KR20080079782A - 절삭팁 및 이를 구비한 절삭공구 - Google Patents

절삭팁 및 이를 구비한 절삭공구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피가공물을 절삭가공하는 절삭공구에 관한 것으로서, 제1면, 제2면 및 외주면을 가지는 회전몸체와, 상기 회전몸체의 상기 외주면에 접합되어 피가공물을 절삭가공하는 절삭팁을 포함하며; 상기 회전몸체에는 상기 제1면과 제2면을 연통하도록 관통하고 있는 적어도 하나의 냉각홀이 천공되어 있는 것을 특징으로 하므로, 절삭공구로 피가공물을 절삭가공하는 동안 절삭유를 사용하지 않고도 마찰에 의해서 발생되는 열을 신속하게 외부로 방열시킬 수 있으므로, 절삭공구의 내구성과 절삭성을 향상시킬 수 있다.
회전몸체, 절삭팁, 냉각홀, 슬롯

Description

절삭팁 및 이를 구비한 절삭공구{CUTTING TIP AND CUTTING TOOL HAVING THE SAME}
도 1은 일반적인 절삭공구의 평면도;
도 2는 본 발명에 따른 절삭팁을 갖는 절삭공구의 평면도;
도 3은 도 2의 절삭공구를 구성하는 회전몸체의 평면도;
도 4는 도 2의 절삭공구를 구성하는 절삭팁의 평면도;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭팁의 평면도;
도 6은 도 5의 절삭팁을 갖는 절삭공구의 평면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100, 200 : 절삭공구
110 : 회전몸체
112 : 장공형 냉각홀
114 : 슬릿형 절단부
116 : 결합요홈
120, 220 : 절삭팁
122 : U자형 슬롯
126, 226 : 결합돌기
222 : 절취홈
본 발명은 피가공물을 절삭하거나 천공하기 위한 절삭팁을 가진 절삭공구에 관한 것이고, 더 상세하게 절삭시 피가공물로부터 받게되는 절삭저항을 분산시키면서 마찰에 의해서 발생되는 마찰열을 효과적으로 방열하여 내구성 및 절삭성을 향상시킬 수 있는 절삭팁 및 이를 구비한 절삭공구에 관한 것이다.
일반적으로, 석재, 벽돌, 콘크리트, 아스팔트와 같은 피가공물을 절단하거나 천공하기 위하여 피가공물보다 높은 강도를 갖는 연마재를 구비한 절삭공구가 요구되었다. 통상의 절삭공구는 인조 다이아몬드를 연마재로 사용하고 있는 절삭팁을 구비하고 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하면, 절삭공구(10)는 회전수단에 회전가능하게 장착되는 회전몸체(12)와, 회전몸체(12)의 외주면에 소정 간격으로 이격되어 결합된 복수개의 절삭팁(14)으로 구성된다. 절삭팁(14)은 인조다이아몬드와 금속분말의 혼합체를 프레스성형한 다음 소결하여 제조될 수 있다. 절삭팁(14)은 예를 들어 용접법, 융착법, 전착법, 동시가열법 등에 의해서 회전몸체(12)의 외주면에 접합될 수 있다.
절삭공구(10)는 회전몸체(12)가 수백에서 수천RPM의 회전속도로 회전하는 동안 절삭팁(14)이 피가공물(미도시)을 마찰접촉방식으로 절삭가공하며, 이때, 마찰에 의하여 발생되는 마찰열은 절삭공구(10)의 수명에 지대한 영향을 미친다. 예를 들어, 절삭대상인 피가공물의 절삭깊이가 깊어질수록 피가공물의 절삭부위와 접하는 회전몸체의 양측면은 마찰에 의한 열적부하를 받게 되어 고온으로 가열되며, 이러한 열적부하가 절삭팁으로 전달됨으로써 절삭팁의 부분적 판손과 내구성의 저하를 야기시키고 또한 회전몸체의 열적변형에 의한 소음을 야기시켰다.
상술된 바와 같은 열적부하에 의한 폐해를 감소시키기 위하여 절삭공구로 피가공물을 절삭가공하는 동안 냉각수, 윤활유와 같은 절삭유를 사용하기도 하였다. 그러나, 절삭가공동안 사용되는 절삭유에 의한 피가공물의 오염문제 또는 주변환경의 오염문제를 야기시켰다. 또한, 겨울철에는 절삭유가 얼어붙어 고속도로 보수현상 및 석재, 타일 등 세라믹스 가공공장에서는 작업이 지연되는 문제점이 대두되었다.
