KR20060054101A

KR20060054101A - 공구위치결정장치 및 가공부재

Info

Publication number: KR20060054101A
Application number: KR1020050098412A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 하시모토; 가츠히로 나가사와; 신타로 다카하시
Original assignee: 히다치 비아 메카닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2006-05-22
Also published as: JP2006116639A; CN1762652A; US20060082076A1; US7507058B2; TW200624217A; CN100455406C; TWI342814B; KR101187119B1; JP4840897B2

Abstract

본 발명은 구조가 간단하고, 또한, 러닝비용을 줄일 수 있는 공구위치결정장치 및 가공부재를 제공하는 것으로, 링(30)에 엔드밀(8)의 섕크(8a)에 걸어 맞추는 구멍(30a)에 덧붙여서, 한쪽의 단부가 장치의 상면(30u)에, 다른 쪽이 장치의 하면에 연통하는 홈(32)을 축방향에 장치를 관통하여 설치한다. 이 경우, 상면(30u)에 개구하고, 구멍(30a)에 연통하는 오목부(31)를 설치하면 더욱더 효과를 높일 수 있다. 홈(32)에 대신하여 예를 들면 작은지름의 구멍으로 해도 똑같은 효과를 얻을 수 있다.

공구위치결정장치, 링, 엔드밀, 스핀들, 오목부, 콜릿척, 공동부, 섕크

Description

공구위치결정장치 및 가공부재{TOOL POSITIONING DEVICE AND MACHINING TOOL}

도 1은 본 발명에 관련되는 링을 나타내는 도면이고, (a)는 평면도, (b)는 정면단면도이다.

도 2는 본 발명을 적용한 경우의 가공결과를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 변형예에 의한 링을 나타내는 도면이고, (a)는 평면도, (b)는 정면단면도이다.

도 4는 본 발명을 적용할 수 있는 프린트기판가공기의 주요부 정면도이다.

도 5는 콜릿척부를 나타내는 도면이고, (a)는 정면단면도, (b)는 A화살표 방향에서 본 도면이다.

도 6은 공구홀딩장치의 정면단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6: 스핀들 7: 콜릿척

7s: 슬릿 8: 엔드밀(공구)

8a: 섕크 8t: 날부

22: 홀더 30, 30': 링(공구위치결정장치)

30a: 구멍 30d: 하면

30p: 외측면 30u: 상면

31: 오목부 32: 홈(공동부)

33: 구멍(공동부)

본 발명은 중심부에 공구에 끼워 맞추는 구멍을 구비하고, 공구에 장착되어 공구의 선단을 위치 결정하도록 한 중공 통상의 공구위치결정장치 및 그것을 이용한 가공부재에 관한 것이다.

도 4는 종래의 프린트기판가공기의 주요부 정면도, 도 5는 콜릿척부의 구성을 나타내는 도면이고, (a)는 정면단면도, (b)는 (a)의 A화살표 방향에서 본 도면, 도 6은 공구홀딩장치의 정면단면도이다.

도 4에 있어서, X테이블(1)은 지면에 수직인 X방향으로 이동 자유롭다. X테이블(1) 위에는 공구홀딩장치(20)와 프린트기판(15)이 재치되어 있다. Y테이블(2)은 도면의 좌우 Y방향으로 이동 자유롭다. Z테이블(3)은 Y테이블(2)에 홀딩되고, 엔코더를 구비한 모터(4) 및 볼 나사(5)에 의해 Y테이블(2)에 대해서 도면의 상하 Z방향으로 이동 자유롭다. 스핀들(6)은 Z테이블(3)에 지지되고, 콜릿척(7)을 통하여 공구(여기에서는 엔드밀(8))를 회전 자유롭게 홀딩하고 있다. NC장치(9)는 모터(4)를 회전 제어하고, 콜릿척(7)의 선단(7a)을 정밀도 좋게 위치 결정한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 콜릿척(7)의 중심부에는 구멍(7b)이 형성되어 있고, 선단부에는 폭이 0. 5㎜ 정도의 슬릿(7s)이 설치되어 있다. 이하 슬릿(7s)이 설치된 부분을 클로(claw)부(7d)라고 한다(또한, 동일도면 (a)에는 클로부(7d)만이 나타나 있다). 클로부(7d)의 중간부에는 홈(7m)이 설치되어 있다. 홈(7m)에는 탄성체로 형성된 패드(10)가 배치되어 있다. 패드(10) 단체의 두께는 슬릿(7s)의 폭보다도 두껍고, 도시의 상태에서는 클로부(7d)를 슬릿(7s)이 넓어지는 방향으로 탄성 지지하고 있다.

