KR0150427B1

KR0150427B1 - 연마 드릴

Info

Publication number: KR0150427B1
Application number: KR1019920014571A
Authority: KR
Inventors: 기요다까 시가; 노부야 마쯔시타; 아키오 후쿠이; 쯔네히사 야마시타; 마나부 시미즈
Original assignee: 모리 기요시; 후지 세이코 코오포레이션
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1998-10-15
Also published as: JPH05301109A; GB2266480A; GB9219178D0; FR2690366A1; JP2981055B2; DE4236824C2; DE4236824A1; GB2266480B; FR2690366B1; US5312208A; KR930021304A

Abstract

본 발명 연마드릴은 원기둥형 생크와 이와 연결된 드릴몸체를 포함한다. 드릴링 에지, 제1 리이밍 에지와 제2 리이밍 에지는 드릴몸체의 선단에 각각 위치되는 제1 소경부, 제2 소경부 및 제3 소경부에 각각 형성된다. 각 리이밍 에지는 5°내지 30°범위내에서 설정된 각도에서 드릴의 축선에 대하여 경사진다. 드릴을 이용하여 보오링하는 동안, 드릴링 에지에 의해 구멍이 뚫려지고 그 뚫려진 구멍은 제1, 제2 리이밍 에지로 가공되어 매끄러운 내벽이 제공되게 된다. 각 리이밍 에지는 비교적 작은 각으로 후측에서 축방향에 경사지고 드릴의 선단으로 부터 반경방향 외측으로 연장되어 형성되므로, 구심성이 큰폭으로 개선된다.

Description

연마 드릴(Burnishing Drill)

제1도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 정면도.

제2도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 측면도.

제3도는 제2도의 B방향에서 바라본 연마드릴의 부분 확대도.

제4도는 제2도의 C-C선을 따른 연마드릴의 단면도.

제5도는 본 발명 제1실시예의 드릴링 에지와 리이밍 에지의 절삭각을 나타낸 개략도.

제6도는 본 발명 제2실시예의 정면도.

제7도는 본 발명 제2실시예의 측면도.

제8도는 본 발명 제2실시예의 드릴링 에지와 리이밍 에지의 절삭각을 나타낸 개략도.

제9도는 본 발명 제1실시예에 따른 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 직경산포를 나타낸 특성 그리프.

제10도는 본 발명 제1실시예에 따른 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 직경산포를 나타낸 특성 그래프.

제11도는 본 발명 제2실시예의 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 직경산포를 나타낸 특성 그래프.

제12도는 본 발명 제2실시예의 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 직경산포를 나타낸 특성 그래프.

제13도는 본 발명 제1실시예의 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 표면 거칠기의 산포를 나타낸 특성 그래프.

제14도는 본 발명 제1실시예의 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 표면 거칠기의 산포를 나타낸 특성 그래프.

제15도는 본 발명 제2실시예의 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 표면 거칠기의 산포를 나타낸 특성 그래프.

제16도는 본 발명 제1실시예의 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 진원정도의 산포를 나타낸 특성 그래프.

제17도는 본 발명 제1실시예의 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 진원정도의 산포를 나타낸 특성 그래프.

제18도는 본 발명 제2실시예의 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 진원정도의 산포를 나타낸 특성 그래프.

제19도는 본 발명 제2실시예의 연마드릴로 천공되고 연마된 구멍의 진원정도의 산포를 나타낸 특성 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 생크(shank) 12 : 드릴몸체

18a, 18b : 드릴링 에지 19a, 19b : 제1리이밍 에지

20a, 20b : 제2리이밍 에지 α1 : (드릴링 에지의)절삭각

β1 : (제1리이밍 에지의)절삭각 r1 : (제2리이밍 에지의)절삭각

본 발명은 공작물을 천공(穿孔)하고 그 구멍을 다듬질 하는 기능을 갖춘 연마드릴에 관한 것이다.

