KR20110044220A - 밀링 공구를 이용하여 비가공 재료로 완성품을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀링 공구(3)를 이용하여 비가공 재료(2)로 완성품(3)을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 밀링 공구(3)가 상기 비가공 재료(2) 자체에 절입되는 동안 절입 경로(4)와 관련하여 바로 후속하는 가공의 상기 밀링 공구(3)의 상기 방향성(5)에서 벗어나 자동으로 전진 이송 방향 및/또는 전진 이송 방향에 대해 측면으로 회동되는 제조 방법에 관한 것이다.

Description

밀링 공구를 이용하여 비가공 재료로 완성품을 제조하기 위한 방법{Method for Producing a Prefabricated Part from an Unmachined Part by Means of a Milling Tool}

본 발명은 밀링 공구를 이용하여 비가공 재료로 완성품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

밀링 공구가 주로 선단측 접촉을 이용하여 축 방향으로 큰 절입 깊이를 달성해야 하는 경우에, 대개 밀링 커터가 가공되어야 할 재료에 절입(immersion)될 시에 밀링 공구의 특수한 이동 가이드가 중요하다. 재료에 큰 절입 깊이를 갖는 밀링 가공, 예컨대 황삭 가공 시에 실질적으로 다양한 방법이 이용되어 왔다. 종종 재료는 별도의 작동 모드에서, 대개는 천공 공정에 의해, 재료 제거없이 축 방향으로 가공의 출발점에 도달할 수 있는 방식으로 출발점에서 사전에 분리된다.

소정의 절입 지점의 사전 설정 또는 그 선가공이 불가능하다면, 비가공 재료의 윤곽으로부터 출발하여 출발 지점 쪽으로 추가의 램프형(ramp) 또는 나선형의 밀링 공구 경로(path)가 계산된다. 그에 따라 그 밀링 공구 경로를 통해서 밀링 공구는 후속하는 가공 층 또는 접선 평면에 대해 작은 각도를 이루면서 계속해서 제 1 경로 지점(path point)에 근접된다. 고정되는　방식으로　조정된　밀링　공구　축을 이용하는 가공에 해당하는 예시들이 도 2a 내지 2c에 도시되어 있다. 이와 비교할 수 있도록 DE 199 03 216 A1으로부터 공지된 가공 방법과 가공 장치가 예시로 제시된다. 절입 이동 중에 공구의 방향성은 변경되지 않는다.

다축(multiaxial) 가공 시에, 즉 공구 축의 방향성이 가변적인 가공 시에, 공구의 방향성은 절입 경로에 있는 동안 제 1 경로 지점에서의 공구 방향성을 따르며, 제 1 경로 지점은 도 3a 내지 3c에서 볼 수 있는 바와 같이 전체 절입 경로에서 변하지 않는다. 또는 공구 방향성은 도 4a 내지 4c에 제시된 바와 같이, 후속하는 가공 층의 전체적인 가이드 정보를 따른다.

밀링 공구의 절입성은 선단측 커터의 배치 구조 및 형태(첨예도, 높이) 외에 특히 공구 선단 전방에서 발생하는 칩의 배출 능력에 의해 결정된다. 그러므로 우수한 절입성은 횡방향 절단면의 강도 감소와 결부되며, 이는 측면 힘의 흡수 능력과 그에 따라 달성 가능한 시간별 칩 부피를 감소시킨다. 따라서 고성능 밀링 공구들은 대개 자체의 절입성이 매우 작은 각도에 제한되며, 이로 인해 가공 깊이에 도달하기 위한 추가적인 경로 및 그와 함께 가공 시간이 길어진다. 특히 포켓이 소형이며 밀링 공구가 중심을 통과하면서 절삭하지 않을 시에는 절입 경로는 종종 요구되는 길이로 실행될 수 없다. 또한 재료 자체가 다양한 경우에 각도가 매우 작은 조건에서의 절입은 현저한 밀링 공구 마모를 초래하고 그로 인해 밀링 공구의 비용 상승 및 공정 안전성의 저하를 초래할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 제거되어야 할 비가공 재료 자체로 밀링 공구가 절입되는 방법을 제공하되, 상기 언급한 단점이 방지되고, 그에 따라 밀링 공구를 안전하게 이용할 수 있으며 공정 안전성이 증가하거나 특히, 절삭 가공하기 어려운 재료가 공정상 안전하게 가공될 수 있고 그럼으로써, 제조 비용이 현저히 감소하는 절입 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 목적은 특허 청구항 제 1항의 특징을 통해 의외로 간단하게 달성된다.

