KR20170072947A - 복합 가공 공구 및 이것을 사용한 가공 방법 - Google Patents

Abstract

버니싱 가공부(3)는 맨드릴(33)과, 버니싱 롤러(31)와, 프레임(34)과, 프레임(34)을 축방향의 일방측으로부터 압압함으로써 맨드릴(33)에 대한 프레임(34)의 축방향 위치를 조정 가능한 조정 부재(35)와, 프레임(34)의 축방향의 타방측에 배열설치되어 이 프레임(34)을 지지하는 탄성 부재(38)를 가지고 있다. 그리고 리머 가공부(5)는 맨드릴(33)에 착탈 가능하게 장착되는 기체부(53)와, 기체부(53)에 일체로 형성되는 가공날(51)을 가지고 있다. . 에 의해 워크에 있어서의 보다 소직경의 내주면을 가공할 수 있는 복합 가공 공구 및 이것을 사용한 가공 방법을 제공한다.

Description

복합 가공 공구 및 이것을 사용한 가공 방법{COMBINED MACHINING TOOL AND MACHINING METHOD USING SAME}

본 발명은 복합 가공 공구 및 이것을 사용한 가공 방법에 관한 것이다.

워크의 내주면을 가공하는 복합 가공 공구로서, 절삭 가공과 버니싱 다듬질 가공을 행하는 것이 가능한 복합 가공 공구가 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

일본 특허 제5352177호 공보

그런데 특허문헌 1에 기재된 복합 가공 공구는 절삭 가공 직경을 확대 내지 축소시키는 조정 기구를 구비하고 있다. 이 절삭 가공 직경의 조정 기구는 가공날을 고정한 카트리지를 복합 가공 공구의 바디로부터 직경 방향으로 출몰 이동시킴으로써 행해진다.

그러나 이와 같은 절삭 가공 직경의 조정 기구를 복합 가공 공구에 장비한 경우에는, 복합 가공 공구가 복잡한 구성이 될 뿐만아니라 어느 정도 대직경화해버리는 일은 피할 수 없다. 이 때문에 특허문헌 1에 기재된 복합 가공 공구는 일정 이하의 소직경의 내주면을 가공하는 경우에는 적용하기 어렵다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 워크에 있어서의 보다 소직경의 내주면을 가공할 수 있는 복합 가공 공구 및 이것을 사용한 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 복합 가공 공구는 후단측이 가공기에 장착되는 섕크와, 상기 섕크에 배열설치되어 워크의 내주면의 버니싱 다듬질 가공을 행하는 버니싱 가공부와, 상기 버니싱 가공부의 전방에 배열설치되어 리머 가공을 행하는 리머 가공부를 구비하고 있다. 상기 버니싱 가공부는 상기 섕크에 고정되어 테이퍼 형상의 외주면을 가지는 맨드릴과, 상기 맨드릴의 상기 외주면 상에 배치되는 복수의 롤러와, 복수의 상기 롤러를 상기 맨드릴의 상기 외주면 상에서 회전 가능하게 유지하는 프레임과, 상기 프레임을 축방향의 일방측으로부터 압압함으로써 상기 맨드릴에 대한 상기 프레임의 축방향 위치를 조정 가능한 조정 부재와, 상기 프레임의 축방향의 타방측에 배열설치되어 이 프레임을 지지하는 탄성 부재를 가지고 있다. 그리고 상기 리머 가공부는 상기 섕크 또는 상기 섕크에 연결된 부재에 착탈 가능하게 장착되는 기체부와, 상기 기체부에 일체로 형성되는 가공날을 가지고 있다.

이 구성에서는 리머 가공부의 가공날과 일체로 형성된 기체부가 섕크 또는 이것에 연결된 부재에 착탈 가능하게 장착되도록 구성되어 있기 때문에, 복합 가공 공구의 소직경화를 도모할 수 있다. 따라서 일정 이하의 소직경의 내주면에 대하여 리머 가공과 버니싱 다듬질 가공을 복합 가공 공구의 1스트로크의 이송 동작으로 행함으로써, 고속의 경면 다듬질 가공이 가능하게 된다. 즉 워크에 있어서의 보다 소직경의 내주면을 가공할 수 있는 복합 가공 공구를 제공할 수 있다.

또 롤러에 의한 버니싱 다듬질 가공에 의해 내경이 약간 확대되기 때문에, 일반적인 리머 가공에 특유의 리머 후퇴시의 복귀 상처를 억제할 수 있다.

또 리머 가공부의 장시간의 사용에 의해 리머 가공의 능력이 저하되어 리머 다듬질 거칠기가 악화했다고 해도, 버니싱 가공부에 의한 버니싱 다듬질 가공에 의해 일정한 다듬질면 정밀도(표면 거칠기)를 얻을 수 있다. 이 때문에 일반적인 리머 등의 날과 비교하여, 본 발명에 따른 복합 가공 공구의 날로서의 수명의 연장(향상)을 도모할 수 있다.

또 롤러로 구멍을 유지(가이드)하면서 리머 가공을 행할 수 있기 때문에, 리머 가공 후의 구멍의 진직도의 향상을 기대할 수 있다.

또 예를 들면 호닝 가공의 경우와 같은 산업 폐기물이 되는 슬러지는 발생하지 않는다.

또한 특수한 구동기를 필요로 하지 않기 때문에, 본 발명에 따른 복합 가공 공구는 전용의 가공기 이외에 일반적인 선반, 머시닝 센터 등의 가공기에 있어서도 사용 가능하다.

또한 상기 복합 가공 공구에 있어서, 상기 리머 가공부의 기체부는 상기 맨드릴에 착탈 가능하게 장착되어 있으면 된다.

상기 복합 가공 공구에 있어서, 상기 리머 가공부의 상기 가공날은 좌측으로 비틀려 형성되어 있으면 된다.

