KR20180029972A

KR20180029972A - 작업 대상물을 연마하는 방법 및 연삭기

Info

Publication number: KR20180029972A
Application number: KR1020177036550A
Authority: KR
Inventors: 쟝-샤흘 마티; 다비드 비싸트
Original assignee: 롤로매틱 에스에이
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2018-03-21
Also published as: TW201701998A; EP3322557B1; WO2017008836A1; US10207382B2; JP2018524187A; PL3322557T3; EP3322557A1; ES2913462T3; CN107750197B; PT3322557T; TWI664053B; US20170182613A1; CH712809B1; CN107750197A; MY186981A

Abstract

본 발명은 연삭기에 의해 작업 대상물(1)을 연마하는 방법에 관한 것으로, 이는 제1 연마휠을 향해 제1 축(4)을 따라 작업 대상물을 회전 및 이동시키는 단계; 연마 휠(6)을 제2 축(61) 둘레로 회전시키고 제3 축(62)을 따라 이동시켜, 연마 휠이 작업 대상물의 주변부(103)를 연마하는 단계; 를 포함하며, 연마 휠은 제3 축을 따르는 위치에 위치되고, 이동 위치는 제1 축을 따라 이동하고 제1 축 둘레로 회전하는 작업 대상물의 위치의 함수로 결정된다. 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기 위한 연삭기에 관한 발명이다.

Description

작업 대상물을 연마하는 방법 및 연삭기

본 발명은 작업 대상물 (workpiece), 특히 작은 연삭 대상물을 가공하기 위한 방법 및 연삭기에 관한 것이다.

가공되지 않은 모노 블록을 가공하여 복잡한 프로파일로 가공되는 공작물 또는 툴을 생산하기 위한 수단의 신뢰성 및 비용 효율성이 요구되고 있다.

프로파일 연삭기는 다수의 직선 및/또는 곡선의 평행선이나 상호 경사 표면, 또는 패싯, 숄더, 리세스, 그루브, 돌기 및/또는 다른 불규칙성을 갖는 복잡한 프로파일을 갖는 공작물을 연삭하는 데에 주로 사용된다. 프로파일 연삭기를 사용하는 경우 연삭 대상물의 프로파일은, 거친 연삭 작업에서는 거친 연삭 툴을 사용하여 연마되고, 마무리 작업에서는 마무리 연삭 툴을 사용하여 연마된다. 투사 (projecting) 시스템으로 작동하는 광학 프로파일 연삭기를 사용하는 경우, 가공 환경이 광학 시스템에 의해 화상 스크린 상에 확대 투영되며, 여기서 연삭 대상물 및 가공 툴의 실루엣은 투명 용지 상에 스크린 사진으로 놓인 작업물의 도면과 대비될 수 있다. 그러나 프로파일 연삭기 (또는 광학 프로파일 연삭기)를 사용하는 것은 원하는 길이 및 단면 형상을 얻기 위해, 특히 연삭 절차를 셋업하는 동안 가공 파라미터의 연속적인 보정뿐 아니라 전문가의 영구적 점검을 필요로 한다. 또한, 이러한 연삭기는 연삭 작업의 길이 방향에 대해 음의 기울기를 갖는 길이 방향 윤곽선을 갖는 작업 대상물을 연삭하는 데에는 적합하지 않다.

미국 특허출원 US2011195635호는 복수의 공작물의 말단을 유지한 채로 방사상으로 이동 가능한 한 쌍의 그라인드스톤 (grindstones)에 의해 그 표면을 연삭하도록 구성된 연삭기를 개시하고 있다. 그라인드스톤은 작업 대상물의 전체 길이 방향 윤곽선을 동시에 연마할 수 있도록 치수화되어 있다. 연속적인 소정의 각도 위치에서의 작업 대상물을 회전시킴으로써, 비-곡면의 단면을 갖는 작업 대상물을 가공하는 것이 가능해진 것이다. 원주형 또는 둥근 종형의 윤곽을 갖는 작업 대상물은 이에 대응하는 보완적인 연마 프로파일을 갖는 그라인드스톤들을 연삭기에 장착함으로써 가공될 수 있다. 그러나, 이러한 연삭기는 특히 2~15mm의 단면 모서리 및 10~80mm의 길이를 갖는 대향하는 평행 말단 면들을 갖는 정확하게 원통형인 작업 대상물을 가공할 수 있다.

독일 특허 DE102008061528호는 캠 샤프트 내에서 복수의 캠을 연마하기 위한 가공 방법을 개시하고 있다. 이를 위해 크기가 다른 두 개의 그라인드스톤이 캠 샤프트의 각각의 캠 앞에 연속적으로 장착된다. 캠 샤프트가 회전하면, 그라인드스톤은 캠의 각도 위치에 따라 반경 방향으로 이동하여 캠의 전체 길이 방향 둘레를 동시에 연마한다. 그러나, 개시된 연삭 가공 방법은 작업 대상물의 회전축에 대하여 평행한 길이 방향 윤곽 만을 가지는 작업 대상물을 가공하기 위한 것이다. 게다가, 이러한 가공 방법은 35mm 내지 150mm 사이의 반경을 가진 오목한 표면을 가진 작업 대상물에만 사용할 수 있다.

