KR20140085562A - Cnc 제어 레이저와 클램핑 장치를 이용하여 작업편, 특히 절삭툴에 안내 베벨을 형성하는 장치 및 방법 - Google Patents

Cnc 제어 레이저와 클램핑 장치를 이용하여 작업편, 특히 절삭툴에 안내 베벨을 형성하는 장치 및 방법 Download PDF

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laser
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KR1020147014154A
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만프레드 사에그뮤엘러
아른드트 하우거
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볼메르 베르케 마쉬넨파브릭 게엠베하
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Abstract

본 발명은 작어편, 특히 절삭툴에 안내 베벨을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 가공된 작업편은 회전축에 대하여 회전 가능하게 구동되는 클램핑 장치 내에 클램핑되고 적어도 하나의 레이저 유닛을 구비한다. 클램핑 장치와 레이저 유닛은 적어도 하나의 CNC제어축에 의해 서로에 대하여 이동할 수 있다. 레이저 유닛은 재료의 제거에 의해 작업편을 가공하기에 적절한 형식의 것이다. 마진을 형성하기 위하여, 레이저 유닛과 클램핑 장치는 클램핑 장치 내의 작업편이 특정 각도 만큼 적어도 클램핑 장치의 회전축에 대하여 연속적으로 회전되고 레이저 유닛과 클램핑 장치는 안내 베벨을 형성하기 위하여 작업편으로부터 재료를 제거하기 위하여 특정 거리 만큼 적어도 서로에 대하여 이동된다.

Description

CNC 제어 레이저와 클램핑 장치를 이용하여 작업편, 특히 절삭툴에 안내 베벨을 형성하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A GUIDE BEVEL ON A WORKPIECE, IN PARTICULAR ON A CUTTING TOOL, USING CNC-CONTROLLED LASER AND CLAMPING DEVICES}
본 발명은 작업편에 마진을 형성하는 방법, 특히 절삭툴 상에 마진을 형성하는 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 제어 가공 장치에 관한 것이다.
원형 랜드라 불리는 마진은 보링 및 밀링툴과 같은 절삭툴과 작업편에서의 중간 가이드부를 의미하는 것으로 이해된다. 마진은, 예를 들면 구멍 벽의 표면질은 결정적이다. 바꾸어 말하면, 마진은, 예를 들면 구멍벽에서의 거칠기 깊이와 같은 거칠기 측정치에 결정적으로 영향을 미친다. 무엇이 마진인가를 알려면 도 9를 참조하면 된다.
도 9는 가이드 패드(1, 2), 칩 스페이스(3), 절삭 에지(4)를 가진 심천공 툴을 도시한다. 도 9의 확대 상세도에 있어서, 가이드 패드(2)의 에지 상에서의 가이드 페이즈(guide phase)(5)를 볼 수 있다. 가이드 페이즈(5)를 부조부(6)를 가진 복잡한 기하를 가진다.
이러한 가이드 페이즈는 마진을 고정밀도로 형성하여야 하기 때문에 절삭툴에 의해 가공될 작업편의 표면질에 있어서 매우 중요하다. 고정밀도를 가진 마진의 형성을 실현하는 것은, 특히 부조부와 언더컷을 가진 마진의 기하가 복잡하기 때문에 사실상 곤란하다.
마진은 적절한 원통형 연삭 기계에 의해 작업편에 형성된다. 이러한 원통형 연삭 기계를 가지고 원형 랜드 또는 마진의 복잡한 기하는 매우 한정된 범위로만 가능하고, 이 때문에 종래의 방법으로 형성된 마진은 주로 원통형으로 형성되었고, 예를 들면 여유 각도를 가질 수 없었다.
원형 랜드 또는 마진을 형성하기 위하여, 가공될 작업편은 원통형 연삭 기계 내에 클램핑되고 이어서 가공된다. 마진은 고정밀도의 치수 정확성을 가지고 형성되어야 하기 때문에 즉시 검사, 즉 정규적인 검사 측정이 필요하다. 이들 작업편- 연속 절삭툴은 측정을 위하여 별개의 측정 장치에 클램핑하기 위하여 원통형 연삭 기계로부터 언클램핑되고 제거되어야 한다. 바꾸어 말하면, 작업편은 중간 및 최종 검사를 하는 동안에 수동 측정을 위하여 재클램핑되어야 한다. 추가의 연삭 작업이 필요하다면, 작업편은 연삭 작업을 계속하기 위하여 연삭 기계에 다시 연속적으로 큼램핑되어야 한다. 작업편의 재클램핑은 치수 정확성과 마진의 형상 정확성에 악영향을 미친다.