천공 에지(edge)와 리이밍 에지(reaming edge)를 구비하는 다양한 형태들의 연마드릴이 알려져 있으며, 이러한 연마드릴들은 주철과 같은 재질로 된 공작물에 구멍을 형성하는데 사용된다. 먼저 구멍은 초경합금으로 만들어진 천공 에지로 뚫는다. 그리고 마무리된 구멍에 비교적 깨끗한 표면조도를 갖는 내벽을 제공하기 위하여, 천공 에지로 뚫린 구멍은 이후 천공 에지의 외경보다 약간 큰 외경을 가지는 리이밍 에지로 가공된다. 리이밍 에지는 드릴의 선단으로부터 반경방향의 외측방향으로 연장되고, 그 후미에서 축방향으로 경사지며, 드릴의 어깨부에 위치한다. 일반적으로 리이밍 에지의 경사각은 35°내지 45°범위내에서 설정된다.

동일 크기의 구멍들을 형성할 때, 이러한 연마드릴들은 자주 마무리된 구멍의 진원도, 표면의 거칠기 및 구멍의 직경을 산포시킨다. 특히 이들은 드릴이 빠른 속도로 회전될 때 비교적 높게 나타나며, 이러한 연마드릴들은 구심성(求心性)이 좋지 않기 때문에 구멍에 정밀하지 못한 내벽을 제공하는 경향이 있다.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정밀하고 깨끗한 표면조도로 마무리 구멍을 형성할 수 있고 이로써 구심성 및 절삭의 안정성이 증진된 연마 드릴의 제공으로 상기의 문제점을 해결하는 데 있다.

이러한 목적을 위하여 본 발명은

생크;

상기 생크의 일단과 연결되는 드릴몸체;

상기 드릴몸체의 일단에 형성되고, 드릴의 선단으로부터 반경방향 외측으로 연장되며, 제1절삭각을 가지고 후방측에서 축방향에 경사진 한쌍의 제1절삭 에지수단; 그리고

상기 드릴몸체의 일단에 형성되고, 상기 제1절삭에지수단과 상기 드릴의 축선을 포함하는 평면에 교차하는 평면에 배열되고, 상기 제1절삭 에지수단의 외경보다 큰 최대외경을 가지고, 제2절삭각 θ로 후방에서 축방향에 경사지고, 드릴의 선단으로부터 반경방향 외측으로 연장하여 형성된 한쌍의 제2절삭에지수단; 를 구비하며

상기 제2절삭각 θ이 드릴축에 대하여 5°내지 30°범위내에서 설정되도록 한 것을 특징으로 한다.

연마드릴은 상기 드릴몸체의 외경보다 작은 최대 외경을 가지는 각 한쌍의 제1, 제2절삭에지수단을 포함할 수도 있다. 그러므로 공작물은 제1절삭에지수단에 의해 천공되고, 뚫린 구멍은 이후 깨끗한 표면 조도의 내벽을 만들기 위해 제2절삭에지수단에 의해 가공된다. 따라서 제2절삭 에지수단은 드릴의 선단으로부터 방사상의 외측방향으로 연장되고, 비교적 작은 각으로 후미에서 축방향에 경사져 있기 때문에, 드릴링시 구심성이 개선되고, (가공여유를 위한) 오버사이즈량이 즐어들 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 제1실시예가 제1도내지 제5도에 도시되어 있다. 제2도에 도시된 바와 같이, 연마드릴은 주철과 같은 재질로 된 공작물에 구멍을 뚫는데 사용되며, 공구강과 같은 재질로 된 원기둥형 생크(shank; 11)와 초경합금으로 이루어지며 생크(11)와 일체로 된 드릴몸체(12)로 이루어진다. 제3도에 도시된 바와 같이, 드릴몸체(12)는 생크(11)의 측부에 V형상의 단부(12a)를 가진다. 이 단부(12a)는 생크(11)의 연결부(11b)에 위치된 홈(11a)에 땜질된다. 연결부(11b)는 소경부(小經部; 11c)에 의해 베이스(11d) 그리고 설부(舌部; 11e)와 연결된다.

