(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークと前記ワークに穴を形成する工具との間で相対的な回転運動および相対的な送り運動を行わせる駆動装置を制御する制御装置を備える穴あけ加工装置による穴あけ加工制御方法において、
前記ワークは、材質が異なる材料により形成されていることで区分され複数である所定数の形成領域を有し、
前記制御装置による前記駆動装置の駆動制御工程は、前記工具に作用する負荷トルクを検出する負荷トルク検出ステップと、前記ワークに対する穴あけ加工の加工開始を判定する加工開始判定ステップと、２以上の前記形成領域を、前記加工開始と前記負荷トルクの変化とに基づいて、前記送り運動の方向である送り方向に配列されている２以上の加工対象層として穴あけ加工の順にそれぞれ判定する加工対象層判定ステップと、前記加工対象層判定ステップで判定された前記加工対象層を形成している材料に対応した前記回転運動の回転速度および前記送り運動の送り速度を決定する加工条件決定ステップとを含み、
前記工具は、前記２以上の加工対象層に亘って前記穴を形成し、
前記２以上の加工対象層は、予め設定された所定の減速加工対象層を有し、
前記駆動制御工程は、前記所定の減速加工対象層において前記工具が当該所定の減速加工対象層を貫通する間際の貫通間際位置にあることを判定する貫通間際判定ステップと、前記送り速度を前記所定の減速加工対象層での加工前進速度よりも低速の低速前進速度とする送り速度減速ステップとを含み、
前記制御装置は、前記工具が前記貫通間際位置から前記所定の減速加工対象層を貫通するまで前記低速前進速度で前進するように前記駆動装置を制御することを特徴とする穴あけ加工制御方法。
【請求項２】
ワークと前記ワークに穴を形成する工具との間で相対的な回転運動および相対的な送り運動を行わせる駆動装置を制御する制御装置を備える穴あけ加工装置による穴あけ加工制御方法において、
前記ワークは、材質が異なる材料により形成されていることで区分され複数である所定数の形成領域を有し、
前記制御装置による前記駆動装置の駆動制御工程は、前記工具に作用する負荷トルクを検出する負荷トルク検出ステップと、前記ワークに対する穴あけ加工の加工開始を判定する加工開始判定ステップと、２以上の前記形成領域を、前記加工開始と前記負荷トルクの変化とに基づいて、前記送り運動の方向である送り方向に配列されている２以上の加工対象層として穴あけ加工の順にそれぞれ判定する加工対象層判定ステップと、前記加工対象層判定ステップで判定された前記加工対象層を形成している材料に対応した前記回転運動の回転速度および前記送り運動の送り速度を決定する加工条件決定ステップとを含み、
前記工具は、前記２以上の加工対象層に亘って前記穴を形成し、
前記制御装置には、前記加工対象層に対応して、前記送り運動のステップフィード加工を行うためのステップフィード用負荷トルクとステップフィード用加工時間との関係が設定され、
前記制御装置は、前記ステップフィード加工における前記ワークと前記工具との当接を前記負荷トルクの変化に基づいて判定することを特徴とする穴あけ加工制御方法。
【請求項３】
前記制御装置は、前記加工開始判定ステップにおいて、前記ワークと前記工具との当接を前記負荷トルクの変化に基づいて判定することにより前記加工開始を判定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の穴あけ加工制御方法。
【請求項４】
前記穴は、前記ワークを貫通する貫通穴であり、
前記２以上の加工対象層は、前記穴の終端開口が形成される加工終了層を有し、
駆動制御工程は、前記工具が前記ワークを貫通して穴あけ加工を終了する加工終了位置を検出する加工終了位置検出ステップを含み、
前記貫通間際判定ステップは、前記加工終了層を判定する加工終了層判定ステップと、前記負荷トルクが所定減少率以上で減少したことを判定する負荷トルク減少判定ステップとを含み、
前記制御装置は、前記貫通間際判定ステップにおいて、前記加工終了層において前記所定減少率以上の前記負荷トルクの減少が判定されたとき、前記工具が前記貫通間際位置にあると判定することを特徴とする請求項１記載の穴あけ加工制御方法。
【請求項５】
前記２以上の加工対象層において、穴あけ加工の順に先後の位置関係で隣接して配列されている２つの前記加工対象層を先行加工対象層および後続加工対象層とするとき、
前記駆動制御工程は、前記先行加工対象層の穴あけ加工中に、前記負荷トルクが所定トルク以上になったときに、前記工具によるスラスト力を低減すべく前記先行加工対象層での前記送り速度よりも低速のスラスト力低減用前進速度とするスラスト力低減ステップを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の穴あけ加工制御方法。
【請求項６】
前記制御装置は、前記加工対象層判定ステップにおいて、前記負荷トルクに対する前記負荷トルクの変動トルク量の割合であるトルク変動率の絶対値が所定変動率以上であるか否かに基づいて前記各加工対象層を判定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の穴あけ加工制御方法。
【請求項７】
前記制御装置は、前記加工対象層判定ステップで判定された直後の前記加工対象層における前記回転速度または前記送り速度が、前記加工条件決定ステップで決定された設定回転速度または設定送り速度まで、前記加工対象層判定ステップでの判定直前の前記回転速度または前記送り速度から徐々に増加または徐々に減少するように、前記駆動装置を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の穴あけ加工制御方法。
【請求項８】
ワークの２以上の加工対象層に亘って穴を形成する工具と、前記ワークと前記工具との間で相対的な回転運動および相対的な送り運動を行わせる駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御装置とを備える穴あけ加工装置において、
前記ワークは、材質が異なる材料により形成されていることで区分され複数である所定数の形成領域を有し、
前記制御装置は、前記工具に作用する負荷トルクを検出する負荷トルク検出手段と、前記ワークに対する穴あけ加工の加工開始を判定する加工開始判定手段と、２以上の前記形成領域を、前記加工開始と前記負荷トルクの変化とに基づいて、前記送り運動の方向である送り方向に配列されている２以上の加工対象層として穴あけ加工の順にそれぞれ判定する加工対象層判定手段と、前記加工対象層判定手段で判定された前記加工対象層を形成している材料に対応した回転速度および送り速度を決定する加工条件決定手段と、前記工具が前記２以上の加工対象層に亘って前記穴を形成するように前記回転速度の前記回転運動および前記送り速度の前記送り運動を行わせるように前記駆動装置を制御する駆動制御手段を備え、
前記２以上の加工対象層は、予め設定された所定の減速加工対象層を有し、
前記駆動制御手段は、前記所定の減速加工対象層において前記工具が当該所定の減速加工対象層を貫通する間際の貫通間際位置にあることを判定する貫通間際判定ステップと、前記送り速度を前記所定の減速加工対象層での加工前進速度よりも低速の低速前進速度とする送り速度減速ステップと、を実行し、
前記制御装置は、前記工具が前記貫通間際位置から前記所定の減速加工対象層を貫通するまで前記低速前進速度で前進するように前記駆動装置を制御することを特徴とする穴あけ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークと工具との相対的な回転運動・送り運動により、ワークに穴を形成する穴あけ加工制御方法および穴あけ加工装置に関し、より詳細には、異なる材質の材料により形成されていることで区分される複数の形成領域を有するワーク（例えば、積層体）に穴を形成する穴あけ加工制御方法および穴あけ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークに穴を形成するために、ワークと工具（例えば、ドリル）とに相対的な回転運動および送り運動を行わせる駆動装置を備える穴あけ加工装置は知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。
このような穴あけ加工装置によりワークに穴が形成される場合、ワークの形成材料の材質や穴の深さなどに応じて、加工精度や加工効率の向上または切削工具の保護を図る観点から、ワークと工具との間での回転運動の回転速度または送り運動の送り速度を含む加工条件が、予めパターン化されて設定され（例えば、特許文献２参照）、また、穴あけ加工中の工具に作用する負荷トルクに応じて設定される（例えば、特許文献３〜５参照）。さらに、深い穴を形成するために、工具を暫定的に後退させて切粉を排出した後に、再度前進させるステップフィード加工が行われることもある（例えば特許文献２，３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５０９４２号公報
【特許文献２】特開平５−５０３１１号公報
【特許文献３】特公平５−２１６８３号公報
【特許文献４】特開２００４−１１２０号公報
【特許文献５】特開２００２−１２０２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、穴あけ加工の対象となるワークが、異なる材質の材料により形成されることで区分される複数の形成領域を有する場合（例えば、互いに接する層が異なる材質の材料により形成されることで区分される複数の形成層で構成される積層体である場合）、加工精度や加工効率の向上、工具の保護、または加工後のワークの品質（例えば、バリの有無）向上などの観点から各領域を形成する材料に好適な加工条件で穴あけ加工を行うことが望ましい。
また、強度に優れ、かつ軽量な複合材料の普及に伴い、複合材料、例えば、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics  炭素繊維強化プラスチック）と金属とで構成される積層体などの積層構造を有する部材に穴あけ加工が施された構造物も多くなっている。
