KR960013172B1 - 단면 절삭 공구에 의한 공작물 연마 가공법과 그 공구 - Google Patents
단면 절삭 공구에 의한 공작물 연마 가공법과 그 공구 Download PDFInfo
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Abstract
내용없음
Description
제 1 도는 볼록한 단면(cross-sectional surface)을 가지는 원통모양 공작물상의 종래의 밀링커터의 도식도.
제 2 도는 제 1 도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도.
제 3 도는 부분적으로 오목한 단면을 가지는 공작물상에서 신장된 회전 밀링법의 도식도.
제 4 도는 제 3 도의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도.
제 5 도는 제 3 도의 측면도.
제 6 도는 본 발명을 실시하는 밀링커터의 실시예.
제 7 도는 본 발명에 따라서 인접한 두면 사이, 즉 터빈날개 베이스(base)와 끝(end) 사이의 곡면적 이행부를 가공하는 밀링커터의 실시예.
제 8 도는 본 발명 방법을 실시하기 위해 절두형으로 제작된 다른 밀링커터의 실시예.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 공구2 : 공작물
3 : 공구의 평편한 단면(端面)4 : 공구의 축
5 : 접촉선6 : 공작물 표면의 일부에서의 법선
7 : 이송 방향10 : 공구의 단면
11 : 원추형의 공구 단면12 : 헤드
13 : 구면상 반경부
본 발명은 불규칙한 오목 및/또는 볼록의 평면 또는 곡면 공작물을, 공구의 공작물의 표면에 대한 방향이 공구와 공작물 표면 사이의 접촉 직선 또는 곡선 또는 접촉점이 공구의 단면에 위치되도록 설정한 최소한 단면을 사용하는 절삭공구에 의하여 연마가공을 하는 방법과, 이 방법을 실시하기 위한 공구에 관한 것이다.
공작물 표면을 가공하는 여러가지 알려진 방법중, 왕복(trurning) 또는 회전(rotary) 밀링이 뛰어난 표면 특성을 지닌 원통형이나 원판형 공작물을 생산하기 위한 가장 적당한 가공법중의 하나라는 명백하다. 상기 방법에 의해 생산된 공작물 표면은 품질면에 있어 연삭 및 연마된 공작물 표면과 동등하고 또한 광택에 관한 요구도 만족시킨다. 상기 표면의 예로는 금속 거울, 프린팅 롤러, 및 유사한 공작물을 들 수 있다.
만약 밀링절삭으로 매우 정밀한 표면을 얻고자 할 경우에는 회전 밀링이나 왕복 밀링에 상당한 중요성이 주어진다. 그러나, 밀링공구의 평탄한 단면을 사용하는 경우, 전체가 볼록한 단면을 가지는 원통모양의 공작물을 최대한의 편평한 윤곽으로 가공할 수 있을 뿐이라는 제한이 있다. 이 방법은 공작물 상에 오목한 면을 가공할 수 없다. 따라서, 기존의 방법은 공작물상에 볼록한 단면을 가지는 약간 반구형의 원통모양만 가공할 수 있는 제한이 있다. 만약 공작물에 불규칙한 곡면 특히 오목한 부분을 가공할 필요가 있다면, 다른 공작법을 선택해야만 한다.
상호 직각의 3개의 이동축을 사용하고 구형의 끝을 가지는 볼-엔드(ball-end) 커터와 같은 생크형(shank-type) 밀링커터가 평면상 또는 공간을 둔 곡면상의 경로로 안내되어 공작물 위에 놓이는 경우에 종종 사용되는 밀링법은, 이송 방향에 직각으로 또한 이송 방향을 따라서 비교적 거친 표면을 유도한다. 그러나 적용성(accessibility)은 매우 좋다. 즉, 충돌 문제가 거의 없다. 충돌은 회전축을 갖는 밀링커터와 다종의 고정장치상의 공작물과의 사이에 상호 방해 또는 위치간섭이 있는 경우 발생한다.
