KR20230028889A - Internal injection type cutting tool and including processing device thereof - Google Patents

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KR20230028889A
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한국생산기술연구원
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Abstract

A cutting tool for internal injection and a processing device including the same are disclosed. According to the present invention, the cutting tool for internal injection comprises: a rotary cutting tool cooled by a fluid flowing therein; a main body having a first end and a second end opposite to the first end, and having a plurality of cutting edges on the second end, and one or more fluid discharge holes in a flute; a fluid inlet channel extending along a central axis of the main body from the first end toward the second end inside the main body; and a fluid discharge channel connecting the fluid inlet channel and the fluid discharge hole. The fluid inlet channel has a first convergence region whose diameter decreases along the flow direction of the fluid at a boundary region between the fluid inlet channel and the fluid discharge channel.

Description

내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치{INTERNAL INJECTION TYPE CUTTING TOOL AND INCLUDING PROCESSING DEVICE THEREOF}Internal injection cutting tool and processing device including the same {INTERNAL INJECTION TYPE CUTTING TOOL AND INCLUDING PROCESSING DEVICE THEREOF}

본 발명은 내부분사용 절삭 공구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 극저온 유체를 이용하여 공구를 냉각시킬 수 있는 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a cutting tool for internal injection, and more particularly, to a cutting tool for internal injection capable of cooling the tool using a cryogenic fluid and a processing device including the same.

공작기계를 이용한 절삭가공은 다양한 절삭 공구를 이용한다. Cutting using a machine tool uses a variety of cutting tools.

다양한 절삭 공구를 이용한 절삭가공 시, 1000 내지 1500℃의 높은 온도가 발생한다. During cutting using various cutting tools, a high temperature of 1000 to 1500 ° C occurs.

또한, 티타늄, CGI 등 고경도 경량소재는 절삭 가공이 매우 어려운 난삭재(難削材)로 분류되고 있다. In addition, high-hardness lightweight materials such as titanium and CGI are classified as difficult-to-cut materials that are very difficult to cut.

난삭재는 높은 강성 및 경도, 낮은 열전도도 및 공구 재료와의 높은 친화성을 가지기 때문에 높은 가공 부하 및 온도가 발생되고, 그게 따라 절삭 공구의 마모 및 파손이 발생되는 문제점이 있다. 이러한 문제점으로 인하여, 가공성은 물론 생산성이 저하되는 결과를 초래한다. Since difficult-to-cut materials have high stiffness and hardness, low thermal conductivity, and high compatibility with tool materials, high processing load and temperature are generated, which causes wear and tear of cutting tools. Due to these problems, processability as well as productivity are lowered.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 극저온 냉매를 이용한 가공 기술이 많이 개발되고 있는 추세이다. In order to solve the above problems, recently, a lot of processing techniques using cryogenic refrigerants have been developed.

한편, 극저온 냉매는 직접분사(외부분사), 내부분사(또는 간접분사) 등 다양한 냉각방식으로 공구를 냉각시킨다. On the other hand, the cryogenic refrigerant cools the tool by various cooling methods such as direct injection (external injection) and internal injection (or indirect injection).

직접분사 방식은 외부에 별도로 마련된 냉매 분사노즐을 이용하여 공구의 외부에서 분사하여 공구를 직접적으로 냉각하는 방식을 의미한다. 직접분사 방식의 경우, 냉매가 분사되는 과정에서 냉매가 모재에 접촉됨에 따라 모재의 경도가 증가되므로 공구를 이용하여 가공하는 것이 더욱 어렵게 된다. The direct injection method refers to a method of directly cooling a tool by spraying a refrigerant from the outside of a tool using a separately provided refrigerant spray nozzle. In the case of the direct injection method, since the hardness of the base material increases as the refrigerant contacts the base material in the process of spraying the refrigerant, it becomes more difficult to process using a tool.

내부분사 방식은 공구의 내부에 극저온 냉매가 유동할 수 있는 유로를 형성하여 공구를 간접적으로 냉각하는 방식을 의미한다. 다시 말해서, 내부분사 방식은 냉매를 공구의 내부에서 유동되도록 하여 공구를 냉각시킨다. 이때, 냉매가 모재와 접촉되지 않게 되므로, 모재의 강도가 증가하여 공구를 이용한 가공이 어려운 문제점이 발생하지 않게 된다. The internal injection method refers to a method of indirectly cooling a tool by forming a flow path through which a cryogenic refrigerant can flow inside the tool. In other words, the internal injection method cools the tool by allowing the refrigerant to flow inside the tool. At this time, since the refrigerant does not come into contact with the base material, the strength of the base material is increased so that processing using tools is difficult to avoid.

그러나, 내부분사 방식의 경우, 냉매가 공구 내부를 유동하는 과정에서, 냉매의 유동에 의한 유동 단면적의 변화로 인한 상변화로 기화하여 냉매 유로를 막게 되고, 결국 냉매를 이용한 공구의 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있다. However, in the case of the internal injection method, in the process of the refrigerant flowing inside the tool, the refrigerant is vaporized due to a phase change due to the change in the flow cross-sectional area due to the flow of the refrigerant, blocking the refrigerant flow path, and eventually reducing the cooling efficiency of the tool using the refrigerant. There is a problem being

이에, 내부분사 방식을 이용하여 공구의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치의 개발이 요구되는 실정이다. Accordingly, there is a demand for development of an internal injection cutting tool capable of improving tool cooling efficiency by using an internal injection method and a processing device including the same.

