KR102255991B1 - 크로스 홀 디버링 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디버링 공구 및 디버링 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크로스 홀의 천공시 발생하는 버(burr)를 크로스 홀의 가장자리 챔퍼 가공을 통하여 손쉽게 제거할 수 있는 크로스 홀 디버링 공구와 이를 이용한 디버링 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 크로스 홀 디버링 공구는, 길이 방향으로 연장 형성되는 섕크부와; 상기 섕크부의 단부 외주면에 구비되는 몸체부와; 상기 몸체부의 일측에 돌출 형성되며, 상기 섕크부의 회전에 따라 관체의 내주면 원주 방향으로 회전되면서 상기 관체와 교차하도록 천공된 크로스 홀의 내측 가장자리를 챔퍼 가공하는 절삭부를 포함한다.

Description

크로스 홀 디버링 공구{CROSS HOLE DEBURRING TOOL}

본 발명은 디버링 공구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크로스 홀의 천공시 발생하는 버(burr)를 크로스 홀의 가장자리 챔퍼 가공을 통하여 손쉽게 제거할 수 있는 크로스 홀 디버링 공구에 관한 것이다.

크로스 홀(cross hole)이란 관체에 다른 관을 연결하거나 기타 구조물의 결합 또는 가공 등을 위해 관체와 교차되도록 천공된 구멍을 의미한다. 이러한 크로스 홀의 천공시에는 크로스 홀의 내측 가장자리에 버(burr)가 발생하게 된다. 이러한 버 제거를 위하여 종래에는 인용문헌1(대한민국 공개특허 10-2017-0072156)과 인용문헌2(XEBEC사 디버링 공구 소개 영상, https://www.youtube.com/watch?v=55xCGNKxiTQ)에 공지된 바와 같은 다양한 디버링 공구들이 제안되었다.

도 1 에는 이러한 종래 디버링 공구에 의한 크로스 홀(CH) 디버링 공정의 모식도가 도시된다. 이러한 종래의 디버링 공구(1)는 대체로 단부에 1 또는 그 이상의 디버링 블레이드가 구비되고, 공구를 회전시킴과 동시에 디버링 블레이드를 크로스 홀(CH)의 가장자리(E) 윤곽을 따라 이동(도 1 의 화살표 방향)시키면서 크로스 홀(CH)의 가장자리(E)에 형성된 버를 직접 절삭 제거하는 방식이 주를 이룬다. 이러한 절삭 작업의 자동화를 위해서는 미리 크로스 홀의 가장자리 윤곽에 관한 데이터를 저장하고, 해당 공구를 저장된 크로스 홀의 가장자리 윤곽에 상응하게 이동시키는 가공 제어 프로그램의 구비가 요구된다. 그런데, 크로스 홀의 가장자리 형상은 일정하지 않고 3차원적인 곡선으로 이루어져 있기 때문에 그 형상 윤곽을 따라 디버링을 하려면 가공 제어 프로그램이 복잡하고 구축 비용이 증가(XEBEC사의 디버링 공구 적용시 전용 프로그램 별도 구매 필요)할 뿐만 아니라 가공 시간도 많이 소요된다는 단점이 존재한다. 이러한 어려움 때문에 보통 브러쉬로 디버링 하는 경우가 많은데, 브러시에 의한 디버링의 경우 디버링 블레이드를 구비하는 공구 보다 절삭력이 약하고 크로스 홀 가장자리 윤곽에 균일한 절삭이 이루어지지 않기 때문에 버가 잔존하는 단점이 존재한다.

인용문헌1 : 공개특허 10-2017-0072156

인용문헌2 : https://www.youtube.com/watch?v=55xCGNKxiTQ

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 크로스 홀 디버링 공구의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 공구를 크로스 홀의 가장자리 윤곽을 따라 이동시키지 않고 단지 공구를 관체(P)의 내주면을 따라 1회전시키는 작업만으로 크로스 홀의 가장자리 전체를 챔버 가공함으로써 버를 한꺼번에 제거할 수 있어 작업 시간을 단축 및 품질 향상을 기대할 수 있으며, 별도의 가공 제어 프로그램의 구축 없이 디버링 가공이 가능하여 설비비를 절감할 수 있는 크로스 홀 디버링 공구 및 이를 이용한 디버링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 크로스 홀 디버링 공구는, 길이 방향으로 연장 형성되는 섕크부와; 상기 섕크부의 단부 외주면에 구비되는 몸체부와; 상기 몸체부의 일측에 돌출 형성되며, 상기 섕크부의 회전에 따라 관체의 내주면 원주 방향으로 회전되면서 상기 관체와 교차하도록 천공된 크로스 홀의 내측 가장자리를 챔퍼 가공하는 절삭부를 포함한다.

