KR100769384B1 - 볼록한 표면을 가지는 피가공물에 깊은 구멍을 가공하는장치 - Google Patents

볼록한 표면을 가지는 피가공물에 깊은 구멍을 가공하는장치 Download PDF

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Abstract

드릴 비트(14)는, 상기 드릴 비트(14)를 안내하기 위한 드릴 부시(22)를 관통한다. 상기 드릴 부시(22)는 피가공물(10)에 대하여 눌려진다. 그러나, 드릴 부시는 피가공물과의 접촉을 끊지 않고, 피가공물 곡면의 정점(apex)과 부분적으로 일치하는 선형의 지지 에지(28)를 구비한다. 이로 인해, 상기 드릴 부시가 피가공물 표면의 곡면으로부터 미끄러지는 것이 방지된다.

Description

볼록한 표면을 가지는 피가공물에 깊은 구멍을 가공하는 장치{Device for producing deep-hole borings in workpieces having a convex surface}
본 발명은 볼록한 표면을 가지는 금속 피가공물에 깊은 구멍을 가공하는 장치에 관한 것으로서, 특히 기다란 드릴 비트가 드릴 부시(drill bush)에 의해 안내되는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 구멍(bores)은, 그 깊이가 직경의 약 10배보다 클 때 깊은 구멍(deep-hole)으로 명명된다. 예컨대, 깊은 구멍은 크랭크축 내에 연장형성되는 오일채널(oil channels)이나, 실린더 헤드 내의 냉각수 채널을 형성한다. 예컨대, 크랭크축에 깊은 구멍을 가공하기 위한 공작기계(machine tool)가 DE 299 07 963 U1에 기술되어 있다. 이 장치는, 독립적으로 안내되고 적절히 조정되어 피가공물에 세팅되는 드릴 부시를 각각 관통하는 기다란 드릴 비트(drill bits)를 포함한다. 여기서, 드릴 부시는 너무 멀리 연장되어 앞면이 피가공물에 닿게 된다. 크랭크축에서, 각각의 오일채널은, 하나의 메인 베어링(main bearing)으로부터 인접한 스트로크 베어링(stroke bearing)까지 크랭크축의 메인 축(main axis)에 대하여 경사지게 연장되거나, 또는 메인 베어링을 가로방향으로 관통하여 연장된다. 상기 구멍은 종종 각각의 베어링의 정점(apex)에 위치하지 않고, 그 옆에 위치한다. 그 구멍은 피가공물의 메인 축에 대하여 복잡한 3차원 각도에 따라 연장된다.
깊은 구멍 드릴작업은 약 80bar의 고압으로 제공된 절삭유를 사용하여 이루어진다. 절삭유는 드릴 내의 세로방향 채널을 통해 흐르며, 드릴팁(drill tip)으로부터 방출된 후 드릴칩과 함께 외부 채널을 통해 환류한다. 드릴 부시는, 바깥으로 환류되는 드릴액이 드릴 부시를 통해 회수되도록, 피가공물의 표면과 접하여 전면(全面) 접촉하는 구성으로 된다. 종래기술에서, 각각의 구멍 가공에는 전용 드릴 부시가 사용되는데, 피가공물의 표면과 밀접하게 접촉하도록 상기 부시의 앞 끝면이 3차원적으로 형성되어 있다. 크랭크축에서의 오일채널들이 베어링에서 다른 각도를 가지고 있으며 다른 위치에서 끝나기 때문에, 각각의 오일채널의 형성에는 종종 또 다른 드릴 부시가 필요하다. 이것은 상당한 수고이며 드릴 부시의 반복적인 교환을 필요로 한다.
본 발명의 목적은, 피가공물의 형상과 독립적으로 사용될 수 있는 드릴 부시를 가진 드릴장치를 제공하여, 다른 피가공물과 다른 구멍이 단일의 드릴 부시를 사용하여 가공될 수 있도록 하는데 있다.
상기 목적은, 청구항 1에 기재된 특징을 가진 본 발명에 따라 달성된다. 이에 따르면, 드릴 부시가 피가공물에 따라 변경되지 않고, 상기 피가공물의 볼록한 표면 위에 지지되는 실질적으로 직선형인 지지 에지(supporting edge)를 구비한다. 따라서, 구멍 에지부에서 전면(全面) 지지 및 씰링 지지가 의식적으로 생략되고, 드릴액이 드릴 부시와 피가공물 사이의 접촉영역에서 측방향으로(laterally) 빠져나갈 수 있는 것이 허용된다. 실질적으로 직선형인 지지 에지에 의해, 상기 구멍이 정점의 옆에서 가공될 때에도, 상기 드릴 부시는 지지 에지를 통해 항상 피가공물 표면과 접촉하게 된다. 따라서, 피가공물과 드릴 부시의 두 곡면 또는 경사면이 서로를 향해 눌려짐으로써 그들의 경사면에 의해 서로 미끄러지거나 미끄럼 분리가 일어나는 것이 방지된다. 상기 장치는 원통형 표면에 구멍을 가공하는데 사용되는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 지지 에지는 피가공물의 세로축에 대하여 경사지게 또는 직각으로 연장되며, 피가공물의 정점선 상에 안착된다. 미끄러져 나갈 위험은 없다. 상기 정점은, 상기 드릴 부시 축과 평행하게, 그 축을 따라 가장 멀리 돌출되는 튜브 단면(斷面) 단면상의 점(point)이다.
보통, 드릴 부시는 앞 끝에서 내마모성 부시를 포함한다. 대표적으로, 상기 부시는 약간 돌출되어 피가공물의 표면에 따라 변경되어질 부분을 형성한다. 상기 내마모성 부시는 내마모성 강(鋼) 또는 경화(硬化) 금속으로 만들어진다. 본 발명에 따른 장치에서는, 상기 부시가 드릴 부시를 지나서 돌출될 필요가 없고, 드릴 부시 안에 완전히 묻힐 수 있다. 더욱이, 내마모성 부시는 피가공물에 따라 변경될 필요가 없다. 부시의 기능은 드릴 비트의 안내기능만으로 축소된다. 상기 부시는 씰링기능을 가지지 않는다.
