KR100990123B1 - 예연공구의 ｂ축 중심 설정 방법 - Google Patents

Abstract

B축 제어 가능한 가공기에서 B축의 중심에 sharp edge 공구(바이트)을 정밀하게 위치시키는 것은 보정가공 과정을 포함하여 전 공정의 신뢰성을 확보하는 중요한 과정이다. 본 발명은, 테스트용 기준환봉과 예연공구를 B축에 관하여 회전시켜 X축방향의 최대 접점의 변위량 및 이 때의 회전각을 통해 예연공구의 오차크기를 계산하여 이를 보정하는 공구 설정방법에 관한 것이다.

B축제어, 초정밀공구설정, 예연공구(sharp edge bite)

Description

예연공구의 Ｂ축 중심 설정 방법{Method for compensation of sharp edge tool alignment error}

본 발명은 초정밀 절삭가공시 B축제어를 통하여 예연공구의 B축 중심 설정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 마이크로 스코프를 통한 공구 설정을 보다 정밀하고 상호 보완적으로 응용할 수 있는 B축 중심 설정 방법에 관한 것이다.

초정밀 가공은 모성의 원리가 적용되어 공구의 형상정밀도 뿐만 아니라 공구의 설치 위치에 따라 가공면의 형상과 품질이 결정된다.

기존의 초정밀 선삭 및 연삭은 일반적으로 원형의 반경을 갖는 공구의 고속회전을 통해 가공이 수행된다. 가공중의 공구 마모를 최소화환 이상적인 가공과정으로 가정할 때 공구와 공작물의 초기설정위치는 전체의 가공공정에서 일정하게 유지되고 결국 초기 공구설정오차는 가공물의 가공오차에 영향을 미치게 된다.

보정 가공을 통한 마모나 공구위치오차의 보정이 일부 가능하나 기본적으로 공구가 이상적인 위치에 장착되어 있는 것을 전제로 한 보정이므로 보다 근본적인 접근으로서 공구의 설정위치 보정의 중요성은 여전히 존재하게 된다.

특히, 각도제어기술을 적용하여 공구선단의 제한된 영역부분으로 가공을 수행하는 B축 제어가공에 있어서는 공구선단의 위치와 B축의 위치차이는 가공면의 품질에 직접적인 오차요소로 작용하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 예연공구(sharp edge tool or bite)를 적용한 B축제어 가공기의 정밀한 공구 위치 설정방법을 제공하는 것을 목적으로한다.

상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명은, 예연공구 및 기준환봉을 NC공작기계에 장착하는 단계; 상기 기준환봉의 길이방향의 중심에 일치하는 설치중심축에 대하여 수직을 이루는 가로축 방향으로 상기 예연공구를 B축을 중심으로 회전시키면서 상기 기준환봉에 접촉시켜 상기 가로축방향의 변위량이 최대가 되도록 상기 예연공구를 위치결정하는 단계; 상기 위치결정된 예연공구의 가로축방향의 변위량 및 회전각을 NC공작기계로부터 계측하는 단계; 상기 예연공구의 가로축방향의 변위량으로부터 상기 B축의 오차반지름을 계산하는 단계; 상기 회전각 및 상기 오차반지름으로부터 상기 B축의 설치중심축 방향의 설치중심축오차 및 상기 가로축방향의 가로방향축오차를 계산하는 단계; 및 계산된 상기 설치중심축오차 및 상기 가로방향축오차의 크기만큼 상기 B축을 보정하는 단계를 포함하는 예연공구의 B축 중심 설정 방법이다.

상기 예연공구와 상기 기준환봉의 접촉여부는 사운드메터 또는 칩발생으로 확인하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여, 공구의 정밀한 위치설정이 가능하고, 따라서 예연공구를 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 및 마이크로 레벨의 패턴 롤프린팅용 공작물의 가공에 적용할수 있다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 예연공구(10)와 기준환봉(20)을 도 1과 같이 NC공작기계에 장착한다.

도 1은 상기 예연공구(10)의 회전중심인 B축이 정확한 위치에 위치할 경우의 개략도이며, 이 경우 상기 예연공구(10)의 Z_B축은 상기 기준환봉(20)의 Z축(설치중심축)과 일치한다.