연삭 휠은 마진을 연삭하기 위하여 사용되기 때문에 연삭 휠의 공급 이동에 의해 연삭 휠 자체가 항상 부식될 수 있기 때문에 제조 시간과 제조 정밀도에 상당한 악영향을 미칠 수 있다. 특히, 예를 들면 마진을 가지고 형성될, 리머와 같은 길다란 작업편의 경우에 원통형 연삭 기계로 연삭하여 작업편에 적용되는 압축력은 작업편의 형상 및 형태에 악영향을 미친다.
일반적으로, 레이저 빔으로 작업편을 가공하기 위한 장치는, 예를 들면 DE 40 40 554 A1에 개시된 종래 기술로부터 공지되어 있다. 상기 문헌에 개시된 가공툴은 기계 칼럼 상에 장착된 하우징을 구비하고 가이드 튜브는 종방향으로 변위가능하게 배치되어 있다. 하우징의 후방 단부 부분에 레이저 유닛이 장착되어 있고 레이저빔은 집속 광학 시스템을 통하여 통과하고 노즐 헤드로 출사되고, 레이저빔의 중앙 출사 구멍에 적어도 하나의 유체 공급 수단이 구비되어 있다. 작업편을 레이저 가공하기 위하여, 가이드 튜브는 노즐 헤드가 작업편의 표면의 전방에 즉시 가공될 때까지 수평으로 이동한다. 레이저 유닛은 층 내에서 물질을 제거하도록 작동하고 작업 테이블은 수직축에 대하여 수평 이동 및 선회 운동을 하게 된다. 작업편에서 절삭 가공을 실행하기 위하여, 레이저 헤드는 공구 교환 장치에 의해 절삭툴이 교체된다.
그러나, 종래 기술에서 공지된 레이저 빔에 의해 작업편을 가공하는 장치는 중실 작업편에 공동을 형성하기 위해 설계되어 있기 때문에 작업편 또는 절삭툴에 마진을 형성하는데에는 적절하지 않다.
이러한 마진은 작업편의 원주 표면에 형성되며 단순한 공동과 비교하여 복잡한 기하를 가진다.
또한, 블랭크로부터 회전 대칭툴을 제조하기 위한 레이저 가공 장치가, 예를 들면 DE 10 2010 011 508 A1에 개시되어 종래 기술로 공지되어 있다.
DE 10 2010 011 508 A1에 따른 레이저 가공 장치는 위치 결정 장치와 제어 장치를 통하여 레이저 헤드와 툴 블랭크 사이의 상대 위치가 설정되고 변경될 수 있다. 반사 장치를 거쳐 레이저 유닛에 의해 생성된 레이저빔 임펄스는 블랭크의 표면 상에 펄스 영역의 구역으로 향하게 한다. 툴 블랭크 상에 절삭 에지 또는 칩 홈을 형성하기 위하여, 제어 장치는 연속적인 충격 위치가 배치되는 펄스 진로를 특정한다. 펄스 진로의 경로는 펄스 영역의 형상에 따라 다르며 사각형 펄스 영역 내에서는 직선 부분 경로로 이루어진 구불구불한 경로를 가진다. 펄스 영역은 원형, 타원형, 또는 만곡 형상도 또한 가능하다. 출발점을 출발하여, 레이저 빔 펄스는 펄스 진로의 단부 점에 도달할 때까지 펄스 진로를 따라 위치한다. 단부점에 도달함에 따라, 리셋 이동은 반사 장치에 의해 발생하고 그리고 다음에 레이저 빔 임펄스는 출발점으로부터 출발하는 펄스 진로에 다시 위치하며, 이 때문에 재료의 제거가 층층이 일어난다. 반사 장치를 거쳐, 이차원적 공간 한정 펄스 영역이 가공되고 위치 결정 장치는 블랭크의 표면 상에서의 펄스 영역의 상대적 이동과 동시에 이동된다. 블랭크 상에 칩홈 또는 절삭 에지를 형성하기 위하여, 재료는 블랭크의 표면 상에서 펄스 영역의 제거에 의해 복수의 제거 층이 층층이 제거되고, 이 때문에 원하는 칩홈은 상당한 재료가 제거된 후에 형성된다.