미국 특허 US5865667호는 한 쌍의 그라인드스톤에 의해 작업 대상물의 자유로운 단부를 연삭하면서 작업 대상물의 단부를 유지 및 이동시키도록 배열된 연삭기를 개시한다. 가공물이 회전하고 축방향으로 병진되는 동안, 작업 대상물의 교차 직경을 국부적으로 변화시키기 위하여, 그라인드스톤은 작업 대상물의 자유 부분의 축방향 위치에 따라서 작업 대상물 쪽으로 이동된다. 그러나, 이러한 연삭기는 둥근 모양의 작업 대상물 만을 가공할 수 있다.

본 발명의 목적은 공지된 연삭기 및 가공 방법의 (적어도 부분적인) 한계를 극복할 수 있는 연삭기 및 연마 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 1의 연마 방법 및 청구항 22의 연삭기에 의해 달성된다.

본 발명의 이점은 종래 기술의 수단에 대하여 비-원형 횡단면을 갖는 작업 대상물에 대하여 보다 신뢰성 있고 경제적인 연삭 가공을 제공할 수 있다는 점이다. 특히, 본 해결 수단은 작은 단면을 갖는 비-원형 부분을 갖는 긴 작업 대상물에 대한 신뢰성 있고 경제적인 기계 가공을 제공한다.

본 해결 수단의 또 다른 이점은 평행하지 않은 종방향 외형을 갖는, 특히 적어도 일부는 종방향의 오목한 외형을 갖는, 작업 대상물을 공지된 방법보다 신뢰성 있고 경제적으로 가공할 수 있다는 점이다.

또한, 이 해결 수단은 종래 기술의 연삭기 및 연마 가공 방법과 관련하여, 작은 단면을 갖는 중심이 맞지 않는 말단부를 갖는 긴 작업 대상물에 대하여 신뢰성 있고 경제적인 연마 가공을 제공한다. 특히, 청구되는 해결 수단은 복수의 오목/볼록한 윤곽을 갖는 비-원형 단면 또는 중심이 맞지 않는 말단부를 갖는 작고 긴 작업 대상물에 대하여 신뢰성 있고 경제적인 연마 가공을 제공한다.

본 발명은 그 예시로서 주어진 아래의 도면에 도시된 실시예에 따른 설명으로 더욱 명확하게 이해될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 연삭기의 일 단면도이다.
도 2는 도 1의 연삭기의 부품의 상세도이다.
도 3은 본 발명에 따른 작업 대상물을 연마하기 위한 방법의 제1 실시예의 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 작업 대상물을 연마하기 위한 방법의 제2 실시예의 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른, 작업 대상물의 이동과 연마 휠 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 작업 대상물의 움직임과 연마 휠 사이의 관계의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 14는 본 발명의 연삭기 및 연마 방법으로 실현될 수 있는 작업 대상물의 몇 가지 예를 도시한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 작업 대상물 (1)을 연마하기 위한 연삭기를 도시한다. 연삭기는 작업 대상물 (1)의 일 단부 (101)를 파지하도록 배열된 스핀들 (spindle)(3)을 포함하여, 작업 대상물 (1)이 스핀들 (3)에 의해 파지될 때 제1 축 (4)을 따라 회전되고 이동될 수 있도록 한다. 스핀들 (3)은 제1 축 (4)을 중심으로 회전하도록 구성된 회전 가능한 스핀들일 수 있다. 따라서, 스핀들은 제1 축 (4)을 따라서 연삭기의 프레임 (framework)(2)에 대하여 이동 가능한 주축대 (headstock)(9) 상에 장착될 수 있다.

작업 대상물 (1)은 예를 들어 금속, 합금 또는 세라믹을 포함하는 임의의 연삭 재료의 원통형 모노 블럭일 수 있다.

연삭기는 제1 축 (4)을 따라 스핀들 (3)로부터 원위 방향으로 이격된 가이드 지지체 (5)를 더 포함한다. 가이드 지지체(5)는 작업 대상물의 타 단부 (102)의 슬라이딩식 지지를 제공하며, 즉 가이드 지지체는 제1 축 (4)에 대해 타 단부 (102)의 반경 방향 운동을 제한하도록 배치된다. 가이드 지지체 (5)는 연삭기의 프레임 (2)에 직접 고정될 수 있다. 스핀들 (3), 주축대 (9) 및/또는 가이드 지지체 (5)는 제1 축을 따라 이러한 구성 요소들의 수동, 반자동 또는 완전 자동 정렬을 제공하는 정렬 수단을 구비할 수 있다.

연삭기는 제2 축 (61) 둘레로 회전하고 제2 축 (61)에 대해 경사지거나 수직인 제3 축 (62)을 따라 이동하여, 작업 대상물 (1)의 주변부 (103)를 연마하도록 배열된 제1 연마 휠 (6)을 더 포함한다.

연마 휠은 작업 대상물의 표면을 가공할 작업 연마 프로파일을 갖는 원판 또는 원통 형태의 공구, 예를 들어 둥글게 깍인 스톤 또는 그라인드스톤 (grindstone) 일 수 있다.

