KR100887855B1 - 천공 도구를 구비한 천공 장치 및 천공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공물의 길이방향으로 형성된 제1홀과 적어도 일부가 중첩되도록 상기 제1홀과 나란하게 상기 가공물의 길이방향으로 제2홀을 천공하기 위한 천공 도구에 관한 것으로서, 상기 천공 도구는 상기 제2홀 천공시 상기 제1홀에 삽입되어 상기 제1홀을 따라 이동하는 가이드 바와, 상기 제2홀 천공시 상기 제1홀을 따라 이동하는 상기 가이드 바에 의해 상기 가공물의 길이방향 이동이 가이드되고, 일단에 상기 제2홀을 천공하기 위한 커터가 마련되며, 상기 제2홀의 중심축을 중심으로 회전가능하게 상기 가이드 바에 설치된 드릴을 포함한다.

천공 도구, 제1홀, 제2홀, 가이드 바, 드릴

Description

천공 도구를 구비한 천공 장치 및 천공 방법{APPARATUS HAVING DEEP HOLE DRILLING TOOLT AND METHOD FOR DRILLING DEEP HOLE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공 장치에 의해 천공된 가공물을 개략적으로 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1홀 천공 도구가 장착된 천공 장치를 개략적으로 나타낸 측면도,

도 3은 도 2에 도시된 편심 지그에 가공물이 고정된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 4는 도 2에 도시된 제1홀 천공 도구를 이용하여 가공물에 제1홀이 천공되는 상태를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2홀 천공 도구를 개략적으로 나타낸 사시도,

도 6은 도 5에 도시된 제2홀 천공 도구의 측면도,

도 7은 도 5에 도시된 제2홀 천공 도구를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 8은 도 5에 도시된 제2홀 천공 도구의 정면도,

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공 장치를 이용하여 가공물에 제2홀을 천공하는 과정을 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

1; 가공물 2; 제1홀

3; 제2홀 4; 지그 기준면

5; 블록 10; 지지대

11; 툴 부착구 12; 튜브 방진구

13; 프레셔 헤드 14; 가공물 부착구

15; 편심 지그 16; 가공물 방진구

20; 제1홀 천공도구 21; 제1홀용 드릴튜브

22; 제1홀용 드릴헤드 23; 튜브 어댑터

24; 패드 30; 제2홀용 천공도구

31; 가이드 바 32; 삽입부

33; 지지부 35; 외측 튜브

36; 드릴 37; 커터

39; 내측 튜브

본 발명은 선박용 디젤엔진에 장착되는 연료공급관(fuel rail)과 같은 가공물에 심공을 형성하기 위한 천공 도구를 포함하는 천공 장치 및 천공 방법에 관한 것으로서, 특히 가공물에 서로 중첩되는 복수의 심공을 형성하는 천공 도구와 이를 포함하는 천공 장치 및 천공 방법에 관한 것이다.

기존의 선박용 디젤엔진은 엔진의 크랭크 샤프트에 연결된 캠 구동장치를 조정하여 연료분사와 밸브의 개폐시기를 조절하는데 비해서, 최근의 전자제어 엔진은 연료분사 및 밸브개폐를 기계식 유압제어 방식으로 전 실린더 또는 개별 실린더별로 제어하는 연료분사 방식을 사용하여 연료절감은 물론 연소효율의 향상과 함께 저소음과 저진동 그리고 배기 오염물질의 감소 등의 유리한 효과를 보이고 있다.

특히, 기존의 선박용 엔진에서는 캠 구동에 의한 분사방식이기 때문에 엔진의 성능이 고 부하에서 최적화되어 있고, 저 부하에서는 분사 압력이 상대적으로 나을 수밖에 없다. 상기 전자제어 엔진은 분사압력의 발생과 분사과정이 엔진회전속도와는 별개로 이루어져 엔진의 운전조건에 따라서 연료압력과 분사시기를 조정할 수 있기 때문에 엔진의 회전수가 낮을 때도 고압분사가 가능해진다. 따라서, 전자제어 엔진은 저속엔진에서의 단점 중의 하나인 저 부하운전 영역에서의 운전성을 개선하여 저속영역에서도 안정적으로 운전될 수 있고 배기가스에 의한 오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 저 부하영역에서도 연료 소모량을 줄일 수 있게 한다.

이와 같은 전자제어 방식의 엔진에서의 연료는 통상 커먼레일(common rail)이라고 불리는 연료공급관을 통해서 각각의 엔진의 연소실 내부로 공급된다. 이러한 연료공급관에는 길이방향으로 홀이 관통되게 형성되고, 길이방향 홀의 연료를 엔진 연소실로 공급하기 위해 상기 길이방향의 홀로부터 반경 방향으로 작은 홀들이 형성된다. 연료공급관은 엔진에 연료를 공급하기 위해 고압(약 900bar)의 압력으로 유지되어야 하기 때문에 고압에 견딜 수 있어야 한다. 연료공급관이 이러한 고압을 견디면서 연료를 각각의 엔진으로 안정적으로 공급할 수 있기 위해서, 연료공급관의 길이방향 홀은 두 개의 홀(제1홀, 제2홀)이 서로 중첩되어 있는 독특한 형태를 가져야 하며 이것을 땅콩형상 홀 또는 피넛홀이라고 한다.

