KR20180102144A - 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보링 바아 상에 수용된 절삭 인서트 카트리지 (20) 를, 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력이 원심력 임계값에 도달하는 때에는 절삭 위치에 위치시키도록 그리고 회전 축선을 중심으로 하는 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력이 원심력 임계값 미만일 때에는 비절삭 위치에 위치시키도록 구성된 작동가능한 보링 바아 (10) 에 관한 것이고, 이 보링 바아는 또한, 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 절삭 위치에서 보링 바아 (10) 상에 셋업되도록 구성된다.
Description
본 발명은 보링 바아 상에 수용된 절삭 인서트 카트리지를, 회전 축선을 중심으로 하는 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력이 원심력 임계값에 도달하는 때에는 절삭 위치에 위치시키도록 그리고 회전 축선을 중심으로 하는 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력이 원심력 임계값 미만일 때에는 비절삭 위치에 위치시키도록 구성된 작동가능한 보링 바아에 관한 것이고, 이 보링 바아는 또한, 절삭 인서트 카트리지가 절삭 위치에서 보링 바아 상에 셋업되도록 구성된다.
보링 바아 상에 장착된 절삭 인서트 카트리지를 비절삭 위치 또는 절삭 위치에 선택적으로 위치시키기 위해 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아를 사용하는 것이 알려져 있다. 특히, 보링 바아가 회전할 때, 절삭 인서트 카트리지는 비절삭 위치로부터 절삭 위치로 이동한다. 반대로, 보링 바아가 정지되면, 절삭 인서트 카트리지는 절삭 위치로부터 비절삭 위치로 이동한다.
그러나, 이러한 공지된 보링 바아는 절삭 인서트가 충분한 정밀도로 보링 바아에 셋업되지 못하게 하여, 보링 바아가 고정밀 요건으로 가공 (machining) 을 수행할 수 없게 한다.
본 발명의 일 양태는 전술한 문제를 해결하고 그리고/또는 줄이는 보링 바아를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 회전 축선을 중심으로 하는 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아에 관한 것으로, 상기 보링 바아는
- 상기 보링 바아를 상기 회전 축선을 중심으로 회전시키는 스핀들에 상기 보링 바아를 연결하는 연결 부분으로서, 상기 연결 부분은 상기 보링 바아를 유체 공급 회로에 연결하기 위한 공급 입구를 포함하는, 상기 연결 부분,
- 절삭 위치 또는 비절삭 위치에서 절삭 인서트 카트리지를 수용하는 수용 부분,
- 상기 수용 부분에 수용된 상기 절삭 인서트 카트리지를 절삭 위치 또는 비절삭 위치에 위치시키도록 구성된 작동 장치로서, 상기 작동 장치는 작동 입구 및 비작동 입구를 갖고, 상기 작동 장치는 상기 절삭 인서트 카트리지를
ㆍ상기 작동 입구에 유체가 공급되는 때에는 비절삭 위치에, 그리고
ㆍ상기 비작동 입구에 유체가 공급되는 때에는 또는 상기 작동 입구 또는 상기 비작동 입구에 유체가 공급되지 않는 때에는 절삭 위치에
위치시키도록 구성되는, 상기 작동 장치,
- 상기 공급 입구와 상기 작동 입구또는 상기 비작동 입구 사이에서의 유체 연결을 위한 유체 연결 회로로서, 상기 유체 연결 회로는
ㆍ상기 공급 입구가 상기 작동 입구와 유체 연결되는 제 1 제어 위치와,
ㆍ상기 공급 입구가 상기 비작동 입구와 유체 연결되는 제 2 제어 위치
사이에서 이동할 수 있는 제어 요소를 포함하는, 상기 유체 연결 회로
를 포함하고,
상기 회전 축선을 중심으로 하는 상기 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력이 원심력 임계값에 도달하는 때에는 상기 제어 요소는 상기 제 1 제어 위치로부터 상기 제 2 제어 위치로 이동하도록 구성되고, 상기 회전 축선을 중심으로 하는 상기 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력이 상기 원심력 임계값 미만일 때에는 상기 제어 요소는 상기 제 2 제어 위치로부터 상기 제 1 제어 위치로 이동하도록 구성된다.
보링 바아의 회전에 의해 발생된 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아에 의하면, 보링 바아에 공급되는 유체의 압력에 의해 또는 보링 바아 외부의 기계 시스템에 의해 작동이 제어되는 보링 바아에 대해 보링 바아의 작동이 용이해진다. 실제로, 절삭 인서트 카트리지는 보링 바아의 회전에 따라 절삭 위치 또는 비절삭 위치에 선택적으로 그리고 자동적으로 위치될 수 있다. 보링 바아를 작동시키기 위해 추가적인 제어기가 필요하지 않다.
또한, 보링 바아에 유체가 공급되지 않는 경우, 회전 축선을 중심으로 하는 보링 바아의 회전에 관계없이, 보링 바아는 절삭 인서트 카트리지를 절삭 위치에 위치시키도록 구성된다. 따라서, 절삭 인서트 카트리지 상에 장착된 절삭 인서트가 절삭 위치에서 직접적으로 셋업될 수 있어서, 셋업이 정확하게 수행될 수 있다. 특히, 절삭 인서트 카트리지가 절삭 위치에 있을 때의 절삭 인서트의 셋업은, 절삭 인서트 카트리지가 비절삭 위치에 있을 때에 수행되는 셋업보다 셋업이 더 정확하게 되도록 한다. 또한, 절삭 인서트를 절삭 카트리지의 절삭 위치에 셋업하는 것은 특별한 셋업 장치의 사용을 회피할 수 있게 한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 유체 연결 회로는 상기 보링 바아 내에 형성된 제어 챔버를 더 포함하고, 상기 제어 챔버는 제 1 측벽에서는 상기 공급 입구와 유체 연결되고 상기 제 1 측벽에 대향하는 제 2 측벽에서는 상기 작동 입구 및 상기 비작동 입구와 유체 연결되고, 상기 제어 요소는 상기 제어 챔버 내에 배치된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 제어 챔버는 상기 보링 바아의 상기 회전 축선에 대해 횡방향으로 연장하고, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽은 상기 제어 챔버를 따라 연장하고, 상기 작동 입구 및 상기 비작동 입구는 상기 제 2 측벽에 형성되고, 상기 비작동 입구는 상기 제 2 측벽에서 상기 작동 입구보다도 상기 회전 축선으로부터 더 큰 반경방향 거리에 형성되고, 상기 제어 요소의 제 2 제어 위치는 제 1 제어 위치보다도 상기 회전 축선으로부터 더 큰 반경방향 거리에 있다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 유체 연결 회로는 상기 제어 요소와 상기 제어 챔버의 단부 벽 사이에서 상기 제어 챔버 내에 배치된 탄성 제어 복귀 요소를 더 포함하고, 상기 탄성 제어 복귀 요소는 상기 제어 요소를 상기 제 1 제어 위치에 유지되게 강제하도록 상기 제어 요소에 복귀력을 가하기 위해 상기 제어 요소보다도 상기 회전 축선으로부터 더 큰 반경방향 거리에 있고, 상기 탄성 제어 복귀 요소의 최대 복귀력은 상기 원심력 임계값보다 낮은 값으로서 미리 결정된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 작동 장치는
- 상기 보링 바아 내에 형성된 작동 챔버,
- 상기 작동 챔버 내에서 제 1 단부 위치와 제 2 단부 위치 사이에서 병진이동하도록 구성되는 피스톤으로서, 상기 피스톤은 상기 작동 입구와 유체 연결되는 챔버의 입구 부분을 한정하고, 상기 피스톤은 상기 입구 부분 내부의 압력이 압력 임계값에 도달하는 때에 상기 제 1 단부 위치로부터 상기 제 2 단부 위치로 병진이동하도록 구성되는, 상기 피스톤,
- 상기 입구 부분 내부의 압력이 상기 압력 임계값 미만인 때에 상기 피스톤을 상기 제 2 단부 위치로부터 상기 제 1 단부 위치로 병진이동시키는 작동 탄성 복귀 요소
를 포함하고,
상기 작동 장치는 상기 절삭 인서트 카트리지를
ㆍ상기 피스톤이 상기 제 2 단부 위치에 있는 때에는 비절삭 위치에, 그리고
ㆍ상기 피스톤이 상기 제 1 단부 위치에 있는 때에는 절삭 위치에
위치시키도록 구성된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 작동 챔버는 상기 보링 바아의 상기 회전 축선을 따라 연장되고, 상기 작동 장치는 상기 회전 축선에 대해 횡방향으로 병진이동할 수 있는 인터페이스 요소를 포함하고, 상기 인터페이스 요소는 상기 절삭 인서트 카트리지와 접촉하기 위한 제 1 표면 및 상기 피스톤의 작동 표면과 접촉하기 위한 제 2 표면을 갖고, 상기 피스톤이 상기 회전 축선을 따라 병진이동하는 때에 상기 인터페이스 요소 및 상기 절삭 인서트 카트리지가 상기 회전 축선에 대해 횡방향으로 병진이동하도록 상기 제 2 표면 및 상기 작동 표면은 상기 회전 축선에 대해서 상보적으로 바이어싱된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 유체 연결 회로는 상기 제어 챔버로부터 상기 보링 바아의 외부 벽에 형성된 누설 출구로 연장하는 누설 채널을 더 포함하고, 상기 누설 채널은 상기 제어 요소가 상기 제 1 제어 위치에 있을 때에 상기 제어 요소에 의해 폐쇄되고, 상기 누설 채널은 상기 제어 요소가 상기 제 2 제어 위치에 있을 때에 상기 작동 입구와 유체 연결된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 비작동 입구는 상기 절삭 인서트 카트리지 상에 장착된 절삭 인서트에 유체를 배출하기 위해 상기 수용 부분에 형성된 윤활 오리피스와 유체 연결된다.