(특허 문헌 1) 미국 공개특허공보 2012-0308319호(2012.12.06.공개)(Patent Document 1) US Patent Publication No. 2012-0308319 (published on December 6, 2012)

본 발명의 목적은 극저온 유체가 공구의 내부를 유동하는 과정에서 상변화하는 것을 방지할 수 있는 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a cutting tool for internal injection that can prevent a phase change while a cryogenic fluid flows inside the tool and a processing device including the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기의 목적은, 본 발명에 따라, 내부를 유동하는 유체에 의해 냉각되는 회전 절삭 공구로서, 제1 단부 및 제1 단부의 반대방향의 제2 단부를 갖고, 제2 단부에 복수 개의 절삭날 및 플루트에 하나 이상의 유체 배출홀이 마련된 본체, 본체 내부에 제1 단부로부터 제2 단부를 향하여 본체의 중심축 방향을 따라 연장된 유체 유입 채널 및 유체 유입 채널 및 유체 배출홀을 연결하는 유체 배출 채널을 포함하며, 유체 유입 채널은 유체 유입 채널과 유체 배출 채널의 경계영역에 유체의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제1 수렴 영역을 갖는, 절삭 공구에 의해 달성될 수 있다. The above object is, according to the present invention, a rotary cutting tool cooled by a fluid flowing therein, having a first end and a second end opposite to the first end, and having a plurality of cutting edges and A body having one or more fluid discharge holes in the flute, a fluid inlet channel extending along the central axis of the body from the first end toward the second end inside the body, and a fluid discharge channel connecting the fluid inlet channel and the fluid discharge hole Including, the fluid inlet channel has a first convergence region, the diameter of which decreases along the flow direction of the fluid in the boundary region of the fluid inlet channel and the fluid discharge channel, can be achieved by a cutting tool.

이때, 제1 수렴영역은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 선형적으로 작아지도록 마련될 수 있다. At this time, the first convergence area may be provided so that the diameter decreases linearly along the flow direction of the fluid.

특히, 제1 수렴영역은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 유체 유입 채널과 유체 배출 채널의 경계영역까지 연속적으로 작아지도록 마련될 수 있다. In particular, the first convergence area may be provided such that a diameter of the first convergence area continuously decreases to a boundary area between the fluid inlet channel and the fluid outlet channel along the flow direction of the fluid.

한편, 유체 배출 채널은, 플루트의 연장 방향과 평행하게 유체가 배출되도록 마련되되, 제2 단부 측에서 제1 단부 측을 향하는 방향으로 연장된 영역을 포함할 수 있다. Meanwhile, the fluid discharge channel may include a region extending in a direction from the second end side toward the first end side so that the fluid is discharged parallel to the extension direction of the flute.

이러한, 유체 배출 채널은, 본체의 반경방향으로 연장된 제1 채널 및 제1 채널과 유체 배출홀을 연결하는 제2 채널을 포함하며, 제2 채널은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제2 수렴 영역을 가질 수 있다. The fluid discharge channel includes a first channel extending in the radial direction of the main body and a second channel connecting the first channel and the fluid discharge hole, the second channel having a smaller diameter along the flow direction of the fluid. 2 can have convergence regions.

이때, 제2 수렴영역은 직경이 유체의 유동 방향을 따라 유체 배출홀까지 선형적으로 작아지도록 마련될 수 있다. At this time, the second convergence area may be provided such that the diameter decreases linearly to the fluid discharge hole along the flow direction of the fluid.

유체 배출 채널은 절삭날의 경사면(rake face)을 향하여 유체가 배출되도록 마련될 수 있다. The fluid discharge channel may be provided to discharge the fluid toward the rake face of the cutting edge.

여기서, 유체 유입 채널의 최대 직경은 유체 배출 채널의 최대 직경 보다 크고, 유체 배출 채널의 최대 직경은 유체 배출홀의 직경보다 크게 마련될 수 있다. Here, the maximum diameter of the fluid inlet channel may be greater than the maximum diameter of the fluid discharge channel, and the maximum diameter of the fluid discharge channel may be greater than the diameter of the fluid discharge hole.

한편, 유체 유입 채널은 내주면에 단열층을 가질 수 있다. Meanwhile, the fluid inlet channel may have an insulating layer on an inner circumferential surface.

또한, 유체는, 극저온 냉매, 윤활제 또는 압축 공기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. In addition, the fluid may include at least one of a cryogenic refrigerant, a lubricant, or compressed air.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상술한 본 발명은 전술한 절삭 공구를 포함하는 가공 장치에 의해 달성될 수 있다. Meanwhile, according to another field of the present invention, the above-described present invention can be achieved by a processing device including the above-described cutting tool.

한편, 본 발명의 또 따른 분야에 따르면, 상술한 본 발명은 전술한 가공 장치를 이용하는 가공 방법으로서, 절삭 공구를 회전시키는 단계 및 절삭 공구 내부로 유체를 공급하는 단계를 포함하는 가공 방법에 의해 달성될 수 있다. On the other hand, according to another field of the present invention, the above-described present invention is a processing method using the above-described processing device, achieved by a processing method comprising rotating a cutting tool and supplying a fluid into the cutting tool. It can be.

