KR102317444B1

KR102317444B1 - 내부 냉각 캐비티를 갖춘 회전 절삭 공구

Info

Publication number: KR102317444B1
Application number: KR1020167023801A
Authority: KR
Inventors: 조지 조르지우
Original assignee: 크레어 엘엘씨
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2035-02-02
Also published as: ZA201605533B; WO2015117079A1; IL261965A; US20180369934A1; US10086446B2; IL246786A0; US10773317B2; CA2938255A1; CN106132608A; RU2016135375A3; JP2017504493A; KR20180110220A; RU2016135375A; EP3099441A1; KR102315006B1; CN109128308A; EP3099441A4; JP6538062B2; US20170173706A1; EP3099441B1

Abstract

내부에서 극저온 유체에 의해 냉각되는 회전 절삭 공구는 대략 원통 모양의 외형을 갖고 있다. 적어도 하나의 플루트가 절삭 공구에 형성되고, 절삭날이 소재의 절삭을 위해 플루트의 외측 선단에 형성된다. 극저온의 냉매를 위한 내부의 저온 흐름 전달 경로는 절삭날에 근접하여 있다. 냉매 캐비티는 내부의 저온 흐름 전달 경로에 극저온의 냉매를 공급하도록 절삭 공구 내에 형성되고, 극저온의 냉매를 위한 복귀 경로가 저온 흐름 전달 경로의 하류에 있다. 배출구가 극저온의 냉매를 대기로 배출하기 위해 복귀 경로에 연결된다. 배출구는 절삭날로부터 멀리 떨어져 있어, 극저온의 냉매가 절삭날과 소재로부터 멀리 배츨됨으로써, 극저온의 냉매가 소재를 냉각하고 강화시키지 않게 된다.

Description

내부 냉각 캐비티를 갖춘 회전 절삭 공구 {ROTARY CUTTING TOOL WITH AN INTERNAL COOLING CAVITY}

본 출원은, 2014년 1월 31일자로 출원된 내부 냉각 캐비티를 갖춘 회전 절삭 공구에 관한 미국 가출원 61/934,257호에 대해 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 참조로 본 명세서에 병합되고 그 일부를 구성한다.

본 발명은, 유로의 형상이 공구의 외형을 따르고 냉매가 소재로부터 멀리 떨어진 위치에서 공구로부터 배출되는, 극저온으로 냉각되는 공구의 냉각 유로 구조에 관한 것이다.

인코넬, 티타늄, 코발트 등과 같이 육방 격자 구조를 가진 소재 재료는 더 단단하게 만들어지고, 극저온의 유체가 이 재료의 표면에 적용되면 기계가공을 하기가 더욱 어려워진다. 따라서 이러한 재료를 기계가공 할 때 소재에 극저온 유체로 된 냉매를 분사하는 것보다 오히려 극저온의 냉매를 사용하는 경우에는 절삭 공구를 내부에서 냉각하는 것이 바람직하다.

절삭날에서의 냉각이 증가하면 절삭 속도의 증가를 가능하게 할 것이다. 예를 들어, 티타늄 재료의 절삭 속도가 100%로 증가하는 것은 열이 30% 정도 증가하게 할 것이다. 이는 절삭날에서의 열을 30%로 감소시킴으로써, 절삭날이 원래의 작동 온도를 초과하지 않고서 2배의 절삭 속도로 작동할 수 있음을 의미한다. 원래의 절삭 속도에 2배인 절삭 속도로 작동되는 공구는 절반의 시간에 같은 양의 재료를 절단할 수 있게 된다.

도 1은 절삭 공구의 분해 단면도이다.
도 2는 절삭 공구의 코어와, 코어에 장착되는 부싱의 사시도이다.
도 3은 조립된 절삭 공구의 단면도이다.
도 4는 도 3의 4-4선 단면도이다.
도 5는 도 3의 5-5선 단면도이다.
도 6은 드릴 본체와, 드릴 본체에 장착되는 부싱의 측면도이다.
도 7은 조립된 도 6의 드릴 본체와 부싱의 측면도이다.
도 8은 도 7의 드릴 본체와 부싱을 단부 쪽에서 바라본 도면이다.
도 9는 도 7의 9-9선 단면도이다.
도 10은 도 7의 10-10선 단면도이다.
도 11은 도 8의 11-11선을 따라 바라본, 조립된 드릴 본체와 부싱의 사시도이다.
도 12는 비틀린 플루트를 갖는 드릴의 사시도이다.