따라서, 유체는 보링 바아의 작동을 위해 그리고 절삭 인서트 카트리지의 윤활을 위해 사용되어, 보링 바아 (10) 가 단순화된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 보링 바아는 상기 보링 바아 상에서 상기 회전 축선을 중심으로 분포된 복수의 절삭 인서트 카트리지들을 수용하기 위한 적어도 두 개의 수용 부분들을 포함하고, 각각의 수용 부분에는 윤활 오리피스가 형성되고, 상기 수용 부분들에 수용된 각각의 절삭 인서트 카트리지 상에 장착된 절삭 인서트에 유체를 배출하기 위해 상기 비작동 입구는 각각의 윤활 오리피스와 유체 연결된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 비작동 입구는 원형 홈을 포함하고, 상기 작동 장치는 복수의 윤활 채널들을 더 포함하고, 각각의 윤활 채널은 상기 원형 홈으로부터 상기 수용 부분에 형성된 윤활 오리피스로 연장된다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 보링 바아는
- 상기 연결 부분, 상기 제어 요소, 상기 비작동 입구의 제 1 부분 및 상기 작동 입구의 제 1 부분을 포함하는 공구 홀더, 및
- 상기 수용 부분 및 상기 비작동 입구의 제 2 부분 및 상기 작동 입구의 제 2 부분을 포함하는 공구 보디
를 포함하고,
상기 공구 홀더와 상기 공구 보디는 함께 조립되도록 구성된다.
함께 조립된 두 개의 부품을 보링 바아에 제공하면, 유체 연결 회로 및 작동 장치에 대한 접근성을 향상시킴으로써 보링 바아의 가공을 용이하게 할 수 있다. 특히, 이는 작동 입구 및 비작동 입구의 가공을 용이하게 한다.
본 발명은 또한, 보링 바아 상에 장착된 절삭 인서트 카트리지를 절삭 위치 또는 비절삭 위치에 위치시키기 위해 회전 축선을 중심으로 하는 상기 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 상기 보링 바아를 준비하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은
- 원심력 임계값을 선택하는 단계,
- 절삭 인서트 카트리지가 상기 보링 바아 상에서 절삭 위치에 장착되도록 상기 보링 바아를 비작동 위치에 위치시키는 단계,
- 절삭 인서트 카트리지를 상기 보링 바아 상에서 절삭 위치에 셋업하는 단계,
- 상기 보링 바아를 상기 회전 축선을 중심으로 회전시키도록 구성된 스핀들에 상기 보링 바아의 연결 부분을 장착하는 단계,
- 상기 보링 바아에 유체를 공급하는 단계,
- 상기 회전 축선을 중심으로 하는 상기 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력이 상기 원심력 임계값 미만이도록 상기 회전 축선을 중심으로 상기 보링 바아를 회전시킴으로써 상기 절삭 인서트 카트리지가 비절삭 위치에 위치되도록 상기 보링 바아를 작동시키는 단계
를 포함한다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 순방향 가공 시퀀스를 더 포함하고, 상기 순방향 가공 시퀀스는
- 상기 절삭 인서트 카트리지를 상기 절삭 위치에 위치시키기 위해 상기 원심력 임계값과 같거나 높은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 상기 보링 바아가 상기 회전 축선을 중심으로 회전하도록 상기 스핀들을 회전시키는 단계,
- 보어로부터 재료를 제거하기 위해 상기 보링 바아를 작업물에 대해서 순방향으로 병진이동시키는 단계,
- 상기 절삭 인서트 카트리지를 상기 비절삭 위치에 위치시키기 위해 상기 원심력 임계값보다 낮은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 상기 보링 바아가 상기 회전 축선을 중심으로 회전하도록 상기 스핀들을 회전시키는 단계,
- 상기 보어로부터 상기 보링 바아를 제거하기 위해 상기 보링 바아를 작업물에 대해서 역방향으로 병진이동시키는 단계
를 포함한다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 역방향 가공 시퀀스를 더 포함하고, 상기 역방향 가공 시퀀스는
- 상기 절삭 인서트 카트리지 상에 장착된 절삭 인서트와 상기 작업물 사이의 접촉없이 상기 보링 바아를 상기 작업물에 대해서 순방향으로 병진이동시키는 단계,
- 상기 절삭 인서트 카트리지를 상기 절삭 위치에 위치시키기 위해 상기 원심력 임계값과 같거나 높은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 상기 보링 바아가 상기 회전 축선을 중심으로 회전하도록 상기 스핀들을 회전시키는 단계,
- 보어로부터 재료를 제거하기 위해 상기 보링 바아를 상기 작업물에 대해서 역방향으로 병진이동시키는 단계,
- 상기 절삭 인서트 카트리지를 상기 비절삭 위치에 위치시키기 위해 상기 원심력 임계값보다 낮은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 상기 보링 바아가 상기 회전 축선을 중심으로 회전하도록 상기 스핀들을 회전시키는 단계
를 포함한다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 방법은 전술한 바와 같은 적어도 하나의 순방향 가공 시퀀스 및 전술한 바와 같은 적어도 하나의 역방향 가공 시퀀스를 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 이하의 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 실시형태로서 주어진 실시형태에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 함께 조립된 공구 홀더 및 공구 보디를 포함하는 보링 바아의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 3 은 각각 제 1 제어 위치 및 제 2 제어 위치에 있는 제어 요소를 갖는 공구 홀더의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 4 는 작동 장치 및 절삭 인서트 카트리지를 갖는 공구 보디의 투시 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 5 는 도 4 에 도시된 절삭 인서트 카트리지와 작동 장치 사이의 인터페이스 요소를 갖는 공구 보디의 상부도를 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 3 은 각각 제 1 제어 위치 및 제 2 제어 위치에 있는 제어 요소를 갖는 공구 홀더의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 4 는 작동 장치 및 절삭 인서트 카트리지를 갖는 공구 보디의 투시 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 5 는 도 4 에 도시된 절삭 인서트 카트리지와 작동 장치 사이의 인터페이스 요소를 갖는 공구 보디의 상부도를 개략적으로 도시한다.