이러한 땅콩형상 홀은 제1홀과 제2홀을 순차적으로 천공함에 의해 형성된다. 여기서, 제2홀은 제1홀과 중첩되기 때문에 제2홀 가공시 드릴 헤드가 제1홀 방향으로 이탈하려는 현상이 발생하고, 이러한 현상은 가공을 어려울 뿐만 아니라 가공의 정밀도를 저하시키는 요인이 된다.

보다 구체적으로 땅콩형상의 홀을 가공하는 공정을 살펴보면, 제1홀을 가공하기 위해 드릴 튜브를 모터 스핀들에 장착하고 드릴 튜브의 일단에 고정된 드릴 튜브를 이용하여 편심 지그에 고정된 가공물에 제1홀을 천공한다. 제1홀의 천공이 완료되면, 제2홀 가공시 드릴의 회전력에 의해 가공물은 비틀림력을 받게 되는데 이를 방지하기 위해 파일링 피스(piling piece)를 제1홀에 삽입하여 가공물와 파일링 피스의 양끝부분을 용접하고, 제2홀의 중심을 기준으로 제2홀을 가공한다. 제2홀의 가공이 완료되면 파일링 피스를 가공물로부터 제거한다.

그러나 제2홀을 가공하기 위해 제1홀에 파일링 피스를 용접하고 이를 제거하는 작업으로 인해 천공 작업 시간이 길어지게 된다. 특히, 제2홀의 중심이 가공물의 축중심과 다르기 때문에 제2홀의 중심점을 찾는 센터링 작업에 많은 시간이 소요된다.

또한, 제1홀의 길이가 길기 때문에 제1홀을 가공하면서 드릴 튜브가 처지는 현상이 발생한다. 이와 같이 드릴 튜브가 쳐지는 현상이 발생할 경우, 드릴 튜브가 진동하게 되고 이러한 진동에 의해 천공 공정의 효율이 저하될 뿐만 아니라 제1홀의 진직도와 같은 가공 정밀도가 저하되며, 가공된 홀의 내주면에 스크래치가 발생하기도 한다.

또한, 편심 지그가 가공물의 외주면인 곡면에 고정되기 때문에 가공 중 가공물의 위치가 변경될 수 있고 이에 의해 진직도와 같은 가공의 정밀도가 저하될 뿐만 아니라 가공물의 위치가 변경된 경우 이를 바로 잡기 위한 시간이 소요되어 제2홀 가공이 단속적으로 진행되고 제2홀 천공 작업은 더욱 많은 시간이 소요된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 연료공급관과 같은 가공물에 적어도 일부가 중첩된 복수의 심공을 보다 정밀하고 신속하게 가공할 수 있는 천공 도구를 포함하는 천공 장치 및 천공 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 천공 도구는 가공물의 길이방향으로 형성된 제1홀과 적어도 일부가 중첩되도록 상기 제1홀과 나란하게 상기 가공물의 길이방향으로 제2홀을 천공하기 위한 천공 도구로서, 상기 제2홀 천공시 상기 제1홀에 삽입되어 상기 제1홀을 따라 이동하는 가이드 바; 및 상기 제2홀 천공시 상기 제1홀을 따라 이동하는 상기 가이드 바에 의해 상기 가공물의 길이방향 이동이 가이드되고, 일단에 상기 제2홀을 천공하기 위한 커터가 마련되며, 상기 제2홀의 중심축을 중심으로 회전가능하게 상기 가이드 바에 설치된 드릴을 포함 한다.

또한, 상술한 바와 같은 목적은 가공물에 상기 가공물의 길이방향으로 상호 나란하고 적어도 일부가 중첩된 제1홀과 제2홀을 형성하기 위한 천공 장치에 있어서, 모터 스핀들; 일단이 상기 모터 스핀들에 선택적으로 연결되는 드릴 튜브와, 상기 제1홀을 천공할 수 있도록 상기 드릴 튜브의 타단에 마련된 드릴 헤드와, 상기 제1홀의 내주면에 상기 드릴 튜브를 지지하여 상기 드릴 튜브의 처짐을 방지할 수 있도록 상기 드릴 튜브의 외주면에 마련된 적어도 하나의 패드를 포함하는 제1홀 천공 도구; 및 일단이 상기 모터 스핀들에 연결되고, 타단에는 상기 제2홀을 천공하기 위한 커터가 마련된 제2홀 천공 도구를 포함하는 천공 장치에 의해서도 달성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 제1홀 천공 도구는 상기 드릴 헤드와 상기 드릴 튜브의 사이에 개재되며, 외주면에는 상기 제1홀의 내주면에 접촉되는 적어도 하나의 패드가 마련된 튜브 어댑터를 포함한다.

