KR20120033307A - 연삭 지지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크랭크축(22)과 같은 워크피스(10)의 다중 베어링 연삭을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 지지 요소 자리(28)는 메인 베어링(21)의 연삭과 동시에 베어링 지점에 생성된다. 적어도 하나의 연삭 디스크(32) 및 안쪽으로 선회 가능한 지지 조오 또는 지지체 형태의 지지 요소(34)를 갖는 연삭 스핀들 헤드를 포함하는 연삭 지지 유닛(30)이 사용된다. 지지 지점 자리(28)가 연삭된 후에, 지지 요소(34)가 그 자리에 접촉하게 되고, 추가적인 기계가공 동안 워크피스(10)를 지지한다. 지지 지점 자리(28) 및 몇 개의 베어링 지점(27)의 동시 연삭으로 인해, 종래에 비해 워크피스(10)의 연삭시의 기계가공 시간이 감소된다.

Description

연삭 지지 장치{GRINDING-SUPPORTING DEVICE}
본 발명은, 청구항 1의 전제부에 따른, 복수의 베어링 지점을 연삭 휠 세트에 의해 동시에 연삭하고, 연삭력에 의해 야기된 워크피스(workpiece)의 변형을 보상하기 위해 연삭 동안 적어도 하나의 베어링 지점을 적어도 부분적으로 지지하는, 워크피스의 다중 베어링 연삭 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 청구항 8의 전제부에 따른, 다중 베어링 연삭 주축대 내의 공통 연삭 스핀들 상에서 워크피스에 대하여 적어도 방사상 X1 방향으로 이송될 수 있는 연삭 휠 세트에 의해 복수의 베어링 지점을 동시에 연삭하고, 연삭력에 의해 야기된 워크피스의 변형을 보상하기 위해 연삭 동안 적어도 하나의 베어링 지점을 고정식 방진구 자리(steady rest seat)와 같은 지지 요소 자리 상에서 적어도 부분적으로 지지하고, 상기 워크피스를 워크 주축대에 의해 회전 축선을 중심으로 회전하도록 설치할 수 있는, 상기 방법을 사용하기 위한, 워크피스의 다중 베어링 연삭 장치에 관한 것이다.
이러한 방법 및 관련 장치는 DE 101 44 644 B4로부터 공지되어 있다. 이 문헌에 따르면, 지지 요소 자리는 연삭 부착물을 사용하여 초기 연삭되고 나서 고정식 방진구가 설치되며, 이후 크랭크축 상에 베어링 자리가 연삭된다. 이 방법은 지지 요소의 연삭 도중에 다른 기계가공을 행할 수 없다는 단점을 갖는다. 그러므로, 워크피스에서의 기계가공 시간은 현저하게 증가된다.
따라서, 본 발명의 목적은 워크피스의 기계가공 시간을 종래 기술에 비해 더욱 감소시키는, 서두에 언급한 타입의 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은, 고정식 방진구 자리와 같은 지지 요소 자리를 연삭하기 위한 연삭 휠은 적어도 하나의 베어링 지점으로 이송되고, 적어도 이 베어링 지점의 축방향 구간에서 상기 지지 요소 자리를 연삭하며, 상기 연삭 휠 세트의 연삭 휠들은 지지 요소 자리를 연삭하기 위한 연삭 휠에 의한 연삭 동안 상기 베어링 지점의 측면 및/또는 베어링 표면을 적어도 부분적으로 연삭하고, 상기 지지 요소 자리의 마무리 연삭 후에, 지지 요소 자리를 연삭하기 위한 연삭 휠은 소량의 들어올림에 의해 인출되거나 또는 자유롭게 회전하는 방식으로 설치되며, 하나 이상의 지지 요소는 각각 마무리 연삭된 지지 요소 자리를 지탱하게 되고, 상기 베어링 지점들은 상기 연삭 휠 세트를 사용하여 마무리 연삭되는, 청구항 1의 특징부에 따른 방법에 관하여 달성된다.
본 발명에 따른 방법에 따라 기계가공되는 워크피스는, 대량 생산되며, 기계가공 시간의 감소가 경제적으로 유리한 크랭크축인 것이 바람직하다. 그러나, 상기 워크피스가 연삭에 의해 기계가공될 수 있으며 고정식 방진구와 같은 종래 기술에 따른 지지 요소의 사용을 허용할 경우에는, 상기 방법이 다른 워크피스에 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 절차의 결과로서, 크랭크축의 베어링 지점 및/또는 베어링 지점의 편평한 측면은 지지 요소 자리의 연삭 중에 이미 기계가공될 수 있다. 연삭 시간을 과도하게 증가시키지 않고도 이 작업에 통합될 수 있기 때문에, 베어링 지점도 더 이상 별도의 처리 단계 또는 작업에 의해 최종 사이즈의 폭으로 생성할 필요가 없다. 결과적으로, 기계가공 시간도 선행 작업에서 최소화될 수 있다. 이는 비용 면에서 더욱 효율적인 생산이 가능해지기 때문에 워크피스의 생산 비용에 반영된다.
따라서, 지금까지 필요했던 적어도 몇 가지의 선행 기계가공 작업이 배제될 수 있거나, 또는 선행 기계가공 수순에서 기계가공 비용의 저감 면에서 효과를 나타내는 증가된 공차가 선행 기계가공 수순에서 사용될 수 있다.
