KR20210085146A - 절삭 공구 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잘못 장착되는 일없이 견고하게 파지되는 내경 가공용 절삭 공구 및 공구 홀더를 구비한 절삭 공구 조립체를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체는 내경 가공용 절삭 공구와 상기 절삭 공구를 고정하는 공구 홀더를 포함하는 절삭 공구 조립체이며, 상기 절삭 공구는 측면 일측에 길이 방향으로 연장되는 평면을 갖는 자루부와, 상기 자루부로부터 연장되고 선단에 절삭날을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부와 인접한 상기 자루부의 측면 일측에 형성되는 노치를 포함하며, 상기 공구 홀더는 상기 절삭 공구가 삽입되는 공구홀과 상기 공구홀의 전방에서 내측으로 돌출되는 걸림부를 갖는 포켓부를 포함하고, 상기 포켓부는 상기 공구홀의 후방 단면의 형상이 상기 자루부의 단면 형상에 대응되도록 상기 공구홀의 후방에서 내측으로 돌출되는 빗면부를 포함하고, 상기 절삭 공구는 상기 자루부의 평면이 상기 걸림부에 접촉된 상태로 가이드되어 상기 공구 홀더의 공구홀에 삽입되고 상기 노치가 상기 걸림부에 걸림으로써 더 이상 삽입이 되지 않도록 구성된다.

Description

절삭 공구 조립체{CUTTING TOOL ASSEMBLY}

본 발명은 내경 가공용 절삭 공구와 이를 파지하는 공구 홀더를 구비한 절삭 공구 조립체에 관한 것이다.

내경 가공용 절삭 공구는 회전하는 공작물의 내부를 홈 가공하거나 선삭 가공할 수 있다 . 이러한 내경 가공용 절삭 공구는 통상 공작물의 내부에 원활하게 진입할 수 있도록 절삭날이 선단에 구비되는 바 형태를 가지며，공구 홀더에 파지(祀持)된 상태로 절삭 기계에 장착된다. 공작물의 내경을 가공하는 과정에서，내경 가공용 절삭공구가 진동하거나 또는 파지된 위치에서 이탈되지 않기 위해서는 내경 가공용 절삭 공구가 공구 홀더에 견고하게 파지되어야 한다.

이와 관련하여 절삭 공구를 공구 홀더에 견고하게 파지할 수 있는 절삭 공구 조립체의 일 예가 대한민국 공개특허공보 제 10-2002-0091219호(공개일 2002.12.05)에 제안되어 있다. 제안된 절삭 공구 조립체는 다면 형태의 절삭 공구와，다면 형태의 절삭 공구가 삽입되는 어퍼처를 구비한 공구 홀더를 포함한다. 절삭 공구의 일면에는 복수의 홈이 구비되며，공구 홀더의 일측에는 스프링장전장치가 내장되는 보어가 구비된다. 공구 홀더의 어퍼처에 절삭 공구가 삽입되면 스프링장전장치의 스프링에 연결된 핀이 절삭 공구의 홈에 걸리게 되어 절삭 공구가 공구 홀더에 파지된다.

하지만，종래의 절삭 공구 조립체는 절삭 공구가 다면 형태를 가짐에도 불구하고 공구 홀더의 어퍼처에 잘못 삽입될 수 있다. 이 경우，절삭 공구의 홈에 스프링장전장치의 핀이 걸리지 못하게 됨으로써 절삭 공구가 공구홀더에 파지되지 못한다. 따라서，절삭 공구의 홈에 스프링장전장치의 핀이 걸릴 수 있도록 절삭 공구를 공구홀더에 반복해서 삽입해야 하는 불편함이 있다. 또한，공작물의 내경을 가공하는 과정에서 공구 홀더에 삽입된 절삭 공구는 축 방향으로 절삭력을 받는데，절삭 공구의 홈에 걸리는 핀이 스프링에 연결되어 있기 때문에 절삭공구를 충분히 지지하기 어렵다. 따라서, 절삭 공구가 절삭력에 의해 공구 홀더의 파지된 위치에서 이탈될 수 있는 문제점이 있다. 이와 같이，종래의 절삭 공구 조립체는 절삭 공구가 공구 홀더에 견고하게 파지되지 못하고，이로 인해 공작물이 불량하게 가공되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로，본 발명은 잘못 장착되는 일없이 견고하게 파지되는 내경 가공용 절삭 공구와 공구 홀더를 구비한 절삭 공구 조립체를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체는 내경 가공용 절삭 공구와 상기 절삭 공구를 고정하는 공구 홀더를 포함하는 절삭 공구 조립체이며，상기 절삭 공구는 측면 일측에 길이 방향으로 연장되는 평면을 갖는 자루부와，상기 자루부로부터 연장되고 선단에 절삭날을 갖는 몸체부와，상기 몸체부와 인접한 상기 자루부의 측면일측에 형성되는 노치를 포함하며，상기 공구 홀더는 상기 절삭 공구가 삽입되는 공구홀과 상기 공구홀의 전방에서 내측으로 돌출되는 걸림부를 갖는 포켓부를 포함하고，상기 포켓부는 상기 공구홀의 후방 단면의 형상이 상기 자루부의 단면 형상에 대응되도록 상기 공구홀의 후방에서 내측으로 돌출되는 빗면부를 포함하고，상기 절삭 공구는 상기 자루부의 평면이 상기 걸림부에 접촉된 상태로 가이드되어 상기 공구 홀더의 공구홀에 삽입되고 상기 노치가 상기 걸림부에 걸림으로써 더 이상 삽입이 되지 않도록 구성된다.

