절삭공구의 방진구조

절삭공구의 방진구조 {Anti-vibration Structure of cutting tool}

본 발명은 절삭공구의 방진구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀링가공, 보링가공, 드릴 가공, 선삭 가공 등의 절삭가공을 수행할 때에 진동 및 가공 소음을 줄이고, 가공 안정성을 향상시키도록 하는 절삭공구의 방진구조에 관한 것이다.

일반적으로 공작기계는 절삭공구를 이용하여 스틸(steel)계의 피삭재를 절삭가공 한다. 이와 같이 절삭가공을 수행하는 동안에 절삭공구는 큰 절삭력(cutting force)을 받기 때문에 절삭공구의 재질은 강성이 우수한 합금강으로 제작이 된다.

합금강은 강성이 우수하고 내구성이 뛰어나 경제성이 있어 절삭공구의 재료로 많이 사용되는 것으로 알려져 있다.

그러나 합금강은 고유진동수가 매우 높기 때문에 절삭력에 의해 떨림이 쉽게 발생하고, 이로써 소음이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 직접 피삭재를 절삭 가공함에 있어서 절삭날인 인서트의 수명이 비정상적으로 단축되는 문제점이 있다. 심지어는 진동(떨림)에 의해 절삭이 불가능한 경우도 빈번하게 발생하게 된다.

종래에 절삭공구에 방진을 목적으로 구성된 기술로서 후술되는 특허문헌1, 2가 알려져 있다.

특허문헌1은 툴 홀더에 실린더 형상의 포켓을 형성하고, 그 실린더 형상 내부에 감쇄수단을 배치하며, 실린더 형상의 단부에는 마개를 나사체결하여 조립하는 구성이다. 감쇄수단의 외주면에는 오링을 배치하여 감쇄수단의 외주면표면과 실린더 형상의 내주면표면이 이격되도록 배치되는 구성이다. 작용을 살펴보면, 마개 쪽에 실질적인 절삭가공을 수행하는 공구가 설치되고, 진동(또는 충격)은 공구 쪽으로부터 전달되며 감쇄수단에서 상쇄시키게 된다.

그러나 특허문헌1에 기재된 방진구조는 툴 홀더와 마개가 나사 체결구조로써 체결을 위한 나사 길이만큼의 거리가 반드시 필요하고, 그 거리만큼 진동 원으로부터 감쇄수단까지의 거리가 멀어짐으로써 진동감쇄 효과가 저감되는 문제점이 있다.

특허문헌2는 원형 튜브의 외주면에 원통형의 댐퍼가 배치되고, 튜브와 댐퍼의 사이에는 고무재질의 링이 배치되어 튜브로 전달되는 진동(또는 충격)을 댐퍼에 의해 감쇄시키도록 하는 구성이다.

그러나 특허문헌2에 기재된 방진 구조는 원형 튜브에 의해 지탱되는 구조물 형태로써 상대적으로 강성이 취약한 문제점이 있다.

다른 한편으로, 특허문헌1, 2는 절삭공구의 회전중심을 기준으로 회전 중심선에 대하여 횡 방향(radial 방향)에서 작용되는 충격 또는 진동에 대항하도록 하지만, 축 방향(회전 중심선에 평행한 방향)에서 작용되는 충격 또는 진동에 대해서는 진동 저감효과가 거의 없는 문제점이 있다.

따라서 절삭공구의 진동(떨림)을 억제할 수 있도록 하는 방진 구조가 요구된다.

