KR20240072446A - 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치 - Google Patents

내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치 Download PDF

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KR20240072446A
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신강우
이석우
김태곤
남정수
김성현
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과냉각 및 기타 문제로 인해 사용 수명이 감소되는 것을 방지하기 위한 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 절삭 공구로 이루어진 가공부; 상기 가공부가 내측에 삽입되어 고정되도록 마련된 홀더부; 내측에 상기 홀더부가 삽입되도록 마련된 하우징부; 상기 하우징부 및 상기 홀더부를 통로로 하여 상기 가공부에 연결되도록 마련되며, 상기 가공부에서 액화질소를 분사하도록 마련된 냉각부; 상기 하우징부에 마련되는 가열부; 및 상기 하우징부에 마련되며, 상기 가공부측 전방을 향해 MQL(Minimal Quantity Lubrication)을 분사하도록 마련된 윤활부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치를 제공한다.

Description

내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치{TOOLING KIT DEVICE FOR LIQUID NITROGEN COOLING WITH IMPROVED DURABILITY}
본 발명은 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과냉각 및 기타 문제로 인해 사용 수명이 감소되는 것을 방지하기 위한 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치에 관한 것이다.
자동차, 항공, 우주 등 첨단산업의 경량화, 친환경화 및 고효율화에 따라 티타늄, 인코넬, CGI 등 난삭재에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 그 결과 난삭재의 가공성을 향상시킬 수 있는 가공공정 및 시스템 개발의 필요성도 증가하고 있다.
일반적으로, 가공 시에는 고열이 발생하며, 차가운 쿨런트가 이 부위를 급격하게 식히면서 열 피로로 인한 크랙이 생기고 결국 공구가 파손된다. 그 결과, 절삭유를 많이 뿌려도 가공 속도를 올리는 데는 한계가 있다.
따라서, 최근에는 이러한 난삭재의 개선된 가공공정 및 가공시스템의 일환으로 액화질소를 사용하는 기술이 개발되고 있다.
액화질소는 낮은 비등점(-198℃)을 갖고 있어 절삭가공 부위에 발생하는 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있기 때문에 액화질소를 가공시스템에 적용하면 효율적으로 오랜시간 난삭재를 가공하는 것이 가능하다는 이점이 있다.
그러나, 종래에는 액화질소 냉매가스에 의해 툴링킷이 과냉각됨에 따라, 씰링의 과냉각으로 손상되어 액화질소 가스가 누출되거나, 베어링이 과냉각되어 회전 효율이 나빠지는 등 툴링킷의 사용 수명이 감소하게 되는 내구성 문제가 있었다.
또한, 종래에는 툴링킷 내부로 유입된 액화질소가 상 변화로 인해 압력 유동이 불안정해져서 냉각 성능을 저하시키는 문제도 있었다.
따라서, 과냉각 및 기타 문제로 인해 사용 수명이 감소되는 것을 방지하기 위한 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치가 필요하다.
한국공개특허 제10-2018-0068333호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 과냉각 및 기타 문제로 인해 사용 수명이 감소되는 것을 방지하기 위한 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 절삭 공구로 이루어진 가공부; 상기 가공부가 내측에 삽입되어 고정되도록 마련된 홀더부; 내측에 상기 홀더부가 삽입되도록 마련된 하우징부; 상기 하우징부 및 상기 홀더부를 통로로 하여 상기 가공부에 연결되도록 마련되며, 상기 가공부에서 액화질소를 분사하도록 마련된 냉각부; 상기 하우징부에 마련되는 가열부; 및 상기 하우징부에 마련되며, 상기 가공부측 전방을 향해 MQL(Minimal Quantity Lubrication)을 분사하도록 마련된 윤활부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 홀더부는, 상기 가공부가 내측에 삽입되어 고정되도록 마련된 툴홀더; 및 상기 툴홀더의 후방에 결합되며, 상기 공작기계의 스핀들을 향해 원통형으로 연장 형성된 홀더본체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하우징부는, 내측에 상기 홀더부가 삽입될 수 있도록 마련된 하우징본체; 및 상기 하우징본체와 상기 홀더부 사이에 마련되며, 상기 홀더부가 회전 가능하도록 마련된 복수의 베어링을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 냉각부는, 상기 가공부부터 상기 툴홀더의 중간 지점까지 상기 가공부 및 상기 툴홀더의 회전축을 따라 연장 형성된 제1 관로; 상기 홀더본체의 중심에 위치한 상기 제1 관로의 끝단부터 상기 하우징부를 향해 수직으로 연장 형성된 제2 관로; 상기 제2 관로와 상기 하우징부의 결합 부위에 형성되는 그루브; 상기 하우징부에 마련되며, 상기 그루브를 통해 상기 제2 관로와 연결되는 질소주입구; 및 상기 질소주입구와 연결되어 액화질소를 주입시키도록 마련된 질소호스를 포함하며, 상기 제1 관로로 유입된 상기 액화질소는 상기 가공부에서 분사되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 