が後退を開始してから加工ヘッド2に当接するまでの間(t4〜t5〜t6)、回転するドリル1はワークWに突き当たって停止したままで切屑Kを分断する。
【0087】
(2)−C 二回目の切削加工(図2のt6〜t7)。
【0088】
図10のステップ108において、油圧シリンダ4を前進させ、加工ヘッド2に当接させた後は、ステップ104に戻って同じ動作を繰り返し、油圧シリンダ4を加工ヘッド2に当接させた状態で切削送り速度で前進させ、切削加工を行う。
【0089】
即ち、図2のt6では、油圧シリンダ4のピストンロッド5が加工ヘッド2に当接した状態で、切削送り速度で前進するので、加工ヘッド2も同速度で前進し、回転するドリル1が、再度ワークWを切削し穴Q加工が続行される。
【0090】
このようにして二回目の切削加工が行われ、一回目の切削加工中(図2のt3〜t4)の動作と同じ動作が行われる。
【0091】
即ち、図10のステップ105において、ドリル1がワークWを貫通しない場合には(NO)、ステップ106において、一定時間T経過したか否かを判断し、経過していない場合には(NO)、ステップ104に戻って切削加工を続行する。
【0092】
例えば、図2の現時点t′′では、再加工開始(図2のt6)から一定時間Tを経過していないので、図示するように、その前と同様に、加工ヘッド2は、油圧シリンダ4のピストンロッド5に押されることにより、切削送り速度で前進し、回転するドリル1がワークWを切削して穴Q加工が続行され、この状態は、t7まで続く。
【0093】
このようにして二回目の切削加工が行われる。
【0094】
(2)−D 二回目の停止したドリル1による切屑Kの分断(図2のt7〜t8〜t9)。
【0095】
そして、ステップ106において、一定時間Tが経過したと判断した場合には(図2のt7)、ステップ107において、弾性部材3の復元力により油圧シリンダ4を後退させ、ステップ108において、油圧シリンダ4を前進させ、加工ヘッド2に当接させ、この間(図2のt7〜t8〜t9)、前回と同様に(図2のt4〜t5〜t6)、回転するドリル1はワークWに突き当たって停止したままで切屑Kを分断する。
【0096】
上記のように、本発明によれば、一回目の切削加工(図2のt3〜t4)、一回目の停止したドリル1による切屑Kの分断(図2のt4〜t5〜t6)、二回目の切削加工(図2のt6〜t7)、二回目の停止したドリル1による切屑Kの分断(図2のt7〜t8〜t9)・・・といった図10のステップ104から108までのステップフィード動作が行われ、穴明け加工装置において、ドリルの寿命を長くし、加工時間を短縮し、切屑の分断を迅速容易に行うことができる。
【0097】
(3)切削加工終了後の動作(図2のt10〜t11)。
【0098】
前記のようなステップフィード動作を行っている際に、図10のステップ105において、ドリル1がワークWを貫通したと判断した場合には(YES)、ステップ109において、油圧シリンダ4を早戻り速度で後退させ、加工ヘッド2をワークWから離反させる。
【0099】
即ち、NC装置10が(図1)、モータM2の電流の変化を検知することにより、ドリル1がワークWを貫通したと判断した場合には(図2のt10)、方向切替回路7の(図1)電磁弁7AのソレノイドSOL▲1▼をオフにすると共にSOL▲2▼をオンにし、送り切替回路9の電磁弁9AのソレノイドSOL▲3▼をオンにする(図7)。
【0100】
これにより、油圧シリンダ4のピストンロッド5は、早戻り速度で後退し、これに伴って加工ヘッド2は、ワークWの切削抵抗から解放され弾性部材3の復元力でピストンロッド5から離れた状態でワークWから離反し、元の位置に復帰する(図2のt11)。
【0101】
尚、上記実施形態においては、H形鋼の左右のフランジLF、RFを(図8)切削加工するドリル1について詳述したが、本発明はこれに限定されず、H形鋼のウェブWBを切削加工するドリル16にも適用され、同様の効果を奏することは勿論である。
【0102】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明によれば、ドリルをワークから離さないで切屑を分断できるようになったので、ドリルとワークの間に切屑が挟まったり、該ドリルが再度ワークと突き当たることはなく、そのためドリルの寿命が長くなると共に、加工時間が短くなり、更に、弾性部材が切削加工負荷による加工ヘッド側とワーク側の撓みを吸収するので、ドリルとワーク間の相対速度が早くゼロとなり、切屑の分断を迅速容易に行うことができるという効果を奏することとなった。
【0103】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す全体図である。
【図2】本発明の動作説明図である。
【図3】本発明による油圧シリンダ4の切削送り時と後退時におけるピストンロッド5と加工ヘッド2との関係を示す図である。
【図4】本発明による早送りモードを示す図である。
【図5】本発明による切削送りモードを示す図である。
【図6】本発明による後退モードを示す図である。
【図7】本発明による早戻りモードを示す図である。
【図8】本発明が適用される穴明け加工装置の正面図である。
【図9】本発明が適用される穴明け加工装置の平面図である。
【図10】本発明による動作を説明するためのフローチャートである。
【図11】第1従来技術の説明図である。
【図12】第2従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1 ドリル
2 加工ヘッド
3 弾性部材
4 油圧シリンダ
5 ピストンロッド
7 方向切替回路
7A 4ポート3位置電磁弁
8 流量制御回路
8A 流量調整弁
8B 逆止め弁
9 送り切替回路
9A 2ポート2位置電磁弁
10 NC装置
11 油圧ポンプ
12 油圧フィルタ
13 油タンク
W ワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drilling apparatus and method for prolonging the life of a drill, shortening the machining time, and cutting chips quickly and easily.
