KR20120016875A - 공작기계의 홀 가공을 위한 장치 및 이의 가공 전개 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작기계를 이용한 홀 가공시 공구의 교환 횟수를 줄이고 가공 시간을 단축시킬 수 있는 홀 가공 장치 및 이의 가공 전개 방법에 관한 것으로, 작업자로부터 홀 가공이 요청되면 가공할 홀의 크기 및 홀 크기에 따른 가공 패턴 정보, 가공 패턴에 따라 적용될 홀 공구의 정보를 수집하고 수집한 정보로부터 각 홀 가공에 공통적으로 적용되는 홀 공통 공구가 존재하는지 유무를 검색하여 홀 공통 공구가 존재하면 각 홀 가공에 적용되는 홀 공구를 직경이 작은 순으로 재정렬하여 재정렬된 순서대로 공구 교환을 요청하고 홀 가공을 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

공작기계의 홀 가공을 위한 장치 및 이의 가공 전개 방법{HOLE WORK DEVICES OF MACHINE TOOLS AND PROCESS METHOD THEREOF}

본 발명은 공작기계의 홀 가공에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홀 가공 공정시 공구의 교환 횟수를 줄이고 가공 시간을 단축시킬 수 있는 공작기계의 홀 가공을 위한 장치 및 이의 가공 전개 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계에서 홀 가공시 1개의 홀을 가공하기 위해서는 여러 개의 홀 가공 공구를 사용하게 된다. 또한, 파트 프로그램의 작성이나 대화형 프로그램을 이용한 가공 프로그램을 작성할 때도 각 공정의 그룹별로 공정을 전개하기 때문에 홀 가공을 하는 데 있어 다른 가공 공정에 비해 공구 교환 횟수가 증가하여 가공 시간이 길어지는 문제점이 있다.

이에 대하여 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1에 도시한 피가공물(10)에는 중심에 지름이 20인 홀과, 중심의 외곽에 지름이 10인 홀 4개, 또 그 외곽에 지름이 15인 홀 4개가 각각 구비되어 있다.

이러한 홀들을 피가공물(10)에 가공하려면 각 홀의 크기보다 작은 공구를 선택하여 여러 번의 가공을 통해 원하는 크기로 가공하게 된다.

이를 테면, 중심의 지름 20인 홀을 가공하려면 지름이 10인 공구, 지름이 15인 공구, 지름이 20인 공구를 이용하여 순차적인 홀 가공을 한다. 이러한 가공은 절삭력 부하 저감 및 정밀도 측면에서 통상적으로 행해지는 가공 전개이다.

구체적으로, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이 공구 리스트에 직경 20이하의 홀 공구가 Ø8, Ø10, Ø15, Ø20가 있다고 가정한다. 이러한 홀 공구의 종류를 각각 T01, T02, T03, T04라 하고, 공정 설계에 따라 다르겠지만 지름이 20인 홀을 가공하기 위해서는 Ø10의 홀 공구(T02)로 먼저 가공을 한 후 Ø15의 홀 공구(T03)로, 다음은 Ø20의 홀 공구(T04)를 순차적으로 이용한다. 이러한 가공 전개 방법은 다른 홀 가공 시에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

즉, 도 1의 (b)에 나타낸 것처럼, 지름이 15인 홀을 가공하기 위해서는 Ø10의 홀 공구(T02), Ø15의 홀 공구(T03)를 순차적으로 이용하고, 지름이 10인 홀을 가공하기 위해서는 Ø8의 홀 공구(T01), Ø10의 홀 공구(T02)를 순차적으로 이용할 수 있다.

그런데, 상기한 종래 가공 전개에 따르면, 각 홀별로 가공이 이루어지므로 적어도 공구 교환을 T02-T03-T04-T02-T03-T01-T02 순으로 7번 수행해야 한다.

이의 역으로, 지름이 10인 홀부터 가공하는 경우에도 T01-T02-T02-T03- T02-T03-T04 순으로 공구 교환을 적어도 6번을 수행해야 한다.

