KR101825741B1

KR101825741B1 - 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법

Info

Publication number: KR101825741B1
Application number: KR1020170146029A
Authority: KR
Inventors: 이상철
Original assignee: 이상철
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2017-11-03
Publication date: 2018-02-05

Abstract

실린더 모양으로 선 가공된 피 가공물의 외면부와 내면부를 추가 가공하여 단면 두께가 얇은 박형의 실린더 모양으로 후 가공하는 기계 가공 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 기계 가공 방법은, 선 가공된 실린더 모양의 피 가공물을 기계 가공 장치에 고정한 후 회전시켜 외경 절삭 툴로 피 가공물의 외면부를 길이 방향 전체에 걸쳐 절삭 가공하며, 외경 절삭 툴로 피 가공물의 외면부 일부를 추가로 절삭 가공하여 일정한 폭과 깊이로 링 모양의 홈부를 형성하고 홈부에 피 가공물과 동심구조를 이루도록 방진링을 부착하고, 방진링과 홈부 사이에 절삭유를 공급하면서 내경 절삭 툴을 이용하여 피 가공물의 내면부를 계획된 두께만큼 절삭 가공한 후, 방진링을 제거하고 외경 절삭 툴을 이용하여 홈부의 깊이에 대응되는 높이만큼 피 가공물의 외면부 전체를 추가 절삭하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법{Machining method for thin cylinder production}

본 발명은 공작 기계를 이용하여 피 가공물을 실린더 모양으로 기계 가공하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 실린더 모양으로 선 가공된 피 가공물의 외면부와 내면부를 추가 가공하여 단면 두께가 얇은 박형의 실린더 모양으로 가공하는 기계 가공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 중공관 형태의 실린더는 사용 목적에 따라 경량화가 요구되기도 한다. 경량화를 도모하기 위한 가장 쉽고 확실한 방법이 실린더의 단면 두께를 극히 얇게 가공하는 것이며, 단면 두께가 극히 얇은 박형 실린더 제작에는 주로 CNC(Computer numerical control) 선반과 같은 공작기계가 이용된다.

CNC(Computer numerical control) 선반과 같은 공작기계를 이용하여 박형 실린더를 제작함에 있어서는, 실린더 모양의 모재를 선반에 고정한 후 회전시켜 전용 절삭툴로 외면을 목표하는 두께만큼 절삭 가공한다(외경 절삭). 다음 내경 가공 절삭툴을 이용하여 모재의 내면을 목표하는 두께만큼 절삭 가공한다(내경 절삭).

내경 절삭 과정 중 모재의 두께가 얇아질수록 절삭툴에 대한 저항성이 약해지며, 이로 인해 가공 과정에서 변형이 생기고 진동이 발생하여 가공성이 떨어지고 가공품질이 저하되는 문제가 있다. 따라서 이에 대응하기 위한 방안으로 도 7의 예시와 같이, 모재(200)의 외면부에 방진구(300)를 설치하는 방안이 고려되었다.

방진구(300)는 도면이 예시와 같이, 모재(200)가 회전할 때 함께 회전 운동을 할 수 있도록 로울러 형태로 구성되며, 둘 이상 복수의 방진구(300)가 모재(200)를 중심으로 원호방향에 걸쳐 균등 간격으로 배치되어 대응 위치의 모재(200) 외면부에 동일한 힘으로 밀착됨으로써 모재(200)가 떨림 없이 안정적으로 회전할 수 있도록 지지한다.

그러나 방진구를 사용하는 종래의 실린더 변형 방지 및 진동 저감 방안은, 피 가공물인 모재의 외면부에 접하도록 설치되는 방진구 때문에 가공 중 오히려 제품이 변형되는 문제가 있다. 이는 내경 절삭으로 모재의 단면 두께가 얇아질수록 상기 방진구가 모재에 밀착되려는 힘에 대응하는 저항성이 약해져 방진구가 접하는 지지점이 변형되기 때문이다.

