KR20030077877A - 장축의 공작물을 가공하는 장치 및 그 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공작물의 진동을 줄이는 장축의 공작물을 가공하는 장치 및 그 가공방법에 관한 것이다.

특히, 주축대의 척과 베드의 심압대 사이에 공작물이 개재되어 회전토록 설치되고 이 공작물을 절삭토록 왕복대에 공구가 설치되는 공작물을 가공하는 장치에 있어서, 상기 공작물의 외접면에 접하면서 지지되도록 설치되는 롤러와 상기 롤러를 양단에서 지지하는 지지대로 구성되는 롤러부와, 상기 롤러부가 공작물의 길이방향으로 왕복 슬라이딩 이동가능토록 내측으로 이동공간을 갖으며, 상기 주축대와 베드에 의해 고정되어 설치되는 이송대를 포함하는 구성으로 이루어 진다.

이에따라, 장축의 공작물을 가공시 진동을 최대한 줄여 작업의 안전성을 높여 가늘고 긴 공작물도 무리없이 가공할 수 있는 장축의 공작물을 가공하는 장치 및 그 가공방법 에 관한 것이다.

Description

장축의 공작물을 가공하는 장치 및 그 가공방법{apparatus and processing method for long production}

본 발명은 롤러가 설치되는 장축의 공작물을 가공하는 장치 및 가공방법에 관한 것으로서, 상세하게는 통상의 공작물을 가공하는 장치에서 공작물의 외접면에서 접하도록 회전하는 롤러와 상기 롤러를 양단에서 지지하는 지지대로 구성되는 롤러부와, 상기 롤러부가 공작물의 길이 방향으로 슬라이딩 이동토록 내측으로 이동공간을 갖으며, 주축대와 베드에 의해 양단이 고정되는 이송대를 포함하는 구성으로 장축의 공작물을 가공함에 있어 가동시에 발생하는 진동을 줄이고 공작물이 회전하면서 발생할 수 있는 휘어지는 현상을 방지하여 제품의 균일성을 향상시키고 생산능률 증대를 꾀할 수 있는 장축의 공작물을 가공하는 장치 및 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공작물을 가공하는 장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 변속 기어장치에 의해 조정되는 주축대(1)와, 이 주축대(1)에 연결되어 공작물의 일단을 고정하는 척(2)과, 상기 공작물(3)의 타단이 고정되는 심압대(5)및, 상부에 공구(4)가 설치되고 이송방향이 주축대(1)의 조정장치(7)에 의해 정해지는 왕복대(6)로 크게 구성된다.

그러나, 이와 같이 구성된 장치은 공작물을 가공할 때에 상기 공작물의 회전운동에 의한 관성이 발생하고, 그 물체의 관성질량뿐만 아니라 회전축에 대한 물체 각부 질량의 분포상태로 결정된다. 즉, 상기 공작물에 작용하는 회전 효과의 힘만이 아니라 회전축과 힘의 작용점과의 거리에도 의존하게 되므로, 공작물이 회전운동을 하게 될때 강체는 그 축의 둘레에서 회전을 지속하려고 하는 모멘트가 발생하게 되고 축에서 부터 작용하는 힘이 멀어 질수록 이 모멘트는 커지게 되어 휘어 지는 현상이 나타나게 된다.

특히, 롤러와 같은 가늘고 긴 장축의 공작물을 가공할 때에는 중심부가 휘어지지 않도록 중심부는 양단부 보다 약간의 두께를 주어 휘어지지 않도록 가공해야 하는데, 종래의 공작물을 가공하는 장치로는 제작하는데 어려움이 발생하였다.

이와같이, 모멘트에 의해 발생되는 공작물의 휨 현상으로 장축의 공작물을 정밀하게 가공하는데 많은 어려움이 있고, 상기 공구로 장축의 공작물을 가공시 추력에 의한 진동이 발생되어 이로 인해 정밀가공을 하지 못하는 문제점이 발생 되었다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 가늘고 긴 장축의 공작물을 가공시 공작물을 지지하는 롤러를 설치하여 공작물이 휘어지거나 진동하는 것을 줄여 정밀가공이 가능토록 하고 가공시 발생되는 가공칩을 신속히 제거되도록 하여 제품의 균일성을 향상시킬 수 있는 장축의 공작물을 가공하는 장치 및 가공방법을 제공하는 데 있다.

도1은 종래의 공작물을 가공하는 장치를 도시한 사시도.

