KR102134813B1

KR102134813B1 - 회전 밀링 가공 시스템 및 회전 밀링 가공 방법

Info

Publication number: KR102134813B1
Application number: KR1020187028146A
Authority: KR
Inventors: 시아오홍 조우; 시앙셩 런; 완후에이 간
Original assignee: 광동 에버윈 프리시젼 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2020-07-16
Also published as: WO2017167089A1; KR20180121939A; US20190084101A1; US11110558B2

Abstract

회전 밀링 가공 시스템은, 제1 구동 메카니즘(130)을 포함하는 워크 벤치(10); 상기 제1 구동 메카니즘(130)에 의해 구동되어 상기 워크 벤치(10) 상에서 회전하여 워크 피스(20)를 수직축(310)을 중심으로 회전시키는 로타리 테이블; 및 커터(310) 및 상기 커터(310)와 연결된 제2 구동 메카니즘을 포함하고, 상기 제2 구동 메카니즘(320)은 상기 커터(310)를 수직 방향으로 이동시키도록 구동되고, 또는 가공 반경을 변경하기 위해 제2 구동 메카니즘(320)은 상기 커터(310)를 수평 방향으로 이동시키도록 구동되는 커터 구성 요소를 포함한다.

Description

회전 밀링 가공 시스템 및 회전 밀링 가공 방법

본 출원은, 2016년 3월 28일자로 중국 특허청에 출원된 출원 번호는 201610187274.5인 회전 밀링 가공 시스템 및 회전 밀링 가공 방법이라고 하는 발명 명칭을 갖는 중국 특허 출원의 우선권을 주장하여 이의 전체 내용은 인용을 통해 본 출원에서 결합되며, 또한 본 출원은 2016년 3월 28일자로 중국 특허청에 출원된 출원 번호는 201610181881.0인 회전 밀링 가공 시스템 및 회전 밀링 가공 공정이라고 하는 발명 명칭을 갖는 중국 특허 출원의 우선권을 주장하여 이의 전체 내용은 인용을 통해 본 출원에서 결합한다.

본 발명은 회전 밀링 가공 분야에 관한 것으로서, 특히 회전 밀링 가공 시스템 및 가공 방법에 관한 것이다.

알루미늄 합금 또는 알루미늄 합금과 유사한 것이 원재료로 사용되어 다양한 케이스를 만든다. 편리한 가공성, 높은 유연성 및 좋은 품질로 인해 제품의 부가가치를 효과적으로 향상시킬 수 있어, 전자 업계에서 널리 사용될 수 있으며, 예를 들며 휴대 전화 케이스, 타블렛 케이스 등으로 가공된다. 이러한 자주 사용되는 케이스의 코너는 대부분 곡면을 이루고, 코너 곡면은 비교적 복잡할 뿐만 아니라, 대부분은 불규칙적인 곡면이다.

종래의 CNC 가공 방법에서는, 워크 피스를 머신에 고정되고, 가공 머신 상부의 커터는 가공할 워크 피스 주위에 위치하여 코너 곡면과 가장자리 곡면에 대해 커팅 가공을 수행하며, 속도가 느려서 단일 워크 피스의 코너 곡면을 가공하는 데 십 몇 분이 소요되어, 가공 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 가공된 코너 곡면 기준에 부합되기 어렵고, 가공 품질이 낮으며 가공된 코너 곡면의 표면이 거칠기에 정밀 연삭 또는 초정밀 연삭의 품질을 달성하기가 어렵고, 종종 2 차 정밀 가공이 필요하고 전반적인 공정은 보다 복잡하다.

이에 따라, 본 발명은 가공 효율이 높고 공정이 간단한 회전 밀링 가공 시스템 및 회전 밀링 가공 방법을 제공한다.

회전 밀링 가공 시스템은,

제1 구동 메카니즘을 포함하는 워크 벤치;

상기 워크 벤치 상에 설치되어 상기 제1 구동 메카니즘에 연결되고, 워크 피스를 고정하기 위한 스테이션을 구비하고, 상기 제1 구동 메카니즘에 의해 구동되어 상기 워크 벤치 상에서 회전하여 워크 피스를 수직축을 중심으로 회전시키는 로타리 테이블; 및 상기 워크 벤치 상에 설치되어 커터 및 상기 커터와 연결된 제2 구동 메카니즘을 포함하되, 상기 제2 구동 메카니즘은 상기 커터를 구동하여 수직 방향으로 이동시키고, 상기 커터의 가공 반경을 변경하기 위해 수평 방향으로 이동시키는 커터 구성 요소를 포함하며,

여기서, 상기 커터에 의한 워크 피스의 곡면 가공은, 워크 피스를 회전시키기 위한 상기 로타리 테이블 및 수평면 및 수직 방향으로 상기 커터의 이동을 구동하기 위한 상기 제2 구동 메카니즘의 협동에 의해 구현된다.