지지 요소 자리의 연삭 도중에, 베어링 지점에서 연삭 휠에 의해 베어링 지점의 편평한 측면에 이미 연삭이 수행될 수 있다. 결과적으로, 지지 요소 자리의 연삭 동안에 연삭기가 이미 완전하게 사용되고 있으므로, 매우 높은 절삭 성능과 그에 따른 기계가공 시간의 감소가 달성될 수 있다.
베어링 지점에 있는 편평한 견부(shoulder)가 베어링 지점 자신과 동일한 설정으로 연삭되기 때문에, 베어링 자리를 갖는 편평한 측면의 연삭은 치수, 형상 및 위치 정밀도에 관해서도 유리하다. 워크피스의 생산 품질에 관한 중요한 이점은 상기 방법에 따라 본원에서 달성될 수 있다.
베어링 지점에 있는 편평한 견부가 지지 요소 자리의 연삭 동안에 최종 사이즈로 적어도 부분적으로 연삭되면, 지지 요소 자리의 초기 연삭은 연삭 시간의 상당한 비율을 차지할 수 있다. 비용 압박이 매우 높기 때문에, 대량 생산 크랭크축의 연삭 도중에, 지지 요소 자리와 동시에 편평한 측면을 연삭함으로써 연삭에 드는 주된 시간에 있어서의 감소는 특히 유리한 효과를 갖는다.
이러한 기계가공 방법에 있어서는, 세라믹 본딩된 CBN으로 이루어진 연삭층을 갖는 연삭 휠을 사용하여 연삭을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 연삭 툴에 대하여, 공지의 다른 모든 연삭재도 생각할 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 연삭 주축대 또는 연삭 장소를 갖는 연삭기 개념에 적용될 수 있다. 바람직한 적용 분야는, 연삭 휠 세트로 동시에 연삭될 수 있는 복수의 이격된 구역을 갖는 크랭크축 또는 캠축 또는 일반적으로 워크피스의 연삭이다.
청구항 2에 청구된 바와 같이, 상기 방법의 유리한 구성은, 연관된 연삭 휠들에 의해 복수의 베어링 지점에서 지지 요소 자리가 연삭된다는 사실에 존재할 수 있다. 이를 위해, 이들 연삭 휠은 공통의 연삭 스핀들에 배치되는 것이 바람직하며, 하나 이상의 지지 요소를 상기 연삭 휠들에 대한 힘 흡수(force-absorbing) 요소로서 할당하는 것이 유리하다. 그러나, 지지 요소 자리의 연삭 도중에, 지지 요소 자리가 서로 독립적으로 연삭될 수 있도록, 복수의 연삭 지지 장치가 연삭기에 장착될 수도 있다.
청구항 3에 청구된 바와 같이, 지지 요소는 피벗 축선을 중심으로 피벗함으로써 또는 선형 이동에 의해 연관된 지지 요소 자리와 맞물리고 또한 그로부터 분리되게 된다. 연삭기의 CNC 제어는 지지 요소의 작동을 위한 컴퓨터 제어로서 사용되는 것이 바람직하며, 상기 CNC 제어는 모든 연삭 휠 및 지지 요소의 인피드(infeed)를 제어하고 모든 이동 수순 및 연삭 작업을 조정한다.
청구항 5에 청구된 바와 같은 방법의 구성에 있어서, 지지 요소 자리는 베어링 지점의 최종 사이즈에 가까운 초기 사이즈로만 연삭되고, 지지 요소는 이 초기 사이즈로만 설치된다. 이 경우에, 최종 사이즈에 가까운 이 초기 사이즈는 원하는 사이즈로 마무리 연삭된 베어링 자리보다 단지 약간 크다. 이후, 베어링 자리는 마무리 연삭된다.
청구항 6에 청구된 바와 같은 특히 더 유리한 구성에 따르면, 연삭 휠 세트를 사용하는 마무리 연삭의 진전에 따라, 지지 요소는 그것과 함께 조정된 X2 방향에서의 조정에 의해 X1 방향, 즉 반대 방향에서의 그 조정을 따른다. 결과적으로, 지지 요소의 위치는 연삭된 베어링 자리의 감소된 직경을 따르며, 그에 따라 항상 최적의 지지 효과를 발휘할 수 있다. 결과적으로, 연삭의 정밀도는 청구항 5에 청구된 바와 같은 변형에 비해 현저하게 증가된다.
서두에서 이미 언급한 목적을 달성하기 위해, 청구항 1의 전제부에 따른 장치에 있어서, 특히 청구항 1 내지 7 중 하나에 청구된 바와 같은 방법에 관해서, 지지 요소 자리를 연삭하기 위한 연삭 휠을 갖는 연삭 지지 유닛의 일부로서 적어도 하나의 추가적인 연삭 주축대가 다중 베어링 연삭 주축대로부터 떨어져서 배치되고, 연삭 지지 유닛은 방사상 X2 방향으로 워크피스까지 이송되고 그로부터 분리될 수 있으며, 연삭 지지 유닛은 지지 요소 자리를 연삭하기 위한 연삭 휠의 구역 내에 적어도 하나의 이동 가능한 지지 요소를 갖추고, 상기 지지 요소는 상기 지지 요소 자리를 지탱하게 될 수 있는 것이 제공된다.
