KR102183575B1 - Device for Fluidized Bed Assisted Abrasive Jet Machining - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상하면이 개구된 챔버; 상기 챔버의 상단에 설치되는 상부캡; 상기 챔버의 하단에 설치되는 호퍼; 상기 호퍼로 공기를 유입하는 송풍배관; 상기 송풍배관의 하부에 설치되며 다수의 제1기공이 형성된 제1분할판; 및 상기 송풍배관의 상부에 설치되며 상기 제1기공보다 직경이 좁은 다수의 제2기공이 형성된 제2분할판;을 포함하는 입자유동 베드 가공 장치에 관한 것이다.The present invention is a chamber whose upper and lower surfaces are opened; An upper cap installed on the upper end of the chamber; A hopper installed at the bottom of the chamber; A blower pipe for introducing air into the hopper; A first dividing plate installed under the blower pipe and having a plurality of first pores; And a second partition plate installed on the upper part of the blowing pipe and having a plurality of second pores having a diameter smaller than that of the first pore.

Description

입자유동 베드 가공 장치{Device for Fluidized Bed Assisted Abrasive Jet Machining}Particle fluidized bed processing device {Device for Fluidized Bed Assisted Abrasive Jet Machining}

본 발명은 입자 유동에 의해 가공물의 연마면을 연마할 수 있는 입자유동 베드 가공 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a particle flow bed processing apparatus capable of polishing a polishing surface of a workpiece by particle flow.

입자유동 베드 가공(abrasive fluidized bed machining; AFBM) 공정은 1977년 Soviet Research Institute for Abrasive and Grinding(VNIIASh)에서 터보 입자 피니싱(turbo-abrasive finishing)이라는 명칭으로 최초로 개발되었고, 2001년 복잡한 3차원 형상의 알루미늄 주조 부품의 피니싱(finishing)에 적용되면서 최근 재조명 받기 시작하였다. 이후 다양한 종류의 난삭재의 피니싱 및 표면 클리닝(cleaning) 등으로 그 적용 영역을 확대해 오고 있다.The abrasive fluidized bed machining (AFBM) process was first developed in 1977 by the Soviet Research Institute for Abrasive and Grinding (VNIIASh) under the name turbo-abrasive finishing. As it is applied to the finishing of aluminum cast parts, it has recently begun to be refocused. Since then, the application area has been expanded with finishing and surface cleaning of various types of difficult-to-cut materials.

입자유동 베드 가공은 입자의 유동에 의해 3차원 형상의 외면 및 내면의 연마가공을 수행할 수 있다는 점에서 일반적인 입자유동 가공(abrasive fluidized machining; AFM)과 유사하나 입자유동 가공의 경우 입자 자체의 유동에 의해 발생하는 전단력에 의하여 가공이 이루어지지만, 입자유동 베드 가공은 연마입자를 챔버(chamber) 내에 부유시켜 베드를 형성한 후 피삭재를 회전시켜 발생하는 전단력에 의해 가공이 이루어지는 점에서 차이가 있다. 또한, 입자유동 베드 가공은 배럴연마(barrel polishing)에 비하여 높은 재료제거율(material removal rate; MRR)을 보인다고 알려져 있다. 또한, 입자유동베드 가공은 디버링(deburring), 연마(polishing), 에지 윤곽형성(edge contouring), 숏피닝(shot peening), 세정(cleaning) 등에 활용이 가능하다.Particle fluidized bed processing is similar to general abrasive fluidized machining (AFM) in that it can perform grinding on the outer and inner surfaces of a three-dimensional shape by the flow of particles, but in the case of particle flow processing, the flow of particles themselves. The processing is performed by the shear force generated by the particle flow bed, but the processing is different in that the processing is performed by the shear force generated by rotating the workpiece after forming the bed by floating the abrasive particles in the chamber. In addition, it is known that particle flow bed processing exhibits a higher material removal rate (MRR) compared to barrel polishing. In addition, the particle flow bed processing can be used for deburring, polishing, edge contouring, shot peening, and cleaning.

종래기술 한국공개특허 제2006-0067828호는 연마 입자의 배출구를 가지는 저장조와, 압축공기의 도통로와, 상기 저장조의 배출구에 설치되는 연마 입자의 공급제어수단과, 상기 공급제어수단 및 상기 압축공기의 도통로의 각각 하류측출구가 접속되는 가속실과, 상기 가속실의 하류측에 접속되는 분사노즐로 이루어지는 연마 입자 발사 장치를 제시하였다.Prior art Korean Patent Publication No. 2006-0067828 discloses a storage tank having an outlet for abrasive particles, a conduction path for compressed air, a supply control means for abrasive particles installed at an outlet of the storage tank, the supply control means and the compressed air. An abrasive particle ejection device comprising an acceleration chamber to which each downstream outlet of the conduction path of is connected, and an injection nozzle connected to the downstream side of the acceleration chamber is proposed.

