KR20070110494A

KR20070110494A - 유동 바렐 연마장치 및 연마방법

Info

Publication number: KR20070110494A
Application number: KR1020077018594A
Authority: KR
Inventors: 마사또모 와타나베; 히로야끼 수에수가
Original assignee: 신토 브레이터 가부시키가이샤
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2007-11-19
Also published as: CN101163569A; JP4985393B2; US20080166954A1; DE602005024621D1; CN101163569B; US7871307B2; EP1852219A1; MX2007009920A; TW200631729A; ATE486692T1; TWI449596B; KR101083479B1; WO2006087765A1; EP1852219B1; EP1852219A4; JPWO2006087765A1; CA2597508C; CA2597508A1

Abstract

원통형상의 고정용기(1)와 이 고정용기(1)의 저부에 미끄럼 접촉부 극간(3)을 형성하여 수평회전하도록 한 회전반(2)으로 이루어지고, 상기 고정용기(1) 내에 워크와 미디어를 장입하고 회전반(2)을 수평회전시킴으로써, 상기 워크와 미디어가 선회 유동하여 매스(M)를 형성하여 워크가 연마되는 유동형 바렐 연마장치에 있어서, 상기 회전반(2)의 회전중심상부에, 고정 또는 회전가능하게 축지지한 내부원통부(4)을 설치함으로써 상기 매스(M)의 외주면을 고정용기(1)의 내주면에 접촉시킴과 동시에, 매스(M)의 내주면을 상기 내부원통부(4)의 외주면에 접촉시켜서 매스(M) 속의 워크를 연마한다.

유동형 바렐 연마장치, 고정용기, 회전반, 매스, 외주면

Description

유동 바렐 연마장치 및 연마방법{FLOW BARREL POLISHING DEVICE AND POLISHING METHOD}

본 발명은 유동 바렐 연마장치의 연마력의 증가 및 연마능률의 향상을 꾀하고 연마시간을 단축하여 생산성을 향상시킴과 동시에, 미디어(media)의 손모(損耗)를 억제하고 러닝 코스트를 저하시키는 유동 바렐 연마장치 및 연마방법에 관한 것이다.

도 2는 종래의 유동 바렐 연마장치의 단면도이다.

종래의 유동 바렐 연마장치는 도 2에 도시하는 바와 같이, 원통형상의 고정용기(11)와 이 고정용기(11)의 저부에 미끄럼 접촉부 극간(隙間, 13)을 형성하여 수평회전하도록 한 회전반(12)으로 이루어진다.

여기에서 고정용기(11) 내에 투입된 워크(workpiece)와 미디어는 회전반(12)의 수평회전에 의해 회전중심으로부터 고정용기(11)의 측벽을 향해서 원심력(A)이 부여된다. 워크와 미디어에 부여된 상기 원심력(A)은 고정용기(11)의 측벽에 도달하여 상승력(B)으로 변환된다. 그리고, 이 상승력(B)에 의해 워크와 미디어는 밀어올려지고, 정점(C)에 도달한 후 중력에 의해 하강한다. 이와 같이 하여, 워크와 미디어는 선회 유동하는 매스(mass, M)를 형성하고, 워크와 미디어의 접촉압 력과 상대속도에 의해 워크가 연마되게 된다.

그러나, 상승력(B)에 의해서 정점(C)에 도달한 워크와 미디어로 이루어지는 매스(M)는 상기 고정용기(11)측으로 부터 회전반(12)의 회전중심을 향해서 하향으로만 이동하게 되고, 하기의 문제가 발생한다.

(1) 회전반(12)의 회전중심 위쪽부에 공동(空洞)상태가 된 「개방영역」이 형성된다.

(2) 상기 (1)의 「개방영역」에 면하는 매스(M)의 근방은 워크와 미디어의 접촉압력(연마력, 연마능률)이 저하하는 부분이 된다.

유동 바렐 연마장치의 연마 메카니즘에 있어서, 그 연마력을 좌우하는 요소로서, 건식 연마에 있어서는 워크와 그 연마 목적에 대한 미디어의 선정, 습식 연마에 있어서는 워크와 그 연마 목적에 대한 미디어와 콤파운드의 선정이 있다. 더욱이, 건식 연마에 있어서는 워크와 미디어, 습식 연마에 있어서는 워크와 미디어, 콤파운드와 그 물을 장입(裝入)하는 비율이 있다. 바렐 연마에 있어서의 연마력은 워크와 미디어의 접촉압력 및 상대속도차이로 결정된다. 유동 바렐 연마에 있어서도 마찬가지이다.

그리고, 장치의 구성으로부터 미디어와 워크의 접촉압력과 상대속도가 강하고 매스의 유동속도가 빨라지는 부분인 연마조 저부의 회전반 위와 고정용기의 내벽에 가까운 곳이 연마력이 강한 영역이 된다. 한편, 회전반의 회전중심 상부에 있어서, 매스의 선회 유동이 개방되어 미디어와 워크가 존재하지 않는 공동상태의 도 2에 도시하는 「개방영역」이 형성된다.

