KR20090003151A - 딥홀 절삭 장치 - Google Patents

Abstract

쿨란트를 외부 공급 방식으로 절삭부로 공급하는 딥홀 절삭 장치로서, 쿨란트의 공급압을 높게 설정하지 않고 절삭부로부터의 절삭칩의 배출성을 향상시키고, 절삭 구멍이 깊어져도 높은 절삭 능률을 달성할 수 있는 것을 제공한다. 내부를 절삭칩 배출로(10)로 하는 중공형 보링 바(1)의 선단에 절단날(3~3c)측에 절삭칩 배출로(10)에 연통하는 배출용 개구부(4a, 4b)를 갖는 통형의 보링 헤드(2)가 부착되고, 보링 헤드(2)의 둘레벽부(21)의 둘레 방향 복수 곳에 내외를 통과하면서 외측 개구부(5a)가 내측 개구부(5b)보다 헤드 선단측에 위치하도록 사행한 바이패스 홀(5…)을 구비하고, 외부로부터 절삭부측으로 공급되는 쿨란트의 일부가 바이패스 홀(5…)로부터 보링 헤드(2) 내부로 유입되어 배출측에의 유인력을 발생하고, 절삭칩(S)의 배출이 촉진되도록 구성되어 이루어진다.

절삭칩 배출로, 중공형 보링 바, 보링 헤드, 딥홀 절삭 장치, 바이패스 홀.

Description

딥홀 절삭 장치{DEEP HOLE DRILLING MACHINE}

본 발명은 소위 BTA(Boring Trepanning Association) 시스템과 같이 절삭 가공중에 발생하는 절삭칩을 외부 공급 방식으로 절삭부에 공급되는 쿨란트와 함께 보링 바 내부를 통하여 외부로 배출하도록 한 딥홀 절삭 장치에 관한 것이다.

일반적으로 딥홀 가공의 절삭 능률은 공구계의 능력보다 가공중에 절삭 구멍 내부에 발생하는 절삭칩의 외부로의 배출 능력에 크게 의존한다. 따라서, 딥홀 절삭 장치로는 중공형 보링 바를 사용함과 아울러, 예컨대 도 4에 도시한 바와 같이 이 보링 바의 전단에 연결하는 보링 헤드(31)의 선단부에 절단날(32a, 32c) 및 절단날(32b)에 각각 면하여 개구되는 배출용 개구부(33a, 33b)를 설치하고, 절삭칩을 절삭부에 공급되는 쿨란트와 함께 배출용 개구부(33a, 33b)로부터 상기 보링 바의 내부를 통하여 외부로 배출하도록 하고 있다. 또한, 도면 중의 34는 보링 헤드(31)의 외주 선단측에 설치한 가이드 패드, 35는 동 외주의 약간 중간 근처에 설치한 클램프 홈이다.

이리하여, 이러한 딥홀 절삭 장치에서의 절삭부에의 쿨란트의 공급은 도 5(A)에 도시한 소위 BTA 시스템과 같은 내부 공급 방식(싱글 튜브 방식)과, 도 5(B)에 도시한 소위 이젝터 시스템과 같은 외부 공급 방식(더블 튜브 방식)이 있 다. 또한 절삭 가공은 보링 바측을 회전시키는 경우와 피삭재측을 회전시키는 경우가 있다.

상기한 내부 공급 방식에서의 쿨란트는, 도 5(A)에 화살표로 도시한 바와 같이 2중 통형상의 보링 바(41)의 베이스부 측에서 내외통(42, 43) 사이의 쿨란트 공급로(40a)에 도입되고, 끝부분 측에서 보링 헤드(31)의 둘레벽에 설치한 쿨란트 도출구(36…)보다 외측으로 유출되어 절삭부측으로 공급되고, 절삭부에서 발생하는 절삭칩과 함께 보링 헤드(31)의 배출용 개구부(33a, 33b)로부터 내통(43)의 내측에서 구성하는 배출로(40b)에 유입시켜 외부로 배출한다. 따라서, 이 방식에서는 절삭 가공중에서의 쿨란트 공급측의 유로 저항은 변화하지 않으며, 절삭 구멍(H)이 깊어져도 절삭칩의 배출성에 영향은 없다.

