KR102180103B1 - 언발란스 제품 가공방법 및 가공용 지그 - Google Patents

언발란스 제품 가공방법 및 가공용 지그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 언발란스 제품 가공방법 및 가공용 지그에 관한 발명으로, 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품 가공 시스템에 있어서, 공작기계의 구동축(101)에 설치되고 가성형된 소재를 취부하여 회전하는 인덱스척(110)과, 인덱스척(110)의 내부에 탑재하여 소재의 위치를 고정하고 인덱스척(110)과 연동하여 소재의 가공 방향을 전환하도록 제어하는 지그(120)와, 인덱스척(110)의 전방에 설치하고 상기 지그(120)에 의해 제어되는 소재의 가공 방향에 따라서 전측 단부와 후측 단부와 센터를 가공하여 1차가공물을 형성하는 제1가공툴(140)과, 공작기계의 구동축(102)에 설치되고 상기 1차가공물을 취부하여 회전하는 페이스척(150)과, 페이스척(150)의 일측에서 소재의 외경을 가공하여 언발란스 제품을 형성하는 제2가공툴(160)을 포함하여 구성함에 따라 소재의 양측 단부 및 센터에 대한 가공 공정 및 설비를 감축하여 생산성 및 품질을 향상할 수 있는 것이 특징이다.

Description

언발란스 제품 가공방법 및 가공용 지그{UNBALANCED PRODUCT MACHINING METHOD AND MACHINING JIG}
본 발명은 언발란스 제품 가공방법 및 가공용 지그에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 최종 제품의 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품의 가공 시 제품의 각 부를 가공하기 위한 일련의 공정 및 설비를 대폭 감축하도록 구성함으로써 생산성 및 품질을 향상하도록 하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차나 중장비, 기계, 및 그에 탑재되는 부품 등은 공작기계에 의해 가공, 제조된다.
공작기계는 기계의 소재로 주로 사용되는 금속재료를 다양한 종류의 절삭공구(가공툴)을 이용해 절단, 절삭, 중삭, 황삭, 연삭 등의 방식으로 최종 제품의 형상 및 치수로 가공하며 선반, 밀링머신, 드릴링머신, 그라인딩머신 등을 예로 들 수 있다. 대표적인 공작기계인 CNC선반은 컴퓨터에 의한 자동 수치제어를 통해 보다 정밀가공이 요구되는 제품의 가공이 가능하므로 자동차 부품 등의 제조에 널리 이용되고 있다.
공지된 기술의 일례로서, 한국등록특허 제 10 - 1970189 호에는 내부에 챔버가 형성된 본체와, 챔버의 내부 일측에 구비되며 샤프트를 고정할 수 있도록 구성된 척과, 본체에 구비되어 척에 고정된 샤프트를 가공하는 가공유닛과, 척의 하측에서 본체의 외측으로 연장되도록 구비된 배출컨베이어장치와, 척과 가공유닛 및 배출컨베이어장치의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하며, 척은 전후방향의 회전중심축을 갖도록 챔버의 전면에 회전가능하게 결합되어 구동모터에 의해 회전되도록 이루어지는 샤프트 가공장치를 구성한다.
한편, 상기와 같은 일반적인 축형의 샤프트와 달리, 예컨대 차축 구동을 위한 자동차 부품인 피니언샤프트와 같이 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 제품을 가공하기 위해서는, 우선 주조나 단조법을 이용해 소재를 최종 제품의 대략적인 외형 형상으로 성형하는 공정과, 성형된 소재를 제1가공장치에 취부하여 소재의 양단을 절삭 가공하는 공정과, 양단 가공이 모두 완료된 소재를 제2가공장치에 취부하여 소재의 양측 센터를 절삭 가공하는 공정과, 양측 센터 가공이 모두 완료된 소재를 제3가공장치에 취부하여 소재의 양측 단면 형상을 가공하는 공정과, 양측 단면 형상 가공이 모두 완료된 소재를 제4가공장치에 취부하여 외경을 가공하는 공정을 거쳐 최종 제품을 제조하는 방식이 일반적으로 적용되고 있다.
