KR100333467B1 - 드릴및그절삭삽입체 - Google Patents

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산드빅 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 더 작은 직경 범위에서 개선된 성능을 갖는 금속을 드릴링하기 위한 드릴에 관한 것이다. 드릴은 드릴 샤프트(10)와, 방사상 외부 및 내부 삽입체(16, 17)를 갖춘 전방 단부로 구성되고, 각각의 삽입체는 그 짧은 측면이 내부 둔각(δ)을 갖는 (V)자 형태를 형성하기 위해 그 중앙 상에서 파단되는 긴 마름모꼴 형태를 갖게 되어, 삽입체는 방사상 외부 삽입체(16)의 종축이 방사상 내부 삽입체(17)의 종축과 드릴의 상기 종축(CL) 사이의 경사각(β)과는 상이한 종축(CL)으로부터 각도(α)로 경사지도록 배치된다.
(대표도)
도3

Description

드릴 및 그 절삭 삽입체
본 발명은 양호하게는 금속인 공작물을 드릴링하는 드릴과 이러한 드릴에 사용되는 절삭 삽입체에 관한 것이다. 드릴은 내부에 축방향으로 형성된 적어도 2개의 칩 홈(flute)과, 로킹 수단 및 상호 동일한 형상을 구비한 절삭 삽입체들을 수용하는 적어도 2개의 절삭 삽입체 부위를 갖는 드릴 섕크로 구성되며, 하나의 절삭 삽입체의 작용 절삭날은 보어의 직경이 하나의 칩 홈을 통한 칩의 유동 중에 결정되도록 측방향으로 돌출된다. 다른 절삭 삽입체의 작용 절삭날은 다른 칩 홈을 통한 칩의 유동을 위해 드릴 섕크의 주변부 내부에 반경방향으로 배열된다.
독일 특허 제2730418호에는 절삭날의 각각의 쌍의 하나의 2등분선이 드릴의 중심축과 평행하게 연장되도록 파단된 전방 부분에서 2개의 절삭 삽입체 부위 내에 수용된 상호 동일한 형상의 6개의 코너가 형성된 2개의 삽입체를 갖춘 드릴이 개시되어 있다.
다른 형태의 드릴은 유럽 특허 출원 공개 공보 제181844호에 개시되어 있다. 이러한 드릴의 삽입체는 대체로 직사각형 형상을 가지며, 여기에서 드릴의 각각의 단부면은 둔각으로 교차되는 2개의 절삭날에 의해 한정되고, 드릴의 반경방향 외부 삽입체는 드릴링 가공될 구멍의 크기가 한정되도록 경사져 있는 반면에 반경방향 내부 삽입체의 종축은 드릴과 중첩되도록 제공되면서 드릴의 중심축과 평행하게 연장된다.
전술된 형태의 드릴로는 작은 직경의 구멍을 얻기 어렵다. 또한, 적층 드릴링(stack drilling), 즉 동시에 복수개의 판을 드릴링하기 위해 이러한 드릴을 사용하기 어렵다. 이러한 형태의 적층 드릴링 중에 대개 파쇄(breakout) 슬러그가 형성된다. 슬러그는 드릴과 함께 회전되고, 이송력이 클 때에 절삭날 및/또는 드릴의 손상 위험성이 있다.
본 발명의 목적은 전술된 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 본 발명의 양호한 실시예를 도시하고 있는 다음의 도면과 연계하여 아래에서 상세하게 설명될 것이다.
도1은 본 발명의 드릴 섕크의 전방 절삭 부분을 도시한 측면도이다.
도2는 도1에 도시된 드릴의 평면도이다.
도3은 도1에 도시된 드릴의 확대 측면도이다.
도4는 도1 내지 도3에 도시된 드릴의 사시도이다.
도5는 도3의 선V-V를 따라 취한 단면도이다.
도6은 도3 및 도4의 드릴과 함께 도시된 절삭 삽입체의 확대 측면도이다.
도1 내지 도4는 그 최전방 부분에서 드릴의 중심선 또는 종축(CL)의 각각의 측면에 주로 위치된 2개의 절삭 삽입체 부위(11 및 12)가 제공되는 원통형 드릴 섕크(10)의 일부를 도시하고 있다. 칩의 유동을 위한 축방향 홈 또는 통로(13 및 14)는 상기 삽입체 부위로 연장된다. 이러한 홈들은 직선형 또는 나선형일 수 있다. 드릴 섕크(10)는 냉각 매체를 드릴의 전방 절삭 단부 부분에 제공하기 위한 채널(15)도 포함한다. 절삭 삽입체 부위(11 및 12)는 모두 각각의 절삭 삽입체 부위 내의 중심에 구멍이 형성된 절삭 삽입체(16, 17)의 로킹을 위한 나사가 형성된 로킹나사(18)를 수용하는 구멍이 중심에 제공된다. 이러한 부위들은 드릴 섕크(10)의 주변부 내부에 반경방향으로 배열되는 중심 부위(11)와, 드릴 섕크의 주변부까지 이어지는 주변 부위(12)로 구성된다. 절삭 삽입체 부위(11 및 12)는 상이한 축방향 여유각(clearance angle)을 나타내고 완전한 구멍 직경의 드릴링을 이루도록 드릴 섕크(10) 내에 형성된다.
반경방향 외부 삽입체(16)는 드릴링 가공된 구멍의 직경이 한정되도록 소정 각도로 경사져 있다.
