KR102170371B1 - 터닝 센터의 절삭 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

터닝 센터의 절삭 가공 방법에 있어서, 상기 터닝 센터의 CNC의 제어 하에, 상기 터닝 센터의 공구대에 포함된 구동 모터의 구동에 의해 상기 공구대에 포함된 터릿이 회전함으로써, 상기 터릿에 장착된 복수의 절삭 공구 어셈블리들 중 하나의 절삭 공구 어셈블리를 선택하는 동작, 상기 선택된 절삭 공구 어셈블리에 포함되고 상기 터릿에 체결된 연결 박스 내측에 배치된 프로세서를 통해, 상기 선택된 절삭 공구 어셈블리에 포함된 인서트 팁 절삭날들의 교체 시기를 판단하는 동작, 상기 절삭날들의 교체 시기를 판단한 결과에 기초하여, 상기 프로세서를 통해, 상기 절삭날들 중 현재 사용되는 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했는지를 판단하는 동작, 상기 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했다는 판단 하에, 상기 프로세서를 통해, 상기 절삭날들 중 절삭 가공이 가능한 다른 제2 절삭날이 존재하는지를 판단하는 동작, 상기 제2 절삭날이 존재하지 않는다는 판단 하에, 상기 프로세서를 통해, 상기 인서트 팁의 교체 시기가 도래했음을 알리는 신호를 상기 터닝 센터의 HMI로 전달하는 동작, 상기 제2 절삭날이 존재한다는 판단 하에, 상기 프로세서의 제어 하에, 상기 인서트 팁을 회전시키는 동작, 상기 CNC의 제어 하에, 상기 터닝 센터의 주축대에 포함된 스핀들의 회전 동력을 통해 공작물을 클램핑한 척을 회전시키고, 상기 터닝 센터의 이송대를 상기 공작물의 직경 방향의 축 및 길이 방향의 축 방향으로 이동시킴으로써 상기 이송대 상에 배치된 공구대를 상기 공작물의 가공 위치로 이동시키는 동작, 상기 프로세서의 제어 하에, 상기 선택된 절삭 공구 어셈블리에 포함된 공기 흡입 장치를 가동시키는 동작, 및 상기 CNC의 제어 하에, 상기 인서트 팁을 이용해 상기 공작물을 절삭 가공하는 동작을 포함하는 절삭 가공 방법이 개시된다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

터닝 센터의 절삭 가공 방법{Cutting method of turning center}
본 발명은 터닝 센터(turning center)의 절삭 가공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인서트 팁(insert tip) 절삭날의 교체 시기를 판단하여 인서트 팁을 회전시키고 절삭 칩(cutting chip)의 비산을 방지하는 절삭 가공 방법에 관한 것이다.
터닝 센터는 대표적인 CNC(computer numerical control) 공작 기계로서, 선반을 기본 구조로 채용하고 있다. 예컨대, 터닝 센터는 공작물을 회전시키고, 공구를 공작물에 대해 상대 이동시킴으로써 공작물을 가공할 수 있다.
이러한 터닝 센터는 복수 개의 공구들이 장착되는 터릿(turret)을 포함할 수 있다. 예컨대, 터릿에는 공작물을 원하는 형상으로 가공하는 데에 필요한 바이트, 드릴 등의 복수의 공구들이 장착될 수 있다. 이들 공구들은 터릿이 회전함에 따라 원하는 공구가 공작물의 가공 위치에 배치됨으로써, 공작물의 가공에 사용될 수 있게 된다.
일반적으로 공구들은 사용 횟수가 많아 지거나 사용 시간이 경과함에 따라 점차 마모될 수밖에 없기 때문에, 공구의 파손 여부를 확인하여 교체하게 된다. 그러나, 이와 같은 공구의 마모는 육안으로 식별하기 어려워 공구의 교체 시기를 판단하는 데 어려움이 있으며, 작업자가 일일이 파손된 공구를 교체할 수밖에 없었기 때문에, 교체 작업을 위한 인력 소모 및 가공 공정의 중지에 따른 생산성 저하가 일어날 수 있다.
한편, 공작물의 절삭 가공 시 절삭된 파편, 즉 절삭 칩이 발생할 수 있다. 이러한 절삭 칩은 터닝 센터의 내부 구조물에 타격을 주는 등 악영향을 미치기 되어 터닝 센터의 고장 발생 원인으로 작용할 수 있다. 또한, 터닝 센터의 내부에 절삭 칩들이 산재하게 됨으로써, 작업 공간을 효율적으로 사용할 수 없을 뿐만 아니라 절삭 칩을 제거하는 데 어려움을 겪을 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 절삭 공구의 인서트 팁 절삭날의 교체 시기를 판단하여 인서트 팁을 회전시킴으로써 절삭 공구의 교체없이 절삭 가공을 수행할 수 있도록 하는 터닝 센터의 절삭 가공 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예들은, 절삭 칩의 비산을 방지하여 절삭 칩의 배출 및 수거를 용이하게 하는 터닝 센터의 절삭 가공 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터닝 센터의 절삭 가공 방법은, 상기 터닝 센터(150)의 CNC의 제어 하에, 상기 터닝 센터(150)의 공구대(190)에 포함된 구동 모터(192)의 구동에 의해 상기 공구대(190)에 포함된 터릿(191)이 회전함으로써, 상기 터릿(191)에 장착된 복수의 절삭 공구 어셈블리(400)들 중 하나의 절삭 공구 어셈블리(400)를 선택하는 동작, 상기 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)에 포함되고 상기 터릿(191)에 체결된 연결 박스(410) 내측에 배치된 프로세서(416)를 통해, 상기 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)에 포함된 인서트 팁(492) 절삭날들의 교체 시기를 판단하는 동작, 상기 절삭날들의 교체 시기를 판단한 결과에 기초하여, 상기 프로세서(416)를 통해, 상기 절삭날들 중 현재 사용되는 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했는지를 판단하는 동작, 상기 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했다는 판단 하에, 상기 프로세서(416)를 통해, 상기 절삭날들 중 절삭 가공이 가능한 다른 제2 절삭날이 존재하는지를 판단하는 동작, 상기 제2 절삭날이 존재하지 않는다는 판단 하에, 상기 프로세서(416)를 통해, 상기 인서트 팁(492)의 교체 시기가 도래했음을 알리는 신호를 상기 터닝 센터(150)의 HMI(human machine interface)(130)로 전달하는 동작, 상기 제2 절삭날이 존재한다는 판단 하에, 상기 프로세서(416)의 제어 하에, 상기 인서트 팁(492)을 회전시키는 동작, 상기 CNC의 제어 하에, 상기 터닝 센터(150)의 주축대(170)에 포함된 스핀들(172)의 회전 동력을 통해 공작물(10)을 클램핑한 척(171)을 회전시키고, 상기 터닝 센터(150)의 이송대(180)를 상기 공작물(10)의 직경 방향의 축 및 길이 방향의 축 방향으로 이동시킴으로써 상기 이송대(180) 상에 배치된 공구대(190)를 상기 공작물(10)의 가공 위치로 이동시키는 동작, 상기 프로세서(416)의 제어 하에, 상기 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)에 포함된 공기 흡입 장치(450)를 가동시키는 동작, 및 상기 CNC의 제어 하에, 상기 인서트 팁(492)을 이용해 상기 공작물(10)을 절삭 가공하는 동작을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)는, 상기 연결 박스(410), 상기 연결 박스(410)의 일면 방향으로 내삽되는 절삭 칩 비산 방지 장치(430), 상기 연결 박스(410)의 타면 방향으로 내삽되어 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)와 체결되는 상기 공기 흡입 장치(450), 상기 연결 박스(410)의 일면 방향으로 내삽되는 공구 홀더(470), 및 상기 공구 홀더(470)에 고정되는 상기 바이트 공구(490)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했는지를 판단하는 동작은, 상기 연결 박스(410) 내측에 배치된 메모리(418)에 저장된 상기 제1 절삭날의 사용 횟수가 지정된 횟수 이상이거나 상기 제1 절삭날의 사용 시간이 지정된 시간 이상인 경우, 상기 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했다고 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제2 절삭날이 존재하는지를 판단하는 동작은, 상기 연결 박스(410) 내측에 배치된 메모리(418)에 저장된 상기 절삭날들의 사용 횟수 및 사용 시간에 관한 정보를 기반으로, 상기 절삭날들 중 사용 횟수가 지정된 횟수 미만이면서 사용 시간이 지정된 시간 미만인 상기 제2 절삭날이 존재하는지를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인서트 팁(492)을 회전시키는 동작은, 상기 공구 홀더(470) 내부에 배치된 모터(476)에 구동 신호를 전달하는 동작, 상기 모터(476)의 구동에 의해 상기 모터(476)와 연결된 구동축(477)을 회전시키는 동작, 상기 구동축(477)의 회전으로 인해 상기 구동축(477)과 연결된 상기 바이트 공구(490)의 제1 연결축(495b)을 회전시키는 동작, 상기 제1 연결축(495b)이 