레이저 가공 장치의 예가 DE 10 2010 011 508 A1에 개시되어 있고, 재료는 블랭크의 표면상에서 펄스 영역의 제거에 의해 복수의 제거층이 층층이 제거된다. 이러한 과정 동안에, 레이저 빔은 특정한 펄스 진로의 경로를 따라 방사된다. 펄스 진로의 종단부에 도달했을 때, 이동의 리셋이 일어나고 제거된 다음의 재료층이 펄스 진로의 시작점으로부터 제거가 개시된다.
상기 문헌에 개시된 레이저 가공 장치는 특정한 펄스 진로를 따라 반복되고 항상 동일한 특정 영역에 반복되고-작업편의 칩홈 또는 절삭툴의 영역에서 가공이 완료될 때까지 재료를 제거한다. DE 10 2010 011 508 A1에 따른 레이저 가공 장치는 절삭툴 상에 마진을 형성하지 않을뿐더러 이러한 작업을 위하여 적절하지도 않기 때문에 개시된 장치는 절삭툴에 마진이 요구되고, 특히 복수의 절삭 에지를 가진 경우에 과도하게 시간을 소비하게 되고 이에 따라 비용이 과대해질 수 밖에 없다.
본 발명의 목적은 마진을 신속하고 고정밀도로 여러 가지의 작업편에 형성하기 위한 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 특징을 가지는 작업편 상에 마진을 형성하는 방법에 의해 달성되며, 청구항 14에 따른 특징을 가진 컴퓨터 제어 가공 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 변형예는 종속 청구항에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 방법의 경우에 있어서, 가공될 작업편은 회전축에 대하여 회전 구동되는 클램핑 장치에 클램핑된다. 적어도 하나의 레이저 유닛은 클램핑 장치 내에 클램핑된 작업편을 가공하기 위하여 제공된다. 레이저 유닛은 재료를 제거하여 작업편을 가공하기에 적절한 형식의 것이다. 클램핑 장치와 레이저 유닛은 적어도 하나의 CNC 제어축에 의해 서로에 대하여 이동될 수 있다.
마진을 형성하기 위하여, 클램핑 장치와 레이저 유닛 모두는 클램핑 장치 내의 작업편이 클램핑 장치의 회전축에 대하여 특정한 각도량으로 적어도 단계적으로 회전되고 클램핑 장치와 레이저 유닛은 마진을 형성하기 위하여 작업편으로부터 재료를 제거하기 위하여 특정 거리만큼 적어도 서로에 대하여 이동한다.
바꾸어 말하면, 작업편은 클램핑 장치의 회전축에 대하여 클램핑 장치 내에서 회전하고 레이저 유닛과 클램핑 장치는 작업편에서 특정 범위의 재료를 제거하기 위하여 적어도 하나의 CNC 제어축의 적어도 하나의 축방향으로 특정 거리, 즉 공급량만큼 서로에 대하여 이동된다. 재료의 제거는 클램핑 장치와 레이저 유닛 사이 및/또는 회전축에 대하여 작업편의 회전에 의한 상대 이동에 의해 결정될 수 있다. 본 발명에 따라서, 재료의 제거는 레이저 유닛에 의해 생성되는 레이저빔 내로 가공될 작업편 또는 영역을 안내하여 달성된다. 이렇게 하는데 있어서, 연속 회전에 의해 작업편의 하나의 영역 또는 복수의 영역이 안내될 수 있으며, 이는 레이저 빔 내에서 연속 가공될 수 있으며, 이 때문에 레이저빔은 재료를 제거하기 위하여 작업편에서 작용할 수 있다.
작업편이 복수의 절삭 요소 또는 절삭 영역(즉, 동일 반경으로)에 있다면, 절삭 요소는 회전축에 대하여 작업편의 연속 회전에 의해 레이저 빔 안으로 안내될 수 있고, 이 때문에 레이저빔은 절삭 에지 또는 절삭 영역을 연속적으로 가공할 수 있고 이에 의해 마진이 형성된다. 대부분의 경우에 있어서, 영역은 절삭 요소의 방사 방향 외측 표면 또는 절삭툴의 외주 표면이다.