본 발명은 상술된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 절삭유를 사용하지 않고도 피가공물을 절삭하는 동안 발생되는 마찰열을 효과적으로 방열하여 내구성 및 절삭효율을 향상시킬 수 있는 절삭공구를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 절삭공구는 제1면, 제2면 및 외주면을 가지는 회전몸체와, 상기 회전몸체의 상기 외주면에 접합되어 피가공물을 절삭가공하는 절삭팁을 포함하며; 상기 회전몸체에는 상기 제1면과 제2면을 연통하도록 관통하고 있는 적어도 하나의 냉각홀이 천공되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각홀은 장공형으로 형성되고, 상기 회전몸체에는 외주면을 따라서 복수개의 슬릿형 절단부가 형성되고, 상기 장공형 냉각홀은 인접하는 슬릿형 절단부들 사이에 위치한다.
인접하는 슬릿형 절단부들 사이에는 적어도 2개의 절삭팁이 제공된다.
상기 슬릿형 절단부 사이에서 상기 회전몸체의 외주면에는 적어도 2개의 결합요홈이 형성되고, 상기 절삭팁에는 상기 결합요홈에 대응하는 결합돌기가 형성된다.
상기 절삭팁은 제1측면, 제2측면 및 테두리면을 갖는 입체형 본체로 구성되고, 상기 제1측면 또는 제2측면에는 적어도 하나의 U자형 슬롯이 가공된다.
상기 절삭팁에는 연마방향과 다른 방향으로 절삭팁의 일부를 절취하여 형성된 절취홈이 제공된다.
상기 장공형 냉각홀들은 상기 회전몸체의 회전축을 중심으로 점대칭하도록 위치한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1측면, 제2측면 및 테두리면을 포함하는 입체형 본체로 구성되고, 절삭공구의 회전몸체에 접합되어 피가공물을 절삭가공하는 절삭팁은 상기 입체형 본체의 상기 제1측면 또는 제2측면에는 U자형 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 절삭팁을 갖는 절삭공구의 평면도이고, 도 3은 도 2의 절삭공구를 구성하는 회전몸체의 평면도이고, 도 4는 도 2의 절삭공구를 구성하는 절삭팁의 평면도이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 절삭공구(100)는 회전수단(미도시)에 회전가능하게 장착되고, 제1면과 제2면과 외주면을 가지는 회전몸체(110)와, 회전몸체(110)의 상기 외주면에 접합되어 피가공물을 절삭가공하는 복수개의 절삭팁(120)으로 구성된다.
회전몸체(110)에 있어서, 상기 제1면과 제2면은 서로 대향되어 있고, 상기 외주면은 상기 제1면과 제2면 각각의 에지로 이루어져서 하기에 설명되는 절삭팁(120)이 접합되는 접합부위로 작용한다. 회전몸체(110)의 중심에는 상기 회전수단의 축(미도시)이 삽입되는 중심구멍(O)이 형성되고, 중심구멍(O)의 주위에는 상기 회전수단에 고정하기 위한 예를 들어 볼트(미도시)가 삽입되는 복수개의 체결구멍이 형성된다. 중심구멍(O)과 상기 체결구멍은 상기 제1면과 제2면이 서로 연통하도록 형성된다.
이때, 본 발명에 따르면, 회전몸체(110)에는 적어도 하나의 냉각홀(112)이 천공되어 형성되고, 냉각홀(112)은 바람직하게 장공형으로 형성된다. 냉각홀(112)은 또한 상기 제1면과 제2면이 서로 연통하도록 형성된다. 장공형 냉각홀(112)은 회전몸체(110)의 중심부에서 외측을 향하는 방향으로 형성되고 중심구멍(O)을 중심으로 방사상으로 위치하게 된다. 바람직하게, 장공형 냉각홀(112)들은 동일 간격으로 이격되도록 형성될 수 있다. 또한, 장공형 냉각홀(112)들은 예를 들어 회전몸체(110)에서 중심구멍(O)을 중심으로 서로 점대칭하도록 위치할 수 있다. 이는 중심구멍(O)을 회전축으로 하여 회전하는 회전몸체(110)에 안정된 회전토크를 제공할 수 있다.
또한, 회전몸체(110)에는 외주면을 따라서 복수개의 슬릿형 절단부(114)가 소정 간격으로 이격되어 형성된다. 슬릿형 절단부(114)는 예를 들어 레이저 가공기(미도시)를 사용해서 상기 제1면과 제2면이 서로 연통하도록 회전몸체(110)에 형성될 수 있다. 슬릿형 절단부(114)는 회전몸체(110)의 외주면에서 중심구멍(O)을 향하는 방향으로 유지된다. 이때, 중심구멍(O)에 근접하는 슬릿형 절단부(114)의 일측단부에는 소구멍(h)이 천공될 수 있다. 소구멍(h)은 회전몸체(110)가 회전하는 동안 슬릿형 절단부(114)의 일측단부에서 균열이 발생하는 것을 방지한다.
