KR20240036820A - 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피가공물에 천공과정을 통해 절삭 가공홀을 형성하며 상기 절삭 가공홀의 내경면을 버니싱 가공하여서, 피가공물에 고정도의 표면조도를 갖는 절삭 가공홀을 형성하는 버니싱 드릴에 관한 것으로,
본 발명에서는 주축에 고정되는 생크부와 상기 생크부의 하부에 축방향으로 연장하여 형성되는 절삭부를 포함하는 바디와; 상기 바디의 절삭부에 치즐을 중심으로 구획되어 선단부에 축심 선단의 센터중심으로 소정의 절삭날각을 갖는 한 쌍의 주절삭날과; 상기 각 주절삭날로부터 회전방향의 후방측에 축방향으로 연장하여 형성된 배출면; 및 상기 생크부와 분리 제작되어, 생크부의 외경면에 형성된 주절삭날의 후측에 축방향으로 각각 형성되는 서멧재질의 가이드 패드를 포함하여 구성되어, 상기 주절삭날에 의해 천공하여 황삭 가공된 절삭 가공홀의 내경면을 버니싱하여 가공홀의 내경면을 정삭 가공하는 서멧재질의 가이드 패드부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

Description

가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴{Burnishing drill having joining structure of guide pad tip}

본 발명에 따른 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄이나 주물 등의 피가공물에 천공과정을 통해 절삭 가공홀을 형성하며 상기 절삭 가공홀의 내경면을 버니싱 가공하여서, 피가공물에 고정도의 표면조도를 갖는 절삭 가공홀을 형성하는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴에 관한 것이다.

일반적으로 버니싱(Burnishing)은, 피가공물의 표면에 공구를 대고 문질러서 표면을 평활하게 다듬는 가공법이다.

이러한 버니싱 가공을 실시하면 표면이 평활해짐과 동시에 경도(硬度)가 높아지고, 또 피로 강도(疲勞强度)와 내마모성(耐磨耗性)을 향상시키는 가공법 중 하나이다.

종래의 피가공물에 형성되는 절삭 가공홀은, 구멍 정밀도(치수 정밀도, 표면조도, 진위치도, 진직도)가 요구되는 정도에 따라 센터드릴(Center Drill), 트위스트 드릴(Twist Drill), 코어 드릴(Core Dril), 보링(Boring), 리머(Reamer)를 단계적으로 사용하여 왔다.

그런데, 전체 절삭 가공에 있어 절삭 가공홀을 형성하는 천공가공은 25%나 차지하며, 이는 생산되는 제품의 원가에 직접적인 영향을 주기 때문에 효율적인 구멍가공용 공구가 지속적으로 요구되어 왔다.

한편, 버니싱 드릴은 천공가공을 통해 피가공물에 절삭 가공홀을 형성하는 것으로, 특히 상기 피삭 가공된 절삭 가공홀의 내경면은 버니싱 가공에 의해 다듬질이 가능하다.

이러한 천공과정과 버니싱 과정을 일원화되게 수행하는 버니싱 드릴은, 선단부에는 천공가공을 위한 주절삭날이 형성되고, 외주측에는 주절삭날과 동등 직경, 또는 약간 큰 직경의 버니싱면을 가지는 가이드 패드부가 축방향으로 형성되어서, 주절삭날과 가이드 패드부를 통해 천공과정과 버니싱 과정을 순차적으로 수행한다.

그런데, 종래 버니싱 드릴에 형성되는 주절삭날부와 가이드 패드부는 초경합금 재질로 제작된 관계로, 상기 가이드 패드부를 통해 절삭 가공홀의 내경면을 버니싱하더라도 요하는 정도를 갖기 어려웠다.

이에 따라, 버니싱 드릴 등을 통해 피가공물에 절삭 가공홀을 형성한 다음, 상기 절삭 가공홀에 리머 등을 통해 후가공을 부가 실시하여 절삭 가공홀의 정삭 가공하고 있으며, 이는 제작상의 비용과 시간이 추가적으로 소요되는 문제점을 야기한다.

