KR0180954B1

KR0180954B1 - 회전공구에 의한 주축회전각제어 절삭가공방법 및 회전절삭가공방법

Info

Publication number: KR0180954B1
Application number: KR1019950034395A
Authority: KR
Inventors: 다떼 다까오; 아라키 마사후미; 가쿠하리 가츄지; 가와노 마고토
Original assignee: 오카노 사다오; 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1995-10-07
Publication date: 1999-04-01
Also published as: DE19537292A1; TW301619B; US5713253A

Abstract

중심축선 주위의 회전각을 정량적으로 제어가능한 주축(51)에 회전공구(50)을 설치하고, 주축중심(Cs)의 피가공물에 대한 상대적인 이동궤적(L)이 절삭해야 할 형상에 적합하고 상면경사각(β)이 세트되도록 적어도 주축(51)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 주축(51)과 피가공물이 축제어에 의하여 상호 변위되도록 하여, 상호보완운동을 수행하도록 하며, 주축(51)의 회전각이 상기 축제어와 관련하여 동기제어 되도록 함으로써 피가공물의 절산면에 대한 회전공구(50)의 날끝방향이 주축(51)의 모든 회전각 위치에서 상면경사각(β)인 소정 방향을 유지토록 한다.

또한, 회전공구(50)의 날끝방향이 절삭가공면에 대해 일정각을 유지하면, 상기 피가공물은 상호 보간운동에 다른 보간궤적(L)에 의하여 정해지는 형상으로 절삭가공된다.

Description

회전공구에 의한 주축회전각 제어절삭가공방법 및 회전절삭가공방법

제1a도 및 제1b도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공 방법에 의한 절삭가공의 원리를 나타낸 제1실시예의 설명도이다.

제2도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법의 제1실시예에 사용하는 NC공작기계의 일례를 나타낸 개략 사시도이다.

제3도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법의 제1,제2 및 제2실시예 사용하는 NC공작기계의 제어계를 나타낸 블럭선도이다.

제4도는 상기 제1실시예의 원통내면가공예를 나타낸 설명도이다.

제5도는 상기 제1실시예의 원통외주면 가공을 나타낸 설명도이다.

제6도는 상기 제1실시예의 테이퍼내면가공을 나타낸 설명도이다.

제7도는 상기 제1실시예의 테이퍼외면가공을 나타낸 설명도이다.

제8도는 상기 제1실시예의 구상내면가공을 나타낸 설명도이다.

제9도는 상기 제1실시예의 구상외면가공을 나타낸 설명도이다.

제10도는 상기 제1실시예의 다각형 내면가공을 나타낸 설명도이다.

제11도는 상기 제1실시예의 다각형 외면가공을 나타낸 설명도이다.

제12도는 상기 제1실시예의 암나사절삭가공을 나타낸 설명도이다.

제13도는 상기 제1실시예의 수나사절삭가공을 나타낸 설명도이다.

제14a도 및 제14b도는 상기 제1실시예의 플랜지면가공을 나타낸 설명도이다.

제15도는 상기 제1실시예의 원통내면가공예를 상세히 나타낸 설명도이다.

제16도는 상기 제1실시예의 테이퍼가공예를 상세히 나타낸 설명도이다.

제17도는 상기 제1실시예의 플랜지면가공을 상세히 나타낸 설명도이다.

제18도는 상기 제1실시예의 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭 가공방법에 의해 구멍뚫기가공, 나사구멍가공을 행하는 경우의 일련의 순서를 나타낸 흐름도이다.

제19도는 상기 제1실시예의 피가공물의 자동계측을 나타낸 사시도이다.

제20도는 상기 제1실시예의 자동계측에 의해 구멍뚫기가공, 나사구멍가공을 행하는 경우의 일련의 순서를 나타낸 흐름도이다.

제21도는 상기 제1실시예의 피가공물의 가공축선이 주축의 중심선 축선에 대해 경사져 있는 상태를 나타낸 사시도이다.

제22도는 상기 제1실시예의 피가공물의 가공면이 주축의 중심축선에 대해 경사져 있는 상태를 나타낸 사시도이다.

제23도는 상기 제1실시예의 가공구멍의 축선에 수직인 날끝을 회전시키는 경우의 설명도이다.

제24도는 상기 제1실시예의 주축의 중심축선에 수직인 면에서 날끝을 회전시키는 경우의 설명도이다.

제25도는 상기 제1실시예의 가공구멍의 축선에 수직인 면과 주축의 중심축선에 수직인 면의 중간 위치에 존재하는 면에서 날끝을 회전시키는 경우의 설명도이다.

제26도는 상기 제1실시예의 피가공물의 가공축선이 XYZ 평면에서 경사져 있는 경우의 좌표계를 나타낸 설명도이다.

제27도는 상기 제1실시예의 날끝이 타원궤적을 그리며 절삭가공을 행하는 경우의 주축 중심의 궤적을 설명하는 설명도이다.

제28도는 상기 제1실시예의 피가공물의 주축 중심 축선에 대한 위치 결정오차의 계측 요령을 나타낸 설명도이다.

제29도는 본 발명에 따른 축회전각 제어식 절삭가공방법에 의한 절삭가공의 원리를 내주면 가공에 적용한 예를 나타낸 제2실시예의 설명도이다.

제30a도와 제30b도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공 방법에 있어서, 바이트공구의 상면 경사각을 변화시키는 요령을 내주면가공에 대해 나타낸 제2실시예의 설명도이다.

제31도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의한 절삭가공의 원리를 외주면 가공에 적용한 예를 나타낸 제2실시예의 설명도이다.

제32a도 및 제33b도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서, 바이트공구의 상면경사각을 변화시키는 요령을 외주면가공에 대해 나타낸 제2실시예의 설명도이다.

제34도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법의 실시예에 사용하는 NC공작기계의 일례를 나타낸 제2실시예의 개략사시도이다.

제35도는 본 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의한 절삭가공을 내주면 가공에 적용한 제3실시예를 나타낸 측면도이다.

제36도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의한 절삭가공을 내주면가공에 적용한 제3실시예를 나타낸 정면도이다.

제37도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의한 원통내면가공예를 나타낸 제3실시예의 설명도이다.

제38도는 본 발명에 의한 제3실시예의 주축회전각 제어식 절삭가공 방법에 의한 원통외면가공예를 나타낸 설명도이다.

제39도는 본 발명에 따른 제3실시예의 주축회전각 제어식 절삭가공 방법의 실시예에 사용하는 NC공작기계의 일례를 나타낸 개략사시도이다.

제40도는 본 발명에 따른 회전절삭 가공방법의 제4실시예에 사용하는 NC공작기계의 일레를 나타낸 개략사시도이다.

제41도는 본 발명에 따른 회전절삭가공방법의 제4실시예에 사용하는 NC공작기계의 제어계를 나타낸 블럭도이다.

제42도는 제4실시예의 원통내면가공예를 나타낸 설명도이다.

제43도는 제4실시예의 원통외주면 가공을 나타낸 설명도이다.

본 발명은 바이트공구에 의한 절삭가공방법에 광한 것으로, 더욱 상세하게는 동시다축 제어기능을 가지는 NC 공작기계 등에 의한 절삭가공에 사용하는 바이트공구에 의한 주축회전각 제어식의 절삭가공방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 회전공구에 의한 회전절삭가공방법에 관한 것으로서 특히, 동시다축제어기능을 구비하는 NC 공작기계에 있어서 절삭가공에 사용되는 회전공구에 의한 회전절삭 가공방법에 관한 것이다.

종래 볼링 공구 등의 바이트공구에 의한 절삭가공은 바이트공구를 주축에 장착하고 주축의 회전수를 제어하여 주축을 축선방향, 즉 Z축방향으로 이동시킴으로써 워크테이블상의 피가공물에 대해서 바이트 반경의 구멍가공을 행한다.

이 절삭가공은 볼링가공이라 불리우며, 이 볼링가공에 있어서는 워크테이블상의 피가공물은 구멍가공 위치의 위치결정을 위해 주축의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 즉 X축방향과 Y축방향으로 주축에 대해 상대적으로 변위하는데, 바이트공구에 의한 구멍가공시에는 위치결정된 위치에서 정지한다. 따라서 볼링가공은 바이트공구의 바이트반경에 의해 결정되는 내경의 스트레이트구멍의 가공으로 한정된다.

헬가공(Spring machining)에 속하는 절삭가공방법으로서 가공해야할 피가공물의 횡단면형상과 동일형상을 한 총형(總形) 헬바이트(forming spring turningtool)를 사용하고, X축과 Y축과 Z축의 3축의 3차원방향의 이송제어를 행하며, 총형 헬바이트가 공구이동궤적에 있어서의 전진방향에 대해 항상 정면을 향하도록 총형 헬바이트의 Z축 주위의 회전각, 즉 C축의 회전각을 제어하는 절삭가공방법이 일본특개소 63-54485호 공보에 개시되어 있다.

종래의 바이트공구에 의한 절삭가공은 바이트공구를 단순히 회전시키는 것만의 단순한 주축회전식 절삭가공으로서, 이 절삭가공에 있어서는 스트레이트구멍의 가공에 한정되며, 더욱이 바이트공구의 바이트반경에 의해 가공구멍직경이 일방적으로 결정되므로, 가공구멍직경마다 소요 바이트반경을 가지는 바이트공구를 준비하고, 또한 가공구멍직경의 변경시마다 주축에 장착하는 바이트공구를 가공구멍직경에 적합한 바이트공구로 교환할 필요가 있다. 이 경우, 바이트공구의 바이트반경의 치수정도가 가공정도에 직접 영향을 주며, 소요 가공정도를 얻기 위해서는 바이트공구의 바이트날끝의 위치를 고정도로 설정하는 등 공구프리셋트를 정확하게 행할 필요가 있다.

또한, 바이트공구를 단순히 회전시키는 것만의 단순한 주축회전식 절삭가공에서는, 가공방향은 주축의 축선방향과 일치한 방향만이며, 주축의 중심축선에 대해서 경사진 구멍가공등은 행할 수 없고, 또한 이로써 피가공물의 워크테이블상에 있어서의 주축중심축선에 대한 위치결정등도 정확하게 행할 필요가 있다.

그리고, 피가공물의 가공전이나 가공도중의 가공부 형상, 예를들어 구멍직경을 자동 계측하여 커팅량이 설정되어도 가공구멍직경이 바이트공구의 바이트반경에 의해 기계적으로 결정되므로 커팅량에 따라 가공구멍직경이 변할 때마다 공구교환을 행하거나 혹은 수작업에 의해 바이트날끝의 돌출정도를 변경할 필요가 있다.

일본 특개소 63-54485호 공보에 개시되어 있는 절삭가공방법은 프레너절삭의 변형이며, 절삭운동은 X축, Y축, Z축의 3축의 움직임에 의해 생성되며, C축은 이에 따라 위상을 바꿀 뿐이며, 절삭속도는 X축, Y축, Z축의 3축의 이송속도에 의해 결정되며, 이 절삭속도는 5-40m/min정도로, 바이트공구를 사용한 회전절삭에 있어서의 절삭속도에는 미치지 않으며, 이른바 프레너 절삭으로서, 가공대상은 X축, Y축, X축의 3차원방향으로 임의로 변화하는 형상의 홈가공과 같은 총형 헬바이트 가공에 한정된다.

또한 바이트 공구의 전면 경사각은 팁형성과 주축에 대한 탑재각에 의하여 기계적으로 결정되므로, 가공구멍직경이 동일하더라도, 가공되는 재료의 종류 등에 따라 전면경사각이 바뀌는 경우에는 공구의 교환이나 공구탑재각의 수정등이 요구된다. 한편, 종래의 절삭 방법에 있어서는 애벌가공, 중간마무리가공 및 마무리가공을 행하는 경우에는 애벌절삭용 바이트공구가 따로 필요하여 하나의 구멍가공에서도 공구교환을 행해야 한다. 또한, 모서리깍기 가공을 하여야 하는 경우에는 모서리 깍기용 바이트공구가 더 필요하여 가공시 공구교환을 더 행할 필요가 있다. 공구교환은 머시닝 쎈타등과 같은 공작기계의 가동율을 저하시키는 원인이 된다.

종래, 볼링 공구 등의 바이트공구에 의한 절삭가공은 바이트공구를 주축에 장착하고, 주축의 회전수를 제어하여 주축을 축선방향으로 이동시킴으로써 웨크테이블상의 피가공물에 대해서 바이트반경의 구멍가공, 즉 볼링가공을 행한다.

이 볼링가공에 있어서는 특히 연강이나 알루미늄 등 전연성(展延性)이 큰 피삭재의 절삭에서는 절삭부스러기라 연속된 형태로 생성되며, 이 절삭부스러기의 볼링공구의 볼링바에 감기는 일이 있다. 이 절삭부스러기의 감김은 절삭가공을 연속적으로 행하는데 지장을 초래한다.

또한 볼링바에 달라붙은 절삭부스러기가 공구홀더의 자동공구 교환용의 V홈부에까지 도달하여 공구의 자동교환을 행할 수 없거나 공구의 낙하 사고의 원인이 되기도 한다.

이 때문에 종래 전연성이 큰 피삭재를 절삭하는 경우에는 날 끝에 칩브레이커 등을 설치하여 절삭부스러기를 짧게 자르거나, 피삭재에 미리 볼링가공에 있어서의 가공여유에 따른 깊이의 키홈상의 분단홈을 절삭면부에 가공하여, 이 분단홈을 가지고 비연속 절삭가공으로하여 절삭부스러기가 불연속화하는 등의 방책이 취해지고 있다.

칩 브레이커 등에 의한 절삭부스러기의 파단은 절삭조건에 좌우되며, 절삭부스러기의 불연속화를 완벽하게 행할 수 없어 문제를 완전히 해결하지 못한다.

분단홈에 의한 경우에는 절삭부스러기를 확실하게 불연속화할 수 있지만, 분단홈의 가공이 필요하여 작업공수가 증가한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구에 의해 임의의 내경의 구멍가공, 임의의 외경의 외주면가공, 기타 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사절삭가공, 플랜지면가공, 자유형상 가공을 효율적으로, 게다가 바이트반경에 관계없이 고정도의 절삭가공을 행할 수 있는 신규의 절삭가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 주축의 중심축선에 대해 경사진 구멍이나 플랜지면 등의 가공도 행할 수 있으며, 이 경사가공의 응용으로서 피가공물의 주축 중심축선에 대한 위치결정 오차를 보상할 수 있고, 또한 가공부형상의 자동계측하에 공구 교환 등을 필요로 하지 않고 소요 커팅량을 가지고 일련의 절삭가공을 행할 수 있는 절삭가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에서는 자신의 중심축선 주위의 회전각을 정량적으로 제어가능한 주축에 바이트공구를 취부하고, 주축 중심의 피가공물에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 주축과 피가공물을 축제어에 의해 적어도 상기 주축의 회전 축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축과 피가공물 사이에 상호 보간운동을 행하게 하고, 상기 주축의 회전각을 상기 축제어에 대해 소정 상관관계를 가지고 동기 제어함으로써 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 바이트공구의 날끝방향을 소정방향으로 유지하며, 상기 상호보간 운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 절삭하는 것을 특징으로 한다.