이로부터 본 발명에 따른 방법은 DE 10 2010 011 508 A1의 종래 기술에 비교하여 작업편으로부터 층층이 재료를 제거하기 위하여 특정한 펄스의 진로를 반복하여 추종할 필요가 없다는 것이 명백해진다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 가공될 영역은 작업편 또는 툴의 선택적인 연속 회전과 레이저 유닛과 클램핑 장치 사이에서의 상대적인 이동하에서 레이저빔 내로 안내되거나 레이저빔을 회전하는 작업편에 적용한다.
클램핑 장치와 레이저 유닛이 서로에 대하여 상대적인 이동을 통하여, 클램핑 장치 내에서 작업편의 동시 회전에 의해 레이저 유닛과 클램핑 장치에 대한 복잡한 운동 패턴이 가능하게 된다. 이들 운동 패턴을 통하여, 부조, 언더커트, 틈새각을 가진 안내 국면의 복잡한 기하를 만들어 내는 것이 가능하다.
종래 기술에 비하여, 연삭 휠과 같은 사용되는 툴의 원치 않는 영향은 레이저빔이 작업편에 작용됨이 없이 레이저 유닛에 의해 방출되는 레이저빔에 의해 작업편 상에 마진이 형성되기 때문에 본 발명에 따른 방법에 의해 완전히 제거된다. 그 결과, 특히 매우 길고 긴 작업편이 변형없이 안내 국면에 제공될 수 있다.
작업편, 특히 절삭툴 상의 마진의 특정한 기하는, 각각의 경우에 있어서, 가공될 작업편과 함께 클램핑 장치를 특정 각도량 만큼 회전축에 대하여 회전 방향을 변경, 즉 작업편을 특정 각도량 만큼 회전축에 대하여 한방향으로 회전하도록 변경될 필요가 있다. 따라서, 회전축에 대하여 다른 방향으로의 방향 변경이 이루어진다. 클램핑 장치의 이러한 제어로서, 생산 정밀도가 더욱 향상되고 불균형 효과가 회피된다.
더욱이, 클램핑 장치는 클램핑 장치 내의 작업편이 회전축에 대하여 연속적으로 회전하도록 마진을 형성하는 동안에 제어되고 구동된다. 예기에서, 예를 들면, 작업편의 피벗 운동 또는 20 rpm 이상의 회전 속도로 회전축에 대하여 작업편을 회전시키는 것을 고려해 볼 수 있다.
클램핑 장치 내에서 작업편을 측정하기 위하여, 측정 장치에 의해 클램핑 장치 내에 있는 작업편의 측정이 이루어진다. 중간 검사 및 최종 검사가 작업편을 가공하는 동일한 클램핑 장치 내에서 본 발명에 따른 방법으로 실시될 수 있다. 이 때문에 종래 기술에서 요구되는 측정을 위한 재클램핑이 필요없다. 작업편을 재클램핑할 필요가 없기 때문에 마진의 형성 정밀도가 현저하게 증가될 수 있다.
작업편의 최종 검사 후, 즉 작업편의 가공 및 측정이 완료된 후, 가공되지 않은 새로운 작업편을 자동 방식으로 투입할 수 있다. 작업편의 최종 검사 또는 최종 측정이 실행된 후에 작업편의 투입은 로보트에 의해 자동으로나 수동 장치에 의해 실시될 수 있다.
따라서, 측정 작업 및 작업편 투입은 자동 방식으로 실행될 수 있다. 상기한 바와 같이, 검사를 위해 필요한 중간 측정, 적절하다면 교정 작업이 자동 방식으로 실행될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의해 자동화 작업이 가능하게 되므로 복잡한 작업편 또는 절삭툴을 무인 방식으로 형성할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 방법은 생산성 및 효율성을 제고하는데 실질적으로 기여하게 된다.
클램핑 장치와 레이저 유닛의 제어에 의해 작업편의 자동화된 측정은 기계 내부 부품과 독립적으로 모니터링될 기계 요소에도 또한 가능하다. 그 결과, 예를 들면 마모에 의해 부정확한 개별적인 기계 요소는 독립적으로 검출할 수 있다. 본 발명의 방법에 따른 제어로서, 본 방법을 실행하는 기계의 일종의 자체 검사가 이루어진다.
