穿孔加工方法、穿孔加工用夹具以及热交换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在板构件上形成贯通孔的穿孔加工方法与穿孔加工用夹具以及热交换器。
【背景技术】
[0002]一般而言，像凝汽器的管板、管支承板等那样具有多个贯通孔的板构件通过安装有高速钢钻头、硬质合金钻头等穿孔刀具的工作机械进行穿孔加工。在进行穿孔加工时，通常在通过夹紧件固定板构件的外周部的状态下将穿孔刀具插入板构件。此时，若穿孔位置周围的刚性较低，则因穿孔刀具的插入会导致板构件弯曲，因穿孔刀具的旋转会导致板构件振动，由此会造成贯通孔的加工精度降低，并且也存在穿孔刀具的刀尖折损的可能性。因此，要求以能够对板构件赋予能够承受孔加工的足够的刚性的方式固定板构件。
[0003]基于提高板构件的刚性的目的，已知穿孔加工时在板构件的下表面垫上隔板而通过穿孔刀具将板构件与隔板共同穿孔的方法。在该情况下，隔板对板构件施加加工刀具插入时的反作用力，因此能够防止板构件大幅弯曲。然而，存在因高速旋转的穿孔刀具导致板构件跳起而造成穿孔刀具折损的可能性，因此需要降低穿孔刀具的加工条件(刀具旋转速度、刀具进给速度)。另外，就隔板而言，由于与板构件的接触面大因此异物去除、维修需要花费劳力和时间，此外不得不针对孔排列不同的每个板构件来准备隔板，从而存在保管需要花费成本的问题。
[0004]作为不使用隔板的固定方法，例如，在专利文献I中，公开了在层叠于平台的支承框上的多个板构件之间夹装隔离物且通过夹紧件固定板构件的外周部的方法。另外，在专利文献2中，公开了通过夹紧件固定板构件的外周并且通过在导轨上移动的工作缸从穿孔刀具侧支承板构件的方法。并且，在专利文献3中，公开了在板构件与底座之间设置由方棒料等构成的推力吸收构件以吸收钻头的推力及穿孔时的振动的结构。在该结构中，还具备对板构件的穿孔部附近进行按压的按压构件，由此来防止因板构件的跳起导致的钻头的折损。
[0005]【在先技术文献】
[0006]【专利文献】
[0007]专利文献1:日本特开平11-320223号公报
[0008]专利文献2:日本特开平5-146905号公报
[0009]专利文献3:日本实开昭64-12711号公报
【发明内容】
[0010]【发明要解决的课题】
[0011]然而，作为在穿孔加工中使用的刀具，已知能够实现高速加工的硬质合金钻头。硬质合金钻头与高速钢钻头相比高速旋转，因此能够实现加工时间的缩短化，然而钻头插入时的振动较大，容易发生板构件的跳起。另外，硬质合金钻头的刀的刚性高并且韧性低因此能够实现高精度的加工，然而容易因板构件的跳起等产生刀尖的折损等不良现象。由此，要求一种即使是像硬质合金钻头那样加工条件严格的穿孔刀具也能够实现顺畅的穿孔加工的板构件的固定方法。
[0012]相对于此，在像专利文献I那样仅通过夹紧件对板构件的周围进行固定的情况下，加工点周边的约束力较弱，难以充分确保板构件的刚性。因此，孔加工时发生板构件的振动、跳起，从而对贯通孔的精度造成并且容易产生刀尖的折损等不良现象。需要说明的是，在专利文献I中，在多个板构件之间夹装有隔离物，然而这是为了进行孔的倒角所需的设置而并非以固定为目的的设置。从板构件的固定的观点出发，隔离物仅支承穿孔刀具插入时的反作用力而并非提高约束力，从而也无法避免发生板构件跳起的可能性。在专利文献2以及3中，仅从板构件的一侧的面通过工作缸或按压构件进行按压，板构件的约束力不足，因而也存在发生跳起的可能性。
[0013]另外，在专利文献2中，成为在管板的下部垫有隔离物的结构，而若不是孔数至少是四边形间距等单纯的孔排列，则存在穿孔刀具与隔离物干涉的可能性，从而隔离物的配置较为困难。因此，难以应用于例如凝汽器的管板、管支承板等那样孔排列复杂且具有多个贯通孔的板构件的穿孔加工。同样，在专利文献3中，遍及板构件的整个宽度配置有吸收构件，因此由于板构件的孔排列也难以实现其应用。
[0014]并且，在专利文献3中，需要针对每个加工点进行按压构件的按压操作，从而存在加工时间变长的问题，以及存在穿孔加工时产生的切肩夹在板构件与按压构件的按压脚部之间的可能性，在该情况下也存在按压操作产生不良现象的问题。
[0015]本发明的至少一实施方式的目的在于，提供能够形成任意的孔排列的贯通孔并且能够形成精密的贯通孔而且能够避免穿孔刀具产生折损等故障的穿孔加工方法、穿孔加工用夹具以及热交换器。
[0016]【用于解决课题的手段】