【０００５】
しかしながら、このように異なる材質の材料により形成されることで区分される複数の領域を有するワークに対して、各形成領域での穴あけ加工の開始の度に、作業者が、該形成領域に対応する加工条件の設定や予め設定された加工条件の選択を行うのでは、手間がかかり、加工効率の低下を招来する。また、穴がワークを貫通する場合のバリやケバなどの発生や、互いに接する形成領域間または層間での剥離の発生など、穴が形成されたワークの品質を低下させる形状の発生を防止することが望ましい。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、異なる材質の材料により形成されていることで区分される複数の形成領域を有するワークに穴を形成するために、穴が形成される２以上の加工対象層を自動的に判別可能とすると共に、加工対象層毎に設定された加工条件での穴あけ加工の容易化および加工効率の向上を図ることを目的とする。
さらに、本発明は、穴あけ加工装置のコスト削減を図ること、および、穴が形成されたワークの品質の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、ワーク（５０，６０）と前記ワーク（５０，６０）に穴（７０）を形成する工具（４）との間で相対的な回転運動および相対的な送り運動を行わせる駆動装置（７，８）を制御する制御装置（１５）を備える穴あけ加工装置による穴あけ加工制御方法において、前記ワーク（５０，６０）は、材質が異なる材料により形成されていることで区分され複数である所定数の形成領域（５１〜５６；６１，６２）を有し、前記制御装置（１５）による前記駆動装置（７，８）の駆動制御工程は、前記工具（４）に作用する負荷トルク（Ｔ）を検出する負荷トルク検出ステップ（Ｓ１１）と、前記ワーク（５０，６０）に対する穴あけ加工の加工開始を判定する加工開始判定ステップ（Ｓ１２）と、２以上の前記形成領域（５１〜５６；６１，６２）を、前記加工開始と前記負荷トルク（Ｔ）の変化とに基づいて、前記送り運動の方向である送り方向に配列されている２以上の加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）として穴あけ加工の順にそれぞれ判定する加工対象層判定ステップ（Ｓ１３，Ｓ１８）と、前記加工対象層判定ステップ（Ｓ１３，Ｓ１８）で判定された前記加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）を形成している材料に対応した前記回転運動の回転速度（Ｓ）および前記送り運動の送り速度（Ｆ）を決定する加工条件決定ステップ（Ｓ１４）とを含み、前記工具（４）は、前記２以上の加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）に亘って前記穴（７０）を形成し、前記２以上の加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）は、予め設定された所定の減速加工対象層（５６ａ，６１ｂ）を有し、前記駆動制御工程は、前記加工終了層（５６ａ，６１ｂ）において前記工具（４）が当該所定の減速加工対象層（５６ａ，６１ｂ）を貫通する間際の貫通間際位置（Ｐａ）にあることを判定する貫通間際判定ステップ（Ｓ１５，Ｓ２１）と、前記送り速度（Ｆ）を所定の減速加工対象層（５６ａ，６１ｂ）での加工前進速度よりも低速の低速前進速度とする送り速度減速ステップ（Ｓ２４）とを含み、前記制御装置（１５）は、前記工具（４）が前記貫通間際位置（Ｐａ）から所定の減速加工対象層（５６ａ，６１ｂ）を貫通するまで前記低速前進速度で前進するように前記駆動装置（７，８）を制御する穴あけ加工制御方法である。
これによれば、異なる材質の材料で形成されている所定数の形成領域を有するワークにおいて、穴あけ加工が行われる２以上の加工対象層が、工具に作用する負荷トルクの検出を通じて自動的に判定され、さらに判定された各加工対象層に対しては、加工条件決定手段が決定する加工対象層毎に対応した加工条件で穴あけ加工を行うことができる。この結果、穴が形成される２以上の加工対象層について、各加工対象層の厚さに対応させて、送り方向での加工対象層の位置を加工対象層毎に予め設定することや、送り運動の送り量を加工対象層が切り替わる度に設定する必要がないので、穴あけ加工の効率の向上が可能になる。
また、工具が、ワークの所定の減速加工対象層内での貫通間際位置から、所定の減速加工対象層を貫通するまでは、該所定の減速加工対象層に対する加工前進速度よりも低速の低速前進速度で送り運動が行われるので、所定の減速加工対象層におけるバリやケバなどの品質低下形状の発生を抑制できて、穴が形成されたワークの品質が向上する。
所定の減速加工対象層とは、前記穴の終端開口が形成される加工終了層であってもいいし、加工終了層以外の加工対象層である特定加工対象層であってもよい。
請求項２記載の発明は、ワークと前記ワークに穴を形成する工具との間で相対的な回転運動および相対的な送り運動を行わせる駆動装置を制御する制御装置を備える穴あけ加工装置による穴あけ加工制御方法において、前記ワークは、材質が異なる材料により形成されていることで区分され複数である所定数の形成領域を有し、前記制御装置による前記駆動装置の駆動制御工程は、前記工具に作用する負荷トルクを検出する負荷トルク検出ステップと、前記ワークに対する穴あけ加工の加工開始を判定する加工開始判定ステップと、２以上の前記形成領域を、前記加工開始と前記負荷トルクの変化とに基づいて、前記送り運動の方向である送り方向に配列されている２以上の加工対象層として穴あけ加工の順にそれぞれ判定する加工対象層判定ステップと、前記加工対象層判定ステップで判定された前記加工対象層を形成している材料に対応した前記回転運動の回転速度および前記送り運動の送り速度を決定する加工条件決定ステップとを含み、前記工具は、前記２以上の加工対象層に亘って前記穴を形成し、前記制御装置には、前記加工対象層に対応して、前記送り運動のステップフィード加工を行うためのステップフィード用負荷トルクとステップフィード用加工時間との関係が設定され、前記制御装置は、前記ステップフィード加工における前記ワークと前記工具との当接を前記負荷トルクの変化に基づいて判定することを特徴とする。
これによれば、２以上の加工対象層の少なくとも１つに深穴加工が必要になる場合にも、加工屑を除去しながら穴あけ加工を行うステップフィード加工が行われるので、材質が異なる材料で形成された所定数の形成領域を有するワークに対して、高精度の穴あけ加工が可能になる。しかも、負荷トルクを利用してワークと工具との当接、したがって穴あけ加工の再開が判定されるので、ワークと工具とが当接するまでの送り量の設定が不要になって、加工効率の向上に寄与する。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の穴あけ加工制御方法において、前記制御装置（１５）は、前記加工開始判定ステップ（Ｓ１２）において、前記ワーク（５０，６０）と前記工具（４）との当接を前記負荷トルク（Ｔ）の変化に基づいて判定することにより前記加工開始を判定するものである。
これによれば、加工対象層を判定するために検出される負荷トルクを利用して穴あけ加工の加工開始が判定されるので、該加工開始を判定するための専用の検出手段が不要になり、穴あけ加工装置のコスト削減が可能になる。また、送り方向での工具の初期位置とワークとの間の距離の調整やワークと工具とが当接するまでの送り量の設定が不要になるので、加工効率の向上に寄与する。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の穴あけ加工制御方法において、前記穴（７０）は、前記ワーク（５０，６０）を貫通する貫通穴であり、前記２以上の加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）は、前記穴（７０）の終端開口（７１）が形成される加工終了層（５６ａ，６１ｂ）を有し、前記貫通間際判定ステップ（Ｓ１５，Ｓ２１）は、前記加工終了層（５６ａ，６１ｂ）を判定する加工終了層判定ステップ（Ｓ１５）と、前記負荷トルク（Ｔ）が所定減少率以上で減少したことを判定する負荷トルク減少判定ステップ（Ｓ２１）とを含み、前記制御装置（１５）は、前記貫通間際判定ステップ（Ｓ１５，Ｓ２１）において、前記加工終了層（５６ａ，６１ｂ）において前記所定減少率以上の前記負荷トルク（Ｔ）の減少が判定されたとき、前記工具（４）が前記貫通間際位置（Ｐａ）にあると判定するものである。
【００１０】
請求項４記載の発明によれば、２以上の加工対象層を有するワークにおいて、加工対象層判定ステップにより加工終了層が自動的に判定され、しかも加工対象層を判定するために検出される負荷トルクを利用して該加工終了層における工具の貫通間際位置が判定されるので、貫通間際位置を判定するための専用の検出手段が不要になり、穴あけ加工装置のコストの削減が可能になる。さらに、貫通間際位置を判定するための送り量の設定が不要になって、加工効率の向上に寄与する。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の穴あけ加工制御方法において、前記２以上の加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）において、穴あけ加工の順に先後の位置関係で隣接して配列されている２つの前記加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）を先行加工対象層および後続加工対象層とするとき、前記駆動制御工程は、前記先行加工対象層の穴あけ加工中に、前記負荷トルク（Ｔ）が所定トルク以上になったときに、前記工具（４）によるスラスト力を低減すべく前記先行加工対象層での前記送り速度（Ｆ）よりも低速のスラスト力低減用前進速度とするスラスト力低減ステップ（Ｓ１６，Ｓ１７）を含むものである。