특히, 절삭가공의 형태가 다양화됨에 따라 절삭공구에 충격 또는 진동이 가해지는 방향이 복합적으로 작용되고 예컨대 횡 방향과 축 방향으로 복합적으로 작용될 수 있으므로 이에 대한 대안이 시급한 실정이다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 진동이 발생하는 진동원인 쪽에 감쇄체가 최대한 가깝게 배치되도록 하여 진동(떨림)을 더욱 효과적으로 방진할 수 있도록 하고 소음을 줄일 수 있도록 하는 절삭공구의 방진구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 외부로부터 전달되는 진동에너지가 더욱 신속하게 감쇄체에 전달될 수 있도록 하여 진동을 더욱 신속하게 감쇄할 수 있도록 하는 절삭공구의 방진구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 진동이 작용되는 방향이 횡방향과 축방향이 복합되어 작용되더라도 그러한 진동에 대응할 수 있도록 하는 절삭공구의 방진구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 절삭공구 내에 감쇄체를 배치하되 감쇄체의 크기를 종래의 방진기술에 비교하여 상대적으로 크게 설계하더라도 절삭공구의 강성이 저하되지 않도록 하는 절삭공구의 방진구조를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 내주면에 실린더 포켓(120)이 형성되며, 상기 실린더 포켓(120)의 내측단부에서 툴 섕크(110)쪽으로 제1 체결부(124)가 형성된 툴 바디(100); 제1 플러그(210)에 제1 실린더 바디(212)가 형성되고, 상기 제1 체결부(124)에 체결되도록 상기 제1 플러그(210)에 제2 체결부(214)가 형성되며, 상기 제1 실린더 바디(212)에 제1 인너 실린더(220)가 형성된 인너 홀더(200); 상기 실린더 포켓(120)에 배치되고, 양단에 각각 제1, 제2 포켓 그루브(310, 320)가 형성되며, 상기 제1, 제2 포켓 그루브(310, 320)의 내외측에 각각 제1 아웃터 인서트(312, 322)와 제1, 제2 인너 인서트(314, 324)가 형성되며, 상기 제1 실린더 바디(212)가 상기 제1 포켓 그루브(310)에 수용되고, 상기 제1 인너 인서트(314)가 상기 제1 인너 실린더(220)에 수용되는 감쇄체(300); 제2 플러그(410)에 제2 실린더 바디(412)가 형성되고, 상기 제2 실린더 바디(412)에 제2 인너 실린더(420)가 형성되며, 상기 제2 플러그(410)가 상기 실린더 포켓(120)의 외측단부에 설치되고, 상기 제2 실린더 바디(412)가 상기 제2 포켓 그루브(320)에 수용되며, 상기 제2 인너 인서트(324)가 상기 제2 인너 실린더(420)에 수용되는 아웃터 홀더(400); 상기 제1 실린더 바디(212)와 상기 제1 포켓 그루브(310)의 사이에 배치되어 수축과 복원되는 제1 링 유닛(510); 및 상기 제2 실린더 바디(412)와 상기 제2 포켓 그루브(320)의 사이에 배치되어 수축과 복원되는 제2 링 유닛(520);을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 상기 실린더 포켓(120)의 내측 단면에 플러그 포켓(122)이 형성되고, 상기 플러그 포켓(122)에 상기 제1 플러그(210)가 수용되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 상기 실린더 포켓(120)의 외측 단부에 오픈 포켓(130)이 형성되고, 상기 오픈 포켓(130)에 상기 아웃터 홀더(400)가 배치되며, 상기 오픈 포켓(130)에서 상기 아웃터 홀더(400)가 용접되어 고정되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 상기 오픈 포켓(130)에 턱(132)이 형성되고, 상기 턱(132)에 상기 아웃터 홀더(400)의 상기 제2 플러그(410)가 배치되어 상기 아웃터 홀더(400)가 정렬되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 상기 툴 바디(100)의 외주면에 절삭 인서트 포켓(140)이 형성되고, 상기 툴 섕크(110)에서 상기 실린더 포켓(120)으로 관통되게 제1 유로(161)가 형성되며, 상기 제1 유로(161)와 연통되게 상기 인너 홀더(200)를 관통하여 제2 유로(162)가 형성되고, 상기 툴 바디(100)에 상기 실린더 포켓(120)에서 상기 절삭인서트 포켓(140)쪽으로 제1 오일 홀(142)이 형성되며, 상기 제1 실린더 바디(212)를 관통하여 제2 오일 홀(250)이 형성되어, 오일이 상기 제1, 제2 유로(161, 162)과 상기 제1, 제2 오일홀(142, 250)을 통과하여 상기 절삭인서트 포켓(140)에 설치되는 절삭인서트(20)에 분사되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 상기 감쇄체(300)를 관통하여 제3 유로(163)가 형성되고, 상기 제2 실린더 바디(412)를 관통하여 제3 오일 홀(450)이 형성되어, 상기 오일이 상기 제1, 제2, 제3 유로(161, 162, 163)와 상기 제1, 제2, 제3 오일홀(142, 250, 450)을 통과하여 상기 절삭인서트 포켓(140)에 설치되는 상기 절삭인서트(20)에 분사되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 상기 툴 바디(100)의 외주면 반경(R1)과 상기 실린더 포켓(120)의 내주면 반경(R2)의 비율(R1: R2)은 1: 0.3 ~ 0.7인 것일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 툴 바디의 내부에 감쇄체를 구비함으로써 감쇄체를 진동 원인이 되는 쪽으로 최대한 가깝게 배치할 수 있고, 이로써 절삭공구에 작용되는 진동에너지가 크더라도 진동(떨림)을 더욱 효과적으로 방진할 수 있으며, 아울러 소음을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 툴 바디의 일부분이 감쇄체의 중심에 가까운 쪽에서 결속되도록 함으로써 외부로부터 전달되는 진동에너지가 툴 바디에서 감쇄체 쪽으로 더욱 신속하게 전달될 수 있고 이로써 진동을 더욱 신속하게 방진할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 절삭공구의 회전방향을 기준으로 회전 중심축에 대하여 감쇄체가 횡 방향과 축 방향으로 유동이 가능하게 배치됨으로써 진동이 작용되는 방향이 횡 방향과 축 방향으로 복합되어 작용되더라도 그러한 진동에 방진 대응할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 툴 바디의 강성이 저하되지 않으면서도 실린더 포켓을 최대한 크게 제공할 수 있고, 실린더 포켓에 감쇄체를 배치함으로써 감쇄체의 크기를 종래의 방진기술에 비교하여 상대적으로 크게 설계하더라도 툴 홀더에 의해 강성이 유지되므로 절삭공구의 강성이 저하되지 않게 된다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 진동을 신속하게 방진함으로써 절삭공구의 고유진동을 최소화할 수 있고, 절삭가공에 의한 생산성향상을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 진동을 방진함으로써 절삭가공의 표면의 표면조도 개선하고, 절삭공구의 수명 및 스핀들 수명이 비정상적으로 단축되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 진동을 신속하게 방진함으로써 가공 안정성을 향상시켜 경제적이고 고능률 절삭 가공을 실현 할 수 있다.

