WO2021096052A1

WO2021096052A1 - 편심 마이크로엔드밀 및 그 가공방법

Info

Publication number: WO2021096052A1
Application number: PCT/KR2020/012704
Authority: WO
Inventors: 김수진
Original assignee: 경상대학교산학협력단
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-05-20

Abstract

본 발명은 편심 마이크로엔드밀 및 그 가공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 공작기계의 척에 장착되어 공작물을 가공하는 마이크로엔드밀에 있어서, 상기 척에 고정되는 생크부와 상기 생크부에 하부에 구비되는 날부를 포함하고, 상기 날부의 중심은 상기 생크부의 중심으로부터 이격되어, 상기 날부의 회전축이 상기 생크부의 회전축에 편심되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

편심 마이크로엔드밀 및 그 가공방법

본 발명은 편심 마이크로엔드밀 및 그 가공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 편심 원통연삭 및 평면연삭으로 양의 여유면과 경사각을 가지는 편심 마이크로엔드밀 및 그 가공방법에 관한 것이다.

전자기기, 광학기기 등의 각종 기기의 급속한 발전에 따라, 초정밀 가공 기술, 마이크로 가공 기술 등의 가공기술도 점점 고정도화(高精度化)되어 가고 있다. 특히, 마이크로 머시닝(micro machining), 마이크로 로봇(micro robot) 등의 분야에 요구되는 마이크로 구조체와 초소형 액추에이터(actuator) 등의 극소 기구의 제작을 위해서는, 새로운 3차원 마이크로 가공 기술을 필요로 하게 되었다.

이에, 마이크로 공구, 마이크로 드릴(micro drill), 마이크로 엔드밀(micro endmill), 마이크로 펀치(micropunch), 다이스를 이용하여 마이크로 홀(micro hole), 마이크로 트렌치(micro trench) 또는 3차원 형상을 갖는구조물 등을 제작하는 기술에 대한 연구가 계속되고 있으며, 이 중에서도, 마이크로 엔드밀은 금속 이외의 가공도 가능하며, 다양한 형상을 비교적 고정도 및 저비용으로 가공할 수 있기 때문에, 많은 주목을 받고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1531908호를 살펴보면, 단순한 회전 동작으로 피가공물에 미세 원형 기둥 형상을 생성할 수 있는 방전 가공용 편심 전극과 그 제조방법 및 이를 포함하는 마이크로 방전가공장치를 개시하고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 마이크로 엔드밀은, 고가의 장비를 사용하여 제작하므로, 장비 구입 및 유지 측면에서 문제가 있어 왔고, 칩 배출이 원활하게 진행되지 않아, 절삭 저항이 커지고, 가공 정도가 떨어지는 문제가 있어 왔다. 이에, 칩 배출을 용이하게 하여 절삭 저항을 낮추고, 보다 가공하기 용이하고 저가로 제작할 수 있는 마이크로 엔드밀의 개발이 필요하다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 편심 원통연삭 및 평면연삭으로 양의 여유면과 경사각을 가지는 편심 마이크로엔드밀를 제작함으로써, 보다 가공하기 용이하고 저가로 제작할 수 있으며, 사용시 칩 배출을 용이하게 하여 절삭 저항을 감소시키는 편심 마이크로엔드밀 및 그 가공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀은, 공작기계의 척에 장착되어 공작물을 가공하는 마이크로엔드밀에 있어서, 상기 척에 고정되는 생크부와 상기 생크부에 하부에 구비되는 날부를 포함하고, 상기 날부의 중심은 상기 생크부의 중심으로부터 이격되어, 상기 날부의 회전축이 상기 생크부의 회전축에 편심되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 생크부는, 상기 생크부와 동일한 중심을 가지는 본체부와 상기 본체부의 외주면의 일부를 감싸도록 장착되는 홀더를 포함하고, 상기 홀더에 의하여, 상기 본체부 및 날부의 중심이 상기 생크부의 중심으로부터 편심되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 가공방법은 상기 날부의 회전중심을 상기 생크부의 회전중심으로부터 이격시켜, 날부의 회전축으로 마이크로엔드밀을 회전시키면서 연삭숫돌을 회전축방향으로 왕복해 상기 날부의 원통면을 원통연삭하는 편심원통연삭단계와 상기 날부의 일측면을 경사지게 평면연삭하는 경사면연삭단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 가공방법은 상기 날부의 하부면을 경사지게 평면연삭하는 경사면연삭단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 편심원통연삭단계는 상기 날부를 일방향으로 기울어지도록 소성변형시키는 소성변형단계를 포함하여, 상기 날부의 회전축이 상기 생크부의 회전축에 편심되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 편심 마이크로엔드밀 및 그 가공방법은, 보다 가공하기 용이하고 저가로 제작할 수 있으며, 사용 시 칩 배출을 용이하게 하며, 절삭되는 부분을 제외한 나머지 부분이 공작물에 접촉되지 않도록 함으로써, 절삭 저항을 감소시키는데 그 효과가 있다.

