KR0184533B1

KR0184533B1 - 절삭공구세팅방법

Info

Publication number: KR0184533B1
Application number: KR1019940036301A
Authority: KR
Inventors: 노부오 야스히라; 슈지 우에다
Original assignee: 모리시타 요이찌; 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1999-05-01
Also published as: CN1111555A; CN1059373C; US5619783A; KR950017028A; US5784773A

Abstract

본 발명은, 경면절삭용공구와 피삭재료물(워크)와의 상대운동에 의해, 워크표면에 운동궤도의 전사를 행하는 절삭가공에 있어서, 공구자세조정작업에 숙련을 필요로하지 않고, 또한 기계의 가동율을 향상시킬 수 있는 절삭공구세팅장치를 제공하는 것을 목적으로 한것으로서, 그구성에 있어서, 가공기로부터 분리할수 있고, 절삭공구(11)의 자세를 조정고정가능한 공구홀더(14)를, 반복하여 재현성좋게 동일위치에 고정하는 일이 가능한 고정대를 구비하므로서, 공구자세의 조정이 가능하게 되게한 것을 특징으로 한 것이다.

Description

절삭공구세팅방법.

제1도(a)는 본 발명의 절삭공구세팅장치에 있어서의 절삭공구홀더를 사용한 선삭가공의 경우의 가공부의 정면도.

제1도(b)는 동 평면도.

제2도는 본 발명의 절삭공구세팅장치의 정면도.

제3도는 제2도에 표시한 절삭공구세팅장치의 평면도.

제4도는 본 발명의 절삭공구세팅장치의 낱끝확대도.

제5도는 절삭공구홀더를 표시하는 단면측면도.

제6도는 절삭공구홀더의 다른 예를 표시하는 단면측면도.

제7도는 상기 장치에 의해 행해지는 절삭공구세팅방법의 학습동작을 표시하는 플로우차트.

제8도는 상기 장치에 의해 행해지는 절삭공구세팅방법의 절삭공구세팅방법의 자세조정동작을 표시하는 플로우챠트.

제9도(a)는 종래의 절삭공구세팅방법을 표시한 가공부 정면도.

제9도(b)는 동 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(11) : 잘삭공구 (12) : 워크

(13) : 워크선회축척 (14) : 공구

본 발명은, 경면절삭용공구(이후 약칭 : 공구)와 피삭재료물 (이후 약칭 : 워크)과의 상대운동에 의해 ,워크 표면에 운동궤도의 전사(轉寫:transfer)를 행하는 절삭가공에 있어서, 예를 들면 선삭가공, 혹은 플라잉커터가공에 있어서 사용하는 절삭공구세팅장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근, 절삭공구의 세팅은 특히 경면절삭가공(S.P.D.T:Single Point Diamond Turning)에 있어서 고정밀도가 요구되고 있기 때문에, 숙련공에 의한 실제기계상에서의 손작업에 의지하지 않을 수 없는 것으로 되어 있다.

이하에 종래의 절삭공구의 세팅에 대해서 설명한다.

제9도는 종래의 절삭공구의 세팅방법을 표시한 것이다.

제9도는 선삭(旋削)가공의 경우의 가공부의 정면도, 평면도를 표시하고 있다.

제9도에 있어서(61)은 절삭공구, (62)는 워크, (63)은 워크선회축적(chuck)으로서 워크를 양단부로부터 유지하고 동시에 회전시키는 기능을 가진다. (64)는 공구대, (65)는 X방향세조정고정나사, (66)은 Z방향 자세조정고정나서로서, 절삭공구(61)ㅡㄴ 고정나사(65)와 고정나사(66)에 의해 공구대(64)에 고정할 수 있다. (67)은 이송테이블, (68)은 0방향자세조정고정나사, (69)는 이송가이드, (70)은 이송방향으로서, 고정대(64)를 고정나사(68)에 의해 이송테이블(67)위에 고정하고 이송가이드(69)의 위를 똑바로 이동시키므로써, 결과, 절삭공구(61)을 이송방향(70)으로 이동시킨다. 워크(62)는 선회되고, 이것에 절삭공구(61)을 작용시키면서 이송방향(70)으로 이동시키므로서 표면이 가공되는 것이나, 경면(鏡面)으로 완성시키기 위해서는 공구자세와 워크선회축과의 위치관계(수㎛레벨), 각도관계(수초레벨)를 고정밀도로 유지할 필요가 있다. 그 때문에 ,경면가공의 숙련공이, 육감과 경험에 의해 고정나사(65), 고정나사(66), 고정나사(68)를 실제기계위에서 가공하면서 조정하므로써, 경면으로 되는 자세를 확보하고 있다.

