KR20010072267A - 경가공용 절삭장치를 갖는 연마기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 연마기 베드, 피드 슬라이드와 취부형 테이블 악세사리를 구비한 연마테이블을 가지고 하드 터닝을 위하여 제공된 절삭공구홀더(6)를 갖는 연마기를 제공한다. 또한 연마기에서의 공작물 가공방법이 제공된다. 이 방법에서 하드 터닝이 연마기의 공작물(1)에서 수행된다.
Description
축이나 플랜지와 같은 부품의 통상적인 CNC 제어연마를 위한 연마기는 이미 잘 알려져 있다. 또한 가공센타에서 공작물이 가공되고 공구고정장치에 연마스핀들이 착설되며 이러한 연마스핀들을 이용하여 비틀림없이 실링 링 시이트를 가공할 수 있도록 하는 통상의 CNC 제어형 선반도 잘 알려져 있다. 일반적으로 이들 실링 링 시이트는 황삭선반가공된 다음 요구된 표면품질조건을 고려하여 외측부에서 한번만 더 연마된다. 이를 위하여 요구된 연마유니트는 보조연마취부구조물로서설계된다. 이러한 보조연마취부구조물은 이러한 특정공정에서만 가공센타에서 작동될 수 있도록 한다. 일반적으로 이는 정밀하게 한정되고 사전에 결정된 공작물이 가공될 수 있도록 하는 공작기계의 특수한 설계를 필요로 한다.
본 발명은 경가공(hard machining)용 절삭장치를 갖는 연마기에 관한 것으로, 특히 적어도 하나의 연마기 베드, 피드 슬라이드와 취부형 테이블 악세사리를 갖는 연마테이블을 갖는 연마기와, 연마기에서의 공작물가공 방법에 관한 것이다.
도 1 은 공구홀더와 하드 터닝용 공구를 갖는 연마기의 구성을 보인 평면도.
도 2 는 하드 터닝용 공구터릿을 갖는 도 1 과 유사한 평면도.
도 3 은 공구고정판의 정면도.
도 4 는 수평으로 회전될 수 있는 공구터릿을 갖는 연마기 구성의 평면도.
도 5 는 연마스핀들 유니트와 하드 터닝용 공구터릿을 갖는 도 4 와 유사한 평면도.
도 6은 각각 하나의 터릿헤드를 갖는 두개의 대향된 스핀들 헤드의 구성을 보인 평면도.
도 7 은 연마스핀들과 하드 터닝용 터릿헤드를 갖는 도 6 과 유사한 평면도.
도 8 은 제 1 및 제 2 공구터릿을 갖는 하드 터닝기의 평면도.
본 발명의 목적은 매우 융통성 있게 사용될 수 있고 종래의 연마기에 비하여 생산성이 증가될 수 있도록 하는 연마기를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라서 청구항 제 1 항의 특징부분을 갖는 연마기와, 청구항 제 19 항의 특징부분을 갖는 방법이 제안된다. 부수적인 특징부분은 절삭공구홀더와 절삭공구고정판에 관한 것이다.
본 발명에 따라서, 이미 연마용으로 설계되고 그 강성도, 온도변화특성 및 진동특성 등이 이미 정밀하게 최적화된 베드를 갖는 연마기가 사용된다. 연마기는 적어도 하나의 베드, 피드 슬라이드 및 취부형 테이블 악세사리를 구비한 연마테이블을 갖는다. 또한, 하드 터닝(hard turning)을 위한 절삭공구홀더가 제공된다. 따라서 한번의 셋업으로 공작물을 완전히 마무리 연마하는 것이 가능하다. 이에 반하여,절삭공구홀더는 선반가공공구 또는 다른 절삭공구가 사용될 수 있도록 하고 연마전, 연마중 또는 연마후 공작물이 가공될 수 있도록 한다. 이는 비록 연마 그 자체가 중요한 기능이지만 연마기의 이용범위를 확장시켜 준다. 따라서, 연마기는 편리하게 취부형 테이블 악세사리로서 스테디 레스트(steady rests) 등과 같은 장치를 갖는다.
