KR101115876B1 - 머시닝센터의 틸팅 테이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형가공물을 가공하는 초정밀 수치제어 다축 가공기의 테이블구조에 관한 것으로 가공물을 테이블에 고정한 후 전?후면의 가공을 한 번의 셋업만으로 연속적으로 가공할 수 있게 하기 위하여 스핀들 앗세이와 90°방향으로 구비된 축을 중심으로 회전가능하게 구비된 틸팅 테이블과, 틸팅 테이블의 가운데에 형성된 전?후면을 관통하는 공간부에는 경화성 충진물인 석고를 충진하고 석고에 가공물을 침지시켜 경화고정하고 가공물의 전?후면은 틸팅 테이블을 회전시켜 가공할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

머시닝센터, 틸팅 테이블, 전?후면 가공, 석고, 볼엔드밀

Description

머시닝센터의 틸팅 테이블{Tilting table of machining center}

본 발명은 소형가공물을 가공하는 초정밀 수치제어 다축 가공기의 테이블 구조에 관한 것으로, 가공물을 테이블에 고정한 후 전?후면의 가공을 한 번의 셋업(set up)만으로 연속적으로 가공할 수 있게 하는 것에 관한 것이다.

최근에 이르러서는 휴대폰을 비롯하여 반도체부품이나 지르코늄(Zirconium)을 이용한 치과보철물과 같은 초정밀, 초소형 가공물의 수요가 증가하고 있으며, 이러한 요구에 부응하여 마이크로단위 이하의 초정밀 다축 가공기에 대한 연구가 진행되고 있다.

초정밀, 초소형 가공물 중 전?후면의 형상이 대칭이 되지 않는 복잡한 구형형상(Spherical shape)의 가공물을 전면가공 후 후면가공을 위하여 테이블에 가공물을 재셋업시 전면의 가공형상과 후면의 가공형상 간에 위상차이가 발생하여 가공물을 정확한 3차원형상으로 가공하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

예를 들자면 치과용 보철물로 최근에 각광을 받고 있는 지르코늄을 이용한 보철물은 높은 내구성과 내마모성, 내식성이 우수하고 치아의 심미성과 인체친화성이 높은 재료이나 통상의 치과재료와 같이 치아의 본을 뜬 모형으로 보철물을 제작할 수 없으므로 기계가공으로 보철물의 형태를 절삭하여 가공하고 있다.

종래 지르코늄을 이용한 치과보철물은 소형의 고속 다축 가공기의 테이블에 보철물을 고정하여 전면을 가공한 후 보철물을 뒤집어 테이블에 재셋업한 다음 이면을 가공하였으나, 보철물을 재셋업하는 과정에서 보철물의 고정위치를 전?후면의 3차원 형상이 정확하게 일치되도록 셋업할 수 없어 정밀한 형상으로 가공할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전?후면의 가공이 필요한 소형의 가공물을 테이블에 용이하게 셋업할 수 있게 하면서 테이블에 고정된 가공물을 재셋업함이 없이 전?후면을 연속하여 가공할 수 있게 하는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 가공물을 셋업하는 테이블을 가공물을 절삭하는 수직방향으로 설치되는 스핀들 앗세이와는 직각방향인 수평방향의 축을 중심으로 틸팅 가능하게 구성하여 테이블의 전?후면을 반전이 가능하게 구성하고, 틸팅되는 테이블의 가운데에는 전?후면을 관통하는 공간부를 형성하고 공간부에는 물과 혼합된 석고를 충진하여 충진된 석고에 가공물을 매립한 후 석고를 경화시켜 가공물을 고정한 후 가공물의 전?후면을 테이블을 반전시켜 연속적으로 가공할 수 있게 구성한다.

본 발명은 초소형, 초정밀 가공물을 테이블에 재셋업함이 없이 전?후면을 연속하여 가공할 수 있게 하여 전?후면의 형상이 대칭이 되지 않는 가공물의 경우에도 3차원 형상에서 전?후면의 형상에 위상차이가 발생하지 않게 하면서 가공속도를 단축하게 할 수 있게 하고, 또한 소형의 가공물을 용이하고 신속하게 고정할 수 있게 할 뿐만 아니라 가공물의 고정과정에서 가공물에 손상이 발생하는 것을 방 지할 수 있게 하는 효과가 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명 틸팅 테이블이 장착되는 구형 형상가공기의 정면도 및 측면도이고, 도 2는 본 발명 틸팅 테이블의 정단면도이며, 도 3은 본 발명 틸팅 테이블의 평면도이고, 도 4는 본 발명 틸팅 테이블의 좌측단면도이며, 도 5는 본 발명의 공구거치대의 평면도이고, 도 6은 본 발명에 의하여 가공되는 치과보철물의 사진이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서 본 발명의 요지를 불명료하게 하지 아니하게 하는 범위 내에서 공지된 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 하여 본 발명의 특징적인 구성을 더욱 명확하게 하기로 한다.

본 발명은 소형가공물을 가공할 수 있는 수치제어방식의 다축 머시닝센터(1)에 적용되는 수직방향으로 구비되는 스핀들 앗세이(2)와는 90°방향의 수평축(3)을 중심으로 회전가능하게 구성되는 틸팅 테이블(4)에 관한 것이다.

다축 머시닝센터(1)의 프레임에 장착되는 틸팅 테이블(4)은 X, Y, Z축 방향으로 이송이 가능하게 구성되며, 틸팅 테이블(4)에는 수평축(3)이 부가되어 테이블을 회전가능하게 구성된다.