불규칙한 공작물의 표면을 가공하는 또다른 알려진 밀링법은 붕괴(collapse) 또는 충돌(collision) 밀링이라고 칭하는 것으로, 5개의 이동축을 사용하여 수행된다. 이 방법에서 밀링커터 에지가 공작물 표면에 가까이 접근하는 결과로 측면 조도는 현저하게 줄어든다. 그러나 개개의 커터 날(cutter teeth) 흔적을 따라 이송 방향으로 상당한 조도가 발생한다. 일반적으로 적용성은 적당한데, 충돌문제는 볼-엔드 밀링커터를 갖는 3축의 방법의 경우보다 별로 나쁘지 않을 정도로 간단히 해결될 수 있기 때문이다.
불규칙한 면을 갖는 공작물을 가공하는 또다른 기존의 가공법은 외주 및 측면 밀링으로, 이는 원통형 또는 원판 형상의 밀링커터로 수행한다. 원통형 밀링커터로 외주밀링을 할 경우 이송은 밀링커터축에 실질적으로 직각 방향으로 된다. 커터 구조의 기능에 따라 피이드 방향으로 그리고 그의 직각으로도 역시 매우 양호한 조도를 얻을 수 있다.
그러나, 커터축은 공작물 표면에 평행 또는 거의 평행되어야 하므로, 적용성은 발생할 수 있는 충돌문제 발생때문에 극히 제한된다. 그 결과 상기 방법의 사용은 몇가지 적용만으로, 즉 터어빈 날개의 가공등과 같은 것으로 제한된다.
본 발명의 목적은 상기한 회전 밀링법을 불규칙하게 곡면진 특히 공작물의 오목한 면에까지 확대 적용하여, 표면 개선을 위한 그 이상의 가공단계 즉 연삭이나 연마(polishing)를 필요로 하지 않는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 회전축을 이루는 공구축은 이송 방향에 실질적으로 수직으로 설정되나, 공작물 표면과는 경사져서, 이송 방향과 직각에서 경사에 대응하는 공작물 표면에 부합하는 형상을 갖는 공구의 단면이 형성되도록 하는 것에서 해결된다.
또한 본 발명은 본 방법이 최적의 방식으로 수행될 수 있게 하는 공구까지 포함한다. 본 발명에 따르면, 이 목적은 공구의 단면을 반구형으로 하거나 원추형으로 볼록하게 함으로써 해결된다.
이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 실시예에서 상술한다.
본 발명의 회전 밀링법으로 밀링커터나 다른 연마 또는 절제용 공구를 사용하여 공작물의 오목한 표면까지 가공할 수 있다는 아이디어에 근거하고 있다. 공지의 회전 밀링법은 제 1 도와 제 2 도에서 도식적으로 도시하고 있다. 이 목적을 위해 원통형 공구(1)를 사용하고, 이 공구의 편평한 단면(3)은 원통모양의 공작물(2) 표면을 가공한다. 공작물(2)의 윤곽은 단면이 볼록한 부위만을 갖고 있다. 공구(1)를 공작물(1)에 놓을 때, 공구(1)와 공작물(2) 사이의 공구축(4)을 지나는 접촉선(5)의 형상으로, 선형 접촉이 있다. 공구축(4)과 공작물(2) 표면의 일부에의 법선(6)은 일치하다. 그러나 공구(1)와 공작물(2) 사이에는 공구 표면을 가장 정밀한 표면품질이 되게하는 진정한 선형접촉이 있는데, 다이아몬드 공구를 사용해 프린팅 로울러를 가공하는 회전 밀링법이 공지되었다. 표면의 품질에 관해서, 어떠한 연삭 및 연마 공정을 거친것이라도 양호한 결과가 얻어졌다. 그러나 이 방법은 공작물이 오목한 윤곽을 가질 경우에는 그러하지 못했다.
