KR20220163040A - 가공 중 발생되는 미세칩이나 이물질을 지속적으로 제거하는 미세홀 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가공물을 탑재하고 고정하여 가공이 이루어질 수 있도록 지지하는 테이블 어셈블리와, 상기 테이블 어셈블리의 상부에 설치되어 상기 테이블 어셈블리에 탑재된 가공물을 깍거나 다듬는 방법으로 가공하여 사용자가 원하는 형상으로 가공품을 제작하는 가공용 공구를 포함하는 미세홀 가공 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 테이블 어셈블리는 상기 가공물이 탑재되는 테이블 본체와, 상기 테이블 본체의 내부에 형성되어 진동을 가하는 초음파 진동부를 포함하고, 상기 테이블 본체는 상기 가공물이 상부에 위치하고 상기 초음파 진동부와 일체로 형성된 내부 테이블과 상기 내부 테이블을 둘러싸고 커버하는 외부 테이블을 포함하고, 상기 내부 테이블은 중심으로 코어 구조를 갖고 상기 외부 테이블은 상기 코어인 내부 테이블을 둘러싸는 쉘(shell) 구조를 형성하며, 상기 내부 테이블을 둘러싸는 쉘 공간이 절삭유가 담기는 부분에 해당되고, 상기 초음파 진동부를 이용해 상기 쉘 공간의 절삭유를 진동시켜 상기 가공용 공구를 이용한 상기 가공물의 가공시에 발생하는 미세칩이나 이물질들이 상기 가공물의 표면이나 가공용 드릴 공구에서 떨어지게 하는 것을 특징으로 하는 미세홀 가공장치를 제공할 수 있다..

Description

가공 중 발생되는 미세칩이나 이물질을 지속적으로 제거하는 미세홀 가공장치{a micro hole drilling machine for removing micro chip or foreign object generating during processing}

본 발명은 미세홀 가공장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공 중 발생되는 미세칩이나 이물질들을 지속적으로 제거할 수 있는 미세홀 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 수치제어(NC) 장치에 컴퓨터의 기능을 추가하여 자동으로 3차원 가공을 할 수 있는 CNC 장치와 툴(Tool)을 자동으로 교환할 수 있도록 하는 자동공구교환장치(ATC;Automatic Tool Changer)를 부착한 공작기계를 머시닝 센터라 칭한다.

상기와 같은 머시닝 센터는 밀링, 보링 또는 절삭과 같은 다양한 작업이 요구되는 공작물을 자동으로 가공하며, 주축의 위치에 따라 수평 머시닝센터 또는 수직 머시닝센터로 분류되며, X, Y, Z 방향으로 배치되는 3축을 포함하는 구조로 설계되어 있다.

이러한 머시닝센터 등의 다양한 형태의 공작기계에서 미세홀 가공기술은 전자제품, 피시비(PCB), 아이씨(IC)의 마스크(MASK), 시계산업과 미세노즐, 광섬유 커넥터(Connector), 우주항공용 전자부품, 의료용 광학기기, 정밀공구 및 게이지(Gauge) 등의 분야로 적용범위가 확대되고 있는 추세이다.

