KR20170117733A

KR20170117733A - 하이브리드 절삭장치 및 이를 이용한 그루브 절삭방법

Info

Publication number: KR20170117733A
Application number: KR1020160045508A
Authority: KR
Inventors: 박종권; 덴케나 베렌드; 베르트람 올리버; 달만 도미니크
Original assignee: 한국기계연구원; 고트프리트 빌헬름 라이프니츠 우니베르지태트 하노버
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2017-10-24
Also published as: KR101934691B1

Abstract

하이브리드 절삭장치 및 이를 이용한 그루브 절삭방법이 개시되어 있다.
이 중, 하이브리드 절삭장치는 본체; 상기 본체의 일측에 결합된 채, 피절삭물인 실린더 보어에 그루브를 형성하는 그루빙 툴; 및 상기 실린더 보어의 절삭면의 위치에 대응하여, 상기 그루빙 툴의 외향으로의 출몰정도를 제어하는 툴위치 제어수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 절삭장치 및 이를 이용한 그루브 절삭방법{Hybrid cutting apparatus and groove cutting method using the same}

본 발명은 예컨대, 엔진의 실린더 보어면에 오일 그루브를 가공하기 위한 하이브리드 절삭장치 및 이를 이용한 그루브 절삭방법에 관한 것이다.

특히, 실린더 보어의 절삭면 위치변화에 대응하여 그루빙 툴이 자동으로 위치가 제어되도록 함으로써 오일 그루브를 정밀하게 절삭 가공할 수 있는 하이브리드 절삭장치 및 이를 이용한 그루브 절삭방법에 관한 것이다.

엔진용 실린더 보어면은 호닝(honing)가공을 통해 일정 수준의 표면 조도를 확보하게 된다. 호닝 가공된 실린더 보어면에는 그물망 형태의 메쉬 패턴이 형성되며, 이러한 메쉬 패턴에 의해 보어면에는 오일 유막이 형성되어 피스톤 운동시 마찰을 최소화하는 기능을 수행하게 된다.

한편, 피스톤 운동이 지속되면, 메쉬 패턴에 변형이 발생될 수 있는데, 이러한 변형은 피스톤 운동시 실린더 보어면에서의 오일 밀림 현상을 유발하여 피스톤 링과 실린더 보어면 사이의 마찰이 증대되므로 엔진 효율을 크게 저하시키게 된다.

상술한 문제점은 호닝 가공된 실린더 보어면에 오일이 충진되는 오일홈(예컨대 10㎛ 이하)을 추가적으로 형성시킴으로써 해결될 수 있다. 실린더 보어면에 형성되는 오일홈을 가공하는 방법으로는 일반적으로 레이저 가공방법과 기계적 가공방법으로 나뉜다.

레이저 가공방법은 호닝 가공 후에 펄스 레이저를 이용하여 실린더 보어면에 오일홈을 가공하는 방법인데, 이러한 레이저 가공방법은 가공을 위한 설비가 고가일 뿐만 아니라, 크기 및 부피가 커서 설치가 용이하지 못한 문제가 있고, 레이저 빔의 미세한 출력 변화 때문에 오일홈을 일정한 깊이로 가공하는 것이 매우 어렵다는 문제도 있다.

기계적 가공방법은 호닝 가공된 실린더 보어에 절삭 공구를 삽입한 후 접촉시켜 물리적으로 실린더 보어면에 오일홈을 형성시키는 방법이다. 이러한 기계적 가공방법을 이용하는 경우에는 실린더 보어의 전체 면에 일정한 깊이의 홈이 형성되도록 절삭 공구의 회전축이 실린더 보어의 중심축에 정확하게 일치되는 것이 요구된다.

상술한 축위치 설정을 위해서는 별도의 측정장비가 도입되어 측정을 위한 과정이 실시되어야 한다. 이는 전체적인 가공시간을 증대시키는 요인이 된다. 또한, 측정장비로 축위치를 정밀하게 측정하여 가공하더라도 형성되어야 하는 오일홈의 깊이(10㎛ 이하)가 매우 미세하기 때문에, 측정이 미세하게 틀어지는 경우, 실린더 보어의 전체 면에 형성되는 오일홈이 깊이가 일정하지 않게 형성되는 문제점이 있다.

