KR20190133487A - Testing Method For Machining Center Thermal strain - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to, for a heat deformation test of a compound machine tool, a processing test method for compound machine tool heat deformation which manufactures a dedicated specimen for a heat deformation processing test according to a continuous operating condition and processes an actual specimen by applying all conditions of use to confirm and correct heating deformation that may occur by various operating conditions. The method comprises: a processing step of processing a part of a rectangular specimen in an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis direction; a set time operation step of operating for a set time after the processing step; and a set time pausing step of pausing for a set time after the processing step and the operating step are repeated a plurality of times.

Description

복합공작기계 열변형 가공시험 방법{Testing Method For Machining Center Thermal strain}Testing method for machining center thermal strain

본 발명은 복합공작기계의 열변형 시험을 위한 것으로서, 연속가동 조건에 따른 열변형 가공시험을 위한 전용 시편을 제작하고, 모든 사용조건을 적용하여 실제 시편을 가공함으로써 여러 사용조건에 의해 발생하는 복합공작기계의 열변형을 확인하고 보정할 수 있는 복합공작기계 열변형 가공시험 방법에 관한 것이다.The present invention is for the thermal deformation test of a composite machine tool, by producing a dedicated specimen for the thermal deformation processing test according to the continuous operating conditions, the composite produced by the various use conditions by processing the actual specimen by applying all the use conditions The present invention relates to a thermal deformation processing test method for a composite machine tool that can identify and correct thermal deformation of a machine tool.

현재 복합공작기계의 열변형 시험을 위해서 KS B ISO 230-3의 표준에 의하여 X, Y, Z 축에 비접촉식 변위센서를 장착하여 일정시간 동안 열변형 시험을 진행하고 있다. 이는 복합공작기계의 주축과 이송축 각각에 대한 테스트는 가능하나 가동시간이 짧고 사용자가 사용하는 가공조건이나 장비의 사용시간과는 상이한 경우가 많다. 따라서 시험시 발생하는 열변형과 사용자의 가공조건의 열변형은 서로 달라 문제가 발생한다.In order to test the heat deformation of a complex machine tool, the non-contact displacement sensor is mounted on the X, Y, and Z axes according to the standard of KS B ISO 230-3, and the heat deformation test is conducted for a certain time. It is possible to test the spindle and feed shaft of the multi-task machine, but the operation time is short and it is often different from the user's processing conditions or equipment usage time. Therefore, a problem arises because the thermal deformation generated during the test and the thermal deformation of the processing conditions of the user are different from each other.

도1은 종래의 복합공작기계 열변형 가공시험 방법인데, 이를 참고로 설명하자면, 시험 가공을 시작하여 샘플을 가공하는 샘플가공(S10)단계, 가공한 샘플의 오차를 측정하는 오차측정(S20)단계, 시험 가공하는데 걸린 시간 및 앞서 측정하여 얻은 오차량을 입력하는 시간 및 오차량입력(S30)단계, 입력된 시간과 오차량으로 계산하여 보정하는 계산 및 보정(S40)단계, 보정이 끝나고 실제 공작물을 가공하는 공작물 가공(S50)단계를 포함하여 이루어진다.Figure 1 is a conventional composite machine tool thermal deformation processing test method, and to explain this with reference to, starting the test processing to sample processing (S10) step, the error measurement to measure the error of the processed sample (S20) Step, the time taken for the test processing and the time and error amount input (S30) step for inputting the previously obtained error amount, the calculation and correction (S40) step for calculating and correcting the input time and error amount, It includes a workpiece processing (S50) step of processing the workpiece.

그런데 샘플가공(S10)단계에서 복합공작기계의 가공 장비들에 열변형이 최대한 발생하는 만큼의 시간 동안 가공을 진행한다고 하였으나, 실제 장비를 사용하는 사용자와 사용 조건에는 적절한 시험 진행방법이 아니다. By the way, in the sample processing (S10) step, the processing for the processing equipment of the multi-task machine as much as possible to the heat deformation is said to proceed as much as possible, but it is not a proper test method for the user using the actual equipment and conditions of use.

이는 열변형이 선형 또는 비선형으로 발생하며, 발열로 인해 부피가 팽창된 장비가, 냉각된다고 해서 다시 가공을 시작하기 전의 원래 부피로 돌아오지는 않기 때문이다. This is because thermal deformation occurs linearly or nonlinearly, and equipment that has expanded in volume due to heat generation does not return to its original volume before it is started again because of cooling.

또한 시험가공으로 인한 발열로 열변형이 되었다가 안정화되는 시간을 측정 하여 기준시간으로 삼는데, 실제 사용자가 가공하는 조건에 따라 장비의 포화시간은 달라지므로 기준시간과 실제포화시간 사이 차이로 인해 문제점이 발생한다.In addition, it is used as a reference time by measuring the time of stabilization and stabilization due to heat generation due to the test processing, and the saturation time of the equipment varies according to the processing conditions of the actual user. This happens.

