特開 2020-199508 加工方法及び工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-199508(P2020-199508A)

(43)【公開日】2020年12月17日

(54)【発明の名称】加工方法及び工作機械

(51)【国際特許分類】

   B21D 28/02 20060101AFI20201120BHJP

   B23P 23/02 20060101ALI20201120BHJP

   B21D 28/36 20060101ALI20201120BHJP

【ＦＩ】

   B21D28/02 Z

   B23P23/02 Z

   B21D28/36 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-106149(P2019-106149)

(22)【出願日】2019年6月6日

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000137856

【氏名又は名称】シチズンマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100160716

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 力

(72)【発明者】

【氏名】武藤 新一

(72)【発明者】

【氏名】太田 仁

【テーマコード（参考）】

4E048

【Ｆターム（参考）】

4E048BA06

(57)【要約】

【課題】表面側の形状がテーパ状に広がった貫通孔の形状を所望の形状に形成可能な加工方法を提供する。
【解決手段】加工方法は、ストッパ４１に裏面が接するように板材４０を固定し、円柱状の刃部３５を有する工具２３によって、板材４０を裏面の反対側の表面からストッパ４１に向けて打ち抜いて、裏面から表面に向けて延伸し、表面に向かってテーパ状に形成される円錐台部５２を有する貫通孔を形成し、表面から貫通孔５０の周囲を少なくとも円錐台部の高さに相当する深さ切削して貫通孔６０を形成することを含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ストッパに裏面が接するように板材を固定し、
円柱状の刃部を有する工具によって、前記板材を表面から前記ストッパに向けて打ち抜いて、前記裏面から前記表面に向けて延伸し、前記表面に向かってテーパ状に形成される円錐台部を有する貫通孔を形成し、
前記表面から前記貫通孔の周囲を少なくとも前記円錐台部の高さに相当する深さ切削して貫通孔を形成する、
ことを含む加工方法。

【請求項2】

前記工具は、前記刃部を底面とする円錐台状の逆テーパ部を更に有する、請求項１に記載の加工方法。

【請求項3】

前記ストッパに溝部が設けられており、前記板材を平面視したときに、前記溝部に対応する位置に前記貫通孔が形成されるように前記板材が固定されている、請求項１又は２に記載の加工方法。

【請求項4】

前記板材の厚みは、前記円錐台部の高さに基づいて予め設定される、請求項１乃至３に記載の加工方法。

【請求項5】

板材をストッパを介して保持可能な主軸と、
円柱状の刃部を有する打抜工具、及び前記板材の表面を切削する切削工具を搭載可能な刃物台と、
前記主軸及び前記刃物台を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置により、
ストッパに裏面が接するように板材を固定し、
前記打抜工具によって、前記板材を表面から前記ストッパに向けて打ち抜いて、前記裏面から前記表面に向けて延伸し、前記表面に向かってテーパ状に形成される円錐台部を有する貫通孔を形成し、
前記切削工具によって、前記表面から前記貫通孔の周囲を少なくとも前記円錐台部の高さに相当する深さ切削して貫通孔を形成するように前記主軸及び前記刃物台が制御される、工作機械。

【請求項6】

前記工具は、前記刃部を底面とする円錐台状の逆テーパ部を更に有する、請求項５に記載の工作機械。

【請求項7】

前記ストッパに溝部が設けられており、前記板材を平面視したときに、前記溝部に対応する位置に前記貫通孔が形成されるように前記板材が固定されている、請求項５又は６に記載の工作機械。

【請求項8】

前記板材の厚みは、前記円錐台部の高さに基づいて予め設定される、請求項５乃至７に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工方法及び工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

打ち抜き加工、及びブローチ加工等の穴あけ加工を行う種々の技術が知られている。例えば、特許文献１には、打ち抜き加工の技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特公昭６２-６１３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

板材に貫通穴を形成するときに、加工条件によっては表面側の形状が逆テーパ状となり、加工精度が低下することがある。

【0005】

本発明は、表面側の形状がテーパ状に広がった貫通孔の形状をストレート形状に加工精度良く形成することが可能な加工方法と工作機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る加工方法は、ストッパに裏面が接するように板材を固定し、円柱状の刃部を有する工具によって、板材を表面からストッパに向けて打ち抜いて、裏面から表面に向けて延伸し、表面に向かってテーパ状に形成される円錐台部を有する貫通孔を形成し、表面から貫通孔の周囲を少なくとも円錐台部の高さに相当する深さ切削して貫通孔を形成する、ことを含む。

