KR19980040305A - Deburring device using CBN electrodeposition grindstone and electrolytic action - Google Patents

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김정두
최인휴
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윤덕용
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Abstract

본 발명은 공작물의 구멍 주위에 형성된 버를 CBN전착지석(cubic-boron-nitride electroplated wheel)과 전해작용을 이용하여 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 CBN전착지석을 이용한 기계적 디버링과 전해작용을 이용한 전기화학적 디버링을 결합하여 디버링효과를 극대화한 디버링장치 및 방법을 제공하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위해 본 장치는, CBN입자를 전착한 초경봉으로 공작물의 구멍 주위의 버를 기계적으로 대부분 제거함과 동시에, 이 초경봉을 전극으로하여 돌출된 버를 전해용출시킴으로써 전기화학적 방법으로 잔여 버와 기계적 디버링에 의해 2차적으로 형성된 버를 제거하는 것을 기본개념으로 한다. 본 발명의 장치는 버가 형성된 구멍을 갖는 공작물, 특히 배기밸브 등의 거버너축(gervernor shaft)이나 크랭크축 등과 같이 긴 공작물의 내부에 교차된 구멍이 있는 공작물에 적용가능하다.The present invention relates to a method and apparatus for removing burrs formed around a hole of a workpiece by using a cubic-boron-nitride electroplated wheel and electrolysis. An object of the present invention is to provide a deburring apparatus and method by maximizing the deburring effect by combining the mechanical deburring using CBN electrodeposited grindstone and electrochemical deburring using electrolytic action. In order to achieve this purpose, the present invention is an electrochemical method by mechanically removing most of the burrs around the hole of a workpiece with a cemented carbide rod electrodeposited with CBN particles, and electrolytically eluting the burrs protruding from the cemented carbide rod as an electrode. The basic concept is to remove the residual burrs and the burrs formed secondary by mechanical deburring. The apparatus of the present invention is applicable to a workpiece having a burr-formed hole, in particular a workpiece having an intersecting hole inside a long workpiece such as a governor shaft or a crankshaft such as an exhaust valve.

Description

CBN전착 지석과 전해작용을 이용한 디버링장치Deburring device using CBN electrodeposition grindstone and electrolytic action

본 발명은 공작물의 버(burr)를 제거하는 디버링(deburring) 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 배기밸브 등의 거버너축(governor shaft)이나 크랭크축 등의 내부에 구멍을 뚫을 때 형성되는 버를 CBN전착 지석(cubic-born-nitride electroplated wheel)과 전해작용을 이용하여 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a deburring apparatus for removing burrs of a workpiece. More specifically, the present invention uses a CBN electrodeposited grindstone (cubic-born-nitride electroplated wheel) and an electrolytic action of burrs formed when a hole is drilled into a governor shaft such as an exhaust valve or a crankshaft. It relates to a method and a device for removal.

버(burr)란 금속 재료를 절단하거나 구멍을 뚫을 때 그 가장자리 부근에 생기는 끝이 말린 가공자욱을 일컫는 것으로서, 일반적으로는 가공물의 품질을 떨어뜨리는 등 부정적으로 작용한다. 특히, 배기밸브 등의 거버너축이나 크랭크축과 같이 내부에 교차구멍을 갖는 공잘물의 경우에는 버가 내부의 구멍교차 지점에도 형성되기 때문에, 버를 제거하는 디버링(deburring) 공정이 필수적으로 포함된다.A burr refers to a curled work piece formed near an edge when cutting or drilling a metal material, and generally has a negative effect such as degrading the quality of the work piece. In particular, in the case of a ball having a cross hole therein such as a governor shaft or a crank shaft such as an exhaust valve, since a burr is also formed at an internal hole intersection point, a deburring process of removing the burr is essentially included.