그러나 상기한 종래의 구성에서는 숙련공의 육감과 경험에 의지하는 바가 크고, 또 실제기계위에서의 조정작업이 되기 때문에, 작업의 재현성이 부족하고, 가공기계의 가동율도 저하시킨다고 하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하는 것으로서, 공구자세조정작업에 숙련을 필요로하지 않고, 가공기계의 가동율을 향상시키는 절삭공구세팅장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 절삭공구세팅장치는, 가공기로부터 분리할 수 있고, 또한 절삭공구의 3차원적자세를 조정고정 가능한 절삭공구홀더와, 대물간섭현미경과, 대물간섭현미경에 대해서 절삭공구홀더를 반복하여 재현성좋게 동일위치에 고정하는 일이 가능한 고정대의 구성을 가지고 있다.

상기 구성에 의해서, 경면절삭이 가능한 절삭공구자세에 대응해서 대물간섭 현미경을 고정할 수 있고, 따라서, 절삭공구가 경면절삭시의 위치 또는 각도로부터 어긋난 양만큼 간섭줄무늬로 되어서 나타나므로 조정이 가능하게 된다. 대물간섭 현미경으로 경면절삭공구의 릴리이프면을 관찰하도록하면, 정밀도 향상이 가능해진다.

이하 본 발명의 일실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도는 가공기(11)를 표시하는 부분정면도 및 부분평면도이며, 상기 가공기는 소정의 절삭가공, 예를 들면 본발명의 일실시예에 의한 절삭공구세팅장치에 제거가능하게 장착된 절삭공구홀더(22)에 세트된 절삭공구(21)에 의해 워크(12)를 회전시키는 선삭가공을 행한다.

제1도에 있어서, (21)은 절삭공구, (12)는 워크, (13)은 가공기(11)에 설치된 워크선회축척으로서, 워크(12)를 양단부에서 유지하고 동시에 회전시키는 기능을 가진다. (22)는 절삭공구(21)를 유지하기 위한 절삭공구홀더로서, 절삭공구(21)의 자세를 3차원적으로 조정가능하며, 또한 제1위치결정면(22a)(제3도 참조), 제2위치결정면(22b), 제3위치결정면(22c)을 가진다. 제1위치결정면(22a)과 제3위치결정면(22c)은 절삭공구홀더(22)의 중심축과 평행하게 뻗으며, 한편 제2위치결정면(22b)은 제1위치결정면(22a)및 제3위치결정면(22c)과 직각으로 뻗는다. (15)는 고정나사, (16)은 이송테이블로서, 절삭공구홀더(22)를 고정나사(15)에 의해 고정부(16a)에 고정하는데 사용되는 이송수단의 일예로서 표시되어 있다. (17)은 절삭공구홀더(22)와 접촉하게 되는 위치결정용 접촉면X로서, 절삭공구홀더(22)가 이송테이블(16)의 고정부(16a)에 고정될 때 사용된다. (18)은 절삭공구홀더(22)와 접촉하게 되는 위치결정용 접촉면Y로서, 절삭공구홀더(22)와 접촉하게 되는 접촉면X에 직각을 이룬다. 절삭공구홀더(22)는 제2위치결정면(22b)과 제3위치결정면(22c)이 각각 접촉면(18)및(17)에 각각 접촉한 상태에서 2개의 고정나사(15)에 의해 이송테이블(16)에 고정되고, 이송가이드(40)의 가이드에 따라 이송테이블(16)과 함께 이송방향(19)으로 이동한다.

