KR20240053869A - Spindle for machine tools with vibration damping function - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공작기계용 스핀들에 관한 것으로서, 특히 동흡진기를 스핀들과 일체를 이루도록 구비하여 공작물 가공시 하나 또는 복수의 고유 진동수에 대응하도록 함으로써, 공작물의 가공품질 향상과 스핀들의 내구성 향상을 이루도록 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 관한 것이다. 구성은 동흡진기를 구비하는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 스핀들은 동조질량(tuned mass)과 탄성지지 감쇠부재로 구성되는 동흡진기를 일체를 이루도록 구비하여 발생하는 진동을 감쇠할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a spindle for machine tools. In particular, the dynamic absorber is provided integrally with the spindle to respond to one or more natural frequencies when machining a workpiece, thereby improving the processing quality of the workpiece and improving the durability of the spindle. This relates to a spindle for machine tools with a damping function. The configuration is a spindle for a machine tool equipped with a dynamic absorber, wherein the spindle is provided with a dynamic absorber composed of a tuned mass and an elastic support damping member to form a single body, so as to dampen the vibration generated. Do it as
Description
본 발명은 공작기계용 스핀들에 관한 것으로서, 특히 동흡진기를 스핀들과 일체를 이루도록 구비하여 공작물 가공시 하나 또는 복수의 고유 진동수에 대응하도록 함으로써, 공작물의 가공품질 향상과 스핀들의 내구성 향상을 이루도록 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 관한 것이다.The present invention relates to a spindle for machine tools. In particular, the dynamic absorber is provided integrally with the spindle to respond to one or more natural frequencies when machining a workpiece, thereby improving the processing quality of the workpiece and improving the durability of the spindle. This relates to a spindle for machine tools with a damping function.
일반적으로 공작기계는 기계공작의 기초가 되는 절삭·연삭 등과 같이 절삭 칩(chip)을 내면서 금속 등의 재료를 가공하여 필요한 모양을 만들어 내는 기계로서, 밀링머신, 보링머신, 머시닝센터, 드릴링머신 등을 비롯하여 다양한 종류가 작업의 용도에 맞게 널리 사용되고 있다.In general, machine tools are machines that process materials such as metal to create the required shape while producing cutting chips through cutting and grinding, which are the basis of mechanical work. They include milling machines, boring machines, machining centers, drilling machines, etc. Various types, including , are widely used depending on the purpose of the work.
그리고, 이러한 공작기계는 부품의 하나로서 축단(軸端)이 공작물 또는 절삭 공구의 장착에 사용되는 회전축. 주축(主軸)이라고도 하는 스핀들(spindle)을 구비하고 있다.In addition, one of the parts of these machine tools is a rotating shaft whose shaft end is used to mount a workpiece or cutting tool. It is equipped with a spindle, also called a main axis.
한편, 스핀들은 다른 부품과 달리 회전동작하기 때문에 질량과 회전속도 등에 의해 진동이 발생하며, 진동을 감쇠시키지 않을 경우 가공 제품의 품질저하는 물론 내구성을 저하시키는 등의 주원인이 된다.Meanwhile, because the spindle rotates differently from other parts, vibration occurs depending on mass and rotation speed, and if vibration is not attenuated, it becomes the main cause of not only deterioration in the quality of the processed product but also durability.
이에 따라, 공작기계용 스핀들의 진동을 최소화함은 물론 소음발생을 완화할 수 있는 공작기계용 스핀들이 요구되었고, 이에 부합하여 다양한 구성의 감쇠기능을 갖는 스핀들이 제시되고 있다.Accordingly, there has been a demand for a machine tool spindle that can minimize the vibration of the machine tool spindle and alleviate noise generation, and in response to this, spindles with various configurations and damping functions have been proposed.
