KR101668847B1

KR101668847B1 - 건드릴 및 bta 겸용 장비의 프레스 헤드

Info

Publication number: KR101668847B1
Application number: KR1020160100568A
Authority: KR
Inventors: 윤성일
Original assignee: 윤성일
Priority date: 2016-08-08
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2016-10-24

Abstract

본 발명은 건드릴 및 BTA 겸용 장비의 프레스 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칩박스의 내부에 장착되는 실린더의 내부에는 유압으로 작동하는 유압피스톤이 전후방향으로 슬라이딩가능하게 설치되고 유압피스톤의 전단부 내측에는 공압으로 작동하는 공압피스톤이 전후방향으로 슬라이딩가능하게 설치되며 공압피스톤의 선단부 내측에는 중앙부에 드릴안내공이 관통형성된 가이드부쉬가 삽입설치되도록 구성함으로써, BTA를 이용한 대구경 홀의 가공시에는 유압피스톤을 이용하여 강한 압력으로 가이드부쉬를 공작물의 표면에 밀착시킬 수 있게 하되, 건드릴을 이용한 소구경 홀의 가공시에는 공압피스톤만 작동시켜 유압피스톤보다 약한 압력으로 가이드부쉬를 공작물의 표면에 밀착시킬 수 있게 하므로 건드릴 가공시 프레스 헤드에 의한 공작물의 밀림현상을 방지할 수 있도록 할 뿐만 아니라 이로 인해 유발되는 직진도 불량문제도 완전히 해결할 수 있도록 하는 건드릴 및 BTA 겸용 장비의 프레스 헤드에 관한 것이다.

Description

건드릴 및 BTA 겸용 장비의 프레스 헤드{Press head of gun drill and BTA machine}

통상적으로 심공(Deep Hole)이란 구멍의 직경 대비 길이가 10 ~ 150배 정도로 긴 구멍을 지칭하는데, 구멍의 직경에 비해 길이가 매우 길어지면 칩의 배출이나 절삭날의 윤활 등이 어려워지고 공구의 진동문제가 크게 발생하므로 일반적인 드릴 공구로는 가공이 불가능하게 된다.

따라서, 이러한 심공을 가공하기 위해서는 고압의 절삭유를 공급할 수 있는 특수한 공구를 사용해야 하는데, 그 대표적인 예가 건드릴 방식과 BTA 방식이다.

건드릴(Gun drill) 방식은 공구의 내부로 절삭유를 공급하여 절삭유와 칩을 공구의 외부로 배출하는 방식으로, 주로 직경 2.5 ~ 32mm의 소구경 심공을 가공하는 데 사용되는데, 저속으로 가공되므로 정도는 높으나 생산성이 낮은 단점이 있다.

BTA(Boring and Trepanning Association System) 방식은 공구의 외부로 절삭유를 공급하여 공구의 내부로 절삭유와 칩을 배출하는 방식으로, 주로 직경 16 ~ 150mm의 대구경 심공을 가공하는 데 사용되는데, 건드릴 방식의 4 ~ 5배 정도의 고속 가공이 가능하여 생산성은 높으나 직진도가 양호하지 않은 단점이 있다.

한편, 종래에는 건드릴 전용 장비와 BTA 전용 장비가 따로 제작되어 사용되었는데, 최근에는 하나의 장비로 건드릴 방식과 BTA 방식을 모두 적용할 수 있는 겸용 장비가 개발되어 사용되고 있다.