따라서, 종래 가공 전개에 따르면 전체 공정 중 홀 가공에서 차지하는 공구 교환의 횟수가 많아지게 되고 이는 가공 시간을 길어지게 하는 원인이 되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 공작기계에서 홀 가공시 공정에서 선택된 홀 공구를 공통적으로 사용하여 공구 교환을 최소로 하고 이에 따라 가공 시간을 단축시킨 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 발명에 따른 공작기계의 홀 가공을 위한 장치는, 사용자의 입력 키가 구비된 입력부; 상기 홀 가공을 위한 가공 프로그램을 표시하는 표시부; 상기 가공 프로그램이 저장되고, 상기 홀 가공에 필요한 가공 패턴 설계 정보, 홀 공구의 종류 및 직경 등을 포함한 홀 공구 정보, 피가공물의 재질 정보를 저장한 메모리부; 상기 입력부로부터 홀 가공의 구동 요청이 입력되면 가공할 홀의 크기 및 홀 크기에 따른 가공 패턴 정보, 가공 패턴에 따라 적용될 홀 공구의 정보를 상기 메모리부로부터 수집하고 수집한 정보로부터 각 홀 가공에 공통적으로 적용되는 홀 공통 공구가 존재하는지 유무를 검색하여 상기 홀 공통 공구가 존재하면 각 홀 가공에 적용되는 홀 공구를 직경이 작은 순으로 재정렬하여 재정렬된 순서대로 공구 교환을 요청하고 홀 가공을 수행하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부로부터 출력되는 가공 파라메터 및 공구 교환 요청에 따라 해당 홀 공구를 동작시키는 PMC(Programmable Machine controller)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명에 따른 공작기계의 홀 가공을 위한 가공 전개 방법은, 작업자로부터 홀 가공이 요청되면 상기 공작기계의 제어부에서 피가공물에 가공할 홀의 크기 및 홀 크기에 따른 가공 패턴 정보, 가공 패턴에 따라 적용될 홀 공구의 정보를 수집하는 단계; 상기 제어부가 수집한 정보로부터 각 홀 가공에 공통적으로 적용되는 홀 공통 공구가 존재하는지 유무를 검색하는 단계; 검색 결과 홀 공통 공구가 존재하면 상기 제어부에서 상기 각 홀 가공에 적용되는 홀 공구를 직경이 작은 순으로 재정렬하는 단계; 상기 제어부는 상기 홀 공구가 적용되는 가공 영역을 확인하여 상기 재정렬된 순서대로 공구 교환을 요청하고 홀 가공을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 홀 가공시 공구의 크기별로 가공 전개가 이루지므로 공구 교환의 횟수가 줄어들어 이로 인해 가공 시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 홀 가공시 공구 교환 및 홀 가공 전개 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계의 홀 가공 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계의 홀 가공 장치를 이용하여 홀 가공시 공구 교환 및 홀 가공 전개의 예를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계의 홀 가공 전개 방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계의 홀 가공 장치를 나타낸 구성도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 공작기계의 홀 가공 장치(100)는 입력부(110), 제어부(120), 표시부(130), PMC(Programmable Machine controller)부(140), 메모리부(150)를 포함하여 구현될 수 있다.

입력부(110)는 홀 가공에 필요한 파라메터를 입력하기 위한 수단으로 가공 패턴의 선택 및 홀 공구의 크기 등에 대한 입력을 위한 키가 구비되고, 입력된 키에 대응되는 신호를 제어부(120)로 출력한다.

본 발명의 실시 예에 따른 입력부(110)는 별도의 조작판으로 구비될 수 있으나, 표시부(130)에 터치 패널 형태로 구비될 수 있음은 물론이다.

표시부(130)는 홀 가공의 설정 및 홀 가공 전개 등을 실행하는 가공 프로그램 화면을 표시한다. 이 표시부(130)는 사용자가 홀 가공을 가공 프로그램을 통해 간편하게 취급할 수 있도록 사용자 인터페이스를 제공한다.

PMC부(140)는 제어부(120)로부터 입력받은 가공 파라메터 및 공구 교환 요청에 따라 해당 공구를 교환하는 기능을 수행한다.

메모리부(150)는 공작기계의 홀 가공에 필요한 가공 프로그램 및 홀 가공을 위한 각종 가공 파라메터가 저장된다. 가공 파라메터로는 홀 가공에 적용되는 일반적인 설계 패턴 등을 포함한 가공 패턴 설계 정보(151), 홀 공구의 종류 및 직경 등을 포함한 홀 공구 정보(152), 피가공물의 재질 정보(153) 등을 포함할 수 있다.