본 발명의 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치는, 공구의 내부에 마련된 채널을 따라 유체가 유동하는 과정에서 상변화하는 것을 방지하여 유체 채널의 막힘을 방지할 수 있고, 결국 유체에 의한 공구의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. The cutting tool for internal injection and the processing apparatus including the same according to the present invention can prevent the fluid channel from being clogged by preventing the fluid from changing its phase while the fluid flows along the channel provided inside the tool. The cooling efficiency of the tool can be improved.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부분사용 절삭 공구 및 이를 포함하는 가공 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 내부분사용 절삭 공구를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 내부분사용 절삭 공구의 종 방향 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 내부분사용 절삭 공구의 제2 단부 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 유체 배출 채널과 다른 형태의 유체 배출 채널을 가지는 내부분사용 절삭 공구의 종방향 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 내부분사용 절삭 공구의 제2 단부 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 유체 배출 채널로부터 배출되는 유체의 분사 방향을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3 및 도 5에 도시한 내부분사용 절삭 공구의 유체 유입 채널, 유체 배출 채널 및 유체 배출홀의 직경을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram schematically illustrating a cutting tool for internal injection and a processing apparatus including the same according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a cutting tool for internal injection shown in FIG. 1;
3 is a longitudinal cross-sectional view of the cutting tool for internal injection shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an enlarged view of a second end portion of the cutting tool for internal injection shown in FIG. 3 .
FIG. 5 is a longitudinal view of an internal injection cutting tool having a fluid outlet channel of a different shape than the fluid outlet channel shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 6 is an enlarged view of a second end portion of the cutting tool for internal injection shown in FIG. 5 .
7 is a view for explaining a spray direction of fluid discharged from a fluid discharge channel.
FIG. 8 is a view for explaining the diameters of a fluid inlet channel, a fluid outlet channel, and a fluid outlet hole of the cutting tool for internal injection shown in FIGS. 3 and 5;

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. It is advised that the drawings are schematic and not drawn to scale. Relative dimensions and proportions of parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are illustrative only and not limiting. And like structures, elements or parts appearing in two or more drawings, like reference numerals are used to indicate like features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically represent ideal embodiments of the present invention. As a result, various modifications of the drawings are expected. Therefore, the embodiment is not limited to the specific shape of the illustrated area, and includes, for example, modification of the shape by manufacturing.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내부분사용 절삭 공구(100, 이하 '절삭 공구'라 함) 및 이를 포함하는 가공 장치(1000)를 설명한다. Hereinafter, a cutting tool for internal injection (100, hereinafter referred to as a 'cutting tool') according to an embodiment of the present invention and a processing device 1000 including the same will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부분사용 절삭 공구를 포함하는 가공 장치(1000)를 설명한다. First, referring to FIG. 1 , a processing apparatus 1000 including a cutting tool for internal injection according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가공 장치(1000)는 절삭 공구(100), 홀더(1100) 및 스핀들(1200; spindle)을 포함한다. As shown in FIG. 1, a processing device 1000 according to an embodiment of the present invention includes a cutting tool 100, a holder 1100, and a spindle 1200.

절삭 공구(100)는 모재(또는 가공물; workpiece)를 가공하기 위한 도구(tool)이다. The cutting tool 100 is a tool for processing a base material (or workpiece).

참고로, 절삭 공구(100)는 필요에 따라 적어도 하나 이상으로 마련될 수도 있다. 만약, 절삭 공구(100)가 복수 개로 마련되는 경우, 각각의 절삭 공구(100)는 서로 다른 형태를 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. For reference, at least one cutting tool 100 may be provided as needed. If a plurality of cutting tools 100 are provided, each cutting tool 100 may have a different shape, but is not necessarily limited thereto.

홀더(1100)는 절삭 공구(100)를 지지하기 위한 부분이다. 홀더(1100)에는 절삭 공구(100)가 장착되고, 장착된 절삭 공구(100)를 지지한다. The holder 1100 is a part for supporting the cutting tool 100 . The cutting tool 100 is mounted on the holder 1100 and supports the mounted cutting tool 100 .

절삭 공구(100)는 회전되어 모재(미도시)를 가공하게 된다. The cutting tool 100 is rotated to process a base material (not shown).

이때, 절삭 공구(100)는 스핀들(1200)에 의해 회전된다. At this time, the cutting tool 100 is rotated by the spindle 1200 .

스핀들(1200)은 홀더(1100)에 지지된 절삭 공구(100)를 회전시키는 부분이다. The spindle 1200 rotates the cutting tool 100 supported by the holder 1100 .

스핀들(1200)은 절삭 공구(100)의 회전축이 된다. 이를 위해, 스핀들(1200)에는 절삭 공구(100)를 회전시키기 위한 회전 구동부(1400)가 연결될 수도 있다. The spindle 1200 becomes a rotation axis of the cutting tool 100 . To this end, a rotary driving unit 1400 for rotating the cutting tool 100 may be connected to the spindle 1200 .

또한, 스핀들(1200)에는 유체 공급부(1300)가 연결된다. In addition, a fluid supply unit 1300 is connected to the spindle 1200 .

유체 공급부(1300)를 절삭 공구(100)의 냉각을 위한 유체가 공급되는 부분이다. 유체 공급부(1300)로부터 공급된 유체는 스핀들(1200)을 통해 절삭 공구(100)로 이동되어 절삭 공구(100)의 내부에 유동된다. The fluid supply unit 1300 is a part to which fluid for cooling the cutting tool 100 is supplied. The fluid supplied from the fluid supply unit 1300 is moved to the cutting tool 100 through the spindle 1200 and flows into the cutting tool 100 .

절삭 공구(100)의 내부를 유동하는 유체는 절삭 공구(100)의 내부를 냉각시킨 후에 외부로 배출된다. The fluid flowing inside the cutting tool 100 is discharged to the outside after cooling the inside of the cutting tool 100 .