아울러, 실린더 보어가 정원이 아닌, 예컨대 타원인 경우에도 일정한 깊이 및 일정한 형태의 오일홈을 형성하기 어렵다는 문제점이 있다.

특허문헌 1 : 등록특허공보 제10-1583196호 특허문헌 2 : 공개특허공보 제10-2011-0071178호 특허문헌 3 : 등록특허공보 제10-1050777호

본 발명의 목적은 절삭면의 변위에 대응하여 그루빙 툴의 위치가 자동으로 비례제어되면서 정밀한 그루빙 가공이 가능한 하이브리드 절삭장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 하이브리드 절삭장치를 이용한 그루브 절삭방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기한 일 목적에 따라, 본체; 상기 본체의 일측에 결합된 채, 피절삭물인 실린더 보어에 그루브를 형성하는 그루빙 툴; 및 상기 실린더 보어의 절삭면의 위치에 대응하여, 상기 그루빙 툴의 외향으로의 출몰정도를 제어하는 툴위치 제어수단;을 포함하는 하이브리드 절삭장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 툴위치 제어수단은, 상기 그루빙 툴의 선단이 실린더 보어의 그루브 가공깊이에 이르기까지 그루빙 툴 전체를 전진시켜주는 전진유닛을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 전진유닛은, 구동모터; 및 일단은 상기 구동모터의 축과 동심으로 연결되고, 상기 일단과 반대되는 타단은 상기 구동모터의 축과 편심되게 구성되어 상기 그루빙 툴과 연결되는 캠부재;로 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 구동모터와 캠부재 사이에 설치되어, 구동모터로부터 캠부재로 전달되는 회전동력을 감속시켜주는 하모닉 드라이브를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 전진유닛은 피에죠 액츄에이터로 될 수 있다.

바람직하게, 상기 툴위치 제어수단은 전진유닛의 전진동작을 자동으로 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 툴위치 제어수단은, 상기 그루빙 툴의 선단을 현재 위치에서 상기 실린더 보어에 근접하는 1차 설정위치까지 전진시켜주는 제1 전진유닛; 및 상기 그루빙 툴의 절삭팁을 상기 1차 설정위치로부터 그루브의 가공깊이까지 전진시켜주는 제2 전진유닛;을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제1 전진유닛은, 구동모터; 및 일단은 상기 구동모터의 축과 동심으로 연결되고, 상기 일단과 반대되는 타단은 상기 구동모터의 축과 편심되게 구성되어 상기 그루빙 툴과 연결되는 캠부재;로 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 제2 전진유닛은, 상기 그루빙 툴의 절삭팁을 제1 전진유닛에 비해 미세하게 전진시켜주는 피에죠 액츄에이터로 될 수 있다.

바람직하게, 상기 툴위치 제어수단은 상기 제1, 2 전진유닛의 전진동작을 자동으로 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 상기한 다른 목적에 따라, 하이브리드 절삭장치를 이용하여 실린더 보어면에 그루빙을 가공하기 위한 방법으로, 상기 하이브리드 절삭장치의 그루빙 툴을 실린더 보어 내에 설치하는 설치단계; 상기 하이브리드 절삭장치의 그루빙 툴의 선단과 실린더 보어 사이의 거리를 측정하는 거리측정단계; 상기 측정된 거리에 비례하여 상기 그루빙 툴의 전진위치를 설정하고, 이 설정된 전진위치로 그루빙 툴을 전진시키는 전진위치 설정단계; 및 상기 하이브리드 절삭장치를 회전시켜서 그루빙 툴에 의해 실린더 보어에 그루브를 가공하는 그루브 가공단계;를 포함하는 하이브리드 절삭장치를 이용한 그루브 절삭방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 전진위치 설정단계의 그루빙 툴의 전진동작은, 상기 그루빙 툴 전체를 현재 위치에서 상기 실린더 보어에 근접하는 1차 설정위치까지 전진시켜주는 1차 전진단계; 및 상기 그루빙 툴의 절삭팁을 1차 설정위치에서 상기 그루브의 가공깊이까지 전진시켜주는 2차 전진단계;로 이루어질 수 있다.

