KR20200144085A - 버니싱 공구 - Google Patents

Abstract

비교적 작은 압압 하중으로 버니싱 가공할 수 있는 버니싱 공구를 제공한다.
워크의 피가공면을 가공하는 버니싱 공구로서, 대좌부(41), 대좌부(41)의 선단에 배치되는 팁부(42)로서, 피가공면을 직선 형상으로 습접하는 직선 습접부(42a)를 가지는 팁부(42)를 가진다.

Description

버니싱 공구{BURNISHING TOOL}

본 발명은, 홈 등을 마무리 가공하기 위한 버니싱 공구에 관한 것이다.

도 8은, 범용 선반에 의한 절삭 가공으로 마무리한 단면부의 표면 조도를 나타낸 그래프이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 절삭 가공에 의한 시일(seal)면의 마무리 가공에 있어서는, 표면 조도 Rz3.2~Rz6.3 정도가 일반적이다. 따라서, 더욱 양호한 마무리면으로 가공하여 시일(seal)성을 향상시킬 수 있는 버니싱 공구가 요구되고 있다.

일반적으로, O링 등의 시일(seal) 부재를 끼우기 위한 홈은, 원주 형상의 워크를 O링 홈 가공용 바이트 팁으로 절삭 가공하여 형성된다. 최근 시일성의 향상이 요구되는데, 절삭 가공된 O링 홈은, 절삭 마무리를 행해도 마무리면이 거칠기 때문에, 시일성이 낮아, 요구되는 마무리 조도를 만족하기 어렵다.

절삭 가공된 홈의 표면 조도를 양호하게 마무리하여 시일성을 향상시키기 위해, 예를 들면, 절삭 가공된 홈 내의 저면(底面)을 버니싱 가공하는 평면용 버니싱 공구가 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허 제5005406호 공보, 이하, "특허문헌 1").

특허문헌 1에 기재된 평면용 버니싱 공구는, 원주 형상(축형)의 맨드릴(mandrill)의 선단에 형성되는 평탄한 원형의 압압(押壓)부로 워크의 피가공면을 압압함으로써, 오목 홈 형상의 O링 홈의 저면을 버니싱 가공한다. 선반 등의 공작 기계에 각종 평면용 버니싱 공구를 장착하고, 압압부를 워크의 표면의 미소한 요철에 전압(轉壓)하여 눌러 고르고 소성 변형시킴으로써, 경면(鏡面)과 같은 평활한 면으로 가공할 수 있다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 평면용 버니싱 가공 공구는, 압압부의 평탄한 선단 면이 워크의 O링 홈 내의 저면에 닿음으로써 버니싱 가공한다. 따라서, 평면용 버니싱 가공 공구가 워크에 면 접촉하므로, 접촉 면적이 크고, 가공 시에 큰 하중으로 압압해야 한다.

평면용 버니싱 가공 공구의 선단부는, 큰 하중에 견딜 수 있는 강도가 필요하다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 평면용 버니싱 가공 공구는, 선단부의 강도를 올리기 어렵고, 종래의 선단부의 강도로서는, 알루미늄과 같은 연재(軟材)의 워크 밖에 가공할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은, 비교적 작은 압압 하중으로 버니싱 가공할 수 있는 버니싱 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 워크의 피가공면을 가공하는 버니싱 공구는,

대좌부,

상기 대좌부의 선단에 배치되는 팁부로서, 상기 피가공면을 직선 형상으로 습접하는 직선 습접부를 가지는 팁부

를 포함한다.

본 발명의 버니싱 공구에 의하면, 비교적 작은 압압 하중으로 버니싱 가공할 수 있다.

도 1은 실시 형태의 버니싱 공구를 나타낸 주요부 종단면도이다.
도 2는 실시 형태의 버니싱 공구를 나타낸 주요부 횡단면도이다.
도 3은 팁 선단부 및 대좌부를 나타낸 확대 사시도이다.
도 4는 팁 선단부에서 워크의 단면부의 홈을 버니싱 가공하고 있는 상태를 나타낸 주요부 확대 사시도이다.
도 5는 팁 선단부를 보내어 워크의 홈의 저면을 버니싱 가공하는 상태를 나타낸 설명도이다.
도 6은 팁 선단부를 압입만 하여 워크의 홈의 저면을 버니싱 가공하는 상태를 나타낸 설명도이다.
도 7은 실시 형태의 버니싱 공구로 버니싱 가공한 개소의 표면 조도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 범용 선반에 의한 절삭 가공으로 마무리한 개소의 표면 조도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 제1 변형예의 버니싱 공구의 팁의 확대 사시도이다.
도 10은 제2 변형예의 버니싱 공구를 나타내며, 팁이 원통 형상인 워크의 내벽면에 형성된 홈의 저면을 가공하는 상태를 나타낸 일부 단면을 가지는 주요부 확대 사시도이다.
도 11a는 제3 변형예의 버니싱 공구를 나타내며, 사각 형상의 대좌부를 가지는 팁을 나타낸 확대 사시도, 도 11b는 제3 변형예의 버니싱 공구를 나타내며, 팁 선단부를 나사로 고정한 대좌부를 가지는 팁을 나타낸 확대 사시도이다.