도 1 은 조립 인터페이스 (30) 에서 함께 조립된 공구 홀더 (26) 및 공구 보디 (28) 를 포함하는 보링 바아 (10) 를 도시한다. 보링 바아 (10) 는 회전 축선 (A) 을 따라 연장된다. 공구 홀더 (26) 는, 보링 바아 (10) 의 제 1 단부 (12) 에서, 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전을 위해 스핀들 (미도시) 에 연결되는 연결 부분 (14) 을 포함한다. 제 1 단부 (12) 에 대향하는 보링 바아 (10) 의 제 2 단부 (16) 에서, 공구 보디 (28) 는 3 개의 수용 부분들 (18) 각각에 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 수용하기 위한 3 개의 수용 부분들 (18) 을 포함한다. 수용 부분들 (18) 은 회전 축선 (A) 을 중심으로 보링 바아 (10) 상에 분포된다. 절삭 인서트 카트리지 (20) 는 가공할 보어로부터 재료를 제거하기 위해 절삭 인서트 (22) 를 포함한다.
보링 바아 (10) 는, 보링 바아 (10) 에 유체가 공급되지 않는 정상 상태에 있을 수도 있고, 또한 보링 바아 (10) 에 유체가 공급되는 작동 상태에 있을 수 있다.
보링 바아 (10) 가 작동 상태에 있을 때에, 보링 바아 (10) 는 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 절삭 위치 또는 비절삭 위치에 선택적으로 위치시키기 위해 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력에 의해 작동될 수 있다. 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력은 보링 바아 (10) 의 회전 속도의 함수이기 때문에, 보링 바아 (10) 의 작동은 보링 바아 (10) 의 회전 속도를 변경함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 보링 바아 (10) 의 작동은, 보링 바아에 공급되는 유체의 압력에 의해 또는 보링 바아 외부의 기계 시스템에 의해 작동이 제어되는 보링 바아에 대해서 용이해진다.
보링 바아 (10) 가 정상 상태에 있을 때에, 보링 바아 (10) 는, 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 관계없이, 절삭 인서트 카트리지를 절삭 위치에 위치시키도록 구성된다. 따라서, 절삭 인서트 카트리지 (20) 상에 장착된 절삭 인서트 (22) 가 절삭 위치에 직접적으로 셋업될 수 있어서, 셋업이 정확하게 수행될 수 있다. 특히, 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 절삭 위치에 있을 때의 절삭 인서트 (22) 의 셋업은, 절삭 인서트 카트리지가 비절삭 위치에 있을 때에 수행되는 셋업보다 더 정확한 셋업을 가능하게 한다. 또한, 절삭 카트리지 (20) 의 절삭 위치에서의 절삭 인서트 (22) 의 셋업은 특별한 셋업 장치의 사용을 회피하게 한다.
본 발명에 따르면, "절삭 위치" 및 "비절삭 위치" 는 보링 바아 (10) 의 회전 축선 (A) 에 대한, 즉 회전 축선 (A) 에 대해 수직한 제어 축선 (B) 을 따르는 절삭 인서트 카트리지 (20) 의 반경방향 위치를 지칭한다. 특히, 절삭 인서트 카트리지 (20) 의 절삭 위치는 비절삭 위치보다도 회전 축선 (A) 으로부터 더 큰 반경방향 거리에 있다. "절삭 위치" 는 위에 장착된 절삭 인서트가 보어의 미리 결정된 크기를 얻도록 보어로부터 재료를 제거할 수 있는 위치를 지칭한다. "비절삭 위치" 는 절삭 인서트 카트리지 (20) 상에 장착된 절삭 인서트와 보어 사이의 접촉없이 보링 바아 (10) 가 가공될 보어를 따라 병진이동할 수 있는 절삭 인서트 카트리지 (20) 의 위치를 지칭한다.
대안적으로, 절삭 위치 및 비절삭 위치는 보링 바아 (10) 로 작업물을 가공 할 수 있는지 여부에 따라 작업 위치 및 비작업 위치로서 불리울 수도 있다.
따라서, 보링 바아 (10) 의 작동 상태에 따라, 즉 작동되는지 또는 작동되지 않는지에 따라, 보링 바아 (10) 는, 보어로부터 재료를 제거하기 위해 또는 작업물과 절삭 인서트 카트리지 (20) 상에 장착된 절삭 인서트 (22) 사이의 접촉없이, 가공될 보어를 따라 병진이동 될 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 보링 바아 (10) 는 보링 바아 (10) 를 외부 유체 공급 회로 (미도시) 에 연결하기 위한 공급 입구 (46) 를 포함한다. 외부 유체 공급 회로는 스핀들에 통합되거나 스핀들로부터 독립적으로 유체를 공급하기 위해 스핀들 외부에 있을 수 있다. 보링 바아 (10) 에 공급되는 유체는 예를 들어 냉각제와 같은 액체 또는 공기와 같은 기체이다. 유체가 냉각제인 경우, 유체는 보링 바아 (10) 의 작동을 위해 그리고 절삭 인서트 카트리지 (20) 의 윤활을 위해 유용하게 사용될 수 있다. 따라서, 보링 바아 (10) 에 공급되는 유체로서 냉각제를 사용하면, 작동 및 윤활 기능을 모음으로써 보링 바아 (10) 가 단순해진다.
보링 바아 (10) 가 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 절삭 위치 또는 비절삭 위치에 위치시킬 수 있도록 하기 위해, 보링 바아 (10) 는 작동 장치 (24) 및 이 작동 장치 (24) 를 제어하기 위한 유체 연결 회로 (25) 를 포함한다. 유체 연결 회로 (25) 는 외부 유체 공급 회로와 유체 연결된다.
보링 바아 (10) 가 작동 상태에 있는 경우에는, 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력이 원심력 임계값에 도달하는 때에 보링 바아 (10) 는 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 절삭 위치에 위치시키도록 구성된다. 반대로, 보링 바아 (10) 가 작동 상태에 있는 경우에는, 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력이 원심력 임계값 미만인 때에 보링 바아 (10) 는 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 비절삭 위치에 위치시키도록 구성된다.
또한, 전술한 바와 같이, 정상 상태에 있는 보링 바아 (10) 는 보링 바아 (10) 의 회전에 관계없이 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 절삭 위치에 있게 한다. 결과적으로, 절삭 인서트 카트리지 (20) 는 보링 바아 (10) 가 정상 상태에 있을 때에 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력에 관계없이 절삭 위치에 유지된다.
작동 장치 (24) 를 제어하기 위해, 유체 연결 회로 (25) 는 공구 홀더 (26) 내에 형성된 제어 챔버 (48) 및 이 제어 챔버 (48) 내에서 병진이동할 수 있는 제어 요소 (44) 를 포함한다. 병진이동가능한 제어 요소 (44) 는 또한 슬라이더로서 불리울 수 있다. 제어 챔버 (48) 는 회전 축선 (A) 에 대해 방사상으로 연장되고, 제어 요소 (44) 는 제어 챔버 (48) 를 따라 병진이동한다. 제어 챔버 (48) 는 제 1 측벽 (50) 및 제 2 측벽 (52) 을 포함하며, 제 1 측벽 (50) 및 제 2 측벽 (52) 모두는 회전 축선 (A) 에 대해 방사상으로 연장된다. 제 2 측벽 (52) 은 제어 챔버 (48) 의 반경방향 연장 축선 (B) 에 대해서 제 1 측벽 (50) 에 대향한다. 제어 챔버 (48) 는 원형 단면을 갖는 원통형이어서, 제 1 측벽 (50) 및 제 2 측벽 (52) 은 서로 마주하는 제어 챔버 (48) 의 2 개의 절반-실린더 벽들에 관련된다. 특히, 공구 홀더 (26) 와 공구 보디 (28) 가 조립될 때에, 제 1 측벽 (50) 은 제 2 단부 (16) 를 마주하고, 제 2 측벽 (52) 은 보링 바아 (10) 의 제 1 단부 (12) 를 마주한다.
