KR100236677B1 - 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100236677B1
KR100236677B1 KR1019970011964A KR19970011964A KR100236677B1 KR 100236677 B1 KR100236677 B1 KR 100236677B1 KR 1019970011964 A KR1019970011964 A KR 1019970011964A KR 19970011964 A KR19970011964 A KR 19970011964A KR 100236677 B1 KR100236677 B1 KR 100236677B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
workpiece
laser beam
cutting tool
turning
tool
Prior art date
Application number
KR1019970011964A
Other languages
English (en)
Other versions
KR970069201A (ko
Inventor
울리히 골쯔
페터 린덴
시아오이 류
마티아스 메르켈
페터 뮬러-흄멜
Original Assignee
게르하르트 바우어
다임러크라이슬러 아크티엔게젤샤프트
롤프 아인젤러
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 게르하르트 바우어, 다임러크라이슬러 아크티엔게젤샤프트, 롤프 아인젤러 filed Critical 게르하르트 바우어
Publication of KR970069201A publication Critical patent/KR970069201A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100236677B1 publication Critical patent/KR100236677B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B1/00Methods for turning or working essentially requiring the use of turning-machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P25/00Auxiliary treatment of workpieces, before or during machining operations, to facilitate the action of the tool or the attainment of a desired final condition of the work, e.g. relief of internal stress
    • B23P25/003Auxiliary treatment of workpieces, before or during machining operations, to facilitate the action of the tool or the attainment of a desired final condition of the work, e.g. relief of internal stress immediately preceding a cutting tool
    • B23P25/006Heating the workpiece by laser during machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/141Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness
    • B23B27/145Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness characterised by having a special shape
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/40Removing material taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2260/00Details of constructional elements
    • B23B2260/092Lasers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04Steel or steel alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00Cutters, for shaping
    • Y10T407/10Cutters, for shaping including noncutting work modifying means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T82/00Turning
    • Y10T82/16Severing or cut-off
    • Y10T82/16081Combined with means to heat tool and/or work

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

발명은 열처리 강으로 만들어진 공작물의 정밀 선삭을 위한 방법과 장치에 관련된다. 템퍼링(tempering)없이 경화 공작물 표면의 건식 경화 정밀 선삭을 허용하고 생산기간동안 동시에 경화되지 않은 공작물 표면을 정밀 선삭과 경화를 허용하기 위해 가공에 의한 국부의 일시적 가열이 사용되고 공작물 표면이 공구에 통합된 광섬유를 통해 가공될 재료를 변태점까지 공구날 뒤에서 레이져 빔의 작용에 의해 가열되고 자기 담금질이 되고 결과적으로 표면 근처가 경화된다. 동시에 레이져 빔의 작용점에서 표면온도는 자기 온도계로 기록되고 실제 온도 신호에 의해 레이져 빔의 동력은 원하는 온도를 유지하기 위해 조절된다.

Description

선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법 및 장치
제1도는 절삭공구의 커터바로뒤에 위치한 공작물표면을 가공에 의해 순간적으로 가열하고, 동시에 공작물표면을 레이저열처리(laser heat treatment)를 이용하는 정밀선삭작업의 개략도.
제2도는 제1도의 상세부(II)에 대한 커터의 확대상세도.
제3도는 칩브레이킹(chip breaking)을 위해 선삭작업시 동시에 이루어지는 레이저열처리에 대한 수정예를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 공작물 2 : 칩(chip)
3 : 절삭공구 4 : 공구팁
5 : 커터(cutter) 6 : 절삭면
7 : 공구면 8 : 통로
9 : 유리섬유 10 : 치수
11 : 재료층 12 : 광섬유
13 : 고온측정기 14 : 레이저공명기
15 : 제어장치
본 발명은 절삭공구에 의해 열처리강(heat-treatable steel)제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법 및 장치에 관련된다.
최근에 재료들을 가공하기 위해 이용가능한 경질절삭재료와 관련하여, 극도로 경화된 공작물재료들이 선삭(turning)작업에 의해 가공될 수 있고, 경화되지 않은 재료의 경우에 있어서, 매우 높은 절삭속도가 얻어질 수 있다. 연삭가공과는 대조적으로 대부분의 경우에 있어서, 공작물을 정밀가공할 때, 냉각제들이 공급되어 소요표면품질이 유지된다. 에너지라는 관점에서 볼때, 연삭가공과 비교하여 정밀선삭(precision turning)가공은 공구의 정해진 기하학적형상과 관련한 여러가지 장점들을 가진다. 높은 하중이 가해질 수 있는 상기 절삭재료들에 기인하여, 경화된 표면부품들의 영역내에서 공작물을 정밀선삭, 소위 경화정밀선삭(hard precision turning)을 하는 경향이 있다.