이하, 도 1~도 7을 참조하여, 실시 형태의 버니싱 공구에 대해 설명한다.

우선, 버니싱 공구(1)가 장착되는 가공기(미도시) 및 워크 W에 대해 설명한다. 편의상, 도 1에 나타낸 몸체(2)가 배치되는 측을 "기단(基端) 측", 팁(4)이 배치되는 측을 "선단(先端) 측", 도 1의 좌우 방향을 "축 방향"으로 하여 설명한다.

<<가공기>>

가공기(미도시)는, 구동부에 워크 W를 장착하여 회전시킴과 함께, 버니싱 공구(1) 및 워크 W의 중심 조정, 이송을 행하는 공작 기계이다. 가공기는, 예를 들면, 선반, 프레이즈(fraise)반, 머시닝 센터로 이루어진다. 이하, 가공기의 일례로서, 선반에 의해 버니싱 가공(소성 변형 가공)하는 경우를 예를 들어 설명한다.

<<워크>>

도 1에 나타낸 워크 W는, 후술하는 버니싱 공구(1)의 직선 습접(摺接)부(42a)를 대고 눌러 버니싱 가공할 수 있는 피가공면 Wa를 가진다. 워크 W는, 원형 등의 단면을 가지는 원주형 부재(환봉(丸棒))나, 평면 판부재 등으로 이루어지는 금속이다. 워크 W는, 강철, 알루미늄 합금, 구리 합금, 다이캐스트 재료(알루미늄 합금, 아연 합금, 마그네슘 합금 등) 등의 금속 재료이다.

피가공면 Wa는, 원주형 부재의 외주면 Wd에 형성된 홈 Wb의 저면 Wc나, 도 4에 나타낸 바와 같이 원주형 부재의 단면 We에 형성된 홈 Wi의 평탄한 저면 Wj나, 단차면 등이다.

도 1에 나타낸 홈 Wb, Wi는, O링이 끼워지는 O링 홈이나, 오일 시일 등의 시일재가 장착되는 오일 시일 홈 등의 폭이 좁은 환형의 오목 홈 혹은 U자 홈이다.

이하, 워크 W의 일례로서, O링 홈이나, 오일 시일 홈 등으로 이루어지는 홈 Wb, Wi를 가지는 환봉을 버니싱 가공하는 경우를 예로 들어 설명한다.

<<버니싱 공구>>

버니싱 공구(1)는, 회전하는 워크 W의 피가공면 Wa, Wh(홈 Wb의 저면 Wc, 홈 Wi의 저면 Wj)에 팁 선단부(42)(팁부)의 직선 습접부(42a)를 대고 눌러, 피가공면 Wa, Wh를 눌러 뭉개 고르고 미끄럽게 경면 마무리면으로 만드는 버니싱 가공을 행하는 공구이다(도 4 참조). 버니싱 공구(1)는, 가공기의 칼날 받침대(미도시)에 몸체(2)를 장착하여 사용된다. 버니싱 공구(1)는, 몸체(2), 하중 제어 수단(3), 팁(4)을 가진다. 하중 제어 수단(3)은, 몸체(2) 내에서 축 방향으로 이동 가능하게 배치된다. 팁(4)은, 하중 제어 수단(3)의 전단부에 설치된다.

<몸체>

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 몸체(2)는 가공기에 장착되는 섕크(shank)이며, 하중 제어 수단(3)의 헤드 조인트(31), 부세(付勢) 수단(32), 지지 핀(33)을 지지한다. 몸체(2)는, 그립 본체부(2a), 공동부(2b), 헤드 조인트 수용부(2c), 부세 수단 수용부(2d), 핀 설치 구멍(2f)을 가진다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 그립 본체부(2a)는, 가공기의 칼날 받침대(미도시)에 장착된다. 그립 본체부(2a)의 외주면의 형상은, 가공기의 장착 개소의 형상에 맞추면 되고, 특히 한정되지 않는다. 그립 본체부(2a)의 외주면의 형상은, 예를 들면, 칼날 받침대(미도시)에 장착하는 경우, 사각기둥 형상(대략 각기둥 형상)이다.

