KR940007558B1 - 보링 공구 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

보링 공구

제 1 도는 종래의 나사피치를 이용한 보링공구와 그 단면도.

제 2 도는 본 발명의 보일공구를 보인 사시도.

제 3 도는 본 발명의 보일공구 구조를 보인 단면도.

제 4 도는 미세차이조절부의 단면을 보인 일부 절결 사시도.

제 5 도는 본 발명의 절삭공구의 이동궤적과 절삭반경의 관계를 설명하기 위한 설명도.

제 6 도는 본 발명의 실시에 대한 기하도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200 : 고정축 300 : 조절부

310 : 편심원부 311 : 돌설축

320 : 미세치수조절부 321 : 축공

330 : 체결수단 350 : 편심원부원주면

351 : 원주분할눈금 360 : 미세치수조절부원주면

362 : 기준눈금 400 : 대차조절구

500 : 절삭공구 520 : 절삭공구날끝

본 발명은 밀링이라든지 선반, 보링 머쉰등 회전력을 이용하는 절삭가공기계에 장착하여 내경가공을 목적으로 사용하기 위한 보링공구에 대한 것으로 더 자세히 말하면 절삭공구 치수를 미세하게 조절하고자 절삭가공기계에 물려질 고정축(SHAFT SHANK)과 편심원부를 서로 임의량 편심지게 형성한후, 그 편심원부와 동축상에서 회동하되 절삭공구를 가진 미세치수조절부의 회동정도에 따라 상기 편심량이 분할되게 하고, 그 조정은 편심원부의 원주면상에 표시한 분할눈금으로써 선택할 수 있도록 한데에 그 특징이 있는 것이다.

보링가공을 하되 그 가공수치를 정밀하게 조절할 수 있도록된 종래의 공구로는 제 1 도에서 보는 바와 같은 보링바를 들 수 있다.

이는 바(10)의 끝부분에 절삭팁(11)을 착설하되, 경사지게 끼워진 나사축(12) 끝에 붙이고, 상기 나사축(12)을 공회전 되도록 유착한 너트(13)에 의해 진퇴될 수 있도록 한 것이다.

따라서, 상기 너트(13)를 돌리면 여기에 나삽된 나사축(12)이 전진하게 되는데, 너트(13)의 1회전에 대해 그 나사의 한 피치에 해당하는 만큼 전진하게 될 것이며, 또 이는 경사진채 전진되게 하므로서, 중심으로부터의 거리(d)를 세밀히 조절할 수 있게 한 것이었다.

그러나, 이와 같은 보링공구는 조절수단으로서 나사를 이용하였기 때문에 그 마모로 인한 백레쉬와 비틀림이 발생하여 수명이 짧을 뿐만 아니라, 임의의 치수조절을 위해 손으로 돌려주는 과정에서 인위적인 수치 오차가 발생하는 이유로 극히 정밀한 조절을 할 수 없는 단점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같이 나사의 피치에 의존해 원하는 치수를 조절하는 기존의 보링공구와는 달리 편심원부를 고정축에 대해 편심지게 형성한후, 그 편심원부에 축삽된채 회전하도록 한 미세치수조절부의 회전정도에 의해 상기 편심량이 분할되게 하므로서, 치수의 미세 조절이 가능하도록 한 것인바, 이를 첨부 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 2 도는 본 발명의 각 부분을 보인 분리사시도이고, 제 3 도는 그 결합상태의 내부구조를 보인 평단면도이다.

여기서 본 발명의 보링공구는 고정축(200)과 편심원부(310) 및 미세치수조절부(320)로 이루어진 조절부(300) 그리고 상기 미세치수조절부(320)에 대차조절구(400)가 추가되어 있으며, 절삭공구(500)는 그 대차조절구(400)에 고정하도록 되어 있다.

고정축(200)은 편심원부(310)와 일체로 형성한 것이면서, 그 각각의 중심이 서로 편심지게 되어 있는데 이 편심량은 후술하는 바와 같이 미세조정에 가장 중요한 영향을 미친다.

