KR100253711B1

KR100253711B1 - 선반기구

Info

Publication number: KR100253711B1
Application number: KR1019940701874A
Authority: KR
Inventors: 뮌들라인베르너; 쉬어게르하르트
Original assignee: 디트마 볼카르트, 페터회거; 코메트 프래치시온스베르크조이거 로베르트 브로이닝 게엠베하
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 2000-04-15
Anticipated expiration: 2012-11-24
Also published as: CA2124802A1; ES2076790T3; EP0615477B1; EP0615477A1; DE59203313D1; US5555784A; WO1993010929A1; ATE126462T1; HK110896A; DK0615477T3; JPH07501494A; DE4140301A1

Abstract

본 발명은 원통형 샤프트(10) 또한 샤프트 상에 지지면(26)에 대향 배치되는 접촉면(28)을 가진 헤드(18)를 구비하는 선반기구에 관계한다. 기구헤드(18)는 내장나사(16)로 가압식으로 샤프트(10)에 연결 혹은 탈착할 수 있다. 접촉면(28)과 지지면(26)은 샤프트에 대해 예각배치 되며 상호 결합하는 직선 톱니시스템(30,32)을 구비하고 이것이 샤프트의 전체단면에 걸쳐 연장된다. 시스템(30)의 평행톱니는 지지 및 접촉면(26,28)의 경사방향에 수직이고 헤드(18)의 축과 평행한 축과 함께 면(38)에 평행하며 계기형 절삭 인서어트(36)를 포함한다.

Description

선반기구

제1도는 ABS 베이스홀더를 구비한 2-부품 선반기구의 측면도(ABS는 Komet Stahlhalter-und Werkzeugfabrik Robert Breuning GmbH 사의 상표).

제2도는 제1도에 비교하여 90°회전한 NC 베이스홀더를 구비한 2-부품 선반기구의 도면.

제3도는 원형 샤프트 베이스홀더를 구비한 제2도의 상응한 측면도.

제4a도와 제4b도는 서로에 대해 90°회전한 원형 샤프트의 두 사시도.

제5a도 내지 제5c도는 서로에 대해 90°회전한 기구헤드의 측면도와 기구헤드상의 접촉면 평면도.

제6도는 연장편으로 구성된 중간편의 사시도.

제7도는 축소편으로 구성된 중간편의 사시도.

제8도는 턴오버헤드 어댑터로 구성된 중간편의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 원통형 샤프트 14 : 분리점

18 : 기구헤드 26 : 지지나사면

28 : 접촉면 30, 32 : 직선 톱니시스템

36 : 절삭 인서어트 38 : 축에 평행한 면

40 : 내장 샤프트 42', 42", 42'" : 내공

48 : 함몰부 R : 곡면반경

본 발명은 교환가능한 계기 절삭 인서어트를 수반하는 한편, 샤프트 지지면상에 접촉면을 설치한 기구헤드와 원통형 샤프트를 구비한 선반기구에 관한 것이며 이것은 또한 샤프트에 기구헤드를 연결하는 지지나사와 접촉면을 갖추고 지지면은 샤프트의 축에 대해 예각으로 배열되며 결합 직선 톱니 시스템을 갖추고, 지지나사는 지지접촉면에 수직으로 배열되고 말단 절삭 인서어트는 샤프트의 축을 관통하고 칩(chip) 챔버를 규정하는 축방향 평행 편평면에 송곳형으로 배열되는 한편 직선 톱니시스템의 톱니는 계기형 절삭 인서어트를 가진 면에 대해 수평연장된다.

홀더에 여러 기구헤드를 부착하기 위하여 선반기구에 분리점(separating point)을 형성하는 것이 공지되어 있다. 또한 나사를 이용하여 상기 분리점에 기구헤드를 연결하는 것도 공지되어 있으며, 수 개의 나사가 상기 목적을 위해 주변에 분포되어 있고 잠그는 힘을 일으키도록 조여진다. 예를 들어 핀과 같은 또 다른 구성기소를 잠그기 위한 용도로 사용하는 것이 공지되어 있다.

또한, 기구헤드를 직선 톱니시스템에 관통하여 샤프트에 연결시키기 위한 드릴 및 점절삭용 기구가 공지되어 있다(DE-30 26 513 C2).

직선톱니 시스템의 평행톱니는 지지부 및 접촉면 경사방향과 평행하게 확장하며 또한 계기형 절삭 인서어트를 가진 평면에 횡단한다. 톱니는 톱니의 종방향 조정을 통해 절삭 모서리의 직경 변화를 얻는다. 나사는 한면에서는 톱니에 평행 확장된 슬롯홀을 통해 확장하고 슬롯홀은 조정범위를 결정한다. 또한, 편심나사를 조정기소로 제공한다.