공동부(2b)는, 그립 본체부(2a) 내부에 형성된 단차 있는 원통형의 공간이다. 공동부(2b) 내에는, 헤드 조인트 수용부(2c), 부세 수단 수용부(2d)가 형성되어 있다. 헤드 조인트 수용부(2c)는, 헤드 조인트(31)를 진퇴 가능하게 수용한다. 부세 수단 수용부(2d)는, 부세 수단(32)을 수용한다. 그리고, 공동부(2b)는 단차 있는 공간일 필요가 없고, 헤드 조인트 수용부(2c)와 부세 수단 수용부(2d)가 동일한 직경인 원통형의 공간이어도 된다.

헤드 조인트 수용부(2c)는, 공동부(2b) 내의 선단 측에 형성된다. 헤드 조인트 수용부(2c)는, 부세 수단(32)에 의해 선단 측으로 부세되고, 지지 핀(33)이 긴 구멍(31d)의 기단 측의 가장자리에 당접(當接)한 상태에서, 헤드 조인트(31)를 수용한다. 따라서, 헤드 조인트(31)는, 지지 핀(33)의 외경보다 긴 구멍(31d)의 긴 축 방향의 내경이 긴 만큼 선단 측으로 치우치게 배치되고, 기단 측으로 이동 가능하도록 탄성 지지되어 있다.

부세 수단 수용부(2d)는, 부세 수단(32)을 축 방향으로 이동 가능하게 수용한다. 부세 수단 수용부(2d)는, 헤드 조인트 수용부(2c)와 동일한 직경, 또는 작은 직경의 구멍으로 이루어진다. 따라서, 부세 수단 수용부(2d)는, 헤드 조인트 수용부(2c)의 기단 측에 단차 형태로 연속 형성된다. 부세 수단(32)은, 예를 들면 압축 코일 스프링이다. 부세 수단 수용부(2d)는, 부세 수단(32)이 축 중심 부근에 배치되도록 가이드하는 기능을 가진다. 부세 수단 수용부(2d)의 기단 측의 안쪽 바닥은, 부세 수단(32)을 막는 스토퍼가 된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 핀 설치 구멍(2f)은 세로 구멍이며, 지지 핀(33)이 핀 설치 구멍(2f)에 끼워진다. 핀 설치 구멍(2f)은, 공동부(2b)를 개재하고 그립 본체부(2a)의 상면으로부터 하면까지 형성된다.

<<하중 제어 수단>>

도 2에 나타낸 바와 같이, 하중 제어 수단(3)은, 헤드 조인트(31)를 부세 수단(32)의 탄성력에 의해 축 방향으로 탄성적으로 이동 가능하게 지지한다. 이에 의해, 팁(4)의 직선 습접부(42a)가 피가공면 Wa를 압압하는 압압 하중(가공 하중)을 탄성적으로 완화한다. 하중 제어 수단(3)은, 헤드 조인트(31), 부세 수단(32), 지지 핀(33)을 가진다.

헤드 조인트(31)는, 팁(4)의 대좌(台座)부(41)를 축 방향으로 소정 거리 L1만큼(지지 핀(33)의 외경보다 긴 구멍(31d)의 긴 축 방향의 내경이 긴 만큼) 이동 가능하도록 탄성적으로 지지한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 몸체(2)와 헤드 조인트(31)는, 지지 핀(33)에 의해 연결된다. 헤드 조인트(31)에는, 몸체 삽입부(31a), 팁 삽입부(31b), 긴 구멍(31d), 부세 수단 지지부(31e)가 형성되어 있다.

몸체 삽입부(31a)는, 공동부(2b) 내에 진퇴 가능하도록 삽입되는 대략 원주형의 헤드 조인트(31)의 외주면이다. 몸체 삽입부(31a)의 기단 측에는, 긴 구멍(31d)이 형성된다.

팁 삽입부(31b)는, 대좌부(41)의 연결용 돌기(41b)가 삽입되는 바닥이 있는 구멍이다. 팁 삽입부(31b)는, 몸체 삽입부(31a)의 선단부 중앙에 형성된다.