그러나 종래기술은 연마 입자가 도통로를 통해 고속으로 배출됨에 따라, 연마 입자의 직경이 불균일하여 가공물 연마면의 표면조도가 좋지 않은 문제점이 있었다.However, in the prior art, as the abrasive particles are discharged at a high speed through the conduction path, the diameter of the abrasive particles is non-uniform, so that the surface roughness of the workpiece polishing surface is poor.

한국공개특허 제2006-0067828호(2006.06.20)Korean Patent Publication No. 2006-0067828 (2006.06.20)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연마 입자의 직경을 균일화하여 가공물 연마면의 표면조도를 향상시킬 수 있는 입자유동 베드 가공 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a particle fluid bed processing apparatus capable of improving the surface roughness of a workpiece polishing surface by making the diameter of the abrasive particles uniform.

본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치는 상하면이 개구된 챔버(10); 상기 챔버(10)의 상단에 설치되는 상부캡(20); 상기 챔버(10)의 하단에 설치되는 호퍼(30); 상기 호퍼(30)로 공기를 유입하는 송풍배관(40); 상기 송풍배관(40)의 하부에 설치되며 다수의 제1기공이 형성된 제1분할판(50); 및 상기 송풍배관(40)의 상부에 설치되며 상기 제1기공보다 직경이 좁은 다수의 제2기공이 형성된 제2분할판(60);을 포함한다.The particle flow bed processing apparatus according to the present invention comprises: a chamber 10 with open upper and lower surfaces; An upper cap 20 installed on the upper end of the chamber 10; A hopper 30 installed at the lower end of the chamber 10; A blowing pipe 40 for introducing air into the hopper 30; A first partition plate 50 installed under the air blowing pipe 40 and having a plurality of first pores; And a second dividing plate 60 installed on the air blower pipe 40 and having a plurality of second pores having a diameter smaller than that of the first pores.

또한, 상기 챔버(10)를 800rpm 내지 1200rpm으로 회동시키는 회동기; 및 상기 송풍배관(40)에 공기 유량을 50 내지 70L/min로 공급하는 컴프레서;를 더 포함한다.In addition, a rotary machine for rotating the chamber 10 at 800rpm to 1200rpm; And a compressor for supplying an air flow rate of 50 to 70L/min to the blowing pipe 40.

또한, 상기 호퍼(30)의 내부에 설치되어 상기 호퍼(30)의 내부로 유입되는 공기를 상기 호퍼(30)의 중앙과 내주면으로 분배하는 분배기(90);를 더 포함한다.In addition, a distributor 90 is installed inside the hopper 30 to distribute the air introduced into the hopper 30 to the center and the inner circumferential surface of the hopper 30; further includes.

이에 따라, 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치는 연마 입자의 직경을 균일화하여 가공물 연마면의 표면조도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the particle flow bed processing apparatus according to the present invention has the advantage of improving the surface roughness of the polished surface of the workpiece by making the diameter of the abrasive particles uniform.

도 1은 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치의 일 예를 나타낸 단면도.1 is a perspective view showing a particle flow bed processing apparatus according to the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing the particle flow bed processing apparatus according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing an example of a particle fluid bed processing apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the accompanying drawings.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.The accompanying drawings are only an example shown to describe the technical idea of the present invention in more detail, so the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치를 나타낸 단면도이다.1 is a perspective view showing a particle flow bed processing apparatus according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing the particle flow bed processing apparatus according to the present invention.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치는 챔버(10), 상부캡(20), 호퍼(30), 송풍배관(40), 제1분할판(50) 및 제2분할판(60)을 포함한다.1 to 2, the particle flow bed processing apparatus according to the present invention includes a chamber 10, an upper cap 20, a hopper 30, a blowing pipe 40, and a first split plate 50. And a second partition plate 60.

상기 챔버(10)는 상하면이 개구되며 원통형으로 형성되며 상단 및 하단에 각각 플랜지가 형성된다.The chamber 10 is formed in a cylindrical shape with open top and bottom, and flanges are formed at the top and bottom, respectively.

상기 상부캡(20)은 상기 챔버(10)의 상면에 결합되며 상기 챔버(10)의 상면을 밀폐한다.The upper cap 20 is coupled to the upper surface of the chamber 10 and seals the upper surface of the chamber 10.

상기 호퍼(30)는 상기 챔버(10)의 하단에 설치되며, 직경이 하측으로 갈수록 좁아지는 구조로 형성된다.The hopper 30 is installed at the lower end of the chamber 10, and is formed in a structure whose diameter decreases downward.