특히, 청구항 1 내지 7에 청구된 바와 같은 방법은 청구항 8에 청구된 바와 같은 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 이 때문에, 연삭 주축대 및 이동 가능한 지지 요소를 필수적인 하위부품으로서 포함하는 연삭 지지 유닛은 다중 베어링 연삭 주축대와 동일한 기계 베드에 배치된다. 그러나, 연삭 지지 유닛은 워크피스의 반대측에 놓이는 것이 바람직하며, 거기서 워크피스까지 이송되거나 그로부터 분리될 수 있다. 그에 따라, 연삭 휠 및/또는 지지 요소를 워크피스의 연삭될 베어링 지점에 맞물리게 하고, 동시에 다중 베어링 연삭 주축대의 연삭 휠은 워크피스의 반대측에 이미 연삭을 위해 맞물려 있는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 장치에 의하면, 지지 요소 자리, 즉 하나 이상의 지지 요소를 위한 연삭된 베어링 경로가 연삭될 수 있으며, 동시에 연삭 휠을 사용하여 베어링 지점의 연삭은 워크피스의 반대측에서 이미 개시될 수 있다. 결과적으로, 고정식 방진구가 설치되어 베어링 지점의 실제 연삭이 개시되기 전에 고정식 방진구 자리가 먼저 연삭되어야 한다는 사실에 기인하는 종래 기술에서의 시간 손실은 발생하지 않는다.
청구항 9에 청구된 바와 같이, X1 방향 및 X2 방향에서의, 즉, 각각 워크피스를 향하는 또한 그로부터 멀어지는 다중 베어링 연삭 주축대 및 연삭 지지 유닛의 인피드의 조정은 개별적인 방법 단계들의 특히 예민하고 탄력적인 매칭을 허용한다. 특히, 이러한 수단은, 맞물림 지점에서 연삭 과정에서 감소하는 워크피스의 직경을 따르도록 "후속하는 고정식 방진구"와 같은 연삭 지지 유닛의 사용 가능성을 연다.
청구항 10에 청구된 바와 같이, 연삭 주축대 상에 이동 가능한 지지 요소를 배치하는 것은, 두 개의 하위부품이 장착되어 공통의 크로스 슬라이드 상에서 함께 이송될 수 있기 때문에, 제어 및 설계의 복잡성을 단순화한다. 또한, 그에 따라 기능성 하위부품의 견실하고 컴팩트한 배치가 달성될 수 있다.
청구항 11에 청구된 바와 같이, 사용된 지지 요소는, 바람직하게는 피벗 축선을 중심으로 피벗 가능한 지지 조오이거나, 또는 드라이브를 통해 직선 경로 상에서 변위될 수 있는 것이어야 한다. 지지 요소를 결합 또는 분리하기 위한 이동은 연삭기의 CNC 제어에 의해 제어되는 것이 유리하다.
각각의 지지 요소는, 워크피스와의 의도된 접촉 구역에서, 바람직하게는 다결정 다이아몬드(PCD) 또는 입방정 질화붕소(CBN)로 구성되는 마찰 및 마모 감소 코팅을 지지 지점에 갖는다. 연삭력의 적절한 흡수를 위한 지지 요소 또는 요소들은, 예를 들어 각각 하나의 지지 지점을 갖는 2개의 지지 조오에 의해 또는 서로 떨어져서 배치된 2개의 지지 지점을 갖는 컴팩트한 지지체에 의해 실현될 수 있는, 적어도 2개의 지지 지점을 갖는다.
도 1은 크랭크축의 베어링 지점을 연삭하기 위한 본 발명에 따른 연삭기의 부분 평면도.
도 2는 지지 요소의 연삭의 상세도.
도 3은 워크피스에 맞물리는 본 발명에 따른 연삭 지지 유닛의 상세도.
도 4는 피벗 가능한 지지체를 갖는 연삭 지지 유닛의 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 4a는 지지체가 선형 변위하는 도 4에 따른 연삭 지지 유닛을 도시하는 도면.
도 5a 및 도 5b는 연삭 지지 유닛의 추가적인 변형예를 도시하는 도면.
도 5c는 도 5b에 따른 변형예에서 조절 가능한 지지 요소의 상세도.
도 6은 본 발명에 따른 연삭 지지 유닛의 사용시의 추가적인 변형예를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 연삭 지지 유닛을 측면에서 본 부분 측면도.
이하에서는, 첨부도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조로 더 상세하게 본 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 연삭기(1)의 부분 평면도를 도시한다. 인피드(infeed) 슬라이드(2) 상의 후방 구역에는, 워크피스(10)의 중심에 클램프된 베어링 지점(21)들을 연삭하기 위한 복수의 연삭 휠(4)을 수용하는, 회전식으로 구동되는 연삭 스핀들(3)이 배치된다. 연삭 휠(4)들은 연삭 휠 세트(5)를 형성하고 그 원주상에 연삭층(6)을 갖는다. 상기 연삭 휠들은 연삭 스핀들(3) 및 그 로터리 드라이브(7)(회전 화살표로 지시됨)를 통해 회전 가능하게 설치된다. 여기서, 다중 베어링 연삭 주축대(8)에는 크랭크축(20)의 4개의 메인 베어링(21)의 동시 연삭을 위한 4개의 연삭 휠(4)이 끼워지고, 상기 주축대는 양방향 화살표(X1)의 방향으로, 즉 워크피스(10)의 중심 축선에 수직하게 이송 및 분리될 수 있다.
