KR20150107455A - 원통형 난삭재 복합 가공머신 - Google Patents

Abstract

원통형 난삭재 복합 가공머신이 개시되어 있다.
개시된 원통형 난삭재 복합 가공머신은,
주축대 및 심압대에 고정된 원통형 공작물의 회전 중심과, 왕복대, 주축대 및 심압대가 안착되는 한 쌍의 베드의 슬라이드 면이 동일 선상에 위치되는 원통형 난삭재 복합 가공머신으로서, 상기 베드 중, 제1 베드에는 열처리용 레이저 모듈과 패터닝용 레이저 모듈이 각각의 전용 왕복대에 의해 제1 베드의 길이방향을 따라 개별적으로 슬라이딩 되도록 설치되며, 상기 제2 베드에는 선삭모듈, 연삭모듈, 터렛모듈 중 적어도 하나 이상의 모듈이 전용 왕복대에 의해 제2 베드의 길이방향을 따라 슬라이딩 되도록 설치된 것을 더 포함하는 것이다.

Description

원통형 난삭재 복합 가공머신{A cylindricality difficult-to-cut convergence machine}

본 발명은 원통형 난삭재 복합 가공머신에 관한 것이다.

특히, 표면경화, 표면 다음질 및 미세패턴 작업을 하나의 머신에서 일괄적으로 수행할 수 있는 원통형 난삭재 복합 가공머신에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 공작물을 절삭공구로 절삭가공하기 위한 장치이며, 선반, 밀링머신, 세이퍼 등이 이에 속한다. 상기와 같은 공작기계는 공작물을 절삭, 가공하기 위한 공구나 장비가 동일의 장치에 통합되어 구비되는 이른바, 복합 가공화 경향으로 발전되어 왔다.

상기 복합 가공화의 장점으로는 장치를 이루는 부품의 감소와 이로 인한 장치의 가격절감, 공작물의 가공시 상기 공작물의 이동과 고정 빈도의 감소와 이에 따른 작업시간의 감소에 기인하는 생산성의 향상, 다양하고 연속적인 공작물 가공의 실현 등을 들 수 있다.

최근, 레이저 가공모듈과 기존의 공작기계에 접목시켜, 부품 가공의 효율성과 정밀도 그리고 생산성을 극대화 시키려는 노력이 있었다. 이는 첨단 레이저기술과 기존의 기계가공기술이 상호 융합 보완될 수 있는 기술로서 그 필요성이 점차 대두되고 있다.

상기 복합 가공의 예로서, 선반 공작기계에 레이 빔을 접목시켜 가공의 효율성을 향상시키고, 국부적인 열처리, 마킹, 드릴링, 용접, 절단 그리고 그루빙 가공 등을 레이저 빔을 이용하여 절삭가공과 동시에 혹은 공작물이 세팅된 상태에서 연속적으로 처리함으로서 정밀도를 향상시키고 가공시간을 단축시킬 수 있으며, 또한 절삭가공이 난해한 재질(텅스텐 세라믹 등)은 절삭 가공시 가공부위를 레이저 빔으로 가열함으로서 절삭성 및 정밀도를 획기적으로 개선할 수 있게 된다. 또한 기존에 가공이 불가능한 재료들을 복합 가공 기술을 이용하여 기계 가공함으로써 재료선정 및 설계의 유연성을 제공할 수 있게 된다.

이와 같은 가공 상의 여러 장점은 물론, 여러 분야에 응용할 수 있는 장점이 예상됨에도 불구하고, 레이저 가공모듈과 공작기계를 병합 운영하는 복합 가공머신은 제안된 바 없다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 레이저 모듈과 선삭모듈 또는 연삭모듈을 하나의 머신에 장착하여, 표면경화, 표면 다듬질 및 미세패턴 작업 등을 하나의 머신에서 일괄적으로 수행할 수 있도록 함에 따라, 작업의 효율성, 정밀도 향상 및 생산성 향상 등의 효과를 얻을 수 있는 원통형 난삭재 복합 가공머신을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

