KR20030047823A - 공구홀더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절삭기용 아버를 갖춘 공구홀더에 관한 것으로, 상기 절삭기용 아버는 스핀들에 분리가능하게 장착된 본체부와 절삭공구를 보유지지하는 기구를 갖추고, 이 절삭기용 아버에는 공동부가 형성되어 있으며, 이 공동부에서 진동감쇠재료가 예정된 진동감쇠특성을 얻을 수 있도록 소정의 충전율로 채워져서, 높은 진동감쇠특성을 제공하고, 절삭 동안에 진동을 효과적으로 감쇠시키며, 공구홀더가 통상의 형상을 갖지만 감쇠재료와 같은 임의의 특수한 재료를 사용하지 않고서도 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

공구홀더 {TOOL HOLDER}

본 발명은 전체적으로 공작기계의 스핀들에 절삭공구를 장착하기 위한 공구홀더에 관한 것이다.

공작기계에서, 절삭공구는 소재에 대한 절삭가공 동안 절삭저항력 등에 계속적으로 노출되어서, 어쩔 수 없이 진동을 일으키는 힘들이 발생된다. 절삭공구에서 발생된 진동이 공작기계에서 가공정밀도에 나쁜 영향을 끼치기 때문에, 종래에 다양한 방안이 제안되었다.

일반적으로, 절삭공구와 공구홀더는 절삭가공 동안 진동을 방지하도록 높은 진동감쇠특성을 갖는 재료로 만들어지고, 공구홀더는 진동을 방지하도록 용접 또는가열끼워맞춤에 의해 감쇠재료와 일체로 형성된다.

상기 공구홀더 자체의 진동감쇠특성의 향상과 더불어, 스핀들 유니트에 감쇠기구를 병합하는 것은 잘 알려져 있는 바, 예컨대 일본국 특허공개 제1994-277806호에는 탄성체와 점성유체가 스핀들 유니트와 스핀들 헤드 사이에 채워져서 상기 유체의 점성저항과 탄성체의 탄성변형에 의해 진동을 감쇠시키는 감쇠기구가 기술되어 있다.

하지만, 이는 종래의 방법과 같이 공구 및 공구홀더의 재료 자체의 진동감쇠특성에 따라 좌우됨으로써 효과적인 감쇠성능을 기대할 수 없다. 특히, 진동이 마감처리의 기계가공시 기계가공된 표면으로 전달되어서, 기계가공된 표면에서의 가공정밀도가 저하된다. 덧붙여, 상기 감쇠재료는 이 감쇠재료가 일반적으로 비싸기 때문에 제조비용이 높게 되는 문제점을 갖는다. 더구나, 공구홀더의 테이퍼진 본체와 접촉하는 스핀들의 테이퍼진 구멍의 내주면에서 생기는 마모의 방지에 효과적인 감쇠작용을 얻지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술된 문제점들을 없애고, 높은 진동감쇠특성을 가지면서 절삭가공 동안 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있으며, 공구홀더가 통상의 형상을 갖지만 감쇠재료와 같은 임의의 특수한 재료를 사용하지 않고서 가공정밀도의 향상에 효과적인 공구홀더를 제공하는 데에 있다.

전술된 목적 및 다른 목적을 성취하기 위해서, 본 발명의 한 양상에 따르면,공작기계의 스핀들용 공구홀더는 스핀들의 앞끝에 분리가능하게 장착된 본체부와 절삭공구를 보유지지하는 기구를 갖춘 아버(arbor)와, 이 아버내에 한정된 공동부 및, 감쇠재료가 진동감쇠특성을 나타내도록 예정된 충전율(充塡率)로 상기 공동부내에 채워지는 진동감쇠재료를 구비한다.

본 발명에 따르면, 절삭가공 동안 발생된 진동에 의해서, 상기 공동부내에 채워진 모래입자들은 서로 충돌하고 공동부의 벽과 충돌하여 진동에너지를 열에너지로 전환시켜서, 진동이 점진적으로 감쇠될 수 있다.

본 발명은 그 바람직한 실시예의 첨부도면과 아래에 주어진 상세한 설명으로 더욱 완전히 이해될 수 있는 바, 도면들은 본 발명을 특정한 실시예로 한정하기 위한 것이 아니고, 단지 설명과 이해를 위한 것임을 밝혀 둔다.

도 1은 본 발명에 따른 공구홀더의 바람직한 실시예를 부분적으로 절개하여 도시한 측면도이고,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

이제 첨부도면을 참조로 하여, 본 발명에 따른 공구홀더의 바람직한 실시예가 아래에 기술된다.

도 1은 이 바람직한 실시예의 공구홀더를 도시한 것으로, 참조번호 2는 공구홀더의 본체를 구성하는 아버를 표시한다. 이 아버(2)의 앞끝부에는 공구장착부(4)가 구비된다. 절삭공구(6)는 이 공구장착부(4)내에 장착되어 볼트(도시되지 않음)에 의해 고정되어진다.