도 1은 비교예에 따른 절삭공구를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 비교예에 따른 절삭공구의 진동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구의 방진구조를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 외형을 보인 정면도, 도 4는 조립상태의 구성을 설명하기 위한 종단면도, 도 5는 하측 부분을 확대하여 보인 상세도, 및 도 6은 전체적인 구성을 설명하기 위한 분해도면이다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭공구의 방진구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 비교예에 따른 정적 진동 테스트의 결과를 보인 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 진동 테스트의 결과를 보인 그래프이다.
도 10은 비교예에 따른 고유진동수 테스트의 결과를 보인 그래프이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 고유진동수 테스트의 결과를 보인 그래프이다.
도 12는 비교예와 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 진동 테스트의 결과를 비교하여 보인 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시될 수 있다.

한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 진동과 절삭공구의 상관관계에 대하여 설명한다.

모든 물체는 고유진동수(Natural Frequency)를 가지고 있고, 고유진동수는 그 물체에 외력을 주고 외력을 제거하면 물체는 계속해서 진동하는데 이때 진동하는 속도를 “고유진동수”라고 한다.

절삭공구의 재질은 강성이 매우 강한 합금강을 사용하기 때문에 고유진동수가 매우 높으며(크며) 이는 외력(절삭력)에 대해 쉽게 진동(떨림)할 수 있는 조건을 갖추게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 절삭공구의 방진구조는 절삭공구에 감쇄수단을 구비하여 절삭공구의 고유진동수를 낮추어 진동이 쉽게 발생되는 조건에서 진동을 억제할 수 있도록 하는 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 비교예에 따른 절삭공구에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 1은 비교예에 따른 절삭공구를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 비교예에 따른 절삭공구의 진동을 설명하기 위한 도면이다.

