JP7115781B1 - 切断製品の製造方法及びウォータージェット加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウォータージェット加工を利用して被切断物から一部の塊を切断除去して複雑な形状の切断製品を得ることができる切断製品の製造方法を提供する。【解決手段】本製法は、ウォータージェット加工を用いて被切断物１に互いに交差する切断面５、６、７を形成することで、被切断物から一部の塊２を切断除去して切断製品３を得る切断製品の製造方法であって、被切断物の互いに交差する切断予定面５’、６’、７’の交差部に沿って切断用孔１１、１２、１３を形成する切断用孔形成工程と、切断用孔内に被切断物よりも硬い材質の受け材１５を挿入した状態で、切断予定面の一辺に沿うように高圧水を噴射することで、切断予定面を切断して切断面とする切断面形成工程と、を備える。【選択図】図５
Description
本発明は、切断製品の製造方法及びウォータージェット加工装置に関し、更に詳しくは、ウォータージェット加工を用いて被切断物に互いに交差する切断面を形成することで被切断物から一部の塊を切断除去して切断製品を得る切断製品の製造方法及びその製造方法で好適に用いられるウォータージェット加工装置に関する。
従来、マシニングセンター、フライス盤等の工作機械で製品を加工する際に、ワークを位置決め固定する治具としてアングルプレート（「イケール」とも称される。）が一般に知られている。このアングルプレートは、通常、複数の板材を溶接してなされている。このアングルプレートの強度及び寸法精度の向上等を目的として、マシニングセンター等による切削加工により被切断物から一部を除去してアングルプレートを得ることが考えられる。しかし、マシニングセンター等による切削加工では、切粉が大量に発生するため、切粉の管理が煩雑であり、材料のリサイクル性が悪い。
ここで、切粉を発生させず被切断物を切断する技術として、ウォータージェット加工が一般に知られている（例えば、特許文献１及び２等参照）。このウォータージェット加工では、高圧水の噴射パワーの制御が困難であるため、被切断物の切断深さ方向にわたって切断面が形成されてしまう。言い替えると、被切断物の切断深さ方向の奥側に不要なキズのない非切断部を残して切断面を形成することが困難となる。そのため、ウォータージェット加工を単純に利用しても、被切断物から一部の塊を切断除去して複雑な形状のアングルプレートを得ることが難しい。この問題は、アングルプレート以外の他の用途で用いられる複雑な形状の切断製品であっても同様に生じる。
なお、特許文献１には、切断予定方向にボーリング孔を形成し、ウォータージェット加工を用いて被切断物の表面とボーリング孔との間を切断する技術が開示されている。また、特許文献２には、高圧水の噴流の乱れを抑制するために、筒状部材の空洞部に補助材を挿入した状態でウォータージェット加工により筒状部材を切断する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１及び２には、ウォータージェット加工を利用して被切断物から一部の塊を切断除去して複雑な形状の切断製品を得る技術が開示されていない。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ウォータージェット加工を利用して被切断物から一部の塊を切断除去して複雑な形状の切断製品を得ることができる切断製品の製造方法及びその製造方法で好適に用いられるウォータージェット加工装置を提供することを目的とする。
本発明は以下の通りである。
１．ウォータージェット加工を用いて被切断物に互いに交差する切断面を形成することで前記被切断物から一部の塊を切断除去して切断製品を得る切断製品の製造方法であって、
前記被切断物の互いに交差する切断予定面の交差部に沿って切断用孔を形成する切断用孔形成工程と、
前記切断用孔内に前記被切断物よりも硬い材質からなる受け材が挿入された状態で、前記被切断物に対して、前記切断予定面の一辺から該一辺と反対の辺側の前記受け材に向かう方向を切断深さ方向として前記切断予定面の一辺に沿うように高圧水を噴射することで、前記切断予定面を切断して前記切断面とする切断面形成工程と、を備えることを要旨とする。
２．前記切断面形成工程では、前記切断用孔に前記受け材が挿入された状態で、前記切断用孔内に軸方向に沿う高圧水排出路が形成される上記１．に記載の切断製品の製造方法。
３．前記受け材は、その長尺方向に直交する断面が半円形状に形成されている上記２．に記載の切断製品の製造方法。
４．前記切断用孔形成工程では、軸端部が互いに交差する２以上の前記切断用孔が形成されるとともに、２以上の前記切断用孔の交差部は、ボールエンドミル又は先端Ｒ状ドリルにより曲面状に形成され、
前記受け材の先端部は、２以上の前記切断用孔の交差部に嵌合する形状に形成されている上記１．乃至３．のいずれか一項に記載の切断製品の製造方法。
５．前記切断面に沿って切削加工を施す仕上加工工程を更に備える上記１．乃至４．のいずれか一項に記載の切断製品の製造方法。
６．被切断物に互いに交差する切断面を形成するためのウォータージェット加工装置であって、
前記被切断物が位置決めセットされるテーブルと、
高圧水を噴射する噴射ノズルと、を備え、
前記被切断物には、互いに交差する切断予定面の交差部に沿って切断用孔が形成されており、
前記切断用孔には、前記被切断物よりも硬い材質からなる受け材が挿入可能であり、
前記テーブル上には、前記切断用孔に前記受け材が挿入されるように、前記被切断物及び前記受け材を支持する支持台が位置決めセットされ、その状態で、前記噴射ノズルは、前記被切断物に対して、前記切断予定面の一辺から該一辺と反対の辺側の前記受け材に向かう方向を切断深さ方向として前記切断予定面の一辺に沿うように高圧水を噴射することを要旨とする。
７．前記テーブルは、水平軸回りに回転可能な軸部と、前記軸部に対して一体的に設けられる第１テーブルと、テーブル面が前記第１テーブルのテーブル面と交差するように前記軸部に対して一体的に設けられる第２テーブルと、を備える上記６．記載のウォータージェット加工装置。
１．ウォータージェット加工を用いて被切断物に互いに交差する切断面を形成することで前記被切断物から一部の塊を切断除去して切断製品を得る切断製品の製造方法であって、
前記被切断物の互いに交差する切断予定面の交差部に沿って切断用孔を形成する切断用孔形成工程と、
前記切断用孔内に前記被切断物よりも硬い材質からなる受け材が挿入された状態で、前記被切断物に対して、前記切断予定面の一辺から該一辺と反対の辺側の前記受け材に向かう方向を切断深さ方向として前記切断予定面の一辺に沿うように高圧水を噴射することで、前記切断予定面を切断して前記切断面とする切断面形成工程と、を備えることを要旨とする。
２．前記切断面形成工程では、前記切断用孔に前記受け材が挿入された状態で、前記切断用孔内に軸方向に沿う高圧水排出路が形成される上記１．に記載の切断製品の製造方法。
３．前記受け材は、その長尺方向に直交する断面が半円形状に形成されている上記２．に記載の切断製品の製造方法。
４．前記切断用孔形成工程では、軸端部が互いに交差する２以上の前記切断用孔が形成されるとともに、２以上の前記切断用孔の交差部は、ボールエンドミル又は先端Ｒ状ドリルにより曲面状に形成され、
前記受け材の先端部は、２以上の前記切断用孔の交差部に嵌合する形状に形成されている上記１．乃至３．のいずれか一項に記載の切断製品の製造方法。
５．前記切断面に沿って切削加工を施す仕上加工工程を更に備える上記１．乃至４．のいずれか一項に記載の切断製品の製造方法。
６．被切断物に互いに交差する切断面を形成するためのウォータージェット加工装置であって、
前記被切断物が位置決めセットされるテーブルと、
高圧水を噴射する噴射ノズルと、を備え、
前記被切断物には、互いに交差する切断予定面の交差部に沿って切断用孔が形成されており、
前記切断用孔には、前記被切断物よりも硬い材質からなる受け材が挿入可能であり、
前記テーブル上には、前記切断用孔に前記受け材が挿入されるように、前記被切断物及び前記受け材を支持する支持台が位置決めセットされ、その状態で、前記噴射ノズルは、前記被切断物に対して、前記切断予定面の一辺から該一辺と反対の辺側の前記受け材に向かう方向を切断深さ方向として前記切断予定面の一辺に沿うように高圧水を噴射することを要旨とする。
