KR102023537B1 - 플레인베어링 절삭가공용 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플레인베어링 절삭가공용 지그에 관한 것이다. 이는, 크랭크샤프트와 접하는 반원형 밀착면과 상기 밀착면 양단에 위치한 릴리프를 구비한 플레인베어링의 절삭가공에 사용되는 것으로서, 반원형으로 벤딩된 공작대상물의 외주면에 면접하며, 공작대상물의 내주면을 일정깊이로 절삭하여 상기 밀착면을 가공할 수 있도록 공작대상물을 지지하는 밀착면 가공유도부와; 상기 밀착면 가공유도부의 양단에 위치하고, 상기 공작대상물의 양단부를 오므려 양단부가 상기 내주면의 절삭깊이보다 상대적으로 큰 절삭깊이로 절삭되도록 함으로써, 밀착면 양단부에 릴리프가 형성되도록 하는 릴리프 가공유도부를 갖는다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 플레인베어링 절삭가공용 지그는, 공작대상물의 양단부를 내측으로 오므리는 내향돌출부를 자체적으로 가져 지그의 모양을 인위적으로 조작할 필요 없이, 공작대상물에 대한 진원 가공을 통해 내경과 릴리프 가공을 동시에 수행할 수 있으므로, 생산성이 뛰어나고 한 종류의 절삭공구로만 작업이 진행되기 때문에 전체적인 구조가 간단하다.

Description

플레인베어링 절삭가공용 지그 {Jig for cutting work for plain bearing}

본 발명은 내연기관의 블럭과 크랭크샤프트 사이에 장착되는 플레인베어링의 절삭가공용 지그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플레인베어링 단부에 형성되는 크러쉬 릴리프의 동시 절삭을 가능케 하는 플레인베어링 절삭가공용 지그에 관한 것이다.

내연기관의 블럭과 크랭크샤프트 사이에 장착되는 플레인베어링은, 그 표면에 적당한 유막을 형성하여 피스톤의 행정 운동시 커넥팅로드를 통해 전달되는 하중과 충격을 흡수하고, 크랭크축의 회전으로 생기는 고체마찰을 액체마찰로 바꾸어 크랭크축과 블럭이 달라붙는 것을 방지하며, 접촉면 사이의 마모를 방지하는 등의 역할을 담당한다.

또한, 크랭크축과 베어링의 사이에는, 적당한 유막을 형성하고 유지하기 위한 오일틈새가 확보되며, 윤활유는 상기 오일틈새에서 유막을 형성하여 베어링과 크랭크축 사이의 고체마찰을 액체마찰로 전환하여 준다. 이러한 플레인베어링은, 도 1에 도시한 바와 같이, 반원의 형태를 취하며 두 개가 하나의 세트를 이루며 크랭크샤프트(도 1의 50)을 사이에 두고 양단부가 밀착한다.

도 1은 플레인베어링(12)의 기본 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 플레인베어링(12)은 반원의 형태를 취하며 두 개가 조합되어 하나의 베어링세트(10)를 구성한다. 베어링세트(10)는 크랭크샤프트(50)의 외주면을 감싸며 크랭크샤프트와의 사이에 유막을 형성한다.

또한, 상기 베어링세트(10)를 이루는 각 베어링(12)의 양단부에는 릴리프(12a)가 형성된다. 릴리프(12a)는 다른 부분 보다 얇게 형성된 부분으로서 다양한 목적을 갖는 것이다. 가령 오일의 원활한 배출을 가능하게 한다거나, 베어링(12)의 단부 모서리부가 크랭크샤프트(50)의 표면을 긁지 않게 하는 등의 역할을 하는 것이다.

상기 릴리프(12a)는 베어링(12) 내면의 연삭 가공 시 형성되며, 릴리프경계라인(P)을 사이로 베어링(12)의 전체적인 내주면과 구획된다. 이러한 릴리프(12a)는, 도 2와 같이, 릴리프(12a) 절삭 가공을 별도로 진행하던가 아니면, 도 3을 통해 설명하는 바와 같이 지그(14) 자체를 변형하여 형성된다.

도 2 및 도 3은 종래 플레인베어링의 절삭방식을 예를 들어 나타내 보인 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 하나 이상의 절삭공구를 이용하여, 지그(14)의 지지면부(14a)에 밀착 고정되어 있는 공작대상물(16)의 내면과 양단부를 따로 따로 절삭 가공 할 수 있다. 이와 같이 따로 따로 절삭하는 이유는 당연히 릴리프(12a)를 성형하기 위한 것이다. 도면부호 T은 절삭영역이다. 말하자면, 보링머신의 바이트가 지나는 경계라인이다.

