KR100490007B1

KR100490007B1 - 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법

Info

Publication number: KR100490007B1
Application number: KR10-2001-0035891A
Authority: KR
Inventors: 야마쟈끼츄네히꼬; 후꾸무라나오에; 미주카도마사요시; 키카따카주히로; 미야쟈끼사다미; 마끼코이찌
Original assignee: 야마자끼마자꾸가부시끼가이샤
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2005-05-17
Also published as: KR20020000510A; KR100490008B1; KR20020000527A; KR100446921B1; KR20020001572A; KR20020000526A

Abstract

복수의 인서트가 장착된 복합공구를 공작기계의 공구유지수단에 장착하여 공작물의 가공을 행하는 공작물의 가공방법에 있어서, 복합공구를 고정 유지한 상태로 복합공구에 장착된 복수의 인서트 중, 하나 이상의 인서트를 선택적으로 사용하여 회전하는 공작물에 대하여 선삭가공을 행하며, 복합공구를 회전 구동한 상태로 복합공구에 장착된 복수의 인서트 중, 1개 이상의 인서트를 사용하여 공작물에 대하여 밀링가공을 행한다. 공구교환을 행하는 일없이 선삭가공과 밀링가공을 함께 수행할 수 있어 매우 효율적인 가공이 가능하다.

Description

복합공구를 사용한 공작물의 가공방법{Method of Machining Workpiece with Complex Tool}

본 발명은 단일의 홀더부에 복수의 인서트가 장착되며, 복수의 인서트를 선택적으로 사용함에 의해 1개의 공구로 다양한 가공을 행할 수 있는 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법에 관한 것이다.

최근, 단일의 공구에 복수의 인서트를 장착한 복합공구로서 복수의 인서트를 선택적으로 공작물의 가공에 사용하여 공구교환의 시간을 생략함과 동시에, 가공효율을 향상시키는 것이 제안되었다.

그러나, 이러한 복합공구를 활용하여 다양한 가공을 수행할 수 있는 방법에 관해서는 앞으로 개발이 요청되고 있었다.

본 발명은 상기사정을 감안하여, 복수의 인서트가 장착된 복합공구를 효과적으로 사용하여 다양한 가공을 행하는 것이 가능한 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법에 관한 것이다.

청구항1의 발명은, 복수의 인서트가 장착된 복합공구를 공작기계의 공구유지수단에 장착하여, 주축의 공작물 유지수단에 유지된 공작물의 가공을 행하는 공작물의 가공방법에 있어서, 상기 복합공구를 상기 주축의 축심방향 및 상기 축심방향에 직교하는 방향에 대해 직각인 회전축을 중심으로 회전구동 위치결정이 가능하게 설치하고, 상기 복합공구를 고정 유지한 상태에서, 상기 복합공구에 장착된 복수의 인서트 중 하나 이상의 인서트를 선택적으로 사용하여 회전하는 공작물에 대하여 선삭가공을 행하며, 상기 복합공구를 회전 구동한 상태에서, 상기 복합공구에 장착된 복수의 인서트 중 1개 이상의 인서트를 사용하여 공작물에 대하여 밀링가공을 행하며, 상기 선삭가공 또는 밀링가공을 행하는 중에 상기 복합공구를 상기 회전축을 중심으로 적절한 회전위치를 결정하게 함으로써, 상기 복합공구의 상기 공작물에 대한 자세를 각 인서트에서 행해져야 되는 상기 공작물에 대한 가공에 따라 변화시키고, 상기 가공해야할 가공내용, 가공부위 및 가공형상에 따라 상기 복합공구의 상기 공작물에 대한 자세를 여러 가지로 변화시켜서, 단일의 복합공구에서 공구 교환하는 일없이 다양한 가공을 행하도록 하여 구성된다.

청구항1의 발명에 의하면, 복합공구를 공구유지수단에 장착한 상태로, 공구교환을 행하는 일없이 선삭가공과 밀링가공을 함께 행할 수 있어 매우 효율적인 가공이 가능하다. 또한 상기 복합공구를 상기 공구유지수단으로부터 탈착하지 않고, 복합공구의 공작물에 대한 자세를 변화시키면서 상기 복합공구를 공작물에 대하여 위치결정하며, 상기 공작물상의 복수의 위치에 있어서 소정의 가공을 행함에 따라 공작물의 다양한 부위에의 가공이 가능해진다.

청구항2의 발명은, 상기 선삭가공과 밀링가공은 복합공구를 공작기계의 공구유지수단으로부터 탈착하는 일 없이 행하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

청구항2의 발명에 의하면, 선삭가공과 밀링가공은 복합공구가 공구유지수단으로부터 탈착되는 일없이 행해지기 때문에, 공구교환에 요하는 시간이 없어 효율이 좋은 가공을 할 수 있다.

청구항3의 발명은, 상기 밀링가공은 상기 복합공구에 장착된 복수의 인서트 중, 2개 이상의 인서트를 동시에 사용하여 행하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

청구항3의 발명에 의하면, 밀링가공을 2개 이상의 인서트를 동시에 사용하여 행함에 따라 절삭효율이 좋은 가공이 가능해진다.

청구항4의 발명은, 상기 인서트는 상기 복합공구의 본체에 대하여 착탈가능하게 장착되어 구성된다.

청구항4의 발명에 의하면, 인서트가 상기 복합공구의 본체에 대하여 착탈가능하게 장착되어 있기 때문에, 하나의 인서트가 수명에 도달하더라도 상기 인서트만을 교환하는 것이 가능하여 매우 경제적이다.