７．前記テーブルは、水平軸回りに回転可能な軸部と、前記軸部に対して一体的に設けられる第１テーブルと、テーブル面が前記第１テーブルのテーブル面と交差するように前記軸部に対して一体的に設けられる第２テーブルと、を備える上記６．記載のウォータージェット加工装置。
本発明の切断製品の製造方法によると、被切断物の互いに交差する切断予定面の交差部に沿って切断用孔を形成する切断用孔形成工程と、切断用孔内に被切断物よりも硬い材質からなる受け材が挿入された状態で、被切断物に対して、切断予定面の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材に向かう方向を切断深さ方向として切断予定面の一辺に沿うように高圧水を噴射することで、切断予定面を切断して切断面とする切断面形成工程と、を備える。これにより、被切断物の切断予定面を切断した高圧水が受け材で受け止められることで、被切断物の切断予定面の奥側に不要なキズのない非切断部を残して切断面が形成される。よって、ウォータージェット加工を利用して被切断物から一部の塊を切断除去して複雑な形状の切断製品を得ることができる。さらに、ウォータージェット加工を利用しているため、マシニングセンター等による切削加工のように切粉が大量に発生せず、材料のリサイクル性が高い。
また、前記切断面形成工程では、前記切断用孔に前記受け材が挿入された状態で、前記切断用孔内に軸方向に沿う高圧水排出路が形成される場合は、高圧水排出路により高圧水が円滑に排出される。
また、前記受け材が、その長尺方向に直交する断面が半円形状に形成されている場合は、受け材により高圧水が更に効果的に受け止められるとともに、高圧水排出路により高圧水が更に円滑に排出される。
さらに、前記切断用孔形成工程では、軸端部が互いに交差する２以上の前記切断用孔が形成されるとともに、２以上の前記切断用孔の交差部は、ボールエンドミル又は先端Ｒ状ドリルにより曲面状に形成され、前記受け材の先端部が、２以上の前記切断用孔の交差部に嵌合する形状に形成されている場合は、受け材の先端部が交差部に隙間なく収まるため、受け材が切断用孔から押し出されるように高圧水の圧力がかかり難くなる。
さらに、前記切断面に沿って切削加工を施す仕上加工工程を更に備える場合は、優れた表面性状を持つ切断製品を得ることができる。
また、前記切断面形成工程では、前記切断用孔に前記受け材が挿入された状態で、前記切断用孔内に軸方向に沿う高圧水排出路が形成される場合は、高圧水排出路により高圧水が円滑に排出される。
また、前記受け材が、その長尺方向に直交する断面が半円形状に形成されている場合は、受け材により高圧水が更に効果的に受け止められるとともに、高圧水排出路により高圧水が更に円滑に排出される。
さらに、前記切断用孔形成工程では、軸端部が互いに交差する２以上の前記切断用孔が形成されるとともに、２以上の前記切断用孔の交差部は、ボールエンドミル又は先端Ｒ状ドリルにより曲面状に形成され、前記受け材の先端部が、２以上の前記切断用孔の交差部に嵌合する形状に形成されている場合は、受け材の先端部が交差部に隙間なく収まるため、受け材が切断用孔から押し出されるように高圧水の圧力がかかり難くなる。
さらに、前記切断面に沿って切削加工を施す仕上加工工程を更に備える場合は、優れた表面性状を持つ切断製品を得ることができる。
本発明のウォータージェット加工装置によると、被切断物が位置決めセットされるテーブルと、高圧水を噴射する噴射ノズルと、を備え、被切断物には、互いに交差する切断予定面の交差部に沿って切断用孔が形成されており、切断用孔には、被切断物よりも硬い材質からなる受け材が挿入可能である。そして、テーブル上には、切断用孔に受け材が挿入されるように、被切断物及び受け材を支持する支持台が位置決めセットされ、その状態で、噴射ノズルは、被切断物に対して、切断予定面の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材に向かう方向を切断深さ方向として切断予定面の一辺に沿うように高圧水を噴射する。これにより、被切断物の切断予定面を切断した高圧水が受け材で受け止められることで、被切断物の切断予定面の奥側に不要なキズのない非切断部を残して切断面が形成される。よって、ウォータージェット加工を利用して被切断物から一部の塊を切断除去して複雑な形状の切断製品を得ることができる。さらに、ウォータージェット加工を利用しているため、マシニングセンター等による切削加工のように切粉が大量に発生せず、材料のリサイクル性が高い。
さらに、前記テーブルが、水平軸回りに回転可能な軸部と、前記軸部に対して一体的に設けられる第１テーブルと、テーブル面が前記第１テーブルのテーブル面と交差するように前記軸部に対して一体的に設けられる第２テーブルと、を備える場合は、第１及び第２テーブルに対して被切断物及び受け材を支持する支持台を位置決めセットした状態で、第１テーブルのテーブル面上に載置される被切断物の上方より噴射ノズルで高圧水を噴射して切断面を形成してから、軸部を回転させて第２テーブルのテーブル面上に載置される被切断物の上方より噴射ノズルで高圧水を噴射して切断面を形成する。このように可動式テーブルを用いることで、固定式テーブルを用いて人手により被切断物及び支持台をセットし直す形態に比べて、被切断物から一部の塊を簡易且つ迅速に切断除できる。
さらに、前記テーブルが、水平軸回りに回転可能な軸部と、前記軸部に対して一体的に設けられる第１テーブルと、テーブル面が前記第１テーブルのテーブル面と交差するように前記軸部に対して一体的に設けられる第２テーブルと、を備える場合は、第１及び第２テーブルに対して被切断物及び受け材を支持する支持台を位置決めセットした状態で、第１テーブルのテーブル面上に載置される被切断物の上方より噴射ノズルで高圧水を噴射して切断面を形成してから、軸部を回転させて第２テーブルのテーブル面上に載置される被切断物の上方より噴射ノズルで高圧水を噴射して切断面を形成する。このように可動式テーブルを用いることで、固定式テーブルを用いて人手により被切断物及び支持台をセットし直す形態に比べて、被切断物から一部の塊を簡易且つ迅速に切断除できる。
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例１に係る切断製品の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は被切断物の斜視図であり、（ｂ）は切断用孔が形成された被切断物の斜視図であり、（ｃ）は一部の塊が切断除去された被切断物の斜視図であり、（ｄ）は切断面に切削加工が施された切断製品の斜視図である。
実施例１に係る切断用孔形成工程を説明するための説明図であり、（ａ）はドリルを示し、（ｂ）はボールエンドミルを示し、（ｃ）は先端Ｒ状ドリルを示す。
実施例１に係る切断面形成工程を説明するための説明図である。
実施例１に係る受け材を説明するための説明図であり、（ａ）は受け材の平面図を示し、（ｂ）はｂ矢視図を示し、（ｃ）はｃ－ｃ線断面図を示し、（ｄ）はｄ矢視図を示し、（ｅ）はｅ矢視図を示す。
上記切断面形成工程を説明するための説明図である。
実施例１に係るウォータージェット加工装置を説明するための説明図である。
図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面拡大図である。
図６のＶＩIＩ－ＶＩIＩ線断面拡大図である。
図５の要部拡大図である。
他の形態の受け材の先端部を説明するための説明図である。
実施例１に係る仕上加工工程を説明するための説明図であり、（ａ）は切削加工前の被切断物の縦断面図であり、（ｂ）は切削加工後の切断製品の縦断面図である。
実施例２に係る切断製品の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は被切断物の斜視図であり、（ｂ）は切断用孔が形成された被切断物の斜視図であり、（ｃ）は一部の塊が切断除去された被切断物の斜視図であり、（ｄ）は切断面に切削加工が施された切断製品の斜視図である。
実施例２の変形例に係る切断製品の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は切断用孔が形成された被切断物の斜視図である。（ｂ）は一部の塊が切断除去された被切断物の斜視図であり、（ｃ）は切断面に切削加工が施された切断製品の斜視図である。