그러나 종래의 진동감쇠기능을 갖는 공작기계용 스핀들은 도 1에 도시된 바와 같이 공구 스핀들(60)의 후단에 장착되는 진동감쇠장치(100)는, 공구 스핀들(60)의 선단(62)은 가공물을 절삭하기 위하여 스핀들의 동축에 결합되며, 공구 스핀들(60)의 선단(62)에 장착된 공구는 가공시에 절삭력을 발생하게 되며, 이러한 절삭력은 공구 스핀들(60)을 포함한 장치 전체를 가진하게 된다. 이 때, 진동 감쇠 장치(100)는 B축 인덱스 장치(50)의 바디(52)와 공구 스핀들(60) 사이의 상기 회전 기구부의 상대적으로 취약한 강성으로 인해 공구 스핀들(60)의 선단(62)에 발생할 수 있는 진동을 줄이는 것을 목표로 하고 있으나, 하나의 고유 진동에 대해서만 떨림 감쇠효과가 있을 뿐, 공진주파수를 달리하는 여러 종류의 진동이 동시에 또는 산발적으로 발생하는 경우에는 진동감쇠를 원활하게 하지 못하는 문제점이 있었다.However, in the conventional machine tool spindle with a vibration damping function, the vibration damping device 100 mounted on the rear end of the tool spindle 60, as shown in FIG. It is coupled to the coaxial axis of the spindle in order to cut, and the tool mounted on the tip 62 of the tool spindle 60 generates cutting force during processing, and this cutting force excites the entire device including the tool spindle 60. do. At this time, the vibration damping device 100 is connected to the tip 62 of the tool spindle 60 due to the relatively weak rigidity of the rotation mechanism between the body 52 of the B-axis index device 50 and the tool spindle 60. The goal is to reduce vibrations that may occur, but it only has a tremor damping effect for one natural vibration, and does not provide smooth vibration damping when several types of vibrations with different resonance frequencies occur simultaneously or sporadically. There was a problem that I couldn't do.
또, 종래에는 복수개의 강성 로드들이 진동감쇠장치를 지지하며, 그 길이를 조절하여 고유 진동수에 대응하도록 하거나, 동조질량 주변을 점성 유체로 채움으로써 진동감쇠를 이루도록 하고 있으나 이 역시 하나의 고유 진동에 대해서만 대응이 가능하거나, 스핀들과 동흡진기가 강성 로드로 연결된 분리형 구조로 외부 충격에 취약한 문제점이 있었다.In addition, conventionally, a plurality of rigid rods support the vibration damping device, and the length is adjusted to correspond to the natural frequency, or the vibration damping is achieved by filling the area around the tuning mass with a viscous fluid, but this is also limited to a single natural vibration. There was a problem that it was only possible to respond, or it was vulnerable to external shock due to the separate structure where the spindle and dynamic absorber were connected by a rigid rod.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가공 영역을 회피하여 동흡진기를 스핀들에 일체를 이루도록 형성함으로써 흔들림 변위를 최소화하고 진동감쇠 효율 향상을 이루도록 하는 공작기계용 스핀들을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention was developed to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to form a machine tool that minimizes shaking displacement and improves vibration damping efficiency by forming a dynamic absorber integrally with the spindle while avoiding the machining area. The purpose is to provide a spindle.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 동흡진기를 구비하는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 스핀들은 동조질량(tuned mass)과 탄성지지 감쇠부재로 구성되는 동흡진기를 일체를 이루도록 구비하여 발생하는 진동을 감쇠할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a spindle for a machine tool having a dynamic absorber, wherein the spindle is equipped with a dynamic absorber composed of a tuned mass and an elastic support damping member to form a single piece, thereby generating vibration. It is characterized by being able to attenuate.
본 발명은 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 스핀들은 본체에 동흡진기를 일체로 장착할 수 있도록 장착홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a spindle for a machine tool having a vibration damping function, wherein the spindle has a mounting groove formed on the main body so that a dynamic absorber can be mounted integrally.
본 발명은 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 동흡진기는 하나 또는 복수 개의 동조질량과 탄성지지 감쇠부재로 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a spindle for a machine tool having a vibration damping function, wherein the dynamic absorber may be composed of one or a plurality of tuning masses and an elastic support damping member.