이 구성에서는 복합 가공 공구를 전방을 향하여 우측 방향으로 회전시키면, 가공날에 의해 절삭되는 워크의 절삭 부스러기는 좌측으로 비틀려 형성된 가공날에 의해 복합 가공 공구의 전방으로 배출된다. 따라서 롤러는 절삭 부스러기에 접촉하지 않고, 워크의 내주면의 버니싱 다듬질 가공을 행할 수 있다. 이 때문에 워크의 내주면의 다듬질면 정밀도가 향상된다.

상기 복합 가공 공구에 있어서, 상기 맨드릴의 상기 외주면은 후방을 향하여 외경이 확대되는 테이퍼 형상을 나타내고 있으면 된다. 그리고 상기 조정 부재는 상기 프레임을 후측으로부터 축방향으로 압압하여 조정하는 것이며, 상기 탄성 부재는 상기 프레임의 전측에 배열설치되어 있으면 된다.

이 구성에서는 전진 이송시에 리머 가공부에 의해 리머 가공이 행해짐과 아울러 버니싱 가공부에 의해 버니싱 다듬질 가공이 행해지고, 후퇴 이송시에 복수의 롤러에 외접하는 원의 직경인 롤러 직경이 축소됨으로써 버니싱 다듬질 가공은 행해지지 않는다. 따라서 워크에 있어서의 보다 소직경의 내주면에 대하여 리머 가공과 버니싱 다듬질 가공을 복합 가공 공구의 전진 이송 동작으로 행하는 것이 가능하게 된다.

상기 복합 가공 공구에 있어서, 상기 맨드릴의 상기 외주면은 전방을 향하여 외경이 확대되는 테이퍼 형상을 나타내고 있으면 된다. 그리고 상기 조정 부재는 상기 프레임을 전측으로부터 축방향으로 압압하여 조정하는 것이며, 상기 탄성 부재는 상기 프레임의 후측에 배열설치되어 있으면 된다.

이 구성에서는 전진 이송시에 리머 가공부에 의해 리머 가공이 행해짐과 아울러 롤러 직경이 축소됨으로써 버니싱 다듬질 가공은 행해지지 않고, 후퇴 이송시에 버니싱 가공부에 의해 버니싱 다듬질 가공이 행해진다. 따라서 워크에 있어서의 보다 소직경의 내주면에 대하여, 리머 가공을 복합 가공 공구의 전진 이송 동작으로 행하고, 버니싱 다듬질 가공을 복합 가공 공구의 후퇴 이송 동작으로 행하는 것이 가능하게 된다.

상기 복합 가공 공구에 있어서, 상기 리머 가공부에 공작액을 공급하는 공작액 공급로가 상기 섕크, 상기 버니싱 가공부 및 상기 리머 가공부의 내부를 통과하여 형성되어 있으면 된다.

이 구성에서는 공작액을 복합 가공 공구의 내부를 통과하여 보다 적절하게 리머 가공부에 공급할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 가공 방법은 상기 맨드릴의 상기 외주면이 후방을 향하여 외경이 확대되는 테이퍼 형상을 나타내고, 상기 조정 부재가 상기 프레임을 후측으로부터 축방향으로 압압하여 조정하는 것이며, 상기 탄성 부재가 상기 프레임의 전측에 배열설치되어 있는 복합 가공 공구를 사용한 가공 방법이다. 이 가공 방법에 있어서, 상기 조정 부재를 사용하여 상기 프레임의 축방향 위치를 조정함으로써, 복수의 상기 롤러에 외접하는 원의 직경인 롤러 직경이 상기 리머 가공부의 상기 가공날의 외경인 커터 직경보다 크게 설정된다. 그리고 전진 이송시에 리머 가공부에 의해 리머 가공이 행해짐과 아울러 상기 버니싱 가공부에 의해 버니싱 다듬질 가공이 행해지고, 후퇴 이송시에 상기 롤러 직경이 축소됨으로써 버니싱 다듬질 가공은 행해지지 않는다.

이 구성에서는 워크에 있어서의 보다 소직경의 내주면에 대하여 리머 가공과 버니싱 다듬질 가공을 복합 가공 공구의 전진 이송 동작으로 행하는 것이 가능하게 된다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 가공 방법은 상기 맨드릴의 상기 외주면이 전방을 향하여 외경이 확대되는 테이퍼 형상을 나타내고, 상기 조정 부재가 상기 프레임을 전측으로부터 축방향으로 압압하여 조정하는 것이며, 상기 탄성 부재가 상기 프레임의 후측에 배열설치되어 있는 복합 가공 공구를 사용한 가공 방법이다. 이 가공 방법에 있어서, 상기 조정 부재를 사용하여 상기 프레임의 축방향 위치를 조정함으로써, 복수의 상기 롤러에 외접하는 원의 직경인 롤러 직경이 상기 리머 가공부의 상기 가공날의 외경인 커터 직경보다 크게 설정된다. 그리고 전진 이송시에 리머 가공부에 의해 리머 가공이 행해짐과 아울러 상기 롤러 직경이 축소됨으로써 버니싱 다듬질 가공은 행해지지 않고, 후퇴 이송시에 상기 버니싱 가공부에 의해 버니싱 다듬질 가공이 행해진다.

이 구성에서는 워크에 있어서의 보다 소직경의 내주면에 대하여, 리머 가공을 복합 가공 공구의 전진 이송 동작으로 행하고, 버니싱 다듬질 가공을 복합 가공 공구의 후퇴 이송 동작으로 행하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면, 워크에 있어서의 보다 소직경의 내주면을 가공할 수 있는 복합 가공 공구 및 이것을 사용한 가공 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 복합 가공 공구의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 복합 가공 공구의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 4의 V-V선을 따른 단면도이다.

본 발명의 실시형태에 대해서, 적당히 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

또한 이하에 나타내는 도면에 있어서, 동일한 부재 또는 상당하는 부재에는 동일한 참조 부호를 붙이고 중복되는 설명을 적당히 생략한다. 또 부재의 사이즈 및 형상은 설명의 편의를 위해 변형 또는 과장하여 모식적으로 나타내는 경우가 있다.