일 구성에 따라서, 연마기는 절삭공구홀더가 분리가능하게 고정되는 스핀들 헤드를 갖는다. 이는 연마기의 기존 구성부품이 부가적인 기능을 수행하기 위하여 사용될 수 있으므로 융통성을 증가시킨다. 예를 들어, 스핀들 헤드는 연마휠 또는 절삭공구를 설치하기 위한 캐리어로서 사용될 수 있다. 스핀들 헤드는 회전될 수 있도록 개발되었다. 따라서, 각각의 경우 상이한 공구가 공작물의 요구된 결합위치로 이동될 수 있다. 아울러, 이는 스핀들 헤드의 제어형 회전장치가 여러 공구를 위한 제어장치와 함께 사용될 수 있도록 한다.
연마기는 절삭공구홀더가 연마스핀들에 부가하여 배열된다. 상이한 공구의 사용을 위한 리셋팅 시간이 소요되지 않는다. 따라서, 공작물은 연속작동으로 연마되고 선반가공될 수 있다. 절삭공구홀더는 편의상 공구터릿이다. 이는 유용한 다수의 상이한 공구를 가짐으로서 적당히 프로그램된 작동수순중에 공구의 정지와 공구의 교환으로인한 작동의 중단이 일어나지 아니한다.
연마기의 개선점은 절삭공구홀더가 교환형 절삭공구고정판으로서 설계된 점이다. 이는 공구의 이용과 공구의 교환을 단순화한다.
연마기의 다른 구성에 있어서, 이 연마기는 연마휠 또는 절삭공구고정판이 부착될 수 있는 홀더를 구비한 연마스핀들을 갖는다. 특히, 절삭공구고정판은 연마스핀들에 방사상으로 배치될 수 있도록 고정될 수 있다. 따라서, 홀더는 방사상 근접배치형으로 배열된다.
연마작동 자체에 부가하여, 연마기는 하드-턴닝 작동중 이에 대한 요구에 부합할 수 있어야 한다. 고품질의 가공이 가능한 반면에 동시에 연마기의 기존구성요소를 이용할 수 있는 구성으로 연마스핀들은 전자적으로 배향되는 스핀들 스톱에 의한 변위측정시스템을 통하여 방사상으로 배치될 수 있는 공구 터릿으로서 설계된다. 그 결과로서 얻는 정밀성은 연마와 선반가공에 이용될 수 있다.
더욱이, 신속한 공구교환과 이에 따른 생산시간의 단축을 위하여, 연마기는 방사상 인덱스형 절삭공구고정판에 취부되는 절삭공구를 갖는 것이 유리한 것으로 입증되었다.
또한 연마기가 연마스핀들 또는 공구터릿을 위한 취부하우징을 가짐으로서 정밀성을 얻고 가공시간을 단축시킬 수 있으며, 이와 같은 경우에 있어서 취부하우징은 피드 슬라이드상에서 수평으로 회전될 수 있다. 이는 연마스핀들 또는 공구터릿의 운동에 대하여 피드 슬라이드의 제어가 이용될 수 있도록 하는 동시에 취부하우징에 의하여 연마스핀들 또는 공구터릿의 신속한 교환이 이루어질 수 있도록 한다.
절삭공구홀더를 위한 독립적으로 이동가능한 두개의 피드 슬라이드가 연마기의 프레임에서 X1/X2/Z1/Z2 방향으로 착설되어 있어 연마기는 더욱 융통성을 갖게된다. 이는 다양한 공구의 위치에서 동시에 회전이 이루어질 수 있도록 한다. 또한 두 피드 슬라이드가 서로 대향되게 배열되어 있는 경우 두 피드 슬라이드중 하나가 절삭공구를 공작물에 결합시킬 수 있도록 하는 반면에 다른 피드 슬라이드는 공구교환 등을 위하여 정비될 수 있도록 한다. 각각의 경우에 두개의 독립적으로 이동가능한 피드 슬라이드에 상이한 공구가 실리는 경우 예를 들어 연마휠과 절삭공구가 이용되는 것이 유리하다.
가공시간을 단축시키기 위하여 연마기는 절삭공구홀더의 외부 또는 내부절삭을 위한 공구를 수용하는 기능을 제공한다. 따라서, 다른 연마공구의 해제와 재고정이 요구되지 않는다.