그리고 오차측정(S20)단계 후 시간 및 오차량입력(S30)단계에서 일정 시간에 따라 열변형 보정량을 넣어 보정을 하게 되는데, 이때 외기온도나 쿨런트의 온도상승 등 외부 요인에의해 오차가 발생활 확률이 높다.Then, after the error measurement (S20) step and the error amount input (S30) step to correct the heat deformation correction amount according to a predetermined time, at this time, the probability of error occurrence due to external factors such as the temperature rise of the outside air or coolant This is high.

또한, 만약 사용자의 장비 사용조건이 달라져 종래의 기술로는 I라는 가공품을 가공하기 위해 오차량을 측정하고 시간과 포화시간을 설정해 놓았다면, U라는 가공품을 가공하기 위해 I가공품 가공조건보다 더 가혹한 조건으로 장비를 가동할 시, 포화되는 시간과 이송축이나 주축 등의 기울기가 달라지기 때문에 문제가 발생할 수 있는데, 언급한 기울기가 달라지고 포화되는 시간이 달라진다는 의미는 X축의 볼스크류의 움직이는 이송속도와 이송량, 주축의 회전속도로 인하여 달라진다는 것을 의미한다.In addition, if the user's equipment usage conditions are different, the conventional technique is to measure the amount of error and to set the time and saturation time to process the workpiece I, which is more severe than the processing condition of the workpiece I to process the workpiece U. When operating the machine under the condition, there may be a problem because the time of saturation and the inclination of the feed axis or the main axis are different, which means that the mentioned inclination is different and the time of saturation is different. This means that the speed, the feed rate, and the rotational speed of the spindle change.

그리고 종래 기술의 경우 외부의 환경조건은 모두 제외된 상태로 시험가공을 했다는 점에서 실제 가공시 문제점이 발생할 수 있다.In the case of the prior art, since the test processing is performed in a state where all external environmental conditions are excluded, problems may occur in actual processing.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복합공작기계의 연속가동조건에 따른 열변형 가공시험을 위한 전용 시편으로 열변형 오차를 파악할 수 있는 시험가공 방법을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the test processing method to grasp the thermal deformation error as a dedicated specimen for thermal deformation processing test according to the continuous operating conditions of the multi-task machine.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복합공작기계 열변형 가공시험 방법은 직사각형 구조의 시편을 통해 이루어진다.Composite machine tool thermal deformation processing method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is made through a specimen of a rectangular structure.

상술한 시편으로 이루어지는 본 발명의 복합공작기계 열변형 가공시험 시편 가공방법은, 시편의 일부를 X축, Y축, Z축 방향으로 가공하는 가공단계, 가공단계 후 설정시간 동안 가동을 하는 설정시간 가동단계, 가공단계와 가동단계가 다수회 반복한 후, 설정시간 동안 휴지하는 설정시간 휴지단계를 포함하여 이루어지며, 상술한 각 단계들을 일정회수 반복하고 정지되는 것을 특징으로 한다.In the composite machine tool thermal deformation processing test specimen processing method of the present invention consisting of the above-described specimen, a set time for processing a portion of the specimen in the X-axis, Y-axis, Z-axis direction, the operation time for a set time after the machining step After the operation step, the processing step and the operation step is repeated a plurality of times, and comprises a set time pause step to rest for a set time, characterized in that the above-described steps are repeated a predetermined number of times and stopped.

또한, 가공단계와 가동단계에서 주축의 회전, 이송축의 이송과 절삭유의 사용 명령을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the machining step and the operating step is characterized in that for performing the rotation of the main shaft, the transfer of the feed shaft and the use of cutting oil.

또한, 가공단계에서는, X, Y, Z축 방향으로 설정된 수치만큼 가공되는 것Further, in the machining step, to be processed by the value set in the X, Y, Z axis direction

을 특징으로 한다.It is characterized by.

본 발명을 통해 복합공작기계의 연속가동에 따른 열변형 가공시험을 위한 전용 시편으로, 주축의 회전 등 다양한 사용조건을 적용하여 가공함으로서, 3차원 수직 좌표계의 3방향 마다 발생한 열변형 측정이 가능하고, 가공 휴지 후 다시 가공을 할 때 발생하는 열변형 오차까지 파악할 수 있다.Through the present invention as a dedicated specimen for the thermal deformation processing test according to the continuous operation of the composite machine tool, by applying a variety of operating conditions, such as the rotation of the main shaft, it is possible to measure the heat deformation generated in each of three directions of the three-dimensional vertical coordinate system In addition, it is possible to grasp the thermal deformation error that occurs when processing again after processing stop.

