KR102468057B1 - 칠러를 이용한 냉각이 가능한 절삭 가공 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절삭 가공 장치에 관한 것으로, 금형과 같이 자체 냉각 유로가 형성되어 있는 피가공물의 절삭 가공 중 피가공물에서 발생하는 고온의 발열을 피가공물 내부의 냉각 유로를 이용해 직접 냉각이 이루어지게 하여, 피가공물의 미세 변형을 방지해 가공 정밀도를 높일 수 있게 하는 절삭 가공 장치, 특히 CNC 선반에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 절삭 가공 장치는, 냉각 유로가 형성된 피가공물이 안착되는 베드 및 상기 피가공물을 절삭 가공하는 절삭수단을 구비한 절삭 가공 장치에 있어서, 상기 피가공물에 형성된 냉각 유로에 연결되는 냉각 라인을 구비한 칠러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

칠러를 이용한 냉각이 가능한 절삭 가공 장치{CNC LATHE}

본 발명은 절삭 가공 장치에 관한 것으로, 금형과 같이 자체 냉각 유로가 형성되어 있는 피가공물의 절삭 가공 중 피가공물에서 발생하는 고온의 발열을 피가공물 내부의 냉각 유로를 이용해 직접 냉각이 이루어지게 하여, 피가공물의 미세 변형을 방지해 가공 정밀도를 높일 수 있게 하는 절삭 가공 장치, 특히 CNC 선반에 관한 것이다.

금속 재질의 피가공물을 절삭 가공하는 머신은 다양한 종류가 있다.

대표적으로 컴퓨터 수치 제어(Computerized Numerical Control)를 이용해 절삭 공구의 3차원 움직임을 제어하여 가공하는 장치를 CNC 선반이 있다.

CNC 선반을 비롯한 절삭 가공 머신은 절삭 작업 중 절삭 공구와 피가공물 사이에서 발생하는 마찰열로 인해 고온의 발열이 발생하게 된다.

이러한 고온의 발열은 절삭 공구의 내구성을 저하시키면서 피가공물 자체의 미세 변형을 유발하여 가공 정밀도를 떨어뜨리게 된다.

이에 종래의 CNC 선반 등에는 피가공물의 표면에 절삭유를 계속적으로 분사하여 가공 중 발생하는 발열을 직접 냉각 시키도록 되어 있다.

한편 금형과 같이 용도별로 자체 냉각 순환 유로가 구비된 피가공물이 있다.

이러한 냉각 유로가 구비된 피가공물의 경우 냉각 유로가 비어있기 때문에 발열에 의한 피가공물의 미세 변형이 더 쉽게 발생하게 되는데, 종래의 CNC 선반 등에는 절삭유를 이용해 피가공물의 외부 표면에서만 냉각이 이루어지게 하기 때문에, 피가공물 내부에서 발생하는 미세 변형을 완전하게 차단시키지 못하여 가공 정밀도를 떨어뜨리는 주요 요인으로 작용하여 왔다.

이와 관련된 종래 기술로는, 등록실용신안 제20-0312263호, 공개특허 제10-2014-0080736호, 공개특허 제10-2021-0129537호, 공개특허 제10-2021-0129510호 등이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

자체 냉각 유로가 형성되어 있는 피가공물, 특히 금형을 절삭 가공할 때, 절삭유를 이용한 냉각과 함께, 금형 자체의 냉각 유로를 이용해 내부에서의 냉각이 동시에 이루어지게 하여, 가공 발열로 인한 금형의 미세 변형을 방지하여 가공 정밀도를 높일 수 있는 절삭 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 절삭 가공 장치는,

냉각 유로가 형성된 피가공물이 안착되는 베드 및 상기 피가공물을 절삭 가공하는 절삭수단을 구비한 절삭 가공 장치에 있어서,

상기 피가공물에 형성된 냉각 유로에 연결되는 냉각 라인을 구비한 칠러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 절삭 가공 장치에서,

상기 피가공물은 상기 냉각 유로의 일측단에 연결된 급수공과, 상기 냉각 유로의 타측단에 연결된 배수공을 포함하고,

상기 칠러는 냉각 유체를 순환시키는 본체와, 상기 급수공에 결합되는 급수 호스와, 상기 배수공에 결합되는 배수 호스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 절삭 가공 장치에서,