또한, 피가공물의 가공 축선 혹은 가공면의 상기 주축의 중심축선에 대한 경시각에 따라 상기 주축과 상기 피가공물과의 상대변위의 축제어량을 수정함으로써 상기 주축과 상기 피가공물 사이의 상기 상호보간운동에 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 상기 주축의 중심축선에 대한 경사성분을 부여하며, 주축중심축선에 대해 가공축선이 경사져 있는 내외주면 혹은 경사플랜지면을 절삭하는 것을 다른 특징으로 하고 있다.

또한, 피가공물의 주축중심축선에 대한 위치결정 오차에 의한 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 정규상태로부터의 경사도를 자동 계측하며, 이 경사도에 따라 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위의 축제어량을 수정함으로써, 상기 주축의 중심축선과 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 경사보정 성분이 상기 상호보간 운동에 주어지며 정규상태에서의 가공축선에 의한 내외주면 또는 경사플랜지면을 절삭하는 것을 상세한 특징으로 하고 있다.

또한, 피가공물의 가공부 형상의 자동계측에 의해 가공개시치수를 결정하고, 이 가공개시치수에 의해 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위량으로부터 상기 바이트공구에 의한 절삭가공량을 결정하는 것을 상세한 특징으로 하고 있다.

또한, 가공도중에 피가공물의 가공부 형상을 자동 계측하고, 마무리가공에 필요한 가공치수를 자동 결정하며, 이 가공치수에 의해 상기 주축과 상기 피가공물의 상대 변위량으로부터 상기 바이트공구에 의한 절삭가공량을 결정하는 것을 다른 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법은, 상기 바이트공구로서 피가공물에 실질적으로 점접촉하는 싱글포인트 바이트공구를 사용하는 것을 상세한 특징으로 하고 있다. 그리고, 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는, 상기 축제어는 적어도 동일평면에서 서로 직교하는 2축의 동시제어에 의해 행해지며, 상기 2축의 각 축제어는 상호 90도의 위상차를 가지는 삼각함수를 포함하는 함수식에 의해 정의되는 궤적을 그리도록 행하는 것을 상세한 특징으로 하고 있다.

한편, 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에서는, 주축과 피가공물의 상대적인 축제어에 의해 주축과 피가공물 사이에 상호보간운동이 행해지면서 축제어에 대한 주축의 회전각의 동기제어에 의해 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 바이트공구의 날끝방향이 소정값으로 유지되고, 상호보간운동에 따른 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 절삭이 행해진다.

피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 상기 주축의 중심축선에 대한 경사각을 따라 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위의 축제어량이 수정되며, 상기 주축과 상기 피가공물 사이의 상기 상호보간운동에 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 상기 주축의 중심축선에 대한 경사부분이 부여됨으로써 주축 중심축선에 대해 가공축선이 경사져 있는 내외주면 혹은 경사플랜지면의 절삭이 행해진다.

또한, 피가공물의 위치결정 오차에 의한 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 정규상태로부터의 경사도가 자동 계측되며, 이 경사각에 따라 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위의 축제어량이 수정되고, 상기 주축과 상기 피가공물 사이의 상기 상호보간운동에 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 경사보상성분이 부여됨으로써 정규상태의 가공축선에 의한 내외주면 혹은 플랜지면의 절삭이 행해진다.

또한, 주축회전각 제어식 절삭가공방법에서는 피가공물의 가공부 형상의 자동 계측에 의해 가공개시치수가 결정되며, 이 가공개시치수에 의해 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위량으로부터 상기 바이트공구에 의한 절삭가공량이 결정된다.

또한, 가공도중에 피가공물의 가공부 형상이 자동 계측되며, 이 자동계측에 의해 마무리가공에 필요한 가공치수가 자동 결정되며, 이 가공치수에 의해 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위량으로부터 상기 바이트공구에 의한 절삭가공량이 결정된다.

바이트공구로서 싱글포인트 바이트공구를 사용함으로써 총형 바이트공구에 의한 경우에 비해 절삭저항이 작고, 이로써 축제어에 의한 상호보간운동의 속도, 즉 절삭속도를 빨리할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 착안하여 이루어진 것으로, 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구에 의해 임의의 내경의 구멍가공, 임의의 외경 외주면가공, 기타 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사절삭가공 등을 행할 수 있고, 게다가 공구교환, 공구부착각 변경을 필요로 하지 않고 상면경사각을 임의로 변경할 수 있는 바이트공구에 의한 신규한 절삭가공방법을 제공하는 것을 또하나의 목적으로 하고 있다.

상술한 바와 같은 목적은 본 발명에 따르면, 자신의 중심축선 주위의 회전각을 정량적으로 제어가능한 주축에 바이트공구를 부착하고, 주축 중심의 피가공물에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합함과 동시에 소정의 상면경사각이 설정 되어야 할 주축과 피가공물을 축제어에 의해 적어도 상기 주축의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축과 피가공물 사이에 상호 보간운동을 행하게 하고, 상기 주축의 회전각을 상기 축제어에 대해 소정 상관관계를 가지고 동기 제어함으로써 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 바이트공구의 날끝방향을 상면경사각을 가지는 소정방향으로 유지하며, 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 절삭하는 것을 특징으로 하는 바이트공구에 의한 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법은, 상기 바이트공구로서 피가공물에 실질적으로 점접촉하는 싱글포인트 바이트공구를 사용하는 것을 상세한 특징으로 하고 있다.

상술한 바와 같은 구성에 따르면, 주축과 피가공물의 상대적인 축제어에 의해 주축과 피가공물 사이에 상호보간운동이 행해지면서 축제어에 대한 주축의 회전각의 동기제어에 의해 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 바이트공구의 날끝방향이 상면경사각을 가지고 소정의 값으로 유지되어, 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 소정의 상면경사각을 가지고 절삭이 행해진다.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구에 의해 임의의 내경의 구멍가공, 임의의 외경의 외주면가공, 기타 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사절삭가공, 플랜지면가공, 자유형상가공을 회전절삭방식으로 효율적으로, 게다가 애벌가공, 중간마무리가공, 마무리가공, 모러시깎기가공시 공구 교환을 필요로 하지 않는 신규의 주축회전각 제어식의 절삭가공방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 자신의 중심축선 주위의 회전각을 정량적으로 제어가능한 주축에, 그 중심축선을 중심으로 복수개의 절삭날을 방사선상으로 가지는 바이트공구를 부착하고, 주축 중심의 피가공물에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 주축과 피가공물을 축제어에 의해 적어도 상기 주축의 회전 축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축과 피가공물 사이에 상호보간운동을 행하게 하고, 상기 주축의 회전각을 상기 축제어에 대해 소정 상관관계를 가지고 동기 제어함으로써 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 바이트공구의 날끝방향을 소정방향으로 유지하며, 상기 복수개의 절삭날로부터 선택된 하나의 절삭날에 의해 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 피가공물을 절삭하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에서는, 상기 복수개의 절삭날은 각각 피가공물에 실질적으로 점접촉하는 싱글포인트 바이트인 것을 상세한 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는, 상기 복수개의 바이트공구는 애벌절삭용 절삭날과 중간절단용 절삭날과 마무리절단용 절삭날과 모서리깎기용 절삭날 중 적어도 2개를 포함하고 있는 것을 또 하나의 특징으로 하고 있다.

상술한 바와 같은 구성에 따르면, 주축과 피가공물의 상대적인 축제어에 의해 주축과 피가공물 사이에 상호보간운동이 행해지면서 축제어에 대한 주축의 회전각의 동기제어에 으해 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 바이트공구의 날끝방향이 소정값으로 유지되고, 복수개의 절삭날로부터 선택된 하나의 절삭날에 의해 상기 상호보간운동에 따라 결정되는 형상으로 피가공물이 절삭된다.

각 절삭날을 싱글포인트 바이트로 함으로써 헬가공용의 총형(總形) 바이트공구에 의한 경우에 비해 절삭저항이 작고, 이로써 축제어에 의한 상호보간운동의 속도, 즉 절삭속도를 빨리할 수 있게 된다.

또한 복수개의 절삭날은 애벌절삭용 절삭날과 중간절단용 절삭날과 마무리절단용 절삭날과 모서리깎기용 절삭날 중 적어도 2개를 포함하고 있음으로써, 그들 절삭날의 선택사용에 의해 하나의 바이트공구로 애벌가공, 중간마무리가공, 마무리가공, 모서리깎기 가공등의 복수 종류의 가공이 행해진다.

나아가, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 이칩브레이커의 장착이나 분단홈의 가공을 필요로 하지 않고 절삭부스러기를 확실하게 불연속화하고, 절삭부스러기가 볼링공구의 볼링바등에 달라붙는 것을 피하여, 전연성이 큰 피삭재의 절삭 가공에서도 절삭부스러기에 의한 장해를 받지 않고 연속적으로 행할 수 있도록 하는 바이트공구에 의한 회전절삭 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 바이트공구에 의한 회전절삭가공방법은 주축에 부착된 바이트공구를 주축의 회전에 의해 주축의 회전축선 주위에 회전시켜 피가공물을 절삭 가공하는 회전절삭 가공방법에 있어서, 주축 줌심을 회전중심으로 하여 바이트공구를 주축 회전수를 가지고 회전구동하며, 주축 중심의 피가공물에 대한 상대적인 이동 궤적이 절삭해야할 형상에 적합한 것이 되도록 바이트공구와 피가공물을 축제어에 의해 적어도 주축의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 바이트공구와 피가공물 사이에 상호보간운동을 행하게 하며, 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적에 따라 결정되는 형상에 상기 바이트공구에 의해 피가공물을 상기 바이트공구의 1회전마다 간헐 절삭하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 바이트공구에 의한 회전절삭 가공방법은 상기 바이트공구로서 피가공물에 실질적으로 점접촉하는 싱글포인트 바이트공구를 사용하는 것을 상세한 특징으로 하고 있다.

상술한 바와 같은 구성에 따르면, 바이트공구가 주축 회전수를 가지고 회전(자전)하고 있는 상태에서 바이트공구와 피가공물의 상대적인 축제어에 의해 바이트공구와 피가공물 사이에 상호보간운동이 행해지며, 상호보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 임의의 형상에 바이트공구를 가지고 회전 절삭이 행해진다. 이 경우, 바이트공구의 회전반경(바이트반경)과 피가공물의 절삭반경과는 다른 것이 되며, 바이트공구는 자전에 의해 1회전마다 피가공물을 간헐적으로 절삭하게 되어 간헐 절삭에 의해 절삭부스러기가 불연속적이 된다.

바이트공구로서 싱글포인트 바이트공구를 사용함으로써 엔드밀 등에 의한 경우에 비해 절삭저항이 작고, 이로써 축제어에 의한 상호보간운동의 속도, 즉 절삭속도를 빨리 하는 것, 혹은 스템부(볼링바)가 긴 바이트공구를 사용하여 깊은 구멍등, 축길이가 긴 가공물을 고정도로 절삭 가공할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첫째, 제1도 내지 제28도와 관련하여, 제1실시예를 설명하기로 한다.

제1(a)도, 제1(b)도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의한 절삭가공의 원리를 나타내고 있다. 제1(a)도는 내주면 가공의 예를 나타내고 있으며, 바이트공구(50)는 자신의 중심축선 주위의 회전각을 정량적으로 제어가능한 주축(51)에 취부되며, 주축중심(Cs)의 피가공물(W)에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 주축(51)과 피가공물(W)을 축제어한다. 이 경우 X축 제어와 Y축 제어에 의해 주축(51)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대변위시켜 주축(51)과 피가공물(W) 사이에 둥그런 상호보간운동을 행하게 하고, 주축(51)의 회전각을 X축 제어와 Y축 제어에 대해 소정의 상관관계를 가지고 동기제어함으로써 주축(51)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 내주면에 대한 바이트공구(50)의 날끝방향을 소정방향으로 유지하고, 환언하면 날끝과 내주면의 각도(β)를 일정하게 유지하며, 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적(주축중심궤적, L)에 의해 결정되는 형상, 즉 둥그런 횡단면형상으로 절삭한다.

또한, 제1(a)도에 있어서, 부호 a,b,c는 각각 주축(51)이 부호 A,B,C에 의해 나타내져 각 회전각 위치에 위치하고 있을 때의 주축중심(Cs)의 위치를 나타내고 있고, 이들은 보간궤적(L)상에 있다.

바이트공구(50)의 바이트반경(Tr), 피가공물(W)의 가공반경(R)로 하면, R＞Tr의 전제조건하에서 주축중심(Cs)과 피가공물(W)의 중심(Cw)은 R-Tr만큼 편심되어 있고, 보간궤적(L)은 R-Tr을 반경으로하여 피가공물(W)의 중심(Cw)과 동심의 둥그런 원이 된다.

이 경우, 보간궤적(L)이 둥그런 원을 그려야 하고, X축 제어와 Y축 제어의 좌표값은 피가공물 중심(Cw) 주위의 각도를 매개변수로 하여 상호 90도의 위상차를 가지는 삼각함수식에 의해 부여된다.

여기서 사용되는 바이트공구(50)는 싱글포인트 바이트공구라도 좋다. 여기서 말하는 바이트공구, 환언하면 비총형의 바이트공구의 총칭이며, 여기에는 구멍뚫기 볼링바이트, 꿰뚫기 바이트, 나사절삭 바이트, 선삭(旋削) 바이트등이 있다.

일례로서 가공반경(R)이 60㎜인 내경 가공을 바이트반경(Tr)이 50㎜인 통상의 바이트를 사용하여 행한 경우, 주축(51)의 회전수는 292RPM, 절삭속도는 110m/min, 보간궤적(L)을 그리는 주축(51)의 중심이동속도는 18m/min으로 할 수 있다.

제1(b)도는 외주면 가공의 예를 나타내고 있다. 제1(b)도에 있어서 제1a도에 대응하는 부분은 제1(a)도에 부여한 부호와 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

이 경우도 X축제어와 Y축제어에 의해 주축(51)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대변위시켜 주축(51)과 피가공물(W) 사이에 둥그런 상호보간운동을 행하게 하며, 주축(51)의 회전각을 X축제어와 Y축제어에 대해 소정의 상관관계를 가지고 동기 제어함으로써 주축(51)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 외주면에 대한 바이트공구(50)의 날끝방향을 소정방향으로 유지하고, 환언하면 날끝과 외주면의 각도(β)를 일정하게 유지하며, 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적(L)에 의해 결정되는 형상, 즉 둥그런 원의 횡단면 형상으로 절삭한다.

또한, 외주면 가공의 경우, 보간궤적(L)의 반경을 피가공물(W)의 반경보다 크거나 작아도 무방하며 이 양자에 구속관계는 없다.

제2도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법의 실시에 사용하는 NC공작기계의 일례를 나타내고 있다. NC공작기계는 베드(1)와, 베드(1)상에 Y축방향으로 이동가능하게 설치되어 Y축 테이블(3)과, Y축 테이블(3)상에 X축방향으로 이동가능하게 설치되어 X축 테이블(5)를 가지며, X축 테이블(5)상에 피가공물(W)을 고정재치된다. Y축테이블(3)은 Y축 서보모터(7)에 의해 Y축방향으로 구동되며, X축 테이블(5)상의 피가공물(W)은 Y축 서보모터(7)에 의해 Y축 테이블(3)의 Y축 방향의 이동과 X축 서보모터(9)에 의한 X축 테이블(5)의 X축방향의 이동에 의해 X축과 Y축에 의한 수평면을 따라 X좌표와 Y좌표에 의한 임의의 좌표위치에 축제어한다.