그러나, 기존 미세 홀 가공 공작기계로 공작물을 가공할 때에는 가공시 발생되는 미세칩으로 인해 가공 품질이 떨어지는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-2054252호(2019.12.10. 공고)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 공작기계에서 미세홀 가공시 발생되는 칩을 초음파 진동부를 이용해 가공물과 드릴 공구에 고착되지 않도록 하여 가공 품질을 향상시킬 수 있는 미세홀 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 테이블 내부에 삽입된 초음파 진동부를 이용해 상기 테이블에 담겨진 절삭유를 진동시켜 가공물 표면이나 드릴 공구에서 미세칩 등을 떨어지게 하여 가공 품질을 향상시킬 수 있는 미세홀 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은, 가공물을 탑재하고 고정하여 가공이 이루어질 수 있도록 지지하는 테이블 어셈블리와, 상기 테이블 어셈블리의 상부에 설치되어 상기 테이블 어셈블리에 탑재된 가공물을 깍거나 다듬는 방법으로 가공하여 사용자가 원하는 형상으로 가공품을 제작하는 가공용 공구를 포함하는 미세홀 가공 장치에 있어서, 상기 테이블 어셈블리는 상기 가공물이 탑재되는 테이블 본체와, 상기 테이블 본체의 내부에 형성되어 진동을 가하는 초음파 진동부를 포함하고, 상기 테이블 본체는 상기 가공물이 상부에 위치하고 상기 초음파 진동부와 일체로 형성된 내부 테이블과 상기 내부 테이블을 둘러싸고 커버하는 외부 테이블을 포함하고, 상기 내부 테이블은 중심으로 코어 구조를 갖고 상기 외부 테이블은 상기 코어인 내부 테이블을 둘러싸는 쉘(shell) 구조를 형성하며, 상기 내부 테이블을 둘러싸는 쉘 공간이 절삭유가 담기는 부분에 해당되고, 상기 초음파 진동부를 이용해 상기 쉘 공간의 절삭유를 진동시켜 상기 가공용 공구를 이용한 상기 가공물의 가공시에 발생하는 미세칩이나 이물질들이 상기 가공물의 표면이나 가공용 드릴 공구에서 떨어지게 하는 것을 특징으로 하는 미세홀 가공장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 테이블 본체는, 상기 외부 테이블에 외부 격벽 구조를 형성하는 외부 하우징과, 상기 외부 하우징의 내부에 형성되고 상기 내부 테이블에 내부 격벽 구조를 형성하는 내부 하우징과, 상기 내부 하우징과 외부 하우징을 연결하는 연결부를 포함하고,

상기 외부 하우징과 상기 내부 하우징과 상기 연결부의 사이 공간으로서 상기 쉘 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부 테이블은 내부 격벽 구조를 형성하는 내부 하우징과, 중심부로서 상기 내부 하우징을 통해 형성되는 외주 단면의 내부에 형성되는 빈 공간으로서 중공부를 형성하고, 상기 중공부에 상기 초음파 발생부를 삽입하고 일체화하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 초음파 발생부는 상기 내부 테이블의 중공부를 커버하는 진동판과 상기 진동판의 하면에 부착되는 다수개의 초음파 진동자를 포함하고,

상기 초음파 진동자는 상기 진동판에 좌우 대칭형으로 동일한 개수를 배치하여 상기 진동판에 전달되는 초음파의 진동을 균일하게 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 테이블 본체에서, 외부 격벽 구조를 형성하는 외부 하우징의 높이가 내부에 형성되고 내부 격벽 구조를 형성하는 내부 하우징의 높이보다 소정 높이 만큼 높게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 테이블 본체의 하부 일측에는 상기 절삭유를 상기 쉘 공간으로 공급하는 유입 통로와, 상기 유입 통로와 연결되어 상기 절삭유를 공급하는 절삭유 공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입통로의 반대면에 수위 조절부를 형성하여 상기 절삭유의 외부 유출량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명은 기존 미세홀 가공 공작기계에서 가공물을 가공시 발생하는 미세칩으로 인해 가공 품질이 떨어지는 문제를 해결할 수 있게 한다. 즉, 미세홀의 형상 품질을 높이고자 가공시 발생되는 칩 등의 오염물질을 초음파 진동부를 이용해 가공물과 드릴 등의 가공용 공구에 고착되지 않도록 하여 가공 품질을 향상시킬 수 있게 한다.

