KR101998117B1 - Cutting heads for hybrid cutting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피절삭물을 정밀 절삭가공하기 위한 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드에 관련한 것으로, 특히 하이브리드 절삭장치의 선단에 설치되어 실린더 보어의 내면에 오일 그루브를 정밀하게 절삭하기 위한 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드를 개시한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting head for a hybrid cutting apparatus for precisely cutting a workpiece and particularly relates to a cutting head for a hybrid cutting apparatus for precisely cutting oil grooves on the inner surface of a cylinder bore, .
최근 반도체, 항공우주, 영상정보, 정밀기계 산업이 발전하면서 초정밀 가공기술에 대한 필요성이 증가하고 있는 추세에 있다. 초정밀 가공법 중 다이아몬드 공구를 사용한 초정밀 절삭기술은 절입량이 수 ㎛에서 수십 ㎛지만, 이 절입량을 서브 마이크로미터 이하로 제어하면 결정립계 단차가 없는 표면과 결함이 없는 이상적인 표면이 얻어질 가능성이 있다.Recently, as semiconductor, aerospace, image information, and precision machinery industries have developed, the need for ultra-precision processing technology is increasing. Ultra-precision cutting technology using diamond tools in the ultra-precision machining method has an infiltration amount of several μm to several tens of micrometers. However, if this infeed amount is controlled to be sub micrometer or less, there is a possibility that an ideal surface without grain boundary step and an defect-free surface can be obtained.
특히, 최근의 초정밀 가공기에서는 가공 가능한 공작물의 직경이 커지면서 가공정밀도가 높아지는 추세에 따라 각 슬라이드의 행정거리가 수백 ㎜로 상대적으로 길어짐에도 불구하고, ㎛수준의 높은 분해능과 전 운동구간에 걸쳐 높은 운동정밀도가 요구되고 있다. Particularly, in recent super precision machining apparatuses, although the machining accuracy increases with the diameter of the machinable workpiece increases, although the stroke distance of each slide is relatively long by several hundreds of millimeters, a high resolution of 탆 level and high motion Precision is required.
그러나, 이 경우 이송부의 관성질량이 매우 크기 때문에 실시간으로 운동오차를 보상하기에는 응답속도가 절대적으로 늦어져, 실시간 운동 오차의 보상이 매우 어렵게 된다.However, in this case, since the inertia mass of the transfer part is very large, the response speed is absolutely slow to compensate for the motion error in real time, and compensation of the real-time motion error becomes very difficult.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 주축과 이송계의 운동 정밀도를 정밀하게 측정하면서 피에조 액츄에이터를 이용하여 상대적으로 질량이 매우 작은 절삭공구와 툴 홀더만을 미세하게 구동시켜 실시간으로 운동오차를 보정하면서 가공할 수 있는 미소절삭장치(FTS; Fast Tool Servo)가 사용되고 있다. In order to overcome this problem, it is necessary to precisely measure the motion precision of the main axis and the transfer system while finely driving only the relatively small mass of the cutting tool and the tool holder using the piezo actuator, A fast tool servo (FTS) is used.
이러한 피에조 액츄에이터의 고속응답을 이용하는 미소절삭장치는, 공구의 끝부분에 기하학적인 운동을 유발시켜 실린더 보어면에 오일 유막을 형성하기 위한 도트패턴을 가공하는 진동절삭장치 등에 응용될 수 있다.The micro-cutting apparatus using the high-speed response of such a piezo actuator can be applied to a vibration cutting apparatus for producing a dot pattern for forming an oil film on the cylinder bore surface by causing geometric movement at the tip of the tool.
도트패턴(도트홈)을 절삭가공하기 위해서는 절삭툴이 반복적으로 진퇴운동을 하게 되는데, 정확한 가공을 위해서는 절삭툴의 직진성이 요구된다. 정확한 직진운동을 하기 위한 조건은 절삭툴의 견고한 지지력이 기반되어야 하고, 또한 절삭툴이 어느 한 쪽으로 치우치지 않도록 균형적으로 지지되어야 한다.In order to cut a dot pattern (dot groove), the cutting tool repeatedly moves forward and backward. Straightness of the cutting tool is required for accurate machining. The conditions for precise linear motion must be based on the rigid bearing capacity of the cutting tool and must be balanced so that the cutting tool is not biased towards either side.
그러나, 종래에는 이러한 지지력 및 지지 균형에 대한 기술적 한계가 존재하여 이에 대한 개선이 요구되고 있다.However, in the past, there have been technical limitations on the support force and the support balance, and improvement thereof has been demanded.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 절삭툴을 견고하고 균형적으로 지지할 수 있어서 정확한 직진성이 보장되는 하이브리드 절삭장치의 절삭헤드를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cutting head of a hybrid cutting apparatus which can firmly and balancedly support a cutting tool to ensure accurate straightness.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 특히, 본 발명의 절삭헤드는 하이브리드 절삭장치에 한정되지 않으며, 일반적인 절삭장치까지 그 적용이 가능하다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible. In particular, the cutting head of the present invention is not limited to the hybrid cutting apparatus, and can be applied to a general cutting apparatus.
본 발명의 일 관점에 따르면, 공작기계의 회전축에 연결되는 하이브리드 절삭장치의 선단에 마련되어, 피절삭물의 가공면에 미세 음각패턴을 절삭가공하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드로서, 내부에 수납챔버가 마련되고, 상기 수납챔버의 바닥에는 수평한 기준면이 마련된 하우징; 상기 하우징의 외주면 상에 배치되며, 상기 미세 음각패턴을 절삭가공하기 위한 절삭툴을 갖는 절삭유닛; 상기 수납챔버의 내부에 설치된 채, 상기 절삭유닛을 진퇴시켜주는 진퇴유닛을 포함하되, 상기 진퇴유닛은, 상기 하우징에 고정되고, 하단은 상기 기준면에 밀착되는 한 쌍의 지지블록; 상기 한 쌍의 지지블록 사이에 배치된 채, 그 내부에 내장되는 피에조 액츄에이터에 의해 상기 가공면을 향해 진퇴되면서 상측에 탑재된 상기 절삭유닛을 진퇴시켜주는 진퇴블록; 및 상기 한 쌍의 지지블록과 상기 진퇴블록의 양측을 탄력적으로 연결하여 진퇴블록이 진퇴동작이 되도록 하되, 상기 한 쌍의 지지블록의 내면 상·하부와 진퇴블록의 양측 상·하부를 연결하여 진퇴블록이 정직진 운동되도록 제어하는 복수의 탄성블록;으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드가 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a cutting head for a hybrid cutting apparatus, which is provided at the tip of a hybrid cutting apparatus connected to a rotary shaft of a machine tool and cuts a fine engraved pattern on a machined surface of the workpiece, A housing having a horizontal reference surface at the bottom of the storage chamber; A cutting unit disposed on an outer peripheral surface of the housing and having a cutting tool for cutting the fine engraved pattern; And a retracting unit for retracting the cutting unit while being installed in the accommodating chamber, wherein the retracting unit is fixed to the housing, and the lower end of the retracting unit is in close contact with the reference surface; A forward / backward block which is disposed between the pair of support blocks and which advances / retracts the cutting unit mounted on the upper side while being advanced / retreated toward the machined surface by a piezo actuator incorporated therein; And the pair of support blocks are elastically connected to both sides of the advancing / retreating block so that the advancing and retreating blocks are moved forward and backward, and the upper and lower portions of the inner and lower surfaces of the pair of support blocks are connected to each other, And a plurality of elastic blocks for controlling the blocks to move in an upright position.
바람직하게, 상기 진퇴블록에는 그 내부와 상기 하우징의 수납챔버를 연통하는 통기공이 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the advancement / retraction block is provided with a vent hole communicating the inside thereof with the housing chamber of the housing.
