KR101368761B1

KR101368761B1 - 플랜지 요크의 가공방법

Info

Publication number: KR101368761B1
Application number: KR1020130127660A
Authority: KR
Inventors: 임상홍
Original assignee: 주식회사 영남하이닉스
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-02-28

Abstract

본 발명은 플랜지 요크의 치수보정을 하는 정밀가공 방법에 관한 것으로, 3축 CNC 공구대에 절삭공구를 셋팅하는 공정과, 2축 CNC 회전 인덱싱 장치의 인덱스 척에 조가공 플랜지 요크를 척킹 회전시키는 공정과, 3축 CNC 공구대에 셋팅된 측면가공 절삭공구를 이동시키면서 조가공 플랜지의 베어링 조립부의 한쪽 면에 대해 측면절삭과 베어링 조립부의 내경절삭 가공을 실시하는 공정과, 2축 CNC 회전 인덱싱 장치의 인덱스 척에 척킹된 조가공 플랜지 요크를 180°회전시키는 공정과, 3축 CNC 공구대에 셋팅된 측면가공 절삭공구를 이동시키면서 조가공 플랜지의 다른 한쪽의 베어링 조립부에 대해 측면 절삭가공과 베어링 조립부에 대해 내경 절삭가공을 실시하는 공정을 포함한다.
이에 의해, 본 발명의 플랜지 요크의 가공방법은, 피가공물인 조가공 플랜지 요크를 2축 CNC 회전 인덱스 장치에 고정 및 회전시키고, 3축 CNC 공구대를 3축 방향으로 이동시키는 단일 가공장치를 이용함 따라, 불량품 발생이 감소되고, 별도의 수치보정작업을 실시하지 않게 되어 작업 생산성이 향상된 플랜지 요크의 가공방법 제공된다.

Description

플랜지 요크의 가공방법{MACHINING PROCESS OF FLANGE YOKE}

본 발명은 자동차의 조향장치 등에 사용되는 플랜지 요크(Flange Yoke)의 가공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주조품 또는 단조품에 대해 대략적인 치수로 1차 절삭가공을 실시한 조가공 플랜지 요크의 내경치수 및 표면조도, 측면 직각도 등에 대해 치수보정을 하는 정밀가공 방법에 관한 것이다.

플랜지 요크는 높은 진동 및 소음감소가 요구되는 유니버셜 조인트와 러버 커플링을 연계하는 차량 동력전달 장치 등에 사용되는 자동차 부품이다.

플랜지 요크의 종래의 제조공정은 플랜지 요크의 형상을 주조나 단조로 성형 제조한 다음, 성형된 플랜지 요크의 베어링 조립부, 베어링 조립부의 외측면, 마운팅 관통공 등에 대해 1차 절삭가공을 실시하여 대략적인 치수를 가지는 조가공 플랜지 요크를 제조한다.

도 1은 전형적인 조가공 플랜지 요크(FY)를 나타낸 사진으로, 조가공 플랜지 요크(FY)는 베어링 조립부 측면(BS)의 직각도(ΔL)와 베어링 조립부(BH) 내경치수 및 내경 표면조도가 가장 중요하다.

조가공 플랜지 요크(FY)는 요구되는 공차 이하로 맞추기 위하여 최종적으로 치수보정 정밀가공을 실시한다. 종래의 치수보정 정밀가공은 피가공물인 조가공 플랜지 요크(FY)를 전용 지그나 척에 고정시키고 절삭공구를 회전시키 면절삭, 드릴링, 리머, 보오링, 엔드리밍 등의 공정으로 가공되었으며, 각 공정마다 2축 CNC 선반을 이용하고 있었다.

이와 같은 종래의 2축 CNC 선반을 이용한 치수보정 정밀가공은 절삭공구를 회전시키고 피가공물인 조가공 플랜지 요크(FY)는 고정시켜 절삭가공을 실시하였다. 이에 따라, 측면 절삭용 공구와 베어링 조립부 절삭공구가 각각 필요하였으며, 더구나, 베어링 조립부의 규격이 달라지면 이에 따른 새로운 절삭 공구를 필요로 하였다.

