KR101451457B1

KR101451457B1 - 가이드부시를 구비한 수치제어선반 및 이 수치제어선반을 이용한 공작물의 가공방법

Info

Publication number: KR101451457B1
Application number: KR1020097020099A
Authority: KR
Inventors: 아키히데 카나야; 노리유키 하세바
Original assignee: 시티즌 홀딩스 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: WO2008117812A1; US20100083800A1; US8464618B2; CN101663114B; KR20100014597A; JP5138258B2; EP2130628A1; JP2008238374A; CN101663114A

Abstract

주축(120)을 자유자재로 회전하도록 지지하는 주축대(110)와, 이 주축대(110)에 대향하여 설치되고, 주축(120)으로부터 연장되는 봉 형상의 공작물(W)의 의 일단을 지지하는 가이드부시(170)와, 주축(120)과 가이드부시(170)에서 지지된 공작물(W)을 가공하기 위한 공구(T1)를 구비한 절삭공구대(130)를 구비하는 수치제어선반(100)에 있어서, 상기 가이드부시(170)는 주축의 축선(C)과 같은 방향으로 자유자재로 이동하고, 가이드부시(170)와 주축(120)의 사이에 절삭공구대(130)에 장착된 공구(T1)로 공작물(W)을 가공하기 위한 제 1 가공영역(A)을 설치한다.

가이드부시, 수치제어선반, 위치결정용 공구, 절삭공구대

Description

가이드부시를 구비한 수치제어선반 및 이 수치제어선반을 이용한 공작물의 가공방법{NUMERICALLY CONTROLLED LATHE WITH GUIDE BUSH AND METHOD OF PROCESSING WORKPIECE BY USING THE NUMERICALLY CONTROLLED LATHE}

본 발명은 주축에 대향하여 공작물의 단부를 지지하는 가이드부시를 구비하고, 이 가이드부시에 상기 공작물을 지지하도록 한 상태에서, 상기 가이드부시의 양측에서 공작물의 가공을 가능하게 하는 수치제어 선반 및 이 수치제어선반을 이용한 공작물의 가공방법에 관한 것이다.

수치제어선반(이하, NC선반이라 함)에 있어서, 절삭공구대에 장착된 공구에 의해 공작물을 가공하는 가공위치의 근방에서 상기 공작물을 자유자재로 회전하도록 지지하는 가이드부시를 구비한 것이 알려져 있다. 가이드부시는, 가공중의 공작물을 가공위치의 근방에서 지지하고, 피 가공부위에 생기는 회전에 의한 흔들림이나 휘어짐을 억제하여, 이에 의해 상기 공작물을 높은 정밀도로 가공할 수 있도록 한다.

도 8은 가이드부시를 구비한 NC 선반의 종래예를 나타낸 평면도이다.

NC선반(200)의 베드(201) 위에는 주축(220)을 자유자재로 회전하도록 지지하는 주축대(210)가 설치되어 있다. 주축대(210)는 주축(220)의 회전중심을 통과하는 주축축선(C)과 같은 방향인 Z축 방향으로 진퇴이동이 가능하다. 주축(220)의 회전중심에는 도시하지 않은 관통공이 형성되어 있다. 이 관통공에는 긴 봉 모양의 공작물(W)이 삽통(揷通)되어 있다. 공작물(W)은 주축(220)의 선단에 설치된 도시하지 않은 척(chuck)에 의해 파지된다.

주축축선(C)의 양측에는 제 1 절삭공구대(230)와 제 2 절삭공구대(250)가 대향하여 배치되어 있다.

주축대(210)의 한쪽(도 8의 하측)에는 베드(201)상에 Z축과 평행한 Z1축 방향으로 가이드레일(231)이 부설되고, 그 위에 제 1 절삭공구대(230)의 절삭공구대 본체(233)가 배치된다. 절삭공구대 본체(233)는 도시하지 않은 구동체(驅動體)의 구동에 의해 가이드레일(231)로 안내되면서 Z1축 방향으로 자유자재로 진퇴이동한다. 절삭공구대 본체(233)의 전면(도 8의 좌측)에는, Z축에 직교하는 X1축 방향으로 가이드레일(235)이 부설되고, 그 위에 절삭공구장착부(240)를 가지는 슬라이더(slider)(241)가 배치된다. 슬라이더(241)는 도시하지 않은 구동체의 구동에 의해 가이드레일(235)에 안내되면서 X1축방향으로 자유자재로 진퇴이동한다. 절삭공구장착부(240)에는 홀더(242)를 사이에 두고 X1축 및 Z1축에 직교하는 방향으로 빗의 이 형상(comb-teeth-like)의 복수의 공구(T1)가 설치되어 있다. 홀더(242)는 X1축 및 Z1축에 직교하는 축(이하, Y1축이라 함) 방향으로 자유자재로 이동하며, 절삭공구대 본체(233)의 Z1축 방향 이동, 슬라이더(241)의 X1축 방향 이동 및 홀 더(242)의 Y1축 방향 이동의 조합에 의하여, 공구(T1)가 산출되고 공작물(W)에 대한 위치가 결정된다.

주축대(210)의 다른쪽(도 8의 상측)에는 베드(201)상에 Z축과 평행한 Z2축 방향으로 가이드레일(251)이 부설되고, 그 위에 제 2 절삭공구대(250)의 절삭공구대 본체(253)가 배치된다. 절삭공구대 본체(253)는 도시하지 않은 구동체(驅動體)의 구동에 의해 가이드레일(251)로 안내되면서 Z2축 방향으로 자유자재로 진퇴이동한다. 절삭공구대 본체(253)의 전면(도 8의 좌측)에는, Z축에 직교하는 X2축 방향으로 가이드레일(255)이 부설되고, 그 위에 절삭공구장착부(260)를 가지는 슬라이더(261)가 배치된다. 슬라이더(261)는 도시하지 않은 구동체의 구동에 의해 가이드레일(235)에 안내되면서 X2축방향으로 자유자재로 진퇴이동한다. 절삭공구장착부(260)에는 홀더(262)를 사이에 두고 X2축 및 Z2축에 직교하는 방향으로 빗의 이 형상(comb-teeth-like)의 복수의 공구(T2)가 설치되어 있다. 홀더(262)는 X2축 및 Z2축에 직교하는 축(이하, Y2축이라 함) 방향으로 자유자재로 이동하며, 절삭공구대 본체(253)의 Z2축 방향 이동, 슬라이더(261)의 X2축 방향 이동 및 홀더(262)의 Y2축 방향 이동의 조합에 의하여, 공구(T2)가 산출되고 공작물(W)에 대한 위치가 결정된다.

