KR101570885B1 - 재료의 밀링 장치 및 방법 - Google Patents

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안데르스 릴리에렌
미카엘 룬드블라드
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산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

제 1 단부 (204; 324; 424; 506; 604) 및 대향의 제 2 단부 (206; 304; 411; 508; 606) 를 갖는 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 를 포함하는 재료의 밀링 장치 및 방법에 관한 것이다. 제 1 단부 (204; 324; 424; 506; 604) 는 회전 가능한 스핀들 (208) 에 연결될 수 있고, 제 2 단부 (206; 304; 411; 508; 606) 에는 적어도 하나의 절삭날 (213, 215; 307, 309) 이 제공된다. 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 는 길이 방향 축선 (x-x) 을 규정하고, 축방향 리세스 (216; 314; 404; 504; 616) 와 이 리세스에 배치된 적어도 하나의 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 를 구비한다. 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대한 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 의 축방향 위치는 장치의 고유 진동수를 조율하기 위해 장치에 포함된 조율 부재를 사용하여 조율된다. 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 는, 당해 밀링 작동을 위한 장치의 고유 진동수를 최적화하도록 장치에 포함된 잠금 부재의 사용에 의해 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대해 축방향으로 잠금될 수 있다.

Description

재료의 밀링 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MILLING OF MATERIALS}
본 발명은 예컨대, 티타늄, 알루미늄, 캐스팅 또는 다른 재료와 같은 재료의 밀링 장치 및 방법에 관한 것으로, 밀링 커터 본체는 제 1 단부 및 대향의 제 2 단부를 포함하며, 제 1 단부는 회전 가능한 스핀들 또는 홀더에 연결될 수 있고, 제 2 단부에는 적어도 하나의 절삭날 또는 적어도 하나의 절삭날을 갖는 적어도 하나의 밀링 인서트를 장착하기 위한 장착 부재가 제공된다. 밀링 커터 본체는 제 1 및 제 2 단부를 통해 신장하는 길이 방향 축선을 규정하고, 축방향 리세스와 이 리세스에 배치된 적어도 하나의 질량 요소를 구비한다.
밀링시, 밀링의 성능은 기계 장치, 기계 장치에 장착되는 회전 가능한 스핀들 또는 홀더 및 스핀들에 연결되며 하나 이상의 절삭날을 갖는 밀링 커터 본체를 포함하는 조립된 시스템의 조합된 고유 진동수에 의해 주로 판정된다. 절삭날은 밀링 커터 본체와 일체화될 수도 있고 또는 밀링 커터 본체에는 그 중 하나에 하나 이상의 절삭날이 제공되는 하나 이상의 교체 가능한 밀링 인서트가 제공된다. 기다란 밀링 커터 본체는, 특히 큰 돌출 길이로 장착될 때, 작동부재의 밀링 표면에서 파형과 같이 나타날 수도 있는 소위 채터 (chatter) 에 의해 유발된 밀링된 재료에서 표면의 조악하고 불규칙한 마무리를 유발하는 경향이 있다.
특정의 스핀들 속도, 즉, 스핀들의 단위 시간당 회전수를 위해, 임계의 축방향 절삭 깊이가 존재하고, 절삭 깊이가 임계의 축방향 절삭 깊이보다 큰 경우, 안정적인 밀링 작동을 실행하기 위해서 과도하게 큰 진동이 발생한다. 스핀들 속도가 변한다면, 임계의 축방향 절삭 깊이가 변할 것이다. 이에 의해, 안정성의 문제가 회피되는 축방향 절삭 깊이와 스핀들 속도의 조합을 선택하는 것이 중요하다. 그러나, 기계 장치에서의 속도 제어 한계에 기인할 수도 있는 안정성의 문제를 회피하기 위해 스핀들 속도를 변화시키는 것이 항상 가능한 것이 아니며, 및/또는 증가된 절삭 속도가 절삭 영역에서의 높은 온도를 유발하여 그 결과 공구의 마모가 더 빨라질 수도 있다는 점이 문제이다.
종래 기술에서, 드릴링, 선삭 및 밀링과 같은 절삭 작동시의 채터 진동의 문제 및 안정성의 문제를 해결하기 위해 시도된 수개의 해결책이 존재한다.
미국 제 5　700　116 호는 예컨대 밀링 중 발생되는 진동을 감쇄시키는 감쇄 시스템을 개시하고 있는데, 밀링 인서트가 장착되는 기다란 공구 본체에는 댐퍼 질량체가 배치되는 축방향 구멍이 제공된다. 댐퍼 질량체는 탄성의 O-링에 의해 매달리며, 감쇄 시스템의 조율은 O-링에 압력을 변경시킴으로써 제공된다.
미국 제 3　447　402 호는 댐퍼가 링형상 탄성 요소를 사용함으로써 매달리는 축방향 중심 구멍이 제공된 드릴 본체를 포함하는 드릴링을 위한 시스템을 개시하고 있는데, 댐퍼 질량체는 시스템의 진동을 감쇄하기 위해 진동된다.
미국 제 3　774　730 호는 댐퍼 질량체가 탄성의 O-링에 의해 매달려 드릴 본체에 대한 댐퍼 질량체의 변위를 드릴 본체에서의 진동으로 감쇄시키는 캐비티가 제공된 드릴 본체를 개시한다.
미국 제 3　838　936 호는 드릴 본체에 배치된 축방향 구멍에 포함된 댐퍼 질량체를 포함하는 드릴 본체를 위한 댐퍼 장치를 개시하는데, 댐퍼 질량체는 원치않는 진동을 감쇄시키기 위해 탄성의 고무 링에 의해 매달린다. 감쇄는 조절되는 고무 링의 압력에 의해 조절된다.
미국 제 5　957　016 호는 절삭 공구 시스템에서 채터 진동을 제어하는 방법을 개시하는데, 시스템의 고유 진동수는 압전 재료, 전기유변유체 (Electrorheological Fluid), 사인파 형상의 필드 및/또는 사각파형 신호에 의해 변조된다.
미국 제 4 047 469 호는 예컨대, 절삭 공구 또는 스핀들과 접촉하게 회전하는 댐퍼 질량체를 적용하고, 절삭 공구 또는 스핀들을 따라 댐퍼 질량체를 연속으로 변위시켜 접촉 압력을 바꿈으로써 시스템의 고유 진동수를 변화시켜 채터 진동을 억제시키는 밀링 커터에서의 채터 진동을 감쇄시키는 방법을 개시한다.
미국 제 2006/0291973 호는 절삭 공구에서 진동을 감소시키는 시스템을 개시하는데, 절삭 공구가 장착되는 본체에는 댐퍼 질량체가 탄성 링에 의해 변위가능하게 매달리는 축방향 캐비티가 제공된다.
국제공개 제 2006/010093 호는 공구 시스템에서의 채터 진동을 감쇄시키는 방법을 개시하는데, 보정 중량 (calibration weight) 이 시스템의 공구 홀더에 부착되어 홀더의 고유 진동수를 조절한다.
미국 제 3　559　512 호는 드릴링 중 진동을 감쇄시키는 시스템을 개시하는데, 드릴 본체는 댐퍼 질량체 세트가 링형상의 탄성 감쇄 요소에 의해 매달리는 중심축방향 구멍을 갖는다.
미국 제 3　938　626 호는 진동을 감쇄시키는 구조를 개시하는데, 드릴 본체는 댐퍼 질량체 세트가 캐비티에서 축방향으로 신장하는 바에 의해 변위가능하게 매달리는 축방향 캐비티를 갖는다.
