KR20090046085A - 내경 연삭공구 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

샹크 하부와 샹크 상부 중심축이 일치하지 않아 야기되는 축정렬 불량과, 그 샹크 하부와 샹크 상부의 분리의 어려움으로 인한 샹크 재사용의 어려움과, 샹크 하부와 샹크 상부의 접합 공정에서 야기되는 접합 불량의 문제점을 해결하는 내경 연삭공구가 개시된다. 개시된 내경 연삭공구는, 중심축선을 따라 기다란 축공이 형성된 강 재질의 제 1 샹크와, 하부는 상기 축공 내에 삽입 고정되고, 상기 하부보다 큰 직경의 상부 외주면에는 연삭부를 구비하는 초경 재질의 제 2 샹크를 포함한다.

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Description

내경 연삭공구 및 그 제조방법{INNER GRINDING TOOL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 예를 들면, 베어링 또는 기어 등과 같은 다양한 부품 또는 구조물의 내경 연삭 가공에 이용되는 내경 연삭공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 내경 연삭공구는, 전동형 연삭기에 결합되어 이용되는 것으로, 예를 들면, 베어링 또는 기어 등과 같은 다양한 부품 또는 구조물에 형성된 구멍의 내경 연삭에 이용된다. 또한, '비트리 휠(Vitrified Bond Wheel)'이라 칭해지는 내경 연삭공구가 이용되고 있다.

도 1은 종래의 내경 연삭공구를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 내경 연삭공구는 샹크(2)와 그 샹크(2)의 상부 외주면에 설치된 연삭부(3)를 포함한다. 연삭부(3)는 피삭재의 연삭 가공에 적합한, 예를 들면, 입방정질화붕소(Cubic Boron Nitride; CBN) 입자 또는 다이아몬드 입자와 같은 연삭재를 포함한다.

이때, CBN 연삭재는, 피삭재와의 반응성이 낮고 고온에서의 열적 강도가 우수하여, 피삭재의 가공 안정성 및 피삭재의 품위 안정성이 뛰어난 연삭재로서, 열 처리강, 고속도강 또는 경질의 합금을 연삭 가공하는데 적합하다. 또한, 다이아몬드 연삭재는, 세라믹, 초경, 유리, 서멧 등과 같은 비금속 또는 비철 재료의 연삭가공에 적합하다. 그 외, A(Alundum), WA(White Alundum), C(Carborundum), GC(Green Carborundum) 등과 같은 연삭재가 내경 연삭공구의 연삭재로 이용될 수 있다.

한편, 샹크(2)는, 예를 들면, S45C 또는 SCM 등과 같은 강(steel) 재질로 형성되며, 연삭부(3)가 설치 또는 형성되는 상부(2a)와 전동형 연삭기에 축 결합되는 하부(2b)를 포함한다. 그리고, 샹크(2)의 상부와 하부는 일체형으로 이루어져 있다.

종래의 내경 연삭공구는, 샹크(2) 전체가 가공성(특히, 절삭 가공성)이 용이한 강 재질로 이루어지므로, 연삭기와의 축 결합을 위한 커플링 형상부를 샹크(2)의 하부에 쉽게 가공할 수 있다는 이점이 있다. 하지만, 종래의 내경 연삭공구는, 부품 또는 구조물의 내경 연삭 가공시 또는 연삭부(3)의 드레싱 가공시에, 연삭부(3)에 가해지는 횡 하중이 샹크(2)에 전해져서 축 비틀림 현상을 야기하는 문제점이 있다.

이에 대하여, 샹크를 가공성이 좋은 재질과 강도가 좋은 재질의 이종 재질로 구성한 내경 연삭공구가 종래에 제안되었다. 그러한 내경 연삭공구는, 연삭기에 결합되는 샹크 하부를 가공성이 좋은 강 재질로, 연삭부가 형성되는 샹크 상부를 초 경 재질로 하고, 하부에 형성된 홈을 매개로 샹크 하부와 샹크 상부를 열 박음, 은납 또는 브레이징 가공에 의해 접합하는 방식으로 제조된다.

그러나, 위 종래의 내경 연삭공구는, 샹크 상부에서 어느 정도 축 비틀림 변형을 줄일 수 있었지만, 샹크 하부는 여전히 강성이 작은 재질만으로 이루어지므로, 위 축 비틀림의 문제를 완전히 해결하기는 어려웠다. 또한, 샹크 상부에 설치되는 팁 구조의 연삭부는, 가열 처리 또는 용액 처리에 의해 분리 교체될 필요성이 있는데, 그 처리 과정에서는, 열 박음, 은납 또는 브레이징에 의해 접합되어 있는 샹크 상부와 샹크 하부 간의 축 정렬이 어긋날 수 있었다.