상기 송풍배관(40)은 컴프레서(미도시)와 연결되어 상기 호퍼(30)로 공기를 유입한다.The blowing pipe 40 is connected to a compressor (not shown) to introduce air into the hopper 30.

상기 제1분할판(50)은 상기 송풍배관(40)의 하부에 설치되며 다수의 제1기공이 형성된다.The first partition plate 50 is installed under the blowing pipe 40 and has a plurality of first pores.

상기 제2분할판(60)은 상기 송풍배관(40)의 상부에 설치되며 상기 제1기공보다 직경이 좁은 다수의 제2기공이 형성된다.The second dividing plate 60 is installed on the upper portion of the blowing pipe 40 and has a plurality of second pores having a diameter smaller than that of the first pores.

이에 따라, 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치는 상기 송풍배관(40)의 내부로 유입되는 공기가 상기 제1기공에서 1차적으로 분할된 후, 상기 제2기공에서 2차적으로 분할되어 연마 입자가 생성됨에 따라, 연마 입자의 직경이 균일해진다.Accordingly, in the particle flow bed processing apparatus according to the present invention, after the air flowing into the airflow pipe 40 is firstly divided in the first pore, the second pore is secondarily divided into abrasive particles. As is produced, the diameter of the abrasive particles becomes uniform.

이로 인해, 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치는 연마 입자의 직경을 균일화하여 가공물 연마면의 표면조도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.For this reason, the particle flow bed processing apparatus according to the present invention has the advantage of improving the surface roughness of the polishing surface of the workpiece by making the diameter of the abrasive particles uniform.

한편, 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치는 상기 호퍼(30)와 챔버(10) 사이에 한 쌍의 분사패널(70)과, 한 쌍의 상기 분사패널(70) 사이에 설치되는 필터디스크(80)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the particle flow bed processing apparatus according to the present invention includes a pair of spray panels 70 between the hopper 30 and the chamber 10, and a filter disk installed between the pair of spray panels 70 ( 80) may be further included.

이 때, 상기 분사패널(70)에 설치된 분사노즐의 직경은 상기 제2기공과 동일한 직경으로 형성되어 연마 입자 직경이 더욱 균일해질 수 있다.At this time, the diameter of the spray nozzle installed on the spray panel 70 is formed to have the same diameter as the second pore, so that the abrasive particle diameter can be more uniform.

한편, 상기 입자유동 베드 가공 장치는 상기 챔버(10)를 800rpm 내지 1200rpm으로 회동시키는 회동기(미도시) 및 상기 송풍배관(40)에 공기 유량을 50 내지 70L/min로 공급하는 컴프레서를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the particle flow bed processing apparatus further includes a rotating machine (not shown) that rotates the chamber 10 at 800 rpm to 1200 rpm, and a compressor that supplies an air flow rate of 50 to 70 L/min to the blowing pipe 40 can do.

단, 상기 회동기의 챔버(10) 회동 속도가 높아질수록 상기 연마 입자에 의한 가공물 연마면의 표면 조도가 낮아졌으나 800rpm 내지 1200rpm에서는 가공물 연마면의 표면 조도에 차이가 거의 없었으며, 본 출원인은 경험적 및 실험적으로 상술한 바와 같은 수치를 도출하였다.However, as the rotation speed of the chamber 10 of the rotating machine increased, the surface roughness of the polished surface of the workpiece by the abrasive particles decreased, but there was little difference in the surface roughness of the polished surface of the workpiece between 800 rpm and 1200 rpm. And experimentally, the numerical values as described above were derived.

또한, 상기 컴프레서의 공기 유량 공급량이 많아질수록 상기 연마 입자에 의한 가공물 연마면의 표면 조도가 낮아졌으나, 50 내지 70L/min에서는 가공물 연마면의 표면 조도에 차이가 거의 없었으며, 본 출원인은 경험적 및 실험적으로 상술한 바와 같은 수치를 도출하였다.In addition, as the amount of air flow supplied from the compressor increased, the surface roughness of the polishing surface of the workpiece by the abrasive particles decreased, but there was little difference in the surface roughness of the polishing surface of the workpiece at 50 to 70 L/min. And experimentally, the numerical values as described above were derived.

도 3은 본 발명에 따른 입자유동 베드 가공 장치의 일 예를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an example of a particle flow bed processing apparatus according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 호퍼(30)의 내부에 설치되어 상기 호퍼(30)의 내부로 유입되는 공기를 상기 호퍼(30)의 중앙과 내주면으로 분배하는 분배기(90)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, a distributor 90 is installed inside the hopper 30 to distribute the air introduced into the hopper 30 to the center and the inner circumferential surface of the hopper 30. I can.

