KR20060118672A

KR20060118672A - 다공정 복합가공장치

Info

Publication number: KR20060118672A
Application number: KR1020050040943A
Authority: KR
Inventors: 이정호; 한상기
Original assignee: 주식회사 만도; 주식회사 성산암데코
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2006-11-24

Abstract

본 발명은 회전 툴(tool)에 의한 회전절삭공정과 브로치와 같은 직선 툴(tool)에 의한 직선절삭공정을 하나의 장비에서 수행할 수 있도록 하는 다공정 복합가공장치를 개시한 것이다.

개시한 다공정 복합가공장치는 가공물의 고정을 위한 복수의 고정장치를 갖춘 회전테이블과, 고정장치에 고정되는 가공물의 가공을 위해 회전테이블의 외곽 쪽에 방사형으로 배치되는 복수의 절삭장치를 포함하고, 복수의 절삭장치는 회전 툴을 갖춘 절삭머신과, 직선왕복운동을 하며 가공물을 절삭하는 브로칭머신(broaching machine)을 포함한다.

Description

다공정 복합가공장치{MULTI PROCESS MACHINING CENTER}

도 1은 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 정면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 고정장치 평면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 고정장치 정면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제1절삭장치의 구성을 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제2절삭장치의 구성을 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제1브로칭머신의 구성을 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치에 의해 가공되는 디스크브레이크용 캐리어의 구성을 보인 사시도이다.

도 9는 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제1절삭머신을 통한 가공 예를 나타낸 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제2절삭머신을 통한 가공 예를 나타낸 것이다.

도 11은 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제3절삭머신을 통한 가공 예를 나타낸 것이다.

도 12는 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제4절삭머신을 통한 가공 예를 나타낸 것이다.

도 13a는 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제1브로칭머신을 통한 가공 예를 나타낸 것이다.

도 13b는 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제1브로칭머신에 장착되는 브로치의 구성을 나타낸 것이다.

도 14는 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치의 제2브로칭머신을 통한 가공 예를 나타낸 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 지지프레임, 20: 회전테이블,

30: 고정장치, 41: 제1절삭머신,

42: 제2절삭머신, 43: 제3절삭머신,

44: 제4절삭머신, 45: 제1브로칭머신,

46: 제2브로칭머신, 50: 작업대,

100: 가공물(캐리어).

본 발명은 다공정 복합가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전 툴을 이용한 가공 및 브로치(broach)를 이용하는 가공을 하나의 장비에서 수행할 수 있는 다공정 복합가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 기계장치의 부품들은 가공물을 평면, 구면, 홀, 홈 등을 가공하기 위해 페이싱(facing), 드릴링(drilling), 리밍(reaming), 보링(boring)처럼 회전하는 툴(Tool)을 이용하는 절삭을 거치거나, 브로칭(broaching)이나 슬롯팅(slotting)처럼 직선운동을 하는 툴을 이용하는 절삭을 거친다. 통상적으로 페이싱, 드릴링, 리밍, 보링과 같은 절삭공정은 이러한 기능들을 갖춘 복합가공장치를 이용하여 수행하고, 브로칭이나 슬롯팅과 같은 절삭공정은 별도의 장비를 이용하여 수행한다.