[0002]
[Prior art]
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, a drilling apparatus has a machining
[0004]
In such a drilling apparatus, if the chips generated during the cutting process are left as they are, problems such as an obstacle to the cutting process occur. Therefore, the chips are conventionally divided.
[0005]
In this case, there are two methods shown in FIGS. 11 and 12 for dividing the chips.
[0006]
In the method shown in FIG. 11, the
[0007]
That is, in FIG. 11, for example, after cutting is started at t1, at t2 during cutting, the cutting edge of the
[0008]
In the method of FIG. 12, the chip K is divided by temporarily stopping the
[0009]
That is, in FIG. 12, for example, after cutting is started at t1, the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
[0011]
However, the methods shown in FIGS. 11 and 12 have the following problems.
[0012]
(1) Problems with the method of FIG.
In the case of FIG. 11, as described above, the
[0013]
For this reason, chips K may be caught between the
[0014]
As a result, an impact is applied to the
[0015]
In the case of FIG. 11, the
[0016]
As a result, due to such extra reciprocating motion, the processing time becomes longer and the efficiency is lowered.
[0017]
(2) Problems with the method of FIG.
In the case of FIG. 12, as described above, the
[0018]
Therefore, unlike the case of FIG. 11, the life of the
[0019]
However, even if the
[0020]
For example, when the workpiece W is an H-shaped steel, the rigidity is smaller than that of the mug material, and therefore, the workpiece W is easily bent due to a cutting load.
[0021]
As a result, the
[0022]
That is, conventionally, it takes a long time to make the relative speed between the
[0023]
An object of the present invention is to increase the life of a drill, shorten the processing time, and sever a chip quickly and easily in a drilling apparatus.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A
The restoring force of the
A drilling method using the above drilling device,
(1)
The
(2) TheWhen the
[0025]
According to the configuration of the present invention, since the
[0026]
For this reason, according to the present invention, in the drilling device, it is possible to prolong the life of the drill, shorten the processing time, and sever the chips quickly and easily.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings by embodiments.
FIG. 1 is an overall view showing an embodiment of the present invention.
[0028]
The drilling apparatus shown in FIG. 1 has a
[0029]
That is, the drilling device (FIGS. 8 and 9) is a device that generally cuts the workpiece W and performs drilling. As will be described later, for example, an H-shaped steel web WB and left and right flanges LF, Perform RF drilling.