홀더부 및 상기 가열부 사이에 마련되어 액화질소 가스의 누출을 막도록 마련된 씰링부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 씰링부는, 상기 홀더부 및 상기 가열부 사이에 마련되되, 상기 냉각부의 양측에 마련되는 제1 씰링; 및 상기 제1 씰링의 바깥측에 마련되는 제2 씰링을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가열부는, 상기 제2 관로의 연장선에 상기 가열부의 중심축이 위치하도록 마련되며, 상기 씰링부와 상기 하우징부의 베어링이 과냉각되지 않도록 온도가 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 윤활부는, 상기 가열부의 일측에 마련되며, 상기 MQL이 유입되는 윤활주입구; 상기 윤활주입구에 상기 MQL을 유입하는 윤활호스; 및 상기 하우징부의 전방에 위치하며, 상기 가공부를 향해 유입된 상기 MQL을 분사하도록 마련된 노즐을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하우징부의 바깥측에 결합되는 서포트부를 더 포함하며, 상기 서포트부는, 상기 홀더부가 회전될 때, 상기 하우징부가 회전되지 않도록 상기 하우징부를 고정시키도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 홀더부의 일단에 결합되며, 공작기계의 스핀들에 결합되도록 마련된 스핀들결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치가 구비된 공작기계에 있어서, 상기 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치는 상기 스핀들결합부에 의해 상기 공작기계에 결합된 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치가 구비된 공작기계를 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 베어링과 씰링부의 과냉각을 방지함으로써, 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치의 사용 수명의 감소를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 씰링부의 씰링을 이중으로 마련하여 액화질소 가스의 누출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 가열부의 중심에 제2 관로의 연장선이 위치하도록 마련되기 때문에 툴링킷 전체에 균일하게 열이 전달되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 그루브를 구비하여, 액화질소가 유동하면서 압력의 피크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치의 단면 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치를 전방에서 바라본 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치의 작동 상태를 보여주는 사진이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치의 단면 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치를 전방에서 바라본 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치의 작동 상태를 보여주는 사진이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치(100)는 가공부(110), 홀더부(120), 하우징부(130), 냉각부(140), 씰링부(150), 가열부(160), 윤활부(170), 서포트부(180) 및 스핀들결합부(190)를 포함할 수 있다.
상기 가공부(110)는 절삭 공구로 이루어지도록 마련될 수 있다.
상기 홀더부(120)는 상기 가공부(110)가 내측에 삽입되어 고정되도록 마련되며, 툴홀더(121) 및 홀더본체(122)를 포함할 수 있다.
상기 툴홀더(121)는 상기 가공부(110)가 내측에 삽입되어 고정되도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 툴홀더(121)는 양방향으로 회전이 가능하게 마련되며, 중심축에 상기 가공부(110)가 삽입될 수 있는 관통홀이 형성되도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 툴홀더(121)가 일방향으로 회전하면 상기 관통홀의 직경이 넓어지고 타방향으로 회전하면 상기 관통홀의 직경이 좁아지도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 상기 툴홀더(121)는 상기 가공부(110)가 상기 관통홀에 삽입될 때에는 일방향으로 회전하여 관통홀의 직경을 넓히고, 상기 가공부(110)가 상기 관통홀에 삽입이 완료되면 다시 타방향으로 회전하여 상기 관통홀의 직경을 줄임으로 상기 가공부(110)를 고정시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 툴홀더(121)는 내측에 상기 가공부(110)를 삽입 및 고정시킬 수 있도록 마련되되 외륜부 선속도를 감속시킬 수 있도록 외경이 최소화되어 마련될 수 있다. 일예로, 상기 툴홀더(121)의 외경은 상기 가공부(110)의 직경보다 크되 50mm 이하가 되도록 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 툴홀더(121)는 동작 가능한 회전 범위 즉 RPM이 증가하게 될 수 있다.
상기 홀더본체(122)는 상기 툴홀더(121)의 후방에 결합되며, 원통형으로 마련되어 공작기계의 스핀들을 향해 연장 형성될 수 있다. 그리고, 상기 홀더본체(122)는 내부는 상기 냉각부(140)가 통과될 수 있도록 중공 형성될 수 있다.
