JPH02185308A - ステップフィード加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はステップフィード加工方法に係り、特に、たと
えば、プリント板のスルーホール加工のような、小径ド
リルによる深穴加工においても、ドリルの折損を未然に
防止することができるステップフィード加工方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来、ステップフィード法を採用した加工方法における
、ドリルの切損を防止する方法としては。

スピンドル駆動用の電動機の消費電力が、ドリルに加わ
る負荷の程度によって変化する現象を利用し、前記消費
電力の変化を検知する検知機構からの指令によって、ド
リルの前進、後退およびその速度を自動的に制御するも
のが知られている。

なお、この種の方法として関連するものには、特開昭５
３−１２５６８９号公報が挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した従来技術は、簡便な方法であるという利点はあ
るが、ドリルに加わるトルクがかなり大きい値でないと
感度良く検出できず、スピンドル駆動用の電動機のロー
タの回転慣性が大きいために応答が良くないという問題
点があった。言い替えれば、太径のドリルを用いた低速
加工にしか適用できないものであった・ たとえば、プリント板のスルーホール加工のように、直
径がφ０．４ｍｍにも満たない微小径の穴をあける場合
には、一般に５００００〜８００００ｒ／ｍｉｎで１０
００〜２０００　ｍ　ｍ　／　ｍ　ｉｎ程度の高速加工
が行なわれるにもかかわらず、加工中に発生するトルク
は０．５Ｎ−ａｍ程度の小さいものである。また、ドリ
ル強度も低いため微小トルクを応答良く検出しなければ
直ちにドリルの破損につながる。したがって、前記した
ような従来技術は、検出感度と応答性の点から、このよ
うな小径ドリルによる深穴加工へは適用することができ
ないものであった。

本発明は、上記した従来技術の問題点を除去して、小径
ドリルによる深穴加工においても、ドリルの折損を未然
に防止することができるステップフィード加工方法の提
供を、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するための、本発明に係るステップフ
ィード加工方法の構成は、ドリルをスピンドルによって
保持し、切り込み用モータによって前記ドリルをステッ
プフィードしながら、該ドリルで、テーブル上に載置し
た被加工物の穴あけ加工を行なうようにしたステップフ
ィード加工方法において、 ドリルとスピンドルとの間に、 薄肉円筒の側面上に、その高さ方向を複数個に分割する
ような、互いに位相の異なるスリットを入れ、分割され
たリングの一つを歪リングとしてなるスリットリングを
介挿し、 前記ドリルに負荷されたトルクを、前記歪リングの半径
方向変位として検出することができる変位計を設け、 穴あけ加工中に、前記変位計で検出したトルク値が、予
め設定した“しきい値”を超えたとき、切り込み用モー
タによって前記ドリルを急速後退せしめてその負荷を解
除したのち、再び前記切り込み用モータによって前記ド
リルをステップフイ−ドすることを繰返すようにしたも
のである。

さらに詳しくは、次のとおりである。

薄肉円筒の側面上に、この円筒の高さ方向を３分割する
ように互いに位相の１８０度ずれた方向から、円筒側面
の一部を残して二本のスリットを設け、該薄肉円筒の上
下両端にできたリングにトルクを加えると中央のリング
が半径方向に変位する構造のスリットリングを、ドリル
を保持するためのチャックと当該チャックをドリルと共
に回転させるスピンドルとの間に設け。

前記スリットリングの中央リングの半径方向変位量を非
接触で検出するためのセンサと、該センサの出力があら
かじめ設定しておいたしきい値を超えるとオーバーロー
ド信号を発生するためのオーバーロード検出器と。

ドリルの切り込みを制御するための切り込み用モータ駆
動装置とを備えたドリル穴あけ機を用い、前記ドリルに
よる深穴加工中にトルクの上昇によるスリットリングの
中央リングの半径方向変位量がしきい値を超えたときに
、前記オーバーロード検出器から出力されるオーバーロ
ード信号に基づき、切り込み用モータによりドリルを急
速後退し、このドリルに加わった負荷を解除した後、再
び切り込みを行なうサイクルを自動的に繰り返すことに
より、ドリルの折損を未然に防止するようにしたもので
ある。

