KR101043437B1

KR101043437B1 - 구면성형용 코어 가공방법

Info

Publication number: KR101043437B1
Application number: KR1020100092026A
Authority: KR
Inventors: 최준규
Original assignee: 최준규
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2011-06-22

Abstract

본 발명은 광학용 각종 렌즈(구면으로 구성되는 렌즈)를 성형할 때 사용하는 코어를 황삭가공하는 방법에 관한 것으로서, 정밀도와 동심도가 우수하면서도 기존 가공방법에 비해 가공시간을 대폭 단축할 수 있는 선접촉 가공이 가능한 구면성형용 코어 가공방법을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 기체(2)에 설치된 베드(3)를 따라 X축으로 좌우이동과 동시에 승강수단(4)에 의해 Z축으로 상하이동이 가능하게 설치된 제1테이블(5)에 공구용 모터(6)로 구동하는 공구 디바이스(7)를 설치하고, 상기 제1테이블(5)과 직각방향으로 기체(2)에 설치된 베드(8)를 따라서 Y축으로 전후이동과 동시에 회동수단(9)에 의해 회동되는 제2테이블(10)에 척용 모터(11)로 구동되는 척 디바이스(12)를 설치한 전용기(1)와, 가공된 구면(a)을 측정하는 깊이게이지(40) 및 R게이지(50)를 이용하여 구면성형용 코어를 가공함에 있어서,
상기 공구 디바이스(7)에 설계도면의 치수에 부합하는 R값을 제공할 수 있도록 소재(30)보다 큰 직경을 갖는 원기둥 또는 원통형의 휠(21)이 부착된 공구(20)를 결합하고, 상기 척 디바이스(12)에 소재(30)를 고정한 상태에서 R값과 공구 직경에 따라 Y축선상의 척디바이스(12)를 회동수단(9)을 이용하여 원하는 각도만큼 회전하여 고정시키고 공구(20)와 소재(30)를 구동시킨 상태에서 휠(21)을 소재(30)의 중심에 맞게 사선방향에서 진입시켜 휠(21)과 소재(30)가 선접촉되게 하여 구면(a)을 가공한 후 깊이게이지(40) 및 R게이지(50)로 가공된 구면(a)을 측정하여 코어를 황삭 가공하는 하는 것을 특징으로 하는 구면성형용 코어 가공방법.을 제공한 것이다.

Description

구면성형용 코어 가공방법{Core processing method for surface forming}

본 발명은 광학용 각종 렌즈(구면으로 구성되는 렌즈)를 성형할 때 사용하는 코어를 황삭 가공하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 정밀도와 동심도가 우수하면서도 기존 가공방법에 비해 가공시간을 대폭 단축할 수 있는 선접촉 가공이 가능한 구면성형용 코어 가공방법을 제공코자 하는 것이다.

광학용 각종 렌즈는 한 쌍의 코어 사이에 소재를 투입하여 가압 성형하는 방법에 의해 제조되는데, 코어의 경우 매우 정밀한 부품으로 내마모성이 우수한 초경합금으로 제작되며, 렌즈의 구면에 근접하게 1차 가공하는 황삭가공과, 렌즈의 구면과 일치하게 2차 가공하는 초정밀가공으로 대분된다.

상기한 코어가 초경합금으로 구성되므로 알려진 가공방법으로는 1차 가공인 황삭가공은 렌즈 형상에 부합하도록 가공된 방전팁을 방전기에 설치하여 방전 가공하는 방법과, 수치제어가 가능한 CNC를 이용하여 바이트로 가공방법이 있다.

그러나 상기한 방전기를 이용한 가공방법은 방전팁 소모가 많고, CNC를 이용하는 가공방법은 소재와 다이아몬드 팁을 부착 구성한 바이트가 점접촉으로 가공이 이루어지므로 작업시간이 과도하게 길어지는 등의 문제점이 있었던 바, 업계에서는 코어의 황삭가공을 보다 신속하고 정밀하게 가공할 수 있는 신규한 가공방법이 요구되고 있는 실정이었다.

이에 본 발명자는 상기한 종래 렌즈 성형 코어의 황삭 가공방법이 갖는 제반 문제점을 일소할 수 있는 신규한 가공방법을 제공코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 정밀도와 동심도가 우수하면서도 기존 가공방법에 비해 가공시간을 대폭 단축할 수 있는 선접촉 가공이 가능한 구면성형용 코어 가공방법을 제공함에 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결수단으로 본 발명에서는 X축으로 좌우이동과 동시에 Z축으로 상하이동이 가능한 공구 디바이스에 결합되어 회전하는 원기둥 또는 원통형의 팁이 부착된 공구를 Y축으로 전후이동과 회동이 가능한 척 디바이스에 결합되어 회전하는 소재에 선접촉시켜 깊이게이지와 R게이지를 이용하여 정해진 R값으로 가공하는 방법을 제공하였다.

