KR100453253B1 - 연삭기의 스핀들 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 공작물을 연삭하기 위한 공작 기계에 관한 것으로서, 상기 공작 기계는, 고정된 컵-형상의 내측 연삭 휘일(8)과 축선방향으로 슬라이드이동하는 컵-형상의 외측 연삭 휘일(22)을 구비한 단일의 회전가능한 스핀들(2)을 갖는다. T자 형상의 환형 피스톤(14)이 스핀들의 리세스에 결합됨으로써, 유압 오일이 선택적으로 연결될 수 있는 전방 및 후방 환형 챔버를 형성하게 된다. 상기 피스톤은 연삭 휘일(22)이 장착되는 외측부(18)를 구비하며, 바람직하게, 상기 연삭 휘일(22)은 조연삭용으로서 상기 두개의 휠중 입자가 더 굵은 휘일이다. 상기 피스톤(14)의 각 측면에 구비된 치형 형태의 위치 설정 기구(32)는 스핀들의 위치 설정 기구(34)와 결합됨으로써, 상기 휘일(22)이 내측 휘일(8)을 지나 그 작업 위치로 진행할 때 구동 토오크를 제공하고, 상기 휘일(22)의 상대적 회전을 방지한다.
Description
대부분의 많은 연삭 공정에서, 예를 들어 캠과 크랭크축의 제조시, 초기의 주요 연삭 작업은 입자가 굵은(조립(粗粒)) 연삭 휘일을 이용하는 조연삭에 의해 수행되며, 마무리 연삭 작업은 입자가 미세한(미립(微粒)) 연삭 휘일을 이용하는 마무리 연삭에 의해 수행된다. 모든 연삭 공정이 하나의 기계에서 수행된다면, 하기된 두가지 주요한 옵션을 이용할 수 있다. 즉, 공작 기계가 단일의 스핀들을 구비하는 경우로서, 이 경우에는 연속적인 각각의 연삭 공정에서 조립 연삭 휘일을 미립 연삭 휘일로 대체하여야 하고, 역으로 미립 연삭 휘일을 조립 연삭 휘일로 대체하여야 함으로써, 공작물의 연삭에 필요한 전체 시간이 상당히 증가되며; 대안적으로, 조립 연삭 휘일과 미립 연삭 휘일이 각각 장착된 두개의 스핀들을 구비하는 경우로서, 기계의 복잡성이 상당히 증가하여 연삭기의 비용이 증가하게 된다.
본 발명의 목적은 개선된 연삭 방법 및 장치를 제공하는 데 있으며, 상기 연삭 장치 및 방법에서는 조연삭 작업과 마무리 연삭 작업이 공작 기계의 단일 스핀들에서 수행된다.
본 발명은 공작 기계에 관한 것으로, 상세히 기술하면, 회전 공구, 더 상세하게는 연삭 휘일과의 결합(engagement)에 의해서 공작물로부터 재료를 제거하는 공작 기계에 관한 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 단일 스핀들을 갖는 이중 휘일 연삭 유니트의 개략적인 단면도.
도 2는 도 1의 유니트가 장착되는 정면 연삭기(face grinding machine)의 정면도.
본 발명에 따르면, 스핀들에 대하여 고정된 위치에 제 1 절삭 공구가 장착되고, 제 1 절삭 공구에 인접하게 제 2 절삭 공구가 장착되는 단일의 회전가능한 스핀들과, 상기 제 1 절삭 공구에 대하여 제 2 절삭 공구를 슬라이드가능하게 이동시켜 상기 제 2 절삭 공구를 후퇴시키거나 작업 위치로 연장시키는 슬라이드 수단을 포함하는 공작 기계를 제공한다.
바람직하게, 상기 제 1 절삭 공구와 제 2 절삭 공구는 상기 스핀들의 일측 단부에 배치되고, 상기 슬라이드 수단이 제 2 절삭 공구를 스핀들의 회전축의 축선 방향으로 이동시킴으로써, 상기 공구들은 축선 방향으로 연속적으로 공작물과 결합된다.
이러한 구성에 있어서, 상기 제 2 절삭 공구는 상기 제 1 절삭 공구의 외측 반경 방향에 장착되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 절삭 공구 및 제 2 절삭 공구는 제 1 및 제 2 연삭 휘일, 특히 컵-형상 연삭 휘일일 수 있다. 상기 제 2 연삭 휘일의 위치 설정에서 작은 에러가 발생할 수 있기 때문에, 상기 제 2 연삭 휘일이 조연삭을 위한 조립 연삭 휘일이고, 상기 제 1 연삭 휘일이 마무리 연삭을 위한 미립 연삭 휘일인 것이 바람직하다.상기 슬라이드 수단은 환형 부재와, 상기 환형 부재를 전진 및 후퇴 위치 사이로 이동시키기 위한 작동 수단을 포함할 수 있다.
