KR20220062266A - 딤플 가공 방법 - Google Patents

Abstract

피가공물(40)의 곡면(41)에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법에서는, 막대형 본체(2)에 절삭날(5a)을 구비한 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 회전시킨다. 피가공물(40)을 제1 축(20a) 중심으로 회전시킨다. 절삭 공구(1)의 선단부(3)가 피가공물(40)의 곡면(41)을 따르도록, 절삭 공구(1) 또는 피가공물(40)을 제1 축(20a)이 통과하여 Y축과 직교하는 가상면 상 또는 가상면과 평행인 면 상에서 이동시킨다. 절삭날(5a)이 절삭 공구(1)의 회전마다 곡면(41)에 딤플을 형성한다.

Description

딤플 가공 방법

본 개시의 일 형태는 피가공물의 곡면에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법에 관한 것이다.

알루미늄, 구리 합금, 그들의 주조품, 철강 재료나 수지 등, 피가공물의 표면에 다수의 미소한 오목부인 딤플을 형성하는 경우가 있다. 예를 들면, 스크레이핑(scraping) 가공에 의해 금속제 피가공물에 딤플을 형성하는 경우가 있다. 복수의 딤플에 의해 이지(梨地) 모양을 피가공물의 표면에 형성하는 경우가 있다. 피가공물에 딤플을 형성함으로써, 피가공물에 접촉하는 상대재와 피가공물의 사이에 생기는 마찰 저항을 줄일 수 있기 때문이다. 그 원리는 예를 들면, 피가공물과 상대재가 접촉함으로써 마모가루가 생기고, 마모가루가 피가공물과 상대재의 사이에 끼어서 마찰 저항을 늘리는 경우가 있다. 이 마모가루를 딤플 내에 수용시킴으로써, 마모가루에 의해 마찰 저항이 커지는 것을 억제 가능하다. 혹은, 피가공물과 상대재의 사이에 물이나 기름이 주입되고, 물이나 기름이 딤플에 충진되는 경우가 있다. 상대재가 딤플 근방을 통과하면, 물이나 기름이 딤플로부터 높은 압력으로 상대재와 피가공물의 사이로 배출된다(스퀴즈 효과). 이 압력에 의해 상대재가 피가공물에 대해서 접촉하기 어려워지고, 이로써 상대재와 피가공물 사이의 마찰 저항이 작아진다.

이 때문에, 엔진의 실린더나 터보 차저 등의 통형 부재의 내벽이나 인공 관절의 접합면 등에 딤플을 형성하는 경우가 있다. 미국 특허 제9872772호 명세서에서는, 구면형의 접합면에 딤플이 형성된 인공 관절이 개시되어 있다. 종래의 딤플은 예를 들면, 레이저 가공, 숏 블라스트, 에칭, 프레스 성형 등에 의해 형성된다. 이들 가공 방법으로는, 도 20을 참조하는 바와 같이, 면(81)에 형성된 딤플(82)의 진입각(θ)을 작게 하기 어렵다. 도 20은 종래 구조가 아니라 본 형태의 하나를 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 가공 시에 발생하는 열이나 잔류 응력 등에 의해 피가공물의 표면에 변질이나 변형이 생길 가능성이 있다. 딤플의 진입각이 커지면, 딤플 내로의 물이나 기름 진입이 방해받아, 친화성(친수성, 친유성)이 저하될 가능성이 있다(피닝 효과). 그 때문에, 딤플이 실시된 피가공물의 마찰 저항을 줄이기 어려워질 가능성이 있다. 숏 블라스트나 프레스 성형 등의 경우, 딤플의 형상을 정밀도 좋게 재현하기 어렵다.

일본 공개특허공보 평10-052998호에서는, 프레이즈, 엔드밀 등의 절삭 공구를 이용하여 피가공물의 표면을 가식(加飾)하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 절삭 공구를 회전시키면서 피가공물의 표면에 살짝 절삭 공구의 절삭날을 댄다. 이로써, 피가공물의 표면에 예를 들면, 원형이나 타원형을 갖는 복수의 딤플을 물방울 모양 형상으로 형성 가능하다. 절삭 공구에 의해 피가공물을 가공함으로써, 딤플의 진입각을 작게 설정할 수 있다. 이 때문에, 가공 시에 발생하는 버(burr)나 열이나 잔류 응력 등을 줄일 수 있고, 랩 처리와 같은 마무리 가공을 실시하지 않아도, 딤플이 실시된 피가공물의 표면 상태를 양호하게 마무리하기 쉽다. 피가공물의 평면이나 원통면 등에 딤플을 가공할 때에는, 피가공물의 절삭 공구에 대한 상대적 이송 방법에 따라 딤플을 연속적으로 가공 가능하다. 이 때문에, 피가공물의 표면 상태를 양호하게 유지하면서, 복수의 딤플을 피가공물에 비교적 단시간에 가공 가능하다.

엔드밀을 축 방향으로 진출·후퇴시켜 피가공물의 곡면에 딤플을 가공하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 가공 방법에서는, 복수의 딤플을 형성할 때에 많은 시간을 요한다. 이에 따라, 간단하고, 또한, 적합한 형상을 갖는 복수의 딤플을 곡면에 형성하는 가공 방법이 종래에 필요시되었다.

본 개시의 하나의 특징은 피가공물의 곡면에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법에 관한 것이다. 막대형 본체에 절삭날을 구비한 절삭 공구를 막대형 본체의 축 중심으로 회전시킨다. 피가공물을 제1 축 중심으로 회전시킨다. 절삭 공구의 선단부가 피가공물의 곡면을 따르도록, 절삭 공구 또는 피가공물을 제1 축이 통과하는 가상면 상 또는 가상면과 평행인 면 상에서 이동시킨다. 절삭날이 절삭 공구의 회전마다 곡면에 딤플을 형성한다.

따라서, 절삭 공구 또는 피가공물을 평면 상, 즉, 2차원에서 이동시킨다. 절삭 공구와 피가공물을 각각 축 중심으로 회전시킨다. 이로써, 복수의 딤플을 단시간에 곡면에 형성 가능하다. 게다가, 딤플의 깊이를 대략 일정하게 그리고 진입각을 작게 할 수 있다. 깊이를 대략 일정하게 함으로써, 복수의 딤플을 동일 형상으로 동일 사이즈로 재현하기 쉽다. 진입각을 작게 함으로써, 가공 시에 발생하는 버나 열이나 잔류 응력 등을 줄일 수 있다.

본 개시의 다른 특징은 피가공물의 곡면에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법에 관한 것이다. 막대형 본체에 절삭날을 구비한 절삭 공구를 막대형 본체의 축 중심으로 회전시킨다. 피가공물을 회전시키지 않고, 절삭 공구의 선단부가 피가공물의 곡면을 따르도록, 절삭 공구 또는 피가공물을 상호 직교하는 세 방향으로 이동시킨다. 절삭날이 절삭 공구의 회전마다 곡면에 딤플을 형성한다.

따라서, 절삭 공구 또는 피가공물을 3차원에서 이동시킨다. 절삭 공구만을 축 중심으로 회전시킨다. 그리고, 피가공물을 회전시키지 않는다. 이로써, 복수의 딤플을 단시간에 곡면에 형성 가능하다. 게다가, 딤플의 깊이를 대략 일정하게 할 수 있고, 또한, 진입각을 작게 할 수 있다.

본 개시의 다른 특징에 따르면, 절삭날은 막대형 본체의 길이 방향을 따라 연속적으로 연장된다. 절삭 공구의 막대형 본체의 피가공물에 대한 각도를 유지하면서, 막대형 본체를 피가공물에 대해서 상대 이동시킨다. 이로써, 절삭날의 곡면에 대한 접촉점이 바뀐다. 따라서, 접촉점이 바뀜으로써, 절삭날의 일부에 힘이 집중되는 것을 피할 수 있다. 이로써, 절삭날의 수명을 늘릴 수 있다.