따라서, 각 공정마다 피가공 대상인 조가공 플랜지 요크(FY)를 고정시키는 전용 지그와 별도의 전용공구를 사용하여 2차 마무리 절삭가공을 하고 있었다. 또한, 절삭가공 작업 중에 수차례 가공치수를 확인하여 요구되는 공차 이내로 수치보정하는 작업을 수차례 반복 실시해야 하므로 수치보정에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하하고, 또한, 수치보정 작업실시 중에 불량품이 발생하는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 각 공정마다 전용 2축 CNC 선반이 필요하여 전체 가공공정에는 최소 5대의 CNC 선반이 요구되었다. 이를 해결하기 위해 3축 또는 4축 서브 주축을 갖는 CNC 복합선반을 활용하려고 시도하고 있으나 그 구성이 복잡하고 실제 생산공정에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단일한 가공장치를 이용하여 불량품 발생이 감소되고, 또한, 별도의 수치보정작업을 실시하지 않는 작업 생산성이 향상된 플랜지 요크의 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 발명의 목적을 달성하기 위해, 피작업물인 조가공 플랜지 요크를 척킹하여 2축 회전 가능한 2축 CNC 회전 인덱싱 장치와, 적어도 하나의 절삭공구를 장착한 3축 CNC 공구대를 이용한 조가공 플랜지 요크의 치수보정 정밀가공 방법에 있어서, 3축 CNC 공구대에 측면가공 및 내경가공 절삭공구를 셋팅하는 제1 공정과, 2축 CNC 회전 인덱싱 장치의 인덱스 척에 조가공 플랜지 요크를 척킹하여 회전시키는 제2 공정과, 3축 CNC 공구대에 셋팅된 측면가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 인덱스 척에 척킹된 조가공 플랜지의 베어링 조립부의 한쪽 면에 대해 측면절삭을 실시하는 제3 공정과, 3축 CNC 공구대에 셋팅된 내경가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 인덱스 척에 척킹된 조가공 플랜지의 한쪽 면에 대해 베어링 조립부의 내경절삭 가공을 실시하는 제4 공정과, 2축 CNC 회전 인덱싱 장치의 인덱스 척에 척킹된 조가공 플랜지 요크를 180°회전시키는 제5 공정과, 3축 CNC 공구대에 셋팅된 측면가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 조가공 플랜지의 다른 한쪽의 베어링 조립부에 대해 측면절삭 가공을 실시하는 제 6 공정과, 3축 CNC 공구대에 셋팅된 내경가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 조가공 플랜지의 다른 한쪽의 베어링 조립부에 대해 내경절삭 가공을 실시하는 제7 공정을 포함하는 플랜지 요크의 가공방법이 제공된다.

또한, 3축 CNC 공구대에 셋팅되는 공구축과 2축 인덱스 장치의 X-축 회전축은 측면절삭 및 내경절삭 가공시에 측면(BS)의 직각도(ΔL)를 달성하기 위해 평행하게 셋팅된다.

그리고 2축 CNC 회전 인덱싱 장치는, 조가공 플랜지 요크의 측면가공 및 내경가공 절삭가공을 실시하기 위하여 공구축 방향과 동일한 X-축 방향으로 회전시키며, 인덱스 척은 조가공 플랜지 요크의 반대쪽을 가공시에만 Y-축 방향으로 180°회전시킨다.

이상과 같은 본 발명의 플랜지 요크의 가공방법은, 피가공물인 조가공 플랜지 요크를 2축 CNC 회전 인덱스 장치에 고정 및 회전시키고, 3축 CNC 공구대를 3축 방향으로 이동시키는 단일 가공장치를 이용한다. 이에 따라, 불량품 발생이 감소되고, 별도의 수치보정작업을 실시하지 않게 되어 작업 생산성이 향상된 플랜지 요크의 가공방법 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조가공 플랜지 요크를 나타낸 사진.
도 2는 도 1의 조가공 플랜지 요크를 척킹 및 회전시키는 인덱싱 장치를 나타낸 사진.
도 3은 도 2의 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 사용된 인덱싱 장치에 설치된 공구대 사진.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가공방법의 순서를 나타낸 공정도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지 요크(FY)의 사진이다. 도 1에 도시된 실시예에 따른 플랜지 요크(FY)는 자동차의 조향장치에 적용되는 플랜지 요크이다. 상기 플랜지 요크(FY)는 사진에 보인 바와 같이, 대략 사각형의 베이스 플레이트(BP) 코너부분에 4개 마운팅 관통공(MH)이 형성되고, 베이스 플레이트(BP)의 양 단부가 돌출되어 베어링 외륜을 수용하는 베어링 조립부(BA)가 형성된다.

그리고, 베어링 조립부(BA)의 외 측면(BS)을 지나는 베어링 조립부 측면축(Y1)은 베어링 조립부 중심축(CL)에 대해 90°직각도(ΔL)를 이루고 있다.

