KR101307300B1

KR101307300B1 - 축상 워크의 연마 장치 및 연마 방법

Info

Publication number: KR101307300B1
Application number: KR1020077014613A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 타니오; 아키요시 무토
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2013-09-11
Also published as: US8568201B2; US20110136409A1; WO2007007485A1; KR20080025029A; CN101090802B; EP1911546A1; EP1911546A4; JP5058460B2; CN101090802A; EP1911546B1; JP2007015091A

Abstract

본 발명은 오일 실 감합부를 외주면에 갖는 축상 워크의 선삭 리드부를 연삭액이 불필요한 연마 방법에 의해 제거 가능한 연마 장치 및 연마 방법을 제공한다. 본 발명의 축상 워크의 연마 장치는 오일 실 감합부를 외주면에 갖는 축상 워크를 그 축선 둘레에 회전 지지하는 선반의 주축대와, 상기 선반 공구 터릿에 대하여 반경 방향으로 이동 가능하게 설치된 슬라이드대와, 상기 슬라이드대를 상기 주축대의 축선과 일직선이 되게 하여 전후 이동시키는 제 1 구동 수단(에어 실린더)과, 상기 슬라이드대에 회전 가능하게 부착되어 상기 슬라이드대의 이동에 의해 상기 오일 실 감합부에 대하여 반경 방향으로 진퇴 가능한 탄성 지석 휠과, 상기 탄성 지석 휠을 회전시키는 제 2 구동 수단(브러시레스 모터)을 갖는 것을 특징으로 한다.

축상 워크, 연마 장치, 연마 방법

Description

축상 워크의 연마 장치 및 연마 방법{POLISHING DEVICE AND POLISHING METHOD FOR SHAFT-LIKE WORK}

본 발명은 축상 워크의 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이고, 특히, 오일 실 감합부(oil seal fit portion)를 외주면에 갖는 축상 워크의 선삭 리드부(turning lead portion)를 선반내에서 건식 가공에 의해 제거하는 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다.

등속 조인트를 비롯한 각종 자동차용 부품에는 오일 실 감합부를 외주면에 갖는 축상 부품이 적지 않다. 이러한 축상 부품은 일반적으로 선반에 의한 연삭 가공으로 형성되지만 선반에 의한 연삭 가공으로 형성된 경우는 오일 실 감합부에 선삭 리드부가 다소 조잡하게 남게 되는 경우가 있다. 이러한 조잡한 선삭 리드부가 남아있으면, 오일이 선삭 리드부를 따라 외부로 누설될 가능성이 있다. 따라서, 오일 실 감합부에 일률적으로 연삭 마무리 가공을 시행해서 선삭 리드부를 제거하고 있다.

그러나, 연삭 가공에서는 일반적으로 연삭소(硏削燒)를 방지하기 위해서 광유(鑛油) 등의 연삭액이 불가결하다. 연삭액을 사용할 경우 액의 비산(飛散)에 의한 작업 환경의 악화나 배액 처리(排液處理)의 가격 부담을 수반한다. 최근, 이러 한 연삭액의 과제를 해결하기 위해서 워크에 따라서는 연삭액이 필요한 연삭 가공으로부터 연삭액이 불필요한 건식 절삭 가공으로 전환하는 경향이 있다. 단, 오일 실 감합부를 외주면에 갖는 축상 부품의 외경부 마무리 공정에서는 선삭 리드부가 불가피하게 조잡하게 남겨질 가능성이 있기 때문에 연삭 가공을 일률적으로 절삭 가공으로 전환하여 완전 건식화하는 것은 곤란하다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 창안하게 된 것이며, 그 목적은 오일 실 감합부를 외주면에 갖는 축상 워크의 선삭 리드부를 연삭액이 불필요한 연삭 방법에 의해 제거 가능한 연마 장치 및 연마 방법을 제공하는 것에 있다.

