KR20220150713A - Vibration damping device of cylindrical member of machine tool - Google Patents

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KR20220150713A
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이장일
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주식회사 디엔솔루션즈
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Abstract

The present invention implements a vibration damping device for a cylindrical member of a machine tool, comprising: a boring bar having a cylindrical shape in a form of a hollow shaft and including an inner diameter part having an outer diameter and a concentric shaft therein; a bracket installed inscribed in the circumferential direction with a wall surface of the inner diameter part; and a disk-shaped tuning mass damping member installed on a rotation shaft and the concentric shaft of the boring bar at the front end of the bracket. By installing several tuning mass damping members having different weights, a vibration damping effect of machine tools such as boring bars can be maximized. By avoiding complex structures in appearances, the vibration damping device having a simple structure can be implemented.

Description

공작기계의 원통형 부재 진동 감쇠장치{Vibration damping device of cylindrical member of machine tool}Vibration damping device of cylindrical member of machine tool {Vibration damping device of cylindrical member of machine tool}

본 발명은 공작기계의 원통형 부재 진동 감쇠장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작기계의 보링 바와 같은 회전체 또는 원통 형상 부재의 진동 감쇠장치에 관한 것이다 The present invention relates to a device for damping vibration of a cylindrical member of a machine tool, and more particularly, to a device for damping vibration of a rotating body or a cylindrical member such as a boring bar of a machine tool.

일반적으로 공작기계에서 회전 부위에는 떨림이 발생한다. 이러한 떨림은 회전체의 질량과 회전속도 등에 의해 떨림에 의한 진동 주파수가 다르게 나타난다. 한편, 떨림이 발생하는 회전체에 추가적으로 질량부재를 부착하여 떨림을 감쇠시키는 시스템이 소개되고 있다. 알려진 바에 의하면, 떨림이 전달되는 힘의 크기와 반대 방향으로 동일한 힘을 가해 줌으로써 떨림을 상쇄시킬 수 있다. 이 같은 이론에 의하면 떨림이 발생하는 장비는, 장비의 공진주파수와 동일한 주파수 특성을 가지는 동조질량감쇠기(TMD: Tuned Mass Damper)를 떨림이 발생하는 방향의 반대방향으로 진동하도록 설치함으로써 장비의 떨림을 억제할 수 있다.In general, vibration occurs in a rotating part of a machine tool. The vibration frequency due to vibration is different depending on the mass and rotational speed of the rotating body. On the other hand, a system for damping vibration by attaching an additional mass member to a rotating body in which vibration occurs has been introduced. As is known, the vibration can be canceled by applying the same force in the opposite direction to the magnitude of the force to which the vibration is transmitted. According to this theory, vibration-generating equipment can reduce vibration by installing a Tuned Mass Damper (TMD), which has the same frequency characteristic as the resonance frequency of the equipment, to vibrate in the opposite direction to the direction in which vibration occurs. can be suppressed

한편, 일부 대형 보링머신이나 머시닝센터와 같은 공작기계의 경우, 보링 바나 공구를 파지한 원통형의 스핀들은 회전하지 않고 테이블에 거치된 공작물이 회전하는 것에 의해 공작물을 가공하는 경우도 있다. 이러한 경우에도 보링 바나 원통형 스핀들은 회전하는 공작물의 진동이 전달됨으로 인해 떨림이 발생한다. 마찬가지로 이러한 진동이 전달되는 힘의 크기와 반대 방향으로 공진주파수와 동일한 주파수 특성을 가지는 동조질량감쇠기(TMD: Tuned Mass Damper)를 설치함으로써 보링 바 또는 원통형 스핀들의 떨림을 억제할 수 있다.On the other hand, in the case of machine tools such as some large-sized boring machines or machining centers, there are cases in which a boring bar or a cylindrical spindle gripping a tool does not rotate, and a workpiece mounted on a table rotates to process a workpiece. Even in this case, the boring bar or cylindrical spindle vibrates due to the transmission of the vibration of the rotating workpiece. Similarly, vibration of a boring bar or a cylindrical spindle can be suppressed by installing a Tuned Mass Damper (TMD) having a frequency characteristic equal to the resonance frequency in the opposite direction to the magnitude of the force to which these vibrations are transmitted.