다른 예로서, 한국등록특허 제 10 - 1445588 호에는 중앙으로부터 직경 방향 외측을 향해 개구되는 공작물 낙하구를 가지고, 공작물 낙하구를 통과하여 반입된 공작물의 양 단부를 클램프하는 제1척 및 제2척과, 제1척 및 제2척의 각각에 대응하여 설치되고 각 척을 회전 구동시키기 위한 제1구동 수단 및 제2구동 수단과, 제1척 및 제2척 중 적어도 한 쪽에 클램프된 공작물을 가공하는 가공 공구와, 제1척에 의해 공작물의 제1단을 클램프시키는 동시에 제2척에 의한 공작물의 제2단의 클램프를 해제하는 제어 수단을 포함하는 공작 기계를 구성한다.
한국등록특허 제 10 - 1970189 호 (2019.04.19) 한국등록특허 제 10 - 1445588 호 (2014.09.29) 한국등록특허 제 10 - 0525265 호 (2005.11.02) 한국등록특허 제 10 - 0835933 호 (2008.06.09)
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 가공장치는 피가공물을 고정하고 구동축에 결합되어 회전하는 척과, 척에 고정된 피가공물을 가공하는 가공유닛을 포함하는 형태로 이루어진다.
그러나, 상기 종래 기술과 같은 가공장치는 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품을 가공하기 위해서는 일측 단부에 대한 일련의 가공을 완료한 후 소재를 척으로부터 분리한 다음 방향을 바꾸어 척에 재고정한 후 타측 단부에 대한 일련의 가공을 실시해야 하는 문제점이 있다.
다른 예로든 종래 기술의 공작 기계는 제1,2구동 수단 및 제1,2척을 별도 제어하도록 구비하고 피가공물의 각 단부를 교번하여 클램핑하여 가공하는 형태로 이루어지는바, 결국 상기와 같은 종래 기술은 복수의 가공장치를 사용해 수회에 걸쳐 반복적인 공정을 수행해야 하는 단점 있다.
따라서, 언발란스 제품의 가공에 종래 기술을 적용할 경우 설비구축 및 운용에 따른 경제적 부담이 가중되어 제조원가의 상승을 야기하는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술은 복수의 가공장치 간에 소재의 이동 및 탈착에 따른 소요 시간, 및 공정 간에 실시하는 치수 검사 및 보정 작업에 따른 소요 시간으로 인하여 전체적인 공정사이클의 지연을 야기함에 따라 생산성 및 공정효율성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품 가공 시스템에 있어서,
공작기계의 구동축(101)에 설치되고 가성형된 소재를 취부하여 회전하는 인덱스척(110)과,
상기 인덱스척(110)의 내부에 탑재하여 소재의 위치를 고정하고 인덱스척(110)과 연동하여 소재의 가공 방향을 전환하도록 제어하는 지그(120)와,
상기 인덱스척(110)의 전방에 설치하고 상기 지그(120)에 의해 제어되는 소재의 가공 방향에 따라서 전측 단부와 후측 단부와 센터를 가공하여 1차가공물을 형성하는 제1가공툴(140)과,
공작기계의 구동축(102)에 설치되고 상기 1차가공물을 취부하여 회전하는 페이스척(150)과,
상기 페이스척(150)의 일측에서 소재의 외경을 가공하여 언발란스 제품을 형성하는 제2가공툴(160)을 포함하고,
상기 지그(120)는,
인덱스척(110)의 일측에 장착하여 인덱스척(110)의 심부를 향해 구비하는 로케이터(121)와,
상기 로케이터(121)에 결합하여 인덱스척(110)의 심부를 향해 근접 및 이격하도록 구비하는 제1클램프조우(123)와,
상기 제1클램프조우(123)의 전측 및 후측에 각각 결합하고 ∨형 홈을 형성하여 소재의 일측을 안착하는 한 쌍의 제1클램퍼(124)와,
상기 로케이터(121)에 대향하는 인덱스척(110)의 타측에 장착하여 심부를 향해 왕복 가능하도록 구비하되 구동축(101)에 직교하는 축 방향으로 회전 가능하도록 구비하는 실린더(126)와,
상기 실린더(126)에 결합하여 연동하되 상기 로케이터(121)와 동시에 회전 가능하도록 구비하는 베이스조우(127)와,
상기 베이스조우(127)에 결합하고 상기 제1클램프조우(123)에 대향하여 인덱스척(110)의 심부를 향해 근접 및 이격하도록 구비하는 제2클램프조우(128)와,
상기 제2클램프조우(128)의 전측 및 후측에 각각 결합하고 ∧형 홈을 형성하여 소재의 타측을 안착하고 상기 제1클램퍼(124)와의 사이에 고정하는 한 쌍의 제2클램퍼(129)를 포함하여 구성함으로써 소재의 양측 단부 및 센터에 대한 가공 공정 및 설비를 감축하여 생산성 및 품질을 향상할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품의 가공 시 소재의 가공 방향을 간편하게 자동으로 전환할 수 있도록 구성하여 종래 기술에서와 같이 인덱스척 및 가공툴의 동작을 중단하고 소재를 탈거하거나 공구를 교체하는 등의 일련의 과정을 배제하고 소재의 양측 단부 및 센터에 대한 가공이 단일 공정에 의해 수행되도록 하는 이점이 있다.