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청구항5의 발명은 청구항3의 발명에 있어서, 상기 밀링가공에 사용하는 복수의 인서트는 서로 위상이 180° 어긋난 위치에 장착되어 있는 인서트를 사용하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

청구항5의 발명에 의하면, 밀링가공에 사용하는 복수의 인서트가 서로 위상이 180° 어긋난 위치에 장착됨에 의해, 가공에 있어서 작용하는 절삭력의 밸런스가 좋으며, 가공정밀도의 향상에 기여할 수 있다.

청구항6의 발명은, 상기 복합공구를 복수 개 준비해 놓아, 상기 복수 개 복합공구를 공구유지수단에 대하여 선택적으로 장착함에 의해, 공작물에 대한 가공을 상기 복수개의 복합공구로 실행하여 가도록 하여 구성된다.

청구항6의 발명에 의하면, 복수의 복합공구를 준비해 놓는 것에 의해, 공구수명이 도래한 복합공구를 공구유지수단으로부터 분리하여, 인서트의 교환을 행하고 있는 사이에 예비의 복합공구로 가공할 수 있으므로, 가공이 중단하는 일이 없어진다.

청구항7의 발명은, 상기 복합공구에 장착된 인서트 중 적어도 하나의 인서트는, 선삭가공 및 밀링가공의 양쪽에 사용되도록 하여 구성되어, 인서트를 선삭가공 및 밀링가공에 공용함에 의해 소수의 인서트로 다양한 가공이 가능해진다.

복합가공공작기계(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 주제어부(2)를 가지고 있고, 주제어부(2)는 버스선(3)을 통해 키보드(5)등의 입력부, 시스템프로그램메모리(6), 공구화일(7), 공구데이터관리부(8), 가공프로그램메모리(9), 주축제어부(10), 절삭공구대제어부(11) 및 디스플레이(12)가 접속되어 있다. 주축제어부(10)에는 주축모터(13)가 접속되어 있다. 주축모터(13)에는 Z축에 병행으로 설치된 축심(CT)을 중심으로 회전구동위치결정 가능하게 설치된 주축(15)이 접속되어 있고, 주축(15)에는 척(16)이 설치되어 있다. 척(16)에는 폴(16a)이 가공해야 할 공작물(17)을 유지해방 가능하게 화살표(C, D) 방향으로 이동구동 가능하게 설치되어 있다.

또한, 절삭공구대제어부(11)에는 절삭공구대구동모터(19)(복수)가 접속하여 있으며, 절삭공구대구동모터(19)에는 절삭공구대(20)가 상기 절삭공구대구동모터(19)에 의해 Z축 및 Z축에 직각 방향인 화살표(E, F)방향, 즉 X축 방향으로 이동구동 가능하게 접속되어 있다. 더욱이 절삭공구대(20)는 절삭공구대구동모터(19)에 의해 X, Z축에 직각인, 지면(紙面)과 직각 방향인 Y축 방향으로 또한, 상기 Y축을 중심으로 B축 방향인 화살표(G, H) 방향으로 이동구동 가능하게 설치되어 있다.

절삭공구대(20)에는 공구유지부(20a)가 형성되어 있고, 공구유지부(20a)에는 선삭공구, 밀링/드릴공구, 또는 선삭 및 밀링/드릴가공이 가능한 복합공구(21)가 착탈교환 가능하게 설치되어 있다. 공구유지부(20a)는 전술한 복합공구를 비롯한 공구를 소정의 유지상태로 고정유지 가능하게, 또한 축심(CT2)주위로 회전구동위치결정 가능하게 설치되어 있다.

복합공구(21)는 도 4에 도시한 바와 같이, 둥근 막대형으로 형성된 본체(21a)를 가지고 있고, 본체(21a)의 선단에는 인서트장착부(21b)가 형성되어 있다. 인서트장착부(21b)에는 본체(21a)의 축심(CT3)을 중심으로 90°피치로 4개의 인서트(22, 23, 25, 26)가 착탈가능하게 각각 장착되어 있고, 각 인서트에는 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 산출 번호(KD)가 설정되어 있다. 인서트(22)는 산출 번호(KD)가 1, 인서트(23)는 산출 번호(KD)가 2, 인서트(25)는 산출 번호(KD)가 3, 인서트(26)는 산출 번호(KD)가 4로 설정되어 있다.

이들 각 인서트(22, 23, 25, 26)들은 각각 복합공구(21)로 행하는 가공내용에 응하여 공구명이 가상공구로서 할당되어 있고, 산출 번호(KD)가 1의 인서트(22)에는 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 공구자신이 회전하지 않는 드릴가공을 행하는 ①선삭드릴, 공구자신이 회전하는 드릴가공을 행하는 ⑥밀드릴, 밀링가공(본 명세에서 밀링가공이라고 하는 경우는 보통 밀링가공과 동의로 사용되는 밀링커터가공을 포함하는 것이다)을 행하는 ⑦엔드밀의 3종의 공구명이 가상공구로서 할당되어 있다. 또한, 산출 번호(KD)가 2의 인서트(23)에는 내경의 선삭거친가공을 행하는 ④내경거친가공이, 산출 번호3의 인서트(25)에는 외경의 선삭거친가공을 행하는 ②외경거친가공이, 더욱이 산출 번호4의 인서트(26)에는 외경의 선삭다듬질 가공을 행하는 ③외경다듬질 및 내경의 선삭다듬질 가공을 행하는 ⑤내경다듬질의 공구명(NA)이 가상공구로서 각각 할당되어 있다.

복합가공공작기계(1)는 이상과 같은 구성을 가지기 때문에, 예컨대 직경이 D 1의 원통형의 공작물(17)을 도 2에 도시한 바와 같이 가공하기 위해서는 작업자는 키보드(5)를 조작하여 공지의 자동 프로그램의 수법으로 각종의 가공데이터를 입력하여 가공프로그램을 작성한다. 이때, 주제어부(2)는 시스템프로그램메모리(6)에 격납된 공지의 자동 프로그램작성프로그램에 따라 작업자가 입력한 각종의 데이터에 근거하여 가공프로그램(PRO)을 작성하며, 상기 작성된 가공프로그램(PRO)은 가공프로그램메모리(9)에 격납된다.

