KR100592463B1 - 드릴링 가공장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드릴링 가공장치 및 방법에 관한 것으로서, 그 구성은, "ㅡ", "ㄱ", "ㅓ"형의 소재를 드릴링하는 드릴링 가공장치에 있어서, 메인프레임부재; 상기 메인프레임부재의 상면에 배치되며, 내부에 통로가 형성되어 상기 통로에 배치되는 소재를 가열시키는 본체부와, 상기 통로 내에 설치되되, 양단이 상기 통로의 외측으로 노출되며, 소재가 놓여져 상기 통로 내부로 소재가 통과하도록 소재의 이동을 가이드 하는 레일부를 포함하여 구성되는 전기가열부재; 상기 전기가열부재와 전기적으로 연결되어, 상기 전기가열부재의 작동을 제어하고, 다수개의 작동버튼이 구비된 제어부재; 제1유압실린더부와, 일단이 상기 제1유압실린더부에 고정되고, 타단이 상기 전기가열부재의 통로가 형성된 일측에 배치되는 공급부로 구성되어, 상기 통로의 외측으로 노출된 소재가 상기 레일부를 따라 상기 통로 내부로 이동되도록 하는 소재공급부재; 상기 메인프레임부재의 상면에 배치되되, 상기 전기가열부재의 통로가 형성된 타측에 배치되며, 상기 메인프레임부재의 상면에 대해 수직인 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하게 설치되며, 상부에 소재가 놓이는 회전부재; 상기 전기가열부재 및 상기 회전부재와 일직선상에 위치하도록 상기 회전부재의 일측에 배치되고, 드릴링 가공된 소재가 수집되는 수집부재; 가이드봉과, 상기 가이드봉의 상부에 상기 가이드봉을 따라 선상으로 수평이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 좌우이동부와, 상기 좌우이동부에 설치되되, 상기 좌우이동부로부터 전후방향으로 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 전후이동부와, 상기 전후이동부에 설치되되, 상기 전후이동부로부터 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 상하이동부와, 상기 상하이동부의 일단에 설치되는 한 쌍의 집게부로 구성되어, 상기 레일부에 놓인 소재를 상기 회전부재의 상면으로 이동시키는 동시에, 상기 회전부재의 상면에 놓인 소재를 상기 수집부재로 이동시키는 소재이동 및 제거부재; 제2유압실린더부와, 일단이 상기 제2유압실린더부에 고정되고, 타단이 상기 회전부재의 상부에 배치되어 상기 회전부재에 놓인 소재와 접촉되는 고정부로 구성되어, 상기 회전부재의 상면에 놓인 소재가 흔들리지 않도록 소재를 고정하는 소재고정부재; 및 상기 회전부재의 일측에 배치되어, 상기 메인프레임부재의 상면에 대해 평행한 방향으로 일직선상에서 이동 가능하도록 구성되는 이동부와, 상기 이동부에 설치되는 드릴몸체부와, 상기 이동부에 설치되어 상기 드릴몸체부를 구동시키는 구동부와, 상기 드릴몸체부의 중심에 마련되어 회전 가능한 중심축부와, 상기 중심축부의 일단에 마련되어, 상기 소재고정부재에 의해 고정된 소재의 일면을 드릴링하는 드릴링부로 구성되는 드릴링부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 경취성 소재를 가공하거나 심공가공시에 발생하는 절삭저항을 감소시킬 수 있으며, 마멸에 의한 드릴의 재연삭 주기를 연장하여 궁극적으로 공구의 수명을 향상시키며 드릴링 가공시 소재의 가열에 의해 소재의 가공이 쉬워지므로 가공시간을 단축할 수 있으므로 종래보다 드릴링 가공의 절삭속도가 약 3배 이상 빠르며, 가공효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 소재의 드릴링 공정을 전자동화 함으로써, 생산성이 10배 이상 향상될 수 있으며, 인력의 감소 등으로 인해 비용절감의 효과가 기대되며, 드릴링 공정 시 배출되는 칩이 절삭을 방해하는 것을 감소시킬 수 있으므로 칩의 배출이 용이하며, 종래 특수가공이나 특수공구를 사용해야 했던 심공가공을 일반 드릴링부재를 이용하여 가공할 수 있으므로 비용 절감 효과가 있다.

드릴링 가공, 심공 가공, 전기가열, 니플

Description

드릴링 가공장치 및 방법{Drilling device and method}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드릴링 가공장치를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 소재공급부재의 작동을 보여주기 위하여 소재공급부재 및 전기가열부재를 도시한 사시도.

도 3은 도 1의 회전부재를 도시한 사시도.

도 4 및 도 5 및 도 6은 도 1의 소재이동 및 제거부재의 작동을 보여주기 위하여 도시한 일부단면 사시도.

