KR20090095296A

KR20090095296A - 헤드부 분리형 절삭 공구

Info

Publication number: KR20090095296A
Application number: KR1020080020560A
Authority: KR
Inventors: 권형준
Original assignee: 권형준
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-09-09

Abstract

헤드부와 생크가 용이하게 분리 가능하며 간단한 방식으로 다시 결합 가능한 헤드부 분리형 절삭 공구가 제공된다. 헤드부 분리형 절삭 공구는, 일단부에 인서트 팁이 결합되며 타단부에 테이퍼형으로 돌출된 결합부를 포함하는 헤드부와, 헤드부를 지지하며 결합부가 삽입되는 삽입구가 형성된 생크와, 헤드부와 생크를 연결하여, 삽입구 내에서 결합부의 회전을 방지하는 고정핀을 포함하되, 고정핀은 생크에 삽입되어 헤드부의 적어도 일부를 통과하며, 삽입구의 내측면은 결합부에 대응되는 테이퍼형으로 형성된다.

절삭 공구, 헤드부, 테이퍼

Description

헤드부 분리형 절삭 공구{Head separation type cutting tool}

본 발명은 헤드부 분리형 절삭 공구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤드부와 생크가 용이하게 분리 가능하며 간단한 방식으로 다시 결합 가능한 헤드부 분리형 절삭 공구에 관한 것이다.

절삭 공구를 이용하여 금속을 절삭하는 방법은 크게 두 가지로 나뉘어진다. 첫째는 공작물을 고정시키고 공구를 이동시켜 공작물을 가공하는 방법이며, 둘째는 공구를 일정한 위치에 고정시키고 공작물을 이동시켜 가공을 하는 방법이다. 이와 같은 가공 방법은 공작물 보다 강한 경도를 갖는 절삭 공구를 공작물에 직접 접촉하여 절삭하는 방식이므로 절삭 공구의 사용에 따라 공구가 마모 또는 손상되어 자주 교체를 해야한다.

일반적으로 절삭 공구는 주로 철계 금속, 비철계 금속 또는 비금속 재료의 절삭에 이용되는 공구로서, 주로 공작기계를 이용하여 피삭재를 원하는 형상으로 가공하는 공구이다. 이러한 절삭 공구는 절삭 날이 형성된 인서트 팁과 인서트 팁이 고정되는 생크로 형성된다.

이와 같은 절삭 공구는 일반적으로 인서트 팁이 생크에 용접되어 일체로 형 성되는 구조와 인서트 팁이 생크와 분리 가능하도록 형성된 구조가 있다. 인서트 팁이 생크에 용접되어 일체로 형성된 구조를 브레이징 타입(brazing type)이라 하고, 인서트 팁이 생크에 분리 가능하도록 고정되는 구조를 인덱서블 타입(indexable type)이라고 한다.

특히, 인서트 팁은 절삭 가공 중에 마모 등의 이유로 자주 손상이 발생되는데, 브레이징 타입의 절삭 공구의 경우, 인서트 팁의 손상으로 인해 공구 전체를 사용할 수 없는 문제가 발생하고 있으며, 인덱서블 타입의 경우에도 작업 도중에 인서트 팁의 교환이 매우 번거롭다는 문제가 있다.

또한, 절삭 공구는 절삭 방향이 정해져 있어, 다양한 형상으로 공작물을 가공하기 위해서는 절삭 면의 각도에 따라 다양한 인서트 팁이 필요하게 되며, 인서트 팁의 위치를 다양하게 변경하여야 할 필요가 있다. 이와 같은 겨우 종래의 인덱서블 타입의 절삭 공구도 인서트 팁의 위치의 변경이 되지 않아 각각 별도의 생크를 사용하여야 하는 문제가 있다.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 헤드부와 생크가 용이하게 분리 가능하며 간단한 방식으로 다시 결합 가능한 헤드부 분리형 절삭 공구를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구는, 일단부에 인서트 팁이 결합되며 타단부에 테이퍼형으로 돌출된 결합부를 포함하는 헤드부와, 상기 헤드부를 지지하며 상기 결합부가 삽입되는 삽입구가 형성된 생크와, 상기 헤드부와 상기 생크를 연결하여, 상기 삽입구 내에서 상기 결합부의 회전을 방지하는 고정핀을 포함하되, 상기 고정핀은 상기 생크에 삽입되어 상기 헤드부의 적어도 일부를 통과하며, 상기 삽입구의 내측면은 상기 결합부에 대응되는 테이퍼형으로 형성된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 실시예들에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 헤드부 손상시 생크의 재활용이 가능하다.