긴 구멍(31d)은, 지지 핀(33)을 축 방향으로 소정 거리 L1만큼 이동 가능하도록 삽입 설치하기 위한 관통공이다. 긴 구멍(31d)은, 헤드 조인트(31)의 상면으로부터 하면에 걸쳐 관통하여 형성된다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 부세 수단 지지부(31e)는, 부세 수단(32)의 선단 측을 지지한다. 부세 수단 지지부(31e)는, 헤드 조인트(31)의 기단면, 돌기로 구성된다. 헤드 조인트(31)의 기단면은, 부세 수단(32)의 선단 측을 막는다. 돌기는, 기단면에서 돌출되어, 부세 수단(32)의 선단 측이 이동하는 것을 억제한다.

지지 핀(33)은, 헤드 조인트(31)를 축지지한다. 지지 핀(33)은, 헤드 조인트(31)의 직경 방향(도 1에서는 상하 방향, 도 2에서는 지면에 수직인 방향)으로 연장 설치된 대략 기둥 형상의 부재이다. 지지 핀(33)은, 중앙부가 긴 구멍(31d)에 삽입되며, 양 단부가 몸체(2) 상하의 핀 설치 구멍(2f)에 축지지되어, 몸체(2)에 고정된다.

부세 수단(32)은, 헤드 조인트(31)를 팁(4) 측으로 부세하는 가공압용(加工壓用) 탄성 부재이다. 부세 수단(32)은, 헤드 조인트(31)를 개재하고, 팁(4)을 피가공면 Wa의 방향(선단 방향)으로 압압하는 가공압을 소망값으로 균일화시키기 위한 하중 제어용 스프링 부재이다. 부세 수단(32)은, 헤드 조인트(31)와 부세 수단 수용부(2d)의 안쪽 바닥 사이에 신축 가능하도록 압축된 상태로 개재된다.　

<<팁>>

도 1에 나타낸 바와 같이, 팁(4)은, 직선 습접부(42a)(압압부)를 선단에 가진다. 직선 습접부(42a)는, 피가공면 Wa, Wh를 압압하여 이동시킴으로써 버니싱 가공한다. 팁(4)은, 대좌부(41), 팁 선단부(42)를 가진다. 팁 선단부(42)는, 대좌부(41)의 선단부에 배치된다. 팁(4)은, 피가공면 Wa, Wh에 대해, 이송 방향(화살표 a, b 방향)을 따라 직선 습접부(42a)의 길이 방향을 맞춘 상태로, 직선 습접부(42a)를 이송 방향으로 이동시켜 버니싱 가공한다.

<대좌부>

대좌부(41)는 헤드 조인트(31)에 장착된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 대좌부(41)의 선단에는, 팁 선단부(42)가 접착제 등에 의해 고정된다. 대좌부(41)는, 대좌부 본체(41a), 연결용 돌기(41b), 사다리꼴 돌기(41d), 팁 설치부(41e)를 일체 형성하여 이루어진다.

대좌부 본체(41a)는, 원주 형상의 본체 부위이다.

연결용 돌기(41b)는, 대좌부 본체(41a)의 기단부에서 기단 측으로 돌출된 돌기이다. 연결용 돌기(41b)는, 대좌부 본체(41a)보다 작은 직경의 대략 원주 형상이다. 그리고, 연결용 돌기(41b)의 치수는 대좌부 본체(41a)보다 작은 직경이 아니어도 되고, 또한 형상도 대략 원주 형상에 한정되지 않는다.

사다리꼴 돌기(41d)는, 대좌부 본체(41a)의 선단 측에 돌출 형성된, 평면에서 볼 때 테이퍼(taper) 형상의 사다리꼴 판형 돌기이다.

팁 설치부(41e)에는, 팁 선단부(42)가 고정된다. 팁 설치부(41e)는, 예를 들면 사다리꼴 돌기(41d)의 선단에 형성된 V자 홈이다. 팁 설치부(41e)의 형상은, 팁 선단부(42)의 기단 측이 계합(係合)하는 형상이면, V자 홈에 한정되지 않는다. 팁 설치부(41e)의 형상은, 예를 들면 팁 선단부(42)의 기단부 측의 형상에 맞추어, 단면에서 볼 때 오목 홈, U자 홈, 반원형 홈, 원호형 홈, 단차 홈, 요철형, 혹은 평면 등일 수 있다.

<팁 선단부>

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 팁 선단부(42)는, 피가공면 Wa를 압압하여 버니싱 가공한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 팁 선단부(42)의 선단부는, 가마보코 형상이다. 따라서, 팁 선단부(42)는, 워크 W(도 4 참조)에 대해 직선으로 습접하여 버니싱 가공하는 직선 습접부(42a)를 선단에 포함한다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 팁 선단부(42)의 가공 방향(화살표 a, b 방향)의 두께 L2 및, 사다리꼴 돌기(41d)의 두께는, 예를 들면 2.5mm 정도이다. 또, 도 5에서 팁 선단부(42)의 상하 단부(42b)의 면취 형상은, 예를 들면, R0.4mm 정도이다. 이 경우, 후술하는 직선 습접부(42a)의 가공 방향(화살표 a, b 방향)의 길이 L3은, 도 5의 경우는 1.7mm 정도, 도 6의 경우는 2.5mm 정도이다.

