KR102473551B1 - 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치에 관련되며, 이는 수치제어에 의해 피가공물과 치형 절삭툴이 동일한 방향으로 회전되면서 내치차를 가공하도록 구조개선되어 절삭속도 및 가공 정밀도가 향상되고, 특히, 정밀 절삭가공으로 연마공정을 포함하는 후공정이 생략되어 생산성 향상을 도모할 수 있도록 회전척(100), 칼럼(200), z축 이송암(300), y축 이송암(400), 절삭헤드(500)를 주요구성으로 이루어진다.

Description

수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치{Precision internal tooth processing device using numerical control}
본 발명은 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치에 관련되며, 보다 상세하게는 수치제어에 의해 피가공물과 치형 절삭툴이 동일한 방향으로 회전되면서 내치차를 가공하도록 구조개선되어 절삭속도 및 가공 정밀도가 향상되고, 특히, 정밀 절삭가공으로 연마공정을 포함하는 후공정이 생략되어 생산성 향상을 도모하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치에 관한 것이다.
일반적으로 치차 가공은 소재에 대하여 치 절삭 가공을 실행하는 것에 의해 치차를 형성하고, 이 가공된 치차를 열처리한 후에, 이 열처리에 의한 뒤틀림 등을 제거하기 위한 마무리 가공(치형 연삭 가공)을 실행하고 있다.
한편, 치차 중에서도, 내치차는 자동차용 트랜스미션 등에 대하여 많이 이용되고 있으며 최근, 이 트랜스미션의 저진동화 및 저소음화를 도모하는 것을 목적으로 하여, 그 가공 정밀도의 향상이 요구되고 있다.
이에 종래에 게시된 특허공개 10-2019-0107011호에서, 치형들, 특히 내측 치형들(3)을 하드 가공(hard-finishing)하기 위한 방법으로서, 회전 축을 중심으로 회전하는 치형이 있는 하드 가공 공구(W)가 기계 가공되는 치형들의 회전 축(C)과 평행하고 제로가 아닌 축 교각(Σ)을 이루는 방향 성분을 사용하는 피드 이동에 의해 하나의 패스에서 또는 상이한 방사상 인피드 깊이의 복수의 패스에서 상기 기계 가공되는 치형이 있는 기어링과 맞물려 압연 기계 가공되고, 상기 기계 가공되는 치형들에 더 가까운 단면(5)으로부터 상기 치형의 궤적 방향으로 증가하는 치형 두께를 갖는 상기 공구 치형들(4)의 치형 측면 영역(4a)을 사용하여 상기 기계 가공되는 치형들에서 물질이 제거되도록 하는 기술이 선 제시된바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 내측 치형들을 하드 가공(hard-finishing)하기 위한 것이나, 가공 속도가 느려 생산성이 저하되고, 치형을 잘삭가공 후에 절밀가공을 위한 연마공정을 받드시 수행해야 하므로 제조공정의 다분화로 생산성 저하 및 제조원가가 증가되어 시장경쟁력을 상실하는 폐단이 따랐다.
KR 10-2019-0107011 A (2019.09.18.)
