JPS62162405A - ドリル穴明け方法およびその装置 - Google Patents

ドリル穴明け方法およびその装置

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JPS62162405A
JPS62162405A JP367986A JP367986A JPS62162405A JP S62162405 A JPS62162405 A JP S62162405A JP 367986 A JP367986 A JP 367986A JP 367986 A JP367986 A JP 367986A JP S62162405 A JPS62162405 A JP S62162405A
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JP
Japan
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drill
drilling
spindle
chuck
rotational phase
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Application number
JP367986A
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English (en)
Inventor
Takao Terabayashi
寺林 隆夫
Shuhei Takasu
高巣 周平
Masami Masuda
正美 桝田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/04Arrangements preventing overload of tools, e.g. restricting load

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 小径ドリルの折損予知が可能なドリル穴明は方法および
その装置に関するものである。
〔発明の背景〕
従来から知られている、ドリル穴明けにおけるドリルの
折損予知方法を説明する。
その1つは、″小径ドリルの折損″(日刊工業新聞、昭
和60年3月29日付)と題する記事である。この方法
は、穴明は加工中の音響信号を検知し、その信号レベル
が予め設定した閾値を越えたとき、使用ドリルが欠損も
しくは摩耗限界に至ったものとして該ドリルの使用を中
止し、新しいドリルと交換するようにしたものである。
この方法は、ドリルの折損が生じにくい、犬径浅穴の穴
明は加工に使用されるドリルの折損予知としては有効で
ある。しかし、小径ドリルを使用した小径穴の穴明は加
工においては、音響信号のレベルが小さく、雑音との区
別がつきにくい。さらに小径深穴の穴明は加工では、突
発的な切削詰まシによって切削力が急増しドリルが折れ
るという現象があるが、このような場合には適用出来な
いという問題点があった。
また別の方法として、特開昭60−44840号公報に
記載されているように、予め円周方向の磁界を付与した
回転軸に、切削トルクが加わった時に生ずる軸方向の磁
束成分により、その軸外周に設けたコイルに生じる起電
力から前記切削トルクを逆に検出する方法がある。この
方法は前記回転軸にかかる切削トルクが大きく、その回
転軸の捩れが大きい時には効果的である。しかし、たと
えば直径が1、Qmmφよりも小さいような小径ドリル
による穴明け〃ロエでは、切削トルクも微少であシ回転
軸の捩れも小さいため、この方法では切削トルクの検出
は不可能である。したがって、この方法によっても、微
小ドリルの折損を予知することができないという問題点
があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記した従来技術の問題点を改善して、特に
、突発的な切削トルクの上昇による、小径ドリルの折損
予知が可能なドリル穴明は方法、およびその方法の実施
に直接使用されるドリル穴明は装置の提供を、その目的
とするものである。
〔発明の概要〕
本発明のドリル穴明は方法の構成は、ドリルを保持した
チャックをスピンドルによって回転させ。
いて、チャックとスピンドルとの間を磁気継手によって
結合し、穴明は加工中に生ずる前記磁気継手のすべりに
ともなう前記チャックとスピンドルとの回転位相差を検
出し、この回転位相差が予め設定した閾値を越えたとき
、ドリルの送りを停止するようにしたものである。
