KR102538240B1

KR102538240B1 - 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치

Info

Publication number: KR102538240B1
Application number: KR1020210110731A
Authority: KR
Inventors: 김태곤; 이석우; 남정수; 김성현; 신강우
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2023-06-01
Also published as: KR20230028889A

Abstract

내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치가 개시된다.
본 발명에 따른 내부분사용 절삭 공구는, 내부를 유동하는 유체에 의해 냉각되는 회전 절삭 공구로서, 제1 단부 및 제1 단부의 반대방향의 제2 단부를 갖고, 제2 단부에 복수 개의 절삭날 및 플루트에 하나 이상의 유체 배출홀이 마련된 본체, 본체 내부에 제1 단부로부터 제2 단부를 향하여 본체의 중심축 방향을 따라 연장된 유체 유입 채널 및 유체 유입 채널 및 유체 배출홀을 연결하는 유체 배출 채널을 포함하며, 유체 유입 채널은 유체 유입 채널과 유체 배출 채널의 경계영역에 유체의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제1 수렴 영역을 갖는다.

Description

내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치{INTERNAL INJECTION TYPE CUTTING TOOL AND INCLUDING PROCESSING DEVICE THEREOF}

본 발명은 내부분사용 절삭 공구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 극저온 유체를 이용하여 공구를 냉각시킬 수 있는 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치에 관한 것이다.

공작기계를 이용한 절삭가공은 다양한 절삭 공구를 이용한다.

다양한 절삭 공구를 이용한 절삭가공 시, 1000 내지 1500℃의 높은 온도가 발생한다.

또한, 티타늄, CGI 등 고경도 경량소재는 절삭 가공이 매우 어려운 난삭재(難削材)로 분류되고 있다.

난삭재는 높은 강성 및 경도, 낮은 열전도도 및 공구 재료와의 높은 친화성을 가지기 때문에 높은 가공 부하 및 온도가 발생되고, 그게 따라 절삭 공구의 마모 및 파손이 발생되는 문제점이 있다. 이러한 문제점으로 인하여, 가공성은 물론 생산성이 저하되는 결과를 초래한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 극저온 냉매를 이용한 가공 기술이 많이 개발되고 있는 추세이다.

한편, 극저온 냉매는 직접분사(외부분사), 내부분사(또는 간접분사) 등 다양한 냉각방식으로 공구를 냉각시킨다.

직접분사 방식은 외부에 별도로 마련된 냉매 분사노즐을 이용하여 공구의 외부에서 분사하여 공구를 직접적으로 냉각하는 방식을 의미한다. 직접분사 방식의 경우, 냉매가 분사되는 과정에서 냉매가 모재에 접촉됨에 따라 모재의 경도가 증가되므로 공구를 이용하여 가공하는 것이 더욱 어렵게 된다.

내부분사 방식은 공구의 내부에 극저온 냉매가 유동할 수 있는 유로를 형성하여 공구를 간접적으로 냉각하는 방식을 의미한다. 다시 말해서, 내부분사 방식은 냉매를 공구의 내부에서 유동되도록 하여 공구를 냉각시킨다. 이때, 냉매가 모재와 접촉되지 않게 되므로, 모재의 강도가 증가하여 공구를 이용한 가공이 어려운 문제점이 발생하지 않게 된다.

그러나, 내부분사 방식의 경우, 냉매가 공구 내부를 유동하는 과정에서, 냉매의 유동에 의한 유동 단면적의 변화로 인한 상변화로 기화하여 냉매 유로를 막게 되고, 결국 냉매를 이용한 공구의 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있다.

이에, 내부분사 방식을 이용하여 공구의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치의 개발이 요구되는 실정이다.

