KR20010093144A - 공작물의 황삭연마중 공정을 제어하는 방법과 연마기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마기에서 연마휠에 의한 공작물의 황삭연마중 공정을 제어하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라서, 연마중 공작물(2)이 실제 크기를 결정하기 위하여 측정센서(13)에 의하여 측정되고 측정된 실제 크기가 사전에 설정된 연마시간에 따른 요구된 크기로 연속하여 자동적으로 보정된다. 본 발명은 또한 공작물의 황삭연마중 공정을 제어하는 방법을 수행하기 위한 연마기를 제공하는 바, 연마기가 연마스핀들헤드에서 공작물(2)을 황삭연마하기 위한 연마휠(10)로 구성된다. 또한 연마기는 연마된 공작물 크기를 검출하기 위한 측정센서(13)와, 연마기 제어장치로 구성되고 공작물(2)이 작업스핀들(1A)과 심압대 슬리이브(4A)사이에 고정된다. 본 발명에 따라서, 측정센서(13)가 공작물(2)상에서 회전하는 연마휠(10)의 결합영역이 이루는 평면에 배치되며, 측정신호가 황삭연마중 연마기 제어장치에 연속하여 공급된다. 연마기 제어장치는 이들 측정신호에 기초하여 연마작업이 공정간 제어중에 수행될 수 있도록 연마휠(10)을 제어한다.

Description

공작물의 황삭연마중 공정을 제어하는 방법과 연마기 {METHOD AND GRINDING MACHINE FOR CONTROLLING THE PROCESS DURING ROUGH GRINDING OF A WORKPIECE}

현재 사용되고 있는 공지의 연마방법과 이들 방법에 따라서 작동하는 연마기에 의하여 고도의 정밀도를 얻을 수 있었다. 생산공정에서 부품제조중에 일반적인 경향에 따라서, 결함율을 낮추기 위해 공정의 모니터 및 공정의 특정제어가 필요하다. 필요한 경우 제조될 공작물의 균일하고 양호한 품질을 얻기 위하여 실제의 연마작업중에 보정작업이 이루어지고 있다.

플런지-컷 연마 및 스윙-프레임 연마에 있어서, 연마공정을 제어하기 위한 공정간 측정 및 공정제어장치가 알려져 있다. 황삭연마로서 정의되고 있는 주연방향 이동연마에 있어서, 지금까지는 황석연마중 제조될 공작물의 외경이 이동스트로크로 연마되기 때문에 진정한 공정간 측정과 공정제어가 실현되지 않았으며 이에 따라서 최종값에 여전히 영향을 줄 수 있도록 하기 위하여 측정제어를 통해 중간단계가 기록되지 않았다.

따라서, 황삭연마공정중에 지금까지는 "후공정측정 및 공정제어방법" 에 따라서만 수행되었다. 이는 만약 실제크기가 이미 과다하게 연마된 경우에 이미 연마된 외경, 예를 들어 베어링 시이트와 같은 시이트의 외경이 가공되는 공작물에서 연속적으로 보정될 수 없는 결점을 갖는다.

본 발명은 청구범위 제 1 항의 서두부분과 제 9 항의 서두부분에 따른 공작물의 황삭연마중 공정을 제어하는 방법과 연마기에 관한 것이다.

도 1 은 연마영역 Y 을 보인 본 발명에 따른 연마기의 평면도.

도 2 는 도 1 의 A-A 선 방향에서 본 정면도.

도 3 은 도 1 에서 보인 연마영역 Y 의 확대도.

따라서, 본 발명의 목적은 황삭연마중에 직경이 공정에 대하여 신뢰가능하게 연마될 요구된 직경으로 연속보정될 수 있는 방법과 연마기를 제공하는데 있는 바, 이러한 방법과 연마기는 산업적으로 이용될 수 있고, 공정간 측정 및 공정제어방법을 위하여 이용된 측정방법 또는 이를 위하여 사용된 측정장치에서 가공시간의 연장이 필요치 않은 공작물의 황삭연마중 공정을 제어하는 방법과 연마기를 제공한다.