비교예에 따른 절삭공구(10)는 툴 바디(12)의 한쪽에 툴 섕크(11)가 형성되고, 툴바디(12)의 외주면에 절삭인서트(20)가 설치된다. 절삭인서트(20)는 복수로 배치될 수 있고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 나선형으로 배치될 수 있다. 또한, 절삭인서트(20)는 나선형이 복수로 배치될 수 있다.

하나의 나선형 배열에는 상술한 바와 같이 절삭인서트(20)가 복수로 배치될 수 있는데, 예를 들면, 제1 ~ 제5 절삭인서트(21 ~ 25)로 5개가 연달아 배치될 수 있다.

이와 같이, 절삭인서트(20)가 복수로 배치되면, 각각의 절삭인서트(20)마다 진동이 유발되고, 절삭가공을 수행할 때에 절삭공구(10)에 작용되는 진동은 배가된다. 이는 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에서 제1행 진동은 제1 절삭인서트(21)에 의해 발생하는 진동 에너지를 그래프로 나타낸 것이다. 마찬가지로, 제2 ~ 5행 진동은 제2 ~ 제5 절삭인서트(22 ~25)에 의해 발생하는 진동 에너지를 각각 그래프로 나타낸 것이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 절삭인서트의 개수가 증가될수록 진동은 더욱 크게 증대됨을 알 수 있다. 이렇게 증대되는 진동은 가공절삭 품위를 저하시키는 문제가 된다.

또한, 절삭인서트에 의해 절삭가공을 수행할 때에 고열이 발생하고, 그러한 고열은 절삭칩을 절삭인서트의 절인에 엉겨 붙게 하며, 절삭인서트의 수명을 단축시키는 문제가 있다. 한편, 비교예에 따른 절삭공구는 절삭인서트가 나선형으로 배치되고 나선은 복수로 배치됨으로써 매우 많은 수의 절삭인서트가 배치된다. 따라서 각각의 절삭인서트마다 냉각을 수행할 대안이 필요하다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구의 방진구조에 대해서 설명한다.

첨부도면 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구의 방진구조를 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 외형을 보인 정면도, 도 4는 조립상태의 구성을 설명하기 위한 종단면도, 도 5는 하측 부분을 확대하여 보인 상세도, 및 도 6은 전체적인 구성을 설명하기 위한 분해도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 절삭공구의 방진구조는 툴 바디(10)의 외주에 절삭인서트(20)를 설치하고, 툴 바디(100)의 내부에 감쇄체(300)가 자유롭게 흔들릴 수 있게 배치하며, 감쇄체(300)가 절삭인서트(20)와 매우 가깝게 배치되도록 하여 진동저감의 효과를 극대화하도록 한 것이다.

툴 바디(100)는 내주면에 실린더 포켓(120)이 형성되고, 실린더 포켓(120)의 내측단부에서 툴 섕크(110)쪽으로 제1 체결부(124)가 형성된다.

상술한 툴 바디(100)의 외주면 반경(R1)과 상술한 실린더 포켓(120)의 내주면 반경(R2)의 비율(R1: R2)은 1: 0.3 ~ 0.7인 것일 수 있다. 즉 실린더 포켓(120)의 위치에서 툴 바디(100)의 두께가 얇을수록 감쇄체(300)의 크기를 증대시켜 크게 제공할 수 있지만, 툴 바디(100)의 강성이 저하될 우려가 있다. 반면에, 실린더 포켓(120)의 위치에서 툴 바디(100)의 두께가 두꺼울수록 툴 바디(100)의 강성이 향상되지만, 감쇄체(300)의 크기에 제약을 받을 수 있다. 따라서 실린더 포켓(120)의 위치에서 툴 바디(100)의 두께는 툴 바디(100)의 외주면 반경(R1)과 상술한 실린더 포켓(120)의 내주면 반경(R2)의 비율(R1: R2)이 1: 0.3 ~ 0.7로 제공되는 것이 바람직하다.