클로부(7d)의 바깥둘레는 스핀들(6)에 형성된 테이퍼면(6f)과 같은 각도의 테이퍼면(7f)에 형성되어 있다. 도시를 생략하는 수단에 의해 콜릿척(7)을 도면의 아래쪽으로 이동시켜서 테이퍼면(7f)을 테이퍼면(6f)으로부터 이간시키면, 콜릿척(7) 그 자체의 탄성 및 패드(10)에 의해 클로부(7d)가 열리고, 구멍(7b)의 지름이 엔드밀(8)의 섕크(8a)보다도 큰 지름으로 된다. 또 도시를 생략하는 수단에 의해 콜릿척(7)을 도면의 위쪽으로 이동시켜서 테이퍼면(7f)이 테이퍼면(6f)에 맞닿은 상태에서 더욱더 위쪽으로 탄성 지지하면, 클로부(7d)는 슬릿(7s)이 축소하는 방향으로 탄성 지지되어 섕크(8a)를 마찰력에 의해 강고하게 홀딩한다.

압력푸트(11)는 1쌍의 실린더(12)를 통하여 Z테이블(3)에 지지되고, 실린더(12)에 의해 도면의 아래쪽으로 탄성 지지되어 있다. 압력푸트(11)의 하면에는 고리형상의 브러시(13)가 배치되어 있다. 또한, 도시의 경우, 압력푸트(11)는 상승단에 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 공구홀딩장치(20)의 베이스(21)는 홀더(22)를 상하방향 이동 자유롭게 지지하고 있다. 스프링(23)은 홀더(22)를 위쪽으로 탄성 지지하고 있다. 홀더(22)의 중심부에는 공구인 엔드밀(8)의 섕크(8, 날부(8t)의 바깥지름이 섕크(8a)의 바깥지름보다도 큰 지름의 경우는 날부(8t))의 바깥지름보다도 큰 지름의 구멍(22a)이 설치되어 있다. 또, 홀더(22)는 상면(22u)이 X테이블(1)의 표면으로부터 미리 정하는 높이가 되도록 구성되어 있다.

링(30)은, 예를 들면 연질의 합성수지로 형성되어 있고, 중심부에 설치된 구멍(30a)의 구멍지름은 섕크(8a)의 바깥지름보다도 약간 작게 형성되어 있다. 이 결과, 구멍(30a)에 섕크(8a)가 삽입된 링(30)은 탄성에 의해 엔드밀(8)과 일체가 된다. 즉, 링(30)은 엔드밀(8)의 공구위치결정장치이다. 링(30)이 장착된 엔드밀(가공부재, 8)은 링(30)을 통하여 홀더(22)에 지지된다. 또한, 링(30)의 바깥지름은 7∼8㎜, 높이(h)는 4∼8㎜ 정도이고, 섕크(8a)의 바깥지름은 3㎜ 정도이다.

다음으로, 종래의 프린트기판가공기의 동작을 설명한다.

처음으로, 스핀들(6)에 엔드밀(8)을 홀딩시키는 순서에 대해서 설명한다. 또한, 엔드밀(8)은 링(30)이 삽입된 상태에서 홀더(22)에 지지되어 있다. 또, 링(30)은 하면(30d)의 엔드밀(8)의 선단(8p)까지의 거리가 거리 k가 되도록 하여 엔드밀(8)에 고정되어 있다. 따라서 링(30)의 상하방향 높이(h)가 정해져 있으므로 링(30)의 상면(30u)으로부터 엔드밀(8)의 선단(8p)까지의 거리가 정해진다.

X테이블(1)과 Y테이블(2)을 이동시키고, 콜릿척(7, 즉, 스핀들(6))의 축심을 구멍(22a)의 축선에 일치시킨 후, 콜릿척(7)을 열은 상태에서 Z테이블(3)을 하강시키며, 스프링(23)에 저항하여 콜릿척(7)의 선단(7a)을 도 6의 이점쇄선의 위치 N에 위치 결정한다. 이 상태에서 콜릿척(7)을 닫으면, 엔드밀(8)은 콜릿척선단(7a)과 링상면(30u)이 접촉한 상태로 홀딩된다.