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 수치제어에 의해 피가공물과 치형 절삭툴이 동일한 방향으로 회전되면서 내치차를 가공하도록 구조개선되어 절삭속도 및 가공 정밀도가 향상되고, 특히, 정밀 절삭가공으로 연마공정을 포함하는 후공정이 생략되어 생산성 향상을 도모하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 베드(110)에 설치되어 서보모터(101)에 의해 회전되고, 피가공물(A)이 클램핑되도록 구비되는 회전척(100); 상기 베드(110)상에 설치되어, x축 레일(210)을 타고 x축 방향으로 직선이송되도록 구비되는 칼럼(200); 상기 칼럼(200)상에 탑재되어, z축 레일(310)을 타고 z축 방향으로 직선이송되도록 구비되는 z축 이송암(300); 상기 z축 이송암(300)에 설치되어, y축 레일(410)을 타고 y축 방향으로 직선이송되도록 구비되는 y축 이송암(400); 및 상기 y축 이송암(400)에 탑재되어, 치형 절삭툴(T)이 장착되면서 서보모터(501)에 의해 회전되는 스핀들(510)이 구비되는 절삭헤드(500);을 포함하고, 상기 피가공물(A)은 링형태로 내경부(A1)가 형성되고, 상기 치형 절삭툴(T)은 피가공물(A) 내경부(A1)에 삽입되어 회전척(100)과 동일한 방향으로 회전되며 내치차를 가공하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 회전척(100)을 구동하는 서보모터(101)와 스핀들(510)을 구동하는 서보모터(501)는 제어부(600)에 의해 구동 속도가 제어되고, 상기 제어부(600)는 피가공물(A) 내경부(A1)에 가공되는 내치차의 피치와 치형 절삭툴(T)의 피치가 일치되도록 연계 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 칼럼(200)은 한 쌍의 x축 레일(210)을 타고 x축 방향으로 직선운동되도록 하부에 한 쌍의 x축 가이드블록(220)이 설치되고, 상기 x축 레일(210)과 대응하는 베드(110) 일측에 접점브라켓(230)이 구비되며, 상기 접점브라켓(230)과 x축 방향으로 일치하는 일직선 상에 전, 후방 리밋 스위치(240)(240')가 설치되고, 상기 전방 리밋 스위치(240)는 칼럼(200)이 후방 한계 지점에 도달시 접점브라켓(230)에 접촉되어 칼럼(200)의 후방이송을 정지시키며, 상기 후방 리밋 스위치(240')는 칼럼(200)이 전방 한계 지점에 도달시 접점브라켓에 접촉되어 칼럼(200)의 전방이송을 정지시키도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 z축 이송암(300)은 z축 레일(310) 타고 z축 방향으로 직선운동되도록 측면에 한 쌍의 z축 가이드블록(320)이 설치되고, 상기 z축 이송암(300)은 z축 서보모터(301)에 의해 회전하는 볼스크루(330)와 볼너트(340)에 의해 회전운동이 직선으로 전환되어 z축 방향 이송력이 전달되며, 상기 볼너트(340)는 z축 이송암(300)에 설치되는 'ㄴ'형 레일브라켓(342)에 미끄럼운동가능하게 설치되어 조절나사(344)에 의해 z축 방향으로 미세 위치조절되도록 구비되며, 상기 볼스크루(330)와 볼너트(340)는 한 쌍으로 구비되어 z축 서보모터(301)에 의해 연계작동되고, 어느 일측 볼너트(340)는 조절나사(344)에 의해 상방향으로 가압되고, 다른 일측 볼너트(340)는 조절나사(344)에 의해 하방향으로 가압되는 상호 역방향 가압 구조에 의해 볼스크루(330)와 볼너트(340) 나사결합에 의한 유격오차가 보정되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스핀들(510)은 멀티 축(402)을 중심으로 선회되도록 구비되고, 상기 스핀들(510)은 멀티 축(402)을 중심으로 소정의 각도로 선회되어 기울어진 상태로 z축 이송암(300)의 z축 방향으로 직선운동에 의해 치형 절삭툴(T)이 피가공물(A) 내경부(A1)에 경사각으로 맞물려 헬리컬기어 형태의 내치차를 가공하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 치형 절삭툴(T)이 맞물리는 피가공물(A) 내경부(A1)와 대응하는 피가공물(A) 외경부(A2)에 절삭하중상쇄부(700)가 구비되고, 상기 절삭하중상쇄부(700)는, 일단이 베드(110)에 설치되는 지지대(710)와, 지지대(710) 상에서 높낮이 조절되도록 설치되어 공압실린더(720)가 탑재되는 승강암(730)과, 공압실린더(720)에 연결되어 횡방향으로 이동되어 피가공물(A) 외경부(A2)를 가압하는 지지롤러(740)를 포함하고, 상기 공압실린더(720)는 피가공물(A)의 내, 외경부(A1)(A2) 사이 두께를 고려하여 지지롤러(740)를 가압하는 압력이 조절되며, 상기 치형 절삭툴(T)에 의해 피가공물(A) 내경부(A1)에 내치차가 가공되는 중에 지지롤러(740)가 피가공물(A) 외경부(A2)를 가압하여 피가공물(A) 외측방향으로 작용하는 절삭하중이 지지롤러(740)의 가압력에 의해 상쇄되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절삭하중상쇄부(700)의 