KR20050023436A - 회전 대칭인 기계 부품의 연삭 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2개의 샤프트 구성요소(18, 19)가 크게 증가된 직경(D)을 갖는 중심 구성 요소(20)로 이루어지는 기계 부품(17)을 연삭하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 중심 구성 요소(20)는 평면 절두 원추체(21)의 형태로 구체화된 부분인 가공면(22)에 설치된다. 가공면(22)으로부터 연삭 오버리지(25)를 연삭하기 위해서, 기계 부품(17)은 샤프트(4, 5)에 설치된 핀(6, 7)사이에 클램핑되고, 샤프트(5)는 안정한 레스트(27)에 의해 지지되는 심압대(tailstock)(3)에 위치된다. 기계 부품(17)은 그의 길이 방향 축(23)의 방향으로 이동 가능하다. 기계 부품(17)의 가공면(22)은 컨택트 라인(28)에서 연삭 디스크(15)에 대향하여 위치되고, 제 1연삭 디스크(15)의 원통 외면 윤곽에 의해 수직 연삭을 행하여, 절삭 속도를 제 1연삭 디스크(15)의 전체 축 치수를 넘어서 일정하게 하고 매우 양호한 연삭 결과를 얻을 수 있다. 제 1연삭 디스크(15)는 더 좁은 제 2연삭 디스크(16)를 따라 연삭 스핀들(14)상에 부동(floating) 방식으로 장착된다. 제 2연삭 디스크(16)는, 기계 부품(17)의 원통 주변 영역이 길이 방향 축 연삭에 의해, 상호 수직으로 위치된 2개의 선회 축에 대해 스핀들(14)을 선회하여, 또한 길이 방향 축(23)에 수직인 연삭 스핀들(14)을 변위함으로써 가공되는 작동 위치로 될 수 있으며, 기계 부품은 동일 클램핑 위치에 남는다. 본 발명의 작업 방법은 사이클 시간을 단축하고 매우 양호한 연삭 결과를 제공한다.

Description

회전 대칭인 기계 부품의 연삭 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR GRINDING A ROTATIONALLY SYMMETRIC MACHINE PART}
청구항 1에 따르면, 본 발명은 2개의 축부(axis part) 및 확대 직경을 가지고 직선 또는 곡선 윤곽을 갖는 단면의 특히 편평한 절두 원추체 표면의 형상으로 가공면을 구체화하고 상기 축부 사이에 놓여진 중심부(center part)를 갖는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 방법에 관한 것이다.
이러한 형태의 기계 부품은, 자동차에 요구되는 바와 같이, 예를 들어 연속적인 변속 기어를 갖는 트랜스미션에 존재한다. 2개의 기계 부품은 각자 마주하는 가공면으로써 상호 대향한다. 따라서, 가공면은, 예를 들어 체인 또는 벨트 등의 인장 부재가 가공면으로부터의 거리에 따라 상이한 반경 사이에서 왕복(in and out)운동하는 거의 웨지 형상의 단면으로써 환형상의 공간을 형성한다. 그러한 트랜스미션이 매우 정밀하게 작동을 하여야 하고 큰 토크를 전달해야 하기 때문에, 높은 기계 부품의 치수적인 안정성 및 표면 품질이 요구된다. 또한, 이는 특히 가공면을 연삭하는 경우에, 관련 연삭 과정에 적용한다.
지금까지, 실제 상술한 인용 방법은 복수의 클램핑 상태에서 단일 공정으로 행해져 왔다. 가공면은 경사 이송(angular infeed)연삭법을 이용하는 코론덤(corundum)연삭 휠에 의해 연삭된다. 동일 방법에 따라, 통상 관련 축부품인 원통 외면들을 연삭하게 된다.
이 방법은 다수의 단점을 갖는다. 우선, 제조 및 드레스(dress)가 곤란한 원뿔 형상의 연삭 휠을 필요로 한다. 매우 상이한 직경의 원주 영역을 갖는 그러한 연삭 휠에서, 연삭되는 영역의 원주 속도가 또한 상이하다. 이는 연삭 위치에서 임계 절삭 속도가 달라져야 하기 때문에 전체가 최적의 상태가 되지 못한다는 것을 의미한다. 이 결과는 특히 원뿔 형상의 중심부상에 존재하는 가공면에 대해 매우 부정적인 영향을 갖는 변화하는 조도(粗度) 영역을 초래한다. 결국, 종래의 에멀션 및 연삭 오일에 의한 냉각을 포함하는 문제가 또한 있다. 즉, 경사 이송 연삭시, 좁은 웨지가 연삭 위치에서 발생하며, 또한 냉각제/윤활제가 최적으로 공급되지 않는다. 따라서, 결국은 연삭 위치의 불균일한 냉각이 일어난다. 이러한 모든 곤란한 점은, 상술한 공지 방법이 이후에 널리 사용되는 CBN 연삭 휠보다 더욱 빈번하게 드레싱되어야 한다는 것과 분명히 더욱 짧은 서비스 수명을 갖는 코런덤 연삭 휠을 사용하여 과거에 행해졌다는 사실로, 밝혀질 수 있다.