본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강 재질의 샹크에 형성된 기다란 축공 내로 초경 재질의 샹크 하부를 길게 삽입 고정하는 방식으로 제조되어, 내경 가공 또는 연삭부의 드레싱 가공 중, 횡하중에 의한 변형의 문제가 없으며, 이종 재질의 샹크 결합이 용이하며, 더 나아가, 연삭부(즉, 지석) 교체시에 야기되는 축 정렬의 어긋남을 해결하는 내경 연삭공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 강 재질의 샹크에 형성된 기다란 축공 내로 초경 재질의 샹크 하부를 길게 삽입 고정하는 간단한 방식으로, 횡하중에 대한 강도 또는 내구성이 좋은 내경 연삭공구를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 내경 연삭공구는, 중심축선을 따라 기다란 축공이 형성된 제 1 샹크와, 하부는 상기 축공 내에 길게 삽입 고정되고, 상기 제 1 샹크보다 큰 강성을 갖되, 상기 하부보다 큰 직경의 상부 외주면에는 연삭부를 제 2 샹 크를 포함한다.

이때, 상기 제 1 샹크는 강 재질로 형성되고, 상기 제 2 샹크는 초경 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 축공은 상기 제 1 샹크를 상하로 관통하도록 형성된다. 그리고, 상기 축공과 그 축공에 삽입되는 상기 제 2 샹크의 하부는 동일한 길이를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 샹크는 상기 축공과 연결된 홈이 형성된 홈통부를 구비하되, 홈과 상기 축공에 사이에 한정된 단차면에는 상기 제 2 샹크의 상부가 안착된다.

바람직하게는, 상기 제 2 샹크의 하부와 상기 축공의 내면을 접착시키는 접착물질을 더 포함하며, 더욱 바람직하게는, 상기 접착물질은 에폭시계의 접착제로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 제 1 샹크는 연삭기의 축 연결을 위한 커플링 형상부를 외주면에 포함하되, 상기 커플링 형상부는 상기 제 1 샹크와 상기 제 2 샹크가 결합된 후에 절삭 가공되어 형성된다.

본 발명의 다른 측면에 따른 내경 연삭공구는, 기다란 축공을 갖는 강 재질의 제 1 샹크와, 상부의 외주면에 연삭부를 구비한 초경 재질의 제 2 샹크를 준비하는 단계와, 상기 상부보다 작은 상기 제 2 샹크의 하부를 상기 축공에 삽입, 고정하는 단계를 포함한다.

본 발명은 강 재질의 샹크에 형성된 기다란 축공 내로 초경 재질의 샹크 하부를 길게 삽입 고정하는 방식으로 제조한 내경 연삭공구를 제공하며, 이렇게 얻어 진 상기 내경 연삭공구는, 피삭재에 대한 내경 가공 또는 연삭부의 드레싱 가공 중의 횡하중에 의한 변형의 문제가 없고, 이종 재질의 샹크 결합이 간단하며, 더 나아가, 연삭부(특히, 지석)의 교체시에 야기되던 축정렬 불량의 문제점을 해결하는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내경 연삭공구를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 내경 연삭공구의 분해도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 내경 연삭공구(1)는, 중심축선(y)을 가지며, 그 중심축선(y) 상에서 결합되는 제 1 샹크(10)와 제 2 샹크(20)를 포함한다. 상기 제 1 샹크(10)는, 전동형 연삭기(미도시함)에 결합되는 부분으로, 커플링 형상부(12)가 외주면에 형성되어 있다. 상기 커플링 형상부(12)는 전동형 연삭기의 커플링 구조에 상응하는 형상을 가지며, 본 실시예에서는, 날개부(121)와 나사부(122)를 갖는다.

상기 커플링 형상부(12)는, 탭 가공과 같은 절삭가공에 의해 형성되는 것으로, 그와 같은 절삭가공을 통해 커플링 형상부(12)를 용이하게 형성할 수 있도록, 상기 제 1 샹크(10)는 절삭 가공성이 우수한 강 재질로 형성된다. 이때, 상기 제 1 샹크(10)의 강 재질로는, SC계, SCM계, SUS계, SKD61계 등을 포함하는 프리하든 강(pre harden steel) 재질이 이용될 수 있다.

