KR100657795B1 - 스크류 절삭가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리드스크류를 포함하여 각종 소형 스크류 제품에 나선형으로 형성되는 나선홈을 절삭가공하는 스크류 절삭가공장치에 관한 것으로, 바닥에 고정 설치되는 기대와; 상기 기대의 상면 일측에 설치되며, 외부로부터 동력을 전달받는 동력인입부를 구비하고 있는 회전장치부와; 제조하고자 하는 스크류 제품의 재료인 금속봉 소재의 일측 단부를 물어주고 놓아주는 작동을 수행함과 동시 상기한 금속봉 소재를 물어준 상태에서 회전할 수 있도록 상기 회전장치부의 일측에 노출된 상태로 설치되어 있는 척과; 상기 기대의 상면에 형성된 레일을 따라 상기 회전장치부에 대하여 수평상으로 왕복이동이 가능하게 설치되는 이동테이블 위에 위치가 조정된 상태로 설치되는 이동장치부와; 상기 이동테이블의 일측 상면에 고정 설치된 채 상기 이동장치부의 회전축을 회전시키기 위하여 설치되는 모터와; 상기 이동장치부의 회전축 일단에 착탈가능하게 장착되며, 상기한 회전축과 함께 회전함과 동시에 상기 회전장치부를 향해 전진이동하면서 척에 지지된 채 회전하고 있는 금속봉 소재의 외주면에 나선홈을 절삭가공하는 회전커터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

스크류 절삭가공장치, 리드스크류, 척, 회전커터, 방진판

Description

스크류 절삭가공장치{Screw cutting device}

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 정면도.

도 2 내지 도 4는 본 발명으로 스크류를 절삭가공하는 작동상태 평면도.

도 5는 본 발명의 스크류를 절삭가공하는 회전커터의 작동상태도.

도 6은 본 발명의 금속선재를 지지하는 방진구의 사시도.

도 7의 (A)(B)는 본 발명의 오른나사 및 왼나사로 절삭가공할 때의 회전커터 설치상태를 나타낸 평면도.

도 8의 (A)(B)는 본 발명에 의하여 제조된 리드스크류 제품 예시도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기대 2 : 회전장치부

3 : 이동장치부 4 : 금속봉 소재

5 : 모터 6 : 회전커터

7 : 방진판 8 : 지지대

11 : 레일 21 : 척

22 : 동력인입부 31 : 회전축

32 : 연동풀리 33 : 이동테이블

35 : 조정테이블 40 : 리드스크류

41 : 나선홈 51 : 구동풀리

61 : 절삭날 71 : 지지구멍

73 : 커터수용부

본 발명은 오디오, 비디오 및 컴퓨터 등에서 음반이나 CD(Compact disc)를 판독하는 판독기의 스텝퍼(Stepper)를 이동시켜주는 리드스크류(Lead screw 또는 Sled screw)를 포함하여 각종 소형 스크류 제품에 나선형으로 형성되는 나선홈의 정밀도는 높이고 또 빠르게 절삭가공할 수 있도록 하므로서 리드스크류를 포함하여 각종 소형 스크류 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 스크류 절삭가공장치에 관한 것이다.

각종 스크류 예를 들어, 워엄기어나 헤리컬기어 등과 같은 동력전달용 기어류는 선반을 이용하여 가공하고 있으며, 오디오, 비디오, 컴퓨터 등에 장착되는 판독기에서 스텝퍼를 이동시켜주는 리드스크류는 자동선반을 이용하여 제조하는 방법과 롤링다이스를 이용하여 제조하는 방법이 있다.

