KR20110131373A - 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지 및 이를 사용한 가공 방법 - Google Patents

컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지 및 이를 사용한 가공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 컴퓨터 수치 제어 선반의 가공 블록의 카트리지 홀더에 분리 가능하게 장착되는 카트리지 장착부와, 상기 장착부로부터 연장하고, 탈착 가능한 절삭팁을 구비하는 절삭부를 포함하는, 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지를 제공한다.

Description

컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지 및 이를 사용한 가공 방법{CUTTING CARTRIDGE FOR COMPUTER NUMERICAL CONTROL LATHE AND MACHINING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지 및 이를 사용한 가공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 컴퓨터 수치 제어(CNC : Computer Numerical Control) 선반은 가공 제어를 위한 수치 데이터들을 프로세서에 입력하고 그 제어에 따라 공구를 구동시켜 공작물을 가공하는 기계를 의미한다.
컴퓨터 수치 제어 선반은 가공물을 소정 형상으로 연삭하기 위한 롤 연삭기에서 가공물을 소정의 속도로 회전시키고, 공구를 가공물의 반경 방향이나 가공물의 축선 방향으로 이동시키면서 가공물을 소정 형상으로 연삭하도록 배치되어 있다.
컴퓨터 수치 제어 선반은 공구의 이동을 위해 수치 제어 데이터를 기억하기 위한 기억 장치를 갖게 되며, 공구는 수치 제어 데이터에 의해 축 위치에 따라 이동하도록 연속적으로 프로그램화된다.
컴퓨터 수치 제어 선반에 의해 가공되는 대상물은 원통형, 첨단형, 정현형 등 여러 가지 상이한 형상으로 가공된다.
본 발명의 목적은 컴퓨터 수치 제어 선반을 사용하여 가공이 어려운 부분도 용이하게 가공할 수 있는 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지 및 이를 사용한 가공 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지는, 컴퓨터 수치 제어 선반의 가공 블록의 카트리지 홀더에 분리 가능하게 장착되는 카트리지 장착부와, 상기 장착부로부터 연장하고, 탈착 가능한 절삭팁을 구비하는 절삭부를 포함한다.
상기 카트리지 장착부는 상기 카트리지 홀더에 대응하는 암형 또는 수형의 체결 섹션을 포함할 수 있다.
상기 암형 또는 수형의 체결 섹션은 슬라이드 슬롯 또는 슬라이드 레일일 수 있다.
상기 카트리지 장착부와 상기 카트리지 홀더를 체결하는 볼트 체결부를 더 포함할 수 있다.
상기 절삭팁은 용접, 나사 체결 및 그 조합 중 적어도 하나의 방식으로 절삭부에 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예와 관련된 상기 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지를 사용한 가공 방법은, 표준 가공 치수의 절삭팁을 포함하는 절삭 카트리지를 컴퓨터 수치 제어 선반의 카트리지 홀더에 장착하는 제1 단계; 메모리로부터 가공물의 치수 데이터를 인출하는 제2 단계; 및 상기 치수 데이터에 따라 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부가 없으면 상기 절삭 카트리지로 가공물 전체를 절삭 가공하고 종료하는 제3 단계를 포함한다.