한국등록특허 제10-1551301호(등록일 2015.09. 02)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 실린더 내경 가공 시 발생하는 진동과 그에 따른 기계적인 변형을 억제 또는 최소화할 수 있는 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법을 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

실린더 모양으로 선 가공된 피 가공물의 외면부와 내면부를 추가 가공하여 단면 두께가 얇은 박형의 실린더 모양으로 후 가공하는 기계 가공 방법에 있어서,

(a) 선 가공된 실린더 모양의 피 가공물을 기계 가공 장치에 고정한 후 회전시켜 외경 절삭 툴로 피 가공물의 외면부를 길이 방향 전체에 걸쳐 절삭 가공하는 외경 절삭 단계;

(b) 외경 절삭 툴로 피 가공물의 외면부 일부를 추가로 절삭 가공하여 일정한 폭과 깊이로 링 모양의 홈부를 형성하고 홈부에 피 가공물과 동심구조를 이루도록 방진링을 부착하는 방진링 부착 단계;

(c) 상기 방진링과 홈부 사이에 절삭유를 공급하면서 내경 절삭 툴을 이용하여 피 가공물의 내면부를 계획된 두께만큼 절삭 가공하는 내경 절삭 단계; 및

(d) 방진링을 제거한 뒤 외경 절삭 툴을 이용하여 상기 홈부의 깊이에 대응되는 높이만큼 피 가공물의 외면부 전체를 추가 절삭하는 마무리 외경 절삭 단계;를 포함하는 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에서 상기 (b) 단계에서 방진링의 내면과 상기 홈부 바닥면 사이에 0.01 ~ 0.1 mm 크기의 갭(G)이 형성될 수 있도록 방진링의 내경보다 작은 직경으로 홈부를 형성하고, 상기 (c) 단계에서는 상기 갭(G)에 의한 방진링과 피 가공물 사이의 공간으로 스며들도록 절삭유를 공급하면서 내경 절삭을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (a) 단계에서는 계획된 외경보다 0.2 ~ 0.4mm 외경 여유를 가지도록 피 가공물의 외면부를 절삭 가공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (b) 단계에서 피 가공물의 중앙부에 피 가공물 전체 길이(L)의 1/4 ~ 1/3L이 되는 폭으로 홈부를 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 방진링의 링 두께를 홈부 깊이보다 크게 하여 방진링의 일부가 외경 절삭 단계를 거쳐 외경 가공된 피 가공물의 외면부보다 반경방향으로 일정 길이 더 돌출되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (a) 단계를 통한 외경 절삭 후 피 가공물에 비해 (b) 단계에서 부착되는 방진링의 무게(Weight)가 더 무거운 것을 사용함으로써, 내면부 절삭 시 회전운동을 하는 방진링이 피 가공물의 진동을 잡아주는 방진수단으로서 기능할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 측면에 적용된 상기 방진링은, 원주방향으로 2 분할된 단면모양이 반원형인 링 세그먼트의 결합에 의해 하나의 링형 구조체를 이루도록 형성된 것일 수 있다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

