JP2016068210A - 切削方法および切削設備 - Google Patents

Abstract

【課題】切削装置の加工ヘッドを傾斜させることなく、被加工材の変形に応じて適切な切削を行うことができる切削方法および切削設備を提供する。【解決手段】切削方法は、被加工材をベッド上に設置する工程と、ベッド上の被加工材の変形量を測定する工程と、被加工材の変形量に基づいて、適切な切削が行えるように、所定方向に所定量ベッドを傾動させる工程と、その後、切削装置により被加工材を切削する工程とを有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、連続鋳造スラブ等の被加工材の表面を切削する切削方法および切削設備に関する。

連続鋳造設備では、溶鋼から連続してスラブを製造し、このスラブを１０ｍ前後の長さに切断して次工程の熱間圧延ラインに圧延用素材として送り出す。このようなスラブに対しては、表面手入れ等の目的で切削装置を用いて表面の切削が行われる。

切削治具（フライスカッター）を用いてスラブの表面を切削するに際して、スラブの表面に反り等の変形が存在していても良好な切削を行える技術として特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１の技術は、スラブ表面の切削方向の変形を検出し、この検出値に基づいて切削治具のフライス切削面を垂線に対して切削方向に傾斜させると共に、切削治具をスラブの変形にならって上下動させながら切削するものである。

切削装置は、加工ヘッドと、加工ヘッドの主軸の先端に装着された切削治具と、加工ヘッドの上部に取り付けられ、主軸を介して切削治具を回転させるためのモーターとを有しており、切削治具を傾斜させる際には、加工ヘッドおよびモーターと共に傾斜させる。

特開昭５９−１４２０１５号公報

ところで、切削装置によりスラブを切削する際に、切削加工を効率良く行うことが要求され、そのために、モーターの容量を上げることが求められているが、モーター容量を上げるとモーターの重量が重くなり、また、切削抵抗が大きくなるため、スラブの勾配に応じて切削治具を加工ヘッドおよびモーターと共に傾斜させることは、加工ヘッドおよびモーターを支えるための本体の剛性を上げる必要があり現実的ではない。

したがって、本発明は、切削装置の加工ヘッドを傾斜させることなく、被加工材の変形に応じて適切な切削を行うことができる切削方法および切削設備を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（８）を提供する。

（１）被加工材をベッド上に設置する工程と、
前記ベッド上の前記被加工材の変形量を測定する工程と、
前記被加工材の変形量に基づいて、適切な切削が行えるように、所定方向に所定量前記ベッドを傾動させる工程と、
その後、切削装置により前記被加工材を切削する工程と
を有することを特徴とする切削方法。

（２）前記切削装置は、主軸を有する加工ヘッドと、前記加工ヘッドの主軸に取り付けられた切削治具と、前記主軸とともに前記切削治具を回転させるモーターとを有し、前記切削工程は、前記切削治具を回転させながら前記切削治具の切削チップにより前記被加工材の表面を切削することを特徴とする（１）に記載の切削方法。

（３）前記ベッドを傾動させる工程は、前記ベッドの下方に設けられた複数の昇降アクチュエータを昇降させて、前記ベッドの対応する部位を昇降させることにより、前記ベッドを傾動させることを特徴とする（１）または（２）に記載の切削方法。

（４）前記被加工材の変形量を測定する工程は、非接触式測定装置であるレーザー距離計もしくはカメラ、または接触式測定装置であるタッチプローブを用いて行うことを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の切削方法。

（５）被加工材が設置されるベッドと、
被加工材の表面を切削する切削装置と、
前記ベッド上の被加工材の変形量を測定する変形量測定手段と、
前記ベッドを傾動させるベッド傾動手段と、
前記変形量測定手段の変形量に基づいて前記ベッド傾動手段によるベッドの傾動を制御する制御部と
を有することを特徴とする切削設備。

（６）前記切削装置は、主軸を有する加工ヘッドと、前記加工ヘッドの主軸に取り付けられた切削治具と、前記主軸とともに前記切削治具を回転させるモーターとを有し、前記切削治具を回転させながら前記切削治具の切削チップにより前記被加工材の表面を切削することを特徴とする（５）に記載の切削設備。

（７）前記ベッド傾動手段は、前記ベッドの下方に設けられた複数の昇降アクチュエータを有し、前記複数の昇降アクチュエータを昇降させて、前記ベッドの対応する部位を昇降させることにより、前記ベッドを傾動させることを特徴とする（５）または（６）に記載の切削設備。

（８）前記変形量測定手段は、非接触式測定装置であるレーザー距離計もしくはカメラ、または接触式測定装置であるタッチプローブを有することを特徴とする（５）から（７）のいずれかに記載の切削設備。

本発明によれば、被加工材を保持するベッドを傾動させて、被加工材の切削を行うので、加工ヘッドを傾斜させることなく、被加工材の変形に応じて適切な切削を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る切削設備を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る切削設備を示す平面図である。 図１に示す切削設備による切削方法を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る切削設備を示す断面図、図２はその平面図である。本実施形態では、連続鋳造後のスラブの表面をフライス切削する切削設備を例にとって説明する。