바람직하게, 하나의 장공형 냉각홀(112)은 한 쌍의 슬릿형 절단부(114)들 사이, 특히 그들의 중간에 위치한다. 도면에는 8개의 장공형 냉각홀(112)이 천공된 상태로 제공되어 있지만, 장공형 냉각홀의 갯수는 이에 한정되지 않는다.
회전몸체(110)에 있어서, 슬릿형 절단부(114) 사이에는 적어도 2개의 절삭팁(120; 도 2 참조)이 제공될 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 회전몸체(110)의 외주면에 접합되는 절삭팁(120)의 갯수는 종래의 절삭공구에 비해서 최대 2배까지 증가시킬 수 있다. 절삭팁(120)은 제1측면, 제2측면 및 상기 제1측면과 제2측면 각각의 에지로 구성되는 테두리면을 갖는 입체형 본체로 이루어질 수 있다. 상기 테두리면은 회전몸체(110)의 외주면에 접합되는 접합면과, 피가공물을 절삭가공하는 가공면과, 상기 접합면과 가공면을 연결하는 연결면으로 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 절삭팁(120)의 입체형 본체에 있어서, 상기 제1측면 및 제2측면 또는 이들중 하나의 측면에는 좁고 깊은 U자형 슬롯(122)이 형성된다. 이때, 절삭팁(120)의 측면은 U자형 슬롯(122)에 의해서 볼록부와 오목부가 서로 교번하고 있는 비평면상태로 유지될 수 있다. 이러한 비평면상태의 측면에 의해서, 절삭가공이 수행되는 동안 피가공물(미도시)의 절삭부위와 절삭팁(120)의 측면 사이의 접촉면적을 감소시켜서 마찰열의 발생량을 감소시킨다. 도면에서, U자형 슬롯(122)은 4개 형성되어 있지만, 그 숫자는 이에 한정되지 않는다.
바람직하게, 절삭팁(120)이 접합되는 회전몸체(110)의 외주면에는 결합요홈(116; 도 3 참조)이 형성되고, 절삭팁(120)은 결합요홈(116)에 대응하도록 돌출하고 있는 결합돌기(126; 도 4 참조)를 구비할 수 있다. 이는 회전몸체(110)의 외주면에 대한 절삭팁(120)의 접합면적을 증가시켜서 회전몸체(110)와 절삭팁(120) 사이의 접합력을 향상시킬 수 있다.
절삭팁(120)은 이에 한정되지는 않지만 코발트(Co), 구리(Cu), 주석(Sn), 철(Fe), 아연(Zn), 니켈(Ni) 등의 금속재료그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속분말과 경도를 보강하기 위한 다이아몬드, SiC, WC, BN, Al2O3 등의 재료그룹으로부터 선택되는 연마재 분말로 이루어진 혼합분말을 프레스성형하여 입체형 본체를 제조한 다음 이러한 입체형 본체를 소결처리함으로써 제조될 수 있다.
이와 같이 제조된 절삭팁(120)은 결합돌기(126)가 결합요홈(116)에 결합된 상태에서 고주파 용접법, 레이저 용접법, 산소토치 용접법, 융착법, 전착법, 동시가열법 등의 접합방식에 의해서 회전몸체(110)의 외주면에 접합시킴으로써 본 발명에 따른 절삭공구(100; 도 2 참조)가 제조될 수 있다.
이러한 절삭공구(100)에 있어서, 회전몸체(110)의 외주면에 접합되는 절삭팁(120)의 갯수는 상대적으로 많고 또한 그의 길이는 상대적으로 짧으므로 피가공물에 대한 마찰계수가 상대적으로 감소하게 된다. 따라서, 절삭공구(100)로 피가공물을 절삭가공하는 동안 마찰열의 발생량을 상대적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 절삭팁(120)의 측면에 형성된 U자형 슬롯(122)과 인접하는 절삭팁(120)들 사이의 간극(g; 도 2 참조)은 방열공간으로 작용하므로 피가공물을 절삭가공하는 동안 발생되는 마찰열을 신속하게 방열시킬 수 있다.
