KR20160060336A

KR20160060336A - 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머

Info

Publication number: KR20160060336A
Application number: KR1020140162459A
Authority: KR
Inventors: 박주석
Original assignee: 주식회사 마팔하이테코
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-30

Abstract

본 발명은 가공물에 형성된 홀을 다듬거나 확장하는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공물의 홀을 테이퍼진 형상으로 가공시 절삭 부하를 줄이면서도 가공면의 조도를 절삭팁의 세레이션 피치로 조절할 수 있는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머에 관한 것이다.

Description

세레이션 절삭팁 테이퍼 리머{Tapered reamer having serration cutting segment}

일반적으로 리머(reamer)는 미리 드릴로 뚫어 놓은 구멍을 정확한 치수의 지름으로 넓히거나 또는 구멍의 내면을 깨끗하게 다듬질하는 데 사용하는 정밀 가공공구이다.

리머는 가공하는 구멍의 종류에 따라서 리머의 종류를 선택하여 사용하며, 절삭부가 경사진 테이퍼 리머(taper reamer)를 포함한다. 테이퍼 리머는 백 테이퍼 리머 및 그와 반대되게 테이퍼진 형상의 일반적인 테이퍼 리머로 분류된다.

이때, 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 백 테이퍼 리머(back taper reamer, B-TR)는 구멍 벽과의 마찰을 적게 하기 위해 전방 단부인 날끝쪽에서 자루쪽으로 갈수록 지름이 작아지는 형상을 갖는다.

따라서, 가공면(즉, 구멍벽)과의 접촉 면적이 작아서 절삭 부하가 작고, 리머의 회전속도 및 진입속도 등과 같은 가공방법을 조절함으로써 가공홀의 조도(표면 거칠기)를 결정할 수 있다.

그러나, 경사진 홀을 가공해야 할 필요가 있는 경우에는 도 2 (a) 및 (b)와 같이 일반적인 테이퍼 리머(TR)를 사용하여야 하는데, 이 경우 절삭 부하가 커지고 리머의 회전속도 및 진입속도에 의해 조도를 조절하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 한국등록실용신안 제20-0154639호 '복합 소재 가공용 드릴'에서는 도 3과 같이 절삭날부(20)에 구멍 가공을 위한 테이퍼 형성부(21) 및 가공된 구멍을 리밍하기 위한 스트레이트부(22)를 각각 구비하여 테이퍼진 형상을 제안하고 있다.

그러나, 위 기술은 테이퍼 형성부(21)가 구멍 가공을 위한 것을 뿐 리밍을 위한 것이 아니고, 리밍을 위한 스트레이트부(22)가 평행한 곧은날 리머에 관한 것이므로 조도의 조절이 가능한 테이퍼 리머를 제공하지 못한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 가공물의 홀을 테이퍼진 형상으로 가공시 절삭 부하를 줄이면서도 가공면의 조도를 절삭팁의 세레이션 피치로 조절할 수 있는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머는 가공물에 형성된 홀을 다듬거나 확장시 상기 가공물을 테이퍼진 형상으로 절삭하는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머에 있어서, 절삭이 이루어지는 전방측 단부에 상기 전방측으로 갈수록 몸체의 직경이 작아지도록 경사진 테이퍼부가 형성되어 있는 리머 몸체; 및 상기 리머 몸체의 테이퍼부에 부착되어 상기 테이퍼부의 경사면을 따라 경사진 방향으로 배치되며, 표면에는 홈을 파서 형성된 세레이션이 구비되어 있는 절삭팁;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 절삭팁은 초연마재인 PCD(Poly Crystalline Diamond) 재질로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절삭팁에 구비된 세레이션은 나선 방향으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 나선 방향으로 형성된 세레이션은 홈들 사이의 간격이 가공면의 조도에 따라 조절되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 세레이션은 와이어 방전 가공에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 날끝으로 갈수록 지름이 작아지는 테이퍼 리머의 경사면에 초연마재인 절삭팁을 추가로 부착하여 절삭시 테이퍼 리머에 의한 면접촉을 방지함으로써 절삭 부하를 줄인다.