이러한 목적은 청구범위 제 1 항의 특징부분을 갖는 방법과 청구범위 제 9 항의 특징부분을 갖는 연마기에 의하여 달성된다. 이들의 각 종속항은 이들의 범위를 한정한다.

본 발명에 따른 방법은 연마기의 연마휠에 의한 공작물의 황삭연마중에 공정을 제어하는 방법으로 구성되며, 이 경우에 있어서, 연마중에 공작물은 실제크기를 측정하기 위하여 측정수단에 의해 연속적으로 측정되고, 이와 병행하여 또는 동시에 측정된 실제크기가 사전에 설정된 연마시간에 따른 요구된 크기로 연속하여 자동적으로 보정된다. 즉, 실제 크기는 연마기의 실시간 제어, 즉 공정간 제어에서 측정된 실제 크기에 기초하여 얻을 수 있는 요구된 크기로 보정된다. 이러한 실시간 제어는 연마될 공작물이 요구된 크기 이하로 연마되는 상황을 방지할 수 있다. 따라서, 공작물의 제조중 결함율이 현저히 감소될 수 있다. 더욱이, 실시간 제어는 연마작업에 능동적으로 영향을 가하여 연마휠에 의하여 공작물에 도입되는 열입력이 감소되거나 최적화되고, 그 결과로서 열이 원인이 되고 공작물의 실제 크기의 부정확성이 유도되는 변형이 감소될 수 있으며, 동시에 연마휠의 마모가 감소될 수 있다. 따라서, 전체적으로 최적한 연마조건이 이루어질 수 있다.

요구된 크기는 시간종속 요구값 곡선으로서 사전에 설정되는 것이 좋다. 이 경우에 있어서, 시간종속 요구값 곡선은 제어기의 일부분인 저장유니트에 저장된다. 요구값 곡선에 따라서, 각 실제값의 일정한 시간 간격의 측정 또는 연속측정후 보정이 수행되어 공작물에서 요구된 최종윤곽을 얻을 수 있도록 연마시간의 함수로서 연마휠이 요구값 곡선에 근접할 수 있다.

본 발명의 실시형태에서, 실제 크기가 공작물의 연마휠 결합영역에서 직접 측정된다. "공작물의 연마휠 결합영역에서 직접~" 이라는 표현은 측정신호의 형태인 측정값을 공급하는 측정센서가 연마휠의 공작물에서 회전하는 결합점으로 구성되는 평면에 배치된다는 것에 대하여 사용된 표현이다. 이는 측정이 이제 막 연마된 공작물에서 직접 이루어져 요구값으로부터 약간의 편차라도 있는 경우 요구값 곡선의 직접적인 보정이 연마기 제어를 통하여 직접 수행되어 지나치게 연마되는 것이 방지될 수 있도록 한다.

연속측정된 실제 크기는 측정신호로서 연마기 제어장치에 전달되며, 요구된 크기에 대한 보정은 이러한 측정신호에 기초하여 이루어진다. 이는 공정간 제어로 정의되는 실시간제어이다. 본 발명에 따라서, 황삭연마중 공정간 제어가 실현되는 방법이 제공된다. 본 발명에따른 이러한 방법에 따라서, 연마휠은 연마중에 공작물의 요구된 직경으로 연속하여 보정된다.

연마될 어떠한 공작물에 따라서, 공작물은 적어도 한 구간에서 원통형 또는 테이퍼형으로 연마된다. 즉, 본 발명의 방법으로 요구된 값 곡선으로 공작물의 외부윤곽이 정밀하게 원통형 또는 테이퍼형으로 연마되는 것이 가능하다.