제어 챔버 (48) 를 외부 유체 공급 회로에 연결하기 위해, 유체 연결 회로 (25) 는 공급 입구 (46) 와 제어 챔버 (48) 사이에 형성된 유체 진입 채널 (54) 을 포함한다. 특히, 유체 진입 채널 (54) 은 제 1 채널 부분 (56) 및 제 2 채널 부분 (58) 을 포함하고, 채널 부분들 각각은 제 1 측벽 (50) 에서 제어 챔버 (48) 와 유체 연결된다. 제 2 채널 부분 (58) 은 제 1 채널 부분 (56) 보다도 회전 축선 (A) 으로부터 더 큰 반경방향 거리에 형성된다. 따라서, 유체가 공급 입구 (46) 에 공급되면, 제 1 채널 부분 (56) 및 제 2 채널 부분 (58) 모두에 유체가 공급된다.
제어 챔버 (48) 는 제 2 측벽 (52) 에 각각 형성된 작동 장치 (24) 의 작동 입구 (60) 및 비작동 입구 (62) 에 의해 작동 장치 (24) 와 유체 연결된다. 제어 요소 (44) 및 제어 챔버 (48) 는 작동 입구 (60) 또는 비작동 입구 (62) 를 공급 입구 (46) 와 유체 연결하도록 구성된다.
작동 입구 (60) 또는 비작동 입구 (62) 에 유체를 공급하기 위해, 작동 입구 (60) 는 제 1 채널 부분 (56) 을 마주하고, 비작동 입구 (62) 는 제 2 채널 부분 (58) 을 마주한다. 따라서, 비작동 입구 (62) 는, 작동 입구 (60) 보다도 회전 축선 (A) 으로부터 더 큰 반경방향 거리에서 제 2 측벽 (52) 에 형성된다. 또한, 제어 요소 (44) 는 공급 입구 (46) 가 작동 입구 (60) 와 유체 연결되는 제 1 제어 위치와, 공급 입구 (46) 가 비작동 입구 (62) 와 유체 연결되는 제 2 제어 위치 사이에서 병진이동할 수 있다. 제어 요소 (44) 의 제 2 제어 위치는 제 1 제어 위치보다도 회전 축선 (A) 으로부터 더 큰 반경방향 거리에 있다.
도 2 는 제 1 제어 위치에 있는 제어 요소 (44) 를 도시하고, 유체 통로는 원으로 강조되어 있다. 제어 요소 (44) 는 제어 요소 (44) 를 통하여 형성된 리세스 (64) 를 포함한다. 리세스 (64) 는 제어 요소 (44) 의 외부 벽에 형성된 홈이다. 유체가 제 1 채널 부분 (56) 으로부터 작동 입구 (60) 로 유동할 수 있도록 하기 위해, 리세스 (64) 는 회전 축선 (A) 으로부터 제 1 채널 부분 (56) 및 작동 입구 (60) 와 동일한 방사상 거리에 있도록 형성되어서, 유체는 리세스 (64) 를 통해 제 1 채널 부분 (56) 으로부터 작동 입구 (60) 로 유동할 수 있다. 또한, 제어 요소 (44) 는 리세스 (64) 위에 형성된 외부 부분 (66) 을 포함한다. "외부"라는 용어는 외부 부분 (66) 이 회전 축선 (A) 에 대하여 방사상 외측에 있음을 의미한다. 제 1 제어 위치에서, 외부 부분 (66) 은 유체가 제 2 채널 부분 (58) 으로부터 비작동 입구 (62) 로 유동하는 것을 방지하기 위해 제 2 채널 부분 (58) 과 비작동 입구 (62) 사이에 배치된다.
도 3 은 제 2 제어 위치에 있는 제어 요소 (44) 를 도시하고, 유체 통로는 크로스로 강조된다. 제어 요소 (44) 의 제 2 제어 위치에서, 리세스 (64) 는 회전 축선 (A) 으로부터 제 2 채널 부분 (58) 및 비작동 입구 (62) 와 동일한 방사상 거리에 배치되어서, 유체는 리세스 (64) 를 통해 제 2 채널 부분 (58) 으로부터 비작동 입구 (62) 로 유동할 수 있다. 또한, 제어 요소 (44) 는 리세스 (64) 에 대해서 외부 부분 (66) 에 대향하는 내부 부분 (68) 을 포함한다. "내부" 라는 용어는 내부 부분 (68) 이 회전 축선 (A) 에 대해서 방사상 내측에 있음을 의미한다. 환언하면, 내부 부분 (68) 은 외부 부분 (66) 보다도 회전 축선 (A) 으로부터 더 작은 거리에 있다. 제 2 제어 위치에서, 내부 부분 (68) 은 유체가 제 1 채널 부분 (56) 으로부터 작동 입구 (60) 로 유동하는 것을 방지하기 위해 제 1 채널 부분 (56) 과 작동 입구 (60) 사이에 배치된다.
제어 요소 (44) 는 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력에 의해 제 1 제어 위치로부터 제 2 제어 위치로 이동한다. 특히, 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력이 원심력 임계값에 도달하는 때에 제어 요소 (44) 는 제 1 제어 위치로부터 제 2 제어 위치로 이동한다. 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력이 보링 바아 (10) 의 회전 속도의 함수이기 때문에, 제어 요소 (44) 는 보링 바아 (10) 의 회전 속도를 제어함으로써 제 2 제어 위치에서 선택적으로 이동될 수 있다.
제 2 채널 부분 (58) 및 비작동 입구 (62) 또는 제 1 채널 부분 (56) 및 작동 입구 (60) 를 폐쇄하기 위해, 제어 요소 (44) 의 외부 부분 (66) 및 내부 부분 (68) 은 제어 챔버 (48) 와 마찬가지로 원형 단면을 갖는 원통형이다. 이러한 방식으로, 내부 부분 (68) 및 외부 부분 (66) 은 밀봉 부분으로서 기능한다. 제 2 채널 부분 (58) 및 비작동 입구 (62) 또는 제 1 채널 부분 (56) 및 작동 입구 (60) 의 폐쇄를 개선하기 위해, 외부 부분 (66) 및 내부 부분 (68) 은 또한 외부 부분 (66) 및 내부 부분 (68) 의 외부 벽에 배치된 부가적인 밀봉 부재들을 포함한다. 이 경우, 각각의 부가적인 밀봉 부재는, 제어 요소 (44) 가 제 1 제어 위치 또는 제 2 제어 위치에 있을 때에, 제 2 채널 부분 (58), 비작동 입구 (62), 제 1 채널 부분 (56) 및 작동 입구 (60) 중의 하나와 마주하도록 배치된다. 밀봉 부재는 고무로 만들어질 수 있다.