회전함으로써, 상기 제1 연결축(495b)에 연결된 제1 기어(495a)를 회전시키고 상기 제1 기어(495a)와 맞물린 제2 기어(494c)를 회전시키는 동작, 상기 제2 기어(494c)가 회전함으로써, 상기 제2 기어(494c)와 연결된 제2 연결축(494b)을 회전시키고, 동시에 상기 제2 연결축(494b)에 연결된 제3 기어(494a)를 회전시키는 동작, 상기 제3 기어(494a)가 회전함으로써, 상기 제3 기어(494a)와 맞물린 제4 기어(493a)를 회전시키고, 동시에 상기 제4 기어(493a)에 맞물린 상기 인서트 팁(492)의 제5 기어(492b)를 회전시키는 동작, 및 상기 제5 기어(492b)가 회전함으로써, 상기 인서트 팁(492)을 회전시키는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 공기 흡입 장치(450)를 가동시키는 동작은, 상기 공기 흡입 장치(450)의 공기 흡입 제어기(454)로 공기 흡입 신호를 전달하는 동작, 및 상기 공기 흡입 제어기(454)의 가동에 의해, 상기 공기 흡입 장치(450)의 공기 흡입바(452), 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 연결바(432), 및 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 공기 흡입구(433)를 통해, 상기 공기 흡입구(433) 외측에 있는 공기를 흡입하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 절삭 가공 방법은, 상기 프로세서(416)의 제어 하에, 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)에 포함된 제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)의 날개 각도를 조정하는 동작을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 날개 각도를 조정하는 동작은, 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 MCU(micro controller unit)(437)로 날개 각도 조정 신호를 전송하는 동작, 및 상기 MCU(437)의 제어 하에, 일단이 상기 제1 비산 방지 날개(434)의 제1 힌지축(434a)에 연결된 제1 기어(434b)에 맞물리고 타단이 상기 제2 비산 방지 날개(435)의 제2 힌지축(435a)에 연결된 제2 기어(435b)에 맞물리는 기어 바(436)를 회전시키는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 인서트 팁을 자동적으로 회전시킴으로써, 인력 소모없이 가공 공정의 연속성을 보장할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 인서트 팁의 각 모서리에 구성된 절삭날들을 사용함으로써, 절삭 공구의 사용 기간을 늘릴 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 절삭 칩의 비산을 방지함으로써, 작업 공간의 효율성을 높이고 절삭 칩으로 인한 터닝 센터의 고장 발생 빈도를 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 절삭 칩의 비산을 방지하여 절삭 칩을 지정된 공간에 적재함으로써, 절삭 칩의 배출 및 수거를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터닝 센터 챔버의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터닝 센터 챔버의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터닝 센터의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터릿 및 터릿에 장착되는 절삭 공구 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 연결 박스를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 공구 홀더를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 바이트 공구를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이트 공구에 연결되는 인서트 팁을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 절삭 칩 비산 방지 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 공기 흡입 장치를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터닝 센터의 절삭 가공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
설명에 앞서, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "구비" 또는 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부(unit)", "모듈(module)", 및 "컴포넌트(component)" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어, 소프트웨어 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 "실시 예"라는 용어는 예시, 사례 또는 도해의 역할을 하는 것을 의미하나, 발명의 대상은 그러한 예에 의해 제한되지 않는다. 또한, "포함하는", "구비하는", "갖는" 및 다른 유사한 용어가 사용되고 있으나, 청구 범위에서 사용되는 경우 임의의 추가적인 또는 다른 구성 요소를 배제하지 않는 개방적인 전환어(transition word)로서 "포함하는(comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현될 수 있거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "부(unit)", "모듈(module)", "시스템(system)" 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다. 예를 들어, 프로그램 모듈은 하나의 컴포넌트와 등가 혹은 둘 이상의 컴포넌트의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에서는 서버 또는 단말기에서 실행되는 애플리케이션 및 하드웨어 모두가 모듈단위로 구성될 수 있고, 하나의 물리적 메모리에 기록되거나, 둘 이상의 메모리 및 기록 매체 사이에 분산되어 기록될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시 예에 따른 터닝 센터가 설명된다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시 예를 통하여 동일한 도면 부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성 간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터닝 센터 챔버의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터닝 센터 챔버의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터닝 센터의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 터닝 센터(150)는 챔버(100)에 수용될 수 있다. 챔버(100)는 실질적으로 직육면체의 형상을 가지는 프레임(110)으로 구성되며, 터닝 센터(150)를 수용할 수 있도록 내부 공간을 가질 수 있다. 상기 프레임(110)에는 공작물(10)이 출입하거나 터닝 센터(150)의 수리를 위한 출입구를 가질 수 있다. 또한, 상기 프레임(110)은 상기 출입구를 개폐할 수 있는 도어(120)가 설치될 수 있다.
상기 도어(120)는 프레임(110)의 일측면에 배치된 복수의 힌지 부재(123)들을 통해 연결될 수 있다. 도 1에서는 상기 도어(120)가 프레임(110)의 상측면에 배치된 복수의 힌지 부재(123)들을 통해 연결된 상태를 나타낸다. 이 경우, 상기 도어(120)의 손잡이(122)를 들어올리면 상기 도어(120)는 프레임(110)의 상측 방향으로 올라가 출입구가 열릴 수 있고, 손잡이(122)를 끌어내리면 상기 도어(120)는 다시 프레임(110)의 정면 방향으로 내려와 출입구가 닫힐 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 도어(120)는 내부 공간을 눈으로 확인할 수 있도록 투명 창(121)이 배치될 수 있다.
터닝 센터(150)는 CNC 프로그램에 의해 동작할 수 있으며, 가공 공정에 필요한 데이터 입력이나 가공 결과에 대한 모니터링을 위해 HMI(human machine interface)(130)와 연결될 수 있다. HMI(130)는 프레임(110)의 일면에 배치될 수 있다. 도 1에서는 상기 HMI(130)가 도어(120)가 설치된 프레임(110)의 정면 우측에 배치된 상태를 나타낸다. 상기 HMI(130)는 화면을 제공하는 디스플레이(131) 및 데이터 입력을 위한 키 입력 장치(132)를 포함할 수 있다.
