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CN114364490B - 金属部件、加工系统及金属部件的制造方法 - Google Patents

金属部件、加工系统及金属部件的制造方法 Download PDF

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CN114364490B CN202080064086.8A CN202080064086A CN114364490B CN 114364490 B CN114364490 B CN 114364490B CN 202080064086 A CN202080064086 A CN 202080064086A CN 114364490 B CN114364490 B CN 114364490B
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Abstract

金属部件具有:第一板部,其具有第一表面和第一背面;第二板部,其具有第二表面和第二背面;以及脚部,其以使第一背面和第二背面隔开间隔相对的方式将第一板部和第二板部固定,第一板部具有:第一孔部,其将第一表面和第一背面贯通;设置于第一表面的表面侧的第一开口缘部及设置于第一背面的背面侧的第一开口缘部,它们是构成第一孔部的开口缘部;以及第一倒角部,其设置于表面侧的第一开口缘部及背面侧的第一开口缘部的至少一者,第二板部具有:第二孔部,其至少具有设置于第二背面的背面侧的第二开口缘部;以及背面侧的第二倒角部,其设置于背面侧的第二开口缘部,第一孔部的轴和第二孔部的轴为同轴,至少一者的第一倒角部和背面侧的第二倒角部具有切削痕迹。

Description

金属部件、加工系统及金属部件的制造方法
技术领域
本发明涉及金属部件、加工系统及金属部件的制造方法。
本申请基于2019年9月17日的日本申请的特愿2019-168902而要求优先权,引用在上述日本申请记载的全部记载内容。
背景技术
专利文献1公开了对烧结部件利用钻头实施开孔加工。
专利文献1:日本特开2006-336078号公报
发明内容
本发明所涉及的金属部件具有:第一板部,其具有第一表面和第一背面;第二板部,其具有第二表面和第二背面;以及脚部,其以使所述第一背面和所述第二背面隔开间隔相对的方式将所述第一板部和所述第二板部固定,
所述第一板部具有:
第一孔部,其将所述第一表面和所述第一背面贯通;
设置于所述第一表面的表面侧的第一开口缘部及设置于所述第一背面的背面侧的第一开口缘部,它们是构成所述第一孔部的开口缘部;以及
第一倒角部,其设置于所述表面侧的第一开口缘部及所述背面侧的第一开口缘部的至少一者,
所述第二板部具有:
第二孔部,其至少具有设置于所述第二背面的背面侧的第二开口缘部;以及
背面侧的第二倒角部,其设置于所述背面侧的第二开口缘部,
所述第一孔部的轴和所述第二孔部的轴为同轴,
所述至少一者的第一倒角部和所述背面侧的第二倒角部具有切削痕迹。
本发明所涉及的加工系统具有:
开孔刀具及倒角刀具,其对由金属部件构成的被切削物进行加工;
使所述开孔刀具动作的第一驱动机构及使所述倒角刀具动作的第二驱动机构;
控制部,其对所述第一驱动机构及所述第二驱动机构进行控制;以及
测定部,其取得与所述第一驱动机构的控制相关的第一物理量及第二物理量,
所述被切削物具有:
第一板部,其具有第一表面和第一背面;
第二板部,其具有第二表面和第二背面;以及
脚部,其以使所述第一背面和所述第二背面隔开间隔相对的方式将所述第一板部和所述第二板部进固定,
所述第一驱动机构以同轴地对将所述第一表面和所述第一背面贯通的第一孔部和设置于所述第二板部的第二孔部依次进行加工的方式使所述开孔刀具动作,
所述第一孔部是具有设置于所述第一表面的表面侧的第一开口缘部、以及设置于所述第一背面的背面侧的第一开口缘部的孔部,
所述第二孔部是至少具有设置于所述第二背面的背面侧的第二开口缘部的孔部,
所述第二驱动机构以在所述表面侧的第一开口缘部及所述背面侧的第一开口缘部的至少一者的第一开口缘部设置第一倒角部、在所述背面侧的第二开口缘部设置背面侧的第二倒角部的方式使所述倒角刀具动作,
所述控制部基于所述第一物理量和所述第二物理量,求出所述至少一者的第一开口缘部的位置和所述背面侧的第二开口缘部的位置,
基于所述至少一者的第一开口缘部的所述位置和所述背面侧的第二开口缘部的所述位置对所述第二驱动机构进行控制。
本发明所涉及的金属部件的制造方法具有下述工序:
准备由金属部件构成的被切削物;
使用通过第一驱动机构而动作的开孔刀具对所述被切削物进行开孔加工;以及
使用通过第二驱动机构而动作的倒角刀具,通过切削加工对所述被切削物进行倒角加工,
所述被切削物具有:
第一板部,其具有第一表面和第一背面;
第二板部,其具有第二表面和第二背面;以及
脚部,其以使所述第一背面和所述第二背面隔开间隔相对的方式将所述第一板部和所述第二板部固定,
所述进行开孔加工的工序包含下述工序,即,同轴地对将所述第一表面和所述第一背面贯通的第一孔部和设置于所述第二板部的第二孔部依次进行加工,
所述第一孔部是具有设置于所述第一表面的表面侧的第一开口缘部和设置于所述第一背面的背面侧的第一开口缘部的孔部,
所述第二孔部是至少具有设置于所述第二背面的背面侧的第二开口缘部的孔部,
该金属部件的制造方法还包含下述工序:
通过测定部取得与所述第一驱动机构的控制相关的第一物理量及第二物理量;以及
基于所述第一物理量及所述第二物理量,求出所述表面侧的第一开口缘部和所述背面侧的第一开口缘部的至少一者的第一开口缘部的位置和所述背面侧的第二开口缘部的位置,
所述进行倒角加工的工序是基于所述至少一者的第一开口缘部的所述位置和所述背面侧的第二开口缘部的所述位置,在所述至少一者的第一开口缘部设置第一倒角部,在所述背面侧的第二开口缘部设置背面侧的第二倒角部。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的金属部件的斜视图。
图2是表示沿图1的(II)-(II)切断线切断的金属部件的概略的剖视图。
图3是表示沿图1的(II)-(II)切断线切断的金属部件的其他概略的剖视图。
图4是表示实施方式1所涉及的金属部件的倒角部的照片的图。
图5A是表示实施方式1所涉及的加工系统及金属部件的制造方法的开孔加工的说明图。
图5B是表示在实施方式1所涉及的加工系统及金属部件的制造方法,对第一板部实施的开孔加工的说明图。
图5C是表示在实施方式1所涉及的加工系统及金属部件的制造方法,对第二板部实施的开孔加工的说明图。
图6A是表示实施方式1所涉及的加工系统及金属部件的制造方法的倒角加工的说明图。
图6B是表示在实施方式1所涉及的加工系统及金属部件的制造方法,对第一孔部实施的倒角加工的说明图。
图6C是表示在实施方式1所涉及的加工系统及金属部件的制造方法,对第一孔部实施的倒角加工的说明图。
图6D是表示在实施方式1所涉及的加工系统及金属部件的制造方法,对第二孔部实施的倒角加工的说明图。
图6E是表示在实施方式1所涉及的加工系统及金属部件的制造方法,对第二孔部实施的倒角加工的说明图。
图7是表示实施方式1所涉及的加工系统具有的测定部所取得的使开孔刀具自转的自转用的动力源的负载电流的推移的图形。
图8是表示实施方式2所涉及的加工系统的控制顺序的流程图。
图9是表示实施方式2所涉及的加工系统具有的测定部所取得的使开孔刀具自转的自转用的动力源的负载电流的推移的图形。
具体实施方式
[本发明所要解决的课题]
在将插入贯穿物向通过开孔加工在被切削物形成的孔部插入贯穿的情况下,有时在孔部的开口缘部设置倒角部。倒角部是为了能够利用于插入贯穿物的引导。作为插入贯穿物,例如可举出切削刀具、轴等。希望倒角部的加工精度高。如果倒角部的加工精度低,则插入贯穿物难以被适当地引导。因此,插入贯穿物相对于孔部倾斜而难以笔直插入贯穿。从提高倒角部的加工精度的观点出发,希望倒角部不是通过磨削进行加工而是通过切削进行加工。
但是,根据被切削物的形状,有时难以对开口缘部进行切削加工。作为其原因之一,可举出没有能够配置进行切削加工的倒角刀具的充分空间的情况。另外,作为其他原因之一,可举出即使有能够配置倒角刀具的空间,由于被切削物的尺寸公差,开口缘部的位置也会发生波动。如果开口缘部的位置发生波动,则相对于开口缘部而倒角刀具的位置偏移。因此,无法对开口缘部实施适当的倒角加工,倒角部的加工精度降低。
本发明的目的之一在于,提供一种金属部件,该金属部件在彼此隔开间隔而同轴地设置的第一孔部和第二孔部,至少在彼此相对侧的开口缘部各自具有进行切削加工而成的倒角部。
另外,本发明的另一个目的之一在于,提供能够制造在彼此隔开间隔而设置并且彼此具有共通的轴的第一孔部和第二孔部,至少在彼此相对侧的开口缘部各自具有进行切削加工而成的倒角部的金属部件的加工系统及金属部件的制造方法。
[本发明的效果]
本发明所涉及的金属部件的第一板部和第二板部彼此相对的部位可以说是刀具操作的限制大、难以加工的部位。即使是具有难以加工的部位的形状,本发明所涉及的金属部件也能够成为兼具第一孔部的轴和第二孔部的轴的同轴精度、第一孔部和第一倒角部的位置精度以及第二孔部和第二倒角部的位置精度的部件。
本发明所涉及的加工系统及本发明所涉及的金属部件的制造方法,能够制造在彼此隔开间隔并且彼此具有共通的轴的第一孔部和第二孔部,至少在彼此相对侧的开口缘部各自具有进行切削加工而成的倒角部的金属部件。
《本发明的实施方式的说明》
本发明人进行了用于得到兼具第一孔部的轴和第二孔部的轴的同轴精度、第一孔部和第一倒角部的位置精度以及第二孔部和第二倒角部的位置精度的金属部件的研究。
作为对上述金属部件进行加工时的原材料,设想第一板部、第二板部和脚部一体的原材料。一体的原材料包含第一板部、第二板部和脚部接合的原材料。在该情况下,利用一个开孔刀具在第一板部和第二板部分别连续地加工出第一孔部和第二孔部,由此能够加工出同轴精度高的两个孔部。但是,两个板部的相对部位难以通过切削进行倒角加工。例如,即使从两个板部和脚部之间导入刀具而对第一孔部和第二孔部的相对的开口缘部进行倒角加工,实际上也无法进行适当的加工。其原因在于,为了使得刀具不与脚部发生干涉地进行加工,刀具操作的限制过大。另一方面,可想到穿过第一孔部而向第一板部和第二板部之间导入刀具,对第一孔部和第二孔部的彼此相对的开口缘部加工出第一倒角部和第二倒角部。在该情况下,上述各孔部的轴向上的各倒角部的位置精度可能不足。其原因在于,在各板部的厚度及两个板部的间隔存在公差。
接下来,作为对上述金属部件进行加工时的原材料,设想第一板部、第二板部和脚部分开的原材料。在该情况下,能够加工出彼此的位置精度高的各孔部和各倒角部。其原因在于,刀具操作的限制少,能够在各板部单独地进行各孔部及各倒角部的加工。但是,在将第一板部、第二板部和脚部组合时,难以充分地确保两个孔部的同轴精度。其原因在于,多个部件难以通过高位置精度彼此进行接合。
以上述的研究为基础,本发明人完成了本发明。下面,列举本发明的实施方式而进行说明。在下面的说明中,第一板部的第一表面及第一背面和第二板部的第二表面及第二背面是下述含义。第一表面和第二表面是第一板部和第二板部的位于彼此远离侧的面。第一背面和第二背面是第一板部和第二板部的位于彼此接近侧的面,是彼此隔开间隔而相对的面。