도 2는 도 1의 조가공 플랜지 요크(RY)의 수치보정 정밀가공에 사용된 2축 CNC 인덱싱 장치(IN)를 나타낸 사진으로, 원통형 실린더 형상의 인덱싱 장치(IN)의 중심부에 인덱스 척(CH)이 조립되어 있다. 그리고 3축 CNC 공구대(TL)에 장착된 절삭공구(T1)가 오른 쪽에 보이고 있다. 인덱스 척(CH)은 피가공물인 조가공 플랜지 요크(RY)를 척킹하고, 척킹된 조가공 플랜지 요크(RY)는 인덱싱 장치(IN)의 회전방향으로 회전한다.

도 3은 인덱싱 장치(IN)의 정면도로서, 인덱싱 장치(IN)의 중심부에 조립된 인덱스 척(CH)은 인덱스 로터(CH1)와, 인덱스 로터(CH1)에 결합된 인덱스 클램프(CH2)와, 인덱스 클램프(CH2)의 중심부에 결합된 인덱스 V-블록(CH3), 인덱스 V-블록(CH3)에 척킹된 조가공 플랜지 요크(RY), 조가공 플랜지 요크(RY)의 베이스 플레이트(BP)플 지지하는 인덱스 베이스(CH4)로 구성된다.

인덱스 척(CH)은 인덱스 베이스(CH4)와 인덱스 V-블록(CH3) 사이애 조가공 플랜지 요크(RY)를 압박 척킹하여 조가공 플랜지 요크(RY)를 반대방향으로 180°회전시키는 경우에만 인덱싱 장치 회전방향(R)과는 독립적으로 인덱스 척 회전방향(Y2)으로 회전한다.

도 4는 인덱싱 장치(IN)에 대향하여 설치된 3축 CNC 공구대(TL)와 공구대(TL)에 절삭공구(T1, T2)를 보인 사진이다. 공구대(TL)는 조가공 플랜지 요크(RY)의 절삭가공 부위에 따라 적절한 절삭공구(T1, T2)가 선택되며, 선택된 절삭공구(T1, T2)를 중심으로 3축방향으로 이동하면서.조가공 플랜지 요크(RY)의 베어링 조립부(BA)의 내경, 베어링 조립부 측면(BS)를 절삭가공한다.

도 5는 도 1의 조가공 플랜지 요크(RY)의 가공방법을 공정 단계별로 나타낸 순서도로서, 각 공정(S10 ~ S70)의 우측에 있는 도면은 각 공정의 가공작업을 간략하게 상징적으로 도시한 것이며, 도면 중의 적색은 해당 공정에서 수행되는 가공부분을 나타낸 것이다.

이하, 도면 5를 참조하여 각 공정별 가공방법을 설명한다. 2축 CNC 인덱싱 장치(IN)와 3축 CNC 공구대(TL)의 수치제어 장치 및 제어프로그램은 본 발명의 범주가 아니므로 그 설명은 생략한다.

우선, 제1 공정(S10)에서 3축 CNC 공구대에 피가공물인 조가공 플랜지 요크이 측면가공 및 내경가공에 필요한 절삭공구를 셋팅한다. 이때, 절삭날은 파손이나 마모시에 교환가능한 인서트 절삭날을 사용하는 절삭바이트가 바람직하다. 그리고, 3축 CNC 공구대에 셋팅되는 공구축과 인덱스 장치의 회전축은 측면절삭 및 내경절삭 가공시에 측면(BS)의 직각도(ΔL)를 달성하기 위해 평행하게 셋팅된다.

제2 공정(S10)은 2축 CNC 회전 인덱싱 장치의 인덱스 척에 조가공 플랜지 요크를 척킹한 다음, 구동 모터를 작동시켜 인덱싱 장치를 정속 회전시킨다. 이때, 조가공 플랜지 요크는 베어링 조립부 측면이 공구대의 절삭공구를 향하도록 척킹한다.

제3 공정(S30)은 3축 CNC 공구대에 셋팅된 측면가공 절삭공구를 선택하여 3축 방향으로 이동시키면서 인덱스 척에 척킹된 조가공 플랜지의 베어링 조립부의 측면에 대해 측면절삭을 실시한다.

제4 공정(S40)은 제3 공정에서 측면절삭이 완료된 다음, 3축 CNC 공구대에 셋팅된 내경가공 절삭공구를 선택하여 3축 방향으로 이동시키면서 베어링 조립부의 내경절삭 가공을 실시한다.