연삭가공 또는 정밀선삭가공에 의하여, 경화된 공작물표면을 정밀가공하면, 가공작업에 기인하여, 발생열의 일부가 상대적으로 빠르게 공작물 내부로 흡수되는 문제가 발생한다. 표면과 근접한 위치에서 경화된 재료층들내부에 돌발적인 열흡수에 의한 미세조직변화를 방지하기 위하여, 냉각액체에 의해 상기 발생열이 계속하여 외부로 제거된다. 외부에서 냉각작용이 없다면, 기계가공에 의해 야기되고 공작물표면내부로 열이 흡수되어, 표면과 근접한 위치에서 열축적이 야기되고, 소요표면강도를 감소시키는 돌발적인 템퍼링(tempering)현상이 발생된다.
내부에서 냉각작업이 이루어지면, 냉각액체순환을 유지하고, 순환된 냉각액체를 재생하기 위하여 상당한 구성배치를 필요로 하는 단점이 있으므로, 냉각액체없이 작업이 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 또한 여러가지 첨가제들이 제공된 냉각액체내부의 일부첨가제들이 증발될 수 있다. 일부경우에 있어서, 상기 증발작용은 작업장내부의 작업자의 건강에 영향을 줄 수도 있다.
본 발명의 목적은 기본적인 정밀선삭방법 또는 해당장치를 개선하는데 있다. 즉 한편으로 경화된 공작물표면들을 정밀선삭할 때 냉각액체에 의한 냉각작업이 불필요하다. 다른 한편으로 아직 경화되지 않았으나 경화작업이 이루어져야 하는 열처리강(heat-treatable steel)제의 공작물표면들을 정밀가공하여, 별도의 열처리작업이 불필요해서, 상기 템퍼링(tempering)작용이 방지된다.
본 발명에 따르면, 공작물표면과 근접하게 위치하고, 절삭공구의 커터와 바로 인접한 위치에 국소적으로 한정된 공작물부분을 가공작업에 의한 순간적인 가열작용을 이용하고, 절삭공구의 커터의 작용점 바로뒤에 위치한 영역에서, 추가로 공작물표면이 레이저빔에 의해 국소적으로 가열되며, 상기 레이저빔은 절삭공구와 함께 운동하고, 커터의 작용점까지 절삭공구내부에 일체로 구성된 통로내에서 유리섬유에 의해 공급되며, 레이저빔 및 공작물표면사이의 상대속도를 고려하여, 공작물표면과 근접한 위치에서 가공되어야 하는 공작물재료의 변태점까지 공작물재료가 순간적으로 가열되도록, 공작물표면위에 조사되는 레이저빔의 작용점상의 전원강도가 결정되고, 가열된 공작물재료가 더욱 깊숙히 위치하고 차가운 재료층에 의해 자체담금질되며, 그결과 공작물표면과 근접한 위치에서 공작물이 경화되고, 정밀선삭이 이루어지는 동안, 공작물표면과 근접한 위치에서 변태점까지 가열되는 공작물의 상기 부분들을 자체담금질하기 위한 시간보다 공작물의 회전시간이 더 작도록, 공작물의 회전속도가 정해지는 것을 특징으로 하는 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭에 의하여 본 발명의 목적이 달성된다.
또한 본 발명의 선삭공구에는 공작물측부를 향해 개구부를 가진 일체 구조의 통로 및 적어도 한 개의 유리섬유(glass fiber)가 제공되고, 상기 통로를 통해 커터(cutter)로부터 약 2㎜내지 3㎜아래위치에서 절삭공구의 절삭날하부의 표면으로 레이저빔(laser beam)이 공급되도록, 적어도 한 개의 유리섬유가 상기 통로내부에 배열되며, 레이저빔 및 공작물표면사이의 상대속도를 고려하여, 공작물표면과 근접한 위치에서 가공될 재료의 변태점(transformation temperature)까지 순간적으로 공작물재료가 가열될 수 있도록, 레이저빔의 전원이 조정된다.
본 발명을 따르는 방법 및 장치에 있어서, 기계가공에 의해 발생되고, 크기가 작은 면적위에서 매우 짧은 시간동안만 지속되는 열흡수작용이 레이저빔(laser beam)의 작용에 의해 열흡수를 증가시켜 변태점까지 상승시키는데 이용된다. 다음에, 자체 담금질효과(self-quenching)에 기인하여, 명확히 한정된 경화구조가 형성된다. 이미 경화된 상태에 있는 공작물부분들을 정밀선삭할 때, 기계가공에 의해 야기된 열흡수작용에 의한 템퍼링(tempering)작업이 본 발명을 따르는 열처리작업에 의해 보상되고, 아직 경화되지 않았으나 경화작업이 이루어져야 하는 공작물표면부분들을 정밀선삭할 때, 정밀선삭된 표면이 동시에 경화된다.