제2도 및 제4도에 도시된 바와 같이, 드릴몸체(12)는 생크(11)를 향하여 축방향으로 연장하는 한쌍의 제1랜드(2)와, 제4도의 화살표 A로 표시된 회전방향과 반대방향의 후미로 제1랜드(2)에 대해 45°만큼 오프 셋된 한쌍의 제2랜드(3)와, 제4도의 화살표 A로 표시된 회전방향과 반대방향의 후미로 제2랜드(3)에 대해 45°만큼 오프 셋된 한쌍의 제3랜드(4)를 포함한다. 드릴몸체(12)의 선단으로 부터 다른 단부(12a)의 축방향으로 연장되는 상기 각 랜드(2), (3), (4) 사이에는 릴리이프 홈(5), (6), (7)이 마련된다. 공작물 가공시 발생되는 칩( chip)은 상기 각 릴리이프 홈(5), (6), (7)을 통하여 외부로 배출된다.

제1랜드(2)의 외경보다 작은 외경을 가지는 제1소경부(8)는 계단부(15)로부터 드릴몸체(12)의 선단부를 향하여 연장된다. 제2랜드(3)의 외경보다 작은 외경을 가지는 제2소경부(9)는 계단부(16)로 부터 드릴몸체(12)의 선단을 향하여 연장된다. 그리고 제3랜드(4)의 외경보다 작은 외경을 가지는 제3소경부(10)는 계단부(17)로부터 드릴몸체(12)의 선단을 향하여 연장된다. 제2소경부(9)와 제3소경부(10)는 서로 같은 크기의 직경을 가진다. 제1소경부(8)는 제2, 3소경부(9), (10)의 외경보다 약간 큰 외경을 가진다. 그리고 계단부(15)는 계단부(16), (17)보다 드릴의 선단에 축 방향으로 근접된 위치에 형성되며, 드릴의 회전방향에 대한 전방부에 한쌍의 절삭날(15a)을 가진다.

제1도에 도시된 바와 같이, 드릴의 선단으로부터 방사상의 외측으로 연장되고 후미에서 축방향으로 경사진 드릴링 에지(18a)(18b), 제1리이밍 에지(19a)(19b) 및 제2리이밍 에지(20a)(20b)는 제1소경부(8), 제2소경부(9) 및 제3소경부(10)의 각각의 선단에 마련된다.

제5도에 도시된 바와 같이, 드릴링 에지(18a)(18b)는 절삭시 양호한 초기 물림을 갖도록 드릴 축 X에 대해 절삭각 α1를 가진다. 이 절삭각 α1은 60°내지 90°범위내에서 설정된다. 제1리이밍 에지(19a)(19b)와 제2리이밍 에지(20a)(20b)는 각각 구심성이 양호하도록 각각 절삭각 β1과 절삭각 r1를 가진다. 이러한 절삭각 β1과 r1는 5°내지 30°범위내에서 설정된다. 상기 두 절삭각 β1과 r1은 20°와 같은 크기로 설정하는 것이 바람직하다.

만약 절삭각 β1과 r1이 5°보다 작다면, 리이밍 에지는 그 길이가 길어지기 쉽고 비교적 얕은 구멍을 형성하기 어렵다는 것을 알 것이다. 만일 절삭각 β1과 r1이 30°보다 크다면, 리이밍 에지의 길이당 작용하는 하중이 커지고 자주 구심성이 저하된다는 것을 알 수 있을 것이다.

제5도에 도시된 바와같이, 제1리이밍 에지(19a)(19b)와 제2리이밍 에지(20a)(20b)의 최외단(最外端)은 드릴링 에지(18a)(18b)의 반경방향 최외단으로 부터 거리 δ1만큼 연장된다. 이와 같은 방식으로, 제1리이밍 에지(19a)(19b)와 제2리이밍 에지(20a)(20b)는 표면 거칠기 및 원형성이 비교적 정밀한 구경으로 구멍을 다듬질 할 수 있다.