제5 공정(S50)은, 조가공 플랜지 요크의 반대쪽을 절삭가공하기 위하여 2축 CNC 회전 인덱싱 장치의 인덱스 척을 180°회전시킨다. 이때, 공구대는 대기위치로 복구시키고, 인덱싱 장치는 진동을 방지하지 위하여 일시적으로 회전을 중지시키는 것이 바람직하다,

제6 공정(S60)은 조가공 플랜지 요크의 반대쪽에 대해 제3 공정에서 실시한 조가공 플랜지의 베어링 조립부 측면에 대해 3축 CNC 공구대에 셋팅된 측면가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 측면절삭 가공을 실시한다.

제7 공정(S70)은 제4 공정에서 실시한 조가공 플랜지의 베어링 조립부의 내경에 대해 3축 CNC 공구대에 셋팅된 내경가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 내경절삭 가공을 실시한다.

이상과 같이, 조가공 플랜지 요크(RY)는 2축 CNC 인텍싱 가공장치(IN)의 인덱스 척(CH)에 척킹되어 회전되면서, 3축 CNG 공구대(TL)의 절삭공구(T1, T2)의 3축 방향으로 이동으로 베어링 조립부 측면(BS) 및 베어링 조립부BA)의 내경이 절삭가공 된다.

FY: 플랜지 요크 RY: 조가공 플랜지 요크
BP: 베이스 플레이트 BA: 베어링 조립부
BS: 베어링 조립부 측면 MH: 마운팅 관통공
CL: 베어링 조립부 중심축 ΔL: 직각도
Y1: 베어링 조립부 측면축
IN: 인덱싱 장치 CH: 인덱스 척
CH1: 인덱스 로터 CH2: 인데스 클램프
CH3: 인덱스 V-블록 CH4: 인덱스 베이스
R: 인덱싱 장치 회전방향 Y2: 인덱스 척 회전방향
TL: 공구대 T1, T2: 절삭공구

Claims

피작업물인 조가공 플랜지 요크를 척킹하여 2축 회전 가능한 2축 CNC 회전 인덱싱 장치와, 적어도 하나의 절삭공구를 장착한 3축 CNC 공구대를 이용한 상기 조가공 플랜지 요크의 치수보정 정밀가공 방법에 있어서,
상기 3축 CNC 공구대에 측면가공 및 내경가공 절삭공구를 셋팅하는 제1 공정과,
상기 2축 CNC 회전 인덱싱 장치의 인덱스 척에 상기 조가공 플랜지 요크를 척킹하여 회전시키는 제2 공정과,
상기 3축 CNC 공구대에 셋팅된 상기 측면가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 상기 인덱스 척에 척킹된 조가공 플랜지의 베어링 조립부의 한쪽 면에 대해 측면절삭을 실시하는 제3 공정과,
상기 3축 CNC 공구대에 셋팅된 상기 내경가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 상기 인덱스 척에 척킹된 상기 조가공 플랜지의 한쪽 면에 대해 베어링 조립부의 내경절삭 가공을 실시하는 제4 공정과,
상기 2축 CNC 회전 인덱싱 장치의 상기 인덱스 척에 척킹된 상기 조가공 플랜지 요크를 180°회전시키는 제5 공정과,
상기 3축 CNC 공구대에 셋팅된 상기 측면가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 상기 조가공 플랜지의 다른 한쪽의 베어링 조립부에 대해 측면절삭 가공을 실시하는 제 6 공정과,
상기 3축 CNC 공구대에 셋팅된 내경가공 절삭공구를 3축 방향으로 이동시키면서 상기 조가공 플랜지의 다른 한쪽의 베어링 조립부에 대해 내경절삭 가공을 실시하는 제7 공정을 포함하는 플랜지 요크의 가공방법.
청구항 1에 있어서.
상기 3축 CNC 공구대에 셋팅되는 공구축과 상기 2축 인덱스 장치의 X-축 회전축은 평행하게 셋팅되는 것을 특징으로 하는 플랜지 요크의 가공방법.
청구항 1에 있어서,
상기 2축 CNC 회전 인덱싱 장치는 상기 조가공 플랜지 요크의 측면가공 및 내경가공 절삭가공시에 X-축 방향으로 회전하며, 상기 인덱스 척은 상기 조가공 플랜지 요크를 180°회전시에만 Y-축 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 플랜지 요크의 가공방법.