도 1은 절삭 공구(50)의 분해 단면도이다. 절삭 공구(50)는 중앙의 블라인드 보어(55)를 가진 대략 원통 모양의 본체(54)를 포함하는데, 블라인드 보어(blind bore)는 본체의 뒷면(56)으로부터 원통 모양인 본체(54)의 길이방향 축선을 따라 본체의 앞면(58)에 근접한 위치까지 연장하여 있다. 저온 흐름 전달 경로가, 원통 모양인 본체(54)의 앞면(58)에 근접하여 형성되고서 중앙의 보어(55)와 교차할 수 있는 방사상 보어(52)에 의해 형성된다. 저온 흐름 전달 경로는 앞면(58)에 위치될 수 있는 절삭날에 인접하도록 배치된다. 길이방향의 홈(59)이 방사상 보어(52)로부터 원통 모양인 본체(54)의 외면의 앞부분(60)을 따라 뒷면(56) 쪽 위치까지 형성될 수 있다. 길이방향의 홈(59)은 방사상 보어(52)에 의해 형성된 저온 흐름 전달 경로의 하류에 위치하면서 극저온의 냉매를 위한 복귀 경로를 형성한다. 길이방향의 홈(59)은 앞부분(60)의 외주 주위에 형성된 배출 매니폴드 홈(61)과 교차할 수 있다. 도시된 실시예에서, 길이방향의 홈(59)은 원통 모양인 본체(54) 상에 형성된 어깨부(62)에서 끝날 수 있다. 어깨부(62)는, 길이방향의 홈(59)이 형성된 원통 모양인 본체(54)의 앞부분(60)의 지름보다 큰 지름을 갖는다. 부싱(bushing; 64)의 뒷면(65)이 어깨부(62)에 인접할 때까지 부싱(64)은 원통 모양인 본체(54)의 앞부분(60)에 끼워질 수 있다. 부싱(64)은, 원통 모양인 본체(54)의 앞부분(60)에 꽉 끼워 맞춰지게 하는 내경을 가진 보어(66)를 갖출 수 있다. 배출구(68)는 부싱(64)의 뒷면(65)에 근접한 보어(66)의 내부에 형성될 수 있다. 부싱(64)의 길이는 절삭 공구(50)의 앞부분(60)의 길이와 거의 동일하게 될 수 있다. 적소에 있는 부싱(64)과 함께, 길이방향의 홈(59)은 원통 모양인 본체(54)의 앞부분(60)에 있는 방사상 보어(52)로부터 부싱(64)의 뒷면(65)에 근접하여 형성된 배출구(68)로 이어지는 길이방향의 통로를 형성한다. 원통 모양인 본체(54)와 부싱(64)은 절삭 공구의 제조에 통상 사용되는 고속도강, 공구강, 카바이드(carbide), 또는 다른 임의의 재료로 형성될 수 있다.

도 2는 원통 모양인 본체(54)의 앞부분(60)과 부싱(64)의 사시도이다. 길이방향의 홈(59)은 방사상 보어(52)로부터 앞부분(60)을 따라 어깨부(62)까지 형성될 수 있다. 방사상 보어(52)는 길이방향의 홈(59)과 교차하고, 길이방향의 홈은 배출 매니폴드 홈(61)과 교차한다.

도 3은 조립된 절삭 공구(50)를 나타낸 단면도이다. 관통 통로(76)를 가진 절연 재질의 슬리이브(sleeve; 70)는 중앙 및 길이방향의 블라인드 보어(55) 내에 위치될 수 있다. 절연 재질의 슬리이브(70)는, 절삭 공구(50)의 앞면(58)에 근접하여 보어(55)의 폐쇄된 끝에 전방의 냉매 캐비티(coolant cavity; 72)를 창출하도록 길이방향의 보어(55) 내에 배치된다. 방사상 보어(52)는 길이방향의 홈(59)에 냉매 캐비티(72)를 연결한다. 절연 슬리이브(70)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 다른 적절한 절연 재질을 포함할 수 있다. 절연 슬리이브(70)는 이 슬리이브(70)를 통해 전방의 냉매 캐비티(72)로 전달되는 냉매에 의한 열 획득을 지연시킴으로써 냉매의 극저온 온도를 유지하는 데에 도움이 된다. 부싱(64)의 끝에 있는 배출구(68)는, 공구(50)의 절삭부의 끝에서 배출 매니폴드 홈(61)과 대기를 연통시켜, 냉매가 소재를 냉각하고 강화시키는 것을 방지하도록 냉매를 소재로부터 멀리 유도하는 출구 구멍을 창출하게 된다. 절삭 공구(50)는 공구 홀더(75)에 장착되어, 기존의 방식으로 스핀들에 설치될 수 있다. 적어도 하나의 플루트(flute; 57)가 절삭 공구의 앞면(58)에 형성될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 절삭날(78)이 플루트(77)의 외측 선단에 형성될 수 있다.

