KR101765453B1 - 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴은 고주파 전기에너지가 발생되는 발진기와 고주파 전기에너지를 기계적인 진동으로 변환시키는 진동자, 진동자와 연결되어 진동을 전달하는 공구혼 및 공구혼의 선단에 결합되는 팁을 포함하는 연삭 가공 툴에 있어서, 공구혼의 선단면에 형성되는 가이드돌기 및 팁의 일면에 형성되고 가이드돌기가 수용되는 가이드홈을 포함하고, 팁은 공구혼에 착탈 가능하게 결합된다.

Description

팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴{GRINDING DEVICE WITH INTERCHANGEABLE TOOL TIP}
본 발명은 연삭 가공 툴에 관한 것으로서, 팁을 독립적으로 교체 가능하게 한 초음파 연삭 가공 툴에 관한 것이다.
일반적으로 물체의 표면을 원하는 모양과 치수에 맞춰 다듬질하기 위한 다양한 가공법이 실시되고 있다.
연삭숫돌이 고속으로 회전하면서 공작물을 가공하는 형태의 연삭기가 널리 사용되고 있으며, 축과 같은 형상을 가공하는 원통연삭기, 내면을 연삭하는 내면연삭기, 평면이나 테이퍼등을 가공하는 평면연삭기, 만능연삭기 등이 있다.
또한, 초음파의 진동을 이용하여 공구를 피가공물에 빠른속도로 반복하여 충돌시켜 아주 미세한 파괴를 계속함으로써 가공하는 초음파 가공기(ultrasonic machine)도 공작기계로 널리 이용되고 있다.
초음파 가공기는 공구의 초음파진동과 지립 및 가공압을 병용하여 재료를 미량씩 파쇄해 가는 가공법으로, 발진기를 통하여 생성되는 고주파 전기 에너지가 진동자를 거치며 기계적인 진동으로 변환되고 이러한 기계적인 진동은 공구혼에서 진폭이 확대되어 공구로 전달되는 구조를 지닌 것이 보편적이다.
이때 가공대상물인 재료와 근접하여 초음파 진동을 하는 공구는 소모품으로서 주기적으로 교체가 필요하게 된다. 그러나, 기존에는 공구혼의 일단에 공구가 일체로 형성되어 있어 공구의 마모나 파손으로 인해 공구를 교체하기 위해서는 일체로 형성된 공구혼을 분리하여 교체하여야 했다.
이는 효율적이지 못하였고, 파손이나 마모가 발생된 공구의 교체를 위하여 공구혼을 모두 교체하여야 했기에 비용과 자원의 낭비 또한 컸다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서 초음파 가공기에 있어서 마모 또는 파손이 발생되는 공구 팁만을 교체할 수 있도록 하여 비용을 절감할 수 있고, 또한 교체되는 공구 팁이 공구혼의 선단에 정밀하고 정확하게 결합되도록 하여 가공 정밀도는 유지할 수 있는 연삭 가공 툴을 제공하기 위함이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴은 고주파 전기에너지가 발생되는 발진기와 고주파 전기에너지를 기계적인 진동으로 변환시키는 진동자, 진동자와 연결되어 진동을 전달하는 공구혼 및 공구혼의 선단에 결합되는 팁을 포함하는 연삭 가공 툴에 있어서, 공구혼의 선단면에 형성되는 가이드돌기 및 팁의 일면에 형성되고 가이드돌기가 수용되는 가이드홈을 포함하고, 팁은 공구혼에 착탈 가능하게 결합된다.
또는, 가이드돌기는 환형으로 돌출되어 형성된다.
그리고, 가이드돌기 및 가이드홈은 일측이 경사지게 형성되는 경사가이드를 포함한다.
또는, 가이드홈은 가이드돌기의 부피보다 넓은 공간으로 형성되어 가이드돌기가 내측으로 수용 시 간극이 발생된다.
그리고, 간극에는 윤활액이 충진되어 진동전달 효율을 높이고 공구혼 및 팁 사이의 진동충격을 완화한다.
또는, 공구혼 및 팁은 중심부가 체결볼트로 관통되어 결합된다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴은 팁의 교체가 자유롭고, 공구혼의 선단에 팁이 착탈될 수 있도록 구성되어 공구혼 전체 또는 일부를 연삭기에서 분리하지 않고도 팁을 교체할 수 있는 효과가 있으며, 팁이 공구혼의 선단의 정확한 위치에 결합될 수 있도록 체결부가 형성되어 높은 가공정밀도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴의 공구혼에 팁이 결합되는 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴의 공구혼에 팁이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴의 공구혼에 팁이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴의 공구혼에 팁이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴은 하기 되는 것과 같이 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴을 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴의 공구혼에 팁이 결합되는 상태를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴의 공구혼에 팁이 결합된 상태를 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴의 공구혼에 팁이 결합된 상태를 나타낸 단면도, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴의 공구혼에 팁이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴은 고주파 전기 에너지가 발생되는 발진기(120)와 고주파 전기에너지를 기계적인 진동으로 변환시키는 진동자(110), 진동자(110)와 연결되어 진동을 전달하는 공구혼(200) 및 공구혼(200)의 선단에 결합되는 팁(300)을 포함하는 연삭 가공 툴에 있어서, 공구혼(200) 및 팁(300)의 접하는 면에 형성되는 체결부(400)를 포함하고, 팁(300)이 공구혼(200)에 착탈 가능하게 결합된다.