DE 43 26 595 C2호에, 연삭 헤드 및 공구 캐리어의 상호 위치 결정에 대한 다수의 조합을 가능하게 하는 일반적인 공구 연삭용 연삭 스테이션이 공지되고 있다. 또한, 2개의 상이한 연삭 휠을 갖는 연삭 헤드가 공지되었으며(DE 37 24 698 A1호), 상기 연삭 휠로써 공작물을 한번 클램핑하여 다양한 연삭 공정이 착수될 수 있다. 또한, 2개의 분리 연삭 스핀들이 사용되는 한번의 클램핑으로 관련 기계 부품을 연삭하는 것이 제안되었다(DE 199 21 785 A1호).
본 발명에 의해, 가공 시간이 단축되는 동시에 향상된 연삭 결과가 공지된 종래 기술과 비교하여 얻어진다. 이는 청구항 1의 특징을 갖는 방법에서 발생한다.
따라서, 본 발명의 방법에서, 연삭되는 기계 부품은 단일 클램핑 상태를 유지하고, 단일 클램핑 상태에서 모든 연삭 절차가 착수된다. 이는, 연삭 스핀들이 서로 수직인 2개의 피벗 축에 대해 피벗되고, 또한 그의 길이 방향 축에 평행하고 그에 수직(X-축)인 기계 부품으로 변위되므로 가능하게 된다. 따라서, 연삭 스핀들이 기계 부품에 대하여 어떠한 소정의 위치로 이동될 수 있어, 기본적으로 원통형 윤곽을 갖는 연삭 휠로 기계 부품상에 놓여 있는 부가적인 원통 외면과 가공면의 양자를 연삭하는 것이 가능하게 된다.
가공면이 직선형 단면을 가짐에 따라, 기본적인 원통 형상인 제 1연삭 휠은 직선의 외부 윤곽 단면을 또한 가질 것이다. 만약 가공면이 곡선이라면, 기본적인 원통형 형태인 연삭 휠이 약간 곡선형 윤곽 단면을 또한 가져야 한다. 실제로 존재하는 곡선은 매우 미세하다.
그의 길이 방향 축에 평행한 기계 부품에 대한 연삭 스핀들의 이동 옵션은 수직 연삭법을 이용하여 연삭 휠의 원통형 원주 표면으로 가공면을 연삭하는 것을 가능하게 함으로써, 언급된 상대적 변위는 위치 결정을 하게 된다. 여기에서 논의되는 타입의 기계 구성요소에서, 가공면은 단지 편평한 절두 원추체의 형상을 가지기 때문에, 가공면을 연삭할 때 연삭 스핀들 및 기계 부품이 그의 길이 방향 축에 평행하고 그에 수직(X-축)으로 변위되는 위치 결정 이동을 착수하기에 적당하다. 이러한 이동으로부터, 단지 경사진 구성 요소가 가공면상의 연삭 위치위에 오게되고, 종래 시각에서 거의 수직 연삭이 되도록 하기 위해 길이 방향 축의 방향으로부터 약간 이탈한다.
연삭 휠의 전체 폭에 걸친 균일한 절삭 속도를 갖는 것이 장점으로 된이다. 이는 향상된 표면 특성 및 표면 구조를 보장한다. 또한, 동일 파라미터를 드레싱할 때, 일치하는 드레싱 속도가 연삭시와 마찬가지로 분당 회전값 이상으로 도달되기 때문에, 연삭 휠을 드레싱할 때 최적의 드레싱 파라미터가 얻어진다. 연삭 휠의 절삭 속도가 전체 가공면에서 동일하므로, 도달할 수 있는 표면 조도 또한 동일하다. 단위 시간당 절삭량의 최적값이 전체 "원뿔 면"에 걸친 연삭 휠의 동일 절삭 속도를 이용하여 또한 도달될 수 있다.
이는 경사 이송 연삭에 대한 경우가 아니다. 원뿔 휠의 외경이 주어지면, 예를 들어 190㎜의 직경 및 원뿔 면과 인접한 40㎜의 직경인 것으로 가정한다면, 공작물 속도는 연삭시 공작물의 회전때문에 4.75배 만큼 변한다. 이에 따라, 원뿔 면의 높이는 약 75㎜이다.
코런돔 연삭 휠의 직경이 750㎜라고 가정한다면, 원뿔 면의 외경에서 절삭 속도는 원뿔 면의 가장 작은 직경에서 연삭 휠의 절삭 속도의 약 80% 이다. 이는, 절삭 속도가 원뿔 면의 가장 큰 직경에서 최고이기 때문에, 절삭량을 방해한다. 이는, 원뿔 면에 수직으로 배치된 연삭 휠 때문에 원뿔 면에 걸쳐 행해지는 절삭 속도 대 절삭량의 비율이 실질적으로 향상된다는 것을 의미한다.
또한, 실제로 이러한 동일한 조건이 수직 연삭시와 마찬가지로 가공면을 연삭할 때 일어나기 때문에, 연삭 영역을 냉각할 때 결과적으로 크게 향상된 조건이 초래하여, 균일하게 좁은 냉각 영역으로 냉각제/윤활제를 용이하게 공급하고, 또한 마찬가지로 빠르게 배출할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 위치 결정될 때 단지 경사진 구성 요소는 연삭 휠과 가공면 사이의 연삭 위치에 작용한다. 그러나, 가공면이 방사상 평면에 대해 단지 미세하게 경사져 있기 때문에, 가장 큰 위치 결정력(positioning force)부분이 가공면에 수직으로 인가된다. 더 작은 힘을 갖는 구성 요소가 가공면의 방사상 방향이므로, 작업은 가공면을 연삭하는 동안 최적화된 공급으로써 실행될 수 있다. 또한, 이는 연삭 시간을 줄이며, 또한 가공면의 연삭 정밀도를 향상시킨다. 필적할 만한 장점들이 기계 부품상에 놓여진 다른 원통 외면에 적용된다.