〔제1 실시형태〕

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 복합 가공 공구(100)의 구성을 나타내는 측면도이다. 도 2는 도 1의 II-II선을 따른 단면도이다. 도 3은 도 2의 III-III선을 따른 단면도이다.

또한 설명의 편의상 복합 가공 공구(100)에 있어서 리머 가공부(5)가 배열설치된 측을 「전」이라고 칭하고, 그 반대측을 「후」라고 칭한다.

도 1에 나타내는 바와 같이 본 발명의 제1 실시형태에 따른 복합 가공 공구(100)는 후단측이 가공기(도시하지 않음)에 장착되어 중심축선(L1)을 중심으로 회전 구동되는 섕크(1)와, 섕크(1)에 배열설치되는 버니싱 가공부(3)와, 버니싱 가공부(3)의 전방에 배열설치되는 리머 가공부(5)를 구비하고 있다.

섕크(1)와 일체로 운동 가능한 양 가공부(3, 5)는 섕크(1)에 대하여 축방향으로 직렬로 배치되어 있다. 본 명세서에 있어서 축방향은 중심축선(L1)에 평행한 방향인 것으로 하고, 직경 방향 및 둘레 방향은 각각 중심축선(L1)을 중심으로 하는 직경 방향 및 둘레 방향인 것으로 한다.

섕크(1)의 외주면에는 복합 가공 공구(100)의 조립시 등에 섕크(1)가 회전하지 않도록 파지하여 고정하기 위한 평행한 한 쌍의 면인 2방향 파지부(11)가 형성되어 있다.

버니싱 가공부(3)는 워크(W)의 내주면(S)(도 2 참조, 이하 동일)의 버니싱 다듬질 가공을 행하는 것이며, 리머 가공부(5)는 워크(W)의 내주면(S)의 리머 가공을 행하는 것이다. 여기서 복합 가공 공구(100)는 예를 들면 중공부 또는 구멍이 형성된 워크의 내주면의 가공에 적용되는 것이며, 특히 워크에 형성된 관통 구멍의 내주면의 가공에 적용되는 것이 바람직하다. 그리고 리머 가공부(5)에 의해 워크(W)가 리머 가공된 후에 버니싱 가공부(3)에 의해 이 워크(W)가 버니싱 다듬질 가공된다.

제1 실시형태에서는 복합 가공 공구(100)의 전방으로의 이동시(전진 이송시)에 리머 가공부(5)에 의해 리머 가공이 행해짐과 아울러, 버니싱 가공부(3)에 의해 버니싱 다듬질 가공이 행해진다.

복합 가공 공구(100)는 원통 형상의 워크(W)에 대하여 상대적으로 중심축선(L1)에 평행한 이송 방향으로 이송된다. 그리고 리머 가공부(5)의 가공날(51) 및 버니싱 가공부(3)의 버니싱 롤러(롤러)(31)가 워크(W)의 내주면(S)을 가공한다.

워크(W)는 예를 들면 관통 구멍이 설치된 원통 형상 부재이며, 보다 구체적으로는 예를 들면 유압 또는 공기압용 액추에이터의 실린더, 쇼크 업소버의 실린더이다.

도 2에 나타내는 바와 같이 버니싱 가공부(3)는 섕크(1)에 고정되어 테이퍼 형상의 외주면(32)을 가지는 맨드릴(33)과, 맨드릴(33)의 외주면(32) 상에 배치되는 복수의 상기한 버니싱 롤러(31)와, 복수의 버니싱 롤러(31)를 맨드릴(33)의 외주면(32) 상에서 회전 가능하게 유지하는 프레임(34)을 가지고 있다. 버니싱 롤러(31)의 배치 수는 여기서는 8개인데, 적당히 변경 가능하다.

맨드릴(33)은 대략 원통 형상을 나타내고 있고, 맨드릴(33)의 외주면(32)은 후방을 향하여 외경이 확대되는 테이퍼 형상을 나타내고 있다. 맨드릴(33)은 여기서는 섕크(1)의 전단에 나사 체결에 의해 고정되어 있다. 맨드릴(33)의 후단측의 외주면에는 수나사부(41)가 형성되어 있고, 맨드릴(33)의 전단측의 내주면에는 암나사부(42)가 형성되어 있다. 그리고 맨드릴(33)의 수나사부(41)가 섕크(1)의 전단측의 내주면에 형성된 암나사부(13)에 나사결합된다.

프레임(34)은 원통 형상을 나타내고 있고, 맨드릴(33)의 외주면(32)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 프레임(34)에는 버니싱 롤러(31)를 배치하기 위한 관통 구멍이 둘레 방향을 따라 등간격으로 복수(여기서는 8개) 형성되어 있다. 각 버니싱 롤러(31)의 외주면은 후방을 향하여 외경이 축소되는 테이퍼 형상을 나타내고 있고, 맨드릴(33)의 외주면(32)에 선 접촉 가능하게 되어 있다.

또 버니싱 가공부(3)는 프레임(34)을 후측으로부터 축방향으로 압압함으로써 맨드릴(33)에 대한 프레임(34)의 축방향 위치를 조정 가능한 조정 부재(35)와, 프레임(34)의 전측에 배열설치되어 프레임(34)을 지지하는 탄성 부재(38)를 가지고 있다.

조정 부재(35)는 섕크(1)의 전단측의 외주면에 형성된 수나사부(12)에 나사결합되는 제1 조정 너트(36) 및 제2 조정 너트(37)를 구비하고 있다. 탄성 부재(38)로서는 예를 들면 압축 코일 스프링이 사용될 수 있다. 탄성 부재(38)의 축방향의 양측에는 심링(40, 40)이 각각 배치되어 있다. 탄성 부재(38)의 전단은 심링(40)을 통하여 리머 가공부(5)의 단차부 단면(52)에 의해 지지되어 있다.