도 3에 도시된 절삭 공구(50)를 조립하기 위해, 앞부분(60)은 길이방향의 홈(59)을 형성하도록 기계가공될 수 있고, 방사상 보어(52)가 이 홈(59)을 전방의 냉매 캐비티(72)에 연결하도록 형성될 수 있다. 명확히 하기 위해, 길이방향의 홈(59)이 곧게 나타나 있으나, 최종 절삭 공구가 나선형 플루트에 형성된 나선형 절삭날을 구비하면 나선형 홈이 사용될 것이다. 그 후에, 부싱(64)이 코어의 앞부분(60)에 끼워 맞춰질 수 있다. 이어서, 조립된 본체(54)와 부싱(64)은 이들이 함께 융합하도록 소결될 수 있다. 원통 모양인 본체(54)와 부싱(64)의 앞면(58)은 플루트(57)를 형성하도록 기계가공될 수 있으며, 그 다음에 부싱(64)의 외면이 플루트(77)를 형성하도록 기계가공될 수 있다. 공구의 표면에 있는 플루트(57)가 날카롭게 형성되고, 공구의 외측 원통면에 있는 플루트(77)가 날카롭게 형성되어, 절삭날(78)을 제공할 수 있다. 선택적으로, 절삭날(78)은 납땜되거나, 다른 방법으로 플루트(57, 77)의 끝에 부착될 수 있다. 그 뒤에, 절연 슬리이브(70)가 본체(54)의블라인드 보어(55) 내에 끼워 맞춰진다. 조립의 다른 방법이 이용될 수 있다.

도 4는 도 3의 4-4선 단면도이다. 방사상 보어(52)는 블라인드 보어(55)의 끝에 형성된 냉매 캐비티(72)에서 본체의 앞부분(60)에 형성된 길이방향의 홈(59)까지 통로를 제공한다. 방사상 보어(52)는, 절삭 공구의 앞면(58)에 형성될 수 있는 플루트(57)에 근접하면서 플루트와 정렬되게 배치된다. 길이방향의 홈(59)은, 부싱(64)의 외면에 형성된 절삭날(78)과 플루트(77)에 근접하면서 이들과 정렬되게 배치된다. 방사상 보어(52)와 길이방향의 홈(59) 안에 있는 냉매는 공구의 앞면(58)에 있는 절삭날과 공구의 외주에 있는 절삭날(78)에서 열을 제거하는 데에 효과적이다. 간단히 하기 위해, 도 3 및 도 4의 플루트(77)는 곧게 형성된 것으로 도시되어 있지만, 나선형 플루트를 적용해도 좋다. 플루트(77)가 곧게 형성된 것으로 도시되어 있기 때문에 길이방향의 홈(59)도 곧게 형성된 것으로 도시되어 있으나, 나선형 플루트를 가진 절삭 공구에서는 나선형 홈이 적용되어 이 홈이 플루트의 경로를 따라가게 하여도 된다.

도 5는 도 3의 5-5선 단면도이다. 길이방향의 홈(59)은, 공구 본체의 앞부분에 형성된 절삭날(78)에 이웃하여, 플루트(77)의 가장 바깥쪽 가장자리 근처에 배치되어 있다. 길이방향의 홈(59)은 공구 홀더와 스핀들 쪽 뒤로 배출로를 내어 배출구(68)를 통해 대기와 연통된다. 배출구(68)는 공구의 전방으로부터 멀리 냉매를 유도하여, 소재를 냉각시키고 강화시키는 것을 방지한다.

