KR20090097452A - 내마모성 툴 가이드 - Google Patents

Abstract

공작기계의 절삭부에 장착되어 소형 절삭구가 이탈하지 않도록 가이드하는 내마모성 툴 가이드(tool guide)가 개시된다. 이를 위하여, 바렐의 표면에 형성되는 불소수지 재질의 코팅층, 및 상기 바렐의 슬라이딩부에 길이 방향으로 형성된 홈에 삽입되어 볼팅으로 체결되는 스틸 핀이 포함되는 내마모성 툴 가이드의 구성이 제공된다. 위에서 기재한 바와 같이, 본 발명에 의한 내마모성 툴 가이드는 불소수지 재질의 코팅층, 스틸 핀이 바렐의 마모를 방지하여 수명이 크게 증가되고, 툴 가이드의 공차 발생과 이에 따른 절삭 가공의 정밀도 저하를 방지하는 효과를 지니고 있다.

Description

내마모성 툴 가이드{TOOL GUIDE HAVING SUPERIOR ABRASION RESISTANCE}

본 발명은 공작기계의 절삭부에 장착되어 소형 절삭구가 이탈하지 않도록 가이드하는 툴 가이드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불소수지 재질의 코팅층, 스틸 핀이 형성되어 바렐의 마모를 방지함으로써 수명이 크게 향상되고, 툴 가이드의 공차 발생과 이에 따른 절삭 가공의 정밀도 저하를 방지하는 내마모성 툴 가이드에 관한 것이다.

대부분의 공작 기계에는 동력에 의해 고속 회전하여 공작 대상물에 대한 가공을 실시하는 절삭공구가 자동공구교환시스템(Auto Tool Change System: ATC)을 통하여 신속히 교환되며, 효율적인 가공작업을 수행한다.

이러한 공작 기계를 사용하여 공작 대상물을 절삭 가공하기 위해서는 공작 대상뿐만 아니라, 상기 공작 대상물을 절삭 가공하는 드릴, 커터 등의 각종 절삭공구가 이탈하지 않도록 툴 가이드로 가이드하여, 상기 절삭구와 공작 기계(예를 들면, MCT 장비 등)의 절삭부를 연결해야 한다.

이러한 툴 가이드를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일반적인 툴 가이드를 도시한 것이고, 도 2는 종래의 툴 가이드의 바렐의 마모 상태를 나타내는 사진이고, 도 3은 종래의 툴 가이드의 슬라이딩부의 마모 상태를 나타내는 사진이다.

일반적으로 절삭구와 공작 기계(예를 들면, MCT 장비 등)의 절삭부를 연결하기 위하여, 절삭구와 상기 절삭구를 직접 고정하는 툴 생크(tool shank)를 툴 가이드로 가이드하고, 상기 툴 가이드를 공작 기계의 절삭부에 장착하여 상기 절삭구와 공작 기계를 서로 연결함으로써 상기 공작 기계의 절삭부로부터 절삭구에 회전력을 제공한다. 즉, 절삭 작업시 공작 기계의 절삭부가 회전되면, 툴 생크와 절삭구는 물론 상기 툴 생크를 가이드하는 툴 가이드도 동시에 회전되어 공작 대상물을 절삭 가공한다.

이 과정에서 공작 대상물을 정확하고 정말하게 절삭 가공하려면, 공작 기계의 절삭부로부터 절삭구가 이탈하지 않도록, 툴 가이드를 사용하여 툴 생크 및 상기 툴 생크에 고정된 소형 절삭구를 견고하고 안정되게 가이드하는 것이 필수적이다. 특히, 근래에 공작 기계가 자동화, 무인화되고, 1대의 공작 기계에 다수의 절삭부가 설치됨에 따라서 작업자가 절삭 과정을 직접 확인할 수 없기 때문에, 절삭구와 툴 생크가 이탈하지 않도록 가이드하는 툴 가이드의 중요성이 증가되고 있다.

또한, 상기와 같은 툴 가이드를 사용하면 절삭구를 신속하게 교환할 수 있기 때문에 절삭 작업의 전체적인 효율을 크게 증가시킬 수 있다.

이 외에, 절삭 가공 시 공작 대상물로부터 튀어나오는 파편이나 절삭유가 공 작 기계의 절삭부에 침투하여 영향을 미치는 것을 차단하기 위해서라도, 툴 가이드를 사용하여 상기 공작 기계의 절삭부를 커버해야 한다.