제1 조정 너트(36)를 회전시켜 심링(39, 39)을 통하여 프레임(34)을 압압함으로써, 프레임(34)을 탄성 부재(38)의 탄성력에 저항하여 축방향으로 이동시킬 수 있다. 그리고 제2 조정 너트(37)를 제1 조정 너트(36)에 맞닿게 하여 체결함으로써, 조정 부재(35)의 위치가 고정되고, 맨드릴(33)에 대한 프레임(34)의 축방향 위치가 결정된다.

조정 부재(35)를 사용하여 프레임(34)의 축방향 위치를 변경함으로써, 맨드릴(33)에 대한 버니싱 롤러(31)의 축방향 위치가 조정 가능함과 동시에, 복수의 버니싱 롤러(31)에 외접하는 원의 직경인 롤러 직경이 변경 가능하다. 즉 프레임(34)을 축방향으로 진퇴시킴으로써, 맨드릴(33)의 테이퍼 형상의 외주면(32)을 따라 버니싱 롤러(31)가 축방향으로 이동함과 아울러, 버니싱 롤러(31)가 프레임(34)의 관통 구멍 내에서 직경 방향으로 이동함으로써, 롤러 직경을 조정할 수 있도록 되어 있다. 따라서 조정 부재(35)를 사용하여, 버니싱 다듬질 가공 후의 내주면(S)의 직경이 조정될 수 있다.

프레임(34)은 전진 이송시에는 탄성 부재(38)의 탄성력에 의해 최대한 후방으로 이동시켜져 심링(39, 39)을 통하여 조정 부재(35)에 맞닿는 위치에서 유지된다. 한편 프레임(34)은 후퇴 이송시에는 버니싱 롤러(31)가 워크(W)의 내주면(S)과 접촉하는 경우에 발생하는 마찰력에 의해, 탄성 부재(38)의 탄성력에 저항하여 맨드릴(33)에 대하여 전방으로 버니싱 롤러(31)와 함께 이동한다.

리머 가공부(5)는 대략 원통 형상의 기체부(53)와, 기체부(53)의 직경 방향 외측에 일체로 형성되는 상기한 가공날(51)을 가지고 있다. 기체부(53)는 가공날(51)이 직경 방향 외측에 형성되는 본체부(54)와, 본체부(54)의 후부에 연결설치되어 맨드릴(33)의 전단에 형성된 구멍부(43)에 끼워맞춰지는 통부(55)로 구성되어 있다.

리머 가공부(5)의 기체부(53)는 통부(55)가 맨드릴(33)의 구멍부(43)에 끼움삽입된 상태에서 고정용 볼트(6)에 의해 섕크(1)에 연결된 부재로서의 맨드릴(33)에 착탈 가능하게 장착된다.

도 2~도 3에 나타내는 바와 같이 리머 가공부(5)의 기체부(53)의 내주면(56)에는 직경 방향 내측으로 돌출되는 제1 걸어맞춤부(57)가 원주 방향을 따라 등간격으로 복수(여기서는 3개) 형성되어 있다. 또 제1 걸어맞춤부(57)의 둘레 방향의 일단에 인접하여 스토퍼(58)가 설치되어 있다. 한편 고정용 볼트(6)의 외주면(61)에는 직경 방향 외측으로 돌출되는 제2 걸어맞춤부(62)가 원주 방향을 따라 등간격으로 복수(여기서는 3개) 형성되어 있다. 또 고정용 볼트(6)의 선단부(후단부)에는 수나사부(63)가 형성되어 있다.

리머 가공부(5)를 맨드릴(33)에 장착하는 경우에는, 우선 고정용 볼트(6)의 수나사부(63)를 맨드릴(33)의 암나사부(42)에 가볍게 나사결합시킨다. 계속해서 리머 가공부(5)의 제1 걸어맞춤부(57)와 고정용 볼트(6)의 제2 걸어맞춤부(62)의 둘레 방향 위치를 어긋나게 한 상태에서, 리머 가공부(5)를 고정용 볼트(6)에 대하여 축방향으로 근접 이동시켜 세트한다. 계속해서 섕크(1)의 2방향 파지부(11)를 파지하여 회전 방지를 행함과 아울러, 공구(도시하지 않음)를 사용하여 리머 가공부(5)를 우측 방향으로 회전시키면, 제1 걸어맞춤부(57)가 제2 걸어맞춤부(62)의 후측으로 들어감과 아울러 스토퍼(58)에 맞닿는다. 또한 리머 가공부(5)를 우측 방향으로 회전시키면, 리머 가공부(5)와 함께 고정용 볼트(6)가 회전시켜져 맨드릴(33)의 암나사부(42)에 비틀어 박혀, 제2 걸어맞춤부(62)가 제1 걸어맞춤부(57)를 압압함으로써, 리머 가공부(5)가 맨드릴(33)에 고정되어 장착된다.

여기서 맨드릴(33)의 구멍부(43)의 내면 및 리머 가공부(5)의 기체부(53)의 통부(55)의 외면에는 전방으로부터 후방을 향하여 직경 축소되는 테이퍼면이 각각 형성되어 있다. 그리고 리머 가공부(5)의 단차부 단면(52)과 맨드릴(33)의 전단면을 일치시킨 상태의 축방향 위치에 있어서, 구멍부(43)의 테이퍼면쪽이 통부(55)의 테이퍼면보다 약간 직경이 작게 제작되어 있다. 따라서 통부(55)의 테이퍼면이 구멍부(43)의 테이퍼면에 압입되면서, 고정용 볼트(6)의 수나사부(63)가 맨드릴(33)의 암나사부(42)에 비틀어 박힌다. 이 결과 맨드릴(33)과 리머 가공부(5)의 축심을 합치시키는 구속력이 발생하고, 리머 가공부(5)의 심내기 정밀도의 향상이 도모된다. 또한 통부(55)의 구멍부(43)로의 압입시에 구멍부(43)의 내경이 확대되는 방향으로 탄성 변형하기 쉽도록, 구멍부(43)의 내면에는 환형상의 홈이 형성되어 있다. 또 수나사부(63)의 암나사부(42)로의 비틀어 박기에 의해 리머 가공부(5)의 단차부 단면(52)이 맨드릴(33)의 전단면에 압압된 상태에서, 리머 가공부(5)가 맨드릴(33)에 장착된다. 이와 같이 리머 가공부(5)는 단차부 단면(52)과 통부(55)의 테이퍼면의 2면에서 맨드릴(33)에 접촉하여 구속됨으로써, 맨드릴(33)에 강고하게 고정된다.