공작물(17)에 관한 가공프로그램(PRO)이 작성되면 작업자는 키보드(5)를 통해 주제어부(2)에 대하여 공작물(17)의 가공을 지령하며, 이것을 받아 주제어부(2)는 가공프로그램메모리(9)로부터 상기 공작물(17)에 관한 가공프로그램(PRO)을 독출하여, 주축제어부(10) 및 절삭공구대제어부(11)를 적절하게 구동하면서 가공을 실행하여 간다.

공작물(17)에 대한 가공은 우선 도 5의(M1)에 도시한 바와 같이, 공작물(17)의 중앙부에 구멍(17a)을 드릴로 뚫는 가공을 행하지만, 이 때에 사용하는 공구는 가공프로그램(PRO)에서 지정된다. 주제어부(2)는 가공프로그램(PRO)에서 사용하는 공구가 지정되면, 공구화일(7)을 참조하여 대응하는 공구의 공구데이터(TL)를 독출한다.

공구화일(7)에는 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 공구데이터(DAT)중 공구번호(TN), 공구설정방향(DR), 공구명(NA), 호칭지름/날끝각(CA), 서픽스(DC), 회전방향/공구손잡이(RT), 공구지름/날끝반지름(DM), 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 일람데이터(DAT1)로서 각 공구에 관해 설정되어 있고, 더욱이 각 공구에 관한 상세한 데이터가 상세데이터(DAT2)로서 격납되어 있다.

복합공구(21)는 이 공구화일(7)에 상기 복합공구(21)로 가공할 수 있는 가공내용에 응하여, 복수의 가상공구에 나누어진 형으로 각각 독립한 공구로서 설정되어 있다. 예컨대 공구번호(TN)가 1로서, 상기한 ①에서 ⑦까지의 공구명(NA) 및 서픽스(DC)가 부여된 가상공구가 7개 격납되어 있다 (도 3(b)에 나타내는 예는 일례이고, 복합공구(21)로 행하는 가공의 모양이 여러 종류에 걸치면, 그에 응하여 보다 많은 공구명(NA) 및 서픽스(DC)를 가지는 가상공구가 등록되는 것이 된다). 즉, 공구화일에는 복합공구(21)의 각 인서트(22, 23, 25, 26)에 할당된 가공내용마다 상기 가공내용을 행하는 인서트(22, 23, 25, 26)를 독립한 공구로서 그 공구데이터가 격납되어 있는데, 도 3(c)에 나타낸 각 가상공구명(NA)에 대응하는 가상공구의 ①에서 ⑦까지는 도 3(b)에 있어서, ①에서 ⑦ 까지 대응하는 형으로 격납하고 있다.

즉, 도 3(c)의 ①선삭드릴의 가상공구는 도 3(b)의 ①에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ←, 공구명(NA)이 DRL EDG, 호칭지름/날끝각(CA)이 180, 서픽스(DC)가 A, 회전방향/공구손잡이(RT)가 우회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 50으로서 등록되어 있다. 또, 공구설정방향(DR)은 디폴트값으로서의 공구의 방향을 화살표의 방향으로 표하고 있으며,「←」는 공구의 방향이 Z축과 평행한 방향 즉, B축 각도가 0°를, 「↓」은 공구의 방향이 X축과 평행한 방향 즉, B축 각도가 90°를 나타내고 있다.

또한, 도 3(c)의 ②외경거친가공의 가상공구는 도 3(b)의 ②에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ↓, 공구명(NA)이 GNL OUT, 호칭지름/날끝각(CA)이 75, 서픽스(DC)가 B, 회전방향/공구손잡이(RT)가 왼손잡이/우회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 0.4, 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 R(거친가공)로서 등록되며, 도 3(c)의 ③외경다듬질 가공의 가상공구는 도 3(b)의 ③에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ↓, 공구명(NA)이 GNL OUT, 호칭지름/날끝각(CA)이 40, 서픽스(DC)가 C, 회전방향/공구손잡이(RT)가 오른손잡이/좌회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 0.2, 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 F(다듬질 가공)로서 등록되어 있다.

더욱이, 도 3(c)의 ④내경거친가공의 가상공구는 도 3(b)의 ④에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ←, 공구명(NA)이 GNL IN, 호칭지름/날끝각(CA)이 75, 서픽스(DC)가 D, 회전방향/공구손잡이(RT)가 오른손잡이/좌회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 0.4, 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 R(거친가공)로서 등록되며, 도 3(c)의 ⑤내경다듬질 가공의 가상공구는 도 3(b)의 ⑤에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ←, 공구명(NA)이 GNL IN, 호칭지름/날끝각(CA)이 40, 서픽스(DC)가 E, 회전방향/공구손잡이(RT)가 오른손잡이/좌회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 0.2, 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 F(다듬질 가공)로서 등록되어 있다.

도 3(c)의 ⑥밀드릴의 가상공구는 도 3(b)의 ⑥에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ↓, 공구명(NA)이 드릴, 호칭지름/날끝각(CA)이 50, 서픽스(DC)가 H, 회전방향/공구손잡이(RT)가 좌회전으로서 등록되며, 도 3(c)의 ⑦엔드밀의 가상공구는 도 3(b)의 ⑦에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ↓, 공구명(NA)이 엔드밀, 호칭지름/날끝각(CA)이 50, 서픽스(DC)가 J, 회전방향/공구손잡이(RT)가 우회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 50으로서 등록되어 있다.

