KR100223951B1 - 개량 슬로팅 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 슬리이브 홀더(3)를 갖고 있는 밸브 슬리이브(1)의 보어축선(85)과 동심상태에서 각도를 이루고 배치된 배열의 슬롯( 제7도 참조)을 가공하는 장치이며, 이 홀더(3)는 각각의 슬롯의 배열의 정확한 위치로 위치시키기 위해 회전가능하게 분할된다.

절삭공구(5)는 각각의 분할위치에서 슬리이브의 보어내의 슬롯을 절삭하도록 그리고 보어링 장치(80, 81, 82, 83, 90)는 슬롯의 배열과 동축적으로 보어를 형성하기 위해 상기 장치상에 위치된다.

상기 절삭공구(5) 와 보어링장치(80, 81, 82, 83, 90)의 작동을 슬리이브(1) 가 홀더(3)에서 한방향으로 장착되는 동안 발생한다.

Description

개량 슬로팅 장치 및 방법

제1도는 본발명에 따른 보링/슬로팅 기계의 부분 사시도,

제2도는 제4도의 선AA에 따른 제 1도의 기계에 대한 부분단면 입면도,

제3도는 제4도의 선BB에 따른 제 1도의 기계에 대한 부분단면 입면도,

제4도는 절삭 스핀들의 축선을 담고있는 평면에서 제1도의 기계에 대한 부분 단면도,

제5도는 공작물 유지스핀들과 절삭캡슐의 운동을 조화시키는 기구를 도시하고 있으며,

제1도에 있는 기계의 하부에 대한 부분사시도,

제6도는 제4 도에 있는 평면(CC)상의 공작물 유지스핀들에 대한 단면 입면도,

제7도는 본발명에 따라 제조된 슬리이브에 대한 단면도, 그리고

제8도는 종래의 방법에 의해 제조된 슬리이브에 대한 단면도.

본발명은 부품의 보어내에 평행하게 길이방향으로 뻗어있는 복수의 슬롯을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 부품의 한 예는 자동회전파워 스티어린밸브의 슬리이브 부재이면 여기에서 슬롯은 보통 끝부가 막혀있고 슬리이브 보어내에 원주상으로 이격된 일련의 유압포트들을 형성하며 이들 부품들 사이의 약간의 상대적인 회전중 슬리이브내에 수용된 상호작용 원통형 입력축부재내의 유사하게 원주상으로 이격된 포트와 관련하여 작동한다.

본발명이 비록 일반적으로 부품의 보어내에 평행하게 길이방향으로 뻗어있는 내부 슬롯의 제조에 보다 광범위하게 적용될 수 있는 것이기는 하나, 특히 이러한 슬리이브에 대하여 언급한다.

본발명과 가장 근접하게 관계된 종래기술은 미합중국특허 제4,154,145 호 (비숍)와 미합 중국 특허 5,328,309(비숍)에서 개시되어 있다. 이러한 소위 슬로팅기계는 파워스티어린 밸브 슬리이브의 보어내에 슬롯을 가공한다.

이 기계의 설계는 각각의 슬롯이 일련의 점진적으로 보다 깊은 절삭과 복귀행정에서 축선에 대하여 각도를 이루고 왕복운동하는 절삭 스핀들에 장착된 속가락 형상의 절삭공구에 의해 회전되는 블랭크의 보어밖으로 파서 만들어 지도록 요구하여 길이방향 단면에서 아치형인 폐쇄된 챔버 또는 유압포트 형성하도록 한다. 슬리이브는 공작물 유지콜릿에 유지되고, 그 다음에는 절삭스핀들 축선에 대하여 편심이고 절삭스핀들 축선에 직각인 회전축선을 갖고 있는 공작물 유지스핀들에 장착된다.

각각의 슬롯의 완성동안 공작물 유지스핀들을 정확하게 분활함으로써 필요한 수만큼의 슬롯이 슬리이브에서 정확하게 가공되는데, 보통 4,6또는 8개의 슬롯이 자동적용에 대해 가공된다.

현재 많은 수의 회전파워 스티어링 밸브들은 방화벽이 장착된 랙과 피니언 스티어링 기어에 결합되어 있고 이러한 상태에서 스티어링기어가 요구되는 바와 같이 비교적 고정적으로 장착되고 운전자에 근접설치됨으로써 밸브로부터 발생하는 소음을 운전자가 듣게 된다. 그러나, 보다 멀리 위치된 크로스부재 장착 랙과 피니언 스티어링 기어의 경우에서도 또는 표준적으로 재순환하는 볼-너트 스티어링 박스의 경우에서도 밸브소음은 스티어링 축상으로 전달되어 운전자가 소음을 듣게 된다. 로타리 밸브 설계자에게 가장 큰 관심사인 밸브소음의 형태는 유압오일이 축선상으로 뻗어있는 밸브내의 제어 오리피스의 배열을 통하여 유동할때에 유압오일의 캐비테이션(cavitation)으로부터 초래한 히스(hiss)형 소음이다. 이 오리피스는 입력축 미터링 엣지와 슬리이브 슬롯 엣지의 근접셋트의 상호작용에 의해 형성되고, 그 결과 상대회전이 입력축과 슬리이브 사이에서 발생할 때 개폐된다.

오리피스는 본질적으로 평행하게 작용하는 유압 휘트스톤 브리지의 셋트 또는 배열을 형성하도록 하는 네트눠크로서 구멍이 나 있다. 히스 소음은 주차시키는 동안과 같이 밸브의 고압작동시기동안에 특히 현저하다.

다양한 입력축 미터링 엣지들이 극히 정확하게 제조되어 유압 휘트스톤 브릿지의 셋트 또는 배열에서의 오일유동이 이들 사이에서 균일하게 분배된다면 히스소음은 로타리 밸브에서 두드러지게 감소되어 그 결과 미터링엣지의 단위 길이당 유동밀도가 거친 난류 유동의 연속적인 발생과 이로 인한 캐비테이션으로 전 평균값을 훨씬 초과하는 경우를 회피하는 것을 알수가 있다.

