KR101377792B1 - 공구홀더 및 공구홀더 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공구를 고정하는 공구홀더 및 공구홀더 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스틸재이고, 중심에는 중공이 형성되며, 일단에는 공구가 장착되는 공구장착부가 형성된 홀더외체를 준비하는 단계와, 준비된 상기 홀더외체를 가열해 확관하는 단계와, 확관된 상기 홀더외체에 연통홀이 형성된 초경심재를 삽입하는 단계와, 삽입된 상기 초경심재가 상기 홀더외체 내부에 고정되도록, 상기 홀더외체가 수축되도록 냉각하는 단계로 스틸재의 홀더외체 내에 초경심재를 내장시켜 공구홀더를 구성하고, 상기 공구홀더의 홀더외체 일측단에 공구가 장착되도록 함으로써, 종래에 도출되었던 문제점인 초경인 공구홀더와 공구가 서로 브레이징 접합됨에 따라 외부의 물리적인 충격에 쉽게 초경인 공구홀더와 공구가 분리되는 것을 해소할 수 있고, 장시간의 사용으로 홀더부가 파손되면, 상기 홀더외체에서 초경심재를 분리하여, 상기 초경심재를 재사용하도록 한 공구홀더 및 공구홀더 제조방법을 제공한다.

Description

공구홀더 및 공구홀더 제조방법{Tool holder and tool holder manufacture method}

본 발명은 공구를 고정하는 공구홀더 및 공구홀더 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스틸재의 홀더외체 내에 초경심재를 내장시켜 공구홀더를 구성하고, 상기 공구홀더의 홀더외체 일측단에 같은 재질로 된 공구를 장착하도록 함으로써, 종래에 공구와 초경으로 된 공구홀더를 브레이징 접합함에 따라 발생되는 취약점을 해소하고, 장시간의 사용으로 홀더부가 파손되면, 상기 홀더외체에서 초경심재를 분리하여, 상기 초경심재를 재사용 가능한 공구홀더 및 공구홀더 제조방법에 관한 것이다.

산업의 발전으로 동일한 부품을 양산하는 방법으로 가장 발전된 기술이 금형을 이용하여 가공하는 것으로, 상기한 금형은 매우 정밀한 가공을 요구하므로 이들 금형을 정밀하게 가공하기 위해서는 무엇보다도 공구를 공작기계에 장착할 때 공구가 정밀하게 작동하도록 공구를 잡아주는 공구홀더의 구성이 중요하다.

그러나 지금까지 사용되던 종래의 공구홀더의 구성을 살펴보면 상기 금형가공기계(도시하지 않음)의 고속회전하는 척(CHUCK)에 결합되는 결합부인 생크가 상측에 형성된 공구홀더의 저면 중앙에 적당한 공구가 일체로 접합되어 사용해 왔다.

이때 종래에는 초경으로 이루어진 공구홀더에 공구를 접합한 것을 많이 사용하였는데, 이러한 것을 초경공구라 칭한다.

상술한 초경공구는 각종 재료의 소성 가공에 널리 이용되고 있는 텅스텐 카바이트계의 초경재료는 이의 생크(SHANK)부를 구성하는 고속 도강 또는 철강재와의 접합을 브레이징 공법으로 접합하고 있다.

이와 같은 브레이징 공법은 은을 주 원소로 하는 은납계의 재료를 사용하여 브레이징하고 있기 때문에 접합된 금속과 세라믹 즉, 철강재료와 초경재료의 접합부는 통상의 저온 소성 가공 시에는 적합하지만 900℃이상의 고온 소성 가공 시에는 가공온도가 높기 때문에 브레이징부가 용융되므로 초경공구로서는 그 기능을 상실하는 폐단이 있었던 것이다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 특허등록 제10-0306493호(2001.08.09)에서는 텅스켄 카바이트계의 초경재료로 된 하부몸체의 표면에 철강재료 또는 고속도강으로 된 상부몸체를 접합시킴에 있어 하부몸체의 표면에는 중심홈 또는 중심홈과 이의 동심원상으로 다수의 주변홈을 형성하여 Ni의 함유량이 50% 이상 각종 Ni계 재료 분말 또는 포일을 삽입재로 삽입한 후 900℃이상의 고온으로 가열하여 원소의 상호 확산에 의해 상하몸체가 접합되게 한 초경재료의 확산 접합 방법가 제공되었다.