둘째, 헤드부의 교체가 간단하여 헤드부 교체 시간을 현저히 줄일 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구에 대하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구의 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 헤드부 분리형 절삭 공구의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 헤드부 분리형 절삭 공구의 평면도이고, 도 4는 도 1의 헤드부 분리형 절삭 공구의 부분 분해 측면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구(10)는 공작물을 절삭하는 인서트 팁(130)이 헤드부(100)에 고정되고, 헤드부(100)는 생크(200)에 착탈식으로 결합되는 구조로서, 인서트 팁(130)이 고정된 헤드부(100)와 헤드부(100)를 고정하고 지지하는 생크(200)를 포함한다.

헤드부 분리형 절삭 공구(10)는 헤드부(100)와 생크(200)로 구성된다. 헤드부(100)는 공작물과 접촉하여 공작물을 가공하는 부분으로서, 헤드(110), 인서트 팁(130), 결합부(120) 및 분사구(150)를 포함한다. 또한, 생크(200)는 헤드부(100) 와 결합하여 헤드부(100)를 지지하며, 선반 등의 공작 기계의 공구대에 결합되는 부분으로서, 삽입구(210), 핀홀(240), 제1 유로(220)를 포함한다.

헤드(110)는 헤드부(100)의 지지체 역할을 하는 것으로서, 공작물의 가공시 발생되는 진동, 충격 및 열 등에 견딜 수 있는 구조로 형성된다. 헤드(110)의 일단부에는 인서트 팁(130)이 결합된다.

인서트 팁(130)은 공작물과 직접 접촉하는 부분이 되며, 공작물을 절삭하는 역할을 하는 것으로서, 적어도 일측부에 공작물의 절삭이 가능한 절삭날이 형성되어 있다. 이와 같은 인서트 팁(130)은 가공하고자 하는 공작물의 형상 또는 재질에 따라 그 형상을 다양화 할 수 있다. 예를 들면, 인서트 팁(130)은 삼각형, 사각형, 마름모 등의 형상으로 형성될 수 있으며, 각 도형의 모서리의 각도를 다양하게 형성하여 각종 공작물의 가공에 적합하도록 선택될 수 있다.

인서트 팁(130)은 헤드(110)와 렌치 볼트, 스크류 등의 결합 수단으로 분리 가능하도록 결합될 수 있다. 인서트 팁(130)은 공작물과 직접 접촉하는 부분이기 때문에 공작물과의 고속 마찰에 의해 마모되거나 열변형이 될 수 있다. 이와 같이 인서트 팁(130)의 절삭날이 마모 또는 열변형을 방지하기 위하여 분사구(150)를 통하여 절삭유와 같은 윤활 유체 또는 냉각 유체를 분사할 수 있다. 분사구(150)는 인서트 팁(130) 또는 공작물을 향하여 절삭유를 분사하는 통로로서, 노즐 방향이 인서트 팁(130) 또는 공작물을 향하도록 헤드(110)에 형성된다. 분사구(150)를 통하여 분사되는 절삭유는 생크(200) 및 헤드부(100)의 내부로 관통되어 형성된 제1 유로(220) 및 제2 유로(160)를 통하여 공급된다.

도 3을 참조하면, 헤드부(100)는 생크(200)와 결합되어 있으며, 헤드부(100)의 결합부(120)가 삽입구(210)에 정확하게 삽입되어 고정된다.