또, 편심원부(310)에는 상기 고정축(200)의 반대쪽으로 돌설축(311)을 형성하되, 그 중심은 편심원부(310)의 중심과 동일하게 하면서 이를 미세치수조절부(320)의 축공(321)에 끼우게 되며, 이 축결합으로 인해 미세치수조절부(320)는 편심원부(310)와 동일한 중심을 가진채 회전이 가능하고, 이때 미세치수조절부(320)는 편심원부(310)상에서 임의 각도로 회동을 시킨후, 그 상태를 유지하도록 하기 위해 체결수단(330)으로써 고정시키도록 되어 있다. 이 체결수단(330)은 편심원부(310)쪽에서 끼운 보울트(331)가 단턱(332)을 가진 고정너트용 T홈(333)내의 고정너트(334)에 나삽되므로서, 결속력을 갖게하되 고정너트용 T홈(333)은 상기 보울트(331) 및 고정너트(334)가 미세치수조절부(320)의 회전에 지장을 주지 않도록 하면서 어느 위치에서나 고정시킬 수 있도록 하기 위해 제 4 도에서 보는 바와 같이, 원주상태로 마련되어 있다.

이상에서와 같이 회전 및 고정이 가능한 미세치수조절부(320)의 타측에는 더브테일홈(410)이 있어, 여기에 더브테일(411)을 갖는 대차조절구(400)를 결합하도록 한다.

이때 더브테일 결합은 편심원부(310)의 중심선과 수직교차한 방향으로 슬라이딩 되게 하며, 그 고정은 미세치수조절부(320)의 원주면상에서 나삽한 대차조절구용 고정보울트(412)로써 가능하게 하고, 또 대차조절구(400)의 중심부에는 더브테일(411) 진행방향으로 관통된 절삭공구삽입공(413) 및 편심원부(310)의 중심선 방향으로 천공한 또 다른 절삭공구삽입공(414)을 마련하여 각각 임의의 방향에서 절삭공구를 꽂아줄 수 있도록 한다.

여기서, 절삭공구(500)의 고정은 대차조절구(400)의 측편에서 나삽하는 절삭공구용 고정보울트(510)로써 고정할 수 있다.

한편, 제 2 도에서 보는 바와 같이 편심원부(310)의 원주면(350)상에는 미세치수조절용 원주분할눈금(351)을 마련하고, 이에 대한 기준눈금(352)을 미세치수조절부(320)의 원주면(360)상에 마련한다. 또한, 대차조절구(400)의 측면에는 대차조절용 등분눈금(415)을 마련하고, 그 면에 접촉되는 미세치수조절부(320)의 앞면에는 상기 등분눈금용 아들눈금(416)을 마련한다. 도면중 미설명 부호 6은 마찰판재, 520은 절삭공구의 날끝이며, 7은 볼베어링이다.

다음은 이상에서와 같이 구성된 본 발명의 작동방법 및 사용방법을 설명한다.

먼저, 대차조절구(400)의 절삭공구삽입공(413), (414)에 절삭공구(500)를 꽂아 그 일측편의 절삭공구용 고정보울트(510)로써 고정, 장착완료한다.

이와 같이 절삭공구(500)를 장착한 본 발명의 보링공구를 절삭가공기계에 결합할때는 일반적인 절삭공구를 결합할때와 마찬가지로 고정축(200)을 척(CHUCK)이나, 어답터에 꽂아 조여주므로서 결합하면 된다.

이와 같이 하면, 제 6 도의 a와 같은 상태가 되는 것이며, 이후 가공하고자 하는 내경의 치수에 근접시킬때에는 먼저 대차조절구(400)를 사용한다. 즉, 더브테일(411)로써 미세치수조절부(320)에 결합되어 있는 대차조절구(400)를 그 진행방향으로 진퇴시켜 절삭공구(500)의 날끝(520)이 원하는 지점에 오면 그 시점에서 대차조절구 고정보울트(412)로 견고히 고정시킨다.

이때, 주의할점은 미세치수조절부(320)를 아직 사용하지 않는다 하더라도 이 미세치수조절부(320)는 그 체결수단(330)의 미세치수조절부용 고정보울트(331)로 편심원부(310)에 견고히 고정시켜 움직임이 없어야 한다. 왜냐하면 후술하겠지만 이 미세치수조절부(320)의 회전량에 따라 고정축(200)의 중심에 대한 절삭공구의 날끝(520) 거리가 달라지지 때문이다.