미국 제 5　170　103 호는 절삭 공구 시스템에서 채터 진동을 감소시키는 장치를 개시하는데, 홀더에 장착된 본체에는 축방향 캐비티가 제공되며, 캐비티에 배치된 댐퍼 질량체는 탄성 요소에 의해 변위가능하게 매달린다.
그러나, 전술한 방법과 장치는 밀링시의 안정성 문제와 진동 문제를 효과적으로 극복하기에 충분히 유연하며 효과적인 해결책을 제공하지는 못한다.
따라서, 본 발명의 목적은 티타늄, 알루미늄, 캐스팅 또는 다른 재료와 같은 재료의 개선되고 더욱 효과적인 밀링을 제공하여, 진동 문제를 상당히 회피시키거나 감소시키는 데에 있다.
본 발명의 상기 언급한 목적은 청구항 1 에서 규정된 바와 같은 장치를 제공하고, 청구항 13 에서 규정된 바와 같은 방법을 제공함으로써 이루어진다.
도 1 과 상세한 설명의 부속 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 소정의 조립된 밀링 시스템의 임계의 축방향 절삭 깊이는 축방향 절삭 깊이와 스핀들 속도의 조합이 안정성 문제를 회피하기 위해서 플롯화된 곡선 아래에 있어야 하는 수개의 안정성 로브를 나타내는 안정성 선도에 의해 설명될 수도 있다. 스핀들 속도에 대한 제한이 존재하는 경우, 본 발명자들은, 안정성 로브의 변위가 스핀들 속도를 변화시킬 필요없이 임계의 축방향 절삭 깊이의 증가를 허용할 수 있어, 이에 의해 더욱 효과적인 밀링이 안정성 문제없이 이루어진다. 안정성 로브가 높고 넓을수록 스핀들 속도가 높기 때문에 더 높은 스핀들 속도로부터 원하는 스핀들 속도까지 안정성 로브를 변위시키는 이점이 있다.
안정성 로브가 가장 우세한 고유 진동수 또는 조립된 시스템의 2 개의 가장 우세한 고유 진동수의 조합과 일치하기 때문에, 안정성 로브의 변위는 시스템의 고유 진동수의 바꿈 또는 조절에 의해 얻어질 수 있다. 구조의 고유 진동수를 제어하는 것은 그의 강성과 질량이다. 밀링 커터 본체, 스핀들에 고정 장착되는 일단부와 자유로운 타단부에서, 강성의 개념은 다른 것들 중에서, 밀링 커터 본체의 돌출 길이, 밀링 커터 본체의 재료의 탄성 계수 및 밀링 커터 본체의 직경을 포함한다. 밀링 영역에서, 밀린 커터 본체의 직경, 돌출 길이, 재료 및 아주 크게 변경될 수 없는 다른 파라미터에 대한 적용 제한이 존재한다. 따라서, 본 발명은 첨부의 특허청구범위에서 규정된 방식으로 밀링 커터 본체에서의 질량 분포를 움직임으로써 고유 진동수를 바꾸거나 조정한다. 이에 의해, 당해 밀링 작동의 고유 진동수를 최적화하기 위해 조립된 시스템의 고유 진동수를 조절하는 최적의 방법이 얻어져, 밀링중, 스핀들 속도와 축방향 절삭 깊이의 최적의 조합이 소망하는 스핀들 속도로의 가능한 가장 깊은 절삭 깊이가 안정성 문제와 채터 진동없이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해, 티타늄, 알루미늄, 캐스팅 또는 다른 재료와 같은 재료의 개선되고 더욱 효과적인 안정된 밀링이 제공되며, 진동 문제 및 채터 진동이 종래 기술에 비해 더욱 효과적으로 회피된다. 본 발명의 발명자들은 실험을 행하여 매우 양호한 결과를 얻었다.
본 발명은 밀링 커터 본체에 매달려 변위되거나 진동되게 되는 댐퍼 질량체에 의한 감쇄의 조절 또는 밀링 중 발생된 진동의 감쇄를 포함하는 것이 아니라, 본 발명은 당해 밀링 작동의 고유 진동수를 최적화하여 진동 문제를 회피하기 위해 상기 질량 요소의 축방향 조율 및 축방향 잠금에 의해 장치의 고유 진동수의 바꿈 또는 조절을 포함한다.
질량 요소의 질량/중량, 재료의 상이한 선택에 의한 강성 및 축방향 신장이 장치의 고유 진동수의 조율을 최적화하기 위해 바뀔 수도 있다.
질량 요소에 의해, 여기서 요소를 참고로 하는데, 요소의 질량은, 밀링 커터 본체의 질량에 대해서, 밀링 작동 중과 같은 작동시 질량 요소가 밀링 커터 본체 또는 밀링 커터 공구와 같이 밀링 커터 본체가 제공된 장치의 성능에 정성적 (qualitative) 이거나 상당한 영향을 미치도록 된다.
밀링 커터 본체와 하나 이상의 절삭날은 하나 및 동일한 조각으로 형성될 수도 있고, 또는 밀링 커터 본체에 하나 이상의 절삭날을 갖는 하나의 밀링 인서트 또는 복수 개의 밀링 인서트와 같은 적어도 하나의 밀링 인서트의 장착을 위해 상기 장착 부재가 제공될 수도 있다. 종래 기술에서 상기 장착 부재의 수개의 적절한 변형예가 존재하며, 수개의 변형예는 상세한 설명에서 살펴본다.
본 발명에 따른 장치의 유리한 실시 형태에 따르면, 리세스는 2 개 또는 복수의 질량 요소를 수용하며, 각각의 질량 요소는 상기 조율 부재와 잠금 부재에 의해 축방향으로 조율될 수 있고, 축방향으로 잠금될 수 있다. 이에 의해, 장치의 고유 진동수의 조율에 관해 유연성이 얻어지고, 당해 밀링 작동의 고유 진동수를 최적화하기 위해서 상이한 질량이 용이하게 얻어질 수 있어, 이에 의해 밀링이 더 개선되고 더욱더 효과적이다.
본 발명에 따른 장치의 추가의 유리한 실시 형태에 따르면, 각각의 질량 요소는 리세스에 교체 가능하게 배치된다. 이는 질량 요소가 더 무겁거나 더 가벼운 중량의 질량 요소, 더 강성이 있거나 강성이 덜한 재료의 질량 요소, 또는 축방향 신장이 더 크거나 더 작은 질량 요소로 대체될 수기 때문에, 장치의 고유 진동수의 조율에 대한 유연성에 더 기여하고, 이에 의해 밀링이 보다 더 효과적으로 된다.
본 발명에 따른 장치의 추가의 유리한 실시 형태에 따르면, 각각의 질량 요소는, 밀링 커터 본체에 대한 반경 방향 이동이 방지되도록 질량 요소를 반경 방향으로 잠그기 위해 장치에 포함된 잠금 부재에 의해 밀링 커터 본체에 대해 반경 방향으로 잠금될 수 있다. 질량 요소를 반경 방향으로 잠금으로써, 본 발명자들은 장치의 고유 진동수의 최적화가 더욱 더 효과적으로 되는 것을 실현하였다. 질량 요소의 반경 방향 잠금은, 예컨대 질량 요소의 반경 방향 신장이 질량 요소가 리세스의 내벽에 접촉하도록 리세스의 내부 단면에 대응한다는 사실에 의해 이루어진다. 각각의 질량 요소의 반경 방향 잠금의 추가의 예시는 실시 형태의 상세한 설명을 살펴본다.