(특허 문헌 1) 미국 공개특허공보 2012-0308319호(2012.12.06.공개)

본 발명의 목적은 극저온 유체가 공구의 내부를 유동하는 과정에서 상변화하는 것을 방지할 수 있는 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적은, 본 발명에 따라, 내부를 유동하는 유체에 의해 냉각되는 회전 절삭 공구로서, 제1 단부 및 제1 단부의 반대방향의 제2 단부를 갖고, 제2 단부에 복수 개의 절삭날 및 플루트에 하나 이상의 유체 배출홀이 마련된 본체, 본체 내부에 제1 단부로부터 제2 단부를 향하여 본체의 중심축 방향을 따라 연장된 유체 유입 채널 및 유체 유입 채널 및 유체 배출홀을 연결하는 유체 배출 채널을 포함하며, 유체 유입 채널은 유체 유입 채널과 유체 배출 채널의 경계영역에 유체의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제1 수렴 영역을 갖는, 절삭 공구에 의해 달성될 수 있다.

이때, 제1 수렴영역은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 선형적으로 작아지도록 마련될 수 있다.

특히, 제1 수렴영역은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 유체 유입 채널과 유체 배출 채널의 경계영역까지 연속적으로 작아지도록 마련될 수 있다.

한편, 유체 배출 채널은, 플루트의 연장 방향과 평행하게 유체가 배출되도록 마련되되, 제2 단부 측에서 제1 단부 측을 향하는 방향으로 연장된 영역을 포함할 수 있다.

이러한, 유체 배출 채널은, 본체의 반경방향으로 연장된 제1 채널 및 제1 채널과 유체 배출홀을 연결하는 제2 채널을 포함하며, 제2 채널은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제2 수렴 영역을 가질 수 있다.

이때, 제2 수렴영역은 직경이 유체의 유동 방향을 따라 유체 배출홀까지 선형적으로 작아지도록 마련될 수 있다.

유체 배출 채널은 절삭날의 경사면(rake face)을 향하여 유체가 배출되도록 마련될 수 있다.

여기서, 유체 유입 채널의 최대 직경은 유체 배출 채널의 최대 직경 보다 크고, 유체 배출 채널의 최대 직경은 유체 배출홀의 직경보다 크게 마련될 수 있다.

한편, 유체 유입 채널은 내주면에 단열층을 가질 수 있다.

또한, 유체는, 극저온 냉매, 윤활제 또는 압축 공기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상술한 본 발명은 전술한 절삭 공구를 포함하는 가공 장치에 의해 달성될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 따른 분야에 따르면, 상술한 본 발명은 전술한 가공 장치를 이용하는 가공 방법으로서, 절삭 공구를 회전시키는 단계 및 절삭 공구 내부로 유체를 공급하는 단계를 포함하는 가공 방법에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치는, 공구의 내부에 마련된 채널을 따라 유체가 유동하는 과정에서 상변화하는 것을 방지하여 유체 채널의 막힘을 방지할 수 있고, 결국 유체에 의한 공구의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 내부분사용 절삭 공구를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 내부분사용 절삭 공구의 종 방향 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 내부분사용 절삭 공구의 제2 단부 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 유체 배출 채널과 다른 형태의 유체 배출 채널을 가지는 내부분사용 절삭 공구의 종방향 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 내부분사용 절삭 공구의 제2 단부 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 유체 배출 채널로부터 배출되는 유체의 분사 방향을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3 및 도 5에 도시한 내부분사용 절삭 공구의 유체 유입 채널, 유체 배출 채널 및 유체 배출홀의 직경을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내부분사용 절삭 공구(100, 이하 '절삭 공구'라 함) 및 이를 포함하는 가공 장치(1000)를 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부분사용 절삭 공구를 포함하는 가공 장치(1000)를 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가공 장치(1000)는 절삭 공구(100), 홀더(1100) 및 스핀들(1200; spindle)을 포함한다.

절삭 공구(100)는 모재(또는 가공물; workpiece)를 가공하기 위한 도구(tool)이다.

참고로, 절삭 공구(100)는 필요에 따라 적어도 하나 이상으로 마련될 수도 있다. 만약, 절삭 공구(100)가 복수 개로 마련되는 경우, 각각의 절삭 공구(100)는 서로 다른 형태를 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

홀더(1100)는 절삭 공구(100)를 지지하기 위한 부분이다. 홀더(1100)에는 절삭 공구(100)가 장착되고, 장착된 절삭 공구(100)를 지지한다.

