WO2023074921A1 - Cutting tool with tool inside cooling passages - Google Patents

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WO2023074921A1
WO2023074921A1 PCT/KR2021/015045 KR2021015045W WO2023074921A1 WO 2023074921 A1 WO2023074921 A1 WO 2023074921A1 KR 2021015045 W KR2021015045 W KR 2021015045W WO 2023074921 A1 WO2023074921 A1 WO 2023074921A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutter
cooling channel
channel
core
cutting
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/015045
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
남정수
김태곤
김성현
이석우
신강우
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/06—Drills with lubricating or cooling equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/28—Features relating to lubricating or cooling

Definitions

  • the present invention relates to a cutting tool having a tool internal cooling passage, and more particularly, to a cutting tool having a tool internal cooling passage provided with a cooling passage inside the tool.
  • machine tools are used for the purpose of processing metal workpieces into desired shapes and dimensions using appropriate tools by various cutting or non-cutting processing methods, such as CNC (Computerized Numerical Control) lathes or semi-automatic machines.
  • CNC Computerized Numerical Control
  • Semi-automatic machines There are types such as NC machines or machining centers.
  • Such a machine tool is provided with a cutting tool for performing cutting, and a tool holder coupled to a spindle to connect the spindle and the tool and fixing the tool.
  • conventional cutting tools such as solid end mills and drills are made by processing metal materials suitable for use as cutting tools, and have a completely solid structure in which cutting oil is supplied to the outside to cool the cutting heat, and cooling that can supply cutting oil
  • a hollow structure in which a channel is provided as a hollow therein.
  • cutting oil can be supplied to the outside as well as to the inside to further cool the cutting heat that may be generated during cutting, but the machining of the cooling channel Due to the limitations, it is difficult to supply enough cutting oil to the area adjacent to the cutting edge.
  • the cooling channel formed in the existing cutting tool is formed by drilling in the center of the cutting tool or its periphery, and it is difficult to form it near the cutting edge where cutting heat is concentrated. It is almost impossible to machine form the channel cross section.
  • An object of the present invention to solve the above problems is to apply 3D printing technology to a cutting tool to form a cutting channel as close as possible to the cutting edge of the cutting tool, thereby improving cooling performance for the cutting edge compared to conventional cutting tools. It is to provide a cutting tool having a cooling passage inside the tool, which can sufficiently increase, and which can increase cutting precision, stability, and productivity in high-speed machining.
  • the core portion a cutter provided outside the core part; and a cutter cooling channel positioned adjacent to a cutting surface of the cutter in the cutter, wherein the cutter cooling channel is formed in the cutter as the core portion and the cutter are formed by metal 3D printing.
  • the cutter has a rake face corresponding to the cutting surface and a flank face corresponding to the guide of cutting chips, and the cutter cooling channel is disposed closer to the rake face than the flank face.
  • the cutter cooling channel may have a cross-sectional shape extending from an edge portion of the cutter toward a boundary between the core portion and the cutter.
  • the cutter cooling channel may have a cross-sectional shape obtained by reducing the shape of the cutter.
  • the cross-sectional thickness between the rake face of the cutter and the cutter cooling channel may be less than 1/5 of the diameter of the core.
  • the cross-sectional thickness between the cutter's flank face and the cutter cooling channel is between 1.5 and 3 times the cross-sectional thickness between the cutter's rake face and the cutter cooling channel.
  • a core cooling channel provided in the central portion of the core unit may further include.
  • the cutter and the cutter cooling channel are provided in a plurality of spiral shapes along the outer circumferential surface of the core portion, the core cooling channel is separated from the cutter cooling channel, and the core portion, the cutter, and the cutter
  • the cooling channel and the core cooling channel may be formed of metal laminates along a central axial direction of the core.
  • the cutter cooling channel is adjacent to the rake face side, which is expressed as a portion where cutting heat is concentrated according to the analysis of the cutting thermal gradient of the cutter.
  • a boundary or limit line of the passage cross section may be disposed there is.
  • the cutter cooling channel is expressed as a portion in which cutting heat is concentrated according to the cutting thermal gradient analysis of the cutter at a portion adjacent to the rake face side, and the thermal gradient is rapidly inclined. So as to be adjacent to A boundary or limit line of the passage cross-section may be placed.
  • the cutter cooling channel is expressed as a portion in which cutting heat is concentrated according to the cutting thermal gradient analysis of the cutter at a portion adjacent to the rake face side, and the thermal gradient is rapidly inclined. So as to be adjacent to A boundary or limit line of the passage cross section may be arranged corresponding to the isotherm of the thermal gradient.
  • the cutter has a rake face corresponding to the cutting surface and a flank face corresponding to the guide of cutting chips, and the cutter cooling channel has a higher flow rate towards the rake face than the flank face It can be arranged to provide.
  • the cutter cooling channel may include a plurality of rake capillary channels extending from the connection channel toward the rake face; and a plurality of flank capillary channels extending from the connection channel toward the flank face.
  • connection channel is formed radially from the core cooling channel toward the flank face side, and the rake cap channel in the connection channel is disposed inclined toward the rake face side, and the connection channel In, the flank capillary channel may be disposed inclined toward the flank face.
  • two or more rake capillary channels may be disposed, and one or more flank capillary channels may be disposed.
  • the rake capillary channel may have a wider channel width than the flank capillary channel.
  • the cutter, the cutter cooling channel, and the connection channel are provided in a plurality of spiral shapes along the outer circumferential surface of the core part, the core part, the cutter, the cutter cooling channel, the connection channel, and
  • the core cooling channel may be formed of a metal laminate along a central axial direction of the core.
  • the effect of the present invention according to the configuration as described above is to apply 3D printing technology to a cutting tool to form a cutting channel as close as possible to the cutting edge of the cutting tool, thereby sufficiently increasing the cooling performance of the cutting edge compared to conventional cutting tools.
  • the present invention provides a cutting tool having a cooling passage inside the tool capable of increasing cutting precision, stability, and productivity in high-speed machining.
  • FIG. 1 is a front view of a cutting tool having a cooling passage inside the tool according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a heat transfer analysis diagram showing a cutting heat gradient in a portion where cutting heat is concentrated in an existing cutting tool to which a cutter cooling channel according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 4 is a front view of a cutting tool having an internal cooling passage having a porous structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 4 .
  • An embodiment of the present invention provides a cutting tool having a cooling passage inside the tool.
  • a cutting tool having a cooling passage inside the tool according to an embodiment of the present invention includes a core part; A cutter provided on the outside of the core part; and a cutter cooling channel positioned adjacent to a cutting surface of the cutter in the cutter, wherein the cutter cooling channel is formed in the cutter as the core portion and the cutter are formed by metal 3D printing.
  • FIG. 1 is a front view of a cutting tool having an internal cooling passage according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 1 .
  • a cutting tool 10 having a cooling passage inside the tool includes a core part 11 and a core cooling channel provided in the central part of the core part 11 ( 15), and a cutter 20 provided outside the core portion 11, and a cutter cooling channel 25 positioned adjacent to the cutting surface of the cutter 20 in the cutter 20.
  • the core part 11 is formed as a central structure of a tool to which the cutter 20 is coupled, and is a hollow structure in which a core cooling channel 15 penetrating the central part in the longitudinal direction is formed.
  • the core cooling channel 15 is a passage through which a cooling fluid such as cutting oil for cooling the core part 11 is supplied, but is presented in a circular cross-sectional shape as shown, but is not limited thereto, and makes the heat exchange area larger. It may have a concavo-convex shape for
  • the cooling fluid flows along the center line of the core part 11.
  • a fluid or gas used to cool the core part 11 by exchanging heat with the core part 11 while passing through the core cooling channel 15 may be used.
  • the cutter 20 is formed on the core part 11 at regular intervals to cut an object to be cut, and has an edge part 21 that is sharply processed and heat treated for cutting.
  • the cutter 20 may have a spiral structure disposed at 90 degree or 180 degree intervals on the outside of the core part 11 provided in the shape of an end mill, but is not limited thereto, and may be arranged at smaller angular intervals. do.
  • the cutter cooling channel 25 is provided in a plurality of spiral shapes along the outer circumferential surface of the core portion 11 together with the cutter 20 inside the cutter 20 .
  • the cutter cooling channel 25 is a spiral passage in which a cavity is formed in the spiral direction of the cutter 20 corresponding to the shape of the cutter 20, and the cooling fluid supplied during cutting flows in the spiral direction.
  • the core cooling channel 15 and the cutter cooling channel 25, as separate structures, may be formed of a metal laminate along the central axial direction of the core portion 11.
  • the core part 11, the core cooling channel 15, the cutter 20, and the cutter cooling channel 25 are formed at the same time as metal used as a tool is laminated and formed by 3D printing.
  • the core cooling channel 15 is a straight structure and may be formed by drilling, but it is appropriate to form it together during metal lamination of 3D printing as described above in terms of saving later processing work.
  • the cutter cooling channel 25 provided in the cutter 20 is formed to have a cross-sectional structure corresponding to the shape of the cutter 20, and has a complicated cross-section and spiral arrangement similar to the shape of the cutter 20 without relying on metal lamination. is impossible, but it is possible enough with the 3D printing method, which is 3D printing.
  • the cutter 20 has a rake face 22 corresponding to the cutting surface and a flank face 23 corresponding to the guide of cutting chips.
  • the rake face 22 has a concave curved shape
  • the flank face 23 has a bulging curved shape
  • the rake face 22 and the flank face 23 meet at the cutting edge 21 to form a cutting edge shape .
  • the flank face 23 serves to discharge the cut chips to the outside of the cutting surface, and frictional heat is reduced compared to the rake face 22 .
