KR20110034069A

KR20110034069A - 실린더 내경 복합가공용 공구

Info

Publication number: KR20110034069A
Application number: KR1020090091436A
Authority: KR
Inventors: 김명한
Original assignee: 김명한
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-05
Also published as: KR101088677B1

Abstract

본 발명은 크레인,휠로더,지게차 및 굴삭기 등과 같은 중장비에 사용되는 유압실린더 또는 공압실린더의 내경을 가공함에 있어 절삭가공공정과 후처리가공공정을 단일 공작기계에서 동시에 수행할 수 있게 한 실린더 내경 복합가공용 공구에 관한 것으로 스키빙부(10)는 스키빙몸체(11)의 외주연 양측에 각각 서포트 패드(12) 를 설치하고 상기 서포트 패드(12)가 설치된 사이의 상하단 홈에 인서트 팁(13)과 가이드 패드(14)가 설치된 카트리지(15)를 힌지 결합시켜 정,역회전하면서 개방 및 패쇄작동케 하되,상기 카트리지(15)는 스키빙몸체(11)의 선단에 설치된 카트리지 조절구(16)에 의해 개방각을 조절케 하고 상기 스키빙부(10)의 후단에 설치되는 롤러 버니싱부(20)는 버니싱몸체(21)의 외주연에 다수의 롤러(22)를 설치하되, 롤러(22)의 외측면은 평행하게 하고 내측면을 테이퍼지게 하여 버니싱몸체(21)의 내측에 설치된 테이퍼진 맨드렐 팁(23)과 롤러(22)의 내측면이 상호 테이퍼진 면으로 맞닫게 결합되어 슬라이딩되게 결합하며 상기 버니싱몸체(21)의 전단에는 정,역회전하면서 롤러 버니싱부(20)를 슬라이딩 길이를 조절할 수 있게 롤러 조절구(24)를설치하고 상기 롤러 버니싱부(20)의 후단에 설치되는 드라이브 생크부(30)는 생크몸체(31)의 후단 외주연에 나사산(32)을 형성하여 공작기계의 아답터 플랜지와 결합시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

실린더 내경가공,스키빙부,롤러 버니싱부,드라이브 생크부,카트리지.

Description

실린더 내경 복합가공용 공구{Cylinder inside diameter complex processing tool}

본 발명은 크레인,휠로더,지게차 및 굴삭기 등과 같은 중장비에 사용되는 유압실린더 또는 공압실린더의 내경을 가공함에 있어 절삭가공공정과 후처리가공공정을 단일 공작기계에서 동시에 수행할 수 있게 한 실린더 내경 복합가공용 공구에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전단에 스키빙(Skiving)부가 설치되고 중단에 롤러 버니싱(Roller Burnishing)부가 설치되며 후단에 드라이브 생크(Drive Shank)부로 구성된 복합가공용 공구를 공작기계에 장착하여 공구가 전진하면서 전단 스키빙부의 카트리지에 설치된 인서트 팁으로 실린더의 내경을 절삭시키고 후진하면서 롤러 버니싱부의 다수의 롤러가 절삭된 내경의 면을 후처리 가공할 수 있게 하여 단일 공작기계의 단일 공구로 절삭공정과 후처리공정을 동시에 수행할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 실린더의 내경가공은 치수정밀도,표면조도,진위치도 및 진직도 등과 같은 내경정밀도가 요구되는 정도에 따라 센터드릴,트위스트드릴,코어드릴,보 링,리머를 단계적으로 사용하고 있고 또한 전체 절삭가공공정에 있어서 내경을 가공하는 비중이 25%를 차지하고 있으며 내경가공공정은 생산되는 제품의 원가에 직접적인 영향을 주기 때문에 효율적인 내경가공을 위한 복합가공용 공구가 요구되고 있는 실정이다.

종래 실린더 내경을 가공하는 트위스트드릴은 초기 투입 시 치즐이 피삭재에 평행하게 접촉되어 드릴의 중심포인트가 움직이는 오킹현상으로 내경의 위치정밀도가 저하되고 드릴은 작업과정에서 인선부의 흔들림인 립 높이(Lip Height) 차이가 발생하는데 이는 절삭공정 시 2개소의 인선부에 작용하는 절삭력 불균형으로 이어지고 절삭력이 많이 받는 방향으로 비틀림이 작용하여 드릴이 휘어지면서 내경의 진직도를 저하시킴과 동시에 내경의 확대량을 크게 하고 내벽을 긁어버리는 등의 문제가 있었다.