회전 밀링 가공 방법은,

워크 피스를 로타리 테이블 상의 스테이션에 고정시키고, 워크 피스의 가공면을 상기 로타리 테이블 밖으로 나오게 하는 단계;

3 차원 좌표계 O-XYZ를 설정하되, Z축은 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심을 지나는 수직축이고, X축과 Y축은 서로 수직인 수평 방향의 축이며, 제어 단말기에 모델 워크 피스의 각각의 파라미터를 입력하고, 입력된 각각의 파라미터에 따라 워크 피스의 상부 및 가장자리 곡면에 대응하는 Z축 좌표 값을 계산함으로써, 상이한 위치에서 Z축을 따른 커터의 가공 깊이를 얻는 단계; 및

커터의 변경 속도와 로타리 테이블의 회전 빈도를 설정하여, 상기 커터를 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심을 원점으로 하여 나선형 경로를 따라 가공시키고, 워크 피스의 코너 가공, 윗면에 대한 회전 밀링 가공, 가장자리 곡면에 대한 가공을 포함하며, 워크 피스의 코너 가공 시, 제2 구동 메카니즘을 제어하여 워크 피스의 한 코너에 위치한 제1 가공 위치의 외측으로 커터를 이동시키고, 제1 구동 메카니즘을 제어하여 로타리 테이블을 구동함으로써 워크 피스를 워크 피스의 수직축을 중심으로 회전시키면서, 상기 제2 구동 메카니즘을 제어하여 상기 워크 피스의 네 코너 위치에서 상이한 가공 포인트에 대응되는 Z축상 가공 깊이에 따라 상기 커터를 상하 방향으로 이동시키며; 이와 동시에, 상기 제2 구동 메카니즘은 상기 커터를 구동시켜 워크 피스의 네 코너의 곡면 가공이 완료될 때까지 가공 반경을 점진적으로 줄이는 단계를 포함한다.

회전 밀링 가공 시스템은,

제1 구동 메카니즘을 포함하는 워크 벤치;

상기 워크 벤치 상에 설치되어 상기 제1 구동 메카니즘과 연결되되, 워크 피스를 고정하기 위한 스테이션을 구비하고, 상기 제1 구동 메카니즘에 의해 구동되어 상기 워크 벤치 상에서 회전하여 워크 피스를 수직축을 중심으로 회전시키며; 상기 제1 구동 메카니즘에 의해 구동되어 수평면 상에서 제1 방향으로 이동하는 로타리 테이블; 및

상기 워크 벤치 상에 설치되어 커터 및 상기 커터와 연결된 제2 구동 메카니즘을 포함하되, 상기 제2 구동 메카니즘은 상기 커터를 구동하여 수직 방향으로 이동시키며, 제2 구동 메카니즘은 가공 반경을 변경하기 위해 상기 커터를 구동하여 수평면 상에서 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동시키는 커터 구성 요소를 포함하며,

여기서, 상기 커터에 의한 워크 피스의 곡면 가공은, 워크 피스를 회전시키기 위한 상기 로타리 테이블 및 수평면과 수직 방향으로 상기 커터의 이동을 구동하기 위한 상기 제2 구동 메카니즘의 협동에 의해 구현된다.

회전 밀링 가공 방법은,

본 발명의 하나 또는 하나 이상의 실시예의 세부 사항은 이하의 첨부된 도면과 설명에서 서술된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 설명서, 첨부된 도면, 청구항을 참조하여 상세하게 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.

본 발명의 실시예 또는 종래 기술의 기술적 방법을 보다 명확히 설명하기 위해, 이하에서 실시예 또는 종래 기술의 설명에 사용된 도면을 간단하게 설명하고, 이하 도면은 단지 본 발명의 일부 실시예일 뿐이며, 당업자는 임의의 창조적인 작업이 없이 하기 도면에 따라 다른 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 회전 밀링 가공 시스템의 입체구조를 도시한 도면이고;
도 2는 일 실시예에 따른 회전 밀링 가공 방법을 도시한 흐름도이고;
도 3은 커터는 워크 피스의 윗면에 대해 회전 밀링 가공을 수행할 때의 과정 변화도이고;
도 4는 워크 피스의 입체구조를 도시한 도면이고;
도 5는 도 4의 부분 A의 부분 확대도이고;
도 6은 워크 피스의 횡단면을 도시한 도면이고;
도 7은 워크 피스의 하나의 코너 가공을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명을 보다 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예가 도면에 제시되어 있다. 그러나, 본 발명은 본 명세서에 기재된 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 많은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 오히려, 이들 실시예는 본 발명의 공개 내용이 철저하게 완전하게 이루어질 수 있도록 제공된다.

구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결된" 것으로 지칭되는 경우, 그 구성 요소는 다른 구성 요소에 직접 연결되거나 결합될 수 있거나 또는 중간에 다른 구성 요소가 존재하는 것으로 이해될 것이다. 본 설명서에서 사용되는 용어 "좌", "우" 및 이와 비슷한 표현은 설명에 도움이 되기 위한 예시에 불과하며, 본 발명은 이에 제한되지 아니한다.