주축대(210)의 전방에 있는 제 1 절삭공구대(230)와 제 2 절삭공구대(250)의 사이에는 가이드부시(270)가 설치되어 있다. 이 가이드부시(270)는 주축축선(C)상에서 공작물(W)을 지지할 수 있도록 배치되고, 또한 베드(201)상에 고정되어 있다. 가이드부시(270)에는 공작물(W)이 삽통되는 가이드 구멍의 내주면이 회전하는 공작 물(W)에 대하여 매끄러운 면으로 구성된 고정형과, 상기 가이드 구멍의 내주면이 공작물(W)의 외주면에 실질적으로 접촉한 상태로 공작물(W)과 함께 회전하는 회전형이 있다. 가이드부시(270)는 공작물(W)이 주축축선(C) 방향으로 이동할 수 있다면 상기 고정형 또는 회전형 어느것을 선택해도 상관 없다.

상기 구성의 NC 선반(200)에서 공작물(W)을 가공할 때에는, 주축(220)의 선단에 설치된 척으로 공작물(W)을 파지한 상태에서, 주축대(210)를 가이드부시(270) 측으로 이동시켜 가이드부시(270)의 출구(271)로부터 공작물(W)의 한쪽 끝을 소정 길이만큼 돌출시킨다.

그리고, 주축(220)을 회전시키면서 Z축 방향으로 이동시키고, 이 주축(220)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써 공작물(W)을 가이드부시(270)로부터 가공위치로 이송한다. 이렇게 함으로써, 하나의 제품에 대한 가공 진행에 수반되는 공구(T1,T2)와 공작물(W)을 Z축 방향으로 상대이동하게 하거나, 하나의 긴 공작물(W)로부터 다수의 제품을 연속적으로 성형하거나 하는 것이 가능하다.

가이드부시(270)를 구비한 NC선반(200)에 의하면, 공작물(W)을 지지하는 가이드부시(270)의 근방에서 공작물(W)을 가공하기 때문에, 공작물(W) 자신이 가지는 휘어짐이나 공구(T1,T2)가 공작물(W)에 접함으로써 생기는 휘어짐으로 인한 영향이 적으므로, 높은 정밀도로 공작물(W)을 가공하는 것이 가능하다는 이점이 있다.

그러나 공구(T1,T2)에 의한 공작물(W)의 가공치수(Z축 방향으로 가공해야 하는 길이)가 커지게 되면, 가이드부시(270)로부터 돌출되는 공작물(W)의 길이도 길어지게 되고, 공작물(W)의 휘어짐이나 주축(220)을 회전시킬 때에 생기는 흔들림이 커지게 되어 공작물(W)의 가공 정밀도가 저하한다.

따라서, 본 출원인의 일본국 특개평11-320212호 공보에 개시된 자동선반에서는 보조가이드를 설치하고 있다. 이 보조가이드는, 가이드부시에서 이송된 공작물의 연장부분을 가공하는 가공위치와, 이 가공위치에서 떨어진 대기위치와의 사이에서 이동 가능하고, 상기 가공위치에 있을 때에 공작물의 연장부분을 지지하는 것이 가능하다. 이 보조가이드는 상기 가이드부시에 대향하도록 설치되어 있다. 그리고 가이드부시와 보조가이드로 공작물을 지지하도록 함으로써 공작물의 휘어짐이나 주축을 회전시킬때 생기는 흔들림 등의 영향을 억제하여, 드릴 등의 관통공구를 이용하여 공작물에 그 회전축선을 따라 구멍을 정확하게 뚫는 것이 가능하도록 하고 있다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 상기 자동선반에서는 보조가이드와 같은 부가적인 서포트장치가 필요하게 되고, 보조가이드를 Z축 방향으로 이동시키기 위하여 구동체나 제어수단이 필요하게 되므로 NC선반의 구성이 복잡하게 된다.

또한, 공작물의 양단을 가이드부시와 보조가이드로 지지하기 위하여, 하나의 공구로 가공할 수 있는 공작물의 영역이 좁아지게 되어, 그만큼 공작물의 가공시간이 길어지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 보조가이드와 같은 다른 서포트장치를 필요로 하지 않고 간단한 구성으로 공작물을 가공할 수 있는 범위를 넓게 할 수 있고, 공작물의 가공시간의 단축을 도모할 수 있으며, 또한 이들 공작물을 높은 정밀도로 가공할 수 있는 가이드부시를 구비한 수치제어선반 및 이 수치제어선반을 이용한 공작물의 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위하여, 특허청구범위 제 1항 기재의 가이드부시를 구비한 수치제어선반은, 주축을 자유자재로 회전하도록 지지하는 주축대와, 이 주축대에 대향하여 설치되어 상기 주축으로부터 연장되는 봉 형상의 공작물의 일단을 지지하는 가이드부시와, 상기 주축과 상기 가이드부시로 지지된 공작물을 가공하기 위한 공구를 구비한 절삭공구대를 구비하는 수치제어선반에 있어서, 상기 주축의 축선과 같은 방향으로 자유자재로 이동하는 상기 가이드부시와, 이 가이드부시와 상기 주축과의 사이에 설치되고, 상기 절삭공구대에 장착된 공구로 상기 공작물을 가공하기 위한 제 1 가공영역을 가지도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 주축과 가이드부시로 공작물의 양단을 지지하도록 하여, 공작물의 휘어짐이 가장 작아지게 되는 상태에서 공작물을 가공할 수 있으므로, 가이드부시 외에 보조가이드 등의 부대장치를 설치할 필요가 없어지게 된다. 또한, 공작물을 가공할 수 있는 범위를 넓혀 가공시간의 단축을 도모할 수 있음과 아울러, 간소한 구성의 NC선반으로 봉 형상의 공작물을 높은 정밀도로 가공하는 것이 가능하게 된다.