[0030]
Among these, FIG. 1 shows a
[0031]
The
[0032]
With this configuration, at the time of cutting feed (FIG. 3A), the
[0033]
During this time, the
[0034]
However, when the
[0035]
As a result, the
[0036]
At this time, the stretched
[0037]
In this case, as will be described later, the
[0038]
Further, the force with which the
[0039]
In this way, the
[0040]
On the other hand, the hydraulic circuit for driving the hydraulic cylinder 4 (FIG. 1) is composed of a
[0041]
The
[0042]
The flow
[0043]
The
[0044]
With this configuration, for example, during cutting (eg, t3 to t4 in FIG. 2), the solenoid SOL (1) of the
[0045]
As a result, the
[0046]
Accordingly, the hydraulic oil in the
[0047]
In this state, when a certain time elapses during cutting (for example, t4 in FIG. 2), the
[0048]
As a result, the
[0049]
Accordingly, the
[0050]
Then, after a lapse of a certain time (for example, t5 in FIG. 2), the
[0051]
In this case, as described above, the
[0052]
Further, before cutting starts, the cutting edge of the
[0053]
Further, when the
[0054]
On the other hand, the
[0055]
8 and 9 are diagrams showing a drilling apparatus to which the present invention is applied.
[0056]
The drilling device has a
[0057]
The
[0058]
On the
[0059]
A moving
[0060]
On the moving
[0061]
A
[0062]
One end of the
[0063]
In this case, the
[0064]
Furthermore, fixed
[0065]
Further, below the fixed
[0066]
With this configuration, after the work W is loaded through the conveyor roller 26 (FIG. 9), the
[0067]
In this state, the drill 1 (FIG. 8) is positioned in the vertical direction (Z-axis direction), the motor M2 is driven to rotate the drill 1 (step 102 in FIG. 10), and then the hydraulic cylinder 4 ( By actuating FIG. 8), the
[0068]
The operation of the present invention having the above configuration will be described below with reference to FIG.
[0069]
(1) Operation before starting cutting.
In
[0070]
That is, the NC device 10 (FIG. 1) rotates the
[0071]
In this state, the
[0072]
At this stage (t0 in FIG. 2), the
[0073]
However, the NC apparatus 10 (FIG. 1) turns on the solenoid SOL (1) of the
[0074]
As a result, the
[0075]
In this case, the
[0076]
(2) Operation after the start of cutting.
[0077]
(2) -A First cutting (t3 to t4 in FIG. 2).
[0078]
In
[0079]
That is, as described above, when the
[0080]
When the hole Q machining is started (see FIG. 1), the
[0081]
For example, the NC device 10 (FIG. 1) indicates that the
[0082]
If the predetermined time T has not elapsed since the machining start (t3 in FIG. 2) (for example, the current time t ′), the
[0083]
(2) -B Cutting of the chips K by the first stopped drill 1 (t4 to t5 to t6 in FIG. 2).
[0084]
However, if it is determined in
[0085]
That is, the NC device 10 (FIG. 1) configures the feed switching circuit 9 (FIG. 1) when it is determined that a fixed time T has elapsed from the start of machining (t3 in FIG. 2) (t4 in FIG. 2). The
[0086]
In this case, as shown in FIG. 2, the
[0087]
(2) -C Second cutting (t6 to t7 in FIG. 2).
[0088]
In step 108 of FIG. 10, after the
[0089]
That is, at t6 in FIG. 2, the
[0090]
In this way, the second cutting is performed, and the same operation as the operation during the first cutting (t3 to t4 in FIG. 2) is performed.
[0091]
That is, if the
[0092]
For example, at the current time t ″ in FIG. 2, since a certain time T has not elapsed since the start of reworking (t6 in FIG. 2), as shown in the figure, the
[0093]
In this way, the second cutting is performed.
[0094]
(2) -D Cutting of the chips K by the second stopped drill 1 (t7 to t8 to t9 in FIG. 2).