레이저빔의 전원을 켜놓고, 공작물을 회전시킨 상태에서, 절삭공구를 선삭작업시 빼내어 가공될 표면과 작은 거리를 두고 안내하는 작업에 의하여, 기계가공이 이루어지지 않으면서, 회전되는 공작물의 표면들이 경화될 수 있다.
또한 금속을 제거하거나 또는 레이저빔의 공급을 일시중지시키는 것에 의하여, 절삭공구가 운동하는 공작물표면을 부분적으로만 국소적으로 경화시키는 것이 가능하다. 구체적으로 상기 방법에 의하여 일시적으로 경화 영역의 축방향구성이 중지될 수 있고, 회전운동과 관련하여 동기화되고 회전각도에 의존하는 레이저빔의 공급을 일시중지하여 경화작업이 이루어지는 동안, 일부 주변영역들은 목적한 방법대로 남겨둘 수 있다.
문헌 제 DE 33 035 C1 호에 따를때, 가공공구내부에 투시윈도우(observation windows)를 일체로 구성하고, 가공공구의 적용예에 따라, 상기 투시윈도우가 공구면 또는 절삭날하부의 표면상에 배열가능할 뿐만아니라, 상기 투시윈도우는 가공점에서 공작물에 의해 방출되는 열복사를 포착하고 서모그래피(thermography)에 의한 평가를 위해 이용된다.
또한 (미국특허 제4,229,640호 또는 B. Wantzen)의 “생산기술의 혁명, 레이저이용 열가공기술이 신재료이용의 돌파구를 제공하다”, “전달”, 제9호, 14 - 16 페이지를 참고) 선삭작업시 가공점에서 레이저빔을 동시 사용하는 것이 알려져있다. 상기 문헌에 있어서, 가공점으로 직접 이송시키고, 가공점에 대해 일정한 상대위치에서 레이저빔은 아직 가공되지 않은 공작물표면의 외측에 안내되고 어느정도 칩뿌리(chip root)까지 안내된다. 그결과 재료는 연성을 가지게되어, 더작은 저항으로 공작물재료가 가공될 수 있다.
문헌 제 DD 254 348 A1 호에 따라, 가공작업이 이루어지는 동안 레이저빔을 동시에 이용할 때, 공구면영역내에서 이미 제거된 칩이 외측부에서 레이저빔으로 조사된다. 레이저빔은 펄스(pulse)형태이고, 레이저빔의 작용점은 칩의 전체 단면적을 포함하며, 작용이 이루어지는 짧은 시간동안 작용점에서 칩재료가 증발될 정도로 레이저빔의 에너지밀도는 크다. 결과적으로 공작물로부터 계속적으로 발생하고 조각으로 제거되는 칩(chip)이 길이가 짧게 분쇄되고, 일정크기의 그래뉼(granule)상태를 이루어, 상기 칩은 유동가능하고 기계의 청정상태가 용이하게 유지된다. 따라서, 칩들은 축적되거나 방해되지 않는다.
상기 공지된 레이저장치에 있어서, 레이저빔은 자유롭게 안내되거나 직사각형튜브몸체내에서 안내되며, 거울을 통해 반사된다. 또한 미국특허 제4,676,586호, 제4,799,755호 및 제4,681,396호를 참고할 때, 레이저빔의 작용점까지, 가요성 유리섬유들내에서 높은 에너지의 레이저빔들을 안내하는 것이 공지되어 있다. 그러나 공지된 장치들 또는 방법들을 개별적으로 또는 복합적으로 이용하더라도, 냉각액체를 사용하지 않으면서 경화된 공작물표면들을 정밀선석하는 것이 당업자들에 제시되지 못했다.
본 발명을 따르는 장치 및 방법이 가지는 장점을 보면, 건조한 상태로 경화된 재료를 정밀선삭하는 동안, 돌발적인 템퍼링(tempering)작용을 방지하고, 최종가공 또는 정밀가공과 동시에 공작물의 표면경화가 이루어지므로 시간이 절약되며, 경화변형(hardening distorsion) 및 그로 인한 연삭 또는 경질재료의 정밀선삭과 같은 재작업이 방지되고, 공작물이 회전하는 동안 레이저빔의 전원을 끄거나 켜서 국소적으로 제한된 표면부분들을 간단히 국소적으로 경화시키며, “경도 램프(ramp)” 즉 경화된 재료로부터 경화되지 않은 재료로 점진적으로 전이되는 작용이 간단하게 실현되고, 가공공구의 이동가능한 작동점으로 레이저빔이 무간섭(interference-free)상태로 공급되며 즉, 기계구성부품들에 의해 레이저빔이 영향받지 않고, 반대로 레이저빔 안내요소들에 의해 기계작동이 방해받지 않게된다.