더불어 가공후 가공물을 별도의 세척 과정없이 가공과 세척이 동시에 이루어질 수 있게 하여 제작 공정의 효율성을 높일 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세홀 가공 공작기계(100)의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에서 테이블 어셈블리(200)을 보다 자세히 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 2에서 도시한 테이블 어셈블리(200)를 절개한 도면이고,
도 4는 도 2에서 도시한 테이블 어셈블리(200)의 측단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

본 발명은 미세홀 가공장치에 관한 것으로 이러한 미세홀 가공장치는 머시닝센터, CNC 머신 등 다양한 형태의 공작기계에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명은 미세홀 가공 공작기계로서 머시닝 센터를 위주로 설명하며, 선출원된 기술 또는 공지된 기술과 동일한 기술에 대해서는 본 발명의 기술을 불명료하게 하지 않는 범위에서 그 설명을 생략한다.

이하에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세홀 가공 공작기계(100)의 전체 구성을 나타낸 도면, 도 2는 도 1에서 테이블 어셈블리(200)을 보다 자세히 나타낸 사시도, 도 3은 도 2에서 도시한 테이블 어셈블리(200)를 절개한 도면이고, 도 4는 도 2에서 도시한 테이블 어셈블리(200)의 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세홀 가공 공작기계(100)는, 지면에 설치되는 베드(110)와, 상기 베드(110)상에 설치되어 가이드 레일을 따라서 직선운동하는 새들(115)과, 상기 새들(115)의 상부에 연결되어 있어 있으며 가공 대상물이 놓여지는 테이블 어셈블리(200)와, 상기 베드(110) 상에 타측면에 설치되는 수직 지지대로서 칼럼(120)과, 상기 칼럼(120)과 결합되고 스핀들 (130)을 고정 지지하는 하나의 지지체로서의 역할을 수행하는 스핀들 연결부(140)을 구비한다.

여기서, 테이블 어셈블리(200)는 미세홀 가공 공작기계(100) 내부에 설치되어 가공 대상물 또는 가공 소재(이하 '가공물'이라 한다.)를 탑재하고 고정하여 가공이 이루어질 수 있도록 지지한다. 또한, 테이블 어셈블리(200)는 공작기계(100)에 탑재되는 수평 형상으로서 테이블상에 가공소재를 배치한 후 고정시켜 안정된 상태로 가공소재의 가공이 이루어지도록 하는 베이스이다. 또한, 도면상으로는 단수로 설치되어 있으나, 테이블 어셈블리(200)를 2개, 4개, 8개 등 다수를 설치하여 연속적으로 대량 가공 공정을 수행할 수 있다. 또한, 새들(115)이 직선운동하면서 새들(115)의 상부에 형성된 테이블 어셈블리(200)가 직선운동을 하게 하여 가공용 공구가 장착되어 있는 위치로 접근하거나 멀어지는 형태의 테이블 이송형으로 구성할 수 있다.

가공용 공구(미도시)는 상기 테이블 어셈블리(200)의 상부에 설치되어 상기 테이블 어셈블리(200)에 탑재된 가공물을 깍거나 다듬는 방법으로 가공하여 사용자가 원하는 형상으로 가공품을 제작한다. 즉, 가공용 공구는 스핀들(130)에 각종 공구가 설치되는 수단으로서 상기 스핀들(130)을 회전시켜 공구가 회전된 상태에서 가공소재를 접촉하여 미리 프로그랜된 내용대로 공구를 가공하는 것이다. 또한, 상기 스핀들(130)과 연결되고, 공구 교환홀더가 공구를 수납하여 보관하고 있다가 상기 스핀들(130) 헤드의 승강에 따라 개폐되면서 스핀들(130) 헤드에 공구를 착탈하여 가공을 수행하는 ATC 매거진(미도시)을 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 미세홀 가공 공작기계(100)는 XYZ의 3축 구동 및 가공도 가능하다. 이때, X축 이송부, Y축 이송부, Z축 이송부는 각각 리니어 가이드와 서보 모터 형태를 통해 구현될 수 있다. 또한, 스핀들(130), 스핀들 연결부(140), 테이블 어셈블리(200), 새들(115), X축 이송부, Y축 이송부 및 Z축 이송부와 연결되어 CNC 수치 제어하는 것이 바람직하며, 이의 구동을 제어하는 하나의 통합제어부로 이송과 가공을 통합 제어함으로써, 공정 관리 및 제어가 편리하고, 공정의 정밀성을 높일 수 있게 한다.