이하에서 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 발명의 설명서에 사용된 용어는 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명에서 사용되는 "및/또는"은 구성 요소에서 하나 또는 하나 이상의 임의로 된 조합 또는 가능한 조합을 모두 포함한다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 회전 밀링 가공 시스템은 워크 벤치(10), 로타리 테이블(400) 및 커터 구성 요소(300)를 포함하며; 설명의 편의상, 회전 밀링 가공 시스템에서 도 1에 도시된 바와 같은 3 차원 좌표계가 정의되고, Z축은 워크 피스(20)의 기하학적 중심을 통과하는 수직축(301)이고, X축 및 Y축은 서로 수직인 수평 방향의 축이며; 워크 벤치(10)는 제1 구동 메카니즘(130)을 포함하며; 로타리 테이블(400)은 워크 벤치(10) 상에 설치되고, 로타리 테이블을 상기워크 벤치 상에서 수직 축(301)을 중심으로 수평 회전시키도록 구동하는 제1 구동 메카니즘과 연결하고, 로타리 테이블(400)은 워크 피스(20)를 고정하기 위한 스테이션을 구비한다. 워크 피스(20)는 알루미늄 합금 케이스 또는 알루미늄 합금과 유사한 케이스일 수 있고, 예를 들어 휴대 전화 케이스이며, 워크 피스의 윗면 및 상부에 대해 회전 밀링 가공을 수행하고, 워크 피스의 하부가 로타리 테이블에 의해 클램프되어 고정되고, 도 6을 도시된 바와 같이, 가공된 완제품 상부의 측면의 곡면이 안쪽으로 경사지며; 커터 구성 요소(300)는 커터(310) 및 커터(310)와 연결된 제2 구동 메카니즘(320)을 포함하고, 커터(310)외 제2 구동 메카니즘(320)을 워크 벤치(10)의 상부에 설치되고, 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 Z축 방향으로 이동시키도록 구동하고, 커터의 가공 반경을 변경하기 위해 제2 구동 메카니즘은 커터를 수평면 내에서 X축으로 이동시키도록 구동하며, 제1 구동 메카니즘(130)이 로타리 테이블(400)을 구동하여 워크 피스(20)를 수평면 내에서 회전시키는 것과 제2 구동 메카니즘(320)이 커터(310)를 수평면 내에서 X축과 Z축 방향으로 이동시키도록 구동하는 것의 협동을 통해, 커터(310)는 워크 피스(20) 곡면에 대한 가공을 실현한다.

구체적으로, 회전 밀링 가공 시스템은 제어 단말기(30)를 더 포함하고, 제어 단말기(30)는 제1 구동 메카니즘(130) 및 제2 구동 메카니즘(320)에 각각 연결되며, 제1 구동 메카니즘(130)을 제어하여 로타리 테이블(400)을 워크 벤치(10) 상에서 회전시키고, 제2 구동 메카니즘(320)을 제어하여 커터(310)를 상하 방향으로 이동시키고, 커터(310)를 구동하여 가공 반경을 변경시킨다. 제어 단말기(30)는 각 구동 메카니즘의 회전 빈도 및 부품의 주행 경로를 제어한다. 또한, 제어 단말기(30)는 제1 구동 메카니즘(130)을 제어하여 로타리 테이블(400)을 Y축으로 수평 이동시킨다.

워크 벤치(10)는 베이스(110), 베이스(110) 상에 설치된 제1 구동 메카니즘(130) 및 베이스(110) 상에 이동 가능하게 설치된 지지판(120)을 포함하며, 지지판(210)은 워크 벤치(10) 상에 Y축으로 이동할 수 있다. 제1 구동 메카니즘(130)은 베이스(110) 상에 설치된 구동 모터(131)이다. 로타리 테이블(400)은 구동 모터와 연결되는 로타리 블록(110)을 포함하며, 로타리 블록(110)의 윗면에는 워크 피스(20)를 고정하기 위한 잠금 부재(410)가 설치되며, 잠금 부재(410)는 스테이션을 형성하며, 구동 모터(131)는 로타리 블록(110)을 수평 회전하도록 구동함으로써 워크 피스(20)를 Z축 중심으로 수평 회전시킨다.

일 실시 예에서, 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 수평면 내에 Y축 방향으로 이동하도록 구동하며, 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 수평면 내의 X축으로 이동하도록 구동하여 절삭 공구(310)를 워크 피스(20)의 가공 영역의 기하학적 중심에 위치되고, 워크 피스의 윗면에 대한 회전 밀링 가공을 시작한다. 로타리 테이블(400)은 Y축으로 이동하는 것은 상이한 유형의 워크 피스의 기하학적 중심을 결정하는 데 사용될 수 있고, 가공 과정 중에 로타리 테이블(400)은 Y축 방향에 고정되어 이동하지 않다.

일 실시예에서, 제1 구동 메카니즘(130)은 2개 구동 모터를 포함하고, 하나의 구동 모터(131)는 로타리 테이블(400)의 회전을 구동하고, 다른 하나의 구동 모터(132)는 지지판(120)과 연결되어 로타리 테이블(400)을 Y축 방향으로 이동시키도록 구동하며; 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 제어하여 X축으로 이동시키고, 동시에 커터(310)의 자전을 제어한다.

일 실시예에서, 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 구동하여 워크 피스(20)를 워크 피스(20)의 가공 영역의 기하학적 중심이 위치된 수직축(301)을 중심으로 회전시키며, 즉, 워크 피스(20)에 대한 곡면 가공을 수행할 때, 워크 피스(20)는 워크 피스(20)의 가공 영역의 기하학적 중심이 위치된 수직축(301)을 중심으로 회전하거나, 커터(310)는 곡면 가공을 수행할 때, 상하로 이동함으로써 코너 복잡한 곡면의 가공 및 가장자리 곡면의 가공을 구현한다.

다른 실시예에서, 회전 밀링 가공 시스템은 또한 워크 벤치(10), 로타리 테이블(400) 및 커터 구성 요소(300)를 포함하며, 여기서, 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 워크 벤치(10) 상에서 회전하도록 구동하여 워크 피스(20)를 수직축(301)을 중심으로 회전시키고, 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 수평면 내에서 제1 방향으로 이동시키도록 구동하며, 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 구동하여 수직 방향으로 이동시키고, 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 구동하여 수평면 내에서 제2 방향으로 이동시킴으로써 커터(310)의 가공 반경을 변경시킨다. 제2 방향은 제1 방향과 동일한 수평면에 있고, 제1 방향에 대해 수직이다.