상기 제1 단계 내지 제3 단계 수행 후, 상기 치수 데이터에 따라 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부가 있으면 그 위치를 기억하는 제4 단계; 및 상기 기억된 위치를 제외하고 상기 가공물의 나머지 부분을 절삭 가공하는 제5 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제4 단계 및 상기 제5 단계 수행 후, 상기 절삭 카트리지가 상기 기억된 가공부의 위치로 복귀하는 제6 단계; 상기 절삭 카트리지를 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부의 치수에 대응하는 절삭팁을 갖는 절삭 카트리지로 교체 결합하는 제7 단계; 및 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부를 절삭 가공하여 종료하는 제8 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부가 복수 개소의 위치에 존재하는 경우, 상기 제4 단계 및 제5 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제4 단계 및 제5 단계 수행 후, 상기 제6 단계 내지 제8 단계를 추가로 반복할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지 및 이를 사용한 가공 방법에 의하면, 가공 치수가 작은 가공부를 포함하는 가공물도 컴퓨터 수치 제어로 용이하게 가공이 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 컴퓨터 수치 제어 선반을 사용한 가공 과정을 개략적으로 보여주는 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 절삭 카트리지의 사시도이고,
도 3은 도 2의 절삭 카트리지가 컴퓨터 수치 제어 선반의 장착부에 장착되는 상태를 보여주는 사시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 컴퓨터 수치 제어 선반을 사용하여 가공을 행하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지 및 이를 사용한 가공 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
컴퓨터 수치 제어(CNC : Computer Numerical Control) 선반은 가공 제어를 위한 수치 데이터들을 프로세서에 입력하고 그 제어에 따라 절삭 공구를 구동시켜 공작물을 소망하는 형태로 가공하는 기계를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 컴퓨터 수치 제어 선반을 사용한 가공 과정을 개략적으로 보여주는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 컴퓨터 수치 제어 선반은 기억 장치에 기억된 가공물(W)의 치수 데이터에 따라 절삭 카트리지(10C) 형태의 절삭 공구를 이동시켜, 가공부(R)를 포함하는 가공물(W)을 절삭 공구에 형성된 절삭팁(17c)으로 소망의 형태로 형상 가공한다.
컴퓨터 수치 제어 선반에 의해 가공되는 가공물은 원통형, 첨단형, 정현형 등 여러 가지 상이한 형상으로 가공될 수 있다.
이러한 컴퓨터 수치 가공을 위한 절삭 카트리지(10C)가 도 2에 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지(10C)는 카트리지 장착부(11c)와 절삭부(13c)를 포함한다.
상기 카트리지 장착부(11c)는 후술하는 바와 같은 컴퓨터 수치 제어 선반의 가공 블록의 카트리지 홀더에 분리 가능하게 장착될 수 있다.
상기 절삭부(13c)는 상기 카트리지 장착부(11c)로부터 소폭으로 테이퍼지도록 연장하며, 말단에 가공물(W)의 가공부(R; 도 1 참조)를 절삭 가공하는 절삭팁(17c)을 구비한다.
상기 절삭팁(17c)은 가공에 따라 마손 또는 파손되는 경우가 많으므로 상기 절삭부(13c)의 말단에 탈착 가능하도록 결합되는 것이 좋다.
이를 위해, 상기 절삭팁(17c)은 중심 체결공을 구비하고 그 체결공을 통해 절삭부(17c)의 말단에 고정 나사(17c')에 의해 체결될 수 있다.
상기와 같은 나사 체결 방식 이외에도, 마손 또는 파손된 절삭팁(17c)을 절단 제거하고, 새로운 절삭팁을 그 위치에 용접을 포함한 결합 방식으로 체결하여 사용할 수도 있다.
상기 절삭 카트리지(10C)의 절삭부(13c)의 테이퍼 형상과 상기 절삭팁(17c)의 형상 및 치수는 가공물(W)의 가공부(R; 도 1 참조)의 여러 가지 형상 및 치수에 따라 그에 대응하는 형상 및 치수를 가질 수 있다.
이는 그러한 여러 종류의 형상 및 크기를 갖는 복수의 절삭 카트리지를 구비하는 것을 포함하며, 가공물의 가공부의 형상 및 치수에 따라 대응하는 절삭 카트리지를 선택하여 가공 처리할 수 있다.
상기 절삭팁(17c)은 고경도 및 고강도가 요구되는 부분이므로 WC와 같은 초경합금으로 형성될 수 있다.
상기 카트리지 장착부(11c)는 15c로 지시된 체결부를 통해 컴퓨터 수치 제어 선반의 가공 블록의 카트리지 홀더에 분리 가능하게 장착되는데 이에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 절삭 카트리지(10C)가 컴퓨터 수치 제어 선반의 가공 블록(10B)의 카트리지 홀더(10H)에 장착되는 상태를 보여주는 사시도이다.