따라서, 본 발명은 언발란스 제품의 각 부를 가공하기 위한 일련의 공정 및 설비를 대폭 감축할 수 있으며 라인당 가공 효율성을 증대하여 2배 이상의 생산성 향상 및 약 60%의 제조원가 절감 효과를 도모할 수 있다.
아울러, 양측 단부에 대한 가공 과정에서 제품의 탈거나 공구의 교체가 불필요하므로 가공 정밀도를 향상하여 제품 품질을 향상하고 단면 및 센터 가공 형상에 구애받지 않고 다양한 종류의 언발란스 제품을 적용할 수 있으며 전체 외경에 대한 황삭, 중삭, 정삭 가공이 가능한 등의 다양한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 언발란스 제품 가공 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 사시도.
도 3은 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 측면도.
도 4는 도 3의 정면도.
도 5는 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 로케이터의 평면도(a)와 측면도(b) 및 정면도(c).
도 6은 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 제1클램프조우의 평면도(a)와 측면도(b) 및 정면도(c).
도 7은 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 제1클램퍼 및 제2클램퍼를 상세 도시한 측면도(a) 및 정면도(b).
도 8은 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 베이스조우의 측면도(a)와 평면도(b).
도 9 내지 도 10은 본 발명의 언발란스 제품 가공 시스템에 의한 가공 공정의 실시 예시도.
이하, 본 발명의 언발란스 제품 가공방법 및 가공용 지그의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 언발란스 제품 가공 시스템의 개략적인 구성도, 도 2는 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 사시도, 도 3은 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 측면도, 도 4는 도 3의 정면도, 도 5는 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 로케이터의 평면도(a)와 측면도(b) 및 정면도(c), 도 6은 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 제1클램프조우의 평면도(a)와 측면도(b) 및 정면도(c), 도 7은 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 제1클램퍼 및 제2클램퍼를 상세 도시한 측면도(a) 및 정면도(b), 도 8은 본 발명의 언발란스 제품 가공용 지그의 베이스조우의 측면도(a)와 평면도(b), 도 9 내지 도 10은 본 발명의 언발란스 제품 가공 시스템에 의한 가공 공정의 실시 예시도를 도시한 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 언발란스 제품 가공방법 및 가공용 지그는 최종 제품의 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품의 각 부를 가공하기 위한 일련의 공정 및 설비를 대폭 감축하도록 구성함으로써 종래에 비해 생산성 및 품질을 향상하도록 하는 기술에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 언발란스 제품 가공방법 및 가공용 지그는 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품 가공 시스템에 의해 구성하며, 상기 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 제품의 양측 단부 가공을 위한 인덱스척(110)과, 지그(120)와, 제1가공툴(140)과, 제품의 외경 가공을 위한 페이스척(150)과, 제2가공툴(160)을 포함한다.
상기 인덱스척(110)은 공작기계의 구동축(101)에 설치되고 가성형된 소재를 취부하여 회전하도록 구성한다.
상기 공작기계는 예컨대 3축 CNC선반일 수 있으며 상기 인덱스척(110) 및 후술하게 될 페이스척(150)은 공작기계의 구동모터와 연동하는 구동축(102)에 탈부착 가능하도록 설치된다.
상기 인덱스척(110)에 공급되는 소재는 주조나 단조법에 의해 최종 제품의 대략적인 외형 형상으로 성형되어 구비된다.