밀링 공구를 이용하여 비가공 재료로 완성품을 가공하기 위한 본 발명에 따른 방법의 실시예에 있어서, 밀링 공구가 비가공 재료 자체로 절입하는 동안 절입 경로와 관련하여 바로 후속하는 가공의 밀링 공구의 방향성에서 벗어나 자동으로 전진 이송 방향 및/또는 전진 이송 방향에 대해 측면으로 회동되거나 경동되는 실시예에 의해, 천공되는 절삭 조건을 바탕으로 밀링 공구가 비가공 재료 자체에 절입하는 동안 밀링 공구의 축방향 부하가 완전히 방지되거나, 적어도 현저히 감소된다. 이와 관련하여 본 발명에 따른 방법의 특징은 특히 그로 인해 밀링 공구가 안전하게 사용된다는 점이다. 또한 본 발명에 따른 방법을 이용하면 전체적인 공정 안전성은 실질적으로 증가되고, 특히 절삭 가공하기 어려운 재료가 공정상 안전하게 가공될 수 있다. 끝으로 본 발명에 따른 방법은 제조 비용을 현저히 감소시키는 데에 기여한다.

본 발명에 따른 방법이 지닌 특히 바람직한 추가적인 상세 내용은 특허 청구항 제 2 항 내지 제 15 항에 설명되어 있다.

특허 청구항 제 2 항의 특징에 부합하여 밀링 공구는 램프 형태로 형성되는 절입 경로로 안내된다.

이와 관련하여, 본 발명에 따라 특허 청구항 제 3 항에 따라 밀링 공구는 단순한 램프 형태로 형성되는 절입 경로로 안내된다.

그에 대한 선택적 실시예에서는 특허 청구항 제 4 항에 따라 밀링 공구가 다중의 형태로 형성되는 절입 경로에서 지그재그 형태로, 곡류 형태로 또는 그와 같이 왕복 운동에 의해 전환되는 전진 이송 방향으로 안내된다.

또한, 특허 청구항 제 5 항에 따르면, 밀링 공구는 나선, 실린더, 원추 등의 형태로 형성되는 절입 경로로 안내되는 것도 본 발명의 범위에 속한다.

바람직하게는, 특허 청구항 제 6 항을 따르면, 밀링 공구는 적어도 하나의 원주부를 구비하는 나선으로서 형성되는 절입 경로 상에서 안내된다.

바람직하게는, 특허 청구항 제 7항을 따르면, 밀링 공구는 부분적인 나선으로 형성되는 절입 경로로 안내된다.

특허 청구항 제 8 항에 따른 밀링 공구는 부분적인 나선으로 형성되는 절입 경로로 안내되되, 전진 이송 방향이 전환되는 다수의 절입에서 깊은 절입이 곡류 형태 이루어진다.

특허 청구항 제 9 항을 따르면, 밀링 공구는 직선 및/또는 원 형태로 형성되는 절입 경로로 안내된다.

선택적으로 또는 누적되는 방식으로 밀링 공구는 특허 청구항 제 10 항의 특징에 부합하여 스플라인(spline) 또는 곡률이 일정한 곡선으로 형성되는 절입 경로로 안내된다.

밀링 공구의 절입 경로가 깊은 절입 시에 원호 보간에 의해 결정되는 특허 청구항 제 11 항의 방법이 특히 장점을 지닌다.

또한, 특허 청구항 제 12 항에 따르면, 깊은 절입 시에 곡률이 일정한 보간에 의해 밀링 공구의 절입 경로가 결정되는 것도 본 발명의 범위에 속한다.

본 발명의 목적에 부합되게, 밀링 공구의 절입 경로는 특허 청구항 제 13 항에 따라 직선 보간 및/또는 원호 보간 및/또는 일정한 곡률로 보간되는 깊은 절입을 지닌 구간들로 구성된다.

또한, 밀링 공구의 절입 경로는 특허 청구항 제 14항에 따라 가공 경로 별로 다양한 전진 이송 속도에 의해 결정되는 것이 특히 장점이다.