다른 한편으로, 본 발명의 일실시예에 따른 절삭공구의 방진구조는, 툴 섕크(110)를 제외한 툴 바디(100)의 길이(L1)와 감쇄체(300)의 길이(L2)의 비율이 1: 0.5 ~ 0.8인 것일 수 있다. 감쇄체(300)의 길이(L2)는 클수록 감쇄 성능은 향상되지만, 감쇄체(300)를 수용하는 실린더 포켓(120)의 크기는 무한정 크게 형성시킬 수 없는 것이다. 특히 실린더 포켓(120)의 크기를 너무 크게 설계하는 경우에는 제1, 제2 체결부(124, 214)의 체결부분이 짧아질 수 있기 때문에, 실린더 포켓(120)의 크기는 제한되어야 한다. 따라서 인너 홀더(200)의 체결력을 유지하기 위하여 실린더 포켓(120)의 길이(크기)를 적정하게 설정되는 것이 바람직하고, 이에 따라 툴 섕크(110)를 제외한 툴 바디(100)의 길이(L1)와 감쇄체(300)의 길이(L2)의 비율이 1: 0.5 ~ 0.8인 것이 바람직하다.

또한, 툴 바디(100)는 외주면에 절삭인서트 포켓(140)이 형성되고, 절삭인서트 포켓(140)에는 절삭인서트(20)가 설치된다. 절삭인서트 포켓(140)은 나선형 형태로 연달아 형성될 수 있고, 나선형의 절삭인서트 포켓(140) 열이 복수로 배치될 수 있다.

한편, 실린더 포켓(120)의 내측 단면에 플러그 포켓(122)이 형성될 수 있다.플러그 포켓(122)에는 인너 홀더(200)의 제1 플러그(210)가 수용된다. 이와 같이 제1 플러그(210)가 플러그 포켓(122)에 수용됨으로써 툴 바디(100)와 인너 홀더(200)가 일체로 조립되어 외부로부터 작용되는 진동에너지를 감쇄체(300)에 더욱 신속하게 전달할 수 있게 된다.

다른 한편으로, 실린더 포켓(120)의 외측 단부에 오픈 포켓(130)이 형성될 수 있고, 오픈 포켓(130)에 아웃터 홀더(400)가 배치될 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 오픈 포켓(130)에서 아웃터 홀더(400)가 용접되어 고정되는 것일 수 있다. 용접된 부분은 용접부(600)로 기재되어 있다. 이로써 실린더 포켓(120)에 감쇄체(300)가 수용된 상태를 물리적으로 유지할 수 있게 되고, 절삭가공을 수행하는 동안에 감쇄체(300)가 이탈되는 것이 방지된다.

또 다른 한편으로, 오픈 포켓(130)에 턱(132)이 형성될 수 있다. 턱(132)에는 아웃터 홀더(400)의 제2 플러그(410)가 배치된다. 이로써 아웃터 홀더(400)가 정렬되는 것이다. 나아가 실린더 포켓(120)에서 아웃터 홀더(400)의 위치가 정렬되는 것이므로 감쇄체(300)가 툴 바디(100)의 축방향으로 유동될 수 있는 여유 공간을 확보할 수 있게 된다.

인너 홀더(200)는 제1 플러그(210)에 제1 실린더 바디(212)가 형성되고, 제1 체결부(124)에 체결되도록 제1 플러그(210)에 제2 체결부(214)가 형성된다. 또한, 제1 실린더 바디(212)에 제1 인너 실린더(220)가 형성된다. 실린더 포켓(120)에 인너 홀더(200)를 별도의 구성으로 구비함으로써, 감쇄체(300)를 설치하기 위한 가공비용이 절감될 수 있다. 부연설명하면, 실린더 포켓(120)은 가늘고 긴 원통형 형상의 공간으로 가공되므로 가공성이 용이하지 않는 특이점이 있다. 특히 인너 홀더(200)는 외형의 형상이 제1 실린더 바디(212)의 외형에 제1 그루브(240)를 형성하고, 제2 오일홀(250)을 형성하는 것이므로, 툴 바디(100)와 인너 홀더(200)를 일체로 제공할 때에 제2 오일 홀(250)의 가공이 어려울 수 있다. 이에 실린더 포켓(120)의 내부에 단순한 형상을 가공하고, 인너 홀더(200)는 별도의 부속품으로써 가공하여 조립하는 것이 비용절감의 차원에서 이득일 수 있다.