또한, 상기 천공 장치는 상기 가공물을 지지하기 위한 환형의 편심 지그; 및 상기 가공물에 마련된 적어도 하나의 지그 기준면과 상기 편심 지그의 사이에 개재되어 상기 가공물을 상기 편심 지그에 고정시키는 블록을 포함한다.

한편, 상기 가이드 바는 상기 제2홀 천공시 상기 제1홀에 삽입되어 상기 제1홀을 따라 이동하는 삽입부; 및 상기 삽입부에 고정되게 마련되며, 상기 드릴이 내부에 삽입되어 지지되는 지지부를 포함한다.

상기 천공 장치는 상기 모터 스핀들의 회전력을 상기 드릴에 전달할 수 있도 록 일단이 상기 드릴의 타단에 연결되고 타단은 상기 모터 스핀들에 연결되는 내측 튜브; 및 내부에 상기 내측 튜브가 회전가능하게 설치되고, 일단은 상기 지지부에 연결되며, 타단은 상기 모터 스핀들이 설치되며 상기 가공물의 길이방향으로 이동가능한 툴 부착구에 연결되어, 상기 가이드 바를 상기 가공물의 길이방향으로 이동시키는 외측 튜브를 포함한다.

상기 가이드 바의 외주면과 상기 드릴의 외주면 중 적어도 어느 하나에는 상기 상기 가공물과의 마찰을 줄이기 위한 패드가 마련되고, 상기 드릴에는 상기 커터에 의해 절삭된 칩이 배출되는 중공부가 마련된다.

한편, 상술한 바와 같은 목적은, a) 가공물의 외주면에 지그 기준면을 형성하는 단계; b) 상기 가공물에 형성된 지그 기준면에 블록을 이용하여 편심 지그를 하나 이상 장착하는 단계; c) 상기 편심 지그가 장착된 가공물에 제1홀 천공 도구를 이용하여 제1홀을 천공하는 단계; dd) 상기 편심 지그를 상기 가공물로부터 인출하여 해체한 후 상기 편심 지그를 180도 뒤집어 상기 가공물에 삽입 및 고정하는 단계; 및 e) 제2홀 천공 도구를 이용하여 상기 가공물에 상기 제1홀과 적어도 일부가 중첩되도록 제2홀을 천공하는 단계를 포함하는 천공 방법에 의해 달성될 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 천공 장치 및 천공 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 천공 장치는 가공물(1)에 적어도 일부가 중첩되는 제1홀(2) 및 제2홀(3)을 가공하기 위한 것으로서, 지지대(10)와, 툴 부착구(11), 튜브 방진구(12), 프레셔 헤드(13), 가공물 부착구(14), 편심 지그(15), 가공물 방진구(16), 제1홀 천공 도구(20) 및 제2홀 천공 도구(30)를 포함한다.

상기 툴 부착구(11)는 제1홀 천공 도구(20) 및 제2홀 천공 도구(30)를 지지함과 아울러 가공물(1)이 천공될 수 있도록 제1홀 천공 도구(20) 및 제2홀 천공 도구(30)를 회전시키기 위한 것으로서, 상기 지지대(10)에 A방향으로 직선 이동가능하게 설치된다. 상기 툴 부착구(11)의 내부에는 모터 스핀들(11a)이 마련되며, 상기 제1홀 천공 도구(20) 및 제2홀 천공 도구(30)는 모터 스핀들(11a)에 연결되어 상기 모터 스핀들(11a)에 의해 회전된다.

상기 튜브 방진구(12)는 상기 지지대(10)에 설치되며, 제1홀 천공 도구(20)의 드릴 튜브(21) 및 제2홀 천공 도구(30)의 외측 튜브(35)를 지지하고, 상기 드릴 튜브(21) 및 상기 외측 튜브(35)로부터 발생하는 진동을 흡수한다.

상기 프레셔 헤드(13)는 상기 드릴 튜브(21) 또는 상기 외측 튜브(35)를 처지지 않도록 지지함과 아울러 A방향으로의 이동을 안내한다.

상기 가공물 부착구(14)은 가공물(1)을 고정시키기 위한 것으로서, 상기 가공물 부착구(14)에는 가공물(1)의 일단을 고정시키기 위한 척(chuck)이 설치된다.