【0007】

さらに、本発明に係る加工方法では、工具は、刃部を底面とする円錐台状の逆テーパ部を更に有することが好ましい。

【0008】

さらに、本発明に係る加工方法では、板材を固定することは、板材を平面視したときに、ストッパの裏面に対向する面に形成された溝部に対応する位置に貫通孔が形成されるように板材を固定することを含むことが好ましい。

【0009】

また、本発明に係る工作機械は、板材をストッパを介して保持可能な主軸と、円柱状の刃部を有する打抜工具、及び板材の表面を切削する切削工具を搭載可能な刃物台と、主軸及び刃物台を制御する制御装置と、を有し、制御装置により、ストッパに裏面が接するように板材を固定し、打抜工具によって、板材を表面からストッパに向けて打ち抜いて、裏面から表面に向けて延伸し、表面に向かってテーパ状に形成される円錐台部を有する貫通孔を形成し、切削工具によって、表面から貫通孔の周囲を少なくとも円錐台部の高さに相当する深さ切削して貫通孔を形成する、ように主軸及び刃物台が制御される。

【0010】

さらに、本発明に係る工作機械では、工具は、刃部を底面とする円錐台状の逆テーパ部を更に有することが好ましい。

【0011】

さらに、本発明に係る工作機械では、板材を固定することは、板材を平面視したときに、板材の裏面に対向するストッパに形成された溝部に対応する位置に貫通孔が形成されるように固定することを含むことが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る加工方法では、表面側の形状がテーパ状に広がった貫通孔の形状をストレート形状に加工精度良く形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る工作機械の平面図である。

【図2】（ａ）は図２に示すブローチの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す打抜部の側面図である。

【図3】図２に示すブローチによる穴あけ加工の概要を示す図である。

【図4】図２に示すブローチによる穴あけ加工の詳細を示す平面図であり、（ａ）は第１工程を示し、（ｂ）は第２工程を示し、（ｃ）は第３工程を示し、（ｄ）は第４工程を示し、（ｅ）は第５工程を示す。

【図5】図２に示すブローチによる穴あけ加工の詳細を示す部分拡大断面図であり、（ａ）は第１工程を示し、（ｂ）は第２工程を示し、（ｃ）は第３工程を示し、（ｄ）は第４工程（その１）を示し、（ｅ）は第４工程（その２）を示し、（ｆ）は第４工程（その３）を示し、（ｇ）は第４工程（その４）を示し、（ｈ）は第４工程（その５）を示し、（ｉ）は第５工程を示す。

【図6】（ａ）は第４工程が実行された別の実施形態の板材の断面図であり、（ｂ）は第５工程が実行された別の実施形態の板材の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、実施形態に係る工作機械の平面図である。

【0015】

工作機械１は、ベッド１３上に、主軸１０と刃物台１１が対向位置に搭載されている。主軸１０と刃物台１１の軸線方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とする。刃物台１１はベッド１３上に設置されたＺ軸移動機構１４上に設置されたＸ軸移動機構１５の上に設置されている。主軸１０は板材４０をワーク４０として把持するチャック４２を有している。チャック４２に把持されることで保持されたワーク４０を、刃物台１１に搭載された工具で切削することができる。主軸１０は回転可能であり、チャックしたワーク４０を回転させて加工することも、回転を停止した状態で加工することも可能である。

【0016】

主軸１０、刃物台１１のそれぞれは、複数の駆動装置１２のそれぞれから供給される動力に応じて駆動され、数値制御（Numerical Control、ＮＣ）装置１６によって制御される。例えば、ＮＣ装置１６は、主軸１０にチャック４２でワーク４０を把持させ、刃物台１１に保持された回転工具や打抜き工具等の複数の工具の内の一つをＸ軸移動機構１５で移動することで選択させ、前記切削加工するように制御する。

【0017】

刃物台１１には、下穴ドリル２０、ミリング２１、プッシャ２２及びブローチ２３等の切削工具等が着脱可能に搭載される。

【0018】

図２（ａ）はブローチ２３の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す打抜部の側面図である。

【0019】

ブローチ２３は、円筒状の基材３０と、基材３０の底面に配置される結合部３１と、基材の上面に配置される打抜部３２とを有する。結合部３１が刃物台１１に固定されることでブローチ２３は刃物台１１に装着される。