또한, 마이크로엔드밀의 공작물 가공 시, 마이크로엔드밀의 날 부분을 제외한 나머지 부분의 불필요한 접촉을 방지함으로써, 마이크로엔드밀과 공작물 사이의 마찰을 최소화 함으로써, 마이크로엔드밀의 손상을 저하시켜, 마이크로엔드밀의 수명을 증가시키는데 그 효과가 있다.

또한, 마이크로엔드밀의 공작물 가공 시, 마이크로엔드밀의 날 부분을 제외한 나머지 부분의 불필요한 접촉을 방지함으로써, 칩의 배출을 원활하게 수행할 수 있도록 함으로써, 마이크로엔드밀의 수명을 증가시키는데 그 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 투시도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 측면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 홀더가 설치된 편심 마이크로엔드밀의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 가공방법을 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 가공방법을 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 가공방법을 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 가공방법의 날부의 최적설계를 나타낸 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공작기계의 척(55)에 장착되어 공작물(50)을 가공하는 마이크로엔드밀에 있어서, 도 1 에 도시한 바와 같이, 상기 척에 고정되는 생크부(10)와 상기 생크부(10)에 하부에 구비되는 날부(20)를 포함하고, 상기 날부(20)의 중심은 상기 생크부(10)의 중심으로부터 이격되어, 상기 날부(20)의 회전축이 상기 생크부(10)의 회전축에 편심되도록 구비된다.

먼저, 상기 생크부(10)가 마련된다. 상기 생크부(10)는 공구를 공작기계에 결합시키는 자루 부분을 말하며, 본 발명에서 상기 생크부(10)는 상기 날부(20)를 상기 공작기계에 결합시켜, 상기 날부(20)가 회전될 때, 상기 날부(20)가 상기 공작기계로부터 이탈하는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

이때, 종래의 경우, 생크부의 중심과 날부의 중심이 동일하게 구비된다. 따라서, 공작기계의 가공 시, 공작기계 내의 모터가 생크부를 회전시킴으로써, 생크부에 장착된 날부가 생크부의 중심을 축으로 회전되어 공작물의 가공을 수행해왔다.

그러나, 이와 같은 종래의 마이크로엔드밀의 경우, 날부의 끝부분을 제외한 나머지 부분에도 공작물과의 접촉이 일어나 불필요한 마찰이 발생하게 된다.

즉, 종래의 마이크로엔드밀은 경우에 따라 날부의 원통측면이나 하부면이 가공하고자 하는 공작물에 접촉하게 됨으로써, 마이크로엔드밀과 공작물 사이에 불필요한 마찰이 발생하게 되며, 이에 따라 마이크로엔드밀의 수명이 감소하게 되는 것이다.

이에 반해, 본 발명의 상기 날부(20)는, 상기 날부(20)와 공작물 사이에 불필요한 마찰이 발생하는 것을 방지한다.

보다 상세하게, 상기 날부(20)의 중심은 상기 생크부(10)의 중심으로부터 이격되어, 상기 날부(20)의 회전축이 상기 생크부(10)의 회전축에 편심되도록 구비된다.