승강암(730)은 지지대(710)를 타고 승하강되면서 탄성체(750)에 의해 상방향으로 돌출력이 작용하도록 구비되고, 상기 지지롤러(740)는 피가공물(A) 외경부(A2) 상단에 접촉된 상태로 대기되며, 상기 승강암(730) 상부에 밀편(760)이 돌출되고, 밀편(760) 상단에 감지센서(770)가 구비되며, 상기 밀편(760)은 z축 이송암(300) 하향 이동에 의해 치형 절삭툴(T)이 피가공물(A) 내경부(A1)에 내치차 가공을 시작하는 시점에 절삭헤드(500)에 접지되도록 구비되어, 상기 절삭헤드(500)가 감지센서(770)에 접지되는 순간 공압실린더(720)가 작동되어 지지롤러(740)가 피가공물(A) 외경부(A2)를 가압하고, 이어서 절삭헤드(500)의 하향 이동력에 의해 밀편(760)이 가압되어 승강암(730)이 하향 이동되면서 지지롤러(740)가 치형 절삭툴(T)과 대응하는 위치에서 치형 절삭툴(T)을 따라 하향 이동하며 피가공물(A) 외측방향으로 작용하는 절삭하중을 상쇄하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 치형 절삭툴(T)은 하단부에서 상단부로 갈수록 지름이 축소되는 경사형으로 형성되고, 상기 지지롤러(740) 상하 폭은 치형 절삭툴(T) 상하 폭 대비 10~50% 축소된 사이즈로 형성되며, 상기 지지롤러(740) 하단부 모서리지점(741)은 치형 절삭툴(T) 하단부 모서리지점(T1)과 수평선상에 일치된 상태로 치형 절삭툴(T)과 연계되어 하방향으로 이송되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(600)는, 상기 절삭툴(T)의 회전 반경과 피가공물(A)은 내경부(A1)가 일치되는 좌표를 영점으로 세팅하는 영점세팅과정과, 상기 피가공물(A)과 치형 절삭툴(T)을 동일한 회전방향으로 회전시키는 회전 동기화과정과, 상기 영점을 기준으로 절삭툴(T)을 피가공물(A) 외측 방향으로 소정의 거리만큼 절삭 이송시킨 상태로 절삭툴(T)을 하향 절삭 이송시켜 피가공물(A)은 내경부(A1)에 내치차를 절삭가공하는 내치차 절삭과정과, 상기 절삭툴(T)이 설정된 위치까지 하향 절삭 이송되면, 절삭툴(T)을 피가공물(A) 내측 방향으로 이송시킨 후, 상향 급속 이송시키는 급속 이송과정을 단계적으로 수행하도록 형성되고, 상기 내치차 절삭과정과 급속 이송과정을 교대로 반복 수행하여 피가공물(A)의 내경부(A1)에 내치차를 절삭가공하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내치차 절삭과정은 1회에서 N회에 걸쳐 반복 수행되고, 마지막 N회를 제외한 나머지 내치차 절삭과정에서 절삭툴(T)은 하향 절삭이송시 피가공물(A) 내측으로 볼록하게 돌출되는 포물선을 그리도록 절삭이동되어 포물선형 내치차를 형성하고, 마지막 N회 내치차 절삭과정에서 절삭툴(T)은 이전 내치차 절삭과정에서 절삭가공된 포물선형 내치차 시작부(G1)와 말단부(G2) 절삭 깊이 대비 얕은 깊이로 직선방향으로 하향 절삭이송되어 내치차 시작부(G1)와 말단부(G2)에 라운딩처리부(R)가 형성되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 수치제어에 의해 피가공물과 치형 절삭툴이 동일한 방향으로 회전되면서 내치차를 가공하도록 구조개선되어 절삭속도 및 가공 정밀도가 향상되고, 특히, 정밀 절삭가공으로 연마공정을 포함하는 후공정이 생략되어 생산성 향상을 도모하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 전체적으로 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 정면에서 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 측면에서 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 이용한 내치차 가공단계를 평면에서 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 이용한 내치차 가공단계를 측면에서 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치의 치형 절삭툴과 피가공물이 연계 구동되는 상태를 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치의 z축 이송암 유격 오차 보정구조를 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치의 절삭하중상쇄부를 나타내는 구성도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치의 내치차 절삭과정을 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자들에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 전체적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 정면에서 나타내는 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 측면에서 나타내는 구성도이다.
