KR20010033336A - 동시 초정밀마무리를 위한 공작물의 정마방법 및 장치 - Google Patents

동시 초정밀마무리를 위한 공작물의 정마방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작물 특히 축부분의 연마장치 및 방법에 관한 것이다. 본 방법의 발명에 따라, 공작물이 연삭수단에 의해 연마되도록 물려진다. 공작물의 기하학적 형상은 그 칫수와 형태를 유지하며 연마된다. 공작물 표면의 적어도 일부는 적어도 부분적으로 상기 연마와 동시에 초정밀 마무리된다. 본 발명의 장치는 공작물 연마용 연삭휠을 갖는 연삭유니트외에 공작물을 맞무는 주축대와 심압대를 갖는다. 연삭유니트와 공작물은 상호에 대해 제어되며 이동가능토록 설치된다. 본 발명의 장치는 공작물의 형상에 따라 이동할 수 있는 미세연마유니트를 가져서 공작물 표면의 적어도 일부는 미세연마될 수 있다.

Description

동시 초정밀마무리를 위한 공작물의 정마방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR POLISHING WORKPIECES WITH A SIMULTANEOUS SUPERFINISH}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제구에 따른 특성을 갖는 공작물의 연삭방법 및 청구항 제 4 항의 전제구에 따른 특성을 갖는 상기방법의 실행장치에 관한 것이다.
엔진 및 기어구성에 필요한 부품들은 매우 정확한 제조공차를 필요로한다. 정확한 제조공차는 주로 미세작업(fine working) 및 후속의 정밀작업(precision working)에 의해 달성된다. 차후의 사용시 큰 하중을 받는 베어링좌대 또는 다른 부품들은 흔히 연삭 및 후공정의 정밀작업을 거쳐서 사용연한 및 사용특성에 요구되는 형상 및 표면성질을 갖게된다.
미세작업 및 정밀작업은 각각의 목적에 맞게 설계된 두 기계공구상에서 일반적으로 연속작업된다. 이러한 작업의 단점은 상이한 기계공구의 수로인해 특정부품 제조를 위해 필요한 투자비를 증가시키는 것이고 또한 중간의 운반작업을 포함한 많은 제조시간으로 인해 부품제조비가 증가하는 것이다. 또다른 단점은 정밀작업을 수행하는 공구에 다시 공작물을 물릴때 오류를 초래하는바, 이는 요구되는 제조공차에 불리한 것으로 입증되어 있다.
정밀작업방법은 특히 호닝가공(honing)을 포함한다. 호닝가공은 공작물의 형상, 칫수정밀도 및 표면성질 개선 또는 변화를 위해 접착연삭입자(bonded abrasive grain)를 갖는 가공방법으로, 공구는 항상 공작물의 표면과 맞물린다. 호닝가공은 선행하는 미세작업후에 마무리작업으로 사용되는 것이 일반적이다. 특히, 소위 초정밀마무리 (superfinishing)역시 미세호닝가공으로 불려진다.
연삭용 기계공구와 초정밀마무리용 기계공구는 공지되어 있다(예를들면, 미국, IMPCO Machine Tools 회사의 1994 년 브로셔 참조). 투자비와 제조비에 관한 상기 단점외에 미세작업 및 정밀작업을 위한 상이한 기계공구의 개념은 또한 상당한 개발비용을 의미한다.
따라서 본 발명은 공작물의 기하학적 형상이 그 칫수와 형상을 유지하도록 작업되며 필요한 표면성질을 제공하고, 제조시간 및 공작물의 제조비용이 상당히 감소되는 공작물의 작업방법 및 장치를 제공하려는 목적에 기초하고 있다.
이 목적은 청구항 제 1 항에 따른 특성을 갖는 방법 및 청구항 제 4 항에따른 특성을 갖는 상기방법의 실행장치에 의해 달성된다.
공작물, 특히 기어장치 축부의 연삭방법에 있어서, 공작물은 작업위치에 물려지며, 공작물의 기하학적 형상은 그 칫수와 형상을 유지하도록 연삭된다. 본 발명에 따라서, 공작물 표면의 적어도 일부는 적어도 부분적으로 연삭과 동시에 정밀작업된다. 정밀작업은 마무리로 수행되는 것이 바람직하다.
일실시예에서, 연삭 및 정밀작업은 공작물 표면의 원통형 및/또는 원뿔부상에서 실행된다.