전자의 방법과 같이 자동선반으로 리드스크류를 제조할 경우에는 스크류의 정밀도를 높일 수는 있는 반면에 가공바이트를 1회 이상으로 왕복 이동시켜서 스크류를 절삭가공해야 하기 때문에 생산성이 떨어지게 되며, 이로 인하여 생산원가가 비싸지게 되는 문제점이 있으며, 후자의 방법과 같이 롤링다이스를 이용하여 리드 스크류를 제조할 경우에는 고정 및 가동다이스로 금속봉 소재를 한차례 롤링가공하는 작동으로 스크류를 성형할 수 있게 되므로서 리드스크류의 생산성은 높일 수 있겠으나 스크류의 정밀도에 있어서는 자동선반으로 제조하는 것에 비하여 훨씬 떨어진다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 사항을 감안하여 제안한 것으로, 동력전달용 기어류 또는 오디오, 비디오의 판독기에 사용되는 리드스크류를 포함한 각종 스크류제품에서 스크류(나사)를 형성시키기 위하여 나선형으로 형성되는 나선홈을 회전커터로 절삭가공하는 수단으로 스크류제품의 정밀도가 우수하고 생산성을 높일 수 있는 절삭가공장치를 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

바닥에 고정 설치되는 기대와;

상기 기대의 상면 일측에 설치되며, 외부로부터 동력을 전달받는 동력인입부를 구비하고 있는 회전장치부와;

제조하고자 하는 스크류제품의 재료인 금속봉 소재의 일측 단부를 물어주고 놓아주는 작동을 수행함과 동시 상기한 금속봉 소재를 물어준 상태에서 회전할 수 있도록 상기 회전장치부의 일측에 노출된 상태로 설치되어 있는 척과;

상기 기대의 상면에 형성된 레일을 따라 상기 회전장치부에 대하여 수평상으로 왕복이동이 가능하게 설치되는 이동테이블 위에 위치가 조정된 상태로 설치되는 이동장치부와;

상기 이동테이블의 일측 상면에 고정 설치된 채 상기 이동장치부의 회전축을 회전시키기 위하여 설치되는 모터와;

상기 이동장치부의 회전축 일단에 착탈가능하게 장착되며, 상기한 회전축과 함께 회전함과 동시에 상기 회전장치부를 향해 전진이동하면서 척에 지지된 채 회전하고 있는 금속봉 소재의 외주면에 나선홈을 절삭가공하는 회전커터;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 상기 회전커터의 선단에 위치하도록 상기 이동장치부측에 고정 설치되어 있으며, 상기 회전커터가 전진이동하면서 척에 지지된 금속봉 소재의 외주면을 나선상으로 절삭가공할 때 상기한 금속봉 소재를 지지하는 지지구멍이 형성되어 있는 방진판을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 회전커터는 금속봉 소재에 형성되는 스크류의 리드각만큼 금속봉 소재의 축방향에 대하여 경사지게 설치되는 것임을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 방진판은 금속봉 소재의 관통을 허용하는 지지구멍을 기준하여 일측면에는 회전커터를 수용할 수 있도록 절삭가공된 커터수용부를 형성하여 상기 회전커터가 척에 인접된 부분까지 금속봉 소재 외주면에 나선홈을 형성시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 정면도이며, 도 2 내지 도 4는 본 발명으로 스크류를 절삭가공하는 작동상태 평면도이고, 도 5는 본 발명의 스크류를 절삭가공하는 회전커터의 작동상태도이며, 도 6은 본 발명의 금속봉 소재를 지지하는 방진구의 사시도이고, 도 7의 (A)(B)는 본 발명의 오른나사 및 왼나사로 절삭가공할 때의 회전커터 설치상태를 나타낸 평면도이며, 도 8의 (A)(B)는 본 발명에 의하여 제조되는 리드스크류 제품들을 도시한 것이다.

도면부호 1은 기대를 나타내는 것으로, 상기 기대(1)의 일측(도면상 좌측)에는 회전장치부(2)가 설치되어 있으며, 상기 기대(1)의 타측(도면상 우측)에는 레일(11)을 따라 상기 회전장치부(2)에 대하여 전진 및 후진작동을 수행하는 이동장치부(3)가 설치되어 있다.

상기 회전장치부(2)의 일측에는 피가공물인 금속봉 소재(4)의 일측 단부를 물어주고 놓아주는 척(21)이 이동장치부(3)를 향해 돌출된 상태로 설치되어 있으며, 상기 회전장치부(2)의 타측에는 외부로부터 회전동력을 전달받아 척(21)을 회전작동시키기 위한 동력인입부(22)가 설치되어 있다.