종래에 수작업에 의한 후처리 공정으로서 디버링을 행하고 있었다. 이 방법은 리머나 카운터싱킹 드릴(countersinking drill) 등으로 구멍 주위를 깎아 내는 방법이다.Conventionally, deburring was performed as a manual post-processing step. This method uses a reamer or countersinking drill to cut around the hole.

그러나, 이 방법은, 외부에 드러난 구멍 주위의 버는 비교적 쉽게 제저거할 수 있지만 내부의 구멍에 형성된 버는 제거하기가 곤란하고 숙련된 작업자에 의해 마무리 드릴링을 수회 반복해야 하기 때문에, 버가 제거된 모서리의 품질이 떨어지고 치수가 변하며 추가로 품질검사 공정을 거쳐서 최종 합격품을 가려내야 하는 등 비능률적인 디버링방법이라는 문제점이 있다. 또한, 기계적인 디버링은 필연적으로 2차 버를 수반하는 문제점도 있다.However, in this method, the burr around the hole exposed to the outside can be removed relatively easily, but the burr formed in the inner hole is difficult to remove, and the edge of the burr is removed because the drilling must be repeated several times by a skilled worker. There is a problem of inefficient deburring method such as deterioration of quality, change of dimension and additional screening of final pass through quality inspection process. In addition, mechanical deburring also inevitably involves a secondary burr.

이에 본 발명들은 종래의 디버링방법이 갖고 있는 문제점을 해결하기 위해 예의 연구 노력한 결과, 초경재료봉에 CBN(cubic-born nitride)입자를 전착한 지석으로 공작물의 내부에 돌출한 버를 제거함과 동시에, 전해액의 전기분해에 의한 전기화학적 방법으로 잔여 버를 제거하면 종래의 디버링에 소요되는 시간보다 짧은 시간에 더 효과적인 디버링을 할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present invention, as a result of earnest research to solve the problems of the conventional deburring method, while removing the burrs protruding into the workpiece with the grindstone electrodeposited CBN (cubic-born nitride) particles on the cemented carbide rod, By removing the remaining burrs by the electrochemical method by electrolysis of the electrolyte solution, it was confirmed that more effective deburring can be achieved in a shorter time than that required for conventional deburring, and the present invention was completed.

결국, 본 발명의 목적은 CBN전착 지석을 이용한 기계적 디버링과 전해작용을 이용한 전기화학적 디버링을 결합하여 디버링효과를 극대화한 디버링장치 및 방법을 제공하는 것이다.After all, it is an object of the present invention to provide a deburring apparatus and method that maximizes the deburring effect by combining mechanical deburring using CBN electrodeposition grindstone and electrochemical deburring using electrolytic action.

제1도는 본 발명에 따른 디버링의 원리를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the principle of deburring according to the present invention.

제2는 본 발명의 장치에 이용되는 CBN전착 지석의 평면도와 전착부를 나타내는 상세도이다.2nd is a detailed view which shows the top view and electrodeposition part of the CBN electrodeposition grindstone used for the apparatus of this invention.

제3도는 본 발명의 디버링장치를 나타내는 정면도이다.3 is a front view showing a deburring apparatus of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 공작물, 2 : CBN전착 지석, 3 : 주축스핀돌, 4 : 공작물 고정척, 5 : 공작물 물림모터, 6 : 척 지지대, 7 : 절연판, 8 : 전해액분출구, 9 : 전원공급장치, 10 : 이송레버, 11 : 공작물 내경의 구멍교차 지점에 생긴 버, 12 : 초경봉, 13 : CBN전착부1: workpiece, 2: CBN electrodeposition grindstone, 3: spindle spindle, 4: workpiece fixed chuck, 5: workpiece bite motor, 6: chuck support, 7: insulation plate, 8: electrolyte outlet, 9: power supply, 10: Transfer lever, 11: Burr formed at the intersection point of the inside diameter of the workpiece, 12: Carbide rod, 13: CBN electrodeposition part