여기서, 워크피스(10)는 크랭크축(20)이며, 그 중심 메인 베어링(21)은 워크피스(10)의 중심 축선 및 연삭을 위한 회전 축선(22)을 구성한다. 회전 축선(22)은 동시에 워크 주축대(11) 및 심압대(16)(회전 화살표(C1)로 지시됨)의 회전 축선(22)이기도 하다. 워크 주축대(11)는 워크피스를 회전식으로 구동하기 위한 척 조오(chuck jaws)(13) 및 워크피스(10)를 센터링(중심맞춤)하기 위한 센터(14)를 구비한 척(12)을 갖는다. 센터(17)를 갖는 심압대(16)는 크랭크축(20)의 타단에 배치된다. 심압대는 워크피스(10)의 길이에 적합하게, Z 방향으로, 즉 회전 축선(22)에 평행하게 변위될 수 있다. 워크피스(10)도 역시 이 Z 방향으로 이동될 수 있으며, 다중 베어링 연삭 주축대(8) 아래의 크로스 슬라이드(도시되지 않음)에 의해 화살표(Z1)로 지시된 바와 같이 이동을 수행하는 것이 가능하다. 이후, 상기 크로스 슬라이드는 Z1 방향으로, 즉 워크피스(10)의 중심 축선에 평행하게 변위될 수 있다. 이러한 인피드 동작은 CNC 제어 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 연삭 지지 유닛(30)은 연삭기(1)의 전방 구역에, 즉 다중 베어링 연삭 주축대(8)에 대하여 워크피스(10)의 다른 측에 배치되며, 매우 단순화된 형태로 도시된다. 연삭 주축대(24)에 있어서, 연삭 지지 유닛(30)은 연삭 휠(32)과, 도 1에는 도시되지 않고 도 3 및 도 4에 도시되는 지지 조오(35) 또는 지지체(40)를 갖는 회전식으로 구동 가능한 연삭 스핀들(31)을 구비하고 있다. 연삭 휠(32)은 세라믹 본딩된 CBN(cubic boron nitride) 연삭 휠로서 설계되는 것이 바람직하다. 이것은 주로 워크피스(10)의, 이러한 목적으로 의도된, 베어링 지점(27) 상의 지지 요소 자리(seat)(28)를 연삭하도록 기능한다. X2 축선 방향으로의 인피드는 마찬가지로 CNC 제어되는 것이 바람직하다. 이러한 목적으로, 연삭 지지 유닛(30)은, 도시되지 않은 연삭 테이블(Z 축선 버전)에, 또는 마찬가지로 도시되지 않은 기계 베드(Z1 축선 버전)에 장착된다.
연삭 지지 유닛(30)은, 그 연삭 휠(32)이 사용시에 연삭 휠 세트(5)의 연삭 휠(4)들 중 하나와 동일한 워크피스의 베어링 지점(27)에 맞물리게 되는 방식으로, 연삭 휠 세트(5)를 가진 다중 베어링 연삭 주축대(8)와 워크피스(10)에 대하여 배치된다. 이것은, 보상될 워크피스(10)의 편차가 중심 구역에서 최대로 되기 때문에, 중심 연삭 휠(4)들 중 하나인 것이 바람직하다. 워크피스(10) 상에서의 연삭 휠(32)과 연삭 휠 세트(5)의 동시 맞물림 도중에, 도 2를 참조로 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 각 경우의 마주보고 있는 연삭 휠들(4 및 32)은 고정식 방진구의 방식으로 워크피스(10)의 지지부로서 기능한다. 이 경우에, 다른 베어링 지점(27)들은, 마찬가지로 연삭 휠 세트(5)의 다른 연삭 휠(4)에 의해 연삭되지만, 지지되지는 않는다. 그러나, 이것은 중요하지 않으며, 실제로 단지 하나의 베어링 지점(27)이면 충분하기 때문에, 연삭력의 결과로서 워크피스(10)의 굽힘에 대하여 지지될, 실질적으로 중심에 위치해 있는 것이면 된다. 그러나, 복수의 연삭 휠(32) 및 관련 지지 요소(34)를 갖는 연삭 지지 유닛을 끼우고, 그에 따라 복수의 지지 요소 자리를 연삭하는 것은 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 이러한 방식으로, 이미 하나의 베어링 지점(27)을 참조로 설명된 바와 같이, 연삭될 복수의 베어링 지점(27)이 지지될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 개개의 단계들은 결과적으로 바뀌지 않는다. 긴 워크피스의 경우에는 복수의 연삭 지지 유닛을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 임의의 단계의 연삭 도중에 연삭 지지 유닛(30)의 연삭 휠(32)을 워크피스(10)의 지지체로서 기능시킬 뿐만 아니라, 도 3, 4 및 6에 도시되는 안쪽으로 선회하는 지지 조오(35) 또는 지지체(40)와 같은 추가적인 지지 요소(34)도 사용된다.