본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 리세스는 축방향 구멍을 포함한다. 유리하게는, 축방향 구멍은 밀링 커터 본체에서 중심에 배치된다. 축방향 구멍은 축방향으로 그리고 반경 방향 모두로 질량 요소의 효과적인 잠금을 제공하고, 또한 각각의 질량 요소의 축방향 위치의 효과적인 조율을 제공하며, 이에 의해 장치의 고유 진동수의 더욱 효과적인 조율이 얻어지며 이에 의해 더욱 효과적인 밀링이 이루어진다.
본 발명에 따른 장치의 추가의 유리한 실시 형태에 따르면, 축방향 구멍에는 각각의 질량 요소를 내외로 공급하기 위해 제 1 또는 제 2 단부에 개구가 제공된다. 이는 적어도 하나의 질량 요소에 형성된 효과적인 조절과 이에 의해 장치의 고유 진동수의 더욱 효과적인 조율과 더욱 효과적인 밀링을 제공한다.
본 발명에 따른 장치의 유리한 실시 형태에 따르면, 상기 조율 부재는, 단부 중 하나와 질량 요소 사이에서 축방향 구멍에 배치되고 대향 단부를 향해 질량 요소를 구동하는 구동 부재, 및 대향 단부로부터 질량 요소를 구동하기 위해서 대향 단부와 질량 요소 사이에서 축방향 구멍의 공간을 가압하는 가압 부재를 포함한다. 상기 구동 부재는, 예컨대 스프링 부재의 형태일 수도 있다. 질량 요소의 축방향 위치는, 가압 부재가 상기 공간에서 압력을 변화시키며, 상기 공간에서의 압력은 가스 상태 또는 액체 상태에서의 매체와 같은 안정적인 가압 매체에 의해 얻어질 수 있다는 사실에 의해 이에 따라 조절된다. 이 실시 형태에 의해, 질량 요소의 축방향 위치는 적절한 밀링 작동중 조절될 수 있는 한편, 밀링 커터 본체는 회전되어 장치의 고유 진동수의 조율과 최적화를 용이하게 하며, 이에 의해 밀링이 더욱더 효과적으로 된다.
본 발명에 따른 장치의 추가의 유리한 실시 형태에 따르면, 상기 가압 부재는 액체에 의해 축방향 구멍을 가압한다. 유리하게는, 액체는 절삭 영역을 냉각시키기 위해 사용되는 냉각액 형태이며, 동일한 덕트 시스템이 질량 요소의 조율과 절삭 영역의 냉각 모두에 사용되기 때문에 상호 협력의 이점을 제공한다. 질량 요소의 축방향 조율을 위한 액체와 냉각액은 또한 2 개의 별개의 시스템에 의해 이송될 수도 있다.
본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 구동 부재는 제 2 단부와 질량 요소 사이에 배치되고, 상기 가압 부재는 질량 요소와 제 1 단부 사이에서 축방향 구멍의 공간을 가압한다. 이는, 동일한 덕트 시스템이 질량 요소의 조율과 절삭 영역의 냉각 모두에 사용되어 질량 요소의 효과적인 조율에 기여하기 때문에 유리한 실시 형태이다.
본 발명에 따른 장치의 추가의 유리한 실시 형태에 따르면, 상기 조율 부재는 밀링 커터 본체에 고정되고 축방향으로 잠금되는 제 1 나사 부재, 및 질량 요소와 함께 밀링 커터 본체에 대해 축방향으로 변위될 수 있는 제 2 나사 부재를 포함한다. 제 1 및 제 2 나사 부재는 서로 결합되며, 상호 작용하여 질량 요소를 밀링 커터 본체에 대해 축방향으로 변위시킨다. 이에 의해, 질량 요소의 축방향 위치의 복잡하지 않고 효과적인 조율이 이루어지며, 이에 따라 장치의 고유 진동수의 효과적인 최적화와 재료의 효과적인 밀링이 이루어진다. 각각의 나사 부재는 하나 이상의 나사 형태일 수도 있다.
본 발명에 따른 장치의 유리한 실시 형태에 다르면, 상기 조율 부재는 나사 부재를 포함하며, 상기 조율 부재는 리세스에서 축방향으로 신장하는 바를 포함하며, 이 바는 제 1 나사 부재를 구비하며, 밀링 커터 본체에 회전가능하게 고정되며, 밀링 커터 본체에 대해 축방향으로 회전될 수 있다. 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 축방향 바는 중공이며 절삭 영역을 냉각하기 위해 제 2 단부 및/또는 상기 장착 부재에 냉각액을 수용하고 이송하게 된 덕트를 규정한다. 이에 의해, 또한 냉각수의 효과적인 이송이 이루어진다. 본 발명에 따른 장치의 추가의 유리한 실시 형태에 따르면, 질량 요소는 축방향 바의 회전에 의해 축방향으로 변위될 수 있고, 상기 잠금 부재는 축방향 바의 회전을 방지하기 위해 밀링 커터 본체에 대해 회전 방향으로 축방향 바의 잠금을 위한 잠금 요소를 포함한다. 이에 의해, 질량 요소의 효과적인 축방향 잠금이 이루어지며, 밀링 커터 본체에 대한 축방향 변위가 방지된다. 장치의 유리한 실시 형태에 따르면, 상기 조율 부재는 축방향으로 신장하는 바를 포함하며, 상기 조율 부재는 밀링 커터 본체에 대한 질량 요소의 회전을 방지하기 위해 정확히 축방향으로 각각의 질량 요소를 안내하는 안내 부재를 포함하며, 각각의 질량 요소의 효과적인 축방향 조율과 축방향 잠금에 더 기여한다.
본 발명에 따른 장치의 추가의 유리한 실시 형태에 따르면, 상기 조율 부재는 나사 부재를 포함하며, 리세스의 내벽에는 제 1 나사 부재가 제공된다. 리세스의 내벽에 제 1 나사 부재가 제공될 때, 각각의 질량 요소에는 제 2 나사 부재가 유리하게 제공되며, 이에 의해 제 1 및 제 2 나사 부재가 상기 잠금 부재를 구성한다. 대안으로, 잠금 와셔에 제 2 나사 부재가 제공될 수도 있는데, 잠금 와셔는 단부중 하나와 질량 요소 사이에 배치되고, 질량 요소 및 대향 단부 사이에 배치된 구동 부재는 잠금 와셔를 향해 질량 요소를 구동시켜 이에 의해 질량 요소가 축방향으로 잠금된다.
상기 잠금 부재는 또한 다른 방식으로 형성될 수도 있다. 밀링 커터 본체와 질량 요소의 벽에는 질량 요소의 축방향 잠금을 제공하기 위해 잠금 핀을 수용하는 상호 작용하는 둘레 개구가 제공될 수도 있다. 또한, 질량 요소는 완전 유압 잠금에 의해 잠금될 수도 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 실시 형태에 따르면, 2 개 또는 복수개의 질량 요소가 리세스에 배치되며, 밀링 커터 본체에 대한 각각의 질량 요소의 축방향 위치가 조율되고, 각각의 질량 요소가 조율된 위치에서 밀링 커터 본체에 대해 잠금된다. 이에 의해, 장치의 고유 진동수의 조율에 관해서 유연성이 얻어지며, 당해 밀링 작동의 고유 진동수를 최적화하기 위해서 상이한 질량이 용이하게 얻어질 수 있어, 이에 의해 밀링이 개선되고 더욱 더 효과적이 된다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 유리한 실시 형태에 따르면, 각각의 질량 요소는 리세스에 교체 가능하게 배치된다. 이에 의해, 장치의 고유 진동수의 조율이 훨씬 유연해지는데, 이는 질량 요소가 전술한 바와 같은 다른 특성을 갖는 질량 요소로 대체될 수 있어 밀링이 더욱 더 효과적이 되기 때문이다.