원통형 또는 원추형 작업편 또는 절삭툴은 본 발명의 방법에 따라 가공된다. 절삭툴은 헬리컬 및/또는 축방향으로 직선형인 절삭 에지를 구비할 수 있다. 마진의 형성의 복잡성은 절삭툴의 절삭 에지의 형상에 따라 증가된다. 종종, 절삭툴은 교환가능한 절삭 에지를 또한 가질 수 있다. 작업편이 절삭툴, 특히 보링 및 밀링툴이라면, 클램핑 장치 및 레이저 유닛은 레이저 유닛이 절삭툴의 개별적인 절삭 에지로부터 연속적으로 제거하도록 제어될 수 있다. 바꾸어 말하면, 연속 회전에 의해, 가공될 툴의 절삭 에지는 재료를 제거하기 위하여 레이저 유닛에 의해 생성되는 레이저빔을 통하여 연속적으로 안내된다.
작업편은 여러 가지 방식으로 클램핑 장치 내에 클램핑될 수 있다. 여기에서 세개의 다른 방식으로 생각해 볼 수 있다. 한편, 작업편은 클램핑 장치 내에서 지지(수평으로)되지 않은 상태로 클램핑, 또는 현수 또는 직립(수직으로) 상태로 클램핑될 수 있다.
한편, 특히 길고 얇은 작업편의 경우에 있어서, 작업편이 클램핑 장치 내에서 축방향 단부에 의해 클램핑되고 작업편이 각각의 다른 축방향 단부, 예를 들면 꼬리부 중심에 결합되어 지지될 필요가 있다.
이 경우에 있어서, 꼬리부 중심은 작업편이 가공이 완료된 후에 꼬리부 중심으로부터 해제되도록 제어 및 구성되고, 이 때문에 새로운 작업편으로 교체된다. 해제 및 결합을 위하여, 꼬리부 중심을 구동하는 꼬리부 중심 또는 수용 장치는 작업편의 종축 방향으로 구동될 수 있다. 여기에서, 꼬리부 중심에 대하여 구동 가능한 꼬리부 중심 또는 수용 장치를 클램핑 장치와 레이저 유닛의 제어 장치에 연결하는 것을 생각해 볼 수 있다.
꼬리부 중심은 또한 작업편을 파지하기 위하여 꼬리부 중심에 의해 작업편상에 작용하는 허용 가능한 최대 파지력을 초과하지 않도록 제어될 수 있다. 허용 가능한 최대 파지력은 작업편의 치수에 따라 산출할 수 있다. 작업편에 작용하는 허용 가능한 최대 파지력의 산출에 있어서, 작업편의 길이와 직경은 제외할 수 있으나 작업편의 형상과 재질은 변형을 회피하기 위하여 고려하여야 하며, 특히 과도한 파지력에 의해 일어날 수 있는 작편 편의 방사 방향에서의 변형을 고려해야 한다.
레이저 유닛에 의해 생성된 레이저빔은 워터 젯에서 작업편의 안내 또는 더욱 정확한 방사를 위하여 내장될 수 있다. 이 경우에 있어서, 워터 젯은, 예를 들면 레이저빔을 위한 광가이드로서 작용한다.
상기한 바와 같이, 레이저 유닛과 클램핑 장치는 작업편으로부터 재료를 제거하기 위하여 적어도 특정 거리 만큼 서로에 대하여 상대 이동하게 한다. 마진이나 원형 랜드의 기하로서, 상대 이동하는 특정 거리는 한번에 모두 실시되는 것이 아니라 별개의 부분 거리로 분할되어 실시될 필요가 있다. 바꾸어 말하면, 클램핑 장치 내에서의 작업편의 회전은 작업편으로부터 재료를 제거하는 범위 또는 제거하는데 필요한 일정한 간격으로 동시에 일어나고 특정 거리의 부분 거리에 대한 상대 이동은 실시된다. 따라서, 상대적인 이동은 작업편으로부터 재료의 제거량에 의해 결정되는 개별적인 단계에서 실시될 수 있다.
레이저 유닛 및/또는 클램핑 장치가 다른 방향으로 이동할 수 있도록 하기 위하여, 레이저 유닛 및/또는 클램핑 장치는 적어도 네 개의 CNC 제어축에 의해 이동될 수 있다. 예를 들면, 레이저 유닛 및/또는 클램핑 장치는 X, Y, Z축 방향으로 적어도 서로에 대하여 이동할 수 있고, 동시에 하나 이상의 X, Y, Z축 방향으로 피벗될 수 있다. 그러므로, 작업편의 모든 표면, 즉 방사 방향 및 축방향 표면 또는 이들 표면의 개별 지점은 본 발명에 따른 방법으로 가공할 수 있다. 본 발명은 또한 가공 장치, 특히 다축 가공 장치에 관한 것이다. 가공 장치는 상기한 종류의 방법이 실행되는 제어 장치와 작업편을 클램핑하기 위한 회전 구동되는 클램핑 장치와 레이저 유닛을 구비한다. 클램핑 장치 및 레이저 유닛은 적어도 하나의 CNC 제어축에 의해 서로에 대하여 이동할 수 있다.