【0020】

打抜部３２は、円柱状の刃部３５と、刃部３５を底面とする円錐台状の逆テーパ部３６とを有し、基部３７を介して基材３０の端面に設けられる。刃部３５の高さＨは例えばマイクロミリオーダであり、刃部３５の径Ｒは形成する貫通孔の径に応じた長さである。逆テーパ部３６は刃部３５から離隔するに従って断面の径が小さくなるように形成された円錐台状の形状を有する。

【0021】

打抜部３２は、刃物台１１がＺ軸方向に移動することに応じて図２（ｂ）において矢印Ａに示す方向に移動して板材を打ち抜いて貫通孔を形成する。また、打抜部３２は、板材を打ち抜いた後に図２（ｂ）において矢印Ｂに示す方向に移動して、形成された貫通孔から引き抜かれる。

【0022】

打抜部３２は、逆テーパ部３６を有することで、打ち抜き動作のときに生じる打抜抵抗、及び引き抜くときに生じる引抜抵抗の何れもが円筒状形状を有する通常のパンチよりも小さくなる。打抜部３２は、引抜抵抗が通常のパンチよりも小さくなるので、通常のパンチを使用して貫通孔を形成するときに、パンチの引き抜くときに板材を押さえるために使用される治具を使用することなく穴あけ加工を実行できる。

【0023】

図３は、ブローチ２３による穴あけ加工の概要を示す図である。穴あけ加工は、ＮＣ装置１６が主軸１０及び刃物台１１を制御することにより実行される。

【0024】

刃物台１１に搭載されたブローチ２３は、穴あけ加工時に選択されて板材４０と対向するように配置される。主軸１０の先端のチャック４２内にストッパ４１が固定して配置される。板材４０は、刃物台１１の移動によって選択されるプッシャ２２に押圧されることによってストッパ４１の表面に裏面が接し、主軸１０にチャック４２で把持されて固定される。ストッパ４１の表面には溝部４５が形成される。板材４０を平面視したときに、溝部４５に対応した位置に貫通孔が形成されるように、板材４０はストッパ４１に固定される。溝部４５は、形成される貫通孔の数に応じて設けられる。板材４０は、チャックとして例えば主軸１０側から供給されるエア圧により動作するダイヤフラムチャックを使用することができる。ダイヤフラムチャックは、エア圧が印加されることによってチャック解除され、エア圧を停止することによって、チャックする。

【0025】

図４はブローチ２３による穴あけ加工の詳細を示す平面図であり、図５はブローチ２３による穴あけ加工の詳細を示す部分拡大断面図である。

【0026】

まず、第１工程である図４（ａ）及び５（ａ）に示すように、所定の位置に配置されたストッパ４１に対して、第２工程である図４（ｂ）及び５（ｂ）に示すように、板材４０は、ストッパ４１の表面に裏面が接するようにプッシャ２２で押圧されてチャック４２でチャックすることで固定される。

【0027】

第３工程である図４（ｃ）及び５（ｃ）に示すように、下穴ドリル２０（細径のドリル）が選択されて板材４０の所定の位置に下穴４６が形成される。実施形態に係る加工方法では、この工程を省略してもよい。

【0028】

次いで、第４工程である図４（ｄ）及び５（ｄ）〜５（ｈ）に示すように、ブローチ２３が選択され、板材４０の下穴４６を形成した位置に表面からストッパ４１に向けて打ち抜き加工が行われる。

【0029】

第４工程における打抜き加工の工程を詳細に説明する。まず、図５（ｄ）に示すように、打抜部３２が、板材４０の下穴４６が形成された領域に打抜部３２が対向するように、ブローチ２３が板材４０に対向して配置される。

【0030】

図５（ｅ）に示すように、打抜部３２が板材４０の表面に接して板材４０を押下することで、板材４０が溝部４５に向けて湾曲する。

【0031】

次いで、図５（ｆ）に示すように、打抜部３２が板材４０を切削しながら溝部４５に向けて進行する。打抜部３２が溝部４５に向けて進行する間、溝部４５に向けて湾曲していた板材４０は、打抜部３２の進行方向と反対の方向、すなわち溝部４５から離隔する方向に徐々に戻る。