［作用］ スリットリングは、一端がドリルを保持するためのチャ
ックの外周に、他端がドリルをチャックと共に回転させ
るスピンドルのロータに、それぞれ固定さている。そし
て、チャックの外周と前記ロータとの間には、チャック
の半径方向の曲がりと軸方向の動きは規制するが、ロー
タに対する相対的な回転に関しては自由になるようにベ
アリングが挿入されている。これにより、わずかなトル
クに対してもチャックとロータは容易に相対回転し、そ
の結果スリットリングの中央リングは半径方向に変位す
る。この変位量をセンサに係る非接触変位計を用いて、
静止側から検出するため、微小トルクを感度良く検出す
ることができる。

オーバロード検出器は、前記中央リングの変位量をスピ
ンドル−回転ごとに検知し、さらにその値をホールドし
、それがあらかじめ設定したしきい値を超えると、オー
バーロード信号をドリルの切り込み用モータ駆動装置に
対して出力する働きをするにの信号により、切り込み制
御に割込みをかけ、ドリルの送りを急停止させたのち、
後退させるため、ドリルには過負荷がかかることはなく
、ドリル切損を未然に防止することができる。

［実施例］ 以下１本発明の実施例を、この実施に使用されるドリル
穴あけ機を用いて説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例に係るステクプフイー
ド加工方法の実施に使用されるドリル穴あけ機を示す略
示構成図、第２図は、第１図における、ドリルを保持し
たスピンドルの要部を示す要部斜視図、第３図は、第２
図におけるスリットリングの詳細を示す斜視図、第４図
は、第３図における中央リングの変形状態を示す平面図
、第５図は、第１図に係るドリル穴あけ機の、穴あけ加
工中における出力信号図である。

まず、このドリル穴あけ機の構成を説明する。

第１図において、３は、切り込み用モータ、２は、この
切り込み用モータ３を制御することができる切り込み用
モータ駆動装置、４は、切り込みテーブル、１３は、切
り込み軸位置決め用テーブル、１１は、この切り込み軸
位置決め用テーブル１３の位置決めを行なうための切り
込み軸位置決め用モータ、１５は、このモータ１１を制
御することができる切り込み軸位置決め用モータ駆動装
置、１４はベースである。

６はドリル、５は、このドリル６を保持することができ
る、スピンドルロータ５ａを有するスピンドル、１０は
、ドリル６とスピンドル５との間に介挿されたスリット
リング（詳細後述）、７ａ。

７ｂは、このスリットリング１０の半径方向変位を検出
することができる非接触変位計、８は、この非接触変位
計７ａ、７ｂで検出した変位を増幅するための増幅器、
９は、予め“しきい値″を設定しておき、増幅器８カー
らの変位計出力８ａに基づいて、オーバーロード信号９
ｃを出力することができるオーバーロード検出器、１６
は、このオーバロード信号９ｃを入力したとき、切り込
み用モータ駆動袋！２ｔ２を介して切り込み用モータ３
へ。

停止指令、次いで後退指令２ａを与えることができるＮ
Ｃ制御装置、１２は操作盤である。

前記スリットリング１０は、その詳細を第３゜４図を用
いて説明すると、薄肉円筒の側面上に、この円筒の高さ
方向を３分割するように互いに位相の１８０度ずれた方
向から、リング連接部Ｑ。

０を残して２本のスリットｓ、ｓを入れ、この薄肉円筒
の上、下にできた上リング１０ａ、下リング１０ｃヘト
ルク２２（たとえば、数ｇ”ａｉ径程度微小トルク）を
加えたときに、歪リングに係る中央リング１０ｂが半径
方向へ変位する（すなわち、第４図の破線位置１０ｂ′
へ変位する）ように構成したものである。

第２図において、２０は、ドリル６を固定するためのコ
レットチャック、２１は、このコレットチャック２０を
保持するためのコレットホルダであり、前記スリットリ
ング１０は、このコレットホルダ２１とスピンドルロー
タ５ａとによって、ドリル６とスピンドル５との間に介
挿されている。