  • the cutter cooling channel 25 is disposed closer to the rake face 22 than the flank face 23, and facilitates cooling of the rake face 22, where frictional heat is mainly generated in cutting.
  • the fact that the cutter cooling channel 25 is disposed adjacent to the rake face 22 rather than the flank face 23 is advantageous in terms of protecting the tool from heat generated during cutting and preventing thermal deformation of the cutting surface.
  • the cutter cooling channel 25 may have a cross-sectional shape extending from the edge portion 21 of the cutter 20 toward the boundary between the core portion 11 and the cutter 20 .
  • the structure extending from the edge portion 21 side of the cutter cooling channel 25 to the core side creates a pressure difference according to a flow velocity difference from the boundary side between the core portion 11 and the cutter 20 to the edge portion 21 side.
  • the cooling fluid can be easily supplied to the edge portion 21 to cool the edge portion 21, and compared to a conventional cutting tool in which cooling fluid is supplied from the core portion 11 side, to the edge portion 21
  • the cooling performance is significantly improved.
  • the cutter cooling channel 25 may have a cross-sectional shape obtained by reducing the shape of the cutter 20 .
  • the cross-sectional thickness T1 between the rake face 22 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 may be less than 1/5 of the core diameter (diameter of the dotted line).
  • the outer cross-sectional thickness T1 of this cutter cooling channel 25 is used as a thickness dimension for making the cutter cooling channel 25 the maximum size corresponding to the shape of the cutter 20 while preventing damage to the cutter 20.
  • the thickness of the cross section between the rake face 22 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 must be about 2 mm to maintain the shape of the cutter 20 in cutting. there is.
  • the cross-sectional thickness T2 between the flank face 23 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 is the cross-section between the rake face 22 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 It may be formed between 1.5 and 3 times the thickness T1.
  • the rake face 22 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 can be set to between 3 mm and 6 mm.
  • the cutter cooling channel 25 and the core cooling channel 15 may be coated and heat treated for corrosion and rigidity enhancement after metal lamination internally.
  • FIG. 3 is a heat transfer analysis diagram showing a cutting heat gradient in a portion where cutting heat is concentrated in an existing cutting tool to which a cutter cooling channel according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the cutting tool is interpreted as a high temperature in the portion adjacent to the edge portion of the rake face, and a relatively low portion adjacent to the edge portion in the flank face on the opposite side. interpreted as temperature. This can be known through the temperature distribution and isothermal line displayed for each color.
  • the area adjacent to the box marked T side on the rake face side is a portion where cutting heat is concentrated, and the cutting heat is expressed as a thermal gradient in which the temperature decreases along the inside of the cutter, the flank face, and the rake face.
  • the cutter cooling channel 25 is more It is arranged so as to be close to the T side area adjacent to the rake face 22 side.
  • the cutter cooling channel 25 is arranged so that the limit line of the cooling passage is as close as possible to points 1 and 2 in the T side region.
  • the limit line of the cross section of the flow path of the cutter cooling channel 25 is capable of maintaining the rigidity of the cutter 20 to prevent breakage and deformation of the rake face 22 side, that is, of the rake face 22 and the cutter cooling channel 25 If an appropriate thickness is provided, it can be sufficiently extended to the area adjacent to the T side area.
  • the boundary or limit line of the passage section adjacent to the edge portion 21 in the cutter 20 of the cutter cooling channel 25 is a curve, straight line, or fine line similar to the orange isotherm between red and yellow in FIG. It may be provided in a shape including concave-convex lines.
  • the cutter cooling channel 25 is adjacent to the rake face 22 side rather than the flank face 23 so as to sufficiently absorb heat in the red and orange regions included in the yellow box line outside the T side region. It is formed including a passage cross section corresponding to (20).
  • FIG. 4 is a front view of a cutting tool having a porous internal cooling passage according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 4 .
  • a cutting tool 100 having an internal cooling passage having a porous structure includes a core part 101 and a core cooling provided in the central part of the core part 101.
  • the channel 105, the cutter 120 provided on the outside of the core part 101, the cutter cooling channel 125 provided on the cutter 120 and extending to the outer surface of the cutter 120, and the core cooling channel 105 It includes a connecting channel 130 connecting the cutter cooling channel 125.
  • the core part 101 is formed as a central structure of a tool to which the cutter 120 is coupled, and is a hollow structure in which a core cooling channel 105 penetrating the central part in the longitudinal direction is formed.
  • the core cooling channel 105 is a passage through which a cooling fluid such as cutting oil for cooling the core part 101 is supplied, and is presented in a circular cross-sectional shape as shown, but is not limited thereto, making the heat exchange area larger. It may have a concavo-convex shape for
  • the cooling fluid flows along the center line of the core part 101 .
  • a fluid or gas used to cool the core part 101 by exchanging heat with the core part 101 while passing through the core cooling channel 105 may be used.
  • the cutter 120 is formed at regular intervals on the core part 101 to cut an object to be cut, and has an edge part 121 processed sharply for cutting and subjected to heat treatment.
  • the cutter 120 may have a spiral structure arranged at 90 degree or 180 degree intervals on the outside of the core part 101 provided in the shape of an end mill, but is not limited thereto, and may be arranged at smaller angular intervals. do.
  • the cutter cooling channel 125 and the connecting channel 130 are connected to the core cooling channel 105 in the center of the core part 101, along the spiral shape of the cutter 120 from the outside of the core part 101. are placed
  • the cutter cooling channel 125 and the connecting channel 130 correspond to the shape of the cutter 120 in the core cooling channel 105 as a spiral arrangement passage formed with a fine passage or a thin slit in the direction of the cutter 120,
  • the cooling fluid supplied to the case cools the cutter 120 while flowing in the radial direction in the core part 101 .
  • the core cooling channel 105 , the cutter cooling channel 125 , and the connection channel 130 are connected structures and may be formed of metal laminates along the central axial direction of the core unit 101 .
  • the core part 101, the core cooling channel 105, the cutter 120, the cutter cooling channel 125, and the connection channel 130 are formed simultaneously while layering metal used as a tool by 3D printing.
  • the core cooling channel 105 is a straight structure and may be formed by drilling, but it is appropriate to form it together during metal lamination of 3D printing as described above in terms of saving later processing work.
  • the cutter cooling channel 125 provided in the cutter 120 is formed to have a cross-sectional structure corresponding to the shape of the cutter 120, and the formation of a complicated micro-passage in the shape of the cutter 120 is possible without relying on metal lamination. impossible.
  • the cutter 120 has a rake face 122 corresponding to the cutting surface and a flank face 123 corresponding to the guide of cutting chips.
  • the rake face 122 has a concave curved shape, and the flank face 123 has a bulging curved shape, and the rake face 122 and the flank face 123 meet at the cutting edge 121 to form a cutting edge shape .
  • the flank face 123 serves to discharge the cut chips to the outside of the cutting face, and frictional heat is reduced compared to the rake face 122.
  • the cutter 120 has a rake face 122 corresponding to the cutting surface and a flank face 123 corresponding to the guide of the cutting chips, but the cutter cooling channel 125 has a rake face 122 more than the flank face 123. ) side to provide more flow.
  • the cutter cooling channel 125 is arranged so that more cooling fluid flow rate is supplied to the rake face 122 side than the flank face 123, so that the rake face 122 side, where frictional heat is mainly generated in cutting, is smoothly cooled.
  • the fact that more cutter cooling channels 125 are disposed on the side of the rake face 122 than the flank face 123 is advantageous in terms of protecting the tool from heat generated during cutting and preventing thermal deformation of the cutting surface.
  • the cutter cooling channel 125 includes a plurality of rake capillary channels 126 extending from the connecting channel 130 toward the rake face 122 side, and a plurality of rake capillary channels 126 extending from the connecting channel 130 toward the flank face 123 side.
  • a flank capillary channel 127 may be included.
  • Two or more rake capillary channels 126 may be disposed, and one or more flank capillary channels 127 may be disposed.
  • two or more rake capillary channels 126 may be disposed, and one or more flank capillary channels 127 may be disposed.
  • three rake capillary channels 126 may be disposed, and three flank capillary channels 127 may be disposed.
  • the rake capillary channel 126 may have a longer channel length than the flank capillary channel 127 and may have a wider channel width than the flank capillary channel 127 .
  • the rake capillary channel 126 is longer and wider than the flank capillary channel 127, more cooling fluid is supplied to the rake face 122 side where more cutting heat is generated than the flank face 123.
  • cutter cooling channel 125 is arranged so that a larger cooling flow rate is supplied to the rake face 122 side than the flank face 123, the rake face 122 where frictional heat is mainly generated in cutting It makes side cooling smooth.
  • cutter cooling channel 125 supplies more cooling flow to the rake face 122 than to the flank face 123, it is advantageous in terms of protecting the tool from heat generated during cutting and preventing thermal deformation of the cutting surface. .
  • connection channel 130 is formed radially from the core cooling channel 105 toward the flank face 123 side, and the rake cap channel 126 in the connection channel 130 is inclined toward the rake face 122 side, ,
  • the flank capillary channel 127 may be disposed inclined toward the flank face 123.
  • connection channel 130 the inclined arrangement of the rake capillary channel 126 and the flank capillary channel 127 reduces the flow resistance of the cooling fluid and provides a larger cooling area than the horizontal structure for the connection channel 130, , so that the cooling fluid can be sufficiently supplied to the edge portion 121 side.
