KR950010254B1 - 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 가공하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 가공하는 방법 및 장치

제1도는 본 발명에 의한 구멍을 가공하기 위한 방법을 설명하기 위한 종단면도이고,

제2도는 제1도의 A-A선 단면도로서, 본 발명에 의하여 판유리와 다이아몬드 코어드릴간의 편심운동을 나타내고 있으며,

제3도는 종래의 다이아몬드 코어드릴을 나타내는 일부분 확대정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 다이아몬드 코어드릴 2 : 다이아몬드 연마부

3 : 쉥크부 4 : 축심관통부

5 : 판유리 6 : 구멍

7 : 편심축 8 : 모터

9 : 회전축 10 : 중심축

11 : 개구부 12 : 물

본 발명은 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 가공하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 종래의 구멍가공장치는 제3도에 도시한 바와 같이, 다이아몬드 코어드릴(1)은 강재로된 쉥크부(3 : shank)의 선단부에 장착된 다이아몬드 연마부(2)를 구비함에 따라 재료에 구멍을 가공한다. 통상의 다이아몬드 코어드릴은 드릴의 중앙부에 관통부(4)가 장착되어 있다.

다이아몬드 코어드릴은 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 뚫는데 있어서 가공효율과 가공의 정확도면에서 탁월하지만 가공된 구멍의 가장자리에 파열부가 발생하는 단점이 있다.

상기와 같은 파열부는 정확도와 외관을 해칠뿐만 아니라, 판유리 등과 같은 재료에 구멍을 가공할 경우 크랙이 가게함으로써 재료가 깨어지기도 하였다.

파열부 판유리 등과 같은 재료에 구멍을 가공하기 위하여 다이아몬드 코어드릴을 관통시킬 때, 드릴이 빠져나가는 측의 재료표면에 발생한다. 그러므로, 이와 같은 파열부의 발생을 방지하기 위해서 종래에는, 판유리 등과 같은 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 가공하기 위해서 재료의 양면에서 굴진을 진행시킨다. 즉, 구멍가공의 첫번째 굴진을 판유리의 일표면에서부터 판유리 두께의 중간정도에 이를 때까지 진행시킨 후, 재료의 반대편 표면에서부터, 상기 첫번째 공정에서 뚫은 구멍과 만나는 지점까지 굴진을 진행시키는 것이다.

그러나, 상기 기술된 종래의 방법에는, 두개의 스핀들(spindle)이 서로 정확하게 동축관계를 유지하며 대향되어 있어야 한다. 그러나, 두개의 스핀들 간의 정확한 동축관계는 쉬운 것이 아니므로, 재료의 양면으로부터 뚫은 구멍이 서로 만나지 못하는 결과를 초래하기도 한다.

또한, 상기한 종래의 방법은 구멍의 표면에 파열부가 발생하지는 않지만, 관통부, 즉 두개의 구멍이 만나는 지점에 크랙이 가게할 수 있는 여러가지 요인을 가지고 있다. 상기한 바와 같은 결점을 해소하기 위하여, 여러가지 다른 방법이 소개된 바 있는데, 재료의 양면에서부터 구멍을 가공하되 직경차가 있는 드릴을 사용하는 것 등이다. 그러나, 이 방법 역시 구멍내에 턱이 발생한다는 불리함이 있다.