(1)本发明的一个方式所涉及的金属部件具有:第一板部,其具有第一表面和第一背面;第二板部,其具有第二表面和第二背面;以及脚部,其以使所述第一背面和所述第二背面隔开间隔相对的方式将所述第一板部和所述第二板部固定,
所述第一板部具有:
第一孔部,其将所述第一表面和所述第一背面贯通;
设置于所述第一表面的表面侧的第一开口缘部及设置于所述第一背面的背面侧的第一开口缘部,它们是构成所述第一孔部的开口缘部;以及
第一倒角部,其设置于所述表面侧的第一开口缘部及所述背面侧的第一开口缘部的至少一者,
所述第二板部具有:
第二孔部,其至少具有设置于所述第二背面的背面侧的第二开口缘部;以及
背面侧的第二倒角部,其设置于所述背面侧的第二开口缘部,
所述第一孔部的轴和所述第二孔部的轴为同轴,
所述至少一者的第一倒角部和所述背面侧的第二倒角部具有切削痕迹。
上述金属部件虽然是具有加工困难的部位的形状,但也能够形成为兼具第一孔部的轴和第二孔部的轴的同轴精度、第一孔部和第一倒角部的位置精度以及第二孔部和第二倒角部的位置精度的部件。
表面侧的第一倒角部及背面侧的第二倒角部具有切削痕迹,由此在使插入贯穿物从第一板部的第一表面侧按照第一孔部、第二孔部的顺序插入贯穿时,能够将插入贯穿物适当地引导至第一孔部及第二孔部。切削痕迹是通过切削加工而设置的。通常,通过切削加工形成的倒角部的加工精度与通过磨削加工形成的倒角部的加工精度比较而较高。因此,加工精度高的倒角部使插入贯穿物相对于第一孔部及第二孔部不会倾斜而容易笔直插入贯穿。
背面侧的第一倒角部能够抑制金属部件的美观性的降低。在从第一板部的第一表面朝向第一背面进行开孔加工而形成第一孔部时,在开孔刀具的出口即背面侧的第一开口缘部有时形成毛刺、缺口。该毛刺、缺口使金属部件的美观性降低。但是,上述金属部件在背面侧的第一开口缘部设置有背面侧的第一倒角部,由此将毛刺、缺口去除,因此美观性良好。毛刺、缺口被去除,由此上述金属部件的产品品质高。另外,毛刺有可能成为插入贯穿物的障碍物,因此通过将毛刺去除,从而插入贯穿物容易向第一孔部内插入贯穿,并且能够抑制由于毛刺而插入贯穿物在第一孔部内偏向一方。另外,背面侧的第二倒角部具有切削痕迹,由此能够抑制金属部件的美观性的降低。
(2)作为上述金属部件的一个方式,可举出:
所述第二孔部是在所述第二表面和所述第二背面贯通的贯通孔,
所述第一板部具有:
表面侧的第一倒角部,其设置于所述表面侧的第一开口缘部;以及
背面侧的第一倒角部,其设置于所述背面侧的第一开口缘部,
所述第二板部具有:
表面侧的第二开口缘部,其设置于所述第二表面;以及
表面侧的第二倒角部,其设置于所述表面侧的第二开口缘部,
所述表面侧的第一倒角部、所述背面侧的第一倒角部和所述背面侧的第二倒角部具有切削痕迹。
上述金属部件在使插入贯穿物从第二板部的第二表面侧按照第二孔部、第一孔部的顺序插入贯穿的情况下,相对于第一孔部及第二孔部不也会倾斜而容易笔直插入贯穿。并且,上述金属部件虽然第二孔部是贯通孔,但通过在表面侧的第二开口缘部设置有表面侧的第二倒角部,从而美观性良好。
(3)本发明的一个方式所涉及的加工系统具有:
开孔刀具及倒角刀具,其对由金属部件构成的被切削物进行加工;
使所述开孔刀具动作的第一驱动机构及使所述倒角刀具动作的第二驱动机构;
控制部,其对所述第一驱动机构及所述第二驱动机构进行控制;以及
测定部,其取得与所述第一驱动机构的控制相关的第一物理量及第二物理量,
所述被切削物具有:
第一板部,其具有第一表面和第一背面;
第二板部,其具有第二表面和第二背面;以及
脚部,其以使所述第一背面和所述第二背面隔开间隔相对的方式将所述第一板部和所述第二板部固定,
所述第一驱动机构以同轴地对将所述第一表面和所述第一背面贯通的第一孔部和设置于所述第二板部的第二孔部依次进行加工的方式使所述开孔刀具动作,
所述第一孔部是具有设置于所述第一表面的表面侧的第一开口缘部、以及设置于所述第一背面的背面侧的第一开口缘部的孔部,
所述第二孔部是至少具有设置于所述第二背面的背面侧的第二开口缘部的孔部,
所述第二驱动机构以在所述表面侧的第一开口缘部及所述背面侧的第一开口缘部的至少一者的第一开口缘部设置第一倒角部,在所述背面侧的第二开口缘部设置背面侧的第二倒角部的方式使所述倒角刀具动作,
所述控制部基于所述第一物理量和所述第二物理量,求出所述至少一者的第一开口缘部的位置和所述背面侧的第二开口缘部的位置,
基于所述至少一者的第一开口缘部的所述位置和所述背面侧的第二开口缘部的所述位置对所述第二驱动机构进行控制。
上述加工系统能够制造下述的金属部件,该金属部件虽然是具有加工困难的部位的形状,但兼具第一孔部的轴和第二孔部的轴的同轴精度、第一孔部和第一倒角部的位置精度以及第二孔部和第二倒角部的位置精度。其原因如下所述。
上述加工系统在利用脚部固定的第一板部和第二板部将第一孔部和第二孔部同轴地进行开孔加工。因此,上述加工系统能够提高第一孔部的轴和第二孔部的轴的同轴精度。
上述加工系统即使由于被切削物的尺寸公差而在开口缘部的位置发生波动,通过控制部,也能够准确地求出上述至少一者的第一开口缘部的位置和第二开口缘部的位置。而且,上述加工系统能够针对每个被切削物对第二驱动机构进行控制,以使得能够基于通过控制部求出的上述至少一者的第一开口缘部的位置和第二开口缘部的位置,倒角刀具将上述至少一者的第一开口缘部和第二开口缘部适当地倒角。因此,上述加工系统能够提高第一孔部和第一倒角部的位置精度及第二孔部和第二倒角部的位置精度。
(4)作为上述加工系统的一个方式,可举出:
所述第一物理量是所述开孔刀具的进给速度,
所述第二物理量是从所述第一板部的开孔加工的开始至所述第二板部的开孔加工的开始为止的第一时间,
所述至少一者的第一开口缘部的所述位置和所述背面侧的第二开口缘部的所述位置是根据所述第一孔部的沿轴向的长度和所述第一板部与所述第二板部之间的长度而求出的,
所述第一孔部的沿轴向的长度和所述第一板部与所述第二板部之间的长度是基于所述进给速度和所述第一时间而求出的。
上述加工系统能够准确地掌握上述至少一者的第一开口缘部的位置和背面侧的第二开口缘部的位置。
(5)作为上述加工系统的一个方式,可举出:
所述倒角刀具具有柱状的主体,该柱状的主体的外径小于所述开孔刀具的外径,
所述主体的前端部具有越朝向前端侧则顶端越细形状的切刃,
所述主体的后端部具有越朝向后端侧则顶端越细形状的切刃。
上述加工系统能够对背面侧的第一开口缘部通过后端部的切刃实施倒角加工。另外,上述加工系统能够对表面侧的第一开口缘部及背面侧的第二开口缘部通过前端部的切刃实施倒角加工。即,上述加工系统能够通过一个倒角刀具针对表面侧的第一开口缘部及背面侧的第一开口缘部的至少一者的第一开口缘部和背面侧的第二开口缘部连续地实施倒角加工,因此金属部件的生产率优异。
(6)作为上述加工系统的一个方式,可举出:
所述第一驱动机构具有使所述开孔刀具旋转的自转用的动力源,
所述测定部取得所述自转用的动力源的电量,
所述控制部基于第一电量和第二电量之间的差分,改变所述自转用的动力源的转速,
所述第一电量是在所述自转用的动力源的旋转中且所述被切削物的加工前由所述测定部取得的电量,
所述第二电量是在所述被切削物的开孔加工中由所述测定部取得的电量。
自转用的动力源的旋转中且被切削物的加工前是指,在以与实际对被切削物进行加工时的切削条件相同的切削条件通过自转用的动力源使开孔刀具旋转的状态下,开孔刀具和被切削物不接触的状态。不考虑被切削物是否保持于加工系统的工作台。下面,有时将自转用的动力源的旋转中且被切削物的加工前简称为自转用的动力源的空转中。
上述加工系统能够抑制生产没有由开孔刀具实施规定的开孔加工的不合格品。其原因在于,根据上述加工系统,如后面所述能够通过上述阈值和上述差分的比较而对开孔刀具的缺损进行检测,在开孔刀具发生了缺损时能够通过控制部改变自转用的动力源的转速。就缺损而言,除了开孔刀具的刃部产生缺口的情况之外,还包含开孔刀具断裂的折损的情况。
能够通过上述阈值和上述差分的比较而对开孔刀具的缺损进行检测的原因如下所述。如果在开孔刀具发生缺损,则相对于被切削物成为非接触的开孔刀具的区域变多。如果成为非接触的开孔刀具的区域变得过多,则开孔加工本身变得困难。该开孔加工困难的状态可视作是实质上被切削物和开孔刀具相对地空转的状态。即,第一电量接近第二电量,上述差分变小。有时第二电量成为与第一电量相同程度,上述差分实质上消失。其结果,上述差分从超过阈值变化为阈值以下。因此,通过求出上述差分,从而能够掌握上述差分是否满足阈值以下,能够掌握在开孔刀具是否发生缺损。关于阈值在后面记述。
(7)作为上述(6)的加工系统的一个方式,可举出:
所述第一电量和所述第二电量是所述自转用的动力源的负载电流的大小、微分值及积分值的至少一者。
上述加工系统容易检测开孔刀具的缺损。其原因在于,自转用的动力源的负载电流大小、微分值及积分值的至少一者与开孔刀具的缺损存在相关关系。
如果在开孔刀具发生了缺损,则开孔加工本身变得困难,因此被切削物的加工时的加工阻力变小。如果加工阻力小,则自转用的动力源的负载扭矩变小,因此自转用的动力源的负载电流变小。即,如果在开孔刀具发生缺损,则被切削物的加工中的自转用的动力源的负载电流变小。
具体地说,在开孔刀具发生缺损、开孔刀具不与被切削物接触的情况下,加工深度为零(0)。加工深度为零,由此被切削物的加工中的自转用的动力源的负载电流的大小、微分值及积分值成为与自转用的动力源的空转中的负载电流的大小、微分值及积分值实质上相同程度。另一方面,虽然在开孔刀具发生缺损但开孔刀具与被切削物接触的情况下,加工深度变小。加工深度小,由此被切削物的加工中的自转用的动力源的负载电流的大小、微分值及积分值虽然不会如开孔刀具没有与被切削物接触的情况那样小,但也相对地变小。即,被切削物的加工中的自转用的动力源的负载电流的大小、微分值及积分值接近自转用的动力源的空转中的负载电流的大小、微分值及积分值。由此,自转用的动力源的负载电流的大小、微分值及积分值的至少一者能够利用于掌握开孔刀具是否对被切削物进行加工、即在开孔刀具是否发生了缺损。
(8)作为上述(6)或上述(7)的加工系统的一个方式,可举出:
所述控制部在所述差分阈值以下的情况下,将所述自转用的动力源的转速设为零。
上述加工系统能够防止持续生产不合格品。其原因在于,在上述差分为上述阈值以下的情况、即在开孔刀具发生了缺损的情况下能够通过控制部将自转用的动力源的转速设为零。如果自转用的动力源的转速成为零,则开孔刀具或被切削物的旋转停止。
(9)本发明的一个方式所涉及的金属部件的制造方法具有下述工序:
准备由金属部件构成的被切削物;
使用通过第一驱动机构而动作的开孔刀具对所述被切削物进行开孔加工;以及
使用通过第二驱动机构而动作的倒角刀具,通过切削加工对所述被切削物进行倒角加工,
所述被切削物具有:
第一板部,其具有第一表面和第一背面;
第二板部,其具有第二表面和第二背面;以及
脚部,其以使所述第一背面和所述第二背面隔开间隔相对的方式将所述第一板部和所述第二板部固定,
所述进行开孔加工的工序包含下述工序,即,同轴地对将所述第一表面和所述第一背面贯通的第一孔部和设置于所述第二板部的第二孔部依次进行加工,
所述第一孔部是具有设置于所述第一表面的表面侧的第一开口缘部和设置于所述第一背面的背面侧的第一开口缘部的孔部,
所述第二孔部是至少具有设置于所述第二背面的背面侧的第二开口缘部的孔部,
该金属部件的制造方法还包含下述工序:
通过测定部取得与所述第一驱动机构的控制相关的第一物理量及第二物理量;以及
基于所述第一物理量及所述第二物理量,求出所述表面侧的第一开口缘部和所述背面侧的第一开口缘部的至少一者的第一开口缘部的位置和所述背面侧的第二开口缘部的位置,
所述进行倒角加工的工序是基于所述至少一者的第一开口缘部的所述位置和所述背面侧的第二开口缘部的所述位置,在所述至少一者的第一开口缘部设置第一倒角部,在所述背面侧的第二开口缘部设置背面侧的第二倒角部。
上述金属部件的制造方法与上述的加工系统同样地能够制造下述金属部件,该金属部件虽然是具有加工困难的部位的形状,但兼具第一孔部的轴和第二孔部的轴的同轴精度、第一孔部和第一倒角部的位置精度以及第二孔部和第二倒角部的位置精度。
(10)作为上述金属部件的制造方法的一个方式,可举出:
在设置所述倒角部的工序,以使所述倒角部的倒角长度小于所述第一板部与所述第二板部之间的长度的尺寸容许差的方式使所述第二驱动机构动作。
上述金属部件的制造方法适合于使倒角长度小于尺寸容许差的情况。通常,在倒角长度小于尺寸容许差的情况下,有时无倒角刀具不能适当地与开口缘部接触,无法对开口缘部实施适当的倒角加工。但是,上述金属部件的制造方法如上所述,能够准确地求出各开口缘部的位置,与各开口缘部的位置相对应地使倒角刀具动作。因此,上述金属部件的制造方法即使在倒角长度小于尺寸容许差的情况下,也能够使倒角刀具适当地与各开口缘部接触,实施适当的倒角加工。
《本发明的实施方式的详细内容》
以下,对本发明的实施方式的详细内容进行说明。
《实施方式1》
〔金属部件〕
参照图1至图4,对实施方式1所涉及的金属部件1进行说明。金属部件1具有第一板部11、第二板部12和脚部13。第一板部11具有第一表面111和第一背面112。第二板部12具有第二表面121和第二背面122。脚部13以使第一背面112和第二背面122隔开间隔而相对的方式将第一板部11和第二板部12固定。第一板部11具有:第一孔部113,其将第一表面111和第一背面112贯通;表面侧的第一开口缘部114,其是构成第一孔部113的开口缘,设置于第一表面111;以及背面侧的第一开口缘部115,其设置于第一背面112。第二板部12具有第二孔部123,该第二孔部123至少具有在第二背面122设置的背面侧的第二开口缘部125。
本方式所涉及的金属部件1的特征之一在于具有下面的重要条件(1)至重要条件(4)。
(1)第一孔部113的轴和第二孔部123的轴如图2或图3所示,为同轴。
(2)第一板部11具有在表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115的至少一者设置的第一倒角部。
(3)第二板部12具有在背面侧的第二开口缘部125设置的背面侧的第二倒角部127。
(4)上述至少一者的第一倒角部和背面侧的第二倒角部127具有图4所示那样的切削痕迹15。
下面,对各结构详细地进行说明。
[第一板部]
第一板部11的材质及种类并不特别受到限定,能够适当选择。第一板部11的材质例如可举出纯铁、铁合金或非铁金属。第一板部11的种类例如可举出压粉成型体、烧结体或熔炼材料等。压粉成型体是将原料粉末进行加压成型而成的。烧结体是将压粉成型体烧结而成的。熔炼材料是使原料熔液凝固而成的。第一板部11在本方式中通过由铁合金形成的烧结体构成。第一板部11的外形只要是扁平的形状,则并不特别受到限定,能够适当选择。第一板部11的外形在本方式中为圆形状。第一板部11的第一表面111和第一背面112并不限定于平面,也可以设置有凹凸。
(第一孔部)
第一孔部113如图2或图3所示,是在第一板部11的厚度方向贯通的贯通孔。厚度是第一表面111和第一背面112之间的长度。即,第一板部11的厚度方向是沿第一表面111与第一背面112相对的方向的方向。在图2和图3中,第一板部11的厚度方向是纸面上下方向。第一孔部113具有表面侧的第一开口缘部114和背面侧的第一开口缘部115。表面侧的第一开口缘部114设置于第一板部11的第一表面111。背面侧的第一开口缘部115设置于第一板部11的第一背面112。
第一孔部113的内周形状在本方式中为圆筒状。即,表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115的轮廓形状为圆形状。第一孔部113的内周面优选具有切削痕迹。该切削痕迹沿第一孔部113的周向形成为多个条纹状。第一孔部113的数量并不特别受到限定,能够适当选择。第一孔部113的数量可以是单个,也可以是多个。第一孔部113的数量在本方式,如图1所示为5个。5个第一孔部113在以第一板部11的中心为中心的圆周上并列。第一板部11的中心是指第一板部11的外切圆的中心。5个第一孔部113在本方式,实质上等间隔地设置于上述圆周上。
(第一倒角部)
第一板部11具有第一倒角部,该第一倒角部设置于表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115的至少一者。在本方式,在表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115这两者设置有第一倒角部。下面,将在表面侧的第一开口缘部114设置的第一倒角部称为表面侧的第一倒角部116,将在背面侧的第一开口缘部115设置的第一倒角部称为背面侧的第一倒角部117。
表面侧的第一倒角部116作为向第一孔部113插入贯穿的插入贯穿物的引导部起作用。省略插入贯穿物的图示。作为插入贯穿物,例如可举出绞刀等切削刀具、轴等附属部件。通常通过切削加工形成的倒角部的加工精度与通过磨削加工形成的倒角部的加工精度相比较而较高。加工精度高的倒角部容易将插入贯穿物适当地引导。即,表面侧的第一倒角部116是通过切削加工而形成的,因此相对于第一孔部113,插入贯穿物不会倾斜而容易使插入贯穿物笔直插入贯穿。在插入贯穿物例如为绞刀的情况下,如果绞刀笔直插入贯穿于第一孔部113,则能够通过绞刀对第一孔部113的内周面高精度地进行精加工。由此,第一孔部113的内周面的加工精度提高。如果第一孔部113的内周面的加工精度高,则在将轴向第一孔部113插入贯穿的情况下,相对于第一孔部113,轴不会倾斜而容易笔直插入贯穿。
背面侧的第一倒角部117能够抑制金属部件1的美观性的降低。在通过从第一板部11的第一表面111朝向第一背面112进行开孔加工而形成第一孔部113时,有时在开孔刀具的出口即背面侧的第一开口缘部115形成毛刺、缺口。该毛刺、缺口使金属部件1的美观性降低。但是,本方式的金属部件1在背面侧的第一开口缘部115设置有背面侧的第一倒角部117,由此将毛刺、缺口去除,因此美观性良好。通过将毛刺、缺口去除,从而金属部件1的产品的品质高。另外,毛刺有可能成为插入贯穿物的障碍物,因此通过将毛刺去除,从而插入贯穿物容易插入贯穿于第一孔部113,并且能够抑制由于毛刺而在第一孔部113内偏向一方。后面记述的第二孔部123是贯通孔,在使上述插入贯穿物从第二板部12的第二表面121侧按照第二孔部123、第一孔部113的顺序插入贯穿的情况下,背面侧的第一倒角部117容易将插入贯穿物适当地引导。
表面侧的第一倒角部116及背面侧的第一倒角部117遍及各第一开口缘部的整周而形成。表面侧的第一倒角部116及背面侧的第一倒角部117具有图4所示那样的切削痕迹15。切削痕迹15沿各第一倒角部的周向而构成为多个条纹状。切削痕迹15是通过切削加工而形成的。作为表面侧的第一倒角部116及背面侧的第一倒角部117的形态,可举出平倒角、R倒角。本方式的表面侧的第一倒角部116及背面侧的第一倒角部117为平倒角。
[第二板部]
第二板部12的材质及种类可举出与上述的第一板部11的材质及种类相同的材质及种类。第二板部12的材质及种类优选是与第一板部11的材质及种类相同的材质及种类。第二板部12在本方式,与第一板部11同样地,由烧结体构成,该烧结体由铁合金形成。第二板部12的外形只要是扁平的形状,则并不特别受到限定,能够适当选择。本方式的第二板部12的外形为圆形状。第二板部12的第二表面121和第二背面122与第一板部11同样地,并不限定于平面,可以设置有凹凸。
(第二孔部)
第二孔部123的轴如图2或图3所示,与第一孔部113的轴是同轴。即,第二孔部123的形成部位是第二板部12的与第一孔部113相面对的位置。第二孔部123的数量与第一孔部113的数量相同,在本方式,如图1所示为5个。5个第二孔部123在本方式,实质上等间隔地设置于以第二板部12的中心为中心的圆周上。
第二孔部123的种类可举出图2所示的贯通孔或图3所示的盲孔。贯通孔在第二板部12的厚度方向贯通。厚度是第二表面121和第二背面122之间的长度。即,第二板部12的厚度方向是沿第二表面121和第二背面122相对的方向的方向。在图2和图3中,第二板部12的厚度方向是纸面上下方向。贯通孔具有在第二板部12的第二表面121设置的表面侧的第二开口缘部124和在第二背面122设置的背面侧的第二开口缘部125。另一方面,盲孔是有底的孔,不具有表面侧的第二开口缘部124而是具有背面侧的第二开口缘部125。本方式的第二孔部123的种类是图2所示的贯通孔。
第二孔部123的内周形状在本方式,是与第一孔部113的内周形状相同的圆筒状。即,表面侧的第二开口缘部124和背面侧的第二开口缘部125的轮廓形状为圆形状。第二孔部123的内径是与第一孔部113的内径相同直径。第二孔部123的内周面优选具有切削痕迹。该切削痕迹沿第二孔部123的周向构成为多个条纹状。
(第二倒角部)
第二板部12至少具有在背面侧的第二开口缘部125设置的背面侧的第二倒角部127。第二板部12在本方式还具有在表面侧的第二开口缘部124设置的表面侧的第二倒角部126。表面侧的第二倒角部126和背面侧的第二倒角部127遍及各第二开口缘部的整周而形成。各第二倒角部具有与参照图4说明的上述的切削痕迹15相同的切削痕迹。第二倒角部的切削痕迹沿各第二倒角部的周向构成为多个条纹状。第二倒角部的切削痕迹通过切削加工而形成。第二倒角部是平倒角。背面侧的第二倒角部127通过切削加工而形成,因此穿过第一孔部113的插入贯穿物相对于第二孔部123不会倾斜而容易笔直插入贯穿。表面侧的第二倒角部126通过切削加工而形成,因此美观性良好,并且在将插入贯穿物从第二板部12的第二表面121侧向第二孔部123插入贯穿的情况下,插入贯穿物相对于第二孔部123不会倾斜而容易笔直插入贯穿。
(同轴精度)
第一孔部113的轴和第二孔部123的轴的偏移量例如为Φ0.1mm以下。将该轴彼此的偏移量为Φ0.1mm的情况设为第一孔部113的轴和第二孔部123的轴为同轴。轴彼此的偏移量进一步优选为Φ0.05mm以下,特别优选为Φ0.03mm以下,最优选为零(0)。
轴彼此的偏移量以下述方式求出。取与第一孔部113的轴正交的假想平面。在假想平面上,取与第一孔部113的轴的第一交点和与第二孔部123的轴的第二交点。第一孔部113的轴设为第一孔部113的内切圆的中心。第二孔部123的轴设为第二孔部123的内切圆的中心。求出第一交点和第二交点的最短长度。将该最短长度设为轴彼此的偏移量。
(位置精度)
优选表面侧的第一倒角部116和背面侧的第一倒角部117的倒角宽度的偏移量为单侧0.05mm以下,倒角长度的偏移量为单侧0.05mm以下。该倒角宽度的偏移量进一步优选为单侧0.025mm以下,特别优选为单侧0.015mm以下。该倒角长度的偏移量进一步优选为单侧0.025mm以下,特别优选为单侧0.015mm以下。