상기 이동장치부(3)는 기대(1)의 상면에 설치되어 있는 레일(11)을 따라 수평상으로 왕복이동이 가능하게 설치되어 있는데, 이를 간략하게 설명하면, 상기 기대(1)의 레일(11)에는 이동테이블(33)이 이동가능하게 장착되어 있으며, 상기 이동테이블(33) 위에는 안내테이블(34)이 장착되어 있고, 또 상기 안내테이블(34) 위에는 설치위치의 조정이 가능하게 설치되는 조정테이블(35)이 설치되어 있으며, 상기 조정테이블(35) 위에 이동장치부(3)가 설치되어 있다. 따라서 상기 이동장치부(3)는 그 설치위치를 적당히 조절하여 고정시킨 상태에서 레일(11)을 따라 왕복이동을 반복 수행하도록 구성되어 있다.

또한 상기 이동장치부(3)가 설치되는 안내테이블(34)의 일측에는 이동장치부의 회전축(31)을 회전시키기 위한 모터(5)가 설치되어 있는데, 본 발명의 실시예에서는 상기 모터(5)의 출력축에 축착된 구동풀리(51)와 회전축(31)에 축착된 연동풀리(32)를 벨트(52)로 연결시킨 구조를 실시예로 하고 있다.

상기 회전축(31)은 이동장치부(3)에 회전가능하게 장착된 상태에서 회전장치부(2)를 향해 돌출 형성된 구조로 설치되어 있으며, 상기 회전장치부(2)를 향해 돌출되어 있는 회전축(31)의 끝단에는 회전커터(6)가 착탈가능하게 조립 설치된다.

상기 회전커터(6)는 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 절삭날(61)들이 원형상으로 연속해서 형성되어 있는데, 상기한 절삭날(61)은 회전장치부(2)의 척(21)에 물려있는 금속봉 소재(4)의 외주면에 나선상으로 나선홈(41)을 절삭가공하게 된다.

그리고, 상기 회전커터(6)는 제조하고자 하는 스크류 제품 예를 들어, 도 8의 (A)(B)에 도시된 바와 같이 리드스크류(40)일 경우에는 각형의 나선홈(41)을 절삭가공할 수 있는 절삭날(61)이 형성된 것이 사용되는 것이며, 또는 산형으로 된 나선홈을 절삭가공하고자 할 때에는 산형의 나선홈을 절삭가공할 수 있는 절삭날이 형성된 것이 사용되는데, 본 발명에서는 나선홈(41)이 각형으로 형성되는 리드스크류(40)를 제조하는 것을 실시예로 하고 있다.

상기 회전커터(6)는 회전축(31)의 회전수와 이동장치부(3)의 이동속도 그리고 회전장치부(2)의 척(21)의 회전속도를 조정하므로서 나선홈(41)의 피치 간격을 조정할 수 있으며, 또한 나선홈(41)을 보다 정밀하게 절삭가공하기 위해서는 제조 하고자 하는 스크류제품의 리드각만큼 회전커터(6)를 일정각도(θ) 경사지게 설치하여야 하는데, 이때에는 도 7의 (A)(B)에 도시한 바와 같이 회전커터(6)의 설치각도를 조정하므로서 오른나사 또는 왼나사로 절삭가공할 수 있게 된다.