청구항 2항 기재의 발명은, 상기 가이드부시의 상기 주축대와 반대측의 영역에 제 2 가공영역을 설치하고, 상기 가이드부시로부터 상기 제 2 가공영역에 돌출되는 상기 공작물을 가공하기 위한 공구를 상기 절삭공구대에 장착한 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 주축과 가이드부시 사이의 제 1 가공영역 뿐만 아니라, 가이드부시로부터 돌출된 부분에 걸리는 제 2 가공영역에서도 공작물을 가공하는 것이 가능하다.

청구항 3항 기재의 발명은, 상기 주축축선의 양측에 제 1 절삭공구대 및 제 2 절삭공구대를 설치하고, 적어도 한쪽의 상기 절삭공구대를 상기 주축축선과 같은 방향으로 자유자재로 이동하도록 한 구성으로 되어 있다.

이 경우, 청구항 4항에 기재하는 바와 같이, 상기 제 1 절삭공구대의 공구가 상기 제 1 가공영역 내에서 상기 공작물을 가공하고, 상기 제 2 절삭공구대의 공구가 상기 제 2 가공영역 내에서 상기 공작물을 가공하도록 하면 된다.

이와 같이 구성함으로써, 제 1 가공영역 및 제 2 가공영역에서 공작물의 가공을 동시에 하는 것이 가능하게 된다.

청구항 5항 기재의 발명은, 상기 주축축선과 같은 방향으로 이동하는 상기 절삭공구대에, 상기 가이드부시를 설치한 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의하면, 상기 가이드부시를 주축축선 방향으로 이동시키고, 소정 위치에 위치결정하여 정지시키기 위한 독립적인 구동·제어기구가 불필요하게 되어, NC선반의 구성을 간소하게 하는 것이 가능하다.

청구항 6항 기재의 발명은, 상기 주축대가 상기 수치제어선반의 베드에 고정되고, 상기 절삭공구대 중 한쪽에 상기 가이드부시로부터 연장되는 상기 공작물에 접하여 상기 공작물의 주축축선 방향에서의 위치를 결정하는 위치결정용 공구를 장착한 구성으로 되어 있다.

본 발명에 의하면, 가이드부시가 자유자재로 이동함으로써 주축대를 이동시킬 필요가 없어지게 된다. 따라서, 큰 주축대를 이동시키기 위한 구동기구가 불필요하게 되어 NC선반을 콤팩트하게 하는 것이 가능하다.

또한, 고정형의 주축대에 있어서, 공작물을 바 피더(bar feeder) 등으로 주축축선 방향으로 보낼 때, 공작물의 정밀한 위치결정이 불가능하게 된다. 따라서, 가이드부시의 출구측에 위치결정용 공구를 위치시켜, 이 위치결정용 공구에 상기 공작물을 접하게 함으로써 정확한 공작물의 위치를 결정하는 것이 가능하게 된다.

청구항 7항 기재의 발명은, 상기 가이드부시에 상기 봉재(棒材)를 파지하는 파지수단을 설치하고, 이 파지수단으로 봉재를 파지하여 상기 봉재를 소정 길이만큼 상기 주축으로부터 꺼내는 구성으로 되어 있다.

고정형의 주축대의 경우에는, 바 피더 등에 의해 공작물을 주축축선방향으로 보내는데, 이 경우 공작물의 위치결정이 불안정하게 될 우려가 있다. 따라서, 가이드부시에 상기 봉재를 파지하는 파지수단을 설치하고, 이 파지수단으로 봉재를 상기 주축으로부터 꺼내도록 함으로써 공작물의 위치를 정확하게 결정할 수 있게 된다.

청구항 8항 기재의 방법은, 주축을 자유자재로 회전하도록 지지하는 주축대와, 이 주축대에 대향하여 설치되고 상기 주축으로부터 연장되는 봉 형상의 공작물의 한쪽 끝을 지지하는 가이드부시와, 상기 주축축선 양측에 배치되고, 주축축선과 같은 방향 및 상기 주축축선에 직교하는 방향으로 자유자재로 이동하는 제 1 및 제 2 절삭공구대와, 상기 제 1 절삭공구대 및 상기 제 2 절삭공구대에 장착된 공구를 구비한 수치제어선반을 이용한 공작물의 가공방법에 있어서, 상기 가이드부시를 상기 주축축선과 같은 방향으로 자유자재로 이동하게 하고, 소정 위치에 위치결정한 상기 가이드부시에 상기 공작물의 한쪽 끝을 지지하도록 하고, 상기 제 1 절삭공구대의 공구로 상기 가이드부시와 상기 주축과의 사이에서 상기 공작물을 가공하고, 상기 제 2 절삭공구대의 공구로 상기 가이드부시로부터 돌출되는 상기 공작물을 가공하는 가공방법으로 되어 있다.

이 방법에 의하면, 주축과 가이드부시에서 공작물의 양쪽 끝을 지지하도록 하여, 공작물의 흔들림이 가장 작아지는 상태에서 공작물을 가공하는 것이 가능하다. 따라서 가이드부시 외에 보조가이드 등의 부대장치를 설치할 필요가 없어지게 되어 간소한 구성의 NC선반으로 봉 형상의 공작물을 정밀하게 가공하는 것이 가능하게 된다.