상기 인덱스척(110)은 전방에 개구를 형성하는 소정의 챔버를 마련하여 소재의 일측 단부가 전방에 설치되는 제1가공툴(140)을 향해 구비되도록 취부하고 구동축(101)에 의해 고속 회전하여 단면 가공이 이루어지도록 구성한다.
상기 지그(120)는 도 2에 도시한 바와 같이 상기 인덱스척(110)의 내부에 탑재하여 소재의 위치를 고정하고 인덱스척(110)과 연동하여 소재의 가공 방향의 전환을 제어하도록 구비한다.
상기 지그(120)는 인덱스척(110)의 전방을 향하는 소재의 단부의 방향을 전환하도록 구성하여 종래와 같이 인덱스척(110)으로부터 소재를 탈거하지 않고서도 일측 단부와 타측 단부의 가공 공정이 연속적으로 구현되도록 하며, 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이 로케이터(121)와, 제1,2클램프조우와, 제1,2클램퍼와, 실린더(126)와 베이스조우(127)를 포함하여 구성한다.
상기 로케이터(121)는 인덱스척(110)의 일측에 장착하여 인덱스척(110)의 심부를 향해 구비한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 로케이터(121)는 작동축을 결합하는 심부 축공을 형성하는 판상으로 구비하며 상측면에는 후술하게 될 제1클램프조우(123)를 장착하도록 구비한다.
상기 로케이터(121)의 심부 축공에 결합하는 작동축은 후술하게 될 실린더(126)를 회전하는 회전축과 동축 선상에서 마련하는바, 상기 로케이터(121)의 양 측면에는 제1클램프조우(123)와 상호 대칭을 이루도록 구비하는 하기 제2클램프조우(128)를 상호 연동하는 작동가이드바(122)를 장착하여 작동축을 중심으로 동시에 회전이 이루어지도록 구성한다.
또한, 상기 로케이터(121)의 일측에는 가성형된 소재 외경의 치수 편차에 상응하는 스페이서(132)를 탈부착 가능하도록 장착하여 상기 제1클램퍼(124) 및 제2클램퍼(129) 사이에 고정되는 소재의 중심을 인덱스척(110)의 회전 축선상에 일치시키도록 구성한다.
상기 스페이서(132)는 소재의 치수 편차에 상응하는 임의의 높이를 가지고 상기 작동축에 결합하는 축공을 형성하도록 구비하여 상기 작동축을 기점으로 상기 로케이터(121)의 위치를 조절하도록 구성한다.
상기 제1클램프조우(123)는 상기 로케이터(121)에 결합하고 인덱스척(110)의 심부를 향해 구비한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1클램프조우(123)는 상기 로케이터(121)의 상측면에서 작동축을 결합하는 심부 축공을 형성하는 판상으로 구비하며 양측에는 후술하게 될 한 쌍의 제1클램퍼(124)를 상호 대향하도록 장착하여 소재를 안정적으로 지지하도록 구성한다.
상기 제1클램퍼(124)는 상기 제1클램프조우(123)의 전측 및 후측에 각각 결합하고 ∨형 홈을 형성하여 소재의 일측을 안착하도록 한 쌍으로 구성한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상기 제1클램퍼(124)는 인덱스척(110)을 회전하는 수평 회전축을 중심으로 후술하게 될 제2클램퍼(129)와 상호 대칭을 이루도록 구비하여 소재를 안착하도록 구비한다.
상기 제1클램퍼(124)의 ∨형 홈은 양 방향의 경사면이 약 90도 범위를 형성하는 요입부를 마련하여 소재의 전, 후측 외경부를 수용하도록 구비하며, 경사면에는 소정의 스파이크부(125)를 형성하여 제1가공툴(140)에 의한 소재의 가공 시 발생하는 진동으로부터 안정적인 지지가 이루어지도록 구성한다.
상기 스파이크부(125)는 제1클램퍼(124) 각각의 경사면에 대한 돌출 높이를 조절하도록 구비하여 다양한 형상의 소재의 외경에 대응하도록 구성한다.
한편, 상기 실린더(126)는 상기 로케이터(121)에 대향하는 인덱스척(110)의 타측에 장착하여 심부를 향해 왕복 가능하도록 구비하되 상기 인덱스척(110)을 회전하는 구동축(101)에 직교하는 축 방향으로 회전 가능하도록 구비한다.