상기 절삭수단은 상기 피가공물의 가공면에 절삭유를 분사하는 절삭유 분사기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 절삭 가공 장치에서,

상기 급수공과 배수공은 내주면에 나사산으로 형성된 암 나사부가 구비되어 있고,

상기 급수 호스와 배수 호스는 상기 급수공과 배수공의 나사산에 각각 나사 결합되는 체결구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 절삭 가공 장치는,

금형과 같이 자체 냉각 유로가 형성되어 있는 피가공물을 절삭 가공할 때, 냉각 유로로 냉각 유체를 공급하여 내부로부터 냉각이 이루어지게 함으로써, 절삭 가공에 따른 피가공물의 미세 변형을 방지해 가공 정밀도를 높일 수 있으며,

냉각 유로를 이용한 냉각 유체의 순환으로 냉각 효율을 높이면서, 절삭유의 동시 분사로 피가공물의 내, 외부에 대한 동시 냉각이 이루어지게 할 수 있으며,

냉각용 급수 호스 및 배수 호스를 보다 쉽고 빠르게 체결 및 분리하여 작업성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 CNC 선반의 샘플 사진도.
도 2는 본 발명에 따른 절삭 가공장치의 평면도.
도 3은 도 2의 요부 단면도.
도 4는 본 발명의 따른 절삭수단의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 원터치 체결구를 도시한 요부 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 게시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 절삭 가공 장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 절삭 가공 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 유로(1)가 형성된 피가공물이 안착되는 베드(B) 및 상기 피가공물을 절삭 가공하는 절삭수단(10)을 구비한 절삭 가공 장치에 관한 것으로,

상기 피가공물에 형성된 냉각 유로(1)에 연결되는 냉각 라인(21)을 구비한 칠러(20)를 포함한다.

본 명세서에서는 상기 피가공물로 캐비티 및/또는 코어를 가공하기 위한 금형(M)을 대표하여 설명하나, 냉각 유로(1)가 선(先) 가공된 것이면 그 종류에 제한이 없다.

상기 냉각 유로(1)는 금형(M) 설계에 따라 표면의 절삭 가공 전에 금형(M)을 관통하여 선(先) 가공된 것으로써, '-'자형 관통홀들이 서로 교차하면서 서로 연결된 상태로, 2개의 구멍을 제외한 나머지 구멍을 밀폐부재(4)로 막아서, 하나의 냉각 유로(1)를 형성하여,

상기 금형(M)은 상기 냉각 유로(1)의 일측단에 연결된 급수공(2)과, 상기 냉각 유로(1)의 타측단에 연결된 배수공(3)을 갖게 된다.

이때 상기 급수공(2)과 배수공(3)은 내주면에 나사산으로 형성된 암 나사부가 구비되어 있어, 니플(5)이 결합된 상태로 후술하는 공급 호스와 배수 호스가 체결될 수 있다.

상기 베드(B) 및 절삭수단(10)은 공지된 선반, 특히 CNC 선반에 구비된 것과 동일한 구성을 갖는다.

이때 상기 절삭수단(10)은 상기 피가공물의 가공면에 절삭유를 분사하는 절삭유 분사기(12)를 더 포함한다.

구체적으로 상기 절삭수단(10)은 절삭 공구(11)와, 상기 절삭 공구(11)의 일측면에 결합된 절삭유 분사기(12)를 포함한다.

상기 절삭유 분사기(12)는 절삭유 호스에 연결된 공급 파이프(121)와, 상기 공급 파이프(121)가 끼워지는 장착공(123a)을 구비한 파이프 브래킷(123)과, 상기 파이프 브래킷(123)에 결합되어 상기 장착공(123a)을 조이는 고정볼트와, 상기 공급 파이프(121)의 끝단에 연결된 분사노즐(122)을 포함한다.

상기 분사노즐(122)의 회동을 통한 각도 조절을 위해, 상기 공급 파이프(121)와 분사노즐(122)은 각각 서로 대응하는 고정링부(125)와 회동링부(126)를 가지며,

고정볼트(124)가 상기 고정링부(125)와 회동링부(126)를 관통도록 끼워지면서 고정너트(127)가 체결되어 고정되며, 이때 고정볼트(124)에는 상기 공급 파이프(121)와 분사노즐(122)을 서로 연통시키는 절삭유 공급로(미도시)가 형성되어 있다.

