JP6277857B2 - Cutting apparatus and cutting method - Google Patents
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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。 The present invention relates to a cutting apparatus and a cutting method for drilling a workpiece using a cutting tool, and in particular, a cutting process for drilling a hole having a specified dimension from the lower surface of the workpiece to the bottom surface of the seat. The present invention relates to an apparatus and a cutting method.
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。 Conventionally, when a hole having a specified dimension from the lower surface to the bottom surface of the seat is cut on a workpiece, first, a through hole is first drilled with a cutting tool such as a drill and then a lower hole is processed. , Measure the plate thickness around the pilot hole with microwaves, calculate the height from the back to the seat bottom based on the measurement results, calculate the required amount of machining, and then sit down from the surface of the workpiece I was working on turning.
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。 Therefore, in the case of the conventional cutting process, two processes of the pilot hole process and the counter-sink process are necessary to perform the cutting process, and further, the cutting tool needs to be replaced when the process is shifted.
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。 In addition, since the dimension from the back to the bottom of the seat is specified from the back, it is difficult to measure the dimensions and determine the amount of processing, and there is no measuring instrument that can directly measure the height from the back to the bottom of the seat. For this reason, a necessary dimension is estimated from the result of measuring a nearby dimension, and the dimension at the actual position cannot be measured.
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。 Further, the workpiece has fluctuations and waviness in the plate thickness, and the dimensions differ depending on the location. Therefore, it is necessary to measure and record the dimensions for each processing position, which takes time. .
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。 Patent Document 1 relates to a control device and method for a cutting machine, and detects vibration during cutting with an AE sensor, compares an output value of the AE sensor with a preset threshold value, and compares the result. Based on this, a configuration is disclosed in which the feed rate of the cutting spindle is increased or decreased, or the operation of the cutting spindle is stopped.
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。 In view of such circumstances, the present invention provides a cutting device and a cutting method that enable accurate drilling and reduce working time.
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。 The present invention provides a cutting tool that is held by a cutting tool holder and in which a first cutting part and a second cutting part having a diameter larger than that of the first cutting part are integrated with each other, and the workpiece is approached and separated from the workpiece. A driving means for rotationally driving the cutting tool, a vibration sensor for detecting a load change of the cutting tool, and a control device are provided, and the control device performs the first operation on the workpiece based on the detection result of the vibration sensor. The present invention relates to a cutting device that detects a punching through the cutting part and causes the second cutting part to cut the workpiece by a preset feed amount after the punching is detected.
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。 The present invention is also a cutting method for drilling with a cutting tool in which a first cutting portion and a second cutting portion having a diameter larger than that of the first cutting portion are integrated, wherein the cutting of the first cutting portion is performed. A step of detecting a penetration of the workpiece due to a load change of the cutting tool, and feeding the cutting tool to the workpiece by a preset feed amount after the detection of the penetration, and the second cutting unit The present invention relates to a cutting method having a step of cutting a workpiece.
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。 According to the present invention, the cutting tool held by the cutting tool holder and the cutting tool in which the first cutting part and the second cutting part having a larger diameter than the first cutting part are integrated with and away from the workpiece. And a driving means for rotationally driving the cutting tool, a vibration sensor for detecting a load change of the cutting tool, and a control device, the control device based on a detection result of the vibration sensor for the workpiece. By detecting the punch through by the cutting of the first cutting portion and causing the second cutting portion to cut the workpiece by a preset feed amount after detecting the punch through, the thickness of the workpiece is increased by undulation or the like. Even if there is variation, it is possible to perform hole machining with the required dimensions without measuring the plate thickness of the workpiece, thereby simplifying the work process and shortening the work time.
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。 According to the present invention, there is also provided a cutting method for drilling with a cutting tool in which a first cutting portion and a second cutting portion having a diameter larger than that of the first cutting portion are integrated. Detecting a penetration of the workpiece by cutting based on a load change of the cutting tool, and feeding the cutting tool to the workpiece by a preset feed amount after the detection of the penetration, the second cutting unit Cutting the workpiece by the above, so that even if there is a variation in the plate thickness due to undulation or the like, the hole having the required size can be obtained without measuring the plate thickness of the workpiece. Processing can be performed, and an excellent effect that the working process can be simplified and the working time can be shortened is exhibited.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。 First, referring to FIG. 1, a cutting apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described.
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。
The cutting apparatus 1 includes a
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。
The
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(Acoustic Emission)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。
The
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。
The
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。
The axial length L1 of the
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。
The
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。
Further, the driving means 7 rotates the
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。
With reference to FIGS. 2 (A) to 2 (F) and the flowchart of FIG. 3, a description will be given of the case where the
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 01) When the
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 02) After the lower end of the
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 03) During cutting of the
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 04) When the frequency of the
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 05) When the penetration of the
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 06) When the
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)。
STEP: 07 Finally, according to an instruction from the
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。
As described above, in this embodiment, the
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。
Accordingly, the dimension from the lower surface of the
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。
Further, since the
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。
Further, the
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。
Further, since the axial length of the
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。
Since the
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。
Further, since it is only necessary to be able to detect the penetration of the
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 8 AE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
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