본 발명의 다른 목적들, 장점 및 신규한 특징들이 첨부된 도면들을 참고하여, 다음의 상세한 설명으로부터 명백해진다.
제1도는 열처리강(heat-treatable steel)제의 공작물(1)이 정밀선삭(precision turning)되는 동안 커터(cutter)(5)를 가진 절삭공구(3)를 도시하며, 이때 칩(chip)(2)이 떨어져 분리된다. 절삭날하부에 위치하고 공작물(1)을 향하는 절삭면(6)과, 제거된 칩(2)이 미끄럼운동하는 공구면사이에서 교체식 공구팁(4)위에 커터(cutter)(5)가 구성된다. 절삭공구(3) 및 교체식 공구팁(4)내부에 통로(8)가 일체로 형성되고, 상기 통로(8)는 (제2도에서 치수(10)으로 도시되며)커터(5)로부터 약 2㎜ 내지 3㎜아래에 형성되고 절삭날아래의 절삭면(6)내부에서 개방된다. 실시예에 도시된 공구팁들보다 더 얇은 공구팁들, 구체적으로 치수(10)보다 더 얇은 공구팁들이 구성된다면, 교체식 공구팁(4)내부에 통로(8)를 배열할 필요는 없다.
절삭공구내부에 일체로 형성된 통로(8)내부에 유리섬유(glass fiber)(9)가 통과한다. 절삭공구(3)외측에서 상기 유리섬유(9)가 레이저공명기(laser resonator)(14)로 안내되고, 상기 레이저공명기(14)로부터 발생된 레이저빔(laser beam)이 공작물(1)에 공급된다. 절삭공구내부에 일체로 형성된 통로(8)내부에 추가로 광섬유(12)가 배열되고, 상기 광섬유(12)는 고온측정기(13)로 안내되며, 상기 고온측정기(13)는 측정위치의 전체 방열 작용을 측정한다.
좀더 복잡한 배열에 있어서, 본 발명에 따르면, 측정영역내부의 국소 방열분포의 이미지(image)를 결정가능하도록 서모그래피장치(thermography device)가 제공된다.
상기 구성에 의하면, 공작물표면상에 발생되는 온도가 관성의 영향을 받지않고 제어될 수 있다. 레이저빔을 발생시키는 레이저공명기(14)가 고온측정장치(13)바로다음의 제어장치(15)에 의해 제어될 수 있다.
가공공구내에서 유리섬유(9) 및 광섬유(12)에 의해 빔안내작용이 일체로 이루어지므로, 비산하는 칩(chip) 및 유사물에 의한 가공작업에 의해 레이저빔이 영향받지 않고, 또한 빔안내부품들은 기계작동을 방해하지 않는다.
가공작업이 이루어지는 동안, 제1도에서 점선으로 도시된 전단면(16)내부의 높은 내부마찰작용에 기인하여, 상당량의 열이 칩뿌리(chip root)내에 발생되고, 열전도작용에 기인하여 상기 발생열이 부분적으로 공작물(1)내부에 흡수된다.
그러나 표면과 근접하게 위치하고 커터(5)와 바로 근접하게 국소적으로 경계를 형성하는 공작물의 일부분만이 가열되고, 심지어 상기 가열작용은 단지 매우 짧은 시간동안, 즉 순간적으로 발생한다. 일반적으로 상기 국소적인 “플래시온도(flash temperature)”가 좀더 깊숙히 위치하고 차가운 재료층(11)들내부로 소산된다. 공작물의 회전속도를 고려할 때, 커터(5)로부터 약 4㎜ 내지 5㎜ 이동한후에, 공작물표면온도는 이미 상당히 강하된다.
한편으로 경화된 공작물표면을 정밀선삭할 때 외부의 냉각작용없이 템퍼링(tempering)현상을 방지하거나, 별도의 경화작업을 제거하고, 다른한편으로 아직 경화되지 않았지만 경화되어야하는 공작물표면을 정밀선삭할 때, 가공작업에 의해 야기되고 순간적이며 아직까지도 상당한 표면의 발열 작용에 의해 추가로 공작물은 국소가열이 이루어진다. 구체적으로 절삭공구의 커터(5)가 작용하는 위치의 바로 다음영역에서, 유리섬유(9)는 공작물 표면에 레이저빔(laser beam)을 공급한다.
