KR20040057308A

KR20040057308A - 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구

Info

Publication number: KR20040057308A
Application number: KR1020020083990A
Authority: KR
Inventors: 이광호
Original assignee: 이광호
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-02
Also published as: KR100538268B1

Abstract

본 발명은 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구에 관한 것으로, 공구본체를 장비로부터 분리시키지 않고도 절삭부를 쉽게 교체하여 사용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 이를 위한 본 발명은, 절삭날을 구비하여 가공물을 절삭하는 절삭부와, 상기 절삭부를 지지하는 공구본체, 및 상기 절삭부와 상기 공구본체를 결합하기 위한 연결나사부로 이루어지는 회전 공구로서, 상기 절삭부는 상기 절삭부와 일체로 형성되는 적어도 하나의 절삭날을 구비하고, 상기 절삭부의 하면에 위치되어 상기 공구본체와 결합시 고정될 위치와 중심을 결정하는 외부 원추형상부를 형성하며, 상기 외부 원추형상부의 내측은 상기 연결나사부와 결합되는 암나사부를 형성하는 한편, 상기 공구본체는 내측에 상기 외부 원추형상부와 동일한 내부 원추형상부를 형성하여 상기 절삭부를 대면하고, 상기 내부 원추형상부의 하면에는 상기 연결나사부와 결합되는 내부 암나사부를 형성하여 이루어지는 바, 상기 연결나사부의 일측이 상기 외부 암나사부에 체결되고 상기 연결나사부의 타측이 상기 내부 암나사부에 체결되어, 상기 연결나사부를 중심으로 상기 절삭부와 상기 공구본체가 결합되고 분리되는 것을 특징으로 한다.

Description

절삭부의 교환이 가능한 회전 공구{ROLLING TOOL EXCHANGEABLE OF CUTTING-SECTION}

본 발명은 금속 가공용 엔드밀 공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구본체와 절삭부 및 체결수단으로 구성하되 마모되는 절삭부를 쉽게 교체하여 공구의 재사용이 가능하도록 한 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구에 관한 것이다.

일반적으로 엔드-밀(end-mill)이란 회전 공구의 한 종류로써 밀링 공작기계인 가공기에 고정되어 사용되는 절삭공구이며, 밀(mill)공구의 끝단부에 다수의 인선을 형성한 도구를 칭하는 것으로, 초경질 합금 및 고속도강 등으로 생산되어 홈가공이나 측면 및 평면 절삭을 하는데 사용되고 있다.

이와 같이 공구본체와 절삭부 및 체결수단으로 이루어지는 구성은 미국특허 제 4,958,963호와 유럽특허 제EP0911101AL호에 이미 알려져 있으며, 도 1a 및 도 1b는 종래의 실시예에 따른 공구의 사시도 및 단면도이다.

도 1a에 도시된 공구는, 절삭부(120)의 일측에 걸림턱(122)을 형성하고 연결나사부(130)의 일단은 절삭부(120)의 걸림턱(122)과 대향되는 걸림턱(132)을 형성하여, 절삭부(120)의 걸림턱(122)이 연결나사부(130)의 걸림턱(132)과 서로 맞물리고 연결나사부(132)가 공구본체(110)에 고정됨으로써 교환 가능한 절삭부(120)를 구비한 밀링 공구에 관한 것이다.

그러나, 이러한 밀링 공구는 연결 나사부(130) 일측에 형성된 걸림턱(132)에 의하여 보지하기 때문에 절삭 작업시 발생되는 절삭력을 견디지 못하고 파손 되는 경우가 빈번히 발생하는 문제점이 있다.

도 1b에 도시된 공구는 교환 가능한 절삭부(220)가 공구 본체(210)내의 탄성 슬리브에 의하여 공구 본체(210)와 결합된다. 그러나, 종래기술인 이 회전 공구는 절삭부(220)와 공구본체(210)를 결합하기 위하여 많은 부품이 필요하다는 문제점과, 절삭삽입체(132)가 공구본체(210)의 후방부와 연결되어 있기 때문에 절삭부(220)를 공구본체(210)로부터 분리하기 위하여 공구본체(210)를 장비의 주축에서 분리시켜야 하는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공구본체를 장비로부터 분리시키지 않고도 절삭부를 쉽게 교체하여 사용할 수 있도록 하고, 절삭부와 공구 본체가 탄성 변형으로 결합되기 때문에 절삭부는 공구 본체에 확실하게 고정되고 두 개의 중심선이 정확하게 일치하여 정밀도가 높은 회전 공구를 제공하는 데그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 결합부품을 최소화하여 부품을 관리하기 위한 비용을 절감하고, 체결수단에 의해 절삭부와 공구본체가 견고하게 체결되도록 구성한 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구를 제공하는데 있다.