감쇄체(300)는 실린더 포켓(120)에 배치되는 구성요소이다. 감쇄체(300)는 툴 바디(100)보다 밀도가 높은 고밀도 강일 수 있다, 예컨대, 감쇄체(300)는 비중이 16이상인 고밀도 재료를 사용할 수 있다. 감쇄체(300)의 양단에 각각 제1, 제2 포켓 그루브(310, 320)가 형성되고, 제1, 제2 포켓 그루브(310, 320)의 내외측에 각각 제1 아웃터 인서트(312, 322)와 제1, 제2 인너 인서트(314, 324)가 형성된다. 제1 실린더 바디(212)가 제1 포켓 그루브(310)에 수용되고, 제1 인너 인서트(314)가 제1 인너 실린더(220)에 수용된다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 인너 홀더(200)와 감쇄체(300)는 결합상태의 단면도를 살펴보면 지그재그 형태로 맞물려있는 형태이다.

아웃터 홀더(400)는 제2 플러그(410)가 실린더 포켓(120)의 외측단부에 설치되는 구성요소이다. 아웃터 홀더(400)는 제2 플러그(410)에 제2 실린더 바디(412)가 형성되고, 제2 실린더 바디(412)에 제2 인너 실린더(420)가 형성된다. 제2 실린더 바디(412)가 제2 포켓 그루브(320)에 수용되며, 제2 인너 인서트(324)가 제2 인너 실린더(420)에 수용된다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 아웃터 홀더(400)와 감쇄체(300)는 결합상태의 단면도를 살펴보면 지그재그 형태로 맞물려있는 형태이다. 한편, 제2 실린더 바디(412)의 외주면에는 제2 링 그루브(440)가 형성된다.

제1 실린더 바디(212)와 제1 포켓 그루브(310)의 사이에 제1 링 유닛(510)이 배치된다. 마찬가지로 제2 실린더 바디(412)와 제2 포켓 그루브(320)의 사이에 제2 링 유닛(520)이 배치된다. 좀 더 상세하게는 제1, 제2 링 유닛(510, 520)은 각각 제1, 제2 링 그루브(240, 440)에 수납되어 배치되는 것일 수 있다. 이로써 제1, 제2 링 유닛(510, 520)이 임의로 이탈되지 않고 정렬된 상태를 유지할 수 있다.

상술한 제1, 제2 링 유닛(510, 520)은 수축과 복원되는 작용을 수행하는 것으로 외력이 작용되면 일그러진 후에 복원되도록 하는 탄력을 가지는 탄성변형의 재질일 수 있다. 예컨대, 제1, 제2 링 유닛(510, 520)의 재질은 고무 재질이거나 신축성을 가지는 합성수지일 수 있다. 즉 감쇄체(300)가 실린더 포켓(120)의 내부에서 자유롭게 흔들릴 수 있는 것이고, 어느 한쪽으로 밀착되면 제1, 제2 링 유닛(510, 520)은 압축되고 압축된 반대쪽은 이완되는 것이며, 압축된 쪽이 복원되는 동안에 감쇄체(300)가 흔들리면서 외부로부터 작용된 진동을 저감시키는 것이다.

또 다른 한편으로, 툴 섕크(110)에서 실린더 포켓(120)으로 관통되게 제1 유로(161)가 형성된다. 또한, 제1 유로(161)와 연통되게 인너 홀더(200)를 관통하여 제2 유로(162)가 형성된다. 툴 바디(100)에 실린더 포켓(120)에서 절삭인서트 포켓(140)쪽으로 제1 오일 홀(142)이 형성된다. 제1 실린더 바디(212)를 관통하여 제2 오일 홀(250)이 형성된다. 이로써, 오일이 제1, 제2 유로(161, 162)과 제1, 제2 오일홀(142, 250)을 통과하여 절삭인서트 포켓(140)에 설치되는 절삭인서트(20)에 분사되는 것이다. 절삭인서트(20)는 오일에 의해 냉각되므로 절삭인서트(20)의 수명이 비정상적으로 단축되는 것이 방지될 수 있다.