예컨대 미합중국특허 제 4,460,016 호(하가)에 설명되어 있는 바와 같이, 이러한 피더(feather)를 형성하는 미터링 엣지는 이러한 목표를 이루기 위해 세밀한 깊이와 각도분할 공차에 종종 근거가 된다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이 로타리 밸브에 있는 유압 오리피스는 슬리이브 슬롯엣지의 각도상의 위치에 의해 동일하게 결정된다.

그 결과 입력축 미터링 엣지셋트의 설계와 제조에서의 정밀성은 상응하는 슬리이브 슬롯엣지 셋트가 부정확하게 이격되어 있다면 전체적으로 낭비가 된다. 사실 밸브소음의 레벨을 결정하는데 있어서 슬리이브 슬롯 엣지의 각을 이루고 이격하는 정확도가 입력축 미터링 엣지의 정확도와 마찬가지로 중요하다는 것이 실험적으로 공지되어 있다.

슬로팅 공정은 모든 슬롯이 동일 적살공구에 의해 절삭되고 그리고 분할이 공작물 유지스핀들에 직접 장착된 비교적 큰 직경의 마스터 불할 휠에 의해 이루어진다는 사실로 인하여 매우 높은 정밀도로 각을 이루고 배치되는 슬리이브에 있는 슬롯의 배열을 본래 산출한다.

그러나 이러한 슬롯의 배열의 실제중심은 슬리이브 외경의 비구형과 파지의 비균일함에 의해 주로 야기되는 불규칙한 위치결정과 공작물 유지콜릿에서의 런-아웃(run out)으로 인하여 슬리이브 외경에 대하여 자주 편심되어 있다. 이 문제는 다음의 열처리 작업동안 슬리이브의 뒤틀림에 의해서 그리고 내부연삭기의 스핀들에서 뒤틀린 외경상에 경화된 슬리이브를 재콜리팅하고 내경을 다듬질 연삭하는 것과 관계된 유사한 성질의 또다른 편심의 도입에 의해서 악화된다.

공정상의 실제적인 세부사항에 의존하는 이 에러들은 슬롯의 배열의 실제중심과 다듬질된 슬리이브 내경과의 사이에 0.05mm 까지의 편심률을 산출하도록 구성될수 있어, 슬리이브 내경에 관한 슬리이브 슬롯 엣지의 배치에서 상응적으로 크게 사인 곡선적으로 변동하는 각도상 에러를 초래한다. 예를들어 자동슬리이브보어 내경을 20mm 로 가정하면, 상기 0.05mm편심률은 0.3˚의 최대폭을 가지고 사인곡선적으로 변동하는 슬리이브 슬롯에러를 야기한다.

입력축 미터링엣지의 정밀함에 관계없이 이러한 슬리이브 슬롯엣지에러는 로타리 밸브에 있는 평행유압 휘트스톤 브리지 네트워크내의 오일유동을 두드러지게 불균일하게 하여, 몇몇 오리피스들은 다른 오리피스에 비하여 미터링 엣지의 단위길이당 유동밀도가 크게 증가되고 그 결과 고작동압에서 밸브히스와 오일 캐비테이션을 야기한다. 적어도 최대유동밀도는 평행으로 작용하는 모든 엣지가 동시에 폐쇄위치로 접근한다면 발생할 것이다.

수많은 변경 제조방법이 상술된 공정과는 다른 슬리이브를 위해 존재하는데, 거의 일정하게 슬리이브 내경에 대한 슬리이브 슬롯배열의 실제중심의 보다 큰 편심률을 낳게한다. 예를들어, 미합중국특허 제3,033,772 호 (자이글러; Zeigler)와 제 4,454,801호 (스팬;Spann)에 도시된 타입의 슬리이브는 모든 슬롯을 동시적으로 다수 톱니식 브로우칭 절삭을 하고 경화시키며 그 슬롯을 축선상으로 밀봉하도록 2개의 스톱링에서 프레싱하고 그리고 내경을 연속적으로 연삭 및/ 또는 호닝(honing)함으로써 제조된다.

미합중국 특허 제4,614,014호 (퍼어거손)에서 설명된 타입의 슬리이브는 유사하게 브로우칭되지만 슬롯의 끝부는 경화에 앞서 냉간 스웨징에 의해 축선적으로 밀봉된다.

이러한 슬리이브 슬롯을 브로우칭할 때, 다수톱니식 브로우치 공구가 슬리이브 보어를 통하여 점진적으로 가공하고 이로인하여 슬리이브 보어에 대한 슬리이브 슬롯의 배열의 실제 중심의 보다 큰 편심률을 다시 산출하기 때문에 다수톱니식 브로우치 공구의 방사상 런 아웃을 제어하는 것은 어렵다. 더우기 스톱링의 삽입 도는 대안적으로 스웨징 작업은 경화공정과 연관된 것 이외에 슬리이브 재료를 또다른 변형을 시키고 내부적으로 응력을 준다.

슬리이브를 위한 또다른 변경 제조방법에 있어서, 슬롯은 맨드릴을 컵형 슬리이브 블랭크안으로 삽입함으로써 만들어진다. 미합중국 특허 제4,535,519호(가지가와등)에 설명된 방법에서 맨드릴은 다수 톱니 절삭 엣지를 가지고 있고 냉간 스웨징에 의해 슬롯의 개방끝부를 축선상으로 밀봉한 다음에 맨드릴의 단일 돌입에서 모든 슬롯을 절삭한다. 미합중국 특허 제4,768,302호 (이시하라등)에 설명된 또다른 방법에서 맨드릴은 플루트형 홈이 있으며 맨드릴의 후퇴와 냉간 스웨징에 앞서 슬롯을 냉간 코이닝 시킨다. 미합중국 특허 제4,762,392호(반도우등(Bandou))에서 설명된 또다른 방법에 있어서 맨드릴은 끝이 막힌 슬롯의 배열에 냉간 코이닝하는 방사적으로 뻗은 코이닝 다이를 수용한다.