종래의 건드릴 및 BTA 겸용 장비는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 길이방향으로 길게 형성되는 베이스(21)와, 베이스(21)의 전방상면에 설치되는 칩박스(22)와, 칩박스(22)의 내부에 설치되는 프레스 헤드(23)와, 베이스(21)의 후방 상면에 전후방향으로 슬라이딩가능하게 설치되는 스핀들(24)과, 상기 칩박스(22)와 스핀들(24) 사이에 전후방향으로 슬라이딩가능하게 설치되는 복수개의 레스트(25)와, 상기 프레스 헤드(23)와 복수개의 레스트(25)를 관통하도록 삽입되어 스핀들(24)에 장착되는 건드릴 또는 BTA튜브와 같은 공구(26)를 포함하도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 건드릴 및 BTA 겸용 장비(20)는 프레스 헤드(23)를 전진시켜 공작물에 밀착시킨 상태에서 스핀들(24)를 구동시켜 공구(26)를 회전시킨 다음, 공구(26)에 절삭유를 공급하면서 스핀들(24)의 이동에 의해 공구(26)를 전ㆍ후진시킴으로써 심공을 용이하게 가공할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 건드릴 및 BTA 겸용 장비(20)는 칩박스(22)에 내장된 프레스 헤드(23)가 유압으로만 작동되도록 구성됨에 따라, 건드릴을 이용한 소구경 홀 가공시 작업대에 크기가 작은 공작물을 클램핑한 후 프레스 헤드(23)를 밀착시킬 때 프레스 헤드(23)의 압력에 의해 공작물이 밀리는 현상이 발생하게 되는데, 이로 인해 직진도 불량이 빈번하게 발생되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 프레스 헤드(23)를 소형화하는 방안도 안출된 바 있었으나, 유압으로 작동하는 프레스 헤드(23)는 규격의 소형화가 어려워 전혀 해결책이 되지 못하는 실정이었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1113746호