한편 리머 가공부(5)를 맨드릴(33)로부터 분리하는 경우에는, 섕크(1)의 2방향 파지부(11)를 파지하여 회전 방지를 행함과 아울러, 공구를 사용하여 리머 가공부(5)를 좌측 방향으로 회전시키면, 제1 걸어맞춤부(57)가 제2 걸어맞춤부(62)로부터 둘레 방향으로 이탈한다. 이것에 의해 리머 가공부(5)를 맨드릴(33)로부터 분리할 수 있다. 이 때, 고정용 볼트(6)의 수나사부(63)는 맨드릴(33)의 암나사부(42)에 가볍게 나사결합된 채이며, 계속해서 다른 리머 가공부를 맨드릴(33)에 장착할 수 있다. 이와 같이 복합 가공 공구(100)에 있어서 리머 가공부(5)를 용이하게 교환할 수 있다.

따라서 리머 가공부(5)의 가공날(51)의 외경인 커터 직경(D)(도 1 참조)을 변경하는 것이 가능하다. 리머 가공부(5)의 커터 직경(D)은 예를 들면 15~25mm이다.

또한 본 실시형태에서는 리머 가공부(5)를 맨드릴(33)에 고정하는 경우에, 제1 걸어맞춤부(57), 제2 걸어맞춤부(62) 및 스토퍼(58)를 구비하는 소위 바요넷식의 기구가 이용되고 있는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 일반적인 볼트를 사용하여 리머 가공부(5)를 맨드릴(33)에 고정하도록 구성되어도 된다.

도 2에 나타내는 바와 같이 중심축선(L1)을 따라 섕크(1)에는 축방향 구멍(14)이 형성되고, 맨드릴(33)에는 축방향 구멍(44)이 형성되며, 고정용 볼트(6)에는 축방향 구멍(64)이 형성되어 있다. 또 고정용 볼트(6)에는 축방향 구멍(64)의 전단측에 연통하여 외주면에 개구하는 복수의 직경 방향 구멍(65)이 형성되어 있다. 이들 축방향 구멍(14, 44, 64) 및 직경 방향 구멍(65)은 섕크(1), 버니싱 가공부(3) 및 리머 가공부(5)의 내부를 통과하여 형성되어 리머 가공부(5)에 공작액을 공급하는 공작액 공급로를 구성하고 있다.

이어서 도 1~도 3을 참조하여, 상기와 같이 구성된 복합 가공 공구(100)를 사용한 가공 방법에 대해 설명한다.

우선 복합 가공 공구(100)에 있어서, 가공 대상이 되는 워크(W)의 내주면(S)에 대응한 커터 직경(D)을 가지는 리머 가공부(5)가 고정용 볼트(6)를 사용하여 맨드릴(33)에 고정되어 장착된다. 여기서 다른 리머 가공부가 맨드릴(33)에 장착되어 있는 경우에는 리머 가공부의 교환이 행해진다.

계속해서 조정 부재(35)를 사용하여 프레임(34)의 축방향 위치를 조정함으로써, 복수의 버니싱 롤러(31)에 외접하는 원의 직경인 롤러 직경이 리머 가공부(5)의 가공날(51)의 외경인 커터 직경(D)보다 크게 설정된다. 롤러 직경은 제2 조정 너트(37)를 헐겁게 하여 제1 조정 너트(36)를 회전시킴으로써 미조정되고, 제2 조정 너트(37)를 조임으로써 고정된다.

그리고 가공기에 의해 회전 구동된 복합 가공 공구(100)가 중심축선(L1)을 중심으로 회전하면서 전방으로 이동하는 전진 이송시에 있어서, 리머 가공부(5)의 가공날(51)에 의해 워크(W)의 내주면(S)(도 2 참조)이 리머 가공된다. 이 때, 가공날(51)에 의해 절삭되는 워크(W)의 절삭 부스러기는 좌측으로 비틀려 형성된 가공날(51)에 의해 복합 가공 공구(100)의 전방으로 배출된다. 또 탄성 부재(38)의 탄성력에 의해 최대한 후방으로 이동시켜진 위치에 있는 프레임(34)에 버니싱 롤러(31)가 유지된 상태의 버니싱 가공부(3)에 의해, 리머 가공 후의 워크(W)의 내주면(S)이 버니싱 다듬질 가공된다.

계속해서 복합 가공 공구(100)가 회전하면서 후방으로 이동하여 워크(W)로부터 뽑혀나오는 후퇴 이송시에 있어서, 버니싱 가공부(3)에서는 리머 가공부(5)에 의해 리머 가공된 워크(W)의 내주면(S)과 버니싱 롤러(31)의 접촉에 의해, 프레임(34)이 탄성 부재(38)의 탄성력에 저항하여, 버니싱 롤러(31)와 함께 맨드릴(33)에 대하여 전방으로 이동한다. 이것에 의해 버니싱 롤러(31)가 프레임(34)의 관통 구멍 내에서 직경 방향 내측으로 이동하여 롤러 직경이 축소된다. 따라서 버니싱 다듬질 가공은 행해지지 않는다. 이 때, 워크(W)의 내주면(S)은 버니싱 다듬질 가공에 의해 표면의 요철이 찌부러져 내경이 약간(예를 들면 5~10μm정도) 확대되기 때문에, 후퇴 이송시에 버니싱 다듬질 가공이 시행된 내주면(S)에 가공날(51)이 접촉하는 것, 따라서 상처를 내는 것이 방지된다.