연마기로서의 기본기능을 고려하여, 이러한 연마기는 통상적인 구성을 갖는다. 부가적인 가공가능성을 제공하기 위하여 연마기는 각 가공에 적용되는 안내커버 또는 칩제거장치를 갖는 것이 좋다. 특히, 안내커버 또는 칩제거장치는 연마기로부터 분리되고 다른 용도를 위하여 연마기에 고정될 수 있다. 또한 개별부품으로서는 연마기에 적용되는 절삭공구고정판과 절삭공구홀더가 있다. 절삭공구를 위한 절삭공구고정판은 연결부를 갖는다. 이 연결부는 연마기에 연결하는데 이용된다. 마찬가지로 절삭공구를 위한 절삭공구홀더도 연마기에 취부하기 위한 연결부를 갖는다.
절삭공구홀더를 갖는 연마기는 상이한 연마 및 절삭기능의 모듈러 구성이 가능하며 그 요소는 적당한 방법으로 하드 터닝을 위하여 이용될 수 있는 연마기의경우 개조를 허용한다. 이를 위하여, 적당한 절삭공구홀더, 절삭공구고정판, 공구 터릿 또는 상기 언급된 구성요소 이외의 것이 기존의 연마기에 개조용 셋트로서 부가적으로 제공될 수 있다.
절삭공구 또는 절삭공구를 수용하기 위한 공구터릿을 고정하는 적어도 하나의 홀더가 베드상에 착설되어 연마기 구성의 잇점이 하드 터닝용으로 이용될 수 있도록 한다. 특히, X - 축선의 피드 슬라이드의 이용을 통하여 여러 잇점을 얻을 수 있고 공구홀더 또는 절삭공구를 위한 터릿 헤드를 수용하기 위하여 피드 슬라이드가 연마용으로 사용될 수 있다. 이러한 연마기를 위한 다른 잇점은 연마기가 가이드와 Z - 축선을 따라 구동되는 드라이브를 구비한 연마테이블을 갖도록 설계되는 것으로부터 얻을 수 있다.
공작기계는 절삭공구홀더가 상업적으로 입수가능한 연마기에 착설되고 칩의 유동을 위하여 요구되는 안내커버와 칩제거장치가 부착되는 한 연마기로서 편리하게 구성된다. 따라서, 이는 하드 터닝용으로서 설계된 절삭공구홀더 또는 공구터릿이 연마휠 어댑터를 갖는 연마스핀들 대신에 착설될 수 있도록 한다. 또한 해당 연마휠 어댑터를 갖는 적당한 구성의 연마스핀들이 사용되어 연마휠 대신에 절삭공구의 공구홀더가 부착될 수 있다. 공구홀더는 연마휠과 동일한 방법으로 연마스핀들에 착설될 수 있도록 구성될 수 있다. 절삭공구를 위한 절삭공구고정판은 이러한 연마스핀들에 방사상으로 고정되고 전자적으로 배향되는 스핀들 스톱에 의하여 변위측정수단을 통하여 방사상으로 배치된다.