그리고, 특허문헌 「일본국 특허공개 2003-103450」 에는 도 2에 도시된 상기의 회전반의 회전중심 상부에 매스의 「개방영역」이 형성된 상태가 도시되어 있다.

본 발명은 종래기술의 연마장치를 특별히 큰 변경을 필요로 하지 않고, 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 도 1에 도시하는 바와 같이 연마장치의 회전반(2)의 회전중심 상부에 중심선이 상기 회전반(2)의 회전중심과 대략 동심으로 내부 원통부(4)을 세워 설치한 것이다.

이에 따라,

(1) 내부원통부(4)가 종래기술의 연마장치에 형성되는 매스(M)의 「개방영역」을 없애고,

(2) 매스(M)가 그 외주면이 고정용기(1)의 내주면에 접촉함과 동시에, 매스(M)의 내주면이 내부원통부(4)의 외주면에 접촉한 상태에서 선회 유동을 하게 되기 때문에,

매스(M)로의 가압력이 매스(M)가 내측면으로부터도 작용하고, 매스(M)를 구성하는 워크와 미디어의 접촉압력이 증대하여 연마력을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.

즉, 종래의 연마장치에 있어서는, 고정용기 내에 워크 및 미디어(습식 연마에 있어서는, 콤파운드, 물을 첨가함)를 장입하고, 회전반을 회전시키면 상기 워크 및 미디어(습식 연마에 있어서는, 콤파운드, 물을 포함함)가 선회 유동하여 매스를 형성하고, 형성된 매스는 회전반의 회전중심 상부(=고정용기 중심부)에 있어서, 공동부를 형성하고, 이 부분이 워크, 미디어(습식 연마에 있어서는, 콤파운드, 물을 포함함)의 접촉압력이 형성되지 않는 「개방영역」으로 되어 있었다.

본 발명에 따르면, 종래의 연마장치에 있어서 발생하고 있던 이 「개방영역」에 해당하는 부분에 고정용기의 내경과 워크의 가공목적, 사용할 미디어에 맞추어서 적절한 외경치수로 한 내부원통부를 적절한 방법으로 설치함으로써 상기 매스의 공동부인 「개방영역」을 없앤 상태로 할 수 있다.

나아가,

(1) 내부원통부가 매스를, 매스의 내측면으로부터 고정용기측에 가압하여, 가압력에 의해 워크와 미디어(습식 연마에 있어서는, 콤파운드, 물을 포함함)에 강한 접촉압력을 작용시키고 연마력을 증가시킨다.

(2) 그리고, 상기와 같이 내부원통부를 설치함으로써, 고정용기의 내경방향의 매스의 유동영역을 좁힐 수 있기 때문에, 개방되어 있는 위쪽으로 매스의 상면이 상승하여 매스의 높이가 증대하므로, 개방되어 있는 매스의 상부로부터 내부에 가압력이 작용하고, 이 가압력도 연마력을 증가시키는 것이다.

이상이, 본 발명의 내부원통부가 연마력을 증대시키는 메카니즘인데, 이하에 미디어의 손모에 대해서 설명한다.

통상의 유동 바렐 연마장치에 있어서는, 연마력을 증가시키면 미디어의 손모는 그 이상으로 많아지고, 워크의 연마 능률(워크의 연마량/미디어의 손모량)이 감소한다. 미디어는 워크의 연마로 손모 되는데, 미디어끼리의 마찰, 즉 미디어끼리의 접촉압력과 상대속도차이에 의해 손모하는 비율이 훨씬 많다.

본 발명의 미디어의 손모에 대해서는, 매스의 양측부의 유동속도는 상기 (1)에 의해 내부원통부와 고정용기의 측벽으로부터의 마찰 저항을 받아서 늦어진다. 그리고, 매스의 상층부의 유동속도는 상기 (2)에 의해 매스의 상층부는 회전반으로부터의 거리가 멀게 되기 때문에 매스의 상층부의 유동속도는 극히 늦어지게 되므로, 상기와 같이 본 발명은 연마력을 증대시켰음에도 불구하고 미디어의 손모는 종래 기술의 연마력이 증대하기 전과 대략 동등하다.

본 발명에 있어서, 워크의 연마량에 대한 미디어의 손모가 증대하지 않는 이유는 회전반의 회전중심 상부에 내부원통부를 설치함으로써, 상기 (1), (2)의 작용에 의해 매스 전체의 유동속도가 늦어졌기 때문이다. 즉, 매스 전체의 유동속도가 늦어지게 됨으로써, 미디어의 손모량이 감소하고, 매스에의 가압력이 증가한 것에 의한 미디어의 손모량의 증가분이, 유동 속도가 늦어지는 것에 따른 상기 미디어의 손모량의 감소분으로 상쇄되어 있다고 생각할 수 있다.

