KR102651823B1

KR102651823B1 - 고정밀 부품 가공용 자동선반 및 이를 이용한 고정밀 부품의 가공방법

Info

Publication number: KR102651823B1
Application number: KR1020240001992A
Authority: KR
Inventors: 최우각; 최호형; 정송균; 남재찬
Original assignee: (주)대성하이텍
Priority date: 2024-01-05
Filing date: 2024-01-05
Publication date: 2024-03-28

Abstract

본 발명은 고정밀 부품 가공용 자동선반 및 이를 이용한 고정밀 부품의 가공방법에 관한 것으로서, 메인 축(10)과, 서브 축(20)과, 상기 메인 축(10)과 서브 축(20) 사이에서 앞쪽에 구비되는 배면 공구대(40)와, 상기 메인 축(10)과 서브 축(20) 사이에서 뒷쪽에 구비되는 정면 공구대(30)를 포함하여 구성되는 자동선반에 있어서, 상기 메인 축(10)은, 메인 척(11)과 메인 스핀들(12)을 구비하고, 선반을 정면에서 보았을 때 좌우방향(Z방향)으로 이동이 가능하도록 구성되며, 상기 서브 축(10)은, 서브 척(11)과 서브 스핀들(22)을 구비하고, 좌우방향(Z방향) 및 전후방향(X방향)으로 이동이 가능하도록 구성되며, 상기 정면 공구대(30)는, 전후방향(Y방향) 및 상하방향(Y방향)으로 이동이 가능하도록 구성되고, 상기 배면 공구대(40)는, 상하방향(Y방향)으로 이동이 가능하도록 구성되며, 상기 정면 공구대(30)는, 수직으로 구비되는 베이스 부재(31)와, 상기 베이스 부재(31)의 하부에 구비되는 바이트 장착부(32)와, 상기 바이트 장착부(32)와 일정 거리 이격되어 수직으로 구비되는 이격부재(33)를 포함하여 구성되고, 상기 이격부재(33)에, 메인 척(11)으로부터 서브 척(21)으로 이동된 가공소재(W)의 중심을 정확히 정렬하기 위한 푸시 유닛(34)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

고정밀 부품 가공용 자동선반 및 이를 이용한 고정밀 부품의 가공방법{AUTOMATIC LATHE FOR MANUFACTURING HIGH PRECISION COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 고정밀 부품 가공용 자동선반 및 이를 이용한 고정밀 부품의 가공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가공소재를 메인 척에 고정한 상태에서 메인공구대에 장착된 외경가공 바이트에 의해 가공소재의 외면을 가공하고, 가공소재를 메인 척으로부터 서브 척으로 자동으로 이동시킨 다음, 정면 공구대에 구비된 푸시 유닛을 이용하여 가공소재를 서브 척의 중심에 정확히 정렬시킨 다음, 서브 축을 좌우방향 및 전후방향으로 이송시켜 배면 공구대에 장착된 내경 절삭공구에 의해 가공소재의 내면을 가공함으로써, 부품을 정밀하고 신속하게 가공할 수 있는 자동선반 및 이를 이용한 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로 선반(旋盤)은, 가공소재인 공작물을 주축에 고정하여 회전시키면서 바이트 등의 절삭공구로 가공소재를 절삭하는 공작기계를 말한다.

상기한 선반은, 주로 원형단면의 소재를 가공하는데 사용되고 있으며, 그 구조 및 용도에 따라 다양한 종류가 있다.

이중에서 자동선반은, 작업자가 수작업으로 가공을 하는 종래의 선반과 달리, 제어반에 입력된 프로그램에 의해 가공소재를 자동으로 가공한다.

상기한 자동선반은, 메인 축속도의 변환, 가공소재의 송출, 절삭공구의 이동 등의 동작이 정해진 프로그램에 의해 자동적으로 이루어진다. 이로써 나사, 핀, 볼트, 너트 등 소형부품의 대량 생산에 아주 적합하다.

상기 자동선반은 주축이 하나인 단축방식이 주로 사용되고 있지만, 서브 축을 구비한 선반도 있고, 4축, 6축, 8축을 구비한 선반도 있다.

도 1은 2축 방식의 자동선반의 일예를 나타낸 것으로서, 가공소재의 일단을 고정하여 회전시키는 주축(110)과, 상기 주축(110)의 연장선상에 위치하여 소재를 안내하는 가이드부시(120), 소재의 타단을 지지하는 서브 축(130)을 구비한다.