실시간제어가 이루어지는 것에 기초하여 측정값의 기록은 항상 연마휠의 결합영역 또는 결합점이 이루는 평면에서 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 연마휠과 측정센서는 공작물에서 동시에 이동된다. 이러한 방법에 일치하도록 연마휠과 측정센서를 고정하는 대신에 공작물이 이동될 수 있도록 할 수 있다. 이와 같은 경우에 있어서, 연마휠과 측정센서는 상대측에 대하여 측정값의 기록이 연마작업이 직접 이루어지는 공작물의 해당 지점에 관계가 있도록 배열되어야 한다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 측정작업을 수행하기 위하여 연마기의 작동을 중지하거나 측정작업을 수행하기 위하여 연마휠을 공작물로부터 이동시킬 필요가 없다.

본 발명의 다른 관점에 따라서, 상기 언급된 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 연마기는 휠헤드에 고정되어 작업스핀들과 심압대 슬리이브사이의 공작물을 황삭연마하기 위한 연마휠, 연마직후 공작물 크기를 기록하기 위한 측정센서와, 연마기 제어장치를 갖는다. 본 발명에 따라서, 측정센서는 공작물상에서 회전하는 연마휠의 결합영역이 이루는 평면에 배치되고, 이 경우에 있어서, 측정신호는 황삭연마중 연마기 제어장치에 연속하여 공급될 수 있으며, 연마기 제어장치는 이들 측정신호에 기초하여 연마작업이 공정간 제어중에 수행될 수 있도록 연마휠을 제어한다. 따라서, 본 발명에 따른 장치에 의하여 시간지연없이 연마작업중 직접 공작물에 대한 연마휠의 결합방식에 영향을 줌으로서 공작물의 요구된 최종 크기가 최소허용오차의 범위내에서 유지되고 일반적으로 허용되지 않는 공작물의 지나친 연마가 방지될 수 있다.

본 발명에 있어서, 측정센서는 회전될 수 있도록 휠헤드에 착설된 측정헤드에 고정된다. 측정헤드가 회전될 수 있도록 착설되므로 측정센서는 항상 공작물에 대한 연마휠의 결합점으로 이루어지는 평면영역에 배치되도록 측정헤드에 배치될 수 있도록 한다. 또한 본 발명에 있어서, 측정센서는 공작물에 대한 연마휠의 결합영역의 반대측 영역, 즉 연마휠의 결합영역에서 180° 대향된 영역에 배치될 수도 있다. 그러나, 측정센서는 공작물의 주연에서 일정한 거리를 두고 배치될 수도 있다. 요구된 값을 보정하기 위하여 사용된 기록된 실제 값에 기초하는 연마기 제어장치와 조합하여 본 발명에 따른 실시간 공정제어로 요구된 원통형 또는 테이퍼형의 공작물을 제조할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 황삭연마가 원통형 공작물 및 공작물부분과 테이퍼형 공작물 또는 이러한 공작물의 부분의 연마를 위하여 이용될 수 있음을 의미한다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

황삭연마공정(주연방향 이동연마)이 이루어지는 외부 원통형 연마기의 평면도가 도 1 에 도시되어 있다. 축방향으로 두께가 얇고 내저항결합성을 갖는 CBN 연마휠이 이러한 황삭연마공정에 사용된다. 황삭연마공정의 경우에 현저한 특성은 일반적으로 완전한 연마허용부분이 이동연마공정에서 1 회의 공정으로 제거되는 것이다. 이와 같은 경우에, 연마중 연마휠(10)의 방사상 공급량은 공작물(2)의 방사상 연마허용부분의 제거량과 같다. 잘 알려진 방법으로, 외부 원통형 연마기는작업스핀들(1A)을 갖는 주축대(1), 연마테이블(3)과, 연마기 베드(5)에 배치된 유압이동형 슬리이브(4A)를 갖는 심압대(4)를 갖는다. 베드(5)의 전면영역(20)에서, 연마테이블(3)은 가이드상에 착설되고 이 가이드상에서 상기 연마테이블(3)은 CNC 축 Z 의 방향을 따라서 축방향으로 이동할 수 있다. 이 축의 모터구동장치는 도시하지 않았다. 연마테이블(3)에 배치되고 작업스핀들(1A)을 갖는 주축대(1)는 모터구동되고, 전면영역에서 작업스핀들(1A)은 공작물이 수용되고 이에 회전운동을 전달하기 위한 배치센터를 갖는다. 유압이동형의 슬리이브(4A)를 갖는 심압대(4)도 마찬가지로 연마테이블(3)에 착설되고 전면영역에서, 슬리이브(4A)도 공작물(2)을 배치하기 위한 배치센터를 갖는다. 공작물(2)은 작업스핀들(1A)과 슬리이브(4A)의 배치센터사이에 착설되고, 작업스핀들(1A)과 슬리이브(4A)의 중심축선은 서로 정확히 정렬된다.