사용시에는 냉매 공급원이 절삭 공구(50)의 뒷면(56)과, 절연 재질의 슬리이브(70) 내에 형성된 통로(76)에 연결된다. 냉매는 공구(50)의 뒷면(56)에서 블라인드 보어의 끝에 형성된 냉매 캐비티(72)로 흐르고, 이 냉매 캐비티(72)의 끝으로부터 방사상 보어(52)를 거쳐 공구의 앞부분(60)에 형성된 길이방향의 홈(59)의 끝으로 흐른다. 냉매가 배출구(68)에 도달할 때까지 냉매는 공구의 앞면(58)으로부터 길이방향의 홈(59)을 따라 뒷면(56) 쪽으로 흐른다. 배출구(68)는 냉매를 위한 대기로의 출구 구멍을 형성하여, 냉매를 소재로부터 멀리 유도하게 된다. 사용되는 냉매는 -196℃의 온도를 가진 액체 질소와 같은 극저온의 냉매일 수 있거나, 다른 극저온의 냉매가 사용될 수 있다. 극저온이 아닌 냉매도 사용될 수 있다. 방사상 보어(52)와 길이방향의 홈(59) 안에 있는 냉매는 냉매 캐비티(72) 내의 냉매보다 플루트와, 공구의 앞면(58)에 있는 절삭날, 및 공구의 길이를 따라 뻗은 절삭날(78)에 훨씬 더 가까워, 절삭날이 더 낮은 온도에서 작동할 수 있게 한다.

공구(50)의 외면에 있는 플루트(77)는 본 명세서에 기술된 구조로부터 벗어남 없이, 오른쪽 나선을 갖거나(right handed), 왼쪽 나선을 갖거나(left handed), 가변적이거나, 비틀리거나, 곧게 될 수 있다. 냉매 캐비티 내에서 냉매의 냉각 효과를 극대화하기 위해, 냉매를 위한 통로와 냉매 캐비티의 내부 형상은 공구의 외형을 밀접하게 따라야 한다. 이렇게 하여, 열원인 공구의 절삭날과 플루트(77)에 있는 냉매 사이의 거리는 최소로 되어, 캐비티 내에 있는 냉매에 의해 최대의 열 흡수를 얻게 된다.

도시된 바와 같이 장치는 보링(boring) 공구, 드릴(drill), 리머(reamer), 엔드밀(endmill), 스레드 밀(thread mill), 탭(tap) 및 프레스가공된 카바이드 삽입물에 적용될 수 있다.

회전하는 공구에 의해 생성된 원심력이 가해져 냉매를 냉매 캐비티(72)로부터 방사상 보어(52)의 가장 바깥쪽 끝으로, 그리고 길이방향의 홈(59)을 통해 배출구(68)로 보내게 된다.

도 6 내지 도 11은, 드릴과 같은 절삭 공구에 냉각이 적용된 장치의 실시예를 나타내고 있다. 도 6은, 아래에서 더욱 충분히 설명되는 바와 같이 드릴을 제조하기 위해, 드릴 본체(80)의 전단(前端)부(84)에 끼워 맞춰지는 부싱(82)과 드릴 본체(80)의 측면도이다. 드릴 본체(80)의 전단부(84)는, 부싱(82)에 형성된 블라인드 보어(86)에 끼워 맞춰지도록 축경부(85)를 갖고 있다. 부싱(82)의 블라인드 보어(86)는 드릴 본체(80)의 축경부(85)에 억지끼워맞춤될 크기로 되어 있다. 드릴 본체(80)는, 도 7에 도시된 바와 같이 드릴 본체(80)의 끝(91)으로부터 본체의 전단부(84)에 있는 축경부(85)로 연장하는 생크부(shank end; 90) 내에 축방향 블라인드 보어(88)를 갖추고 있다. 가로질러 뚫린 구멍(92)이, 아래에서 더욱 충분히 설명되는 바와 같이 축경부(85)의 외면으로부터 드릴 본체의 블라인드 보어(88)의 끝에 형성된 냉매 캐비티(89)까지 축경부(85)에 형성되어 있다. 홈(94)이 아래에서 더욱 충분히 설명되는 바와 같이 축경부(85)의 일부 길이를 따라 형성되어, 완성된 드릴에 냉매를 위한 경로를 제공할 수 있다. 홈(94)은 공구의 절삭부의 시작점에 있는 가로질러 뚫린 구멍(92)으로부터 축경부(85)의 팁(tip; 95)으로, 그리고 U자 모양의 경로(93)를 따라 공구의 절삭부의 끝점을 향해 뒤로 연장할 수 있다. 각각의 U자 모양의 경로(93)는 저온 흐름 전달 경로(96)와 횡단 흐름 경로(97) 및 복귀 경로(98)를 포함할 수 있다. 각 저온 흐름 전달 경로(96)는 가로질러 뚫린 구멍(92)과 연통될 수 있고, 각 복귀 경로(98)는 부싱(82)의 끝(99)과 드릴 본체(80)의 생크부(90)에 형성된 어깨부(100) 사이에 형성되는 배출구(101)와 연통할 수 있다.

