KR102009147B1 - 히트싱크를 포함하는 절삭용 공구유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 히트싱크를 포함하는 절삭용 공구유닛은, 공구 홀더, 상기 공구 홀더의 끝단부에 장착되어 절삭을 수행하는 절삭공구, 상기 절삭공구에 적어도 일부가 접촉되어 상기 절삭공구에서 발생하는 열을 상기 공구 홀더 측으로 전달하는 히트파이프 및 상기 공구 홀더에 구비되며, 상기 히트파이프에 의해 전달된 열을 외부로 방출시키는 히트싱크를 포함한다.

Description

히트싱크를 포함하는 절삭용 공구유닛{Cutting Tool Unit Having Heat Sink}

본 발명은 대상물의 가공을 수행하는 절삭용 공구유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공구 홀더 측에 히트싱크가 구비되어 가공 시 발생하는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있도록 하는 절삭용 공구유닛에 관한 것이다.

공작기계를 이용한 절삭가공은 다양한 가공공구를 이용하게 되며, 그 종류에 따라 평삭가공, 측면가공, 구멍가공, 나사가공 등으로 분류될 수 있다.

이와 같은 절삭가공 시에는 가공장치 및 공구에 심한 진동 및 열이 발생하게 되며, 이는 공구의 마모를 유발하는 동시에 장치의 수명을 단축시키고, 가공품질을 저하시키게 된다.

그리고 이와 같은 절삭가공에 사용되는 가공공구는, 절삭가공 시에 발생하는 1000~1500℃의 높은 온도의 열을 냉각시키기 위하여 절삭유와 같은 냉각용 유체를 사용하는 것이 일반적이다.

하지만 이와 같은 방법은 냉각용 유체를 분사하기 위한 장치가 별도로 구비되어야 함은 물론, 절삭유의 소모에 따른 가공 비용 증가로 이어지는 문제가 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국공개특허 제10-2014-0143866호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 보다 간단한 방법으로 가공 시 공구 상에 발생하는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.

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 히트싱크를 포함하는 절삭용 공구유닛은, 공구 홀더, 상기 공구 홀더의 끝단부에 장착되어 절삭을 수행하는 절삭공구, 상기 절삭공구에 적어도 일부가 접촉되어 상기 절삭공구에서 발생하는 열을 상기 공구 홀더 측으로 전달하는 히트파이프 및 상기 공구 홀더에 구비되며, 상기 히트파이프에 의해 전달된 열을 외부로 방출시키는 히트싱크를 포함한다.

그리고 상기 히트파이프는 상기 절삭공구의 장변 방향으로 길게 구비될 수 있다.

또한 상기 히트싱크는 적어도 일부가 상기 절삭공구에 접촉된 상태로 구비될 수 있다.

그리고 상기 히트싱크는, 적어도 일부가 상기 절삭공구에 접촉된 상태로 구비된 냉각블록 및 상기 공구 홀더 내에 형성되며, 상기 냉각블록을 경유하여 냉각수가 유동되는 경로를 형성하는 냉각유로를 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 히트싱크를 포함하는 절삭용 공구유닛은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 절삭공구와 적어도 일부가 접촉되는 히트파이트가 구비되어 가공 시 발생하는 열을 공구 홀더 측으로 신속하게 전달할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 부피가 큰 공구 홀더에 히트싱크가 구비되어 방열 효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 히트싱크의 형태가 다양하게 적용될 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 절삭용 공구유닛의 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 절삭용 공구유닛의 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 절삭용 공구유닛의 모습을 나타낸 도면; 및
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 절삭용 공구유닛의 모습을 나타낸 도면이다.

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.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 절삭용 공구유닛(100)의 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 절삭용 공구유닛(100)은 공구 홀더(110)와, 절삭공구(50)와, 히트파이프(52)와, 히트싱크를 포함한다.