상기 하우징부(130)는 내측에 상기 홀더부(120)가 삽입되도록 마련되며, 하우징본체(131) 및 베어링(132)을 포함할 수 있다.
상기 하우징본체(131)는 내측에 상기 홀더부(120)가 삽입될 수 있도록 마련되되, 보다 구체적으로는 상기 홀더본체(122)가 내측에 삽입될 수 있는 형태로 마련될 수 있다. 또한, 상기 하우징본체(131)도 상기 홀더부(120)와 동일하게 원통형으로 마련될 수 있다.
상기 베어링(132)은 상기 하우징본체(131)와 상기 홀더부(120) 사이에 마련되어 상기 홀더부(120)가 상기 하우징본체(131)의 내측에서 회전 가능하게 할 수 있다. 이를 위해, 상기 베어링(132)은 상기 홀더본체(122)의 둘레를 따라 복수개로 마련될 수 있다.
상기 냉각부(140)는 상기 하우징부(130) 및 상기 홀더부(120)를 통로로 하여 상기 가공부(110)에 연결되도록 마련되며, 상기 가공부(110)에서 액화질소를 분사하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 냉각부(140)는 제1 관로(141), 제2 관로(142), 그루브(143), 질소주입구(144) 및 질소호스(145)를 포함할 수 있다.
상기 제1 관로(141)는 상기 가공부(110)부터 상기 툴홀더(121)의 중간 지점까지 상기 가공부(110) 및 상기 툴홀더(121)의 회전축을 따라 연장 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 관로(141)는 일단이 상기 가공부(110)의 내측에 위치하도록 마련되며, 상기 제1 관로(141)로 유입된 상기 액화질소를 상기 가공부(110)의 바깥측의 가공 대상을 향해 분사하도록 마련될 수 있다.
상기 제1 관로(141)의 타단은 상기 홀더본체(122)의 길이 방향을 따라 연장되되, 상기 툴홀더(121) 및 상기 홀더본체(122)의 회전 중심축을 따라 연장될 수 있다. 그리고, 상기 제1 관로(141)의 타단은 상기 홀더본체(122)의 길이 방향을 따라 연장되되 상기 홀더분체(122)의 중간 부분까지만 연장이 이루어지도록 마련될 수 있다.
상기 제2 관로(142)는 상기 홀더본체(122)의 중심에 위치한 상기 제1 관로(141)의 끝단부터 상기 하우징부(130)를 향해 수직으로 연장 형성될 수 있다.
상기 그루브(143)는 상기 제2 관로(142)와 상기 하우징부(130)의 결합 부위인 회전이 이루어지는 부분에 형성되도록 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 그루브(143)는 상기 액화질소의 압력 피크가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 그루브(143)는 상기 액화질소의 압력 유동이 불안정하여 발생하는 냉각 성능의 저하 가능성을 감소시키도록 마련될 수 있다.
상기 질소주입구(144)는 상기 하우징부(130)에 마련되며, 상기 그루브(143)를 통해 상기 제2 관로(142)와 연결됨으로, 액화질소를 상기 제2 관로(142)로 이송할 수 있도록 마련될 수 있다.
상기 질소호스(145)는 상기 질소주입구(144)와 연결되어 상기 질소주입구(144)에 상기 액화질소를 주입시킬 수 있도록 마련될 수 있다.
이처럼, 상기 냉각부(140)는 상기 질소호스(145)를 이용하여 상기 액화질소를 유입시키고 유입된 액화질소를 제2 관로(142)를 통해 상기 제1 관로(141)로 이동시킬 수 있다. 그리고, 상기 제1 관로(142)는 상기 가공부(110)의 끝단에서 상기 가공부(110)에 형성된 분사홀(미도시)들을 통하여 상기 액화질소를 분사하도록 마련될 수 있다.
상기 씰링부(150)는 상기 홀더부(120) 및 상기 가열부(160) 사이에 마련되어 액화질소 가스의 누출을 막도록 마련될 수 있다.
상기 씰링부(150)는 제1 씰링(151) 및 제2 씰링(152)을 포함할 수 있다.
상기 제1 씰링(151)은 상기 홀더부(120) 및 상기 가열부(160) 사이에 마련되되, 상기 냉각부(140)의 양측에 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 씰링(151)은 상기 그루브(143)와 상기 가열부(160) 사이의 양측에 한 쌍으로 마련되어 상기 액화질소 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 씰링(152)은 한 쌍의 상기 제1 씰링(151)의 바깥측에 각각 마련되어 한 쌍으로 마련될 수 있으며, 상기 제1 씰링(151)을 통과하여 누출된 액화질소 가스의 누출을 재차 막도록 마련될 수 있다.