実施例３に係る切断製品の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は被切断物の斜視図であり、（ｂ）は切断用孔が形成された被切断物の斜視図であり、（ｃ）は一部の塊が切断除去された被切断物の斜視図であり、（ｄ）は切断面に切削加工が施された切断製品の斜視図である。
実施例４に係る切断製品の製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は被切断物の斜視図であり、（ｂ）は切断用孔が形成された被切断物の斜視図であり、（ｃ）は一部の塊が切断除去された被切断物の斜視図であり、（ｄ）は切断面に切削加工が施された切断製品の斜視図である。
他の形態の受け材を説明するための説明図であり、（ａ）は受け材の斜視図であり、（ｂ）はｂ－ｂ線断面図である。
更なる他の形態の受け材を説明するための説明図であり、（ａ）は受け材の斜視図であり、（ｂ）はｂ－ｂ線断面図である。
更なる他の形態の受け材を説明するための説明図であり、（ａ）はパイプを半割にした受け材の斜視図であり、（ｂ）丸棒状の受け材の斜視図であり、（ｃ）～（ｆ）は丸棒の一部を平板とした受け材の斜視図である。
更なる他の形態の受け材を説明するための説明図である。
他の形態の切断面形成工程を説明するための説明図である。
他の形態に係る切断製品を説明するための説明図であり、（ａ）は一対の板部が鈍角で交差する切断製品を示し、（ｂ）は一対の板部が鋭角で交差する切断製品を示す。
上記ウォータージェット加工装置を構成する他の形態のテーブルの斜視図である。
上記テーブルの側面図である。
上記テーブルの要部断面図である。
上記テーブルの要部分解斜視図である。
上記テーブルを説明するための説明図であり、（ａ）は長アームを有する第１及び第２テーブルを備える形態を示し、（ｂ）長アームを有する第１テーブルと短アームを有する第２テーブルを備える形態を示す。
上記テーブルの作用説明図であり、（ａ）は第１テーブル上に載置された被切断物に対するウォータージェット加工を示し、（ｂ）は第２テーブル上に載置された被切断物に対するウォータージェット加工を示す。
上記テーブルの他の使用形態を説明するための説明図である。
上記テーブルの他の使用形態を説明するための説明図である。
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
＜切断製品の製造方法＞
本実施形態に係る切断製品の製造方法は、例えば、図１及び図５～図８に示すように、ウォータージェット加工を用いて被切断物（１）に互いに交差する切断面（５、６、７）を形成することで被切断物（１）から一部の塊（２）を切断除去して切断製品（３）を得る切断製品の製造方法であって、被切断物（１）の互いに交差する切断予定面（５’、６’、７’）の交差部に沿って切断用孔（１１、１２、１３）を形成する切断用孔形成工程と、切断用孔（１１、１２、１３）内に被切断物（１）よりも硬い材質からなる受け材（１５）が挿入された状態で、被切断物（１）に対して、切断予定面（５’、６’、７’）の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材（１５）に向かう方向を切断深さ方向（Ｄ）として切断予定面（５’、６’、７’）の一辺に沿うように高圧水を噴射することで、切断予定面（５’、６’、７’）を切断して切断面（５、６、７）とする切断面形成工程と、を備える。
本実施形態に係る切断製品の製造方法は、例えば、図１及び図５～図８に示すように、ウォータージェット加工を用いて被切断物（１）に互いに交差する切断面（５、６、７）を形成することで被切断物（１）から一部の塊（２）を切断除去して切断製品（３）を得る切断製品の製造方法であって、被切断物（１）の互いに交差する切断予定面（５’、６’、７’）の交差部に沿って切断用孔（１１、１２、１３）を形成する切断用孔形成工程と、切断用孔（１１、１２、１３）内に被切断物（１）よりも硬い材質からなる受け材（１５）が挿入された状態で、被切断物（１）に対して、切断予定面（５’、６’、７’）の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材（１５）に向かう方向を切断深さ方向（Ｄ）として切断予定面（５’、６’、７’）の一辺に沿うように高圧水を噴射することで、切断予定面（５’、６’、７’）を切断して切断面（５、６、７）とする切断面形成工程と、を備える。
上記切断面形成工程では、例えば、研磨材を混入した高圧水を噴射（すなわち、アブレシブジェット加工）することで切断面（５、６、７）を形成してもよいし（例えば、図７等参照）、研磨材を混入せず高圧水のみを噴射することで切断面（５、６、７）を形成してもよい。これらは、被切断物（１）の材質や切断深さ等に応じて適宜選択される。
上記被切断物（１）の材質、形状、大きさ等は特に問わない。この被切断物（１）の材質としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、磁性材、ＣＦＲＰ（Carbon-Fiber-Reinforced Plastics）、ＧＦＲＰ（Glass-Fiber-Reinforced Plastics）、ジュラルミン、石材、ガラス材、インコネル、ハステロイ、ニッケル等の硬質材、ウレタンゴム、フェルト、発泡材、樹脂等の軟質材が挙げられる。
そして、研磨材を用いるアブレシブジェット加工は、硬質材からなる被切断物（１）の切断に適している。一方、研磨材を用いないウォータージェット加工は、軟質材からなる被切断物（１）の切断に適している。ただし、ウレタンゴムからなる被切断物（１）であって、切断深さが比較的深いものは、アブレシブジェット加工で切断される。
そして、研磨材を用いるアブレシブジェット加工は、硬質材からなる被切断物（１）の切断に適している。一方、研磨材を用いないウォータージェット加工は、軟質材からなる被切断物（１）の切断に適している。ただし、ウレタンゴムからなる被切断物（１）であって、切断深さが比較的深いものは、アブレシブジェット加工で切断される。
上記切断製品（３）の用途、形状、大きさ等は特に問わない。この切断製品（３）の用途としては、例えば、アングルプレート（治具）、イケール、ストッパ、補助ベース、治具ベースなどが挙げられる。
上記切断面（５、６、７）の個数、大きさ、配置場所等は特に問わない。この切断面（５、６、７）は、通常、多角形である。
上記切断用孔（１１、１２、１３）の個数、配置場所、大きさ等は、特に問わない。この切断用孔（１１、１２、１３）は、通常、断面円形の孔であり、その直径は、深穴ドリル加工のできる範囲であり、ウォータージェットの切断代（条件による）に応じて適宜選択される。切断用孔（１１、１２、１３）の直径としては、例えば、１～１００ｍｍ（好ましくは３～２０ｍｍ）が挙げられる。
水圧およびアブレシブジェット加工により受け材（１５）に彫り傷が発生するため、上記受け材（１５）は、被切断物（１）よりも充分に硬い材質により形成されている限り、その材質は問わない。この受け材（１５）は、通常、長尺状に形成されている。また、受け材（１５）の長さ、大きさは、例えば、切断用孔（１１、１２、１３）の長さ、大きさに応じて適宜選択される。
本実施形態に係る切断製品の製造方法としては、例えば、図７に示すように、上記切断面形成工程では、切断用孔（１１、１２、１３）に受け材（１５）が挿入された状態で、切断用孔（１１、１２、１３）内に軸方向に沿う高圧水排出路（１７）が形成される形態が挙げられる。この場合、例えば、上記受け材（１５）は、その長尺方向に直交する断面が半円形状に形成されていることができる。
本実施形態に係る切断製品の製造方法としては、例えば、図９に示すように、上記切断用孔形成工程では、軸端部が互いに交差する２以上の切断用孔（１１、１２、１３）が形成されるとともに、２以上の切断用孔（１１、１２、１３）の交差部（１４）は、ボールエンドミル（２２）又は先端Ｒ状ドリル（２３）により曲面状に形成され、受け材（１５）の先端部は、２以上の切断用孔（１１、１２、１３）の交差部（１４）に嵌合する形状（２６）に形成されている形態が挙げられる。この場合、例えば、図４に示すように、上記受け材（１５）の先端部は、半球状を径方向に沿って分割した形状（２６）に形成されていることができる。