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 칩박스의 내부에 장착되는 실린더의 내부에는 유압으로 작동하는 유압피스톤이 전후방향으로 슬라이딩가능하게 설치되고 유압피스톤의 전단부 내측에는 공압으로 작동하는 공압피스톤이 전후방향으로 슬라이딩가능하게 설치되며 공압피스톤의 선단부 내측에는 중앙부에 드릴안내공이 관통형성된 가이드부쉬가 삽입설치되도록 구성함으로써, BTA를 이용한 대구경 홀의 가공시에는 유압피스톤을 이용하여 강한 압력으로 가이드부쉬를 공작물의 표면에 밀착시킬 수 있게 하되, 건드릴을 이용한 소구경 홀의 가공시에는 공압피스톤만 작동시켜 유압피스톤보다 약한 압력으로 가이드부쉬를 공작물의 표면에 밀착시킬 수 있게 하므로 건드릴 가공시 프레스 헤드에 의한 공작물의 밀림현상을 방지할 수 있도록 할 뿐만 아니라 이로 인해 유발되는 직진도 불량문제도 완전히 해결할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 건드릴 및 BTA 겸용 장비에 구비된 칩박스의 내부에 장착되는 프레스 헤드에 있어서, 후단부 중앙에 피스톤삽입공이 관통형성된 원형관형상으로 이루어지며 중앙부 내주면에는 내측 전후방 공간을 유압유 공간부와 절삭유 공간부로 분할하는 격벽링이 형성되며 전단부 외측면에는 상기 유압유 공간부와 연결되는 한 쌍의 유압포트가 형성되고 후단부 외측면에는 상기 절삭유 공간부와 연결되는 절삭유 유입공이 형성되는 실린더와, 상기 실린더의 내부에 전후방으로 슬라이딩가능하게 삽입되는 것으로 원형관형상으로 이루어지며 전단부 외주면에는 상기 유압유 공간부를 전ㆍ후방 유압챔버로 분할하는 피스톤링이 형성되고 전단부 내주면에는 내측 전후방 공간을 에어 공간부와 절삭유챔버로 분할하는 격벽링이 형성되며 전단부 외측면에는 상기 에어 공간부와 연결되는 한 쌍의 공압포트가 형성되고 후단부 외측면에는 상기 절삭유챔버와 연결되는 절삭유 유로가 형성되는 BTA용 유압피스톤과, 상기 BTA용 유압피스톤의 전단부 내측에 전후방으로 슬라이딩가능하게 삽입되는 것으로 원형관형상으로 이루어지며 중앙부 외주면에는 상기 에어 공간부를 전ㆍ후방 공압챔버로 분할하는 피스톤링이 형성되고 전단부 내측에는 중앙부에 드릴안내공이 관통형성되는 가이드부쉬가 삽입설치되는 건드릴용 공압피스톤과, 상기 실린더의 전단부에 결합되는 것으로 상기 실린더와 BTA용 유압피스톤 사이에 형성된 유압유 공간부를 밀폐하는 유압피스톤커버와, 상기 BTA용 유압피스톤의 전단부에 결합되는 것으로 상기 BTA용 유압피스톤과 건드릴용 공압피스톤 사이에 형성된 에어 공간부를 밀폐하는 공압피스톤커버와, 상기 건드릴용 공압피스톤의 전단부에 결합되는 것으로 상기 건드릴용 공압피스톤의 전단부 내측에 삽입된 가이드부쉬를 고정하는 가이드부쉬커버와, 상기 BTA용 유압피스톤의 후단부에 결합되는 것으로 중앙부에는 튜브삽입공이 관통형성되며 후단부에는 튜브글랜드가 밀폐용 패킹을 개재한 상태로 결합되는 엔드캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 건드릴 및 BTA 겸용 장비의 프레스 헤드에 의하면, BTA를 이용한 대구경 홀의 가공시에는 유압피스톤을 이용하여 강한 압력으로 가이드부쉬를 공작물의 표면에 밀착시킬 수 있게 되는 반면, 건드릴을 이용한 소구경 홀의 가공시에는 공압피스톤만 작동시켜 유압피스톤보다 약한 압력으로 가이드부쉬를 공작물의 표면에 밀착시킬 수 있게 되므로, 건드릴 가공시 프레스 헤드에 의한 공작물의 밀림현상을 방지할 수 있게 될 뿐만 아니라 이로 인해 유발되는 직진도 불량문제도 완전히 해결할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 건드릴 및 BTA 겸용 장비를 나타내는 설명도.
도 2는 본 발명에 의한 건드릴 및 BTA 겸용 장비의 프레스 헤드 구조를 나타내는 단면도.
도 3의 (가)(나)는 본 발명에 의한 프레스 헤드의 BTA 가공시 작동과정을 나타내는 설명도.
도 4의 (가)(나)는 본 발명에 의한 프레스 헤드의 건드릴 가공시 작동과정을 나타내는 설명도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 프레스 헤드는 건드릴 및 BTA 겸용 장비에 구비된 칩박스의 내부에 장착되는 것으로, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 실린더(2), BTA용 유압피스톤(5), 건드릴용 공압피스톤(8), 유압피스톤커버(10), 공압피스톤커버(11), 가이드부쉬커버(12), 엔드캡(13)을 포함하도록 구성된다.

상기 실린더(2)는 프레스 헤드(1)의 몸체 역할을 하는 것으로, 후단부 중앙에 피스톤삽입공(2a)이 관통형성된 원형관형상으로 이루어지며, 중앙부 내주면에는 내측 전후방 공간을 유압유 공간부(3)와 절삭유 공간부(4)로 분할하는 격벽링(2b)이 형성되며, 전단부 외측면에는 상기 유압유 공간부(3)와 연결되는 한 쌍의 유압포트(2c)(2d)가 형성되고, 후단부 외측면에는 상기 절삭유 공간부(4)와 연결되는 절삭유 유입공(2e)이 형성된다.