도 7은 도 1의 소재고정부재의 작동을 보여주기 위하여 도시한 측면도.

도 8은 도 1의 드릴링부재의 작동을 보여주기 위하여 도시한 사시도.

도 9는 가열온도에 따른 모터전류량을 도시한 그래프.

도 10은 가열온도에 따른 모터전류량을 도시한 그래프.

도 11은 가열온도에 따른 소재의 가공상태를 도시한 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 메인프레임부재 20 : 전기가열부재

21 : 본체부 23 : 레일부

30 : 제어부재 31 : 작동버튼

40 : 소재공급부재 41 : 제1유압실린더부

43 : 공급부 50 : 회전부재

51 : 가이드홈 60 : 수집부재

70 : 소재이동 및 제거부재 71 : 가이드봉

73 : 좌우이동부 75 : 전후이동부

77 : 상하이동부 79 : 집게부

80 : 소재고정부재 81 : 제2유압실린더부

83 : 고정부 90 : 드릴링부재

91 : 이동부 93 : 드릴몸체부

95 : 구동부 97 : 중심축부

99 : 드릴링부

본 발명은 드릴링 가공장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 고도로 성능이 향상된 공작기계와 각종 공구에 의하여 고능률, 고정밀의 절삭가공이 여러 산업에 다양하게 요구되어 지고 있다. 항공, 우주산업과 같은 첨단분야에서 고정도, 고품위를 요구하는 부품이 증가하고 있으며, 또한 고강도, 고장력, 내열, 내식, 내마모 등의 특성을 가지는 고성능 부품을 사용하는 추세가 증가되고 있는 실정이며, 특히 보다 경제적인 절삭에 대한 연구가 상당한 비중을 차지하고 있다.

그러나 근래 가공소재로 폭넓게 사용되고 있는 신소재의 대부분은 공통적인 난삭재이므로 절삭가공에서 발생하는 절삭온도에 의해 가공경화 현상이 발생하며, 공구의 마멸이나 수명단축을 초래하는 요인이 되고 있다.

또한, 형상적, 구조적으로 가공이 곤란한 경우도 종종 발생하고 있으며, 드릴가공에서 구멍의 직경에 비하여 소재의 길이가 길어지면 칩의 배출이 어렵고, 절삭날의 윤활이 어려워지고, 공구의 진동이 발생한다는 문제점이 있다.