다음으로, 프린트기판(15)에 홈을 가공하는 순서에 대해서 설명한다.

엔드밀(8)의 축심을 가공하려고 하는 홈의 중심에 위치 결정한 후, 스핀들(6)의 중심부에 공기를 공급하면서 Z테이블(3)을 하강시키고, 엔드밀선단(8p)을 미리 정해진 깊이까지 프린트기판(15)에 절삭시킨다. 이하 가공프로그램에 따라서 X테이블(1)과 Y테이블(2)을 이동시킨다. 스핀들의 중심부에 공급된 공기는 콜릿척(7)의 슬릿(7s)으로부터 유출하여 칩이 슬릿(7s)에 침입하는 것을 방지한다.

이와 같이, 링(30)을 이용하면 엔드밀선단(8p)의 위치를 정밀도 좋게 관리할 수 있으므로 가공시, 절삭깊이를 필요 최소한의 값으로 할 수 있어 가공능률을 향상시킬 수 있다. 또, 엔드밀(8)의 절삭부족이 발생하는 일도 없다. 또한, 가공중에 선단(8p)의 위치를 확인할 필요도 없다.

그런데 가공시에 있어서의 공구의 온도상승을 억제하도록 하면, 공구의 수명을 길게 할 수 있다. 공구의 수명이 길어지면, 가공능률을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 러닝비용을 줄일 수 있다.

그래서 섕크부의 후단으로부터 선단의 절삭날부의 절삭면을 향하여 축선과 평행하게 직선상으로 오목형상의 쿨런트공급부를 설치하고, 엔드밀 선단의 절삭날부의 절삭면에 쿨런트를 직접 닿게 하는 것(특허문헌 1)이나, 축방향에 폭을 정의할 수 있는 정도의 직사각형 위에 독립한 복수의 절삭날을 축방향의 간격이 절삭날보다도 넓어지도록 하여 축방향에 나선상으로 배치한 것(특허문헌 2)이 있다. 또 압축공기의 분출구를 공구의 근처에 배치한 것(특허문헌 3)이 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허 제2894924호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특개2002-337016호 공보

[특허문헌 3] 일본국 특개평9-117815호 공보

그러나 특허문헌 1과 특허문헌 2의 기술은 어느 것이나 섕크부에 홈을 설치하기 때문에 표준공구에 대해서 단가가 고가가 된다. 또 특허문헌 3은 구조가 복잡하게 되기 때문에 보수점검이 귀찮다.

본 발명의 목적은 상기한 과제를 해결하며, 구조가 간단하고, 또한 러닝비용을 줄일 수 있는 공구위치결정장치 및 가공부재를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 공구(8)의 선단을 위치 결정하는 중공 통상의 공구위치결정장치에 있어서, 상기 장치의 중심부를 축선방향(0-0)에 관통하는 상기 공구장착용의 구멍(30a)과, 상기 축선방향에 직교하는 평면인 상면(30u)과, 상기 축선방향에 직교하는 평면인 하면(30d)과, 상기 상면의 바깥가장자리와 상기 하면의 바깥가장자리를 연결하는 외측면(30p)과, 상기 상면과 상기 하면에 연통하는 상기 축선방향(0-0)의 공동부(32)를 구비하여 이루어진다.

이 경우, 상기 구멍(30a)에 연통하여 상기 상면(30u)측에 개구하는 오목부(31)를 구비하고, 상기 공동부(32, 33)의 한쪽의 단부를 상기 오목부(31)를 통하여 상기 상면에 연통시킬 수 있다.

또, 상기 공동부(32)와 상기 구멍(30a)을 상기 축선방향의 전역에 걸쳐서 연통시킬 수 있다.

또, 상기 공동부를 상기 장치(30)의 외측면(30p)에 설치한 홈으로 해도 좋고, 또, 통상의 구멍(33)으로 해도 좋다.