本実施形態の切削設備１００は、門型加工機として構成され、被加工材であるスラブ１が設置されるベッド１１と、ベッド１１を挟んで両側に設けられたレール１２と、レール１２上を移動可能に設けられたフレーム１３と、フレーム１３に移動可能に取り付けられた切削装置１４と、スラブ１の変形量を測定するスラブ変形量測定器１５と、ベッド１１を傾動させるベッド傾動機構１６と、制御部１７とを有する。

スラブ１は、図２に示すように、ベッド１１上で長手方向を固定ブロック２１ａおよび可動ブロック２１ｂにより挟まれた状態で位置決めされ、スラブ１の移動が抑止される。可動ブロック２１ｂは、アクチュエータ２２により位置調整可能となっている。スラブ１は天井クレーン（図示せず）により、ベッド１１上の所定位置に設置されるようになっている。なお、スラブ１の移動をより確実に抑止するために、スラブ１の幅方向に２対の固定ブロックおよび可動ブロックを設けてもよい。

フレーム１３は、下端部にレール１２に嵌め込まれるスライダー３１を有する２つの柱状部３２と、２つの柱状部３２を繋ぐ水平部３３とを有している。そして、駆動機構（図示せず）によってスライダー３１がレール１２に沿って移動することにより、フレーム１３がレール１２上をスラブ１の長手方向に移動される。

切削装置１４は、駆動機構（図示せず）によりフレーム１３に取り付けられたガイド機構（図示せず）に沿って上下方向およびスラブ１の幅方向に移動可能に設けられた、主軸を有する加工ヘッド４１と、加工ヘッド４１の主軸に取り付けられたフライス式の切削治具（フライスカッター）４２と、加工ヘッド４１の上に設けられ、主軸とともに切削治具４２を回転させるモーター４３とを有する。フライス式の切削治具４２は、ディスク状の本体の下面周縁に複数の切削チップ（図示せず）が取り付けられてなり、回転されることにより、切削チップによってスラブ１の表面を切削加工するようになっている。

スラブ変形量測定器１５としては、レーザー距離計やカメラ等の非接触式測定装置、またはタッチプローブ等の接触式測定装置を用いる。レーザー距離計やタッチプローブは、スキャンさせながらスラブ１との距離を測定することによりスラブ１の変形量を求める。また、カメラを用いる場合には、撮像した画像を画像処理することによりスラブ１の変形量を測定する。

ベッド傾動機構１６は、ベッド１１の下方に設けられた複数の昇降アクチュエータ５１を有し、複数の昇降アクチュエータ５１を昇降させて、ベッド１１の対応する部位を昇降させることにより、ベッド１１を所定方向に所定量傾動させる。昇降アクチュエータ５１としては、ジャッキ方式および油圧シリンダ方式のいずれも採用可能である。いずれの方式においても、ベッド１１を傾動させる際の昇降アクチュエータ５１の昇降量を把握するためにはストローク量のデータが必要であり、ジャッキ方式の場合は回転検出器、油圧シリンダ方式の場合はストロークセンサー等を用いれば取得可能である。また、昇降アクチュエータ５１の本数は特に限定されず、ベッド１１の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。好適な例としては、４本を挙げることができる。

制御部１７は、スラブ変形量測定器１５で測定したスラブ変形量のデータを取得し、それに基づいてベッド傾動機構１６の昇降アクチュエータ５１に昇降指令を与える。この際に、昇降アクチュエータ５１に内蔵された回転検出器またはストロークセンサー等から昇降アクチュエータ５１のストローク量が取得され、それに基づいて昇降アクチュエータ５１の昇降量が算出される。

次に、このように構成される切削設備１００における切削方法について、図３のフローチャートに基づいて説明する。

最初に、天井クレーン等によりスラブ１をベッド１１上に設置する（工程１）。このとき、スラブ１は、固定ブロック２１ａおよび可動ブロック２１ｂにより挟まれた状態で位置決めされる。この状態で、スラブ変形量測定器１５によりベッド１１上のスラブ１の変形量（勾配）を測定する（工程２）。そして、測定したスラブ１の変形量に基づいて、適切な切削が行えるように、ベッド傾動機構１６によりベッド１１を所定方向へ所定量傾動させる（工程３）。その後、切削装置１４によりスラブ１表面を切削する（工程４）。

この場合に、工程２で測定されたスラブ１１の測定データは制御部１７に送られ、制御部１７において、その測定結果の座標値を元にスラブ１の変形量（勾配）を求め、それに基づいて、最適な切削が行えるようにベッド傾動機構１６の昇降アクチュエータ５１に昇降指令を与え、工程３のベッド１１を傾動させる工程が実現される。