또한, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 공작기계의 회전축에 연결되는 하이브리드 절삭장치의 선단에 마련되어, 피절삭물의 가공면에 미세 음각패턴을 절삭가공하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드로서, 내부에 수납챔버가 마련되고, 상기 수납챔버의 바닥에는 수평한 기준면이 마련된 하우징; 상기 하우징의 외주면 상에 배치되며, 상기 미세 음각패턴을 절삭가공하기 위한 절삭툴을 갖는 절삭유닛; 상기 수납챔버의 내부에 설치된 채, 상기 절삭유닛을 진퇴시켜주는 진퇴유닛을 포함하되, 상기 진퇴유닛은, 상기 하우징에 고정되고, 하단은 상기 기준면에 밀착되는 원통형의 지지블록; 상기 지지블록의 축방향 중앙을 관통하게 배치된 채, 그 내부에 내장되는 피에조 액츄에이터에 의해 상기 가공면을 향해 진퇴되면서 상측에 탑재된 상기 절삭유닛을 진퇴시켜주는 진퇴블록; 상기 지지블록과 진퇴블록 사이에 개입되어 진퇴블록이 진퇴동작 되도록 지지하되, 상기 진퇴블록을 축대칭형으로 탄력 지지하여 진퇴블록이 정직진 운동되도록 제어하는 복수의 탄성판;으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cutting head for a hybrid cutting apparatus, which is provided at the tip of a hybrid cutting apparatus connected to a rotary shaft of a machine tool and cuts a fine engraved pattern on a machined surface of the workpiece, A housing having a horizontal reference surface at the bottom of the housing chamber; A cutting unit disposed on an outer peripheral surface of the housing and having a cutting tool for cutting the fine engraved pattern; And a retracting unit for retracting the cutting unit while being installed in the accommodating chamber, wherein the retracting unit is fixed to the housing and the lower end is in close contact with the reference surface; A forward / backward block arranged to penetrate the axial center of the support block and to advance / retract the cutting unit mounted on the upper side while being advanced / retreated toward the machined surface by a piezo actuator housed therein; And a plurality of elastic plates interposed between the support block and the advancing and retreating block to support the advancing / retreating block to move forward and backward, and to control the advancing / retreating block to be in an upright motion by supporting the advancing / retreating block in an axially symmetrical manner. A cutting head for a cutting apparatus is provided.
바람직하게, 상기 탄성판은, 상기 진퇴블록의 외주면 상부에 내주면이 끼움 결합된 채, 진퇴블록이 상하방향으로 탄력 직진운동되도록 진퇴블록의 상부를 탄력지지하는 상부 원판스프링; 및 상기 진퇴블록의 외주면 하부에 내주면이 끼움 결합된 채, 진퇴블록이 상하방향으로 탄력 직진운동되도록 진퇴블록의 하부를 탄력지지하는 하부 원판스프링;으로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the elastic plate has an upper disc spring for elastically supporting an upper portion of the advancing / retreating block such that the advancing / retreating block is elastically moved linearly in the up-and-down direction while the inner circumferential surface is fitted on the upper portion of the outer circumferential surface of the advancing / retreating block. And a lower disc spring for elastically supporting a lower portion of the advancing and retreating block such that the advancing / retreating block is linearly moved in the upward and downward direction while the inner circumferential surface is fitted to the lower portion of the outer circumferential surface of the advancing / retreating block.
바람직하게, 상기 상·하부 원판스프링의 내주면과 외주면 사이에는 각 원판스프링의 탄성력 가감을 위해 다수의 탄성홀이 일정간격을 두고 방사상으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, a plurality of elastic holes are radially formed between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the upper and lower disc springs to increase or decrease the elastic force of the disc springs.
바람직하게, 상기 진퇴유닛은 상기 상·하부 원판스프링 사이에 개입되어 두 원판스프링의 사이간격을 유지시켜주는 상부 지지링; 상기 하부 원판스프링의 저면을 지지하는 하부 지지링을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the advancing / retreating unit includes an upper support ring interposed between the upper and lower disc springs to maintain a gap between the disc springs; And a lower support ring for supporting a bottom surface of the lower disc spring.
바람직하게, 상기 상·하부 원판스프링, 상·하부 지지링 및 진퇴블록을 동시에 관통하게 설치되어, 상·하부 원판스프링 및 상·하부 지지링의 임의 회전을 방지하는 회전방지핀을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the apparatus further includes a rotation preventing pin provided so as to penetrate the upper and lower disc springs, the upper and lower support rings, and the advancing / retreating block at the same time so as to prevent any rotation of the upper and lower disc springs and upper and lower support rings .
바람직하게, 상기 지지블록 및 상부 지지링의 각 측면에는 다수의 통기공이 반경방향으로 소정간격을 두고 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the support block and the upper support ring are formed with a plurality of ventilation holes at predetermined intervals in the radial direction.
바람직하게, 상기 하우징에는 상기 수납챔버로 냉각공기를 공급하기 위한 공기주입포트가 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the housing is provided with an air inlet port for supplying cooling air to the housing chamber.
바람직하게, 상기 절삭유닛은, 상기 진퇴블록의 상부에 탑재되는 툴홀더; 및상기 툴홀더의 상부에 결속되는 절삭툴;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the cutting unit includes: a tool holder mounted on the upper portion of the forward / backward block; And a cutting tool coupled to an upper portion of the tool holder.
바람직하게, 상기 툴홀더의 상면 일측에는 함몰단차부가 마련되며, 상기 함몰단차부에는 상기 절삭툴을 향해 냉각공기를 토출하는 공기토출홀이 마련된 냉각블록이 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, a depression step is provided on one side of the upper surface of the tool holder, and a cooling block provided with an air discharge hole for discharging cooling air toward the cutting tool is provided in the depression step.
바람직하게, 상기 하우징의 절삭유닛 양쪽에 배치된 채, 상기 피절삭물의 가공면 까지의 거리를 각각 센싱하는 한 쌍의 거리센서를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a pair of distance sensors disposed on both sides of the cutting unit of the housing and each sensing a distance to the machining surface of the workpiece.
바람직하게, 상기 각 거리센서를 고정하기 위한 고정블록을 포함하되, 상기 각 고정블록에는 상기 각 거리센서를 향해 냉각공기를 토출하는 공기토출홀이 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the fixing block includes a fixing block for fixing the distance sensors, and each of the fixing blocks is provided with an air discharge hole for discharging cooling air toward the respective distance sensors.
바람직하게, 상기 하우징의 하부에는 상기 피에조 액츄에이터의 축을 상기 가공면에 반하는 방향으로 당겨주는 탄성체가 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, an elastic body for pulling the axis of the piezoelectric actuator in a direction opposite to the processing surface is provided at a lower portion of the housing.
바람직하게, 상기 하우징의 기준면에는 수납챔버 내의 공기를 상기 탄성체 측으로 공급하기 위한 통기공이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, a vent hole is formed in the reference surface of the housing to supply air in the housing chamber to the elastic body.