도 1a는 종래의 한 실시예에 따른 공구의 사시도,

도 1b는 종래의 다른 실시예에 따른 공구의 단면도,

도 2a는 본 발명에 따른 회전 공구의 조립 상태의 사시도,

도 2b는 본 발명에 따른 회전 공구의 분해 상태의 사시도,

도 3a는 본 발명에 따른 회전 공구의 분해 상태를 나타낸 단면도,

도 3b는 본 발명에 따른 회전 공구의 조립 상태를 나타낸 부분단면도,

도 4a는 본 발명의 절삭부의 사시도,

도 4b는 본 발명의 절삭부의 정면도,

도 4c는 본 발명의 절삭부의 부분단면도,

도 5는 본 발명의 공구 본체의 부분단면도,

도 6은 본 발명에 따른 회전 공구의 다른 실시예들.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10;공구본체 10a;전방면

10b;공구본체의 원추 형상부 10c;단순 원통 형상부

10d;공구본체의 암나사부 20;절삭부

22;절인부 22a;절삭날

22c;오목부 22d;절삭부의 단면

24;절삭부의 원추 형상부 26;절삭부의 암나사부

30;연결나사부 40;축 중심선

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성은 다음과 같다.

즉, 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구는 절삭날을 구비하여 가공물을 절삭하는 절삭부와, 상기 절삭부를 지지하는 공구본체, 및 상기 절삭부와 상기 공구본체를 결합하기 위한 연결나사부로 이루어지는 밀링 공구에 있어서, 상기 절삭부는 상기 절삭부와 일체로 형성되는 적어도 하나의 절삭날을 구비하고, 상기 절삭부의 하면에 위치되어 상기 공구본체와 결합시 고정될 위치와 중심을 결정하는 외부 원추형상부를 형성하며, 상기 외부 원추형상부의 내측은 상기 연결나사부와 결합되는 암나사부를 형성하는 한편, 상기 공구본체는 상기 절삭부를 대면하는 내측에 상기 외부 원추형상부와 동일한 내부 원추형상부를 형성하고, 상기 내부 원추형상부의 하면에는 상기 연결나사부와 결합되는 내부 암나사부를 형성하여 이루어지는 바, 상기 연결나사부의 일측이 상기 절삭부의 암나사부에 체결되고 상기 연결나사부의 타측이 상기 내부 암나사부에 체결되어, 상기 연결나사부를 중심으로 상기 절삭부와 상기 공구본체가 결합되고 분리되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 외부 원추형상부는 원추 형상의 원통형으로, 최대직경거리가 상기 절삭부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하며, 상기 절삭부와 상기 외부 원추형상부가 만나는 상기 절삭부의 단면 및 상기 내부 원추형상부가 시작되는 상기 공구본체의 전방면은 축 중심과 수직이 되도록 형성하여, 상기 절삭부의 단면과 상기 공구본체의 전방면이 서로 밀착되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 2a는 본 발명에 따른 회전 공구의 조립 상태의 사시도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 회전 공구의 분해 상태의 사시도이며, 도 3a는 본 발명에 따른 회전 공구의 분해상태를 나타낸 단면도, 도 3b는 본 발명에 따른 회전 공구의 조립상태를 나타낸 부분단면도이다.

