KR100745933B1 - 공구와 공구홀더 및 공작기계 - Google Patents

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KR100745933B1
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코지 카츠마타
사카시 아다치
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도시바 기카이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 통상의 공구와 마찬가지로 공작기계에 착탈되고, 외부의 전원 등과 결선되지 않아도 구동 또는 작동가능하며, 자동공구교환이 가능하도록 소형화된 공구를 제공하며, 공작기계에 착탈되어 공작물을 가공하도록 된 공구에 있어서, 외부로부터 공급되는 압축공기의 에너지에 의해 발전되는 발전기와, 이 발전기에서 발전된 전력에 의해 구동되는 전동기 및, 이 전동기에 의해 구동되어 공작물을 절삭가공하는 절삭공구를 구비한다.

Description

공구와 공구홀더 및 공작기계 {Tool, tool holder, and machine tool}
도 1은 본 발명이 적용된 공작기계의 일예인 수직선반의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공구의 구성을 나타낸 단면도,
도 3은 공구의 전기계통의 기능블록도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구의 구성을 나타낸 단면도,
도 5는 도 4에 도시된 공구의 전기계통의 기능블록도,
도 6은 도 4에 도시된 공구를 이용하는 방전가공을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 공작기계에 장착되어 공작물을 가공하는 공구에 관한 것이다.
예컨대, 머시닝센터 등 주축을 구비한 공작기계에서는, 주축의 단위시간당 최대회전수가 주축을 자유롭게 회전되도록 지지하는 메인베어링의 구조나 윤활방식에 의해 결정되기 때문에, 이 최대회전수보다 증속된 회전수로 공구를 회전시키고 싶을 때에는 증속장치를 이용하게 된다.
증속장치로서는, 공구를 주축에 착탈가능하게 지지하도록 되어 있고, 주축의 회전력을 유성기어 등의 기어를 이용하여 공구의 회전수를 증속하도록 된 것이 알려져 있다.
예컨대, 머시닝센터에서 일시적으로 주축의 최대회전수보다 공구의 회전수를 증속시키고 싶을 때에는, 상기와 같은 증속장치를 통상의 공구와 마찬가지로 주축에 대해 장착하고 높은 회전수로 공구를 회전시키고 있다.
그러나, 상기와 같은 기어에 의한 증속장치에 의해 공구를 주축의 회전수보다 증속시킬 때, 회전수가 수 만 내지 수십 만에 이르도록 초고속으로 회전시키면 증속장치의 발열이 증대하고 가공정밀도에 영향을 줄 수 있다. 또, 회전수가 수 만 내지 수십 만에 이르는 초고속회전에서는, 증속장치로부터의 소음도 증대한다. 더욱이, 증속장치는 예컨대 회전수가 수 만 내지 수십 만에 이르는 회전을 견뎌내는 신뢰성이 높은 구조로 되어 있기 때문에 제조비용이 비교적 상승되는 단점도 있다.
또, 기어구조에 의한 증속장치의 경우에는, 기어나 베어링의 윤활이 필요하고 윤활유의 공급경로 및 배출경로를 증속장치내에 설치하기 때문에, 장치가 대형화되고 자동공구교환장치에 의한 자동교환이 어렵다고 하는 단점도 있다.
또, 다른 증속방법으로서 주축을 구동시키는 모터에 고주파모터를 사용하고, 이 고주파모터에 특별히 준비된 제어장치로부터 구동전류를 공급하며, 주축을 고속회전시키는 방법이 이용되는 경우가 있다. 그러나, 이 방법에서는 외부로부터 전력 을 공급하는 케이블이 있기 때문에, 공구의 자동교환을 통상의 공구와 마찬가지로 실시하기가 어려울 뿐만 아니라 설비비용이 비교적 높아지는 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 감안해서 발명한 것으로, 통상의 공구와 마찬가지로 공작기계에 착탈되어 외부의 전원 등과 결선되지 않아도 구동 또는 작동가능함과 더불어, 자동공구교환이 가능하도록 소형화된 공구 및 공구홀더, 그리고 이를 구비한 공작기계를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은, 통상의 공구와 마찬가지로 공작기계에 착탈되어 외부의 전원 등과 결선되지 않아도 구동 또는 작동가능함과 더불어, 자동공구교환이 가능하도록 소형화된 공구 및 공구홀더를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 공구 및 공구홀더를 구비한 공작기계를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 공구는, 공작기계에 착탈되어 공작물을 가공하도록 된 공구에 있어서, 외부로부터 공급되는 유체에너지에 의해 발전되는 발전기와, 이 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 공작물을 가공하는 가공수단을 구비한다.