상기 공구 홀더는 상기 포켓부에 상기 공구홀의 일측을 개방하는 슬롯과 상기 슬롯을 가로지르도록 체결되는 클램핑 나사를 포함할 수 있다.

상기 걸림부는 상기 공구홀과 교차되도록 상기 포켓부에 형성되는 핀홀과，상기 핀홀에 삽입되어 상기 공구홀의 내측으로 측면이 돌출되는 핀을 포함할 수 있다. 또한，상기 핀은 상기 공구홀의 전방 단면의 형상이 상기 자루부의 단면 형상에 대응되도록 상기 핀홀에 삽입되어 상기 공구홀의 내측으로 돌출될 수 있다.

상기 절삭 공구의 자루부는 상기 평면을 제외한 측면이 상기 공구홀의 내주면에 접촉되는 곡면으로 형성될 수 있다.

상기 빗면부는 상기 공구홀의 전방을 향하는 경사진 전방 측면을 포함할 수 있다.

본 발명의 절삭 공구 조립체는，측면 일측이 평면으로 형성된 자루부를 갖는 절삭 공구와，절삭 공구가 삽입되는 공구홀의 내부로 걸림부가 돌출되는 공구 홀더를 포함한다. 공구홀의 전방의 단면 형상이 자루부의 단면 형상에 대응하도록 공구홀의 내부에 걸림부가 돌출될 수 있어 절삭 공구가 공구 홀더의 공구홀에 잘못 삽입되는 것을 방지할 수 있다. 또한，공구홀의 후방의 단면 형상이 자루부의 단면 형상에 대응하도록 공구홀의 후방에서 내측으로 돌출되는 빗면부가 구비되어 걸림부에 의해 가이드되어 삽입된 절삭 공구를 견고하게 파지할 수 있다. 또한，자루부의 측면 일측에는 공구홀의 내부로 돌출된 걸림부에 걸릴 수 있도록 노치가 구비되어 축 방향으로 가해지는 절삭력에 의해서 절삭 공구가 공구 홀더의 파지된 위치로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한，공구 홀더에는 공구홀의 일측을 개방하는 슬롯과 슬롯의 홈 간격을 조절할 수 있는 클램핑 나사가 구비되어 공구홀에 삽입된 절삭 공구를 정확한 위치에 견고하게 세팅할 수 있다. 따라서，본 발명의 절삭 공구 조립체는 절삭 공구를 공구 홀더에 잘못 삽입시키는 일없이 견고하게 파지시킬 수 있으며，이를 이용하여 공작물의 내경을 양호하게 가공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체를 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체에 채용되는 절삭 공구를 보인 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 절삭 공구 조립체의 내부 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체에 채용되는 공구 홀더의 포켓부를 전방에서 본 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 공구 홀더의 포켓부와 포켓부에 삽입된 절삭 공구를 전방에서 본 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체에 채용되는 절삭 공구와 공구 홀더의 걸림 상태를 개략적으로 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체에 채용되는 공구 홀더의 포켓부를 후방에서 본 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 공구 홀더의 포켓부와 포켓부에 삽입된 절삭 공구를 후방에서 본 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 선 i-n에 따른 절삭 공구 조립체의 단면도이다.

이하，첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 절삭 공구 조립체에 대한 실시예를 설명한다.