优选表面侧的第二倒角部126和背面侧的第二倒角部127的倒角宽度的偏移量为单侧0.05mm以下,倒角长度的偏移量为单侧0.05mm以下。该倒角宽度的偏移量进一步优选为单侧0.025mm以下,特别优选为单侧0.015mm以下。该倒角长度的偏移量进一步优选为单侧0.025mm以下,特别优选为单侧0.015mm以下。
优选表面侧的第一倒角部116和表面侧的第二倒角部126的倒角宽度的偏移量为单侧0.1mm以下,倒角长度的偏移量为单侧0.1mm以下。该倒角宽度的偏移量进一步优选为单侧0.05mm以下,特别优选为单侧0.03mm以下。该倒角长度的偏移量进一步优选为单侧0.05mm以下,特别优选为单侧0.03mm以下。
优选背面侧的第一倒角部117和背面侧的第二倒角部127的倒角宽度的偏移量为单侧0.1mm以下,倒角长度的偏移量为单侧0.1mm以下。该倒角宽度的偏移量进一步优选为单侧0.05mm以下,特别优选为单侧0.03mm以下。该倒角长度的偏移量进一步优选为单侧0.05mm以下,特别优选为单侧0.03mm以下。
优选表面侧的第一倒角部116和背面侧的第二倒角部127的倒角宽度的偏移量为单侧0.1mm以下,倒角长度的偏移量为单侧0.1mm以下。该倒角宽度的偏移量进一步优选为单侧0.05mm以下,特别优选为单侧0.03mm以下。该倒角长度的偏移量进一步优选为单侧0.05mm以下,特别优选为单侧0.03mm以下。
优选背面侧的第一倒角部117和表面侧的第二倒角部126的倒角宽度的偏移量为单侧0.1mm以下,倒角长度的偏移量为单侧0.1mm以下。该倒角宽度的偏移量进一步优选为单侧0.05mm以下,特别优选为单侧0.03mm以下。该倒角长度的偏移量进一步优选为单侧0.05mm以下,特别优选为单侧0.03mm以下。
在倒角部为平倒角的情况下,在将倒角部设为斜边的直角三角形中,将除了斜边以外的2边之中的沿与第一孔部113或第二孔部123的轴向正交的方向的边的长度设为倒角宽度,将沿第一孔部113或第二孔部123的轴向的边的长度设为倒角长度。在倒角部为R倒角的情况下,在将倒角部的曲面和与曲面相连的各面的拐点彼此用直线连结的线段设为斜边的直角三角形,将除了斜边以外的2边之中的沿与第一孔部113及第二孔部123的轴向正交的方向的边的长度设为倒角宽度,将沿第一孔部113或第二孔部123的轴向的边的长度设为倒角长度。
[脚部]
脚部13如图1所示,对第一板部11和第二板部12进行了固定。在本方式,脚部13将第一背面112和第二背面122相连。脚部13的材质及种类可举出与上述的第一板部11及第二板部12的材质及种类相同的材质及种类。脚部13的材质及种类优选是与第一板部11及第二板部12的材质及种类相同的材质及种类。其原因在于,容易提高第一板部11和第二板部12的连结强度。本方式的脚部13与第一板部11的第一背面112一连串地形成。脚部13的前端与第二板部12的第二背面122连结。该连结能够利用钎焊等适当的方法。脚部13的数量并不特别受到限定,能够适当选择。脚部13的数量可以是单个,也可以是多个。脚部13的数量在本方式为5条。5条脚部13在以第一板部11的中心为中心的圆周上并列。5条脚部13在本方式,实质上等间隔地设置于上述圆周上。各脚部13配置于在周向相邻的第一孔部113彼此之间。各脚部13的形状并不特别受到限定,能够适当选择。各脚部13的形状在本方式为梯形柱状。
[用途]
本方式所涉及的金属部件1能够适当地利用于各种通常构造用部件。作为通常构造用部件,例如可举出行星架等机械部件。
〔作用效果〕
本方式所涉及的金属部件1虽然是具有加工困难的部位的形状,但也能够形成为兼具第一孔部113的轴和第二孔部123的轴的同轴精度、表面侧的第一倒角部116及背面侧的第一倒角部117和第一孔部113的位置精度以及表面侧的第二倒角部126及背面侧的第二倒角部127和第二孔部123的位置精度的部件。因此,对于本方式所涉及的金属部件1,插入贯穿物相对于第一孔部113及第二孔部123不会倾斜而容易笔直插入贯穿。并且,本方式所涉及的金属部件1的美观性良好。由此,本方式所涉及的金属部件1的产品的品质高。
〔加工系统〕
参照图5A至图5C、图6A至图6E以及图7,对本方式所涉及的加工系统10进行说明。本方式所涉及的加工系统10具有图5A等所示的开孔刀具21及图6A等所示的倒角刀具22、第一驱动机构31及第二驱动机构32、测定部40和控制部50。开孔刀具21及倒角刀具22对被切削物100进行加工。第一驱动机构31使开孔刀具21动作。第二驱动机构32使倒角刀具22动作。控制部50对第一驱动机构31及第二驱动机构32进行控制。
本方式所涉及的加工系统10的特征之一在于,具有下面的(1)至(6)。
(1)开孔刀具21相对于特定的被切削物100而形成特定的孔部。
(2)倒角刀具22在孔部的开口缘部形成倒角部。
(3)第一驱动机构31使开孔刀具21进行规定的动作。
(4)第二驱动机构32使倒角刀具22进行规定的动作。
(5)测定部40取得与第一驱动机构31的控制相关的第一物理量及第二物理量。关于第一物理量及第二物理量的详细内容在后面记述。
(6)控制部50求出孔部的开口缘部的位置,基于孔部的开口缘部的位置对第二驱动机构32进行控制。
本方式所涉及的加工系统10能够制作参照图1至图4而说明的上述的金属部件1。下面的说明按照被切削物100的概要、加工系统10的各结构的详细内容的顺序进行。此外,图5A至图5C和图6A至图6E所示的第二运算部52及第二存储部56通过后面记述的实施方式2进行说明。
[被切削物]
被切削物100是通过开孔刀具21及倒角刀具22进行加工的加工对象。该被切削物100在本方式,如图5A所示,具有第一板部11、第二板部12和脚部13。被切削物100相当于在上述的金属部件1,第一板部11不具有第一孔部113及各第一倒角部,第二板部12不具有第二孔部123及各第二倒角部的结构。被切削物100的材质及种类如上所述,能够利用与上述金属部件1相同的材质及种类。
被切削物100在被加工时保持于工作台200之上。工作台200可以具有成为开孔刀具21、倒角刀具22的退刀量的孔部210。孔部210是由贯通孔形成,但也可以是盲孔。孔部210的内径如图6E所示,设为在倒角刀具22对第二孔部123的表面侧的第二开口缘部124进行加工时,倒角刀具22不与孔部210的内周面发生干涉的程度的直径。
[开孔刀具]
开孔刀具21如图5B所示,在第一板部11形成第一孔部113,如图5C所示,在第二板部12形成第二孔部123。第一孔部113及第二孔部123在本方式是如参照图2而在以上记述的金属部件1的第一孔部113及第二孔部123那样的。作为开孔刀具21,例如可举出钻头。
[倒角刀具]
倒角刀具22在第一板部11,形成如图6B所示在表面侧的第一开口缘部114设置的表面侧的第一倒角部116及如图6C所示在背面侧的第一开口缘部115设置的背面侧的第一倒角部117的至少一者的第一倒角部。倒角刀具22在第二板部12,如图6D所示至少在背面侧的第二开口缘部125形成背面侧的第二倒角部127。倒角刀具22在第一板部11,可以形成第一倒角部116及背面侧的第一倒角部117这两者。倒角刀具22可以进一步如图6E所示在第二板部12的表面侧的第二开口缘部124形成表面侧的第二倒角部126。各第一倒角部及各第二倒角部的形成是通过切削加工进行的。各第一倒角部及各第二倒角部是如参照图2或图3而在以上记述的金属部件1的各第一倒角部及各第二倒角部那样的。作为倒角刀具22,例如能够利用倒角铣刀。
倒角刀具22在本方式,如图6A所示,具有比开孔刀具21的外径小的外径的主体23。即,主体23的外径小于第一孔部113及第二孔部123的内径。主体23的前端部具有越朝向前端侧则顶端越细形状的切刃24。另外,主体23的后端部具有越朝向后端侧则顶端越细形状的切刃24。下面,有时将主体23的前端部的切刃24简称为前端侧的切刃24,将主体23的后端部的切刃24简称为后端侧的切刃24。各切刃24具有与参照图2或图3所说明的第一倒角部及第二倒角部的形状相对应的形状。在平倒角用的倒角刀具的情况下,可举出相对于主体23的轴而倾斜的直线状的切刃或螺旋刀刃,在R倒角用的倒角刀具的情况下,可举出圆弧状的切刃。在主体23的前端部及后端部,在周向设置有多个切刃24。
倒角刀具22的前端侧的切刃24能够对被切削物100的孔部的位于倒角刀具22的后退方向侧的开口缘部进行加工。即,前端侧的切刃24如图6B所示,能够对表面侧的第一开口缘部114进行切削加工,如图6D所示,能够对背面侧的第二开口缘部125进行切削加工。倒角刀具22的后端侧的切刃24能够对被切削物100的孔部的位于倒角刀具22的前进方向侧的开口缘部进行加工。即,后端侧的切刃24如图6C所示,能够对背面侧的第一开口缘部115进行切削加工,如图6E所示,能够对表面侧的第二开口缘部124进行切削加工。倒角刀具22能够对两个第一开口缘部和两个第二开口缘部连续地实施倒角加工。因此,上述加工系统10的金属部件1的生产率优异。倒角刀具22如果第一板部11和第二板部12的相对间隔处于比主体23的沿轴向的长度大的范围,则即使上述相对间隔小,也能够针对背面侧的第一开口缘部115通过切削加工而形成背面侧的第一倒角部117,能够针对背面侧的第二开口缘部125通过切削加工而形成背面侧的第二倒角部127。
[第一驱动机构]
第一驱动机构31如图5A至图5C所示,使开孔刀具21动作,使开孔刀具21进行针对被切削物100的第一板部11及第二板部12实施规定的开孔加工所需的动作。作为规定的开孔加工,可举出通过一个开孔刀具21按照第一板部11、第二板部12的顺序连续地实施的开孔加工。通过该开孔加工,如图5B所示,在第一板部11形成第一孔部113,如图5C所示,在第二板部12形成与第一孔部113同轴的第二孔部123。作为所需的动作,可举出使开孔刀具21在开孔刀具21的轴向移动和使开孔刀具21自转。
第一驱动机构31具有动力源和将动力源的动力向开孔刀具21传递的传递机构。动力源是赋予开孔刀具21为了进行加工所需的动作的动力的部件。开孔刀具21的自转用的动力源例如可举出电动机。传递机构能够利用公知的传递机构。作为第一驱动机构31,例如能够利用XYZ工作台、滚珠丝杠等。XYZ工作台能够使开孔刀具21移动至三维坐标上的任意的位置。Z方向是开孔刀具21的升降方向。XY方向是与开孔刀具21的升降方向正交的方向。作为第一驱动机构31,至少能够使开孔刀具21升降即可,但优选在与升降方向正交的方向也能够移动。第一驱动机构31具有进给用的动力源31a和自转用的动力源31c。进给用的动力源31a是Z方向用的动力源。
第一驱动机构31通过进给用的动力源31a,使开孔刀具21在开孔刀具21的轴向移动而以相对于被切削物100接近的方式前进,或以远离的方式后退。图5A至图5C中的沿开孔刀具21的轴向的箭头表示开孔刀具21的前进方向及后退方向。作为进给用的动力源31a的种类,例如可举出电动机、气缸、螺线管等。第一驱动机构31通过自转用的动力源31c使开孔刀具21自转。图5A至图5C中的沿开孔刀具21的周向的箭头表示开孔刀具21的旋转方向。
[第二驱动机构]