즉, 상기 날부(20)의 중심은 상기 생크부(10)의 중심으로부터 일방향으로 치우쳐 형성됨으로써, 가공 시, 상기 날부(20)의 끝부분을 제외한 나머지 부분이 공작물과 접촉되지 않도록 하는 것이다.

다시 말하면, 상기 날부(20)와 공작물의 불필요한 마찰을 차단함으로써, 상기 날부(20)가 받는 절삭저항을 최소화하여, 상기 날부(20)의 수명을 증가시킬 수 있는 것이다.

일례로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 날부(20)의 하단부 지점은 예각으로 형성되며, 타 부분에 비해 돌출되도록 마련된다. 이때, 상기 날부(20)의 하단부 지점이 직각 또는 둔각으로 형성되면, 상기 날부(20)의 하단부 지점을 제외한 나머지 부분이 공작물(50)과 접촉되어 마찰이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 상기 날부(20)의 하단부 지점은 예각으로 형성되는 것이다.

또한, 상기 날부(20)의 측면부와 하면부는 상기 날부(20)의 하단부 지점을 중심으로 경사지게 형성되며, 상기 날부(20)의 하단부 보다 더 돌출되지 않도록 형성된다. 여기서 상기 날부(20)의 하단부 지점은 상기 공작물(50)과의 접촉 지점을 의미한다.

즉, 상기 날부(20)의 측면부와 하면부는 상기 날부(20)의 하단부 지점을 기준으로 소정의 각을 이루도록 형성되는 것이다. 그리고, 상기 날부(20)의 중심은 상기 생크부(10)의 중심으로부터 이격되어, 상기 날부(20)의 회전축이 상기 생크부(10)의 회전축에 편심되도록 구비된다.

결과적으로, 상기 날부(20)의 하단부를 제외한 나머지 부분은 공작물(50)과 접촉되지 않도록 형성되는 것이다. 이에 따라, 상기 마이크로엔드밀의 공작물(50) 가공 시, 상기 날부(20)의 하단부 지점을 제외한 나머지 부분의 불필요한 접촉을 방지함으로써, 상기 날부(20)의 측면부 및 하면부와 공작물(50) 사이의 마찰을 최소화함으로써, 상기 날부(20)의 손상을 저하시켜, 상기 날부(20)의 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 마이크로엔드밀의 공작물(50) 가공 시, 상기 날부(20)의 하단부 지점을 제외한 나머지 부분의 불필요한 접촉을 방지함으로써, 팁의 발생을 최소화하며, 팁의 배출을 원활하게 수행할 수 있도록 함으로써, 상기 날부(20)의 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

다음으로, 상기 생크부(10)는 상기 생크부(10)와 동일한 중심을 가지는 본체부(11)와 상기 본체부(11)의 외주면의 일부를 감싸도록 장착되는 홀더(30)를 포함하고, 상기 홀더(30)에 의하여, 상기 본체부(11) 및 날부(20)의 중심이 상기 생크부(10)의 중심으로부터 편심되도록 할 수 있다.

보다 상세하게, 도 4에서 A는 상기 본체부(11)의 중심 및 상기 날부(20)의 중심을 나타낸다. 또한, B는 상기 척(55)의 중심을 나타낸다. 즉, 상기 홀더(30)의 미장착 시, 상기 본체부(11) 및 날부(20)의 중심(A)과 상기 척(55)의 중심(B)은 동일한 상태이고, 상기 홀더(30)의 장착 시, 상기 본체부(11) 및 날부(20)의 중심(A)과 상기 척(55)의 중심(B)은 동일하지 않은 편심된 상태인 것이다.