상기에서, 홀 가공에 적용되는 일반적인 설계 패턴은 홀 가공시 공구의 직경이 작은 순으로 가공하고, 각 홀에 대한 가공 전개는 최소한 2개 이상의 공구를 적용하되 3개의 공구를 넘지 않도록 하는 등의 설계에 따른 패턴 정보일 수 있다. 예를 들면, 지름이 20인 홀의 가공은 직경이 Ø10, Ø15, Ø20인 홀 공구를 순차적으로 적용하고, 지름이 15인 홀의 가공은 Ø10, Ø15의 홀 공구를, 지름이 10인 홀의 가공은 Ø8, Ø10의 홀 공구를 순차 적용한다는 설계 패턴을 사전에 설정할 수 있다.

제어부(120)는 홀 가공의 동작을 전반적으로 제어하는 한편, 입력부(110)를 통해 원하는 가공 파라메터가 입력되면 메모리부(150)에 기저장된 가공 프로그램을 실행하여 사전에 설계된 가공 설계 패턴에 따라 입력된 가공 파라메터를 적용한다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(120)는 홀 가공시 가공에 적용될 가공 설계 패턴 및 홀 공구에 대한 정보 등을 수집하는 홀 공정별 정보 수집부(122), 수집된 홀 공정별 정보에서 공통되는 홀 공구가 존재하는지 여부를 검색하고 홀 공구별로 재정렬하는 홀 공통 공구 검색부(124)를 포함한다.

이러한 구성에 따른 제어부(120)는 입력부(110)로부터 홀 가공의 구동 요청이 입력되면 홀 공정별 정보 수집부(122)에서 홀 공정별 정보를 수집하고 홀 공통 공구 검색부(124)에서 수집된 정보 중 공통적으로 적용될 홀 공구가 존재하면 홀 공구의 직경별로 재정렬하여 재정렬된 순서대로 공구 교환을 요청하고 홀 가공을 수행하도록 제어한다.

이때, 제어부(120)는 공통되는 홀 공구(이하, 홀 공통 공구)가 적용되는 가공 영역(홀)을 확인하여 해당 공구 적용시 해당 가공 영역을 한꺼번에 가공하도록 제어하고, 전체 가공 전개는 홀 공구의 직경 크기가 작은 순으로 진행하도록 제어한다. 그리고, 제어부(120)는 홀 공통 공구가 적용될 가공 영역이 복수 개 존재할 경우 가공 영역을 왼쪽에서 오른쪽 방향, 위에서 아래 방향, 홀 기준 등과 같이 사전에 설정한 일방향으로 가공이 전개될 것이다.

이러한 구성에 기초하여 다음의 피가공물에 홀 가공을 전개하는 일 예를 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공작기계의 홀 가공 장치를 이용하여 홀 가공시 공구 교환 및 홀 가공 전개의 예를 보인 도면이다. 참고로, 앞서 종래 기술에 따른 피가공물의 홀 가공과 대비될 수 있도록 동일한 피가공물의 홀 가공을 예로 들어 설명한다.

도시된 피가공물(10)은 앞서 도 1의 피가공물과 마찬가지로 중심에 지름이 20인 제1 홀(12)과, 제1 홀(12)의 외곽에 지름이 10인 4개의 제2 홀(14), 또 그 외곽에 지름이 15인 4개의 제 3홀(16)이 구비되어 있다.

이때, 본 발명에 따른 홀 가공은 홀 공구의 크기를 기준으로 직경 크기가 작은 순부터 순차적으로 수행하고, 종전처럼 피가공물(10)의 홀을 기준으로 홀 공정별로 수행하는 것이 아니라 홀 공구를 기준으로 수행하는 가공 전개 패턴을 따른다.

홀 공구는 (a)에 표기한 바와 같이 직경에 따라 분류되는데, 이의 공구 리스트가 메모리부(도 2의 150)에 사전에 테이블화되어 있다. (a)에서는 이해의 편의상 홀 공구의 직경이 Ø8, Ø10, Ø15, Ø20인 홀 공구(T01, T02, T03, T04) 4종류에 대해서만 도시하고 있으나 이에 한정되지 않고 직경이 더 세분화되어 여러 개로 구비될 수도 있다.