제 2 제어 위치로부터 제 1 제어 위치로의 제어 요소 (44) 의 복귀를 제어하기 위해, 유체 연결 회로 (25) 는 제어 챔버 (48) 내에서 제어 챔버 (48) 의 단부 벽과 제어 요소 (44) 사이에 배치된 탄성 제어 복귀 요소 (70) 를 더 포함한다. 탄성 제어 복귀 요소 (70) 는 제어 요소 (44) 가 제 1 제어 위치에 남아있게 강제하도록 제어 요소 (44) 에 복귀력을 가하기 위해 제어 요소 (44) 보다도 회전 축선 (A) 으로부터 더 큰 방사상 거리에 배치된다. 제어 요소 (44) 의 효율적인 복귀를 보장하기 위해, 탄성 제어 복귀 요소 (70) 의 최대 복귀력은 원심력 임계값보다 낮은 것으로 미리 결정된다. 탄성 제어 복귀 요소 (70) 는 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력이 원심력 임계값 미만인 때에 제어 요소 (44) 가 제 1 제어 위치로 복귀하는 것을 보장한다.
원심 임계값은 탄성 제어 복귀 요소 (70) 및 제어 요소 (44) 의 재료 및 치수, 보링 바아 (10) 의 작업 속도 회전, 절삭 인서트 (22) 및 작업물의 재료와 같은 작업 파라미터에 따라 설정된다. 원심 임계값의 관리를 용이하게 하기 위해, 원심 임계값은 보링 바아 회전 속도 임계값에 대해 설정될 수 있다. 사실, 보링 바아 회전 속도는 보링 작업 중에 이미 제어되는 파라미터이다. 예로서, 보링 바아 회전 속도 임계값은 질화 붕소로 제조된 절삭 인서트 (22), 직경 80 mm 의 보링 바아 (10) 및 3000 rpm 의 보링 바아 작업 회전 속도에 대해 1000 rpm 일 수 있다. 따라서, 이 예에서, 보링 바아 (10) 에 외부 유체 공급 회로로부터의 유체가 공급되면, 보링 바아 (10) 가 1000 rpm 이상의 회전 속도로 회전하는 때에 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 절삭 위치에 놓여지고, 보링 바아 (10) 가 1000 rpm 미만의 회전 속도로 회전하는 때에 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 비절삭 위치에 놓여진다. 또한, 원심력에 대한 제어 요소 (44) 의 반응성을 증가시키기 위해, 제어 요소 (44) 의 중량이 설정될 수 있다. 실제로, 제어 요소 (44) 가 무거울수록 제어 요소 (44) 는 더 반응성이 있다. 보다 바람직하게, 제어 요소 (44) 의 재료는 동일한 중량에 대해 제어 요소 (44) 의 치수를 줄이기 위해 치밀하다. 제어 요소 (44) 는 예를 들어 텅스텐 카바이드로 만들어진다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 작동 장치 (24) 는 수용 부분 (18) 에 수용된 절삭 인서트 카트리지 (20) 상에 장착된 절삭 인서트 (22) 를 마주하도록 각각의 수용 부분 (18) 에 형성된 3 개의 윤활 오리피스 (74) 를 더 포함한다. 작동 장치 (24) 는 3 개의 윤활 채널 (76) 을 더 포함하고, 비작동 입구 (62) 에 유체가 공급되는 때에 절삭 인서트 (22) 상에서 유체를 배출하도록 각각의 윤활 채널은 비작동 입구 (62) 로부터 윤활 오리피스들 (74) 중의 하나로 연장한다. 환언하면, 보링 바아 (10) 가 회전하여 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 절삭 위치에 있을 때에, 보링 바아 (10) 에 공급된 유체는 절삭 인서트 (22) 의 윤활을 위해 사용된다.
비작동 입구 (62) 가 3 개의 윤활 채널 (76) 을 공급할 수 있도록 하기 위해, 비작동 입구 (62) 는 회전 축선 (A) 을 중심으로 연장하는 원형 홈 (72) 을 포함한다. 비작동 입구 (62) 의 제조를 용이하게 하기 위해, 원형 홈 (72) 은 공구 보디 (28) 와 공구 홀더 사이의 조립 인터페이스 (30) 에 형성된다. 원형 홈 (72) 은 공구 홀더 (26) 내에 형성된 제 1 홈 부분 (78) 및 공구 보디 (28) 내에 형성된 제 2 홈 부분 (80) 을 포함한다. 제 1 홈 부분 (78) 은 유체가 제어 챔버 (48) 로부터 제 2 홈 부분 (80) 으로 유동할 수 있게 한다. 제 2 홈 부분 (80) 은 유체가 제 1 홈 부분 (78) 으로부터 윤활 채널 (76) 로 유동할 수 있게 한다.
또한, 작동 장치 (24) 는 공구 보디 (28) 에서 회전 축선 (A) 을 따라 연장되는 작동 챔버 (34), 및 회전 축선 (A) 을 따라 작동 챔버 (34) 에서 병진이동할 수 있는 피스톤 (32) 을 더 포함한다. 피스톤 (32) 은 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 작동시키기 위한 "드로우바 (drawbar)" 로서 또한 불리울 수 있다. 피스톤 (32) 은 제 1 단부 위치와 제 2 단부 위치 사이에서 병진이동한다.
작동 챔버 (34) 는 작동 챔버 (34) 의 제 1 단부 벽과 피스톤 (32) 사이에 형성된 입구 부분 (82) 을 포함한다. 입구 부분 (82) 은 작동 입구 (60) 와 유체 연결되어 있다. 입구 부분 (82) 내의 압력이 압력 임계값에 도달하면, 피스톤 (32) 은 제 1 단부 위치로부터 제 2 단부 위치로 병진이동된다. 작동 장치 (24) 는 제 1 단부 벽에 대향하는 작동 챔버 (34) 의 제 2 단부 벽과 피스톤 (32) 사이에서 작동 챔버 (38) 내에 배치된 작동 탄성 복귀 요소 (84) 를 더 포함한다. 작동 탄성 복귀 요소 (84) 는 입구 부분 (82) 내의 압력이 압력 임계값 미만인 때에 피스톤 (32) 을 제 1 단부 위치에 유지하거나 또는 피스톤 (32) 을 제 2 단부 위치로부터 제 1 단부 위치로 복귀시키도록 피스톤 (32) 상에 복귀력을 가한다. 환언하면, 작동 탄성 복귀 요소 (84) 는 압력 임계값이 도달하는 때에 입구 부분 (82) 의 유체에 의해 피스톤 (32) 상에 생성된 힘보다도 더 낮은 것으로 미리 결정된 최대 복귀력을 갖는다. 따라서, 피스톤 (32) 은, 작동 입구 (60) 에 유체가 공급되지 않는 때에, 즉 오직 비작동 입구 (62) 에만 유체가 공급되는 때에 또는 보링 바아에 유체가 공급되지 않는 때에, 제 1 단부 위치에 있게 된다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 공구 보디 (28) 는 원위 단부와 공구 보디 (28) 가 공구 홀더 (26) 에 조립되는 근위 단부 사이에서 연장된다. 작동 입구 (60)는 근위 단부에 형성되고, 입구 부분 (82) 은 원위 단부에 형성된다. 이러한 방식으로, 피스톤 (32) 이 제 1 단부 위치로부터 제 2 단부 위치로 병진이동할 때에, 피스톤 (32) 은 원위 단부로부터 공구 보디 (28) 의 근위 단부로 향하는 방향으로 병진이동한다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 작동 장치 (24) 는 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 회전 축선 (A) 에 대해 수직인 작동 축선 (C) 을 따라 이동시킬 수 있게 하는 인터페이스 요소 (36) 를 더 포함한다. 인터페이스 요소 (36) 는 피스톤 (32) 과 절삭 인서트 카트리지 (20) 사이에 배치되며 작동 축선 (C) 을 따라, 즉 회전 축선 (A) 에 대해 횡방향으로 병진이동할 수 있다. 인터페이스 요소 (36) 는 절삭 인서트 카트리지 (20) 와 접촉하기 위한 제 1 표면 (38) 및 피스톤 (32) 의 작동 표면 (42) 과 접촉하기 위한 제 2 표면 (40) 을 갖는다. 제 2 표면 (40) 및 작동 표면 (42) 은 회전 축선 (A) 에 대해서 상보적으로 바이어싱된다. 환언하면, 제 2 표면 (40) 및 작동 표면 (42) 은 각각 제 1 각도 및 제 2 각도로 작동 축선 (C) 에 대해서 각도를 이루어서, 제 1 각도 및 제 2 각도가 상보적 각도를 형성한다. 제 2 표면 (40) 및 작동 표면 (42) 은, 피스톤 (32) 이 회전 축선 (A) 을 따라 병진이동할 때에, 인터페이스 요소 (36) 가 작동 축선 (C) 을 따라 병진이동할 수 있게 하여, 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 작동 축선 (C) 을 따라 변형 또는 병진이동되게 한다. 인터페이스 요소 (36) 는 예를 들어 편평한 표면, 즉 제 1 표면 (38) 및 편평한 표면에 대향하는 바이어싱된 표면인 제 2 표면 (40) 을 갖는 웨지이다.