도2은 본 발명에 따른 장축의 공작물을 가공하는 장치를 도시한 사시도.

도3는 본 발명의 따른 장축의 공작물을 가공하는 장치를 도시한 단면도.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장축의 공작물을 가공하는 장치를 도시한 사시도

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장축의 공작물을 가공하는 장치를 도시한 사시도.

도6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장축의 공작물을 가공하는 장치를 도시한 사시도.

도6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장축의 공작물을 가공하는 장치를 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

10...주축대 11...척

12...베드 13...심압대

14...왕복대 17...롤러부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주축대의 척과 베드의 심압대 사이에 공작물이 개재되어 회전토록 설치되고, 이 공작물을 절삭토록 왕복대에 공구가 장치되는 장치에 있어서, 상기 공작물의 외접면에 접하면서 지지되도록 설치되는 롤러와 상기 롤러를 양단에서 지지하는 지지대로 구성되는 롤러부와, 상기 롤러부가 공작물의 길이 방향으로 왕복 슬라이딩 이동가능토록 내측으로 이동공간을 갖으며, 상기 주축대와 베드에 의해 고정되어 설치되는 이송대를 포함하는 구성으로 이루어 진다.

본 발명에 따른 상기 롤러부에는, 상기 롤러의 표면에 묻은 연삭칩을 제거토록 일측으로 와이어 브러쉬가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 롤러부에는, 상기 지지대의 높이를 조절할 수 있도록 일측으로 롤러조정부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 롤러에는, 칩이나 이물질 등의 불순물을 제거하기 용이토록 원주를 따라 형성된 롤러홈이 길이 방향으로 다수개 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 이송대는, 상기 롤러부의 상,하 위치 조절이 가능토록 조절판을 삽입하여 개재되는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명은, 상기 척과 심압대로 장축의 공작물 양단을 고정하고, 이 공작물의 외접면에 상기 한 쌍의 롤러의 외접면이 접하도록 설치한후, 상기 롤러로 진동을 줄이면서 공작물을 회전시켜 공구로 가공하는 것을 특징으로 하는 장축의공작물을 가공하는 가공방법을 제공한다.

또한, 상기 롤러에 의해 공구로 공작물을 가공이 방해 받을 때에는, 정밀도를 높이기 위해 상기 공구의 날 방향을 반대방향으로 위치시키고, 상기 공작물을 역회전 시켜 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는 장축의 공작물을 가공하는 가공방법을 제공한다.

또한, 상기 공구로 공작물을 가공시 발생하는 진동을 줄일 수 있도록 상기 공구와 롤러부의 위치를 간섭이 방지되는 거리로 유지하며 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 장축의 공작물을 가공하는 가공방법을 제공한다.

또한, 상기 공작물의 외접면이 상기 롤러의 외접면과 접하면서 회전토록 조절판을 상기 롤러부의 하부에 개재하여 상,하 조절이 된 롤러부와 접하는 장축의 공작물을 가공하는 것을 특징으로 장축의 공작물을 가공하는 가공방법을 제공한다.

또한, 상기 공작물의 외접면이 상기 롤러의 외접면에 접하면서 회전될 수 있도록 상기 롤러를 상,하 이동토록 조절하는 상기 롤러조정부을 조정하며 작업하는 것을 특징으로 하는 장축의 가공물을 가공하는 가공방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 크게 공작물(20)을 양단에서 결합하는 주축대(10)와 심압대(13), 상기 공작물(20)을 가공토록 공구(25)가 설치되는 왕복대(14), 그리고 상기 공작물(20)을 지지하는 롤러부(17)와 이 롤러부(17)가 이동되는 이송대(16)로 크게 구분된다.

상기 주축대(10)는, 일측에 설치된 척(11)에 상기 공작물(20)의 일단이 물려고정되고, 전면에는 상기 공작물(20)에 회전력을 부여하는 동력 전달 수단(미도시)이 동작되도록 조정장치(23)가 설치된다.

상기 공작물(20)을 타단에서 고정시키는 상기 심압대(13)는, 하부로 상기 이송대(16)를 따라 슬라이딩 이동 가능토록 설치된다.

상기 공작물(20)는, 양단으로 상기 심압대(13)와 주축대(10)의 척(11)에 의해 회전토록 설치되고, 외접면으로 상기 롤러(20)와 접하면서 지지되도록 롤러부(17)의 지지대(17b)가 상기 롤러(20)를 지지하여 설치된다.