결과적으로, 상기 홀더(30)를 필요에 따라 선택적으로 상기 생크부(10)에 장착함으로써, 상기 날부(20)의 회전축을 조절할 수 있는 것이다. 따라서, 상기 마이크로엔드밀의 공작물(50) 가공 시, 상기 날부(20)의 하단부 지점을 제외한 나머지 부분의 불필요한 접촉의 발생 시, 상기 홀더(30)를 상기 생크부(10)에 장착하여, 상기 날부(20)의 측면부 및 하면부와 공작물(50) 사이의 접촉을 방지함으로써, 상기 날부(20)의 손상을 저하시켜, 상기 날부(20)의 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 마이크로엔드밀의 공작물(50) 가공 시, 상기 날부(20)의 하단부 지점을 제외한 나머지 부분의 불필요한 접촉을 방지함으로써, 마찰을 최소화하며, 편심된 공간으로 칩의 배출을 원활하게 수행할 수 있도록 함으로써, 상기 날부(20)의 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 편심 마이크로엔드밀의 가공이 용이하지 않은 경우에 있어서, 상기 홀더(30)를 장착하는 것만으로 상기 날부(20)의 중심과 상기 척(55)의 중심을 이격시켜 편심되도록 함으로써, 상기 날부(20)의 절삭저항을 감소시킬 수 있는 것이다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 가공방법에 대해 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 편심 마이크로엔드밀의 가공방법은 상기 날부(20)의 회전중심을 상기 생크부(10)의 회전중심으로부터 이격시켜, 상기 날부(20)의 회전축으로 상기 마이크로엔드밀을 회전시키면서 연삭숫돌을 회전축방향으로 왕복해 상기 날부(20)의 원통면을 원통연삭하는 편심원통연삭단계와 원통형상의 마이크로엔드밀의 일측면을 경사지게 평면연삭하는 경사면연삭단계를 포함한다.

먼저, 상기 편심원통연삭단계는 상기 날부(20)의 회전축이 상기 생크부(10)의 회전축에 편심되도록 배치하는 편심배치단계와 상기 날부(20)의 원통면을 연삭하는 원통연삭단계를 포함한다. 상기 편심배치단계는 원통형상의 날부(20)를 상기 생크부(10)의 중심으로부터 이격시켜 편심되도록 배치하는 것을 의미한다. 이때, 편심의 방향은 상기 날부(20)의 중심에서 상기 날부(20)의 하단부 지점(날 부분)을 이은 가상의 벡터와, 상기 날부(20)의 중심에서 상기 날부(20)의 하단부 지점을 이은 가상의 벡터의 법선 벡터의 합으로 나타낼 수 있다.

다음으로, 상기 원통연삭단계는 도 5와 같이 상기 원통형상의 날부(20)의 원통면을 상기 생크(10)와 편심지게 원통연삭하는 것을 의미한다. 즉, 상기 원통연삭단계를 통하여, 상기 날부(20)의 원통면이 공작물(50)과 접촉되지 않도록 한다.

다음으로, 상기 경사면연삭단계는 도 6의 (a)와 같이 상기 원통형상의 날부(20)의 일측면을 경사지게 평면 연삭하는 것을 의미한다. 즉, 상기 경사면연삭단계를 통하여, 상기 날부(20)의 측면부가 공작물(50)과 접촉되지 않도록 한다. 이때, 상기 원통형상의 날부(20)는 가상의 평면(60)과 같이 연삭된다.

다시 말하면, 상기 날부(20)가 상기 생크부(10)의 중심으로부터 이격시켜 편심되도록 배치된 상태에서, 상기 편심원통연삭단계와 경사면연삭단계를 완료하면 상기 날부(20)의 원통면이 상기 생크(10)의 회전축에 편심되게 배치되고, 날부(20)의 측면부가 비스듬하게 형성되고, 이로 인해 상기 날부(20)의 하단부 지점과 하면부만 상기 공작물(50)과 접촉되게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 편심 마이크로엔드밀의 가공방법은 상기 날부(20)의 하부면을 경사지게 평면 연삭하는 평면연삭단계를 포함한다.

보다 상세하게, 도 6의 (b)와 같이 상기 평면연삭단계는 상기 원통연삭단계를 완료한 날부(20)의 하면부를 경사지게 평면 연삭하는 것을 의미한다. 즉, 상기 평면연삭단계를 통하여, 상기 날부(20)의 하면부가 공작물(50)과 접촉되지 않도록 한다. 이때, 상기 원통형상의 날부(20)는 가상의 평면(61)과 같이 연삭된다.