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 CBN전착 지석과 전해작용을 이용한 디버링장치(이하, 본 장치로 약칭함)의 기본원리와 구성 및 작용을 설명한다. 제1도는 본 장치에 따른 디버링의 기본 원리를 나타내는 개념도이고, 제2도는 본 장치에 사용된 CBN전착 지석을 나타내는 평면도이다. 제3도는 이러한 기본 원리에 따라 구현한 본 장치의 구성을 나타내는 정면도이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the basic principle, configuration and operation of the deburring device (hereinafter abbreviated as the present device) using the CBN electrodeposition grindstone and electrolytic action of the present invention. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the basic principle of deburring according to the apparatus, and FIG. 2 is a plan view showing the CBN electrodeposition grindstone used in the apparatus. 3 is a front view showing the configuration of the apparatus implemented according to this basic principle.

제1, 2도를 참조하여 본 장치의 기본 원리를 설명하면 다음과 같다. 그림을 보면, 본 장치는 기본적으로, 내부에 세로방향과 가로방향으로 구멍이 교차하는 공작물(1)에 CBN입자가 전착(13)된 초경봉(12)지석을 삽입하여 회전시킴으로써 공작물(1) 내부의 버(11)를 제거하면서, 동시에 전해액을 공급하여 디버링하는 방법에 의해 구현된다. 공작물(1)과 CBN전착 지석(12) 사이에는 전원(9)이 인가되어 양극의 돌출부분인 버를 전해용출시킬 수 있다.The basic principle of the apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows. As shown in the figure, the device is basically a workpiece (1) by inserting and turning a cemented carbide rod (12) with a CBN particle electrodeposited (13) into the workpiece (1) intersecting holes in the longitudinal and transverse directions therein. It removes the burr 11 inside, and implements by the method of supplying and deburring electrolyte solution simultaneously. A power source 9 is applied between the workpiece 1 and the CBN electrodeposition grindstone 12 to electrolytically elevate the bur which is the protruding portion of the anode.

본 장치에 사용된 지석은 제2도에서 보는 바와 같이, 긴 초경재료 봉(12)에 CBN입자를 전착하여 지석의 기능을 하도록 제작되는데, 전착 위치는 이 초경봉(12)이 공작물(1)의 구멍에 완전히 진입했을 때 버 부위의 폭을 커버할 수 있는 위치이어야 한다.As shown in FIG. 2, the grindstone used in this apparatus is fabricated to function as a grindstone by electrodepositing CBN particles on a long cemented carbide rod 12, whereby the cemented rod 12 is a workpiece (1). The position of the burr should cover the width of the burr when it is fully in the hole.

공작물(1)의 구멍이 좁고 길기 때문에, 본 장치에 사용될 지석은 가늘고 길면서도 고강성인 초경도재료롯써 제작되고, 경도·내마모성·내열성 및 열전도도가 높은 CBN입자를 전착한다. CBN입자는 수 십 ㎛ 크기인데, 수 백 ㎛ 두께로 Ni습식 전착된다. 이와 같이, CBN입자를 기저재료, 즉 초경봉에 단일층으로 전착한, 본 장치에 사용한 지석은 종래의 다층지석에 비해 제작기술이나 경제적으로 이익일 뿐만 아니라, 그 성능면에서도 떨어지지 않았다.Since the hole of the work piece 1 is narrow and long, the grindstone used for this apparatus is produced by the thin long, highly rigid superhard material, and electrodeposits CBN particle | grains with high hardness, abrasion resistance, heat resistance, and thermal conductivity. The CBN particles are tens of microns in size and are Ni wet electrodeposited to a few hundred microns thick. Thus, the grindstone used for this apparatus which electrodeposited CBN particle | grains to the base material, ie, a cemented carbide rod in a single layer, was not only profitable in manufacturing technology or economically, but also inferior in performance compared with the conventional multilayer grindstone.