  • edge part 22 rake face
  • edge portion 122 rake face
  • flank face 125 cutter cooling channel

Abstract

An embodiment of the present invention provides a cutting tool with tool inside cooling passages. The cutting tool with tool inside cooling passages, according to an embodiment of the present invention, comprises: a core portion; a cutter provided on the outside of the core portion; and cutter cooling channels located in the cutter adjacent to the cutting face of the cutter, wherein the cutter cooling channels are formed in the cutter as the core portion and the cutter are formed by metal 3D printing.

Description

공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구A cutting tool with a cooling passage inside the tool
본 발명은 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 공구의 내부에 냉각 유로가 마련되는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구에 관한 것이다.The present invention relates to a cutting tool having a tool internal cooling passage, and more particularly, to a cutting tool having a tool internal cooling passage provided with a cooling passage inside the tool.
일반적으로, 공작 기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속의 공작물을 적당한 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 것으로서, 수치제어(CNC, Computerized Numerical Control) 선반이나 반자동 타입인 NC머신 또는 머시닝 센터 등이 있다.In general, machine tools are used for the purpose of processing metal workpieces into desired shapes and dimensions using appropriate tools by various cutting or non-cutting processing methods, such as CNC (Computerized Numerical Control) lathes or semi-automatic machines. There are types such as NC machines or machining centers.
이러한 공작 기계에는 절삭하는 수행하는 절삭 공구와, 스핀들에 결합되어 스핀들과 공구를 연결하며 공구를 고정하는 장치인 공구 홀더가 마련된다.Such a machine tool is provided with a cutting tool for performing cutting, and a tool holder coupled to a spindle to connect the spindle and the tool and fixing the tool.
한편, 기존의 솔리드 엔드밀, 드릴 등과 같은 절삭 공구는, 절삭 공구로서 사용이 적합한 금속재를 가공하여 만든 것으로서, 절삭유가 외부에 공급되어 절삭열을 냉각시키는 완전 솔리드 구조와, 절삭유의 공급이 가능한 냉각 채널이 내부에 중공으로 마련된 중공 구조가 있다.On the other hand, conventional cutting tools such as solid end mills and drills are made by processing metal materials suitable for use as cutting tools, and have a completely solid structure in which cutting oil is supplied to the outside to cool the cutting heat, and cooling that can supply cutting oil There is a hollow structure in which a channel is provided as a hollow therein.
먼저, 절삭유가 외부에서 공급되는 완전 솔리드 구조의 절삭 공구는, 절삭날의 외면부에 발생되는 절삭열을 주로 냉각하게 되므로, 절삭날의 내부로 전달되는 절삭열을 방출하기 어렵다.First, since a cutting tool having a completely solid structure to which cutting oil is supplied from the outside mainly cools the cutting heat generated on the outer surface of the cutting blade, it is difficult to release the cutting heat transmitted to the inside of the cutting blade.
다음으로, 절삭유가 내부에 공급되는 중공 구조의 절삭 공구는, 절삭유가 외부에 공급될 수 있을 뿐만 아니라 내부까지 공급되어 절삭 시에 발생될 수 있을 절삭열을 더 냉각시킬 수 있지만, 냉각 채널의 가공 한계로 인해 절삭날에 인접 부분에 절삭유를 충분히 공급하기 어렵다.Next, in the hollow structure cutting tool in which cutting oil is supplied to the inside, cutting oil can be supplied to the outside as well as to the inside to further cool the cutting heat that may be generated during cutting, but the machining of the cooling channel Due to the limitations, it is difficult to supply enough cutting oil to the area adjacent to the cutting edge.
즉, 기존의 절삭 공구에 형성되는 냉각 채널은, 절삭 공구의 중심부나 그 주변에 드릴 가공하여 형성하는 것으로서, 절삭열이 집중되는 절삭날 근처에 형성하기가 어렵고, 더욱이 절삭날의 형상에 대응한 채널 단면으로 가공 형성하기가 거의 불가능하다.That is, the cooling channel formed in the existing cutting tool is formed by drilling in the center of the cutting tool or its periphery, and it is difficult to form it near the cutting edge where cutting heat is concentrated. It is almost impossible to machine form the channel cross section.
이처럼 기존의 절삭 공구는, 절삭열이 집중되는 절삭날 부분에 대한 냉각 성능이 충분히 높지 않으므로, 고속 가공에서 절삭날과 절삭칩의 열화에 따른 절삭면의 열변형이 발생되거나, 절삭 공구의 열변형 및 피로, 또는 파손으로 절삭 공구를 자주 교체하게 되거나, 장치 수리가 빈번히 발생되어 절삭 공정의 택트 타임 증가 및 생산성 저하가 초래되는 문제점이 있었다.As such, conventional cutting tools do not have sufficiently high cooling performance for the cutting edge where cutting heat is concentrated, so thermal deformation of the cutting surface occurs due to deterioration of the cutting edge and cutting chips in high-speed machining, or thermal deformation of the cutting tool In addition, there are problems in that a cutting tool is frequently replaced due to fatigue or breakage, or a device is frequently repaired, resulting in an increase in tact time and a decrease in productivity in the cutting process.
<선행특허문헌> 대한한국 등록특허 제10-1917269호<Prior Patent Literature> Korean Registered Patent No. 10-1917269
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 3D 프린팅 기술을 절삭 공구에 적용하여 절삭 공구의 절삭날에 최대한 인접하게 절삭 채널을 공동 형성함으로써 기존의 절삭 공구보다 절삭날에 대한 냉각 성능을 충분히 높일 수 있으며, 고속 가공에서 절삭 정밀도와 안정성 및 생산성을 높일 수 있는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구를 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the above problems is to apply 3D printing technology to a cutting tool to form a cutting channel as close as possible to the cutting edge of the cutting tool, thereby improving cooling performance for the cutting edge compared to conventional cutting tools. It is to provide a cutting tool having a cooling passage inside the tool, which can sufficiently increase, and which can increase cutting precision, stability, and productivity in high-speed machining.
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. The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 코어부; 상기 코어부의 외측에 마련되는 커터; 및 상기 커터에서 상기 커터의 절삭면에 인접하게 위치하는 커터 냉각 채널을 포함하며, 상기 커터 냉각 채널은, 상기 코어부와 커터가 금속 3D 프린팅으로 형성됨에 따라 상기 커터에 형성되는 것을 특징으로 한다.Configuration of the present invention for achieving the above object, the core portion; a cutter provided outside the core part; and a cutter cooling channel positioned adjacent to a cutting surface of the cutter in the cutter, wherein the cutter cooling channel is formed in the cutter as the core portion and the cutter are formed by metal 3D printing.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커터는 절삭면에 대응하는 레이크 페이스와 절삭칩의 안내에 대응하는 플랭크 페이스를 갖되, 상기 커터 냉각 채널은, 상기 플랭크 페이스보다 상기 레이크 페이스 측에 인접하게 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cutter has a rake face corresponding to the cutting surface and a flank face corresponding to the guide of cutting chips, and the cutter cooling channel is disposed closer to the rake face than the flank face. can
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커터 냉각 채널은, 상기 커터의 에지부에서 상기 코어부와 상기 커터의 경계 측으로 확장되는 단면 형상을 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cutter cooling channel may have a cross-sectional shape extending from an edge portion of the cutter toward a boundary between the core portion and the cutter.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커터 냉각 채널은, 상기 커터의 형상을 축소한 단면 형상을 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cutter cooling channel may have a cross-sectional shape obtained by reducing the shape of the cutter.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커터의 레이크 페이스와 상기 커터 냉각 채널의 사이의 단면 두께는, 상기 코어 지름의 1/5 이하로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cross-sectional thickness between the rake face of the cutter and the cutter cooling channel may be less than 1/5 of the diameter of the core.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커터의 플랭크 페이스와 상기 커터 냉각 채널의 사이의 단면 두께는, 상기 커터의 레이크 페이스와 상기 커터 냉각 채널의 사이의 단면 두께에 대해 1.5 배 ~ 3배 사이로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cross-sectional thickness between the cutter's flank face and the cutter cooling channel is between 1.5 and 3 times the cross-sectional thickness between the cutter's rake face and the cutter cooling channel. can
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 코어부의 중앙부에 마련되는 코어 냉각 채널을 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a core cooling channel provided in the central portion of the core unit may further include.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커터와 커터 냉각 채널은, 상기 코어부의 외주면을 따라 복수의 나선 형상으로 마련되되, 상기 코어 냉각 채널은 상기 커터 냉각 채널과 분리되며, 상기 코어부, 커터, 커터 냉각 채널, 및 코어 냉각 채널은, 상기 코어의 중심 축선 방향을 따른 금속 적층으로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cutter and the cutter cooling channel are provided in a plurality of spiral shapes along the outer circumferential surface of the core portion, the core cooling channel is separated from the cutter cooling channel, and the core portion, the cutter, and the cutter The cooling channel and the core cooling channel may be formed of metal laminates along a central axial direction of the core.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커터 냉각 채널은, 상기 커터의 절삭 열구배 해석에 따라 절삭열이 집중되는 부분으로 표현되는 상기 레이크 페이스 측에 인접한 부분에 유로 단면의 경계 또는 한계선이 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cutter cooling channel is adjacent to the rake face side, which is expressed as a portion where cutting heat is concentrated according to the analysis of the cutting thermal gradient of the cutter. A boundary or limit line of the passage cross section may be disposed there is.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커터 냉각 채널은, 상기 레이크 페이스 측에 인접한 부분에서 상기 커터의 절삭 열구배 해석에 따라 절삭열이 집중되는 부분으로 표현되며 열구배가 급격하게 경사진 부분에 인접하도록 유로 단면의 경계 또는 한계선이 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cutter cooling channel is expressed as a portion in which cutting heat is concentrated according to the cutting thermal gradient analysis of the cutter at a portion adjacent to the rake face side, and the thermal gradient is rapidly inclined. So as to be adjacent to A boundary or limit line of the passage cross-section may be placed.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 커터 냉각 채널은, 상기 레이크 페이스 측에 인접한 부분에서 상기 커터의 절삭 열구배 해석에 따라 절삭열이 집중되는 부분으로 표현되며 열구배가 급격하게 경사진 부분에 인접하도록 유로 단면의 경계 또는 한계선이 상기 열구배의 등온선에 대응하여 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cutter cooling channel is expressed as a portion in which cutting heat is concentrated according to the cutting thermal gradient analysis of the cutter at a portion adjacent to the rake face side, and the thermal gradient is rapidly inclined. So as to be adjacent to A boundary or limit line of the passage cross section may be arranged corresponding to the isotherm of the thermal gradient.