이하에 설명하는 실시예에 도시하는 바와 같이, 종래기술의 내부원통부가 없는 경우와 비교하여 워크의 연마량은 1.4~2.4배 증가한 것에 대하여, 미디어의 손모량, 손모율은 1.2~1.4배 정도의 증가이기 때문에, 워크의 연마능률은 1.2~1.7배 전후로 되었다. 즉, 일정 수량의 워크를 연마하기 위하여 필요한 미디어의 손모량을 적게 하고, 미디어의 손모량에 대한 연마력을 증가시킬 수 있음으로써, 미디어의 러닝 코스트를 저하시킬 수 있고, 연마시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상하는 것이 가능하였다.

또한 여기에서, 워크라고 하는 것은 피연마물을 말하고, 미디어라고 하는 것은 워크와 상대마찰에 의해 워크의 트리밍, 둥그스럼하게 연마, 광택, 스케일 제거 등, 워크를 연마가공하는 연마재를 말한다.

그리고, 회전반(2)의 회전중심상부에, 중심선이 상기 회전반(2)의 회전중심과 대략 동심으로 하여 세워 설치한 내부원통부(4)의 내부의 형태는 그 어느 것이어도 좋다. 즉 원통 내부가 충실하게 되어 있어도 좋고 중공으로 되어 있어도 좋으며, 나아가 중공부에 보강 등이 이루어져 있어도 좋다. 그리고, 그 형상도 원통형상에 한정되는 것이 아니라, 원뿔형상, 역원뿔형상이어도 좋다

도 1은 본 발명의 일실시의 형태에 의한 유동 바렐 연마장치의 단면도이다.

도 2는 종래의 유동 바렐 연마장치의 단면도이다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 있어서, 내부원통부를 회전반의 회전중심 상부에 세워 설치하여 고정볼트 등으로 밀착고정하고, 내부원통부가 회전반과 동일한 회전을 하도록 한 「고정」식을 도시한다.

도 3b는 본 발명의 실시예에 있어서, 내부원통부를 회전반의 회전중심상부에 세워 설치하여 베어링 등으로 축지지하고, 내부원통부가 매스의 선회 유동속도에 따라서 회전하도록 한 「동반회전」식을 도시한다.

도 3c는 내부원통부를 회전반의 회전중심 상부에 세워 설치하여 회전반과는 별도의 구동의 회전기구를 설치하고, 워크, 미디어의 구조에 맞추어 내부원통부에 적절한 회전속도를 설정할 수 있는 「회전가변」식을 도시한다.

도 4a는 실시예에서 사용한 실제 워크(자동차 부품 : 로커 아암)의 평면도이다.

도 4(b)는 실시예에서 사용한 실제 워크(자동차 부품 : 로커 아암)의 정면도이다.

도 4(c)는 실시예에서 사용한 실제 워크(자동차 부품 : 로커 아암)의 측면도이다.

이하, 본 발명에 관한 유동 바렐 연마장치를 실시예 및 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 관한 유동 바렐 연마장치는 도 1에 도시하는 바와 같이, 원통형상의 고정용기(1)와, 이 고정용기(1)의 저부에 미끄럼 접촉부 극간(3)을 형성하여 수평 회전하도록 한 회전반(2)과, 회전반(2)의 회전중심 상부에, 중심선이 상기 회전반(2)의 회전중심과 대략 동심이 되도록 세워 설치한 내부원통부(4)에 의해 구성된다.

여기에서, 고정용기(1) 내에 투입된 워크와 미디어는, 회전반(2)의 수평회전에 의해 회전중심으로부터 고정용기(1)의 측벽을 향해서 원심력이 부여된다. 워크와 미디어에 부여된 상기 원심력은 고정용기(1)의 측벽에 도달하여 상승력으로 변환되고, 이 상승력에 의해 워크와 미디어는 밀어올려진다.

그리고, 워크와 미디어로 이루어지는 매스(M)는 그 외주면이 고정용기(1)의 내주면에 접촉함과 동시에, 매스(M)의 내주면이 내부원통부(4)의 외주면에 접촉한 상태에서 선회 유동을 하게 된다. 그 결과, 매스(M)로의 가압력이 매스(M)의 내측면으로부터 작용하고, 매스(M)를 구성하는 워크와 미디어의 접촉압력이 증대하여 연마력을 증가시킨다.

여기에서 본 발명에 관한 유동 레벨 연마장치의 효과를 검증하기 위하여, 우선, 피연마물(이하 「워크」라고도 함)로서, 재질이 경질, 연질의 시험편을 이용하여, 본 발명의 내부원통부의 유무와 내부원통부의 회전속도의 차이에 의한 미디어의 손모량과 손모율, 및 연질 워크와 경질 워크의 각각에 대한 연마량과 연삭비에 대한 검토를, 실시예1, 2, 및 비교예 1에서 실시하였다.

이어서, 피연마물에 실제 워크(자동차 부품 : 로커 아암)를 이용하여 본 발명의 내부원통부의 유무, 내부원통부의 회전속도의 차이, 및 내부원통부의 외경치수의 차이에 의한 미디어의 손모량과 손모율, 및 실제 워크의 연마량의 연마능률의 검토를, 실시예 3, 4, 5, 및 비교예 2에서 실시하였다.