これによれば、加工条件決定ステップで決定された先行加工対象層での送り速度がスラスト力低減用前進速度まで減速されることにより、後続加工対象層に作用するドリルのスラスト力が低減するので、該スラスト力の作用による後続加工対象層の撓みが抑制されて、先行加工対象層および後続加工対象層間での層間剥離の発生を抑制できて、穴が形成されたワークの品質が向上する。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の穴あけ加工制御方法において、前記制御装置（１５）は、前記加工対象層判定ステップ（Ｓ１３，Ｓ１８）において、前記負荷トルク（Ｔ）に対する前記負荷トルク（Ｔ）の変動トルク量の割合であるトルク変動率（ΔＴ）の絶対値が所定変動率以上であるか否かに基づいて前記各加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）を判定するものである。
これによれば、負荷トルクの相対値であるトルク変動率の変化に基づいて加工対象層が判定されるので、負荷トルクの絶対値の変化に応じて加工対象層を判定する場合に比べて、経年変化による工具の摩耗時にも、加工対象層の良好な判定精度を確保できる。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の穴あけ加工制御方法において、前記制御装置（１５）は、前記加工対象層判定ステップ（Ｓ１３，Ｓ１８）で判定された直後の前記加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）における前記回転速度（Ｓ）または前記送り速度（Ｆ）が、前記加工条件決定ステップ（Ｓ１４）で決定された設定回転速度（Ｓ１〜Ｓ６）または設定送り速度（Ｆ１〜Ｆ６）まで、前記加工対象層判定ステップ（Ｓ１３，Ｓ１８）での判定直前の前記回転速度（Ｓ）または前記送り速度（Ｆ）から徐々に増加または徐々に減少するように、前記駆動装置（７，８）を制御するものである。
これによれば、加工対象層判定ステップで判定された加工対象層に穴あけ加工が開始される際に、該加工対象層における回転速度または送り速度が、加工対象層判定ステップでの加工対象層の判定直前の回転速度または送り速度から徐々に変化した後に前記設定回転速度または前記設定送り速度に達するので、穴の加工精度が向上して、ワークの品質が向上する。
【００１５】
請求項８記載の発明は、ワーク（５０，６０）の２以上の加工対象層に亘って穴を形成する工具（４）と、前記ワーク（５０，６０）と前記工具（４）との間で相対的な回転運動および相対的な送り運動を行わせる駆動装置（７，８）と、前記駆動装置（７，８）を制御する制御装置（１５）とを備える穴あけ加工装置において、前記ワーク（５０，６０）は、材質が異なる材料により形成されていることで区分される複数である所定数の形成領域（５１〜５６；６１，６２）を有し、前記制御装置（１５）は、前記工具（４）に作用する負荷トルク（Ｔ）を検出する負荷トルク検出手段（２２）と、前記ワーク（５０，６０）に対する穴あけ加工の加工開始を判定する加工開始判定手段（３１）と、２以上の前記形成領域（５１〜５６；６１，６２）を、前記加工開始と前記負荷トルク（Ｔ）の変化とに基づいて、前記送り運動の方向である送り方向に配列されている２以上の加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）として穴あけ加工の順にそれぞれ判定する加工対象層判定手段（３３）と、前記加工対象層判定手段（３３）で判定された前記加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）を形成している材料に対応した回転速度（Ｓ）および送り速度（Ｆ）を決定する加工条件決定手段（３４）と、前記工具（４）が前記２以上の加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）に亘って前記穴（７０）を形成するように前記回転速度（Ｓ）の前記回転運動および前記送り速度（Ｆ）の前記送り運動を行わせるように前記駆動装置（７，８）を制御する駆動制御手段（４１，４２）を備え、
前記２以上の加工対象層（５１ａ〜５６ａ；６１ａ，６２ａ，６１ｂ）は、予め設定された所定の減速加工対象層（５６ａ，６１ｂ）を有し、前記駆動制御工程は、前記加工終了層（５６ａ，６１ｂ）において前記工具（４）が当該所定の減速加工対象層（５６ａ，６１ｂ）を貫通する間際の貫通間際位置（Ｐａ）にあることを判定する貫通間際判定ステップ（Ｓ１５，Ｓ２１）と、前記送り速度（Ｆ）を所定の減速加工対象層（５６ａ，６１ｂ）での加工前進速度よりも低速の低速前進速度とする送り速度減速ステップ（Ｓ２４）と、を実行し、前記制御装置（１５）は、前記工具（４）が前記貫通間際位置（Ｐａ）から所定の減速加工対象層（５６ａ，６１ｂ）を貫通するまで前記低速前進速度で前進するように前記駆動装置（７，８）を制御することを特徴とする。
これによれば、請求項１記載の発明と同様の作用および効果が奏される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、異なる材質の材料により形成されていることで区分される複数の形成領域を有するワークに穴を形成するために、穴が形成される２以上の加工対象層の自動的な判別が可能になると共に、加工対象層毎に設定された加工条件での穴あけ加工が容易になり、加工効率の向上が可能になる。
さらに、本発明によれば、穴あけ加工装置のコスト削減が可能になり、また穴が形成されたワークの品質の向上が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る穴あけ加工装置の一部を模式的に示す図であり、（ａ）は、穴あけ加工装置の要部正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ矢視図である。
【図２】図１の穴あけ加工装置により加工されるワークを説明する図であり、（ａ）は、ワークの要部断面を示し、（ｂ）は、（ａ）のドリルの先端付近の拡大図であり、（ｃ）は、ワークの加工対象層毎の材料、設定回転速度および設定送り速度を示す。
【図３】図１の穴あけ加工装置の制御盤の要部ブロック図である。
【図４】図１の穴あけ加工装置の制御盤による駆動装置の駆動制御工程の要部を説明するフローチャートの一部である。
【図５】図４のフローチャートの残部である。
【図６】図１図の穴あけ加工装置に加工される別のワークの、図２（ａ）に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明の実施形態に係る穴あけ加工装置１は、ワーク５０が位置決めされて固定される載置台３とワーク５０に貫通穴である穴７０を形成する切削用の工具としてのドリル４とを備える穴あけ加工機２と、穴あけ加工機２を制御する制御装置１５とを備える。制御装置１５は、中央演算処理装置を備える制御盤１６と、穴あけ加工機２による加工条件およびワーク５０に関する情報を含む加工データを作業者が予め設定するための操作部としての操作盤１７とを備える。操作盤１７を通じて入力された前記加工データは、制御装置１５の記憶装置に記憶される。
【００１９】
穴あけ加工機２は、載置台３およびドリル４のほかに、支持台またはロボット（図示されず）に固定されて支持されるハウジング５と、ハウジング５に設けられたガイド部材（図示されず）により案内されて送り方向に平行に往復運動可能な保持体としてのラム６と、ラム６に設けられてドリル４を回転駆動する主軸駆動装置としての電動モータである主軸モータ７と、ラム６を送り方向に駆動する送り駆動装置としての電動モータである送りモータ８と、主軸モータ７の回転をドリル４に伝達する主軸用伝達機構９と、送りモータ８の駆動力をラム６に伝達する送り用伝達機構１０とを備える。
ラム６、両モータ７，８および両伝達機構９，１０は、ハウジング５内に収納される。ドリル４は、主軸用伝達機構９および主軸モータ７を介してラム６に保持され、送りモータ８に駆動されてラム６、主軸モータ７および主軸用伝達機構９と共に送り方向に移動する。
ここで、送り方向は、主軸用伝達機構９が備える主軸９ａの回転中心線でもあるドリル４の回転中心線に平行であり、穴あけ加工の方向である前進方向と、前進方向とは反対方向の後退方向とからなるとする。
【００２０】
主軸モータ７は、ドリル４に回転切削運動である回転運動を行わせることにより、ワーク５０とドリル４との間で相対的な回転運動を行わせ、送りモータ８は、ドリル４に送り運動を行わせることにより、ワーク５０とドリル４との間で相対的な送り運動を行わせる。ここで、主軸モータ７および送りモータ８は、穴あけ加工機２の駆動装置を構成する。
また、送りモータ８は、該送りモータ８に作用するトルクを制限するトルクリミッタ８ａを有する。トルクリミッタ８ａは、前記トルクの上限値であるリミット値を設定するための力（例えば磁気力）を調整することにより、該リミット値を変更可能になっている。
【００２１】
主軸用伝達機構９は、主軸モータ７の回転軸に連結された主軸９ａと、該主軸９ａと一体に回転するように主軸９ａの先端に設けられてドリル４が着脱可能に装着されるチャック９ｂとを備える。主軸モータ７および主軸９ａは、筒状のラム６内に収納される。
送り用伝達機構１０は、送りモータ８の回転軸に減速機構１０ａを介して連結されたボールネジ１０ｃおよび該ボールネジ１０ｃに螺合するボールナット１０ｄから構成されるボールネジ機構１０ｂと、ラム６に連結されると共にボールナット１０ｄと一体に送り方向に移動するサポータ１０ｅとを備え、送りモータ８の回転運動を、送り方向でのラム６、主軸モータ７、主軸９ａ、チャック９ｂおよびドリル４の並進運動に変換する。このため、ドリル４は、送りモータ８により駆動されて、送り方向に最大ストロークＡの範囲で移動可能である。図１（ｂ）には、最大ストロークＡだけ移動したときのドリル４、チャック９ｂおよびラム６の各一部が二点鎖線で示されている。
【００２２】