본 발명의 실시예에 따르면, 절삭툴을 진퇴시켜주는 진퇴유닛의 진퇴블록을 견고하고 균형적으로 지지할 수 있어서 정확한 직진성이 보장되며, 나아가 정밀 절삭가공이 가능하다.According to the embodiment of the present invention, the forward and backward blocks of the advancing / retreating unit for advancing and retracting the cutting tool can be firmly and balancedly supported, ensuring accurate straightness, and further capable of precision cutting.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 절삭툴 및 거리센서로 냉각공기를 토출하여 줌으로써 피절삭물로부터 절삭된 칩을 제거함과 함께 절삭열을 냉각시켜줄 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, by ejecting the cooling air by the cutting tool and the distance sensor, the chip cut from the workpiece can be removed and the cutting heat can be cooled.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 진퇴블록, 지지블록, 상부 지지링 등에 냉각공기가 소통되는 통기공이 마련되어 피에조 액츄에이터를 냉각시킬 수 있음과 함께 부품을 경량화 함으로써 운동부하를 줄일 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the ventilation hole communicating the cooling air to the advancing / retreating block, the support block, and the upper support ring is provided to cool the piezo actuator and reduce the weight of the component.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 절삭헤드의 회전 중심축 상에, 회전 중심축의 기울기를 측정하는 거리센서가 마련되어, 절삭헤드의 회전 중심축이 피절삭물의 중심선과 일치하도록 교정할 수 있으므로 절삭 정밀도를 높일 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a distance sensor for measuring the inclination of the rotation center axis is provided on the rotation center axis of the cutting head, so that the rotation center axis of the cutting head coincides with the center line of the workpiece, Accuracy can be increased.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 제1 및 2 실시예에 따른 절삭헤드를 하이브리드 절삭장치로부터 분리한 상태의 사시도
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 절삭헤드의 일부 분리 사시도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 절삭헤드의 완전 분리 사시도
도 4는 도 2의 A-A선 단면도
도 5는 도 2의 B-B선 단면도
도 6은 도 2의 C-C선 단면도
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 절삭헤드의 일부 분리 사시도
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 절삭헤드의 완전 분리 사시도
도 9는 도 7의 D-D선 단면도
도 10은 도 7의 E-E선 단면도1 is a perspective view of a cutting head according to first and second embodiments of the present invention in a state of being separated from a hybrid cutting apparatus;
2 is a partially exploded perspective view of the cutting head according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a completely separated perspective view of a cutting head according to a first embodiment of the present invention.
4 is a sectional view taken along the line AA in Fig. 2
5 is a sectional view taken along line BB of Fig. 2
6 is a sectional view taken along the line CC in Fig. 2
7 is a partially exploded perspective view of the cutting head according to the second embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a perspective view showing a completely separated perspective view of a cutting head according to a second embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along line DD of Fig. 7
10 is a sectional view taken along the line EE of Fig. 7
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention in the drawings, portions not related to the description are omitted, and like reference numerals are given to similar portions throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" (connected, connected, coupled) with another part, it may be referred to as "directly connected" "Is included. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 개시한다.Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 절삭헤드를 하이브리드 절삭유닛으로부터 분리한 사시도이다.1 is a perspective view of a cutting head according to first and second embodiments of the present invention separated from a hybrid cutting unit.
도 1은 참조하면, 본 발명의 절삭헤드(100,700)는 공작기계의 회전축(미도시)에 연결되는 하이브리드 절삭유닛(10)의 선단에 결합되어, 피절삭물의 가공면에 미세 음각패턴(예컨대, 실린더 보어의 내면의 오일 그루브)을 가공하는 것으로, 두가지 실시예가 제안될 수 있다.1, the
절삭헤드의Of the cutting head 제1 1st 실시예Example
제1 실시예와 관련된 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 절삭헤드의 일부 분리 사시도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 절삭헤드의 완전 분리 사시도, 도 4는 도 2의 A-A선 단면도, 도 5는 도 2의 B-B선 단면도이며, 도 6은 도 2의 C-C선 단면도이다.2 is a partially exploded perspective view of a cutting head according to a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a fully separated perspective view of a cutting head according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross- FIG. 5 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 2, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC of FIG.
도 2 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 절삭헤드(100)는 하우징(200), 절삭유닛(300) 및 진퇴유닛(400)을 포함한다.2 to 6, a
하우징(200)은 그 내부에 제1 실시예에 따른 절삭헤드(100)의 구성요소들이 수용되는 수납챔버(210)를 가질 수 있다. 본 실시예에서 상기 수납챔버(210)의 축방향 일측은 일체형 커버(220)에 의해 차단되고, 축방향 다른 일측은 분리형 커버(230)에 의해 차단될 수 있다.The
상기 분리형 커버(230)는 수납챔버(210)를 개방하여 부속품을 내장할 수 있으며, 조립 후에는 차단하여 수납챔버(210)를 밀폐시킬 수 있다. 밀폐의 이유는 수납챔버(210) 내에 수납된 부품을 보호하기 위한 것 하나와, 수납챔버(210)의 내부로 주입되는 냉각공기가 새어나가는 것을 방지하기 위함이다.The
하우징(200)의 도면상 상측은 개구될 수 있으며, 이를 통해 절삭툴(T)을 노출되게 설치할 수 있다.The upper side of the
하우징(200)의 일체형 커버(220)에는 상기 수납챔버(210)로 냉각공기를 주입하기 위한 공기주입포트(221)가 마련될 수 있다. 이 공기주입포트(221)를 통해 주입되는 냉각공기는 수납챔버(210)를 경유하여 절삭툴(T) 및 거리센서(S1,S2)를 향해 토출된다. 여기서, 상기 공기주입포트(221)는 도 1에 도시된 하이브리드 절삭유닛(10)의 내부에 마련되는 공기주입파이프(11)와 연결된다.The
하우징(200)의 양측에는 케이블 홈(211)이 마련될 수 있으며, 상기 케이블 홈(211)은 예컨대, 후술될 피에조 액츄에이터(PZ)에 전원을 공급하기 위한 전원선 등이 통과되는 공간일 수 있다.
하우징(200)의 수납챔버(210) 내부 바닥면에 해당되는 기준면(BL)은 평활하게 구성되고, 하우징(200)의 외측 하부에는 피에조 액츄체이터(PZ)의 축을 하향으로 당겨주기 위한 당김부재가 설치되는 요홈부(240)가 마련될 수 있으며, 상기 요홈부(240)의 하부에는 요홈부를 덮기 위한 덮개부재(260)가 결합되는 덮개홈(250)이 마련될 수 있다.The reference plane BL corresponding to the inner bottom surface of the
이때, 상기 기준면(BL)에는 수납챔버(210) 내의 냉각공기가 상기 요홈부(240)로 유통되도록 하기 위한 통기공(212)가 마련될 수 있다. 상기 통기공(212)은 냉각공기가 수납챔버(210)와 요홈부(240) 간을 원활하게 유출입되도록 적어도 2개 이상 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the reference surface BL may be provided with a
절삭유닛(300)은 상기 하우징(200)의 외주면 상에 배치된 채, 상기 피절삭물의 가공면에 미세 음각패턴을 형성하기 위한 것으로, 툴홀더(310)와, 상기 툴홀더의 상부에 결속되어 상기 미세 음각패턴을 절삭가공하기 위한 절삭툴(T)로 구성될 수 있다.The
상기 절삭툴(T)은 툴홀더(310)의 상면에 마련되는 툴홈(311)에 삽입된 채 고정되며, 툴홀더(310)의 상면 일측에는 상기 절삭툴(T)을 향해 냉각공기를 토출하기 위한 공기토출홀(321)이 형성된 냉각블록(320)이 설치될 수 있다.The cutting tool T is fixed while being inserted into a
본 실시예에서 톨홀더(310)는 그 상면 일측에 함몰단차부(312)가 마련되고, 이 함몰단차부(312)에 상기 냉각블록(320)이 안착 고정되는 구조가 개시될 수 있다. 여기서, 상기 함몰단차부(312)에 안착된 냉각블록(320)은 절삭툴(T)의 일측을 지지함과 아울러, 냉각공기를 절삭툴(T)로 토출하는 역할을 병행한다.In this embodiment, a
절삭툴(T)로 냉각공기를 토출하는 이유는, 절삭툴에 의한 절삭가공 시 발생하는 절삭칩을 날려서 제거함과 아울러 절삭열을 냉각시켜주기 위함이다.The reason for discharging the cooling air by the cutting tool T is to remove the cutting chips generated during the cutting operation by the cutting tool and to cool the cutting heat.