상기 편심 지그(15)는 가공물(1)의 중심과 제1홀(2) 및 제2홀(3)의 중심의 편심으로 인해 센터링 작업에 많은 시간이 소요되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 상기 편심 지그(15)는 환형으로 형성되며, 그 내주와 외주가 동축상에 있지 않다. 즉, 상기 편심 지그(15)의 내주는 상기 제1홀(2)과 제2홀(3)의 중심축이 떨어 진 만큼 외주에 대해 편심되어 있다. 따라서, 제1홀(2)을 가공한 후, 상기 편심 지그(15)를 180도 뒤집어서 상기 가공물(1)에 삽입하고, 상기 편심 지그(15)를 가공물 방진구(16)에 지지시키면, 별도의 센터링 작업 없이도 제2홀(3)을 가공할 수 있게 된다. 지그가 원통형의 가공물(1) 외주면, 즉 곡면상에 고정되어 가공물(1)의 고정이 용이하지 않고 가공물(1)의 위치가 변경되는 등의 문제점이 있었다. 본 실시예에서는 가공물(1)에 평면인 지그 기준면(4)을 절삭가공하고, 편심 지그(15)와 지그 기준면(4) 사이에 블록(5)을 삽입하여 편심 지그(15)를 가공물(1)에 장착한다. 이와 같이 평면인 지그 기준면(4)과 편심 지그(15) 사이에 블록(5)을 삽입하여 가공물(1)을 편심 지그(15)에 고정함으로써, 가공물의 센터링 작업 시간을 줄이면서도 가공물(1)의 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 상기 가공물(1)은 일정 간격 이격되게 배치된 가공물 방진구(16)에 의해 지지된다. 상기 가공물 방진구(16)는 상술한 튜브 방진구(12)와 유사하게 가공물(1)을 지지함과 아울러 가공물(1)의 진동을 흡수하는 기능을 한다.

상기 제1홀 천공 도구(20)는 가공물(1)에 제1홀(2)을 가공하기 위한 것으로서, 드릴 튜브(21)와, 상기 드릴 튜브(21)의 일단에 마련된 드릴 헤드(22)와, 상기 드릴 튜브(21) 및 상기 드릴 헤드(22)의 사이에 개재되는 튜브 어댑터(23)를 포함한다. 상기 튜브 어댑터(23) 및 상기 드릴 튜브(21)에는 패드(24)가 반경 방향으로 돌출되게 설치된다.

상기 패드(24)는 상기 드릴 튜브(21)와 제1홀(2) 내주면 사이 또는 상기 튜브 어댑터(23)와 제1홀(2) 내주면 사이의 마찰을 줄임과 아울러 상기 드릴 튜 브(21)가 처지는 것을 방지한다. 이와 같이 드릴 튜브(21)의 처짐을 방지함으로써, 제1홀(2)의 진직성과 같은 가공 정밀도를 향상시킬 수 있고 드릴 튜브(21)의 처짐에 따른 진동의 발생을 억제하여 가공 조건이 변하는 것을 방지할 수 있다. 가공 조건을 일정하게 유지함으로써, 인서트 팁의 잦은 교체를 방지할 수 있다.

상기 드릴 튜브(21)는 그 일단이 상기 툴 부착구(11)의 모터 스핀들(11a)에 연결되고, 타단은 상기 튜브 어댑터(23)를 매개로 상기 드릴 헤드(22)에 연결되어 상기 모터 스핀들(11a)의 회전력을 드릴 튜브(21) 및 튜브 어댑터(23)를 통해 드릴 헤드(22)로 전달된다. 상기 드릴 헤드(22)에는 절삭을 위한 인서트 팁이 설치되어 회전하는 드릴 헤드(22)는 제1홀(2)을 절삭하여 천공하게 된다.

상기 제2홀 천공 도구(30)는, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드 바(31), 드릴(36) 및 패드(41)를 포함한다.

상기 가이드 바(31)는 상기 드릴(36)이 제2홀(3)을 가공시 상기 드릴(36)의 이동을 가이드하기 위한 것으로서, 제2홀(3) 천공시 제1홀(2)에 삽입되는 삽입부(32)와, 상기 삽입부(32)에 고정되며 상기 드릴(36)을 회전가능하게 지지하는 지지부(33)를 포함한다.

상기 삽입부(32)는 제2홀(3) 천공시 제1홀(2)에 삽입되고 회전 운동없이 상기 제1홀(2)을 따라 이동한다. 상기 삽입부(32)는 제2홀(3)에 삽입된 상태에서 가공물(1)의 길이방향 이외의 유동을 최소화할 수 있도록 제1홀(3)과 동일한 형상으로 제작되고, 제1홀(3)의 반경과 근접한 반경을 가지도록 제작된다. 보다 구체적으로 상기 삽입부(32)는 초승달 모양의 단면 형상을 가지는 것이 바람직하다.