종래기술로 대한민국 공개특허 10-2018-0040270호(특허문헌 1)가 있다. 이 특허문헌 1은, 공구 스핀들의 선단에서 발생하는 절삭가공에 의한 떨림을 감쇠시키기 위해, 스핀들의 후단 외측에 강성 부재에 탄성 지지되는 동조질량감쇠부재를 설치하여 떨림을 감쇠시키는 장치를 개시하고 있다. 또한, 이 특허문헌 1의 떨림 감쇠장치는 동조질량감쇠부재에 부가 질량부재를 추가할 수 있도록 제시하고 있다.As a prior art, there is Korean Patent Publication No. 10-2018-0040270 (Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a device for damping vibration by installing a tuned mass damping member elastically supported by a rigid member on the outside of the rear end of the spindle to damp vibration caused by cutting that occurs at the tip of the tool spindle. . In addition, the vibration damping device of Patent Document 1 suggests that an additional mass member can be added to the tuned mass damping member.

그러나 특허문헌 1의 떨림 감쇠장치는 떨림 특성이 동일한 한 종류의 공진주파수에 대해 떨림 감쇠 효과가 있을 뿐, 떨림 특성을 달리하는 여러 유형의 공진진주판수에 대해서는 그 효과가 충분히 발현되지 않는다. However, the vibration damping device of Patent Document 1 only has a vibration damping effect for one type of resonant frequency having the same vibration characteristics, but the effect is not sufficiently expressed for several types of resonant frequency plates having different vibration characteristics.

한편, 특허문헌 1에서 동조질량감쇠부재에 질량부재를 추가하는 방안으로, 이미 설치된 동조질량감쇠부재에 질량부재를 추가하는 경우는, 추가된 질량부재의 특성에 대응하는 새로운 공진주파수에 대해서는 떨림 감쇠효과를 얻을 수 있으나, 그 외의 공진주파수에 대해서는 떨림 감쇠 효과를 얻을 수는 없다.On the other hand, as a method of adding a mass member to the tuned mass damping member in Patent Document 1, in the case of adding a mass member to the already installed tuned mass damping member, vibration damping is applied to the new resonance frequency corresponding to the characteristics of the added mass member. effect can be obtained, but the vibration damping effect cannot be obtained for other resonant frequencies.

따라서 이와 같이 특허문헌 1의 떨림 감쇠장치는 한 종류의 공진주파수에 대해서만 떨림 감쇠효과가 있을 뿐, 공진주파수를 달리하는 여러 종류의 떨림이 동시에 또는 산발적으로 발생하는 경우에는 효과적으로 떨림 감쇠 기능을 발휘하지 못한다. 또한, 특허문헌 1의 떨림 감쇠장치는 떨림이 발생하는 공작기계의 스핀들 선단으로부터 이격된 위치인 스핀들 후단 외측에 설치함으로써 떨림 감쇠 효과가 더욱 저하될 뿐만 아니라, 외형적으로도 복잡한 구조를 가지는 문제점이 있다.Therefore, the vibration damping device of Patent Document 1 has a vibration damping effect only for one type of resonant frequency, and does not effectively exhibit a vibration damping function when several types of vibrations with different resonance frequencies occur simultaneously or sporadically. can not do it. In addition, the vibration damping device of Patent Document 1 is installed outside the rear end of the spindle, which is a position away from the spindle tip of the machine tool where vibration occurs, so that the vibration damping effect is further reduced, and the externally complex structure has a problem. have.

또한, 특허문헌 2에서는 동조질량감쇠장치를 공작기계 본체의 떨림축 상단 일측의 브라켓 상에 고정하고, 상기 브라켓 상에는 동일한 방향으로 공진주파수가 서로 다른 질량부재와 댐핑부재의 결합으로 이루어지는 복수의 동조질량감쇠기를 모듈식으로 장착과 탈착이 가능하게 하였다. 그러나 특허문헌 2 역시 진동이 발생하는 회전체에 직접 설치하는 것이 아니므로 진동 감쇠효과에 한계가 있고, 회전체의 외부 별도의 위치에 설치함으로써 외형적으로도 복잡한 구조를 가지는 문제점이 있다.In addition, in Patent Document 2, a tuning mass damping device is fixed on a bracket on one side of the upper end of the trembling shaft of the machine tool body, and on the bracket, a plurality of tuning masses composed of a combination of a mass member and a damping member having different resonance frequencies in the same direction The attenuator can be mounted and detached in a modular manner. However, since Patent Document 2 is also not directly installed on the rotating body where vibration occurs, there is a limit to the vibration damping effect, and there is a problem of having a complicated structure in appearance by installing at a separate location outside the rotating body.