바람직하게, 상기 그루빙 가공단계 이전에, 그루브를 가공하기 위한 조건값에 따른 최적의 가공 결과값을 도출하는 가공 결과값 도출단계를 더 포함하여, 이 가공 결과값을 상기 그루브 가공단계에 반영될 수 있다.

이러한 본 발명은 실린더 보어가 정원이 아니더라도, 또는 그루빙 툴이 실린더 보어의 중심에 정확하게 인입되지 않았더라도, 팁의 선단과 실린더 보어 내면 간 거리의 변화에 따라, 그루빙 툴의 위치가 비례제어되도록 함으로써 정밀하고 효과적인 그루빙 가공이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 하이브리드 절삭장치에 의해 가공되는 가공물의 예시도
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 사시도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 분해 사시도
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 조립 단면도
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 요부 단면도
도 6은 실린더 보어에 대한 그루빙 툴의 위치제어도
도 7은 캠부재에 의한 그루빙 툴의 위치제어도
도 8은 제어부의 제어 블록도
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치에 의한 그루브 절삭방법을 설명하기 위한 흐름도
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치에 의한 그루브 절삭방법에서 가공 결과값 도출단계를 설명하기 위한 예시도
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 사시도
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 분해 사시도
도 13a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 조립 사시도로서, 수직단면도
도 13b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 조립 사시도로서, 수평단면도
도 14는 호닝툴의 작동상태도

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.

[제1 실시예]

도 1은 본 발명의 하이브리드 절삭장치에 의해 가공되는 가공물의 예시도, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 사시도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 조립 단면도, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 요부 단면도이다.

도 1 내지 5를 참조하면, 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치(100)는 본체(200), 그루빙 툴(300) 및 툴위치 제어수단(400)을 포함할 수 있다.

그루빙 툴(300)은 도 1에서와 같이, 실린더 보어(1)에 오일포켓 역할을 하는 그루브(g)를 절삭 가공하기 위한 것이다.

그루빙 툴(300)은 도 4 및 5에서와 같이, 세부적으로 툴 지지체(310)과, 상기 툴 지지체(310)에 진퇴 가능하게 설치되는 툴홀더(320)와, 상기 툴홀더(320)의 일단에 설치된 채 실린더 보어(1)에 그루브(g)를 절삭가공하는 절삭팁(330)으로 구성될 수 있다.

툴위치 제어수단(400)은 도 4 및 5에서와 같이, 상기 실린더 보어(1)의 절삭면 위치에 대응하여, 상기 그루빙 툴(300)의 외향으로의 출몰정도를 제어하는 역할을 하는 것으로 제1 전진유닛(410) 및 제2 전진유닛(420)를 포함할 수 있다.

제1 전진유닛(410)은 도 6에서와 같이, 상기 그루빙 툴(300)의 선단을 현재 위치에서 상기 실린더 보어(1)에 근접하는 1차 설정위치(P₁)까지 전진시켜주는 역할을 하는 것으로, 여기서, 1차 설정위치(P₁)는 실린더 보어(1)의 가공면으로부터 소정간격으로 이격된 위치를 의미한다.

상기 제1 전진유닛(410)은 상기 본체(200)에 내장되는 구동모터(411)와, 일단은 상기 구동모터(411)의 축과 동심으로 연결되고, 상기 일단과 반대되는 타단은 상기 구동모터(411)의 축과 편심되게 구성되는 캠부재(412)와, 상기 캠부재(412)의 타단에 베어링(b)에 의해 슬립 가능하게 연결된 채 상기 타단의 캠운동에 따라 직선왕복운동되며, 상기 그루빙 툴(300)과 연결되어 있는 연결체(413)로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 연결체(413)에는 그루빙 툴(300)의 선단과 실린더 보어(1) 사이거리를 측정하기 위한 거리센서(414)가 설치될 수 있다.

따라서, 상기 구동모터(411)에 의해 캠부재(412)가 회전되면, 캠부재(412)의 타단(412b)은 편심회전되며, 이 캠부재의 타단(412b)과 베어링(b)에 의해 연결되는 연결체(413)는 그 하우징(415)에 의해 양쪽이 구속된 상태이므로 구속되지 않은 방향으로 직선운동되고, 이와 함께 연결체(413)와 결합되어 있는 상기 그루빙 툴(300)도 연결체(413)와 동일하게 직선운동되면서 1차 설정위치(P₁)까지 전진할 수 있게 된다.

