KR20190026683A

KR20190026683A - 기계 가공용 지그 및 가공 방법

Info

Publication number: KR20190026683A
Application number: KR1020187037323A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 기구치
Original assignee: 스미또모 덴꼬 쇼오께쯔 고오낑 가부시끼가이샤
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2019-03-13
Also published as: DE112017003277T5; US20190143429A1; CN109414775B; US11020809B2; WO2018003721A1; KR102360559B1; JPWO2018003721A1; CN109414775A; MX2018014535A; JP6868225B2

Abstract

통형부의 외주에, 직경 방향으로 돌출하며 그리고 둘레 방향에 교차하여 연장되는, 돌출부(突條: ridge)를 갖는 가공 소재에, 공구로 기계 가공을 실시할 때에, 상기 공구에 대하여 상기 가공 소재를 유지하는 기계 가공용 지그로서, 상기 가공 소재의 외주에 배치되는 통형의 본체부와, 상기 본체부로부터 내방으로 돌출하며 그리고 상기 돌출부의 표면 중 상기 공구가 상기 돌출부의 가공 부분으로부터 빠져나오는 측의 면을 접촉하여 정지시키는 접촉정지부를 갖는, 유지 지그, 및 상기 유지 지그와 동축이며 그리고 상기 유지 지그가 고정되는, 동축 받침대를 구비하는 것인, 기계 가공용 지그.

Description

기계 가공용 지그 및 가공 방법

본 발명은 기계 가공용 지그 및 가공 방법에 관한 것이다. 본 출원은 2016년 6월 30일 출원된 일본 출원 제2016-131072호에 기초하는 우선권을 주장하며, 상기 일본 출원에 기재된 모든 기재 내용을 원용하는 것이다.

특허문헌 1에는, 금형 성형이 곤란한 부품을 제조하는 방법으로서, 분말 원료를 금형 윤활 성형(금형에 윤활제를 부착시켜 성형)하여 얻어진 성형체에 절삭 또는 연삭 등의 기계 가공을 실시하고, 그 기계 가공을 실시한 성형체를 소결하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 직경이 상이한 2단의 기어[큰톱니(大齒)와 작은톱니(小齒)]를 구비하는 성형체를 성형하는 금형이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2004-323939호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2013-233568호 공보

본 개시에 따른 기계 가공용 지그는, 통형부의 외주에 직경 방향으로 돌출하며 그리고 둘레 방향에 교차하여 연장되는 돌출부(突條: ridge)를 갖는 가공 소재에, 공구로 기계 가공을 실시할 때에, 상기 공구에 대하여 상기 가공 소재를 유지하는 기계 가공용 지그로서, 상기 가공 소재의 외주에 배치되는 통형의 본체부와, 상기 본체부로부터 내방으로 돌출하며 그리고 상기 돌출부의 표면 중 상기 공구가 상기 돌출부의 가공 부분으로부터 빠져나오는 측의 면을 접촉하여 정지시키는 접촉정지부를 갖는, 유지 지그, 및 상기 유지 지그와 동축이며 그리고 상기 유지 지그가 고정되는, 받침대를 구비한다.

본 개시에 따른 가공 방법은, 통형부의 외주에 직경 방향으로 돌출하며 그리고 둘레 방향에 교차하여 연장되는 돌출부를 갖는 가공 소재에, 상기 돌출부의 길이 방향과 교차하는 방향으로 가공면을 형성하도록, 공구로 기계 가공을 실시하는 가공 방법으로서, 상기 본 개시에 따른 기계 가공용 지그를 이용하여, 상기 가공 소재에 있어서의 가공 부분의 축방향 근방에서, 상기 돌출부의 표면을 상기 접촉정지부로 접촉시켜 정지시키고, 상기 돌출부의 상기 접촉정지부로 접촉시켜 정지시킨 측과 대향하는 측으로부터 상기 공구로 가공한다.

도 1은 실시형태 1의 기계 가공용 지그를 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 실시형태 1의 기계 가공용 지그를 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 실시형태 1의 기계 가공용 지그를 나타내는 개략 분해 사시도이다.
도 4는 실시형태 1의 기계 가공용 지그를 이용하여 기계 가공을 실시하는 가공 소재와, 기계 가공을 실시하여 얻어진 가공물을 나타내는 개략 사시도이다.
도 5는 실시형태 2의 기계 가공용 지그를 나타내는 개략 평면도이다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

상기 특허문헌 1의 방법에서는, 소결체보다 경도가 낮은 성형체에 기계 가공을 실시함으로써, 기계 가공을 용이하게 하고 있다. 상기 특허문헌 2의 금형으로 성형된 성형체는, 소결한 후에 기계 가공을 실시하여, 기어의 여분의 톱니부(작은톱니)를 제거하여 원통부를 형성함으로써, 직경이 상이한 2개의 기어(큰톱니와 작은톱니) 사이에 톱니부를 갖지 않는 원통부가 존재하는 2장 톱니 스프로켓이 되도록 하는 것이 개시되어 있다.

소결 부품의 생산성의 향상 등을 목적으로 하여, 가공 속도를 빠르게 하는 등의 엄격한 조건에서의 기계 가공이 요망되고 있다. 그러나, 소결 전의 성형체에 더욱 엄격한 조건으로 기계 가공을 실시하면, 성형체의 일부가 깨지는 등에 의해 양호한 품질을 유지할 수 없을 우려가 있다. 특히, 기어의 톱니부를 제거하는 경우, 톱니부에 대하여 공구가 빠져나오는 측의 부분에 깨짐이 생기기 쉽다.

그래서, 기계 가공에 의한 깨짐을 저감할 수 있어 생산성이 우수한 기계 가공용 지그를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또한, 기계 가공에 의한 깨짐을 저감할 수 있어 생산성이 우수한 가공 방법을 제공하는 것을 별도의 목적의 하나로 한다.

[발명의 효과]

본 개시에 따른 기계 가공용 지그 및 가공 방법은, 기계 가공에 의한 깨짐을 저감할 수 있어 생산성이 우수하다.

[본 발명의 실시형태의 설명]

먼저, 본 발명의 실시형태의 내용을 열거하여 설명한다.