상기 실린더(126)는 공작기계로부터 동력을 전달받아 인덱스척(110)의 심부를 향해 로드를 왕복하여 상기 제1클램프조우(123) 및 제1클램퍼(124)와 하기 제2클램프조우(128) 및 제2클램퍼(129) 사이의 거리를 조절하도록 구성한다.
아울러, 상기 실린더(126)는 로드, 즉 인덱스척(110)의 회전 중심을 형성하는 수평 방향의 회전축에 직교하는 수직 방향의 회전축을 기점으로 인덱스척(110)의 챔버 내부에서 회전하도록 구비하여 소재를 고정하는 지그(120) 일체의 방향이 인덱스척(110)의 전, 후 방향으로 전환될 수 있도록 구성한다.
상기 베이스조우(127)는 상기 실린더(126)의 로드에 결합하여 인덱스척(110)의 심부를 향해 왕복 및 회전 가능하도록 구비한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 베이스조우(127)는 실린더(126) 로드에 결합하는 심부 축공을 형성하는 원판상으로 구비하며 하측면에는 후술하게 될 제2클램프조우(128)를 장착하도록 구비한다.
상기 제2클램프조우(128)는 상기 베이스조우(127)에 결합하고 상기 제1클램프조우(123)에 대향하여 인덱스척(110)의 심부를 향해 근접 및 이격하도록 구비한다.
상기 제2클램프조우(128)는 상기 베이스조우(127)의 하측에서 회전축을 결합하는 심부 축공을 형성하는 판상으로 구비하며 양측에는 후술하게 될 한 쌍의 제2클램퍼(129)를 상호 대향하도록 장착하여 소재를 안정적으로 지지하도록 구성한다.
상기 제2클램프조우(128)의 또 다른 양 측면에는 상기 로케이터(121)에 결합되어 연장되는 작동가이드바(122)를 장착하여 제2클램프조우(128)와 상호 대칭을 이루도록 구비하는 하기 제1클램프조우(123)를 상호 연동하여 회전하도록 구비한다.
상기 제2클램퍼(129)는 상기 제2클램프조우(128)의 전측 및 후측에 각각 결합하고 ∧형 홈을 형성하여 소재의 타측을 안착하도록 한 쌍으로 구성한다.
상기 제2클램퍼(129)는 상기 인덱스척(110)을 회전하는 수평 회전축을 중심으로 상기 제1클램퍼(124)와 상호 대칭을 이루도록 구비하여 사이에 소재를 고정하며, 따라서 소재의 중심은 상기 인덱스척(110)에 의한 회전 및 상기 지그(120)에 의한 회전 중심에 위치하게 된다.
상기 제2클램퍼(129)의 ∧형 홈은 양 방향의 경사면이 약 90도 범위를 형성하는 요입부를 마련하여 소재의 전, 후측 외경부를 수용하도록 구비하며, 경사면에는 소정의 스파이크부(125)를 형성하여 제1가공툴(140)에 의한 소재의 가공 시 발생하는 진동으로부터 안정적인 지지가 이루어지도록 구성한다.
상기 스파이크부(125)는 제2클램퍼(129) 각각의 경사면에 대한 돌출 높이를 조절하도록 구비하여 다양한 형태로 이루어진 소재의 외경에 대응하도록 구성한다.
한편, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 지그(120)의 전, 후 방향 일측에는, 소재의 전측 단부와 후측 단부 간의 중량 편차에 상응하는 웨이트(131)를 탈부착 가능하도록 장착하여 소재의 방향 전환 시 편심 부하를 방지하도록 구성한다.
상기 지그(120)는 인덱스척(110)의 내부에서 전, 후 방향의 방향 전환이 이루어지도록 구비되므로 상기 웨이트(131)는 지그(120)를 구성하는 임의의 부품의 전측, 또는 후측에 장착한다. 따라서 본 발명에 적용되는 언발란스 제품용으로 가성형된 소재의 가공방향을 상기 지그(120)의 회전축을 중심으로 전, 후를 전환하는 과정에서 양측 단부의 중량 차이에 의해 발생할 수 있는 기계적 손상이나 작동상의 부하를 최소화하도록 마련한다.