이들의 실시예는 콤파운드, 물을 첨가한 습식 연마의 예를 나타내는데, 본 발명은 습식 연마에 한정되는 것이 아니라, 콤파운드, 물을 첨가하지 않는 건식 연마에도 적용할 수 있는 것이다.

그리고, 본 실시예의 형태에 있어서 내부원통부의 장착방법에는, 「고정」식과 「동반회전」식과 「회전가변」식의 3 종류를 생각할 수 있다.여기에서, 「고정」식이라고 하는 것은 내부원통부를 회전반의 회전중심 상부에 세워 설치하여 고정볼트 등으로 밀착 고정하고, 내부원통부가 회전반과 동일한 회전을 하도록 한 것으로서 도 3a에 그 구성을 나타낸다.

또한, 「동반회전」식이라고 하는 것은 내부원통부를 회전반의 회전중심 상부에 세워 설치하여 베어링 등으로 축지지하고, 내부원통부가 매스의 선회 유동에 따라서 회전하도록 한 것으로, 도 3b에 그 구성을 나타낸다. 그리고, 「회전가변」식이라고 하는 것은 내부원통부를 회전반의 회전중심 상부에 세워 설치하여 회전반과는 별도의 구동의 회전기구를 설치하고, 워크, 미디어 등의 구조에 맞추어 내부원통부에 적절한 회전속도를 설정할 수 있도록 한 것으로서 도 3c에 그 구성을 나타낸다.

<실시예 1 및 2>

표 1에 나타내는 유동 바렐 연마장치에 있어서, 회전반(2)의 회전중심 상부에 내부원통부(4)를 설치한 실시예 1, 2, 및 내부원통부를 설치하지 않은 비교예 1에 대해서 테스트를 실시하였다. 이 경우에 있어서, 공통하는 테스트 조건은 피연마물(이하 「워크」라고 함)로서 재질이 S45C인 경질시험편과, 재질이 A2017인 연질시험편을 사용한 것, 연마재(이하 「미디어」라고 함)로서 저변이 20㎜인 원뿔형상의 수지제 미디어와, 콤파운드, 물을 사용한 것, 및 회전반(2)의 회전속도를 250min^-1로 하고, 연마시간을 30min으로 한 것이다.

실시예 1, 2의 내부원통부(4)에 대해서는, 그 외경치수를 Φ220㎜로 하고, 회전반(2)에의 설치방법은 도 1에 도시하는 바와 같이 회전반(2)의 회전중심 상부에 세워 설치하고 밀착고정하여 회전반(2)과 동일한 회전속도(250min^-1)가 되도록 한 경우를 실시예 1로 하였다. 내부원통부(4)을 회전반(2)의 회전중심 상부에 밀착 고정하지 않고 「회전」하도록 세워 설치하고 축지지하여 회전속도를 50min^-1이 되도록 한 경우를 실시예 2로 하였다. 나아가, 내부원통부를 설치하지 않는 종래기술을 비교예 1로 하였다.

이상과 같은 테스트 조건으로 각 실시예, 비교예마다 고정용기에 상기의 워크, 미디어, 콤파운드, 물을 장입하여 회전반을 상기 250min^-1의 회전속도로 회전시켜서 연마가공의 테스트를 실시한 결과, 표 2에 도시하는 테스트 결과를 얻었다. 그리고, 테스트기 미디어 콤파운드는 모두 신토 브레타 주식회사(SINTO BRATOR, LTD) 제품을 사용하였다.

[표1]

테스트기(형태식)	유동 바렐 연마장치(EVF-04)
테스트기/고정용기의 내경	Φ440㎜
테스트기/고정용기의 내용량	40리터
테스트기/회전반의 회전속도	250 min^-1
내부원통부/외경	Φ220㎜(원통형상)
미디어	수지제87-F20(저변이 Φ20㎜의 원뿔형)
미디어/장입량	15리터
콤파운드	SCL-3
콤파운드/첨가량	30리터
물/첨가량	11.5리터
경질의 시험편/재질·사이즈·장입 개수	철(S45C) Φ22㎜×15mmh 3개
연질의 시험편/재질·사이즈·장입 개수	알루미늄(A2017) Φ22㎜×15mmh 3개

[표 2]

	비교예1	실시예1	실시예2
내부원통부/유무	무	유	유
내부원통부/회전속도(min^-1)	-	250	50
미디어/손모량(g/0.5h)	360	383	352
미디어/손모율(%/h)	4.0	4.3	3.9
경질·시험편/연마량(mg/0.5h)	34	66	92
연질·시험편/연마량(mg/0.5h)	46	80	105
경질·시험편/연삭비	17	31	47
연질·시험편/연삭비	23	37	54

표 2에 나타내는 결과로부터 피연마물에 연질, 경질의 시험편을 사용한 경우에 있어서, 내부원통부(4)의 유무, 내부원통부(4)의 회전속도의 차이, 에 의한 [1]미디어의 손모량, 손모율, [2]연질, 경질 시험편의 연마량, 연삭비에 대해서 이하의 사항을 알 수 있었다.