본 발명은 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 동흡진기는 하나 또는 복수의 고유 진동을 감쇠할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a spindle for a machine tool having a vibration damping function, wherein the dynamic absorber is capable of damping one or a plurality of natural vibrations.
본 발명은 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 동조질량은 복수 개의 장착홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a spindle for a machine tool having a vibration damping function, wherein the tuning mass is formed with a plurality of mounting grooves.
본 발명은 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 동흡진기는 두가지 이상의 고유진동수에 대응하기 위해 직렬구조 또는 병렬구조를 적용할 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a spindle for a machine tool having a vibration damping function, wherein the dynamic absorber can adopt a series structure or a parallel structure to respond to two or more natural frequencies.
본 발명은 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 탄성지지 감쇠부재는 탄성체와 댐퍼로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a spindle for a machine tool having a vibration damping function, wherein the elastic support damping member is composed of an elastic body and a damper.
본 발명은 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들에 있어서, 상기 탄성체와 댐퍼는 어느 하나가 형성되거나, 탄성체 및 댐퍼가 모두 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that, in the spindle for a machine tool having a vibration damping function, either the elastic body and the damper can be formed, or both the elastic body and the damper can be formed.
또한, 본 발명은 상기 스핀들을 구비하는 공작기계를 더 제공할 수 있다.Additionally, the present invention can further provide a machine tool having the spindle.
이상에서와 같이 본 발명은 스핀들에 일체를 이루도록 형성되어 진동을 감쇠시키는 동흡진기를 통해 공작물의 가공품질을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of improving the processing quality of the workpiece through a dynamic absorber that is formed integrally with the spindle and attenuates vibration.
또, 본 발명은 스핀들의 기계적인 가요성을 나타내는 양인 컴플라이언스 (compliance)를 최소화하여 진동감쇠 효율 향상을 이루는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving vibration damping efficiency by minimizing compliance, which is a quantity indicating the mechanical flexibility of the spindle.
또한, 본 발명은 동흡진기를 스핀들과 일체를 이루도록 형성함으로써, 외부 충격에 강하고, 감쇠기능을 갖는 탄성지지 감쇠재를 통해 운동에너지를 소산(Dissipation)시켜 진동 및 소음을 최소화하는 효과가 있다.In addition, the present invention forms the dynamic absorber so that it is integrated with the spindle, so that it is strong against external shocks and has the effect of minimizing vibration and noise by dissipating kinetic energy through an elastic support damping material with a damping function.
도 1은 종래의 진동감쇠장치가 설치된 공구 스핀들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 진동감쇠 기능을 갖는 스핀들이 설치된 공작기계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 동흡진기의 구성을 좀 더 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 동흡진기를 단일 구조로 스핀들에 장착한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 동흡진기를 병렬 구조로 스핀들에 장착한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 동흡진기를 직렬 구조로 스핀들에 장착한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a tool spindle equipped with a conventional vibration damping device.
Figure 2 is a diagram schematically showing a spindle for a machine tool with a vibration damping function according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram schematically showing a machine tool equipped with a spindle with a vibration damping function according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the configuration of the dynamic absorber according to the present invention in more detail.
Figure 5 is a diagram schematically showing a state in which the dynamic absorber according to the present invention is mounted on a spindle in a single structure.
Figure 6 is a diagram schematically showing the dynamic absorber according to the present invention mounted on the spindle in a parallel structure.
Figure 7 is a diagram schematically showing a state in which the dynamic absorber according to the present invention is mounted on a spindle in a series structure.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in more detail based on the attached drawings.
여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.Here, in all the drawings below, components having the same function are given the same reference numerals, so repeated descriptions are omitted, and the terms described below are defined in consideration of the functions in the present invention, which has their own common meaning. It is specified that it should be interpreted as.
도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공작기계용 스핀들(200)은 동흡진기(300)가 일체를 이루도록 형성된다.As shown in Figures 2 to 7, the spindle 200 for a machine tool according to the present invention is formed so that the dynamic absorber 300 is integrated.
