JPH06297406A

JPH06297406A - 木質材料の貫通穴加工方法及び貫通穴加工制御方法並びに貫通穴加工装置

Info

Publication number: JPH06297406A
Application number: JP11776493A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Banshiyouya; 薫番匠谷; Riyousuke Date; 領介伊達
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 1994-10-25
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JP2603589B2

Abstract

(57)【要約】【目的】パーティクルボードやＭＤＦ（中質繊維板）な
ど木質材料の貫通穴加工におけるバリ生成の抑制を可能
とする。【構成】ワーク中、ビットが被削材に進入して貫通する
までの１回転あたり送り量を抜け際で急激に減量して貫
通穴を形成し、加工完了時のバリ生成を抑制しようとす
るものである。また、この貫通穴加工の繰り返し制御
は、被削材に対し以下の設定手順を包含するものであ
る。（１）主軸回転数を設定する。（２）ビットの送り
開始位置を設定する。（３）被削材の厚さを設定する。
（４）ビットの進入際の１回転あたり送り量を設定す
る。（５）ビットの抜け際の１回転あたり送り量を設定
する。（６）１回転あたり送り量の減量位置を設定す
る。（７）上記（４）〜（６）の同一条件での繰り返し
加工回数を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーティクルボードや
ＭＤＦ（中質繊維板）など木質材料の貫通穴加工におけ
るバリ生成の抑制を実現可能とする木質材料の貫通穴加
工方法及び貫通穴加工制御方法並びに貫通穴加工装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、パーティクルボードやＭＤＦ
などの木質材料の貫通穴加工では、バリの生成は加工精
度上問題視され、この抑制方法の確立が望まれてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら木工ビッ
トの先端形状及び加工条件がバリ生成におよぼす影響は
極めて複雑であるため、貫通穴加工におけるバリの生成
状況の詳細な把握とその抑制策についての検討は困難で
あるとされてきた。したがって、これまでにそれらの具
体的な提案もみあたらない。

【０００４】こうしたなかで本発明者らは、貫通穴加工
におけるビットの抜け際の１回転あたり送り量を減量す
る方法を着想し、鋭意研究を重ねてきた。そして、木質
材料の貫通穴加工におけるバリの生成と抑制に関し、少
なくとも実験装置の試作から供試工具・被削材の選定、
加工条件、測定方法及び解析等に及ぶ一連の研究の成果
物を技術的思想の創作として開示できるに至った。

【０００５】本発明は、新たな木質材料の貫通穴加工方
法及び貫通穴加工制御方法並びに貫通穴加工装置の提供
であって、木質材料の貫通穴加工におけるバリ生成の抑
制を可能にし、上記課題を解消することを目的とするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、木質材料の貫通穴加工方法であって、ビッ
トが被削材表面から進入して裏面に貫通するまでのワー
ク中に、ビットの１回転あたり送り量をけづめが被削材
裏面に達する手前の抜け際で急激に減量して貫通穴を形
成し、加工完了時のバリ生成を抑制することを第１の特
徴とするものである。そして、このために前記抜け際で
の最適減量位置が、以下（１）〜（４）の手順で決定さ
れることを第２の特徴とするものである。（１）１回転
あたり送り量を一定にして貫通穴加工をおこない、被削
材に対するバリ生成状況を調べる。（２）上記結果に基
づき貫通穴加工が可能で、かつ、バリ生成が最小となる
１回転あたり送り量を決定する。（３）この１回転あた
り送り量を抜け際での１回転あたり送り量として設定
し、減量位置を変化させて貫通穴加工をおこなう。
（４）上記結果に基づき最適減量位置を決定する。

【０００７】また、木質材料の貫通穴加工制御方法であ
って、被削材に対し以下（１）〜（７）の設定手順を包
含し、貫通穴加工を繰り返し制御することを特徴とする
ものである。（１）主軸回転数を設定する。（２）ビッ
トの送り開始位置を設定する。（３）被削材の厚さを設
定する。（４）ビットの進入際の１回転あたり送り量を
設定する。（５）ビットの抜け際の１回転あたり送り量
を設定する。（６）１回転あたり送り量の減量位置を設
定する。（７）上記（４）〜（６）の同一条件での繰り
返し加工回数を設定する。