[1] 미디어의 손모량, 손모율에 대해서,

본 발명의 내부원통부(4)를 회전반(2)의 회전중심 상부에 설치한 실시예 1, 2에 있어서의 미디어의 손모량 및 손모율은 내부원통부(4)를 설치하지 않는 종래 기술의 비교예 1과 비교하여, 실시예 1이 그 이상, 실시예 2가 대략 동등하였다.

실시예 1의 미디어의 손모량 및 손모율이 종래기술의 비교예 1보다 많아진 것은 도 1에 도시하는 내부원통부(4)를 설치함으로써, 비교예 1, 즉 종래기술에 관한 유동 바렐 연마장치의 도 2에 도시하는 매스(M)의 「개방영역」을 없애고 미디어와 피연마물(시험편), 혹은 미디어끼리의 접촉압력을 향상시켰고, 내부원통부(4) 의 회전속도가 회전반(2)과 동일한 회전의 250min^-1(고회전)이었기 때문인 것으로 생각된다. 이 때의 매스(M) 전체의 유동속도는 내부원통부가 없는 종래기술의 비교예 1과 비교하여 늦어지게 되어 있다.

실시예 2의 미디어의 손모량, 손모율이 종래기술의 비교예 1과 대략 동등하였던 것은 실시예 1과 마찬가지로 내부원통부(4)에 의해 매스(M)의 「개방영역」을 없애고 미디어와 피연마물(시험편), 혹은 미디어끼리의 접촉압력을 향상시켰는데, 회전반(2)에의 설치방법을 회전반(2)과 「회전」하도록 변경하고 50min^-1로 저회전하도록 한 점, 및 매스(M) 전체의 유동속도가 상기 실시예 1보다 더욱 늦어지게 된 점이 요인이라고 생각된다.

여기에서, 상기 실시예 1, 2의 매스(M) 전체의 유동속도라고 하는 것은 내부의 유동속도를 직접 측정하는 방법이 없기 때문에, 매스(M)의 상면의 속도를 측정한 결과로부터 추측한 것이다.

이상의 사항으로부터 미디어의 손모량, 손모율에 대해서는 내부원통부(4)의 회전속도를 회전반(2)의 회전속도 이하로 하면 감소하고, 그 회전속도는 늦을수록 바람직한 상태가 되는 것이 판명되었다.

[2] 경질, 연질 시험편의 연마량, 연삭비에 대해서

실시예 1, 2에 있어서의 경질, 연질 시험편의 연마량, 연삭비는 종래기술의 비교예 1과 비교해서, 피연마물의 재질이 경질, 연질에 관계없이 약 2배 전후로 증대하였다. 이것은 상술한 바와 같이, 도 1에 도시하는 내부원통부(4)를 설치함으로 써 도 2에 도시하는 종래기술(비교예 1)에 있었던 매스(M)의 「개방영역」을 없애고, 매스(M)에의 내측으로부터의 가압력이 작용하여 연마력을 향상시킨 것으로, 본 발명의 내부원통부는 워크의 재질이 경질, 연질에 관계없이 그 연마량, 연삭비를 향상시키는 것임이 판명되었다.

그 중에서도 실시예 2는 비교예 1의 종래기술과 비교해서 그 연마량, 연삭비 모두 2배이상으로 증대하여 있다. 이것은 매스 전체의 유동속도가 실시예 1보다도 더욱 늦기 때문에, 워크(시험편)가 연마조 저부를 중심으로 한 회전반 근방의 연마력이 가장 강한 영역을 유동하고 있었던 것이라고 생각할 수 있다.

여기에서, 상기의 연삭비라고 하는 것은 한시간당으로 환산한 시험편 연마량을 미디어의 손모율로 제한 값으로서, 이 연삭비의 값이 클수록 러닝 코스트가 낮다는 것을 시사하는 것이다.

<실시예 3, 4, 5>

표 3에 나타내는 유동 바렐 연마장치에 있어서, 회전반(2)의 회전중심 상부에 내부원통부(4)을 설치한 실시예 3, 4, 5 및 내부원통부(4)을 설치하지 않은 비교예 2에 대해서 테스트를 실시하였다. 이 경우에 있어서, 공통하는 테스트 조건은 피연마물(워크)로서 재질이 SCM의 자동차 부품용 로커 아암을 실제 워크로서 사용함과 동시에, 참고로서 재질이 같은 시험편을 장입한 것, 그리고, 미디어로서 경질 워크 연마용을 사용하고, 이 미디어는 상기 실시예 1, 2에서 사용한 미디어보다 경질이고, 사이즈가 비교적 작으며, 비중이 비교적 큰 세라믹계의 소성 미디어와, 콤 파운드, 물을 사용한 것, 그리고 회전반의 회전속도를 200min^-1로 하고, 연마시간을 30min으로 한 것이다. 또한 실제 워크로서 사용한 자동차 부품용 로커 아암의 형상을 도 4에 도시한다.

