KR0157079B1 - 호닝가공방법 및 호닝가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공홀(1) 내면에 면 거칠기 정도를 적정하게 유지하면서 가공시간을 보다 안정화시킨 호닝가공방법 및 호닝가공장치에 관한 것으로서, 가공시간이 목표로 하는 가공시간을 초과했을 때에는 숫돌(11)에 의한 가공홀(1) 내면에의 가공압력을 높임으로서 가공홀(1)의 내면을 목표로 하는 면 거칠기 정도로하기 까지의 가공시간이 단축되게 되며, 한편 가공시간이 목표로 하는 가공시간을 하회했을 때에는 숫돌(11)에 의한 가공홀(1)의 내면에 대한 가공압력을 저하시킴으로서 가공홀(1)의 내면을 목표로 하는 면 거칠기 정도로 하기 까지의 가공시간이 길어지는데, 어느 경우라도 가공시간은 목표로 하는 가공시간에 가까워지게 된다.

Description

호닝가공방법 및 호닝가공장치

제1도는 본 발명에 따른 크레임 대응도.

제2도는 본 발명에 따른 일실시예를 도시한 호닝가공장치의 개략적인 전체구성도.

제3도는 가공시간과 마무리가공면의 면 거칠기 정도(面粗度)와의 상관도.

제4도는 가공압력과 가공시간과의 상관도.

제5도는 제1도의 호닝가공장치에 있어서의 가공동작을 도시한 플로우차트.

제6도는 제1도의 호닝가공장치에 있어서의 가공시간 경과에 따른 가공압력을 도시한 설명도.

제7도는 가공시간의 변동을 도시한 설명도.

제8도는 마무리 가공시간을 도시한 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가공홀 11 : 숫돌

15 : 유압 실린더(누름압력 가변수단)

23 : 에어 마이크로미터(가공시간 검출수단)

25 : 가공시간 연산회로(가공시간 검출수단)

27 : 제어회로(제어수단, 기억수단)

29 : 유압펌프(누름압력 가변수단)

본 발명은 가공시간을 안정화시키는 호닝가공방법 및 호닝가공장치에 관한 것이다.

호닝가공은 예를들면, 피가공물이 되는 내연기관의 실린더 보어(bore) 등의 원통형상 가공홀의 내면을 숫돌을 사용하여 연삭하는 것으로서, 이 숫돌은 통상 직방체 형상의 것을 가공홀의 중심 축방향을 길이 방향으로 하여 원주방향에 다수개 등간격으로 배치되어 있다. 이 다수의 숫돌은 가공홀 내에 삽입되며 그 중심축에 대해 방사상으로 배치된 혼(hone)이라 부르는 공구에 의해 가공홀 내면에 가압됨과 동시에, 회전운동과 축방향의 왕복운동을 행하게 하여 가공홀 내면을 평활하고 정밀하게 가공한다.

이와 같은 호닝가공에 있어서는 하나의 피가공물에 대한 가공시간을 안정화시킴으로서 작업성이 향상되고, 가공 코스트를 저하시킬 수 있다. 가공시간을 안정화시키는 기술로는, 예를들면 일본국 특개소 64-51266호 공보에 기재된 것이 있다. 이 공보에 기재된 기술은 가공시간이 미리 설정된 시간 이상이 되면 숫돌로 연마할 때 나오는 찌꺼기로 인한 막힘이 발생해서 숫돌을 가공홀 내면애 가압하는 상기 방사상으로 배치된 혼에 의한 확장압을 높여 연마찌꺼기를 제거하여 막힘을 해소함으로써, 가공시간의 안정화를 도모하고 있다.

그런데, 호닝가공에 사용하는 숫돌은 바인더(결합재)에 의해 숫돌입자를 단단하게 한 것인데, 이 숫돌입자는 바인더내에 여기 저기 흩어져 있기 때문에 사용시간의 경과에 따라 숫돌입자가 표면에 나오는 상태와 숫돌입자가 표면에 나오지 않고 바인더가 표면에 나오는 상태가 반복된다. 그 결과, 하나의 피가공물에 대한 가공시간(T)이 제7도에 도시된 바와 같이 적정한 가공시간(T_M)을 중심으로 사인파를 그리듯이 규칙적으로 변화한다. 이 때문에 상술한 공보에 기재된 종래 기술과 같이 막힘을 해소하는데 따른 가공시간의 안정하 만으로는 가공시간의 안정화가 충분하지 않아 개선의 여지가 있다. 또한, 여기에서 가공시간(T)란 제8도에 도시된 바와 같이 가공홀의 가공전 직경(D₀)의 상태에서 거친 가공에 의해 얻어지는 가공직경(D₁)으로부터 마무리 가공에 의해 얻어지는 가공직경(D₂)에 이르기까지의 마무리 가공시간을 말한다.