이에 더하여, 제2리이밍 에지(20a)(20b)는 제1리이밍 에지(19a)(19b)보다 거리 ε만큼 드릴링 에지(18a)(18b)에 축방향으로 가깝게 위치된다. 그러므로 제1리이밍 에지(19a)(19b)와 제2리이밍에지(20a)(20b)는 절삭시 비교적 균일한 절삭하중을 받는다. 이는 드릴의 수명을 연장시키는 결과를 낳는다. 상기 거리 ε는 드릴의 공급속도에 따라 변화될 수 있다.

제1도에 도시된 바와 같이, 드릴몸체(1)는 회전방향에 대해 드릴링 에지(18a)(18b)의 후방측에 형성되고 생크(11)의 반경방향으로 경사진 제1경사면(43)과 제2경사면(44)을 더 구비한다. 제1릴리이프 면(48)은 각 드릴링 에지(18a)(18b)의 루우트(root)에 형성되는 바, 그 루우트는 드릴링 에지(18a)(18b)의 선단 중심보다 생크(11)에 더 가까운 위치에 배열된다. 제2세로홈 면(49)는 생크(11)를 향하여 릴리이프 면(48)으로 부터 축방향으로 연장 형성된다.

그릴링 에지(18a)(18b)의 외주단은 제1소경부(8)의 원호면(45)에 연결된다. 제1리이밍 에지(19a)(19b)의 외주단은 제2소경부(9)의 원호면(46)에 연결된다. 그리고 제2리이밍 에지(20a)(20b)는 제3소경부(10)의 원호면(47)에 연결된다. 상기 원호면(46)(47)은 각각 서로 같은 크기의 직경을 가진다. 제2릴리이프 면(40), 제3릴리이프 면(41)과 제4릴리이프 면(42)은 원호면(45)(46)(47)에 같은 길이로 고착되게 드릴의 회전방향에 대하여 각각 원호면(45)(46)(47) 후부에 형성된다.

연마드릴(1)이 제1도에 화살표 A로 표시된 방향으로 회전되면, 공작물에는 먼저 드릴링 에지(18a)(18b)에 의해 구멍이 뚫린다. 이후 정밀한 구경과 깨끗한 표면조도의 내벽을 가지는 다듬질된 구멍을 제공하기 위하여 제1리이밍 에지(19a)(19b)와 제2리이밍 에지(20a)(20b)에 의해서 뚫린 구멍이 가공된다.

연마드릴(1)은 드릴링 에지(18a)(18b), 제1리이밍 에지(19a)(19b)와 제2리이밍 에지(20a)(20b)로 안정한 회전축을 제공하므로 절삭의 안정성이 향상될 수 있다. 결과적으로 다듬질구멍의 여유직경과 구경의 산포는 감소될 수 있고, 다듬질된 구멍의 정밀성이 크게 개선될 수 있다.

제6도내지 제8도는 본 발명에 따른 제2실시예이다.

연마드릴(50)은 한쌍의 제1랜드(52)의 계단부(61)로부터 연장되어 제1소경부(54)의 선단에 형성된 드릴링 에지(56a)(56b)와, 한쌍의 제2랜드(53)의 계단부(62)로부터 연장되어 제2소경부(55)의 선단에 형성된 리이밍 에지(57a)(57b)를 포함한다. 상기 제1소경부(54)와 제2소경부(55)는 릴리이프 홈(58)과 (59) 사이에서 축 방향으로 연장되어 서로 상대적으로 90°까지 오프셋(offset)되어 배열된다. 제6도에 도시된 바와 같이, 드릴링 에지(56a)(56b)와 리이밍 에지(57a)(57b)의선단은 원호면(65)(66)과 연결된다. 릴리이프 면(67)(68)은 드릴의 회전방향에 대한 원호면(65)(66)의 후방측에 형성된다.

제8도에 도시된 바와 같이, 드릴링 에지(56a)(56b)는 절삭각 α2와 α3를 가진다. 절삭각 α3는 절삭각 α2보다 작게되도록 설정되어 있기 때문에, 드릴링 에지(56a)(56b)의 어깨부(60a)(60b)는 높은 강도로 형성된다.