여기서, 상기 절삭부는, 상기 몸체부의 일측으로 돌출되고 길이 방향 선단에 볼록하게 만곡된 절삭면이 형성된다.

그리고, 상기 절삭부는, 상기 몸체부의 일측 가장자리로부터 외측으로 돌출 형성되는 절삭돌부와; 상기 절삭돌부의 일측 표면에 결합되며, 길이 방향 선단에 볼록하게 만곡된 절삭면이 형성된 절삭팁을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 크로스 홀 디버링 방법은, 크로스 홀 디버링 공구가 크로스 홀이 형성된 관체의 중공 내부에 길이 방향으로 삽입되는 단계; 상기 디버링 공구가 관체의 중심으로부터 크로스 홀이 형성된 방향으로 오프셋되어 절삭부의 절삭면이 크로스 홀의 내측 가장자리 일부와 접촉되는 단계; 및 상기 디버링 공구가 섕크부의 중심을 회전축으로 하여 회전됨에 따라 절삭부가 관체의 내주면 원주 방향으로 회전되면서 크로스 홀의 내측 가장자리를 챔퍼 가공하는 단계를 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 공구를 크로스 홀의 가장자리 윤곽을 따라 이동시키지 않고 단지 관체의 내주면을 따라 1회전시키는 작업만으로 크로스 홀의 가장자리 전체를 챔버 가공함으로써 버를 한꺼번에 제거할 수 있어 작업 시간을 단축 및 품질 향상을 달성할 수 있으며, 별도의 가공 제어 프로그램의 구축 없이 디버링 가공이 가능하여 설비비를 절감할 수 있다는 장점을 갖는다.

도 1 은 종래의 크로스 홀 디버링 공구에 의한 디버링 공정 모식도,
도 2 는 본 발명에 따른 디버링 공구의 사시도,
도 3 은 본 발명에 따른 디버링 공구가 가공 장비의 스핀들에 결합된 상태의 측단면도,
도 4 는 본 발명에 따른 디버링 공구의 정단면도,
도 5 는 본 발명에 따른 디버링 공구의 절삭부를 서로 다른 방향에서 바라본 도면,
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 디버링 공구에 의한 크로스 홀의 디버링 작업 방법(a) 및 작업 후 크로스 홀의 가장자리 형태를 모식적으로 나타낸 도면,
도 7 은 본 발명에 따른 디버링 공구에 의한 크로스 홀 디버링 작업의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 크로스 홀 디버링 공구 및 이를 이용한 디버링 방법의 구성 및 작용을 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 크로스 홀 디버링 공구(100)는, 섕크부(110), 몸체부(120) 및 절삭부(130)를 포함하여 구성된다.

섕크부(110)는 본 발명에 따른 공구를 가공 장비의 스핀들(S)에 장착 결합되도록 함과 아울러 후술하는 몸체부(120)를 지지하기 위한 부분으로, 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 길게 연장 형성되며 대체로 단면이 원형인 봉 형상으로 구성된다. 상기 섕크부(110)의 내부에는 길이 방향을 따라 절삭유가 공급 및 이송될 수 있는 오일유로(112)가 형성된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 섕크부(110)는 가공 장비의 스핀들(S)에 죠(jaw) 또는 기타 커플러에 의해 결합 장착되어 스핀들의 회전에 따라 함께 회전된다.