주축대 및 심압대에 고정된 원통형 공작물의 회전 중심과, 왕복대, 주축대 및 심압대가 안착되는 한 쌍의 베드의 슬라이드 면이 동일 선상에 위치되는 원통형 난삭재 복합 가공머신으로서, 상기 베드 중, 제1 베드에는 열처리용 레이저 모듈과 패터닝용 레이저 모듈이 각각의 전용 왕복대에 의해 제1 베드의 길이방향을 따라 개별적으로 슬라이딩 되도록 설치되며, 상기 제2 베드에는 선삭모듈, 연삭모듈, 터렛모듈 중 적어도 하나 이상의 모듈이 전용 왕복대에 의해 제2 베드의 길이방향을 따라 슬라이딩 되도록 설치된 것을 더 포함하는 원통형 난삭재 복합 가공머신이 제공된다.

또한, 상기 한 쌍의 베드는 베이스 상에 동일한 높이로 배치될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 베드는 베이스 상에서 전방측 베드에 비해 후방측 베드가 더 높게 배치될 수 있다.

또한, 상기 선삭모듈, 연삭모듈 및 터렛모듈은, 리니어모터에 의해 상기 공작물을 향해 진퇴 가능할 수 있다.

또한, 상기 각 베드의 내부에는 상기 각 모듈에 설치된 유정압 베어링으로부터 배출되는 유체가 순환되는 순환유로가 형성된 것을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 왕복대들은 상기 주축대 및 심압대의 폭 영역 외측에 위치하도록 상기 제1, 2 베드 상에 안착될 수 있다.

이상의 본 발명은, 레이저 모듈과 선삭모듈 또는 연삭모듈을 하나의 머신에 장착하여, 표면경화, 표면 다듬질 및 미세패턴 작업 등을 하나의 머신에서 일괄적으로 수행할 수 있도록 함에 따라, 작업의 효율성, 정밀도 향상 및 생산성 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원통형 난삭재 복합 가공머신의 측면 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 원통형 난삭재 복합 가공머신의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 원통형 난삭재 복합 가공머신의 결합 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 원통형 난삭재 복합 가공머신으로부터 각 모듈을 분리한 상태의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 선삭모듈, 연삭모듈, 터렛모듈을 발췌한 사시도이다.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는 "의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 원통형 난삭재 복합 가공머신의 측면 개념도이다.

도 1에 따르면, 본 발명의 원통형 난삭재 복합 가공머신(100)은 주축대(후술함) 및 심압대(후술함)에 고정된 (원통형)공작물(1)의 회전 중심(O)과, 왕복대(후술함), 주축대, 심압대가 안착되는 한 쌍의 베드(310,320)의 슬라이드 면(301)이 동일선상에 위치하게 배치한다.

이로써, 베드(310,320)의 슬라이드 면(301)과 공작물(1)의 회전 중심(O) 간에 위치편차가 없어지게 되므로 가공 중의 모멘트 발생에 따른 오프셋 에러를 방지할 수 있게 되고, 결과적으로 가공 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 배치조건을 기반으로 하는 원통형 난삭재 복합 가공머신의 세부 구성은 다음과 같다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 원통형 난삭재 복합 가공머신의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 원통형 난삭재 복합 가공머신의 결합 사시도이다.

도 2 및 3에 따르면, 본 발명의 원통형 난삭재 복합 가공머신(100)은 기본적으로 베이스(200)와, 상기 베이스(200) 상에 안착 설치되는 베드(300)와, 상기 베드(300)의 상면에 해당되는 슬라이드 면(301)의 일 말단에 안착되는 주축대(400)와, 상기 슬라이드 면(301)의 다른 타단에 안착되는 심압대(500)와, 상기 슬라이드 면(301)을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되는 다수의 왕복대(600) 및 상기 각 왕복대(600)에 설치되는 다수의 모듈(700)로 구성된다.

상기 베드(300)는 상기 베이스(200)의 상면 후방에 길이방향으로 안착 설치되는 제1 베드(310)와, 상기 베이스(200)의 상면 전방에 길이방향으로 안착 설치되는 제2 베드(320)로 구성된다.