이에 대하여 상기한 외부 공급 방식에서의 쿨란트는, 도 5(B)에 화살표로 도시한 바와 같이, 보링 바(41)와 절삭 구멍(H) 내주와의 빈틈(T)을 통하여 절삭부에 공급되며, 마찬가지로 절삭부에서 발생하는 절삭칩과 함께 보링 헤드(31)의 배출용 개구부(33a, 33b)로부터 보링 바(41) 내의 절삭칩 배출로(40)보다 외부로 배출되는데, 가공의 진행에 따라 공급 경로가 길어지기 때문에 그만큼 유로 저항에 의한 압력 손실이 증가하게 된다. 따라서, 이 방식에서는 절삭 구멍(H)이 깊어질수록 쿨란트를 통한 절삭칩의 배출 능력이 저하하고, 이로써 절삭 능률이 악화된다는 난점이 있으며, 또한 상기한 압력 손실을 보충하는 데 쿨란트의 공급압을 높게 설정할 필요가 있고, 그를 위한 설비 비용 및 에너지 비용이 증가한다는 문제가 있었다.

(발명이 해결하고자 하는 과제)

본 발명은 전술한 정황을 감안하여, 특히 쿨란트를 외부 공급 방식으로 절삭부에 공급하는 딥홀 절삭 장치로서, 쿨란트의 공급압을 높게 설정하지 않고 절삭부로부터의 절삭칩의 배출성을 향상시킴으로써 절삭구멍이 깊어져도 높은 절삭 능률을 달성할 수 있는 것을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1의 발명은, 도면의 참조 부호를 붙여 나타내면, 내부를 절삭칩 배출로(10)로 하는 중공형 보링 바(1)의 선단에 절단날(3a~3c)측에 상기 절삭칩 배출로(10)에 연통하는 배출용 개구부(4a, 4b)를 갖는 통형상의 보링 헤드(2)가 부착되고, 외부로부터 쿨란트(C)를 상기 보링 바(1)의 외주면과 절삭 구멍(H)의 내주면과의 빈틈을 통하여 절단날(3a~3c)측에 공급하고, 절삭으로 발생하는 절삭칩(S)을 상기 쿨란트(C)와 함께 상기 배출용 개구부(4a, 4b)로부터 상기 절삭칩 배출로(10)를 통하여 외부로 배출하도록 한 딥홀 절삭 장치에 있어서, 상기 보링 헤드(2)의 둘레벽부(21)의 둘레 방향 복수 곳에 내외를 통과(透通)하면서 외측 개구부(5a)가 내측 개구부(5b)보다 헤드 선단측에 위치하도록 사행한 바이패스 홀(5…)을 구비하고, 외부로부터 절삭부측으로 공급되는 상기 쿨란트의 일부가 상기 바이패스 홀(5…)로부터 보링 헤드(2) 내부로 유입되어 배출측으로의 유인력을 발생하고, 이 유인력에 의해 절삭칩(S)의 배출이 촉진되도록 구성되어 이루어진다.

청구항 2의 발명은, 상기 청구항 1의 딥홀 절삭 장치에 있어서, 상기한 각 바이패스 홀(5)은 보링 헤드(2)와 피삭재(W)와의 상대 회전에 있어서 외측 개구부(5a)가 내측 개구부(5b)보다 해당 보링 헤드(2)의 회전 방향의 전위측에 위치하도록 사행하여 이루어지는 구성으로 되어 있다.