또한, 특허문헌 3에서는 공작기계 스핀들의 선단 하부에 환형의 서포트 플레이트를 장착하고, 상기 서포트 플레이트에 상기 스핀들의 외주연과 인접하여 상기 스핀들의 길이 방향으로 복수 개의 서포트 바를 설치하며, 상기 서포트 바에 동조질량감쇠부재로 된 복수의 원호형 디스크를 적층하여 만들어진 한 쌍 웨이트디스크를 상기 스핀들의 외주연에 서로 마주 보며 밀착되도록 고정하고, 상기 스핀들의 외주연과 상기 웨이트디스크 사이에는 탄성부재로 된 댐핑시트를 삽입한다. 이와 같은 구조는 떨림이 발생하는 스핀들의 최근접 위치에 설치함으로써 떨림 감쇠효과를 증진시킬 수는 있으나 역시 회전체의 외부에 설치함으로써 외형적으로도 복잡한 구조를 가지는 문제점이 있다.In addition, in Patent Document 3, an annular support plate is mounted on the lower end of the spindle of the machine tool, a plurality of support bars are installed in the longitudinal direction of the spindle adjacent to the outer periphery of the spindle on the support plate, and tuned to the support bar. A pair of weight disks made by stacking a plurality of arc-shaped disks made of mass damping members are fixed to the outer circumference of the spindle so that they face each other and are in close contact with each other, and between the outer circumference of the spindle and the weight disk, a damping sheet made of an elastic member insert Such a structure can improve the vibration damping effect by installing it in the nearest position of the spindle where vibration occurs, but also has a problem in that it has a complicated structure in appearance as it is also installed outside the rotating body.

또한, 특허문헌 4에서는 공작기계 본체와 결합되는 프레임과, 상기 프레임에 회전 가능하게 공구매거진의 드럼을 설치하고, 이 드럼의 바깥쪽 원주 방향으로는 일정한 간격으로 복수의 공구포트가 설치되며, 상기 프레임 일측에는 상기 드럼을 회전시키는 기어드모터를 설치한다. 또한, 상기 기어드모터와 인접한 위치의 상기 프레임 상에는 상기 기어드모터와 동일한 방향으로 공진주파수가 서로 다른 질량부재와 댐핑부재의 결합으로 이루어지는 복수의 동조질량감쇠기를 설치하여 공구매거진의 진동 감쇠 장치를 구성한 것이다. 그러나 특허문헌 4 역시 떨림이 발생하는 부재와 이격된 위치에 외부에 노출되게 설치함으로써, 떨림 감쇠 효과가 떨어질 뿐만아니라, 외형적으로도 복잡한 구조를 가지는 문제점이 있다.In addition, in Patent Document 4, a frame coupled to the machine tool body, and a drum of a tool support rotatably installed on the frame, and a plurality of tool ports are installed at regular intervals in the outer circumferential direction of the drum, A geared motor for rotating the drum is installed on one side of the frame. In addition, a plurality of tuned mass dampers consisting of a combination of a damping member and a mass member having different resonant frequencies in the same direction as the geared motor are installed on the frame adjacent to the geared motor to form a vibration damping device for a tool swing. . However, Patent Document 4 also has a problem of having a complicated structure in appearance as well as reducing the vibration damping effect by installing it to be exposed to the outside at a location away from the member where the vibration occurs.

한국 공개특허 10-2018-0040270호Korean Patent Publication No. 10-2018-0040270 한국 공개특허 10-2020-0107044호Korean Patent Publication No. 10-2020-0107044 한국 공개특허 10-2020-0113902호Korean Patent Publication No. 10-2020-0113902 한국 공개특허 10-2021-0019327호Korean Patent Publication No. 10-2021-0019327

상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공작기계에서 진동이 발생하는 원통형 부재에 직접적으로 진동 감쇠부재를 설치함으로써, 진동 감쇠효과를 극대화하고, 외형적으로도 복잡한 구조를 피하여 간결한 구조의 진동감쇠 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention for solving the above problems is to maximize the vibration damping effect by directly installing a vibration damping member on a cylindrical member in which vibration occurs in a machine tool, and to avoid a complicated structure in appearance to achieve a simple structure. It is an object of the present invention to provide a vibration damping device.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 공작기계 원통형 부재의 진동 감쇠장치는, The vibration damping device of the cylindrical member of the machine tool of the present invention for solving the above problems is,

중공축 형태의 원통 형상으로, 내부에 외경과 동심축을 가지는 내경부를 구비한 보링 바와,A boring bar having a cylindrical shape in the form of a hollow shaft and having an inner diameter part having an outer diameter and a concentric shaft therein,

상기 내경부의 벽면과 원주방향으로 내접하여 설치되는 브라켓과,A bracket installed inscribed in the circumferential direction with the wall surface of the inner diameter portion;

상기 브라켓의 선단에는 상기 보링 바의 회전축과 동심축 상에 설치되는 원판 형상의 동조질량감쇠부재를 포함한다.At the front end of the bracket, a disc-shaped tuned mass damping member installed on a shaft concentric with the rotational shaft of the boring bar is included.