마지막으로, 본 발명에 따르면 바람직하게는, 밀링 공구의 경사각이 특허 청구항 제 15항에 따라 램프형의 절입 경로의 기울기 각도보다 크다. 램프형 절입 경로의 기울기 각도보다 큰 밀링 공구의 경사각은 근본적으로 천공하는 절삭 조건을 방지하거나 또는 감소시키는 것을 목적으로 한다. 예상 가능한 충돌을 피하기 위해, 밀링 공구는 바람직하게는 이동 방향에 대해 측면으로 경사진다. 이런 방식으로 충돌이 방지되지 않으면, 천공하는 절삭 조건을 줄이기 위하여 보다 작은 전진각이 목적에 부합하거나 혹은 요구되기도 한다.

본 발명의 추가적인 특징, 장점 및 상세 내용은 다음의 본 발명의 바람직한 몇 가지 실시예를 통해 또한 도면을 이용하여 제시된다.
도 1a는 도 2a에 따라 밀링 공구가 비가공 재료 자체에 램프형으로 절입되는 밀링 공구를 이용하여 비가공 재료로 완성품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위해 밀링 공구를 도시하는 개략도이다.
도 1b는 도 1a에 따라 밀링 공구가 비가공 재료 자체에 원호 보간되는 깊은 절입에 의해 램프 형태로 절입되는, 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위해 밀링 공구를 도시하는 개략도이다.
도 1c는 도 1b와 일치하여 밀링 공구가 비가공 재료 자체에 다수의 절입에서 원호 보간되는 깊은 절입으로 그리고 전진 이송 방향이 전환되며 램프 형태로 절입되되, 각각의 깊은 절입은 밀링 공구의 재배치를 위해 원활한 이동과 연결되는, 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위해 밀링 공구를 도시한 개략도이다.
도 2a, 2b 및 2c는 밀링 공구가 다양한 방식으로 비가공 재료 자체에 절입되는 3축 가공에 대해 공지된 방법을 설명하기 위해 밀링 공구를 도시하는 개략도이다.
도 3a, 3b 및 3c는 밀링 공구가 다양한 방식으로 비가공 재료 자체에 절입되되, 절입되는 동안 밀링 공구의 방향성이 변하지 않고 완전한 절입 깊이에 도달한 후에 제 1 위치에서의 밀링 공구의 방향성에 일치하는 다축 가공 혹은 밀링 공구의 방향성이 변하는 가공에 대해 공지된 방법을 설명하기 위해 밀링 공구를 도시하는 개략도이다.
도 4a, 4b 및 4c는 밀링 공구가 다양한 방식으로 비가공 재료 자체에 절입되고 밀링 공구가 절입되는 동안 공구 배치를 위해 전체적인 규칙을 따르는 다축 가공 혹은 공구 축의 방향성이 변하는 가공에 대해 추가의 공지된 방법을 설명하기 위해 밀링 공구를 도시하는 개략도이다.

다음에서 밀링 공구(3)를 이용하여 비가공 재료(2)로 완성품(1)을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 여러 가지 실시예를 설명할 시에 서로 일치하는, 동일한 구조 부재에는 각각 동일한 도면 부호가 제공된다.

이와 관련하여 밀링 공구 3'는 절입 경로의 시작 부분에, 밀링 공구 3''는 절입 경로 중에, 3'''는 절입 경로의 끝 부분 혹은 후속하는 가공의 시작 부분에 그리고 밀링 공구 3''''는 후속하는 가공 공정 중에 위치한다.

밀링 공구(3)의 절입 경로, 즉 절입하는 동안의 공구 경로에는 도면 부호 4가 제공되며, 밀링 공구(3)가 가공 경로에 있는 동안, 즉 밀링 공구 경로가 가공 공정 중에 있는 경우는 도면 부호 5로 표시된다. 도면 부호 6은 각기 다른 깊은 절입을 나타낸다.

도 1a 내지 1c는, 본 발명의 대상에 따라 다축 가공 시에 혹은 공구 축의 방향성이 변하는 가공 시에 밀링 공구 혹은 밀링 커터(3)의 재료에 실시되는 절입이 예컨대 램프형의 깊은 절입으로 이루어지는, 본 발명에 따른 방법을 개략도로 도시하고 있다. 각각의 층의 가공 시에 밀링 공구(3)의 방향성을 위한 전체적인 규칙에서 벗어나 공구 방향성이 절입하는 동안에는 천공 절삭을 피하기 위한 사전 설정값, 여기서는 경로와 관련하여 전진각보다 작은 사전 설정값을 따른다.

그런 방식으로 천공하는 절삭 조건이 방지되거나 적어도 상당히 감소된다.

그에 따라 경로 및 공구 방향성이 각각 특수한 절삭 조건과 관련하여 이러한 구간에 있는 동안 절입 경로를 위해 최적화되어 본원의 방법에 대한 종래 기술의 단점이 방지된다.