청구항 9항 기재의 발명은, 상기 주축대가 상기 수치제어선반의 베드에 고정되어 있는 경우에 있어서, 상기 제 2 절삭공구대에 위치결정용 공구를 장착하고, 상기 가이드부시를 소정 위치에 위치결정함과 아울러 상기 가이드부시의 출구에 상기 위치결정용 공구를 위치시켜, 상기 공작물을 상기 주축으로부터 이송하고, 상기 공작물을 상기 위치결정용 공구에 접하게 하여 상기 공작물의 위치를 결정하는 가공방법으로 되어 있다.

이 방법에 의하면, 고정형의 주축대를 가지는 NC선반에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하게 된다. 즉, 고정형의 주축대를 가지는 NC선반에서는 공작물의 위치결정이 문제가 되는데, 가이드부시의 바깥쪽에 배치한 위치결정용 공구에 공작물을 접하게 함으로써 공작물의 정확한 위치를 결정하는 것이 가능하게 된다.

청구항 10항 기재의 발명은, 상기 주축으로부터 이송된 공작물의 일단부를 상기 제 1 절삭공구대에 장착한 공구로 상기 가이드부시의 내경과 동일하게 외경을 형성하고, 상기 공작물을 상기 주축으로부터 다시 이송하여 상기 공작물의 상기 일단부를 상기 가이드부시에 삽통시키고, 상기 공작물을 상기 가이드부시의 출구로부터 소정길이 돌출시켜 위치결정하고, 상기 가이드부시를 상기 주축에 대하여 상기 주축축선과 같은 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 상기 제 1 절삭공구대의 공구로 상기 공작물의 외경을 상기 가이드부시의 내경과 동일한 외경으로 형성함과 아울러, 상기 제 2 절삭공구대의 공구로 상기 공작물의 상기 가이드부시의 출구로부터 돌출되는 부분을 가공하는 가공방법으로 되어 있다.

이 방법에 의하면, 꺼내진(잡아당겨진) 소재와 같이 외경치수가 불균일한 공작물이라 하더라도, 가이드부시에 의하여 지지되는 부분은 항상 공구에 의해 균일한 외경치수로 마무리 되기 때문에, 가이드부시의 바깥쪽의 제 2 가공영역에서는 높은 정밀도로 가공하는 것이 가능하다.

발명의 효과

본 발명에 의하면 보조가이드와 같은 서포트장치가 필요 없고, 주축대와 가이드부시, 절삭공구대의 기본적인 구성으로 공작물을 다양하게 가공하는 것이 가능하게 된다. 특히 주축축선과 같은 방향으로 자유자재로 이동하는 절삭공구대에 가이드부시를 설치함으로써, 가이드부시의 이동과 위치결정을 위한 기구를 절삭공구대의 구동기구와 공유화할 수 있으므로, NC선반의 장치구성을 더욱 간소하게 하는 것이 가능하다.

또한, 가이드부시를 주축축선과 같은 방향으로 이동하도록 함으로써, 주축대의 이동기구가 불필요하게 되어, NC선반의 구성의 간소화, 콤팩트화 및 비용 절감을 도모할 수 있다.

또한, 공작물의 양단을 가이드부시와 주축으로 지지하여 가공함으로써, 가공중 공작물의 흔들림을 작게 할 수 있고, 높은 정밀도의 가공이 가능하다. 또한, 보조가이드와 같은 서포트 장치를 가지는 NC선반에 비하여, 공작물을 가공할 수 있는 영역을 넓힐 수 있으므로, 그만큼 가공시간을 단축시킬 수 있다. 또한 가이드부시의 양측에서 공작물을 동시에 가공하는 것이 가능하기 때문에 가공공정이나 가공시간을 단축하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 수치제어선반의 개략구성을 설명하는 평면도이다.

도 2는 도 1의 수치제어선반을 이용한 가공방법의 제 1 실시형태를 설명하는 개략도이다.

도 3은 본 발명의 가공방법의 제 2 실시형태를 설명하는 개략도이다.

도 4는 본 발명의 가공방법의 제 3 실시형태를 설명하는 개략도이다.

도 5는 본 발명의 가공방법의 제 3 실시형태를 설명하는 개략도로서, 도 4의 공정에 연속하는 공정을 나타내는 개략도이다.

도 6은 본 발명의 가공방법의 제 4 실시형태를 설명하는 개략도이다.

도 7은 본 발명의 NC선반(1)을, 가이드부시를 가지는 일반적인 NC선반에서 이루어지는 공작물의 가공에 이용한 가공예를 나타내는 개략도이다.

도 8은 본 발명의 종래예에 관한 가이드부시를 구비한 NC선반의 개략구성을 설명하는 평면도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 가이드부시를 구비한 NC선반 및 이 NC선반을 이용한 공작물 가공방법의 적절한 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[NC선반의 구성 설명]

도 1은 본 발명의 NC선반의 개략구성을 설명하기 위한 평면도이다.

NC선반(100)의 베드(101)상에는 주축(120)을 자유자재로 회전하도록 지지하는 주축대(110)가 고정되어 있다. 주축(120)의 회전중심에는 도시하지 않은 관통공이 형성되어 있다. 그리고, 이 관통공에는 긴 봉 형상의 공작물(W)이 삽통되어 있다. 공작물(W)은 주축(120)의 선단에 설치된 척(도면에 나타나지 않음)에 의해 파 지된다.

주축축선(C)의 양측에는 제 1 절삭공구대(130)와 제 2 절삭공구대(150)가 대향하여 배치되어 있다. 제 1 절삭공구대(130) 및 제 2 절삭공구대(150)의 기본구성은, 도 8에 도시한 NC선반(200)의 제 1 절삭공구대(230) 및 제 2 절삭공구대(250)와 같다.