또 다른 한편으로, 감쇄체(300)를 관통하여 제3 유로(163)가 형성되고, 제2 실린더 바디(412)를 관통하여 제3 오일 홀(450)이 형성될 수 있다. 이로써, 오일이 제1, 제2, 제3 유로(161, 162, 163)와 제1, 제2, 제3 오일홀(142, 250, 450)을 통과하여 절삭인서트 포켓(140)에 설치되는 절삭인서트(20)에 분사될 수 있다.

특히, 오일은 제3 유로(163)와 제3 오일 홀(450)을 경유됨으로써 제1 오일 홀(142)에 오일이 통과할 때에, 오일의 압력 손실을 최대한 방지할 수 있고, 오일 유량을 증대시킬 수 있게 된다. 나아가 대량의 오일을 절삭인서트(20)에 제공할 수 있음으로써 오일에 의한 냉각 효과 증대, 절삭칩 배출효과 증대 등을 기대할 수 있게 된다.

도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭공구의 방진구조를 설명한다. 첨부도면 도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭공구의 방진구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 툴 바디(100)에 형성되는 실린더 포켓(120)은 깊이가 낮을 수 있다. 이러한 경우에는 인너 홀더(200)를 배제하고 툴바디(100)에 직접 제1 실린더 바디(212)를 구성할 수 있다. 즉 툴 바디(100)의 내부에 실린더 포켓(120)을 형성하고, 실린더 포켓(120)에 감쇄체(300)가 흔들릴 수 있도록 구비하며, 아웃터 홀더(400)에 의해 감쇄체(300)의 이탈을 방지할 수 있다. 감쇄체(300)가 흔들릴 수 있는 구성은 제1, 제2 링 유닛(510, 520)에 의해 구현되는 것이고, 이는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭공구의 방진구조에서 설명된 구성 및 작용과 동일한 것이므로 중복된 설명은 생략한다.

이하, 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 절삭공구의 방진구조의 작용효과를 설명한다.

첨부도면 도 8은 비교예에 따른 정적 진동 테스트의 결과를 보인 그래프이다. 첨부도면 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 정적 진동 테스트의 결과를 보인 그래프이다.

도 8에는 방진구조가 구비되지 않은 일반적인 절삭공구의 정적 진동 테스트를 실시하여 그래프로 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 방진구조가 구비된 절삭공구의 정적 진동 테스트를 실시하여 그래프로 나타낸 것이다.

도 8 및 도 9에서 알 수 있듯이, 진동이 발생되었을 때에 그 진동이 소멸되기까지 소요되는 시간에서 현저한 차이가 있다. 특히, 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 방진구조가 적용된 절삭공구에서 진동이 신속하게 감쇄됨을 알 수 있다.

첨부도면 도 10은 비교예에 따른 고유진동수 테스트의 결과를 보인 그래프이다. 도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 고유진동수 테스트의 결과를 보인 그래프이다.

도 10에는 방진구조가 구비되지 않은 일반적인 절삭공구의 고유진동수 테스트를 실시하여 그래프로 나타낸 것이다.

도 11는 본 발명의 일실시예에 따른 방진구조가 구비된 절삭공구의 고유진동수 테스트를 실시하여 그래프로 나타낸 것이다.

도 10 및 도 11에서 알 수 있듯이, 진동이 발생되었을 때에 비교예는 고유 진동수가 매우 높은 피크 형태를 띠는 것으로 진동에 취약함을 알 수 있다. 반면에 본 발명에 따른 실시예는 외부의 진동이 작용되더라도 고유진동수의 변화는 거의 없을 정도로 매우 작은 변화를 보인다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 방진구조가 적용된 절삭공구에서 외부 진동에 대한 고유진동수가 매우 작고 이로써 절삭가공이 매우 안정적으로 수행될 수 있으며, 가공품질을 향상시킬 수 있는 것이다.

