KR101261117B1

KR101261117B1 - 심공 가공 장치

Info

Publication number: KR101261117B1
Application number: KR1020110021928A
Authority: KR
Inventors: 야스오 나가세; 히로미치 다카하시; 시게키 오타카
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2013-05-06
Also published as: US8777526B2; CN102189283B; KR20110104435A; US20110229280A1; DE102011013850B4; JP4977227B2; DE102011013850A1; CN102189283A; JP2011189478A

Abstract

본 발명은 파일럿 홀의 가공이 불필요하고, 범용 공작 기계를 사용하여 고정밀한 대직경 심공 가공이 가능한 심공 가공 장치를 제공하는 것으로,
문형 가공기에서의 공구(8)가 부착된 주축(17)이 가공물을 향하여 회전 이동함으로써 구멍을 형성하는 심공 가공 장치이고, 공구(8)의 회전 이동을 가이드하기 위한 구멍을 갖는 부시(9), 문형 가공기에서의 컬럼 상을 이동 가능한 크로스 레일에 설치되어 주축(17)이 장착되어 있는 주축 머리(1)에 대해서 부시(9)를 소정의 거리를 두고 유지하는 부시 유지부(11)를 구비하며, 부시(9)의 가공물에 대한 위치 및 부시(9)가 가공물에 누르는 압력이 크로스 레일의 이동에 의해 제어가능한 것을 특징으로 한다.

Description

심공 가공 장치{DEEP HOLE MACHINING APPARATUS}

본 발명은 심공 가공 장치에 관한 것이다.

구멍 깊이/구멍 직경의 비가 큰 구멍 설치 가공을, 일반적으로 심공 가공(深穴加工)이라고 부르고 있다. 종래에는 심공 가공에서 건드릴 시스템이나 BTA(Boring and Trepanning Association) 시스템, 이젝터 시스템 등의 가공 방법이 사용되고 있었다.

그런데, 심공 가공에서는 공구(工具)가 길고, 또한 직경은 길이에 비례하여 작아진다. 이 때문에, 공구의 휨이나 좌굴(座屈), 부착시의 공구 회전 진동에 의해 고정밀한 가공을 실시하기 곤란하다.

그래서, 종래에는, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 가공물(158)에 미리 짧은 공구를 사용하여 파일럿 홀(101)을 설치하고, 이를 가이드로 하여 긴 공구에서 심공을 가공하고 있었다. 즉, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 파일럿 홀(101)에 긴 공구(108)의 외주면 일부에 돌기 형상으로 설치되는 가이드 패드(119)를 접촉시킨다. 그리고, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 공구(108)의 선단에 설치된 날(118)로 가공을 실시하고 있었다. 또는, 가공 장치에 부시 가이드를 부가하고, 이를 가이드로 하여 구멍가공(穴加工)하는 것이 일반적이었다.

그러나, 상술한 파일럿 홀을 설치하는 경우에는 짧은 공구를 사용하여 미리 가공할 필요가 있으므로 작업 효율이 낮다는 문제가 있었다. 또한, 부시 가이드를 사용하여 가공을 실시하는 경우에는 부시 가이드를 가공물에 누르는 기구가 필요해져 범용의 공작 기계를 사용하기 곤란하다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로 파일럿 홀을 가공할 필요가 없고, 또한 범용의 공작 기계를 사용하여 고정밀한 심공 가공을 실현할 수 있는 심공 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 심공 가공 장치는 문형(門型) 가공기에서의 공구가 부착된 주축이 가공물을 향하여 회전 이동함으로써 구멍을 형성하는 심공 가공 장치로, 상기 공구의 회전 이동을 가이드하기 위한 구멍 직경을 갖는 부시, 및 상기 문형 가공기에서의 컬럼 위를 이동 가능한 크로스 레일에 설치되고 상기 주축이 장착되어 있는 주축 머리에 대해서, 상기 부시를 소정의 거리를 두고 유지하는 부시 유지부를 구비하고, 상기 부시의 상기 가공물에 대한 위치 및 상기 부시가 상기 가공물에 누르는 압력이 상기 크로스 레일의 이동에 의해 제어가 가능하다는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 심공 가공 장치에 의하면 파일럿 홀을 가공하는 수고가 불필요하고, 또한 범용의 공작 기계를 사용하여 고정밀한 심공 가공이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 심공 가공 장치에서 사용되는 범용의 문형 가공기의 개략 구성을 도시한 정면도,
도 2는 동 실시 형태에 의한 심공 가공 장치의 주축 부근의 구성을 도시한 정면도,
도 3은 동 실시 형태에 의한 심공 가공 장치에서의 배출측 호스를 지지하는 가이드 레일 및 슬라이더의 구성을 도시한 정면도,
도 4는 동 실시 형태에 의한 심공 가공 장치에서의 부시의 구조를 도시한 정면도,
도 5는 동 실시 형태에 의한 심공 가공 장치에서의 부시 유지부의 변형예에서의 구성을 도시한 정면도,
도 6은 동 실시 형태에 의한 심공 가공 장치에서의 부시의 변형예에서의 구성을 도시한 정면도,
도 7은 동 실시 형태에 의한 심공 가공 장치를 사용하여 심공 가공을 실시하는 수순을 도시한 설명도,
도 8은 동 실시 형태에 의한 심공 가공 장치에서의 부시의 작용을 나타내기 위한 설명도, 및
도 9는 종래의 심공 가공 수순의 일 예를 도시한 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 의한 심공 가공 장치에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 본 실시 형태에 의한 심공 가공 장치로서, 범용의 문형 가공기에 부시 및 부시 유지부를 부착한 상태에서의 전체의 개략 구성을 도시한다.