상기의 문제를 개선하기 위하여 스키빙 헤드를 장착시킨 공작기계로 절삭작업공정을 수행하고 롤러 버니싱을 장착한 공작기계로 후처리작업공정을 수행하는 방법이 제시되였다.

상기의 방법은 2대의 공작기계를 활용하여야 하므로 작업장의 공간점유률이 높고 가공하는 제품을 절삭공정에서 후처리공정으로 이송시켜야 하는 번거로움이 있어 작업시간이 지연되고 생산성과 작업의 연속성이 저하되는 등의 문제가 있었다.

또한 절삭공정에서 사용되는 스키빙 헤드는 공구의 선단 외주연에 사선방향으로 다수의 팁이 설치된 형상으로 내경의 절삭공정을 수행하나 공구가 고정식이어 서 가공하는 제품의 내경 크기에 따라 공구를 교체하여야 하므로 다종의 내경 크기를 가진 실린더를 가공하기 위해서는 제품의 내경 크기에 대응하여 공구의 교체작업을 하여야 하는 단점이 있고 롤러 버니싱는 공구의 외주연 표면에 다수의 롤러가 설치된 롤러로 가공면을 연마하는 것으로 이 역시 고정식이어서 가공하는 제품의 내경 크기에 따라 공구를 교체하여야 하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 목적으로 창출된 것으로 실린더의 내경을 가공하는 절삭 및 후처리공정을 단일 공작기계에서 단일 공구로 수행할 수 있게 하여 실린더의 내경 가공시간을 단축시키고 가공비용과 인건비를 절감시키며 작업공간을 최소화시키고 공구의 교체시간을 제거하므로 효율적인 작업시간 관리가 가능케 하여 생산성을 향상시키며 작업의 연속성을 부여할 수 있게 하였다.

또한 스키빙부에 장착된 인서트 팁과 롤러 버니싱부의 롤러를 가공하는 실린더의 내경에 대응시켜 절삭 및 연마량을 조절케 함으로 단일 공구로 다품종의 실린더 제품을 가공할 수 있게 한 공구를 제공할 수 있게 한 것이다.

본 발명은 스키빙부는 스키빙몸체의 외주연 양측에 각각 서포트 패드를 설치하고 상기 서포트 패드가 설치된 사이의 상하단 홈에 인서트 팁과 가이드 패드가 설치된 카트리지를 힌지 결합시켜 정,역회전하면서 개방 및 패쇄작동케 하되,상기 카트리지는 스키빙몸체의 선단에 설치된 카트리지 조절구에 의해 개방각을 조절케 하고 상기 스키빙부의 후단에 설치되는 롤러 버니싱부는 버니싱몸체의 외주연에 다수의 롤러를 설치하되, 롤러의 외측면은 평행하게 하고 내측면을 테이퍼지게 하여 버니싱몸체의 내측에 설치된 테이퍼진 맨드렐 팁과 롤러의 내측면이 상호 테이퍼진 면으로 맞닫게 결합되어 슬라이딩되게 결합하며 상기 버니싱몸체의 전단에는 정,역회전하면서 롤러 버니싱부를 슬라이딩 길이를 조절할 수 있게 하고 상기 롤러 버니싱부의 후단에 설치되는 드라이브 생크부는 생크몸체의 후단 외주연에 나사산을 형성하여 공작기계의 아답터 플랜지와 결합시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

그러므로 본 발명은 단일 공구와 단일 공작기계에서 실린더의 내경가공 공정 중에서 절삭공정과 후처리 연마공정을 동시에 수행할 수 있게 하여 설비의 공간 점유률을 최소화하여 작업환경을 개선하고 공구의 교체시간를 제거하여 작업인원과 시간을 효율적으로 관리하며 대응할 수 있는 제품을 다원화시키고 제작시간을 단축시켜 생산성과 작업의 연속성을 향상시키며 제품의 경쟁력을 강화하여 경제적인 효과를 증대시키고 제품의 품질을 극대화 할 수 있는 등의 다양한 효과가 있는 것입니다.