제 3 도 내지 5도에서, 선형 접촉을 수반하는 엔드(end) 밀링이 오목한 단면 윤곽의 경우에도 수행된다. 공구(1)의 단면(10)은 선형 접촉할 수 있게 작은 원추형으로 연삭되었고 또 공구는 원추각(cone angle) α만큼 측면으로 경사져 있다. 제 1 도와 제 2 도에서 보듯이, 커터축은 사실상 이송방향(7)에 수직이다. 한편 제3 및 5도에서, 접촉선(5)은 단지 커터 직경 D의 반을 점하고 있지만, 틀림없는 선형접촉이 있고 따라서 제 4 도에서 보듯이 곡률반경 ρ의 오목 형상을 가공할 수 있다. 가공 가능한 가장 작은 오목부의 곡률반경은, 제 5 도에서 보듯이, 원통모양 공작물의 경우에 공작물 측 방향에서의 단면 윤곽의 투시도로부터 아래와 같이 얻어질 수 있다.
이중으로 곡면진 공작물 표면 가공의 경우에, 즉 예컨데 비틀린(twisted) 터어빈 날개의 경우에, 이상적인 선형접촉을 확보하는 것은 일반적으로 불가능하다.
이중으로 볼록하게 구배진 공작물의 표면을 가공할 경우에는, 원추형이나 원통형 공구로 작업할 수 있다. 공구 단면의 근접은 가장 작은 볼록곡
만약 요철로 구배진 면을 가공할 경우에, 단면이 발생된 가장 작은 오목 곡률 반경에 관한 상기식의 ρ을 만족하는 원추형 공구를 사용할 수 있다.
그러나, 제 6 도에서 나타내듯이, 원추형 단면이 측면에서 본 반경(flank radius) RF로 구배진 공구를 사용하여, 이중으로 오목하게 구배진 면도 가공할 수 있다. 이 경우에 공구의 단면은 구배에 적합해야 하며, FF를 가장 작은 두번째 곡률반경으로 취할 수 있으며, 한편 상기식은 가장 작은 처번째 곡률반경에 적용된다. 첫째, 둘째 곡률반경이란 용어는 이중으로 오목한 면의 크고 작은 주곡률반경을 의미한다.
상기한 방법의 특별한 응용은 인접한 두면 사이의 이행 영역, 즉 터어빈 날개와 그 베이스 사이를 가공할 경우에 행하여진다. 단면이 구형컵 형상인 헤드(12)를 갖는 원추(11)로 구성된 공구(1)를 사용할 수 있다. 제 7 도에서 보듯이, 공작물의 구면상 반경부(13)과 그의 인접한 한면을 동시에 가공하는 방법으로 가공하다. 상기한 경우에 있어서 제한된 값, 즉 주어진 직경 D에 대한 가장 작은 값 FF와 가장 작은 각 α는 전술한 공구에 관해서 결정되어야 한다.
어떤 경우엔, 제 8 도에서 보듯이, 중앙의 커팅에지가 없거나 또는 있는 절두형으로 단면이 구성된 공구를 사용할 수도 있다.
따라서, 상기한 방법에 의하면 공작물의 매우 양호한 품질의 표면을 얻을 수 있고, 회전 밀링의 경우도 마찬가지이다. 공구는 한쪽 또는 다른쪽으로 경사지을 수 있고, 통상 실질적으로 공작물 표면에 수직이기 때문에 어느쪽에도 위치할 수 있는 매우 양호한 적용성이 있다. 단지 공구 단면의 반으로 작업하므로 대부분의 경우에 있어서 일정한 절삭상태, 즉 깨끗한 상향, 하향 절삭을 실현할 수 있다.
회전밀링과 비슷한 만능(all-round)에서와 같이 이송 방향이 일정한 경우에 있어서, 윤곽 또는 나선형의 홈일 경우 또는 박스 사이클 방법(box cycle method)의 경우에 일정한 절삭상태는 공구를 일정한 경사, 예컨데 이송 방향에서 보아 언제나 직각이 되게함으로서 얻을 수 있게 된다.