한편, 상기 회전장치부(2)의 척(21)에 일측 단부가 지지된 금속봉 소재(4)는 그 자유단이 노출된 상태에서 회전커터(6)에 의하여 절삭가공되기 때문에 정밀도가 떨어질 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위하여 상기 회전커터(6)의 선단에는 금속봉 소재(4)가 진동하지 않도록 붙잡아주는 방진판(7)을 구비하고 있는데, 상기 방진판(7)의 상단부분에는 금속봉 소재(4)가 관통하는 것을 허용함과 동시에 금속봉 소재(4)를 지지하는 지지구멍(71)과, 하단부분에는 지지대(8)에 볼트 등으로 결착시킬 수 있는 조립구멍(72)이 형성되어 있으며, 또한 상기 방진판(7)의 상단 일측에는 지지구멍(71)의 중심 즉, 수직방향의 중심을 기준하여 일측 방향으로 절삭되어 방진판(7)의 두께를 얇게 형성시키기 위한 커터수용부(73)가 형성되어 있다. 그리고 상기 커터수용부(73)에 의하여 회전커터(6)가 위치하는 방진판(7)의 두께는 최대한 얇게 형성되므로서 금속봉 소재(4)에 형성되는 나선홈(41)이 척(21)에 가까운 부분까지 절삭가공할 수 있게 되는 것이며, 또한 지지구멍(71)의 일부는 회전커터(6)가 나선홈(41)을 절삭가공할 수 있도록 절개되어 있는 한편, 그 반대측 일부는 금속봉 소재(4)를 안정되게 지지할 수 있는 두꺼운 두께를 가지고 있다.

상기 방진판(7)은 회전커터(6)의 선단에 설치된 상태에서 회전커터(6)와 함께 왕복이동할 수 있도록 이동장치부(3)측에 부착된 지지대(8)에 설치되어 있으며, 상기 지지대(8)는 그 하단이 이동장치부(3), 이동테이블(33), 안내테이블(34), 조 정테이블(35) 중에서 선택된 어느 하나에 고정 부착된 상태에서 방진판(7)을 지지하도록 구성되는데, 본 발명의 도면에서는 조정테이블(35)에 부착된 것을 실시예로 하여 도시하고 있다.(도 1 참조)

한편, 본 발명의 실시예의 도면에서는 도시를 생략하였지만 회전장치부(2)의 동력인입부(22)의 축 중심에는 금속봉 소재(4)를 공급할 수 있는 소재공급통로가 형성되어 있으며, 또한 동력인입부(22)의 후단측에는 금속봉 소재(4)를 간헐적으로 연속해서 공급하는 장치가 설치되어 있어 금속봉 소재(4)는 동력인입부(22)의 후단측에서 공급되어 척(21)의 중심부로 인출되는 것이며, 또한 척(21) 중심부로 인출되는 금속봉 소재는 나선홈이 가공되는 부분은 돌출되고 일측 끝단부만 척에 물려있는 상태로 공급되는 것이다.

또한, 상기 회전장치부(2)의 척(21) 하방에는 스크류의 절삭가공이 완료된 스크류제품이 척에서 배출되는 것을 받아서 배출시키는 배출슈트(도시 생략)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명으로 스크류를 절삭가공하는데 따른 작용을 설명하기로 한다.

상기 회전장치부(2)의 척(21)이 벌어졌을 때에는 동력인입부(22)의 후단측에서 금속봉 소재(4)가 자동으로 삽입 공급되어 벌어진 척(21)의 중심으로 인출되는데, 금속봉 소재(4)의 몸체 대부분은 척(21)에서 돌출되고 일측 끝단부가 척(21) 중심부에 이르게되면 척(21)은 오므러들면서 금속봉 소재(4)의 일측 끝단부를 물어준 상태로 지지하게 되며, 이에 따라 상기한 금속봉 소재(4)는 일측 끝단부가 척 (21)에 붙잡힌 채 수평상으로 돌출된 상태가 되며, 이와 같이 척(21)이 금속봉 소재(4)의 일측 끝단부를 물어주는 작동이 완료되면 이어서 회전장치부(2)의 동력인입부(22)에는 외부로부터 회전력이 전달되어 상기 척(21)은 회전작동을 하게 되며, 상기 척(21)이 회전하게 되면 금속봉 소재(4)는 함께 회전하게 되는데, 이때의 동력인입부(22)는 저속으로 회전하는 상태이므로 이에 따라 척(21)과 금속봉 소재(4)도 함께 저속으로 회전하게 된다.