따라서, 홀 가공이 요청되면 제어부(도 2의 120)의 홀 공정별 정보 수집부(도 2의 122)는 가공할 홀(12,14,16)의 크기 및 홀 크기에 따른 가공 패턴 정보, 가공 패턴에 따라 적용될 홀 공구의 정보 등을 수집하게 된다. 수집된 홀 공정별 정보는 도 3의 (b)에 표기한 바와 같다.

즉, 피가공물에서 가공할 홀(12,14,16)의 크기는 20, 15, 10이고, 각 홀(12,14,16)의 가공 패턴은 즉, 지름이 20인 홀(12)은 직경이 Ø10, Ø15, Ø20인 홀 공구(T02, T03, T04)를 순차적으로 적용하는 것이고, 지름이 15인 홀(16)은 직경이 Ø10, Ø15인 홀 공구(T02, T03)를, 지름이 10인 홀(14)은 직경이 Ø8, Ø10(T01, T02)인 홀 공구를 순차적으로 적용하는 것이다.

이렇게 수집된 정보들에서 각 홀 가공에 공통적으로 적용되는 홀 공통 공구를 검색하면 직경이 Ø10, Ø15인 홀 공구(T02, T03)가 도출되고, 이 경우 홀 공구의 직경 크기별로 재정렬하여 재정렬된 순서대로 가공을 전개한다.

따라서, 직경이 Ø8인 홀 공구(T01)를 먼저 적용할 때에는 지름이 10인 홀(14)에만 가공을 수행하고, 이후에 직경이 Ø10인 홀 공구(T02)을 적용하면 지름이 10인 홀(14)뿐만 아니라 지름이 15, 20인 홀(12,16)까지 즉, 공통 적용될 가공 영역을 모두 가공한다. 이와 마찬가지로, 이후의 T03 홀 공구를 적용할 때에는 지름이 15, 20인 홀(12,16)을 가공하고, 마지막 T04 홀 공구 적용시에는 지름이 20인 홀(12)만 가공할 수 있다.

이러한 가공 전개에 따르면, 공구 교환은 T01-T02-T03-T04로 4번만 수행하면 가능하므로 공구 교환의 횟수를 현저히 줄일 수 있다.

그럼, 이상의 예시를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 가공 전개 방법에 대하여 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 공작기계의 홀 가공을 위한 장치에는 홀 가공에 필요한 가공 프로그램 및 각종 가공 파라메터들이 메모리부에 사전 구축된다.

구체적으로, 가공 파라메터로는 홀 가공에 적용되는 일반적인 설계 패턴 등을 포함한 가공 패턴 설계 정보, 홀 공구의 종류 및 직경 등을 포함한 홀 공구 정보, 피가공물의 재질 정보 등을 포함할 수 있다.

작업자로부터 홀 가공의 요청이 입력되면 홀 가공 장치는 사전에 입력된 가공 파라메터 예컨대, 공작기계의 동력, 가공 패턴 정보, 피가공물의 재질, 홀 공구 정보를 고려하여 절삭 속도와 이송을 결정한 후 홀 가공을 수행한다.

수행 이전에 홀 가공 장치의 제어부는 가공할 홀의 크기 및 홀 크기에 따른 가공 패턴 정보, 가공 패턴에 따라 적용될 홀 공구의 정보 등을 수집한다(S100). 이렇게 수집된 정보는 도 3의 (b)에 표기된 바와 유사할 수 있다.

이후, 수집된 정보로부터 각 홀 가공에 공통적으로 적용되는 홀 공통 공구를 검색하여 홀 공통 공구의 유무를 확인한다(S110, S120).

홀 공통 공구가 존재하지 않으면 기본 홀 가공 패턴에 따라 수행하고(S130), 홀 공통 공구가 존재하면 홀 공구의 직경별로 재정렬하여 가공할 영역(홀)을 확인한다(S140).