상기 스핀들(200)은 공구(T)가 장착되는 본체(210)와, 상기 본체(210)의 외측으로 형성되는 하우징(220)으로 구성된다.The spindle 200 consists of a main body 210 on which the tool T is mounted, and a housing 220 formed on the outside of the main body 210.
즉, 상기 스핀들(200)은 회전 가능하며 선단에 공구가 장착되는 본체(210)와, 상기 본체의 외측으로 형성되어 공작기계(1000)에 장착되는 하우징(220)으로 구성된다.That is, the spindle 200 is composed of a main body 210 that is rotatable and has a tool mounted on its tip, and a housing 220 formed on the outside of the main body and mounted on the machine tool 1000.
또, 상기 스핀들(200)은 본체(210)에 상기 동흡진기(300)를 일체로 장착할 수 있도록 장착홈(211)이 형성된다.In addition, the spindle 200 is provided with a mounting groove 211 so that the dynamic absorber 300 can be integrally mounted on the main body 210.
즉, 상기 스핀들(200)의 본체(210) 외주면으로는 추후 설명할 상기 동흡진기(300)의 탄성 지지 감쇠부재(320)가 결합되어 일체를 이룰 수 있도록 장착홈(211)이 형성되는 것이 바람직하다.That is, it is preferable that a mounting groove 211 is formed on the outer peripheral surface of the main body 210 of the spindle 200 so that the elastic support damping member 320 of the dynamic absorber 300, which will be described later, can be coupled to form an integrated unit. do.
그러나, 상기 스핀들(200)의 본체(210)에 형성된 장착홈(211)은 탄성 지지 감쇠부재(320)가 일체를 이루도록 견고하게 고정할 수 있는 접착이나 용접 등과 같이 다양한 고정 방식으로 대체되어 형성될 수 도 있다.However, the mounting groove 211 formed in the main body 210 of the spindle 200 can be replaced by various fixing methods such as adhesion or welding that can firmly fix the elastic support damping member 320 so that it is integrated. It is also possible.
또한, 상기 장착홈(211)은 복수 개로 형성되는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 1개로 형성될 수도 있다.In addition, it is preferable that the mounting grooves 211 are formed in plural pieces, but may be formed as a single mounting groove 211, if necessary.
상기 동흡진기(300)는 상기 스핀들(200)에 일체를 이루도록 장착되어 스핀들(200)에서 발생하는 진동을 감쇠할 수 있도록 동조질량(tuned mass)(310)과 탄성지지 감쇠부재(320)로 구성된다.The dynamic absorber 300 is mounted integrally with the spindle 200 and consists of a tuned mass 310 and an elastic support damping member 320 to attenuate vibration occurring in the spindle 200. do.
여기서, 상기 동흡진기(300)는 스핀들(200)의 가공영역(공구장착부)인 전방부분이 아닌 후방부분에 장착하여 흔들림 변위를 최소화하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to install the dynamic absorber 300 at the rear portion of the spindle 200 rather than at the front portion, which is the processing area (tool mounting portion), to minimize shaking displacement.
즉, 상기 동흡진기(300)는 스핀들(200)의 후방부분에 일체를 이루도록 장착됨으로써 스핀들(200)에서 발생하는 진동을 더욱더 효율적으로 감쇠할 수 있다.That is, the dynamic absorber 300 can attenuate vibration occurring in the spindle 200 more efficiently by being mounted integrally with the rear portion of the spindle 200.
예컨대, 상기 동흡진기(300)는 스핀들(200)의 후방부분에 일체를 이루도록 장착됨으로써, 종래와 같이 스핀들(200)과 별도로 장착되는 동흡진기에 비해 스핀들(200)의 고유진동수 또는 외력의 진동수와 고유진동수가 같은 공진주파수에 의한 진동을 원활하게 흡수하여 효율적인 진동 감쇠를 이룰 수 있다.For example, the dynamic absorber 300 is mounted integrally with the rear portion of the spindle 200, so that the natural frequency or the frequency of external force Efficient vibration attenuation can be achieved by smoothly absorbing vibrations caused by resonant frequencies with the same natural frequency.