상기 제1가공툴(140)은 상기 인덱스척(110)의 전방에 설치하고 상기 지그(120)에 의해 제어되는 소재의 가공 방향에 따라서 전측 단부와 후측 단부와 센터를 가공하여 1차가공물을 형성하도록 구성한다.
상기 제1가공툴(140)은 소재의 단부를 황삭, 중삭, 정삭하거나 센터를 가공하기 위한 복수의 절삭공구로 이루어지고 공정에 따라서 공구를 택일하도록 구성한다. 상기 제1가공툴(140)은 최종 가공 제품의 설계 치수에 따라서 해당 부위의 가공을 수행하도록 마련한다.
상기 제1가공툴(140)은 가공공정에 따라서 임의의 절삭공구가 선택되고 인덱스척(110)의 전방으로 이동하며, 상기 인덱스척(110)의 회전에 의해 상기 지그(120)에 고정된 소재의 일측 단부를 가공하고, 상기 지그(120)에 의해 소재의 방향이 전환되면 소재의 타측 단부의 가공을 수행하도록 구성한다.
상기 페이스척(150)은 공작기계의 구동축(102)에 설치되고 상기 1차가공물을 취부하여 회전하도록 구성한다.
상기 페이스척(150)은 전방에 마운트(151)를 형성하여 1차가공된 소재의 일측 또는 타측 단부를 일측에 설치되는 제2가공툴(160)을 향해 구비되도록 취부하고 구동축(102)에 의해 고속 회전하여 외경 가공이 이루어지도록 구성한다.
상기 제2가공툴(160)은 페이스척(150)의 일측에서 소재의 외경을 가공하여 언발란스 제품을 형성하도록 구성한다.
상기 제2가공툴(160)은 소재의 외경을 황삭, 중삭, 정삭하여 가공하기 위한 복수의 절삭공구로 이루어지고 공정에 따라서 공구를 택일하도록 구성한다. 상기 제2가공툴(160)은 최종 가공 제품의 설계 치수에 따라서 해당 부위의 가공을 수행하도록 마련한다.
상기 제2가공툴(160) 역시 가공공정에 따라서 임의의 절삭공구가 선택되고 페이스척(150)의 일측으로 이동하며, 상기 페이스척(150)의 회전에 의해 마운트(151)에 고정된 소재의 외경을 길이 방향을 따라서 가공을 수행하도록 구성한다.
전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 언발란스 제품 가공 시스템을 이용하여 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품 가공방법을 살펴보면 다음과 같다. 이하의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
본 발명에 따른 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품 가공방법은 지그(120)를 내장하는 인덱스척(110) 및 제1가공툴(140)에 의한 1차가공공정과, 페이스척(150) 및 제2가공툴(160)에 의한 2차가공공정과, 각 가공공정을 마친 제품을 이송 및 검사하는 제1이송공정, 및 제2이송공정을 포함하여 이루어진다.
도 9에 도시한 바와 같이, 상기 1차가공공정은 가성형된 소재를 인덱스척(110)의 내부에 탑재되는 지그(120)에 고정하여 회전하고 제1가공툴(140)을 이용해 가공하되, 지그(120)에 의해 소재의 가공 방향을 전환하여 소재의 전측 단부와 후측 단부, 및 센터 가공을 단일 공정 내에서 수행하여 1차가공물을 형성하는 공정이다.
상기 1차가공공정에서는 우선, 예컨대 CNC선반과 같이 구동모터에 의한 다수의 구동축을 구비하는 공작기계의 구동축(101)에 설치되는 인덱스척(110)에 탑재되는 지그(120)에 목적하는 최종 제품의 형상으로 가성형된 소재를 고정한다.
상기 지그(120)의 실린더(126)를 작동하여 베이스조우(127) 및 그에 결합되는 제2클램프조우(128)를 심부에서 멀어지는 방향으로 이동하고 제1클램퍼(124)와 제2클램퍼(129)의 사이에 소재를 고정하여 소재의 일측 단부가 인덱스척(110)의 전방을 향하도록 위치한다.
상기 인덱스척(110)을 고속으로 회전하고 인덱스척(110)의 전방에 설치되는 제1가공툴(140)에 구비되는 황삭, 중삭, 또는 정삭 공구 중에서 하나를 선택하여 소재 측으로 이동해 일측 단부에 대한 단면 가공을 수행한다.