【０００８】また、木質材料の貫通穴加工装置であっ
て、少なくともワーク実行手段、駆動手段及び制御手段
から構成され、前記駆動手段がサーボアンプを含むＡＣ
サーボモータとされるとともに、前記制御手段が加工条
件等の入力手段と、該入力データに基づく被削材ごとの
制御パルス列の演算手段と、該パルス列の出力手段及び
インタフェースボードとを具備することを特徴とするも
のである。

【０００９】

【作用】ワーク中にビットの抜け際の１回転あたり送り
量を減量制御することにより、バリ生成を抑制すること
ができる。

【００１０】加工装置は、被削材に対しその設定項目に
基づき制御パルス列の出力に必要な数値を算出し、加工
回数だけ制御パルスを出力してＡＣサーボモータを回転
させる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を以下の順序で添付図面を
参照して詳細に説明する。１．加工方法２．制御方法３．加工装置 3.1 装置構成 3.2 工具及び被削材 3.3 加工条件と測定方法４．バリの生成状況の解析 4.1 １回転あたり送り量を一定にした貫通穴加工の場
合 4.2 １回転あたり送り量を制御した貫通穴加工の場合５．評価

【００１１】１．加工方法ワーク中、ビットが被削材に進入して貫通するまでの１
回転あたり送り量を抜け際で急激に減量して貫通穴を形
成し、加工完了時のバリ生成を抑制しようとするもので
ある。

【００１２】また、ビットの抜け際の最適減量位置は以
下（１）〜（４）の手順で決定される。（これらの手段
については後述の各項目のなかで説明する。）（１）１回転あたり送り量を一定にして貫通穴加工をお
こない、被削材に対するバリ生成状況を調べる。（２）上記結果に基づき貫通穴加工が可能で、かつ、バ
リ生成が最小となる１回転あたり送り量を決定する。（３）この１回転あたり送り量を抜け際での１回転あた
り送り量として設定し、減量位置を変化させて貫通穴加
工をおこなう。（４）上記結果に基づき最適減量位置を決定する。

【００１３】記載中、１回転あたり送り量は以下で定義
されるものである。１回転あたり送り量（ｆ）＝送り速度（Ｆ）／主軸回転
数（Ｎ） i.e. ｆ＝Ｆ／Ｎここで、次元を吟味すると、 [ mm rev^-1 ] = [ mm m
in^-1 rpm^-1 ]である。なお、rpm = [ rev min^-1 ]であ
る。

【００１４】２．制御方法被削材に対する以下（１）〜（７）の設定手順からな
り、ワーク全体がパーソナルコンピュータによって制御
又は管理される。（１）主軸回転数を設定する。（２）ビットの送り開始位置を設定する。（３）被削材の厚さを設定する。これら（１）〜（３）までは制御プログラムにおいて初
期設定される手順である。

【００１５】（４）ビットの進入際の１回転あたり送り
量を設定する。（５）ビットの抜け際の１回転あたり送り量を設定す
る。（６）１回転あたり送り量の減量位置を設定する。（７）上記（４）〜（６）の同一条件での繰り返し加工
回数を設定する。これら（４）〜（７）までは制御プログラムにおいて任
意設定される手順である。

【００１６】図１に制御プログラムのフロー図を示す。
すなわち、まず全体を通して使用する変数を宣言し、次
に進入際の１回転あたり送り量、抜け際の１回転あたり
送り量、減量位置及び加工回数を設定（制御データ入
力）する。そして、初期設定項目及び任意設定項目に基
づき制御パルス列の出力に必要な数値を算出し、加工回
数だけ制御パルスを出力してＡＣサーボモータを回転さ
せる。