전술한 일 측면에 따른 기계 가공 방법을 통해 제작되고, 한 쪽은 완전 개방되고 반대편 엔드 플레이트 중심부에 소정의 크기로 구멍이 뚫린 박형 실린더를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법에 의하면, 내경 가공 시 피 가공물의 회전 진동을 방진링이 억제하며, 회전 진동이 발생하더라도 방진링과 피 가공물 사이의 유막에 의해 흡수/감쇄됨으로써 피 가공물의 진동을 확실하게 억제 또는 저감시킬 수 있다. 결과적으로, 제품의 불량율을 크게 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기계 가공 방법을 이용하여 박형 실린더 제작 시 기계 가공 공정을 개략 도시한 공정 개략도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기계 가공 방법에 의한 박형 실린더 제작 과정의 단계 별 상세도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기계 가공 방법에 의해 제작된 박형 실린더의 횡 단면도.
도 7은 종래 실린더 내경 절삭 시 회전 진동 저감을 위해 모재의 외면부에 방진구를 설치한 모습을 도시한 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기계 가공 방법을 이용하여 박형 실린더 제작 시 기계 가공 공정을 개략 도시한 공정 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기계 가공 방법은, 선 공정에서 실린더 모양으로 가공된 피 가공물의 외면부와 내면부를 가공 장치를 이용해 추가 가공하여 단면 두께가 얇은 박형의 실린더 모양으로 후 가공하는 방법으로서, 외경 절삭 단계(S100), 방진링 부착 단계(S200), 내경 절삭 단계(S300) 및 마무리 외경 절삭 단계(S400)를 포함한다.

외경 절삭 단계(S100)에서는 피 가공물(10)의 외면부를 일정 높이 깎아 내는 기계 가공이 수행된다. 구체적으로는, 선 가공된 실린더 모양의 피 가공물(10)을 기계 가공 장치에 고정한 후 소정의 속도로 회전시키고, 외경 절삭 툴을 피 가공물(10)에 접촉시킨 상태로 수평 이동시켜 피 가공물(10)의 외면부를 길이 방향 전체에 걸쳐 일정 높이 절삭한다.

외경 절삭 및 이후 과정에서의 홈부 가공, 내경 절삭, 그리고 마무리 외경 절삭에 사용되는 기계 가공 장치는 예를 들어 선반(Lathe)일 수 있으며, 이 경우 선 가공된 실린더 모양의 피 가공물(10)은 복수의 조(jaw)를 포함하는 척(Chuck)에 물려 고정될 수 있다. 그리고 절삭 툴은 기계 가공 장치의 베드 상에서 왕복 운동을 왕복대 상의 공구대에 고정될 수 있다.

외경 절삭 단계(S100)에서는 계획된 외경보다 0.2 ~ 0.4mm 외경 여유를 가지도록 피 가공물(10)의 외면부를 절삭 가공한다. 이후 단계에서 홈부 가공 시 홈부의 높이를 확보하기 위한 작업으로, 0.2 ~ 0.4mm 정도의 외경 여유분에 대한 추가적인 절삭, 즉 외경 가공은 최종 단계(마무리 외경 절삭 단계(S400))에서 수행된다.

방진링 부착 단계(S200)는 피 가공물(10)의 외면부에 홈을 내고 여기에 내경 절삭 시 방진구로서 기능하는 링을 부착하는 단계이다. 바람직하게는, 외경 절삭 툴로 피 가공물(10)의 외면부 일부를 추가로 절삭 가공하여 일정한 폭과 깊이로 링 모양의 홈부를 형성하고, 홈부에 피 가공물(10)과 동심구조를 이루도록 방진링을 부착한다.

방진링 부착 단계(S200)에서는 방진링의 내면과 상기 홈부 바닥면 사이에 0.01 ~ 0.1 mm 크기의 갭(G)이 확보되어 이들 사이에 미세한 공간이 형성될 수 있도록 방진링의 내경보다 작은 직경으로 홈부를 형성하며, 방진링은 원주방향으로 2 분할된 단면모양이 반원형인 링 세그먼트들로 구성되어 이들 결합에 의해 하나의 링형 구조체를 이루는 것이 사용될 수 있다.

방진링 부착 단계(S200)에서는 피 가공물(10)의 중앙부에 피 가공물(10) 전체 길이(L)의 1/4 ~ 1/3L이 되는 폭으로 홈부를 형성하는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 방진링은 피 가공물(10)의 길이방향을 기준으로 중앙이 되는 위치에 부착될 수 있으며, 피 가공물(10) 전체 길이(L)에 대해 1/4 ~ 1/3L이 되는 길이로 형성될 수 있다.