第二驱动机构32如图6A至图6E所示,使倒角刀具22动作,使倒角刀具22进行针对被切削物100的多个孔部的开口缘部通过切削实施规定的倒角加工所需的动作。作为规定的倒角加工,可举出针对第一板部11如图6B所示对表面侧的第一开口缘部114实施的倒角加工及如图6C所示对背面侧的第一开口缘部115实施的倒角加工的至少一个倒角加工。另外,作为规定的倒角加工,可举出针对第二板部12如图6D所示至少对背面侧的第二开口缘部125实施的倒角加工。通过该倒角加工,在第一板部11形成图6B所示的表面侧的第一倒角部116及图6C所示的背面侧的第一倒角部117的至少一者的第一倒角部。另外,通过该倒角加工,在第二板部12形成图6D所示的背面侧的第二倒角部127。作为所需的动作,可举出使倒角刀具22在倒角刀具22的轴向移动、使倒角刀具22自转和使倒角刀具22沿孔部的开口缘部的圆周上公转。
第二驱动机构32具有动力源和将动力源的动力向倒角刀具22传递的传递机构。动力源是赋予倒角刀具22为了进行加工所需的动作的动力的部件。倒角刀具22的自转用的动力源与上述同样地,例如可举出电动机。传递机构能够利用公知的传递机构。作为第二驱动机构32,例如与第一驱动机构31同样地,能够利用XYZ工作台、滚珠丝杠等。Z方向是倒角刀具22的升降方向。XY方向是与倒角刀具22的升降方向正交的方向。第二驱动机构32具有进给用的动力源32a、自转用的动力源32c和公转用的动力源32d。进给用的动力源32a是Z方向用的动力源。公转用的动力源32d具有X方向用的动力源和Y方向用的动力源。
第二驱动机构32通过进给用的动力源32a,使倒角刀具22在倒角刀具22的轴向移动而以相对于被切削物100接近的方式前进,或以远离的方式后退。图6A至图6E中的沿倒角刀具22的轴向的箭头表示倒角刀具22的前进方向及后退方向。作为进给用的动力源32a的种类,与上述的进给用的动力源31a的种类同样地,例如可举出电动机、气缸、螺线管等。
第二驱动机构32通过自转用的动力源32c使倒角刀具22自转。第二驱动机构32通过公转用的动力源32d使倒角刀具22公转。通过公转用的动力源32d,使倒角刀具22的切刃24与开口缘部接触或从开口缘部远离。图6A至图6E中的沿倒角刀具22的周向的箭头表示倒角刀具22的自转方向,沿倒角刀具22的周向的白色箭头表示倒角刀具22的公转方向。倒角刀具22的自转方向和公转方向可以是同一方向,也可以是相反方向。
本例的自转用的动力源32c的种类及公转用的动力源32d的种类都是电动机。
第二驱动机构32可以与第一驱动机构31分体地设置,也可以与第一驱动机构31共用第二驱动机构32的至少一部分。例如,第二驱动机构32的进给用的动力源32a及自转用的动力源32c可以共用第一驱动机构31的进给用的动力源31a及自转用的动力源32c。第二驱动机构32可以使用与第一驱动机构31独立的机构。
[测定部]
测定部40如图5A至图5C所示,取得与第一驱动机构31的控制相关的第一物理量及第二物理量。由测定部40取得的第一物理量,例如优选是开孔刀具21的进给速度。由测定部40取得的第二物理量,优选是图7所示的第一时间。图7是表示由测定部40取得的开孔刀具21的自转用的动力源31c的负载电流的推移的图形。图7的图形的详细内容在后面记述。第一时间是指从第一板部11的开孔加工的开始至第二板部12的开孔加工的开始为止的时间。第一时间具有第一加工时间和中间时间。第一加工时间是指从第一板部11的开孔加工的开始至第一板部11的开孔加工的完成为止的时间。中间时间是指从第一板部11的开孔加工的完成至第二板部12的开孔加工的开始为止的时间。优选进给速度和第一时间的原因在于,通过后面记述的控制部50的第一运算部51,容易准确地对第一孔部113的表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115的位置和第二孔部123的背面侧的第二开口缘部125的位置进行运算。
测定部40还优选取得与第一驱动机构31的控制相关的第三物理量。第三物理量优选是图7所示的第二时间。第二时间是指从第二板部12的开孔加工的开始至第二板部12的开孔加工的完成为止的第二加工时间。优选第二时间的原因在于,通过后面记述的控制部50的第一运算部51,容易准确地运算第二孔部123的表面侧的第二开口缘部124的位置。
开孔刀具21的进给速度能够从进给用的动力源31a的设定值取得。第一时间和第二时间例如能够从自转用的动力源31c的负载电流的推移取得。其原因在于,上述负载电流与开孔刀具21的加工阻力具有相关关系。自转用的动力源31c的负载电流能够由电流传感器进行测定。
在开孔加工中,开孔刀具21的加工阻力、即切削阻力变大,因此自转用的动力源31c的负载扭矩变大,上述负载电流变大。开孔加工中是指,在以对被切削物100进行开孔加工时的切削条件通过自转用的动力源31c使开孔刀具21旋转的状态下,开孔刀具21和被切削物100接触的状态。开孔加工中可举出从第一板部11的开孔加工的开始至完成为止的期间和从第二板部12的开孔加工的开始至完成为止的期间。
另一方面,在自转用的动力源31c的空转中,实质上没有开孔刀具21的加工阻力,因此自转用的动力源31c的负载扭矩变小,上述负载电流变小。因此,上述负载电流实质上取恒定的值。关于自转用的动力源31c的空转中,可举出直至第一板部11的开孔加工的开始为止的期间、从第一板部11的开孔加工的完成至第二板部12的开孔加工的开始为止的期间和从第二板部12的开孔加工的完成至开孔刀具21后退到初始位置为止的期间。
即,如图7所示,从上述负载电流的第一次的上升、经过下降而直至第二次的上升为止所需的时间是上述第一时间。第一时间之中的从上述负载电流的第一次的上升至下降为止所需的时间是上述第一加工时间。第一时间之中的从上述负载电流的第一次的下降至第二次的上升为止所需的时间是上述中间时间。从上述负载电流的第二次的上升至下降为止所需的时间是第二加工时间。
[控制部]
控制部50将第一驱动机构31控制为,使得开孔刀具21进行上述规定的开孔加工,将第二驱动机构32控制为,使得倒角刀具22进行上述规定的倒角加工。控制部50作为第二驱动机构32的控制条件,通过进给用的动力源32a改变倒角刀具22的进给量。进给量的变更是基于第一运算部51的结果进行的。控制部50作为代表而由计算机构成。计算机具有处理器、存储器等。在存储器储存有用于使计算机执行后面记述的控制顺序的程序。处理器将储存于存储器的程序读出而执行。程序包含与基于第一运算部51的运算结果而改变上述进给量的处理相关的程序代码。控制部50如图5A至图5C、图6A至图6E所示,具有第一运算部51和第一存储部55。
(第一运算部)
第一运算部51基于由测定部40取得的第一物理量及第二物理量,对表面侧的第一开口缘部114的位置及背面侧的第一开口缘部115的位置的至少一者的位置和、以及背面侧的第二开口缘部125的位置进行运算。表面侧的第一开口缘部114的位置及背面侧的第一开口缘部115的位置是通过第一孔部113的沿轴向的长度而求出的。第一孔部113的沿轴向的长度例如是基于开孔刀具21的进给速度和第一加工时间而求出的。背面侧的第二开口缘部125的位置通过第一孔部113和第二孔部123之间的相对间隔而求出。上述相对间隔例如是基于开孔刀具21的进给速度和中间时间而求出的。
第一运算部51通过由测定部40取得的第三物理量,还能够对第二板部12的表面侧的第二开口缘部124的位置进行运算。表面侧的第二开口缘部124的位置通过第二孔部123的沿轴向的长度而求出。第二孔部123的沿轴向的长度,例如能够基于开孔刀具21的进给速度和第二加工时间进行运算。各开口缘部的位置存储于第一存储部55。
[控制顺序]
参照图7,对控制部50的控制顺序进行说明。图7是表示开孔刀具21的自转用的动力源31c的负载电流的推移的图形。图7的横轴表示时间。图7的纵轴表示电流值。图6表示使用没有发生缺损的正常的开孔刀具21对被切削物100进行了加工时的电流值的推移。图7的电流值的波形为了便于说明而简化表示,并非必须与实际的波形相对应。在本方式,对按照经过表面侧的第一开口缘部114、第一孔部113后经过背面侧的第一开口缘部115、背面侧的第二开口缘部125、第二孔部123而到达表面侧的第二开口缘部124的顺序实施倒角的控制顺序进行说明。
测定部40预先从开孔刀具21的进给用的动力源31a的设定值作为第一物理量而取得开孔刀具21的进给速度。另外,测定部40在通过开孔刀具21进行的开孔加工的过程中,作为第二物理量而取得第一加工时间及中间时间,作为第三物理量而取得第二加工时间。第一加工时间是从第一板部11的开孔加工的开始至完成为止所需的时间。中间时间是从第一板部11的开孔加工的完成至第二板部12的开孔加工的开始为止所需的时间。第二加工时间是从第二板部12的开孔加工的开始至完成为止所需的时间。第一加工时间、中间时间和第二加工时间能够根据自转用的动力源31c的负载电流值的推移而掌握。
测定部40如果开孔刀具21通过自转用的动力源31c而旋转,则取得自转用的动力源31c的电流值。开孔刀具21如图5A至图5C所示,通过进给用的动力源31a的驱动而前进,从第一板部11侧按照第一板部11、第二板部12的顺序实施开孔加工。通过该开孔加工,如图5B所示,在第一板部11形成第一孔部113,如图5C所示,在第二板部12形成第二孔部123。如果形成第二孔部123,则开孔刀具21通过进给用的动力源31a的驱动而后退,返回初始位置。
在开孔刀具21的前进及后退的过程中,开孔刀具21的负载电流变化。在从图5B所示的第一板部11的开孔加工的开始至完成为止的期间,开孔刀具21的加工阻力变大,因此如图7所示上述电流值变大。在从第一板部11的开孔加工的完成至第二板部12的开孔加工的开始为止的期间,实质上没有开孔刀具21的加工阻力,因此如图7所示上述电流值变小。具体地说,上述电流值收敛为开孔加工的开始前的电流值。而且,在从图5C所示的第二板部12的开孔加工的开始至完成为止的期间,开孔刀具21的加工阻力变大,因此如图7所示上述电流值变大。在从第二板部12的开孔加工的完成至返回初始位置为止的期间,实质上没有加工阻力,因此上述电流值变小。具体地说,收敛为开孔加工的开始前的电流值。测定部40基于该电流值的变化,能够取得第一加工时间、中间时间和第二加工时间。
第一运算部51基于由测定部40取得的开孔刀具21的进给速度、第一加工时间、中间时间和第二加工时间,对表面侧的第一开口缘部114、背面侧的第一开口缘部115、表面侧的第二开口缘部124及背面侧的第二开口缘部125的位置进行运算。表面侧的第一开口缘部114、背面侧的第一开口缘部115、表面侧的第二开口缘部124及背面侧的第二开口缘部125的位置的求法如上所述。
控制部50将第二驱动机构32控制为,基于各开口缘部的位置按照表面侧的第一开口缘部114、背面侧的第一开口缘部115、背面侧的第二开口缘部125、表面侧的第二开口缘部124的顺序对各开口缘部进行加工。
控制部50使自转用的动力源32c驱动。使自转用的动力源32c驱动的定时只要是切刃24与开口缘部接触前即可。即,使自转用的动力源32c驱动的定时,可以是后面记述的进给用的动力源32a的驱动前,也可以是进给用的动力源32a的驱动后,也可以是后面记述的公转用的动力源32d的驱动前。
控制部50如图6A所示,以处于初始位置的倒角刀具22前进的方式使进给用的动力源32a驱动。在本方式,在倒角刀具22之中的前端侧的切刃24的沿轴向的位置前进至与表面侧的第一开口缘部114相同的位置后,控制部50停止进给用的动力源32a的驱动。通过该停止,前端侧的切刃24维持于能够对表面侧的第一开口缘部114进行加工的位置。