또한 자동선반은, 상기 가이드부시(120)의 하부에 형성되어 다양한 공구가 장착되는 터릿공구대(140)와, 상기 가이드부시(120)의 상부에 형성되어 드릴링, 밀링 가공을 하는 크로스공구대(150)와, 가공소재의 절단이나 나사가공을 하는 외경공구대(160)와, 상기 서브 축(130)의 상부에 형성되어 소재의 측면에 드릴링, 밀링 등의 가공을 하는 측방향 공구대(170)와, 프로그램에 의해 가공작업이 자동으로 이루어지도록하는 제어반(180)을 포함하여 구성된다.

그런데 종래의 자동선반은, 토글(Toggle) 방식에 의해 가공소재를 척킹(Chucking)하고 있다.

즉 종래의 자동선반은, 공압 또는 유압실린더와 연결된 비례아암과, 토글 유닛, 아이프, 척 슬리브, 스프링, 콜릿(Collet)의 연계동작에 의해 가공소재를 척킹하므로, 척킹력에 한계가 있다.

이로써 스테인레스 스틸과 같은 난삭재의 경우에는, 절삭가공시 가공소재가 밀리는 슬립현상이 발생하여 가공 정밀도가 저하된다는 단점이 있다.

또한 외경과 내경을 모두 가공할 필요가 있는 고정밀 부품의 경우에는, 내면가공 정밀도를 확보하기가 어렵다는 단점이 있다.

이로써 종래의 방식에 의해 가공정밀도를 확보하기 위해서는, 1차로 자동선반에서 황삭가공을 하고, 가공소재를 고정밀 NC 선반으로 옮겨 2차로 내경을 정삭가공한 다음, 3차로 외경 정삭가공을 하고 있다.

이로써 부품 가공 시간이 많이 소요되어 생산성이 저하된다는 문제점이 지적되고 있다.

한국 등록특허 제10-1779332호(2017. 09. 19. 공고) 한국 등록특허 제10-0748831호(2007. 08. 13. 공고)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단일의 장비에서 내경과 외경을 모두 가공해야 하는 고정밀 부품을 높은 정밀도로 가공할 수 있는 자동선반을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 가공소재를 고정밀도로 가공하기 위해 별도의 정밀 공작기계로 이동시킬 필요가 없도록 하여, 가공시간을 단축하고 생산성을 향상시키는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 자동선반에서 가공소재가 척에 견고하게 고정되도록 함으로써, 절삭가공시 소재의 밀림 현상이 발생하지 않도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 메인 척에서 외경 가공이 완료된 소재가 서브 척으로 자동으로 이동되도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소재를 서브 척으로 이동시켜 고정할 때, 소재가 서브 척의 센터에 정확히 고정될 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 내경 가공면의 조도를 높여 부품의 상품성을 향상시키는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 내면 가공이 완료된 후 칩을 용이하게 배출할 수 있도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동선반은, 테이블의 일측에 구비되어 가공소재의 일단을 고정하여 회전시키는 메인 축과, 상기 테이블의 타측에서 상기 메인 축과 대향되도록 구비되는 서브 축과, 상기 메인 축과 서브 축 사이에서 앞쪽에 구비되는 배면 공구대와, 상기 메인 축과 서브 축 사이에서 뒷쪽에 구비되는 정면 공구대를 포함하여 구성되는 자동선반에 있어서, 상기 메인 축은, 메인 척과 메인 스핀들을 구비하고, 선반을 정면에서 보았을 때 좌우방향으로 이동이 가능하도록 구성되며, 상기 서브 축은, 서브 척과 서브 스핀들을 구비하고, 좌우방향 및 전후방향으로 이동이 가능하도록 구성되며, 상기 정면 공구대는, 전후방향 및 상하방향으로 이동이 가능하도록 구성되고, 상기 배면 공구대는, 상하방향으로 이동이 가능하도록 구성되며, 상기 정면 공구대는, 수직으로 구비되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 하부에 구비되는 바이트 장착부와, 상기 바이트 장착부와 일정 거리 이격되어 수직으로 구비되는 이격부재를 포함하여 구성되고, 상기 이격부재에, 메인 척으로부터 서브 척으로 이동된 가공소재의 중심을 서브 척 중심에 정확히 정렬하기 위한 푸시 유닛이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 메인 척과 서브 척은, 각각 유압척으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 정면 공구대의 바이트 장착부에 외경가공 바이트가 장착되어, 메인 척에 고정된 가공소재의 외면을 황삭 가공하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 정면 공구대의 이격부재에 수평방향으로 장착되는 푸시 유닛은, 원통형상의 외부몸체와, 상기 외부몸체의 내부에 구비되어 일정거리 수평으로 이동하는 내부 이송부재와, 상기 내부 이송부재의 외면에 구비되는 코일 스프링과, 상기 외부몸체의 일단에 구비되어 내부 이송부재의 이동을 지지하는 지지링과, 상기 내부 이송부재에 조립되어 외부몸체의 외부로 노출되는 푸시 로드와, 상기 푸시 로드의 단부에 원판 형상으로 구비되어, 서브 척으로 이동된 가공소재에 의해 가압되도록 하는 푸시 헤드를 포함하는 것을 특징으로 한다,