상기한 바와 같이 본 실시형태에서는 버니싱 가공부(3)는 맨드릴(33)과, 버니싱 롤러(31)와, 프레임(34)과, 프레임(34)을 축방향의 일방측으로부터 압압함으로써 맨드릴(33)에 대한 프레임(34)의 축방향 위치를 조정 가능한 조정 부재(35)와, 프레임(34)의 축방향의 타방측에 배열설치되어 이 프레임(34)을 지지하는 탄성 부재(38)를 가지고 있다. 그리고 리머 가공부(5)는 맨드릴(33)에 착탈 가능하게 장착되는 기체부(53)와, 기체부(53)에 일체로 형성되는 가공날(51)을 가지고 있다.

이 구성에서는 리머 가공부(5)의 가공날(51)과 일체로 형성된 기체부(53)가 맨드릴(33)에 착탈 가능하게 장착되도록 구성되어 있기 때문에, 복합 가공 공구(100)의 소직경화를 도모할 수 있다. 따라서 일정 이하의 소직경의 내주면(S)에 대하여 리머 가공과 버니싱 다듬질 가공을 복합 가공 공구(100)의 1스트로크의 이송 동작으로 행함으로써, 고속의 경면 다듬질 가공이 가능하게 된다. 즉 워크(W)에 있어서의 보다 소직경의 내주면(S)을 가공할 수 있는 복합 가공 공구(100)를 제공할 수 있다.

또 버니싱 롤러(31)에 의한 버니싱 다듬질 가공에 의해 내경이 약간 확대되기 때문에, 일반적인 리머 가공에 특유의 리머 후퇴시의 복귀 상처를 억제할 수 있다.

또 리머 가공부(5)의 장시간의 사용에 의해 리머 가공의 능력이 저하되어 리머 다듬질 거칠기가 악화했다고 해도, 버니싱 가공부(3)에 의한 버니싱 다듬질 가공에 의해 일정한 다듬질면 정밀도(표면 거칠기)를 얻을 수 있다. 이 때문에 일반적인 리머 등의 날과 비교하여, 본 실시형태에 따른 복합 가공 공구(100)의 날로서의 수명의 연장(향상)을 도모할 수 있다.

또 버니싱 롤러(31)로 구멍을 유지(가이드)하면서 리머 가공을 행할 수 있기 때문에, 리머 가공 구멍의 진직도의 향상을 기대할 수 있다.

또 예를 들면 호닝 가공의 경우와 같은 산업 폐기물이 되는 슬러지는 발생하지 않는다.

또한 특수한 구동기를 필요로 하지 않기 때문에, 본 실시형태에 따른 복합 가공 공구(100)는 전용의 가공기 이외에 일반적인 선반, 머시닝 센터 등의 가공기에 있어서도 사용 가능하다.

또 본 실시형태에서는 리머 가공부(5)의 가공날(51)은 좌측으로 비틀려 형성되어 있다. 이 구성에서는 복합 가공 공구(100)를 전방을 향하여 우측 방향으로 회전시키면, 가공날(51)에 의해 절삭되는 워크(W)의 절삭 부스러기는 좌측으로 비틀려 형성된 가공날(51)에 의해 복합 가공 공구(100)의 전방으로 배출된다. 따라서 버니싱 롤러(31)는 절삭 부스러기에 접촉하지 않고, 워크(W)의 내주면(S)의 버니싱 다듬질 가공을 행할 수 있다. 이 때문에 워크(W)의 내주면(S)의 다듬질면 정밀도가 향상된다.

또 본 실시형태에서는 맨드릴(33)의 외주면(32)은 후방을 향하여 외경이 확대되는 테이퍼 형상을 나타내고, 조정 부재(35)는 프레임(34)을 후측으로부터 축방향으로 압압하여 조정하는 것이며, 탄성 부재(38)는 프레임(34)의 전측에 배열설치되어 있다. 이 구성에서는 전진 이송시에 리머 가공부(5)에 의해 리머 가공이 행해짐과 아울러 버니싱 가공부(3)에 의해 버니싱 다듬질 가공이 행해지고, 후퇴 이송시에 복수의 버니싱 롤러(31)에 외접하는 원의 직경인 롤러 직경이 축소됨으로써 버니싱 다듬질 가공은 행해지지 않는다. 따라서 워크(W)에 있어서의 보다 소직경의 내주면(S)에 대하여 리머 가공과 버니싱 다듬질 가공을 복합 가공 공구(100)의 전진 이송 동작으로 행하는 것이 가능하게 된다.

또 본 실시형태에서는 리머 가공부(5)에 공작액을 공급하는 공작액 공급로가 섕크(1), 버니싱 가공부(3) 및 리머 가공부(5)의 내부를 통과하여 형성되어 있다. 이 구성에서는 공작액을 복합 가공 공구(100)의 내부를 통과하여 보다 적절하게 리머 가공부(5)에 공급할 수 있다.

〔제2 실시형태〕

이어서 도 4~도 5를 참조하여, 제2 실시형태에 따른 복합 가공 공구(100a)에 대해서, 제1 실시형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고 공통되는 점의 설명을 적당히 생략한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 복합 가공 공구(100a)의 구성을 나타내는 측면도이다. 도 5는 도 4의 V-V선을 따른 단면도이다.

도 4~도 5에 나타내는 바와 같이 제2 실시형태에서는 복합 가공 공구(100a)의 전방으로의 이동시(전진 이송시)에, 리머 가공부(5)에 의해 리머 가공이 행해지고, 이어서 복합 가공 공구(100a)의 후방으로의 이동시(후퇴 이송시)에, 버니싱 가공부(3a)에 의해 버니싱 다듬질 가공이 행해진다.