실시예 3, 4, 5의 내부원통부(4)에 대해서는 그 외경치수에 관하여 상기 실시예 1, 2과 동일한 치수의 Φ220㎜로 한 경우를 실시예 3, 4로 하고, 그것보다도 큰 지름의 Φ260㎜으로 한 경우를 실시예 5로 하였다. 또한, 회전반(2)에의 설치방법에 관하여, 회전반(2)의 회전중심 상부에 세워 설치하여 밀착고정하여 회전반(2)과 동일한 회전속도(200min^-1)가 되도록 한 경우를 실시예 3, 5로 하고, 내부원통부(4)를 회전반(2)의 회전중심 상부에 밀착고정하지 않고도 「회전」하도록 세워 설치하고 축지지하여 회전속도를 50min^-1이 되도록 한 경우를 실시예 4로 하였다. 그리고, 내부원통부(4)를 설치하지 않은 종래기술을 비교예 2로 하였다.

이상과 같은 테스트 조건으로 각 실시예 및 비교예마다 고정용기에 상기의 워크, 미디어, 콤파운드, 물을 장입하여 회전반을 200min^-1의 회전속도로 회전시켜서 연마가공의 테스트를 실시한 결과, 표 4에 도시하는 테스트 결과를 얻었다. 그리고, 테스트기·미디어·콤파운드는 상기 실시예 1, 2와 마찬가지로 모두 신토오 브레타 주식회사의 제품을 사용하였다.

[표 3]

테스트기(형태식)	유동 바렐 연마장치(EVF-04)
테스트기/고정용기의 내경	Φ440㎜
테스트기/고정용기의 내용량	40리터
테스트기/회전반의 회전속도	200 min^-1
내부원통부/외경	Φ220㎜(원통형상),Φ260㎜(원통형상)
미디어(품번)/사이즈형상	세라믹제품(AX-T6×5)/한변이 6㎜의 정삼각주
미디어/장입량	15리터
콤파운드(품번)	(SCL-3)
콤파운드/첨가량	30리터
물/첨가량	11.5리터
워크/상품명·재질·사이즈·장입량	타벳트롤러용 로커암, S45C,도 4에 도시함, 2리터
연질의 시험편/재질·사이즈·장입량	S45C, Φ22㎜×15mmh, 3개

[표 4]

	비교예2	실시예3	실시예4	실시예5
내부원통부/유무	무	유	유	유
내부원통부/외경(Φ㎜)	-	220	220	260
내부원통부/회전속도(min^-1)	-	200	50	200
미디어/손모량(g/0.5h)	102	120	142	140
미디어/손모율(%/h)	0.9	1.1	1.3	1.3
실제 워크/연마량 (g/0.5h)	5	7	8	12
실제 워크/연마능률 (×10²)	4.9	5.8	5.6	13.5
경질·시험편/연마량(㎎/0.5h)	9.0	15.4	19.5	36.8
경질·시험편/연삭비	21	28	30	57

[1] 미디어의 손모량, 손모율, 에 대해서

본 발명의 내부원통부(4)를 회전반(2)의 회전중심 상부에 설치한 실시예 3, 4, 5는 내부원통부(4)를 설치하지 않는 종래기술의 비교예 2와 비교하여, 1.2~1.4배로 증가하였다.

실시예 3은 종래기술의 비교예 2와 비교하여 대략 1.2배인데, 내부원통부(4)의 외경치수를 실시예 3(Φ220㎜)과 동일하게 하고 회전속도를 200min^-1부터 50min^-1로 감속한 실시예 4와, 내부원통부(4)의 외경치수를 Φ220㎜에서 Φ260㎜로 크게 하고 회전속도를 실시예 3(200min^-1)과 동일하게 한 실시예 5의 미디어의 손모량, 손모율이 쌍방 모두 대략 1.4배였다. 또한, 내부원통부(4)의 회전속도를 동일하게 하고 외경치수(D2)를 다르게 한 실시예 3과 실시예 5에 있어서, 내부원통부(4)의 외경치수(D2)가 큰 실시예 5를 실시예 3과 비교하면 약 1.2배로 증가하였다. 이것은 내부원통부(4)의 외경치수(D2)가 크게 됨에 따라서, 「D1」을 내경치수로 하는 고정용기(1) 내를 유동하는 매스(M)의 유동폭(D1-D2)이 좁아지고 매스(M)의 내측으로부터의 가압력이 증가함과 동시에, 매스(M)의 높이(H1, H2)가 높아지고, 매스(M)의 위쪽으로부터 가압력도 증가한 것이 요인이라고 생각할 수 있다.

[2] 실제 워크(자동차 부품용 로커 아암)의 연마량, 연마능률에 대해서

실시예 3, 4, 5에 있어서의 실제 워크의 연마량, 연마능률은 종래기술의 비교예 2와 비교해서 모두 증대하여 있고, 연마량은 비교예의 1.4~2.4배, 연마능률은 비교예의 1.1~2.8배로 되었다.

