KR20180028964A - 공구 운반 작업 스핀들을 이용하여 수치 제어 공작 기계 상에 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 방법 - Google Patents

공구 운반 작업 스핀들을 이용하여 수치 제어 공작 기계 상에 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공구 운반 작업 스핀들(1040)을 이용하여 수치 제어 공작 기계(1000) 상에 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제조된 작업물(WS)을 프로세싱하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은: 공작 기계(1000)의 작업 스핀들(1040)의 공구 지지부(1041) 상에서 공구(90)를 고정하며 공구(90)의 진동을 발생시키는 진동 발생기(20)를 포함하는 공구 홀더(10)를 수용하는 단계, 및 공구 메인 바디를 생산하기 위해 작업물(WS)에서 하나 이상의 리세스를 산출하도록 공구 홀더(10) 상에 고정된 진동하는 공구(90)를 통해서 공작 기계(1000) 상에 클램핑되고 초경합금으로 제조된 작업물(WS)을 프로세싱하는 단계를 포함한다.

Description

공구 운반 작업 스핀들을 이용하여 수치 제어 공작 기계 상에 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 방법{METHOD FOR PROCESSING A WORKPIECE MADE OF HARD METAL FOR PRODUCING A TOOL MAIN BODY ON A NUMERICALLY CONTROLLED MACHINE TOOL WITH TOOL―CARRYING WORK SPINDLE}
본 발명은 공구 운반 작업 스핀들을 이용하여 수치 제어 공작 기계 상에 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 수치 제어 공작 기계의 제어 장치 및 전술된 방법을 제어하는 역할을 하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
일반적으로, 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하기 위해서 밀링과 같은 종래의 가공 방법을 사용하는 것이 불가능하다. 밀링 절단기를 통해 초경합금을 프로세싱하고자 시도한다면 작업물로부터 제거된 재료에 대한 공구 마모는 경제적이지 않을 것이다. 상이한 공구 재료(예를 들어, 다이아몬드)를 사용하고 더욱 경제적인 방식으로 작업물을 프로세싱하는 것을 가능하게 하기 때문에 연삭 방법이 사용된다.
초경합금으로부터 공구 메인 바디를 생산하기 위해서, 연삭 공구에 의해 윤곽 및 리세스를 가진 작업물을 제공하는 특히 구체적인 기계가 알려졌다. 결과적인 공구 메인 바디는 또한 캐리어 공구로서 알려졌다. 이것은 일반적으로 납땜에 의해 공구 메인 바디에 고정식으로 부착되는 PCD(다결정 다이아몬드)로 제조된 절단 인서트 또는 나사로 고정된 인덱스 가능한 절단 인서트와 같은 특정한 응용의 경우에 대해 특별히 경화된 더 단단한 절단 에지를 수용하는 역할을 한다. 또한, 공구 메인 바디에는 일반적으로 절단 에지를 클램핑하기 위한 클램프를 수용할 수 있는 리세스된 챔버 및 칩을 수용하기 위한 칩 챔버/홈이 제공된다. 공구 메인 바디는 예를 들어 절단기 헤드로서 제조된 모든 유형의 설계를 가질 수 있다.
이러한 공구 메인 바디 및 개별적으로 부착된 절단 에지의 설계는 절단 에지가 마모되었을 때 전체 공구 조립체(절단 에지 및 공구 메인 바디)가 교환되어야 할 필요가 없으며 단지 절단 에지만이 대체되어야만 한다는 결정적인 장점을 가진다. 예를 들어, 예로서 공구 메인 바디에 나사로 고정된 인덱스 가능한 절단 인서트는 쉽게 제거될 수 있고 새로운 절단 인서트로 쉽게 대체될 수 있다. 그러나 예를 들어 (PCD 절단 인서트와 같이) 납땜에 의해 부착된 절단 에지는 연삭에 의해서 다시 날카롭게 해야만 하는 상황 또한 가능하다.
절단 에지를 장착하고 동시에 상응하는 절단 에지에 냉각수를 공급하며 그에 따라 이러한 공구의 서비스 수명을 증가시키기 위해서, 공구 메인 바디에는 종종 공구 메인 바디 내에 도입되는 내부 냉각수 구멍이 제공된다.
이를 위해서, 지금까지는 연삭을 통해서 특별한 기계 내에 준비된 작업물을 프로세싱하고 추가로 이것을 전기 방전 기계 내에 클램핑하며, 예를 들어 전기 방전 싱크 또는 전기 방전 드릴링을 통해서 공구 메인 바디 내로의 냉각 채널을 절단하는 것이 필요했다.
제조와 관련된 한, 이것은 복수의 서로 다른 기계가 사용되어야만 하며 전기 방전 가공과 같이 사용되어야만 하는 프로세스 중 일부가 매우 복잡하다는 것을 의미한다.
전기 방전 가공의 단점은 그 중에서도 전기 생산을 위해 긴 준비 시간이 필요하다는 점이다. 서로 다른 냉각 채널은 각각 정의, 설계 및 제조되어야만 하는 서로 다른 전극을 요구한다. 또한, 기계를 설정하기 위해 요구되는 시간이 길다(센터 변위, 회전, 길이와 관련하여 전극을 측정). 또한, 복잡한 방식으로 생산되는 전극의 이미 높은 마모는 전기적으로 방전될 재료의 제거율을 상승시키기 위해 전압 레벨이 증가할 때 또는 전압 펄스 주파수가 증가할 때 추가로 증가될 것이다.
따라서, 초경합금으로 제조된 작업물이 공구 메인 바디를 생산하기 위해서 프로세싱될 때 전기 방전 가공을 방지하며 대신 기계 상에 클램핑된 동안에 이러한 바디를 제조하는 것이 중요하다. 추가로, 프로세싱 방법의 재고품 제거율 및 동시에 공구의 서비스 수명이 증가될 수 있다.
대체로, 이것은 초경합금으로 제조된 공구 메인 바디를 생산하기 위해 요구되는 에너지 및 시간을 상당히 낮추는 역할을 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술된 문제가 방지될 수 있는, 공구 운반 작업 스핀들을 구비한 수치 제어 공작 기계 상의 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 본 발명에 따른 방법이 제어될 수 있는, 제어 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제1항에 따른 방법, 청구항 제15항에 따른 제어 장치 및 청구항 제21항에 따른 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 획득된다. 종속 청구항 각각은 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 제어 장치의 바람직한 실시예를 참조한다.
공구 운반 작업 스핀들을 이용하여 수치 제어 공작 기계 상에 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 본 발명의 방법은: 공작 기계의 작업 스핀들의 공구 지지부 상에서 공구를 고정하며 공구의 진동을 발생시키는 진동 발생기를 포함하는 공구 홀더를 수용하는 단계, 및 공구 메인 바디를 생산하기 위해 공구 홀더 상에 고정되고 작업물에서 하나 이상의 리세스를 산출하는 역할을 하는 진동하는 공구를 통해서 공작 기계 상에 클램핑되고 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 단계를 포함한다.
진동 발생기의 사용을 통해서, 전술된 방법에서 공구가 일반적으로 회전식으로 구동되고 또한 작업물에 대한 초경합금 재료의 제거를 지원하는 진동이 공구 내에 도입되는 것이 가능하다.
본 출원인은 놀랍게도 공구의 진동으로 인해서 공구의 비진동 이동과 비교하여 동일한 양의 시간에 제거 프로세스에서 2배에 이르는 초경합금의 양이 제거될 수 있음을 발견하였다.