공작물 연삭을 위한 본 발명의 방법을 실행하는데 사용되는 장치는 예를들면 기어장치, 특히 축부분 연삭에 사용된다. 장치는 연삭유니트뿐만아니라 공작물을 맞무는 주축대와 심압대를 갖는다. 연삭유니트에는 공작물 연삭용 휠을 갖는 적어도 하나의 연삭스핀들이 제공된다. 주축대와 심압대 및/또는 연삭유니트는, 원하는 공작물의 기하학적인 형상을 얻도록, 연삭시 상대운동을 갖게하기위해 연식유니트와 공작물간 제어방식으로 이동하게 배열된다. 본 발명에 따라서, 장치에는 공작물의 기하학적 형상에 따라 이동될 수 있는 정밀작업유니트가 제공되어서 적어도 공작물 표면부가 정밀작업유니트에 의해 정밀작업될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 연삭유니트와 정밀작업유니트는 적어도 일정시간 공작물과 동시에 맞물리도록 이동가능하다.
이것은 처음으로 하나의 공구상에서 공작물의 전작업, 즉 미세작업 및 정밀작업을 실행하는 것이 가능케 한다. 이것은 많은 작업을 위한 외적연계, 작업간 이동공정을 필요없게 한다. 미세작업 및 정밀작업을 위해 서로다른 두 공구가 설치될 필요가 없으므로, 투자비, 총비용 및 단위비용이 상당히 감소될 수 있다. 또한, 한정된 작업영역에서 동일한 생산고를 얻기위해 보다 적은수의 기계로 가능하므로 필요공간이 작다. 더욱이, 결과적으로 공정 및 저장시간이 감소된다. 제조작업은 결과적으로 더욱 용이해 질수 있다. 본 발명의 또다른 장점은 미세작업과 정밀작업양자를 수행하는 기계에 대해 동일한 기계적 개념이 적용되므로 기계공급자의 수가 감소될 수 있다는 것이다. 이것은 보수 및 유지분야에 상당한 장점을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 연삭 및 정밀작업유니트는 공작물 종축에 대해 서로 대향배열되어서 공작물이 두 작업유니트사이의 위치에 물려진다. 이것은 연삭 및 정밀작업유니트 양자가 상호 방해없이 자유이동할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한 이러한 배열로 인해, 공작물의 동시 연삭 및 정밀작업이 공작물의 전길이에 걸쳐서 수행된다.
또 다른 실시예에서, 공작물 종축상의 일측에 연삭 및 정밀작업 유니트를 배열하는 것이 가능하다. 이것은 예를들면 공작물의 일부분만이 정밀작업되며 작업될 공작물의 길이가 정밀작업유니트에 비해 훨씬 크고 공작물과 동시 맞물림중에 연삭유니트가 상호 방해하지 않을 필요가 있을 때 유리하다.
일실시예에서, 연삭유니트는 캐리어를 갖되, 각각 적어도 하나의 연삭휠을 갖는 두 연삭스핀들이 선회할 수 있도록 캐리어에 부착되며 연삭휠들이 공작물과 연속하여 맞물릴수 있도록 공통유입축 상에 존재한다. 이러한 연삭유니트는 공작물의 상이한 표면형태가 연삭유니트에의해 그 칫수와 형상을 유지하도록 하는 방식으로 작업될 필요가 있을때 특히 적당하다.
정밀작업유니트는 정밀연삭유니트 또는 마무리유니트로 설계되는 것이 바람직하다. 정밀연삭유니트와 마무리유니트 모두 통상 정밀 작업으로 불리는 제조방법 범위에 있는, 공작물 전부 또는 표면의 일부의 표면성질을 얻는 목적에 이바지한다.
본 발명의 또 다른 장점, 특성 및 응용가능성들이 첨부된 도면을 참조로하여 예시된 실시예에 의해 상세히 설명된다.
제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 장치의 평면도 ;
제 2 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장치의 평면도 ;
제 2a 도는 제 2 도 장치의 제 1 연삭스핀들이 공작물과 맞물린 것을 보여주는 개략도 ;
제 2b 도는 제 2 도 장치의 제 2 연삭스핀들과 정밀작업유니트가 공작물로 유입되는 것을 보여주는 개략도 ;
제 3 도는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 장치의 평면도.