더욱이, 연마기에서의 공작물 가공방법이 제안되는 바, 이 방법에서는 연마기에서 공작물에 하드 터닝이 수행된다. 연마 대신에 또는 연마에 부가하여 이 방법은 특히 부가적인 가공, 예를 들어 연마전, 연마중 또는 연마후의 부가적인 가공과 같은 다른 가공공정이 수행될 수 있도록 한다. 또한, 이 방법은 공작물에서 수행될 수 있는 연마와 절삭을 위하여 제공된다. 가공시간을 단축시키기 위하여 공작물은 연마로부터 절삭 또는 그 반대의 가공모드 변화중 셋업상태로 남겨진다. 다른 기계에 다시 고정할 필요는 없다. 절삭공구는 연마스핀들의 제어에 의하여 이동되는 것이 좋다. 따라서, 부가적인 제어의 도움을 필요로 하지 않는다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 하드 터닝용의 연마기 구성을 평면도로 보인 것이다. 이 연마기 구성은 본 발명을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 것이다. 베드는 연마기와 같이 동일하게 구성되었다. 베드(7A)의 전면영역에서, 주축대(2)가 CNC 축선 Z 의 방향으로 이동가능한 연마테이블(도시하지 않았음)에 착설되고, 이 주축대(2)는 모터구동형 작업스핀들(화살표 3 참조)에서 공작물(1)을 고정하고 구동시킬 수 있도록 하는 척(2A)을 수용한다. 공작물(1)은 타측단부에서 공작물의 로딩 및 언로딩을 위하여 유압으로 이동가능한(화살표 4B 참조) 심압대축(4A)에 고정된 축센타에 의하여 지지된다. 주축대(2)의 작업스핀들, 척(2A), 심압대축(4A) 및 공작물(1)의 중심축선이 공통의 중심축선(1A)을 이룬다. 공작물 중심축선(1A)과 Z - 축선의 횡방향에 대하여 직각으로 이동가능하게 되어있고 공구를 회전시키기 위한 공구홀더(6)가 착설되는 피드 슬라이드(5)가 베드의 배면영역에 배치된다. 피드 슬라이드(5)는 CNC 축선에 의하여 이동된다(화살표 X 참조). CBN 또는 PCD 인덱스 인써트로서 구성된 회전공구(8)는 개략적으로 도시하였다.
도 2 는 도 1 과 같은 연마기의 구성을 보이고 있으나 이 경우 터릿헤드(9)가 피드 슬라이드(5)상에 공구홀더로서 착설되어 있다. 터릿헤드는 기계적으로 또는 CNC 축선에 의하여 이동가능하게 공구고정판(11)을 수용한다. CBN 또는 PCD 인덱스 인써트(12)가 공구고정판(11)에 고정될 수 있다. 터릿 헤드(9)와 공구고정판(11)은 공통중심축선(13)을 중심으로 하여 방사상으로 이동할 수 있다. 특히 인덱스 운동형태의 운동은 화살표(10)의 방향으로 이루어진다.
도 3 은 공작물(1)을 단면으로 보이고 도 2 의 화살표 V 의 방향에서 본 공구터릿(9)과 공구고정판(11)의 정면을 보인 것이다. 피드 슬라이드(5)의 피드방향은 화살표 X 로 표시하였다. 공구고정판(11)은 여러 가지 공구와 인덱스 인써트(12) 를 수용할 수 있게 되어 있다. 인덱스 인써트(12)(12 A)의 수는 자유롭게 선택할 수 있으며, 이 경우에서는 8 개의 인덱스 인써트가 도시되어 있다. 공구고정판(11)은 터릿 헤드(9), 좋기로는 CNC 축선에 의하여 중심축선(13)을 중심으로 하여 방사상으로 인덱스될 수 있다(화살표 21 참조). 공구고정판(11)은 고정플랜지(22)의 도움으로 스크류에 의하여 터릿 헤드(9)에 견고히 고정된다. 여기에서는 통상적인 신속교환시스템이 사용될 수 있다. 좋기로는 공구가 고정되는, 예를 들어 유동없이 고정되고 공구터릿과 같은 센터링장 치에 의하여 분리가능하게 고정될 수 있어 리셋팅을 위하여 교환할 수 있는 공구고정판을 갖는 신속교환시스템이 사용된다. 센터링장치는 공구고정판의 중심을 맞추기 위하여 저널과 센터링 링사이에 배치되는 3 점 베어링을 가지며, 공구고정판을 고정하기 위하여 고정플랜지가 제공된다. 센터링장치는 통공의 영역에 등간격을 둔 3 개의 돌기를 갖는 센터링 링을 가지며, 이들 돌기는 구동축으로 연결되고 통공을 통하여 연 장되는 저널의 외주연에 형성된 등간격을 둔 환상의 쐐기와 분리가능 하게 결합된다.
또한 도 3 은 공구에 결합되는 공작물(1)을 보이고 있다. 회전절삭가공을 위하여 각 공구가 공작물에 접근하여 결합된다. 따라서, 도 3 에서 보인 바와 같이, 공구(12)는 순간적으로 결합될 수 있다. 공구고정판(11)의 방사상 인덱싱에 의하여 공구(12 A), 예를 들어 사전에 선택된 다른 공구가 공작물에 결합될 수 있다.