또한, 예를 들어 일부가 공동 방법에 의한 어려움만을 가지고 생산될 수 있는 절단 요소 또는 리세스에 대한 장착 기능을 위해 모든 유형의 리세스가 작업물 내에 작업되는 동안 작업물이 자신의 설치 위치(클램핑)에 유지될 수 있기 때문에 전술된 방법의 사용과 관련한 장점이 존재한다. 또한, 서로 다른 리세스로 인해 필요하다면, 요구되는 경우에 공구가 교환될 수 있다.
그러나 최적화된 제거율은 또한 공구 상의 프로세스 힘을 감소시키도록 사용될 수 있다. 더 낮은 프로세스 힘은 공구 및 작업물 상에서 발전하는 온도를 감소시키며 그에 따라 공구의 마모를 상당히 감소시킬 수 있다.
방법의 바람직한 발전은 공구가 연삭 공구인 것이다.
이 방법은 연삭 공구가 연삭 바퀴 및/또는 연삭 펜슬을 구비할 때 특히 바람직한 방식으로 발전될 수 있다.
진동 발생기의 사용은 바람직하게는 기술된 방법에 따른 연삭 공구를 통해 재료, 특히 매우 단단한 재료를 프로세싱하기 위해 사용될 수 있다. 연삭 공구는 종종 밀링 절단기와 같은 기하학적으로 정의된 절단 에지를 구비하는 공구보다 뚜렷하게 더 적은 재료를 종종 제거한다. 그러나 이러한 공구에는 초경합금과 같은 매우 단단한 재료에 사용될 때 특히 내구성을 가지고 견고하게 만드는 특별한 충전 재료(예로서, 다이아몬드)가 장착될 수 있다. 진동 발생기에 의한 연삭 공구 내로의 진동의 도입으로 인해, 작업물 재료의 더 낮은 제거율의 부분에 대해 보상하는 것이 가능하다.
또한, 이 방법은 바람직하게는 진동 발생기가 작업 스핀들의 스핀들 축 방향에 대해 축 방향, 작업 스핀들의 스핀들 축 방향에 대해 방사상인 방향, 및/또는 작업 스핀들의 스핀들 축 둘레의 원주 방향에서 공구의 진동을 발생시키는 방식으로 발전될 수 있다.
진동 발생기는 작업 스핀들의 스핀들 축 방향에 대해 축 방향으로 공구의 진동 동작만을 생산하도록 제한되지 않는다. 진동 발생기는 오히려 작업 스핀들의 스핀들 축 방향에 대해 방사 방향으로 공구의 진동 동작을 생성하도록 사용될 수 있다. 공구의 두 진동 동작 패턴은 작업물에 대한 재료의 제거를 뚜렷하게 지원한다.
특별한 경우는 작업 스핀들의 스핀들 축 둘레에서의 원주 방향으로의 공구의 진동(또는 오실레이션) 동작이다. 이러한 유형의 공구 동작에는 추가의 액추에이터에 의해 공구의 회전 드라이브가 생략될 수 있으며 대신 공구 드라이브로서 진동 발생기를 독점적으로 사용할 수 있다. 이러한 유형의 공구 동작은 특히 연삭 공구의 경우에서와 같이 기하학적으로 결정되지 않은 절단 에지를 갖는 공구에 대해 잘 맞추어진다.
본 발명의 바람직한 발전은 진동 발생기에 의해서 생성된 공구 진동이 초음파 범위 내에 있으며, 특히 10kHz보다 큰 주파수, 보다 바람직하게는 15kHz보다 큰 주파수인 점이다.
공구의 특히 높은 주파수 진동 동작으로 인해 공구가 더 많은 가공 동작을 수행하며 칩의 제거가 고주파수 진동에 의해 추가로 지원되기 때문에 재료 제거를 특히 높은 정도로 증가시키는 것이 가능하다.
이 방법은 바람직하게는 공구의 진동을 발생시키기 위한 작업 신호를 비접촉식으로 진동 발생기에 전달함으로써 추가로 발전될 수 있다.
이러한 비접촉 신호 전달 유형은 유도 전달이 어떠한 추가 에너지도 필요로 하지 않기 때문에 작업 신호를 공구 홀더로 전달하도록 공구 홀더 또는 전력 공급장치 내에 추가의 회로 또는 에너지 공급장치가 필요하지 않다는 장점을 가진다.
이 방법은 바람직하게는 진동 발생기가 하나 이상의 압전 액추에이터를 포함하는 방식으로 발전될 수 있다.
압전-액추에이터 시스템의 장점은 매우 높은 주파수(초음파)가 압전 결정의 매우 동적인 양상에 의해 생산될 수 있다는 점이며, 이때 압전 요소는 큰 견고성 및 우수한 선형 제어 양상을 동시에 가진다.
특히 본 방법의 바람직한 발전은 작업물에서 하나 이상의 리세스를 산출하는 단계가: 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 칩 플루트(flute)를 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 플레이트 시트(plate seat)를 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 냉각 채널을 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 챔퍼(chamfer)를 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 여유각(clearance angle)을 산출하는 단계, 및/또는 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 절단 에지를 산출하는 단계를 포함한다는 점이다.
진동 발생기의 사용 및 공구 내에 도입된 진동의 바람직한 효과로 인해서, 이미 전술된 바와 같이, 공구 메인 바디를 생산하기 위해 특별한 기계 내의 공통의 실시와 같이 플레이트 시트 및/또는 칩 플루트를 연삭하는 것이 가능할 뿐 아니라 공작 기계 내의 냉각 채널을 생산될 작업물 내에 도입하는 것이 또한 가능하다. 따라서, (전기 방전 기계와 같은) 추가 기계의 사용이 더는 필요하지 않으며 생산될 공구 메인 바디 상에서 수행될 모든 필요한 프로세싱 단계가 효율적으로, 예로서 공작 기계 내에서 클램핑되는 동안 수행될 수 있다.
클램핑된 동안 플레이트 시트, 칩 플루트 및/또는 냉각 채널을 산출하기 위해 생산될 공구 메인 바디의 프로세싱에 더하여, 이제 생산될 공구 메인 바디가 클램핑된 채로 남아있는 동안 전술된 방법에 의해 챔퍼, 여유각 및 절단 에지를 산출하는 것 또한 가능하다.
이 방법은 특히 바람직하게는 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 칩 플루트를 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 플레이트 시트를 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 냉각 채널을 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 챔퍼를 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 여유각을 산출하는 단계, 및/또는 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 절단 에지를 산출하는 단계는 작업물이 공작 기계 상에 클램핑된 동안에 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 칩 플루트를 산출하는 단계에 의해 특히 바람직한 방식으로 발전될 수 있다.
따라서 프로세싱될 작업물을 클램핑 해제하여 이것을 다른 추가의 기계 내에 삽입하거나 또는 동일한 공작 기계 내에서 프로세싱될 작업물을 다시 클램핑할 필요 없이 생산될 공구 메인 바디 상의 모든 필요한 프로세싱 단계를 수행하는 것이 가능하다.
그 결과, 추가의 기계에 대해 요구되거나 동일한 공작 기계 내에서 프로세싱될 작업물의 재클램핑으로부터 발생하는 다양한 추가 설치 시간이 전부 생략된다. 또한, 프로세싱될 작업물이 자신의 원래 클램핑 위치에 남아있을 때 작업물 상의 기준점이 손실되지 않기 때문에 결과적인 공구 메인 바디의 치수 안정성이 향상된다. 따라서, 공구 운반 작업 스핀들은 매우 높은 정확도를 가지고 이러한 목적을 위해서 의도된 위치에 냉각 채널을 위치시킬 수 있다.