(1) 본 발명의 실시형태에 따른 기계 가공용 지그는, 통형부의 외주에 직경 방향으로 돌출하며 그리고 둘레 방향에 교차하여 연장되는 돌출부를 갖는 가공 소재에, 공구로 기계 가공을 실시할 때에, 상기 공구에 대하여 상기 가공 소재를 유지하는 기계 가공용 지그로서, 상기 가공 소재의 외주에 배치되는 통형의 본체부와, 상기 본체부로부터 내방으로 돌출하며 그리고 상기 돌출부의 표면 중 상기 공구가 상기 돌출부의 가공 부분으로부터 빠져나오는 측의 면을 접촉하여 정지시키는 접촉정지부를 갖는, 유지 지그, 및 상기 유지 지그와 동축이며 그리고 상기 유지 지그가 고정되는 받침대를 구비한다.

상기 기계 가공용 지그는, 돌출부의 표면 중 공구가 돌출부의 가공 부분으로부터 빠져나오는 측의 면[이하, 출측면(出側面)이라고 부르는 경우가 있음]을 접촉하여 정지시킬 수 있기 때문에, 그 접촉하여 정지시킨 돌출부의 근방에 기계 가공을 실시함으로써, 기계 가공에 의해 돌출부에 깨짐이 생기는 것을 억제할 수 있다. 가공 소재에 절삭이나 연삭 등의 기계 가공을 실시하면, 공구에 의한 압박력에 기인하여 전단력이 생긴다. 돌출부에 기계 가공을 실시하면, 이 전단력에 의해, 돌출부의 출측면, 특히 출측면과 가공면의 능선에 깨짐이 생기기 쉬워진다. 그래서, 상기 기계 가공용 지그로 돌출부의 출측면을 접촉정지부에 의해 접촉시켜 정지시킴으로써, 전단력을 접촉정지부에서 받을 수 있어, 기계 가공에 의한 깨짐을 저감할 수 있다. 상기 기계 가공용 지그는, 돌출부를 접촉정지부에 접촉시켜 정지시킨 상태에서 기계 가공을 실시할 수 있기 때문에, 가공 속도를 빠르게 하는 등의 엄격한 조건에서의 기계 가공이라도 깨짐 등의 발생을 저감할 수 있다. 따라서, 상기 기계 가공용 지그를 이용하여 얻어지는 가공물의 생산성이 우수하다.

상기 기계 가공용 지그는, 유지 지그를 받침대에 동축으로 고정할 수 있기 때문에, 유지 지그와, 받침대와, 유지 지그에 장착하는 가공 소재를 동축으로 할 수 있다. 따라서, 이 축을 중심으로 가공 소재를 회전 가능(자전)하게 하거나, 이 축을 중심으로 공구를 선회 가능(공전)하게 하거나 할 수 있어, 용이하게 가공 소재의 외주에 기계 가공을 실시할 수 있다.

상기 기계 가공용 지그는, 가공 소재를 유지 지그의 본체부 내에 장착 ⇒ 가공 소재를 본체부 내에서 둘레 방향으로 미세조정하여 돌출부를 접촉정지부에 접촉시켜 정지시킴 ⇒ 접촉시켜 정지시킨 돌출부의 근방을 기계 가공 ⇒ 가공 소재를 유지 지그로부터 제거하여 용이하게 기계 가공 후의 가공물을 얻을 수 있다. 상기 기계 가공용 지그는, 지그의 구성이 간이하며, 가공 소재의 착탈이 용이하다. 그 때문에, 상기 기계 가공용 지그를 이용한 가공 소재의 가공을 로보트 등에 의해 자동화할 수 있을 것으로 기대된다.

상기 기계 가공용 지그는, 가공 소재의 돌출부의 출측면을 접촉하여 정지시킴으로써, 돌출부에 깨짐 등이 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 성형체의 제조 형태(예컨대, 금형 윤활 성형에 의해 얻어진 것, 온간 금형 성형에 의해 얻어진 것, 상온 금형 성형에 의해 얻어진 것, 분말 중에 윤활제가 첨가된 것 등)를 불문한다. 그 때문에, 상기 기계 가공용 지그를 이용함으로써, 가공 소재의 형태의 자유도를 향상시킬 수 있다.

(2) 상기 기계 가공용 지그의 일례로서, 상기 접촉정지부는, 적어도 상기 돌출부의 돌출 방향의 선단측 영역의 표면을 접촉하여 정지시키는 것을 들 수 있다.

돌출부에 기계 가공을 실시하면, 돌출부의 돌출 방향의 선단측 영역에 깨짐이 생기기 쉬운 경향이 있다.

따라서, 돌출부의 돌출 방향의 선단측 영역의 표면을 접촉하여 정지시킴으로써, 돌출부에 생기는 깨짐을 효과적으로 저감할 수 있다.

(3) 상기 기계 가공용 지그의 일례로서, 상기 가공 소재는, 기어 형상이며, 상기 돌출부는, 기어의 톱니부인 것을 들 수 있다.

상기 기계 가공용 지그는, 기어 형상의 가공 소재를 기계 가공하는 데 적합하게 이용 가능하다. 기어 형상의 가공 소재는, 기어의 톱니부가 많지만, 상기 기계 가공용 지그는, 각 톱니부의 출측면을 개별적으로 접촉하여 정지시킬 수 있기 때문에, 각 톱니부의 깨짐을 저감할 수 있어 생산성이 우수하다.

(4) 상기 기계 가공용 지그의 일례로서, 상기 유지 지그는, 상기 접촉정지부 이외의 면과, 상기 가공 소재의 표면 사이에 간극을 형성하는 것을 들 수 있다.

접촉정지부 이외의 면과 가공 소재의 표면 사이에 간극을 형성할 수 있음으로써, 유지 지그에 가공 소재를 착탈하기 쉽다. 그 때문에, 로보트에 의한 가공 소재의 유지 지그에의 착탈이 용이해져, 가공 소재를 기계 가공하는 작업의 자동화를 용이하게 행할 수 있다.

(5) 상기 기계 가공용 지그의 일례로서, 상기 가공 소재를 상기 유지 지그 측으로 압박하는 압박부를 더 구비하는 것을 들 수 있다.