위에 언급된 변경슬리이브 제조방법 모두는 다듬질된 슬리이브 보어내에 정확하게 배치된 슬롯에지를 산출하는 능력에 있어서 슬로팅에 비하여 단점을 가지고 있다.

첫째로, 이들 모두는 특히 다음의 경화작업 본래의 응력경감작용으로 인하여 제어불가능한 변형을 초래하는 슬리이브 재료안으로의 부가 내부응력을 도입하는 것을 포함한다.

두 번째로, 각각의 슬롯은 공구가 실제로 절삭하거나 또는 냉간변형을 하던지 간에 한공구에 대한 상이한 부재 또는 상이한 공구에 의해 산출된다. 그 이유로 해서 슬로팅과 다르게 슬롯의 엣지의 각도를 이룬 배치는 보다 정밀하게 연삭된 분할휠의 톱니보다 오히려 매우 작은 공구에 대한 플루트 또는 절삭엣지의 배열의 정밀도와 그들 개개의 폭의 배열의 정밀도에 의존하며 그리고 슬로팅 기계의 경우에서와 같이 모든 슬롯의 절삭이 단일공구에 의해 이루어지는 사실이다.

셋째로, 가장 중요한 것은 이러한 변경공정으로 다듬질된 슬리이브보어와 슬롯의 배열과의 실제 중심사이의 동심을 유지하는 것이 사실상 불가능하다는 것이다. 브로우칭 공구 뿐만아니라 다양하게 설명된 맨드릴은 슬리이브 슬롯의 형성 또는 절삭동안 모두 측방향으로 편이하여 슬롯의 최종 배열이 슬리이브 내경과 외경중 둘중에 하나에 관련되어 정확하게 위치되지 않는다.

그러나, 설명된 바와같이 종래 슬로팅 공정에 따라 슬리이브를 제조하는 것은 세번째로 언급된 장점과 관계된 문제를 완벽하게 제거하지 못하며 슬롯의 배열은 비록 거의 완벽하게 그 자체내에 각도를 이루고 배치되었다 하더라도 다듬질된 슬리이브 보어에 대한 편심이 0.05mm까지인 중심을 갖을 수 있다.

본 발명의 핵심은 상술된 편심률의 소스를 적어도 감소시키려는 목적을 가지고 다듬질된 보어와 동심인 슬롯의 배열을 가공하도록 배열하는 것이고 이로인하여 앞서 언급된 정확한 분활에 의해 이루어지는 슬리이브내의 슬롯의 배치에 대해 요구되는 작은 각도 공차는 공작물 유지스핀들에서의 슬리이브의 불완전한 콜릿팅과 불완전한 공작물 유지 스핀들 축받이 지지부중 둘중에서 하나로부터 야기하는 런아웃에러에 상관없이 유지되도록 하는 방법 및 수단에 의해 다듬질된 슬리이브 보어내의 거의 완벽하게 각도를 이루고 배치된 슬롯엣지로 슬롯화된 슬리이브의 제조를 가능하게 한다.

그러므로 본발명은 부품의 보어내에 평행하게 길이방향으로 뻗은 슬롯들의 각도상으로 배치된 배열을 가공하는 방법으로 구성되어 있으며, 이 방법은 분할가능한 공작물 유지스핀들에 장착된 공작물 유지장치에서 상기 부품을 파지하는 제1 단계와, 상기 부품의 상기 보어를 가공하는 제2단계와, 일련의 점진적으로 깊어지는 절삭공구의 절삭행정에 의해 상기 보어내에 상기 슬롯들의 배열을 절삭하는 제3단계로 구성되며, 각각의 슬롯의 절삭은 상기 공작물 유지스핀들의 분할에 앞서 수행되고, 또는 상기 제2단계에 앞서 상기 제3단계가 수행되며, 양경우에 있어서 상기 슬롯들의 배열을 절삭하는 것은 부품이 상기 보어의 상기 가공동안과 같은 위치와 방향에서 상기 공작물 유지장치내에 파괴되어 유지되는 동안에 수행되고, 이에 따라 공작물 유지장치에 있는 부품의 위치 및 방향에 관계없이 상기 보어의 축선과 동일선상으로 상기 절삭된 슬롯들의 배열중심이 유지된다.

슬리이브가 보링될때에 동일 콜릿위치에서 슬롯팅되기 때문에 슬리이브의 외경에 대한 콜릿의 파지 또는 공작물 유지스핀들의 회전과 관련된 편심은 제거된다. 본 발명의 공정에 있어서, 슬리이브가 보링후 콜릿으로부터 제거되지 않아 슬로팅에 앞서 콜릿에서 부가적인 재위치 결정(또는 역으로)이 회피되는 것이 바람직하다. 만약 이렇게 하지 않는다면, 콜릿내의 각각의 슬리이브 위치가 동일하고 이로 인하여 편심률이 다듬질된 보어와 슬롯의 배열과의 사이에 도입되는 것을 보장하는 것은 극히 어렵게 된다. 이런 이유로 해서 보링/슬로팅 기계 외부에서의 슬리이브에 대한 중간 작업들은 본공정의 최대 장점이 성취되도록 되어 있다면 유용하지 않다. 이 중간 작업은 예를들면 슬리이브내의 슬롯의 배열에 유압연결을 위하여 구멍을 뚫는 드릴링 또는 고주파 경화 또는 침탄처리(carburising)를 포함할수 있다.