상기 지지부(33)는 상기 삽입부(32)에 고정되게 설치되며, 그 내부에는 상기 드릴(36)이 삽입되어 회전가능하게 지지될 수 있도록 중공부(33a)가 형성된다. 한편, 상기 지지부(33) 일단의 외주면에는 툴 부착구(11)에 고정되는 외측 튜브(35)가 연결될 수 있도록 외측 튜브 연결부(34)가 형성된다. 상기 외측 튜브 연결부(34)는 나사산 형태이며, 상기 외측 튜브(35) 일단 내주면에는 상기 외측 튜브 연결부(34)의 나사산에 대응되는 나사산이 형성된다. 즉 상기 외측 튜브(35)는 상기 외측 튜브 연결부(34)에 나사결합되어 지지부(33)에 연결된다. 상기 외측 튜브(35)의 타단은 A방향(도 2 참조)으로 이동가능한 툴 부착구(11)에 고정되나 모터 스핀들(11a)에는 연결되지 않는다. 따라서, 상기 가이드 바(31)는 툴 부착구(11)가 A방향으로 직선 이동만하고 회전하지는 않는다. 따라서, 드릴(36)이 지지부(33)에 지지된 상태에서 회전하여 가공물(1)을 가공하더라도 가이드 바(31)에 의해 제2홀(3)의 중심축을 중심으로 가공물(1)이 회전하는 것을 억제할 수 있고, 이에 의해 가공물(1)에 제2홀(3)이 정밀하게 가공될 수 있다.

상기 드릴(36)은 그 일단에 커터(37)가 마련되며, 타단에는 내측 튜브(39)와 연결되는 내측 튜브 연결부(38)가 마련된다. 상기 내측 튜브 연결부(38)도 상기 외측 튜브 연결부(34)와 동일하게 상기 드릴(36) 일단의 외주면에 나사산이 형성되는 형태이며, 내측 튜브(39)의 일단 내주면에는 상기 드릴(36)의 내측 튜브 연결부(38)에 대응되는 나사산이 형성된다. 상기 내측 튜브(39)는 상기 외측 튜브(35)의 내부에 삽입된 상태에서 상기 툴 부착구(11)에 마련된 모터 스핀들(11a)에 연결된다. 이와 같은 구성에 의해 상기 모터 스핀들(11a)이 회전하면, 상기 내측 튜 브(39)는 상기 외측 튜브(35)의 내부에서 회전하게 되고, 상기 내측 튜브(39)와 연결된 드릴(36)은 상기 지지부(33)의 내부에서 회전하게 된다. 상기 드릴(36)이 회전함으로써, 상기 드릴(36)의 일단에 마련된 커터(37)가 가공물(1)을 절삭하여 제2홀(3)을 천공하게 된다. 한편, 상기 드릴(36)의 내부에는 중공부(40)가 형성되어 상기 제2홀(3)의 절삭에 의해 발생되는 칩은 상기 드릴(36)의 중공부(40)와 내측 튜브(39)를 통해 외부로 방출된다.

상기 패드(41)는 상기 가이드 바(31) 및 상기 드릴(36)의 외주면에 반경 방향으로 돌출되게 설치되어 상기 가이드 바(31) 및 제1홀(2) 내주면의 마찰과 상기 드릴(36) 및 제2홀(3)의 내주면의 마찰을 감소시킨다. 상기 패드(41)는 상기 가이드 바(31) 및 드릴(36)과 제1홀(2) 및 제2홀(3)의 마찰을 효율적으로 줄이기 위해 상기 가공물(1) 보다 경도가 높은 재질을 가지는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 땅콩 형상의 심공을 천공하는 방법에 대하여 설명한다. 크게 분류하면, 가공물(1)에 제1홀(2)을 천공한 후에 제2홀(3)을 천공하게 된다.

제1홀(2)의 천공 과정을 살펴보면, 우선 가공물(1)에 지그 기준면(4)을 형성하기 위해 적어도 하나의 지그 기준면(4)을 평면으로 절삭 가공한다. 그리고, 편심 지그(15)를 상기 가공물(1)에 설치한다. 상기 편심 지그(15)는 블록(5)을 상기 지그 기준면(4)과 상기 편심 지그(15)의 사이에 개재하여 상기 가공물(1)에 고정된다. 다음으로, 편심 지그(15)가 설치된 가공물(1)을 복수의 가공물 방진구(16)에 설치한 후 센터링 작업을 수행하고, 가공물 부착구(14)에 척을 이용하여 고정한다. 다음으로 제1홀 천공 도구(20)를 툴 부착구(11)의 모터 스핀들(11a)에 장착함과 아울러 복수의 튜브 방진구(12) 및 프레셔 헤드(13)에 제1홀 천공 도구(20)를 지지시킨다. 그 후에 제1홀 천공 도구(20)의 센터링 작업을 수행한다. 다음으로, 모터 스핀들(11a)을 구동시켜 제1홀 천공 도구(20)를 회전시킨다. 제1홀 천공 도구(20)가 회전함에 따라 드릴 헤드(22)에 의해 제1홀(2)이 천공된다.