일 실시예에서, 연마기는 제4 축 (71)을 중심으로 회전하고 제4 축 (71)에 대해 경사지거나 수직인 제5 축 (72)을 따라 이동하여 작업 대상물 (1)의 주변부를 연마하도록 배열된 제2 연마 휠 (7)을 더 포함한다.

제1 및 제2 연마 휠 (6, 7)은 연마 프로파일 (63, 73), 즉 제1 둥근 부분 (631, 731) 및 제2 실질적으로 평탄한 부분 (632, 732)을 포함하는, 작업 대상물의 표면을 기계 가공하기에 적합한 연마 휠의 반경 부분을 갖는다.

가공 유형에 따라, 제1 및 제2 연마 휠 (6, 7)은 동일한 치수 또는 상이한 치수 (예컨대, 크기, 둥근 부분, 평평한 부분 등)를 가질 수 있다. 더욱이, 제1 및 제2 연마 휠 (6, 7)은 동일하거나 상이한 연마 특징들 (연마재, 표면 처리 등)을 가질 수 있다.

바람직한 실시예에서, 연삭기는 컴퓨터화된 수치 제어 연삭기 (CNC 연삭기)이다. 그러므로 연삭기는 작업 대상물을 반자동 및/또는 완전 자동으로 가공할 수 있도록 프로그램 가능한 디지털 제어 장치 (10)를 포함 할 수 있다. 장치 (10)는 연삭기의 다양한 구성 요소의 구동, 제어 동작 및 이동, 특히 작업 대상물 (1)의 병진 및 회전과 제1 및 제2 연마 휠 (6, 7)의 이동을 위해 작업 대상물의 가공의 기술적 사양 또는 디지털 모델을 획득하고 처리하도록 배열될 수 있다.

도 3에 개략적으로 도시된 실시예에 따르면, 연삭기를 사용하여 작업 대상물 (1)을 연마하는 방법은 스핀들 (3) 내 작업 대상물 (1)의 일 단부 (101)를 파지하여 작업 대상물의 타 단부 (102)가 가이드 지지체 (5) 내에 지지되는 단계 (도 3의 S1)을 포함한다.

상기 방법은 작업 대상물 (1)을 예정된 위치에 위치시키는 단계 (S2)를 더 포함한다. 예정된 위치는 프레임 (2), 가이드 지지체 (5)에 관련하여, 및/또는 연삭기의 3차원 좌표계에 관련하여 정의될 수 있다. 가이드 지지체 (5)는 이 좌표계의 중심으로서 사용될 수 있다. 위치 설정 단계 (S2)는 예를 들어 스핀들 (5) 및/또는 주축대 (9)를 통하여, 제1 축 (4)을 따라 이동하거나 그 둘레를 회전하는 작업 대상물 (2)의 이동 및/또는 회전 운동을 포함할 수 있다.

상기 방법은 제 1 연마 휠 (6)을 프레임 워크 (2), 가이드 지지체 (5) 및/또는 연삭기의 3차원 좌표계에 대하여 소정의 위치에 위치시키는 단계 (S10)를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 연마 휠 (6)의 연삭 프로파일 (63)은 가이드 지지체 (5)에 가능한 한 가깝게 작동 가능하게 위치되어, 스핀들 (3)로부터 실질적으로 반대 방향으로 가이드 지지체 (5)로부터 연장하는 작업 대상물 (1) 부분을 가공할 수 있다. 제1 연마 휠 (6)을 예정된 위치에 위치시키는 단계 (S10)는 작업 대상물의 위치 설정 단계 (S2)의 전후에서 동시에 수행될 수 있다.

다음 단계 (S3)에서, 작업 대상물 (1)은 스핀들 (5)에 의해 회전되고 가능하게는 제1 축 (4)을 따라 가이드 지지체 (5)를 향해 병진 운동된다. 병진 이동으로 인해 작업 대상물은 가이드 지지체 (5)로부터 멀리 원위치로 연장된다. 작업 대상물 (1)은 예정된 회전 속도 또는 가변 회전 속도로 회전된다. 병진 운동은 예정된 변환 속도 또는 가변 속도 변환이 수행될 수 있다.

다음 단계 (S11)에서, 제1 연마 휠 (6)은 제2 축 (61) 둘레로 회전되고, 가능하게는 제3 축 (62)을 따라 병진 운동하여, 가이드 지지체 (5)로부터 멀리 연장되고 제1 연마 휠 (6)과 접촉하는 작업 대상물 (1)의 말단부 (103)가 연마된다.

일 실시예에서, 제1 연마 휠 (6)의 병진 이동은 제3 축 (62)을 따라 제1 연마 휠의 연속적인 위치 설정 하에서 수행된다 (S12). 제1 연마 휠 (6)의 각각의 위치는 제1 축 (4)을 따르는 작업 대상물 (1)의 위치 및 제1 축 (4) 주위의 작업 대상물 (1)의 각도 위치의 함수로서 결정될 수 있다.

도 4에 도시된 바람직한 실시예에서, 연삭기는 제2 연마 휠 (7)을 포함하고, 상기 방법은 제2 연마 휠 (7)을 제4 축 (71) 둘레로 회전시키고, 가능하게는 제5 축 (72) 둘레로 병진 이동될 수 있는 단계 (S21)를 더 포함하여, 가이드 지지체 (5)로부터 멀리 연장되어 제2 연마 휠 (7)과 접촉하게 되는 작업 대상물 (1)의 주변부 (103)를 기계 가공 (연마)할 수 있다.

