KR930000299B1 - 공작기계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공작기계

제1도는 청구범위 대응도.

제2도는 재질마다 계수를 나타낸 차아트.

제3도는 본원 발명의 제1의 실시예의 구성을 설명하기 위한 블록도.

제4도는 드릴가공을 하기위한 절삭이송량 상수를 나타낸 그래프.

제5도는 탭가공시의 절삭이송량 상수를 나타낸 그래프.

제6도는 공작기계의 구조를 나타낸 단면도.

제7도는 마찬가지로 외관을 나타낸 사시도.

제8도는 컴퓨터의 정면도.

제9도는 작동설명에 제공되는 플로우차아트.

제10도 내지 제16도는 프로그램편집상태를 나타내는 컴퓨터의 화면의 정면도.

제17도는 제2의 실시예의 작동설명에 제공되는 플로우차아트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 절삭이송량과 재질에 따른 계수기억수단 2 : 이송량 연산수단

3 : 이송제어수단

본원 발명은, 드릴, 탭, 기타의 회전하는 가공구(加工具)를 여러가지 재료로 된 피가공물에 대해서 복수회 스텝시켜서, 하나의 가공구멍을 복수회로 나누어서 가공하도록 한 공작기계에 관한 것이다.

일반적으로 드릴가공시에는 절삭분(粉)의 절단과 절삭유에 의한 드릴날의 냉각을 위해서 스텝피이드방식으로 가공을 하는 것이 보통이다.

그런데, 구멍의 입구부에 비해서, 구멍속은 절삭분의 배출에 어려움이 있고, 절삭유도 스며들기 어려우므로, 절삭량을 점차로 작게할 필요가 있다.

종래, 절삭량을 줄이는 방법으로서, 일본국 공개특허 소화 58-223508호 공보에 기재된 바와 같이 첫번째 내지 처음의 여러회는 미리 정해진 양에 따라서 절삭하고, 그 절삭량을 등비급수(等比級數)로 해서 점차로 줄여가는 방법이 있으나, 첫번째의 절삭량을 정하기 위해 전문지식을 필요로 하고, 가공구가 피가공물의 재질에 관계없이 약간 적은듯한 절삭량으로 스텝되게 되기 때문에, 특히 절삭하기 쉬운 재질의 피가공물을 가공할 경우에는, 스텝회수가 필요이상으로 많아져서, 작업능률이 나쁘다는 결점이 있다.

본원 발명은, 상기 결점을 해소하기 위해서 이루어진 것이며, 피가공물의 재질에 따라서 절삭이송량을 변경할 수 있는 공작기계를 제공함을 목적으로 한다.

본원 발명에 따르면, 제1도에 나타낸 바와 같이, 하나의 피가공물 재질에 대한 각 스텝 회수마다의 절삭이송량 상수를 기억함과 동시에, 상기 피가공물과는 다른 피가공물마다 상기 피가공물의 재질의 절삭이송량 상수에 대한 계수를 각각 기억하는 기억수단(1)과, 피가공물의 재질에 따라서 그 계수와 하나의 피가공물의 절삭이송량 상수를 상기 기억수단(1)에서 판독함과 동시에, 그들을 연산해서 각 스텝마다 절삭이송량을 구하는 이송량연산수단(2)과, 그 연산수단(2)에 의해서 구해진 이송량만큼 절삭한 다음, 일단 스텝시켜서 다시 연산수단(2)에 의해서 구해진 다음의 절삭량만큼 순차적으로 절삭시키도록 가공구를 이송 제어하기 위한 이송제어수단(3)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 공작기계가 제공된다.

그래서, 상기 구성에 의한 본원 발명에 의하면, 상기 기억수단(1)에 기억된 스텝마다 공구직경에 대한 절삭이송량 상수와 재질에 따른 계수와의 적(積)을 상기 연산수단(2)에 의해서 구해지므로서, 공구직경이 특정되었을때 피가공물의 재질에 따라서 절삭량이 변경되기 때문에 절삭하기 쉬운 재질의 피가공물을 가공할때에는, 절삭량을 크게할 수가 있으므로, 스텝회수를 적정한 회수로 감소시킬 수 있고, 효율좋게 피가공물을 가공할 수 있다.