본 발명은 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치에 관련되며, 이는 수치제어에 의해 피가공물과 치형 절삭툴이 동일한 방향으로 회전되면서 내치차를 가공하도록 구조개선되어 절삭속도 및 가공 정밀도가 향상되고, 특히, 정밀 절삭가공으로 연마공정을 포함하는 후공정이 생략되어 생산성 향상을 도모할 수 있도록 회전척(100), 칼럼(200), z축 이송암(300), y축 이송암(400), 절삭헤드(500)를 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 회전척(100)은 베드(110)에 설치되어 서보모터(101)에 의해 회전되고, 피가공물(A)이 클램핑되도록 구비된다.
이때, 상기 회전척(100)을 구동하는 서보모터(101)와 스핀들(510)을 구동하는 서보모터(501)는 제어부(600)에 의해 구동 속도가 제어되고, 상기 제어부(600)는 피가공물(A) 내경부(A1)에 가공되는 내치차의 피치와 치형 절삭툴(T)의 피치가 일치되도록 연계 구동된다.
도 4에서, 상기 수치제어에 의해 피가공물(A)과 치형 절삭툴(T)이 동일한 방향으로 회전되면서 내치차를 가공하도록 구성됨에 따라 절삭속도 및 가공 정밀도가 향상되고, 이로 인해 연마공정을 포함하는 후공정이 생략되어 생산성 향상을 도모하는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 칼럼(200)은 상기 베드(110)상에 설치되어, x축 레일(210)을 타고 x축 방향으로 직선이송되도록 구비된다.
상기 칼럼(200)은 한 쌍의 x축 레일(210)을 타고 x축 방향으로 직선운동되도록 하부에 한 쌍의 x축 가이드블록(220)이 설치된다. 그리고 상기 x축 레일(210)과 대응하는 베드(110) 일측에 접점브라켓(230)이 구비되고, 상기 접점브라켓(230)과 x축 방향으로 일치하는 일직선 상에 전, 후방 리밋 스위치(240)(240')가 설치된다.
이에 상기 전방 리밋 스위치(240)는 칼럼(200)이 후방 한계 지점에 도달시 접점브라켓(230)에 접촉되어 칼럼(200)의 후방이송이 정지되고, 상기 후방 리밋 스위치(240')는 칼럼(200)이 전방 한계 지점에 도달시 접점브라켓(230)에 접촉되어 칼럼(200)의 전방이송이 정지되도록 구비되어, 작업자 오조작에 의한 충돌사고가 방지된다.
또한, 본 발명에 따른 z축 이송암(300)은 상기 칼럼(200) 상에 탑재되어, z축 레일(310)을 타고 z축 방향으로 직선이송되도록 구비된다.
도 7에서, 상기 z축 이송암(300)은 z축 레일(310) 타고 z축 방향으로 직선운동되도록 측면에 한 쌍의 z축 가이드블록(320)이 설치되고, 상기 z축 이송암(300)은 z축 서보모터(301)에 의해 회전하는 볼스크루(330)와 볼너트(340)에 의해 회전운동이 직선으로 전환되어 z축 방향 이송력이 전달된다.
그리고, 상기 볼너트(340)는 z축 이송암(300)에 설치되는 'ㄴ'형 레일브라켓(342)에 미끄럼운동가능하게 설치되어 조절나사(344)에 의해 z축 방향으로 미세 위치조절되도록 구비된다.