이렇게 대차조절구(400)를 사용하여 절삭할 내경의 절삭깊이를 확정하였으면, 이 상태로 기계를 가동하여 1차 황삭가공을 진행, 완료한다.

이러한 황삭가공을 끝낸후, 그 내경을 정밀하게 다듬질 가공하고자 할때는 상기했던 대차조절구(400)의 위치를 그대로 유지한채 이번에는 미세치수조절부(320)로써 그 절삭공구(500)의 날끝(520) 위치를 조절한다. 즉, 체결수단(330)의 미세치수조절부용 고정보울트(331)를 약간 풀어 주면 미세치수조절부(320)는 편심원부(310)에 결속된채 그 돌설축(311)을 지점으로 회동이 가능하며, 이때 회동량은 편심원부(310) 전체의 중심에 대한 고정축(200)의 편심량과 관계되는 것으로, 그 범위는 180도(원주면의 1/2범위)내에서 분할하여준 값에 따르는 것이다. 따라서, 제 2 도에서 볼 수 있는 편심원부(310)의 원주면(350)에 마련한 원주분할눈금(351)에 따라 그 회전량을 조절하면 결과적으로 상기 절삭공구(500)의 날끝(520) 위치가 조절된다.

이와 같이 미세조절에 의한 절삭 깊이를 확정하였으면, 상기 체결수단(330)의 미세치수조절부용 고정보울트(331)를 다시 조여 미세치수조절부(320)가 편심원부(310)상에 견고히 결합되게 한다. 이때 체결수단(330)의 고정결속은 미세치수조절부용 고정보울트(331)의 끝에 나삽된 미세치수조절부용 고정너트(334)가 T홈(333)의 단턱(332)에 걸린채 조여지므로써, 결속력을 갖게 되는 것이며, 또 상기 T홈(333)은 원조형이므로, 내장된 미세치수조절부용 고정너트(334)와 그 보울트(331)가 미세치수조절부(320)의 회전에 방행을 주지 않는다.

이렇게 미세조절과 고정작업이 완료된 후에는 다시 기계를 가동하여 원하는 다듬질 가공을 실시하면 되는 것이며, 이같은 다듬질 가공은 대부분 1회에 한하지 않고 수차례에 걸쳐 마무리짓게 되는 바, 그때마다 상기 미세치수조절부(320)의 조절로서 절삭깊이를 더해가면 되는 것이다.

다음은 본 발명의 보링공구가 갖는 편심원부와 고정축의 편심정도와 절삭날의 이동관계, 그리고 이때 편심원부(310)의 원주면(350)에 표시된 눈금(351)과의 관계를 실시예에 따라 설명한다.

제 6 도의 b는 본 발명의 실시예에 대한 기하도면으로 편심원부(310)와 고정축(200)의 편심량이 b이고, 편심원부(310)의 원주면(350) 반경이 c이며, 또한 절삭공구날끝(520)의 회전반경이 c일때의 경우 인 것이다.

이때, 절삭공구날끝(520)의 회전반경과 회전원부(510)의 원주면(350) 반경이 동일하게 c인 것은 이해를 쉽게 하고자 절삭공구(500)의 날끝(520)을 제 6 도의 a에서 보듯이 회전원부(310)의 원주면(350) 끝에 일치시켰다고 가정한 상태이기 때문이며, 이는 대차조절구(400) 및 미세치수조절부(320)로써 조절이 가능한 것이기 때문이다.

이 상태의 부호 O는 고정축(200)의 축심이고, O'는 편심원부(310)의 중심이며, 이는 절삭공구(500) 날끝(520)의 이동궤적에 대한 중심이기도 하다.

또, A는 절삭공구의 날끝(520)이 축심(O)에 가장 가까운 위치이고, B는 절삭공구의 날끝(520)이 축심 O에 가장 먼 위치이며, 그 사이의 E, F는 절삭공구날끝의 이동궤적상에 있는 임의의 위치들이다.

따라서, 축심 O를 중심으로 전체가 회전하였을때에 의할것 같으면 최소 절삭원이 그려지고,에 의할 것 같으면 최대 절삭원이 그려지며, 또및에 의하면 그 범위내에서 임의 조절했을때의 절삭원이 그려질 것이다. 결국, 최소 절삭반경의 치수 c-b에서 최대 절삭반경의 치수 c+b 범위내의 치수를 가공하게 되므로 미세치수조절부(320)에 의한 치수조절폭(가공범위)은 2b의 범위내가 된다.