이처럼 상기 씰링부(150)는 상기 제1 씰링(151)과 상기 제2 씰링(152)을 통해 이중으로 상기 액화질소 가스의 누출을 방지하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 씰링부(150)는 상기 가열부(160)와 상기 홀더부(120) 사이에 마련되면서, 상기 가열부(160)에 접하도록 마련되기 때문에 상기 냉각부(140)에 의해 과냉각 되는 것을 방지할 수 있다.
상기 가열부(160)는 상기 하우징부(130)에 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 가열부(160)는 상기 제2 관로(142)의 가상의 연장선에 중심축이 위치하도록 마련되며, 상기 씰링부(150)와 상기 하우징부(130)의 베어링(132)이 과냉각되지 않도록 가열되는 온도가 제어될 수 있다.
이를 위해, 상기 베어링(132) 및 상기 씰링부(150)에는 각각 온도를 측정하기 위한 온도센서(미도시)가 더 마련될 수 있다. 그리고, 상기 가열부는 상기 온도센서가 기설정된 온도보다 내려가지 않도록 가열되도록 마련될 수 있다.
또는, 상기 베어링(132)과 상기 씰링부(150)가 마련된 하우징본체(131)측 내벽에는 스트레인 게이지(미도시)가 구비되는 것도 가능하다. 구체적으로, 상기 베어링(132)과 상기 씰링부(150)가 냉각으로 인해 수축되면서 상기 베어링(132)과 상기 씰링부(150)와 대응되는 곳의 상기 하우징본체(131)에 기계적 변형이 발생하게 될 수 있다. 이‹š, 상기 가열부(160)는 상기 스트레인게이지의 변형량이 기설정된 범위를 초과하지 않도록 온도를 제어하도록 마련될 수도 있다.
이처럼 마련된 상기 가열부(160)는 상기 베어링(132) 및 상기 씰링부(150)의 과냉각을 방지하여 손상 및 사용수명 감소가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 가열부(160)는 상기 제2 관로(142)의 가상의 연장선에 중심축이 위치하도록 마련되기 때문에 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치(100) 전체에 열이 균일하게 전달되도록 할 수 있다.
상기 윤활부(170)는 상기 하우징부(130)에 마련되며, 상기 가공부(110)측 전방을 향해 MQL(Minimal Quantity Lubrication)을 분사하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 윤활부(170)는 윤활주입구(171), 윤활호스(172) 및 노즐(173)을 포함할 수 있다.
상기 윤활주입구(171)는 상기 가열부(160)의 일측에 마련되며, 상기 MQL이 유입되도록 마련될 수 있다.
상기 윤활호스(172)는 상기 윤활주입구(171)에 상기 MQL을 유입시키도록 마련될 수 있다.
상기 노즐(173)은 상기 하우징부(130)의 전방에 위치하며, 상기 윤활주입구(171)와 연결되어 마련될 수 있다. 그리고 상기 노즐(173)은 상기 가공부(110)를 향해 유입된 상기 MQL을 분사하도록 마련될 수 있다.
일반적으로, 가공 시에는 고열이 발생하며, 차가운 쿨런트가 이 부위를 급격하게 식히면서 열 피로로 인한 크랙이 생기고 결국 공구가 파손된다. 그 결과, 절삭유를 많이 뿌려도 가공 속도를 올리는 데는 한계가 있다. 하지만, 본 발명에 따르면, 액화질소를 이용한 극저온 냉각과 MQL 윤활을 적용해서 가공 열을 낮춤으로써, 공구 파손 및 마모를 줄이고 가공을 더 오랜 시간 지속할 수 있다.
상기 서포트부(180)는 상기 하우징부(130)의 바깥측에 결합되며, 상기 홀더부(120)가 회전될 때, 상기 하우징부(130)가 회전되지 않도록 상기 하우징부(130)를 고정시키도록 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 서포트부(180)는 공작기계 및 상기 하우징부(130)와 나사 결합되어 고정됨으로써, 상기 하우징부(130)가 회전하지 않도록 고정시킬 수 있다.
상기 스핀들결합부(190)는 상기 홀더부(120)의 일단에 결합되며, 공작기계의 스핀들(미도시)에 결합되도록 마련될 수 있다.