すなわち、スリットリング１０の上リング１０ａがスピ
ンドルロータ５ａと、下リング１０ｃがコレットホルダ
２１と固定されている。また、図示してないが、コレッ
トホルダ２１の外周とスピンドルロータ５ａの内周との
間には玉軸受が挿入されており、この玉軸受は、加工中
にドリル６ヘトルクが加わると、コレットホルダ２１と
スピンドルロータ５ａとはスリットリング１０を介して
相対的に自在に回転することができるが、ドリル６の軸
芯とスピンドルロータ５ａの軸芯とは外力によってずれ
ないように拘束する役目を果たしている。

そして、前記非接触変位計の一方７ａは、スリットリン
グ１０の中央リング１０ｂの側面と対向するように配設
され、他方７ｂは、そのリング連接部２と対向するよう
に配設されており、７ａは、中央リング１０ｂの半径方
向変位量を、７ｂは、スリットリング１０の１回転を、
それぞれ検出することができるようになっている。

このように構成したドリル穴あけ機を使用して、本発明
の第１の実施例に係るステップフィード加工方法を、第
１〜第５図を参照しながら説明する。

オーバーロード検出器９に、しきい値９ｂ（第５図）を
設定する。この“しきい値″９ｂは、ドリル６を折損し
ない最大許容トルクに対応する、中央リング１０ｂの半
径方向変位量である。

ここで、ドリル穴あけ機をＯＮにすると、切り込み用モ
ータ３によってドリル６がステップフィードされ、被加
工物（図示せず）の穴あけ加工が開始される。ドリル６
の先端位置６ａ（第５図）が前記被加工物の深さ方向へ
前進し、穴あけ加工が進行する。この穴あけ加工中、非
接触変位計７５によって、スリットリング１０の１回転
を表わすトリガ信号１ａが連続的に検出される。ドリル
６にトルクが加わると、スリットリング１０の中央リン
グ１０ｂが、リング連接点β、ρを支点として半径方向
へ変位し、その変位量が（ドリルのトルク値に相当する
）が非接触変位計７ａによって検出され、増幅器８が増
幅されて、変位検出力８ａとなる。この変位計出力８ａ
を入力したオーバーロード検出器９は、そのピーク値９
ａをホールドする。そして、このピーク値９ａが、しき
い値９ｂを超えた瞬間に、オーバーロード信号９ｃが、
オーバーロード検出器９からＮ　Ｃ制御装置１６へ出力
される。これを受けてＮＧ制御装置１６から、切り込み
用モータ３に対して、停止指令、次いで後退指令２ａが
与えられる。そして、第５図の６８に示すように、ドリ
ル先端が被加工物から完全に抜き出る状態までドリル６
を後退させて、ドリル溝内に詰った切り屑が排出された
のち、再び切削が継続される。この過程を穴が貫通する
まで自動的に繰り返すことで、ドリル６の折損を未然に
検知し、且つ防止しながら、ステップフィード加工を行
なうことができる。このようにして、所定個数の穴の加
工を終了したとき、ドリル穴あけ機がＯＦＦになる。

以上説明した本実施例によれば、穴あけ加工中に、非接
触変位計７８で検出した、トルク値に係る中央リング半
径方向変位が、予め設定したパ“しきい値”９ｂを超え
たとき、切り込み用モータ３によってドリル６を急速後
退せしめてその負荷を解除したのち、再びステップフィ
ードをするようにしたので、ドリル６の折損を未然に防
止し、穴あけ加工の信頼性が高い、という効果がある。

なお１本実施例においては、回転信号を、スリットリン
グ１ｏのリング連接点Ｑを利用して非接触変位計７ｂで
一回転ごとに検出するようにしたが、回転計あるいは回
転駆動用電動機からの信号など、従来から実施されてい
るいずれの手段によるものでもよい。また、検出のタイ
ミングも、特に一回転ごとに限ることはなく、穴あけ加
工中のトルクの変化速度に応じて変えればよいものであ
る。

