KR0149038B1 - 회전형 디스크커터 및 이 커터의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 기어등과 같은 가공물을 절삭하는 회전형 디스크커터에 관한 것이다. 이 회전형 커터는 절삭날의 적어도 일부분이 팁(26)과, 각각 제1 (28) 및 제 2(29) 측부분을 갖는 2개의 측면(27)으로 구성된 거친 절삭날(2)인, 회전형 디스크커터 몸체(1)의 원주면 둘레에 배열된 복수의 절삭날을 포함하고 있다.

제1측부분(28)은 팁(26)과 함께 절삭날의 절삭면을 형성함과 동시에 제2측부분(29)은 간극(30)이 제2측부분(29)과 가공물(19) 면과의 사이에 형성되도록 여유를 갖고 있다. 간극(30)은 냉각유의 유동을 허용하는 크기로 되어 있어 절삭면의 냉각기능을 향상시키고 절삭날 부근으로부터 떨어져나가는 칩의 흐름을 촉진시킨다.

본 발명은 실질적으로 감소된 수의 절삭날 단편(80, 81, 82, 83)을 더 포함하고 있다. 변형 절삭날 팁형상(73, 74, 75)도 또한 개시되어 있다.

Description

[발명의 명칭]

회전형 디스크커터 및 이 커터의 제작방법

[도면의 간단한 설명]

제1도는 회전형 디스크커터의 일반적인 형태를 나타내는 개략도.

제2도는 기어이 슬롯(tooth slot) 부분 형성용의 종래의 거친 절삭날을 예시하는 도면.

제3도는 기어이 슬롯부분 형성용의 2개의 연속 거친 절삭날을 예시하는 도면.

제4도는 종래기술에 따른 또다른 절삭날을 도시하는 도면.

제5도는 본 발명에 따른 절삭날을 도시하는 도면.

제6도는 기어이 슬롯내의 절삭위치에 있는 본 발명의 절삭날을 도시하는 도면.

제7도는 본 발명의 절삭날과 종래기술에 따른 절삭날을 비교하여 예시하는 도면.

제8도는 본 발명에 따른 일련의 절삭날과 종래기술에 따른 일련의 절삭날을 비교하여 예시하는 도면.

제9a, 9b 및 9c도는 본 발명의 또다른 특징에 따른 변형된 절삭날 팁(tip)의 형태를 예시하는 도면.

제10도는 본 발명의 또다른 특징에 따른 회전형 디스크커터의 형상을 예시하는 도면.

[발명의 분야]

본 발명은 회전형 디스크커터, 특히 기어제조에 사용되는 회전형 디스크커터와 이 회전형 디스크커터의 제조방법에 관한 것이다.

[발명의 배경]

회전형 디스크커터는 기어등과 같은 가공물의 쾌삭용 장치이다. 커터는 통상 회전형 디스크커터의 일회전에 따라 기어소재상에 하나의 기어이 공간(tooth space)을 창성하도록 설계되어 있다. 회전형 커터가 기어소재의 기어이 공간 수만큼 회전했을 때 기어는 완성된다.

회전형 디스크커터의 기본형태는, 예컨대 와일드하버(Wildhaber)에 허여된 미합중국 특허 제 2,315,147호에서 볼 수 있다. 여기에서 커터는 자체 원주면 둘레에 위치하는 복수의 절삭날을 구비한 비교적 직경이 큰 커터를 포함하고 있다. 최종 절삭날과 최초 절삭날 사이에 틈새가 존재하여 이 틈새가 기어소재와 나란하게 될 때 기어소재를 인덱싱하도록 되어 있다.

일반적으로, 거친 절삭날과 다듬질 절삭날은 모두 회전형 커터상에 존재한다. 와일드 하버에 허여된 미합중국 특허 제 2,327,296호에서 거친 절삭날은 소정의 기어이 슬롯 깊이까지 높이가 점차 증가하여 커터가 회전함에 따라 각각의 연속 절삭날이 기어소재를 점점 더 깊이 절삭하도록 되어 있다. 거친 절삭중에 회전형 커터와 기어소재는 통상 기어의 폭이 증가하더라도 고정된 위치에 유지되며 회전형 커터가 기어에 대해 상대적으로 병진운동하여 기어이의 길이방향으로 충분한 다듬질 여분(stock)을 제거하도록 되어 있다. 거친 절삭날은 다듬질 절삭날보다 다소 폭이 다소 좁아 다듬질 절삭날에 의한 제거를 위해 치면상에 소량의 다듬질 여분을 남겨놓도록 되어 있다. 회전형 커터와 기어가 거친 절삭중에 통상 고정상태로 유지되므로 거친 절삭날은 기어상에 대체로 상보적인 형상의 표면 측면윤곽을 창성한다. 예컨대 오목한 원호형상 측면윤곽의 거친 절삭날은 치면상에 볼록한 원호형상 측면윤곽을 창성한다.

거친 절삭에 이어 다듬질 절삭날은 최종적인 치면을 형성한다. 이 다듬질 절삭날은 통상 균일한 높이로 되어 있으며, 다듬질 절삭중에 회전형 커터와 기어소재가 기어 이의 길이 방향으로 서로에 대해 상대적으로 병진운동함에 따라 다듬질날은 치면 전길이에 걸쳐 다듬질 면을 창성할 수 있게 된다.

회전형 디스크커터의 다양한 변형이 당해 기술분야에 알려져 있다. 예컨대, 절삭날 만으로 구성된 회전형 디스크커터가 알려져 있다. 이것은 따라서 다듬질 가공된 기어를 창성하기 위해 다듬질 절삭날로 구성된 회전형 커터의 추가를 필요로 하게 되었다. 기어이 슬롯의 측면은 미합중국 특허 제 2,315,147호에 개시되어 있는 것과 같은 2개의 절삭날 군(群)으로 구성된 단일 회전형 커터에 의해 다듬질되어 기어이 슬롯의 측면을 순차적으로 다듬질하도록 되어 있다. 제 1군이 제 1측면을 다듬질한 후 기어는 셋오버(set-over)되고, 즉 설정량 만큼 회전하고 제 2측면은 회전형 커터상의 제 2절삭날 군에 의해 다듬질 된다.