상기 환형 부재는 스핀들의 제 1 원통형 외측면과 슬라이드가능하게 결합하도록 내측 반경 방향을 향하여 위치된 것이 바람직하다.
바람직하게, 환형 부재는 환형 피스톤의 형태로 이루어지며, 상기 스핀들은 피스톤의 각 측면에 환형 챔버를 형성한다.
상기 환형 부재가 환형 피스톤인 경우, 상기 작동 수단은 피스톤의 일측면 또는 타측면으로 압력하에서 유체를 공급하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 상기 유체는 스핀들내의 통로를 거쳐 상기 두개의 환형 챔버로 각각 연장된 포트로 압력하에서 공급되는 유압 오일 또는 더 바람직하게는 공기일 수 있다.
상기 환형 피스톤은 예를 들어 탄성적으로 변형가능한 물질로 이루어진 시일링 링을 포함할 수 있고, 상기 시일링 링은 스핀들의 제 1 외측면과 밀봉적으로 맞물림 가능하다.
상기 환형 피스톤의 단면은 대체로 T자 형상일 수 있으며, 상기 피스톤의 각 측면에는 외측 환형 림이 위치되고, 상기 제 1 공구에 인접한 외측 환형 림에 상기 제 2 공구가 설치된다.
상기 림들은 상기 스핀들의 제 2 원통형 외측면들에 각각 슬라이드가능하게 결합될 수 있다.
상기 제 2 원통형 외측면들은 탄성적으로 변형가능한 물질로 이루어진 시일링 링을 포함할 수 있으며, 상기 시일링 링은 피스톤의 림과 각각 밀봉적으로 맞물린다.
상기 피스톤은 스핀들의 위치 설정 기구(location device)와 각각 결합되는 위치 설정 기구를 각 측면에 구비함으로써, 상기 피스톤이 슬라이드 이동의 각 말단에서 스핀들에 대해 회전하는 것이 방지된다.
상기 위치 설정 기구는 내부 결합 치형(inter-engaging teeth)의 형태를 취하고, 상기 치형이 반경 방향 및 축선 방향의 위치를 제공한다.
또한, 슬라이드 이동시 상기 스핀들에 대해 상기 피스톤이 회전하는 것을 방지하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 상기 수단은 상기 피스톤 또는 상기 스핀들에 형성된 핀의 형태를 취할 수 있으며, 상기 핀은 상기 스핀들 또는 상기 피스톤에 형성된 대응 홀과 각각 결합가능하다.
또한, 본 발명은 단일 스핀들을 가진 공작 기계를 사용하여 공작물을 기계 가공하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 스핀들의 단부에 제 1 절삭 공구를 고정적으로 장착하는 단계: 및 상기 제 1 절삭 공구에 대해 축선 방향으로 슬라이드 이동하도록 상기 스핀들에 제 2 절삭 공구를 장착하는 단계;를 포함하고, 상기 제 2 절삭 공구를 그 작업 위치로 연장시키는 단계; 상기 제 2 절삭 공구로 공작물을 거칠게 가공하는 단계; 상기 제 2 절삭 공구를 후퇴시키는 단계; 및 상기 제 1 절삭 공구로 공작물을 마무리 가공하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 방법에 있어서, 상기 제 1 절삭 공구와 제 2 절삭 공구는 컵-형상 연삭 휘일이며, 상기 제 2 연삭 휘일은 조연삭을 위한 조립 연삭 휘일이다.
참조번호 1로 표시된 연삭 유니트는, 축선(4)을 중심으로 회전 가능한 스핀들 단부(2)를 구비한다. 상기 스핀들의 전방 단부에는 장착 링(6)이 장착되고, 상기 장착 링(6)은 컵-형상 연삭 휘일(8)을 구비하는데, 상기 컵-형상 연삭 휘일(8)은 마무리 연삭 가공에 적합한 미립 연삭 휘일이다.
상기 스핀들의 후방 플랜지(10)와 장착 링(6) 사이에는 스핀들의 평탄한 원통형 외측면(12)이 형성되며, 상기 외측면을 따라 환형 피스톤(14)이 슬라이딩 가능하다.
상기 피스톤의 단면은 T자 형상이며, 후방 및 전방의 외측 림(16,18)을 각각 구비한다.
상기 후방 플랜지(10)는 평탄한 원통형 외측면을 구비하며, 상기 외측면의 직경은 대응하는 장착 링(6)의 평탄한 외측면의 직경과 동일하고, 이들은 탄성적으로 변형가능한 물질로 이루어진 시일링 링(20)을 각각 구비한다. 상기 시일링 링들은 림(16, 18)의 내부 원통형 면과 각각 맞물린다.