또한, 상기 제 1 샹크(10)는 상기 중심축선(y)을 따라 기다랗게 형성된 축 공(14)을 포함하되, 상기 축공(14)은, 도시된 것과 같이, 상하 관통형으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제 1 샹크(10)는 홈통(16)을 더 포함하되, 상기 홈통(16) 내측에는 상기 축공(14)보다 큰 내경을 갖고서 상기 축공(14)에 연결되는 홈(162)이 형성된다.

또한, 상기 제 2 샹크(20)는, 예를 들면, WC, WC-TiC-Co, WC-Co, Wc-TiC-Co)를 포함하는 초경 재질로 형성되며, 상기 제 2 샹크(20)의 외주면에는 CBN 입자 또는 다이아몬드 입자를 포함하는 연삭부(30)가 제공된다. 본 실시예에서, 상기 연삭부(30)는 대략 중공 원통형(또는, 링형)의 팁 구조로 이루어지며, 미세하게 직경이 감소된 상기 제 2 샹크(20)의 상부 외주면 일부에 삽입 설치된다.

상기 제 2 샹크(20)는 상기 연삭부(30)가 제공되는 상부(22)와, 그 상부(22)와 일체로 형성된 하부(24)를 포함한다. 상기 제 2 샹크(20)의 상부(22)와 하부(24)는 동일한 중심축선(y)을 갖되, 상기 상부(22)가 상기 하부(24)보다 큰 직경을 갖는다. 그리고, 상기 하부(24)는 기다란 봉의 형태를 가지며, 상기 하부(24)의 길이는 상기 제 1 샹크(10)의 축공(14)의 길이와 실질적으로 같고, 상기 하부(24)의 직경(즉, 외경)은 상기 축공(14)의 내경과 거의 같은 것이 바람직하다.

상기 제 2 샹크(20)의 하부(24)는, 상기 축공(14) 내에 길게 삽입된 후, 상기 축공(14) 내에 고정된다. 상기 고정을 위해, 상기 축공(14)의 내면과 상기 하부(24)의 외면 사이에는 접착물질(바람직하게는, 에폭시 접착제)이 개재되며, 그 개재된 접착물질(50)이 상기 축공(14) 내면과 상기 하부(24)의 외면을 접착시킨다.

본 명세서에서, "상부(22)가 하부(24)보다 큰 직경을 갖는다"의 의미는, 상 기 하부(24)가 원형 단면이 아닌 경우, 상기 상부(22)의 횡단면 면적이 상기 하부(24)의 횡단면 면적보다 크다는 의미를 포함한다.

한편, 상기 상부(22)의 하측 일부분은 전술한 제 1 샹크(10)의 홈통(16)에 형성된 홈(162) 내에 수용된다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 홈(162)은 상기 축공(14)과 연결되어 있다. 상기 홈(162)과 상기 축공(14) 사이에서 그들(162, 14)에 의해 한정된 홈 바닥면, 즉 단차면(164) 상에는 상기 제 2 샹크(20)의 상부(22)가 안착된다.

도 4는 전술한 내경 연삭공구의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a) 및 (b)는, 제 1 샹크(10)와 제 2 샹크(20)를 결합하는 공정을 보여준다. 이 공정에서는, 강 재질인 제 1 샹크(10)의 기다란 축공(14)에 제 2 샹크(20)의 기다란 하부(24)를 삽입한다. 이때, 상기 축공(14)의 내면과 상기 하부(24)의 외면 사이는 접착물질(특히, 에폭시 접착)이 개재되며, 그 접착물질에 의해, 상기 축공(14)의 내면과 상기 하부(24)의 외면은 서로에 대해 접착된다.

도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 공정에서, 제 1 샹크(10)에는 커플링 형상부(12)가 형성되지 않음을 알 수 있다. 이는 제 1 샹크(10)와 제 2 샹크(20)를 결합하기 전에 커플링 형상부(12)를 제 1 샹크(10)에 형성하지 않음을 의미한다. 상기 커플링 형상부(12)를 형성하는 공정은, 상기 제 1 샹크(10)와 제 2 샹크(20)를 결합한 상태에서, 절삭가공에 의해 이루어지며, 그 절삭가공은, 도 4의 (c)에 도시된 것과 같이, 제 1 샹크(10)와 제 2 샹크(20)가 결합된 내경 연삭공구의 상하 양단부의 센터를 센터링 공구(A, B)에 의해 각각 지지한 상태로 수행한다. 커플링 형 상부(12)를 제 1 샹크(10)와 제 2 샹크(20)를 결합한 후에 전술한 것과 같이 형성함으로써, 제 1 샹크(10)와 제 2 샹크(20)의 축 중심은 일치되며, 이는 내경 연삭공구가 바람직하게 연삭기 상에서 정밀하게 축 정렬될 수 있도록 해준다.