2개의 절삭날 군 사이의 틈새는 기어의 셋오버, 즉 위치변경을 가능하게 한다.

거친 절삭날 및 다듬질 절삭날 양자의 측면은 인벌류트와 같은 기타 다른 측면윤곽 형상이 알려져 있기는 하지만 대체로 원형인 아치형 측면윤곽로 되어 있다. 거친 절삭날 및 다듬질 절삭날 양날은 끝, 즉 팁과 2개의 측면을 포함하고 있다. 통상 거친 절삭날에 있어서 측면의 측면윤곽은 모두 절삭날의 길이만이 커터 회전방향으로 증가된 상태에서 동일한 곡률 중심상에 기초를 두고 있는 원호형상으로 되어 있다. 다듬질 절삭날도 또한 동일한 중심상에 기초를 둔 곡률을 가지고 있다. 이러한 다듬질 날은 이미 언급한 와일드하버 명의의 미합중국 특허 제 2,327,296호에 개시된 바와같은 평기어 및 헬리컬기어의 창성에 사용될 수도 있다.

그러나, 회전형 커터의 연속 절삭날의 측면윤곽을 수정하는 것도 또한 알려져 있다. 예컨대 미합중국 특허 제 2,315,147호는 베벨기어에 있어서 다듬질 가공중에 커터와 기어 사이에 상대적인 병진운동이 발생함에 따라 연속 다듬질 절삭날은 기어 이를 길이방향으로 절삭하게 되는 위치에 따라서 각각의 측면윤곽 형상이 변화되는 것을 개시하고 있다. 연속 다듬질 절삭날은 기어이 끝에서 끝에 이르는 측면윤곽 곡률상의 변화를 가져오도록 가변곡률반경으로 되어 있다. 이 가변 측면윤곽형상 접근법은 거친 절삭날에 대해 적용될 수도 있다.

다듬질 절삭날의 측면윤곽은 동일한 곡률반경을 가지고 있지만 곡률중심은 와일드하버 명의의 미합중국 특허 제 2,267,181호에 나타난 기어이 측면윤곽의 접선에 평행한 선을 따라 규칙적으로 또는 불규칙적으로 이격되어 있다. 이 접근법은 단일 회전형 커터가 기어이 길이방향으로 측면윤곽 곡률이 서로 다르게 변화하는 기어를 창성할 수 있도록 한다. 기어에 대해 상대적으로 회전형 커터의 이송율을 변화시키는 것은 측면윤곽 곡률을 제어한다. 이 개념은 또한 거친 절삭날에 적용될 수도 있으며 그에 따라 거친 절삭가공중에 회전형 커터와 기어 사이의 상대 병진운동을 필요로 하게 된다.

약간의 여유를 갖는 원형 아치형 측면을 가지는 거친 절삭날이 미합중국 특허 제 2,327,296호에 알려져 있다. 각각의 측면은 단일의 원호형상 측면윤곽을 포함하고 있으며 측여유면의 목적은 절삭날이 절삭되는 동안 기어이 슬롯과 마찰되지 않도록 한다. 측면의 팁과의 이음매와 팁 자체만이 실제로 기어로부터 다듬질 여분을 제거한다.

회전형 디스크커터가 기어소재로부터 다듬질 여분을 제거하는 속도에 있어서는 절삭면에서의 증가되는 열량으로 인한 마모가 주된 관심사이다. 연속 절삭날 사이에 끼인 금속칩은 또한 제거된 칩의 형상이 정확하지 않거나 또는 절삭날 사이에서 칩을 씻어내는 유체의 양이 충분하지 않은 경우에 발생할 수도 있다. 연속 절삭날 사이에 모인 금속 칩은 급속한 절삭속도로 인해 발생되는 열 때문에 고온이 될 수 있으며 따라서 이 열은 칩이 서로 접착되도록 또한 절삭날에 접착되도록 할 수도 있다.

본 발명의 목적은 절삭공정의 속도를 희생시키는 일없이 상기한 문제점들을 감소시키거나 또는 제거하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 절삭면 냉각기능의 향상을 가져오고 절삭날 부근으로 부터의 금속 칩의 제거기능을 향상시키는 절삭날을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 절삭공정중에 적은 마모와 칩 끼임으로 인해 회전형 디스크 커터의 사용수명을 연장시킴과 동시에 커터 제조와 관련한 비용을 절감하는데 있다.

[발명의 개요]

본 발명에 있어서 여유면은 회전형 디스크커터의 원주면 둘레에 배열된 복수의 절삭날, 바람직하게는 거친 절삭날의 적어도 일부분의 측면부상에 포함된다. 이 여유면은 여유면과 가공물면 사이에 간극이 형성될 수 있게 한다. 간극은 냉각유가 흘러나갈 수 있게 하는 크기로 되어 절삭날의 절삭면 냉각을 향상시키며, 절삭날로부터 금속 칩을 씻어내기 위해 증가된 양의 냉각유를 공급한다.

회전형 디스크커터는 자체의 원주면 둘레에 배열된 복수의 절삭날을 포함하고 있다. 각각의 절삭날은 팁과 2개의 측면으로 구성되어 있다. 복수의 절삭날의 적어도 일부분에 있어서, 각각의 절삭날의 측면은 제 1 및 제 2측부분을 포함하고 있으며, 이 제 1측부분은 절삭날의 두께방향으로 절삭날의 팁과 동일 평면상에 있는 최외곽 에지를 가지고 있. 제 1측부분과 팁은 절삭날의 절삭면을 구성한다. 다음에, 제 2측부분은 절삭날의 두께방향으로 제 1측부분의 최내곽 에지와 동일 평면상에 있다. 제 2측부분은 제 1측부분으로부터 여유를 갖고 있다. 제 1 및 제 2측부분은 불연속 표면을 형성하고 있으며 이 불연속 표면의 측면윤곽은 2개 곡선과 같은 교차단편(segment)중의 하나이다. 이 제 1 및 제 2측부분중 어느 하나 또는 양자 모두는 원호형상 표면으로 될 수 있으며 따라서 원호형상 측면윤곽을 갖게 된다.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

본 발명의 상세가 하나의 예로써 발명을 나타내는 첨부도면을 참조로 이제 설명될 것이다.