첨부도면 도 12는 비교예와 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 진동 테스트의 결과를 비교하여 보인 그래프이다.

도 12는 동적 테스트 결과를 나타낸 그래프이다, 즉 절삭가공을 수행할 때에 공작물에 대하여 상대적으로 이동되면서 발생되는 진동에너지를 측정하여 나타낸 것이다. 동적 진동 테스트의 절삭조건은 이송속도를 분당 197m/min, 절입깊이 0.23mm/t로 설정하고, 공구의 커터외경은 128mm이다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 비교예는 절삭가공이 수행되는 되는 동안에 고유 진동수가 높고 매우 불규칙하게 나타나는 것을 알 수 있다. 반면에 본 발명에 따른실시예에 의해 절삭가공이 수행되면, 절삭가공이 수행되는 동안에 고유진동수가 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 즉 본 발명에 따른 실시예는 절삭가공이 매우 안정적으로 수행되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 절삭공구의 방진구조는, 툴 바디(100)의 내부에 감쇄체(300)를 구비함으로써 감쇄체(300)를 진동 원인이 되는 쪽으로 최대한 가깝게 배치할 수 있고, 이로써 절삭공구에 작용되는 진동에너지가 크더라도 진동(떨림)을 더욱 효과적으로 방진할 수 있으며, 아울러 소음을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 절삭공구의 방진구조는, 툴 바디(100)의 일부분이 감쇄체(300)의 중심에 가까운 쪽에서 결속되도록 함으로써 외부로부터 전달되는 진동에너지가 툴 바디(100)에서 감쇄체(300) 쪽으로 더욱 신속하게 전달될 수 있고 이로써 진동을 더욱 신속하게 방진할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 절삭공구의 회전방향을 기준으로 회전 중심축에 대하여 감쇄체(300)가 횡 방향과 축 방향으로 유동이 가능하게 배치됨으로써 진동이 작용되는 방향이 횡 방향과 축 방향으로 복합되어 작용되더라도 그러한 진동에 방진 대응할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 툴 바디의 강성이 저하되지 않으면서도 실린더 포켓(120)을 최대한 크게 제공할 수 있고, 실린더 포켓(120)에 감쇄체(300)를 배치함으로써 감쇄체(300)의 크기를 종래의 방진기술에 비교하여 상대적으로 크게 설계하더라도 툴 홀더에 의해 강성이 유지되므로 절삭공구의 강성이 저하되지 않게 된다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 진동을 신속하게 방진함으로써 절삭공구의 고유진동을 최소화할 수 있고, 절삭가공에 의한 생산성향상을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 진동을 방진함으로써 절삭가공의 표면의 표면조도 개선하고, 절삭공구의 수명 및 스핀들 수명이 비정상적으로 단축되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는, 진동을 신속하게 방진함으로써 가공 안정성을 향상시켜 경제적이고 고능률 절삭 가공을 실현 할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 절삭공구의 방진구조는 절삭가공을 수행할 때에 절삭력에 의한 진동을 방진하는 데에 이용될 수 있는 것이다.

20: 절삭인서트
100: 툴 바디 110: 툴 섕크
120: 실린더 포켓 122: 플러그 포켓
124: 제1 체결부 130: 오픈 포켓
132: 턱 134: 공구 단면
140: 절삭 인서트 포켓 142: 제1 오일 홀
161, 162, 163: 제1, 제2, 제3 유로
200: 인너 홀더 210: 제1 플러그
212: 제1 실린더 바디 214: 제2 체결부
220: 제1 인너 실린더 230: 제1 홀
240: 제1 링 그루브 250: 제2 오일 홀
300: 감쇄체 310, 320: 제1, 제2 포켓 그루브
312, 322: 제1, 제2 아웃터 인서트 314, 324: 제1, 제2 인너 인서트
400: 아웃터 홀더 410: 제2 플러그
412: 제2 실린더 바디
420: 제2 인너 실린더 440: 제2 링 그루브
450: 제3 오일 홀
510, 520: 제1, 제2 링 유닛 600: 용접부