KR102658403B1 - 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디버링 공구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크로스 홀의 천공시 발생하는 버(burr)를 별도의 절삭가공에 의하지 않고 브러쉬로 손쉽게 제거할 수 있는 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구에 관한 것이다. 본 발명에 따른 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구는, 길이 방향으로 연장 형성되는 섕크부(1)와; 상기 섕크부(1)의 단부 외주면에 구비되는 헤드부(2)와; 상기 헤드부(2)의 일측에 돌출 형성되며, 상기 섕크부(1)의 회전에 따라 관체(P)의 내주면 원주 방향으로 회전되면서 상기 관체(P)와 교차하도록 천공된 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리를 연마하여 버를 제거하는 다수의 브러쉬와이어(31)가 구비된 연마부(3)를 포함한다.

Description

브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구{BRUSH-TYPE CROSS HOLE DEBURRING TOOL}

본 발명은 디버링 공구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크로스 홀의 천공시 발생하는 버(burr)를 별도의 절삭가공에 의하지 않고 브러쉬로 손쉽게 제거할 수 있는 브러쉬 타입 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.

이러한 종래 크로스 홀 디버링 공구의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자는 대한민국 등록특허 제10-2255991호에서 새로운 구조의 크로스 홀 디버링 공구를 제안한바 있다. 상기 등록특허는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 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 한다. 상기 등록특허에 따른 디버링 공구는 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 있는 장점을 갖는다.

그러나, 상기 등록특허에 따른 디버링 공구는 절삭부(130)의 절삭면(134a) 형상을 범용적으로 사용할 수 없고 크로스 홀의 형상에 따라 별도의 설계 및 가공 작업을 통하여 해당 크로스 홀에 맞는 절삭부를 그때그때 제작해야 하는 불편이 존재한다. 이를 위해 전용공구를 이용한 가공이 필요하고, 첨단(cutting edge) 가공 또한 필요하기 때문에 작업 난이도가 높다는 단점이 존재한다. 그리고, 버를 깎아서 제거하는 타입이기 때문에 상황에 따라 떨림 발생으로 가공면에 채터링이 발생하고, PCD 등의 고가 소재를 사용해야 하므로 제작비용이 증가되고, 공구의 크로스 홀 내부 진입 및 오프셋 이동이 필요하여 CNC 장비 세팅 등의 주의가 요구된다.

또한, 도 3 에 도시된 바와 같이, 다수의 와이어 다발을 관체 내부에 삽입한 상태에서 고속 회전시켜 와이어를 측면으로 타격함에 의해 디버링하는 공구가 공지되어 있는데, 이러한 공구에 의하면 구멍 벽면 스크래치 및 손상이 빈번하게 발생하여 정밀 가공 영역에서는 사용이 불가한 단점이 존재하며, 와이어의 측면 회전력으로 버를 제거하기 때문에 디버링 효과가 미약하다는 문제점이 존재한다.

한편, 도 4 에 도시된 바와 같이, 일반적인 방사형 브러쉬를 사용하여 디버링하는 공구가 공지되어 있는데, 이러한 공구 또한 구멍 벽면 스크래치 및 손상 문제가 빈번하게 발생하여 정밀 가공 영역에서의 사용이 불가하고, 버 제거 영역 이외의 부분에도 동일한 브러쉬 압력이 가해지기 때문에 역시 디버링 효과가 미약하다는 단점이 존재한다.

대한민국 공개특허 10-2017-0072156 대한민국 등록특허 10-2255991

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 내주면 방향을 따라 회전시키는 작업만으로 크로스 홀의 가장자리 전체를 연마 가공함으로써 버를 한꺼번에 제거할 수 있어 작업 시간을 단축 및 품질 향상을 기대할 수 있는 크로스 홀 디버링 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구는, 길이 방향으로 연장 형성되는 섕크부(1)와; 상기 섕크부(1)의 단부 외주면에 구비되는 헤드부(2)와; 상기 헤드부(2)의 일측에 돌출 형성되며, 상기 섕크부(1)의 회전에 따라 관체(P)의 내주면 원주 방향으로 회전되면서 상기 관체(P)와 교차하도록 천공된 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리를 연마하여 버를 제거하는 다수의 브러쉬와이어(31)가 구비된 연마부(3)를 포함한다.

여기서, 상기 연마부(3)는, 상기 헤드부(2)의 가장자리 일측면에 다수의 브러쉬와이어(31)가 식재되어 돌출 형성된다.