도 1 내지 도 9를 참조하면，본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체(1000)는 내경 가공용 절삭 공구(cutting tool)(100)와，절삭공구(100)를 파지하여 절삭기계에 장착되는 공구홀더(tool holder)(200)를 포함한다.

도 1을 참조하면，내경 가공용 절삭 공구(이하， ‘절삭 공구’라 한다)(100)는 회전하는 공작물의 내부를 내경가공할 수 있으며，내경 가공으로는 홈 가공，선삭 가공，모방 가공 및 보링 가공 등을 포함한다. 절삭 공구(100)는 초경 합금 등을 재료로 하여 형성될 수 있으며，공작물의 내부에 원활하게 진입할 수 있도록 절삭날(131)이 선단에 구비되는 바 형태를 갖는다.

공구 홀더(200)는 절삭 공구(100)가 파지되는 블록 형태의 포켓부(210)와，절삭 공구(100)가 공구홀(211)에 삽입되는 방향과 교차되는 방향으로 포켓부(210)의 일측에서 연장되는 홀더 자루부(220)를 포함한다. 공구 홀더(200)는 홀더 자루부(220)를 통해 절삭 기계에 장착되며，홀더 자루부(220)는 절삭 기계에 구비된 각종 클램핑 수단에 용이하게 장착될 수 있도록 각기둥 형태를 갖는다.

도 2를 참조하면，절삭 공구(100)는 길이 방향으로 몸체부(130)와 자루부(110)를 가진다.

몸체부(130)의 선단에는 절삭날(131)이 구비되며，절삭날(131)은 몸체부(130)와 일체로 형성될 수 있으며，절삭인서트와 같이 교체 가능하게 몸체부(130) 에 탈부착될 수 있다.

자루부(110)는 측면 일측에 길이 방향으로 연장되는 평면(111)을 가진다. 자루부(110)에 평면(111)을 형성하기 위해서 원형 또는 타원형의 단면 형상을 갖는 막대 형태의 자루부(110)의 측면 일측을 밀링 등으로 절삭할 수 있다. 이러한 자루부(110)는 평면(111)을 제외한 측면이 곡면(112)으로 이루어져 곡면을 갖도록 공구홀(211)이 형성된 공구 홀더(200)의 포켓부(210)와 면 접촉될 수 있다. 몸체부(130)와 인접한 자루부(110)에는 측면 일측이 평면(111)으로 절삭되지 않은 부분，즉 노치(120)(도 6 참조)가 구비된다.

절삭 공구(100)는 길이 방향으로 자루부(110)와 몸체부(130)의 내부를 관통하는 절삭유 공급 통로(미도시)를 내부에 구비할 수 있으며，절삭유 공급 통로를 통해 공급되는 절삭유를 절삭날(131)에 원활하게 공급할 수 있도록 절삭 공구(100)의 선단을 향해 개방되는 절삭유 공급구(132)를 몸체부(130)에 구비할 수 있다. 또한，자루부(110)의 후단에는 외부로부터 절삭유를 공급받을 수 있는 절삭유 노즐 연결구(113)(도 8 참조)가 구비되어 공작물의 내경을 가공하는 과정에서 절삭유를 지속적으로 공급받을 수 있다.

도 3을 참조하면, 공구 홀더(200)는 포켓부(210)에 절삭 공구(100)가 삽입되는 공구홀(210)이 구비되며, 공구홀(211)의 전방에서 내측으로 돌출되는 걸림부(212)가 구비된다. 또한, 공구 홀더(200)의 포켓부(210)에는 공구홀(211)의 하측을 개방하는 슬롯(214) 및 슬롯(214)을 가로지르도록 포켓부(210)에 체결되어 슬롯(214)의 홈 간격을 조절할 수 있는 클램핑 나사(215)가 구비된다.

이 실시예에서，걸림부(212)는 공구홀(211)과 교차되도록 포켓부(210)의 상부면에서 개방되는 핀홀(212a)과，핀홀(212a)에 삽입되는 핀(212b)을 포함한다. 하지만，걸림부(212)는 이에 한정되지 않고 포켓부(210)에 다양한 방식이나 형태로 구비될 수 있다. 예컨대，걸림부(212)는 포켓부(210)에 공구홀(211)을 형성하는 가공 과정에서 절삭되지 않은 경사진 면 형태로 공구홀(211) 내에서 돌출될 수 있다.