압박부를 구비함으로써, 돌출부를 접촉정지부에 접촉시켜 정지시킨 상태를 보다 확실하게 유지할 수 있다.

특히, 유지 지그의 접촉정지부 이외의 면과 가공 소재의 표면 사이에 간극을 갖는 경우, 유지 지그에 대하여 가공 소재가 상기 간극 내에서 어긋나는 것을 억제할 수 있다.

(6) 상기 기계 가공용 지그의 일례로서, 또한, 상기 유지 지그와 동축으로서, 상기 유지 지그의 내측에 형성되는 원통형의 가이드부를 더 구비하고, 상기 본체부의 내직경은 상기 톱니부의 날끝원 직경보다 크며, 상기 접촉정지부의 수는 상기 톱니부의 개수와 동수이고, 상기 접촉정지부의 축방향의 두께는 상기 가공 소재의 톱니부의 축방향 길이보다 얇으며, 상기 접촉정지부는 상기 접촉정지면과 대향면을 가지고, 상기 톱니부를 수용하는 상기 접촉정지면과 상기 대향면의 거리는 수용되는 톱니부의 톱니두께보다 큰 것을 들 수 있다.

이러한 구성을 가짐으로써, 유지 지그에 가공 소재를 착탈하기 쉽다. 그 때문에, 로보트에 의한 가공 소재의 유지 지그에의 착탈이 용이해져, 가공 소재를 기계 가공하는 작업의 자동화를 용이하게 행할 수 있다.

(7) 본 발명의 실시형태에 따른 가공 방법은, 통형부의 외주에 직경 방향으로 돌출하며 그리고 둘레 방향에 교차하여 연장되는, 돌출부를 갖는 가공 소재에, 상기 돌출부의 길이 방향과 교차하는 방향으로 가공면을 형성하도록, 공구로 기계 가공을 실시하는 가공 방법으로서, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 기계 가공용 지그를 이용하여, 상기 가공 소재에 있어서의 가공 부분의 축방향 근방에서, 상기 돌출부의 표면을 상기 접촉정지부로 접촉시켜 정지시키고, 상기 돌출부의 상기 접촉정지부로 접촉시켜 정지시킨 측과 대향하는 측으로부터 상기 공구로 가공한다.

상기 가공 방법은, 전술한 기계 가공용 지그를 이용하여 돌출부를 접촉정지부에 접촉시켜 정지시킨 상태에서 기계 가공을 실시하기 때문에, 기계 가공에 의한 깨짐을 저감할 수 있어 생산성이 우수하다.

[본 발명의 실시형태의 상세]

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 따른 기계 가공용 지그 및 이 기계 가공용 지그를 이용한 가공 방법을 상세하게 설명한다. 도면 중의 동일 부호는 동일 명칭물을 나타낸다.

≪실시형태 1≫

도 1∼4를 참조하여, 실시형태 1의 기계 가공용 지그(1)를 설명한다. 실시형태 1의 기계 가공용 지그(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 공구(200)에 대하여 가공 소재(100)를 미리 정해진 위치에 유지하는 것이며, 유지 지그(10)와, 받침대(30)를 구비한다. 실시형태 1의 기계 가공용 지그(1)는, 가공 소재(100)를 유지 지그(10) 측으로 압박하는 압박부(50)(도 3)를 더 구비한다. 가공 소재(100)는, 기어 형상이며, 도 4에 나타내는 바와 같이, 직경이 상이한 2단의 통형부[대직경 통부(120) 및 소직경 통부(140)]의 외주에 각각, 직경 방향으로 돌출하며 그리고 둘레 방향에 교차하여 연장되는, 돌출부[큰톱니부(120d) 및 작은톱니부(140d)]를 구비한다. 공구(200)는, 가공 소재(100)의 돌출부[본 예에서는 작은톱니부(140d)]의 길이 방향과 교차하는 방향으로 가공면을 형성하도록 기계 가공을 실시한다.

유지 지그(10)는, 가공 소재(100)의 가공 부분 근방에서 가공 소재(100)의 외주에 배치되는 통형의 본체부(12)와, 본체부(12)로부터 내방으로 돌출하는 접촉정지부(13)를 구비한다(도 2, 3을 참조). 실시형태 1의 기계 가공용 지그(1)는, 접촉정지부(13)가, 돌출부[작은톱니부(140d)]의 표면 중 공구(200)가 작은톱니부(140d)의 가공 부분으로부터 빠져나오는 측의 면(출측면)을 접촉하여 정지시키는 것을 특징의 하나로 한다. 접촉정지부(13)로 작은톱니부(140d)의 출측면을 접촉하여 정지시킨 상태에서 기계 가공을 실시함으로써, 기계 가공에 의해 작은톱니부(140d)에 생기는 깨짐을 저감할 수 있다.

이하, 가공 소재(100) 및 실시형태 1의 기계 가공용 지그(1)를 이용하여 얻어지는 가공물(300)의 구성에 대해서 설명하고, 그 후에 기계 가공용 지그(1)의 각 구성에 대해서 자세히 설명한다.

〔가공 소재 및 가공물〕

실시형태 1에서는, 가공 소재(100)가, 도 1, 4에 나타내는 바와 같이, 직경이 상이한 2단의 통형부를 갖는 성형체(소결 전의 압분 성형체)인 형태를 설명한다. 가공 소재(100)는, 도 4의 위쪽 도면에 나타내는 바와 같이, 일단측의 대직경 통부(120)의 외주에 큰톱니부(120d)를 가지고, 타단측으로부터 대직경 통부(120)까지의 길이를 갖는 소직경 통부(140)의 외주에 작은톱니부(140d)를 갖는다.