また、本発明のドリル穴明は装置の構成は、ドリルを保
持したチャックをスピンドルによって回転させ、送り装
置の駆動によって前記ドリルに送りを与えながら、該ド
リルによって被加工物の穴明は刀ロエを行なうドリル穴
明は装置において、チャックとスピンドルとの間を磁気
継手によって結合し、該磁気継手のチャック側、スピン
ドル側の回転位相をそれぞれ検出することができる回転
位相検出センサと、この回転位相検出センサから入力し
た前記両回転位相の差が予め設定した閾値を越えたとき
、ドリル折損危険信号を出力することができる評価装置
と、この評価装置から前記ドリル折損危険信号を入力し
たとき、送り装置へ該送り装置の駆動を停止させる停止
信号を出力することができるドリル切込制御装置とを設
けるようにしたものである。
さらに詳しくは、次の通りである。
ドリルを固定するだめのコレットチャックと、このコレ
ットチャックを回転させるスピンドルとの間を磁気継手
で結合し、穴明は加工中に発生する切削トルクおよびそ
の急増にともなう前記磁気継手のすべり、換言すれば前
記コレットチャックとスピンドルとの回転の位相差を検
出し、その大きさがある閾値以上になったとき前記ドリ
ルの切込みを中止し、そのドリルを引戻して切屑排出を
行なったのち、再び穴明は加工を繰返すようにしたもの
である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例によって説明する。
第1図は、本発明のドリル穴明は方法の一実施例の実施
に使用されるドリル穴明は装置の一例を示す略示平面図
、第2図は、第1図における装部を示す拡大平面図、第
3図は、第2図のIII −III断面拡大図、第4図
は、第2図における磁気継手の詳細断面図である。
図において、1は、被加工物(図示せず)の穴明は加工
に使用されるドリル、4は、軸形状のドリル側4aと、
このドリル側4aが回転自在に挿入される穴を有する円
筒形状のスピンドル側4bとからなる磁気継手(詳細後
述)、2ば、ドリル1を保持するとともに、磁気継手4
のドリル側4aが嵌入されているチャックに係るコレッ
トチャックでアシ、このコレットチャック2の外周部に
は、平坦部21が対向して形成されている(第3図参照
)。3は、fB磁気継手のドリル側4aとスピンドル側
4bとが同心になるようにして、該ドリル側4aを回転
自在に支持する空気軸受、5は、磁気継手4のスピンド
ル側4bが嵌入されているスピンドルであり、このスピ
ンドル5の外周部には、前記コレットチャック2におけ
ると同様に、平坦部20が対向して形成されている。そ
して、スピンドル5の端面には、エアータービン6の羽
根車(図示せず)が一体に設けられており、このエアー
タービン6の駆動によって、当該スピンドル5を介して
ドリル1を回転させ、このドリル1に切削トルクTを与
えることができるようになっている。
前記磁気継手4ば、第4図にその詳細を示すように、軸
形状のドリル側4a、円節形状のスピンドル側4bのそ
れぞれに、円環状のマグネット25.26が対向して嵌
入されているものであり、穴明は加工に必要な結合力、
すなわち、所定切削トルクに対するすベシの角度は、マ
グネット25゜26の磁力の強さおよび対向長さtf:
適当に決めることによって調節することができる。
前記エアータービン6および空気軸穴3は、ペースプレ
ート8上に載置固定されており、このペースプレート8
は、支持台13上に取付けられたスライド7上に、ドリ
ル送り方向、すなわち、ドリル軸心方向へ移動可1正に
支持されている。9は送りねじであり、この送りねじ9
は、前記ベースプレート8に固定されためねじ(図示せ
ずンと螺合しており、この送りねじ9を回転(回転駆動
方法については後述)させることにより、ベースプレー
ト8をドリル送り方向へ移動させることができる。12
は、送り装置に係る電磁ブレーキ付電動機、12aは、
この電磁ブレーキ付置動機12の軸、11は、この軸1
2aと前記送りねじ9とを連結する継手、10は、送り
ねじ9を回転自在に支持する軸受であり、前記電磁ブレ
ーキ付電動機12を駆動することにより送りねじ9を回
転させることができる。軸受10と電磁ブレーキ付電動
機12は、支持台13上に載置固定されている。
18は、スピンドル5の平坦部20に対向して配設され
、磁気継手4のスピンドル側4bの回転位相を検出する
ことができる静電容量形変位計、19は、コレットチャ
ック2の平坦部21に対向して配設され、磁気継手4の
ドリル側4aの回転位相を検出することができる静電容
量形変位計であって、これら両静電容量形変位計18.