図２を併せて参照すると、ワーク５０は、異なる材質の材料により形成されることで区分され複数である所定数の、ここでは６つの形成領域としての形成層５１〜５６からなる積層構造を有する積層体であり、穴あけ加工の加工開始側から順に、第１〜第６形成層５１〜５６を有する。第１〜第６形成層５１〜５６において、ドリル４の送り方向で隣接する形成層５１，５２；５２，５３；５３，５４；５４，５５；５５，５６同士は互いに接触している。
【００２３】
第１，３，５形成層５１，５３，５５は、第１材料である第１金属としてのチタン合金またはチタンを材料（図２（ｃ）ではチタンと表示。）として形成され、第２，６形成層５２，５６は、第２材料である第２金属としてのアルミニウム合金またはアルミニウムを材料（図２（ｃ）ではアルミと表示。）として形成され、第４形成層５４は、第３材料である非金属材料としての複合材料、ここではＣＦＲＰを材料として形成されている。
そして、第１〜第６形成層５１〜５６は、穴７０が形成される部位である第１〜第６加工対象層５１ａ〜５６ａをそれぞれ有する。したがって、各加工対象層５１ａ〜５６ａは、穴７０が形成されたワーク５０において該穴７０の周辺部位である。
また、ワーク５０を形成する異なる材質の２以上の材料の種類の組合せは任意であり、送り方向で隣接する加工対象層の材料の種類の組合せも任意である。
【００２４】
図２（ａ）に示されるように、ドリル４が、穴あけ加工を開始するために前進を開始する初期位置Ｐｓから、穴あけ加工が終了してドリル４の前進が終了する加工終了位置Ｐｆまでの距離を加工ストロークＢとするとき、該加工ストロークＢ内には、ワーク５０と、ドリル４が初期位置Ｐｓ（すなわち、前進開始位置）からワーク５０の第１加工対象層５１ａに当接するまでのアプローチ層Ｌｓと、ドリル４がワーク５０の第６加工対象層５６ａを貫通した後に第６加工対象層５６ａから加工終了位置Ｐｆ（すなわち、前進終了位置）に達するまでの貫通後前進層Ｌｆとが存する。アプローチ層Ｌｓおよび貫通後前進層Ｌｆは、ワーク５０での穴あけ加工の対象となる層に相当しない非加工層である空気層である。
【００２５】
また、穴７０は、第１〜第６加工対象層５１ａ〜５６ａのそれぞれを貫通して、第１加工対象層５１ａから第６加工対象層５６ａに亘って貫通して形成される。このため、第１加工対象層５１ａは、ワーク５０において穴あけ加工が開始される加工開始層であり、第６加工対象層５６ａは、穴７０の終端部としての終端開口７１が形成されて穴あけ加工が終了する加工終了層である。
【００２６】
図３を参照すると、制御盤１６（図１参照）は、穴あけ加工機２の状態を検出する検出部２０と、各モータ７，８の作動を制御する制御部３０とを備える。
検出部２０は、送り運動をする部材であるドリル４（または主軸９ａ）の、送り方向での位置を検出する送り位置検出手段２１と、送り運動の過程においてドリル４に作用する負荷トルクＴを検出する負荷トルク検出手段２２と、回転運動をするドリル４（または主軸９ａ）の回転速度Ｓ（図２（ｃ）参照）として主軸モータ７の主軸回転速度を検出する主軸回転速度検出手段２３と、ドリル４（または主軸９ａ）の送り速度Ｆ（図２（ｃ）参照）としての送りモータ８の送り回転速度を検出する送り速度検出手段２４とを備える。
【００２７】
負荷トルク検出手段２２は、送りモータ８を駆動するためのモータ駆動信号値である電流値（以下、「モータ電流値」という。）を検出してドリル４の負荷トルクＴを検出する。より具体的には、モータ電流値を所定の一定時間間隔毎に所定のサンプリング回数に亘ってサンプリングして、該サンプリング回数での移動平均法による平均値を負荷トルクＴとする。
【００２８】
図２を併せて参照すると、例えばエンコーダにより構成される送り位置検出手段２１は、原点としての初期位置Ｐｓを検出すると共に、該初期位置Ｐｓに対する送り方向でのドリル４の位置を検出する。ここで、初期位置Ｐｓは、ドリル４の先端４ａが送り方向でワーク５０から所定のアプローチ距離Ｄｓだけ離隔した位置として予め設定される。さらに、送り位置検出手段２１は、ドリル４による穴あけ加工の加工終了位置Ｐｆを検出する。該加工終了位置Ｐｆは、この実施形態では、ワーク５０を貫通したドリル４の先端４ａが、送り方向でワーク５０から所定の貫通距離Ｄｆだけ離隔した位置である。
この実施形態において、送り方向でのドリル４の位置は、ドリル４と一体に送り方向に移動するサポータ１０ｅ、ラム６および主軸９ａ（いずれも図１参照）の、送り方向での位置と等価である。
【００２９】
制御部３０は、ワーク５０とドリル４との当接を判定することで穴あけ加工の加工開始を判定する加工開始判定手段３１と、負荷トルク検出手段２２により検出された負荷トルクＴに基づいて負荷トルクＴのトルク変動率ΔＴを算出するトルク変動率算出手段３２と、ワーク５０を形成している第１〜第６形成層５１〜５６のうちの２以上の形成層、この実施形態では第１〜第６形成層５１〜５６の６つの形成層を、送り運動の方向である送り方向に配列されている２以上の、ここでは６つの加工対象層である第１〜第６加工対象層５１ａ〜５６ａとして、負荷トルク検出手段２２により検出された負荷トルクＴの変化に基づいて穴あけ加工の順に判定する加工対象層判定手段３３と、各加工対象層５１ａ〜５６ａを形成している材料に対応した各加工対象層５１ａ〜５６ａでの回転運動の回転速度Ｓである加工回転速度および送り運動の送り速度Ｆである加工前進速度を含む加工条件を決定する加工条件決定手段３４と、ステップフィード加工を行うためのステップフィード加工判定手段３５と、送り運動するドリル４がワーク５０に加えるスラスト力を低減すべき加工状態を判定するスラスト力低減用判定手段３６と、穴あけ加工中のドリル４がワーク５０を貫通する間際の送り方向での位置である貫通間際位置Ｐａにあることを判定する貫通間際判定手段３７と、負荷トルク検出手段２２による負荷トルクＴの検出条件を穴あけ加工機２の状態に応じて変更する検出条件変更手段３８と、インバータを有すると共に主軸モータ７の回転速度（したがって、回転速度Ｓ）を制御する主軸駆動制御手段４１と、サーボアンプを有すると共に送りモータ８の回転速度（したがって、送り速度Ｆ）を制御する送り駆動制御手段４２とを備える。
ここで、主軸駆動制御手段４１および送り駆動制御手段４２は、駆動制御手段を構成すると共に、加工条件決定手段３４により決定された回転速度Ｓおよび送り速度Ｆが得られるように、それぞれ主軸モータ７および送りモータ８を制御する。
【００３０】
図２を参照すると、操作盤１７（図１（ａ）参照）は、例えばタッチパネル式のものであり、作動・停止スイッチ、入力部および表示部を備える。作業者は、前記入力部を通じて、ワーク５０において穴７０が形成される部位である第１〜第６加工対象層５１ａ〜５６ａの配置を含むワーク５０に関するデータと、回転速度Ｓの設定回転速度および送り速度Ｆの設定送り速度などの穴あけ加工に好適な加工条件に関するデータと、初期位置Ｐｓ、加工終了位置Ｐｆおよびステップフィード時後退位置を含む送り方向での位置データとを含む前記加工データを、設定値として入力する。
ここで、加工対象層５１ａ〜５６ａの配置は、ワーク５０における穴あけ加工の順であり、前進方向での配置である。また、加工条件には、穴あけ加工機２の作動中であって、非加工時における穴あけ加工装置１の作動条件も含まれるとする。
【００３１】
前記設定回転速度には、ドリル４が各加工対象層５１ａ〜５６ａを穴あけ加工するときの加工対象層５１ａ〜５６ａ毎の加工回転速度である設定加工回転速度Ｓ１〜Ｓ６と、貫通間際工程の際の貫通間際用回転速度である貫通間際用設定回転速度Ｓｆと、アプローチ工程の際のアプローチ回転速度である設定アプローチ回転速度Ｓｓと、原点復帰工程の際の復帰回転速度である設定復帰回転速度とが含まれる。アプローチ回転速度は、各加工対象層５１ａ〜５６ａの加工回転速度よりも高速である。
ここで、貫通間際工程は、ドリル４が貫通間際位置Ｐａから加工終了位置Ｐｆに達するまでの工程であり、アプローチ工程は、ドリル４が初期位置Ｐｓからワーク５０に当接するまでの工程であり、原点復帰工程は、ドリル４が加工終了位置Ｐｆから初期位置Ｐｓに戻るまでの工程である。
【００３２】
また、設定送り速度には、ドリル４が各加工対象層５１ａ〜５６ａを穴あけ加工するときの加工対象層５１ａ〜５６ａ毎の加工送り速度である設定加工前進速度Ｆ１〜Ｆ６、貫通間際工程での貫通間際用送り速度である設定低速前進速度Ｆｆ、アプローチ工程でのアプローチ前進速度である設定アプローチ前進速度Ｆｓ、原点復帰工程での復帰後退速度である設定復帰後退速度、ドリル４によるスラスト力を制限する際のスラスト力低減用前進速度であるスラスト力低減用設定前進速度、および、ステップフィード加工の際にドリル４が後退および前進するときのそれぞれのステップフィード時後退速度であるステップフィード時設定後退速度およびステップフィード時アプローチ前進速度であるステップフィード時設定アプローチ前進速度が含まれる。
【００３３】
アプローチ前進速度、復帰後退速度、ステップフィード時アプローチ前進速度およびステップフィード時後退速度は、各加工前進速度よりも高速である。設定アプローチ前進速度Ｆｓ、設定原点復帰後退速度、ステップフィード時設定アプローチ前進速度およびステップフィード時設定後退速度は、同一に設定されてもよく、ここでは送りモータ８での最高速度に設定される。
一方、低速前進速度は、加工終了層である第６加工形成層５６ａでの加工前進速度よりも低速であり、スラスト力低減用前進速度は、各加工前進速度よりも低速である。
図２（ｃ）には、設定加工回転速度Ｓ１〜Ｓ６および設定加工前進速度Ｆ１〜Ｆ６の一例である数値が括弧内に示されている。
【００３４】
図２，図３を参照して、制御部３０に関してさらに説明する。
加工開始判定手段３１は、負荷トルク検出手段２２により検出された負荷トルクＴに基づいてワーク５０とドリル４との当接を判定する。具体的には、ドリル４が初期位置Ｐｓから前進を開始してワーク５０に当接するまで、アプローチ距離Ｄｓを前進する間の負荷トルクＴがほぼゼロの状態から、ドリル４と第１加工対象層５１ａとの当接に起因して負荷トルクＴが加工開始用所定トルク以上になったとき、ドリル４がワーク５０に当接したと判定し、したがって加工開始（すなわち、食いつき時）を判定する。
【００３５】