여기서, 상기 고유진동수(natural frequency)는 외력의 영향을 받는 경우, 스핀들(200)이 자연적으로 진동하는 진동수이다.Here, the natural frequency is the frequency at which the spindle 200 naturally vibrates when affected by an external force.
뿐만 아니라, 본 발명은 상기 동흡진기(300)가 스핀들(200)과 일체형 구조를 이룸으로써 외부 충격에 강하고 내구성 향상을 이룰 수 있다.In addition, in the present invention, the dynamic absorber 300 has an integrated structure with the spindle 200, making it resistant to external shock and improving durability.
상기와 같이 스핀들(200)의 진동을 원활하게 흡수하기 위해, 상기 동조질량(tuned mass)(310)과 탄성지지 감쇠부재(320)는 하나 또는 복수 개로 형성될 수 있다.In order to smoothly absorb the vibration of the spindle 200 as described above, the tuned mass 310 and the elastic support damping member 320 may be formed as one or more.
그리고, 상기 동조질량(310)이 하나로 형성될 경우 일측에 상기 탄성지지 감쇠부재(320)가 스핀들(200)에 일체로 장착될 수 있도록 복수 개의 장착홈(311)이 형성된다.In addition, when the tuning mass 310 is formed as one, a plurality of mounting grooves 311 are formed on one side so that the elastic support damping member 320 can be integrally mounted on the spindle 200.
또, 상기 동조질량(310)이 복수 개로 형성될 경우 양측에 상기 탄성지지 감쇠부재(320)가 스핀들(200)에 일체로 장착될 수 있도록 복수 개의 장착홈(311)이 형성된다.In addition, when the tuning mass 310 is formed in plural pieces, a plurality of mounting grooves 311 are formed on both sides so that the elastic support damping member 320 can be integrally mounted on the spindle 200.
즉, 상기 동조질량(310)은 내면 일측 또는 외면 양측으로 상기 탄성지지 감쇠부재(320)의 일측을 수용할 수 있는 장착홈(311)이 형성되어 상기 탄성지지 감쇠부재(320)와 함께 스핀들(200)에 일체를 이루도록 형성된다.That is, the tuning mass 310 has a mounting groove 311 formed on one inner side or both outer sides of the elastic support damping member 320 to accommodate one side of the elastic support damping member 320, and is attached to the spindle together with the elastic support damping member 320. 200) is formed to form a unity.
또한, 상기 장착홈(311)은 복수 개로 형성되는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 1개로 형성될 수도 있다.In addition, it is preferable that the mounting grooves 311 are formed in plural pieces, but may be formed in one piece as needed.
상기 탄성지지 감쇠부재(320)는 상기 동조질량(310)을 스핀들(200)에 탄성적으로 지지하여 스핀들(200)에 발생하는 진동을 감쇠시키기 위한 탄성력(Elastic force)을 갖는 탄성체(321)와 감쇠력(Damping force)를 갖는 댐퍼(322)로 구성된다.The elastic support damping member 320 includes an elastic body 321 having an elastic force for elastically supporting the tuning mass 310 to the spindle 200 and damping vibration occurring in the spindle 200. It consists of a damper 322 with a damping force.
즉, 상기 탄성지지 감쇠부재(320)는 끼워맞춤이 가능하고 탄성지지 능력과 감쇠기능을 발휘하는 것이라면 다양하게 채용될 수 있다.In other words, the elastic support damping member 320 can be employed in various ways as long as it can be fitted and exhibits elastic support ability and damping function.
여기서, 상기 탄성체(321)는 탄성력을 갖는 고무나 스프링 중 어느 하나로 형성될 수 있다.Here, the elastic body 321 may be formed of either rubber or spring having elastic force.
또, 상기 댐퍼(322)는 공기 또는 오일이 채워진 실린더와 실린더 내부를 따라 이동 가능케 설치되고 공기 또는 오일이 통과될 수 있는 구멍이 형성된 피스톤 및 실린더의 일측 단부를 관통하여 피스톤과 연결된 로드를 갖추어 구성된 공압 댐퍼 또는 오일 댐퍼로 형성될 수 있다.In addition, the damper 322 is composed of a cylinder filled with air or oil, a piston that is movable along the inside of the cylinder and has a hole through which air or oil can pass, and a rod that penetrates one end of the cylinder and is connected to the piston. It can be formed as a pneumatic damper or an oil damper.