【００１７】３．加工装置 3.1 装置構成図２に装置構成の概要図を示す。ここで、Ｘがワーク実
行手段、Ｙが駆動手段及びＺが制御手段である。ワーク
実行手段（Ｘ）の各部は、被削材１が１軸テーブル２に
上にアングルプレート３とロードセル４を介して設置し
た小型バイス５に固定されており、１軸テーブル２はＡ
Ｃサーボモータ６（Ｙ）によって駆動される。ビット７
は、軸受け８によって固定された低圧三相かご形モータ
９にカップリング10，11によって接続したドリルチャッ
ク12に取り付けている。

【００１８】駆動手段（Ｙ）は、ＡＣサーボモータ６で
あり、パーソナルコンピュータ20（Ｚ）の拡張スロット
に接続されたインタフェースボード（ディジタル入出力
ボード）24とサーボアンプ16を介して制御されるもので
ある。

【００１９】制御手段（Ｚ）は、パーソナルコンピュー
タ20を主とするものあって、加工条件の入力手段21と、
この入力データに基づく被削材ごとの制御パルス列の演
算手段22と、該パルス列の出力手段23及びインタフェー
スボード（ディジタル入出力ボード）24とを具備してな
り、上記ＡＣサーボモータ６（Ｙ）を制御し、かつ、ワ
ーク全体を管理するものである。

【００２０】3.2 工具及び被削材本実施例の工具は、比較試験を兼ねてビットＡ、Ｂ（高
速度工具鋼）及びビットＣ（超硬合金）の３種類とし、
それぞれ先端形状の異なるビットを使用した。これらの
ビットは、いずれも中心ぎりとけづめを有している。図
３に使用ビットの先端形状を示す。

【００２１】本実施例の被削材は、比較試験を兼ねて６
種類のボードを使用している。これらは、パーティクル
ボード系の３種；パーティクルボード（気乾比重0.6
6）、パーティクルボードを母材とする化粧紙ラミネー
ト板（同0.65）及び低圧メラミン樹脂化粧板（同0.67）
と、ＭＤＦ系の３種；ＭＤＦ（同0.72）、ＭＤＦを母材
とする化粧紙ラミネート板（同0.73）及び低圧メラミン
樹脂化粧板（同0.78）である。なお、各被削材の板厚は
15mmとし、他の寸法形状も統一している。

【００２２】3.3 加工条件と測定方法本実施例では、加工条件イ及び加工条件ロに基づいてお
こない、もって後述するバリの生成状況の解析及び評価
のための手段としている。なお、イ及びロに共通して主
軸回転数は3000rpm （一定）としている。

【００２３】加工条件イは、ビットが被削材に進入して
貫通するまでの１回転あたり送り量を一定に保ちながら
貫通穴加工をおこなうものであり、１回転あたり送り量
は、0.01、 0.025、0.05、0.075 及び 0.1[mm/rev]の５
通りを設定している。

【００２４】加工条件ロは、加工条件イにおいて貫通穴
加工が可能であり、かつバリの生成が最小となる１回転
送り量を、抜け際の１回転あたり送り量を設定し（後述
の4.2 ）、ビット進入際の１回転あたり送り量を 0.1[m
m/rev]にしてして貫通穴加工をおこなうものである。

【００２５】図４にビットのけづめの位置と貫通穴加工
中の１回転あたり送り量の関係を示す。ここでは、抜け
際の１回転あたり送り量を0.01[mm/rev]に設定した場合
の正味の穴加工における先の関係を例示している。図
中、減量位置（ｘ）はボード裏面からビットけづめまで
の距離で表すこととし、-1、-0.5、0 、+0.5、+1 [mm]
に変化させる。ただし、この距離の±はビットのけづめ
が被削材裏面から内側に位置する場合をマイナス側にし
ている。そして、減量位置によるバリの抑制状況の差異
を調べて、最適減量位置を検討する。

【００２６】生成したバリはその形状にあわせて、図５
に示すように、穴の軸方向については、被削材を基準と
して、盛り上がる場合には最大高さ（ｈ）を、はがれる
場合には最大深さ（ｄ）をそれぞれダイヤルゲージを用
いて測定する。穴の半径方向については、穴中心からの
最大広がり（ｗ）を測定する。測定具については適宜な
ものでよい。