그러나 본 실시예와 달리 상기 가공물(1)에 평형추(미 도시)가 부착되어 제1홀(2) 천공시 상기 가공물(1)이 제1홀(2)의 중심을 기준으로 회전하는 동시에 드릴 헤드(22)가 동시에 회전하여 가공물(1)의 심공이 천공하는 것도 가능하다.

제1홀(2)의 천공이 진행됨에 따라 드릴 튜브(21)가 처지는 현상에 의해 진동이 발생하여 절삭 조건이 변경되거나 제1홀(2)의 내주면에 스크래치가 생기는 현상이 발생할 수 있으나, 본 실시예에서는 드릴 튜브(21)와 튜브 어댑터(23)에 마련된 패드(24)가 의해 드릴 튜브(21) 및 튜브 어댑터(23)가 제1홀(2)의 내주면에 지지되어 드릴 튜브(21)의 처짐 현상을 방지한다.

제1홀(2)의 천공이 완료되면, 제2홀(3)을 천공한다. 제2홀(3)을 천공하기 위해 제1홀(2) 가공을 위해 고정된 편심 지그(15)를 해체하고, 편심 지그(15)를 가공물(1)로부터 인출한다. 그리고, 상기 편심 지그(15)를 180도 뒤집어서 상기 가공물(1)에 장착한다. 그리고, 상기 편심 지그(15)를 가공물 방진구(16)에 장착하고 가공물(1)을 가공물 부착구(30)에 고정한다. 그러면, 센터링 작업 없이도 제2홀(3)을 가공하기 위한 위치에 상기 가공물(1)이 놓여지게 된다. 이는 편심 지그(15)의 내주와 상기 편심 지그(15)의 외주가 동축 상에 형성되어 있지 않기 때문이다. 다 시 말하면, 상기 편심 지그(15)의 내주가 외주에 대해 편심되어 있기 때문이다.

다음으로, 내측 튜브(39) 및 외측 튜브(35)를 툴 부착구(11)에 장착하고, 상기 내측 튜브(39) 및 상기 외측 튜브(35)를 제2홀 천공 도구(30)에 연결한다. 보다 상세하게는, 상기 내측 튜브(39)를 상기 외측 튜브(35)에 삽입하고, 상기 내측 튜브(39) 및 상기 외측 튜브(35)의 일단 각각을 내측 튜브 연결부(38) 및 외측 튜브 연결부(34) 각각에 연결한다. 그리고, 상기 내측 튜브(39)의 타단은 모터 스핀들(11a)에 연결하고, 상기 외측 튜브(35)의 타단은 툴 부착구(11)의 회전하지 않는 고정부(미 도시)에 연결한다.

가공물(1) 및 제2홀 천공 도구(30)의 장착이 완료되면, 모터 스핀들(11a)을 회전시킨다. 그러면, 내측 튜브(39)는 외측 튜브(35) 내부에서 회전하고, 내측 튜브 연결부(38)에 의해 내측 튜브(39)에 연결된 드릴(36)이 지지부(33)의 내부에 지지된 채로 회전한다. 드릴(36)이 회전하면, 상기 드릴(36)의 일단에 마련된 커터(37)가 가공물(1)을 절삭하여 제2홀(3)의 천공 작업을 시작한다.

제2홀(3)의 천공 작업이 착수되면, 툴 부착구(11)는, 도 9a에 도시된 바와 같이, B방향으로 이동하게 된다. 따라서, 제2홀 천공 도구(30)는 B방향으로 이동하면서 제2홀(3)을 천공하게 된다. 이때, 가이드 바(31)의 삽입부(32)는 제1홀(2)에 삽입되며, 회전운동없이 가공물(1)의 길이방향을 따라 직선 운동만을 한다. 이러한 구성에 의해 가공물(1)을 절삭하는 회전하고 있는 커터(37)에 의해 가공물(1)에 비틀림력이 전달되나, 상기 삽입부(32)에 의해 가공물(1)의 비틀림 운동과 진동을 방지할 수 있고, 이에 의해 상기 가공물(1)에 형성되는 제2홀(3)의 진직도와 같은 가 공 정밀도를 향상시킬 수 있게 되며, 가공물(1)의 비틀림 현상에 의한 커터(37)의 잦은 교체 및 가공 조건의 변경을 방지할 수 있다. 즉, 보다 신속하게 제2홀(3)을 천공할 수 있다. 그러나 제2홀(3)의 천공 깊이가 증가할수록 제2홀 천공 도구(30) 및 내외측 튜브(35)(39)의 무게와 가공물(1)에 작용하는 제2홀(3)의 축방향 하중에 의해 내외측 튜브(35)(39)의 처짐현상이 발생하게 되어 회전수 및 이송률이 저하되고, 진동이 발생할 수 있다. 이와 같은 이유로 본 실시예에서는 제2홀(3)을 한 번의 공정으로 관통시키지 않고 제2홀(3)의 길이가 일정한 수치, 예를 들어 11.4 미터를 초과하는 경우에는 제2홀(3)의 총길이를 1/2씩 나누어 천공하는 방법을 적용하였다.