여기서, 상기 제1 베드(310)와 제2 베드(320)는 동일한 높이로 설치될 수 있고, 또는 도 2, 3에 도시되어 있듯이, 전방의 제2 베드(320)에 비해 후방의 제1 베드(310)가 더 높게 설치될 수도 있다.

위의 2가지 베드의 배치 형태 중, 후자의 경우가 보다 바람직한 형태라 할 수 있다. 그 이유는 작업자는 제2 베드(320)의 앞쪽에 위치하게 되므로 제2 베드(320)가 낮고 제1 베드(310)가 높게 되면 작업자가 시야 범위가 넓어지기 때문에 작업의 시인성을 높일 수 있기 때문이다. 이러한 제1, 2 베드(310,320)의 높이차는 이를 받치고 있는 베이스(200) 상면의 계단 형태에 의해 구현될 수 있다.

또한, 상기 제1, 2 베드(310,320)는 도 4에서 명확히 볼 수 있듯이, 그 내부에 상기 다수의 모듈(700)에 설치되는 유정압 베어링(미도시)으로부터 배출되는 작동유체가 순환되는 순환유로(311,321)가 형성될 수 있다. 이 순환유로(311,321)는 고온의 작동유체가 순환되면서 각 베드의 열전도도를 고르게 하여 특정 부분에 열이 집중되지 않도록 함으로써 열변형을 방지할 수 있다.

다음, 상기 주축대(400)와 심압대(500)는 상기 제1, 2 베드(310,320)의 사이에 배치되되, 상기 각 베드(310,320)의 상면에 해당되는 슬라이드 면(301)의 일단에 안착되고, 심압대(500)는 상기 슬라이드 면(301)의 타단에 안착된다.

상기 주축대(400)와 심압대(500) 사이에는 원통형의 공작물이 물려 있고, 이 공작물은 주축대(400)의 동력에 의해 그 회전 중심(O)을 기준으로 회전하게 된다.

다음, 상기 왕복대(600)는 상기 각 모듈(700)들이 개별적으로 안착될 수 있도록 모듈과 동일한 개수로 구비되며, 이러한 왕복대(600)는 상기 주축대(400) 및 심압대(500)의 폭영역 외측에 배치됨과 아울러 상기 제1, 2 베드(310,320) 상에 슬라이딩 가능하게 안착 된다.

따라서, 왕복대(600)가 각 베드(310,320)의 길이방향을 따라 슬라이딩 동작될 때 주축대(400) 및 왕복대(600)와의 간섭없이 전 영역을 이동할 수 있게 된다.

이로써, 주축대(400)와 심압대(500) 사이로 공작물(1)을 물릴 때 또는 물려 있던 공작물(1)을 탈거할 때, 왕복대(600)를 공작물(1)의 설치영역 외부로 이동시킨 후 공작물을 용이하게 고정 및 탈거할 수 있게 된다.

다음, 상기 모듈(700)은 상기 제1 베드(310)의 왕복대(600) 상에 설치되는 열처리용 레이저 모듈(710)과 패터닝용 레이저 모듈(720)을 포함한다.

또한, 상기 제2 베드(320)의 왕복대(600) 상에 설치되는 선삭모듈(730), 연삭모듈(740), 터렛모듈(750)을 더 포함한다. 여기서, 상기 선삭모듈(730), 연삭모듈(740), 터렛모듈(750)은 제2 베드(320)의 길이 및 슬라이딩 거리를 감안할 때 제2 베드(320)에 모두 설치되기는 어렵다. 따라서, 1개 또는 최대 2개가 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 모듈(700)들은 원통형의 공작물(1)을 인쇄롤로 가공하기 위한 것으로, 즉 인쇄 표면을 형성하는 공작물(1)의 외주면을 초경화하여 내마모성을 향상시키고, 초경화된 공작물(1)의 표면을 매끄럽게 표면가공 한 후, 매끄러운 표면에 미세패터닝을 하는 일련의 공정을 하는데 필요하다.

