KR20060042321A - 백 컷팅 툴 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백 컷팅 툴 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 스핀들과 공구의 중심선을 소정 간격지게 설치하여 이 중심의 편차를 이용하여 공구가 가공된 구멍을 통과하여 내측부의 컷팅(챔퍼링) 작업을 간편하게 할 수 있도록 한 전용공구인 백 컷팅 툴 장치에 관한 것인바, 본 발명은 스핀들에 설치되어 가공물의 구멍을 관통하여 컷팅 작업을 하는 백 컷팅 툴 장치에 있어서, 바이트가 탈착가능한 형태로 고정 설치된 공구부재와; 상기 스핀들과 그 중심이 일치하면서 일측 내부에 공간부를 형성하고 이 공간부와 직교하는 스토퍼부재가 관통하는 통공을 형성하며 타측으로는 스핀들에 고정되는 고정연결부를 형성한 베이스 홀더와; 상기 공구부재가 스핀들 및 베이스 홀더의 그 중심이 일치하지 아니하고 편심되게 설치하는 헤드케이스수단를 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

Description

백 컷팅 툴 장치{Apparatus of back cutting tool}

도 1는 본 발명인 백 컷팅 툴 장치의 결합사시도

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 백 컷팅 툴 장치의 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 기술이 적용된 백 컷팅 툴 장치의 구조를 보여주는 단면도.

도 4a는 본 발명의 요부인 샤프트의 구조를 보여주는 사시도이며

도 4b는 본 발명의 요부인 샤프트의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 5a내지 도 5d는 공구부재의 작업순서를 보여주는 예시도.

도 6a은 본 발명의 요부인 케이스부재의 구조를 보여주는 단면도이며

도 6b는 케이스부재의 편심량을 보여주는 측면도이다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에서 바이트의 다른 형태의 작업을 보여주는 예시도

도 8a 내지 도 8e는 스핀들의 역회전시 스토퍼부재의 작동상태를 보여주는 예시도.

도 9a는 본 발명의 작업 전 상태를 보여주는 단면도이며

도 9b는 본 발명의 작업 후 상태를 보여주는 단면도이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1 : 백 컷팅 툴 장치 2 : 공구부재

3 : 베이스 홀더 4 : 헤드케이스수단

21 :바이트 22 : 생크

31 : 공간부 32 : 고정연결부

33 : 통공 41 : 샤프트

41-1 : 스토퍼홈 41-2 : 로드부

41-3 : 삽입공 41-4 : 연결부

42 : 홀더부재 42-1 : 몸체

42-2 : 걸림판부 42-3 : 관통공

42-4 : 삽입공 46 : 케이스부재

46a : 삽입연결부 47 : 스토퍼부재

47a : 탈거방지볼트샤프트 49 : 베어링부재

49a : 칼라

본 발명은 백 컷팅 툴 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 스핀들과 공구의 중심선을 소정 간격지게 설치하여 이 중심의 편차를 이용하여 공구가 가공된 구멍을 통과하여 내측부의 컷팅 작업을 간편하게 할 수 있도록 한 전용공구인 백 컷팅 툴 장치에 관한 것이다.

일반적으로 챔퍼링 공구는 드릴이나 리이머 또는 기타 공구 등으로 가공물에 구멍을 형성할 시, 가공물에 형성된 구멍의 내외면에 생긴 비어를 제거하는 공구로써, 기계 스핀들에 장착하여 가공물에 형성된 구멍에 블레이드(바이트)가 회전하면서 가이드되어 가공물의 상하측 구멍에 생긴 비어를 제거하는 것이다.

그런데, 종래의 챔퍼링 공구는 가공물을 챔퍼링 가공하는데 있어서, 챔퍼링 공구가 회전하면서 전진하여 가공물을 챔퍼링하고, 이 가공물을 뒤집어서 나머지 한쪽을 챔퍼링함으로써, 작업 시간이 오래 걸리고, 작업 공정이 번거로운 문제점이 있다.

상기한 문제점을 보안하고자 공구가 가공물에 형성된 구멍을 통과하여 뒤쪽을 컷팅하고 공구를 180°역회전시키면 공구에 부착된 바이트가 절첨되어 구멍과 바이트가 절첩된 공구와의 사이에 유격이 발생되어 공구를 후퇴시켜 가공물에 영향을 주지 않고도 공구를 용이하게 분리함으로서 백 컷팅을 용이하게 실시하였다.

