KR100912246B1 - 엔드밀 - Google Patents

Abstract

엔드밀(end mill)이 개시된다. 가상의 회전축을 중심으로 회전 운동하도록 공작 기계에 장착되어, 공작물에 트렌치(trench)를 가공하는 엔드밀(end mill)로서, 공작 기계에 장착되어 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 공구 바디(body)와, 공구 바디의 외주면에 형성되어, 공구 바디의 회전에 따라 공작물을 절삭하는 절삭날부와, 공구 바디의 회전에 따라 절삭날부의 말단에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하도록, 공구 바디의 외주면에 절삭날부와 인접하게 형성되어, 절삭날부의 절삭에 의해 공작물로부터 발생되는 칩(chip)을 배출하는 칩배출부를 구비하는 엔드밀은, 공작물의 절삭으로 인해 발생되는 칩을 용이하게 배출할 수 있고, 절삭 저항을 감소시킬 수 있으며, 가공면의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있다.

엔드밀(end mill)

Description

엔드밀{End mill}

본 발명은 엔드밀에 관한 것이다.

전자기기, 광학기기 등의 각종 기기의 급속한 발전에 따라, 초정밀 가공 기술, 마이크로 가공 기술 등의 가공 기술도 점점 고정도화(高精度化)되어 가고 있다. 특히, 마이크로 머시닝(micro machining), 마이크로 로봇(micro robot) 등의 분야에 요구되는 마이크로 구조체와 초소형 액추에이터(actuator) 등의 극소 기구의 제작을 위해서는, 새로운 3차원 마이크로 가공 기술을 필요로 하게 되었다.

이에, 마이크로 공구, 마이크로 드릴(micro drill), 마이크로 엔드밀(micro endmill), 마이크로 펀치(micro punch), 다이스를 이용하여 마이크로 홀(micro hole), 마이크로 트렌치(micro trench) 또는 3차원 형상을 갖는 구조물 등을 제작하는 기술에 대한 연구가 계속되고 있으며, 이 중에서도, 마이크로 엔드밀은 금속 이외의 가공도 가능하며, 다양한 형상을 비교적 고정도 및 저비용으로 가공할 수 있기 때문에, 많은 주목을 받고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 마이크로 엔드밀은, 고가의 장비를 사용하여 제작하므로, 장비 구입 및 유지 측면에서 문제가 있어 왔고, 칩 배출이 원활하게 진 행되지 않아, 절삭 저항이 커지고, 가공 정도가 떨어지는 문제가 있어 왔다. 이에, 칩 배출을 용이하게 하여 절삭 저항을 낮추고, 가공 면의 표면 거칠기를 향상 시킬 수 있는 마이크로 엔드밀이 요구되고 있는 상황이다.

본 발명은, 칩을 용이하게 배출할 수 있고, 절삭 저항을 감소시킬 수 있으며, 가공면의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있는 엔드밀을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 가상의 회전축을 중심으로 회전 운동하도록 공작 기계에 장착되어, 공작물에 트렌치(trench)를 가공하는 엔드밀(end mill)로서, 공작 기계에 장착되어 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 공구 바디(body)와, 공구 바디의 외주면에 형성되어, 공구 바디의 회전에 따라 공작물을 절삭하는 절삭날부와, 공구 바디의 회전에 따라 절삭날부의 말단에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하도록, 공구 바디의 외주면에 절삭날부와 인접하게 형성되어, 절삭날부의 절삭에 의해 공작물로부터 발생되는 칩(chip)을 배출하는 칩배출부를 구비하는 엔드밀이 제공된다.

절삭날부 및 칩배출부는 각각 두 개씩 형성되고, 절삭날부 각각은 가상의 회전축에 대하여 서로 대칭되며, 칩배출부는 각각은 가상의 회전축에 대하여 서로 대칭될 수 있다.

칩배출부 각각은 절삭날부에 대하여 서로 대칭될 수 있다.

절삭날부의 측면은, 소정 각도를 이루도록 서로 인접하고 가상의 회전축과 평행한 두 개의 평면을 포함하고, 칩배출부의 측면은, 가상의 회전축과 평행한 한 개의 평면을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작물의 절삭으로 인해 발생되는 칩을 용이하게 배출할 수 있고, 절삭 저항을 감소시킬 수 있으며, 가공면의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 엔드밀의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀을 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀을 나타낸 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀을 나타낸 정면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 엔드밀(end mill, 100), 공구 바디(110), 절삭날부(120), 칩배출부(130), 가상의 회전축(XX')이 도시되어 있다.