그리고 본 발명의 한 형태는 섕크부(8a)와 날부(8t)를 갖는 공구(8)의 상기 섕크부(8a)에 상기 공구위치결정장치(30, 30')를 착탈 자유롭게 고착한 가공부재에 있다.

또한, 상기 괄호 내의 부호는 도면과 대조하기 위한 것인데, 이에 따라 청구항의 기재에 하등의 영향을 미치는 것은 아니다.

이하 본 발명을 도시의 실시형태에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관련되는 링의 구조도이고, (a)는 평면도, (b)는 정면단면도이다. 또한, 도 4 내지 도 6과 같은 것 또는 동일기능의 것은 동일한 부호를 붙여서 중복되는 설명을 생략한다.

본 발명에 관련되는 링(공구위치결정장치, 30)은 상기 장치의 중심부를 축선방향(0-0)에 관통하는 상기 공구장착용의 구멍(30a)과, 상기 축선방향에 직교하는 평면인 상면(30u)과, 상기 축선방향에 직교하는 평면인 하면(30d)과, 상기 상면의 바깥가장자리와 상기 하면의 바깥가장자리를 연결하는 외측면(30p)을 구비한다. 그리고 해당 링(30)의 상면(30u)에 개구하여 구멍(30a)에 연통하는 오목부(31)와, 구멍(30a)의 축선방향의 전체길이에 걸쳐서 구멍(30a)에 연통하고, 해당 구멍(30a)의 축선과 평행한 4개의 홈(공동부, 32)이 설치되어 있다. 홈(32)의 상단은 오목부(31)를 통해서 상면(30u)에, 또한 하단은 하면(30d)에 연통하여 링의 축방향에 관통하고 있다. 그리고 본 발명에 관련되는 링(30)을 사용하는 경우는 오목부(31)가 콜릿척(7)측이 되도록 하여 엔드밀(공구, 8)에 장착한다.

이상의 구성이기 때문에 스핀들(6)의 축심부에 공급되어 콜릿척(7)으로부터 분출한 공기의 일부는 오목부(31)에 들어가고, 홈(32)을 통과해서 링(30)의 하면(30d)으로부터 분출한다. 이때 공기는 섕크(8a)를 따라서 흐르므로 엔드밀(8)은 전열에 의해 냉각된다. 또, 링(30)으로부터 분출한 공기의 일부는 날부(8t)를 냉각한다.

이 결과, 스핀들의 축심부에 공급하는, 즉 척(7)에 흘리는 공기의 유량을 종래와 똑같이 해도 엔드밀(8)은 효과적으로 냉각된다.

도 2는 본 발명에 관련되는 링을 적용한 경우의 공구의 가공결과를 나타내는 도면이고, 횡축은 절삭속도, 종축은 절삭거리이다. 또, 비교를 위해 종래의 링을 이용한 경우의 결과도 나타내고 있다.

또한, 시험조건은 이하와 같다.

(1) 엔드밀(8) 날부의 바깥지름: 1㎜

(2) 스핀들의 회전수: 5만회전/분, 6만회전/분, 8만회전/분

(3) 스핀들의 중심부에 공급한 공기의 유량: 50ℓ/분

(4) 워크: 1㎜의 유리에폭시수지기판(유리함유량 20중량％)의 3장 겹침

또한, 홈(32)으로서는 홈 수를 4, 폭(w)을 1. 5㎜, 또 지름 위에 위치하는 홈(32)의 양단의 길이(l)는 5㎜이다. 또 구멍(30a)의 지름은 3. 0㎜, 섕크(8a)의 지름은 3. 175㎜이다.

동일도면으로부터 명백한 바와 같이, 어느 것의 회전수 및 절삭속도에 있어서도 본 발명 경우의 절삭거리는 종래 절삭거리의 8∼10배로 할 수 있는 것을 알았다.

즉 본 발명에 따르면, 절삭속도를 빠르게 할 수 있으므로 가공능률을 향상시킬 수 있다. 또 절삭거리를 길게 할 수 있으므로 절삭거리가 동일한 경우에는 공구의 교환횟수를 줄일 수 있다. 따라서 가공능률을 더욱더 향상시킬 수 있다.

또, 표준의 공구를 사용할 수 있으므로 러닝비용을 줄일 수 있다.

또한, 링(30)은 반복 사용할 수 있으므로 러닝비용을 줄일 수 있다.