일반적으로 니플 등의 드릴링 가공장치는 수동장치이며, 드릴이 수직방향으로 배치되어 있어, 칩의 배출문제, 소재 강도의 영향으로 생산성이 떨어지며, 작업자가 항상 가공장치를 관찰해야 하는 등의 단점으로 인해 원가절감을 기대할 수 없다. 또한, 잦은 공구마멸에 의해 경제성이 떨어지며, 제품을 가공하는데 걸리는 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 경취성 소재를 가공하거나 심공가공시에 발생하는 절삭저항을 감소시킬 수 있으며, 마멸에 의한 드릴의 재연삭 주기를 연장하여 궁극적으로 공구의 수명을 향상시키며 드릴링 가공시 소재의 가열에 의해 소재의 가공이 쉬워지므로 가공시간을 단축할 수 있으므로 종래보다 드릴링 가공의 절삭속도가 약 3배 이상 빠르며, 가공효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 소재의 드릴링 공정을 전자동화 함으로써, 생산성이 10배 이상 향상될 수 있으며, 인력의 감소 등으로 인해 비용절감의 효과가 기대되며, 드릴링 공정 시 배출되는 칩이 절삭을 방해하는 것을 감소시킬 수 있으므로 칩의 배출이 용이하며, 종래 특수가공이나 특수공구를 사용해야 했던 심공가공을 일반 드릴링부재를 이용하여 가공할 수 있으므로 비용 절감 효과가 있는 드릴링 가공장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드릴링 가공장치는, "ㅡ", "ㄱ", "ㅓ"형의 소재를 드릴링하는 드릴링 가공장치에 있어서, 메인프레임부재; 상기 메인프레임부재의 상면에 배치되며, 내부에 통로가 형성되어 상기 통로에 배치되는 소재를 가열시키는 본체부와, 상기 통로 내에 설치되되, 양단이 상기 통로의 외측으로 노출되며, 소재가 놓여져 상기 통로 내부로 소재가 통과하도록 소재의 이동을 가이드 하는 레일부를 포함하여 구성되는 전기가열부재; 상기 전기가열부재와 전기적으로 연결되어, 상기 전기가열부재의 작동을 제어하고, 다수개의 작동버튼이 구비된 제어부재; 제1유압실린더부와, 일단이 상기 제1유압실린더부에 고정되고, 타단이 상기 전기가열부재의 통로가 형성된 일측에 배치되는 공급부로 구성되어, 상기 통로의 외측으로 노출된 소재가 상기 레일부를 따라 상기 통로 내부로 이동되도록 하는 소재공급부재; 상기 메인프레임부재의 상면에 배치되되, 상기 전기가열부재의 통로가 형성된 타측에 배치되며, 상기 메인프레임부재의 상면에 대해 수직인 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하게 설치되며, 상부에 소재가 놓이는 회전부재; 상기 전기가열부재 및 상기 회전부재와 일직선상에 위치하도록 상기 회전부재의 일측에 배치되고, 드릴링 가공된 소재가 수집되는 수집부재; 가이드봉과, 상기 가이 드봉의 상부에 상기 가이드봉을 따라 선상으로 수평이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 좌우이동부와, 상기 좌우이동부에 설치되되, 상기 좌우이동부로부터 전후방향으로 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 전후이동부와, 상기 전후이동부에 설치되되, 상기 전후이동부로부터 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 상하이동부와, 상기 상하이동부의 일단에 설치되는 한 쌍의 집게부로 구성되어, 상기 레일부에 놓인 소재를 상기 회전부재의 상면으로 이동시키는 동시에, 상기 회전부재의 상면에 놓인 소재를 상기 수집부재로 이동시키는 소재이동 및 제거부재; 제2유압실린더부와, 일단이 상기 제2유압실린더부에 고정되고, 타단이 상기 회전부재의 상부에 배치되어 상기 회전부재에 놓인 소재와 접촉되는 고정부로 구성되어, 상기 회전부재의 상면에 놓인 소재가 흔들리지 않도록 소재를 고정하는 소재고정부재; 및 상기 회전부재의 일측에 배치되어, 상기 메인프레임부재의 상면에 대해 평행한 방향으로 일직선상에서 이동 가능하도록 구성되는 이동부와, 상기 이동부에 설치되는 드릴몸체부와, 상기 이동부에 설치되어 상기 드릴몸체부를 구동시키는 구동부와, 상기 드릴몸체부의 중심에 마련되어 회전 가능한 중심축부와, 상기 중심축부의 일단에 마련되어, 상기 소재고정부재에 의해 고정된 소재의 일면을 드릴링하는 드릴링부로 구성되는 드릴링부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 회전부재의 상면 및 고정부의 하면에는 소재의 상,하면이 각각 안착되어 소재의 이탈을 방지하기 위한 "＋"형태의 가이드홈이 형성되는 것이 바람직하다.

또, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드릴링 가공방법은, "ㅡ", " ㄱ", "ㅓ"형의 소재를 드릴링하는 드릴링 가공방법에 있어서, 소재를 150℃ 내지 180℃ 온도로 가열하는 제1단계; 상기 가열된 소재를 소정의 작업위치로 이동시키는 제2단계; 상기 소정의 작업위치로 이동된 소재를 소정의 각도로 회전시키는 제3단계; 상기 회전된 소재를 고정하는 제4단계; 상기 고정된 소재의 일면을 드릴링 가공하는 제5단계; 상기 드릴링 가공된 소재를 고정 해제시키는 제6단계; 상기 제3단계 내지 상기 제6단계를 반복 실시하는 제7단계; 상기 드릴링 가공된 소재를 수집하기 위하여 소정의 위치로 이동시키는 제8단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드릴링 가공장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 소재공급부재의 작동을 보여주기 위하여 소재공급부재 및 전기가열부재를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 1의 회전부재를 도시한 사시도이고, 도 4 및 도 5 및 도 6은 도 1의 소재이동 및 제거부재의 작동을 보여주기 위하여 도시한 일부단면 사시도이며, 도 7은 도 1의 소재고정부재의 작동을 보여주기 위하여 도시한 측면도이고, 도 8은 도 1의 드릴링부재의 작동을 보여주기 위하여 도시한 사시도이며, 도 9는 가열온도에 따른 모터전류량을 도시한 그래프이고, 도 10은 가열온도에 따른 모터전류량을 도시한 그래프이며, 도 11은 가열온도에 따른 소재의 가공상태를 도시한 사진이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 드릴링 가공장치는, "ㅡ", "ㄱ", "ㅓ"형의 소재를 드릴링하는 드릴링 가공장치에 있어서, 메인프레임부재(10)와 전기가열부재(20)와 제어부재(30)와 소재공급부재(40)와 회전부재(50)와 수집부재(60)와 소재이동 및 제거부재(70)와 소재고정부재(80)와 드릴링부재(90)를 포함하여 이루어진다.

전기가열부재(20)는 본체부(21)와 본체부(21)를 포함하여 구성된다.