맨드릴(33a)은 대략 원통 형상을 나타내고 있고, 맨드릴(33a)의 외주면(32a)은 전방을 향하여 외경이 확대되는 테이퍼 형상을 나타내고 있다. 맨드릴(33a)은 여기서는 섕크(1)의 전단에 나사 체결에 의해 고정되어 있다. 또 맨드릴(33a)의 후단측의 외주면에는 수나사부(41)가 형성되어 있고, 맨드릴(33a)의 전단측의 내주면에는 암나사부(42)가 형성되어 있으며, 맨드릴(33a)의 전단측의 외주면에는 수나사부(48)가 형성되어 있다.

프레임(34)은 여기서는 제1 실시형태와 동일한 부재인데, 전후가 반대가 되도록 배치되어 있다. 또 버니싱 롤러(31)도 여기서는 제1 실시형태와 동일한 부재인데, 전후가 반대가 되도록 배치되어 있다. 따라서 버니싱 롤러(31)의 외주면은 전방을 향하여 외경이 축소되는 테이퍼 형상을 나타내고 있다.

또 버니싱 가공부(3a)는 프레임(34)을 전측으로부터 축방향으로 압압함으로써 맨드릴(33a)에 대한 프레임(34)의 축방향 위치를 조정 가능한 조정 부재(35)와, 프레임(34)의 후측에 배열설치되어 프레임(34)을 지지하는 탄성 부재(38)를 가지고 있다. 조정 부재(35)는 섕크(1)의 전단측의 외주면에 형성된 수나사부(48)에 나사결합되는 제1 조정 너트(36) 및 제2 조정 너트(37)를 구비하고 있다. 조정 부재(35) 및 탄성 부재(38)도 또 여기서는 제1 실시형태와 동일한 부재가 사용되고 있으며, 프레임(34)에 대한 축방향의 위치가 전후 반대로 되어 있다.

탄성 부재(38)의 후단은 심링(40)을 통하여 지지 부재(45)에 의해 지지되어 있다. 지지 부재(45)는 섕크(1)의 전단측의 외주면에 형성된 수나사부(12)에 나사결합되는 제1 지지 너트(46) 및 제2 지지 너트(47)를 구비하고 있다. 그리고 제2 지지 너트(47)를 제1 지지 너트(46)에 맞닿게 하여 체결함으로써, 지지 부재(45)의 위치가 고정된다.

프레임(34)은 전진 이송시에는 버니싱 롤러(31)가 워크(W)의 내주면(S)과 접촉하는 경우에 발생하는 마찰력에 의해 탄성 부재(38)의 탄성력에 저항하여 맨드릴(33)에 대하여 후방으로 버니싱 롤러(31)와 함께 이동한다. 한편 프레임(34)은 후퇴 이송시에는 탄성 부재(38)의 탄성력에 의해 최대한 전방으로 이동시켜져 심링(39, 39)을 통하여 조정 부재(35)에 맞닿는 위치에서 유지된다.

상기와 같이 구성된 복합 가공 공구(100a)를 사용하는 경우, 전진 이송시에 있어서 리머 가공부(5)의 가공날(51)에 의해 워크(W)의 내주면(S)(도 5 참조)이 리머 가공된다. 또 버니싱 가공부(3a)에서는 리머 가공부(5)에 의해 리머 가공된 워크(W)의 내주면(S)과 버니싱 롤러(31)의 접촉에 의해, 프레임(34)이 탄성 부재(38)의 탄성력에 저항하여, 버니싱 롤러(31)와 함께 맨드릴(33a)에 대하여 후방으로 이동한다. 이것에 의해 버니싱 롤러(31)가 프레임(34)의 관통 구멍 내에서 직경 방향 내측으로 이동하여 롤러 직경이 축소된다. 따라서 버니싱 다듬질 가공은 행해지지 않는다.

계속해서 후퇴 이송시에 있어서, 탄성 부재(38)의 탄성력에 의해 최대한 전방으로 이동시켜진 위치에 있는 프레임(34)에 버니싱 롤러(31)가 유지된 상태의 버니싱 가공부(3a)에 의해, 리머 가공 후의 워크(W)의 내주면(S)이 버니싱 다듬질 가공된다. 이 때, 워크(W)의 내주면(S)은 버니싱 다듬질 가공에 의해 표면의 요철이 찌부러져 내경이 약간 확대되기 때문에, 후퇴 이송시에 버니싱 다듬질 가공이 시행된 내주면(S)에 가공날(51)이 접촉하는 것이 방지된다.

이와 같이 제2 실시형태에서는 전진 이송시에 리머 가공부(5)에 의해 리머 가공이 행해짐과 아울러 롤러 직경이 축소됨으로써 버니싱 다듬질 가공은 행해지지 않고, 후퇴 이송시에 버니싱 가공부(3a)에 의해 버니싱 다듬질 가공이 행해진다. 따라서 워크(W)에 있어서의 보다 소직경의 내주면(S)에 대하여, 리머 가공을 복합 가공 공구(100a)의 전진 이송 동작으로 행하고, 버니싱 다듬질 가공을 복합 가공 공구(100a)의 후퇴 이송 동작으로 행하는 것이 가능하게 된다. 또 리머 가공과 버니싱 다듬질 가공의 각각에 대해서 가공 조건을 설정할 수 있기 때문에, 각각의 가공에 있어서 최적 조건에서의 가공이 가능하게 된다.

이상 본 발명에 대해서, 실시형태에 기초하여 설명했는데, 본 발명은 상기 실시형태에 기재한 구성에 한정되는 것은 아니며, 상기 실시형태에 기재한 구성을 적당히 조합 내지 선택하는 것을 포함하여, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적당히 그 구성을 변경할 수 있는 것이다. 또 상기 실시형태의 구성의 일부에 대해서 추가, 삭제, 치환을 할 수 있다.

예를 들면 상기한 실시형태에서는 맨드릴(33, 33a)은 섕크(1)의 전단에 나사 체결에 의해 고정되어 있는데, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 섕크(1)의 직경 방향 외측에 배치되어, 예를 들면 키에 의해 섕크(1)에 고정되도록 구성되어도 된다. 이 경우, 리머 가공부(5)의 기체부(53)는 섕크(1)에 착탈 가능하게 장착될 수 있다.