본 개시의 다른 특징에 따르면, 피가공물의 곡면에 대한 절삭 공구가 접하는 면에 대하여 막대형 본체의 각도를 일정해지도록 절삭 공구를 피가공물에 대하여 경동(傾動)시킨다. 이로써, 절삭날의 곡면에 대한 접촉점을 동일하게 한다. 따라서, 곡면에 대한 절삭날의 진입각이나 칼집 깊이를 일정하게 할 수 있다. 이로써, 동일 형상이고 동일 사이즈인 복수의 딤플을 반복 형성 가능하다.

본 개시의 다른 특징은 피가공물의 곡면에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법에 관한 것이다. 곡면이 구면형인 일부 형상을 갖고, 구면형의 구면 중심을 통과하는 제1 축 중심으로 피가공물을 회전시킨다. 제1 축과 직교하는 제2 축 중심으로 피가공물을 회전시킨다. 막대형 본체에 절삭날을 구비한 절삭 공구를 막대형 본체의 축 중심으로 회전시킨다. 절삭 공구의 선단부가 피가공물의 구면형의 일부를 따라 이동한다. 절삭날이 절삭 공구의 회전마다 곡면에 딤플을 형성한다.

따라서, 피가공물과 절삭 공구를 합계 3개의 축 중심에서 회전시킨다. 이로써, 복수의 딤플을 단시간에 곡면의 구면형 부분에 형성 가능하다. 구면형의 일부 형상은 볼록형 혹은 오목형 중 어느 것이어도 좋다. 게다가, 딤플의 깊이를 대략 일정하게 할 수 있고, 또한, 진입각을 작게 할 수 있다.

본 개시의 다른 특징은 피가공물의 곡면에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법에 관한 것이다. 절삭 공구의 곡면에 대한 상대적 이동 속도 및 이동량을 변경함으로써, 복수의 딤플 간격 및 절삭 공구의 곡면에 대한 상대적 이동에 따라 칼집 깊이를 소정의 크기로 한다. 따라서, 곡면의 각 부분마다 복수의 딤플 간격 및 깊이에 변화를 줄 수 있다.

도 1은 가공 장치 및 워크 유지 장치의 사시도이다.
도 2는 테이블을 경사시켰을 때의 가공 장치의 일부 및 워크 유지 장치의 일부의 사시도이다.
도 3은 절삭 공구의 사시도이다.
도 4는 절삭 공구의 하면도이다.
도 5는 절삭 공구의 일부 측면과 피가공물의 볼록형 곡면의 일부 단면의 측면도이다.
도 6은 절삭 공구의 일부 측면과 피가공물의 오목형 곡면의 일부 단면의 측면도이다.
도 7은 가공 장치 및 워크 유지 장치의 제어 장치의 블록도이다.
도 8은 절삭 공구 축심의 틸트각을 일정하게 해서 피가공물의 곡면에 딤플을 형성할 때의 가공 장치의 일부 및 워크 유지 장치의 일부의 측면도이다.
도 9는 딤플이 나선형으로 나란히 형성된 곡면의 사시도이다.
도 10은 도 9 중 X부분의 확대 모식도이다.
도 11은 절삭 공구 축심의 리드각을 일정하게 해서 피가공물의 곡면에 딤플을 형성할 때의 가공 장치의 일부 및 워크 유지 장치의 일부의 측면도이다.
도 12는 절삭 공구를 이동시키고, 또한, 축심을 경사시켜서 피가공물의 곡면에 딤플을 형성할 때의 가공 장치의 일부 및 워크 유지 장치의 일부의 측면도이다.
도 13은 절삭 공구를 축심 방향을 일정하게 해서 이동시켜서 피가공물의 곡면에 딤플을 형성할 때의 가공 장치의 일부 및 워크 유지 장치의 일부의 측면도이다.
도 14는 테이블을 회전시켜서 피가공물의 곡면에 딤플을 형성할 때의 가공 장치의 일부 및 워크 유지 장치의 일부의 측면도이다.
도 15는 절삭 공구를 이동시켜서 피가공물의 곡면에 딤플을 형성할 때의 가공 장치 및 워크 유지 장치의 측면도이다.
도 16은 가공 장치 및 워크 유지 장치의 제어 장치의 블록도이다.
도 17은 도 21 중 Y부분의 확대 모식도이다.
도 18은 딤플이 곡면의 정점으로부터 비켜난 위치를 중심으로 나선형으로 나란히 형성된 곡면의 사시도이다.
도 19는 복수의 절삭날을 갖는 절삭 공구의 선단부 측면도이다.
도 20은 면에 형성된 딤플의 진입각을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 21은 딤플이 격자형으로 나란히 형성된 곡면의 사시도이다.

다음으로, 본 개시의 일 실시형태를 도 1∼11에 근거하여 설명한다. 도 3에 나타내는 절삭 공구(1)는 도 10에 나타내는 바와 같이, 피가공물(40)에 이간된 복수의 딤플(미소한 오목부)(42)을 형성하기 위한 절삭 공구이다. 딤플(42)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 절삭 공구(1)를 이용하는 딤플 가공기(13)에 의해 형성된다. 딤플 가공기(13)는, 절삭 공구(1)가 장착되는 가공 장치(10)와, 피가공물(40)이 설치되는 워크 유지 장치(20)를 갖는다. 예를 들면, 가공 장치(10)가 위쪽에 배치되고, 워크 유지 장치(20)가 가공 장치(10)의 아래쪽에 배치된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 절삭 공구(1)는 막대형 본체(2)와, 막대형 본체(2)의 선단에 마련된 선단부(3)를 갖는다. 막대형 본체(2)는 예를 들면, 둥근 막대형 혹은 원주형이다. 막대형 본체(2)의 축심(2a)은 막대형 본체(2)의 횡단면 중심에 위치하며, 길이 방향으로 연장된다. 축심(2a)은 절삭 공구(1)가 회전하는 중심이 된다. 선단부(3)는 축심(2a)을 중심으로 한 원추 형상으로 형성된다. 선단부(3)는 막대형 본체(2)의 선단을 향함에 따라서 지름이 작아진다. 선단부(3)의 단부에는 축심(2a)을 횡단하는 평면형 꼭대기부(3a)가 형성된다.

도 3, 4에 나타내는 바와 같이, 선단부(3)는 절삭날부(5)를 하나 갖는다. 절삭날부(5)는 선단부(3)의 주연으로부터 막대형 본체(2)의 지름 방향으로 돌출된다. 절삭날부(5)의 절삭날(5a)은 막대형 본체(2)로부터 지름 방향으로 튀어나온 원호형이다. 절삭날(5a)의 절삭날 단부(5d)는 꼭대기부(3a)로부터 막대형 본체(2)의 지름 방향으로 튀어나온다. 절삭날(5a)은 막대형 본체(2)의 지름 방향으로 가장 돌출된 위치에 지름 방향 선단부(5e)를 갖는다. 절삭날(5a)은 지름 방향 선단부(5e)보다 막대형 본체(2)의 기초부 측에서 선단부(3)와 연접하는 절삭날 기초부(5f)를 갖는다.

