KR100235904B1 - 가공 장치 - Google Patents

Abstract

머싱 센터의 주축에 장착한 엔드 밀을 자전과 동시에 공전시켜 홀 가공을 수행하는 가공 장치로 고속 가공에 적합한 장치를 제공한다. 엔드 밀 T의 4msec마다의 X축, Y축 방향의 이동량을 데이터 정보(23b)로 가진 가공 궤적 데이터(23)를 미리 산출하고, G05 지침으로 개시되는 고속 사이클 가공에 있어서 머싱 센터(1)의 NC 제어 장치(7)가 가공 궤적 데이터(23)의 데이터 정보(23b)를 직접 사용해서 엔드 밀 T의 이동 제어를 수행한다.

Description

가공 장치

본 발명은 주축에 장착한 공구(엔드 밀)를 자전과 동시에 공전시켜서 보링(boring) 홀 가공을 수행하는 가공 장치에 관한 것이다.

종래의 가공 장치로는 특개평 6-8105호 공보에 개시된 것이 있는데 이것은 가공되는 원통 형상의 작업물의 외주를 소정 각도(15℃)로 복수의 구간으로 분할하고, 시험 가공이 끝난 작업물 외주의 각 분할점에서의 법선 방향의 편차를 진원도 측정기로 측정하고, 그 측정 결과에 따라 각 분할 구간에 대응한 공구의 이동 반경을 구하고, 이들 이동 반경으로 공구를 각 분할 구간마다 원호 이동시켜서 작업물의 변형 등에 따른 진원도의 저하를 방지하도록 한 것이었다.

상기의 종래 기술에서는 작업물 외주의 각 분할 구간에서 G02(G03) 지침을 사용해서 그 분할 구간과 대응한 이동 반경으로 공구를 원호 이동시키는데 이 G02(G03) 지침을 사용했을 경우 가공중 가공 장치가 가지는 NC 제어 장치가 그 이동 반경에 따라 소정 시간 마다의 공구의 X축, Y축의 이동량을 연산해서 그 산출된 이동량으로 공구를 이동시키게 되어 있다. 따라서 NC 제어 장치의 연산 시간을 고려한 이송 속도로 공구를 이동시킬 필요가 있어 예를 들어 공구를 매분 8000mm로 이동시키는 고속 가공에 적용할 수 없었다. 또 작업물 외주를 15°씩 분할한 비교적 큰 분할 구간마다에서 진원도 측정기의 측정 결과에 따른 평균 이동 반경을 구해서 진원도를 향상시키기 위한 보정을 수행하므로써 세세한 보정을 수행할 수 없다는 문제가 있다.

제1도는 가공 장치의 전체도이다.

제2도는 NC 제어 장치의 격납 영역을 나타낸 도면이다.

제3도는 고속 사이클 가공의 동작 설명도이다.

제4도는 측정 데이터를 나타낸 도면이다.

제5도는 측정 데이터를 나타낸 도면이다.

제6도는 가공 궤적 데이터를 나타낸 도면이다.

제7도는 가공 궤적 데이터의 연산 방법을 나타낸 도면이다.

제8도는 보정 데이터를 나타낸 도면이다.

제9도는 가공 궤적 데이터의 보정 연산 방법을 나타낸 도면이다.

제10도는 가공 장치의 작용 설명을 위한 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 주축 7 : NC 제어 장치

11 : 진원도 측정기 12 : 측정 데이터

13 : 플로피디스크 20 : 카세트 룸

21 : 퍼스컴 23 : 가공 궤적 데이터

23a : 헤더 정보 23b : 데이터 정보

T : 공구

이상으로 본 발명의 목적은 고속 가공에 적합한 가공 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 부가적인 목적은 가공 홀의 진원도의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있는 가공 장치를 제공하는 것에 있다.

이 목적을 달성하기 위해 본 발명의 청구항 1에서는 가공홀 형상으로 소정 시간 마다의 공구의 이동량군(群)으로 이루어지는 가공 궤적 데이터를 산출하는 연산 수단과 이 연산 수단에서 산출된 가공 궤적 데이터를 가공 장치 본체에 설치한 NC 제어 장치로 전송하는 전송 수단을 구비하고, NC 제어 장치가 전송된 가공 궤적 데이터를 직접 이용해서 공구의 이동 제어를 수행하도록 구성한 것을 특징으로 하고, 본 발명의 청구항 2에서는 가공 홀의 진원도를 측정하는 진원도 측정기를 구비하고, 이 진원도 측정기의 측정 데이터를 가미한 새로운 가공 궤적 데이터를 구해서 NC 제어 장치가 새로운 가공 궤적 데이터를 직접 사용하여 공구의 이동 제어를 수행하도록 한 것을 특징으로 하며, 본 발명의 청구항 3에서는 진원도 측정기의 측정 데이터를 상기 연산 수단으로 전송하는 전송 수단을 구비하고, 연산 수단이 전송된 측정 데이터를 가미한 새로운 가공 궤적 데이터를 산출하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

다음으로 도면을 참조해서 본 발명의 가공 장치를 머싱 센터(MC)에 적용한 실시예에 대해 설명한다.