방진링이 부착되는 위치가 피 가공물(10)의 길이방향 중앙을 기준으로 척에서 먼 쪽에 위치하면, 이후 내경 절삭 단계(S300)를 통한 내경 가공 시 방진링의 자체 무게에 의해 오히려 피 가공물(10)의 처짐이 발생해 절삭 과정 중 변형을 유발시킬 우려가 있고, 척에 너무 가깝게 위치하면 척에서 먼 쪽에 있는 가공부에 대한 변형 억제 효과가 충분히 발휘되지 못하기 때문이다.

방진링의 링 두께를 홈부 깊이보다 크게 하여 방진링의 일부가 1차 외경 가공된 피 가공물(10)의 외면부보다 반경방향으로 일정 길이 더 돌출되도록 하면, 피 가공물(10)과 함께 회전할 때 발생하는 방진링의 회전 관성이 피 가공물(10)의 회전 관성보다 커지기 때문에 방진링은 척의 회전중심을 지나는 가상의 중심선을 기준으로 편심 없는 안정적인 회전운동을 할 수 있다.

다시 말해, 내경 가공 시 회전 초기에는 피 가공물(10)에 비해 느린 회전 속도 때문에 방진링이 편심 회전을 하지만, 방진링의 회전 속도가 피 가공물(10)과 대략 비슷한 속도가 되면, 회전 중심으로부터의 반경의 제곱에 비례하여 증가하는 회전 관성으로 피 가공물(10)에 비해 방진링의 회전 운동이 안정되기 때문에 상대적으로 피 가공물(10)의 회전 진동을 억제할 수 있게 된다.

방진링의 회전 관성을 증대시키기 위한 다른 방안으로, 전술한 외경 절삭 단계(S100)를 거쳐 1차 외경 가공된 피 가공물(10)에 비해 더 무거운 방진링을 사용하는 방법이 고려될 수 있다. 이 경우 역시 방진링이 피 가공물(10)의 회전 속도에 가까워질수록 회전 관성이 피 가공물(10)의 회전 관성보다 커져 상대적으로 피 가공물(10)의 회전 진동을 억제하는 효과가 발휘될 수 있다.

내경 절삭 단계(S300)에서는 방진링과 홈부 사이에 절삭유를 공급하면서 내경 절삭 툴을 이용하여 피 가공물(10)의 내면부를 계획된 두께만큼 절삭 가공하는 작업이 수행된다. 바람직하게는, 상기 갭(G)에 의한 방진링과 피 가공물(10) 사이의 소정의 공간에 절삭유가 스며들어 방진링과 홈부 사이에 유막이 형성되도록 하면서 내경 절삭을 수행한다.

방진링과 피 가공물(10) 사이로 절삭유가 스며들어 형성된 유막은, 가공 초기 다른 속도로 회전하는 방진링과 피 가공물(10) 사이의 직접적인 기계적 마찰을 방지하고, 둘 회전 속도가 어느 정도 비슷해진 상태에서 내경 절삭 툴을 접촉시켰을 때 피 가공물(10)의 특정 부위에 작용하는 힘에 의한 피 가공물(10)의 진동을 흡수/감쇄시키는 쿠션체로서 기능한다.

즉 절삭유에 의한 방진링과 피 가공물(10) 사이의 유막에 의하여, 회전운동 시 방진링과 피 가공물(10) 사이의 직접적인 기계적 마찰이 방지됨으로써 피 가공물(10)의 가공 면 손상이 방지되고, 내경 가공 중 방진링에 대해 피 가공물(10)의 진동하더라도 유막에 의하여 그 진동이 흡수/감쇄됨으로써 변형이 억제되고 가공 정밀도가 증대될 수 있는 것이다.