본 발명의 목적은 종래 방법에 있어서의 상기와 같은 결점을 해결하는 것이다. 본 발명에 의하면, 판유리등과 같은 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 가공할 때, 한개의 다이아몬드 코어드릴을 사용하여 재료의 한 면에서만 구멍을 뚫으면서도 파열부가 발생치 않는다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 판유리 등과 같은 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 보링하는 보링(bore) 가공법에 있어서, 다이아몬드 코어드릴을 재료에 접촉하여 회전시키는 것과 이러한 재료와의 접촉을 계속 유지시키는 것과, 회전하는 다이아몬드 코어드릴과 재료간의 중심을 달리함으로써 회전하는 다이아몬드 코어드릴이 재료와 접촉을 유지하고 구멍이 가공되는 동안에도 구멍의 내주면의 전체에 걸쳐 접촉관계를 유지하며, 나아가 관통측 주위의, 즉 다이아몬드 코어드릴이 빠져나가는 측에서는 다이아몬드 코어드릴의 회전속도가 감소하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 가공하는 장치는, 상단부에 다이아몬드 연마부가 장착된 다이아몬드 코어드릴의 축상에서 이를 회전시키는 회전수단과, 다이아몬드 코어드릴과 단단하고 깨어지기 쉬운 재료간에 편심운동을 주는 수단과, 다이아몬드 코어드릴의 속도를 조절하는 수단을 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 보링가공법에 의하면, 회전하는 다이아몬드 코어드릴과 단단하고 깨어지기 쉬운 재료간의 접촉을 유지시키기 위하여, 즉 다이아몬드 코어드릴이 재료의 내주면 전체와 접촉을 유지하기 위해서, 다이아몬드 코어드릴과 재료간에 상대적으로 편심운동이 주어진다. 그리고 다이아몬드 코어드릴의 굴진속도는 다이아몬드 코어드릴이 빠져나가는 측의 개구부 주위에서는 감속됨으로써, 재료에 가해지는 굴진 및 연마압력이 재료가 얇아지는 부분, 즉 구멍의 시작부분과 끝나는 부분에서 파열부를 발생하지 않도록 하는 것이다.

또한 본 발명의 장치에 따르면, 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 가공하는 공정이 한개의 다이아몬드 코어드릴을 사용하여 재료의 한면으로부터 가공함으로써 달성될 수 있다.

이하에서, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 제1도는 본 발명의 일실시예를 도시하고 있는 바, 본 발명에 의하여 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 가공하는 방법의 일실시예 및 이 방법에 사용되는 장치를 도시하고 있다.

제3도에 도시된 것과 마찬가지인, 다이아몬드 코어드릴(1)은, 드릴의 상단부 표면과 내주면 및 외부표면에 다이아몬드가 장착된 다이아몬드 연마부(2)와 강재 쉥크부(3)와 축심관통부(4)로 구성된다. 다이아몬드 연마부(2)로는 금속접합된 연마석 또는 전기용착된 연마석을 사용한다. 금속접합된 연마석은 장기간 사용할 수 있는 내구성은 있지만, 복잡한 구조로 인해 제조비가 많이 소요된다. 한편, 전기용착된 연마석은 어떠한 구조라 하여도 높은 정확도로 쉽게 제조될 수 있다.

판유리(5) 등과 같은 단단하고 깨어지기 쉬운 재료에 구멍을 가공할 때, 다이아몬드 코어드릴(1)의 다이아몬드 연마부(2)는 판유리(5)와 접촉하여 구멍(6)을 뚫으며, 구멍(6)의 내주면과 접촉을 유지하며, 다이아몬드 코어드릴(1)의 편심축(7) 주위에서 회전하는 드릴(1)과 판유리(5) 사이에서 각각 편심운동이 주어짐에 따라, 구멍의 원주표면 전역에 걸쳐서 접촉이 연장될 수 있는 것이다. 여기서, 편심축(7)은 구멍(6)의 중심축(10)으로 “a/2”의 거리에 위치하며, “a”는 다이아몬드 코어드릴(1)의 원주 외부표면과 구멍(6)의 내주면간의 최대거리이다.

다이아몬드 코어드릴(1)과 판유리(5) 사이에 서로 편심운동을 주기 위한 방법으로서, 다음과 같은 방법이 있는 바, 판유리(5)를 가만히 둔 채, 모터(8)의 회전축(9)를 구멍(6)의 중심축과 일치하도록 하고, 편심축(7)상의 연결부재(미도시)를 크랭크핀(미도시)등과 같은 커플링수단과 커플링되도록 하며, 다이아몬드 코어드릴(1)의 편심축(7)이 모터(8)에 의하여 구멍(6)의 중심축(10) 주위에서 회전하도록 하는 방법이다.

이하, 상기 방법을 첨부도면 제2도를 참조하여 설명한다. 다이아몬드 연마부(2)의 원주표면은 구멍(6)내의 내주면과 접촉된 채로, c방향으로 회전하며, 다이아몬드 코어드릴(1)은 위성운동을 함에 따라 다이아몬드 연마부(2)가 d방향으로 회전하여 구멍(6)의 원주 표면 전역에 걸쳐 접촉부가 연장될 수 있는 것이다.