바람직하게는, 상기 가공수단은 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 구동되는 전동기와, 이 전동기에 의해 구동되고 공작물을 절삭가공하는 절삭공구를 구비한다.
또, 상기 가공수단은 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 방전가공을 수행하 는 방전가공용 전극을 구비하는 구성으로도 될 수 있다.
본 발명의 공구홀더는 공작물을 가공하는 절삭공구를 지지하고 공작기계에 착탈되도록 된 공구홀더에 있어서, 외부로부터 공급되는 유체에너지에 의해 발전되는 발전기와, 이 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 구동되는 전동기 및, 이 전동기의 회전을 전달할 수 있도록 공작물을 가공하는 절삭공구를 지지하는 지지수단을 구비한다.
또, 본 발명의 공구홀더는 공작물을 방전가공하는 방전가공용 전극을 지지하고 공작기계에 착탈되도록 된 공구홀더에 있어서, 외부로부터 공급되는 유체에너지에 의해 발전되는 발전기와, 이 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 방전가공을 수행하는 방전가공용 전극을 교환가능하게 지지하는 지지수단을 구비한다.
본 발명의 공작기계는 외부로부터 공급되는 유체에너지에 의해 발전되는 발전기와, 이 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 공작물을 가공하는 가공수단을 구비하는 공구;와, 이 공구가 착탈되는 한편, 장착된 공구에 유체에너지를 공급하는 공급원을 구비하여 공작물에 대해 공구의 이동위치를 결정하는 공작기계본체;를 구비한다.
본 발명에서는, 공작물을 가공하는 공구에 발전기를 내장하되, 이 발전기가 유체에너지에 의해 발전되는데, 공구가 착탈되는 공작기계본체에 유체에너지를 공급하는 공급원을 구비하고, 장착된 공구에 유체에너지를 공급함으로써 발전되며, 발전된 전력을 이용하여 가공수단에 의해 공작물의 가공을 실시할 수 있다.
예컨대, 가공수단이 전동기 및 절삭공구를 구비하는 경우에는, 발전기에 의 해 구동되는 절삭공구가 공작기계본체에 의해 공작물에 대해 이동위치가 결정됨으로써 절삭가공을 실시할 수 있다.
예컨대, 가공수단이 방전가공용 전극을 구비하는 경우에는, 이 방전가공용 전극에 전력이 공급되고, 공작기계본체에 의해 공작물에 대해 이동위치가 결정됨으로써 방전가공을 실시할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 관해 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
제 1실시예
도 1은 본 발명의 공작기계의 일실시예에 따른 수직선반의 구성도이다.
수직선반(1)은 공작기계본체(2)와 수치제어장치(250;이하 NC장치) 및 공기원(500;air source)을 구비하고 있다.
도 1에서, 공작기계본체(2)는 한쌍의 기둥(38,39)과, 이 기둥(38,39)의 각 축에 의해 양단부를 화살표 A로 표시된 연직방향으로 이동가능하게 지지하는 가로대(37), 이 가로대(37)상을 화살표 Y로 표시된 수평방향으로 이동가능하게 지지하는 새들(44;saddle), 이 새들(44)에 지지되고 화살표 Z로 표시된 연직방향(Z축방향)으로 이동가능하게 설치된 공구장착부재(46), 베이스(34)상에 회전가능하게 설치된 회전테이블(35)을 구비한다.
새들(44)에는 수평방향으로 가로대(37)내를 관통하는 나사부(도시되지 않음)가 형성되어 있고, 여기에 외주에 나사부가 형성된 이송축(41)이 나사결합된다.
이송축(41)의 한쪽 단부에는 서보모터(19)가 접속되어 있으며, 이송축(41)은 이 서보모터(19)에 의해 회전구동된다.
이송축(41)의 회전구동에 의해 새들(44)은 수평방향으로 이동가능하게 되며, 이에 따라 공구장착부재(46)의 Y축방향의 이동 및 위치결정이 이뤄진다.
더욱이, 새들(44)에는 연직방향으로 나사부(도시되지 않음)가 형성되어 있고, 여기에 외주에 나사부가 형성된 이송축(42)이 나사결합되어 있으며, 이송축(42)의 단부에는 서보모터(20)가 접속되어 있다.