도 4 는 두개의 공구터릿(14)(15)을 갖는 기계의 평면을 보인 것이다. 도 4 에서, 공구고정판(16)을 수용하는 공구터릿(14)은 가공위치에 놓여 있다. 피드 슬라이드(5)상에서 공구터릿 취부하우징(20)을 수평으로 회전시킴으로서 공구터릿(15)은 가공위치에 놓일 수 있으며 공구터릿(15)의 중심축선이 공작물의 종축선(1A)에 평행하게 놓일 수 있다. 그리고 공구터릿(14)이 우측으로 회전하여 두 공구터릿(1)(15)중의 하나가 사전에 결정된 방법으로 작업위치에 놓일 수 있다.
도 5 는 다른 실시형태를 보인 것으로, 연마스핀들(18)이 연마휠(19)을 수용하며 연마와 절삭가공이 연마기에서 수행될 수 있다. 연마는 금강사 또는 CBN 연마휠에 의하여 이루어질 수 있다.
도 6 은 절삭가공구조를 갖는 다른 실시형태의 연마기를 보인 것으로, 두개의 공구터릿이 CNC 축선을 따라 이동할 수 있도록 X1/Z1/X2/Z2 축선상에서 이들의 단면이 서로 대향하도록 배열되어 있다. 이와 같이 함으로서 인덱스 인써트에 의하여 생산시간중에 가공을 병행할 수 있으며, 인덱스 인써트는 양측 터릿헤드의 공구고정판에 수용된다.
도 7 은 두 가공단의 하나가 연마유니트로서 구성된 동일 구성을 보인 것이다.
도 8 에서, 하드 터닝기는 제 1 의 공구터릿(24)과 공통평면에서 화살표 B 방향으로 수평중심축선을 중심으로 하여 회전될 수 있게 배열된 제 2 의 공구터릿(25)의 형태인 두 유니트를 갖는다. 이들 공구터릿(24)(25)은 공통의 피드 슬라이드(26)상에 착설되고 60°이상 180°이하의 각도를 이룬다. 이와 같이, 제 1 공구(27)와 제 2공구(28)는 주축대(2)와 심압대(29)사이에 고정된 공작물(1)이 가공될 때 교대로 사용될 수 있다.
그러나, 이 기계는 하나의 유니트가 절삭용 공구터릿으로 구성되고 다른 유니트가 연마스핀들유니트로서 구성되게 구성되어 제 1 유니트로 절삭이 이루어지고 제 2 유니트로 연마가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
특히, 외부절삭은 도면의 설명으로부터 추론될 수 있을 것이다. 그러나, 공작물의 형태에 따라서, 상기 공작물의 내부를 잘삭가공하는 것이 가능하다. 연마기의 적용과 공구홀더의 적용이 가능하다. 예를 들어, 통공이 가공되는 공작물은 심압대에 지지됨이 없이, 즉 척고정기구를 통하여 척에만 고정된다. 이러한 형태의 연마기는 하나의 구성으로서 공작물이 연삭되고 절삭되거나 보링가공될 수 있다. 이와 같이 통상적인 형태의 연마기가 보다 다양하고 다능하게 사용될 수 있다.
Claims (22)
- 베드, 연마스핀들(18), 피드 슬라이드(5) 및 취부형 테이블 악세사리가 구비된 연마테이블을 갖는 연마기에 있어서, 하드 턴닝을 위한 둘 이상의 절삭공구를 수용하는 절삭공구홀더(6)가 제공되고, 공구홀더(6)가 연마스핀들(18)에 방사상으로 배치고정될 수 있는 교환형의 절삭공구고정판(11)을 가짐을 특징으로 하는 연마기.
- 제 1 항에 있어서, 절삭공구홀더(6)가 스핀들헤드에 분리가능하게 고정됨을 특징으로 하는 연마기.
- 제 2 항에 있어서, 스핀들헤드가 회전될 수 있음을 특징으로 하는 연마기.
- 제 1 항에 있어서, 절삭공구홀더(6)가 연마스핀들(18)에 부가하여 배치됨을 특징으로 하는 연마기.