그런데, 이러한 절삭 방식은, 양측 릴리프영역과 중앙의 내면 영역을 별도로 절삭해야 하는 것이므로, 말하자면 3번 절삭해야 하므로, 작업공수가 늘어나 생산성이 좋지 않고 특히 가공 정밀성이 좋지 않다는 문제를 갖는다.

이에 비해, 도 3에 도시한 절삭방식은, 지그(14)의 지지면부(14a)에 공작대상물(16)을 고정한 상태로, 지그를 화살표 F방향으로 변형시켜 공작대상물(16)의 입구를 오므리고, 절삭공구를 진입시켜 내경절삭과 릴리프 절삭을 동시에 수행하는 것이다. 그러나, 이러한 절삭 방식은, 금형(14) 자체를 변형시켜야 하는 것이니 만큼 구조가 복잡하고, 그나마 오므림 정도를 정확하게 조작하지 못하는 경우 가공정밀성이 크게 저하한다는 단점을 갖는다.

국내 등록특허공보 제10-1232246호 (내연기관용 슬라이딩 베어링 및 반원통형 베어링 국내 등록특허공보 제10-1303407호 (크링크 핀 베어링 조립용 지그) 국내 등록특허공보 제10-1081009호 (슬라이드 베어링, 토오크 전달장치 및 엔진)

본 발명은, 금형 자체에, 공작대상물의 양단부를 내측으로 오므리는 내향돌출부가 형성되어 지그의 모양을 인위적으로 조작할 필요 없이도, 공작대상물에 대한 진원 가공을 통해 내경과 릴리프 가공을 동시에 수행할 수 있으므로, 생산성이 뛰어나고 한 종류의 절삭공구로만 작업이 진행되기 때문에 전체적인 구조가 간단한 플레인베어링 절삭가공용 지그를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플레인베어링 절삭가공용 지그는, 크랭크샤프트와 접하는 반원형 밀착면과 상기 밀착면 양단에 위치한 릴리프를 구비한 플레인베어링의 절삭가공에 사용되는 것으로서, 반원형으로 벤딩된 공작대상물의 외주면에 면접하며, 공작대상물의 내주면을 일정깊이로 절삭하여 상기 밀착면을 가공할 수 있도록 공작대상물을 지지하는 밀착면 가공유도부와; 상기 밀착면 가공유도부의 양단에 위치하고, 상기 공작대상물의 양단부를 오므려 양단부가 상기 내주면의 절삭깊이보다 상대적으로 큰 절삭깊이로 절삭되도록 함으로써, 밀착면 양단부에 릴리프가 형성되도록 하는 릴리프 가공유도부를 갖는다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플레인베어링 절삭가공용 지그는, 일정두께를 가지며 반원형으로 구부러진 띠형 공작대상물을 밀착 지지하는 지지면부를 구비한 플레인베어링 절삭가공용 지그에 있어서, 상기 지지면부의 원주방향 양단부에는, 지그에 장착된 공작대상물의 양단부를 오므려, 공작대상물 내측면의 절삭 가공시 공작대상물의 양단부가 다른 부분보다 상대적으로 큰 절삭깊이로 절삭되도록 함으로써, 공작대상물 양단부에 릴리프가 자동 형성되도록 한다.

또한, 상기 지지면부의 내주면에 대한 내향돌출부의 최대 돌출높이(B)는, 공작대상물 두께의 1/15 내지 1/5인에 포함되도록 한다.

아울러, 상기 내향돌출부는, 상기 반원형 지지면부의 단부로부터 지그의 내측방향으로 5mm이내의 영역내에 포함되도록 한다.

또한, 상기 반원형 지지면부의 양단부의 곡률반경은 중앙부의 곡률반경보다 상대적으로 큰 형상을 취하게 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 플레인베어링 절삭가공용 지그는, 공작대상물의 양단부를 내측으로 오므리는 내향돌출부를 자체적으로 가져 지그의 모양을 인위적으로 조작할 필요 없이, 공작대상물에 대한 진원 가공을 통해 내경과 릴리프 가공을 동시에 수행할 수 있으므로, 생산성이 뛰어나고 한 종류의 절삭공구로만 작업이 진행되기 때문에 전체적인 구조가 간단하다.

도 1은 플레인베어링세트의 기본 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 종래 플레인베어링 절삭방식을 나타내 보인 도면이다.
도 4 및 도 5는 플레인베어링의 일괄 가공시의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레인베어링 절삭가공용 지그의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시한 절삭가공용 지그의 일부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레인베어링 절삭가공용 지그의 다른 예를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플레인베어링 절삭가공용 지그의 필요성 및 원리를 설명하기 위한 개념도이다.

일단, 도 4에 도시한 바와 같이, (상기 릴리프를 형성하기 위한 방법으로) 공작대상물(16)의 단부 내향면의 절삭희망부(19)를 제거하기 위하여, 지지면부(14a)의 양단부에 내향돌출부(14b)를 적용하는 것을 생각해 볼 수 있다.