본 발명에서 제공하는 구면성형용 코어 가공방법을 사용할 경우 종래와 같이 팁과 소재가 점접촉되는 것이 아니라 선접촉에 의해 가공이 이루어지므로 작업성이 월등이 향상되고, 정밀도와 진원도 등도 향상되어 제조원가 절감과 제품의 품질 개선에 크게 기여할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명을 구현하기 위한 전용기의 개념을 보인 정면도
도 2는 본 발명을 구현하기 위한 전용기의 개념을 보인 평면도
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 공구의 예들을 보인 사시도
도 4는 본 발명의 공구로 소재를 가공하는 예를 보인 사시도
도 5는 본 발명에서 가공된 구면을 깊이게이지로 측정하는 상태 단면도
도 6은 본 발명에서 가공된 구면을 R게이지로 측정하는 상태 단면도
도 7은 본 발명에 의해 고정된 구면의 일 예를 보인 단면도

이하에서 본 발명에서 제공하는 구면성형용 코어 가공방법을 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명을 구현하기 위한 전용기의 개념을 보인 정면도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명을 구현하기 위한 전용기의 개념을 보인 평면도를 도시한 것이다.

본 발명을 구현하기 위한 전용기(1)로는 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 기체(2)에 설치된 베드(3)를 따라 X축으로 좌우이동과 동시에 승강수단(4)에 의해 Z축으로 상하이동이 가능하게 설치된 제1테이블(5)에 공구용 모터(6)로 구동하는 공구 디바이스(7)를 설치하고, 공구 디바이스(7)에 원기둥 또는 원통형의 휠(21)이 부착된 공구(20)를 결합하여 회전될 수 있게 구성되며, 상기 제1테이블(5)과 직각방향으로 기체(2)에 설치된 베드(8)를 따라서 Y축으로 전후이동과 동시에 회동수단(9)에 의해 회동되는 제2테이블(10)에 척용 모터(11)로 구동되는 척 디바이스(12)를 설치하고, 척 디바이스(12)에 소재(30)를 고정하여 회전될 수 있게 구성된다.

상기와 같이 X축 좌우이동과, Z축 상하이동과, Y축 전후이동 및 회동수단을 포함하는 전용기(1)의 기본 구성은 공구연삭기 등에 적용된 공지된 기술구성이며, 각 구성의 작동이 수치제어 되도록 자동화로 구성한 것을 사용할 수 있음은 당연하다.

본 발명에서의 공구(20)는 선단에 소재(30)와 선접촉하는 원기둥 또는 원통형의 휠(21)을 다이아몬드로 구성하여 부착한다.

상기 휠(21)을 포함하는 공구(20)는 3~50mm 이상 다양한 직경으로 구성될 수 있으며, 공구 디바이스(7)에 별도의 어댑터(adapter)를 이용하여 교환 설치할 수 있게 한다.

상기 공구(20)의 휠(21)은 고가품인 다이아몬드로 구성되는바, 3~5mm 이하는 안쪽이 비어 있는 원통(파이프)형으로 만들기 어려우므로 도 3의 a와 같이 원기둥 형상으로 제작하여 사용하고, 6mm 이상은 도 3의 b와 같이 안쪽이 비어 있는 원통(파이프) 형상으로 제작하여 사용토록 한다. 또한 도 3의 c와 같이 휠(21)에 축직각방향으로 홈(22)을 형성할 경우 절삭성을 개선하는데 큰 도움을 줄 수 있다.

본 발명의 가공방법은 상기한 전용기(1)와, 전용기(1)에 장치하는 공구(20)에 의해서 설계도면의 치수에 부합하도록 소재(30)에 구면(a)을 형성하는 것으로서, 먼저 설계도면의 치수에 부합하는 R값을 제공할 수 있도록 소재(30)보다 큰 직경의 공구(20)를 선택하여 공구 디바이스(7)에 고정하고, 척 디바이스(12)에 소재(30)를 고정한 상태에서 R값과 공구 직경에 따라 Y축선상의 척디바이스(12)를 회동수단(9)을 이용하여 원하는 각도만큼 회전하여 고정시키고, 공구(20)의 휠(21)을 소재(30)의 중심에 맞게 사선방향에서 진입시켜 도 4와 같이 휠(21)과 소재가 선접촉되게 하여 가공한다.