또, 상기 볼스크루(330)와 볼너트(340)는 한 쌍으로 구비되어 z축 서보모터(301)에 의해 연계작동되고, 어느 일측 볼너트(340)는 조절나사(344)에 의해 상방향으로 가압되고, 다른 일측 볼너트(340)는 조절나사(344)에 의해 하방향으로 가압되는 상호 역방향 가압 구조에 의해 볼스크루(330)와 볼너트(340) 나사결합에 의한 유격오차가 보정되도록 구비됨에 따라 치형 절삭툴(T)의 승하강 이송 정밀도가 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 y축 이송암(400)은 상기 z축 이송암(300)에 설치되어, y축 레일(410)을 타고 y축 방향으로 직선이송되도록 구비된다. y축 이송암(400)에는 y축 가이드블록이 설치되어 y축 레일(410)을 타고 직선이송되고, y축 레일(410)과 y축 가이드블록이 대응하는 위치에 접점브라켓과 전, 후방 리밋 스위치가 설치된다.
이에 상기 y축 이송암(400)이 전, 후방 한계 지점에 도달시 접점브라켓에 접촉되어 비상정지되도록 구비됨에 따라 작업자 오조작에 의한 충돌사고가 방지된다.
또한, 본 발명에 따른 절삭헤드(500)는 상기 y축 이송암(400)에 탑재되어, 치형 절삭툴(T)이 장착되면서 서보모터(501)에 의해 회전되는 스핀들(510)이 구비된다.
그리고, 상기 피가공물(A)은 링형태로 내경부(A1)가 형성되고, 상기 치형 절삭툴(T)은 피가공물(A) 내경부(A1)에 삽입되어 회전척(100)과 동일한 방향으로 회전되며 내치차를 가공하도록 구비된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 이용한 내치차 가공단계를 평면에서 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치를 이용한 내치차 가공단계를 측면에서 나타내는 구성도이다.
도 4 내지 도 5에서, 또한, 상기 제어부(600)는, 상기 절삭툴(T)의 회전 반경과 피가공물(A)은 내경부(A1)가 일치되는 좌표를 영점으로 세팅하는 영점세팅과정과, 상기 피가공물(A)과 치형 절삭툴(T)을 동일한 회전방향으로 회전시키는 회전 동기화과정과, 상기 영점을 기준으로 절삭툴(T)을 피가공물(A) 외측 방향으로 소정의 거리만큼 절삭 이송시킨 상태로 절삭툴(T)을 하향 절삭 이송시켜 피가공물(A)은 내경부(A1)에 내치차를 절삭가공하는 내치차 절삭과정과, 상기 절삭툴(T)이 설정된 위치까지 하향 절삭 이송되면, 절삭툴(T)을 피가공물(A) 내측 방향으로 이송시킨 후, 상향 급속 이송시키는 급속 이송과정을 단계적으로 수행하도록 형성되고, 상기 내치차 절삭과정과 급속 이송과정을 교대로 반복 수행하여 피가공물(A)의 내경부(A1)에 내치차를 절삭가공하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 내치차 절삭과정은 1회에서 N회에 걸쳐 반복 수행되고, 마지막 N회를 제외한 나머지 내치차 절삭과정에서 절삭툴(T)은 하향 절삭이송시 피가공물(A) 내측으로 볼록하게 돌출되는 포물선을 그리도록 절삭이동되어 포물선형 내치차를 형성하고, 마지막 N회 내치차 절삭과정에서 절삭툴(T)은 이전 내치차 절삭과정에서 절삭가공된 포물선형 내치차 시작부(G1)와 말단부(G2) 절삭 깊이 대비 얕은 깊이로 직선방향으로 하향 절삭이송되어 내치차 시작부(G1)와 말단부(G2)에 라운딩처리부(R)가 형성되도록 구비된다.
또한, 상기 스핀들(510)은 멀티 축(402)을 중심으로 선회되도록 구비되고, 상기 스핀들(510)은 멀티 축(402)을 중심으로 소정의 각도로 선회되어 기울어진 상태로 z축 이송암(300)의 z축 방향으로 직선운동에 의해 치형 절삭툴(T)이 피가공물(A) 내경부(A1)에 경사각으로 맞물려 헬리컬기어 형태의 내치차를 가공하도록 구비된다.
도 8에서, 상기 치형 절삭툴(T)이 맞물리는 피가공물(A) 내경부(A1)와 대응하는 피가공물(A) 외경부(A2)에 절삭하중상쇄부(700)가 구비된다.