바람직한 실시예로, 상기 브라켓은 상기 내경부에 축 방향으로 복수 개로 설치되며, 상기 복수 개의 브라켓 선단에는 각각 질량이 서로 다른 상기 동조질량감쇠부재를 설치한 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, a plurality of brackets are installed in the axial direction on the inner diameter, and the tuned mass damping members having different masses are installed at the tips of the plurality of brackets.

바람직한 실시예로, 상기 브라켓은 상기 내경부의 벽면과 원주방향으로 내접하는 환형의 거치부와, 상기 거치부의 중심축 방향으로 연장되는 체결부로 이루어지며, 상기 동조질량감쇠부재는 상기 체결부에 체결되고, 상기 브라켓은 상기 보링 바의 외경부에 원주방향으로 등간격으로 설치되는 세트스크류에 의해 상기 내경부에 고정되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the bracket is composed of an annular holding portion inscribed with the wall surface of the inner diameter portion in a circumferential direction and a fastening portion extending in a central axis direction of the holding portion, and the tuning mass damping member is fastened to the fastening portion. And, the bracket is characterized in that it is fixed to the inner diameter portion by set screws installed at equal intervals in the circumferential direction on the outer diameter portion of the boring bar.

바람직한 실시예로, 상기 보링 바는, 보링 바의 선단과 후단에 각각 내경 가공용 공구를 장착하여 공작물의 내경 가공 시 내경의 선단과 후단을 한번에 가공하는 형식의 폼 툴(Form tool)인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the boring bar is a form tool in the form of machining the front and rear ends of the inner diameter at once when machining the inner diameter of the workpiece by mounting tools for inner diameter processing at the front and rear ends of the boring bar, respectively. do.

바람직한 실시예로, 상기 동조질량감쇠부재는 원주방향으로는 홈이 형성되고, 상기 홈에는 탄성부재로 된 완충용 발포재가 충진된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the tuning mass damping member is characterized in that grooves are formed in the circumferential direction, and the grooves are filled with a foam material for cushioning made of an elastic member.

바람직한 실시예로, 상기 동조질량감쇠부재는 무게가 다른 동조질량감쇠부재로 교체하거나 추가할 수 있는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the tuned mass damping member is characterized in that it can be replaced with or added to a tuned mass damping member having a different weight.

본 발명은 공작기계에서 진동이 발생하는 회전체에 직접적으로 진동 감쇠부재를 설치함으로써, 진동 감쇠효과를 극대화하고, 외형적으로도 복잡한 구조를 피하여 간결한 구조의 진동감쇠 장치를 구현할 수 있다.The present invention maximizes the vibration damping effect by directly installing the vibration damping member on a rotating body in which vibration occurs in a machine tool, and implements a vibration damping device having a simple structure by avoiding an externally complex structure.

도 1은 본 발명의 실시예로서, 동조질량감쇠기가 적용된 보링머신의 공작물 내경 가공 개념도이다.
도 2은 본 발명의 실시예로서, 동조질량감쇠기가 적용된 보링 바의 외관도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도로 동조질량감쇠기가 적용된 보링 바의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예로서, 보링 바 내부에 설치되는 동조질량감쇠기의 무게별 종류를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예로서, 동조질량감쇠부재를 설치하는 브라켓에 추가적으로 설치할 수 있는 동조질량감쇠부재의 무게별 종류를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예로서, 동조질량감쇠기가 적용된 보링 바의 주파수응답함수(FRF: Frequency Response Function) 그래프이다.1 is an embodiment of the present invention, which is a conceptual diagram for processing the inner diameter of a workpiece of a boring machine to which a tuned mass damper is applied.
2 is an external view of a boring bar to which a tuned mass damper is applied as an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a boring bar to which a tuned mass damper is applied, taken along line AA of FIG.
4 is a front view showing types of tuned mass dampers installed inside a boring bar according to weight as an embodiment of the present invention.
5 is an embodiment of the present invention, which is a view showing types of tuned mass damping members by weight that can be additionally installed in a bracket for installing the tuned mass damping member.
6 is a frequency response function (FRF) graph of a boring bar to which a tuned mass damper is applied as an embodiment of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 .

도 1은 본 발명의 실시예로서, 동조질량감쇠기(Tuned Mass Damper)가 적용된 보링머신의 공작물 내경 가공 개념도이다.1 is an embodiment of the present invention, which is a conceptual diagram for processing the inner diameter of a workpiece of a boring machine to which a tuned mass damper is applied.