보링/슬로팅 공정에 의해 제조된 슬리이브의 보어를 다듬질 가공하는 바람직한 공정은 슬리이브가 세립 주철 또는 임의의 강과 같이 또다른 열처리를 요구하지 않는 재료로 만들어 지거나 또는 고주파 경화 또는 침탄처리에 필요로하는 종래의 슬라이브 재료로 만들어 지던지 간에 호닝이다. 호닝은 슬리이브 보어내의 매우 미세한 표면다듬질을 산출하는데는 이상적으로 적합하며, 더우기 호닝이 슬로팅후 보어 안쪽으로 방사상으로 내밀어진 슬롯엣지상의 작은 버어(burr)를 제거한다는 것을 실험적으로 보여주고 있다. 그러나 호닝의 주요장점은 호닝공구가 보링/슬로팅 공정에 의해 슬롯의 배열과 이미 동심으로 설치된 슬리이브의 내경과 접촉함으로써 안내된다는 것이다. 그러므로, 슬리이브의 마무리 호닝 가공된 보어는 슬리이브 슬롯의 배열의 중심과 완벽하게 동심이다. 이것은 슬리이브를 슬로팅/보링 기계로부터 분리하여 연삭기계에서 재콜릿 또는 척에 고정시킴으로써 편심률 에러가 재도입되어 보어의 다듬질 연삭에 의해서는 이루어질수 없다. 앞서 설명한 바와같이 호닝은 여러 변경 슬리이브 제조공정중 일부에서 다듬질 작업으로써 사용되지만 이 특별한 장점은 호닝공구가 슬리이브 슬롯의 배열의 중심에 대하여 본질적으로 편심인 슬리이브 보어를 따르기 때문에 낭비되는 것이다. 슬리이브 슬롯의 배열의 중심과 동심으로 유지하면서 슬리이브 보어를 다듬질하는 변경방법은 다이아몬드 사이징과 래핑을 포함한다.

물론 보링/슬로팅 공정의 장점 대부분은 공작물 유지스핀들이 보링 작업동안 회전하고 슬리이브가 비회전 보링바아로 가공되기 보다는 오히려 공작물 유지스핀들이 정적으로 유지되고 슬리이브가 회전 보링바아로 가공된다면 또한 나타날 것이다. 물론 회전보링 바아의 축선이 공작물 유지스핀들의 축선과 동일선상으로 정확하게 정렬되는 것이 필수적이다.

이들 축선사이의 편심거리는 슬리이브 슬롯의 배열의 중심과 슬리이브 보어사이의 편심률에 직접 반영될 것이다. 그러나 슬로팅과 보링 작업사이에 슬리이브를 재콜릿할 필요가 없도록 하는데 관련한 앞서 상술된 장점들 모두는 바람직한 실시예의 경우에서와 같이 보존될 것이다.

또다른 선택에 있어서, 공작물 유지스핀들과 보링바아 양자는 보링작업동안 동시적으로 회전할수 있다. 바람직하게 이들은 대향방향으로 회전하도록 설계되어져 금속제거율을 최대로 한다. 이들의 상대회전속도와 보링바아의 축선 이송속도(회전당)에 따라 사인곡선형태로 슬리이브의 보어내에 축선상으로 배치된 표면다듬질은 보링바아와 공작물 유지스핀들의 회전축과의 사이의 거리의 2배와 같은 폭으로 산출될 것이다.

그러나 이 웨이브형 보어형태는 슬리이브 슬롯의 배열중심과 완벽하게 동심이어서 그 결과 다음의 호닝, 다이아몬드 사이징 또는 래핑동안 공구는 최대재료상태의 모양을(즉 방사내부 몰바루 형태를) 따를 것이고 슬리이브 슬롯의 배열과 다듬질된 슬리이브 보어사이의 완전한 동심성을 초래할 것이다. 이 배열의 하나의 장점은 보링 바아가 매우 고속으로 회전 하도록 쉽게 저어널될수 있음에 반하여 절삭스핀들 및 분할 기구가 고속회전에 쉽게 적응되지 않는다는 것이다.

또다른 면에 있어서 본발명은 부품의 보어내에 평행하게 길이방향으로 뻗은 슬롯들의 각도상으로 배치된 배열을 가공하는 장치로 구성되어 있는데, 상기 장치는 분할 가능한 공작물 유지스핀들에 장착된 공작물 유지장치에서 상기 구성요소를 파지하는 수단, 상기 파지수단에 의해 파지되는 동안 상기 부품을 보링하는 보링수단과, 보어내에서 슬롯의 배열을 절삭하기 위한 슬로팅 수단으로 구성되어 있으며, 여기에서 상기 보링수단과 상기 슬리팅 수단은 부품이 파지수단내에서 연속적으로 파지되는 동안 작동가능하고, 이에 따라 공작을 유지장치에 있는 부품의 위치 및 방향에 관계없이 상기 보어의 축선과 동일선상으로 상기 절삭된 슬롯의 배열중심을 유지하도록 한다.

본발명은 첨부된 도면을 참조로 예에 의해서 상세하게 설명될 것이다.

제1도는 기계베이스(4)에서 축선상의 미끄럼과 회전을 위해 장착된 공작물 유지스핀들(3)의 콜릿(2)에 유지된 슬리이브(1)를 도시하고 있다. 절삭공구(5)는 절삭스핀들(7)로부터 뻗어있는 아암(6)에 고정된다. 절삭스핀들(7)은 대략 40˚의 각도를 이루며 진동하고 절삭공구(5)는 그 최상의 위치에 도시되어 있다.

이제 또한 제2도를 참조하면, 절삭스핀들(7)은 절삭캡슐(11)에 있는 축선(10)에 대해 각을 이루고 진동하도록 자체적으로 저어널된 스핀들캐리어(9)내에서 축선(8)에 대해 회전하도록 저어널되어 있다. 스핀들 캐리어(9) 의 통상의 각도상의 진동은 대략 8˚이다.

