KR930002185B1 - 중회전 배럴가공법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

중회전 배럴가공법

제1도는 종래의 원심유동배럴가공에 있어서 작용력을 설명하는 도면,

제2도(a)는 본발명의 배럴가공에 있어서 작용력을 설명하는 도면,

제2도(b)는 원심력과 중력의 비가 X인때의 작용력을 설명하는 도면,

제3도는 본발명의 실시장치의 정면도,

제4도는 그 평면도,

제5도는 그 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주축 6 : 터릿

7a,7b : 배럴조 8a,8b : 배럴자전축

본발명은 회전배럴가공기에 있어서, 가공능율의 향상 및 균일한 가공을 도모하기 위해, 원심력을 부가한 회전배럴가공법에 관한 것이며, 배럴가공기를 제조, 판매 또는 사용하는 산업분야에 이용된다.

종래의 회전배럴가공법은 단면 다각형을 갖는 각주(角杜) 형상의 배럴조내에 가공물, 가공미디어, 필요하다면 컴파운드 용액등의 혼합물(이하 매스라고 칭한다)을 장입하고, 배럴조를 자전시켜서, 공작물을 가공하는 것이며, 회전수가 적정하면, 배럴조내의 매스의 상층부 유동층이 발생하여 원활한 가공이 행하여 지지만, 회전수가 빨라지면 매스에 난류를 발생하여, 매스는 낙하운동, 또는 투사(投射) 운동을 일으켜, 정상적인 가공을 할 수 없다. 더욱 회전속도를 크게하면 매스는 원심력에 의해 배럴벽에 고착되어 전연 가공할 수없게 된다. 이들의 운동상태에 대해서, 배럴조의 단면다각형의 내접원 직경 d(m)과 배럴회전수 n(rpm)과의 관계에 대해서는, 가장 알맞는 공작조건으로서,

, 최대일은

, 고착조건은

인 것이 알려져 있다. 이것에 의해 당시는 회전배럴가공법으로는

보다 회전속도를 크게하면, 가공효과가 반드시 양호해지지 않는것이 알려져 있었다. 현재에는 미디어와 컴파운드가 진보했음으로, 더욱 큰 회건수가 사용되지만 그래도

정도이며, 너무 빠른 회전속도를 사용할 수는 없다.

한편 배럴가공의 능율을 향상시킬 목적으로, 고속회전을 사용하는 배럴가공법으로서 원심유동배럴가공법이 사용되고 있다. 이 방법은 원심력에 의해 매스가 배럴벽에 고착하는 것을 방지하기 위해, 배럴조를 터릿에 편심시켜서 회전이 자유롭게 부착하고, 터릿을 고속회전(매분 회전수 N)시킨다. 이때 배럴조를 터릿에 고착하면, 역시 원심력 효과때문에 매스는 배럴벽에 고착하지만, 이 고착을 방지하기 위해 배럴자전축을 터릿에 대해서 자전(매분 회전수 n)시키도록 한 것이다. 이때 n/N을 적당히 선택하면 매스의 표면에 유동층을 발생시켜 양호한 가공을 할 수가 있다. 거기에서, n/N=-1, 즉 터릿과 배럴조는 반대방향에서 동일회전수인때가 가장 좋은 결과를 얻을 수 있는 것은 알려져 있는 것이다.

그러나 원심유동배럴가공법은, 터릿을 회전하여 원심력을 배럴조내의 매스에 효과적으로 작용시켜, 매스가 배럴조 내벽에 고화(固化) 형상으로 밀어붙여지는 터릿의 회전수 이상으로 정의되어, 그 이하의 회전수에 있어서는 배럴가공에 사용되고 있지 않다. 그 한계회전수는,

(D는 배럴조의 자전중심과 터릿의 중심과의 거리의 2배, 단위 미터)이다.

최근 세라믹이나 기타의 굳고 무른 재료를 사용하는 전자부품에 있어서, 배럴가공에 의해서 초정밀 가공을 급속하게 행하는 요구가 높아져 왔다. 이와같은 목적에 대해서, 원심유동배럴가공이 사용되고 있으나, 경우에 따라서 상력한 원심력, 또는 회전개시 또는 종료시에 있어서 난류에 의해 연마상태가 좋지 못한 가공으로 되는 경우가 있고, 더욱 고정밀도, 비뚤어짐 없는 가공이 요구되고 있다.