여기서, 스핀들(1200)에 공급되는 유체는 액화질소(LN2)와 같은 극저온 냉매, MQL(Minimum quantity lubrication)과 같은 윤활제 또는 압축 공기 등 일수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the fluid supplied to the spindle 1200 may be a cryogenic refrigerant such as liquid nitrogen (LN2), a lubricant such as MQL (Minimum Quantity Lubrication), or compressed air, but is not necessarily limited thereto.

이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구(100)를 설명한다. Hereinafter, a cutting tool 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 8 .

여기서, 절삭 공구(100)는 내부를 유동하는 유체(R)에 의해 냉각되는 회전 절삭 공구를 의미한다. Here, the cutting tool 100 means a rotary cutting tool cooled by the fluid R flowing therein.

상기한 바와 같이, 스핀들(1200)에 공급되는 유체의 종류에 따라 절삭 공구(100)를 냉각시키기 위해 공급되는 유체(R)도 달라질 수 있다. As described above, the fluid R supplied to cool the cutting tool 100 may vary depending on the type of fluid supplied to the spindle 1200 .

예를 들어, 절삭 공구(100)의 냉각을 위해, 절삭 공구(100)에 공급되는 유체(R)는 액화질소(LN2)와 같은 극저온 냉매일 수도 있고, MQL(Minimum quantity lubrication)와 같은 윤활제 또는 압축 공기 일 수 있다. For example, for cooling the cutting tool 100, the fluid R supplied to the cutting tool 100 may be a cryogenic refrigerant such as liquid nitrogen (LN2), a lubricant such as MQL (Minimum quantity lubrication), or It can be compressed air.

본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구(100)는 본체(110), 본체(110)의 내부에 마련되는 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출 채널(130)을 포함한다. The cutting tool 100 according to an embodiment of the present invention includes a main body 110, a fluid inlet channel 120 and a fluid outlet channel 130 provided inside the main body 110.

절삭 공구(100)의 본체(110)는 제1 단부(111) 및 제1 단부(111)의 반대 방향의 제2 단부(112)를 포함한다. The body 110 of the cutting tool 100 includes a first end 111 and a second end 112 opposite the first end 111 .

이때, 제2 단부(112)에는 복수 개의 절삭날(113, cutting edge; 인선부)이 마련된다. 서로 인접하는 2개의 절삭날(113) 사이 또는 하나의 인선부(113)와 인접하는 다른 인선부(113) 사이에는 플루트(114; flute)가 형성된다. At this time, the second end 112 is provided with a plurality of cutting edges 113 (cutting edge; edge part). A flute 114 is formed between two adjacent cutting edges 113 or between one cutting edge 113 and another adjacent cutting edge 113 .

또한, 제2 단부(112)에는 적어도 하나 이상의 유체 배출홀(115)이 마련된다. In addition, at least one fluid discharge hole 115 is provided at the second end 112 .

다시 말해서, 유체 배출홀(115)은 제2 단부(112)의 플루트(114)에 마련된다. 특히, 유체 배출홀(115)은 플루트(114) 라인을 따라가면서 적어도 하나가 형성될 수도 있고, 하나의 플루트(114) 라인에 복수 개가 마련될 수도 있다. In other words, the fluid discharge hole 115 is provided in the flute 114 of the second end portion 112 . In particular, at least one fluid discharge hole 115 may be formed along the flute 114 line, or a plurality of fluid discharge holes 115 may be provided along one flute 114 line.

한편, 본체(110)의 내부에는 제1 단부(111)로 유입된 유체(R)가 유동되는 공간이 마련된다. Meanwhile, a space in which the fluid R introduced into the first end 111 flows is provided inside the body 110 .

이를 위해, 본체(110)의 내부에는 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출 채널(130)이 마련된다. To this end, a fluid inlet channel 120 and a fluid outlet channel 130 are provided inside the main body 110 .

유체 유입 채널(120)은 유체(R)가 유입되는 유로를 의미한다. The fluid inlet channel 120 means a flow path through which the fluid R is introduced.

유체 유입 채널(120)은 본체(110)의 내부에 제1 단부(111)로부터 제2 단부(112)를 향하여 본체(110)의 중심축(C) 방향을 따라 연장 형성된다. The fluid introduction channel 120 extends along the direction of the central axis C of the body 110 from the first end 111 toward the second end 112 inside the body 110 .

이때, 유체 유입 채널(120)은 내주면에 단열층이 형성된다. 유체 유입 채널(120)의 내주면에 단열층(미도시)이 형성됨에 따라 유체(R)가 유입되는 유체 유입 채널(120)의 단열 효과를 향상시킬 수 있게 된다. At this time, a heat insulating layer is formed on the inner circumferential surface of the fluid inlet channel 120 . As a heat insulating layer (not shown) is formed on the inner circumferential surface of the fluid inlet channel 120, the heat insulation effect of the fluid inlet channel 120 into which the fluid R flows can be improved.

참고로, 유체 유입 채널(120)의 내주면에 형성되는 단열층은 테프론(Teflon) 재질로 마련될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. For reference, the heat insulating layer formed on the inner circumferential surface of the fluid inlet channel 120 may be made of Teflon, but is not necessarily limited thereto.

유체 배출 채널(130)은 유체 유입 채널(120)을 따라 유동된 유체(R)가 유체 배출홀(115)을 통해 배출되도록 하기 위한 유로를 의미한다. The fluid discharge channel 130 means a flow path through which the fluid R flowing along the fluid inlet channel 120 is discharged through the fluid discharge hole 115 .