청구항 1의 발명은 축상 워크의 연마 장치에 관한 것으로서 오일 실 감합부를 외주면에 갖는 축상 워크를 그 축선 둘레에 회전 지지하는 주축대와, 상기 오일 실 감합부에 대하여 반경 방향으로 진퇴 가능하게 배치된 오일 실 감합부 마무리 가공용의 탄성 지석을 갖는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은 청구항 1의 발명을 장치로서 구체화한 것으로서 오일 실 감합부를 외주면에 갖는 축상 워크를 그 축선 둘레에 회전 지지하는 선반의 주축대와, 상기 선반 공구 터릿(turret)에 대하여 반경 방향으로 이동 가능하게 설치된 슬라이드대와, 상기 슬라이드대를 상기 주축대 축선과 일직선이 되게 하여 전후 이동시키는 제 1 구동 수단과, 상기 슬라이드대에 회전 가능하게 부착되어 상기 슬라이드대의 이동에 의해 상기 오일 실 감합부에 대하여 반경 방향으로 진퇴 가능한 탄성 지석 휠과, 상기 탄성 지석 휠을 회전시키는 제 2 구동 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은 축상 워크의 연마 방법에 관한 것으로서 청구항 2의 연마 장치 공구의 터릿에 바이트를 설치하고, 상기 바이트에 의해 축상 워크 외주면의 오일 실 감합부를 절삭 가공한 후 상기 공구 터릿을 회전시켜서 상기 탄성 지석 휠을 축상 워크의 오일 실 감합부에 면하게 한 후 탄성 지석 휠을 오일 실 감합부에 접촉시키고, 이 상태에서 제 2 구동 수단에 의해 탄성 지석 휠을 회전시켜서 오일 실 감합부를 연마하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 탄성 지석은 예를 들면, 결합 재료로서 폴리비닐알콜, 폴리우레탄, 다공질의 불소 수지(예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 연질 수지의 과립중에 다이아몬드 입자, 산화 알루미늄 입자, 산화 세륨 입자 또는 산화 규소 등의 지립(abrasive grain)을 혼입한 것을 혼합, 가압 성형 및 소성함으로써 제조된다. 회전 지석의 형상은 원반형 지석 베이스에 링 형상의 탄성 지석을 고정한 것, 원반형 지석 베이스에 원반형의 탄성 지석을 고정한 것, 원반형 지석 베이스의 외주에 원통형의 탄성 지석을 고정한 것 등이 가능하다. 탄성 지석의 단면이 연마면으로 되어도 좋고, 탄성 지석의 둘레면이 연마면으로 되어도 좋다.

본 발명은 탄성 지석을 사용하므로 지립를 유지한 탄성체가 스프링의 작용을 함으로써 볼록 상태의 지립이 면일방향으로 탄성적으로 이동하고, 지석의 요철이 평균화된다. 따라서, 워크와 탄성 지석간에 걸리는 부하가 작아지기 때문에 지립이 칩핑(chipping)의 원인이 되는 것이 방지되고, 열에 의한 응력 집중이나 휨 강도의 저하의 원인이 되는 칩핑을 제거한 연마가 수행된다. 또한, 부하가 작으므로 지석의 회전 속도를 작게 할 수 있기 때문에 워크 및 지석의 발열량이 작아져서 냉각수를 사용할 필요가 없게 된다. 따라서, 먼지 입자, 물 등의 부착을 꺼리는 처리 마감부를 가진 워크의 연마에 적합한 건식 연마(물 등의 액체를 사용하지 않는 연마)가 가능하게 된다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 탄성 지석을 사용하므로 연삭소를 발생시키지 않고 건식으로 선삭 리드부를 제거하는 것이 가능하고, 그 때 분진의 발생이 극히 적고, 또한 연삭액을 위한 설비도 필요 없으므로 이에 관한 설비비, 전기 요금을 삭감할 수 있다. 또한, 연삭액의 비산에 의한 작업 환경의 악화나 배액 처리의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 연마 장치를 일반적인 선반내에 용이하게 조립하는 것이 가능하기 때문에 선반 내에서의 소입강(quenched steel) 절삭 마무리만의 가공, 또는 소입강 절삭 마무리후에 더욱 탄성 지석으로 선삭 리드부를 제거하는 가공 중 어느 하나를 자유롭게 선택할 수 있다. 이것은 예를 들면, 동일 형식의 등속 조인트에 사용하는 축상 워크이어도 선삭 리드부의 제거가 필요한지의 여부는 그 형번(型番)에 의해도 다르게 되지만 그러한 사정에 관계없이 축상 워크를 동일 라인으로 가공하는 것이 가능하게 되고, 라인 공용화에 의한 제조 가격의 삭감이 도모된다.

도 1은 본 발명에 의한 연마 장치의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 연마 장치의 측면도이다.