컬럼(51)이 베드(61)상을 지면(紙面)에 수직인 방향을 향하여 앞측, 배면측으로 이동하도록 설치되어 있다.

크로스 레일(52)이 컬럼(51)상을 상하로 이동하도록 설치되어 있다.

주축 머리(1)가 크로스 레일(52) 위를 좌우로 이동하도록 설치되어 있다. 상기 주축 머리(1)는 그 내부에 후술하는 램(2)이 설치되어 있고, 램(2)에는 공구를 회전시키기 위한 주축이 내장되어 있다. 상기 주축에 회전 이음매(3)가 접속되어 있다.

회전 이음매(3) 및 램을 덮도록, 후술하는 부시 유지부(11)가 주축 머리(1)의 하부에 접속되어 있다. 주축 머리(1)가 크로스 레일(52)상을 좌우로 이동함으로써, 부시 유지부(11)가 "11A", "11B"로 도시된 위치로 좌우로 이동할 수 있다.

심공 가공이 실시되는 가공물(58)은 정반(定盤)(59)상에 지그(60) 등에 의해 고정되어 있다.

크로스 레일(52)이 하방을 향하여 이동하고 후술하는 부시(9)가 가공물(58)에 접촉되어 소정의 압력이 가해진 시점에서 정지한다. 이 후, 후술하는 램(2)에 내장된 주축에 접속된 회전 이음매(3)가 회전하면서 가공물(58)을 향하여 하방으로 이동함으로써 가공이 실시된다.

도 2에 본 실시 형태에 의한 심공 가공 장치에서의 주축 부근의 주요한 구성을 도시한다.

주축 머리(1)가 문형 가공기의 일부분으로서, 도 2를 이용하여 설명한 바와 같이 도면 중 좌우 방향으로 이동이 가능하도록 설치되어 있다.

램(2)이 문형 가공기의 일부분으로서, 주축 머리(1)에 내장 가능하도록 배치되어 있고, 주축 머리(1)에 대해서 상대적으로 상하로 이동할 수 있다. 또한, 램(2)의 내부에 주축(17)이 장착되어 있고, 동일하게 주축 머리(1)에 대하여 상대적으로 상하로 이동이 가능하다.

주축(17)에는 회전 이음매(3)가 접속되어 있고, 회전 이음매(3)의 내부에 도시되어 있지 않은 회전 주축과, 회전 주축을 지지하는 베어링이 설치되어 있고, 회전 주축과 공구(8)의 연결이 이루어진다. 주축(17)을 내장한 램(2)이 상하로 이동함으로써, 도시된 3A, 3B와 같이 회전 이음매(3)가 상하로 이동할 수 있다.

