KR20000015927A - 오목한 플랭크를 갖는 캠형상의 비원형 연마를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마휠(3)을 사용하여 오목한 플랭크를 갖는 캠을 연마하는 방법 및 장치에 관한 것으로 이 연마휠은 비교적 작은 직경을 가지며 적어도 마무리 연마를 위해 사용된다. 연마휠축은 캠축의 종축(2)에 경사지며 연마휠은 동일각도에 정렬된다. 완벽한 작업 면을 얻기위해 연마휠은 유입축(X)에 수직한 진행축(Y)을 따라, 즉 유입축의 위치와 캠축의 회전위치의 함수로 이동된다.

Description

오목한 플랭크를 갖는 캠형상의 비원형연마를 위한 방법 및 장치

본 발명이 첨부도면을 참조로하여 실시예와 관련하여 보다 상세히 설명된다.

제 1a 도는 본 발명에 따른 장치의 평면도,

제 1b 도는 제 1a 도에 예시된 장치의 부분 상세도,

제 2 도는 제 1a 도의 S - S 단면선에서 본 캠축 및 연마휠 단면도

제 3 도는 화살표 V 방향에서 본 제 1a 도 장치의 전면도,

제 4 도는 예비연마휠로 작업이 실행되는 변형장치의 단면도.

제 1a 도는 캠축의 종축(2)에 평행한 캠외면(17)을 갖는 캠 연마를 위해 연마스핀들이 종축(2)에 각도 α 로 배열된 것을 보여준다. 연마휠(3)은 동일각도로 오목하게 정렬되어서 연마휠(3)의 연마영역(4)이 종축(2)에 평행하게 배열된다. 연마스핀들(1)의 경사배열의 결과, 스핀들은 종축(2)에 평행하게 배열될 때 보다 훨씬 짧고 보다 견고하게 설계된다. 각도 α는 저유선택 가능하나 10 - 30˚사이가 바람직하며, 각도 크기는 캠축기하학적 형상에 의존한다.

캠축(13)은 척(10)이 설치되는 주축대(9)와 심압대(11)사이에 수용되며, 척은 공작물 회전축(2)의 연장으로 그 종축에 대해 회전할 수 있도록 설치된다.

주축대(9)와 심압대(11)는 연마테이블(12)에 단단히 설치되며, 연마중 캠축(13)을 지지하도록 받침대(5, 7)가 연마테이블(12)에 설치되며 캠축(13)이 연마중 굽혀지는 것을 막는다. 받침대(5, 7)는 주축대(9)와 심압대(11)의 종축 사이에 정렬하여 지지점(6, 8)에서 캠축(13)을 지지한다.

받침대의 수는 캠축(13)의 기하학과 필요정밀도, 가공시간에 따라 변화된다. 제 1a 도의 예시된 실시예의 경우, 연마테이블에 설치되는 두개의 받침대(5, 7)가 있다.

작은 연마휠(3)을 갖는 연마스핀들을 위한 구동은 벨트구동 또는 고주기연마스핀들 유니트로 실행될 수 있다.

유입축(X) 및 종방향 위치축(Z)은 제 1a 도에 예시되어 있으며, 수직진행축(Y)은 도면에 수직한 것으로 가상되어야 한다. 공작물은 회전축(C)에 대해 회전한다.

작은 연마칫수의 경우, 캠형상은 연마휠(3)만으로 얻어지나, 예비연마를 위해 큰 직경의 전용연마휠이 사용될 수도 있다.

제 1b 도는 제 1a 도의 부분상세도로서, 종축(2)방향으로 캠외면(17)에 경사각(β)를 갖는 오목한 캠연마를 위해서는 여러가능성이 있다.

캠외면(17)의 경사각(β)의 경우, 연마휠(3)이 각(α₁)로 정렬되어서 경사각(β)(α₁+β=α)이 연마휠에 정렬되며 연마스핀들(1)의 축회전 각(α)은 변하지 않는다.

또다른 변형에는 연마휠(3)이 각(α)로 정렬되며 연마스핀들(1)은 각(β)(α±β=α₂)로 수평축회전된다.