상기 프레임(110)에는 챔버(100)의 내부 공간에 적재된 절삭 칩의 배출 및 수거를 위한 장치가 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 절삭 칩이 적재된 위치와 인접한 상기 프레임(110)의 측면에는 상기 절삭 칩의 배출을 위한 배출구(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 절삭 칩의 적재된 위치로부터 상기 절삭 칩의 수거함(141)까지 상기 배출구를 통해 연결되는 컨베이어 벨트(142)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 절삭 칩은 상기 컨베이어 벨트(142)에 의해 챔버(100)의 내부 공간으로부터 상기 수거함(141)까지 이송될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 수거함(141)의 일면에는 상기 수거함(141)으로 이송된 절삭 칩을 꺼내기 위한 배출 도어(143)가 설치될 수 있다.
챔버(100)의 내부 공간에 배치된 터닝 센터(150)는 회전되는 공작물(10)을 절삭 공구 어셈블리(400)를 이용해서 가공할 수 있다. 예를 들어, 터닝 센터(150)는 주축대(170)에 체결된 공작물(10)을 회전시키면서 절삭 공구 어셈블리(400)가 장착된 공구대(190)를 이송대(180)를 통해 공작물(10)의 가공 위치까지 이동시킴으로써, 절삭 공구 어셈블리(400)를 이용해 공작물(10)을 가공할 수 있다. 이를 위해, 터닝 센터(150)는 베드(bed)(160), 베드(160) 상의 일측에 배치되는 주축대(170), 베드(160) 상의 타측에 배치되는 이송대(180), 및 이송대(180) 상에 배치되는 공구대(190)를 포함할 수 있다.
주축대(170)는 공작물(10)을 클램핑(clamping)하는 척(chuck)(171) 및 척(171)에 고정된 공작물(10)을 회전시키는 스핀들(spindle)(172)을 포함할 수 있다. 스핀들(172)의 회전 동력으로 인해 척(171)은 공작물(10)을 클램핑한 상태에서 회전할 수 있다.
이송대(180)는 공작물(10)의 x축(공작물(10)의 직경 방향의 축) 및 z축(공작물(10)의 길이 방향의 축) 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 이송대(180) 상에 배치된 공구대(190)가 공작물(10)의 가공 위치로 이동할 수 있다.
공구대(190)는 복수 개의 절삭 공구 어셈블리(400)들이 장착되는 터릿(191) 및 터릿(191)을 회전시키기 위한 구동 모터(192)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 터릿(191)은 외경에 절삭 공구 어셈블리(400)가 장착될 수 있다. 또한, 터릿(191)은 복수 개의 절삭 공구 어셈블리(400)들 중 특정한 절삭 공구 어셈블리(400)를 선택하기 위해서 인덱싱(indexing)되어 각도 회전할 수 있다. 이러한 터릿(191)의 각도 회전을 위해 구동 모터(192)는 동력을 터릿(191)에 전달할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터릿 및 터릿에 장착되는 절삭 공구 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 연결 박스를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 공구 홀더를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 바이트 공구를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이트 공구에 연결되는 인서트 팁을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 절삭 칩 비산 방지 장치를 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절삭 공구 어셈블리의 공기 흡입 장치를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 터릿(191)의 외경에는 절삭 공구 어셈블리(400)가 장착될 수 있다. 절삭 공구 어셈블리(400)는 터릿(191)에 체결되는 연결 박스(410), 연결 박스(410)에 내삽되어 서로 결합되는 절삭 칩 비산 방지 장치(430) 및 공기 흡입 장치(450), 연결 박스(410)에 내삽되는 공구 홀더(470), 및 공구 홀더(470)에 고정되는 바이트 공구(bite tool)(490)를 포함할 수 있다.
연결 박스(410)는 하우징(411), 연결부(412a), 및 인쇄 회로기판(415)을 포함할 수 있다. 하우징(411)의 전면(411a)에는 절삭 칩 비산 방지 장치(430)가 삽입될 수 있는 제1 홀(413a) 및 공구 홀더(470)가 삽입될 수 있는 제3 홀(413c)이 형성될 수 있고, 하우징(411)의 후면(411b)에는 공기 흡입 장치(450)가 삽입될 수 있는 제2 홀(413b)이 형성될 수 있다. 상기 제1 홀(413a)과 상기 제2 홀(413b)은 하우징(411)의 길이 방향으로 일직선 상에 형성될 수 있고, 상기 제3 홀(413c)은 상기 제1 홀(413a)의 하단에 형성될 수 있다.
연결부(412a)는 하우징(411)의 하면(411c) 중앙부에 배치되고 터릿(191)의 외경에 형성된 주홈에 삽입되어 고정될 수 있다. 또한, 하우징(411)의 하면(411c) 주변부에는 복수 개의 가이드부(412b)들이 더 배치될 수 있다. 상기 가이드부(412b)는 돌출된 형상으로 마련되고, 상기 주홈의 둘레에 형성된 가이드홀에 삽입되어 연결 박스(410)가 터릿(191)에 장착되는 방향을 가이드할 수 있다.
하우징(411)의 전면(411a)에는 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 접속 단자(438)가 연결되고 인쇄회로기판(415)과 전기적으로 연결되는 제1 포트(port)(414a)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 포트(414a)는 상기 제1 홀(413a)과 상기 제3 홀(413c) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 하우징(411)의 후면(411b)에는 공기 흡입 장치(450)의 접속 단자(455)가 연결되고 인쇄회로기판(415)과 전기적으로 연결되는 제2 포트(414b)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 포트(414b)는 상기 제2 홀(413b)의 하단에 배치될 수 있다.
인쇄회로기판(415) 상에는 프로세서(416), 통신 모듈(417), 및 메모리(418)가 실장될 수 있다. 또한, 인쇄회로기판(415)에는 공구 홀더(470)의 접속 단자(478)가 연결되는 제3 포트(414c)가 배치될 수 있다.
프로세서(416)는 절삭 공구 어셈블리(400)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(416)는 예를 들면, 절삭 공구 어셈블리(400)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
프로세서(416)는 바이트 공구(490)에 연결된 인서트 팁(492) 절삭날의 교체 시기를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(416)는 메모리(418)에 저장된 인서트 팁(492) 절삭날들의 사용 횟수 및 사용 시간에 관한 정보를 기반으로, 현재 사용되는 절삭날의 교체 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 프로세서(416)는 현재 사용되는 절삭날의 사용 횟수가 지정된 횟수 이상이거나 사용 시간이 지정된 시간 이상인 경우, 즉, 사용 횟수가 임계 횟수에 다다르거나 사용 시간이 임계 시간에 다다르면 절삭날의 교체 시기가 도래했다고 판단할 수 있다.
이 경우, 프로세서(416)는 메모리(418)에 저장된 인서트 팁(492) 절삭날들의 사용 횟수 및 사용 시간에 관한 정보를 기반으로 교체 가능한 절삭날이 존재하는지를 판단할 수 있다. 예컨대, 프로세서(416)는 절삭날들 중 사용 횟수가 지정된 횟수 미만이면서 사용 시간이 지정된 시간 미만인 절삭날이 존재하는지를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(416)는 아직 사용 횟수가 임계 횟수에 다다르지 않았거나 사용 시간이 임계 시간에 다다르지 않은 절삭날이 존재하는지를 확인할 수 있다.