본 발명의 또다른 실시 예에 있어서, 코어부; 상기 코어부의 중앙부에 마련되는 코어 냉각 채널; 상기 코어부의 외측에 마련되는 커터; 상기 커터에 마련되어 상기 커터의 외면까지 연장 형성된 커터 냉각 채널; 및 상기 코어 냉각 채널과 커터 냉각 채널을 연결하는 연결 채널을 포함하며, 상기 코어 냉각 채널, 상기 커터 냉각 채널, 및 상기 연결 채널은, 상기 코어부와 커터가 금속 3D 프린팅으로 형성됨에 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the core portion; a core cooling channel provided in a central portion of the core unit; a cutter provided outside the core part; a cutter cooling channel provided in the cutter and extended to an outer surface of the cutter; And a connection channel connecting the core cooling channel and the cutter cooling channel, wherein the core cooling channel, the cutter cooling channel, and the connection channel are formed as the core part and the cutter are formed by metal 3D printing. to be characterized
본 발명의 또다른 실시 예에 있어서, 상기 커터는 절삭면에 대응하는 레이크 페이스와 절삭칩의 안내에 대응하는 플랭크 페이스를 갖되, 상기 커터 냉각 채널은, 상기 플랭크 페이스보다 상기 레이크 페이스 측으로 더 많은 유량을 제공하도록 마련될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the cutter has a rake face corresponding to the cutting surface and a flank face corresponding to the guide of cutting chips, and the cutter cooling channel has a higher flow rate towards the rake face than the flank face It can be arranged to provide.
본 발명의 또다른 실시 예에 있어서, 상기 커터 냉각 채널은, 상기 연결 채널에서 상기 레이크 페이스 측으로 연장 배치된 복수의 레이크 모세 채널; 및 상기 연결 채널에서 상기 플랭크 페이스 측으로 연장 배치된 복수의 플랭크 모세 채널을 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the cutter cooling channel may include a plurality of rake capillary channels extending from the connection channel toward the rake face; and a plurality of flank capillary channels extending from the connection channel toward the flank face.
본 발명의 또다른 실시 예에 있어서, 상기 연결 채널은 상기 코어 냉각 채널에서 상기 플랭크 페이스 측을 향해 방사상으로 형성되되, 상기 연결 채널에서 상기 레이크 모세 채널은 상기 레이크 페이스 측으로 경사지게 배치되며, 상기 연결 채널에서 상기 플랭크 모세 채널은, 상기 플랭크 페이스 측으로 경사지게 배치될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the connection channel is formed radially from the core cooling channel toward the flank face side, and the rake cap channel in the connection channel is disposed inclined toward the rake face side, and the connection channel In, the flank capillary channel may be disposed inclined toward the flank face.
본 발명의 또다른 실시 예에 있어서, 상기 레이크 모세 채널은 2 개 이상 배치되며, 상기 플랭크 모세 채널은, 1개 이상 배치될 수 있다.In another embodiment of the present invention, two or more rake capillary channels may be disposed, and one or more flank capillary channels may be disposed.
본 발명의 또다른 실시 예에 있어서, 상기 레이크 모세 채널은 상기 플랭크 모세 채널보다 더 넓은 채널 너비를 가질 수 있다.In another embodiment of the present invention, the rake capillary channel may have a wider channel width than the flank capillary channel.
본 발명의 또다른 실시 예에 있어서, 상기 커터, 커터 냉각 채널, 및 연결채널은, 상기 코어부의 외주면을 따라 복수의 나선 형상으로 마련되되, 상기 코어부, 커터, 커터 냉각 채널, 연결 채널, 및 코어 냉각 채널은, 상기 코어의 중심 축선 방향을 따른 금속 적층으로 형성될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the cutter, the cutter cooling channel, and the connection channel are provided in a plurality of spiral shapes along the outer circumferential surface of the core part, the core part, the cutter, the cutter cooling channel, the connection channel, and The core cooling channel may be formed of a metal laminate along a central axial direction of the core.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 3D 프린팅 기술을 절삭 공구에 적용하여 절삭 공구의 절삭날에 최대한 인접하게 절삭 채널을 공동 형성함으로써 기존의 절삭 공구보다 절삭날에 대한 냉각 성능을 충분히 높일 수 있으며, 고속 가공에서 절삭 정밀도와 안정성 및 생산성을 높일 수 있는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구를 제공한다.The effect of the present invention according to the configuration as described above is to apply 3D printing technology to a cutting tool to form a cutting channel as close as possible to the cutting edge of the cutting tool, thereby sufficiently increasing the cooling performance of the cutting edge compared to conventional cutting tools. The present invention provides a cutting tool having a cooling passage inside the tool capable of increasing cutting precision, stability, and productivity in high-speed machining.
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. The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구의 정면도이다. 1 is a front view of a cutting tool having a cooling passage inside the tool according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 1 .
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커터 냉각 채널이 적용되는 기존 절삭공구의 절삭열이 집중되는 부분의 절삭 열구배를 나타낸 열전달 해석 도면이다.3 is a heat transfer analysis diagram showing a cutting heat gradient in a portion where cutting heat is concentrated in an existing cutting tool to which a cutter cooling channel according to an embodiment of the present invention is applied.
도 4는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구의 정면도이다. 4 is a front view of a cutting tool having an internal cooling passage having a porous structure according to another embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 4 .
본 발명의 일 실시 예는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구는 코어부; 코어부의 외측에 마련되는 커터; 및 커터에서 커터의 절삭면에 인접하게 위치하는 커터 냉각 채널을 포함하며, 커터 냉각 채널은, 코어부와 커터가 금속 3D 프린팅으로 형성됨에 따라 커터에 형성된다.An embodiment of the present invention provides a cutting tool having a cooling passage inside the tool. A cutting tool having a cooling passage inside the tool according to an embodiment of the present invention includes a core part; A cutter provided on the outside of the core part; and a cutter cooling channel positioned adjacent to a cutting surface of the cutter in the cutter, wherein the cutter cooling channel is formed in the cutter as the core portion and the cutter are formed by metal 3D printing.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in many different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
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. Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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. Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하 첨부된 도면 1 내지 3을 참고하여 을 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings 1 to 3, an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구의 정면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이다.1 is a front view of a cutting tool having an internal cooling passage according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 1 .
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구(10)는, 코어부(11), 코어부(11)의 중앙부에 마련되는 코어 냉각 채널(15), 및 코어부(11)의 외측에 마련되는 커터(20), 및 커터(20)에서 커터(20)의 절삭면에 인접하게 위치하는 커터 냉각 채널(25)을 포함한다.1 and 2, a cutting tool 10 having a cooling passage inside the tool according to an embodiment of the present invention includes a core part 11 and a core cooling channel provided in the central part of the core part 11 ( 15), and a cutter 20 provided outside the core portion 11, and a cutter cooling channel 25 positioned adjacent to the cutting surface of the cutter 20 in the cutter 20.
코어부(11)는 커터(20)가 결합된 공구의 중심 구조로 형성된 것으로서, 중심부를 길이 방향으로 관통하는 코어 냉각 채널(15)이 형성된 중공 구조이다.The core part 11 is formed as a central structure of a tool to which the cutter 20 is coupled, and is a hollow structure in which a core cooling channel 15 penetrating the central part in the longitudinal direction is formed.
코어 냉각 채널(15)은 코어부(11)의 냉각을 위한 절삭유와 같은 냉각 유체가 공급되는 통로로서, 도시된 바와 같이 원형 단면 형상으로 제시되어 있으나, 이에 한정되진 않으며, 열교환 면적을 더 크게 만들기 위한 요철 형상을 가질 수 있다.The core cooling channel 15 is a passage through which a cooling fluid such as cutting oil for cooling the core part 11 is supplied, but is presented in a circular cross-sectional shape as shown, but is not limited thereto, and makes the heat exchange area larger. It may have a concavo-convex shape for
코어 냉각 채널(15)에서 냉각 유체는 코어부(11)의 중심 라인을 따라 유동하게 된다.In the core cooling channel 15, the cooling fluid flows along the center line of the core part 11.
냉각 유체로는 코어 냉각 채널(15)을 통과하면서 코어부(11)와 열교환하여 코어부(11)를 냉각하는데 사용되는 유체 또는 기체를 사용할 수 있다.As the cooling fluid, a fluid or gas used to cool the core part 11 by exchanging heat with the core part 11 while passing through the core cooling channel 15 may be used.
커터(20)는 코어부(11)에 일정 간격으로 형성되어 절삭 대상물을 절삭하는 것으로서, 절삭을 위해 예리하게 가공되어 열처리된 에지부(21)가 마련된다.The cutter 20 is formed on the core part 11 at regular intervals to cut an object to be cut, and has an edge part 21 that is sharply processed and heat treated for cutting.
