KR101178105B1 - 냉각 효율이 상승된 공구홀더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속으로 회전하는 공구(tool)에서 발생되는 마찰열이 공구홀더를 통하여 주축에 전달되는 것을 방지할 수 있게 한 냉각 효율이 상승된 공구홀더에 관한 것이다.

본 발명에 따른 냉각 효율이 상승된 공구홀더는 스핀들의 단부에 착탈 가능하게 설치되어 공작용 공구(tool)가 고정되는 공구홀더에 있어서, 상기 공구홀더를 구성하는 홀더본체의 외부에 설치된 다수의 냉각핀을 설치하고, 상기 홀더본체의 축 중심에 길이 방향으로 형성된 냉각홀을 형성하여 구성됨을 특징으로 한다.

공구홀더, 단열, 코팅, 냉각유체

Description

냉각 효율이 상승된 공구홀더{tool holder with improved cooling function}

본 발명은 냉각 효율이 상승된 공구홀더에 관한 것으로써, 상세하게는 고속으로 회전하는 공구(tool)에서 발생되는 마찰열이 공구홀더를 통하여 주축에 전달되는 것을 방지할 수 있게 한 냉각 효율이 상승된 공구홀더에 관한 것이다.

보다 정확하고 빠르게 가공물을 가공하기 위한 수단으로 공작기계가 사용되고 있으며, 이러한 공작기계로는 보링머신, 밀링머신, 드릴링머신, 선반, CNC, 마찰교반접합기 등이 있다.

이러한 공작기계는 회전하는 스핀들에 공구홀더를 설치하고 이 공구홀더에 공구를 착탈 가능하게 설치할 수 있게 구성되어 작업 종류나 공정에 따라 공구를 교체할 수 있게 구성되어 있다.

이러한 공작기계는 상기한 바와 같이 공구를 회전시켜 가공 대상물을 절삭/절단 및 마찰교반접합하는 것이 통상적이 작업의 하나로 이렇게 공구로 가공물을 절삭/절단 또는 마찰교반접합하는 과정에서 공구와 가공물 사이에 마찰이 발생되고 이 마찰에 의해 가공물은 물론 공구가 높은 온도로 가열되게 된다.

따라서, 공작기계를 이용하는 작업을 하는 과정 중에는 가공물과 공구 사이에 절삭유 등을 제공하여 가공물은 물론 공구를 냉각시키고 있다.

그러나 이렇게 공구와 가공물 사이에 절삭유를 공급할 경우 고속으로 회전하는 공구의 회전력에 의해 절삭유가 바깥쪽으로 뿌려져 작업이 어려운 단점이 있으며, 이렇게 절삭유를 공급하여 공구를 냉각시킨다 하더라도 공구의 열이 스핀들로 전달되어 스핀들을 구동시키기 위한 전기, 전자 부품에까지 전달되어 구동수단이 손상되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로써, 공구와 가공물 사이의 마찰에 의해 발생되는 열이 공구와 공구홀더를 통해 스핀들로 전달되는 것을 방지할 수 있게 한 냉각 구조를 갖는 냉각 효율이 상승된 공구홀더를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 냉각 효율이 상승된 공구홀더는 스핀들의 단부에 착탈 가능하게 설치되어 공작용 공구(tool)가 고정되는 공구홀더에 있어서, 상기 공구홀더를 구성하는 홀더본체의 외부에 다수의 냉각핀을 설치하고, 상기 홀더본체의 축 중심에 길이 방향으로 형성된 냉각홀을 형성하여 구성되되; 상기 냉각홀은 일단을 스핀들까지 연장시켜 스핀들의 축 중심에도 형성하여 스핀들의 단부로부터 유입되는 냉각유체가 홀더본체의 축 중심까지 전달되게 하고, 타단은 홀더본체의 측벽으로 관통된 배출구와 연통되도록 하고, 상기 냉각홀의 중간에는 홀더본체의 단부에 설치된 공구에서 발생되는 열이 스핀들로 전달되는 것을 차단하는 단열체가 설치되고, 상기 스핀들에 결합되는 홀더본체 단부의 스핀들과 대향되는 면에는 단열물질을 코팅한 단열재가 설치됨을 특징으로 한다.

본 발명은 공구홀더를 구성하는 홀더본체에 다양한 냉각 구조를 구성하여 공구의 고속 회전시 가공물과의 사이에서 발생된 마찰열이 공구홀더를 통해 스핀들로 전달되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

특히, 홀더본체의 외부에는 다수의 냉각핀을 설치하여 홀더본체의 열을 외부로 발산하게 하고, 축 중심에는 냉각유체가 흐르는 냉각홀을 형성하여 홀더본체에 전달되는 열을 냉각시켜 열이 스핀들로 전달되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 냉각 효율이 상승된 공구홀더를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공구홀더를 구비한 공작기계용 스핀들의 일부를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공구홀더의 분해사시도이다.

본 발명에 따른 냉각 효율이 상승된 공구홀더는 홀더본체(10a)에 냉각구조를 형성하여 홀더(10)에 의해 고정된 공구에서 발생된 열이 공구홀더에서 냉각되게 함으로써, 열이 스핀들로 전달되는 것을 방지할 수 있게 한 것이 특징이다.

이러한 냉각 효율이 상승된 공구홀더는 스핀들(20)의 단부에 착탈 가능하게 설치되어 공작용 공구(tool)가 고정되는 공구홀더(10)에 있어서, 상기 공구홀더(10)를 구성하는 홀더본체(10a)의 외부에 설치된 다수의 냉각핀(1)을 설치하고, 상기 홀더본체(10a)의 축 중심에 길이 방향으로 형성된 냉각홀(2)을 형성하여 구성된다.