특히, 본 발명은 기존 미세 홀 가공 공작기계에서 가공물 가공시에 발생하는 미세 칩으로 인해 가공 품질이 떨어지는 문제를 해결하기 위한 것으로, 가공 대상으로 미세 홀의 형상 품질을 높이고자 가공시 발생되는 칩 등의 오염물질을 초음파 진동부를 이용해 가공물과 드릴 등의 가공용 공구에 고착되지 않도록 하여 가공 품질을 향상시킨 것이 주요 특징이다.

더불어 가공후 가공물을 별도의 세척 과정없이 절삭유 상에서 가공과 세척이 동시에 이루어질 수 있게 하여 제작 공정의 효율성을 높일 수 있게 한다.

이하에서 도 2 내지 도 4을 참조하여, 테이블 어셈블리(200)에 대해 보다 자세히 설명한다.

도 2는 도 1에서 테이블 어셈블리(200)을 보다 자세히 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 테이블 어셈블리(200)를 보다 자세히 나타낸 절개 도면이고, 도 4는 도 2의 테이블 어셈블리(200)를 보다 자세히 나타낸 측단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테이블 어셈블리(200)는, 가공물(240)이 배치되는 테이블 본체(210)와, 상기 테이블 본체(210)의 내부에 형성되어 진동을 가하는 초음파 진동부(230)을 구비한다.

이때, 상기 테이블 본체(210)는 수조 형태로 구현하여 상기 테이블 본체(210)의 내부에 절삭유가 담겨질 수 있고, 가공용 공구를 이용한 가공물(240)의 가공시에 발생하는 미세칩이나 이물질들은 상기 테이블 본체(210) 내부의 상기 초음파 진동부(230)를 이용해 상기 테이블 본체(210)의 내부에 담겨진 절삭유를 진동시켜 가공물(240) 표면이나 가공용 드릴 공구에서 떨어지게 한다. 이를 통해, 가 공시 발생하는 미세칩이나 이물질이 가공물(240) 또는 가공용 공구에 고착되지 않고 떨어져서 상기 절삭유에 부유하게 하고, 절삭유에 부유하고 있던 미세칩이나 이물질들은 절삭유와 함께 상기 테이블 본체(210)의 외부로 흘러나가게 되어 제거할 수 있게 한다.

또한, 테이블 본체(210)는, 상기 초음파 진동부(230)와 일체로 형성된 내부 테이블(220)과 상기 내부 테이블(220)를 둘러싸고 커버하는 외부 테이블(212)의 이중 테이블 구조를 형성한다. 이때, 상기 내부 테이블(220)는 중심으로 코어(core) 구조를 갖고 상기 외부 테이블(212)은 상기 코어인 내부 테이블(220)을 둘러싸는 쉘(shell) 구조를 형성한다. 이때, 상기 내부 테이블(220)을 둘러싸는 쉘 구조는 상기 쉘(shell) 공간(211)에 절삭유가 담기는 부분에 해당된다. 또한, 상기 테이블 본체(210)는 사각형 단면으로 외부 격벽 구조를 형성하는 외부 하우징(212)과 상기 외부 하우징의 내부에 형성되고 사각형 단면으로 내부 격벽 구조를 형성하는 내부 하우징(222)과 상기 내부 하우징(222)과 외부 하우징(212)을 연결하는 연결부(213)을 구비하고, 상기 외부 하우징(212)과 상기 내부 하우징(222)과 상기 연결부(213)의 사이 공간으로서 쉘 공간(211)을 형성하고, 상기 쉘 공간(211)은 절삭유가 담기게 공간에 해당된다.