상기 롤러부(17)는, 상기 공작물(20)의 외접면에 접하며 회전하는 롤러(17a)와 상기 롤러(17a)를 지지하는 지지대(17b)로 구성되며, 내측에는 철과 탄소를 주체로 불순물로서 규소 ·망간 ·인 ·황을 함유하고 철과 탄소의 합금 중에서 열처리가 가능한 0.1∼1.5 %의 탄소를 함유하는 탄소강으로 구성되고, 외주면으로는 상기 공작물(20)을 가공함에 있어서 기계적 강도와 내마모성, 내충격성이 우수한 에스테르 결합의 망상구조의 고분자 물질인 우레탄 고무로 구성되는 것이 바람직하다.

다른 실시예로, 상기 공작물(20)의 외접면에 접하는 한 쌍의 롤러(17a)는, 상기 공작물(20)가 중심부에서 휘어지지 않도록 중심부의 지름이 양단의 지름보다 두꺼워 지도록 가공하기 위해, 상기 한쌍의 롤러(17a)가 서로 반대방향으로 회전 토록 구성하여도 좋다. 또한 상기 롤러(17a)에 구동 장치(미도시)를 부설하여 회전 방향을 임으로 조절 가능토록 설치하여도 좋다.

다른 실시예로, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 롤러부(17)에는, 상기 지지대(17b)의 높이를 상,하로 조절되어 상기 롤러(17a)가 상기 공작물(20)에 밀착되어 회전될 수 있도록 일측으로 롤러조정부(17c)가 설치되어도 좋다.

다른 실시예로, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 롤러부(17)는, 상기 장축의 공작물(20)을 다 지점에서 지지할 수 있도록 상기 이송대(16)를 따라 다수의 롤러부(17)가 상기 공작물(20)을 지지토록 설치되어도 좋다.

다른 실시예로, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 롤러부(17)는, 상기 롤러(17a)의 일단을 지지하는 제1 지지대(28a)와 타측으로 상기 롤러(17a)의 타단을 지지하는 제2 지지대(28b)로 구성되어 설치되어도 좋다.

다른 실시예로, 상기 롤러부(17)는, 상기 왕복대(14)와 일체로 연결되고 상기 공구(25)와 롤러부(17)의 간섭이 방지되는 소정 위치에 설치되어, 상기 공작물(20)을 공구(25)로 가공시 발생하는 진동을 줄이도록 구성하여도 좋다.

또한, 상기 롤러부(17)에는, 상기 공작물(20)을 가공하는 도중에 공작물(20)에서 롤러(17a)의 표면으로 이동한 연삭칩이나 절삭칩을 제거토록 상기 롤러(17a)에 접하면서 상기 롤러부(17)의 일측에 고정 설치되는 와이어 브러쉬(18)가 설치된다.

특히, 연삭 가공시, 연삭숫돌 입자가 결합제로 결합되어 있어 입자가 둔화되고 연삭저항이 결합제의 강도 이상이 되면 입자가 탈락되고 새로 예리한 입자가 출현하는데, 이 입자를 롤러(17a)에서 제거하기 위해 상기 와이어 브러쉬(18)에는, 상 롤러(17a) 표면의 불순물을 털어주도록 상기 롤러(17a)와 접하는 다수개의 브러쉬가 형성되는 것이 좋다.

또한, 상기 롤러(17a)에는, 가공시에 발생하는 칩이나 기타 이물질의 제거가 용이 하고 가공에 있어서 정밀도를 높일수 있도록 원주를 따라 롤러(17a)의 길이방향으로 소정 간격을 갖는 롤러홈(27)이 길이 방향으로 다수개 설치된다.

한편, 상기 이송대(16)는, 상부가 개방되는 정육면체 형상으로 이루어져 상기 주축대(10)와 베드(12)에 의해 고정되고, 내측으로 상기 롤러부(17)가 상기 공작물(20)의 길이방향으로 이동토록 상기 롤러부(17)가 안착되어 이동할 수 있는 이동 공간(16a)이 상기 공작물(20)의 길이 방향으로 형성되어 있다.

더하여, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 공작물(20)의 외접면과 상기 롤러(17a)의 외접면이 높이차로 인해 접하면서 회전하지 못할 경우, 상기 이송대(16)의 내측으로 높이차에 맞는 조절판(26)을 개재하여 상기 공작물(20)과 롤러(17a)가 밀착토록 구성하여도 좋다.