작은톱니부(140d)는, 소직경 통부(140)의 외주에 직경 방향으로 돌출하며 그리고 둘레 방향에 교차(본 예에서는 직교)하여 연장된다. 본 예에서는, 소직경 통부(140)의 외주면 중 대직경 통부(120) 측의 외주면에 기계 가공을 실시하여, 작은톱니부(140d)를 포함하는 가공 소재(100)의 외주면을 부분적으로 제거한다. 이에 의해, 도 4의 아래쪽 도면에 나타내는 바와 같이, 일단 측의 외주에 큰톱니부(320d)(120d와 동일함)를 갖는 대직경 통부(320)(120과 동일함)와, 타단측의 외주에 작은톱니부(340d)(140d와 동일함)를 갖는 소직경 통부(340)(140과 동일함)와, 대직경 통부(320)와 소직경 통부(340) 사이에 소직경 통부(340)보다 소직경으로 톱니부를 갖지 않는 원통부(360)(가공면)를 구비하는 가공물(300)(2장 톱니 스프로켓)이 얻어진다.

〔기계 가공용 지그〕

·유지 지그

유지 지그(10)는, 도 1∼3에 나타내는 바와 같이, 가공 소재(100)의 외주에 배치될 수 있는 원통형의 본체부(12)와, 본체부(12)로부터 내방으로 돌출하는 접촉정지부(13)를 구비한다. 유지 지그(10)는, 가공 소재(100)에 있어서의 가공 부분의 축방향 근방, 구체적으로는 가공 소재(100)의 가공 부분의 바로 아래에 배치된다. 도 2에서는, 가공 소재(100) 및 공구(200)가 함께 시계 방향으로 회전(자전)하고 있어, 가공 소재(100)의 작은톱니부(140d)의 상측면으로부터 공구(200)가 진입하여, 하측면으로부터 빠져나오는 형태를 나타내고 있다. 작은톱니부(140d)에 있어서, 공구(200)가 들어가는 측의 면이 입측면(入側面), 빠져나오는 측이 출측면이다. 유지 지그(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 접촉정지부(13)가, 가공 소재(100)의 작은톱니부(140d)의 표면 중 출측면에 접촉하고, 가공 소재(100)에 기계 가공을 실시하고 있는 동안, 작은톱니부(140d)의 출측면을 접촉하여 정지시키는 기능을 갖는다.

본체부(12)는, 내부에 가공 소재(100)를 배치하였을 때, 가공 소재(100)의 외주면 중 공구(200)로 기계 가공을 실시하는 부분이 노출되며, 그 가공 부분의 바로 아래의 작은톱니부(140d)의 출측면에 접촉정지부(13)를 접촉시켜 정지시킬 수 있는 높이를 갖는 환형체이다(도 1을 참조). 접촉정지부(13)의 축방향의 두께는 작은톱니부(140d)의 축방향 길이보다 얇다.

접촉정지부(13)는, 가공 소재(100)에 형성되는 작은톱니부(140d)의 개수에 대응하여 마련된다. 본 예에서는, 접촉정지부(13)는, 본체부(12)의 둘레 방향에 균등하게 복수로 마련된다. 접촉정지부(13)의 수는, 작은톱니부(140d)의 개수와 동수이다. 각 접촉정지부(13)는, 본체부(12)의 높이 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성된다. 즉, 접촉정지부(13)는, 가공 소재(100)의 가공 부분의 바로 아래에 존재하는 작은톱니부(140d)를 어느 정도의 길이에 걸쳐 접촉시켜 정지시킨다.

접촉정지부(13)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 작은톱니부(140d)의 출측면 중 적어도 작은톱니부(140d)의 돌출 방향의 선단측 영역의 표면을 따르는 접촉정지면(13m)과, 이 접촉정지면과 대향하는 대향면(13n)을 갖는다. 작은톱니부(140d)에 기계 가공을 실시하면, 작은톱니부(140d)의 선단측 영역에 깨짐이 생기기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 작은톱니부(140d)의 선단측 영역의 출측면을 접촉하여 정지시킴으로써, 작은톱니부(140d)에 생기는 깨짐을 효과적으로 저감할 수 있다. 접촉정지면(13m)은, 작은톱니부(140d)의 출측면의 선단측 영역의 표면을 따라, 출측면의 톱니뿌리측 영역의 표면과의 사이 및 톱니끝의 직경 방향 선단의 표면과의 사이에는 약간의 간극(g)을 형성시키는 것을 들 수 있다(도 2의 아래의 확대도를 참조). 본체부(12)의 내직경은 작은톱니부(140d)의 날끝원 직경보다 크고, 작은톱니부(140d)를 수용하는 접촉정지면(13m)과 대향면(13n)의 거리(W1)는 수용되는 작은톱니부(140d)의 톱니두께(W2)보다 크다. 접촉정지면(13m)과 대향면(13n)의 거리(W1)는, 접촉정지면(13m)과 작은톱니부(140d)가 접촉한 위치에서의 직경 방향 거리이고, 작은톱니부(140d)의 톱니두께(W2)는 동위치에서의 톱니두께이다. 간극(g)을 형성함으로써, 가공 소재(100)의 치수 공차에 의해 어긋남이 생긴 경우라도, 작은톱니부(140d)의 출측면의 선단측 영역의 표면을 확실하게 접촉하여 정지시킬 수 있다. 또한, 간극(g)을 형성함으로써, 유지 지그(10)에 가공 소재(100)를 착탈하기 쉽다. 접촉정지면(13m)은, 작은톱니부(140d)의 출측면의 전체면을 따르는 면으로 하여도 좋다.

접촉정지부(13)는, 가공 소재(100)에의 기계 가공 시에 변형되지 않는 강성을 갖는다. 접촉정지부(13)의 강성을 높이는 것으로서, 접촉정지부(13)를 보강하는 것을 들 수 있다. 본 예에서는, 본체부(12)의 둘레 방향을 따라 접촉정지부(13)에 연속하여 본체부(12)로부터 내방으로 팽출하는 팽출부(14)를 구비한다. 팽출부(14)를 접촉정지부(13)에 연속하여 마련함으로써, 접촉정지부(13)를 보강할 수 있어, 공구(200)에 의한 압박력에 의해 접촉정지부(13)가 변형되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 팽출부(14)를 마련함으로써, 가공에 의한 절삭 부스러기가, 유지 지그(10)와 가공 소재(100) 사이에 들어가기 어렵게 할 수 있다. 팽창부(14)를 마련한 경우, 대향면(13n)은 팽창부(14) 상에 형성된다.