피스톤 (32) 이 제 1 단부 위치에 있을 때에는 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 절삭 위치에 위치시키고 피스톤 (32) 이 제 2 단부 위치에 있을 때에는 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 비절삭 위치에 위치시키기 위해, 작동 표면 (42) 이 회전 축선에 대해서 각도를 이루고 있어서 작동 표면 (42) 과 회전 축선 (A) 사이의 방사상 거리는 공구 보디 (28) 의 원위 단부로부터 근위 단부를 향하는 방향으로 증가한다. 따라서, 피스톤 (32) 이 제 1 단부 위치로부터 제 2 단부 위치로 병진이동하는 때에는, 인터페이스 요소 (36) 와 회전 축선 (A) 사이의 거리가 감소하여서 절삭 인서트 카트리지 (20) 는 비절삭 위치에 위치된다. 반대로, 피스톤 (32) 이 제 2 단부 위치로부터 제 1 단부 위치로 병진이동하는 때에는, 인터페이스 요소 (36) 와 회전 축선 (A) 사이의 거리가 증가하여서 절삭 인서트 카트리지 (20) 는 절삭 위치에 위치된다.
그 결과, 원위 단부로부터 근위 단부로의 제 2 표면 (40) 및 작동 표면 (42) 의 기울기는, 피스톤 (32) 이 제 1 단부 위치에 있을 때에 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 절삭 위치에 있을 수 있게 한다. 작동 입구 (60) 에 유체가 공급되지 않을 때에는 피스톤 (32) 이 제 1 단부 위치에 있기 때문에, 보링 바아 (10) 는 보링 바아 (10) 에 유체가 공급되지 않는 때에 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 절삭 위치에 있게 한다. 따라서, 절삭 인서트 카트리지 (20) 의 셋업이 절삭 위치에서 수행될 수 있다.
또한, 유체 연결 회로 (25) 는 제어 챔버 (48) 로부터 보링 바아 (10) 의 외부 벽에 형성된 누설 출구 (88) 로 연장하는 누설 채널 (86) 을 더 포함한다. 누설 채널 (86) 은 탄성 제어 복귀 요소 (70) 와 접촉하는 대향하는 단부 벽에서 제어 챔버의 단부 벽에 형성된 누설 입구 (90) 에서 제어 챔버 (48) 와 유체 연결된다. 누설 오리피스 (90) 의 위치는 제어 요소 (44) 가 제 1 제어 위치에 있는 때에 제어 요소 (44) 가 누설 채널 (86) 을 폐쇄할 수 있게 한다. 반대로, 제어 요소 (44) 가 제 2 제어 위치에 있는 경우에는, 피스톤 (32) 이 제 2 단부 위치로부터 제 1 단부 위치로 병진이동하는 때에 입구 부분 (82) 에 존재하는 유체를 배출하기 위해 누설 채널 (86) 은 작동 입구 (60) 와 유체 연결된다.
또한, 유체 연결 회로 (25) 는 회전 축선 (A) 에 대해서 누설 출구 (88) 의 반대편에서 보링 바아 (10) 의 외부 벽에 형성된 추가의 누설 출구 (89) 를 포함한다. 추가의 누설 출구 (89) 는 제어 챔버 (48) 와 유체 소통한다. 보링 바아 (10) 는 탄성 제어 복귀 요소 (70) 를 지지하기 위해 추가의 누설 출구 (89) 내에 배치된 스크류 (92) 를 포함한다. 남아 있는 유체 또는 공기가 제어 챔버 (48) 에 갇혀 있을지라도 제어 요소 (44) 가 제 2 제어 위치에 도달할 수 있게 하기 위해, 스크류 (92) 는 제어 챔버 (48) 내에 갇혀 있는 유체 또는 공기가 제어 챔버 (48) 외부로 배출될 수 있게 하는 관통 구멍 (미도시) 을 포함한다. 실제로, 제어 챔버 (48) 내에 갇혀 있는 남아 있는 유체 또는 공기는 탄성 제어 복귀 요소 (70) 가 압축되는 것을 방지하고, 따라서 제어 요소 (44) 가 제 2 제어 위치에 도달하는 것을 차단한다.
작동 입구 (60) 와 누설 채널 (86) 사이의 유체 연결을 용이하게 하기 위해, 작동 입구 (60) 는 회전 축선 (A) 에 대해서 반경방향으로 연장된다; 즉, 작동 입구 (60) 는 긴 구멍을 포함한다.
본 발명은 또한 보링 바아 (10) 를 준비하는 방법에 관한 것이다. 그러나, 준비 방법은 보링 바아 상에 장착된 절삭 인서트 카트리지를 절삭 위치 또는 비절삭 위치에 위치시키기 위해 회전 축선을 중심으로 하는 보링 바아의 회전에 의해 발생된 원심력에 의해 작동될 수 있는 임의의 보링 바아를 준비하는 데 사용될 수도 있다.
준비 방법은, 원심력 임계값을 선택하고, 보링 바아 (10) 를 비작동 위치에 위치시켜서 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 보링 바아 (10) 상에 절삭 위치에 장착되게 하는 단계를 포함한다. 그 다음, 절삭 인서트 카트리지 (20) 는 보링 바아 (10) 상에 절삭 위치에 셋업된다. 본 발명에서, 절삭 인서트 카트리지 (20) 의 셋업은, 절삭 인서트 카트리지 (20) 상에 장착된 절삭 인서트 (22) 의 위치를 캘리브레이팅하여 절삭 인서트 카트리지 (20) 의 절삭 위치를 미리 결정하는 것으로 이루어진다.
그 다음, 보링 바아 (10) 의 연결 부분 (14) 은 회전 축선 (A) 을 중심으로 보링 바아를 회전시키도록 구성된 스핀들에 장착된다. 보링 바아 (10) 에는 유체가 공급되고, 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력이 원심력 임계값 미만이도록 회전 축선 (A) 을 중심으로 보링 바아 (10) 를 회전시킴으로써 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 비절삭 위치에 위치시키도록 보링이 작동된다. 보링 바아 (10) 의 작동은 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전을 정지시킴으로써 수행될 수 있다.
준비 방법은 보링 바아 (10) 를 준비하여 보어를 가공할 수 있게 한다. 특히, 일단 전술한 바와 같은 방법으로 보링 바아 (10) 가 준비되면, 절삭 인서트 카트리지 (20) 는, 회전 축선을 중심으로 하는 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력이 원심력 임계값에 도달하는 때에는 절삭 위치에 위치될 수 있거나, 또는, 회전 축선을 중심으로 하는 보링 바아의 회전에 의해 발생하는 원심력이 원심력 임계값 미만인 때에는 비절삭 위치에 위치될 수 있다.