이송축(42)은 서보모터(20)에 의해 회전구동되고, 이송축(42)의 회전에 의해 새들(44)에 대해 연직방향으로 이동가능하게 설치된 공구장착부재(46)의 연직방향의 이동 및 위치결정이 이뤄진다.
공구장착부재(46)의 선단부에는 선삭에 이용되는 각종 공구(T)가 착탈된다.
회전테이블(35)에는 가공해야 할 공작물이 설치되고, 이 회전테이블(35)은 중심축(CT)을 중심으로 회전가능하게 되어 있으며 서보모터(18)에 의해 회전된다.
이 회전테이블(35)은 서보모터(18)의 회전구동에 의해 회전방향의 위치결정이 이뤄진다.
또, 문형(門型)의 기둥(38,39)에는 나사부(도시되지 않음)가 각각 형성되어 있고, 이 나사부에 나사결합되는 이송축(32a,33a)을 가로대 승강용 서보모터(32,33)에 의해 회전구동시킴으로써 가로대(37)가 연직방향으로 상승된다.
자동공구교환장치(40;ATC)는 공구장착부재(46)에 대해 각종 공구(T)를 자동교환한다.
이 자동공구교환장치(40)는 예컨대 공구홀더에 의해 각종 절삭공구를 매거진(magazine;도시되지 않음)에 지지한 공구(T)를 수납하고, 공구장착부재(46)에 장착된 공구(T)를 공구교환아암(도시되지 않음)에 의해 매거진에 수납하며, 필요한 공구(T)를 공구교환아암에 의해 공구장착부재(46)에 장착한다.
NC장치(250)는, 상기 서보모터(18,19,20)와 가로대 승강용 서보모터(32,33)를 구동제어한다.
또한 NC장치(250)는, 구체적으로는 가공프로그램에서 미리 규정된 공작물의 가공순서에 따라 서보모터(18,19,20,32,33)에 의한 공구(T)와 공작물 사이의 위치 및 속도제어를 실시한다.
또, NC장치(250)는 NC프로그램에서 예컨대 M코드로 규정된 공구(T)의 교환동작을 해독하여 각종 공구(T)의 자동공구교환장치(40)에 의한 자동교환을 실행한다.
공기원(500)은 제어밸브(501)를 매개로 공구장착부재(46)에 접속되어 있으며, 이 공기원(500)은 압축공기(CA)를 공구장착부재(46)에 공급한다. 제어밸브(501)는 NC장치(250)로부터의 제어지령(250s)에 응답하여 공기원(500)으로부터 공급되는 압축공기(CA)의 압력을 제어한다.
상기 구성의 수직선반(1)은 기본적으로는 회전테이블(35)상에 공작물을 고정하고 회전테이블(35)을 회전시켜서, 공구장착부재(46)에 장착된 공구(T)를 회전되는 공작물에 대해 3차원적으로 이동 및 위치결정하여서 공작물의 선삭을 실시하게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공구의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2에서, 공구(60)는 절삭공구(100)와 이 절삭공구(100)를 지지하는 공구홀 더부(61)로 구성되며, 본 실시예의 공구(60)는 상기 설명된 통상의 공구(T)와 마찬가지로 자동공구교환장치(40)에 의해 공구장착부재(46)에 착탈가능하게 장착된다.
공구홀더(61)는 장착부재(62)와, 케이스(65), 회전축(72), 발전기(70), 회전자(87), 전동기(80) 및, 회전저지부재(85)를 구비하고 있다.
장착부재(62)는 파지부(62a)와, 상기 공구장착부재(46)의 선단부에 형성된 테이퍼슬리이브(46a)에 장착되는 테이퍼다리부(62b), 이 테이퍼다리부(62b)의 선단부에 설치된 당김대(62c;pull stud)를 구비하고 있다.
장착부재(62)는 원통형상의 케이스(65)의 상단부에 고정되어 있다.
이 장착부재(62)의 파지부(62a)는, 상기 자동공구교환장치(40)의 공구교환아암에 의해 자동공구교환장치(40)의 매거진으로부터 공구장착부재(46)에 장착될 때와, 공구장착부재(46)로부터 자동공구교환장치(40)의 매거진으로 반송될 때 파지된다.
장착부재(62)의 당김대(62c)는, 장착부재(62)의 테이퍼다리부(62b)가 공구장착부재(46)의 테이퍼슬리이브(46a)에 장착되면 공구장착부재(46)에 내장된 고정기구(도시되지 않음)의 고리에 의해 고정된다. 한편, 공구장착부재(46)에 내장된 고정기구는 주지기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
케이스(65)의 내주에는 복수의 베어링(BR)을 매개로 회전축(72)이 자유롭게 회전하도록 지지되어 있다.