제 1 도에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 장치의 평면도이다. 공작물 주축대(1)와 심압대(2)사이로 공작물(3)이 센터(20, 21)사이 위치에 물려진다. 이때 공작물(3)의 종축이 주축대(1)와 심압대(2)의 스핀들 종축에 정렬된다. 주축대(1)와 심압대(2)는 CNC 축 Z1 을 따라 이동가능 연삭테이블(도시되지 않음)상에서 이동할 수 있도록 배열된다. 주축대/공작물/심압대 배열의 일측상에 연삭스핀들 주축대(23)가 제공된다. 연삭스핀들 주축대(23)는 연삭휠(15)을 갖는 연삭스핀들(14)을 갖는다. 연삭스핀들 주축대(23)는 공작물(3)로의 유입면에 있어서 이동축(X1)에 대해 이동가능토록 배열된다. 연삭스핀들(14)의 종축은 공작물의 축에대해 평행 또는 횡으로 선회할 수 있도록 배열될 수 있다.
공작물 주축대(1)와 심압대(2)대신, 연삭스핀들 주축대(23)역시 Z1 축 방향으로 이동가능할 수 있다. 이 경우, 주축대(1)와 심압대(2)는 기계스탠드상에 고정설치된다. 정밀작업유니트(25)는 연삭스핀들 주축대(23)에 대향하여 평면상에 배열된다.
이 정밀작업유니트(25)에 의해, 공작물(3)표면이 형상, 공차 및 표면요구특성에 따라 재작업되며, 연삭휠(15)이 공작물(3)과 맞물림과 동시에 정밀작업이 수행될 수 있다.
이 정밀작업유니트(25)에는 예를들면 초정밀마무리 유니트가 제공된다. 정밀작업유니트(25)는 상호직각배열된 두 CNC 축 X2 와 Z2 를 따라 이동가능 하여서 연삭스핀들 주축대(23)와 독립적으로 이동할 수 있다. 연삭유니트(14, 15, 23)와 정밀작업유니트(25)가 공작물에 대향하여 배열되는 이 실시예는 공작물(3)전표면이 연삭유니트(14, 15, 23)로 연삭될 수 있으며 동시에 정밀작업유니트(25)로 정밀작업될 수 있다는 장점을 갖는다.
제 2 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장치의 평면도이다. 이 실시예의 장치는 특히 공작물(3)의 외부형태가 적어도 두 연삭휠에 의해 작업되어야 할때 사용된다. 공작물주축대/공작물/심압대의 배열 일측상에 다시 연삭스핀들 주축대(24)가 제공된다. 이 주축대(24)는 연삭스핀들 주축대(24)상에 서로 직각설치되는 공통 수평면 상의 두 연삭스핀들(12, 13)을 갖는다. 각 연삭스핀들(12, 13)은 공작물 형태의 각 부분의 형상을 얻기위한 연삭휠을 갖는다. 연삭스핀들 주축대(24)는 점 B 에 대해 선회할 수 있어서, 작업순서에 따라 연삭스핀들(12)에 설치된 연삭휠(5) 또는 연삭스핀들(13)에 설치된 연삭휠(6)이 유입될 수 있다. 선회축점(B)에 대해 실행될 수 있는 연삭스핀들 주축대(24)의 선회운동은 정수압으로 또는 CNC 제어하에 실행된다.
제 1 도 실시예와 유사한 방식으로 연삭유니트(12, 13, 24)에 대향하여 정밀작업유니트(15)가 배열된다. 연삭유니트(12, 13, 24), 정밀작업유니트(25) 및 공작물 주축대/공작물/심압대 배열의 제어이동은 제 1 도 실시예와 관련하여 설명된 것과 유사하다.
제 2a 도에서 연삭스핀들 주축대(24)의 연삭스핀들(12)은 연삭휠(5)에 의해 원뿔형태(4)연삭을 위해 공작물(3)과 맞물린다. 간략화를 위해, 연삭스핀들주축대(24)와 정밀작업유니트(25) 양자는 도시되지 않았다.
제 2b 도에서, 연삭스핀들 주축대(24)의 연삭휠(6)을 갖는 연삭스핀들(13)과 마무리 석(finishing stone)을 갖는 정밀작업유니트(25) 양자의 공작물(3)로의 유입이 나타나 있다. 연삭휠(6)에 의해 원통형 저널(7)이 공작물(3)상에 연삭된다. 공작물(3)의 원뿔형태(4)는, 마무리석(9)에 의해 표면성질을 증가시키도록, 동시에 마무리 공정은 거친다. 이런형태의 마무리석 사용은 공작물 표면의 표면성질을 갖는 고하중을 받는 부재가 필요할때 특히 유리하다.