리이밍 에지(57a)(57b)의 최외주단은 드릴링 에지(56a)(56b)의 최외주단으로부터 경방향의 외측으로 거리 δ2만큼 연장된다. 그리고 각 리이밍(57a)(57b)는 대략 20°정도의 절삭각 β2를 가진다. 다른 부분들은 제1실시예에서와 같이 실질적으로 유사하게 연결된다. 따라서 다른부분들은 제1실시예와 같은 참조번호를 제시하였으며, 제2실시예에서는 더이상의 설명을 하지 않는다.

연마드릴이 회전될 때, 공작물은 드릴링 에지(56a)(56b)에 의해서 천공(穿孔)된다. 그 뚫린 구멍은 이후 리이밍 에지(57a)(57b)로 다듬질 된다. 리이밍 에지(57a)(57b)는 비교적 작은 절삭각 β2를 가지므로, 절삭하는 동안 구심성이 향상될 수 있고 다듬질 구멍의 구경산포를 감소시킬 수 있다.

제9도내지 제17도는 제1, 2 실시예의 연마드릴로 구멍을 천공하고 다듬질한 구멍의 직경, 거칠기, 진원도에 대해 실험한 실험결과를 나타낸다.

실험의 절삭조건은 다음과 같다.

공구구경 ; 15mm

회전속도 ; 637rpm

이송속도 ; 0.15mm/rev

절삭속도 ; 30m/min

제9도 내지 제17도에 있어서, FULL-OPEN은 구멍을 뚫는 동안 충분한 수용성 절삭유를 공급하는 조건을 나타낸 것이고, MIST는 구멍을 뚫는 동안 비교적 소량의 수용성 절삭유를 분무(噴霧)하는 조건을 나타낸 것이다.

제9도내지 제12도에서 알 수 있는 바와 같이, 다듬질된 구멍의 직경은 비교적 작은 산포를 가진다. 특히 충분한 양의 절삭유가 공급될 때, 다듬질된 구멍의 직경의 차이는 2㎛ 이내이다. 또한 제13도내지 제15도에서 알 수 있는 바와 같이, 다듬질된 구멍의 표면 거칠기는 그 산포(散布)가 작다. 또한 제16도내지 제19도에 도시된 바와 같이, 다듬질된 구멍의 진원도(眞圓度)는 그 산포가 작게 나타난다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 연마드릴은 드릴의 선단으로 부터 후미로 경사져 비교적 작은 절삭각을 가지는 리이밍 에지를 포함하므로, 구심성(求心性) 및 절삭의 안정성이 크게 개선될 수 있으며, 고정도(高精度)의 구멍을 단시간에 형성할 수 있는 이점이 있다.