프로세서(416)는 인서트 팁(492)의 교체 시기가 도래했음을 알리는 신호를 HMI(130)로 전달할 수 있다. 이 경우, HMI(130)는 디스플레이(131)의 화면을 통해 인서트 팁(492)의 교체 시기가 도래했음을 알리는 정보를 표시할 수 있다.
프로세서(416)는 인서트 팁(492)을 회전시킬 수 있다. 예컨대, 프로세서(416)는 공구 홀더(470)의 모터(476)에 구동 신호를 전달할 수 있다. 이 경우, 공구 홀더(470)의 모터(476)는 공구 홀더(470)의 구동축(477)을 회전시킴으로써, 상기 구동축(477)과 연결된 바이트 공구(490)의 제1 연결축(495b)이 회전하고, 상기 제1 연결축(495b)이 회전함으로써, 상기 제1 연결축(495b) 상의 기어(495a)가 회전하고, 상기 제1 연결축(495b) 상의 기어(495a)와 맞물린 바이트 공구(490)의 제2 연결축(494b) 상에 있는 제2 기어(494c)가 회전하고, 상기 제2 기어(494c)가 회전함으로써, 상기 제2 연결축(494b)이 회전하고, 상기 제2 연결축(494b)이 회전함으로써, 상기 제2 연결축(494b) 상에 있는 제1 기어(494a)가 회전하고, 상기 제1 기어(494a)와 맞물린 바이트 공구(490)의 회전축(493b) 상에 있는 기어(493a)가 회전하고, 상기 회전축(493b) 상의 기어(493a)가 회전함으로써, 상기 기어(493a)에 맞물린 인서트 팁(492)의 기어(492b)가 회전함으로써, 인서트 팁(492)이 회전할 수 있다.
한편, 프로세서(416)는 인서트 팁(492)을 회전시키기 전에, 절삭 가공 공정을 중지시킬 수 있다. 예컨대, 프로세서(416)는 CNC로 공정 중지 신호를 전달할 수 있고, 인서트 팁(492)의 회전이 완료되면 CNC로 공정 재개 신호를 전달할 수 있다. 공정 중지 신호를 전달받은 CNC는 척(171)의 회전을 중지시킬 수 있다.
프로세서(416)는 공기 흡입 장치(450)를 가동시킬 수 있다. 예컨대, 프로세서(416)는 공기 흡입 장치(450)의 공기 흡입 제어기(454)로 공기 흡입 신호를 전달할 수 있다. 또한, 프로세서(416)는 절삭 칩 비산 방지 장치(430)에 날개 각도 조정 신호를 전송할 수 있다.
통신 모듈(417)은 CNC 및 HMI(130)와 통신할 수 있다. 일 예로, 통신 모듈(417)은 무선 통신을 통해 CNC 및 HMI(130)와 연결될 수 있다. 상기 무선 통신은 예를 들어, 블루투스(Bluetooth) 통신, WiFi(wireless fidelity) 통신, RFID(radio frequency identification) 통신, 적외선 통신(infrared data association(IrDA)) 등의 근거리 무선 통신을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(417)은 상기 CNC로부터 인서트 팁(492) 절삭날들의 사용 횟수 및 사용 시간에 관한 정보를 수신하고, 수신된 정보를 메모리(418)에 저장할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 통신 모듈(417)은 HMI(130)로부터 사용자 입력에 의한 데이터 또는 제어 신호를 수신하고, 수신된 데이터 또는 제어 신호를 프로세서(416)에 전달할 수 있다. 또한, 통신 모듈(417)은 프로세서(416)로부터 전달받은 절삭 가공에 대한 결과 정보 및 인서트 팁(492)의 교체 시기가 도래했음을 알리는 신호를 HMI(130)로 전송할 수 있다.
메모리(418)는 프로세서(416)로부터 전달받은 절삭 가공에 대한 결과 정보 및 통신 모듈(417)로부터 전달받은 인서트 팁(492) 절삭날들의 사용 횟수 및 사용 시간에 관한 정보를 저장할 수 있다.
절삭 칩 비산 방지 장치(430)는 연결 박스(410)의 하우징(411) 전면(411a)에 형성된 제1 홀(413a)에 삽입되고, 연결 박스(410)의 하우징(411) 후면(411b)에 형성된 제2 홀(413b)에 삽입된 공기 흡입 장치(450)와 체결될 수 있다. 이러한 절삭 칩 비산 방지 장치(430)는 하우징(431), 상기 하우징(431)의 후면(431b)에 연결된 연결바(432), 상기 하우징(431)의 전면(431a)에 형성된 공기 흡입구(433), 상기 하우징(431)의 좌측면(431d)에 형성된 제1 비산 방지 날개(434), 상기 하우징(431)의 우측면(431c)에 형성된 제2 비산 방지 날개(435), 상기 하우징(431)의 내부에 배치된 MCU(micro controller unit)(437), 및 상기 하우징(431)의 전면(431a)에 배치된 자성체(439)를 포함할 수 있다.
연결바(432)는 연결 박스(410)의 하우징(411) 전면(411a)에 형성된 제1 홀(413a)에 삽입될 수 있는 직경을 가질 수 있다. 예컨대, 연결바(432)는 원기둥 형상으로 마련되고 직경이 상기 제1 홀(413a)의 직경보다 작을 수 있다. 또한, 연결바(432)는 하우징(431)과 대면하지 않은 끝단이 연결 박스(410)의 하우징(411) 후면(411b)에 형성된 제2 홀(413b)에 삽입된 공기 흡입 장치(450)와 스크류(screw) 체결될 수 있다. 일 예로, 연결바(432)는 하우징(431)과 대면하지 않은 끝단의 직경이 중심부의 직경보다 작게 형성되고 외주면에 나사산(432a)이 형성되어, 공기 흡입 장치(450)의 공기 흡입 바(452)에 형성된 나사골(452a)과 스크류 체결될 수 있다. 연결바(432)는 하우징(431)과 대면하는 면으로부터 하우징(431)과 대면하지 않은 끝단면까지 관통되어 내부가 빈 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 연결바(432)의 내부는 공기가 지나가는 통로가 될 수 있다.
공기 흡입구(433)는 하우징(431)의 전면(431a) 외측으로부터 하우징(431)의 내부까지 관통되어 형성될 수 있다. 예컨대, 공기 흡입구(433)부터 연결바(432)의 끝단면까지 공기가 지나가는 통로가 될 수 있다.
제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)는 절삭 칩이 비산되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 절삭 가공 중 발생한 절삭 칩은 제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)에 의해 절삭 공구 어셈블리(400)의 양 옆으로 비산되지 않을 수 있다. 제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)가 하우징(431)의 양측면으로부터 벌어지는 각도(θ)(401)(이하, 날개 각도라 한다)는 공작물(10)과 절삭 칩 비산 방지 장치(430) 간의 위치 관계에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 절삭 칩 비산 방지 장치(430)가 공작물(10)과 가까워지면 상기 날개 각도(401)는 커지고, 절삭 칩 비산 방지 장치(430)가 공작물(10)과 멀어지면 상기 날개 각도(401)는 작아질 수 있다. 이는 제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)가 상기 공작물(10) 및 인서트 팁(492)과 충돌하는 것을 방지하기 위함이다.