하지만 상기한 제안은 초경재료와 철강재료를 접합할 시 사용되는 접합 매질의 재질을 개량하고, 그 접합 매질을 중심홈과 주변홈에 삽입한 채 접합하는 것으로, 이 또한 외부의 물리적 충격에 약해 비교적 작은 충격에도 쉽게 공구홀더에서 공구가 분리되는 일이 많이 발생하였고, 또한 장시간의 사용으로 공구홀더가 파손되면 공구뿐만 아니라, 공구홀더를 전체를 폐기하였기에 값비싼 재료의 낭비를 가져와 구입비용이 증가하는 폐단을 방지하기에는 많은 어려움이 뒤따랐다.

본 발명은 스틸재의 홀더외체 내에 초경심재를 내장시켜 공구홀더를 구성하고, 상기 공구홀더의 홀더외체 일측단에 공구가 장착되도록 함으로써, 종래에 도출되었던 문제점인 초경인 공구홀더와 공구가 서로 브레이징 접합됨에 따라 외부의 물리적인 충격에 쉽게 초경인 공구홀더와 공구가 분리되는 것을 해소할 수 있고, 장시간의 사용으로 홀더부가 파손되면, 상기 홀더외체에서 초경심재를 분리하여, 상기 초경심재를 재사용하도록 한 공구홀더 및 공구홀더 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 공구홀더는 스틸재이고, 일측단에는 공구가 장착되는 공구장착부가 형성되며, 내부 중심에는 중공이 형성되는 홀더외체와, 상기 공구장착부의 내부에 형성되어 냉각유가 임시 정체되도록 하는 챔버와, 상기 홀더외체의 중공에 삽입 내장되고, 상기 중공과 외부가 연통하도록, 중심을 관통하는 연통홀이 형성되는 초경심재가 포함된다.

본 발명에 따른 공구홀더 제조방법은 a)스틸재이고, 중심에는 중공이 형성되며, 일단에는 공구가 장착되는 공구장착부가 형성된 홀더외체를 준비하는 단계와, b)상기 a)단계에 의해 준비된 상기 홀더외체를 가열해 확관하는 단계와, c)상기 b)단계에 의해 확관된 상기 홀더외체에 연통홀이 형성된 초경심재를 삽입하는 단계와, d)상기 c)단계에 의해 삽입된 상기 초경심재가 상기 홀더외체 내부에 고정되도록, 상기 홀더외체가 수축되도록 냉각하는 단계가 포함된다.

이때 본 발명에 따른 공구홀더 제조방법은 상기 a)단계는 a-1)봉 형상인 홀더외체의 표면이 고르도록 선삭하는 단계와, a-2)상기 a)단계에 의해 표면이 고르게 선삭된 홀더외체에 길이를 따라 중공이 형성되도록 중심부를 건드릴로 드릴링하는 단계와, a-3)상기 a-2)단계에 의해 형성된 상기 중공의 내주면이 고르도록 호닝하는 단계가 더 포함된다.

그리고 본 발명에 따른 공구홀더 제조방법은 상기 b)단계에서 상기 a)단계에 의해 준비된 상기 홀더외체를 확관하기 위해 고주파로 가열하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공구홀더 및 공구홀더 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 스틸재의 홀더외체 내에 초경심재를 내장시켜 공구홀더를 구성하고, 상기 공구홀더의 홀더외체 일측단에 공구가 장착되도록 함으로써, 종래에 도출되었던 문제점인 초경인 공구홀더와 공구가 서로 브레이징 접합됨에 따라 외부의 물리적인 충격에 쉽게 초경인 공구홀더와 공구가 분리되는 것을 해소할 수 있는 효과를 가진다.