한편, 마무리 외경 절삭 단계(S400)는 피 가공물(10)의 외면부 전체를 추가 절삭하여 박형 실린더를 완성하는 단계이다. 구체적으로는, 전술한 내경 가공이 완료되면 방진링을 제거한 뒤 다시 외경 절삭 툴을 이용하여 상기 홈부의 깊이에 대응되는 높이만큼 피 가공물(10)의 외면부 전체를 추가 절삭함으로써 박형 실린더를 완성하게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 기계 가공 방법의 단계 별 가공 과정을 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기계 가공 방법에 의한 박형 실린더 제작 과정을 단계 별로 도시한 도면이다.

도시된 도면을 참조하면, 먼저 선 가공된 실린더 모양의 피 가공물(10)을 기계 가공 장치의 척(Chuck, 10)에 물려 고정한다. 그리고 구동모터에 회전 명령을 인가하여 척(20)과 피 가공물(10)을 회전시킨다. 척(20)이 지정된 목표 속도에 도달하면, 외경 절삭 툴(30)을 지정된 가공 위치로 이동시켜 피 가공물(10)의 외면부를 절삭 가공한다(도 2 참조).

바람직하게는, 원래 계획된 외경보다 0.2 ~ 0.4mm 외경 여유를 확보할 수 있는 가공 위치에 외경 절삭 툴(30)을 위치시키며, 그 상태에서 외경 절삭 툴(30)을 수평 방향으로 이동시켜 피 가공물(10)의 외면부를 길이 방향 전체에 걸쳐 일정 높이로 절삭한다. 여기서 절삭 툴(30)은 미리 입력된 좌표를 따라 공구대(미도시)가 자동으로 움직이거나 작업자의 수동 조작을 통해 움직이는 구성일 수 있다.

다음 도 3a와 같이, 외경 절삭 툴(30)로 피 가공물(10)의 외면부 일부를 추가로 절삭 가공하여 일정한 폭(W)과 깊이(D)로 홈부(12)를 형성한다. 이때 홈부(12)의 형성 위치는 피 가공물(10)의 중앙일 수 있으며, 그 폭(W)은 피 가공물(10) 전체 길이(L)의 1/4 ~ 1/3L일 수 있다. 그리고 깊이(D)는 최종 피 가공물(10)의 단면 두께(T1)가 2mm인 경우를 기준으로 0.2 ~ 0.4mm 정도가 바람직하다.

방진링(40)이 부착되는 위치가 피 가공물(10)의 길이방향 중앙을 기준으로 척에서 먼 쪽에 위치하면, 이후 내경 절삭 단계(S300)를 통한 내경 가공 시 방진링(40)의 자체 무게에 의해 오히려 피 가공물(10)의 처짐이 발생해 절삭 과정 중 변형을 유발시킬 우려가 있고, 척에 너무 가깝게 위치하면 척에서 먼 쪽에 있는 가공부에 대한 변형 억제 효과가 충분히 발휘될 수 없다.

계획된 폭(W)과 깊이(D)로 홈부(12)를 형성하고 나면 도 3b와 같이, 상기 홈부(12)에 대응되는 모양의 방진링(40)을 홈부(12)에 부착한다. 이때 방진링(40)의 내면과 상기 홈부(12) 바닥면 사이에 0.01 ~ 0.1 mm 크기의 갭(G)이 확보되어 이들 사이에 미세한 공간이 형성될 수 있도록 홈부(12) 직경에 비해 0.01 ~ 0.1 mm 큰 내경을 갖는 방진링(40)을 사용한다.

방진링(40)은 도면의 예시와 같이, 원주방향으로 2 분할된 단면모양이 반원형인 링 세그먼트들(42, 44)로 된 구성일 수 있으며, 피 가공물(10)에 부착 시 상기 홈부(12)에 외측에서 홈부(12)의 일부와 다른 일부를 감싸도록 결합한 후 이들이 상호 접하는 부분을 볼트로 상호 견고히 고정하여 이후 내경 절삭 과정에서 빠른 회전에도 피 가공물(10)로부터 이탈하지 않도록 한다.