절삭 공구(100)는 회전되어 모재(미도시)를 가공하게 된다.

이때, 절삭 공구(100)는 스핀들(1200)에 의해 회전된다.

스핀들(1200)은 홀더(1100)에 지지된 절삭 공구(100)를 회전시키는 부분이다.

스핀들(1200)은 절삭 공구(100)의 회전축이 된다. 이를 위해, 스핀들(1200)에는 절삭 공구(100)를 회전시키기 위한 회전 구동부(1400)가 연결될 수도 있다.

또한, 스핀들(1200)에는 유체 공급부(1300)가 연결된다.

유체 공급부(1300)를 절삭 공구(100)의 냉각을 위한 유체가 공급되는 부분이다. 유체 공급부(1300)로부터 공급된 유체는 스핀들(1200)을 통해 절삭 공구(100)로 이동되어 절삭 공구(100)의 내부에 유동된다.

절삭 공구(100)의 내부를 유동하는 유체는 절삭 공구(100)의 내부를 냉각시킨 후에 외부로 배출된다.

여기서, 스핀들(1200)에 공급되는 유체는 액화질소(LN2)와 같은 극저온 냉매, MQL(Minimum quantity lubrication)과 같은 윤활제 또는 압축 공기 등 일수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구(100)를 설명한다.

여기서, 절삭 공구(100)는 내부를 유동하는 유체(R)에 의해 냉각되는 회전 절삭 공구를 의미한다.

상기한 바와 같이, 스핀들(1200)에 공급되는 유체의 종류에 따라 절삭 공구(100)를 냉각시키기 위해 공급되는 유체(R)도 달라질 수 있다.

예를 들어, 절삭 공구(100)의 냉각을 위해, 절삭 공구(100)에 공급되는 유체(R)는 액화질소(LN2)와 같은 극저온 냉매일 수도 있고, MQL(Minimum quantity lubrication)와 같은 윤활제 또는 압축 공기 일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구(100)는 본체(110), 본체(110)의 내부에 마련되는 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출 채널(130)을 포함한다.

절삭 공구(100)의 본체(110)는 제1 단부(111) 및 제1 단부(111)의 반대 방향의 제2 단부(112)를 포함한다.

이때, 제2 단부(112)에는 복수 개의 절삭날(113, cutting edge; 인선부)이 마련된다. 서로 인접하는 2개의 절삭날(113) 사이 또는 하나의 인선부(113)와 인접하는 다른 인선부(113) 사이에는 플루트(114; flute)가 형성된다.

또한, 제2 단부(112)에는 적어도 하나 이상의 유체 배출홀(115)이 마련된다.

다시 말해서, 유체 배출홀(115)은 제2 단부(112)의 플루트(114)에 마련된다. 특히, 유체 배출홀(115)은 플루트(114) 라인을 따라가면서 적어도 하나가 형성될 수도 있고, 하나의 플루트(114) 라인에 복수 개가 마련될 수도 있다.

한편, 본체(110)의 내부에는 제1 단부(111)로 유입된 유체(R)가 유동되는 공간이 마련된다.

이를 위해, 본체(110)의 내부에는 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출 채널(130)이 마련된다.

유체 유입 채널(120)은 유체(R)가 유입되는 유로를 의미한다.

유체 유입 채널(120)은 본체(110)의 내부에 제1 단부(111)로부터 제2 단부(112)를 향하여 본체(110)의 중심축(C) 방향을 따라 연장 형성된다.

이때, 유체 유입 채널(120)은 내주면에 단열층이 형성된다. 유체 유입 채널(120)의 내주면에 단열층(미도시)이 형성됨에 따라 유체(R)가 유입되는 유체 유입 채널(120)의 단열 효과를 향상시킬 수 있게 된다.