【0032】

次いで、図５（ｇ）に示すように、打抜部３２が板材４０を貫通することで、円筒部５１及び円錐台部５２を有する貫通孔５０が形成される。円錐台部５２は湾曲した板材４０が打抜部３２の進行方向と反対の方向に戻るまでの過程に形成され、円筒部５１は板材４０の湾曲が戻りつつ形成される。板材を平面視したときに、板材の裏面に対向するストッパの表面に形成された溝部に対応する位置に貫通孔が形成されるように板材を固定するので、打抜部３２が板材４０を貫通することで発生する切粉４８は、切削油４７と共に溝部４５に流入する。

【0033】

次いで、図５（ｈ）に示すように、刃物台１１が主軸１０から離間する方向のＺ軸方向に移動することで、打抜部３２が板材４０を貫通した後に板材４０の上部に引き抜かれる。板材４０には、裏面から表面に向けて延伸する円筒部５１、及び円筒部５１の表面側の端部から表面に向かってテーパ状に形成される円錐台部５２を有する貫通孔５０が形成される。

【0034】

図４（ｅ）及び５（ｉ）に示すように、ミリング２１が選択され、板材４０の貫通孔５０が形成された位置で貫通孔５０の周囲が加工される。貫通孔５０の周囲は、板材４０の表面から円錐台部５２の高さに相当する深さが切削されて、貫通孔６０が形成される。貫通孔６０は、テーパ状の円錐台部５２が除去されて、円筒部５１に対応する径を有する円筒状の孔となる。

【0035】

実施形態に係る加工方法は、貫通孔を形成した後に、貫通孔の表面側に形成されるテーパ状の円錐台部の高さに相当する深さの貫通孔の周囲を切削することで、貫通孔の表面側に形成された円錐台部を除去できる。実施形態に係る加工方法は、予め貫通孔の表面側に形成される円錐台部の厚みを加えて板材の厚みが定められ、貫通孔の表面側に形成された円錐台部を除去することで、所望の板厚で定められた径の貫通孔を形成することができる。

【0036】

また、実施形態に係る加工方法は、円柱状の刃部、刃部を底面とする円錐台状の逆テーパ部を有する工具によって板材を打ち抜くので、打ち抜き動作のときに生じる打抜抵抗、及び引き抜くときに生じる引抜抵抗を小さくできる。

【0037】

説明された加工方法では、板材に１つの貫通孔が形成されたが、実施形態に係る加工方法では、２つ以上の貫通孔が形成されてもよい。また、説明された加工方法では、同一の径を有する貫通孔が形成されるが、実施形態に係る加工方法では、径が異なる複数の貫通孔が形成されてもよい。

【0038】

説明された加工方法では、刃物台１１にＺ軸移動機構１４が設置され、刃物台１１が主軸１０側に移動して貫通孔５０が形成されたが、実施形態に係る加工方法では、主軸１０にＺ軸移動機構１４が設置されてもよい。この場合、Ｚ軸位置が固定された刃物台１１に主軸１０にチャックされた板材４０が刃物台１１に向かってＺ軸方向に移動することで打抜き加工が行われる。

【0039】

また、説明された加工方法では、円錐台部の高さに相当する深さに貫通孔の周囲を切削するときに、１つの貫通孔の周囲が切削されたが、実施形態に係る加工方法では、隣接する複数の貫通孔を同時に切削してもよい。

【0040】

図６（ａ）は第４工程が実行された別の実施形態の板材８０の断面図であり、図６（ｂ）は第５工程が実行された別の実施形態の板材８０の断面図である。

【0041】

第４工程において、溝部９１を有するストッパ９０に固定された板材８０に第１貫通孔８１及び第２貫通孔８２が形成される。第１貫通孔８１が形成される部分の板材８０の板厚は、第２貫通孔８２が形成される部分の板材８０の板厚よりも厚い。

【0042】

第５工程において、第４工程で形成された第１貫通孔８１及び第２貫通孔８２の周囲は、第５工程を個々の貫通孔に対応して板材８０の表面から円錐台部の高さに相当する深さ切削されることによって、第１貫通孔８３及び第２貫通孔８４が形成される。

【符号の説明】

【0043】

１ 工作機械
１０ 正面主軸
１１ 刃物台
２０ 下穴ドリル
２１ ミリング
２３ ブローチ
３２ 打抜部
３５ 刃部
３６ 逆テーパ部
３７ 基部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】