스핀들 캐리어(9) 의 각도상의 진동은 절삭캡슐(11)에 또한 저어널되어 있는 축(14)상에 장착된 2개의 근접캠(12, 13) 에 의해 제어된다. 캠(12)은 롤러 종동부(15)에 작용하고 캠(13)은 스핀들 캐리어(9) 로부터 뻗어 있는 아암상에 저어널된 롤러종동부(16)에 작용한다. 캠(12, 13)은 데스모드로믹(desmodromic) 배열로 구성되어있고 이에의해 스핀들 캐리어(9)의 각도상의 진동은 어떤 다소 느슨한 운동없이 발생하며 제2도에 상세하게 도시되어 있다.

축선(8)에 절삭스핀들(7)의 진동은 레버(17)와 커넥팅로드(18)에 의해 제어되는데, 커넥팅로스는 축(14)상에 장착된 편심부(19)상에 저어널되어 있다. 이러한 구성이 제3도에서 상세하게 도시되어 있다. 절삭스핀들(7)의 진동은 편심부(19)에 의해 레버(17)로 공급된 운동과 데스모드로믹 캠(12, 13)에 의해 스핀들 캐리어(9)의 축선(10)에 부여된 운동에 의해 야기된 축선(8)의 진동과의 합이다. 축(14)은 외부말단에서 플라이휘일과 드라이브 풀리배열(20)을 지지한다.

절삭캡슐(11)은 기계배이스(4)내의 가공된 정밀 기이드웨이내에서 미끄럼하는 미끄럼면(21)에 고정된다. 상기 기계의 작동동안 절삭공구(5)는 교대로 하향 절삭행정과 복귀행정을 연속하여 왕복운동하는 한편 미끄럼면(21)과 절삭캡슐(11)과 그리고 관련된 모든기구를 포함하는 전체의 기구는 점진적으로 오른쪽으로 미끄러져서(제1도에서 도시된 바와 같이)슬리이브(1)에 있는 아치형 슬롯을 절삭한다. 그후 미그럼면(21)은 아치형 슬롯의 깊이를 약간 초과하여 좌측으로 후퇴하며 공작물 유지스핀들(3)은 새로운 위치로 분할한다. 상기 사이클은 요구되는 슬롯의 갯수의 모두를 가공할때까지 반복된다(통상6 또는 8개의 슬롯 ).

제2도 및 제4도를 참조하면, 슬롯의 절삭동안 미그럼면(21)와 절삭캡슐(11)의 우측으로의 점진적인 이동은 절삭캡슐(11)로부터 뻗은 아암(24)에 고정되어 있는 종동부(23)상에 재작용하는 기계베이스(4)에 저어널된 축(25)상에 장착된 이송캠(22)에 의해 제어된다. 이송캠(22)은 제4도에서 지시된 방향으로 회전하고 한끝부에서 종동부(23)를 수용하기에 알맞은 폭을 지닌 방사상 슬롯(27)과 다른 한끝부에서 오목화된 원통형 표면(26)과의 사이에서 시계방향으로 뻗어있는 소용돌이 모양의 표면을 이송캠의 주변의 대략 3/4 에 걸쳐 가지고 있다. 이송캠(22)의 소용돌이 모양의 표면의 리프트는 슬리이브(1)에 있는 아치형 슬롯의 깊이를 약간 초과하는 거리, 통상 약 3mm 거리만큼 오른쪽으로 미끄럼면(21)과 절삭스핀들(7)을 이동시키기에 충분한 방사상 변위(28)를 가지고 있다.

제5도를 참조하면, 공작물 유지스핀들(3) 과 절삭캡슐(11)의 운동을 조정하는 기구가 도시되어 있다. 제5도에는 명확하게 하기 위해서 절삭스핀들(7) 윗쪽의 기계 상부가 제거되어 있다. 또한 공작물 유지스핀들 (3)은 분할과 다른 메카니즘을 보여주기 위해서 부분적으로 제거되었다.

기계베이스(4)의 후방측상에는 벨트(102)를 경유하여 축(14)을 구동시키는 폴리(30)를 후방끝에서 지지하는 구동축(29)에 커플링에 의해 연결된 주구동모터(101) 가 장착되어 있다. 구동축(29)은 축(32)상에 장착된 워엄휠(103)을 구동시키는 워엄(31)을 전방끝에서 지지하고 있다.

앞으로 설명될 모든 다른 축들과 마찬가지로, 상기 축들의 저어널부들은 명확하게 하기 위해서 생략되어 있다. 축(32)은 축(25)의 하부끝상에 지지된 기어(34)와 정합하는 기어(33)를 상부끝에서 지지한다.

구동축(29)과 축(14)과의 사이의 벨트구동비는 약 1:1 이어서 주구동모터(101)의 매회전미다 절삭스핀들(7)은 하나의 완벽한 하향 절삭행정과 이어지는 복귀 행정을 통하여 왕복운동한다. 통상적으로 약 30 회의 행정이 가각의 슬리이브 슬롯을 가공하는 데에 요구된다. 더욱이 워엄(31)과 워엄휠 (103) 과의 사이의 기어비는 약 40:1 이어서 캠(22)의 회전의 단지 3/4 만이 (이것은 앞에 언급된 소용돌이 모양의 표면이다) 종동부(23) 그리고 그로인한 절삭캡슐(11)에 까지 전달하도록 요구되며, 완전 절삭이동을 하나의 슬롯을 가공하는데에 필요된다. 기어(34)는 제네바 구동 플레이트 (37)를 지지하는 축(36)상에 장착되는 기어(35)를 구동시키며, 그리고 상기 축(36)상에는 또다른 디스크 캠(38)이 핀 종동부(39)를 맞물림하고 있다. 제네바 구동 플레이트(37)는 자체로부터 뻗은 아암을 지니고 있으며 이아암은 종래의 방식에서 제네바 휠(41)의 4개의 슬롯을 연속적으로 맞물림하는 제네바 구동핀(40)을 지지하고 있다. 제네바 휠(41)은 공작물 유지스핀들(3) 상에 장착된 마스터 분할기어(44)와 정합하는 기어(43)를 하부끝에서 지지하는 축(42)상에 장착된다. 마스터 분할기어(44)는 공작을 유지핀들의 회전을 위해 그리고 마스터 분할기어(44)의 톱니와 포올(45)의 맞물림을 통한 정밀 분할이라는 2중의 기능을 한다는 것에 주의를 하여야 한다. 이 포올은 말단에서 종동핀(39)을 갖춘 레버(47)를 상부끝에서 지니고 있는 축(46)상에 장착된다. 스프링은 포올이 디스크 캠(38)과 종동핀(39)의 회전작용을 통하여 순간적으로 리프트될때를 제외하고는 항상 마스터 분할기어(44)의 적절한 톱니에 맞물림 하도록 포올(45)을 가압한다.