상기 방법은 제2 연마 휠 (7)을 프레임 (2), 가이드 지지체 (5) 및/또는 연삭기의 3차원 좌표계에 대하여 예정된 위치에 위치시키는 단계 (S20)를 더 포함 할 수 있다. 바람직하게는, 제2 연마 휠 (7)의 연삭 프로파일 (73)은 가이드 지지체 (5)에 가능한 한 가깝게 조작 가능하게 위치되어, 가이드 지지체 (5)로부터 스핀들과 실질적으로 반대 방향으로 연장되는 작업 대상물 (1)의 부분을 가공할 수 있다. 제2 연마 휠 (7)을 예정된 위치에 위치시키는 단계 (S20)는 작업 대상물의 위치 설정 단계 (S2)의 전후에 동시에 수행 될 수 있다.

일 실시예에서, 제 2 연마 휠 (7)의 병진 이동은 제 2 연마 휠 (7)의 제 5 축 (72)을 따른 연속적인 위치 설정에서 수행된다 (S22). 제2 연마 휠 (7)의 각각의 위치는 제1 축 (4)을 따르는 작업 대상물 (1)의 위치 및 제1 축 (4) 주위의 작업 대상물 (1)의 각도 위치의 함수로서 결정될 수 있다.

제 2 연마 휠 (7)을 회전시키고 병진시키는 단계 (S21)는 작업 대상물을 동시에 회전 및 이동시키는 단계 (S3)와, 제1 연마 휠 (6)을 회전 및 이동시키는 단계 (S11)와 동시에 수행될 수 있다.

제2 연마 휠 (7)의 각 위치 (단계 S23)는 제1 축 (4)을 따르는 작업 대상물 (1)의 위치 및 제1 축 (4) 주위의 작업 대상물 (1)의 각 위치의 함수로서 결정될 수 있다.

가공 작업의 유형에 따라, 제1 연마 휠 (6) 및 제2 연마 휠 (7)은 두 개의 별개의 표면 부분 (105, 106)에서 작업 대상물 (1)의 실질적으로 동일한 주변부 (103)를 연마하도록 배치될 수 있다. 또한, 연마 휠 (6,7)은 동일한 주변부 (103) 상에서 동시에 작동하도록 더 배열될 수 있다.

바람직하게는, 제1 연마 휠 (6)의 위치 결정에 사용되는 작업 대상물 (1)의 위치 (S13)는 제2 연마 휠 (7)의 위치 결정을 위해 사용되는 작업 대상물 (1)의 위치와 동일한 위치이다 (S23).

제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 위치 결정을 위해 사용되는 작업 대상물 (1)의 위치는 프레임 (2), 가이드 지지체 (5), 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)에 대하여, 및/또는 연삭기의 3차원 좌표계에 대하여 제1 축 (4)을 따르는 작업 대상물 (1)의 상대적 위치일 수 있다.

제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 위치 결정을 위해 사용되는 작업 대상물 (1)의 위치는 제1 축 (4)을 따르는 스핀들 (3) 및/또는 주축대 (9)의 위치에 의해 더 결정될 수 있다.

제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 위치를 결정하는데 사용되는 작업 대상물 (1)의 위치는 제1 및 제2 연마 휠 (6, 7)의 다음 위치가 결정될 때의 작업 대상물 (1)의 위치일 수 있다.

선택적으로, 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 위치 결정에 사용되는 작업 대상물 (1)의 위치는 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 다음의 병진 이동이 계획 또는 실행될 때의 평가된 (예를 들어, 프로그램 가능한 디지털 제어 장치 (10)에 의해 실행되는 프로그램에 의해 계산된) 작업 대상물 (1)의 위치일 수 있다.

도 5는 본 방법의 바람직한 실시예의 일부 세부 사항을 나타낸다. 이 실시예에서, 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 다음 위치 결정 단계 (S13 및/또는 S23)는 작업 대상물 (1)의 예정된 또는 가변적인 병진 속도의 함수이다. 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 다음 위치를 결정하는 것은, 예를 들어 다음 위치 결정시의 속도, 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 다음 계획된 병진 이동시의 평가된 속도, 및/또는 이러한 속도값들의 변환 등을 측정하는 것을 포함할 수 있다.

제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 위치 결정을 위해 사용되는 작업 대상물 (1)의 병진 속도 (S13, S23)는 프레임 (2), 가이드 지지체 (5), 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)에 대해 및/또는 연삭기의 3차원 좌표계에 대해 상기 제1 축 (4)을 따르는 작업 대상물 (1)의 상대 속도일 수 있다.

제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 위치 결정에 사용되는 작업 대상물 (1)의 이동 속도는 또한 제1 축(4)을 따라 스핀들 (3) 및/또는 주축대 (9)의 이동 속도에 의해 평가 (예를 들어, 프로그램 가능한 디지털 제어 장치 (10)에 의해 실행되는 프로그램에 의해 계산)될 수 있다.

제1 연마 휠 (6)의 위치 결정을 위해 사용되는 작업 대상물 (1)의 각 위치는 제2 연마 휠 (7)의 위치 결정을 위해 사용되는 작업 대상물 (1)의 각 위치와 동일할 수 있다.