이를 위해, 유체 배출 채널(130)은 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출홀(115)을 연결한다.To this end, the fluid discharge channel 130 connects the fluid inlet channel 120 and the fluid discharge hole 115 .

한편, 유체 유입 채널(120)은 유체 유입 채널(120)과 유체 배출 채널(130)의 경계영역에 유체(R)의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제1 수렴영역(121)을 포함한다. On the other hand, the fluid inlet channel 120 includes a first convergence region 121 whose diameter decreases along the flow direction of the fluid R in the boundary region between the fluid inlet channel 120 and the fluid outlet channel 130.

제1 수렴영역(121)은 유체(R)의 유동 방향을 따라 직경이 선형적(linear)으로 작아지도록 마련된다. The first convergence area 121 is provided so that its diameter becomes linearly smaller along the flow direction of the fluid R.

특히, 제1 수렴영역(121)은 유체(R)의 유동 방향을 따라 그 직경이 유체 유입 채널(120)과 유체 배출 채널(130)의 경계 영역까지 연속적으로 작아지도록 마련된다. In particular, the first convergence area 121 is provided such that its diameter continuously decreases to the boundary area between the fluid inlet channel 120 and the fluid outlet channel 130 along the flow direction of the fluid R.

또한, 유체 배출 채널(130)은 제2 단부(112) 측에서 제1 단부(111) 측을 향하는 방향으로 연장된 영역을 포함할 수 있다. In addition, the fluid discharge channel 130 may include a region extending in a direction from the second end 112 side toward the first end 111 side.

이때, 유체 배출 채널(130)은 플루트(114)의 연장 방향과 평행하게 유체(R)가 배출되도록 마련된다.At this time, the fluid discharge channel 130 is provided so that the fluid R is discharged parallel to the extending direction of the flute 114 .

여기서, 플루트(114)의 연장 방향은 플루트(114)의 형성 각도이다. 이때, 플루트(114)의 형성 각도는 플루트(114)의 나선(helix) 각도를 의미한다. Here, the extension direction of the flutes 114 is the formation angle of the flutes 114 . At this time, the formation angle of the flute 114 means a helix angle of the flute 114 .

즉, 유체 배출 채널(130)을 통해 배출되는 유체(R)의 배출 각도는 플루트(114)의 연장 방향과 평행할 수 있다. 다시 말해서, 유체(R)의 배출 각도는 절삭날(113)이 아닌 플루트(114)의 형성 각도와 동일하도록 유체 배출 채널(130)이 형성될 수 있다. That is, the discharge angle of the fluid R discharged through the fluid discharge channel 130 may be parallel to the extending direction of the flute 114 . In other words, the fluid discharge channel 130 may be formed such that the discharge angle of the fluid R is the same as the formation angle of the flute 114, not the cutting edge 113.

한편, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 배출 채널(130)은 제2 단부(112)에서 제1 단부(111)를 향하는 방향으로 형성되게 된다. Meanwhile, referring to FIGS. 2 to 4 , the fluid discharge channel 130 according to an embodiment of the present invention is formed in a direction from the second end 112 toward the first end 111 .

이러한, 유체 배출 채널(130)은 제1 채널(131) 및 제2 채널(133)을 포함한다. The fluid discharge channel 130 includes a first channel 131 and a second channel 133 .

제1 채널(131)은 유체 유입 채널(120)과 연결되되, 본체(110)의 반경 방향으로 연장 형성되는 부분이다. The first channel 131 is connected to the fluid inlet channel 120 and is a portion extending in the radial direction of the main body 110 .

이와 같이, 제1 채널(131)이 본체(110)의 반경 방향으로 연장 형성됨에 따라, 유체 유입 채널(120)을 통해 유입된 유체(R)의 유동 방향에 대하여 수직한 방향으로 유체(R)의 유동 방향을 변경시킨다. As such, as the first channel 131 extends in the radial direction of the body 110, the fluid R flows in a direction perpendicular to the flow direction of the fluid R introduced through the fluid inlet channel 120. change the direction of flow.

제2 채널(133)은 제1 채널(131)로부터 유동된 유체(R)를 유체 배출홀(115)을 통해 배출되도록 한다. The second channel 133 allows the fluid R flowing from the first channel 131 to be discharged through the fluid discharge hole 115 .

이를 위해, 제2 채널(133)은 제1 채널(131)과 유체 배출홀(115)을 연결한다. To this end, the second channel 133 connects the first channel 131 and the fluid discharge hole 115 .

특히, 제2 채널(133)은 유체 유입 채널(120)을 기준으로 수직한 방향으로 각각 연장 형성된 제1 채널(131)의 각 단부와 유체 배출홀(115)을 연결한다. In particular, the second channel 133 connects each end of the first channel 131 extending in a direction perpendicular to the fluid inlet channel 120 and the fluid discharge hole 115 .

이때, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 채널(133)은 제2 단부(112)에서 제1 단부(111)를 향하도록 상측 방향으로 경사지게 형성된다. At this time, as described above, the second channel 133 according to an embodiment of the present invention is inclined upward from the second end 112 toward the first end 111 .

제2 채널(133)이 제1 단부(111)를 향하도록 상측 방향으로 경사지게 형성됨에 따라, 유체 배출홀(115)을 통해 배출되는 외부로 유체(R)는 상향 분사 방식(도 2 내지 도 4에 도시한 상향 형성된 화살표 방향과 동일한 방향)을 가지게 된다. As the second channel 133 is formed inclined upward toward the first end 111, the fluid R is discharged through the fluid discharge hole 115 to the outside in an upward injection method (FIGS. 2 to 4). It has the same direction as the direction of the upwardly formed arrow shown in ).