이때, 상기 테이블 본체(210)에서, 사각형 단면으로 외부 격벽 구조를 형성하는 외부 하우징(212)의 높이가 내부에 형성되고 사각형 단면으로 내부 격벽 구조를 형성하는 내부 하우징(222)의 높이 보다 높게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 쉘 공간(211)에 담겨진 절삭유가 화살표 표시 방향과 같이, 내부 테이블(220)의 상부를 흘러 넘치게 되는 구조이며, 이를 통해 상기 내부 테이블(220)의 상부에 배치되는 가공물(240)이 상기 절삭유에 폭삭 잠기게 되나 외부 하우징(222)의 높이가 더 높아 상기 외부 하우징(212)에 상기 절삭유가 넘치지 않게 하여 담는 수조 역할을 제공할 수 있게 한다. 상기 외부 하우징(212)과 상기 내부 하우징(222)의 높이의 차이는 상기 내부 하우징(222)에 배치되는 가공물은 상기 절삭유에 푹 잠겨서 세척이 가능할 정도이고, 외부 테이블의 외부 하우징(212)은 상기 절삭유가 흘러 넘치지 않고 담아 두는 수조를 형성할 정도의 높이면 바람직하며, 가령, 상기 테이블 본체(210)에 가공물(240) 보다 절삭유가 3㎜ ~ 5㎜ 높게 담겨지게 되므로,상기 외부 하우징(212)과 상기 내부 하우징(222)의 높이의 차이는 가공물의 폭에 3㎜ ~ 5㎜의 높이를 더한 값이 해당될 수 있다.

내부 테이블(220)은 사각형 단면으로 내부 격벽 구조를 형성하는 내부 하우징(222)과, 중심부로서 상기 내부 하우징(222)을 통해 형성되는 외주 사각형 단면의 내부에 형성되는 빈 공간으로서 중공부(221)를 형성한다. 이때, 상기 중공부(221)에 초음파 발생부(230)를 삽입하고 일체화한 형태로 구성할 수 있다.

또한, 초음파 발생부(230)는 상기 내부 테이블(220)의 중공부(221)을 커버하는 진동판(232)과 상기 진동판(232)의 하면에 부착되는 다수개의 초음파 진동자(231)을 구비한다. 이때, 진동판(232)은 상기 중공부(221)내에 상기 초음파 진동자(231)가 삽입된 상태에서 커버하는 덮개 역할을 통해 상기 중공부(221) 내부를 진공상태로 유지할 수 있게 할 뿐만아니라 상기 진동판(232)의 상부에 배치되는 가공물(240)에 초음파 진동을 전달하는 역할을 수행한다.

여기서, 초음파 진동자(231)는 압전 세라믹 형태 등으로 구현되어 상기 진동판(232)의 뒷면에 부착되며, 외부 전원(미도시)와 전기적으로 연결되어 압전소자로 구동회로로부터 구동신호를 인가받아 기계적인 진동으로 변환시켜주는데, 공지기술로서 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 가령, 상기 초음파 진동자(231)는 볼트 체결형 란쥬반 진동자(BLT) 형태로 금속 재질의 진동판(232)의 하단에 부착되고 전체를 볼트로 조인 구조로 형성될 수 있고, 상기 진동판(232)은 예를 들어 SUS 재질로 이루어지게 되나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 초음파 진동자(231)은 도 2 내지 도 4에서 1개의 진동자만을 도시하였으나 도 1에 도시된 바와 같이 다수개의 초음파 진동자(231)를 형성한 것으로 대표적으로 1개만 도시하여 예시한 것이다. 또한, 초음파 진동자(231)의 초음파 세기는 가공물(240)에 마이크로 데미지를 주지 않는 범위 내에서 설정함이 바람직하고, 특히, 상기 진동판(232)에서 발생되는 초음파 진동은 상부에 배치되는 가공물(240)에 고르게 전달될 필요가 있다. 이를 위해, 상기 초음파 진동자(231)를 상기 진동판(232)의 하부에 대칭적으로 균등하게 다수개 배치되어, 전달되는 초음파 진동이 균일하게 형성되게 한다. 이는 개별 초음파 진동자(231)의 공진 주파수 또는 압전 소자의 물성 및 크기를 동일하게 형성하고, 형성되는 개수와 배치를 통해 전달되는 초음파 진동을 진동판의 특정위치에 차이 없이 모든 위치에서 동일한 초음파 진동이 가능하게 한다. 이에 따라, 상기 진동판(232)에 배치되는 초음파 진동자(231) 대칭적으로 동일한 개수를 형성하며, 가령 원형 단면의 진동판(232)일 경우에는 동심원 구조로서 좌우 대칭형으로 동일한 개수의 초음파 진동자(231)를 형성하고, 사각형 단면의 경우에도 격자 구조러서 좌우 대칭형으로 동일한 개수의 초음파 진동자(231)를 상기 진동판(232)의 하부면에 부착하여 상기 진동판(232)의 모든 위치에서 균일한 초음파 진동이 전달되게 한다.