따라서, 본 발명의 연삭 방법은 세라믹-바운드(ceramic-bound)CBN 연삭 휠로최상으로 실행될 수 있다. 대체로, 현재의 가공 기계의 사이클 수를 명확히 감소시키고 동시에 실질적으로 연삭 결과를 향상시킨다.
본 발명의 방법에서, 기계 부품의 가공면은 연삭 스핀들 상에 배치되고 원통 형상으로 직선 또는 대응 등각 곡선의 원주 윤곽을 갖는 제 1 연삭 휠이 가공면에 수직 위치되는 방식으로 연삭되어, 연삭 휠의 축 범위가 가공면의 방사상 경사 범위를 커버하고 연삭 휠과 기계 부품이 길이 방향 축의 방향에서 서로에 대해 이동되는 방식으로 위치 결정이 일어난다.
여기에서, 제 1연삭 휠은 더 큰 축 범위를 가지기 때문에, 전체 가공면은 한번의 수직 연삭 과정에서 다듬질 연삭될 수 있다. 기계 부품의 가공면이 직선 윤곽의 단면을 갖는 절두 원추체라면, 제 1연삭 휠은 원통 형상을 가질 수 있다. 가공면의 단면이 곡선 윤곽을 가지는 경우, 대응 등각 곡선의 원주 윤곽을 갖는 제 1연삭 휠이 또한 필요하다. 따라서, 제 1연삭 휠의 축 범위 전체에서, 절삭 속도의 차이가 작지만 존재한다. 이는 여기에서 연삭되는 기계 부품의 가공면이 단지 미세한 오목 또는 볼록 형상의 곡선이기 때문이다. 그러나, 제 1연삭 휠의 축 방향에서 여전히 이용가능하게 존재하는 절삭 속도의 차이는 종래 기술을 이용하는 경사 이송 연삭시보다 훨씬 작다.
기계 부품상에 또한 놓여진 원통 외면을 연삭하기 위해서, 상술한 원통 외면을 길이 방향으로 연삭하는 제 2연삭 휠이 사용된다. 제 2연삭 휠은 연삭 스핀들 상에 제 1연삭 휠과 단일축(uniaxial)으로 배치되고 원통형 외부 윤곽의 길이 방향 연삭을 함에 있어 아무런 문제가 없도록 하기 위해 제 2연삭 휠이 제 1연삭 휠 보다 실질적으로 더 좁은 폭을 바람직하게 가진다는 점에서, 이동 가능한 연삭 휠에서의 모든 장점이 그대로 보유된다.
유리하게, 최종 치수로의 연삭이 공지된 방식인 거친 연삭으로써 원 패스(one pass)로 실행될 수 있으며, 상기 거친 연삭을 사용하여 기계 부품 상에 놓여진 원통 외면의 길이 방향 연삭이 일어난다. 고품질의 연삭 공정에 대한 모든 필요 조건이 동일하게 남아있는 클램핑에 기인하여 충족되기 때문에, 높은 연삭 특성으로써 사이클 수를 더 줄이는 거친 연삭이 행해진다.
연삭되는 원통 외면은 필요하다면 플런지-컷(plung-cut)연삭을 이용하여 또한 처리될 수 있다.
본 발명에 따른 연삭법의 상술한 모든 변화에서, 기계 구성 요소는 센터 사이에 유리하게 클램프되고 센터의 적어도 하나에 의해 회전하기 위해 구동된다. 하나의 센터에 의한 내부 구동인 경우에, 회전 구동에 불구하고, 정밀 센터링은 방해받지 않는다. 또한, 이는 높은 특성의 연삭 결과를 초래한다.
기계 부품이 수평으로 유지될 때 연삭 스핀들이 수직으로 선회하는 제 1피벗 축과 수평으로 선회하는 제 2피벗 축을 중심으로 선회된다는 점에서, 서로에 수직인 2개의 축에 대해, 본 발명의 방법에서 요구되는 연삭 스핀들의 선회 능력이 달성된다. 방법의 이러한 설계는 연삭기의 공지 실시예를 이용하도록 하며, 또한 본 발명에 따른 방법의 실제적인 수행이 마찬가지로 경제적으로 실행가능 하다는 것을 의미한다.