더욱이, 본 발명은 꼬리부 중심을 수용하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 작업편을 지지하고 해제하기 위하여 적어도 하나의 축방향에서 작업편에 대하여 구동할 수 있다. 상기 장치는 제어 장치가 작업편의 치수에 기초하여 허용 가능한 최대 파지력을 결정하도록 구성된 제어 장치에 추가로 연결되어 있다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
도 1은 가공될 절삭툴의 사시도이다.
도 2는 가공될 절삭툴의 정면도이다.
도 3은 도 2의 상세 확대도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 따른 절삭툴의 절삭 요소의 사시도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 방법에 따른 레이저를 사용하는 툴의 가공 상태의 개략적인 사시도이다.
도 9는 본 발명을 전체적으로 이해하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 마진 형성 방법에 의해 작업편으로서 가공된 툴의 실시예를 도시한 사시도이다. 도 1를 참조하면서 도 2 내지 도 4를 보면, 본 발명의 방법에 따른 절삭툴로 형성될 마진 또는 원형 랜드가 무엇인지 명학해질 것이다. 더욱이, 이에 대하여, 도입부에서 설명된 도 9에 관한 설명을 참조하면 된다.
절삭툴(10)은, 예를 들면 납땜에 의해 툴(10) 내의 대응 홈(16, 18) 내에 수용되어 고정되는 절삭 요소(12, 14)를 가진다. 절삭 요소(12, 14) 각각은 절삭 에지(20, 22)를 가진다. 절삭 에지(20, 22)는 툴(10)의 외측 외주로부터 떨어져 방사 방향 외측으로 돌출하는 절삭 요소(12, 14) 내의 영역에 놓여 있다.
도 2는 툴(10)의 정면을 도시하고 있다. 도 2에서, 절삭 요소(12, 14)가 각각의 절삭 에지(20, 22)를 가진 것을 또한 볼 수 있다. 절삭 요소(12, 14)의 절삭 에지(20, 22)는 가상원(24)의 반경 상에 놓여 있다.
도 3은 도 2의 A 상세를 확대 도시한 도면이다. 도 3에 있어서, 툴(10)의 일부와 절삭 에지(20)를 가진 절삭 요소(12)의 일부가 도시되어 있다. 또한, 특정 반경을 갖는 가상원(24)의 일부를 도시한다. 절삭 에지(20)를 추종하는 절삭 요소(12)의 영역에서, 영역(26)은 절삭 요소(12)의 방사 방향 외측 표면 상으로 연장되어 있다. 영역(26)에 있어서, 마진은 본 발명에 따른 방법으로 형성될 수 있다. 마진의 영역(26)은 절삭 에지(20)로서 가상원(24)의 동일 반경 상에 놓여 있다. 마진 아래에, 틈새각은 챔퍼부에 의해 제공되어 있다.
도 4는 절삭 요소(12)의 사시도이다. 도 4에 있어서, 마진에 대응하는 영역(26)은 명료하게 나타내기 위하여 회색으로 처리되어 있다. 마진의 영역(26)은 절삭 에지(20)로부터 절삭 요소(12)의 방사 방향 외표면의 특정 부분에 걸쳐 연장되어 있다. 마진 또는 원형 랜드에 의하여 표면의 질, 즉 예를 들면 구멍벽의 표면 거칠기에 영향을 미친다.
도 5는 본 발명에 따른 방법을 사용하는, 도 1 내지 도 4에 도시된 작업편의 가공 상황을 개략적으로 도시한 사시도이다.