종래의 왕복 셀(reciprocating cell) 밀링에서처럼 이송 방향을 변화시킬 경우에는, 이송 방향에 일정한 경사가 중요하다. 이는 이송 방향이 역으로 될때마다 밀링커터 경사방향은 언제나 반대로 됨을 의미한다.
접촉점 또는 접촉선에의 공구의 절삭날의 평편하고, 거의 접선 방향에의 접근을 하는것, 그리고 밀링가공의 힘이 실질적으로 공구표면의 접선 방향으로 작용하는 것은, 단지 작은 구성 부분도 공구에 수직으로 함으로써 실현되고, 매우 안정된 공작물이 아닌 경우에 있어서 조차도 매우 정적이고 안정된 절삭이 얻어질 수 있다.
만약 불규칙한 곡면을 연삭 가공할 경우에, 일반적으로 6개의 이동축이 요구된다. 본 발명의 방법에서는 단지 5개의 운동축만 필요하며, 따라서 기계구조가 간단해지며 가공 프로그램이 간단하게 된다.
상기 설명은 임의의 연마공구로서 대상으로 한것이고, 한편 도면에서의 공구는 밀링커터들의 형상으로 도시되어 있다. 상기 설명한 방법은 이 단일 공구 타입에 제한되지 않으며, 다종의 상이한 밀링커터도 사용 가능하다.
Claims (10)
- 불규칙한 오목 또는 볼록의 평면 또는 곡면 공작물을, 공작물을 표면에 대한 방향을 공구와 공작물 표면 사이의 접촉직선 또는 곡선 또는 접촉점이 공구의 단면상에 위치되도록 설정한 최소한 단면을 사용하는 절삭 공구에 의한 연마 가공법에 있어서, 회전축을 형성하는 공구축이 이송 방향에 직각으로 설정되나 공작물 표면에는 경사져서 이송 방향에 직각으로 지나고, 공구의 단면이 이송 방향에 직각으로 설정된 공구 표면의 경사에 상응하도록 적합한 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 단면 절삭 공구에 의한 공작물 연마 가공법.
- 제 1 항에 있어서, 공구축의 경사방향이 공구의 단면을 공작물 표면에 근접시키도록 설정된 것을 특징으로 하는 공작물 연마 가공법.
- 제 2 항에 있어서, 공구축의 경사방향이 하나의 구성 요소로써 이송 방향 또는 이에 반대 방향으로 설정되는 것을 특징으로 하는 공작물 연마 가공법.
- 제 1 항에 있어서, 볼록하게 곡면진 단면을 가지는 공구에 의해, 근접하여 공작물의 오목면을 가공할 수 있는 것을 특징으로 하는 공작물 연마 가공법.
- 제 1 항에 있어서, 공구가 공작물에 관해서 5개까지의 이동축으로써 이동하는 것을 특징으로 하는 공작물 연마 가공법.
- 공구(1)의 단면(10)이 볼록하게 곡면지거나 원추형으로 볼록한 것을 특징으로 하는 제1 내지 4항중 어느 한 항의 방법을 실시하기 위한 공구.
- 제 6 항에 있어서, 공구가 오목하게 곡면진 외부를 갖는 것을 특징으로 하는 공구.
- 제 6 항에 있어서, 공구가 밀링, 드릴링, 연삭, 연마, 래핑(lapping), 또는 어떤 다른 연마 공구(1)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공구.
- 제 7 항에 있어서, 공구의 단면(10)이 절두형인 것을 특징으로 하는 공구.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 공구가 구형의 컵 형상으로 형성된 헤드(12)를 갖는 원추(11)로 이루어지며, 또 헤드(12)는 원추(11)가 공작물에 인접한 표면을 가공하는 것과 동시에 구면상의 반경부(13)를 가공하도록된 것을 특징으로 하는 공구.
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