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1,2 은 본 발명의 전체구조를 도시한 사시도 및 측면도로 스키빙부,롤러 버니싱부 및 드라이브 생크부가 결합된 상태의를 도시한 것이고,도 3 은 본 발명의 반단면 구조도로 스키빙부에 결합된 카트리지와 카트리지를 작동시키는 카트리지 조절구,컨트롤기어,링크,실린더 로드의 결합구조 및 롤러 버니싱부의 롤러의 장착구조 및 롤러 조절구의 결합구조와 드라이브 생크부의 결합구조를 도시하였으며,도 4 는 본 발명의 작동상태를 설명하기 위한 개념도로 실린더 내경 복합가공용 공구가 전진 및 후진하면서 절삭작업과 후처리 연마작업을 하는 개념을 도시하였다.

스키빙부(10),롤러 버니싱부(20) 및 드라이브 생크부(30)로 구성되는 실린더 내경 복합가공용 공구(A)에 있어서,

상기 스키빙부(10)는 스키빙몸체(11)의 외주연 양측에 각각 서포트 패드(12) 를 설치하고 상기 서포트 패드(12)가 설치된 사이의 상하단 홈에 인서트 팁(13)과 가이드 패드(14)가 설치된 카트리지(15)를 힌지 결합시켜 정,역회전하면서 개방 및 패쇄작동케 하되,상기 카트리지(15)는 스키빙몸체(11)의 선단에 설치된 카트리지 조절구(16)에 의해 개방각을 조절케 하고 상기 스키빙부(10)의 후단에 설치되는 롤러 버니싱부(20)는 버니싱몸체(21)의 외주연에 다수의 롤러(22)를 설치하되, 롤러(22)의 외측면은 평행하게 하고 내측면을 테이퍼지게 하여 버니싱몸체(21)의 내측에 설치된 테이퍼진 맨드렐 팁(23)과 롤러(22)의 내측면이 상호 테이퍼진 면으로 맞닫게 결합되어 슬라이딩되게 결합하며 상기 버니싱몸체(21)의 전단에는 정,역회전하면서 롤러 버니싱부(20)를 슬라이딩 길이를 조절할 수 있게 롤러 조절구(24)를설치하고 상기 롤러 버니싱부(20)의 후단에 설치되는 드라이브 생크부(30)는 생크몸체(31)의 후단 외주연에 나사산(32)을 형성하여 공작기계의 아답터 플랜지와 결합시킬 수 있게 한 구조이다.

상기 드라이브 생크부(30)의 후단 중공부로 공압에 의해 작동하는 실린더 로드(17)를 삽입시켜 스키빙부(10)의 카트리지 조절구(16)의 선단에 설치된 컨트롤 기어(18)를 통하여 링크(19)를 회전시켜 카트리지(15)를 개방 및 폐쇄작동시킬 수 있게 하였다.

이와 같이 된 본 발명은 실린더의 내경을 가공하는 공정 중에서 절삭공정과 후처리 연마공정을 동시에 수행할 수 있는 단일 공구를 제공하여 시간적,공간적,경제적 및 투입 인원적인 다양한 효과를 창출할 수 있게 한 복합가공용 공구를 제공하기 위한 것입니다.

도 1 ,2 에 도시된 바와 같이 본 발명은 스키빙부(10),롤러 버니싱부(20) 및 드라이드 생크부(30)가 하나의 실린더 내경 복합가공용 공구(A)로 구성되어 공작기계에 결합시켜 절삭공정과 후처리 연마공정을 동시에 수행할 수 있게 한 것이다.

상기 실린더 내경 복합가공용 공구(A)는 전단에 스키빙부(10),중단에 롤러 버니싱부(20),후단에 드라이브 생크부(30)로 구성된다.