그리고, 절삭툴(T)로 냉각공기를 토출하는 이유는, 절삭툴에 의한 절삭가공 시 발생되는 절삭칩을 날려서 제거함과 아울러 절삭툴의 절삭열을 냉각시켜주기 위함이다.The reason why the cooling air is discharged by the cutting tool T is to remove the cutting chips generated during the cutting operation by the cutting tool and to cool the cutting heat of the cutting tool.
진퇴유닛(400)은 상기 수납챔버(210)의 내부에 설치된 채, 상기 절삭유닛(300)을 진퇴시켜주는 역할을 하는 것으로, 지지블록(410), 진퇴블록(420) 및 탄성블록(430)을 포함한다.The advancing and retracting
상기 지지블록(410)은 하단이 수납챔버(210)의 도면상 저면에 해당되는 기준면(BL)에 밀착됨과 함께 상기 일체형 커버(211)의 내면에 결합되는 제1, 2 지지블록(411,412)으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서 상기 제1, 2 지지블록(411,412)은 평판형 구조를 가질 수 있으며, 폭방향으로 체결공(413)이 마련되어 있어서 상기 일체형 커버(211)와 나사에 의해 조립되는 것을 예시하고 있다.The
상기 진퇴블록(420)은 상기 제1, 2 지지블록(411,412) 사이에 배치된 채, 피에조 액츄에이터(PZ)에 의해 가공면을 향해 전진 운동되게 설치될 수 있다. 상기 진퇴블록(420)은 그 내부에 중공부가 마련되어 이에 상기 피에조 액츄에이터(PZ)가 수납될 수 있다. 상기 진퇴블록(420)은 상부에 상기 툴홀더(310)가 안착되는 함몰형의 홀더 안착부(421)가 마련될 수 있다.The advancing and retracting
그리고, 상기 진퇴블록(420)의 측면에는 그 내부와 상기 수납챔버(210)를 연통하는 통기공(422)이 마련될 수 있다. 상기 통기공(422)은 수납챔버(210) 내의 냉각공기가 진퇴블록(420)의 내부로 유통되도록 하는 역할을 한다. 아울러, 상기 통기공(422)은 진퇴블록(420)의 무게를 감량시켜 진퇴부하를 감쇠시킬 수 있으므로 진퇴동작의 정밀도도 향상시킬 수 있다.A
상기 탄성블록(430)은 상기 제1, 2 지지블록(411,412)와 진퇴블록(420) 사이를 탄력적으로 연결하여 진퇴블록의 진퇴동작이 가능토록 하되, 상기 한 쌍의 지지블록의 내면 상·하부와 진퇴블록(420)의 양측 상·하부를 연결하여 진퇴블록이 정직진 운동되도록 제어하는 역할을 한다.The
상기 탄성블록(430)은 그 자체가 탄성소재로 될 수 있으나, 본 실시예의 경우 판상형 구조를 가지면서, 이 판상에 여타 부위에 비해 두께가 얇게 되어 외력에 의해 변형되는 노치부(431)가 형성된 구조를 예시하고 있다. 상기 노치부(431)는 상대적으로 두께가 얇기 때문에 외력이 가해질 경우 변형되면서 진퇴블록(420)의 전진운동을 가능케 한다.,Although the
여기서, 특이할 점은 상기 진퇴블록(420)이 탄성블록(430)에 의해 지지블록(410)에 4점 지지됨으로써 진퇴블록(420)의 진퇴운동시 편향되지 않고 정직진운동(도 4의 y방향)이 가능하게 된다는 점이다. 따라서, 미세 패턴을 절삭가공할 때 정밀 절삭이 가능하므로 작업신뢰도를 높일 수 있다.4 except that the advancing / retreating
한편, 제1 실시예에 따른 절삭헤드(100)는 상기 하우징(200)의 절삭유닛(300) 양쪽에 배치된 채, 상기 피절삭물의 가공면 까지의 거리를 각각 센싱하는 거리센서(S1,S2)를 더 포함할 수 있다.The cutting
예컨대, 거리센서(S1,S2)가 절삭헤드(100)의 회전 중심축 상에 나란하게 2개가 배치되는 경우, 회전 중심축이 기울어지면 두 거리센서의 측정값이 서로 달라지게 된다. 이 경우 두 측정값을 연산하면 회전축이 기울어진 각도를 산출할 수 있게 되므로 공작기계의 회전축을 조절하여 절삭헤드(100)의 회전 중심축이 피절삭물의 중심선에 근접하도록 조절할 수 있다.For example, when two distance sensors S 1 and S 2 are arranged in parallel on the rotation center axis of the cutting
상기 각 거리센서(S1,S2)는 고정블록(500)에 의해 하우징(200)과 분리형 커버(212)에 각각 고정될 수 있다. 그리고, 상기 고정블록(500)에는 상기 각 거리센서(S1,S2)를 향해 냉각공기를 토출하기 위한 공기토출홀(510)이 마련될 수 있다. 이 공기토출홀(510)은 절삭칩을 날려서 제거함으로써 절삭칩에 의해 감지성능이 저하되는 것을 미연에 방지하기 위함이다.Each of the distance sensors S 1 and S 2 may be fixed to the
또한, 제1 실시예에 따른 절삭헤드(100)는 수납챔버(210)의 내부로 주입된 냉각공기가 공기토출홀(311,510) 이외의 곳으로 새어나가는 것을 방지하기 위해 하우징(200)의 개방된 상부에 실링패드(610)가 설치될 수 있다.The cutting
상기 실링패드(610)는 툴홀더(310)의 일부 및 절삭툴(T)을 제외한 나머지 부분을 모두 실링함으로써 냉각공기가 불필요하게 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다.The
이러한 상기 실링패드(610)는 내부 영역을 가압하는 내부 가압판(620)과 외부 영역을 가압하는 외부 가압판(630)에 의해 누름 고정될 수 있다.The
또한, 제1 실시예에 따른 절삭헤드(100)는 상기 피에조 액츄에이터(PZ)를 당겨서 후퇴시키기 위한 당김부재(270)가 마련될 수 있다. In addition, the cutting
본 실시예에서 상기 당김부재(270)는 상기 하우징(200)의 하부를 관통하는 피에죠 액츄에이터(PZ)의 하부축(S) 외주면에 끼움 결합되는 스프링 홀더(271)와, 상기 하우징(200)의 요홈부(240)에 압입상태로 설치되어 상기 피에조 액츄에이터(PZ)의 하부축(S)을 당겨주는 다수개의 접시스프링(272)과, 상기 하부축(S)에 나사 체결되어 상기 스프링 홀더의 승강을 통해 접시스프링의 탄성력을 조절하기 위한 탄성력 조절너트(273)로 구성될 수 있다.The pulling
여기서, 상기 요홈부(240)의 하부에는 요홈부를 덮기 위한 덮개부재(260)가 결합되어 상기 마감너트(273)의 임의 풀림을 방지함은 물론, 상기 요홈부(240)를 밀폐하는 역할을 함께 한다.A
위 설명된 제1 실시예의 절삭헤드(100)는 진퇴유닛(400)의 지지블록(410) 하단이 수납챔버(210)의 기준면(BL)에 밀착된 상태로 조립됨에 따라 진퇴블록(420)의 직진운동 시, 진퇴유닛(400)이 미세하게 변위되는 것을 방지할 수 있어서 절삭정밀도를 높일 수 있다.The cutting
아울러, 절삭툴(T)이 탑재된 진퇴블록(420)이 탄성블록(430)을 매개로 한 쌍의 지지블록(411,412)에 대칭되게 지지되어 있어서 어느 한 쪽으로 치우침이 없이 균형적으로 직진운동되므로 이 역시 절삭 정밀도를 높일 수 있는 조건이 된다.Since the advancing and retreating
즉, 도 1의 x방향(이송분력), y방향(직진력), z방향(주분력) 중, 특히 x,y방향에 대하여 안정적인 지지력을 얻을 수 있게 된다. That is, it is possible to obtain a stable support force in the x direction (feed component), the y direction (straight force), and the z direction (main component) in FIG. 1, particularly in the x and y directions.