상기 공구 홀더(110)는 일측에 절삭공구(50)를 결합하거나 분리시킬 수 있도록 형성되며, 상기 절삭공구(50)를 결합 시 안정적인 고정 상태가 유지되도록 한다. 그리고 본 실시예에서 상기 공구 홀더(110)의 타측에는 공구 홀더(120)를 별도의 가공장치에 연결시킬 수 있도록 연결부(120)가 구비된 형태를 가진다.

상기 절삭공구(50)는 상기와 같이 상기 공구 홀더(110)의 끝단부에 장착되어 절삭을 수행할 수 있으며, 가공 대상 및 가공 형태에 따라 다양한 종류가 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 히트파이프(52)는 상기 절삭공구(50)에 적어도 일부가 접촉되어 상기 절삭공구(50)에서 발생하는 열을 상기 공구 홀더(110) 측으로 전달하는 구성요소이다.

본 실시예의 경우 상기 히트파이프(52)는 상기 절삭공구(50)의 장변 방향으로 길게 구비된 형태를 가지도록 형성되어, 상기 절삭공구(50) 전체 영역으로부터 발생하는 열을 상기 공구 홀더(110) 측으로 효과적으로 전달할 수 있도록 하는 구조를 가진다.

다만, 상기 히트파이프(52)는 적어도 일부가 상기 절삭공구(50)에 접촉될 수 있다면 본 실시예와 다른 위치에 구비될 수도 있으며, 그 형태 역시 변형이 가능함은 물론이다.

상기 히트싱크는 상기 공구 홀더(110)에 구비되며, 상기 히트파이프(52)에 의해 전달된 열을 외부로 방출시키는 역할을 수행한다.

즉 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 절삭공구(50)와 적어도 일부가 접촉되는 히트파이트(52)가 가공 시 발생하는 열을 공구 홀더(110) 측으로 신속하게 전달하는 것은 물론, 상대적으로 부피가 큰 공구 홀더(110) 측에 히트싱크가 구비되어 방열 효과를 극대화할 수 있다.

또한 상기 히트싱크의 형태는 제한 없이 다양하게 적용될 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 히트싱크는 상기 공구 홀더(110)와 넓은 접촉면을 가지는 방열플레이트(111a)와, 상기 방열플레이트(111a)에 돌출된 형태로 구비되는 방열핀(111b)을 포함하는 방열부재(111) 형태로 형성되는 것으로 하였다.

이때 상기 방열핀(111b)은 상기 방열플레이트(111a) 상에 복수 개가 구비될 수 있으며, 그 형태 역시 다양하게 형성될 수 있다. 또한 상기 방열부재(111) 자체 역시 상기 공구 홀더(110) 상에 복수 개가 구비될 수 있음은 물론이다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 절삭용 공구유닛(100)의 모습을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예와 마찬가지로 상기 히트파이프(52)가 상기 절삭공구(50)의 장변 방향으로 길게 구비된 형태를 가지며, 상기 히트싱크 역시 상기 방열플레이트(111a) 및 상기 방열핀(111b)을 포함하는 방열부재(111) 형태로 형성된다.

다만, 본 실시예의 경우 상기 방열부재(111)의 적어도 일부가 상기 절삭공구(50)에 직접 접촉된 상태로 구비된다는 점이 제1실시예와 다르다.

구체적으로 본 실시예에서 상기 방열부재(111)의 방열플레이트(111a)는 일면이 상기 절삭공구(50) 및 히트파이프(52)에 직접 접촉되도록 상기 절삭공구(50) 측에 인접하여 구비되며, 이에 따라 상기 히트파이프(52)를 통해 전달되는 열을 상기 방열핀(111b)을 통해 신속하게 외부로 배출시킬 수 있도록 하여 그 효과를 배가시킬 수 있도록 하였다.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 절삭용 공구유닛(100)의 모습을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 전술한 실시예들과 마찬가지로 상기 히트파이프(52)가 상기 절삭공구(50)의 장변 방향으로 길게 구비된 형태를 가진다는 점은 동일하나, 상기 히트싱크의 형태가 다르게 형성된다는 차이를 가진다.