NC공작기계의 컬럼(11)에는 Z축 슬라이더(13)가 상하방향, 즉 Z축방향으로 이동가능하게 장착되어 있으며, Z축 슬라이더(13)는 Z축 서보모터(15)에 의해 Z축방향으로 구동된다.

Z축 슬라이더(13)에는 주축헤드(17)가 부착되어 있으며, 주축헤드(17)에는 주축(19)이 Z축과 동일방향의 축선주위, 즉 C축 주위에 회전가능하게 장착되어 있다.

주축(19)은 주축모터인 C축 서보모터(21)에 의해 회전구동됨과 동시에 C축 회전각을 정량적으로 제어되며, 주축(19)에는 바이트공구(23)가 장착된다.

여기서, X축과 Y축에 의한 피가공물(W)의 이동 평면은 주축(19)의 회전축선,즉 C축(Z축)에 직교하는 평면이다.

X축 서보모터(9), Y축 서보모터(7), Z축 서보모터(15), C축 서보모터(21)의 각각에는 로타리 엔코더 (25),(27),(29),(31)가 장착되어 있으며, 이 로타리 엔코더 (25),(27),(29),(31)는 각 축의 서보모터 (9),(7),(15),(21)의 회전각을 검출하여, 회전각 정보를 NC장치(33)로 출력한다. 이중 C축 서보모터(21)의 로타리 엔코더(31)는 앱솔루트형 로타리 엔코더에 의해 구성되며, 주축(19)의 회전각을 X축방향 혹은 Y축방향을 절대기준위치로서 계측한다.

NC장치(33)는 제3도에 도시되어 있는 바와 같이, NC가공 프로그램을 실행하여 각 축 지령을 출력하는 프로그램실행부(35), 프로그램 실행부(35)로부터 축 지령을 입력하여 보간연산을 행하는 보간연산부(37)를 가지며, 보간연산부(37)는 X,Y,Z,C의 각 축의 이동량을 지령값으로 하여 각 축의 위치제어 구동부(39),(41),(43),(45)로 출력한다.

위치제어 구동부(39),(41),(43),(45)는 각각 동축의 로타리 엔코더(25),(27),(29),(31)로부터 회전각 정보를 입력하고 위치 피드백 보상제어에 의해 연산되는 각 축의 조작량을 가지고 각 축의 서보모터(9),(7),(15),(21)의 구동을 제어한다.

본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는, 주축 중심의 피가공물(W)에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 X,Y,Z의 각 축의 지령량을 NC가공 프로그램으로 설정해 두고, 이 NC가공 프로그램의 실행에 의해 바이트공구(23)와 피가공물(W)을 X,Y,Z의 축제어, 적어도 X,Y의 축제어에 의해 주축(19)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 바이트공구(23)와 피가공물(W) 사이에 상대보간운동을 행하게 하며, 주축(19)의 회전각을 X,Y,Z의 각 축의 축제어에 대해 소정 상관관계를 가지고 동기 제어하며, 주축(19)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 가공면에 대한 바이트공구(23)의 날끝방향을 소정방향, 예를들어 법선 방향으로 유지하여 피가공물(W)를 상대보간운동에 의한 보간궤적에 의해 정해지는 형상으로 절삭한다.

이 경우, X,Y의 2축의 각 축제어는 상호 90도의 위상차를 가지는 삼각함수를 포함하는 방정식에 의해 정의되는 궤적을 그리도록 행해진다.

이 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는, 주축(19)의 회전각제어와, X,Y의 동시 2축제어, 혹은 X,Y,Z의 동시 3축제어의 조합에 의해 바이트공구(23)의 바이트 반경에 관계없이 하나의 바인트공구에 의해 임의의 내경의 구멍가공, 임의의 외경의 외주면가공, 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사골가공, 플랜지면가공, 자유형상가공을 행할 수 있으며, 또한 싱글포인트 바이트공구의 사용하에서 절삭가공속도가 총형 바이트공구를 사용한 헬가공에 속하는 절삭가공법에 의한 경우에 비해 3-20배로 향상된다.

제4도는 원통 내면가공(구멍가공)을, 제5도는 원통 외주면가공을, 제6도는 테이퍼구멍가공(원추내면가공)을, 제7도는 테이퍼축가공(원추외면가공)을, 제8도는 구상 내면가공을, 제9도는 구상외면가공을, 제10도는 다각형 내면가공을, 제11도는 다각형 외면가공을, 제12도는 암나사절삭가공을, 제13도는 수나사절삭가공을, 제14도는 플랜지면가공의 가공예를 각각 나타내고 있다.

이들 도면에 있어서, 부호(24)는 바이트공구(23)의 바이트부를 나타내고 있으며, 각 바이트공구(23)의 바이트반경(주축중심으로부터 바이트부(24)의 날끝까지의 반경)은 부호(Tr)에 의해 나타내지고 있다.

다음에 본 발명에 의해 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서의 이동제어와 동기제어의 상세를 각 절삭가공에 대해 개별적으로 설명한다.

(1) 원통내외면가공

제15도에 도시한 바와 같이, 원통면의 반경(R), 1회전당 Z축방향 이송량을 p, Z축방향 이송개시위치의 Z축 좌표를 Zo라 하면, 각 회전각 위치에 있어서의 날끝의 좌표위치(Xt, Yt, Zt)는 X축방향을 원선으로 하는 각도(θ)를 매개변수로 하여 하기식 함수식에 의해 주어진다.

원통내면가공에서는 날끝 궤적의 XY평면에 있어서의 가공면 외향법선 벡터→ n=(nx, ny)는 하기식으로 나타내진다.

따라서 주축중심궤적, 즉 주축중심 좌표위치(Xs, Ys, Zs)는 하기식으로 나타내진다.

이 경우, 주축중심 좌표위치(Xs, Ys)에 의한 X축과 Y축의 동시 2축 제어에 의해 바이트공구(23)와 피가공물(W) 사이에 상호원호 보간운동이 행해지며, 그 원호보간궤적으로서 주축중심궤적은 둥그런 원을 이룬다.

단, Tr은 바이트공구(23)의 바이트반경, Tz는 공구길이(주축(19)의 Z축 원점으로부터 바이트부(24)의 날끝까지의 Z축방향의 축길이)이다.

원통내면가공에서는 X축방향을 원선으로 하는 주축회전각도(α)는 하기식에 의해 나타내진다.

[수식]

상술한 조건을 만족하여 X, Y, Z의 각 축의 축제어가 행해지며, 이 축제어에 대해 주축회전각도(α)가 동기제어됨으로써 바이트공구(23)는 주축(19)의 모든 회전각 위치에서 피가공면에 대해 항상 법선을 향하게 되며, 바이트반경(Tr)을 최소 반경으로 하는 임의의 반경(R)의 원통내면가공이 행해진다.

원통외면가공에서는 날끝궤적의 XY평면에 있어서의 가공면 외향법선 벡터→ n=(nx, ny)는 원통내주면가공과 역방향이 되며 하기식에 의해 나타내진다.

따라서, 주축중심궤적, 즉 주축중심 좌표위치(Xs,Ys,Zs)는 하기식에 의해 나타내진다.

또한, 원통외면가공에서는 X축방향을 원선으로 하는 주축회전각도(α)는 하기식에 의해 나타내진다.

[수식 4]

따라서, 원통내면가공시와 마찬가기로 X,Y,Z의 각 축의 축제어가 행해지며, 이 축제어에 대해서 축회전각도(α)가 동기 제어됨으로써 이 경우도 바이트공구(23)는 주축(19)의 모든 회전각 위치에서 가공면에 대해 항상 법선을 향하게 되며, 임의의 반경(R)의 원통외면가공이 행해진다.

또한,는 주축 중심(Cs)이 제4도에 도시한 바와 같이 Z축방향에서 보아 피가공물(W)의 외측에 있는 경우에 성립되며, 주축 중심(Cs)가 Z축방향에서 보아 피가공물(W)의 내측에 있는 경우에는 가 된다.

암나사절삭가공은 원통내주가공과 마찬가지의 동기제어로서, Zs = Zt = Tz가 나사피치에 따라 적정값으로 설정되면 좋으며, 또한 수나사절삭가공은 원통외면가공과 마찬가지의 동기제어로서, Zs = Zt - Tz가 나사치피에 따라 적정값으로 설정되면 좋으며, 그 어느 경우나 R값의 설정에 따라 임의 나사직경의 암나사 혹은 수나사의 나사절삭가공이 행해진다.

(2) 테이퍼가공등, Z축 방향에 있어서 직경변화가 있는 Z축 회전체의 절삭가공

제16도에 도시되어 있는 바와 같이, 이 절삭가공에서는 날끝이 둥그런 형상을 한 바이트공구(23)를 사용하도록 하고, 이 날끝 아아르반경(Cr), 그 날끝 아아르의 중심으로부터 주축중심까지의 거리를 Tr, 주축(19)의 Z축 원점으로부터 바이트(24)의 날끝까지의 Z축방향의 축길이를 Tz, 가공면의 절삭반경을 Z의 함수 fr(z), 1회전당의 Z축방향 이송량을 p, Z축방향 이송개시위치의 Z축좌표를 Zo라 한다.

날끝의 궤적, 즉 각 회전각위치에 있어서의 날끝의 좌표위치(Xt,Yt,Zt)는 X축 방향을 원선으로 하는 각도(θ)를 매개변수로 하여 하기의 함수식에 의해 주어진다.

여기서 fr(z)를 fr(Zt)로 치환하면,

[수식 5]

가공점과 Z축을 포함하는 가상의 평면을 Z-r평면으로 하고, Z-r평면에서 Z축과 직교하는 r축을 취하면 가공점에 있어서의 fr(z)의 접선 벡터→ t=(tr,tz)는 하기식으로 나타내진다.

이 접선벡터→t의 크기가 1이 되도록 정규화하면,

이 된다.

따라서, 외주면 가공의 경우에는 가공면 외향법선벡터→n=(nr,nz)는 하기식에 의해 나타내진다.

이를 X,Y,Z의 자표축으로 나타내면 다음과 같이 된다.

날끝 아아르 중심의 궤적(Xr,Yr,Zr)은 하기식에 의해 주어진다.

따라서 주축중심궤적(Xs,Ys,Zs)는 하기식에 의해 나타내진다.

또한 이 경우도 주축중심(Cs)가 Z축 방향에서 보아 피가공물(W)의 내축에 있는 경우에는 Xs = Xr-Trcosθ, Ys = Yr-Trsinθ이지만, 주축중심(Cs)이 Z축 방향에서 보아 피가공물(W)의 외측에 있는 경우에는 Xs = Xr+Trcosθ, Ys = Yr+Trsinθ가 된다. 주축회전각도(α)는 하기식에 의해 나타내진다.

주축제어각도(α)의 제어에 의해 바이트공구(23)은 가공면에 대해 법선을 향하도록 되며, 주축(19)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)에 대한 바이트공구(23)의 날끝각도가 소정값으로 유지된다.

내주면가공의 경우에는 상술한 외주면가공에 있어서의 외향법선벡터→n의 방향이 반대가 되며, 주축회전각도 α=θ+π로 함으로써 바이트공구(23)는 가공면에 대해서 법선을 향하도록 된다.

이 이외에는 내주면가공과 외주면가공은 마찬가지의 요령으로 행하면 된다.

상술한 절삭가공이 원추면인 경우에는 fr(z)는 하기식에 의해 정의된다.

단, Ro는 가공개시위치의 변경, a는 Z축방향의 반경증가율이다.

또한 구면인 경우에는 fr(z)는 하기식에 의해 정의된다.

이상 설명한 바와 같이 날끝이 둥그런 현상을 한 바이트공구(23)를 사용한 임의형상을 절삭가공을 포함하는 모든 절삭가공에 있어서의 요건은 이하와 같이 요약할 수 있다.

즉, θ를 하나의 파라미터로 하면 가공점궤적(Xt,Yt,Zt), 가공면 외향법선벡터(nx,ny,nz)는 θ의 함수로서 표시된다.

(a) 날끝 아아르중심의 궤적(Xr,Yr,Zr)

(b) 바이트공구(23)가 가공면에 대해서 법선을 향하도록 하기 위한 주축회전각도(α)

(c) 주축 중심의 좌표(Xs,Ys,Zs)

이 경우도 주축중심(Cs)이 Z축 방향에서 보아 피가공물(W)의 내측에 있는 경우에는이지만, 주축중심(Cs)이 Z축 방향에서 보아 피가공물(W)의 외측에 있는 경우에는가 된다.

(3) 플랜지면가공

제17도에 도시되어 있는 바와 같이, 가공개시시의 가공반경을 Ro, 공구 1회전에서의 반경증가량을 δr이라 하면, 날끝의 각 회전각 위치에 있어서의 날끝의 좌표위치(Xt,Yt,Zt), 즉 궤적은 회전각도(α)를 함수로 하여 하기식에 의해 주어진다.

또한, 이 이후 δr/2π를 dR로 나타낸다.

날끝 궤적의 접선벡터는 →t=(tx,ty)는 하기식에 의해 나타내진다.

중심을 향한 법선벡터→n=(nx,ny)는 접선벡터→t를 90도 회전시킨 것이므로 하기식에 의해 나타내진다.

이 벡터의 크기가 1이 되도록 정규화하면,

[수식 13]

주축중심으로부터 날끝까지의 거리를 Tr이라 하면, 주축중심의 궤적(Xs,Ys)은 하기식에 의해 나타내진다.

.Tr

주축회전각도(α)는 하기식에 의해 나타내진다.

이로써 바이트공구(23)는 주축(19)의 모든 회전각 위치에서 날끝궤적의 법선을 향하며, 바이트눈에 의한 플랜지(레코드눈)가공을 행한다.

상술한 절삭가공에 있어서, 주축중심 좌표위치(Xs,Ys,Zs)에 의해 결정되는 일련의 가공패스 데이터, 환언하면 X,Y,Z의 각 축 지령 데이터는 소재구멍직경치수, 마무리직경치수, 가공피치, 구멍깊이, 최대가공여유의 각 데이터를 파라미터로 하여 NC프로그램의 자동작성장치에 부여함으로써 NC프로그램 자동작성장치에 의해 자동생성할 수 있다.

이 경우, NC프로그램 자동작성장치는 절삭가공의 종류 등에 따라 미리 정의되어 있는 상술한 바와 같은 연산식에 의해 주축중심 좌표위치(Xs,Ys,Zs)를 산축하고, 이로써 일련의 가공패스 데이터, 환언하면 X,Y,Z의 각 축 지령데이터를 생성하면 된다.

다음에 제18도를 참조하여 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의해 구멍뚫기가공, 나사구멍가공을 행하는 경우의 일련의 순서로 설명한다.

우선 소재구멍직경치수, 마무리직경치수, 가공피치, 구멍깊이, 최대가공여유의 각 데이터를 NC프로그램의 자동작성장치에 입력한다(스텝10).

이 데이터 입력에 의해 프로그램 자동작성장치는 직경방향의 가공횟수와 1회의 각 가공에서의 가공여유를 산출한다(스텝20).