가공기(11)에 있어서, 2개의 척(13)에 의해 유지된 워크(12)를 회전시키고 절삭공구(21)를 워크(12)에 작용시킨 상태에서 절삭공구(21)를 이송가이드(40)의 가이드를 따라서 이송방향(19)으로 이동시킴으로서 워크(12)의 표면이 가공된다. 절삭공구(21)의 날끝의 자세는 접촉면(17)및 (18)의 위치를 미리 기준으로 설정한 상태에서 절삭공구홀더(22)에 대해 조정된다. 그러므로, 절삭공구홀더(22)가 대체된 후 즉시 워크(12)의 경면가공이 시작될 수 있다.

본실시예에 의한 절삭공구세팅장치와 이 장치를 사용해서 절삭공구의 자세를 조정하는 방법, 즉 절삭공구의 절삭날끝을 조정하는 방법을 제2,3,4,5도를 참조해서 아래에 설명한다.

제2도 및 제3도는 본발명의 일실시예에 의한 절삭공구세팅장치를 표시하는 정면도 및 평면도이다. 제4도는 절삭공구세팅장치의 절삭공구의 날끝을 표시하는 확대도이다. 제2도및 제3도에 있어서, (21)은 절삭공구, (22)는 절삭공구(21)의 3차원적자세를 조정고정가능한 절삭공구홀더, (23)은 절삭공구(21)의 자세를 검출하는 수단의 일예로서 표시한 대물간섭현미경, (24)는 대물간섭현미경(23)에 대해서 절삭공구홀더(22)를 반복하여 재현성좋게 동일위치에 고정하는 일이 가능한 고정수단의 일예로서 표시한 고정대, (25)는 모니터(25)위에 표시된 간섭줄무늬이다. 또 제4도에 있어서, (27)은 절삭공구(21)의 날끝의 제1플랭크이고, (28)은 날끝의 레이크면, (29)는 날끝의 제2플랭크이다.

대물간섭현미경(23)은 고정나사(49)에 의해 고정대(24)의 일단에 고정되고, 한편 위치결정부재(47)는 고정나사(48)에 의해 그 타단에 고정된다. 위치결정부재(47)는, 위치결정면(47a)의 주위에, 대물간섭현미경(23)에 내장된 광원으로부터 절삭공구홀더(22)에 의해 유지된 절삭공구(21)에 투사된 광의 광축과 평행한 제1평면(45)과, 이 제1평면(45)에 수직한 제2평면(46)을 갖는다. 절삭공구홀더(22)는 위치결정부재(47)를 개재해서 대물간섭현미경(23)에 대해 소정위치에 위치결정되며, 여기서 절삭공구홀더(22)의 제1위치결정면(22a) 및 제2위치결정면(22b)은 각각 위치결정부재(47)의 제1평면(45)및 제2평면(46)과 접촉하게 된다.

제5도는 절삭공구(21)가 고정된 절삭공구홀더(22)를 표시하는 개략단면측면도이다. 절삭공구(21)는 절삭공구홀더(22)의 오목부에 끼워지고, 절삭공구의 바닥부는 절삭공구(21)의 축방향의 위치(제4도에서 Y방향의 위치)를 결정하기 위하여 오목부의 바닥부에 설치된 위치결정볼(22g)과 접촉하게 된다. 절삭공구홀더(22)에 대한 절삭공구(21)의 제4도의 Z방향의 위치는, 절삭공구홀더(22)에 2개의 상부나사(51)및 2개의 하부나사(51)가 나사맞춤되는 구멍(50)을 형성하고 2개의 상부 및 하부조정나사(51), 즉 전부 4개의 조정나사를 조정함으로써 조정할 수 있다. 더 상세하게는, 제5도의 상부좌조정나사(51)를 아래쪽으로 조이고 하부조정나사(51)를 풀어서 하부좌조정나사(51)를 아래쪽으로 이동시킴으로써, 절삭공구(21)의 선단이 절삭공구홀더(22)에 대해 약간 아래쪽으로 기울어진다. 마찬가지로, 절삭공구의 제4도의 X방향의 위치도 4개의 조정나사(51)를 4개의 구멍(50)에 조임으로써 또는 풀음으로써 조정할 수 있다.