참고로, 유체 유입 채널(120)의 내주면에 형성되는 단열층은 테프론(Teflon) 재질로 마련될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

유체 배출 채널(130)은 유체 유입 채널(120)을 따라 유동된 유체(R)가 유체 배출홀(115)을 통해 배출되도록 하기 위한 유로를 의미한다.

이를 위해, 유체 배출 채널(130)은 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출홀(115)을 연결한다.

한편, 유체 유입 채널(120)은 유체 유입 채널(120)과 유체 배출 채널(130)의 경계영역에 유체(R)의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제1 수렴영역(121)을 포함한다.

제1 수렴영역(121)은 유체(R)의 유동 방향을 따라 직경이 선형적(linear)으로 작아지도록 마련된다.

특히, 제1 수렴영역(121)은 유체(R)의 유동 방향을 따라 그 직경이 유체 유입 채널(120)과 유체 배출 채널(130)의 경계 영역까지 연속적으로 작아지도록 마련된다.

또한, 유체 배출 채널(130)은 제2 단부(112) 측에서 제1 단부(111) 측을 향하는 방향으로 연장된 영역을 포함할 수 있다.

이때, 유체 배출 채널(130)은 플루트(114)의 연장 방향과 평행하게 유체(R)가 배출되도록 마련된다.

여기서, 플루트(114)의 연장 방향은 플루트(114)의 형성 각도이다. 이때, 플루트(114)의 형성 각도는 플루트(114)의 나선(helix) 각도를 의미한다.

즉, 유체 배출 채널(130)을 통해 배출되는 유체(R)의 배출 각도는 플루트(114)의 연장 방향과 평행할 수 있다. 다시 말해서, 유체(R)의 배출 각도는 절삭날(113)이 아닌 플루트(114)의 형성 각도와 동일하도록 유체 배출 채널(130)이 형성될 수 있다.

한편, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 배출 채널(130)은 제2 단부(112)에서 제1 단부(111)를 향하는 방향으로 형성되게 된다.

이러한, 유체 배출 채널(130)은 제1 채널(131) 및 제2 채널(133)을 포함한다.

제1 채널(131)은 유체 유입 채널(120)과 연결되되, 본체(110)의 반경 방향으로 연장 형성되는 부분이다.

이와 같이, 제1 채널(131)이 본체(110)의 반경 방향으로 연장 형성됨에 따라, 유체 유입 채널(120)을 통해 유입된 유체(R)의 유동 방향에 대하여 수직한 방향으로 유체(R)의 유동 방향을 변경시킨다.

제2 채널(133)은 제1 채널(131)로부터 유동된 유체(R)를 유체 배출홀(115)을 통해 배출되도록 한다.

이를 위해, 제2 채널(133)은 제1 채널(131)과 유체 배출홀(115)을 연결한다.

특히, 제2 채널(133)은 유체 유입 채널(120)을 기준으로 수직한 방향으로 각각 연장 형성된 제1 채널(131)의 각 단부와 유체 배출홀(115)을 연결한다.

이때, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 채널(133)은 제2 단부(112)에서 제1 단부(111)를 향하도록 상측 방향으로 경사지게 형성된다.

제2 채널(133)이 제1 단부(111)를 향하도록 상측 방향으로 경사지게 형성됨에 따라, 유체 배출홀(115)을 통해 배출되는 외부로 유체(R)는 상향 분사 방식(도 2 내지 도 4에 도시한 상향 형성된 화살표 방향과 동일한 방향)을 가지게 된다.

상술한 바와 같이, 제2 채널(133)의 형성 각도는 플루트(114)의 형성 각도와 동일하게 형성되고, 그에 따라 제2 채널(133)의 끝 단부에 형성된 유체 배출홀(115)을 통해 배출되는 유체(R)의 배출 각도와 동일하게 형성되게 된다.

이때, 제2 채널(133)은 유체(R)의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제2 수렴영역(132)을 포함한다.

제2 수렴영역(132)은 상술한 제1 수렴영역(121)과 같이 선형적(linear)으로 작아지도록 마련된다. 다시 말해서, 제2 수렴영역(132)은 직경이 유체(R)의 유동 방향을 따라 유체 배출홀(115)까지 선형적으로 작아지는 형태로 마련된다.