본체부(21)는 메인프레임부재(10)의 상면에 배치되며, 내부에 통로(21a)가 형성되어 있고, 통로(21a)에 배치되는 소재를 가열시킨다.

본체부(21)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 통로(21a) 내에 설치되되, 양단이 통로(21a)의 외측으로 노출되며, 소재(A)가 놓여져 통로(21a) 내부로 소재(A)가 통과하도록 소재(A)의 이동을 가이드 한다.

제어부재(30)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 메인프레임부재(10)의 상면에 배치되며, 전기가열부재(20)와 전기적으로 연결되어, 전기가열부재(20)의 작동을 제어하고, 다수개의 작동버튼(31)이 구비되어 있다.

소재공급부재(40)는 제1유압실린더부(41)와 공급부(43)를 포함하여 구성된다.

제1유압실린더부(41)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 메인프레임부재(10)의 일측에 고정브라켓(42) 등에 의해 지지되어 있으며, 통상적인 유압실린더 구조로서, 유압의 에너지를 기계적 에너지로 변화시키는 장치이며, 유압의 에너지에 의해서 직선 왕복 운동을 한다. 본 실시예에서 제1유압실린더부(41)의 피스톤 로드(41a)는 상하방향으로 직선 왕복 운동한다.

공급부(43)는 일단이 제1유압실린더부(41)의 피스톤 로드(41a)에 고정되고, 타단이 전기가열부재(20)의 통로(21a)가 형성된 일측에 배치된다. 본 명세서의 도면에서는 공급부(43)가 사각형상의 판으로 도시되어 있지만, 이는 실시예에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 구성되어, 제1유압실린더부(41)가 작동하여 피스톤 로드(41a)가 전기가열부재(20)측으로 전진하게 되고, 피스톤 로드(41a)의 일단에 고정된 공급부(43)에 의해 통로(21a)의 외측으로 노출된 소재(A)가 본체부(21)를 따라 통로(21a) 내부로 이동된다.

회전부재(50)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 메인프레임부재(10)의 상면에 배치되되, 전기가열부재(20)의 통로(21a)가 형성된 타측에 배치되며, 메인프레임부재(10)의 상면에 대해 수직인 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하게 설치되며, 상부에 소재가 놓인다.

상기의 회전부재(50)는 유압에 의해 제어되는 유압장치로 구성되는 것이 바람직하다.

회전부재(50)의 상면에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 소재(A)의 하면이 안착될 수 있도록 "＋"형태의 가이드홈(51)이 형성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서의 가이드홈(51)은 V형 단면을 갖는 V형 홈으로 구성되어 있지만, 이는 일실시예에 불과하다.

이렇게, 회전부재(50)의 상면에 "＋"형태의 가이드홈(51)이 형성되면, 소재 (A)의 하면이 가이드홈(51)에 안착되어, 회전부재(50)의 상면에 놓이는 소재(A)의 이탈을 방지할 수 있다.

수집부재(60)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 메인프레임부재(10)의 상면에 배치되되, 전기가열부재(20)와 회전부재(50)와 일직선상에 위치하도록 회전부재(50)의 일측에 배치되어, 수집부재(60)에 드릴링 가공된 소재가 수집된다.

소재이동 및 제거부재(70)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 메인프레임부재(10)의 상면에 배치되며, 가이드봉(71)과 한 쌍의 좌우이동부(73)와 한 쌍의 전후이동부(75)와 한 쌍의 상하이동부(77)와 한 쌍의 집게부(79)를 포함하여 구성된다.

가이드봉(71)은 한 쌍으로 구성되어, 서로 나란하게 배치되며, 메인프레임부재(10)의 상부에 지지대(72)에 의해 고정되어 있다.

한 쌍의 좌우이동부(73)는 가이드봉(71)의 상부에 가이드봉(71)을 따라 선상으로 수평이동 가능하게 각각 설치된다.

한 쌍의 전후이동부(75)는 좌우이동부(73)에 설치되되, 좌우이동부(73)로부터 전후방향으로 이동 가능하게 각각 설치된다.

한 쌍의 상하이동부(77)는 전후이동부(75)에 설치되되, 전후이동부(75)로부터 상하방향으로 이동 가능하게 각각 설치된다.

한 쌍의 집게부(79)는 상하이동부(77)의 일단에 각각 설치된다.

상기의 좌우이동부(73)와 전후이동부(75)와 상하이동부(77)는 유압에 의해 제어되는 유압장치로 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되어, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 좌우이 동부(73)와 한 쌍의 전후이동부(75)와 한 쌍의 상하이동부(77)와 한 쌍의 집게부(79)는 동시에 움직이며, 본체부(21)에 놓인 소재(A)를 회전부재(50)의 상면으로 이동시키는 동시에, 회전부재(50)의 상면에 놓인 소재(A)를 수집부재(60)로 이동시킨다.