절삭헤드의Of the cutting head 제2 Second 실시예Example
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 절삭헤드의 일부 분리 사시도, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 절삭헤드의 완전 분리 사시도, 도 9는 도 7의 D-D선 단면도, 도 10은 도 7의 E-E선 단면도이다.FIG. 7 is a perspective view of a part of a cutting head according to a second embodiment of the present invention, FIG. 8 is a completely separated perspective view of a cutting head according to a second embodiment of the present invention, FIG. 9 is a cross- 7 is a sectional view taken along line EE of Fig.
도 7 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 절삭헤드(700)는 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 하우징(800), 절삭유닛(900), 진퇴유닛(1000)을 포함하는 것은 대동소이하다.7 and 10, the cutting
이하에서는 상기한 각 구성요소의 세부 구성을 개시한다. 개시 과정에서 제1 실시예와 중복되는 구성도 설명의 명확성을 위해 반복하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the detailed configuration of each component will be described. The construction overlapping with the first embodiment in the starting process will be described repeatedly for clarity of explanation.
하우징(800)은 그 내부에 제2 실시예에 따른 절삭헤드(700)의 구성요소들이 수용되는 수납챔버(810)를 구비한다. 본 실시예에서 상기 수납챔버(810)의 축방향 일측은 일체형 커버(811)에 의해 차단되고, 축방향 다른 일측은 분리형 커버(812)에 의해 차단될 수 있다.The
상기 분리형 커버(812)는 수납챔버(810)를 개방하여 부속품을 내장할 수 있으며, 조립 후에는 차단하여 수납챔버(810)를 밀폐시킬 수 있다. 밀폐의 이유는 수납챔버(810) 내에 수납된 부품을 보호하기 위한 것 하나와, 수납챔버(810)의 내부로 주입되는 냉각공기가 새어나가는 것을 방지하기 위함이다.The
하우징(800)의 도면상 상측은 개구될 수 있으며, 이를 통해 절삭툴(T)을 노출되게 설치할 수 있다.The upper side of the
하우징(800)의 일체형 커버(811)에는 상기 수납챔버(810)로 냉각공기를 주입하기 위한 공기주입포트(811a)가 마련될 수 있다. 이 공기주입포트(811a)를 통해 주입되는 냉각공기는 수납챔버(810)를 경유하여 절삭툴(T) 및 거리센서(S1,S2)를 향해 토출된다. 여기서, 상기 공기주입포트(811a)는 도 1에 도시된 하이브리드 절삭유닛(10)의 내부에 마련되는 공기주입관(11)과 연결된다.The
하우징(800)의 상측 개구부 양측에는 상기 거리센서(S1,S2)를 고정하기 위한 고정블록(1500)이 안착되는 상부 블록홈(821)이 형성될 수 있다An
하우징(800)의 수납챔버(810) 내부 바닥면에 해당되는 기준면(BL)은 평활하게 구성되고, 하우징(800)의 외측 하부에는 피에조 액츄체이터(PZ)의 축을 하향으로 당겨주기 위한 당김부재가 설치되는 요홈부(831)가 마련될 수 있으며, 상기 요홈부(831)의 하부에는 요홈부를 덮기 위한 덮개부재(1800)가 결합되는 덮개홈(832)이 마련될 수 있다.The reference plane BL corresponding to the inner bottom surface of the
이때, 상기 기준면(BL)에는 수납챔버(810) 내의 냉각공기가 상기 요홈부(831)로 유통되도록 하기 위한 통기공(811)가 마련될 수 있다. 상기 통기공(811)은 냉각공기가 수납챔버(810)와 요홈부(831) 간을 원활하게 유출입되도록 적어도 2개 이상 형성되는 것이 바람직하다.At this time, a
절삭유닛(900)은 상기 하우징(200)의 외주면 상에 배치된 채, 상기 피절삭물의 가공면에 미세 음각패턴을 형성하기 위한 것으로, 툴홀더(910)와, 상기 툴홀더의 상부에 결속되어 상기 미세 음각패턴을 절삭가공하기 위한 절삭툴(T)로 구성될 수 있다.The
상기 절삭툴(T)은 툴홀더(910)의 상면에 마련되는 툴홈(911)에 삽입된 채 고정되며, 툴홀더(910)의 상면 일측에는 상기 절삭툴(T)을 향해 냉각공기를 토출하기 위한 공기토출홀(921)이 형성된 냉각블록(920)이 설치될 수 있다.The cutting tool T is fixed while being inserted into a
본 실시예에서 톨홀더(910)는 그 상면 일측에 함몰단차부(912)가 마련되고, 이 함몰단차부(912)에 상기 냉각블록(920)이 안착 고정되는 구조가 개시될 수 있다. 여기서, 상기 함몰단차부(912)에 안착된 냉각블록(920)은 절삭툴(T)의 일측을 지지함과 아울러, 냉각공기를 절삭툴(T)로 토출하는 역할을 병행한다.In this embodiment, the
절삭툴(T)로 냉각공기를 토출하는 이유는, 절삭툴에 의한 절삭가공 시 발생하는 절삭칩을 날려서 제거함과 아울러 절삭열을 냉각시켜주기 위함이다.The reason for discharging the cooling air by the cutting tool T is to remove the cutting chips generated during the cutting operation by the cutting tool and to cool the cutting heat.
그리고, 절삭툴(T)로 냉각공기를 토출하는 이유는, 절삭툴에 의한 절삭가공 시 발생되는 절삭칩을 날려서 제거함과 아울러 절삭툴의 절삭열을 냉각시켜주기 위함이다.The reason why the cooling air is discharged by the cutting tool T is to remove the cutting chips generated during the cutting operation by the cutting tool and to cool the cutting heat of the cutting tool.