19によって回転位相検出センサを構成している。14
は、この回転位相検出センサから入力した正弦波形状の
静電容量を増幅する増幅器、15は、この増幅された静
電容量の波形を、1回転当り2個(平坦部の数に等しい
2個)の矩形パルス列の電圧に変換する変換器、16は
、増幅器14.変換器15を介して、前記回転位相検出
センサに接続された評価装置であって、この評価装置1
6は、両変換器15から入力した電圧の位相差、換言す
れば、前記静電容量形変位計18.19で測定した両回
転位相の差、すなわち回転位相差(以下、位相差という
)が、予め設定した閾値θLを越えたとき、ドリル折損
危険信号を出力することができるものである。17は、
この評価装置16と前記電磁ブレーキ付置動機12とに
接続され、評価装置16からドリル折損危険信号を入力
したとき、電磁ブレーキ付電動機12へ該電磁ブレーキ
12の駆動を停止させる停止信号を出力することができ
るドリル切込み制御装置である。
このように構成したドリル穴明は装置によって。
本発明のドリル穴明は方法の一実施例を、図面を用いて
説明する。
第5図は、穴明は加工中の切削トルクT、および磁気継
手のスピンドル側、チャック側の回転位相に係る電圧V
 A 、 V n線図、第6図は、位相差が閾値θLを
越えたときの状態を説明するだめの、位相差θ、切削ト
ルクT線図である。
まず、NC装置(図示せず)にドリル1の送り速度、穴
明は深さを設定する。評価装置16に、位相差の閾値θ
ムを設定する。まだ、エアータービン6の圧力をマニュ
アルで設定して、ドリル1の回転数を決める。
ここでドリル穴明は装置をONにすると、エアータービ
ン6が駆動されてドリル1が設定回転数で回転する。電
磁ブレーキ付電動機12が駆動され、回転しているドリ
ル1が設定送り速度で送られ、被加工物(図示せず)に
切込まれる。穴明は加工中に突発的な切削トルクの上昇
がなく、定常的な加工が行なわれているときには、位相
差はほぼ一定値θ1を維持している。〔第5図(b)、
 (C)参照〕。しかし、切屑詰まりなどが生じて切削
トルりTが増加すると、位相差はθ2.θ3.・・・と
増大する。そして、閾値θLを越えた瞬間に、評価装置
16からドリル切込み制御装置17ヘドIJ 7し折損
危険信号が出され、電磁ブレーキ付電動機12が停止し
て切込みが停止される(詳細後述)。
そして、該電磁ブレーキ付電動機12が逆転してドリル
1が後退し、前記被加工物から抜き去される。これにと
もない加工穴内部の切屑が排除される。この間における
切削トルクTは、第5図(a)の切削トルク22のよう
に変動する。ドリル1が所定ストロークだけ後退したの
ち、再び電磁ブレーキ付電動機12が正転し、ドリル1
が設定送り速度で送られ、前記穴へ挿入されて、再び穴
明は加工が行なわれる。そして設定穴明は深さに達した
ことを、電磁ブレーキ付電動機12に内蔵のエンコーダ
が検仰したとき、該電磁ブレーキ付電動機12が停止し
て切込みが停止される。そして電磁ブレーキ付電動機1
2が逆転してドリル1が後退し、前記被加工物から抜き
去され、その穴の穴明は加工を終了する。このようにし
て所定個数の穴明は加工が完了したとき、ドリル穴明は
装置がOFFになる。
ところで、従来のドリル穴明は装置は1本実施例におけ
るドリル切込み制御装置17の如き制御機構を具備して
いないので、突発的な切屑詰まりなどがあった場合には
、切削トルクTが、第5図(a)における切削トルク2
3のように急増し、折損点23′でドリルの折損を生じ
、それ以降切削トルクが急激に低下するという過程をた
どるものである。
第6図を用いて、位相差が閾値θL〔これに相当する切
削トルクは、第6図(b)の切削トルクT!〕を越えた
ときの状態を、さらに詳細に説明する。
評価装置16からドリル切込み制御装置17ヘドリル折
損危険信号が出され、ドリル切込み制御装置17から電
磁ブレーキ付電動機12へ停止信号が出されたとき、該
電磁ブレーキ付電動機12は、償性によって、停止する
までに時間的遅れを生ずる。したがって、位相差θは、
その遅れに相当する位相差分だけ閾値θしを越えたのち
、電磁ブレーキ付電動機12の後退とともに減少し、ド
リル1が抜き去されて0になる。
具体例を説明する。
厚さ4mmの多層プリント板に、直径0.4mm湧の1
1\径骨の骨叩汁fan下冬宙槁千六坦公 坪価装置1
6に、位相差の閾値θL=1.8度(これに相当する切
削トルクT、=0.5N−11−772)を設定して加
工したところ、途中で突発的な切屑詰まりが生じても、
その都度ドリル1が抜き去されてその切屑が排除され、
ドリル1を折損することなく、貫通穴を穿設することが
できた。
以上説明した実施例によれば、小径穴の穴明は加工時の
、微小切削トルクに対応する位相差θを検出することが
できるので、予め評価装置16に閾値θLを設定してお
くことにより、小径のドリル1の折損予却、特に直径1
mmφ以下のドリルによる穴明は加工時に切屑詰まシに
よって切削トルクが突発的に′上昇することによる折損
予知、を容易に且つ確実に行なえるという効果がある。
なお、本実施例においては、評価装置16を、両変換器
15から入力した電圧V^、Veの位相差θが閾値θム
を越えたとき、ドリル折損危険信号を出すように構成し
たが、単位時間当りの、両変換器15から入力した電圧
V^、VBのパルス数の差が所定数(閾値θLに相当す
る所定数)を越えたとき、ドリル折損危険信号を出すよ