기어(43)과 마스터 분할기어(44)사이의 기어비가 통상 1:2이어서 도시된 예에서 기어(33, 34, 35)가 모두 동일 직경이라면, 슬롯은 8개의 슬롯 슬리이브를 가공하도록 공작물 유지스핀들(3)의 1/8회전마다 슬리이브(1)에서 가공될 것이다. 기어(43)와 마스터 분할기어(44) 사이의 기어비는 6개의 글롯 슬리이브 경우에 2:3 이다.

제4도 및 제5도에서 예시된 실예에서 이송캠(22)은 미끄럼면(21)이 슬리이브 보어로 부터 절삭공구(5)를 이탈시키도록 좌측으로 이동시키고 그리고 제네바기구(37-41) 가 다음 슬롯위치로 공작물 유지스핀들(3)을 구동시키는 동안 오목화된 원통형 표면(26)의 대부분을 통하여 회전한다. 미끄럼면(21)의 후퇴이동은 미끄럼면(21)을 제4도에서 지시된 위치 까지만 좌측으로 가압하는 스프링에 의해 실행된다.

8 개의 슬롯 슬리이브의 마지막 슬롯의 경우에 있어서, 카운팅기구( 도시되지않음)는 이송캠(22)의 방사상 슬롯(27)이 종동부(23)를 향하여 방사상으로 뻗어있는 위치에서 급작스럽게 주구동모우터(101)를 멈추게 한다.

동시에 감속기구를 결합한 부하 구동 모우터(50)는 도시된 방향으로 축(51)을 회전시키도록 여자화 된다. 축(51)은 기계베이스(4)에서 저어널되어있고 앞으로 설명될 방식으로 공작물 유지 스핀들(3)을 하강시키고 상승시키는 캠(52)을 부하구동 모우터(50)로 부터 먼끝에서 지지한다. 캠(52)의 트랙은 제6도에서 상세하게 예시된 방식으로 공작물 유지스핀들 (3)을 느슨하게 에워싸는 요크(54)에 고정된 종동부(53)를 맞물림 한다. 여기에서 양측상에 있는 핀 (55)이 공작물 유지스핀들(3)에서 절단된 홈(56)을 맞물림하도록 방사내부방향으로 뻗어있는 승강하는 요크(54)를 공작물 유지스핀들(3)에 커플링하는 한편 자유회전을 허용하는 것을 알수가 있다. 요크(54)는 공작물 유지스핀들(3)을 넘어 뻗어 있고 기계베이스(4)와 일체인 브래킷(58)에 고정된피벗(57)을 구비한다. 이 수단에 의해 종동부(53)의 상승 및 하강은 공작물 유지스핀들 (3)에 전달된다. 예시된 캠(52)의 위치에서 종동부(53)는 최정상부 위치에 있지만 캠이 좀더 회전도 한다면 이 종동부는 하향으로 구동되고 이로인하여 공작을 유지시핀들(3)을 하강시켜 슬리브(1)가 절삭공구(5)의 하부끝에서 벗어나도록 되어 있는 걸 알수가 있다. 공작물 유지스핀들(3)의 이러한 하강은 캠(52)의 약 60˚회전으로 이루어지며 그 결과 미끄럼면(21)이 절삭스핀들(7)과 절삭공구(5)를 동반하여 좌측으로 운반하도록 이동하여 콜릿(2)으로부터 슬리이브(1)를 제거하도록 허용한다.

이 이동은 제5 도에 예시된 위치에서 약60˚로 캠(60)주의에 뻗어있는 가장 작은 반경의 트랙상의 위치에서 종동부(61)를 맞물림하는 것이 도시된 캠(60)의 작용을 통하여 이루어진다. 종동부(61)는 브래킷(63)에서 기계베이스(4)에 피벗되고 포크(64) 형태로 상향으로 뻗은 후퇴 레버(62)에 고정된다.

여기에서 핀(65)은 핀(67)에 의해서 절삭캡슐(11)로부터 뻗은 요크(68)에 자체적으로 고정된 링크(66)을 맞물림한다. 그 결과 캠(60)의 연속된 회전동안 절삭캡슐(11)은 제4도와 같이 좌측으로 구동되고 절삭캡슐(11)의 아암(24)에 고정된 종동부(23)가 이송캠(22)의 방사상 슬롯(27)에 들어가도록 한다. 미끄럼면(21)의 상기 위치에서 절삭공구(5)는 슬리이브(1)의 외경을 벗어나기에 충분한 거리로 이동되어 축(51)(도시되지 않음) 의 회전에 의해 작용되는 종래 타입의 콜릿작동기구에 의해 콜릿(2)으로부터의 제거를 허용한다. 부하구동 모우터(50)는 다음 슬리이브의 로딩이 운전자에 의해 수행되는 동안 정지되며, 그 결과 부하 구동모우터(50)는 켐(60)의 캠트랙의 작용하에서 미끄럼면(21)을 우측으로 다시 이동하도록 후퇴되어 미끄럼면을 슬리이브의 제1 절삭을 시작하기 위한 준비위치로 복귀하도록 하며 그후 상술된 순서와 역순서로 캠(52)의 작용을 통하여 본래의 높이까지 공작물 유지스핀들(3)을 올리도록 한다. 공작물 유지스핀들(3)이 최상부 위치에서 정확하게 그리고 확실하게 지지되는 것은 중요하며 이 목적을 위해 공작물 유지스핀들은 기계베이스(4)에서 고정된 플랜지형 플랜지형 베어링(73)상에 지지된 플랜지(72)를 구비한다( 제6 도 참조). 핀(55)은 확실한 지지를 보장하기 위해서 절삭동안 공작물 유지스핀들(3) 상에 상당히 큰 상향력을 발휘한다. 이 기계는 이제 다음 부품의 가공을 시작할 준비가 되어 있다.