회전형 디스크커터의 일반적인 형태가 제 1도에 도시되어 있다. 커터는 몸체부분(1)의 원주면 둘레에서 서로 이격되어 있으며, 단편(17)상에 배열되어 있는 복수의 별개 절삭날을 갖는 원형몸체부분(1)을 포함하고 있다. 각각의 단편에 포함된 각각의 절삭날은 전방면 또는 면(32), 배면(33), 2개의 측면 및 팁 또는 끝(34)으로 구성되어 있다. 각각의 절삭날은 전방으로 경사져 있다. 절삭날은 전방면(32)을 갖는 팁과 측면의 교차지점에 형성되어 있다. 제 1도에서 회전형 커터는 선 3으로부터 선 4까지 시계방향으로 뻗어 있는 별개의 단편(17)상에 형성된 일련의 거친 절삭날(2), 하나의 중다듬질 절삭날(18) 단편 및 선 6으로부터 선 7까지 뻗어 있는 별개의 다듬질 절삭날(5) 단편(17)으로 구성되어 있다. 일련의 연속 거친 절삭날 각각은 앞쪽 절삭날 보다 더 길어 각각의 연속 절삭날이 가공물을 소정의 절삭 깊이까지 더 깊게 절삭할 수 있도록 한다. 18로 표시된 최종 중다듬질 절삭날과 6으로 표시된 최초 다듬질 절삭날 사이에 있는 틈새(8)는 거친절삭 및 중다듬질에 이어 기어이 슬롯의 끝에서 버어를 제거하기 위한 버어제거공구(도시되지 않음) 부착용 자리이다. 거친 절삭, 중다듬질 및 다듬질 절삭날은 복수의 단편(17)과 일체로 형성되어 있으며 단편들은 몸체부분(1)의 원주면 둘레에 체결되어 있다. 각각의 단편(17)과 일체로 위치하고 있는 약 5개의 절삭날이 존재하는 것을 제 1도로부터 알 수 있을 것이다. 틈새(9)는 피가공 기어, 즉 기어소재와 나란하게 될 때 이 기어소재를 다음 기어이 슬롯위치로 회전하게 하는 인덱싱 틈새이다. 회전형 커터를 커터기상에 쉽게 설치하기 위해 키이홈(31)이 커터몸체에 설치되어 있다.

작동상태에서 거친 절삭날(2)은 기어소재와 맞물림되어 그 점증하는 높이로 인해 기어소재를 소정의 절삭 깊이까지 점점 깊이 절삭한다. 이때 선 3으로부터 선 4까지의 절삭날은 피가공 기어에 맞물림 되어져 있다. 통상, 상기 발명의 배경에 기재된 바와같이 거친 절삭날은 모두 동일한 곡률반경을 가지고 있는 원호형상 측면으로 설계되어 있다.

거친절삭중에는 통상 커터와 피가공기어 사이에 상대운동이 전혀 발생되지 않는다. 그러므로, 치면상에 형성된 표면은 거친 절삭날상의 표면과 상보적이다. 거친 절삭날면이 통상 오목한 원호형상이므로 기어이상의 상보면은 볼록한 원호형상이 될 것이다. 거친 절삭날은 다듬질 절삭날에 의해 제거되어지도록 치면상에 충분한 두께의 금속을 남겨놓기 위해 다듬질 절삭날 보다 폭이 더 좁게 되어 있다.

4로 표시된 최종 거친 절삭날 다음에 일반적으로 중다듬질 절삭날(18)의 단편이 이어진다. 이들 절삭날은 거친 절삭날과 동일한 폭을 가지고 있으며 이 절삭날의 목적은 다듬질면과 유사한 표면을 형성하여, 다듬질 절삭날에 의한 제거를 위해 치면상에 남아 있는 다듬질 여분의 양을 감소시키도록 되어 있다. 이들 절삭날이 피가공 기어와 맞물림됨에 따라 회전형 커터는 기어이 슬롯을 통해 피가공 기어에 대해 상대적으로 병진운동하므로 소정의 다듬질면과 유사한 표면을 창성하게 된다. 중다듬질 절삭날은 대체로 모두 높이가 동일하다. 중다듬질 절삭날의 측면 측면윤곽은 통상 동일한 원호형상으로 구성되어 있지만 원호의 중심이 각각의 연속 절삭날에 대해 서로 다른 위치 예컨대 직선을 따른 위치에 위치한다.

8로 표시된 위치의 공구(도시되지 않음)에 의해서 버어제거된 후 6으로 표시된 제 1 다듬질 절삭날은 피가공 기어와 맞물림되며 다듬질 절삭날이 기어이 슬롯을 통해 회전함에 따라 회전형 커터는 중다듬질 동작의 역방향으로 기어이 슬롯에 대해 상대적으로 병진운동한다. 따라서, 7로 표시된 최종 다듬질 절삭날이 기어이 슬롯으로부터 통과한 후 회전형 커터는 거친 절삭을 위한 위치로 복귀하리라는 것을 알 수 있다. 이 지점에서 인덱싱 틈새(9)는 피가공 기어와 나란하게 되어 피가공 기어가 다음 슬롯위치로 인덱스될 수 있게 한다.

상기한 바와같이 다듬질 절삭날은 거친 절삭날 및 중다듬질 절삭날보다 폭이 더 넓고, 통상 원하는 표면유형에 따라 변하는 측면 곡률과 높이가 모두 동일하다. 서로 다른 측면의 예들은 발명의 배경에 기재되어 있다.