본 발명의 기본 목적은 여러 기본기소와 기구헤드를 서로 결합시킬 수 있고 모두 정지 및 동적상태에서 충분히 견고한 접속을 가능하게 하고 한편으로는 기구헤드를 간단히 신속하게 교환시킬 수 있는 선반을 위한 분리점(separating point)을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 직선 톱니시스템의 평행톱니가 지지접촉면 경사방향에 대해 가로로 연장되고 또한 지지나사는 접촉 지지면 영역속에 기구헤드와 샤프트를 관통하여 수직연장하는 홀속으로 들어가도록 된 내장 샤프트를 가지게 된다.

본 발명에 따른 분리점(separating point)의 설계는, 직선 기구시스템의 톱니가 절삭날 또한 주기구의 진행방향과 평행연장됨에 따라 종래기술에 비하여 주 절삭방향에 대하여 전달되는 힘이 가로로 연장되는 장점을 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 계수형 절삭인서어트를 가진 축에 평행한 면은 샤프트에 밀접한 말단에서 접촉면에 평행한 면속으로 전달되고 지지나사 머리에 수직 함몰부가 있어 상기면의 구역에 배열되며 함몰부는 지지나사용 내장홀속으로 들어간다.

분리점의 경사와 톱니시스템의 각도는 서로에 대해 조정할 수 있으며 계수형 절삭 인서어트를 가진 축 평행면에 평행하게 배열되도록 서로 결합된다. 일것을 달성하기 위해서, 직선 톱니시스템의 톱니측면(flanks)은 50 내지 70 특히 60°각도를 형성하고 지지면은 보통 샤프트의 축에 대해 15°내지 45°의 각도(α)를 갖는다.

직선 톱니시스템 구역에서 전체 접촉면에 걸쳐 충분한 표면 압력을 얻기 위해, 본 발명의 개진에 따르면 접촉면 또는 지지면이 직선톱니 시스템 톱니에 평행한 축 둘레로 연장되는 곡면을 갖는다. 곡면반경(R)은 다음식에 따라 선택하고

R = aD²cos^-2α

(여기에서 D는 샤프트의 직경이고 α는 샤프트의 축에 대한 정상 지지면의 경사각이고 a는 3 내지 12mm^-1특히 5 내지 8mm^-1크기의 매개변수(parameter)이다.)

여기에서 서로에 대해 배열하는 접촉지지면은 고정나사 침투 중심영역에서 풀림상태를 가지며 이들간 공간은 10 내지 40μm이다. 유사한 효과가 내장홀이 연장되는 접촉 및 지지면 구역내의 함몰부를 가진 기구헤드 또는 샤프트에 의하여도 달성될 수 있다. 높은 고유 안정도와 강성 접속효과를 얻기 위해서, 본 발명의 더 바람직한 전개에 따라 샤프트의 말단에서는 내장홈의 깊이가 직경의 0.5 내지 1.5 배 정도일 수 있다.

또 다른 실시예에서, 내장홀은 기구헤드 말단에 직선 톱니 시스템의 톱니에 가로로 연장되고 톱니방향으로 허용치의 고정력을 갖는 슬록 홀로 구성된다. 자유도는 홀에 의한 것이며, 자유도는 크기 허용오차를 가짐으로써 기구헤드와 샤프트 사이에서 원치않는 상호 클래핑이 일어나지 않고 기구헤드를 정확히 장착시킬 수 있게 한다.

본 발명의 또 다른 장점은 냉매 채널이 내장 홀 외측의 직선 톱니시스템구역 내부에 접촉 및 지지면을 통해 연장되게 하는 것이며 채널은 계기형 지지 인서어트 또는 지지나사용 함몰부를 갖는 표면 영역에 칩 챔버에서 종결되며 계기형 절삭 인서어트의 이동 절삭날 방향을 향하고 또한 샤프트 말단으로부터 냉매를 받아들인다. 이점에서 기계조작동안 생기는 코일 칩이 생성위치에서 냉매를 받아들이고 또한 냉각으로 인해, 자기 형태를 유지하며 홀에서 분출할 수 있게 된다. 내장 홀 외부의 관통구역속의 냉매홀 편심배열은 냉매 채널이 외부에 대해 충분히 밀폐될 수 있도록 만든다.