[0095]
If it is determined in
[0096]
As described above, according to the present invention, the first cutting (t3 to t4 in FIG. 2), the cutting of the chips K by the first stopped drill 1 (t4 to t5 to t6 in FIG. 2), the second time Step feed operation from
[0097]
(3) Operation after completion of cutting (t10 to t11 in FIG. 2).
[0098]
When performing the step feed operation as described above, if it is determined in
[0099]
That is, when the NC device 10 (FIG. 1) detects that the
[0100]
As a result, the
[0101]
In the above embodiment, the
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the chips can be divided without separating the drill from the workpiece, so that the chips are not caught between the drill and the workpiece, or the drill does not strike the workpiece again. The service life of the drill is increased, the machining time is shortened, and the elastic member absorbs the bending of the machining head and workpiece due to the machining load. The effect was achieved that the division can be performed quickly and easily.
[0103]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the
FIG. 4 is a diagram showing a fast-forward mode according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a cutting feed mode according to the present invention.
FIG. 6 shows a reverse mode according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a fast return mode according to the present invention.
FIG. 8 is a front view of a drilling device to which the present invention is applied.
FIG. 9 is a plan view of a drilling apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 10 is a flowchart for explaining an operation according to the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the first prior art.
FIG. 12 is an explanatory diagram of the second prior art.
[Explanation of symbols]
1 Drill
2 Processing head
3 Elastic members
4 Hydraulic cylinder
5 Piston rod
7 Direction switching circuit
8 Flow control circuit
8A Flow adjustment valve
8B Check valve
9 Feed switching circuit
9A 2-port 2-position solenoid valve
10 NC unit
11 Hydraulic pump
12 Hydraulic filter
13 Oil tank
W Work
Claims (5)
該弾性部材の復元力は該油圧シリンダの推力に比べて小さく、穴明け加工中であって該弾性部材が収縮した状態で、該方向切換回路を後退モードに切り換えて油圧シリンダを停止させたときに、回転するドリルをワークに突き当てて停止させた状態で、該油圧シリンダのピストンロッドは該弾性部材の復元力により加工ヘッドに対して後退することを特徴とする穴明け加工装置。 A hydraulic circuit that includes a machining head having a rotatable drill, a hydraulic cylinder that moves the machining head, and an elastic member that is fitted between the hydraulic cylinder and the machining head, and that drives the hydraulic cylinder includes: Including a direction switching circuit for switching to move the hydraulic cylinder forward or backward,
The restoring force of the elastic member is smaller than the thrust of the hydraulic cylinder, and the hydraulic cylinder is stopped by switching the direction switching circuit to the reverse mode while the elastic member is contracted during drilling. In addition, the drilling apparatus is characterized in that the piston rod of the hydraulic cylinder moves backward with respect to the machining head by the restoring force of the elastic member in a state where the rotating drill is brought into contact with the workpiece and stopped.
(1)
油圧シリンダを加工ヘッドに当接させた状態で切削送り速度で前進させ、回転するドリルでワークの穴明け加工を行い、
(2)
該穴明け加工中であって該弾性部材が収縮した状態で、該方向切換回路を後退モードに切り換えて油圧シリンダを停止させたときに、回転するドリルをワークに突き当てて停止させた状態で、該油圧シリンダのピストンロッドは該弾性部材の復元力により加工ヘッドに対して後退すると共に回転するドリルをワークに突き当てて停止させた状態で切屑を分断し、上記(1)と(2)の動作を繰り返すことを特徴とする穴明け加工方法。A drilling method using the drilling device according to claim 1,
(1)
The hydraulic cylinder is advanced cutting feed rate being in contact with the machining head performs drilling work by the drill to rotate,
(2)
In a state in which a said drilling during machining elastic member is contracted, the direction switching circuit at the time of stopping the hydraulic cylinder is switched to the reverse mode, in a state of stopping abutted against the drill which rotates the workpiece The piston rod of the hydraulic cylinder retreats with respect to the machining head by the restoring force of the elastic member and divides the chips in a state where the rotating drill hits the work and stops, and the above (1) and (2) A drilling method characterized by repeating the operation.
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