본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 이 방법은 밀링 커터 본체에 대한 반경 방향 이동이 방지되도록 장치에 포함된 잠금 부재에 의해 밀링 커터 본체에 대해 각각의 질량 요소를 반경 방향으로 잠금되는 것을 특징으로 한다. 질량 요소를 반경 방향으로 잠금함으로써, 본 발명자들은 장치의 고유 진동수의 최적화가 훨씬 더 효과적이 된다는 것을 발견하였다.
본 발명에 따른 방법의 또다른 유리한 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 질량 요소가 장치의 고유 진동수의 최적의 조율이 당해 밀링 작동을 위해 얻어지는 질량을 형성하게 되며, 각각의 질량 요소의 축방향 위치는 장치의 고유 진동수의 최적의 조율이 당해 밀링 작동을 위해 얻어지는 위치로 조율된다.
본 발명에 따른 방법과 장치의 추가의 이점 및 유리한 실시 형태는 실시 형태의 상세한 설명에서 살펴본다.
이하, 예시를 위해 본 발명은 실시 형태 및 첨부 도면을 참조로 하여 더 완전하게 설명될 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면, 티타늄, 알루미늄, 캐스팅 또는 다른 재료와 같은 재료의 개선되고 더욱 효과적인 안정된 밀링이 제공되며, 진동 문제 및 채터 진동이 종래 기술에 비해 더욱 효과적으로 회피된다.
도 1 은 기계 공구, 밀링 커터 본체 및 밀링 인서트에 포함된 스핀들을 구비하는 장치의 안정성 선도를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 장치의 실시 형태를 설명하는 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 3 및 도 4 는 측면 및 부분적으로 단면에서 본, 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시 형태의 밀링 커터 본체의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 5 는 도 3 및 도 4 의 밀링 커터 본체의 제 1 단부의 부분 확대도를 도시한다.
도 6 은 스핀들로부터 본, 도 3 및 도 4 의 밀링 커터 본체의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 7 은 측면 및 부분적으로 단면에서 본, 본 발명에 따른 장치의 제 2 실시 형태의 밀링 커터 본체를 도시한다.
도 8 은 측면 및 부분적으로 단면에서 본, 본 발명에 따른 장치의 제 3 실시 형태의 밀링 커터 본체를 도시한다.
도 9 는 측면 및 부분적으로 단면에서 본, 본 발명에 따른 장치의 제 4 실시 형태의 밀링 커터 본체를 도시한다.
도 10 은 본 발명에 따른 방법의 양태를 설명하는 플로우 챠트를 도시한다.
도 1 은 기계 공구, 밀링 커터 본체 및 밀링 인서트에 포함된 스핀들을 포함하는 장치의 안정성 선도를 개략적으로 도시한다. 이 선도는 스핀들 속도의 함수로서 최대로 용인될 수 있는 축방향 절삭 깊이를 나타내며, 하기의 방식으로 판독된다: 축방향 절삭 깊이와 스핀들 속도의 조합으로, 곡선 아래의 것이 선택된다면, 안정성 문제는 회피되지만, 이들 조합으로 곡선 위의 것이 선택된다면, 진동 레벨이 제어 불가능하게 올라갈 것이다. 선도에서 보는 바와 같이, 양호하게 선택된 스핀들 속도와 덜 양호하게 선택된 스핀들 속도 사이의 차이가 클 수 있으며, 소정의 밀링 작동중, 축방향 절삭 깊이는 스핀들 속도의 작은 조절에 의해 두배로 될 수 있다. 그러나, 문제는, 장치의 스핀들 속도의 제한 때문에, 또는 증가된 스핀들 속도 및 그에 따라 증가된 절삭 속도가 절삭 영역에서 온도 증가를 유발하고 따라서 공구 마모가 빨라질 수도 있기 때문에, 소망하는 안정성 로브 (102, 104, 106, 108) 에 도달하도록 스핀들 속도를 항상 바꿀 수는 있는 것이 아니라는 것이 문제이다. 전술한 바와 같이, 안정성 로브가 더 높고 또한 더 넓으며, 진동수가 더 높기 때문에, 안정성 로브 (102, 104, 106, 108) 를 더 높은 진동수 범위로부터 낮은 범위의 소망하는 진동수까지 변위시키는 이점이 또한 존재한다. 안정성 로브가 제 1 고유 진동수 또는 조립된 시스템의 2 개의 제 1 고유 진동수의 조합과 일치하기 때문에, 안정성 로브의 변위는 장치의 고유 진동수의 변위 또는 조절에 의해 이루어질 수 있다. 본 발명자들은 본 발명에 따른 밀링 커터 본체에서의 질량 분포의 시프트가 장치의 고유 진동수를 조정하기 위해 효과적인 방법임을 발견하였으며, 후속의 명세서에서, 수개의 실시 형태가 이를 실행하기 위해 설명된다.
도 2 는 본 발명에 따른 티타늄, 알루미늄, 캐스팅 또는 다른 재료와 같은 재료 (220) 의 밀링 장치의 실시 형태를 설명하는 개략도를 도시한다. 칩 제거 금속 기계 가공을 위한 공구 형태에 있어서 이 실시 형태에 따른 장치, 더욱 자세하게는 밀링 커터는 제 1 단부 (204) 와 대향의 제 2 단부 (206) 를 갖는 예컨대 강 (steel) 의 밀링 커터 본체 (202) 를 포함하며, 제 1 단부 (204) 에서, 밀링 커터 본체 (202) 는 회전 가능 스핀들 (208) 에 장착될 수 있으며, 따라서 장치의 고정부 (210) 에 회전 가능하게 장착되고, 이에 의해 밀링 커터 본체 (202) 가 스핀들 (208) 에 의해 회전될 수 있다. 제 2 단부 (206) 에서, 밀링 커터 본체 (202) 에는 적어도 하나의 밀링 인서트 (214) 또는 치형 (tooth) 의 장착을 위한 장착 부재 (212) 가 이를 위해 의도된 포켓에서 밀링 커터 본체 (202) 의 둘레에 제공된다. 여기서, 밀링 인서트 (214) 에는 2 개의 절삭날 (213, 215) 이 제공되며, 이에 따라 2 개의 상이한 활성 위치로 인덱스될 수 있지만, 단지 하나 또는 2 개를 초과하는 절삭날이 제공될 수도 있다. 실제로는, 밀링 인서트는 통상 초경합금 또는 양호한 경도와 내마모성을 갖는 다른 등가의 재료로 제조된다. 본 발명의 실시 형태에 따르면, 장착 부재는 외부 나사를 가지며, 밀링 인서트에서 중앙 구멍을 통해 유도되고 포켓에서 내부 나사 구멍에 수용될 뿐만 아니라 맞물리게 되는 종래의 고정 스크류를 포함한다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 장착 부재는 포켓에서 밀링 인서트의 고정을 위한 클램프를 포함한다.
밀링 커터 본체 (202) 는 길이 방향 축선 (x-x) 을 한정하는데, 이 축선은 또한 제 1 및 제 2 단부 (204, 206) 를 통해 신장하는 대응하는 방식으로 후속의 밀링 커터 본체를 규정하고, 밀링 커터 본체 (202) 에는 축방향 구멍 (216) 과 예컨대, 텅스텐 합금인 덴시메트 (Densimet) 또는 고밀도의 다른 재료의 질량 요소 (218) 가 제공되는데, 이 요소는 축방향 구멍 (216) 에 배치되고 밀링 커터 본체의 질량에 대해 상당한 질량을 이룬다. 질량 요소의 밀도는 밀링 커터 본체의 밀도보다 높을 수도 있고, 뿐만 아니라 낮을 수도 있다. 질량 요소의 질량체 (218) 의 질량은 당해 시스템, 즉 기계 장치의 스핀들에 장착된 밀링 공구의 고유 진동수와 고유 모드를 고려하여 적절하게 선택된다. 대안으로, 질량 요소의 질량은 밀링 공구의 특성의 관점에서만 선택될 수도 있다. 도 2 에서, ap 는 밀링될 재료 또는 작동물 (220) 의 축방향 절삭 깊이를 나타낸다.