그러나 드릴링과 같은 회전절삭공정과 브로칭과 같은 직선절삭공정을 거쳐야 하는 기계부품은 가공물을 옮겨가며 별도의 장비들에 의한 가공공정들을 거쳐야 하기 때문에 제조가 복잡하고 어려운 문제가 있었다. 특히 가공물이 중량물일 경우 그 어려움은 더욱 컸다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 회전 툴(tool)에 의한 회전절삭공정과 브로치와 같은 직선 툴(tool)에 의한 직선절삭공정을 하나의 장비에서 수행할 수 있도록 하는 다공정 복합가공장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치는 가공물의 고정을 위한 복수의 고정장치를 갖춘 회전테이블과, 상기 고정장치에 고정되는 가공물의 가공을 위해 상기 회전테이블의 외곽 쪽에 방사형으로 배치되는 복수의 절삭장치를 포함하고, 상기 복수의 절삭장치는 회전 툴을 갖춘 복수의 절삭머신들과, 직선왕복운동을 하며 가공물을 절삭하는 브로칭머신(broaching machine)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 브로칭머신은 브로치의 진퇴행정을 짧게 할 수 있도록 가공면에 대하여 1단계 절삭을 수행하는 제1브로칭머신과, 가공면에 대하여 2단계 절삭을 수행하는 제2브로칭머신을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 및 제2브로칭머신은 가공물의 절삭을 위해 상기 회전테이블을 중심방향으로 진퇴하는 브로치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 제1브로칭머신에 의해 가공된 가공면을 상기 제2브로칭머신이 재차 가공하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 작업대 쪽으로부터 상기 회전테이블의 회전방향으로 상호 다른 용도의 회전 툴을 각각 구비한 제1 내지 제4절삭머신이 상호 이격되어 배치되고, 상기 제4절삭머신 이후로 상기 제1 및 제2브로칭머신이 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 고정장치에 고정된 가공물이 상기 회전테이블의 회전에 의해 상기 제1 내지 제4절삭머신 및 상기 제1 및 제2브로칭머신을 순차적으로 거치며 가공되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 다공정 복합가공장치는 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 지지프레임(10)과, 지지프레임(10)의 상측 중앙부에 설치되는 회전테이블(20)과, 회전테이블(20)을 회전시키는 구동장치를 구비한다. 또한 본 발명은 가공물(100)을 고정할 수 있도록 회전테이블(20)의 상부에 설치되는 복수의 고정장치(30)와, 회전테이블(20)의 각 고정장치(30)에 고정된 가공물(100)을 절삭하여 가공할 수 있도록 회전테이블(20)의 외곽 쪽에 회전테이블(20)을 중심으로 방사형으로 배치되는 복수의 절삭장치들(41,42,43,44,45)을 포함한다.

회전테이블(20)은 도 2에 도시한 바와 같이, 지지프레임(10)의 상부에 장착되는 회전지지장치(21)의 상부에 설치됨으로써 회전 가능한 상태로 지지되며, 회전테이블(20)을 회전시키는 구동장치는 도면에 도시하지는 않았지만 회전지지장치(21)와 함께 구성되어 회전테이블(20)을 회전시킨다. 또 구동장치는 고정장치(30)에 장착된 가공물(100)을 이송시키기 위해 회전테이블(20)을 회전시킬 뿐 아니라, 절삭장치들(41,42,43,44,45)을 통해 가공물(100)의 절삭가공이 이루어지는 동안이나 작업자가 고정장치(30)에 가공물(100)을 장착하는 동안 회전테이블(20)을 정지상태로 유지시킬 수 있도록 제어부(미도시)를 통해 제어된다.

회전테이블(20) 상부의 고정장치(30)는 도 1에 도시한 바와 같이, 회전테이블(20)의 중심으로부터 다수가 방사형을 이루도록 배치된다. 이러한 고정장치(30)는 도 3과 도 4에 도시한 바 같이, 가공물의 지지를 위한 지지부를 구비하며 회전 테이블의 상면에 고정되는 지지부재(31)와, 지지부재(31)에 재치되는 가공물(100)을 결속하거나 결속 해제할 수 있도록 지지부재(31)에 장치된 다수의 클램프들(32)을 포함한다. 클램프들(32)은 유압이나 기구적 동작에 의해 진퇴하는 다수의 가압로드들이 가공물을 가압함으로써 결속하도록 구성된다. 이러한 지지부재(31)와 클램프들(32)의 구성은 가공물(100)의 구조와 형태가 변경됨에 따라 그 형상이나 설치위치 등이 변경될 수 있다.

회전테이블(20)의 외곽 쪽에 설치되는 절삭장치들(41,42,43,44,45)은 도 1에 도시한 바와 같이, 작업자가 위치하는 작업대(50)로부터 시계방향(회전테이블이 회전하는 방향)으로 회전커터(411)를 갖춘 제1절삭머신(41), 면이나 홈 절삭이 가능한 엔드밀들을 갖춘 제2 내지 제4절삭머신(42,43,44)을 포함한다. 또 제4절삭머신(44) 다음으로 직선왕복운동을 하면서 가공물(100)의 평면, 홈, 슬롯 등을 절삭할 수 있는 제1브로칭머신(45)과 제2브로칭머신(46)을 포함한다.