본 실시예에 따르면, 절삭되는 공작물로부터 배출되는 칩(chip)의 배출을 용이하게 할 수 있고, 절삭 저항을 감소시킬 수 있으며, 공작물의 가공 면의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있는 엔드밀(100)이 제시된다.

공구 바디(110)는, 공작 기계에 장착되어, 가상의 회전축(XX')을 중심으로 회전 운동할 수 있으며, 외주면에는 절삭날부(120) 및 칩배출부(130)가 형성될 수 있다.

여기서, 가상의 회전축(XX')이라 함은, 구성 요소가 회전할 때에 그 구성 요소 회전의 중심이 된다고 가정하는 직선을 의미하는 것이며, 이하, 동일한 의미로 사용하도록 한다.

절삭날부(120)는, 공구 바디(110)의 외주면에 형성되어, 공구 바디(110)의 회전에 따라 공작물을 절삭함으로써, 예를 들어, 마이크로 트렌치(micro trench)를 가공할 수 있다.

절삭날부(120)는 가상의 회전축(XX')에 대하여 서로 대칭되도록 공구 바디(110)의 외주면에 두 개가 형성될 수 있으며, 이에 따라, 고속으로 회전하는 엔드밀(100)이 평형을 유지하도록 하여 보다 효과적으로 공작물을 절삭할 수 있다.

또한, 절삭날부(120)의 측면은, 소정 각도(a), 예를 들어, 예각 또는 90도를 이루도록 서로 인접하고 가상의 회전축(XX')과 평행한 두 개의 평면으로 이루어질 수 있으므로, 예를 들어, 마이크로 트렌치의 가공에 있어, 마이크로 트렌치의 상부와 하부 간에 발생할 수 있는 너비의 오차를 줄일 수 있고, 공작물에 접하여 공작물을 가공하는 절삭날을 보다 예리하게 형성할 수 있다.

칩배출부(130)는, 공구 바디의 회전에 따라 절삭날부의 말단에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하도록, 공구 바디(110)의 외주면에 절삭날부(120)와 인접하게 형성되어, 절삭날부(120)의 절삭에 의해 공작물로부터 발생되는 칩(chip)을 배 출할 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 공구 바디(110)가 회전함에 따라, 절삭날부(120)의 말단, 즉, 절삭날이 회전하여 원통형의 영역이 구획될 수 있고, 칩배출부(130)가 이 영역의 내부에 위치함으로써, 공작물의 가공 시 공작물과 칩배출부(130)가 이격되어 여유 공간이 존재하게 되므로, 절삭날부(120)의 절삭에 의해 발생된 칩이 외부로 용이하게 배출될 수 있다.

칩배출부(130)도 절삭날부(120)와 마찬가지로, 가상의 회전축(XX')에 대하여 서로 대칭되도록 공구 바디(110)의 외주면에 두 개가 형성될 수 있으며, 이에 따라, 각각의 절삭날부(120)에서 공작물을 가공함에 따라 발생되는 칩을 보다 용이하게 배출할 수 있다.

또한, 칩배출부(130)의 측면은, 절삭날부(120)의 측면과 인접하고 가상의 회전축(XX')과 평행하는 한 개의 평면으로 이루어질 수 있어, 칩배출부(130)를 용이하게 가공할 수 있으며, 절삭날부(120)에서 공작물을 가공함에 따라 발생되는 칩이 칩배출부(130)에 걸리지 않고 용이하게 배출될 수 있다.

또한, 칩배출부(130) 각각은 절삭날부(120)에 대하여 서로 대칭될 수 있다. 즉, 칩배출부(130)는, 각각의 절삭날부(120)의 말단, 즉, 절삭날을 연결하는 직선을 기준으로 서로 대칭되도록 형성될 수 있어, 공작물의 절삭 과정에서 발생되는 칩이 보다 균일하게 배출될 수 있다.