제 2 도에서, 캠형상이 연마될 때, 연마영역(4)은 이론상의 종축(2)상하로 변동되는데, 이는 캠(15)의 비곡면형상때문으로, 캠의 일회전중 연마영역은 연마휠의 점(4A 와 4B) 사이에서 변동된다. 연마휠을 경사지게 접촉시키는 경우, 이는 캠외면(17)의 변형을 초래한다. 연마영역이 점(4A 와 4B)사이에서 변하는 경우, 평평한 캠이 공작물의 회전축(2) 방향으로 평행해야 하는 캠외면(17)은 연마가 연마영역(4)에서 일어나지 않는 영역에 경사지게 된다. 이를 방지하기위해, 본 발명에 따라, 전 연마스핀들(1)과 함께 연마휠(3)이 제 2 도에 예시된 연마영역(4)에서만 항상 연마가 되도록 수직진행축(Y)을 따라 이동된다.

마무리 연마중 최적의 캠기하학적 형상을 얻기위해, 연마영역(4)은 항상 연마휠(3)의 원주상 동일위치에 정확히 유지되어야 한다.

연마영역(4)은 X축에 평행정렬되는 중심선(20)상의 연마휠(3) 원주면에 위치되어야 한다.

캠연마중 연마휠(3)의 이 궤도는 두칫수 A, B에 의해 제 2 도에 도시되어 있다.

제 3 도는 수직진행축(Y)과 종방향 위치축(Z)을 보여주며, 또한 공작물의 회전축(C)역시 도시되어 있다. 유입축(X)은 도면에 수직한 것으로 가상해야 한다.

모든 축은 CNC 축으로 실행된다. 진행축(Y)은 연마휠(3)의 연마영역(4)을 항상같은 위치에 유지시키는데 사용된다. 유입축(X) 및 회전축(C)은 캠형상을 발생시키며, 따라서 좌표작업으로 실행되어야 한다. 연마휠(3)의 연마영역(4)을 항상 같은위치에 유지시키려면, 수직 진행축(Y)이 유입축(X) 및 공작물의 회전축(C) 위치의 함수로 이동되어야 한다. 세축(X, Y, Z)이 상호 직접적인 함수관계로 작동되어야 하며 따라서 좌표방식으로 작업되어야 함을 알수 있다.

비교적 큰 연마칫수를 갖는 캠축의 경우, 예를들면 제 4 도에 따른 디자인을 사용할 수 있다. 이것은 두개의 연마스핀들 구성을 보여주는 것으로, 제 1 연마스핀들(1a)은 캠의 중간형상을 예비연마하도록 설치된 것이며 예를들면, 400mm지경의 제 1 의 큰 연마휠(3a)을 사용한다. 제 1 연마스핀들(1a)은 Y축 방향으로 이동할 수 있도록 배열될 필요는 없다.

일반적인 용어로, 방법의 실행에서 연마휠(3)을 사용한 마무리연마중, 축 X, Y 및 C 의 보간이동이 행해진다. 또한, 연마스핀들(1)을 사용하여 연마휠(3)을 수직으로 이동시키는 대신, Y 축방향으로 연마휠을 정치시키는 것 및, 이를위해 공작물 주축대(9)를 척(10)받침대(5, 7) 및 심압대(11), 즉 연마테이블(12)의 전 연마테이블 설비들과 함께 축 X 및 C 에 대해 보간적으로 수직작동시키는 것이 가능하다. 이에의해, 변경된 장치구성으로도 동일효과가 얻어진다.

축회전 될 수 있고, 캠형상을 마무리 연마하는 역할을 하며 적어도 하나의 연마휠(3)을 수용할 수 있는 제 2 연마스핀들(1)은 제 1 - 3 도에 도시된 구성을 갖는다.

본 발명은 청구항 제 1 항의 특징부에 기재된 특성을 갖는 방법 및 청구항 제 8 항의 특징부에 기재된 특성을 갖는 장치에 관한 것이다.

캠의 상승 및 하강영역에 오목한 플랭크를 갖는 캠형상에 대한 자동차 제조업자의 요구가 증가하고 있는데, 이는 연료감소 및 롤러 - 레버발브 - 구동 기술 사용을 가능케하기 때문이다.