또한, 다른 방법으로는, 예를 들어, 다이아몬드 코어드릴(1)이 수평으로 이동하는 동안 판유리(5)가 회전하는 방법이 있을 수 있으며, 다이아몬드 코어드릴(1)이 정지한 채, 판유리(5)가 구멍(6)과 동일한 중심을 가지며 회전함과 동시에 수평방향으로 이동하는 방법도 있을 수 있다.

판유리(6)를 회전시키는 것 대신에 비회전 원운동이 채용될 수도 있다. 또한, XY스테이지상에 판유리(5)을 고정시키고, XY의 양축 NC(수치제어)에 의해 비회전 원운동을 행할 수 있으며, 또한, 다이아몬드 코어드릴(1)에 Z축 NC제어를 가하여 일체의 공정을 자동화하는 방법도 있다. 중요한 것은, 다이아몬드 코어드릴(1)과 판유리(5) 사이에 상대적인 편심운동을 준다는 점이다.

다이아몬드 코어드릴(1)의 굴진속도는 드릴(1)이 빠져나가는 측의 판유리(5)의 개구부(11) 주위에서 감속되도록 조절한다. 예를 들어, 다이아몬드 코어드릴로 두께 3.5mm의 판유리에 약 6초에 걸쳐 뚫는 경우, 두께의 3/4(2.625mm)는 3초에 걸쳐 뚫고, 이후 속도를 점차적으로 감속시켜서 나머지 1/4(0.875mm)을 약 3초에 걸쳐 뚫어서 구멍뚫는 것을 완료하는 것이다.

다이아몬드 코어드릴(1)의 굴진속도를 조절하기 위한 수단으로는, 모터(8)의 회전축(9)상에 상하 양방향(제1도에서 b방향)에 이송기구를 장착하여 속도제어를 하는 수단이 있는 바, 이 경우 속도제어는 수동으로 행하여지지만, 캠수단 또는 NC(수치제어)기구를 사용하여 자동으로 행하여지게 할 수도 있다.

따라서, 다이아몬드 코어드릴(1)의 연마부(2)의 선단면이 판유리(5)에 접할 때 구멍(6)의 개구부 주위에서 발생하던 종래의 크랙은 다이아몬드 코어드릴(1)의 위성운동에 의해 다이아몬드 연마부(2)의 원주표면에서 순간적으로 절삭되고, 굴진공정이 계속된다.

상기한 바와 같이, 다이아몬드 코어드릴(1)과 판유리(5)간에 상대적인 편심운동과, 다이아몬드 코어드릴(1)이 빠져나가는 측의 판유리 개구부(11) 주위의 굴진속도를 감속시키는 상승효과로서, 판유리(5)의 개구부(11) 주위(글라스의 두께가 얇아지는 부분)에 가해지는 절삭 및 연마압이 감소되므로 개구부 입구에서부터 판유리(5)의 반대면 개구부에 걸쳐 파열부의 발생이 현저히 감소한다.

또한, 판유리(5)에 구멍을 가공할 때, 다이아몬드 코어드릴(1)의 축심관통부(4)에 물(12)을 공급하는 경우, 물(12)은 다이아몬드 연마부(2)의 선단면을 통하여 다이아몬드 코어드릴(1)의 외주면과 구멍(6)의 내주면간의 사이로 흐르게 된다. 이 물(12)로 인해, 높은 냉각효과를 기대할 수 있으며 또한, 재료로부터 떨어져나간 유리가루와 다이아몬드 연마부에서 떨어져나간 가루등이 즉시 배출되도록 함으로써, 다이아몬드 코어드릴(1)의 수명을 연장시킬 수가 있게된다.

구멍(6)이 관통된 후, 다이아몬드 코어드릴(1)은 한번 구멍의 내주면과 접촉을 유지한 채, 구멍(6)의 중심축(10) 주위에서 큰 직경의 위성 운동을 함으로써, 구멍(6)의 확대가공 및 마무리가공이 가능하다.