제1 유로(220)는 생크(200)의 내측을 관통하여 형성되며, 제2 유로(160)는 헤드부(100)의 내측을 관통하여 형성된다. 이러한 제1 유로(220) 및 제2 유로(160)는 결합부(120) 및 삽입구(210)의 결합에 의해서 서로 연결된다. 이와 같은 제1 유로(220) 및 제2 유로(160)는 생크(200) 및 헤드부(100)의 중심부를 관통하여 형성될 수 있으며, 분사구(150)의 위치에 따라 굴절되어 형성될 수 있다.

분사구(150)는 인서트 팁(130) 주위에 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정될 것은 아니며 절삭유가 공작물 또는 인서트 팁(130)에 도달할 수 있으면 분사구(150)의 위치는 다양하게 변형 가능할 것이다. 이러한 분사구(150)는 헤드부 분할형 절삭 공구(10)에 적어도 하나 이상 형성할 수 있다.

헤드부(100)의 일단부에는 결합부(120)가 형성되어 있다. 결합부(120)는 생크(200)의 삽입구(210)에 삽입되어 헤드부(100)가 생크(200)에 고정될 수 있도록 한다.

결합부(120)는 헤드(110)의 일측에 돌출되어 형성되며, 헤드(110)와 인접부로부터 멀어질수록 점차 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 형성된다. 이때, 생크(200)의 삽입구(210)는 결합부(120)에 대응될 수 있도록 테이퍼 형으로 형성된다. 즉, 결합부(120)의 외주면은 삽입구(210)의 내주면과 밀착될 수 있도록 형성된다.

결합부(120)는 테이퍼 형으로 형성되어 생크(200)에 간단하게 삽입된다. 한 편, 헤드부 분리형 절삭 공구(10)는 생크(200)의 축방향으로 이동하면서 공작물을 절삭하게 된다. 헤드부(100)는 공작물에 의해 생크(200)의 축방향으로 힘을 받게되며, 결합부(120) 역시 동일한 방향으로 힘을 받게 된다

헤드부(100)는 생크(200)의 축방향과 동일한 방향으로 생크(200)와 결합되며, 결합부(120) 역시 생크(200)의 축방향과 동일한 방향으로 형성된다.

결합부(120)가 삽입구(210)에 삽입되고 생크(200)의 축방향으로 힘을 받게 되면, 그 힘에 의해 별도의 결합 수단을 필요로 하지 않고 결합부(120)와 삽입구(210)를 단단하게 결합할 수 있다.

결합부(120)의 길이를 L₁이라하고, 결합부(120)의 최장경과 최단경의 차를 2×L₂라 할 때, 결합부(120)의 테이퍼 각은 tan^- ¹(L₂/L₁)으로 정의 할 수 있다. 이때 결합부(120)의 테이퍼 각은 1~10˚으로 형성될 수 있으며, NT 생크, BT 생크, MT 생크 등의 공업 규격에 따른 테이퍼 각으로 형성될 수도 있다. 이와 같은 결합부(120)는 원뿔대 형상으로 형성될 수 있으며, 반면에 생크(200)는 횡단면 형상이 원형으로 제작될 수 있으며, 생크(200)의 일측면에는 평탄부(250)가 형성되어 있다. 이와 같은 평탄부(250)는 원형의 생크(200) 중 적어도 일면이 평평하게 가공되어 형성될 수 있다. 또한, 생크(200)는 횡단면 형상이 다각형을 이룰 수 있다. 다만, 결합부(120)의 형상에 있어서 반드시 원형의 횡단면을 갖는 테이퍼 형으로 형성되는 것에 한정될 것은 아니며, 다각형의 횡단면을 갖는 테이퍼 형으로 형성될 수도 있을 것이다. 이와 같이 결합부가 다각형의 횡단면을 갖는 테이퍼 형으로 형 성될 경우 헤드부(100)의 회전방지 역할을 함께 수행할 수 있을 것이다.