제1절삭머신(41)은 도 5에 도시한 바와 같이, 지지프레임(10) 상부에 설치되며 미끄럼 안내장치(412)를 통해 회전테이블(20) 방향으로 진퇴 가능하게 설치되는 이동프레임(413)과, 이동프레임(413)에 승강 가능하게 설치되며 회전커터(411)가 설치된 스핀들(414)과, 스핀들(414)을 회전시키는 구동모터(415)와, 스핀들(414)을 승강시키는 서보모터(416)를 포함한다. 이러한 제1절삭머신(41)은 회전테이블(20)의 고정장치(30)에 고정된 가공물(100) 쪽으로 회전커터(411)가 이동하여 가공물(100)의 절삭을 수행한다.

제2절삭머신(42)은 도 6에 도시한 바와 같이, 지지프레임(10)의 상부에 설치 되는 이동프레임(422)과, 이동프레임(422)의 전후방향 및 좌우방향으로 미끄럼 이동을 안내하는 미끄럼 안내장치(423)과, 이동프레임(422)의 이동을 위해 미끄럼 안내장치(423)에 설치되는 서보모터들(424)과, 이동프레임(422)에 수직이동 가능하게 설치되며 평면과 홈 절삭을 위한 엔드밀(421)이 장착된 스핀들(425)과, 스핀들(425)을 구동시키는 구동모터(426)를 포함한다. 이러한 제2절삭머신(42)은 고정장치(30)에 고정된 가공물(100) 쪽으로 엔드밀(421)이 이동하여 가공물을 원하는 패턴으로 절삭한다. 제3 및 제4절삭머신(43,44)은 절삭가공의 형태에 따라 스핀들에 장착되는 엔드밀의 형상이 다를 뿐 기본적인 구성이 제2절삭머신(42)과 유사하다.

제1브로칭머신(45)은 도 7에 도시한 바와 같이, 베이스(451)의 상부에 설치된 미끄럼 안내장치(452)를 통해 전후로 진퇴 가능하게 설치되는 이동프레임(453)과, 이동프레임(453)을 전후로 진퇴시키는 유압실린더형 구동장치(454)와, 가공물(100)의 절삭을 위해 이동프레임(453)의 선단 쪽에 설치되는 브로치(455)를 포함한다. 이러한 제1브로칭머신(45)은 구동장치(454)의 동작에 의해 이동프레임(453)이 고정장치(30)의 가공물(100) 쪽으로 전진하는 동작에 의해 이동프레임(453)에 장착된 브로치(455)가 가공물(100)을 원하는 형상으로 절삭한다. 제2브로칭머신(46)도 이와 유사하다.

또한 본 발명은 제1브로칭머신(45)이 가공물(100)의 가공면에 대하여 1단계 절삭공정을 수행하고, 제2브로칭머신(46)이 가공물(100)의 가공면에 대하여 2단계 절삭공정을 수행하도록 구성된다. 이는 가공물(100)이 회전테이블(20)의 고정장치(30)에 장착됨으로 인해 브로치의 진퇴행정을 크게 할 수는 없는 점을 고려한 것으 로 제1 및 제2브로칭머신(45,46)이 역할을 분담함으로써 브로치의 진퇴행정을 최소화하면서도 바라는 형상의 절삭가공을 수행할 수 있도록 한 것이다. 즉 동일한 가공면에 대하여 제1브로칭머신(45)을 통해 1단계로 거친 절삭을 수행하고, 제2브로칭머신(46)을 통해 2단계로 정밀절삭을 수행하도록 함으로써 진퇴행정을 최소화하면서도 원하는 절삭을 수행할 수 있게 한 것이다. 또한 브로치(455)의 진퇴행정을 짧게 하여 절삭부하를 줄임으로써 다른 절삭머신들(41,42,43,44)과 함께 복합가공장치를 구성하면서도 브로칭머신들(45,46)의 동작이 다른 절삭머신들(41,42,43,44)의 가공에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 한 것이다. 한편 제1브로칭머신(45)과 제2브로칭머신(46)에 각기 다른 브로치를 설치할 경우에는 각기 다른 가공면에 별도의 가공을 수행할 수도 있다.