본 발명의 1차적인 초점은 거친 절삭날이다. 상세한 도시를 위해 확대되어 있는 제2도는 피가공 기어상의 인접 기어이(19)들 사이의 슬롯(16)부분을 절삭하기 위해 정위치되어 있는 종래의 거친 절삭날(10)을 예시하고 있다. 이 절삭날(10)은, 끝 즉 팁(12)과 측면(11)으로 구성되어 있다.

제3도는 앞서 언급한 직선으로 표시된 절삭날(10)과 피가공 기어상의 인접 기어이(19)들 사이의 기어이 슬롯(16) 부분을 절삭하기 위한 절삭날(13)의 2개의 종래 연속 거친 절삭날의 확대도를 예시하고 있다. 절삭날(10 및 13)은 기어이 슬롯(16)내의 특정 위치를 동시에 통과하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 절삭날(10 및 13)은 회전형 디스크커터의 모든 절삭날이 다 그렇듯이 기어이 슬롯을 연속적으로 통과한다. 제3도 뿐만 아니라 기어이 슬롯의 단면상의 특정 위치에서 복수의 절삭날을 예시하고 있는 도면들은 모두 절삭날이 기어이 슬롯내의 특정 위치를 통과함에 따라 각각의 예시된 절삭날의 위치를 도시하도록 되어 있다. 이들 도면은 예시된 절삭날의 절삭위치를 비교하는데 목적이 있으며, 기어이 슬롯의 단면상의 특정 위치에서 복수의 절삭날에 의해 동시 절삭을 제안하고자 하는 것은 전혀 아니다.

제3도에서 절삭날(13)이 측면(14)과 팁(15)으로 구성되어 있는 것을 알 수 있다. 절삭날(13)의 측면(14)이 팁(15)으로부터 기어이(19)의 정상부까지 뻗어 있더라도, 앞선 절삭날(11 및 12)이 절삭되었던 위치인 위치(24)까지 팁(15)으로부터 뻗어 있는 측면(14)부분만은 기어이 슬롯(16)으로부터 재료를 실제로 제거한다는 것을 또한 알 수 있다. 위치(24)로부터 기어이(19)의 정상부까지 뻗어 있는 측면(14) 부분은 앞선 절삭날(10)과 이날(10)에 선행한 다수의 절삭날에 의해 이미 절삭되어진 치면 위로 단지 지나쳐갈 뿐이다. 그러므로 절삭날 측면의 이 부분들은 치면의 다듬질 여분으로부터 제거될 여분이 전혀 없기 때문에 실제적인 절삭은 전혀 하지 않는다. 그러므로 모든 거친 절삭날을 고려해 볼 때, 선행하는 절삭날의 길이를 넘어서 뻗어 있는 측면부분과 팁만이 피가공 기어의 슬롯으로부터 다듬질 여분재료를 실제로 제거한다는 것을 알수 있는데, 물론 선행하는 거친 절삭날이 전혀 없는 제 1거친 절삭날은 여기에서 제외된다.

이미 절삭된 치면과 마찰(rubbing) 하게 되는 거친 절삭날의 측면은 앞서 언급한 미합중국 특허 제 2,237,296호에서 다루어진바 있다. 제 4도는 이 특허에 개시된 절삭날 형태의 확대도를 예시하고 있으며, 여기에서 절삭날(20)은 팁(21)과 측면(22)을 구비한 상태로 도시되어 있다. 절삭날(20)의 측면(22)은 치면(19)과 상보적인 상태로부터 약간 여유를 갖고 있다. 여유를 갖는 정도는 23으로 도시되어 있다. 여유는 따라서 절삭날 측면(22)이 기어이(19)의 측면상에 마찰되는 것을 방지한다. 그러나 이 실시예에 있어서, 팁만이 기어이 슬롯(16)을 소정 폭만큼 절삭하리라는 것을 알 수 있다. 이러한 특정 배열의 측면(22)은 기어이의 소정면을 따라 거의 절삭을 하지 않게 된다. 연속 절삭날이 기어이 슬롯(16)과 맞물림됨에 따라 다듬질 여분재료의 계단형상부분이 기어이 측면상에 남게 되리라는 것도 또한 분명하다. 계단형상부분은 여유면으로 인해 연속절삭날 사이에 남게 되는 재료를 나타낸다. 다듬질 여분의 계단형상부분은 좀더 뒤에 설명될 것이다.

보다 명료하게 상세를 도시하기 위해 확대된, 본 발명에 따른 거친 절삭날이 제 5도에 예시되어 있다. 절삭날(25)은 전방면(67), 팁(26) 및 2개의 측면(27)으로 구성되어 있다. 각각의 측면(27)은 제 1측부분(28)과 제 2측부분(29)으로 구성되어 있다. 제 1측부분(28)의 (커터 축선으로부터 방사상 외측으로 도시된 바와같은) 최외곽 에지(65)는 절삭날(25)의 전방면과 후방면 사이에 이르는 두께방향으로 팁(26)과 동일 평면상에 있다. 다음에 제 2측부분(29)은 절삭날(25)의 두께 방향으로 제 1측부분(28)의 최내곽에지(66)와 동일평면상에 있다. 팁(26)과 제 1측부분(28)은 거친 절삭날(25)의 절삭면이 되는 부분을 형성한다. 이 절삭에지는 팁(26)을 갖는 절삭날의 전방면(67)과 제 1측부분(28)과의 교차지점에 형성되어 있다. 제 1측부분(28)의 측면윤곽형상은 예컨대 원호형상과 같은 임의의 소정형상이 될 수 있고 절삭될 각각의 소정 기어이 표면에 대체로 상보적이다. 제 2측부분(29)은 제 1측부분(28)으로부터 여유를 갖고 있으므로 기어이 표면으로부터 이격되거나 또는 여유를 갖게 된다. 여유량은 냉각유가 유동해 나갈 수 있을 만큼 충분한 크기로 되어 있어, 절삭면의 냉각을 향상시키고 절삭날로부터 떨어져나가는 금속칩의 흐름을 촉진시키도록 되어 있다.