생크(200)에는 결합부(120)가 삽입구(210) 내에서 회전하지 않도록 고정핀(230)이 삽입된다. 이러한 고정핀(230)은 생크(200)의 직경 방향으로 관통되어 고정되며, 결합부(120)의 일단부가 생크(200)의 핀홀(240)에 삽입된 고정핀(230)에 의해 고정되도록 한다.

결합부(120)의 끝단부에는 고정핀(230)이 삽입될 수 있는 결합홈(140)이 형성된다. 이러한 결합홈(140)은 헤드(110) 방향으로 오목하게 만입되어 형성된다. 결합홈(140)의 폭은 고정핀(230)의 외경과 동일하게 형성하는 것이 바람직하며, 결합홈(140)의 깊이는 고정핀(230)의 외경보다 더 크게 형성할 수 있다. 즉, 고정핀(230)은 헤드부(100)가 생크(200)에서 회전하는 것을 방지하기 위한 것이므로 헤드부(100)가 회전에 영향을 주는 결합홈(140)의 폭은 고정핀(230)의 외경과 일치하여 헤드부(100)의 회전을 방지하는 것이 바람직하다.

고정핀(230)은 테이퍼 형으로 형성될 수 있어, 생크(200)의 일측 핀홀(240)에 삽입하더라도 타측으로 빠지지 않도록 할 수 있다.

한편, 생크(200)는 경도를 높여 쉽게 마모되지 않고 공작물로부터의 진동을 흡수할 수 있도록 초경합금으로 제조될 수 있다. 생크(200)에 사용되는 초경합금은 주성분인 탄화 텅스텐(WC)을 코발트(Co) 등의 금속으로 분말야금 방법에 의해 접합시킨 소결 합금이며, 탄화 티타늄(TiC), 탄화 탄탈륨(TaC) 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 초경합금은 상온에서 경도가 매우 높고 고온에서도 경도가 저하되지 않으며 압축강도가 우수하다.

상술한 바와 같이, 하나의 생크(200)에 다양한 형상의 인서트 팁(130)이 결합된 헤드부(100)를 쉽게 교환함으로써, 공구의 마모에 따른 비용을 줄일 수 있다. 한편, 하나의 생크(200)를 이용하여 좌측에 인서트 팁(130)이 형성된 헤드부(100)와 우측에 인서트 팁(130)이 형성된 헤드부(100)를 모두 사용할 수 있다.

이하 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구에 대하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구의 결합 사시도이고, 도 6은 도 5의 헤드부 분리형 절삭 공구의 평면도이다. 설명의 편의상, 제1 실시예의 도면에 나타난 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구(10')는 횡단면의 형상이 축방향으로 길게 형성된 결합홈(140')을 포함한다.

구체적으로 설명하면, 헤드부(100)의 회전을 방지하기 위하여 고정핀(230)을 생크(200)와 결합부(120)를 동시에 관통하여 삽입한다. 고정핀(230)은 헤드부(100)의 회전을 방지하기 위한 구조로 형성되면 족하며, 헤드부(100)와 생크(200)의 결합은 테이퍼 형으로 형성된 결합부(120)와 삽입구(210)의 결합력으로 충분하다. 즉, 공작물에 헤드부 분리형 절삭 공구(10')를 이용하여 작업을 할 때에는 공작물에 의해 받는 힘에 의해 헤드부(100)가 생크(200)에 완전히 밀착되기 때문에 헤드부(100)의 회전만을 방지하면 된다.

다만, 헤드부(100)의 결합부(120)에 지름 방향으로 관통하는 결합홈(140')을 형성하면, 작업 이외의 경우 헤드부 분리형 절삭 공구(10')를 이동시킬 때 헤드 부(100)가 생크(200)에서 임의로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 결합홈(140')은 결합부(120)의 길이 방향으로 고정핀(230)의 직경보다 더 길게 형성되고, 결합부(120)의 원주 방향으로 고정핀(230)의 직경과 같게 형성될 수 있다.