상기 카트리지 홀더(10H)는 컴퓨터 수치 제어 선반의 가공 블록(10B)에 고정되며, 상기 절삭 카트리지(10C)를 착탈 가능하게 수용한다.
상기 카트리지 홀더(10H)는 블록형의 본체에 절삭 카트리지(10C)의 장착부(11c)가 고정 장착되는 장착 구멍(11h)을 포함한다. 카트리지 홀더(10H)의 상부에는 절삭 카트리지(10C)의 장착 후 고정 상태를 견고히 유지시키기 위해 절삭 카트리(10C)의 상부로 볼트가 프레싱 고정되도록 관통 결합될 수 있는 체결공(13h)이 형성될 수 있다.
상기 절삭 카트리지(10C)와 상기 카트리지 홀더(10H)는 서로 대응하는 암형 또는 수형의 체결 섹션을 사용하여 상호 체결될 수 있다.
이러한 암형 또는 수형의 체결 섹션은 카트리지 홀더(10H)의 상부의 저면에 형성된 슬라이드 슬롯(15h) 또는 절삭 카트리지(10C)의 장착부(11c)의 상부에 형성된 슬라이드 레일(15c)이거나, 그 반대로 구성될 수 있다.
상기 절삭 카트리지(10C)의 장착부(11c)에는 상기 카트리지 홀더(10H)로부터 분리시 상기 장착부(11c)가 카트리지 홀더의 장착 구멍(11h)에 억지 끼움된 상태에서 분리가 용이하지 않으므로, 정같은 도구로 절삭 카트리지(10C)를 밀어 분리시킬 수 있는 릴리스 홀(19c)이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지를 사용한 가공 방법을 제공한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 컴퓨터 수치 제어 선반을 사용하여 가공을 행하는 과정을 나타낸 흐름도를 예시한다.
도 4를 참조하면, 상기 가공 방법은 표준 가공 치수의 절삭팁을 포함하는 절삭 카트리지를 컴퓨터 수치 제어 선반의 카트리지 홀더에 장착하는 제1 단계(S10)를 포함한다.
상기 표준 가공 치수라 함은 해당 업계마다 주로 가공되는 가공물에 대해 가장 보편적으로 사용되는 가공 범위 내에 속하는 치수를 말하므로 특정 수치로 한정될 수 없으나, 해당 업계의 당업자들이 보편적으로 이해할 수 있는 범위에 속하는 것으로 정의된다.
상기 가공 방법은 컴퓨터 수치 제어 선반의 메모리로부터 가공물의 치수 데이터를 인출하는 제2 단계(S20)를 포함한다.
상기 치수 데이터는 가공 준비 단계에서 이미 입력이 완료되거나 가공 준비 과정 중에 해당 데이터를 취득하여 입력된 것일 수 있다.
상기 가공 방법은 상기 치수 데이터에 따라 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부가 없으면 상기 절삭 카트리지로 가공물 전체를 절삭 가공하고 종료하는 제3 단계(S30)를 포함한다.
이는 가공물의 모든 가공부의 가공 치수가 표준 범위 내에 속하는 것을 의미한다. 따라서, 기 장착된 표준 절삭 카트리지를 사용하여 가공물의 가공부 전체를 일괄적으로 가공하여 가공을 종료할 수 있다.
상기 가공 방법은, 상기 제1 단계(S10) 내지 제3 단계(S30) 수행 후, 상기 치수 데이터에 따라 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부가 있으면 그 위치를 메모리에 기억하는 제4 단계(S40)와, 상기 기억된 위치를 제외하고 상기 가공물의 나머지 부분을 절삭 가공하는 제5 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.
이는 기 장착된 표준 절삭 카트리지를 사용하여서는 상기 표준 치수 미만의 가공부를 가공할 수 없기 때문에, 표준 치수 미만의 가공부를 제외한 나머지 가공부에 대해 먼저 가공을 행함을 의미한다.