본 발명에 따른 장치의 수개의 실시 형태의, 부속의 축방향 구멍과 질량 요소를 포함하는 밀링 커터 본체는 하기의 상세에서 더 설명되며, 각각의 밀링 커터 본체는 제 1 단부에서 도 2 에 도시된 바와 같이 스핀들에 장착된다.
도 3 내지 도 6 은 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시 형태의 기다란 밀링 커터 본체 (302) 를 포함하는 칩제거 금속 기계가공용 밀링 공구를 개략적으로 도시하는데, 밀링 커터 본체 (302) 의 제 2 단부 (304) 에는 포켓에서 밀링 커터 본체 (302) 의 둘레에 엣지 밀링 인서트 (310) 의 장착을 위해 장착 부재 (306) 가 제공된다. 여기서, 밀링 인서트 (310) 에는 2 개의 절삭날 (307, 309) 이 제공되며, 따라서 2 개의 상이한 활성 위치에서 인덱스 가능하지만, 하나 또는 2 개 초과의 절삭날이 제공될 수도 있다. 밀링 인서트 (310) 용 장착 부재 (306) 는 종래 방식으로 설계되며, 이 경우에는 밀링 인서트 (310) 에 배열된 리세스와 결합되는 체결 부재 (306) 를 포함하는데, 예컨대, 나사에 의해 밀링 커터 본체 (302) 에 있는 포켓의 바닥면에서 개방된 체결 구멍에 고정된다. 밀링 커터 본체 (302) 에는 밀링 커터 본체 (302) 의 길이 방향 축선 (x-x) 을 따라 신장하는 중심축방향 구멍 (314) 이 제공된다. 축방향 구멍 (314) 은, 장치의 고유 진동수가 밀링 커터 본체 (302) 에 대한 질량 요소 (316, 318, 320) 의 축방향 위치를 따르도록 밀링 커터 본체의 질량에 대해 상당한 질량 또는 상당한 중량을 함께 구성한다. 질량 요소 (316, 318, 320) 의 질량은 당해 시스템, 즉 기계 장치의 스핀들에 장착되는 밀링 공구의 고유 진동수와 고유 모드를 고려하여 적절하게 선택된다. 대안으로, 질량 요소의 질량은 밀링 공구의 특성의 관점에서만 선택될 수도 있다. 질량 요소의 질량은 밀링 커터 본체 (302) 의 질량에 비해 무시할 수 있을 정도이거나 또는 매우 작아서는 안되는데, 이는 장치의 고유 진동수가 질량 요소의 상이한 축방향 위치 결정에 의해 실질적으로 영향을 받지 않음을 의미하기 때문이다. 축방향 구멍 (314) 에는 각각의 질량 요소 (316, 318, 320) 를 내외로 공급하기 위해 제 1 단부 부분 (324) 에 개구 (322) 가 제공되며, 이 개구 (322) 는 밀링 커터 본체 (302) 에 고정되는 체결 커버 (326) 에 의해 폐쇄될 수 있다.
이 실시 형태에는 축방향 구멍 (314) 으로 신장하는 랙 (328) 을 포함하는 조율 부재가 제공된다. 랙 (328) 은 그의 길이 방향 축선 (x-x) 둘레를 회전할 수 있으며, 여기서 밀링 커터 본체 (302) 의 길이 방향 축선 (x-x) 과 일치하고, 밀링 커터 본체 (302) 에 대해 축방향으로 회전할 수 있다. 랙 (328) 의 제 1 단부 (330) 는 체결 커버 (326) 에 회전 가능하게 부착될 수 있고, 제 2 단부 (332) 는 밀링 커터 본체 (302) 의 제 2 단부 부분 (304) 에 회전 가능하게 고정된다. 상기 조율 부재는 종래 기술의 나사 형태인 제 1 나사 부재 (334) 를 포함하는데, 이 나사 부재는 랙 (328) 에 배치되며 이에 의해 상기 제 1 나사 부재 (334) 가 밀링 커터 본체 (302) 에 고정되어 축방향으로 잠금된다. 각각의 질량 요소 (316, 318, 320) 에는 중심 관통 구멍이 제공되는데, 이 구멍의 내벽에는 상기 조율 부재의 제 2 나사 부재 (336) 가 제공되며, 제 1 및 제 2 나사 부재 (334, 336) 는 서로 결합되고, 이들의 상호 작용은 각각의 질량 요소 (316, 318, 320) 를 밀링 커터 본체 (302) 에 대해 축방향으로 변위시킨다. 또한, 상기 조율 부재는 정확히 축방향으로 각각의 질량 요소 (316, 318, 320) 를 안내하며, 밀링 커터 본체 (302) 에 대한 질량 요소 (316, 318, 320) 의 회전을 방지하기 위해 적용된 안내 부재를 포함한다. 상기 안내 부재는 적어도 하나의 축방향 그루브 (338, 340) 와 이 그루브 (338, 340) 에 보완적이며, 그루브 (338, 340) 에 대해 그리고 축방향으로 변위가능한 안내 부재 (342, 344) 를 포함한다. 이 실시 형태에서, 안내 부재는 축방향 구멍 (314) 의 내벽에 배치되어 각각 질량 요소 (316, 318, 320) 에 고정되는 안내 부재 (342, 344) 와 결합되는 2 개의 대향의 축방향 그루브 (338, 340) 를 포함한다. 전술한 조율 부재에 의해, 질량 요소 (316, 318, 320) 는, 랙 (328) 의 회전에 의해 밀링 커터 본체에 대해 축방향으로 조율 될 수 있다. 일 회전 방향으로의 랙 (328) 의 회전은 밀링 커터 본체 (302) 에 대해 단부 (304, 324) 중 하나를 향해 축방향으로 각각의 질량 요소 (316, 318, 320) 를 변위시키며, 다른 회전 방향으로의 랙의 회전은 대향 단부 (304, 324) 를 향해 밀링 커터 본체 (302) 에 대해 축방향으로 질량 요소 (316, 318, 320) 를 변위시키며, 이에 의해 밀링 커터 본체 (302) 의 질량 분포가 조율되고, 그 결과 장치의 고유 진동수의 조율이 이루어진다. 각각의 질량 요소 (316, 318, 320) 는 축방향 구멍 (314) 에 교체 가능하게 배치된다. 랙 (328) 은 중공이며 밀링 인서트 (310) 와 절삭 영역에 냉각액을 수용하고 이송시키는 덕트 (345) 를 한정한다.
