KR960005296B1 - 원통형 구조물의 센터리스 외경 가공 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원통형 구조물의 센터리스 외경 가공 장치 및 방법

제1도는 종래의 연삭숫돌에 의한 세공이 있는 원통형 구조물의 외경가공 상태도.

제2도는 종래의 원통형 구조물의 센터리스 외경가공 상태도.

제3도는 사각형 가공치구를 이용한 가공 상태의 평면도 및 단면도.

제4도는 사각형 가공치구와 연마원판을 이용한 가공상태도.

제5도는 원형 가공치구를 이용한 가공상태의 평면도 및 단면도.

제6도는 원형 가공치구와 연마원판을 이용한 가공상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피가공물 2 : 센터

3 : 연삭숫돌 4 : 조정휠

5 : 수판(work blade) 6 : 사각형 치구

7 : 덮개판 8 : 연마원판

9 : 연마지 10 : 연형 치구

11 : 가장자리 턱 12 : 연마원판 회전축

13 : 덮개판 회전축

본 발명은 전자부품 또는 광부품, 기계부품에서 세공을 갖거나 또는 갖지 않는 원통형 구조물을 가공하는 장치 및 방법에 있어서, 특히 소형 원통형 구조물의 외경을 정밀하게 가공하기 위한 원통형 구조물의 센터리스 외경 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 기술에 따른 관형 구조물의 외주를 가공하는 방법을 제1도 내지 제2도를 이용하여 살펴보면, 종래의 가공방법은 외경연삭법에 가장 널리 이용된다. 제1도에 따른 가공은, 원통형 피가공물(1)을 센터(2)로 지지한 다음 센터(2)로 회전시키며, 연삭숫돌(3)을 피가공물(1)의 외주면에 전진시킴으로써 가공을 한다. 그리고, 제2도에 따른 가공은, 종래의 센터리스 외경가공 방법으로써 공작물을 센터에 고정시키지 않고 가공하는 방법을 보여주고 있다. 공작물은 고정 설치된 공작물 수판(work vblade)(5)과 조정휠(regulating wheel)(4)에 의해 지지되어 연삭숫돌에 의해 연삭된다. 여기서, 제1도 및 제2도에 따른 가공방법은, 공히 연삭숫돌(3)의 재질로서 초경강, 초경합금, 다이아몬드, 탄화실리콘등이 이용되며, 일반적으로 피가공물(1)의 재질보다 경도가 큰 소재를 연삭 숫돌로 사용한다.

그런데, 제1도와 같은 종래의 연삭숫돌에 의한 가공은 가공방법이 간단한 장점이 있으나, 광커넥터용 페롤과 같이 외경이 2.5mm정도이나, 중심부에 내재된 광섬유의 직경인 0.125mm 정도의 미세한 세공을 갖고, 전체적으로 치수의 정밀도는 1미크론 이하인 고정밀 부품의 가공에 있어서는 다음과 같은 문제점들이 있다.

첫째, 가공시 연삭숫돌(3)도 마모가 되므로 가공의 정밀도를 유지하는 데 어려움이 있다. 특히 광커넥터용 페롤과 같이 1㎛ 이하의 고정밀도가 요구되는 부품의 정밀도를 얻기가 어렵다.

둘째, 연삭숫돌(3)이 가공 방향으로 전진함에 따라 피가공물(1)에 응력이 가해져 변형을 발생하기 쉽다.

셋째, 센터(2)의 마모에 의한 가공정밀도의 저하가 유발되는 문제가 있다. 특히 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 마모의 변형이 일어나기 쉽다.

넷째, 연삭숫돌(3)에 의한 센터가공 방식은 한꺼번에 여러개의 피가공물을 가공할 수 없으므로 생산성이 낮아서 가공비용이 커지는 문제가 있다.

제2도와 같은 종래의 센터리스(centerless)가공방법은 제1도와 같은 방법보다 더욱 간단하지만 역시 한꺼번에 여러개의 피가공물을 처리할 수 없으므로 생산성이 낮은 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 광커넥터용 페룰과 같이 세공을 갖거나 또는 세공이 없는 솔형의 원통형 구조물의 외경을 가공하는데 있어 가공 정밀도와 생산성을 높이는 외경 가공방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 동력원에 연결되어 회전력을 제공하는 회전축에 고정되는 연마 원판과, 상기 연마 원판의 표면상에 부착되는 연마지와, 상기 연마지 상에 놓여지는 원통형 구조물을 가두도록 설치되어 원통형 구조물의 이동을 제한하는 적어도 하나 이상의 치구와, 상기 치구를 고정시키며, 또다른 동력원에 연결되어 회전력을 제공하는 회전축에 고정되는 덮개판을 구비한 가공장치와; 상기 가공장치에 적용되며 가공할 원통형 구조물을 상기 연마지로 덮여진 적어도 하나 이상의 연마 원판의 위에 올려놓고, 적어도 하나 이상의 상기 치구로 상기 원통형 구조물을 덮어 이동을 제한시키고, 상기 회전축을 이용하여 상기 덮개판과 연마 원판을 회전시키면서 상기 원통형 구조물의 외경을 가공하되, 가공 초기에는 거친 연마지를 사용하여 조연마를 하고, 사이 조연마 후에 미세입자가 붙어있는 연마지를 사용하여 미세연마를 수행하도록 하는 가공방법으로 이루어진다.