기술된 장치에 의하면, 복수의 핀 베어링이 유리한 방식으로 함께 연삭될 수 있는 것은 물론이며, 이를 위해 크랭크축(20)은, 핀 베어링(23)의 중심 축선에 회전 축선(22)이 놓이게 되는 방식으로, 편심으로 클램프되어야만 한다. 각 경우의 한쌍의 핀 베어링(23)의 종래의 연삭 도중에, 연삭 지지 유닛(30)은 2개의 핀 베어링(23) 중 하나에 사용되고, 한편 다른 핀 베어링(23)은 지지체 없이 동시에 연삭된다. 물론, 크랭크축의 제작을 참조로 이미 설명한 바와 같이, 여기서는 복수의 베어링 지점(27)에서의 지지도 가능하다.
연삭 지지 유닛(30)의 연삭 휠(32)을 사용하는 지지 요소 자리(28)의 제 1 연삭이 도 2의 상세도에 도시된다. 여기서, 베어링 지점(27)은, 연삭 도중에 회전 축선(22)을 중심으로 회전하도록 설치되는 크랭크축(20)의 중심 메인 베어링(21)이다. 연삭 휠(4)은 베어링 지점(27)의 일측으로부터 X1 방향으로 이송되고, 연삭층(6)에 의해 크랭크축(20)의 베어링 지점들의 편평한 측면(25) 또는 편평한 견부(26)를 연삭한다. 동시에, 연삭 휠(32)은 크랭크축(20)의 반대측으로부터 아직은 기계가공되지 않은 베어링 지점(27)까지 이송되고, 그곳에서 지지 요소 자리(28)를 연삭하며, 이를 위해 연삭 스핀들(31)을 통해 회전하도록 설치된다. 도시된 예에 있어서, 이러한 지지 요소 자리(28)는, 아직 기계가공되지 않은 구역(29)이 지지 요소 자리(28)의 양측에서 확인될 수 있도록, 통상 마무리 연삭된 메인 베어링(21)보다 작은 폭을 가지는 것이 유리하다. 그러나, 이러한 구역(29)의 존재가 절대적으로 필요한 것은 아니다. 원칙적으로, 지지 요소 자리(28)는 메인 베어링 지점의 폭 전체를 차지할 수 있다.
이와 같이, 연삭 휠들(4 및 32)이 반대측으로부터 워크피스(10)의 동일한 베어링 지점(27)으로 동시에 이송되는 처리에 있어서는, 각각의 연삭 휠(4, 32)은 그 종방향 축선, 즉 회전 축선(22)을 가로지르는 굽힘에 대한 워크피스(10)의 지지 수단으로서 기능한다. 그러므로, 고정식 방진구에 의해 발생하는 바와 같은 효과가 얻어진다. 이러한 효과는, 연삭 휠 세트(5)의 다른 연삭 휠(4)들에 의해 동시 연삭되는 다른 베어링 지점(27)들에도 전달된다.
말할 것도 없이, 도 2에 도시된 것보다 더 진행된 기계가공 단계에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 연삭 휠(4)은, 이러한 목적에 적합한 연삭층(6)을 가지며 그에 따라 이송되면, 실제의 베어링 지점(27), 즉 크랭크축(20)의 메인 베어링(21)도 연삭한다. 본 발명에 따른 방법의 일실시예에 따르면, 연삭 지지 유닛(30)의 연삭 휠(32)은 적어도 최종 단계의 마무리 연삭 동안 자유롭게 회전하는 방식으로 설치될 수 있으며, 그에 따라 워크피스를 지지하기 위한 수단으로서만 기능하고, 그 과정에서 워크피스는 도 2에는 도시되지 않은 지지 조오(35) 또는 지지체(40)(도 3 및 도 4 참조)에 의해 지지된다. 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예에 따르면, 연삭 지지 유닛(30)의 연삭 휠(32)은 마무리 연삭 동안 워크피스(10)에 대하여 약간 인출될 수도 있으며, 그래서 워크피스(10)의 미리 연삭된 지지 요소 자리(28)를 지탱하게 되는 지지 조오(35) 또는 지지체(40)만이 지지 요소 자리와 접촉한다.
도 3은 지지 조오(35)가 안쪽으로 선회한 상태의 전술한 연삭 지지 유닛(30)의 지지 요소(34)를 도시한다. 이 때문에, 연삭 휠(32)이 지지 요소 자리(28)의 연삭 후에 소량의 들어올림에 의해 인출되어, 워크피스(10)는 지지 조오(35)에 의해서만 지지되는 반면에, 예를 들어 크랭크축(20)의 메인 베어링(21)과 같은 베어링 지점(27)을 연삭하기 위한 연삭 휠(4)은 베어링 지점(27)의 반대측에서 워크피스(10)와 맞물려 있는 상태이다.
지지 요소(34)의 설계 및 그 안쪽으로의 선회 동작이나 워크피스(10)와 맞물리게 하는 동작은, 각각의 지지 요소(34, 35, 40)의 지지 부위(39)가 한편으로는 연삭 휠(32)에 의해 미리 형성된 지지 요소 자리(28)와 접촉하게 하고, 다른 한편으로는 연삭 휠(32) 또는 워크피스(10)의 부위와 충돌하지 않도록 해야만 함은 물론이다. 그러므로, 연삭 휠(32)의 측부에 피벗 축선(36)이 장착되는 도 3에 따른 지지 조오(35)는 지지 지점(39)을 갖는 전방 구역에서 크랭크형 구조로 된다.