제6도는 피가공기어의 인접 기어이(19)들 사이의 기어이 슬롯(16)을 절삭하기 위해 정위치되어 있는 (상세를 도시하도록 확대된) 본 발명의 절삭날(25)을 도시하고 있다. 팁(26)과 제 1측부분(28)이 피가공기어의 기어이의 각각의 바닥 및 측면부분을 절삭하는 것을 알 수 있다. 절삭날(25)의 이들 부분(26 및 28)은 앞선 거친 절삭날을 넘어서 뻗어 있는 절삭날(25)의 양을 나타낸다. 위치(24)는 절삭날(25)에 선행하는 절삭날이 이미 절삭한 기어이(19)상의 위치이다. 제 3도에서와 같이, 위치(24)로부터 기어이(19)의 정상부까지 뻗어 있는 기어이(19)의 측면은 선행하는 거친 절삭날에 의해 이미 형성되어져 있는 것을 알 수 있다. 그러므로, 절삭날(25)의 측면을, 위치(24)를 지나가는 피가공기어의 측면에 상보적으로 유지시키는 것은 이 부위에서의 다듬질 여분재료가 앞선 절삭날에 의해 이미 제거되어져 있으므로, 절삭중에 다듬질 여분을 전혀 제거하지 않는다. 앞선 절삭날에 의해 차지되는 기어이 슬롯 공간을 통해서 뻗어 있는 절삭날 부분에 여유를 둠으로써 절삭효율이 전혀 희생되지 않음을 출원인은 이미 밝혀낸바 있다. 실제로, 절삭효율은 여유면(29)과 기어이(19)의 표면 사이의 공간(30)을 통과해 나갈 수 있는 냉각양의 증가로 인하여 예기치 못하게 증가된다. 냉각유량의 증가는 냉각성능을 향상시키므로 절삭면(26 및 28)의 사용수명을 연장시킨다. 증가된 냉각유는 또한 절삭날 부근으로부터의 금속칩의 흐름을 촉진시키므로 연속절삭날 사이의 칩 끼임 발생을 제한한다.

제7도는 제4도에 예시된 종래기술에 따른 절삭날(20)과 본 발명에 따른 절삭날(25)과의 비교를 확대된 상태에서 예시하고 있다. 기어 측면들과 마찰만을 방지하도록 되어 있는 종래기술상의 간극(23)은 본 발명의 간극(30)보다 상당히 더 좁은 것을 알수 있다. 종래기술의 간극(23)은 있다해도 거의 미미한 양의 냉각유만이 통과할 수 있게 하여 팁(21)의 냉각을 어렵게 한다. 그러나, 본 발명의 간극(30)은 냉각유의 유동을 허용하는 크기로 되어 있으므로 이에 의해 절삭면(26 및 28)의 냉각은 향상된다. 예컨대, 기어이(19)의 정상부 근처에서의 간극(30)의 폭은 약 0.125인치 이상이 될 수 있으며 이 폭의 최대 한계값은, 예컨대 작동조건을 견디어내는데 필요한 절삭날 재료의 양에 따라 좌우된다.

제8도는 종래의 연속절삭날(50, 55 및 60)과 본 발명에 따른 연속절삭날(35, 40 및 45)과의 비교를 마찬가지로 확대된 상태에서 예시하고 있다. 종래기술의 절삭날(50, 55 및 60)은 전체 길이를 따라 여유를 갖는 각각의 측면(52, 57 및 62)으로 구성되어 있다. 이러한 유형의 여유는 나머지 다듬질 여분재료가 기어이 측면상에 남게 하며 이것은 과도한 마모를 일으켜 중다듬질 절삭날 또는 다듬질 절삭날의 수명을 단축시키는 이 절삭날들에 의해 반드시 제거되어야 하는 다듬질 여분재료의 양을 차례로 증가시킨다. 이 나머지 다듬질 여분재료는 58 및 63으로 도시된 바와같이 게단형상으로 배열된다. 절삭날 간의 거리를 감소시켜 이에 따라 절삭날의 수를 증가시키는 것은 나머지 다듬질 여분제거량을 감소시키지 않는다. 사실은, 절삭날의 수가 무한대에 접근할 때에만 절삭날 간의 거리가 0에 접근하며, 나머지 재료의 양도 또한 0에 접근한다. 물론 이러한 접근은 실제적인 것은 아니다.

제8도에 개량된 절삭된(35, 40 및 45)을 참조하면 나머지 다듬질 여분재료의 발생은 본 발명의 절삭날 형태에 의해 배제된다. 절삭날의 측면은 예컨대 불연속 방식으로 배열된 원호 측면윤곽의 2개의 부분으로 구성된다. 도시된 3개의 절삭날중 절삭날(35)이 슬롯(16)내에서 절삭하는 제 1절삭날이 될 것이다. 절삭날(35)은 팁(36)과 제 1측부분(37)을 포함하고 있으며 제 1측부분(37)의 (커터 축선으로부터 방사상 외측으로 도시된 바와같은) 최외곽 에지는 절삭날의 두께방향으로 팁(36)과 동일 평면상에 있다. 이들 표면(36 및 37)은 기어이상의 대체로 상보적인 소정표면을 창성하도록 정밀하게 연삭되어 있다. 표면(36 및 37)은 또한 절삭날 전방면과의 교차지점에 형성된 적절한 절삭에지를 가지고 있다. 절삭날(35)은 또한 기어이(19) 표면으로부터 상보적인 여유를 갖고 있는 제 2측부분(38)을 포함하고 있다. 제 2측부분(38)은 절삭날의 두께방향으로 제 1측부분(37)의 최내곽 에지와 동일 평면상에 있으며, 절삭날(35)에 바로 선행하는 절삭날이 절삭되어졌던 위치인 위치(34)로부터 절삭날 단편의 몸체부분과 교차하는 위치인 기어이(19)의 거의 정상부까지 뻗어 있다. 제 2측부분(38)은 종래기술의 간극(53)보다 훨씬 더큰 여유를 갖고 있다. 간극(39)의 크기는 냉각유의 통과를 허용하는 크기로 되어 절삭면(36 및 37)의 냉각성능을 향상시키고 절삭날로부터 떨어져나가는 금속 칩의 흐름을 또한 촉진시키도록 되어 있다.