상기 소재의 일측 단면 가공이 완료되면 제1가공툴(140)을 인덱스척(110)으로부터 이격하고 센터 가공을 위한 공구를 선택하여 센터 가공을 수행한다.
상기 소재의 일측 단부에 대한 가공이 완료되면 인덱스척(110)의 속도를 감속하고 상기 지그(120)의 방향을 전환한다.
상기 실린더(126)를 180도 각도로 회전하면 실린더(126)에 결합되는 베이스조우(127) 및 그에 장착되는 제2클램프조우(128)가 회전하고, 작동가이드바(122)에 의해 연결되는 제1클램프조우(123)가 로케이터(121)와 함께 회전하여 각각의 전, 후측에 구비되는 제1클램퍼(124) 및 제2클램퍼(129)의 방향이 반전된다. 상기와 같은 지그(120)의 방향 전환에 의해 지그(120)에 고정된 소재는 타측 단부가 인덱스척(110)의 전방을 향하도록 고정된다.
소재의 방향이 전환되면 상기 감속된 인덱스척(110)을 고속으로 회전하고 상술한 과정과 동일한 방식에 의해 제1가공툴(140)을 이용해 소재의 타측 단부에 대한 가공을 수행한다.
상기와 같은 1차가공공정은, 종래의 언발란스 제품 가공 방식과 같이 인덱스척(110) 및 제1가공툴(140)의 동작을 중단하고 소재를 지그(120) 및 인덱스척(110)으로부터 탈거하는 등의 일련의 과정을 배제하고 목적하는 설계 치수에 따라서 소재의 양측 단부 및 센터에 대한 가공이 단일 공정에 의해 수행된다.
상기 제1이송공정은 상기 1차가공물을 취출하여 이송하되 전측 단부와 후측 단부와 센터의 가공상태를 검사하여 양품 및 불량품으로 선별하는 공정이다.
상기 제1이송공정은 1차가공물을 후속되는 2차가공공정에 투입하기 위한 이송 과정에서 불량품을 미리 제거하고 양품만을 투입함으로써 효율적인 공정 운용이 이루어지도록 한다.
상기 2차가공공정은 양품으로 선별되어 이송되는 1차가공물을 페이스척(150)에 고정하여 회전하고 제2가공툴(160)을 이용해 소재의 외경을 가공하여 언발란스 제품을 형성하는 공정이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 상기 2차가공공정에서는 공작기계의 구동축(102)에 설치되는 페이스척(150)의 마운트(151)에 상기 1차가공공정에 의해 양측 단부의 가공이 완료된 1차가공물의 일단을 고정한다.
상기 페이스척(150)을 고속으로 회전하고 페이스척(150)의 일측에 설치되는 제2가공툴(160)에 구비되는 황삭, 중삭, 또는 정삭 공구 중에서 하나를 선택하여 소재 측으로 이동하고 길이 방향을 따라서 외경에 대한 가공을 수행하여 언발란스 제품 가공을 완료한다.
상기 제2이송공정은 상기 언발란스 제품을 취출하여 이송하되 외주면의 가공상태를 검사하여 양품 및 불량품으로 선별하고 최종 제품을 수득하는 공정이다.
상기 제2이송공정은 가공이 완료된 제품을 예컨대 포장유닛과 같은 최종 출하 단계로 진입하기 위한 이송 과정에서 최종 양품의 선별이 동시에 이루어짐으로써 효율적인 공정 운용이 이루어지도록 한다.
따라서, 이상에서와 같은 본 발명에 따른 언발란스 제품 가공방법 및 가공용 지그는 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품의 가공 시 소재의 가공 방향을 간편하게 전환할 수 있도록 구성하여 종래 기술에서와 같이 인덱스척(110) 및 가공툴의 동작을 중단하고 소재를 탈거하거나 공구를 교체하는 등의 일련의 과정을 배제하고 소재의 양측 단부 및 센터에 대한 가공이 단일 공정에 의해 수행되도록 하는 효과를 가진다.
따라서, 본 발명은 언발란스 제품의 각 부를 가공하기 위한 일련의 공정 및 설비를 대폭 감축할 수 있으며 라인당 가공 효율성을 증대하여 2배 이상의 생산성 향상 및 약 60%의 제조원가 절감 효과를 도모할 수 있다.