도 3, 4에 나타내는 바와 같이, 절삭날부(5)는 절삭날(5a)로부터 절삭 공구(1)의 회전 방향 측(도 4에서 왼쪽)에 절삭면(5c)을 갖는다. 절삭면의 절삭각은 예를 들면, -20∼10°이다. 또한, 절삭면(5c)의 반대 측(도 4에서 절삭날(5a)의 오른쪽)에 여유면(5b)을 갖는다. 여유면(5b)은 대체로 막대형 본체(2)의 지름 방향 바깥쪽을 향해 있다. 절삭면(5c)과 여유면(5b)이 이루는 능선의 절삭날(5a)은 대략 원호형이다.

도 3에 나타내는 절삭날부(5)는 절삭 공구(1)의 막대형 본체(2)와 동일 재질로 형성되거나, 혹은 다른 재질로 형성된다. 예를 들면, 절삭날부(5)와 막대형 본체(2)가 공구강, 고속도강(고속도 공구강), 초경합금으로 형성된다. 혹은 막대형 본체(2)가 탄소강, 스테인리스강, 공구강, 고속도강, 초경합금으로 형성되고, 절삭날부(5)가 단결정 다이어(MCD), 다결정 다이어(PCD), 입방정 질화붕소(CBN), 세라믹스로 형성되며, 절삭날부(5)가 막대형 본체(2)에 접합된다. 혹은 절삭날부(5)가 막대형 본체(2)와 동일 또는 다른 재료로 형성되고, 절삭날부(5)와 대응하는 영역에 코팅 등의 표면 처리가 실시된다. 표면 처리는 예를 들면, 화학 기상 증착법(CVD)이나 물리 증착법(PVD) 등에 의해 실시되며, TiAlN, TiAlCrN, TiAlCrSiN 등의 Ti계, CVD 다이아몬드, 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 등의 코팅층이 절삭날부(5)로서 사용된다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 절삭 공구(1)는 피가공물(40)의 곡면(41)에 딤플(42)을 형성 가능하다. 곡면(41)은 볼록형이며, 예를 들면, 구면형, 원통형의 일부 형상을 갖는다. 피가공물(40)은 예를 들면, 탄소강, 일반 구조 압연강, 크롬 몰리브덴강, 스테인리스강, 주철 등의 철강 재료로 구성된다. 혹은 피가공물(40)은 예를 들면, 코발트 크롬 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금 등의 비철 금속이나 수지 재료로 구성된다. 피가공물(40)은 예를 들면, 베어링의 볼, 내륜, 배관의 이음새, 코발트 크롬 합금 등으로 구성되는 인공 관절의 인공뼈의 골두(헤드)이다. 막대형 본체(2)와 절삭날부(5)의 재료는 피가공물(40)의 재료에 따라 적절히 선택되어서 설정된다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 절삭 공구(1)는 축심(2a)이 피가공물(40)에 대해서 소정의 각도로 세팅된다. 예를 들면, 피가공물(40)의 곡면(41)의 법선(N)에 대해서 축심(2a)이 경사 각도(A)를 갖도록 절삭 공구(1)가 세팅된다. 절삭 공구(1)는 지름 방향 선단부(5e)가 곡면(41)에 대해서 소정의 깊이(42a)가 되도록 세팅된다. 절삭 공구(1)는 축심(2a)을 중심으로 회전한다. 절삭날(5a)은 소정의 회전 각도 영역에 있어서 곡면(41)을 깎고, 다른 회전 각도 영역에 있어서 곡면(41)으로부터 멀어진다. 이로써, 절삭날(5a)이 곡면(41)을 단속적으로 절삭한다. 절삭 공구(1)가 1회전할 때마다, 하나의 절삭날(5a)이 곡면(41)을 1회 절삭하여 딤플(42)을 형성한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 경사 각도(A)는 절삭날(5a)이 곡면(41)으로부터 멀어지도록 90°보다 작게, 예를 들면, 75° 이하, 45° 이하로 설정된다. 경사 각도(A)는 절삭날(5a)이 곡면(41)을 깎도록, 바람직하게는 딤플(42)이 소정의 절삭 방향의 길이(42b)를 갖도록 0°보다 크게, 예를 들면, 1° 이상, 2° 이상, 5° 이상으로 설정된다. 소정의 깊이(42a)는 딤플(42)의 최대 깊이가 예를 들면, 0.001∼0.1㎜가 되도록 설정된다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 딤플(42)은 절삭날(5a)에 의해 절삭 방향으로 길이 방향을 갖는 타원형으로 형성된다. 딤플(42)은 매우 작으며, 절삭 방향의 길이(42b)가 예를 들면, 0.5∼1㎜이다. 절삭 방향은 절삭날(5a)(도 5 참조)이 곡면(41)에 대해서 진행하는 방향이며, 예를 들면, 절삭날(5a)의 소정 부분이 곡면(41)에 도달한 점과, 곡면(41)으로부터 멀어진 점을 이은 방향이다. 딤플(42)은 절삭 방향에 대해서 직교하는 폭을 갖는다. 폭의 최대인 최대 폭(42c)은 길이(42b)보다 짧으며, 예를 들면, 0.01∼0.5㎜이다.

도 5에 나타내는 절삭날(5a)은 곡면(41)에 대해서 비스듬하게 피가공물(40)에 진입하고, 서서히 피가공물(40) 내로 깊이 들어간다. 그리고, 절삭날(5a)은 서서히 피가공물(40)로부터 밖으로 나와서 피가공물(40)을 얕게 절삭하고, 곡면(41)으로부터 비스듬하게 이동한다. 따라서, 딤플(42)은 양단에서 얕고, 길이 방향의 대략 중앙에서 깊어진다. 예를 들면, 가공면에 레이저를 조사해서 형성된 딤플, 혹은 쇼트 피닝에 의해 형성된 딤플은 가공면에 대해서 대략 직각인 급격한 각도를 갖는다. 이러한 딤플에 비하여, 딤플(42)은 곡면(41)에 대해서 급격한 각도를 갖지 않는다. 그 때문에, 딤플(42) 내에 충진되는 액체의 압력에 따른 스퀴즈 효과를 발휘하기 쉽다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 절삭 공구(1)는 오목형 곡면(51)을 갖는 피가공물(50)에 딤플(52)을 형성할 수도 있다. 곡면(51)은 오목형이며, 예를 들면, 구면형, 원환(圓環) 내주의 일부 형상을 갖는다. 피가공물(50)은 예를 들면, 폴리에틸렌 등의 수지 재료로 구성된다. 혹은 피가공물(50)은 예를 들면, 철강 재료, 알루미늄 및 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금 등의 금속 재료로 구성된다. 피가공물(50)은 예를 들면, 베어링의 외륜이나, 인공 관절의 헤드와 계합하는 폴리에틸렌제 인공뼈의 라이너(인서트)이다. 절삭 공구(1)는 경사 각도(A)를 갖도록, 그리고, 지름 방향 선단부(5e)가 곡면(51)에 대해서 소정의 깊이(52a)가 되도록 세팅된다.