이런 형태의 방법 및 장치는 DE 4426452C1에 기술되어 있는바, 여기서 연마 스핀들의 축은 공작물 회전축에 평행하다. 공간관계 및 작은 스핀들 휠 직경 때문에, 매우 얇고 긴 연마스핀들이, 특히 고주기 모터에 의해 구동될 때, 사용되어야 하며, 이에의해 캠축보다 긴 연마스핀들이 디자인 되도록 한다. 예를들면 500mm 이상 캠축의 경우, 강성 및 연마스핀들의 고유 진동주기와 관련하여 문제가 있게된다.

이것은 DE 4137924C1 의 경우도 마찬가지로서, 이 문헌의 요지는 캠의 마무리 연마시 축이 공작물 회전축에 평행한 스핀들로 작업하는 것에 관한 것이다.

제 3 - 6 도에 도시된 것처럼, DE-PS 678981 에 따르면, 캠축의 축에 수직한 연마스핀들로 작업이 실행된다. 여기서, 캠의 오목한 서브영역은 별도의 연마휠로 연마되는데, 그 결과 캠형상이 연마휠을 사용하여 전 원주에 걸쳐 마무리 연마되지 않기 때문에 오목한 캠부위로의 전이영역에 형상오류가 생긴다. 연마휠의 직경은 캠축의 종축으로 연마될 캠을 따라 배열되는 각 캠이 제 2 캠의 최대 회전직경으로 연마 휠 최대직경을 사전에 정한다는 사실에 의해 제한된다. 또한, 평평한 캠형상을 얻기위해, 캠축의 종축방향으로 연마휠을 진동운동시켜 작업해야 하는데, 이는 비경제적이고 시간이 많이 걸린다.

캠이 밴드연마 방법으로 연마되는 것이 공지되어 있으나, 이 경우의 단점은 연마밴드가 주기적으로 교체되어야 하고, 캠작동면은 평평하게만 연마될 수 있다는 것이다. 주기적인 연마밴드 교체는 요업방식으로 결합된 CBN을 사용하는 연마와 비교하여 비경제적이다.

또한, 경사진 캠연마시, 전 연마유니트가 축회전되어야 한다. 캠축 종축방향으로의 캠 외면의 직선성의 면에서 볼 때, 연마정확도가 얻어질 수 없다.

본 발명은 상기 단점이 없으며, 특이 마무리 연마될 캠축이 고주기로 짧은 시간에 따라서 강성의 연마스핀들 설계에 의해 작업될 수 있도록 공지 방법 및 장치를 개량하는 것이 목적이다.

이 목적은 방법상으로는 청구항 제 1 항의 특성에 의해, 장치상으로는 청구항 제 8 항의 특성에 의해 달성된다.

본 발명에 따라서, 연마스핀들의 경사위치는 작은 연마휠 직경 및 매우 짧고 강체로된 연마스핀들로 작업할 수 있게하여 달성된다. 마무리 연마될 캠축의 정밀도는 세 CNC 축에 대한 연마스핀들의 운동좌표로 부터 얻어진다. 연마스핀들의 경사위치에 의해, 간섭변부와 관련한 기계의 위치는 극도록 간단해지고, 그 결과 긴 캠축상에 작은 오목 반경을 갖는 오목캠형상도 연마될 수 있다. 또한, 작은 연마휠에 대해 캠축의 중앙축에 평행하게 배열된 연마스핀들의 경우보다 훨씬 유연한 장치가 된다.

밴드연마 방법의 경우, 얻게될 장점은 매우 작은 오목반경이 실현될 수 있으며, 연마휠의 적당한 배열에 의해 모따기가 있거나 없는 경사캠 및 구형캠이 이동하는 트랙이 얻어질 수 있다.

예를들면, 십분의 수 밀리미터 연마직경의 경우, 단일 연마휠을 사용하여 캠형상이 마무리 연마될 수 있다.

청구항 제 1 항에 따른 방법의 또다른 실시예는 청구항 제 2 - 7 항의 요지이고, 제 8 항의 장치의 또다른 실시예는 제 9, 10 항에 기술되어 있다.