공작물표면을 향하는 레이저빔의 작용점에서 레이저빔 및 공작물표면 사이의 상대속도를 고려하여, 표면과 근접한 위치에서 가공될 재료의 변태점(transformation temperature)까지 가공재료가 순간적으로 가열되도록, 전원강도가 형성된다. 다음에 가열된 재료는 좀더 깊숙히 위치한 재료의 차가운 재료층(11)에 의해 자체 담금질(self-quenching)이 이루어지고, 그 결과 공작물은 표면과 근접한 위치에서 경화된다.
상기 작업이 이루어지는 동안, 공작물의 표면과 근접한 위치에서 변태점까지 가열되는 공작물의 일부분들의 자체담금질을 위한 시간보다 공작물의 회전시간이 더 짧도록, 공작물의 회전속도가 선택된다. 결과적으로 표면과 근접하게 위치하고, 영역과 관련하여 폐쇄된 가열영역이 커터(5)의 작동점내에 제공된다.
또한 케이블형태의 광섬유(12)에 의하여, 관성력의 영향을 받지않고, 레이저빔이 작용하는 위치의 표면온도가 동시에 서모그래피(thermography)로서 기록된다. 상기 실제온도신호에 의해, 레이저빔의 전원은 소요온도가 유지되도록 조정된다. 상기 목적을 위하여 제어장치(15)가 고온측정기(13)에 연결되고, 소요표면온도가 유지되도록 레이저공명기(14)를 자동조정하며, 상기 소요표면온도는 제어장치(15)내에 설정되어 레이저빔에 의해 형성된다.
생산시간(production time)과 관련하여 동시에 이루어지는 레이저열처리방법을 이용한 본 발명의 정밀선삭에 의해, 기계가공된 공작물표면들의 경화작용(hardening)뿐만아니라 아직 기계가공되지 않은 공작물표면들의 경화작용이 가능하다. 다시말해 기계가공되지 않은 공작물표면에서 가공공구가 결합상태로부터 분리되고, 경화될 표면과 근접한 거리를 두고 안내된다. 또한 본 발명에 의하여, 레이저빔을 중단하는 것에 의해 공작물표면을 단지 부분적으로 국소경화시키는 것이 가능하다. 구체적으로 회전운동과 관련하여 동기화되고 회전각에 의존하는 레이저빔중단작용에 의하여 경화작용이 이루어지는 동안, 경화영역의 형성은 축방향으로 중단될 뿐만아니라, 특정 주변영역들은 경화되지 않고 남겨질 수 있다.
제3실시예에 있어서, 공작물(1')을 선삭하는 동안, 교체식 공구팁(4')위에 형성되고, 커터(cutter)를 가진 유사한 절삭공구(3')가 공작물재료위에 작용하고, 이때 칩(2')이 제거된다. 공구면(7')내에서 개방된 통로(8')가 교체식공구팁(4') 및 절삭공구(3')내부에 일체로 형성된다. 통로(8')에 구성되고, 교체식 공구팁(4')내부에 위치하는 통로(8')의 상측단부가 투명한 윈도우(window)(17)에 의해 폐쇄되며, 상기 윈도우는 교체식 공구팁(4')내부에 일체로 구성되고, 다이아몬드와 같은 재료로 제조된다. 상기 윈도우(17)에 의해 레이저빔이 용이하게 통과된다.
절삭공구(3')내부에 일체로 구성된 통로(8')내부에 유리섬유(9')가 놓이고, 상기 유리섬유(9')는 레이저빔을 발생시키는 레이저공명기(14')로 안내되며, 이때 레이저빔이 제거된 칩(chip)(2')에 공급되고, 전체 칩단면에 작용한다. 레이저 빔은 펄스(pulse)형태로 공급되고, 레이저빔이 발생되고 공급되는 짧은 구간내에서 칩이 국소적으로 증기화될 정도로, 레이저빔의 에너지밀도가 결정된다. 그결과 계속해서 공작물(1')로부터 떨어져 나오는 칩(2')은 길이가 짧은 조각들로 계속분쇄되고, 상기 조각들은 유동 가능하다. 즉 칩(2')들은 어느정도 그래뉼(granule)상태가 된다.
상기 방법은 특히 누적되려는 특성을 가진 칩(chip)이 형성되는 재료 또는 가공매개변수에서 이용된다. 특정 경우 특히 자동화된 작업에 있어서, 상기 형태의 칩누적(chip accumulation)에 의해 가공기계의 규정기능을 상당히 간섭될 수도 있다.
중력에 의해 유동가능하고 그래뉼모양을 가진 건조한 조각들이 용이하게 방출된다. 특정 경우에 있어서, 압축공기를 펄스형태로 또는 간헐적으로 공급하여, 특정부분들을 깨끗하게 날려보낼 수도 있다. 본 발명에 의하면, 심지어 흡입과정에 의해 규정제거작업을 수행 또는 적어도 보조하는 것이 가능하다.