소재고정부재(80)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 메인프레임부재(10)의 상부에 배치되며, 제2유압실린더부(81)와 고정부(83)를 포함하여 구성된다.

제2유압실린더부(81)는 회전부재(50)의 상부에 고정브라켓(82) 등에 의해 지지되어 있으며, 통상적인 유압실린더 구조로서, 유압의 에너지를 기계적 에너지로 변화시키는 장치이며, 유압의 에너지에 의해서 직선 왕복 운동을 한다. 본 실시예에서 제2유압실린더부(81)의 피스톤 로드(81a)는 상하방향으로 직선 왕복 운동한다.

고정부(83)의 일단은 제2유압실린더부(81)의 피스톤 로드(81a) 일단에 고정되고, 타단은 회전부재(50)의 상부에 배치되어, 회전부재(50)에 놓인 소재(A)와 접촉된다.

고정부(83)의 하면에는 소재(A)의 하면이 안착될 수 있도록 "＋"형태의 가이드홈(83a)이 형성되는 것이 바람직하다. 고정부(83)의 가이드홈(83a)의 형상은 도 3에 도시한 회전부재(50)의 가이드홈(51)의 형상과 대동소이하므로 도 3을 참조하기 바란다.

본 실시예에서의 가이드홈(83a)은 V형 단면을 갖는 V형 홈으로 구성되어 있다.

이렇게, 고정부(83)의 하면에 "＋"형태의 가이드홈(83a)이 형성되면, 소재(A)의 상면이 가이드홈(83a)에 안착되어, 소재(A)의 이탈을 방지할 수 있다.

상기와 같이 구성되어, 도 7에 도시한 바와 같이, 제2유압실린더부(81)가 작동하여 피스톤 로드(81a)가 회전부재(50) 즉, 하방으로 이동하게 되고, 피스톤 로드(81a)의 일단에 고정된 고정부(83)가 회전부재(50)의 상면에 놓인 소재(A)와 접촉하여 드릴링 공정 시 소재(A)가 흔들리지 않도록 소재(A)를 고정한다.

상기의 설명에서, 소재공급부재(40)의 제1유압실린더부(41)와, 소재이동 및 제거부재(70)의 좌우이동부(73), 전후이동부(75), 상하이동부(77), 집게부(79)와, 소재고정부재(80)의 제2유압실린더부(81)는 유압에 의해 작동되므로, 메인프레임부재(10)의 일측에는 유압을 발생시킬 수 있는 유압펌프나 모터 등이 구비될 수 있다.

드릴링부재(90)는, 도 1 및 도 8에 도시한 바와 같이, 이동부(91)와 드릴몸체부(93)와 구동부(95)와 중심축부(97)와 드릴링부(99)와 이동부(91)를 포함하여 구성된다.

이동부(91)는 회전부재(50)의 일측에 배치되어, 메인프레임부재(10)의 상면에 대해 평행한 방향으로 일직선상에서 이동 가능하도록 구성된다.

본 실시예에서 이동부(91)는 다수개의 단(91a)으로 구성되어, 유압에 의해 제어되는 유압장치에 의해 작동되도록 구성되는 것이 바람직하다.

드릴몸체부(93)는 이동부(91)에 설치되며, 본 실시예에서는 소재이동 및 제거부재(70)와 마주보도록 배치되어 있다.

구동부(95)는 이동부(91)에 설치되어 드릴몸체부(93)를 구동시키며, 본 실시예에서 구동부(95)는 모터로 구성되어 있다.

중심축부(97)는 드릴몸체부(93)의 중심에 회전 가능하게 마련된다.

드릴링부(99)는 중심축부(97)의 일단에 마련되어, 소재고정부재(80)에 의해 고정된 소재(A)의 일면을 드릴링 공정한다.

드릴링부(99)는 초경합금으로 되는 것이 바람직하며, 초경합금으로 되면, 고온에서 잘 견딜 수 있으며, 공구의 수명이 길어져 경제성 향상될 수 있다.

또한, 드릴링부(99)의 중심부에 중공이 형성되어 있어, 드릴링 공정시에 칩제거를 원활히 하기 위한 에어나 미스트를 사용할 수 있다.

이하, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 드릴링 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 제1단계로서, 소재(A)를 150℃ 내지 180℃ 온도로 가열한다.

이를 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 소재공급부재(40)의 제1유압실린더부(41)가 작동하여 공급부(43)가 전기가열부재(20)측으로 이동하며, 공급부(43)에 의해 통로(21a)의 외측으로 노출된 소재(A)가 본체부(21)를 따라 통로(21a) 내부로 이동하게 된다.