도 5에 나타내는 피가공물(40)을 예를 들면, 골두(骨頭)로서 마련하고, 도 6에 나타내는 피가공물(50)을 예를 들면, 피가공물(40)과 계합하는 라이너로서 마련한다. 피가공물(40, 50)은 서로 계합해서 상대적으로 회전 가능하다. 피가공물(40, 50)을 상대적으로 회전시킬 때에 생기는 마찰은 딤플(42, 52)에 의해 경감된다. 예를 들면, 딤플(42, 52)에는 물이나 체액, 기름 등의 액체가 충진된다. 피가공물(40, 50)이 서로 접동하면, 스퀴즈 효과에 의해 딤플(42, 52)로부터 피가공물(40, 50)의 사이에 액체가 높은 압력으로 배출된다. 이 압력에 의해 피가공물(40, 50)이 서로 접촉하기 어려워져서, 마찰 저항이 작아진다. 예를 들면, 피가공물(40)과 피가공물(50)이 접동함으로써, 피가공물(40, 50)의 일방 또는 양방으로부터 마모가루가 생기고, 그 마모가루가 딤플(42, 52) 내에 유지된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 가공 장치(10)는 대체로 Z 방향으로 연장되는 스핀들(11)과, 스핀들(11)을 Z축 중심으로 회전시키는 공구 회전용 모터(12)를 갖는다. 스핀들(11)의 선단에 절삭 공구(1)가 장착되는 장착부가 마련된다. 스핀들(11)이 공구 회전용 모터(12)를 이용하여 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 회전시킨다. 스핀들(11)의 이동 또는 회전은 도 7에 나타내는 제어 장치(30) 내에 격납된 제어부(33)에 의해 제어된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 워크 유지 장치(20)는, 기대(21)와, 기대(21)의 상면으로 이동 또는 회전 가능하게 장착된 테이블(22)을 갖는다. 피가공물(40)은 테이블(22)의 상면에 마련된 워크 유지편(22a)으로 유지된다. 테이블(22)은 워크 유지편(22a)으로 피가공물(40)을 유지한 상태에서 피가공물(40)과 함께 이동 또는 회전한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 워크 유지 장치(20)는 제1 축 회전용 모터(23)와 제2 축 회전용 모터(24)를 갖는다. 테이블(22)은 제1 축 회전용 모터(23)를 이용하여 기대(21)에 대해서 제1 축(20a)을 중심으로 회전한다. 제1 축(20a)은 곡면(41)의 구면형의 일부 형상의 구면 중심(41a)과, 테이블(22)의 회전 중심(22b)을 통과한다. 테이블(22)은 제2 축 회전용 모터(24)를 이용하여 기대(21)에 대해서 제2 축(20b)을 중심으로 회전한다. 제2 축(20b)은 Y축 방향으로 연장되고, 테이블(22)의 회전 중심(22b)을 통과하여 제1 축(20a)과 직교한다. 가공 장치(10) 또는 스핀들(11)은, 예를 들면, 이송 나사 기구, 랙 피니언 기구, X축, Y축, Z축 방향 이동용 모터(25, 26, 27)(도 7 참조)를 이용하여 기대(21)에 대해서 X축 방향 및 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동한다. 가공 장치(10) 및 테이블(22)의 이동 또는 회전은 도 7에 나타내는 제어 장치(30) 내에 격납된 제어부(33)에 의해 제어된다. 또한, X축 방향과 Y축 방향과 Z축 방향은 서로 직교하는 관계에 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 가공 장치(10)와 워크 유지 장치(20)의 각 부재의 이동 또는 회전은, 제어 장치(PC)(30) 내의 제어부(CPU)(33)에 의해, I/F 회로(34)를 통해 제어된다. 기억부(ROM)(35)에는, 제어부(33)의 실행에 필요한 명령을 포함한 프로그램과 알고리즘, 그리고 데이터가 격납된다. 가공 양태에 관한 데이터나 피가공물(40)의 좌표 데이터, 각 모터(12, 23∼27)의 회전수 등에 관한 데이터가 키보드 등의 입력 장치(37)를 통해 입력된다. 입력된 데이터는 I/F 회로(31)를 경유하여 기억부(RAM)(32)에 격납된다. 피가공물(40)의 좌표 데이터는 터치 프로브 등의 곡면 측정 센서(36)로 곡면(41)의 소정의 복수점을 미리 측정함으로써 보정된다. 제어부(33)는 입력 데이터에 근거하여 각 모터(12, 23∼27)에 소정의 구동 지령을 송신하고, 송신 신호에 근거하여 각 모터(12, 23∼27)가 소정의 구동 동작을 실시한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 절삭 공구(1)는 절삭 방향과 직교하고, 또한, 축심(2a)을 통과하는 가상면(B1) 상에서 곡면(41)의 법선(N1)에 대해서 틸트각(A1)을 갖고 경사진다. 절삭 공구(1)는 절삭 방향과 평행하고, 또한, 축심(2a)을 통과하는 가상면(B2) 상에서 곡면(41)의 법선(N2)에 대해서 리드각(A2)을 갖고 경사진다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 딤플을 형성하는 하나의 방법은, 축심(2a)의 틸트각(A1)이 일정해지도록 가공 장치(10) 및 테이블(22)을 이동 또는 회전시킨다. 테이블(22)은, 제1 축 회전용 모터(23)와 제2 축 회전용 모터(24)(도 1 참조)를 이용하여, 제1 축(20a) 및 제2 축(20b)을 중심으로 회전한다. 가공 장치(10)는 X축 방향 이동용 모터(25)와 Z축 방향 이동용 모터(27)(도 7 참조)를 이용하여 Y축과 직교하고, 또한, 제1 축(20a)을 통과하는 가상면과 평행인 면을 따라 이동한다.

도 8에 나타내는 선단부(3)가 곡면(41)으로부터 소정의 거리에 위치하고, 또한, 제1 축(20a)과 인접하도록 세팅한다. 축심(2a)의 틸트각(A1)을 소정의 각도로 세팅한다. 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 소정의 속도로 회전시키고, 테이블(22)을 제1 축(20a) 중심으로 회전시킨다. 각 모터(24, 25, 27)(도 7 참조)를 이용하여, 선단부(3)와 곡면(41)의 거리와, 축심(2a)의 틸트각(A1)을 일정하게 유지하면서, 선단부(3)가 제1 축(20a)의 축 중심에 대하여, 곡면(41)의 최외주연(41b)까지는 점차 이간되고, 최외주연(41b)을 넘으면, 점차 접근하도록 절삭 공구(1)와 테이블(22)을 상대 이동시킨다. 최외주연(41b)은 곡면(41)의 제1 축(20a)으로부터 가장 이간된 주연으로, 이른바 구면 적도에 해당한다. 이로써, 선단부(3)는 곡면(41)에 대해서 도 10에 나타내는 나선(C)의 궤적 상에서 이동한다.

도 5에 나타내는 절삭날(5a)은 절삭 공구(1)가 축심(2a) 중심으로 회전할 때마다, 곡면(41)과의 접촉과 이간을 반복한다. 절삭날(5a)은 곡면(41)과 접촉할 때에 곡면(41)을 절삭하기 때문에, 곡면(41)을 단속적으로 절삭한다. 절삭날(5a)의 1회 절삭으로, 도 10에 나타내는 바와 같이, 곡면(41)에 타원형 딤플(42)이 형성된다. 절삭날(5a)(도 8 참조)은 곡면(41)에 대해서 나선(C)을 따라 상대 이동한다. 이로써, 복수의 딤플(42)은 나선(C)을 따라 곡면(41)에 형성된다. 절삭날(5a)이 곡면(41)에 도달해서 1회 절삭을 개시하는 점과, 곡면(41)으로부터 멀어져서 1회 절삭을 끝내는 점은 양쪽 모두 나선(C) 상에 나열된다. 이로써, 각 딤플(42)은 길이 방향이 나선(C)이 연장되는 방향을 따라 형성된다.

도 8에 나타내는 절삭날(5a)은 축심(2a)의 틸트각(A1)이 일정함으로써 같은 부분에서 곡면(41)과 접촉하고, 예를 들면, 지름 방향 선단부(5e)(도 5 참조)에서 곡면(41)과 접촉한다. 절삭날(5a)의 같은 부분에서 곡면(41)을 반복해서 절삭함으로써, 동일한 타원형이고 동일 사이즈의 복수의 딤플(42)을 곡면(41)에 형성 가능하다.