또 적정조건에 있어서 회전배럴가공은 수퍼피니싱이나 래핑에 필적하는 가공결과가 얻어지고 있으나, 가공속도가 느린 결점이 있다. 본발명은 회전배럴가공에 있어서 원심력을 작용시켜서 배럴가공중에 매스에 걸리는 합력을 크게하고, 고정밀도의 회전배럴가공이 가공속도를 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다. n=

이상으로 회전수를 상승시켜서 가공속도를 올리기 위해서는 원심유동배럴과 마찬가지로 터릿에 배럴자전축을 편심시켜서, 터릿의 저속회전과 동시에 배럴자전축의 자전을 행하게 하는 안을 생각할 수 있으나, 종래의 수평축형의 원심유동배럴형의 장치를 사용하면, 제1도(원심력 1G의 경우)에 도시하는 바와같이, 조의 위치에 의해서 원심력의 크기가 다르고(도면은 n/N=-1, 원심력에 의한 가속도는 중력에 의한 가속도와 동일한 값인 경우를 도시한다. 금후 이 조건을 원심력(G), 또 원심력에 의한 가속도가 중력에 의한 가속도의 X배인 때는 원심력(xG)으로 표기한다), 일회전하는 동안에 매스에 가해지는 힘의 크기가 다르기 때문에 난류를 일으키고, 양호한 가공을 할 수 없다.

한편, 수직축형의 원심유동배럴가공기에 있어서는, 합성원심력의 값은 상기와 달라서 동일하지만 매스면이 경사하여 원활한 유동을 얻을 수 없어, 더욱 비중분리를 일으키고, 비중이 큰 공잡물은 아래쪽에 굳어져서 타흔(打痕) 발생의 원인으로 되는등의 문제점이 있었다.

본발명은 제2도(a)에 도시하는 바와같이, 다각형주(6각 및 8각이 바람직하다. 5각 및 7각도 원리적으로는 유사하다. 단 6각 및 8각쪽이 제조용이)의 배럴조의 회전축을 수평으로 배치하고, 배럴축을 포함하는 평면을 터릿면으로 하여 공전(公轉)하도록 하여, 예를들어 원심력(1G)의 경우에는, 배럴자전축에 수직인 배럴조의 중앙단면에 있어서는 도면에 도시하는 바와같이 항상

의 합력(원심력과 중력과의 합력)이 작용한다.

일반적으로 말해, 원심력이 G의 X배인 때에는 제2도(b)에 도시하는 바와같이 합력은

로 된다. 이들의 값은 배럴조가 터릿의 선회에 의해서 위치를 변화시켜도 일정함으로, 안정한 유동층이 발생하여, 정밀한 가공을 행하는데 적합하다. 또, 회전배럴가공에 있어서는, 매스에 가하여지는 힘은 중력이 주체인데 대해 이 가공에 있어서는 중력이외에 터릿의 회전에 의한 원심력이 작용하여, 더욱 배럴조의 공전에 수반하여, 그 방향이 변화하지 않음으로 회전배럴가공보다도 고능율의 가공을 행할 수가 있다.

이와같이 강력한 회전배럴가공을 할 수 있음으로, 이 방법을 [중회전(重回轉) 배럴가공]이라고 명명했다. 더욱 이 방법은, 중력 플러스터릿의 회전에 수반하는 원심력의 자리에 있어서 회전배럴가공으로 생각할 수도 있음으로, 배럴조의 자전회전수는, 통상의 원심배럴가공기와 같이 n/N=1이 최적연마조건으로 되는 것은 아니고, 임의의 회전수를 선택할 수가 있어, 그 상한도 회전배럴가공인때 보다도 상승시킬 수도 있다.

또, 배럴조의 자전방향을 변화시켜도, 배럴조내의 매스의 위치가 다를뿐이고, 유동기구는 동일하다. 더욱 터릿의 회전수는, 통상의 원심유동배럴가공의 영역까지 상승시킬 수도 있으나

(즉 회전 배럴조가 회전하지 않으면 매스가 외벽에 고착하는 조건)를 초과하면 원심유동배럴가공의 영역(엄밀하게는 일반적으로 말하고 있는 원심유동배럴가공과는 다르다)에 들어감으로 본발명에서 제외한다.

또 현재 사용되고 있는 공전축과 자전축이 평행한 원심유동배럴가공에 있어서도 N를 상기의 값보다 감소시킨 조건으로 가공을 하는 것은 가능하지만 상술한 바와같이 본발명에서 볼 수 있는것 같은 이 점은 인정할 수 없다.

제3도 내지 제5도는 본발명의 실시예를 도시한다. 주축(1)은 가구(架構) 내에 수직으로 가설되어, 주모우터(2), 스프로킷휘일(17), 체인(3)에 의해 주축(1)에 고정된 스프로킷휘일(4)을 회전하도록 되어 있다.이 회전수는 공지의 인버어터를 사용함으로서 변화시킬 수도 있다.

상기 주축(1)의 하단은 축받이(5)에 의해, 상단은 축받이(10)에 의해 지지되고 중간부에는 터릿(6)이 고정되어 있다. 상기 터릿(6)은, 제4도에 도시하는 바와같이 평면도에 있어서 H형을 하고 있고 그 아암의 사이에 배럴조(7a, 7b)를 회전가능하게 부착하고 있다. 도면의 실시예에 있어서는, 배럴조는 2개의 예를 도시하였으나, 3개 또는 4개 장착하는 것도 가능하다.

