KR100376771B1 - 곡면 표면의 다듬질 가공을 위한 전도성 다듬질장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡면을 균일하게 다듬질할 수 있는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 장치는, 회전동력을 전달하는 회전축(20)과; 상기 회전축에 유니버셜 죠인트(23)로 연결되어 회전하는 홀더(22)와; 상기 홀더에 지지되면서, 가공면에 접촉하여 다듬질가공을 수행하기 위한 다수개의 다듬질부재(30); 그리고 상기 홀더와 다듬질부재 사이에 개재되어, 다듬질부재를 가압하는 탄성력을 가지는 탄성부재(24)로 구성된다. 상기 탄성부재(24)가 다듬질부재(30)를 탄성적으로 지지하는 것에 의하여, 곡면과 접촉하면서 다듬질 가공하는 다듬질부재가 곡면을 균일하게 가공할 수 있게 된다.

Description

곡면 표면의 다듬질 가공을 위한 전도성 다듬질장치{Conductive elastic finishing device for curved surface finishing}

본 발명은 곡면의 표면을 다듬질하는 다듬질장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 곡면의 다듬질가공시 전체적으로 균일한 다듬질이 가능하도록 일정한 탄성을 가지도록 구성되는 다듬질장치에 관한 것이다.

다듬질가공(Finishing machining)은, 일반적인 가공 대상물의 표면을 매끈하고 균일하게 만드는 것에 의하여 가공물의 표면의 조도(Surface roughness)를 높이는 가공을 말한다. 이와 같은 다듬질가공에 사용되는 공구는 가공방법에 의하여 달라지는 것이 보통인데, 가공방법은 주로 다듬질벨트를 이용하는 방법, 또는 가공기의 주축의 회전을 이용하여 가공하는 방법, 요동하는 운동기구를 이용하는 방법 등을 들 수 있다. 그리고 머시닝센터 또는 자동연마기 등과 같은 공작기계를 이용하여 다듬질 가공을 수행하는 경우에는, 일정한 형상을 지닌 부착공구 (Attachment)와 다듬질공구를 이용하고 있다.

도 1에는 종래의 다듬질 가공에 사용되는 장치가 도시되어 있으며, 도시한 바와 같이, 구동력을 전달하는 회전축(2)의 선단부분에는 부착공구(6)가 연결되어 있다. 상기 회전축(2)과 부착공구(6)의 연결은 유니버셜죠인트(4)를 이용하는 것에 의하여, 일정한 각도 범위 내에서 동력의 전달을 가능하게 하고 있다.

상기 부착공구(6)의 전면에는, 펠렛(pellet)(8)과 패드(10)로 구성되는 다듬질 툴(Finishing tool)이 부착된다. 상기 펠렛(8)은 일반적으로 도너츠 형상을 가지고 있다. 그리고 상기 펠렛(8)의 전면에는 실제로 다듬질가공을 수행하게 되는 다듬질 패드(10)가 부착되어 있다. 상기 다듬질 패드(10)는, 부직포 등의 기본 베이스(10a) 상에 다듬질가공을 수행하는 가공입자(10b)가 단층으로 부착되어 있다.

이와 같은 종래의 다듬질장치를 사용하여 곡면을 가공하는 상태가 도 2에 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 회전축(6)의 회전동력이 유니버셜죠인트(4)를 통하여 부착장치(6)를 회전시키게 된다. 상기 부착장치(6)의 회전에 의하여, 그 전면에 부착되어 있는 다듬질 툴(T)이 회전하면서 곡면의 다듬질 가공이 수행된다.

그러나 종래의 장치에 의하면, 도시한 바와 같이, 다듬질툴(T)의 중간부분(A)에서 다듬질 가공이 원활하게 수행되지 않는 단점이 지적된다. 즉 종래의 장치에서, 펠렛(8)과 패드(10)로 구성되는 다듬질 툴(T)이 곡면과 전체적으로 접촉하지 못하기 때문에, 곡면형상에 적절하게 대응하지 못하게 된다. 따라서 가공중에는 안정성을 확보하지 못하게 되는 것은 물론이고, 가공후에는 각 부분의 가공량이 상이하게 되어, 형상이나 표면상태가 불균일하게 되는 단점이 지적된다.

그리고 상기 패드(10)상의 가공입자가 단층으로 부착되어 있기 때문에 다듬질가공시 마모에 의한 수명이 상대적으로 짧게 되는 단점도 지적되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 곡면을 전체적으로 균일하게 다듬질 가공할 수 있는 다듬질장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 다듬질용 펠렛의 구성을 보인 설명도.