工程３のスラブ傾動工程では、上述のようにベッド傾動機構１６を傾動させた後、再度、スラブ変形量測定器１５によるスラブ１の測定を行い、その後、工程４の切削装置１４により切削加工を行うことが好ましい。これにより、より高精度の切削を行うことができる。なお、切削しながら、リアルタイムでベッドを傾動させ、スラブ１を切削することも可能である。

工程４の切削装置１４によるスラブ１の切削は、切削装置１４の位置を調整し、フレーム１３をレール１２に沿って走行させながら、切削治具４２を回転させて、切削治具４２の切削チップ（図示せず）によりスラブ１の表面を切削することにより行われる。

このように、スラブ１を保持するベッド１１を傾動させて、スラブ１の切削を行うので、加工ヘッド４１を傾斜させることなく、スラブの変形に応じて適切な切削を行うことができる。

特許文献１のように加工ヘッドを一定の角度で傾斜させる場合、削り過ぎを抑えて歩留よく切削するためには、スラブの変形方向に対応した切削方向から切削する必要があり、連続でスラブを切削することができず、時間を要する。また、切削方向を考慮せずに、時間短縮を優先させて切削した場合には、部分的に切削代が増加し、歩留まりが悪化してしまい、また、切削幅が狭くなる部位が発生し、切削の際のパス数が増えてさらに時間を要する場合もある。

これに対して、本実施形態では、スラブ１の変形に応じてベッド１１を所望の方向に傾動させることができるので、歩留を落とすことなく一方向の切削が可能である。

また、切削する際には、スラブ１における切削方向と切削治具４２の移動方向が一致するアップカット法と、切削方向と移動方向が反対方向となるダウンカット法があり、切削チップの刃の寿命を管理する上では、常に一定の方法でできた方が好ましいが、本実施形態では、スラブ１の変形に応じてベッド１１を所望の方向に傾動させるので、このようなことを容易に実現することができる。特に、常にダウンカット法を用いることにより、刃の寿命を一定にする効果の他、刃の寿命を延ばす効果を得ることもできる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、連続鋳造後のスラブを被加工材として適用した場合について示したが、被加工材はこれに限るものではない。また、上記実施形態では切削設備を門型加工機として構成したが、ベッド上に被加工材を設置して切削するものであれば設備構成は限定されない。

１ スラブ（被加工材）
１１ ベッド
１２ レール
１３ フレーム
１４ 切削装置
１５ スラブ変形量測定器
１６ ベッド傾動機構
１７ 制御部
２１ａ 固定ブロック
２１ｂ 可動ブロック
２２ アクチュエータ
３１ スライダー
３２ 柱状部
３３ 水平部
４１ 加工ヘッド
４２ 切削治具
４３ モーター
５１ 昇降アクチュエータ
１００ 切削設備

Claims (8)

1. 被加工材をベッド上に設置する工程と、
   前記ベッド上の前記被加工材の変形量を測定する工程と、
   前記被加工材の変形量に基づいて、適切な切削が行えるように、所定方向に所定量前記ベッドを傾動させる工程と、
   その後、切削装置により前記被加工材を切削する工程と
   を有することを特徴とする切削方法。
2. 前記切削装置は、主軸を有する加工ヘッドと、前記加工ヘッドの主軸に取り付けられた切削治具と、前記主軸とともに前記切削治具を回転させるモーターとを有し、前記切削工程は、前記切削治具を回転させながら前記切削治具の切削チップにより前記被加工材の表面を切削することを特徴とする請求項１に記載の切削方法。
3. 前記ベッドを傾動させる工程は、前記ベッドの下方に設けられた複数の昇降アクチュエータを昇降させて、前記ベッドの対応する部位を昇降させることにより、前記ベッドを傾動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削方法。
4. 前記被加工材の変形量を測定する工程は、非接触式測定装置であるレーザー距離計もしくはカメラ、または接触式測定装置であるタッチプローブを用いて行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切削方法。
5. 被加工材が設置されるベッドと、
   被加工材の表面を切削する切削装置と、
   前記ベッド上の被加工材の変形量を測定する変形量測定手段と、
   前記ベッドを傾動させるベッド傾動手段と、
   前記変形量測定手段の変形量に基づいて前記ベッド傾動手段によるベッドの傾動を制御する制御部と
   を有することを特徴とする切削設備。
6. 前記切削装置は、主軸を有する加工ヘッドと、前記加工ヘッドの主軸に取り付けられた切削治具と、前記主軸とともに前記切削治具を回転させるモーターとを有し、前記切削治具を回転させながら前記切削治具の切削チップにより前記被加工材の表面を切削することを特徴とする請求項５に記載の切削設備。
7. 前記ベッド傾動手段は、前記ベッドの下方に設けられた複数の昇降アクチュエータを有し、前記複数の昇降アクチュエータを昇降させて、前記ベッドの対応する部位を昇降させることにより、前記ベッドを傾動させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の切削設備。
8. 前記変形量測定手段は、非接触式測定装置であるレーザー距離計もしくはカメラ、または接触式測定装置であるタッチプローブを有することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の切削設備。

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