몸체부(120)는 상기 섕크부(110)의 단부 외주면에 결합되어 후술하는 절삭부(130)를 형성하거나 또는 상기 절삭부(130)를 지지하는 부분으로, 도시된 바와 같이 대체로 단면이 사각인 블록체로 구성되되, 네 모서리 부분은 가공 작업시 관체(P)의 내주면과의 간섭을 피하기 위하여 모따기 또는 라운딩 처리되는 것이 바람직하다. 상기 몸체부(120)는 섕크부(110)와 일체로 형성될 수도 있으나, 사각형 단면을 갖는 블록체의 중앙부에 섕크부(110)의 직경에 상응하는 홀이 관통 형성되고, 여기에 상기 섕크부(110)가 삽입되어 억지끼움에 의해 결합되거나, 용접, 블레이징 또는 기타 체결구에 의해 견고하게 고정 결합되는 것이 바람직하다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 몸체부(120)의 일측 표면에는 섕크부(110)의 내부에 형성된 오일유로(112)를 통하여 공급 및 이송되는 절삭유를 배출하기 위한 오일공(122)이 형성된다. 상기 오일공(122)은 섕크부(110)의 오일유로(112)와 연통되도록 구성되어 절삭유를 절삭부(130) 주변에 공급함으로써 가공부와의 마찰을 줄이고 열 발생을 최소화 한다.

절삭부(130)는 관체(P)에 교차하도록 천공된 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 부분 전체를 일정 간격 만큼 챔퍼(chamfer) 가공하여 버를 제거하는 부분으로, 도시된 바와 같이, 상기 몸체부(120)의 가장자리 일측에 돌출 형성된다. 상기 절삭부(130)는 초경재료로 구성되어 몸체부(120)의 일측에 일체로 돌출 형성될 수도 있고, PCD 팁과 같이 별도의 절삭팁(134)이 부착 결합된 상태로 구성될 수도 있다. 이하, 본 발명의 명세서와 도면에서는 PCD 팁을 구비하는 실시예가 예시적으로 설명된다.

도 4 에는 PCD 팁을 구비하는 본 발명에 따른 크로스 홀 디버링 공구(100)의 정면도가 도시된다. 도시된 바와 같이 본 실시예에서 상기 절삭부(130)는 절삭돌부(132)와 절삭팁(134)을 포함한다. 상기 절삭돌부(132)는 몸체부(120)의 일측 가장자리로부터 외측으로 돌출 형성되며, 상기 절삭돌부(132)의 일측 표면에 절삭팁(134)이 접착재 또는 블레이징 방법 등에 의해 결합된다. 보다 구체적으로, 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 절삭돌부(132)의 일측면은 상기 섕크부(110)의 중심을 지나는 가상의 수직선(V; 도 4 기준)과 동일한 방향으로 편평하게 연장 형성되어 그 표면 상에 결합되는 절삭팁(134)도 가상의 수직선(V)과 나란하게 배치된다. 한편, 상기 절삭돌부(132)의 타측은 섕크부(110)의 중심을 지나는 가상의 수평선(H)과 평행하면서 상기 절삭팁(134)의 외측 단부를 지나는 가상의 수평선(H')과 소정의 여유각(θ)을 가지도록 경사지게 형성된다. 이러한 여유각(θ)은 본 발명에 따른 공구가 관체(P) 내부에서 회전시 관체(P)의 내주면과 간섭되지 않도록 하기 위한 것으로 관체(P)와 크로스 홀(CH)의 크기와 공구의 규격에 따라 적당한 크기로 설정된다.

한편, 도 3 의 원 안에 도시된 바와 같이, 상기 절삭팁(134)은 절삭돌부(132)의 윤곽 형상 보다 더 크게 형성되어, 절삭팁(134)의 단부 둘레가 절삭돌부(132)의 외측으로 돌출되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 디버링 작업시 절삭팁(134) 부분만 크로스홀의 가장자리 부분에 접촉하여 챔퍼 가공이 가능하게 된다.