本実施形態に係る切断製品の製造方法としては、例えば、図１１に示すように、切断面（５、６、７）に沿って切削加工を施す仕上加工工程を更に備える形態が挙げられる。この場合、例えば、切断用孔（１１、１２、１３）が切断製品（３）の壁面（２４）のコーナー部のＲ面（２５）を構成するように切削加工が施されることができる。
本実施形態に係る切断製品の製造方法としては、例えば、図２０に示すように、被切断物（１）の切断用孔（１１、１２、１３）を横切る断面において、受け材（１５）の中心（Ｃ）（すなわち、切断用孔（１１、１２、１３）の中心（Ｃ））よりも被切断物（１）の外面寄りの部位に向かって高圧水を噴射する形態が挙げられる。
なお、上述の実施形態に係る切断製品の製造方法の各構成は、後述の実施形態に係るウォータージェット加工装置の各構成においても適用される。
＜ウォータージェット加工装置＞
本実施形態に係るウォータージェット加工装置は、例えば、図５～図８に示すように、被切断物（１）に互いに交差する切断面（５、６、７）を形成するためのウォータージェット加工装置（４１）であって、被切断物（１）が位置決めセットされるテーブル（４２、４９）と、高圧水を噴射する噴射ノズル（４３）と、を備え、被切断物（１）には、互いに交差する切断予定面（５’、６’、７’）の交差部に沿って切断用孔（１１、１２、１３）が形成されており、切断用孔（１１、１２、１３）には、被切断物（１）よりも硬い材質からなる受け材（１５）が挿入可能である。そして、テーブル（４２、４９）上には、切断用孔（１１、１２、１３）に受け材（１５）が挿入されるように、被切断物（１）及び受け材（１５）を支持する支持台（１６）が位置決めセットされ、その状態で、噴射ノズル（４３）は、被切断物（１）に対して、切断予定面（５’、６’、７’）の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材（１５）に向かう方向を切断深さ方向（Ｄ）として切断予定面（５’、６’、７’）の一辺に沿うように高圧水を噴射する。
本実施形態に係るウォータージェット加工装置は、例えば、図５～図８に示すように、被切断物（１）に互いに交差する切断面（５、６、７）を形成するためのウォータージェット加工装置（４１）であって、被切断物（１）が位置決めセットされるテーブル（４２、４９）と、高圧水を噴射する噴射ノズル（４３）と、を備え、被切断物（１）には、互いに交差する切断予定面（５’、６’、７’）の交差部に沿って切断用孔（１１、１２、１３）が形成されており、切断用孔（１１、１２、１３）には、被切断物（１）よりも硬い材質からなる受け材（１５）が挿入可能である。そして、テーブル（４２、４９）上には、切断用孔（１１、１２、１３）に受け材（１５）が挿入されるように、被切断物（１）及び受け材（１５）を支持する支持台（１６）が位置決めセットされ、その状態で、噴射ノズル（４３）は、被切断物（１）に対して、切断予定面（５’、６’、７’）の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材（１５）に向かう方向を切断深さ方向（Ｄ）として切断予定面（５’、６’、７’）の一辺に沿うように高圧水を噴射する。
上記テーブル（４２、４９）の構成、大きさ等は特に問わない。このテーブル（４２）は、例えば、図６に示すように、板材（４２ａ）を水平方向に複数並べて構成されていることができる。また、テーブル（４９）は、例えば、図２２及び図２３に示すように、水平軸回りに回転可能な軸部（５０）と、軸部（５０）に対して一体的に設けられる第１テーブル（５１）と、テーブル面が第１テーブル（５１）のテーブル面と交差するように軸部（５０）に対して一体的に設けられる第２テーブル（５２）と、を備えることができる。
上記噴射ノズル（４３）の構成、大きさ等は特に問わない。この噴射ノズル（４３）は、例えば、研磨材を混入した高圧水を噴射（すなわち、アブレシブジェット加工）してもよいし（例えば、図７等参照）、研磨材を混入せず高圧水のみを噴射してもよい。これらは、被切断物（１）の材質や切断深さ等に応じて適宜選択される。
上記支持台（１６）の構成、大きさ等は特に問わない。この支持台（１６）は、例えば、図８に示すように、受け材（１５）が挿入される横向きの挿入孔（３１）と、挿入孔（３１）に交差するネジ孔（３２）と、を備え、ネジ孔（３２）には、挿入孔（３１）に挿入された受け材（１５）を押圧する押えネジ（３３）がネジ止めされていることができる。
尚、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
＜実施例１＞
（１）切断製品の製造方法
本実施例に係る切断製品の製造方法は、図１に示すように、ウォータージェット加工を用いて被切断物１（具体的に、アルミニウム製のワーク）に互いに交差する切断面５、６、７を形成することで、被切断物１から一部の塊２を切断除去して切断製品３（具体的に、アングルプレート）を得るものである。この切断製品の製造方法は、以下に述べる切断用孔形成工程、切断面形成工程及び仕上加工工程を備えている。
（１）切断製品の製造方法
本実施例に係る切断製品の製造方法は、図１に示すように、ウォータージェット加工を用いて被切断物１（具体的に、アルミニウム製のワーク）に互いに交差する切断面５、６、７を形成することで、被切断物１から一部の塊２を切断除去して切断製品３（具体的に、アングルプレート）を得るものである。この切断製品の製造方法は、以下に述べる切断用孔形成工程、切断面形成工程及び仕上加工工程を備えている。
上記切断用孔形成工程は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、被切断物１の互いに交差する切断予定面５’、６’、７’の交差部に沿って切断用孔１１、１２、１３を形成する工程である。この切断用孔形成工程では、先端錘状のドリル２１（図２（ａ）参照）により軸端部が互いに交差する３つの切断用孔１１、１２、１３が形成されるとともに、３つの切断用孔１１、１２、１３の交差部１４は、先端Ｒ状のボールエンドミル２２（図２（ｂ）参照）により曲面状（球状）に形成される。これら各切断用孔１１、１２、１３は、直線状に延びて形成されるとともに、軸方向に直交する断面が円形状に形成される。また、ボールエンドミル２２は、３つの切断用孔１１、１２、１３のうちの１つに挿入される。
なお、本実施例では、先端錘状のドリル２１により切断用孔１１、１２、１３を形成してから、先端Ｒ状のボールエンドミル２２により切断用孔１１、１２、１３の交差部１４を曲面状（球状）に形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、先端錘状のドリル２１により切断用孔１１、１２、１３を形成してから、先端Ｒ状（先端半球状）ドリル２３（図２（ｃ）参照）により切断用孔１１、１２、１３の交差部１４を曲面状（球状）に形成するようにしてもよい。
さらに、例えば、先端Ｒ状ドリル２３により切断用孔１１、１２、１３を形成するとともに切断用孔１１、１２、１３の交差部１４を曲面状（球状）に形成するようにしてもよい。
さらに、例えば、先端Ｒ状ドリル２３により切断用孔１１、１２、１３を形成するとともに切断用孔１１、１２、１３の交差部１４を曲面状（球状）に形成するようにしてもよい。
上記切断面形成工程は、図５～図７に示すように、切断用孔１１、１２、１３内に被切断物１よりも硬い材質（具体的に、超鋼製）からなる受け材１５が挿入された状態で、切断予定面５’、６’、７’の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材１５に向かう方向を切断深さ方向Ｄとして、切断予定面５’、６’、７’の一辺に沿うように、研磨材を混入した高圧水（例えば、６００ＭＰａに加圧された水）を噴射することで、切断予定面５’、６’、７’を切断して切断面５、６、７とする工程である。これら各切断予定面５’、６’、７’の一辺は、被切断物１の外面に位置している。
上記切断面形成工程では、被切断物１の切断用孔１１、１２、１３を横切る断面において、受け材１５の中心Ｃ（すなわち、切断用孔１１、１２、１３の中心Ｃ）に向かって高圧水が噴射される（図７参照）。
上記切断面形成工程では、被切断物１の切断用孔１１、１２、１３を横切る断面において、受け材１５の中心Ｃ（すなわち、切断用孔１１、１２、１３の中心Ｃ）に向かって高圧水が噴射される（図７参照）。