10-1005574 20-0336499

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 주절삭날부을 통해 알루미늄이나 주물 등의 피가공물에 천공, 및 황삭 가공된 절삭 가공홀을 형성하고, 상기 절삭 가공홀의 내경면을 서멧재질로 제작된 가이드 패드부를 통해 정삭 가공하여서, 피가공물에 우수한 정도를 갖는 절삭 가공홀을 형성하는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴을 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴은,

주축에 고정되는 생크부와 상기 생크부의 하부에 축방향으로 연장하여 형성되는 절삭부를 포함하는 바디와;

상기 바디의 절삭부에 치즐을 중심으로 구획되어 선단부에 축심 선단의 센터중심으로 소정의 절삭날각을 갖는 한 쌍의 주절삭날과;

상기 각 주절삭날로부터 회전방향의 후방측에 축방향으로 연장하여 형성된 배출면; 및

상기 생크부와 분리 제작되어, 생크부의 외경면에 형성된 주절삭날의 후측에 축방향으로 각각 형성되는 서멧재질의 가이드 패드팁을 포함하여 구성되어, 상기 주절삭날에 의해 천공하여 황삭 가공된 절삭 가공홀의 내경면을 버니싱하여 가공홀의 내경면을 정삭 가공하는 서멧재질의 가이드 패드부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가이드 패드부는 상기 절삭부에 형성된 각 배출면으로부터 회전방향의 후방측에 축방향으로 연장하여 형성되며, 후면에 장착면이 형성된 "V"형의 절입 공간부와;

상기 바디와 분리 제작되며, 세멧재질의 절편으로 구성되어 절입 공간부의 장착면에 장착되는 가이드 패드팁을 포함하여 구성된다.

보다 바람직하게는, 상기 서멧재질로 이루어진 가이드 패드팁의 외측벽은 축방향으로 절입하여 형성된 절입 구획홈에 의해 전후 구획되어, 상기 절입 구획홈의 전방에는 전방 버니싱면이 구획하여 형성되고, 상기 절입 구획홈의 후방에는 후방 버니싱면이 구획하여 형성된다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 주절삭날에 의한 천공 및 황삭과 가이드 패드부에 의한 정삭이 순차적으로 이루어져, 보다 정도가 높은 구멍의 형성이 가능하다.

특히, 상기 가이드 패드는 서멧재질로 제작되어, 내마모성과 내융착성이 우수하고, 또 수명이나 절삭 가공홀의 내경면을 고정도로 정삭 가공하는 것이 가능하다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴의 전체 구성과 세부 구성을 보여주는 것이고,
도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴을 통한 절삭 가공홀의 형성 및 상기 절삭 가공홀의 황삭 및 정삭상태를 보여주는 것이고,
도 6 내지 도 7은 본 발명에서 또 다른 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴의 전체 구성과 세부 구성을 보여주는 것이고,
도 8은 본 발명에서 또 다른 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴을 통한 절삭 가공홀의 형성 및 상기 절삭 가공홀의 황삭 및 정삭상태를 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴을 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴의 전체 구성과 세부 구성을 보여주는 것이고, 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴을 통한 절삭 가공홀의 형성 및 상기 절삭 가공홀의 황삭 및 정삭상태를 보여주는 것이고, 도 6 내지 도 7은 본 발명에서 또 다른 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴의 전체 구성과 세부 구성을 보여주는 것이고, 도 8은 본 발명에서 또 다른 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴을 통한 절삭 가공홀의 형성 및 상기 절삭 가공홀의 황삭 및 정삭상태를 보여주는 것이다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴(1)은, 주축에 고정되어 알루미늄이나 주철 등의 피가공물(100)에 축방향으로 회전 절입하여서, 상기 피가공물(100)에 설정된 직경과 조도를 갖는 절삭 가공홀(110)을 형성하는 절삭 가공툴이다.

상기 버니싱 드릴(1)은, 도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이 주축에 고정되는 생크부(11)와 상기 생크부(11)의 하부에 축방향으로 연장하여 형성되는 절삭부(12)를 포함하는 바디(10)와; 상기 바디(10)의 절삭부(12)에 치즐을 중심으로 구획되어 선단부에 축심 선단의 센터중심으로 소정의 절삭날각을 갖는 한 쌍의 주절삭날(20); 및 상기 각 주절삭날(20)로부터 회전방향의 후방측에 축방향으로 연장하여 형성된 배출면(30)을 포함한다.

상기 절삭부(12)에 등각 방사구조로 형성된 한 쌍의 주절삭날(20)은 생크부(11)의 선단부와 외경을 따라 등각 방사구조로 형성되어 절삭부(12)의 선단부에 쇄기형 포인트를 형성하며, 상기 피절삭물(100)에 축방향으로 회동 절입하여 절삭 가공홀(110)의 형성과 형성된 절삭 가공홀의 내경면을 황삭 가공하게 된다.