<부호의 설명>

1 : 주축대 1a : 주축

2 : 처크 2a : 처크 클로

3 : 테일 스톡 3a : 센터

4 : 외측 조인트 부재(축상 워크) 4a : 컵부

4b : 축부 4c : 오일 실 감합부

5 : 공구 터릿 6 : 기판

7 : 직동 가이드 8 : 슬라이드대

9 : 에어 실린더 9a : 피스톤

10 : 브러시레스 모터 10a : 회전축

11 : 스핀들 12 : 베어링

13 : 작은 풀리 14 : 큰 풀리

15 : 벨트 16 : 탄성 지석 휠

17 : 바이트

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 참조해서 설명한다. 도 1 및 도 2에 있어서, 1은 선반의 주축대, 2는 주축대(1)의 주축(1a)에 설치된 쓰리-클로 처크(three-claw chuck), 3은 주축대(1)에 대향하는 테일 스톡(tail stock)이다. 또한, 테일 스톡(3)이 설치된 베드(bed) 등은 도시 생략한다.

본 실시형태에서는 오일 실 감합부를 외주면에 갖는 축상 워크로서 슬라이드 식 등속 유니버셜 조인트(sliding-type constant velocity universal joint)의 외측 조인트 부재(4)를 예시한다. 이 외측 조인트 부재(4)는 축 부착 컵 형상이며, 컵부(4a)의 내경에 처크(2)의 선단이 감합됨과 아울러 컵부(4a)의 외경이 처크 클로(2a)에 의해 파지된다. 한편, 외측 조인트 부재(4)의 반대측 축부(4b)의 선단 중앙에는 테일 스톡(3)의 센터(3a)가 접하게 된다. 이에 따라, 외측 조인트 부재(4)가 중심이 된다.

선반 베드의 상방 또는 측방에 도시되지 않은 승강 구동 기구 또는 전진ㆍ후퇴 구동 기구에 의해 정팔각판 형상의 공구 터릿(5)이 이동 가능하게 설치된다. 공구 터릿(5)의 중심에 주축(1a)과 평행한 인덱싱 회전(indexing rotation)용 회전축(도시 생략)이 연결된다. 공구 터릿(5)은 그 주위에 동시에 8종류까지의 공구를 설치 가능하다. 이에 따라, 공구 터릿(5)을 인덱싱 회전시켜서 소망하는 공구로 교체하고, 주축(1a)에서 회전하는 워크에 필요한 가공을 실시한다.

공구 터릿(5)의 전면에 정사각형 기판(6)이 볼트 결합된다. 이 기판(6)에, 도시된 바와 같이, 상하 방향의 직동 가이드(directly moving guide)(7)가 복수로 나란히 설치된다. 이것들 직동 가이드(7)에 슬라이드대(8)가 슬라이딩 가능하게 설치된다. 슬라이드대(8)는 기판(6)의 단에 설치된 에어 실린더(air cylinder)(제 1 구동 수단)(9)에 연결되어 에어 실린더(9)의 신축 이동에 의해 상하 이동한다. 슬라이드대(8)의 최후퇴 직전 위치는 도시되지 않은 센서에 의해 검지된다. 에어 실린더(9)의 구동 에어 회로에는 릴리프 밸브가 설치되고, 에어 실린더(9)의 피스톤(9a)에 소정 이상의 부하가 작용하면 릴리프 밸브로부터 에어를 릴리 빙(relieving)하여 피스톤(9a)의 단축을 허용한다. 슬라이드대(8)에는 주축(1a)과 평행한 회전축(10a)을 구비한 브러시레스 모터(brushless motor)(제 2 구동 수단)(10)와, 이 모터(10)의 회전축(10a)과 평행하게 스핀들(11)이 설치된다. 스핀들(11)의 베어링(12)은 슬라이드대(8)에 고정된다.

스핀들(11)의 일단에 설치된 작은 풀리(13)와 모터(10)의 회전축(10a)에 설치된 큰 풀리(14)의 사이에 벨트(15)가 감겨있다. 스핀들(11)의 타단에는 탄성 지석 휠(16)의 중심이 설치된다. 탄성 지석 휠(16)은 공구 터릿(5)의 인덱싱 회전 위치에 있어서, 에어 실린더(9)를 최대한 신장시킨 상태에서 탄성 지석 휠(16)의 중심이 선반의 주축(1a)에 일치하는 높이로 슬라이드대(8)에 설치된다.

연마 장치는 이상과 같이 구성되고, 이 연마 장치에 의한 축상 워크 피이스 또는 외측 조인트 부재(4)의 선삭 가공 및 연삭 가공은 아래와 같이 행하여진다.