따라서 본 발명은 호닝가공에 있어서의 가공시간을 보다 안정화시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 첫째, 피가공물의 가공홀 내면을 숫돌에 의해 연삭하는 호닝가공시간이 목표로 하는 가공시간을 초과했을 때, 상기 숫돌에 의한 가공홀 내면에 대한 누름압력을 높여 가공을 하는 한편, 상기 호닝가공시간이 목표로 하는 가공시간을 하회했을 때는 상기 숫돌에 의한 가공홀 내면에 대한 누름압력을 저하시켜 가공을 하는 방법이다.

둘째, 제1도에 도시한 바와 같이, 피가공물의 가공홀 내면을 숫돌에 의해 연삭하는 호닝가공시간을 검출하는 가공시간 검출수단(23, 25)과, 상기 숫돌의 가공홀 내면에 대한 누름압력을 변화시키는 누름압력 가변수단(15, 29)과, 상기 호닝가공시간이 허용되는 가공 상한시간 및 가공 하한시간을 각각 기억하는 기억수단(27a)과, 상기 가공시간 검출수단(23, 25)이 검출한 호닝가공시간이 상기 기억수단(27a)에 기억되어 있는 가공 상한시간을 초과했을 때 상기 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 높이는 한편, 상기 가공시간 검출수단(23, 25)이 검출한 호닝가공시간이 상기 기억수단(27a)에 기억되어 있는 가공 하한시간을 하회했을 때에 상기 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 저하시키도록 상기 누름압력 가변수단(15, 29)을 제어하는 제어수단(27b)을 갖춘 구성으로 되어 있다.

셋째, 첫번째 방법 또는 두번째 구성에 있어서, 숫돌에 의한 가공홀 내면에 대한 누름압력을 높여 가공을 할 때나 상기 누름압력을 저하시켜 가공을 할 때, 이들 가공을 소정시간 행한 후 상기 누름압력을 통상 압력으로 하여 호닝가공을 하는 방법 또는 구성으로 되어 있다.

첫번째 방법은 두번째 구성에 의하면, 가공시간이 목표로 하는 가공시간을 초과하면, 이것에 대응하여 가공홀의 면거칠기(面粗度)는 적정치에 비해 미세하며, 이때문에 숫돌에 의한 가공구멍 내면에의 누름압력을 높임으로서 면 거칠기 정도가 적정치에 가까워지며, 그 결과 가공시간을 단축시킬 필요하 생기므로 목표로 하는 가공시간에 가까워진다. 한편, 가공시간이 목표로 하는 가공시간을 하회하면 이것에 대응하여 가공홀의 면 거칠기 정도는 적정치에 비해 거칠고, 이 때문에 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 저하시킴으로서 면 거칠기 정도가 적정치에 가까워지며, 그 결과 가공시간을 길게 할 필요가 생기므로 목표로 하는 가공시간에 가까워진다.

세 번째 방법 또는 구성에 의하면, 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 높여서 행하는 가공 및 상기 누름압력을 저하시켜 행하는 가공은 어느것이든 소정시간 행하고, 그 후 누름압력은 통상 압력으로 행한다. 이에 따라 가공홀의 면 거칠기 정도는 보다 적정치에 가까워진다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면의 의거해서 설명한다.

제2도는 본 발명의 일 실시예를 도시한 호닝가공장치의 개략적인 구성도이다. 이 도면은 피가공물인, 예를들믄 내연기관의 실린더 보어를 형성하는 가공홀(1)에 혼(3)이 삽입된 상태를 도시하고 있다 혼(3)은 본체(5)와, 본체(5)의 중심홀(5a)에 상하운동이 가능하게 삽입된 2개의 테이퍼 콘(7)과, 테이퍼 콘(7)의 하강에 의해 가공홀(1)의 내면쪽으로 밀어붙여 지며 원주방향으로 다수 배치된 슈(shoe)(9)와, 슈(9)의 외주면에 장착되어 가공홀(1)의 내면을 연삭가공하는 도면중 상하방향으로 긴 직방체 형상의 숫돌(11)을 구비하고 있다.