다음은 이러한 다공정 복합가공장치를 이용하여 차량용 디스크브레이크의 부품인 캐리어를 가공하는 예를 설명한다.

차량용 디스크브레이크에 있어서 캐리어는 도 8에 도시한 바와 같이, 차륜과 함께 회전하는 디스크(120)의 일부를 수용하는 형태로 차량의 차체에 고정된다. 또 캐리어(100)는 디스크(120)의 양면을 가압하는 패드플레이트들(121,122)의 양측을 진퇴 가능하게 지지하며, 패드플레이트들(121,122)을 가압하는 캘리퍼하우징(123)을 진퇴 가능한 상태로 지지하는 기능을 한다.

이러한 캐리어(100)는 주물을 통해 성형된 금속모재의 절삭가공을 통해 이루어지며, 디스크(120)의 수용을 위해 하부에 마련되는 디스크수용홈(101)과, 패드플레이트들(121,122)을 지지하기 위해 양측에 마련되는 지지홈들(102) 및 지지면들 (103,104)이 절삭가공을 통해 형성된다.

이러한 캐리어(100)를 본 발명에 따른 복합가공장치를 통해 가공할 때는 먼저 회전테이블(20)의 고정장치(30)에 캐리어(100)를 장착한다. 이때 작업자는 도 1에 도시한 바와 같이 복합가공장치의 작업대(50)에 위치한 상태에서 장착작업을 하며, 고정장치(30)의 클램프들(32)이 캐리어(100)를 결속하도록 기기를 조작한다.

고정장치(30)에 캐리어(100)가 장착된 후에는 기기의 조작을 통해 회전테이블(20)이 소정각도 회전하도록 한다. 이렇게 하면 고정장치(30)에 먼저 장착한 캐리어(100)가 제1절삭머신(41) 쪽으로 이동하여 절삭작업이 가능한 상태가 되고, 작업대(50) 쪽에는 새로운 고정장치(30)가 준비되므로 작업자는 동일한 방식으로 새로운 캐리어(100)를 고정장치(30)에 장착한다.

제1절삭머신(41)으로 이동된 캐리어(100)는 도 9에 도시한 바와 같이, 제1절삭머신(41)에 장착되는 회전커터(411)에 의해 캐리어(100) 하부의 디스크수용홈(101)이 가공된다.

디스크수용홈(101)이 가공된 캐리어(100)는 다시 회전테이블(20)의 회전에 의해 인접하는 제2절삭머신(42)으로 이동되며, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2절삭머신(42)에 장착된 엔드밀(421)에 의해 캐리어(100) 양측의 상측 지지면들(103)이 절삭 가공된다. 이때 제1절삭머신(41) 쪽에서는 뒤따르는 새로운 캐리어(100)에 디스크수용홈(101)을 가공하게 된다. 또 작업자는 작업대(50)에 위치하면서 새로운 캐리어(100)를 동일한 방식으로 고정장치(30)에 장착해 준다.

제2절삭머신(42)의 가공을 거친 캐리어(100)는 회전테이블(20)의 동작에 의 해 인접하는 제3절삭머신(43)으로 이동되며, 도 11에 도시한 바와 같이, 제3절삭머신(43)에 장착된 엔드밀(431)에 의해 캐리어(100) 양측의 지지홈들(102)이 절삭 가공된다. 계속해서 제4절삭머신(44)에서는 도 12에 도시한 바와 같이, 역시 엔드밀(441)에 의해 유사한 방식으로 캐리어(100) 양측의 하측 지지면들(104)이 절삭 가공된다.

또 제4절삭머신(44)을 거친 후 회전테이블(20)의 동작에 의해 제1브로칭머신(45)으로 이동된 캐리어(100)는 도 13a와 도 13b에 도시한 바와 같이, 제1브로칭머신(45)에 직렬로 설치된 제1브로치(445a)와 제2브로치(455b)에 의해 지지홈들(102) 입구 쪽의 모따기 절삭과, 하측지지면(104)의 거친 절삭이 이루어진다. 이때 제2브로치(455b)에 의해 지지홈(102)의 모따기 가공이 이루어지고, 제1브로치(455a)에 의해 하측 지지면(104)의 거친 절삭이 이루어진다.