연마기 베드(5)의 후방영역(21)에는 휠헤드(6)가 착설되고 이는 이를 착설하기 위한 정수압 가이드요소를 갖는다. 축 Z 에 직각을 이루는 CNC 축 X 방향으로의 공급은 모터구동장치(8)에 의하여 이루어진다. 전명영역에서, 휠헤드(6)의 하우징은 연마휠(10)이 배치되는 연마스핀들(9)을 재가한다.

휠헤드(6)의 하우징에는 공작물의 직경을 측정하기 위한 측정헤드(12)를 수용하는 암을 갖는 측정장치(11)가 부착된다. 연마중 공작물의 실제 직경을 직접 기록하기 위한 하나 이상의 측정센서(13)가 연마휠(10)의 연마영역에 배치되어 연마직후의 직경이 항상 측정된다. 따라서, 가공중 직접 측정값을 기록하고, 필요한 경우 공정중 연마될 직경을 보정할 수 있다. 이는 이러한 측정방법에 따라서, 실시간제어, 즉 공정간 제어가 황삭연마(주연방향 이동연마)중에 이루어질 수 있음을 의미한다.

도 1 의 A-A 선 방향에서 본 정면도가 도 2 에 도시되어 있다. 연마될 공작물(2)의 직경을 기록하기 위한 측정센서(13)를 갖는 측정헤드(12)를 재가하는 회전암(22)이 휠헤드(6)에 착설된다. 측정센서(13)의 측정이동상태는 화살표(14)로 나타내었다. 회전복귀상태에 있는 암(22)의 위치(점선으로 보임)는 부호 23 으로 보였다. 이러한 회전복귀위치에서, 공작물(2)은 연마기로부터 분리되고 새로운 공작물이 설치될 수 있다.

도 1 에서 보인 Y 부분은 도 3 에서 확대하여 보였다. 측정센서(13)는 공작물(2)에서 연마휠(10)의 결합영역에 대향되게 배열되고, 측정헤드(12)는 각각의 측정센서(13)를 재가하거나 또는 단 하나의 측정센서(13)가 제공될 수 있다. 이는 연마직후 공작물(2)의 정확한 직경이 항상 측정될 수 있고, 연마기 제어장치에 공급되는 이러한 측정값에 해당하는 측정신호에 의하여, 연마휠(10)의 결합위치가 보정되어 특히 베어링 시이트와 같은 공작물의 외경이 요구된 크기로 보정될 수 있도록 한다.

이러한 경우에 있어서, 연마휠(10)의 두께에 관련하여 측정센서(13)는 연마휠에 대향하여 배치되어 측정값이 연마휠의 실제결합점의 후측에서 직접 감지되고 이러한 결합점에 이어 연마휠의 마모점(마모변부)가 존재한다. 이는 측정값이 연마휠에 대향된 연마휠의 주연선상에서 감지됨을 의미한다.