상기 림(18)의 외측면은 조연삭을 위한 컵-형상 연삭 휘일(22)을 구비한다.
따라서, 상기 피스톤(14)은, 일측의 후방 플랜지(10)와 타측의 장착 링(6)과 함께, 두 개의 환형 챔버를 각각 형성하게 된다.
상기 스핀들에는 후방 및 전방 포트(26, 28)로 연결된 통로(24)가 형성되며, 상기 통로는 유압 오일을 압력하에서 피스톤(14)의 각 측면에 공급하게 된다. 따라서, 사용시, 상기 연삭 휘일(22)은 도 1의 상부에 도시된 후방 위치로부터 도 1의 하부에 도시된 전방 위치로 이동될 수 있다.
상기 피스톤 아래의 외측면(12)을 따라 유압 오일이 누설되는 것을 방지하기 위하여, 상기 피스톤에는 시일링 링(30)이 제공된다.
상기 장착 링(6)과 후방 플랜지(10)에 각각 장착된 해당 위치 설정 기구(lacation device)(34)와 맞물리도록, 위치 설정 기구(32)가 피스톤의 각 측면에 장착된다. 상기 위치 설정 기구들은 정확한 축선 및 반경 방향 위치를 제공할 뿐만 아니라, 상기 연삭 휘일(22)에 토오크를 전달하는 안정적인 방법을 제공한다. 상기 위치 설정 기구들은 내부 결합 치형(inter-engaging teeth)으로 구성된다.
상기 피스톤(14)이 일측으로부터 타측으로 이동할 때, 회전하는 것을 방지하기 위하여, 상기 피스톤과 각각의 후방 플랜지/장착 링 사이에는 핀과 이 핀에 대응하는 홀(미도시)이 제공된다. 상기 위치 설정 기구(32,34)들이 피스톤의 축선 방향 위치와 아울러 반경 방향 위치도 제공하는 것을 보장하도록, 상기 핀에 대하여 충분한 틈새가 제공된다.
일부 실시예에서는, 전술한 유압 대신 공압식 작동(pneumatic operation)이 바람직할 수도 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 장착 링(6) 및 후방 플랜지(10)의 외측 접촉면에, 또는 림(16,18)에, 스크레이퍼(scraper)가 제공될 수도 있다. 상기 스크레이퍼는 시일링 링(20)을 손상시킬 수 있는 유체(예를 들어, 절삭유) 또는 먼지의 유입을 방지한다.
상기 연삭 휘일(8,22)의 교체가 가능하도록 하는 적당한 고정 수단이 제공된다.
상기 피스톤의 정확한 전진 및 후퇴가 이루어지도록 보장하기 위하여, 근접 센서 또는 위치 센서(미도시)가 바람직하게는 연삭기의 휘일가드(wheelguard)에 장착된다.
상기 위치 설정 기구(32,34)들이 스핀들의 허브내에 장착되므로, 완벽하게 청결한 상태로 유지될 수 있다.
상기 연삭 유니트(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 정면 연삭기에 장착된다. 상기 스핀들의 피동(driven) 단부가 참조번호 38로 표시되어 있다.
상기 유니트(1)의 반대측에는, 웨이퍼 디스크와 같은 공작물(40)이 공작물 스핀들(work spindle)(42)에 회전가능하게 장착된다. 따라서, 상기 공작물은 조립 연삭 휘일(22)과 결합된 다음, 연속적으로, 마무리 연삭용 미립 연삭 휘일(8)과 결합될 수 있다.
전술한 단일 스핀들 연삭기는 공작물에 대해 충분히 강한 힘, 즉 높은 토오크를 정확한 위치에 부여할 수 있음이 명백하다. 단지 하나의 스핀들만으로 구성됨으로써, 본 발명의 연삭기는 소형으로 설계가 가능하고, 2개의 스핀들을 구비한 연삭기보다 저렴하다.
Claims (22)
- 단일의 회전가능한 스핀들과 슬라이드 수단을 가진 공작 기계로서,ⅰ) 상기 스핀들의 일측 단부에는 스핀들에 대하여 고정된 위치에 제 1 절삭 공구가 장착되고, 상기 제 1 절삭 공구에 인접하게 제 2 절삭 공구가 장착되며,ⅱ) 상기 슬라이드 수단은 상기 제 1 절삭 공구에 대하여 제 2 절삭 공구를 슬라이드가능하게 이동시켜 상기 제 2 절삭 공구를 후퇴시키거나 작업 위치로 연장시키는 수단으로서,- 상기 스핀들의 제 1 원통형 외측면과 슬라이드가능하게 결합하도록 내측 반경 방향을 향하여 위치된 환형 피스톤의 형태로 이루어진 환형 부재; 및- 상기 환형 부재의 일측면 또는 타측면으로 압력하에서 유체를 공급하여 상기 환형 부재를 전진 및 후퇴 위치 사이로 이동시키는 작동 수단;을 포함하며,ⅲ) 상기 스핀들은 상기 피스톤의 각 측면에 환형 챔버를 형성하는,공작 기계.