또한 상기 정면 공구대의 이격부재에, 유압 홀더가 더 장착되는 것을 특징으로 한다,

또한 상기 배면 공구대에, 서브 척으로 이동된 가공소재의 내면을 가공하기 위한 내면 절삭공구가 구비되고, 상기 내면 절삭공구는 유압 홀더에 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 유압 홀더는, 공구의 런아웃 조정이 가능한 자동조심 타입으로서, 방사상으로 구비되는 센터 볼트 및 전면 조정볼트와, 측면 조정볼트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 유압 홀더는, 가공소재의 내면을 가공할 때, 내부 관통홀을 통해 공급된 고압의 냉각제가 유압 홀더에 장착된 공구를 통해 분사되도록 하는 구조인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 서브 축에, 고압 냉각제 공급장치와 에어 블로워가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 자동선반을 이용한 고정밀 부품 가공방법은, (a) 가공소재를 메인 척에 고정시키는 단계(S10), (b) 정면 공구대에 장착된 외경가공 바이트로 가공소재의 외경을 가공하는 단계(S20), (c) 외경가공이 완료된 가공소재를 메인 척에서 서브 척으로 이동시키는 단계(S30), (d) 가공소재가 장착된 서브 축을 정면 공구대를 향해 이동시키는 단계(S40), (e) 가공소재가 푸시 유닛에 의해 서브 축의 중심에 정렬되도록 하는 단계(S50), (f) 가공소재가 장착된 서브 축을 배면 공구대를 향해 이동시키는 단계(S60), (g) 배면 공구대에 장착된 내경 절삭공구로 가공소재의 내면을 가공하는 단계(S70)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S30 단계에서, 서브 척의 척킹 및 메인 척의 언척킹 동작에 의해 가공소재를 메인 척으로부터 서브 척으로 자동으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S50 단계에서, 서브 축에 장착된 가공소재의 단부가 푸시 유닛의 푸시 헤드를 밀어줌으로써, 푸시 유닛의 내부에 구비된 코일 스프링의 쿠션작용과 서브 척의 척킹 및 언척킹 동작에 의해, 가공소재가 서브 축의 중심에 정확히 정렬되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 S70 단계 이후, 서브 축에 구비된 고압 냉각제 공급장치와 에어 블로워에 의해 고압의 냉각제와 에어를 분사하여, 내면 가공시 발생한 칩을 제거하고 서브 척 부위를 청소하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 단일의 자동선반에서 내경과 외경을 모두 가공해야 하는 고정밀 부품을 높은 정밀도로 신속하게 가공할 수 있는 효과가 있다.

또한 고정밀 부품을 정밀하게 가공하기 위해, 고정밀 NC 선반을 별도로 구비하지 않아도 되는 효과가 있다.

또한 정밀도 향상을 위해 1차로 자동선반에서 황삭가공을 하고, 이를 고정밀 NC 선반으로 옮겨 내경 정삭가공을 할 필요가 없으므로, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 메인 척에서 외경 가공이 완료된 가공소재가 서브 척으로 자동으로 이동되므로, 작업시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한 메인 척과 서브 척을 강한 척킹력을 갖는 유압척으로 구성함으로써, 가공소재의 척킹력을 높여 절삭가공시 밀림현상이 발생하지 않도록 하는 효과가 있다,

또한 메인 공구대로 황삭가공한 가공소재를 서브 척으로 이동시켜 고정할 때, 푸시 유닛의 쿠션 작용 및 서브 척의 척킹/언척킹 동작에 의해, 가공소재가 서브 척의 중심을 찾아 정확히 고정되도록 하는 효과가 있다.