도 3 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 절삭팁(134)은 상기 섕크부(110)의 길이 방향으로 연장된 너비(W1; 이하, '길이 방향 너비')가 세로 방향 너비(W2) 보다 더 길게 형성된다. 여기서, 절삭팁(134)의 길이 방향 너비(W1)는 가공될 크로스 홀(CH)의 내경과 같거나 더 크게 구성되는 것이 바람직하다. 절삭팁(134)의 길이 방향 너비(W1)가 크로스 홀(CH)의 내경과 같은 경우에는 크로스 홀(CH)의 가장자리 부분에 형성된 버만 제거하게 되며, 크로스 홀(CH)의 내경 보다 큰 경우에는 크로스 홀(CH)의 가장자리 부분을 일정한 두께 만큼 깎아내는 챔퍼 가공이 가능하다. 버의 효과적인 제거 및 절삭부분의 매끄러운 표면 품질을 위해 챔퍼 가공이 수행되는 것이 바람직하고, 이에 따라 상기 절삭팁(134)의 길이 방향 너비(W1)는 크로스 홀(CH)의 내경 보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 절삭팁(134)의 길이 방향 선단에는 볼록하게 만곡된 절삭면(134a)이 형성된다. 상기 절삭면(134a)은 가공 대상이 되는 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 부분과 직접 접촉되어 챔퍼 가공을 수행하는 부분이다. 상기 절삭면(134a)은 관체(P)의 내주면에 대향하며 관체(P)의 길이 방향과 동일한 방향으로 나란하게 배치된다. 상기 절삭면(134a)의 만곡 곡률은 관체(P)의 내주면과 크로스 홀(CH)의 교차면 윤곽, 즉, 크로스홀의 내측 가장자리 윤곽의 곡률과 상응한 곡률을 갖도록 구성된다. 이러한 절삭면(134a)의 곡률은 관체(P)의 직경과 두께 및 크로스 홀(CH)의 직경에 의해 결정되는 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 윤곽 전체를 절삭할 수 있는 곡률로 결정된다.

지금까지 절삭부(130)가 절삭돌부(132) 및 절삭팁(134)으로 구성된 분리형 실시예를 설명하였는데, 위에서 이미 언급한 바와 같이 상기 절삭부(130)는 일체형으로 구성될 수 있고 이 경우 절삭부(130)의 구성은 절삭돌부(132)와 절삭팁(134)에 상응하는 구조가 일체로 형성되고 그 재질이 초경재질로 구성된다는 차이점만 있을 뿐 위에서 설명한 분리형 구조와 동일하다 할 것이다. 따라서, 일체형 구조에 대한 설명은 생략한다.

도 6 에는 이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 크로스 홀 디버링 공구(100)에 의한 디버링 작업 방법(a) 및 작업 후 크로스 홀(CH)의 가장자리 상태(b)가 모식적으로 도시된다.

도 6 의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 크로스 홀 디버링 공구(100)는 관체(P)의 중공 내부에 길이 방향으로 삽입된 상태에서 관체(P)의 중심으로부터 크로스 홀(CH)이 형성된 방향으로 소정 간격 오프셋(offset)되어 절삭팁(134)의 절삭면(134a)이 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 일부와 접촉된 상태에서 공구 전체가 섕크부(110)의 중심을 회전축으로 하여 회전됨에 따라 절삭팁(134) 부분이 관체(P)의 내주면 원주 방향으로 회전하면서 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리를 전체적으로 절삭한다.

도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 디버링 공구(100)들은 크로스 홀(CH)의 내부로 공구를 수직 삽입하여 가공하는 방식이기 때문에 절삭부(130)가 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 윤곽을 따라 3차원적으로 이동하면서 작업이 수행되어야 하였다. 이에 반하여, 본 발명에 따르면 디버링 공구(100)가 크로스 홀(CH)이 아닌 관체(P)의 길이 방향으로 수평하게 삽입된 상태에서 절삭부(130)가 관체(P) 내경의 원주방향으로 회전하면서 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리들 긁어내듯 절삭하는 방식이기 때문에 공구의 1회전만으로도 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 윤곽 전체가 한꺼번에 절삭 가공된다. 이와 같은 작업에 의해, 도 6 의 (b)에 도시된 바와 같이, 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 윤곽을 따라 소정 두께의 챔퍼부(CF)가 형성되면서 표면에 형성되어 있던 버가 깔끔하게 제거된다.