- 제 1 항에 있어서,상기 슬라이드 수단이 제 2 절삭 공구를 스핀들의 회전축의 축선 방향으로 이동시킴으로써, 상기 공구들이 축선 방향으로 연속적으로 공작물과 결합되는, 공작 기계.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 절삭 공구가 상기 제 1 절삭 공구의 외측 반경 방향에 장착되는, 공작 기계.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 절삭 공구 및 제 2 절삭 공구가 제 1 및 제 2 연삭 휘일인, 공작 기계.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 2 연삭 휘일이 조연삭을 위한 조립 연삭 휘일이고, 상기 제 1 연삭 휘일이 마무리 연삭을 위한 미립 연삭 휘일인, 공작 기계.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 유체가 스핀들내의 통로를 거쳐 상기 두개의 환형 챔버로 각각 연장된 포트로 압력하에서 공급되는 유압 오일 또는 공기인, 공작 기계.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 환형 피스톤이 탄성적으로 변형가능한 물질로 이루어진 시일링 링을 포함하고, 상기 시일링 링이 스핀들의 제 1 외측면과 밀봉적으로 맞물림 가능한, 공작 기계.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 환형 피스톤의 단면이 T자 형상이며, 상기 피스톤의 각 측면에는 외측 환형 림이 위치되고, 상기 제 1 공구에 인접한 외측 환형 림에 상기 제 2 공구가 설치된, 공작 기계.
- 제 9 항에 있어서,상기 림들이 상기 스핀들의 제 2 원통형 외측면들에 각각 슬라이드가능하게 결합된, 공작 기계.
- 제 10 항에 있어서,상기 제 2 원통형 외측면들이 탄성적으로 변형가능한 물질로 이루어진 시일링 링을 포함하고, 상기 시일링 링이 피스톤의 림과 각각 밀봉적으로 맞물리는, 공작 기계.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 피스톤이 스핀들의 위치 설정 기구와 각각 결합되는 위치 설정 기구를 각 측면에 구비함으로써, 상기 피스톤이 슬라이드 이동의 각 말단에서 스핀들에 대해 회전하는 것이 방지되는, 공작 기계.
- 제 12 항에 있어서,상기 위치 설정 기구가 내부 결합 치형의 형태를 취하고, 상기 치형이 반경 방향 및 축선 방향의 위치를 제공하는, 공작 기계.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,슬라이드 이동시 상기 스핀들에 대해 상기 피스톤이 회전하는 것을 방지하기 위한 안내 수단을 더 포함하는, 공작 기계.
- 제 14 항에 있어서,상기 안내 수단이 상기 피스톤 또는 상기 스핀들에 형성된 핀을 포함하며, 상기 핀이 상기 스핀들 또는 상기 피스톤에 형성된 대응 홀과 각각 결합가능한, 공작 기계.
- 단일 스핀들을 가진 공작 기계를 사용하여 공작물을 기계 가공하는 방법으로서, 상기 스핀들의 단부에 제 1 절삭 공구를 고정적으로 장착하는 단계; 및 상기 제 1 절삭 공구에 대해 축선 방향으로 슬라이드 이동하도록 상기 스핀들에 제 2 절삭 공구를 장착하는 단계;를 포함하고,상기 제 1 절삭 공구에 대한 제 2 절삭 공구의 축선 방향 슬라이드 이동을 위하여 상기 제 2 절삭 공구와 연동되는 환형 피스톤을 제공하는 단계;상기 환형 피스톤에 압력하에서 유체를 공급하여 상기 제 2 절삭 공구를 그 작업 위치로 연장시키는 단계;상기 제 2 절삭 공구로 공작물을 거칠게 가공하는 단계;상기 제 2 절삭 공구를 후퇴시키는 단계; 및상기 제 1 절삭 공구로 공작물을 마무리 가공하는 단계;를 더 포함하는,기계 가공방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 1 절삭 공구와 제 2 절삭 공구가 컵-형상 연삭 휘일이며, 상기 제 2 연삭 휘일이 조연삭을 위한 조립 연삭 휘일인, 기계 가공방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 연삭 휘일과 제 2 연삭 휘일이 컵-형상 연삭 휘일인, 공작 기계.
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