도 1a 및 1b에서 볼 수 있는 바와 같이, 가장 단순한 경우에 밀링 공구(3)는 자동으로 램프형 절입 경로(4)의 각도에 부합하여 전진 이송 방향에서 경동되고, 이 때 밀링 공구(3)의 경사각은 램프형 절입 경로(4)의 기울기 각보다 커야 한다. 예상 가능한 충돌을 방지하기 위하여 밀링 공구(3)는 바람직하게는 이동 방향에 대해 측면으로 경사지게 된다. 가공 깊이 혹은 절입 경로(4)의 끝에 도달함과 동시에 밀링 공구(3)의 방향성이 조정되고, 이 방향성은 전체적인 가이드 정보에 의해 가공을 위해 설정된다.

깊은 절입이 도 1c에 따라 여러 단계에서 전진 이송 방향이 전환되는 방식으로 이루어지면, 절입 경로(4)는 전진 이송 방향이 각각 전환될 시에 절입 경로(3)가 전진각과 관련하여 재배치되고 밀링 공구의 접촉 지점에서는 깊은 절입이 이루어지지 않는 영역에 의해 특징지워진다. 이 경우에 측면 기울기의 변경도 또한 선택적으로 이루어질 수 있다.

직선 보간된 깊은 절입을 포함하는 램프 또는 나선 구간에서 밀링 공구(3)의 경사각은 기계 축과 관련하여 전진 이송 방향으로 절입 경로(4)에 있는 동안 일정하다.

절입 경로(4)가, 도 1b에 도시된 바와 같이, 원형 구간 혹은 곡률이 일정한 곡선이거나 또는 조합된 절입 경로(4)가 그러한 구간을 포함하면, 요구되는 경사각은 절입 경로(4)에서의 접선으로부터 생성난다. 따라서 전진 이송 방향에서 밀링 공구(3)의 경사각은 기계 축과 관련하여 절입 경로(4)에 있는 동안 일정하지 않다.기계 축이 강하게 이동되지 않도록, 절입 경로(4)를 위해 작은 반지름이 방지되어야 한다.

도 2a 내지 2c는 3축 가공을 위한 절입 모드를 구비한 여러 가지 공지된 밀링 방법을 개략적인 방식으로 도시한다. 밀링 공구(3)의 방향성은 변하지 않고 유지된다. 이동해야 할 경로는 밀링 공구(3)의 최대 허용 각도 및 도달되어야 할 깊이로부터 생성한다. 밀링 공구(3)가 깊은 절입 동안 자체의 선단부를 이용하여 비가공 재료(2) 자체로 절입된다는 것이 분명히 식별된다. 접근 경로 및 후퇴 경로는 대개 추후에 밀링 공구의 계산된 가공 경로에 "추가된다".

도 2a는 후속하는 가공 경로의 계속적인 연장으로서 이루어지는 비가공 재료 자체로의 램프형 절입을 도시하고 있다. 그렇게 하여 밀링 공구(3)가 잠깐동안 정지되는 것이 방지될 수 있다.

도 2b는 밀링 공구(3)의 절입을 위해 도 2a에 부합하여 충분한 경로 길이가 사용될 수 없는 경우에 비가공 재료 자체로의 램프형 절입의 실시예를 도시하고 있다. 그에 따라 깊이 절입되는 것은 상대적으로 더욱 자주 이동 방향을 전환하는 방식으로, 예컨대 지그재그 방식으로 이루어진다.

도 2c는 비가공 재료(2) 자체에 실시되는 밀링 공구(3)의 헬리컬 절입을 도시하고 있다. 원주부 개수는 도달되어야 할 깊이 및 최대 허용 절입각 외에 또한 나선 반경에 의해 결정된다.

도 3a 내지 도 3c는 다축 가공 시에, 즉 공구 축의 방향성이 변하는 가공 시에 종래 기술에 따라 비가공 재료(2) 자체로 밀링 공구(3)가 절입되는 것을 개략적으로 도시하며, 이 때 도달되어야 할 깊이의 제 1 경로 지점에서 밀링 공구의 방향성이 깊은 절입 전체를 위해 변경되지 않고 유지된다. 이러한 이동 가이드는 공구 방향성이 평면의 법선 벡터에 의해 정의되는 가공에 있어서 특징적이다. 그러한 다축 가공 시에 종종 절입 경로(4)에 있는 동안 해당 가공 깊이의 제 1 경로 지점에서의 밀링 공구(3)의 방향성은 전체 절입 경로(4)에서 변하지 않고 유지된다. 도 3a 내지 3c에서는 이와 관련하여 천공하는 절삭 조건이 발생될 수 있음이 식별된다.