진퇴유닛(1000)은 지지블록(1100), 진퇴블록(1200), 탄성판(1300) 및 고정부재(1400)를 포함한다.The advancing / retracting unit 1000 includes a supporting
상기 지지블록(1100)은 견고한 지지력을 위하여 하단이 상기 하우징(800)의 수납챔버(810) 바닥면에 밀착됨과 함께 하우징(800)의 벽면에 고정될 수 있다.The lower end of the
본 실시예에서 상기 지지블록(1100)은 상·하부가 개방된 원통형으로 될 수 있으며, 이 경우 역시 원통형 구조를 갖는 하우징(800)과 비형합 상태로 결속하기 위하여 하우징(800)의 내주면 양측에 길이방향으로 가이드 레일(830)을 형성하고, 이와 대응하는 지지부재(1100)의 외주면 양측에는 상기 가이드 레일(830)에 취합되어 하우징(800)의 내부로 슬라이딩 결합이 가능한 레일홈(1110)이 형성될 수 있다.In this case, the
그리고, 상기 지지블록(1100)의 외주면에는 다수의 통기공(1120)이 방사상으로 형성될 수 있다. 상기 통기공(1120)은 하우징(800)의 내부로 주입된 냉각공기가 지지블록(1100)의 내부로 진입될 때 사방에서 균일하게 진입되도록 일정 간격을 두고 형성되는 것이 바람직하다. 이 통기공(1120)은 지지블록(1100)의 무게를 감량시키는 효과도 볼 수 있다.A plurality of
한편, 상기 하우징(800)과 지지블록(1100)의 결합구조는 하나의 예로, 상기 하우징(800)의 양쪽 가이드 레일(830)에 내외부를 관통하는 체결공(840)을 형성하고, 가압볼트(b)를 수평한 체결공(830)의 외부에서 내부를 향해 관통 체결하여 지지블록(1100)의 레일홈(1110)을 가압하는 구성과, 다른 가압볼트(b)를 수직한 체결공(831)의 외부에서 내부를 향해 관통 체결하여 지지블록(1100)의 상면을 가압하는 구성에 의해 견고한 결합이 이루어질 수 있다.The coupling structure of the
상기 진퇴블록(1200)은 상기 지지블록(1100)의 내부에 축방향으로 배치된 채, 피에조 액츄에이터(PZ)에 의해 가공면을 향해 전진 운동되게 설치될 수 있다.The advancing / retracting
상기 진퇴블록(1200)은 그 내부에 중공부(1210)가 마련되어 이에 피에조 액츄에이터(PZ)가 수납되며, 중공부(1210)의 상측에는 상기 피에조 액츄에이터(PZ)의 상부가 결합되는 결합판(1220)이 마련된다.The advance /
상기 진퇴블록(1200)은 본 실시예에서 수직상의 원통형 구조를 갖되, 상부에는 툴홀더(900)가 탑재되는 안착홈(1230)이 마련되고, 외주면 상측에는 상부 원판스프링(1311)의 상부 이탈을 방지하기 위한 상부 걸림턱(1240)이 형성되고, 외주면 하측에는 후술될 내측 로크너트의 상승을 제한하는 하부 걸림턱(1250)이 형성될 수 있다.The upper and lower disc springs 1311 may be separated from the upper and lower sides of the upper and lower disc springs 1311 and 1311. The upper and lower disc springs 1311 and 1311 may be separated from each other. And a
상기 진퇴부재(1200)의 두 걸림턱(1240,1250) 사이의 외주면에는 다수의 통기공(1260)이 방사상으로 형성될 수 있다. 상기 통기공(1260)은 하우징(800) 및 지지블록(1100)의 통기공(1120)을 통해 주입되는 냉각공기가 진퇴블록(1200)의 내부로 진입될 때 사방에서 균일하게 진입되도록 일정 간격을 두고 형성되는 것이 바람직하다.A plurality of
만약 통기공(1260)이 편중되거나 또는 불규칙한 간격으로 형성될 경우 냉각공기가 통기공(1260)을 통해 진퇴블록(1200)의 내부로 진입되는 과정에서 진퇴블록(1200)에 대하여 편중되거나 또는 불규칙하게 공기압이 작용하게 되어 진퇴부재(1200)의 정확한 직진운동의 방해요인이 될 수 있다.If the
상기 탄성판(1300)은 상기 지지블록(1100)과 진퇴블록(1200) 사이에 개입되어, 진퇴블록(1200)이 가공면을 향해 직진운동되도록 탄력지지하는 역할을 하는 것으로, 상·하부 원판스프링(1311,1312), 상부 지지링(1320) 및 하부 지지링(1330)을 포함한다.The
상기 상부 원판스프링(1311)은 중앙에 상기 진퇴부재(1200)의 외주면에 끼움 결합되되 상부 걸림턱(1240)에 의해 상부 이탈이 방지되도록 끼움공(1311a)이 형성되며, 그 외주면과 내주면 사이에는 다수의 구멍(1311b)이 일정간격을 두고 방사상으로 형성될 수 있다.The
여기서, 상기 구멍(1311b)들은 진퇴부재(1200)가 전진동작될 때 탄성강도를 조절하기 위한 것으로, 예를 들어, 구멍(1311b)의 개수가 많아지면 이에 비례하여 끼움공(1311a) 부위의 탄성률이 증가하게 되므로 진퇴부재(1200)의 전진거리가 길어지게 되고, 반대의 경우는 진퇴부재(1200)의 전진거리가 짧아지게 된다.Here, the
아울러, 상기 구멍(1311b)은 일정간격으로 형성되기 때문에 진퇴부재(1200)가 전진동작될 때 직진운동이 가능하게 균형적으로 지지할 수 있게 된다.In addition, since the
상기 하부 원판스프링(1312)은 상기 상부 원판스프링(1311)과 동일한 구성 및 작용을 갖되, 그 설치위치가 진퇴부재(1200)의 외주면 중 하부 걸림턱(1250)에 끼움 결합된 것만 차이가 있다.The
상기 상부 지지링(1320)은 상기 상부 원판스프링(1311)과 하부 원판스프링(1312) 사이에 개입되어 두 원판스프링의 사이간격을 유지시켜주는 것이다. 본 실시예에서 상부 지지링(1320)은 두 원판스프링(1311,1312)의 외단측 사이를 지지하는 외측 지지링(1321)과, 두 원판스프링(1311,1312)의 내단측 사이를 지지하는 내측 지지링(1322)으로 구성될 수 있다.The
아울러, 상기 외측 지지링(1321) 및 내측 지지링(1322)의 외주면에는 상기 진퇴부재(1200)의 통기공(1260)과 연통되는 다른 통기공(1323)이 형성될 수 있다.The
상기 하부 지지링(1330)은 상기 하부 원판스프링(1312)의 저면을 지지하기 위한 것으로, 본 실시예에서 하부 지지링(1330)은 상부 지지링(1320)과 마찬가지로 하부 원판스프링(1312)의 저면 외단측을 지지하는 외측 지지링(1331)과, 하부 원판스프링(1312)의 저면 내단측을 지지하는 내측 지지링(1332)으로 구성될 수 있다.The
한편, 상기 상·하부 원판스프링(1311,1312), 상·하부 지지링(1320,1330) 및 진퇴블록(1200)에는 상하방향으로 동일 위치에 핀공(PH)이 형성되고, 이 핀공(PH)으로 관통핀(P)을 삽입함으로써 이들 부품이 지지부재(1100)의 내부에서 헛도는 것을 방지할 수 있도록 하였다. 이는, 지지부재(1100)의 내부에 삽입되는 부품들은 모두 원형이어서 절삭공정 중 회전될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 구성이다.The upper and lower disc springs 1311 and 1312 and the upper and lower support rings 1320 and 1330 and the advancing / retreating
상기 고정부재(1400)는 지지블록(1100)에 내장된 부분이 하부로 탈거되는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 진퇴블록(1200)의 외주면 하단에 나사 체결되는 내측 로크너트(1410)와, 상기 지지부재(1100)의 내주면 하단에 나사 체결되는 외측 로크너트(1420)로 구성될 수 있다.The fixing
상기 내측 로크너트(1410)는 상·하부 원판스프링(1311,1312)의 내단측, 상부 지지링(1320)의 내측 지지링(1322) 및 하부 지지링(1330)의 내측 지지링(1332)을 지지하는 역할을 하며, 공구에 의해 회전조작하기 위하여 공구홈(1411)이 형성될 수 있다.The
상기 외측 로크너트(1420)는 상·하부 원판스프링(1311,1312)의 외단측, 상부 지지링(1320)의 외측 지지링(1321) 및 하부 지지링(1330)의 외측 지지링(1331)을 지지하는 역할을 하며, 공구에 의해 회전조작하기 위하여 공구홈(1421)이 형성될 수 있다.The
본 발명의 제2 실시예에 따른 절삭헤드(700)는 상기 하우징(800)의 상부에 상기 피절삭물의 가공면까지의 거리를 센싱하는 한 쌍 또는 그 이상의 거리센서(S1,S2)를 더 포함할 수 있다.The cutting
예컨대, 거리센서(S1,S2)가 절삭유닛의 회전 중심축 상에 나란하게 두 개가 배치되는 경우, 회전 중심축이 기울어지면 두 거리센서의 측정값이 서로 달라지게 되며, 두 측정값을 연산하여 회전축이 기울어진 각도를 산출할 수 있게 된다. 이를 통해 공작기계의 회전축을 조절하여 절삭유닛의 회전 중심축이 피절삭물의 중심선에 일치하도록 조절할 수 있다.For example, when two distance sensors S 1 and S 2 are arranged side by side on the rotational center axis of the cutting unit, when the rotational center axis is inclined, the measured values of the two distance sensors are different from each other. So that the angle at which the rotation axis is inclined can be calculated. Whereby the rotation axis of the machine tool can be adjusted so that the center axis of rotation of the cutting unit coincides with the centerline of the workpiece.