본원 발명은, 여러가지 실험·연구의 결과에서 제2도에 나타낸 바와 같이 드릴가공, 탭가공 등의 구멍가공시에 있어서의 피가공물의 재질마다 절삭이송량 상수에 대한 계수는, 절삭이송량 상수를 구한 특정한 재질 예를들면 기계구조용 탄소강(S 45 C)의 상기 계수를 1로 할때, 가공구직경의 대소에 관계없이 피가공물의 재질마다 가장 적당한 값을 취할 것을, 본원 발명의 발명자가 발견한 것에 의한다.

다음에, 도면에 나타낸 실시예에 대해서 본원 발명의 구성을 설명한다.

제3도는 본원 발명의 실시예의 구성을 나타낸 블록도이며, 부호(1)은 절삭이송량 상수와 재질에 따른 계수기억수단을 이루는 랜덤메모리이며, 재질의 계수, 탭절삭이송량 상수와 드릴절삭량 상수 등을 기억할 수 있는 것이다. 그리고, 이 랜덤메모리 (RAM)(1)는 키이보우드(4)에 의해서 입력하는 가공프로그램 등도 기억할 수가 있는 것이다. 가공프로그램의 편집은, 피가공물의 재질, 공구직경(구멍직경), 가공형상 등의 도면데이터를 입력하는 스텝, 가공순서를 선정하는 스텝, 공구패턴의 변경스텝, 공구의 할당·변경스텝, 절삭조건의 변경스텝, 프로그램의 메모리사용량과 공백의 표시·삭제·정렬스텝, 및 외부프로그램기억장치와의 입출력스텝 등의 각 스텝을 키이보우드(4)를 조작해서 RAM(1)에 입력하므로서 이루어진다. 부호(2)는 연산수단을 이루는 중앙처리장치(CPU)이다. (3)은 가공구를 스텝피이드시키도록 이송제어하기 위한 이송제어수단의 주요부분을 이루는 리이드온리메모리(ROM)이며, 실제의 절삭량은 랜덤메모리 (RAM)(1)에 기억된 재질의 계수와 스텝회수마다 절삭이송량 상수와 공구직경과의 적을 중앙처리장치(CPU)(2)에 의해서 연산해서 구해진다. (5)는 공구이송을 하는 이송모우터, (6)은 공구를 소요의 회전속도로 회전시키기 위한 주축모우터이다.

제4도는 기계구조용 탄소강(S 45 C)을 드릴가공하기 위한 절삭이송량 상수를 나타낸 그래프, 제5도는 탄소강(S 45 C)을 탭가공할때의 절삭이송량 상수를 나타낸 그래프이며, 어느 것이나 가로축에는 절삭회수(N)가 잡혀져있다.

제6도는 이 실시예가 되는 공구자동교환장치를 갖춘 공작기계의 구조를 나타내고 있으며, 부호(7)은 이송모우터(5)에 의해서 회전되는 이송나사이며, (8)은 이송나사 (7)에 의해서 왕복구동되는 주축헤드이다. 주축헤드(8)위에 주축모우터(6)가 장착되어 있고, (9)는 이 주축모우터(6)에 의해서 회전구동되는 주축이고, (10)은 주축(9)에 장착된 드릴 등의 가공구이다. (11)은 공구매거진이며, 프레임(12)에 대해서 주축(9)의 축선방향으로 이동가능하게 지지된 공구지지대(13)위에, 회전분할 가능하게 지지되어 있다.

제7도는 이 실시예가 되는 공작기계의 외관을 나타낸 사시도이며, 부호(5)는 이송모우터, (6)은 모우터, (11)은 공구매거진이며, 이 공구매거진(11)에는 커버가 씌워져있다. (12)는 프레임이며, 이 프레임(12)에는 키이보우드(4)를 갖춘 컴퓨터(14)가 지지아암(15)에 의해서 고정되어 있다. 이 컴퓨터(14)에는, 음극선관(CRT)화면(16)이 형성되어 있고, 내부에는 상기 RAM(1), CPU(2), ROM(3)등이 수납되어 있다. 컴퓨터(14)는 화면(16)의 표시를 콘트롤하는 기능도 가지고 있다.

제8도는 컴퓨터(14)의 정면도이다. 이 컴퓨터(14)의 키이보우드(4)에는 프로그램편집키이(41), 텐키이(42)와 설정키이(43)등이 설치되어 있고, CRT화면(16)에 표시되는 물음에 따라서 가공프로그램을 편집할 수 있도록 되어있다.