먼저 제1도에서와 같이 머싱 센터(1)의 베이스(2)에는 이동 칼럼(3)이 전후 좌우 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 또, 상기 이동 칼럼(3)에는 주축 헤드(4)가 상하 이동 가능하게 지지되어 있고 이 주축 헤드(4)에는 주축(5)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 또 머싱 센터(1)에는 다수의 공구를 격납한 공구 매거진(6)과 이 공구 메거진(6)의 공구와 주축(5)의 공구를 교환하는 공구 교환 장치(도시하지 않음)와 이동 칼럼(3)이나 주축 헤드(4)의 이동, 주축의 회전, 공구 교환 동작 등을 제어하는 NC 제어 장치(7)를 구비하고 있다.

상기 NC 제어 장치(7)에는 후술할 퍼스컴에서 작성된 가공 궤적 데이터를 NC 제어 장치(7)내로 받아들이기 위한 주지의 매크로에그젝터(8)와 NC 제어 장치(7)내로 들어온 가공 궤적 데이터를 격납하는 격납 영역(9)이 구비되어 있다. 제2도에서와 같이 이 격납 영역(9)의 변수 번호 #20000 번대에는 가공 궤적 데이터의 헤더 정보가 격납되고, 헤더 정보로 지시된 변수 번호에는 가공 궤적 데이터의 데이터 정보가 격납된다. 그리고 NC 제어 장치(7)의 제어 프로그램내에는 공구 이동을 위한 G05 지침이 제정되어 이 G05 지침이 실행되면 제3도에서와 같이 공구 T(엔드 밀)는 a점, b점, c점, d점, e점, a점 순으로 그려지는 궤적을 따라 고속 사이클 가공을 수행하게 된다.

다음으로 제1도에 나타낸 진원도 측정기(11)는 시험 가공이 끝난 작업물 가공 홀의 진원도를 측정해서 소정 각도(여기서는 1도)마다 목표 가공 궤적(진원)과의 법선 방향의 편차를 측정 데이터(12)(제4도,제5도 참조)로 출력하게 된다. 또 이 진원도 측정기(11)에서 출력된 측정 데이터(12)는 플로피디스크(13)(전송 수단으로 나타냄)를 통해 후술할 퍼스컴(21)에 전송되게 된다.

다음으로 제1도의 연산 수단으로 나타낸 퍼스널 컴퓨터(21)(이하, 퍼스컴)는 키보드(22)로부터 입력되는 가공홀 직경이나 공구의 이송 속도에 의한 가공홀 형상의 초기값에 따라 가공 궤적 데이터(23)(제6도 참조)를 산출하는 연산 프로그램을 구비하고 있다. 이 가공 궤적 데이터(23)는 카세트 롬(20)(전송 수단으로 나타냄)을 통해 상기 NC 제어 장치의 격납 영역(9)으로 전송되도록 이루어져 있고 가공 궤적 데이터(23)의 헤더 정보(23a)에 있어서 예를 들어 N20000 P1이란 「상기 격납영역(9)의 #20000번의 고속 사이클 가공의 등록수에 1을 격납한다」는 것을 의미하고 또 N20001 P1이란 「격납 영역(9)의 #20001번의 사이클 반복 회수에 1을 격납한다」는 것을 의미한다.

다음으로 가공 궤적 데이터(23)의 데이터 정보(23b)를 산출하는 연산 프로그램에 대해 설명하는데, 단 제3도의 c점에서 c점까지의 원호 이동에 있어서의 데이터 정보(23b)를 산출하는 연산에 대해서만 설명한다.

만약 가공홀 직경을 80mm, 공구의 이송 속도를 8000mm/min으로 해서 고속 사이클 가공을 수행한다고 한다면 공구 T의 4msec마다의 이동 거리는, (8000/60)*(4/1000)=0.533mm가 되고, 이 이동 거리로 가공 홀 원주 길이를 나눈 분할 구간수는, (80*π)/0.533=471개가 되며, 360도를 분할 구간수로 나눈 값, 즉 공구 T의 4msec마다의 이동 각도는, 360/471=0.764도가 된다. 그리고 퍼스컴(21)의 연산 프로그램은 제7도에서와 같이 목표로 하는 가공홀 궤적(진원)과 이동 각도 0.764도마다의 법선과의 교점인 X축, Y축의 좌표값(Xn,Yn) (n=0,1,2 ···)을 구하고, 이들 좌표값(Xn,Yn) 으로 공구 T의 4msec마다의 X축, Y축 방향의 이동량을 산출하고, 이와 같이 연산된 이동량군(群)이 가공 궤적 데이터(23)의 데이터 정보(23b)가 된다. 그리고 제6도에 나타낸 가공 궤적 데이터(23)의 데이터 정보(23b)에 있어서 예를 들어 N30100 P0 및 N31100 P0은 「격납 영역(9)의 #30100번의 X축, #31100번의 Y축의 이동량에 (0,0)을 격납한다」는 것을 의미한다.