요약하면, 본 장치는 CBN입자를 전착한 초경봉으로 공작물의 구멍 주위의 버를 기계적으로 대부분 제거함과 동시에, 이 초경봉을 전극으로하여 돌출된 버를 전해용출시킴으로써 전기화학적 방법으로 잔여 버와 기계적 디버링에 의해 2차적으로 형성된 버를 제거하는 것을 기본개념으로 한다.In summary, the device uses a cemented carbide rod electrodeposited with CBN particles to remove most of the burrs around the hole of the workpiece mechanically, and electrolytically elutes the burrs protruding from the cemented carbide rod as electrodes. The basic concept is to remove the burrs formed secondary by deburring.

제3도를 참조하여 본 장치의 구성을 설명하면 다음과 같다. 그림을 보면, 본 장치는 배기밸브의 거버너축이나 크랭크축 등과 같이 디버링하고자 하는 공작물(1)을 고정하는 척(4)과, 이 공작물 고정척(4)을 자동으로 제어하여 공작물(1)을 무는 공작물 물림모터(5)와, 공작물 고정척(4)을 지지하는 척 지지대(6)와, 공작물(1)의 구멍으로 삽입되어 회전하는 CBN전착 지석(2)과, 이 CBN전착 지석(2)을 고정하는 주축스핀들(3)과, CBN전착 지석(2)을 상하로 이송시키는 이송레버(10)와, CBN전착 지석(2)과 공작물(1)에 전기를 공급하는 전원공급장치(9)와, 공작물(1)을 타요소와 절연시키기 위해 상기 척 지지대(6) 밑에 깔아 놓은 절연판(7)과, 공작물(1)의 구멍에 전해액을 주입하는 전해액분출구(8)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the configuration of the apparatus is as follows. As shown in the figure, the apparatus automatically controls the chuck 4 to fix the workpiece 1 to be deburred, such as the governor shaft or crank shaft of the exhaust valve, and the workpiece fixed chuck 4 automatically. The workpiece bite motor 5, the chuck support 6 which supports the workpiece fixed chuck 4, the CBN electrodeposition grindstone 2 inserted and rotated into the hole of the workpiece 1, and this CBN electrodeposition grindstone 2 Main spindle spindle (3) fixing the feedstock, a transfer lever (10) for transferring the CBN electrodeposition grindstone (2) up and down, and a power supply device (9) for supplying electricity to the CBN electrodeposition grindstone (2) and the workpiece (1). ), An insulating plate (7) laid under the chuck support (6) to insulate the work piece (1) from other elements, and an electrolyte injection hole (8) for injecting an electrolyte solution into the hole of the work piece (1).

이와 같이 구성되는 본 장치의 자기용을 설명하면 다음과 같다.The magnetic field of the apparatus constructed as described above will be described below.

먼저, 작업자는 디버링하고자 하는 구멍이 있는 공작물(1)을 본 장치에 설치한다. 공작물(1)을 고정척(4)에 고정하는데, 이 고정척(4)은 척 지지대(6)에 장착되어 있다. 상기 공작물 고정척(4)은 CBN전착 지석(2)의 중심축과 공작물(1)의 구멍중심축을 정확하게 일치시킬 수 있는 것을 사용하는게 좋은데, 바람직하게는 3-죠(jaw) 척을 사용하는 것이 좋다. 작업자는 공작물 물림모터(5)를 온·오프함으로써 자동으로 이 공작물 고정척(4)이 공작물(1)을 물 수 있도록 한다. 따라서, 이 공작물 물림모터(5)가 정확한 위치에 공작물(1)을 고정하기 위해서는, 초기에 정확한 중심잡기를 해 놓아야 한다.First, the operator installs the workpiece 1 with a hole to be deburred in the apparatus. The workpiece 1 is fixed to the fixed chuck 4, which is mounted to the chuck support 6. The workpiece fixing chuck 4 is preferably used to accurately match the central axis of the CBN electrodeposition grindstone (2) and the hole center axis of the workpiece (1), preferably using a 3-jaw chuck. good. The operator turns on and off the workpiece bite motor 5 so that the workpiece fixed chuck 4 can bite the workpiece 1 automatically. Therefore, in order to fix the workpiece 1 at the correct position, the workpiece entanglement motor 5 must be correctly centered initially.