예를 들어, 커터(20)는 엔드밀 형상으로 마련된 코어부(11)의 외측에 90도 또는 180도 간격으로 배치된 나선 구조일 수 있으나, 이에 한정되진 않으며, 더 작은 각도 간격으로도 배치 가능하다.For example, the cutter 20 may have a spiral structure disposed at 90 degree or 180 degree intervals on the outside of the core part 11 provided in the shape of an end mill, but is not limited thereto, and may be arranged at smaller angular intervals. do.
커터 냉각 채널(25)은, 커터(20)의 내부에서 커터(20)와 함께 코어부(11)의 외주면을 따라 복수의 나선 형상으로 마련된다.The cutter cooling channel 25 is provided in a plurality of spiral shapes along the outer circumferential surface of the core portion 11 together with the cutter 20 inside the cutter 20 .
이러한 커터 냉각 채널(25)은 커터(20)의 형상의 대응하여 커터(20)의 나선 방향으로 공동을 형성한 나선 통로로서, 절삭 시에 공급되는 냉각 유체가 나선 방향으로 유동하게 된다.The cutter cooling channel 25 is a spiral passage in which a cavity is formed in the spiral direction of the cutter 20 corresponding to the shape of the cutter 20, and the cooling fluid supplied during cutting flows in the spiral direction.
코어 냉각 채널(15)과 커터 냉각 채널(25)은, 분리된 구조로서, 코어부(11), 코어의 중심 축선 방향을 따른 금속 적층으로 형성될 수 있다.The core cooling channel 15 and the cutter cooling channel 25, as separate structures, may be formed of a metal laminate along the central axial direction of the core portion 11.
코어부(11), 코어 냉각 채널(15), 커터(20), 및 커터 냉각 채널(25)은, 공구로 사용되는 금속을 3D 프린팅으로 적층 형성하면서 동시에 형성된다.The core part 11, the core cooling channel 15, the cutter 20, and the cutter cooling channel 25 are formed at the same time as metal used as a tool is laminated and formed by 3D printing.
코어 냉각 채널(15)은 일자형 구조로서, 드릴링으로 형성될 수 있으나, 상기와 같이 3D 프린팅의 금속 적층 시에 함께 형성함이 추후 가공 작업을 절약하는 측면에서 적절하다.The core cooling channel 15 is a straight structure and may be formed by drilling, but it is appropriate to form it together during metal lamination of 3D printing as described above in terms of saving later processing work.
커터(20)에 마련되는 커터 냉각 채널(25)은, 커터(20)의 형상에 대응한 단면 구조를 갖도록 형성하는 것으로서, 금속 적층에 의하지 않고는 커터(20) 형상과 같은 복잡한 단면과 나선 배치가 불가능하지만, 3차원 프린팅인 3DP 프린팅 방식으로는 충분히 가능하다.The cutter cooling channel 25 provided in the cutter 20 is formed to have a cross-sectional structure corresponding to the shape of the cutter 20, and has a complicated cross-section and spiral arrangement similar to the shape of the cutter 20 without relying on metal lamination. is impossible, but it is possible enough with the 3D printing method, which is 3D printing.
커터(20)에서 커터 냉각 채널(25)의 실질적인 배치와 단면 구조에 대해서 자세하게 살펴본다.The actual arrangement and cross-sectional structure of the cutter cooling channel 25 in the cutter 20 will be described in detail.
커터(20)는 절삭면에 대응하는 레이크 페이스(22)와 절삭칩의 안내에 대응하는 플랭크 페이스(23)를 갖는다.The cutter 20 has a rake face 22 corresponding to the cutting surface and a flank face 23 corresponding to the guide of cutting chips.
레이크 페이스(22)는 오목한 곡면 형상이며, 플랭크 페이스(23)는 불룩한 곡면 형상으로서, 레이크 페이스(22)와 플랭크 페이스(23)는 절삭을 수행하는 에지부(21)에서 만나면서 절삭날 형상을 만든다.The rake face 22 has a concave curved shape, and the flank face 23 has a bulging curved shape, and the rake face 22 and the flank face 23 meet at the cutting edge 21 to form a cutting edge shape .
플랭크 페이스(23)는 절삭된 절삭 칩들을 절삭면의 외부로 배출하는 역할을 하는 것으로서, 레이크 페이스(22)에 비해 마찰열이 적게 된다.The flank face 23 serves to discharge the cut chips to the outside of the cutting surface, and frictional heat is reduced compared to the rake face 22 .
커터 냉각 채널(25)은, 플랭크 페이스(23)보다 레이크 페이스(22) 측에 인접하게 배치되며, 절삭에서 마찰열이 주로 발생되는 레이크 페이스(22) 측의 냉각을 원활하게 만든다.The cutter cooling channel 25 is disposed closer to the rake face 22 than the flank face 23, and facilitates cooling of the rake face 22, where frictional heat is mainly generated in cutting.
이처럼 커터 냉각 채널(25)이 플랭크 페이스(23)보다 레이크 페이스(22) 측에 인접하게 배치됨이 절삭 시에 발생되는 열에 의한 공구의 보호와 절삭면의 열변형 방지 측면에서 유리하다.As such, the fact that the cutter cooling channel 25 is disposed adjacent to the rake face 22 rather than the flank face 23 is advantageous in terms of protecting the tool from heat generated during cutting and preventing thermal deformation of the cutting surface.
커터 냉각 채널(25)은, 커터(20)의 에지부(21)에서 코어부(11)와 커터(20)의 경계 측으로 확장되는 단면 형상을 가질 수 있다.The cutter cooling channel 25 may have a cross-sectional shape extending from the edge portion 21 of the cutter 20 toward the boundary between the core portion 11 and the cutter 20 .
이러한 커터 냉각 채널(25)의 에지부(21) 측에서 코어 측으로 확장 구조는, 코어부(11)와 커터(20)의 경계 측에서 에지부(21) 측으로 유속 차이에 따른 압력 차이를 만든다.The structure extending from the edge portion 21 side of the cutter cooling channel 25 to the core side creates a pressure difference according to a flow velocity difference from the boundary side between the core portion 11 and the cutter 20 to the edge portion 21 side.
이에 따라 냉각 유체가 에지부(21) 측으로 용이하게 공급되어 에지부(21)를 냉각시킬 수 있으며, 기존의 코어부(11) 측에서 냉각 유체가 공급되는 절삭 공구에 비해 에지부(21)에 대한 냉각 성능이 월등하게 개선된다.Accordingly, the cooling fluid can be easily supplied to the edge portion 21 to cool the edge portion 21, and compared to a conventional cutting tool in which cooling fluid is supplied from the core portion 11 side, to the edge portion 21 The cooling performance is significantly improved.
실질적으로, 커터 냉각 채널(25)은 커터(20)의 형상을 축소한 단면 형상을 가질 수 있다.Substantially, the cutter cooling channel 25 may have a cross-sectional shape obtained by reducing the shape of the cutter 20 .
한편, 커터(20)의 레이크 페이스(22)와 커터 냉각 채널(25)의 사이의 단면 두께(T1)는, 코어 지름(점선의 지름)의 1/5 이하로 형성될 수 있다.Meanwhile, the cross-sectional thickness T1 between the rake face 22 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 may be less than 1/5 of the core diameter (diameter of the dotted line).
이러한 커터 냉각 채널(25)에 대한 외부 단면 두께(T1)는, 커터(20)의 파손을 방지하면서 커터 냉각 채널(25)을 커터(20) 형상에 대응한 최대 크기로 만들기 위한 두께 치수로 사용될 수 있다.The outer cross-sectional thickness T1 of this cutter cooling channel 25 is used as a thickness dimension for making the cutter cooling channel 25 the maximum size corresponding to the shape of the cutter 20 while preventing damage to the cutter 20. can
예를 들어, 코어 지름이 10mm 이면, 커터(20)의 레이크 페이스(22)와 커터 냉각 채널(25)의 사이의 단면 두께가 2mm 정도는 되어야만 절삭 가공에서 커터(20)의 형상이 유지될 수 있다.For example, if the core diameter is 10 mm, the thickness of the cross section between the rake face 22 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 must be about 2 mm to maintain the shape of the cutter 20 in cutting. there is.
또한, 커터(20)의 플랭크 페이스(23)와 커터 냉각 채널(25)의 사이의 단면 두께(T2)는, 커터(20)의 레이크 페이스(22)와 커터 냉각 채널(25)의 사이의 단면 두께(T1)에 대해 1.5 배 ~ 3배 사이로 형성될 수 있다.In addition, the cross-sectional thickness T2 between the flank face 23 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 is the cross-section between the rake face 22 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 It may be formed between 1.5 and 3 times the thickness T1.
예를 들어, 커터(20)의 레이크 페이스(22)와 커터 냉각 채널(25)의 사이의 단면 두께(T1)가 2mm이면, 커터(20)의 레이크 페이스(22)와 커터 냉각 채널(25)의 사이의 단면 두께(T2)는 3mm ~ 6mm 사이로 설정될 수 있다.For example, if the cross-sectional thickness T1 between the rake face 22 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 is 2 mm, the rake face 22 of the cutter 20 and the cutter cooling channel 25 The cross-sectional thickness (T2) between can be set to between 3 mm and 6 mm.
커터 냉각 채널(25)과 코어 냉각 채널(15)은, 내부적으로 금속 적층 후에 부식 및 강성 강화를 위해 코팅 및 열처리될 수 있다.The cutter cooling channel 25 and the core cooling channel 15 may be coated and heat treated for corrosion and rigidity enhancement after metal lamination internally.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커터 냉각 채널이 적용되는 기존 절삭공구의 절삭열이 집중되는 부분의 절삭 열구배를 나타낸 열전달 해석 도면이다.3 is a heat transfer analysis diagram showing a cutting heat gradient in a portion where cutting heat is concentrated in an existing cutting tool to which a cutter cooling channel according to an embodiment of the present invention is applied.