본 발명은 또한 상술한 공지 형태의 방법과 관련하여 상기 인용한 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 장치에 관한 것이다. 2개의 축부 및 확대 직경을 가지고 직선 또는 곡선의 단면을 갖는 특히 편평한 절두 원추체 표면의 형상으로 가공면을 구체화하고 축부사이에 놓여진 중심부를 갖는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 장치에서, 특히 청구항 1 내지 6에 따른 방법을 수행하는 장치에서, 장치는:
장치의 단부면(end face)에서 기계 부품을 클램핑하고 회전 구동하는 인장 및 구동 부재와,
기계 부품의 길이 축에 대해 수직하게 뻗어 있는 방향에서 이동될 수 있는 연삭 스핀들 슬라이드와,
기계 부품의 길이 방향 축에 대해 평행한 방향에서 연삭 스핀들 슬라이드와 기계 부품을 상호 길이 방향으로 변위하는 장치와,
서로 수직인 2개의 피벗 축을 통하여 연삭 스핀들 슬라이드에 배치되는 연삭 스핀들과, 또한
연삭 스핀들 상에 단일축으로 유지되어 회전 구동되는 2개의 연삭 휠을 포함하며,
이들 중, 기계 부품 상에 놓여진 가공면을 연삭하기 위한 제 1연삭 휠은 가공면의 방사상 경사 범위에 적어도 대응하는 폭을 가지는 반면에,
원통 원주면을 연삭하기 위한 제 2연삭 휠은 더 좁은 폭을 가지며, 또한
연삭 휠(15, 16)은 연삭 스핀들(14)의 일측면에 연이어 내달아 장착된다.
본 발명에 따른 방법의 상기한 설명이 주어진다면, 상기 인용한 본 발명의 장치의 특별한 설명이 요구되지 않는다. 본 발명의 장치는 연삭 스핀들의 일측면에 내달아 장착되어 있는 2개의 연삭 휠을 포함한다. 이는 연삭 휠의 구조를 간단하게 하여, 2개의 연삭 휠의 직경을 간단히 단계적으로 배열하여 각종 공정 과정 시 2개의 연삭 휠이 각자 방해하지 않는 것을 가능하게 한다.
또한, 이는 기계 부품을 클램핑하는 인장 및 구동 부재가 공작물 주축대 및 심압대에 부착되고 기계 부품의 단부면 보어 상에 배치된 센터와 중심 체결된 슬리브에 의해 형성될 때, 또한 적어도 공작물 주축대 상에 배치된 센터가 기계 부품을 회전 운행할 목적으로 외면으로부터 방사상으로 작용하는 인장 부재를 통하여 기계 부품의 단부면 보어에 기계적으로 연결된 결합부(coupling)가 제공될 때 유리하다.
이 기계 부품을 센터링하는 센터의 내부로부터의 기계 부품의 회전 구동은 센터링을 방해하지 않음을 의미한다. 내부에서부터 외부로 작용하는 인장 부재는 기계 부품 또는 센터에 어떠한 축력(axial force)도 가하지 않는다. 따라서, 확실한 회전 운행에도 불구하고 기계 부품의 인장이나 벤딩이 없다. 따라서, 확실한 회전 구동은 균일한 고정밀도를 갖는 센터링에 관련된다.
구조적으로, 클램핑 죠우로서 구현되고 상기 공작물 주축대 상에 설치된 샤프트의 길이 방향 보어의 팁부 영역에 배열된 바깥쪽으로 확장하는 인장 부재인 스프릿 콘 결합부(split cone coupling)로서 구현되고, 또한 인장 부재가 길이 방향보어를 통과하는 커넥팅 로드에 의해 액츄에이트되고 클램핑 죠우의 영역에서 액츄에이팅 콘(33)을 갖추고 있다는 점에서, 그러한 결합부는 실현될 수 있다.
따라서, 클램핑 죠우는 클램핑 부재로 사용되는 액츄에이팅 콘의 영향하에서 변위될 수 있다. 그러나, 또한 인장 부재로서 작용하는 구(sphere)들에 영향을 주기 위해 액츄에이팅 콘이 사용가능하다. 센터링 팁부의 내부에 작용하는 스프릿 콘 결합부와 같은 추가적인 상세 내용들이 발명자의 EP 0 714 338 B1호에 언급되어 있다. 그러한 스프릿 콘 결합부가 또한 심압대 센터의 팁부에 배열될 수 있다는 점에서, 여기에 인용된 것 이상의 발전이 보충될 수 있다.
본 발명의 장치에 실현된 단일 연삭 스핀들의 큰 가동성은, 공작물 주축대와 심압대 사이에 적당한 공간이 있어야만 한다는 것을, 또한 확실하게 한다. 또한, 이 경우에 연삭되는 타입의 기계 부품은 상당한 길이의 좌우 양 방향의 축부로 종종 구성된다. 특히 높은 연삭 결과를 요구하는 경우에, 본 발명의 장치의 다른 실시예에 따라, 공작물 주축대 및/또는 심압대가 하나 또는 복수의 레스트(rest)에 의해 그의 샤프트에서 지지될 때 유리하다. 따라서, 기계 부품상에 레스트를 직접 배치하는 경우 현저하게 작업을 방해하였던 레스트없이 센터 및 또한 기계 부품의 굴곡이 크게 방지된다.
기계 부품을 클램핑 및 회전 구동하는 인장 및 구동 부재가 연삭 스핀들 슬라이드에 대한 기계 부품의 길이 방향에서 이동될 수 있는 연삭 테이블상에 배치되는 점에서, 기계 구성 요소와 연삭 스핀들 슬라이드의 요구되는 상호 길이 방향 변위가 유리하게 실현될 수 있다.
그러나, 기계 베드에 아무런 구성 요소 없이 직접 인장 및 구동 부재를 안전하게 부착하는 것이 또한 가능하며, 이러한 이유 때문에 기계 부품의 길이 방향에 평행한 연삭 스핀들 슬라이드의 추가 가동성을 제공한다.