지지 조오(35)는, 바람직하게는 고정된 정지부(도시되지 않음) 상에서 수압으로 선회될 수 있다. 그러나, 예를 들어 선형 인피드와 같은 다른 구동 형태도 실현될 수 있다. 지지 조오(35)는 지지 요소 자리(28)의 연삭 도중에는 바깥쪽으로 선회(파선으로 도시됨)된다. 지지 요소 자리(28)가 마무리 연삭되면, 지지 조오(35)는 안쪽으로 선회되고, 워크피스(10) 상의 베어링 지점(27)이 최종 사이즈로 연삭될 수 있다.
지지를 위한 지지 조오(35)의 짧은 피벗 거리 및 높은 정도의 강성을 실현할 수 있도록, 상기 지지 조오(35)는 연삭 휠 가드(43)(예를 들어, 도 7 참조) 상에 배치되는 것이 바람직하며, 상기 가드에는, 통상적으로 연삭 처리를 위한 냉각 윤활제 노즐도 체결된다. 축선(X1)에 의해, 연삭 휠 또는 휠들(4)은 베어링 자리를 연삭하기 위해 이송된다. 축선(X2)은, 베어링 지점(27)을 연삭하기 위해 워크피스(10)가 지지되도록, 임의의 인피드 값으로 이송된다. 연삭 도중에 치수 보정이 가능하게 하기 위해 워크피스(10)가 단순히 지지되게만 하거나 또는 약간의 "초과 압력"을 받도록, 지지 조오(35)의 위치가 상기 인피드 양에 의해 정확하게 제어될 수 있다. 또한, 지지 조오(35)는 베어링 지점(27)의 연삭 도중에 후속하는 고정식 방진구의 형태를 구성하도록 X1 축선의 위치에 따라 후속 이동을 수행할 수 있다.
지지 요소 자리를 실질적으로 최종 사이즈로 연삭해서, 연삭 지지 유닛(30)이 X2 축선으로 소정값 이송되고 X1 축선을 따른 후속 이동을 수행하지 않도록 하는 것도 가능하다.
지지 조오(35)는, 바람직하게는 PCD(polycrystalline diamond) 또는 CBN(carbon boron nitride)으로 구성되는 마찰 및 마모 감소층(38)을 전방 구역에 갖는다.
도 4에는 2개의 지지 지점(39)이 공통 지지체(40)에 결합되는 지지 요소(34)의 다른 실시예가 도시된다. 지지 지점(39)에도 마찰 및 마모 감소층(38)이 설치된다. 층(38)의 외곽, 즉 워크피스(10) 상의 지지 요소 자리(28)를 지탱하게 되는 외곽은, 에지 부하가 발생하지 않도록 설계된다.
2개의 이격된 지지 지점(39) 사이에는, 지지체(40)가, 그 구조로 인해, 도 5a에서도 확인될 수 있는 바와 같이, 지지체(40) 상에 대칭으로 형성되는 지지 지점(39)보다 워크피스(10)로부터 더 멀리 떨어져 있다. 도시된 예시적인 실시예에서, 지지체(40)는 연삭 스핀들(31)의 회전 축선(31a)과 일치하는 축선을 중심으로 피벗될 수 있다. 다른 구조의 지지체(40), 즉 지지 지점(39)의 배치 및 워크피스(10)에의 인피드 형태가 다른 구조도 물론 생각할 수 있다. 따라서, 지지체(40)는 연삭 스핀들(31)의 회전 축선(31a)과 상이한 축선들을 중심으로 피벗 가능하게 설계되거나, 또는 도 4a에 도시된 바와 같이, 슬라이드 상에서 선형으로 이동될 수 있다. 모든 경우에, 수력 또는 전기기계식의 CNC 제어에 의해 연삭 도중에 다양한 방법 단계들로 지지 조오(35) 또는 지지체(40)의 인피드 또는 분리를 조정 및 제어하기에 적합하다.
도 4에 따라 지지체(40)를 선회시키기 위해, X2 방향으로 특정량 만큼 연삭 지지 유닛(30)을 분리하고 나서, 그것을 워크피스(10)에 대하여 선회식 지지체(40)와 함께 다시 설치하는 것이 필요할 수 있다. 말할 것도 없이, 지지체(40)가, 도 4에 도시된 바와 같이, 연삭 휠(32)의 바로 옆에 장착되면, 지지체(40)의 전방 단부는 지지 지점(39)을 갖는 크랭크형으로 되므로, 지지 지점(39)은 연삭 휠(32)에 의해 미리 연삭된 지지 요소 자리(28) 상에 지탱되게 될 수 있다. 선택적으로, 이러한 목적으로, 예를 들어 연관된 제어 가능한 구동으로 크로스 슬라이드 상에 배치될 수 있는 연삭 지지 유닛(30)의 Z 방향으로의 이동에 의해, 연삭 휠(32)과 연삭 지지 요소(34, 35, 40)의 지지 지점(39) 사이에서 측면 오프셋을 보상하는 것이 물론 가능하다.
지지체(40)를 갖는 장치가 도 5a에 도시되고, 여기서, 층(38)을 갖는 지지 지점(39)은 연삭 휠(32) 및 워크피스(10)의 중심 축선 또는 회전 축선(22)에 대하여 동일한 각도로 설치된다.