한편, 상기 구동모터(411)와 캠부재(412) 사이에는 구동모터(411)로부터 캠부재(412)로 전달되는 회전동력을 감속시키기 위한 하모닉 드라이브(416)가 설치될 수 있다.

여기서, 도 7은 구동모터(411)에 의해 캠부재(412)가 360°회전하였을 때, 각도별 그루빙 툴(300)의 위치변화를 도시한 것으로, 캠부재(412)의 타단(412b)이 최초 상태에서 90°회전하게 되면 그루빙 툴(300)의 절삭팁(330)이 외부로 가장 많이 전진되고, 최초 상태에서 270°회전하게 되면 절삭팁(330)이 가장 후퇴되는 상태가 된다. 따라서, 캠부재(412)의 회전각도를 조절하게 되면 절삭팁(330)의 전진정도를 조절할 수 있으므로 실린더 보어(1)의 내경 크기에 맞는 위치맞춤이 가능하게 된다.

제2 전진유닛(420)은 상기 그루빙 툴(300)의 절삭팁(330)을 상기 도 6에서와 같이, 1차 설정위치로부터 그루브(g)의 가공깊이까지 전진(P₂)시켜서 절삭을 행하는 역할을 한다.

상기 제2 전진유닛(420)은 예컨대, 피에죠 액츄에이터로 될 수 있다. 이 피에죠 액츄에이터는 그루빙 툴(300)의 툴지지체(310)는 그대로 둔 채, 절삭팁(330)을 포함하고 있는 상기 툴홀더(320) 만을 미세하게 전진시키는 역할을 한다.

이와 같이, 그루빙 툴(300)을 2단계에 걸쳐 전진동작시키는 이유는 피에죠 액츄에이터의 전진길이가 극히 미세하기 때문이다. 따라서, 큰 거리의 전진, 즉 1차 전진은 제1 전진유닛(410)의 도움을 받아야 한다.

한편, 상기 툴위치 제어수단(400)은 상기 제1, 2 전진유닛(410,420)을 자동으로 제어하는 제어부(430)를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부(430)는 도 8에서와 같이, 상기 거리센서(414)로부터 그루빙 툴(300)의 선단과 실린더 보어(1)사이의 거리측정값을 근거하여 제1 전진유닛(410)에 의해 그루빙 툴(300)의 선단이 상기 1차 설정위치(P₁)까지 전진되도록 제어하고, 제2 전진유닛(420)에 의해 2차 설정위치(P₂)인 1차 설정위치로부터 그루브의 가공깊이까지 전진되게 자동 제어하는 역할을 한다.

또 한편, 상기 툴위치 제어수단(400)은 앞서와 같이 제1, 2 전진유닛(410,420) 대신, 하나의 전진유닛으로 그루빙 툴(300)의 선단이 실린더 보어(1)의 그루브(g) 가공깊이에 이를때까지 그루빙 툴(300) 전체를 전진시켜줄 수도 있다.

이하에서는 상기한 제1 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 제어방법에 대해 기술한다(도 9참조).

1 단계, 하이브리드 절삭장치의 그루빙 툴을 실린더 보어 내에 설치한다(S10).

상기 1 단계는, 가공물인 실린더 보어(1)의 중심에 그루빙 툴(300)이 정확하게 인입되도록 설치하는 단계이다.

2 단계, 하이브리드 절삭장치의 그루빙 툴의 선단과 실린더 보어(1) 사이의 거리를 측정한다(S20).

상기 2 단계는, 하이브리드 절삭장치(100)의 소정부위, 예컨대, 상기한 연결체(413) 상에 거리센서(414)를 설치하여, 상기 그루빙 툴(300)의 선단과 실린더 보어(1) 사이의 거리를 측정한 후, 이 측정값을 상기 제어부(430)로 전송하는 단계이다.

3 단계, 측정된 거리에 비례하여 상기 그루빙 툴의 전진위치를 설정하고, 이 설정된 전진위치로 그루빙 툴(300)을 전진시킨다(S30).