【００２７】なお、切削抵抗については、本発明の装置
における小型バイス５底面に取り付けたロードセル４か
らの出力信号を動ひずみ測定器を介してデータレコーダ
に収録し、のちにアナライジングレコーダを用いてスラ
ストを求めるのであるが、これに関する説明は省略す
る。

【００２８】４．バリの生成状況の解析 4.1 １回転あたり送り量を一定にした貫通穴加工の場
合生成したバリは、被削材によってその形状を異にする
が、つぎの３種類に大別できる。これらバリの模式図を
図６に示す。

【００２９】図中（ａ）は盛り上がり形である。このタ
イプは穴周辺が小さく盛り上がるもので、ＭＤＦや化粧
紙ラミネートＭＤＦにみられる。図中（ｂ）は押し出し
形である。このタイプは穴周辺や穴全体を覆うように花
弁状のバリが生成するもので、パーティクルボードや化
粧紙ラミネートパーティクルボードにみられる。図中
（ｃ）ははがれ形である。このタイプは穴周辺がはがれ
落ちるもので、低圧メラミン樹脂化粧ＭＤＦや低圧メラ
ミン樹脂化粧パーティクルボードにみられる。とくに、
パーティクルボードでは、１回転あたり送り量が0.05[m
m/rev]以上になると、はがれ形と押し出し形との複合形
になる。

【００３０】バリ観察の結果、出現した被削材ごとのバ
リのタイプは、ビットＡ，Ｂ，Ｃによって変わらないこ
とから、ビットの刃先形状（先端形状）の違いによって
は影響を受けないといえる。

【００３１】また、上記いずれのタイプのバリについて
も、１回転あたり送り量の増加にともなって、バリの最
大高さ（ｈ）あるいは最大深さ（ｄ）、最大広がり
（ｗ）はいずれも大きくなる傾向を示す。ただし、これ
らの測定値は、ビットの先端形状の違いに大きく影響さ
れる。

【００３２】 4.2 １回転あたり送り量を制御した貫通穴加工の場合上記4.1 の実施結果から、バリが最も小さく、かつ、貫
通穴加工中に発煙などのトラブルが生じない１回転あた
り送り量として、ビットＡでは0.025[mm/rev]、ビット
Ｂでは0.01[mm/rev]及びビットＣでは0.01[mm/rev]ある
いは0.001[mm/rev] を得ることができた。

【００３３】そこで、抜け際の１回転あたり送り量を上
記の値に設定し、減量位置（ｘ）を-1、-0.5、0 、+0.
5、+1 [mm] に変化させた貫通穴加工でのバリの測定結
果の一例を図７、図８及び図９に示す。図７は、ビット
Ａで抜け際の１回転あたり送り量を 0.025[mm/rev]に設
定して被削材をＭＤＦ系としたものである。図８は、ビ
ットＢで抜け際の１回転あたり送り量を 0.01[mm/rev]
に設定して被削材をパーティクルボード系としたもので
ある。図９は、ビットＣで抜け際の１回転あたり送り量
を 0.001[mm/rev]に設定して被削材をＭＤＦ系としたも
のである。

【００３４】各図に共通して、上記により貫通穴加工し
た場合のバリの最大高さないしは最大深さ又は最大広が
りの測定値を減量位置の変化とともに示している。な
お、バリの最大高さないしは最大深さは各図（ａ）で同
軸（縦軸）上に示すことにし、同図のプラス側に最大高
さを、マイナス側に最大深さをプロットしている。

【００３５】各図から看てとれるように、バリの測定値
（生成）は、-1〜0 [mm]の間では、減量位置が被削材の
裏面に近い方が大きくなっている。また、+0.5[mm]、+1
[mm]ではこれよりもさらに大きな値を示し、けづめが被
削材を貫通したのちに１回転あたり送り量を減量しても
バリの抑制効果は認められない。さらに、-1[mm]と-0.5
[mm]でのバリの大きさを比較すると、-1[mm]の場合の方
がやや小さいが、測定値に顕著な差がみられないことか
ら、正味切削時間を考慮すると-0.5[mm]が最適減量位置
であると判断される。