유지 지그(10)는, 접촉정지부(13)[접촉정지면(13m)] 이외의 면과, 가공 소재(100)의 표면 사이에 간극(g)을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 팽출부(14)는, 가공 소재(100)의 표면과의 사이에 간극(g)이 형성되는 크기로 하는 것이 바람직하다. 접촉정지부(13)의 접촉정지면(13m) 이외의 면과 가공 소재(100)의 표면 사이에 간극(g)을 가짐으로써, 유지 지그(10)에 가공 소재(100)를 착탈하기 쉽다. 접촉정지면(13m) 이외의 면[팽출부(14)의 면]과 가공 소재(100)의 외주면 사이의 간극(g)은, 예컨대, 팽출부(14)의 면과 가공 소재(100)의 외주면 사이의 최소 길이가 0.5 ㎜ 이상이 되도록 하는 것을 들 수 있다.

유지 지그(10)는, 후술하는 받침대(30)에 동축으로 고정된다. 본 예에서는, 유지 지그(10)는, 받침대(30)에 유지 지그(10)를 고정하기 위한 볼트(18b)가 관통되는, 볼트 구멍(18h)을 갖는 부착부(18)를 구비한다. 부착부(18)는, 본체부(12)의 하단으로부터 직경 방향 외방으로 돌출하는 복수(본 예에서는 4개)의 돌기이다. 부착부(18)의 개수, 부착 부분 등은 적절하게 변경할 수 있다.

·받침대

받침대(30)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 볼트(18b)를 나사 결합하는 볼트 구멍(34h)을 갖는 판형 부재이다. 받침대(30)의 볼트 구멍(34h)과 유지 지그(10)의 볼트 구멍(18h)을 중합하여, 볼트(18b)를 볼트 구멍(18h)에 삽입 관통시켜, 볼트 구멍(34h)에 비틀어 넣음으로써, 유지 지그(10)를 받침대(30)에 고정할 수 있다. 받침대(30)는, 도시하지 않는 설치 대상에 설치된다.

받침대(30)는, 유지 지그(10)를 동축으로 고정한다. 즉, 받침대(30)와, 유지 지그(10)와, 유지 지그(10)에 장착되는 가공 소재(100)가 전부 동축으로 배치되게 된다. 본 예에서는, 받침대(30), 유지 지그(10), 가공 소재(100)의 동축에 축부(32b)가 배치된다. 설치 대상은, 예컨대, 모터 등의 도시하지 않는 구동원에 의해 회전 가능한 회전반이다. 받침대(30), 유지 지그(10), 가공 소재(100)가 동축으로 배치됨으로써, 받침대(30)를 회전시키면, 축부(32b)를 회전축으로 하여 가공 소재(100)를 회전(자전)시킬 수 있다.

받침대(30)는, 그 중심으로 축부(32b)가 삽입 관통되는 관통 구멍(32h)이 형성된다. 또한, 받침대(30)는, 관통 구멍(32h) 근방에 오목부(32)가 형성된다. 이 오목부(32)에는, 가공 소재(100)의 내직경과 동등 이하의 직경과, 가공 소재(100)의 축방향 길이와 동등 이하의 길이를 갖는 통형의 가이드부(38)가 배치된다. 구체적으로는, 가이드부(38)에 볼록부(38p)가 형성되고, 이 볼록부(38p)를 오목부(32)에 감합함으로써, 받침대(30)에 가이드부(38)가 배치된다. 받침대(30)에 가이드부(38)를 배치해 둠으로써, 기계 가공용 지그(1)에 가공 소재(100)를 장착할 때에, 가공 소재(100)를 가이드부(38)의 외주를 따르게 할 수 있어, 가공 소재(100)를 유지 지그(10)의 내부에 장착하기 쉽다.

가이드부(38)는, 그 중심으로 축부(32b)가 삽입 관통되는 관통 구멍(38h)이 형성되고, 관통 구멍(38h)의 내주면에는 암나사가 형성된다. 또한, 축부(32b)의 선단부에는 수나사가 형성된다. 가이드부(38)의 볼록부(38p)를 받침대(30)의 오목부(32)에 감합시키며, 축부(32b)를 받침대(30)의 관통 구멍(32h)에 삽입 관통시켜, 축부(30b)의 수나사와 가이드부(38)의 관통 구멍(38h)의 암나사를 나사 결합함으로써, 받침대(30)에 대하여 가이드부(38)를 고정할 수 있다.

·압박부

압박부(50)는, 도 1, 3에 나타내는 바와 같이, 가공 소재(100)를 유지 지그(10) 측으로 압박하는 판형 부재이다. 압박부(50)는, 가공 소재(100)의 상단면에 접촉할 수 있는 크기를 가지고, 그 중심으로 축부(50b)가 삽입 관통되는 관통 구멍(50h)이 형성된다. 축부(50b)의 선단부에는 수나사가 형성된다. 압박부(50)를 가공 소재(100)의 상단면에 배치시키고, 축부(50b)를 압박부(50)의 관통 구멍(50h)에 삽입 관통시켜, 축부(50b)의 수나사와 가이드부(38)의 관통 구멍(38h)의 암나사를 나사 결합함으로써, 압박부(50)를 가공 소재(100) 측으로 압박할 수 있다. 압박부(50)로 가공 소재(100)를 유지 지그(10) 측으로 압박함으로써, 작은톱니부(140d)의 출측면을 접촉정지부(13)에 접촉시켜 정지시킨 상태를 확실하게 유지할 수 있다.

가공 소재(100)의 상단면을 유지 지그(10) 측으로 압박하는 기구로서는, 상기 압박부(50) 이외에, 에어 실린더 등의 실린더를 이용할 수도 있다.