즉, 제 1 절삭공구대(130)의 절삭공구대 본체(133)는 Z1축 방향으로 설치된 가이드레일(131)을 따라 자유자재로 진퇴이동하고, 절삭공구대 본체(133)의 한쪽에 설치된 절삭공구장착부(140)는 슬라이더(141)와 함께 가이드레일(135)을 따라 자유자재로 진퇴이동한다. 또한, 제 2 절삭공구대(150)의 절삭공구대 본체(153)는 Z2축 방향으로 설치된 가이드레일(151)을 따라 자유자재로 진퇴이동하고, 절삭공구대 본체(153)의 한쪽에 설치된 절삭공구장착부(160)는 슬라이더(161)와 함께 가이드레일(155)을 따라 자유자재로 진퇴이동한다.

절삭공구장착부(140,160)에는 홀더(142,162)를 사이에 두고 병렬로 복수의 공구(T1,T2)가 설치되어 있다. 홀더(142,162)는 Y1축, Y2축 방향으로 자유자재로 이동하고, 절삭공구대 본체(133,153)의 Z1축, Z2축 방향의 이동, 슬라이더(141,161)의 X1축, X2축 방향의 이동 및 홀더(142,162)의 Y1축, Y2축방향의 이동 조합에 따라 공작물(W)에 대한 공구(T1,T2)의 위치가 결정된다.

가이드부시(170)는 설치부재(172)를 사이에 두고 제 2 절삭공구대(150)의 절삭공구대 본체(153)에 설치된다. 즉, 가이드부시(170)는 공구(T2)와 일체가 되어 Z2축 방향으로 이동 가능하다. 가이드부시(170)의 Z2축 방향의 이동을 안내하는 가 이드레일은 가이드부시(170)의 무게에 따라 부착부재(172)가 휘어지므로, 공작물(W)의 가공정밀도가 저하하지 않도록 가이드부시(170)의 바로 밑에 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 가이드부시(170)를 제 2 절삭공구대(150)의 절삭공구대 본체(153)와 함께 이동 가능하도록 함으로써, 가이드부시(170)를 진퇴이동시키기 위한 독립된 구동기구나 제어기구가 불필요하게 되어, NC선반의 구성을 간소하게 하는 것이 가능하다.

절삭공구장착부(140,160)에 장착된 공구(T1,T2)의 산출은 홀더(142,162)의 Y1, Y2축방향의 이동에 따라 이루어진다. 이 실시형태의 NC선반(100)과 같이 베드(101)에 주축대(120)가 고정되어 있는 경우에는, 주축대(120)의 이동에 의해 공작물(W)의 위치를 결정하는 것은 불가능하다. 따라서, 공작물(W)을 이송하는 도시하지 않은 공작물 피더에 공작물(W)의 송량(送量)을 결정하기 위한 기구를 설치해도 상관 없지만, 이 실시형태에서는 상기 공작물 피더에 의해 이송된 공작물(W)에 접하게 하여 공작물(W)을 소정위치에서 정지하도록 하기 위한 위치결정용 공구를 제 2 절삭공구대(150)의 절삭공구장착부(160)에 장착하고 있다. 이 위치결정용 공구에 대하여는 후에 설명한다.

이어서, 도 1~도 7을 참조하여 상기 구성의 NC선반(100)을 이용한 공작물(W)의 가공방법을 설명한다.

[가공방법의 제 1 실시형태]

우선, 도 2를 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 가공방법에 대하여 설명한다.

도 2(a)와 같이, 주축(120)의 선단에 설치된 척(121)에 의한 공작물(W)의 클램프를 해제한 상태에서, 주축대(110)의 후방에 설치된 도시하지 않은 공작물 피더에 의하여, 봉 형상의 공작물(W)을 Z축 방향으로 이송한다. 제 2 절삭공구대(150)는 미리 Z2축 방향으로 이동하여 가이드부시(170)를 소정위치에 위치결정한다.

절삭공구장착부(140)의 산출동작에 의하여 소정위치에 위치결정용 공구(T21)가 산출된다. 그리고 슬라이더(141)의 X2축 방향의 이동에 의하여 위치결정용 공구(T21)를 가이드부시(170)의 출구(171) 근방에 위치하도록 한다. 상기 공작물 피더에 의하여 Z축 방향으로 이송된 공작물(W)은 그 선단이 가이드부시(170)의 가이드 구멍(172)에 삽입되고, 출구(171)의 근방에서 위치결정용 공구(T21)에 접한다. 이에 의해 공작물(W)의 이송이 정지된다. 또한, 공작물(W)을 척(121)이 클램프하여 고정한다. 이상의 과정에 의해 공작물(W)의 위치가 결정된다.

제 1 절삭공구대(130)는 절삭공구장착부(160)의 Y1축 방향의 산출동작에 의하여 소정위치에 선삭(旋削)가공용 공구(T11)를 산출한다. 그리고 도 2(b)에서와 같이, 제 1 절삭공구대(130)의 공구(T11)는, 가이드부시(170)와 주축(120) 사이의 제 1 가공영역(A)에서 공작물(W)의 외주(外周)를 가공한다.

복수의 가공을 공작물(W)에 실시하는 경우에는, 적절하게 절삭공구장착부(160)에 장착된 공구를 산출하여 순차적으로 가공한다.

소정의 가공이 종료되면, 도 2(c)에서와 같이 절삭공구대(130)를 주축(120)의 근방까지 이동하게 함과 아울러, 공구(T11)를 절단용 공구(T13)로 교환하여 주 축(120)의 근방에서 공작물(W)을 절단한다.

공작물(W)을 주축(120)의 근방에서 공구(T13)로 절단한 후에는 공작물(W)의 선단에 공작물(W)이 Z축 방향으로 이동하지 않도록 규제하는 핀 형상의 노크아웃(knockout) 공구(T3)를 접하게 한다. 이 노크아웃 공구(T3)는 Z축 방향으로 이동이 자유자재인 도시하지 않은 심압대(tail stock) 등에 장착할 수 있다.

그리고 도 2(d)에서와 같이 노크아웃 공구(T3)에 의하여 공작물(W)의 Z축 방향의 이동을 규제한 상태에서, 제 2 절삭공구대(150)를 Z2축 방향으로 이동시켜 가이드부시(170)를 공작물(W)로부터 이탈시킨다. 이에 의해 성형품(Wa)이 제 1 가공영역(A)으로부터 배출된다.