본 발명이 상세히 도시되고 설명될지라도 이것은 설명 및 실시예를 제공하기 위한 것이며 제한적인 설명 및 실시예를 위한 것이 아니다. 본 발명의 사상 및 청구범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (4)

  1. 선삭공구(3)에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법에 있어서, 공작물표면과 근접하게 위치하고, 절삭공구의 커터(5)와 바로 인접한 위치에 국소적으로 한정된 공작물부분을 가공작업에 의한 순간적인 가열 작용을 이용하고, 절삭공구(3)의 커터(5)의 작용점 바로뒤에 위치한 영역에서, 추가로 공작물표면이 레이저빔에 의해 국소적으로 가열되며, 상기 레이저빔은 절삭공구(3)와 함께 운동하고, 커터(5)의 작용점까지 절삭공구(3)내부에 일체로 구성된 통로(8)내에서 유리섬유(9)에 의해 공급되며, 레이저빔 및 공작물표면사이의 상대속도를 고려하여, 공작물표면과 근접한 위치에서 가공되어야 하는 공작물재료의 변태점까지 공작물재료가 순간적으로 가열되도록, 공작물표면위에 조사되는 레이저빔의 작용점상의 전원강도가 결정되고, 가열된 공작물재료가 더욱 깊숙히 위치하고 차가운 재료층(11)에 의해 자체담금질되며, 그결과 공작물표면과 근접한 위치에서 공작물이 경화되고, 정밀선삭이 이루어지는 동안, 공작물표면과 근접한 위치에서 변태점까지 가열되는 공작물이 상기 부분들을 자체담금질하기 위한 시간보다 공작물(1)의 회전시간이 더 작도록, 공작물(1)의 회전속도가 정해지는 것을 특징으로 하는 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 절삭공구(3)내부에 일체로 구성된 통로(8)내부에서 동시에 안내되는 추가의 광섬유(12)에 의해 레이저빔의 작용점에서 표면온도가 고온측정기에 의해 또는 서모그래피에 의해 기록되고, 상기 실제온도신호에 의해 소요온도가 유지되도록, 레이저빔의 전원이 조정되는 것을 특징으로 하는 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법.
  3. 공작물측면위에 개구부를 가진 통로가 선삭운동하는 절삭 공구에 구성되고, 한 개이상의 유리섬유가 상기 통로내부에 배열되며, 1항 또는 2항을 따르는 방법을 수행하기 위한 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 장치에 있어서, 절삭공구(3)내부에 일체로 구성된 통로(8)내부에서 유리섬유(9)에 의하여, 커터(5)로부터 2㎜내지 3㎜의 치수(10)에 해당하는 거리에서 절삭공구(3)의 절삭날하부의 절삭면(6)까지 레이저빔이 공급될 수 있고, 레이저빔과 공작물표면사이의 상대속도를 고려하여, 공작물표면과 근접한 위치에서 가공되어야하는 공작물재료의 변태점까지 공작물재료가 순간적으로 가열되도록, 레이저빔의 전원이 결정되는 것을 특징으로 하는 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서, 고온측정기(13)로 안내되는 광섬유(12)가 절삭공구(3)내부에 일체로 구성된 통로(8)내부에 배열되고, 레이저빔을 발생시키는 레이저공명기(14)가 상기 광섬유(12)로부터 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 장치.