절삭날(35)에 바로 이어지는 절삭날(40)은 직선으로 표시되어 있고, 팁(40)과 제 1측부분(42)으로 구성되어 있다. 본 발명의 모든 거친 절삭날에 있어서와 같이, 팁과 제 1측부분은 절삭날의 절삭면을 형성한다. 제 1측부분(42)은 팁(41)과의 교차지점으로부터, 선행 절삭날(35)이 앞서 절삭되어졌던 위치를 나타내는 기어이(19)상의 위치(44)까지 뻗어 있다. 표면(42)의 곡률은 대체로 기어이(19)의 소정표면에 상보적이다. 위치(44)를 넘어선 소정 거친절삭면은 이미 앞선 절삭날에 의해 형성되어져 있다. 그러므로, 여유면(43)이 시작되는 작은 오버랩을 발생시키는 위치는 이 지점이거나 또는 이 지점을 약간 넘어선 지점이다. 발생된 간극이 종래기술에 의한 간극보다 더 크다는 것을 다시 알 수 있다.

점선으로 표시된 절삭날(45)은 절삭날(40) 바로 다음에 이어진다. 앞선 절삭날에 의한 것과 같이 절삭면은 팁(46)과의 제 1측부분(47)에 의해 형성된다. 제 1측부분(47)은 선행하는 절삭날(40)이 이미 절삭한 위치인 위치(49)까지 팁(46)으로부터 뻗어 있다. 위치(49)를 넘어서, 치면(19)으로부터 여유를 갖는 제 2측부분(48)이 위치하고 있다. 위치(64)는 절삭날(45)이 절삭을 하는 위치이며, 또한 다음날 절삭날의 제 1측부분이 뻗게 되는 위치이다.

연속 절삭날(35, 40 및 45)상에 제 1측부분(37, 42 및 47)을 각각 포함시킴으로써 거친 절삭치면상의 나머지 다듬질 여분재료는 감소되고 예컨대 실질적으로 원호형상인 프로파일을 갖는 소정 측면윤곽 면은 기어이(19)상에 형성된다. 본 발명의 회전형 커터에 의한 거친 절삭후에는 58 및 63으로 도시된 바와같은 종래기술의 치면상의 다듬질 여분재료의 계단형상 배열이 전혀 존재하지 않는다. 더욱이 본 발명에 의하여 절삭면의 냉각은 절삭날부근으로부터의 금속칩의 흐름에 따라 촉진된다. 여유면이 절삭을 하지 않으므로 이 면은 정밀연삭이나 또는 절삭날의 전방면과 여유면의 교차 지점에서 요구되는 절삭에지의 형태를 필요로 하지 않는다는 점이 부수적인 장점이다. 이러한 장점은 필요 연삭시간을 단축시킴으로써 상당한 비용절감 효과를 가져온다.

여유면은 냉각유의 유동을 허용하는 원호와 같은 임의의 형태로 될 수 있다. 제 8도에서 여유면(38, 43 및 48)은 실질적으로 동일한 곡률을 갖지만 커터축선에 대해 방사상으로 뻗어 있는 선을 따라 이격된 중심 가지며, 제 1측부분(37, 42 및 47)의 곡률 중심을 포함하고 있는 원호형상으로 되어 있다.

본 발명의 회전형 커터는 거친 절삭날만을 포함하거나, 바람직하게는 거친 절삭날, 중다듬질 절삭날 및/또는 다듬질 절삭날로 구성된 자체의 원주면 둘레에 위치하는 복수의 절삭날을 가질 수도 있다. 후자와 같은 유형의 카터에 의하여 기어이 슬롯은 커터를 1회전시킴으로써 가공이 완결될 것이다.

제9a, 9b 및 9c도는 본 발명의 변형 절삭날 팁 형상을 예시하고 있다. 이 도면들은 상세를 도시하기 위해 확대 및 과장되어 있다. 제9a도는 제 1측부분(71)과 제 2측부분(72)으로 구성된 절삭날(70)과 실질적으로 오목형상인 팁, 즉 끝(73)을 도시하고 있다. 오목형상 팁(73)은 원형 연삭면에 의해 절삭날 팁을 오목형상으로 가공하는 고정 연삭숫돌에 의한 종래의 연삭공정에 의해 형성될 수 있다.

그러나, 컴퓨터 수치제어(CNC)가 발전함에 따라 절삭날 팁을 원하는 어떠한 형상으로도 가공할 수 있게 되었다. 제9b도는 절삭날 팁 형상(74)이 실질적으로 볼록 형상인 점을 제외하고는 제9a도와 유사한 절삭날을 도시하고 있다. 볼록형상 절삭날 팁(74)은 가공물, 즉 절삭날 사이의 공간에 끼인 칩을 상당히 감소시키는 볼록하게 만곡된 대체로 나선모양의 형상으로 굴러떨어지도록 되어 있는 절삭날에 의하여 제거되는 금속으로부터 금속칩이 굴러떨어지게 하는 능력을 촉진시킨다. 이러한 방식으로 제거된 금속칩은 절삭날상에서의 응력을 감소시켜 사용수명을 연장시킨다. 볼록형상 절삭날 팁(74)은 또한 전체폭에 걸쳐 동시에 충격을 받지 않으므로, 절삭작용의 향상을 가져온다. 그 대신 팁 중심으로부터 외측에서 충격이 일어나게 되어 충격시간이 증가하고 보다 원활한 절삭을 할 수 있게 된다.