[가공방법의 제 2 실시형태]

이어서 도 3을 참조하여 본 발명의 가공방법의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.

공작물 피더에 의한 공작물(W)의 이송, 공작물(W)의 위치결정 및 제 1 가공영역(A)에서의 공구(T11)에 의한 공작물(W)의 가공에 대한 것은, 도 2(a) 및 도 2(b)와 동일하므로 여기에서는 자세한 설명은 생략한다.

도 3(a)에 도시한 제 1 가공영역(A) 내에서의 공작물(W)의 소정 가공이 종료되면, 도 3(b)에서와 같이 주축(120)의 근방 및 가이드부시(170)의 근방에서 공작물(W)의 양단을 절단한다.

구체적으로는, 선삭가공용 공구(T11)를 절단용 공구(T12)로 교환하여 공작물(W)을 가이드부시(170)의 근방에서 절단한다. 그 후, 절삭공구대(130)를 주 축(120)의 근방으로 이동하게 함과 아울러, 공구(T12)를 절단용 공구(T13)로 교환하여 주축(120)의 근방에서 공작물(W)을 절단한다. 이에 의해, 성형품(Wa)이 제 1 가공영역(A)으로부터 배출된다.

이 때, 가이드부시(170)의 가이드 구멍(172) 안에 공작물(W)의 선단 일부가 잔존하고 있는데(도 3(c) 중 부호 Wb로 나타낸다), 공작물 피더에 의해 새롭게 Z축 방향으로 이송된 공작물(W)에 의해 잔존부(Wb)를 가이드 구멍(172)으로부터 밀어내는 것이 가능하다.

이 실시형태에서, 공작물 피더에 의하여 Z축 방향으로 이송된 공작물(W)의 위치를 결정하기 위한 공구(T21)는, 가이드 구멍(172)으로부터 밀려나오는 공작물(W)의 잔존부(Wb)와 간섭하지 않는 위치에 미리 위치를 결정하여 둔다.

[가공방법의 제 3 실시형태]

도 2 및 도 3에 도시한 공작물(W)의 가공방법은, 가이드부시(170)와 주축(120) 사이의 제 1 가공영역(A)에서 공작물(W)을 가공하는 것이다. 도 4 및 도 5에 도시한 가공방법에서는, 가이드부시(170)의 주축대측에 설치한 제 1 가공영역(A) 및 가이드부시(170)의 주축대 반대측에 설치한 제 2 가공영역(B)에서 공작물(W)의 가공을 동시에 이루어지도록 하고 있다.

이하, 도 4 및 도 5에 따라, 제 3 실시형태에 관한 가공방법을 설명한다. 도 4(a)에서와 같이 가이드부시(170)의 가이드 구멍(172)은, 공작물(W)의 외경(the material diameter)보다도 작게 형성되어 있다. 가이드부시(170)를 제 2 절삭공구대(150)의 이동에 의하여 소정위치에 위치결정하고, 주축(120)의 척(121)을 개방한 상태에서, 공작물 피더를 구동시켜 공작물(W)을 Z축 방향으로 이송한다.

공작물(W)은 그 선단이 가이드부시(170)에 접함으로써 위치가 결정된다. 공작물(W)은 주축(120)의 척(121)에 파지되어 고정된다.

이어서, 도 4(b)에서와 같이, 가이드부시(170)를 Z축 방향으로 이동시켜 공작물(W)의 선단으로부터 멀어지도록 한다. 이에 의해 공작물(W)의 선단이 제 1 가공영역(A) 내에 위치한다.

또한, 공작물(W)의 선단을 제 1 가공영역(A) 내에 위치하도록 하기 위해서는 상기의 가이드부시(170)를 이용하지 않고, 공작물 피더에 의한 공작물(W)의 송량을 조정함으로써 행하여도 관계 없다.

이어서 도 4(b)에서와 같이 가이드부시(170)의 가이드 구멍(172)의 공경(孔徑)에 맞추어 공작물(W)의 외경을 제 1 절삭공구대(130)의 공구(T15)로 절삭한다. 공구(T15)에 의하여 공작물(W)을 선단으로부터 소정길이 절삭한 후, 도 4(c)에서와 같이 공구(T15)를 공작물(W)로부터 멀어지도록 하여 척(121)에 의한 공작물(W)의 파지을 해제하고, 상기 공작물 피더로 공작물(W)을 Z축 방향으로 이송한다. 또한, 이 때 가이드부시(170)의 출구(171)측에 위치결정용 공구(T21)를 미리 위치시켜 둔다.

공작물(W)의 선단은 가이드 구멍(172)의 공경에 따라서 가공된다. 따라서, 공작물(W)의 Z축 방향의 이송에 의하여 공작물(W)의 선단이 가이드 구멍(172) 내로 유도되고, 또한 출구(171)에서 위치결정용 공구(T21)에 접하여 공작물(W)의 위치가 결정된다.

도 4(d)에서와 같이, 제 2 절삭공구대(150)의 절삭공구장착부(160)의 공구를 위치결정용 공구(21)에서 절삭용 공구(T21)로 교환한다. 그리고 가이드부시(170)의 주축대 반대측의 제 2 가공영역(B)에서의 공작물(W)을 제 2 절삭공구대(150)의 공구(T22)로 가공한다. 이와 동시에, 주축(120)과 가이드부시(170) 사이의 제 1 가공영역(A)에 있어서, 제 1 절삭공구대(130)의 공구(T15)로 공작물(W)의 외경을 가이드 구멍(172)의 공경에 맞추어 가공한다.

도 5(a)에서와 같이, 제 2 절삭공구대(150)의 공구(T22)에 의한 공작물(W)의 가공은 제 2 절삭공구대(150)와 함께 가이드부시(170)를 주축(120)쪽으로 이송하면서 행한다. 가이드부시(170)의 Z축 방향의 이동에 맞추어, 제 1 절삭공구대(130)의 공구(T15)가 공작물(W)의 외경을 절삭한다.