トルク変動率ΔＴは、負荷トルク検出手段２２により検出された最新の負荷トルクＴ（以下、「最新負荷トルク」という。）と該最新負荷トルクの直前に検出された負荷トルクＴ（以下「直前負荷トルク」という。）とに基づいて算出され、より具体的には、直前負荷トルクに対する変動トルク量（すなわち、最新負荷トルクと直前負荷トルクとの差）の比として算出される。
【００３６】
加工対象層判定手段３３は、加工開始判定手段３１により加工開始が判定されたとき、第１加工対象層５１ａを最初の加工対象層と判定する。さらに、加工対象層判定手段３３は、第１加工対象層５１ａが判定された後、ワーク５０において穴あけ加工の順で先後の位置関係で隣接して配列されている２つの加工対象層（例えば、第１，第２加工対象層５１ａ，５２ａ、第２，第３加工対象層５２ａ，５３ａ、第３，第４加工対象層５３ａ，５４ａなど）を先行加工対象層（例えば、第１加工対象層５１ａ）および後続加工対象層（例えば、第２加工対象層５２ａ）とするとき、先行加工対象層に穴あけ加工をしているドリル４に作用する負荷トルクＴが、該先行加工対象層での加工条件における穴あけ加工時のトルク変動率ΔＴの絶対値が所定変動率以上に変動したとき、加工対象層が、先行加工対象層から、穴あけ加工の順で先行加工対象層の後に位置する後続加工対象層に変わったと判定する。
【００３７】
そして、加工対象層判定手段３３は、加工開始判定手段３１により加工開始が判定された後における所定変動率以上の負荷トルクＴの変動の発生回数と、操作盤１７を通じて予め設定されたワーク５０の加工対象層５１ａ〜５６ａの配置とに基づいて、前記最初の加工対象層（すなわち、第１加工対象層５１ａ）以外にワーク５０が有する残りの５つの加工対象層である第２〜第６加工対象層５２ａ〜５６ａ（すなわち、第２〜第６形成層５２〜５６でもある。）を判定する。
【００３８】
このようにして、第１加工対象層５１ａ以外の加工対象層５２ａ〜５６ａを判定する判定工程が、第１，第２加工対象層５１ａ，５２ａの間、第２，第３加工対象層５２ａ，５３ａの間、第３，第４加工対象層５３ａ，５４ａの間、第４，第５加工対象層５４ａ，５５ａの間および第５，第６加工対象層５５ａ，５６ａの間で順次行われて、ワーク５０における各加工対象層５１ａ〜５６ａが穴あけ加工の順にそれぞれ判定される。
つまり、第１加工対象層５１ａ以外の加工対象層５２ａ〜５６ａについては、送り方向で互いに接する加工対象層５１ａ，５２ａ；５２ａ，５３ａ；５３ａ，５４ａ；５４ａ，５５ａ；５５ａ，５６ａ同士において、穴あけ加工が先行して行われる先行加工対象層を加工中のドリル４に作用する負荷トルクＴの変化に基づいて、該先行加工対象層に続く後続加工対象層が判定され、この判定工程が、後続加工対象層が加工終了層（この実施形態では第６加工対象層５６ａ）となるまで繰り返される。
ここで、前記所定変動率は、先行加工対象層および後続加工対象層の組合せに応じて、各加工対象層５１ａ〜５６ａの形成材料に基づいて予め設定されている。
【００３９】
そして、加工対象層判定手段３３により穴あけ加工が開始される加工対象層５１ａ〜５６ａが判定されたとき、加工条件決定手段３４は、加工対象層５１ａ〜５６ａでの回転速度Ｓおよび送り速度Ｆを決定するために制御装置１５の前記記憶装置に記憶された設定回転速度および設定送り速度を検索して、回転速度Ｓおよび送り速度Ｆを、各加工対象層５１ａ〜５６ａに対応する設定加工回転速度Ｓ１〜Ｓ６および設定加工前進速度Ｆ１〜Ｆ６に決定し、各加工対象層５１ａ〜５６ａの穴あけ加工が好適な加工条件で行われる。
【００４０】
スラスト力低減用判定手段３６は、前記先行加工対象層および前記後続加工対象層の組において、先行加工対象層の穴あけ加工中に、負荷トルク検出手段２２により検出された負荷トルクＴが予め設定されたスラスト力低減用所定トルク以上になる加工状態を判定する。スラスト力低減用判定手段３６によりスラスト力低減用所定トルク以上の負荷トルクＴがドリル４に作用していると判定されたとき、加工条件決定手段３４は、送り速度Ｆを、先行加工対象層に対応して決定された設定加工前進速度よりも低速のスラスト力低減用前進速度であるスラスト力低減用設定前進速度に決定する。
このスラスト力低減用前進速度は、後続加工対象層の形成材料や厚さ、および先行加工対象層での送り速度Ｆなどに基づいて、後続加工対象層の撓みを抑制する観点から設定される。
【００４１】
また、各加工対象層５１ａ〜５６ａにおける穴あけ加工中にステップフィード加工を行う場合のためのステップフィード時設定負荷トルクおよびステップフィード時設定加工時間が、前記加工データの一部を構成するステップフィード加工開始条件として、ＣＦＲＰで形成された第４加工対象層５４ａを除く各加工対象層５１ａ〜５３ａ，５５ａ，５６ａに対応して、操作盤１７を通じて予め設定される。
ステップフィード加工判定手段３５は、負荷トルク検出手段２２により検出された負荷トルクＴがステップフィード用負荷トルクである場合、検出部２０を構成する時間計測手段（図示されず）により該ステップフィード用負荷トルクに対応したステップフィード用加工時間が経過したことが検出されたとき、ステップフィード加工開始条件が成立したと判定する。
【００４２】
そして、ステップフィード加工判定手段３５によりステップフィード加工開始条件が成立したと判定されたとき、加工条件決定手段３４は、回転速度Ｓを加工中の加工対象層での設定加工回転速度に維持する一方、送り速度Ｆを、ステップフィード時設定後退速度およびステップフィード時設定アプローチ前進速度に決定し、ステップフィード加工が行われる。
【００４３】
そして、ステップフィード加工におけるワーク５０とドリル４との当接は、負荷トルク検出手段２２により検出された負荷トルクＴの変化に基づいて、ステップフィード用加工再開判定手段により判定される。より具体的には、このステップフィード用加工再開判定手段は、ステップフィード時アプローチ工程での負荷トルクＴが、ステップフィード加工での後退が開始された時点で加工中の加工対象層とドリル４との当接に起因してステップフィード時所定トルク以上になったとき、ドリル４がワーク５０に当接したと判定し、したがって穴あけ加工が再開を判定する。
このステップフィード加工では、ドリル４が一時的に後退するステップフィード時後退工程における送り方向でのステップフィード時後退位置は初期位置Ｐｓに設定される。別の例として、該ステップフィード時後退位置が、ドリル４の先端４ａが、ワーク５０内の位置、または初期位置Ｐｓよりもワーク５０に近い位置を占めるように設定されてもよい。
【００４４】
ドリル４がワーク５０の貫通間際位置Ｐａに近づくと、加工終了層である第６加工対象層５６ａにおいて加工残部の厚さが減少することにより、負荷トルクＴが小さくなる。そこで、貫通間際判定手段３７は、加工対象層判定手段３３により加工対象層が第６加工対象層５６ａであると判定されていて、かつ、負荷トルクＴに基づいて負荷トルク変動率算出手段３２により算出されたトルク変動率ΔＴが所定減少率以上の減少率であると判定したとき、ドリル４が貫通間際位置Ｐａにあると判定する。前記所定減少率は、第６加工対象層５６ａの形成材料、第６加工対象層５６ａでの加工回転速度および加工前進速度、加工残部の厚さなどに基づいて実験やシミュレーションにより得られる。
【００４５】
そして、貫通間際判定手段３７によりドリル４が貫通近傍位置にあると判定されたとき、加工条件決定手段３４は、回転速度Ｓおよび送り速度Ｆを、貫通間際用設定回転速度および設定低速前進速度Ｆｆにそれぞれ決定し、設定加工前進速度Ｆ６が設定低速前進速度Ｆｆまで減速される。この実施形態では、貫通間際用設定回転速度は、第６加工対象層５６ａでの設定加工回転速度Ｓ６に維持されるが、別の例として、設定加工回転速度Ｓ６よりも低速に設定されてもよく、その場合には品質低下形状の発生防止効果が高められる。
ここで、品質低下形状とは、バリ、ケバまたは後記層間剥離など、ドリル４がワーク５０を貫通した際に発生して、ワーク５０の品質を低下させる形状である。
【００４６】
設定低速前進速度Ｆｆは、品質低下形状の発生を防止する観点から設定され、第６加工対象層５６ａの材質に応じて設定される。また、設定低速前進速度Ｆｆは、ドリル４がワーク５０を貫通した後に、加工終了位置Ｐｆに達するまで一定に維持される。別の例として、設定低速前進速度Ｆｆは、貫通間際位置Ｐａから加工終了位置Ｐｆに達するまでの間において、品質低下形状が発生しないことを条件として、第６加工対象層５６ａにおける設定前進速度よりも低速である範囲内で変化してもよい。例えば、低速前進速度が大きくなるように調整することで、品質低下形状の発生を防止しながら、加工時間の短縮が可能になる。
【００４７】
また、加工条件決定手段３４は、アプローチ工程の際には、送り速度Ｆを設定アプローチ前進速度Ｆｓに決定し、ドリル４が加工終了位置Ｐｆに達した後の原点復帰工程の際には、送り速度Ｆを設定復帰後退速度に決定する。
【００４８】
主軸駆動制御手段４１は、主軸回転速度検出手段２３により検出された主軸回転速度に基づいてドリル４が設定加工回転速度Ｓ１〜Ｓ６で回転運動をするように、主軸モータ７をフィードバック制御する。同様に、送り駆動制御手段４２は、送り速度検出手段２４により検出された送り回転速度に基づいてドリル４が設定前進速度で送り運動をするように送りモータ８をフィードバック制御する。
【００４９】
また、主軸駆動制御手段４１および送り駆動制御手段４２は、加工対象層判定手段３３により加工対象層５１ａ〜５６ａが判定された直後において、回転速度Ｓおよび送り速度Ｆの少なくとも一方の速度を、加工対象層５１ａ〜５６ａに対して設定された設定加工回転速度Ｓ１〜Ｓ６および設定加工前進速度Ｆ１〜Ｆ６とは異なる値に設定可能なように、各モータ７，８を制御（以下、「オーバーライド制御」という。）する。
【００５０】
より具体的には、ドリル４がアプローチ層Ｌｓを前進してワーク５０に当接し、ワーク５０の穴あけ加工（ここでは、第１加工対象層５１ａの穴あけ加工）が開始されるとき（すなわち、食いつき時）には、回転速度Ｓおよび送り速度Ｆの少なくとも一方の速度が、アプローチ層Ｌｓでの設定アプローチ回転速度Ｓｓおよび設定アプローチ前進速度Ｆｓから、一旦、所定回転速度および所定送り速度までそれぞれ減速された後、第１加工対象層５１ａでの設定加工回転速度Ｓ１および設定加工前進速度Ｆ１までそれぞれ漸増するように、各モータ７，８がオーバーライド制御される。