또한, 본 발명은 부착된 절삭팁의 표면에 세레이션을 형성함과 동시에 세레이션의 피치를 가공물이 필요로 하는 조도에 따라 조절하여 제공함으로써 리머 자체로 조도를 조절할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 백 테이퍼 리머에 의한 리밍 상태를 나타낸 정단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 테이퍼 리머에 의한 리밍 상태를 나타낸 정단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 복합 소재 가공용 드릴을 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머에 의한 리밍 상태를 나타낸 정단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머를 나타낸 단면도이다.
도 6은 상기 도 5의 절삭부를 나타낸 부분 확대도이다.
도 7은 본 발명에 따른 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머의 절삭팁을 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명에 따른 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머의 절삭팁 세레이션 가공장치를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머의 리밍 상태를 나타낸 정다면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머(100)는 가공물(T)에 형성된 홀을 다듬거나 확장하는 정밀 가공 공구에 해당하는 것으로, 미리 가공된 홀을 경사진 형상으로 리밍(reaming)한다.

이때, 본 발명의 테이퍼 리머(100)는 리머 몸체(110)가 아닌 그에 추가로 부착된 테이퍼 절삭팁(120)에 의해 리밍을 한다. 따라서, 가공물의 홀을 리밍시 절삭 부하를 줄인다.

더 나아가, 본 발명은 상기한 테이퍼 절삭팁(120)의 표면에 세레이션(serration)이 형성되어 있어서 가공면의 조도를 절삭팁(120)의 세레이션 피치(pitch)로 조절할 수 있게 한다.

이를 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머(100)는 크게 리머 몸체(110) 및 상기 리머 몸체(110)에 용접 등의 방식으로 부착된 절삭팁(120)을 포함한다.

리머 몸체(110)의 후방부(112)는 생크(shank)로 사용되며, 생크는 공작기계에 결합되는데 사용된다. 도 5에서는 리머 몸체(110)의 후방부(112)가 유압척(210)에 삽입 결합되고, 유압척(210)을 통해 공작기계에 결합되는 것을 예로 들었다.

한편, 상술한 리머 몸체(110)는 절삭이 이루어지는 전방부에 날끝으로 갈수록 몸체의 직경이 작아지는 테이퍼부(111)가 형성되어 있다. 리머 몸체(110) 자체는 공지된 것으로 종래에는 리머 몸체(110)가 테이퍼 리머로 사용되었다.

여기서 본 발명은 절삭팁(120) 부분에 그 특징이 있으므로 본 발명에 적용 가능한 리머 몸체(110) 역시 다양한 형상의 것이 사용될 수 있으며, 직경이 작아지도록 경사진 테이퍼부(111)만 있으면 된다.

따라서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 리머 몸체(110)의 전방 단부에 테이퍼부(111)가 연속 형성된 것은 물론, 리머 몸체(110)보다 크기가 큰 별도의 테이퍼부(미도시)를 형성하며 마치 화살촉과 같이 형상의 것에도 적용될 수 있다.

이러한 리머 몸체(110)는 일 예로 봉 형상으로 이루어지며 초경합금 재질로 이루어진 가공 로드(rod)가 사용되며 절삭이 이루어지는 날끝 방향인 전방부(즉, 테이퍼부)(111)와 그 반대의 후방부(112)로 구분된다.

전방부에는 테이퍼부(111)를 구성하도록 경사면(111a)이 구비되어 있고, 생크에 해당하는 후방부(112)는 유압척(210)의 내부에 삽입된 후, 강한 유체 압력에 의해 클램핑된다.

리머 몸체(110)의 내부에 형성되며 길이 전체에 걸쳐 관통 형성된 중공홀(H1)은 냉각/윤활재를 공급하는 이동통로로 사용되며, 일 예로 리머 몸체(110)의 중공홀(H1)에서 외부로 이루어지는 측면홀(H2)을 통해 냉각/윤활재를 분사한다.