따라서, 가공프로그램(PRO)에서는 복합공구(21)를 사용하는 경우라도, 복합공구(21)를 사용하여 가공을 행하는가에 관계없이 보통의 공구를 지정하는 경우와 같이, 가공프로그램(PRO)중에서 사용하는 공구로서 대응하는 가상공구의 공구명(NA)과 서픽스(DC)를 지정한다. 이 지정은 전술한 도 5에 나타내는 공작물(17)의 중앙부에 구멍(17a)을 뚫는 가공(M1)의 경우에는, 공구로서는 복합공구(21)의 ①선삭드릴의 가상공구를 사용함으로써 일반의 공구지정의 경우와 같이, 가공프로그램(PRO)중에서 공구명(NA)을「DRL EDG」, 서픽스(DC)를「A」라고 입력하는 형으로 지정한다. 이에 따라 작업자는 가공프로그램(PRO)의 작성에 있어서, 복합공구(21)전체로서의 사양을 이해하지 않고 있더라도 단지 공구화일(7)중의 가상공구만을 개개로 인식하여 지정하는 것만으로 공구의 지정이 완료되기 때문에, 복합공구(21)에 관한 특별한 지식이 없더라도 가공프로그램(PRO)의 작성이 가능해진다. 그러면, 주제어부(2)는 공구화일(7)의 공구데이터(DAT)를 검색하여 대응하는 공구 즉, 도 3(b)의 ①에 나타내는 공구번호(TNo)가 1의 도면 중 제일위쪽에 기재된 공구명(NA)이「DRL EDG」, 서픽스(DC)가「A」의 가상공구를 선택하며, 절삭공구대제어부(11)에 대하여 상기 공구의 가공위치에의 산출을 지령한다. 공구화일(7)중에서는, 복합공구(21)인가 아닌가에 관계없이, 각 공구(복합공구(21)중 7개의 단독공구라고 간주된 「가상공구」로서의 ①에서 ⑦도 포함하여 )가, 선삭가공관련공구는 공구명(NA)과 서픽스(DC)에서 구별되며 (동일공구명(NA)의 경우에는 서픽스(DC)를 예컨대, 「A」,「B」,「C」,「D」,「E」라고 변화시킴으로써 구별한다), 밀링가공관련공구는 공구명(NA)과 호칭지름/날끝각(CA)에서 구별하고 있기 때문에, 가공프로그램(PRO)중에서 공구명(NA)과 서픽스(DC) 또는 공구명(NA)과 호칭지름/날끝각(CA)이 지정되면 대응하는 공구는 즉시 결정된다.

절삭공구대제어부(11)는 도시하지 않은 공구교환 장치를 구동하여, 도시하지 않은 공구 매거진으로부터 공구번호(TNo)가 1의 복합공구(21)를 선택하여 절삭공구대(20)에 장착한다. 복합공구(21)가 절삭공구대(20)에 장착되면, 절삭공구대제어부(11)는 가공프로그램(PRO)에서 지정된 공구명(NA)과 서픽스(DC)에서 ①선삭드릴에 대응한 상세데이터(DAT2)를 참조하여 상세데이터(DAT2)에 표시된 복합공구(21)의 ①선삭드릴에 관한 산출 번호(KD) 및 B축 각도를 독출한다.

절삭공구대제어부(11)는 독출된 ①선삭드릴에 관한 산출 번호 및 B축 각도에 근거하여, 절삭공구대중에 내장된 도시하지 않은 공구구동모터를 구동 제어하여 복합공구(21)를 그 축심(CT3)주위로 회전시켜 산출 번호(KD)가 1의 상태가 되도록 위치결정하며, 그 상태로 고정 유지한다. 산출 번호가 1의 상태는 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 인서트(22)가 도면 중 위쪽(Y축 방향)을 향하는 형으로 위치 결정된 상태이다. 더욱이, 도시하지 않은 B축 구동모터를 구동하여 절삭공구대(20)를 화살표(G, H) 방향으로 이동 구동하여 복합공구(21)를 도 3(c)에 도시한 바와 같이, B축 각도위치가 0°의 Z축과 평행한 상태가 되도록 위치 결정한다. 이 상태에서 도 5(M1)에 도시한 바와 같이, 주축(15)을 주축구동모터(13)에 의해 소정 회전수로 회전 구동함과 동시에, 복합공구(21)를 Z축 방향의 화살표(A) 방향으로 이동 구동하여, 회전상태의 공작물(17)을 절삭공구대(20)에 고정 유지된 복합공구(21)의 인서트(22)에 의해 소정깊이의 구멍(17a)을 뚫어 가공한다. 또, 인서트21과 동시에 반대측의 인서트(25)등을 동시에 사용한 드릴가공을 행하더라도 무방하다.

다음에, 복합공구(21)의 인서트(22)에 의해 도 5(M2)의 끝면(17b)을 가공하지만 이 경우, 절삭공구대제어부(11)는 ①선삭드릴의 공구를 선택한 상태에서 B축 구동모터를 구동하여 절삭공구대(20)를 B축의 화살표(H) 방향으로 소정 각도 회전 구동시켜 도 5(M)에 도시한 바와 같이, 복합공구(21)를 Z축에 대하여 약간 기운 상태로 유지하며 동일한 인서트(22)에 의해 공작물끝면(17b)의 가공을 행한다.

다음에, 복합공구(21)로 도 5(M3)의 공작물(17)의 외경(17c)을 거친가공 하는데, 가공프로그램(PRO)에서는 공구명(NA)를「GNL OUT」, 서픽스(DC)를「B」라고 입력하는 형으로 가상공구를 지정한다. 그러면, 주제어부(2)는 공구화일(7)의 공구데이터(DAT)를 검색하여 이에 대응하는 공구 즉, 도 3(b)의②에 나타내는 공구번호가 1의 도면 중 위쪽으로부터 2번째로 기재된 공구명(NA)이「GNL OUT」, 서픽스(DC)가「B」의 가상공구를 선택하며, 절삭공구대제어부(11)에 대하여 상기 공구의 가공위치에의 산출을 지령한다.