따라서, 인발 소재와 같이 외경치수가 불균일한 공작물(W)이라 하더라도, 가이드부시(170)에 의하여 지지되는 부분은 항상 공구(T15)에 의하여 균일한 외경치수로 마무리 되기 때문에, 가이드부시(170) 의 바깥쪽의 제 2 가공영역(B)에서는 공구(T22)에 의하여 높은 정밀도로 가공하는 것이 가능하다는 이점이 있다.

제 2 가공영역(B)에서의 공작물(W) 가공이 종료되면, 공구(T22)를 절단용 공구(T23)로 교환하고, 공작물(W)의 선단부분을 절단하여 제 2 가공영역(B)로부터 배출시킨다. 공작물(W)의 선단부분을 절단할 때에는 제 1 절삭공구대(130)의 공구(T15)를 가이드부시(170)와 간섭하지 않는 위치로 물러나게 한다.

공작물(W)의 선단부분을 절단한 후, 도 5(c)에서와 같이, 가이드부시(170)를 Z축 방향으로 이동시켜 공작물(W)의 선단을 가이드부시(170)로부터 이탈시킨다. 그 리고 공구(T15)에 의한 공작물(W)의 외경가공을 계속한다. 이후, 도 4(b)~도 5(c)의 동작을 반복한다.

또한, 이 실시형태에서는 위치결정용 공구(T21)와 절단용 공구(T23)는 각각 별개의 것으로 설명하고 있지만, 위치결정용 공구(T21)와 절단용 공구(T23)는 같은 것으로 해도 관계 없다. 즉, 절단용 공구(T23)를 위치결정용 공구로서 이용하는 것이 가능하다. 이와 같이 함으로써, 위치결정용 공구(T21)에서 절단용 공구(T23)로의 산출동작이 불필요하게 되고, 또한 절삭공구장착부(160)에 장착할 수 있는 공구의 종류를 늘리는 것이 가능하다는 이점이 있다.

절삭공구장착부(160)에 장착하는 공구(T2)는 절삭공구에 한정되지 않고, 드릴 등의 회전공구라 하여도 관계 없다.

절삭공구장착부(160)에 회전공구(T25)를 장착하여 공작물(W)을 가공하는 가공방법의 일례를 도 6을 참조하여 설명한다.

공작물(W)의 선단을 제 1 가공영역(A) 내에 위치하도록 하여 공작물(W)의 외경을 가공하는 점, 및 공작물(W)의 위치결정에 대하여는 앞에 설명한 도 4(a),(b),(c)와 동일하므로 여기에서는 설명을 생략한다.

도 6(a)에서와 같이, 공작물(W)의 단면에 대향하도록 하여 드릴 등의 회전공구(T25)를 위치시킨다. 제 1 가공영역(A)에서는 제 1 절삭공구대(150)의 공구(T15)로 공작물(W)의 외경을 선삭가공하고, 공작물(W)의 외경을 가이드부시(170)의 가이드 구멍(172) 내경과 동일하게 한다.

그리고 도 6(b)에서와 같이, 제 2 절삭공구대(150)과 함께 회전공구(T25) 및 가이드부시(170)를 Z축 방향으로 이동시키면서, 회전공구(T25)로 공작물(W)의 단면에 구멍을 뚫는 가공을 한다. 한편, 제 1 가공영역(A)에서는, 나사절삭용 칼(screw-thread cutting) 등의 공구(T16)로 공작물(W)의 외주면에 나사절삭가공을 한다. 이 두개의 가공은 동시에 이루어진다.

이상의 가공이 종료되면, 도 6(c)에서와 같이 절단용 칼 등의 공구(T12)로 공작물을 절단한다. 주축(120)에 파지된 공작물(W)에 대하여는, 공구(T15)로 외경을 선삭가공하고, 공작물(W)의 외경을 가이드부시(170)의 가이드 구멍(172)의 내경과 동일하게 한다. 소정 길이의 선삭가공이 종료되면, 척(121)에 의한 공작물(W)의 파지을 해제하고, 도 6(d)에서와 같이 공작물 피더를 구동하여 공작물(W)을 Z축 방향으로 이송한다. 이에 의해 공작물(W)에 밀려 성형품(Wa)이 가이드부시(170)로부터 이탈하고, 도 6(e)에서와 같이 제 2 가공영역(B)로부터 배출된다.

미리 성형품(Wa)과 간섭하지 않는 위치에 위치결정용 공구(T21)를 위치시켜 두고, 성형품(Wa)의 배출 후에 공작물(W)을 공구(T21)에 접하게 하여 공작물(W)의 위치를 결정하는 점은, 앞의 실시형태와 동일하다.

본 발명의 NC선반은 가이드부시를 가지는 일반적인 NC선반과 동일하게 가공하는 것도 가능하다.

도 7은 본 발명의 NC선반(100)을 가이드부시를 가지는 일반적인 NC선반에서 이루어지는 공작물의 가공에 이용한 가공예를 나타낸 도면이다. 도 7에 도시한 가공에서는, 가이드부시(170)의 가이드 구멍(172)으로부터 알맞은 길이만큼 공작물(W)을 돌출시키고, 가이드부시(170)의 주축대 반대측에 설치된 제 2 가공영역(B) 에 제 1 절삭공구대(130)의 공구(T18) 및 제 2 절삭공구대(150)의 공구(T22)를 각각 위치하도록 하여, 가이드부시(170)의 근방에서 이들 두개의 공구(T18,T22)로 공작물(W)을 선삭가공하도록 하고 있다.