제어 단말기(30)는 제1 구동 메카니즘(130)을 제어하여 로타리 테이블(400)을 워크 벤치(10) 상에 회전시키고, 제1 구동 메카니즘(130)을 제어하여 로타리 테이블(400)을 수평면 내에서 제1 방향으로 이동시키고, 제2 구동 메카니즘(320)을 제어하여 커터(310)를 상하 이동시키고, 아울러, 제2 구동 메카니즘(320)을 제어하여 커터(310)를 수평면 내에서 제2 방향을 따라 이동하도록 구동함으로써 가공 반경을 변경시킨다.

사용된 커터(310) 상에 커팅 에지는 반경이 변화가능한 것으로 설치될 수 있고, 즉, 커팅 에지의 반경은 상부에서 하부로 점진적으로 작아지며, 워크 피스(20)의 상부 단면에 대해 회전 밀링 가공을 수행할 때 커터(310)의 커팅 반경을 변경해야 한다.

바람직하게는, 커터(310)의 워크 피스(20)에 대한 곡면 가공을 구현하기 위해, 제2 구동 메카니즘(320)이 커터(310)를 구동하여 상하로 이동시키는 빈도는 400회/분 이상이다. 따라서, 곡면 가공 및 워크 피스(20) 전체의 가공 시간이 대폭 줄어들고, 작업 효율이 몇 배로 향상시켜, 현재 큰 물량의 워크 피스(20)에 대한 가공의 수요를 만족시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 회전 밀링 가공 시스템에 의하면, 가공된 워크 피스(20)의 표면의 조도가 대폭 감소되고, 초정밀 연마 또는 버니쉬의 품질을 달성할 수 있고, 표면 윤곽도도 크게 감소하고, 표준 곡면과의 오차가 대폭 감소된다.

도 2를 참조하여, 일 실시예에 따라 회전 밀링 가공 방법은 다음 단계를 포함한다.

단계 S100, 가공할 워크 피스(20)를 제공하고, 워크 피스(20)는 알루미늄 합금 케이싱 또는 알루미늄 합금과 유사한 케이싱, 예를 들어, 가공할 워크 피스는 알루미늄 합금 휴대 전화 케이스일 수 있다.

단계 S200, 워크 피스(20)를 로타리 테이블(400) 상의 스테이션에 고정시키고, 워크 피스의 가공면을 로타리 테이블(400) 밖으로 나오게 하고, 워크 피스(20)의 윗면은 수평면에 평행하게 된다.

단계 S300, 가공하기 전에, 먼저 3 차원 좌표계 O-XYZ를 설정하고, Z축은 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심을 통과하는 수직축이고, X축과 Y축은 서로 수직인 수평 방향의 축이고, 좌표계의 원점 0을 워크 피스(20)의 가공 영역의 기하학적 중심 바로 위의 위치에 설정하게 할 수 있다. 다른 사이즈의 워크 피스에 대해 회전 밀링 가공할 경우, 제어 단말기(30)에서 상기 파라미터를 변경하게 된다. 제어 단말기에서 모델 워크 피스의 각각 파라미터를 입력하고, 입력된 각각 파라미터에 따라 워크 피스의 상부 및 가장자리 곡면에 대응하는 Z축 좌표 값을 계산함으로써, 상이한 위치에서 Z축을 따른 커터의 가공 깊이를 얻는다. 예를 들어, 모델 워크 피스의 크기 및 곡면의 곡률 등을 입력하고, 각각 파라미터에 따라 3 차원 좌표계에서 XY 평면상의 상이한 가공 포인트에 대응하는 Z축 좌표 값을 계산된다. 윗면에 대한 가공 과정 중에서 워크 피스(20)의 윗면과 대응하는 Z축 좌표 값은 동일하거나, 곡면을 가공하는 과정에서 워크 피스(20)의 가장자리의 곡면은 상이한 곡률로 인하여 상이한 Z축 좌표 값에 대응하고, Z축의 좌표 값은 커터(310)가 Z축에서 가공하는 깊이를 나타낸다.

단계 S400, 커터(310)의 변경 속도와 로타리 테이블의 회전 빈도를 설정하여 커터(310)를 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심을 원점으로 하여 나선형 경로로 가공시키며, 커터(310)는 3차원 좌표계 O-XYZ에서의 각각 가공 점의 좌표 값에 기초하여 나선형 가공 경로의 XY 좌표 값에 대응하는 상이한 가공 점에서 커터(310)는 Z축에서의 가공 깊이를 변경하여 워크 피스의 윗면과 가장자리 곡면에 대해 회전 밀링 가공을 수행한다. 커터(310)의 변경 속도는 커터(310)는 X축 방향으로 이동하는 속도(즉, 가공 반경의 변화 속도)이고, 로타리 테이블(400)이 워크 피스를 구동하여 회전시키는 것과 제2 구동 메카니즘(320)이 커터를 구동하는 것의 협동을 통하여 커터(310)는 워크 피스(20)의 윗면과 곡면에 대한 회전 밀링 가공을 구현한다.

구체적으로, 워크 피스의 코너 가공, 윗면 회전 밀링 가공 및 가장자리 곡면 가공과 같은 세 가지 가공 프로세스를 포함되며, 코너 가공 단계에는 다음으로 포함한다.