한편, 연삭부(30; 도 2 내지 도 3 참조)는 상기 제 1 샹크(10)와 상기 제 2 샹크(20)를 결합한 후, 더 나아가, 커플링 형상부(12)를 제 1 샹크(10)에 형성한 후, 상기 제 2 샹크(20)의 외주면에 설치하는 것이 바람직하다. 하지만, 상기 연삭부(30)를 상기 제 1 샹크(10)와 상기 제 2 샹크(20)의 결합 전에 형성 또는 설치하는 것도 고려될 수 있다.

도 1은 종래의 내경 연삭공구를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내경 연삭공구를 도시한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 내경 연삭공구를 도시한 도면.

도 4는 도 2 내지 도 3에 도시된 내경 연삭공구를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면.

Claims (13)

1. 중심축선을 따라 기다란 축공이 형성된 제 1 샹크와;

   상기 제 1 샹크보다 강성이 큰 재질로 형성되되, 하부는 상기 축공 내에 삽입 고정되고, 상기 하부보다 큰 직경의 상부 외주면에는 연삭부를 구비하는 제 2 샹크를;

   포함하는 내경 연삭공구.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 샹크는 강 재질이고, 상기 제 2 샹크는 초경 재질인 것을 특징으로 하는 내경 연삭공구.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 축공은 상기 제 1 샹크를 상하로 관통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 내경 연삭공구.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 샹크는 상기 축공과 연결된 홈이 형성된 홈통부를 구비하되, 홈과 상기 축공에 사이에 한정된 단차면에는 상기 제 2 샹크의 상부가 안착되는 것을 특징으로 하는 내경 연삭공구.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 샹크의 하부와 상기 축공의 내면을 접착시키는 접착물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내경 연삭공구.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 접착물질은 에폭시계 접착제인 것을 특징으로 하는 내경 연삭공구.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 샹크는 연삭기의 축 연결을 위한 커플링 형상부를 외주면에 포함하되, 상기 커플링 형상부는 상기 제 1 샹크와 상기 제 2 샹크가 결합된 후에 절삭 가공되어 형성된 것임을 특징으로 하는 내경 연삭공구.
8. 기다란 축공을 갖는 제 1 샹크와, 상기 제 1 샹크보다 큰 강성을 가지며, 상부의 외주면에 연삭부를 구비한 제 2 샹크를 포함하는 내경 연삭공구를 제조하는 방법으로서,

   상기 상부보다 작은 상기 제 2 샹크의 하부를 상기 축공에 삽입하여, 상기 제 1 샹크와 상기 제 2 샹크를 결합하는 공정을 포함하는 특징으로 하는 내경 연삭공구 제조방법.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 제 1 샹크는 강 재질이고, 상기 제 2 샹크는 초경 재질인 것을 특징으로 하는 내경 연삭공구 제조방법.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 제 1 샹크와 상기 제 2 샹크를 결합하는 공정은, 상기 축공의 내면과 상기 제 2 샹크의 하부 사이를 접착물질로 접착하는 단계를 포 함하는 것을 특징으로 하는 내경 연삭공구 제조방법.
11. 청구항 8에 있어서, 상기 제 1 샹크는 연삭기의 축 연결을 위한 커플링 형상부를 외주면에 포함하되, 상기 커플링 형상부는, 상기 제 1 샹크와 상기 제 2 샹크를 결합하는 공정 전에, 절삭 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 내경 연삭공구 제조방법.
12. 청구항 8에 있어서, 상기 연삭부는 상기 제 2 샹크의 상부 외주면에 삽입 설치되는 것이며, 상기 연삭부를 삽입 설치하는 공정은, 상기 제 1 샹크와 상기 제 2 샹크를 결합하는 공정 후에 이루어지는 것을 특징으로 하는 내경 연삭 공구 제조방법.
13. 청구항 8에 있어서, 상기 제 1 샹크와 상기 제 2 샹크를 결합하는 공정 전에, 상기 연삭부를 상기 제 1 샹크에 형성하는 것을 특징으로 하는 내경 연삭 공구 제조방법.

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