이 회전축(72)의 중간부에는 회전자(87)가 고정되어 있고, 이 회전자(87)는 후술되는 바와 같이 압축공기에 의해 회전축(72)을 회전시킨다.
회전축(72)의 하단쪽에는 발전기(70)의 회전자(70a)가 고정되어 있고, 케이스(65)의 내주에는 이 회전자(70a)에 대향되는 위치에 발전기(70)의 고정자(70b)가 고정되어 있다.
발전기(70)는 회전축(72)의 회전에 의해 고정자(70b)의 권선쪽에 전력을 발생시키며, 이 발전기(70)로는 예컨대 3상동기발전기가 이용된다.
케이스(65)의 회전자(87)에 대향되는 위치에는, 압축공기(CA)가 공급되는 공급관(65Pin) 및 케이스(65)내로 공급된 압축공기(CA)를 케이스(65)의 외부로 배출하는 배출관(65Pout)이 형성되어 있다.
케이스(65)의 하단부에는 회전축(72)의 하단부를 자유롭게 회전하도록 지지하는 베어링(BR)을 지지하는 베어링지지부재(67)를 매개로 전동기용 케이스(66)가 고정되어 있다.
전동기용 케이스(66)의 내주에는 구동축(81)이 복수의 베어링(BR)을 매개로 자유롭게 회전하도록 지지되어 있다.
이 구동축(81)에는 전동기(80)의 회전자(80a)가 고정되어 있다.
전동기용 케이스(66)의 내주에는 회전자(80a)에 대향되는 위치에 고정자(80b)가 고정되어 있다.
전동기(80)로는 예컨대 3상유도전동기가 이용된다.
전동기(80) 및 발전기(70)는, 도 3에 도시된 것과 같이 복수의 케이블 (KU,KV,KW)에 의해 전기적으로 접속되어 있고, 발전기(70)에서 발전된 3상교류는 케 이블(KU,KV,KW)을 통해 전동기(80)에 공급된다.
구동축(81)의 선단부는 커플링(93)에 의해 회전축(91)과 연결되어 있다. 이 회전축(91)은 복수의 베어링(BR)을 매개로 전동기용 케이스(66)의 내주에 자유롭게 회전되도록 지지되어 있다.
회전축(91)의 선단쪽은 전동기용 케이스(66)에 빠짐저지부재(94)에 의해 빠지지 않도록 되어 있다.
회전축(91)의 선단부에는 절삭공구장착부재(95)가 고정되어 있고, 이 절삭공구장착부재(95)가 절삭공구(100)를 교환가능하게 지지한다.
절삭공구(100)는 공작물을 절삭가공하고, 이 절삭공구(100)는 구체적으로는 드릴, 엔드밀 등의 각종 절삭공구이다.
케이스(65)의 외주에는 회전저지부재(85)가 설치되어 있다.
이 회전저지부재(85)는 장착부재(62)가 공구장착부재(46)의 테이퍼슬리이브(46a)에 장착됨에 따라, 공구장착부재(46)의 일부에 형성된 끼움구멍(46h)에 선단부(85a)가 끼워지고, 이에 따라 공구(60)의 축심 둘레의 회전위치를 위치결정할 수 있다.
회전저지부재(85)에는 압축공기(CA)를 공급하기 위한 관로(85p)가 형성되어 있고, 이 관로(85p)의 일단은 상기 공급관(65Pin)에 연통되어 있으며, 관로(85p)의 다른 단은 공구장착부재(46)쪽에 형성된 압축공기(CA)를 공급하기 위한 관로(46p)에 연통되어 있다. 즉, 회전저지부재(85)의 선단부(85a)가 공구장착부재(46)의 일부에 형성된 끼움구멍(46h)에 끼워짐에 따라 관로(46p)와 관로(85p)가 연통되며, 공기원(500)으로부터 케이스(65)내로 압축공기(CA)가 공급된다.
다음으로, 본 실시예에 따른 공구(60)의 동작의 일예에 관해 설명한다.
먼저, 자동공구교환장치(40)에 의해 절삭공구(100)를 지지하고 있는 공구(60)를 공작기계본체(2)의 공구장착부재(46)의 테이퍼슬리이브(46a)에 장착한다.