절삭공구대제어부(11)는 가공프로그램(PRO)에서 지정된 공구명(NA)과 서픽스(DC)에서 ②외경거친가공에 대응한 상세데이터(DAT2)를 참조하며, 상세데이터(DAT2)에 표시된 복합공구(21)의 ②외경거친가공 에 관한 산출 번호「3」및 B축 각도「112°」를 독출한다.

절삭공구대제어부(11)는 독출된 ②외경거친가공에 관한 산출 번호「3」및 B축 각도「112°」에 근거하여, 절삭공구대중에 내장된 도시하지 않은 공구구동모터를 구동 제어하여 복합공구(21)를 그 축심(CT3)주위로 회전시켜, 복합공구(21)가 도 3(a)에 나타낸 산출 번호(KD)가 3의 상태가 되도록 위치결정하며, 더욱이 도시하지 않은 B축 구동모터를 구동하여 절삭공구대(20)를 B축 방향의 화살표(G, H) 방향으로 이동 구동하여 복합공구(21)를 도 5(M3)에 도시한 바와 같이, B축 각도위치가 Z축에 대하여 반시계방향으로 112°로 되는 상태가 되도록 위치 결정한다. 이 상태에서 도 5(M3)에 도시한 바와 같이, 복합공구(21)를 Z축 방향의 화살표(A) 방향으로 이동 구동하여, 회전상태에 있는 공작물(17)의 외경(17c)을 인서트(25)에 의해 소정길이(L1)에 걸쳐 가공한다.

다음에, 복합공구(21)에서 도 6(M4)의 공작물(17)의 내경(17d)을 다듬질 가공하는데, 가공프로그램(PRO)에서는 공구명(NA)를「GNL IN」, 서픽스(DC)를「E」라고 입력하는 형으로 가상공구를 지정한다. 그러면, 주제어부(2)는 공구화일(7)의 공구데이터(DAT)를 검색하여 이에 대응하는 공구 즉, 도 3 (b)의⑤에 나타낸, 공구번호(TN)가 1의 도면 중 위쪽으로부터 5번째로 기재된 공구명(NA)이「GNL IN」, 서픽스(DC)가「E」의 가상공구를 선택하여 절삭공구대제어부(11)에 대하여 상기 공구의 가공위치에의 산출을 지령한다.

절삭공구대제어부(11)는 가공프로그램(PRO)에서 지정된 공구명(NA)과 서픽스(DC)에서 ⑤내경다듬질 가공에 대응한 상세데이터(DAT2)를 참조하며, 상세데이터(DAT2)에 표시된 복합공구(21)의 ⑤내경다듬질 가공에 관한 산출 번호「4」및 B축 각도「0°」를 독출한다.

절삭공구대제어부(11)는 독출된 ⑤내경다듬질 가공에 관한 산출 번호「4」및 B축 각도「0°」에 근거하여, 절삭공구대중에 내장된 도시하지 않은 공구구동모터를 구동 제어하여 복합공구(21)를 그 축심(CT3)주위로 회전시켜, 복합공구(21)가 도 3(a)에 나타내는 산출 번호(KD)가 4의 상태가 되도록 위치결정하며, 더욱이 도시하지 않은 B축 구동모터를 구동하여 절삭공구대(20)를 B축 방향의 화살표(G, H) 방향으로 이동 구동하여 복합공구(21)를 도 6(M4)에 도시한 바와 같이, B축 각도위치가 Z축에 대하여 0°, 즉 병행상태가 되도록 위치 결정한다. 이 상태에서 도 6(M4)에 도시한 바와 같이, 복합공구(21)를 Z축 방향의 화살표(A) 방향으로 이동 구동하여, 회전상태에 있는 공작물(17)의 내경(17d)을 인서트(26)에 의해 소정길이에 걸쳐 가공한다.

이렇게 해서 도 6의(M5),(M6) 및 도 7의(M7),(M8)에 도시한 바와 같이, 동일한 복합공구(21)의 각 인서트(22, 23, 25, 26)를 공구화일(7)에 격납된 공구데이터(DAT)에 근거하여 공구축심(CT3)주위로 회전시켜 가공에 사용할 인서트를 선택적으로 산출하여 위치 결정함과 동시에, 절삭공구대를 B축 각도방향으로 적절하게 회전위치결정하며, 각 인서트(22, 23, 25, 26)에 의해 도 6의(M5)에 나타내는 외경다듬질 가공, 도 6의(M6)에 나타내는 외경홈가공, 도 7의(M7)에 나타내는 내경나사가공, 도 7의(M8)에 나타내는 외경나사가공 등의 각종의 가공을 공작물(17)에 대하여 실행하여 간다. 또, 도 6및 도 7에 관해서는 일부의 가공은 도 3(c)에 나타내는 ①∼⑦의 가상공구를 사용하고 있지 않지만, 이 경우도 공구화일(7)의 다른 부분에 설정 격납된 도 4의 복합공구(21)에 관한 가상공구를 사용하여 가공을 행하고 있다. 예컨대, 도 6(M5)의 외경다듬질 가공에 사용하는 가상공구는 공구화일(7)중에, 공구번호(TN)가 1(복합공구(21)를 나타낸다)로, 공구명(NA)이「GNL OUT」, 서픽스(DC)가「K」로, 산출 번호(KD)가「2」, B축 각도가「5°」이며, 인서트(26)에서의 가공이 된다.