방진링(40)의 링 두께(T2)를 홈부(12) 깊이(D)보다 크게 하여 방진링(40)의 일부가 1차 외경 가공된 피 가공물(10)의 외면부보다 반경방향으로 일정 길이 더 돌출되도록 하면, 피 가공물(10)과 함께 회전할 때 발생하는 방진링(40)의 회전 관성이 피 가공물(10)의 회전 관성보다 커져 방진링(40)은 척의 회전중심을 지나는 중심선(CL)을 기준으로 편심 없는 안정적인 회전운동을 하게 된다.

방진링(40)의 회전 관성을 증대시키기 위한 다른 방안으로서, 외경 절삭 과정 거쳐 1차 외경 가공된 피 가공물(10)의 무게보다 더 무거운 방진링(40)을 사용하는 방안이 고려될 수 있다. 이 경우 역시 방진링(40)이 피 가공물(10)의 회전 속도에 가까워질수록 방진링(40)의 회전 관성이 피 가공물(10)의 회전 관성보다 커져 상대적으로 피 가공물(10)의 회전 진동이 억제될 수 있다.

방진링(40) 부착이 완료되면, 도 4와 같이 방진링(40)과 홈부(12) 사이에 절삭유(O)를 공급하면서 내경 절삭 툴(32)을 이용하여 피 가공물(10)의 내면부를 계획된 두께만큼 절삭 가공한다. 바람직하게는, 상기 갭(G)에 의한 방진링(40)과 피 가공물(10) 사이의 공간에 절삭유(O)가 스며들어 방진링(40)과 홈부(12) 사이에 유막이 형성되도록 하면서 내경 절삭을 수행한다.

피 가공물(10)은 척(20)에 물린 상태로 회전력을 직접 전달 받는 반면, 방진링(40)은 피 가공물(10)의 홈부(12) 상에 소정의 갭을 두고 부착되어 있기 때문에 회전 초기에는 슬립이 발생하여 방진링(40)은 피 가공물(10)에 비해 느린 속도로 회전한다. 때문에 회전 초기에는 상기 갭 및 방진링(40)의 자체 무게에 의하여 피 가공물(10)에 대해 방진링(40)이 약간의 편심 회전을 하게 된다.

그러나 회전 속도가 빨라져 방진링(40)의 회전 속도가 피 가공물(10)의 회전 속도와 대략 비슷한 속도가 되면, 방진링(40) 또한 자체 회전 관성에 의하여 피 가공물(10)과 동심(同心) 회전 운동을 하게 된다. 이때 방진링(40)이 피 가공물(10)의 외면부보다 더 돌출(또는 피 가공물보다 더 무거움)되어 있기 때문에 방진링(40)에는 피 가공물(10)에 비해 상대적으로 큰 회전 관성이 작용한다.

이로 인해, 방진링(40)의 회전 운동(척의 회전 중심을 지나는 중심선(L)을 중심으로 하는 회전 운동)은 피 가공물(10)의 회전 운동에 비해 안정적이게 되고, 때문에 내경 가공(보링 가공)을 위해 내경 절삭 툴(32)이 피 가공물(10)의 내면부에 접촉했을 때 작용하는 힘에 의하여 피 가공물(10)이 진동하더라도 그 진동을 방진링(40)이 잡아주게 된다.

또한, 방진링(40)과 피 가공물(10) 사이로 절삭유가 스며들어 형성된 유막으로 인하여, 내경 절삭 툴(32)의 접촉으로 피 가공물(10)의 특정 부위에 작용하는 상기 힘에 의한 피 가공물(10)의 진동이 상기 유막 층을 통해 흡수/감쇄되는 쿠션 효과가 발휘될 수 있다. 이에 따라, 내경 가공 시 피 가공물(10)의 변형이 억제되어 가공 정밀도와 품질이 증대될 수 있다.