상기 3 단계는, 예컨대, 실린더 보어(1)가 타원형이라고 가정하면, 그루빙 툴(300)의 절삭팁(330)이 장지름 방향을 향하고 있을 경우는 실린더 보어(1)에 근접하는 설정지점까지 상대적으로 먼 반면, 절단팁(330)이 단지름 방향을 향하고 있을 경우는 실린더 보어(1)에 근접하는 설정지점까지의 거리는 상대적으로 가깝게 된다.

따라서, 장지름 방향에서는 그루빙 툴(300)의 전진길이가 길어져야 하고, 단지름 방향에서는 그루빙 툴(300)이 상대적으로 짧게 전진해야 하는데, 3 단계에서는 상기한 예에서와 같이, 그루빙 툴(300)과 실린더 보어(1)의 사이거리에 따라 그루빙 툴(300)의 위치를 비례제어한다.

여기서, 상기 그루빙 툴(300)의 전진동작은, 상기 그루빙 툴(300) 전체를 현재 위치에서 상기 실린더 보어(1)에 근접하는 1차 설정위치(P₁)까지 전진시켜주는 1차 전진단계(S31)와, 상기 그루빙 툴(300)의 절삭팁을 1차 설정위치(P₁)에서 상기 그루브(g)의 가공깊이까지 전진시켜주는 2차 전진단계(S32)로 구분될 수 있다.

4 단계는, 하이브리드 절삭장치를 회전시켜서 그루빙 툴에 의해 실린더 보어에 그루브를 가공하게 된다(S50).

상기 4 단계는, 하이브리드 절삭장치(100)를 회전시키는 과정에서 앞서의 3 단계에서 설명한 바 있듯이, 그루빙 툴(300)과 실린더 보어(1) 사이거리의 변화에 대응하여 그루빙 툴(300)의 위치를 가변시켜가면서 그루브(g)를 가공함으로써 정밀 가공이 가능하게 된다.

한편, 상기 4 단계 이전에, 그루브를 가공하기 위한 조건값에 따른 최적의 가공 결과값을 도출하는 가공 결과값 도출단계(S40)를 더 포함할 수 있으며, 여기서 도출된 가공 결과값은 상기 그루브 가공단계에 반영될 수 있다.

부연하면, 상기 가공 결과값 도출단계는, 도 10에서와 같이, 컴퓨터 또는 모바일 전용 프로그램을 이용하여, 그루브 가공을 위한 조건값을 입력하면, 최종의 가공 결과값이 자동으로 연산되어 도출됨으로써 그 도출값을 이용하여 그루브를 가공하는 것이다.

참고로, 상기 조건값의 인자는 실린더 보어(1)의 내경 및 길이, 절삭팁(330)의 직경 및 피에죠 액츄에이터의 전후진 속도, 그루빙(g)의 가로 세로길이 및 분포밀도로 구성될 수 있고, 결과값의 인자는 상기 그루빙 툴(300)의 전후진 속도, 상기 피에죠 액츄에이터의 진폭 및 초기위치, 그루빙의 크기, 깊이, 피치로 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

[제2 실시예]

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 사시도, 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 분해 사시도, 도 13a,31b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치의 조립 사시도, 도 14는 호닝툴의 작동상태도이다.

위 도면에 따르면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 절삭장치(100)는 본체(200), 그루빙 툴(300), 툴위치 제어수단(400) 및 호닝툴(500)을 포함할 수 있다.

본체(200), 그루빙 툴(300), 툴위치 제어수단(400)은 앞서 설명한 바 있으므로 생략하고, 호닝툴(500)에 대해서 집중 설명한다.

상기 호닝툴(500)은 제2 실시예의 하이브리드 절삭장치(100)의 그루빙 툴(300) 앞쪽에 배치된 채, 실린더 보어(1)의 내주면을 호닝(honing) 가공하는 것이다.

이러한 호닝툴(500)은 축방향으로 전후진이 가능한 전후진 축(510)과, 상기 전후진 축(510)의 외부에 방사상으로 배치되며 외면에는 숫돌(521)이 설치된 다수의 숫돌홀더(520)로 구성될 수 있다.

이때, 상기 전후진 축(510)의 외형은 선단부로 갈수록 그 외경이 점차 작아지는 콘(cone) 형태를 이루며, 상기 숫돌홀더(520)의 상기 전후진 축(510)과 밀접하는 내면은 상기 콘 형태와 대응되는 사면(斜面)(522)이 형성된다. 여기서, 콘형태와 사면은 축방향으로 1개 또는 그 이상 형성될 수 있다.