공구홀(211)은 포켓부(210)의 전방면과 후방면 사이를 관통하며，걸림부(212)의 핀홀(212a)은 핀홀(212a)에 삽입되는 핀(212b)이 공구홀(211)의 내부에 측면 일부가 돌출되도록 포켓부(210)의 상부면에서 하방을 향해 경사지게 뚫려 형성된다. 포켓부(210)를 전방에서 보았을 때, 핀홀(212a)에 삽입된 핀(212b)의 측면이 지면에 대해 경사진 각도는 공구홀(211)에 삽입된 절삭 공구(100)의 자루부(110)가 갖는 평면(111)이 지면에 대해 경사진 각도와 동일하다. 핀홀(212a)은 공구홀(211)의 전방，즉 포켓부(210)의 전방면에 인접하여 구비되는 것이 바람직하다. 이와 같이，공구홀(211)의 내부에 핀(212b)의 측면이 돌출됨으로써 공구홀(211)은 절삭 공구(100)의 자루부(110)가 갖는 단면 형상에 대응되는 단면 형상을 전방에 가질 수 있다. 따라서, 절삭 공구(100)는 공구홀(211) 전방 단면 형상에 맞춰 자루부(110)가 끼워지기 때문에 절삭 공구(100)가 공구 홀더(20W의 공구홀(211)에 잘못 삽입되는 것을 방지할 수 있다.

포켓부(210)의 후방 일측에는 포켓부(210)의 내부，즉 공구홀(211)에 냉각수를 공급할 수 있는 냉각수 공급 노즐(218)이 연결될 수 있다. 그리고，냉각수 공급 노즐(218)은 포켓부(210)의 내부에서 연장되어 공구홀(211)에 개방될 수 있다. 또한，포켓부(210)의 전방에는, 도 4에 도시된 바와 같이，공구홀(211)에 삽입된 절삭 공구(100)의 자루부(110)의 길이 방향을 따라 냉각수가 이동하여 전방을 향해 분사될 수 있도록 공구홀(211)의 일측이 확장된 냉각수 분사구(219)가 형성될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 절삭공구(100)는 자루부(110)의 평면(111)이 공구홀(211)의 내부로 돌출되는 핀(212b)의 측면에 접촉된 상태에서 가이드되어 공구홀(211)에 삽입될 수 있다. 핀(212b)은 다양한 형태를 가질 수 있는데, 이 실시예에서와 같이 원기둥 형태를 갖는 경우, 공구홀(211)에 삽입된 자루부(110)의 평면(111)은 핀(212b)의 측면과 선 접촉될 수 있다.

공구 홀더(200)의 포켓부(210)에는, 전방면과 후방면을 연결하는 측면에 클램핑 나사(215)가 나사 결합 방식으로 돌려 끼워질 수 있는 클램핑 나사홀(215a)이 슬롯(214)을 사이에 두고 분할된 포켓부(210)의 양측에 형성된다. 이러한 클램핑 나사홀(215a)에 끼워진 클램핑 나사(215)를 렌치 등을 사용하여 회전시킴으로써 슬롯(214)의 홈 간격이 좁아질 수 있으며，반대 방향으로 회전시켜 좁아지기 전의 원래의 상태가 되도록 슬롯(214)의 홈간격을 조절할 수 있다.

도 6을 참조하면, 절삭공구(100)는 자루부(110)의 측면 일측에 형성된 노치(12)가 공구홀(211)의 내측으로 돌출된 핀(212b)의 측면에 걸릴 때까지 자루부(110)의 평면(110)이 핀(212b)의 측면에 접촉된 상태로 삽입된다. 핀(212b)는 절삭공구(100)의 자루부(110)가 공구홀(211)에 잘못 삽입되는 것을 방지하며, 공구홀(211)에 삽입된 자루부(110)의 위치가 세팅될 때까지 자루부(110)의 삽입을 가이드한다. 공작물의 내경을 가공하는 과정에서 절삭공구(100)에는 축 방향, 즉 절삭공구(100)의 길이 방향으로 절삭력이 가해지는데, 핀(212b)은 자루부(110)에 구비된 노치(120)가 걸릴 수 있는 스토퍼 역할을 한다. 따라서，절삭 공구(100)에 절삭력이 가해지더라도 노치(120)가 핀(212b)에 걸림으로써 절삭 공구(100)가 공구 홀더(200)에서 임의의 위치로 이탈되는 것，예컨대 절삭 공구(100)가 공구홀(211) 내에서 후퇴되는 것을 방지할 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 공구홀더(200)는 공구홀(211)의 후방 단면의 형상이 자루부(110)의 단면 형상에 내응되도록 포켓부(210)에 공구홀(211)의 후방 내측으로 돌출되는 빗면부(216)를 갖는다. 빗면부(216)는 포켓부(210)를 전방 또는 후방에서 보았을 때 자루부(110)의 평면(111)이 지면에 대하여 경사진 각도와 동일한 각도로 경사진 빗면을 구비한다. 절삭 공구(100)의 자루부(110)가 빗면부(216)가 구비된 공구홀(211)의 후방에 삽입되면 빗면부(216)의 경사진 빗면과 자루부(110)의 평면(111)이 면 접촉되어 자루부(110)가 견고하게 파지될 수 있다. 자루부(110)의 평면(111)이 빗면부(216)와 면 접촉될 때, 자루부(110)의 곡면(112)의 공구홀(211)을 형성하는 포켓부(210)의 곡면과 접촉된다.