제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 위치 결정을 위해 사용되는 작업 대상물 (1)의 각 위치는 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 다음 위치 결정시의 작업 대상물의 각도 위치 (angular position) 일 수 있다.

선택적으로, 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 위치 결정에 사용되는 작업 대상물 (1)의 각도 위치는, 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 다음 병진 이동이 계획되거나 실행될 때의 작업 대상물 (1)의 각도 위치로 평가 (예를 들어, 프로그램 가능한 디지털 제어 장치 (10)에 의해 실행되는 프로그램에 의해 계산)될 수 있다.

제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 위치 결정을 위해 사용되는 각도 위치는, 프레임 (2), 가이드 지지체 (5), 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6,7)에 대한, 및/또는 연삭기의 3차원 좌표계에 대한 작업 대상물 (1)의 상대적 각도 위치일 수 있다.

제1 및/또는 제2 연마 휠의 위치 결정을 위해 사용되는 작업 대상물 (1)의 각도 위치는 제1 축 (4) 둘레의 스핀들 (3)의 각도 위치에 의해 도출되거나 또는 대체될 수 있다.

바람직하게는, 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 다음 위치의 결정하는 단계 (S13, S23)는 도 5에 도시된 바와 같이 작업 대상물 (1)의 예정되거나 가변적인 각속도의 함수일 수 있다.

제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7)의 다음 위치의 결정은, 예를 들어, 다음 위치 결정시의 각속도 값, 제1 및/또는 제2 연마 휠의 계획된 다음 이동 시의 각속도 값, 및/또는 이러한 각속도 값의 변형을 측정하는 것을 포함할 수 있다.

도 6은 상기 방법의 바람직한 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 연삭기의 대상물의 재료, 치수 및/또는 가공 작업의 유형의 연삭 부품들의 기술적 및 물리적 한계를 고려하기 위하여, 제1 및/또는 제2 위치 다음 위치를 결정하는 단계 (S13, S23)는 작업 대상물 (1)의 병진 속도 (IO5) 및/또는 가변 각속도 (IO6)를 선택하는 단계를 포함한다. 그 후, 작업 대상물 (1)의 병진 속도 및/또는 가변 각속도는 선택된 병진 및/또는 회전 속도에 따라 수정된다 (단계 S8 및 S9).

바람직하게는, 단계 S3 동안, 작업 대상물 (1)은 가공될 작업 대상물 (1)의 부분 전체가 가이드 지지체 (5)로부터 완전히 연장될 때까지 가이드 지지체 (5)를 향해 제1 축 (4)을 따라 이동된다. 그 다음, 가공된 작업 대상물 (1)은 제1 및/또는 제2 연마 휠 (6, 7), 또는 연삭기의 전용 절삭 공구에 의해 스핀들 (5)로부터 제거되거나 절단될 수 있다.

공지된 연삭기 및/또는 방법에 의해 비-원형 및/또는 비-평행한 길이 방향 외형을 갖는 긴 공작물 (1) (즉, 길이 대 단면 비가 통상적으로 100 이상 및 500 이하)을 실현하는 것에는 작업 대상물의 자유 부분이 구부러지거나 파손되거나 하는 위험이 존재한다. 작업 대상물이 구부러지거나 끊어지는 것은 작업 대상물의 자유 단부에서 연마 휠이 접촉하여 발생되는 레버 효과 (lever effect)에 의해 발생된다. 작업 대상물의 자유 부분이 구부러지거나 파손될 위험은 적어도 작은 단면의 부분 (예: 직경이 일반적으로 1mm 미만)을 가진 작업 대상물을 가공할 때 더욱 두드러진다.

특히, 가이드 지지체로부터 먼 쪽으로 연장되는 작업 대상물 (1)의 주변부를 연삭함으로써, 제안된 해결 수단은 가공 중에 가공물을 구부리거나 파손할 위험을 감소시켜, 가공품을 보다 경제적이고 효율적으로 실현할 수 있게 하며, 특히 종래 기술과 관련하여 하나 또는 다수의 작은 직경 프로파일을 갖는 공작물에 유용하다.

더욱이, 제1 및 제2 연마 휠 (6, 7)은 동일한 회전 방향으로 회전하고 실질적으로 동일한 축 (8)을 따라 병진 운동하도록 배열 될 수 있고 (즉, 제3 축 및 제5 축 (62, 72)은 실질적으로 동축이다), 상기 축 (8)은 제1 축 (4) (도 2)에 실질적으로 수직이다. 제1 및 제2 연마 휠 (6, 7)은 또한 반대 회전 방향으로 회전하도록 배열될 수도 있다.

또한, 제1 및 제2 연마 휠 (6, 7)은 동시적이고 연속적인 방식으로 가이드 지지체 (5)에 가능한 한 가깝게 작업 대상물 (1)을 가공하도록 배치될 수 있다. 이러한 해결 방안은 전체 가공 작업 중에 제1 축 (4)을 따라 2개의 접촉부 (105, 106) 각각 사이의 최대 축방향 거리를 제한할 수 있게 한다. 이는 외주 부분 (103)의 작은 부분에서 연마 휠 (6, 7)에 의해 작업 대상물 (1)에 부과되는 물리적 힘의 집중뿐 아니라, 이들의 물리적 힘의 총합의 방사상 벡터 성분을 보상하는 것으로 이어진다.