도 8에 나타내는 절삭 공구(1)의 곡면(41)에 대한 상대적 이동 속도 및 이동량을 적절히 변경해도 좋고, 일정하게 설정해도 좋다. 예를 들면, 테이블(22)의 제1 축(20a)을 중심으로 한 회전 속도를 선단부(3)와 제1 축(20a)의 거리에 의해 설정한다. 선단부(3)가 제1 축(20a)과 인접할 때에는 테이블(22)을 제1 축(20a) 중심으로 고속으로 회전시킨다. 선단부(3)가 제1 축(20a)으로부터 이간됨에 따라, 테이블(22)의 제1 축(20a)을 중심으로 한 회전 속도를 줄인다. 이로써, 복수의 딤플(42)을 대략 등간격으로 배치 가능하며, 딤플(42)이 곡면(41)에 균등하게 배치된다. 혹은 테이블(22)의 제1 축(20a)을 중심으로 한 회전 속도를 일정하게 설정한다. 이로써, 복수의 딤플(42)은 제1 축(20a) 주위의 곡면(41)에서 작은 간격으로 마련되고, 제1 축(20a)으로부터 멀어진 곡면(41)에서 큰 간격으로 마련된다.

도 8에 나타내는 절삭 공구(1)의 곡면(41)에 대한 상대적 이동에 따라 칼집 깊이를 바꿈으로써, 복수의 딤플(42) 깊이(42a)(도 5 참조)에 변화를 줄 수 있다. 예를 들면, 제1 축(20a)으로부터 가공을 개시하여, 그 근방에서는 칼집 깊이를 크게 하고, 절삭 공구(1)의 상대적 이동에 따라 서서히 칼집 깊이를 작게 해간다. 이로써, 복수의 딤플(42) 크기는 제1 축(20a) 주위의 곡면(41)에서 크고, 제1 축(20a)으로부터 멀어진 곡면(41)에서 작게 마련된다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 딤플을 형성하는 다른 방법은 축심(2a)의 리드각(A2)(도 2 참조)이 일정해지도록 테이블(22) 또는 가공 장치(10) 또는 스핀들(11)을 이동 또는 회전시킨다. 테이블(22)은 제1 축 회전용 모터(23)(도 1 참조)를 이용하여 제1 축(20a)을 중심으로 회전한다. 테이블(22)은 제2 축 회전용 모터(24)(도 1 참조)를 이용하여 제2 축(20b)을 중심으로 소정의 각도로 경사진다. 더욱이, 가공 장치(10) 또는 스핀들(11)은 각 모터(25∼27)(도 7 참조)를 이용하여 Y축과 직교하고, 또한, 제1 축(20a)을 통과하는 가상면과 평행인 면을 따라 이동한다.

도 11에 나타내는 선단부(3)가 곡면(41)으로부터 소정의 거리에 위치하고, 또한, 제1 축(20a)과 인접하도록 세팅한다. 축심(2a)의 리드각(A2)(도 2 참조)을 소정의 각도로 세팅한다. 도 11에 있어서, 법선(N2)(도 2 참조)은 축심(2a)과 지면(紙面)과 직교하는 방향과 겹치기 때문에, 도 11에서는 리드각(A2)이 보이지 않는다. 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 소정의 속도로 회전시키고, 테이블(22)을 제1 축(20a) 중심으로 회전시킨다. 각 모터(24∼27)(도 7 참조)를 이용하여, 선단부(3)와 곡면(41)의 거리와, 축심(2a)의 리드각(A2)을 일정하게 유지하면서, 선단부(3)를 제1 축(20a)의 축 중심으로부터 점차 이간시켜서 곡면(41)에 대해서 나선(C)(도 10 참조)을 따라 상대 이동시킨다.

도 5에 나타내는 절삭날(5a)은 절삭 공구(1)가 축심(2a) 중심으로 회전할 때마다 곡면(41)을 1회 절삭하여 딤플(42)을 형성한다. 복수의 딤플(42)은 도 10에 나타내는 나선(C)을 따라 형성된다. 절삭날(5a)이 곡면(41)에 도달해서 1회 절삭을 개시하는 점은 나선(C)의 내주 측(또는 외주 측)에 위치한다. 절삭날(5a)이 곡면(41)으로부터 멀어져서 1회 절삭을 끝내는 점은 나선(C)의 외주 측(또는 내주 측)에 위치한다. 이로써, 각 딤플(42)은 도 10 중 파선으로 나타내는 바와 같이, 나선(C)이 연장되는 방향에 대해서 길이 방향이 경사진다. 절삭날(5a)은 축심(2a)의 리드각(A2)(도 2 참조)이 일정함으로써, 같은 부분에서 곡면(41)과 접촉한다. 그 때문에, 절삭날(5a)은 축심(2a)의 틸트각(A1)(도 2 참조)이 일정한 경우와 마찬가지로, 동일한 타원형으로 동일 사이즈의 복수의 딤플(42)을 곡면(41)에 형성할 수 있다.

다음으로, 본 개시의 다른 실시형태를 도 12∼13에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 딤플 가공기(13) 대신, 도 12, 13에 나타내는 딤플 가공기(14)를 이용한다. 딤플 가공기(14)는 가공 장치(10) 대신 가공 장치(15)를 갖는다. 가공 장치(15)는 축 중심으로 회전하는 스핀들(16)을 갖는다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 딤플을 형성하는 하나의 방법은 절삭 공구(1)를 이동시키고, 또한, 축심(2a)을 경사시킨다. 가공 장치(15) 또는 스핀들(16)은 워크 유지 장치(20)에 대해서 X축 방향 및 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하며, 나아가, 경사 방향을 변경할 수 있다. 스핀들(16)의 선단에 절삭 공구(1)가 장착되는 장착부가 마련된다. 스핀들(16)은 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 회전시킨다. 가공 장치(15) 또는 스핀들(16)의 회전 또는 이동 또는 경사는 도 7에 나타내는 제어부(33)에 의해 제어된다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 테이블(22)은 제1 축 회전용 모터(23)(도 1 참조)를 이용하여 제1 축(20a)을 중심으로 회전한다. 스핀들(16)은 선단부(3)가 곡면(41)에 대해서 소정의 거리를 갖도록, Y축과 직교하고, 또한, 제1 축(20a)을 통과하는 가상면과 평행인 면을 따라 이동한다. 더욱이, 스핀들(16)은 축심(2a)의 틸트각(A1)이 소정의 각도를 갖도록 경사진다. 절삭 공구(1)는 축심(2a)을 중심으로 회전한다. 절삭날(5a)은 절삭 공구(1)가 1회전할 때마다 곡면(41)을 1회 절삭하여 딤플(42)(도 10 참조)을 형성한다. 절삭날(5a)은 축심(2a)의 틸트각(A1)을 일정하게 함으로써, 같은 부분에서 곡면(41)과 접촉한다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 딤플을 형성하는 다른 방법은 딤플 가공기(14)를 이용하여 축심(2a)이 연장되는 방향을 Z축 방향과 동일하게 해서 절삭 공구(1)를 이동시킨다. 테이블(22)은 제1 축 회전용 모터(23)(도 1 참조)를 이용하여 제1 축(20a)을 중심으로 회전한다. 스핀들(16)은 선단부(3)가 곡면(41)에 대해서 소정의 거리를 갖도록, Y축과 직교하고, 또한, 제1 축(20a)을 통과하는 가상면과 평행인 면을 따라 이동한다. 절삭 공구(1)는 Z축 방향으로 연장되는 축심(2a)을 중심으로 회전한다. 절삭날(5a)은 절삭 공구(1)가 1회전할 때마다 곡면(41)을 1회 절삭해서 딤플(42)(도 10 참조)을 형성한다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 축심(2a)은 절삭 공구(1)가 스핀들(16)에 의해 이동할 때에, 곡면(41)에 대한 경사 각도(A)가 증감한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 절삭날(5a)은 절삭날 단부(5d)부터 절삭날 기초부(5f)까지 길이 방향으로 소정의 길이를 갖는다. 도 5를 참조하는 바와 같이, 절삭날(5a)은 경사 각도(A)의 증감에 의해 곡면(41)과 접촉하는 부분이 길이 방향에 있어서 변한다. 예를 들면, 절삭날(5a)은 경사 각도(A)가 작은 경우에는 절삭날 단부(5d)와 가까운 부분에서 곡면(41)과 접촉한다. 경사 각도(A)가 큰 경우에는, 지름 방향 선단부(5e) 또는 절삭날 기초부(5f)와 가까운 부분에서 곡면(41)과 접촉한다. 절삭날(5a)이 곡면과 접촉하는 부분은 경사 각도(A)가 커짐에 따라 선단부(3)의 선단 측으로부터 기초부 측으로 바뀐다.