상기 이송대(16)를 따라 왕복 이동하는 왕복대(14)는, 베드(12)와 주축대(10) 사이에 연결된 피드 로드(22)과 리드 스크루(21)를 따라 움직이게 되는데, 피드 로드(22)와 리드 스크루(21)의 회전을 위하여 주축대(10)의 내측에는 회전운동을 이용한 기어장치(미도시)가 척(11)과 연결되어 있고, 그 척(11)에 물린 공작물(20)의 회전 속도는 적당한 변화를 줄 수 있도록 구성한다.

상기 이송대(16)를 따라 이동하는 상기 왕복대(14)는, U자 형태로 형성되어 피드 로드(22)와 리드 스크루(21)에 의해 상기 공작물(20)의 길이방향으로 왕복 이동 되도록 설치되며, 상기 공작물(20)을 가공하기 위한 공구대(24)가 상부에 설치된다.

상기 공구대(24)에는, 상기 공작물(20)을 가공토록 공구(25)가 상기 왕복대(14)에 상부에 장치되고, 상기 공구(25)를 공구대(24)의 조임나사(미도시)를 조절함으로서 적당한 가공길이를 준 후 공작물(20)을 가공토록 설치된다.

상기 공구(25)는, 용도에 따라 거친 절삭용·다듬질용·외면용·내면용 등으로 구별되며, 날의 모양에 따라, 나사를 깎는 나사깎기바이트, 절단하는 절단바이트, 평면을 깎는 평바이트, 끝이 뾰족한 검바이트, 날끝이 원형으로 되어 있는 둥근날바이트 등이 사용된다.

더하여, 상기 공구(25)는, 날의 부착방법에 따라 단조바이트·완성바이트·꽂아넣기바이트·붙임날바이트 등으로 구별되는데 다이아몬드의 날을 가진 다이아몬드바이트는 경도가 대단히 높은 것의 절삭이나 고정밀도용으로 이용된다. 바이트에 의한 절삭에서는 절삭 깊이·이송(移送)을 적당히 선정함으로써 1㎛의 정밀도로 다듬질 절삭을 할 수 있다

한편, 본 발명의 롤러부(17)와 이송대(16)는, 범용 선반에 콘트롤러(미도시)를 장착하여 프로그램에 의해 자동으로 각종 부품을 가공할 수 있는 CNC선반과 같은 특수 선반에도 장착하여 진동을 최소로 하는데 사용하여도 좋다.

상기 본 발명으로 장축의 공작물(20)을 가공하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 공작물(20)을 상기 심압대(13)와 척(11) 사이에 물리고, 상기 척(11)과 심압대(13)에 물려 있는 장축의 공작물(20)의 외접면이 상기 한 쌍의 롤러(17a)의 외접면에 접하도록 설치한후, 상기 공작물(20)을 회전시키면 이공작물(20)의 외접면에 접하고 있는 롤러(17a)도 회전하게 된다. 이때, 이 롤러(17a)는 상기 공작물(20)이 회전하면서 발생하는 진동을 최대한 줄여 주게 되고 상기 공작물(20)이 회전하면 공구(25)를 이동시켜 공작물(20)을 가공하게 된다. 여기서, 상기 공구(25)와 공작물(20)의 거리는 가공시에 발생되는 간섭이 최대로 방지되는 거리가 알맞으며, 이 거리를 유지하며 공구(25)에 절삭 깊이와 이송량을 주어 공작물(20)을 가공한다.

이때, 상기 공작물(20)의 외접면이 상기 롤러(17a)의 외접면에 접하면서 회전될 수 있도록 상기 롤러(17a)이 상,하 이동되도록 조절하는 상기 롤러조정부(17c)을 조정하며 장축의 공작물(20)을 가공한다.

또한, 상기 공작물(20)의 중심부가 휘어지지 않도록 중심부에서 양단으로 갈수로 하향 경사지게 가공하여 중심부가 양단부보다 두꺼워 지도록 가공한다.

선반 가공시에는, 도 6a에서 도시한 바와 같이, 상기 공작물(20)의 외측을 절삭가공하는 공구(25)의 날이 공작물(20)과의 절삭 각도가 이루어지지 않을 경우에는 도 6b에서 도시한 바와 같이, 상기 공구(25)의 날 방향을 반대로 하고 척(11)에 물려 있는 공작물(20)을 역회전 시켜 절삭가능하여 높은 정밀도를 얻을 수 있다.

또한, 연삭시에는 장축의 공작물(20)이 한 쌍의 롤러(17a) 사이에 끼여 파묻혀 회전하므로 고도의 정밀도를 얻을 수 있다.