이 방법은 바람직하게는 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 칩 플루트를 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 플레이트 시트를 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 냉각 채널을 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 챔퍼를 산출하는 단계, 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 여유각을 산출하는 단계, 및/또는 생산될 공구 메인 바디의 하나 이상의 절단 에지를 산출하는 단계가 각각의 경우에서 서로 다른 공구들, 특히 연삭 공구에 의해 수행되는 방식으로 발전될 수 있다.
따라서, 모든 필요한 리세스를 프로세싱될 작업물 내로 도입하는 역할을 하는 개별적인 프로세싱 단계들이 하나의 공구로 제한되지 않는다. 대신 서로 다른 지름 및 폭을 갖는 연삭 바퀴 및 서로 다른 지름 및 길이를 갖는 연삭 펜슬과 같은 모든 유형의 공구를 사용하는 것이 가능하다.
이 방법은: 공구 홀더에서 다른 공구를 고정하며 다른 공구의 진동을 발생시키는 제2 진동 발생기를 포함하는 제2 공구 홀더로 교환하는 단계, 및 공구 메인 바디를 생산하기 위해 작업물로부터 하나 이상의 추가의 리세스를 산출하는 역할을 하고 제2 공구 홀더 상에 고정된 진동하는 다른 공구를 통해서 공작 기계 상에 클램핑되고 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 단계에 의해 특히 바람직한 방식으로 발전될 수 있다.
따라서, 사용될 공구 홀더는 작업물이 클램핑된 채로 남아있는 동안에도 전술된 방법에서 공구 및 상응하는 진동 발생기와 교환될 수 있다. 장점은 다른 공작 기계 등으로의 변경의 필요성 없이 교환에 의해서 상응하는 프로세싱 조건으로 공구 및 진동 발생기가 적응될 수 있다는 점이다. 작업물은 다시 클램핑될 수 있으며 이것의 기준점은 추가의 프로세싱을 위해 유지될 수 있다.
이 방법은 바람직하게는 특히 하나 이상의 플레이트 시트, 하나 이상의 냉각 채널, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 칩 플루트는 다른 공구로 산출되고, 특히 하나 이상의 냉각 채널, 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 플레이트 시트는 다른 공구로 산출되고, 특히 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 플레이트 시트, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 냉각 채널은 다른 공구로 산출되고, 특히 하나 이상의 플레이트 시트, 하나 이상의 냉각 채널, 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 챔퍼는 다른 공구로 산출되고, 특히 하나 이상의 냉각 채널, 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 플레이트 시트 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 여유각은 다른 공구로 산출되고, 또는 특히 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 플레이트 시트, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 냉각 채널이 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 절단 에지는 다른 공구로 산출되는 방식으로 발전될 수 있다.
이 방법의 주요 장점은 특히 리세스를 도입하기 위해서 작업물이 임의의 정의된 순서로 프로세싱될 필요가 없다는 점이다. 생산될 공구 메인 바디의 필요성에 의존하여, 프로세싱 단계들의 순서는 자유롭게 선택될 수 있으며, 이것은 유연성을 추가로 증가시키고 그 결과 생산 프로세스의 생산성을 증가시킨다.
이 방법의 바람직한 발전은 이러한 목적을 위해 설치된 공구 변경 디바이스에 의해 공작 기계의 작업 스핀들의 공구 지지부 상에서 공구 고정 공구 홀더의 교환이 수행된다는 점이다.
따라서 완전히 자동 또는 반자동 방식으로 공구 및 진동 발생기와 공구 홀더를 교환하는 것이 가능하다. 또한, 작업물로부터 돌출하는 금속 칩 또는 플래쉬가 존재함으로써 공작 기계의 조작 및 수동 공구 변경에서 운영자의 안전이 다칠 수 있기 때문에 이러한 공구 변경 디바이스는 운영자의 안전을 추가한다.
또한, 이 방법은 바람직하게는 이러한 목적을 위해 설치된 작업물 변경 디바이스에 의해서 공작 기계의 클램프 상에 배치된 작업물을 교환함으로써 발전될 수 있다.
작업물 변경 디바이스는 프로세싱 절차의 자동화를 추가로 지원하며 (추가의) 프로세싱을 위해서 여전히 프로세싱되지 않거나 오직 부분적으로 프로세싱된 작업물(또는 완성되지 않은 부분/블랭크)로 이미 프로세싱된 공구 메인 바디를 교환하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 이러한 디바이스 및 전술된 공구 변경 디바이스는 전술된 이유로 운영자의 안전을 추가한다.
이 방법은 바람직하게는 수치 제어 공작 기계가 적어도 5개의 수치 제어 가능한 축을 구비하는 방식으로 발전될 수 있다.
가능한 한 효율적으로 생산될 공구 메인 바디를 프로세싱하고 또한 생산될 공구 메인 바디의 도달하기 어려운 위치에 닿기 위해서, 공작 기계가 독립적으로 수치 제어될 수 있는 적어도 5개의 축을 갖는 것이 추천된다.
공구 운반 작업 스핀들 및 작업 스핀들의 공구 지지부 상에 수용될 수 있는 공구 고정 공구 홀더를 구비하는 수치 제어 공작 기계의 본 발명의 제어 장치는 공구 운반 작업 스핀들을 가진 수치 제어 공작 기계 상에 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제작된 작업물을 프로세싱하기 위한 방법을 공작 기계 상에서 제어하도록 구성된다.
본 발명에 따른 제어 장치의 결과로서, 전술된 방법 및 모든 이것의 발전이 공작 기계 상에서 수행 및 제어될 수 있다.
제어 장치는 바람직하게는 제어 패널을 통해서 생산될 공구 메인 바디와 연관된 데이터를 수동으로 입력하도록 구성된 제어 패널에 의해 발전될 수 있다.
이것은 사용자에게 작업물의 프로세싱에 관련한 데이터를 제어 장치 내에 입력하고 프로세싱 단계들을 적절하게 수동으로 적응시키는 능력을 제공한다.
따라서, 제어 장치는 바람직하게는 데이터 세트로서 생산될 공구 메인 바디와 연관된 데이터의 수동 입력이 데이터 세트로서 생산될 공구 메인 바디와 연관된 데이터의 메뉴 가이드 수동 입력을 포함하는 방식으로 제어 패널을 구성함으로써 발전될 수 있다.
메뉴 가이드 수동 입력은 사용자가 논리적인 순서로 상응하는 데이터를 입력하고 제어 장치에 의해 판독될 수 있는 방식으로 준비하도록 돕는다. 이것은 사용자의 시간을 절약하며 EDP 및/또는 CNC 프로그램 언어 지식을 거의 갖지 않은 사용자가 공구 메인 바디와 연관된 데이터를 제어 장치 내에 입력할 수 있으며 그에 따라 생산 프로세스를 조정할 수 있는 것을 가능하게 한다.
제어 장치는 바람직하게는 공구 메인 바디와 연관된 데이터 세트를 수용하도록 구성된 인터페이스에 의해 발전될 수 있다.
이것은 작업물을 프로세싱하기 위해 관련된 데이터를 신속하고 효율적인 방식으로 제어 장치에 전송하고 수신된 데이터에 의해 프로세싱 단계를 상응하게 적응시키기 위한 기회를 부여한다.
제어 장치는 바람직하게는 데이터 세트가 생산될 공구 메인 바디의 기하학적 구조와 관련한 파라미터 및 생산될 공구 메인 바디의 기하학적 구조의 선택적으로 허용 가능한 오차 범위를 포함하는 방식으로 발전될 수 있다.