그리고, 이는 점 A의 위치로부터 점 B에 이르는 180˚의 구간 즉, 편심원부(310)의 전원주면(350)의 1/2구간내에서 눈금이 표시되어야만 절삭공구날끝의 위치 선택이 정확해진다.

예컨대, 점 A의 위치로부터 점 B의 사이(AB)를 100으로 분할하고자 한다면 점 A를 0으로하고, 점 B를 100으로 하여야 하는데 이는 어느 일측의 반원주면에만 표시할 수도 있고, 양측 반원주면에 각각 대칭되게 모두 표시할 수도 있다.

이 같이 점 A의 위치로부터 점 B의 위치를 100으로 분할한다면 한 눈금의 간격조절시 절삭깊이(실제가공치수)는의 치수가 된다.

이상에서 설명한 내용을 예를 들어 간략히 설명한다면 편심량(b)을 0.1m/m로 하고, 반원주면(AB)을 100으로 분할하면 한눈금당의 절삭치수가 되는 것이고, 편심량(b)을 0.1m/m로 하되, 반원주면(AB)을 200으로 분할하면 한눈금당의 절삭치수가 되는 것이다.

여기서, 편심량(b)은 더욱 작은 치수로 줄일 수 있고, 또 반원주면(AB)는 그 직경을 크게 한다면 더 많은 눈금으로 분할할 수 있으므로 본 발명의 미세치수조절부(320)에 의한 절삭공구날끝(520)의 조절 수치는 마이크로 단위(μ) 이하까지 조정가능하게 할 수도 있다.

한편, 본 발명을 실시하고자 했을 때에는 무엇보다도 분할눈금(351)의 표시가 정확하여야 한다.

왜냐하면, 이 분할눈금(351)은 점 A로부터 점 B에 이르는 동안의 전체구간에서 일정한 등간격으로 분할되는 것이 아니라 점 A로부터 중간까지는 점차 눈금의 간격이 좁아지다가 다시 점 B에 이를 때에는 점차 눈금의 간격이 넓어지는 형태를 가진다.

이에 대해서는 제 5 도로써 자세히 이해할 수 있다. 제 5 도에서 굵은 실선(Y)은 미세치수조절기구(320)에 장착된 절삭공구의 날끝(520)이 돌설축(311)을 지점으로 즉, O'를 지점으로 회동하게 되는 절삭공구의 이동궤적이고, 가는 실선(Q)들은 그 절삭공구날끝이 고정축(200)의 축심(O)으로부터 등차급수적으로 늘어났을때(이는 10등분 했을때임)의 실제 절삭원들이다.

여기서, 보듯이 절삭공구의 날끝(520)이 고정축(200)의 중심(0)으로부터 등차급수적으로 길어지는데 대해 점 A로부터의 절삭공구의 회전위치는 점차적으로 변하기 때문이다.

바꾸어 말해서 제 6 도b의 절삭공구날끝의 회전반경 a_n및 a_n-1의 차이는의 값이 되어야 하는바 이 분할 눈금의 간격은 코사인(Cosine)값의 함수로 주어진다.

다음은 상기 분할눈금의 간격을 구하는 방법을 설명한다.

일반적인 삼각형 도형에 있어서, 두변과 그 사이각을 알고있을때 그 각과 대응하는 변의 길이를 구할 수 있으므로, 절삭공구의 날끝위치가 점 E에 위치하고 있을때의 삼각형 △OO'E의 a_n-1을 구하는 식은

으로 주어지며, 또 절삭공구의 날끝이 F점에 위치하였을 때 즉, △OO'F의 a_n을 구하는 식은

이다.

이때, 절삭공구 날끝의 절삭반경 a_n은 최초의 위치(A점)로부터 일정간격씩증가되는 것으로, 설정하므로 상기 식에서 미지수는 코사인각(cos _n) 남게되어

로 하여 ∠OO'E와 ∠OO'F의 코사인 값을 구할 수 있다.

다음에 상기 코사인 각을 래디안(radian) 값으로 바꾸면

이 되는데 이 _n(rad) 값은 각도 _n에값을 곱해준 값이다.