제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)는 각각 제1 힌지축(434a) 및 제2 힌지축(435a)을 통해 상기 하우징(431)의 좌측면(431d) 및 우측면(431c)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 힌지축(434a) 및 상기 제2 힌지축(435a)은 각각 제1 기어(434b) 및 제2 기어(435b)에 연결되고, 상기 제1 기어(434b) 및 상기 제2 기어(435b)는 기어 바(gear bar)(436)에 맞물릴 수 있다. 이에 따라, MCU(437)의 제어 하에, 기어 바(436)가 회전하면 기어 바(436)에 맞물린 상기 제1 기어(434b) 및 상기 제2 기어(435b)가 동시에 회전하게 되고, 상기 제1 기어(434b) 및 상기 제2 기어(435b)의 회전에 의해 상기 제1 힌지축(434a) 및 상기 제2 힌지축(435a) 또한 동시에 회전하게 되어 결과적으로 제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)가 동시에 회전할 수 있다.
MCU(437)는 제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)의 날개 각도(401)를 조정할 수 있다. 일 예로, MCU(437)는 연결 박스(410)의 프로세서(416)로부터 날개 각도 조정 신호를 수신하고, 수신된 상기 날개 각도 조정 신호에 따라 상기 날개 각도(401)를 조정할 수 있다. MCU(437)는 상기 하우징(431)의 후면(431b)에 배치된 접속 단자(438)를 통해 프로세서(416)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 접속 단자(438)는 연결바(432)의 하단에 배치될 수 있다.
자성체(439)는 상기 하우징(431)의 전면(431a)에 배치될 수 있다. 일 예로, 자성체(439)는 공기 흡입구(433)의 상단에 배치될 수 있다. 자성체(439)는 절삭 가공 시 발생된 절삭 칩을 끌어당기는 기능을 할 수 있다. 이에 따라, 절삭 칩은 자성체(439)의 자력에 의해 절삭 칩 비산 방지 장치(430) 방향으로 유도될 수 있고, 제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)가 형성하는 좌우 각도 범위 내로 낙하할 수 있다.
공기 흡입 장치(450)는 연결 박스(410)의 하우징(411) 후면(411b)에 형성된 제2 홀(413b)에 삽입되고, 연결 박스(410)의 하우징(411) 전면(411a)에 형성된 제1 홀(413a)에 삽입된 절삭 칩 비산 방지 장치(430)와 체결될 수 있다. 이러한 공기 흡입 장치(450)는 하우징(451), 공기 흡입 바(452), 공기 배출 바(453), 및 공기 흡입 제어기(454)를 포함할 수 있다.
공기 흡입 바(452)는 상기 하우징(451)의 전면(451a)에 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 공기 흡입 바(452)는 원기둥 형상으로 마련되고 직경이 연결 박스(410)의 하우징(411) 후면(411b)에 형성된 제2 홀(413b)에 삽입될 수 있는 직경을 가질 수 있다. 예컨대, 공기 흡입 바(452)의 직경은 상기 제2 홀(413b)의 직경보다 작을 수 있다. 또한, 공기 흡입 바(452)는 상기 하우징(451)과 대면하는 면으로부터 상기 하우징(451)과 대면하지 않는 끝단부까지 관통되어 내부가 빈 형상으로 마련될 수 있다. 이에 따라, 공기 흡입 바(452)가 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 연결바(432)와 체결되면, 공기 흡입구(433)로부터 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 하우징(431) 내부 및 연결바(432)를 통해 공기 흡입 바(452)까지 연결되는 공기의 흡입 통로가 형성될 수 있다. 공기 흡입 바(452)는 상기 하우징(451)과 대면하지 않은 끝단 내주면에 나사골(452a)이 형성될 수 있고, 상기 나사골(452a)은 연결바(432)의 나사산(432a)과 스크류 체결될 수 있다.
공기 배출 바(453)는 상기 하우징(451)의 상면(451c)에 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 공기 배출 바(453)는 원기둥 형상으로 마련되고 상기 하우징(451)과 대면하는 면으로부터 상기 하우징(451)과 대면하지 않는 끝단부까지 관통되어 내부가 빈 형상으로 마련될 수 있다. 상기 공기 배출 바(453)는 상기 공기 흡입 바(452)를 통해 흡입된 공기를 외부로 배출시킬 수 있다. 상기 공기 배출 바(453)는 상기 하우징(451)의 상면(451c)이나 후면(451b)에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 절삭 칩을 유도하는 공기 흐름을 방해하지 않기 위함이다.
공기 흡입 제어기(454)는 상기 하우징(451)의 내부에 배치될 수 있다. 도 10에서는 공기 흡입 제어기(454)가 상기 하우징(451)의 후면(451b) 내측에 배치된 상태를 나타낸다. 공기 흡입 제어기(454)는 프로세서(416)에 의해 가동될 수 있다. 예를 들어, 공기 흡입 제어기(454)는 상기 하우징(451)의 전면(451a)에 배치된 접속 단자(455)를 통해 프로세서(416)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 프로세서(416)로부터 공기 흡입 신호를 전달받을 수 있다. 공기 흡입 신호를 전달받은 공기 흡입 제어기(454)는 공기를 흡입할 수 있다. 예컨대, 공기 흡입 제어기(454)는 공기 흡입바(452), 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 연결바(432), 및 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 공기 흡입구(433)를 통해, 공기 흡입구(433) 외측에 있는 공기를 흡입할 수 있다. 이에 따라, 공기 흡입 제어기(454)는 절삭 칩에 대한 공기 흐름을 제어하여 절삭 칩을 절삭 칩 비산 방지 장치(430) 방향으로 유도할 수 있다. 상기 접속 단자(455)는 공기 흡입 바(452)의 하단에 배치될 수 있다.
공구 홀더(470)는 공구 홀더(470)는 바이트 공구(490)를 고정시킬 수 있으며, 연결 박스(410)의 하우징(411) 전면(411a)에 형성된 제3 홀(413c)에 삽입되어 고정될 수 있다. 이러한 공구 홀더(470)는 메인 프레임(471), 연결 프레임(472), 지지 프레임(473), 및 복수의 고정 프레임(474)들을 포함할 수 있다.
메인 프레임(471)은 내부에 모터(476) 및 상기 모터(476)에 연결된 구동축(477)을 포함할 수 있다. 모터(476)는 프로세서(416)로부터 구동 신호를 수신하여 구동축(477)을 회전시킬 수 있다. 모터(476)는 신호 라인(479)을 통해 연결 프레임(472)의 끝단에 배치된 접속 단자(478)와 연결되고, 접속 단자(478)를 통해 프로세서(416)와 전기적으로 연결될 수 있다.
연결 프레임(472)은 메인 프레임(471)의 후면에 연결될 수 있다. 연결 프레임(472)은 원기둥 형상으로 마련되고 직경이 연결 박스(410)의 하우징(411) 전면(411a)에 형성된 제3 홀(413c)에 삽입될 수 있는 직경을 가질 수 있다. 예컨대, 연결 프레임(472)의 직경은 상기 제3 홀(413c)의 직경보다 작을 수 있다. 또한, 연결 프레임(472)은 메인 프레임(471)과 대면하지 않은 끝단에 접속 단자(478)가 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 접속 단자(478)는 연결 프레임(472)의 끝단면 중앙에 배치될 수 있다. 상기 접속 단자(478)는 신호 라인(479)을 통해 메인 프레임(471)의 내부에 배치된 모터(476)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 공구 홀더(470)가 연결 박스(410)에 삽입되면, 공구 홀더(470)의 연결 프레임(472)의 끝단면에 배치된 접속 단자(478)는 연결 박스(410) 내부에 배치된 인쇄회로기판(415)의 제3 포트(414c)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 제3 포트(414c)를 통해 프로세서(416)는 메인 프레임(471)의 내부에 있는 모터(476)와 전기적으로 연결될 수 있다.