포켓부(210)의 공구홀(211)은 걸림부(212)와 빗면부(216) 사이의 공간이 원형의 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또한，공구홀(211)은 절삭 공구(110)의 자루부(110)의 단면 형상보다 크게 형성되어，예컨대 평면(111)이 형성되기 전의 자루부(110)의 단면 형상과 같이 형성되어 공구홀(211)을 통해 이동하는 냉각수의 흐름을 원활하게 유도할 수 있다.

도 9를 참조하면, 빗면부(216)에는 포켓부(210)의 후방을 향해 진입하는 자루부(110)의 끝단이 빗면부(216)에 원할하게 끼워지도록 포켓부(210)의 전방을 향하는 빗면부(216)의 전방측면(217)이 경사지게 형성된다.

자루부(110)의 측면 일측에 형성된 노치(120)가 공구홀(211)에 돌출되는 핀(212b)에 걸릴 때까지 절삭 공구(100)를 공구 홀더(200)에 삽입하면 절삭 공구(100)의 자루부(110)의 평면(111)이 빗면부(216)에 면 접촉되면서 끼워진다. 절삭 공구(100)의 자루부(110)가 공구홀(211) 후방의 빗면부(216)에 단순히 삽입되면 절삭 공구(100)는 후방에서 가해지는 외력 등에 의해 공구 홀더(200)로부터 인출될 수 있다. 또한，절삭 공구(100)의 자루부(110)와 공구 홀더(200)의 공구홀(211)의 단면 형상의 크기 차이로 인해 이들 사이에 미세한 틈이 있는 경우，공작물의 내경 가공 시 절삭 공구(100)의 진동이 야기될 수 있다. 따라서，절삭 공구(100)가 공구 홀더(200)에 헐겁지 않게 파지되도록 클램핑 나사(215)를 이용하여 슬롯(214)의 홈 간격을 줄임으로써 자루부(110)를 견고하게 될 수 있으며，공구 홀더(200)에 의해 파지되는 절삭 공구(100)의 위치를 견고하게 세팅할 수있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고，본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환，변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.

100: 절삭 공구
110: 자루부
111: 평면
120: 노치
130: 몸체부
131: 절삭날
200: 공구홀더
210: 포켓부
211: 공구홀
212: 걸림부
212a: 핀홀
212b: 핀
214: 슬롯
215: 클램핑 나사
216: 빗면부
1000: 절삭공구 조립체

Claims (1)

1. 내경 가공용 절삭 공구와 상기 절삭 공구를 고정하는 공구 홀더를 포함하는 절삭 공구 조립체이며,
   상기 절삭 공구는 측면 일측에 길이 방향으로 연장되는 평면을 갖는 자루부와, 상기 자루부로부터 연장되고 선단에 절삭날을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부와 인접한 상기 자루부의 측면 일측에 형성되는 노치를 포함하며,
   상기 공구 홀더는 상기 절삭 공구가 삽입되는 공구홀과 상기 공구홀의 전방에서 내측으로 돌출되는 걸림부를 갖는 포켓부를 포함하고,
   상기 포켓부는 상기 공구홀의 후방 단면의 형상이 상기 자루부의 단면 형상에 대응되도록 상기 공구홀의 후방에서 내측으로 돌출되는 빗면부를 포함하고,
   상기 절삭 공구는 상기 자루부의 평면이 상기 걸림부에 접촉된 상태로 가이드되어 상기 공구 홀더의 공구홀에삽입되고 상기 노치가 상기 걸림부에 걸림으로써 더 이상 삽입이 되지 않도록 구성되는 절삭 공구 조립체.

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