툴(10)은, 이 경우에 있어서, 클램핑 장치(도시 안 됨) 내에서 작업편으로서 클램핑되어 있고 클램핑 장치의 회전축(A)에 대하여 화살표(28) 방향으로 연속적으로 회전할 수 있다. 더욱이, 툴(10)은 구동 가능한 클램핑 유닛을 거쳐 화살표(30, 32, 34(X, Y, Z축) 방향으로 적어도 레이저빔(36)에 대하여 이동할 수 있다, 더욱이, 개략적으로 나타낸 레이저빔(36)을 생성하는 레이저 유닛(도시 안 됨)은 또한 화살표(30, 32, 34) 방향으로 툴(10)에 대하여 이동할 수 있다. 바꾸어 말하면, 클램핑 장치(도시 안 됨) 내의 툴(10)과 레이저 유닛(도시 안 됨)에 의해 생성되는 레이저빔(36) 사이에서의 상대적인 이동은 툴(10)이 연속적으로 회전하는 동안에 실행될 수 있다. 절삭 요소(12, 14) 중의 하나의 절삭 요소와 절삭 에지(20)로부터 이어지는 영역(26)(도 3 및 도 4 참조)에 마진 또는 원형 랜드를 형성하기 위하여, 툴(10)은 클램핑 장치의 회전축에 대하여 연속적으로 회전되고 20 rpm 이상의 회전 속도로 회전 또는 피벗된다. 툴(10)의 연속적인 회전을 통하여, 절삭 요소(12, 14)는 마진을 형성할 수 있도록 영역(26)으로부터 레이저빔(36)으로 재료를 제거하는 동안에 레이저빔(36)을 통하여 연속적으로 가이드된다. 회전에 의해 레이저빔(36)을 통하여 통과하는 동일 회전 반경(도 2 참조) 상에 놓여 있는 절삭 요소(12, 14)와 레이저빔(36)은 마진을 형성하도록 절삭 에지(12, 14) 상에서 연속적으로 작용한다.
툴(10)의 연속 회전에 더하여, 툴(10)(도시되지 않은 클램핑 장치를 통하여)과 레이저빔(36)을 생성하는 레이저 유닛(도시 안 됨) 중 하나는 화살표(30, 32, 34) 방향으로 적어도 서로에 대하여 이동할 수 있다. 레이저 유닛과 클램핑 장치의 상대 이동은 레이저빔(36)이 가공될 절삭 요소(12, 14) 상에서 다른 각도 및 위치에서 작용할 수 있다. 바꾸어 말하면, 툴(10)은 회전축에 대하여 연속적으로 회전되고, 한편 레이저빔(36)과 툴(10) 사이에서의 상대적인 운동을 통하여 레이저빔은 마진을 형성하도록 절삭 요소(12, 14)의 영역(26)(도 3 및 도 4 참조)을 따라 안내된다. 클램핑 장치와 레이저 유닛의 구동은 하나 이상의 CNC 제어축을 통하여 바람직하게 이루어진다.
회전축에 대하여 툴의 연속적인 회전에 의하여, 레이저빔은 가공될 절삭 요소(12, 14)의 영역(26)(도 3 및 도 4 참조)에서 실제적으로 접선 방향으로 작용하고, 특히 복수의 절삭 요소(12, 14) 또는 절삭 에지를 가진 툴의 경우에, 마진을 위하여 요구되는 개별적인 절삭 요소(12, 14) 상에서 신속하고 연속적으로 기하를 형성하는 데 기여한다.
자연적으로, 본 발명의 방법에 따라서, 본 발명은 절삭 에지 또는 절삭 요소로 툴을 가공하는 것이 가능하고 툴은 두 개의 절삭 에지 또는 절삭 요소를 가진다.
도 6 내지 도 8은 도 4에 대부분 대응되나 클램핑 장치와 레이저 유닛 사이에서의 상대적인 이동이 가능한 것을 도시한 것으로서 레이저빔은 또한 다른 각도에서 가공될 작업편을 방사할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 레이저빔(36)을 작업편(10)(툴)으로 가져올 수 있는 가능성을 제외하고 레이저빔(36)은 항상 콘 형상으로 나타낸 것을 도시한다. 그 결과, 한편으로 가공 위치에 대한 레이저빔의 집속이 나타나 있으나 다른 한편으로는 레이저빔이 회전 운동을 실행할 수 있는 가능성을 나타낸다.
요약하면, 툴에 원형의 랜드를 생성하는데 비교적 곤란한 문제점을 극복할 괄목할만하게 개선된 가능성이 본 발명에 의해 얻어진다. 특히, 가공하는데 시간 절약이 요구되는 복잡한 작업편의 기하를 갖는 복잡한 작업편의 기하에 대하여 본 발명은 상당한 잇점을 제공한다.