테이퍼 콘(7)은 하부측의 직경이 작아지도록 하부쪽을 향하는 경사면(7a)이 형성되고, 한쪽 슈(9)에는 상기 경사면(7a)에 접촉되는 상부쪽을 향하는 경사면(9a)이 형성되어 있다.

테이퍼 콘(7)의 상기 경사면(7a) 상부에는 원주부(7b)가 형성되며, 이 원주부(7b)의 외주면이 본체(5)의 중심홀(5a)에 접촉되어 있다.

테이퍼 콘(7)은 중심축(13)에 지지되어 있으며, 중심축(13)의 상단은 유압실린더(15)의 피스톤(17)에 접속되어 있다.

슈(9)는 본체(5)에 형성된 상하방향으로 긴 홈내에 배치되며, 테이퍼 콘(7)의 하강에 의해 화살표 A로 나타낸 바와 같이, 중심축(13)의 직경방향 외부로 이동하여 숫돌(11)을 가공홀(1)의 내면쪽으로 소정의 누름압력, 즉 확장압을 가지고 밀어 붙인다.

상술한 혼(3)은 유압실리더(15)와 함께, 도시되지 않은 상하 구동용 실린더 및 회전 구동용 모터를 구동원으로 하여 상하로 동작함과 동시에 회전동작하면서 가공홀(1)의 내면을 연삭가공한다.

본체(5)에는 상하방향으로 연장된 에어통로(19)가 형성되고, 에어 통로(19)는 하부측이 가공홀(1)의 내면에 대향하여 개구된 에어노즐(21)을 구성하며, 상부측이 상부면으로 개구되어서 에어 마이클미터(23)에 접속되어 있다. 에어 마이크로미터(23)는 에어노즐(21)로부터 가공홀(1)의 내부면에 에어를 분출시킴으로서 그 때의 배압이 전기신호로 변환된다. 이 배압에 의해 에어노즐(21)과 가공홀(1)의 내면과의 상대적 거리가 검출되기 때문에, 상기 배압이 전기신호로 변환됨으로써 상기 배압에 따른 가공홀(1)의 내면의 치수가 산출된다. 에어 마이크로미커(23)에서 산출된 상기 가공홀(1)의 내면의 치수가 상기 제8도에 있어서 마무리가공 개시로부터 소정치(마무리가공 직경 D₂)에 도달할 때까지의 시간, 즉 가공시간(T)을 연산한다. 따라서, 상기 에어 마이크로미터(23) 및 가공시간 연산회로(25)에 의해 가공시간 검출수단을 구성한다.

가공시간 연산회로(25)에 접속된 제어수단으로서의 제어회로(27)는 기억수단으로서의 메모리를 내장하고 있으며, 이 메모리에는 사이 제7도에 도시한 가공시간(T)의 변동시 허용되는 상한치(T_H)와, 하한치(T_L)가 기억되어 있다. 제어회로(27)는 이 기억 상한치(T_H) 및 하한치(T_L)와, 가공시간 연산회로(25)에 의해 연산된 실제의 가공시간(T₀)을 비교하며, 이 비교결과에 의거해서 유압펌프(29)를 구동하여 유압 실린더(15)에 있어서의 피스톤(17)을 상하로 이동시키고, 슈(9)에 의한 확장압, 즉 숫돌(11)을 가공홀(1)의 내부면으로 밀어 붙이는 누름압력을 제어한다. 따라서, 상기 유압펌프(29)나 유압실린더(15)에 의해 누름압력 가변수단을 구성한다.