(발명의 효과)

청구항 1의 발명에 따른 딥홀 절삭 장치에 의하면, 절삭가공 중 외부로부터 보링 바와 절삭 구멍 내주와의 빈틈을 통하여 절삭부에 공급되는 쿨란트의 일부가 상기 바이패스 홀로부터 보링 헤드 내부로 유입되는데, 그 유입 방향이 후방측으로 사행되어 있기 때문에 절삭칩 배출로 내에서 배출측으로의 유인력을 발생하고, 이 유인력에 의해 절삭부로부터의 절삭칩의 배출이 촉진된다. 따라서, 절삭의 진행과 함께 절삭 구멍(H)이 깊어져도 절삭부로부터의 절삭칩의 배출성을 충분히 확보하여 높은 절삭 능률을 달성할 수 있고, 특별히 쿨란트의 공급압을 높일 필요가 없어 설비 비용 및 에너지 비용의 증가를 회피할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 상기한 각 바이패스 홀은 외측 개구부가 내측 개구부보다 보링 헤드 상대 회전 방향 전위측에 위치하도록 사행되어 있으므로 그 가공시의 상대 회전에 따라 각 바이패스 홀을 통과한 쿨란트의 외측에서 내측으로의 흐름이 촉진됨과 아울러, 내부에서 와류를 발생시킴으로써 절삭칩 배출로 내에서의 배출측으로의 유인력이 더욱 증가하고, 이로써 절삭칩의 배출성이 더욱 향상되어 보다 높은 절삭 능률을 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 딥홀 절삭 장치의 보링 헤드를 나타 내며, (A)는 평면도, (B)는 측면도이다.

도 2는 상기 딥홀 절삭 장치에 의한 딥홀 절삭 가공중의 보링 헤드 근방을 나타내며, (A)는 축방향에 수직한 단면도, (B)는 축방향을 따른 단면도이다.

도 3은 상기 딥홀 절삭 장치에 의한 딥홀 절삭 가공 상태를 도시한 종단 측면도이다.

도 4는 종래의 딥홀 절삭 장치에서의 보링 헤드의 평면도이다.

도 5는 종래의 딥홀 절삭 장치에 의한 딥홀 절삭 가공중의 보링 헤드 근방을 나타내며, (A)는 쿨란트 내부 공급 방식에서의 축방향을 따른 단면도, (B)는 쿨란트 외부 공급 방식에서의 축방향을 따른 단면도이다.

<부호의 설명>

1 보링 바 10 절삭칩 배출로

2 보링 헤드 20 중심 구멍

21 둘레벽부 3a~3c 절단날

4a, 4b 배출용 개구부 5 바이패스 홀

5a 외측 개구부 5b 내측 개구부

C 쿨란트 H 절삭 구멍

T 빈틈 S 절삭칩

W 피삭재

이하, 본 발명에 따른 딥홀 절삭 장치의 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조 하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 상기 딥홀 절삭 장치의 보링 헤드, 도 2는 절삭 가공중의 상기 딥홀 절삭 장치의 보링 헤드측, 도 3은 상기 딥홀 절삭 장치에 의한 절삭 가공 상태를 각각 나타낸다.

도 1(A), (B)에 도시한 바와 같이 이 딥홀 절삭 장치의 보링 헤드(2)는, 대략 원통형으로서 선단이 둔각의 원뿔형으로 형성되고, 선단면으로부터 측면에 걸쳐 개구되어 선단면에서 보았을 때 대략 부채꼴을 이루는 대소 2개의 배출용 개구부(4a, 4b)를 가지며, 이들 배출용 개구부(4a, 4b)가 후단면에 개방한 중심구멍(20)에 연통되어 있고, 큰 배출용 개구부(4a)의 가장자리면에는 중앙부 절단날(3c)과 주변부 절단날(3a)이 부착되고, 작은 배출용 개구부(4b)의 가장자리면에 중간부 절단날(3b)이 용접에 의해 고착되어 있다. 또한, 이들 절단날(3a~3c)은 초경 합금으로 이루어지며, 날끝이 대략 동일한 지름 방향을 따르도록 배치되어 있다.