지지 프레임(473)은 메인 프레임(471)의 전면에 연결될 수 있다. 지지 프레임(473)은 바이트 공구(490)가 복수의 고정 프레임(474)들 사이의 공간(475)으로 삽입되면, 바이트 공구(490)를 지지할 수 있다. 지지 프레임(473)은 연결홀(473a)을 포함할 수 있다. 상기 연결홀(473a)은 지지 프레임(473)의 전면부터 후면까지를 관통할 수 있으며, 메인 프레임(471)의 내부에 있는 구동축(477)까지 연결될 수 있다. 이에 따라, 바이트 공구(490)가 상기 공간(475)으로 삽입되면 바이트 공구(490)의 제1 연결축(495b)이 연결홀(473a)에 삽입되면서 구동축(477)과 체결될 수 있다.
복수의 고정 프레임(474)들은 지정된 거리 이격되어 지지 프레임(473)의 전면에 배치될 수 있다. 상기 고정 프레임(474)들이 이격된 거리만큼 바이트 공구(490)가 삽입되는 공간(475)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 고정 프레임(474)들이 이격되는 거리는 바이트 공구(490)의 폭에 대응되는 것이 바람직하다.
바이트 공구(490)는 공작물(10)을 절삭 가공할 수 있다. 바이트 공구(490)는 생크(shank)(491) 및 인서트 팁(492)을 포함할 수 있다.
생크(491)는 인서트 팁(492)이 회전 가능하게 결합될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 생크(491)의 일측 종단에는 인서트 팁(492)이 삽입 배치될 수 있는 삽입 홈(491f)이 형성될 수 있다. 삽입 홈(491f)은 생크(491)의 상면(491b) 일부 및 후면(491a) 일부가 관통되도록 형성될 수 있다. 일 예로, 삽입 홈(491f)은 생크(491)의 상면(491b) 중앙 상측으로부터 후면(491a)과 대면하는 끝단까지를 삽입 홈(491f)의 상면으로 하고 상기 상면(491b)부터 상기 생크(491)의 하면(491c) 방향으로 소정 길이까지를 삽입 홈(491f)의 측면으로 하는 사각 기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 소정 길이는 생크(491)의 높이보다 작은 크기를 가질 수 있다. 즉, 삽입 홈(491f)은 생크(491)의 하면(491c)까지 형성되지 않을 수 있다. 삽입 홈(491f)의 크기는 인서트 팁(492)의 폭에 대응될 수 있으며, 삽입 홈(491f)의 깊이는 인서트 팁(492)이 회전 가능한 크기로 형성될 수 있다. 일 예로, 삽입 홈(491f)의 깊이는 인서트 팁(492)의 중심점에서부터 모서리까지의 길이보다 크게 형성될 수 있다.
생크(491)는 하면(491c)에 형성된 홀(496), 상기 홀(496)을 통해 공구 홀더(470)의 구동축(477)과 연결되는 제1 연결축(495b), 상기 제1 연결축(495b)에 연결된 제1 기어(495a), 상기 제1 기어(495a)와 맞물린 제2 기어(494c), 상기 제2 기어(494c)와 연결된 제2 연결축(494b), 상기 제2 연결축(494b)에 연결된 제3 기어(494a), 상기 제3 기어(494a)와 맞물린 제4 기어(493a), 상기 제4 기어(493a)에 연결되고 고정 장치(493c)들에 의해 회전 가능하게 고정되는 회전축(493b), 및 후면(491a)에 배치된 자성체(497)를 포함할 수 있다.
상기 제1 연결축(495b)은 생크(491)의 상측 전방 내부에 생크(491)의 높이 방향으로 배치될 수 있고, 생크(491)의 하면(491c)에 형성된 홀(496)을 통해 외부로 노출된 끝단 외주면에 나사산(495c)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 바이트 공구(490)가 공구 홀더(470)에 삽입될 때, 상기 홀(496)을 통해 외부로 노출된 상기 제1 연결축(495b)의 끝단이 공구 홀더(470)의 지지 프레임(473)에 형성된 연결홀(473a)에 삽입되고, 상기 제1 연결축(495b)의 끝단 외주면에 형성된 나사산(495c)이 구동축(477)의 끝단 내주면에 형성된 나사골(477a)과 스크류 결합할 수 있다.
상기 제2 연결축(494b)은 생크(491)의 상측 전방 내부부터 상측 후방 내부까지 생크(491)의 길이 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제2 연결축(494b)의 일측에는 상기 제1 연결축(495b)에 연결된 상기 제1 기어(495a)와 맞물리는 제2 기어(494c)가 배치되고, 타측에는 상기 회전축(493b)에 연결된 상기 제4 기어(493a)와 맞물리는 제3 기어(494a)가 배치될 수 있다.
상기 회전축(493b)은 생크(491)의 상측 후방 내부에 생크(491)의 폭 방향으로 배치될 수 있다. 상기 회전축(493b)의 양단은 생크(491)의 양측면을 통해 외부로 돌출될 수 있으며, 고정 장치(493c)들에 의해 회전 가능하게 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 회전축(493b)의 일단은 생크(491)의 우측면(491d)을 통해 외부로 돌출되고 상기 회전축(493b)의 타단은 생크(491)의 좌측면(491e)을 통해 외부로 돌출되어 각각 고정 장치(493c)에 의해 고정될 수 있다. 또한, 상기 회전축(493b)은 삽입 홈(491f)을 관통할 수 있으며, 인서트 팁(492)이 상기 삽입 홈(491f)에 삽입된 상태에서는 인서트 팁(492)의 중앙홀(492a)을 관통할 수 있다. 이 경우, 상기 회전축(493b)에 연결된 상기 제4 기어(493a)는 인서트 팁(492)의 중앙홀(492a)에 끼워질 수 있고, 중앙홀(492a)의 외주면 즉, 인서트 팁(492)의 중앙 내주면에 형성된 제5 기어(492b)와 맞물릴 수 있다.
상기 자성체(497)은 생크(491)의 후면(491a)에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 자성체(497)는 생크(491)의 후면(491a) 하단부에 배치될 수 있다. 도 7에서는 상기 자성체(497)가 생크(491)의 후면(491a) 하단부 우측에 배치된 상태를 나타내지만 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서, 상기 자성체(497)가 생크(491)의 후면(491a) 하단부 좌측에 배치될 수도 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 자성체(497)는 복수 개가 생크(491)의 후면(491a)에 배치될 수도 있다. 이 경우, 일부의 자성체(497)는 생크(491)의 후면(491a) 하단부 좌측에 배치되고 다른 일부의 자성체(497)는 생크(491)의 후면(491a) 하단부 우측에 배치될 수 있다. 상기 자성체(497)는 절삭 가공 시 발생된 절삭 칩을 끌어당기는 기능을 할 수 있다. 이에 따라, 절삭 칩은 상기 자성체(497)의 자력에 의해 바이트 공구(490)의 하단 방향으로 유도될 수 있고, 결과적으로 절삭 칩 비산 방지 장치(430) 방향으로 유도될 수 있다.