도 7 및 도 11은 조립된 드릴 본체(80)와 부싱(82)의 측면도들이다. PTFE와 같은 절연 재질의 슬리이브(87)는 드릴 본체(80)의 열 획득으로부터 극저온의 냉매를 절연하기 위해 블라인드 보어(88) 내에 삽입될 수 있다. 냉매 캐비티(89)는 슬리이브(87)의 끝과 절삭 공구의 중앙에 있는 블라인드 보어(88)의 끝 사이에 형성될 수 있고, 가로질러 뚫린 구멍(92)이 냉매 캐비티(89)와 교차할 수 있다. 부싱(82)의 외면은 도 8 및 도 9에서 잘 볼 수 있는 바와 같이 드릴 플루트(102)를 형성하도록 기계가공될 수 있으며, 플루트(102)는 절삭날(104)을 형성하도록 날카롭게 이루어질 수 있다. 저온 흐름 전달 경로(96)는 냉매 캐비티(89)에서 공구의 축선(103)을 따라 공구의 팁(106)까지 연장되어 있다. 횡단 흐름 경로(97)는 공구의 팁(106)에 위치하고, 복귀 경로(98)는 공구의 팁(106)에서 공구의 생크부(90)로 연장되어 있다.

도 8은 도 7의 드릴 본체(80)와 부싱(82)을 단부 쪽에서 바라본 도면이다. 부싱(82)은 부싱의 길이를 따라 2개의 플루트(102)를 형성하도록 기계가공될 수 있지만, 다른 개수의 플루트가 원하는 대로 부싱(82)에 형성될 수 있다. 절삭날(108)을 갖춘 뾰족한 팁(106)은 2개의 플루트(102)의 병합에 의해 형성되어 있으며, 작동시에 뾰족한 팁(106)을 둘러싸는 절삭날(108)이 구멍의 드릴링 작동 중에 가장 많은 양의 재료를 제거하게 된다. 그 결과, 절삭날(108)과 뾰족한 팁(106)이 드릴의 다른 부분보다 절삭 작동 중에 더 고온으로 되고, 따라서 드릴의 이 부분은 냉각으로 가장 큰 이득을 보게 된다. 저온 흐름 전달 경로(96)가 절삭 공구의 외주면에 있는 플루트(102)의 절삭날(104)에 근접하도록 배치되고, 복귀 경로(98)는 뒷전 립(trailing lip; 110)에 인접하여 있다. 각 U자 모양의 경로(93)의 횡단 흐름 경로(97)는 저온 흐름 전달 경로(96)를 복귀 경로(98)에 연결하고, 뾰족한 팁(106)의 절삭날(108)에 근접하여 위치된다. 부싱(82)은 당해 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이 2개 이상의 플루트를 형성하도록 기계가공되어도 좋다.

도 7 내지 도 11의 조립된 드릴을 제조하기 위해, 부싱(82)은 먼저 드릴 본체(80)의 축경부(85)에 끼워 맞춰진다. 그 후에, 부싱(82)과 축경부(85)는 이들을 함께 융합하도록 소결된다. 다음으로, 플루트(102)가 부싱(82)에 형성되고, 플루트는 이 플루트의 날카로운 절삭날(104)을 형성하기 위해 마무리 연마된다. 플루트(102)는 부싱(82)의 외면에 형성되어, 플루트의 날카로운 절삭날(104)이 드릴 본체(80)의 축경부(85)에 형성된 저온 흐름 전달 경로(96)와 뾰족한 팁(106)의 절삭날(108)에 인접하게 된다. 이어서, 절연 재질의 슬리이브(87)가 드릴 본체(80)의 블라인드 보어 내에 삽입된다.