본발명에 따라 제1도에 도시된 슬로팅 기계는 미끄럼퀼(quill)(81)을 포함하는 보링 조립체(80)를 결합하고 있으며 그 미끄럼퀼의 굴대는 베어링이 기계베이스(4)에서 공작물 유지스핀들(3)을 지지하면서 정확하게 정렬되어 가공된다. 보링 공구(82)가 장착되는 비회전 보링바아(90)를 결합하는 퀼(81)은 보링조립체(80)에 제공된 원통령 안내통로(83)를 통하여 수직적으로 횡단한다. 퀼(81)을 횡단하는 기구는 가이드통로 횡단 조립체가 표준 아이템으로서 쉽게 이용가능하기 때문에 예시되지 않았다. 보링 작동동안 공작물 유지스핀들(3)이 플랜지형 베이링(73)을 뻗음으로서( 제6 도 참조) 모우터( 도시되지 않음) 로부터 V자형 벨트(85)에 의해 구동되는 V자형 풀리(84)를 결합하도록 회전되는 것은 바람직하다. 이 수단에 의해 슬리이브(1)에 형성된 슬롯들의 배열중심에 관하여 보링공구(82)에 의해 산출된 보어의 절대중심은 보장된다.

이 공정의 변경적용에 있어서, 보링공구(82)가 장착되는 회전보링 바아( 도시되지않음)를 비회전 보링바아(90)의 위치에서 퀼(81)이 결합하고 그리고 공작물 유지 스핀들(3) 이 보링 작동동안 회전되지 않도록 배열하는 것은 쉽다. 이 수단에 의해 매우 정밀한 직경의 보어가 슬리이브(1)에서 가공될수 있지만 보링 조립체(80)에서 안내통로(83)의 비동축성으부터 그리고 기게베이스(4)에서 공작물 유지스핀들(3) 의 스핀들 저어널로부터 초래한 작은 정도의 편심률의 약간의 위험을 가진다. 물론 약간의 편심률이 임의로 발생된다면, 약간의 편심률은 공작물 유지스핀들이 회전하는 상술된 방법보다 보어의 직경에 대하여 더 정밀한 본 공정의 변경적용에 귀착한다.

변경적으로 보링공구(82)와 공작물 유지스핀들(3) 양자는 서로 상이한 속도로 회전될수 있어서 슬롯패턴의 중심과 평균적으로 동심이지만 슬리이브 보어의 길이를 따라 직경의 미소한 변경을 갖을 수 있으며 후에 다음의 호닝, 다이아몬드 사이징 또는 래핑 공정에 의해 제거될수 있는 보어를 산출한다.

이 방법으로부터 초래한 정밀도 증가는 제7도 및 제8도에서 예시되어 있다.

제7도는 상기된 방법을 따라 만들어진 단순한 8개의 슬롯 슬리이브(84)를 도시하며 여기에서 동등폭의 8개의 슬롯의 배열은 보링 작동동안 공작물 유지스핀들(3) 의 회전축선과 일치한 중심(85) 주위에 등각적으로 이격되어 있어 결과적으로 보어(86)의 원통형 표면의 중심주위에 등각적으로 이격되어 있다. 슬리이브의 외부 원통형 표면(87)은 지시된 바와 같이 중심(85)에 편심인 중심(88)을 갖을수 있지만 이러한 것은 슬리이브(84)내에서 입력축(104) 의 시계방향회전동안 동시적으로 폐쇄하는 8개의 엣지사이에서의 오일유동의 동등분배에 있어서 슬리이브의 작동에 영향을 주지 않는다. 각도(89)는 우측으로 도는 동안 이러한 배열의 대향 슬리이브 슬롯엣지들의 동등한 표준각도를 나타낸다.

제8도를 참조하면 이것은 본 발명에 따른 보링 공정의 사용없이 제1도에 예시된 기계 또는 종래의 방법에 의해 만들어진 슬리이브(94)를 도시하고 있다. 이 기계의 콜릿은 외경(97)에 대하여 측정될때에 슬롯 배열의 중심(95)이 슬리이브의 축선(98)과 동심이 아님으로써 나타내어지는 편심률을 가지고 있다. 그러나 슬리이브는 이제 경화되고 보어는 외경으로부터 위치시키는 연삭방법에 다듬질 가공 된다. 다듬질된 슬리이브 보오(96)의 중심(98)은 슬롯의 배열중심(95)에대하여 이제 편심된다.

중심(98)을 통과하는 직경(99)을 따라 놓여져 있는 대향엣지를 지닌 입력축(105)에 관련하여 사용되는 슬리이브의 작동을 이제 언급하겠다.

각을 이룬 레그가 각도(100)로 에시된 크기로 상부 엣지의 말미와 하부대향 엣지와의 사이에 발생하여 밸브의 마지막 폐쇄동안 오일의 동등하지 않은 분배를 초래한다.