또한, 회전 이음매(3)는, 공구(8)에 대한 절삭유제의 유로로서의 기능을 갖는다. 회전 이음매(3)에 급유측 호스(4)가 접속되어 있고, 절삭유제가 공급된다. 공구(8)는 소위 이젝터 방식으로 되어 있고, 외측의 아우터 튜브와 그 내측의 이너튜브를 갖는 2중의 파이프 형상 구조를 구비하고 있다. 회전 이음매(3)로부터 공급된 절삭유제가 아우터 튜브와 이너 튜브 사이를 따라 가공물을 향하여 하방으로 흘러 간다. 공구(8)의 선단 부분이 가공물을 절삭하고, 절삭 찌거기가 절삭유제와 함께 이너 튜브 내부를 상방을 향하여 밀려올라 간다.

회전 이음매(3)에는 추가로, 이음부(6)에 의해 플렉시블 튜브(15)가 접속되고, 또한 이음부(7)에 의해 배출측 호스(5)가 장착되어 있다. 공구(8)에서의 이너 튜브 내부를 밀려올라 온 절삭 찌꺼기 및 절삭유제가 회전 이음매(3)를 지나 배출측 호스(5)를 통과하여 외부로 배출된다.

플렉시블 튜브(15), 배출측 호스(5)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 슬라이딩판(14)의 구멍(16)을 관통하고 있고, 가이드레일(13)을 배출관 유지부(21)가 상하로 슬라이딩함으로써 공구(8)의 상하 이동에 추종하여 상하로 이동이 가능하다. 플렉시블 튜브(15), 배출측 호스(5)는 필요에 따라서 회전 이음매(3)에 대하여 부착되고, 분리가 가능하다.

이와 같이 플렉시블 튜브(15), 배출측 호스(5)가 가이드레일(13)을 상하로 슬라이딩하는 배출관 유지부(21)가 설치된 슬라이딩판(14)에 의해 유지되어 있음으로써, 플렉시블 튜브(15), 배출측 호스(5)에 의해 발생하는 하중 및 회전 모멘트가 회전 이음매(3)에만 가해지는 것을 방지할 수 있다. 대부분의 하중은 회전 방지 플레이트(20)를 통하여, 램(2)에 의해 직접 유지된다.

또한, 슬라이딩판(14)은 구멍(16)에 한정되지 않고 플렉시블 튜브(15), 배출측 호스(5)를 지지할 수 있는 구조를 갖는 것이면 좋다. 또한, 배출측 호스(5) 대신 배출관을 사용할 수도 있다.

도 4에, 부시(9)의 구성의 일 예를 도시한다. 부시(9)는 가공 중에 공구(8)를 가이드하기 위한 것으로, 후술하는 파일럿 홀 대신으로서 작용한다.

부시(9)는 부시 유지부(11)에 의해 주축 머리(1)에 장착되어 있고, 주축 머리(1)의 상하의 이동에 따라 상하로 이동한다.

부시(9)는 그 내경(φ)이 공구(8)의 드릴 직경과 동일하고, 또는 드릴 직경보다 허용되는 정밀도의 범위 내에서 크게 설정되어 있으며, 사용하는 공구(8)의 드릴 직경에 따라서 교환되어 부시 유지부(11)에 부착된다.

부시(9)의 선단부에서의 가공물과 접촉되는 부분에는 압력 센서(10)가 장착되어 있다.

도 2에 도시된 부시 유지부(11)는 부시(9)와 주축 머리(1)와 볼트 등의 어떠한 수단에 의해 체결되는 것이지만, 주축 머리(1)의 부착면(12)에서 필요에 따라서 다른 부시 유지부와 교환할 수 있다.

부시 유지부(11)는 회전 이음매(3), 공구(8), 램(2)을 둘러싸는 케이스 형상의 구조를 갖고, 회전 이음매(3)가 상하로 이동 가능한 최대 거리를 방해하지 않는 세로 방향의 크기를 갖고 있다. 도 2에서는 부시 유지부(11)의 일 예로서 케이스 형상의 구조 중, 단면이 직사각형인 상자틀 형상을 도시하고 있다. 또한, 부시 유지부(11)의 단면은 직사각형 형상 이외의 것이어도 좋다.