KR1019970011964A 1996-04-02 1997-04-01 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법 및 장치 KR100236677B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19613183A DE19613183C1 (de) 1996-04-02 1996-04-02 Verfahren und Vorrichtung zum Feindrehen eines Werkstückes aus einem härtbaren Stahl mittels Drehmeißel
DE19613183.9 1996-04-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR970069201A KR970069201A (ko) 1997-11-07
KR100236677B1 true KR100236677B1 (ko) 2000-01-15

Family

ID=7790276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970011964A KR100236677B1 (ko) 1996-04-02 1997-04-01 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법 및 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5859405A (ko)
EP (1) EP0799669B1 (ko)
JP (1) JP3101870B2 (ko)
KR (1) KR100236677B1 (ko)
DE (1) DE19613183C1 (ko)
ES (1) ES2128875T3 (ko)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0660979U (ja) * 1991-03-12 1994-08-23 エスエムケイ株式会社 コネクタ
CA2259700C (en) 1998-01-21 2007-05-08 Clive G. Whittenbury Laser-assisted cutting device
US20030159294A1 (en) * 1998-01-21 2003-08-28 Whittenbury Clive G. Laser-assisted joining device
DE19927760A1 (de) * 1999-06-17 2000-12-21 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zur thermographischen Untersuchung von Funktionsflächen an Umformwerkzeugen
DE19962126B4 (de) * 1999-12-21 2008-08-28 König, Wilhelm Laserunterstützter Hoch-Geschwindigkeits-Abtrag
US6852179B1 (en) * 2000-06-09 2005-02-08 Lsp Technologies Inc. Method of modifying a workpiece following laser shock processing
DE10128536C2 (de) * 2001-06-13 2003-06-26 Daimler Chrysler Ag Fräsmaschine und Fräsverfahren
WO2004016386A1 (de) * 2002-08-06 2004-02-26 Koenig Wilhelm Laserstrahl-übertragung auf bewegte weiterführende elemente vornehmlich in werkzeugen zur unterstützung des duktilen abtrags
US7073244B2 (en) * 2002-09-20 2006-07-11 Lear Corporation Process for machining a flexible foam
ITPD20030039A1 (it) * 2003-02-28 2004-09-01 Maus Spa Metodo di lavorazione per asportazione di truciolo di
US7063755B2 (en) * 2003-08-20 2006-06-20 General Motors Corporation Method for laser annealing
DE102004001276A1 (de) * 2004-01-08 2005-08-04 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Erwärmung von Bauteilen
CN100374243C (zh) * 2005-01-14 2008-03-12 财团法人工业技术研究院 激光辅助切削装置
US8053705B2 (en) * 2005-09-07 2011-11-08 Purdue Research Foundation Laser assisted machining process with distributed lasers
US8604381B1 (en) 2006-10-12 2013-12-10 Purdue Research Foundation Integrated laser material processing cell
TW200934608A (en) * 2008-02-01 2009-08-16 Contrel Technology Co Ltd Cutting composite processing machine having function of measuring processing depth
US7736102B2 (en) * 2008-08-06 2010-06-15 United Technologies Corporation Control of white-etched layer during machining
DE102009008284B4 (de) 2009-02-10 2019-03-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur laserunterstützten, spanenden Bearbeitung von hochfesten Werkstoffen
DE112011100039B4 (de) * 2010-06-14 2014-01-02 Mitsubishi Electric Corp. Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbearbeitungsverfahren
DE102011108098A1 (de) 2011-07-20 2013-01-24 Holzhauer Gmbh & Co. Kg Bearbeitungswerkzeug
DE102011109810A1 (de) 2011-08-08 2013-02-14 Institut für innovative Technologien, Technologietransfer, Ausbildung und berufsbegleitende Weiterbildung (ITW) e. V. Verfahren und Vorrichtung zur laserunterstützten spanenden Bearbeitung von schwer zerspanbaren Werkstoffen
US9539681B2 (en) * 2011-11-30 2017-01-10 Board Of Trustees Of Northern Illinois University Laser assisted machining system for ceramics and hard materials
CN103203543B (zh) * 2013-02-04 2015-03-11 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种用于激光冲击强化叶片的水约束层的喷射方法和装置
DE102014013393A1 (de) 2014-09-11 2015-04-02 Daimler Ag Anordnung und Verfahren zur Bestimmung einer thermischen Werkzeugbelastung
EP3484658A4 (en) * 2016-07-18 2020-04-15 Micro-Lam, Inc. LASER TRANSMISSION TOOLS
US20200406363A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-31 Micro-LAM, Inc. Optomechanical Tooling
CN112475339B (zh) * 2020-11-23 2022-06-03 长春理工大学 一种激光原位辅助车削刀具及其使用方法
DE102021002115A1 (de) 2021-04-22 2022-10-27 Innolite Gmbh Vorrichtung und Verfahren mit einem optisch durchlässigen Werkzeug
CN113523443B (zh) * 2021-07-22 2022-06-21 盐城市禾鼎机械股份有限公司 一种齿轮淬火后定位基准孔面修整工具及其使用方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3579775A (en) * 1969-04-03 1971-05-25 Gen Electric Tool surface temperature measuring apparatus