이렇게 해서 공작물(17)에 대한 선삭가공이 종료되면, 이번은 도 8 (M9),(Ml0) 및 (M11)에 나타낸 밀가공을 행하지만, 이 경우도 복합공구(21)의 공구화일(7)에 설정된 복합공구(21)에 관해서 가상공구의 ⑥밀드릴 및 ⑦엔드밀을 사용하여 공작물(17)에 대한 (M9)면가공, (M10)드릴가공 및 (M11)스폿 페이싱가공을 행한다. 가상공구의 ⑥밀드릴 및 ⑦엔드밀은 도 3의(c)에 도시한 바와 같이, 어느 것이나 산출 번호가 1의 인서트(22)에 의한 밀링가공이 된다. 이 경우 가공내용에 응하여 절삭공구대(20)를 화살표(G, H) 방향에 회전시켜, B축 각도를 변경하며 복합공구(21)의 축심(CT3)을 공작물(17)의 중심, 즉 Z축에 대한 경사각α을 변화시키는 형으로 복합공구(21)의 자세를 변화시켜 위치 결정한다. 그리고 복합공구(21)를 축심(CT2)을 중심으로 고속 회전시키면서, 주축에 유지된 공작물(17)을 Z축 주위로 고정유지 또는 C축 제어 회전시키면서 밀링가공을 실행한다.

이때, 도 4에 있어서 복합공구(21)에 장착되는 인서트 중, 밀링가공에 사용되는 인서트(22)에 대해 공구의 축심(CT3)을 중심으로 하여 180° 반대측에 위치하는 인서트(25)를 인서트(22)와 마찬가지 형상 및 장착모양으로 하는 것에 의해 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 인서트(22)에 더하여 인서트(25)도 밀링가공에 제공되도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 공작물의 가공에 제공되는 인서트의 수가 인서트(22)만의 경우에 비하여 2배가 되기 때문에 효율적으로 밀링/밀링커터가공을 실행할 수 있다.

이상과 같이 가공함에 의해 예컨대, 도 2에 나타내는 것 같은 공작물을 둥근 봉에서부터 1개의 복합공구(21)로 절삭가공할 수 있다.

또, 복합공구(21)는 인서트를 복수 개 장착할 수 있기 때문에, 가공내용에 응하여 여러 가지 인서트를 장착할 수 있다. 그리고 각 인서트는 선삭가공이나 밀링/밀링커터가공 등을 행하지만, 그 때 복합공구(21)의 복수의 인서트의 중 한 개의 인서트를 선택하여 사용하는 도 6등으로 서술한 가공 이외, 인서트를 동시에 복수 개 사용하여, 밀링/밀링커터가공을 행하는 것도 당연히 가능하다.

예컨대 도 10(a)에 도시한 바와 같이, 공작물(17)의 외주를 선삭하는 경우, 4개(복합공구(21)에 장착가 능한 인서트의 수는 4개로는 한정하지 않지만, 여기서는 설명을 간단히 하기 위해서 도 4와 마찬가지로, 4개의 인서트가 90°피치로 설치된 복합공구(21)에 관하여 설명한다. 또한 도 10에서는 서로 180°의 위상차로 배치된 2개의 인서트(29, 30)만을 도시한다)의 인서트의 중 예컨대, 인서트(30)에 의해 공작물(17)의 외주를 선삭하는 가공과 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 인서트(29, 30)를 동시에 사용하여 공작물에 대하여 밀링/밀링커터가공을 행하는 것을 생각할 수 있다.

더욱이, 복합공구(21)에 장착하는 인서트의 형상 및 그 본체(21a)에의 부착 모양을 적절하게 선택함에 의해, 3개 이상의 인서트를 사용하여 도 10(b)에 나타내는 것 같은 밀링/밀링커터가공을 행하거나, 복합공구(21)를 회전시킨 형태에서의 드릴가공을 행하는 것도 당연히 가능하다.

이와 같이 복합공구(21)에서 다양한 가공이, 1개 이상의 인서트를 사용하여 항상 행해지는 것이기 때문에, 공구데이터관리부(8)에서는 이하에 서술하는 것처럼 하여 각 복합공구(21)의 수명을 관리하고 있다.

즉, 공구데이터관리부(8)는 도 9에 도시한 바와 같이, 각 복합공구(21)에 관해서 수명관리화일(LCF)을 공구화일(7)중에, 도 3에 나타내는 공구데이터(TL)와 동시에 또는 그 일부로서 각 인서트마다 격납하고 있다.

수명관리화일(LCF)은 각 복합공구(21)의 공구번호(TN)마다 상기 복합공구(21)에 장착된 인서트에 대응한 식별기호로서 복합공구(21)에 있어서의 산출 번호(KD)가 채용되어 있다. 도 9의 예에서는 예컨대, 도 4의 복합공구(21)가 4개의 인서트(22, 23, 25, 26)가 90°피치로 장착되어 있고, 그것들의 장착위치를 나타내기 위해서 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 4개의 산출 번호가 공구의 축심(CT3)을 중심으로 시계방향회전으로 할당되어 있다. 따라서 각 인서트(22, 23, 25, 26)와 산출 번호(KD)는 1대 1로 대응할 수 있다. 또, 산출 번호(KD)로 변경하여 각 인서트를 식별하는 어떠한 부호 등을 사용하는 것도 당연히 가능하다.

