KR960005294B1 - 다수의 가공치구를 이용하여 세공이 있는 원통형 구조물의 외경을 가공하는 장치 및 가공방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

다수의 가공치구를 이용하여 세공이 있는 원통형 구조물의 외경을 가공하는 장치 및 가공방법

제1도는 세공이 있는 원통형 구조물의 개략적인 외형도.

제2도는 종래의 연삭숫돌에 의한 원통형 구조물의 가공방법도.

제3도는 본 발명에서 이용되는 원형의 피가공물 고증틀과, 덮개판의 평면구조를 나타낸 개략도.

제4도는 본 발명에 따라 한개의 연마원판 위에 여러개의 가공치구를 채용한 가공장치의 개략적인 구성을 나타낸 측단면도.

제5도는 본 발명에 따라 한개의 연마원판 위에 여러개의 가공치구를 채용한 가공장치의 개략적인 구성을 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피가공물 2 : 센터

3 : 연삭숫돌 4 : 피가공물 고정틀

5 : 세선 6 : 세선조임쇠

7 : 연마원판 8 : 회전축

9 : 연마지 10 : 덮개판

41 : 내측 원틀 42 : 외측 원틀

43 : 지지간

본 발명은 전자부품, 광부품, 또는 기계부품에서 세공이 있는 원통형 구조물의 가공장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 가공하기 어려운 소형 원통형 구조물의 외경을 원형의 가공치구를 이용하여 피가공물을 정밀하게 가공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근들어 수요가 크게 증가하는 광커넥터에 이용되는 세라믹 폐롤은 제1도에 도시한 바와 같이 중공형상을 가지는 구조로서, 그 외경은 2.5mm정도이나, 중공부의 광섬유 직경은 0.125mm정도의 미세한 세공을 갖고 있으며, 전체적으로 치수의 정밀도를 1미크론 이하로 요구하는 고정밀 부품이다.

종래의 경우에 있어서, 관형 구조물의 외주를 가공하는 방법은 제2도와 같은 외경연삭법이 가장 널리 이용되고 있다.

제2도에서 원통형 피가공물(1)을 센터(2)로서 그 양측에서 지지한 다음, 상기 센터(2)를 회전시키면서 연삭숫돌(3)을 피가공물(1)의 외주에 전진시켜 가공을 하였다. 상기 연삭숫돌(3)의 재질로는 초경강, 초경합금, 다이아몬드, 탄화실리콘등이 이용되고 있으며, 일반적으로 피가공물(1)의 재질보다 경도가 큰 소재를 연삭숫돌로 채용한다.

따라서, 제2도와 같은 종래의 연삭숫돌에 의한 가공은 그 가공방법이 간단하다는 장점이 있으나, 광커넥터용 페룰과 같이 소형인 부품의 가공에 있어서 다음과 같은 문제점들이 있다.

우선, 가공시 연삭숫돌(3)도 마모가 되므로 가공의 정밀도를 유지하는데 어려움이 있으며, 특히 광커넥터용 페롤과 같이 1㎛이하의 고정밀도가 요구되는 부품의 정밀도를 얻기가 어렵다. 그리고, 연삭숫돌(3)이 가공방향으로 전진함에 따라 피가공물(1)에 응력이 가해지므로써 변형을 유발시킨다. 특히 광커넥터용 페롤과 같이 외경에 비하여 길이가 긴 구조물의 경우에는 가공중에 변형이 발생하기 쉬울 뿐만 아니라, 센터(2)의 마모에 의한 가공정밀도의 저하가 유발되는 문제가 있다. 이때, 상기 피가공물(1)의 재질이 세라믹인 경우는 가공중에 센터(2)의 마모와 변형이 더욱 심해진다. 그 이유는 세라믹소재는 경도가 높아서 센터(2)의 소재로 초경합금을 이용한다 할지라도 마모와 변형이 일어나기 쉽다. 또한, 연삭숫돌(3)에 의한 센터가공 방식은 한꺼번에 여러개의 피가공물을 가공할 수 없으므로 생산성이 낮아저 가공비용이 커지는 문제점들을 내표하고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로서, 광커넥터용 페롤과 같이 세공을 갖는 소형의 원통형 구조물이 정교한 외경 가공정밀도를 갖도록 함과 동시에 생산성을 크게 향상시키기 위해 다수의 가공치구를 채용하여 피가공물을 연마하는 세공이 있는 원통형 구조물의 외경가공장치를 제공하는데 그 목적을 두고 있다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 외경가공장치를 이용하여 정교한 외경가공정밀도와 높은 생산성으로 소형의 원통형 구조물을 생산하기 위해 원형의 가공치구를 이용하여 피가공물을 연마하는 원통형 구조물의 외경 가공방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 소정 축의 상부에 고정설치되는 연마원판; 상기 연마원판상에 부착되는 연마지; 및 다수의 피가공물이 소정 개수의 지지간에 의해 지지되는 내, 외측 원틀 사이에 정렬되도록 형성된 원형의 피가공물 고정틀과, 상기 다수의 피가공물이 상기 원형의 피가공물 고정틀내에서 각각 그 중심부가 꿰어져 정렬되도록 상기 내, 외측 원틀의 원주상에 일정간격으로 배치되어 있는 다수의 세선과, 상기 원형으이 피가공물 고정틀의 내, 외측 원틀 양쪽에 하나의 세선당 각각 한조씩 배치되어 상기 세선이 소정의 장력을 갖도록 하는 다수의 세선 조임쇠, 상기 원형의 피가공물 고정틀내의 다수의 피가공물을 위에서 눌러주는 원형의 덮개판으로 구성되어 있으며 상기 연마지 상에 각각 위치하는 다수의 가공치구;를 구비하여 세공이 있는 원통형 구조물의 외경을 가공하는 장치를 제공한다.