통로(21a) 내부로 이동되는 소재(A)는 전기가열부재(20)의 본체부(21)를 통과하며 가공 적정온도인 150℃ 내지 180℃ 온도로 가열된다.

본 실시예에서는, 전기가열부재(20)의 본체부(21)는 약 1000℃에서 통과하는 소재(A)를 가열하며, 소재(A)가 본체부(21)를 통과하는 시간인 약 80초 동안에 소 재(A)는 150℃ 내지 180℃ 온도로 가열되며, 이는 일실시예에 불과하며, 실시예에 따라 본체부(21)의 온도와 소재(A)가 본체부(21)를 통과하는 시간이 달라질 수 있음은 물론이다. 예컨대, 본체부(21)가 약 800℃에서 통과하는 소재(A)를 가열할 경우 소재(A)가 본체부(21)를 통과하는 시간은 약 120초 정도로 해주면, 소재(A)는 150℃ 내지 180℃ 온도로 가열된다.

제1단계 이후 제2단계로서, 가열된 소재(A)를 소정의 작업위치로 이동시킨다.

이를 위해, 전기가열부재(20)를 통과하여 150℃ 내지 180℃ 온도로 가열된 소재(A)는 소재이동 및 제거부재(70)의 작동에 의해 회전부재(50)의 상면으로 이동된다.

소재이동 및 제거부재(70)의 작동을 살펴보면, 도 4에 도시한 바와 같이, 전후이동부(75)가 전방으로 이동한 다음, 상하이동부(77)가 하방으로 이동한다. 그 후, 집게부(79)가 작동하여 통로(21a) 외측으로 노출된 본체부(21)에 놓인 소재(A)를 집는다. 그 후, 상하이동부(77)가 상방으로 이동하고, 전후이동부(75)가 후방으로 이동한 다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 가이드봉(71)을 따라 좌우이동부(73)가 좌측으로 이동한다.

그 후, 도 6에 도시한 바와 같이, 전후이동부(75)가 전방으로 이동한 다음, 상하이동부(77)가 하방으로 이동한다. 그 후, 집게부(79)가 작동하여 회전부재(50)의 상면으로 소재(A)를 놓는다. 그 후, 상하이동부(77)가 상방으로 이동하고, 전후이동부(75)가 후방으로 이동한 다음, 가이드봉(71)을 따라 좌우이동부(73)가 우측 으로 이동하면 제2단계가 완료된다.

본 명세서에서 전후방, 상하방, 좌우측의 방향은 본 명세서의 도면상에서의 방향을 기준으로 설명한 것임을 유의하기 바란다.

제2단계 이후 제3단계로서, 소정의 작업위치로 이동된 소재(A)를 소정의 각도로 회전시킨다.

이를 위해, 도 6에 도시한 바와 같이, 회전부재(50)의 상면에 놓인 소재(A)는 회전부재(50)의 회전에 의해 소정의 각도로 회전되며, 본 실시예에서 회전부재(50)는 약 90°로 회전된다.

회전부재(50)의 회전각도는 소재(A)가 놓이는 방향을 고려하여 결정되며, 다시 말하면, 소재(A)의 드릴링 하고자 하는 가공면이 드릴링부(99) 측에 배치되도록 회전각도가 결정되는 것이 바람직하다 하겠다.

제3단계 이후 제4단계로서, 회전된 소재(A)를 고정시킨다.

이를 위해, 도 7에 도시한 바와 같이, 소재고정부재(80)의 제2유압실린더부(81)가 작동하여 고정부(83)가 하방으로 이동하며, 고정부(83)가 소재(A)의 상면과 접촉함으로써 소재(A)는 완전히 고정된다.

이때, 회전부재(50)의 상면 및 고정부(83)의 하면에는 가이드홈(51,83a)이 각각 형성되어 있어 고정력을 높일 수 있다.

제4단계 이후 제5단계로서, 고정된 소재(A)의 일면을 드릴링 가공한다.

이를 위해, 도 8에 도시한 바와 같이, 드릴링부재(90)의 이동부(91)는 회전부재(50) 측으로 이동하며, 드릴링부(99)에 의해 소재(A)의 일면에 드릴링 가공된 다.

드릴링 가공 후 이동부(91)는 다시 회전부재(50)의 반대측으로 이동한다.

제5단계 이후 제6단계로서, 드릴링 가공된 소재(A)를 고정 해제시킨다.

이를 위해, 소재고정부재(80)의 제2유압실린더부(81)가 작동하여 고정부(83)가 상방으로 이동하며, 고정부(83)와 소재(A)의 접촉이 해제됨으로써 소재(A)는 고정 해제된다.

제6단계 이후 제7단계로서, 상기 제3단계 내지 상기 제6단계를 반복 실시한다.