그러나, 상기 공압 댐퍼나 오일 댐퍼 외의 댐핑력을 발휘할 수 있는 다양한 형태의 댐퍼가 사용될 수 있음은 물론이다.However, it goes without saying that various types of dampers capable of exerting damping force other than the pneumatic dampers or oil dampers can be used.
이러한 구성의 상기 탄성지지 감쇠부재(320)는 상기 스핀들(200)과 동조질량(310) 사이에 형성된다.The elastic support damping member 320 of this configuration is formed between the spindle 200 and the tuning mass 310.
이때, 상기 탄성지지 감쇠부재(320)는 탄성체(321) 또는 댐퍼(322) 중 어느 하나가 형성되거나, 상기 탄성체(321) 및 댐퍼(322)가 모두 형성될 수 있다.At this time, the elastic support damping member 320 may be formed of either an elastic body 321 or a damper 322, or both the elastic body 321 and the damper 322 may be formed.
또한, 본 발명에 따른 동흡진기(300)는 스핀들(200)에 발생하는 두가지 이상의 고유진동수에 대응하기 위해 도 6에 도시된 바와 같이 병렬구조 또는 도 7에 도시된 바와 같이 직렬구조를 형성하는 여러 개의 동조질량(310)과 탄성지지 감쇠부재(320)를 적용할 수 있다.In addition, the dynamic absorber 300 according to the present invention has several components forming a parallel structure as shown in FIG. 6 or a series structure as shown in FIG. 7 in order to respond to two or more natural frequencies occurring in the spindle 200. Two tuning masses 310 and elastic support damping members 320 can be applied.
예컨대, 상기 스핀들(200)의 길이가 짧아 동흡진기(300)의 장착(설치)공간이 부족할 경우 도 6에 도시된 바와 같이 동흡진기(300)를 병렬구조로 장착하여 진동을 감쇠시킬 수 있다.For example, when the length of the spindle 200 is short and there is insufficient space for mounting the dynamic absorber 300, vibration can be attenuated by mounting the dynamic absorber 300 in a parallel structure as shown in FIG. 6.
또, 상기 스핀들(200)의 길이가 길어 동흡진기(300)의 장착(설치)공간이 충분한 경우 도 7에 도시된 바와 같이 동흡진기(300)를 직렬구조로 장착하여 진동을 감쇠시킬 수 있다.In addition, if the length of the spindle 200 is long and there is sufficient space for mounting the dynamic absorber 300, vibration can be attenuated by mounting the dynamic absorber 300 in a serial structure as shown in FIG. 7.
또한, 본 발명에 따른 상기 동흡진기(300)는 스핀들(200)은 공작물의 가공시 적용되는 운전조건 RPM(revolution per minute)에서 스핀들(200)의 고유진동수와 외력의 진동수가 같은 공진주파수에 의한 진동을 원활하게 흡수하여 소음 및 진동이 증폭되는 현상을 방지할 수 있다.In addition, the dynamic absorber 300 according to the present invention has a resonance frequency in which the natural frequency of the spindle 200 and the frequency of the external force are the same under the operating condition RPM (revolution per minute) applied when machining the workpiece. By smoothly absorbing vibration, it is possible to prevent noise and vibration from being amplified.
즉, 상기 스핀들(200)에 외력이 가해진 경우 진동수에 따른 외력대 진폭의 비 즉, 컴플라이언스(compliance)를 상기 동흡진기(300)가 감소시킴으로써 스핀들(200)의 소음과 진동을 감쇠시킬 수 있는 것이다.That is, when an external force is applied to the spindle 200, the noise and vibration of the spindle 200 can be attenuated by the dynamic absorber 300 reducing the ratio of external force to amplitude according to the frequency, that is, compliance. .