이러한 호닝툴(500)의 형태에 따라, 피가공물의 내경 크기에 맞게 조절할 수 있다. 즉, 상기 본체(200)의 내부에 설치되는 유압플런저(210)에서 유압이 발진되면, 이 유압은 도 13b에 도시된 유압유로(211)를 타고 상기 전후진 축(510)을 유압력에 의해 밀어 전진시켜준다.

전후진 축(510)이 유압력에 의해 전진하게 되면, 전후진 축(510)의 콘이 숫돌홀더(520)의 사면(523)을 따라 슬라이딩하게 되면서 도 14의 아래 도면과 같이 숫돌홀더(520)를 외향으로 밀게 되므로 숫돌홀더(520)가 외향으로 돌출된다. 따라서, 피가공물의 내경이 큰 경우에 이에 맞게 숫돌홀더(520)의 외경을 확대함으로써 원활한 호닝 가공이 가능하게 된다.

한편, 상기 숫돌홀더(520)의 선단과 후단에는 링 스프링(530)을 고정하기 위한 스프링 후크(524)가 마련되어 있다. 상기 링 스프링(530)은 숫돌홀더(520)를 상기 전후진 축(510) 방향으로 탄성 가압하는 역할을 한다.

이러한 링 스프링(530)은 상기 숫돌홀더(520)의 외경을 줄일 필요가 있을 때 활용된다. 즉, 상기 유압플런저(210)의 유압발진량을 줄이거나 또는 차단하게 되면 전후진 축(510)의 전진력이 제거되므로, 이로부터 링 스프링(530)의 탄성 가압력에 의해 지배되어 숫돌홀더(520)가 콘을 따라 후진되면서 직경이 작아지게 된다.

그리고, 상기 전후진 축(510) 및 숫돌홀더(520)의 접촉면에는, 상기 전후진 축(510)이 후퇴될 때 소정지점에서 정지되도록 하기 위한 걸림부(a) 및 상대 걸림부(b)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 전후진 축(510)이 후진할 때, 상기 숫돌홀더(520)의 상대 걸림부(b)에 전후진 축(210)의 걸림부(a)가 걸림에 따라 그 이상의 영역으로 전후진 축(510)이 후퇴되는 것을 방지하는 스토퍼의 역할을 한다.

한편, 호닝툴(500)과 그루빙 툴(300)은 공통의 하우징(600)에 의해 상기 본체(200)의 선단에 결속된다. 즉, 상기 하우징(600)의 전방은 상기 호닝툴(500)을 커버링 하고 있고, 하우징(600)의 후방에는 상기 그루빙 툴(300)이 삽입되는 삽입 공간(610)이 구비되어, 이에 그루빙 툴(300)이 끼워지며, 하우징(600)의 후단에는 상기 본체(200)의 선단에 밀착된 채 볼트에 의해 체결되는 플랜지부(620)가 구비되어 있다. 따라서, 호닝툴(500) 및 그루빙 툴(300)은 하나의 하우징(600)에 의해 일체로 연결된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

1 : 실린더 보어 g : 그루브
100 : 하이브리드 절삭장치 200 : 본체
300 : 그루빙 툴 310 : 툴 지지체
320 : 툴홀더 330 : 절삭팁
400 : 툴위치 제어수단 410 : 제1 전진유닛
411 : 구동모터 412 : 캠부재
413 : 연결체 414 : 케이싱
415 : 하모닉 드라이브 420 : 제2 전진유닛
500 : 호닝툴 510 : 전후진 축
520 : 숫돌홀더 530 : 링 스프링