다음에 소재구멍직경과 가공여유로부터 가공반경(R)을 결정하고(스텝30), 가공 반경(R)에 따라 주축중심 좌표위치(Xs,Ys,Zs)를, 각각 Xs=(R-Tr)cosθ, Ys=(R-Tr)sinθ, Zs=Zt-Tz의 연산식을 가지고 연산하며, 일련의 가공패스 데이터, 환언하면 X,Y,Z의 각 축 지령데이터를 자동생성한다(스텝40).

X,Y,Z의 각 축 지령데이터가 생성되면, 그 각 축의 지령 데이터 가공 패스데이터에 따라 NC공작기계를 운전하고, 바이트공구(23)와 피가공물(W)를 X,Y,Z의 축제어에 의해 주축(19)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대변위시켜 바이트공구(23)과 피가공물(W) 사이에 상대적인 원호보간운동을 행하게 함과 동시에, 주축(19)의 회전각을 그 축제어에 대해서 소정의 상관관계를 가지고 동기제어함으로써 주축(19)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 가공면에 대한 바이트공구(23)의 날끝방향을 소정방향으로 유지하며, 지덩된 깊이의 구멍뚫기, 나사구멍의 애벌가공을 실시한다(스텝50).

이 1회의 구멍뚫기가공, 나사구멍가공에 의해 애벌가공 종료치수에 도달하지 못하는 경우에는(스텝60부정), 현재 가공직경과 가공여유로부터 재차 가공반경(R)을 결정하고(스텝70), 스텝40으로 되돌아가 재차 가공반경(R)에 따라 주축중심 위치좌표(Xs,Ys,Zs)를, 각각 Xs=(R-Tr)cosθ,Ys=(R-Tr)sinθ, Zs=Zt-Tz의 연산식을 가지고 연산하며, 일련의 가공패스 데이터, 환언하면 X,Y,Z의 각 축 지령데이터를 자동생성하고 또한 스텝50의 구멍뚫기, 나사구멍의 애벌가공을 재실시한다.

제19도에서와 같이, 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법은, 바이트공구(23) 대신에 타치플루브(49)를 갖는 자동측정기(49)를 탑재하고 있어서 예컨데, 피가공물(W)의 절삭부형상은, 그 구멍크기가 자동으로 측정되며 그 측정치(소재값)은, 절삭개시값이 결정되며 그 값에 따라 주축(19)와 피가공물(W)의 상호변위 즉 이 경우에 있어서는 상기 보간궤적(L)의 반경이 정해짐에 따라 바이트공구(23)에 의한 절삭양이 가변적으로 세트된다.

또한, 가공중에는 예컨데, 거의 마무리 단계에서, 피가공물(W)의 구멍초기가 자동측정기(49)에 의하여 자동으로 측정되며 그 값으로 마감에 소요되는 절삭가공양이 자동으로 정하여 지며 그에 따라 주축(19)와 가공물(W)의 상호변위 즉, 상기 보간궤적(L)의 반경이 정하여져서 바이트공구(23)에 의한 마무리단계가 세트된다.

제20도와 같이, 자동측정에 의한 구멍뚫기와 탭구멍 절삭가공의 경우에 있어서의 일련의 수순을 설명한다. 이 경우에는 마무리직경치수, 가공피치, 구멍깊이와 최대가공여부에 대이터가 NC프로그램 자동생성기에 입력된다. (스텝110) 그러면, 소재의 구멍크기가 자동으로 측정되며 그 측정된 값이 NC 프로그램 자동생성기에 입력된다(스텝115). 이들 데이터로서, 상기 NC프로그램 자동생성기는 반경 방향으로의 가공수와 절삭가공당 가공여유를 산출한다.(스텝120)

그리고, 가공반경(R)은 소재구멍크기와 상기 가공여유에 의하여 정해지며(스텝130), 가공반경 R에 따라서 주축중심좌표(Xs,Ys,Zs)는 각 계산식 Xs=(R-T_r) cosθ, Y_s(R-Y_r)sinθ 그리고 Z_s=Z_y-T_z에 의하여 연산되며 자동적으로 가공패쓰 데이터 즉, 각 X,Y 및 Z축의 지령데이터를 생성한다.(스텝140) 위 지령데이터가 생성축력되며, NC공작기계는 각 축의 지령데이터와 (가공패쓰 데이터)에 따라 동작하여 바이트공구(23)와 피가공물(W)를 X,Y,Z의 축제어에 의해 주축(19)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대변위시켜 바이트공구(23)와 피가공물(W) 사이에 상대적인 원호보간운동을 행하게 함과 동시에, 주축(19)의 회전각을 그 축제어에 대해서 소정의 상관관계를 가지고 동기제어함으로써 주축(19)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 가공면에 대한 바이트공구(23)의 날끝 방향을 소정방향으로 유지하고, 지정된 깊이의 구멍뚫기와 ㅌ구멍의 애벌가공을 실시한다.(스텝150)

구멍뚫기 가공과 ㅌ구멍 가공이 애벌가공종료 치수에 도달하지 못한 경우(스텝160,부정), 현재의 가공직경과 가공여유로써 가공반경 R을 결정하고(스텝170), 상기 가공반경 R에 기하여 상기 주축중심좌표(Xs,Ys,Zs)는 각연산식 Xs=(R-T_r)cosθ, Y_s(R-T_r)sinθ와 Z_s=Z_y-T_z에 의하여 산출되며 자동적으로 일련의 가공패쓰 데이터 즉, 각 X,Y 및 Z축의 지령데이터를 생성하며 그에 따라 지정된 깊이의 구멍과 ㅌ홀의 애벌가공이 다시 스텝50에서 반복수행된다.

가공직경이 애벌가공종료치수(스텝160,긍정)에 달하면, 현재의 가공직경이 자동측정되며(스텝180), 그 값에 따라 바이트공구(23)의 공구경값의 오차가 정해지고, 상기 공구경오차를 보상하기 위한 보상값을 포함하는 가공반경 R이 정해져서 공구 반경오차에 불구하고 마무리 직경치수가 얻어진다.(스텝190) 또한, 가공반경 R에 의거하여 주축중심좌표(Xs,Ys,Zs)가 각 연산식 Xs=(R-T_r)cosθ, Y_s=(R-T_r)sinθ와 Z_s=Z_y-T_z및 Z_S=Z_Y-T_Z에 의하여 재차 산출되며 자동적으로 가공패쓰 데이터, 즉 X,Y, 및 Z축의 지령데이타를 생성출력한다.(스텝200)

X,Y,Z의 각 축 지령데이터가 생성되면, 그 각 축의 지령데이터 가공패스데이터에 따라 NC공작기계를 운전하고, 바이트공구(23)와 피가공물(W)를 X,Y,Z의 축제어에 의해 주축(19)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대변위시켜 바이트공구(23)와 피가공물(W) 사이에 상대적인 원호보간운동을 행하게 함과 동시에, 주축(19)의 회전각을 그 축제어에 대해서 소정의 상관관계를 가지고 동기제어함으로써 주축(19)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 가공면에 대한 바이트공구(23)의 날끝방향을 소정방향으로 유지하고, 지정된 깊이의 구멍뚫기, 나사구멍의 마무리가공을 실시한다(스텝210).

또한 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는 제21도, 제22도에 예시되어 있는 바와 같이, 피가공물(W)의 가공축선(A) 혹은 가공면(f)의 주축(19)의 중심축선에 대한 경사각에 따라 주축(19)와 피가공물(W)의 상대변위의 축제어량을 수정함으로써 주축(19)의 중심축선에 대한 경사성분을 부여하여, 주축중심축선에 대해 가공축선이 경사져 있는 내외주면 혹은경사플랜지면을 절삭할 수도 있다.

이 결사절삭가공을 둥그런 원의 구멍뚫기 가공에 적용하는 경우에 대해 상세히 설명한다.

경사절삭가공은 제23도에 도시되어 있는 바와 같이, 가공구멍의 축선에 수직면으로 날끝을 회전시키는 경우와, 제24도에 도시되어 있는 바와 같이 주축(19)의 중심 축선(Z축)에 수직면에서 날끝을 회전시키는 경우와, 제25도에 도시되어 있는 바와 같이 그 양자의 중간위치에 존재하는 면에서 날끝을 회전시키는 경우의 3가지를 생각할 수 있는데, 이하에 각 경우에 대해서 우선 피가공물(W)의 가공축선(A)이 XZ평면만에서 경사져 있는 경우를 설명한다. 또한, 여기서는 피가공물(W)의 가공축선(A)의 Z축에 대한 X축방향의 경사각을 γ라 정의한다.

(1) 가공구멍의 축선(A)에 직선인 면에서 날끝을 회전시키는 경우

이 경우에는 날끝의 궤적은 XY좌표면에서 보아 Y축방향으로 장축을 가지는 타원이 되며, 그 날끝의 좌표값(Xt,Yt,Zt)은 X축방향을 원선으로 하는 각도θ를 매개변수로 하여 하기식에 의해 나타내진다.

이 날끝을 Z축방향으로 피치p의 나선운동시키는 경우, 날끝의 좌표값(Xt,Yt,Zt)은 하기식에 의해 나타내진다. 또한, i,j,k는 각각 가공구멍의 X,Y,Z의 각 축방향의 축벡터성분이며, 피가공물(W)의 가공축선(A)이 XZ평면만에서 경사져 있는 전제에 따라 여기서는 j=0이다.

(2) Z축에 수직인 면에서 날끝을 회전시키는 경우

이 경우에는 날끝의 궤적은 XY좌표면에서 보아 X축방향으로 장축을 가지는 타원이 되며, 그 날끝의 좌표값(Xt,Yt,Zt)은 X축방향을 원선으로 하는 각도 θ를 매개변수로 하여 하기식에 의해 나타내진다.

이 날끝을 Z축방향으로 피치p의 나선운동시키는 경우, 날끝의 좌표값(Xt,Yt,Zt)은 하기식에 의해 나타내진다.

(3) 가공구멍의 축선에 수직인 면과 Z축에 수직인 면에서 중간위치에 존재하는 면에서 날끝을 회전시키는 경우

이 경우에는 날끝의 궤적은 XY좌표면에서 보아 둥그런 원이 되고, 그 날끝의 좌표값(Xt,Yt,Zt)은 X축방향을 원선으로 하는 각도 θ를 매개변수로 하여 하기식에 의해 나타내진다.

이 날끝을 Z축방향에 피치p의 나선운동시키는 경우, 날끝의 좌표값(Xt,Yt,Zt)은 하기식에 의해 나타내진다.

또한 경사각 γ은 cos^-1k로 나타내지므로 cosγ=k와 치환할 수 있다.

다음에 피가공물(W)의 가공축선(A)이 XYZ평면에서 경사져 있는 경우, 즉 가공축선(A)이 Z축에 대해 X축방향에도, Y축 방향에 경사져 있는 경우에 대해 고찰한다.

제26도에 도시되어 있는 바와 같이, XY좌표면과 가공구멍의 횡단면의 교선인 타원의 장축방향을 X', 단축방향을 Y'로 하고, X,Y,Z의 좌표계에서 생각하면 XYZX좌표계와 X',Y',Z'좌표계의 좌표변환에 의해 상술한 바와 같이 피가공물(W)의 가공축선(A)이 XZ평면만에서 경사져 있는 경우와 동등하게 취급할 수 있다.

X',Y',Z'좌표계가 YZX좌표계에 대해 Z축 주위로 δ만큼 회전 변위하고 있다고 한다면, δ=tan-1(J/i)로서 다음과 같이 좌표 변환할 수 있다.

따라서 이 경우, 날끝이 그려야 할 궤적은 다음과 같이 된다.

(1) 가공구멍의 축선(A)에 수직인 면에서 날끝을 회전시키는 경우

이 경우에는 그 날끝의 X', Y' 좌표면에 있어서의 좌표값(X't,Y't,Zt)는 X'축방향을 원선으로 하는 각도θ를 매개변수로 하여 하기식에 의해 나타내진다.

이를 YZX좌표계로 좌표변환하면 날끝의 좌표값(Xt,Yt,Zt)는 하기식에 의해 나타내진다.

이 날끝을 Z축방향으로 피치(p)를 나선운동시키는 경우, 날끝의 좌표값(Xt,Yt,Zt)은 하기식에 의해 나타내진다.

(2) Z축에 수직인 면에서 날끝을 회전시키는 경우

이 경우에는 그 날끝의 X'Y'좌표면에 있어서의 좌표값(X't,Y't,Zt)는 X'축방향을 원선으로 하는 각도θ를 매개변수로 하여 하기식에 의해 나타내진다.

Z=O

이 경우에는 그 날끝의 X'Y' 좌표면에 있어서의 좌표값(X't,Y't,Zt)는 하기식에 의해 나타내진다.

이 날끝을 Z축방향으로 피치p의 나선운동시키는 경우, 날끝의 좌표값(Xt,Yt,Zt)는 하기식에 의해 나타내진다.

다음에 날끝이 타원궤적을 그려 절삭가공을 행하는 경우의 주축 중심의 궤적에 대해 제27도를 참조하여 설명한다. 제27도에서는 X축 방향으로 긴 타원을 상정하고 있으며, 이 타원의 장축을 a, 단축을 b라 한다.

점()에 있어서의 접선 벡터→t는 다음과 같이 된다.

tX=dX/dθ=-asinθ

tY=dY/dθ=+bcosθ

여기서 접선벡터→t의 크기가 1이 되도록 정규화하면

가 된다.

따라서, 법선벡터→n은 다음과 같이 된다.

주축중심으로부터 날끝까지의 거리를 Tr이라 하면 주축중심궤적(Xs,Ys)은 다음과 같이 된다.

또한 타원이 XY축에 대해서 경사져 있는 경우에는 그 경사각에 따라 상술한 바와 같은 요령으로 변환하면 된다.

그리고 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는 상술한 경사가공의 응용으로서, 피가공물(W)의 주축중심축선에 대한 위치결정 오차에 의한 피가공물(W)의 가공축산 혹은 가공면의 정규상태로부터의 경사도를 자동 계측하고, 이 경사도에 따라 주축(19)과 피가공물(W)의 상대변위의 축제어량을 수정함으로써, 주축(19)과 피가공물(W) 사이의 상호보간운동에 피가공물(W)의 가공축선 혹은 가공면의 경사보상 성분을 부여하여 정규상태의 가공축선에 의한 내외주면 혹은 플랜지면을 절삭할 수 있다.

이 경우에는 제28도에 도시되어 있는 바와 같이, 피가공물(W)의 가공기준면(Ws)의 3점(P1),(P2),(P3)의 각각의 좌표값(Xp1,Yp1,Zp1), (Xp2,Yp2,Zp2), (Xp3,Yp3,Zp3)를 자동계측기(49)를 사용하여 계측하고, 가공기준면(Ws)의 X축방향의 경사도(Xγ)와 Y축 방향의 경사도(Yγ)를 하기식에 의해 산출한다.

단, X축방향의 경사도(Xγ)의 계측중은 Y축좌표값을 일정하게 하고, Y축방향의 경사도(Yγ)의 계측중은 X축좌표값을 일정하게 한다.

이로써 가공구멍의 X,Y,Z의 각 축방향의 축벡터성분 i,j,k는 하기식에 의해 나타내진다.

이로써 경사각(γ)와 (δ)는 하기식에 의해 나타내지고, 상술한 경사절삭가공과마찬가지로 행하면 된다.