도 3a는 공구 방향성을 비가공 재료(2) 자체에 램프형으로 절입될 시에 후속하는 가공 경로의 계속적인 연장으로서 도시하고 있다.

도 3b는 도 2a에 따라 밀링 공구(3)의 절입을 위해 충분한 경로 길이를 사용할 수 없을 경우에, 비가공 재료(2) 자체에 램프형 절입될 시에 공구 방향성을 도시하고 있다.

도 3c는 재료에 헬리컬 절입될 시에 공구 방향성을 도시하고 있다.

도 4a 내지 4c는 종래 기술에 따라 다축 가공 시에 혹은 공구 축의 방향성이 변하는 가공 시에 비가공 재료(2) 자체로 밀링 공구(3)가 절입되는 것을 개략적으로 도시하고 있으며, 이 때 공구 방향성이 전체적으로 정의된 규칙에 부합하여 계속적으로 이어진다. 이러한 이동 가이드는 공구 방향성이 곡선, 점 또는 일반적인 충돌 방지 규칙에 의해 정의되는 가공에 있어서 특징적이다. 그러한 다축 가공 시에 밀링 공구(3)의 방향성을 위해 후속하는 가공 혹은 가공층의 전체적인 가이드 정보가 적용되되, 가이드 정보는 실질적인 가공 공정 동안의 절삭 조건 및 충돌 방지에 맞추어진다. 도 4a 내지 4c에 도시된 예시에서 식별되듯이, 여기서도 절입되는 동안 천공하는 절삭 조건이 발생할 수 있다.

도 4a는 재료에 램프형 절입될 시에 공구 방향성을 후속하는 가공 경로의 계속적인 연장으로서 도시하고 있다.

도 4b는 도 2a에 따라 밀링 공구가 절입되기 위해 충분한 길이의 경로를 사용할 수 없는 경우, 재료에 램프형 절입될 시에 공구 방향성을 도시하고 있다.

도 4c는 재료에 헬리컬 절입될 시에 공구 방향성을 도시하고 있다.

Claims (15)

1. 밀링 공구(3)를 이용하여 비가공 재료(2)로 완성품(1)을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 밀링 공구(3)가 상기 비가공 재료(2)로 절입되는 동안 절입 경로(4)와 관련하여 바로 후속하는 가공의 밀링 공구(3)의 방향성(5)에서 벗어나서 자동으로 전진 이송 방향 및/또는 전진 이송 방향에 대해 측면으로 회동하는 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)는 램프형으로 형성되는 절입 경로(4)로 안내되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)는 단순한 램프 형태로 형성되는 절입 경로(4)로 안내되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)는 다중 램프 형태로 형성되는 절입 경로(4) 상에서 지그재그 형태로, 곡류 형태로 또는 그와 같이 왕복 운동에 의해 전환되는 전진 이송 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)는 헬리컬, 실린더, 원추 등의 형태로 형성되는 절입 경로(4)로 안내되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)는 적어도 하나의 원주부를 갖는 나선으로서 형성되는 절입 경로(4)로 안내되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)는 부분적인 나선으로 형성되는 절입 경로(4)로 안내되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)는 부분적인 나선으로 형성되는 절입 경로(4)로 안내되되, 전진 이송 방향이 전환되는 복수의 절입에서 곡류 형태로 깊은 절입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)는 직선 및/또는 원 형태로 형성되는 절입 경로(4)로 안내되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)는 스플라인 또는 곡률이 일정한 곡선으로 형성되는 절입 경로(4)로 안내되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)의 상기 절입 경로(4)는 깊은 절입 시에 원호 보간에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)의 상기 절입 경로(4)는 깊은 절입 시에 곡률이 일정한 보간에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)의 상기 절입 경로(4)는 선형 보간 및/또는 원호 보간 및/또는 곡률이 일정하게 보간되는 깊은 절입이 포함되는 구간들로 구성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)의 상기 절입 경로(4)는 가공 경로(5)에 대한 다양한 이송 속도에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀링 공구(3)의 경사각은 상기 램프형 절입 경로(4)의 기울기 각보다 큰 것을 특징으로 하는 제조 방법.
    
    

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