팁 선단부(42)는, 공업용 다이아몬드, 천연 다이아몬드, 입방정(立方晶) 질화 붕소(CBN: Cubic Boron Nitride), 세라믹, 초경(超硬) 금속 등의 단단한 재료로 형성된다.

이 외, 팁 선단부(42)는, 초경 금속이나 강철 등으로 이루어진 팁 선단부(42)에 DLC(Diamond-Like Carbon) 코팅 등을 실시하여, 팁 선단부(42)의 표면을 경질로 한 것이어도 된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 직선 습접부(42a)는, 피가공면 Wa를 압압하여 버니싱 가공한다. 직선 습접부(42a)는, 가마보코 형상의 팁 선단부(42)에 능선 모양으로 형성된 선단 부위이고, 평면에서 볼 때 대략 원호형, 측면에서 볼 때 수직으로 형성되어 있다.

직선 습접부(42a)를 형성하는 원통면의 반경 R은, 0.2mm~20mm, 바람직하게는 0.3mm~10mm, 보다 바람직하게는 0.5mm~5mm의 범위로 설정된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 직선 습접부(42a)는, 가공기에 의해 회전된 워크 W의 단면 We의 홈 Wi의 저면 Wj를 가공하는 경우, 대고 눌려진 직선 습접부(42a)에 의해, 홈 Wi의 저면 Wj에 원궤적이 그려지도록 워크 W가 회전하여, 원형의 피가공면 Wh의 가공 범위를 버니싱 가공한다.

또, 도 1에 나타낸 바와 같이, 직선 습접부(42a)는, 가공기에 의해 회전된 워크 W의 외주면 Wd의 홈 Wb의 저면 Wc를 가공하는 경우, 대고 눌려진 직선 습접부(42a)에 의해, 홈 Wb의 저면 Wc에 원궤적이 그려지도록 워크 W가 회전하여, 원통 형상의 피가공면 Wa의 가공 범위를 버니싱 가공한다.

[작용]

다음에, 도 1~도 8을 참조하면서 실시 형태의 버니싱 공구(1)의 작용에 대해 가공 순서에 따라 설명한다.

<버니싱 가공 전의 전 가공>

도 1에 나타낸 바와 같이, 워크 W의 홈 Wb, Wi의 저면 Wc, Wj(피가공면 Wa, Wh)의 마무리 정밀도를 정확하게 하는 경우, 버니싱 가공 전에, 홈 Wb, Wi를 절삭 가공 등으로 마무리해 둔다. 버니싱 공구(1)로 마무리면 조도를 약 3.0S 이하로 하는 경우에는, 미리 피가공면 Wa의 조도를 6.0S~13S 정도로 가공해 두는 것이 바람직하다.

<워크의 고정, 버니싱 공구의 장착>

워크 W는, 가공기(미도시)의 테이블에 확고히 고정한다.

버니싱 공구(1)를 가공기에 장착한 후, 버니싱 공구(1)를 피가공면 Wa, Wh에 접근시킨다. 이때, 워크 W의 축선(워크 W의 회전축)과 버니싱 공구(1)의 축선은, 평행이어도 되고 수직이어도 된다. 이에 따라, 버니싱 가공 시에, 버니싱 공구(1)의 팁 선단부(42)로 워크 W를 회전축 방향으로 압압할 수 있다.

<이송을 시켜서 워크를 버니싱 가공하는 경우>

도 5에 나타낸 바와 같이, 폭이 넓은 홈 Wb 내의 저면 Wc를 피가공면 Wa로 하여 버니싱 공구(1)로 버니싱 가공하는 경우, 우선 버니싱 공구(1)의 선단의 직선 습접부(42a)를 피가공면 Wa에 당접시킨다. 또한, 임의의 일정한 압입량을 부여한다. 예를 들면, 0.1~1mm 정도의 압입량으로 최적의 가공 조건을 설정한다.

그 후, 적당한 가공 조건으로 워크 W를 회전시켜, 직선 습접부(42a)를 피가공면 Wa의 가공 개시 위치에 밀어붙여 이송 방향(화살표 a, b 방향)으로 보내고, 홈 Wb 내의 피가공면 Wa를 왕복시켜 버니싱 가공한다.

이와 같이, 버니싱 공구(1)를 보내어 워크 W를 버니싱 가공함로써, 직선 습접부(42a)로 가공하는 가공부 Wf의 가공 가능 범위를 크게 취할 수 있다.

직선 습접부(42a)에 의해 피가공면 Wa가 원하는 상태로 경면 가공되면, 워크 W에서 팁 선단부(42)를 이간(離間)시키고, 워크 W의 회전을 정지하여 가공을 종료시킨다.

이 경우에, 버니싱 공구(1)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 대좌부(41), 대좌부(41)의 선단부에 배치되는 팁 선단부(42)를 가진다. 팁 선단부(42)는, 피가공면 Wa, Wh를 직선 형상으로 접촉하여 버니싱 가공하는 직선 습접부(42a)(도 3 참조)를 구비한다.

따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, O링 홈 등의 홈 Wi 내의 팁 선단부(42)가, 홈 Wi의 개구 가장자리와 간섭하지 않기 때문에, 홈 Wi의 단부 근방까지 가공할 수 있다. 따라서, 미가공 부분 Wm이 감소한다.

또, 직선 습접부(42a)가 워크 W에 대해 직선 형상으로 닿기 때문에, 면 접촉하는 평면 버니싱 공구(특허문헌 1 참조)와 비교하여, 버니싱 가공시에 워크 W와 접촉하는 면적이 적어진다. 따라서, 버니싱 가공에 필요한 압압 하중(도 5 및 도 6에 나타낸 화살표 c)이 경감하여, 비교적 작은 압압 하중으로 버니싱 가공할 수 있다. 그 결과, 버니싱 공구(1)에 의하면, 알루미늄 합금보다 경질의 철계(鐵系) 워크 W에 대해서도 버니싱 가공할 수 있다.

또, 도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 버니싱 공구(1)는, 직선 습접부(42a)의 길이 방향을 이송 방향(화살표 a, b 방향)에 맞추면서, 직선 습접부(42a)를 이송 방향으로 이동시켜 버니싱 가공한다.

이에 의해, 직선 습접부(42a)과 워크 W가 접촉하는 접촉 범위 A(도 3 참조)의 길이를 이송 방향으로 길게 할 수 있고, 접촉 범위 A의 이송 방향의 길이가 긴 만큼, 보내는 거리를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 이송 공정 시간이 짧아져, 가공 시간 전체를 단축할 수 있다.

또, 도 3에 나타낸 바와 같이, 팁 선단부(42)의 선단부는, 가마보코 형상이다.

여기서, "가마보코 형상"이란, 판에 붙인 어묵과 같이, 종단면에서 볼 때 반달 형상으로 부풀어 오른 형상이다. 예를 들면, "가마보코 형상"은, 역 U자 형상, 볼록 형상, 아치 형상, 반원 형상, 반 타원 형상 등이다.

이에 의해, O링 홈과 같이 폭에 좁은 곡률이 있는 가공부라도, 도 1에 나타낸 바와 같이, 팁 선단부(42)의 단부(42b)를 홈 Wb, Wi의 저면 Wc, Wj의 모퉁이부까지 이동시켜, 버니싱 가공할 수 있다. 따라서, 저면 Wc, Wj의 모퉁이부에 생기는 버니싱 가공되지 않는 미가공 부분 Wg, Wm이 감소한다.

또, 버니싱 공구(1)는, 직선 습접부(42a)를 워크 W에 형성된 홈 Wb, Wi의 저면 Wc, Wj에 대고 눌러, 워크 W를 회전시키면서 직선 습접부(42a)를 이동시켜 버니싱 가공한다. 즉, 회전하는 워크 W에 형성된 홈 Wb, Wi의 저면 Wc, Wj에 직선 습접부(42a)를 대고 눌러, 버니싱 가공한다.

이에 의해, 홈 Wb, Wi의 코너의 근방까지 가공할 수 있다. 따라서, 예를 들면 O링 홈의 저면 Wc, Wj를 버니싱 가공한 경우라도, O링 홈의 단부(측벽)의 근방 위치까지 가공할 수 있어, 미가공 부분 Wg, Wm이 감소한다.

버니싱 공구(1)로 가공한 피가공면 Wa는, 경면 상태로 경면 마무리할 수 있다. 버니싱 가공된 홈 Wb, Wi의 저면 Wc, Wj의 표면 조도가 개선되어, 시일성이 향상한다. 또, 팁 선단부(42)로 압압하여 버니싱 가공함으로써, 피가공면 Wa인 홈 Wb, Wi의 저면 Wc, Wj가 소성 가공되기 때문에, 절삭 가공이나 연마 가공과 비교하여, 강도가 향상한다.

<팁 선단부의 압입만으로 워크의 홈 저면을 버니싱 가공하는 경우>

다음에, 도 6을 참조하여, 예를 들면, 팁 선단부(42)의 압입만으로 홈 Wp의 저면 Wq를 버니싱 가공하는 경우에 대해 설명한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 좁은 폭의 홈 Wp라도, 홈 Wp 내에 팁 선단부(42)를 삽입하여 저면 Wq를 압압할 수 있으면, 버니싱 가공할 수 있다. 이 경우에, 버니싱 공구(1)를 보내지 않고, 직선 습접부(42a)를 좁은 폭의 홈 Wp의 저면 Wq 전체면에 대고 눌러, 압입만으로 버니싱 가공할 수 있다.

이와 같이 버니싱 공구(1)를 보내지 않고 압입만으로 가공하는 경우라도, 홈 Wp의 저면 Wq의 미가공 부분 Ws를 감소시킬 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태의 버니싱 공구(1)에 의하면, O링이나 오일 시일 등을 마련하기 위한 폭이 좁은 홈 Wb, Wi, Wp의 저면 Wc, Wj, Wq를 버니싱 가공하는 경우라도, 미가공 부분 Wg, Wm, Ws를 감소시킬 수 있다(도 1 및 도 6 참조).

[제1 변형예]

그리고, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 개조 및 변경이 가능하며, 본 발명은 물론 이들 개조 및 변경된 발명에도 미친다. 그리고, 이미 설명한 구성은 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.

도 9는, 제1 변형예의 버니싱 공구의 팁의 확대 사시도이다.

실시 형태의 팁(4)(도 3 참조)의 선단부는, 도 9에 나타낸 팁(4A)과 같이, 원주 형상의 팁 선단부(42A)를 가져도 된다.

이 경우에, 팁(4A)의 팁 선단부(42A)는, 평면에서 볼 때 C자형 홈으로 이루어진 팁 설치부(41Ae)에 접착제 등에 의해 고정된다. 원주 형상의 팁 선단부(42A)의 선단 측의 일부가, 사다리꼴 돌기(41d)에서 평면에서 볼 때 원호형(반원주형)으로 돌출하여 배치된다. 이에 의해, 실시 형태의 팁(4)과 마찬가지로, 이송 방향 측의 코너를 작게 할 수 있기 때문에, 미가공 부분을 작게 하거나, 없앨 수 있다.

[제2 변형예]

도 10은, 제2 변형예의 버니싱 공구를 나타낸 것이고, 팁이 원통 형상인 워크의 내벽면에 형성된 O링 홈을 가공하는 상태를 나타낸 일부 단면을 가지는 주요부 확대 사시도이다.

실시 형태에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 워크 W의 피가공면 Wa, Wh로서 워크 W의 외주면 Wd 및 단면 We에 형성된 O링 홈 등의 홈 Wb, Wi의 저면 Wc, Wj를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 워크 W1을 고정한 가공기(미도시)의 테이블을 피가공면 W1a를 향해 압입할 수 있으면, 다양한 홈의 저면이나 다양한 면을 버니싱 가공할 수 있다.

예를 들면, 버니싱 공구(1)로 가공하는 피가공면 W1a는, 원통 형상의 워크 W1의 내벽면에 형성된 홈 W1b의 저면 W1c라도 된다. 즉, 버니싱 공구(1)를 보낼 수 있으면, 워크 W1은 통상 형상의 내면이라도 된다.

[제3 변형예]

도 11a는, 제3 변형예의 버니싱 공구를 나타낸 것이고, 사각 형상의 대좌부를 가지는 팁을 나타낸 확대 사시도, 도 11b는, 제3 변형예의 버니싱 공구를 나타내며, 팁 선단부를 나사로 고정한 대좌부를 가지는 팁을 나타낸 확대 사시도이다.

대좌부(41)의 형상도 도 3에 나타낸 형상에 한정되지 않는다. 또, 특히 하중 제어 수단(3)을 마련하지 않는 경우, 도 11a에 나타낸 팁(4B)과 같이, 대좌부(41B)는, 단순한 사각기둥형, 또는 원주형(미도시)의 형상이라도 되고, 특히 한정되지 않는다.

또, 도 11b에 나타낸 팁(4C)과 같이, 별도로 대좌부(41C)를 작성하여, 팁 선단부(42C)를 나사(43C)로 대좌부(41C)에 고정해도 된다.