以下、他の実施例を説明する。

第６図は、本発明の第２の実施例に係るステップフィー
ド加工方法の実施に使用されるドリル穴あけ機を示す略
示構成図、第７図は、第６図に係るドリル穴あけ機の、
穴あけ加工中における出力信号図である。

各回において、第１，５図と同一番号を付したものは同
一部分である。そして、第６図において、１９は、その
上に被加工物を載置固定することができるテーブル、１
７は、このテーブル（すなわち、被加工物）を切り込み
方向へ制御するためのモータ、１８は、その駆動装置で
ある。この駆動装置１８は、ＮＣ制御装置１６へ接続さ
れており。

オーバーロード検出器９からオーバーロード信号９ｃが
出力されたとき、モータ１７へテーブル制御モータ電圧
１８ａを出力して、テーブル１９をドリル６に対して急
速後退させることができるものである。

この実施例によれば、穴あけ加工中に、オーバーロード
信号９ｃが出力されると、切り込み用モータ３が停止し
、モータ１７によってテーブル１９がドリル６に対して
相対的に後退して、ドリル先端位置は、第７図の６ａの
ように相対移動する。

これにより、ドリル６の折損を未然に防止するステップ
フィード加工を実施することができる、という効果があ
る。

第８図は１本発明の第３の実施例に係るステップフィー
ド加工方法を実施したドリル穴あけ機の、穴あけ加工中
における出力信号図である。

この実施例は、前記第１図に係るドリル穴あけ機を使用
するものであるが、非接触変位計７８で検出した、トル
ク値に係る中央リング半径方向変位が、常に、予め設定
した″一定値”に係るシきい値”９ｂになるように、切
り込み用モータ３によって、ドリル６の切り込み速度を
制御するようにしたものである。

すなわち、非接触変位計７８からの出力のピークホール
ド値９ａが“しきい値”９ｂを超えた瞬間に、パルス状
のオーバーロード信号９ＣがＮＣ制御装置１６へ与えら
れる。ＮＣ制御袋ＩＨ１６は。

この信号９ｃを受けて、切り込み用モータ駆動装置２へ
減速指令を出し、切り込み用モータ３の速度を、所定の
プログラムに従って順次下げる。

一般に、ドリルに加わるトルクの値は、切り込み速度が
小さいほど低下することが知られているので、ドリル６
に過負荷が生じたとき、第８図の２ａで示すように、切
り込み用モータ３の速度を順次下げることにより、トル
ク一定の制御を行なうことができ、ドリル６の折損を防
止することができる。

この実施例によれば、過負荷が加わったときもドリル６
を後退させないので、切り込み速度が低下しても加工能
率は低下しない、という利点がある。

第９図は１本発明の第４の実施例に係るステップフィー
ド加工方法の実施に使用される、複数本のドリルを有す
るドリル穴あけ機の一例を示す略示構成図である。

この第９図において、第１図と同一番号を付したものは
同一部分である。そして、２′は、第２の切り込み用モ
ータ駆動装置、３′は、第２の切り込み用モータ、４′
は、第２の切り込みテーブル、５′は、第２のスピンド
ル、６′は、第２のドリルである。

このように、複数本（本実施例では２本）のドリル６．
６′を有するドリル穴あけ機においても。

その−本のドリル６側のみにスリットリング１０を装着
し、このドリル６のみに前記第１の実施例と同様のステ
ップフィード加工を行なわせ、これに同期させて他のす
べてのドリルの切り込みを制御することで、すべてのド
リルの折損を未然に防止するステップフィード加工を実
施することができる。

なお、複数台のドリル穴あけ機がある場合にも。

それらのうちのどれか１つのドリル側にスリットリング
１０を装着し、このドリルのみに前記第１の実施例と同
様のステップフィード加工を行なわせ、これに同期して
すべての穴あけ機を制御するようにすれば、複数台のド
リル穴あけ機のドリル折損を未然に防止するステップフ
ィード加工を実施することができる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明によれば、小径ドリル
による深穴加工において、トルクの増加によるドリルの
折損を未然に防止しながら自動穴あけができるので１次
のような効果がある。