또한 외경 가공이 완료된 가공소재를 서브 축으로 이동시킨 후, 서브 척 자체를 이동시켜 내경을 가공하므로, 내경 표면의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 가공소재의 내경가공시 배면 공구대에 장착된 내경 절삭공구를 통해 냉각제가 분사되도록 함으로써, 가공표면의 조도를 높이고 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 가공소재의 내경가공 후, 서브 축의 서브 스핀들 내부를 통해 고압의 냉각제와 에어를 분사함으로써, 절삭가공시 발생한 칩이 용이하게 배출되도록 하는 효과가 있다.

도 1은, 종래기술에 따른 자동선반의 일예를 나타낸 사시도.
도 2는, 본 발명에 따른 자동선반의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은, 본 발명에 따른 자동선반의 사시도.
도 4는, 본 발명에 따른 자동선반의 평면도.
도 5는, 본 발명에 따른 자동선반의 정면도.
도 6은, 본 발명에 따른 자동선반의 우측면도.
도 7은, 본 발명에 따른 자동선반 정면 공구대 일부를 나타낸 도면.
도 8은, 본 발명에 따른 자동선반 정면 공구대에 장착되는 푸시 유닛을 나타낸 도면.
도 9는, 도 8의 사시도.
도 10은, 본 발명에 따른 자동선반 정면 공구대의 바이트 장착부를 나타낸 도면.
도 11은, 본 발명에 따른 자동선반 정면 공구대의 이격부재를 나타낸 도면.
도 12는, 본 발명에 따른 자동선반 배면 공구대의 사시도.
도 13은, 본 발명에 따른 자동선반 배면 공구대의 측면도 및 단면도.
도 14는, 본 발명에 따른 유압 홀더를 나타낸 도면.
도 15는, 본 발명에 따른 자동선반 배면 공구대를 나타낸 도면.
도 16은, 본 발명에 따른 자동선반의 배면 공구대 및 서브 축을 나타낸 도면.
도 17은, 본 발명에 따른 자동선반을 이용한 가공방법을 나타낸 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 명세서에서 좌우방향(Z 방향)이라 함은 선반을 정면에서 보았을 때 가로방향을 의미하고, 전후방향(X 방향)이라 함은 세로방향을 의미하며, 상하방향(Y 방향)이라함은 수직방향을 의미한다.

먼저 본 발명에 따른 자동선반은, 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이, 테이블의 일측에 구비되어 가공소재(W)의 일단을 고정하여 회전시키는 메인 축(10)과, 상기 테이블의 타측에서 상기 메인 축(10)과 대향되도록 구비되는 서브 축(20)과, 상기 메인 축(10)과 서브 축(20) 사이에서 앞쪽에 구비되는 배면 공구대(40)와, 상기 메인 축(10)과 서브 축(20) 사이에서 뒷쪽에 구비되는 정면 공구대(30)를 포함하여 구성되는 자동선반에 있어서, 상기 메인 축(10)은, 메인 척(11)과 메인 스핀들(12)을 구비하고, 선반을 정면에서 보았을 때 좌우방향(Z1 방향)으로 이동이 가능하도록 구성되고, 상기 서브 축(10)은, 서브 척(11)과 서브 스핀들(22)을 구비하고, 좌우방향(Z2 방향) 및 전후방향(X2 방향)으로 이동이 가능하도록 구성된다.

또한 상기 정면 공구대(30)는, 전후방향(X1 방향) 및 상하방향(Y1 방향)으로 이동이 가능하도록 구성되고, 상기 배면 공구대(40)는, 상하방향(Y2 방향)으로 이동이 가능하도록 구성된다.

상기 정면 공구대(30)는, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 수직으로 구비되는 베이스 부재(31)와, 상기 베이스 부재(31)의 하부에 구비되는 바이트 장착부(32)와, 상기 바이트 장착부(32)와 일정 거리 이격되어 수직으로 구비되는 이격부재(33)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 이격부재(33)에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 메인 척(11)으로부터 서브 척(21)으로 이동된 가공소재(W)의 중심을 서브 척(21) 중심에 정확히 정렬하기 위한 푸시 유닛(34)이 구비된다.