기본 홀 가공 패턴은 종래 홀 공정별에 따른 가공 전개 방법일 수 있으며, 또는 본 발명의 홀 공구를 기준으로 한 가공 전개 방법일 수 있다. 즉, 홀 공통 공구가 존재하지 않으면 두 방법 모두 적용 가능하다.

이후, 홀 공구의 직경별로 재정렬된 순서대로 공구 교환을 요청하고 홀 가공을 수행하는데, 공통되는 홀 공통 공구가 존재하는 영역(홀)은 해당 공구 적용시 한꺼번에 가공하도록 제어한다(S150). 즉, 홀 공구를 이용하여 가공할 가공 영역(홀)을 확인하여 해당 홀 공구와 매핑되는 가공 영역을 한꺼번에 가공하도록 제어한다.

상기의 과정에서, 가공 전개는 홀 공구의 직경 크기가 작은 순대로 수행되며. 홀 공통 공구가 적용될 가공 영역이 복수 개 존재할 때에는 왼쪽에서 오른쪽 방향, 위에서 아래 방향, 홀 기준 등과 같이 사전에 설정한 일 방향으로 수행될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

100: 홀 가공 장치 110: 입력부
120: 제어부 122: 홀 공정별 정보 수집부
124: 홀 공통 공구 검색부 130: 표시부
140: PMC부 150: 메모리부
151: 가공 패턴 설계 정보 152: 홀 공구 정보
153: 피가공물의 재질 정보

Claims (4)

1. 공작기계의 홀 가공을 위한 장치로서,
   사용자의 입력 키가 구비된 입력부;
   상기 홀 가공을 위한 가공 프로그램을 표시하는 표시부;
   상기 가공 프로그램이 저장되고, 상기 홀 가공에 필요한 가공 패턴 설계 정보, 홀 공구의 종류 및 직경 등을 포함한 홀 공구 정보, 피가공물의 재질 정보를 저장한 메모리부;
   상기 입력부로부터 홀 가공의 구동 요청이 입력되면 가공할 홀의 크기 및 홀 크기에 따른 가공 패턴 정보, 가공 패턴에 따라 적용될 홀 공구의 정보를 상기 메모리부로부터 수집하고 수집한 정보로부터 각 홀 가공에 공통적으로 적용되는 홀 공통 공구가 존재하는지 유무를 검색하여 상기 홀 공통 공구가 존재하면 각 홀 가공에 적용되는 홀 공구를 직경이 작은 순으로 재정렬하여 재정렬된 순서대로 공구 교환을 요청하고 홀 가공을 수행하도록 제어하는 제어부;
   상기 제어부로부터 출력되는 가공 파라메터 및 공구 교환 요청에 따라 해당 홀 공구를 동작시키는 PMC(Programmable Machine controller)부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 홀 가공을 위한 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 홀 공구를 이용하여 가공할 가공 영역(홀)을 확인하여 해당 홀 공구와 매핑되는 가공 영역을 한꺼번에 가공하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 홀 가공을 위한 장치.
3. 공작기계의 홀 가공을 위한 가공 전개 방법으로서,
   작업자로부터 홀 가공이 요청되면 상기 공작기계의 제어부에서 피가공물에 가공할 홀의 크기 및 홀 크기에 따른 가공 패턴 정보, 가공 패턴에 따라 적용될 홀 공구의 정보를 수집하는 단계;
   상기 제어부가 수집한 정보로부터 각 홀 가공에 공통적으로 적용되는 홀 공통 공구가 존재하는지 유무를 검색하는 단계;
   검색 결과 홀 공통 공구가 존재하면 상기 제어부에서 상기 각 홀 가공에 적용되는 홀 공구를 직경이 작은 순으로 재정렬하는 단계;
   상기 제어부는 상기 홀 공구가 적용되는 가공 영역을 확인하여 상기 재정렬된 순서대로 공구 교환을 요청하고 홀 가공을 수행하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 홀 가공을 위한 가공 전개 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 재정렬된 순서대로 홀 가공을 수행하는 단계는
   상기 홀 공구를 이용하여 가공할 가공 영역(홀)을 확인하여 해당 홀 공구와 매핑되는 가공 영역을 한꺼번에 가공하도록 전개하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 홀 가공을 위한 가공 전개 방법.

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