상기 스키빙부(10)는 도 3 과 같이 실린더 내경 복합가공용 공구(A)의 전단에 설치되는 것으로 스키빙몸체(11)의 외주연 양측에 각각 2개씩 서포트 패드(12)를 장착시켜 실린더 내경을 절삭할 때 동심도를 유지할 수 있게 설치하고 서포트 패드(12)가 장착된 사이의 상하단에 형성된 홈의 내부에 카트리지(15)를 일측에 힌지로 결합시켜 개방 및 폐쇄작동할 수 있게 설치하고 아울러 개방 시 개방각을 조절하여 실린더의 내경 가공크기에 따라 조절할 수 있게 하였다.

상기 카트리지(15)에는 내경을 절삭하는 인서트 팁(13)과 동심도 및 평형을 유지하는 가이드 패드(14)가 장착되고 카트리지(15)의 개방작동은 스키빙몸체(11)의 선단에 돌출되게 설치된 카트리지 조절구(16)를 절삭할 내경의 지름크기에 맞게정회전 또는 역회전시켜 중공축에 설치된 컨트롤 기어(18)을 조절하면 반대편 중공축으로 설치된 실린더 로드(17)가 공압에 의하여 전진 작동하고 이에 따라 컨트롤 기어(18)에 설치된 링크(19)가 회전하여 카트리지(15)를 개방시켜 카트리지(15)에 장착된 인서트 팁(13)으로 절삭작업을 수행한다.

상기 롤러 버니싱부(20)는 상기 스키빙부(10)의 후단에 설치되는 것으로 버니싱몸체(21)의 외주연 상에 다수의 롤러(22)를 설치하여 실린더 내경의 절삭면을 후처리 연마시키는 것으로 외측면은 평행하게 하여 절삭면에 수평으로 맞닿게 하여 연마시키고 롤러(22)의 내측면은 테이퍼지게 형성하여 버니싱몸체(21)의 내측에 설치된 외주연을 테이퍼지게 설치된 맨드릴 팁(23)과 맞닿게 결합시켜 롤러(22)가 맨드릴 팁(23)의 경사면을 따라 전후로 슬라이딩하면서 실린더의 내경 크기를 맞출 수 있게 하였다.

상기 롤러(22)의 조절은 버니싱몸체(21)의 선단에 설치된 롤러 조절구(24)를 정회전 또는 역회전시켜 롤러(22)의 슬라이딩 길이를 조절하여 실린더의 내경 크기를 조절할 수 있게 하였다.

상기 드라이브 생크부(30)는 롤러 버니싱부(20)의 후단에 설치되는 것으로 생크몸체(31)의 후단 외주연에 나사산(32)을 형성하여 공작기계의 아답터 플랜지(도시없음)에 결합시킬 수 있게 하였다.

상기와 같이 제작된 실린더 내경 복합가공용 공구(A)를 평가한 결과표는 아래와 같다.

평가항목	단위	평가실적	평가방법
1. SKIVING ROUGHNESS	Rmax	2.3 s	KS B 0161
2. ROLLER-BURNISHING ROUGHNESS	Rmax	0.5 s	KS B 0161
3. 표면경도	HRC	63	KS B 0425
4. 내부경도	HRC	32	KS B 0425
5. 내구성	Hr	2,100	KS B 0425
6. 진직도(길이100mm기 준)	㎛	9	KS B 0425

상기와 같은 본 발명의 실린더 내경 복합가공용 공구(A)의 절삭 및 후처리 연마작업은 도 4 와 같이 수행된다.

먼저 절삭공정은 가공할 실린더가 안치된 일측에서 실린더 내경 복합가공용 공구(A)의 스키빙부(10)의 카트리지 조절구(16)와 롤러 버니싱부(20)의 롤러 조절구(24)를 정회전 또는 역회전 작동시켜 카트리지(15)의 개방각을 조절하고 버니싱몸체(21)가 슬라이딩할 간격을 조절시켜 절삭 및 후처리 연마공정에서 요구되는 실린더의 내경에 맞게 조절하고 실린더 내경 복합가공용 공구(A)를 전진 작동시키면 공작기계에 안치된 실린더가 회전하면서 스키빙부(10)에 장착된 개방된 카트리지 (15)의 인서트 팁(13)이 실린더의 내경을 절삭하여 절삭공정을 수행한다.