이것을 내부원통부의 회전속도의 차이로 검토해 보면, 회전속도가 비교예 2(200mim^-1)와 동일한 실시예 3의 연마량은 비교예의 1.4배, 연마능률은 비교예의 1.2배로 되고, 회전속도가 비교예 2보다 저속(50min^-1)으로 한 실시예 4의 연마량은 비교예의 1.6배, 연마능률은 비교예의 1.1배가 되고, 연마량은 실시예 4쪽이 많은데, 연마능률은 실시예 3쪽이 실시예 4를 윗돌았다.

그리고, 내부원통부의 회전속도를 비교예 2(200min^-1)와 동일하게 하여, 내부원통부의 외경치수를 비교예 2(Φ220㎜)보다 큰 지름인 Φ260㎜로 한 실시예 5에서 검토하면, 연마량은 비교예의 2.4배, 연마능률은 비교예의 2.8배가 되었다.

상기의 결과로부터, 회전속도의 저속으로 한 것에 의한 차이를 나타내는 실시예 3, 4와, 외경치수를 큰 지름으로 한 것에 따른 차이를 나타내는 실시예 3, 5의 효과를 비교하여 그 효과가 있었던 것은 실시예 3과 실시예 5의 요소인 내부원통부(4)의 외경치수(D2)를 큰 지름으로 하는 것으로서, 이것은 참고로서 동시에 실시한 시험편에 있어서도 마찬가지였다.

이러한 점으로부터 고정용기(1)의 내경(D1)에 대한 내부원통부(4)의 외경치수(D2)의 크기 또는 비율을 크게 해서,매스(M)의 내측으로부터의 가압력이 크게 작용하도록 하면 연마능률은 높아지는 것을 알 수 있다. 그러나, 실제로는 연마하는 워크의 품질을 중시할 필요가 있고, 특히 연마 자국, 타흔(打痕)을 발생시켜서는 안된다. 그래서 매스(M)의 스무스한 유동상태를 계속시키면서 연마가 가능하도록 매스(M)의 유동영역을 결정할 필요가 있다.

따라서, 그 미디어와 워크의 접촉압력, 및 매스(M)의 유동영역을 결정하는 내부원통부(4)의 외경치수(D2)의 최대값 또는 고정용기(1)의 내경(D1)에 대한 최대비율은 미디어의 재질, 사이즈, 및 워크의 형상, 사이즈, 재질이나 가공품질 등을 고려해서 결정하지 않으면 안된다. 일반적으로는 워크, 미디어의 사이즈가 작을 때는 외경치수(D2)가 큰 내부원통부(4), 워크, 미디어의 사이즈가 클 때는 외경치수(D2)가 작은 내부원통부(4)가 바람직하다.

또한, 워크의 연마능률이라고 하는 것은 상기 실시예 1, 2, 비교예 1에서 설명을 한 시험편의 연삭비에 상당하는 것으로, 한 시간당으로 환산한 워크의 연마량을 미디어의 손모량으로 제한 값이고, 이 연마능률의 값이 클수록 러닝 코스트가 낮은 것을 시사하는 것이다.

이상에서 설명한 각 실시예 1~5에 있어서, 표 2에 있어서의 피연마물(워크)로서 사용한 연질의 시험편의 장입량을 소량(3개)으로 한 이유는 그 목적이 워크의 가공표면에 타흔이나 연마 자국을 없애서 연마를 행하는 경우의 확인 테스트이기 때문이고, 가공품질이 엄격하고 타흔 자국 등이 붙으면 안되는 워크는 장입량을 적게 할 필요가 있고, 표 2에 있어서의 예가 이것에 상당한다. 그리고, 표 4에 있어서의 피연마물(워크)로서 사용한 자동차 부품용 로커 아암(실제 워크)의 장입량을 표 2와 비교하여 다량으로 한 이유는 그 목적이 경질 워크의 연마능률의 평가를 하는 양산 연마가공의 경우의 확인테스트이기 때문이다.

또한 표 5에 나타내는 미디어의 종류에 의해, 워크에의 접촉압력이 달라진다. 즉, 표 4(실시예 3~5 및 비교예 2)에서 사용한 소성 미디어는 표 2(실시예 1, 2 및 비교예 1)에서 사용한 합성수지 미디어보다 무겁기 때문에, 표 4에서 사용한 소성 미디어 쪽이 워크에의 접촉압력도 크게 된다.

[표 5]

	표 2 (실시예1, 2 및 비교예 1)	표 4 (실시예 3~5 및 비교예 2)
종류	합성수지 미디어	소성 미디어
베이스	합성수지	세라믹
형상(사이즈)	원뿔형상(Φ20㎜)	삼각주(△6㎜×t5㎜)
부피밀도(킬로그램/리터)	1.1	1.5

그리고, 미디어의 손모량, 손모율에 대해서는 표 2에 나타낸 결과에 따르면, 「내부원통부의 유무」에 관한 실시예 1, 2와 비교예 1, 및 「내부원통부의 회전속도의 차이」에 관한 실시예 1과 실시예 2, 의 각각의 사이에 유의차(有意差)가 없었다.