상기 절삭하중상쇄부(700)는, 일단이 베드(110)에 설치되는 지지대(710)와, 지지대(710) 상에서 높낮이 조절되도록 설치되어 공압실린더(720)가 탑재되는 승강암(730)과, 공압실린더(720)에 연결되어 횡방향으로 이동되어 피가공물(A) 외경부(A2)를 가압하는 지지롤러(740)를 포함한다.
그리고, 상기 공압실린더(720)는 피가공물(A)의 내, 외경부(A1)(A2) 사이 두께를 고려하여 지지롤러(740)를 가압하는 압력이 조절된다.
이에 상기 치형 절삭툴(T)에 의해 피가공물(A) 내경부(A1)에 내치차가 가공되는 중에 지지롤러(740)가 피가공물(A) 외경부(A2)를 가압하여 피가공물(A) 외측방향으로 작용하는 절삭하중이 지지롤러(740)의 가압력에 의해 상쇄되도록 구비됨에 따라 피가공물(A)의 내, 외경부(A1)(A2) 사이 두께가 5mm 미만으로 얇더라도 피가공물(A)의 변형 및 손상없이 내치차가 정밀 가공된다.
도 9에서, 상기 절삭하중상쇄부(700)의 승강암(730)은 지지대(710)를 타고 승하강되면서 탄성체(750)에 의해 상방향으로 돌출력이 작용하도록 구비된다.
상기 지지롤러(740)는 피가공물(A) 외경부(A2) 상단에 접촉된 상태로 대기되며, 상기 승강암(730) 상부에 밀편(760)이 돌출되고, 밀편(760) 상단에 감지센서(770)가 구비된다.
이때, 상기 밀편(760)은 z축 이송암(300) 하향 이동에 의해 치형 절삭툴(T)이 피가공물(A) 내경부(A1)에 내치차 가공을 시작하는 시점에 절삭헤드(500)에 접지되도록 구비되어, 상기 절삭헤드(500)가 감지센서(770)에 접지되는 순간 공압실린더(720)가 작동되어 지지롤러(740)가 피가공물(A) 외경부(A2)를 가압된다.
이어서 상기 절삭헤드(500)의 하향 이동력에 의해 밀편(760)이 가압되어 승강암(730)이 하향 이동되면서 지지롤러(740)가 치형 절삭툴(T)과 대응하는 위치에서 치형 절삭툴(T)을 따라 하향 이동하며 피가공물(A) 외측방향으로 작용하는 절삭하중을 상쇄하도록 구비됨에 따라 피가공물(A)의 내, 외경부(A1)(A2) 사이 두께가 5mm 미만으로 얇고, 높이방향 장사이즈인 관체 형태로 구비되더라도 피가공물(A)의 변형 및 손상없이 내치차가 정밀 가공된다.
여기서, 상기 치형 절삭툴(T)은 하단부에서 상단부로 갈수록 지름이 축소되는 경사형으로 형성된다.
상기 지지롤러(740) 상하 폭은 치형 절삭툴(T) 상하 폭 대비 10~50% 축소된 사이즈로 형성되며, 상기 지지롤러(740) 하단부 모서리지점(741)은 치형 절삭툴(T) 하단부 모서리지점(T1)과 수평선상에 일치된 상태로 치형 절삭툴(T)과 연계되어 하방향으로 이송되도록 구비된다.