상기 종래 백 컷팅 공구의 작업방법을 살펴보면 가공물에 형성된 구멍을 통 과한 공구는 스핀들이 정회전하면 절첩되어 있던 바이트가 전개되고 바이트가 전개됨으로 공구의 생크부 최외각 영역을 벗어난 부분이 가공물의 뒤부분에서 컷팅(챔퍼링) 작업을 행하게 되어 있다.

그러나 상기한 종래 백 컷팅 공구는 가공물이 고정된 상태에서 스핀들이 정회전시 바이트에 절삭하중이 작용하게 되는데, 이때 힌지에 의해 회전가능하게 설치되어 있는 구조상 상기 힌지에 절삭하중이 집중되어 고가의 공구가 파손되는 일이 빈번하게 일어나는 문제가 발생되었다.

이러한 문제를 감안하여 대한민국 특허등록 제422749호가 제안된바 있으나 상기한 특허등록 제422749호는 본체의 중공부에 삽입된 스프링의 탄성력에 의해 블레이드(바이트)가 외부로 돌출 또는 내부로 진입될 수 있도록 하여 공작물의 구멍으로 상기 블레이드(바이트)가 관통가능하게 됨으로서 양측면의 컷팅 가공이 가능하도록 한 것이나 이는 스프링력을 이용하여 블레이드(바이트)가 유동됨으로 절삭가공시 절삭량의 변화가 일어나 가공상태가 불량하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 일시에 해소하면서 백 컷팅 가공을 전용으로 할 수 있도록 한 것으로 스핀들과 공구의 중심선을 소정 간격지게 설치하여 이 중심의 편차를 이용 공구가 가공된 구멍을 통과하여 내측부의 컷팅(챔퍼링) 작업을 간편하게 할 수 있으며 더욱이 절입량(가공량)이 많아도 백 컷팅 작업을 용이하게 할 수 있도록 한 백 컷팅 툴 장치를 제공하는 것에 있다.

이러한 본 발명의 목적은 스핀들에 설치되어 가공물의 구멍을 관통하여 컷팅작업을 하는 백 컷팅 툴 장치에 있어서, 스핀들과 그 중심이 일치하면서 일측 내부에 공간부를 형성하고 이 공간부와 직교하는 스토퍼부재가 관통하는 통공을 구비하며 타측으로는 스핀들에 고정되는 고정연결부를 형성한 베이스 홀더와; 상기 스핀들에 고정 설치되어 스핀들, 베이스 홀더의 중심과 일치하지 아니하고 편심되어 바이트가 탈착가능한 형태로 부착 설치된 공구를 회전시키는 헤드케이스수단를 포함하여 이루어진 백 컷팅 툴 장치에 의하여 달성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부도면 도 1내지 도 2는 은 본 발명의 기술이 적용된 백 컷팅 툴 장치의 결합사시도 및 분해 사시도이고 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 백 컷팅 툴 장치의 구조를 보여주는 단면도로써 이에 따르면 본 발명의 백 컷팅 툴 장치(1)는 공구부재(2), 베이스 홀더(3) 및 헤드케이스수단(4)으로 대별 구성된다.

상기 공구부재(2)는 바이트(21) 및 바이트(21)가 탈착 가능한 형태로 고정 설치되는 원통형의 생크부(22)로 형성되어 있으며, 상기 베이스 홀더(3)는 스핀들(도면상 미도시됨)과 그 중심이 일치하면서 일측 내부에 공간부(31)를 형성한 포켓부(34)에는 공간부(31)와 직교하는 고정볼트(100)가 관통하는 통공(33)을 형성하며 타측으로는 스핀들에 고정되는 고정연결부(32)를 형성한 구조이다.

상기 헤드케이스수단(4)은 첨부도면 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 스토 퍼홈(41-1)을 형성한 로드부(41-2)를 중심으로 삽입공(41-3)을 일측에 형성하고 외주면에 나선부를 형성한 연결부(41-4)가 구비되며 삽입공(41-3)에 삽설된 홀더부재(42)의 몸체(42-1)는 볼트(100)에 의해 고정되며 타측으로는 결합시 이탈을 방지하는 고정나사부(41-5)를 형성하여 이루어진 샤프트(41)의 삽입공(41-3)에는 홀더부재(42)가 설치된다.