그런데, 툴 가이드의 몸체에 해당되는 바렐은 경량화에 대한 요구를 충족하기 위하여 강화플라스틱 또는 경금속 재질로 구성된다. 따라서, 공작 대상물의 절삭 작업을 실시할 때 고속회전하는 툴 가이드의 특성 때문에 도 2에서 나타난 바와 같이 상기 툴 가이드의 바렐이 쉽게 마모되고, 특히 도 3에서 나타난 바와 같이 공작 기계의 절삭부에 접속되는 바렐의 슬라이딩부가 집중적으로 마모되는 현상이 발생한다. 이러한 바렐의 마모로 인하여 툴 가이드에 공차가 발생하여 절삭 가공의 정밀도가 저하되고, 툴 가이드의 수명이 매우 단축되어 결국 절삭 가공 공정의 전체적인 경제성의 저하로까지 연결된다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 툴 가이드의 바렐의 표면을 열처리하고 페인트를 도장하는 방법을 사용하였다. 그러나, 바렐을 열처리하고 페인트 도장한 툴 가이드에 대하여 마모 테스트 결과를 실시한 결과, 상기 열처리와 페인트 도장만으로는 바렐의 내마모성을 별로 향상시키지 못한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 바렐의 표면에 불소수지 재질의 코팅층이 형성되고, 바렐의 슬라이딩부에 스틸 핀이 형성되어 절삭 가공시 바렐의 마모를 방지하는 내마모성 툴 가이드를 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 의하면 파이프 형태로서 내부 중앙부 또는 1개의 입구가 병목 형태로 형성되는 바렐, 상기 바렐의 병목 부분에 툴 생크를 장착하여 고정하는 볼, 상기 볼에 탄성 반발력을 제공하는 스프링으로 이루어지며, 공작기계의 절삭부에 장착되어 절삭구를 가이드하는 툴 가이드에 있어서, 바렐의 표면에 형성되는 불소수지 재질의 코팅층; 및 상기 바렐의 슬라이딩부에 길이 방향으로 형성된 홈에 삽입되어 볼팅으로 체결되는 스틸 핀이 포함되는 내마모성 툴 가이드를 제공한다.

본 발명에 의한 내마모성 툴 가이드는 불소수지 재질의 코팅층, 스틸 핀이 형성되어 바렐의 마모를 방지함으로써 수명이 크게 증가되며, 이에 따라서 절삭 가공의 경제성을 향상시키는 효과를 지니고 있다.

또한, 본 발명에 의한 내마모성 툴 가이드는 바렐의 마모에 따른 툴 가이드의 공차 발생이 감소됨으로써 절삭 가공의 정밀도 저하를 방지하는 효과를 지니고 있다.

도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드를 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드의 외형을 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드의 길이 방향의 단면을 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드의 폭 방향의 단면을 도시한 것이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 우선 본 발명의 일 실시예에 의한 툴 가이드는 마그네슘 합금 일체형 구조로 형성되는 바렐(11)과, 상기 바렐(11)의 병목 부분에 툴 생크를 장착하여 고정하기 위한 볼과 상기 볼에 탄성 반발력을 제공하는 스프링이 형성되는 툴 가이드의 바렐(11)의 표면에 일정한 두께의 불소수지 재질의 코팅층(13)이 형성된다.

상기 마그네슘 합금은 금속 재질 간의 다양한 비율로 형성될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 마그네슘 88.8 내지 91.2 중량%, 알루미늄 8.3 내지 9.7 중량%, 망간 0.15 내지 0.5 중량%, 아연 0.35 내지 1.0 중량%가 포함되는 마그네슘 합금 등을 사용할 수 있다.

이러한 툴 가이드는 바렐이 마그네슘 합금 일체형 구조로 형성되어 경량이고, 열 변형이 작고, 진동 및 충격 흡수력이 탁월하며, 표면에 절삭유가 유착되지 않아서 공작기계에 안전하고 용이하게 탈착 가능하다.

상기 바렐(11)의 코팅층(13)의 원료인 불소수지는 불소와 탄소의 강력한 화학적 결합으로 인해 매우 안정된 화합물을 형성함으로써 거의 완벽한 화학적 비활성, 내열성, 비점착성, 절연 안정성, 저마찰계수 등의 특성을 지니고 있다. 이러한 특성 때문에 불소수지는 일반 주방용기부터 기계, 자동차, 반도체, 항공우주산업 부품에 이르기까지 매우 다양한 분야에서 사용되고 있다.

이러한 불소수지 중에서도 각종 기계적, 화학적 물성이 탁월한 폴리테트라플루오르에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 수지를 사용하여 툴 가이드의 바렐(11)의 표면을 코팅하는 것이 상기 툴 가이드의 내마모성 향상을 위하여 바람직하다.