상기 BTA용 유압피스톤(5)은 상기 실린더(2)의 내부에 전후방으로 슬라이딩가능하게 삽입되는 것으로, 원형관형상으로 이루어지며, 전단부 외주면에는 상기 유압유 공간부(3)를 전ㆍ후방 유압챔버(3a)(3b)로 분할하는 피스톤링(5a)이 형성되고, 전단부 내주면에는 내측 전후방 공간을 에어 공간부(6)와 절삭유챔버(7)로 분할하는 격벽링(5b)이 형성되며, 전단부 외측면에는 상기 에어 공간부(6)와 연결되는 한 쌍의 공압포트(5c)(5d)가 형성되고, 후단부 외측면에는 상기 절삭유챔버(7)와 연결되는 절삭유 유로(5e)가 형성된다.

상기 건드릴용 공압피스톤(8)은 상기 BTA용 유압피스톤(5)의 전단부 내측에 전후방으로 슬라이딩가능하게 삽입되는 것으로, 원형관형상으로 이루어지며, 중앙부 외주면에는 상기 에어 공간부(6)를 전ㆍ후방 공압챔버(6a)(6b)로 분할하는 피스톤링(8a)이 형성되고, 전단부 내측에는 중앙부에 드릴안내공(9a)이 관통형성되는 가이드부쉬(9)가 삽입설치된다.

상기 유압피스톤커버(10)는 상기 실린더(2)의 전단부에 결합되는 것으로, 링형상으로 이루어지며, 상기 실린더(2)와 BTA용 유압피스톤(5) 사이에 형성되는 유압유 공간부(3)를 밀폐하게 된다.

상기 공압피스톤커버(11)는 상기 BTA용 유압피스톤(5)의 전단부에 결합되는 것으로, 링형상으로 이루어지며, 상기 BTA용 유압피스톤(5)과 건드릴용 공압피스톤(8) 사이에 형성되는 에어 공간부(6)를 밀폐하게 된다.

상기 가이드부쉬커버(12)는 상기 건드릴용 공압피스톤(8)의 전단부에 결합되는 것으로, 링형상으로 이루어지며, 상기 건드릴용 공압피스톤(8)의 전단부 내측에 삽입되는 가이드부쉬(9)를 고정하게 된다.

상기 엔드캡(13)은 상기 BTA용 유압피스톤(5)의 후단부에 결합되는 것으로, 중앙부에는 튜브삽입공(13a)이 관통형성되며, 후단부에는 튜브글랜드(15)가 밀폐용 패킹(14)을 개재한 상태로 결합된다.

상기 엔드캡(13)은 BTA용 유압피스톤(5)의 내부에 형성되는 절삭유 공간부(4)를 밀폐하기 위해 사용되는 부품으로서, BTA 가공시에만 결합되고, 건드릴 가공시에는 분리된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 건드릴 및 BTA 겸용 장비의 프레스 헤드의 조립 및 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 프레스 헤드는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 실린더(2)의 전방개구부를 통해 실린더(2)의 내부에 BTA용 유압피스톤(5)을 삽입한 후 실린더(2)의 전단부에 유압피스톤커버(10)를 결합하고, 상기 BTA용 유압피스톤(5)의 전방개구부를 통해 BTA용 유압피스톤(5)의 내부에 건드릴용 공압피스톤(8)을 삽입한 후 BTA용 유압피스톤(5)의 전단부에 공압피스톤커버(11)를 결합하고, 상기 건드릴용 공압피스톤(8)의 전단부 내측에 가이드부쉬(9)를 삽입한 후 건드릴용 공압피스톤(8)의 전단부에 가이드부쉬커버(12)를 결합하고, 상기 BTA용 유압피스톤(5)의 후단부에 엔드캡(13)을 결합함으로써 간편하게 조립할 수 있게 된다.

이 때, 본 발명에 의한 프레스 헤드를 구성하는 각 부품들의 결합면 또는 접촉면에는 유압유와 절삭유 및 에어의 누설을 방지하기 위한 오링이나 패킹, 가스켓 등이 설치된다.

한편, 본 발명에 의한 프레스 헤드는 도 3과 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 건드릴 및 BTA 겸용 장비에 구비된 칩박스(22)의 내부에 장착해서 사용하게 된다.