이하 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구에 대하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 7는 본 발명의 제3 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구의 분해 사시도이고, 도 8은 도 7의 헤드부 분리형 절삭 공구의 평면도이다. 설명의 편의상, 제1 실시예의 도면에 나타난 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고 그 설명은 생략한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구(10'')는 고정핀(230')이 헤드부(100)와 생크(200)를 축방향으로 관통하여 헤드부(100)의 회전을 방지한다.

헤드부(100)는 결합부(120)와 평행하게 형성된 제1 핀홀(170)을 포함하며, 생크(200)는 축방향으로 형성되고 제1 핀홀(170)과 연통된 제2 핀홀(270)을 포함한다.

고정핀(230')은 생크(200)의 축방향으로 제1 핀홀(170)을 통하여 제2 핀홀(270)로 삽입되어 헤드부(100)의 회전을 방지한다. 이러한 고정핀(230')은 테이퍼형 핀이 사용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구의 결합 사시도이다.

도 2는 도 1의 헤드부 분리형 절삭 공구의 분해 사시도이다.

도 3은 도 1의 헤드부 분리형 절삭 공구의 평면도이다.

도 4는 도 1의 헤드부 분리형 절삭 공구의 부분 분해 측면도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구의 결합 사시도이다.

도 6은 도 5의 헤드부 분리형 절삭 공구의 평면도이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 헤드부 분리형 절삭 공구의 분해 사시도이다.

도 8은 도 7의 헤드부 분리형 절삭 공구의 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 절삭 공구 100: 헤드부

110: 헤드 120: 결합부

130: 인서트 팁 140: 결합홈

150: 분사구 160: 제2 유로

200: 생크 210: 삽입구

220: 제1 유로 230: 고정핀

240: 핀홀

Claims

일단부에 인서트 팁이 결합되며 타단부에 테이퍼형으로 돌출된 결합부를 포함하는 헤드부;

상기 헤드부를 지지하며 상기 결합부가 삽입되는 삽입구가 형성된 생크; 및

상기 헤드부와 상기 생크를 연결하여, 상기 삽입구 내에서 상기 결합부의 회전을 방지하는 고정핀을 포함하되,

상기 고정핀은 상기 생크에 삽입되어 상기 헤드부의 적어도 일부를 통과하며, 상기 삽입구의 내측면은 상기 결합부에 대응되는 테이퍼형으로 형성된 헤드부 분리형 절삭 공구.
제1항에 있어서,

상기 고정핀은 상기 결합부의 지름방향으로 삽입되어 상기 결합부를 관통하는 헤드부 분리형 절삭공구.
제2항에 있어서,

상기 결합부는 상기 고정핀이 삽입되는 결합홈을 더 포함하되,

상기 결합홈은 상기 결합부의 길이 방향으로 상기 고정핀의 직경보다 더 길게 형성되고, 상기 결합부의 원주 방향으로 상기 고정핀의 직경과 같게 형성된 헤드부 분리형 절삭 공구.
제3항에 있어서,

상기 결합홈의 깊이는 상기 고정핀의 직경 보다 크고, 상기 결합홈의 폭은 상기 고정핀의 직경과 같은 헤드부 분리형 절삭 공구.
제1항에 있어서,

상기 고정핀은 상기 결합부와 평행하게 삽입된 헤드부 분리형 절삭 공구.
제1항에 있어서,

상기 생크는 내부에 윤활 유체 또는 냉각 유체가 통과하는 제1 유로 더 포함하고, 상기 헤드부는 내부에 상기 제1 유로와 연결된 제2 유로를 더 포함하는 헤드부 분리형 절삭 공구.
제6항에 있어서,

상기 고정핀의 직경은 상기 제2 유로의 내경 보다 작게 형성된 헤드 분리형 절삭 공구.
제1항에 있어서,

상기 결합부의 끝단부에는 오목하게 만입된 결합홈이 형성되고, 상기 생크는 상기 삽입구를 횡단하여 삽입된 고정핀을 더 포함하되, 상기 고정핀은 상기 결합홈 에 삽입되는 헤드부 분리형 절삭 공구.