상기 홀더부재(42)는 몸체(42-1)의 중앙으로 관통공(42-3)을 형성하고 이 관통공(42-3)과 중심이 직교하는 멈춤볼트 삽입공(42-4)을 구비하되 일측에 걸림판부(42-2)를 형성하여 이루어진 구조이다.

상기 홀더부재(42)에 끼워져 설치되는 공구부재(2)은 도면상 분리형으로 설명하고 있으나 필요에 따라서는 선택적으로 일체화 시켜 사용할 수도 있다.

한편, 상기 스토퍼홈(41-1)에는 일부가 삽입 설치되고 일부는 나사가 형성된 케이스부재(46)의 설치공(46-1)에 삽입되는 스토퍼부재(47)가 설치되며, 스토퍼부재(47)의 외부에는 나사가 형성되어 있으며, 상기 스토퍼부재(47)의 상부에는 이탈을 방지하는 탈거방지볼트(47a)가 나합 설치된다.

이때 상기 케이스부재(46)의 중심은 스핀들과 일치하게 되어 있으며 케이스부재(46)의 내측에 형성된 설치공(46-1)의 중심은 일측방향으로 편심되게 형성되어 있다.

한편, 첨부도면 도 2 내지 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 공간부

(46-1)와 중심이 직교하는 고정공(46-2)을 형성한 삽입연결부(46a)와 일체로 내측부에 샤프트(41)의 회전이 용이하도록 수평을 유지하면서 샤프트(41)를 지지하는 베어링부재(49) 및 베어링부재(49)사이에는 칼라(49a)가 설치되는 공간(46-1)의 선단으로는 볼트(200)가 결합되는 고정공(46-3)을 구비한 바디부(46b)로 형성된 케이스부재(46)가 설치된다.

상기 케이스부재(46)에 결합 설치되면서 중앙부에 관통되는 샤프트(41)를 지지하는 스크레퍼가 설치된 커버부재(44) 및 상기 샤프트(41)에 축설된 베어링부재

(49)와 볼트(48)의 사이에 설치되어 관통하는 샤프트(41)의 처짐을 방지하도록 하는 U-칼라(43)를 포함하여 이루어진 구조이다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 백 컷팅 툴 장치(1)의 작용 효과를 설명하면 우선 첨부도면 도 9a에 도시된 바와 같이 조립이 완료되면 스핀들에 베이스 홀더(3)의 고정연결부(32)를 끼워 장착한 다음 가공물의 중심과 스핀들의 중심을 일치하도록 조절하여 셋팅한다.

상기 가공물의 구멍 중심과 스핀들의 중심이 맞추어지면 스핀들을 역회전시켜 바이트(21)의 위치가 이동되도록 한다. 이를 좀더 구체적으로 설명하면 첨부도면 도 5a 내지 도 9b에 도시된 바와 같이 상기 스핀들 중심선의 아래에 위치하는 공구부재의 중심선 위치를 상부로 이동시키는 것이다.

예컨데 스핀들을 역회전 시키면 고정연결부(32)가 스핀들에 장착되어 있으므로 베이스 홀더(3)도 역회전하게 되면서 본 발명의 백 컷팅 툴 장치(1)의 전체가 역회전하게 되는데, 이때 첨부도면 도 8a에 도시된 바와 같이 스핀들이 1회전하게 되면 케이스부재(46)의 삽입연결부(46a)에 형성된 고정공(46-2)에 설치되어 있는 스토퍼부재(47)도 같이 회전하게 된다.

이때 스토퍼부재(47)는 첨부도면 도 8b에 도시된 바와 같이 샤프트(41)의 로드부(41-2)에 형성된 스토퍼홈(41-1)을 따라 회전하다가 상기 스토퍼홈(41-1)이 로드부(41-2)에 180°부분만이 형성되어 있어 180°이동 후 첨부도면 도 8c에 도시된 바와 같이 스토퍼부재(47)가 스토퍼홈(41-1) 끝단에 걸려지게 되고 도 8d 내지 도 8e에 도시된 바와 같이 이와 동시에 스핀들의 회전과 동일하게 나머지 회전부분은 동일한 회전을 하게 된다.