먼저 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 회전 공구는 밀링공작기계(가공기)의 주축에 장착된 아바(arbor)에 고정되는 공구본체(10)와, 공구본체(10)와 체결되어 가공물을 절삭하는 절삭부(20)와, 공구본체(10)와 절삭부(20)를 연결하는 연결나사부(30)로 구성된다. 즉, 공구본체(10)와 연결나사부(30) 및 절삭부(20)는 축 중심선(40)과 같은 방향으로 일직선으로 서로 결합되는데, 연결나사부(30)의 일측이 절삭부(20)와 연결되고 타측이 공구본체(10)와 연결되어 연결나사부(30)를 중심으로 절삭부(20)와 공구본체(10)가 결합되는 구성이다. 이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 회전 공구를 가공기의 아바에 연결하여 이를 이송 및 회전시킴으로써 가공물을 사용 용도에 맞게 홈가공하거나 측면 및 평면절삭 가공을 한다.

따라서, 본 발명에 따른 회전 공구는 절삭부(20)가 공구본체(10)로부터 쉽게 분리되어 가공기의 주축으로부터 분리시키지 않고도 절삭부(20)를 분리할 수 있으며, 마모되는 절삭부(20)를 자주 교환하여 여러번의 절삭 작업을 할 수 있다.

본 발명의 공구본체(10)는 가공물을 절삭하는데 사용되는 절삭부(20)를 지지하고 가공기의 아바에 장착되어 사용되는 몸체로, 이하에서는 편의상 도면에 도시된 바와 같이 공구본체(10)의 외형을 원통형으로 도시하여 설명하기로 한다. 그러나, 이에 국한되지 않고 본 발명이 허용하는 범위내에서 본 발명의 공구본체(10)의 외형은 다양하게 변형할 수 있음은 물론이다. 도 5는 본 발명의 공구본체의 부분단면도로, 도시된 바와 같이 공구본체(10)는 내부에 원추 형상부(10b)와 단순 원통 형상부(10c) 및 암나사부(10d)의 공간으로 이루어진다.

즉, 절삭부(20)를 향하여 대면하는 공구본체(10)의 단부에는 축 중심선(40)에 직각이 되도록 전방면(10a)을 형성하고, 절삭부(20)를 향하여 대면하는 내측은 절삭부(20)와 결합될 수 있도록 원추 형상부(10b)를 형성하며, 원추 형상부(10b)의 하부에는 단순 원통 형상부(10c)를 형성한다. 그리고, 단순 원통 형상부(10c)의 하부에는 암나사부(10d)를 형성하여 이를 연결나사부(30)와 결합한다. 이때, 원추 형상부(10b)는 후술하는 절삭부(20)의 원추 형상부(도4의 24)와 동일하게 바람직하게는 미소하게 작게 형성하여 절삭부(20)와 결합시 탄성 변형으로 인하여 접촉이 완전하게 이루어지도록 하고, 단순 원통 형상부(10c)는 상부의 원추 형상부(10b)의 가공을 쉽게하기 위한 공간으로 형성한다.

도 4a는 본 발명의 절삭부의 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 절삭부의 정면도이며, 도 4c는 본 발명의 절삭부의 부분단면도이다.

도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절삭부(20)는 절삭날이 형성되어 밀링가공시 사용되는 절인부(또는 인선부)(22)와, 절인부(22) 하부에 위치되어 전술한 공구본체(10)의 원추 형상부(10b)와 결합되도록 형성된 원추 형상부(24), 및 원추 형상부(24) 내부에 연결나사부(30)와 체결될 수 있도록 형성된 암나사부(26)로 구성된다.

즉, 절삭부(20)의 전방에 위치되는 절인부(22)는 원주면을 따라 적어도 하나의 날(flute)이 파여져 형성된다. 또한, 절인부(22)의 하면 즉, 절인부(22)와 외부의 원추 형상부(24)와 만나는 단면(22d)은 축 중심선(40)에 직각이 되도록 형성하여 공구본체(10)의 전방면(10a)과 밀접하게 접촉이 이루어지도록 하고, 절삭날(22a)과 단면(22d) 그 사이에는 오목부(22c)를 형성하여 공구본체(10)와 결합할 때 사용된다.