또한, 제어 장치는 바람직하게는 데이터 세트가 생산될 공구 메인 바디의 3차원 기하학적 모델을 표시하는 모델 데이터를 포함하고/하거나 데이터 세트가 생산될 공구 메인 바디의 재료 속성을 표시하는 재료 데이터를 포함하는 방식으로 발전될 수 있다.
신속하고 효율적인 방식으로 공구 메인 바디를 생산하기 위한 프로세싱 방법의 조정은 모든 유형의 파라미터에 의해 설정된 데이터의 설계 및 제어 장치의 인터페이스에 의해 수행될 수 있다.
제어 장치의 특히 바람직한 발전은 리셉션 또는 수동 입력에 의해서 공구 메인 바디와 연관된 데이터 세트를 수신하며 반자동 또는 완전 자동 방식으로 공작 기계 상의 제어 패널을 통해서 수동으로 입력된 데이터 세트 또는 수용된 데이터 세트에 기초하여 공구 운반 작업 스핀들을 가진 수치 제어 공작 기계 상의 공구 메인 바디를 생산하도록 초경합금으로 제작된 작업물을 프로세싱하는 방법을 제어하도록 구성될 때 획득된다.
공작 기계의 대부분 자동인 제어의 이용 및 공구 변경 디바이스와 같은 자동화 가능한 디바이스의 이용으로 인해, 공구 메인 바디를 생산하기 위한 방법은 또한 대부분 자동화될 수 있으며, 이것은 이러한 생산 또는 제조의 효율성을 추가로 증가시킨다.
본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 판독가능한 데이터 저장 매체상에 저장된 컴퓨터 프로그램을 가지고, 이러한 컴퓨터 프로그램은 공작 스핀들의 공구 지지부 상에 또는 수치 제어 공작 기계의 제어 장치에 접속된 컴퓨터 내에 수용될 수 있는 공구 운반 작업 스핀들 및 공구 고정 공구 홀더를 가진 수치 제어 공작 기계의 수치 제어 장치상에서 구동할 수 있으며 공구 운반 작업 스핀들을 가진 수치 제어 공작 기계 상의 공작 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제작된 작업물을 프로세싱하기 위한 방법을 공작 기계 상에서 제어하도록 구성된다.
전술된 방법 및 이것의 모든 발전은 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 제품을 이용하여 제어 장치를 통해 공작 기계 상에서 수행 및 제어될 수 있다.
요약하면, 초경합금으로 제조된 작업물을 포함하는 공구 메인 바디는 공작 기계(예로서, 복합 기계) 내에서 기술된 방법에 의해 생산될 수 있으며, 공작 기계가 재료의 제거를 지원하는 상응하는 시스템을 구비하고 동시에 작업물의 프로세싱 동안 프로세스 힘을 감소시키며 그에 따라 초경합금이 사용될 때 공구의 마모를 뚜렷하게 감소시키기 때문에, 냉각 채널과 같이 복잡한 리세스가 때때로 생산될 공구 메인 바디 내로 작업되는 동안 작업물은 모든 프로세싱에서 클램핑된 채로 유지될 수 있다.
전술된 양태 및 특성의 장점 및 더욱 구체적인 설계 가능성과 함께 추가의 양태 및 장점이 아래의 설명 및 첨부된 도면의 내용에서 기술되었지만, 이들이 제한적인 의미로 간주되어서는 안된다.
도 1은 실시예에 따른 본 발명에서 사용될 수 있는 공구 홀더의 예시적인 단면도;
도 2a는 실시예에 따른 본 발명에서 사용될 수 있는 공구를 고정하는 공구 홀더를 예시적으로 도시한 도면;
도 2b는 실시예에 따른 본 발명에서 사용될 수 있는 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 공구를 고정하는 공구 홀더를 예시적으로 도시한 도면;
도 3a는 본 발명의 방법에 따라 생산된 칩 플루트, 플레이트 시트 및 냉각 채널을 구비하는 프로세싱된 공구 메인 바디를 예시적으로 도시한 도면;
도 3b는 본 발명에 따른 방법에 의해 프로세싱되며 칩 플루트, 플레이트 시트 및 냉각 채널이 제공된 공구 메인 바디의 예시적인 단면도;
도 4는 공구 홀더를 구비하며 실시예에 따른 본 발명의 방법에서 사용될 수 있는 공작 기계의 예시적인 개략도.
본 발명의 예시 및/또는 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 아래에 자세하게 기술된다. 도면의 동일하거나 유사한 요소는 여기에서 동일한 참조번호에 의해 지정될 수 있지만 때때로 상이한 침조번호에 의해 지정될 수 있다.
그러나 본 발명이 아래에 기술된 실시예 및 그것의 설계 특성으로 제한 또는 한정되지 않으며 실시예들의 변경사항을 추가로 포함하고, 특히 독립 청구항의 보호 범주에 기초하여 기술된 예시들의 특성들의 변경사항 및/또는 기술된 예시들의 개별적인 또는 복수의 특성들의 조합을 포함한다는 점이 인지되어야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있는 공구 홀더(10)의 예시적인 조립체를 예시적으로 도시한다.
공구 홀더(10)의 일 단부는 공구(90)를 수용하기 위한 공구 지지부(11)를 수용한다(도 1에 도시되지 않음; 도 2a, 2b 및 4를 참조). 예시로서 복수의, 예를 들어 6개의 관통된 디스크 형태의 제1 압전 요소(21)는 예를 들어 공구 홀더(10) 내에 적층 방식으로 배치되고, 이러한 압전 요소는 예로서 예를 들어 전달부(12)를 통해 공구 지지부(11)에 접속되고 예로서 전압을 (예로서, 초음파 범위의 주파수를 갖는) 기계적 진동으로 변환하기 위한 진동 발생기(20)(초음파 발생기/액추에이터)를 형성한다.
예시로서, 제1 압전 요소(21)의 기계적 진동은 전달부(12)를 통해 공구(90)에 전달된다. 제1 압전 요소(21)는 또한 예를 들어 자신들 사이에 장착되는 전극을 구비하는 압전 세라믹 디스크로서 제조될 수 있다.
진동 발생기(20)에는 에너지가 공급되고/되거나 예를 들어 변압기(제1 변압기)를 통해 작동되며, 이것은 예로서 기계 측 상에서는 제1 팟 코어(pot core)(31) 및 1차 권선(32)(송신기 유닛/송신기 코일)(도 1에 도시되지 않음)를 포함하고 예로서 공구 측 상에서는 예를 들어 공구 홀더(10)의 외부 측 상에 고리 요소로서 배치되는 제2 팟 코어(33) 및 2차 권선(34)(수신기 유닛/수신기 코일)을 포함한다.
공구 지지부(11)를 마주하지 않는 제1 압전 요소(21)로 만들어진 적층의 일면 상에는 예를 들어 관통된 디스크 형태의 압전 센서 요소(40)가 배치되며, 이것은 예를 들어 압전 요소(41) 및 두 개의 콘택트(42)를 포함하고 제1 압전 요소(21)에 예로서 기계적으로 커플링되지만, 세라믹 관통 디스크로 구성될 수 있는 절연 요소(43)에 의해서 제1 압전 요소(21)로부터 전기적으로 절연된다. 압전 센서 요소(40)는 예를 들어 고정 요소(13), 예를 들어 고정 넛(fastening nut)으로부터 추가의 절연 요소(43)에 의해 전기적으로 절연된다.
고정 요소(13)는 압전 센서 요소(40)를 진동 발생기(20)(초음파 발생기/액추에이터) 및 동적 부하로 인한 제1 압전 요소(21)의 바이어스에 고정시키는 역할을 한다.