도 1에 도시한 것처럼, 본 실시예의 보링머신은 스핀들(10)에 보링 바(40)를 설치하고, 상기 보링 바(40)의 선단에는 공구(43)를 삽입 고정하여 테이블(20)에 거치된 공작물(30)의 내경 가공을 수행한다. As shown in FIG. 1, in the boring machine of this embodiment, the boring bar 40 is installed on the spindle 10, and the tool 43 is inserted and fixed to the tip of the boring bar 40, and mounted on the table 20. Internal diameter machining of the workpiece 30 is performed.

한편, 도 2은 본 발명의 실시예로서, 동조질량감쇠기가 적용된 보링 바의 외관도이다. 도 2에 도시한 것처럼, 본 실시예의 보링 바(40)는 폼 툴(Form tool)로서, 보링 바(40)의 선단과 후단에 각각 내경 가공용 공구(43)를 장착하여 공작물(30)의 내경 가공 시 내경의 선단과 후단을 한번에 가공하는 형식의 보링 바(40)이다. 다만, 본 발명의 동조질량감쇠기는 폼 툴이 아닌 원통 형상으로 중공 축 형태의 일반적인 보링 바(40)에도 적용 가능하다.Meanwhile, FIG. 2 is an external view of a boring bar to which a tuned mass damper is applied as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the boring bar 40 of this embodiment is a form tool, and the inner diameter processing tool 43 is mounted at the front and rear ends of the boring bar 40, respectively, to form the inner diameter of the workpiece 30. It is a type of boring bar 40 that processes the front and rear ends of the inner diameter at once during machining. However, the tuned mass damper of the present invention can be applied to a general boring bar 40 in the form of a hollow shaft in a cylindrical shape rather than a form tool.

또한, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도로 동조질량감쇠기가 적용된 보링 바의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예로서, 보링 바 내부에 설치되는 동조질량감쇠기의 무게별 종류를 나타내는 정면도이다. Further, FIG. 3 is a cross-sectional view of a boring bar to which a tuned mass damper is applied along the line A-A of FIG. 2 . 4 is a front view showing types of tuned mass dampers installed inside a boring bar according to weight as an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 것처럼, 본 실시예의 보링 바(40)는 중공축 형태의 원통 형상으로, 상기 보링 바(40)의 내부에 상기 보링 바(40)의 외경과 동심축을 가지는 내경부(41)를 구비한다. 상기 내경부(41)에는 내경부(41)의 벽면과 원주방향으로 내접하는 환형의 거치부(51)와 상기 거치부(51)의 중심축 방향으로 연장되는 체결부(52)로 이루어지는 브라켓(50)이 설치된다. 상기 브라켓(50)은 상기 보링 바(40)의 외경부에 원주방향으로 등간격으로 설치되는 세트스크류(53)에 의해 상기 내경부(41)에 고정된다.As shown in FIG. 3, the boring bar 40 of this embodiment has a cylindrical shape in the form of a hollow shaft, and an inner diameter portion 41 having an outer diameter and a concentric axis of the boring bar 40 inside the boring bar 40 to provide In the inner diameter portion 41, a bracket composed of an annular holding portion 51 inscribed with the wall surface of the inner diameter portion 41 in the circumferential direction and a fastening portion 52 extending in the central axis direction of the holding portion 51 ( 50) is installed. The bracket 50 is fixed to the inner diameter portion 41 by set screws 53 installed at equal intervals in the circumferential direction on the outer diameter portion of the boring bar 40 .

또한, 도 3,4에 도시한 것처럼, 상기 브라켓(50)의 체결부(52) 선단에는 원판 형상의 동조질량감쇠부재(60)가 체결된다. 상기 동조질량감쇠부재(60)는 상기 보링 바(40)의 회전축과 동심축 상에 설치된다. 또한 상기 동조질량감쇠부재(60)의 원주방향으로는 홈(64)이 형성되고, 상기 홈(64)에는 링 형태의 탄성부재로 된 완충용 발포재(65)가 삽입 충진된다. In addition, as shown in FIGS. 3 and 4, a disc-shaped tuned mass damping member 60 is fastened to the front end of the fastening part 52 of the bracket 50. The tuned mass damping member 60 is installed on a shaft concentric with the rotational shaft of the boring bar 40. In addition, a groove 64 is formed in the circumferential direction of the tuning mass damping member 60, and a foam material 65 for buffering made of a ring-shaped elastic member is inserted and filled into the groove 64.

상기 완충용 발포재(65)는 상기 보링 바(40)가 회전할 때 상기 동조질량감쇠부재(60)가 상기 내경부(41)와 접촉으로 인해 발생할 수 있는 진동을 흡수하는 역할을 한다.The foam material 65 for buffer serves to absorb vibration that may occur due to the contact of the tuned mass damping member 60 with the inner diameter portion 41 when the boring bar 40 rotates.