단계 S500, 제2 구동 메카니즘(320)을 제어하여 커터(310)를 워크 피스(20)의 한 코너의 제1 가공 위치의 외측으로 이동시키고, 제1 구동 메카니즘(130)을 제어하여 로타리 테이블(400)을 구동함으로써 워크 피스(20)를 워크 피스(20)의 수직축을 중심으로 회전시키는 동시에, 상기 제2 구동 메카니즘(320)을 제어하고 상기 워크 피스의 네 코너 위치에서 상이한 가공 포인트에 대응하는 Z축상 가공 깊이에 따라 커터(310)를 상하로 이동시키며; 동시에 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 구동하여 워크 피스(20)의 네 코너의 곡면 가공이 완료될 때까지 가공 반경을 점진적으로 줄이며, 제1 구동 메카니즘을 제어하여 테이블(400)을 구동하고 워크 피스(20)를 여러 번 회전된 후, 커터(310)는 워크 피스(20)의 네 코너의 곡면의 가공을 완료된다.

유의해야 할 것은, 코너 곡면 가공 시, 동일한 코너의 각 곡면의 곡률 반경은 매우 복잡한 이유로, 이때 로타리 테이블(400)은 저속으로 회전하고, 회전 속도는 약 20-40rpm이다. 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 코너(22)는 중간 부분(221) 및 중간 부분에 위치된 측면 부분(222)을 포함하고, 각 부분의 곡면의 곡률이 많이 달라서 커터(310)는 가공을 수행할 때, 코너의 한쪽을 가공한 후, 커터(310)는 신속하게 리프팅하여 코너의 중앙 부분을 가공한 다음, 신속하게 싱킹하여 코너의 다른 쪽을 가공하며, 커터(310)의 코너 중 하나의 한 구간 가공 경로는 도 7에 도시 된 바와 같이, 경로(P)의 중간은 볼록하며, 동시에, 상기 가공 과정에서 로타리 테이블(400)은 한 바퀴 회전한 후, 제2 구동 메카니(320)는 커터(310)를 수평면에서 X축을 따라 이동시켜 커터(310)의 가공 반경을 점진적으로 감소시키며, 즉, 상기 가공 과정 중에 즉, 가공 공정 중에 공구(310)의 가공 반경이 큰 것부터 작은 것으로, 외측으로부터 내측으로 가공된다.

단계 S410, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 네 코너 가공이 완료된 후 워크 피스(20) 윗면에 대해 회전 밀링 가공을 수행하는 단계로서, 제2 구동 메카니즘(320)은 상기 커터(310)를 구동시켜 X축을 따라 이동하게 하여 워크 피스(20)의 가공 영역의 기하학적 중심에 위치시키고, 제2 구동 메카니즘(320)은 상기 커터(310)를 구동시켜 워크 피스 윗면 상에서 수평 방향으로 이동하게 하여 가공 반경을 점진적으로 증가시키면서, 이와 동시에, 제1 구동 메카니즘(130)은 워크 피스(20) 윗면에 대한 회전 밀링 가공을 구현하도록 로타리 테이블(400)을 구동하여 워크 피스를 Z축을 중심으로 수평 회전시키며, 이때 커터(310)의 Z축상 가공 깊이는 변화하지 않는다. 즉, 워크 피스(20)는 회전하면서, 커터(310)를 X축을 따라 일정한 속도로 이동시켜 가공 반경이 점차 증가되게 한다.

　커터(310)의 가공 반경이 워크 피스(20)의 가장자리까지 증가될 때, 워크 피스(20)의 윗면과 가장자리 곡면의 일부를 가공하는 단계는 하기 단계를 포함한다.

단계 S420, 커터가 상이한 가공 깊이에 따라 리프팅 및 싱킹을 하도록 하기 위해, 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 구동하여 워크 피스(20)를 Z축을 중심으로 회전시키며, 제2 구동 메카니즘(320)은 상기 워크 피스(20)의 일부 윗면 및 가장자리 곡면 상에서 각 가공 포인트의 Z축 좌표에 따라 커터(310)를 Z축상에서 상하로 이동시키며; 상기 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 구동하여 워크 피스(20)를 회전시키는 동시에, 상기 제2 구동 메카니즘(320)은 워크 피스(20)의 모든 윗면과 가장자리 곡면에 대한 가공이 완료될 때까지 가공 반경을 점진적으로 증가시키도록 커터(310)를 구동한다. 워크 피스(20)의 가장자리에 대한 곡면 가공 과정에서, 가장자리에 대한 곡면 가공 시 커터(310)의 가공 깊이를 실시간으로 변경시키기 위해, 워크 피스(20)가 수평 방향에서 회전될 때, 상기 제2 구동 메카니즘(320)은 획득한 가공 경로에 따라 대응된 Z축 좌표 값을 결정한다.

보다 구체적으로, 커터(310)가 워크 피스(20)의 가공 반경을 워크 피스(20)의 가장자리로 이동할 때, 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 구동하여 워크 피스(20)를 Z축을 중심으로 회전시키며, 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 구동하여 Z축을 따라 상하로 이동시킴으로써 워크 피스(20)의 가장자리 곡면에서의 커터(310)의 상이한 가공 깊이 및 Z축에서의 가공 포인트의 상이한 좌표 값을 변화시키며; 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 구동하여 워크 피스(20)를 복수 회 회전시키는 동시에, 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 수평 면내에 X축 방향으로 이동하도록 구동하여 가공 반경을 변경함으로써 워크 피스(20)의 다른 위치에서의 가장자리 곡면 가공을 구현하며, 위에서 아래로, 커터(310)의 가공 경로는 또한 나선형 트랙이다.