제6도는 제5도에 표시한 예와는 다른 예에 의한 절삭공구홀더(122)의 예를 표시한다. 이예에서 어떤 방향, 예를 들면, Z방향으로 절삭공구홀더(122)는 제5도의 홀더(22)의 경우와 같이 그 상부에 설치된 2개의 조정나사(51)를 가지며, 또한 그 하부에는 2개의 조정나사(51)사이의 중간 위치에 원통형회전블(52)을 가진다. 2개의 상부조정나사(51)중의 하나, 예를 들면 좌조정나사(51)를 아래쪽으로 조임으로써 절삭공구(21)는 회전볼(52)둘레를 반시계방향으로 약간 선회한다. 그결과, 절삭공구의 선단은 절삭공구홀더(22)에 대해 아래쪽으로 약간 기울어진다. 따라서 이 예에서는 조정나서(51)의 수를 적게 할 수 있다.

절삭공구(21)의 자세를 대물간섭현미경(23)에 의해 검출할 때, 대물간섭현미경(23)을 통해 모니터(25)에 표시되는 간섭무늬(26)의 형상 및 개수는 경면절삭이 가능한 날끝의 제1플랭크(27)의 위치 및 각도에 따라 일의적(一義的)으로 결정된다. 따라서, 절삭공구(21)의 자세를 경면절삭이 가능한 위치, 각 도로 조정할 경우는, 경면절삭이 가능한 학습절삭공부(teaching cutting tool)의 자세를 학습절삭공구에 의해서 미리 결정한 후, 조정될 절삭공구(21)의 날끝의 제1플랭크(27)의 간섭줄무늬(26)의 형상 및 개수를 학습절삭공구의 그것과 같은 형상과 개수로 조정하는 작업을 행한다. 절삭공구홀더(22)의 제1위치결정면(22a)과 그 제2위치결정면(22b)을 각각 고정대(24)에 고정된 위치결정부재(47)의 제1평면(45)과 위치결정부재(47)의 제2평면(46)에 고정밀도로 접촉시킨 상태에서 절삭공구홀더(22)를 고정나사(15)에 의해 고정대(24)에 고정함으로써, 절삭공구홀더(22)를 고정대(24)의 동일위치에 고정할 수 있기 때문에, 절삭공구(21)의 날끝의 제1플랭크(27)의 위치 및 각도를 고정밀도(10㎛이하, 5초이내)로 재현성 좋게 조정할 수 있다.

다음에, 본 실시예에 의한 절삭공구의 자세의 조정방법을 아래에 상세히 설명한다. 우선 제7도에 표시한 바와 같이, 학습절삭공구를 사용해서 학습동작을 행한다. 그리고, 학습동작에 의해 얻어진 결과에 의거해서 절삭공구의 날끝의 조정을 행한다.

스텝S10에서, 절삭공구홀더(22)는 학습절삭공구(절삭공구(21)와 동일구조)를 절삭공구홀더(22)에 고정한 상태에서 가공기(11)에 세트되며, 절삭공구홀더(22)에 대한 학습절삭공구의 자세는 워크(12)를 소망하는 대로 절삭할 수 있도록 조정된다. 이리해서 학습절삭공구의 자세는 절삭공구홀더(22)에 대해 결정된다.

그리고, 스텝S11에서 학습절삭공구가 고정된 절삭공구홀더(22)가 고정대(24)에 고정된 위치결정부재(47)의 소정의 위치에 고정된다.