〔용도〕

전술한 기계 가공용 지그(1)는, 분말 원료를 금형 성형하여 얻어진 성형체나, 이 성형체에 소결을 실시한 소결체 등의 가공 소재(100)의 외주면에 절삭 가공이나 연삭 가공 등의 기계 가공을 실시하는 데 적합하게 이용 가능하다. 특히, 경도가 낮은 성형체에 기계 가공을 실시하는 데 적합하다. 또한, 금형 성형이 곤란한 언더 커트 형상으로 기계 가공을 실시하는 데 적합하다. 가공 소재(100)는, 본 예와 같이 중공 통형 부재여도 좋고, 중실의 통형 부재(기둥형 부재나 봉형체)여도 좋다. 가공 소재(100)에 구비되는 돌출부는, 본 예와 같이 가공 소재(100)의 둘레 방향에 직교해도 좋고, 둘레 방향에 비스듬하게 교차시켜 나선형으로 되어 있어도 좋다. 절삭 가공으로서, 밀링 커터나 엔드 밀 등의 회전식의 절삭 공구나, 바이트 등의 고정식의 절삭 공구를 이용하는 것을 들 수 있다. 연삭 가공으로서, 연삭 지석 등의 연삭 공구를 이용하는 것을 들 수 있다.

〔가공 방법〕

실시형태 1의 가공 방법은, 전술한 기계 가공용 지그(1)를 이용하여 가공 소재(100)의 돌출부[작은톱니부(140d)]의 표면을 접촉정지부(13)로 접촉시켜 정지시키는 공정과, 돌출부의 접촉정지부(13)로 접촉시켜 정지시킨 측과 대향하는 측으로부터 공구(200)로 가공하는 기계 가공을 실시하는 공정을 구비한다. 또한, 본 예에서는, 회전 가능한 설치 대상으로 받침대(30)를 고정하고, 기계 가공용 지그(1), 즉 가공 소재(100)를 회전(자전)시키면서, 자공전하는 사이드 커터로 기계 가공을 실시하는 형태를 설명한다.

전제 조건으로서, 받침대(30)에 유지 지그(10)가 볼트(18b)에 의해 고정된다. 또한, 받침대(30)의 오목부(32)에 가이드부(38)의 볼록부(38p)를 감합시키며, 받침대(30)의 관통 구멍(32h) 및 가이드부(38)의 관통 구멍(38h)에 축부(32b)를 삽입 관통 및 나사 결합시킴으로써, 받침대(30)에 가이드부(38)가 고정된다. 그렇게 함으로써, 가공 소재(100)를 기계 가공용 지그(1)에 배치하는 데 있어서, 유지 지그(10)에 가공 소재(100)를 장착하기 쉽다.

·돌출부(톱니부)를 접촉하여 정지시키는 공정

먼저, 가공 소재(100)를 유지 지그(10)의 본체부(12) 내에 장착한다. 구체적으로는, 가공 소재(100)의 내주면을 가이드부(38)의 외주를 따르게 하면서, 가공 소재(100)의 단부를 받침대(30)의 상면에 배치한다. 유지 지그(10)는, 접촉정지부(13)[접촉정지면(13m)] 이외의 면과 가공 소재(100)의 표면 사이에, 간극(g)이 형성되는 것 같은 구성으로 되어 있기 때문에(도 2를 참조), 가공 소재(100)를 본체부(12) 내에 장착하기 쉽다.

다음에, 가공 소재(100)를 본체부(12) 내에서 둘레 방향으로 미세조정(회전)하여 작은톱니부(140d)의 표면[구체적으로는, 작은톱니부(140d)의 돌출 방향의 선단측 영역의 표면]을 접촉정지부(13)에 접촉시켜 정지시킨다. 접촉정지부(13) 이외의 면과 가공 소재(100)의 표면 사이에는 간극(g)을 갖기 때문에, 가공 소재(100)를 본체부(12) 내에서 받침대(30) 상에 배치하는 것만으로는, 접촉정지부(13)가 작은톱니부(140d)의 돌출 방향의 선단측 영역의 표면에 접촉하여 정지하고 있다고는 할 수 없기 때문이다.

마지막으로, 작은톱니부(140d)를 접촉정지부(13)에 접촉시켜 정지시켰다면, 가공 소재(100)의 상단면에 압박부(560)를 배치하여, 압박부(50)의 관통 구멍(50h) 및 가이드부(38)의 관통 구멍(38h)에 축부(50b)를 삽입 관통 및 나사 결합한다. 그렇게 함으로써, 작은톱니부(140d)의 표면을 접촉정지부(13)에 접촉시켜 정지시킨 상태로, 가공 소재(100)를 기계 가공용 지그(1)에 고정할 수 있다.

기계 가공용 지그(1)는, 가공 소재(100)의 외주면 중 공구(200)로 기계 가공을 실시하는 부분이 노출되도록, 가공 소재(100)의 축방향을 따르는 가공 소재(100)의 가공 부분 근방에 적절하게 배치하면 좋다.

·기계 가공을 실시하는 공정

작은톱니부(140d)의 표면을 접촉하여 정지시킨 상태에서, 작은톱니부(140d)의 접촉정지부(13)로 접촉시켜 정지시킨 측과 대향하는 측으로부터 공구(200)로 가공한다. 본 예에서는, 축부(32b)를 중심으로 하여 기계 가공용 지그(1)를 회전시키면서 기계 가공을 실시한다. 즉, 가공 소재(100)를 그 중심축을 중심으로 하여 회전(자전)시켜 기계 가공을 실시한다. 또한, 공구(200)로서, 자전하며, 가공 소재(100)에 대하여 공전하는 원반형의 커터를 이용하여, 공구(200)로 가공 소재(100)의 전체 둘레를 절삭한다. 가공 소재(100)의 자전축과, 공구(200)의 공전축이, 축부(32b)에 상당한다. 가공 소재(100)의 자전 방향(도 2의 반시계 방향의 화살표)과, 공구(200)의 자전 방향(도 2의 시계 방향의 화살표)은, 서로 반대 방향이다. 공구(200) 자체의 자전 방향과 공전 방향은, 서로 반대 방향이다.

가공 소재(100)의 작은톱니부(140d)의 출측면을 접촉하여 정지시킨 상태에서 기계 가공을 실시할 수 있기 때문에, 가공 속도를 빠르게 하는(예컨대, 150 m/min 이상, 더욱 160 m/min 이상) 등의 엄격한 조건에서의 기계 가공이라도 깨짐 등의 발생을 억제할 수 있다. 가공 속도를 빠르게 함으로써 가공 시간을 대폭 저감할 수 있다. 가공 시간은, 예컨대 20 s/개 이하, 더욱 15 s/개, 특히 10 s/개 이하로 할 수 있다.