둘째, 장시간의 사용으로 홀더부가 파손되면, 상기 홀더외체에서 초경심재를 분리하여 상기 홀더외체만 상기 초경심재 만 재사용이 가능할 수 있어, 자원의 재활용에 따른 제조비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공구홀더의 제조과정을 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공구홀더의 제조과정을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공구홀더의 구성을 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공구홀더의 제조과정을 보인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공구홀더의 제조과정을 보인 예시도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공구홀더의 구성을 보인 예시도이다.

본 발명은 스틸재의 홀더외체(10)에 초경심재(20)가 내장되는 공구홀더에 관한 것으로, 그 구성을 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 실시 예에 따른 공구홀더의 구성은 도 3을 참조하여 홀더외체(10)와, 초경심재(20)로 구성되는데, 상기 홀더외체(10)는 스틸재이고, 일측단에는 공구가 장착되는 공구장착부(11)가 형성되며, 중심에는 상기 홀더외체(10)의 길이를 따라 중공(12)이 형성된다.

이때 상기 공구장착부(11)의 내부에는 냉각유가 임시 정체되도록 하는 챔버(11a)가 형성된다.

그리고 초경심재(20)는 상기 홀더외체(10)의 중공(12)에 삽입되어 내장되고, 상기 중공(12)에 삽입될 시 상기 홀더외체(10)의 중공(12)에 존재하는 에어가 외부로 배출되도록, 중심부에 연통홀(21)이 길이를 따라 형성된다.

따라서 스틸재인 홀더외체(10) 내에 초경심재(20)를 내장시켜 공구홀더가 구성되고, 상기 공구홀더의 홀더외체 일측단에 같은 재질로 된 공구를 접합으로 장착함으로써, 종래의 공구와 초경이 브레이징 접합되는 것보다 외부의 물리적인 충격에 대한 내구성이 강화된다.

또한 장시간의 사용으로 홀더외체(10)가 파손되면, 공구를 선분리하고, 공구홀더를 다시 재가열하여, 상기 홀더외체(10)에서 초경심재(20)를 분리해 낼 수 있어, 상기 초경심재(20)의 재사용이 용이하다.

그리고 초경심재(20)에 연통홀(21)이 형성되어, 상기 초경심재(20)가 홀더외체(10) 내에 삽입 내장될 시 에어갭이 생성되지 않아 내압력이 존재하지 않음으로, 공구홀더의 내구성이 향상된다.

상기한 본 발명에 따른 공구홀더 제조방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

a)단계(S100)로 스틸재이고, 길이를 따라 중공(12)이 형성되며, 일측단에는 공구가 장착되는 공구장착부(11)가 형성된 홀더외체(10)를 준비한다.

이때 상기 a)단계(S100)에서 상기 홀더외체(10)를 준비하기 위한 과정을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저 a-1)단계(S110)로 봉 형상인 홀더외체(10)의 표면이 고르도록 선삭한다.

그리고 a-2)단계(S120)로 상기 a)단계(S110)에 의해 표면이 고르게 선삭된 상기 홀더외체(10)에 중공(12)이 형성되게 중심부를 건드릴로 드릴링한다.

이때 상기 홀더외체(10)의 전방에 위치되는 공구장착부(11)의 후단까지 드릴링이 되는 것이 바람직하다.

그리고 a-3)단계(S130)로 상기 a-2)단계(S120)에 의해 형성된 상기 중공(12)의 내주면이 고르도록 호닝하여 마감한다.

이때 상기 공구장착부(11)의 후단에 위치되는 중공(12)은 다른 부분보다 직경이 크게 호닝하여, 상기 홀더외체(10)의 내부로 인입되는 냉각유가 임시 정체되는 챔버(11a)가 형성되도록 한다.