본원에 개시된 방법은 전체 가공 작업 동안 제1 축 (4)을 따라 가이드 지지체 (5)와 이들 각각의 부분 (105, 106) 사이의 최대 축 방향 거리를 제한할 수 있게 한다. 이는 가이드 지지체 (5) (레버의 받침점으로 작용)와 연마 휠 (6, 7)의 연마력의 각각의 적용 지점 사이의 최대 거리의 제한하는 것으로 이어진다.

본원에 개시된 방법은 연마 휠에 의해 야기된 레버 효과를 전체적으로 길게 감소시켜, 단면이 작은 하나 이상의 부분을 갖는 작고 긴 가공품의 신뢰성 있는 기계 가공을 가능하게 한다.

유리하게는 가공 공정 중에, 작업 대상물 (1)은 제1 축 (4)을 따라 가이드 지지체 (5)를 향해서만 이동된다. 따라서, 작업 대상물 (1)은 하나의 통과 모드, 즉 연속 작동으로 기계 가공된다. 이 방법은 양방향 통과 모드와 관련하여 가공 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.

바람직한 실시예에서, 작업 대상물 (1)은 기계 가공을 따라 연속적으로 가이드 지지체 (5)를 향해 제1 축 (4)을 따라 병진 이동된다.

따라서, 작업 대상물 (1)의 일부가 구부러지거나 심지어 파손될 위험이 감소되며, 특히 작업 대상물의 이미 부분적으로 기계 가공된 부분에 있어서 위험이 감소되어, 작은 단면을 갖는 하나 이상의 부분을 갖는 작고 긴 공작물을 더욱 신뢰성 있게 가공할 수 있게 된다.

이 방법은 종래 방법에 비해, 전체적으로 중심을 벗어난 부분 (즉, 횡단면이 연마될 작업 대상물 (1)의 종 방향 중심축과 만나지 않는 부분)을 갖는 작고 긴 공작물 (1)의 신뢰성 있는 기계 가공을 제공한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 연삭기 및 방법은 접촉부 (105, 106)를 작고 실질적으로 점의 형태의 접촉부 (105, 106)로 제한하기 위하여, 연삭 프로파일 (63, 73)의 둥근 부분 (631, 731) 만이 작업 대상물 (1)에 접촉하도록 배열되는 구성을 더 포함할 수 있다. 상기 둥근 부분 (631, 731)의 반경은 영 (null)(날카로운 모서리)이거나 임의의 적절한 값일 수 있다.

따라서, 연마 휠은 평탄 부분 (632, 732)이 제1 축 (4)에 대하여 비스듬하게 배치되어, 작업 대상물의 이미 기계 가공된 부분과 원하지 않는 접촉을 피하도록 배치될 수 있다. 평탄부 (632, 732)는 제1 축 (4)과 90도 또는 임의의 적합한 각도를 만들 수 있다.

본 방법의 장점은 연삭 방향 (즉, 가이드 지지체 (5)로부터 스핀들 (3)을 향한 축 방향)에 대해 양의 경사진 길이 방향 윤곽에서 용이한 기계 가공을 제공 할 뿐만 아니라, 가공 방향에 대해 음의 경사진 길이 방향 윤곽에 대해서도 손쉬운 가공을 제공할 수 있다는 점이다.

따라서, 본 방법은 작업 대상물의 길이 방향 외형의 볼록부 및 오목부에 대해 신뢰성 있는 기계 가공을 제공한다.

도 7 내지도 12는 본 발명의 연삭기 및 방법을 사용하여 제조된 공작물 (1)의 예를 도시하며, 참조 번호 108은 공작 중 작업 대상물의 회전축을 나타낸다. 공작물은 알려진 연삭기 및 방법에 비해 더 경제적이고 신뢰할 수 있는 방법으로 생산될 수 있다.

특히, 도 7은 다각형 단면을 갖는 단자부, 즉 20면의 다각형의 단자부를 갖는 공작물 (1)의 예를 도시한다.

도 8 내지 도 10은 단일의 편심된 긴 부분을 포함하는 작업 대상물 (1)의 연삭된 다른 예를 도시한다. 상기 부분들은 예를 들어 둥근 직사각형 단면 (도 8), 정사각형 단면 (도 9) 또는 삼각형 단면 (도 10)과 같이, 원형이 아닌 단면을 가질 수 있다. 더욱이, 이러한 부분은 작은 치수 (예를 들어, 0.1 mm보다 작은 단면) 및 중요한 길이 대 단면 비율, 예를 들면 100 이상 (도 8 참조)의 비율을 가질 수 있다.

공지된 방법을 사용하는 것과는 대조적으로, 본 방법은 도 8 및 도 9에 도시 된 바와 같이 완전히 중심을 벗어난 부분을 갖는 연삭된 공작물 (1)을 생산하는 것을 가능하게 한다.

도 11 내지 도 13은 복수의 중심 이탈부를 포함하는 연삭된 가공물 (1)의 예를 도시한다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 중심을 벗어나는 부분은 작고, 비-원형의 단면을 가질 수 있다.