이에 상기 치형 절삭툴(T)에 의한 절삭가공 중에 피가공물(A) 외측방향으로 가해지는 절삭하중에 지지롤러(740)에 의해 상쇄되어, 피가공물(A)이 높이방향 장사이즈인 관체 형태로 구비되더라도 내치차가 가공 정밀도가 향상된다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
100: 회전척 200: 칼럼 300: z축 이송암
400: y축 이송암 500: 절삭헤드 600: 제어부
700: 절삭하중상쇄부

Claims (10)

  1. 베드(110)에 설치되어 서보모터(101)에 의해 회전되고, 피가공물(A)이 클램핑되도록 구비되는 회전척(100); 상기 베드(110)상에 설치되어, x축 레일(210)을 타고 x축 방향으로 직선이송되도록 구비되는 칼럼(200); 상기 칼럼(200)상에 탑재되어, z축 레일(310)을 타고 z축 방향으로 직선이송되도록 구비되는 z축 이송암(300); 상기 z축 이송암(300)에 설치되어, y축 레일(410)을 타고 y축 방향으로 직선이송되도록 구비되는 y축 이송암(400); 및 상기 y축 이송암(400)에 탑재되어, 치형 절삭툴(T)이 장착되면서 서보모터(501)에 의해 회전되는 스핀들(510)이 구비되는 절삭헤드(500);을 포함하고,
    상기 피가공물(A)은 링형태로 내경부(A1)가 형성되고, 상기 치형 절삭툴(T)은 피가공물(A) 내경부(A1)에 삽입되어 회전척(100)과 동일한 방향으로 회전되며 내치차를 가공하도록 구비되며,
    상기 치형 절삭툴(T)이 맞물리는 피가공물(A) 내경부(A1)와 대응하는 피가공물(A) 외경부(A2)에 절삭하중상쇄부(700)가 구비되고, 상기 절삭하중상쇄부(700)는, 일단이 베드(110)에 설치되는 지지대(710)와, 지지대(710) 상에서 높낮이 조절되도록 설치되어 공압실린더(720)가 탑재되는 승강암(730)과, 공압실린더(720)에 연결되어 횡방향으로 이동되어 피가공물(A) 외경부(A2)를 가압하는 지지롤러(740)를 포함하고,
    상기 공압실린더(720)는 피가공물(A)의 내, 외경부(A1)(A2) 사이 두께를 고려하여 지지롤러(740)를 가압하는 압력이 조절되며, 상기 치형 절삭툴(T)에 의해 피가공물(A) 내경부(A1)에 내치차가 가공되는 중에 지지롤러(740)가 피가공물(A) 외경부(A2)를 가압하여 피가공물(A) 외측방향으로 작용하는 절삭하중이 지지롤러(740)의 가압력에 의해 상쇄되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전척(100)을 구동하는 서보모터(101)와 스핀들(510)을 구동하는 서보모터(501)는 제어부(600)에 의해 구동 속도가 제어되고, 상기 제어부(600)는 피가공물(A) 내경부(A1)에 가공되는 내치차의 피치와 치형 절삭툴(T)의 피치가 일치되도록 연계 구동되는 것을 특징으로 하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 칼럼(200)은 한 쌍의 x축 레일(210)을 타고 x축 방향으로 직선운동되도록 하부에 한 쌍의 x축 가이드블록(220)이 설치되고, 상기 x축 레일(210)과 대응하는 베드(110) 일측에 접점브라켓(230)이 구비되며, 상기 접점브라켓(230)과 x축 방향으로 일치하는 일직선 상에 전, 후방 리밋 스위치(240)(240')가 설치되고, 상기 전방 리밋 스위치(240)는 칼럼(200)이 후방 한계 지점에 도달시 접점브라켓(230)에 접촉되어 칼럼(200)의 후방이송을 정지시키며, 상기 후방 리밋 스위치(240')는 칼럼(200)이 전방 한계 지점에 도달시 접점브라켓에 접촉되어 칼럼(200)의 전방이송을 정지시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 z축 이송암(300)은 z축 레일(310) 타고 z축 방향으로 직선운동되도록 측면에 한 쌍의 z축 가이드블록(320)이 설치되고, 상기 z축 이송암(300)은 z축 서보모터(301)에 의해 회전하는 볼스크루(330)와 볼너트(340)에 의해 회전운동이 직선으로 전환되어 z축 방향 이송력이 전달되며, 상기 볼너트(340)는 z축 이송암(300)에 설치되는 'ㄴ'형 레일브라켓(342)에 미끄럼운동가능하게 설치되어 조절나사(344)에 의해 z축 방향으로 미세 위치조절되도록 구비되며, 상기 볼스크루(330)와 