따라서 상기한 단계들에 의해 길이를 따라 중공(12)이 형성되고, 일측단에는 공구가 장착되는 공구장착부(11)가 형성되면 상기 공구장착부(11)의 내부에는 챔버(11a)가 형성된 홀더외체(10)가 준비된다.

그리고 b)단계(S200)로 상기 a)단계(S100)에 의해 준비된 상기 홀더외체(10)를 가열해 확관한다.

이때 상기 a)단계(S100)에 의해 준비된 상기 홀더외체(10)를 확관하기 위해 고주파를 이용한 고주파유도가열방식으로 상기 홀더외체(10)를 가열하여 확관하는 것이 바람직하다.

그리고 c)단계(S300)로 상기 b)단계(S200)에 의해 확관된 상기 홀더외체(10)에는 중심에 연통홀(21)이 형성된 초경심재(20)를 삽입 내장한다.

이때 상기 초경심재(20)의 연통홀(21)을 통해 상기 홀더외체(10)의 중공(12)에 존재하는 공기가 외부로 배출되어, 상기 초경심재(20)가 홀더외체(10)의 중공(12)에 삽입됨에 따라 공기가 압축되어 생성되는 에어갭이 생성되지 않음은 물론, 상기 초경심재(20)의 삽입이 용이하게 이루어진다.

d)단계로 상기 c)단계에 의해 삽입된 상기 초경심재(20)가 상기 홀더외체(10) 내부에 내장된 상태에서 고정되도록, 상기 홀더외체(10)를 냉각하게 되는데, 이때 냉각은 급속냉각이 일어질 수 있도록 하는 것이 바람직한데, 일 예로 유냉, 수냉 등이 대표적인 냉각 방법이고, 필요에 따라 공냉, 가스냉각 등도 이루어질 수도 있다.

따라서 상기 홀더외체(10)가 냉각됨에 따라 수축되어 내부에 내장된 초경심재(20)가 내장 고정된다.

또한 본 발명의 실시 단계들 중 어느 한 단계를 종료한 후 상기 공구장착부(11)의 일부를 드릴링해 상기 챔버(11a)와 외부가 연통하는 배출구를 형성할 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 홀더외체 11: 공구장착부
12: 중공 20: 초경심재
21: 연통홀

Claims (4)

1. 스틸재이고, 일측단에는 공구가 장착되는 공구장착부가 형성되며, 내부 중심에는 중공이 형성되는 홀더외체;
   상기 공구장착부의 내부에 형성되어 냉각유가 임시 정체되도록 하는 챔버;
   상기 홀더외체의 중공에 삽입 내장되고, 상기 중공과 외부가 연통하도록, 중심을 관통하는 연통홀이 형성되는 초경심재;가 포함되는 공구홀더.
   
2. a)스틸재이고, 중심에는 중공이 형성되며, 일단에는 공구가 장착되는 공구장착부가 형성된 홀더외체를 준비하는 단계;
   b)상기 a)단계에 의해 준비된 상기 홀더외체를 가열해 확관하는 단계;
   c)상기 b)단계에 의해 확관된 상기 홀더외체에 연통홀이 형성된 초경심재를 삽입하는 단계;
   d)상기 c)단계에 의해 삽입된 상기 초경심재가 상기 홀더외체 내부에 고정되도록, 상기 홀더외체가 수축되도록 냉각하는 단계;가 포함되는 공구홀더 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 a)단계는
   a-1)봉 형상인 홀더외체의 표면이 고르도록 선삭하는 단계;
   a-2)상기 a)단계에 의해 표면이 고르게 선삭된 홀더외체에 길이를 따라 중공이 형성되도록 중심부를 건드릴로 드릴링하는 단계;
   a-3)상기 a-2)단계에 의해 형성된 상기 중공의 내주면이 고르도록 호닝하는 단계;가 더 포함되는 공구홀더 제조방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 b)단계에서 상기 a)단계에 의해 준비된 상기 홀더외체를 확관하기 위해 고주파로 가열하는 것을 특징으로 하는 공구홀더 제조방법.

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