여기서 상기 푸시 유닛(34)은, 정면 공구대(30)의 이격부재(33)에 수평방향으로 장착되며, 도 8 및 9에 도시된 바와 같이, 원통형상의 외부몸체(34a)와, 상기 외부몸체(34a)의 내부에 구비되어 일정거리 수평으로 이동하는 내부 이송부재(34b)와, 상기 내부 이송부재(34b)의 외면에 구비되는 코일 스프링(34e)과, 상기 외부몸체(34a)의 일단에 구비되어 내부 이송부재(34b)의 이동을 지지하는 지지링(34f)과, 상기 내부 이송부재(34b)에 조립되어 외부몸체(34a)의 외부로 노출되는 푸시 로드(34c)와, 상기 푸시 로드(34c)의 단부에 원판 형상으로 구비되어, 서브 척(21)으로 이동된 가공소재(W)에 의해 가압되도록 하는 푸시 헤드(34d)를 포함하여 구성된다.

상기한 푸시 유닛(34)의 구조에 의해, 가공소재(W)의 단부를 상기 푸시 헤드(34d)에 접촉시킨 후, 좌측방향으로 가압하면 상기 푸시 로드(34c) 및 내부 이송부재(34b)가 왼쪽방향으로 이동하게 된다.

이 과정에서 코일 스프링(34e)의 탄성력에 의한 쿠션 작용 및 가공소재(W)를 고정하고 있는 서브 척(21)의 척킹(Chucking) 및 언척킹(Unchucking) 동작에 의해, 가공소재(W)의 중심축이 서브 척(21)의 중심에 정확히 정렬될 수 있다.
즉 가공소재(W)를 푸시 헤드(34d)에 밀착시켜 밀어주면서, 서브 척(21)의 척킹 동작(죠오가 가공소재를 고정시키는 동작)과 언척킹 동작(죠오가 가공소재의 고정을 해제하는 동작)을 반복하면, 가공소재(W)의 중심축이 서브 척(21)에서 자리를 잡아가면서 서브 척(21)의 중심축과 정확하게 정렬된다.

그리고 상기 메인 척(11)과 서브 척(21)은, 강한 척킹력을 갖는 유압척으로 구성된다.

이로써 가공소재의 가공시 밀림 현상을 방지할 수 있고, 부품을 고정밀도로 가공할 수가 있다.

그리고 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 정면 공구대(30)의 바이트 장착부(33)에 외경가공 바이트가 장착된다.

이로써 메인 척(11)에 고정된 가공소재(W)의 외면을 황삭 가공할 수 있다.

또한 상기 정면 공구대(30)의 이격부재(33)에, 도 7에 도시된 바와 같이, 유압 홀더(42)가 더 장착될 수도 있다.

이 경우, 상기 유압 홀더(42)에 내경 절삭공구를 장착하여 메인 척(21)에 고정된 가공소재(W)의 내면을 황삭 가공할 수 있다.

그리고 상기 배면 공구대(40)에는, 도 12 및 13에 도시된 바와 같이, 서브 척(21)으로 이동된 가공소재(W)의 내면을 가공하기 위한 내경 절삭공구(41)가 구비되고, 상기 내경 절삭공구(41)는 유압 홀더(42)에 장착된다.

여기서 상기 유압 홀더(42)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 공구의 런아웃(Runout) 조정이 가능한 자동조심 타입으로서, 방사상으로 구비되는 센터 볼트(42b) 및 전면 조정볼트(42c)와, 측면 조정볼트(42d)를 포함하여 구성된다.

상기 유압 홀더를 사용할 때에는, 먼저 공구를 홀더에 삽입하고 클램핑한 다음, 공구의 런아웃을 체크한다.

이어서 4개의 센터 볼트(42b)를 조정하여 공구를 고정시키고, 전면 조정볼트(42c)와 측면 조정볼트(42d)를 이용하여 공구의 런아웃을 미세하게 조정한다.

상기한 구조의 유압 홀더에 의해, 부품의 가공 정밀도를 향상시킬 수가 있다.

그리고 상기 유압 홀더(42)는, 가공소재(W)의 내면을 가공할 때, 내부 관통홀을 통해 공급된 고압의 냉각제가 유압 홀더(42)에 장착된 공구를 통해 분사되도록 하는 구조인 것이 바람직하다.