본 발명에 의한 프레스 헤드(1)가 장착된 건드릴 및 BTA 겸용 장비를 사용하여 대구경 홀을 가공할 경우에는, 도 3의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이 BTA용 유압피스톤(5)의 후단부에 결합된 엔드캡(13)의 튜브삽입공(13a)을 통해 가이드부쉬(9)의 드릴안내공(9a)으로 BTA튜브(26a)를 삽입하여 셋팅하게 된다.

이어서, 프레스 헤드(1)에 BTA튜브(26a)를 삽입하여 셋팅한 상태에서 도 3의 (나)에 도시되어 있는 바와 같이 유압포트(2d)를 통해 후방 유압챔버(3b)에 유압을 가하게 되면, BTA용 유압피스톤(5)이 전진함에 따라 건드릴용 공압피스톤(8)의 전단부 내측에 삽입된 가이드부쉬(9)가 공작물(30)의 표면에 강한 압력으로 밀착된다.

이 때, 상기 칩박스(22)의 절삭유 주입구(22a)를 통해 고압으로 주입되는 절삭유는 실린더(2)의 절삭유 유입공(2e)을 통해 실린더(2)와 BTA용 유압피스톤(5) 사이에 형성된 절삭유 공간부(4)로 유입된 후, BTA용 유압피스톤(5)의 절삭유 유로(5e)를 통해 BTA용 유압피스톤(5)의 내부에 형성된 절삭유챔버(7)로 유입되는데, 절삭유챔버(7)에 유입된 절삭유는 BTA 가공시 가이드부쉬(9)와 BTA튜브(26a) 사이에 형성된 틈새를 통해 BTA튜브(26a)에 의해 드릴링되는 심공의 내부로 토출된다.

이와 같이 BTA를 이용한 대구경 홀의 가공시에는 유압에 의해 작동하는 BTA용 유압피스톤(5)을 이용하여 BTA튜브(26a)를 안내하는 가이드부쉬(9)를 공작물(30)의 표면에 강한 압력으로 밀착시킬 수 있게 되므로, BTA튜브(26a)에 의해 드릴링되는 심공의 내부로 토출되는 절삭유가 공작물(30)의 표면과 가이드부쉬(9) 사이로 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에 의한 프레스 헤드(1)가 장착된 건드릴 및 BTA 겸용 장비를 사용하여 소구경 홀을 가공할 경우에는, 도 4의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이 BTA용 유압피스톤(5)의 후단부에 결합된 엔드캡(13)을 분리한 후 건드릴용 공압피스톤(8)의 후단부를 통해 가이드부쉬(9)의 드릴안내공(9a)으로 건드릴(26a)를 삽입하여 셋팅하게 된다.

이 때, 프레스 헤드(1)가 장착된 칩박스(22)의 후면부에는 건드릴(26a)의 외부홈을 따라 배출되는 칩과 절삭유가 칩박스(22)의 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 칩박스커버(22b)를 결합하게 된다.

이어서, 프레스 헤드(1)에 건드릴(26b)를 삽입하여 셋팅한 상태에서 도 4의 (나)에 도시되어 있는 바와 같이 공압포트(5d)를 통해 후방 공압챔버(3b)에 공압을 가하게 되면, 건드릴용 공압피스톤(8)이 전진함에 따라 건드릴용 공압피스톤(8)의 전단부 내측에 삽입된 가이드부쉬(9)가 공작물(30)의 표면에 BTA용 유압피스톤(5)보다 약한 압력으로 밀착된다.

이와 같이 건드릴을 이용한 소구경 홀의 가공시에는 공압에 의해 작동하는 건드릴용 공압피스톤(8)을 이용하여 건드릴(26b)를 안내하는 가이드부쉬(9)를 공작물(30)의 표면에 BTA용 유압피스톤(5)보다 약한 압력으로 밀착시킬 수 있게 되므로, 건드릴 가공시 프레스 헤드에 의한 공작물의 밀림현상을 방지할 수 있게 될 뿐만 아니라 이로 인해 유발되는 직진도 불량문제도 완전히 해결할 수 있게 된다.