상기와 같이 툴 가이드의 바렐(11)의 표면에 형성된 일정한 두께의 불소수지 재질의 코팅층(13)에 의하여 상기 바렐(11)의 내마모성이 크게 향상된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드는 공작 기계의 절삭부에 접속되어, 절삭 가공 시 집중적으로 마모되는 바렐(11)의 슬라이딩부에 스틸 핀(15)이 형성된다.

구체적으로, 바렐(11)의 슬라이딩부에 길이 방향으로 홈이 형성되고, 상기 홈에 삽입되어 볼팅으로 체결되는 스틸 핀(15)이 형성되는데, 상기 스틸 핀(15)의 일단부에 숫나사부(17)가 형성되어, 상기 숫나사부(17)가 바렐(11)의 홈의 단부에 체결됨으로써 상기 바렐(11)에 스틸 핀(15)이 고정 형성된다. 즉, 스틸 핀(15)의 숫나사부(17)가 바렐(11)의 홈의 단부에 체결되어 상기 스틸 핀(15)이 바렐(11)의 슬라이딩부에 견고하게 고정되는 것이다.

그리고 절삭 가공시 바렐(11)의 슬라이딩부가 집중적으로 마모되는 것을 방지하려면, 상기 바렐(11)의 홈에서 스틸 핀(15)이 일부 노출되도록 구성되어야 된다.

상기와 같이 바렐(11)의 슬라이딩부에 형성되는 스틸 핀(15)은 스테인리스 스틸 재질로 구성되는 것이, 스틸 핀(15)의 강도가 우수하고 절삭 가공시 절삭유의 영향을 덜 받는다는 측면에서 바람직하다.

이러한 스테인리스 스틸 재질의 스틸 핀(15)이 절삭 가공 시, 공작기계의 절삭부로부터 바렐(11)의 슬라이딩부에 가해지는 스트레스를 직접적으로 받아서 지탱함으로써, 상기 바렐(11)의 슬라이딩부가 집중적으로 마모되는 현상이 방지된다.

본 발명의 툴 가이드에 대한 내마모성 테스트 결과를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드의 마모 테스트 결과를 나타낸 사진이다.

도 7을 참조하면, 불소수지 재질의 코팅층과 스틸 핀이 포함된 툴 가이드에 대한 내마모성 테스트를 실시한 결과, 바렐의 마모 현상이 방지되었으며, 특히 공작기계의 절삭부로부터 스트레스가 집중적으로 가해지는 바렐의 슬라이딩부도 마모 현상이 방지되었다.

즉, 바렐의 표면에 불소수지 재질의 코팅층이 형성되고, 상기 바렐의 슬라이딩부에 스틸 핀이 형성되는 툴 가이드는 종래의 페인트로 도장된 툴 가이드에 비하여 내마모성이 매우 탁월하여, 장기간 사용이 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 툴 가이드의 사시도

도 2는 종래의 툴 가이드의 바렐의 마모 상태를 나타내는 사진

도 3은 종래의 툴 가이드의 슬라이딩부의 마모 상태를 나타내는 사진

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드의 사시도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드의 길이 방향의 단면도

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드의 폭 방향의 단면도

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 내마모성 툴 가이드의 마모 테스트 결과를 나타낸 사진

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 바렐

13 : 코팅층

15 : 스틸 핀

17 : 숫나사부

Claims (4)

1. 파이프 형태로서 내부 중앙부 또는 1개의 입구가 병목 형태로 형성되는 바렐, 상기 바렐의 병목 부분에 툴 생크를 장착하여 고정하는 볼, 상기 볼에 탄성 반발력을 제공하는 스프링으로 이루어지며, 공작기계의 절삭부에 장착되어 절삭구를 가이드하는 툴 가이드에 있어서,

   바렐의 표면에 형성되는 불소수지 재질의 코팅층; 및

   상기 바렐의 슬라이딩부에 길이 방향으로 형성된 홈에 삽입되어 볼팅으로 체결되는 스틸 핀이 포함되는 내마모성 툴 가이드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 불소수지는 폴리테트라플루오르에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 수지인 것을 특징으로 하는 내마모성 툴 가이드.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스틸 핀은 스티인레스 스틸 재질인 것을 특징으로 하는 내마모성 툴 가이드.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 바렐이 마그네슘 합금을 사용하여 제작된 것을 특징으로 하는 내마모성 툴 가이드.

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