다음에, 이 실시예에 의한 공작기계의 작동을, 제8도에 도시한 컴퓨터(14)내에 프로그램된 제9도에 나타낸 플로우차아트를 병용해서 설명한다.

제8도에 도시한 키이보우드(4)에 있어서의, 프로그램편집모우드키이(41)가 눌러지면, 프로그램화면이 선택되고, 제10도에 나타낸 바와 같이, 화면(16)에 7개의 메뉴가 표시된다. 그리고, 각각의 메뉴번호의 발광다이오드(LED)가 점멸한다. 지금, 일례로서, 구멍직경 4mm, 가공깊이 45mm, 급속이송량 20mm로서, 재질이 알루미늄(Al)인 피가공물을 드릴가공할 경우에는, 메뉴번호(1)의 가공데이터모우드를 입력해야 하므로, 커어솔(16a)에서 요구되는 바와 같이, 제8도에 도시한 텐키이(42)의 번호(1)키이를 누르고, 또한 설정키이(43)를 눌러서 입력을 한다. 가공데이터모우드를 입력하면, 제11도에 도시한 표시가 화면(16)에 나타나고, 커어솔(16a)에서 프로그램 No.를 요구해온다. 그리고, 휘점(輝点)(16b)이 점멸한다. 그래서, 프로그램 No.을 (1000)으로 했을때는, 텐키이(42)에 의해서 (1000)으로 입력되고, 그리고 설정키이(43)를 누른다. 프로그램 No.가 프로그램표시에리어로 이동하고, 화면(16)은 제12도에 도시한 가공원점의 X값이 요구되므로 가공원점의 X축의 값을 이미 알고 있을 경우에는, 수치를 입력하나, 불명할 경우에는 설정키이(43)를 누른다. 이어서, 가공원점의 Y축의 값이 요구되므로, 마찬가지로 설정키이(43)를 누르면 화면(16)은 제13도에 도시한 바와 같이 변한다. 여기서는, 워어크수의 입력이 요구되기 때문에, 워어크가 1개일 경우에는, 텐키이(42)에 의해서 (1)을 입력하고, 또한 설정키이(43)를 누른다. 만약 워어크수(4개까지 가능)를 2개이상으로 설정하면, 각각의 피치가 요구되어 온다. 화면(16)은 제14도에 도시한 바와 같이 변하고, 워어크 재질을 입력할 것이 요구되기 때문에, 재질이 알루미늄(Al)이기 때문에 화면(16)하부의 메뉴에서 번호(4)를 선택하고 제8도에 도시한 텐키이(42)에 의해서 번호(4)를 입력함과 동시에 설정키이(43)를 누른다. 화면(16)은 제15도에 도시한 바와 같이 변하고, 제1공정의 가공의 종류를 입력하는 것이 요구되기 때문에, 제1공정에서는 외부축의 드릴구멍을 가공할 경우이므로, 공정번호(2)와 "설정"을 입력한다. 이어서, 화면(16)은 제16도의 도시와 같이 변하고, 구멍직경을 입력하는 것이 커어솔(16a)에 의해서 요구되기 때문에, 텐키이(42)에 의해서 이 수치(4.0)mm를 입력하고 또한 설정키이 (43)를 누른다.

이상의 조작에 의해서, 구멍직경 4.0mm의 드릴가공을 재질이 알루미늄(Al)으로 된 피가공물에 할 수 있게 된다. 그리고, 실제로 드릴가공을 할 경우에는, 다시 마무리면의 거칠기, 가공패턴에 대해서는 원주상에 드릴가공하는 것인지, 또는 4각위인지, 직선위인지, 또는 그 피치·각도 등, 세로축(Z축) 치수에 대해서는 뚫린구멍인가 막힌구멍인가, 그리고, 가공깊이(이 실시예에서는 45mm)·워어크높이·복귀높이 등은 몇 mm인가 등을 같이 입력하는 것이 필요하다.

이와 같이 해서, 드릴가공의 프로그램편집이 끝나면, 제9도에 도시한 플로우차아트에 의한 드릴가공을 시작할 수 있다. 제9도에 있어서, 드릴직경(4mm)과 재질(Al)을 구하는 명령(101)이 확인되면 프로그램이 스타아트하고, 명령(102)에 의해서 재질의 계수 K(=2.0)이 판독되고, 명령(103)에서 주축모우터(6)가 회전된다. 명령(104)에 의해서 이송개시되고, 제4도에 도시한 워어크직전 P₁까지 이송모우터(5)에 의해서 급속이송된다. 명령(105)에 의해서 제4도에 도시한 그래프에서 절삭회수 1회째의 절삭이송량 상수(5.0)이 판독되고, 명령(106)에서는 1회째의 절삭이송량 상수 L/D(5.0)와 드릴직경 D(4.0mm)과 계수 K(2.0)과의 적이 구해지고, 1회째의 이송량(40.0)mm이 연산된다.