상술한 그 어느 축제어 및 주축 회전각 제어도 상술한 함수식의 연산을 NC장치 내부에서 행하여 좌표위치 데이터를 얻는 방법과, NC가공 프로그램 작성시점에서 미리 좌표위치 데이터를 점군(点群)데이터로서 프로그램에 기술해 두는 방법중 어느 방법에 의해서라도 행해지면 좋다.

이상에 있어서는 본 발명을 특정 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위내에서 각종 실시예가 가능한 것은 당업자에게 있어서 자명할 것이다.

이하, 본 발명의 제2실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제29도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의한 절삭가공의 원리를 내주면가공에 적용한 실시예를 나타내고 있다. 바이트공구(150)는 자신의 중심축선 주위의 회전각을 정량적으로 회전가능한 주축(151)에 부착되며, 주축 중심(Cs)의 피가공물(W)에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록,주축(151)과 피가공물(W)을 축제어, 이 경우 X축제어와 Y축제어에 의해 주축(151)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축(151)과 피가공물(W) 사이에 둥그런 원의 상호간운동을 행하게 하고, 상기 주축(151)의 회전각을 X축제어와 Y축제어에 대해 소정의 상관관계를 가지고 동기 제어함으로써 주축(151)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 내주면에 대한 바이트공구(150)의 날끝방향을 소정방향으로 유지하며, 환언하면 상면경사각(β)을 일정하게 유지하고, 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적(주축중심궤적, L)에 의해 결정되는 형상, 즉 둥그런 원의 횡단면형상으로 절삭한다.

또한 제29도에 있어서 부호 a,b,c는 각각 주축(151)이 부호 A,B,C에 의해 나타내져 각 회전각 위치에 위치하고 있을 때의 주축중심(Cs)의 위치를 나타내고 있으며, 이들은 보간궤적(L)상에 있다.

여기서, 바이트공구(150)의 바이트반경율(Tr), 피가공물(W)의 반경율(R), 상면경사각(β)을 90도로 하면, R＞Tr의 전제조건하에서 주축중심(Cs)과 피가공물(W)의 중심(Cw)은 R-Tr만큼 편심되어 있으며, 보간궤적(L)은 R-Tr을 반경으로 하여 피가공물(W)의 중심(Cw)과 동심의 둥그런 원이 된다.

또한 여기서 말하는 상면경사각(β)=90도란 편의상 X축을 원선으로 하는 피가공물 중심(Cw)주위의 각도(θ)에서 보아 바이트공구(150)의 날끝과 피가공물(W)과의 접축위치의 각도와, 보간궤적(L)상에서 주축중심(Cs)이 위치하고 있는 위치의 각도가 동일한 것을 말한다.

이 경우, 보간궤적(L)이 둥그런 원을 그려야 하고, X축제어와 Y축제어의 좌표값은 피가공물 중심(Cw)의 각도를 매개변수로 하여 상호 90도의 위상차를 가지는 삼각함수식에 의해 주어지며, 보간궤적(L)의 반경은 상면경사각(β)을 일정하게 한 경우, 피가공물(W)의 가공반경(R)에 따라 변화한다. 환언하면 보간궤적(L)의 반경에 따라 하나의 바이트공구(150)에 의해 R＞Tr의 한정범위에서 임의의 가공반경(R)의 내주면 가공이 행해지게 된다.

다음에, 소정의 가공반경(R)에 의한 내주면 가공에 있어서, 바이트공구의 상면경사각(β)을 변화시키는 방법을 제30a 및 30a도를 참조하여 설명한다. 또한 제30a도는 상면경사각(β)을 90도보다 Δβ만큼 증가한 경우를, 제30b도는 상면경사각(β)을 90보다 Δβ만큼 감소한 경우를 각각 나타내고 있다.

가공반경(R)을 일정하게 하고, 상면경사각(β)을 90도보다 증가 혹은 저감하는 경우에는 X축을 원선으로 하는 피가공물 중심(Cw) 주위의 각도(θ)에서 보아 바이트공구(50)의 날끝과 피가공물(W)의 접촉위치의 각도에 대해 보간궤적(L)상에서 주축중심(Cs)이 위치하고 있는 위치의 각도를 상면경사각(β)의 90도로부터의 증감량 Δβ에 따른 각도 Δθ만큼 전진측 혹은 후진측으로 변화시킨다.

이 각도변화에 따라 바이트공구(150)의 유효바이트반경이 저감되므로 상면경사각(β)인 90도로부터의 증감량 Δβ에 따라 보간궤적(L)의 반경을 증대시킨다.

이로써 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구(150)에 의해 임의의 내경의 구멍가공을 할 수 있을뿐 아니라 공구교환, 공구부착각 변경을 필요로 하지 않고 상면경사각(β)을 임의로 변경할 수 있다.

제31도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의한 절삭가공의 원리를 외주면가공에 적용한 예를 나타내고 있다. 제31도에 있어서 제29도에 대응하는 부분은 제29도에 부여한 부호와 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이 경우도 X축제어와 Y축제어에 의해 주축(151)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축(151)과 피가공물(W) 사이에 둥그런 원의 상호보간운동을 행하게 하고, 주축(151)의 회전각을 X축제어와 Y축제어에 대해 소정의 상관관계를 가지고 동기제어함으로써 주축(151)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 외주면에 대한 바이트공구(150)의 날끝방향을 소정방향으로 유지하고, 환언하면 상면경사각(β)을 일정하게 유지하여, 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적(L)에 의해 정해지는 형상, 즉 둥그런 원의 횡단면 형상으로 절삭한다.

이 경우도 보간궤적(L)이 둥그런 원을 그려야 하고, X축제어와 Y축제어의 좌표값은 피가공물 중심(Cw)주위의 각도를 매개변수로 하여 상호 90도의 위상차를 가지는 삼각함수식에 의해 주어지며, 보간궤적(L)의 반경은 상면경사각(β)을 일정하게 한 경우, 피가공물(W)의 가공반경(R)에 따라 변화한다. 환언하면 보간궤적(L)의 반경에 따라 하나의 바이트공구(150)에 의해 임의의 가공반경(R)의 외주면 가공이 행해지게 된다.

또한, 외주면가공의 경우, 보간궤적(L)의 반경은 피가공물(W)의 반경보다 크거나 작게 하여도 무방하며, 이 양자에 구속관계는 없다. 제31도에 도시되어 있는 바와 같이, 주축중심(Cs)이 피가공물(W)의 외주면보다 외측에 있는 경우 이외에 제32도에 도시되어 있는 바와 같이 주축중심(Cs)이 피가공물(W)의 외주면보다 내측에 있는 경우를 생각할 수 있다.

다음에 소정의 가공반경(R)에 의한 외주면 가공에 있어서, 바이트공구의 상면경사각(β)을 변화시키는 방법을 제33a, 33b도를 참조하여 설명한다. 또한 제33a도는 상면경사각(β)을 90도보다 Δβ만큼 증가한 경우를, 제33b도는 상면경사각(β)을 90도보다 Δβ만큼 감소한 경우를 각각 나타내고 있다.

가공반경(R)을 일정하게 하고, 상면경사각(β)을 90도보다 증가 혹은 저감하는 경우에는 상술한 내주면가공과 마찬가지로, X축을 원선으로 하는 피가공물 중심(Cw) 주위의 각도(θ)에서 보아 바이트공구(150)의 날끝과 피가공물(W)의 접촉위치의 각도에 대해 보간궤적(L)상에서 주축중심(Cs)이 위치하고 있는 위치의 각도를 상면경사각(β)의 90도보다 증감량 Δβ에 따른 각도 Δθ만큼 전진측 혹은 후진측으로 변화시킨다.

이 각도변화에 의해 바이트공구(150)의 유효바이트 반경이 저감되므로 상면경사각(β)인 90도로부터의 증감량Δβ에 따라 보간궤적(L)의 반경을 감소(주축중심 Cs가 피가공물의 외주면보다 외측에 있는 경우) 혹은 증대(주축중심 Cs가 피가공물의 외주면보다 내측에 있는 경우)한다.

이로써 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구(150)에 의해 임의의 외경의 외주면가공을 행할 수 있을뿐 아니라, 공구교환, 공구부착각 변경을 필요로 하지 않고 상면경사각(β)을 임의로 변경할 수 있다.

본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에서 사용되는 바이트공구(150)는 싱글포인트 바이트공구라도 좋다. 여기서 말하는 싱글포인트 바이트공구는 피가공물에 실질적으로 점접촉하는 형식의 바이트공구, 환언하면 비총형의 바이트공구의 총칭으로서, 여기에는 구멍뚫기 바이트, 보오링 바이트, 꿰뚫기 바이트, 나사절삭 바이트, 선삭바이트 등이 있다.

제34도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법의 실시에 사용되는 NC공작기계의 일례를 나타내고 있다. NC공작기계는 베드(1)와, 베드(1)상에 Y축방향으로 이동가능하게 설치되는 Y축 테이블(3)과, Y축 테이블(3)상에 X축 방향으로 이동가능하게 설치되는 X축 테이블(5)를 가지며, X축 테이블(5)상에 피가공물(W)를 고정 재치된다. Y축 테이블(3)은 Y축 서보모터(7)에 의해 Y축 방향으로 구동되며, X축 테이블(5)은 X축 서보모터(9)에 의해 X축 방향으로 구동되며, X축 테이블(5)상의 피가공물(W)은 Y축 서보모터(7)에 의한 Y축 테이블(3)의 Y축 방향의 이동과 X축 서보모터(9)에 의한 X축 테이블(5)의 X축 방향의 이동에 의해 X축과 Y축에 의한 수평면을 따라 X좌표와 Y좌표에 의한 임의의 좌표위치로 축제어한다.

NC공작기계의 컬럼(11)에는 Z축 슬라이더(13)가 상하방향, 즉 Z축 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있으며, Z축 슬라이더(13)는 Z축 서보모터(15)에 의해 Z축 방향으로 구동된다.

Z축 슬라이더(13)에는 주축헤드(17)가 부착되어 있으며, 주축헤드(17)에는 상술한 주축(51)이 Z축과 동일 방향의 축선 주위, 즉 C축 주위의 회전 가능하게 장착되어 있다.

주축(151)은 주축모터인 C축 서보모터(21)에 의해 회전구동됨과 동시에 C축 회전각을 정량적으로 제어되며, 주축(151)에는 바이트공구(150)가 장착된다.

여기서, X축과 Y축에 의한 피가공물(W)의 이동평면은 주축(51)의 회전축선, 즉 C축(Z축)에 직교하는 평면이다.

X축 서보모터(9), Y축 서보모터(7), Z축 서보모터(15), C축 서보모터(21)의 각각에는 로타리 엔토더 (25),(27),(29),(31)가 장착되어 있으며, 이 로타리 엔코더 (25),(27),(29),(31)는 각 축의 서보모터 (9),(7),(15),(21)의 회전각을 검출하여, 회전각 정보를 NC장치(33)로 출력한다. 이중 C축 서보모터(21)의 로타리 엔코더(31)는 앱솔루트형 로타리 엔코더에 의해 구성되며, 주축(51)의 회전각을 X축방향 혹은 Y축방향을 절대기준위치로서 계측한다.

본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는, 주축 중심의 피가공물(W)에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 X,Y,Z의 각 축의 지령량을 NC가공 프로그램으로 설정해 두고, 이 NC가공 프로그램의 실행에 의해 바이트공구(150)와 피가공물(W)을 X,Y,Z의 축제어, 적어도 X,Y의 축제어에 의해 주축(151)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 바이트공구(150)와 피가공물(W) 사이에 상호보간운동을 행하게 하며, 주축(151)의 회전각을 X,Y,Z의 각 축의 축제어에 대해 소정 상관관계를 가지고 동기 제어하며, 주축(151)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 가공면에 대한 바이트공구(150)의 날끝방향을 소정방향으로 유지하고, 즉 상면경사각(β)을 가지고 바이트공구(150)에 의해 피가공물(W)을 상대보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정하는 형상으로 절삭한다.

이 경우, X,Y 2축의 각 축제어는 상호 90도의 위상차를 가지는 삼각함수를 포함하는 방정식에 의해 정의되는 궤적을 그리도록 행해진다.

이 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는, 주축(151)의 회전각제어와, X,Y의 동시 2축제어, 혹은 X,Y,Z의 동시 3축제어의 조합에 의해 바이트공구(150)의 바이트 반경에 관계없이 하나의 바이트공구에 의해 상면경사각을 가지고 임의의 내경의 구멍가공, 임의의 외경의 외주면가공, 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사절삭가공을 행할 수 있고, 또한 싱글포인트 바이트공구의 사용하에서 절삭가공속도가 총형 바이트공구를 사용한 헬가공에 속하는 절삭가공방법에 의한 경우에 비해 3-20배로 향상된다.

다음에 본 발명에 의해 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서의 이동제어와 동기제어의 상세를 원통내외주면 가공에 대해 상세히 설명한다. 원통면의 반경을 R, 1회전당 Z축방향 이송량을 p, Z축 방향 이송 개시위치의 Z축 좌표를 Zo라 하면, 각 회전각 위치에 있어서의 날끝의 좌표위치(Xt,Yt,Zt)는 X축방향을 원선으로 하는 각도(θ)를 매개변수로 하여 하기 함수식에 의해 주어진다.

원통내면가공에서는 제29도에 도시되어 있는 바와 같이, 날끝궤적의 XY평면에있어서의 가공면 외향법선벡터→n=(nx,ny)는 하기식에 나타내진다.

따라서 주축중심궤적(L)을 정의하는 주축중심 좌표위치(Xs,Ys,Zs)는 하기식으로 나타내진다.

이 경우, 주축중심 좌표위치(Xs,Ys)에 대한 X축과 Y축의 동시2축 제어에 의해 바이트공구(150)와 피가공물(W) 사이에 상호원호 보간운동이 행해지며, 그 원호보간궤적으로서 주축중심궤적(L)은 (을 반경(Lr)으로 하는 둥그런 원을 이룬다.

원통내면가공에서는 상면경사각(β)의 90도로부터의 변화량△β가 0이라면 X축방향을 원선으로 하는 주축회전각도(α)는 하기식에 의해 나타내진다.

[수식 30]

그리고 이 주축회전각도(α)는 상면경사각(β)의 90도로부터의 변화량(△β)에 따라 각도 △θ만큼 변화한다. 즉가 된다.

상술한 조건을 만족하여 X,Y,Z의 각 축의 축제어가 행해지며, 이 축제어에 대해 주축회전각도(α)가 동기제어됨으로써 바이트공구(150)는 주축(151)의 모든 회전각 각도에서 피가공면에 임의의 상면경사각(β)을 가지고 바이트반경(Tr)을 최소반경으로 하는 임의의 반경(R)의 원통내면가공을 행한다.

이로써 바이트 반경에 관계없이 하나의 바이트공구(150)에 의해 임의의 반경의 원통내면가공을 행할 수 있는데다가, 공구교환. 공구부착각 변경을 필요로 하지 않고 상면경사각(β)을 임의로 변경할 수 있다.

원통외면가공에서는 제31도에 도시되어 있는 바와 같이, 날끝궤적의 XY평면에 있어서의 가공면 외향법선벡터 →n=(nx,ny)는 하기식에 의해 나타내진다.