인서트 팁(492)은 공작물(10)을 절삭할 수 있다. 인서트 팁(492)은 상기 삽입 홈(491f)의 크기에 대응되는 폭을 가지고, 상기 폭을 형성하는 양면이 다각형으로 형성될 수 있다. 도 8에서는 인서트 팁(492)의 양면이 사각형의 형상으로 마련된 상태를 나타내지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다양한 실시 예에 따르면, 인서트 팁(492)의 양면은 삼각형 또는 육각형 등 다양한 형상으로 마련될 수 있다.
인서트 팁(492)의 양면이 다각형으로 형성됨으로써, 상기 다각형의 각 모서리는 절삭날로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 8에서와 같이, 인서트 팁(492)의 양면이 사각형으로 형성된 경우, 상기 사각형의 각 모서리에는 제1 절삭날(492c), 제2 절삭날(492d), 제3 절삭날(492e), 및 제4 절삭날(492f)이 형성될 수 있다. 또한, 인서트 팁(492)의 중심에는 상기 양면을 관통하는 중앙홀(492a)이 형성될 수 있고, 상기 중앙홀(492a)의 외주면 즉, 상기 인서트 팁(492)의 중앙 내주면에는 상기 제5 기어(492b)가 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터닝 센터의 절삭 가공 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 터닝 센터(150)의 CNC는 공작물(10)을 가공할 절삭 공구 어셈블리(400)를 선택할 수 있다. 이 경우, 상기 CNC의 제어 하에 공구대(190)의 구동 모터(192)가 구동될 수 있고, 상기 구동 모터(192)의 구동에 의해 터릿(191)이 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)의 인덱싱을 기반으로 회전함으로써, 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)를 공작물(10)을 가공할 수 있는 방향으로 위치시킬 수 있다.
동작 1120에서, 터닝 센터(150)의 연결 박스(410) 내측에 배치된 프로세서(416)는 바이트 공구(490)에 연결된 인서트 팁(492) 절삭날의 교체 시기를 판단할 수 있다. 일 예로, 상기 프로세서(416)는 메모리(418)에 저장된 인서트 팁(492) 절삭날들(예: 제1 절삭날(492c), 제2 절삭날(492d), 제3 절삭날(492e), 및 제4 절삭날(492f))의 사용 횟수 및 사용 시간에 관한 정보를 기반으로, 현재 사용되는 절삭날의 교체 시기를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서(416)는 현재 사용되는 절삭날의 사용 횟수 및 사용 시간에 관한 정보를 기반으로 상기 절삭날의 교체 시기를 판단할 수 있다.
동작 1130에서, 상기 프로세서(416)는 상기 절삭날의 교체 시기가 도래했는지를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서(416)는 현재 사용되는 절삭날의 사용 횟수가 지정된 횟수 이상이거나 사용 시간이 지정된 시간 이상인 경우, 상기 절삭날의 교체 시기가 도래했다고 판단할 수 있다.
현재 사용되는 절삭날의 교체 시기가 도래했다는 판단 하에, 상기 프로세서(416)는 동작 1140에서, 인서트 팁(492)의 절삭날들 중 교체 가능한 절삭날 즉, 절삭 가공이 가능한 절삭날이 존재하는지를 판단할 수 있다. 일 예로, 상기 프로세서(416)는 메모리(418)에 저장된 인서트 팁(492) 절삭날들의 사용 횟수 및 사용 시간에 관한 정보를 기반으로 교체 가능한 절삭날이 존재하는지를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서(416)는 상기 절삭날들 중 사용 횟수가 지정된 횟수 미만이면서 사용 시간이 지정된 시간 미만인 절삭날이 존재하는지를 판단할 수 있다.
상기 절삭날들 중 교체 가능한 절삭날이 존재하지 않는다는 판단 하에, 상기 프로세서(416)는 동작 1150에서, 인서트 팁(492)의 교체 시기가 도래했음을 알릴 수 있다. 일 예로, 상기 프로세서(416)는 인서트 팁(492)의 교체 시기가 도래했음을 알리는 신호를 HMI(130)로 전달할 수 있다. 이 경우, HMI(130)는 디스플레이(131)의 화면을 통해 인서트 팁(492)의 교체 시기가 도래했음을 알리는 정보를 표시할 수 있다.
상기 절삭날들 중 교체 가능한 절삭날이 존재한다는 판단 하에, 상기 프로세서(416)는 동작 1160에서, 인서트 팁(492)을 회전시킬 수 있다. 즉, 상기 프로세서(416)는 인서트 팁(492)을 회전시켜 공작물(10)을 절삭 가공할 절삭날을 교체할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(416)는 공구 홀더(470)의 모터(476)에 구동 신호를 전달함으로써, 인서트 팁(492)을 회전시킬 수 있다. 이를 보다 상세히 하면, 구동 신호를 통해 상기 모터(476)는 공구 홀더(470)의 구동축(477)을 회전시킬 수 있고, 상기 구동축(477)의 회전으로 인해 상기 구동축(477)과 연결된 바이트 공구(490)의 제1 연결축(495b)이 회전할 수 있다. 상기 제1 연결축(495b)이 회전함으로써, 상기 제1 연결축(495b)에 연결된 제1 기어(495a)가 회전하고, 상기 제1 기어(495a)와 맞물린 제2 기어(494c)가 회전할 수 있다. 상기 제2 기어(494c)가 회전함으로써, 상기 제2 기어(494c)와 연결된 제2 연결축(494b)이 회전하고, 동시에 상기 제2 연결축(494b)에 연결된 제3 기어(494a)가 회전할 수 있다. 상기 제3 기어(494a)가 회전함으로써, 상기 제3 기어(494a)와 맞물린 제4 기어(493a)가 회전하고, 동시에 상기 제4 기어(493a)에 맞물린 인서트 팁(492)의 제5 기어(492b)가 회전할 수 있다. 상기 제5 기어(492b)가 회전함으로써, 결과적으로 인서트 팁(492)이 회전할 수 있다.
동작 1170에서, 터닝 센터(150)는 공작물(10)을 회전시키고 절삭 공구 어셈블리(400)를 이동시킬 수 있다. 예컨대, 상기 CNC의 제어 하에, 터닝 센터(150)의 주축대(170)에 포함된 스핀들(172)의 회전 동력을 통해 공작물(10)을 클램핑한 척(171)이 회전함으로써, 상기 공작물(10)은 회전할 수 있고, 터닝 센터(150)의 이송대(180)가 상기 공작물(10)의 x축(공작물(10)의 직경 방향의 축) 및 z축(공작물(10)의 길이 방향의 축) 방향으로 이동함으로써, 상기 이송대(180) 상에 배치된 공구대(190)가 상기 공작물(10)의 가공 위치로 이동할 수 있다. 결과적으로 상기 공구대(190)의 터릿(191)에 장착된 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)가 상기 공작물(10)의 가공 위치로 이동하게 되는 것이다.