이 보링 헤드(2)에서는 종래의 것과 마찬가지로, 다소 외경이 큰 팁부(2a)의 외주에 양 배출용 개구부(4a, 4b) 사이의 선단 근방에 위치하여 가이드 패드(6, 6)가 고착됨과 아울러, 중간 근방에 위치하여 클램프 홈(7, 7)이 형성되고, 또한 베이스부(2c)의 외주에는 수나사(8)가 새겨져 설치되어 있으나, 또한 중간부(2b)의 둘레 방향 복수 곳(예시는 4곳)에 둘레벽부(21)를 내외로 통과하여 바이패스 홀(5…)이 뚫려져 있다. 그리고, 각 바이패스 홀(5)은 도 2(A), (B)에서도 도시한 바와 같이 외측 개구부(5a)가 내측 개구부(5b)보다 헤드 선단측에 위치하여, 해당 보링 헤드(2)의 가공시의 상대 회전 방향(도 2(A)에 도시한 화살표 Y 방향) 전위측에 위치하도록 사행되어 있다.

한편, 이 딥홀 절삭 장치의 중공형 보링 바(1)는 도 2(B)에 도시한 바와 같이 둥근 파이프형으로서 내부가 배출로(10)를 구성하고 있으며, 전단부 내주에 설치한 암나사(11)에 보링 헤드(2)의 베이스부(2c)측의 수나사부(8)를 나사 삽입하여 긴밀하게 체결함으로써 선단부에 상기 보링 헤드(2)를 동심형으로 연결하여 유지한다. 그리고, 연결된 보링 헤드(2)는 팁부(2a)가 보링 바(1)의 선단으로부터 돌출된 상태가 되는데, 중간부(2b)의 외주와 보링 바(1)의 선단부(12) 내주와의 사이에 환형 빈틈(9)이 구성되고, 이에 따라 바이패스 홀(5…)이 외부에 연통되어 있다.

이 딥홀 절삭 장치에 의한 딥홀 절삭 가공은 선단에 보링 헤드(2)를 유지한 보링 바(1)의 베이스부측을 도시 생략한 공구 척을 통하여 공작 기계의 스핀들 등에 연결하여 회전 구동하거나, 반대로 피삭재(W)측을 회전시킴으로써 행한다. 이때, 쿨란트는 외부 공급 방식이기 때문에 도 3에 도시한 바와 같이 중공형 보링 바(1)를 유밀하게 포위하는 쿨란트 공급 재킷(13)을 사용하고, 이 재킷(13)을 밀봉 링(14)을 통하여 피삭재(W)에 압접한 상태에서 도입구(15)로부터 상기 재킷(13) 내로 쿨란트(C)를 고압으로 공급함으로써 보링 바(1)의 외주면과 절삭 구멍(H)의 내주면과의 빈틈(T)보다 보링 헤드(2)의 선단측에 공급하고, 절삭부에서 발생하는 절삭칩(S)과 함께 상기 쿨란트(C)를 보링 헤드(2)의 배출용 개구부(4a, 4b)로부터 보링 바(1) 내의 절삭칩 배출로(10)로 유입시켜 외부로 배출한다.

이 딥홀 절삭 가공에 있어서, 보링 바(1)의 외주면과 절삭 구멍(H)의 내주면과의 사이(T)를 통하여 안쪽 깊이 들여보내진 쿨란트(C)는, 도 2(B)에서 도시한 바 와 같이 그 일부가 상기 보링 바(1)의 선단 위치에서 바이패스 홀(5…)로부터 보링 헤드(2) 내부에 유입하고, 나머지가 보링 헤드(2) 선단의 절삭 부위를 향한다. 그리고, 각 바이패스 홀(5)은 외측 개구부(5a)가 내측 개구부(5b)보다 헤드 선단측에 위치하도록 사행되어 있기 때문에 이들 바이패스 홀(5…)로부터 유입하는 쿨란트(C)의 흐름에 의해 중심구멍(20) 내 나아가서는 절삭칩 배출로(10) 내에서 배출측으로의 유인력을 발생한다. 게다가, 각 바이패스 홀(5)은 도 2(A)와 같이 외측 개구부(5a)가 내측 개구부(5b)보다 해당 보링 헤드(2)의 회전 방향 전위측에 위치하도록 사행되어 있으므로, 보링 바(1) 및 보링 헤드(2)의 상대 회전(도시 화살표 Y 방향)에 따라 바이패스 홀(5…)을 통한 쿨란트(C)의 외측에서 내측으로의 흐름이 촉진됨과 아울러, 중심구멍(20) 내부에서 와류를 발생시켜 배출측으로의 유인력이 더욱 증가하게 된다.