上記受け材１５は、図３及び図４に示すように、長尺状に形成されている。この受け材１５は、切断用孔１１、１２、１３に挿入される受け部１５ａと、受け部１５ａの軸方向に連なり支持台（治具）１６に支持される支持部１５ｂと、を備えている。この受け部１５ａは、その長尺方向に直交する断面が半円形状に形成されている。切断用孔１１、１２、１３に受け材１５が挿入された状態で、切断用孔１１、１２、１３内に軸方向に沿う高圧水排出路１７が形成される（図７参照）。この高圧水排出路１７は、切断用孔１１、１２、１３の受け材１５の上側の空間である。また、受け材１５の先端部は、３つの切断用孔１１、１２、１３の交差部１４に嵌合する形状２６（すなわち、交差部１４に隙間なく収まる形状２６）に形成されている。具体的に、受け材１５の先端部は、半球状を径方向に沿って分割した形状２６に形成されている。
上記支持台１６には、図８に示すように、受け材１５（具体的に、支持部１５ｂ）が挿入される横向きの挿入孔３１が形成されているとともに、挿入孔３１に交差する縦向きのネジ孔３２が形成されている。このネジ孔３２には、挿入孔３１に挿入された受け材１５を押圧する押えネジ３３がネジ止めされている。この押えネジ３３の押圧により、その一部（具体的に、受け部１５ａ）が側方に突出するように受け材１５が支持台１６に支持される。
上記切断面形成工程では、図５～図８に示すように、被切断物１及び支持台１６が後述のテーブル４２（図６参照）上に位置決めセットされた状態で切断面５、６、７が形成される。具体的に、切断用孔１１に受け材１５を挿入した状態で切断予定面５’を切断して切断面５とする。次に、支持台１６をセットし直し、切断用孔１２に受け材１５を挿入した状態で切断予定面６’を切断して切断面６とする。次いで、切断用孔１１が下方に位置するように被切断物１を９０度回転させてセットし直すとともに、支持台１６をセットし直し、切断用孔１１に受け材１５を挿入した状態で切断予定面７’を切断して切断面７とする。その結果、図１（ｃ）に示すように、被切断物１に３つの切断面５、６、７が形成されて被切断物１から一部の塊２が切断除去される。
なお、本実施例では、切断面５、６を形成した後に被切断物１を回転させてセットし直して切断面７を形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、切断面５を形成した後に被切断物１を回転させてセットし直して切断面６、７を形成するようにしてもよい。
さらに、切断用孔１１、１２、１３に挿入される受け材１５は、同じものを使用してもよいが、切断用孔１１、１２、１３に応じて長さの異なるものを使用することが好ましい。これは、各切断用孔１１、１２、１３に適した長さの受け材１５を挿入することで、高圧水の排水効果及び受け効果（保護効果）が高められるためである。
上記切断面形成工程では、図５に示すように、噴射ノズル４３の水平移動によって、各切断予定面５’、６’、７’の切断は、切断予定面５’、６’、７’の一辺において交差部１４に近い一端側から開始して交差部１４から離れた他端側に向かって行われる。ただし、これに限定されず、例えば、各切断予定面５’、６’、７’の切断は、切断予定面５’、６’、７’の一辺において交差部１４から離れた一端側から開始して交差部１４に近い他端側に向かって行われるようにしてもよい。
なお、本実施例では、噴射ノズル４３の水平移動により切断予定面５’、６’、７’の一辺に沿うように高圧水が噴射される形態を例示したが、これに限定されず、例えば、噴射ノズル４３の水平移動に代えて又は加えて、テーブル４２の水平移動により断予定面５’、６’、７’の一辺に沿うように高圧水が噴射されるようにしてもよい。すなわち、高圧水が噴射は、テーブル４２に対する噴射ノズル４３の相対的な水平移動により実現できる。
上記切断面形成工程では、図７に示すように、被切断物１の切断予定面５’、６’、７’を切断した高圧水が受け材１５で受け止められる。そのため、被切断物１の切断予定面５’、６’、７’の奥側に不要なキズのない非切断部を残して切断面５、６、７が形成される。また、被切断物１の切断予定面５’、６’、７’を切断した高圧水は、高圧水排出路１７を介して外部に円滑に排出される。
上記仕上加工工程は、図１１に示すように、マシニングセンター等により切断面５、６、７に沿って切削加工を施す工程である。この仕上加工工程では、切断用孔１１、１２、１３が切断製品３の壁面２４のコーナー部のＲ面２５を構成するように切削加工が施される。そして、仕上加工工程を経て、３つの壁面２４からなる切断領域Ｓを有する切断製品３が得られる（図１（ｄ）参照）。
（２）ウォータージェット加工装置の構成
次に、上記切断製品の製造方法で用いられるウォータージェット加工装置４１について説明する。このウォータージェット装置４１は、図５～図８に示すように、被切断物１に互いに交差する切断面５、６、７を形成するためのものであり、以下に述べるテーブル４２及び噴射ノズル４３を備えている。
次に、上記切断製品の製造方法で用いられるウォータージェット加工装置４１について説明する。このウォータージェット装置４１は、図５～図８に示すように、被切断物１に互いに交差する切断面５、６、７を形成するためのものであり、以下に述べるテーブル４２及び噴射ノズル４３を備えている。
上記テーブル４２は、板材４２ａを水平方向に所定間隔で複数並べて構成されている。このテーブル４２上には、切断用孔１１、１２、１３に受け材１５が挿入されるように、クランプ治具４５を介して被切断物１及び支持台１６が位置決めセットされる。
上記クランプ治具４５は、押圧片４６と、押圧片４６に形成されたネジ穴にネジ止めされるネジ軸４７と、ネジ軸４７の下端側に固定された座板４８と、を備えている。この押圧片４６の一端側をテーブル４２上の被切断物１及び支持台１６の上面に配置させてネジ軸４７をネジ回すことで、座板４８と押圧片４６の間に挟持力が作用して被切断物１及び支持台１６がテーブル４２上に位置決めセットされる。
上記噴射ノズル４３は、テーブル４２に対して水平方向及び垂直方向に移動可能に設けられている。この噴射ノズル４３は、テーブル４２上に被切断物１及び支持台１６が位置決めセットされた状態で、被切断物１に対して、切断予定面５’、６’、７’の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材１５に向かう方向を切断深さ方向Ｄとして切断予定面５’、６’、７’の一辺に沿うように、研磨材を混入した高圧水を噴射する。
（３）実施例の効果
本実施例の切断製品の製造方法によると、被切断物１の互いに交差する切断予定面５’、６’、７’の交差部に沿って切断用孔１１、１２、１３を形成する切断用孔形成工程と、切断用孔１１、１２、１３内に被切断物１よりも硬い材質からなる受け材１５が挿入された状態で、被切断物１に対して、切断予定面５’、６’、７’の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材１５に向かう方向を切断深さ方向Ｄとして切断予定面５’、６’、７’の一辺に沿うように高圧水を噴射することで、切断予定面５’、６’、７’を切断して切断面５、６、７とする切断面形成工程と、を備える。これにより、被切断物１の切断予定面５’、６’、７’を切断した高圧水が受け材１５で受け止められることで、被切断物１の切断予定面５’、６’、７’の奥側に不要なキズのない非切断部を残して切断面５、６、７が形成される。よって、ウォータージェット加工を利用して被切断物１から一部の塊２を切断除去して複雑な形状の切断製品３を得ることができる。さらに、ウォータージェット加工を利用しているため、マシニングセンター等による切削加工のように切粉が大量に発生せず、材料のリサイクル性が高い。
本実施例の切断製品の製造方法によると、被切断物１の互いに交差する切断予定面５’、６’、７’の交差部に沿って切断用孔１１、１２、１３を形成する切断用孔形成工程と、切断用孔１１、１２、１３内に被切断物１よりも硬い材質からなる受け材１５が挿入された状態で、被切断物１に対して、切断予定面５’、６’、７’の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材１５に向かう方向を切断深さ方向Ｄとして切断予定面５’、６’、７’の一辺に沿うように高圧水を噴射することで、切断予定面５’、６’、７’を切断して切断面５、６、７とする切断面形成工程と、を備える。これにより、被切断物１の切断予定面５’、６’、７’を切断した高圧水が受け材１５で受け止められることで、被切断物１の切断予定面５’、６’、７’の奥側に不要なキズのない非切断部を残して切断面５、６、７が形成される。よって、ウォータージェット加工を利用して被切断物１から一部の塊２を切断除去して複雑な形状の切断製品３を得ることができる。さらに、ウォータージェット加工を利用しているため、マシニングセンター等による切削加工のように切粉が大量に発生せず、材料のリサイクル性が高い。