또한, 가공물(240)은 상기 진동판(232)의 상부에 배치되어 상기 진동판(232)의 하부에 부착된 초음파 진동자(231)에 의해 초음파 진동이 전달된다.

이때, 초음파 진동자(231)와 진동판(232)을 구비한 초음파 발생부(230)은 테이블 본체(210)의 상기 중공부(221)에 삽입되어 일체화한 형태로 구성할 수 있다. 이를 위해, 상기 테이블 본체(210) 상에 상기 가공물(240)을 고정하는 고정부(250)가 더 구비될 수 있고, 상기 고정부(250)은 상기 가공물을 테이블에 고정시키는 고정 지그 형태로 하부 고정부(251)와 상기 하부 고정부(251)의 상부에 형성되고 상기 가공물(240)을 테이블 본체(210) 상에 볼트 체결 등의 다양한 체결 형태로 결합 또는 고정시키는 상부 고정부(252)를 구비할 수 있다.

또한, 테이블 본체(210) 상에서 중공부(221)에 초음파 진동자(231)가 부착된 진동판(232)을 커버 형태로 구비한 초음파 진동부(230)를 일체화시켜 결합하고, 상기 초음파 진동부(230) 상에 가공 대상인 가공물(240)과 이를 상기 테이블 본체(210)에 고정시키는 상하부 고정부(251, 252)를 결합시켜 테이블 어셈블리(200)를 형성한다. 이때, 상기 진동판(232)상에 상기 테이블 어셈블리(200)와 결합을 위해 추가적인 결합부가 더 추가될 수 있다.

또한, 테이블 본체(210)는 수조 형태로 구현하여 상기 테이블 본체(210)의 내부에 절삭유가 담겨있어, 상기 진동판(232)의 상부에 배치되는 가공물(240)도 상기 절삭유에 잠긴 상태를 유지하게 된다. 여기서, 가공용 공구를 이용한 가공물(240)의 가공시에 발생하는 미세칩이나 이물질들은 상기 초음파 진동부(230)를 이용해 상기 테이블 본체(210)의 내부에 담겨진 절삭유를 진동시키게 되므로 가공물(240) 표면이나 가공용 드릴 공구에서 떨어지게 한다. 이를 통해, 가공시 발생하는 미세칩이나 이물질이 가공물(240) 또는 가공용 공구에 고착되지 않고 떨어져서 상기 절삭유에 부유하게 되고, 절삭유에 부유하고 있던 미세칩이나 이물질들은 절삭유와 함께 상기 테이블 본체(210)의 외부로 흘러나가게 되어 제거할 수 있게 한다.

이어, 절삭유의 내부 유입과 외부 유출 과정을 자세히 설명한다.

또한, 상기 테이블 본체(210)의 하부 일측에는 절삭유를 상기 테이블 본체(210)의 쉘 공간(211)으로 공급하는 유입 통로(261)와, 상기 유입 통로(261)와 연결되어 절삭유를 공급하는 절삭유 공급장치(260)을 구비할 수 있다.