수명관리화일(LCF)에는 또한, 각 인서트식별부호 인 산출 번호(KD)에 대응하여 각 인서트 각각의 규정수명시간(LF)이 수명으로서 미리 설정되어 있다. 이 규정수명시간(LF)은 작업자가 가공개시에 있어서 키보드(5)를 통해 미리 입력하더라도 좋고, 복합가공공작기계(1)와는 별도로 설치된 공구 프리세트실(室)등으로부터 온라인으로 수명관리화일(LCF)중에 기록된 것이라도 무방하다. 또한 이후 복합공구(21)로 행하는 가공이 동일 공작물의 다수가공 인 경우에는, 복합공구(21)의 수명으로서 규정수명시간(LF)에 변경하여 상기 인서트로 가공 가능한 공작물의 개수를 수명개수(LN)의 형으로 설정하는 것도 가능하다. 이 경우 수명을 판정하기 위해서 적산되는 가공시간요소는 인서트의 사용시간(UT)이 아니라, 가공한 공작물의 수가 된다. 이 수명개수(LN)는 1개의 공작물의 가공시간을 T1으로 했을 때, 인서트의 규정수명시간(LF)을 시간 T1으로 나눠 그 나머지를 절사(切捨)한 값을 채용한다. 이에 따라 규정의 개수의 공작물을 가공하여 상기 인서트에 의해 가공한 공작물의 수, 즉 사용개수(UN)가 수명개수(LN)에 도달하더라도 상기 인서트의 수명은 규정수명시간(LF) 이내로 되어 있으며, 공작물이 수명에 도달한 인서트에 의해 가공되는 일은 없다.

그리고 공구데이터관리부(8)는 이후 실행할 가공프로그램을 시뮬레이션하여 예컨대, 복합공구(21)중 도 10(a)에 도시한 바와 같이, 1개의 인서트만을 사용하는 가공이 지금부터 소정시간(TI)만큼만 행할 것이라고, 판단한 경우에는, 그 가공이 선삭가공, 밀링/밀링커터가공, 드릴가공이거나에 관계없이, 상기 복합공구(21)의 공구번호(TN)에 대응하는 수명관리화일(LCF)의 상기 가공에 사용될 인서트가 장착된 산출 번호(KD)의 어드레스에 격납된 상기 인서트의 사용시간(UT)에 상기 소정시간(TI)을 적산한다. 예컨대 도 10(a)의 가공의 경우, 인서트(30)에 대응하는 산출 번호(KD)가 1의 어드레스에 대응한 사용시간(UT)에 소정시간(TI)을 적산한다.

이에 따라 상기 인서트의 사용시간(UT)이 미리 상기 인서트에 설정된 규정수명시간(LF)을 넘는 경우에는, 공구데이터관리부(8)는 알람을 내어 작업자에게 복합공구(21)의 상기 인서트가 가공 중에 수명을 맞이하는 것을 통지하여 예비공구를 사용하거나, 인서트를 교환하도록 지시한다. 이에 따라 작업자는 실제로 복합공구(21)중의 적어도 하나의 인서트가 공작물 가공 중에 수명에 도달하기 이전에 상기 인서트가 수명이 되는 것이 공작물 가공 전에 판명되기 때문에, 공작물 가공 중에 복합공구(21)가 수명에 도달하여 가공을 중단하여 공구교환을 행하는 등의 번잡하고 비효율인 작업을 행할 필요가 없어진다.

또, 인서트의 수명을 가공개수로 관리하고 있을 경우에는, 공구데이터관리부(8)는 복합공구(21)가 대응하는 인서트로 공작물을 1개 가공할 때마다 수명관리화일(LCF)의 상기 인서트에 대응하는 산출 번호(KD) 어드레스의 사용개수(UN)를 1개 적산하며, 상기 사용개수(UN)가 수명개수(LN)에 도달한 때에 전술한 바와 같이, 작업자에게 복합공구(21)의 상기 인서트가 수명을 맞이한 것을 통지하여 예비공구를 사용하거나, 인서트를 교환하도록 지시한다. 이 경우 인서트의 수명은 가공개수로 관리되어 있기 때문에, 사용개수(UN)가 수명개수(LN)와 같아진 상태라도 전술한 바와 같게 상기 인서트의 수명은 수명시간이내로 유지된다.

또한, 공구데이터관리부(8)는 이후 실행할 가공프로그램을 시뮬레이션하여 예컨대, 복합공구(21)중 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 2개 이상의 인서트(29, 30)를 동시에 사용하는 가공이 이제부터 소정시간(TI)만 행해지는 것으로, 판단된 경우에는 그 가공이 밀링/밀링커터가공이든 드릴가공이든 간에 관계없이 상기 복합공구(21)의 공구번호(TN)에 대응하는 수명관리화일(LCF)의 상기 가공에 사용되는 각 인서트가 장착된 산출 번호(KD)(예컨대, 산출 번호(KD)가 1과 3)의 어드레스에 격납된 그것들 인서트의 사용시간(UT)에 상기 소정시간(TI)을 각각 가산한다. 예컨대 도 10(b)의 가공의 경우, 동시에 사용되는 인서트(29, 30)에 대응하는 산출 번호(KD)가 1 및 3의 어드레스에 대응한 사용시간(UT)에 소정시간(TI)을 각각 가산한다.

이에 따라 이것들의 인서트 중 어느 것인가의 인서트의 사용시간(UT)이 미리 상기 인서트에 설정된 규정수명시간(LF)을 넘는 경우에는, 공구데이터관리부(8)는 상기 복합공구(21)가 수명에 도달한 것으로 판정하여 알람을 내어 작업자에게 상기 복합공구(21)의 인서트 중 하나 이상의 인서트가 가공 중에 수명을 맞이하는 것을 통지하여 상기 복합공구(21)를 변경하여 예비공구를 사용하거나, 수명에 도달할 예정의 인서트를 교환하도록 지시한다. 이에 따라 작업자는 실제로 복합공구(21)중의 적어도 하나의 인서트가 공작물 가공 중에 수명에 도달하기 이전에 상기 인서트가 수명이 되는 것이 공작물 가공 전에 판명되기 때문에, 공작물 가공 중에 복합공구(21)가 수명에 도달하여 가공을 중단하여 공구교환을 행하는 등의 번잡하고 비효율인 작업을 행할 필요가 없어진다.