도 9a를 참조하면, 먼저 상기 제1홀(2)이 천공된 가공물(1)을 제2홀 천공 도구(30)를 이용하여 도 9a상 우측에서부터 제2홀(3)의 전체 축방향 길이의 1/2 길이로 제2-1홀(3a)을 가공하고, 도 9b상 좌측에서부터 나머지 1/2길이의 제2-2홀(3b)을 가공한다. 발명의 이해를 돕기 위해 제2홀(3)의 가공을 도면상 우측과 좌측 각각에서 가공을 하는 것으로 도시되어 있으나, 제2홀(3)을 가공물(1)의 길이에 중간 정도까지 가공되면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 가공물(1)의 위치를 바꾸어 최초 가공이 시작된 지점과 반대되는 지점부터 도 9b상 C방향으로 다시 제2홀(3)을 가공하기 시작한다. C방향의 가공은 제2-1홀(3a)과 제2-2홀(3b)이 연통될 때까지 진행된다. 제2홀(3) 가공시 발생하는 칩은 윤활유와 함께 드릴(36)의 중공부(40)와 내측 튜브(39)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 제2홀(3) 가공시, 삽입부(32), 지지부(33) 및 드릴(36) 각각의 외주면 에 패드(41)를 반경방향으로 돌출되게 설치하여 제2홀(3)의 내주면과 접촉하게 함으로써, 제2홀 천공 도구(30)와 가공물(1)의 제2홀(3) 내주면의 마찰을 줄일 수 있게 되어 제2홀 천공 도구(30)의 이송이 원활해 진다.

본 발명은 디젤 엔진, 특히 선박용 디젤 엔진의 연료공급관에 형성된 땅콩 형상의 홀을 가공하는데 적용될 수 있을 뿐만 아니라 적어도 일부가 상호 중첩된 복수의 심공이 형성되어야 하는 모든 가공물에 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 제2홀 가공시 가이드 바가 제1홀에 삽입되어 회전없이 제1홀을 따라 이동하면서 제2홀 천공 도구를 가공물의 길이방향으로 안내함으로써, 가공물이 비틀리는 현상과 제2홀 천공 도구에 진동이 발생하는 현상을 방지할 수 있고, 이에 의해 제2홀의 전직도와 같은 가공 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 가공 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 제1홀 천공 도구의 드릴 튜브의 외주면에 반경방향으로 돌출되게 지지패드를 형성함으로써, 제1홀 천공 도구와 가공물의 제1홀 내주면의 마찰을 줄일 수 있고, 이에 의해 제1홀 천공 도구의 이송을 원활하게 할 수 있다. 특히 튜브 어댑터를 이용하여 드릴 헤드와 드릴 튜브를 연결하고 튜브 어댑터에 패드를 설치함으로써, 제1홀 천공 도구의 이송을 더욱 원활히 할 수 있다. 또한, 제1홀 천공 도구를 패드가 제1홀의 내주면에 지지함으로써, 제1홀 천공 도구가 처지는 것을 방지하여 제1홀 천공 도구가 진동하는 것을 방지할 수 있다. 제1홀 천공 도구가 진동하는 것을 방지함으로써 제1홀의 진직도와 같은 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 가공물에 지그 기준면을 형성하고, 지그 기준면과 편심 지그 사이에 블록을 개재하여 편심 지그를 가공물에 고정시킴으로써, 가공물의 장착을 보다 안정적으로 할 수 있을 뿐만 아니라 가공물의 센터링 작업을 보다 용이하게 할 수 있다.

한편, 제2홀의 천공 깊이가 일정한 수치를 초과하는 경우 총 깊이의 1/2씩 나누어 천공함으로써 천공 도구의 처짐 현상과 처짐 현상에 따른 진동 현상을 방지할 수 있게 되어 제2홀을 더욱 정밀하게 가공할 수 있다.