연삭 스핀들의 제 1 및 제 2피벗 축의 설계에 대해, 연삭 주축대는 스핀들 슬라이드의 변위 면에 수직인 제 1피벗 축을 통해 상기 연삭 스핀들 슬라이드상에 배치되고, 상기 연삭 스핀들은 상기 제 1피벗 축에 수직인 제 2피벗 축을 통해 상기 연삭 주축대 상에 피벗 가능하게 배치된다.
그러한 배치를 이용하여, 연삭 스핀들은 특히 유리한 방식으로 기계 부품 상의 각종 공정 위치로 가져 갈 수 있고, 그러므로 2개의 연삭 휠은 서로 방해하지 않는다.
본 발명의 장치는 세라믹-바운드 CBN 연삭 휠로 장착되어 있는데, 이는 이 연삭 휠이 특히 본 발명의 장치에서 오랜 서비스 수명을 가지고 양호한 연삭 결과를 얻게 하기 때문이다. 이것은 특히 가공면을 연삭하는 제 1연삭 휠에 적용된다.
본 발명은 도면에 도해된 예시적인 실시예를 이용하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 도면은 다음을 설명하고 있다.
도 1은 제 1가공 상태에서 본 발명의 장치의 평면도.
도 2는 연속하는 가공 상태에서 도 1에 대응하는 도면.
도 3은 다른 동일 표현으로 제 3가공 상태를 나타내는 도면.
도 4는 도 1의 상세 확대도.
도 5는 도 2에 나타낸 가공 상태에 대응하는 기계 부품 및 연삭 휠의 상세 확대도.
도 6은 도 3의 상세 확대도.
도 7은 연삭되는 기계 부품의 클램핑, 센터링 및 구동에 대해 상세히 나타낸 도면.
도 1은 특히 본 발명의 방법이 실행되는 본 발명의 연삭 장치를 나타내고 있다. 도 1에 따른 장치는 공작물 주축대(2) 및 심압대(3)가 부착된 기계 베드(1)로 이루어져 있다. 종래 슬리브(도시되지 않음)를 갖는 공작물 주축대(2) 및 심압대(3)는 샤프트(4, 5)에 배치되는 센터(6 및 7)를 갖고, 그 사이에 연삭되는 기계 부품(17)이 클램프된다. 예시적인 실시예에서, 공작물 주축대(2) 및 심압대(3)는 기계 부품(17)의 길이 방향으로 이동될 수 있는 연삭 테이블(8)상에 배열된다. 한번 클램프되면, 기계 부품(17), 공작물 주축대(2) 및 심압대(3)는 다른 부품을 배열하는 기준 선으로 고려될 수 있는 공통의 길이 방향 축(23)을 갖는다.
또한, 도 1은 변위 모터(10)에 의해 길이 방향 축(23)에 수직 방향으로 이동될 수 있는 연삭 주축대(11)를 개략적으로 나타내고 있다. 연삭 스핀들 슬라이드(9)에 부착된 연삭 주축대(11)는 제 1피벗 축(12)에 대해 피벗될 수 있다. 제 1피벗 축(12)은 연삭 스핀들 슬라이드(9)의 변위 면에 수직이므로 당연히 수직으로 향하게 된다.
연삭 스핀들(14)은 연삭 주축대(11)에 부착된다. 즉, 제 2피벗 축(13)을 통해 연삭 주축대(11)에 피벗 가능하게 결합된다. 제 2피벗 축(13)의 위치는 도 2에도시되어 있다. 제 2피벗 축(13)은 제 1피벗 축(12)에 수직으로 뻗어 있어 종래 발생하는 위치에서 공작물 주축대(2), 기계 부품(17) 및 심압대(3)의 공통 길이 방향 축(23)과 교차한다.
제 1피벗 축(12)에 의한 연삭 주축대(11)의 회전 옵션은 도 1에서 곡선의 이중 화살표(B)로 표시되어 있다. 연삭 주축대(11)에 대한 연삭 스핀들(14)의 피벗 옵션은 제 2피벗 축(13)으로부터 곡선의 이중 화살표(A)로 도 2에 표시되어 3차원적인 도해로 보여져야 한다.
2개의 연삭 휠(15 및 16)은 연삭 스핀들(14)의 일측면 상에 내달아 상호 가깝게 지탱된다.
도 4 내지 도 6에서 확대 도면은 연삭되는 기계 부품의 독특함과 연속적인 개별 가공 상태를 특히 용이하게 보여준다.
연삭되는 기계 부품(17)은 제 1축부(18), 제 2축부(19) 및 그 사이에 위치된 중심부(20)로 구성되며, 중심부의 어느 한쪽의 외경(D)은 축부의 외경보다 명백히 크다. 중심부(20)의 주요부는 절두 원추체(21)의 기본적인 형상 영역이다. 단면에서, 절두 원추체는 직선의 윤곽을 가지지만, 또한 오목 또는 볼록한 윤곽을 가질 수도 있다. 예를 들어, 자동 트랜스미션에서의 그러한 기계 부품은, 다양한 반경의 체인 또는 벨트가 이동될 수 있는, 가공면(22)을 형성한다. 그러한 2개의 가공면은 상호 대향하여 놓여지고, 체인 또는 벨트가 그 사이에 놓여진다.