在进给用的动力源32a的驱动停止后,控制部50如图6B所示,以前端侧的切刃24与表面侧的第一开口缘部114接触,对表面侧的第一开口缘部114的整周进行切削加工而形成表面侧的第一倒角部116的方式使公转用的动力源32d驱动。在切削加工完成后,控制部50以使前端侧的切刃24从表面侧的第一开口缘部114远离的方式使公转用的动力源32d驱动。倒角刀具22在相对于轴向正交的方向移动至即使使倒角刀具22前进,倒角刀具22的主体23也不会与第一孔部113的内周面接触的位置后,控制部50停止公转用的动力源32d的驱动。
在公转用的动力源32d的驱动停止后,控制部50以使倒角刀具22前进的方式使进给用的动力源32a驱动。倒角刀具22在第一孔部113内插入贯穿,倒角刀具22的后端侧的切刃24的位置前进至与背面侧的第一开口缘部115相同的位置后,控制部50停止进给用的动力源32a的驱动。通过该停止,后端侧的切刃24维持于能够对背面侧的第一开口缘部115进行加工的位置。
在进给用的动力源32a停止后,控制部50如上所述,依次进行公转用的动力源32d的驱动、公转用的动力源32d的驱动的停止。在该过程中,如图6C所示,通过倒角刀具22对背面侧的第一开口缘部115进行切削加工,形成背面侧的第一倒角部117。
控制部50以使倒角刀具22前进的方式使进给用的动力源32a驱动。在倒角刀具22的前端侧的切刃24的位置前进至与背面侧的第二开口缘部125相同的位置后,控制部50停止进给用的动力源32a的驱动。通过该停止,前端侧的切刃24维持于能够对背面侧的第二开口缘部125进行加工的位置。
在进给用的动力源32a停止后,控制部50如上所述,依次进行公转用的动力源32d的驱动、公转用的动力源32d的驱动的停止。在该过程中,如图6D所示,通过倒角刀具22对背面侧的第二开口缘部125进行切削加工,形成背面侧的第二倒角部127。
控制部50以使倒角刀具22前进的方式使进给用的动力源32a驱动。在倒角刀具22的后端侧的切刃24的位置前进至与表面侧的第二开口缘部124相同的位置后,控制部50停止进给用的动力源32a的驱动。通过该停止,后端侧的切刃24维持于能够对表面侧的第二开口缘部124进行加工的位置。
在进给用的动力源32a停止后,控制部50如上所述,依次进行公转用的动力源32d的驱动、公转用的动力源32d的驱动的停止。在该过程,如图6E所示,通过倒角刀具22对表面侧的第二开口缘部124进行切削加工,形成表面侧的第二倒角部126。
控制部50以使倒角刀具22后退的方式使进给用的动力源32a驱动。在倒角刀具22后退至初始位置后,控制部50停止进给用的动力源32a的驱动。
如上述的本方式那样,制造在圆周上具有多个第一孔部113及第二孔部123的金属部件1的情况下,反复进行以上的过程。在反复进行的情况下,在经过一遍以上的过程后,在接下来经过以上的过程前,使开孔刀具21在与开孔刀具21的轴向正交的方向以规定距离的量移动、或者使被切削物100以规定角度的量旋转。
在自转用的动力源31c和自转用的动力源32c为共用动力源的情况下,在开孔加工完成后和倒角加工前,更换开孔刀具21和倒角刀具22。在自转用的动力源31c和自转用的动力源32c为独立动力源的情况下,自转用的动力源31c和自转用的动力源32c可以在有下一个被切削物的加工时仍是驱动着的状态,也可以在下一个被切削物的加工开始前暂时停止后再次驱动。在没有下一被切削物的加工的情况下,使自转用的动力源31c和自转用的动力源32c停止。
[用途]
本方式所涉及的加工系统10能够适当地利用于制造各种通常构造用部件的加工系统。通常构造用部件如上所述。
〔作用效果〕
本方式所涉及的加工系统10即使由于被切削物100的尺寸公差而在各开口缘部的位置发生波动,也能够准确地求出第一孔部113的表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115的位置和第二孔部123的表面侧的第二开口缘部124及背面侧的第二开口缘部125的位置。而且,本方式所涉及的加工系统10能够针对每个被切削物100对第二驱动机构32进行控制,以使得倒角刀具22能够将表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115和表面侧的第二开口缘部124及背面侧的第二开口缘部125适当地倒角。因此,本方式所涉及的加工系统10能够制造上述的金属部件1。
〔金属部件的制造方法〕
本方式所涉及的金属部件的制造方法具有以下的工序A至工序C。
工序A是准备被切削物100。
工序B是通过第一驱动机构31使开孔刀具21动作,对被切削物100进行开孔加工。
工序C是通过第二驱动机构32使倒角刀具22动作,对通过开孔加工形成的孔部的开口缘部进行倒角加工。
下面,对各工序详细地进行说明。
[工序A]
准备的被切削物100是通过开孔刀具及倒角刀具进行加工的加工对象。被切削物100如在加工系统10的被切削物100的栏中所说明的那样,如图5A所示,具有第一板部11、第二板部12和脚部13。
[工序B]
开孔加工如图5B所示,在第一板部11形成上述的第一孔部113,如图5C所示,在第二板部12形成上述的第二孔部123。针对第一板部11及第二板部12的开孔加工如图5A至图5C所示,是以第一板部11的轴和第二板部12的轴成为同轴的方式从第一板部11侧按照第一板部11、第二板部12的顺序进行的。工序B包含后面记述的工序B1及工序B2。
(工序B1)
工序B1通过测定部40对与第一驱动机构31的控制相关的第一物理量及第二物理量进行测定。优选取得的第一物理量如上所述,是开孔刀具21的进给速度,取得的第二物理量是第一时间。在工序B1,进一步优选作为第三物理量而取得第二时间。优选的原因如上所述。
(工序B2)
工序B2基于第一物理量及第二物理量,对通过开孔加工形成的孔部的开口缘部的位置进行运算。作为该进行运算的开口缘部的位置,可举出至少第一板部11的背面侧的第一开口缘部115的位置和第二板部12的背面侧的第二开口缘部125的位置。背面侧的第一开口缘部115的位置及背面侧的第二开口缘部125的位置的求法如上所述。在该工序B2,进一步优选基于第一物理量及第二物理量,对第一板部11的表面侧的第一开口缘部114的位置进行运算,优选基于第一物理量、第二物理量和第三物理量,对第二板部12的表面侧的第二开口缘部124的位置进行运算。
[工序C]
倒角加工是在第一板部11形成如图6B所示在表面侧的第一开口缘部114设置的表面侧的第一倒角部116及如图6C所示在背面侧的第一开口缘部115设置的背面侧的第一倒角部117的至少一者的第一倒角部。倒角加工是在第二板部12如图6D所示至少在背面侧的第二开口缘部125形成背面侧的第二倒角部127。倒角加工可以是进一步如图6E所示,在表面侧的第二开口缘部124形成表面侧的第二倒角部126。倒角加工是通过倒角刀具22进行切削加工而进行的。倒角部不仅提高插入贯穿物的引导性,还能够将在开孔刀具21形成孔部时形成的毛刺去除,能够可靠地将插入贯穿物插入至孔部。
在对表面侧的第一开口缘部114进行倒角加工时,如图6B所示,使倒角刀具22从第一表面111侧向表面侧的第一开口缘部114接近。在对背面侧的第一开口缘部115进行倒角加工时,如图6C所示,使倒角刀具22从表面侧的第一开口缘部115插入贯穿于第一孔部113而向背面侧的第一开口缘部115接近。在对背面侧的第二开口缘部125进行倒角加工时,如图6D所示,使倒角刀具22插入贯穿于第一孔部113而向背面侧的第二开口缘部125接近。在对表面侧的第二开口缘部124进行倒角加工时,如图6E所示,使倒角刀具22按照第一孔部113、第二孔部123的顺序插入贯穿而向表面侧的第二开口缘部124接近。
实施倒角加工的顺序可以是表面侧的第一开口缘部114、背面侧的第一开口缘部115、背面侧的第二开口缘部125、表面侧的第二开口缘部124的顺序,也可以是其相反的顺序。切削加工与背面侧的第一开口缘部115的位置和背面侧的第二开口缘部125的位置相对应地改变第二驱动机构32的控制条件而进行。第二驱动机构32的控制条件的变更如上所述。
对背面侧的第一开口缘部115和背面侧的第二开口缘部125的倒角加工,优选使背面侧的第一倒角部117及背面侧的第二倒角部127的倒角长度小于第一板部11和第二板部12的相对间隔的尺寸容许差。倒角长度如上所述。尺寸容许差是依照“JISZ8103(2019)测量用语”的“容许差”。
在倒角长度小于尺寸容许差的情况下,有时倒角刀具22不能适当地与第一板部11的背面侧的第一开口缘部115和第二板部12的背面侧的第二开口缘部125接触,无法实施适当的倒角加工。但是,本方式所涉及的金属部件的制造方法对第一板部11的背面侧的第一开口缘部115和第二板部12的背面侧的第二开口缘部125的位置进行运算,与各个位置相对应地对第二驱动机构32进行控制。因此,即使在倒角长度小于尺寸容许差的情况下,也能够使倒角刀具22适当地与开口缘部接触,能够实施适当的倒角加工。
[用途]
本方式所涉及的金属部件的制造方法能够适当地利用于制造各种通常构造用部件的制造方法。通常构造用部件如上所述。
〔作用效果〕
本方式所涉及的金属部件的制造方法即使由于被切削物100的尺寸公差而在各开口缘部的位置发生波动,也能够准确地求出第一孔部113的表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115的位置和第二孔部123的表面侧的第二开口缘部124及背面侧的第二开口缘部125的位置。而且,本方式所涉及的金属部件的制造方法能够针对每个被切削物100对第二驱动机构32进行控制,以使得与表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115的位置和表面侧的第二开口缘部124及背面侧的第二开口缘部125的位置相对应地,倒角刀具22能够适当地对表面侧的第一开口缘部114及背面侧的第一开口缘部115和表面侧的第二开口缘部124及背面侧的第二开口缘部125进行切削加工。因此,本方式所涉及的金属部件的制造方法能够制造上述的金属部件1。
《实施方式2》
〔加工系统〕
参照图5A至图5C、图8和图9,对实施方式2所涉及的加工系统10进行说明。本方式所涉及的加工系统10是以下的重要条件(1)与实施方式1所涉及的加工系统10存在差异。
(1)控制部50基于由测定部40取得的第一电量和第二电量之间的差分,改变自转用的动力源31c的转速。关于第一电量和第二电量的详细内容在后面记述。
下面的说明以与实施方式1所涉及的加工系统10的不同点为中心进行。省略与实施方式1所涉及的加工系统10相同结构的说明。
[测定部]
第一电量是在自转用的动力源31c的空转中由测定部40取得的自转用的动力源31c的电量。第二电量是在被切削物100的加工中由测定部40取得的自转用的动力源31c的电量。关于被切削物100的加工中,可举出被切削物100的第一板部11的开孔加工中和被切削物100的第二板部12的开孔加工中。即,第二电量是指在被切削物100的第一板部11的开孔加工中由测定部40取得的自转用的动力源31c的电量。或者,第二电量是指在被切削物100的第二板部12的开孔加工中由测定部40取得的自转用的动力源31c的电量。