이와 같이 본 발명에 따른 동흡진기(300)는 끼워 맞춤이 가능하고 탄성지지력과 감쇠기능을 가지고 있는 소재이면 다양하게 적용될 수 있다.In this way, the dynamic absorber 300 according to the present invention can be applied in various ways as long as it is made of a material that can be fitted and has elastic support and damping functions.
한편, 본 발명은 상기 스핀들(200)을 구비하는 공작기계(1000)를 더 제공할 수 있다.Meanwhile, the present invention can further provide a machine tool 1000 including the spindle 200.
상기와 같이 구성된 본 발명의 스핀들에 일체로 형성된 동흡진기의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.The operating state of the dynamic absorber formed integrally with the spindle of the present invention configured as described above will be described as follows.
먼저, 본 발명에 따른 진동감쇠 기능을 갖는 스핀들(200)을 구비하는 공작기계(1000)를 이용하여 공작물의 가공시, 공구(미도시)가 장착된 스핀들(200)은 공작물의 가공조건에 따라 설정된 RPM(revolution per minute)으로 회전하면서 공작물을 가공하게 된다.First, when processing a workpiece using the machine tool 1000 equipped with the spindle 200 having a vibration damping function according to the present invention, the spindle 200 on which the tool (not shown) is mounted depends on the processing conditions of the workpiece. The workpiece is processed while rotating at a set RPM (revolution per minute).
이 때, 상기 스핀들(200)에 장착된 공구의 날과 공작물 사이에 반복적인 충돌이 발생하게 되어 패턴을 가진 진동이 발생하게 된다.At this time, repeated collisions occur between the blade of the tool mounted on the spindle 200 and the workpiece, resulting in patterned vibration.
즉, 상기 스핀들(200)의 선단에 장착된 공구는 가공시에 절삭력을 발생하게 되며, 이러한 절삭력은 스핀들(200)을 포함한 장치 전체를 가진하게 된다.That is, the tool mounted on the tip of the spindle 200 generates cutting force during machining, and this cutting force excites the entire device, including the spindle 200.
이 때, 상기 스핀들(200)에 일체를 이루도록 형성된 동흡진기(300)는 스핀들(200)에 발생하는 진동을 감쇠시키게 된다At this time, the dynamic absorber 300 formed integrally with the spindle 200 attenuates the vibration occurring in the spindle 200.
즉, 상기 스핀들(200)에 일체로 형성된 탄성지지 감쇠부재(320)인 탄성체(321)와 댐퍼(322)는 스핀들(200)의 고유진동수와 외력의 진동수가 같은 공진주파수에 의한 진동인 운동에너지를 분산 및 소산시키고, 상기 동조질량(310)은 진동을 원활하게 흡수하여 소음 및 진동이 증폭되는 현상을 방지하게 된다.That is, the elastic body 321 and the damper 322, which are the elastic support damping members 320 formed integrally with the spindle 200, have kinetic energy that is vibration due to a resonance frequency where the natural frequency of the spindle 200 and the frequency of the external force are the same. disperses and dissipates, and the tuning mass 310 smoothly absorbs vibration to prevent noise and vibration from being amplified.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 아래의 표 1에 나타난 그래프에서 알 수 있듯이, 상기 스핀들(200)에 발생하는 컴플라이언스(compliance)를 본 발명에 따른 동흡진기(300)가 감소시킴으로써 종래의 동흡진기에 비해 진동감쇠 효율을 훨씬 향상시켰다.To explain this in more detail, as can be seen in the graph shown in Table 1 below, the dynamic absorber 300 according to the present invention reduces the compliance occurring in the spindle 200, making it more effective than the conventional dynamic absorber. Compared to this, the vibration damping efficiency was greatly improved.
상기 표 1의 그래프에서 붉은선은 스핀들과 분리 형성되는 기존 동흡진기에 의한 진동감쇠을 나타내는 것이고, 청색선은 스핀들(200)과 일체로 형성되는 본 발명에 따른 동흡진기(300)에 의한 진동감쇠를 나타낸 것이다. In the graph of Table 1, the red line represents the vibration attenuation by the existing dynamic absorber formed separately from the spindle, and the blue line represents the vibration attenuation by the dynamic absorber 300 according to the present invention formed integrally with the spindle 200. It is shown.