그러나 부시 유지부(11)는 이와 같은 케이스 형상의 구조를 반드시 가질 필요는 없고, 그 형상은 한정되지 않고 여러 가지로 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 부시(9)를 주축 머리(1)에 대해서 소정의 거리를 두고 체결함으로써 가공물에 대해서 부시(9)를 누를 수 있는 것이면 좋다. 예를 들어, 도 5에서는 부시(9)와 주축 머리(1)를 하나의 부재로 체결하고 있지만, 복수의 부재로 체결해도 좋다. 또한, 도 5에서는 일 예로서 하나의 봉 형상 부재를 들고 있지만, 복수의 봉 형상 부재이어도 좋다. 또한, 부재는 봉 형상에 한정되는 것은 아니다.

또한 부시(9)의 구조도 공구(8)의 드릴 직경과 동일 또는 약간 큰 내경(φ)을 갖는 것이면 구조나 외경 형상은 여러 가지로 변형시킬 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 부시(9)가 복수의 부품, 예를 들어 부시 고정구(9A) 및 부시(9B)의 2개로 이루어진 구조이어도 좋다. 이 경우에는 부시 고정구(9A) 내에 부시(9B)가 수납되고, 부시(9B)의 내경(φ)이 공구(8)의 드릴 직경과 동일 또는 약간 큰 직경을 갖는다. 부시 고정구(9A)는 부시 유지부(11)에 부착된다. 부시(9B)를 공구(8)의 드릴 직경에 따라서 교체함으로써, 부시 유지부(11)에 대해서 부시를 교체할 필요가 없어지고, 드릴 직경이 다른 공구(8)를 사용하는 것이 용이해진다.

도 7을 이용하여, 본 실시 형태에 의한 심공 가공 장치를 사용하여 구멍가공을 실시하는 수순에 대해서 설명한다.

도 7의 (a)에 회전 이음매(3), 공구(8)가 부착되어 있지 않은 단계에서의 범용의 문형 가공기의 주축 부근을 도시한다. 도 1을 이용하여 설명한 바와 같이, 상하로 이동 가능한 주축 머리(1)에 내장 가능하도록 램(2)이 설치되어 있고, 라램(2)의 내부에 주축(17)이 장착되어 있다.

도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 공구(8)가 부착된 회전 이음매(3)를 램(2)의 내부에 존재하는 주축(17)에 부착한다.

도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 가공하는 구멍 직경에 대응한 공구(8)의 드릴 직경과 동일 또는 약간 큰 내경을 갖는 부시(9)가 부착된 부시 유지부(11)를, 주축 머리(1)의 부착면(12)에 부착한다.

도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 급유 호스(4), 배유측 호스(5)를 회전 이음매(3)에 부착한다.

도 7의 (e)에 도시된 바와 같이, 크로스 레일(52)을 내림으로써 주축 머리(1)를 하방으로 이동시키고, 부시(9)를 가공물(58)의 가공면에 누른다. 그 때, 부시(9)의 선단부에 설치된 압력 센서(10)가 소정값 이상의 압력을 검출하면, 크로스 레일(58)의 이동을 정지하여 부시(9)의 가공물(58)에 대한 억압을 정지시킨다.

도 7의 (f)에 도시된 바와 같이, 급유 호스(4)로부터 절삭유제를 공급하고 또한 주축 머리(1)의 주축(17)을 회전시키고 램(2)을 화살표 방향으로 하강시켜 구멍가공을 실시한다.

급유 호스(4)로부터 공급된 절삭유제가 공구(8)의 아우터 튜브와 이너 튜브 사이를 흘러 공구(8)의 선단에 공급되고, 절삭 찌거기와 함께 튜브 내에서 상방으로 밀려 올라가 배출측 호스(5)를 통하여 외부로 배출된다.

도 9를 이용하여 설명한 바와 같이, 종래에는 가공물에 파일럿 홀을 미리 설치해 두고, 공구의 외주면의 일부에 돌기 형상으로 끼워 부착된 가이드패드를 파일럿 홀에 접촉시키고, 이 부분을 가이드로서 사용함으로써 구멍가공을 실시할 필요가 있었다. 이에 대해서, 본 실시 형태의 심공 가공 장치에 의하면 이와 같은 파일럿 홀이 불필요해진다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 파일럿 홀이 설치되어 있지 않은 가공물(58)의 가공면에 대해서, 도 7의 (e)를 이용하여 설명한 바와 같이, 부시(9)가 소정의 압력으로 억압된 상태가 된다. 부시(9)의 내주면에 공구(8)의 가이드패드(19)가 접촉된 상태에서 가공을 개시한다. 이에 의해, 부시(9)가 파일럿 홀으로서 작용하고, 부시(9)에 접촉된 가이드패드(19)를 가이드로 하여 구멍가공을 개시한다.