상기 가공 방법은, 상기 제4 단계(S40) 및 제5 단계(S50) 수행 후, 상기 절삭 카트리지가 상기 기억된 가공부의 위치로 복귀하는 제6 단계(S60)와, 상기 절삭 카트리지를 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부의 치수에 대응하는 절삭팁을 갖는 절삭 카트리지로 교환 결합하는 제7 단계(S70)와, 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부를 절삭 가공하여 종료하는 단계(S80)를 추가로 순차적으로 수행하여 가공을 종료할 수 있다.
이는 가공 치수가 작아서 가공을 배제하였던 가공부를 가공하기 위한 과정을 예시하는 것이다. 구체적으로, 표준 치수 미만의 가공부의 가공을 위해 그 가공부의 위치로 복귀한 후, 기 장착된 절삭 카트리지를 해당 가공 치수에 적합한 절삭 카트리지로 교환한 후, 해당 가공부에 절삭 가공을 행하는 과정으로 이루어진다.
상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부가 복수 개소의 위치에 존재하는 경우에는 상기 제4 단계(S40) 내지 제8 단계(S80)를 반복 수행함으로써, 해당 가공부 마다 가공부의 치수에 맞는 절삭 카트리지로 장착한 후 가공을 행하게 되어, 모든 크기의 가공부를 순차적으로 가공할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지 및 이를 사용한 가공 방법에 의하면, 가공 치수가 작은 가공부를 포함하는 가공물도 컴퓨터 수치 제어로 용이하게 가공이 이루어진다.
상기와 같은 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지 및 이를 사용한 가공 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
10B: 가공 블록 10C: 절삭 카트리지
10H: 카트리지 홀더 11c: 카트리지 장착부
11h: 카트리지 홀더의 장착 구멍 13c: 카트리지 절삭부
15c: 슬라이드 레일 15h: 슬라이드 슬롯
17c: 절삭팁 17c': 고정 나사
19c: 릴리스 홀

Claims (10)

  1. 컴퓨터 수치 제어 선반의 가공 블록의 카트리지 홀더에 분리 가능하게 장착되는 카트리지 장착부와;
    상기 장착부로부터 연장하고, 탈착 가능한 절삭팁을 구비하는 절삭부를 포함하는 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지 장착부는 상기 카트리지 홀더에 대응하는 암형 또는 수형의 체결 섹션을 포함하는 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 암형 또는 수형의 체결 섹션은 슬라이드 슬롯 또는 슬라이드 레일인 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지 장착부와 상기 카트리지 홀더를 체결하는 볼트 체결부를 더 포함하는 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절삭팁은 용접, 나사 체결 및 그 조합 중 적어도 하나의 방식으로 절삭부에 결합되는, 컴퓨터 수치 제어 선반용 절삭 카트리지.
  6. 표준 가공 치수의 절삭팁을 포함하는 절삭 카트리지를 컴퓨터 수치 제어 선반의 카트리지 홀더에 장착하는 제1 단계;
    메모리로부터 가공물의 치수 데이터를 인출하는 제2 단계; 및
    상기 치수 데이터에 따라 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부가 없으면 상기 절삭 카트리지로 가공물 전체를 절삭 가공하고 종료하는 제3 단계를 포함하는 컴퓨터 수치 제어 가공 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 치수 데이터에 따라 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부가 있으면 그 위치를 기억하는 제4 단계; 및
    상기 기억된 위치를 제외하고 상기 가공물의 나머지 부분을 절삭 가공하는 제5 단계를 더 포함하는 컴퓨터 수치 제어 가공 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절삭 카트리지가 상기 기억된 가공부의 위치로 복귀하는 제6 단계;
    상기 절삭 카트리지를 상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부의 치수에 대응하는 절삭팁을 갖는 절삭 카트리지로 교체 결합하는 제7 단계; 및
    상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부를 절삭 가공하여 종료하는 제8 단계를 더 포함하는 컴퓨터 수치 제어 가공 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 표준 가공 치수보다 작은 가공부가 복수 개소의 위치에 존재하는 경우, 상기 제4 단계 및 제5 단계를 추가로 반복 수행하는 컴퓨터 수치 제어 가공 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제6 단계 내지 상기 제8 단계를 추가로 반복 수행하는 컴퓨터 수치 제어 가공 방법.
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