따라서, 주축중심궤적(L)을 정의하는 주축중심 좌표위치(Xs,Ys,Zs)는 하기식에 의해 나타내진다.

원통외면가공에서는 상면경사각(β)의 90도로부터의 변화량 △β가 0이면 X축방향을 원선으로 하는 주축회전각도(α)는 하기식에 의해 나타내진다.

그리고 이 주축회전각도(α)는 상면경사각(β)과 90도로부터의 변화량 Δβ에 따라 각도 Δθ만큼 변화한다. 즉가 된다.

따라서, 원통내면가공시와 마찬가지로 X,Y,Z의 각 축의 축제어가 행해지고, 이 축제어에 대해서 축회전각도(α)가 동기 제어됨으로써 이 경우도 바이트공구(150)는 주축(151)의 모든 회전각 위치에서 피가공면에 임의의 상면경사각(β)을 가지고 임의의 반경(R)의 원통외면가공을 행한다.

이로써 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구(150)에 의해 임의의 반경의 원통외면가공을 행할 수 있을뿐 아니라, 공구교환, 공구부착각 변경을 필요로 하지 않고 상면경사각(β)을 임의로 변경할 수 있다.

또한,와

는 주축중심(Cs)이 제31도에 도시된 바와같이, Z축방향에서 보아 피가공물(W)의 외측에 있는 경우에 성립되며, 제32도에 도시된 바와 같이 주축중심(Cs)이 Z축방향에서 보아 피가공물(W)의 내측에 있는 경우에는와

가 된다.

암나사절삭가공은 원통내주가공과 마찬가지의 동기제어로서, Zs = Zt - Tz가 나사피치에 따라 적정값으로 설정되면 좋으며, 또한 수나사절삭가공은 원통외면가공과 마찬가지의 동기제어로서, Zs = Zt - Tz가 나사피치에 따라 적정값으로 설정되면 좋으며, 그 어느 경우나 기타의 것은 원통내외면가공과 마찬가지로 행해짐으로써 하나의 바이트공구(50)에 의해 임의의 나사직경의 수나사 혹은 암나사의 나사절삭가공이 임의의 상면경사각을 가지고 행해진다.

이로써 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구(150)에 의해 임의의 나사직경의 암나사 혹은 수나사의 나사절삭가공을 행할 수 있을뿐만 아니라 공구교환, 공구부착각 변경을 필요로 하지 않고 상면경사각(β)을 임의로 변경할 수 있다.

테이퍼가공등 Z축방향에 있어서 직경변화가 있는 Z축 회전체의 절삭가공인 경우에는 보간궤적(L)의 반경(Lr)을 Z의 함수(fLr(z), 1회전당 Z축방향 이송량을, p, Z축방향 이송개시위치의 Z축좌표를 Zo라 하면,을 가지고 보간궤적(L)의 반경(Lr)을 변화시키면 된다.

또한 주축회전각도(α)는 상술한 원통내외면가공의 경우와 마찬가지라도 좋으며, 이 경우도 하나의 바이트공구(150)에 의해 Z축방향으로 임의로 직경변화하는 Z축 회전체가 임의의 상면경사각을 가지고 행해진다.

이로써 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구(150)에 의해 Z축방향으로 임의로 직경변화하는 Z축 회전체의 가공을 행할 수 있을 뿐 아니라 공구교환, 공구부착각 변경을 필요로 하지 않고 상면경사각(β)을 임의로 변경할 수 있다.

테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 플랜지면가공, 자유형상가공등에 있어서도 그들 절삭형상에 따라 원통면 가공에 있어서의 경우와 마찬가지로, X,Y,Z의 각축의 축제어가 행해지며, 이 축제어에 대해 주축회전각도가 동시제어됨으로써 하나의 바이트공구(150)로 임의의 상면경사각을 가지고 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 플랜지면가공, 자유형상가공이 행해진다.

테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 플랜지면가공에 있어서의 축제어에 대해 상세한 설명이 필요하다면 본원출원인과 동일 출원인에 의한 특원평6-211137호의 명세서 및 도면을 참조하라.

상술한 축제어 및 주축회전각 제어는 상술한 함수식의 연산을 NC장치내부에서 행하여 좌표위치 데이터를 얻는 방법과, NC가공 프로그램 작성시점에서 미리 좌표위치 데이터를 점군 데이터로서 프로그램에 기술해 두는 방법 중 어느 것에 의해 행해도 좋다.

이하, 본 발명의 제3실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제35도, 제36도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 의한 절삭가공을 내주면 가공에 적용한 실시예를 나타내고 있다.

바이트공구(250)는 바부분(252)을 가지며, 바부분(252)의 선단부에 애벌절삭용 절삭날(254)와 마무리절삭용 절삭날(256)과 2개의 모서리깎기용 절삭날(258)(260)의 4개의 절삭날을 바부분(252)의 중심축선을 중심으로 방사선상으로 서로 90도의 위상각을 가지고 부착되어 있다.

바부분(252)의 근원부에는 ATC아암 계합용 주홈부(262)와 주축 계합용 테이퍼축부(264)가 바부분(252)과 동심으로 설치되어 있으며, 바이트공구(250)는 주축계합용 테이퍼축부(264)를 가지고 공작기계의 주축(266)에 형성되어 있는 테이퍼상의 공구수납공(268)에 동심으로 끼워맞춘다. 이로써 바부분(252)는 주축(266)의 중심축선(Cs)에 동심으로 장착된다.

주축(266)에는 키(270)가 부착되어 있으며, 키(270)은 ATC 아암 계합용 주홈부(262)에 형성되어 있는 위치결정 키홈(272)에 계합하고, 바이트공구(250)의 회전결정과 회전방향의 위치결정을 행한다. 위치결정 키홈(272)은 애벌절삭용 절삭날(254)에 대해서 90도 회전 변위한 위치에 형성되어 있다.

주축(266)은 서보모터(21, 제39도 참조)에 의해 자신의 중심축선(Cs) 주위에 회전각을 정량적으로 제어되며, 이 회전각의 원점을 키(270)의 주축 회전방향의 배치 위치에 설정되어 있다.

상술한 키 계합에 의해 바이트공구(250)는 주축(266)에 대해서 회전방향으로 일의적으로 위치결정 장착되며, 주축(266)의 원점위치에 있는 경우에는 애벌절삭용 절삭날(254)은 제36도에 도시되어 있는 바와 같이 그 원점위치로부터 90도 회전변위된 위치에 위치한다.

본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에서는 주축중심(Cs)의 피가공물(W)에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 주축(266)과 피가공물(W)을 축제어, 이 경우 X축제어와 Y축제어에 의해 주축(266)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축(266)과 피가공물(W) 사이에 둥그런 원의 상호보간운동을 행하게 하고, 주축(266)의 회전각을 X축제어와 Y축제어에 대해 소정의 상관관계를 가지고 동기제어함으로써 주축(266)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 내주면에 대한 바이트공구(250)의 날끝방향을 소정방향으로 유지하고, 도시예에서는 애벌절삭용 절삭날(254)과 피가공물(W)의 내주면과의 각도(β, 제37도 참조)를 일정하게 유지하고, 애벌절삭용 절삭날(254)이 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적(주축중심궤적, L, 제37도 참조)에 의해 결정되는 형상, 즉 둥그런 원의 횡단면 형상으로 피가공물(W)의 내주면을 애벌절삭한다.

제37도에 도시되어 있는 바와 같이, 바이트공구(250)의 중심으로부터 애벌절삭용 절삭날(254)의 날끝까지의 거리, 즉 바이트반경을 (Tr), 피가공물(W)의 가공반경을 (R)이라 하면, 주축중심(Cs)과 피가공물(W)의 중심(Cw)는 R-Tr=e만큼 편심되어 있으며, 보간궤적(L)은 (R-Tr)을 반경으로 하여 피가공물(W)의 중심(Cw)과 동심인 둥그런 원이 된다.

제37도에 나타내져 있는 상태로부터 주축(266)의 회전각을 X축제어 및 Y축제어의 동기제어에 있어서 180도 진행하면 마무리 절삭용 절삭날(256)이 피가공물(W)의 내주면에 대해서 각도(β)를 일정하게 유지하고, 애벌절삭용 절삭날(254) 대신에 마무리 절삭용 절삭날(256)이 상기 상호보간운동에 의한 주축중심궤적(L)에 의해 결정되는 둥그런 원의 횡단면 형상으로 피가공물(W)의 내주면을 마무리 절삭한다.

또한 제37도에 나타내져 있는 상태로부터 주축(266)의 회전각을, X축제어 및 Y축제어의 동기제어에 있어서 90도 혹은 270도 진행하면, 모서리깎기용 적살날(258) 혹은 (260)이 피가공물(W)의 모서리깎기 가공면에 대해서 각도(β)를 일정하게 유지하고, 모서리깎기용 절삭날(258) 혹은 (260)이 상기 상호보간운동에 의한 주축중심궤적(L)에 의해 결정되는 둥그런 원의 횡단면 형상으로 피가공물(W)의 모서리깎기 가공을 행한다.

이러한 주축(266)의 회전각 제어에 의해 내주면의 애벌가공, 마무리가공, 모서리깎기 가공을 공구교환을 필요로 하지 않고 하나의 바이트공구(250)로 행할 수 있다.

또한, 바이트공구(250)의 절단날의 개수는 4개로 한정되지 않고, 인접하는 절삭날이 상호 간섭하지 않는 범위에서 4개 이상의 복수개라도 좋다. 또한 절삭날의 조합도 상술한 실시예의 것으로 한정되는 것은 아니고 중간마무리 절삭용 절삭날이 설치되어도 좋다. 또한 바이트반경(Tr)은 각 절삭날(254),(256),(258),(260)로 서로 동일하거나 달라도 무방하다.

여기서 사용되는 바이트공구(250)의 각 절삭날(254),(256),(258),(260)은 싱글 포인트 바이트공구이다. 여기서 말하는 싱글포인트 바이트공구는 피가공물에 실질적으로 점접촉하는 형식의 바이트공구, 환언하면 비총형(非總形)의 바이트공구의 총칭이며, 여기에는 구멍뚫기 보어링바이트, 꿰뚫기 바이트, 나사절삭 바이트, 선삭(旋削) 바이트등이 있다.

제38도는 외주면 가공의 예를 나타내고 있다. 제38도에 있어서 제37도에 대응하는 부분은 제37도에 부여한 부호와 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

바이트공구(250)는 내주면 가공용의 것과 동일한 구성의 것이어도 좋으며, 바부분(252)의 선단부에 애벌절삭용 절삭날(254)과 마무리절삭용 절삭날(256)과 2개의 모서리깎기용 절삭날(258),(260)의 4개의 절삭날을 바부분(252)의 중심축선을 중심으로 하여 방사선상으로 서로 90도 위상각을 가지고 부착되어 있다.

이 경우도 바이트공구(250)는 도시되어 있지 않지만, 상술한 실시예의 것과 마찬가지로 주축 계합용 테이퍼축부를 가지고 주축(266)에 형성되어 있는 테이퍼상의 공구 수납공에 동심 끼워맞춤한다. 이로써 바부분(252)은 주축(266)의 중심축선(Cs)에 동심으로 장착된다. 또한 바이트공구(250)는 도시되어 있지 않지만, 상술한 실시예의 것과 동일하게 주축(266)에 키 계합함으로써 주축(266)에 대해서 회전방향으로 일의적으로 위치결정 장착된다.

이 경우도 X축제어와 Y축제어에 의해 주축(266)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축(266)과 피가공물(W) 사이에 둥그런 원의 상호보간운동을 행하게 하고, 주축(266)의 회전각을 X축제어와 Y축제어에 대해 소정의 상관관계를 가지고 동기제어함으로써 주축(266)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 내주면에 대한 바이트공구(250)의 날끝방향을 소정방향으로 유지하고, 도시예에서는 애벌절삭용 절삭날(254)과 피가공물(W)의 내주면과의 각도(β)를 일정하게 유지하고, 애벌절삭용 절삭날(254)이 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적(L)에 의해 결정되는 형상, 즉 둥그런 원의 횡단면 형상으로 피가공물(W)의 외주면을 애벌절삭한다.

제38도에 도시되어 있는 상태로부터 주축(266)의 회전각을, X축제어 및 Y축제어의 동기제어에 있어서 180도 진행하면, 마무리 절삭용 절삭날(256)이 피가공물(W)의 내주면에 대해서 각도(β)를 일정하게 유지하고, 애벌절삭용 절삭날(254) 대신에 마무리 절삭용 절삭날(256)이 상기 상호보간운동에 의한 주축중심궤적(L)에 의해 결정되는 둥그런 원의 횡단면 피가공물(W)의 외주면을 마무리 절삭한다.

또한 제38도에 나타내져 있는 상태로부터 주축(266)의 회전각을, X축제어 및 Y축제어의 동기제어에 있어서 90도 혹은 270도 진행하면, 모서리깎기용 절삭날(258) 혹은(260)이 피가공물(W)의 모서리깎기 가공면에 대해서 각도(β)를 일정하게 유지하고 모서리깎기용 절삭날(258) 혹은 (260)이 상기 상호보간운동에 의한 주축중심궤적(L)에 의해 결정되는 둥그런 원의 횡단면 형상으로 피가공물(W)의 모서리깎기가공을 행한다.

이러한 주축(266)의 회전각 제어에 의해 외주면의 애벌가공, 마무리가공, 모서리깎기 가공을 공구교환을 필요로 하지 않고 하나의 바이트공구(250)로 행할 수 있다.

제39도는 본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법의 실시에 사용되는 NC공작기계의 일례를 나타내고 있다. NC공작기계는 베드(1)와, 베드(1)상에 Y축방향으로 이동가능하게 설치되는 Y축 테이블(3)과, Y축 테이블(3)상에 X축 방향으로 이동가능하게 설치되는 X축 테이블(5)를 가지며, X축 테이블(5)상에 피가공물(W)를 고정 재치된다. Y축 테이블(3)은 Y축 서보모터(7)에 의해 Y축 방향으로 구동되며, X축 테이블(5)은 X축 서보모터(9)에 의해 X축 방향으로 구동되며, X축 테이블(5)상의 피가공물(W)은 Y축 서보모터(7)에 의한 Y축 테이블(3)의 Y축 방향의 이동과 X축 서보모터(9)에 의한 X축 테이블(5)의 X축 방향의 이동에 의해 X축과 Y축에 의한 수평면을 따라 X좌표와 Y좌표에 의한 임의의 좌표위치로 축제어한다.

Z축 슬라이더(13)에는 주축헤드(17)가 부착되어 있으며, 주축헤드(17)에는 상술한 주축(266)이 Z축과 동일 방향의 축선 주위, 즉 C축 주위의 회전 가능하게 장착되어 있다.

주축(266)은 주축모터인 C축 서보모터(21)에 의해 회전구동됨과 동시에 C축 회전각을 정량적으로 제어된다.

여기서, X축과 Y축에 의한 피가공물(W)의 이동평면은 주축(266)의 회전축선, 즉 C축(Z축)에 직교하는 평면이다.