본 발명은 다른 각도 및 다른 피가공물 표면에 대하여 단일 드릴 부시를 사용할 수 있게 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 지지 에지는 드릴 부시의 평면형 측 표면(planar side surface)에 의해 경계가 설정된다. 평면형 측 표면은 앞 끝에서 일직선의 지지 에지를 용이하게 제공할 수 있게 한다.
피가공물에 대향하는 드릴 부시의 끝 부분은, 일부는 평면형 앞면으로서 또는 일부는 기울어진 경사면으로서 형성되며, 지지 에지는 상기 평면형 앞면을 형성한다. 기울어진 경사면은 넘치는 드릴액의 방출을 위한 개구를 증가시킨다. 드릴 부시에 도달하기 전에 드릴액이 바깥으로 빠져나간다는 사실로 인해, 드릴액 내의 칩들은 드릴 부시에 들어가지 않으며, 드릴 부시 내의 마모가 야기되지 않는다. 이에 따라, 드릴 부시의 사용수명이 연장된다.
2개의 평행한 지지 에지가 제공되어, 각각 드릴 부시의 세로방향 구멍의 일측씩 연장되는 것이 바람직하다. 따라서, 드릴 부시는 오른쪽 또는 왼쪽으로 선택적으로 경사질 수 있고, 아니면 그 방향을 유지할 수 있다.
지지 에지는 라운드(round)로 형성되거나 경사면으로 형성되는 것이 바람직하다. 드릴 부시와 피가공물 표면 사이에 실질적으로 점(point) 모양의 접촉부가 얻어진다. 상기 접촉은 적절한 안내를 위해 충분하며, 특히, 접촉점이 피가공물의 정점에 있어 경사 표면에 따른 미끄럼이 불가능하다는 사실로부터 변위에 대한 예방에 충분하다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은, 크랭크축에서 오일채널를 제조하는 예를 나타내는 개요도이다.
도 2는, 도 1의 II-II선에 따른 드릴 비트 축의 단면도이다.
도 3은, 도 1에서 화살표 III의 방향에서 바라본 확대도이다.
도 4는, 드릴 부시의 사시도이다.
본 실시예에서, 피가공물(10)은 메인 베어링(main bearings, 11)과 그것으로부터 오프셋(offset)되어 있는 사이드 베어링(side bearings, 12)을 가지는 크랭크축이다. 오일채널(13)은, 사이드 베어링(12)과 메인 베어링(11) 사이에서 드릴작업에 의해 형성되게 되어 있다. 상기 채널은 크랭크축에서 3차원적 각도를 따라 연장된다. 즉, 그것은 축(axis) 방향의 성분을 가지며, 스트로크 베어링(stroke bearing, 12)과 메인 베어링(11) 축의 가로방향으로 연장된다(도 3 참조).
상기 드릴(14)은 기다란 드릴축(drill shaft, 15)을 가지며, 공구홀더(16)에 고정되는 뒤 끝부분은 공작기계의 척(chuck, 17)에 설치된다. 공구홀더(16)는, 자동 공구교환장치가 결합되는 그리핑 홈(gripping groove, 18)을 가진다. 축(15)의 앞끝에, 경화(硬化) 금속(hard metal)으로 된 드릴 비트(19)가 제공된다. 축(15)의 단면은 도 2에 나타내어져 있다. 상기 축은 세로방향으로 연장되는 내부 채널(20)을 가지는데, 그것을 통해서 공작기계(17)에 공급된 드릴액이 축(15)의 앞 끝으로 흘러, 드릴 칩과 함께, 역시 축(15)의 세로방향으로 연장되며 가로방향으로는 개방된 외부 채널(21)에서 환류(還流)된다.
드릴 부시(22)는 드릴(14)을 안내한다. 드릴 부시(22)에는, 그리핑 홈을 가지는 그리핑 링(gripping ring, 23)이 제공되며, 이동장치(24)에 의해 드릴(14)과는 별도로 이동할 수 있다. 드릴 부시(22)는, 세로방향으로 연장되는 채널(14a)을 구비하는데, 그 채널을 통해 축(15)이 연장된다. 채널(14a)의 앞 끝에서, 고장력강 또는 경화 금속으로 된 내마모성 부시(25)가 제공된다. 특히 도 4로부터 명확한 바와 같이, 상기 부시(25)는 드릴 부시(22) 내부로 완전히 묻히며, 그 앞 끝은 드릴 부시와 동일 평면을 이룬다.
드릴 부시(22)는, 평탄부(flattend portion)로서 2개의 마주보는 평면형 측표면(27)이 제공된, 일반적으로 원통형인 축(26)을 가진다. 상기 평면형 측 표면(27)의 앞 끝은 서로 평행하게 연장되는 직선형 지지 에지(supporting edge, 28)가 형성된다. 상기 지지 에지(28)는, 축(shaft, 26)의 축(axis) 방향에 대하여 수직하게 연장되는 편평한 앞 끝면(29)의 경계를 이루는데, 앞 끝면(29)은 연속적으로 뒤로 기울어지는 경사표면(30)을 통과한다. 경사 표면(30)은, 부시(25)의 중심 축을 넘어까지 연장된다. 그것은 되돌아오는 드릴액이 측방향으로 빠져나가는 것을 돕는다.
본 실시예에서, 지지 에지(28)들은 굽어져 있다. 즉, 그들은 원통형 표면으로서 구성되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 사용 중에, 지지 에지(28)는 사이드 베어링(12)의 세로방향 축에 대하여 가로지르는 방향을 향해 있으며, 그 사이드 베어링의 표면은 가공될 피가공물의 볼록한 표면(32)을 형성한다. 피가공물의 정점(apex, 31)은, 드릴 부시(22)의 세로방향 축에 대하여 상기 드릴 부시에 가장 근접한 점이다. 도시된 바와 같이, 지지 에지(28)는 상기 정점(31)을 가로지르며, 점접촉 방식으로 접촉한다. 따라서, 드릴 부시는 정점(31)으로부터 오른쪽 또는 왼쪽으로 미끄러지지 않는다. 구멍(13)은, 상기 정점(31)의 옆쪽에서 연장된다. 작동 중에, 드릴 부시(22)는, 지지 에지(28)가 정점(31)을 누름에 따라, 압력(pressing force)에 의해 축방향 앞쪽으로 강제된다.
분명한 것은, 다른 경사 구멍 및 다른 피가공물에 대하여, 어떠한 변경없이 동일한 드릴 부시(22)가 사용될 수 있다는 점이다. 따라서, 이는 만능(universal) 드릴 부시이다.