상기 각 거리센서(S1,S2)는 고정블록(1500)에 의해 하우징(800)에 고정될 수 있다. 그리고, 상기 고정블록(1500)에는 상기 각 거리센서(S1,S2)를 향해 냉각공기를 토출하기 위한 공기토출홀(1510)이 마련될 수 있다. 이 공기토출홀(1510)은 절삭칩을 날려서 제거함으로써 절삭칩에 의해 감지성능이 저하되는 것을 미연에 방지하기 위함이다.Each of the distance sensors S 1 and S 2 may be fixed to the
한편, 제2 실시예에 따른 절삭헤드(700)는 수납챔버(810)의 내부로 주입된 냉각공기가 공기토출홀(911,1510) 이외의 곳으로 새어나가는 것을 방지하기 위해 하우징(800)의 개방된 상부에 실링패드(1610)가 설치될 수 있다.The cutting
즉, 실링패드(1610)는 툴홀더(900)의 일부 및 절삭툴(T)을 제외한 나머지 부분을 모두 실링함으로써 냉각공기가 불필요하게 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다.That is, the
이러한, 상기 실링패드(1610)는 내부 영역을 가압하는 내부 가압판(1620)과 외부 영역을 가압하는 외부 가압판(1630)에 의해 누름 고정될 수 있다.The
위 설명된 제2 실시예의 절삭헤드(700)는 지지블록(1100) 하단이 수납챔버(810)의 바닥면에 밀착된 상태로 조립됨에 따라 진퇴블록(1200)의 직진운동 시, 툴 지지블록(1100)이 미세하게 변위되는 것을 방지할 수 있어서 절삭 정밀도를 높일 수 있다.The cutting
아울러, 두 원판스프링(1311,1312)에 의해 절삭툴(T)이 탑재된 진퇴블록(1200)이 축대칭형으로 탄력 지지되어 있으므로 진퇴블록이 어느 한 쪽으로 치우치지 않고 균형적으로 정직진운동되므로 이 역시 절삭 정밀도를 높일 수 있는 조건이 된다. 즉, 도 1의 x방향(이송분력), y방향(직진력) 및 z방향(주분력)의 전방향에 대하여 안정적인 지지력을 얻을 수 있게 된다.Since the advancing-and-
또한, 제2 실시예에 따른 절삭헤드(700)는 상기 피에조 액츄에이터(PZ)를 당겨서 후퇴시키기 위한 당김부재(1700)가 마련될 수 있다. In addition, the cutting
본 실시예에서 상기 당김부재(1700)는 상기 하우징(800)의 하부를 관통하는 피에죠 액츄에이터(PZ)의 하부축(S) 외주면에 끼움 결합되는 스프링 홀더(1710)와, 상기 하우징(800)의 요홈부(831)에 압입상태로 설치되어 상기 피에조 액츄에이터(PZ)의 하부축(S)을 당겨주는 다수개의 접시스프링(1720)과, 상기 하부축(S)에 나사 체결되어 상기 스프링 홀더의 승강을 통해 접시스프링의 탄성력을 조절하기 위한 탄성력 조절너트(1730)로 구성될 수 있다.The pulling
여기서, 상기 요홈부(831)의 하부에는 요홈부를 덮기 위한 덮개부재(1800)가 결합되어 상기 탄성력 조절너트(1730)의 임의 풀림을 방지함은 물론, 상기 요홈부(831)를 밀폐하는 역할을 함께 한다.A
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
100 : 제1 실시예의 절삭헤드
200 : 하우징 210 : 수납챔버
220 : 일체형 커버 221 : 공기주입포트
300 : 절삭유닛 310 : 툴홀더
320 : 냉각블록 400 : 진퇴유닛
410 : 지지블록 420 : 진퇴블록
430 : 탄성블록 431 : 노치부
500 : 고정블록 510 : 공기토출홀
610 : 실링패드
700 : 제2 실시예의 절삭헤드
800 : 하우징 810 : 수납챔버
811a : 공기주입포트 900 : 절삭유닛
910 : 툴홀더 920 : 냉각블록
1000 : 진퇴유닛 1100 : 지지블록
1200 : 진퇴블록 1300 : 탄성판
1400 : 고정부재 1410 : 내측 로크너트
1420 : 외측 로크너트100: Cutting head of the first embodiment
200: housing 210: storage chamber
220: integral cover 221: air inlet port
300: cutting unit 310: tool holder
320: cooling block 400: retractable unit
410: support block 420: advance and retreat block
430: elastic block 431:
500: fixed block 510: air discharge hole
610: Sealing pads
700: Cutting head of the second embodiment
800: Housing 810: Storage chamber
811a: air inlet port 900: cutting unit
910: Tool holder 920: Cooling block
1000: retractable unit 1100: support block
1200: advancement block 1300: elastic plate
1400: Fixing member 1410: Inner lock nut
1420: outer lock nut
Claims (15)
내부에 수납챔버가 마련되고, 상기 수납챔버의 바닥에는 수평한 기준면이 마련된 하우징; 상기 하우징의 외주면 상에 배치되며, 상기 미세 음각패턴을 절삭가공하기 위한 절삭툴을 갖는 절삭유닛; 상기 수납챔버의 내부에 설치된 채, 상기 절삭유닛을 진퇴시켜주는 진퇴유닛을 포함하되,
상기 진퇴유닛은,
상기 하우징에 고정되고, 하단은 상기 기준면에 밀착되는 한 쌍의 지지블록;
상기 한 쌍의 지지블록 사이에 배치된 채, 그 내부에 내장되는 피에조 액츄에이터에 의해 상기 가공면을 향해 진퇴되면서 상측에 탑재된 상기 절삭유닛을 진퇴시켜주는 진퇴블록; 및
상기 한 쌍의 지지블록과 상기 진퇴블록의 양측을 탄력적으로 연결하여 진퇴블록이 진퇴동작이 되도록 하되, 상기 한 쌍의 지지블록의 내면 상·하부와 진퇴블록의 양측 상·하부를 연결하여 진퇴블록이 정직진 운동되도록 제어하는 복수의 탄성블록;으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
A cutting head for a hybrid cutting apparatus, which is provided at the tip of a hybrid cutting apparatus connected to a rotary shaft of a machine tool and cuts a fine engraved pattern on a machined surface of the workpiece,
A housing having a housing chamber therein and a horizontal reference surface at the bottom of the housing chamber; A cutting unit disposed on an outer peripheral surface of the housing and having a cutting tool for cutting the fine engraved pattern; And a forward / backward unit installed in the accommodating chamber to advance / retract the cutting unit,
The forward /
A pair of support blocks fixed to the housing and having a lower end in close contact with the reference surface;
A forward / backward block which is disposed between the pair of support blocks and which advances / retracts the cutting unit mounted on the upper side while being advanced / retreated toward the machined surface by a piezo actuator incorporated therein; And
The pair of support blocks are elastically connected to both sides of the advancing / retreating block so that the advancing and retreating blocks are moved forward and backward, the upper and lower surfaces of the pair of support blocks are connected to the upper and lower sides of the forward / And a plurality of elastic blocks for controlling the movement of the cutting head to be in an upright motion.