한편, 상기 홈(64)에 삽입 충진되는 상기 완충용 발포재(65)는 고무 소재 또는 합성수지재의 오링을 포함할 수 있다.Meanwhile, the cushioning foam material 65 inserted into the groove 64 may include an O-ring made of a rubber material or a synthetic resin material.

한편, 도 3 내지 도 4에 도시한 것처럼, 상기 브라켓(50)은 상기 내경부(41)에 축 방향으로 복수 개로 설치하고, 상기 복수 개 브라켓(50)의 선단에는 각각 질량이 서로 다른 제1,2,3동조질량감쇠부재(61,62,63)를 설치한다. 본 실시예에서는 내경부(41)에 축 방향으로 세 개의 브라켓(50)을 설치하고, 각각의 브라켓(50)에 각각 질량이 다른 제1동조질량감쇠부재(61), 제2동조질량감쇠부재(62), 제3동조질량감쇠부재(63)를 체결하였다. 이와 같은 브라켓(50)과 동조질량감쇠부재(60)는 상기 내경부(41)의 크기와 고유진동수의 크기에 따라 임의로 추가 설치할 수 있다.On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of brackets 50 are installed in the inner diameter portion 41 in the axial direction, and at the tip of the plurality of brackets 50, first first brackets having different masses , 2, 3 tunable mass damping members (61, 62, 63) are installed. In this embodiment, three brackets 50 are installed in the axial direction on the inner diameter portion 41, and the first tuning mass damping member 61 and the second tuning mass damping member 61, each having a different mass, are installed on each bracket 50. (62), the third tuning mass damping member (63) was fastened. The bracket 50 and the tuning mass damping member 60 may be additionally installed according to the size of the inner diameter portion 41 and the natural frequency.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예로서, 동조질량감쇠부재(60)를 설치하는 브라켓(50)에 추가적으로 설치할 수 있는 동조질량감쇠부재(60)의 무게별 종류를 나타내는 도면이다. 상기 브라켓(50)의 체결부(51)에는 도 3,4와 같이, 이론상 산출된 고유진동수 값에 부합하는 제1,2,3동조질량감쇠부재(61,62,63)를 장착한다. 그러나 보링 바(40)의 실제 회전 시에는 이론상 산출된 고유진동수와 상이한 고유진동수가 발생할 수 있다. 따라서 실제적으로 발생하는 고유진동수의 감쇠를 위해 기 설치된 동조질량감쇠부재들(61,62,63)의 무게를 가감하는 튜닝이 필요하다. 이와 같은 튜닝은 기 설치된 동조질량감쇠부재들(61,62,63) 중에 일부를 무게가 상이한 도 5에 제시한 동조질량감쇠부재들(60) 중에 하나로 대체하거나, 또는 기 설치된 동조질량감쇠부재들(61,62,63)에 도 5에 제시한 하나 또는 그 이상의 동조질량감쇠부재(60)를 추가함으로써 실제 발생하는 공유진동수에 부합하는 동조질량감쇠기로 구현할 수 있다.On the other hand, FIG. 5 is a view showing the types of tuned mass damping members 60 by weight that can be additionally installed in the bracket 50 in which the tuned mass damping member 60 is installed as an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 3 and 4 , the first, second and third tuned mass damping members 61 , 62 , and 63 corresponding to the theoretically calculated natural frequency values are mounted on the fastening part 51 of the bracket 50 . However, when the boring bar 40 actually rotates, a natural frequency different from the theoretically calculated natural frequency may occur. Therefore, it is necessary to perform tuning by adding or subtracting the weight of the pre-installed tuning mass damping members 61, 62, and 63 to attenuate the natural frequency that actually occurs. In such tuning, some of the pre-installed tuned mass damping members 61, 62, and 63 are replaced with one of the tuned mass damping members 60 shown in FIG. 5 having different weights, or the previously installed tuned mass damping members By adding one or more tuned mass damping members 60 shown in FIG. 5 to (61, 62, 63), it can be implemented as a tuned mass damper corresponding to the actual shared frequency.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예로서, 동조질량감쇠기가 적용된 보링 바(40)의 주파수응답함수(FRF: Frequency Response Function) 그래프이다. 도 6에 도시한 것처럼, 질량 별로 진동주파수 진동 감쇠 특성이 다른 여러 개의 동조질량감쇠부재(60)를 보링 바(40)의 내경부(41)에 설치함으로써, 보링 바(40)에 삽입된 공구(43)를 사용하여 공작물(30)을 보링 가공을 할 때, 공작물(30)의 종류나 가공 부하, 회전속도 등에 따라 발생하는 보링 바의 고유진동수를 감소시키는 진동 감쇠효과를 얻을 수 있다. 또한, 보링 바(40)의 진동감쇠로 인해 보링 바(40)의 동강성이 증가하여 공작물의 절삭성이 향상되고, 가공 조도 또한 향상되는 효과를 얻을 수 있다.Meanwhile, FIG. 6 is a graph of a frequency response function (FRF) of a boring bar 40 to which a tuned mass damper is applied as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, by installing several tuned mass damping members 60 having different vibration frequency vibration damping characteristics for each mass on the inner diameter portion 41 of the boring bar 40, the tool inserted into the boring bar 40 When boring the workpiece 30 by using (43), it is possible to obtain a vibration damping effect of reducing the natural frequency of the boring bar generated according to the type of workpiece 30, the processing load, the rotational speed, and the like. In addition, due to vibration damping of the boring bar 40, the dynamic rigidity of the boring bar 40 is increased, so that the cutability of the workpiece is improved and the machining roughness is also improved.