도1은 종래 기술의 복합공작기계 열변형 가공시험 방법의 순서도.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 복합공작기계 열변형 가공시험 시편의 사시도.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 복합공작기계 열변형 가공시험 시편의 부분 확대도.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 복합공작기계 열변형 가공시험의 시편 가공방법의 순서도.1 is a flow chart of a conventional machine tool thermal deformation processing test method.
Figure 2 is a perspective view of a composite machine tool thermal deformation processing test specimen according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a partially enlarged view of the composite machine tool thermal deformation processing test specimen according to the embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flow chart of the specimen processing method of the composite machine tool thermal deformation processing test according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 도 2, 도 3과 도4를 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3 and 4.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합공작기계 열변형 가공시험을 위한 시편을 도시한 사시도와 부분도로서, 상기 시편은 각각 X축 100 mm, Y축 100 mm, Z축 140 mm인 크기의 직사각형 형태이다. 2 and 3 are a perspective view and a partial view showing a specimen for a thermal deformation processing test of the composite machine tool according to an embodiment of the present invention, the specimen is X axis 100 mm, Y axis 100 mm, Z axis 140 mm It is rectangular in size.

도3의 부분도를 통해 알 수 있듯이 시편(10)의 시험 가공방향은 A면(100), B면(110), C면(120), D면(130), E면(140), F면(150)에 수직인 방향이 되며, A면(100), D면(130)에 수직인 Y축과 C, F면에 수직인 X축으로의 길이가 6.7mm 이고 B, E면에 수직인 Z축으로의 길이가 6.0mm의 단위로 시험가공을 한다.As can be seen from the partial view of Figure 3, the test machining direction of the specimen 10 is A surface 100, B surface 110, C surface 120, D surface 130, E surface 140, F It is a direction perpendicular to the plane 150, the length of the Y axis perpendicular to the plane A, 100, D 130 and the X axis perpendicular to the plane C, F is 6.7mm and perpendicular to the plane B, E Test the length of Z axis to 6.0mm.

도 3과 도 4에 나타난 것과 같이 본 발명의 실시예에 따른 복합공작기계 열변형 가공시험의 시편 가공방법으로 앞서 설명한 시편(10)을 가공하는데, 주축(이하, 미도시)의 rpm, 이송축(이하, 미도시)의 이송, 절삭유 사용, 외부의 온도 변화 등 여러 조건을 적용하여 가공을 실시한다.3 and 4 to process the specimen 10 described above by the specimen processing method of the thermal deformation machining test of the composite machine tool according to the embodiment of the present invention, the rpm of the main axis (hereinafter, not shown), the feed shaft Processing is carried out by applying various conditions such as transfer of the following (not shown), use of cutting oil, and external temperature change.

먼저 가공을 시작하게 되면 각각 X축, Y축, Z축에 해당되는 시편(10)의 A면(100), B면(110), C면(120)과 수직인 방향으로 가공하며, 이는 가공(S100)단계에 해당된다. First, when machining is started, the machining is performed in a direction perpendicular to the A plane 100, the B plane 110, and the C plane 120 of the specimen 10 corresponding to the X, Y, and Z axes, respectively. It corresponds to step (S100).

가공(S100)단계 후에는 설정된 시간 동안 X축, Y축, Z축을 따라 이송하고 주축의 rpm을 변화시키며 절삭유를 사용하여 가동을 하는 설정시간 가동(S200)단계가 진행된다. After the machining (S100) step, the set time operation (S200) is performed to move along the X-axis, Y-axis, and Z-axis for a set time, change the rpm of the main shaft, and operate using cutting oil.

설정된 시간 동안 가동을 한 다음 앞선 가공(S100)단계와 가공 위치만 달리 하여, 각각 X축, Y축, Z축에 해당되는 D면(130), E면(140), F면(150)에 수직인 방향으로 가공을 한다.After the operation for a set time, and then only the previous machining step (S100) step and the machining position, respectively, on the D plane 130, E plane 140, F plane 150 corresponding to the X-axis, Y-axis, Z-axis, respectively. Process in the vertical direction.

이후 상술한 것과 같이 설정한 수치만큼 가공시작(S100)단계와 설정시간 가동(S200)단계를 반복한다.Thereafter, the processing start (S100) step and the set time operation (S200) step are repeated as much as the value set as described above.

설정한 수치만큼 가공이 완료되면 장비를 설정 시간 동안 휴지한다. 이때는 시편(10)의 X축, Y축, Z축으로 가공을 하지 않으며, 주축 또한 정지되어있고, 절삭유도 사용하지 않는 상태에서 설정시간 동안 대기하고 있는 설정시간 휴지(S300)단계에 접어든다.When the processing is completed by the set value, the machine is paused for the set time. At this time, the X-axis, Y-axis, Z-axis of the specimen 10 is not machined, the main axis is also stopped, and enters the set time pause (S300) waiting for a set time in a state of not using the cutting oil.