이에 상기 고정너트(127)를 풀어서 상기 공급 파이프(121)에 대하여 상기 분사노즐(122)의 각도를 조정한 후 고정너트(127)를 조여서, 상기 분사노즐(122)에서 상기 절삭 공구(11) 및 금형(M)의 가공 표면을 향해 절삭유가 분사되어 냉각이 이루어진다.

상기 칠러(20)는 상기 칠러(20)는 냉각유체를 순환시키는 본체(22)와, 상기 급수공(2)에 결합되는 급수 호스(211)와, 상기 배수공(3)에 결합되는 배수 호스(212)를 포함하여, 소정 온도의 냉각 유체를 금형(M)으로 순환시켜 냉각한다.

상기 본체(22)는 냉각 유체 공급부(미도시, 예를 들어 수도 시설)와 연결되어 냉각 유체를 공급받으며, 펌프 및 냉각 수단을 통해 냉각 유체를 냉각 후 순환 공급한다.

이때 상기한 바와 같이, 금형(M)의 급수공(2)과 배수공(3)에 니플(5)을 결합한 후, 상기 급수 호스(211)와 배수 호스(212)의 체결구(213)를 각 니플(5)에 체결하여 금형(M)과 칠러(20)를 연결할 수도 있으나, 가공 작업 시마다 니플(5) 및 체결구(213)의 체결, 그리고 가공 완료 후 니플(5) 및 체결구(213)의 분리 작업이 필요하여 작업이 번거롭고 시간에 오래 걸리는 바,

상기 급수 호스(211)와 배수 호스(212)는 상기 급수공(2)과 배수공(3)의 나사산에 원터치 방식으로 각각 나사 결합되는 원터치 체결구(30)를 포함하여 상기한 문제점을 해결하였다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 원터치 체결구(30)는

팽창 복원력을 갖는 소재로 이루어진 형상 유지링(31),

상기 형상 유지링(31)의 외주면을 감싸면서 배열되어 호스부에 연결되어 있되 외주면에서 돌출된 플랜지부(324)를 구비한 고정분체(321)들과 누름분체(322)들로 이루어지며, 상기 누름분체(322)들의 외주면에는 상기 암나사부에 치합되는 1열의 걸림 나사산(323)이 형성되어 있는 원터치 체결부(32),

팽창 복원력을 갖는 소재로써, 상기 원터치 체결부(32)가 끼워져 상기 플랜지부(324) 전면에 밀착되는 기밀링(33)을 포함한다.

상기 형상 유지링(31)은 냉각 유체가 흐를 수 있는 관 형상으로 상기 암나사부의 내경보다 작은 외경을 갖는다.

상기 원터치 체결부(32)는 금속 소재로써, 원호 형상을 갖는 각 2개씩의 고정분체(321)들과 누름분체(322)들이 상기 형상 유지링(31)의 외주면에서 서로 교차 배열되어 부착되어 있으며, 상기 걸림 나사산(323)을 제외한 외경이 상기 암나사부의 내경과 동일하거나 미세하게 작다.

그리고 상기 걸림 나사산(323)은 상기 암나사부의 골에 치합되는 나선 형태로, 일반 나사산와 다르게 골이 없이 1열의 산이 돌출되어 형성된다.

이러한 원터치 체결부(32)는 상기 플랜지부(324)의 후단부에서 연장되어 상기 공급호스(211) 또는 배출호스(212)의 호스부로 삽입되는 결속부(235)가 구비되어, 호스부에 체결되는 반도로 고정, 결합된다.

이때 상기 형상 유지링(31)과 원터치 체결부(32)의 각 분체(321)(322)들과 호스부의 접면은 접착제로 추가 접착되어 있다.

상기 기밀링(33)은 일반적인 오링 형태로써 상기 플랜지부(324)의 전면에 밀착되게 끼워진다.

이러한 원터치 체결구(30)는 상기 누름분체(322)들을 누르면 상기 걸림 나사산(323)이 내측으로 이동함에 따라 상기 암나사부에 걸리지 않아, 누름분체(322)들을 누른 상태로 급수공(2) 및 배수공(3)에 원터치 체결구(30)를 바로 끼울 수 있다.