특히, 상기 열처리용 레이저 모듈(710)은 공작물(1)의 표면을 초경화하기 위해 레이저를 조사하는 역할을 하는 것으로, 공작물(1)의 표면에 초경 분말을 뿌린 후, 이에 레이저를 조사하여 초경분말을 고온으로 가열함으로써 용융시킴에 따라 공작물(1)의 표면을 초경화 하는 일 방법이 있고, 이와는 달리 공작물(1)의 표면에 직접 레이저를 조사하여 공작물(1)의 표면을 급속히 가열하게 되면 가열된 오스테나이트 영역은 열이 내부의 열전도에 의해 확산된 후 급속 자연 냉각시키는 방식에 의해 공작물의 변태 경화를 일으켜 초경화하는 방법도 있다.

상기 선삭모듈(730), 연삭모듈(740) 및 터렛모듈(750)은 초경화된 공작물(1)의 표면을 매끄럽게 표면 가공하는데 사용된다. 다만, 선삭모듈(730)은 선삭공구가, 연삭모듈(740)은 연삭공구가, 터렛모듈(750)은 여러 가지 선삭공구들이 방사상으로 장착된 터렛(공지의 공구홀더)이 이용되는 것에 차이가 있을 뿐이다.

상기 패터닝용 레이저 모듈(720)은 매끄럽게 표면 처리된 공작물(1)의 표면에 레이저를 조사하여 인쇄 패터닝을 수행하기 위한 것이다.

한편, 상기 선삭모듈(730), 연삭모듈(740) 및 터렛모듈(750)은 리니어 모터(M)가 장착되어 있어서 이에 의해 상기 공작물(1)을 향해 진퇴 가능하게 구성되어 있다. 그러므로, 공작물(1)의 외경 사이즈에 맞게 근접 거리를 조절할 수 있다.

전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 원통형 난삭재 복합 가공머신 200 : 베이스
300 : 베드 301 : 슬라이드 면
310 : 제1 베드 320 : 제2 베드
400 : 주축대 500 : 심압대
600 : 왕복대 700 : 모듈
710 : 열처리용 레이저 모듈 720 : 패터닝용 레이저 모듈
730 : 선삭모듈 740 : 연삭모듈
750 : 터렛모듈

Claims (6)

1. 주축대 및 심압대에 고정된 원통형 공작물의 회전 중심과, 왕복대, 주축대 및 심압대가 안착되는 한 쌍의 베드의 슬라이드 면이 동일 선상에 위치되는 원통형 난삭재 복합 가공머신으로서,
   상기 베드 중, 제1 베드에는 열처리용 레이저 모듈과 패터닝용 레이저 모듈이 각각의 전용 왕복대에 의해 제1 베드의 길이방향을 따라 개별적으로 슬라이딩 되도록 설치되며,
   상기 제2 베드에는 선삭모듈, 연삭모듈, 터렛모듈 중 적어도 하나 이상의 모듈이 전용 왕복대에 의해 제2 베드의 길이방향을 따라 슬라이딩 되도록 설치된 것을,
   더 포함하는 원통형 난삭재 복합 가공머신.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 베드는 베이스 상에 동일한 높이로 배치된, 원통형 난삭재 복합 가공머신.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 베드는 베이스 상에서 전방측 베드에 비해 후방측 베드가 더 높게 배치된, 원통형 난삭재 복합 가공머신.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 선삭모듈, 연삭모듈 및 터렛모듈은, 리니어모터에 의해 상기 공작물을 향해 진퇴 가능한, 원통형 난삭재 복합 가공머신.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 각 베드의 내부에는 상기 각 모듈에 설치된 유정압 베어링으로부터 배출되는 유체가 순환되는 순환유로가 형성된 것을 더 포함하는, 원통형 난삭재 복합 가공머신.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 왕복대들은 상기 주축대 및 심압대의 폭 영역 외측에 위치하도록 상기 제1, 2 베드 상에 안착되는, 원통형 난삭재 복합 가공머신.

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