KR100728285B1

KR100728285B1 - 공작기계의 왕복대 지지구조

Info

Publication number: KR100728285B1
Application number: KR1020010061024A
Authority: KR
Inventors: 조민희
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2001-09-29
Filing date: 2001-09-29
Publication date: 2007-06-13
Also published as: KR20030028301A

Abstract

본 발명은 CNC선반의 왕복대 지지구조에 관한 것으로, 베드(20) 위의 일정한 위치에 주축(12)이 고정되고 왕복대(18)가 베드(20)의 Z축 안내부에 설치되어 Z축방향으로 이송을 하고, 왕복대(18)상에 공구대(16)를 갖는 CNC선반에 있어서, 상기 왕복대(18)를 Z축으로 안내하기 위해 왕복대(18)의 Z축 양측에 기준안내부(20a)와 보조안내부(20b)를 베드(20)상에 구성하되, 상기 기준안내부(20a)는 상기 주축(12)의 중심에서 가까운 쪽에 배치되어 X방향과 Y방향의 상,하,좌,우 4개소의 기준안내면(P3,P4,P5,P6)을 갖고, 상기 보조안내부(20b)는 상기 주축(12)의 중심에서 상대적으로 먼 쪽에 배치되어 Y방향으로 상하 2개소의 보조안내면(P1,P2)을 갖고 왕복대(18)의 Z방향 이송을 지지 구속토록 구성한 것을 특징으로 하여, 실온의 변화에 따른 공작물의 외경 방향의 열변위를 최소화시켜서 연속적으로 다량의 공작물을 가공했을 때의 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

CNC선반, 공구대, 왕복대, 베드, 공작기계, 가공정밀도

Description

공작기계의 왕복대 지지구조{Carriage supporting structure of manufacturing machine}

도 1은 일반적인 CNC선반의 왕복대 지지구조의 단면도.

도 2는 종래 CNC선반의 왕복대 지지구조의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 CNC선반의 왕복대 지지구조의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 주축 16 : 공구대

18 : 왕복대 20 : 베드

20a : 기준안내부 20b : 보조안내부

본 발명은 CNC선반의 왕복대 지지구조에 관한 것으로, 특히 왕복대를 X방향으로 구속시키기 위한 기준안내면을 주축의 중심으로부터 가까운 쪽에 설치하여 공작물의 외경 방향의 열변위를 최소화시켜서 연속적으로 다량의 공작물을 가공했을 때의 가공정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 공작기계의 왕복대 지지구조에 관한 것이다.

공작기계는 절삭위치로 공구(또는 공작물)를 이동시키기 위하여 왕복대를 갖고 있고, 이 왕복대는 베드(bed)의 안내면에 구속되어 안내면을 따라 슬라이딩 왕복운동을 하게 된다. 특히 CNC선반은 일반적으로 공작물을 지지하는 주축대가 일정한 위치에 고정되어 원통형의 공작물을 회전시키는 역할을 하고, 왕복대는 공구를 원통의 직경방향(X축방향) 또는 길이방향(Z축방향)으로 이송시키는 역할을 한다.

도 1은 일반적인 CNC선반의 왕복대 이송 지지구조를 나타낸 것으로, 척(13)을 가지고 일정한 위치에 고정된 주축(12)과, 절삭공구(14)를 갖는 공구대(16)와, 공구대(16)를 X,Z방향으로 이송시키는 왕복대(18)와, 이 왕복대(18)를 Z방향으로 지지 안내하는 베드(20)를 포함하고 있고, 상기 공구대(16)는 왕복대(18) 상부에 배치되고 X축제어용 서보모터(17)에 의해 X축 방향으로 이송가능하게 지지되어 있다.

상기 베드(20)는 종래에 도 2와 같이, 왕복대(18)를 Z축 방향(주축 방향 또는 베드의 길이방향)으로 이송시키는 Z축을 기준으로 양측에 각각 기준안내부(20a)와 보조안내부(20b)를 갖고 있다.