분기명령(107)에 있어서는, 1회째의 이송량(40.0)mm이 가공깊이(45)mm보다 큰가의 여부가 연산되고, 부정(NO)과의 결과가 얻어지면 명령(108)에 진행한다. 명령(108)에 있어서는, 1회째의 이송량(40.0)mm만큼 절삭이송속도에 의해서 절삭이 이루어지고, 명령(109)에서는 절삭회수(N)가 1로 등록된다. 다음에, 명령(110)에 의해서 절삭회수(N)가 N+1로 등록되고, 명령(111)에서는 드릴이 워어크직전 P₁까지 급속이송으로 후퇴된다. 명령(112)에서는, 전번의 절삭량(40.0)mm-여유도(ℓT)(1.0) mm의 곳까지 급속이송으로 드릴이 전진되고, 명령(113)에서는, 제4도에 도시한 그래프에서 N(=2)회째의 절삭이송량 상수(9.5)를 판독한다. 명령(114)에서는, N(=2)회째의 절삭이송량 상수 L/D(9.5)와 재질의 계수(2.0), 드릴직경 D(4.0)과의 적에 전번의 이송량(40.0)mm을 감산하고, 다시 여유도 ℓT(1.0)mm를 가산하므로서, N(=2)회째의 이송량(37)mm이 연산된다. 분기명령(115)에서는, N(=2)회째의 절삭이송량 상수(9.5)×드릴직경 D(4mm)×계수 K(2.0)(=76mm)가 가공깊이(45mm)보다 크지는 않은가 하는 연산을 하고, 긍정(YES)의 결과가 얻어지면, 명령(117)으로 진행하게 된다.

그리고, 부정(NO)의 결과가 얻어지면 명령(116)으로 진행하고, N회째의 이송량만큼 절삭이송속도에 의해서 절삭이 이루어지고, 명령(110)으로 리터언된다. 그리고, 명령(110)에서 명령(114)까지가 반복해서 실행되고, 분기명령(115)에서 N회째까지의 이송량이 가공깊이(45mm)보다 큰가의 여부를 연산에 의해서, 긍정(YES)의 결과가 얻어지면 명령(117)으로 진행한다. 이 실시예에서는, 분기명령(115)에서 연산되는 2회째의 이송량이 76mm로 되고, 가공깊이(45mm)보다 커지기 때문에, 이미 2회째의 연산시에 분기명령(115)에서 긍정(YES)의 연산결과가 얻어진다. 따라서, 명령(117)에 의해서 가공깊이(45mm)까지 절삭되고, 명령(118)에 의해서 드릴이 원점으로 급속복귀로 복동된다. 최후로, 명령(119)에서 주축정지가 이루어지고, 일련의 드릴가공프로그램이 종료(END)된다.

그리고, 분기명령(107)에서, 1회째의 이송량이 가공깊이보다 큰가의 여부를 연산에 의해서 긍정(YES)의 결과가 얻어지면, 명령(117)로 뛰어 명령(117)에 명령(11 9)가 우선적으로 실행된다.

이 제1의 실시예에 의하면, 드릴가공에 대해서 고도의 지식을 갖지않은 자라도, 피가공물의 재질에 따라서, 항상 적당한 절삭이송량으로 할 수 있으므로, 드릴가공에 있어서의 스텝피이드 회수를 적정한 회수로 할 수 있고, 효율좋은 드릴가공을 할 수 있는 이점이 있다.