ここで、前記所定回転速度は、設定アプローチ回転速度Ｓｓおよび第１加工対象層５１ａでの設定加工回転速度Ｓ１よりも低速であり、前記所定送り速度は、設定アプローチ前進速度Ｆｓおよび設定加工前進速度Ｆ１よりも低速である。
また、別の例として、加工対象層判定手段３３により第１加工対象層５１ａが判定されたときに、ドリル４が、一旦、所定距離（例えば、１ｍｍ）だけ後退した後に、オーバーライド制御が行われてもよい。
そして、穴あけ加工が、高い硬度の材質の加工対象層から、より低い硬度の材質の加工対象層に移行する場合には、回転速度Ｓおよび送り速度Ｆの少なくとも一方の速度が硬度に応じて漸増するように、各モータ７，８がオーバーライド制御される。
また、穴あけ加工が、低い硬度の材質の加工対象層から、より高い硬度の材質の加工対象層に移行する場合には、回転速度Ｓおよび送り速度Ｆの少なくとも一方の速度が硬度に応じて漸減するように、各モータ７，８がオーバーライド制御される。
【００５１】
〈穴あけ加工開始時のオーバーライド制御〉
そして、この実施形態において、主軸駆動制御手段４１は、穴あけ加工の開始時に、加工対象層判定手段３３により判定された直後の第１加工対象層５１ａにおける回転速度Ｓが、一旦、設定アプローチ回転速度Ｓｓおよび設定加工回転速度Ｓ１よりも低速の前記所定回転速度に減速された後、第１加工対象層５１ａに対して設定された設定加工回転速度Ｓ１まで、前記所定回転速度から徐々に増加するように、主軸モータ７をオーバーライド制御する。別の例として、穴あけ加工開始時のオーバーライド制御では、回転速度Ｓが、前記所定回転速度を経ることなく、直ちに設定加工回転速度Ｓ１とされてもよい。
同様に、送り駆動制御手段４２は、穴あけ加工の開始時に、第１加工対象層５１ａにおける送り速度Ｆが、一旦、設定アプローチ前進速度Ｆｓよりも低速の前記所定送り速度に減速された後、第１加工対象層５１ａに対して設定された設定加工前進速度Ｆ１まで、前記所定送り速度から徐々に増加するように、送りモータ８をオーバーライド制御する。
【００５２】
〈穴あけ加工中でのオーバーライド制御〉
また、主軸駆動制御手段４１は、ワークでの穴あけ加工中に、加工対象層判定手段３３により判定された直後の加工対象層５２ａ〜５６ａにおける回転速度Ｓが、加工対象層５２ａ〜５６ａに対して設定された設定加工回転速度Ｓ２〜Ｓ６まで、加工対象層判定手段３３による判定直前の回転速度Ｓである設定加工回転速度Ｓ１〜Ｓ５から徐々に増加（すなわち、漸増）または徐々に減少（すなわち、漸減）するように、主軸モータ７をオーバーライド制御する。
同様に、送り駆動制御手段４２は、ワークでの穴あけ加工中に、加工対象層判定手段３３により判定された直後の加工対象層５２ａ〜５６ａにおける送り速度Ｆが、加工対象層５２ａ〜５６ａに対して設定された設定送り速度である設定加工前進速度Ｆ２〜Ｆ６まで、加工対象層判定手段３３による判定直前の送り速度Ｆである設定加工前進速度Ｆ１〜Ｆ５またはスラスト力低減用設定前進速度から徐々に増加または徐々に減少するように、送りモータ８をオーバーライド制御する。
【００５３】
そして、回転速度Ｓおよび送り速度Ｆが徐々に増加または徐々に減少することの程度、すなわち速度の漸増または漸減の程度は、前記設定回転速度、前記設定送り速度、加工対象層５１ａ〜５６ａを形成する材料の材質（例えば、硬度）などを考慮して、加工精度向上の観点から設定される。
例えば、オーバーライド制御時の第１〜第６加工対象層５１ａ〜５６ａでの回転速度Ｓおよび送り速度Ｆは、加工対象層判定手段３３により第１〜第６加工対象層５１ａ〜５６ａが判定される直前のアプローチ層Ｌｓおよび穴あけ加工中の第１〜第５加工対象層５１ａ〜５５ａ（穴あけ加工の順で隣接する２つの加工対象層の前記先行加工対象層に相当。）での前記設定回転速度および前記設定送り速度に基づいて、または、加工対象層判定手段３３により第１〜第６加工対象層５１ａ〜５６ａが判定された直後の第１〜第６加工対象層５１ａ〜５６ａ（穴あけ加工の順で隣接する２つの加工対象層の前記後続加工対象層に相当。）での前記設定回転速度および前記設定送り速度に基づいて、それぞれ設定される。
このため、オーバーライド制御時の回転速度Ｓおよび送り速度Ｆの設定の際にベースとなる前記設定回転速度および前記設定送り速度の一例として、加工対象層判定手段３３により判定される直前・直後の加工対象層（穴あけ加工の順で隣接する２つの加工対象層に相当。）において、前記設定回転速度および前記設定送り速度が大きい方の加工対象層での前記設定回転速度および前記設定送り速度を常に選定することもできる。
なお、図２（ｂ）に示されるように、ドリル４は、その先端４ａから肩４ｂ（ドリル４の外径が最大となる部位）まで外径が変化する錐形状部４ｃを有する。このため、オーバーライド制御は、錐形状部４ｃの長さＬｔが各加工対象層５１ａ〜５６ａの厚さよりも短い場合に、各加工対象層５１ａ〜５６ａにおいて、長さＬｔ以下の所定厚さ範囲で行われることが好ましい。そこで、オーバーライド制御が行われる場合には、加工対象層５１ａ〜５６ａの厚さ考慮してドリルを選定する、または、ドリル４と加工対象層５１ａ〜５６ａの厚さとに応じてドリル４とワーク５０とを組み合わせる必要がある。
【００５４】
さらに、送り駆動制御手段４２は、送り回転速度の加速度制御による送り速度Ｆの加速度制御と、トルクリミッタ８ａ（図１（ｂ）参照）のリミッタ値の制御とを行う。
具体的には、回転停止状態にあったドリル４が初期位置Ｐｓから前進を開始するとき、送りモータ８は、アプローチ工程（または、加工開始前層）において、送り速度Ｆの加速度は、ワーク５０に対して穴あけ加工が行われているときの加工時加速度よりも小さいアプローチ工程時加速度に設定される。これにより、送りモータ８に供給される電流の急増を抑制できる。
また、送り駆動制御手段４２は、ドリル４がワーク５０に当接した時点でのドリル４に作用する衝撃を低減するために、アプローチ工程（または、アプローチ層Ｌｓ）において、および、ステップフィード時後退工程で一時的に後退したドリル４がワーク５０に再度当接するまで前進するステップフィード時アプローチ工程において、トルクリミッタ８ａのリミット値は、ワーク５０を加工しているときの加工時リミット値よりも小さいアプローチリミット値に設定される。
【００５５】
負荷トルク検出手段２２による検出機能を変更する検出条件変更手段３８は、アプローチ工程およびステップフィード時アプローチ工程において、負荷トルク検出手段２２により所定時間間隔毎に行われる前記サンプリング回数を、穴あけ加工中のサンプリング回数よりも少なくなるように変更する。これにより、ワーク５０とドリル４との当接に起因するモータ電流値の変化（したがって、負荷トルクＴの変化）を敏感に検出することができるので、ワーク５０とドリル４との当接の検出が迅速化されて、穴あけ加工の開始時における主軸モータ７および送りモータ８の制御応答性を向上できる。
【００５６】
また、検出条件変更手段３８は、トルク変動率ΔＴの絶対値が所定変動率以上となる加工対象層の切替わり時に、切替わり直後のモータ電流値の急激な変動に起因する加工層判定手段による加工対象層の誤判定を防止するために、および、ステップフィード加工でのステップフィード時後退工程からステップフィード時アプローチ工程への移行直後のモータ電流値の急激な変動に起因する加工層判定手段による加工対象層の誤判定を防止するために、マスキング処理を行う。
このマスキング処理には、モータ電流値を検出しないこと、または検出されたモータ電流値を平均値の算出から除外することが含まれる。このマスキング処理により、負荷トルクＴの検出に対してノイズとなるモータ電流値が無視されるので、負荷トルク検出手段２２の検出精度が向上する。
【００５７】
図１〜図３を必要に応じて参照しながら、主に図４，図５を参照して、穴あけ加工装置１による穴あけ加工制御方法において、制御装置１５により実行される主軸モータ７および送りモータ８の駆動制御工程について説明する。
操作盤１７を通じて、ワーク５０における第１〜第６加工対象層５１ａ〜５６ａの配置および回転速度Ｓおよび送り速度Ｆなどの加工条件を含む前記加工データが設定され、次いで穴あけ加工機２の作動が開始された後、負荷トルク検出ステップとしてのステップＳ１１で、負荷トルク検出手段２２により、ドリル４に作用する負荷トルクＴが、穴あけ加工機２の作動中、常時検出される。
【００５８】
次いで、加工開始判定ステップとしてのステップＳ１２では、初期位置Ｐｓからワーク５０に向かってアプローチ層Ｌｓを前進しているドリル４の負荷トルクＴが負荷トルク検出手段２２により検出され、加工開始判定手段３１により該負荷トルクＴが加工開始用所定トルク以上に変化したか否かが判定される。加工開始判定手段３１は、負荷トルクＴが加工開始用所定トルク以上になったとき、ドリル４がワーク５０に当接したと判定し、したがって穴あけ加工機２による加工開始であると判定し、負荷トルクＴが加工開始用所定トルク未満であるとき、ドリル４がアプローチ工程にあると判定する。
【００５９】
ステップＳ１３で、加工対象層判定手段３３は、ステップＳ１２において加工開始判定手段３１が加工開始であることを判定したことで、その直後に行われる穴あけ加工の加工対象層が第１加工対象層５１ａであると判定し、次いでステップＳ１４で、加工条件決定手段３４が第１加工対象層５１ａに対応する設定加工回転速度Ｓ１および設定加工前進速度Ｆ１を決定する。そして、主軸駆動制御手段４１および送り駆動制御手段４２は、ドリル４が設定加工回転速度Ｓ１および設定加工前進速度Ｆ１６で駆動されるように主軸モータ７および送りモータ８を制御して、第１加工対象層５１ａに穴あけ加工が行われる。
【００６０】