또한, 상기 외경가공장치를 이용한 세공이 있는 원통형 구조물의 외경가공방법에 있어서, 다수의 피가공물을 각각의 가공치구에 장착하기 위해 세선이 꿴 후, 세선 조임쇠를 이용해 상기 피가공물 고정틀에 고정시키는 제1단계; 상기 제1단계 수행 후, 연마지가 부착된 연마원판 위에 상기 다수의 가공치구를 설치하는 제2단계; 상기 거친 연마지가 부착되어 있고 정지하고 있는 연마원판 상에서 다수의 가공치구를 각각 일정시간 동안 회전시켜 조연마하는 제3단계; 미세한 입자의 연마지가 부착된 연마원판 상에서 상기 다수의 가공치구를 일정시간 동안 회전시켜 미세연마하는 제4단계; 연마천을 연마원판 위에 덮고 미립자의 연마제 분말을 물과 혼합하여 분사하면서 상기 다수의 가공치구를 일정시간 동안 회전시켜 마무리 연마하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세공이 있는 원통형 구조물의 외경가공방법을 제공한다.

이하, 첨부된 제3도 내지 제5도의 도면의 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에서 채용된 원형의 피가공물 고정틀과 덮개판의 일실시예 평면구조를 나타낸 개략도이다. 그리고, 제4도는 본 발명에 따라 한개의 연마원판 위에 여러개의 가공치구를 채용한 가공장치의 개략적인 구성을 나타낸 측단면도이며, 제5도는 본 발명에 따라 한개의 연마원판 위에 여러개의 가공치구를 채용한 가공장치의 개략적인 구성을 나타낸 평면도이다.

도면에서 1은 피가공물, 4은 피가공물 고정틀, 5는 세선, 6은 세선 조임쇠, 7은 연마원판, 8은 회전축, 9는 연마지, 10은 덮개판을 각각 나타낸 것이고, 41은 내측 원틀, 42는 외측 원틀, 43은 지지간을 각각 나타낸 것이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 제3도와 같은 원형 고정틀(4)을 채용한 다수의 피가공물 고정틀과 다수의 덮개판을 하나의 가공치구로 이용하여 가공하기 어려운 소형 원통형 구조물의 외경을 다량으로 정밀하게 가공하는 것이다.

그리고, 본 도면에서는 편의상 한개의 세선당 두개의 피가공물을 엮은 일예를 나타내고 있지만, 세선의 길이를 더 길게하여 그 치구를 설계함으로써 세선당 3개 이상의 피가공물을 장착하여 생산성을 더욱 더 향상시킬 수도 있다.

이제, 그 하나의 가공치구 구성을 세밀히 살펴보면, 우선 원형의 피가공물 고정틀(4)을 채용하고 있는데, 이 피가공물 고정틀(4)은 내측 원틀(41) 및 외측 원틀(42)과, 상기 내, 외측 원틀이 일체로 지지되도록 하는 지지간(43)으로 이루어져 있다.