　도 4에 도시된 바와 같이, 로타리 테이블(400)이 워크 피스(20)의 가장자리(21)까지 회전되고, 커터(310)는 가공 경로(R)를 따라 워크 피스(20)의 가장자리(21)까지 이동되고, 가장자리 포인트(E)에 이동될 때, 커터(310)의 가공 깊이의 Z축 좌표 값을 가공 경로(R)가 위치되는 수평면(XY)의 가공 포인트의 평면 좌표에 따라 확정하고, 커터(310)는 가공 경로(R)의 서로 다른 XY 가공 포인트에서 서로 다른 포인트의 Z축 좌표 값에 따라 커터(310)의 가공 깊이를 변경하도록 커터(310)를 구동하고, 즉, 싱킹 동작이며, 커터(310)가 가공 경로(R)의 마지막 포인트(F)에서 가공한 후, 커터(310)는 일정 시간 동안 허공에 뜨고, 동일 가장자리(21)의 다른 쪽으로 이동되고, 상기 경로(R)와 반대한 동작으로 리프팅 동작을 수행한다.

워크 피스(20)의 코너를 가공한 후, 제2 구동 메카니즘(320)을 제어하여 커터(310)를 수평면에서 X축을 따라 이동시킬 수 있고, 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 수평면 내에 Y축을 따라 이동시키도록 구동함으로써 커터(310)가 워크 피스(20)의 가공될 영역의 기하학적 중심 바로 위에 위치되며, 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 구동하여 워크 피스(20)의 상부 단면에서 회전 밀링 가공을 수행하고, 동시에, 커터(310)는 수평면에서 X축을 따라 점진적으로 이동되어 가공 경로가 나선형으로 트래킹됨으로써 워크 피스(20)의 상부 단면에 대한 회전 밀링 가공을 실현한다.

워크 피스(20)의 가장자리 곡면을 가공하는 동시에, 워크 피스(20)의 나머지 윗면에 대해 회전 밀링을 수행한다. 워크 피스(20)의 네 코너 곡면은 상대적으로 복잡하고, 커터(310)가 제1 가공 위치로 이동된 후, 워크 피스(20)의 제1 바퀴의 회전속도가 비교적으로 느리고, 한 바퀴 회전된 후, 커터(310)의 커팅 반경은 점진적으로 변경하고, 바퀴마다 회전된 후의 커터(310)는 XY 평면의 이동하는 것에 통해 4개 코너의 가공이 완료할 때까지 커팅 반경을 변화시킨다. 예를 들어, 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 X축 방향으로 이동시킴으로써 커팅 반경을 변경하거나, 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블(400)을 Y축 방향으로 이동시킴으로써 커팅 반경을 변경한다. 다음으로, 커터(310)가 제2 구동 메카니즘(320)에서 X축을 따라 이동하고, 로타리 테이블(110)이 Y축을 따라 이동하여 커터(310)를 워크 피스(20)의 가공 영역(20)의 기하학적 중심에 위치하게 되며, 도 3을 참조하면, 시작하기 전에, 커터(310)는 중심에 위치되고, 회전 밀링 가공을 시작한 후, 커터(310)는 수평면 내에서 X축을 따라 점진적으로 변화하여 나선형으로 변화하는 커팅 반경을 형성하여 회전 밀링을 수행하며, 커팅 반경은 점점 커지고, 워크 피스(20)는 항상 회전하여 워크 피스(20)의 윗면에 나선형 가공 영역을 형성한다. 코너 곡면 가공은 약 1 분이 소요되고, 전체 워크 피스(20)에 대한 회전 밀링 가공을 완성하는 것은 약 3 분이 소요되며; 워크 피스의 윗면에 대해 회전 밀링 가공 과정 중에, 커터(310)는 Z축 방향에서 고정되고, 커터(310)는 X축을 따른 이동이 커팅 반경을 변경시키며; 가공 반경이 워크 피스(20)의 가장자리까지 미치게 되어 곡면 가공을 수행할 때, 커터(310)는 Z축 방향으로 이동하면서, 리프팅 및 싱킹을 수행한다. 종래의 회전 밀링 방법과 비교하여, 전체 프로세스는 약 15 분이 걸리고, 본 실시예의 시스템 및 방법의 가공 속도는 몇 배로 증가하고 가공 효율을 크게 향상시킨다.

구체적으로, 커터(310)의 커팅 에지는 변경 설정될 수 있고, 예를 들어 나선형 커팅 에지를 사용할 수 있다.

제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 구동하여 제1 가공 위치로 이동시킬 경우, 커터(310)의 커팅 가공 반경은 워크 피스(20) 윗면의 대각선 길이의 1/2이고, 코너의 더 넓은 영역에 대해 가공을 수행할 수 있다.

　실시예에 따라 제공된 회전 밀링 가공 방법은, 제1 구동 메카니즘(130)은 로타리 테이블을 수평 회전하도록 구동하고, 커터(310)는 가장자리와 코너 가공 과정 중에 상하로 이동하고, 상하 이동하면서 워크 피스(20)에 대해 절삭을 수행하여 워크 피스의 코너와 가장자리에 대응하는 곡면을 형성하며, 제1 구동 메카니즘(130)은 워크 피스(20)를 구동하는 것은 제2 구동 메카니즘(320)은 커터(310)를 구동하는 것과 협동을 통해, 워크 피스(20)의 복합 곡면의 가공 및 회전 밀링 가공을 실현하고, 공정이 간단하고, 가공 단계가 작고, 소요시간이 적으며; 고주파 상하 이동 커터(310)를 사용하여, 워크 피스(20)가 회전할 때, 커터(310)의 가공 반경도 점진적으로 변화되고, 워크 피스(20)에 대해 곡면 가공을 신속하게 수행할 수 있고, 전체 가공 효율은 적어도 5 배로 상승시킬 수 있고, 대량 워크 피스를 신속하게 가공하는 요구 사항을 충족할 수 있고, 가공된 워크 피스(20)의 표면의 거칠기와 표면 윤곽도 크게 감소하고, 초정밀 연마의 품질을 달성할 수 있고, 곡면 윤곽은 표준 곡면과의 오차가 대폭 감소된다.