また、本実施例では、切断面形成工程にて、切断用孔１１、１２、１３に受け材１５が挿入された状態で、切断用孔１１、１２、１３内に軸方向に沿う高圧水排出路１７が形成される。これにより、高圧水排出路１７により高圧水が円滑に排出される。
特に、本実施例では、受け材１５は、その長尺方向に直交する断面が半円形状に形成されている。これにより、受け材１５により高圧水が更に効果的に受け止められるとともに、高圧水排出路１７により高圧水が更に円滑に排出される。
特に、本実施例では、受け材１５は、その長尺方向に直交する断面が半円形状に形成されている。これにより、受け材１５により高圧水が更に効果的に受け止められるとともに、高圧水排出路１７により高圧水が更に円滑に排出される。
また、本実施例では、切断用孔形成工程にて、軸端部が互いに交差する３つの切断用孔１１、１２、１３が形成されるとともに、３つの切断用孔１１、１２、１３の交差部１４は、ボールエンドミル２２又は先端Ｒ状ドリル２３により曲面状に形成され、受け材１５の先端部は、３つの切断用孔１１、１２、１３の交差部１４に嵌合する形状２６に形成されている。これにより、受け材１５の先端部が交差部１４に隙間なく収まるため、受け材１５が切断用孔１１、１２、１３から押し出されるように高圧水の圧力がかかり難くなる。
これに対して、図１０に示すように、受け材１５の先端部が蒲鉾状に形成されている場合では、受け材１５の先端部が交差部１４に隙間を介して収まるため、受け材１５が切断用孔１１、１２、１３から押し出されるように高圧水の圧力がかかり易くなる。
これに対して、図１０に示すように、受け材１５の先端部が蒲鉾状に形成されている場合では、受け材１５の先端部が交差部１４に隙間を介して収まるため、受け材１５が切断用孔１１、１２、１３から押し出されるように高圧水の圧力がかかり易くなる。
さらに、本実施例では、切断面５、６、７に沿って切削加工を施す仕上加工工程を更に備える。これにより、優れた表面性状を持つ切断製品３を得ることができる。
特に、本実施例では、切断用孔１１、１２、１３が切断製品３の壁面２４のコーナー部のＲ面２５を構成するように切削加工が施される。これにより、切断用孔１１、１２、１３を利用して強度アップのためのＲ面２５を容易に確保できる。
特に、本実施例では、切断用孔１１、１２、１３が切断製品３の壁面２４のコーナー部のＲ面２５を構成するように切削加工が施される。これにより、切断用孔１１、１２、１３を利用して強度アップのためのＲ面２５を容易に確保できる。
本実施例のウォータージェット加工装置４１によると、被切断物１が位置決めセットされるテーブル４２と、高圧水を噴射する噴射ノズル４３と、を備え、被切断物１には、互いに交差する切断予定面５’、６’、７’の交差部に沿って切断用孔１１、１２、１３が形成されており、切断用孔１１、１２、１３には、被切断物１よりも硬い材質からなる受け材１５が挿入可能である。そして、テーブル４２上には、切断用孔１１、１２、１３に受け材１５が挿入されるように、被切断物１及び受け材１５を支持する支持台１６が位置決めセットされ、その状態で、噴射ノズル４３は、被切断物１に対して、切断予定面５’、６’、７’の一辺から該一辺と反対の辺側の受け材１５に向かう方向を切断深さ方向Ｄとして切断予定面５’、６’、７’の一辺に沿うように高圧水を噴射する。これにより、被切断物１の切断予定面５’、６’、７’を切断した高圧水が受け材１５で受け止められることで、被切断物１の切断予定面５’、６’、７’の奥側に不要なキズのない非切断部を残して切断面５、６、７が形成される。よって、ウォータージェット加工を利用して被切断物１から一部の塊２を切断除去して複雑な形状の切断製品３を得ることができる。さらに、ウォータージェット加工を利用しているため、マシニングセンター等による切削加工のように切粉が大量に発生せず、材料のリサイクル性が高い。
＜実施例２＞
次に、実施例２に係る切断製品の製造方法について説明する。なお、本実施例２の切断製品の製造方法において、上記実施例１の切断製品の製造方法と略同じ構成部位には同じ符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点について詳説する。
次に、実施例２に係る切断製品の製造方法について説明する。なお、本実施例２の切断製品の製造方法において、上記実施例１の切断製品の製造方法と略同じ構成部位には同じ符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点について詳説する。
本実施例に係る切断製品の製造方法は、切断用孔形成工程、切断面形成工程及び仕上加工工程を備えている。この切断製品の製造方法では、ウォータージェット加工装置４１が用いられる（図５～図８参照）。
上記切断用孔形成工程では、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、被切断物１の互いに交差する切断予定面５’、６’、７’の交差部に沿って切断用孔１１、１２、１３が形成される。各切断用孔１２は、反対となる正逆方向からドリル２１により加工され、壁部を介して離間している。
上記切断面形成工程では、研磨材を混入した高圧水の噴射により、切断予定面５’、６’、７’が切断されて切断面５、６、７とされる。その結果、図１２（ｃ）に示すように、被切断物１から２つの塊２が切断除去される。
上記仕上加工工程では、マシニングセンター等により切断面５、６、７に沿って切削加工が施される。この仕上加工工程を経て、図１２（ｄ）に示すように、３つの壁面２４からなる切断領域Ｓを２つ有する切断製品３が得られる。
本実施例２の切断製品の製造方法によると、上記実施例１の切断製品の製造方法と略同様の作用効果を奏することに加えて、更に複雑な形状の切断製品３を得ることができる。
＜実施例２の変形例＞
次に、実施例２の変形例に係る切断製品の製造方法について説明する。この実施例２の変形例では、図１３（ａ）に示すように、切断用孔形成工程において、切断用孔１２は、同じ方向からドリル２１で連続して形成される。これにより、切断用孔形成工程を更に効率化できる。
なお、本実施例２の変形例では、複数の切断領域Ｓを繋ぐ横穴２８（切断用孔１２の一部）を有する切断製品３が得られる（図１３（ｃ）参照）。
次に、実施例２の変形例に係る切断製品の製造方法について説明する。この実施例２の変形例では、図１３（ａ）に示すように、切断用孔形成工程において、切断用孔１２は、同じ方向からドリル２１で連続して形成される。これにより、切断用孔形成工程を更に効率化できる。
なお、本実施例２の変形例では、複数の切断領域Ｓを繋ぐ横穴２８（切断用孔１２の一部）を有する切断製品３が得られる（図１３（ｃ）参照）。
＜実施例３＞
次に、実施例３に係る切断製品の製造方法について説明する。なお、本実施例３の切断製品の製造方法において、上記実施例１の切断製品の製造方法と略同じ構成部位には同じ符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点について詳説する。
次に、実施例３に係る切断製品の製造方法について説明する。なお、本実施例３の切断製品の製造方法において、上記実施例１の切断製品の製造方法と略同じ構成部位には同じ符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点について詳説する。
本実施例に係る切断製品の製造方法は、切断用孔形成工程、切断面形成工程及び仕上加工工程を備えている。この切断製品の製造方法では、ウォータージェット加工装置４１が用いられる（図５～図８参照）。
上記切断用孔形成工程では、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、被切断物１の互いに交差する切断予定面５’、６’、７’、８’の交差部に沿って切断用孔１１、１２、１３、３６、３７が形成される。
上記切断面形成工程では、研磨材を混入した高圧水の噴射により、切断予定面５’、６’、７’、８’が切断されて切断面５、６、７、８とされる。その結果、図１４（ｃ）に示すように、被切断物１から一部の塊２が切断除去される。