제9c도는 팁형상(75)이 실질적으로 평면인 측면(71 및 72)을 갖는 또다른 유사 절삭날(70)을 예시하고 있다. 볼록형상 절삭날 팁(74)에 의한 것과 같이, 오목형상 절삭날 팁(73)에서 통상 나타나는 굴곡점(76)은 절삭날이 보다 더 강해짐에 따라 제거된다. 단일 회전형 커터는 하나 이상의 절삭날 팁 형상을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 3개의 절삭날 팁 형상은 본 발명에 따른 단일 회전형 디스크 커터상에 모두 존재할 수 있다.

제10도는 본 발명의 또다른 특징에 따른 변형 회전형 커터를 예시하고 있다. 이 실시예에서 제 1도에 도시된 다수의 단편(17)들은 실질적으로 더큰 크기의 단편(80, 81, 82 및 83)으로 교체되어져 있다. 상당히 더 많은 수의 보다 더큰 단편에 의하여 복수의 더 작은 단편(17)을 대체시킴으로써, 단편들 사이의 예컨대 84로 표시된 다수의 시임(seam)들이 제거되므로 회전형 커터의 강성은 증대된다. 절삭날의 임의의 운동은 운동이 일어나는 많은 부위를 제거함으로써 크게 구속된다. 더큰 단편은 또한 커터몸체(1) 상에 단편(80, 81, 82 및 83)이 적절히 장착되었는가에 대한 시간 낭비적 검사의 회수가 절삭날 단편의 수가 더 감소됨에 따라 줄어들기 때문에 회전형 커터의 더 신속한 조립을 가능하게 한다.

단편(80, 81 및 82)은 선 3에서 선 4까지의 시계방향으로 회전형 커터의 원주면 둘레에 배열된 본 발명에 따른 거친 절삭날(2)을 포함하고 있다. 단편(82)의 예컨대 대체로 5개의 최종 절삭날들은 중다듬질 절삭날이다. 버어제거 틈새(8)에 뒤이은 선 6에서 선 7까지 뻗어 있는 모든 다듬질 절삭날(5)은 하나의 단편(83)상에 위치될 수 있다. 대체로, 거친 절삭날 및/또는 중다듬질 절삭날로서는 단지 3개의 단편이 바람직한 상태에서 5개 이하의 단편이 요구되고 다듬질 절삭날로서는 단지 하나의 단편이 바람직한 상태에서 5개 이하의 단편이 요구되고 다듬질 절삭날로서는 단지 하나의 단편이 바람직한 상태에서 2개 이하의 단편이 요구된다. 그러나, 본 발명의 거친 절삭날을 포함하고 있는 회전형 디스크커터는 또한 절삭강의 캐스팅과 같은 일체식 금속 디스크로부터 형성될 수 도 있으며, 이에 의해 절삭날을 포함하고 있고, 커터몸체에 부착되어 있는 단편에 대한 필요성이 더 이상 존재하지 않는다.

본 발명의 회전형 커터는 먼저 예컨대 소형 원호형상 단편(17) 또는 대형 원호형상 단편(80, 81, 82 및 83)중 적어도 어느 하나의 단편을 실질적으로 소정의 또는 거친절삭의 형태로 구비함으로써 형성될 수 있다. 이것은 커터몸체(1)로의 부착을 위한 단편상의 장착면, 연속 절삭날 사이의 공간 또는 깊은 틈새 및 절삭날 형태의 구비를 포함한다. 이 단계는 일반적으로 연삭기, 바람직하게는 CNC 연삭기에 으해 수행된다. 본 발명에 따른 제 1 및 제 2측부분을 각각 갖는 2개의 측면과 팁으로 구성된 거친 절삭날 형태는 먼저 절삭날 단편 소재상에 형성된다. 형성된 단편은 따라서 별개의 단편 절삭날을 형성하도록 깊은 틈새가 내어져 있다. 더 작은 단편(17)은 단편당 약 5개의 절삭날을 가지고 있는 반면에 80과 같은 더큰 단편은 단평당 약 15개 이상의 절삭날을 가지고 있다. 깊은 틈새 가공은 연속 절삭날 사이에 공간을 형성하므로 따라서 하나의 절삭날의 전방면과 인접 절삭날의 후방면은 깊은 틈새 가공에 의해 동시에 형성되는 것을 알 수 있다. 또한, 장착면은 단편상에 형성된다. 장착면은 회전형 디스크 커버가 조립될 때 커터몸체에 접촉하는 면이다. 단편은 그리고 나서 열처리에 의해 경화될 수 있다.

단편의 장착면은 소정 크기까지 바람직하게는 연삭에 의해 다듬질될 수 있다. 장착면이 형성된 후 거친절삭 단편은 연삭헤드상에 장착되는데, 이 연삭헤드는 커터몸체(1)와 실질적으로 동일한 형상으로 되어 있으며 절삭날면은 최종 형태로 다듬질 연삭된다. 그러나, 본 발명의 거친 절삭날에 의해서는 팁과 제 1측부분만이 다듬질된 면을 형성하기 위해 다듬질 연삭을 필요로 한다. 여유를 갖는 제 2측부분은 가공물과 접촉하지 않으므로, 자체상에 형성되는 다듬질 면을 필요로 하지 않는다. 그러므로, 초기의 거친절삭 작동에 의해 형성된 면은 제 2측부분에 대해 충분하다. 감소된 다듬질 연삭량은 본 발명의 회전형 디스크 커터를 제조함에 있어서 상당한 시간 및 비용절감을 가져오는 것을 알수 있다. 끝으로, 절삭날의 전방면은 바람직하게는 연삭에 의해 다듬질되어 팁과 제 1측부분을 갖는 전방면의 교차 지점에서 절삭에너지를 형성하도록 되어 있다. 물론, 중다듬질 및 다듬질 절삭날은 회전형 커터의 특정 응용에 따라 형성된다. 이들 절삭날은 발명의 배경에서 이미 설명된 바있는 소정의 특정 기어이 측면윤곽 또는 절삭될 기어의 유형에 좌우되는 측면 곡률을 갖는 측면과 팁 전체에 걸친 절삭면을 가지고 있다.