전술한 실시예의 기술적 특징은 임의로 조합될 수 있다. 설명의 간략함을 위해, 상기 실시예에서 기술적인 특징의 모든 가능한 조합은 기술되지 않았지만, 이들 기술적 특징의 조합에 모순이 없는 한, 모든 것은 이 명세서의 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 한다.

전술한 실시예는 단지 본 발명의 몇몇 실시예를 나타내며, 그 설명은 보다 구체적이고 상세하게 기술되어 있지만, 본 발명의 특허 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 당업자라면, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 변형 및 개선이 이루어질 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 속한다는 것을 알아야 한다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 따라 달라질 것이다.

Claims

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회전 밀링 가공 방법에 있어서,
워크 피스를 로타리 테이블 상의 스테이션에 고정시키고, 워크 피스의 가공면을 상기 로타리 테이블 밖으로 나오게 하는 단계;
3 차원 좌표계 O-XYZ를 설정하되, Z축은 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심을 지나는 수직축이고, X축과 Y축은 서로 수직인 수평 방향의 축이며, 제어 단말기에 모델 워크 피스의 각각의 파라미터를 입력하고, 입력된 각각의 파라미터에 따라 워크 피스의 상부 및 가장자리 곡면에 대응하는 Z축 좌표 값을 계산함으로써, 상이한 위치에서 Z축을 따른 커터의 가공 깊이를 얻는 단계; 및
커터의 변경 속도와 로타리 테이블의 회전 빈도를 설정하여, 상기 커터를 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심을 원점으로 하여 나선형 경로를 따라 가공시키고, 워크 피스의 코너 가공, 윗면에 대한 회전 밀링 가공, 가장자리 곡면에 대한 가공을 포함하며, 워크 피스의 코너 가공 시, 제2 구동 메카니즘을 제어하여 워크 피스의 한 코너에 위치한 제1 가공 위치의 외측으로 커터를 이동시키고, 제1 구동 메카니즘을 제어하여 로타리 테이블을 구동함으로써 워크 피스를 워크 피스의 수직축을 중심으로 회전시키면서, 상기 제2 구동 메카니즘을 제어하여 상기 워크 피스의 네 코너 위치에서 상이한 가공 포인트에 대응되는 Z축상 가공 깊이에 따라 상기 커터를 상하 방향으로 이동시키며; 이와 동시에, 상기 제2 구동 메카니즘은 상기 커터를 구동시켜 워크 피스의 네 코너의 곡면 가공이 완료될 때까지 가공 반경을 점진적으로 줄이는 단계를 포함하고,
상기 워크 피스의 코너 곡면을 가공할 때, 상기 커터는 코너의 한쪽을 가공한 후, 리프팅하여 코너의 중앙 부분을 가공한 다음, 싱킹하여 코너의 다른 쪽을 가공하도록 구동되는 회전 밀링 가공 방법.
제4항에 있어서,
상기 네 코너 가공이 완료된 후, 워크 피스 윗면에 대해 회전 밀링 가공을 수행하는 단계는,
제2 구동 메카니즘은 상기 커터를 구동시켜 X축을 따라 이동하게 하여 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심에 위치시키고, 제2 구동 메카니즘은 상기 커터를 구동시켜 워크 피스 윗면 상에서 수평 방향으로 이동하게 하여 가공 반경을 점진적으로 증가시키면서, 이와 동시에, 제1 구동 메카니즘은 워크 피스 윗면에 대한 회전 밀링 가공을 구현하도록 로타리 테이블을 구동하여 워크 피스를 Z축을 중심으로 수평 회전시키며, 이때 커터의 Z축상 가공 깊이는 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.
제4항에 있어서,
워크 피스의 가장자리에 대한 곡면 가공 과정에서, 가장자리에 대한 곡면 가공 시 커터의 가공 깊이를 실시간으로 변경시키기 위해, 워크 피스가 수평 방향으로 회전될 때, 상기 제2 구동 메카니즘은 획득한 가공 경로에 따라 대응된 Z축 좌표 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.
제6항에 있어서,
상기 커터의 가공 반경이 워크 피스의 가장자리까지 증가될 때, 워크 피스의 일부 윗면과 가장자리 곡면에 대한 가공을 동시에 수행하는 단계는,
　커터가 상이한 가공 깊이에 따라 리프팅 및 싱킹을 하도록 하기 위해, 제1 구동 메카니즘은 상기 로타리 테이블을 구동하여 워크 피스를 Z축을 중심으로 회전시키며, 제2 구동 메카니즘은 상기 워크 피스의 일부 윗면 및 가장자리 곡면 상에서 각 가공 포인트의 Z축 좌표에 따라 상기 커터를 Z축상에서 상하로 이동시키며; 상기 제1 구동 메카니즘은 상기 로타리 테이블을 구동하여 워크 피스를 회전시키는 동시에, 상기 제2 구동 메카니즘은 워크 피스의 모든 윗면과 가장자리 곡면에 대한 가공이 완료될 때까지 가공 반경을 점진적으로 증가시키도록 상기 커터를 구동하는 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.
제4항에 있어서,