作为由测定部40取得的自转用的动力源31c的电量,例如包含由电流传感器取得的值本身的情况、与由电流传感器取得的值相关的值的情况、以及对由电流传感器取得的值进行规定的运算而得到的值的情况。即,第一电量及第二电量包含使自转用的动力源31c驱动的电量本身、与其电量相关的物理量或者根据其电量运算出的运算值。作为第一电量及第二电量,例如优选自转用的动力源31c的负载电流的大小、微分值及积分值的至少一者。其原因在于,自转用的动力源31c的负载电流的大小、微分值及积分值各自与开孔刀具21的缺损存在相关关系,因此容易对开孔刀具21的缺损进行检测。就缺损而言,除了在开孔刀具21的刃部缺失的情况之外,还包含开孔刀具21弯断裂的折损的情况。自转用的动力源31c的负载电流的大小,例如是由电流传感器取得的值本身。自转用的动力源31c的负载电流的微分值及积分值,例如通过对由电流传感器取得的自转用的动力源31c的负载电流值进行运算而求出。该运算能够由后面记述的控制部50进行。
如果在开孔刀具21发生缺损,则相对于被切削物100成为非接触的开孔刀具21的区域变多,由此开孔加工本身变得困难。如果开孔加工变得困难,则开孔刀具21的加工阻力变小。如果开孔刀具21的加工阻力小,则自转用的动力源31c的负载扭矩变小,因此被切削物100的开孔加工的自转用的动力源31c的负载电流的大小变小。即,如果在开孔刀具21发生缺损,则自转用的动力源31c的负载电流的大小变小。
具体地说,在开孔刀具21折损而不与被切削物100接触的情况下,加工深度为零(0)。加工深度为零,由此被切削物100的开孔加工的自转用的动力源31c的负载电流的大小、微分值及积分值成为与自转用的动力源31c的空转中的负载电流的大小、微分值及积分值实质上相同程度。另一方面,在虽然开孔刀具21的刃部发生缺口但开孔刀具21仍与被切削物100接触的情况下,加工深度变小。加工深度小,由此被切削物100的加工中的自转用的动力源31c的负载电流的大小、微分值及积分值虽然不会如开孔刀具21没有与被切削物100接触的情况那样小,但也变小。即,被切削物100的加工中的自转用的动力源31c的负载电流的大小、微分值及积分值与自转用的动力源31c的空转中的负载电流的大小、微分值及积分值接近。由此,自转用的动力源31c的负载电流的大小、微分值及积分值的至少一者能够利用于掌握开孔刀具21是否对被切削物100进行加工、即在开孔刀具21是否发生缺损。
[控制部]
控制部50对自转用的动力源31c进行控制。控制部50例如使自转用的动力源31c驱动,或使自转用的动力源31c停止。控制部50改变自转用的动力源31c的控制条件。关于自转用的动力源31c的控制条件的变更,作为代表是基于后面记述的第一差分和第二差分进行的。控制部50作为代表由计算机构成。计算机具有处理器、存储器等。在存储器储存有用于使处理器执行后面记述的控制顺序的程序。处理器将储存于存储器的程序读出而执行。程序包含与对第二运算部52的运算结果是否满足阈值以下进行判定的处理、基于判定而改变自转用的动力源31c的转速的处理相关的程序码。控制部50具有第二运算部52和第二存储部56。
(第二运算部)
第二运算部52对第一电量和第二电量之间的差分进行运算。第二电量具有在被切削物100的第一板部11的开孔加工中由测定部40取得的电量和在被切削物100的第二板部12的开孔加工中由测定部40取得的电量。即,第二运算部52对第一电量与在被切削物100的第一板部11的开孔加工中由测定部40取得的第二电量之间的第一差分、以及第一电量与在被切削物100的第二板部12的开孔加工中由测定部40取得的第二电量之间的第二差分进行运算。如上所述地第一电量及第二电量是自转用的动力源31c的负载电流的大小、微分值及积分值的至少一者的情况下,进行运算的第一差分和第二差分可举出均是负载电流的大小彼此的差分、微分值彼此的差分、积分值彼此的差分的至少一者。第一差分和第二差分存储于控制部50所具有的第二存储部56。
在第一电量是自转用的动力源31c的负载电流的大小、微分值及积分值的至少一者的情况下,第一电量实质上取恒定的值。第一电量可以预先求出而存储于第二存储部56。
此外,第一电量可以针对每个被切削物100在自转用的动力源31c的空转中取得。在针对每个被切削物100在自转用的动力源31c的空转中取得第一电量的情况下,第一电量例如可举出设为如下所述的电量。如图5A所示,在开孔刀具21从被切削物100后退最远的初始位置,以与实际对被切削物100进行加工时的切削条件相同的切削条件通过自转用的动力源31c使开孔刀具21旋转。可举出设为此时由测定部40取得的自转用的动力源31c的电量。
第二电量在设为自转用的动力源31c的负载电流的大小的情况下,如下所述。第一电量设为从通过开孔刀具21进行的第一板部11的加工开始至加工完成为止所取得的负载电流的平均值。或者,第二电量设为从通过开孔刀具21进行的第二板部12的加工开始至加工完成为止所取得的负载电流的平均值。
另外,第二电量在设为自转用的动力源31c的负载电流的微分值的情况下,如下所述。第二电量设为通过开孔刀具21进行的第一板部11的加工刚开始后的电流值的微分值。或者,第二电量设为通过开孔刀具21进行的第二板部12的加工刚开始后的电流值的微分值。加工刚开始后是指,从加工开始至达到最大的电流值为止的期间。
并且,第二电量在设为自转用的动力源31c的负载电流的积分值的情况下,如下所述。第二电量设为从通过开孔刀具21进行的第一板部11的加工开始至加工完成为止所取得的负载电流的积分值。或者,第二电量设为从通过开孔刀具21进行的第二板部12的加工开始至加工完成为止所取得的负载电流的积分值。
关于各加工开始时和各加工完成时,例如预先使用没有发生缺损的开孔刀具21对多个被切削物进行加工而求出,存储于第二存储部56。预先加工的多个被切削物的材质、形状及尺寸设为与本加工用的被切削物100的材质、形状及尺寸相同。预先加工的多个被切削物的加工条件设为与本加工用的被切削物100的加工条件相同。各加工开始时和各加工完成时能够根据自转用的动力源31c的负载电流而掌握。预先加工的多个被切削物的数量可以是2个至10个左右。
进行存储的各加工开始时,可举出设为对多个被切削物的各板部进行加工时的最晚的加工开始时。进行存储的各加工完成时,可举出对多个被切削物的各板部进行加工时的最早的加工完成时。由此,在从被切削物的各板部的加工开始至加工完成为止所求出的负载电流的平均值及积分值和被切削物的各板部的加工刚开始后的负载电流的微分值,难以包含自转用的动力源31c的空转中的电流值。因此,从被切削物的各板部的加工开始至加工完成为止所求出的负载电流的平均值及积分值和被切削物的各板部的加工刚开始后的负载电流的微分值,相当于各板部实际被加工时的负载电流的平均值及积分值和微分值。进行存储的各加工开始时,可以在对被切削物100的各板部进行加工时,在加工开始时每次延迟时进行更新。同样地,进行存储的各加工完成时,可以在对被切削物100的各板部进行加工时,在加工完成时每次提前时进行更新。
控制部50在满足上述第一差分为第一阈值以下及上述第二差分为第二阈值以下的任一者的情况下,将自转用的动力源31c的转速设为零。上述第一阈值和上述第二阈值,例如可举出基于加工系统10的安全率、能否通过开孔刀具21进行适当的加工的值。上述第一阈值和上述第二阈值预先存储于第二存储部56。上述第一阈值和上述第二阈值有时相同。
如果自转用的动力源31c的转速成为零,则开孔刀具21的旋转停止。改变自转用的动力源31c的转速的定时不依赖于开孔刀具21的位置。可以在自转用的动力源31c的转速成为零后,对进给用的动力源31a进行驱动而使开孔刀具21移动至初始位置,也可以在对进给用的动力源31a进行驱动而使开孔刀具21移动至初始位置后,将自转用的动力源31c的转速设为零。在满足任一者的情况下,在开孔刀具21发生了缺损。因此,控制部50将自转用的动力源31c的转速设为零,由此防止持续生产没有由开孔刀具21实施规定的加工的不合格品。
控制部50在上述第一差分满足超过上述第一阈值且上述第二差分满足超过上述第二阈值的情况下,不改变当前的开孔刀具21的自转用的动力源31c的转速。在该情况下,下一个被切削物100以与紧随之前的被切削物100相同的自转用的动力源31c的转速旋转的开孔刀具21进行开孔加工。
[控制顺序]
参照图8,对控制部50的控制顺序进行说明。如果通过自转用的动力源31c使开孔刀具21旋转,则作为图8所示的步骤S1,由测定部40取得自转用的动力源31c的负载电流。
作为图8所示的步骤S2,第二运算部52对上述的第一差分进行运算。
作为图8所示的步骤S3,控制部50判定上述第一差分是否满足第一阈值以下。在这里,第一阈值为了便于说明,设定为在使用正常的开孔刀具21的情况下,第一板部11的加工中的第二电量和自转用的动力源31c的空转中的第一电量的差的中间值。该中间值设为负载电流的大小彼此的差的中间值、微分值彼此的差的中间值及积分值彼此的差的中间值的至少一者。
在步骤S3满足第一阈值以下的情况下,作为步骤S4,控制部50将自转用的动力源31c的转速设为零。如果自转用的动力源31c的转速成为零,则开孔刀具21的旋转停止。而且,控制结束。步骤S3满足阈值以下的情况的详细内容如后面所述,可举出使用发生了无法与被切削物100接触的缺损的开孔刀具的情况、使用虽然发生缺损但仍能够与被切削物100接触的开孔刀具的情况等。
在步骤S3的判定为否的情况下,作为图8所示的步骤S5,由测定部40取得自转用的动力源31c的负载电流。
作为图8所示的步骤S6,第二运算部52对上述的第二差分进行运算。
作为图8所示的步骤S7,控制部50判定上述第二差分是否满足第二阈值以下。在这里,第二阈值为了便于说明,设定为在使用正常的开孔刀具21的情况下,被切削物100的第二板部12的加工中的负载电流的大小、微分值及积分值的至少一者和自转用的动力源31c的空转中的负载电流的大小、微分值及积分值的至少一者的差的中间值。该中间值也与第一阈值同样地,设为负载电流的大小彼此的差的中间值、微分值彼此的差的中间值及积分值彼此的差的中间值的至少一者。
在步骤S7满足第二阈值以下的情况下,如上述的步骤S4那样,控制部50将自转用的动力源31c的转速设为零。
在步骤S7的判定为否的情况下,控制部50不改变自转用的动力源31c的转速。即,下一个被切削物100以与其紧随之前的被切削物100相同的自转用的动力源31c的转速进行加工,在步骤S3,直至判定为阈值以下为止,反复进行下一个被切削物100的加工和步骤S1至步骤S3。步骤S3的判定为否的情况的详细内容如后面所述,可举出使用没有发生缺损的正常的开孔刀具的情况。
参照图9,对使用发生了无法与被切削物100接触的缺损的开孔刀具、使用虽然发生缺损但仍能够与被切削物100接触的开孔刀具及使用没有发生缺损的正常的开孔刀具的各个刀具的情况下的控制部50的控制顺序进行说明。图9表示在使用上述各刀具对被切削物100进行加工时,测定部40所取得的自转用的动力源31c的负载电流的推移。图9的横轴表示时间。图9的纵轴表示负载电流值。图9的虚线表示使用发生了无法与被切削物100接触的缺损的开孔刀具时的负载电流的推移。图9的双点划线表示使用虽然发生缺损但仍能够与被切削物100接触的开孔刀具时的负载电流的推移。图9的实线表示使用没有发生缺损的正常的开孔刀具21对第一板部11进行加工时的负载电流的推移。图9的负载电流的波形与图7同样地,为了便于说明而简化表示,并非必须与实际的波形相对应。