본 실시예에서 상기 히트싱크는, 적어도 일부가 상기 절삭공구(50)에 접촉된 상태로 구비되는 냉각블록(112)과, 상기 공구 홀더(110) 내에 형성되며, 상기 냉각블록(112)을 경유하여 냉각수가 유동되는 경로를 형성하는 냉각유로(113)를 포함할 수 있다.

즉 본 실시예의 경우 수랭식으로 상기 히트파이프(52)를 통해 상기 공구 홀더(110) 측으로 전달된 열을 외부로 방출시킬 수 있으며, 이에 따라 방열 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

특히 상기 냉각유로(113)는 상기 공구 홀더(110) 내에서 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 그 형태에 따라 의도하는 정도의 냉각 효과를 가질 수 있도록 상기 냉각블록(112) 과의 접촉 면적을 결정할 수 있다.

또한 상기 냉각블록(112)은 탈착식으로 제작되어 상기 공구 홀더(110)로부터 선택적으로 분리 및 결합되도록 할 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 상기 절삭공구(50)에 비해 상대적으로 부피가 큰 공구 홀더(110)에 히트싱크가 구비될 수 있으므로, 본 실시예와 같이 상기 히트싱크를 수랭식으로 구성하는 등 보다 다양한 구성을 가지도록 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 절삭용 공구유닛(100)의 모습을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 본 발명의 제4실시예의 경우, 전술한 제3실시예와 마찬가지로 상기 히트파이프(52)가 상기 절삭공구(50)의 장변 방향으로 길게 구비된 형태를 가지며, 상기 히트싱크는 냉각블록(112) 및 냉각유로(113)를 포함한다.

다만, 본 실시예의 경우 상기 냉각블록(112)에 보조방열핀(114)이 더 구비된다는 점이 제3실시예와의 차이점이다.

즉 본 실시예는 복수의 보조방열핀(114)이 상기 냉각블록(112) 상에 구비되어, 상기 냉각유로(113)를 유동하는 냉각수와 함께 방열을 수행함에 따라 상기 냉각수의 냉각 효율을 보다 높일 수 있도록 하였다.

이에 따라 냉각수의 교체 주기를 보다 길게 할 수 있으며, 냉각수의 재냉각 공정에 소요되는 에너지 및 소요되는 시간을 크게 절감할 수 있음은 물론이다.

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.

50: 절삭공구
52: 히트파이프
100: 절삭용 공구유닛
110: 공구 홀더
111: 방열부재
111a: 방열플레이트
111b: 방열핀
112: 냉각블록
113: 냉각유로
114: 보조방열핀
120: 연결부

Claims (4)

1. 공구 홀더;
   상기 공구 홀더의 끝단부에 장착되어 절삭을 수행하는 절삭공구;
   상기 절삭공구의 장변 방향으로 길게 구비된 형태를 가지도록 상기 절삭공구 내부에 구비되어, 상기 절삭공구 전체 영역으로부터 발생하는 열을 상기 공구 홀더 측으로 전달하는 히트파이프; 및
   상기 공구 홀더에 구비되며, 상기 히트파이프에 의해 전달된 열을 외부로 방출시키는 히트싱크;
   를 포함하며,
   상기 히트싱크는,
   적어도 일부가 상기 절삭공구 및 상기 히트파이프에 접촉된 상태로 상기 공구 홀더에 탈착 가능하게 구비되어 상기 공구 홀더로부터 선택적으로 분리 및 결합되도록 형성된 냉각블록;
   상기 공구 홀더 내에 형성되며, 상기 냉각블록을 경유하여 냉각수가 유동되는 경로를 형성하는 냉각유로; 및
   상기 냉각블록 상에 구비되어 상기 냉각수와 함께 방열을 수행하는 보조방열핀;
   을 포함하는 절삭용 공구유닛.
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