1…섕크
3, 3a…버니싱 가공부
5…리머 가공부
6…고정용 볼트
14, 44, 64…축방향 구멍(공작액 공급로)
31…버니싱 롤러(롤러)
32, 32a…외주면
33, 33a…맨드릴
34…프레임
35…조정 부재
38…탄성 부재
51…가공날
53…기체부
65…직경 방향 구멍(공작액 공급로)
100, 100a…복합 가공 공구
D…커터 직경
S…내주면
W…워크

Claims (11)

1. 후단측이 가공기에 장착되는 섕크와,
   상기 섕크에 배열설치되어 워크의 내주면의 버니싱 다듬질 가공을 행하는 버니싱 가공부와,
   상기 버니싱 가공부의 전방에 배열설치되어 리머 가공을 행하는 리머 가공부를 구비하고,
   상기 버니싱 가공부는
   상기 섕크에 고정되어 테이퍼 형상의 외주면을 가지는 맨드릴과,
   상기 맨드릴의 상기 외주면 상에 배치되는 복수의 롤러와,
   복수의 상기 롤러를 상기 맨드릴의 상기 외주면 상에서 회전 가능하게 유지하는 프레임과,
   상기 프레임을 축방향의 일방측으로부터 압압함으로써 상기 맨드릴에 대한 상기 프레임의 축방향 위치를 조정 가능한 조정 부재와,
   상기 프레임의 축방향의 타방측에 배열설치되어 이 프레임을 지지하는 탄성 부재를 가지고,
   상기 리머 가공부는
   상기 섕크 또는 상기 섕크에 연결된 부재에 착탈 가능하게 장착되는 기체부와,
   상기 기체부에 일체로 형성되는 가공날을 가지는 것을 특징으로 하는 복합 가공 공구.
2. 후단측이 가공기에 장착되는 섕크와,
   상기 섕크에 배열설치되어 워크의 내주면의 버니싱 다듬질 가공을 행하는 버니싱 가공부와,
   상기 버니싱 가공부의 전방에 배열설치되어 리머 가공을 행하는 리머 가공부를 구비하고,
   상기 버니싱 가공부는
   상기 섕크에 고정되어 테이퍼 형상의 외주면을 가지는 맨드릴과,
   상기 맨드릴의 상기 외주면 상에 배치되는 복수의 롤러와,
   복수의 상기 롤러를 상기 맨드릴의 상기 외주면 상에서 회전 가능하게 유지하는 프레임과,
   상기 프레임을 축방향의 일방측으로부터 압압함으로써 상기 맨드릴에 대한 상기 프레임의 축방향 위치를 조정 가능한 조정 부재와,
   상기 프레임의 축방향의 타방측에 배열설치되어 이 프레임을 지지하는 탄성 부재를 가지고,
   상기 리머 가공부는
   상기 맨드릴에 착탈 가능하게 장착되는 기체부와,
   상기 기체부에 일체로 형성되는 가공날을 가지는 것을 특징으로 하는 복합 가공 공구.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 리머 가공부의 상기 가공날은 좌측으로 비틀려 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 가공 공구.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 리머 가공부의 상기 가공날은 좌측으로 비틀려 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 가공 공구.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드릴의 상기 외주면은 후방을 향하여 외경이 확대되는 테이퍼 형상을 나타내고,
   상기 조정 부재는 상기 프레임을 후측으로부터 축방향으로 압압하여 조정하는 것이며,
   상기 탄성 부재는 상기 프레임의 전측에 배열설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 가공 공구.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드릴의 상기 외주면은 전방을 향하여 외경이 확대되는 테이퍼 형상을 나타내고,
   상기 조정 부재는 상기 프레임을 전측으로부터 축방향으로 압압하여 조정하는 것이며,
   상기 탄성 부재는 상기 프레임의 후측에 배열설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 가공 공구.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리머 가공부에 공작액을 공급하는 공작액 공급로가 상기 섕크, 상기 버니싱 가공부 및 상기 리머 가공부의 내부를 통과하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 가공 공구.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 리머 가공부에 공작액을 공급하는 공작액 공급로가 상기 섕크, 상기 버니싱 가공부 및 상기 리머 가공부의 내부를 통과하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 가공 공구.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 리머 가공부에 공작액을 공급하는 공작액 공급로가 상기 섕크, 상기 버니싱 가공부 및 상기 리머 가공부의 내부를 통과하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 가공 공구.
10. 제 5 항에 기재된 복합 가공 공구를 사용한 가공 방법으로서,
    상기 조정 부재를 사용하여 상기 프레임의 축방향 위치를 조정함으로써, 복수의 상기 롤러에 외접하는 원의 직경인 롤러 직경을 상기 리머 가공부의 상기 가공날의 외경인 커터 직경보다 크게 설정하고,
    전진 이송시에 리머 가공부에 의해 리머 가공을 행함과 아울러 상기 버니싱 가공부에 의해 버니싱 다듬질 가공을 행하고, 후퇴 이송시에 상기 롤러 직경이 축소됨으로써 버니싱 다듬질 가공을 행하지 않는 것을 특징으로 하는 가공 방법.
11. 제 6 항에 기재된 복합 가공 공구를 사용한 가공 방법으로서,
    상기 조정 부재를 사용하여 상기 프레임의 축방향 위치를 조정함으로써, 복수의 상기 롤러에 외접하는 원의 직경인 롤러 직경을 상기 리머 가공부의 상기 가공날의 외경인 커터 직경보다 크게 설정하고,
    전진 이송시에 리머 가공부에 의해 리머 가공을 행함과 아울러 상기 롤러 직경이 축소됨으로써 버니싱 다듬질 가공을 행하지 않고, 후퇴 이송시에 상기 버니싱 가공부에 의해 버니싱 다듬질 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 가공 방법.

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