제1 압전 요소(21) 및 압전 센서 요소(40)는 동일한 배향을 가지고, 이것에 의해 한 편으로는 동일한 방향에서의 진동 발생 및 검출을 가능하게 하고 다른 한 편으로는 공구 홀더(10) 내의 요소들의 공간 절약적인 배치를 획득한다.
압전 센서 요소(40)는 공구(90), 전달부(12), 진동 발생기(20) 및 압전 센서 요소(40)를 포함하는 진동 가능한 시스템의 기계적 진동을 센서 신호로 변경하며, 이것은 전압으로서 와이어 접속(50)을 통해서 압전 센서 요소(40)로부터 공구 홀더(10)를 통해 공구 홀더(10) 외부 측 상의 전송기 요소로 전달된다.
센서 신호는 구멍(70)에서 전송기 요소(61, 62)로부터 (도 1에 도시되지 않은) 기계면 상의 수신기 요소까지 예를 들어 접촉하지 않는 방식으로 전달된다.
전송기 요소(61, 62)는 예를 들어 추가 변압기(제2 변압기)의 부분이고 예로서 제1 페라이트 코어 및 1차 권선을 포함하고; 수신기 요소 또한 제2 변압기의 부분이고 제2 페라이트 코어 및 2차 권선을 포함한다. 그러나 광학적 전송기 요소를 제공하는 것 또한 가능하다.
따라서, 센서 신호는 공구 홀더(10)로부터 기계면 상의 센서 신호 평가 디바이스로 유도성 전송될 수 있다.
도 2a는 공구(90)(여기에서는 연삭 펜슬)를 고정하고 본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있는 공구 홀더(10)를 예시적으로 도시한다.
공구(90)는 공구 지지부(11)를 통해 공구 홀더(10)에 접속된다. 결과적인 유닛은 공작 기계(1000)의 작업 스핀들(1040)의 공구 지지부(1041) 내에 수용될 수 있다(도 2a에 모두 도시되지 않았으며; 도 4를 참조한다). 이러한 유닛은 공구 변경 디바이스(1060)에 의해 수동 및 자동 방식 모두로 수용될 수 있다(도 2a에 도시되지 않았으며; 도 4를 참조한다).
예시로서, 도 2b는 본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있는 공구 메인 바디를 생산하기 위한 초경합금으로 제조된 작업물(WS)을 프로세싱하는 공구(90)(여기에서는 연삭 펜슬)를 고정하는 공구 홀더(10)를 도시한다.
이러한 경우에서, 공구(90) 및 공구 홀더(10)는 다시 하나의 유닛을 형성하며, 진동 발생기(20)(도 2b에 도시되지 않았으며 도 1을 참조한다)는 작업물(WS)의 제거율을 증가시키도록 공구(90)에 의해 진동을 발생시키는 동시에 프로세스 힘을 최소화하여 공구 마모를 최소화한다.
도 3a는 칩 플루트(SN), 플레이트 시트(PS) 및 냉각 채널(KK)을 구비하며 본 발명에 따른 방법에 의해 제작된 프로세싱된 공구 메인 바디를 예시로서 도시한다.
이 도면은 공구(90)에 의해 산출되며 전형적으로 공구 메인 바디에서 생산되는 플레이트 시트(PS) 및 칩 플루트(SN)를 명백하게 도시한다. 이들은 절단 에지(예로서 인덱스 가능한 절단 인서트)의 장착 기능의 역할을 하며 이후에 절단 에지를 가진 공구 메인 바디가 예로서 공작 기계 상에서 사용될 때 작업물의 프로세싱 동안 축적되는 칩들의 제거를 위한 역할을 한다. 플레이트 시트(PS), 칩 플루트(SN) 및 냉각 채널(KK)과 같이 도 3a에 도시된 산출된 리세스는 챔퍼(F), 여유각(FW) 및/또는 절단 에지(SK)에 의해 보충될 수 있다.
도 3b는 칩 플루트(SN), 플레이트 시트(PS) 및 냉각 채널(KK)을 가진 본 발명에 따른 방법에 의해 프로세싱된 공구 메인 바디의 예시적인 단면도를 도시한다.
이 도면은 통합된 냉각 채널(KK)을 특히 잘 도시하며, 이것은 (공구 메인 바디/작업물의 중심축에 따르는) 더 큰 지름을 가진 메인 채널 및 (메인 채널로부터 분지하는) 더 작은 지름을 가진 사이드 채널로 분할될 수 있다.
도 4는 공구 홀더를 구비하며 실시예에 따라 본 발명에서 사용될 수 있는 공작 기계의 예시적인 개략도를 도시한다.
공작 기계(1000)는 예를 들어 수치 제어 가능한 밀링 및/또는 연삭 기계, 수치 제어 가능한 복합 밀링 및/또는 연삭 기계로서 또는 수치 제어 가능한 가공 센터로서 제작될 수 있다. 공구와 작업물 사이의 상대적인 이동을 제어하기 위해서, 공작 기계는 (규칙상 예로서 X축, Y축 및/또는 Z축으로 지정되는) 복수의 제어 가능한 직선 축 및/또는 (일반적으로 예를 들어 A축, B축 및/또는 C축으로 지정되는) 하나 이상의 회전 또는 순환 축을 가질 수 있다.
예를 들어, 공작 기계(1000)는 기계 베드(1010), 기계 세로열(1020) 및 스핀들 헤드(1030)를 구비하고, 이때 기계 베드(1010)는 예로서 작업물 테이블(1050)을 지지하며 스핀들 헤드(1030)는 예로서 작업 스핀들(1040)을 지지한다. 또한, 공작 기계(1000)는 공구 변경 디바이스(1060) 및 작업물 변경 디바이스(1070) 또는 공구 변경 및 작업물 변경 디바이스의 조합을 포함할 수 있다.
공구 테이블(1050)은 예를 들어 수평방향에서 기계 베드(1010) 상에 배치된 수평 직선 가이드웨이(1050) 상에 직선으로 이동 가능한 방식으로 수평 장착되며, 공작 기계(1000)의 제1 직선 축의 선형 드라이브(1052)를 통해 이동 가능하게 제어될 수 있다. 예를 들어, 작업물(WS)은 공구 테이블 상의 작업물 클램핑 디바이스(1053) 내에 클램핑된다.
스핀들 헤드(1030)는 예를 들어 수직방향에서 기계 세로열(1020) 상에 배치된 수직 직선 가이드웨이(1050) 상에 직선으로 이동 가능한 방식으로 수직 장착되며, 공작 기계(1000)의 제2 직선 축의 선형 드라이브(1032)를 통해 이동 가능하게 제어될 수 있고, 그에 따라 공구(90)를 고정하는 공구 홀더(10)를 수용하는 작업 스핀들(1040)이 또한 수직으로 이동 가능하다.
추가의 실시예에서, 하나 이상의 추가 직선 축이 또한 제공될 수 있으며, 예를 들어 도 4의 도면 평면에 직교하는 방향으로 공구에 대한 작업물의 직선 이동을 추가로 가능하게 한다.
또한, 하나 이상의 회전 및/또는 순환 축, 예를 들어 작업 테이블(1050)(소위 회전 테이블)을 회전시키기 위한 회전 축 드라이브를 가진 회전 축이 제공될 수 있다.
전술된 직선 축 및 선택적으로 회전 및/또는 순환 축 및/또는 그것의 드라이브를 이용하여, 공구(90)의 상대적인 이동이 작업물(WS)에 대해 제어될 수 있다.