그러나, 기계 부품은 연삭되어야 하는 원통 외면(24)들을 또한 갖고, 이들 모두를 도 5에 나타내고 있다. 도 4에서 라인 28은 제 1연삭 휠(15)과 가공면(22) 사이의 액션 또는 컨택트 라인을 나타내고 있다. 연삭 휠의 절삭 속도, 즉 외주에서 절삭 속도는 이 컨택트 라인(28)에서 매우 중요하다.
또한, 도 4 내지 도 6에 도시된 레스트(26 및 27)는 공작물 주축대 및 심압대의 센터(6 및 7)를 지지할 수 있다. 본 발명에 의해 실행되는 방법에서, 연삭 스핀들(14)의 간헐적인 경사 위치 결정(도 4참조)에 기인하여 공작물 주축대(2)와 심압대(3)의 사이 공간의 필요성이 증가하고 있다. 따라서, 센터(6 및 7)의 샤프트(4 및 5)는 상대적으로 길게 구현되어야 한다. 따라서, 특히 높은 정밀도를 요구하는 연삭의 경우, 샤프트는 연삭 휠에 의해 휘어지지 않도록 레스트(26 및 27)에 의해 지지된다.
도 7은 연삭되는 기계 부품이 어떻게 클램프되고, 센터(6 및 7)에 정밀하게 센터링되고, 또한 회전하기 위해 여전히 효과적으로 구동되는지에 대한 하나의 옵션을 나타내고 있다.
이러한 이유로 인해, 센터(6)는 작은 직경의 원통 돌출부(29)에 연장된다. 길이 방향의 보어(30)는 센터 및 전체 길이에 대한 샤프트(4)를 통과하며, 커넥팅 로드(31)가 보어를 통해 인도된다. 보어의 단부에서, 적당한 액츄에이팅 기구를 사용하여 커넥팅 로드(31)를 전후로 움직이는 나사 형태의 세그먼트(threaded segment)(32)를 갖는다. 반대 단부에서 커넥팅 로드(31)에 구현된 액츄에이팅 콘(33)은 그 위에 배치된 인장 부재와 협력한다. 인장 부재는 클램핑 죠우(36)에 의해 형성된다. 이에 대해, 예를 들어 고무와 같은 물질로 만들어진 슬릿 금속 링으로 구성된 제 1인장 링(34) 및 제 2인장 링(35)이 존재한다. 인장 링(34 및 35)은 센터(6)내의 위치에서 클램핑 죠우(36)를 유지하고 클램핑 죠우의 수평 변위를 방지한다. 따라서, 클램핑 죠우는 커넥팅 로드에 수직인 방향에서만 변위 가능하다. 제 1인장 링(34)으로부터 발생하는 축력 성분은 작으며 무시될 수 있다. 상술한 부품은 원통 돌출부(29)내에 스프릿 콘 결합부를 형성한다. 예를 들어, 3개의 클램핑 죠우(36)가 120도 간격으로 각각 설치될 수 있다. 도 7에서 커넥팅 로드(31)가 좌측으로 당겨진다면, 액츄에이팅 콘(33)은 클램핑 죠우(36)를 바깥쪽으로 가압하고, 제 1인장 링(34)을 축 방향으로 압착하고 제 2인장 링(35)을 바깥쪽으로 가압한다. 원통 돌출부(29)가 기계 부품(17)에 배치된 제 1축부의 단부면 보어(37)로 돌출되어 있기 때문에, 결과적으로 센터(6) 및 축부(18)는 서로 확실하게 고정되어, 센터링의 정밀성에 부정적인 영향을 주지 않고 확실한 회전 운행을 보장한다.
도 7에 도시된 스프릿 콘 결합부는 구조적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 클램핑 죠우 및 제 2인장 링(35) 대신에 하나 이상의 구(球)를 사용하는 것이 가능하다. 출원인의 EP 0 714 338 B1호에 이에 관련한 상세한 내용을 볼 수 있다.
다음은 도 1 내지 도 7에 따른 장치에서 일어나는 것과 같은 연삭 방법에서 일련의 사건들을 설명한다.
보어(37)가 기계 부품(17)의 단부면, 즉 2개의 축부(18 및 19)에 부가되므로써, 기계 부품(17)이 공작물 주축대(2)와 심압대(3)의 센터(6,7)사이에서 클램프되고 구동될 수 있다. 그런 후, 기계 부품(17)은 도 7에 도시된 스프릿 콘 결합부를 액츄에이팅하여 회전되는 동시에 정밀하게 센터링된다.
가공면(22)이 연삭되는 제 1가공 상태에서, 연삭 스핀들(14)이 제 1피벗 축(12)을 중심으로 선회함으로써, 도 1 내지 도 4에 도시된 위치에 지정된다. 가공면(22)의 테이퍼의 경사에 대응하여, 제 1연삭 휠(15)의 원주가 연삭되는 가공면(22)에 거의 수직으로 위치되도록 연삭 스핀들(14)이 또한 약간 경사 위치된다.