볼너트(340)는 한 쌍으로 구비되어 z축 서보모터(301)에 의해 연계작동되고, 어느 일측 볼너트(340)는 조절나사(344)에 의해 상방향으로 가압되고, 다른 일측 볼너트(340)는 조절나사(344)에 의해 하방향으로 가압되는 상호 역방향 가압 구조에 의해 볼스크루(330)와 볼너트(340) 나사결합에 의한 유격오차가 보정되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스핀들(510)은 멀티 축(402)을 중심으로 선회되도록 구비되고, 상기 스핀들(510)은 멀티 축(402)을 중심으로 소정의 각도로 선회되어 기울어진 상태로 z축 이송암(300)의 z축 방향으로 직선운동에 의해 치형 절삭툴(T)이 피가공물(A) 내경부(A1)에 경사각으로 맞물려 헬리컬기어 형태의 내치차를 가공하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 절삭하중상쇄부(700)의 승강암(730)은 지지대(710)를 타고 승하강되면서 탄성체(750)에 의해 상방향으로 돌출력이 작용하도록 구비되고, 상기 지지롤러(740)는 피가공물(A) 외경부(A2) 상단에 접촉된 상태로 대기되며, 상기 승강암(730) 상부에 밀편(760)이 돌출되고, 밀편(760) 상단에 감지센서(770)가 구비되며, 상기 밀편(760)은 z축 이송암(300) 하향 이동에 의해 치형 절삭툴(T)이 피가공물(A) 내경부(A1)에 내치차 가공을 시작하는 시점에 절삭헤드(500)에 접지되도록 구비되어, 상기 절삭헤드(500)가 감지센서(770)에 접지되는 순간 공압실린더(720)가 작동되어 지지롤러(740)가 피가공물(A) 외경부(A2)를 가압하고, 이어서 절삭헤드(500)의 하향 이동력에 의해 밀편(760)이 가압되어 승강암(730)이 하향 이동되면서 지지롤러(740)가 치형 절삭툴(T)과 대응하는 위치에서 치형 절삭툴(T)을 따라 하향 이동하며 피가공물(A) 외측방향으로 작용하는 절삭하중을 상쇄하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 치형 절삭툴(T)은 하단부에서 상단부로 갈수록 지름이 축소되는 경사형으로 형성되고, 상기 지지롤러(740) 상하 폭은 치형 절삭툴(T) 상하 폭 대비 10~50% 축소된 사이즈로 형성되며, 상기 지지롤러(740) 하단부 모서리지점(741)은 치형 절삭툴(T) 하단부 모서리지점(T1)과 수평선상에 일치된 상태로 치형 절삭툴(T)과 연계되어 하방향으로 이송되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(600)는, 상기 절삭툴(T)의 회전 반경과 피가공물(A)은 내경부(A1)가 일치되는 좌표를 영점으로 세팅하는 영점세팅과정과, 상기 피가공물(A)과 치형 절삭툴(T)을 동일한 회전방향으로 회전시키는 회전 동기화과정과, 상기 영점을 기준으로 절삭툴(T)을 피가공물(A) 외측 방향으로 소정의 거리만큼 절삭 이송시킨 상태로 절삭툴(T)을 하향 절삭 이송시켜 피가공물(A)은 내경부(A1)에 내치차를 절삭가공하는 내치차 절삭과정과, 상기 절삭툴(T)이 설정된 위치까지 하향 절삭 이송되면, 절삭툴(T)을 피가공물(A) 내측 방향으로 이송시킨 후, 상향 급속 이송시키는 급속 이송과정을 단계적으로 수행하도록 형성되고, 상기 내치차 절삭과정과 급속 이송과정을 교대로 반복 수행하여 피가공물(A)의 내경부(A1)에 내치차를 절삭가공하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 내치차 절삭과정은 1회에서 N회에 걸쳐 반복 수행되고, 마지막 N회를 제외한 나머지 내치차 절삭과정에서 절삭툴(T)은 하향 절삭이송시 피가공물(A) 내측으로 볼록하게 돌출되는 포물선을 그리도록 절삭이동되어 포물선형 내치차를 형성하고, 마지막 N회 내치차 절삭과정에서 절삭툴(T)은 이전 내치차 절삭과정에서 절삭가공된 포물선형 내치차 시작부(G1)와 말단부(G2) 절삭 깊이 대비 얕은 깊이로 직선방향으로 하향 절삭이송되어 내치차 시작부(G1)와 말단부(G2)에 라운딩처리부(R)가 형성되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 수치제어를 이용한 정밀 내치차 가공장치.
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