전술한 가공 방법에 따라 얻어지는 가공물(압분 성형체)은, 기계 가공을 실시한 가공면[도 4의 원통부(360)의 표면]에 분말의 탈락이 생길 수 있다. 또한, 가공면에 공구(200)의 이송 마크가 남아, 가공물을 소결하여도 그 이송 마크는 변형되거나 소실되거나 하지 않는다. 또한, 전술한 가공 방법에 따라 얻어지는 가공물(압분 성형체)을 소결하여 얻어지는 소결체는, 소결 전의 압분 성형체에 기계 가공을 실시한 가공면에 소결 외피가 남는다. 그 때문에, 성형체에 기계 가공을 실시하여 소결하여 얻어지는 외피면은, 소결체에 기계 가공을 실시한 얻어지는 외피면과는 상이하다. 구체적으로는, 성형체에 기계 가공을 실시하여 소결하여 얻어지는 외피면은, 이송 마크가 있는 소결 외피이고, 소결체에 기계 가공을 실시하여 얻어지는 외피면은, 이송 마크가 있는 가공 외피이다.

〔효과〕

실시형태 1의 기계 가공용 지그(1)는, 작은톱니부(140d)의 출측면을 접촉정지부(13)로 접촉시켜 정지시키는 것만으로, 작은톱니부(140d)에 깨짐이 생기는 것을 억제할 수 있기 때문에, 생산성이 우수하다. 구체적으로는, 상기 기계 가공용 지그(1)는, 가공 소재(100)를 유지 지그(10)의 본체부(12) 내에 장착 ⇒ 가공 소재(100)를 본체부(12) 내에서 둘레 방향으로 미세조정하여 작은톱니부(140d)를 접촉정지부(13)에 접촉시켜 정지시킴 ⇒ 접촉시켜 정지시킨 작은톱니부(140d) 근방을 기계 가공이라는 순서에 따라, 깨짐이 저감된 가공물(300)을 얻을 수 있다. 그 때문에, 상기 기계 가공용 지그(1)를 이용함으로써, 예컨대 도 4에 나타내는 바와 같은 2장 톱니 스프로켓의 가공물(300)의 제조를, 로보트 등에 의해 자동화할 수 있을 것으로 기대된다.

≪실시형태 2≫

실시형태 2의 기계 가공용 지그(2)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 유지 지그(10)가, 작은톱니부(140d)의 출측면을 따르는 접촉정지면(13m)과, 이 접촉정지면(13m)과 동일한 경사면으로 접촉정지면(13m)과 대향하는 대향면(13n)을 가지고, 단면 형상이 등각 사다리꼴 형상인 접촉정지부(13)를 구비한다. 대향면(13n)은, 인접하는 작은톱니부(140d)에 있어서의 입측면과의 사이에 간극(g)을 형성한다. 즉, 실시형태 2의 기계 가공용 지그(2)는, 유지 지그(10)에 실시형태 1에서 설명한 팽출부(14)(도 2)를 구비하지 않는다. 실시형태 2에 있어서도, 본체부(12)의 내직경은 작은톱니부(140d)의 날끝원 직경보다 크고, 작은톱니부(140d)를 수용하는 접촉정지면(13m)과 대향면(13n)의 거리는 수용되는 작은톱니부(140d)의 톱니두께보다 크다. 또한, 접촉정지부(13)의 축방향의 두께는 작은톱니부(140d)의 축방향 길이보다 얇다.

기계 가공용 지그(2)는, 접촉정지부(13)[접촉정지면(13m)]에 의해, 작은톱니부(140d)의 출측면의 선단측 영역의 표면을 접촉하여 정지시킬 수 있으면 좋고, 접촉정지면(13m) 이외의 면과, 가공 소재(100)의 면 사이의 간극(g)은, 클수록 유지 지그(10)에 가공 소재(100)를 착탈하기 쉽다. 따라서, 접촉정지부(13)는, 공구(200)에 의한 압박력에 의해 변형되지 않을 정도로 작은 것이 바람직하다. 접촉정지부(13)는, 최대 두께가, 가공 소재(100)에 있어서의 인접하는 작은톱니부(140d) 사이의 최대 길이의 40％ 이상 60％ 이하 정도인 것을 들 수 있다. 또한, 작은톱니부(140d)의 출측면의 미리 정해진 위치에 접촉정지부(13)를 접촉시켜 정지시킨 상태에 있어서, 작은톱니부(140d)의 톱니끝의 직경 방향 선단의 표면과, 본체부(12)의 표면 사이에는, 1 ㎜ 정도[유지 지그(10)의 직경 방향으로 측정한 치수]의 간극(g)을 갖는 것을 들 수 있다.

실시형태 2의 기계 가공용 지그(2)는, 실시형태 1의 기계 가공용 지그(1)와 비교하여, 간극(g)이 크기 때문에, 유지 지그(10)에의 가공 소재(100)의 착탈을 용이하게 할 수 있다. 그 때문에, 실시형태 2의 기계 가공용 지그(2)를 이용함으로써, 가공 소재(100)의 유지 지그(10)에의 착탈을 로보트 등에 의한 자동화하기 쉽고, 예컨대 도 4에 나타내는 바와 같은 2장 톱니 스프로켓의 가공물(300)의 제조를, 로보트 등에 의해 자동화할 수 있을 것으로 더욱 기대할 수 있다.

[시험예 1]

분말 원료를 금형 성형하여 얻어진 성형체(가공 소재)의 외주면을 부분적으로 제거하는 데 있어서, 실시형태 2의 기계 가공용 지그(2)를 이용하여, 공구에 대하여 성형체를 유지한 상태에서 절삭 가공을 실시하여, 그 가공물의 깨짐을 조사하였다. 본 예에서는, 성형체로서, 분말 중에 윤활제가 첨가된 것을, 상온 금형 성형하여 얻어진 성형체를 이용하였다. 본 예에서는, 직경이 상이한 2단의 통형부에 톱니부를 갖는 성형체(도 1, 4를 참조)에 대하여, 소직경 통부의 외주면 중 대직경 통부 측의 외주면의 전체 둘레에 걸쳐 절삭 가공을 행하여 이를 제거하고, 일단 측의 외주에 큰톱니부를 갖는 대직경 통부와, 타단측의 외주에 작은톱니부를 갖는 소직경 통부와, 대직경 통부와 소직경 통부 사이에 소직경 통부보다 소직경인 원통부를 구비하는 2장 톱니 스프로켓의 가공물(도 4를 참조)을 제조하였다. 즉, 본 예에서는, 각 톱니부의 표면 중 출측면을 접촉정지부로 접촉시켜 정지시킨 상태에서 절삭 가공을 실시하였다.