아래에서는 상기된 각각의 구성을 구체적으로 자세하게 설명한다.
도 1은 초음파 진동을 이용하여 가공대상물(10)을 연삭 또는 연마하는 초음파 가공기를 간략하게 도시한 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴이 적용되어 실시될 수 있다. 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 팁(300)이 사용되는 다양한 공작기구에 적용될 수 있는 것으로 초음파 진동을 이용하는 공작기구 또는 지립과 같은 마찰액을 사용하여 연삭 또는 연마를 수행하는 공작기구로 한정하는 것은 아니다.
연삭 가공 툴은 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(100)의 내측에 진동자(110)가 일단이 완충부(130)와 결합되어 구비된다.
하우징(100)은 내측공간에 냉각수가 순환되며 진동자(110)를 냉각시킬 수 있도록 구비될 수 있다.
하우징(100)의 외측에 구비되는 발진기(120)에서는 고주파 전기 에너지가 발생되는 장치로 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 그 진폭은 다양하게 구현될 수 있다.
또한 발진기(120)는 압전현상이나 자기 변형효과를 사용하여 실시될 수 있다.
진동자(110)는 발진기(120)로부터 고주파 전기 에너지를 공급받아 이를 기계적인 진동으로 변환시키는 장치로서, 하우징(100)의 내부에서 일단은 완충부(130)로 고정되어 진동이 하우징으로 전달되는 것을 방지 할 수 있도록 구비된다.
공구혼(200)은 진동자의 일측에 결합되는 장치로서 일단으로부터 타단으로 갈수록 그 직경이 줄어드는 형상을 지닌다.
구체적으로는 꼭지점이 첨예하지 않고 면처리 된 원뿔 형상으로 실시될 수 있고, 이는 진동자(110)에서 발생된 기계적인 진동의 진폭을 확대하여 타단으로 전달할 수 있도록 하기 위함이다.
팁(300)은 상술하였던 공구혼(200)의 직경이 작게 형성되는 타단에 결합된다.
팁(300)은 음속이 잘 전달되는 재질로 형성될 수 있고, 티타늄(titanium), 특수강, 철등의 재질로 구현될수 있으며 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 재질로 구현될 수 있다.
체결부(400)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 가이드돌기(410), 가이드홈(320), 경사가이드(430)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상술하였던 공구혼(200)과 팁(300)의 결합시 접하는 면에 형성된다.
가이드돌기(410)는 공구혼(200)의 선단면에 돌출되어 형성되고, 공구혼(200)의 선단면 중심부를 원점으로 하는 일정한 직경을 지닌 환턱으로 돌출되어 형성될 수 있다. 이는 도 2에 도시된 바와 같으며, 공구혼(200)에서 진동이 증폭되는 끝단, 상세하게는 직경이 작게 형성되는 끝단의 선단면에 형성된다.
가이드돌기(410)는 그 단면이 직사각형 또는 사다리꼴 형상으로 돌출형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 가이드돌기(410)의 외측 둘레는 소정의 경사면을 지니도록 형성되는 경사가이드(430)가 구비된다.
가이드홈(420)은 가이드돌기(410)와 대응되는 형상으로 팁(300)의 일면에 형성되고, 가이드돌기(410)가 내측으로 수용된다.
또한, 가이드홈(420)에는 가이드돌기(410)의 경사가이드(430)와 대응되는 경사면인 경사가이드(430)가 역시 형성된다.
이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 가이드돌기(410) 및 가이드홈(420)의 형상으로 구현될 수 있으며, 가이드돌기(410)가 팁(300)의 일면에 형성되고, 가이드홈(420)이 공구혼(200)의 선단면에 형성되어도 무방하다.
팁(300)의 중심부는 관통되어 형성되는 볼트체결구가 구비되고 이 볼트체결구와 대응되는 위치로 공구혼(200)의 선단면 중심부에 볼트가 체결될 수 있는 결합구가 형성되며, 팁(300)은 체결볼트(500)로 중심부가 관통되어 공구혼(200)에 나사 결합된다. 이는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같다.
이때, 가이드홈(420)은 가이드돌기(410)가 돌출형성되는 부피보다 넓은 부피로 함몰형성되어 팁(300)이 공구혼(200)에 결합시에 각각의 경사가이드(430)가 접하여 위치가 고정되도록 하고, 팁(300)과 공구혼(200)의 사이에 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같은 간극(440)이 형성되도록 할 수 있다.