도 2는 종래의 가공상태를 보인 예시도.

도 3은 본 발명에 의한 가공장치의 기본 개념을 보인 구성도.

도 4는 본 발명에 의한 가공장치의 단면을 보인 단면도.

도 5a는 본 발명의 홀더의 저면도.

도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 홀더의 저면도.

도 6은 본 발명의 다듬질부재의 설명도.

도 7a는 본 발명의 제1실시예의 다듬질부재의 설명도.

도 7b는 본 발명의 제2실시예의 다듬질부재의 설명도.

도 7c는 본 발명의 제3실시예의 다듬질부재의 설명도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 ..... 회전축 22 ..... 홀더

22a ..... 홀더상부 22b ..... 홀더하부

23 ..... 유니버셜죠인트 24 ..... 탄성부재

30 ...... 다듬질부재 32 ...... 플랜지부

34 ..... 몸체부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 다듬질장치는, 회전동력을 전달하는 회전축과; 상기 회전축에 유니버셜 죠인트로 연결되어 회전하는 홀더와; 상기 홀더에 지지되면서, 가공면에 접촉하여 다듬질가공을 수행하기 위한 다수개의 다듬질부재; 그리고 상기 홀더와 다듬질부재 사이에 개재되어, 다듬질부재를 가압하는 탄성력을 가지는 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 탄성부재에 의하여 다듬질부재가 일정한 탄성을 가지고 가공면에 밀착될 수 있게 되어, 곡면 가공시 전체적으로 균일한 다듬질가공이 가능하게 된다.

상기 홀더는, 일측면이 개구된 홀더상부와, 상기 홀더상부의 하면에 체결되는 홀더하부로 구성된다. 또한 홀더하부에는 다수개의 결합공이 성형되고, 상기 다듬질부재는 상기 결합공에 삽입되는 몸체와, 상기 결합공의 상면에 걸려지지되는 플랜지부로 구성되어, 상기 홀더에 착탈 가능하게 구성된다.

그리고 상기 다듬질부재는 몸체의 하부에만 가공입자를 함유하도록 성형하는 것이 바람직하다.

탄성부재는 상기 홀더의 내부에서 다듬질부재를 홀더하부 측으로 탄성지지하도록 개재되어, 가공면에 균일한 접촉압력을 가지고 다듬질부재가 접촉할 수 있도록 구성되고 있다.

그리고 상기 홀더는 전도성 재질로 성형되어, 전해연삭 가공시 전극으로 이용할 수 있도록 구성하고 있다. 상기 홀더는 경금속으로 성형하여 회전시의 안정감을 최대로 확보할 수 있도록 구성하고 있다.

그리고 상기 다듬질부재는 좌우대칭으로 배열하여 전체적으로 균일한 다듬질 가공이 가능하게 한다. 더욱이 다듬질부재를 2열 이상의 원주상으로 좌우대칭으로 배열하는 경우에는, 내측의 다듬질부재의 수가 외측의 다듬질부재의 수에 비하여 많도록 구성하여, 전체적으로 균일한 다듬질가공을 가능하게 하고 있다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명의 기본적인 개념을 가지고 있는 다듬질장치가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 곡면(CS)을 다듬질가공하기 위한 본 발명에 의한 다듬질장치는, 회전동력을 전달하는 회전축(20)과, 상기 회전축(20)과 연결되는 홀더(22)와, 가공하고자 하는 곡면(CS)에 접촉하면서 다듬질 가공을 수행하는 다듬질부재(30)와, 상기 홀더(22)와 다듬질부재 사이에 개재되는 탄성부재(24)를 포함하여 구성되고 있다.

상기 회전축(20)은 구동원에서의 동력을 상기 홀더(22)에 전달하는 것에 의하여, 다듬질가공이 일어날 수 있도록 동력을 전달한다. 그리고 상기 회전축(20)과 홀더(22)는 유니버셜죠인트로 연결되어 있고, 도 3에서는 도시의 편의상 유니버셜 죠인트의 도시를 생략하고 있다.

그리고 홀더(22)는, 곡면(CS)과 접촉하는 다듬질부재(30) 및 탄성부재(24)를 지지하기 위한 부분이다. 상기 탄성부재(24)는 스프링 등과 같이 소정의 탄성을 가지고 있는 부재를 이용하여 만들어지는 것으로, 상기 다듬질부재(30)를 가공하고자 하는 곡면에 밀착시키는 탄성력을 다듬질부재(30)에 인가하게 된다.