이와 같은 경우에 있어서, 측정센서(13)에 의한 측정은 연마휠(10)의 공급중에 공작물(2)에서 연속적으로 이루어진다. 요구된 크기에 이르렀을 때, 공작물(2)은 황삭연마공정에 따라서 종방향으로 일정한 공급량으로 이동된다. 동시에, 측정값이 연속하여 연마기 제어장치에 공급되어 연마될 공작물 직경이 연마중에 연속하여 보정될 수 있다. 장치의 구성에 따라서, 공작물(2)의 원통형 및 테이퍼형 외경 모두를 연마하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 측정방법과 이러한 방법을 실현하는 본 발명에 따른 연마기에 의하여, 황삭연마중 지금까지 알려진 공정후 제어방식 보다 공정신뢰도가 현저히 크다. 동시에, 측정이 항상 실제 연마공정중에 이루어지고 요구된 크기로부터의 편차가 직접 그리고 연마직후에 보상될 수 있으므로 연마휠과 공작물 상호의 열적 거동이 최적화된다.

Claims (11)

1. 연마기에서 연마휠에 의한 공작물의 황삭연마중 공정을 제어하는 방법에 있어서, 연마중 공작물이 실제 크기를 결정하기 위하여 측정센서에 의하여 측정되고 측정된 실제 크기가 사전에 설정된 연마시간에 따른 요구된 크기로 연속하여 자동적으로 보정되며 실제 크기가 공작물에 대한 연마휠의 결합영역에서 직접측정되고, 연마휠과 측정센서가 연마중에 상대측에 대하여 평면상에 놓임을 특징으로 하는 공작물의 황삭연마중 공정을 제어하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 요구된 크기가 시간종속 요구값 곡선으로서 사전에 설정됨을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 연속측정된 실제 크기가 측정신호로서 연마기 제어장치에 전달되고 이러한 측정신호에 기초하여 공정간 제어방식으로 요구된 크기에 대한 보정이 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 - 제 3 항의 어느 한 항에 있어서, 연마휠이 연마중 공작물의 요구된 직경에 대하여 연속적으로 보정됨을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 - 제 4 항의 어느 한 항에 있어서, 공작물이 적어도 한 구간에서 원통형으로 연마됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 - 제 4 항의 어느 한 항에 있어서, 공작물이 적어도 한 구간에서 테이퍼형으로 연마됨을 특징으로 하는 방법.
7. 공작물의 황삭연마중 공정을 제어하는 방법을 수행하기 위한 연마기에 있어서, 연마기가 휠헤드(6)에 고정되어 작업스핀들(1A)과 심압대 슬리이브(4A)사이의 공작물을 황삭연마하기 위한 연마휠(10), 연마된 공작물 크기를 기록하기 위한 측정센서(13)와, 연마기 제어장치를 가지고, 측정센서(13)가 공작물상에서 회전하는 연마휠의 결합영역이 이루는 평면에 배치되며, 측정신호가 황삭연마중 연마기 제어장치에 연속하여 공급되고, 연마기 제어장치는 이들 측정신호에 기초하여 연마작업이 공정간 제어중에 수행될 수 있도록 연마휠을 제어함을 특징으로 하는 연마기.
8. 제 7 항에 있어서, 측정센서(13)가 회전될 수 있도록 휠헤드(6)에 착설된 측정헤드(10)에 고정됨을 특징으로 하는 연마기.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 측정센서(13)가 공작물(2)에 대한연마휠(10)의 결합영역의 반대측 영역에 배치됨을 특징으로 하는 연마기.
10. 제 7 항 - 제 9 항의 어느 한 항에 있어서, 연마기 제어장치가 공작물(2)의 요구된 원통형 형태를 얻을 수 있도록 연마휠(10)을 제어함을 특징으로 하는 연마기.
11. 제 7 항 - 제 10 항의 어느 한 항에 있어서, 연마기 제어장치가 공작물(2)의 요구된 테이퍼형 형태를 얻을 수 있도록 연마휠(10)을 제어함을 특징으로 하는 연마기.