次いで、ステップＳ１５では、ステップＳ１３で判定された加工対象層が加工終了層（この実施形態では、第６加工対象層５６ａ）であるか否かが判定される。今の場合、加工対象層は第１加工対象層５１ａであって第６加工対象層５６ａではないので、ステップＳ１６に進んで、スラスト力低減用判定手段３６により、先行加工対象層である第１加工対象層５１ａを加工中のドリル４に作用する負荷トルクＴがスラスト力低減用所定トルク以上であるか否かが判定される。スラスト力低減用所定トルク以上の負荷トルクＴがドリル４に作用していると判定されたとき、ステップＳ１７において、後続加工対象層である第２加工対象層５２ａにドリル４のスラスト力に起因して撓みが発生することを防止または抑制するために、加工条件決定手段３４は、第１加工対象層５１ａでの設定加工前進速度Ｆ１よりも低速のスラスト力低減用設定前進速度に決定する。
【００６１】
ステップＳ１６で、第１加工対象層５１ａを加工中のドリル４に作用する負荷トルクＴがスラスト力低減用所定トルク未満であるとき、ステップＳ１８に進み、加工対象層判定手段３３は、トルク変動率算出手段３２により算出されたトルク変動率ΔＴの絶対値が所定変動率以上であるか否かを判定する。
トルク変動率ΔＴが所定変動率未満であるとき、ステップＳ１９に進んで、ステップフィード加工開始条件が成立したか否かが判定され、該加工開始条件が成立したときには、ステップＳ２０でステップフィード加工が行われる。ステップＳ１９で、前記加工開始条件が成立しないとき、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１６〜Ｓ１８が実行されて、第１加工対象層５１ａの穴あけ加工が続行される。
【００６２】
ステップＳ１８で、トルク変動率ΔＴの絶対値が所定変動率以上であると判定されると、ステップＳ１３で、加工対象層判定手段３３は、加工対象層が第１加工対象層５１ａから第２加工対象層５２ａに切り替わったと判定し、ステップＳ１４で、加工条件決定手段３４が第２加工対象層５２ａに対応する設定加工回転速度Ｓ２および設定加工前進速度Ｆ２を決定し、主軸駆動制御手段４１および送り駆動制御手段４２によりそれぞれ制御される主軸モータ７および送りモータ８がドリル４を設定加工回転速度Ｓ２および設定加工前進速度Ｆ２で駆動して、第２加工対象層５２ａに穴あけ加工が行われる。
【００６３】
以下、ステップＳ１５で加工対象層が第６加工対象層５６ａ（すなわち、加工終了層）であると判定されるまで、ステップＳ１３〜Ｓ２０が繰り返し実行されて、第３〜第６加工対象層５３ａ〜５６ａまでが順次判定される。
そして、ステップＳ１３で加工対象層が第６加工対象層５６ａであると判定され、ステップＳ１５で現在の加工対象層が加工終了層であると判定されて、ステップＳ２１に進む。
【００６４】
したがって、ステップＳ１３，Ｓ１８は、ワーク５０の形成層５１〜５６を送り方向に配列されている２以上の加工対象層５１ａ〜５６ａとして穴あけ加工の順にそれぞれ判定する加工対象層判定ステップを構成し、ステップＳ１４は、該加工対象層判定ステップで判定された加工対象層５１ａ〜５６ａを形成している材料に対応した回転運動の回転速度Ｓおよび送り運動の送り速度Ｆを決定する加工条件決定ステップを構成する。また、ステップＳ１６，Ｓ１７は、ドリル４による後続加工対象層に作用するスラスト力を低減すべく先行加工対象層での加工前進速度よりも低速のスラスト力低減用前進速度とするスラスト力低減ステップを構成する。
【００６５】
ステップＳ２１では、貫通間際判定手段３７は、トルク変動率ΔＴが所定減少率以上の減少率であるか否かを判定し、負荷トルクＴが所定減少率以上に減少していないとき、貫通間際位置Ｐａに達していないと判定し、ステップＳ２２に進んでステップＳ１９，Ｓ２０と同様にステップフィード加工開始条件の成立時にステップフィード加工が行われ、該加工開始条件の不成立時には、ステップＳ２１で負荷トルクＴが所定減少率以上に減少したと判定されてドリル４が貫通間際位置Ｐａに達したと判定されるまで、設定加工回転速度Ｓ６および設定加工前進速度Ｆ６で第６加工対象層５６ａに穴あけ加工が行われる。
【００６６】
ステップＳ２１でドリル４が貫通間際位置Ｐａに達したと判定されると、ステップＳ２４に進んで、加工条件決定手段３４が送り速度Ｆを設定低速前進速度Ｆｆに決定し、回転速度Ｓが設定加工回転速度Ｓ６に保たれた状態で、送り速度Ｆが設定加工前進速度Ｆ６から設定低速前進速度Ｆｆに減速される。
ドリル４は、加工終了位置Ｐｆに達するまで設定低速前進速度Ｆｆに維持されて、第６加工対象層５６ａに穴あけ加工を行い、穴７０がワーク５０を貫通した後には、加工終了位置Ｐｆに向かって前進する。そして、ステップＳ２５において、送り位置検出手段２１によりドリル４が加工終了位置Ｐｆに達したことが検出されると、ステップＳ２６に進んで、加工条件決定手段３４が送り速度Ｆを設定復帰後退速度に決定して、ドリル４が高速の設定復帰後退速度で初期位置Ｐｓまで後退する。
【００６７】
ここで、ステップＳ１９，Ｓ２０およびステップＳ２２，Ｓ２３は、ステップフィード加工を行うためのステップフィード加工ステップを構成する。
また、ステップＳ１５，Ｓ２１は、貫通間際判定ステップを構成する。したがって、該貫通間際判定ステップには、加工終了層を判定する加工終了層判定ステップであるステップＳ１５と、負荷トルクＴが所定減少率以上で減少したことを判定する負荷トルク減少判定ステップであるステップＳ２１とが含まれる。
さらに、ステップＳ２４は、送り速度Ｆを加工終了層での加工前進速度よりも低速の低速前進速度とする送り速度減速ステップを構成し、ステップＳ２５は、ドリル４がワーク５０を貫通して穴あけ加工を終了する加工終了位置Ｐｆを検出する加工終了位置Ｐｆ検出ステップを構成する。
【００６８】
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
異なる材質の材料により形成されていることで区分される所定数の形成層５１〜５６を有するワーク５０に穴７０を形成する穴あけ加工装置１は、その制御装置１５による主軸モータ７および送りモータ８の駆動制御工程において、加工対象層判定手段３３が、負荷トルク検出手段２２により検出された負荷トルクＴの変化と加工開始判定手段３１により判定された加工開始とに基づいて、２以上の加工対象層５１ａ〜５６ａを穴あけ加工の順にそれぞれ判定し、加工条件決定手段３４が、加工対象層判定手段３３により判定された加工対象層５１ａ〜５６ａの形成材料に対応した設定加工回転速度Ｓ１〜Ｓ６および設定加工前進速度Ｆ１〜Ｆ６を決定し、主軸駆動制御手段４１および送り駆動制御手段４２は、ドリル４が、設定加工回転速度Ｓ１〜Ｓ６および設定加工前進速度Ｆ１〜Ｆ６で、２以上の加工対象層５１ａ〜５６ａに亘って穴７０を形成するように、主軸モータ７および送りモータ８を制御する。
これにより、前記所定数の形成層５１〜５６を有するワーク５０において、穴あけ加工が行われる２以上の加工対象層５１ａ〜５６ａが、ドリル４に作用する負荷トルクＴの検出を通じて自動的に判定され、しかも判定された各加工対象層５１ａ〜５６ａに対しては、加工条件決定手段３４が決定する加工対象層５１ａ〜５６ａ毎に対応した加工条件で穴あけ加工を行うことができる。この結果、穴７０が形成される２以上の加工対象層５１ａ〜５６ａについて、各加工対象層５１ａ〜５６ａの厚さに対応させて、送り方向での加工対象層５１ａ〜５６ａの位置を加工対象層５１ａ〜５６ａ毎に予め設定することや、送り運動の送り量を加工対象層５１ａ〜５６ａが切り替わる度に設定する必要がないので、加工対象層毎に設定された加工条件での穴あけ加工が容易になり、加工効率の向上が可能になる。
【００６９】
制御装置１５の加工開始判定手段３１は、ワーク５０と工具との当接を負荷トルクＴの変化に基づいて、負荷トルクＴが加工開始用所定トルク以上であると判定することで、加工開始を判定する。これにより、加工対象層判定手段３３が加工対象層５１ａ〜５６ａを判定するために検出される負荷トルクＴを利用して穴あけ加工の加工開始が判定されるので、該加工開始を判定するための専用の検出手段が不要になり、穴あけ加工装置１のコスト削減が可能になる。また、送り方向でのドリル４の初期位置Ｐｓとワーク５０との間のアプローチ距離Ｄｓの調整やワーク５０と工具とが当接するまでの送り量の設定が不要になるので、加工効率の向上に寄与する。
【００７０】
また、ドリル４の送り速度Ｆに関して、アプローチ工程でのアプローチ前進速度、原点復帰工程での復帰後退速度、ステップフィード加工でのステップフィード時アプローチ前進速度およびステップフィード時後退速度は、各加工対象層５１ａ〜５６ａでの加工前進速度よりも高速であるので、加工時間を短縮できて、加工効率が向上する。
【００７１】
制御装置１５による駆動制御工程において、貫通間際判定手段３７が、加工終了層である第６加工対象層５６ａにおいてドリル４がワーク５０を貫通する間際の貫通間際位置Ｐａにあることを判定し、ドリル４が、ワーク５０の第６加工対象層５６ａ内での貫通間際位置Ｐａから、ワーク５０を貫通して加工終了位置Ｐｆに達するまでは、第６加工対象層５６ａに対する加工前進速度よりも低速の低速前進速度で送り運動が行われるように送り速度Ｆが減速されるので、穴７０の終端開口７１が開口する加工終了層におけるバリなどの品質低下形状の発生を抑制できて、穴７０が形成されたワーク５０の品質が向上する。
【００７２】
制御装置１５による駆動制御工程において、貫通間際判定手段３７は、加工対象層判定手段３３が加工終了層を判定し、トルク変動率ΔＴに基づいて負荷トルクＴが所定減少率以上で減少したと判定したとき、ドリル４が貫通間際位置Ｐａにあると判定する。
これにより、２以上の加工対象層５１ａ〜５６ａを有するワーク５０において、加工対象層判定手段３３により加工終了層である第６加工対象層５６ａが自動的に判定され、しかも加工対象層５１ａ〜５６ａを判定するために検出される負荷トルクＴを利用して第６加工対象層５６ａにおけるドリル４の貫通間際位置Ｐａが判定されるので、貫通間際位置Ｐａを判定するための専用の検出手段が不要になり、穴あけ加工装置１のコストの削減が可能になる。さらに、貫通間際位置Ｐａを判定するための送り量の設定が不要になって、加工効率の向上に寄与する。
【００７３】