Claims

본체;
상기 본체의 일측에 결합된 채, 피절삭물인 실린더 보어에 그루브를 형성하는 그루빙 툴; 및
상기 실린더 보어의 절삭면의 위치에 대응하여, 상기 그루빙 툴의 외향으로의 출몰정도를 제어하는 툴위치 제어수단;을 포함하는 하이브리드 절삭장치.
청구항 1에 있어서,
상기 툴위치 제어수단은, 상기 그루빙 툴의 선단이 실린더 보어의 그루브 가공깊이에 이르기까지 그루빙 툴 전체를 전진시켜주는 전진유닛을 포함하는 하이브리드 절삭장치.
청구항 2에 있어서,
상기 전진유닛은,
구동모터; 및
일단은 상기 구동모터의 축과 동심으로 연결되고, 상기 일단과 반대되는 타단은 상기 구동모터의 축과 편심되게 구성되어 상기 그루빙 툴과 연결되는 캠부재;로 이루어진 하이브리드 절삭장치.
청구항 3에 있어서,
상기 구동모터와 캠부재 사이에 설치되어, 구동모터로부터 캠부재로 전달되는 회전동력을 감속시켜주는 하모닉 드라이브를 더 포함하는 하이브리드 절삭장치.
청구항 2에 있어서,
상기 전진유닛은 피에죠 액츄에이터인, 하이브리드 절삭장치.
청구항 2에 있어서,
상기 툴위치 제어수단은 전진유닛의 전진동작을 자동으로 제어하는 제어부를 더 포함하는 하이브리드 절삭장치.
청구항 1에 있어서,
상기 툴위치 제어수단은, 상기 그루빙 툴의 선단을 현재 위치에서 상기 실린더 보어에 근접하는 1차 설정위치까지 전진시켜주는 제1 전진유닛; 및
상기 그루빙 툴의 절삭팁을 상기 1차 설정위치로부터 그루브의 가공깊이까지 전진시켜주는 제2 전진유닛;을 포함하는 하이브리드 절삭장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 전진유닛은,
구동모터; 및
일단은 상기 구동모터의 축과 동심으로 연결되고, 상기 일단과 반대되는 타단은 상기 구동모터의 축과 편심되게 구성되어 상기 그루빙 툴과 연결되는 캠부재;로 이루어진 하이브리드 절삭장치.
청구항 8에 있어서,
상기 구동모터와 캠부재 사이에 설치되어, 구동모터로부터 캠부재로 전달되는 회전동력을 감속시켜주는 하모닉 드라이브를 더 포함하는 하이브리드 절삭장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제2 전진유닛은,
상기 그루빙 툴의 절삭팁을 제1 전진유닛에 비해 미세하게 전진시켜주는 피에죠 액츄에이터인, 하이브리드 절삭장치.
청구항 7에 있어서,
상기 툴위치 제어수단은 상기 제1, 2 전진유닛의 전진동작을 자동으로 제어하는 제어부를 더 포함하는 하이브리드 절삭장치.
하이브리드 절삭장치를 이용하여 실린더 보어면에 그루빙을 가공하기 위한 방법으로,
상기 하이브리드 절삭장치의 그루빙 툴을 실린더 보어 내에 설치하는 설치단계;
상기 하이브리드 절삭장치의 그루빙 툴의 선단과 실린더 보어 사이의 거리를 측정하는 거리측정단계;
상기 측정된 거리에 비례하여 상기 그루빙 툴의 전진위치를 설정하고, 이 설정된 전진위치로 그루빙 툴을 전진시키는 전진위치 설정단계; 및
상기 하이브리드 절삭장치를 회전시켜서 그루빙 툴에 의해 실린더 보어에 그루브를 가공하는 그루브 가공단계;를 포함하는 하이브리드 절삭장치를 이용한 그루브 절삭방법.
청구항 12에 있어서,
상기 전진위치 설정단계의 그루빙 툴의 전진동작은,
상기 그루빙 툴 전체를 현재 위치에서 상기 실린더 보어에 근접하는 1차 설정위치까지 전진시켜주는 1차 전진단계; 및
상기 그루빙 툴의 절삭팁을 1차 설정위치에서 상기 그루브의 가공깊이까지 전진시켜주는 2차 전진단계;로 이루어진 하이브리드 절삭장치를 이용한 그루브 절삭방법.
청구항 12에 있어서,
상기 그루빙 가공단계 이전에, 그루브를 가공하기 위한 조건값에 따른 최적의 가공 결과값을 도출하는 가공 결과값 도출단계를 더 포함하여, 이 가공 결과값을 상기 그루브 가공단계에 반영하는, 하이브리드 절삭장치를 이용한 그루브 절삭방법.