이때 공구(20)와 휠(21)의 진입은 매우 세심한 주의가 필요하며, 반복 작업에 의해 얻어진 데이터들을 활용하면 정밀도와 작업 시간을 높일 수 있으며, 각 부재의 작동이 수치제어되도록 구성된 자동화 기계를 사용할 경우 휠(21)을 소재(30)의 중심을 맞게 선접촉시키는데 매우 유리할 것이다.

상기와 같이 소재(30)를 가공하면 도 5 내지 도 6과 같이 깊이게이지(40)와 R게이지(50)로 가공된 구면(a)을 측정한다.

깊이게이지(40)와 R게이지(50)는 아날로그 혹은 디지털 방식이 선택적으로 사용될 수 있으며, R게이지(50)는 가공치수와 동일한 R값을 갖는 기준 블록이나 코어(도시되지 않음)에 의해 기준 값을 정한 상태에서 측정이 이루어진다.

상기와 같이 가공한 상태에서 정해진 깊이(t)만큼 가공하면 도 7의 R값(r)과 지름(d)의 치수도 오차 범위 내에 위치하게 되는데, 깊이(t)만큼 가공한 상태에서 R값(r)과 지름(d)의 치수가 -오차와 +오차 범위내에 있는 경우에는 작업이 완료된다.

그리고 깊이(t)만큼 가공한 상태에서 R값(r)과 지름(d)의 치수가 -오차 범위를 벗어난 경우는 불량이며, +오차 범위에 미달인 경우에는 공구(20)와 소재(30)를 Z축으로 상하이동 또는 Y축으로 전후이동 시켜 공차 범위에 부합하도록 재차 가공 후 깊이게이지(40)와 R게이지(50)로 가공된 구면(a)을 다시 측정하여 상기와 같이 오차범위에 해당하는지를 측정한다.

일 례로 도 6과 같이 R게이지(50)로 가공된 구면(a)을 측정한 값과 CAD에서 설계도면과 비교하여 차이값(b)을 구하고, 측정값이 -오차와 +오차 범위내에 있는지를 확인하여 상기와 같이 합격 불합격 또는 재가공을 행하면 된다.

이상과 같이 구면성형용 코어를 가공할 경우 원통 또는 원기둥 형상의 휠(21)과 소재(30)가 도 4와 같이 선접촉이 이루어진 상태로 가공이 이루어지는 것으로, 종래 CNC 에서의 점접촉 가공에 비해 작업능률을 월등히 향상시킬 수 있어 가공비 절감을 기대할 수 있고, 가공정밀도와 진원도가 우수하여 향후 정밀한 정삭가공을 기재할 수 있는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 광학용 각종 렌즈를 성형할 때 사용하는 코어의 황삭가공에 널리 사용될 수 있을 것이다.

1:전용기 2:기체
3,8:베드 4:승강수단
5:제1테이블 6:공구용 모터
7:공구 디바이스 9:회동수단
10:제2테이블 11:척용 모터
12:척 디바이스 20:공구
21:휠 22:홈
30:소재 40:깊이게이지
50:R게이지

Claims

기체(2)에 설치된 베드(3)를 따라 X축으로 좌우이동과 동시에 승강수단(4)에 의해 Z축으로 상하이동이 가능하게 설치된 제1테이블(5)에 공구용 모터(6)로 구동하는 공구 디바이스(7)를 설치하고, 상기 제1테이블(5)과 직각방향으로 기체(2)에 설치된 베드(8)를 따라서 Y축으로 전후이동과 동시에 회동수단(9)에 의해 회동되는 제2테이블(10)에 척용 모터(11)로 구동되는 척 디바이스(12)를 설치한 전용기(1)와, 가공된 구면(a)을 측정하는 깊이게이지(40) 및 R게이지(50)를 이용하여 구면성형용 코어를 가공함에 있어서,
상기 공구 디바이스(7)에 설계도면의 치수에 부합하는 R값을 제공할 수 있도록 소재(30)보다 큰 직경을 갖는 원기둥 또는 원통형의 휠(21)이 부착된 공구(20)를 결합하고, 상기 척 디바이스(12)에 소재(30)를 고정한 상태에서 R값과 공구 직경에 따라 Y축선상의 척디바이스(12)를 회동수단(9)을 이용하여 원하는 각도만큼 회전하여 고정시키고 공구(20)와 소재(30)를 구동시킨 상태에서 휠(21)을 소재(30)의 중심에 맞게 사선방향에서 진입시켜 휠(21)과 소재(30)가 선접촉되게 하여 구면(a)을 가공한 후 깊이게이지(40) 및 R게이지(50)로 가공된 구면(a)을 측정하여 코어를 황삭 가공하는 하는 것을 특징으로 하는 구면성형용 코어 가공방법.