일반적으로 다이아몬드 코어드릴(1)의 선단부가 예리할 수록, 판유리와의 접촉부분에 있어서 굴진방향으로의 면적이 줄어들기 때문에 개구부(11) 주위의 파열부 발생이 줄어둔다. 본 발명을 실시함에 있어서, 드릴이 회전함과 아울러 편심운동을 하게 되므로, 드릴이 사용되면 그 선단부가 예리하게 되는 경향이 있고, 이로 인해 개구부(11) 주위의 파열부 발생이 더욱 줄어드는 제2의 효과를 얻을 수가 있다.

이하, 본 발명의 효과를 상술한다.

본 발명에 의하면, (a) 다이아몬드 코어드릴과 단단하고 깨어지기 쉬운 재료간의 편심운동 및 다이아몬드 코어드릴이 빠져나가는 측의 개구부 주위에서의 굴진속도의 감속으로 인한 상승효과로 인해 두께가 얇아진 개구부에 가해지는 절삭 및 연마압이 악화되므로, 특히 개구부에서 파열부가 발생되지 않는다.

(b) 구멍내부의 관통부에 크랙, 차이, 또는 턱 등이 생기지 않는다. 하기 특허청구범위 제2항 기재의 발명에 있어서, 다이아몬드 코어드릴의 축심관통부에 공급되는 물이 다이아몬드 코어드릴과 재료와의 사이에 상대적인 편심운동으로 인하여 생긴 재료의 내주면과 드릴의 외주면 사이의 공간을 통하여 흐르게 되어서 높은 냉각효율을 얻게 되고, 재료로부터 떨어져 나간 유리가루와 다이아몬드 연마부에서 떨어져나간 가루 등이 즉시 배출되고, 나아가 다이아몬드 코어드릴의 굴진속도를 증진시키며, 드릴의 수명도 연장된다.

또한, 본 발명의 다른 효과는 다이아몬드 코어드릴이 관통된 구멍의 내주면과 접촉하고 다이아몬드 코어드릴과 재료와의 사이에 상대적인 편심운동이 주어짐에 따라 구멍의 확대가공 및 양호한 마무리를 기대할 수 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 단일공구인 다이아몬드 코어드릴에 의해 재료의 한쪽 면에서부터만 행하여지는 가공이므로 높은 가공효율을 얻을 수가 있다.

Claims (6)

1. 다이아몬드 코어드릴(1)에 의한 판유리(5) 등의 경취재료의 구멍뚫기 가공방법에 있어서, 상기 드릴(1)을 경취재료(5)에 접속시켜 접속부가 구멍(6) 주위면의 주위전체에 미치도록 상기 드릴(1)을 회전시키면서 상기 드릴(1)과 경취재료(5)와의 사이에 편심운동을 일으켜서, 상기 드릴(1)의 굴진속도를 상기 드릴(1)의 빠져나가는 측의 경취재료의 구멍개구부 부근에서 감속하는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기 가공방법.
2. 제1항에 있어서, 다이아몬드 코어드릴(1)의 편심관통부(4)에 물을 공급하는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기 가공방법.
3. 제3항에 있어서, 관통한 구멍(6)의 주위면에 다이아몬드 코어드릴(1)을 접속시켜, 상기 드릴(1)과 경취재료(5)와의 사이에 상대적인 편심운동을 일으키는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기 가공방법.
4. 선단에 다이아몬드 지석(숫돌)부(2)를 구비한 다이아몬드 코어드릴(1)을 축(10)중심에 회전하는 수단(8)과, 다이아몬드 코어드릴(1)과의 경취재료(5)와의 사이에 편심운동을 일으키는 수단과, 다이아몬드 코어드릴(1)의 굴진속도를 제어하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 구멍뚫기 가공장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 다이아몬드 코어드릴의 굴진가공에서 전 가공 공정완료에 필요한 시간의 반동안 상기 재료 두께의 3/4만큼 구멍을 뚫은 후, 굴진속도를 점차적으로 감소시켜서 나머지 반동안 나머지 1/4 두께 만큼의 구멍을 뚫어서 전체 공정을 완료하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 재료는 3.5mm의 두께를 갖는 판유리이고 굴진가공 완료에 필요한 시간이 6초인 방법.