Claims

생크; 상기 생크의 일단과 연결되는 드릴몸체; 상기 드릴몸체의 일단에 형성되고, 드릴의 선단으로 부터 경방향 외측으로 연장되며, 제1절삭각을 가지고 후방측에서 축방향에 경사진 한쌍의 제1절삭 에지수단; 그리고 상기 드릴 몸체의 일단에 형성되고, 상기 제1절삭에지수단과 상기 드릴의 축선을 포함하는 평면에 교차하는 평면에 배열되고, 상기 제1절삭에지수단의 외경보다 큰 최대외경을 가지고, 제2절삭각 θ로 후방에서 축방향에 경사지고, 드릴의 선단으로부터 경방향 외측으로 연장하여 형성된 한쌍의 제2절삭에지수단; 을 구비하며 상기 제2절삭각 θ이 드릴축에 대하여 5°내지 30°범위내에서 설정되도록 한 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제1항에 있어서, 상기 각 한쌍의 제1, 2절삭에지수단이 각각 상기 드릴몸체의 최대외경보다 상대적으로 작은 최대외경을 가지는 것을 특징으로 하는 연마드릴.
생크; 상기 생크의 일단에 연결된 드릴몸체; 상기 드릴몸체의 일단에 형성되며, 제1절삭각으로 후방측에 축방향으로 경사지고, 드릴의 선단으로부터 반경방향 외측으로 연장된 한쌍의 제1절삭 에지수단; 상기 드릴몸체의 일단에 형성되며, 상기 제1절삭에지수단의 최대외경보다 큰 최대외경을 가지며, 상기 제1절삭에지수단과 드릴축을 포함하는 평면에 교차하는 제2평면에 배열되고, 제2절삭각 β로 후방에서 축방향에 경사지고, 드릴의 선단으로 부터 반경방향 외측으로 연장된 한쌍의 제2절삭에지수단; 상기 드릴몸체의 일단에 형성되며, 상기 제1절삭에지수단의 최대외경보다 큰 최대외경을 가지며, 상기 제1절삭에지수단과 드릴축을 포함하는 평면에 교차하는 제3평면에 배열되고, 제3절삭각 γ으로 후방에서 축방향에 경사지고, 드릴의 선단으로 부터 반경방향 외측으로 연장되는 제3절삭에지수단; 을 구비하며, 상기 제2절삭각 β과 제3절삭각 γ은 5°내지 30°범위내에서 설정된 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제3항에 있어서, 상기 한쌍의 제3절삭에지수단이 상기 제2절삭에지수단보다 드릴의 선단에 축방향으로 가까운 위치에 배열된 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제3항에 있어서, 상기 한쌍의 제1절삭에지수단이 회전방향에 대하여 전방위치로부터 축방향으로 연장한 릴리이프 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제3항에 있어서, 상기 한쌍의 제2절삭에지수단이 회전방향에 대하여 전방위치로 부터 축방향으로 연장한 릴리이프 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제3항에 있어서, 상기 한쌍의 제3절삭에지수단이 회전방향에 대하여 전방위치로 부터 축방향으로 연장한 릴리이프 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제3항에 있어서, 상기 한쌍의 제2절삭에지수단과 한쌍의 제3절삭에지수단이 각각 서로 같은 크기의 최대 외경을 가지는 것을 특징으로 연마드릴.
제3항에 있어서, 상기 한쌍의 제3절삭에지수단이 상기 한쌍의 제2절삭에지수단의 최대외경보다 큰 최대외경을 가지는 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제3항에 있어서, 상기 한쌍의 각 제1, 제2, 제3절삭에지수단이 각각 상기 드릴 몸체의 최대외경보다 작은 최대외경을 가지는 것을 특징으로 하는 연마드릴.
생크; 상기 생크의 일단에 연결된 드릴몸체; 상기 드릴몸체의 일단에 형성되며, 상기 드릴몸체의 내측으로 설정된 절삭각 α2와 상기 드릴몸체의 반경방향 외측으로 설정된 절삭각 α3로 후방에서 축방향에 경사지고, 드릴몸체의 선단으로 부터 반경방향 외측으로 연장된 한쌍의 제1절삭에지수단; 상기 드릴몸체의 일단에 형성되며, 상기 제1절삭에지수단의 최대외경보다 큰 최대외경을 가지며, 상기 제1절삭에지수단과 드릴축을 포함하는 평면에 교차하는 평면에 배열되며, 절삭각 β2로 후방에서 축방향에 경사지고 드릴의 선단으로 부터 반경방향 외측으로 연장된 한쌍의 제2절삭에지수단; 을 구비하며, 상기 절삭각 α3가 상기 절삭각 α2 보다 예각으로 형성되고, 상기 절삭각 β가 드릴축에 대하여 5°내지 30°범위내에서 설정되도록 한 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제11항에 있어서, 상기 한쌍의 제1절삭에지수단이 회전방향에 대하여 전방위치로 부터 축 방향으로 연장한 릴리이프 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제11항에 있어서, 상기 한쌍의 제2절삭에지수단이 회전방향에 대하여 전방위치로 부터 축 방향으로 연장한 릴리이프 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 연마드릴.
제11항에 있어서, 상기 한쌍의 각 제1, 제2절삭에지수단이 각각 상기 드릴몸체의 최대외경보다 작은 최대외경을 가지는 것을 특징으로 하는 연마드릴.