본 발명의 다른 응용은 중간편이 샤프트와 기구헤드 사이에 정렬하고 이 중간편의 표면은 샤프트의 축에 대해 경사지고 한 말단은 샤프트의 직선 톱니시스템과 보상하고 다른 말단은 기구헤드와 보상된 직선 톱니시스템이 있으며 직선 톱니시스템은 지지나사 내장 샤프트 수용을 위한 내장홀에 한쌍으로 연장된다. 중간편의 표면이 서로 평행 배열하면 중간편은 내장 샤프트 연장기능을 갖는다. 한편으로, 중간편의 표면이 샤프트의 축 주위를 서로 180°회전하도록 배열되면 중간편은 턴오버 헤드 어댑터 기능을 한다. 따라서, 베이스 홀더와 기구헤드를 가진 턴오버 헤드기구를 제작할 수 있다. 덧붙여서, 샤프트의 말단에 있는 중간편 표면직경이 기구헤드 말단의 표면직경보다 클 경우 중간편 축소된 어댑터 또는 턴오버 헤드 축소 어댑터를 나타내며 주어진 베이스 홀더에 대해 소직경의 기구헤드를 연결할 수 있다.

기존의 허용오차에도 불구하고 중간편을 장착하기 위해서는, 샤프트 말단의 중간편 내장홀은 톱니방향으로 허용력을 갖고 직선 톱니시스템 톱니에 대해 가로로 연장되는 슬롯 홀로 설계한다. 또한, 서로 대향하고 직선톱니를 가진 면은 직선 톱니시스템의 톱니에 평행한 축 둘레에 연장한 곡면을 갖고 곡면은 외경면적의 표면압력이 중심구역보다 더 크게 말들며 그 결과 굴곡에 대한 저항성이 더 크다. 본 발명을 첨부도면과 실시예를 들어 더 상세히 기술한다:

도면의 기구는 선반 속에 삽입할 고정기구이다. 이들은 터릿(turret)선반에 연결할 베이스 홀더(12')(12")(12'")를 구비하고 내장나사(16)로 분리점(14)에서 샤프트(10)상에 해제가능하도록 고정시킨 기구헤드(18)를 구비할 원통형 샤프트(10)로 구성딘다.

제1도에 도시한 실시예의 베이스 홀더(12')는 내장핀(20), 부동 보울트(22) 또한 편평 환형면(24)을 가진 ABS 결합부이며 NC 수용기(12")나 원형 샤프트(12'")을 제2도와 제3도에서 베이스 홀더로 설치한다.

분리점(14)은 기구헤드 한 말단상에 접촉면(28)을 샤프트의 한 말단상에는 지지면(26)을 갖고 접촉면은 샤프트 축에 대해 30°예각을 이룬다. 지지면(26)과 저촉면(28)은 또한 샤프트의 전체단면에 걸쳐 연장한 결합 직선 톱니시스템(30)(32)을 가지며 톱니는 지지 접촉면(26)(28)의 경사방향으로 가로로 연장된다. 기구헤드(18)는 고정나사(34)가 지지한 교환성 계기형 절삭 인서어트(36)를 수반하며 계기형 절삭 인서어트(36)는 기구 헤드(18)의 축상으로 평행한 연장 편평면(38)에서 송곳홈이 패인 형태로 배치된다. 인서어트(36)는 또한 핑거나 고정레버로 헤드에 고정시킬 수 있다. 직선 톱니 시스템(30)(32)의 톱니는 계기형 절삭 인서어트르 가진 표면(38)에 평행 배열되며 분리점 및 톱니각 경사가 서로 상응하여 조절되고 또한 톱니 측면(flanks) 중 하나가 기구축에 평행한 기구의 공급방향으로 연장되고 또한 인서어트면(38)에 평행한 방향을 갖는다.

고정나사(16)은 헤드의 내공(42')(42")속에 내장 샤프트(40)과 함께 연장되고 내공은 분리점에 수직이며 헤드(18) 말단에서 나와 샤프트(10)의 탭홀(44)속으로 나사결합하며 탭홀은 내공(42")을 따른다. 내장나사(16)는 헤드(18) 함몰부(48)속에서 헤드(46)과 다른 말단상에서 지지하고 함몰부는 헤드(18)의 접촉면(28)에 평행하고 계기형 절삭 인서어트(38)가 이 뒤를 따른다. 샤프트 단의 내장홈(42")은 나사직경의 0.5 내지 1배에 해당하는 깊이를 갖는다. 제5c도에서 보는 바와 같이, 헤드(18) 말단의 내장홈(42)은 직선 톱니시스테(32) 톱니에 가로로 연장된 슬롯형 홈이고 톱니의 종방향으로 제한부를 갖는다. 이것으로 중심축으로부터 절삭편의 돌출길이인 f-치수는 돌출부와 내장나사의 제한부에 따라 한정하고 따라서 절삭편 치수는 가로축에 대해 직선 톱니시스템의 톱니로 정해지며 기존의 제한치에도 불구하고 헤드의 정확한 고정작업을 할 수 있다.