그리고, 상기 연마부(3)는 굴곡진 크로스 홀(CH)의 가장자리 전체를 원활하게 연마하여 버를 제거할 수 있도록 단부 윤곽 형상이 중앙부가 좌우 양측 보다 더 볼록하게 만곡된 아치 형상으로 구성되는 것이 바람직하며, 이를 위해 상기 연마부(3)를 구성하는 개별적인 브러쉬와이어(31)의 길이는 섕크부(1) 길이 방향으로는 중앙부로 갈수록 길이가 길어지고, 너비 방향으로 같은 행에 속하는 브러쉬와이어(31)들의 길이는 서로 동일하게 구성되는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 절삭가공시에 발생할 수 있는 채터링 현상이 발생하지 않고 크로스 홀의 모서리 부분의 폴리싱 효과도 달성할 수 있다. 또한, 1개의 공구로 크기가 비슷한 크로스 홀에 사용 가능하고 설계 난이도가 낮다. 그리고, 기존 범용 와이어 소재를 사용하여 상대적으로 저렴한 소재의 적용이 가능하다. 또한, 브러쉬와이어의 끝단면을 타격하여 직접 버를 제거하기 때문에, 와이어 측면으로 타격하여 버를 제거하는 공구에 비해 디버링 강도 및 효과가 월등히 우수하다. 그리고, 관체 내에서 공구를 이동시킴에 따라 가공된 크로스 홀의 인근에 형성된 유사 크기의 홀도 바로 디버링 작업이 가능하여 범용성이 우수하다. 이러한 공구의 진입과 오프셋 이동 및 가공부로의 접근과 회전 작동은 모두 CNC 장비에 의해 수행되므로 관체(P)와 공구의 간섭 및 파손 위험이 적고, 가공부로의 접근 간격 조절을 통하여 디버링 효과의 강도 조절이 가능하고 CNC 장비 세팅이 간편하다는 장점을 갖는다.

도 1 은 종래의 크로스 홀 디버링 공구에 의한 디버링 공정 모식도,
도 2 는 등록특허 제10-2255991호에 따른 디버링 공구의 구조 및 작업 방법이 도시된 도면,
도 3 은 종래 와이어 다발을 이용한 디버링 공구의 구조 및 작업 방법이 나타난 사진,
도 4 는 종래 방사형 브러쉬를 이용한 다버링 공구의 구조 및 작업 방법이 나타난 사진,
도 5 는 본 발명에 따른 디버링 공구의 사시도,
도 6 은 본 발명에 따른 디버링 공구가 가공장비에 장착되어 사용되는 상태의 단면도,
도 7 은 본 발명에 따른 디버링 공구에 의한 크로스 홀 디버링 작업 방법을 순차적으로 도시한 공정도이다.

이하, 본 발명에 따른 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구의 구성 및 작용을 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다.

도 5 내지 도 7 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구(10)는, 섕크부(1), 헤드부(2) 및 연마부(3)를 포함하여 구성된다.

섕크부(1)는 본 발명에 따른 공구를 가공 장비의 스핀들(S)에 장착 결합되도록 함과 아울러 후술하는 헤드부(2)를 지지하기 위한 부분으로, 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 길게 연장 형성되며 대체로 단면이 원형인 봉 형상으로 구성된다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 섕크부(1)는 가공 장비의 스핀들(S)에 죠(jaw) 또는 기타 커플러에 의해 결합 장착되어 스핀들(S)의 회전에 따라 함께 회전된다.

헤드부(2)는 상기 섕크부(1)의 단부에 형성되는 블록체로서 일측면에 후술하는 연마부(3)가 구비된다. 도시된 바와 같이 상기 헤드부(2)는 대체로 단면이 사각 또는 오각형인 블록체로 구성되되 이에 한정되지 않고 일측면에 다수의 브러쉬와이어(31)가 식재될 수 있는 수직한 평면을 갖는 구조라면 그 형상에 제한이 없다 할 것이다. 또한, 상기 헤드부(2)의 네 모서리 부분은 가공 작업시 관체(P)의 내주면과의 간섭을 피하기 위하여 모따기 또는 라운딩 처리되는 것이 바람직하다. 상기 헤드부(2)는 섕크부(1)와 일체로 형성될 수도 있으나, 블록체의 중앙부에 섕크부(110)의 직경에 상응하는 홀이 관통 형성되고, 여기에 상기 섕크부(1)가 삽입되어 억지끼움에 의해 결합되거나, 용접, 블레이징 또는 기타 체결구에 의해 견고하게 고정 결합되는 것이 바람직하다.

연마부(3)는 관체(P)에 교차하도록 천공된 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리 부분 전체를 다수의 브러쉬와이어(31)로 연마하여 버를 제거하는 부분으로, 도시된 바와 같이, 상기 헤드부(2)의 가장자리 일측면에 다수의 브러쉬와이어(31)가 식재되어 돌출 형성된다. 상기 연마부(3)를 구성하는 브러쉬와이어(31)는 합성수지재 또는 금속재 등 다양한 재질로 구성될 수 있고, 재질 변경에 의해 다양한 소재의 가공에 작용될 수 있으며, 브러쉬와이어(31) 부분을 헤드부에서 교체 가능하게 구성될 수도 있다. 한편, 상기 연마부(3)는 굴곡진 크로스 홀(CH)의 가장자리 전체를 원활하게 연마하여 버를 제거할 수 있도록 단부 윤곽 형상이 중앙부가 좌우 양측 보다 더 볼록하게 만곡된 아치 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 연마부(3)를 구성하는 개별적인 브러쉬와이어(31)의 길이는 길이 방향(섕크부 길이 방향)으로는 중앙부로 갈수록 길이가 길어지고 너비 방향으로 같은 행에 속하는 브러쉬와이어(31)들의 길이는 동일하게 구성되는 것이 바람직하다.