이때 버니싱몸체(21)에 장착된 롤러(22)는 전진방향의 후단에 위치하므로 가공하는 실린더 내경과의 간섭이 발생하지 않는다.

상기와 같은 방법으로 절삭공정이 완료된 후 후처리 연마공정을 수행한다.

후처리 연마공정은 스키빙부(10)의 카트리지(15)는 폐쇄시켜 스키빙몸체(11)에 밀착되게 하여 절삭된 실린더 내경과 이격시키므로 간섭이 발생하지 않고 실린더 내경 복합가공용 공구(A)를 후진 작동시킨다.

이때 버니싱몸체(21)는 실린더 내경 복합가공용 공구(A)가 후진함에 따라 롤러 조절구(24)에서 조절한 간격만큼 롤러(22)의 내측 경사면이 맨드릴 팁(23)의 외주연 경사면을 따라 후진방향의 반대방향으로 슬라이딩하여 롤러 조절구(24)까지 슬라이딩하여 다수의 롤러(22)가 실린더의 절삭된 내경을 연마작업을 수행하는 것이다.

상기와 같이 실린더 내경 복합가공용 공구(A)는 전진하면서 스키빙부(10)의 인서트 팁(13)으로 절삭작업을 수행하고 후진하면서 롤러 버니싱부(20)의 롤러(22)로 후처리 연마작업을 수행하므로 2개의 공정을 단일 공정으로 수행할 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며,청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고,그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 사시도

도 2 는 본 발명의 전체구조를 도시한 측면도

도 3 은 본 발명의 반단면 구조도

도 4 는 본 발명의 작동상태를 설명하기 위한 개념도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 스키빙부 11: 스키빙몸체

12: 서포트 패드 13; 인서트 팁

14: 가이드 패드 15: 카트리지

16: 카트리지 조절구 17: 실린더 로더

18: 컨트롤 기어 19: 링크

20: 롤러 버니싱부 21: 버니싱몸체

22: 롤러 23: 맨드렐 팁

24: 롤러 조절구 30: 드라이브 생크부

31: 생크몸체 32: 나사산

A: 실린더 내경 복합가공용 공구

Claims

스키빙부(10),롤러 버니싱부(20) 및 드라이브 생크부(30)로 구성되는 실린더 내경 복합가공용 공구(A)에 있어서,

상기 스키빙부(10)는 스키빙몸체(11)의 외주연 양측에 각각 서포트 패드(12) 를 설치하고 상기 서포트 패드(12)가 설치된 사이의 상하단 홈에 인서트 팁(13)과 가이드 패드(14)가 설치된 카트리지(15)를 힌지 결합시켜 정,역회전하면서 개방 및 패쇄작동케 하되,상기 카트리지(15)는 스키빙몸체(11)의 선단에 설치된 카트리지 조절구(16)에 의해 개방각을 조절케 하고 상기 스키빙부(10)의 후단에 설치되는 롤러 버니싱부(20)는 버니싱몸체(21)의 외주연에 다수의 롤러(22)를 설치하되, 롤러(22)의 외측면은 평행하게 하고 내측면을 테이퍼지게 하여 버니싱몸체(21)의 내측에 설치된 테이퍼진 맨드렐 팁(23)과 롤러(22)의 내측면이 상호 테이퍼진 면으로 맞닫게 결합되어 슬라이딩되게 결합하며 상기 버니싱몸체(21)의 전단에는 정,역회전하면서 롤러 버니싱부(20)를 슬라이딩 길이를 조절할 수 있게 롤러 조절구(24)를설치하고 상기 롤러 버니싱부(20)의 후단에 설치되는 드라이브 생크부(30)는 생크몸체(31)의 후단 외주연에 나사산(32)을 형성하여 공작기계의 아답터 플랜지와 결합시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 실린더 내경 복합가공용 공구.
제 1 항에 있어서,

상기 드라이브 생크부(30)의 후단 중공부로 공압에 의해 작동하는 실린더 로드(17)를 삽입시켜 스키빙부(10)의 카트리지 조절구(16)의 선단에 설치된 컨트롤 기어(18)를 통하여 링크(19)를 회전시켜 카트리지(15)를 개방 및 폐쇄작동시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 실린더 내경 복합가공용 공구.