전체 분리점에 대한 충분한 강성면 연결부를 얻기 위하여 지지면(26) 또는 접촉면(28)은 환형기어같은 토니작용에 있어서 가로로 연장되는 곡면부를 갖고 그리하여 상기의 면이 풀림상태에서 10 내지 30μm 공간거리의 내장 나사면적을 유지하며 이 거리는 내장나사(16)를 조일 때 탄성변형으로 축소한다. 외경부의 표면 압력을 중심부보다 크고 굴곡강소상에 큰 효과를 나타낸다. 곡면 대신 나사둘레의 중심면에 자유 함몰부를 제공할 수 있다. 직선 톱니시스템(30)932)는 프로파일 연마 디스크로 완전히 연마한다. 환형 기어효과의 곡면반경은 적절한 연마 디스크를 통해 얻은 것이다.

제6, 7 및 제8도에서 보는 것같이, 중간편(52'),(52"),(52'")는 샤프트(10)와 개구헤드(18) 사이에 배치하며 중간편은 샤프트의 축에 대하여 경사면상에 직선 톱니시스템(58)(60)을 갖고 이 톱니시스템은 한편으로는 헤드(18)의 직선 톱니시스템(32)(30)에 또 다른 한편으로는 샤프트에 대해 보상효과를 갖는다. 서로에 대해 쌍으로 대향하는 직선 톱니시스템(32)(58) 또는 (60)(30)을 통하여 내장홀 (42')(42'") 또는 (42^IV)(42")은 내장샤프트(40)를 가진 지지나사(16)로 결합시킬 수 있다. 내장나사는 중간편 탭홀(44') 혹은 샤프트의 탭홀(44)속의 외부나사와 맞물린다. 제6도의 중간편(52')은 일정 직경의 연장편이며 제7도의 중간편(52")은 축소편이고 제8도의 중간편(52'")은 턴오버 어댑터이다.

샤프트(10), 기구헤드(18), 필요할 경우 기존의 중간편(52')(52")(52"')은 직선 톱니시스템 영역내의 분리점을 통해 중심-편향형으로 연장하고 또한 샤프트의 한 말단에서 압축된 냉매가 절삭 인서어트(36)(제5b도 및 6도와 비교)의 작동 절삭날(68)에 대해 유동하는 방식으로 면(38)이나 (50)에 의해 형성된 칩 챔버에서 종료되는 냉매 채널(62)(64)(66)을 구비할 수 있다.

요약하면 다음과 같다: 본 발명은 원통형 샤프트(10)와 또한 상기 샤프트의 지지면(26)사에 접촉면(28)을 설치한 기구헤드(18)를 구비하는 선반 기구에 관한 것이다. 기구헤드(18)는 내장나사(16)로 샤프트(10)에 대해 해제가능하도록 힘을 가해 결합시킬 수 있다. 접촉면(28)과 지지면(26)을 샤프트에 대해 예각으로 배열하며 샤프트의 전체 단면에 걸쳐 연장된 직선 톱니시스템(30)(32)을 갖는다. 직선 톱니시스템 (30)(32)의 평행톱니는 지지 접촉면(26)(28)의 경사방향에 대해 가로방향으로 또한 헤드(18)의 축상으로 평행한 면(38)에 평행하게 배열하고 이 표면은 계기형 절삭 인서어트(36)를 포함한다.