따라서, 절삭에 따라 발생하는 절삭칩(S)은 보링 헤드(2) 내에서 작용하는 배출측으로의 강한 유인력에 의해 절삭부위에 공급되는 쿨란트(C)와 함께 곧바로 배출용 개구부(4a, 4b)로부터 중심구멍(20) 내로 이동하고, 절삭칩 배출로(10)를 통하여 매우 효율적으로 배출된다.

이와 같이 본 발명의 딥홀 절삭 장치에 의하면, 절삭의 진행과 함께 절삭 구멍(H)이 깊어져도, 절삭부로부터의 절삭칩(S)의 배출성이 충분히 확보되고, 이로써 높은 절삭 능률로 정밀한 딥홀 절삭 가공을 행할 수 있다. 또한 이 딥홀 절삭 장치에서는 종래와 같이 유로 저항에 의한 압력 손실의 증가에 대응하여 쿨란트(C)의 공급압을 높게 할 필요도 없으므로 설비 비용 및 에너지 비용을 저감할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 보링 헤드(2)가 용접 고착되는 3개의 절단날(3a~3c)과 2개의 배출용 개구부(4a, 4b)를 구비하는 것을 예시하였으나, 본 발명은 보링 헤드가 단일의 절단날에서 하나의 배출용 개구부를 구비하는 것, 절단날에서 5이상의 홀수개로서 2개의 배출용 개구부를 구비하는 것, 절단날이 쓰로 어웨이 칩으로 이루어지는 것, 절단날이 보링 헤드에 일체 형성된 것 등에도 동일하게 적용 가능하다. 또한 보링 헤드는 실시 형태와 반대로 안나사형으로서 보링 바에 대하여 밖에서 끼워 나사 결합하는 구성일 수도 있다. 또한 본 발명에 있어서는, 바이패스 홀(5…)의 수와 형성 위치, 가이드 패드의 수와 부착 위치, 클램프 홈의 유무 및 수 등 세부 구성에 대해서는 실시 형태 이외에 다양하게 설계 변경 가능하다.

Claims (2)

1. 내부를 절삭칩 배출로로 하는 중공형 보링 바의 선단에 절단날측에 상기 절삭칩 배출로에 연통하는 배출용 개구부를 갖는 통형의 보링 헤드가 부착되고, 외부로부터 쿨란트를 상기 보링 바의 외주면과 절삭구멍의 내주면과의 틈새를 통하여 절단날측으로 공급하고, 절삭으로 발생하는 절삭칩을 상기 쿨란트와 함께 상기 배출용 개구부로부터 상기 절삭칩 배출로를 통하여 외부로 배출하도록 한 딥홀 절삭 장치에 있어서,

   상기 보링 헤드의 둘레벽부의 둘레 방향 복수 곳에 내외를 통과하면서 외측 개구부가 내측 개구부보다 헤드 선단측에 위치하도록 사행된 바이패스 홀을 구비하고,

   외부로부터 절삭부측으로 공급되는 상기 쿨란트의 일부가 상기 바이패스 홀로부터 보링 헤드 내부로 유입되어 배출측으로의 유인력을 발생하고, 이 유인력에 의해 절삭칩의 배출이 촉진되도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 딥홀 절삭 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 바이패스 홀은 보링 헤드와 피삭재와의 상대 회전에 있어서, 외측 개구부가 내측 개구부보다 해당 보링 헤드의 회전 방향의 앞 위치에 위치하도록 사행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 딥홀 절삭 장치.

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