절삭 가공의 조건은, 절삭 속도를 150 m/min 이상으로 하였다.

비교로서, 성형체의 각 톱니부의 표면을 접촉정지부로 접촉시켜 정지시키지 않은 상태, 즉 톱니부에 대하여 아무것도 행하지 않은 상태에서 절삭 가공을 실시하여, 그 가공물의 허용 범위 외의 깨짐의 발생을 조사하였다.

절삭 가공의 조건은 상기와 동일하게 하였다.

그 결과, 성형체의 각 톱니부를 접촉시켜 정지시킨 상태에서 절삭 가공을 실시한 경우, 성형체 200개 중 허용 범위 외의 깨짐이 생긴 성형체는 0개였다. 한편, 성형체의 각 톱니부를 접촉시켜 정지시키지 않은 상태에서 절삭 가공을 실시한 경우, 성형체 100개 중 허용 범위 외의 깨짐이 생긴 성형체는 16개였다. 즉, 절삭 가공을 실시하는 부분 근방에 있어서, 성형체의 각 톱니부를 접촉시켜 정지시킴으로써, 절삭 가공에 의한 깨짐의 발생을 저감할 수 있어, 수율을 향상시킬 수 있는 것을 알았다.

본 발명은 이들 예시에 한정되는 것이 아니며, 청구범위에 의해 나타나고, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 예컨대, 가공 소재의 형태(성형체이거나 소결체이거나, 형상·크기 등)나, 가공 조건(언더 커트 형상이거나) 등을 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 본 예에서는, 가공 소재가 회전(자전)하고, 또한 공구가 회전(자전 및 공전)하는 형태를 설명하였지만, 가공 소재를 고정하고, 공구를 회전(자전 및 공전)하는 형태로 하거나, 가공 소재를 회전(자전)하고, 공구를 고정(자전도 공전도 하지 않음)하여 절입을 행하는 형태로 하거나 할 수 있다.

1, 2: 기계 가공용 지그 10: 유지 지그
12: 본체부 13: 접촉정지부
13m: 접촉정지면 13n: 대향면
14: 팽출부 18: 부착부
18h: 볼트 구멍 18b: 볼트
g: 간극 30: 받침대
32: 오목부 32h: 관통 구멍
32b: 축부 34h: 볼트 구멍
38: 가이드부 38p: 볼록부
38h: 관통 구멍 50: 압박부
50h: 관통 구멍 50b: 축부
100: 가공 소재 120: 대직경 통부
140: 소직경 통부 120d: 큰톱니부
140d: 작은톱니부 200: 공구
300: 가공물 320: 대직경 통부
340: 소직경 통부 360: 원통부
320d: 큰톱니부 340d: 작은톱니부
W1: 접촉정지면과 대향면의 거리 W2: 톱니두께

Claims

통형부의 외주에 직경 방향으로 돌출하며 그리고 둘레 방향에 교차하여 연장되는 돌출부(突條: ridge)를 갖는 가공 소재에, 공구로 기계 가공을 실시할 때에, 상기 가공 소재를 유지하는 기계 가공용 지그로서,
상기 가공 소재의 외주에 배치되는 통형의 본체부와, 상기 본체부로부터 내측으로 돌출하며 그리고 상기 돌출부의 표면 중 상기 공구가 상기 돌출부의 가공 부분으로부터 빠져나오는 측의 면을 접촉하여 정지시키는 접촉정지부를 갖는, 유지 지그와,
상기 유지 지그와 동축이며 그리고 상기 유지 지그가 동축 고정되는, 받침대를 구비하는 것인, 기계 가공용 지그.
제 1항에 있어서,
상기 접촉정지부는 적어도 상기 돌출부의 돌출 방향의 선단측 영역의 표면을 접촉하여 정지시키는 것인, 기계 가공용 지그.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 가공 소재는 기어 형상이고,
상기 돌출부가 기어의 톱니부인 것인, 기계 가공용 지그.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유지 지그는, 상기 접촉정지부 이외의 면과, 상기 가공 소재의 표면 사이에, 간극을 형성하는 것인, 기계 가공용 지그.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가공 소재를 상기 유지 지그 측으로 압박하는 압박부를 더 구비하는 것인, 기계 가공용 지그.
제 3항에 있어서,
상기 유지 지그와 동축으로서, 상기 유지 지그의 내측에 형성되는 원통형의 가이드부를 더 구비하고,
상기 본체부의 내직경은 상기 톱니부의 날끝원 직경보다 크며,
상기 접촉정지부의 수는 상기 톱니부의 개수와 동수이고,
상기 접촉정지부의 축방향의 두께는 상기 가공 소재의 톱니부의 축방향 길이보다 얇고,
상기 접촉정지부는, 접촉정지면과 대향면을 가지며, 상기 톱니부를 수용하는 상기 접촉정지면과 상기 대향면의 거리는, 수용되는 톱니부의 톱니두께보다 큰 것인, 기계 가공용 지그.
통형부의 외주에 직경 방향으로 돌출하며 그리고 둘레 방향에 교차하여 연장되는 돌출부를 갖는 가공 소재에, 상기 돌출부의 길이 방향과 교차하는 방향으로 가공면을 형성하도록, 공구로 기계 가공을 실시하는 가공 방법으로서,
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 기계 가공용 지그를 이용하여, 상기 가공 소재에 있어서의 가공 부분의 축방향 근방에서, 상기 돌출부의 표면을 상기 접촉정지부로 접촉시켜 정지시키고, 상기 돌출부의 상기 접촉정지부로 접촉시켜 정지시킨 측과 대향하는 측으로부터 상기 공구로 가공하는 것인, 가공 방법.