여기서, 생크부(11)와 절삭부(12)가 형성된 바디(10)는 Co 분말이 5∼25(wt%), VC 분말이 02∼12(wt%), Cr3C2분말이 01∼10(wt%), B분말이 001∼05(wt%), 나머지가 WC 분말의 배합조성으로 이루어진 초경합금으로 이루어진다.

그리고, 상기 주절삭날(20)은 초경합금으로 이루어진 바디(10) 자체를 절삭 가공하여 바디(10)의 절삭부(12)에 일체로 절삭하여 형성된 초경 합금물로 구성된다.

또한, 상기 바디(10)에는 절삭부(12)의 선단부와 연통하는 하나 이상의 냉각관로(13)가 관통하여 형성되고, 본 실시예에서는 상기 바디(10)에 한 쌍의 냉각관로(13)를 좌우 대칭되게 형성한다.

따라서, 상기 바디(10)는 생크부(11)를 통해 주축에 장착되어 피가공물(100)에 축방향으로 회전 절입하면서, 초경합금으로 이루어진 주절삭날(20)들을 피가공물(100)에 축방향으로 회전 절입하여 피가공물(100)을 천공 형성, 및 황삭 가공된 절삭 가공홀(110)을 형성한다.

이러한 과정에, 상기 절삭 가공홀의 천공과정에 발생된 칩은 주절삭날의 후방측에 형성된 배출면(30)을 통해 배출되고, 또 상기 냉각관로(13)를 통해 주절삭날(20)들이 형성된 절삭부(12)에 절삭유가 지속적으로 분출 공급하여 피가공물(100)의 절삭에 따른 신속한 냉각을 도모한다.

한편, 본 발명에서는 상기 주절삭날(20)과 배출면(30)이 형성된 절삭부(12)의 외경에 한 쌍의 가이드 패드부(40)를 형성하여, 상기 주절삭날(20)에 의해 천공 형성 및 황삭 가공된 절삭 가공홀(110)의 내경면을 버니싱 가공하여 절삭 가공홀(110)의 내경면이 정삭되도록 구성한다.

상기 가이드 패드부(40)는, 상기 절삭부(12)에 형성된 각 배출면(30)으로부터 회전방향의 후방측에 축방향으로 연장하여 형성되며, 후면에 장착면(41a)이 형성된 "V"형의 절입포켓(41)과; 상기 바디(10)와 분리 제작되어 절입포켓(41)의 장착면(41a)에 적층되게 장착되며 외측벽에 버니싱면(42a)이 형성된 가이드 패드팁(42) 포함한다.

본 실시예에서는 절입포켓(41)의 장착면(41a)에 배치되는 가이드 패드팁(42)을 통해 절삭 가공홀(110d)의 내경면을 버니싱 가공하여서, 정삭의 표면조도를 갖는 절삭 가공홀(110)으로 가공하도록 한다.

본 실시예에 따르면, 상기 가이드 패드팁(42)을 형성하는 서멧재질의 절편은 세라믹스의 특성인 경도·내열성·내산화성·내약품성·내마모성과 금속의 강인성·가소성·기계적 강도 등을 함께 갖는다.

본 발명에서는 일예로, 상기 가이드 패드팁(42)을 세라믹 경질 상(相)과 금속 결합 상으로 이루어지는 TiC, 또는 Ti(C,N)에 Ni, 또는 Co 중 1종 또는 2종을 혼합하여 로커웰 경도가 90~95로 형성된 서멧재질로 구성한다.

즉, 본 발명은 주절삭날(20)들에 의해 천공 및 황삭 가공된 절삭 가공홀(110)의 정삭이 WC계가 아닌 서멧재질의 절편으로 이루어진 가이드 패드팁(42)을 통해 이루어지도록 한 것을 기술적 특징으로 예정하고 있다.

이와 같이 상기 서멧재질로 이루어진 가이드 패드팁(42)을 버니싱 드릴(1)에 접목하면, 그래프 1에서 보는 바와 같이 서멧재질의 가이드 패드팁(42)은 기존의 WC계의 가이드 패드에 대비하여 마모성능이 향상되어 공구수명이 크게 향상되는 것으로 확인되었다.

[그래프 1]

그리고, 서멧재질의 가이드 패드팁(42)을 접목하여 피가공물(100)에 절삭 가공홀(110)을 형성한 결과, 그래프 2에서 보는 바와 같이 가공된 절삭 가공홀(110)의 표면 거칠기가 대폭 개선되었음을 확인할 수 있다.