상기와 같이 회전장치부(2)의 척(21)이 금속봉 소재(4)의 일측 끝단부를 지지한 상태에서 회전작동을 시작하게 되면 이동장치부(3)가 설치되어 있는 이동테이블(33)이 레일(11)을 타고 회전장치부(2)쪽으로 수평 이동하는 상태가 됨과 동시에 모터(5)가 구동하여 이동장치부(3)의 회전축(31)을 회전시키게 되는데, 이때 이동장치부(3)의 전진이동속도는 느린 반면에 회전축(31)은 고속으로 회전하게 되며, 이에 따라 회전축(31)에 장착되어 있는 회전커터(6)도 고속으로 회전하게 된다.

또한 상기와 같이 이동테이블(33)이 회전장치부(2)를 향해 전진이동함에 따라 회전커터(6)와 방진판(7)은 척(21)에 지지된 채 회전하고 있는 금속봉 소재(4)쪽으로 이동하게 되는데, 상기 방진판(7)은 회전커터(6)의 선단에 위치하고 있으므로서 상기한 금속봉 소재(4)의 자유단이 먼저 방진판(7)의 지지구멍(71)으로 진입되어 수용절삭부(73)쪽에서 인출되는 상태가 되므로서 상기 방진판(7)의 커터수용부(73)에 위치하여 고속으로 회전하는 상기 회전커터(6)는 지지구멍(71)을 통해 커터수용부(73)측으로 노출되는 금속봉 소재(4)의 외주면을 절삭가공(도 5 참조)하게 되는데, 이때 금속봉 소재(4)는 저속으로 회전하는 상태이고 또 고속으로 회전하는 회전커터(6)도 전진이동하면서 금속봉 소재(4)의 외주면을 절삭가공하게 되므로서 상기 회전커터(6)에 의하여 금속봉 소재(4)의 외주면에 절삭가공되는 나선홈(41)이 나선상으로 형성되는 것이다.(도 3 참조)
또한 상기 방진판(7)에 형성된 수용절삭부(73)는 그 부분의 두께를 얇아지게 형성시키게 되므로서 방진판(7)이 척(21)에 인접하는 위치까지 전진이동되었을 때 회전커터(6)가 척(21)에 최대한으로 인접하여 금속봉 소재(4)를 절삭가공할 수 있게 되며, 이에 따라 금속봉 소재(4)에 절삭가공하고자 하는 나선홈(41)을 척(21)에 최대한으로 인접해 있는 부분까지 나선홈(41)을 절삭가공할 수 있게 된다.

상기와 같은 절삭가공으로 금속봉 소재(4)에 나선상으로 형성되는 나선홈(41)의 피치는 척(21)의 회전속도 및 회전커터(6)의 전진속도에 의하여 결정된다. 예를 들어, 척(21)의 회전속도는 느리고 고속으로 회전하는 회전커터(6)의 전진속도가 빠를 경우에는 나선홈(41)의 피치는 넓어지게 되며, 이와 반대로 척(21)의 회전속도는 빠르고 회전커터(6)의 전진속도가 느릴 경우에는 나선홈(41)의 피치는 좁아지게 되는 것이며, 또한 금속봉 소재(4)의 축방향에 대하여 회전커터(6)를 도 7의 도시와 같이 일정각도(θ) 경사지게 조정 설치하게 되면 나선홈(41)을 보다 정밀하게 절삭가공할 수 있다. 즉, 도 7의 (A)와 같이 경사지게 설치하여 금속봉 소재(4)의 선단측에서 후단측으로 이동시키는 방법으로 절삭가공하게 되면 오른나사로 나선홈(41)을 가공할 수 있으며, 도 7의 (B)와 같이 경사지게 설치하여 금속봉 소재(4)의 후단측에서 선단측으로 이동시키면서 절삭가공하게 되면 왼나사로 나선홈(41)을 가공할 수 있게 되는 것이다.