Claims (19)

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8. 가공물에 상기 가공물의 길이방향으로 상호 나란하고 적어도 일부가 중첩된 제1홀과 제2홀을 형성하기 위한 천공 장치에 있어서,

   모터 스핀들;

   일단이 상기 모터 스핀들에 선택적으로 연결되는 드릴 튜브와, 상기 제1홀을 천공할 수 있도록 상기 드릴 튜브의 타단에 마련된 드릴 헤드와, 상기 제1홀의 내주면에 상기 드릴 튜브를 지지하여 상기 드릴 튜브의 처짐을 방지할 수 있도록 상기 드릴 튜브의 외주면에 마련된 적어도 하나의 패드를 포함하는 제1홀 천공 도구;

   일단이 상기 모터 스핀들에 연결되고, 타단에는 상기 제2홀을 천공하기 위한 커터가 마련된 제2홀 천공 도구;

   내부에 가공물이 삽입되어 상기 가공물을 지지할 수 있도록 환형으로 형성되며, 내주와 외주가 서로 다른 중심축을 갖는 편심 지그; 및

   상기 가공물에 마련된 적어도 하나의 지그 기준면과 상기 편심 지그의 사이에 개재되어 상기 가공물을 상기 편심 지그에 고정시키는 블록을 포함하며,

   상기 편심 지그의 내주 중심축과 외주 중심축은 상호 편심되어 상기 제1홀이 가공된 상기 가공물을 상기 편심 지그로부터 해체하여 상기 편심 지그를 180도 회전시킨 후 상기 가공물을 상기 편심 지그에 삽입하면 상기 제2홀 천공 도구의 커터에 의해 상기 제2홀이 가공될 수 있는 위치에 상기 가공물이 위치하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1홀 천공 도구는,

   상기 드릴 헤드와 상기 드릴 튜브의 사이에 개재되며, 외주면에는 상기 제1홀의 내주면에 접촉되는 적어도 하나의 패드가 마련된 튜브 어댑터를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
10. 삭제
11. 제8항에 있어서, 상기 제2홀 천공 도구는,

    상기 제2홀 천공시 상기 제1홀에 삽입되어 상기 제1홀을 따라 이동하는 가이드 바; 및

    상기 제2홀 천공시 상기 제1홀을 따라 이동하는 상기 가이드 바에 의해 상기 가공물의 길이방향 이동이 가이드되며, 일단에 상기 제2홀을 천공하기 위한 상기 커터가 마련되고, 상기 제2홀의 중심축을 중심으로 회전가능하게 상기 가이드 바에 설치되는 드릴을 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 가이드 바는,

    상기 제2홀 천공시 상기 제1홀에 삽입되어 상기 제1홀을 따라 이동하는 삽입부; 및

    상기 삽입부에 고정되게 마련되며, 상기 드릴이 내부에 삽입되어 지지되는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 모터 스핀들의 회전력을 상기 드릴에 전달할 수 있도록 일단이 상기 드릴의 타단에 연결되고 타단은 상기 모터 스핀들에 연결되는 내측 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
14. 제13항에 있어서,

    내부에 상기 내측 튜브가 회전가능하게 설치되고, 일단은 상기 지지부에 연 결되며, 타단은 상기 모터 스핀들이 설치되며 상기 가공물의 길이방향으로 이동가능한 툴 부착구에 연결되어, 상기 가이드 바를 상기 가공물의 길이방향으로 이동시키는 외측 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
15. 제11항에 있어서,

    상기 가이드 바의 외주면과 상기 드릴의 외주면 중 적어도 어느 하나에는 상기 상기 가공물과의 마찰을 줄이기 위한 패드가 마련된 것을 특징으로 하는 천공 장치.
16. 제11항에 있어서,

    상기 드릴에는 상기 커터에 의해 절삭된 칩이 배출되는 중공부가 마련된 것을 특징으로 하는 천공 장치.
17. 제11항에 있어서,

    상기 가공물은 선박용 엔진의 연료공급관인 것을 특징으로 하는 천공 장치.
18. 제1홀 천공 도구와, 제2홀 천공 도구와, 내부에 가공물이 삽입되어 상기 가공물을 지지할 수 있도록 환형으로 형성되며 내주 중심축과 외주의 중심축이 상호 편심된 편심 지그를 이용한 천공 방법으로서,

    a) 가공물의 외주면에 지그 기준면을 형성하는 단계;

    b) 상기 가공물에 형성된 지그 기준면에 블록을 이용하여 편심 지그를 하나 이상 장착하는 단계;

    c) 상기 편심 지그가 장착된 가공물에 제1홀 천공 도구를 이용하여 제1홀을 천공하는 단계;

    d) 상기 편심 지그를 상기 가공물로부터 인출하여 해체한 후 상기 제2홀 천공 도구에 의해 상기 제2홀이 가공될 수 있는 위치에 상기 가공물이 배치되도록 상기 편심 지그를 180도 뒤집어 상기 가공물에 삽입 및 고정하는 단계; 및

    e) 제2홀 천공 도구를 이용하여 상기 가공물에 상기 제1홀과 적어도 일부가 중첩되도록 제2홀을 천공하는 단계를 포함하는 천공 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 e)단계는,

    상기 제1홀이 천공된 가공물을 상기 가공물의 일단으로부터 상기 가공물의 중간지점까지 제2-1홀을 천공하는 단계; 및

    상기 제2-1홀과 연통되도록 상기 가공물의 타단으로부터 제2-2홀을 천공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 방법.

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