또한 상기 서브 축(20)에, 고압 냉각제 공급장치와 에어 블로워가 더 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 자동선반을 이용한 고정밀 부품의 가공방법은, 도 17에 도시된 바와 같이, (a) 가공소재(W)를 메인 척(11)에 고정시키는 단계(S10), (b) 정면 공구대(30)에 장착된 외경가공 바이트로 가공소재(W)의 외경을 황삭 가공하는 단계(S20), (c) 외경가공이 완료된 가공소재(W)를 메인 척(11)에서 서브 척(21)으로 이동시키는 단계(S30), (d) 가공소재(W)가 장착된 서브 축(20)을 정면 공구대(30)를 향해 이동시키는 단계(S40), (e) 가공소재(W)가 푸시 유닛(34)에 의해 서브 축(20)의 중심에 정렬되도록 하는 단계(S50), (f) 가공소재(W)가 장착된 서브 축(20)을 배면 공구대(40)를 향해 이동시키는 단계(S60), (g) 배면 공구대(40)에 장착된 내경 절삭공구(41)로 가공소재(W)의 내면을 정삭 가공하는 단계(S70)를 포함하여 구성된다.

또한 상기 S30 단계에서, 서브 척(21)의 척킹 및 메인 척(11)의 언척킹 동작에 의해, 가공소재(W)를 메인 척(11)으로부터 서브 척(21)으로 자동으로 이동시킨다.
또한 상기 S40 단계에서, 서브 척(21)에 고정된 가공소재(W)의 중심축을 서브 척(21)의 중심축과 정확히 일치시키기 위해, 서브 척(21)을 정면 공구대(30)에 장착된 푸시 유닛(34)을 향해 이동시킨다.
그리고 가공소재(W)의 단부를 푸시 유닛(34)의 푸시 헤드(34d)에 밀착시킨다.

또한 상기 S50 단계에서, 서브 축(20)에 장착된 가공소재(W)의 단부가 푸시 유닛(34)의 푸시 헤드(34d)를 밀어줌으로써, 푸시 유닛(34)의 내부에 구비된 코일 스프링(34e)의 쿠션작용과 서브 척의 척킹 및 언척킹 동작에 의해, 가공소재(W)를 서브 축(20)의 중심에 정확히 정렬시킬 수 있다.

또한 상기 S70 단계 이후, 서브 축(20)에 구비된 고압 냉각제 공급장치와 에어 블로워에 의해 고압의 냉각제와 에어를 분사하여, 내면 가공시 발생한 칩을 제거하는 동시에 서브 척(20) 부위를 청소한다.

통상적인 자동선반은, 가공소재를 척에 고정할 때 링크를 이용한 토글(Toggle) 방식을 사용하고 있다.

이에 따라 가공소재의 가공시 밀림 현상이 발생하기 쉬워 정밀 부품을 가공하는 데 한계가 있다. 특히 내면 조도 Ra 0.1 이내의 고정밀 부품은 가공하기가 곤란하다.

이로써 내면 조도 Ra 0.1 이내의 고정밀 부품을 가공할 때에는, 통상의 자동선반에서 1차로 황삭가공을 하고, 가공소재를 고정밀 NC 선반으로 이동시켜 2차로 내경 정삭가공 및 3차로 외경 정삭가공을 하여야 한다.

이에 비해 본 발명은, 메인 척(11)과 서브 척(21)을 강력한 척킹력을 갖는 유압 척으로 구성함으로써, 가공소재(W)의 척킹작업 및 가공시 밀림 현상이나 슬립 현상이 발생하지 않도록 할 수 있다.

또한 본 발명은, 메인 척(11)에 고정된 가공소재(W)를 정면 공구대(30)에 장착된 바이트에 의해 1차로 황삭가공을 하고, 가공소재(W)를 서브 척(21)으로 자동으로 이동시킨다.

그리고 서브 척(21)에 고정된 가공소재(W)를 배면 공구대(40)의 내경 절삭공구(41)측을 향해 이동시켜 2차로 내경 정삭가공을 하고, 3차로 외경 정삭가공을 한다.

이 과정에서, 가공소재(W)를 메인 척(11)으로부터 서브 척(21)으로 이동시킨 다음에는, 가공소재(W)의 단부를 정면 공구대(30)에 구비된 푸시 유닛(34)에 접촉시킨 상태에서 일정 거리 밀어준다.