다음에는 도 4 및 도 5를 같이 참조하면서, 본 발명에 의한 홀더의 일실시예에 대하여 살펴보기로 한다. 도 4는 본 발명에 의한 다듬질장치의 단면을, 그리고 도 5는 홀더의 저면을 도시하고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 다듬질부재(30)를 지지하는 홀더(22)는 원형으로 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 도 4에 의하면, 회전축(20)과 홀더(22)는 유니버셜 죠인트(23)로 연결되어 있어서, 일정한 각도 범위 내에서는 홀더(22)에 회전동력을 원활하게 전달할 수 있도록 구성된다.

본 발명에 의한 홀더(22)는, 홀더상부(22a)와 홀더하부(22b)로 구성된다. 홀더상부(22a)는 하면이 개구된 원통형상을 가지고 있으며, 홀더하부(22b)가 개구된 하면에 스크류(S)에 의하여 결합되는 것에 의하여 전체적으로 원통형상이 완성된다.

본 발명에 의한 홀더(22)는, 예를 들면 알미늄 등과 같은 경금속으로 성형되는 것이 바람직하다. 이와 같이 경금속으로 홀더(22)를 성형하는 것에 의하여, 실제 회전시 공구의 자중에 의한 흔들림을 최소로 할 수 있을 것이다. 그리고 경금속과 같이, 전도성재질의 것을 이용하여 홀더(22)를 성형하는 것에 의하여 전해연삭 가공시 전극으로 이용할 수도 있게 된다.

기계적인 연삭가공과 전해용출 작용을 복합적으로 사용하는 연삭방법을 전해연삭법(Electro-chemical grinding)이라고 한다. 여기서 공작물에 양극이, 공구에 음극이 걸리도록 하여 가공중에 통전시키게 되면, 공작물 표면에 일정한 두께의 부식층(passive state)가 발생하게 된다. 이렇게 공구를 이용하여 연화된 부식층을 제거하여 나가게 되므로 가공력이 적게 걸리게 되며, 공구의 마모도 적게 된다. 본 발명에 의한 홀더를 알미늄과 같은 전도성이 있는 경금속으로 성형하는 것에 의하여, 전해연삭법에 의한 전극으로 사용하는 것이 가능하게 될 것이다.

그리고 상기 홀더상부(22a)와 홀더하부(22b) 사이에는 탄성부재(24)가 삽입되어 있다. 또한 홀더하부(22b)의 저면에 성형된 복수개의 결합공(22c)에는 본 발명에 의한 다듬질부재(30)가 결합된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 다듬질부재(30)는 볼트와 유사한 형상을 가지는 것으로, 방사상으로 연장된 플랜지부(32)를 상단부에 구비하고 있다. 그리고 다듬질부재(30)의 몸체부(34)는, 실질적으로 곡면과 접촉하면서 다듬질가공을 수행하게 되는 부분이다. 상기 몸체부(34)는, 이러한 다듬질가공을 위하여 예를 들면 다이아몬드와 같은 가공입자를 레진(수지)에 함유시킨 것이다. 예를 들면 가공입자와 레진분말을 일정한 비율로 섞은 다음, 일정한 형상의 금형을 이용하여 가열하면서 프레스 가공하는 것에 의하여 만들어질 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 다듬질부재는, 가공하고자 하는 가공면의 종류 및 상태에 따라 다양한 성분으로 성형하는 것이 가능하다. 도시한 바와 같이, 펠렛 형상의 다듬질부재를 구현하는 경우에는, 다양한 결합제를 이용하여 가공입자를 유지시키는 3차원형상으로 성형되어 있다. 이러한 펠렛에 사용되는 결합제는, 수지, 금속, 고무, 장석 등과 같이 여러가지 재료를 사용하는 것이 가능함은 물론이다.

본 발명에서는, 이와 같이 3차원의 펠렛을 이용하는 다듬질부재를 성형하는것에 의하여, 종래의 2차원 다듬질패드에 비하여 수명이 현저하게 연장될 수 있도록 구성하고 있음을 알 수 있다.

그리고 실제로 다듬질가공이 일어나는 부분은, 상기 다듬질부재(30)의 몸체(34)의 하부임을 고려하면, 실질적으로 다듬질부재(30)의 플랜지부(32)와 같은 상부에는 가공입자가 포함되지 않는 것이 바람직하다. 따라서 도면상에서 다듬질가공을 위한 가공입자가 포함된 부분을 흑색으로 표시하고 있다.