주축(1)에는(제5도에 도시하는 바와같이) 슬리이브(9)가 회전가능하게 부착되어 있고, 이 슬리이브(9)의 하단에는 베벨기어(11)가 고정되어 있고, 상단에는 스프로킷휘일(18)이 고정되어 있다. 이 스프로킷휘일(l8)은, 제3도에 도시하는 바와같이, 회전용 모우터(19), 감속기어(20), 스프로킷휘일(21), 체인(22)을 통해서 회전된다. 베벨기어(11)와 맞물려서 베벨기어(12)를 구비하고, 그 지지축(13a, 13b)은 터릿(6)에 축받이 되어, 터릿(6)의 외방으로 돌출하고, 그 선단에 풀리(14)를 갖추고, 상기 배럴조(7a, 7b)의 축(8a, 8b)에 부착된 풀리(15)와의 사이에 V벨트(16)에 의해서 연통하고 있다. 베벨기어(11)와 베벨기어(12)의 톱니수비n12/n11와 풀리(14, 15)의 풀리지름비 n15/n14의 곱 n12×n15/n11×n14은 배럴조의 회전의 n/N(여기에 n, N은 각각 배럴조 및 터릿의 회전수)을 부여한다.

도면에서는 n12/n11=1/2, n15/n14=2, 즉 n/N=1의 경우를 도시하고, 터릿이 1회전하면 배럴조는 1회전하고, 터릿의 1회전과 동일한 방향을 취한다.

따라서 n/N를 정수로 하면, 터릿을 소정위치에 정지했을때에, 배럴조도 가공전과 동일한 방향으로 되고(예를들어 도면에서는 덮개가 상방을 향한다), 매스의 장입이나 자동화에 대해서 편리하다. 또 상기 주모우터(2)와 회전용모우터(29)를 동시에 구동하여, 각각의 회전수 및 회전방향을 적당히 선택함으로서 n/N를변화시킬 수도 있다.

배럴조의 자전수(n)는, 배럴조의 내용물이 배럴의 회전에 의해 외주고착을 일으키는 회전수 이하인 것이 필요하다. 이 회전수는 매스에 걸리는 합력이

(X는 원심력이며 0〈x

1)인 것에 의해, 고착조건식

(ω는 각속도 래디안/초, r은 내용물의 회전반경, g는 중력)부터,

(d는 배럴의 단면다각형의 내접원직경, 단위 미터) 회전이며, 이 이하의 임의의 회전수를 사용할 수가 있어 정역(正逆) 어느것이라도 좋다.

즉 배럴조(17a, 17b) 내에 매스를 배럴내용적의 거의 1/2 장입하고, 주축(1)을,

이하의 회전수로 회전시켜, 매스에

(Y는 합력)의 합력을 주면 중회전 배럴가공으로 되고, 매스표면에 유동층을 생성하여, 정밀한 가공을 행할 수가 있다. 또 슬리이브(9)을 고정하여 터릿(6)을 고속회전시키면 원심유동배럴로 되고, 터릿(6)을 고정하여 슬리이브(9)를 회전시키면, 배럴조(7a, 7b)만, 그 축(8a, 8b)을 중심으로 하여 회전하고, 회전배럴가공기로 된다. 따라서, 원심유동배럴가공, 중회전 배럴가공, 회전배럴가공등의 각종 배럴가공을 동일한 기계로 순차적으로 행할 수가 있고 몇 공정을 요하는 배럴가공을 단일의 기계로서 행할 수가 있을뿐만 아니라, 순차제어장치와 결합함으로서, 여러가지의 순서와 조건의 가공을 자유롭게 행할 수가 있다.

즉, 본발명에 의하면, 터릿주축과 배럴자전축을 직각으로 배치하고, 종래의 회전배럴가공에 원심력을 부가하도록 했음으로, 종래의 회전배럴가공과 마찬가지의 경면(鏡面) 끝손질 및 정밀 끝손질을 행할 수 있음과 동시에, 고능율의 가공을 행할 수가 있다. 따라서, 가공시간의 단축을 도모할 수도 있다.

또 종래의 회전배럴가공에 있어서, 잔미디어, 혹은 박판(搏板) 형상공작물을 사용하면 물의 부력에 의해 공작물과의 접촉압이 반감하여 장시간 가공이 필요하게 되고, 혹은 가공곤란으로 될 염려가 있었으나, 본발명에 있어서는, 매스에 원심력이 부가됨으로, 물의 부력을 경감할 수가 있음과 동시에, 가공능률이 향상하는등, 탁월한 효과를 갖는 것이다.

Claims (1)

1. 터릿상에 터릿주축과 직각인 배럴자전축에 의해 회전이 자유롭게 부착한 복수개의 배럴조내에 매스를 장입하고, 상기 배럴조를

   

   이하의 회전수를 자전 및 공전시켜, 매스에

   

   (Y는 합력)의 합력을 부여하여 연마하는 것을 특징으로 하는 중회전 배럴 가공법.

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