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 램(2)의 하강에 따라 공구(8)가 가공물(58)을 절삭해 간다. 공구(8)의 가이드패드(19)가 부시(9)를 거쳐 가공한 구멍의 내벽에 접촉된 상태가 되고, 이를 가이드로 하여 추가로 가공을 실시해간다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 의한 심공 가공 장치에 의하면, 파일럿 홀의 가공이 불필요하고 또한 전용기계를 사용하지 않고 범용의 문형 가공기를 이용하여 고정밀하고 고효율적인 심공 가공이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는 공구(8)로서 이젝터 드릴을 사용하고 있다. 그러나, 사용 가능한 공구는 이에 한정되는 것은 아니고 BTA, 건드릴 등, 가이드를 사용하여 가공하는 공구 모두를 사용할 수 있다.

상술한 실시 형태는 일 예로 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위내에서 여러 가지 변형하는 것이 가능하다.

1: 주축 머리 2: 램
3, 3A, 3B: 회전 이음매 4: 급유측 호스
5: 배출측 호스 6,7: 이음부
8: 공구 9: 부시
10: 압력 센서 11, 11A, 11B: 부시 유지부
12: 부착면 13: 가이드
14: 슬라이딩판 15: 플렉시블 튜브
16: 구멍 17: 주축
18: 날 19: 가이드패드
20: 회전 방지 플레이트 21: 배출관 유지부

Claims

문형 가공기에서의 공구가 부착된 주축이 가공물을 향하여 회전 이동함으로써 구멍을 형성하는 심공 가공 장치에 있어서,
상기 공구의 회전 이동을 가이드하기 위한 구멍 직경을 갖는 부시;
상기 문형 가공기에서의 컬럼 상을 이동 가능한 크로스 레일에 설치되는 상기 주축을 장착한 주축 머리; 및
상기 주축 머리에 접속되며, 상기 주축 머리에 대해서 상기 부시를 소정의 거리를 두고 유지하는 부시 유지부를 구비하고,
상기 부시의 상기 가공물에 대한 위치 및 상기 부시가 상기 가공물에 누르는 압력이 상기 크로스 레일의 이동에 의해 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 심공 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 부시 유지부는, 상기 주축이 상기 주축 머리에 대해서 상대적으로 이동할 수 있는 최대 이동 거리보다 긴 상기 소정의 거리를 두고, 상기 부시를 상기 주축 머리에 대해서 유지하는 것을 특징으로 하는 심공 가공 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부시 유지부는, 상기 주축 머리에 대해서 부착 및 분리가 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 심공 가공 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부시 유지부는 봉 형상 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 심공 가공 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부시 유지부는 통형상의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 심공 가공 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부시로서 상기 공구의 직경에 맞는 상기 구멍 직경을 갖는 것을 복수 구비하고, 상기 부시 유지부는 사용하는 공구에 맞는 상기 부시를 유지하는 것을 특징으로 하는 심공 가공 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부시는,
상기 공구의 회전 이동을 가이드하기 위한 상기 구멍 직경을 갖고, 상기 공구의 직경에 따라서 각각 다른 구멍 직경을 갖는 복수의 제 1 부시와,
상기 제 1 부시의 외경에 대응한 내경을 갖고, 상기 제 1 부시의 장착이 가능한 제 2 부시를 갖는 2중 구조를 갖고,
상기 제 1 부시는 상기 공구에 따라서 교환 가능한 것을 특징으로 하는 심공 가공 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부시에서의 상기 가공물과의 접촉 부분에 설치되는 압력 센서를 더 구비하고,
상기 압력 센서가 검출한 압력값에 따라서 상기 크로스 레일의 이동이 제어되는 것을 특징으로 하는 심공 가공 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 주축의 이동 방향을 따라서 설치된 가이드레일과,
상기 주축과 접속되어 있는 회전 이음매에 접속된 호스를 지지한 상태에서, 상기 가이드레일 위를 슬라이딩하는 것이 가능한 슬라이더를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 심공 가공 장치.