이는 "ㅡ", "ㄱ", "ㅓ"형의 소재(A) 특성상 여러 면을 드릴링 가공해야 하므로 회전부재(50)의 회전에 의해 하나의 드릴링부재(90)로 여러 면을 가공할 수 있어, 경제적이고, 생산속도가 빨라져 생산성을 향상시킬 수 있다.

이때, 회전부재(50)의 회전각도는 상기에서 설명한 바와 같이, 소재(A)의 드릴링 하고자 하는 가공면이 드릴링부(99) 측에 배치되도록 결정되어야 할 것이다.

제7단계 이후 제8단계로서, 드릴링 가공된 소재(A)를 수집하기 위하여 소정의 위치로 이동시킨다.

이를 위해, 소재이동 및 제거부재(70)의 작동에 의해 회전부재(50)의 상면에 놓인 소재(A)는 수집부재(60)로 이동하게 되며, 소재이동 및 제거부재(70)의 작동은 상기 제2단계의 설명을 참조하기 바란다.

상기에서, 소재이동 및 제거부재(70)는 한 쌍으로 구비되어 동시에 작동되므로, 실질적으로 제2단계와 제8단계는 동시에 이루어짐을 유의하기 바란다.

이로써, 소재(A)의 드릴링 가공이 완료된다.

다음은 소재의 가공 적정온도를 알아보기 위하여 실험한 결과이다.

도 9는 가열온도에 따른 모터전류량을 도시한 그래프이며, x축은 소재가 가열된 온도(℃)이며, y축은 드릴링부재를 회전시키는 모터의 전류(A)이다.

드릴링부재(90)의 드릴링부(99)의 회전속도를 각각 2000, 3500, 5000rpm으로 하고, 전기가열부재(20)에 의해 소재가 가열되는 온도를 50℃ 내지 200℃ 에서 25℃ 간격으로 구분하여 실험하였다. 실험에 사용한 소재는 연철(S20C ; 탄소함유량이 0.17 내지 0.23%인 스프링용 냉간 압연 강대)과 스테인리스 스틸(SUS)이다.

도 9에서도 알 수 있듯이, 연철과 스테인리스 스틸은 모두 150℃ 내지 180℃의 온도범위에서 모터의 전류가 감소 됨을 알 수 있다.

모터의 전류가 작다는 것은 모터에 미치는 저항력이 작다는 것이므로, 이는 드릴링 가공의 절삭력이 가장 우수하다는 것이다.

또한, 200℃ 이상의 온도에서는 절삭력이 계속 증가하나 온도가 증가함에 따라 칩 배출에 대한 문제가 발생하였고, 300℃ 이상의 온도에서는 드릴링 가공시 소재가 녹는 현상이 발생하였다.

다음은 소재의 가열온도에 따른 상태의 변화와 소재의 가공 적정온도를 알아보기 위하여 실험한 결과이다.

도 10은 가열온도에 따른 모터전류량을 도시한 그래프이며, x축은 소재가 가 열된 온도(℃)이며, y축은 드릴링부재를 회전시키는 모터의 전류(A)이다. 도 11은 가열온도에 따른 소재의 가공상태를 도시한 사진이다

드릴링부재(90)의 드릴링부(99)의 회전속도를 각각 1600rpm으로 하고, 전기가열부재(20)에 의해 소재가 가열되는 온도를 25℃ 내지 300℃ 에서 25℃ 간격으로 구분하여 실험하였다. 실험에 사용한 소재는 연철(S20C)이다.

도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 드릴링 가공시 절삭이 가장 쉽고 빠르게 될 수 있는 온도 범위는 150℃ 내지 180℃ 사이가 된다는 것을 알 수 있다. 또한, 200℃ 이상의 온도에서는 절삭력이 계속 증가하지만, 칩 배출에 대한 문제가 발생하며, 300℃ 온도 이상에서는 소재가 녹는 현상이 발생한다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 드릴링 장치 및 방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 소재를 가열한 후 드릴링 가공함으로써, 경취성 소재를 가공하거나 심공가공시에 발생하는 절삭저항을 감소시킬 수 있으며, 마멸에 의한 드릴의 재연삭 주기를 연장하여 궁극적으로 공구의 수명을 향상시키며 드릴링 가공시 소재의 가열에 의해 소재의 가공이 쉬워지므로 가공시간을 단축할 수 있으므로 종래보다 드릴링 가공의 절삭속도가 약 3배 이상 빠르며, 가공효율을 향상시킬 수 있다.

둘째, 소재의 드릴링 공정을 전자동화 함으로써, 생산성이 10배 이상 향상될 수 있으며, 가공시간이 단축되고, 가공능률이 향상되며, 인력의 감소 등으로 인해 비용절감의 효과가 기대된다.