이러한 다듬질부재(30)는, 상기 홀더하부(22b)의 결합공(22c)에 결합되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 홀더하부(22b)의 상면에 그 플랜지부(32)가 걸리게 된다. 그리고 이러한 상태에서, 탄성부재(24)가 다듬질부재(30)의 상면을 하방으로 누르는 탄성력을 부여하고 있다.

다음에는 도 5를 참조하면서 본 발명에 의한 다음질부재(30)의 배열에 대하여 살펴보기로 한다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 홀더(22)의 하면에서 지지되는 다듬질부재(30)인 펠렛의 배열은 공구의 전면에 대하여 대칭으로 배열하고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 다듬질부재(30)를 대칭으로 배열하는 것은, 회전에 의하여 다듬질 가공이 진행될 때, 전면에서 균일한 가공이 수행될 수 있도록 하기 위한 것이다.

그리고 도 5b에 도시한 바와 같은 실시예에 의하면, 다듬질부재(30)가 대칭되도록 배열하되, 내주면에 배치되는 다듬질부재(30)의 갯수가 외주면에 배치되는 다듬질부재의 갯수보다 많도록 구성되고 있음을 알 수 있다. 즉 회전에 의하여 다듬질 가공이 진행될 때, 전면의 가공량이 균일해야 하기 때문에, 원주상으로 2열로 다듬질부재(30)를 배치할 때는, 내측의 다듬질부재(30)의 갯수를 많이 하는 것에 의하여, 내측 및 외측의 가공량을 균일하게 하기 위한 것이다.

그리고 본 발명에 의한 다듬질부재(30)의 하단부의 형상은 도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이 여러가지 형상으로 구현하는 것이 가능하다. 즉, 도 7a에 도시한 바와 같이 원추형의 단면을 가지도록 하는 것고 가능하고, 도 7b에 도시한 바와 같이 단순한 원통형으로, 또는 도 7c에 도시한 바와 같이 하단부의 모서리부분을 라운딩처리한 형상으로 성형하는 것도 가능하다. 이와 같은 다듬질부재(30)의 하단부의 형상은 실질적으로 가공면의 형태 및 재질에 따라서 선택될 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의한 다듬질장치를 사용하는 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 다듬질부재(30)인 펠렛이 곡면인 가공면(CS)에 전체적으로 균일하게 밀착될 수 있음을 알 수 있다. 탄성부재(24)가 다듬질부재(30)를 적절하게 탄성적으로 지지하는 것에 의하여 전체적으로 충분히 균일한 다듬질 가공이 가능하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의한 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 탄성부재(24)가 다듬질부재(30)를 적절한 탄성력을 가지고 누르는 것에 의하여, 곡면에서도 다듬질부재(30)는 전체적으로 균일하게 가공면과 접촉하게 된다. 따라서 본 발명에 의한 다듬질장치를 사용하는 것에 의하여, 보다 균일한 가공면을 얻을 수 있음은 물론이고, 가공중에도 다듬질장치가 충분히 안정된 상태로 동작하는 것이 가능하게 된다.

Claims (9)

1. 회전동력을 전달하는 회전축과;

   상기 회전축에 유니버셜 죠인트로 연결되어 회전하고, 일측면이 개구된 홀더상부와, 상기 홀더상부의 하면에 체결되고 다수개의 결합공이 형성된 홀더하부로 구성되는 전도성 홀더와;

   상기 홀더에 지지되면서, 가공면에 접촉하여 다듬질가공을 수행하고, 상기 결합공에 삽입되고 하부에만 가공입자를 함유하는 몸체부와, 상기 결합공의 상면에 걸려 지지되는 플랜지부로 구성되는 다수개의 다듬질부재; 그리고

   상기 홀더와 다듬질부재 사이에 개재되어, 다듬질부재를 가압하는 탄성력을 가지는 탄성부재를 포함하고;

   상기 홀더의 하면은 원형으로 형성되고, 홀더의 하면에 지지되는 다듬질부재는 2열 이상의 원주상으로 좌우대칭으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다듬질장치.
2. 제1항에 있어서, 원주상으로 배열되는 다듬질부재는, 내측의 다듬질부재의 수가 외측의 다음질부재의 수에 비하여 많은 것을 특징으로 하는 다듬질장치.
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