결국 스핀들이 역방향으로 1회전 하게 되면 공구부재는 180°만이 회전하게 되는 것으로 상기에서와 같이 스핀들이 역방향으로 1회전하게 되면 첨부도면 도 5b에 도시된 바와 같이 본 발명의 백 컷팅 툴 장치(1)를 이동시켜 공구부재(2)가 구멍을 관통하도록 한다.

상기와 같이 공구부재(2)가 전진 이동되어 공구부재(2)의 바이트(21)가 가공물의 구멍을 관통하게 되면 스핀들을 정회전시킨다. 상기 스핀들이 정회전하게 되면 역방향 회전시의 역순으로 스토퍼부재(47)가 스토퍼홈(41-1)을 따라 180°이동하가가 스토퍼부재(47)가 스토퍼홈(41-1)의 끝단에 걸리게 됨으로써 스핀들의 역회전방향의 역순으로 공구부재(2)가 회전하게 된다.

한편, 공구부재(2)가 정회전되면 바이트(21)의 최외각이 구멍의 모서리 부분을 가공하게 된다. 상기와 같이 모서리 부분이 가공되는 이유는 첨부도면 도 5b 내지 도 9b에 도시된 바와 같이 구멍을 통과할 때는 공구부재(2)의 중심이 도면상 아래 즉 편심량 만큼 상부로 올라가 있어 공구부재(2)가 쉽게 구멍을 관통할 수 있게 되지만 첨부도면 도 5c 내지 도 9a에 도시되어 있는 바와 같이 공구부재(2)의 중심 이 도면상 아래 즉 편심량 만큼 하부로 내려가게 됨으로 생크부(22)을 벗어난 바이트(21)가 구멍의 모서리부에 접선하게 됨으로 컷팅이 가능하게 되면 컷팅시 가공물 절삭에 따라 바이트(21)에 가해지는 절삭압력은 생크부(22)가 받쳐주므로 파손이 안된다.

이를 좀더 상세히 설명하면 첨부도면 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이 스핀들에 장착된 베이스 홀더(3)와 케이스부재(46)의 중심은 일치하나 상기 케이스부재(46)에 형성된 공간부(46-1)가 편심어 형성되어 있다.

상기와 같이 공간부(46-1)이 편심되어 있으므로 공간부(46-1)에 설치되는 공구부재(2)의 중심은 공간부(46-1)와 일치됨으로 결국 스핀들의 중심과 공구부재(2)의 중심은 케이스부재(46)의 중심에서 편심 형성된 공간부(46-1)의 편심량만큼 중심거리의 차이가 발생되는 것이다.

상기와 같이 공구부재(2)의 중심이 스핀들의 중심에서 편심되어 있기 때문에 가공물의 구멍을 절삭하게 되는 것 처럼 보이지만 실제로는 바이트(21)가 생크부(22)를 중심으로 회전하게 되고 이와 동시에 생크부(22)는 스핀들의 중심축을 중심으로 회전하기 때문에 절삭이 가능하게 되는 것이다.

상기 편심량은 챔퍼링의 절삭량 즉 모따기 치수(C1,C2, C3...)를 결정하게 되며 상기 편심량 조절은 케이스부재(46)의 공간부(46-1)가 중심에서 얼마나 편심되어 있는냐에 의해 조절됨으로 상기 케이스부재(46)를 교환함으로서 조절할 수 있는 것이다. 예컨데 케이스부재(46)의 편심량이 크면 챔퍼링 값이 커지고 편심량이 작으면 챔퍼링 값이 작아지는 것을 의미하는 것이다.

상기와 같이 백 컷팅 완료 후 공구부재(2)를 가공물이서 빼내기 위해서는

초기 공구부재(2)가 가공물의 구멍을 관통하도록 하는 순서와 동일하게 작동하며 단순이 이동방향 예컨데 챔버링 실시는 스핀들의 전진이동이면 챔퍼링 후는 스핀들의 후진이동을 하는 차이가 있는 것 처럼 스핀들을 정지시킨 후 역방향으로 1회전 회전시키면 공구부재(2)를 가공물에 집어 넣을 때와 같은 동작이 이루어져 가능하게 되는 것이다.