한편, 원추 형상부(24)는 절인부(22)의 단면(22d)에 위치되어, 절인부(22)와 공구본체(10)가 결합할 때 위치 및 중심을 결정한다. 이를 위한 원추 형상부(24)는 도시된 바와 같이 원추 형상의 원통형으로, 최대직경거리가 절인부(22)의 직경보다 작고 최대직경거리를 기준으로 원추를 이루는 양각이 0도보다는 크고 45도를 포함하여 45도보다는 작도록 구비하는 것이 바람직하다. 그리고, 이와 같이 구성되는 원추 형상부(24)의 내부에 연결나사부(30)와 체결되는 암나사부(26)를 형성한다. 따라서, 절삭부(20)의 원추 형상부(24)는 전술한 공구본체(10)의 원추 형상부(10b)와 결합되고, 연결 나사부(30)의 일측이 절삭부(20)의 암나사부(26)와, 타측이 공구본체(10)의 암나사부(10d)와 결합되는 구성이다. 이때, 결합상태를 견고하게 하기 위하여 절삭부(20)의 원추 형상부(24)를 공구본체(10)의 내부에 형성된 원추 형상부(10b)보다 미소하게 크게 하거나, 또는 전술한 바와 같이 공구본체(10)의 원추 형상부(10b)를 절삭부(20)의 원추 형상부(24)보다 미소하게 작게 형성하는데, 이는 절삭부(20)와 공구본체(10)의 결합시 공구본체(10)가 탄성변형에 의해 확대되는 원리를 이용한 것이다.

이와 같이 절인부(22)와 외부의 원추 형상부(24) 및 원추 형상부(24) 내부에 형성된 암나사부(26)로 이루어진 본 발명의 절삭부(20)는 초경질 합금이나 고속도강 등의 재료를 사용하며, 후술하는 연결나사부(30)로 인해 공구본체(10)와 서로 결합되고 분리된다.

다시 도 2b를 참조하면, 본 발명의 연결나사부(30)는 교환 가능한 절삭부(20)와 공구본체(10)를 결합하기 위한 도구로, 절삭부(20)를 공구본체(10)의 고정 위치에 위치시킨다. 즉, 연결나사부(30)를 공구본체(10)의 암나사부(10d)나 절삭부(20)의 암나사부(26)에 연결한 다음, 공구본체(10)나 절삭부(20) 중 하나를 수동으로 회전하여 공구본체(10)와 연결나사부(30)를 결합한 후, 스패너와 같은 결합공구를 사용하여 강제적으로 결합시킴으로써 절삭부(20)를 공구본체(10)의 고정 위치에 위치시킨다. 수동 결합시 절삭부(20)와 공구본체(10)간에 미세한 틈새가 형성되는데, 이는 스패너에 의한 강제 결합시 공구본체(10)의 미세한 탄성변형에 의한 확대와, 절삭부(20)의 단면(22d)과 공구본체(10)의 전방면(10a)간의 밀접한 접촉으로 해소될 수 있다. 이와 같이 탄성 변형에 의하여 확대된 공구본체(10)의 크기는 0.001㎜ 이상 0.5㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

한편, 이러한 연결나사부(30)를 공구본체(10)에 체결할 때에는 절삭시 절삭부(20)를 회전시키는 방향과 반대 방향으로 끼워지도록 하여 절삭가공시 절삭부(20)가 회전을 하면 할수록 연결나사부(30)가 더 결합되도록 한다.

전술한 바와 같이 구성되는 공구본체(10)와 절삭부(20) 및 연결나사부(30)를 토대로 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 절삭부(20)를 공구본체(10)에 장착하는 것은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 연결나사부(30)의 일측을 절삭부(20)의 원추 형상부(24) 내부에 형성된 암나사부(26)나 공구본체(10)의 암나사부(10d) 중 하나에 연결한다. 그러나 수동 결합의 편의를 위하여 연결나사부(30)의 일측을 먼저 절삭부(20)의 암나사부(26)에 연결한다. 이어, 절삭부(20)의 암나사부(26)에 연결된 연결나사부(30)를 공구본체(10)에 끼워넣고 공구본체(10)나 절삭부(20) 중 어느 하나를 수동으로 회전시키면 절삭부(20)의 외부 원추 형상부(24)는 공구본체(10)의 내부 원추 형상부(10b)과 밀접하게 맞닿아 절인부(22)의 단면(22d)과 공구본체(10)의 전방면(10a)이 서로 접촉되는 한편, 연결나사부(30)의 타측은 공구본체(10)의 단순 원통 형상부(10c)를 통과하여 공구본체(10)의 암나사부(10d)에 체결됨으로써 절삭부(20)를 공구본체(10)에 장착할 수 있다. 이때, 연결나사부(30)의 양끝은 연결을 쉽게 하기 위하여 육각 형상이나 톡스(torx) 형상의 오목부가 형성할 수 있다. 이와 같이 조립된 회전 공구가 도 3b에 자세히 도시되어 있다.