여기서, 가공시간(T)과 가공홀 내부면의 면 거칠기 정도(R)와의 관계를 제3도의 직선(a)으로 나타냈다. 이것에 의하면 가공시간(T)이 짧을수록 면 거칠기 정도(R)가 거칠어지며, 역으로 가공시간(T)이 길수록 면 거칠기 정도(R)는 거칠어지는데, 이들 양자간에는 부(負)의 상관관계가 있다. 이 제3도에 있어서, 면 거칠기 정도(R)는 직선(a)의 거의 중심 위치가 적정치이다. 또, 가공압력(확장압)(P)과 가공시간(T)과의 관계를 제4도의 직선(b)으로 나타냈다. 이것에 의하면 가공압력(P)이 낮을수록 가공시간(T)이 길어지며, 역으로 가공압력(P)이 높을수록 가공시간(T)은 짧아지는데, 이들 양자간에 있어서도 부(負)의 상관관계가 있다.

상술한 제3도 및 제4도에 있어서의 각 상관관계를 고려하여, 제어회로(27)는 가공시간(T)이 상한치(T_H)를 초과하면 가공압력(P)을 높이고, 역으로 가공시간(T)이 하한치(T_L)를 하회하면 가공압력(P)을 저하시킨다. 전자의 가공압력(P)을 높였을 경우에는 제4도에서 가공시간(T)을 짧게 한 경우에 상당하므로, 제3도에서 면거칠기 정도(R)는 미세한 상태에서 적정치로 보존되게 된다. 한편, 후자의 가공압력(P)을 저하시켰을 경우에는 제4도에서 가공시간(T)을 길게 한 경우에 상당하므로, 제3도에서 면 거칠기 정도(R)는 거친 상태에서 적정치로 보존되게 된다.

또, 제어회로(27)는 타이머를 내장하고 있으며, 이 타이머는 전회의 가공시간(T)이 상한치(T_H)를 초과한 경우의 금회의 고압력 상태에서의 가공시간 및 하한치(T_L)를 하회한 경우의 금회의 저압력 상태에서의 가공시간을 각각 계측한다. 고압력에서의 가공시간은 전회 가공시간(T)의 1/3로 하고, 저압력에서의 가공시간은 전회 가공시간의 1/2로 하며, 고압가공 혹은 저압가공을 소정 시간 동안 행한 후에는 통상 압력으로 가공을 한다.

제5도는 상기와 같이 구성된 호닝가공장치에 있어서의 동작을 나타낸 플로우차트이다. 먼저, 에어 마이크로미터(23)에 의해 산출된 가공직경의 값을 가공시간 연산회로(25)가 읽어들여서(스텝101), 가공시간(T)을 연산하여(스텝103), 실제의 가공시간(T₀)을 구한다. 그리고, 제어회로(27)는 가공시간(T₀)과, 상한치(T_H) 및 하한치(T_L)를 비교하여(스텝105), T_L≤T₀≤T_H로 되어 가공시간(T₀)이 허용시간 이내이면 가공압력(P)은 제6(a)도와 같이 통상의 압력(P_M)으로 한다(스텝107).

가공시간(T₀)이 허용시간을 벗어나 있는 겅우에는 상한치(T_H)를 초과하는지 여부를 판단하고(스텝109), T_HT₀로 되어서 상한치(T_H)를 초과하고 있을 경우에는 다음회의 가공에 대해서는 제6(b)도와 같이 가공압력(P)을 P_H로 하여 T₀/3초간 높여서 행한다(스텝111, 113). 즉, 유압펌프(29)를 구동하여, 유압실린더(15)의 피스톤(17)을 하상시켜 테이퍼 콘(7)을 하상시키고, 슈(9)를 화살표(A) 방향으로 가압하여 숫돌(11)의 가공홀(1) 내면에 대한 누름압력을 높인다. T₀/3초동안의 고압가공후에는 통상의 압력(P_M)의 가공으로 돌아간다.

전회의 가공시간(T)이 길어진 상태에서 금회의 가공압력(P)을 높임으로써, 제3도 및 제4도에서 면 거칠기 정도(R)가 미세한 상태에서 적정치에 가까워지며, 이에 따라 가공시간(T)을 단축시킬 필요가 생겨 금회의 가공시간(T)이 목표로 하는 가공시간(T_M)에 가까워지게 된다.