물론 더 복잡한 슬롯의 배열들을 여러 타입을 슬리이브에서 사용될수 있지만, 그럼에도 불구하고 최대 정밀성이 다듬질된 슬리이브 보어(96)에 대하여 슬롯의 각을 이룬 간격에서 이루어지지 않는한 동일한 상태는 발생할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 슬리이브와 같은 부품의 보어내에 슬롯들을 절삭하고 부품을 공작물 유지스핀들의 한 방향으로 계속 유지하는 공작물 유지장치를 사용하여 보링을 수행함로써 편심오차를 줄이고 다듬질된 보어돠 동심으로 슬롯들의 배열을 가공할 수 있다.

수많은 변경 및/또는 수정이 폭넓게 설명된 본발명의 정신 또는 범주로부터 벗어남이 이루어질수 있다는 것은 당해 분야의 숙련된 사람에 의해 인식될 것이다. 그러므로 본 실시예는 모든면에서 예시로써 그리고 제한없이 고려되었다.

Claims (14)

1. 부품의 보어내에 평행하게 길이방향으로 뻗은 슬롯들의 각도상으로 배치된 배열을 가공하는 방법에 있어서, 분할가능한 공작물 유지스핀들에 정착된 공작물 유지장치에서 상기 부품을 파지하는 제1단계와, 상기 부품의 상기 보어를 가공하는 제2단계와, 일련의 점진적으로 깊어지는 절삭공구의 절삭행정에 의해 상기 보어내에 상기 슬롯들의 배열을 절삭하는 제3단계로 구성되며, 각각의 슬롯의 절삭은 상기 공작물 유지스핀들의 분할에 앞서 수행되거나, 다르게는 상기 제2단계에 앞서 상기 제3단계를 먼저 수행하며, 양경우에 있어서 상기 슬롯들의 배열을 절삭하는 것은 부품이 상기 보어의 상기가공 동안과 같은 위치와 방향에서 상기 공작물 유치장내에 파지되어 유지되는 동안에 수행되어 이에 의해 공작물 유지장치내의 부품의 위치 및 방향에 관계없이 상기 보어의 축선과 동일선상으로 상기 절삭된 슬롯들의 배열중심을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가공은 상기 절삭에 앞서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법
3. 제1항에 있어서, 상기 절삭은 상기 가공에 앞서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 절삭가공된 보어는 앞서 절삭가공된 보어에 의해 안내된 다듬질공정에 의해서 다듬질되고 그 결과 앞서 절삭가공된 보어와 동축인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 다듬질공정은 호닝, 다이아몬드 사이징 및 래핑으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 부품은 상기 가공동안 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 부품은 상기 가공동안 회전되지 않는것을 특징으로 하는 방법.
8. 부품의 보어내에 평행하게 길이방향으로 뻗은 슬롯들의 각도상으로 배치된배열을 가공하는 장치에 있어서, 상기 장치는 분할가능한 공작물 유지스핀들에 장착된 공작물 유지장치에서 상기 부품을 파지하는 수단과 상기 파지수단에 의해 파지되는 동안 상기 부품을 보링하는 보링수단과 그리고 상기 보어내에 슬롯들의 배열을 절삭하는 슬로팅 수단으로 구성되어 있으며, 여기에서 상기 보링수단과 상기 슬로팅 수단은 상기 부품이 상기 파지수단내에 연속적으로 파지되는 동안 작동 가능하여 이에 의해 공작물 유지장치내의 부품의 위치 및 방향에 관계없이 상기 보어의 축선과 동일선상으로 상기 절삭된 슬롯의 배열중심을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 공작물 유지스핀들은 상기 가공동안 회전 가능하고 상기 보링수단은 비회전 가능한 보링 바아로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제8항에 있어서, 공작물 유지스핀들은 상기 가공동안 비회전 가능하고 상기 보링수단은 회전 가능한 보링 바아로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제8항에 있어서, 공작물 유지스핀들은 상기 가공동안 회전가능하고 상기 보링수단은 회전가능한 보링 비아로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제8항 내지 제11항중 어느 한항에 있어서, 상기 보링 수단을 지지하는 미끄럼퀼을 구비하며, 상기 퀼은 공작물 유지스핀들의 축선과 정렬된 미끄럼 축선을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 장치
13. 제8항에 있어서, 절삭스핀들상에 장착된 절삭공구를 구비하며, 사기 절삭스핀들의 회전축선은 상기 공작물 유지스핀들의 회전축선에 수직이고 상기 공작물 유지스핀들의 회전축선으로부터 서로 편심되어 있으며, 상기 절삭스핀들은 절삭캡슐에서 각도를 이루고 회전운동하도록 피벗식으로 지지되어 있으며, 여기에서 상기 절삭스핀들의 상기 축선은 각각의 절삭행정동안 상기 공작물 유지스핀들의 상기 축선을 향하여 이동가능하고 그리고 각각의 복귀행정동안 상기 공작물 유지스핀들의 상기 축선을향하여 이동가능하고 그리고 각각의 복귀행정동안 상기 공작물 유지스핀들의 상기 축선으로부터 멀리 이동가능하여 절삭공구의 절삭엣지의 이동경로가 절삭과 복귀행정동안 상이하도록 하고 이에 의해 절삭공구의 릴리빙(relieving)을 실행하며, 제1절삭캡슐 횡단수단(21, 22, 23)은 부품의 보어내에서 소정의 깊이로 절삭공구의 인피드가 실행되도록 상기 공작물 유지스핀들의 상기 축선을 향하여 상기 절삭캡슐을 횡단시키고 그리고 각각의 슬롯의 가공후에 상기 공작물 유지스핀들의 상기 축선으로부터 멀리 상기 절삭캡슐을 횡단시키며, 제2절삭캡슐횡단 수단(21, 60, 61, 62, 66, 68)은 상기 부품내에 상기 보링수단의 삽입을 허용하기에 충분한 거리로 공작물 유지스핀들의 축선으로부터 멀리 측방향으로 상기 절삭캡슐을 횡단시키는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 보링 수단은 상기 공작물 유지스핀들의 상기 축선과 동축적으로 배열된 것을 특징으로 하는 장치.