즉, 본 실시예와 같이 초경합금으로 이루어진 주절삭날(20)과, 서멧재질로 제작된 가이드 패드팁(42)을 바디(10)의 절삭부(12)에 유기적으로 형성하여 피가공물(100)에 절삭 가공홀(110)을 형성하면, 주절삭날(20)에 의한 천공과 황삭이 이루어지고, 서멧재질로 제작된 가이드 패드팁(42)에 의한 절삭 가공홀(110)의 정삭이 이루어져, 리머 등을 통해 절삭 가공홀을 후가공하지 아니하고도 정삭 조도의 절삭 가공홀의 형성이 가능하다.

[그래프 2]

따라서, 이와 같은 구성의 절삭 가공홀(110)의 버니싱 가공이 WC계가 아닌 서멧재질의 가이드 패드팁(42)을 통해 이룩되도록 구성하면, 구성인선의 발생이 억제되어 가공성능이 향상되고, 특히 내산화성이 뛰어나 공구의 수명이 향상되는 한편, 고온에서 경도가 높아 절삭 가공홀의 가공에 따른 고속 절삭 가공이 가능한 특이성을 갖는다.

한편, 본 발명의 보다 바람직한 실시형태에서는 도 6 내지 도 8에서 보는 바와 같이 상기 서멧재질의 절편으로 이루어진 가이드 패드팁(42)의 외측벽은 축방향으로 절입하여 형성된 절입 구획홈(42a-a)에 의해 전후 구획되어, 상기 절입 구획홈(42a-a)의 전방에는 전방 버니싱면(42a-b)이 구획하여 형성되고, 상기 절입 구획홈(42a-a)의 후방에는 후방 버니싱면(42a-c)이 구획하여 형성되도록 한다.

이때, 도 7b와 같이 상기 냉각관로(13)와 서멧재질의 가이드 패드팁(42)이 장착되는 절입포켓(41)에는 분배공(13a)이 형성되어, 상기 냉각관로(13a)를 따라 절삭부(12)의 선단부로 분출되는 냉각유는 분배공(13a)을 통해 절입포켓(41)으로 유입하여 절입포켓(41)에 배치된 가이드 패드팁(42)을 지속적으로 냉각하도록 구성한다.

그리고, 상기 전방 버니싱면(42a-b)의 돌출높이는 후방 버니싱면(42a-c)의 돌출높이 보다 상대적으로 낮게 형성되어, 상기 서멧재질의 가이드 패드팁(42)은 절입 구획홈(42a-a)에 의해 전후 구획된 한 쌍의 버니싱면(42a-b, 42a-c)을 통해 절삭 가공홀(110)의 내경면을 순차적으로 다중 버니싱함으로써, 버니싱 가공에 따른 가이드 패드팁(42)의 부하 발생을 억제하고 또 절삭 가공홀의 내경면을 요하는 정도로 가공하도록 한다.

보다 바람직하게는, 상기 절입포켓(41)에는 장착면(41a)에 밀착된 가이드 패드팁(42)의 절입 구획홈(42a-a)을 축방향으로 지지하는 지지바(41b)가 축방향으로 연장하여 형성된다.

따라서, 상기 가이드 패드팁(42)은 절입포켓(41)을 따라 축방향으로 삽입되어, 내측면은 절입포켓(41)의 장착면(41a-a)에 고착되고, 외측면은 절입 구획홈(42a-a)에 축방향으로 관통하는 지지바(41b)를 통해 고착하여 상기 장착면(41a)과 지지바(41b)를 통해 내외측면이 각각 지지된 상태로 절입포켓(41)에 다중 지지된 상태로 조립된다.

이때, 상기 지지바(41b)는 전방 버니싱면(42a-b)과 후방 버니싱면(42a-c) 사이에 요입되게 형성된 절입 구획홈(41a-a)에 수용된 상태로 배치되어, 상기 전방 버니싱면(42a-b)이나 후방 버니싱면(42a-c)에 의해 버니싱 가공되는 절삭 가공홀(110)의 내경면과 비접촉 상태를 형성하도록 한다.

바람직하게는, 도 7 내지 도 8에서 보는 바와 같이 상기 지지바(41b)의 외경에는 압입홈을 축방향으로 형성하고, 상기 압입홈에 압입돌기(41b-aa)가 축방향으로 형성된 연삭패드(41b-a)를 배치하여서, 가이드 패드팁(42)에 형성된 전방 버니싱면과 후방 버니싱면에 의해 버니싱 가공되는 절삭 가공홀의 내벽면이 연삭패드에 의해 연삭하여서, 버니싱과 연삭을 통해 절삭 가공홀 내벽면의 정도가 향상되도록 한다.