다음, 절삭팁(120)은 리머 몸체(110)의 테이퍼부(111)에 부착되어 상기 테이퍼부(111)의 경사면(111a)을 따라 경사진 방향으로 배치되며, 표면에는 홈을 파서 형성된 세레이션(121)(serration)이 구비되어 있다.

절삭팁(120)은 리머 몸체(110)의 경사면(111a)에 부착됨에 따라 마찬가지로 경사 배치된다. 일 예로 절삭팁(120)은 브레이징 용접에 의해 리머 몸체(110)에 부착되며, 이 상태에서 가공물의 홀 벽면에 접촉하며 회전하여 리밍 작업이 이루어진다.

또한, 절삭팁(120)의 재질로는 초연마재가 사용되며, 바람직하게는 초연마재 중 하나인 다결경질 다이아몬드인 PCD(Poly Crystalline Diamond)가 사용된다.

도 7의 (a)와 같이 절삭팁(120)은 일 예로 소정의 두께를 가지며 폭(W)이 좁고 길이(L)가 긴 것이 사용될 수 있으며, 이러한 형상의 절삭팁(120)이 사용되는 경우에는 테이퍼부(111)의 원주 방향을 따라 2개 내지 4개의 절삭팁(120)이 이격 배치된다.

한편, 본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이 리머 몸체(110)의 테이퍼부(111)에 경사진 방향으로 절삭팁(120)을 구비함에 따라, 공작기계로 가공물의 경사홀을 리밍시 절삭 부하를 감소시킬 수 있다.

종래와 같이 리머 몸체(110) 자체로 리밍을 하면 면접촉이 발생하므로 절삭 부하가 커짐에 반해 본 발명은 PCD 절삭팁(120)으로 리밍을 하기 때문에 절삭 부하가 감소되는 것이다.

더 나아가 본 발명은 표면 조도(surface roughness)를 조도 규제(예: Ra 0.8~3.2) 혹은 가공물 설계 요건에 따라 조절할 있도록 절삭팁(120)의 표면에 세레이션(121)을 형성시킨다.

본 발명에서 세레이션(121)은 절삭팁(120)의 표면에 홈을 파서 특정한 패턴을 형성한 것을 의미하는 것으로, 이러한 세레이션(121)은 상술한 바와 같이 가공부 표면의 조도를 조절하는 역할을 한다.

도 7의 (b)에 일 예로 도시한 바와 같이 세레이션(121)은 절삭팁(120)의 표면에 홈 형성 가공을 하여 형성되며, 그 패턴은 나선 방향으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

다만, 도 7의 (a)와 같은 절삭팁(120)이 리머 몸체(110)의 원주 방향 전체가 아닌 일부에만 존재하도록 좁은 폭(W)을 갖는 경우에는 나선 방향 궤적을 따르되, 나선 궤적 전체 중 일부분에 해당하는 패턴으로 세레이션(121)이 형성될 것이다.

또한, 이상과 같이 나선 방향으로 형성된 세레이션(121)은 홈들 사이의 간격(pitch)이 가공면의 조도에 따라 조절되는데, 조도는 세레이션(121)의 간격에 반비례하여 결정된다.

즉, 세레이션(121) 간격이 좁아지면 조도가 커지고, 반대로 세레이션(121)의 간격이 커지면 조도가 작아진다. 따라서, 가공물의 홀 벽을 매끈하게 다듬고자 하는 경우에는 세레이션(121) 간격을 넓혀 조도를 낮추면 된다.

이를 통해 본 발명은 일반적인 테이퍼 리머(도 2의 'TR' 참조)가 도 1과 같은 백 테이퍼 리머(back taper reamer, B_TR)처럼 리머의 회전속도 및 진입속도 등과 같은 가공방법을 이용하여 조도를 조절할 수 없는 문제점을 해결한다.