본원에 개시된 방법의 이점은 기계 가공되는 공작물에 치수 제한이 없다는 것이다. 예를 들어, 약 100의 종횡비로 가공되는 공작물은 0.1mm, 또는 10mm 또는 100mm의 범위의 치수 등을 가질 수 있다.

이러한 연마된 공작물 (1)의 프로파일은 도 12의 공작물에 의해 도시된 바와 같이, 작업 대상물의 길이 축에 대해 둥글거나 비스듬한 윤곽을 가지는 것과 같이, 평행하지 않은 길이 방향 윤곽을 갖는 부분을 가질 수 있다.

공지된 방법과는 대조적으로, 본 발명의 방법은 도 14에 도시 된 바와 같이, 비-원형 부분과 볼록 및 오목한 길이 방향 윤곽을 동시에 갖는 가공품을 생산할 수 있다.

본 발명의 방법은 보다 신속하고 경제적으로 신뢰성 있게 연마된 공작물을 제조할 수 있다.

1 작업 대상물
101 작업 대상물의 제1 단부
102 작업 대상물의 제2 단부
103 작업 대상물의 주변부
105 제1 연마 휠과의 접촉면 부분
106 제2 연마 휠과의 접촉면 부분
108 가공 회전축
2 연삭기의 프레임
3 스핀들
4 회전 및 평행 이동 축
5 가이드 지지체
6 제1 연마 휠
61 제1 연마 휠의 회전축
62 제1 연마 휠의 평행이동 축
63 제1 연마 휠의 연삭 프로파일
631 둥근 부분
632 평평한 부분
7 제2 연마 휠
71 제2 연마 휠의 회전축
72 제2 연마 휠의 평행이동 축
73 제2 연마 휠의 연삭 프로파일
731 둥근 부분
732 평평한 부분
8 공통 연삭 축
9 주축대
10 디지털 제어 장치
S1 작업 대상물을 파지하는 단계
S2 예정된 위치에 작업 대상물을 위치시키는 단계
S3 작업 대상물을 회전 및 평행 이동시키는 단계
S4 작업 대상물의 위치를 결정하는 단계
S5 작업 대상물의 각도 위치를 결정하는 단계
S6 작업 대상물의 이동 속도를 선택하는 단계
S7 작업 대상물의 회전 속도를 선택하는 단계
S8 작업 대상물의 이동 속도를 변화시키는 단계
S9 작업 대상물의 회전 속도를 변화시키는 단계
S10 예정된 위치에 제1 연마 휠을 위치시키는 단계
S11 제1 연마 휠을 회전 및 평행 이동시키는 단계
S12 연속 위치에서 제1 마 휠 평행 이동시키는 단계
S13 제1 연마 휠의 이동 위치를 결정하는 단계
S20 제2 연마 휠을 예정된 위치에 위치시키는 단계
S21 제2 연마 휠을 회전 및 평행 이동시키는 단계
S22 위치에서 제2 연마 휠을 평행 이동시키는 단계
S23 제2 연마 휠의 평행 이동 위치를 결정하는 단계
IO1 작업 대상물의 위치
IO2 작업 대상물의 각도 위치
IO3 작업 대상물의 이송 속도
IO4 작업 대상물의 회전 속도
IO5 선택된 이동 속도값
IO6 선택된 회전 속도값