Claims

원통형 샤프트(10)와 상기 샤프트의 지지면(26)상에서 접촉면(28)과 함께 배열하고 교환식 계기형 절삭 인서어트(36)를 수반하는 기구헤드(18)를 구비하고, 또한 샤프트(10)에 헤드(18)를 연결하는 지지나사(16)를 포함하며, 접촉면(28)과 지지면(267)은 샤프트에 대해 예각으로 배열되고 직선 톱니시스템(30,32)을 구비하며, 또한 지지나사(26)는 지지면 및 접촉면(26,28)에 대해 수직배열하고, 계기형 절삭 인서어트(36)는 샤프트의 축을 통해 연장하고 축상으로 평행한면(38)속에 송곳홈 형태로 배치되어 칩 챔버를 만들고, 또한 톱니시스템(30,32)의 평행톱니는 인서어트(36)를 가진 면에 평행연장하는 선반기구에 있어서,

상기 직선 톱니시스템(30,32)의 평행톱니는 지지면 및 접촉면(26,28) 경사방향에 가로지른 방향으로 연장하고, 지지나사(16)는 기구헤드(18)를 통해 또한 접촉 및 지지면(28,26) 면적속의 샤프트(10)을 통해 수직연장된 내공(42',42")속으로 확장되는 내장 샤프트(40)을 가지는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제1항에 있어서, 계기형 절삭 인서어트(36)를 가진 면(38)은 접촉면(28)에 대해 평행한 면(50)속으로 샤프트에 가장 가까운 말단에서 전달하고 표면(50)은 지지나사(16)의 헤드(46)에 대해 수직연장 함몰부(48)를 가지고 지지나사(16)에 대해 내공(42')속으로 전달하는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제1항에 있어서, 접촉면(28) 또한 지지면(26)은 직선 톱니시스템(30,32)의 톱니에 평행한 축 주위로 연장되는 곡면부를 가지는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제3항에 있어서, 곡면반경(R)이 다음식에 따라 정해지는 것을 특징으로 하는 선반기구.

R = aD²cos^-2α

(여기에서 D는 샤프트의 직경이고, α는 샤프트의 축에 대한 정상지지면의 경사각이고 a는 3 내지 12mm^-1특히 5 내지 8mm^-1크기의 매개변수(parameter)이다.)
제1항에 있어서, 샤프트의 말단에 있는 내공(42") 깊이가 직경의 0.5 내지 1.5 배에 해당하는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 기구헤드(18) 또한 샤프트(10)은 접촉 및 지지면(28,26) 면적에 자유 함몰부를 가지며 내공(42',42")를 통과하는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제1항에 있어서, 지지면은 샤프트 축에 대해 15°내지 45°특히 30°의 각도(α)를 가지는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제1항에 있어서, 직선 톱니시스템 (30,32)의 톱니측면(flanks)이 서로에 대해 50°내지 70°특히 60°각도를 가지는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제1항에 있어서, 직선 톱니시스템(30,32)의 톱니측면(flanks)은 절삭 인서어트(36)를 가진 축상으로 평행한 면(38)에 대해 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제1항에 있어서, 헤드(18)의 측면에 있는 내공(42')은 직선 톱니시스템(32)의 톱니에 가로로 연장된 슬롯 홀이고 톱니방향으로 내장제한부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제1상에 있어서, 내공(42',42")밖의 직선 톱니시스템(30,32) 영역에서 접촉지지면을 관통하고 계기형 절삭 인서어트(36)이나 함몰부(48)를 가진 표면영역에 있는 칩 챔버속에 종료되는 냉매 채널(62,66,64)를 구비하고 이것이 인서어트(36) 동작 절삭날 방향을 향하며 샤프트 말단으로부터 나온 냉매를 함유하는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제1항에 있어서, 샤프트(10)와 기구헤드(18) 사이에 배열된 중간편(52',52",52'")의 샤프트의 축에 대해 경사진 한면(54,56)에서 한편으로는 샤프트(10) 직선 톱니시스템(30,32)에 보상하는 톱니시스템(58,60)을 구비하고 다른 한편으로는 직선 톱니시스템을 통해 연장되는 기구헤드(18)가 지지나사의 내장 샤프트를 수용할 내공을 구비하는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제12항에 있어서, 중간편(52',52")의 면(54,56)은 서로 평행 배열하는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제12항에 있어서, 중간편(52")의 면(54,56)은 샤프트의 축에대해 서로 180°회전하도록 된 것을 특징으로 하는 선반기구.
제12항에 있어서, 중간편(52")의 면(56)이 기구헤드 축면의 면보다 큰 것을 특지으로 하는 선반기구.
제12항에 있어서, 내공이 샤프트의 측면에 있는 중간편(52',52",52'")의내공(42^IV)은 직선 톱니시스템(60) 톱니에 가로로 연장되는 슬롯 홀이고 톱니 종방향으로 제한부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선반기구.
제12항에 있어서, 서로 대향하고 직선 톱니시스템을 가지는 면은 제4항에 따른 곡면반경의 곡면을 구비하고 이 곡면이 직선 톱니시스템 톱니에 평행한 축 주위로 연장되는 것을 특징으로 하는 선반기구.