간극(440)은 구리스와 같은 윤활물질등이 주입되는 공간으로서 이는 공구혼(200)으로부터 팁(300)으로 진동이 보다 효율적으로 전달되도록 하며, 공구혼(200)과 팁(300) 사이에 발생될 수 있는 진동으로 인한 충격을 완화하여 주는 효과를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 팁(300)과 공구혼(200)의 기밀성을 유지할 수 있도록 한다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이 가이드돌기(410)는 단면이 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있고, 가이드홈(420)은 직사각형의 함몰 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 구성은 단면이 사다리꼴 형상의 가이드돌기(410)가 직사각형 형상의 가이드홈(420)으로 수용될때, 양측의 경사진 면이 가이드홈(420)의 모서리부분과 접하며 수용될 수 있도록 하여 팁(300)과 공구혼(200)의 정확한 위치 설정이 가능하도록 가이드 하는 역할을 수행할 수 있게 되고, 단면이 사다리꼴 형태의 가이드돌기(410)가 가이드홈(420)에 억지끼움되도록 하여 결합의 견고성을 높일 수도 있게 된다.
상기와 같은 구성에 근거하여 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴의 작동을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴은 초음파 진동을 이용하여 가공대상물인 재료를 다양한 형태로 가공하는 장치에 관한 것이다.
가공을 수행하는 과정에서 팁(300)에는 마모 또는 파손이 가해지게 된다.
이때, 공구혼(200)으로부터 마모 또는 파손된 팁(300)을 분리하여 내고, 새로운 팁(300)으로 교체 사용할 수 있다.
공구혼(200) 및 팁(300)의 접면에 형성되는 체결부(400)를 결합하는 과정으로서 먼저 가이드돌기(410)를 가이드홈(420)에 수용되게 위치선정을 하여 팁(300)을 공구홈(200)에 밀착시킨다.
가이드돌기(410) 및 가이드홈(420)에 대응되도록 각각 경사지게 형성되는 경사가이드(430)가 서로 접하도록 하여 팁을 공구혼(200)으로 밀착시키게 되면, 경사가이드(430)가 지닌 경사면을 따라 팁(300)이 공구혼(200)과 정확한 위치에 체결되게 된다.
경사가이드(430)는 팁(300)이 공구혼(200)과 체결시 정확한 위치에 오차없이 체결될 수 있도록 가이드하는 역할과 동시에 공구혼(200)으로부터 전해지는 진동을 팁(300)으로 전달하는 효과를 지니게 된다.
또한, 팁(300)과 공구혼(200)에 형성되는 경사가이드(430)가 서로 접하여 체결되고, 이때 가이드돌기(410)가 돌출되는 부피보다 가이드홈(420)의 함몰된 부피가 크게 형성되어 팁(300)과 공구혼(200)의 사이에 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같은 간극(440)이 존재하게 된다.
간극(440)에는 구리스와 같은 윤활액이 충진되어 공구혼(200)으로부터 전달되는 진동이 팁(300)으로 효율적으로 전달될 수록 할 수 있고, 진동 충격을 완화하도록 구성될 수 있다.
팁(300)과 공구혼(200)은 결합되는 면방향으로 작용하게되는 횡방향의 압력이 체결부(400), 자세하게는 가이드돌기(410) 및 가이드홈(420)의 결합관계에 의하여 지지될 수 있게 된다.
그리고, 팁(300)과 공구혼(200)의 횡방향으로 작용하는 압력은 체결볼트(500)에 의하여 나사결합되는 구성에 의하여 지지될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 가공대상물
100: 하우징 110: 진동자
120: 발진기 130: 완충부
200: 공구혼
300: 팁
400: 체결부 410: 가이드돌기
420: 가이드홈 430: 경사가이드
440: 간극
500: 체결볼트

Claims (6)

  1. 고주파 전기에너지가 발생되는 발진기와 상기 고주파 전기에너지를 기계적인 진동으로 변환시키는 진동자, 상기 진동자와 연결되어 진동을 전달하는 공구혼 및 상기 공구혼의 선단에 결합되는 팁을 포함하는 연삭 가공 툴에 있어서,
    상기 공구혼의 선단면에 형성되는 가이드돌기; 및
    상기 팁의 일면에 형성되고 상기 가이드돌기가 수용되는 가이드홈;을 포함하고,
    상기 팁은 상기 공구혼에 착탈 가능하게 결합되며,
    상기 가이드홈은 상기 가이드돌기의 부피보다 넓은 공간으로 형성되어 상기 가이드돌기가 내측으로 수용 시 간극이 발생되고, 상기 간극에는 윤활액이 충진되어 진동전달 효율을 높이고 상기 공구혼 및 상기 팁 사이의 진동충격을 완화하는 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드돌기는,
    환형으로 돌출되어 형성되는 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드돌기 및 상기 가이드홈은,
    일측이 경사지게 형성되는 경사가이드;
    를 포함하는 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공구혼 및 상기 팁은,
    중심부가 체결볼트로 관통되어 결합되는 팁 교체가 가능한 연삭 가공 툴.
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