이하, 첨부된 제3도 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에서는 기본적으로 원통형 구조물의 외경을 가공하는 방법으로 연마지가 입혀진 회전원판위에 피가공물(1)을 회전시켜 외경연마하는 방법을 이용한다.

제3도는 사각형 치구(6)를 이용하여 피가공물(1)을 가공하기 위하여 사각형 치구(6)에 피가공물을 담은 모습이다. 편의상 한줄당 두개의 피가공물을 넣은 그림을 나타내었지만, 치구의 너비를 길게 설계하여 한줄당 3개 이상의 피가공물을 장착하여 생산성을 높일 수 있다. 상기 사각형치구(6)는 제3도의 단면도와 같이 가장자리에 턱(11)을 만들어 가공도중 피가공물(1)의 이탈을 막는다.

이때, 턱의 높이는 피가공물(1)의 지름보다 작아야 한다.

제5도는 피가공물(1)이 담긴 사각형 치구(6)를 장착한 덮개판(7)을 회전하는 연마원판(8)위에 올려놓고, 가공하는 방법을 나타내고 있다.

연마원판(8) 위에는 연마지(9)가 부착되어 있다. 연마지(9)는 일반적으로 금속이나 세라믹의 연마에 이용되는 탄화실리콘(SiC) 또는 다이아몬드 미립자가 피복되어 있다.

피가공물(1)을 장착한 사각형 치구(6)를 연마원판(8) 위에 놓고, 연마원판(8)을 회전시키면, 피가공물(1) 연마원판(8) 위에 부착된 연마지(9)의 마찰력에 의해 피가공물(1)으이 외경이 연마되어 가공된다. 또한 피가공물(1)은 그 마찰력에 의해 회전운동을 하게 되어 진원가공이 자연히 이루어진다. 이 경우 덮개판(7) 또는 연마원판(8) 중 하나만 회전시킬 수도 있고 덮개판(7)과 연마원판(8)을 반대 방향으로 회전시켜 가공속도를 향상시킬 수도 있다.

상기와 같은 방법에서는 피가공물(1)의 외경가공속도는 여러가지 인자들에 의해 결정된다.

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

둘째는 연마원판(8)의 회전속도이다. 회전속도를 높일수록 가공되는 속도는 증가하게 되나, 연마원판의 회전속도가 너무 높으면 피가공물이 회전하지 않는 문제가 발생하고, 회전속도가 너무 느리면 가공속도가 느려지는 문제가 발생한다.

셋째는 덮개판(7)가 가해지는 가압력이다. 덮개판의 역할은 여러개의 피가공물들이 균일하게 가압력을 받도록 하는 것으로써, 피가공물에 대하여 누르는 힘이 클수록 피가공물의 연마속도는 향상되나, 너무 크면 피가공물의 회전이 원활하지 않아서 진원가공이 곤란해지는 문제가 발생한다.

본 발명의 다른 실시예로서 제5도와 같은 원형지구(10)를 이용하고, 제6도와 같이 원형의 덮개판(7)에 여러개의 원형치구(10)를 장착하여 원형 덮개판(7)를 회전시키면 피가공물의 회전을 보다 용이하게 하고 생산성을 향상시킬 수 있다. 이 경우 덮개판(7)의 회전방향은 제6도와 같이 연마원판(8)의 회전방향과 반대로 되어야 피가공물의 회전이 원활하여 진원가공이 용이하다. 또한 연마원판(8)은 고정시키고, 덮개판(7)만 회전시켜도 가공이 가능한다.

상기한 본 발명의 실시예에 따른 구체적인 작용효과를 알아보기 위해 광커넥터용 세라믹 페룰에 응용하기 위한 원통형 피가공물을 이용하여 시험을 실시하였다. 여기서, 피가공물의 외경은 2.6mm이고 길이는 1.3cm였다.