도 7 에는 본 발명에 따른 디버링 공구(100)에 의한 다른 형태의 크로스 홀 디버링 작업의 실시예를 설명하기 위한 도면이 제시된다. 도 7 에는 크로스 홀(CH)의 중심이 관체(P)의 중심으로부터 일측으로 편향되도록 크로스 홀(CH)이 천공된 경우에 디버링 작업이 수행되는 실시예가 도시된다.

도 7 의 (a)에 평면도로 도시된 바와 같이, 예컨대, 관체(P)의 직경이 φ12이고, 크로스 홀(CH)의 직경이 φ8이며, 크로스 홀(CH)의 중심과 관체(P)의 중심 간의 간격이 A 만큼 이격되어 있을 경우, 이를 입체적으로 표시하면 도 7 의 (b)와 같이 크로스 홀(CH)과 관체(P)가 교차하는 면, 즉, 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 윤곽의 길이가 도 1 또는 도 6 의 경우 보다 상대적으로 훨씬 커지게 된다. 이러한 경우에 종래의 디버링 공구를 사용하게 되면 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리를 따른 공구의 이동 경로가 매우 커지게 되기 때문에 작업 시간이 많이 소요되고 가공 제어 프로그램 또한 복잡할 수 밖에 없다.

반면, 본 발명에 따른 공구를 사용하면 역시나 공구의 1회전만에 의해 간단하게 디버링 작업이 가능하다. 구체적으로, 도 7 의 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공구를 관체(P)의 중공에 길이 방향으로 삽입한 상태에서 절삭팁(134) 부분을 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 일단부측을 향하도록 배치한 상태에서 관체(P)의 중심(X1)으로 부터 일정 간격 오프셋시켜 절삭팁(134) 부분이 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 일단부측에 접촉되도록 한다. 이 상태에서 섕크부(110)의 중심(X2)을 축으로 하여 공구를 회전시키면 절삭팁(134)의 절삭면(134a) 부분이 회전하면서 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 전체를 챔퍼 가공함으로써 버의 제거가 완료된다.

여기서, 본 발명에 따른 디버링 공구(100)는 일측에만 절삭팁(134)이 구비된 비대칭 구조로 되어 있으며, 가공시 공구를 관체(P)에 삽입한 상태에서 일측으로 소정 간격 오프셋시킨 상태에서 회전이 이루어지기 때문에 절삭팁(134)의 회전 직경이 관체(P)의 직경 보다 더 작기 때문에 관체(P)와의 간섭이 전혀 발생하지 않는다. 그리고, 크로스 홀(CH)의 직경이 커지는 경우에는 절삭팁(134)의 길이 방향 너비(W1)만 그에 상응하도록 크게 제작하면 관체(P)와의 간섭 없이 다양한 크기와 형태를 갖는 크로스 홀(CH)의 디버링 작업이 모두 가능하게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

100 : 디버링 공구 110 : 섕크부
112 : 오일유로 120 : 몸체부
122 : 오일공 130 : 절삭부
132 : 절삭돌부 134 : 절삭팁
134a : 절삭면 P : 관체
CH : 크로스 홀 CF : 챔퍼부

Claims (4)

1. 길이 방향으로 연장 형성되는 섕크부(110)와;
   상기 섕크부(110)의 단부 외주면에 구비되는 몸체부(120)와;
   상기 몸체부(120)의 가장자리 일측에만 외측으로 돌출 형성되며, 상기 섕크부(110)의 회전에 따라 관체(P)의 내주면 원주 방향으로 회전되면서 상기 관체(P)와 교차하도록 천공된 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리를 챔퍼 가공하는 절삭부(130)를 포함하되;
   상기 절삭부(130)는 상기 몸체부(120)의 일측으로 돌출되고 길이 방향 선단에 볼록하게 만곡된 절삭면(134a)이 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 홀 디버링 공구.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 절삭부(130)는,
   상기 몸체부(120)의 일측 가장자리로부터 외측으로 돌출 형성되는 절삭돌부(132)와;
   상기 절삭돌부(132)의 일측 표면에 결합되며, 길이 방향 선단에 볼록하게 만곡된 절삭면(134a)이 형성된 절삭팁(134)을 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스 홀 디버링 공구.
4. 삭제

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