うに構成してもよい。この場合には、静電容量形変位計
に設ける平坦部の数を多くしだ方が、測定精度が向上す
る。
さらに、回転位相検出センサとして、静電容量形変位計
18.19の代りに、光学的センサを使用するようにし
てもよい。ただしこの場合には、平坦部20.21を光
学的鏡面に仕上げておく必要がある。
また、ドリル1に切削トルクを与えるものとして、エア
ータービン6の代りに、高周波モータを使用するように
してもよい。この場合には、高周波モータの電源周波数
信号を、スピンドル側の回転位相の信号として用い、こ
れを増幅器14へ入力することができる。このようにす
れば、静電容量形変位計18は不要になる。
さらにまた、本実施例においては、送り装置として電磁
ブレーキ付電動機12を使用したが、この電磁ブレーキ
付電動機12の代りに、油圧式送り装置、空気圧式送り
装置などを使用するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明によれば、特に、突発
的な切削トルクの上昇による、小径ドリルの折損予知が
可能なドリル穴明は方法、およびその方法の実施に直接
使用されるドリル穴明は装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のドリル穴明は方法の一実施例の実施
に使用されるドリル穴明は装置の一例を区 示す略示平面図、第2唇は、第1図における要部間 を示す拡大平面図、第3榛は、第2図の■−■断面拡大
図、第4図は、第2図における磁気継手の詳細断面図、
第5図は、穴明は加工中の切削トルクT、および磁気継
手のスピンドル側、チャック側の回転位相に係る電圧V
A、VB@図、第6図は、位相差が閾値θLを越えたと
きの状態を説明するだめの、位相差θ、切削トルクT線
図である。 1・・・トIJル、2・・・コレットチャック、4・・
・磁気継手、4a・・・ドリル側、4b・・・スピンド
ル側、5・・・スピンドル、12・・・電磁ブレーキ付
電動機、16・・・評価装置、17・・・ドリル切込み
制御装置、18゜第:30 7/i5囚

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ドリルを保持したチャックをスピンドルによって回
    転させ、前記ドリルに送りを与えながら、該ドリルによ
    って被加工物の穴明け加工を行なうドリル穴明け方法に
    おいて、チャックとスピンドルとの間を磁気継手によっ
    て結合し、穴明け加工中に生ずる前記磁気継手のすべり
    にともなう前記チャックとスピンドルとの回転位相差を
    検出し、この回転位相差が予め設定した閾値を越えたと
    き、ドリルの送りを停止するようにしたことを特徴とす
    るドリル穴明け方法。 2、ドリルを保持したチャックをスピンドルによって回
    転させ、送り装置の駆動によって前記ドリルに送りを与
    えながら、該ドリルによって被加工物の穴明け加工を行
    なうドリル穴明け装置において、チャックとスピンドル
    との間を磁気継手によって結合し、該磁気継手のチャッ
    ク側、スピンドル側の回転位相をそれぞれ検出すること
    ができる回転位相検出センサと、この回転位相検出セン
    サから入力した前記両回転位相の差が予め設定した閾値
    を越えたとき、ドリル折損危険信号を出力することがで
    きる評価装置と、この評価装置から前記ドリル折損危険
    信号を入力したとき、送り装置へ該送り装置の駆動を停
    止させる停止信号を出力することができるドリル切込制
    御装置とを設けたことを特徴とするドリル穴明け装置。
JP367986A 1986-01-13 1986-01-13 ドリル穴明け方法およびその装置 Pending JPS62162405A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02185308A (ja) * 1989-01-13 1990-07-19 Hitachi Ltd ステップフィード加工方法
JPH04256508A (ja) * 1991-02-06 1992-09-11 Nippon Pneumatic Mfg Co Ltd 穴明け加工機における切削トルク検出方法および装置
US5336024A (en) * 1993-02-17 1994-08-09 Matsushita Electric Works, Ltd. Precision drilling method
EP0876873A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-11 Techint Compagnia Tecnica Internazionale S.P.A. Machine tool for making holes in elements intended for fibreglass extrusion
JP2011131366A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Hitachi Koki Co Ltd ハンマドリル

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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