칩배출부(130)가 절삭날부(120)에 대칭되도록 형성됨에 따라, 절삭날부(120)의 서로 인접하는 두 개의 평면의 너비(h1, h2)는 상응하도록 형성될 수 있어, 결 국, 도 3에 도시된 바와 같이, 엔드밀(100)의 단면 형상은 각 절삭날부(120)의 말단, 즉, 절삭날을 연결하는 직선을 기준으로 대칭인 육각형이 될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 가상의 회전축(XX')에 대하여 서로 대칭으로 형성되는 두 개의 절삭날부(120)에 인접하여 칩배출부(130)가 형성됨으로써, 공작물의 절삭으로 인해 발생되는 칩을 용이하게 배출할 수 있고, 이에 따라, 절삭 저항을 감소시킬 수 있으며, 가공면의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있는 엔드밀(100)을 구현할 수 있다.

다음으로, 종래 기술의 일 측면과 다른 측면에 따른 엔드밀과 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀을 비교하여 설명하도록 한다.

도 4 내지 6은 종래 기술의 일 측면에 따른 엔드밀을 나타낸 평면도, 측면도 및 정면도이고, 도 7 내지 도 9는 종래 기술의 다른 측면에 따른 엔드밀을 나타낸 평면도, 측면도 및 정면도이다.

도 4 내지 도 9를 참조하면, 엔드밀(200, 300), 공구 바디(210, 310), 절삭날부(220, 320)가 도시되어 있다.

이하, 종래 기술의 일 측면에 따른 엔드밀(200)을 A 타입이라 명명하고, 종래 기술의 다른 측면에 따른 엔드밀(300)을 B 타입이라 명명하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀(100)을 C 타입이라 명명하여 설명하도록 한다.

A 타입은 공구 바디(210)의 외주면에 절삭날부(220)가 서로 대칭되도록 두 개 형성되어 있으며, B 타입은 공구 바디(310)의 외주면에 절삭날부(320)가 90도 간격으로 4개 형성되어 있다.

A, B 타입 모두 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀(100)인 C 타입과는 달리, 칩배출부(130)가 형성되어 있지 않아 칩 배출이 어려우며, 특히, A 타입의 경우 절삭날부(220)의 측면 중 한 면이 곡면으로 형성되어 이와 인접하는 평면과 둔각을 이루고 있으므로, 절삭날이 예리하지 않아 공작물의 가공 효율이 떨어지게 된다.

다음의 표 1에 나타난 바와 같이, 절삭날부(220, 320, 120)의 말단, 즉, 절삭날을 연결하는 직선의 길이인 외경(d2, d3, d1), 절삭날부(220, 320, 120) 및 그의 가공에 따른 연장 부분의 길이(l2, l3, l1), 공구 바디(210, 310, 110)의 절삭날부(220, 320, 120) 형성 부분의 두께(w2, w3, w1) 및 절삭날부(220, 320, 120)의 가공에 따른 연장 부분의 곡률 반경(r2, r3, r1)의 치수가 서로 상응하는 A, B, C 타입에 대하여 절삭력과 가공면의 표면 거칠기를 비교한 그래프가 도 10 및 도 11에 도시되어 있다.

타입	절삭날부의 수	외경	길이	두께	곡률 반경
A	2 개	20 마이크로미터	58 마이크로미터	14 내지 15 마이크로미터	17.5 마이크로미터
B	4 개
C	2 개

도 10은 종래 기술에 따른 엔드밀과 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀의 절삭력을 비교한 그래프이다. 도 10에 따르면, 종래 기술에 따른 A, B 타입의 경우, 높은 절삭력을 나타내고 있어, 공작물의 가공 시에 엔드밀(200, 300)과 공작물 사이의 절삭 저항이 높음을 알 수 있다. 이에 반해 본 발명의 일 실시예에 따른 C 타입의 경우, 가장 낮은 절삭력을 나타내고 있어, 공작물의 가공 시에 엔드밀(100)과 공작물 사이의 절삭 저항을 효과적으로 낮출 수 있음 보여 주고 있다.

또한, 도 11은 종래 기술에 따른 엔드밀과 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀로 가공한 마이크로 트렌치의 표면 거칠기를 비교한 그래프이다. 도 11에 따르면, 종래 기술에 따른 A, B 타입의 경우, 높은 표면 거칠기를 나타내고 있는 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 C 타입의 경우, 경면(鏡面) 수준인 0.012 Ra 마이크로미터 정도로 낮은 표면 거칠기를 나타내고 있어, 종래 기술에 비하여 매우 우수한 가공면을 얻을 수 있음을 보여 주고 있다.