- 제 1 항 - 제 4 항의 어느 한 항에 있어서, 절삭공구홀더(6)가 공구터릿(14, 15)임을 특징으로 하는 연마기.
- 제 1 항 - 제 5 항의 어느 한 항에 있어서, 절삭공구홀더(6)가 교환형의 절삭공구고정판(11)임을 특징으로 하는 연마기.
- 제 1 항 - 제 6 항의 어느 한 항에 있어서, 연마스핀들(18)이 연마휠(19) 또는 절삭공구고정판(11)이 부착될 수 있는 홀더를 가짐을 특징으로 하는 연마기.
- 제 7 항에 있어서, 절삭공구고정판(11)이 연마스핀들(18)상에 방사상으로 배치될 수 있도록 고정됨을 특징으로 하는 연마기.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 연마스핀들(18)이 공구터릿(14, 15)과 같이 전자적으로 배향되는 스핀들 스톱에 의하여 변위측정기구를 통해 방사상으로 배치될 수 있음을 특징으로 하는 연마기.
- 제 5 항에 있어서, 절삭공구가 방사상으로 인덱스가능한 절삭공구고정판(11)에 착설됨을 특징으로 하는 연마기.
- 제 4 항에 있어서, 연마스핀들(18) 또는 공구터릿(14, 15)을 위한 취부하우칭이 피드 슬라이드(5)상에서 수평으로 회전될 수 있음을 특징으로 하는 연마기.
- 상기항중의 어느 한 항에 있어서, 절삭공구홀더(6)를 위한 두개의 독립적으로 이동가능한 피드 슬라이드(5)가 연마기의 연마기프레임상에서 X1/X2/Z1/Z2 방향으로 착설됨을 특징으로 하는 연마기.
- 상기항중의 어느 한 항에 있어서, 절삭공구홀더(6)가 외부 또는 내부절삭용 공구를 수용함을 특징으로 하는 연마기.
- 상기항중의 어느 한 항에 있어서, 각 가공작업에 적용될 수 있도록 안내커버 또는 칩제거장치를 가짐을 특징으로 하는 연마기.
- 상기항중의 어느 한 항에 있어서, 두개의 공구터릿(24, 25)이 공통의 피드 슬라이드(26)에 고정되고 이들의 공구(27, 28)가 각각의 작업위치에 놓일 수 있도록 공통의 X - 축선을 중심으로 하여 회전될 수 있음을 특징으로 하는 연마기.
- 상기항중의 어느 한 항에 있어서, 공구터릿과 연마유니트가 공통의 단일 피드 슬라이드에 고정되고 공구터릿의 공구 또는 연마유니트의 연마장치가 작업위치에 놓일 수 있도록 공통의 X - 축선을 중심으로 하여 회전될 수 있음을 특징으로 하는 연마기.
- 연결부를 갖는 절삭공구용의 절삭공구고정판(11)에 있어서, 연결부가 청구항 제 1 항 - 제 16 항에 따른 연마기에 연결할 수 있도록 적용됨을 특징으로 하는 절삭공구용 절삭공구고정판.
- 연결부를 갖는 절삭공구용의 절삭공구고정판(6)에 있어서, 연결부가 청구항 제 1 항 - 제 16 항에 따른 연마기에 취부할 수 있도록 적용됨을 특징으로 하는 절삭공구용 절삭공구고정판.
- 연마기에서 공작물(1)을 가공하는 방법에 있어서, 이 방법에서 하드 터닝이 연마기의 공작물(1)에서 수행됨을 특징으로 하는 연마기에서의 공작물가공방법.
- 연마기에서 공작물(1)을 가공하는 방법에 있어서, 이 방법에서 연마와 절삭이 공작물(1)에서 수행됨을 특징으로 하는 연마기에서의 공작물가공방법.
- 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 공작물(1)이 연마공정으로부터 절삭공정으로 또는 그 반대로 가공모드의 변경중에 셋업상태에 있음을 특징으로 하는 방법.
- 제 19 항, 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 절삭공구(8)가 연마스핀들(18)의 제어에 의하여 이동됨을 특징으로 하는 방법.
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