KR20070052298A - 회전 부품의 기계 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전 부품의 기계 가공 방법에 관한 것으로, 적어도 하나의 가공 단계를 포함하고 있으며, 상기 가공 단계는 장치 내에 고정되어 있는 워크 피스의 적어도 하나의 표면이 연마(grind)되는 단계를 포함하고 있다. 본 발명에 따르면, 연마 단계를 위해서 고정된 워크 피스(10)의 보링 툴(boring tool)에 의해서 적어도 하나의 전면측 보링(boring)이 수행되며, 상기 연마 단계는 동일한 클램핑 장치(11, 12)에서 수행되어진다.
Figure 112007018994787-PCT00001
크랭크 샤프트, 워크 피스, 연마, 보링, 클램핑

Description

회전 부품의 기계 가공 방법{METHOD FOR MACHINING ROTATION PIECES}
본 발명은 장치 내에 고정되어 있는 워크 피스의 적어도 하나의 표면이 연마되는 적어도 하나의 가공 단계를 포함하고 있는 회전 부품의 기계 가공 방법에 관한 것이다.
자동차 산업에서, 예를 들어, 크랭크 샤프트 등과 같은 회전 부품의 기계 가공은 높은 제조 복잡성과 관련되어 있다. 일반적으로, 상기한 회전 부품의 모든 관련된 표면은 적어도 한번의 연마 단계를 거치게 된다. 워크 피스에 대한 다른 가공 단계, 예를 들어 단부면 보어(end-face bore)를 추가하기 위한 가공 단계는, 이와 같은 종류, 예를 들어 크랭크 샤프트와 같은 회전 부품에 대해서 높은 정밀도를 필요로 한다. 따라서, 보어(bore) 등을 추가하는 것은 종래에는 독립된 전용 기계 장치에서 실행되었다. 종래의 기술에 따르면, 이러한 가공 단계에서, 전용 기계 장치와, 별개의 가공 절차, 및 이와 관련된 워크 피스의 재고정 등을 필요로 하였다. 이는 고도의 자본력과 제조 비용을 초래하였다.
본 발명의 목적은 상술한 종류의 회전 부품의 기계 가공에 있어서 제조 비용을 감소시키면서, 한편으로는 높은 공정 신뢰도를 확보하고 고품질의 워크 피스를 획득하는 방법을 단순화하는 것이다.
상기 목적은, 독립 청구항의 특징부의 구성을 갖는, 상술한 종류의 회전 부품을 처리하기 위한 본 발명의 방법을 사용하여 구현된다. 본 발명의 방법은, 보링 툴(boring tool)에 의해, 동일한 클램핑 장치 내에서의 연마 단계를 위해 고정된 워크 피스에 적어도 하나의 단부면 보어(bore)를 추가한다. 본 발명에 따르면, 고유의 가공 순서를 갖는 전용의 목적을 위해 제공되는 전용 기계 장치에 워크 피스를 재고정할 필요가 없어진다. 예를 들어, 크랭크 샤프트의 플랜지와 같은 회전 부품에 적절한 단부면 보어를 추가하는, 예를 들어 보링은 동일한 클램핑 장치에서 행해진다. 보링은 이에 적합한 클램핑 기구에서도 행해질 수 있다. 예를 들면, 연마 공정 중에, 워크 피스는 클램핑 장치에서 적어도 양 단부가 고정될 수 있으며, 연마 공정을 위해서, 상기 클램핑 장치는 적어도 하나의 단부의 고정을 해제할 수 있고, 또한 보링 툴용의 척(chuck)이 클램핑 장치에 배열 설치될 수 있으며, 상기 척은 소망의 단부면 보링을 수행하게 된다. 바람직하게는, 워크 피스의 단부면에 적어도 하나의 미세(fine) 보어 또는 정밀(precision) 보어가 추가된다.
본 발명의 하나의 바람직한 추가적인 실시예에 따르면, 클램핑 장치에서 클램핑된 적어도 하나의 단부의 고정을 해제한 후, 적절한 가이드 부재, 예를 들어 가이드 스테디(steady)를 사용하여 워크 피스의 외주 상에 워크 피스용의 추가적인 가이드(guide)가 생성된다. 클램핑 장치에서 워크 피스에 대해 수행되는 연마 공정은 연마 휠(wheel)에 의한 적어도 하나의 CBN 연마를 포함하는 것이 바람직하다.