그리고 제1브로칭머신(45)의 가공을 거친 캐리어(100)는 도 14에 도시한 바와 같이, 제2브로칭머신(46)의 제3브로치(461)에 의해 하측 지지면(104)의 정밀 절삭이 이루어진다. 즉 본 발명은 제1브로칭머신(45)에 의해 하측 지지면(104)의 1단계 거친 절삭이 이루어지고, 제2브로칭머신(46)에 의해 하측 지지면(104)의 2단계 정밀 절삭이 이루어진다. 이는 각 브로칭머신(45,46)의 브로치 진퇴행정을 짧게 하면서도 두 브로칭머신(45,46)을 통한 2단계의 절삭을 통해 하측 지지면(104)의 절삭을 원활히 수행할 수 있도록 한 것이고, 각 브로칭머신(45,46)의 절삭부하를 줄일 수 있도록 한 것이다.

제2브로칭머신(46)까지의 가공공정을 마친 캐리어(100)가 작업대(50) 쪽으로 귀환하면, 작업자는 가공이 완료된 캐리어(100)를 고정장치(30)로부터 분리한 후, 다시 가공공정들을 수행할 새로운 캐리어를 장착한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다공정 복합가공장치는 회전절삭이 가능한 제1 내지 제4절삭머신과 직선절삭이 가능한 제1 및 제2브로칭머신을 구비하기 때문에 회전 툴에 의한 절삭 및 직선 툴에 의한 절삭이 복합적으로 요구되는 복잡한 형상의 가공물을 손쉽게 가공할 수 있으며, 이러한 가공공정들을 하나의 장비에서 수행할 수 있기 때문에 종래의 가공장치들에 비하여 생산성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 제1브로칭머신에 의해 절삭된 가공면을 제2브로칭머신이 재차 가공하는 2단계 절삭을 수행하기 때문에 각 브로칭머신의 진퇴행정을 짧게 하면서도 바라는 형상의 가공을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 제1 및 제2브로칭머신을 통한 2단계 절삭가공을 수행하기 때문에 각 브로칭머신의 절삭부하를 줄일 수 있어 브로칭머신의 동작이 다른 절삭머신들의 가공에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 이는 회전 툴을 갖춘 절삭머신들과 브로칭머신을 함께 갖춘 복합가공장치의 구성을 가능하게 한다.

Claims

가공물의 고정을 위한 복수의 고정장치를 갖춘 회전테이블과, 상기 고정장치에 고정되는 가공물의 가공을 위해 상기 회전테이블의 외곽 쪽에 방사형으로 배치되는 복수의 절삭장치를 포함하고,

상기 복수의 절삭장치는 회전 툴을 갖춘 절삭머신과, 직선왕복운동을 하며 가공물을 절삭하는 브로칭머신(broaching machine)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공정 복합가공장치.
제1항에 있어서,

상기 브로칭머신은 브로치의 진퇴행정을 짧게 할 수 있도록 가공면에 대하여 1단계 절삭을 수행하는 제1브로칭머신과, 가공면에 대하여 2단계 절삭을 수행하는 제2브로칭머신을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공정 복합가공장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2브로칭머신은 가공물의 절삭을 위해 상기 회전테이블을 중심방향으로 진퇴하는 브로치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공정 복합가공장치.
제2항에 있어서,

상기 제1브로칭머신에 의해 가공된 가공면을 상기 제2브로칭머신이 재차 가 공하는 것을 특징으로 하는 다공정 복합가공장치.
제2항에 있어서,

상기 작업대 쪽으로부터 상기 회전테이블의 회전방향으로 상호 다른 용도의 회전 툴을 갖춘 제1 내지 제4절삭머신이 상호 이격되어 배치되고, 상기 제4절삭머신 이후로 상기 제1 및 제2브로칭머신이 배치되는 것을 특징으로 하는 다공정 복합가공장치.
제5항에 있어서,

상기 고정장치에 고정된 가공물이 상기 회전테이블의 회전에 의해 상기 제1 내지 제4절삭머신 및 상기 제1 및 제2브로칭머신을 순차적으로 거치며 가공되는 것을 특징으로 하는 다공정 복합가공장치.