테이블을 틸팅 가능하게 하는 구성은 테이블을 지지하는 지지프레임(5)의 하 단에 구비되는 모터(6)와, 감속기(7)에 의하여 회전하는 스퍼기어(8)와 수평축(3)에 구비되는 스퍼기어(8')가 타이밍벨트(9)에 의하여 수평축(3)이 회전할 수 있게 구성되고, 정밀가공이 요구되는 평면부의 고정 및 가공이 가능하도록 테이블의 틸팅은 1/100°씩 정밀제어될 수 있도록 구성되어 공구의 틸팅기능 없이도 테이블을 틸팅할 수 있게 구성하여 복잡한 3차원 형상의 가공시 공구축의 부하를 최소화하면서 가공할 수 있게 구성된다.

틸팅 테이블(4)의 양측면은 수평축(3)에 의하여 고정되고, 지지프레임(5)과 베어링(10)에 의하여 결합되어 회전이 가능하게 구성된다.

틸팅 테이블(4)은 수평축(3)과 결합되는 테두리(11)부분을 제외한 가운데 부분에는 테이블의 전?후면을 관통하는 공간부(12)를 형성한다.

공간부(12)의 안쪽에는 테두리(11)를 따라 가이드(13)를 부착하여 공간부(12)에 충진되는 물과 혼합된 석고 충진물의 두께를 조절할 수 있게 구성되고 공간부(12)를 물과 혼합된 석고충진물로 충진시에는 틸팅 테이블(4)의 공간부(12) 저면을 평편한 판을 덧대어 충진물이 누출되는 것을 방지하고 석고충진물이 경화되면 덧대어진 판을 제거한다.

공간부(12)에 충진된 물과 혼합된 석고충진물에는 가공할 가공물을 침지시켜 석고충진물이 경화되면서 고정되게 하고, 석고가 경화되면 가공물의 전면을 가공한 후 틸팅 테이블(4)을 반전시켜 후면을 연속하여 가공하며 전?후면의 가공이 완료되면 석고를 파쇄하여 가공물을 분리한다.

본 발명의 상세한 설명에서는 공간부(12)에 충진되는 충진물로는 물과 혼합 된 석고에 대하여 기재하였으나 충진물은 석고에 한정되는 것은 아니며, 쉽게 충진할 수 있고 경화되는 다른 물질로 대체할 수 있음은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다.

틸팅 테이블(4)의 공간부(12)에 고정되는 가공물의 절삭은 통상 구형의 절삭날을 갖는 볼 엔드밀(Ball Endmill)을 사용하며, 볼 엔드밀은 생크부의 직경은 6Ø~8Ø, 가공부분은 0.3Ø 정도의 소형의 엔드밀을 사용함으로서 절삭저항에 의하여 가공물을 고정하는 석고가 훼손되지 않는다.

또한 본 발명은 가공의 자동화를 위하여 틸팅 테이블(4)의 일측에 공구거치대(14)를 구비하고, 공구거치대(14)의 공구거치홈(15)에는 안치되는 공구를 스핀들 앗세이(2)가 이동하면서 가공이 끝난 공구를 공구거치홈(15)에 언클램핑하여 보관하게 하면서 사용할 공구를 클램핑할 수 있게 하는 간소화된 형식의 자동공구교환장치(ATC)를 구비하여 무인자동화할 수 있게 하는 것이 생산성 향상을 위하여 바람직하다.

본 발명은 소형이면서 전?후면의 초정밀 가공이 요구되는 가공물의 가공에 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명 틸팅 테이블이 장착되는 구형 형상가공기의 정면도 및 측면도

도 2는 본 발명 틸팅 테이블의 정단면도

도 3은 본 발명 틸팅 테이블의 평면도

도 4는 본 발명 틸팅 테이블의 좌측단면도

도 5는 본 발명 공구거치대의 평면도

도 6은 본 발명에 의하여 가공되는 치과보철물의 사진

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

1. 다축 머시닝센터 2. 스핀들 앗세이

3. 수평축 4. 틸팅 테이블

5. 지지프레임 6. 모터

7. 감속기 8, 8'. 스퍼기어

9. 타이밍벨트 10. 베어링

11. 테두리 12. 공간부

13. 가이드 14. 공구거치대

15. 공구거치홈

Claims (2)

1. 가공물을 절삭하기 위한 공구가 장착되는 스핀들 앗세이(2)와,

   상기 스핀들 앗세이(2)와 90°방향으로 구비된 수평축(3)을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 상기 수평축(3)과 결합되는 테두리(11) 부분을 제외한 가운데 부분에는 전?후면을 관통하는 공간부(12)가 형성된 틸팅 테이블(4)과,

   상기 틸팅 테이블(4)의 공간부(12) 저면을 폐쇄하도록 탈착 가능하게 결합되어 상기 공간부(12)에 경화성 충진물을 충진할 경우 상기 충진물이 누출되는 것을 방지하는 덧대어진 판과,

   상기 틸팅 테이블(4)의 공간부(12)에 충진되는 상기 충진물의 두께를 조절할 수 있도록 상기 공간부(12) 내측 둘레를 따라 부착된 가이드(13)를 포함하고,

   상기 틸팅 테이블(4)은,

   상기 공간부(12)에 상기 충진물을 충진한 후 상기 충진물에 상기 가공물을 침지시켜 상기 충진물이 경화되면서 상기 가공물을 고정하고, 상기 덧대어진 판을 제거한 후 상기 수평축(3)을 중심으로 반전되도록 회전하여 상기 가공물의 전?후면을 가공할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 틸팅 테이블.
2. 제1항에 있어서,

   상기 경화성 충진물은 물과 석고의 혼합물인 것을 특징으로 하는 머시닝센터의 틸팅 테이블.

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