[그 외의 변형예]

이 외, 도 1 및 도 6에 나타낸 피가공면 Wa, Wh, Wo는, 예를 들면 워크 W의 표면으로부터 1단 내린 단차면이나, 워크 W의 표면이라도, 버니싱 공구(1)로 버니싱 가공할 수 있다. 즉, 버니싱 공구(1)는, 팁 선단부(42)를 당접 가능한 워크 W의 피가공면 Wa, Wh, Wo를 버니싱 가공할 수 있다.

또, 도 1 및 도 6에 나타낸 버니싱 가공 가능한 홈 Wb, Wi, Wp는, 링 형상에 한정되지 않는다. 예를 들면, 홈 Wb, Wi, Wp의 피가공면 Wa, Wh, Wo는, 직선 형상의 홈의 저면, 곡선 형상의 홈의 저면, 다각형의 형상의 홈의 저면, 원주의 외주면에 형성된 원호형의 홈의 저면, 평면에 형성된 다양한 형상의 홈의 저면 등의 모든 형상의 홈의 저면도, 버니싱 가공할 수 있다.

또, 실시 형태의 팁(4)에서는, 일례로서, 대좌부(41)와, 다이아몬드나 초경 금속 등의 단단한 재료로 이루어진 팁 선단부(42)를 접착제 등에 의해 접착한 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 팁 선단부(42)를, 대좌부(41)에 용접이나 매설 등을 행하여 형성할 수 있다.

또, 팁 선단부(42)의 일례로서, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 직선 습접부(42a)의 형상이 평면에서 볼 때 진(眞)원의 원주를 잘라낸 원호형의 곡선을 예로 들어 설명했지만, 선단에 소정 크기의 R를 가지는 것이면 된다. 예를 들면, 직선 습접부(42a)는, 평면에서 볼 때 타원형의 일부로 이루어진 곡선이라도 된다.

1 버니싱 공구
2 몸체
4, 4A, 4B, 4C 팁
41, 41A, 41B, 41C 대좌부
42, 42A, 42C 팁 선단부(팁부)
42a 직선 습접부
W, W1 워크
Wa, Wh, Wo 피가공면
Wb, Wi, Wp 홈
Wc, Wj, Wq 저면
Wf, Wk, Wr 가공부
Wg, Wm, Ws 미가공 부분

Claims (6)

1. 워크의 피가공면을 가공하는 버니싱 공구로서,
   대좌(台座)부(41),
   상기 대좌부(41)의 선단에 배치되는 팁부(42)로서, 상기 피가공면을 직선 형으로 접촉하여 버니싱 가공하는 직선 습접부(42a)를 가지는 팁부(42),
   선단부에 공동부(2b)를 갖는 몸체(2),
   상기 팁부(42)를 선단에 지지하고, 축 방향으로 연장되는 긴 구멍(31d)을 가지고, 축 방향으로 왕복할 수 있도록 상기 공동부(2b)에 수용된 헤드 조인트(31),
   상기 몸체(2)에 배치되어, 상기 긴 구멍(31d)을 관통하는 지지 핀(33),
   상기 공동부(2b)에 배치되어, 상기 헤드 조인트(31)를 선단 측으로 부세하는 부세 수단(32),
   을 포함하고,
   상기 팁부(42)는, 원 형상, 역 U자 형상, 볼록 형상, 아치 형상, 반원 형상, 또는 반 타원 형상의 단면 형상의 선단부를 가지는,
   버니싱 공구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 직선 습접부(42a)는, 길이 방향을 이송 방향에 맞추면서, 이송 방향으로 이동 가능한, 버니싱 공구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 직선 습접부(42a)는, 회전하는 상기 워크에 형성된 홈의 저면(底面)을 대고 눌러 버니싱 가공하는, 버니싱 공구.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부세 수단(32)은, 상기 헤드 조인트(31)를 축 방향으로 탄성적으로 이동 가능하도록 지지하고, 상기 직선 습접부(42a)가 상기 워크의 피가공면을 압압하는 압압 하중을 탄성적으로 완화하는, 버니싱 공구.
5. 제1항에 있어서,
   상기 팁부(42)는, 공업용 다이아몬드, 천연 다이아몬드, 입방정(立方晶) 질화 붕소(CBN: Cubic Boron Nitride), 세라믹, 초경(超硬) 금속 중 어느 하나로 형성되는, 버니싱 공구.
6. 제1항에 있어서,
   상기 직선 습접부(42a)는, 상기 팁부(42)에 회전 불가능하도록 고정되는, 버니싱 공구.
   

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