上記仕上加工工程では、マシニングセンター等により切断面５、６、７、８に沿って切削加工が施される。この仕上加工工程を経て、図１４（ｄ）に示すように、４つの壁面２４からなる切断領域Ｓを有する切断製品３が得られる。この切断製品３は、横穴２８（切断用孔１１の一部）を有している。
本実施例３の切断製品の製造方法によると、上記実施例１の切断製品の製造方法と略同様の作用効果を奏することに加えて、更に複雑な形状の切断製品３を得ることができる。
＜実施例４＞
次に、実施例４に係る切断製品の製造方法について説明する。なお、本実施例４の切断製品の製造方法において、上記実施例１の切断製品の製造方法と略同じ構成部位には同じ符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点について詳説する。
次に、実施例４に係る切断製品の製造方法について説明する。なお、本実施例４の切断製品の製造方法において、上記実施例１の切断製品の製造方法と略同じ構成部位には同じ符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点について詳説する。
本実施例に係る切断製品の製造方法は、切断用孔形成工程、切断面形成工程及び仕上加工工程を備えている。この切断製品の製造方法では、ウォータージェット加工装置４１が用いられる（図５～図８参照）。
なお、本実施例では、図１５（ａ）に示すように、幅Ａが長く、その幅方向を切断深さ方向としてウォータージェット加工できない被切断物１を採用するものとする。
なお、本実施例では、図１５（ａ）に示すように、幅Ａが長く、その幅方向を切断深さ方向としてウォータージェット加工できない被切断物１を採用するものとする。
上記切断用孔形成工程では、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、被切断物１の互いに交差する切断予定面５’、６’の交差部に沿って切断用孔１１が形成される。この切断用孔１１は、反対となる正逆方向からドリル２１により加工される。
上記切断面形成工程では、研磨材を混入した高圧水の噴射により、切断予定面５’、６’が切断されて切断面５、６とされる。その結果、図１５（ｃ）に示すように、被被切断物１から２つの塊２が切断除去される。
上記仕上加工工程では、マシニングセンター等により切断面５、６に沿って切削加工が施される。この仕上加工工程を経て、図１５（ｄ）に示すように、２つの壁面２４からなる切断領域Ｓを２つ有する切断製品３が得られる。
本実施例４の切断製品の製造方法によると、上記実施例１の切断製品の製造方法と略同様の作用効果を奏することに加えて、幅Ａが長い被切断物１であっても、被切断物１から塊２を切断除去して切断製品３を得ることができる。
＜他の形態のテーブル＞
次に、上記ウォータージェット加工装置４１を構成する他の形態のテーブル４９（可動式テーブル４９）について説明する。このテーブル４９は、図２２及び図２３に示すように、水平軸回りに回転可能な軸部５０と、軸部５０に対して一体的に設けられる第１テーブル５１と、テーブル面が第１テーブル５１のテーブル面と直交するように軸部５０に対して一体的に設けられる第２テーブル５２と、を備えている。これら第１及び第２テーブル５１、５２は、その各一辺が軸部５０の軸方向に沿うように軸部５０に対して一体的に設けられている。
次に、上記ウォータージェット加工装置４１を構成する他の形態のテーブル４９（可動式テーブル４９）について説明する。このテーブル４９は、図２２及び図２３に示すように、水平軸回りに回転可能な軸部５０と、軸部５０に対して一体的に設けられる第１テーブル５１と、テーブル面が第１テーブル５１のテーブル面と直交するように軸部５０に対して一体的に設けられる第２テーブル５２と、を備えている。これら第１及び第２テーブル５１、５２は、その各一辺が軸部５０の軸方向に沿うように軸部５０に対して一体的に設けられている。
なお、上記テーブル４９は、ウォータージェット加工装置４１を構成する貯水槽（図示省略）内に配置される。この貯水槽の底面には、補強板を敷設しておいてもよい。
上記軸部５０は、左右一対が備えられ、機台側の支持部（図示省略）に水平軸回りに回転自在に支持されている。一方の軸部５０は、駆動モータ５４により正逆方向に回転される。また、各軸部５０の軸端側には、第１テーブル５１を取り付けるための第１取付部５５及び第２テーブル５２を取り付けるための第２取付部５６が設けられている（図２５参照）。
上記第１テーブル５１は、左右一対のアーム５１ａと、これら各アーム５１ａ間にかけ渡される複数の板材５１ｂと、を備えている。これら各アーム５１ａの軸端側は、第１取付部５５にボルト５８により取り付けられている（図２５参照）。また、各アーム５１ａには、板材５１ｂがはめ込められる切欠溝６２が長手方向に沿って所定間隔で複数形成されている（図２４参照）。また、各アーム５１ａには、底面と切欠溝６２を繋ぐように取付穴６３が形成されている。そして、各アーム５１ａの切欠溝６２内に板材５１ｂをはめ込んだ状態で、取付穴６３にボルト６１を挿通して板材５１ｂに形成された雌ネジ６４にボルト６１をねじ込むことで、アーム５１ａに対して板材５１ｂが着脱可能に取り付けられる。よって、高圧水の噴射で板材５１ｂが損傷等した場合には、板材５１ｂを容易に取り替えることができる。
上記第２テーブル５２は、左右一対のアーム５２ａと、これら各アーム５１ａ間にかけ渡される複数の板材５２ｂと、を備えている。これら各アーム５２ａの軸端側は、第２取付部５６にボルト５９により取り付けられている（図２５参照）。また、各アーム５２ａには、上述の第１テーブル５１と略同様にして、アーム５２ａに対して板材５２ｂがボルト６１で着脱可能に取り付けられている（図２４参照）。
ここで、上述のアーム５１ａ、５１ｂとして、長アームと短アームを用意しておけば、長アームを有する第１及び第２テーブル５１、５２の組み合わせ形態（図２６（ａ）参照）、長アームを有する第１テーブル５１と短アームを有する第２テーブル５２の組み合わせ形態（図２６（ｂ）参照）、短アームを有する第１及び第２テーブル５１、５２の組み合わせ形態等を必要に応じて選択できる。
なお、上記短アームを噴射ノズル４３に干渉しない長さに設定することで、テーブル５１、５２上に載置される被切断物１を切断する際に、噴射ノズル４３は、被切断物１の外面寄りの部位で高圧水を噴射できる（図２６（ｂ）参照）。
なお、上記短アームを噴射ノズル４３に干渉しない長さに設定することで、テーブル５１、５２上に載置される被切断物１を切断する際に、噴射ノズル４３は、被切断物１の外面寄りの部位で高圧水を噴射できる（図２６（ｂ）参照）。
次に、上記構成のテーブル４９の作用効果について説明する。なお、実施例１で説明した切断製品１の切断面５～７（図１参照）を形成する形態を以下に説明する。
図２７（ａ）に示すように、第１及び第２テーブル５１、５２に対してクランプ具４５（図７及び図８参照）を用いて被切断物１及び受け材１５を支持する支持台１６（図６参照；図２７で図示省略）を位置決めセットする。次に、水平状態の第１テーブル５１のテーブル面上に載置される被切断物１の上方より噴射ノズル４３で高圧水を噴射して切断面５、６を形成する。次いで、駆動モータ５４により軸部５０を水平軸回りに９０度回転させて、図２７（ｂ）に示すように、第２テーブル５２を水平状態とする。そして、水平状態の第２テーブル５２のテーブル面上に載置される被切断物１の上方より噴射ノズル４３で高圧水を噴射して切断面７を形成する。このように可動式テーブル４９を用いることで、固定式テーブル４２（図６参照）を用いて人手により被切断物１及び支持台１６をセットし直す形態に比べて、被切断物１から一部の塊２を簡易且つ迅速に切断除去できる。
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、断面半円形状の受け部１５ａと断面円形状の支持部１５ｂとを備える受け材１５を例示したが、これに限定されず、例えば、図１６及び図１７に示すように、その長尺方向にわたって断面半円形状の受け材１５としてもよい。この場合、例えば、受け材１５は、ワイヤカット等により丸棒材を軸方向に沿って２分割して得ることができる。