상술한 바와 같이, 제2 채널(133)의 형성 각도는 플루트(114)의 형성 각도와 동일하게 형성되고, 그에 따라 제2 채널(133)의 끝 단부에 형성된 유체 배출홀(115)을 통해 배출되는 유체(R)의 배출 각도와 동일하게 형성되게 된다. As described above, the formation angle of the second channel 133 is formed equal to the formation angle of the flute 114, and accordingly, the fluid is discharged through the discharge hole 115 formed at the end of the second channel 133. It is formed to be the same as the discharge angle of the fluid (R) to be.

이때, 제2 채널(133)은 유체(R)의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제2 수렴영역(132)을 포함한다. At this time, the second channel 133 includes a second convergence region 132 whose diameter decreases along the flow direction of the fluid R.

제2 수렴영역(132)은 상술한 제1 수렴영역(121)과 같이 선형적(linear)으로 작아지도록 마련된다. 다시 말해서, 제2 수렴영역(132)은 직경이 유체(R)의 유동 방향을 따라 유체 배출홀(115)까지 선형적으로 작아지는 형태로 마련된다. The second convergence area 132 is provided to be linearly reduced like the first convergence area 121 described above. In other words, the second convergence area 132 is provided in a form in which the diameter decreases linearly to the fluid discharge hole 115 along the flow direction of the fluid R.

상술한 바와 같이, 제1 수렴영역(121) 및 제2 수렴영역(132)의 직경이 선형적으로 작아지도록 마련됨에 따라, 유체(R)가 절삭 공구(100)의 내부, 즉 본체(100)의 내부의 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출 채널(130)을 따라 유동하는 과정에서 유체(R)의 상변화를 방지하는 효과가 있다. As described above, as the diameters of the first convergence region 121 and the second convergence region 132 are provided to be linearly reduced, the fluid R flows inside the cutting tool 100, that is, the main body 100. There is an effect of preventing the phase change of the fluid (R) in the course of flowing along the fluid inlet channel 120 and the fluid discharge channel 130 inside the.

또한, 유체(R)가 제1 수렴영역(121) 및 제2 수렴영역(132)을 통과할 때, 유체(R)의 유동 속도가 빨라지게 되어 유체 유입 채널(120) 및 유체 배출 채널(130)의 막힘을 방지할 수 있고, 결국 절삭 공구(100)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 된다. In addition, when the fluid R passes through the first convergence area 121 and the second convergence area 132, the flow speed of the fluid R increases, so that the fluid inflow channel 120 and the fluid discharge channel 130 ) can be prevented from clogging, and eventually the cooling efficiency of the cutting tool 100 can be improved.

한편, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 배출 채널(130-1)은 전술한 유체 배출 채널(130)과는 다른 형태로 형성될 수도 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 5 to 7 , the fluid discharge channel 130-1 according to another embodiment of the present invention may be formed in a shape different from the aforementioned fluid discharge channel 130.

구체적으로, 도 7을 참조하면, 유체 배출 채널(130-1)은 서로 인접한 2개의 절삭날(113) 사이에 형성되는 플루트(114)와 평행한 방향이 아니라, 절삭날(113)의 경사면(rake face)를 향하여 유체(R')가 배출되도록 마련될 수 있다. Specifically, referring to FIG. 7, the fluid discharge channel 130-1 is not in a direction parallel to the flute 114 formed between two adjacent cutting edges 113, but is an inclined surface of the cutting edge 113 ( It may be provided so that the fluid R' is discharged toward the rake face.

이로 인하여, 유체 배출 채널(130-1)을 통해 배출되는 유체(R')는 절삭날(113)의 경사면 방향과 평행한 배출 각도를 가질 수 있다. Due to this, the fluid R′ discharged through the fluid discharge channel 130-1 may have a discharge angle parallel to the direction of the inclined surface of the cutting edge 113.

이때, 유체 배출 채널(130-1)은 제1 단부(111) 측에서 제2 단부(112) 측을 향하는 방향으로 연장된 영역으로 포함한다. At this time, the fluid discharge channel 130-1 includes an area extending in a direction from the first end 111 side toward the second end 112 side.

즉, 유체 배출 채널(130-1)은 제1 단부(111)에 형성된 유체 유입 채널(120)로부터 제2 단부(112)를 향하는 하측 방향으로 경사지게 형성된다. That is, the fluid discharge channel 130 - 1 is inclined downward from the fluid inlet channel 120 formed at the first end 111 toward the second end 112 .

이와 같이, 유체 배출 채널(130-1)이 제2 단부(112)를 향하도록 하측 방향으로 경사지게 형성됨에 따라, 유체 배출홀(115)을 통해 배출되는 유체(R')는 하향 분사 방식(도 2, 도 5 및 도 6에 도시한 하향 형성된 화살표와 동일한 방향)을 가지게 된다. As such, as the fluid discharge channel 130-1 is formed inclined downward toward the second end 112, the fluid R' discharged through the fluid discharge hole 115 is discharged through a downward injection method (Fig. 2, in the same direction as the downward-facing arrows shown in FIGS. 5 and 6).

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 배출 채널(130-1)에도 수렴영역이 형성될 수 있다. In addition, although not shown in the drawings, a convergence area may also be formed in the fluid discharge channel 130-1 according to another embodiment of the present invention.