이를 위해서, 공작 기계(1000)의 제어 장치(1100)는 예로서 저장 장치(111) 내에 저장된 NC 데이터에 기초하여 예를 들어 공작 기계(1000) 상의 기능 및/또는 프로세싱 절차를 제어하도록 구성된 CNC 및/또는 NC 제어 디바이스(1112)를 포함하는 기계 제어 디바이스(1110)를 구비한다. 또한, 기계 제어 디바이스(1110)는 예를 들어 PLC 또는 SPS 디바이스(1113)를 구비한다("PLC"는 프로그램 가능한 로직 컨트롤러(programmable logic controller)를 나타내며 "SPS"는 저장 프로그램 가능한 컨트롤러(storage programmable controller)를 나타낸다).
PLC 및/또는 SPS 디바이스(1113)는 더욱 바람직하게는 NC 제어 디바이스(1112)의 제어 커맨드에 기초하여 공작 기계의 액추에이터에 제어 신호를 전송하도록 구성되고 또는 선택적으로는 NC 제어 디바이스(1112)에 독립적으로 예를 들어 직선 축의 선형 드라이브(1052) 또는 선형 드라이브(1032)에 및/또는 일반적으로 기계 축의 드라이브에 또는 작업 스핀들(1040)의 스핀들 드라이브(1042)에도 제어 신호를 전송하도록 구성된다.
추가로, PLC 및/또는 SPS 디바이스(1113)는 공작 기계(1000)의 (도시되지 않은) 위치 측정 센서로부터 센서 신호를 수신 또는 판독하도록 구성되고, 이것은 프로세싱 동안 실시간으로 드라이브 및/또는 기계 축의 실제 위치를 나타내며 적절하다면 이들을 NC 제어 디바이스(1112)로 전달한다. PLC 및/또는 SPS 디바이스(1113)는 또한 기계 내부 및/또는 외부 디바이스 또는 장치가 드라이브 및/또는 기계 축의 실제 위치를 나타내는 PLC 및/또는 SPS 디바이스(1113) 상의 위치 데이터를 판독하는 것을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
작업 스핀들(1040)은 전술된 스핀들 드라이브(1042) 및 또한 공구 지지(1041)(공구 지지부)를 구비하고, 이때 공구 홀더(10)는 (특히 절단 및/또는 연삭 이동을 생성하기 위해) 스핀들 드라이브(1042)에 의해 수용되어 회전식으로 구동될 수 있다.
공구 홀더(10)는 단지 개략적으로 도시되었고 예를 들어 공구 접속 바디(14)(예를 들어, 기계 테이퍼 및/또는 스팁 테이퍼(steep taper) 또는 할로우 생크 테이퍼(hollow shank taper), 또한 모스 테이퍼(Morse taper) 또는 다른 공구 접속)을 구비하며, 이것에 의해 공구 홀더(10)가 작업 스핀들(1040)의 공구 지지부(1041) 상에 수용된다. 예를 들어, 공구 홀더(10)는 도 1과 유사하게 설계될 수 있다.
공구 홀더(10)는 예를 들어 스핀들 헤드(1030)(및/또는 스핀들)에 부착된 전송기 유닛(32)(1차 코일 또는 권선)으로부터의 제어 신호를 비접촉 및/또는 유도 방식으로 수신하기 위한 유도성 수신기 유닛(32)(예를 들어 도 1의 2차 코일 및/또는 권선(34)과 유사함)을 구비한다.
예를 들어, 공구 홀더(10)는 또한 액추에이터(20)(예를 들어 선택적으로 하나 이상의 압전 요소를 포함하는 초음파 트랜듀서 및/또는 초음파 발생기)를 구비하고, 이것은 공구 홀더(10) 및/또는 공구 홀더(10) 내에 수용된 공구(90)가 바람직하게는 특히 초음파 범위 내의, 즉 특히 초음파 주파수 및/또는 10kHz보다 높은 주파수에서 및/또는 특히 예를 들어 15kHz보다 높으며 예로서 60kHz에 이르는 제어 신호에 기초하여 진동하게 하도록 구성된다.
공구 홀더(10)는 또한 공구(90)가 수용 및/또는 고정되는 공구 지지부(11)를 구비하고, 이때 공구(90)는 스핀들 드라이브(1042)를 통해서 회전식으로 구동된다.
액추에이터(20)를 구동하고/하거나 공구(90)의 진동을 제어하기 위해 공작 기계(1000)의 제어 장치(1100)는 추가의 제어 디바이스(1120)를 구비하며, 이것은 제어 신호를 생성하고 액추에이터(20)에 대한 수신기 디바이스(34)로의 전달을 위해 전송기 유닛(32)을 통해서 이것을 공구 홀더(10)로 출력한다. 추가의 실시예에서, 제어 디바이스(1120)가 또한 기계 제어 디바이스(1110) 내에 통합될 수 있고/있거나, 예를 들어 컴퓨터와 같은 외부 데이터 프로세싱 장치를 포함하고/하거나 예로서 컴퓨터와 같이 외부 접속된 데이터 프로세싱 장치에 의해 제조된다.
제어 디바이스(1120)는 예를 들어 고주파수 반송파 신호를 생성하기 위한 발생기(1124)를 포함한다. 고주파수 반송파 신호는 예를 들어 실질적으로 주기적이고/이거나 바람직하게는 실질적으로 사인 형태인 반송파 신호일 수 있으며, 이것은 바람직하게는 정의된 주파수 및/또는 정의된 진폭을 가진다. 반송파 신호의 주파수는 고주파수를 가지며(즉 특히 10kHz보다 큰 주파수, 바람직하게는 15kHz보다 큰 주파수) 바람직하게는 초음파 범위에 있다.
제어 디바이스(1120)는 또한, 예를 들어 생산될 공구 메인 바디의 기하학적 구조 데이터, 기하학적 구조의 오차 값, 모델 데이터 및 재료 데이터를 저장하기 위한 저장 디바이스(1121)를 포함한다.
제어 디바이스(1120)는 또한 예를 들어 저장 디바이스(1121)로부터 데이터를 판독하도록 구성되고 추가로 기계 제어 장치(1110)로부터 위치, 특히 축 위치를 판독할 수 있는 데이터 프로세싱 디바이스(1122)를 포함한다. 이것은 바람직하게는 작업물(WS)이 프로세싱되는 동안에 실시간으로 수행될 수 있으며, 이때 한 편으로는 공작 기계(1000)의 드라이브 및 축의 현재 실제 위치가, 바람직하게는 예를 들어 PLC 및/또는 SPS 제어 디바이스(1113)로부터 (및/또는 NC 제어 시스템(1112)으로부터) 실시간으로 판독될 수 있으며, 다른 한 편으로는 현재 타깃 위치가 NC 제어 시스템(1112)으로부터 판독될 수 있다.
특히, 데이터 프로세싱 디바이스(1122)는 바람직하게는 기계 제어의 판독 위치 데이터에 기초하여 작업물(WS)에 대한 공구(90)의 위치를 계산하도록 구성된다.
대안적으로, 공구(90)의 위치가 NC 제어 시스템(1112) 내에서 계산되며 데이터 프로세싱 디바이스(1122)로부터 판독되는 것이 또한 가능하다.
작업물(WS)에 대한 공구(90)의 계산 및 판독된 위치에 기초하여 그리고 저장 장치(1121)의 데이터와 비교하여, 데이터 프로세싱 디바이스(1122)는 현재 공구 위치상의 원하는 공구 메인 바디 기하학적 구조에 기초하여 공구(90)의 현재 원하는 편향을 결정 및/또는 계산하고 이것을 타깃 값으로서 작업 신호 발생기(1123)로 전달하도록 구성된다.