도 3을 참조하면, 절삭공구는 레이크 페이스(Rake face)에서 에지부 측에 인접한 부분이 높은 온도로 해석되며, 상대적으로 반대 측에 있는 플랭크 페이스(Flank face)에서 에지부 측에 인접한 부분이 낮은 온도로 해석되어 있다. 이는 색상 별로 표시되는 온도 분포와 등온 라인을 통해 알 수 있다.Referring to FIG. 3, the cutting tool is interpreted as a high temperature in the portion adjacent to the edge portion of the rake face, and a relatively low portion adjacent to the edge portion in the flank face on the opposite side. interpreted as temperature. This can be known through the temperature distribution and isothermal line displayed for each color.
특히, 레이크 페이스 측에서 T side로 표시된 박스와 인접 영역은 절삭열이 집중되는 부분으로서, 절삭열이 커터의 내부, 플랭크 페이스, 및 레이크 페이스를 따라 온도가 낮아지는 열구배로 표현되어 있다.Particularly, the area adjacent to the box marked T side on the rake face side is a portion where cutting heat is concentrated, and the cutting heat is expressed as a thermal gradient in which the temperature decreases along the inside of the cutter, the flank face, and the rake face.
레이크 페이스 측에서 열구배는 T side영역에서 급격하게 떨어지며, 레이크 페이스 측에서 커터의 내부, 및 플랭크 페이스 측에서 열구배는 완만하게 낮아지는 것으로 표현되어 있다.It is expressed that the thermal gradient on the rake face side drops rapidly in the T side region, and the thermal gradient on the inside of the cutter and the flank face side gradually decreases on the rake face side.
도 2와 도 3의 절삭공구의 커터에 대한 열구배 해석을 참조하면, 본 실시예에 따른 커터 냉각 채널(25)은, 커터(20)에서 에지부(21)에 인접한 플랭크 페이스(23)보다 레이크 페이스(22) 측에 인접한 T side영역에 근접하도록 배치된다.Referring to the thermal gradient analysis of the cutter of the cutting tool of FIGS. 2 and 3, the cutter cooling channel 25 according to the present embodiment is more It is arranged so as to be close to the T side area adjacent to the rake face 22 side.
바람직하게는, 커터 냉각 채널(25)은, 냉각 유로의 한계선이 T side영역에서 포인트 1과 포인트 2에 최대한 인접하도록 배치된다.Preferably, the cutter cooling channel 25 is arranged so that the limit line of the cooling passage is as close as possible to points 1 and 2 in the T side region.
커터 냉각 채널(25)의 유로 단면의 한계선은, 레이크 페이스(22) 측 파손과 변형을 방지하는 커터(20)의 강성을 유지할 수 있는, 즉 레이크 페이스(22)와 커터 냉각 채널(25)의 적정 두께를 제공한다면, T side영역에 인접한 영역까지 충분히 확장될 수 있다.The limit line of the cross section of the flow path of the cutter cooling channel 25 is capable of maintaining the rigidity of the cutter 20 to prevent breakage and deformation of the rake face 22 side, that is, of the rake face 22 and the cutter cooling channel 25 If an appropriate thickness is provided, it can be sufficiently extended to the area adjacent to the T side area.
예를 들어, 커터 냉각 채널(25)의 커터(20)에서 에지부(21)에 인접한 유로 단면의 경계 또는 한계선은, 도 3에서 붉은색과 노란색 사이의 주황색 등온선과 유사한 곡선, 직선, 또는 미세 요철 라인을 포함한 형상으로 마련될 수 있다.For example, the boundary or limit line of the passage section adjacent to the edge portion 21 in the cutter 20 of the cutter cooling channel 25 is a curve, straight line, or fine line similar to the orange isotherm between red and yellow in FIG. It may be provided in a shape including concave-convex lines.
실질적으로, 커터 냉각 채널(25)은 플랭크 페이스(23)보다 레이크 페이스(22) 측에 인접하여 T side영역의 외측에 있는 노란색 박스 라인에 포함되어 있는 적색 및 주황 영역의 열을 충분히 흡수하도록 커터(20)에 대응한 유로 단면을 포함하여 형성된다.Substantially, the cutter cooling channel 25 is adjacent to the rake face 22 side rather than the flank face 23 so as to sufficiently absorb heat in the red and orange regions included in the yellow box line outside the T side region. It is formed including a passage cross section corresponding to (20).
이하 첨부된 도면 4 내지 5를 참고하여 본 발명의 또다른 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings 4 and 5.
도 4는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구의 정면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이다.4 is a front view of a cutting tool having a porous internal cooling passage according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line I-I of FIG. 4 .
도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구(100)는, 코어부(101), 코어부(101)의 중앙부에 마련되는 코어 냉각 채널(105), 코어부(101)의 외측에 마련되는 커터(120), 커터(120)에 마련되어 커터(120)의 외면까지 연장 형성된 커터 냉각 채널(125), 및 코어 냉각 채널(105)과 커터 냉각 채널(125)을 연결하는 연결 채널(130)을 포함한다.Referring to FIGS. 4 and 5 , a cutting tool 100 having an internal cooling passage having a porous structure according to another embodiment of the present invention includes a core part 101 and a core cooling provided in the central part of the core part 101. The channel 105, the cutter 120 provided on the outside of the core part 101, the cutter cooling channel 125 provided on the cutter 120 and extending to the outer surface of the cutter 120, and the core cooling channel 105 It includes a connecting channel 130 connecting the cutter cooling channel 125.
코어부(101)는 커터(120)가 결합된 공구의 중심 구조로 형성된 것으로서, 중심부를 길이 방향으로 관통하는 코어 냉각 채널(105)이 형성된 중공 구조이다.The core part 101 is formed as a central structure of a tool to which the cutter 120 is coupled, and is a hollow structure in which a core cooling channel 105 penetrating the central part in the longitudinal direction is formed.
코어 냉각 채널(105)은 코어부(101)의 냉각을 위한 절삭유와 같은 냉각 유체가 공급되는 통로로서, 도시된 바와 같이 원형 단면 형상으로 제시되어 있으나, 이에 한정되진 않으며, 열교환 면적을 더 크게 만들기 위한 요철 형상을 가질 수 있다.The core cooling channel 105 is a passage through which a cooling fluid such as cutting oil for cooling the core part 101 is supplied, and is presented in a circular cross-sectional shape as shown, but is not limited thereto, making the heat exchange area larger. It may have a concavo-convex shape for
코어 냉각 채널(105)에서 냉각 유체는 코어부(101)의 중심 라인을 따라 유동하게 된다.In the core cooling channel 105 , the cooling fluid flows along the center line of the core part 101 .
냉각 유체로는 코어 냉각 채널(105)을 통과하면서 코어부(101)와 열교환하여 코어부(101)를 냉각하는데 사용되는 유체 또는 기체를 사용할 수 있다.As the cooling fluid, a fluid or gas used to cool the core part 101 by exchanging heat with the core part 101 while passing through the core cooling channel 105 may be used.
커터(120)는 코어부(101)에 일정 간격으로 형성되어 절삭 대상물을 절삭하는 것으로서, 절삭을 위해 예리하게 가공되어 열처리된 에지부(121)가 마련된다.The cutter 120 is formed at regular intervals on the core part 101 to cut an object to be cut, and has an edge part 121 processed sharply for cutting and subjected to heat treatment.
예를 들어, 커터(120)는 엔드밀 형상으로 마련된 코어부(101)의 외측에 90도 또는 180도 간격으로 배치된 나선 구조일 수 있으나, 이에 한정되진 않으며, 더 작은 각도 간격으로도 배치 가능하다.For example, the cutter 120 may have a spiral structure arranged at 90 degree or 180 degree intervals on the outside of the core part 101 provided in the shape of an end mill, but is not limited thereto, and may be arranged at smaller angular intervals. do.
커터 냉각 채널(125)과 연결 채널(130)은, 코어부(101)의 중심부에 있는 코어 냉각 채널(105)에 연결되며, 코어부(101)의 외측에서 커터(120)의 나선 형상을 따라 배치된다.The cutter cooling channel 125 and the connecting channel 130 are connected to the core cooling channel 105 in the center of the core part 101, along the spiral shape of the cutter 120 from the outside of the core part 101. are placed
이러한 커터 냉각 채널(125)과 연결 채널(130)은 코어 냉각 채널(105)에서 커터(120)의 형상의 대응하여 커터(120) 방향 측으로 미세 통로 또는 얇게 슬릿을 형성한 나선 배치 통로로서, 절삭 시에 공급되는 냉각 유체가 코어부(101)에서 반경 방향으로 유동하면서 커터(120)를 냉각하게 만든다.The cutter cooling channel 125 and the connecting channel 130 correspond to the shape of the cutter 120 in the core cooling channel 105 as a spiral arrangement passage formed with a fine passage or a thin slit in the direction of the cutter 120, The cooling fluid supplied to the case cools the cutter 120 while flowing in the radial direction in the core part 101 .
코어 냉각 채널(105), 커터 냉각 채널(125), 및 연결 채널(130)은 연결된 구조로서, 코어부(101)의 중심 축선 방향을 따른 금속 적층으로 형성될 수 있다.The core cooling channel 105 , the cutter cooling channel 125 , and the connection channel 130 are connected structures and may be formed of metal laminates along the central axial direction of the core unit 101 .