사용시에는 냉매가 절연 슬리이브(87)를 통해 드릴 본체(80)에 들어가고, 절연 슬리이브(87)의 끝과 블라인드 보어(88)의 끝 사이에 형성된 냉매 캐비티(89)에 모이게 된다. 냉매 캐비티(89) 내 냉매는 가로질러 뚫린 구멍(92)을 통해 저온 흐름 전달 경로(96)로 흐르고, 이 저온 흐름 전달 경로(96)로부터 횡단 흐름 경로(97)를 거쳐 복귀 경로(98)로 흐르며, 이 복귀 경로(98)에서 배출구(101) 및 대기로 흐르게 된다. 저온 흐름 전달 경로(96)가 드릴의 날카로운 절삭날(104)에 최대한 가까이 냉매를 위치시키고, 횡단 흐름 경로(97)가 드릴의 팁에 있는 절삭날(108)에 최대한 가까이 냉매를 위치시켜, 드릴의 이들 영역에서 냉매에 의해 제거된 열이 최대로 되게 한다. 복귀 경로(98)는, 드릴의 팁(106)으로부터 멀리 떨어진 공구의 절삭부의 끝에 위치된 배출구(101)로 냉매를 유도하여, 이 냉매가 대기 중으로 배출되고 소재로부터 멀리 유도될 수 있다. 이는 극저온의 냉매가 소재에 영향을 끼치고 강화시키는 것을 방지한다. 사용되는 냉매는 -196℃의 온도를 가진 액체 질소와 같은 극저온의 냉매일 수 있거나, 다른 극저온의 냉매가 사용될 수 있다. 극저온이 아닌 냉매도 사용될 수 있다.

도 12는 비틀린 플루트를 가진 드릴(112)의 사시도이다. 도시된 드릴(112)은 나선을 형성하도록 비틀린 2개의 플루트(114)를 갖추고 있다. 플루트(114)는 뾰족한 팁(116)에서 끝난다. 도 6 내지 도 11과 관련하여 도해된 구성은 도 12에 도시된 바와 같이 비틀린 2개의 플루트를 가진 드릴에 적용될 수 있다. 비틀린 플루트를 가진 드릴은, 당해 기술 분야의 숙련자에게 알려진 바와 같이 2개 이상의 플루트를 갖도록 만들어질 수도 있다.

장치는 이렇게 설명되었지만 다양한 수정 및 변경이 당해 기술 분야의 숙련자에 의해 이루어질 수 있으며, 이러한 수정 및 변경은 첨부의 청구범위에 의해 정의되는 장치의 범주 내에 있게 될 것이다.