또한, 제어 장치(1120)는 데이터를 수신하기 위한 인터페이스(1126)를 포함한다. 이와 관련하여, 데이터는 예를 들어 공구 메인 바디가 연관될 수 있는 데이터 세트를 가질 수 있으며, 그 결과 이것은 예로서 생산될 공구 메인 바디의 기하학적 구조데이터 및/또는 생산될 공구 메인 바디의 제작에 대해 허용 가능한 오차 값/범위를 가진다. 예를 들어 생산될 공구 메인 바디의 3차원 모델과 같은 공작 기계(1000)의 제어와 관련한 추가의 데이터를 삽입하거나 또는 생산될 공구 메인 바디의 재료에 대한 재료를 정의하는 것이 또한 가능하다. 수신될 수 있는 데이터 및 정보의 기능은 전술된 기능에서 자신을 배제하지 않는다.
또한, 인터페이스(1126)는 공작 기계로부터 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 데이터는 또한 프로세싱 기간 또는 중요한 프로세스 단계에 대한 정보를 포함할 수 있으며 또한 예로서 공작 기계 내의 이미지 프로세싱 디바이스로부터의 시각적 정보를 포함할 수 있다. 그러나 인터페이스(1126)를 통해서 예를 들어 공구 마모 또는 냉각제 및/또는 윤활유 레벨(및 선택적으로는 이러한 프로세스 재료들의 부족량)에 대한 정보를 전송하는 것 또한 가능하다. 전송될 수 있는 데이터 및 정보의 기능은 전술된 기능에서 자신을 배제하지 않는다.
그에 따라, 인터페이스(1126)는 설계에 제한을 갖지 않으며 (예를 들어 데이터 전달 매체로서 USB 스틱을 사용하기 위해) 예를 들어 USB 인터페이스로서 구현될 수 있다. 이것은 또한 현존하는 네트워크에 대한 인터페이스(1126)로서 간주될 수도 있으며 그에 따라 유선(예로서, LAN) 및 무선 모두에 의해 현존하는 네트워크에 접속되는 방식으로 구현될 수 있다. 전술된 인터페이스(1126)의 추가의 실시예에 대한 가능성 또한 여기에서 배제되지 않는다.
제어 디바이스(1120)는 또한 데이터를 수동으로 입력하기 위한 제어 패널(1127)을 포함한다. 여기에서는 특히 데이터의 수동 입력이 메뉴로 가이드되는 것이 장점이다. 따라서 사용자가 생산될 공구 메인 바디의 생산 프로세스에 적응하도록 예를 들어 CNC 제어 시스템의 프로그래밍 언어 지식을 가져야 할 필요가 없음이 보장된다.
수동으로 입력된 데이터는 예를 들어 생산될 공구 메인 바디의 기하학적 구조 데이터 및/또는 생산될 공구 메인 바디의 제작을 위해 허용 가능한 오차 값/범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터는 또한 공작 기계(1000)의 제어와 관련한 추가의 데이터 또는 생산될 공구 메인 바디와 관련된 재료에 대한 세부사항을 정의할 수 있다. 제어 패널을 통해서 수동으로 입력될 수 있으며 그에 따라 생산될 공구 메인 바디를 프로세싱하기 위해 제어 디바이스(1120)에 제공될 수 있는 데이터 및 정보의 기능은 전술된 기능에서 자신을 배제하지 않는다.
공작 기계(1000)에 기능적으로 접속된 공구 변경 디바이스(1060)는, 제어 장치(1100)의 부분 상에서 요청된 공구 변경의 경우에서, 작업 스핀들(1040)의 공구 지지부(1041)에 의해 수용되고 (진동 발생기/액추에이터(20)를 포함하는) 공구 홀더(10) 및 공구(90)를 포함하는 유닛이 공구 지지부(1041)로부터 제거되어 이것을 현존하는 공구 매거진(1061)으로 전달하도록 구성되고, 이때 공구 매거진(1061)은 다시 공구 홀더(10) 및 공구(90)를 포함하는 유닛을 수용하여 이것을 상응하는 위치에 저장한다. 따라서, 정보 신호는 공구 매거진(1061)으로부터 제어 장치(1100)로 전송될 수 있으며, 이것은 이후에 공구 매거진(1061) 내에서 공구 홀더(10) 및 공구(90)를 포함하는 이러한 유닛을 다시 찾기 위해 방금 수용된 유닛의 저장 위치에 대한 정보를 제공한다.
전술된 단계 후에, 공구 매거진(1061)은 (다른 진동 발생기/액추에이터(20)를 포함하는) 다른 공구 홀더(10) 및 공구 변경 디바이스(1060)에 의해 수용되고 작업 스핀들(1040)의 공구 지지부(1041)로 공급되는 (제어 장치(1100)의 특정한 제어 신호에 의존하는) 다른 공구(90)로 이루어진 다른 유닛을 제공한다. 공구 지지부(1041) 내에 다른 유닛을 잠그어두고(이것은 다시 수동 또는 자동 방식으로 상응하게 수행될 수 있다), 공구 변경 디바이스(1060)는 휴식 위치로 복귀하며 작업물(WS)의 추가의 프로세싱을 위해서 다시 공작 기계(1000)의 프로세싱 공간을 해제한다.
추가로, 공작 기계(1000)에 기능적으로 접속된 작업물 변경 디바이스(1070)는, 제어 장치(1100)에 의해 요구되는 작업물 변경의 경우에서, 작업물 클램핑 디바이스(1053) 내에 수용된 작업물(WS)이 (수동 작동 또는 자동 방식에 의해서 작업물(WS)을 해제한 후에) 작업물 클램핑 디바이스(1053)로부터 제거되며 현존하는 작업물 매거진(1071)으로 전달되도록 구성되고, 이때 작업물 매거진(1071)은 다시 작업물을 수용하여 이것을 적절한 위치에 저장한다. 따라서, 정보 신호는 작업물 매거진(1071)으로부터 제어 장치(1100)로 전송될 수 있으며, 이것은 후속하여 작업물 매거진(1071) 내에서 이 작업물(WS)을 다시 찾기 위해 방금 수용된 작업물(WS)의 저장 위치에 대한 정보를 제공한다.
또한, 작업물 매거진(1071)은 (제어 장치(1100)의 특정한 제어 신호에 의존하여) 전술된 단계 후에도 작업물 변경 디바이스(1070)에 의해 수용되고 작업물 클램핑 디바이스(1053)에 공급되는 아직 프로세싱되지 않았거나 오직 부분적으로 프로세싱된 다른 작업물(WS)(및/또는 블랭크 부분/블랭크)을 제공할 수 있다. 작업물 클램핑 디바이스(1053) 내에 다른 작업물(WS)을 잠그어두고(이것은 다시 수동 또는 자동 방식으로 수행될 수 있다), 작업물 변경 디바이스(1070)는 휴식 위치로 복귀하며 다른 작업물(WS)의 (새로운) 프로세싱을 위해서 다시 공작 기계(1000)의 프로세싱 공간을 해제한다.
본 발명의 예시 및/또는 실시예 및 장점이 첨부된 도면을 참조하여 위에서 자세하게 기술되었다.
그러나 본 발명이 아래에 기술된 실시예 및 그것의 설계 특성으로 제한 또는 한정되지 않으며 실시예들의 변경사항을 추가로 포함하고, 특히 독립 청구항의 보호 범주에 기초하여 기술된 예시들의 특성들의 변경사항 및/또는 기술된 예시들의 개별적인 또는 복수의 특성들의 조합을 포함한다는 사실이 다시 강조된다.