또한, 백 테이퍼 리머(B_TR)는 가공방법을 조절하여 조도를 조절할 수는 있지만 최대 조도를 맞추기는 쉬워도 최하 조도를 맞추기는 어려웠음에 반해, 본 발명은 최하의 조도까지 정밀하게 조절할 수 있게 된다.

위와 같은 절삭팁(120)의 세레이션(121)은 와이어 방전 가공에 의해 제작될 수 있는데, 도 8과 같이 공급 드럼(310)과 권취 드럼(320)에 와이어를 감은 상태에서 리머 몸체(110)를 회전시키면 절삭팁(120)에 세레이션(121)을 형성한다.

이때, 리머 몸체(110)가 와이어를 향해 이동하는 속도를 조절함으로써 절삭팁(120)의 세레이션(121) 간격을 조절할 수 있다. 예컨대, 리머 몸체(110)를 빠르게 이동시키면 세레이션(121) 간격이 넓어지면서 조도가 낮아지게 된다.

물론, 리머 몸체(110)를 고정시킨 상태에서 와이어가 리머 몸체(110)를 감도록 회전시켜 제작할 수도 있으며, 이 경우에도 와이어의 이동 속도를 조절하여 절삭팁(120)의 세레이션(121)을 조작할 수 있게 된다.

위와 같은 본 발명의 테이퍼 리머(100)는 이미 공지된 바와 같이 후방부(112)를 유압척(210)에 끼우고, 엑츄에이션 피스톤(210)을 조절하여 확장 챔버(220)에 유압을 가한다. 공작기계는 유압척(200)의 척 바디(230)에 설치된다.

따라서, 유압척(210)의 내주면이 리머 몸체(110)를 향하는 방향으로 팽창되면서 리머 몸체(110)의 후방부(112) 즉, 생크를 클램핑한다. 이를 통해 리밍 가공시 진동을 흡수하여 공구 수명을 늘리는 등 다양한 효과를 제공한다.

이를 통해 성형된 가공물(T)의 또 다른 예는 도 9에 도시되어 있으며, 도 9에서는 가공물의 홀 깊이가 본 발명에 따른 리머의 테이퍼부(111) 길이보다 깊어서 가공물의 상부 일부분(T2)만 경사홀로 가공된 것을 예시한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

110: 리머 몸체
111: 테이퍼부
112: 후방부(생크)
112a: 숫 나사산
120: 절삭팁
121: 세레이션(serration)
200: 유압척
210: 액츄에이션 피스톤
220: 확장 챔버
230: 척 바디
H1: 리머 몸체 중공홀
H2: 측면홀

Claims

가공물에 형성된 홀을 다듬거나 확장시 상기 가공물을 테이퍼진 형상으로 절삭하는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머(taper reamer)에 있어서,
절삭이 이루어지는 전방측 단부에 상기 전방측으로 갈수록 몸체의 직경이 작아지도록 경사진 테이퍼부(111)가 형성되어 있는 리머 몸체(110); 및
상기 리머 몸체(110)의 테이퍼부(111)에 부착되어 상기 테이퍼부(111)의 경사면(111a)을 따라 경사진 방향으로 배치되며, 표면에는 홈을 파서 형성된 세레이션(121)(serration)이 구비되어 있는 절삭팁(120);을 포함하는 것을 특징으로 하는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머.
제1항에 있어서,
상기 절삭팁(120)은 초연마재인 PCD(Poly Crystalline Diamond) 재질로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머.
제1항에 있어서,
상기 절삭팁(120)에 구비된 세레이션(121)은 나선 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머.
제3항에 있어서,
상기 나선 방향으로 형성된 세레이션(121)은 홈들 사이의 간격(pitch)이 가공면의 조도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머.
제4항에 있어서,
상기 세레이션(121)은 와이어 방전 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 세레이션 절삭팁 테이퍼 리머.