Claims (5)

  1. 세로방향으로 연장되는 하나의 내부 채널(channel, 20) 및 하나의 외부 채널(21)을 가지는 기다란 드릴 비트(drill bit, 14)와, 상기 드릴 비트(14)가 관통되며 내마모성 부시(25)를 포함하는 드릴 부시(22)를 구비하는, 볼록한 표면을 가지는 금속 피가공물에 경사진 깊은 구멍을 가공하기 위한 장치에 있어서,
    피가공물(10)에 대향하는 드릴 부시(22)의 끝부분이 드릴 부시 축(axis)에 대하여 가로방향으로 연장되는 적어도 하나의 일직선 지지 에지(supporting edge, 28)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 볼록한 표면을 가지는 피가공물에 깊은 구멍을 가공하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 에지(28)는 드릴 부시(22)의 평면형 측 표면(27)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 볼록한 표면을 가지는 피가공물에 깊은 구멍을 가공하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    피가공물(10)에 대향하는 상기 드릴 부시(22)의 끝 부분은, 일부는 평면형 앞끝면(29)으로, 그리고 일부는 기울어진 경사면(30)으로 구성되며, 상기 지지 에지(28)는 평면형 앞끝면(29)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 볼록한 표면을 가지는 피가공물에 깊은 구멍을 가공하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    2개의 나란한 지지 에지(28)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 볼록한 표면을 가지는 피가공물에 깊은 구멍을 가공하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지 에지(28)는 라운드(round)로 형성되거나 경사면(傾斜面)으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 볼록한 표면을 가지는 피가공물에 깊은 구멍을 가공하는 장치.
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