아울러, 양측 단부에 대한 가공 과정에서 제품의 탈거나 공구의 교체가 불필요하므로 가공 정밀도를 향상하여 불량률을 현저히 저감하고 제품 품질을 향상할 수 있다. 또한, 단면 및 센터 가공 형상에 구애받지 않고 다양한 종류의 언발란스 제품을 적용할 수 있으며 전체 외경에 대한 황삭, 중삭, 정삭 가공이 가능한 등의 다양한 이점이 있으므로 산업상 이용 가능성이 매우 클 것으로 기대된다.
110: 인덱스척 120: 지그
121: 로케이터 122: 작동가이드바
123: 제1클램프조우 124: 제1클램퍼
125: 스파이크부 126: 실린더
127: 베이스조우 128: 제2클램프조우
129: 제2클램퍼 131: 웨이트
132: 스페이서 140: 제1가공툴
150: 페이스척 151: 마운트
160: 제2가공툴 101,102: 구동축

Claims (5)

  1. 공작기계의 구동축(101)에 설치되고 가성형된 소재를 취부하여 회전하는 인덱스척(110)과,
    상기 인덱스척(110)의 내부에 탑재하여 소재의 위치를 고정하고 인덱스척(110)과 연동하여 소재의 가공 방향을 전환하도록 제어하는 지그(120)와,
    상기 인덱스척(110)의 전방에 설치하고 상기 지그(120)에 의해 제어되는 소재의 가공 방향에 따라서 전측 단부와 후측 단부와 센터를 가공하여 1차가공물을 형성하는 제1가공툴(140)과,
    공작기계의 구동축(102)에 설치되고 상기 1차가공물을 취부하여 회전하는 페이스척(150)과,
    상기 페이스척(150)의 일측에서 소재의 외경을 가공하여 언발란스 제품을 형성하는 제2가공툴(160)을 포함하여 양측 단부의 형상이 상이하게 형성되는 언발란스 제품 가공 시스템에 있어서,
    상기 지그(120)는,
    인덱스척(110)의 일측에 장착하여 인덱스척(110)의 심부를 향해 구비하는 로케이터(121)와,
    상기 로케이터(121)에 결합하여 인덱스척(110)의 심부를 향해 근접 및 이격하도록 구비하는 제1클램프조우(123)와,
    상기 제1클램프조우(123)의 전측 및 후측에 각각 결합하고 ∨형 홈을 형성하여 소재의 일측을 안착하는 한 쌍의 제1클램퍼(124)와,
    상기 로케이터(121)에 대향하는 인덱스척(110)의 타측에 장착하여 심부를 향해 왕복 가능하도록 구비하되 구동축(101)에 직교하는 축 방향으로 회전 가능하도록 구비하는 실린더(126)와,
    상기 실린더(126)에 결합하여 연동하되 상기 로케이터(121)와 동시에 회전 가능하도록 구비하는 베이스조우(127)와,
    상기 베이스조우(127)에 결합하고 상기 제1클램프조우(123)에 대향하여 인덱스척(110)의 심부를 향해 근접 및 이격하도록 구비하는 제2클램프조우(128)와,
    상기 제2클램프조우(128)의 전측 및 후측에 각각 결합하고 ∧형 홈을 형성하여 소재의 타측을 안착하고 상기 제1클램퍼(124)와의 사이에 고정하는 한 쌍의 제2클램퍼(129)를 포함하는 것을 특징으로 하는 언발란스 제품 가공 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지그(120)의 전, 후 방향 일측에는, 소재의 전측 단부와 후측 단부 간의 중량 편차에 상응하는 웨이트(131)를 탈부착 가능하도록 장착하여 소재의 방향 전환 시 편심 부하를 방지하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 언발란스 제품 가공 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로케이터(121)의 일측에는, 가성형된 소재 외경의 치수 편차에 상응하는 스페이서(132)를 탈부착 가능하도록 장착하여 상기 제1클램퍼(124) 및 제2클램퍼(129) 사이에 고정되는 소재의 중심을 인덱스척(110)의 회전 축선상에 일치시키도록 구성하는 것을 특징으로 하는 언발란스 제품 가공 시스템.
  5. 삭제
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