디버링을 하기 위하여 이송레버(10)를 내리면, CBN전착 지석(2)이 고정된 주축스핀들(3)이 내려와 CBN전착 지석(2)이 공작물(1)의 구멍으로 삽입되어 회전하면서 공작물 구멍의 버를 제거한다. 대부분의 버는 이 CBN전착 지석(2)에 의해 제거될 수 있다. 디버링을 연속적으로 하기 위하여 상기 주축스핀들(3)은 터릿형으로 하였다.When the transfer lever 10 is lowered for deburring, the spindle spindle 3 with the CBN electrodeposition grindstone 2 fixed thereon descends, and the CBN electrodeposition grindstone 2 is inserted into the hole of the workpiece 1 and rotated while the burrs of the workpiece hole are rotated. Remove it. Most burrs can be removed by this CBN electrodeposition grindstone 2. The spindle spindles 3 were turret type for continuous deburring.

CBN전착 지석(2)에 의한 디버링과 동시에 공작물(1)의 구멍으로는 전해액 분출구(8)에 의해 전해액이 주입된다. 또한, 주축스핀들(3)을 통해서 CBN전착 지석(2)에는 (-)전기가, 척 지지대(6)를 통해서 공작물(1)로는 (+)전기가 전원공급장치(9)로부터 인가된다. 인가된 전기에 의해 공작물(1)과 CBN전착 지석(2) 사이의 전해액이 활성화되어 돌출 버가 용출됨으로서 CBN전착 지석(2)지석에 의해 제거되지 않은 잔여 버 또는 2차적으로 형성된 버가 제거될 수 있다. 이렇게 본 장치를 이용하여 디버링을 한 결과, 종래의 디버링에 소요되는 시간의 1/3 시간에 같은 양의 디버링을 할 수 있었다.At the same time as the deburring by the CBN electrodeposition grindstone 2, the electrolyte is injected into the hole of the work 1 by the electrolyte jet port 8. In addition, (-) electricity is applied to the CBN electrodeposition grindstone (2) through the spindle spindle (3) and (+) electricity from the power supply device (9) to the work piece (1) through the chuck support (6). The applied electricity activates the electrolyte between the workpiece 1 and the CBN electrodeposited grindstone 2 and elutes the protruding burrs, thereby eliminating the remaining burrs or secondary formed burrs not removed by the CBN electrodeposited grindstone 2 grindstone. Can be. As a result of the deburring using this apparatus, the same amount of deburring was possible in 1/3 time of the time required for the conventional deburring.

상기 전원공급장치(9)는 펄스폭과 휴지(休止)폭이 수 ㎲에서 수 십 ㎲까지 조절되고, 전류의 최대값이 수 A에서 수 십 A까지 조절되는 펄스전원을 출력하는 것이 바람직하다. 이러한 전원공급장치(9)를 써서 인가하는 전력을 조절함으로써, 각 전해액에 따라 전해작용을 안정화시킬 수 있었다. 공작물(1)과 CBN전착 지석(2)에 인가하는 전기의 극성은 전해액의 종류에 따라 임의적으로 결정할 수 있다. 또한, 공작물(1)과 CBN전착 지석(2)을 절연하기 위하여 척 지지대(6) 아래에는 절연판(7)을 깔았다.The power supply device 9 preferably outputs a pulse power source in which the pulse width and the idle width are adjusted from several mA to several tens of mA, and the maximum value of the current is adjusted from several A to several tens A. By controlling the power applied using the power supply device 9, the electrolytic action could be stabilized according to each electrolyte solution. The polarity of electricity applied to the work 1 and the CBN electrodeposited grindstone 2 can be arbitrarily determined according to the type of electrolyte. In addition, an insulating plate 7 was laid under the chuck support 6 to insulate the work 1 and the CBN electrodeposition grindstone 2.