한편, 상기 공작물(20)의 외접면이 상기 롤러(17a)의 외접면과 접하면서 회전토록 조절판(26)을 상기 롤러부(17)의 하부에 개재하여 상,하 조절이 가능토록설치한 후 상기 장축의 공작물(20)을 가공하여도 좋다.

이때, 공구의 선단이 공작물 중심선의 높이(센터 높이)에 오도록 하는 것이 이상적이고, 지름이 큰 공작물의 황삭에서는 중심선으로 부터 중심각 5° 이내의 높이에 설치할 수도 있으나, 지름이 작을 때 공구(25)의 선단을 중심선보다 낮게 위치시키면 공작물이 공구(25) 위로 오고, 공구(25)의 선단을 중심선보다 높게 위치시키면 공구가 공작물 위로 올라가 정상적인 가공을 할 수 없다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안은 연삭숫돌이 고속으로 회전하면서 공작물의 표면을 원하는 모양과 치수에 맞춰 다듬질 하는 연삭 가공이나, 공작물을 압입하여 가공면에 요철을 생기게 하는 널링 가공 등 공구를 사용하여 공작물을 가공하는 절삭가공에 있어서, 장축의 공작물이 회전시 발생하는 진동을 줄이고 공작물이 길어짐에 따라 올 수 있는 휨을 방지하며 공작물의 균일성을 향상시킬 수 있는 여러 가공 작업에서 사용 할 수 있음은 물론이다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 극히 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

이와같이 본 발명에 의하면, 본 발명은 진동을 방지하는 롤러가 설치되는 장축의 공작물을 가공하는 장치에 관한 것으로서, 장축의 공작물을 가공시 상기 공작물 진동을 줄이고 공작물의 휨을 방지하여 공작물의 균일성을 향상시키고 가공시에 발생되는 가공칩을 신속히 제거하여 생산능률을 증대할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (8)

1. 주축대(10)의 척(11)과 베드(12)의 심압대(13) 사이에 공작물(20)이 개재되어 회전토록 설치되고, 이 공작물(20)을 절삭토록 왕복대(14)에 공구(25)가 장치되는 공작물을 가공하는 장치에 있어서,

   상기 공작물(20)의 외접면에 접하면서 지지되도록 설치되는 롤러(17a)와 상기 롤러(17a)를 양단에서 지지하는 지지대(17b)로 구성되는 롤러부(17)와,

   상기 롤러부(17)가 공작물(20)의 길이 방향으로 왕복 슬라이딩 이동가능토록 내측으로 이동공간(16a)을 갖으며, 상기 주축대(10)와 베드(12)에 의해 고정되어 설치되는 이송대(16)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장축의 공작물을 가공하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 롤러부(17)의 일측에는, 상기 롤러(17a) 표면에 발생된 가공칩을 제거토록 와이어 브러쉬(18)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 장축의 공작물을 가공하는 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 롤러부(17)에는, 상기 지지대(17b)의 높이를 조절할 수 있는 롤러조정부(17c)가 일측에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 장축의 공작물을 가공하는 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 롤러(17a)에는, 칩이나 이물질 등의 불순물을 제거하기 용이토록 원주를 따라 형성된 롤러홈(27)이 길이 방향으로 다수개 설치되는 것을 특징으로 하는 장축의 공작물을 가공하는 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 이송대(16)는, 상기 롤러부(17)의 상,하 위치 조절이 가능토록 조절판(26)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 장축의 공작물을 가공하는 장치.
6. 상기 척(11)과 심압대(13)로 장축의 공작물(20) 양단을 고정하고, 이 공작물(20)의 외접면에 상기 한 쌍의 롤러(17a)의 외접면이 접하도록 설치한 후, 상기 롤러(17a)로 진동을 줄이면서 공작물(20)을 회전시켜 공구(25)로 가공하는 것을 특징으로 하는 장축의 공작물을 가공하는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 롤러(17a)로 인해 공구(25)의 공작물(20) 가공이 방해 받을 때에는, 정밀도를 높이기 위해 상기 공구(25)의 날 방향을 반대방향으로 위치시키고, 상기 공작물(20)을 역회전 시켜 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는 장축의 공작물을 가공하는 방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 한 쌍의 롤러(17a)를 서로 반대방향으로 회전 시키면서 장축의 공작물(20)이 중심부에서 양단부로 갈수록 하향경사지도록 가공하는 장축의 공작물을 가공하는 방법.