Claims (23)

  1. 공구 운반 작업 스핀들을 이용하여 수치 제어 공작 기계 상에 공구 메인 바디를 생산하기 위해 초경합금으로 제조된 작업물을 프로세싱하는 방법으로서,
    상기 공작 기계의 상기 작업 스핀들의 공구 지지부에서 공구를 고정하며 상기 공구의 진동을 발생시키는 진동 발생기를 포함하는 공구 홀더를 수용하는 단계, 및
    상기 공구 메인 바디를 생산하기 위해 상기 작업물에서 하나 이상의 리세스를 산출하도록 상기 공구 홀더 상에 고정된 진동하는 상기 공구를 통해서 상기 공작 기계 상에 클램핑되고 초경합금으로 제조된 상기 작업물을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공구는 연삭 공구인 것으로 특징지어지는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연삭 공구는 연삭 숫돌(grinding wheel) 및/또는 연삭 펜슬(grinding pencil)인 것으로 특징지어지는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 발생기는 상기 작업 스핀들의 스핀들 축 방향에 대해 축 방향, 상기 작업 스핀들의 상기 스핀들 축 방향에 대해 방사상인 방향, 및/또는 상기 작업 스핀들의 상기 스핀들 축 둘레의 원주 방향에서 상기 공구의 진동을 발생시키는 진동 발생기인 것으로 특징지어지는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 발생기에 의해서 생성된 상기 공구의 진동은 초음파 범위 내에 있으며, 특히 10kHz보다 큰 주파수인 것으로 특징지어지는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구의 진동을 발생시키기 위한 작업 신호는 비접촉식으로 상기 진동 발생기에 전달되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 발생기는 하나 이상의 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)인 것으로 특징지어지는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작업물에서 하나 이상의 리세스를 산출하는 단계는:
    생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 칩 플루트(flute)를 산출하는 단계,
    생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 플레이트 시트(plate seat)를 산출하는 단계,
    생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 냉각 채널을 산출하는 단계,
    생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 챔퍼(chamfer)를 산출하는 단계,
    생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 여유각(clearance angle)을 산출하는 단계, 및/또는
    생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 절단 에지를 산출하는 단계를 포함하는 것으로 특징지어지는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 칩 플루트를 산출하는 단계, 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 플레이트 시트를 산출하는 단계, 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 냉각 채널을 산출하는 단계, 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 챔퍼를 산출하는 단계, 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 여유각을 산출하는 단계, 및/또는 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 절단 에지를 산출하는 단계는 상기 작업물이 상기 공작 기계 상에 클램핑된 동안에 수행되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 칩 플루트를 산출하는 단계, 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 플레이트 시트를 산출하는 단계, 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 냉각 채널을 산출하는 단계, 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 챔퍼를 산출하는 단계, 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 여유각을 산출하는 단계, 및/또는 생산될 상기 공구 메인 바디의 하나 이상의 절단 에지를 산출하는 단계는 각각의 경우에서 서로 다른 공구들, 특히 연삭 공구들에 의해서 수행되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공구 홀더에서 다른 공구를 고정하며 상기 다른 공구의 진동을 발생시키는 제2 진동 발생기를 포함하는 제2 공구 홀더로 교환하는 단계, 및
    상기 공구 메인 바디를 생산하기 위해 상기 작업물에 대해 하나 이상의 추가의 리세스를 산출하도록 상기 제2 공구 홀더 상에 고정된 진동하는 상기 다른 공구를 통해서 상기 공작 기계 상에 클램핑되고 초경합금으로 제조된 상기 작업물을 프로세싱하는 단계에 의해 특징지어지는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    특히 하나 이상의 플레이트 시트, 하나 이상의 냉각 채널, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 칩 플루트는 상기 다른 공구로 산출되고, 특히 하나 이상의 냉각 채널, 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 플레이트 시트는 상기 다른 공구로 산출되고, 특히 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 플레이트 시트, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 냉각 채널은 상기 다른 공구로 산출되고, 특히 하나 이상의 플레이트 시트, 하나 이상의 냉각 채널, 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 챔퍼는 상기 다른 공구로 산출되고, 특히 하나 이상의 냉각 채널, 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 플레이트 시트 및/또는 하나 이상의 절단 에지가 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 여유각은 상기 다른 공구로 산출되고, 또는 특히 하나 이상의 칩 플루트, 하나 이상의 플레이트 시트, 하나 이상의 챔퍼, 하나 이상의 여유각 및/또는 하나 이상의 냉각 채널이 이전에 도입된 공구로 산출되었을 때 하나 이상의 절단 에지는 상기 다른 공구로 산출되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 공작 기계의 상기 작업 스핀들의 상기 공구 지지부 상의 상기 공구 고정 공구 홀더를 교환하는 것은 이러한 목적을 위해 설치된 공구 변경 디바이스에 의해 수행되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수치 제어 공작 기계는 적어도 5개의 수치 제어 가능한 축을 구비하는 것으로 특징지어지는, 방법.
  15. 공구 운반 작업 스핀들 및 공구를 고정하고 상기 작업 스핀들의 공구 지지부 상에 수용될 수 있는 공구 홀더를 구비한 수치 제어 공작 기계의 제어 장치로서,
    상기 제어 장치는 상기 공작 기계 상에서 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 제어하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    제어 패널을 통해서 데이터 세트로서 생산될 상기 공구 메인 바디와 연관된 데이터를 수동으로 입력하도록 구성된 상기 제어 패널에 의해서 특징지어지는, 제어 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어 채널은 데이터 세트로서 생산될 상기 공구 메인 바디와 연관된 데이터의 수동 입력이 데이터 세트로서 생산될 상기 공구 메인 바디와 연관된 상기 데이터의 메뉴 가이드 수동 입력을 포함하는 것으로 특징지어지는, 제어 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 공구 메인 바디와 연관된 데이터 세트를 수용하도록 구성된 인터페이스에 의해 특징지어지는, 제어 장치.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 세트는 생산될 상기 공구 메인 바디의 기하학적 구조와 관련한 파라미터 및 생산될 상기 공구 메인 바디의 상기 기하학적 구조의 선택적으로 허용 가능한 오차 범위를 포함하는 것으로 특징지어지는, 제어 장치.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 세트는 생산될 상기 공구 메인 바디의 3차원 기하학적 모델을 표시하는 모델 데이터를 포함하는 것으로 특징지어지는, 제어 장치.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 세트는 생산될 상기 공구 메인 바디의 재료 속성을 표시하는 재료 데이터를 포함하는 것으로 특징지어지는, 제어 장치.
  22. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 리셉션 또는 수동 입력에 의해서 상기 공구 메인 바디와 연관된 상기 데이터 세트를 획득하며 상기 공작 기계 상에서 반자동 완전 자동 방식으로 상기 제어 패널을 통해서 수동으로 입력된 상기 데이터 세트 또는 상기 수용된 데이터 세트에 기초하여 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 제어하도록 구성되는 것으로 특징지어지는, 제어 장치.
  23. 컴퓨터 판독가능한 데이터 저장 매체상에 저장된 컴퓨터 프로그램을 가진 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    공구 운반 작업 스핀들 및 공구를 고정하며 상기 작업 스핀들의 공구 지지부 상에서 수용될 수 있는 공구 홀더를 구비하는 수치 제어 장치 또는 수치 제어 공작 기계 상에서, 또는 상기 공작 기계 상에서 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 제어하도록 구성된 상기 수치 제어 공작 기계의 상기 제어 장치에 접속된 컴퓨터 내에서 수행될 수 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.


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