상기 내향돌출부(14b)는 지지면부(14a)의 양단부에 형성된 내측으로 돌출된 부분으로서, 공작대상물(16)의 단부를 화살표 a방향으로 내미는 역할을 한다. 즉, 상기 지지면부(14a)에 전체적으로 밀착하고 있는 공작대상물(16)의 양단부를 국부적으로 벤딩시켜, 공작대상물의 단부, 즉 절삭희망부(19)가 절삭영역(T)의 내측에 포함되도록 하는 것이다. 상기 절삭희망부가 제거된 후 남는 부분이 릴리프가 된다.

도면부호 14c는 변곡라인이다. 상기 변곡라인(14c)은 지지면부(14a)와 내향돌출부(14b)가 만나는 경계부이다.

상기한 바와 같이, 절삭영역(T)은, 보링가공용 바이트(미도시)의 회전경로이다. 상기 바이트는 상기 회전경로를 따라 공전(公轉)하면서 공작대상물(16) 측으로 직선 이동하며 절삭영역 내부에 포함되어 있는 대상물을 절삭 제거한다.

여하튼, 도 4에 도시한 바와 같이, 공작대상물(16)이 지지면부(14a) 및 내향돌출부(14b)에 완벽히 밀착 한다면, 절삭희망부(19)를 제거함으로써 정상적인 릴리프(12a)를 얻을 수 있다. 그러나, 도 4에 도시한 방식의 절삭 가공은 현실에서는 불가능하다. 그 이유는 공작대상물(16)이 강성을 가져 국부적으로 벤딩되지 않기 때문이다.

실제로는, 공작대상물(16)이 상기 변곡라인(14c)의 주변부위로부터 이격되어 도 5에 도시한 들뜸부(18)를 형성한다. 즉, 공작대상물(16)이 지지면부(14a) 및 내향돌출부(14b)로부터 벌어져, 공작대상물(16)의 단부 외측에 들뜸부(18)가 발생하고, 공작대상물(16)은 들뜬 만큼 절삭영역의 내부로 더욱 내밀어진다.

이러한 상황에서, 동일한 절삭공구를 이용해 동일한 조건으로 절삭하먼 빗금친 실제절삭부(20)가 절삭되게 된다. 상기 실제절삭부(20)가 제거된 후 남는 릴리프경계라인(P1)은, 도 4의 릴리프경계라인 P보다 위쪽에 위치하게 된다. 릴리프경계라인이 원하는 위치보다 높게 형성된 것이다. 릴리프의 치수가 부정확한 것이다.

후술할 본 발명의 실시예에 따른 지그(30)는, 지그 내향면의 형상을 변형시켜, 가공대상물(16)의 국부적 벤딩을 요구하지도 않고, 공작대상물(16)의 절삭영역 내부로 내밀어지는 부분을 최소화함으로써, 정확한 사이즈의 릴리프를 형성하게 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레인베어링 절삭가공용 지그(30)의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6에 도시한 절삭가공용 지그(30)의 일부분을 확대하여 공작대상물과 함께 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 절삭가공용 지그(30)는, 밀착면가공유도부(60)와 릴리프가공유도부(70)를 갖는다.

밀착면가공유도부(60)는 반원형으로 벤딩된 공작대상물(16)의 외주면에 면접하는 부분으로서 지지면부(30a)를 갖는다. 공작대상물은 밀착면가공유도부(60)의 지지면부(30a)에 받쳐진 상태로 외부로부터 진입한 절삭공구에 의해 그 내주면이 일정 깊이로 절삭된다.

릴리프가공유도부(70)는 밀착면가공유도부(60)의 양단에 위치하고, 상기 공작대상물(16)의 양단부를 화살표 a방향으로 오므리는 부분으로서, 후술할 내향돌출부(31)를 갖는다. 내향돌출부(31)를 이용해 공작대상물(16)의 양단부를 오므리는 이유는, 공작대상물(16)의 양단부가 공작대상물의 중앙 내주면의 절삭 깊이 보다 상대적으로 큰 절삭깊이로 절삭되도록 하기 위한 것이다. 상대적으로 크게 절삭된 부분은 릴리프가 된다.

또한, 상기 절삭가공용 지그(30)는, 그 내부로 공작대상물(16)을 받아들이는 반원형의 내부공간(30d)을 제공한다. 절삭공구는 상기 내부공간(30d)으로 진입하여, 내부공간(30d)에 세팅되어 있는 가공대상물(16)의 내주면(양단부 포함)을 절삭하여, 가공대상물에 반원형 밀착면과 릴리프를 형성한다. 상기 반원형 밀착면은 크랭크샤프트의 외주면과 접하는 곡면을 의미한다.