그리고, 하나의 가공치구는 회전축(8)을 중심으로 회전하는 연마원판(7)과, 상기 연마원판(7)상에 부착되는 연마지(9)와, 다수의 피가공물(1)이 상기 내측 원틀(41)과 외측 원틀(42)간에 정렬되도록 원형으로 형성된 피가공물 고정틀(4)과, 가공할 피가공물이 상기 피가공물 고정틀(4)에서 각각 그 중심부가 꿰어져 정렬되도록 상기 내, 외측 원틀 원주상에 일정간격으로 배치되어 있는 다수의 세선(5)과, 상기 피가공물 고정틀(4)의 내측 원틀(41) 및 외측 원틀(42) 양쪽에 하나의 세선당 각각 한조씩 배치되며 뀌이져 있는 다수의 피가공물(1)이 원활하게 회전되도록 상기 세선이 소정의 장력을 갖도록 조임력을 제공하는 세선 조임쇠(6)와, 상기 피가공물 고정틀(4)내의 피가공물(1)을 위에서 눌러주는 원형의 덮개판(10)으로 구성되어 있다.

본 발명은 상기 제4도 및 제5도의 도면에 도시한 바와 같이, 커다락 연마원판(7)과, 상기 연마원판(7)상에 부차고디는 연마지(9)와, 제3도에 도시한 바와 같이 피가공물 고정틀(4), 세선(5), 및 세선조임쇠(6)를 구비하고 있으며, 상기 연마지(9) 상에 각각 위치하여 다수의 피가공물이 내측 원틀(41)과 외측 원틀(42)간의 세선(5)에 그 중심부가 꿰어져 정렬되도록 원형으로 형성된 다수의 가공치구를 구비하고 있다.

특히, 가공의 생산성을 높이기 위하여 제5도에 도시한 바와 같이 한개의 커다란 연마원판(7)위에 여러개의 원형 가공치구를 설치하여 가공하는 것이다. 즉, 한개의 연마원판(7)위에 피가공물을 장착한 여러개의 원형고정틀(4)과 덮개판(10)을 적절한 수로 설치하여 가공하는 것이다.

이 경우는 상기 연마원판(7)은 회전시키지 않고, 위에 설치된 다수의 원형고정틀(4)과 덮개판(10)만을 히전시켜서 상기 피가공물을 가공하여야 한다.

그리고, 본 발명에서는 세공을 가진 원통형 구조물(제1도 참조)을 가공하는 방법으로서 연마지가 도포된 회전원판 위에 다수의 피가공물이 장착된 가공치구를 한꺼번에 올려놓고, 각각의 가공치구를 회전시켜 외경연마하는 방법을 채용하고 있다.

제4도 및 제5도는 피가공물(1)을 세선(5)을 통해 장착한 다수의 고정틀(4)을 커다란 연마원판(7)위에 올려놓고, 그 각각에 덮개판(10)을 덮은 다음, 가공하는 방법을 나타내고 있는 것이다. 상기 연마원판(7) 위에는 연마지(9)가 부착되어 있다. 그리고 상기 연마지(9)에는 일반적으로 금속이나 세라믹의 연마에 이용되는 탄화실리콘(SiC) 또는 다이아몬드 미립자가 피복되어 있다.

따라서, 피가공물(1)이 장착된 다수의 원형 가공치구를 상기 연마원판(7) 위에 올려놓고 상기 원형 가공치구를 각각 회전시키면, 상기 다수의 피가공물(1)과 연마원판(7)위에 부착된 연마지(9)의 마찰력에 의해 피가공물(1)의 외경이 연마되어 가공되는 것이다. 또한, 상기 피가공물(1)은 세선(5)에 꿰어져 있으므로, 가공중에 회전운동을 하게 되어 진원가공이 자연히 이루어지게 된다.

이 방법에서 상기 피가공물(1)의 외경가공속도는 여러가지 인자들에 의해 결정되다.

우선, 첫째는 연마지(9)의 거칠기에 관련된다. 가공초기는 거친 연마지를 이용하여 조연마를 하고, 그 다음 미세한 입자가 붙어 있는 연마지를 이용하여 미세연마를 수행한다. 그리고 최종 마무리는 연마천을 이용하여 0.1미크론 정도의 연마입자를 연마천위에 뿌리면서 다수의 원형 가공치구를 각각 회전시키면 매끈한 표면을 가진 구조물을 얻을 수 있다.