제 1 실시 형태는 질량 요소 (316, 318, 320) 의 축방향 잠금을 위한 잠금 부재를 포함하며, 질량 요소 (316, 318, 320) 는 밀링 커터 본체 (302) 에 대한 그의 축방향 변위가 밀링 작동 중 방지되도록 밀링 커터 본체 (302) 에 대해 축방향으로 잠금될 수 있다. 축방향 잠금을 위한 잠금 부재는 랙 (328) 의 제 1 단부에 고정된 단부 부재 (346) 를 포함하며, 단부 부재 (346) 는 리세스를 규정하고, 랙 (328) 의 축선 (x-x) 과 일치하는 중심 축선을 한정하는 벽 (348) 을 갖는다. 단부 부재 (346) 의 리세스는 비원형 단면을 갖는다. 단부 부재 (346) 의 벽 (348) 은, 예컨대 육각의 내부 단면을 한정할 수도 있다. 축방향 잠금을 위한 잠금 부재는 체결 커버 (326) 에 배치되어 단부 부재 (346) 와 체결 커버 (326) 의 2 개의 외부 함몰부 (350) 를 수용하는 개구를 더 포함하는데, 이 함몰부 (350) 는 유리하게는 단부 부재 (346) 의 각각의 측면에서 서로 대향되게 놓일 수도 있다. 마지막으로, 잠금 부재는 함몰부 (350) 에 보완적인 2 개의 둘레 잠금 핀 (354, 356) 이 제공되며, 이와 결합되는 핀형 부재 (352) 와, 단부 부재 (346) 의 벽 (348) 에 의해 한정된 리세스에 보완적이며 이와 결합되는 중앙 잠금 핀 (358) 을 포함한다. 상기 잠금 핀 (354, 356, 358) 과 각각의 리세스 및 함몰부 (350) 의 결합은 밀링 커터 본체 (302) 에 대한 회전 방향으로 랙 (328) 을 잠금시키고, 이에 의해 랙 (328) 의 회전을 방지한다. 질량 요소 (316, 318, 320) 의 축방향 조율 및 축방향 잠금에 의해, 장치의 고유 진동수는 당해 밀링 작동을 위해 최적화될 수 있다. 랙 (328) 을 회전시키기 위해서, 단부 부재 (346) 의 리세스와 결합되는 공구가 유리하게 사용되는데, 이 공구는 회전된다.
제 1 및 제 2 나사 부재 (334, 336) 를 서로 결합시키는 형태의 잠금 부재에 의해, 각각의 질량 요소 (316, 318, 320) 는, 밀링 커터 본체 (302) 에 대해 각각의 질량 요소 (316, 318, 320) 의 반경 방향 움직임이 방지되도록 즉, 축방향 축선 (x-x) 에 수직한 변위가 방지되도록 밀링 커터 본체 (302) 에 대해 반경방향으로 잠금될 수 있다. 또한, 각각의 질량 요소 (316, 318, 320) 의 둘레는 바람직하게는 축방향 구멍 (314) 의 내벽과 접촉할 수도 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 장치의 제 2 실시 형태의 밀링 커터 본체를 도시하는데, 이 밀링 커터 본체 (402) 에는 중심축방향 구멍 (404) 이 제공된다. 이 실시 형태는 종래 기술의 내부 나사 형태의 제 1 나사 부재 (406) 를 포함하며, 축방향 구멍 (404) 의 내벽에 배치되어 이에 의해 고정되며 밀링 커터 본체 (402) 에 축방향으로 잠금되는, 조율 부재를 갖는다. 상기 조율 부재는 축방향으로 변위가능한 와셔 (410) 둘레에 배치되는 종래의 나사 형태의 제 2 나사 부재 (408), 및 밀링 커터 본체 (402) 둘레에 에지 밀링 인서트 (418) 의 장착을 위한 밀링 커터 본체가 위치되는 밀링 커터 본체 (402) 의 제 2 단부 (411) 와 나사식 와셔 (410) 사이에 배치된 나선형 압축 스프링 (412) 을 포함한다. 이 실시 형태의 장착 부재 (414) 는 제 1 실시 형태의 장착 부재와 유사하다. 와셔 (410) 와 스프링 (412) 사이에는, 이 실시 형태의 질량 요소 (422) 가 배치된다. 질량 요소 (422) 는 매끄러운 봉입면과 축방향 구멍 (404) 의 내부 단면에 대응하는 반경방향 신장부를 갖는다. 스프링 (412) 은 와셔 (410) 를 향해 그리고, 밀링 커터 본체 (402) 가 장치의 스핀들에 장착될 수 있는 제 1 단부 (424) 의 방향으로 질량 요소 (422) 를 구동시킨다. 제 1 및 제 2 나사 부재 (406, 408) 는 서로 결합되고 상기 스프링 (412) 의 작용과 함께 이들의 상호작용은 밀링 커터 본체 (402) 에 대해 축방향으로 질량요소 (422) 를 변위시킨다. 이 실시 형태의 잠금 부재는 제 1 및 제 2 나사 부재 (406, 408) 와 스프링 (412) 을 포함하며, 조율된 위치에서 밀링 커터 본체 (402) 에 대한 질량 요소 (422) 를 함께 잠금시킨다. 와셔 (410) 에는 예컨대 육각의 내부 단면을 갖는 리세스 (426) 가 제공되는데, 이 리세스는 와셔 (410) 의 회전에 의해 질량 요소 (422) 의 축방향 위치 및 이에 의해 장치의 고유 진동수를 조율시키게 공구에 결합된다.
제 2 실시 형태로부터 시작하여, 축방향 구멍의 내벽의 내부 나사를 제 1 실시 형태의 랙으로 대체하고, 그 중앙 리세스에 내부 나사가 제공된 와셔, 그리고 제 1 실시 형태와 유사하게 배치된 정확한 축방향으로 질량 요소를 안내하는 안내 부재로 대체함으로써 형성될 수도 있다.
도 8 은 본 발명에 따른 장치의 제 3 실시 형태의 밀링 커터 본체 (502) 를 도시하는데, 밀링 커터 본체 (502) 의 제 1 단부 (506) 로부터 밀링 커터 본체 (502) 의 둘레에 에지 밀링 인서트 (514) 의 장착을 위한 밀링 커터 본체의 장착 부재 (510) 가 위치되는 제 2 단부 (508) 까지 본질적으로 전체 축방향 신장부를 따라 밀링 커터 본체 (502) 의 축방향 구멍 (504) 에는, 제 1 나사 부재 (518) 를 이루는 내부 나사 (518) 가 제공된다. 제 1 나사 부재 (518) 와 함께 조율 부재와 잠금 부재를 형성하는 제 2 나사 부재 (520) 가 외부 나사 (520) 형태로 질량 요소 (522) 둘레에 배치된다. 질량 요소 (522) 에는, 예컨대 육각형 내부 단면 또는 질량 요소 (522) 의 회전에 의해 축방향 위치와 장치의 고유 진동수를 조율하게 공구가 결합되는 다른 비 원형 단면을 갖는 오목부 (524) 가 제공된다.
도 9 는 본 발명에 따른 장치의 제 4 실시 형태의 밀링 커터 본체 (602) 를 도시하는데, 밀링 커터 본체 (602) 의 제 1 단부 (604) 는 회전 가능한 스핀들에 장착 가능하며 그의 제 2 단부 (606) 에는 밀링 커터 본체 (602) 둘레에 에지 밀링 인서트 (612) 를 장착하기 위해 장착 부재 (608) 가 제공된다. 밀링 커터 본체 (602) 에 배치된 축방향 구멍 (616) 에, 질량 요소 (618) 가 배치되며, 또한 여기에 매끄러운 봉입면을 가지며, 그리고 축방향 구멍 (616) 의 내부 단면에 대응하는 반경 방향 신장체를 가져, 이에 의해 질량 요소 (618) 는, 밀링 커터 본체 (602) 에 대한 그의 반경 방향 이동이 방지되도록 반경 방향으로 잠금된다. 이 실시 형태의 조율 부재는 질량 요소 (618) 와 제 2 단부 (606) 사이에 배치된 나선형 압축 스프링 (620) 형태이며 제 1 단부 (604) 를 향해 질량 요소 (618) 를 구동시키는 구동 부재를 포함한다. 조율 부재는 제 1 단부 (604) 로부터 스프링 (620) 을 향해 그리고 제 2 단부 (606) 를 향해 질량 요소 (618) 를 구동시키기 위해 제 1 단부 (604) 와 질량 요소 (618) 사이에서 축방향 구멍 (616) 의 공간 (623) 을 가압하는 가압 유닛 (622) 의 형태인 추가 가압 부재를 포함한다. 가압 유닛 (622) 은 또한 절삭 영역의 온도를 낮추는데 사용되는 냉각액 (624) 에 의해 축방향 구멍을 가압한다. 가압 유닛 (622) 은 축방향 구멍 (616) 에 연결되는 적어도 하나의 밸브 (626) 와, 밸브를 제어함으로써 축방향 구멍 (616) 내로 냉각액의 유입을 제어하고 제 1 단부 (604) 와 질량 요소 (618) 사이에서 축방향 구멍 (616) 의 공간 (623) 의 가압을 제어하는 제어 장치 (628) 를 포함한다.