한편, 내경 가공이 완료되면, 도 5a와 같이 피 가공물(10)의 회전을 일시 정지시킨 후 피 가공물(10)로부터 방진링(40)을 떼어 낸다. 그리고 나서 도 5b와 같이 피 가공물(10)을 다시 회전시켜 외경 절삭 툴(30)을 이용하여 상기 홈부(12)의 깊이(D)에 대응되는 높이만큼 피 가공물(10)의 외면부 전체를 추가 절삭하면 기계 가공이 마무리 된다.

도 6은 전술한 일 측면에 따른 기계 가공 방법을 통해 제작된 박형 실린더의 횡 단면도로서, 박형 실린더(100)는 한 쪽 끝이 완전히 개방되고 반대편 엔드 플레이트 중심부에 추가적인 드릴링 가공을 통해 소정의 크기로 원형의 구멍(H)이 뚫린 구조일 수 있다. 이때 실린더의 직경과 길이, 그리고 단면 두께는 적용 제품에 따라 달라질 수 있으므로 특정 수치로 한정되는 것은 아니다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 피 가공물
12 : 홈부
20 : 척(Chuck)
30, 32 : 절삭 툴
40 : 방진링

Claims

실린더 모양으로 선 가공된 피 가공물의 외면부와 내면부를 추가 가공하여 단면 두께가 얇은 박형의 실린더 모양으로 후 가공하는 기계 가공 방법에 있어서,
(a) 선 가공된 실린더 모양의 피 가공물을 기계 가공 장치에 고정한 후 회전시켜 외경 절삭 툴로 피 가공물의 외면부를 길이 방향 전체에 걸쳐 절삭 가공하는 외경 절삭 단계;
(b) 외경 절삭 툴로 피 가공물의 외면부 일부를 추가로 절삭 가공하여 일정한 폭과 깊이로 링 모양의 홈부를 형성하고 홈부에 피 가공물과 동심구조를 이루도록 방진링을 부착하는 방진링 부착 단계;
(c) 상기 방진링과 홈부 사이에 절삭유를 공급하면서 내경 절삭 툴을 이용하여 피 가공물의 내면부를 계획된 두께만큼 절삭 가공하는 내경 절삭 단계; 및
(d) 방진링을 제거한 뒤 외경 절삭 툴을 이용하여 상기 홈부의 깊이에 대응되는 높이만큼 피 가공물의 외면부 전체를 추가 절삭하는 마무리 외경 절삭 단계;를 포함하는 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 방진링의 내면과 상기 홈부 바닥면 사이에 0.01 ~ 0.1 mm 크기의 갭(G)이 형성될 수 있도록 방진링의 내경보다 작은 직경으로 홈부를 형성하고,
상기 (c) 단계에서는 상기 갭(G)에 의한 방진링과 피 가공물 사이의 공간으로 스며들도록 절삭유를 공급하면서 내경 절삭을 행하는 것을 특징으로 하는 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서는 계획된 외경보다 0.2 ~ 0.4mm 외경 여유를 가지도록 피 가공물의 외면부를 절삭 가공하는 것을 특징으로 하는 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 피 가공물의 중앙부에 피 가공물 전체 길이(L)의 1/4 ~ 1/3L이 되는 폭으로 홈부를 형성하는 것을 특징으로 하는 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 방진링의 링 두께를 홈부 깊이보다 크게 하여 방진링의 일부가 외경 절삭 단계를 거쳐 외경 가공된 피 가공물의 외면부보다 반경방향으로 일정 길이 더 돌출되도록 하는 것을 특징으로 하는 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계를 통한 외경 절삭 후 피 가공물에 비해 (b) 단계에서 부착되는 방진링의 무게(Weight)가 더 무거운 것을 특징으로 하는 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 방진링은 원주방향으로 2 분할된 단면모양이 반원형인 링 세그먼트의 결합에 의해 하나의 링형 구조체를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 박형 실린더 제작을 위한 기계 가공 방법.
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