이때, 상기 연삭패드(41b-a)는 지지바(41b)와 분리 구성된 관계로 다양한 재질의 연삭패드의 치환 설치가 가능하고, 또 노후화가 발생되면 간편한 교환을 통해 유지 보수가 가능한 이점을 갖는다.

보다 바람직하게는, 상기 지지바(41b)는 중공체로 이루어져 절삭 가공홀(110)의 버니싱 가공에 의해 가이드 패드팁(42)에서 전달되는 충격이나 진동을 완화하여 절입포켓(41)에 장착된 가이드 패드팁(42)의 고착상태가 불량해지는 현상을 예방한다.

이와 같이 구성된 상기 서멧재질의 가이드 패드팁(42)은 융착 또는 진공용접, 고주파, 저주파, 산소 용접과 같은 기계적 수단을 이용하여 절입포켓(41)의 장착면(41a)에 적층되게 고착되어서, 절삭부(12)의 외경면에 전방 버니싱면(42a-b)과 후방 버니싱면(42a-c)으로 이루어진 버니싱면(42a)을 돌출하여 형성한다.

그리고, 이 상태에서 상기 가이드 패드팁(42)은 블레이징 용접 등을 통해 절입포켓(41)의 장착면(41a)과 지지바(41b)에 다중 고착되어서 절입포켓(41)에 정형화된 고착된다.

이와 같이 구성하면, 상기 서멧재질로 제작된 가이드 패드팁(42)은 정형화된 조립각도와 높이로 조립포켓(41)의 장착면(41a)에 장착되어, 요하는 절입깊이로 절삭 가공홀(110)의 내경면을 버니싱하여 고정도를 가공하고, 또 절삭 가공홀(110)의 내경면과의 마찰에 의해 가이드 패드팁(42)이 절입포켓(41)에서 탈락되는 현상이 예방될 수 있다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명은, 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 실시가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1. 버니싱 드릴
10. 바디 11. 생크부
12. 절삭부 13. 냉각관로
13a. 분배공
20. 주절삭날
30. 배출면
40. 가이드 패드부 41. 절입포켓
41a. 장착면 41b. 지지바
41b-a. 연삭패드 41b-aa. 압입돌기
42. 가이드 패드팁 42a. 버니싱면
42a-a. 절입 구획홈 42a-b. 전방 버니싱면
42a-c. 후방 버니싱면
100. 피가공물 110. 절삭 가공홀

Claims (3)

1. 주축에 고정되는 생크부와 상기 생크부의 하부에 축방향으로 연장하여 형성되는 절삭부를 포함하는 바디와;
   상기 바디의 절삭부에 치즐을 중심으로 구획되어 선단부에 축심 선단의 센터중심으로 소정의 절삭날각을 갖는 한 쌍의 주절삭날과;
   상기 각 주절삭날로부터 회전방향의 후방측에 축방향으로 연장하여 형성된 배출면; 및
   상기 생크부와 분리 제작되어, 생크부의 외경면에 형성된 주절삭날의 후측에 축방향으로 각각 형성되는 서멧재질의 가이드 패드를 포함하여 구성되어, 상기 주절삭날에 의해 천공하여 황삭 가공된 절삭 가공홀의 내경면을 버니싱하여 가공홀의 내경면을 정삭 가공하는 서멧재질의 가이드 패드부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가이드 패드부는 상기 절삭부에 형성된 각 배출면으로부터 회전방향의 후방측에 축방향으로 연장하여 형성되며, 후면에 장착면이 형성된 "V"형의 절입 공간부와; 상기 바디와 분리 제작되며, 세멧재질의 절편으로 구성되어 절입 공간부의 장착면에 장착되는 가이드 패드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴.
3. 제 2항에 있어서, 상기 서멧재질로 이루어진 가이드 패드팁의 외측벽은 축방향으로 절입하여 형성된 절입 구획홈에 의해 전후 구획되어, 상기 절입 구획홈의 전방에는 전방 버니싱면이 구획하여 형성되고 상기 절입 구획홈의 후방에는 후방 버니싱면이 구획하여 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 가이드 패드팁의 접합구조를 갖는 버니싱 드릴.