상기 스텝109에서 가공시간(T₀)이 상한치(T_H)를 초과하지 않을 경우에는 가공시간(T₀)이 하한치(T_L)를 하회하게 되므로(T₀T), 다음회의 가동에 대해서는 제6(c)도와같이 가공압력(P)을 P로 하여 T₀/2초 동안 저하시켜서 행한다(스텝115, 117). 즉, 유압펌프(29)를 구동하여 유압실린더(15)의 피스톤(17)을 상승시켜 테이퍼 콘(7)을 상승시키고, 슈(9)를 통한 숫돌(11)에 의한 가공홀(1)에 내면에 대한 누름압력을 저하시킨다. T₀/2초 동안의 저압가공후에는 통상의 압력(P_M)의 가공으로 돌아간다.

전회의 가공시간(T)이 짧아진 상태에서 금회의 가공압력(P)을 저하시킴으로서, 제3도 및 제4도에서와 같이 면 거칠기 정도(R)가 거친 상태에서 적정치에 가까워지며, 이에 따라 가공시간(T)을 단축시킬 필요가 생겨 금회의 가공시간(T)이 목표로 하는 가공시간(T_M)에 가까워지게 된다.

예를들면, 가공시간(T)에 대해 하한치(T_L)=15초, 목표치=20초, 상한치 T_H=25초로 하여, 실제의 가공시간(T₀)이 30초가 되었을 경우, 즉 가공시간(T₀)이 상한치(T_H)를 초과할 경우에는 다음회는 T₀/3=10초동안 고압가공한 후 통상압으로 마무리 가공 직경이 될 때까지 가공하게 된다. 또, 실제의 가공시간(T₀)이 10초가 되었을 경우, 즉 가공시간(T₀)이 하한치(T_L)를 하회할 경우에는, 다음회는 T₀/2=5초동안 저압가공한 후 통상압으로 마무리 가공직경이 될 때까지 가공하게 된다.

이상 설명해 온 바와 같이, 첫번째 발명 또는 두번째 발명에 의하면, 가공시간이 목표로 하는 가공시간을 초과하였을 때에는 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 높임으로서 가공홀 내면의 면 거칠기 정도를 목표치로 하기 까지의 가공시간이 단축되게 되며, 한편 가공시간이 목표로 하는 가공시간을 하회하였을 때에는 상기 누름압력을 저하시킴으로서, 가공홀 내면을 목표의 면 거칠기 정도로 하기까지의 가공시간이 길어지게 되며, 그 결과 가공시간을 목표로 하는 가공시간에 가까워지게 가공시간의 안정화를 도모하면서 가공홀 내면의 면 거칠기 정도를 적정하게 유지할 수 있다.

세번째 발명에 의하면, 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 높여 행하는 가공 및 상기 누름압력을 저하시켜 행하는 가공을 모두 소정 시간 행한 후, 누름압력을 통상 압력으로 하여 가공을 행함으로서 가공홀 내면의 면 거칠기 정도를 적정치에 더욱 가까워지게 할 수 있다.

Claims (3)

1. 피가공물의 가공홀 내면을 숫돌에 의해 연삭하는 호닝가공시간이 목표로 하는 가공시간을 초과하였을 때, 상기 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 높여 가공을 행하는 한편, 상기 호닝가공시간이 목표로 하는 가공시간을 하회했을 때, 상기 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 저하시켜 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 호닝가공방법.
2. 피가공물의 가공홀 내면을 숫돌에 의해 연삭하는 호닝가공시간을 검출하는 가공시간 검출수단과, 상기 숫돌의 가공홀 내면에 대한 누름압력을 변화시키는 누름압력 가변수단과, 상기 호닝가공시간이 허용되는 가공 상한시간 및 가공 하한시간을 각각 기억하는 기억수단과, 상기 가공시간 검출수단이 검출한 호닝가공시간이 상기 기억수단에 기억되어 있는 가공 상한시간을 초과했을 때, 상기 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 높이는 한편, 상기 가공시간 검출수단이 검출된 호닝가공시간이 상기 기억수단에 기억되어 있는 가공 하한시간을 하회했을 때 상기 숫돌에 의한 가공홀 내면에의 누름압력을 저하시키도록 상기 누름압력 가변수단을 제어하는 제어수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 호닝가공장치.
3. 제1항에 있어서, 숫돌에 의한 가공홀 내면에 대한 누름압력을 높여 가공을 행할 때 및 상기 누름압력을 저하시켜 가공을 행할 때 이들 가공을 소정 시간 실시한 후 상기 누름압력을 통상압력으로 하여 호닝가공을 행하는 것을 특징으로 하는 호닝가공방법.