동작 1180에서, 상기 프로세서(416)는 공기 흡입 장치(450)를 가동시킬 수 있다. 예컨대, 상기 프로세서(416)는 공기 흡입 장치(450)의 공기 흡입 제어기(454)로 공기 흡입 신호를 전달함으로써, 공기 흡입 장치(450)를 가동시킬 수 있다. 이 경우, 공기 흡입 신호를 전달받은 상기 공기 흡입 제어기(454)는 공기를 흡입할 수 있다. 예컨대, 상기 공기 흡입 제어기(454)는 상기 공기 흡입 장치(450)의 공기 흡입바(452), 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 연결바(432), 및 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 공기 흡입구(433)를 통해, 상기 공기 흡입구(433) 외측에 있는 공기를 흡입할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(416)는 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 MCU(437)로 날개 각도 조정 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 날개 각도 조정 신호를 전달받은 상기 MCU(437)는 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 양측면에 힌지 가능하게 연결된 제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)의 날개 각도(401)를 조정할 수 있다
동작 1190에서, 터닝 센터(150)는 상기 CNC의 제어 하에, 상기 인서트 팁(492)의 절삭날을 이용해 공작물(10)을 절삭 가공할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 문서에서 기재된 기술의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 문서의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
150: 터닝 센터 160: 베드
170: 주축대 180: 이송대
190: 공구대 191: 터릿
400: 절삭 공구 어셈블리 410: 연결 박스
430: 절삭 칩 비산 방지 장치 450: 공기 흡입 장치
470: 공구 홀더 490: 바이트 공구

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 터닝 센터의 절삭 가공 방법에 있어서,
    상기 터닝 센터(150)의 CNC의 제어 하에, 상기 터닝 센터(150)의 공구대(190)에 포함된 구동 모터(192)의 구동에 의해 상기 공구대(190)에 포함된 터릿(191)이 회전함으로써, 상기 터릿(191)에 장착된 복수의 절삭 공구 어셈블리(400)들 중 하나의 절삭 공구 어셈블리(400)를 선택하는 동작;
    상기 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)에 포함되고 상기 터릿(191)에 체결된 연결 박스(410) 내측에 배치된 프로세서(416)를 통해, 상기 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)에 포함된 인서트 팁(492) 절삭날들의 교체 시기를 판단하는 동작;
    상기 절삭날들의 교체 시기를 판단한 결과에 기초하여, 상기 프로세서(416)를 통해, 상기 절삭날들 중 현재 사용되는 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했는지를 판단하는 동작;
    상기 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했다는 판단 하에, 상기 프로세서(416)를 통해, 상기 절삭날들 중 절삭 가공이 가능한 다른 제2 절삭날이 존재하는지를 판단하는 동작;
    상기 제2 절삭날이 존재하지 않는다는 판단 하에, 상기 프로세서(416)를 통해, 상기 인서트 팁(492)의 교체 시기가 도래했음을 알리는 신호를 상기 터닝 센터(150)의 HMI(human machine interface)(130)로 전달하는 동작;
    상기 제2 절삭날이 존재한다는 판단 하에, 상기 프로세서(416)의 제어 하에, 상기 인서트 팁(492)을 회전시키는 동작;
    상기 CNC의 제어 하에, 상기 터닝 센터(150)의 주축대(170)에 포함된 스핀들(172)의 회전 동력을 통해 공작물(10)을 클램핑한 척(171)을 회전시키고, 상기 터닝 센터(150)의 이송대(180)를 상기 공작물(10)의 직경 방향의 축 및 길이 방향의 축 방향으로 이동시킴으로써 상기 이송대(180) 상에 배치된 공구대(190)를 상기 공작물(10)의 가공 위치로 이동시키는 동작;
    상기 프로세서(416)의 제어 하에, 상기 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)에 포함된 공기 흡입 장치(450)를 가동시키는 동작; 및
    상기 CNC의 제어 하에, 상기 인서트 팁(492)을 이용해 상기 공작물(10)을 절삭 가공하는 동작을 포함하고,
    상기 선택된 절삭 공구 어셈블리(400)는,
    상기 연결 박스(410);
    상기 연결 박스(410)의 일면 방향으로 내삽되는 절삭 칩 비산 방지 장치(430);
    상기 연결 박스(410)의 타면 방향으로 내삽되어 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)와 체결되는 상기 공기 흡입 장치(450);
    상기 연결 박스(410)의 일면 방향으로 내삽되는 공구 홀더(470); 및
    상기 공구 홀더(470)에 고정되는 바이트 공구(490)를 포함하고,
    상기 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했는지를 판단하는 동작은,
    상기 연결 박스(410) 내측에 배치된 메모리(418)에 저장된 상기 제1 절삭날의 사용 횟수가 지정된 횟수 이상이거나 상기 제1 절삭날의 사용 시간이 지정된 시간 이상인 경우, 상기 제1 절삭날의 교체 시기가 도래했다고 판단하는 동작을 포함하는 절삭 가공 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 절삭날이 존재하는지를 판단하는 동작은,
    상기 연결 박스(410) 내측에 배치된 메모리(418)에 저장된 상기 절삭날들의 사용 횟수 및 사용 시간에 관한 정보를 기반으로, 상기 절삭날들 중 사용 횟수가 지정된 횟수 미만이면서 사용 시간이 지정된 시간 미만인 상기 제2 절삭날이 존재하는지를 판단하는 동작을 포함하는 절삭 가공 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 인서트 팁(492)을 회전시키는 동작은,
    상기 공구 홀더(470) 내부에 배치된 모터(476)에 구동 신호를 전달하는 동작;
    상기 모터(476)의 구동에 의해 상기 모터(476)와 연결된 구동축(477)을 회전시키는 동작;
    상기 구동축(477)의 회전으로 인해 상기 구동축(477)과 연결된 상기 바이트 공구(490)의 제1 연결축(495b)을 회전시키는 동작;
    상기 제1 연결축(495b)이 회전함으로써, 상기 제1 연결축(495b)에 연결된 제1 기어(495a)를 회전시키고 상기 제1 기어(495a)와 맞물린 제2 기어(494c)를 회전시키는 동작;
    상기 제2 기어(494c)가 회전함으로써, 상기 제2 기어(494c)와 연결된 제2 연결축(494b)을 회전시키고, 동시에 상기 제2 연결축(494b)에 연결된 제3 기어(494a)를 회전시키는 동작;
    상기 제3 기어(494a)가 회전함으로써, 상기 제3 기어(494a)와 맞물린 제4 기어(493a)를 회전시키고, 동시에 상기 제4 기어(493a)에 맞물린 상기 인서트 팁(492)의 제5 기어(492b)를 회전시키는 동작; 및
    상기 제5 기어(492b)가 회전함으로써, 상기 인서트 팁(492)을 회전시키는 동작을 포함하는 절삭 가공 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 공기 흡입 장치(450)를 가동시키는 동작은,
    상기 공기 흡입 장치(450)의 공기 흡입 제어기(454)로 공기 흡입 신호를 전달하는 동작; 및
    상기 공기 흡입 제어기(454)의 가동에 의해, 상기 공기 흡입 장치(450)의 공기 흡입바(452), 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 연결바(432), 및 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 공기 흡입구(433)를 통해, 상기 공기 흡입구(433) 외측에 있는 공기를 흡입하는 동작을 포함하는 절삭 가공 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 프로세서(416)의 제어 하에, 상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)에 포함된 제1 비산 방지 날개(434) 및 제2 비산 방지 날개(435)의 날개 각도를 조정하는 동작을 더 포함하고,
    상기 날개 각도를 조정하는 동작은,
    상기 절삭 칩 비산 방지 장치(430)의 MCU(micro controller unit)(437)로 날개 각도 조정 신호를 전송하는 동작; 및
    상기 MCU(437)의 제어 하에, 일단이 상기 제1 비산 방지 날개(434)의 제1 힌지축(434a)에 연결된 제1 기어(434b)에 맞물리고 타단이 상기 제2 비산 방지 날개(435)의 제2 힌지축(435a)에 연결된 제2 기어(435b)에 맞물리는 기어 바(436)를 회전시키는 동작을 포함하는 절삭 가공 방법.
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