둘째는 원형 가공치구의 회전속도에 관련된다. 즉, 회전속도를 높일수록 가공되는 속도는 증가하게 되나, 원형 가공치구의 회전속도가 너무 빠르면 피가공물이 회전하게 되는 문제가 발생하고, 회전속도가 너무 느리면 가공속도가 느려지는 문제가 발생한다.

셋째는 덮개판에 가해지는 힘에 관련된다. 덮개판의 역할은 여러개의 피가공물들이 균일하게 힘을 받도록 하는 것으로써, 피가공물에 대하여 누르는 힘이 클수록 피가공물의 연마속도는 향상되나, 너무 크면 피가공물의 회전이 원할하지 않아서 진원가공이 곤란해지는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명에서는 상기 피가공물(1)의 외경가공속도를 결정함에 있어서 상기 연마지(9)의 거칠기와 상기 가공치구 및 피가공물(4)의 회전속도와, 덮개판(10)에 가해지는 힘을 감안하여 그 가공시간을 설정함이 바람직하다.

이제, 바람직한 일실시예를 들어 본 발명의 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에서는 광커넥터용 세라믹 페룰에 응용하기 위하여 제1도와 같은 피가공물을 이용하였다. 그리고 상기 피가공물의 외경은 2.6mm이고, 내경은 125㎛이며, 길이는 1.3cm인 것을 사용하였다.

우선 본 실시예에서는 제3도와 같이 고정틀(4)을 이용하여 다수의 세라믹 가공물을 세선(5)으로 고정하였다. 여기에서 이용된 세선은 강선으로 외경이 120㎛이나, 이와 유사한 굵기의 낚시줄을 이용할 수도 있다.

그 다음 상기 다수의 원형 가공치구를 연마지(9)가부착된 연마원판(7)위에 놓고, 다수의 원형 가공치구를 각각 회전시키며 피가공물(1)을 가공한다.

또한, 시편의 연마속도는 가공치구의 회전속도를 분당 100회전으로 하고, 400 메쉬(mesh)의 탄화실리콘 연마지를 이용하였을 때 분당 200㎛정도였다. 그러나 피가공물의 표면에 가공자국이 많이 발생하였으며, 이 문제는 800메쉬(mesh) 또는 1000메쉬의 미세한 연마지를 이용하여 재가공하여야 양호하게 제거할 수 있었다.

최종적으로 연마천을 연마원판 위에 덮고, 0.1㎛인 미립자의 알루미나 또는 다이아몬드 분말을 물과 혼합하여 분사하여 연마함으로써 광학적으로 매끈한 표면을 얻을 수 있었다. 이때 상기 연마제는 분말의 입자 크기가 0.1㎛이하이면 족하다.

이와같은 방법으로 본 실시예에서는 피가공물(1)의 외경치수, 외경의 진원도, 및 외경과 내경의 편심도를 모두 1미크론 이내의 정밀도를 가공할 수 있었다.

상술한 바와 같이 구성 및 동작되는 본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명은 종래의 숫돌연삭법 보다 생산성이 휠씬 높다는 점이다. 종래의 연삭가공법은 한개씩 피가공물을 가공하므로 생산성이 낮았다. 그러나, 본 발명에서는 피가공물을 세선에 여러개 동시에 가공할 수 있으므로 그 가공 생산성은 종래의 방법보다 휠씬 높다.

둘째, 종래의 연삭숫돌을 사용시 보다 외경치수의 가공정밀도를 보다 정밀하게 유지할 수 있다. 왜냐하면 본 발명에서는 원통형 구조물의 가공시 평행도가 용이하게 유지된다. 특히 연삭숫돌을 사용하는 경우 피가공물에 접촉하는 부위에 응력에 의해 피가공물의 상하에서 연마원판과 덮개판에 의해 균일하게 힘을 받도록 함으로써 가공중 변형력이 전혀 없다.

셋째, 본 발명에서 이용하는 연마지와 세선은 가격적인 면에서 종래의 연삭숫돌이나 정밀가공된 센터보다 경제적이고 교환이 용이한 장점이 있으며, 거칠기가 다른 여러개의 종류의 연마지와 다양한 굵기의 세선은 상품화되어 있어서, 시중에서 쉽게 구할 수 있다.

또한, 본 발명은 경제성, 양산성, 가공정밀도면에서 종래의 방법보다 우수하므로 광커넥터용 페룰과 같이 소형의 원통형부품을 생산하는 데 아주 적합하다.