다음으로, B 타입과 본 발명의 일 실시예에 따른 C 타입의 절삭 과정을 통해 칩 배출 여부와 절삭 저항의 정도를 비교하여 설명하도록 한다.

도 12는 종래 기술에 따른 엔드밀을 이용한 절삭 과정을 나타낸 개략도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀을 이용한 절삭 과정을 나타낸 개략도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, B 타입의 경우, 두 개의 절삭날부(320)가 공작물(340)에 접촉하여, 엔드밀(300)과 공작물(340) 사이에 F1 과 및 F2에 상응하는 절삭력이 작용하고 있으므로, 이에 따라, 마이크로 트렌치의 가공에 있어 절삭 저항이 높아짐을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 C 타입의 경우, 한 개의 절삭날부(120)가 공작물(140)에 접촉하여, 엔드밀(100)과 공작물(140) 사이에 F3에 상응하는 절삭력이 작용하고 있으므로, 이에 상응하여 절삭 저항 역시 낮아지게 됨을 알 수 있다.

또한, B 타입의 경우 공작물(340)이 절삭되어 발생되는 칩이 배출될 칩배출부가 형성되지 않아 칩 배출이 용이하지 않으며, 결과적으로, 절삭 저항이 더 커지게 되나, 본 발명의 일 실시예에 따른 C 타입의 경우, 절삭날부(120)에 인접하여 칩배출부(130)가 형성될 수 있으므로, 보다 용이하게 절삭에 따른 칩을 배출하여, 결과적으로, 절삭 저항을 낮출 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 가상의 회전축(XX')에 대하여 서로 대칭으로 형성되는 두 개의 절삭날부(120)에 인접하여 칩배출부(130)가 형성됨으로써, 공작물의 절삭으로 인해 발생되는 칩을 용이하게 배출할 수 있고, 이에 따라, 절삭 저항을 감소시킬 수 있으며, 가공 면의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있는 엔드밀(100)을 구현할 수 있다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀을 나타낸 평면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀을 나타낸 측면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀을 나타낸 정면도.

도 4는 종래 기술의 일 측면에 따른 엔드밀을 나타낸 평면도.

도 5는 종래 기술의 일 측면에 따른 엔드밀을 나타낸 측면도.

도 6은 종래 기술의 일 측면에 따른 엔드밀을 나타낸 정면도.

도 7은 종래 기술의 다른 측면에 따른 엔드밀을 나타낸 평면도.

도 8은 종래 기술의 다른 측면에 따른 엔드밀을 나타낸 측면도.

도 9는 종래 기술의 다른 측면에 따른 엔드밀을 나타낸 정면도.

도 10은 종래 기술에 따른 엔드밀과 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀의 절삭력을 비교한 그래프.

도 11은 종래 기술에 따른 엔드밀과 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀로 가공한 마이크로 트렌치의 표면 거칠기를 비교한 그래프.

도 12는 종래 기술에 따른 엔드밀을 이용한 절삭 과정을 나타낸 개략도.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드밀을 이용한 절삭 과정을 나타낸 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 엔드밀(end mill) 110: 공구 바디

120: 절삭날부 130: 칩배출부

Claims (4)

1. 가상의 회전축을 중심으로 회전 운동하도록 공작 기계에 장착되어, 공작물에 트렌치(trench)를 가공하는 엔드밀(end mill)로서,

   상기 공작 기계에 장착되어 상기 가상의 회전축을 중심으로 회전하는 공구 바디(body)와;

   상기 공구 바디의 외주면에 형성되어, 상기 공구 바디의 회전에 따라 상기 공작물을 절삭하는 절삭날부와;

   상기 공구 바디의 회전에 따라 상기 절삭날부의 말단에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하도록, 상기 공구 바디의 외주면에 상기 절삭날부와 인접하게 형성되어, 상기 절삭날부의 절삭에 의해 상기 공작물로부터 발생되는 칩(chip)을 배출하는 칩배출부를 포함하되,

   상기 절삭날부 및 상기 칩배출부는 각각 두 개씩 형성되고,

   상기 절삭날부 각각은 상기 가상의 회전축에 대하여 서로 대칭되며,

   상기 칩배출부는 각각은 상기 가상의 회전축에 대하여 서로 대칭되되 상기 절삭날부에 대하여 서로 대칭되는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
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