그리고, 스텝S12에서, 학습절삭공구는 간섭줄무늬를 얻기 위하여 대물간섭현미경(23)에 의하여 측정된다. 즉, 대물간섭현미경(23)에 내장된 광원에 의해 투사된 광과 학습절삭공구의 피측정면, 예를 들면, 학습절삭공구의 날끝의 플랭크상의 광원에 의해 투사된 광의 반사에 의해 얻어진 광 사이에 간섭이 발생하여 간섭줄무늬(26)을 얻게 된다.

스텝S13에서, 측정에 의해 얻어진 간섭줄무늬(26)는 소정의 것으로서 설정된다. 즉 절삭공구홀더(22)에 고정된 절삭공구(21)가 소정의 것과 같은 간섭줄무늬를 가질 때, 절삭공구(21)가 절삭공구홀터(22)에 대해서 소정의 위치에 고정되었음을 판정할 수 있다. 다시 말하면, 절삭공구(21)가 학습절삭공구와 동일한 위치의 절삭공구홀더(22)의 위치에 고정되었음이 판정된다. 따라서 노망의 절삭을 행할 수 있다.

학습동작이 종료된 후, 실제로 사용되는 절삭공구(21)의 자세조정을 제8도를 참조해서 아래에 설명한다.

스텝S20에서, 절삭공구(21)는 조정나사(51)에 의해 절삭공구홀더(22)에 일시적으로 자세조정할 수 있게 고정한다.

스텝S21에서, 절삭공구홀더(22)는 고정대(24)에 고정된 위치결정부재(47)의 소정의 위치에 고정 위치결정된다.

스텝S22에서, 절삭공구홀더(22)에 고정된 절삭공구(21)의 날끝의 제1플랭크(27)는 대물간섭현미경에 의해 측정되며, 제1플랭크(27)의 간섭줄무늬(26)는 모니터(25)에 표시된다. 그리고, 스텝S23에서, 조작자가 모니터(25)에 표시된 간섭줄무늬가 소정의 것과 일치하는 지의 여부를 시각에 의해서 판별한다. 스텝S23에서 간섭무늬(26)가 소정의 것과 일치하지 않는다고 판정되면, 스텝S24에서 절삭공구홀더에 대한 절삭공구(21)의 자세를 조정하기 위하여 조정나사(51)가 적절하게 회전된다. 그리고 스텝S23에서, 모니터(25)에 표시된 간섭줄무늬(26)가 소정의 것과 일치하는 지의 여부가 다시 판정된다. 스텝S23에서 간섭줄무늬(26)가 소정의 것가 일치한다고 판정되면, 이는 절삭공구(21)의 자세가 절삭공구홀더(22)의 소정의 자세로 조정되었음을 의미한다.

본실시예에 의한 절삭공구세팅장치에 의해 세트된 절삭공구의 특징과 제9도에 표시된 종래의 절삭공구세팅방법에 의해 세트된 절삭공구의 특징을 아래의 표1에 표시한다.

표1에서 명백한 바와 같이, 본실시예에 의한 절삭공구세팅장치에 의해 세트된 절사공구는 가공기상에서의 조정회수를 감소시키고 설비가동율을 향상시키는 점에서 종래의 절삭공구세팅방법에 의해서 세트된 절삭공구에 비해 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 발명은, 가공기로부터 분리되고 또한, 절삭공구의 3차원적자세를 조정고정가능한 절삭공구홀더와, 대물간섭현미경과, 대물간섭현미경에 대해서 절삭홀더와 반복하여 재현성좋게 동일위치에 고정하는 일이 가능한 고정대를 설치하므로서, 기능숙련이 불필요한 공구자세의 조정이 가능하게 되고, 나아가서는, 오프라인조정(가공기로부터 분리해서 조정)도 되기 때문에, 절삭홀더를 복수개 준비하므로서 가공기상에서의 조정이 불필요하게 되어 가동율을 최고로까지 향상시키는 일이 가능하게 된다.