또 상기 퍼스컴(21)은 보정 프로그램을 구비하고, 이 보정 프로그램은 진원도 측정기(11)에서 전송되는 측정 데이터(12)로부터 이 측정 데이터(12)의 양·음을 반대로 한 보정 데이터(31)(제8도 참조)를 작성하고, 이어서 이 보정 데이터(31)를 가미한 새로운 가공 궤적 데이터(23)를 산출하게 된다. 즉, 제9도에서와 같이 보정 데이터(31)의 편차(dH)로 구해지는 좌표값(X'₁,Y'₁) 과 좌표값(X₀,Y₀)을 잇는 직선과 상술한 공구 T의 4msec의 이동 각도 0.764도 마다의 법선과의 교점이 좌표값(X＂₁,Y＂₁)을 구하고, 이 좌표값(X＂₁,Y＂₁)으로 공구 T의 4msec 이동시의 X축, Y축 방향의 이동량을 산출하며, 그 후의 공구 T의 4msec 이동시의 X축, Y축 방향의 이동량도 마찬가지 방법으로 좌표값(X＂n,Y＂n)과 좌표값(X＂n+₁,Y＂n+₁)(n=1,2,…)을 잇는 직선과 다음의 법선과의 교점의 좌표값(X＂n+₁,Y＂n+₁)으로 순차 연산되어 이와 같이 연산된 이동량군이 새로운 가공 궤적 데이터(23)의 데이터 정보(23b)가 된다.

또 상기 퍼스컴(21)의 보정 프로그램은 진원도 측정기(11)로부터 전송되는 측정 데이터(12)가 소정의 허용 범위인지 아닌지를 판별하게 되고, 허용 범위를 넘을 때에는 상술한 것과 같은 가공 궤적 데이터(23)의 보정을 수행하고 허용 범위이내이면 보정은 수행되지 않고 통상의 가공이 개시된다.

다음으로 제10도의 흐름도를 이용해서 이상과 같이 구성된 가공 장치의 작용에 대해 설명한다.

먼저 작업자가 퍼스컴(21)의 키보드(22)를 조작해서, 이제부터 행할 고속 사이클 가공의 가공 홀 직경(80mm), 공구 이송 속도(8000mm/min) 등의 가공 홀 형상에 관한 초기값을 입력한다(S1). 그러면 이들 초기값에 의해 퍼스컴(21)의 연산 프로그램이 공구 T의 4msec마다의 X축, Y축 방향의 이동량군(群)으로 이루어지는 가공 궤적 데이터(23)를 산출하고(S2), 이 가공 궤적 데이터(23)를 카세트 롬(20)을 통해 머싱 센터(1)의 NC 제어 장치(7)로 전송한다(S3). 그리고 NC 제어장치(7)의 제어 프로그램에서 G05 지침이 명령되면 NC 제어 장치(7)는 가공 궤적 데이터(23)의 헤더 정보(23a)를 참조해서 격납 영역의 #30100번 이후에 격납된 데이터 정보(23b)인 공구 T의 4msec마다의 X축, Y축 방향의 이동량을 직접 사용해서 공구를 a점, b점, c점, d점, c점, e점, a점의 순으로 그려지는 궤적을 따라 이동시켜 고속 사이클 가공을 수행하게 한다(S4).

그후, 이 고속 사이클 가공이 끝나면 그 작업물 가공홀의 진원도를 진원도 측정기(11)에서 측정하고(S5), 그 측정 데이터(12)를 플로피디스크(13)를 통해 퍼스컴(21)에 전송한다(S6). 그리고 퍼스컴(21)의 보정 프로그램이 전송된 측정 데이터(12)의 진원도가 소정의 허용 범위인지 아닌지 판별해서(S7), 그 진원도가 허용 범위 이내이면 상기 S2에서 연산된 가공 궤적 데이터(23)를 그대로 사용해서 통상의 고속 사이클 가공이 수행된다(S10). 그러나 (S7)에서 측정 데이터(12)의 진원도가 허용 범위를 넘을 때에는 퍼스컴(21)의 보정 프로그램이 측정 데이터(12)로부터 보정 데이터(31)를 작성하고(S8), 이어서 이 보정 데이터(31)를 고려해서 새로운 가공 궤적 데이터(23)를 연산하고(S9), 이 새로운 가공 궤적 데이터(23)가 머싱 센터(1)의 NC 제어 장치(7)에 전송되며(S3), 그 후 상기(S4-S7)의 작용과 마찬가지로 이 새로운 가공 궤적 데이터(23)를 직접 사용한 고속 사이클 가공으로 가공된 가공홀의 진원도가 측정되고, 이 진원도가 OK인지 아닌지의 판별이 수행되며, 그 다음은 상기의 작용이 반복 수행된다.