공구(60)는 회전저지부재(85)의 선단부(85a)가 공구장착부재(46)의 끼움구멍(46h)에 끼워진다.
이 상태에서 제어밸브(501)를 제어함으로써 공기원(500)으로부터 소정압력으로 조정된 압축공기(CA)를 공급한다. 공급된 압축공기(CA)는 공구장착부재(46)의 관로(46p), 회전저지부재(85)의 관로(85p) 및 케이스(65)의 공급관(65Pin)을 통과하여 케이스(65)내로 공급된다.
케이스(65)내로 공급된 압축공기(CA)는 회전자(87)를 향해 흡출되고, 압축공기(CA)가 갖는 에너지에 의해 회전자(87)가 회전축(72)을 중심으로 회전된다.
회전자(87)에 작용된 다음의 압축공기(CA)는, 케이스(65)에 형성된 배출관(65Pout)을 통해 외부로 배출된다.
이 회전축(72)의 회전에 의해 발전기(70)가 발전되고, 발전기(70)는 예컨대 3상 동기발전기를 이용하는 경우에는 3상 교류전력을 발전시킨다.
이 때, 제어밸브(501)를 제어함으로써 회전축(72)을 (N0) 회전시키면, 3상 동기발전기에서 발생되는 3상 교류전력의 주파수(f)는, 3상 동기발전기의 극수를 P1로 하고 회전축(72)의 회전수를 N0[min-1]로 하면 다음의 식(1)로 나타내어진다.
f = P1 ×N0 /120 [min-1] …(1)
따라서, 회전축(72)을 회전수 N0로 회전시키면 상기 식(1)로 나타내어진 주파수(f)의 3상 교류전력이 전동기(80)에 공급된다.
여기서, 전동기(80)로 3상 유도전동기를 이용할 때 이 3상 유도전동기의 극수가 P2가 되면, 3상 유도전동기는 3상 교류의 1싸이클로 2/P2회전하게 되어, 매끄럽지 않을 때의 3상 유도전동기의 동기속도(N1)가 다음의 식(2)로 나타내어진다.
N1 = 120 ×f / P2 [min-1] …(2)
이에 따라, 회전축(72)의 회전수(N0)에 대한 전동기(80)의 회전수(N1)가 다음의 식(3)으로 나타내어진다.
N1 = N0 ×P1 / P2 [min-1] …(3)
식(3)으로 알 수 있듯이, 회전축(72)의 회전수(N0)는 식(3)의 회전수(N1)로 변속된다.
식(3)에 나타내어진 것과 같이, 3상 동기발전기의 극수(P1)와 3상 유도전동기의 극수(P2)의 비를 적절하게 설정함으로써 회전축(72)의 회전수(N0)에 대한 절삭공구(100)의 회전수(N1)의 변속비를 임의로 설정할 수 있음을 알 수 있다.
즉, 회전축(72)의 회전수(N0)를 증속하고 싶을 때에는 극수비(P1/P2)를 1보다 크게 하고, 감속하고 싶을 때에는 극수비(P1/P2)가 1보다 작아지도록, 3상 동기발전기의 극수(P1) 및 3상 유도전동기의 극수(P2)를 미리 선택하는 것이 바람직하다.
즉, 극수비(P1/P2)를 적절히 설정함으로써 압축공기(CA)의 압력이 일정한 조건하에서 전동기(80)의 회전수를 임의로 변경하는 것이 가능하게 된다.
상기와 같이 절삭공구(100)가 회전하는 상태에서, NC장치(250)에 다운로드된 가공프로그램에 따라 회전 테이블(35)에 고정된 공작물에 대해 공구(60)를 3차원적으로 이동시켜 위치를 결정함으로써 공작물의 절삭가공이 수행된다.
이상과 같은 본 실시예에 따르면, 통상의 공구와 마찬가지로 유니트화된 공구(60)에 발전기(70) 및 전동기(80)를 내장하고, 발전기(70)에서 발생된 전력으로 전동기(80)를 구동시키므로, 절삭공구(100)를 필요한 회전수로 회전시킬 수 있고, 이와 동시에 기어와 같이 발열이 증대되지 않고 가공정밀도의 저하가 억제된다.