上述の場合、例えば、図１６に示すように、受け部１５の一方の先端部のみが切断用孔１１、１２、１３の交差部１４に隙間なく嵌合する形状２６であってもよい。ただし、例えば、図１７に示すように、受け材１５の両方の先端部が切断用孔１１、１２、１３の交差部１４に隙間なく嵌合する形状２６であることが好ましい。これは、受け材１５の長手方向の両側を使って高圧水を受けることができ、受け材１５の長寿命化を図り得るためである。
また、例えば、図１８（ａ）に示すように、パイプを軸方向に沿って半割にした形状の受け材１５を採用してもよい。この場合、特に軟質材の被切断物１の受け材１５として有効である。また、例えば、図１８（ｂ）に示すように、丸棒状の受け材１５を採用してもよい。この場合、高圧水排出路１７が形成されないが、吹き上がり等により高圧水が排出される。さらに、例えば、図１８（ｃ）～図１８（ｆ）に示すように、丸棒の表面の一部を軸方向に沿って平板１０とした形状の受け材１５を採用してもよい。
また、上記実施例では、切断用孔１１、１２、１３のうちの１つの切断用孔のみに受け材１５を挿入した状態で高圧水を噴射する形態を例示したが、これに限定されず、例えば、図１９に示すように、２つの切断用孔１１、１２のそれぞれに受け材１５を挿入した状態で高圧水を噴射するようにしてもよい。これにより、連続的に切断面５、６を形成でき、生産性が更に高められる。この場合、各受け材１５の先端部は、互いに突き合わされた状態で切断用孔１１、１２の交差部１４に嵌合する形状２６に形成されていることが好ましい。
また、上記実施例では、受け材１５の中心に向かって高圧水を噴射する形態を例示したが、これに限定されず、例えば、図２０に示すように、受け材１５の中心Ｃ（すなわち、切断用孔１１、１２、１３の中心Ｃ）よりも被切断物１の外面寄りの部位に向かって高圧水を噴射するようにしてもよい。これにより、仕上加工工程において、切断面５、６、７の切削加工量を低減させることができる。
また、上記実施例では、切断面５、６、７に切削加工が施された切断製品３を例示したが、これに限定されず、例えば、仕上加工工程を備えずに、切断面５、６、７に切削加工が施されていない切断製品３（例えば、図１（ｃ）の被切断物１と同様な切断製品３）としてもよい。さらに、第１のウォータージェット加工により被切断物１から塊２を切断除去した後に、第２のウォータージェット加工により仕上加工を行うようにしてもよい。
さらに、上記実施例では、一対の板部Ｐ、Ｐが直角で交差する切断製品３（例えば、図１２（ｄ）参照）を例示したが、これに限定されず、例えば、図２１（ａ）に示すように、一対の板部Ｐ、Ｐが鈍角で交差する切断製品３としたり、例えば、図２１（ｂ）に示すように、一対の板部Ｐ、Ｐが鋭角で交差する切断製品３としたりしてもよい。
また、上記実施例のテーブル４９において、例えば、図２８に示すように、第１及び第２テーブル５１、５２に対して位置決めセットされる被切断物１の側方（すなわち、軸部５０の軸方向）への移動を規制するストッパ６６を設けることができる。これにより、テーブル４９に対する被切断物１の取り付けを簡略化できる。なお、ストッパ６６は、被切断物１の片側に設けられてもよいし、被切断物１の両側に設けられてもよい。
また、上記実施例のテーブル４９において、例えば、図２９に示すように、テーブル５１、５２のテーブル面と被切断物１の間にスペーサ６７を配置することができる。これにより、被切断物１を切断する際に、噴射ノズル４３は、被切断物の外面寄りの部位で高圧水を噴射できる。
また、上記実施例のテーブル４９において、例えば、軸部５０の回転によりテーブル５１、５２を水平に対して微小角度で傾斜させた状態で、テーブル５１、５２のテーブル面上に載置される被切断物１に上方から噴射ノズル４３で高圧水を噴射できる。これにより、高圧水の遅れが発生し難くなり、綺麗な切断面６～７を形成できる。
また、上記実施例にテーブル４９において、例えば、軸部５０の軸心が水平に対して傾斜するように軸部５０を旋回可能に設けることができる。これにより、更に複雑な形状の切断製品３を得ることができる。
また、上記実施例では、互いのテーブル面が直交する第１及び第２テーブル５１、５２を例示したが、これに限定されず、例えば、被切断物１の形状によっては、互いのテーブル面が鈍角又は鋭角で交差する第１及び第２テーブル５１、５２としてもよい。
また、上記実施例では、軸部５０に対して着脱自在に取り付けられるテーブル５１、５２を例示したが、これに限定されず、例えば、軸部５０に対して溶接等により着脱不能に取り付けられるテーブル５１、５２としてもよい。
さらに、上記実施例では、平面視で縦列及び横列の一方の列に板材４２ａ、５１ｂ、５２ｂを並設してなるテーブル４２、４９を例示したが、これに限定されず、例えば、平面視で縦列及び横列の両方の列に板材４２ａ、５１ｂ、５２ｂを並設してなるテーブル４２、４９としてもよい。さらに、例えば、板材に多数の貫通孔を形成してなるテーブルとしてもよい。
本発明は、上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。
本発明は、ウォータージェット加工を用いて切断製品を製造する技術として広く利用される。
１；被切断物、２；塊、３；切断製品、５，６，７；切断面、５’，６’，７’；切断予定面、１１，１２，１３；切断用孔、１４；交差部、１５；受け材、１６；支持台、１７；高圧水排出路、２２；ボールエンドミル、２３；先端Ｒ状ドリル、Ｄ；切断深さ方向、４１；ウォータージェット加工装置、４２，４９；テーブル、４３；噴射ノズル、５０；軸部、５１；第１テーブル、５２；第２テーブル。
Claims (7)
- ウォータージェット加工を用いて被切断物に互いに交差する切断面を形成することで前記被切断物から一部の塊を切断除去して切断製品を得る切断製品の製造方法であって、
前記被切断物の互いに交差する切断予定面の交差部に沿って切断用孔を形成する切断用孔形成工程と、
前記切断用孔内に前記被切断物よりも硬い材質からなる受け材が挿入された状態で、前記被切断物に対して、前記切断予定面の一辺から該一辺と反対の辺側の前記受け材に向かう方向を切断深さ方向として前記切断予定面の一辺に沿うように高圧水を噴射することで、前記切断予定面を切断して前記切断面とする切断面形成工程と、を備えることを特徴とする切断製品の製造方法。 - 前記切断面形成工程では、前記切断用孔に前記受け材が挿入された状態で、前記切断用孔内に軸方向に沿う高圧水排出路が形成される請求項１に記載の切断製品の製造方法。
- 前記受け材は、その長尺方向に直交する断面が半円形状に形成されている請求項２に記載の切断製品の製造方法。
- 前記切断用孔形成工程では、軸端部が互いに交差する２以上の前記切断用孔が形成されるとともに、２以上の前記切断用孔の交差部は、ボールエンドミル又は先端Ｒ状ドリルにより曲面状に形成され、
前記受け材の先端部は、２以上の前記切断用孔の交差部に嵌合する形状に形成されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の切断製品の製造方法。 - 前記切断面に沿って切削加工を施す仕上加工工程を更に備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の切断製品の製造方法。
- 被切断物に互いに交差する切断面を形成するためのウォータージェット加工装置であって、
前記被切断物が位置決めセットされるテーブルと、
高圧水を噴射する噴射ノズルと、を備え、
前記被切断物には、互いに交差する切断予定面の交差部に沿って切断用孔が形成されており、
前記切断用孔には、前記被切断物よりも硬い材質からなる受け材が挿入可能であり、
前記テーブル上には、前記切断用孔に前記受け材が挿入されるように、前記被切断物及び前記受け材を支持する支持台が位置決めセットされ、その状態で、前記噴射ノズルは、前記被切断物に対して、前記切断予定面の一辺から該一辺と反対の辺側の前記受け材に向かう方向を切断深さ方向として前記切断予定面の一辺に沿うように高圧水を噴射することを特徴とするウォータージェット加工装置。 - 前記テーブルは、水平軸回りに回転可能な軸部と、前記軸部に対して一体的に設けられる第１テーブルと、テーブル面が前記第１テーブルのテーブル面と交差するように前記軸部に対して一体的に設けられる第２テーブルと、を備える請求項６記載のウォータージェット加工装置。
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