결국, 다른 실시예로, 진동수파수 특성을 고려하여 무게가 다른 더 많은 동조질량감쇠부재(60)를 설치함으로써 보다 안정적인 진동감쇠 특성을 얻을 수 있다.As a result, in another embodiment, more stable vibration damping characteristics can be obtained by installing more tuned mass damping members 60 having different weights in consideration of the frequency characteristics.

참고로, 도 6에서 컴플라이언스(Compliance)는 휨과 응력의 비로 표시되는 물질 상수. 물질이 변형하기 쉬운 정도를 나타내는 양을 의미하고, 일반적으로 그 크기가 작을수록 해당 대상물의 동강성이 크다는 것을 의미한다.For reference, in FIG. 6, compliance is a material constant expressed as a ratio of bending and stress. It refers to the amount that indicates the degree of deformability of a material, and generally means that the smaller the size, the greater the dynamic stiffness of the object.

또한, 주파수응답함수(FRF: Frequency Response Function)는 임의의 주파수를 갖는 사인파가 입력으로 작용한 경우의 진동계의 정상 응답을 표기한 함수로, 기계나 구조의 동특성(고유주파수, 고유모드, 감쇠비)을 파악하기 위하여 외력을 가하고 이에 대한 동적인 응답을 구하는 함수이다.In addition, the frequency response function (FRF) is a function that expresses the normal response of the vibration system when a sine wave with an arbitrary frequency acts as an input, and the dynamic characteristics of the machine or structure (natural frequency, eigenmode, damping ratio) It is a function that applies an external force to determine and obtains a dynamic response to it.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공작기계에서 진동이 발생하는 원통형 부재에 직접적으로 진동 감쇠부재를 설치함으로써, 진동 감쇠효과를 극대화하고, 외형적으로도 복잡한 구조를 피하여 간결한 구조의 진동감쇠 장치를 구현할 수 있다.As described above, the present invention provides a vibration damping device having a simple structure by maximizing the vibration damping effect and avoiding a complicated structure in appearance by directly installing the vibration damping member on the cylindrical member in which vibration occurs in the machine tool. can be implemented

한편, 상기 실시예는 회전하는 보링 바(40)를 구비한 보링머신을 실시예로 설명하였으나, 다른 실시예로 보링 바(40)는 회전하지 않고 테이블(20)에 거치된 공작물(30)이 회전하는 대형 보링머신의 보링 바(40)에도, 공작물(30)의 회전에 따라 진동이 보링 바(40)에 전달되는 만큼, 동일하게 적용할 수 있다. 또한, 머시닝센터와 같이 원통형 스핀들을 가진 공작기계에서도 스핀들의 내부에 공간을 확보하여 상기 실시예와 같은 동조질량감쇠부재(60)를 적용하여 진동 감쇠효과를 얻을 수 있다.On the other hand, the above embodiment has been described as an embodiment of a boring machine having a boring bar 40 that rotates, but in another embodiment, the boring bar 40 does not rotate and the workpiece 30 mounted on the table 20 The same can be applied to the boring bar 40 of a large boring machine that rotates as vibration is transmitted to the boring bar 40 according to the rotation of the workpiece 30. In addition, even in a machine tool having a cylindrical spindle, such as a machining center, a vibration damping effect can be obtained by securing a space inside the spindle and applying the tuned mass damping member 60 as in the above embodiment.

이와 같이 이 분야에 통상의 지식을 가지는 자라면, 동일한 중공축 형태를 가지며 진동이 발생하는 공작기계의 다른 부위에도 본 발명 청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 용이하게 적용할 수 있다. As such, those skilled in the art can easily apply it to other parts of a machine tool having the same hollow shaft shape and generating vibration within a range that does not deviate from the technical spirit of the claims of the present invention.