코어부(101), 코어 냉각 채널(105), 커터(120), 커터 냉각 채널(125), 및 연결 채널(130)은, 공구로 사용되는 금속을 3D 프린팅으로 적층 형성하면서 동시에 형성된다.The core part 101, the core cooling channel 105, the cutter 120, the cutter cooling channel 125, and the connection channel 130 are formed simultaneously while layering metal used as a tool by 3D printing.
코어 냉각 채널(105)은 일자형 구조로서, 드릴링으로 형성될 수 있으나, 상기와 같이 3D 프린팅의 금속 적층 시에 함께 형성함이 추후 가공 작업을 절약하는 측면에서 적절하다.The core cooling channel 105 is a straight structure and may be formed by drilling, but it is appropriate to form it together during metal lamination of 3D printing as described above in terms of saving later processing work.
커터(120)에 마련되는 커터 냉각 채널(125)은, 커터(120)의 형상에 대응한 단면 구조를 갖도록 형성하는 것으로서, 금속 적층에 의하지 않고는 커터(120) 형상의 복잡한 미세 통로의 형성이 불가능하다.The cutter cooling channel 125 provided in the cutter 120 is formed to have a cross-sectional structure corresponding to the shape of the cutter 120, and the formation of a complicated micro-passage in the shape of the cutter 120 is possible without relying on metal lamination. impossible.
커터(120)에서 커터 냉각 채널(125)의 실질적인 배치와 단면 구조에 대해서 자세하게 살펴본다.The actual arrangement and cross-sectional structure of the cutter cooling channel 125 in the cutter 120 will be described in detail.
커터(120)는 절삭면에 대응하는 레이크 페이스(122)와 절삭칩의 안내에 대응하는 플랭크 페이스(123)를 갖는다.The cutter 120 has a rake face 122 corresponding to the cutting surface and a flank face 123 corresponding to the guide of cutting chips.
레이크 페이스(122)는 오목한 곡면 형상이며, 플랭크 페이스(123)는 불룩한 곡면 형상으로서, 레이크 페이스(122)와 플랭크 페이스(123)는 절삭을 수행하는 에지부(121)에서 만나면서 절삭날 형상을 만든다.The rake face 122 has a concave curved shape, and the flank face 123 has a bulging curved shape, and the rake face 122 and the flank face 123 meet at the cutting edge 121 to form a cutting edge shape .
플랭크 페이스(123)는 절삭된 절삭 칩들을 절삭면의 외부로 배출하는 역할을 하는 것으로서, 레이크 페이스(122)에 비해 마찰열이 적게 된다.The flank face 123 serves to discharge the cut chips to the outside of the cutting face, and frictional heat is reduced compared to the rake face 122.
이처럼 커터(120)는 절삭면에 대응하는 레이크 페이스(122)와 절삭칩의 안내에 대응하는 플랭크 페이스(123)를 갖되, 커터 냉각 채널(125)은, 플랭크 페이스(123)보다 레이크 페이스(122) 측으로 더 많은 유량을 제공하도록 형성될 수 있다.In this way, the cutter 120 has a rake face 122 corresponding to the cutting surface and a flank face 123 corresponding to the guide of the cutting chips, but the cutter cooling channel 125 has a rake face 122 more than the flank face 123. ) side to provide more flow.
커터 냉각 채널(125)은, 플랭크 페이스(123)보다 레이크 페이스(122) 측에 더 많은 냉각 유체 유량이 공급되도록 배치되어, 절삭에서 마찰열이 주로 발생되는 레이크 페이스(122) 측의 냉각을 원활하게 만든다.The cutter cooling channel 125 is arranged so that more cooling fluid flow rate is supplied to the rake face 122 side than the flank face 123, so that the rake face 122 side, where frictional heat is mainly generated in cutting, is smoothly cooled. make
이처럼 커터 냉각 채널(125)이 플랭크 페이스(123)보다 레이크 페이스(122) 측에 더 많이 배치됨이 절삭 시에 발생되는 열에 의한 공구의 보호와 절삭면의 열변형 방지 측면에서 유리하다.As such, the fact that more cutter cooling channels 125 are disposed on the side of the rake face 122 than the flank face 123 is advantageous in terms of protecting the tool from heat generated during cutting and preventing thermal deformation of the cutting surface.
커터 냉각 채널(125)은, 연결 채널(130)에서 레이크 페이스(122) 측으로 연장 배치된 복수의 레이크 모세 채널(126), 및 연결 채널(130)에서 플랭크 페이스(123) 측으로 연장 배치된 복수의 플랭크 모세 채널(127)을 포함할 수 있다.The cutter cooling channel 125 includes a plurality of rake capillary channels 126 extending from the connecting channel 130 toward the rake face 122 side, and a plurality of rake capillary channels 126 extending from the connecting channel 130 toward the flank face 123 side. A flank capillary channel 127 may be included.
레이크 모세 채널(126)은 2 개 이상 배치되며, 플랭크 모세 채널(127)은, 1개 이상 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 레이크 모세 채널(126)은, 3개가 배치되며, 플랭크 모세 채널(127)은 3개가 배치될 수 있다.Two or more rake capillary channels 126 may be disposed, and one or more flank capillary channels 127 may be disposed. For example, as shown in FIG. 2 , three rake capillary channels 126 may be disposed, and three flank capillary channels 127 may be disposed.
또한, 레이크 모세 채널(126)은 플랭크 모세 채널(127)은 더 길 채널 길이를 가질 수 있으며, 플랭크 모세 채널(127)보다 더 넓은 채널 너비를 가질 수 있다.In addition, the rake capillary channel 126 may have a longer channel length than the flank capillary channel 127 and may have a wider channel width than the flank capillary channel 127 .
이처럼 레이크 모세 채널(126)이 플랭크 모세 채널(127)보다 더 길고 더 넓은 폭으로 배치됨으로써 플랭크 페이스(123)보다 더 많은 절삭 열이 발생되는 레이크 페이스(122) 측에 더 많은 냉각 유체가 공급될 수 있다.As such, since the rake capillary channel 126 is longer and wider than the flank capillary channel 127, more cooling fluid is supplied to the rake face 122 side where more cutting heat is generated than the flank face 123. can
커터 냉각 채널(125)은, 플랭크 페이스(123)보다 레이크 페이스(122) 측에 더 많은 냉각 유량이 공급되도록 레이크 모세 채널(126)이 배치되므로, 절삭에서 마찰열이 주로 발생되는 레이크 페이스(122) 측의 냉각을 원활하게 만든다.Since the cutter cooling channel 125 is arranged so that a larger cooling flow rate is supplied to the rake face 122 side than the flank face 123, the rake face 122 where frictional heat is mainly generated in cutting It makes side cooling smooth.
이처럼 커터 냉각 채널(125)이 플랭크 페이스(123)보다 레이크 페이스(122) 측에 더 많은 냉각 유량을 공급함에 따라 절삭 시에 발생되는 열에 의한 공구의 보호와 절삭면의 열변형 방지 측면에서 유리하다.As the cutter cooling channel 125 supplies more cooling flow to the rake face 122 than to the flank face 123, it is advantageous in terms of protecting the tool from heat generated during cutting and preventing thermal deformation of the cutting surface. .
한편, 연결 채널(130)은 코어 냉각 채널(105)에서 플랭크 페이스(123) 측을 향해 방사상으로 형성되며, 연결 채널(130)에서 레이크 모세 채널(126)은 레이크 페이스(122) 측으로 경사지게 배치되며, 연결 채널(130)에서 플랭크 모세 채널(127)은, 플랭크 페이스(123) 측으로 경사지게 배치될 수 있다.On the other hand, the connection channel 130 is formed radially from the core cooling channel 105 toward the flank face 123 side, and the rake cap channel 126 in the connection channel 130 is inclined toward the rake face 122 side, , In the connection channel 130, the flank capillary channel 127 may be disposed inclined toward the flank face 123.
이러한 연결 채널(130)에서 레이크 모세 채널(126)과 플랭크 모세 채널(127)의 경사 배치는 냉각 유체의 유로 저항을 줄여 주며, 연결 채널(130)에 대한 수평 구조보다 더 많은 냉각 면적을 제공하며, 에지부(121) 측으로 냉각 유체가 충분히 공급될 수 있게 만든다.In this connection channel 130, the inclined arrangement of the rake capillary channel 126 and the flank capillary channel 127 reduces the flow resistance of the cooling fluid and provides a larger cooling area than the horizontal structure for the connection channel 130, , so that the cooling fluid can be sufficiently supplied to the edge portion 121 side.
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 실시 예들은 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. The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
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. The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
<부호의 설명><Description of codes>
10: 절삭공구 11: 코어부10: cutting tool 11: core part
15: 코어 냉각 채널 20: 커터15: core cooling channel 20: cutter
21: 에지부 22: 레이크 페이스21: edge part 22: rake face
23: 플랭크 페이스 25: 커터 냉각 채널23: flank face 25: cutter cooling channel
100: 절삭공구 101: 코어부100: cutting tool 101: core part
105: 코어 냉각 채널 120: 커터105: core cooling channel 120: cutter
121: 에지부 122: 레이크 페이스121: edge portion 122: rake face
123: 플랭크 페이스 125: 커터 냉각 채널123: flank face 125: cutter cooling channel
126: 레이크 모세 채널 127: 플랭크 모세 채널126: rake Moses channel 127: flank Moses channel
130: 연결 채널130: connection channel

Claims (18)

  1. 코어부;core part;
    상기 코어부의 외측에 마련되는 커터; 및a cutter provided outside the core part; and
    상기 커터에서 상기 커터의 절삭면에 인접하게 위치하는 커터 냉각 채널을 포함하며,a cutter cooling channel positioned adjacent to a cutting surface of the cutter in the cutter;
    상기 커터 냉각 채널은,The cutter cooling channel,
    상기 코어부와 커터가 금속 3D 프린팅으로 형성됨에 따라 상기 커터에 형성되는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.A cutting tool having a cooling passage inside the tool, characterized in that formed on the cutter as the core portion and the cutter are formed by metal 3D printing.