の、穴あけ加工の信頼性が高く、高歩留まりである。

◎、最適の切り込み深さを自動的に決定しながら加工が
できるので、穴あけ加工が高能率である。

これを要するに、小径ドリルによる深穴加工においても
、ドリルの折損を未然に防止することができるステップ
フィード加工方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例に係るステップフィー
ド加工方法の実施に使用されるドリル穴あけ機を示す略
示構成図、第２図は、第１図における、ドリルを保持し
たスピンドルの要部を示す要部斜視図、第３図は、第２
図におけるスリットリングの詳細を示す斜視図、第４図
は、第３図における中央リングの変形状態を示す平面図
、第５図は、第１図に係るドリル穴あけ機の、穴あけ加
工中における出力信号図、第６図は、本発明の第２の実
施例に係るステップフィード加工方法の実施に使用され
るドリル穴あけ機を示す略示構成図、第７図は、第６図
に係るドリル穴あけ機の、穴あけ加工中における出力信
号図、第８図は、本発明の第３の実施例に係るステップ
フィード加工方法を実施したドリル穴あけ機の、穴あけ
加、１中における出力信号図、第９図は、本発明の第４
の実施例に係るステップフィード加工方法の実施に使用
される、複数本のドリルを有するドリル穴あけ機の一例
を示す略示構成図である。 ３．３′・・・切り込み用モータ、５，５′・・・スピ
ンドル、６．６’・・・ドリル、７ａ、７ｂ・・・非接
触変位計、９ｂ・・・しきい値、１０・・・スリットリ
ング、１０ｂ・・・中央リング、１６・・・ＮＣ制御装
置、１９・・・テーブル、Ｓ・・・スリット・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ドリルをスピンドルによって保持し、切り込み用モ
   ータによって前記ドリルをステップフィードしながら、
   該ドリルで、テーブル上に載置した被加工物の穴あけ加
   工を行なうようにしたステップフィード加工方法におい
   て、 ドリルとスピンドルとの間に、 薄肉円筒の側面上に、その高さ方向を複数個に分割する
   ような、互いに位相の異なるスリットを入れ、分割され
   たリングの一つを歪リングとしてなるスリットリングを
   介挿し、 前記ドリルに負荷されたトルクを、前記歪リングの半径
   方向変位として検出することができる変位計を設け、 穴あけ加工中に、前記変位計で検出したトルク値が、予
   め設定した“しきい値”を超えたとき、切り込み用モー
   タによって前記ドリルを急速後退せしめてその負荷を解
   除したのち、 再び前記切り込み用モータによって前記ドリルをステッ
   プフィードすることを繰返すようにした ことを特徴とするステップフィード加工方法。 ２、変位計で検出したトルク値が、予め設定した“しき
   い値”を超えたとき、テーブルをドリルに対して急速後
   退せしめるようにした ことを特徴とする請求項１記載のステップフィード加工
   方法。 ３、変位計で検出したトルク値が、常に、予め設定した
   “一定値”になるように、切り込み用モータによってド
   リルの切り込み速度を制御するようにした ことを特徴とする請求項１記載のステップフィード加工
   方法。 ４、複数本のドリルを有するものであって、それぞれの
   ドリルを、スピンドルによって保持し、切り込み用モー
   タによって当該ドリルをステップフィードしながら、こ
   のドリルで穴あけ加工を行なうようにしたステップフィ
   ード加工方法において、 何れか１本のドリルと、これを保持するスピンドルとの
   間に、 薄肉円筒の側面上に、その高さ方向を複数個に分割する
   ような、互いに位相の異なるスリットを入れ、分割され
   たリングの一つを歪リングとしてなるスリットリングを
   介挿し、 当該ドリルに負荷されたトルクを、前記歪リングの半径
   方向変位として検出することができる変位計を設け、 穴あけ加工中に、前記変位計で検出したトルク値が、予
   め設定した“しきい値”を超えたとき、すべての切り込
   み用モータによって全ドリルを急速後退せしめてその負
   荷を解除するようにした ことを特徴とするステップフィード加工方法。