그리고 상기 기밀링(33)이 압축되게 누른 상태에서 상기 누름분체(322)들에서 손가락을 떼면 상기 형상 유지링(31)에 의해 누름분체(322)들이 원위치로 복귀하면서 상기 걸림 나사산(323)이 상기 암나사부의 골들 중 하나에 끼워지며, 이 상태에서 원터치 체결구(30)를 나사 조임 방향으로 1~2회 회전시키면, 상기 걸림 나사산(323)이 상기 암나사부에 나사 결합되면서 상기 기밀링(33)의 탄성력이 작용함에 따라 원터치 체결구(30)가 급수공(2) 및 배수공(3)에 바로 직결되어 연결된다.

이렇게 체결된 원터치 체결구(30)는 상기 형상 유지링(31)과 기밀링(33)의 탄성력에 의해 급수공(2) 및 배수공(3)을 기밀시켜 냉각 유체가 누설되지 않고, 가공 완료 후 상기와 반대로 하여 원터치 체결구(30)를 쉽게 분리할 수 있어, 가공 전 사전 준비 작업을 쉽고 빠르게 할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 절삭 가공 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*
M : 금형 1 : 냉각 유로
2 : 급수공 3 : 배수공
10 : 절삭수단 20 : 칠러
21 : 냉각 라인 22 : 본체

Claims (4)

1. 냉각 유로(1)가 형성된 피가공물이 안착되는 베드(B) 및 상기 피가공물을 절삭 가공하는 절삭수단(10)을 구비한 절삭 가공 장치에 있어서,
   상기 피가공물에 형성된 냉각 유로(1)에 연결되는 냉각라인(21)을 구비한 칠러(20)를 포함하고,
   상기 피가공물은 상기 냉각 유로(1)의 일측단에 연결된 급수공(2)과, 상기 냉각 유로(1)의 타측단에 연결된 배수공(3)을 포함하고,
   상기 칠러(20)는 냉각유체를 순환시키는 본체(22)와, 상기 급수공(2)에 결합되는 급수 호스(21)와, 상기 배수공(3)에 결합되는 배수 호스(212)를 포함하고,
   상기 급수공(2)과 배수공(3)은 내주면에 나사산으로 형성된 암 나사부가 구비되어 있고,
   상기 급수 호스(21)와 배수 호스(212)는 상기 급수공(2)과 배수공(3)의 나사산에 각각 나사 결합되는 원터치 체결구(30)를 포함하되,
   상기 원터치 체결구(30)는,
   팽창 복원력을 갖는 소재로 이루어진 형상 유지링(31),
   상기 형상 유지링(31)의 외주면을 감싸면서 배열되어 호스부에 연결되어 있되 외주면에서 돌출된 플랜지부(324)를 구비한 고정분체(321)들과 누름분체(322)들로 이루어지며, 상기 누름분체(322)들의 외주면에는 상기 암나사부에 치합되는 1열의 걸림 나사산(323)이 형성되어 있는 원터치 체결부(32),
   팽창 복원력을 갖는 소재로써, 상기 원터치 체결부(32)가 끼워져 상기 플랜지부(324) 전면에 밀착되는 기밀링(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 절삭수단(10)은 상기 피가공물의 가공면에 절삭유를 분사하는 절삭유 분사기(12)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 절삭유 분사기(12)는 절삭유 호스에 연결된 공급 파이프(121)와, 상기 공급 파이프(121)가 끼워지는 장착공(123a)을 구비한 파이프 브래킷(123)과, 상기 파이프 브래킷(123)에 결합되어 상기 장착공(123a)을 조이는 고정볼트와, 상기 공급 파이프(121)의 끝단에 연결된 분사노즐(122)을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 공급 파이프(121)와 분사노즐(122)은 각각 서로 대응하는 고정링부(125)와 회동링부(126)를 가지며,
   고정볼트(124)가 상기 고정링부(125)와 회동링부(126)를 관통도록 끼워지면서 고정너트(127)가 체결되어 고정되며, 고정볼트(124)에는 상기 공급 파이프(121)와 분사노즐(122)을 서로 연통시키는 절삭유 공급로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 가공 장치.
   

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