더욱이, 본 실시예에 따르면 전동기(80)가 절삭공구(100)에 직접 연결되어 있고 관성이 비교적 작으므로, 기어 등을 이용하여 절삭공구(100)를 고속회전시키는 경우에 비해 절삭공구(100)를 용이하게 고속회전시킬 수 있음과 더불어 절삭공구(100)의 응답성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 따르면, 공구장착부재(46)에 대해 공구(60)를 자유롭게 착탈되게 하면서 통상의 공구와 마찬가지로 자동공구교환장치(40)에 의해 교환가능하게 되어 있으므로, 수직선반(1)에서 통상의 선삭가공을 실시하면서 필요에 따라서는 공구(60)에 의한 절삭가공으로의 요구에 대해 즉각 대응할 수 있다.
또, 본 실시예에 따르면, 공구장착부재(46)에 압축공기(CA)를 공급하고 이 압축공기(CA)의 에너지를 이용하여 발전기(70)에서 발전되어, 발전된 전력에 의해 절삭공구(100)를 구동시키기 때문에, 외부에서 구동전류를 공급할 필요가 없고 그 결과 전원공급을 위한 배선이 필요없게 된다.
제 2실시예
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구의 구성을 도시한 단면도이다. 한편, 도 4에 도시된 공구에서 제 1실시예에 따른 공구(60)와 동일한 구성부분에 관해서는 동일한 부호를 사용하고 있다.
본 실시예에 따른 공구(400)와 제 1실시예에 따른 공구(60)에서 다른 구성은, 본 실시예에 따른 공구(400)는 전동기(80) 대신에 케이스(65)의 하단부에 베어링지지부재(67)를 매개로 고정된 전극지지부재(401)와, 이 전극지지부재(401)에 지지된 방전가공용 전극(402)을 구비하고, 회전저지부재(85)의 하단부에 설치된 정류기(500)를 구비하고 있다.
전극지지부재(401)는 예컨대 세라믹스 등의 전기적으로 절연성을 갖는 재료로 형성되어 있고, 선단부에 방전가공용 전극(402)을 교환가능하게 지지하는 지지부(401a)를 구비하고 있다.
방전가공용 전극(402)은 공작물을 방전가공하는 데에 이용되며, 방전가공은 전극과 공작물의 사이에 아크방전을 발생시켜 아크방전에 의한 열적작용에 의해 공작물을 용융, 증발시킴으로써 제거하는 열적가공법이다. 이 방전가공의 특징으로는, 도전성이 있는 재료라면 경도에 관계 없이 매우 복잡한 형상이어도 높은 정밀도로 가공을 실시할 수 있는 점을 들 수 있다. 그 때문에, 플라스틱 사출성형기나 다이캐스트머신 등의 금형의 가공에 널리 적용되고 있다.
방전가공용 전극(402)의 형성재료로는, 예컨대 동-텅스텐합금, 은-텅스텐합금, 동-흑연합금, 알루미늄, 철, 황동 등의 재료가 이용된다.
또, 방전가공용 전극(402)은 미리 소정 형상으로 절삭가공되어 있다.
정류기(500)는 도 5에 도시된 것과 같이, 발전기(70)에서 발전된 3상교류가 도전케이블(KU,KV,KW)을 통해 공급되게 한다. 이 정류기(500)는 3상교류를 소정 전압의 직류로 변환하여 이를 방전가공용 전극(402)에 공급한다.
다음으로, 상기 구성의 공구(400)를 이용한 수직선반에 의한 방전가공의 일예에 관해 설명하기로 한다.
도 6에 도시된 것과 같이, 공구(400)를 자동공구교환장치(40)에 의해 공구장착부재(46)에 장착한다.
한편, 회전테이블(35)의 위에는 가공액(601) 및 공작물(W)을 수용한 가공액조(600)를 설치한다.
가공액(601)은 전기적으로 절연성을 갖고 있고, 예컨대 절연유가 이용된다.
공작물(W)은 금속재료로 형성되어 있고, 가공액조(600)에 수용됨과 동시에 가공액(601) 중에 전체가 침적되어 있으며, 이 공작물(W)은 접지되어 있다.
상기 상태에서 공기원(500)으로부터 압축공기(CA)를 공구(400)에 공급하고, 발전기(70)에서 발전된다.
발전기(70)에서 발전된 전력은 정류기(500)에서 정류되어 소정 전압의 직류전력이 방전가공용 전극(402)에 인가된다.
방전가공용 전극(402)에 소정전압의 직류전력이 인가된 상태에서, NC장치(250)에 다운로드된 NC프로그램에 따라 방전가공용 전극(402)을 공작물(W)을 향해 하강시킨다.