설정시간 휴지(S300)단계에서 휴지한 후 바로 다음 위치에 바로 가공을 실시한다. 이를 통해 복합공작기계가 포화 도중 식었을 시 얼마나 열변형이 발생하였는지 확인이 가능하다.After the pause in the set time pause (S300) step is carried out immediately to the next position. It is possible to check how much heat deformation occurred when the multi-task machine cools down during saturation.

바로 다시 가공에 이어 설정시간 동안 장비를 가동하고, 이렇게 설정시간 가동(S200)과 가공시작(S100)을 반복한 후 정해진 위치만큼 가공이 끝나면 또 다시 설정시간 휴지(S300)단계에 접어든다. Immediately following the machining again, the equipment is operated for a set time, and thus repeats the set time operation (S200) and the start of machining (S100), and then finishes the processing for a predetermined position and enters the set time pause (S300) step again.

이때도 역시 X축, Y축, Z축으로 가공을 하지 않으며, 주축도 휴지하고 절삭유도 사용하지 않는 상태에서 대기하게 된다.In this case, too, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are not machined, and the main axis is stopped and the coolant is not used.

그리고 1번째 휴지때 보다 8배 정도 시간 동안 휴지를 한다. 마지막 휴지 상태가 끝나면 X축, Y축, Z축을 가공하고 열변위 측정을 위한 가공을 모두 종료한다. Then rest for eight times as long as the first one. At the end of the last idle state, the X-, Y-, and Z-axes are machined and all machining for thermal displacement measurements is finished.

상술한 것과 같은 방법을 통하여, 주축의 rpm, 이송축의 이송, 절삭유 사용을 하는 등의 조건으로 복합공작기계를 사용하여 포화된 상태에서 휴지되었을 때, 휴지되었을 시와 포화되었을 시 사용조건의 변화에 따라 발생하는 복합공작기계의 열변형을 확인하고 보정할 수 있다.Through the same method as described above, when the machine is stopped in the saturated state using the compound machine tool under the conditions such as rpm of the spindle, feed of the feed shaft, cutting oil, etc. It is possible to check and correct the thermal deformation of the multi-task machine.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로하여 설명되었으나, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

S10: 샘플가공단계
S20: 오차측정단계
S30: 시간 및 오차량 입력단계
S40: 계산 및 보정단계
S50: 공작물 가공단계
10: 시편
100: A면
110: B면
120: C면
130: D면
140: E면
150: F면
S100: 가공단계
S200: 설정시간 가동단계
S300: 설정시간 휴지단계S10: Sample Processing Step
S20: error measurement step
S30: time and error input step
S40: Calculation and correction step
S50: workpiece machining step
10: Psalms
100: side A
110: plane B
120: plane C
130: plane D
140: plane E
150: F plane
S100: Machining step
S200: Set time operation stage
S300: set time pause

Claims (3)

직사각형 형태로 이루어진 시편의 일부를 X축, Y축, Z축 방향으로 가공하는 가공단계,
상기 가공단계 후 설정시간 동안 가동을 하는 설정시간 가동단계,
상기 가공단계와 가동단계가 다수회 반복한 후, 설정시간 동안 휴지하는 설정시간 휴지단계
를 포함하여 이루어지며,
상기 각 단계들을 일정회수 반복하고 정지되는 것을 특징으로 하는 복합공작기계 열변형 가공시험 방법.
Machining step of processing a part of the rectangular specimen in the X-axis, Y-axis, Z-axis direction,
A set time operation step of operating for a set time after the processing step,
After the processing step and the operation step is repeated a plurality of times, the set time pause step to rest for a set time
It is made, including
Combined machine tool heat deformation processing test method characterized in that the steps are repeated a predetermined number of times and stopped.
제1항에 있어서,
상기 가공단계와 상기 가동단계에서 주축의 회전, 이송축의 이송과 절삭유의 사용 명령을 수행하는 것
을 특징으로 하는 복합공작기계 열변형 가공시험 방법.
The method of claim 1,
To perform rotation of the main shaft, transfer of the feed shaft, and use of coolant in the processing step and the operation step;
Complex deformation machine heat deformation processing test method characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 가공단계에서는, X, Y, Z축 방향으로 설정된 수치만큼 가공되는 것
을 특징으로 하는 복합공작기계 열변형 가공시험 방법.
The method of claim 1,
In the processing step, the processed value as set in the X, Y, Z axis direction
Complex deformation machine heat deformation processing test method characterized in that.
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