제1 수렴영역(121)과 마찬가지로, 유체 배출 채널(130-1)의 수렴영역은 유체(R)의 유동 방향을 따라 직경이 선형적으로 작아지도록 마련된다. Like the first convergence area 121, the convergence area of the fluid discharge channel 130-1 is provided so that the diameter decreases linearly along the flow direction of the fluid R.

특히, 유체 배출 채널(130-1)의 수렴영역은 유체(R')의 유동 방향을 따라 그 직경이 유체 배출 채널(130-1)에서 유체 배출홀(115) 까지 연속적으로 작아지도록 마련된다. In particular, the convergence area of the fluid discharge channel 130-1 is provided so that its diameter continuously decreases from the fluid discharge channel 130-1 to the fluid discharge hole 115 along the flow direction of the fluid R'.

한편, 도 8의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본체(110)의 유체 유입 채널(120)의 최대 직경(D1)은 유체 배출 채널(130,130-1)의 최대 직경(D2)보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 유체 배출 채널(130)의 최대 직경(D2)은 유체 배출홀(115)의 직경(D3)보다 크게 형성될 수 있다. Meanwhile, referring to (a) and (b) of FIG. 8 , the maximum diameter D1 of the fluid inlet channel 120 of the main body 110 is larger than the maximum diameter D2 of the fluid outlet channels 130 and 130-1. can be formed Also, the maximum diameter D2 of the fluid discharge channel 130 may be larger than the diameter D3 of the fluid discharge hole 115 .

상술한 바와 같이, 유체 유입 채널(120)의 최대 직경(D1)이 유체 배출 채널(130)의 최대 직경(D2)보다 크게 형성되고 유체 배출 채널(130)의 최대 직경(D2)이 유체 배출홀(115)의 직경(D3)보다 크게 형성됨에 따라, 유체(R)의 유동 속도가 유체 유입 채널(120)에 비하여 유체 배출홀(115)의 부근에서 더욱 빨라지게 되어, 유체에 의한 절삭 공구(100)의 냉각 효율이 향상되게 된다. As described above, the maximum diameter D1 of the fluid inlet channel 120 is larger than the maximum diameter D2 of the fluid discharge channel 130, and the maximum diameter D2 of the fluid discharge channel 130 is the fluid discharge hole. As it is formed larger than the diameter D3 of 115, the flow speed of the fluid R becomes faster in the vicinity of the fluid discharge hole 115 compared to the fluid inlet channel 120, and the cutting tool by the fluid ( The cooling efficiency of 100) is improved.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부분사용 절삭 공구(100)를 포함하는 가공 장치(1000)를 이용하는 가공 방법에 대하여 간단히 설명한다. Hereinafter, a processing method using the processing device 1000 including the cutting tool 100 for internal injection according to an embodiment of the present invention will be briefly described.

먼저, 스핀들(1200)을 이용하여 절삭 공구(100)를 회전시킨다. First, the cutting tool 100 is rotated using the spindle 1200 .

이때, 절삭 공구(100)가 회전하면서 모재를 가공하게 된다. At this time, the base material is processed while the cutting tool 100 rotates.

그 다음, 절삭 공구(100)의 내부로 절삭 공구(100)의 냉각을 위한 유체를 공급한다. Then, a fluid for cooling the cutting tool 100 is supplied to the inside of the cutting tool 100 .

상기한 바와 같이, 유체 공급부(1300)를 통해 스핀들(1200)에 유체가 공급되고, 스핀들(1200)에 공급된 유체는 절삭 공구(100)의 내부를 유동하여 절삭 공구(100)를 냉각시키고 난 이후에 외부로 배출된다. As described above, fluid is supplied to the spindle 1200 through the fluid supply unit 1300, and the fluid supplied to the spindle 1200 flows inside the cutting tool 100 to cool the cutting tool 100 and is then discharged to the outside.

이때, 절삭 공구(100)의 유체 배출홀(115)을 통해 외부로 배출되는 유체는 절삭 공구(100)의 본체(110)에 형성된 플루트(114)의 연장 방향과 평행하도록 제2 단부(112)에서 제1 단부(111)를 향하는 상측 방향으로 배출될 수 있다. 반대로, 유체 배출홀(115)을 통해 절삭 공구(100)의 외부로 배출되는 유체는 절삭 공구(100)의 본체(110)에 형성된 절삭날(113)의 경사면을 향하도록 제1 단부(111)에서 제2 단부(112)를 향하는 하측 방향으로 배출될 수 있다. At this time, the fluid discharged to the outside through the fluid discharge hole 115 of the cutting tool 100 is parallel to the extending direction of the flute 114 formed in the main body 110 of the cutting tool 100, the second end 112 It may be discharged in an upward direction toward the first end 111. Conversely, the fluid discharged to the outside of the cutting tool 100 through the fluid discharge hole 115 is directed toward the inclined surface of the cutting edge 113 formed on the main body 110 of the cutting tool 100, the first end 111 It can be discharged in a downward direction toward the second end 112 from.

이에 따라, 절삭 공구(100)의 내부를 유동한 이후에 외부로 배출되는 유체는 모재와의 접촉이 최소화되게 된다. Accordingly, contact of the fluid discharged to the outside after flowing inside the cutting tool 100 is minimized.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, in one embodiment of the present invention, specific details such as specific components and limited embodiments and drawings have been described, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is based on the above embodiments. It is not limited, and those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be determined, and all things equivalent or equivalent to the claims as well as the following claims belong to the scope of the present invention.