일체식 디스크가 사용된다면 가공을 필요로 하는 단편이 전혀 존재하지 않으므로 절삭날은 일체식 디스크상에서 거친 가공되고 깊은 틈새 가공되어 다듬질된다.

본 발명은 회전형 디스크 커터에 대한 제조비용 감소와 관련하여 효율의 증대를 가져온다. 2개의 측부분으로 구성된 절삭날 측면형상은 다듬질 여분재료가 기어 이의 표면으로부터 제거될 수 있도록 하며, 이와 동시에 냉각유 공급량을 증가시켜 냉각유가 절삭날의 절삭면에 도달하여 절삭날 부근으로부터 칩을 씻어내도록 되어 있다. 다듬질 연삭은 하나의 측부분상에서만 필요하므로 따라서 절삭날 측면의 전체면을 다듬질 연삭할 필요가 전혀 없기 때문에 비용 및 시간 절감효과를 가져온다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조로 설명되어 있지만. 이 특정 실시예에 의해 제한되는 것이 아님을 알아야 한다. 본 발명은 당해기술 분야의 숙련자에게 명백하며, 그 주된 사항이 첨부 특허청구의 범위의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 수정들을 포함하도록 되어 있다.

Claims (15)

1. 이붙이 가공물 절삭용 회전용 디스크 커터에 있어서, 회전형 디스크 커터몸체; 상기 회전형 디스크 커터몸체의 원주면 주위에 위치하는 복수의 절삭날; 전방면과 후방면 사이에 이르는 두께와, 팁과 그리고 각각이 제1 및 제2측부분으로 구성된 2개의 측면을 각각 가지고 있는 상기 복수의 절삭날의 일부분; 상기 가공물을 절삭하기 위한 절삭면을 형성하는 상기 팁과, 상기 팁을 구비한 상기 절삭날의 두께 방향으로 동일평면상에 있는 최외곽에지를 갖는 상기 제1측부분; 및 상기 절삭날의 두께방향으로 상기 제1 측부분의 최내곽에지와 동일평면상에 있으며, 상기 제1측부분으로부터 여유를 갖고 있는 면을 가지고 있어, 이에 의해 냉각유가 통과할 수 있게 하는 크기로 되어 상기 절삭면의 냉각성능을 향상시키는 간극이 상기 제2측부분의 여유면과 기어면 사이에, 절삭하는 동안 존재하도록 되어 있는 상기 제2측부분;을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
2. 제1항에 있어서, 원호형상 측면윤곽을 가지는 상기 제1측부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
3. 제1항에 있어서, 원호형상 측면윤곽을 가지는 상기 제2측부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
4. 제1항에 있어서, 원호형상 측면윤곡을 가지는 상기 제1 및 제2측부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 절삭날의 상기 부분은 거친 절삭날을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
6. 제5항에 있어서, 상기 각각의 거친 절삭날은 바로 선행하는 거친 절삭날의 길이보다 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
7. 제5항에 있어서, 상기 거친 절삭날에 부가하여 상기 복수의 절삭날은 중다듬질 절삭날과 다듬질 절삭날을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
8. 제7항에 있어서, 각각의 상기 거친 절삭날, 상기 중다듬질 절삭날 및 상기 다듬질 절삭날은 각각이 볼록한 형성, 오목한 형상 및 편평한 형상으로 구성된 형상의 군 중에서 선택된 형상을 가지고 있는 팁을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
9. 제7항에 있어서, 상기 회전형 디스크 커터몸체에의 부착을 위해 복수의 절삭날 단편과 일체로 형성된 상기 복수의 절삭날을 더 포함하고 있으며, 상기 거친 절삭날과 상기 중다듬질 절삭날은 5개 이하의 절삭날 단편과 일체로 형성되어 있고, 상기 다듬질 절삭날은 2개 이하의 절삭날 단편과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
10. 제9항에 있어서, 단지 3개의 절삭날 단편과 일체로 형성되어 있는 상기 거친 절삭날과 상기 중다듬질 절삭날을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
11. 제9항에 있어서, 하나의 절삭날 단편과만 일체로 형성되어 있는 상기 다듬질 절삭날을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
12. 제1항에 있어서, 상기 커터는 일체식 금속 디스크로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터.
13. 이붙이 가공물을 적살하는 회전형 디스크 커터용 거친 절삭날의 제조방법에 있어서, 하나의 절삭날 단편을 구비하는 단계; 상기 절삭날 형태는 팁과 2개의 측면으로 구성되어 있으며 여기에서 상기 측면은 각각 상기 절삭날 형태의 두께방향으로 상기 팁과 동일 평면상에 있는 최외곽에지를 갖는 제1측부분과 상기 절삭날 형태의 두께방향으로 동일평면상에 있으며 상기 제1측부분으로부터 여유를 갖고 있어 이에 의해 절삭하는 동안에 절삭되는 기어면과 자체의 여유면과의 사이에 간극이 존재하게 되는 제2 측부분으로 구성되어 있는, 상기 단편상의 절삭날 형태를 거친 가공하는 단계; 단편상의 연속 절삭날 사이에 공간을 형성하여 상기 거친 가공된 절삭날상에 전방 및 후방면을 창성하며 상기 단면상에 복수의 절삭날을 형성하도록 거친가공된 절삭날 단편을 깊은 틈새 가공하는 단계; 상기 팁과 상기 제1 측부분상에 다듬질면을 형성하여 그 위에 절삭면을 형성하는 단계; 및 상기 절삭날의 상기 전방면 상에 다듬질면을 형성하여 상기 팁을 갖는 상기 전방면과 상기 제1측부분과의 교차 지점에서 절삭에지를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스크커터용 거친 절삭날의 제조방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1측면 부분을 거친 가공하는 상기 단계는 상기 제1 측부분에 원호형상 측면윤곽을 구비시키는 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 제2측부분을 거친 가공하는 상기 단계는 상기 제2측부분에 원호형상 측면윤곽을 구비시키는 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.