방전가공용 전극(402)을 하강시켜 상기 방전가공용 전극(402)이 공작물(W)에 접근하면, 방전가공용 전극(402)과 공작물(W) 사이의 절연내력이 가장 작은 부분에서 가공액(601)이 절연파괴를 일으키는 방전이 발생한다. 발생된 방전은 곧바로 아크방전되고 방전은 안정된다. 방전가공용 전극(402)과 공작물(W)에는 아크기둥에서 국부적으로 매우 큰 에너지가 유입되기 때문에, 아크기둥에 근접한 방전가공용 전극(402)과 공작물(W)은 급격히 가열되어 증발 또는 용융된다. 이에 따라, 공작물(W)의 제거가 실시된다.
방전가공용 전극(402)을 더 하강시키면 공작물(W)에는 방전가공용 전극(402)의 형상이 전사된다.
또, NC장치(250)에 다운로드된 NC프로그램에 따라 공작물(W)과 방전가공용 전극(402)을 3차원적으로 이동시킴에 따라 공작물(W)이 필요한 형상으로 가공된다.
이상과 같이 본 실시예에 따르면, 공구(400)에 발전기(70)를 내장하고, 유체에너지를 이용하여 발전기(70)에서 발전되며, 발전된 전력을 방전가공용 전극(402)에 공급하면서 방전가공을 실시함으로써, 방전가공용 전극(402)에 외부전원으로부터 전력을 공급할 필요가 없어진다.
또, 본 실시예에 따르면, 수직선반(1)의 공구장착부재(46)에 각종 공구를 장착하여 공작물(W)의 절삭가공을 실시하면서, 수직선반(1)의 공구장착부재(46)에 공구(400)를 장착함으로써 공작물(W)의 방전가공을 용이하게 실시할 수 있게 된다.
즉, 본 실시예에 따르면, 통상적으로 선삭가공을 수행하는 수직선반(1)에 공구(400)를 장착하는 것만으로 수직선반(1)을 방전가공기로 사용할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 설명된 실시예에 한정되지는 않는다.
상기 설명된 실시예에서는 유체로서 압축공기를 이용하고 압축공기의 에너지에 의해 발전되는 경우에 관해 설명하였지만, 예컨대 작동유의 유압을 이용하여 발전하는 구성이 되어도 가능하다.
본 발명에 따르면, 통상의 공구와 마찬가지로 공작기계에 자유롭게 착탈되도록 장착되고, 외부에서 전력을 공급하지 않아도 높은 회전수를 얻을 수 있으며, 외부의 전원 등과 결선되지 않고도 구동이 가능할 뿐만 아니라, 자동공구교환이 가능하도록 소형화된 공구와 공구홀더 및 이를 구비한 공작기계를 얻을 수 있다.

Claims (6)

  1. 공작기계에 착탈되어 공작물을 가공하도록 된 공구에 있어서,
    외부로부터 공급되는 유체에너지에 의해 발전되는 발전기와, 이 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 공작물을 가공하는 가공수단을 갖춘 공구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가공수단은 상기 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 구동되는 전동기와, 이 전동기에 의해 구동되어 공작물을 절삭가공하는 절삭공구를 갖춘 것을 특징으로 하는 공구.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가공수단은 상기 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 방전가공을 수행하는 방전가공용 전극을 갖춘 것을 특징으로 하는 공구.
  4. 공작물을 가공하는 절삭공구를 지지하고 공작기계에 착탈되도록 된 공구홀더에 있어서,
    외부로부터 공급되는 유체에너지에 의해 발전되는 발전기와, 이 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 구동되는 전동기 및, 이 전동기의 회전을 전달할 수 있도 록 공작물을 가공하는 절삭공구를 지지하는 지지수단을 갖춘 공구홀더.
  5. 공작물을 방전가공하는 방전가공용 전극을 지지하고 공작기계에 착탈되도록 된 공구홀더에 있어서,
    외부로부터 공급되는 유체에너지에 의해 발전되는 발전기와, 이 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 방전가공을 수행하는 방전가공용 전극을 교환가능하게 지지하는 지지수단을 갖춘 공구홀더.