상술한 바와 같이, 제1 수렴영역(121) 및 제2 수렴영역(132)의 직경이 선형적으로 작아지도록 마련됨에 따라, 유체(R)가 절삭 공구(100)의 내부, 즉 본체(100)의 내부의 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출 채널(130)을 따라 유동하는 과정에서 유체(R)의 상변화를 방지하는 효과가 있다.

또한, 유체(R)가 제1 수렴영역(121) 및 제2 수렴영역(132)을 통과할 때, 유체(R)의 유동 속도가 빨라지게 되어 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출 채널(130)의 막힘을 방지할 수 있고, 결국 절삭 공구(100)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 배출 채널(130-1)은 전술한 유체 배출 채널(130)과는 다른 형태로 형성될 수도 있다.

구체적으로, 도 7을 참조하면, 유체 배출 채널(130-1)은 서로 인접한 2개의 절삭날(113) 사이에 형성되는 플루트(114)와 평행한 방향이 아니라, 절삭날(113)의 경사면(rake face)를 향하여 유체(R')가 배출되도록 마련될 수 있다.

이로 인하여, 유체 배출 채널(130-1)을 통해 배출되는 유체(R')는 절삭날(113)의 경사면 방향과 평행한 배출 각도를 가질 수 있다.

이때, 유체 배출 채널(130-1)은 제1 단부(111) 측에서 제2 단부(112) 측을 향하는 방향으로 연장된 영역으로 포함한다.

즉, 유체 배출 채널(130-1)은 제1 단부(111)에 형성된 유체 유입 채널(120)로부터 제2 단부(112)를 향하는 하측 방향으로 경사지게 형성된다.

이와 같이, 유체 배출 채널(130-1)이 제2 단부(112)를 향하도록 하측 방향으로 경사지게 형성됨에 따라, 유체 배출홀(115)을 통해 배출되는 유체(R')는 하향 분사 방식(도 2, 도 5 및 도 6에 도시한 하향 형성된 화살표와 동일한 방향)을 가지게 된다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 배출 채널(130-1)에도 수렴영역이 형성될 수 있다.

제1 수렴영역(121)과 마찬가지로, 유체 배출 채널(130-1)의 수렴영역은 유체(R)의 유동 방향을 따라 직경이 선형적으로 작아지도록 마련된다.

특히, 유체 배출 채널(130-1)의 수렴영역은 유체(R')의 유동 방향을 따라 그 직경이 유체 배출 채널(130-1)에서 유체 배출홀(115) 까지 연속적으로 작아지도록 마련된다.

한편, 도 8의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본체(110)의 유체 유입 채널(120)의 최대 직경(D1)은 유체 배출 채널(130,130-1)의 최대 직경(D2)보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 유체 배출 채널(130)의 최대 직경(D2)은 유체 배출홀(115)의 직경(D3)보다 크게 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 유체 유입 채널(120)의 최대 직경(D1)이 유체 배출 채널(130)의 최대 직경(D2)보다 크게 형성되고 유체 배출 채널(130)의 최대 직경(D2)이 유체 배출홀(115)의 직경(D3)보다 크게 형성됨에 따라, 유체(R)의 유동 속도가 유체 유입 채널(120)에 비하여 유체 배출홀(115)의 부근에서 더욱 빨라지게 되어, 유체에 의한 절삭 공구(100)의 냉각 효율이 향상되게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부분사용 절삭 공구(100)를 포함하는 가공 장치(1000)를 이용하는 가공 방법에 대하여 간단히 설명한다.

먼저, 스핀들(1200)을 이용하여 절삭 공구(100)를 회전시킨다.

이때, 절삭 공구(100)가 회전하면서 모재를 가공하게 된다.

그 다음, 절삭 공구(100)의 내부로 절삭 공구(100)의 냉각을 위한 유체를 공급한다.