다시 말하면, 상기 날부(20)가 상기 생크부(10)의 중심으로부터 이격시켜 편심되도록 배치된 상태에서, 상기 평면연삭단계를 완료하면 상기 날부(20)의 하면부가 비스듬하게 형성되고, 이로 인해 상기 날부(20)의 하단부 지점과 측면부만 상기 공작물(50)과 접촉되게 되는 것이다.

결과적으로, 상기 날부(20)는 상기 날부(20)의 중심을 상기 생크부(10)의 중심으로부터 이격시켜, 상기 날부(20)의 회전축이 상기 생크부(10)의 회전축에 편심되도록 배치해 원통형상의 마이크로엔드밀의 원통면을 편심지게 원통연삭하는 편심원통연삭단계와 원통형상의 마이크로엔드밀의 일측면을 경사지게 평면연삭하는 경사면연삭단계와 상기 날부(20)의 하부면을 경사지게 평면 연삭하는 평면연삭단계를 통해, 상기 날부(20)의 모서리를 제외한 나머지 부분은 공작물(50)과 접촉되지 않도록 형성되는 것이다.

이에 따라, 상기 마이크로엔드밀의 공작물(50) 가공 시, 상기 날부(20)의 모서리 지점을 제외한 나머지 부분의 불필요한 접촉을 방지함으로써, 상기 날부(20)의 원통측면부 및 하면부와 공작물(50) 사이의 마찰을 최소화함으로써, 상기 날부(20)의 손상을 저하시켜, 상기 날부(20)의 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 마이크로엔드밀의 공작물(50) 가공 시, 상기 날부(20)의 모서리 지점을 제외한 나머지 부분의 불필요한 접촉을 방지함으로써, 발열을 최소화하며, 칩의 배출을 원활하게 수행할 수 있도록 함으로써, 상기 날부(20)의 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

다음으로, 상기 편심배치단계는 상기 날부(20)를 일방향으로 기울어지도록 소성변형시키는 소성변형단계를 포함하여, 상기 날부(20)의 회전축이 상기 생크부(10)의 회전축에 편심되도록 할 수 있다.

보다 상세하게, 도 7의 (b)를 참조하면, 상기 소성변형단계는 상기 원통연삭단계를 완료한 날부(20)에 일방향으로 열과 압력 등을 가하여 상기 날부(20)가 휘어지도록 소성변형시키는 것을 의미한다. 즉, 도 7의 (c)와 같이, 상기 날부(20)의 중심은 상기 소성변형단계에 의해 상기 생크부(10)의 중심으로부터 더욱 이격되어 형성될 수 있는 것이다.

다시 말하면, 상기 날부(20)의 회전축이 상기 생크부(10)의 회전축으로부터 보다 더 편심되어 형성되도록 함으로써, 상기 날부(20)의 모서리 지점을 제외한 나머지 부분에 대한 공작물(50)과의 접촉을 방지할 수 있는 이점이 있는 것이다.

상기 소성변형단계는 상기 평면연삭단계를 완료한 이후 수행될 수 있음은 당연하다. 즉, 상기 편심원통연삭단계 , 경사면연삭단계, 평면연삭단계 및 소성변형단계는 순서에 관계없이 필요에 따라 선택적으로 수행될 수 있다.

결과적으로, 종래의 D형 마이크로 엔드밀의 날부 원통면은 소재와 마찰이 발생하지만, 본 발명의 편심 마이크로 엔드밀의 상기 날부(20)는 도 2와 같이 모서리(날끝)만 소재와 닿고 마이크로엔드밀이 회전하면서 상기 날부(20)의 원통면과 소재 사이의 여유가 점점 커짐을 알 수 있다. 도 2의 확대도에서 소재와 원통면사이의 여유를 여유각(Clearance Angle)이라고 하며 여유각이 6°까지는 여유각이 커짐에 따라 공구마모가 감소한다. 따라서 본 발명으로 마이크로 엔드밀의 수명이 증가할 수 있다.