제 3 도는 본 발명의 제 3 실시예 장치의 평면도이다. 이 실시예에서, 연삭유니트(14, 15)와 정밀작업유니트(25) 양자가 공작물 주축대/공작물/심압대 배열의 일측에 제공된다. 연삭유니트(14, 15)와 정밀작업유니트(25)는 각각이 축 X1, Z1 및 X2, Z2 를 따라 CNC 제어하에 이동가능하다. 이것은 연삭 및 정일작업을 위해, 공작물 표면의 적어도 일부에, 적어도 부분적으로 동시에 연삭휠(15)과 마루리석(9)을 공작물(3)로 유입하는 것을 가능케 한다. 연삭 또는 마무리작업에 필요한 연삭휠 또는 마무리석(9) 및 공작물(3)간 상대이동을 얻기위해, 축 X1, X2 을 따른 정밀작업 유니트(25)의 이동이 가능하며, 공작물 주축대/공작물/심압대 배열은 기계스탠드에 고정연결되도록 설치된다.
상이한 칫수의 원통형 축 부분 및, 예를들면, 원뿔형상을 갖는 기어부분 또는 평기어휠의 경우, 본 발명에 따른 장치와 방법의 사용이 유리한 바, 이는 통상의 연삭 및 정밀작업이 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있으며, 그결과로 상당한 원가감소가 얻어질 수 있다.

Claims (10)

  1. 공작물이 연삭작업을 위한 위치에 물려지며 공작물의 기하학적인 형상이 그 칫수와 형상을 유지하도록 하는 방식으로 동일한 물림 셋업에서 뒤이어 연삭되는 공작물, 특히 축부를 연삭하는 방법에 있어서, 공작물 표면의 적어도 일부가 연삭과 동시에 적어도 부분적으로 정밀작업됨을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 정밀작업이 마무리에 의해 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 또는 2 항에 있어서, 연삭 및 정밀작업이 공작물 표면의 원통형 및/또는 원뿔부에서 수행됨을 특징으로 하는 장치.
  4. 공작물(3)연삭용 연마휠(15)이 있는 적어도 하나의 스핀들(14)을 갖는 연삭 유니트(14, 15, 23)뿐만아니라 공작물(3)을 정위치에서 물고있는 공작물 주축대(1)와 심압대(2)를 갖되, 공작물 주축대(1)와 심압대(2) 및/또는 연삭유니트(14, 15, 23)가 원하는 공작물의 기하학적 형상을 얻기위해 연삭시 상대운동을 하도록 연삭유니트(14, 15, 23)와 공작물(3)사이에서 제어된 방식으로 이동가능하게 배열되는 공작물(3), 특히 축부분 연삭용, 특히 제 1 - 3 항에 따른 방법을 수행하는 장치에 있어서, 공작물(3)의 표면의 적어도 일부가 정밀작업될 수 있도록 하는 방식으로 공작물(3)의 기하학적 형상에 따라 이동될 수 있는 정밀작업 유니트(25)가 제공됨을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 연삭유니트(14, 15, 23)와 정밀작업유니트(25)가 적어도 일부시간동안 공작물과 동시에 맞물리도록 하는 방식으로 이동가능함을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4 또는 5 항에 있어서, 연삭유니트(14, 15, 23)와 정밀작업 유니트(25)가 그 사이의 공작물(3)에 대해 서로 대향하여 배열됨을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 4 또는 5 항에 있어서, 연삭유니트(14, 15, 23)와 정밀작업유니트 (25)가 공작물(3)의 일측에 배열됨을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 4 - 6 항중의 하나에 있어서, 연삭유니트(14, 15, 23)가 연삭스핀들 주축대(24)를 가지며, 적어도 하나의 연삭휠(12, 13)을 각각 갖는 두연삭스핀들이 선회할수 있도록 상기 연삭스핀들 주축대에 설치되며, 연삭휠(12 13)이 공작물(3)과 연속하여 맞물릴 수 있도록 공통유입축(X1)에 존재함을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 4- 8 항중 하나에 있어서, 정밀작업유니트(25)가 정밀연삭유니트임을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 4 - 8 항중 하나에 있어서, 정밀작업유니트(25)가 마무리유니트임을 특징으로 하는 장치,
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