상기한 바와 같이, 유체 공급부(1300)를 통해 스핀들(1200)에 유체가 공급되고, 스핀들(1200)에 공급된 유체는 절삭 공구(100)의 내부를 유동하여 절삭 공구(100)를 냉각시키고 난 이후에 외부로 배출된다.

이때, 절삭 공구(100)의 유체 배출홀(115)을 통해 외부로 배출되는 유체는 절삭 공구(100)의 본체(110)에 형성된 플루트(114)의 연장 방향과 평행하도록 제2 단부(112)에서 제1 단부(111)를 향하는 상측 방향으로 배출될 수 있다. 반대로, 유체 배출홀(115)을 통해 절삭 공구(100)의 외부로 배출되는 유체는 절삭 공구(100)의 본체(110)에 형성된 절삭날(113)의 경사면을 향하도록 제1 단부(111)에서 제2 단부(112)를 향하는 하측 방향으로 배출될 수 있다.

이에 따라, 절삭 공구(100)의 내부를 유동한 이후에 외부로 배출되는 유체는 모재와의 접촉이 최소화되게 된다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 절삭 공구
110: 본체 111: 제1 단부
112: 제2 단부 113: 절삭날
114: 플루트 115: 유체 배출홀
120: 유체 유입 채널 121: 제1 수렴영역
130: 유체 배출 채널 131: 제1 채널
132: 제2 수렴영역 133: 제2 채널
1000: 가공 장치
R, R': 유체

Claims

내부를 유동하는 유체에 의해 냉각되는 회전 절삭 공구로서,
제1 단부 및 제1 단부의 반대방향의 제2 단부를 갖고, 제2 단부에 복수 개의 절삭날 및 플루트에 하나 이상의 유체 배출홀이 마련된 본체;
본체 내부에 제1 단부로부터 제2 단부를 향하여 본체의 중심축 방향을 따라 연장된 유체 유입 채널; 및
유체 유입 채널 및 유체 배출홀을 연결하는 유체 배출 채널을 포함하며,
유체 유입 채널은 유체 유입 채널과 유체 배출 채널의 경계영역에 유체의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제1 수렴 영역을 갖고,
유체 배출 채널은,
유체 유입 채널과 연결되며 본체의 반경 방향으로 연장된 제1 채널; 및
제1 채널과 유체 배출홀을 연결하여 제1 채널로부터 유동된 유체를 유체 배출홀을 통해 배출되도록 하며, 유체의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제2 수렴 영역을 갖는 제2 채널을 포함하는, 절삭 공구.
제1항에 있어서,
제1 수렴영역은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 선형적으로 작아지도록 마련된, 절삭 공구.
제2항에 있어서,
제1 수렴영역은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 유체 유입 채널과 유체 배출 채널의 경계영역까지 연속적으로 작아지도록 마련된, 절삭 공구.
제1항에 있어서,
유체 배출 채널은,
플루트의 연장 방향과 평행하게 유체가 배출되도록 마련된, 절삭 공구.
삭제
제1항에 있어서,
제2 수렴영역은 직경이 유체의 유동 방향을 따라 유체 배출홀까지 선형적으로 작아지도록 마련된, 절삭 공구.
제1항에 있어서,
유체 배출 채널은 절삭날의 경사면(rake face)을 향하여 유체가 배출되도록 마련되는, 절삭 공구.
제1항에 있어서,
유체 유입 채널의 최대 직경은 유체 배출 채널의 최대 직경 보다 크고,
유체 배출 채널의 최대 직경은 유체 배출홀의 직경보다 큰, 절삭 공구.
제1항에 있어서,
유체 유입 채널은 내주면에 단열층을 갖는, 절삭 공구.
제1항에 있어서,
유체는,
극저온 냉매, 윤활제 또는 압축 공기 중에서 적어도 하나를 포함하는, 절삭 공구.
제1항에 따른 절삭 공구를 포함하는 가공 장치.
제11항에 따른 가공 장치를 이용하는 가공 방법으로서,
절삭 공구를 회전시키는 단계; 및
절삭 공구 내부로 유체를 공급하는 단계를 포함하는 가공 방법.