상기 보조안내부(20b)는 베드(20)의 안내면이 왕복대(18)를 Y방향(X축에 대해 직각방향)으로 상,하 2지면(P1,P2)으로 지지하고, 기준안내부(20a)는 X,Y방향에서 왕복대(18)를 상,하,좌,우 모두 4지면(P3,P4,P5,P6)으로 지지하게 되어 있다.

즉, 종래의 왕복대(18)를 Z축 방향으로 이송시킬시 주축(12)측에서 가까운 거리의 보조안내부(20b)에서 2지점으로 슬라이딩 구속하고, 동시에 주축(12)측에서 먼쪽에 설치되어 있는 기준안내부(20a)에서 4지점으로 슬라이딩 구속시키는 지지구 조로 되어 있다.

그런데 이러한 왕복대의 지지구조에서는 공작기계가 설치된 실온의 변화에 의해 베드(20)가 열팽창을 할 경우에, 주축(12)의 중심(C)으로부터 기준안내부 (20a)의 안내면(P6)까지의 거리(L)가 열팽창된 비율만큼 주축(12)의 중심에서 멀어지게 된다. 따라서 기준부 안내면(P6)을 따라 왕복대(18)의 위치도 그 만큼 멀어지게 된다.

그 결과 동일한 외경을 갖는 공작물을 연속적으로 가공했을 경우에 온도의 변화에 따라서 그 가공 직경이 달라지게 되고, 원하는 공작물의 정확한 외경을 연속적으로 얻을 수 없게 된다. 즉, 다량의 공작물을 가공하였을 경우에 가공정밀도가 떨어져 제품의 불량률이 발생하는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 베드에 탑재되는 왕복대의 기준안내면의 위치 구조를 개선하여 실온의 변화에 따른 공작물의 외경방향인 X축방향의 열변위를 최소화시켜서 연속적으로 다량의 공작물을 가공하였을 때의 가공정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 공작기계의 왕복대 지지구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

베드 위의 일정한 위치에 주축이 고정되고 왕복대가 베드의 Z축 안내부에 설치되어 Z축방향으로 이송을 하고, 왕복대상에 공구대를 갖는 CNC선반에 있어서,

상기 왕복대를 Z축으로 안내하기 위해 왕복대의 Z축 양측에 기준안내부와 보 조안내부를 베드상에 구성하되, 상기 기준안내부는 상기 주축의 중심에서 가까운 쪽에 배치되어 X방향과 Y방향의 상,하,좌,우 4개소의 기준안내면(P3,P4,P5,P6)을 갖고, 상기 보조안내부는 상기 주축의 중심에서 먼 쪽에 배치하여 Y방향으로 상하 2개소의 보조안내면(P1,P2)을 갖고 왕복대의 Z방향 이송을 지지 구속토록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기의 수단에 따르면, 주축의 중심에서 가까운 쪽에 기준안내면이 배치되고, 상대적으로 먼쪽에 보조안내면이 베드측에 설치되므로서, 실온의 변화에 따른 공작물의 외경방향인 X축방향의 열변위를 최소화시킬 수 있고 연속적으로 다량의 공작물을 가공하였을때의 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 CNC선반의 왕복대 지지구조의 단면도이다.

도 3에서와 같이 베드(20) 위의 일정한 위치에 주축(12)이 고정되고 왕복대 (18)가 베드(20)의 Z축 안내부에 설치되어 Z축방향으로 이송을 하고, 왕복대(18)상에 공구대(16)를 갖는 CNC선반에 있어서, 상기 왕복대(18)를 Z축으로 이송 안내하기 위해 왕복대(18)의 Z축 양측에 기준안내부(20a)와 보조안내부(20b)를 베드(20)상에 구성하되, 상기 기준안내부(20a)는 상기 주축(12)의 중심에서 가까운 쪽에 배치되어 X방향과 Y방향의 상,하,좌,우 4개소의 기준안내면(P3,P4,P5,P6)을 갖고 있다.

그리고 상기 보조안내부(20b)는 상기 주축(12)의 중심(C)에서 상대적으로 먼 쪽에 배치하여 Y방향에서 왕복대(18)를 구속 지지하기 위한 상,하 2개소의 보조안내면(P1,P2)을 갖고 있다.