또한, 일단 보링 바아가 준비되면, 보링 바아 (10) 는 순방향 또는 역방향 가공 시퀀스용으로 사용될 수 있다.
순방향 가공 시퀀스는, 절삭 인서트 카트리지를 절삭 위치에 위치시키기 위해 원심력 임계값과 같거나 높은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 보링 바아 (10) 가 회전 축선 (A) 을 중심으로 회전하도록 스핀들을 회전시키는 것을 포함한다. 그리고 나서, 보어로부터 재료를 제거하기 위해 보링 바아 (10) 는 작업물에 대해서 순방향으로 병진이동된다.
역방향 가공 시퀀스는, 절삭 인서트 카트리지 (20) 상에 장착된 절삭 인서트 (22) 와 작업물 사이의 접촉없이 보링 바아 (10) 를 작업물에 대해서 순방향으로 병진이동시키는 것을 포함한다. 그리고 나서, 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 절삭 위치에 위치시키기 위해 원심력 임계값과 같거나 높은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 보링 바아 (10) 가 회전 축선 (A) 을 중심으로 회전하도록 스핀들이 회전된다. 절삭 인서트 카트리지를 절삭 위치에 위치시키기 위해 원심력 임계값과 같거나 높은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 보링 바아가 회전 축선을 중심으로 회전하도록 스핀들이 회전된다. 보어로부터 재료를 제거하기 위해 보링 바아는 작업물에 대해서 역방향으로 병진이동된다.
또한, 보링 바아 (10) 는 하나 이상의 순방향 가공 시퀀스 또는 하나 이상의 역방향 가공 시퀀스를 수행하는데 사용될 수 있다. 순방향 가공 시퀀스 및 역방향 가공 시퀀스는 또한, 동일한 작업물에서 동일한 보어 또는 상이한 보어들에 대한 보링 작업을 위해 연속적으로 수행될 수도 있다.
비록 본 개시가 전술한 정확한 실시형태에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에서 많은 변형이 가능하다.
3 개의 수용 부분 (18) 에 대해 대안적으로, 공구 보디 (28) 는 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 수용하기 위한 1 개, 2 개, 4 개, 5 개 또는 그 이상의 분포된 수용 부분 (18) 을 포함할 수 있다. 또한, 수용 부분 (18) 은 회전 축선 (A) 을 중심으로 보링 바아 (10) 에 고르게 분포될 수 있다.
또한, 원심력 임계값은 제어 요소 (44) 의 제 1 제어 위치와 제 2 제어 위치 사이에서 보링 바아 (10) 의 전이 상태에 대응하는 원심력 임계값 범위의 형태일 수 있다. 이 전이 상태는 보링 바아 (10) 의 기능화에 고유한 것이다. 이 경우, 원심력 임계값은 하위 원심력 임계값 및 상위 원심력 임계값을 포함한다. 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력이 하위 원심력 임계값 미만인 때에 제어 요소 (44) 가 제 1 제어 위치에 있도록 보링 바아 (10) 는 구성된다. 마찬가지로, 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생된 원심력이 상위 원심력 임계값 이상인 때에 제어 요소 (44) 가 제 2 제어 위치에 있도록 보링 바아 (10) 는 또한 구성된다.
Claims (15)
- 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아 (10) 로서, 상기 보링 바아는
- 상기 보링 바아 (10) 를 상기 회전 축선을 중심으로 회전시키는 스핀들에 상기 보링 바아 (10) 를 연결하는 연결 부분 (14) 으로서, 상기 연결 부분 (14) 은 상기 보링 바아를 유체 공급 회로에 연결하기 위한 공급 입구 (46) 를 포함하는, 상기 연결 부분 (14),
- 절삭 위치 또는 비절삭 위치에서 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 수용하는 수용 부분 (18),
- 상기 수용 부분 (18) 에 수용된 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 절삭 위치 또는 비절삭 위치에 위치시키도록 구성된 작동 장치 (24) 로서, 상기 작동 장치 (24) 는 작동 입구 (60) 및 비작동 입구 (62) 를 갖고, 상기 작동 장치 (24) 는 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 를
ㆍ상기 작동 입구 (60) 에 유체가 공급되는 때에는 비절삭 위치에, 그리고
ㆍ상기 비작동 입구 (62) 에 유체가 공급되는 때에는 또는 상기 작동 입구 (60) 또는 상기 비작동 입구 (62) 에 유체가 공급되지 않는 때에는 절삭 위치에
위치시키도록 구성되는, 상기 작동 장치 (24),
- 상기 공급 입구 (46) 와 상기 작동 입구 (60) 또는 상기 비작동 입구 (62) 사이에서의 유체 연결을 위한 유체 연결 회로 (25) 로서, 상기 유체 연결 회로 (25) 는
ㆍ상기 공급 입구가 상기 작동 입구 (60) 와 유체 연결되는 제 1 제어 위치와,
ㆍ상기 공급 입구가 상기 비작동 입구 (62) 와 유체 연결되는 제 2 제어 위치
사이에서 이동할 수 있는 제어 요소 (44) 를 포함하는, 상기 유체 연결 회로 (25)
를 포함하고,
상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 상기 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생하는 원심력이 원심력 임계값에 도달하는 때에는 상기 제어 요소 (44) 는 상기 제 1 제어 위치로부터 상기 제 2 제어 위치로 이동하도록 구성되고, 상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 상기 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생하는 원심력이 상기 원심력 임계값 미만일 때에는 상기 제어 요소 (44) 는 상기 제 2 제어 위치로부터 상기 제 1 제어 위치로 이동하도록 구성되는, 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 1 항에 있어서,
상기 유체 연결 회로는 상기 보링 바아 (10) 내에 형성된 제어 챔버 (48) 를 더 포함하고, 상기 제어 챔버는 제 1 측벽 (50) 에서는 상기 공급 입구 (46) 와 유체 연결되고 상기 제 1 측벽에 대향하는 제 2 측벽 (52) 에서는 상기 작동 입구 (60) 및 상기 비작동 입구 (62) 와 유체 연결되고, 상기 제어 요소 (44) 는 상기 제어 챔버 (48) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어 챔버 (48) 는 상기 보링 바아 (10) 의 상기 회전 축선 (A) 에 대해 횡방향으로 연장하고, 상기 제 1 측벽 (50) 및 제 2 측벽 (52) 은 상기 제어 챔버를 따라 연장하고, 상기 작동 입구 (60) 및 상기 비작동 입구 (62) 는 상기 제 2 측벽에 형성되고, 상기 비작동 입구는 상기 제 2 측벽에서 상기 작동 입구보다도 상기 회전 축선 (A) 으로부터 더 큰 반경방향 거리에 형성되고, 상기 제어 요소의 제 2 제어 위치는 제 1 제어 위치보다도 상기 회전 축선으로부터 더 큰 반경방향 거리에 있는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 3 항에 있어서,
상기 유체 연결 회로 (25) 는 상기 제어 요소 (44) 와 상기 제어 챔버의 단부 벽 사이에서 상기 제어 챔버 (48) 내에 배치된 탄성 제어 복귀 요소 (70) 를 더 포함하고, 상기 탄성 제어 복귀 요소는 상기 제어 요소를 상기 제 1 제어 위치에 유지되게 강제하도록 상기 제어 요소에 복귀력을 가하기 위해 상기 제어 요소보다도 상기 회전 축선으로부터 더 큰 반경방향 거리에 있고, 상기 탄성 제어 복귀 요소의 최대 복귀력은 상기 원심력 임계값보다 낮은 값으로서 미리 결정되는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 장치 (24) 는
- 상기 보링 바아 내에 형성된 작동 챔버 (34),
- 상기 작동 챔버 (34) 내에서 제 1 단부 위치와 제 2 단부 위치 사이에서 병진이동하도록 구성되는 피스톤 (32) 으로서, 상기 피스톤은 상기 작동 입구 (60) 와 유체 연결되는 챔버의 입구 부분 (82) 을 한정하고, 상기 피스톤은 상기 입구 부분 (82) 내부의 압력이 압력 임계값에 도달하는 때에 상기 제 1 단부 위치로부터 상기 제 2 단부 위치로 병진이동하도록 구성되는, 상기 피스톤 (32),
- 상기 입구 부분 (82) 내부의 압력이 상기 압력 임계값 미만인 때에 상기 피스톤을 상기 제 2 단부 위치로부터 상기 제 1 단부 위치로 병진이동시키는 작동 탄성 복귀 요소 (84)
를 포함하고,
상기 작동 장치 (24) 는 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 를
ㆍ상기 피스톤 (32) 이 상기 제 2 단부 위치에 있는 때에는 비절삭 위치에, 그리고
ㆍ상기 피스톤 (32) 이 상기 제 1 단부 위치에 있는 때에는 절삭 위치에
위치시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 5 항에 있어서,