또한, 동시에 복수의 인서트를 사용하는 가공을 행할 경우에는 가공시간을 그것들 가공에 사용하는 인서트의 사용시간(UT)에 각각 가산하는 형식으로 각각의 인서트에 관한 수명을 적산하기 때문에, 복합공구(21)를 구성하는 각각의 인서트마다의 수명관리를 상기 복합공구(21)가 행하는 가공내용에 관계없이 정확히 행할 수 있다.

또, 복수의 인서트를 사용하는 가공을 행하는 경우에 수명관리를 가공개수로 행하고 있는 경우도 전술한 바와 같이, 복합공구(21)에서 사용하는 인서트에 대응하는 산출 번호(KD)의 사용개수(UN)를 각각 가공개수만 가산하며, 그것들 가산된 사용개수(UN)가 수명개수(LN)에 도달한 인서트가 상기 복합공구(21)내에서 하나라도 생긴 시점에서 상기 복합공구(21)가 수명에 도달한 것으로 판정한다.

또, 이렇게 해서 공구데이터관리부(8)에 의해 어떤 복합공구(21)에 장착된 적어도 하나의 인서트가 수명에 도달한 것으로 판정되면 상기 수명에 도달한 복합공구(21)는 예비의 복합공구(21)와 교환되며 가공은 계속된다.

또한, 수명에 도달한 복합공구(21)는 공구 프리세트실(室)등에 반송되어 상기 수명에 도달한 인서트가 신품으로 교환되며, 재차 가공에 사용된다. 이에 따라 복합공구(21)에 장착된 복수의 인서트는 각각의 인서트가 수명에 도달할 때까지 효율적으로 가공에 사용된다. 따라서, 아직 수명에 도달하지 않은 인서트가 있음에도 불구하고 복합공구가 수명이라고 판정되어 상기 복합공구(21)에 장착된 모든 인서트가 폐기되는 것 같은 사태의 발생은 미연에 방지된다.

이상에서 본 발명을 실시예에 근거하여 설명하였지만, 본 발명에 기재한 실시예는 예시적인 것이고 한정적인 것이 아니다. 또한, 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해 표시되고 있고, 실시예의 기술(記述)에 구속되는 것이 아니다. 따라서, 청구항에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위내인 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 복합가공공작기계의 일례를 나타내는 제어블록도.

도 2는 가공해야 할 공작물의 일례를 나타내는 사시도.

도 3은 공구화일내에 격납된 공구데이터의 일례 및 그 내용을 설명하는 모식도.

도 4는 복합공구의 일례를 나타내는 사시도.

도 5, 도 6, 도 7, 도 8은 복합공구를 사용하여 도 2의 공작물 가공시의 상세 도면.

도 9는 수명관리화일의 일례를 나타내는 모식도.

도 10은 복합공구를 사용한 가공예이고, (a)는 선삭, (b)는 밀링의 예를 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 복합가공공작기계 2 : 주제어부

7 : 공구화일 8 : 공구데이터관리부

10 : 주축제어부 17 : 공작물

20 : 절삭공구대 21 : 복합공구

Claims

복수의 인서트가 장착된 복합공구를 공작기계의 공구유지수단에 장착하여, 주축의 공작물 유지수단에 유지된 공작물의 가공을 행하는 공작물의 가공방법에 있어서,

상기 복합공구를 상기 주축의 축심방향 및 상기 축심방향에 직교하는 방향에 대해 직각인 회전축을 중심으로 회전구동 위치결정이 가능하게 설치하고,

상기 복합공구를 고정 유지한 상태에서, 상기 복합공구에 장착된 복수의 인서트 중 하나 이상의 인서트를 선택적으로 사용하여 회전하는 공작물에 대하여 선삭가공을 행하며,

상기 복합공구를 회전 구동한 상태에서, 상기 복합공구에 장착된 복수의 인서트 중 1개 이상의 인서트를 사용하여 공작물에 대하여 밀링가공을 행하며,

상기 선삭가공 또는 밀링가공을 행하는 중에 상기 복합공구를 상기 회전축을 중심으로 적절한 회전위치를 결정하게 함으로써, 상기 복합공구의 상기 공작물에 대한 자세를 각 인서트에서 행해져야 되는 상기 공작물에 대한 가공에 따라 변화시키고,

상기 가공해야할 가공내용, 가공부위 및 가공형상에 따라 상기 복합공구의 상기 공작물에 대한 자세를 여러 가지로 변화시켜서, 단일의 복합공구에서 공구 교환하는 일없이 다양한 가공을 행하도록 하여 구성하는 것을 특징으로 하는 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법.
제1항에 있어서,

상기 선삭가공과 밀링가공은, 복합공구를 공작기계의 공구유지수단으로부터 탈착하는 일없이 행하는 것을 특징으로 하는 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법.
제1항에 있어서,

상기 밀링가공은 상기복합공구에 장착된 복수의 인서트 중 2개 이상의 인서트를 동시에 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법.
제1항에 있어서,

상기 인서트는 상기 복합공구의 본체에 대하여 착탈가능하게 장착되어 있는 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법.
제3항에 있어서,

상기 밀링가공에 사용하는 복수의 인서트는, 서로 위상이 180° 어긋난 위치에 장착되어 있는 인서트를 사용하는 것을 특징으로 한 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법.
제1항에 있어서,

상기 복합공구를 복수 개 준비해 놓아, 상기 복수 개 복합공구를 공구유지수단에 대하여 선택적으로 장착함에 의해 공작물에 대한 가공을 복수개의 복합공구로 실행하여 가도록 하여 구성한 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법.
제1항에 있어서,

상기 복합공구에 장착된 인서트 중 적어도 하나의 인서트는 선삭가공 및 밀링가공의 양쪽에 사용되도록 하여 구성한 복합공구를 사용한 공작물의 가공방법.
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