Claims (12)

1. 비교적 작은 직경의 연마휠을 사용하여 캠의 마무리연마를 위한 외면에 연마영역이 위치되며, 캠축에 오목한 플랭크를 갖는 캠을 연마하는 방법에 있어서, 작업이 연마휠(3)에 의해 실행되되 휠의 축은 캠축의 종축(2)에 대해 약 10 - 30˚의 각도(α)로 정렬되며, 연마휠(3)이 동일각도(α)에 정렬되는 전 연마스핀들(1)이 유입축(X)에 수직한 수직진행축(Y)방향으로 이동되어서 연마휠(3)의 연마영역(4)이 연마휠(3)의 모면(generatrix)상동일위치에 항상 유지됨을 특징으로 하는 캠의 연마 방법.
2. 비교적 작은직경의 연마휠을 사용하여 캠의 마무리연마를 위한 외면에 연마영역에 위치되며, 캠축에 오목한 플랭크를 갖는 캠을 연마하는 제 1 항에 따른 방법을 실행하는 캠의 연마장치에 있어서, 캠(15)의 마무리연마를 위한 연마휠(3)용 연마스핀들이 공작물의 회전축(C)에 대해 약 10 - 30의 각도(α)로 정렬되며, 연마휠(3)은 동일 각도(α)로 원뿔형상으로 정렬되며, 연마휠(3)이 유입축(X) 및 공작물의 회전축(C)에 대해 수직한 진행축(Y)을 따라 좌표이동케 하는 수단이 제공되고, 연마휠(3)은 연마영역(4)이 연마휠(3)의 모면상 동일위치에 항상 유지되도록 이동됨을 특징으로하는 캠의 연마장치.
3. 제 2 항에 있어서, 공작물의 회전축(C), 유입축(X) 및 진행축(Y)이 CNC 축으로 실행되고, 진행축(Y)은 유입축(X)과 공작물회전축(C)의 위치함수로 이동됨을 특징으로 하는 장치.
4. 제 2 또는 3 항에 있어서, 유입축(X)이 공작물회전축(C)에 대해 90˚의 각도(α)로 독립적으로 위치됨을 특징으로 하는 장치.
5. 제 2 - 4 항중 하나에 있어서, 경사면을 갖는 캠을 만들기 위해 각 (α)이 변하지 않으며 연마휠(3)은 경사각(β)로 비스듬히 정렬됨을 특징으로 하는 장치.
6. 제 2 - 4 항중 하나에 있어서, 경사면을 갖는 캠을 만들기 위해 각 (α)이 일축 또는 타측방향으로 변경될수 있음을 특징으로 하는 장치.
7. 제 2 - 6 항중 하나에 있어서, 연마영역(4)이 항상 연마휠(3) 모면상의 동일위치에 유지되도록 캠축(13)이 수직으로 이동될 수 있음을 특징으로 하는 장치.
8. 제 2 - 7 항중 하나에 있어서, 큰 연마휠(3a)을 갖는 연마스핀들(1a)이 예비연마를 위해 사용되고, 오목한 플랭크를 포함하는 캠형상이 작은 연마휠(3)로 마무리 연마됨을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 두 연마스핀들(1, 1a)이 설치되는 주축대(18)가 캠축(13)에 대해 횡방향인 축(19)에 대해 축회전될수 있으며, 축회전은 큰 연마휠(3a) 또는 작은 연마휠(3)이 작업위치로 오게함을 특징으로 하는 장치.
10. 캠의 마무리연마를 위해 연마휠을 사용하여 제 1 - 9 항중 하나에 따른 방법을 실행하는 캠의 연마장치에 있어서, 캠(15)의 마무리연마를 위한 연마휠(3)이 관련된 연마스핀들(1)과 함께 공작물의 회전축(C)에 대해 사전에 설정된 고정각(α)으로 정렬되고, 연마휠(3)이 공작물의 회전축(C)에 대해 유입축(X) 및 진행축(Y)을 따라 좌표이동케하는 수단이 제공됨을 특징으로 하는 캠의 연마장치
11. 제 8 항에 있어서, 유입축(X)이 공작물 회전축(C)에 대해 90˚의 각도(α)로 독립적으로 위치됨을 특징으로 하는 장치.
12. 제 8 또는 9 항에 있어서, 캠(15)을 예비연마하기위해 큰 직경의 또 다른 연마휠(3a)이 제공되며, 제 1 연마휠(3)과 함께 축회전가능한 주축대(18)에 설치됨을 특징으로 하는 장치.