[0017]本发明的至少一实施方式所涉及的穿孔加工方法利用具有具备硬质合金钻头的穿孔刀具的工作机械而在板构件上形成多个贯通孔，所述穿孔加工方法的特征在于，包括:第一步骤，将具有间隙孔的至少一个夹具固定在所述工作机械的底座上；第二步骤，在所述至少一个夹具上载置所述板构件，通过夹紧件将所述板构件固定在所述底座上；第三步骤，以贯通了所述板构件的所述穿孔刀具的前端部插入所述间隙孔的方式使所述工作机械工作，从而在所述板构件的与所述间隙孔对应的位置形成所述多个贯通孔中的第一贯通孔；第四步骤，使固定构件插通所述第一贯通孔，通过该固定构件将所述板构件固定在所述至少一个夹具上；第五步骤，在所述第四步骤之后，使所述工作机械工作从而形成所述多个贯通孔中的除所述第一贯通孔以外的第二贯通孔。
[0018]需要说明的是，本说明书中的“间隙孔”只要是在与穿孔刀具的外形之间形成间隙那样的尺寸的孔即可，其形状不受限定，例如，也可以是圆孔、包括矩形孔在内的多边形孔等各种形状的孔。
[0019]根据上述穿孔加工方法，通过抑制穿孔刀具插入时的板构件的振动、跳起等，能够高速地进行穿孔加工，从而可以实现加工时间的缩短化。另外，能够形成任意的孔排列的贯通孔，从而能够形成精密的贯通孔并且能够避免穿孔刀具产生折损等故障。
[0020]在若干实施方式中，在所述第一步骤中，以所述工作机械的加工原点为基准而对所述至少一个夹具进行定位，将所述至少一个夹具固定在所述底座上，在所述第二步骤中，以所述加工原点为基准而对所述板构件进行定位，将所述板构件载置在所述至少一个夹具上。
[0021]在该实施方式中，以工作机械的加工原点为基准对至少一个夹具进行定位，并且以该加工原点为基准还对板构件进行定位，因此能够相对于板构件以规定的位置关系高精度地配置至少一个夹具。
[0022]在若干实施方式中，在所述第二步骤中，通过所述夹紧件将所述板构件中的所述至少一个夹具的夹具配置区域的外周侧固定在所述底座上，在所述第三步骤中，通过所述至少一个夹具从下方支承所述板构件的所述夹具配置区域，并且在通过所述夹紧件对所述板构件的外周侧进行固定的同时形成所述第一贯通孔。
[0023]这样，通过对夹具配置区域的外周侧进行固定的夹紧件来确保板构件的约束力，并且通过从下方支承夹具配置区域的夹具来承接板构件的反作用力，因此即使在多个贯通孔位于板构件的中央部的情况下，也能够适当地进行穿孔加工。需要说明的是，将排列有第一贯通孔以及第二贯通孔的区域称为夹具配置区域。
[0024]在若干实施方式中，所述第一贯通孔为所述多个贯通孔中的、最接近将所述板构件的所述夹具配置区域分割成多个格子的纵向的假想纵分割线与横向的假想横分割线的各交点的贯通孔。
[0025]由此，在板构件的中央部的夹具配置区域以大致均等的间隔配置夹具，因此能够大致均匀地提高夹具配置区域的板构件的刚性，从而能够更适当地进行穿孔加工。
[0026]本发明的至少一实施方式所涉及的穿孔加工用夹具用于辅助利用具有穿孔刀具的工作机械的在板构件上形成多个贯通孔的作业，所述穿孔加工用夹具的特征在于，具备:基底部，其以能够固定在所述工作机械的底座上的方式构成；支架部，其以上部与所述板构件的下表面抵接的方式构成，且下部与所述基底部连接，在所述支架部的所述上部形成有能够供贯通所述贯通孔的所述穿孔刀具的前端部插入的间隙孔，在所述间隙孔的下方设置有卡止部，所述卡止部用于卡止插通所述贯通孔及所述间隙孔的所述板构件的固定用的固定构件。
[0027]根据上述穿孔加工用夹具，在将基底部固定在底座上、将板构件载置在支架部上的状态下，通过利用穿孔刀具进行板构件的穿孔加工，由此能够通过支架部承接穿孔刀具插入时的反作用力。另外，使板构件固定用的固定构件在插通板构件的贯通孔以及支架部的间隙孔中的状态下卡止于加工用夹具，由此能够借助加工用夹具将板构件固定在底座侦U。由此，能够提高板构件的刚性，因此能够抑制在形成其他的贯通孔时板构件的振动、跳起，从而能够形成精密的贯通孔并且能够防止穿孔刀具产生折损等故障。
[0028]在若干实施方式中，所述卡止部形成有内螺纹，所述内螺纹的谷部的直径与所述贯通孔的内径小，且与设置在所述固定构件上的外螺纹螺合。
[0029]这样，通过构成为固定构件卡止在形成于支架部且直径比贯通孔的内径小的内螺纹上，从而将形成有外螺纹的固定构件经由板构件的贯通孔以及间隙孔而螺合于内螺纹上，由此能够将板构件固定在底座上。
[0030]在若干实施方式中，所述间隙孔具有比所述贯通孔的内径大的内径。
[0031]这样，由于在支架部的上部形成有间隙孔，因此能够阻止贯通贯通孔的穿孔刀具的前端部切削支架部。
[0032]在若干实施方式中，在所述卡止部的下方设置有空洞部，在所述空洞部设置有切肩排出口，所述切肩排出口与所述空洞部连通，且用于排出因在所述板构件上加工所述贯通孔而产生的切肩。
[0033]这样，在支架部的下部设置存积因穿孔加工而产生的切肩的空洞部，并且在支架部或基底部设置将存积在空洞部中的切