그 이유는 내부원통부(4)를 장입함으로써 (1) 매스(M)에의 가압력이 증가하고 미디어의 손모가 증대하는 비율과, 내부원통부(4)를 장입함으로써 (2) 미디어의 유동이 늦어지고 미디어의 손모가 감소하는 비율이 상쇄된 것이라고 생각된다.

한편, 표 4에 나타낸 결과에 따르면 표 2와는 달리, 「내부원통부(4)의 유무」에 관한 실시예 3, 4, 5와 비교예 2, 및 「내부원통부(4)의 회전속도의 차이」에 관한 실시예 3과 실시예 4, 의 각각의 사이에 유의차가 있었다.

그 이유는 상기 표 2의 경우와는 반대로, 미디어의 베이스가 세라믹으로 딱딱하고, 또한 마찰저항이 크기 때문에 본 발명의 내부원통부(4)를 설치하여 매 스(M)의 유동영역을 좁혀서 미디어와 워크 및 미디어끼리의 접촉압력이 올라간 점, 및, 경질 워크(자동차 부품용 로커 아암)의 장입량을 2리터(상기 표 2의 경우보다 많게)로 하였기 때문에, 그 워크는 고정용기(1)의 저부(회전반)의 근방에 머무르지 않고 매스(M) 전체에 유동하여 연마가 행해지고, 미디어 전체에 대한 워크의 접촉비율이 균등하게 된 점이 요인이라고 생각할 수 있다.

참고를 위해, 표 2, 표 4의 데이터 비교를 더욱 알기 쉽게 하기 위하여, 내부원통부/무(비교예 1, 비교예 2)를 100으로 하여 각 데이터를 각각 환산한 것을 표 6으로서 나타낸다.

[표 6]

<표 2의 환산표>

	비교예1	실시예1	실시예2
내부원통부	무	유	유
내부원통부·외경치수	***	220	←
내부원통부·회전속도	***	250	50
미디어 손모량	100	106	98
미디어 손모율	100	108	98
경질시험편·연마량	100	194	271
연질시험편·연마량	100	174	228
경질시험편·연삭비	100	182	276
연질시험편·연삭비	100	161	235

<표 4의 환산표>

	비교예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
내부원통부	무	유	유	유
내부원통부· 외경치수	***	220	←	260
내부원통부· 회전속도	***	200	50	200
미디어 손모량	100	118	139	137
미디어 손모율	100	122	144	144
워크 연마량	100	140	160	240
시험편 연마량	100	171	217	409
워크 연마능률	100	118	114	276
시험편 연삭비	100	133	143	271

Claims

원통형상의 고정용기(1)와, 이 고정용기(1)의 저부에 미끄럼 접촉부 극간(3)을 형성하여 수평회전하도록 한 회전반(2)으로 이루어지고, 상기 고정용기(1) 내에 워크와 미디어를 장입하고 회전반(2)을 수평회전시킴으로써, 상기 워크와 미디어가 선회유동하여 매스(M)를 형성하여 워크를 연마하는 유동형 바렐 연마장치에 있어서,

상기 회전반(2)의 회전중심 상부에, 고정 또는 회전가능하도록 축지지한 내부원통부(4)를 설치한 것을 특징으로 하는 유동형 바렐 연마장치.
제1항에 있어서, 상기 내부원통부(4)의 회전속도를, 상기 회전반(2)의 회전속도에 대해서 동일한 회전속도, 또는 변경가능하도록 한 것을 특징으로 하는 유동형 바렐 연마장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부원통부(4)의 상단부를 매스(M)의 상면으로부터 위쪽으로 돌출시키고, 이 매스(M)의 상면을 개방한 것을 특징으로 하는 유동형 바렐 연마장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부원통부(4)의 형상이, 원주형상, 혹은 원통형상, 또는 이들의 역뿔체형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유동형 바렐 연마장치.
원통형상의 고정용기(1)와, 이 고정용기(1)의 저부에 미끄럼 접촉부 극간(3)을 형성하여 수평회전하도록 한 회전반(2)으로 이루어지고, 상기 고정용기(1) 내에 워크와 미디어를 장입하고 회전반(2)을 수평회전시킴으로써 상기 워크와 미디어가 선회유동하여 매스(M)를 형성하여 워크가 연마되는 유동형 바렐 연마장치에 있어서,

상기 회전반(2)의 회전중심 상부에, 고정 또는 회전가능하도록 축지지한 내부원통부(4)를 설치함으로써, 상기 매스(M)의 외주면을 고정용기(1)의 내부면에 접촉시킴과 동시에, 매스(M)의 내주면을 상기 내부원통부(4)의 외주면에 접촉시키면서 매스(M) 속의 워크를 연마하는 것을 특징으로 한 유동형 바렐 연마방법.
제 5 항에 있어서, 상기 내부원통부(4)의 외주면에 접촉하는 매스(M)의 높이(H2)를 이 매스(M)의 상면 높이(H1)의 1/2 이상으로 하여 연마하는 것을 특징으로 한 유동형 바렐 연마방법.