전술한 바와 같이 마련된 본 발명은, 베어링(132)과 씰링부(150)의 과냉각을 방지함으로써, 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치(100)의 사용 수명의 감소를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 씰링부(150)의 씰링을 이중으로 마련하여 액화질소 가스의 누출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 가열부(160)의 중심에 제2 관로(142)의 가상의 연장선이 위치하도록 상기 가열부(160)가 위치되기 때문에 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치(100) 전체에 균일하게 열이 전달되어 과냉각을 방지하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 그루브를 구비하여, 액화질소가 유동하면서 압력의 피크가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치(100)의 사용 수명 감소를 방지하고, 오랜 시간 가공을 수행하도록 할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치
110: 가공부
120: 홀더부
121: 툴홀더
122: 홀더본체
130: 하우징부
131: 하우징본체
132: 베어링
140: 냉각부
141: 제1 관로
142: 제2 관로
143: 그루브
144: 질소주입구
145: 질소호스
150: 씰링부
151: 제1 씰링
152: 제2 씰링
160: 가열부
170: 윤활부
171: 윤활주입구
172: 윤활호스
173: 노즐
180: 서포트부
190: 스핀들결합부

Claims (11)

  1. 절삭 공구로 이루어진 가공부;
    상기 가공부가 내측에 삽입되어 고정되도록 마련된 홀더부;
    내측에 상기 홀더부가 삽입되도록 마련된 하우징부;
    상기 하우징부 및 상기 홀더부를 통로로 하여 상기 가공부에 연결되도록 마련되며, 상기 가공부에서 액화질소를 분사하도록 마련된 냉각부;
    상기 하우징부에 마련되는 가열부; 및
    상기 하우징부에 마련되며, 상기 가공부측 전방을 향해 MQL(Minimal Quantity Lubrication)을 분사하도록 마련된 윤활부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더부는,
    상기 가공부가 내측에 삽입되어 고정되도록 마련된 툴홀더; 및
    상기 툴홀더의 후방에 결합되며, 공작기계의 스핀들을 향해 원통형으로 연장 형성된 홀더본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징부는,
    내측에 상기 홀더부가 삽입될 수 있도록 마련된 하우징본체; 및
    상기 하우징본체와 상기 홀더부 사이에 마련되며, 상기 홀더부가 회전 가능하도록 마련된 복수의 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 가공부부터 상기 툴홀더의 중간 지점까지 상기 가공부 및 상기 툴홀더의 회전축을 따라 연장 형성된 제1 관로;
    상기 홀더본체의 중심에 위치한 상기 제1 관로의 끝단부터 상기 하우징부를 향해 수직으로 연장 형성된 제2 관로;
    상기 제2 관로와 상기 하우징부의 결합 부위에 형성되는 그루브;
    상기 하우징부에 마련되며, 상기 그루브를 통해 상기 제2 관로와 연결되는 질소주입구; 및
    상기 질소주입구와 연결되어 액화질소를 주입시키도록 마련된 질소호스를 포함하며,
    상기 제1 관로로 유입된 상기 액화질소는 상기 가공부에서 분사되도록 마련된 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 홀더부 및 상기 가열부 사이에 마련되어 액화질소 가스의 누출을 막도록 마련된 씰링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 씰링부는,
    상기 홀더부 및 상기 가열부 사이에 마련되되, 상기 냉각부의 양측에 마련되는 제1 씰링; 및
    상기 제1 씰링의 바깥측에 마련되는 제2 씰링을 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 가열부는,
    상기 제2 관로의 연장선에 상기 가열부의 중심축이 위치하도록 마련되며,
    상기 씰링부와 상기 하우징부의 베어링이 과냉각되지 않도록 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활부는,
    상기 가열부의 일측에 마련되며, 상기 MQL이 유입되는 윤활주입구;
    상기 윤활주입구에 상기 MQL을 유입하는 윤활호스; 및
    상기 하우징부의 전방에 위치하며, 상기 가공부를 향해 유입된 상기 MQL을 분사하도록 마련된 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징부의 바깥측에 결합되는 서포트부를 더 포함하며,
    상기 서포트부는, 상기 홀더부가 회전될 때, 상기 하우징부가 회전되지 않도록 상기 하우징부를 고정시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더부의 일단에 결합되며, 공작기계의 스핀들에 결합되도록 마련된 스핀들결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치.
  11. 제 10 항에 따른 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치가 구비된 공작기계에 있어서,
    상기 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치는 상기 스핀들결합부에 의해 상기 공작기계에 결합된 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 액화질소 냉각용 툴링킷 장치가 구비된 공작기계.
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