Claims

연삭기(grinding machine)에 의해 작업 대상물을 연마하는 방법으로서,
상기 연삭기는, 상기 작업 대상물(1)을 제1 축(4)을 둘레로 회전시키고 제1 축(4)을 따라 이동하도록 배열된 스핀들(3); 및 제2 축(61) 둘레로 회전시키고 상기 제2 축(61)에 비스듬하거나 수직한 제3 축(62)을 따라 이동하도록 배열된 제1 연마 휠(6); 을 포함하고,
상기 작업 대상물(1)의 주변부를 연마함에 있어서, 상기 방법은:
상기 작업 대상물(1)을 상기 제1 축(4) 둘레로 회전시키고, 상기 제1 축(4)을 따라 상기 제1 연마 휠(6)을 향해 이동시키는 단계;
상기 제1 연마 휠(6)을 상기 제2 축(61) 둘레로 회전시키고 상기 제3 축(62)을 따라 이동시켜, 상기 제1 연마 휠(6)이 상기 작업 대상물(1)의 주변부(103)를 연마하는 단계; 를 포함하고,
상기 제1 연마 휠(6)은 상기 제3 축(62)을 따라 이동되고,
상기 제3 축(62)을 따라 이동하는 상기 제1 연마 휠(6)의 위치는, 상기 제1 축(4)을 따라 이동하는 상기 작업 대상물(1)의 위치 및 상기 제1 축(4) 둘레로 회전하는 상기 작업 대상물(1)의 각위치(angular position)의 함수로서 결정되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 연삭기는 제4 축(71) 둘레로 회전하고 상기 제4 축(71)에 비스듬하거나 수직한 제5 축(72)을 따라 이동하도록 배열된 제2 연마 휠(7)을 더 포함하고,
상기 작업 대상물(1)의 주변부를 연마함에 있어서, 상기 방법은:
상기 제2 연마 휠(7)을 상기 제4 축(71) 둘레로 회전시키고 상기 제5 축(72)을 따라 이동시켜, 상기 제2 연마 휠(7)이 상기 제2 연마 휠(7)로부터 멀어지게 연장되는 상기 작업 대상물(1)의 주변부를 연마하는 단계; 를 포함하고,
상기 제2 연마 휠(7)은 상기 제5 축(72)을 따라 이동되고,
상기 제 5축(72)을 따라 이동하는 상기 제2 연마 휠(7)의 위치는, 상기 제1 축(4)을 따라 이동하는 상기 작업 대상물(1)의 위치 및 상기 제1 축(4) 둘레로 회전하는 상기 작업 대상물(1)의 각위치의 함수로서 결정되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 연마 휠(6) 및 상기 제2 연마 휠(7)은 상기 작업 대상물(1)의 실질적으로 동일한 주변부(103)를 연마하도록 배열된, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제3 축(62)을 따라 이동하는 상기 제1 연마 휠(6)의 위치를 결정하기 위하여 사용되는 상기 작업 대상물의 위치는, 상기 제5 축(72)을 따라 이동하는 상기 제2 연마 휠(7)의 위치를 결정하기 위하여 사용되는 상기 작업 대상물(1)의 위치와 동일한, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 축(62)을 따라 이동하는 상기 제1 연마 휠(6)의 위치를 결정하기 위하여 사용되는 상기 작업 대상물(1)의 각위치는, 상기 제5 축(72)을 따라 이동하는 상기 제2 연마 휠(7)의 위치를 결정하기 위하여 사용되는 상기 작업 대상물(1)의 각위치와 동일한, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 연마 휠(6) 및 상기 제2 연마 휠(7)은, 상기 제3 축(62) 및 상기 제5 축(72)이 실질적으로 동축(coaxial)이 되도록 배열되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 연마 휠(6) 및 상기 제2 연마 휠(7)은, 상기 제2 축(61) 및 상기 제4 축(62)이 상기 제1 축(4)에 대하여 실질적으로 평행이 되도록 배열되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 대상물(1)은, 상기 작업 대상물의 연마될 부분 전체가 상기 제1 및/또는 제2 연마 휠(6, 7)로부터 멀어지게 연장될 때까지, 가이드 지지체(5)를 향해 상기 제1 축(4)을 따라 이동되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 대상물(1)은 상기 제1 및/또는 제2 연마 휠(6, 7) 만을 향해 상기 제1 축(4)을 따라 이동되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 대상물(1)은 상기 제1 축(4)을 따라 연속적으로 이동되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 대상물(1)은 예정된 속도로 상기 제1 및/또는 제2 연마 휠(6, 7)을 향해 상기 제1 축(4)을 따라 이동되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 작업 대상물(1)은 가변 속도로 상기 제1 축(4)을 다라 이동되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 제1 연마 휠(6)의 이동 위치 및/또는 상기 제2 연마 휠(7)의 이동 위치는 또한 상기 예정된 속도 또는 가변 속도의 함수로서 결정되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 연마 휠(6) 및/또는 상기 제2 연마 휠(7)의 이동 위치의 결정은, 상기 작업 대상물(1)의 이동 속도를 선택하는 단계를 포함하는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 대상물(1)은 예정된 회전 속도로 상기 제1 축(4)을 따라 회전되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 대상물(1)은 가변 회전 속도로 상기 제1 축(4)을 따라 회전되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 제1 연마 휠(6)의 이동 위치 및/또는 상기 제2 연마 휠(7)의 이동 위치는 또한 상기 예정된 회전 속도 또는 가변 회전 속도의 함수로서 결정되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제1 연마 휠(6) 및/또는 상기 제2 연마 휠(7)의 이동 위치의 결정은, 상기 작업 대상물(1)의 회전 속도를 선택하는 단계를 포함하는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 축(62) 및/또는 상기 제5 축(72)은 상기 제1 축(4)에 대하여 실질적으로 수직인, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 연마 휠(6)은 상기 제3 축(62)을 따르는 이동에 연속되는 위치로 이동되고, 및/또는, 상기 제2 연마 휠(7)은 상기 제5 축(72)을 따르는 이동에 연속되는 위치로 이동되고,
상기 제1 연마 휠(6) 및/또는 상기 제2 연마 휠(7)의 각각의 위치는, 상기 제1 축(4)을 따라 이동하는 상기 작업 대상물(1)의 위치 및 상기 제1 축(4) 둘레로 회전하는 상기 작업 대상물(1)의 각위치의 함수로서 결정되는, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연삭기는, 상기 제1 축(4)을 따라 상기 스핀들로부터 멀어지게 이격되고 상기 작업 대상물(1)의 다른 단부를 슬라이드식으로 지지하도록 배열된 가이드 지지체(5)를 더 포함하고,
상기 제1 연마 휠(6) 및/또는 상기 제2 연마 휠(7)은 상기 가이드 지지체(5)로부터 멀어지게 연장되는 상기 작업 대상물(1)의 주변부(103)를 연마하도록 배열된, 작업 대상물을 연마하는 방법.
제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따라 작업 대상물을 연마하는 방법을 수행하기 위한 연삭기.