Claims

워크에 절삭가공을 행하는 가공기계에 절삭가공을 세팅하는 방법에 있어서, 절삭공구 홀더에 대해 절삭공구의 자세를 조정할 수 있도록 절삭공구를 절삭공구홀더에 고정하는 스텝과; 절삭공구홀더를 고정수단을 사용해서 가공기계의 소정위치에 고정하는 스텝과; 광을 절삭공구에서 반사시키고, 반사된 광을 자세검출수단으로 검출하고, 절삭공구홀더에 고정된 절삭공구의 자세에 따라서 그리고 반사된 광에 의거해서 자세검출수단에 의해서 간섭줄무늬를 발생하는 스텝과; 간섭줄무늬를 모니터에 표시하고, 모니터에 표시된 간섭줄무늬가 소정의 것과 일치할 때까지 절삭공구의 자세를 절삭공구홀더에 대해 조정하는 스텝; 을 구비한것을 특징으로 하는 절삭공구세팅방법.
제1항에 있어서 상기 고정수단은 절삭공구홀더를 소정위치에 고정하는 고정대이고: 상기 반사시키고, 검출하고, 발생하고, 표시하고, 조정하는 스텝은 절삭공구홀더가 가공기로부터 분리된 가공홀더에 장착되어 있는 행해지는 것을 특징으로 하는 절삭공구세팅방법.
제2항에 있어서 학습절삭공구를 절삭공구홀더를 고정하고, 워크에 절삭가공이 행해질 수 있도록 학습절삭공구의 자세를 절삭공구홀더에 대해 조정하고, 학습절삭공구가 고정된 절삭공구홀더를 가공홀더에 고정하고, 광을 학습절삭공구에서 반사시키고, 반사된 광을 자세검출수단으로 검출하고, 학습절삭공구로부터 반사된 광에 의거해서 간섭줄무늬를 발생함으로써 소정의 간섭줄무늬가 결정되고, 그럼으로써 학습절삭공구의 간섭줄무늬는 소정의 간섭줄무늬로서 설정되는 것을 특징으로 하는 절삭공구세팅방법.
제3항에 있어서, 상기 자세 검출수단은 대물간섭현미경인 것을 특징으로 하는 절삭공구세팅방법.
제1항에 있어서, 학습절삭공구를 절삭공구홀더에 고정하고, 워크에 절삭가공이 행해질수 있도록 학습절삭공구의 자세를 절삭공구홀더에 대해 조정하고, 광을 학습절삭공구에서 반사시키고, 반사된 광을 자세검출수단으로 검출하고, 학습절삭공구에서 반사된 광에 의거해서 간섭줄무늬를 발생함으로써 소정의 간섭줄무늬가 결정되고, 그럼으로써 학습절삭공구의 간섭줄무늬가 소정의 간섭줄무늬로서 설정되는 것을 특징으로 하는 절삭공구세팅방법.
제1항에 있어서, 자세검출수단은 대물간섭현미경인 것을 특징으로 하는 절삭공구세팅방법.
제1항에 있어서 절삭공구의 자세는 절삭공구홀더에 대해 절삭공구홀더상의 적어도 2조의 조정나사에 의해 조정되며, 각조의 조정나사는 절삭공구의 축방향에 수직하게, 또 다른조의 조정나사에 수직하게 이동가능한 것을 특징으로 하는 절삭공구세팅방법.
제1항에 있어서, 절삭공구홀더는 그 축방향으로 뻗는 제1위치결정면과 이 제1위치결정면에 수직한 제2위치결정면을 가지며, 상기 반사시키고, 검출하고, 발생하고, 표시하고, 조정하는 스텝들은 가공기로부터 분리된 가공홀더에서 행해지며, 상기 방법은 절삭공구홀더의 제1위치결정면이 고정대의 제1평면과 접하고 또한 그와 동일 평면상에 있고, 절삭공구홀더의 제2위치결정면이 고정대의 제2평면과 접하고 또한 그와 동일평면상에 있도록 절삭공구홀더를 가공홀더의 고정대상에 제거가능하게 장착하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭공구세팅방법.