계속해서 구하고자 하는 값인 원주길이 S_n은 S_n=Cㆍθ로 결정되어지는 θ(rad)만의 함수이므로 S_n=Cㆍ( _n- _n-1)이 되며, 이와 같이 하여 계산된 수치 S_n이 편심원부(310)의 원주면(350)상에 분할되는 한 눈금의 간격이며, 이는 코사인(cosin) 값의 함수이므로 등간격이 아니고, 각 눈금간의 간격이 차등 분할되는 것이다.

예컨대, 편심원부(310)의 원주면(350) 및 미세치수조절부(320)의 원주면(360) 반경은 45m/m로 정하고, 그 중심(O')로부터 상기 고정축(200)의 축심(O)까지의 편심을 0.1m/m로 하며, 한 눈금에 따른 절삭공구 날끝의 이동 수치를로 하고자 한다면, 상기 원주면(360)의 반원에 해당하는 AB 상에서 분할되는 눈금의 수는으로 40개가 되며, 각 눈금사이의 간격 S_n은 상기 공식에 의해 다음의 표와 같은 계산 결과가 나온다.

[표]

상기 표에서와 같이 결정된 Sn값은 편심원부의 원주면(350)상에 컴퓨터 조각기등으로 정밀하게 눈금(351)을 새길 수 있으며, 미세치수조절부(320)의 원주면(360)상의 기준눈금(362)에 대해 한눈금 만큼씩 움직여질때마다 절삭공구의 날끝(520) 반경은씩 증가(날끝(520)을 A점에서 B점으로 회동시킬 때) 하나가 감소(날끝(520)을 B점에서 A점으로 회동시킬때)하게 되는 것이다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 수치의 미세조절수단으로 나사의 피치를 이용하는 기존의 보링공구와 달리 편심원부(310)와 편심진 위치에 고정축(200)을 갖도록 한후, 그 편심량을 편심원부(310)상에서 그와 동축을 가지고 회동하도록 한 미세치수조절부(320)의 회전량으로써 세분할 수 있게 하여 된 것이기 때문에 치수조절에 대한 오차를 0에 가까웁도록 할 수 있으며, 또한 대차조절구(400)를 일체로 구비시킨 것이므로 하나의 보링공구 만으로도 그 절삭범위가 한층 광범위해질 수 있는 것이며, 특히 편심량(b)과 조절부(300)의 원주크기(c), 또 거기에 분할하는 눈금의 수를 바꾸는데 따라서 보링공구의 크기를 달리할 수 있으므로 보링가공범위와 그에 따른 공차의 단위 역시 자유롭게 선택할 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (6)

1. 공구척(Chuck)에 고정되는 고정축의 중심선에 대하여 임의의 편심량을 갖는 편심원부와 그 편심원부와 동일한 외경을 가진채 상기 편심원부의 축심과 동축상에서 회전가능토록 축삽된 미세치수조절부와 상기 미세치수조절부에 절삭공구를 보유하는 대차조절구가 슬라이딩 가능토록 계합됨을 특징으로 하는 보링공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 미세치수조절부를 상기 편심원부에 고정시키기 위한 체결수단으로서 편심원부측에서 끼운 보울트가 미세치수조절부의 원형 T홈 속에 있는 너트에 삽입되도록 함을 특징으로 하는 보링공구.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 미세치수조절부의 축심에 대해 직교하는 방향으로 슬라이딩 가능하도록 된 상기 대차조절구는 각각의 대향측에 마련한 더브테일과 더브테일홈에 의해 서로 결합되게 함을 특징으로 하는 보링공구.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 편심원부의 원주면과 상기 미세치수조절부의 원주면에는 각각 분할눈금과 기준눈금을 마련하여서 됨을 특징으로 하는 보링공구.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 편심원부의 반원주면상에 분할되는 분할눈금의 수는 편심량(b)×2÷정밀도(등차급수적인 절삭반경의 증가폭)로 주어짐을 특징으로 하는 보링공구.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 각기 분할눈금간의 간격은 편심원부의 외경과 편심량 및 정밀도(등차급수적인 절삭반경의 증가폭)가 주어질때 Cosin 값의 함수임을 특징으로 하는 보링공구.