이와 같이 본 발명에 따른 동흡진기를 통해 스핀들에 발생하는 진동을 효율적으로 분산, 소산시킬 수 있으며, 이를 통해 동흡진기를 구비하는 스핀들이 설치된 공작기계의 안정성을 향상시킬 수 있다.In this way, the vibration occurring in the spindle can be efficiently dispersed and dissipated through the dynamic absorber according to the present invention, and through this, the stability of the machine tool on which the spindle equipped with the dynamic absorber is installed can be improved.
따라서, 본 발명은 스핀들에 일체를 이루도록 설치된 동흡진기에 의해 스핀들의 진동을 효율적으로 감쇠시킴으로써, 가공물의 정밀도가 향상되고 가공 표면 품질을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, the present invention can improve the precision of the workpiece and improve the quality of the machined surface by efficiently attenuating the vibration of the spindle using a dynamic absorber installed integrally with the spindle.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes to other equivalent embodiments are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those skilled in the art to which the present invention pertains.
200 : 스핀들 210 : 본체
211 : 장착홈 220 : 하우징
300 : 동흡진기 310 : 동조질량(tuned mass)
311 : 장착홈 320 : 탄성지지 감쇠부재
321 : 탄성체 322 : 댐퍼
1000 : 공작기계200: spindle 210: main body
211: Mounting groove 220: Housing
300: dynamic absorber 310: tuned mass
311: Mounting groove 320: Elastic support damping member
321: elastic body 322: damper
1000: Machine tools
Claims (9)
상기 스핀들은 동조질량(tuned mass)과 탄성지지 감쇠부재로 구성되는 동흡진기를 일체를 이루도록 구비하여 발생하는 진동을 감쇠할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들.In a machine tool spindle having a dynamic absorber,
A spindle for a machine tool with a vibration damping function, characterized in that the spindle is provided with a dynamic absorber composed of a tuned mass and an elastic support damping member to form a single piece, thereby damping the generated vibration.
상기 스핀들은 본체에 동흡진기를 일체로 장착할 수 있도록 장착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들.According to paragraph 1,
A spindle for machine tools with a vibration damping function, characterized in that the spindle has a mounting groove formed so that the dynamic absorber can be mounted integrally on the main body.
상기 동흡진기는 하나 또는 복수 개의 동조질량과 탄성지지 감쇠부재로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들.According to paragraph 1,
A spindle for a machine tool having a vibration damping function, characterized in that the dynamic absorber can be composed of one or a plurality of tuning masses and an elastic support damping member.
상기 동흡진기는 하나 또는 복수의 고유 진동을 감쇠할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들.According to paragraph 1,
A spindle for a machine tool with a vibration damping function, wherein the dynamic absorber is capable of damping one or more natural vibrations.
상기 동조질량은 복수 개의 장착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들.According to paragraph 1,
A spindle for a machine tool with a vibration damping function, wherein the tuned mass is formed with a plurality of mounting grooves.
상기 동흡진기는 두가지 이상의 고유진동수에 대응하기 위해 직렬 또는 병렬 구조를 적용할 수 있는 것을 특징으로 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들.According to paragraph 1,
The dynamic absorber is a spindle for a machine tool with a vibration damping function, wherein a series or parallel structure can be applied to respond to two or more natural frequencies.
상기 탄성지지 감쇠부재는 탄성체와 댐퍼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들.According to paragraph 1,
A spindle for a machine tool with a vibration damping function, wherein the elastic support damping member is made of an elastic body and a damper.
상기 탄성체와 댐퍼는 어느 하나가 형성되거나, 탄성체 및 댐퍼가 모두 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 진동감쇠 기능을 갖는 공작기계용 스핀들.In clause 7,
A spindle for a machine tool with a vibration damping function, wherein either the elastic body and the damper can be formed, or both the elastic body and the damper can be formed.
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