도 7 내지 도 9 의 실시 형태에 있어서의 밀링 인서트 (418, 514, 612) 에는 도 3 내지 도 6 에 따른 실시 형태에서 설명된 바와 유사한 절삭날이 제공될 수도 있다.
전술한 실시 형태에 있어서, 질량 요소는 축방향 구멍에 교체가능하게 배치되며, 각각의 질량 요소는 더 무겁거나 더 가벼운 중량의 질량 요소, 더 강성이 있거나 강성이 덜한 재료의 질량 요소, 또는 축방향 신장이 더 크거나 더 작은 질량 요소로 대체될 수도 있어, 각각의 장치의 고유 진동수의 효과적인 최적화를 허용함으로써, 밀링이 보다 더 효과적으로 된다.
전술한 조율 부재는 축방향으로 조율되며, 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 리세스에서 각각의 질량 요소를 변위시키는데, 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 질량 요소의 변위 거리는 질량 요소의 변위에 의한 장치의 고유 진동수의 효과적인 조율을 위해 밀링 커터 본체의 축방향 신장에 대해 충분히 크다. 상기 변위 거리가 얼마나 큰지는 각각의 특정 시스템, 예컨대 밀링 공구, 스핀들 및 기계 장치가 어떻게 만들어지는지에 따른다. 변위 거리는 밀링 커터 본체의 전체 축방향 신장에 대해 무시할 수 있거나 매우 작아서는 안되는데, 왜냐하면 장치의 고유 진동수는 질량 요소의 상이한 축방향 위치 결정에 의해 실질적으로 영향을 받지 않기 때문임을 의미한다. 바람직한 실시 형태에 따르면, 예컨대 변위 거리는 밀링 커터 본체의 전체 축방향 신장의 적어도 1/10 일 수도 있다.
적어도 하나의 질량 요소는 질량 요소의 축방향 조율에 의한 장치의 고유 진동수의 효과적인 조율을 위해 밀링 커터 본체의 총 질량/중량에 대해 충분히 큰 질량/중량을 형성한다. 질량 요소의 질량이 얼마나 큰지는 적절하게는 각각의 특정 시스템, 예컨대 밀링 공구, 스핀들 및 기계 장치가 어떻게 만들어지는지에 따른다. 질량 요소의 질량은 밀링 커터 본체의 질량에 대해 무시할 수 있거나 매우 작아서는 안되는데, 왜냐하면 장치의 고유 진동수는 질량 요소의 상이한 축방향 위치 결정에 의해 실질적으로 영향을 받지 않기 때문임을 의미한다. 바람직한 실시 형태에 따르면, 예컨대 적어도 하나의 질량 요소는 밀링 커터 본체의 전체 중량의 적어도 1/20 인 질량을 형성할 수도 있다.
도 10 은 가압 부재를 포함하는 전술한 장치의 제 4 실시 형태가 사용되는 본 발명에 따른 재료의 밀링 방법의 양태를 설명하는 플로우챠트를 도시하는데, 이 방법은 하기의 단계를 포함한다: 밀링 커터 본체가 회전 가능한 스핀들에 장착된다 (단계 701). 밀링 커터 본체의 질량에 대해 상당한 질량을 구성하는 하나 이상의 질량 요소가 밀링 커터 본체의 축방향 구멍에 배치되는데 (단계 702), 질량 요소는 축방향 구멍에 변위가능하게 배치된다. 질량 요소의 반경 방향 신장이 축방향 구멍의 내부 단면에 대응한다는 사실에 의해, 질량 요소가 밀링 커터 본체에 대해 반경 방향으로 잠금되는데, 이는 질량 요소가 축방향 구멍으로 삽입되어 축방향 구멍에 수용되므로, 밀링 커터 본체에 대한 질량 요소의 반경 방향 이동이 방지되기 때문이다. 밀링 커터 본체에 대한 질량 요소의 축방향 위치는 장치의 고유 진동수의 조율을 위해 질량 요소와 제 1 단부 사이의 공간에서 액체 압력을 감소 또는 증가시킴으로써 조율되고 (단계 703), 그 결과 제 1 위치로부터 제 2 위치까지 소정의 변위 거리가 질량 요소에서 변위된다. 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 질량 요소의 변위 거리는 질량 요소의 변위에 의한 장치의 고유 진동수의 최적의 조율을 위해 밀링 커터 본체의 축방향 신장에 대해 충분히 크다(전술한 범위로 언급함). 질량 요소는 장치에 포함된 잠금 부재에 의해 조율된 위치에서 밀링 커터 본체에 대해 축방향으로 잠금되는데 (단계 704), 축방향 잠금은 밀링 커터 본체에 대한 질량 요소의 축방향 변위가 방지되는 것을 의미하고, 당해 밀링 작동을 위한 장치의 고유 진동수를 최적화하기 위해서, 그 후에 밀링 작동이 축방향 절삭 깊이와 스핀들 속도의 최적의 조합에 의해 개시된다 (단계 705). 적어도 하나의 질량 요소는, 장치의 고유 진동수의 최적의 조율이 당해 밀링 작동을 위해 얻어지는 그러한 질량을 형성하게 된다 (전술한 범위로 언급함). 필요하다면, 장치의 고유 진동수는 질량 요소와 제 1 단부 사이의 공간에서 액체 압력을 증가 또는 감소시킴으로써 작동시 조절될 수도 있는데 (단계 706), 이에 의해 질량 요소의 축방향 위치가 조절된다.
본 발명은 전술한 실시 형태로 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 첨부의 특허청구범위의 범주 내에서 많은 방식으로 변경 및 변형될 수도 있다.
이에 따라, 전술한 실시 형태에서는 단지 하나의 밀링 인서트가 제공된 밀링 커터 본체와 같이 설명하였지만, 복수 개의 밀링 인서트, 예컨대 교체가능한 밀링 인서트를 갖는 밀링 공구를 본 발명에 적용할 수 있다. 이러한 경우에, 복수 개의 밀링 인서트는 접선 방향으로 이격될 수도 있지만, 밀링 커터 본체의 상이한 축방향 레벨에 배치될 수도 있다. 게다가, 두 부품, 즉 밀링 커터 본체와, 본체에 탈착가능하게 연결되어 교체 가능하며 필수의 절삭날이 포함된 헤드로 이루어진 밀링 공구의 형식을 본 발명에 적용할 수 있다.