이로써 푸시 유닛(34)의 내부에 구비된 코일 스프링(34e)의 쿠션작용 및 서브 척(21)의 척킹/언척킹 동작에 의해, 가공소재(W)가 서브 척(21)의 중심에 정확히 일치되도록 할 수 있다.

또한 가공소재(W)를 서브 척(21)에 정확히 정렬시킨 후에는, 서브 척(21) 자체를 배면 공구대(40)의 내경 절삭공구(41)를 향해 이동시켜 내경을 정삭 가공한다.

이 때 내경 절삭공구(41)가 런아웃 조정이 가능한 자동조심 타입의 유압 홀더(42)에 장착됨으로써, 가공소재(W)의 내경을 높은 정밀도로 가공할 수가 있다.

이로써 자동선반에서 내면 조도 Ra 0.1 이내, 진직도 및 동심도 2/1000 이내의 고정밀 부품을 가공할 수가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명의 범위는 상기한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

10: 메인(Main)축 11: 메인 척(Main Chuck)
12: 메인 스핀들(Main Spindle) 20: 서브(Sub)축
21: 서브 척(Sub Chuck) 22: 서브 스핀들(Sub Spindle)
30: 정면 공구대 31: 베이스 부재
32: 바이트(Bite) 33: 이격부재
34: 푸시 유닛(Push Unit) 34a: 외부몸체
34b: 내부 이송부재 34c: 푸시 로드(Push Rod)
34d: 푸시 헤드(Push Head) 34e: 코일 스프링(Coil Spring)
34f: 지지링(Ring) 40: 배면 공구대
41: 내경 절삭공구 42: 유압 홀더(Holder)
42b: 센터 볼트(Center Bolt) 42c: 전면 조정볼트
42d: 측면 조정볼트
W: 가공소재