셋째, 드릴링부재가 소재의 수평방향으로 배치되어 드릴링 가공함으로써, 드릴링 공정 시 배출되는 칩이 절삭을 방해하는 것을 감소시킬 수 있으므로 칩의 배출이 용이하며, 종래 특수가공이나 특수공구를 사용해야 했던 심공가공을 일반 드릴링부재를 이용하여 가공할 수 있으므로 비용 절감 효과가 있다.

Claims (3)

1. "ㅡ", "ㄱ", "ㅓ"형의 소재를 드릴링하는 드릴링 가공장치에 있어서,

   메인프레임부재;

   상기 메인프레임부재의 상면에 배치되며, 내부에 통로가 형성되어 상기 통로에 배치되는 소재를 가열시키는 본체부와, 상기 통로 내에 설치되되, 양단이 상기 통로의 외측으로 노출되며, 소재가 놓여져 상기 통로 내부로 소재가 통과하도록 소재의 이동을 가이드 하는 레일부를 포함하여 구성되는 전기가열부재;

   상기 전기가열부재와 전기적으로 연결되어, 상기 전기가열부재의 작동을 제어하고, 다수개의 작동버튼이 구비된 제어부재;

   제1유압실린더부와, 일단이 상기 제1유압실린더부에 고정되고, 타단이 상기 전기가열부재의 통로가 형성된 일측에 배치되는 공급부로 구성되어, 상기 통로의 외측으로 노출된 소재가 상기 레일부를 따라 상기 통로 내부로 이동되도록 하는 소재공급부재;

   상기 메인프레임부재의 상면에 배치되되, 상기 전기가열부재의 통로가 형성된 타측에 배치되며, 상기 메인프레임부재의 상면에 대해 수직인 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하게 설치되며, 상부에 소재가 놓이는 회전부재;

   상기 전기가열부재 및 상기 회전부재와 일직선상에 위치하도록 상기 회전부재의 일측에 배치되고, 드릴링 가공된 소재가 수집되는 수집부재;

   가이드봉과, 상기 가이드봉의 상부에 상기 가이드봉을 따라 선상으로 수평이 동 가능하게 설치되는 한 쌍의 좌우이동부와, 상기 좌우이동부에 설치되되, 상기 좌우이동부로부터 전후방향으로 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 전후이동부와, 상기 전후이동부에 설치되되, 상기 전후이동부로부터 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 상하이동부와, 상기 상하이동부의 일단에 설치되는 한 쌍의 집게부로 구성되어, 상기 레일부에 놓인 소재를 상기 회전부재의 상면으로 이동시키는 동시에, 상기 회전부재의 상면에 놓인 소재를 상기 수집부재로 이동시키는 소재이동 및 제거부재;

   제2유압실린더부와, 일단이 상기 제2유압실린더부에 고정되고, 타단이 상기 회전부재의 상부에 배치되어 상기 회전부재에 놓인 소재와 접촉되는 고정부로 구성되어, 상기 회전부재의 상면에 놓인 소재가 흔들리지 않도록 소재를 고정하는 소재고정부재; 및

   상기 회전부재의 일측에 배치되어, 상기 메인프레임부재의 상면에 대해 평행한 방향으로 일직선상에서 이동 가능하도록 구성되는 이동부와, 상기 이동부에 설치되는 드릴몸체부와, 상기 이동부에 설치되어 상기 드릴몸체부를 구동시키는 구동부와, 상기 드릴몸체부의 중심에 마련되어 회전 가능한 중심축부와, 상기 중심축부의 일단에 마련되어, 상기 소재고정부재에 의해 고정된 소재의 일면을 드릴링하는 드릴링부로 구성되는 드릴링부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 드릴링 가공장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전부재의 상면 및 고정부의 하면에는 소재의 상,하면이 각각 안착되어 소재의 이탈을 방지하기 위한 "＋"형태의 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴링 가공장치.
3. "ㅡ", "ㄱ", "ㅓ"형의 소재를 드릴링하는 드릴링 가공방법에 있어서,

   소재를 150℃ 내지 180℃ 온도로 가열하는 제1단계;

   상기 가열된 소재를 소정의 작업위치로 이동시키는 제2단계;

   상기 소정의 작업위치로 이동된 소재를 소정의 각도로 회전시키는 제3단계;

   상기 회전된 소재를 고정하는 제4단계;

   상기 고정된 소재의 일면을 드릴링 가공하는 제5단계;

   상기 드릴링 가공된 소재를 고정 해제시키는 제6단계;

   상기 제3단계 내지 상기 제6단계를 반복 실시하는 제7단계;

   상기 드릴링 가공된 소재를 수집하기 위하여 소정의 위치로 이동시키는 제8단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 드릴링 가공방법.

Images