【００３６】５．評価上述した実施例とともに、ビットのけづめが被削材を貫
通する手前0.5 [mm]の位置がこれら被削材における最適
減量位置であり、この位置で１回転あたり送り量を急激
に減量すると、バリ生成が効率よく抑制できるといえ
る。なお、この減量の程度は、上記 4.2で設定した0.01
〜0.025[mm/rev](場合によっては0.001[mm/rev] ）が妥
当である。

【００３７】

【発明の効果】本発明は以上の構成よりなるものであ
り、これら加工方法及び制御方法並びに加工装置によれ
ば、種々の被削材に対し一様にバリ生成を抑制できると
いう効果を奏する。また、ワーク全体を機器の管理下に
おくことができる。このことにより、バリ生成に関する
加工精度上の問題が根本的に解消される。しかも、加工
時間の大幅な延長をともなうことを要しないで貫通穴加
工を完了できるので、産業上極めて有用であり、高い価
値を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である制御プログラムのフロ
ー図である。

【図２】本発明の一実施例である装置構成の概要図であ
る。

【図３】本発明の一実施例に使用したビットの先端形状
を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施例におけるビットのけづめ位置
と貫通穴加工中の１回転あたり送り量の関係を示す説明
図である。

【図５】本発明の一実施例におけるバリの測定方法を示
す説明図である。

【図６】本発明の一実施例におけるバリの生成状況及び
タイプを説明する模式図である。

【図７】本発明の一実施例においてビットＡを使用し被
削材をＭＤＦ系とした場合の１回転あたり送り量とバリ
の生成状況（測定値）の関係を示す説明図である。

【図８】同じくビットＢを使用し被削材をパーティクル
ボード系とした場合の説明図である。

【図９】同じくビットＣを使用し被削材をＭＤＦ系とし
た場合の説明図である。

【符号の説明】

Ｘワーク実行手段Ｙ駆動手段Ｚ制御手段１被削材６ＡＣサーボモータ７ビット 16 サーボアンプ 20 パーソナルコンピュータ 21 入力手段（キーボード） 22 演算手段 23 出力手段 24 インタフェースボード（ディジタル入出力ボード）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木質材料の貫通穴加工において、ビット
が被削材表面から進入して裏面に貫通するまでのワーク
中に、ビットの１回転あたり送り量をけづめが被削材裏
面に達する手前の抜け際で急激に減量して貫通穴を形成
し、加工完了時のバリ生成を抑制することを特徴とする
木質材料の貫通穴加工方法。
【請求項２】上記抜け際での最適減量位置が、以下の
手順で決定されることを特徴とする請求項１記載の木質
材料の貫通穴加工方法。（１）１回転あたり送り量を一定にして貫通穴加工をお
こない、被削材に対するバリ生成状況を調べる。（２）上記結果に基づき貫通穴加工が可能で、かつ、バ
リ生成が最小となる１回転あたり送り量を決定する。（３）この１回転あたり送り量を抜け際での１回転あた
り送り量として設定し、減量位置を変化させて貫通穴加
工をおこなう。（４）上記結果に基づき最適減量位置を決定する。
【請求項３】木質材料の貫通穴加工において、被削材
に対し以下の設定手順を包含し、貫通穴加工を繰り返し
制御することを特徴とする木質材料の貫通穴加工制御方
法。（１）主軸回転数を設定する。（２）ビットの送り開始位置を設定する。（３）被削材の厚さを設定する。（４）ビットの進入際の１回転あたり送り量を設定す
る。（５）ビットの抜け際の１回転あたり送り量を設定す
る。（６）１回転あたり送り量の減量位置を設定する。（７）上記（４）〜（６）の同一条件での繰り返し加工
回数を設定する。
【請求項４】木質材料の貫通穴加工装置において、少
なくともワーク実行手段、駆動手段及び制御手段から構
成され、前記駆動手段がサーボアンプを含むＡＣサーボ
モータとされるとともに、前記制御手段が加工条件等の
入力手段と、該入力データに基づく被削材ごとの制御パ
ルス列の演算手段と、該パルス列の出力手段及びインタ
フェースボードとを具備することを特徴とする木質材料
の貫通穴加工装置。