Claims (5)

1. 세공을 갖는 다수개의 원통형 구조물(1) 외경을 한꺼번에 가공하는 장치에 있어서, 소정 축(8)의 상부에 고정설치되는 연마원판(7); 상기 연마원판(7)상에 부착되는 연마지(9); 및 다수의 피가공물(1)이 소정 개수의 지지간(43)에 의해 지지되는 내, 외측 원틀(41, 42) 사이에 정렬되도록 형성된 원형의 피가공물 고정틀(4)과, 상기 다수의 피가공물(12)이 상기 원형의 피가공물 고정틀(4) 내에서 각각 그 중심부가 꿰어져 정렬되도록 상기 내, 외측 원틀(41, 42)의 원주상에 일정간격으로 배치되어 있는 다수의 세선(5)과, 상기 원형의 피가공물 고정틀(4)의 내, 외측 원틀(41, 42) 양쪽에 하나의 세선당 각각 한조씩 배치되어 상기 세선(5)이 소정의 장력을 갖도록 하는 다수의 세선 조임쇠(65), 상기 원형의 피가공물 고정틀(4) 내의 다수의 피가공물(1)을 위에서 눌러주는 원형의 덮개판(10)으로 구성되어 있으며 상기 연마지상에 각각 우치하는 다수의 가공치구; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 가공치구를 이용한 세공이 있는 원통형 구조물의 외경가공장치.
2. 소정 축(8)의 상부에 고정설치되는 연마원판(7); 상기 연마원판(7)상에 부착되는 연마지(9); 및 다수의 피가공물(1)이 소정 개수의 지지간(43)에 의해 지지되는 내, 외측 원틀(41, 42) 사이에 정렬되도록 형성된 원형의 피가공물 고정틀(4)과, 상기 다수의 피가공물(1)이 상기 원형의 피가공물 고정틀(4) 내에서 각각 그 중심부가 꿰어져 정렬되도록 상기 내, 외측 원틀(41, 42)의 원주상에 일정간격으로 배치되어 있는 다수의 세선(5)과, 상기 원형의 피가공물 고정틀(4)의 내, 외측 원틀(41, 42) 양쪽에 하나의 세선당 각각 한조씩 배치되어 상기 세선(5)이 소정의 장력을 갖도록 하는 다수의 세선 조임쇠(6)와 상기 원형의 피가공물 고정틀(4) 내의 다수의 피가공물(1)을 위에서 눌러주는 원형의 덮개판(10)으로 구성되어 있으며 상기 연마지상에 각각 위치하는 다수의 가공치구; 를 구비하고 있는 원통형 구조물의 외경가공장치를 이요한 세공이 있는 원통형 구조물의 외경가공방법에 있어서, 다수의 피가공물(1)을 각각의 가공치구에 장착하기 위해 세선(5)에 꿴 후, 세선 조임쇠(6)를 이용해 피가공물 고정틀(4)에 고정시키는 제1단계; 상기 제1단계 수행 후, 연마지(9)가 부착된 연마원판(7) 위에 상기 다수의 가공치구를 설치하는 제2단계; 상기 거친 연마지가 부착되어 있고 정지하고 있는 연마원판(7) 상에서 다수의 가공치구를 각각 일정시간 동안 회전시켜 조연마하는 제3단계; 미세한 입자의 연마지가 부착된 연마원판(7) 상에서 상기 다수의 가공치구를 일정시간 동안 회전시켜 미세연마하는 제4단계; 및 연마천을 연마원판 위에 덮고 미립자의 연마제 분말을 물과 혼합하여 분사하면서 상기 다수의 가공치구를 일정시간 동안 회전시켜 마무리 연마하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 가공치구를 이용한 세공이 있는 원통형 구조물의 외경가공방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제3단계 연마지 거칠기는 400메쉬(mesh)인 것을 특징으로 하는 세공이 있는 다수의 가공치구를 이용한 원통형 구조물의 외경가공방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 제4단계의 연마지 거칠기는 800 내지 1000 메쉬(mesh)인 것중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다수의 가공치구를 이용한 세공이 있는 원통형 구조물의 외경가공방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 제5단계의 연마제는 0.1㎛이하의 알루미나 미립자 분말 또는 다이아몬드 미립자 분말 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다수의 가공치구를 이용한 세공이 있는 원통형 구조물의 외경가공방법.