도 5b는 워크피스(10)에 따른 유리한 실시예를 도시하고, 여기서, 연삭 스핀들(31)의 회전 축선(31a)과 워크피스(10)의 회전 축선(22) 사이의 연결선에 대한 지지 지점(39)의 각도 α 및 β는 상이하다. 이 실시예는 연삭 처리에 기인하는 힘 때문에 유리해짐을 입증할 수 있다.
다른 실시예의 지지체(41)가 도 5b의 상세로서 도 5c에 도시되고, 여기서, 지지 지점(39)은 모체(parent body)(41) 상에 조절 가능하게 배치되며, 설치 이후에 다시 고정된 위치에 클램프될 수 있다. 이러한 설치는, 워크피스(10)에 따라서는, 예를 들어 연삭 지지 유닛(30)을 다른 워크피스(10)에서 사용할 경우에는, 시프트될 수 있다. 이후, 동일한 종류의 워크피스(10)의 연삭시에는, 설치가 일정하게 유지된다. 이러한 조절은 모체(41) 상의 하나의 지지 지점(39) 또는 양 지지 지점(39)(상부/하부)에서 수행될 수 있다.
도 6은 추가적인 유리한 실시예를 도시한다. 여기서, 연삭 지지 유닛(30)의 연삭 휠(32)은 지지 요소 자리(28)의 연삭 이후에 인출되지 않고, 지지 요소 자리(28)의 최종 사이즈의 위치에 유지되며, 지지 요소 유닛(30)의 지지 조오(35)는 밀착된다. 워크피스(10)는 3 지점에서 지지되게 된다. 연삭 휠(32)의 구동은 지지 조오(35)가 안쪽으로 선회되기 전에 정지되고, 연삭 휠(32)은 워크피스(10)와 함께 자유롭게 회전할 수 있다. 이로 인해, 워크피스(10)를 지지하는 제어 휠의 형태(예를 들어, 센터리스 연삭)로 된다. 지지 조오(35)가 밀착된 후에, 워크피스(10)는 그 중심 위치에서 중심에 클램프되고, 이어서 고정식 방진구의 형태로 된다. X2 축선은 CNC 제어 방식으로 다시 X1 축선을 따르게 되므로, 공칭 사이즈가 베어링의 연삭 중에 감소될 때 워크피스(10)의 중심 축선은 정확하게 중심에 유지된다. 유사하게, 지지 조오(35)는 베어링 지점(27)의 직경의 변화를 따르게 된다. 이러한 절차는 셀프-센터링/후속하는 고정식 방진구를 나타낼 수 있다.
도 1의 부분 도면이 도 7에 도시되고, 연삭 지지 유닛(30)의 실시예를 도시한다. 연삭 지지 유닛(30)은 기계 베드(45) 또는 연삭 테이블에 체결되며, 바람직하게는 X2 방향으로 CNC 제어된 인피드 축선을 갖는다. 여기서, 이러한 인피드 축선은 하우징(46) 상에서 이동 가능한 인피드 슬라이드(47)에 의해 실현된다. 하우징(46)은 가이드 칼럼 및 X2 축선의 드라이브를 수용하도록 기능하고, 연삭 테이블(45)에 장착된다. 인피드 슬라이드(47)에는, 회전 축선(31a)에 대응하는 워크피스의 종방향 축선에 대하여 직각으로 이송될 수 있는 연삭 스핀들(31)이 장착된다. 연삭 휠(32)은 연삭 스핀들(31)의 로터 상에 수용된다. 연삭 휠 가드(48)는 연삭 스핀들의 지지체에 또는 연삭 주축대 하우징에 장착되고, 상기 연삭 휠 가드(48)는 외부 구역에 냉각 윤활제를 공급하기 위한 냉각 튜브(43)를 수용하고, 연삭 휠(32) 옆의 외부 구역에서 지지 조오(35)의 선회를 위해 베어링 장치(44)를 구동한다.