즉, 본 발명은 주축(12)의 중심(C)에서 가까운 거리(??1)쪽에 기준안내면 (P3,P4,P5,P6)을 설치하여 왕복대(18)의 Z축 이송 운동을 4개소에서 구속 지지하고, 동시에 주축(12)의 중심에서 먼 거리(2) 쪽에 보조안내면(P1,P2)을 설치하여 왕복대(18)의 Z축 이송을 2개소에서 구속 지지한다.

따라서 본 발명에 따르면 주축(12)의 중심(C)과 기준안내면(P6)과의 거리(ℓ1)가 종래에 비해 상대적으로 Δℓ(=ℓ2-ℓ1)만큼 줄어들게 되었고, 새로운 위치의 기준거리(ℓ1)가 생기게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 왕복대(18)가 Z축 방향으로 이송시 기준안내면 (P3,P4)과 보조안내면(P1,P2)이 왕복대(18)의 Y방향(X방향에 대해 직각방향)으로의 들림을 방지시키고, 기준안내면(P5,P6)은 왕복대(18)의 X방향으로의 움직임을 구속시키게 된다.

이같이 본 발명은 기준안내면(P3,P4,P5,P6)을 주축(12)의 가까운 쪽에 설치하여 X방향과 Y방향을 구속함으로서 베드(20)가 온도의 변화에 의해 열팽창을 했을 때, 주축(12)의 중심(C)과 공구(14)의 상대 위치의 변화를 최소화시켜 동일한 공작물을 다량으로 가공했을 때 치수 변화의 편차를 최소화시킬 수 있다.

예를 들어, 종래의 주축 중심과 기준안내면과의 거리(L)가 300㎜이고, 본 발명에 따른 주축의 중심과 기준안내면과의 거리(??1)가 100㎜일 때, 실온의 변화를 5도라 고 가정하면, 각 베드(20)의 열팽창량량은 다음과 같다. 이때 베드는 그 재질이 주철일 경우 열팽창계수가 0.0000102이다.

열팽창량=거리×온도변화×열팽창계수로 나타내므로,

종래, 베드의 열팽창량(L×온도변화×열팽창계수)은,

300×5×0.0000102=0.0153㎜이고,

본 발명에 따른 베드의 열팽창량(ℓ1×온도변화×열팽창계수)은,

100×5×0.0000102=0.0051㎜가 된다.

위의 예에서 알 수 있듯이 개선된 베드의 열팽창량이 0.0102(=0.0153㎜-0.0051㎜)만큼 줄어들었다.

이같이 본 발명에 따르면 주축 중심과 기준안내면과의 거리의 비율만큼 베드의 열변위량이 줄어들게 되고, 그 만큼 연속가공시의 정밀도가 향상되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 왕복대 지지구조에 따르면, 주축의 중심에서 가까운 쪽에 기준안내면을 먼쪽에 보조안내면을 베드측에 설치하여, 실온의 변화에 따른 공작물의 외경방향인 X축방향의 열변위를 최소화시킬 수 있고 연속적으로 다량의 공작물을 가공하였을때의 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

Claims

베드(20) 위의 일정한 위치에 주축(12)이 고정되고 왕복대(18)가 베드(20)의 Z축 안내부에 설치되어 Z축방향으로 이송을 하고, 왕복대(18)상에 공구대(16)를 갖는 CNC선반에 있어서,

상기 왕복대(18)를 Z축으로 안내하기 위해 왕복대(18)의 Z축 일측의 베드 (20)상에 상기 주축(12)의 중심에서 가까운 쪽에 배치되어 X방향과 Y방향의 상,하,좌,우 4개소의 기준안내면(P3,P4,P5,P6)을 갖고, 상기 왕복대(18)의 Z방향 이송을지지 구속하는 기준안내부(20a)와;

상기 왕복대(18)의 Z축 타측의 베드(20)상에 상기 주축(12)의 중심에서 상대적으로 먼 쪽에 배치되어 Y방향으로 상하 2개소의 보조안내면(P1,P2)을 갖고 왕복대(18)의 Z방향 이송을 지지 구속하는 보조안내부(20b)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 공작기계의 왕복대 지지구조.