X축 서보모터(9), Y축 서보모터(7), Z축 서보모터(15), C축 서보모터(21)의 각각에는 로타리 엔코더 (25),(27),(29),(31)가 장착되어 있으며, 이 로타리 엔코더 (25),(27),(29),(31)는 각 축의 서보모터 (9),(7),(15),(21)의 회전각을 검출하여, 회전각 정보를 NC장치(33)로 출력한다. 이중 C축 서보모터(21)의 로타리 엔코더(31)는 앱솔루트형 로타리 엔코더에 의해 구성되며, 주축(266)의 회전각을 상기 원점을 절대기준 위치로하여 계측한다.

NC장치(33)는 제3도에 도시한 바와 같이, NC가공 프로그램을 실행하여 각 축 지령을 출력하는 프로그램실행부(35), 프로그램 실행부(35)로부터 축 지령을 입력하여 보간연산을 행하는 보간연산부(37)를 가지며, 보간연산부(37)는 X,Y,Z,C의 각 축의 이동량을 지령값으로 하여 각 축의 위치제어 구동부(39),(41),(43),(45)로 출력한다.

위치제어 구동부(39),(41),(43),(45)는 각각 동축의 로타리 엔코더(25),(27),(29),(31)로부터 회전각 정보를 입력하여 위치 피드백 보상제어에 의해 연산되는 각 축의 조작량을 가지고 각 축의 서보모터(9),(7),(15),(21)의 구동을 제어한다.

본 발명에 따른 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는, 주축중심의 피가공물에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 X,Y,Z의 각 축의 지령량을 NC가공 프로그램으로 설정해 두고, 이 NC가공 프로그램의 실행에 의해 바이트공구(250)와 피가공물(W)을 X,Y,Z의 축제어, 적어도 X,Y의 축제어에 의해 주축(266)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대변위시켜 바이트공구(250)와 피가공물(W) 사이에 상대보간운동을 행하게 하고, 주축(266)의 회전각을 X,Y,Z의 각 축의 축제어에 대해 소정의 상관관계를 가지고 동기 제어하며, 주축(266)의 모든 회전각 위치에서 피가공물(W)의 가공면에 대한 바이트공구(250)의 날끝방향을 소정의 방향, 예를들어 법선 방향으로 유지하여 날끝(254),(256),(258),(260)중 어느 하나로 피가공물(W)을 상대보간운동에 의한 보간궤적에 의해 정해지는 형상으로 절삭한다.

이 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서는, 주축(266)의 회전각제어와, X,Y의 동시 2축제어, 혹은 X,Y,Z의 동시 3축제어의 조합에 의해 바이트공구(250)의 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구에 의해 임의의 내경의 구멍가공, 임의의 외경의 외주면가공, 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사절삭가공, 플랜지면가공, 자유형상가공을 행할 수 있다. 또한 싱글포인트 바이트공구의 사용하에서 절삭가공속도가 총형 바이트공구를 사용한 헬가공에 속하는 절삭가공법에 의한 경우에 비해 3-20배로 향상된다.

다음에 본 발명에 의해 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 있어서의 이동제어와 동기제어의 상세를 원통내외주면 가공에 대해 개별적으로 설명한다. 원통면의 반경을 R, 1회전당 Z축방향 이송량을 p, Z축 방향 이송 개시위치의 Z축좌표를 Zo라 하면, 각 회전각 위치에 있어서의 날끝의 좌표위치(Xt,Yt,Zt)는 X축방향을 원선으로 하는 각도(θ)를 매개변수로 하여 하기 함수식에 의해 주어진다.

원통내면가공에서는 제37도에 도시되어 있는 바와 같이, 날끝궤적의 XY평면에 있어서의 가공면 외향법선벡터 →n=(nx,ny)는 하기식으로 나타내진다.

따라서 주축중심궤적, 즉 주축중심 좌표위치(Xs,Ys,Zs)는 하기식으로 나타내진다.

이 경우, 주축중심 좌표위치(Xs,Ys)에 의한 X축과 Y축의 동시 2축 제어에 의해 바이트공구(250)와 피가공물(W) 사이에 상호원호 보간운동이 행해지며, 그 원호보간궤적으로서 주축중심궤적은 둥그런 원을 이룬다.

단, Tr은 바이트공구(250)의 바이트반경, Tz는 공구길이(주축(66)의 Z축 원점으로부터 날끝까지의 Z축방향의 축길이)이다.

여기서 γ는 절삭날 선택각이며, 도시예에서는 γ=0도로 모서리깎기용 절삭날(258)이, γ=90도로 애벌절삭용 절삭날(254)이, γ=180로 모서리깎기용 절삭날(260)이, γ=270도로 마무리절삭용 절삭날(256)이 선택된다.

상술한 조건을 만족하여 X,Y,Z의 각 축의 축제어가 행해지며, 이 축제어에 대해 주축회전각도(α)가 동기제어됨으로써 절삭날 선택각(γ)의 설정에 의해 선택된 하나의 절삭날(254),(256),(258) 혹은 (260)은 주축(266)의 모든 회전각 위치에서 피가공면에 대해 항상 법선을 향하게 되며, 절삭날 선택각(γ)의 설정에 의해 선택된 하나의 절삭날에 의해 임의의 반경(R)의 원통내면가공이 행해진다.

이로써 바이트 반경에 관계없이 하나의 바이트공구(250)에 의해 임으의 반경의 원통내면가공을 행할 수 있는데다가, 공구교환을 필요로 하지 않고 애벌가공, 중간마무리가공, 마무리가공, 모서리깎기가공이 행해진다. 이로써 공구 교환의 빈도가 저하하고 공작기계의 가동율이 향상됨과 동시에 필요공구의 갯수가 절감되어 실링메거진의 소용량화가 행해진다.

원통외면가공에서는 제38도에 도시되어 있는 바와 같이, 날끝궤적의 XY평면에 있어서의 가공면 외향법선벡터 →n=(nx,ny)는 하기식으로 나타내진다.

원통오면가공에서는 X축방향을 원선으로 하는 주축회전각도(α)는 하기식에 의해 나타내진다.

[수식 36]

따라서, 원통내면가공시와 마찬가지로 X,Y,Z의 각 축의 축제어가 행해지며, 이 축제어에 대해서 축회전각도(α)가 동기 제어됨으로써 절삭날 선택각(γ)의 설정에 의해 선택된 하나의 절삭날(254),(256),(258) 혹은 (260)은 주축(266)의 모든 회전각 위치에서 피가공면에 항상 법선을 향하게 되며, 절삭날 선택각(γ)의 설정에 의해 선택된 하나의 절삭날에 의해 임의의 반경(R)의 원통외면가공이 행해진다.

또한,는 주축 중심(Cs)이 제38도에 도시한 바와 같이 Z축방향에서 보아 피가공물(W)의 외측에 있는 경우에 성립되며, 주축 중심(Cs)가 Z축방향에서 보아 피가공물(W)의 내측에 있는 경우에는 가 된다.

암나사절삭가공은 원통내주가공과 마찬가지의 동기제어로서, Zs = Zt - Tz가 나사피치에 따라 적정값으로 설정되면 좋으며, 또한 수나사절삭가공은 원통외면가공과 마찬가지의 동기제어로서, Zs = Zt - Tz가 나사피치에 따라 적정값으로 설정되면 좋으며, 그 어느 경우나 R값의 설정에 따라 임의 나사직경의 암나사 혹은 수나사의 나사절삭가공이 행해진다.

테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 플랜지면가공, 자유형상가공등에 있어서도 그들 절삭형상에 따라 원통면 가공에 있어서의 경우와 마찬가지로 X,Y,Z의 각축의 축 제어가 행해지며, 이 축제어에 대해 주축회전각도가 동시제어됨으로써 절삭날 선택각의 설정에 의해 선택된 하나의 절삭날에 의해 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 플랜지면가공, 자유형상가공이 행해진다.

테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 플랜지며 가공에 있어서의 축제어에 대해 상세한 설명이 필요하다면 본원출원인과 동일 출원인에 의한 특원평6-211137호의 명세서 및 도면을 참조하라.

상술한 축제어 및 주축회전각 제어는 상술한 함수식의 연산을 NC장치내부에서 행하여 좌표위치 데이터를 얻는 방법과, NC가공 프로그램 작성시점에서 미리 좌표위치 테이터를 점군 데이터로서 프로그램에 기술해 두는 방법 중 어느 것에 의해 행해도 좋다.

이하 본 발명의 제4실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명에 따른 회전절삭 가공방법의 실시예에 사용하는 NC공작기계의 일례를 나타내고 있다. NC공작기계는 베드(1)와, 베드(1)상에 Y축방향으로 이동가능하게 설치되어 Y축 테이블(3)과, Y축 테이블(3)상에 X축방향으로 이동가능하게 설치되는 X축 테이블(5)을 가지며, X축 테이블(5)상에 피가공물(W)을 고정재치된다. Y축 테이블(3)은 Y축 서보모터(7)에 의해 Y축방향으로 구동되고, X축 테이블(5)은 X축 서보모터(9)에 의해 X축 방향으로 구동되며, X축 테이블(5)상의 피가공물(W)은 Y축 서보모터(7)에 의한 Y축 테이블(3)의 Y축 방향의 이동과 X축 서보모터(9)에 의한 X축 테이블(5)의 X축방향의 이동에 의해 X축과 Y축에 의한 수평면을 따라 X좌표와 Y좌표에 의한 임의의 좌표위치에 축제어한다.

Z축 슬라이더(13)에는 주축헤드(17)가 부착되어 있으며, 주축헤드(17)에는 주축(319)이 Z축과 동일방향의 축선주위, 즉 C축 주위에 회전가능하게 장착되어 있다.

주축(319)은 주축모터(21)에 의해 회전 구동된다. 주축(319)에는 바이트공구(323)가 장착된다.

여기서 사용되는 바이트공구(323)는 싱글포인트 바이트공구라도 좋다. 여기서 말하는 싱글포인트 바이트공구는 피가공물에 실질적으로 점첩촉하는 형식의 바이트 공구이며, 여기에는 구멍뚫기 바이트, 보어링바이트, 꿰뚫기 바이트, 선삭(旋削) 바이트 등이 있다.

또한, X축과 Y축에 의한 피가공물(W)의 이동평면은 주축(319)의 회전축선, 즉 C축(Z축)에 직교하는 평면이다.

X축 서보모터(9), Y축 서보모터(7), Z축 서보모터(15), 주축모터(21)의 각각에는 로타리 엔코더 (25),(27),(29),(31)가 장착되어 있으며, 이 로타리 엔코더 (25),(27),(29),(31)는 각 축의 서보모터 (9),(7),(15), 주축모터(21)의 회전각을 검출하여, 회전각 정보를 NC장치(33)에 출력한다.

NC장치(33)는 제41도에 도시된 바와 같이, NC가공 프로그램을 실행하여 각 축 지령과 주축회전수 지령을 출력하는 프로그램실행부(35)와, 프로그램 실행부(35)로부터 축 지령을 입력하여 보간연산을 행하는 보간연산부(37)와 주축제어부(39)를 가지고 있다.

보간연산부(37)는 X,Y,Z의 각 축의 이동량을 지령값으로 하여 각 축의 위치제어 구동부(41),(43),(45)에 출력한다.

위치제어 구동부(41),(43),(45)는 각각 동축의 로타리 엔코더(25),(27),(29)로부터 회전각 정보를 입력하고, 위치 피드백 보상제어에 의해 연산되는 각 축의 조작량을 가지고 각 축의 서보모터(9),(7),(15)의 구동을 제어한다.

주축제어부(39)는 프로그램 실행부(35)로부터 주축회전수 지령을 부여받고, 로타리 엔코더(31)로부터 회전각 정보를 입력하여, 피드백 보상제어에 의해 연산되는 회전수를 가지고 주축모터(21)의 구동을 제어한다.

본 발명에 따른 회전 절삭가공방법에 있어서는, 주축 중심의 피가공물(W)에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 X,Y,Z의 각 축의 지령량을 NC가공 프로그램으로 설정해 두고, 이 NC가공 프로그램의 실행에 의해 바이트공구(323)와 피가공물(W)을 X,Y,Z의 축제어, 적어도 X,Y의 축제어에 의해 주축(319)의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 바이트공구(323)와 피가공물(W) 사이에 상대보간운동을 행하게 하며, 피가공물(W)을 상대보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 주축(319)의 회전에 의해 주축(319)의 중심축선 주위로 회전하고 있는 바이트공구(323)에 의해 절삭한다.

이 경우, 바이트공구(323)의 회전반경과 피가공물(W)의 절삭반경과는 다른 것이 되며, 바이트공구(323)는 주축(319)의 중심축선 주위의 회전에 의해 피가공물(W)을, 주축(319)의 1회전마다 간헐적으로 절삭하게 된다. 이로써 절삭부스러기는 불연속적인 것이 된다.

이 회전절삭 가공방법은, X,Y의 동시 2축제어, 혹은 X,Y,Z의 동시 3축제어의 조합에 의해 구멍가공, 외주면가공, 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사절삭가공, 플랜지면가공, 자유형상가공을 적용할 수 있다.

다음에 본 발명에 따른 회전절삭 가공방법을 원통내외주면가공에 적용한 경우에 대해서 설명한다.

제42도, 제43도에 도시한 바와 같이, 원통면의 반경을 (R), 1회전당 Z축방향 이송량을 (p), Z축방향 이송개시위치의 Z축 좌표를 (Zo)라 하면, 각 회전각 위치에 있어서의 날끝의 좌표위치(Xt,Yt,Zt)는 X축방향을 원선으로 하는 각도(θ)를 매개변수로 하여 하기 함수식에 의해 주어진다.

제42도에 도시되어 있는 원통내면가공에서는 날끝 궤적의 XY평면에 있어서의 가공면 외향법선 벡터→n(nx,ny)는 하기식으로 나타내진다.

따라서 원통내면가공에 있어서는 주축중심궤적(L)을 정의하는 주축중심 좌표위치(Xs,Ys,Zs)는 하기식으로 나타내진다.

제43도에 도시되어 있는 원통외면가공에서는 날끝 궤적의 XY평면에 있어서의 가공면 외향법선 →n=(nx,ny)는 하기식에 의해 나타내진다.

따라서, 원통외면가공에 있어서는 주축중심궤적(L)을 정의하는 주축중심 좌표 위치(Xs,Ys,Zs)는 하기식에 의해 나타내진다.

단 어느 경우도 Tr은 바이트공구(323)의 바이트반경, Tz는 공구길이(주축 (319)의 Z축 원점으로부터 바이트부(324)의 날끝까지의 Z축방향의 축길이)이다.

이 경우, 주축중심 위치좌표(Xs, Ys)에 의한 X축과 Y축의 동시 2축제어에 의해 바이트공구(323)와 피가공물(W) 사이에 상호원호 보간운동이 행해지고, 그 원호보간궤적으로서 주축중심궤적(L)은 R-Tr 혹은 R+Tr을 반경으로 하는 둥그런 원을 이룬다.

이로써 바이트공구(323)가 주축(319)에 의해 주축 중심(Cs)를 회전 중심으로 회전 구동하되, 상술한 조건을 만족하여 X,Y,Z의 각축의 축제어가 행해짐으로써 임의의 반경(R)의 원통내면가공 혹은 원통외면가공이 행해진다.