이때, 상기 내부 테이블(220)을 둘러싸는 쉘 구조에서 상기 쉘(shell) 공간(211)에 절삭유가 담기는데, 상기 유입 통로(261)은 상기 테이블 본체(210)에서 내부 하우징(222)의 내부 격벽 구조에서 하부에서 상부 방향으로 일측면을 관통하여 상기 쉘 공간(211)과 연결되게 형성할 수 있다.

또는, 상기 내부 하우징(222)과 외부 하우징(212)을 연결하는 연결부(213)에 상기 쉘 공간(211)와 연결되게 하부에서 상부 방향으로 유입 통로(261)를 형성할 수 있다.

이와 같이, 상기 절삭유 공급장치(260)가 상기 유입 통로(261)를 통해 가공시에 계속해서 절삭유를 공급하면, 도 4의 화살표 방향과 같이, 쉘 공간(211)을 따라 상승한 절삭유는 내부 테이블(220) 상부의 가공물(240) 위를 타고 넘어가면서 흘러가게 되고 상기 테이블 본체(210)의 타측면으로 흘러가게 된다.

이때, 테이블 본체(210)의 쉘 공간(211)에 절삭유는 담기게 되고 외부 하우징(212)의 높이 이상으로 넘쳐서 외부로 절삭유가 유출될 수도 있으나, 상기 유입 통로(261)의 반대면에 수위 조절부(270)을 형성하여 절삭유의 외부 유출량을 제어할 수 있게 할 수 있다. 즉, 본 발명은 절삭유 내 부유물들을 제거하기 위해 상기 테이블 본체(210)의 일측에 테이블 하부에 지속적으로 새로운 절삭유가 공급되게 하는 유입 통로(261)를 형성하고, 상기 테이블 본체(210)의 타측, 즉 유입 통로가 형성된 테이블 본체(210)의 반대면에 투입된 절삭유로 인해 기존 절삭유를 수위 조절을 통해 상기 테이블 본체(210)의 외부로 흘러나가게 하는 수위 조절부(270)을 구비한다.

상기 수위 조절부(270)는 상기 유입 통로(261)가 형성된 테이블 본체(210)의 반대면으로서 외부 하우징(212)의 일부에 유출 틈새 공간(271)을 형성하고, 상기 유출 틈새 공간(271)을 커버하는 수위조절 칸막이를 형성한다. 상기 수위조절 칸막이는 소정 간격의 높이 구간이 설정되어 있어, 상기 유출 틈새 공간(271)을 커버하는 수위조절 칸막이의 설정 높이 구간 조절을 통해 상기 테이블 본체(210)에서 외부로 유출되는 절삭유의 유출량을 제어할 수 있다.

또한, 상기 테이블 본체(210)의 청소 등을 위해 상기 쉘 공간(211)의 절삭유을 완전히 제거하고자 하거나 깨끗한 새로운 절삭유의 공급을 위해 추가적으로 추가의 절삭유 유출부(280)을 구비할 수 있다.

즉, 상기 절삭유 유출부(280)는 상기 테이블 본체(210)의 외부 하우징(212)에 소정 위치에 유출구를 추가 형성하여 상기 유출구를 통해 쉘 공간(211) 내의 절삭유가 외부 격벽의 유출구를 통해 외부로 흘러나가게 할 수 있다.

따라서, 절삭유에 부유하고 있던 미세칩이나 이물질들이 절삭유와 함께 흘러나가게 된다. 이를 통해, 가공환경이 개선됨에 따라 가공 품질을 향상시킴과 동시에 가공물은 상기 절삭유에 잠긴 상태에서 가공되므로 가공 후 가공물을 별도의 세척과정 없이 가공과 세척이 동시에 가능하게 하여 제작 공정의 효율성을 제고할 수 있게 한다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: 미세홀 공작기계
110: 베드
115; 새들
120: 칼럼
130: 스핀들
140: 스핀들 연결부
200: 테이블 어셈블리
210: 테이블 본체
211: 쉘(shell) 공간
212: 외부 하우징
213: 연결부
221: 중공부
222: 내부 하우징
231: 초음파 진동자
232: 진동판
240: 가공물
251, 252: 고정부
260: 절삭유 공급장치
261: 유입 통로
270: 수위조절부
271: 유출 틈새 공간
280: 절삭유 유출부