종래에는, 일반적으로, 크랭크 샤프트의 제조는 성능 등급과는 무관하게 매우 복잡하였다. 예를 들어, 특히, 거의 모든 크랭크 샤프트에 결합된 베어링은 별도의 기계 장치에 및 별도의 가공 순서에 의해서 터닝(turning) 가공 및 버니싱(burnishing) 가공되었다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 결합된 베어링의 터닝 가공 및 버니싱 가공 순서를 생략할 수 있으며, 또한 결합된 베어링의 연마로 대체할 수 있다. 예를 들어, 결합된 베어링은 항상 이루어지는 플랜지/핀 연마 작업에 의해서 연마될 수 있다. 이런 방식으로, 회전 부품, 특히 크랭크 샤프트를 제조하는데 필요한 제조 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다.
종래 기술에 따르면, 크랭크 샤프트는 일반적으로 크랭크 샤프트용으로의 필요와는 무관하게 마무리 기계 가공된다. 여기에는, 예를 들어, 메인 베어링, 크랭크 핀, 플랜지, 및 크랭크 샤프트 상의 핀을 폴리싱(polishing)하는 단계가 포함된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 폴리싱 단계는 생략될 수 있으며, 또한, 적절한 연마 공정, 특히 CBN 연마로 대체될 수 있다. 이 경우에, 예를 들어,대략 2 ㎛ 정도의 조도(roughness, 粗度)가 확보될 수 있다. RZ에 대한 추가적인 정세도(fineness)는, 예를 들어, 오일 채널 보어 영역이나, 베어링 내의 그루브(groove) 등에서 문제가 발생했을 때, 최적화 공정에서 확보될 수 있다. 회전 부품에 대한, 특히 크랭크 샤프트의 경우에서 마무리 기계 가공이 생략될 수 있다면, 이 또한 제조 비용의 현저한 감소를 유도하게 된다.
또한, 본 발명의 요지는 상술한 유형의 방법에 따라서 제조된 회전 부품, 특히 크랭크 샤프트에 있다. 종속 청구항들에서 청구하고 있는 특징들은 상기 목적을 구현하는 본 발명의 바람직한 추가적인 실시예와 관련되어 있다. 본 발명의 추가적인 장점은 후술하는 발명의 상세한 설명으로부터 알 수 있을 것이다.
본 발명은 첨부 도면과 관련한 예시적인 실시예를 사용하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 다양한 가공 단계를 위해 고정된 크랭크 샤프트를 간략하게 나타낸 개념도.
도 2는 도 1의 클램핑 장치(11)의 일부(A)를 확대하여 도시한 확대 상세도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 툴
11 : 클램핑 장치
11a : 클램핑 부재
12 : 클램핑 장치
13 : 보링 툴
14 : 가이드 부재
15 : 연마 휠
16 : 구동 유닛
17 : 구동 유닛
18 : 축
19 : 축
20 : 장치
21 : 단부면
22 : 플랜지
도 1을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1은 회전 부품, 특히 크랭크 샤프트를 기계 가공하기 위한 기계 장치를 매우 간략하게 도시한 개념도이다. 상기 기계 장치는, 회전 부품(10)이 양 단부로부터 기계 가공될 수 있도록, 제 1 구동 유닛(17) 및 제 2 구동 유닛(16)을 구비하고 있다. 또한, 일단부에서 회전 부품(10)을 고정하기 위한 제 1 척(11)(chuck)과, 타단부에서 회전 부품을 고정하기 위한 제 2 척(12)을 구비한 클램핑 장치가 제공되며, 상기 클램핑 장치는 상기 회전 부품(10)이 구동 유닛(16, 17)에 의해서 그 축(18)을 중심으로 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 특히, 단부면 영역에서의 보링 절차를 수행하도록 하기 위해서 클램핑 장치 중의 하나의 일측면이 고정 해제되는 경우에, 예를 들면 외주 상에, 워크 피스를 가이드(guide)하기 위한 추가적인 가이드 부재를 설치하면 유용할 수 있다. 이를 위해서, 본 발명의 기계 장치는 워크 피스의 외주를 가이드 및 지지하는 가이드 스테디(14)(steady)를 가지고 있다.
도 1은 연마 공정에 적합하게 고정되고, 또한 척(11, 12)을 사용하여 양 단부가 고정된 크랭크 샤프트(10)를 도시한 도면이다. 연마 공정을 위해서는, 축(19)을 중심으로 회전 가능하게 구동될 수 있고, 또한 적절한 장치(20)에 의해서 워크 피스(10)로 향하는 방향으로 진행(도 1에서 이중 화살촉 화살표를 참조)할 수 있는, 예를 들어 연마 휠(15)을 사용할 수 있다.