이 원통내외면가공에 있어서는 바이트공구(323)의 회전에 의해 피가공물(W)이 간헐적으로 절삭되며, 피가공물(W)의 두께부의 절삭 제거는 가공여유를 제42도, 제43도에 B로 나타내고 있는 양으로 하여, 주축(319)의 1회전마다 제42도, 제43도에 부호 A로 나타내져 있는 바와 같이 거의 초승달모양으로 행해지며, 이 절삭에 의해 생성되는 절삭부스러기는 약 초승달모양의 단편적인 것이 된다. 즉 절삭부스러기는 불연속적으로 생성된다.

이로써 절삭부스러기가 확실하게 불연속화하고, 절삭부스러기가 바이트공구(323)의 스템부에 달라붙는 일이 없어 전연성이 큰 피삭재의 절삭가공으로도 절삭부스러기에 의한 장해를 받지 않고 연속적으로 행해지게 된다.

또한 생성되는 절삭부스러기가 분단되어 있으므로 절삭부스러기의 후처리성이 좋아진다.

그리고 바이트공구(323)로서 싱글포인트 바이트공구가 사용됨으로써 엔드밀등에 의한 경우에 비해 절삭 저항이 작아진다. 이로써 축제어에 의한 상호보간운동의 속도, 즉 절삭속도를 빨리하는 것, 혹은 스템부(볼링바)가 긴바이트공구(23)를 사용하여 깊은 구멍등, 축길이가 긴 가공물을 고정도로 절삭 가공할 수 있게 된다.

이상 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명에 따른 바이트공구에 의한 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 따르면, 바이트공구와 피가공물의 상대적인 축제어에 의해 바이트공구와 피가공물 사이의 상호보간운동이 행해지면서 축제어에 대한 주축회전각의 동기제어에 의해 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 바이트공구의 날끝방향이 소정값으로 유지되고, 상호보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 절삭이 행해지므로 바이트 반경에 관계없이 하나의 바이트공구에 의해 임의의 내경의 원통내외주면가공, 기타 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사절삭 가공, 플랜지면가공, 자유형상가공이 행해진다.

이 경우, 가공치수는 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적의 형상치수와 바이트 공구의 바이트반경에 의해 결정되며, 보간궤적의 형상치수의 보정에 의해 바이트공구의 바이트반경 오차를 보상할 수 있으며, 이로써 바이트공구의 바이트 날끝 위치가 그다지 고정도로 되지 않더라도 소요 가공정도가 얻어지며, 공구의 프리세트 작업이 용이해 진다.

원통내외주면가공에서는 종래의 볼링가공과 동일한 바이트공구로서, 동일 절삭 능률을 얻으면서 상술한 상호보간운동의 원호보간직경을 변경함으로써 하나의 바이트 공구로 임의의 구멍직경 혹은 외경을 절삭할 수 있으며, 또한 가공도중에 원호보간직경을 간헐적으로 혹은 연속적으로 변경함으로써 테이퍼가공, 구면가공등 임의 형상의 가공을 행할 수 있다.

플랜지가공에 있어서는 바이트의 기구를 구비한 회전면판을 필요로 하지 않고, 바이트눈에 의한 플랜지면의 바이트절삭이 행해져 엔드밀, 정면플라이스에 의한 절삭면의 플랜지면보다 기밀성이 우수한 플랜지면이 얻어진다.

또한 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 상기 주축의 중심축선에 대한 경사도에 따라 주축과 피가공물의 상대변위의 축제어량이 수정되며, 주축과 피가공물 사이의 상호보간운동에 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 주축중심 축선에 대한 경사성분이 부여됨으로써 주축중심 축선에 대해 가공축선이 경사져 있는 내외주면 혹은 경사플랜지면의 절삭도 행해진다.

또한, 피가공물의 위치결정 오차에 의한 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 정규상태로부터의 경사도가 자동 계측되며, 이 경사도에 따라 주축과 피가공물의 상대 변위의 축제어량이 수정되며, 주축과 피가공물 사이의 상호보간운동에 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 경사보상성분이 부여됨으로써 피가공물의 위치결정에 오차가 있더라도 정규상태의 가공축선에 의한 내외주면 혹은 플랜지면의 절삭이 행해진다.

그리고, 피가공물의 가공부 형상의 자동계측에 의해 가공개시치수가 결정되며, 이 가공개시치수에 의해 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위량으로부터 상기 바이트공구에 의한 절삭가공량이 결정되며, 더욱이 가공도중에 피가공물의 가공부 형상이 자동계측되고, 이 자동계측에 따라 마무리가공에 필요한 가공치수가 자동 결정되며, 이 가공치수에 의해 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위량으로부터 상기 바이트공구에 의한 절삭가공량이 결정되어, 이로써 가공부 형상의 자동계측하에서 공구 교환등을 필요로 하지 않고 소요 커팅량을 가지고 일련의 절삭가공이 행해지게 된다.

또한, 이상 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명에 따른 바이트공구에 의한 주축회전각 제어식 절삭가공방법에 따르면, 바이트공구와 피가공물의 상대적인 축제어에 의해 바이트공구와 피가공물 사이에 상호보간운동이 행해지면서 축제어에 대한 주축회전각의 동기제어에 의해 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 바이트공구의 날끝방향이 소정값으로 유지되고, 상호보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 절삭이 행해지므로, 바이트 반경에 관계없이 하나의 바이트 공구에 의해 공구교환, 공구부탁각 변경을 필요로 하지 않고 임의의 상면경사각을 가지고 임의의 내경의 원통내외주면가공, 기타 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사절삭가공등이 행해진다.

또한, 이상 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 본 발명에 따른 바이트공구에 의한 주축회전각 제어식 절삭가공방법 및 바이트공구에 따르면, 바이트공구와 피가공물의 상대적인 축제어에 의해 바이트공구와 피가공물 사이에 상호보간운동이 행해지면서 축제어에 대한 주축회전각의 동기제어에 의해 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 바이트공구의 날끝방향이 소정값으로 유지되고, 상호 보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 절삭이 행해지므로 바이트 반경에 관계없이 하나의 바이트 공구에 의해 임의의 내경의 원통내외주면가공, 기타 테이퍼가공, 구면가공, 다각형가공, 나사절삭가공, 플랜지면가공, 자유형상가공이 행해진다.

원통내외주면가공에서는 종래의 볼링가공과 동일한 바이트공구로서, 동일 절삭 능률을 얻으면서 상술한 상호보간운동의 원호보간직경을 변경함으로써 하나의 바이트공구로 임의의 구멍직경 혹은 외경을 절삭할 수 있으며, 또한 가공도중에 원호보간직경을 간헐적으로 혹은 연속적으로 변경함으로써 테이퍼가공, 구면가공등 임의 형상의 가공을 행할 수 있다.

또한 바이트반경에 관계없이 하나의 바이트공구에 의해 임의의 반경의 원통내면가공을 행할 수 있는데다가 공구교환을 필요로 하지 않으며 애벌가공, 중간마무리가공, 마무리가공, 모서리깎기가공이 행해짐으로써 공구 교환의 빈도가 저하되어 공작기계의 가동율이 향상됨과 동시에 필요 공구 갯수가 절감되어 실링메거진의 소용량화가 행해진다.

이상과 같은 본 발명의 실시예 1 내지 3은 바이트공구로서 싱글포인트 바이트공구를 사용함으로써 총형 바이트공구에 의한 경우에 비해 절삭저항이 작아지며, 이로써 축제어에 의한 상호보간운동의 속도, 즉 절삭속도를 총형 바이트공구를 사용한 헬가공에 속하는 절삭가공법에 의한 경우에 비해 3-20배 정도 빠르게 할 수 있다.

마지막으로, 이상 설명으로부터 이해된 바와 같이, 본 발명에 따른 회전절삭가공방법에 따르면, 바이트공구는 바이트공구와 피가공물 사이에 상호보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 임의의 형상에 피가공물을 간헐적으로 절삭하므로 절삭부스러기가 불연속적이 되며, 칩브레이커의 장착이나 분단홈의 가공을 필요로 하지 않고 절삭부스러기가 확실하게 불연속화된다. 이로써 절삭부스러기가 볼링공구의 볼링바등에 감아붙는 것이 회피되어, 전연성이 큰 피삭재의 절삭가공도 절삭부스러기에 의한 장해를 받지 않아 무인으로 연속적으로 행할 수 있게 된다. 또한 생성되는 절삭부스러기가 분단되어 있으므로 절삭부스러기의 후처리성이 좋아진다.

또한, 바이트공구로서 싱글포인트 바이트공구가 사용됨으로써 엔드밀 등에 의한 경우에 비해 절삭저항이 작아지며, 이로써 축제어에 의한 상호보간운동의 속도, 즉 절삭속도를 빨리하는 것, 혹은 스템부가 긴 바이트공구를 사용하여 깊은 구멍, 축길이가 긴 가공물을 고정도로 절삭 가공할 수 있게 된다.

Claims

중심축선 주위의 회전각을 정량적으로 제어가능한 주축에 회전 공구를 설치하고, 주축 중심의 피가공물에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야할 형상에 적합한 것이 되도록 주축과 피가공물을 축제어에 의해 적어도 상기 주축의 회전 축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축과 피가공물 사이에 상호보간운동을 행하게 하고, 상기 주축의 회전각을 상기 축제어에 대해 소정 상관관계를 가지고 동기 제어함으로써 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 회전공구의 날끝방향을 소정방향으로 유지하며, 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 절삭하는 것을 특징으로 하는 주축회전각 제어에 의한 절삭가공 방법.
제1항에 있어서, 상기 피가공물의 가공축선 또는 가공면의 상기 주축의 중심축선에 대한 경사각에 따라 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위의 축제어량을 보정함으로써 상기 주축과 상기 피가공물 사이의 상기 상호보간 운동에 상기 피가공물의 가공축선 혹은 가공면의 상기 주축의 중심축선에 대한 경사성분을 부여하며, 주축중심축선에 대해 가공축선이 경사져 있는 내외주면 혹은 경사플랜지면을 절삭하는 것을 특징으로 하는 주축 회전각 제어에 의한 절삭가공방법.
제1항에 있어서, 상기 피가공물의 주축중심축선에 대한 위치결정 오차에 의한 피가공물의 가공 축선 또는 가공면의 정규상태로부터의 경사도를 자동 계측하며, 이 경사도에 따라 상기 주축과 상기 피가공물간의 상대변위의 축제어량을 보정하고 상기 주축과 상기 피가공물간의 상기 상호보간운동에 피가공물의 가공축선 또는 가공면의 경사보상요소가 주어져서 정규상태의 가공축선에 따라 내외주면 또는 플랜지면을 절삭하는 것을 특징으로 하는 주축 회전각 제어에 의한 절삭가공방법.
제1항 내지 3항중 어느 한항에 있어서, 피가공물의 가공부 형상의 자동계측에 의해 가공개시치수를 결정하고, 이 가공 개시치수에 의해 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위량으로부터 상기 회전공구에 의한 절삭가공량을 결정하는 것을 특징으로 하는 기재된 주축 회전각 제어식 절삭가공방법.
제1항 내지 3항중 어느 한항에 있어서, 가공도중에 피가공물의 가공부 현상을 자동 계측하고, 마무리가공에 필요한 가공 치수를 자동결정하며, 이 가공치수에 의해 상기 주축과 상기 피가공물의 상대변위량으로부터 상기 회전 공구에 의한 절삭가공량을 결정하는 것을 특징으로 하는 어느 한항에 기재된 주축회전각 제어에 의한 절삭가공방법.
제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 회전공구로서 상기 피가공물에 점접촉하는 싱글포인트 바이트공구를 사용하는 것을 특징으로 하는 주축 회전각 제어에 의한 절삭가공방법.
제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 축제어는 적어도 동일평면에 서로 직교하는 2축의 동시제어에 의해 행하여지며 상기 2축의 각 축제어는 상호 90도의 위상차를 가지는 삼각함수를 포함하는 함수식에 의해 정의되는 궤적을 그리도록 행하는 것을 특징으로 하는 주축 회전 각 제어에 의한 절삭가공방법.
중심축선 주위의 회전각을 정량적으로 제어 가능한 주축에 회전 공구를 설치하고, 주축 중심의 피가공물에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합함과 동시에 소정의 상면 경사각이 설정되어야 할 주축과 피가공물을 축 제어에 의해 적어도 상기 주축의 회전 축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축과 피가공물 사이에 상호 보간 운동을 행하게 하고, 상기 주축의 회전각을 상기 축제어에 대해 소정 상관관계를 가지고 동기 제어함으로써 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 회전공구의 날끝방향을 상면 경사각을 가지고 소정 방향으로 유지하며, 상기 보간운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 절삭하는 것을 특징으로 하는 회전공구에 의한 주축회전각 제어에 의한 절삭가공방법.
제8항에 있어서, 상기 회전공구로서 피가공물에 실질적으로 점접촉하는 싱글포인트 바이트공구를 사용하는 것을 특징으로 하는 회전공구에 의한 주축 회전각 제어 절삭가공방법.
중심축선 주위의 회전각을 정량적으로 제어가능한 주축에 그 중심축선을 중심으로 복수개의 절삭날을 방사선상으로 가지는 회전 공구를 부착하고, 주축 중심의 피가공물에 대한 상대적인 이동궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 주축과 피가공물을 축제어에 의해 적어도 상기 주축의 회전 축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 주축과 피가공물 사이에 상호보간운동을 행하게 하고, 상기 주축의 회전각을 상기 축제어에 대해 소정 상관관계를 가지고 동기 제어함으로써 주축의 모든 회전각 위치에서 피가공물의 가공면에 대한 회전공구의 날끝방향을 소정방향으로 유지하며, 상기 복수개의 절삭날로부터 선택된 하나의 절삭날에 의해 상기 상호보간 운동에 의한 보간궤적에 의해 결정되는 형상으로 피가공물을 절삭하는 것을 특징으로 하는 주축회전각 제어에 의한 절삭가공방법.
상기 복수개의 절삭날을 각각 피가공물에 실질적으로 점접촉하는 싱글포인트 바이트공구인 것을 특징으로 하는 주축회전각 제어에 의한 절삭가공방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 복수개의 절삭날을 애벌절삭용 절삭날과 중간절단용 절삭날과 마무리절단용 절삭날과 모서리깎기용 절삭날 중 적어도 2개를 선택적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 주축회전각 제어에 의한 절삭 가공방법.
주측에 부착된 회전공구를 주축의 회전에 의해 주축의 회전축선 주위에 회전시켜 피가공물을 절삭 가공하는 회전절삭 가공방법에 있어서, 주축 중심을 회전중심으로하여 회전공구를 주축 회전수를 가지고 회전구동하며, 주축 중심의 피가공물에 대한 상대적인 이동 궤적이 절삭해야 할 형상에 적합한 것이 되도록 회전공구와 피가공물을 축제어에 의해 적어도 주축의 회전축선에 직교하는 평면을 따라 상대 변위시켜 회전공구와 피가공물 사이에 상호보간운동을 행하게하며, 상기 상호보간운동에 의한 보간궤적에 따라 결정되는 형상에 상기 회전공구에 의해 피가공물을 상기 회전공구의 1회전마다 간헐절삭하는 것을 특징으로 하는 회전공구에 의한 회전절삭 가공방법.
제13항에 있어서, 상기 회전공구로서 피가공물에 실질적으로 점접촉하는 싱글포인트 바이트공구를 사용하는 것을 특징으로 하는 회전공구에 의한 회전절삭가공방법.