한편, 첨부도면 도 도 1내지 도 7에 도시된 바와 같이 챔퍼링 작업시 사용되는 바이트(21)의 형태가 사각형 삼각형등이 있는데 상기 바이트의 형태가 삼격형태일 때 세면중 일면을 회전시켜 가공물의 중심으로 부터 직교하도록 하여 보올링 가공도 실시할 수 있다.

또한 상기 커버부재(44)의 바깥쪽으로는 웨이트부재(45)를 설치하여 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 회전체에 무게감을 스핀들의 정·역회전시 스핀들은 회전하려 하는 힘과 웨이트부재(45)의 정지하려고 하는 힘을 이용하여 보다 정확한 공구부재(2)의 위치를 조절하기 위해서이다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 백 컷팅 툴 장치는 백 챔버링 가공을 전용으로 할 수 있는 전용공구로서 스핀들과 공구의 중심선을 소정 간격지게 설치하여 이 중심의 편차를 이용 공구가 가공된 구멍을 통과하여 내측부의 비어(모따기) 작업을 간편하게 할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 스핀들에 설치되어 가공물의 구멍을 관통하여 챔퍼링 작업을 하는 백 컷팅 툴 장치에 있어서,

   바이트가 탈착가능한 형태로 고정 설치된 공구부재와;

   상기 스핀들과 그 중심이 일치하면서 일측 내부에 공간부를 형성하고 이 공간부와 직교하는 스토퍼부재가 관통하는 통공을 형성하며 타측으로는 스핀들에 고정되는 고정연결부를 형성한 베이스 홀더와;

   상기 공구부재가 스핀들 및 베이스 홀더의 그 중심이 일치하지 아니하고 편심되게 설치하는 헤드케이스수단를 포함하여 이루어진 백 컷팅 툴 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드케이스수단은 몸체의 중앙으로 관통공을 형성하고 이 관통공과 중심이 직교하는 멈춤나사 삽입공을 구비하되 일측에 걸림판부를 형성하여 이루어진 홀더부재와;

   스토퍼홈을 형성한 로드부를 중심으로 일측에는 홀더부재의 몸체가 삽입되는 삽입공을 일측에 형성하고 외주면에 나선부를 형성한 연결부가 구비되며 삽입공에 삽설된 홀더의 몸체는 멈춤나사에 의해 고정되며 타측으로는 결합시 이탈을 방지하는 고정나사부를 형성하여 이루어진 샤프트와;

   상기 스토퍼홈에 일부가 삽입 설치되고 일부는 나사가 케이스의 설치공에 삽입설치되는 스토퍼부재와;

   상기 스토퍼부재의 이탈을 방지하는 탈거방지볼트와;

   상기 샤프트가 회전되도록 하면서 수평을 유지하도록 지지하는 베어링부재와;

   상기 샤프트에 축설된 베어링부재와 탈거방지볼트의 사이에 설치되어 관통하는 샤프트의 처짐을 방지하도록 하는 U-칼라와;

   내측으로는 베어링부재가 설치되는 공간이 형성되고 이 공간의 선단으로는 볼트가 결합되는 고정공을 구비한 바디부와 일체로 베이스 홀더의 공간부에 삽입되는 삽입연결부를 형성하되 내측으로는 관통공을 형성하며 관통공과 중심이 직교하는 고정공을 형성하여 이루어진 케이스부재와;

   상기 케이스부재에 결합 설치되면서 중앙부에 샤프트가 관통되면서 관통되는 샤프트를 지지하는 스크레퍼가 설치된 커버부재를 포함하여 이루어진 백 컷팅 툴 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 스핀들이 스핀들이 역방향으로 1회전 하게 되면 공구부재는 180°회전하여 정지되면 공구부재의 절삭면과 바이트와의 사이에 유격을 발생시켜 공구부재를 가공물에서 이탈시키는 것을 특징으로 하는 백 컷팅 툴 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 커버부재의 바깥쪽으로는 웨이트부재가 더 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 백 컷팅 툴 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 편심량의 조절은 케이스부재의 공간 지름에 의해 조절됨에 있어 상기 케이스부재를 교환함으로서 조절하는 것을 특징으로 하는 백 컷팅 툴 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 바이트의 형태가 삼격형태일 때 세면중 일면을 회전시켜 가공물의 중심과 직교시키 보올링 가공이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 백 컷팅 툴 장치.

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