상기 분배기(90)는 일종의 안내막으로서, 상기 호퍼(30)의 내부로 유입되는 공기를 상기 호퍼(30)의 중앙과 내주면으로 분배하는데, 통상적으로 상기 호퍼(30)의 내부로 유입되는 공기가 상기 호퍼(30)의 내주면으로 집중됨에 따라, 상기 호퍼(30)의 내부로 유입되는 공기를 분산하여 공기 유동을 좀 더 원활하게 하려는 것이다.The distributor 90 is a kind of guide membrane, and distributes the air flowing into the hopper 30 to the center and the inner circumferential surface of the hopper 30. Typically, the air flowing into the hopper 30 is As it is concentrated to the inner circumferential surface of the hopper 30, air flowing into the hopper 30 is dispersed to make the air flow more smooth.

한편, 상기 호퍼(30)의 내부에는 공기의 와류를 위한 나선돌기(미도시)가 더 형성될 수 있다.Meanwhile, a spiral protrusion (not shown) for vortexing of air may be further formed inside the hopper 30.

또한, 상기 호퍼(30)의 내부에는 수분 제거를 위한 수분제거기(미도시)가 더 설치될 수 있다.In addition, a moisture remover (not shown) for removing moisture may be further installed inside the hopper 30.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and of course, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

10 : 챔버
20 : 상부캡
30 : 호퍼
40 : 송풍배관
50 : 제1분할판
60 : 제2분할판
70 : 분사패널
80 : 필터디스크
90 : 분배기10: chamber
20: upper cap
30: hopper
40: ventilation pipe
50: 1st split plate
60: 2nd split plate
70: spray panel
80: filter disc
90: divider

Claims (3)

상하면이 개구된 챔버(10);
상기 챔버(10)의 상단에 설치되는 상부캡(20);
상기 챔버(10)의 하단에 설치되는 호퍼(30);
상기 호퍼(30)로 공기를 유입하는 송풍배관(40);
상기 송풍배관(40)의 하부에 설치되며 다수의 제1기공이 형성된 제1분할판(50); 및
상기 송풍배관(40)의 상부에 설치되며 상기 제1기공보다 직경이 좁은 다수의 제2기공이 형성된 제2분할판(60);을 포함하고
상기 호퍼(30)와 챔버(10) 사이에 한 쌍의 분사패널(70)과, 한 쌍의 상기 분사패널(70) 사이에 설치되는 필터디스크(80)를 더 포함하며,
상기 분사패널(70)에 설치된 분사노즐의 직경은 상기 제2기공과 동일한 직경으로 형성되며,
상기 호퍼(30)의 내부에 설치되어 상기 호퍼(30)의 내부로 유입되는 공기를 상기 호퍼(30)의 중앙과 내주면으로 분배하는 분배기(90)를 더 포함하며,
상기 호퍼(30)의 내부에는 나선돌기가 더 형성되며,
상기 호퍼(30)의 내부에는 수분제거기가 형성되는 것을 특징으로 하는 입자유동 베드 가공 장치.Chamber 10 with open upper and lower surfaces;
An upper cap 20 installed on the upper end of the chamber 10;
A hopper 30 installed at the lower end of the chamber 10;
A blowing pipe 40 for introducing air into the hopper 30;
A first partition plate 50 installed under the air blowing pipe 40 and having a plurality of first pores; And
Including; installed on the upper portion of the blowing pipe 40, a second partition plate 60 having a plurality of second pores having a diameter narrower than that of the first pores.
Further comprising a pair of spray panels 70 between the hopper 30 and the chamber 10, and a filter disk 80 installed between the pair of the spray panels 70,
The diameter of the spray nozzle installed on the spray panel 70 is formed to have the same diameter as the second pore,
Further comprising a distributor (90) installed inside the hopper (30) to distribute the air introduced into the inside of the hopper (30) to the center and inner circumferential surface of the hopper (30),
A spiral protrusion is further formed inside the hopper 30,
Particle flow bed processing apparatus, characterized in that a moisture remover is formed inside the hopper (30). 제1항에 있어서,
상기 챔버(10)를 800rpm 내지 1200rpm으로 회동시키는 회동기; 및
상기 송풍배관(40)에 공기 유량을 50 내지 70L/min로 공급하는 컴프레서;를 더 포함하는 입자유동 베드 가공 장치.
The method of claim 1,
A rotary machine for rotating the chamber 10 at 800 rpm to 1200 rpm; And
Particle flow bed processing apparatus further comprising a; compressor for supplying the air flow rate at 50 to 70L / min to the blowing pipe (40).
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