KR20210114528A - 보링용 절삭 공구, 보링용 가공기 및 보링 방법 - Google Patents

보링용 절삭 공구, 보링용 가공기 및 보링 방법 Download PDF

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하루오 만다이
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가부시키가이샤 하루 기쥬츠 겐큐쇼
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Abstract

가공기에 장착해서 워크(10)의 단차가 있는 구멍 중 대경측의 구멍(13)을 절삭 가공하기 위한 보링용 절삭 공구(40)이며, 보링용 절삭 공구(40)는 2개 1세트이며, 2개 1세트 중의 각 보링용 절삭 공구(40a,40b)는, 축부(41)와, 각 축부(41)에서 가로방향으로 돌출된 절삭날(42)과, 각 축부(41)의 선단에 형성되어 각 축부(41)의 선단끼리를 맞대게 하기 위한 접촉면(43)을 구비하고 있으며, 각 보링용 절삭 공구(40a,40b)는 각 보링용 절삭 공구(40a,40b)의 선단끼리를 맞대게 한 결합 상태에서 2개가 일체로 축부(41)의 중심선 회전방향으로 회전하면서 절삭 가공을 수행한다.

Description

보링용 절삭 공구, 보링용 가공기 및 보링 방법
본 발명은, 가공기(加工機)에 장착해서 워크의 단차가 있는 구멍 중 대경측(大徑側)의 구멍을 절삭 가공하기 위한 보링용 절삭 공구에 관한 것이며, 아울러 동 절삭 공구를 이용한 보링용 가공기 및 보링 방법 가공에 관한 것이다.
종래부터, 디퍼렌셜 케이스나 디퍼렌셜 캐리어의 절삭 가공을 행하는 각종 가공기가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 회전 가능하고 전후 방향으로 슬라이딩 가능한 셔틀 유닛과, 상하 방향으로 슬라이딩하는 내면 가공 절삭 공구 교환 장치와, 워크를 사이에 끼우도록 대향 배치된 좌우 한쌍의 가공 유닛을 구비하고, 간단한 구조이면서 범용성을 저해하지 않고 디퍼렌셜 케이스의 다른 부위의 가공이 가능해지는 디퍼렌셜 케이스의 가공기가 제안되었다.
이러한 디퍼렌셜 케이스의 가공기를 이용하면, 디퍼렌셜 케이스에 설치한 사이드 구멍의 보링이 가능하다. 사이드 기어 구멍은, 관통 구멍의 내측의 단부를 확경(擴徑)해서 설치한 구멍이며, 가공기의 가공 유닛에 축부에서 가로방향으로 돌출한 절삭날을 갖는 공구를 장착하고, 공구를 관통구멍에 삽입 통과시킨 후, 셔틀 유닛을 전후방향으로 슬라이딩시키면, 공구의 절삭날이 사이드 기어 구멍의 내주면에 맞닿아서 당해 공구로 사이드 기어 구멍을 가공할 수 있다.
사이드 기어 구멍이 좌우 한 쌍의 사이드 기어 구멍인 경우는, 좌우 한쌍의 각 가공 유닛에 장착한 각 공구로 좌우 한쌍의 각 사이드 기어 구멍을 가공할 수 있다. 이 경우, 각 공구는, 캔틸레버 상태로 회전하기 때문에 공구의 채터 진동에 의한 가공 정밀도의 저하가 우려된다. 이점, 특허문헌 2에 기재된 내면 가공 장치에 있어서는, 캔틸레버 지지된 롱 바이트에 센터 샤프트를 맞닿게 해서 롱 바이트가 마치 양쪽 지지 상태가 되도록 해서 롱 바이트의 자세를 안정시켜서 롱 바이트의 진동이나 위치 흔들림을 적극 회피하여 원통부 내주면의 절삭 가공 정밀도가 높아지도록 한다.
일본 공개특허공보 제2014-195851호 일본 공개특허공보 제2007-30101호
그러나, 특허문헌 2에 기재된 내면 가공 장치에 있어서는, 롱 바이트를 구동하는 제1의 새들(saddle)은, 워크의 한쪽에 설치되어 있고, 센터 샤프트는 롱 바이트를 지지하는 역할을 갖는 것에 머물러 있어서, 절삭 기능을 가진 것은 아니었다. 또한, 특허문헌 2에는, 롱 바이트의 일방향으로의 이동으로, 좌우 양 원통부의 내주면 가공을 한번에 완료할 수 있는 것이 기재되어 있는데, 이 경우는, 롱 바이트의 길이를 길게 해둘 필요가 있고, 긴 롱 바이트는, 롱 바이트의 진동 방지나 위치 떨림 방지에는 불리하였다.
본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하는 것이며, 공구의 진동에 의한 가공 정밀도의 저하를 방지하면서 절삭 가공 시간의 단축에도 유리한 보링용 절삭 공구, 보링용 가공기 및 보링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 보링용 절삭 공구는, 가공기에 장착해서 워크의 단차가 있는 구멍 중 대경측 구멍을 절삭 가공하기 위한 보링용 절삭 공구이며, 상기 가공기는, 워크를 사이에 끼우도록 대향 배치된 좌우 한쌍의 가공 유닛을 구비하고 있으며, 상기 보링용 절삭 공구는, 상기 좌우 한쌍의 가공 유닛의 각각에 장착되는 것으로 2개 1세트이며, 2개 1세트 중의 각 보링용 절삭 공구는, 축부(軸部)와, 상기 각 축부에서 가로방향으로 돌출된 절삭날과, 상기 각 축부의 선단에 형성되고, 상기 각 축부의 선단끼리를 맞대기 위한 접촉면을 구비하고 있고, 상기 각 보링용 절삭 공구는, 상기 각 보링용 절삭 공구의 선단끼리를 맞댄 결합 상태에서 2개가 일체로 상기 축부의 중심선 회전방향으로 회전하면서 상기 절삭 가공을 행하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 2개 1세트의 보링용 절삭 공구는, 좌우의 가공 유닛에 의한 양쪽 지지 상태에서 중심선 회전방향으로 회전하면서 구멍의 내주면의 절삭 가공을 수행할 수 있기 때문에 채터 진동이 방지되어 절삭 가공의 정밀도가 높아진다. 보다 구체적으로는 구멍의 원통도(圓筒度), 진원도(眞圓度), 동축도(同軸度)의 정밀도가 높아지는데다 구멍의 내주면의 면 조도의 정밀도도 높아진다.
또한, 2개 1세트중의 각 보링용 절삭 공구는 각 축부에 절삭날을 가지고 있기 때문에 두개의 구멍을 절삭 가공할 때에 각 구멍에 전용의 절삭 공구가 대응하게 되어 축부의 길이를 억제할 수 있고, 이것도 채터 진동 방지에 유리해진다. 그리고 또한, 한번의 절삭 공구 교환으로 두개의 다른 직경의 구멍의 절삭 가공도 가능해진다.
상기 본 발명의 보링용 절삭 공구에 있어서는, 상기 2개 1세트의 보링용 절삭 공구 중, 한쪽의 보링용 절삭 공구는 상기 접촉면에서 연장한 연출부(延出部)가 설치되어 있고, 다른쪽의 보링용 절삭 공구는 상기 연출부가 들어갈 구멍이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 회전하고 있는 2개 1세트의 절삭 공구의 미끄럼 방지를 도모할 수 있다.
또한, 상기 연출부의 길이는, 상기 축부의 중심선 방향에 있어서, 상기 한쪽의 보링용 절삭 공구와 상기 다른쪽의 보링용 절삭 공구를 서로 반대 방향으로 이동시키면서 상기 워크의 구멍의 가공이 완료되었을 때에, 상기 연출부가 상기 구멍에 들어간 상태를 유지할 수 있는 길인인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 좌우 2개의 구멍을 동시에 가공히는 것이 가능해져 절삭 시간의 단축을 도모할 수 있다.
본 발명의 가공기는, 상기 각 보링용 절삭 공구를 이용하는 가공기이며, 워크를 사이에 두도록 대향 배치된 좌우 한쌍의 가공 유닛을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 보링 방법은, 상기 각 보링용 절삭 공구를 가지는 보링 방법이며, 상기 2개 1세트의 보링용 절삭 공구를, 상기 2개 1세트중의 각 보링용 절삭 공구의 상기 접촉면끼리를 맞닿게 해서 상기 각 보링용 절삭 공구의 후단측을 상기 가공기로 지지한 상태에서, 상기 2개 1세트의 보링용 절삭 공구를 상기 중심선 회전방향으로 회전시켜 상기 중심선 방향으로 이동시키면서 상기 절삭날로 상기 워크의 구멍의 내주면을 절삭 가공하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 가공기 및 보링 방법에 의하면, 상기 본 발명의 보링용 절삭 공구를 이용하기 때문에 절삭 가공의 정밀도가 높아질뿐만 아니라 절삭 공구의 축부의 길이를 억제할 수 있으며 또 한번의 절삭 공구 교환으로 두개의 다른 직경의 구멍의 절삭 가공도 가능해진다.
본 발명의 효과는 상기한 바와 같으며, 요약하면, 2개 1세트의 보링용 절삭 공구는, 좌우의 가공 유닛에 의한 양쪽 지지 상태에서 중심선 회전방향으로 회전하면서 구멍의 내주면의 절삭 가공을 수행할 수 있기 때문에, 채터 진동이 방지되어 절삭 가공의 정밀도가 높아지게 되고, 각 보링용 절삭 공구는 각 축부에 절삭날을 가지고 있기 때문에 두 개의 구멍을 절삭 가공할 때에 각 구멍에 전용의 절삭 공구가 대응하게 되고, 축부의 길이를 억제할 수 있으며, 또한 한번의 절삭 공구 교환으로 두 개의 다른 직경의 구멍의 절삭 가공도 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가공기의 가공 대상물인 워크의 사시도이고,
도 2는, 도 1에 나타낸 워크의 종단면도이고,
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가공기의 정면도이고,
도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 보링용 절삭 공구에 의해 워크를 보링하기 직전의 상태를 나타내는 사시도이고,
도 5는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 워크의 위치의 초기 설정이 완료한 상태를 나타내는 도면이고,
도 6은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 한쌍의 절삭 공구가 디퍼렌셜 베어링 시트면 및 디퍼렌셜 베어링 구멍을 통과중인 상태를 나타낸 도면이고,
도 7은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 한쌍의 절삭 공구의 수평 이동이완료한 상태를 나타내는 도면이고,
도 8은, 도 7의 상태에서 워크를 Δd만큼 하강시킨 상태를 나타낸 도면이고,
도 9는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 디퍼렌셜 베어링 구멍이 절삭날로 절삭 가공되어 있는 상태를 나타내는 도면이고,
도 10은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 디퍼렌셜 베어링 구멍의 절삭 가공중인 상태의 워크 근방의 사시도이고,
도 11은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 좌측의 디퍼렌셜 베어링 구멍의 절삭 가공이 완료한 상태를 나타내는 도면이고,
도 12는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍이 절삭날로 절삭 가공되어 있는 상태를 나타내는 도면이고,
도 13은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍의 절삭 가공이 완료한 상태를 나타내는 도면이고,
도 14는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 새로운 절삭 공구를 이용했을 때의 한쌍의 절삭 공구의 결합 상태를 나타낸 도면이고,
도 15는, 도 14의 상태에서 절삭 공구가 이동하여 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍이 절삭날로 절삭 가공되고 있는 상태를 나타내는 도면이고,
도 16은, 도 15의 상태에서 절삭 공구가 이동하여 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍의 절삭 가공이 완료한 상태를 나타내는 도면이고,
도 17은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 피니언 구멍 및 오일씰 구멍의 절삭 가공전의 상태를 나타내는 도면이고,
도 18은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 피니언 구멍 및 오일씰 구멍의 절삭 가공전 상태의 다른 예를 나타내는 도면이고,
도 19는, 절삭 공구의 선단부의 각종 실시형태를 나타내는 도면이고,
도 20은, 디퍼렌셜 케이스의 일례의 종단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다. 먼저 도 1 및 도 2를 참조하면서 본 발명의 일 실시형태에 따른 가공기(1)(도3 참조)의 가공 대상물인 워크(10)에 대해서 설명한다. 도 1은, 워크(10)의 사시도, 도 2는 도 1에 나타낸 워크(10)의 종단면도를 나타내고 있다. 워크(10)는 디퍼렌셜 캐리어이다. 디퍼렌셜 캐리어에는, 차동 변속 기구를 내장한 디퍼렌셜 케이스 외에도 파이널 기어인 드라이브 피니언 기어 및 링 기어가 내장된다.
도 1에 있어서, 좌우의 다리부(11)에는, 디퍼렌셜 베어링 시트면(座面)(12) 및 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)이 형성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 디퍼렌셜 베어링 시트면(12)을 형성하는 소경(小經)의 홀과 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 형성하는 대경(大徑)의 홀로, 단차가 있는 구멍을 형성한다. 또한, 디퍼렌셜 캐리어(10)의 원통부에는, 위쪽부터 차례로 오일씰 구멍(14), 피니언 구멍(15), 릴리프 구멍(16), 릴리프 구멍(17) 및 피니언 구멍(18)이 형성되어 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가공기(1)에 대해서 설명한다. 먼저, 도 3을 참조하면서 가공기(1)의 구성을 개략적으로 설명한다. 도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가공기(1)의 정면도이다. 도 3에 있어서, 베이스(2) 상에 셔틀 유닛(3), 가공 유닛(4) 및 ATC(자동공구교환장치)(5)가 탑재되어 있다.
셔틀 유닛(3)은 워크(10)를 유지해서 이를 회전시킬 수 있다. 셔틀 유닛(3)은, 승강체(30)를 구비하고 있으며, 이것과 일체로 Y방향(전후방향)으로 이동 가능하다. 승강체(30)는 모터(31)에 의해 볼나사(32)가 회전하고, 가이드(33)에 따라 Z방향(상하방향)으로 이동 가능하다. 승강체(30)는, 워크(10)를 유지하는 클램퍼(34) 및 클램퍼(34)를 회전시키는 회전 기대(基臺)(35)를 구비하고 있다.
가공 유닛(4)은 좌우 한쌍이고, 도 3의 위치에서 하강시킨 워크(10)를 사이에 끼우도록 대향 배치되어 있다. 가공 유닛(4)의 선단에는 공구(20)가 장착되어 있다. 본 실시 형태에서는, 가공 부위에 따라서 공구(20)를 달리 사용할 수 있고, 가공 유닛(4)에 장착하는 공구(20)는, ATC(5)에 의해 필요한 공구(20)로 자동 교환된다.
ATC(5)는, 회전 원반(70)을 구비하고 있으며, 회전 원반(70)에 복수의 공구 (20)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. ATC(5)는 승강체(71)가 가이드 축(72)에 안내되어서 승강 가능하다. 공구(20)의 교환시에는 승강체(71)가 하강하여 가공 유닛(4)의 선단에 장착된 공구(20)와 ATC(5)의 회전 원반(70)에 설치된 공구(20)가 교환된다.
가공 유닛(4)은, 하우징(21), 공구 구동용 모터(22) 및 슬라이드용 모터 (23)를 구비하고 있다. 공구 구동용 모터(22)의 구동력은, 구동력 전달기구(미도시)에 전달되어 공구(20)가 회전한다. 슬라이드용 모터(23)의 구동력은, 볼나사 기구(미도시)에 전달된다. 이를 통해서 가공 유닛(4)은 X축방향(좌우방향)으로 슬라이딩되어 왕복 이동한다. 보다 구체적으로는 가공 유닛(4)과 일체의 슬라이드체(24)가 가이드 레일(25)에 따라 슬라이딩한다.
이하, 도 4를 참조하면서, 보링용 절삭 공구에 대해서 설명한다. 도 4는, 보링용 절삭 공구(이하, 단순히‘절삭공구」라 함)(40)에 의해, 워크(10)를 보링하기 직전의 상태를 나타내고 있다. 절삭 공구(40)는, 도 3에 있어서 가공 유닛(4)의 선단에 장착되는 공구(20)에 포함되는 공구인데, 설명의 편의를 위해 부호40을 붙여서 공구(20)과 구별한다.
절삭 공구(40)는 2개 1세트이며, 설명의 편의를 위해 한쪽을 절삭 공구(40a), 다른쪽을 절삭 공구(40b)라고 한다. 절삭 공구(40a), 절삭 공구(40b)는 각각 축부(41)와 축부(41)에서 가로방향으로 돌출된 절삭날(42)과 축부(41)의 선단에 형성되고, 축부(41)의 선단끼리를 맞대기 위한 접촉면(43)을 구비하고 있다. 절삭 공구(40a)의 접촉면(43)에는 연출부(44)가 일체로 되어 있으며, 절삭 공구(40b)의 접촉면(43)에는, 접촉면(43)의 위치에 개구(開口)를 갖는 구멍(45)이 형성되어 있다.
자세하게는 후술하는 바와 같이, 절삭 가공중은, 연출부(44)가 구멍(45) 내에 들어가고 또 접촉면(43)끼리 맞닿고, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)는 결합해서 좌우의 가공 유닛(4)의 하우징(21)에 의해 양쪽 지지 상태가 된다(도 10 참조). 도 4에서는, 연출부(44)는 편평 형상이고, 연출부(44)가 구멍(45) 내로 들어갔을 때에 회전중인 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 미끄럼 방지를 도모할 수 있다. 연출부(44)는 원기둥 형상이어도 되고, 후에 도 19(a), (b)를 이용해서 설명하는 바와 같이 연출부(44)를 생략해도 되고, 이러한 구성도 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 회전 토크와 위치의 동기(同期)에 의해 미끄럼 방지를 도모할 수 있다.
이하, 도 5~도 13을 참조하면서 워크(10)의 가공 공정에 관해서 설명한다. 도 5는, 워크(10)의 위치의 초기 설정이 완료한 상태를 나타내고 있다. 워크(10)는 위쪽에서 본 상태를 도시하고 있으며, 편의를 위해 단면 상태에서 도시되어 있으며, 오일씰 구멍(14) 측이 가공기(1)(도 3 참조)의 안쪽부 쪽이며, 좌우의 다리부(11)측이 작업자 쪽이다(도 6~도 9 및 도 11~도 16에 관해서도 동일). 도 3에서는 가공 유닛(4)의 윗쪽에 있었던 워크(10)는, 셔틀 유닛(3)이 구비한 승강체(30)의 하강에 의해 워크(10)의 디퍼렌셜 베어링 시트면(12)이 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 접촉면(43)과 대향하는 초기 설정 위치까지 하강한다.
초기 설정 위치는, 가공 유닛(4)의 수평 이동에 의한 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)가 전진했을 때에(화살표 b), 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)가 디퍼렌셜 베어링 시트면(12)을 통과할 수 있는 높이 방향에서의 워크(10)의 위치 이다. 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 절삭날(42)을 포함한 높이 B는, 디퍼렌셜 베어링 시트면(12)의 직경 A보다도 작다. 따라서, 워크(10)의 높이 방향 및 전후 방향(화살표a)의 위치를 소정의 위치로 설정하면, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)는 디퍼렌셜 베어링 시트면(12)을 통과 가능한다.
도 6은, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)가 디퍼렌셜 베어링 시트면(12) 및 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 통과중인 상태를 나타내는 도면이다. 도 6의 상태에서는 워크(10)는 초기 설정 위치를 유지하고 있기 때문에, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)는 디퍼렌셜 베어링 시트면(12)을 통과 가능하며, 디퍼렌셜 베어링 시트면(12)보다도 직경이 큰 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)도 통과 가능하다.
도 7은, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 수평 이동이 완료한 상태를 나타내고 있다. 본 도면의 상태에서는 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 접촉면끼리가 맞닿아 있으며, 연출부(44)가 구멍(45) 내로 들어가 있다. 또한, 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 중심선(26)은, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 축부(41)의 중심선(27)보다도 Δd만큼 뒤쪽에 있어 중심선(26) 및 중심선(27)은 일치하지 않는다. 이 경우, 도 7의 상태에서 워크(10)를 Δd만큼 전진시키면(화살표 a), 중심선(26) 및 중심선(27)은 일치한다.
도 8은, 도 7의 상태에서 워크(10)을 Δd만큼 전진시킨 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 축부(41)의 중심선(27)은, 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 중심선(26)에 일치하고 있다. 이 상태에서는, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 중심선(27) 회전방향으로 회전시키면, 절삭날(42)의 선단날의 궤적은 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 중심선을 중심으로 한 반경 C/2인 원이 된다. 따라서 절삭날(42)을 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)에 맞닿게 한 상태에서 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 회전시키면 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 내주면을 직경 C로 절삭 가공할 수 있다.
도 8의 상태에서 절삭날(42)이 좌측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 향하는 방향으로 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 이동시키면(화살표 c), 절삭날(42)이 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)에 맞닿아 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공이 개시된다. 도 9는, 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)이 절삭날(42)로 절삭 가공되고 있는 상태를 나타내는 도면이다. 이 상태에서는 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 깊이 방향에 있어서 약 절반의 절삭 가공이 완료되어 있다.
도 10은, 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절단 가공중인 상태의 워크(10) 근방의 사시도이다. 본 도면의 상태에서는, 연출부(44)가 구멍(45) 내에 들어가고 또 접촉면(43)끼리 맞닿아서 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)는 결합해 있고, 좌우의 가공 유닛(4)의 하우징(21)에 의해 양쪽 지지 상태가 되어 있다. 이 양쪽 지지 상태에서 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 중심선 회전방향으로 회전시키면, 채터 진동이 방지되어 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공의 정밀도가 높아진다.
보다 구체적으로는 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 원통도, 진원도, 동축도의 정밀도가 높아지는데다 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 내주면의 면 조도의 정밀도도 높아진다. 특히, 도 10에서는 한쌍의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 절삭 가공하기 때문에 각 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 동축도의 정밀도가 높아짐으로써, 각 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 중심축도 높은 정밀도로 일치하게 된다.
상기한 바와 같이, 채터 진동이 방지됨으로써 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공의 정밀도도 높아진다. 보다 안정된 절삭 가공을 위해서는 가공 유닛(4)의 제어 회로에 동기 회로를 부가하여 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 회전 토크와 위치를 동기시켜면 된다.
도 11은, 좌측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공이 완료한 상태를 나타내는 도면이다. 본 도면의 상태에서는, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)가 중심선 회전방향으로 회전하면서 절삭날(42)이 좌측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 단부까지 이동하고, 좌측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공이 완료한다. 이후는, 도 11의 상태에서 절삭날(42)이 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 향하는 방향으로 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 이동시켜서(화살표 d), 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공으로 이행한다.
우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공은, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 이동 방향을 제외하면, 좌측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공과 같다. 도 12는, 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)이 절삭날(42)로 절삭 가공되고 있는 상태를 나타내는 도면이다. 이 상태에서는, 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍 (13)의 깊이 방향에 있어서 약 절반의 절삭 가공이 완료한다. 도 13은, 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공이 완료한 상태를 나타내는 도면이다. 본 도면의 상태에서는 절삭날(42)이 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 단부까지 이동하고, 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공이 완료한다.
이후, 여기까지의 공정과는 역방향으로 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)와 워크(10)를 이동시키면, 워크(10)에서 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 인출할 수 있다. 즉, 도 13의 상태에서 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 좌측으로 이동시키면(화살표 e), 도 8의 상태로 돌아가고, 이 상태에서 워크(10)를 Δd만큼 후퇴시키면 도 7의 상태로 돌아가고, 이 상태에서 절삭 공구(40a)와 절삭 공구(40b)가 떨어지도록, 절삭 공구(40a)와 절삭 공구(40b)를 역방향으로 이동시키면, 도 6의 상태를 거쳐서, 절삭 공구(40a)와 절삭 공구(40b)가 워크(10)의 외부에 있는 도 5의 상태로 돌아간다.
디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공은, 황삭가공과 정삭가공의 2공정으로 나눌 수 있고, 상기의 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)에 의한 가공이 황삭가공이라고 하면, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 정삭 가공용의 절삭 공구로 교환해서, 상기의 일련의 공정을 반복하면 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 마무리 가공을 실시할 수 있다.
상기의 도 5 내지 도 13을 이용해서 설명한 절삭 가공은, 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 동시에 가공하는 것은 아니었지만, 도 4에 있어서, 연출부(44)의 길이를 길게 하고, 이에 대응시켜서 구멍(45)의 길이도 길게 한 절삭 공구를 이용함으로써, 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 동시에 가공하는 것이 가능해져, 절삭 시간의 단축을 도모할 수 있다. 도 14는, 새로운 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)를 이용했을 때의 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)의 결합 상태를 나타내는 도면이다. 도 14는, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 결합 상태를 나타내는 도 8에 상당하는 도면이고, 이미 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)의 축부(41)의 중심선(27)은, 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 중심선(26)에 일치한다. 이 상태에 이르기까지의 공정은, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 경우와 같다.
도 14에 있어서, 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)는, 연출부(46) 및 구멍(47)의 길이가 긴 것을 제외하면, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)와 동일한 구성이며, 동일 구성의 경우에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다. 연출부(46)의 길이는 축부(41)의 중심선(27) 방향에 있어서, 한쪽의 보링용 절삭 공구(50a)와 다른쪽의 보링용 절삭 공구(50b)를 서로 반대 방향으로 이동시키면서 워크(10)의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 가공이 완료했을 때에 연출부(46)가 구멍(47)에 들어간 상태를 유지할 수 있는 길이로 되어 있다.
도 14의 상태에서 절삭 공구(50a)와 절삭 공구(50b)가 떨어지는 방향으로 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)를 이동시키면(화살표 f, g), 절삭 공구(50a)의 절삭날(42)은 좌측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 향하고, 절삭 공구(50b)의 절삭날 (42)은 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 향한다. 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)가 중심선 회전방향으로 회전하면서 서로 반대 방향의 이동이 진행하면, 절삭 공구(50a)의 절삭날(42)로 좌측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)이 절삭 가공되고, 절삭 공구(50b)의 절삭날(42)로 우측의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)이 절삭 가공된다.
도 15는, 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)이 절삭날(42)로 절삭 가공되어 있는 상태를 나타내는 도면이다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)의 절삭날(42)은, 모두 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)에 맞닿아 있기 때문에, 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)에 의해 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 동시에 가공할 수 있다. 도 15의 상태에서는, 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 깊이 방향에 있어서 약 절반의 절삭 가공이 완료한다.
좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공 동안, 연출부(46)는 구멍(47)내에 들어가 있기 때문에, 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)는 연출부(46) 및 구멍(47)을 통해서 결합해 있으며, 좌우의 가공 유닛(4)의 하우징(21)(도 10 참조)에 의해 양쪽 지지 상태가 되어 있다. 따라서, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 경우와 마찬가지로 회전중의 채터 진동이 방지되어 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공의 정밀도가 높아지게 된다.
이어서, 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)의 서로 반대 방향의 이동이 진행하면, 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공도 진행한다. 도 16은, 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공이 완료한 상태를 나타내는 도면이다. 본 도면의 상태에서는, 절삭날(42)의 선단날이 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 단부까지 이동하여, 좌우의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공이 완료한다. 이후, 절삭 공구(50a) 및 절삭 공구(50b)를 워크(10)에서 인출하는 공정은, 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)의 경우와 마찬가지이다.
상기 실시형태에 있어서는, 절삭 공구(40) 등의 가공 대상은, 워크(10)의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)이었지만, 본 발명에 따른 절삭 공구는 채터 진동을 방지해서 구멍의 내주면의 절삭 가공의 정밀도를 높인다고 하는 것으로, 가공 대상은 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)에 한정되는 것은 아니다. 도 17은 한쌍의 절삭 공구(60a) 및 절삭 공구(60b)로 구성된 절삭 공구(60)가 피니언 구멍(18) 및 오일씰 구멍(14)을 절삭 가공하기 전의 상태를 나타내고 있다.
도 13에 나타낸 한쌍의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)의 절삭 가공이 완료된 상태에서 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 워크(10)에서 인출시키면, 도 5의 상태로 돌아가게 된다. 이 상태에서 절삭 공구(40a) 및 절삭 공구(40b)를 물러나게 (退避)하여, 회전 기대(35)(도 3 참조)를 회전시켜서 워크(10)를 90도 회전시키면 (화살표 h), 워크(10)의 세로축(36)이 X축(도 3 참조)과 평행해진다. 도 17은, 절삭 공구(40)를 절삭 공구(60)로 교체한 후의 상태를 나타내고 있고, 절삭 공구(60a) 및 절삭 공구(60b)의 접촉면(65)끼리 맞닿아 있고, 절삭 공구(60b)의 연출부(66)가 절삭 공구(60a)의 구멍(67) 안에 들어가 있다.
절삭 공구(60a)는 피니언 구멍(18)의 가공용이며, 선단에 접촉면(65)을 갖는 축부(61)에, 절삭날(62)이 피니언 구멍(18)을 가공할 수 있는 위치에 설치되어 있다. 절삭 공구(60b)는 오일씰 구멍(14)의 가공용이며, 선단에 접촉면(65)을 갖는 축부(63)에, 절삭날(64)이 오일씰 구멍(14)을 가공할 수 있는 위치에 설치되어 있다. 도 17의 상태에서 절삭 공구(60)를 중심선 회전방향으로 회전시키면서, 절삭 공구(60)를 절삭날(62)이 피니언 구멍(18)의 내부를 향하는 방향으로 이동시키면(화살표 i), 피니언 구멍(18)의 내주면이 절삭날(62)로 절삭 가공된다. 피니언 구멍 (18)의 절삭 가공 후는, 절삭 공구(60)를 절삭날(64)이 오일씰 구멍(14)의 내부를 향하는 방향으로 이동시키면(화살표 j), 오일씰 구멍(14)의 내주면이 절삭날(64)로 절삭 가공된다.
도 18은, 피니언 구멍(18) 및 오일씰 구멍(14)을 도 17과는 다른 절삭 공구로 절삭 가공하기 전의 상태를 나타내고 있다. 절삭 공구(70a)는 피니언 구멍(18)의 가공용이며, 선단에 접촉면(75)을 갖는 축부(71)에, 절삭날(72)이 피니언 구멍(18)을 가공할 수 있는 위치에 설치되어 있다. 절삭 공구(70b)는 오일씰 구멍 (14)의 가공용이며, 선단에 접촉면(75)을 갖는 축부(73)에, 절삭날(74)이 오일씰 구멍(14)을 가공할 수 있는 위치에 설치되어 있다. 절삭 공구(70a) 및 절삭 공구(70b)는, 연출부(76) 및 구멍(77)의 길이가 긴 것을 제외하면, 절삭 공구(60a) 및 절삭 공구(60b)와 동일 구성이다.
절삭 공구(70a)를 중심축 회전방향으로 회전시키면서, 절삭날(72)이 피니언 구멍(18)의 내부를 향하는 방향으로 이동시키면(화살표 i), 피니언 구멍(18)의 내주면이 절삭날(72)로 절삭 가공된다. 한편, 절삭 공구(70b)를 중심축 회전방향으로 회전시키면서, 절삭날(74)이 오일씰 구멍(14)의 내부를 향하는 방향으로 이동시키면 (화살표 j), 오일씰 구멍(14)의 내주면이 절삭날(74)로 절삭 가공된다.
도 18과 같이 절삭 공구(70)를 이용한 경우는, 피니언 구멍(18) 및 오일씰 구멍(14)을 동시에 가공하는 것이 가능해져 작업 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한, 피니언 구멍(18) 및 오일씰 구멍(14)의 절삭 가공 동안, 연출부(76)는 구멍(77) 내에 들어가 있기 때문에, 절삭 공구(70a) 및 절삭 공구(70b)는 연출부(76) 및 구멍(77)을 통해서 결합해 있으며, 좌우의 가공 유닛(4)의 하우징(21)(도 10 참조)에 의해 양쪽 지지 상태가 된다. 따라서, 절삭 공구(70)를 이용한 경우에도 회전중의 채터 진동이 방지되어 피니언 구멍(18) 및 오일씰 구멍(14)의 절삭 가공의 정밀도가 높아지게 된다.
상기의 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)과, 피니언 구멍(18) 및 오일씰 구멍(14)의 일련의 절삭 가공은, 워크(10)를 바꿔 올리지 않고 워크(10)가 클램퍼(34)(도 3 참조)로 유지된 상태에서 연속적으로 수행할 수 있기 때문에 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)과, 피니언 구멍(18) 및 오일씰 구멍(14)의 중심축끼리의 직각도(直角度)도 정밀해진다. 또한, 한번의 절삭 공구 교환으로 두 개의 다른 직경의 피니언 구멍(18) 및 오일씰 구멍(14)의 절삭 가공도 가능해진다.
상기 실시형태에 있어서는, 절삭 공구(40) 및 절삭 공구(50) 등 중 어느 것에 관해서도 한쪽의 접촉면(43)에 연출부를 설치한 것이었지만, 연출부가 없는 것이어도 되고, 연출부의 형상은 적절하게 변경한 것이어도 된다. 이하, 도 19를 참조하면서 절삭 공구의 선단부의 각종 실시형태에 관해서 설명한다. 도 19(a)에 나타낸 절삭 공구(80)는, 한쪽의 절삭 공구(80a) 및 다른쪽의 절삭 공구(80b) 중 어느 것에 관해서도 접촉면(43)에 연출부를 설치하고 있지 않다. 이 구성에 있어서는, 접촉면(43)끼리 맞닿게 했을 때의 미끄럼을 방지하기 위해, 접촉면(43)을 연마하여 평면도, 직각도의 정밀도를 높여서 표면 거칠기를 작게 해 두는 것이 바람직하다.
도 19(b)에 나타낸 절삭 공구(81)는, 한쪽의 절삭 공구(81a) 및 다른쪽의 절삭 공구(81b)의 어느 것에 대해서도, 접촉면(43)의 지름을 크게 해서 접촉면(43)끼리 맞닿게 했을 때의 미끄럼을 방지하도록 한다. 도 19(c)에 나타낸 절삭 공구(82)는, 절삭 공구(82b)에 연출부(84)를 마련하여 절삭 공구(82a)에 연출부(84)가 들어갈 홈(85)을 형성한다. 연출부(84)는, 도 4에 나타낸 연출부(44)와 같이 세로로 길지 않고 가로로 길지만, 이 구성이라도, 접촉면(43)끼리 맞닿게 했을때의 미끄럼을 방지할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서는, 절삭 공구(40) 등의 가공 대상은, 디퍼렌셜 캐리어에 형성된 구멍이었지만, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭 공구는, 채터 진동을 방지해서 구멍의 내주면의 절삭 가공의 정밀도를 높인다는 것이며, 가공 대상은 디퍼렌셜 캐리어에 형성된 구멍에 한정되는 것은 아니다. 절삭 공구(40) 등의 가공 대상은 예를 들면 디퍼렌셜 케이스의 사이드 기어 구멍이라도 좋다.
도 20은 디퍼렌셜 케이스의 일례의 종단면도를 나타내고 있다. 본 도면에 있어서 중앙의 본체 부분의 측면에는 샤프트 구멍(91)이 형성되어 있으며, 본체 부분의 양측은 액슬 구멍(92)을 형성하는 소경의 홀과 사이드 기어 구멍(93)을 형성하는 대경의 홀로 한쌍의 단차가 있는 구멍을 형성하고 있다. 이 단차 구멍의 구성은, 도 2에 있어서 디퍼렌셜 베어링 시트면(12)을 형성하는 소경의 홀과 디퍼렌셜 베어링 구멍(13)을 형성하는 대경의 홀로 형성된 한쌍의 단차가 있는 구멍의 구성과 마찬가지이다. 따라서, 도 5 내지 도 13에 나타낸 공정은, 디퍼렌셜 캐리어(10)를 디퍼렌셜 케이스(90)로 대체해도 실시 가능하다.
1; 가공기
3; 셔틀 유닛
4; 가공 유닛
10; 워크(디퍼렌셜 캐리어)
12; 디퍼렌셜 베어링 시트면
13; 디퍼렌셜 베어링 구멍
40,50,60,70,80,81,82; 2개 1세트의 절삭 공구
40a,40b,50a,50b,60a,60b,70a,70b,80a,80b,81a,81b,82a,82b; 절삭 공구
41,61,63,71,73; 축부
42,62,64,72,74; 절삭날
43,65,75; 접촉면
44,46,66,76; 연출부
45,47,67,77; 구멍(穴)
90; 워크(디퍼렌셜 케이스)
92; 액슬 구멍
93; 사이드 기어 구멍

Claims (5)

  1. 가공기(加工機)에 장착해서 워크의 단차가 있는 구멍 중 대경(大徑)측의 구멍을 절삭 가공하기 위한 보링용 절삭 공구이며,
    상기 가공기는, 워크를 사이에 끼우도록 대향 배치된 좌우 한쌍의 가공 유닛을 구비하고 있으며,
    상기 보링용 절삭 공구는, 상기 좌우 한쌍의 가공 유닛의 각각에 장착되는 것으로 2개 1세트이며,
    2개 1세트 중의 각 보링용 절삭 공구는,
    축부(軸部)와,
    상기 각 축부에서 가로방향으로 돌출된 절삭날과,
    상기 각 축부의 선단에 형성되고, 상기 각 축부의 선단끼리를 맞대게 하기 위한 접촉면을 구비하고 있으며,
    상기 각 보링용 절삭 공구는, 상기 각 보링용 절삭 공구의 선단끼리를 맞대게 한 결합 상태에서 2개가 일체로 상기 축부의 중심선 회전방향으로 회전하면서 상기 절삭 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 보링용 절삭 공구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2개 1세트의 보링용 절삭 공구 중, 한쪽의 보링용 절삭 공구는 상기 접촉면에서 연장한 연출부(延出部)가 설치되어 있고, 다른쪽 보링용 절삭 공구는 상기 연출부가 들어갈 구멍이 설치되어 있는 보링용 절삭 공구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연출부의 길이는, 상기 축부의 중심선 방향에 있어서, 상기 한쪽의 보링용 절삭 공구와 상기 다른쪽의 보링용 절삭 공구를 서로 반대 방향으로 이동시키면서 상기 워크의 구멍의 가공이 완료했을 때에 상기 연출부가 상기 구멍으로 들어간 상태를 유지할 수 있는 길이인 보링용 절삭 공구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 보링용 절삭 공구를 사용하는 가공기이며, 워크를 사이에 끼우도록 대향 배치된 좌우 한 쌍의 가공 유닛을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가공기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 보링용 절삭 공구를 사용하는 보링 방법이며,
    상기 2개 1세트의 보링용 절삭 공구를, 상기 2개 1세트 중의 각 보링용 절삭 공구의 상기 접촉면끼리를 맞닿게 해서, 상기 각 보링용 절삭 공구의 후단측을 상기 가공기로 지지한 상태에서,
    상기 2개 1세트의 보링용 절삭 공구를 상기 중심선 회전방향으로 회전시켜 상기 중심선 방향으로 이동시키면서, 상기 절삭날로 상기 워크의 구멍의 내주면을 절삭 가공하는 것을 특징으로 하는 보링 방법.
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