이상과 같이 본실시예에서는 공구(엔드 밀) T를 자전과 동시에 공전시켜서 가공홀을 가공하도록 하므로 하나의 엔드 밀(end mill) T로 직경이 다른 복수의 홀을 가공할 수 있고, 또 특수 보링(boring) 아버를 필요로 하지 않으며, 고객에게로의 빠른 납기, 저렴한 가격을 실현할 수 있다. 또 G05 지침에 의해 NC 제어 장치(7)가 엔드 밀 T의 4msec 마다의 X축, Y축의 이동량군으로 이루어진 데이터 정보(23b)를 직접 사용해서 엔드 밀 T의 이동을 제어하도록 되어 있어 종래와 같이 G02 지침을 사용해서 가공중에 NC 제어 장치가 공구의 이동량을 연산하면서 엔드 밀의 이동을 제어하는 것에 비해 엔드 밀 T를 보다 고속 이송 속도로 이동시킬 수 있고, 공구 이송 속도 8000mm/min 라는 고속 가공을 실현할 수 있다. 또 엔드 밀 T의 4msec 마다의 이동량인 가공 궤적 데이터(23)의 데이터 정보(2b)를 보정해서 진원도를 향상시키게 하므로써 종래와 같이 작업물의 외주를 15°씩 분할한 분할 구간을 보정하는 것에 비해 보다 정밀하게 진원도를 향상시킬 수 있다. 그리고 가공 궤적 데이터(23)의 연산 및 보정은 퍼스컴(21)이 자동적으로 수행하도록 이루어져 있어 인력에 의해 가공 궤적 데이터를 연산 보정하는 것에 비해 데이터 작성 시간의 절약, 데이터 정밀도의 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명의 청구항1에서는 가공홀 형상으로 소정 시간 마다의 공구의 이동량군으로 이루어지는 가공 궤적 데이터를 산출하는 연산 수단과 이 연산 수단에서 산출된 가공 궤적 데이터를 가공 장치 본체에 설치한 NC 제어 장치로 전송하는 전송 수단을 구비하고, NC 제어 장치가 전송된 가공 궤적 데이터를 직접 이용해서 공구의 이동 제어를 수행하도록 구성함으로써 고속 가공에 적합한 가공 장치를 제공할 수 있다. 또 본 발명의 청구항 2에서는 가공 홀의 진원도를 측정하는 진원도 측정기를 구비하고, 이 진원도 측정기의 측정 데이터를 가미한 새로운 가공 궤적 데이터를 구해서 NC 제어 장치가 새로운 가공 궤적 데이터를 직접 사용해서 공구의 이동 제어를 수행하도록 하므로 가공 홀의 진원도를 향상시킬 수 있다. 그리고 본 발명의 청구항 3에서는 진원도 측정기의 측정 데이터를 상기 연산 수단으로 전송하는 전송 수단을 구비하고, 연산 수단이 전송된 측정 데이터를 가미한 새로운 가공 궤적 데이터를 산출하도록 구성함으로써 가공 궤적 데이터의 작성 시간을 단시간으로 할 수 있고 또 데이터 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 주축에 장착된 공구를 자전과 동시에 공전시켜 홀 가공을 수행하는 가공 장치에 있어서, 가공홀 형상에서 소정 시간 마다의 공구의 이동량군으로 이루어지는 가공 궤적 데이터를 산출하는 연산 수단과 이 연산 수단에서 산출된 가공 궤적 데이터를 가공 장치 본체에 설치한 NC 제어 장치로 전송하는 전송 수단을 구비하고, NC 제어 장치가 전송된 가공 궤적 데이터를 직접 이용해서 공구의 이동 제어를 수행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 가공 장치.
2. 제1항에 있어서, 가공 홀의 진원도를 측정하는 진원도 측정기를 구비하고, 이 진원도 측정기의 측정 데이터를 가미한 새로운 가공 궤적 데이터를 구해서 NC 제어 장치가 새로운 가공 궤적 데이터를 직접 사용해서 공구의 이동 제어를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 진원도 측정기의 측정 데이터를 상기 연산 수단으로 전송하는 전송 수단을 구비하고, 연산 수단이 전송된 측정 데이터를 가미한 새로운 가공 궤적 데이터를 산출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 가공 장치.