가공면(22)의 단면이 직선인 윤곽을 갖는 경우, 제 1연삭 휠(15)의 외부 윤곽이 또한 직선일 것이다. 그러나, 가공면(22)이 오목 또는 볼록 곡선이라면, 제 1연삭 휠(15)은 대응 등각의 반대 곡선을 가져야 한다. 실제로, 그러한 기계 부품의 가공면상의 곡선은 비교적으로 미세하다. 따라서, 가공면의 수직 연삭시, 모든 경우에서 연삭 휠의 절삭 속도가 연삭 휠(15)의 전체 축 범위에서 거의 동일하다는 장점이 있다. 이는 과거에 사용된 종래의 경사 이송 연삭을 통해 결정된 장점이다. 제 1연삭 휠(15)의 축 길이가 가공면(22)의 방사상 경사 범위를 완전히 커버하기 때문에, 단일 수직 연삭 과정에서, 연삭 오버리지(overage, 25)가 제거될 수 있고, 가공면(22)의 소정의 고품질 연삭 조건이 달성될 수 있다. 연삭 테이블(8)이 길이 방향 축(23)의 방향에서 이동하므로 위치 결정 이동이 발생한다. 대응하는 경사 구성요소는 가공면(22)상의 컨택트 라인(28)과 부딪친다. 대체로, 연삭 테이블은 고정된 상태이고 연삭 스핀들 슬라이드(9)는 이동될 수 있다.
가공면(22)이 완전히 가공된 경우, 연삭 스핀들 슬라이드(9)는 기계 부품(17)으로부터 짧은 거리를 바깥쪽으로 이동되고, 또한 연삭 주축대(11)는 연삭 스핀들 슬라이드의 변위 면에 수직으로 선회하는 제 1피벗 축(12)에 대해 회전된다. 그런 후, 연삭 스핀들(14)은 도 2 및 5에 도시된 위치로 이동된다. 이 위치에서, 중심부(20)와 제 2축부(19)에 위치된 모든 원통 외면(24)들이 제 2연삭 휠(16)에 의해 길이 방향으로 연삭된다. 이러한 제 2 가공 상태에서, 연삭이 하나의 축에서 행해지는 거친 연삭에 의해 즉시 최종 직경으로 되는 것이 바람직하다. 이 경우에, 또한 길이 방향 이송이 연삭 테이블(8)의 이동에 의해 일어난다.
제 2가공 상태가 완료되는 경우, 연삭 스핀들(14)은 수평으로 선회하는 제 2피벗 축(13)에 대해 -"뒤집히는"정도로- 선회하여 2개의 연삭 휠(15 및 16)은 연삭되는 기계 부품(17)에 대해 도 3 및 도 6에 도시된 위치에 있다고 가정한다.
알수 있는 바와 같이, 제 3가공 상태에서, 제 1축부(18)의 영역에 남아 있는 외면(24)은 길이 방향으로 연삭되고, 또한 제 2연삭 휠(16)은 이를 위해 재사용된다.
연삭 스핀들과 함께 2개의 연삭 휠이 연삭되는 전체 기계 부품 "주위로 이동"하는 단일 클램핑 상태에서 연삭은 양호한 연삭 결과와 훨씬 적은 사이클 수를 가진다.
*도면의 주요부분에 대한 설명*
1 : 기계 베드 2 : 공작물 주축대
3 : 심압대 4, 5 : 샤프트
6, 7 : 센터 8 : 연삭 테이블
9 : 연삭 스핀들 슬라이드 10 : 변위 모터
11 : 연삭 주축대 12 : 제 1피벗 축
13 : 제 2피벗 축 14 : 연삭 스핀들
15 : 제 1연삭 휠 16 : 제 2연삭 휠
17 : 기계 부품 18 : 제 1축부
19 : 제 2축부 20 : 중심부
21 : 절두 원추체 22 : 가공면
23 : 길이 방향 축 24 : 원통 외면
25 : 연삭 오버리지 26, 27 : 레스트
28 : 컨택트 라인 29 : 원통 돌출부
30 : 길이 방향 보어 31 : 커넥팅 로드
32 : 나사 형태 세그먼트 33 : 액츄에이팅 콘
34 : 제 1인장 링 35 : 제 2인장 링
36 : 클램핑 죠우 37 : 단부면 보어

Claims (12)

  1. 2개의 축부(18,19) 및 확대 직경을 가지고 직선 또는 곡선 윤곽을 갖는 단면의 절두 원추체(truncated cone) 표면의 형상으로 가공면(22)을 구현하고, 상기 축부사이에 놓여진 중심부(20)를 갖는 회전 대칭인 기계 부품(17)을 연삭하는 방법으로서, 단부가 고정되어 회전 구동되는 상기 기계 부품(17)은 단일 클램핑 상태에서 연삭되며,
    원통형 형상으로 직선 또는 대응 등각 곡선의 원주 윤곽을 갖는 제 1 연삭 휠(15)을 갖는 연삭 스핀들(14)이 상기 가공면(22)에 수직 위치되어, 상기 제 1 연삭 휠(15)의 축 범위가 상기 가공면(22)의 방사상 경사 범위를 커버하고 상기 제 1 연삭 휠(15)과 상기 기계 부품(17)이 길이 방향 축(23)의 방향에서 서로 상대적으로 이동되는 방식으로 위치 결정이 일어나며, 또한
    상기 기계 부품(17)상에 위치된 원통 외면(24)이 상기 연삭 스핀들(14)상에 상기 제 1 연삭 휠(15)과 단일축(uniaxial)으로 놓여진 제 2 연삭 휠(16)로 길이 방향 연삭을 이용하여 연삭되고,
    상기 연삭 스핀들(14)은 상기 가공면(22)상의 상기 제 1 연삭 휠 및 상기 원통 외면(24)상의 상기 제 2 연삭 휠과 함께 순차적으로 작동하고, 서로에 수직인 2개의 피벗 축(12,13)에 대해 선회하고, 길이 방향 축(23)의 방향과 그에 수직인 X-축 방향에서 상기 기계 부품(17)에 대해 변위되는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품(17)을 연삭하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2연삭 휠(16)의 폭이 상기 제 1연삭 휠(15)의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기계 부품(17)상에 놓여진 원통 외면(24)이 거친 연삭을 이용하여 연삭되는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기계 부품(17)상에 위치된 원통 외면(24)이 거친 연삭을 이용하여 연삭되는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계 부품(17)은 센터(6,7)사이에 클램프되고 구동되어 적어도 하나의 상기 센터(6)에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계 부품(17)이 수평으로 유지되는 경우, 상기 연삭 스핀들(14)이 수직으로 선회하는 제 1피벗 축(12) 및 수평으로 선회하는 제 2피벗 축(13)에 대해 선회되는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 방법.