이제, 도 2를 참조하여, 단부면으로부터의 워크 피스(10)의 기계 가공에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 도 2는 크랭크 샤프트(10)의 좌측 단부 영역을 확대 도시한 도면이다. 척(11)을 후퇴시키면, 클램핑 부재(11a)가 고정 해제되므로, 도면에서 크랭크 샤프트(10)의 좌측 단부에서의 최초의 클램핑은 더 이상 존재하지 않게 된다는 것이 명백하다. 또한, 도 1과 비교하였을 때, 척(11)이 후퇴함에 따라서, 척(11)과 크랭크 샤프트의 단부면(21) 사이에는 소정의 간격이 존재함을 알 수 있다. 전용으로 구현된 척(11)에는 단지 하나의 툴, 예를 들어 미세(fine) 보어 툴(13)이 고정될 수 있으며, 이는 크랭크 샤프트(10)의 플랜지(22)에 단부면 정밀(precision) 보어를 추가한다. 클램핑이 고정 해제되었기 때문에, 가이드 스테디(14)는 이제 크랭크 샤프트(10)를 단부 영역에서 지지하게 된다. 크랭크 샤프트(10)의 타단부 영역은, 도 1에 도시된 바와 같이, 미세 보어 툴(13)을 사용한 기계 가공 중에도 제 2 척(12)에 고정되어 유지되고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 크랭크 샤프트(10)가 고정된 위치에서는, 미세 보어 툴(13)을 전진시킴으로써 간단하게 보링(boring)을 수행할 수 있다. 크랭크 샤프트(10)의 플랜지(22)의 단부면(21)에 보어를 추가한 이후에는, 미세 보어 툴을 후퇴시키고, 척(11)으로부터 제거하며, 필요하다면, 추가적인 기계 가공, 예를 들어 표면의 연마 등을 위해서 클램핑 부재(11a)를 사용하여 크랭크 샤프트(10)를 재차 고정시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법의 장점은, 예를 들어 단부면 영역에서의 연마(grinding) 및 보링 공정과 같이, 표면에 대한 가공 단계가 동일한 기계 장치 상에서, 원칙적으로 동일한 클램핑으로 이루어질 수 있다는 것이다.

Claims (12)

  1. 척 내에 각각의 단부가 고정된 워크피스의 적어도 하나의 표면이 연마되는 적어도 하나의 가공 단계를 포함하고 있으며, 또한 상기 워크 피스의 일단부 영역에서 클램핑이 고정 해제되고, 상기 워크 피스의 타단부 영역에서의 클램핑이 유지되는 동안 보링 툴(boring tool)에 의해서 보어가 상기 일단부 영역에 추가되는 회전 부품의 기계 가공 방법에 있어서,
    상기 단부면 보어는 고정 해제된 척(11)에 배열 설치되어 있는 보링 툴(13)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    연마 휠(15)에 의한, 적어도 하나의 CBN 연마를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 워크 피스의 단부면에, 적어도 하나의 미세(fine) 보어 또는 정밀(precision) 보어가 추가되는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도, 하나의 클램핑 장치의 고정 해제 이후에, 가이드 부재(14), 바람직 하게는 가이드 스테디(guide steady)를 사용하여 상기 워크 피스의 외주에 추가적인 가이드가 제공되는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계 가공된 회전 부품은 크랭크 샤프트인 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 크랭크 샤프트의 플랜지(22)에, 단부면에 적합한 보어가 추가되는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 워크 피스의 표면의 기계 가공은 연마, 바람직하게는 CBN 연마를 사용하여 수행되며, 후속하는 마무리 기계 가공없이 소정 조도(roughness, 粗度)를 남기는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 워크 피스의 마무리 연마는 상기 장치 내에서 수행되며, 또한 상기 워크 피스의 후속하는 폴리싱(polishing)은 제공되지 않는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 크랭크 샤프트의 결합된 베어링의 기계 가공은 동일한 장치에서의 연마에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결합된 베어링의 연마는 상기 크랭크 샤프트의 플랜지 및/또는 핀의 연마와 마찬가지로 동일한 가공 단계에서 수행되는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    사전 버니싱(burnishing)없이 상기 결합된 베어링의 연마가 수행되는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    크랭크 샤프트의 모든 관련된 표면의 기계 가공은 동일한 장치에서, 바람직하게는 일회의 클램핑(clamping)으로 수행되는 것을 특징으로 하는 회전 부품의 기계 가공 방법.
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