다음으로, 본 개시의 다른 실시형태를 도 14에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 딤플 가공기(13) 대신, 도 14에 나타내는 딤플 가공기(19)를 이용한다. 딤플 가공기(19)는 워크 유지 장치(20) 대신 워크 유지 장치(17)를 갖는다. 워크 유지 장치(17)는 도시를 생략한 기대와, 기대의 상면에 회전 가능하게 장착된 테이블(18)을 갖는다. 테이블(18)은 피가공물(40)을 유지하는 워크 유지편(18a)을 상면에 갖는다. 딤플을 형성하는 하나의 방법은 피가공물(40)을 2축으로 회전시키고, 추가로 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 회전시킨다. 테이블(18)은 구면 중심(41a)과, 테이블(18)의 회전 중심(18b)을 통과하는 제1 축(17a)을 중심으로 회전한다. 테이블(18)은 회전 중심(18b)을 통과해서 Y축 방향으로 연장되는 제2 축(17b)을 중심으로 회전한다. 제1 축(17a)과 제2 축(17b)은 서로 직교한다. 테이블(18)과 절삭 공구(1)의 회전은 도 7에 나타내는 제어부(33)에 의해 제어된다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 선단부(3)가 곡면(41)으로부터 소정의 거리에 위치하도록 세팅한다. 축심(2a)의 경사 각도(A)를 소정의 각도로 세팅한다. 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 소정의 속도로 회전시키고, 테이블(18)을 제1 축(17a) 중심으로 고속으로 회전시킨다. 더욱이, 테이블(18)을 제2 축(17b) 중심으로 비교적 저속으로 회전시킨다. 이로써, 구면 중심(41a)을 중심으로 한 구면형의 곡면(41)에 복수의 딤플(42)(도 10 참조)이 형성된다.

다음으로, 본 개시의 다른 실시형태를 도 15, 16에 근거하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 딤플 가공기(13) 대신, 도 15에 나타내는 딤플 가공기(67)를 이용한다. 딤플 가공기(67)는 가공 장치(10)와 워크 유지 장치(20) 대신, 가공 장치(60)와 워크 유지 장치(70)를 갖는다. 딤플을 형성하는 하나의 방법은 피가공물(40)을 회전시키지 않고, 절삭 공구(1)를 이동시키거나 또는 축심(2a)을 경사지게 한다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 가공 장치(60)는 X축 가이드(61)와, X축 가이드(61)를 따라 이동 가능한 X방향 이동 부재(62)와, X방향 이동 부재(62)에 대해서 Y축 방향으로 이동하는 Y방향 이동 부재(63)와, Y방향 이동 부재(63)에 대해서 Z축 방향으로 이동하는 Z 방향 이동 부재(64)를 갖는다. X축 가이드(61)는 도시를 생략한 지지대에 유지되어 X축 방향으로 연설된다. X방향 이동 부재(62)는 예를 들면, 이송 나사 기구, 랙 피니언 기구, X축 방향 이동용 모터(62a)를 이용하여 X축 가이드(61)에 대해서 이동한다. Y방향 이동 부재(63)와 Z 방향 이동 부재(64)는 예를 들면, 이송 나사 기구, 랙 피니언 기구, Y축 방향 이동용 모터(63a), Z축 방향 이동용 모터(64a)를 이용하여 X방향 이동 부재(62)에 대해서 Y방향 및 Z 방향으로 이동한다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 가공 장치(60)는 Z 방향 이동 부재(64)에 각도 조정 가능하게 장착되는 요동 부재(65)와, 요동 부재(65)에 축 회전 가능하게 마련되는 스핀들(66)을 갖는다. 요동 부재(65)는 경사 각도 조정용 모터(65a)를 이용하여 Z 방향 이동 부재(64)에 대해서 X방향 혹은 Y방향으로 요동한다. 스핀들(66)의 선단에 절삭 공구(1)가 장착되는 장착부가 마련된다. 스핀들(66)이 공구 회전용 모터(66a)를 이용하여 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 회전시킨다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 가공 장치(60)의 각 모터(62a∼66a)는 제어 장치(30) 내에 격납된 제어부(33)에 의해 제어된다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 피가공물(40)은 워크 유지 장치(70)로 유지된다. 워크 유지 장치(70)는 기대(71)와, 기대(71)의 상면에 장착된 테이블(72)을 갖는다. 피가공물(40)은 테이블(72)의 상면에 마련된 워크 유지편(72a)으로 유지된다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 스핀들(66)은 선단부(3)가 곡면(41)에 대해서 소정의 거리를 갖도록, X축, Y축, Z축 방향으로 이동한다. 더욱이, 스핀들(66)은 축심(2a)이 소정의 경사 각도(A)를 갖도록 경사진다. 절삭 공구(1)는 축심(2a)을 중심으로 회전한다. 절삭날(5a)은 절삭 공구(1)가 1회전할 때마다 곡면(41)을 1회 절삭해서 딤플(42)(도 10 참조)을 형성한다. 피가공물을 회전시키지 않고, 절삭 공구의 선단부가 피가공물의 곡면을 따르도록, 절삭 공구 또는 피가공물을 서로 직교하는 세 방향으로 이동시킨다. 절삭날이 절삭 공구의 회전마다 곡면에 딤플을 형성한다.

상술하는 바와 같이, 피가공물(40)의 곡면(41)에 딤플(42)을 형성하는 딤플 가공 방법은 도 8, 11에 나타내는 바와 같이, 막대형 본체(2)에 절삭날(5a)을 구비한 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 회전시킨다. 피가공물(40)을 제1 축(20a) 중심으로 회전시킨다. 절삭 공구(1)의 선단부(3)가 피가공물(40)의 곡면(41)을 따르도록, 절삭 공구(1) 또는 피가공물(40)을 제1 축(20a)이 통과하여 Y축과 직교하는 가상면 상 또는 가상면과 평행인 면 상에서 이동시킨다. 절삭날(5a)이 절삭 공구(1)의 회전마다 곡면(41)에 딤플(42)(도 10 참조)을 형성한다.