Claims (7)

1. 가공물을 탑재하고 고정하여 가공이 이루어질 수 있도록 지지하는 테이블 어셈블리와, 상기 테이블 어셈블리의 상부에 설치되어 상기 테이블 어셈블리에 탑재된 가공물을 깍거나 다듬는 방법으로 가공하여 사용자가 원하는 형상으로 가공품을 제작하는 가공용 공구를 포함하는 미세홀 가공 장치에 있어서,
   상기 테이블 어셈블리는 상기 가공물이 탑재되는 테이블 본체와, 상기 테이블 본체의 내부에 형성되어 진동을 가하는 초음파 진동부를 포함하고,
   상기 테이블 본체는 상기 가공물이 상부에 위치하고 상기 초음파 진동부와 일체로 형성된 내부 테이블과 상기 내부 테이블을 둘러싸고 커버하는 외부 테이블을 포함하고,
   상기 내부 테이블은 중심으로 코어 구조를 갖고 상기 외부 테이블은 상기 코어인 내부 테이블을 둘러싸는 쉘(shell) 구조를 형성하며,
   상기 내부 테이블을 둘러싸는 쉘 공간이 절삭유가 담기는 부분에 해당되고,
   상기 초음파 진동부를 이용해 상기 쉘 공간의 절삭유를 진동시켜 상기 가공용 공구를 이용한 상기 가공물의 가공시에 발생하는 미세칩이나 이물질들이 상기 가공물의 표면이나 가공용 드릴 공구에서 떨어지게 하는 것을 특징으로 하는 미세홀 가공장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 테이블 본체는, 상기 외부 테이블에 외부 격벽 구조를 형성하는 외부 하우징과, 상기 외부 하우징의 내부에 형성되고 상기 내부 테이블에 내부 격벽 구조를 형성하는 내부 하우징과, 상기 내부 하우징과 외부 하우징을 연결하는 연결부를 포함하고,
   상기 외부 하우징과 상기 내부 하우징과 상기 연결부의 사이 공간으로서 상기 쉘 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세홀 가공장치.
3. 제1항 있어서,
   상기 내부 테이블은 내부 격벽 구조를 형성하는 내부 하우징과, 중심부로서 상기 내부 하우징을 통해 형성되는 외주 단면의 내부에 형성되는 빈 공간으로서 중공부를 형성하고, 상기 중공부에 상기 초음파 발생부를 삽입하고 일체화하는 것을 특징으로 하는 미세홀 가공장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 초음파 발생부는 상기 내부 테이블의 중공부를 커버하는 진동판과 상기 진동판의 하면에 부착되는 다수개의 초음파 진동자를 포함하고,
   상기 초음파 진동자는 상기 진동판에 좌우 대칭형으로 동일한 개수를 배치하여 상기 진동판에 전달되는 초음파의 진동을 균일하게 유지하는 것을 특징으로 하는 미세홀 가공장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 테이블 본체에서, 외부 격벽 구조를 형성하는 외부 하우징의 높이가 내부에 형성되고 내부 격벽 구조를 형성하는 내부 하우징의 높이보다 소정 높이 만큼 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 미세홀 가공장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 테이블 본체의 하부 일측에는 상기 절삭유를 상기 쉘 공간으로 공급하는 유입 통로와, 상기 유입 통로와 연결되어 상기 절삭유를 공급하는 절삭유 공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세홀 가공장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 유입통로의 반대면에 수위 조절부를 형성하여 상기 절삭유의 외부 유출량을 제어하는 것을 특징으로 하는 미세홀 가공장치.

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