Claims

테이블의 일측에 구비되어 가공소재(W)의 일단을 고정하여 회전시키는 메인 축(10)과, 상기 테이블의 타측에서 상기 메인 축(10)과 대향되도록 구비되는 서브 축(20)과, 상기 메인 축(10)과 서브 축(20) 사이에서 앞쪽에 구비되는 배면 공구대(40)와, 상기 메인 축(10)과 서브 축(20) 사이에서 뒷쪽에 구비되는 정면 공구대(30)를 포함하여 구성되는 자동선반에 있어서,
상기 메인 축(10)은, 메인 척(11)과 메인 스핀들(12)을 구비하고, 선반을 정면에서 보았을 때 좌우방향(Z1 방향)으로 이동이 가능하도록 구성되며,
상기 서브 축(10)은, 서브 척(11)과 서브 스핀들(22)을 구비하고, 좌우방향(Z2 방향) 및 전후방향(X2 방향)으로 이동이 가능하도록 구성되며,
상기 정면 공구대(30)는, 전후방향(X1 방향) 및 상하방향(Y1 방향)으로 이동이 가능하도록 구성되고,
상기 배면 공구대(40)는, 상하방향(Y2 방향)으로 이동이 가능하도록 구성되며,
상기 정면 공구대(30)는,
수직으로 구비되는 베이스 부재(31)와,
상기 베이스 부재(31)의 하부에 구비되는 바이트 장착부(32)와,
상기 바이트 장착부(32)와 일정 거리 이격되어 수직으로 구비되는 이격부재(33)를 포함하여 구성되고,
상기 이격부재(33)에, 메인 척(11)으로부터 서브 척(21)으로 이동된 가공소재(W)의 중심을 정확히 정렬하기 위한 푸시 유닛(34)이 구비되는 것을 특징으로 하는 고정밀 부품 가공용 자동선반.
제 1 항에 있어서,
상기 메인 척(11)과 서브 척(21)은, 각각 유압척으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고정밀 부품 가공용 자동선반.
제 1 항에 있어서,
상기 정면 공구대(30)의 바이트 장착부(33)에 외경가공 바이트가 장착되어, 메인 척(11)에 고정된 가공소재(W)의 외면을 황삭 가공하는 것을 특징으로 하는 고정밀 부품 가공용 자동선반.
제 1 항에 있어서,
상기 정면 공구대(30)의 이격부재(33)에 수평방향으로 장착되는 푸시 유닛(34)은,
원통형상의 외부몸체(34a)와,
상기 외부몸체(34a)의 내부에 구비되어 일정거리 수평으로 이동하는 내부 이송부재(34b)와,
상기 내부 이송부재(34b)의 외면에 구비되는 코일 스프링(34e)과,
상기 외부몸체(34a)의 일단에 구비되어 내부 이송부재(34b)의 이동을 지지하는 지지링(34f)과,
상기 내부 이송부재(34b)에 조립되어 외부몸체(34a)의 외부로 노출되는 푸시 로드(34c)와,
상기 푸시 로드(34c)의 단부에 원판 형상으로 구비되어, 서브 척(21)으로 이동된 가공소재(W)에 의해 가압되도록 하는 푸시 헤드(34d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 부품 가공용 자동선반.
제 1 항에 있어서,
상기 정면 공구대(30)의 이격부재(33)에, 유압 홀더(42)가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 고정밀 부품 가공용 자동선반.
제 1 항에 있어서,
상기 배면 공구대(40)에, 서브 척(21)으로 이동된 가공소재(W)의 내면을 정삭 가공하기 위한 내면 절삭공구(41)가 구비되고,
상기 내면 절삭공구(41)는 유압 홀더(42)에 장착되는 것을 특징으로 하는 고정밀 부품 가공용 자동선반.
제 6 항에 있어서,
상기 유압 홀더(42)는,
공구의 런아웃 조정이 가능한 자동조심 타입으로서, 방사상으로 구비되는 센터 볼트(42b) 및 전면 조정볼트(42c)와, 측면 조정볼트(42d)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고정밀 부품 가공용 자동선반.
제 7 항에 있어서,
상기 유압 홀더(42)는,
가공소재(W)의 내면을 가공할 때, 내부 관통홀을 통해 공급된 고압의 냉각제가 유압 홀더(42)에 장착된 공구를 통해 분사되도록 하는 구조인 것을 특징으로 하는 고정밀 부품 가공용 자동선반.
제 1 항에 있어서,
상기 서브 축(20)에, 고압 냉각제 공급장치와 에어 블로워가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고정밀 부품 가공용 자동선반.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 자동선반을 이용하여 고정밀 부품을 가공하는 방법에 있어서,
(a) 가공소재(W)를 메인 척(11)에 고정시키는 단계(S10),
(b) 정면 공구대(30)에 장착된 외경가공 바이트로 가공소재(W)의 외경을 가공하는 단계(S20),
(c) 외경가공이 완료된 가공소재(W)를 메인 척(11)에서 서브 척(21)으로 이동시키는 단계(S30),
(d) 가공소재(W)가 장착된 서브 축(20)을 정면 공구대(30)를 향해 이동시키는 단계(S40),
(e) 가공소재(W)가 푸시 유닛(34)에 의해 서브 축(20)의 중심에 정렬되도록 하는 단계(S50),
(f) 가공소재(W)가 장착된 서브 축(20)을 배면 공구대(40)를 향해 이동시키는 단계(S60),
(g) 배면 공구대(40)에 장착된 내경 절삭공구(41)로 가공소재(W)의 내면을 가공하는 단계(S70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동선반을 이용한 고정밀 부품의 가공방법.
제 10 항에 있어서,
상기 S30 단계에서,
서브 척(21)의 척킹 및 메인 척(11)의 언척킹 동작에 의해, 가공소재(W)를 메인 척(11)으로부터 서브 척(21)으로 자동으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 자동선반을 이용한 고정밀 부품의 가공방법.
제 10 항에 있어서,
상기 S50 단계에서,
서브 축(20)에 장착된 가공소재(W)의 단부가 푸시 유닛(34)의 푸시 헤드(34d)를 밀어줌으로써, 푸시 유닛(34)의 내부에 구비된 코일 스프링(34e)의 쿠션작용과 서브 척의 척킹 및 언척킹 동작에 의해, 가공소재(W)의 중심이 서브 축(20)의 중심에 정확히 정렬되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동선반을 이용한 고정밀 부품의 가공방법.
제 10 항에 있어서,
상기 S70 단계 이후,
서브 축(20)에 구비된 고압 냉각제 공급장치와 에어 블로워에 의해 고압의 냉각제와 에어를 분사하여, 내면 가공시 발생한 칩을 제거하고 서브 척(20) 부위를 청소하는 것을 특징으로 하는 자동선반을 이용한 고정밀 부품의 가공방법.