도면부호 R은 정원(正圓)을 의미한다. 이를테면 원점(0)을 기준으로 동일한 반경을 갖는 점을 연결한 선이다. 상기 지지면부(30a)는 타원으로서 정원(R)의 내측에 위치한다.

상기 지지면부(30a)의 내경은, 내향돌출부(31)를 연결하는 직선의 중심점을 O라 하고, 지지면부(30a)의 원주방향 중앙부를 Q라 가정할 때, 점 O와 점 Q를 연결하는 반경이 가장 크다. 상기 반경은 화살표 d방향으로 갈수록 줄어든다. 상기 지지면부(30a)의 최소 반경과 최대 반경의 차이는, 최대 반경이 127mm 일 경우 0.013 마이크로미터이다.

이와 같이 지지면부(30a)의 내주면을 타원형태로 제작한 이유는, 절삭공구를 이용한 절삭 가공시, 공작대상물(16)의 양단부의 두께를 중앙부의 두께보다 얇게 가공하기 위한 것이다.

한편, 상기 내향돌출부(31)는 상기 중심점 O를 기준으로 반대편에 대칭을 이루는 돌출부로서, 내부공간(30d) 내에 세팅된 공작대상물(16)의 양단부를 화살표 a방향으로 내밀어, 절삭희망부(19)가 절삭영역 내에 포함되도록 한다.

도면부호 30c는 돌출부경계라인이다. 돌출부경계라인(30c)은 지지면부(30a)와 내향돌출부(31)가 만나는 경계부이다. 상기 돌출부경계라인(30c)과 지그(30)의 외측면 즉, 평면부(30e)의 간격 A는, 공작대상물(16)의 단부와 릴리프경계라인 P의 간격 H 보다 작다. 가령, A값은 H의 1/2보다 작다. 상기 A값은, 상기 지지면부(30a)의 최대 내경이 127mm 일 경우, 5mm이내이다.

아울러, 상기 내향돌출부(31)에 있어서, 지지면부(30a)에 대한 내향돌출부(31)의 최대 돌출높이(B)는, 공작대상물 두께의 1/15 내지 1/5 정도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레인베어링 절삭가공용 지그(30)의 다른 예를 도시한 도면이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도면을 참조하면, 지지면부(30a)의 양단부에 둥근 형태의 내향돌출부(33)가 형성되어 있음을 알 수 있다. 도 7의 경우 내향돌출부(31)가 삼각 톱니의 형태를 취하였지만, 동일한 기능을 할 수 있는 한, 도 8과 같이, 둥근 형태를 취할 수도 있은 것이다.

상기 내향돌출부(31)는, 공작대상물(16)의 단부를 화살표 a방향으로 이동시켜 공작대상물의 절삭희망부(19)가 바이트에 의해 일괄 절삭되도록 한다.

결국 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 절삭 가공용 지그(30)는, 공작대상물(16)을 지지하는 지지면부(30a)의 양단부에 구비된 내향돌출부로 하여금, 공작대상물(16) 하단의 절삭희망부를, 절삭영역의 내부로 내밀어 절삭 제거되게 함으로써, 가공대상물의 내주면의 절삭과 릴리프의 절삭을 동시에 수행하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:베어링세트 12:베어링
12a:릴리프 14:지그
14a:지지면부 14b:내향돌출부
14c:변곡라인 16:공작대상물
18:들뜸부 19:절삭희망부
20:실제절삭부 30:지그
30a:지지면부 30c:돌출부경계라인
30d:내부공간 30e:평면부
31:내향돌출부 33:내향돌출부
50:크랭크샤프트

Claims (5)

1. 일정두께를 가지며 반원형으로 구부러진 띠형 공작대상물을 밀착 지지하는 지지면부를 구비한 플레인베어링 절삭가공용 지그에 있어서,
   상기 지지면부의 원주방향 양단부에는, 지그에 장착된 공작대상물의 양단부를 오므려, 공작대상물 내측면의 절삭 가공시 공작대상물의 양단부가 다른 부분보다 상대적으로 큰 절삭깊이로 절삭되도록 함으로써, 공작대상물 양단부에 릴리프가 자동 형성되도록 하고,
   상기 지지면부의 내주면에 대한 내향돌출부의 최대 돌출높이(B)는, 공작대상물 두께의 1/15 내지 1/5이고,
   상기 내향돌출부는, 상기 반원형 지지면부의 단부로부터 지그의 내측방향으로 5mm이내의 영역내에 포함되고,
   상기 반원형 지지면부의 양단부의 곡률반경은 중앙부의 곡률반경보다 상대적으로 큰 형상을 취하고,
   상기 지지면부는 타원으로서 정원의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 플레인베어링 절삭가공용 지그.
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