그리고 도 4의 도시와 같이 금속봉 소재(4)의 외주면에 나선홈(41)을 형성시키는 회전커터(6)가 전진작동을 완료한 상태에 이르게 되면 척(21)은 벌어지게 됨과 동시에 동력인입부(22)의 후단측에서는 금속봉 소재(4)가 공급되므로서 나선홈(41) 가공이 완료된 리드스크류(40)는 척(21)에서 배출되고 새로운 금속봉 소재(4)가 척(21)의 중심으로 공급되어 그 일측 끝단부가 척(21)에 물린 상태로 지지되는 것이며, 한편 이동테이블(33)은 후진이동하여 회전커터(6) 및 방진구(7)를 원위치로 복귀시켰다가 다시 전진이동하여 회전커터(6) 및 방진판(7)이 금속봉 소재(4)의 외주면에 나선홈(41)을 절삭가공하게 하는 작동을 반복하게 되므로서 스크류제품의 나선홈을 자동으로 절삭가공하여 생산하게 되므로서 스크류제품의 생산성을 향상 시킬 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 도 8의 도시와 같은 소형의 리드스크류(40)는 물론이고 워엄기어, 헤리컬기어 등과 같은 동력전달용 대형 기어류도 제조할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 금속봉 소재의 외주면을 회전커터로 절삭하여 나선홈을 가공하게 되므로서 기존의 자동선반으로 제조되는 스크류제품과 같이 나선홈의 정밀도가 우수한 스크류제품을 제조할 수 있게 하는 효과가 있으며, 또한 회전장치부의 척에는 금속봉 소재가 자동으로 공급되고 또 척에 일측 끝단부가 지지된 금속봉 소재의 외주면을 절삭하여 나선홈을 형성시키는 회전커터도 자동으로 왕복이동하면서 절삭가공작동을 반복적으로 되풀이하면서 스크류제품을 생산할 수 있어 생산량을 향상시킬 수 있는 효과가 있으므로서 가격경쟁력이 우수한 양질의 각종 스크류제품을 대량생산할 수 있게 하는 이점을 제공하는 것이다.

Claims (3)

1. 바닥에 고정 설치되는 기대와;

   상기 기대의 상면 일측에 설치되며, 외부로부터 동력을 전달받는 동력인입부를 구비하고 있는 회전장치부와;

   제조하고자 하는 스크류 제품의 재료인 금속봉 소재의 일측 단부를 물어주고 놓아주는 작동을 수행함과 동시 상기한 금속봉 소재를 물어준 상태에서 회전할 수 있도록 상기 회전장치부의 일측에 노출된 상태로 설치되어 있는 척과;

   상기 기대의 상면에 형성된 레일을 따라 상기 회전장치부에 대하여 수평상으로 왕복이동이 가능하게 설치되는 이동테이블 위에 위치가 조정된 상태로 설치되는 이동장치부와;

   상기 이동테이블의 일측 상면에 고정 설치된 채 상기 이동장치부의 회전축을 회전시키기 위하여 설치되는 모터와;

   상기 이동장치부의 회전축 일단에 착탈가능하게 장착되며, 상기한 회전축과 함께 회전함과 동시에 상기 회전장치부를 향해 전진이동하면서 척에 지지된 채 회전하고 있는 금속봉 소재의 외주면에 나선홈을 절삭가공하는 회전커터; 를 포함하여 구성된 것에 있어서,

   상기 회전커터의 선단에 위치하도록 상기 이동장치부측에 고정 설치되어 있으며, 상기 회전커터가 전진이동하여 척에 지지된 금속봉 소재의 외주면을 나선상으로 절삭가공하기 전에 먼저 금속봉 소재의 삽입을 허용하여 회전커터에 의해 절삭가공되는 금속봉 소재를 지지하게 되는 지지구멍이 형성되어 있는 방진판을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크류 절삭가공장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 방진판은 금속봉 소재의 관통을 허용하는 지지구멍을 기준하여 일측면에는 회전커터를 수용할 수 있는 커터수용부를 형성하므로서 상기한 커터수용부의 두께가 얇아지게 하여 상기 회전커터가 척에 최대한으로 인접된 부분까지 금속봉 소재 외주면에 나선홈을 형성시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 스크류 절삭가공장치.

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