Claims (15)

  1. 작업편(10), 특히 절삭툴에 마진(26)을 형성하는 방법에 있어서,
    가공될 작업편(10)은 회전축(A)에 대하여 회전 구동되며 적어도 하나의 레이저 유닛을 구비한 클램핑 장치 내에 클램핑되고, 클램핑 장치와 레이저 유닛은 적어도 하나의 CNC 제어축에 의해 서로에 대하여 이동할 수 있고, 레이저 유닛은 재료를 제거하여 작업편을 가공하기에 적합한 형식의 것이고, 마진(26)을 형성하기 위하여 레이저 유닛과 클램핑 장치는 클램핑 장치 내의 작업편(10)이 특정 각도 만큼 적어도 클램핑 장치의 회전축에 대하여 회전되고 레이저 유닛과 클램핑 장치가 마진(26)을 형성하도록 작업편(26)으로부터 재료를 제거하기 위하여 특정한 거리만큼 적어도 서로에 대하여 이동되도록 제어되는, 마진을 형성하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    클램핑 장치는 작업편(10)이 회전축(A)에 대하여 연속적으로 회전하도록 마진(26)을 형성하는 동안에 제어되고 구동되는, 마진을 형성하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    클램핑 장치 내의 작업편(10)에 대하여 측정을 행하는 측정 장치를 구비하는, 마진을 형성하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    작업편(10)의 가공 및 측정에 이어 가공되지 않은 새로운 작업편(10)의 교체가 자동화된 방식으로 이루어지는, 마진을 형성하는 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    작업편이 절삭툴(10), 특히 보링 또는 밀링툴이고, 클램핑 장치와 레이저 유닛은 레이저 유닛이 절삭툴의 개별적인 절삭 에지로부터 연속적으로 재료를 제거하도록 제어되는, 마진을 형성하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    작업편(10)은 클램핑 장치 내에서 지지되지 않은 채로 클랭핑되는, 마진을 형성하는 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    작업편(10)은 클램핑 장치 내에서 하나의 축방향 단부에 의해 클램핑되어 있고 꼬리부 중심과 함께 다른 축방향 단부에 의해 결합되는, 마진을 형성하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    작업편(10)은 클램핑 장치 내에서 현수 또는 직립하여 클램핑되는, 마진을 형성하는 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    꼬리부 중심은 새로운 작업편(10)으로 교체되도록 작업편(10)이 작업편(10)의 가공이 완료된 후에 꼬리부 중심으로부터 해제되도록 제어되는, 마진을 형성하는 방법.
  10. 청구항 7 또는 청구항 9에 있어서,
    꼬리부 중심은 꼬리부 중심에 의해 작업편에 작용하는 허용 가능한 최대 축방향 파지력을 초과하지 않도록 제어되고 허용 가능한 최대 축방향 파지력은 작업편의 치수에 따라 산출되는, 마진을 형성하는 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    레이저 유닛에 의해 생성된 레이저빔(36)은 워터 젯 내에서 안내를 위해 설치되어 있는, 마진을 형성하는 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    레이저 유닛과 클램핑 장치가 서로에 대하여 이동할 수 있는 특정 거리는 복수의 부분 거리로 분할되어 있는, 마진을 형성하는 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    레이저 유닛 및/또는 클램핑 장치는 적어도 네 개의 CNC 제어축에 의해 이동되는, 마진을 형성하는 방법.
  14. 컴퓨터 제어 가공 장치, 특히 다축 가공 기계에 있어서,
    - 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 제어 장치와,
    - 작업편(10)을 클램핑하기 위한 회전 구동 클램핑 장치와,
    - 레이저 유닛을 구비하고,
    클램핑 장치와 레이저 유닛은 적어도 하나의 CNC 제어축에 의해 서로에 대하여 이동할 수 있는, 다축 가공 기계.
  15. 꼬리부 중심을 수용하기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는 작업편을 파지 및 해제하기 위하여 적어도 하나의 축방향 방향으로 작업편(10)에 대하여 구동 가능하고, 상기 장치는 제어 장치가 작업편(10)의 치수에 기초하여 허용 가능한 최대 파지력을 결정하도록 구성된 제어 장치에 연결되어 있는, 꼬리부 중심을 수용하기 위한 장치.
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