상기 아버(2)는 본체부(7)와 플랜지부(8)를 갖춘다. 상기 본체부(7)의 끝부에는 당김못(9)이 고정된다. 이 본체부(7)를 스핀들의 개방된 테이퍼진 구멍으로삽입함으로써, 그리고 스핀들에 형성된 견인바아에 연결된 콜릿(collet)에 의해 당김못(9)을 파지하여 당김으로써, 상기 아버(2)가 스핀들에 고정될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 링형상홈이 아버(2)의 플랜지부(8)의 끝면에 형성된다. 덮개부재(10)에 의해 링형상홈을 밀봉함으로써, 그 안에 진동감쇠재료로 채워진 환형상의 공동부(12)는 아버(2)와 동축상으로 한정된다. 이 공동부(12)는 바람직하기로 절삭공구(6)에 인접하게 배치된다.

이 바람직한 실시예에서, 진동감쇠재료는 오일과 같은 점성유체인데, 그 안에 모래가 조밀하게 혼합되어 있어서 모래입자들이 서로 접촉한다.

진동감쇠재료로서는 단지 조밀하게 충전된 고운 모래가 사용될 수 있다. 이 모래와 더불어, 미세한 유리입자들과 세락믹입자들 및 금속입자들이 이용될 수 있다. 입자들의 크기와 형상은 일정하기 않고 바람직하기로 균일하지 않다.

이러한 구조에 의한, 이 바람직한 실시예에 따른 공구홀더의 작동이 아래에 기술된다.

절삭가공이 이행될 때 스핀들이 회전하면서 이동되면, 공구홀더에 장착된 절삭공구(6)는 소재를 절삭한다. 절삭가공에서, 진동력은 절삭저항력 등에 의해 발생되고, 절삭공구(6)로부터 아버(2)로 전달되어 이 아버(2)가 요동하게 된다. 진동에 의해, 공동부(12)내에 충전된 모래입자들이 움직이기 시작하여 서로 충돌하고 공동부(12)의 벽과 충돌하게 된다. 따라서, 진동에너지가 열에너지로 전환되어서, 진동이 점진적으로 감쇠한다. 그러므로, 마감처리의 기계가공시 진동이 기계가공된 표면으로 전달되는 것이 방지될 수 있다. 입자들의 운동이 열에너지로 전환되기 때문에, 특수한 감쇠재료를 이용하는 종래의 공구홀더 보다 큰 감쇠작용을 얻을 수 있게 된다. 덧붙여, 입자들의 충전율과 입자크기를 조절함으로써, 본체부(7)의 외주면에서 일어나는 마모에 의한 약화방지에 효과적인 감쇠특성을 얻을 수 있다.

상기 아버(2)에 있는 공동부(12)에 모래와 같은 입자들을 충전함으로써, 통상의 공구홀더에는 없는 감쇠특성을 제공하여 절삭가공 동안 진동을 감쇠시킬 수 있다.

더구나, 점성유체는 입자들을 이용하지 않고서 유동가능한 충전율로 채워질 수 있다. 이 경우에, 진동에너지는 유체의 운동에 따른 유체의 전단에 의해 열에너지로 변환되어서, 진동이 감쇠될 수 있다. 전체 공구홀더가 불안정하여 중력의 중심이 축의 중심으로부터 다소 이동되었지만, 공동부(12)내의 유체는 가공동안 공구홀더의 회전에 따라 공구홀더의 불균형을 자동적으로 보정한다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따르면 공구홀더는 스핀들에 분리가능하게 장착된 본체부와 절삭공구를 보유지지하는 기구를 갖춘 절삭기용 아버를 구비하되, 이 아버에 공동부가 형성되어 있으며, 진동감쇠재료가 예정된 진동감쇠특성을 얻을 수 있도록 소정의 충전율로 상기 공동부내에 채워진다. 그러므로, 높은 진동감쇠특성을 제공하고, 절삭 동안에 진동을 효과적으로 감쇠시키며, 공구홀더가 통상의 형상을 갖지만 감쇠재료와 같은 임의의 특수한 재료를 사용하지 않고서도 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

그 이해를 보다 용이하게 하기 위해 본 발명이 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 원리로부터 벗어남 없이 다양한 방식으로 본 발명이 구현될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구범위에 기술된 바와 같은 본 발명의 원리로부터 벗어남 없이 구현될 수 있는 도시된 실시예에 대한 가능한 모든 실시예들과 변형이 포함될 수 있다.

Claims (6)

1. 스핀들의 앞끝에 분리가능하게 장착된 본체부와, 절삭공구를 보유지지하는 기구를 갖춘 아버와;

   이 아버내에 한정된 공동부 및;

   감쇠재료가 진동감쇠특성을 나타내도록 예정된 충전율로 상기 공동부내에 채워지는 진동감쇠재료;를 구비하는, 공작기계의 스핀들용 공구홀더.
2. 제 1항에 있어서, 상기 진동감쇠재료는 경질재료의 입자들, 또는 입자들과 액체의 혼합물로 이루어지는 공구홀더.
3. 제 1항에 있어서, 상기 진동감쇠재료는 유동가능한 충전율로 채워지는 점성유체인 공구홀더.
4. 제 2항에 있어서, 상기 경질재료는 크기와 형성이 균일하지 않은 모래, 또는 유리, 금속, 세락믹 등의 미세한 입자들로 이루어지는 공구홀더.
5. 제 1항에 있어서, 상기 공동부는 아버의 플랜지부와 덮개부재 사이에 한정되는 공구홀더.
6. 제 1항에 있어서, 상기 공동부는 아버와 동축인 전체적으로 환형상의 단면을 갖는 공구홀더.