  2. 청구항 1에 있어서,The method of claim 1,
    상기 커터는 절삭면에 대응하는 레이크 페이스와 절삭칩의 안내에 대응하는 플랭크 페이스를 갖되,The cutter has a rake face corresponding to the cutting surface and a flank face corresponding to the guide of the cutting chips,
    상기 커터 냉각 채널은, 상기 플랭크 페이스보다 상기 레이크 페이스 측에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.The cutting tool having a cooling passage inside the tool, characterized in that the cutter cooling channel is disposed closer to the rake face side than the flank face.
  3. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2,
    상기 커터 냉각 채널은, 상기 커터의 에지부에서 상기 코어부와 상기 커터의 경계 측으로 확장되는 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.The cutter cooling channel has a cross-sectional shape extending from an edge portion of the cutter toward a boundary between the core portion and the cutter.
  4. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3,
    상기 커터 냉각 채널은, 상기 커터의 형상을 축소한 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.The cutting tool having a cooling passage inside the tool, characterized in that the cutter cooling channel has a cross-sectional shape obtained by reducing the shape of the cutter.
  5. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2,
    상기 커터의 레이크 페이스와 상기 커터 냉각 채널의 사이의 단면 두께는, 상기 코어 지름의 1/5 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.A cutting tool having a cooling passage inside the tool, characterized in that the thickness of the cross section between the rake face of the cutter and the cutter cooling channel is formed to 1/5 or less of the diameter of the core.
  6. 청구항 5에 있어서,The method of claim 5,
    상기 커터의 플랭크 페이스와 상기 커터 냉각 채널의 사이의 단면 두께는, 상기 커터의 레이크 페이스와 상기 커터 냉각 채널의 사이의 단면 두께에 대해 1.5 배 ~ 3배 사이로 형성되는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.The thickness of the cross section between the flank face of the cutter and the cutter cooling channel is between 1.5 and 3 times the thickness of the cross section between the rake face of the cutter and the cutter cooling channel. Cooling channel inside the tool, characterized in that A cutting tool having
  7. 청구항 1에 있어서,The method of claim 1,
    상기 코어부의 중앙부에 마련되는 코어 냉각 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.A cutting tool having a cooling passage inside the tool, characterized in that it further comprises a core cooling channel provided in the central portion of the core portion.
  8. 청구항 7에 있어서,The method of claim 7,
    상기 커터와 커터 냉각 채널은, 상기 코어부의 외주면을 따라 복수의 나선 형상으로 마련되되,The cutter and the cutter cooling channel are provided in a plurality of spiral shapes along the outer circumferential surface of the core portion,
    상기 코어 냉각 채널은 상기 커터 냉각 채널과 분리되며,The core cooling channel is separated from the cutter cooling channel,
    상기 코어부, 커터, 커터 냉각 채널, 및 코어 냉각 채널은, 상기 코어의 중심 축선 방향을 따른 금속 적층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.The core part, the cutter, the cutter cooling channel, and the core cooling channel are formed of metal laminates along the central axis direction of the core.
  9. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2,
    상기 커터 냉각 채널은, 상기 커터의 절삭 열구배 해석에 따라 절삭열이 집중되는 부분으로 표현되는 상기 레이크 페이스 측에 인접한 부분에 유로 단면의 경계 또는 한계선이 배치되는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.The cutter cooling channel is characterized in that the boundary or limit line of the cross section of the flow path is disposed at a portion adjacent to the rake face side, which is expressed as a portion where cutting heat is concentrated according to the analysis of the cutting thermal gradient of the cutter. branch cutting tool.
  10. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2,
    상기 커터 냉각 채널은, 상기 레이크 페이스 측에 인접한 부분에서 상기 커터의 절삭 열구배 해석에 따라 절삭열이 집중되는 부분으로 표현되며 열구배가 급격하게 경사진 부분에 인접하도록 유로 단면의 경계 또는 한계선이 배치되는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.The cutter cooling channel is expressed as a portion where cutting heat is concentrated according to the cutting thermal gradient analysis of the cutter at a portion adjacent to the rake face side, and a boundary or limit line of the passage cross section is disposed adjacent to a portion where the thermal gradient is sharply inclined A cutting tool having a cooling passage inside the tool, characterized in that.
  11. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2,
    상기 커터 냉각 채널은, 상기 레이크 페이스 측에 인접한 부분에서 상기 커터의 절삭 열구배 해석에 따라 절삭열이 집중되는 부분으로 표현되며 열구배가 급격하게 경사진 부분에 인접하도록 유로 단면의 경계 또는 한계선이 상기 열구배의 등온선에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 공구 내부 냉각유로를 가지는 절삭공구.The cutter cooling channel is expressed as a portion where cutting heat is concentrated according to the cutting thermal gradient analysis of the cutter at a portion adjacent to the rake face side, and the boundary or limit line of the passage cross section is adjacent to the portion where the thermal gradient is steeply inclined. A cutting tool having a cooling passage inside the tool, characterized in that disposed corresponding to the isotherm of the thermal gradient.
  12. 코어부;core part;
    상기 코어부의 중앙부에 마련되는 코어 냉각 채널;a core cooling channel provided in a central portion of the core unit;
    상기 코어부의 외측에 마련되는 커터;a cutter provided outside the core part;
    상기 커터에 마련되어 상기 커터의 외면까지 연장 형성된 커터 냉각 채널; 및a cutter cooling channel provided in the cutter and extended to an outer surface of the cutter; and
    상기 코어 냉각 채널과 커터 냉각 채널을 연결하는 연결 채널을 포함하며,A connection channel connecting the core cooling channel and the cutter cooling channel,
    상기 코어 냉각 채널, 상기 커터 냉각 채널, 및 상기 연결 채널은,The core cooling channel, the cutter cooling channel, and the connection channel,
    상기 코어부와 커터가 금속 3D 프린팅으로 형성됨에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구.A cutting tool having an internal cooling passage of a porous structure, characterized in that formed as the core portion and the cutter are formed by metal 3D printing.
  13. 청구항 12에 있어서,The method of claim 12,
    상기 커터는 절삭면에 대응하는 레이크 페이스와 절삭칩의 안내에 대응하는 플랭크 페이스를 갖되,The cutter has a rake face corresponding to the cutting surface and a flank face corresponding to the guide of the cutting chips,
    상기 커터 냉각 채널은, 상기 플랭크 페이스보다 상기 레이크 페이스 측으로 더 많은 유량을 제공하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구.The cutting tool having an internal cooling passage having a porous structure, characterized in that the cutter cooling channel is provided to provide a larger flow rate to the rake face than to the flank face.
  14. 청구항 13에 있어서,The method of claim 13,
    상기 커터 냉각 채널은,The cutter cooling channel,
    상기 연결 채널에서 상기 레이크 페이스 측으로 연장 배치된 복수의 레이크 모세 채널; 및a plurality of rake capillary channels extending from the connection channel toward the rake face; and
    상기 연결 채널에서 상기 플랭크 페이스 측으로 연장 배치된 복수의 플랭크 모세 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구.A cutting tool having an internal cooling passage having a porous structure, characterized in that it comprises a plurality of flank capillary channels extending from the connection channel toward the flank face side.
  15. 청구항 14에 있어서,The method of claim 14,
    상기 연결 채널은 상기 코어 냉각 채널에서 상기 플랭크 페이스 측을 향해 방사상으로 형성되되,The connection channel is formed radially from the core cooling channel toward the flank face side,
    상기 연결 채널에서 상기 레이크 모세 채널은 상기 레이크 페이스 측으로 경사지게 배치되며,In the connection channel, the rake capillary channel is inclined toward the rake face,
    상기 연결 채널에서 상기 플랭크 모세 채널은, 상기 플랭크 페이스 측으로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구.The cutting tool having an internal cooling passage having a porous structure, characterized in that the flank capillary channel in the connection channel is disposed inclined toward the flank face.
  16. 청구항 14에 있어서,The method of claim 14,
    상기 레이크 모세 채널은 2 개 이상 배치되며, Two or more rake Moses channels are arranged,
    상기 플랭크 모세 채널은, 1개 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구.The cutting tool having an internal cooling passage of a porous structure, characterized in that one or more flank capillary channels are disposed.
  17. 청구항 14에 있어서,The method of claim 14,
    상기 레이크 모세 채널은 상기 플랭크 모세 채널보다 더 넓은 채널 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구.The cutting tool having an internal cooling passage of a porous structure, characterized in that the rake capillary channel has a wider channel width than the flank capillary channel.
  18. 청구항 13에 있어서,The method of claim 13,
    상기 커터, 커터 냉각 채널, 및 연결채널은, 상기 코어부의 외주면을 따라 복수의 나선 형상으로 마련되되,The cutter, the cutter cooling channel, and the connection channel are provided in a plurality of spiral shapes along the outer circumferential surface of the core portion,
    상기 코어부, 커터, 커터 냉각 채널, 연결 채널, 및 코어 냉각 채널은, 상기 코어의 중심 축선 방향을 따른 금속 적층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 구조의 내부 냉각 유로 가지는 절삭공구.The core part, the cutter, the cutter cooling channel, the connecting channel, and the core cooling channel are formed of metal laminates along the central axis direction of the core.
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