또한, 종래의 엔드밀은 공작 시, 상기 날부(20)에서 발생한 칩이 공구의 원통면과 상기 공작물(50)의 절삭면 사이에 들어간 경우, 칩이 끼여 배출되지 않고, 상기 공작물(50)에 스크래치가 발생하게 된다. 이에 반해, 본 발명의 편심 마이크로엔드밀은 회전하면서 공구의 원통면과 상기 공작물(50)의 절삭면 사이의 여유 공간이 커짐으로 칩이 자연스럽게 배출되게 된다. 그리고, 공구 하부면 또한, 회전축과 수직이 아닌 경사진 평면(61)임으로 상기 날부(20)의 끝부분만 소재에 닿고 공구가 회전함에 따라 공구 하부면과 상기 공작물(50)의 절삭면 사이의 간격이 넓어짐으로 마찰이 작아 공구수명이 증가하고 칩의 배출이 용이해진다.

다음으로, 도 8을 참조하면, 공구의 절삭력은 공구 날의 확대도의 전단각(Rake angle)이 커지면 작아지고, 마찰과 표면은 여유각(Relief angle)의 영향을 받으며, 날의 강도는 전단각과 여유각이 작아야 커진다. 마이크로 엔드밀의 경사면(60)과 편심벡터 크기와 방향으로 전단각과 여유각을 제어해 절삭력, 공구수명, 칩 배출이 원활한 최적의 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, 도 8에서 경사면연삭 깊이(Rake length) a와 편심벡터의 X성분 δx, Y성분 δy를 바꾸어 식(1)로 실제 절삭반경 r을 계산하고, 식(2)와 같이 경사각 α를 제어하고, 식(3)과 같이 여유각 γ를 제어해 마이크로 가공에 최적인 상기 날부(20)를 가공할 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

또한 기술한 실시예들은 혼용하여 사용가능하다.

[부호의 설명]

10 : 생크부

20 : 날부

30 : 홀더

50 : 공작물

55 : 척

60 : 가상의 평면

61 : 가상의 평면

A : 본체부 및 날부의 중심

B : 척 중심

Claims

공작기계의 척에 장착되어 공작물을 가공하는 마이크로엔드밀에 있어서,

상기 척에 고정되는 생크부; 및

상기 생크부에 하부에 구비되는 날부;를 포함하고,

상기 날부의 중심은 상기 생크부의 중심으로부터 이격되어, 상기 날부의 회전축이 상기 생크부의 회전축에 편심되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 편심 마이크로엔드밀.
제 1항에 있어서,

상기 생크부는,

상기 생크부와 동일한 중심을 가지는 본체부; 및

상기 본체부의 외주면의 일부를 감싸도록 장착되는 홀더;를 포함하고,

상기 홀더에 의하여, 상기 본체부 및 날부의 중심이 상기 생크부의 중심으로부터 편심되는 것을 특징으로 하는 편심 마이크로엔드밀.
제 1항에 기재된 편심 마이크로엔드밀을 가공하는 방법으로서,

상기 날부의 중심을 상기 생크부의 중심으로부터 이격시켜, 상기 날부의 회전축으로 상기 마이크로엔드밀을 회전시키면서 상기 날부의 원통면을 상기 생크부와 편심지게 원통연삭하는 편심원통연삭단계; 및

상기 날부의 일측면을 경사지게 평면연삭하는 경사면연삭단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편심 마이크로엔드밀 가공방법.
제 3항에 있어서,

상기 날부의 하부면을 경사지게 평면연삭하는 평면연삭단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편심 마이크로엔드밀 가공방법.
제 3항에 있어서,

상기 편심원통연삭단계는 상기 날부를 일방향으로 기울어지도록 소성변형시키는 소성변형단계;를 포함하고, 상기 날부의 회전축이 상기 생크부의 회전축에 편심되도록 하는 것을 특징으로 하는 편심 마이크로엔드밀 가공방법.