10 스핀들
20 테이블
30 공작물
40 보링 바
41 내경부
42 공구 삽입구
43 공구
50 브라켓
51 거치부
52 체결부
53 세트스크류
60 동조질량감쇠부재
61 제1동조질량감쇠부재
62 제2동조질량감쇠부재
63 제3동조질량감쇠부재
64 홈
65 완충용 발포재10 spindle
20 tables
30 workpieces
40 boring bar
41 internal cervix
42 tool insert
43 tools
50 bracket
51 Mounting part
52 joint
53 set screw
60 tuned mass damping member
61 first tuning mass damping member
62 second tuning mass damping member
63 third tuning mass damping member
64 home
65 foam material for cushioning

Claims (6)

중공축 형태의 원통 형상으로, 내부에 외경과 동심축을 가지는 내경부를 구비한 보링 바와,
상기 내경부의 벽면과 원주방향으로 내접하여 설치되는 브라켓과,
상기 브라켓의 선단에는 상기 보링 바의 회전축과 동심축 상에 설치되는 원판 형상의 동조질량감쇠부재를 포함하는 공작기계의 원통형 부재 진동 감쇠장치.A boring bar having a cylindrical shape in the form of a hollow shaft and having an inner diameter part having an outer diameter and a concentric shaft therein,
A bracket installed inscribed in the inner diameter wall surface and the circumferential direction;
Cylindrical member vibration damping device for a machine tool comprising a disk-shaped tuned mass damping member installed on the rotation axis and concentric axis of the boring bar at the front end of the bracket. 제 1 항에 있어서, 상기 브라켓은 상기 내경부에 축 방향으로 복수 개로 설치되며, 상기 복수 개의 브라켓 선단에는 각각 질량이 서로 다른 상기 동조질량감쇠부재를 설치한 것을 특징으로 하는 공작기계의 원통형 부재 진동 감쇠장치.[Claim 4] The vibrating cylindrical member of a machine tool according to claim 1, wherein a plurality of brackets are installed in the axial direction on the inner diameter portion, and the tuning mass damping member having a different mass is installed at the tip of the plurality of brackets. damping device. 제 1 항에 있어서, 상기 브라켓은 상기 내경부의 벽면과 원주방향으로 내접하는 환형의 거치부와, 상기 거치부의 중심축 방향으로 연장되는 체결부로 이루어지며, 상기 동조질량감쇠부재는 상기 체결부에 체결되고, 상기 브라켓은 상기 보링 바의 외경부에 원주방향으로 등간격으로 설치되는 세트스크류에 의해 상기 내경부에 고정되는 것을 특징으로 하는 공작기계의 원통형 부재 진동 감쇠장치.The method of claim 1, wherein the bracket is composed of an annular holding portion inscribed with the wall surface of the inner diameter portion in a circumferential direction and a fastening portion extending in a central axis direction of the holding portion, and the tuning mass damping member is attached to the fastening portion. The cylindrical member vibration damping device of the machine tool, characterized in that the bracket is fixed to the inner diameter portion by set screws installed at equal intervals in the circumferential direction on the outer diameter portion of the boring bar. 제 1 항에 있어서, 상기 보링 바는, 보링 바의 선단과 후단에 각각 내경 가공용 공구를 장착하여 공작물의 내경 가공 시 내경의 선단과 후단을 한번에 가공하는 형식의 폼 툴(Form tool)인 것을 특징으로 하는 공작기계의 원통형 부재 진동 감쇠장치.The method of claim 1, wherein the boring bar is a form tool of a type in which tools for inner diameter processing are mounted on the front and rear ends of the boring bar, respectively, to process the front and rear ends of the inner diameter at once when machining the inner diameter of a workpiece. Cylindrical member vibration damping device of machine tool to be. 제 1 항에 있어서, 상기 동조질량감쇠부재는 원주방향으로는 홈이 형성되고, 상기 홈에는 탄성부재로 된 완충용 발포재가 충진된 것을 특징으로 하는 공작기계의 원통형 부재 진동 감쇠장치. The device of claim 1, wherein the tuned mass damping member has a groove formed in a circumferential direction, and a foam material for buffering made of an elastic member is filled in the groove. 제 1 항에 있어서, 상기 동조질량감쇠부재는 무게가 다른 동조질량감쇠부재로 교체하거나 추가할 수 있는 것을 특징으로 하는 공작기계의 원통형 부재 진동 감쇠장치. [Claim 2] The device of claim 1, wherein the tuned mass damping member can be replaced with or added to a tuned mass damping member having a different weight.
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