  6. 외부로부터 공급되는 유체에너지에 의해 발전되는 발전기와, 이 발전기에서 발전된 전력을 사용하여 공작물을 가공하는 가공수단을 구비하는 공구;와,
    상기 공구가 착탈되는 한편, 장착된 상기 공구에 유체에너지를 공급하는 공급원을 구비하여 공작물에 대해 상기 공구의 이동위치를 결정하는 공작기계본체;를 갖춘 공작기계.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6808345B2 (en) * 2001-10-16 2004-10-26 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Tool, tool holder, and machine tool
KR100976992B1 (ko) * 2002-07-18 2010-08-19 호코스 가부시키가이샤 공작기계의 공구 홀더
CA2528893C (en) 2003-06-11 2011-05-17 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Method for repairing machine part, method for forming restored machine part, method for manufacturing machine part, gas turbine engine, electric discharge machine, method for repairing turbine component, and method for forming restored turbine component
DE102005020802A1 (de) * 2005-04-28 2006-11-02 Traub Drehmaschinen Gmbh & Co. Kg Werkzeugsystem
ATE487108T1 (de) * 2005-07-08 2010-11-15 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Tastkopf
KR100716567B1 (ko) * 2006-08-04 2007-05-10 김현철 공작기계용 자동 공구 교환장치의 공구교환홀더 회동 장치
US7992272B2 (en) * 2007-05-29 2011-08-09 Metem Corporation Method and apparatus for milling thermal barrier coated metals
JP5045410B2 (ja) * 2007-12-10 2012-10-10 株式会社ジェイテクト 砥石軸装置
DE502007004211D1 (de) * 2007-12-19 2010-08-05 Agathon Ag Maschf Schleifmaschine mit einer Vorrichtung zum Konditionieren einer Schleifscheibe und Verfahren dazu
US8128323B2 (en) * 2009-04-14 2012-03-06 Planet Products Corporation Driven tool assembly
JP6234733B2 (ja) * 2013-08-09 2017-11-22 東芝機械株式会社 アタッチメント
US20150125230A1 (en) * 2013-11-01 2015-05-07 Lockheed Martin Corporation Apparatus for an on-tool power supply
US9314860B1 (en) * 2015-05-19 2016-04-19 Johnson Technology, Inc. Electrical discharge machining automated electrode changer
JP6203788B2 (ja) * 2015-07-23 2017-09-27 ファナック株式会社 回転テーブル装置、および該回転テーブル装置を備えた放電加工機
JP6934969B2 (ja) * 2020-03-06 2021-09-15 株式会社サンシン 電動機用回転子切削方法及びその機械
CN113726098B (zh) * 2021-08-23 2023-04-11 深圳市华科星电气有限公司 一种具有功率限额保护的卡接式直流伺服电机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05177485A (ja) * 1991-12-27 1993-07-20 Tsutsui Seimitsu Kogyo Kk 速度増減装置
JPH0938839A (ja) * 1995-07-26 1997-02-10 Koyo Seiko Co Ltd スピンドル装置
JPH1110333A (ja) * 1997-06-20 1999-01-19 Giken Seisakusho Co Ltd 溶接機

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3752595A (en) * 1971-03-31 1973-08-14 Kearney & Trecker Corp Adapter for drill speeder
US4077736A (en) * 1977-04-01 1978-03-07 Kearney & Trecker Corporation Drill speeder for machine tools
GB8503355D0 (en) * 1985-02-09 1985-03-13 Renishaw Plc Sensing surface of object
JPS62130123A (ja) * 1985-11-30 1987-06-12 Kenji Nakada ツ−リング
FR2602169B1 (fr) * 1986-07-31 1988-11-04 Fdm Pneumat Sarl Expl Machine pneumatique portative avec electronique de commande incorporee
US5564872A (en) * 1994-03-21 1996-10-15 Veil; Wilfried Implement for machine tools and process for generating electric power in one such implement
JPH08174358A (ja) * 1994-12-26 1996-07-09 Fanuc Ltd 工作機械のサブモータユニット装着装置
US5697739A (en) * 1995-06-06 1997-12-16 Kennametal Inc. Angle spindle attachment
US6474913B2 (en) * 2000-05-31 2002-11-05 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Tool management system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05177485A (ja) * 1991-12-27 1993-07-20 Tsutsui Seimitsu Kogyo Kk 速度増減装置
JPH0938839A (ja) * 1995-07-26 1997-02-10 Koyo Seiko Co Ltd スピンドル装置
JPH1110333A (ja) * 1997-06-20 1999-01-19 Giken Seisakusho Co Ltd 溶接機

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Publication number Publication date
US20030102287A1 (en) 2003-06-05
JP2003170328A (ja) 2003-06-17
KR20030044819A (ko) 2003-06-09

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