202, 302 : 밀링 커터 본체
204, 324 : 제 1 단부
206, 304: 제 2 단부
208 : 스핀들
210 : 고정부
212 : 장착 부재
213, 307 : 절삭날
214, 310 : 밀링 인서트
215, 309 : 절삭날
216, 314 : 축방향 구멍
218, 316, 318, 320 : 질량 요소
220 : 재료
322 : 개구
326 : 체결 커버
328 : 랙
334 : 제 1 나사 부재
336 : 제 2 나사 부재
338, 340 : 축방향 그루브
342, 344 : 안내 부재
345 : 덕트
346 : 단부 부재
348 : 벽
350 : 오목부
352 : 핀 부재
354 : 잠금 핀

Claims (17)

  1. 제 1 단부 (204; 324; 424; 506; 604) 및 대향의 제 2 단부 (206; 304; 411; 508; 606) 를 갖는 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 를 포함하는 재료의 밀링 장치로서,
    상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 는, 상기 제 1 단부 (204; 324; 424; 506; 604) 에서 회전 가능한 스핀들 (208) 또는 홀더에 연결될 수 있고, 상기 제 2 단부 (206; 304; 411; 508; 606) 에서 적어도 하나의 절삭날 (213, 215; 307, 309) 또는 상기 적어도 하나의 절삭날 (213, 215; 307, 309) 을 갖는 적어도 하나의 밀링 인서트 (214; 310; 418; 514; 612) 를 장착하기 위한 장착 부재 (212; 306; 414; 510; 608) 가 제공되며,
    상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 는, 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 (204; 324; 424; 506; 604; 206; 304; 411; 508; 606) 를 통해 신장하는 길이 방향 축선 (x-x) 을 규정하고, 축방향 리세스 (216; 314; 404; 504; 616) 와 상기 축방향 리세스 (216; 314; 404; 504; 616) 에 배치된 적어도 하나의 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 를 구비하며,
    상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 는, 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대한 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 의 축방향 위치를 조율하고 그에 따라 장치의 고유 진동수를 조율하기 위해 장치에 포함된 조율 부재에 의해 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대해 축방향으로 조율 가능하며,
    상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 는, 밀링 작동중 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대한 축방향 변위가 방지되어 당해 밀링 작동을 위한 장치의 고유 진동수를 최적화하도록 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 를 축방향으로 잠그기 위해 장치에 포함된 잠금 부재에 의해 조율된 위치에서 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대해 축방향으로 잠금될 수 있으며,
    각각의 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 는, 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대한 반경 방향 이동이 방지되도록 상기 질량 요소를 반경 방향으로 잠그기 위해 장치에 포함된 잠금 부재에 의해 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대해 반경 방향으로 잠금될 수 있는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리세스는 2 개 이상의 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 를 수용하며, 각각의 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 는 상기 조율 부재와 상기 잠금 부재에 의해 축방향으로 조율될 수 있고 그리고 축방향으로 잠금될 수 있는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서
    각각의 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 는 상기 리세스 (216; 314; 404; 504; 616) 에 교체가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 리세스는 축방향 구멍 (216;314; 404; 504; 616) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 축방향 구멍 (216; 314; 404; 504; 616) 에는, 각각의 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 를 내외로 공급하기 위해 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부 (204; 324; 424; 506; 604; 206; 304; 411; 508; 606) 에 개구가 제공되는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 조율 부재는, 단부들 (604, 606) 중 하나와 상기 질량 요소 (618) 사이에서 상기 축방향 구멍 (616) 에 배치되고 상기 질량 요소 (618) 를 대향 단부 (604, 606) 를 향해 구동하는 구동 부재, 및 상기 질량 요소 (618) 를 상기 대향 단부 (604, 606) 로부터 구동하기 위해서 상기 대향 단부 (604, 606) 와 상기 질량 요소 (618) 사이에서 상기 축방향 구멍 (616) 의 공간 (623) 을 가압하는 가압 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가압 부재는 액체 (624) 에 의해 상기 축방향 구멍 (616) 을 가압하는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 부재는 상기 제 2 단부 (606) 와 상기 질량 요소 (618) 사이에 배치되고, 상기 가압 부재는 상기 질량 요소 (618) 와 상기 제 1 단부 (604) 사이에서 상기 축방향 구멍 (616) 의 공간 (623) 을 가압하는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조율 부재는 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502) 에 고정되고 축방향으로 잠금되는 제 1 나사 부재 (334; 406; 518), 및 상기 질량 요소 (316, 318, 320; 422; 522) 와 함께 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502) 에 대해 축방향으로 변위될 수 있는 제 2 나사 부재 (336; 408; 520) 를 포함하며, 상기 제 1 나사 부재와 상기 제 2 나사 부재 (334; 406; 518; 336; 408; 520) 는 서로 결합되며, 상호 작용하여 상기 질량 요소 (316, 318, 320; 422; 522) 를 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502) 에 대해 축방향으로 변위시키는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조율 부재는 상기 리세스 (314) 에서 축방향으로 신장하는 바 (328) 를 포함하며, 상기 바 (328) 는, 상기 제 1 나사 부재 (334) 를 구비하며, 상기 밀링 커터 본체 (302) 에 회전가능하게 고정되며, 그리고 상기 밀링 커터 본체 (302) 에 대해 축방향으로 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 리세스 (404; 504) 의 내벽에는 상기 제 1 나사 부재 (406; 518) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 장치.
  13. 재료의 밀링 방법으로서,
    제 1 단부 (204; 324; 424; 506; 604) 및 대향의 제 2 단부 (206; 304; 411; 508; 606) 를 갖는 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 는, 상기 제 1 단부 (204; 324; 424; 506; 604) 에서 회전 가능한 스핀들 (208) 또는 홀더에 연결되고, 상기 제 2 단부 (206; 304; 411; 508; 606) 에서 적어도 하나의 절삭날 또는 상기 적어도 하나의 절삭날을 갖는 적어도 하나의 밀링 인서트를 장착하기 위한 장착 부재가 제공되며,
    상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 는, 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 (204; 324; 424; 506; 604; 206; 304; 411; 508; 606) 를 통해 신장하는 길이 방향 축선 (x-x) 을 규정하고, 축방향 리세스 (216; 314; 404; 504; 616) 를 구비하며,
    상기 재료의 밀링 방법은,
    ● 상기 리세스에 적어도 하나의 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 가 배치되는 단계, 및
    ● 장치의 고유 진동수를 조율하기 위해 장치에 포함된 조율 부재에 의해 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대한 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 의 축방향 위치를 조율하는 단계를 포함하고,
    상기 재료의 밀링 방법은,
    ● 밀링 작동중 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대한 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 의 축방향 변위가 방지되어 당해 밀링 작동을 위한 장치의 고유 진동수를 최적화하도록 장치에 포함된 잠금 부재에 의해 조율된 위치에서 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 를 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대해 축방향으로 잠금하는 단계를 포함하고,
    상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대한 상기 질량 요소의 반경 방향 이동이 방지되도록 장치에 포함된 잠금 부재에 의해 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대해 각각의 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 가 반경 방향으로 잠금되는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 리세스에 2 개 이상의 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 가 배치되며, 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대한 각각의 상기 질량 요소의 축방향 위치가 조율되고, 각각의 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 가 조율된 위치에서 상기 밀링 커터 본체 (202; 302; 402; 502; 602) 에 대해 잠금되는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    각각의 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 는 상기 리세스 (216; 314; 404; 504; 616) 에 교체 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 방법.
  16. 삭제
  17. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 는 장치의 고유 진동수의 최적의 조율이 당해 밀링 작동을 위해 얻어지는 질량을 형성하게 되며, 각각의 상기 질량 요소 (218; 316, 318, 320; 422; 522; 618) 의 축방향 위치는 장치의 고유 진동수의 최적의 조율이 당해 밀링 작동을 위해 얻어지는 위치로 조율되는 것을 특징으로 하는 재료의 밀링 방법.
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