1 : 프레스 헤드 2 : 실린더
2a : 피스톤삽입공 2b : 격벽링
2c, 2d : 유압포트 2e : 절삭유 유입공
3 : 유압유 공간부 3a, 3b : 전ㆍ후방 유압챔버
4 : 절삭유 공간부 5 : BTA용 유압피스톤
5a : 피스톤링 5b : 격벽링
5c, 5d : 공압포트 5e : 절삭유 유로
6 : 에어 공간부 6a, 6b : 전ㆍ후방 공압챔버
7 : 절삭유챔버 8 : 건드릴용 공압피스톤
8a : 피스톤링 9 : 가이드부쉬
9a : 드릴안내공 10 : 유압피스톤커버
11 : 공압피스톤커버 12 : 가이드부쉬커버
13 : 엔드캡 13a : 튜브삽입공
14 : 밀폐용 패킹 15 : 튜브글랜드

Claims

건드릴 및 BTA 겸용 장비에 구비된 칩박스의 내부에 장착되는 프레스 헤드에 있어서,
후단부 중앙에 피스톤삽입공이 관통형성된 원형관형상으로 이루어지며 중앙부 내주면에는 내측 전후방 공간을 유압유 공간부와 절삭유 공간부로 분할하는 격벽링이 형성되며 전단부 외측면에는 상기 유압유 공간부와 연결되는 한 쌍의 유압포트가 형성되고 후단부 외측면에는 상기 절삭유 공간부와 연결되는 절삭유 유입공이 형성되는 실린더와,
상기 실린더의 내부에 전후방으로 슬라이딩가능하게 삽입되는 것으로, 원형관형상으로 이루어지며 전단부 외주면에는 상기 유압유 공간부를 전ㆍ후방 유압챔버로 분할하는 피스톤링이 형성되고 전단부 내주면에는 내측 전후방 공간을 에어 공간부와 절삭유챔버로 분할하는 격벽링이 형성되며 전단부 외측면에는 상기 에어 공간부와 연결되는 한 쌍의 공압포트가 형성되고 후단부 외측면에는 상기 절삭유챔버와 연결되는 절삭유 유로가 형성되는 BTA용 유압피스톤과,
상기 BTA용 유압피스톤의 전단부 내측에 전후방으로 슬라이딩 가능하게 삽입되는 것으로, 원형관형상으로 이루어지며 중앙부 외주면에는 상기 에어 공간부를 전ㆍ후방 공압챔버로 분할하는 피스톤링이 형성되고 전단부 내측에는 중앙부에 드릴안내공이 관통형성되는 가이드부쉬가 삽입설치되는 건드릴용 공압피스톤과,
상기 실린더의 전단부에 결합되는 것으로, 상기 실린더와 BTA용 유압피스톤 사이에 형성된 유압유 공간부를 밀폐하는 유압피스톤커버와,
상기 BTA용 유압피스톤의 전단부에 결합되는 것으로, 상기 BTA용 유압피스톤과 건드릴용 공압피스톤 사이에 형성된 에어 공간부를 밀폐하는 공압피스톤커버와,
상기 건드릴용 공압피스톤의 전단부에 결합되는 것으로, 상기 건드릴용 공압피스톤의 전단부 내측에 삽입된 가이드부쉬를 고정하는 가이드부쉬커버와,
상기 BTA용 유압피스톤의 후단부에 결합되는 것으로, 중앙부에는 튜브삽입공이 관통형성되며 후단부에는 튜브글랜드가 밀폐용 패킹을 개재한 상태로 결합되는 엔드캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 건드릴 및 BTA 겸용 장비의 프레스 헤드.