우선, 외측 조인트 부재(4)를 주축(1a)과 센터(3a)의 사이에 설치하고, 외측 조인트 부재(4)의 외경을 처크(2)로 파지한다. 이 상태에서 주축(1a)을 회전시킴으로써 외측 조인트 부재(4)를 회전시킨다.

외측 조인트 부재(4)의 외경면을 선삭할 경우는 공구 터릿(5)을 인덱싱 회전시켜서 소망하는 바이트(17)의 칼끝을 하향으로 해서 외측 조인트 부재(4)를 향한다. 이 상태에서 공구 터릿(5)을 아래로 이동시켜서 바이트(17)의 칼끝을 외측 조인트 부재(4)의 외경면에 접하게 하여 외경면을 선삭한다.

이어서, 선삭에 의해 형성한 외측 조인트 부재(4)의, 예를 들면, 오일 실 감합부(4c)의 선삭 리드부를 제거할 경우는 공구 터릿(5)을 인덱싱 회전시켜서 탄성 지석 휠(16)을 최하한 위치까지 이동시킴과 아울러 에어 실린더(9)를 최대한으로 신장시킨다. 에어 실린더(9)가 최대한으로 신장된 상태에서는 슬라이드대(8)가 기판(6)이나 공구 터릿(5)에 대하여 가장 전진한 위치에 있다. 이 상태에서 공구 터릿(5)을 저속으로 아래로 이동시켜서 탄성 지석 휠(16)의 하단을 외측 조인트 부재(4)의 오일 실 감합부(4c)에 접촉시킨다. 이에 따라, 오일 실 감합부(4c)의 연마가 개시된다.

오일 실 감합부(4c)의 연마중에도 공구 터릿(5)을 일정 속도로 아래로 이동시킴이 계속된다. 이 때, 에어 실린더(9)의 피스톤(9a)은 공구 터릿(5) 아래로 이동된 양과 같은 양만 에어 실린더 본체내로 압입된다. 에어 실린더 본체내의 여분의 공기는 릴리프 밸브로부터 방출된다. 이 결과, 탄성 지석 휠(16)은 항상 일정한 최적 압력으로 외측 조인트 부재(4)의 외경면에 접하고, 양호한 연마 작용이 얻어진다.

에어 실린더(9)의 피스톤(9a)이 단축되어 슬라이드대(8)가 최후퇴 위치에 이르기 직전에 슬라이드대(8)의 최후퇴 직전 위치를 검출하는 센서로부터의 신호에 의거하여 공구 터릿(5)의 아래로의 이동이 정지된다. 이 정지 상태를 일정 시간 계속한 후 에어 실린더(9)를 최후의 후퇴값 잔존분으로 후퇴시켜서 탄성 지석 휠(16)을 외측 조인트 부재(4)로부터 이간시킨다. 그 후, 주축(1a)으로부터 외측 조인트 부재(4)를 분리하여 연마 공정을 종료한다. 이 연마 공정에서 선삭 리드부는 완전제거되어 통상의 연삭 가공과 동등한 고품질의 마무리면이 얻어지는 것이 확인되었다.

이상, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위내에 있어서 다양한 변형이 가능하다.

Claims

축상 워크를 그 축선 둘레에 회전 지지하는 주축대와,

공구 터릿과,

상기 공구 터릿을 축상 워크의 반경 방향으로 이동시키는 구동 기구와,

상기 공구 터릿에 부착되고 상기 공구 터릿에 대해서 축상 워크의 반경 방향으로 이동가능한 슬라이드대와,

상기 슬라이드대를 축상 워크의 반경 방향으로 이동시키고 소정 이상의 부하가 작용하면 상기 슬라이드대의 상기 공구 터릿에 대한 후퇴를 허용하는 제 1 구동 수단과,

상기 슬라이드대에 부착된 탄성 지석을 갖는 것을 특징으로 하는 축상 워크의 연마 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 탄성 지석은 탄성 지석 휠이고, 상기 탄성 지석 휠을 회전시키는 제 2 구동 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 축상 워크의 연마 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 연마 장치를 이용하여 행하는 축상 워크의 연마 방법으로서:

상기 탄성 지석을 축상 워크의 외주면에 접촉시킨 상태에서 상기 구동 기구에 의해 상기 공구 터릿을 축상 워크를 향해서 이동시키면서 상기 제 1 구동 수단에 의해 상기 슬라이드대 및 상기 탄성 지석을 상기 공구 터릿에 대해서 후퇴시킴으로써 상기 탄성 지석을 항상 일정한 압력으로 축상 워크의 외주면에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 축상 워크의 연마 방법.