1 : 연삭기
2 : 인피드 슬라이드
3 : 연삭 스핀들
4 : 연삭 휠
5 : 연삭 휠 세트
6 : 연삭층
7 : 로터리 드라이브
8 : 다중 베어링 연삭 주축대
10 : 워크피스
11 : 워크 주축대
12 : 척
13 : 척 조오
14 : 센터
15 : 로터리 드라이브
16 : 심압대
17 : 센터
20 : 크랭크축
21 : 중심 메인 베어링
22 : 회전 축선
23 : 핀 베어링
24 : 연삭 주축대
25 : 편평한 측면
26 : 편평한 견부
27 : 베어링 지점
28 : 지지 요소 자리
29 : 기계가공되지 않은 구역
30 : 연삭 지지 유닛
31 : 연삭 스핀들
31a : 회전 축선
32 : 연삭 휠
33 : 연삭층
34 : 지지 요소
35 : 지지 조오
36 : 피벗 축선
37 : 정지부
38 : 층
39 : 지지 지점
40 : 지지체
41 : 모체
42 : 조절 가능한 연장부
43 : 냉각 튜브
44 : 지지 조오의 드라이브를 갖는 베어링 장치
45 : 기계 베드
46 : 하우징
47 : 인피드 슬라이드
48 : 연삭 휠 가드

Claims (11)

  1. 복수의 베어링 지점(27)을 연삭 휠 세트(5)에 의해 동시에 연삭하고, 연삭력에 의해 야기된 워크피스(10, 22)의 변형을 보상하기 위해 연삭 동안 적어도 하나의 베어링 지점(27)을 적어도 부분적으로 지지하는, 워크피스(10, 22)의 다중 베어링 연삭 방법에 있어서,
    고정식 방진구 자리(steady rest seat)와 같은 지지 요소 자리(28)를 연삭하기 위한 연삭 휠(32)은 적어도 하나의 베어링 지점(27)으로 이송되고, 적어도 이 베어링 지점(27)의 축방향 구간에서 상기 지지 요소 자리(28)를 연삭하며,
    상기 연삭 휠 세트(5)의 연삭 휠(4)들은 지지 요소 자리(28)를 연삭하기 위한 연삭 휠(32)에 의한 연삭 동안 상기 베어링 지점(27)의 편평한 측면(25) 및/또는 베어링 표면을 적어도 부분적으로 연삭하고,
    상기 지지 요소 자리(28)의 마무리 연삭 후에, 지지 요소 자리(28)를 연삭하기 위한 연삭 휠(32)은 소량의 들어올림에 의해 인출되거나 또는 자유롭게 회전하는 방식으로 설치되며,
    하나 이상의 지지 요소(34, 35, 40)는 힘 흡수(force-absorbing) 요소로서 각각 마무리 연삭된 지지 요소 자리(28)를 지탱하게 되고,
    상기 베어링 지점(27)들은 상기 연삭 휠 세트를 사용하여 마무리 연삭되는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 요소 자리(28)는 지지 요소 자리(28)를 연삭하기 위한 연관된 연삭 휠(32)들에 의해 복수의 베어링 지점(27)에서 연삭되는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 요소(34, 35, 40)는 피벗 축선(36)을 중심으로 피벗함으로써 또는 선형 이동에 의해 상기 지지 요소 자리(28)와 맞물리고 또한 그로부터 분리되게 되는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모든 연삭 휠(4, 32) 및 상기 지지 요소(34, 35, 40)의 인피드(infeed)는 전자 컴퓨터를 통해 조정되는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 요소(34, 35, 40)는 상기 지지 요소 자리(28)의 또는 상기 베어링 지점(27)의 최종 사이즈에 가까운 초기 사이즈로만 설치되어 이 위치에 유지되는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 요소(34, 35, 40)는 X2 방향에서의 조정에 의해 X1 방향에서의 상기 연삭 휠 세트(5)의 조정에 따라 상기 연관된 베어링 지점(27)의 실제 사이즈를 따르는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 방법.
  7. 다중 베어링 연삭 주축대(8) 내의 공통 연삭 스핀들(3) 상에서 워크피스(10, 22)에 대하여 적어도 방사상 X1 방향으로 이송될 수 있는 연삭 휠 세트(5)에 의해 복수의 베어링 지점(27)을 동시에 연삭하고, 연삭력에 의해 야기된 워크피스(10)의 변형을 보상하기 위해 연삭 동안 적어도 하나의 베어링 지점(27)을 고정식 방진구 자리와 같은 지지 요소 자리(28) 상에서 적어도 부분적으로 지지하고, 상기 워크피스(10, 22)를 워크 주축대(11)에 의해 회전 축선(22)을 중심으로 회전하도록 설치할 수 있는, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하기 위한, 워크피스(10, 22)의 다중 베어링 연삭 장치에 있어서,
    고정식 방진구 자리와 같은 지지 요소 자리(28)를 연삭하기 위한 연삭 휠(32)을 갖는 연삭 지지 유닛(30)의 일부로서 적어도 하나의 추가적인 연삭 주축대(24)가 상기 다중 베어링 연삭 주축대(8)로부터 떨어져서 배치되고,
    상기 연삭 지지 유닛(30)은 방사상 X2 방향으로 상기 워크피스(10, 22)까지 이송되고 그로부터 분리될 수 있으며,
    상기 연삭 지지 유닛(30)은 지지 요소 자리(28)를 연삭하기 위한 상기 연삭 휠(32)의 구역 내에 적어도 하나의 이동 가능한 지지 요소(34, 35, 40)를 갖추고, 상기 지지 요소(34, 35, 40)는 상기 지지 요소 자리(28)를 지탱하게 될 수 있는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다중 베어링 연삭 주축대(8)의 상기 X1 방향으로의 인피드와 상기 추가적인 주축대(24)를 갖는 상기 연삭 지지 유닛(30)의 상기 X2 방향으로의 인피드는 서로 독립적으로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 연삭 지지 유닛(30)의 상기 지지 요소(34, 35, 40)는 상기 추가적인 연삭 주축대(24) 상에 배치되어 그 주축대와 함께 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 장치.
  10. 제 7 항, 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 연삭 지지 유닛(30)은 피벗 축선(36)을 중심으로 피벗되거나 또는 선형으로 이동될 수 있는 적어도 하나의 지지 조오(jaw)(35) 또는 지지체(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 요소(34, 35, 40)는, 바람직하게는 다결정 다이아몬드(PCD) 또는 입방정 질화붕소(CBN)로 구성되는 마찰 및 마모 감소 코팅의 형태로 층(38)을, 상기 워크피스(10, 22)와 접촉하는 표면에 구비하는 것을 특징으로 하는 워크피스의 다중 베어링 연삭 장치.
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