상기 제2 구동 메카니즘은 커터를 구동하여 상기 제1 가공 위치로 이동시킬 경우, 상기 커터의 커팅 가공 반경은 워크 피스 윗면의 대각선 길이의 1/2인 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.
제4항에 있어서,
커터의 워크 피스에 대한 코너 곡면 가공을 구현하기 위해. 상기 제2 구동 메카니즘이 상기 커터를 구동하여 상하로 이동시키는 빈도는 400회/분 이상인 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.
제4항에 있어서,
상기 커터가 상기 로타리 테이블이 회전하는 과정에서 워크 피스의 코너에 대해 회전 밀링 가공을 수행할 경우, 상기 로타리 테이블의 회전 빈도를 20-40rpm으로 제어하는 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.
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회전 밀링 가공 방법에 있어서,
워크 피스를 로타리 테이블 상의 스테이션에 고정시키고, 워크 피스의 가공면을 상기 로타리 테이블 밖으로 나오게 하는 단계;
3 차원 좌표계 O-XYZ를 설정하되, Z축은 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심을 지나는 수직축이고, X축과 Y축은 서로 수직인 수평 방향의 축이며, 제어 단말기에 모델 워크 피스의 각각의 파라미터를 입력하고, 입력된 각각의 파라미터에 따라 워크 피스의 상부 및 가장자리 곡면에 대응하는 Z축 좌표 값을 계산함으로써, 상이한 위치에서 Z축을 따른 커터의 가공 깊이를 얻는 단계; 및
커터의 변경 속도와 로타리 테이블의 회전 빈도를 설정하여, 상기 커터를 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심을 원점으로 하여 나선형 경로를 따라 가공시키고, 워크 피스의 코너 가공, 윗면에 대한 회전 밀링 가공, 가장자리 곡면에 대한 가공을 포함하며, 워크 피스의 코너 가공 시, 제2 구동 메카니즘을 제어하여 워크 피스의 한 코너에 위치한 제1 가공 위치의 외측으로 커터를 이동시키고, 제1 구동 메카니즘을 제어하여 로타리 테이블을 구동함으로써 워크 피스를 워크 피스의 수직축을 중심으로 회전시키고 상기 로타리 테이블을 수평면 상에서 제1 방향으로 이동시키면서, 상기 제2 구동 메카니즘을 제어하여 상기 워크 피스의 네 코너 위치에서 상이한 가공 포인트에 대응되는 Z축상 가공 깊이에 따라 상기 커터를 상하 방향으로 이동시키고 상기 커터를 수평면 상에서 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동시키며; 이와 동시에, 상기 제2 구동 메카니즘은 상기 커터를 구동시켜 워크 피스의 네 코너의 곡면 가공이 완료될 때까지 가공 반경을 점진적으로 줄이는 단계를 포함하고,
상기 워크 피스의 코너 곡면을 가공할 때, 상기 커터는 코너의 한쪽을 가공한 후, 리프팅하여 코너의 중앙 부분을 가공한 다음, 싱킹하여 코너의 다른 쪽을 가공하도록 구동되는 회전 밀링 가공 방법.
제14항에 있어서,
상기 네 코너 가공이 완료된 후, 워크 피스 윗면에 대해 회전 밀링 가공을 수행하는 단계는,
제2 구동 메카니즘은 상기 커터를 구동시켜 X축을 따라 이동하게 하여 워크 피스의 가공 영역의 기하학적 중심에 위치시키고, 제2 구동 메카니즘은 상기 커터를 구동시켜 워크 피스 윗면 상에서 수평 방향으로 이동하게 하여 가공 반경을 점진적으로 증가시키면서, 이와 동시에, 제1 구동 메카니즘은 워크 피스 윗면에 대한 회전 밀링 가공을 구현하도록 로타리 테이블을 구동하여 워크 피스를 Z축을 중심으로 수평 회전시키며, 이때 커터의 Z축상 가공 깊이는 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.
제14항에 있어서,
워크 피스의 가장자리에 대한 곡면 가공 과정에서, 가장자리에 대한 곡면 가공 시 커터의 가공 깊이를 실시간으로 변경시키기 위해, 워크 피스가 수평 방향으로 회전될 때, 상기 제2 구동 메카니즘은 획득한 가공 경로에 따라 대응된 Z축 좌표 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.
제16항에 있어서,
상기 커터의 가공 반경이 워크 피스의 가장자리까지 증가될 때, 워크 피스의 일부 윗면과 가장자리 곡면에 대한 가공을 동시에 수행하는 단계는,
커터가 상이한 가공 깊이에 따라 리프팅 및 싱킹을 하도록 하기 위해, 제1 구동 메카니즘은 상기 로타리 테이블을 구동하여 워크 피스를 Z축을 중심으로 회전시키며, 제2 구동 메카니즘은 상기 워크 피스의 일부 윗면 및 가장자리 곡면 상에서 각 가공 포인트의 Z축 좌표에 따라 상기 커터를 Z축상에서 상하로 이동시키며; 상기 제1 구동 메카니즘은 상기 로타리 테이블을 구동하여 워크 피스를 회전시키는 동시에, 상기 제2 구동 메카니즘은 워크 피스의 모든 윗면과 가장자리 곡면에 대한 가공이 완료될 때까지 가공 반경을 점진적으로 증가시키도록 상기 커터를 구동하는 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.
제14항에 있어서,
커터의 워크 피스에 대한 코너 곡면 가공을 구현하기 위해. 상기 제2 구동 메카니즘이 상기 커터를 구동하여 상하로 이동시키는 빈도는 400회/분 이상인 것을 특징으로 하는 회전 밀링 가공 방법.