100: 절삭 공구
110: 본체 111: 제1 단부
112: 제2 단부 113: 절삭날
114: 플루트 115: 유체 배출홀
120: 유체 유입 채널 121: 제1 수렴영역
130: 유체 분배 채널 131: 제1 채널
132: 제2 수렴영역 133: 제2 채널
1000: 가공 장치
R, R': 유체100: cutting tool
110: body 111: first end
112: second end 113: cutting edge
114: flute 115: fluid discharge hole
120: fluid inlet channel 121: first convergence area
130: fluid distribution channel 131: first channel
132: second convergence area 133: second channel
1000: processing device
R, R': fluid

Claims (12)

내부를 유동하는 유체에 의해 냉각되는 회전 절삭 공구로서,
제1 단부 및 제1 단부의 반대방향의 제2 단부를 갖고, 제2 단부에 복수 개의 절삭날 및 플루트에 하나 이상의 유체 배출홀이 마련된 본체;
본체 내부에 제1 단부로부터 제2 단부를 향하여 본체의 중심축 방향을 따라 연장된 유체 유입 채널; 및
유체 유입 채널 및 유체 배출홀을 연결하는 유체 배출 채널을 포함하며,
유체 유입 채널은 유체 유입 채널과 유체 배출 채널의 경계영역에 유체의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제1 수렴 영역을 갖는, 절삭 공구.
A rotary cutting tool cooled by a fluid flowing therein,
a main body having a first end and a second end opposite to the first end, and having a plurality of cutting edges at the second end and at least one fluid discharge hole in the flute;
a fluid inlet channel extending along the central axis of the body from the first end toward the second end inside the body; and
It includes a fluid discharge channel connecting the fluid inlet channel and the fluid discharge hole,
The cutting tool according to claim 1 , wherein the fluid inlet channel has a first convergence region having a smaller diameter along a flow direction of the fluid at a boundary region between the fluid inlet channel and the fluid outlet channel.
 제1항에 있어서,
제1 수렴영역은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 선형적으로 작아지도록 마련된, 절삭 공구.
According to claim 1,
The cutting tool, wherein the first convergence region is provided so that the diameter becomes linearly smaller along the flow direction of the fluid.
 제2항에 있어서,
제1 수렴영역은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 유체 유입 채널과 유체 배출 채널의 경계영역까지 연속적으로 작아지도록 마련된, 절삭 공구.
According to claim 2,
The cutting tool, wherein the first convergence region is provided such that a diameter thereof continuously decreases to a boundary region between the fluid inflow channel and the fluid discharge channel along the flow direction of the fluid.
 제1항에 있어서,
유체 배출 채널은,
플루트의 연장 방향과 평행하게 유체가 배출되도록 마련되되, 제2 단부 측에서 제1 단부 측을 향하는 방향으로 연장된 영역을 포함하는, 절삭 공구.
According to claim 1,
The fluid discharge channel is
A cutting tool provided so that the fluid is discharged parallel to the extending direction of the flute, and including a region extending in a direction from the second end side toward the first end side.
 제4항에 있어서,
유체 배출 채널은,
본체의 반경방향으로 연장된 제1 채널; 및
제1 채널과 유체 배출홀을 연결하는 제2 채널을 포함하며,
제2 채널은 유체의 유동 방향을 따라 직경이 작아지는 제2 수렴 영역을 갖는, 절삭 공구.
According to claim 4,
The fluid discharge channel is
a first channel extending in a radial direction of the main body; and
A second channel connecting the first channel and the fluid discharge hole;
The cutting tool, wherein the second channel has a second converging region that becomes smaller in diameter along the flow direction of the fluid.
 제5항에 있어서,
제2 수렴영역은 직경이 유체의 유동 방향을 따라 유체 배출홀까지 선형적으로 작아지도록 마련된, 절삭 공구.
According to claim 5,
The cutting tool, wherein the second convergence region has a diameter linearly reduced to the fluid discharge hole along the flow direction of the fluid.
 제1항에 있어서,
유체 배출 채널은 절삭날의 경사면(rake face)을 향하여 유체가 배출되도록 마련되는, 절삭 공구.
According to claim 1,
The cutting tool according to claim 1 , wherein the fluid discharge channel is provided to discharge fluid toward a rake face of a cutting edge.
 제1항에 있어서,
유체 유입 채널의 최대 직경은 유체 배출 채널의 최대 직경 보다 크고,
유체 배출 채널의 최대 직경은 유체 배출홀의 직경보다 큰, 절삭 공구.
According to claim 1,
The maximum diameter of the fluid inlet channel is greater than the maximum diameter of the fluid outlet channel;
Cutting tool, the maximum diameter of the fluid discharge channel is greater than the diameter of the fluid discharge hole.
 제1항에 있어서,
유체 유입 채널은 내주면에 단열층을 갖는, 절삭 공구.
According to claim 1,
The cutting tool, wherein the fluid inlet channel has an insulating layer on an inner circumferential surface.
 제1항에 있어서,
유체는,
극저온 냉매, 윤활제 또는 압축 공기 중에서 적어도 하나를 포함하는, 절삭 공구.
According to claim 1,
fluid,
A cutting tool comprising at least one of a cryogenic refrigerant, lubricant or compressed air.
 제1항에 따른 절삭 공구를 포함하는 가공 장치.
A machining device comprising a cutting tool according to claim 1 .
 제11항에 따른 가공 장치를 이용하는 가공 방법으로서,
절삭 공구를 회전시키는 단계; 및절삭 공구 내부로 유체를 공급하는 단계를 포함하는 가공 방법.A processing method using the processing device according to claim 11,
rotating the cutting tool; and supplying fluid into the cutting tool.
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