ワーク５０の２以上の加工対象層５１ａ〜５６ａにおいて、穴あけ加工の順に先後の位置関係で隣接して配列されている２つの加工対象層５１ａ，５２ａ；５２ａ，５３ａ；５３ａ，５４ａ；５４ａ，５５ａ；５５ａ，５６ａを先行加工対象層および後続加工対象層とするとき、制御装置１５の駆動制御工程において、スラスト力低減用判定手段３６が、先行加工対象層の穴あけ加工中に、負荷トルクＴがスラスト力低減用所定トルク以上であると判定したとき、加工条件決定手段３４が、ドリル４によるスラスト力を低減すべく、加工前進速度を先行加工対象層での設定加工前進速度Ｆ１〜Ｆ６よりも低速のスラスト力低減用設定前進速度に決定する。
これにより、先行加工対象層での送り速度Ｆがスラスト力低減用前進速度まで減速されることにより、後続加工対象層に作用するドリル４のスラスト力が低減するので、該スラスト力の作用による後続加工対象層の撓みの発生の防止または撓みの減少により、該撓みが抑制されて、先行加工対象層および後続加工対象層間での層間剥離（すなわち、品質低下形状）の発生を抑制できて、穴７０が形成されたワーク５０の品質が向上する。
【００７４】
加工対象層判定手段３３および貫通間際判定手段３７は、負荷トルクＴに対する負荷トルクＴの変動トルク量の割合であるトルク変動率ΔＴに基づいて、各加工対象層５１ａ〜５６ａおよび貫通間際位置Ｐａをそれぞれ判定するので、負荷トルクＴの絶対値の変化に応じて加工対象層５１ａ〜５６ａを判定する場合に比べて、経年変化による工具の摩耗時にも、加工対象層５１ａ〜５６ａの良好な判定精度を確保できる。
【００７５】
主軸駆動制御手段４１は、加工対象層判定手段３３により判定された直後の加工対象層５１ａ〜５６ａの回転速度Ｓが、第１加工対象層５１ａに関しては、前記判定の直前の回転速度Ｓである設定アプローチ回転速度Ｓｓから、前記所定回転速度を経て設定加工回転速度Ｓ１まで、および第２〜第６加工対象層５２ａ〜５６ａに関しては、第１〜第５設定加工回転速度Ｓ１〜Ｓ５から第２〜第６設定加工回転速度Ｓ２〜Ｓ６まで、漸増または漸減するように、主軸モータ７をオーバーライド制御する。同様に、送り駆動制御手段４２は、前記判定の直後の加工対象層５１ａ〜５６ａの送り速度Ｆが、第１加工対象層５１ａに関しては、前記判定の直前の送り速度Ｆである設定アプローチ前進速度Ｆｓから、前記所定送り速度を経て設定加工前進速度Ｆ１まで、および第２〜第６加工対象層５２ａ〜５６ａに関しては、第１〜第５設定加工前進速度Ｆ１〜Ｆ５またはスラスト力低減用設定前進速度から、第２〜第６設定加工前進速度Ｆ２〜Ｆ６まで、徐々に増加または徐々に減少するように、送りモータ８をオーバーライド制御する。
これにより、加工対象層判定手段３３により判定された各加工対象層５１ａ〜５６ａに穴あけ加工が開始される際に、該加工対象層５１ａ〜５６ａにおける回転速度Ｓおよび送り速度Ｆが、加工対象層判定手段３３による各加工対象層５１ａ〜５６ａの判定直前の回転速度Ｓおよび送り速度Ｆから徐々に変化した後に前記設定回転速度および前記設定送り速度に達するので、穴７０の加工精度が向上して、ワーク５０の品質が向上する。
【００７６】
加工対象層５１ａ〜５６ａに対応して、送り運動のステップフィード加工を行うためのステップフィード用負荷トルクとステップフィード用加工時間との関係が予め設定され、制御装置１５が備える前記ステップフィード用加工再開判定手段は、ステップフィード加工におけるワーク５０とドリル４との当接を負荷トルクＴの変化に基づいて判定する。
これにより、２以上の加工対象層５１ａ〜５６ａの少なくとも１つに深穴加工が必要になる場合にも、加工屑を除去しながら穴あけ加工を行うステップフィード加工が行われるので、材質が異なる材料で形成された所定数の形成領域を有するワーク５０に対して、高精度の穴あけ加工が可能になる。しかも、負荷トルクＴを利用してワーク５０と工具との当接、したがって穴あけ加工の再開が判定されるので、ワーク５０とドリル４とが当接するまでの送り量の設定が不要になって、加工効率の向上に寄与する。
【００７７】
制御装置１５の前記記憶装置には、操作盤１７からの操作により、穴あけ加工機２の作動開始前に、穴７０が形成される順での加工対象層５１ａ〜５６ａの配置と、各加工対象層５１ａ〜５６ａでの回転速度Ｓの設定値である設定回転速度および送り速度Ｆの設定値である設定送り速度とが記憶されるので、回転速度Ｓおよび送り速度Ｆを、加工対象層５１ａ〜５６ａの切替えの度に設定する必要がなく、加工効率の向上が可能になる。
【００７８】
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
工具は、ドリル４以外の周知の穴あけ工具であってもよい。
穴７０は、前記実施形態では、所定数の層を有するワーク５０において該所定数の層に亘って形成されたが、前記所定数以外の２以上の加工対象領域（または加工対象層）に渡って形成されてもよい。穴７０は、貫通穴でなく、該穴７０の終端部が閉塞された穴、すなわち有底穴でもよい。
駆動装置は、ワーク５０に、または、ワーク５０および工具の両者に、回転運動および送り運動の少なくとも一方の運動をさせてもよい。例えば、主軸駆動装置は、ドリル４の代わりに、主軸９ａを介してワーク５０を回転駆動してもよく、また、送り駆動装置によりワーク５０が駆動される場合、送り位置検出手段２１は、送り方向でのワーク５０の位置を検出する。
負荷トルク検出手段２２は、送りモータ８および主軸モータ７の少なくとも一方を駆動するためのモータ駆動信号値を検出するものであってよい。
ハウジング５は支持台に送り方向に移動可能に支持され、送り駆動装置が、ハウジング５および主軸駆動装置を一体に送り方向に駆動可能に該支持台に固定されてもよい。
材料の組合せは、複数の種類の金属、金属と合成樹脂、複数の複合材料であってもよい。非金属層は、繊維強化プラスチック以外のプラスチックであってもよく、またプラスチック以外の材料であってもよい。
駆動装置は、電動モータの代わりにエアモータであってもよく、その場合、モータ駆動信号値は、エアの圧力である。
【００７９】
ワークは、材質が異なる部材がインサートされたものであってもよい。例えば、図６に示されるように、ワーク６０は、母材に、該母材を形成する材料とは異なる材質の材料が埋設される複数の形成領域６１，６２を有するものであってもよく、終端開口７１を有する穴７０が形成される周辺部位が第１〜第３加工対象層６１ａ，６２ａ，６１ｂとして、局部的に積層構造を形成していてもよい。ここで、第３加工対象層６１ｂは、加工終了層である。
【００８０】
貫通間際判定手段３７は、送り方向での位置として、加工終了層以外の加工対象層である特定加工対象層を貫通する間際での貫通間際位置Ｐａを判定するものであってもよい。
つまり、所定の減速加工対象層は、穴７０の終端開口７１が形成される加工終了層であってもいいし、加工終了層以外の加工対象層である特定加工対象層であってもよい。
より具体的には、送り方向での位置として、操作盤１７を通じて予め設定された貫通間際位置Ｐａを送り位置検出手段２１で検出することにより、ワーク５０の２以上の加工対象層が、穴７０の終端部が形成される加工終了層と、加工終了層以外の加工対象層である特定加工対象層とを有し、駆動制御工程は、工具が特定加工対象層を貫通する間際の貫通間際位置Ｐａにあることを判定する貫通間際判定ステップと、加工前進速度を特定加工対象層での加工前進速度よりも低速の低速前進速度とする送り速度減速ステップとを含み、制御装置１５は、ドリル４が貫通間際位置Ｐａから特定加工対象層を貫通するまで低速前進速度で前進するように送りモータ８を制御する。
これにより、工具が、ワーク５０の加工終了層以外の特定加工対象層内での貫通間際位置Ｐａから、該特定加工対象層を貫通するまで、該特定加工対象層に対する加工前進速度よりも低速の低速前進速度で送り運動が行われるので、貫通間際位置Ｐａから特定加工対象層を貫通するまでの工具の送り運動に起因するスラスト力により、前進方向で特定加工対象層に隣接する加工対象層が撓むことが抑制されて、特定加工対象層と該隣接加工対象層との間での層間剥離の発生を抑制できて、穴７０が形成されたワーク５０の品質が向上する。また、特定加工対象層の形成材料自体が、例えば複合材料としての繊維強化プラスチックが繊維層の積層構造を有する場合には、該繊維層間の剥離が防止される。
【００８１】
加工終了層が複合材料（例えば、ＣＦＲＰ）で形成されてもよい。この場合、低速前進速度で前進することにより、終端開口７１の周縁でのケバの発生や、複合材料自体が有する積層構造での層間剥離の防止が可能になる。さらに、前記特定加工対象層の形成材料自体が、例えば複合材料としての繊維強化プラスチックが繊維層の積層構造を有する場合には、該繊維層間の剥離が防止される。
オーバーライド制御時の第２〜第６加工対象層５２ａ〜５６ａにおける回転速度Ｓは、該回転速度Ｓの漸増または漸減を経ることなく、それぞれ第２〜第６加工対象層５２ａ〜５６ａでの設定加工回転速度Ｓ２〜Ｓ６であってもよい。
なお、前記した加工装置および加工制御方法は、単層の材料で形成されているワークに対しても、前記形成領域を、送り方向での位置に応じて区分された領域とすることで、適用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１        穴あけ加工装置
２        穴あけ加工機
４        ドリル
７        主軸モータ
８        送りモータ
１５        制御装置
２１        送り位置検出手段
２２        負荷トルク検出手段
３１        加工開始判定手段
３３        加工対象層判定手段
３４        加工条件決定手段
３５        ステップフィード加工判定手段
３６        スラスト力低減用判定手段
３７        貫通間際判定手段
５０，６０  ワーク
７０        穴
Ｐｆ        加工終了位置
Ｐａ        貫通間際位置
Ｓ１〜Ｓ６  設定加工回転速度
Ｆ１〜Ｆ６  設定加工前進速度
Ｆｆ        設定低速前進速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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