제3도 및 제5도와 같은 사각형 치구(6) 및 원형치구(10)를 이용하여 세라믹 피가공물을 치구내부에 잡아두었다. 그 다음 치구(6, 10)를 덮개판(7)에 장착하여 덮개판(7)의 하중으로 피가공물(1)이 연마원판(8) 위의 연마지(9)와 접촉하게 하였다. 그 다음 덮개판(7)을 회전시키며 피가공물(1)을 가공하였다. 시편의 연마속도는 덮개판(7)의 회전속도를 분당 100회전으로 하고, 400메쉬(mesh)의 탄화실리콘 연마지를 이용하였을 때, 분당 200㎛ 정도였다. 그러나, 피가공물의 표면에 가공자국이 많이 발생하였으며, 이 문제는 800mesh 또는 1000mesh과 같은 미세한 연마지를 이용하여 재가공하여 많이 제거할 수 있고, 최종적으로 연마천을 회전원판위에 덮과, 0.1㎛ 정도의 미립자의 알루미나 또는 다이아몬드 분말을 물과 혼합한 후 분사하여 연마함으로써 광학적으로 매끈한 표면을 얻을 수 있었다. 이와 같은 방법으로 피가공물(1)의 외경치수, 외경의 진원도, 외경과 내경의 편심도를 모두 1 미크론 이내의 정밀도로 가공할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 사각형 치구(6) 및 원형치구(10)를 이용한 가공방법을 이용하면 종래의 원통형 구조물의 가공방법으로는 해결하기 어려운 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 가장 중요한 발명의 효과는 본 발명이 종래의 숫돌연삭법보다 생산성이 훨씬 높다는 점이다. 종래의 연삭가공법은 한개씩 피가공물을 가공하므로 생산성이 낮다. 그러나, 본 발명에서는 피가공물을 여러개 동시에 가공할 수 있다. 특히 회전원판과 치구의 크기를 조절하면 수십개에서 수백개를 동시에 가공할 수 있으므로 가공 생산성은 종래의 방법보다 휠씬 높다.

둘째, 종래의 연삭숫돌을 사용함에 따라 발생되기 쉬운 외경치수의 가공정밀도를 보다 정밀하게 유지할 수 있다. 본 발명에서는 원통형 구조물이 가공시 평행도가 용이하게 유지된다. 특히 연삭숫돌을 사용하는 경우는 가공시 평행도가 용이하게 유지된다. 특히 연삭숫돌을 사용하는 경우는 피가공물에 접촉하는 부위에 응력에 의해 피가공물이 가공중에 굽힘력을 받아 변형되기 쉬우나, 본 발명에서는 피가공물의 상하에 연마회전판과 덮개판으로 균일하게 힘을 받으므로 가공중 변형력이 전혀없다.

셋째, 본 발명에서 이용하는 연마지와 치구는 가격적인 면에서 종래의 연삭숫돌이나 정밀가공된 센터보다 경제적이고 교환이 용이한 장점이 있다. 거칠기가 다른 여러가지 종류의 연마지는 상품화되어 있어서 시중에서 쉽게 구할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 경제성, 양산성, 가공정밀도면에 종래의 방법보다 우수하므로 광커넥터용 페룰과 같이 소형의 원통형 부품을 생산하는데 적합한 효과가 있는 것이다.

Claims (6)

1. 원통형 구조물(1)의 외경 가공 장치에 있어서, 동력원에 연결되어 회전력을 제공하는 회전축(12)의 상부에 고정되는 연마 원판(8); 상기 연마 원판(8)의 표면상에 부착되는 연마지(9); 상기 연마지(9) 상에 놓여지는 원통형 구조물(1)을 가두도록 설치되어 원통형 구조물(1)의 이동을 제한하는 적어도 하나 이상의 치구; 상기 치구를 고정시키며, 또 다른 동력원에 연결되어 회전력을 제공하는 회전축(12')에 고정되는 덮개판(7)을 구비하여 상기 덮개판(7)과 연마 원판(8)의 회전에 의해 원통형 구조물(1)의 외경을 가공하는 것을 특징으로 하는 원통형 구조물의 외경 가공 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 치구는 원형형상의 치구(10)로 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 구조물의 외경 가공 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 치구는 사각형형상의 치구(6)로 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 구조물의 외경 가공 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 연마지(9)는 탄화실리콘(SiC)이 피복된 것을 특징으로 하는 원통형 구조물의 외경 가공 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 연마지(9)는 다이아몬드 미립자가 피복된 것을 특징으로 하는 원통형 구조물의 외경 가공 장치.
6. 동력원에 연결되어 회전력을 제공하는 회전축(12)에 고정되는 연마 원판(8)과, 상기 연마 원판(8)의 표면상에 부착되는 연마지(9)와, 상기 연마지(9) 상에 놓여지는 원통형 구조물(1)을 가두도록 설치되어 원통형 구조물(1)의 이동을 제한하는 적어도 하나 이상의 치구(6, 10)와, 상기 치구(6, 10)를 고정시키며, 또 다른 동력원에 연결되어 회전력을 제공하는 회전축(12')에 고정되는 덮개판(7)을 구비한 가공장치를 이용하여 원통형 구조물(1)의 외경을 가공하는 방법에 있어서, 가공할 원통형 구조물(1)을 적어도 하나 이상의 상기 연마지(9)가 덮여진 연마원판(8)의 위에 올려놓고, 적어도 하나 이상의 상기 치구(6, 10)로 상기 원통형 구조물(1)을 덮어 이동을 제한시키고, 상기 회전축(12, 12')을 이용하여 상기 덮개판(7)과 연마 원판(8)을 회전시키면서 상기 원통형 구조물(1)의 외경을 가공하되, 가공 초기에는 거친 연마지를 사용하여 조연마를 하고, 상기 조연마 후에 미세입자가 붙어 있는 연마지를 사용하여 미세연마를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 원통형 구조물의 외경 가공 방법.