  7. 2개의 축부(18,19) 및 확대 직경을 가지고 직선 또는 곡선 윤곽을 갖는 단면의 절두 원추체 표면의 형상으로 가공면(22)을 구현하고, 상기 축부사이에 놓여진 중심부(20)를 갖는 회전 대칭인 기계 부품(17)을 연삭하는, 특히 청구항 1 내지 6의 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 장치로서,
    상기 기계 부품(17)을 장치의 단부면(end face)에서 클램핑하고 회전 구동하는 인장 및 구동 부재와,
    상기 기계 부품(17)의 길이 방향 축(23)에 수직하게 뻗어 있는 방향에서 이동될 수 있는 연삭 스핀들 슬라이드(9)와,
    상기 기계 부품(17)의 상기 길이 방향 축(23)에 평행한 방향에서 상기 연삭 스핀들 슬라이드(9)와 상기 기계 부품(17)을 상호 길이 방향으로 변위하는 장치와,
    서로에 수직인 2개의 피벗 축(12,13)을 통해 상기 연삭 스핀들 슬라이드(9)에 배열되는 연삭 스핀들(14)과, 또한
    상기 연삭 스핀들(14)상에 단일축으로 유지되어 회전 구동되는 2개의 연삭 휠(15,16)을 포함하며,
    이들 중, 상기 기계 부품(17)상에 놓여진 상기 가공면(22)을 연삭하기 위한 상기 제 1연삭 휠(15)은 상기 가공면(22)의 방사상 경사 범위에 적어도 대응하는 폭을 가지고,
    반면에, 상기 원통 원주면(24)을 연삭하기 위한 상기 제 2연삭 휠(16)은 더 좁은 폭을 가지며, 또한
    상기 연삭 휠(15, 16)은 상기 연삭 스핀들(14)의 일측면에 연이어 내달아 장착되는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품(17)을 연삭하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 기계 부품(17)을 클램핑하는 상기 인장 및 구동 부재는 공작물 주축대(2)와 심압대(3)에 부착되고 상기 기계 부품(17)의 단부면 보어(bore)(37)상에 배치된 센터(6,7)와 중심 체결되는 슬리브(4,5)에 의해 형성되며, 또한
    적어도 상기 공작물 주축대(2)상에 배치된 상기 센터(6)가 상기 기계 부품을 회전 운행할 목적으로 내부에서부터 외부까지 방사상으로 작용하는 인장 부재를 통해 상기 기계 부품(17)의 상기 단부면 보어(37)에 기계적으로 연결된 결합부(coupling)를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 클램핑 죠우(jaw)(36)로서 구현되고 상기 공작물 주축대(2)상에 설치된 샤프트(5)의 길이 방향 보어(30)의 팁부(tip) 영역에 배열된 바깥쪽으로 확장하는 인장 부재인 스프릿 콘(split cone) 결합부로서 상기 결합부는 구현되고,
    상기 클램핑 죠우(36)는 상기 길이 방향의 보어(30)를 통과하는 커넥팅 로드(31)에 의해 액츄에이트되고 상기 클램핑 죠우(36)의 영역에서 액츄에이팅 콘(33)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 공작물 주축대(2) 및/또는 심압대(3)상에 위치된 상기 센터(6,7)는 하나 이상의 레스트(rest)(26,27)에 의해 샤프트(4,5)에서 지지되는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기계 부품(17)을 클램핑하고 회전 구동하는 상기 인장 및 구동 부재가 상기 연삭 스핀들 슬라이드(9)에 대한 상기 기계 부품(17)의 길이 방향에서 이동될 수 있는 연삭 테이블(8)상에 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 연삭 주축대(11)는 변위 면에 수직으로 선회하는 제 1피벗 축(12)을 통해 상기 연삭 스핀들 슬라이드상에 배치되고, 상기 연삭 스핀들(14)은 상기 제 1피벗 축(12)에 수직으로 선회하는 제 2피벗 축(13)을 통해 상기 연삭 주축대(11)상에 피벗 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 회전 대칭인 기계 부품을 연삭하는 장치.
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