상기 공구홀더(10)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 홀더본체(10a)와 이 홀더본체(10a)에 끼워진 공구가 고정되게 홀더본체(10a)의 단부에 조여지는 조임캡(10b)으로 구성되고, 상기 홀더본체(10a)의 축의 중심에 길이 방향으로 냉각 홀(2)이 형성되어 있어 후술하는 냉각유체가 이 냉각홀(2)의 내부로 유입됨으로써 홀더본체(10a)의 내부가 냉각된다.

또한, 상기 홀더본체(10a)의 외주면에는 다수의 냉각핀(1)이 설치되어 있어 홀더본체(10a)의 열을 냉각핀(1)이 전달받아 외부의 찬공기와 열교환하여 홀더본체(10a)의 외주를 냉각시키게 된다.

이렇게 구성된 상기홀더본체(10a)에 형성된 냉각홀(2)은 스핀들(2)까지 연장되어 스핀들의 축 중심에도 냉각홀(20a)이 형성되어 있다.

이렇게 스핀들(2)의 축 중심에 형성된 냉각홀(20a)을 통해 냉각유체가 유입되고 이렇게 유입된 냉각유체는 홀더본체(10a)의 축 중심에 형성된 냉각홀(2)까지 전달되어 홀더본체(10a)를 냉각시키게 된다.

상기 냉각홀(2, 20a)로 공급되는 냉각유체는 기체 또는 액체 상태의 냉매이다.

이렇게 구성된 냉각 구조를 갖는 공구홀더(10)에서 냉각홀(2)로 유입된 냉각유체가 원활하게 순환 또는 배출될 수 있어야 새로운 냉각유체가 공구홀더로 공급될 수 있으며, 이렇게 냉각유체가 원활하게 배출되게 하기 위해 상기 냉각홀(2)의 중간에 홀더본체(10a)의 측벽을 관통하여 배출구(21)를 형성하였다.

상기 배출구(21)는 도 2에 도시한 바와 같이 홀더본체(10a)의 측벽을 관통하여 다수가 형성될 수 있으며, 그 위치는 가능한 공구가 결합된 부분과 인접함 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 구성된 공구홀더의 홀더본체(10a)에 형성된 냉각홀(2)은 냉각유체가 공구 또는 홀더본체(20a)에 공급되게 하는 역할을 하지만 거꾸로 공구에서 발생되는 열이 이 냉각홀(2)을 따라 스핀들(20)로 전달될 수도 있게 된다.

이렇게 냉각홀(2)을 통해 공구의 열이 스핀들로 전달되는 것을 방지하기 위해 상기 냉각홀(2)의 중간에 단열체(3)를 설치하였다.

상기와 같은 냉각구조를 갖는 공구홀더(10)에 있어서 홀더본체(10a)에서 공구로부터 전달되는 열을 냉각시키나 홀더본체(10a)에는 열이 남아 있고 이러한 열은 홀더본체(10a)와 스핀들(20)의 결합 부분을 통해 스핀들로 전달된다.

이렇게 서로 접촉되는 부분을 통해 열이 전달되는 것을 방지하기 위해 상기 홀더본체(10a)의 스핀들(20)과 결합되는 부분의 스핀들과 대향되는 면에도 단열재(4)를 더 설치하였다.

이렇게 홀더본체(10a)의 스핀들(20)과 결합되는 부분에 단열재(4)를 설치할 경우 서로 결합되는 부분의 접촉면적이 달라져 기존의 스핀들에 본 발명의 공구홀더를 설치하기에 어려움이 있으므로 상기 단열재(4)는 홀더본체(10a)의 스핀들과 대향되는 면에 단열물질을 코딩하여 가능한 얇게 형성하였다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 냉각 성능이 향상된 공구홀더는 냉각핀과 냉각홀 등을 통하여 홀더의 외부는 물론 내부까지 냉각시킬 수 있어 열이 스핀들로 전달되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 공구홀더를 구비한 공작기계용 스핀들의 일부를 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 공구홀더의 분해사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 냉각핀

2 : 냉각홀 21 : 배출구

3 : 단열체

4 : 단열코팅

10 : 공구홀더 10a : 홀더본체 10b : 조임캡

20 : 스핀들

30 : 스핀들 헤드

Claims (6)

1. 스핀들(20)의 단부에 착탈 가능하게 설치되어 공작용 공구(tool)가 고정되는 공구홀더(10)에 있어서,

   상기 공구홀더(10)를 구성하는 홀더본체(10a)의 외부에 다수의 냉각핀(1)을 설치하고, 상기 홀더본체(10a)의 축 중심에 길이 방향으로 형성된 냉각홀(2)을 형성하여 구성되되;

   상기 냉각홀(2)은 일단을 스핀들(20)까지 연장시켜 스핀들의 축 중심에도 형성하여 스핀들의 단부로부터 유입되는 냉각유체가 홀더본체(10a)의 축 중심까지 전달되게 하고, 타단은 홀더본체(10a)의 측벽으로 관통된 배출구(21)와 연통되도록 하고,

   상기 냉각홀(2)의 중간에는 홀더본체(10a)의 단부에 설치된 공구에서 발생되는 열이 스핀들(20)로 전달되는 것을 차단하는 단열체(3)가 설치되고,

   상기 스핀들(20)에 결합되는 홀더본체(10a) 단부의 스핀들과 대향되는 면에는 단열물질을 코팅한 단열재(4)가 설치됨을 특징으로 하는 냉각 성능이 향상된 공구홀더.
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