이상에서와 같이, 본 장치를 이용하여 디버링을 하면, 종래의 디버링에 소요되는 시간보다 짧은 시간에 디버링을 할 수 있고, 디버링 부위가 깨끗하게 되어 별도의 후가공이 불필요하다. 따라서, 우수한 품질의 부품을 생산하고 생산원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, when the deburring is performed using the apparatus, deburring can be performed in a shorter time than the time required for the conventional deburring, and the deburring portion is clean, and no separate post-processing is necessary. Therefore, it is possible to produce parts of excellent quality and to reduce production costs.

Claims (8)

절삭공구를 공작물의 구멍에 삽입, 회전시켜 기계적으로 버를 제거함과 동시에, 상기 공구와 공작물에 전기를 가한 상태에서 공작물의 구멍으로 전해액을 주입하여 전기화학적으로 버를 제거하는 것을 특징으로 하는 디버링방법.Inserting and rotating the cutting tool into the hole of the workpiece to mechanically remove the burr, and at the same time, the burr is electrochemically removed by injecting electrolyte into the hole of the workpiece while the tool and the workpiece are energized. . 제1항에 있어서, 상기 절삭공구는 초경재료로 제작한 봉에 CBN입자를 전착하여 제작되는 디버링방법.The deburring method according to claim 1, wherein the cutting tool is prepared by electrodepositing CBN particles on a rod made of cemented carbide material. 공작물의 구멍 주위의 버를 제거하는 디버링장치로서, 공작물을 고정하는 고정수단; 공작물의 구멍으로 삽입되어 회전하는 절삭공구; 상기 절삭공구를 고정하여 회전시키는 고정수단; 상기 절삭공구와 공작물에 전기를 공급하는 전원공급수단; 및, 상기 공작물의 구멍으로 전해액을 공급하는 전해액분출구로 구성된 디버링장치.A deburring apparatus for removing burrs around a hole of a workpiece, the deburring apparatus comprising: fixing means for fixing the workpiece; A cutting tool inserted into the hole of the workpiece and rotating; Fixing means for fixing and rotating the cutting tool; Power supply means for supplying electricity to the cutting tool and the workpiece; And an electrolyte ejection outlet for supplying an electrolyte solution to the hole of the workpiece. 제 3항에 있어서, 상기 공작물 고정수단은 공작물을 고정하는 고정척과, 이 고정척을 동작시켜 공작물을 고정시키는 공작물 물림모터를 추가로 구비하는 디버링장치.4. The deburring apparatus according to claim 3, wherein the work fixing means further comprises a fixed chuck for fixing the work and a workpiece bite motor for operating the fixed chuck to fix the work. 제3항에 있어서, 상기 절삭공구는 초경재료로 제작한 봉에 CBN입자를 전착하여 제작되는 디버링장치.The deburring apparatus according to claim 3, wherein the cutting tool is prepared by electrodepositing CBN particles on a rod made of cemented carbide. 제3항에 있어서, 상기 절삭공구 고정수단은 주축스핀들로서 상하로 이동하는 디버링장치.4. The deburring apparatus according to claim 3, wherein the cutting tool fixing means moves up and down as spindle spindles. 제6항에 있어서, 상기 주축스핀들은 터릿형인 디버링장치.7. The deburring apparatus according to claim 6, wherein the spindle spindles are turret shaped. 제3항에 있어서, 상기 전원공급수단은 펄스형의 전력을 출력하는 디버링장치.The deburring apparatus according to claim 3, wherein the power supply means outputs pulsed electric power.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100682544B1 (en) * 2006-04-18 2007-02-15 한국생산성본부 The apparatus for electro chemical deburring
KR101116810B1 (en) * 2009-09-18 2012-02-28 연세대학교 산학협력단 Polishing apparatus and method of conductive and high hardness material

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