(使用无法接触的开孔刀具的情况)
如图9的虚线所示,被切削物100的第一板部11的开孔加工中的负载电流的大小、微分值及积分值,与自转用的动力源31c的空转中的负载电流的大小、微分值及积分值实质上相同。其原因在于,无法接触的开孔刀具无法到达被切削物100,针对被切削物100而加工本身变得困难,因此加工深度成为零。第二运算部52对上述的第一差分进行运算。运算出的第一差分实质上接近零。因此,如果将上述的第一阈值和上述第一差分进行比较,则上述第一差分满足上述第一阈值以下。控制部50基于其比较的结果,将自转用的动力源31c的转速设为零。如果自转用的动力源31c的转速成为零,则开孔刀具的旋转停止。
(使用虽然发生缺损但仍能够接触的开孔刀具的情况)
如图9的双点划线所示,被切削物100的第一板部11的加工开始时,与使用正常的开孔刀具21的情况相比发生延迟。其原因在于,虽然缺损但仍能够接触的开孔刀具21虽然到达第一板部11,但直至到达为止花费时间。而且,被切削物100的第一板部11的开孔加工中的负载电流的大小、微分值及积分值与使用正常的开孔刀具21的情况相比都变小。其原因在于,虽然发生缺损但仍能够接触的开孔刀具与正常的开孔刀具21相比,针对第一板部11的加工深度变小。即,第一板部11的开孔加工中的开孔刀具的切削阻力变小。第二运算部52对上述的第一差分进行运算。运算出的第一差分变小。因此,如果将上述的第一阈值和上述第一差分进行比较,则上述第一差分满足上述第一阈值以下。控制部50基于其比较的结果,将自转用的动力源31c的转速设为零。
(使用正常的开孔刀具21的情况)
如图9的实线所示,被切削物100的第一板部11的开孔加工中的负载电流的大小、微分值及积分值,大于自转用的动力源31c的空转中的负载电流的大小、微分值及积分值。其原因在于,正常的开孔刀具21与被切削物100的接触区域变多,因此切削阻力变大。虽然图示省略,但被切削物100的第二板部12的开孔加工中的负载电流的大小、微分值及积分值也成为相同的结果。第二运算部52对上述的第一差分和上述的第二差分进行运算。运算出的第一差分及第二差分变大。因此,如果将上述的第一阈值和上述第一差分进行比较,则上述第一差分不满足上述第一阈值以下。另外,如果将上述的第二阈值和上述第二差分进行比较,则上述第二差分不满足上述第二阈值以下。即,上述第一差分满足超过上述第一阈值,上述第二差分满足超过上述第二阈值。控制部50基于其比较的结果,不改变自转用的动力源31c的转速。自转用的动力源31c的转速不变,因此维持开孔刀具21的旋转。
例如,开孔刀具21在第一板部11的开孔加工中没有折损、在第二板部12的开孔加工开始时折损的情况下的负载电流虽然省略图示,但如下所述。第一板部11的开孔加工中的负载电流成为与图9的实线所示的波形相同的波形。第二板部12的开孔加工中的负载电流成为与图9的虚线或双点划线所示的波形相同的波形。在该情况下,上述第一差分不满足上述第一阈值以下,满足超过上述第一阈值,上述第二差分满足上述第二阈值以下。因此,控制部50停止自转用的动力源31c的驱动。
〔作用效果〕
本方式所涉及的加工系统10能够对开孔刀具21的缺损进行检测,因此能够抑制生产没有由开孔刀具21实施规定的加工的不合格品。
〔能够对开孔刀具的缺损进行检测的金属部件的制造方法〕
本方式的金属部件的制造方法是上述工序B包含改变自转用的动力源31c的转速的工序。自转用的动力源31c的转速的变更是基于第一电量和第二电量之间的差分而进行的。第一电量和第二电量是使开孔刀具21动作的第一驱动机构31的自转用的动力源31c的电量,由测定部40取得。下面,对该工序的详细内容进行说明。
[工序B]
取得的第一电量和第二电量如上所述。作为上述差分,可举出上述的第一差分和上述的第二差分。而且,在该工序,基于第一阈值与上述第一差分的比较和第二阈值与上述第二差分的比较而改变自转用的动力源31c的转速。上述第一阈值和上述第二阈值如上所述。
在满足上述第一差分为上述第一阈值以下及上述第二差分为上述第二阈值以下的任一者的情况下,将自转用的动力源31c的转速设为零。在自转用的动力源31c的旋转停止后,将缺损的开孔刀具更换为新的开孔刀具。在更换为新的开孔刀具后,直至满足上述第一差分为上述第一阈值以下及上述第二差分为上述第二阈值以下的任一者为止,反复进行下一个被切削物的加工。
另一方面,在上述第一差分超过上述第一阈值且上述第二差分超过上述第二阈值的情况下,不改变自转用的动力源31c的转速。在该情况下,下一个被切削物100通过与其紧随之前的被切削物100相同转速的开孔刀具进行开孔加工。而且,直至满足上述第一差分为上述第一阈值以下及上述第二差分为上述第二阈值以下的任一者为止,反复进行下一个被切削物100的加工。
〔作用效果〕
金属部件的制造方法能够对开孔刀具21的缺损进行检测,因此能够抑制生产没有由开孔刀具21实施规定的开孔加工的不合格品。另外,金属部件的制造方法能够提高金属部件的生产率。其原因在于,无需将开孔刀具21暂时移动至检测器而对开孔刀具21有无缺损进行确认,因此能够省略该确认作业。
本发明不受这些例示所限定,而是由权利要求书示出,包含与权利要求书等同的内容及其范围内的全部变更。
标号的说明
1 金属部件
11 第一板部
111 第一表面
112 第一背面
113 第一孔部
114 表面侧的第一开口缘部
115 背面侧的第一开口缘部
116 表面侧的第一倒角部
117 背面侧的第一倒角部
12 第二板部
121 第二表面
122 第二背面
123 第二孔部
124 表面侧的第二开口缘部
125 背面侧的第二开口缘部
126 表面侧的第二倒角部
127 背面侧的第二倒角部
13 脚部
15 切削痕迹
10 加工系统
21 开孔刀具
22 倒角刀具
23 主体
24 切刃
31 第一驱动机构
31a 进给用的动力源
31c 自转用的动力源
32 第二驱动机构
32a 进给用的动力源
32c 自转用的动力源
32d 公转用的动力源
40 测定部
50 控制部
51 第一运算部
52 第二运算部
55 第一存储部
56 第二存储部
100 被切削物
200 工作台
210 孔部

Claims (7)

1.一种加工系统,其具有:
开孔刀具及倒角刀具,其对由金属部件构成的被切削物进行加工;
使所述开孔刀具动作的第一驱动机构及使所述倒角刀具动作的第二驱动机构;
控制部,其对所述第一驱动机构及所述第二驱动机构进行控制;以及
测定部,其取得与所述第一驱动机构的控制相关的第一物理量及第二物理量,
所述被切削物具有:
第一板部,其具有第一表面和第一背面;
第二板部,其具有第二表面和第二背面;以及
脚部,其以使所述第一背面和所述第二背面隔开间隔相对的方式将所述第一板部和所述第二板部固定,
所述第一驱动机构以同轴地对将所述第一表面和所述第一背面贯通的第一孔部和设置于所述第二板部的第二孔部依次进行加工的方式使所述开孔刀具动作,
所述第一孔部是具有设置于所述第一表面的表面侧的第一开口缘部、以及设置于所述第一背面的背面侧的第一开口缘部的孔部,
所述第二孔部是至少具有设置于所述第二背面的背面侧的第二开口缘部的孔部,
所述第二驱动机构以在所述表面侧的第一开口缘部及所述背面侧的第一开口缘部的至少一者的第一开口缘部设置第一倒角部、在所述背面侧的第二开口缘部设置背面侧的第二倒角部的方式使所述倒角刀具动作,
所述第一物理量是所述开孔刀具的进给速度,
所述第二物理量是从所述第一板部的开孔加工的开始至所述第二板部的开孔加工的开始为止的第一时间,
所述控制部基于所述第一物理量和所述第二物理量,求出所述至少一者的第一开口缘部的位置和所述背面侧的第二开口缘部的位置,
基于所述至少一者的第一开口缘部的所述位置和所述背面侧的第二开口缘部的所述位置对所述第二驱动机构进行控制,
所述至少一者的第一开口缘部的所述位置和所述背面侧的第二开口缘部的所述位置是根据所述第一孔部的沿轴向的长度和所述第一板部与所述第二板部之间的长度而求出的,
所述第一孔部的沿轴向的长度和所述第一板部与所述第二板部之间的长度是基于所述进给速度和所述第一时间而求出的。
2.根据权利要求1所述的加工系统,其中,
所述倒角刀具具有柱状的主体,该柱状的主体的外径小于所述开孔刀具的外径,
所述主体的前端部具有越朝向前端侧则顶端越细形状的切刃,
所述主体的后端部具有越朝向后端侧则顶端越细形状的切刃。
3.根据权利要求1或2所述的加工系统,其中,
所述第一驱动机构具有使所述开孔刀具旋转的自转用的动力源,
所述测定部取得所述自转用的动力源的电量,
所述控制部基于第一电量和第二电量之间的差分,改变所述自转用的动力源的转速,
所述第一电量是在所述自转用的动力源的旋转中且所述被切削物的加工前由所述测定部取得的电量,
所述第二电量是在所述被切削物的开孔加工中由所述测定部取得的电量。
4.根据权利要求3所述的加工系统,其中,
所述第一电量和所述第二电量是所述自转用的动力源的负载电流的大小、微分值及积分值的至少一者。
5.根据权利要求3所述的加工系统,其中,
所述控制部在所述差分为阈值以下的情况下,将所述自转用的动力源的转速设为零。
6.一种金属部件的制造方法,其具有下述工序:
准备由金属部件构成的被切削物;
使用通过第一驱动机构而动作的开孔刀具对所述被切削物进行开孔加工;以及
使用通过第二驱动机构而动作的倒角刀具,通过切削加工对所述被切削物进行倒角加工,
所述被切削物具有:
第一板部,其具有第一表面和第一背面;
第二板部,其具有第二表面和第二背面;以及
脚部,其以使所述第一背面和所述第二背面隔开间隔相对的方式将所述第一板部和所述第二板部固定,
所述进行开孔加工的工序包含下述工序,即,同轴地对将所述第一表面和所述第一背面贯通的第一孔部和设置于所述第二板部的第二孔部依次进行加工,
所述第一孔部是具有设置于所述第一表面的表面侧的第一开口缘部和设置于所述第一背面的背面侧的第一开口缘部的孔部,
所述第二孔部是至少具有设置于所述第二背面的背面侧的第二开口缘部的孔部,
该金属部件的制造方法还包含下述工序:
通过测定部取得与所述第一驱动机构的控制相关的第一物理量及第二物理量;以及
基于所述第一物理量及所述第二物理量,求出所述表面侧的第一开口缘部和所述背面侧的第一开口缘部的至少一者的第一开口缘部的位置和所述背面侧的第二开口缘部的位置,
所述第一物理量是所述开孔刀具的进给速度,
所述第二物理量是从所述第一板部的开孔加工的开始至所述第二板部的开孔加工的开始为止的第一时间,
所述进行倒角加工的工序是基于所述至少一者的第一开口缘部的所述位置和所述背面侧的第二开口缘部的所述位置,在所述至少一者的第一开口缘部设置第一倒角部,在所述背面侧的第二开口缘部设置背面侧的第二倒角部,
所述至少一者的第一开口缘部的所述位置和所述背面侧的第二开口缘部的所述位置是根据所述第一孔部的沿轴向的长度和所述第一板部与所述第二板部之间的长度而求出的,
所述第一孔部的沿轴向的长度和所述第一板部与所述第二板部之间的长度是基于所述进给速度和所述第一时间而求出的。
7.根据权利要求6所述的金属部件的制造方法,其中,
在设置所述倒角部的工序,以使所述第一倒角部以及所述第二倒角部的倒角长度小于所述第一板部与所述第二板部之间的长度的尺寸容许差的方式使所述第二驱动机构动作。
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