상기 진퇴블록에는 그 내부와 상기 하우징의 수납챔버를 연통하는 통기공이 마련된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the forward / backward block is provided with a vent hole communicating the inside thereof with the housing chamber of the housing.
내부에 수납챔버가 마련되고, 상기 수납챔버의 바닥에는 수평한 기준면이 마련된 하우징; 상기 하우징의 외주면 상에 배치되며, 상기 미세 음각패턴을 절삭가공하기 위한 절삭툴을 갖는 절삭유닛; 상기 수납챔버의 내부에 설치된 채, 상기 절삭유닛을 진퇴시켜주는 진퇴유닛을 포함하되,
상기 진퇴유닛은,
상기 하우징에 고정되고, 하단은 상기 기준면에 밀착되는 원통형의 지지블록;
상기 지지블록의 축방향 중앙을 관통하게 배치된 채, 그 내부에 내장되는 피에조 액츄에이터에 의해 상기 가공면을 향해 진퇴되면서 상측에 탑재된 상기 절삭유닛을 진퇴시켜주는 진퇴블록;
상기 지지블록과 진퇴블록 사이에 개입되어 진퇴블록이 진퇴동작 되도록 지지하되, 상기 진퇴블록을 축대칭형으로 탄력 지지하여 진퇴블록이 정직진 운동되도록 제어하는 복수의 탄성판;으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
A cutting head for a hybrid cutting apparatus, which is provided at the tip of a hybrid cutting apparatus connected to a rotary shaft of a machine tool and cuts a fine engraved pattern on a machined surface of the workpiece,
A housing having a housing chamber therein and a horizontal reference surface at the bottom of the housing chamber; A cutting unit disposed on an outer peripheral surface of the housing and having a cutting tool for cutting the fine engraved pattern; And a forward / backward unit installed in the accommodating chamber to advance / retract the cutting unit,
The forward /
A cylindrical support block fixed to the housing and having a lower end in close contact with the reference surface;
A forward / backward block arranged to penetrate the axial center of the support block and to advance / retract the cutting unit mounted on the upper side while being advanced / retreated toward the machined surface by a piezo actuator housed therein;
And a plurality of elastic plates interposed between the support block and the advancing and retreating block to support the advancing / retreating block to move forward and backward, and to control the advancing / retreating block to be in an upright motion by supporting the advancing / retreating block in an axially symmetrical manner. Cutting heads for cutting equipment.
상기 탄성판은,
상기 진퇴블록의 외주면 상부에 내주면이 끼움 결합된 채, 진퇴블록이 상하방향으로 탄력 직진운동되도록 진퇴블록의 상부를 탄력지지하는 상부 원판스프링; 및
상기 진퇴블록의 외주면 하부에 내주면이 끼움 결합된 채, 진퇴블록이 상하방향으로 탄력 직진운동되도록 진퇴블록의 하부를 탄력지지하는 하부 원판스프링;으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method of claim 3,
Wherein the elastic plate comprises:
An upper disc spring for elastically supporting an upper portion of the advancing and retracting block such that the advancing / retreating block is elastically moved linearly in the up and down direction while the inner circumferential surface is fitted on the upper part of the outer circumferential surface of the advancing / retreating block; And
And a lower disc spring for elastically supporting a lower portion of the advancing / retreating block so that the advancing / retreating block is elastically moved linearly in the up-and-down direction while the inner circumferential surface is fitted to the lower portion of the outer circumferential surface of the advancing / retreating block.
상기 상·하부 원판스프링의 내주면과 외주면 사이에는 각 원판스프링의 탄성력 가감을 위해 다수의 탄성홀이 일정간격을 두고 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method of claim 4,
Wherein a plurality of elastic holes are radially formed between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the upper and lower disc springs in order to increase or decrease the elastic force of the disc springs.
상기 진퇴유닛은 상기 상·하부 원판스프링 사이에 개입되어 두 원판스프링의 사이간격을 유지시켜주는 상부 지지링;
상기 하부 원판스프링의 저면을 지지하는 하부 지지링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method of claim 4,
The upper and lower support rings interposed between the upper and lower disc springs to maintain a gap between the disc springs;
Further comprising a lower support ring for supporting a bottom surface of the lower disc spring.
상기 상·하부 원판스프링, 상·하부 지지링 및 진퇴블록을 동시에 관통하게 설치되어, 상·하부 원판스프링 및 상·하부 지지링의 임의 회전을 방지하는 회전방지핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method of claim 6,
Further comprising a rotation preventing pin provided so as to penetrate the upper and lower disc springs, the upper and lower support rings and the advancing / retreating block at the same time to prevent any rotation of the upper and lower disc springs and the upper and lower support rings Cutting heads for hybrid cutting equipment.
상기 지지블록 및 상부 지지링의 각 측면에는 다수의 통기공이 반경방향으로 소정간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method of claim 6,
Wherein a plurality of ventilation holes are formed on each side of the support block and the upper support ring at predetermined intervals in the radial direction.
상기 하우징에는 상기 수납챔버로 냉각공기를 공급하기 위한 공기주입포트가 마련된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method according to claim 1 or 3,
Wherein the housing is provided with an air inlet port for supplying cooling air to the accommodating chamber.
상기 절삭유닛은,
상기 진퇴블록의 상부에 탑재되는 툴홀더; 및
상기 툴홀더의 상부에 결속되는 절삭툴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method according to claim 1 or 3,
The cutting unit includes:
A tool holder mounted on the upper portion of the forward / backward block; And
And a cutting tool coupled to an upper portion of the tool holder.
상기 툴홀더의 상면 일측에는 함몰단차부가 마련되며,
상기 함몰단차부에는 상기 절삭툴을 향해 냉각공기를 토출하는 공기토출홀이 마련된 냉각블록이 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method of claim 10,
A depression step is provided on one side of the upper surface of the tool holder,
And a cooling block having an air discharge hole for discharging cooling air toward the cutting tool is provided in the depression step portion.
상기 하우징의 절삭유닛 양쪽에 배치된 채, 상기 피절삭물의 가공면 까지의 거리를 각각 센싱하는 한 쌍의 거리센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method according to claim 1 or 3,
Further comprising a pair of distance sensors disposed on both sides of the cutting unit of the housing and each sensing a distance to the machining surface of the workpiece.
상기 각 거리센서를 고정하기 위한 고정블록을 포함하되,
상기 각 고정블록에는 상기 각 거리센서를 향해 냉각공기를 토출하는 공기토출홀이 마련된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method of claim 12,
And a fixing block for fixing the distance sensors,
Wherein each of the fixing blocks is provided with an air discharge hole for discharging cooling air toward the respective distance sensors.
상기 하우징의 하부에는 상기 피에조 액츄에이터의 축을 상기 가공면에 반하는 방향으로 당겨주는 탄성체가 마련된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.
The method according to claim 1 or 3,
Wherein a lower portion of the housing is provided with an elastic body for pulling the axis of the piezo actuator in a direction opposite to the machining surface.
상기 하우징의 기준면에는 수납챔버 내의 공기를 상기 탄성체 측으로 공급하기 위한 통기공이 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 절삭장치용 절삭헤드.15. The method of claim 14,
And a vent hole for supplying air in the housing chamber to the elastic body is formed on the reference surface of the housing.
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---|---|---|---|
KR1020180033123A KR101998117B1 (en) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Cutting heads for hybrid cutting apparatus |
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2018
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