설계도면에는 최종적인 마무리칫수가 기재되어 있을 뿐이므로, 통상적인 수치제어(NC)공작기계를 사용해서 실제로 가공할 때에는, 워어크를 어느 위치로 이동하면 좋은가, 그 이동속도는, 어떤 공구를 사용해서 가공하는 것인지, 주축의 회전수는 어느 정도로 하는지 등의 항목을 프로그래머가 해석하고, 다시 NC 언어로 고쳐서, 프로그램을 기계에 입력하는 일이 필요하기 때문에, NC 프로그램은 가공기술과 NC 언어의 지식을 가져야 하는 것이 요구되므로, 한정된 사람만이 할 수 있다는 불편함이 있었으나, 이 실시예에 의한 공작기계에서는, NC 언어를 사용하고 있지 않으며, 더욱이 절삭조건 등의 입력을 프로그램편집조작과 분리하고 있으므로, 프로그래밍시에는 도면을 바르게 볼 줄 아는 사람이면 프로그램편집이 가능하다는 이점이 있다. 즉, 프로그래머는 가공의 최종공정과 관련치수를 CRT 화면의 물음에 대해서 순차적으로 입력하면 되므로, 기계사용자에 의한 프로그래밍이 간단해지는 이점이 있다. 그리고, 그 가공을 위한 공구의 순서, 절삭조건, 공구의 선택 등은 별도로 그 기계의 데이터로서 입력할 수 있다. 그리고, 그 데이터를 각 프로그램용으로 변경하고, 프로그램의 일부로서 보관이 가능한 등의 이점이 있다.

상기 제1의 실시예에서는 드릴가공을 할 경우에 대해서 설명하였으나, 제2의 실시예로서, 탭가공에 대해서도 동일구성의 기계를 사용해서 같은 순서에 의해서 가공을 할 수 있다. 제17도는 탭가공을 할 경우의 플로우차아트이다. 제17도에 도시한 플로우차아트에 의한 탭가공을 제8도에 도시한 컴퓨터(14)에 있어서의 화면(16)의 물음에 따라서 프로그램편집하면, 자동적으로 밑구멍 가공에 이어서 탭가공이 이루어진다.

제17도 도시에 의한 탭가공을 위한 플로우차아트는, 제9도에 도시한 드릴가공의 플로우차아트와 거의 같으나, 명령(210)에 이어서 명령(211)에서는, 창성(創成)된 나사산(山)을 무너뜨리지 않도록 주축역전에 의해서 탭의 복동이 이루어질 것과, 절삭분배출이 적기 때문에 제5도에 도시한 바와 같이 여유도(LT)만큼 복동이 이루어지는 것이 주로 다르다. 그리고, 명령(217)에 의해서 가공깊이까지 절삭이 이루어진 다음, 명령 (218)에서는, 원점으로 주축역전으로 복동이 이루어진다. 그래서, 이 제2의 실시예에 따르면, 탭직경에 따라서 절삭이송량을 항상 최적치로 변경할 수 있으므로, 스텝피이드 회수를 적정한 회수로 감소시킬 수 있고 효율좋고 신속하게 탭가공을 할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 제1의 실시예와 제2의 실시예에서, 드릴가공과 탭가공을 각각 설명하였으나, 카운트싱킹구멍가공과 카운트싱킹탭가공 등에 대해서도 본원 발명 기계에 의해서 동일하게 효율높은 가공을 할 수 있다. 그리고, 본원 발명은 NC 언어에 의해서 프로그래밍을 하는 통상의 NC 공작기계 또는 기타의 공작기계에 있어서도 양호한 실시가 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본원 발명이 되는 공작기계는 상기의 구성을 가지므로, 피가공물의 재질에 따라서 절삭량이 변경되기 때문에, 절삭이 쉬운 재질의 피가공물을 가공할때에는, 절삭량을 크게 해서 스텝회수를 항상 적정한 회수로 감소시킬 수가 있으며, 효율좋게 피가공물을 가공할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (1)

1. 가공구(加工具)를 피가공물에 대해서 복수회 스텝시켜서 하나의 가공구멍을 복수회로 나누어서 가공하도록 한 공작기계에 있어서, 하나의 피가공물 재질에 대한 각 스텝회수마다 절삭이송량 상수를 기억함과 동시에, 상기 피가공물과는 다른 피가공물마다 상기 피가공물의 재질의 절삭이송량 상수에 대한 계수를 각각 기억하는 기억수단과, 피가공물의 재질에 따라서 그 계수와 하나의 피가공물의 절삭이송량 상수를 상기 기억수단으로부터 판독함과 동시에, 그들을 연산해서 각 스텝마다 절삭이송량을 구하는 이송량연산수단과, 그 연산수단에 의해서 구해진 이송량만큼 절삭한 다음, 일단 스텝시켜서 연산수단에 의해서 구해진 다음의 절삭량만큼 순차적으로 절삭시키도록 가공구를 이송 제어하기 위한 이송제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공작기계.

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