본 발명의 알맞은 실시형태를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 주축대(110)가 NC선반(100)의 베드(101)에 고정되어 있는 경우에 있어서, 공작물(W)을 Z축 방향으로 이송하는 것은 공작물 피더가 하는 것으로 설명하였지만, 공작물(W)의 이송은 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 가이드부시(170)에 공작물(W)을 파지하는 파지수단을 설치하고 이 파지수단으로 공작물(W)을 파지하도록 하여, 가이드부시(170)가 Z2축 방향으로 이동함에 따라 주축(120)으로부터 소정 길이 꺼내도록 하여도 관계 없다.

본 발명은 빗의 이 형상(comb-teeth-like)의 절삭공구장착부를 가지는 수치제어선반에 한정되지 않고, 산출회전동작에 의하여 소정위치에 공구를 산출하는 터렛(turret)형 절삭공구장착부를 가지는 수치제어선반에도 적용 가능하다. 또한, 고정주축대에 한정되지 않고, 주축대가 Z축 방향으로 이동 가능한 NC 선반에도 적용할 수 있다.

Claims

주축을 자유자재로 회전하도록 지지하는 주축대와, 이 주축대에 대향하여 설치되고, 상기 주축으로부터 연장되는 봉 형상의 공작물의 일단을 지지하는 가이드부시와, 상기 주축과 상기 가이드부시로 지지된 공작물을 가공하기 위한 공구를 구비한 절삭공구대를 구비하는 수치제어선반에 있어서,

상기 주축의 축선과 같은 방향으로 자유자재로 이동하고, 상기 공작물의 외경보다 작은 내경의 가이드 구멍을 갖는 상기 가이드부시와,

상기 가이드부시와 상기 주축 사이의 제1 가공영역에서 상기 가이드 구멍의 내경에 맞추어 상기 공작물의 외경을 가공하는 제1 절삭공구대와,

상기 가이드부시의 상기 주축대와 반대측의 영역의 제2 가공영역에서 상기 가이드부시로부터 돌출되는 상기 공작물을 가공하는 제2 절삭공구대를 가지고,

상기 제1가공영역에서 가공된 상기 공작물은 상기 가이드구멍으로 삽통되고 상기 가이드부시의 출구로부터 소정 길이 돌출되는 것을 특징으로 하는 가이드부시를 구비한 수치제어선반.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 주축축선의 양측에 제 1 절삭공구대 및 제 2 절삭공구대를 설치하고, 상기 제 1 절삭공구대 또는 상기 제 2 절삭공구대를, 상기 주축축선과 같은 방향으로 자유자재로 이동하도록 한 것을 특징으로 하는 가이드부시를 구비한 수치제어선반.
제 3항에 있어서,

상기 제 1 절삭공구대의 공구가 상기 제 1 가공영역 내에서 상기 공작물을 가공하고, 상기 제 2 절상공구대의 공구가 상기 제 2 가공영역 내에서 상기 공작물을 가공하는 것을 특징으로 하는 가이드부시를 구비한 수치제어선반.
제 3항에 있어서,

상기 주축축선과 같은 방향으로 이동하는 상기 제 1 절삭공구대 또는 상기 제 2 절삭공구대에, 상기 가이드부시를 설치한 것을 특징으로 하는 가이드부시를 구비한 수치제어선반.
제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 주축대가 상기 수치제어선반의 베드에 고정되고, 상기 제2 절삭공구대에 상기 가이드부시로부터 상기 제 2 가공영역에 연장되는 상기 공작물에 접하여 상기 공작물의 위치를 결정하는 위치결정용 공구를 장착한 것을 특징으로 하는 가이드부시를 구비한 수치제어선반.
제 1항, 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가이드부시에 상기 공작물을 파지하는 파지수단을 설치하고, 이 파지수단으로 상기 공작물을 파지하도록 하고, 상기 가이드부시를 상기 주축축선과 같은 방향으로 이동시켜 상기 공작물을 상기 주축으로부터 소정 길이 꺼내는 것을 특징으로 하는 가이드부시를 구비한 수치제어선반.
주축을 자유자재로 회전하도록 지지하는 주축대와, 이 주축대에 대향하여 설치되고, 상기 주축으로부터 연장되는 봉 형상의 공작물의 한쪽 끝을 지지하는 가이드부시와, 상기 주축의 축선 양측에 배치되고 주축축선과 같은 방향 및 상기 주축축선에 직교하는 방향으로 자유자재로 이동하는 제 1 및 제 2 절삭공구대와, 상기 제 1 절삭공구대 및 상기 제 2 절삭공구대에 장착된 공구를 구비한 수치제어선반을 이용한 공작물 가공방법에 있어서,

상기 제 1 절삭공구대의 공구로 상기 가이드부시와 상기 주축과의 사이에서 상기 가이드부시의 가이드 구멍의 내경에 맞추어 상기 공작물의 외경을 가공하는 단계,

상기 공작물을 상기 가이드 구멍으로 삽통시키고 상기 가이드부시의 출구로부터 소정 길이 돌출시키는 단계,

상기 제 2 절삭공구대의 공구로 상기 가이드부시로부터 돌출되는 상기 공작물을 가공하는 단계를 포함하는 것을

특징으로 하는 공작물의 가공방법.
제 8항에 있어서,

상기 주축대가 상기 수치제어선반의 베드에 고정되어 있는 경우에,

상기 제 2 절삭공구대에 위치결정용 공구를 장착하고,

상기 가이드부시를 소정위치에 위치결정함과 아울러 상기 가이드부시의 출구에 상기 위치결정용 공구를 위치시키고,

상기 공작물을 상기 주축으로부터 이송하고,

상기 공작물을 상기 위치결정용 공구에 접하게 하여 상기 공작물의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 공작물의 가공방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 가이드부시를 상기 주축에 대하여 상기 주축축선과 같은 방향으로 상대적으로 이동시키면서 상기 제 1 절삭공구대의 공구로 상기 공작물의 외경을 상기 가이드부시의 내경과 동일한 외경으로 형성함과 아울러, 상기 제 2 절삭공구대의 공구로 상기 공작물의 상기 가이드부시의 출구로부터 돌출되는 부분을 가공하는 것,

을 특징으로 하는 공작물의 가공방법.