따라서, 상기 예연공구(10)의 단부는 Z_B축과 X_B축의 교점에 위치하며, B축을 중심으로 상기 예연공구(10)가 회전해도 상기 예연공구(10)의 단부는 상기 교점에 위치하게 된다.

도 2는 상기 예연공구(10)의 회전중심인 B축이 오차가 발생한 경우의 개략도이며, 이 경우 상기 예연공구(10)의 단부는 Z_B축과 X_B축의 교점에 대하여 Z_e, X_e만큼 편위된 상태로써, B축을 중심으로 상기 예연공구(10)를 회전시키면 상기 예연공구(10)의 단부는 중심이 Z_B축과 X_B축의 교점이고 Z_e, X_e을 통과하는 원의 궤적을 그리게 된다.

본 발명에서는 B축에 오차가 있는 경우, 단 1개의 접점 정보로부터 상기 오차의 Z_B축과 X_B축 방향의 크기를 얻어낸다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 예연공구(10)를 시계방향(또는 반시계방향)으로 회전시키면서 상기 기준환봉(20)의 -X축방향(또는 X축방향)으로 상기 예연공구(10)를 상기 기준환봉(20)에 접촉시켜 상기 예연공구(10)의 변위량이 최대가 되도록 상기 예연공구(10)를 위치결정한다.

이 때, 접촉의 확인은 사운드메터에 의한 상기 예연공구(10)와 상기 기준환봉(20)의 접촉음을 검측하거나, 상기 예연공구(10)에 의해 칩이 생성되는 것을 육안으로 확인하는 것으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 예연공구(10)의 X축방향 변위량(X₁) 및 상기 예연공구(10)의 회전각(θ)은 NC공작기계에서 자동적으로 제공가능하다.

따라서, 상기 예연공구(10)의 X축방향 변위량(X₁)은 오차에 의해 발생한 것이므로, Z_B축에 대하여 대칭이 되므로, 상기 B축의 오차반지름(l)은

l= 2×X₁

으로 구할 수 있다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 기하학적 해석에 의해, Z_B축방향의 오차 Z_e과 X_B축 방향의 오차 X_e는 다음의 식으로 구할 수 있다.

Z_e = l × cos θ

X_e = l × sin θ

따라서, 상기와 같은 방법으로 얻어진 Z_B축방향의 오차 Z_e과 X_B축 방향의 오차 X_e만큼 상기 B축을 보정하면, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 예연공구(10)의 회전중심인 B축이 정확한 위치에 위치될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 예연공구의 회전중심인 B축이 정확한 위치에 위치할 경우의 개략도이다.

도 2는 예연공구의 회전중심인 B축이 오차가 발생한 경우의 개략도이다.

도 3은 기준환봉의 -X축방향으로 예연공구를 기준환봉에 접촉시켜 예연공구의 변위량이 최대인 상태의 개략도이다.

도 4는 예연공구의 설치오차를 계산하는 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 기준환봉

20: 예연공구

Claims (2)

1. 예연공구 및 기준환봉을 NC공작기계에 장착하는 단계;

   상기 기준환봉의 길이방향의 중심에 일치하는 설치중심축에 대하여 수직을 이루는 가로축 방향으로 상기 예연공구를 B축을 중심으로 회전시키면서 상기 기준환봉에 접촉시켜 상기 가로축방향의 변위량이 최대가 되도록 상기 예연공구를 위치결정하는 단계;

   상기 위치결정된 예연공구의 가로축방향의 변위량 및 회전각을 NC공작기계로부터 계측하는 단계;

   상기 예연공구의 가로축방향의 변위량으로부터 상기 B축의 오차반지름을 계산하는 단계;

   상기 회전각 및 상기 오차반지름으로부터 상기 B축의 설치중심축 방향의 설치중심축오차 및 상기 가로축방향의 가로방향축오차를 계산하는 단계; 및

   계산된 상기 설치중심축오차 및 상기 가로방향축오차의 크기만큼 상기 B축을 보정하는 단계를 포함하는 예연공구의 B축 중심 설정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 예연공구와 상기 기준환봉의 접촉여부는 사운드메터 또는 칩발생으로 확인하는 것을 특징으로 하는 예연공구의 B축 중심 설정 방법.

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