도 6은 본 발명에 따른 회전 공구의 다른 실시 예들로, 더욱 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 절삭부(622,722)의 다른 실시 예들이다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 테이퍼부(624)가 절인부(622)의 내부에 용접되어 사용되거나, (b)에 도시된 바와 같이 연결 나사부(730)와 일체로 형성된 테이퍼부(724)가 절인부(722)의 내부에 용접되어 사용되기도 한다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 회전 공구를 설명한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다고 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 공구본체를 밀링공작기계로부터 분리시키지 않고서도 절삭부를 교체할 수 있고 회전 공구의 수명을 연장하는 효과가 있다.

또한, 결합 부품을 최소화하여 부품을 관리하기 위한 비용을 절감하고, 공구의 교환시간을 줄여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

더 나아가, 탄성변화에 의한 공구본체의 확대로 절삭부와 공구본체의 결합 정도를 증대할 수 있을 뿐만 아니라, 절삭 가공시에는 진동이 발생되지 않아 가공 정도를 증대할 수 있는 효과가 있다.

Claims

절삭날을 구비하여 가공물을 절삭하는 절삭부와, 상기 절삭부를 지지하는 공구본체, 및 상기 절삭부와 상기 공구본체를 결합하기 위한 연결나사부로 이루어지는 회전 공구에 있어서,

상기 절삭부는 상기 절삭부와 일체로 형성되는 적어도 하나의 절삭날을 구비하고, 상기 절삭부의 하면에 위치되어 상기 공구본체와 결합시 고정될 위치와 중심을 결정하는 외부 원추형상부를 형성하며, 상기 외부 원추형상부의 내측은 상기 연결나사부와 결합되는 암나사부를 형성하는 한편,

상기 공구본체는 상기 절삭부를 대면하는 내측에 상기 외부 원추형상부와 동일한 내부 원추형상부를 형성하고, 상기 내부 원추형상부의 하면에는 상기 연결나사부와 결합되는 내부 암나사부를 형성하여 이루어지는 바,

상기 연결나사부의 일측이 상기 절삭부의 외부 암나사부에 체결되고 상기 연결나사부의 타측이 상기 공구본체의 내부 암나사부에 체결되어, 상기 연결나사부를 중심으로 상기 절삭부와 상기 공구본체가 결합되고 분리되는 것을 특징으로 하는 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구.
제1항에 있어서, 상기 외부 원추형상부는 원추 형상의 원통형으로, 최대직경거리가 상기 절삭부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절삭부와 상기 외부 원추형상부가 만나는 상기 절삭부의 단면 및 상기 내부 원추형상부가 시작되는 상기 공구본체의 전방면은 축 중심과 수직이 되도록 형성하여, 상기 절삭부의 단면과 상기 공구본체의 전방면이 서로 밀착되는 것을 특징으로 하는 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구.
제2항에 있어서, 상기 외부 원추형상부 및 상기 내부 원추형상부는 상기 최대직경거리를 기준으로 원추를 이루는 양각이 0도보다 크고 45도를 포함하여 45도보다 작은 것을 특징으로 하는 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구.
제3항에 있어서, 상기 절삭부와 상기 공구본체의 결합시 탄성변형에 의한 상기 공구본체의 확대를 이용하여 상기 외부 원추형상부를 상기 내부 원추형상부보다 미소하게 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구.
제5항에 있어서, 상기 탄성변형에 의해 확대된 상기 공구본체의 크기는 0.001㎜ 이상 0.5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구.
제1항에 있어서, 상기 외부 원추형상부가 상기 절삭부의 내부에 접합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구.
제1항에 있어서, 상기 외부 원추형상부와 상기 연결나사부가 일체로 형성되고 상기 외부 원추형상부가 상기 절삭부의 내부에 접합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭부의 교환이 가능한 회전 공구.