DE2543481C2 (de) * 1975-09-30 1983-11-17 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Schmiervorrichtung
JPS5469896A (en) * 1977-11-15 1979-06-05 Koyo Seiko Co Ltd Method of machining work outer surface with laser beam
IT1106970B (it) * 1978-01-18 1985-11-18 Istituto Per Le Ricerche Di Te Procedimento per la lavorazione ad asportazione di truciolo con l'impiego del raggio laser ed apparecchio per l'esecuzione del procedimento
US4273127A (en) * 1978-10-12 1981-06-16 Research Corporation Method for cutting and coagulating tissue
DE3005429C2 (de) * 1979-02-23 1984-09-06 Crosfield Electronics Ltd., London Lasergraviermaschine
JPS5754001A (ja) * 1980-09-16 1982-03-31 Toshiba Corp Setsusakukakoniokerukirikuzusetsudanhoho
US4356376A (en) * 1981-05-13 1982-10-26 General Electric Company Pulse laser pretreated machining
JPS57205001A (en) * 1981-06-08 1982-12-16 Toshiba Corp Method and device of processing material hard to cut
US4420253A (en) * 1981-11-20 1983-12-13 Diffracto Ltd. Method and apparatus for detecting wear or breakage of tools and other objects
US4459458A (en) * 1982-08-30 1984-07-10 The Warner & Swasey Company Machine tool with laser heat treating
JPS5985393A (ja) * 1982-11-08 1984-05-17 Hitachi Ltd 加熱切削装置
US4676586A (en) * 1982-12-20 1987-06-30 General Electric Company Apparatus and method for performing laser material processing through a fiber optic
US4681396A (en) * 1984-10-09 1987-07-21 General Electric Company High power laser energy delivery system
JPS62152601A (ja) * 1985-08-30 1987-07-07 Hitachi Ltd 切削屑折断方法
DD254348A1 (de) * 1986-12-08 1988-02-24 Grossdrehmaschbau 8 Mai Veb Verfahren zum brechen von spaenen an langspanenden werkzeugmaschinen mittels laserstrahl
US4799755A (en) * 1987-12-21 1989-01-24 General Electric Company Laser materials processing with a lensless fiber optic output coupler
EP0369057B1 (en) * 1988-11-18 1994-06-15 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Method and device for treating machined surface of workpiece
JPH02241688A (ja) * 1989-03-14 1990-09-26 Fukushima Pref Gov 複合加工法
FR2662383B1 (fr) * 1990-05-28 1994-12-23 Snecma Dispositif d'amenee d'un faisceau laser a une piece a usiner.
US5065515A (en) * 1991-01-24 1991-11-19 Warner-Lambert Company Thermally assisted shaving system
DE4233035C1 (en) * 1992-10-01 1993-07-22 Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De Temperature measurement appts. for cutting tool - contains channel for thermal radiation in cutting tool, diamond covered opening, thermal camera
US5409376A (en) * 1993-03-10 1995-04-25 Murphy; Quentin M. Apparatus and process for laser-assisted driling

Also Published As

Publication number Publication date
ES2128875T3 (es) 1999-05-16
US5859405A (en) 1999-01-12
KR970069201A (ko) 1997-11-07
EP0799669B1 (de) 1999-01-07
JP3101870B2 (ja) 2000-10-23
EP0799669A1 (de) 1997-10-08
DE19613183C1 (de) 1997-07-10
JPH10113833A (ja) 1998-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100236677B1 (ko) 선삭공구에 의해 열처리강제 공작물을 정밀선삭하기 위한 방법 및 장치
Rajagopal et al. Machining aerospace alloys with the aid of a 15 kW laser
Venkatesan et al. Parametric modeling and optimization of laser scanning parameters during laser assisted machining of Inconel 718
US10106864B2 (en) Method and apparatus for laser quenching
Wei et al. High speed, high power density laser-assisted machining of Al-SiC metal matrix composite with significant increase in productivity and surface quality
US4507538A (en) Laser hardening with selective shielding
US6812430B2 (en) Glass cutting method and apparatus with controlled laser beam energy
Zahedi et al. Picosecond laser treatment of metal-bonded CBN and diamond superabrasive surfaces
US5906459A (en) Laser-assisted milling process
CN109454325A (zh) 一种激光辅助切磨削加工透明硬脆材料的装置及其工艺
Pham et al. Laser milling
AU2014309466A1 (en) Method for blunting sharp edges of glass objects
Yilbas et al. Thermal and efficiency analysis of the CO2 laser cutting process
JP2013102039A (ja) 半導体ウエーハの加工方法
JPS5763632A (en) Production of die
Rahim et al. Numerical analysis of laser preheating for laser assisted micro milling of Inconel 718
Zahedi et al. Conditioning of vitrified and resin bond CBN grinding wheels using a picosecond laser
JP2008214750A (ja) 熱処理装置、熱処理方法、及びこれを使用した複合加工機
JPH02241688A (ja) 複合加工法
JPS5940552B2 (ja) レ−ザ加工方法
KR100704225B1 (ko) 레이저빔을 이용하여 공작물을 가공하기 위한 장치
WO2011162392A1 (ja) 割断方法および割断装置
KR102631280B1 (ko) 원자력 시설 해체를 위한 절삭장치 및 이를 이용한 원자력 시설 해체방법
JPS5985393A (ja) 加熱切削装置
Ho et al. Temperature history for cutting of ceramics preheated by a CO2 laser

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee