KR100394673B1 - Spindle structure for machine tools - Google Patents
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Abstract
공작기계용 스핀들에 툴을 장착하기 위한 스핀들 하부의 장착구에 교체 가능한 콜렛 어텁터를 개재하여 보수성을 향상시키는 공작기계용 스핀들 구조를 제공할 목적으로,In order to provide a spindle structure for machine tools that improves maintainability through a replaceable collet adapter in a mounting hole under the spindle for mounting a tool on a machine tool spindle,
스핀들 하우징 내에서, 공작기계용 툴을 결합하여 스핀들 모터에 의하여 회전구동력을 전달받아 가공물을 가공하는 공작기계용 스핀들 구조에서,In the spindle housing, a machine tool spindle structure in which a machine tool is coupled to receive a rotational driving force by a spindle motor to process a workpiece.
상기 툴이 스핀들의 하부에 끼워져 장착되도록 상기 스핀들의 하단에 내측으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 어댑터 장착구를 형성하고,Adapter mounting holes are formed in a tapered shape that is narrowed inwardly at the lower end of the spindle so that the tool is fitted into the lower part of the spindle,
상기 어댑터 장착구에 장착되어 상기 툴을 끼우도록 콜렛 어댑터를 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공작기계용 스핀들 구조를 제공한다.It is mounted to the adapter mounting hole provides a spindle structure for a machine tool, characterized in that it is made via a collet adapter to fit the tool.
Description
본 발명은 공작기계용 스핀들 구조에 것으로, 보다 상세하게는 공작기계용 스핀들에 툴을 장착하기 위한 스핀들 하부의 장착구에 교체 가능한 콜렛 어텁터를 개재하여 보수성을 향상시키는 공작기계용 스핀들 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a spindle structure for machine tools, and more particularly, to a spindle structure for machine tools for improving water retention through a replaceable collet adapter in a lower mounting hole for mounting a tool to a machine tool spindle. will be.
최근의 공작기계는 정확하고 빠르게 가공물을 가공하는 것을 목표로 자동화·고속화되어 가고 있는 추세로, 보링머신(boring machine), 밀링머신(milling machine), 드릴링머신(drilling machine), 그리고 상기 보링머신 ·밀링머신 ·드릴링머신을 하나로 복합한 머시닝센터(machining center) 등을 들 수 있다.Recently, machine tools are being automated and accelerated with the aim of processing workpieces accurately and quickly. Boring machines, milling machines, drilling machines, and boring machines Milling machines and machining centers in which a drilling machine is combined into one.
보링머신 (boring machine)은 이미 뚫려 있는 구멍을, 둥글게 깎아 넓히는 작업을 주목적으로 하고, 밀링머신 (milling machine)은 적당한 밀링커터를 회전시켜 평면절삭, 홈절삭, 절단 등 복잡한 절삭이 가능하도록 하며, 드릴링머신 (drilling machine)은 회전하는 스핀들에 드릴 등 절삭공구를 장착하고, 이것을 회전시킴과 동시에 상하운동을 시켜 공작물에 구멍을 뚫는 것을 목적으로 한다.The boring machine mainly aims to widen the already drilled hole by rounding it, and the milling machine rotates the appropriate milling cutter to allow complex cutting such as plane cutting, groove cutting and cutting. Drilling machine (drilling machine) is to install a cutting tool such as a drill on the rotating spindle, and to rotate it and to move up and down at the same time to drill holes in the workpiece.
그리고 상기 머시닝센터는 직선운동, 회전운동 및 주축회전운동을 통하여, 단 한 번의 세팅으로도 다축가공(多軸加工) 및 다공정가공이 가능하도록 하며, 특히 수치제어공작기계(numerical control machine tool)라 하여, 절삭공구의 움직임이나 주축(스핀들)의 회전수 등을 설계도의 요구대로 미리 펀치테이프에 기록해 두고, 그것을 제어장치에 넣어 가공함으로서, 복잡한 형상을 정확하게 자동적으로 가공할 수 있으며, 또 이 테이프를 보존함으로써 동일한 물건을 언제든지 제작할 수 있는 이점이 있다.In addition, the machining center is capable of multi-axis machining and multi-processing with only one setting through linear motion, rotary motion and spindle motion, and in particular, numerical control machine tool. Therefore, by recording the movement of the cutting tool, the number of revolutions of the spindle (spindle), etc. on the punch tape in advance as required by the design drawing, and inserting it into the control device to process the complicated shape automatically and accurately. By preserving the advantage that the same thing can be produced at any time.
이러한 공작기계는 공통적으로 스핀들 모터에 의해 회전하는 스핀들에 적당한 툴(tool)을 장착하여 이를 가공물에 대하여 회전시킴으로서 가공물을 가공하게 되는 것으로, 상기 툴이 장착되는 스핀들의 하부구조는 도 4에서 도시한 바와 같이, 스핀들 하우징(100) 내에서, 상단에 걸림돌기(102)를 형성한 툴(101)을 결합하여 보호 및 지지하는 스핀들(103)의 내부에는 상기 툴(101)를 직접적으로 결합시키거나 분리시키는 콜렛(105; Collet)이 설치되고, 상기 콜렛(105)의 외주에는 이 콜렛(105)이 부드럽게 움직이도록 콜렛(5)이 전,후 유동할 때 가이드(Guide) 역할을 하는 슬리브(107; Sleeve)가 끼워져 있다.Such a machine tool is commonly used to process a workpiece by mounting a suitable tool (tool) on the spindle rotated by the spindle motor to rotate the workpiece, the substructure of the spindle on which the tool is mounted is shown in FIG. As described above, in the spindle housing 100, the tool 101 may be directly coupled to the inside of the spindle 103 that couples and protects and supports the tool 101 having the locking protrusion 102 formed thereon. A collet 105 for separating is installed, and a sleeve 107 serving as a guide when the collet 5 flows forward and backward so that the collet 105 smoothly moves on the outer circumference of the collet 105. ; Sleeve) is inserted.
또한 상기 콜렛(105)내부에는 긴 환봉 형태로 미도시된 스프링에 의한 복원력을 받는 드로우바(109; Draw Bar) 일단이 전,후 유동 가능한 구조로 결합된다.In addition, one end of the draw bar 109, which is subjected to restoring force by a spring not shown in the form of a long round bar, is coupled to the collet 105 in a movable structure.
그리고 상기 툴(101)이 끼워지는 상기 스핀들(103)의 하단의 구조는 내측으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 상기 콜렛(105)까지 연결되는 장착구(111)가 형성되며, 이 장착구의 테이퍼면에 대응하여 상기 툴(101)의 장착부 또한 테이퍼면을 가지며 형성된다.And the structure of the lower end of the spindle 103 to which the tool 101 is fitted is formed with a mounting hole 111 connected to the collet 105 in a tapered shape narrowing inwardly, the tapered surface of the mounting hole Correspondingly, the mounting portion of the tool 101 is also formed with a tapered surface.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 공작기계용 스핀들 구조는 툴이 장착되는 장착구가 상기 스핀들의 하단에 테이퍼면을 가지며 일체로 형성됨에 따라, 가공물의 가공시, 그 가공방법 또는 작업실수 등으로 과절삭 등의 과부하에 의해 툴과 가공물 사이에 충돌사고가 발생하게 되면, 상기 장착구의 테이퍼면에 마모, 망실, 변형 등이 빈번하게 발생하게 되며, 이때마다 고가의 스핀들을 교체하여야 하는 등의 문제점을 내포하고 있다.However, in the spindle structure for a conventional machine tool as described above, since the mounting hole on which the tool is mounted is integrally formed with the tapered surface at the lower end of the spindle, when cutting the workpiece, the cutting method is overcut by the processing method or the number of operations. If a collision accident occurs between the tool and the workpiece due to overloading, wear, loss, deformation, etc. occur frequently on the tapered surface of the mounting hole, and at this time, expensive spindles need to be replaced. Doing.
또한, 상기와 같이 스핀들의 교체시에도, 상기 스핀들과 스핀들 하우징내 베어링의 조립정도를 맞추기 어려워 장비 가동률이 낮아지며, 때때로 스핀들 유닛 전체를 교체하여야 하는 경우도 있어, 경제적으로 불리하다는 등의 문제점을 내포하고 있다.In addition, even when the spindle is replaced as described above, it is difficult to match the degree of assembly of the spindle and the bearing in the spindle housing, thereby lowering the operation rate of the equipment. Doing.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 공작기계용 스핀들에 툴을 장착하기 위한 스핀들 하부의 장착구에 교체 가능한 콜렛 어텁터를 개재하여 보수성을 향상시키는 공작기계용 스핀들 구조를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to maintain water retention through a replaceable collet adapter on a mounting hole under the spindle for mounting a tool on a machine tool spindle. It is to provide a spindle structure for a machine tool to improve.
도 1은 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a spindle for a machine tool according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 콜렛 어댑터의 측 단면도이다.2 is a side cross-sectional view of a collet adapter according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 콜렛 어댑터의 평면도이다.3 is a plan view of a collet adapter according to the invention.
도 4는 종래 기술에 따른 공작기계용 스핀들의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a spindle for a machine tool according to the prior art.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들 구조는 스핀들 하우징 내에서, 공작기계용 툴을 결합하여 스핀들 모터에 의하여 회전구동력을 전달받아 가공물을 가공하는 공작기계용 스핀들 구조에서,Spindle structure for a machine tool according to the present invention for achieving the above object is in the spindle housing, a machine tool spindle structure for processing the workpiece by receiving a rotational driving force by the spindle motor by combining the tool for the machine tool,
상기 툴이 스핀들의 하부에 끼워져 장착되도록 상기 스핀들의 하단에 내측으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 어댑터 장착구를 형성하고,Adapter mounting holes are formed in a tapered shape that is narrowed inwardly at the lower end of the spindle so that the tool is fitted into the lower part of the spindle,
상기 어댑터 장착구에 장착되어 상기 툴을 끼우도록 콜렛 어댑터를 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,It is mounted to the adapter mounting port characterized in that made through the collet adapter to fit the tool,
상기 어댑터 장착구의 테이퍼면에 접착되어 툴의 장착부를 끼울 수 있도록 테이퍼형 중공기둥으로 구성되는 장착부와; 상기 어댑터 장착구 가장자리의 하단면과 체결될 수 있도록 상기 장착부 하부에 일체로 구성되며, 다수의 핀홀과 볼트홀을 구비하여 핀과 볼트를 통하여 스핀들에 체결되는 체결부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A mounting portion formed of a tapered hollow column bonded to the tapered surface of the adapter mounting hole to fit the mounting portion of the tool; It is integrally configured in the lower portion of the mounting portion to be fastened to the bottom surface of the adapter mounting hole edge, characterized in that consisting of a fastening portion which is fastened to the spindle through the pin and bolt with a plurality of pin holes and bolts.
그리고 상기 콜렛 어댑터의 체결부 하단 일측에는 상기 툴과 키 이음 될 수 있도록 키홈이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하며,And at the bottom side of the fastening portion of the collet adapter, characterized in that the key groove is formed so that the key can be connected to the tool,
상기 콜렛 어댑터는 그 체결부와 상기 어댑터 장착구 가장자리의 하단면과의 사이에 라이너를 개재하여 체결되는 것을 특징으로 한다.The collet adapter is characterized in that is fastened through the liner between the fastening portion and the bottom surface of the adapter mounting hole edge.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들의 단면도로서, 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들(1)은 보링머신(boring machine), 밀링머신(milling machine), 드릴링머신(drilling machine), 그리고 상기 보링머신, 밀링머신, 드릴링머신을 하나로 복합한 머시닝센터 (machining center) 등에 유닛으로 적용되어 절삭가공, 홀가공 등의 가공작업을 수행하는 회전체로서, 스핀들 모터(미도시)에 의해 고속으로 회전하며, 하부에 적당한 툴(3;tool)을 장착하여 이를 가공물에 대하여 회전시킴으로서 가공작업을 하게 되는 것이다.1 is a cross-sectional view of a spindle for a machine tool according to the present invention, the spindle 1 for a machine tool according to the present invention is a boring machine (boring machine), milling machine (milling machine), drilling machine (drilling machine), and It is applied to boring machine, milling machine and drilling machine as a machining center, which is a unit, which is used as a unit to perform machining operations such as cutting and hole machining. It is rotated at high speed by a spindle motor (not shown). And, by mounting a suitable tool (3; tool) in the lower portion is to work by rotating it relative to the workpiece.
이러한 공작기계용 스핀들(1)에서, 하부에서 상기 툴(3)을 장착하기 위한 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들 구조는 상기 툴(3)이 그 상부 걸림돌기(7)를 통하여 스핀들(1)의 하부에서 콜렛(5)에 끼워져 장착되도록 상기 스핀들(1)의 하단에 내측으로 폭이 좁아지는 테이퍼 형상으로 어댑터 장착구(9)를 별도로 형성한다.In such a machine tool spindle (1), the machine tool spindle structure according to the invention for mounting the tool (3) at the bottom is such that the tool (3) has a spindle (1) through its upper locking projection (7). The adapter mounting holes 9 are separately formed in a tapered shape that is narrowed inwardly at the lower end of the spindle 1 so as to be fitted to the collet 5 at the lower portion of the spindle 1.
그리고 상기 어댑터 장착구(9)에는 상기 툴(3)의 장착부가 끼워지는 콜렛 어댑터(11)를 장착하게 되는데, 이 콜렛 어댑터(11)의 구성은, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 어댑터 장착구(9)의 테이퍼면에 접착되어 상기 툴(3)의 장착부를 끼울 수 있도록 테이퍼형 중공기둥으로 구성되는 장착부(13)와, 상기 어댑터 장착구(9) 가장자리의 하단면과 체결될 수 있도록 상기 장착부(13) 하부에 일체로 구성되는 체결부(15)로 이루어진다.In addition, the adapter mounting hole 9 is equipped with a collet adapter 11 into which the mounting portion of the tool 3 is fitted. The configuration of the collet adapter 11 is as shown in FIGS. 2 and 3, Attached to the tapered surface of the adapter mounting hole (9) is fastened to the mounting portion (13) consisting of a tapered hollow pillar to fit the mounting portion of the tool (3), and the bottom surface of the edge of the adapter mounting hole (9) It consists of a fastening portion 15 that is integrally configured under the mounting portion 13 to be.
이때, 상기 체결부(15)에는 2개의 핀홀(17)과 4개의 볼트홀(19)이 형성되며, 이에 대응하여 스핀들(1)의 상기 어댑터 장착구(9) 가장자리의 하단면에도 2개의 핀홀과 4개의 볼트홀을 형성하여 각각 핀(21)과 볼트(23)로 체결된다.In this case, two pinholes 17 and four bolt holes 19 are formed in the fastening part 15, and correspondingly, two pinholes are formed on the bottom surface of the adapter mounting hole 9 of the spindle 1. And four bolt holes are formed and fastened to the pin 21 and the bolt 23, respectively.
또한, 상기 콜렛 어댑터(11)의 체결부(15) 하단면에는 상기 툴(3)과 키 이음으로 장착하여 회전방향으로 상기 툴(3)을 고정할 수 있도록 2개의 키홈(25)이 형성되며, 이 키홈(25)내에도 상기 어댑터 장착구(9) 가장자리의 하단면과 함께, 각각 핀홀을 가공하여 핀(27)이 장착될 수 있도록 구성된다.In addition, two key grooves 25 are formed on the bottom surface of the fastening part 15 of the collet adapter 11 so as to fix the tool 3 in the rotational direction by mounting the tool 3 and the key joint. In addition, the key groove 25 is configured such that the pins 27 may be mounted by processing pinholes together with the lower end surfaces of the edges of the adapter mounting holes 9.
그리고 상기 콜렛 어댑터(11)는 그 체결부(13)와 상기 어댑터 장착구(9) 가장자리의 하단면과의 사이에 라이너(29)를 개재하여 체결 단면의 정도를 조정할 수 있도록 하고 있다.The collet adapter 11 is capable of adjusting the degree of tightening cross section between the fastening portion 13 and the lower surface of the edge of the adapter mounting hole 9 via a liner 29.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 공작기계용 스핀들 구조에 의하면, 가공물의 가공시, 그 가공방법 또는 작업실수 등으로 과절삭 등의 과부하에 의해 툴(3)과 가공물(미도시) 사이에 충돌이 발생하여 상기 스핀들(1)과 툴(3)의 장착위치에서 파손 또는 변형이 발생할 경우나, 장시간 사용으로 인한 마모 등으로 상기 장착위치에 더 이상의 보수가 불가능할 때, 상기 콜렛 어댑터(11)를 제거하고, 신규로 제작된 콜렛 어댑터(11)로 교체하거나, 툴(3)을 교환하는 것만으로도 스핀들 유닛(31) 전체의 교체나 스핀들(1)의 교체작업시 체결정도를 확보해야 하는 등의 어려움을 배제할 수 있게 되는 것이다.Therefore, according to the spindle structure for machine tools having the above-described configuration, when the workpiece is processed, collision between the tool 3 and the workpiece (not shown) occurs due to overload such as over-cutting due to the machining method or the number of operations. The collet adapter 11 may be removed when damage occurs or deformation occurs at the mounting position of the spindle 1 and the tool 3, or when no further maintenance is possible at the mounting position due to wear due to prolonged use. By replacing the newly manufactured collet adapter 11 or replacing the tool 3, the tightening accuracy of the entire spindle unit 31 or the spindle 1 should be secured. Difficulties can be excluded.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 공작기계용 스핀들 구조에 의하면, 스핀들 하부의 장착구에 교체 가능한 콜렛 어텁터를 개재하여 툴을 장착함으로서, 가공물의 가공시, 그 가공방법 또는 작업실수 등으로 과절삭 등의 과부하에 의해 상기 스핀들과 툴의 장착위치에 보수작업이 필요할 경우, 간단하게 콜렛 어댑터만을 교체함으로서, 스핀들 유닛 전체의 교체나 스핀들만의 교체작업시 체결정도를 확보해야 하는 등의 어려움을 배제할 수 있어 그 보수성 및 경제성을 향상시킬 수있는 효과가 있다.According to the spindle structure for a machine tool of the present invention made as described above, by mounting a tool through a replaceable collet adapter in a mounting hole in the lower part of the spindle, when cutting the workpiece, the cutting method is overcut by the processing method or the number of operations. When maintenance work is required at the mounting position of the spindle and the tool due to overload, simply replace only the collet adapter, eliminating the difficulty of securing the tightening accuracy when replacing the entire spindle unit or only spindle replacement. There is an effect that can improve its conservatism and economics.
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