상기 연마부(3)는 다수의 브러쉬와이어(31)를 크로스 홀의 가장자리에 마찰시켜 버를 제거하고 모서리를 연마(마모)한다. 이에 따라 절삭가공시에 발생할 수 있는 채터링 현상이 발생하지 않고 크로스 홀의 모서리 부분의 폴리싱 효과도 달성할 수 있다. 또한, 1개의 공구로 크기가 비슷한 크로스 홀에 사용 가능하고 설계 난이도가 낮다. 그리고, 기존 범용 와이어 소재를 사용하여 상대적으로 저렴한 소재의 적용이 가능하다.

도 7 에는 본 발명에 따른 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구를 이용한 디버링 작업 공정이 순차적으로 도시된다. 도 7 의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구는 관체(P)의 중공 내부에 길이 방향으로 삽입된다. 이때, 상기 공구는 관체(P)의 중심에서 오프셋되어 삽입된다. 즉, 상기 연마부(3)의 단부가 크로스 홀(CH)에 접촉되지 않으면서 헤드부(2) 또한 관체(P)의 벽면에 접촉되지 않도록 이격된 상태로 진입됨에 따라 관체(P)의 내벽 손상이 방지되도록 한다. 연마부(3)가 일측에만 형성된 비대칭 구조이기 때문에 관체(P) 내에서의 오프셋 진입이 가능하고, 이에 따라 기존 공구들에 비해 진입 직경이 작다는 점에 장점이 있다. 공구의 연마부(3)가 크로스 홀(CH)과 상응하는 위치로 진입한 후에는, 도 7 의 (b)에 도시된 바와 같이, 크로스 홀(CH)의 가장자리 가공 부분에 연마부(3)를 접근시킨 후 공구를 회전시켜 와이어 끝단면으로 타격하여 직접 버를 제거한다. 이와 같이 와이어 끝단면을 타격하여 직접 버를 제거하기 때문에, 도 3 에 도시된 바와 같이 와이어 측면으로 타격하여 버를 제거하는 종래 디버링 공구와 비교해 디버링 강도 및 효과가 월등히 우수하다. 한편, 도 7 의 (c)에 도시된 바와 같이, 공구를 이동시킴에 따라 가공된 크로스 홀의 인근에 형성된 유사 크기의 홀도 바로 디버링 작업이 가능하여 범용성이 우수하다. 이러한 공구의 진입과 오프셋 이동 및 가공부로의 접근과 회전 작동은 모두 CNC 장비에 의해 수행되므로 관체(P)와 공구의 간섭 및 파손 위험이 적고, 가공부로의 접근 간격 조절을 통하여 디버링 효과의 강도 조절이 가능하고 CNC 장비 세팅이 간편하다는 장점을 갖는다.

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. 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.

1 : 섕크부 2 : 헤드부
3 : 연마부 31 : 브러쉬와이어
P : 관체 CH : 크로스 홀

Claims (4)

1. 관체(P)의 내부 길이 방향으로 삽입되어 상기 관체(P)에 형성된 크로스 홀(CH)의 버를 제거하는 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구에 있어서,
   길이 방향으로 연장 형성되는 섕크부(1)와;
   상기 섕크부(1)의 단부 외주면에 구비되는 헤드부(2)와;
   상기 헤드부(2)의 일측에 돌출 형성되며, 상기 섕크부(1)의 회전에 따라 관체(P)의 내주면 원주 방향으로 회전되면서 상기 관체(P)와 교차하도록 천공된 크로스 홀(CH)의 내측 가장자리를 연마하여 버를 제거하는 다수의 브러쉬와이어(31)가 구비된 연마부(3)를 포함하되,
   상기 연마부(3)는,
   상기 헤드부(2)의 가장자리 일측면에 상기 섕크부(1)의 축 방향에 대해 수직한 방향으로 다수의 브러쉬와이어(31)가 다수의 행과 열을 따라 식재되어 돌출 형성되고,
   상기 연마부(3)는 굴곡진 크로스 홀(CH)의 가장자리 전체를 원활하게 연마하여 버를 제거할 수 있도록 단부 윤곽 형상이 중앙부가 좌우 양측 보다 더 볼록하게 만곡된 아치 형상으로 구성되고,
   상기 연마부(3)를 구성하는 개별적인 브러쉬와이어(31)의 길이는 섕크부(1) 길이 방향으로는 중앙부로 갈수록 길이가 길어지고, 너비 방향으로 같은 행에 속하는 브러쉬와이어(31)들의 길이는 서로 동일하게 구성되는 것을 특징으로 하는 브러쉬 타입 크로스 홀 디버링 공구.
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