Claims

극저온의 유체에 의해 내부에서 냉각되는 회전 절삭 공구로서,
상기 절삭 공구는,
대략 원통 모양의 외형과, 전방 부분에 길이방향의 홈(59; 94)을 갖춘 공구 본체(54; 80);
부싱(64; 82);
상기 공구 본체(54; 80) 및 상기 부싱(64; 82)으로부터 재료를 제거함으로써 상기 절삭 공구의 앞부분에 형성된 적어도 하나의 플루트(57; 102; 114);
소재를 절삭하도록 상기 적어도 하나의 플루트의 외측 선단에 형성된 절삭날(78; 104);
상기 적어도 하나의 플루트에 있는 상기 절삭날에 근접하게 있는, 상기 절삭 공구 내 극저온의 냉매를 위한 내부의 저온 흐름 전달 경로;
상기 내부의 저온 흐름 전달 경로에 극저온의 냉매를 공급하도록 상기 절삭 공구 내에 형성된 냉매 캐비티(72; 89);
상기 저온 흐름 전달 경로의 하류에 있는, 극저온의 냉매를 위한 내부의 복귀 경로; 및
대기로 극저온의 냉매를 배출하도록 상기 내부의 복귀 경로에 연결되고, 상기 절삭날로부터 떨어져 있어서, 상기 극저온의 냉매가 상기 절삭날과 상기 절삭날에 의해 맞물리는 소재로부터 거리를 두고 배출되어, 상기 극저온의 냉매가 상기 소재를 냉각시키지 않게 하는 배출구(68; 101)
를 포함하고,
상기 내부의 복귀 경로 또는 상기 내부의 저온 흐름 전달 경로는, 상기 부싱이 상기 공구 본체의 전방 부분에 삽입됨으로써, 상기 길이방향의 홈과 상기 부싱의 내면에 의해 형성되는 회전 절삭 공구.
제1항에 있어서,
상기 절삭 공구의 상기 앞부분에 형성된 복수의 플루트(57; 102; 114);
상기 복수의 플루트 각각에 형성된 절삭날(78; 104); 및
각각의 상기 절삭날을 위한 저온 흐름 전달 경로
를 더 포함하는 회전 절삭 공구.
제2항에 있어서,
상기 냉매 캐비티(72)는 상기 절삭 공구의 전방에 위치되고, 상기 저온 흐름 전달 경로는 상기 절삭 공구의 상기 앞부분에 형성된 절삭날(78)에 근접하게 있는 회전 절삭 공구.
제3항에 있어서,
상기 내부의 복귀 경로는 상기 절삭 공구의 외주에 형성된 절삭날(78)에 근접하게 있는 회전 절삭 공구.
제4항에 있어서,
각각의 상기 저온 흐름 전달 경로를 위한 내부의 복귀 경로를 더 포함하는 회전 절삭 공구.
제5항에 있어서,
상기 회전 절삭 공구는 엔드밀(endmill)인 회전 절삭 공구.
제5항에 있어서,
상기 회전 절삭 공구는 리머(reamer)인 회전 절삭 공구.
제5항에 있어서,
상기 극저온의 유체는 -196℃의 온도를 가진 액체 질소인 회전 절삭 공구.
제3항에 있어서,
상기 공구 본체(54) 내 블라인드 보어(55) 내에 장착되어, 상기 공구 본체 내로 흐르는 상기 극저온의 냉매에 의한 열 획득을 방지하고, 상기 냉매 캐비티(72)가 절연 슬리이브의 끝과 상기 블라인드 보어의 끝 사이에 위치되게 하는 절연 슬리이브(70)를 더 포함하는 회전 절삭 공구.
제2항에 있어서,
상기 냉매 캐비티(89)는 상기 절삭 공구의 중앙에 위치되고, 상기 저온 흐름 전달 경로(96)는 상기 절삭 공구의 외주에 형성된 절삭날(104)에 근접하게 있는 회전 절삭 공구.
제10항에 있어서,
상기 저온 흐름 전달 경로(96)를 상기 내부의 복귀 경로(98)에 연결하고, 상기 회전 절삭 공구의 팁(106)에 형성된 절삭날(108)에 근접하게 있는 내부의 횡단 흐름 경로(97)를 더 포함하는 회전 절삭 공구.
제11항에 있어서,
상기 저온 흐름 전달 경로(96)는 상기 냉매 캐비티(89)로부터 상기 공구의 축선(103)을 따라 상기 공구의 상기 팁(106)으로 연장하고, 상기 내부의 횡단 흐름 경로(97)는 상기 공구의 상기 팁에 위치되며, 상기 내부의 복귀 경로(98)는 상기 공구의 상기 팁으로부터 상기 공구의 절삭부의 끝으로 연장하는 회전 절삭 공구.
제12항에 있어서,
상기 배출구(101)는, 상기 내부의 복귀 경로로부터 대기로 극저온의 냉매를 배출하도록 상기 내부의 복귀 경로(98)에 연결되고, 상기 배출구(101)는 상기 부싱(82)의 끝에 위치되어 있어서, 상기 극저온의 냉매가 상기 절삭날(104)과 상기 절삭날에 의해 맞물리는 소재로부터 거리를 두고 배출되어, 상기 극저온의 냉매가 상기 소재를 냉각시키지 않게 하는 회전 절삭 공구.
제13항에 있어서,
상기 극저온의 유체는 -196℃의 온도를 가진 액체 질소인 회전 절삭 공구.
제14항에 있어서,
상기 공구 본체(80) 내 블라인드 보어(88) 내에 장착되어, 상기 공구 본체 내로 흐르는 상기 극저온의 냉매에 의한 열 획득을 방지하고, 상기 냉매 캐비티(89)가 절연 슬리이브의 끝과 상기 블라인드 보어의 끝 사이에 위치되게 하는 절연 슬리이브(87)를 더 포함하는 회전 절삭 공구.
제15항에 있어서,
상기 절삭 공구는 드릴인 회전 절삭 공구.
제16항에 있어서,
상기 절삭 공구는 비틀린 플루트(114)를 갖춘 회전 절삭 공구.