따라서, 절삭 공구(1) 또는 피가공물(40)을 평면 상, 즉, 2차원에서 이동시킨다. 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 회전시키고, 피가공물(40)을 제1 축(20a) 중심으로 회전시킨다. 이로써, 복수의 딤플(42)을 단시간에 곡면(41)에 형성 가능하다. 게다가, 딤플(42)의 깊이(42a)(도 5 참조)를 대략 일정하게 할 수 있고, 또한, 진입각을 작게 할 수 있다. 깊이(42a)를 대략 일정하게 함으로써, 복수의 딤플(42)을 동일 형상으로 동일 사이즈로 재현하기 쉽다. 진입각을 작게 함으로써, 가공 시에 발생하는 버나 열이나 잔류 응력 등을 줄일 수 있다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 막대형 본체(2)에 절삭날(5a)을 구비한 절삭 공구(1)를 막대형 본체(2)의 축심(2a) 중심으로 회전시킨다. 피가공물(40)을 회전시키지 않고, 절삭 공구(1)의 선단부(3)가 피가공물(40)의 곡면(41)을 따르도록, 절삭 공구(1) 또는 피가공물(40)을 서로 직교하는 X축, Y축, Z축 방향으로 이동시킨다. 절삭날(5a)이 절삭 공구(1)의 회전마다 곡면(41)에 딤플(42)(도 10 참조)을 형성한다.

따라서, 절삭 공구(1) 또는 피가공물(40)을 3차원에서 이동시킨다. 절삭 공구(1)만을 축심(2a) 중심으로 회전시킨다. 그리고, 피가공물(40)을 회전시키지 않는다. 이로써, 복수의 딤플(42)을 단시간에 곡면(41)에 형성 가능하다. 게다가, 딤플(42)의 깊이(42a)(도 5 참조)를 대략 일정하게 할 수 있고, 또한, 진입각을 작게 할 수 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 절삭날(5a)은 막대형 본체(2)의 길이 방향을 따라 원호형으로 연속적으로 연장된다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 절삭 공구(1)의 막대형 본체(2)의 피가공물(40)에 대한 각도를 유지하면서, 막대형 본체(2)를 피가공물(40)에 대해서 상대 이동시킨다. 이로써, 절삭날(5a)의 곡면(41)에 대한 접촉점이 바뀐다. 따라서, 접촉점이 바뀜으로써, 절삭날(5a)의 일부에 힘이 집중되는 것을 피할 수 있다. 이로써, 절삭날(5a)의 수명을 늘릴 수 있다.

도 8, 11, 12에 나타내는 바와 같이, 피가공물(40)의 곡면(41)에 대한 절삭 공구(1)가 접하는 면에 대해서 막대형 본체(2)의 틸트각(A1) 또는 리드각(A2)(도 2 참조)을 일정해지도록 절삭 공구(1)를 피가공물(40)에 대해서 경동시킨다. 이로써, 절삭날(5a)의 곡면(41)에 대한 접촉점을 동일하게 한다. 따라서, 곡면(41)에 대한 절삭날(5a)의 진입각이나 칼집 깊이를 일정하게 할 수 있다. 이로써, 동일 형상으로 동일 사이즈의 복수의 딤플(42)(도 10 참조)을 반복 형성 가능하다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 곡면(41)이 구면형의 일부 형상을 갖고, 구면형의 구면 중심(41a)을 통과하는 제1 축(17a) 중심으로 피가공물(40)을 회전시킨다. 제1 축(17a)과 직교하는 제2 축(17b) 중심으로 피가공물을 회전시킨다. 막대형 본체(2)에 절삭날(5a)을 구비한 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 회전시킨다. 절삭 공구(1)의 선단부(3)가 피가공물(40)의 곡면(41)의 구면형의 일부를 따라 이동한다. 절삭날(5a)이 절삭 공구(1)의 회전마다 곡면(41)에 딤플(42)(도 10 참조)을 형성한다.

따라서, 피가공물(40)을 2개의 축 중심으로 회전시키고, 절삭 공구(1)를 축심(2a) 중심으로 회전시켜서, 합계 3개의 축 중심에서 회전시킨다. 이로써, 복수의 딤플(42)을 단시간에 곡면(41)의 구면형 부분에 형성 가능하다. 게다가, 딤플(42)의 깊이를 대략 일정하게 할 수 있고, 또한, 진입각을 작게 할 수 있다.

도 8에 나타내는 절삭 공구(1)의 곡면(41)에 대한 상대적 이동 속도 및 이동량, 또는 절삭 공구의 곡면에 대한 상대적 이동에 따라, 칼집 깊이를 변경한다. 이로써, 복수의 딤플(42)(도 10 참조)의 간격 및 깊이(42a)(도 5 참조)를 소정의 크기로 할 수 있다. 따라서, 곡면(41)의 각 부분마다 복수의 딤플(42)의 간격 및 깊이(42a)에 변화를 줄 수 있다.

이상, 설명한 각 실시형태에는 각종 변경을 가할 수 있다. 각 딤플 가공 방법은 도 6에 나타내는 피가공물(50)의 오목형 곡면(51)에 딤플(52)을 형성할 때에도 적용 가능하다. 각 딤플 가공 방법은 볼록형 일부 형상과 오목형 일부 형상을 양방 갖는 곡면에 딤플을 형성할 때에도 적용 가능하다. 도 1에 나타내는 절삭 공구(1)의 축심(2a) 중심의 회전 속도를 늘리는 것 등에 의해, 도 10에 나타내는 곡면(41)에, 예를 들면, 진원에 가까운 딤플이나, 절삭 방향과 직교하는 방향으로 길이 방향을 갖는 타원형 딤플을 형성해도 좋다. 도 1에 나타내는 피가공물(40)의 제1 축(20a) 중심의 회전 속도를 줄이는 것 등에 의해, 예를 들면, 절삭 방향을 따라 복수의 타원 형상의 일부가 겹쳐서 연속된 딤플을 형성해도 좋다. 예를 들면, 피가공물(40)의 제1 축(20a) 중심의 회전 속도를 변화시키고, 곡면(41)에 딤플(42)을 부등 간격으로 나열해도 좋다.

곡면(41)은 예를 들면, 반구형이어도 좋고, 구형의 일부를 갖고 있어도 좋다. 혹은 다른 각종 곡면 형상일 수도 있다. 도 8, 9의 가공 방법에 따르면, 절삭 공구(1)는 반구형의 바닥면에 대해서 정점이 되는 가상면 상을 이동한다. 이로써, 정점 근방에서 딤플(42)을 형성할 수 있다. 이 대신, 정점을 통과하지 않는 가상면 상에서 절삭 공구(1)를 이동시켜도 좋다. 이 경우, 정점 근방에서 딤플(42)을 형성할 수는 없지만, 곡면(41)의 다른 영역에서 딤플(42)을 형성할 수 있다.

곡면(41)에 있어서의 선단부(3)의 상대적 이동 궤적은 도 10에 예시한 나선(C)에 한하지 않고, 적절히 변경해도 좋다. 예를 들면, 도 12에 나타내는 피가공물(40)을 Z축 방향으로 연장되는 제1 축(20a) 중심으로 1회전시키고, 피가공물(40)의 회전을 일단 정지시킨다. 절삭 공구(1)를 Y축과 직교하는 가상면을 따라 곡면(41)에 대해서 상대 이동시키고, 피가공물(40)을 제1 축(20a) 중심으로 다시 1회전시킨다. 이 동작을 반복함으로써, 선단부(3)는 곡면(41)에 있어서 제1 축(20a)을 중심으로 한 복수의 동심원상으로 상대적으로 이동한다. 예를 들면, 선단부(3)를 곡면(41)의 제1 축(20a)으로부터 가장 떨어진 점에 위치시켜서 딤플(42) 형성을 개시하고, 곡면(41)의 제1 축(20a)에 인접한 점에서 끝나도록 절삭 공구(1)를 곡면(41)에 대해서 상대 이동시켜도 좋다.