도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭팁(220)은 제1측면, 제2측면 및 상기 제1측면과 제2측면 각각의 에지로 구성되는 테두리면을 갖는 입체형 본체로 이루어질 수 있다. 상기 테두리면은 회전몸체(110)의 외주면에 접합되는 접합면과, 피가공물을 절삭가공하는 가공면과, 상기 접합면과 가공면을 연결하는 연결면으로 구성될 수 있다. 절삭팁(220)의 접합면은 도 4에 도시된 절 삭팁(120)과 마찬가지로 회전몸체(110)에 형성된 결합요홈(116)에 대응하도록 돌출되어 있는 결합돌기(226)를 구비할 수 있다.
또한, 절삭팁(220)의 입체형 본체에는 상기 가공면에 연통하는 절취홈(222)이 제공될 수 있다. 절취홈(222)은 도 6에 표시된 화살표 방향과 다른 방향, 예를 들어 수직방향으로 절삭팁(220)의 입체형 본체의 일부를 절취함으로써 형성될 수 있다. 절취홈(222)은 피가공물에 대한 절삭가공동안 발생되는 마찰열을 방열시킬 수 있는 방열공간으로 작용할 수 있어서 절삭공구의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 5에 도시된 구조를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭팁(120)은 결합돌기(226)가 결합요홈(116)에 결합된 상태에서 고주파 용접법, 레이저 용접법, 산소토치 용접법, 융착법, 전착법, 동시가열법 등의 접합방식에 의해서 회전몸체(110)의 외주면에 접합시킴으로써 본 발명에 따른 절삭공구(200; 도 6 참조)가 제조될 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭팁(220)은 도 4에 도시된 절삭팁(120)과 유사한 크기를 가지므로, 회전몸체(110)에 있어서, 슬릿형 절단부(114) 사이에는 적어도 2개의 절삭팁(120; 도 2 참조)이 제공될 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 회전몸체(110)의 외주면에 접합되는 절삭팁(120)의 갯수는 종래의 절삭공구에 비해서 최대 2배까지 증가시킬 수 있다.
이러한 절삭공구(200)에 있어서, 회전몸체(110)의 외주면에 접합되는 절삭팁(220)의 갯수는 상대적으로 많고 또한 그의 길이는 상대적으로 짧으므로 피가공물에 대한 마찰계수가 상대적으로 감소하게 된다. 따라서, 절삭공구(200)로 피가 공물을 절삭가공하는 동안 마찰열의 발생량을 상대적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 절삭팁(220)의 측면에 형성된 절취홈(222)과, 인접하는 절삭팁(120) 사이의 간극(g; 도 6 참조)은 방열공간으로 작용하므로 피가공물을 절삭가공하는 동안 발생되는 마찰열을 신속하게 방열시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 절삭공구로 피가공물을 절삭가공하는 동안 절삭유를 사용하지 않고도 마찰에 의해서 발생되는 열을 신속하게 외부로 방열시킬 수 있으므로, 절삭공구의 내구성과 절삭성을 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 제1면, 제2면 및 외주면을 가지는 회전몸체와, 상기 회전몸체의 상기 외주면에 접합되어 피가공물을 절삭가공하는 절삭팁을 포함하며,
    상기 회전몸체에는 상기 제1면과 제2면을 연통하도록 관통하고 있는 적어도 하나의 냉각홀이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각홀은 장공형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각홀은 상기 회전몸체의 회전중심부를 중심으로 하여 방사상으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전몸체에는 상기 외주면을 따라서 형성되어 있는 복수개의 슬릿형 절단부가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각홀은 인접하는 슬릿형 절단부들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  6. 제5항에 있어서,
    인접하는 슬릿형 절단부들 사이에는 적어도 2개의 절삭팁이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전몸체의 외주면에는 결합요홈이 형성되고, 상기 절삭팁에는 상기 결합요홈에 대응하는 결합돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절삭팁은 제1측면, 제2측면 및 테두리면을 갖는 입체형 본체로 구성되고, 상기 제1측면 또는 제2측면에는 적어도 하나의 슬롯이 가공되어 있는 것을 특 징으로 하는 절삭공구.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 슬롯은 U자형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절삭팁의 외주면은 상기 피가공물을 절삭가공하는 가공면을 포함하고, 상기 가공면에는 절삭가공방향과 다른 방향으로 상기 절삭팁의 입체형 본체의 일부를 절취하여 형성된 절취홈이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 냉각홀들은 상기 회전몸체의 회전중심부를 중심으로 점대칭하도록 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  12. 제1측면, 제2측면 및 테두리면을 포함하는 입체형 본체로 구성되고, 절삭공구의 회전몸체에 접합되어 피가공물을 절삭가공하는 절삭팁에 있어서,
    상기 입체형 본체의 상기 제1측면 또는 제2측면에는 U자형 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭팁.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 입체형 본체에는 일측방향으로 돌출하는 결합돌기가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭팁.
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