상기 실시형태에서는 오목부(31)를 설치했으므로 콜릿척(7)의 슬릿(7s)과 홈(32)의 위치맞춤을 할 필요가 없어 엔드밀(8)을 콜릿척(7)에 장착하는 작업 및 엔드밀(8)을 홀더(22)에 홀딩시키는 작업이 용이하다.

또한, 이 실시형태에서는 홈을 4개로 했는데, 적어도 1개 설치하면 좋다. 또, 홈(32)의 형상을 직선상으로 하는 것에 대신하여 나선상으로 해도 좋다.

또, 오목부(31)를 설치하지 않아도 좋다.

도 3은 본 발명의 변형예를 나타내는 링(30')의 구조도이고, (a)는 평면도, (b)는 정면단면도이다.

동일도면에 나타내는 바와 같이, 홈(32)에 대신하는 구멍(공동부, 33)을 설치한 경우도 상기의 경우와 똑같이 절삭거리를 길게 할 수 있으므로 가공능률을 향상시킬 수 있다.

또한, 직선상 또는 나선상의 홈(32)을 링(30)의 외측면(30p)에 설치할 수도 있는데, 홈(32)을 링(30)의 측면에 설치한 경우, 상기의 경우에 비해서 냉각효과가 저하하는 경향이 있었다.

또, 본 발명의 경우, 종래의 경우에 비해서 대량의 공기가 날부의 바깥둘레에 공급되므로 가공에 의해 발생한 칩은 날아간다. 이 결과, 압력푸트 내부가 집진장치에 접속되어 있는 경우에는 집진효율이 향상하고, 프린트기판의 표면 및 가공된 홈의 내부에 남는 칩을 얼마 안 되는 것으로 할 수 있다.

또, 상기에서는 공구가 엔드밀의 경우에 대해서 설명했는데, 본 발명은 공구가 드릴의 경우에도 똑같이 적용할 수 있고, 또한, 다른 공구에도 적용 가능하다.

청구항 1 또는 6에 관련되는 본 발명에 따르면, 표준공구를 이용할 수 있고, 게다가 그 수명을 길게 할 수 있으므로 러닝비용을 줄일 수 있다. 또, 프린트기판가공기의 장치구조를 변경할 필요도 없고, 종래부터 있는 프린트기판가공기에도 적용할 수 있다.

청구항 2에 관련되는 본 발명에 따르면, 오목부를 설치했으므로 콜릿척의 홈과 공동부의 위치맞춤을 필요로 하지 않고 공구를 콜릿척에 장착하는 작업 및 공구를 장치에 홀딩시키는 작업을 용이하게 할 수 있다.

청구항 3에 관련되는 본 발명에 따르면, 사용상태에 있어서는 공기가 공구의 표면을 따라서 흐르므로 공구의 냉각효과를 높일 수 있다.

청구항 4 또는 5에 관련되는 본 발명에 따르면, 공동부를 용이하게 형성할 수 있어 공구위치결정장치 및 가공부재를 저가로 형성할 수 있다.

Claims

공구의 선단을 위치 결정하는 중공 통상의 공구위치결정장치에 있어서,

상기 장치의 중심부를 축선방향에 관통하는 상기 공구장착용의 구멍과,

상기 축선방향에 직교하는 평면인 상면과,

상기 축선방향에 직교하는 평면인 하면과,

상기 상면의 바깥가장자리와 상기 하면의 바깥가장자리를 연결하는 외측면과,

상기 상면과 상기 하면에 연통하는 상기 축선방향의 공동부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공구위치결정장치.
제 1 항에 있어서,

상기 구멍에 연통하여 상기 상면측에 개구하는 오목부를 구비하고,

상기 공동부의 한쪽의 단부를 상기 오목부를 통하여 상기 상면에 연통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공구위치결정장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공동부와 상기 구멍을 상기 축선방향의 전역에 걸쳐서 연통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공구위치결정장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공동부가 통상의 구멍인 것을 특징으로 하는 공구위치결정장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공동부가 상기 외측면에 설치된 홈인 것을 특징으로 하는 공구위치결정장치.
섕크부와 날부를 갖는 공구의 상기 섕크부에 청구항 1에 기재한 공구위치결정장치를 착탈 자유롭게 고착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가공부재.