상기 작동 챔버 (34) 는 상기 보링 바아의 상기 회전 축선 (A) 을 따라 연장되고, 상기 작동 장치 (24) 는 상기 회전 축선 (A) 에 대해 횡방향으로 병진이동할 수 있는 인터페이스 요소 (36) 를 포함하고, 상기 인터페이스 요소 (36) 는 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 와 접촉하기 위한 제 1 표면 (38) 및 상기 피스톤 (32) 의 작동 표면 (42) 과 접촉하기 위한 제 2 표면 (40) 을 갖고, 상기 피스톤이 상기 회전 축선을 따라 병진이동하는 때에 상기 인터페이스 요소 (36) 및 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 상기 회전 축선에 대해 횡방향으로 병진이동하도록 상기 제 2 표면 (40) 및 상기 작동 표면 (42) 은 상기 회전 축선 (A) 에 대해서 상보적으로 바이어싱되는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 2 항에 따른 보링 바아와 조합되는 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 유체 연결 회로 (25) 는 상기 제어 챔버 (48) 로부터 상기 보링 바아 (10) 의 외부 벽에 형성된 누설 출구 (88) 로 연장하는 누설 채널 (86) 을 더 포함하고, 상기 누설 채널 (86) 은 상기 제어 요소가 상기 제 1 제어 위치에 있을 때에 상기 제어 요소 (44) 에 의해 폐쇄되고, 상기 누설 채널 (86) 은 상기 제어 요소 (44) 가 상기 제 2 제어 위치에 있을 때에 상기 작동 입구 (60) 와 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비작동 입구 (62) 는 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 상에 장착된 절삭 인서트 (22) 에 유체를 배출하기 위해 상기 수용 부분 (18) 에 형성된 윤활 오리피스 (74) 와 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보링 바아는 상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 상기 보링 바아 상에 분포된 복수의 절삭 인서트 카트리지들 (20) 을 수용하기 위한 적어도 두 개의 수용 부분들 (18) 을 포함하고, 각각의 수용 부분 (18) 에는 윤활 오리피스 (74) 가 형성되고, 상기 수용 부분들 (18) 에 수용된 각각의 절삭 인서트 카트리지 (20) 상에 장착된 절삭 인서트 (22) 에 유체를 배출하기 위해 상기 비작동 입구 (62) 는 각각의 윤활 오리피스 (74) 와 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 9 항에 있어서,
상기 비작동 입구 (62) 는 원형 홈 (72) 을 포함하고, 상기 작동 장치 (24) 는 복수의 윤활 채널들 (76) 을 더 포함하고, 각각의 윤활 채널 (76) 은 상기 원형 홈 (72) 으로부터 상기 수용 부분 (18) 에 형성된 윤활 오리피스 (74) 로 연장되는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보링 바아는
- 상기 연결 부분 (14), 상기 제어 요소 (44), 상기 비작동 입구 (62) 의 제 1 부분 및 상기 작동 입구 (60) 의 제 1 부분을 포함하는 공구 홀더 (26), 및
- 상기 수용 부분 (18) 및 상기 비작동 입구 (62) 의 제 2 부분 및 상기 작동 입구 (60) 의 제 2 부분을 포함하는 공구 보디 (28)
를 포함하고,
상기 공구 홀더 (26) 와 상기 공구 보디 (28) 는 함께 조립되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아. - 보링 바아 (10) 상에 장착된 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 절삭 위치 또는 비절삭 위치에 위치시키기 위해 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 상기 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 상기 보링 바아 (10) 를 준비하는 방법으로서, 상기 방법은
- 원심력 임계값을 선택하는 단계,
- 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 상기 보링 바아 (10) 상에서 절삭 위치에 장착될 수 있도록 상기 보링 바아 (10) 를 비작동 위치에 위치시키는 단계,
- 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 상기 보링 바아 (10) 상에서 절삭 위치에 셋업하는 단계,
- 상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 상기 보링 바아 (10) 를 회전시키도록 구성된 스핀들에 상기 보링 바아 (10) 의 연결 부분 (14) 을 장착하는 단계,
- 상기 보링 바아 (10) 에 유체를 공급하는 단계,
- 상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 하는 상기 보링 바아 (10) 의 회전에 의해 발생하는 원심력이 상기 원심력 임계값 미만이도록 상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 상기 보링 바아 (10) 를 회전시킴으로써 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 가 비절삭 위치에 위치되도록 상기 보링 바아 (10) 를 작동시키는 단계
를 포함하는, 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아를 준비하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 방법은 순방향 가공 시퀀스를 더 포함하고, 상기 순방향 가공 시퀀스는
- 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 상기 절삭 위치에 위치시키기 위해 상기 원심력 임계값과 같거나 높은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 상기 보링 바아 (10) 가 상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 회전하도록 상기 스핀들을 회전시키는 단계,
- 보어로부터 재료를 제거하기 위해 상기 보링 바아 (10) 를 작업물에 대해서 순방향으로 병진이동시키는 단계,
- 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 상기 비절삭 위치에 위치시키기 위해 상기 원심력 임계값보다 낮은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 상기 보링 바아 (10) 가 상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 회전하도록 상기 스핀들을 회전시키는 단계,
- 상기 보어로부터 상기 보링 바아 (10) 를 제거하기 위해 상기 보링 바아 (10) 를 작업물에 대해서 역방향으로 병진이동시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아를 준비하는 방법. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 방법은 역방향 가공 시퀀스를 더 포함하고, 상기 역방향 가공 시퀀스는
- 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 상에 장착된 절삭 인서트 (22) 와 작업물 사이의 접촉없이 상기 보링 바아 (10) 를 상기 작업물에 대해서 순방향으로 병진이동시키는 단계,
- 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 상기 절삭 위치에 위치시키기 위해 상기 원심력 임계값과 같거나 높은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 상기 보링 바아 (10) 가 상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 회전하도록 상기 스핀들을 회전시키는 단계,
- 보어로부터 재료를 제거하기 위해 상기 보링 바아 (10) 를 상기 작업물에 대해서 역방향으로 병진이동시키는 단계,
- 상기 절삭 인서트 카트리지 (20) 를 상기 비절삭 위치에 위치시키기 위해 상기 원심력 임계값보다 낮은 원심력을 발생시키는 회전 속도로 상기 보링 바아 (10) 가 상기 회전 축선 (A) 을 중심으로 회전하도록 상기 스핀들을 회전시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아를 준비하는 방법. - 제 13 항 및 제 14 항에 있어서,
제 13 항에 따른 적어도 하나의 순방향 가공 시퀀스 및 제 14 항에 따른 적어도 하나의 역방향 가공 시퀀스를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심력에 의해 작동될 수 있는 보링 바아를 준비하는 방법.
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