예를 들면, 테이블(22)을 회전시키지 않고, 선단부(3)를 곡면(41)의 제1 축(20a)으로부터 X축 방향 또는 Y축 방향에 있어서 가장 떨어진 점에 위치시킨다. 선단부(3)를 그 위치로부터 X축 또는 Y축과 직교하여 제1 축(20a)과 선대칭이 되는 점까지 상대 이동시킨다. 절삭 공구(1)를 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동시키고, 선단부(3)를 다시 X축 또는 Y축과 직교해서 제1 축(20a)와 선대칭이 되는 점까지 상대 이동시킨다. 이 동작을 반복함으로써, 도 17, 21에 나타내는 바와 같이, 딤플(42)을 곡면(41)에 X축 방향 또는 Y축 방향으로 대략 등간격으로 평행하게 나열된 복수의 선(D)을 따라 나란히 격자형으로 배열 가능하다. 예를 들면, 곡면(41)의 구면 형상의 정점(41c)(도 18 참조)을 제1 축(20a) 상(도 8 참조)에 배치하지 않고, 피가공물(40)을 소정의 각도로 경사시켜서 설치한다. 이로써, 도 18에 나타내는 바와 같이, 나선(C)의 중심(C1)과 곡면(41)의 정점(41c)을 비켜놓는 배치로 해도 좋다.

도 8, 11에 나타내는 바와 같이, 축심(2a)의 틸트각(A1) 또는 리드각(A2)(도 2 참조)을 일정하게 하여 절삭하는 방법과, 도 13에 나타내는 바와 같이, 축심(2a)의 경사 각도(A)가 바뀌도록 절삭하는 방법의 중간이 되는 방법으로 딤플을 형성해도 좋다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 테이블(22)을 제2 축(20b) 중심으로 소정의 미소한 각도 범위에서 회전시킨다. 이로써, 절삭날(5a)이 곡면(41)과 접촉하는 부분이 살짝 변위된다. 절삭날(5a)은 같은 부분에서 반복해서 절삭하는 것을 피함으로써 공구 수명을 늘릴 수 있다. 더욱이, 절삭날(5a)이 곡면(41)과 접촉하는 부분의 변위가 적기 때문에, 형성되는 딤플의 형상 편차를 줄일 수 있다.

예를 들면, 절삭날부(5)는 선단부(3)로부터 지름 방향으로 돌출되는 삼각 형상의 절삭날을 갖고 있어도 좋다. 이 절삭날에 의해 곡면(41)에 이른바 방추형 딤플을 형성할 수 있다. 방추형 딤플은 2개의 점을 잇는 직선의 양측에 있어서 2개의 점을 반달형으로 이은 주연부를 갖는다. 예를 들면, 절삭 공구(1)는 막대형 본체(2)의 축심(2a)으로부터 벗어난 장소에 위치하여, 축심(2a) 방향으로 돌출되는 절삭날을 갖고 있어도 좋다. 이 절삭 공구(1)에 의해 곡면(41)에 이른바 초승달형 딤플을 형성 가능하다. 초승달형 딤플은 2개의 점을 잇는 직선의 편측 또는 2개의 점을 잇는 직선 상에 있어서 2개의 점을 반달형 또는 직선형으로 이은 주연부를 갖는다.

예를 들면, 절삭 공구(1)는 도 19를 참조하는 바와 같이, 선단부(3)에서 복수의 절삭날(5a)을 갖고 있어도 좋다. 복수의 절삭날(5a)은 둘레 방향으로 나열되어 있어도 좋고, 축 방향으로 나열되어 있어도 좋다. 도 19의 선단부(3)에는, 6개의 절삭날(5a)이 둘레 방향으로 등간격으로 나열되어 있다. 대략 등간격, 예를 들면, 절삭날부(5)는 3이상의 모서리를 갖는 다각형 절삭날을 갖고 있어도 좋고, 자유 곡선형, 복수의 형상을 조합한 형상의 절삭날을 갖고 있어도 좋다. 곡면(41)에 복수 종류 형상의 딤플을 형성하도록 절삭 공구(1)에 복수 종류 형상의 절삭날을 마련해도 좋다. 혹은 다른 형상의 절삭날을 갖는 복수의 절삭 공구를 준비해도 좋다. 막대형 본체(2)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 둥근 막대형이어도 좋고, 혹은 단면 다각형의 막대형 등이어도 좋다. 절삭 공구(1)의 회전 방향과 곡면(41)의 절삭 공구(1)에 대한 상대적 이동 방향에 대하여 적절히 선택 가능하다. 예를 들면, 테이블(22)의 제1 축(20a)을 중심으로 한 회전 방향을 좌우 어느 방향으로 해도 좋다. 바꾸어 말하면, 딤플(42) 가공은 업 컷이어도 좋고, 다운 컷이어도 좋다.

Claims (6)

1. 피가공물의 곡면에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법으로서,
   막대형 본체에 절삭날을 구비한 절삭 공구를 상기 막대형 본체의 축 중심으로 회전시키고,
   상기 피가공물을 제1 축 중심으로 회전시키고,
   상기 절삭 공구의 선단부가 상기 피가공물의 상기 곡면을 따르도록, 상기 절삭 공구 또는 상기 피가공물을 상기 제1 축이 통과하는 가상면 상 또는 상기 가상면과 평행인 면 상에서 이동시켜, 상기 절삭날이 상기 절삭 공구의 회전마다 상기 곡면에 딤플을 형성하는, 딤플 가공 방법.
2. 피가공물의 곡면에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법으로서,
   막대형 본체에 절삭날을 구비한 절삭 공구를 상기 막대형 본체의 축 중심으로 회전시키고,
   상기 피가공물을 회전시키지 않고,
   상기 절삭 공구의 선단부가 상기 피가공물의 상기 곡면을 따르도록, 상기 절삭 공구 또는 상기 피가공물을 서로 직교하는 세 방향으로 이동시켜, 상기 절삭날이 상기 절삭 공구의 회전마다 상기 곡면에 딤플을 형성하는, 딤플 가공 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 절삭날이 상기 막대형 본체의 길이 방향을 따라 연속적으로 연장되어 있고,
   상기 절삭 공구의 상기 막대형 본체의 상기 피가공물에 대한 각도를 유지하면서, 상기 막대형 본체를 상기 피가공물에 대해서 상대 이동시킴으로써, 상기 절삭날의 상기 곡면에 대한 접촉점이 바뀌는, 딤플 가공 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 피가공물의 상기 곡면에 대한 상기 절삭 공구가 접하는 면에 대하여 상기 막대형 본체의 각도가 일정해지도록 상기 절삭 공구를 상기 피가공물에 대하여 경동시킴으로써, 상기 절삭날의 상기 곡면에 대한 접촉점을 동일하게 하는, 딤플 가공 방법.
5. 피가공물의 곡면에 딤플을 형성하는 딤플 가공 방법으로서,
   상기 곡면이 구면형의 일부 형상을 갖고, 상기 구면형의 구면 중심을 통과하는 제1 축 중심으로 상기 피가공물을 회전시키고,
   상기 제1 축과 직교하는 제2 축 중심으로 상기 피가공물을 회전시키고,
   막대형 본체에 절삭날을 구비한 절삭 공구를 상기 막대형 본체의 축 중심으로 회전시키고, 상기 절삭 공구의 선단부가 상기 피가공물의 상기 구면형의 일부를 따라 이동하여, 상기 절삭날이 상기 절삭 공구의 회전마다 상기 곡면에 딤플을 형성하는, 딤플 가공 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 절삭 공구의 상기 곡면에 대한 상대적 이동 속도 및 이동량, 또는 상기 절삭 공구의 상기 곡면에 대한 상대적 이동에 따라, 칼집 깊이를 변경함으로써, 복수의 딤플 간격 및 깊이를 소정의 크기로 하는, 딤플 가공 방법.

Images