상기 내부 및 외부 삽입체(16, 17) 사이에는 드릴의 충분한 강도가 얻어지도록 폭을 갖는 코어 부분(M)이 있다. 드릴의 치수는 직경(D)으로 나타낸다. 각각의 절삭 삽입체 부위는 접선 방향 지지면(19), 축방향 지지면(20) 및 반경방향 지지면 (21)을 포함한다.
각각의 삽입체는 대체로 서로 평행한 상부면(23) 및 하부면(22)을 포함하는 긴 다각형 형상 및 마름모꼴 형상을 갖는다. 이러한 상부면 및 하부면(22, 23)은 기본 직사각형의 짧은 측면에 해당하는 2개의 대향 단부면에 의해 결합된다. 하부면(22)이 상부면(23)보다 짧으므로, 절삭 삽입체는 양의 여유각을 이룬다. 상부면 (23)과 짧은 측면의 교차선은 2개의 주 절삭날(24, 25)을 형성하며, 여기에서 각각의 절삭날은 그 중앙에서 파단되어 내부 둔각(δ)으로 V자형을 형성하고, 그 중 하나만이 각각의 드릴링 작업에서 공작물을 절단한다. 각각의 이러한 절삭날은 가장큰 폭(W1)이 한정되는 노우즈 부분(26, 27 및 28, 29)을 형성하는 부분에서 둥글게 되어 있다. 삽입체의 긴 측면 사이의 최단 거리는 W2로 정의된다.
도3에서 볼 수 있는 바와 같이, 삽입체(16 및 17)는 모두 마름모꼴 형상이고, 드릴의 종축(CL)으로부터 소정 경사각으로 위치된다. 중심에 위치된 삽입체 (17)는 소정 직경이 얻어지도록 반경방향 힘이 양호하게 유도되는 것을 보증하기 위해 주변 삽입체(16)의 전방에서 소정 거리만큼 축방향으로 돌출된다. 외부 삽입체(16)는 드릴의 종축(CL)에 대해 각도(α)로 경사져 있고, 내부 삽입체(17)는 각도(β)로 경사져 있다. 각도(α)는 고체의 드릴링을 위한 드릴의 각도(β)보다 작다. 각도(β)는 4°내지 8°의 값을 갖고, 각도(α)는 1°내지 3°의 값을 갖는 것이 바람직하다. 많은 판을 천공하는 적층 드릴링을 위한 드릴에서, 이러한 형태의 드릴링에서는 대개 삽입체들 사이에 중첩 정도가 클 것을 필요로 하는 파쇄 슬러그가 형성되기 때문에, 각도(α)는 각도(β)보다 어느 정도 커야 한다.
도6에는 삽입체(16, 17)의 마름모꼴 형상이 상세하게 도시되어 있다. 직선형 측면(30)은 노우즈 부분들(26, 28) 사이에서 종방향으로 연장된다. 대각선 방향으로 대향된 노우즈 부분(26, 29)의 반경은 다른 대각선 방향으로 대향인 노우즈 부분(27, 28) 쌍의 반경보다 약간 크다. 유럽 특허 출원 공개 공보 제181844호의 삽입체와 마찬가지로, 이러한 삽입체는 부분적으로 중첩되는 2개의 삼각형(T1, T2)으로 구성되며, 여기에서 상기 삼각형의 각각의 측면은 각각의 절삭날이 파단부에서 둔각을 형성하도록 중앙에서 파단되어 있다. 그러나, 삽입체는 노우즈 부분(26,27)이 삼각형의 돌출면의 노우즈 부분의 외형과 완전히 일치되지는 않는 구조를 갖는다. 2개의 인접한 노우즈 부분들 사이에 위치된 측면은 상기 돌출된 삼각형의 절삭날(24)과 일치되지만, 둥근 형상의 노우즈 부분(28, 29)을 형성하는 단부는 관련된 삼각형(T2)의 돌출면으로부터 일방향으로 측방향으로 변위되며, 둥근 형상의 노우즈 부분(26, 27)의 대향 쌍도 마찬가지로 관련된 삼각형(T1)의 노우즈 부분으로부터 반대 방향으로 측방향으로 변위된다.
각각의 삼각형의 제3 코너 부분은 서로로부터 거리(d)로 절삭 삽입체에서 비교적 중심에 배열된다. 이러한 거리는, 거리(d)가 길이(L)의 0.5배 내지 0.9배, 바람직하게는 0.7배 내지 0.9배가 되도록 삽입체의 전체 길이(L)보다 짧다.
도6에서 볼 수 있는 바와 같이, 좌측의 하부 노우즈 부분(28)은 삼각형(T2)의 가장 낮은 좌측 코너의 내부에서 측방향으로 소정 거리에 위치되고, 우측의 하부 노우즈 부분(29)은 동일한 삼각형(T2)의 가장 낮은 우측 모서리의 외부에서 측방향으로 소정 거리에 위치된다. 이러한 구조의 삽입체는 삼각형(T1, T2)의 대향으로 둔각이 형성된 코너를 통해 그려진 이등분선(S1)이 거리(d)가 한정되는 중심에 위치된 코너를 통해 그려진 이등분선(S2)과 소정 각도를 형성한다는 사실로 인해 형성된다. 각도(γ)의 크기는 2°내지 6°의 영역에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 드릴은 반경방향 내부 삽입체(17)가 각도(θ)에 의해 반경방향 외부 삽입체(16)에 대해 180°로 오프셋 배치되도록 반경방향을 갖게 설계되는 것이 바람직하고, 여기에서θ는 드릴이 드릴 샤프트(10) 상에 작용하는 반경방향 절삭력에 대해 반경방향으로 균형이 이루어지는 각도이다. 대개, 각도(θ)는 5°내지 7°의 범위에 있다
마름모꼴 형상을 갖는 삽입체를 구비한 드릴을 제공함으로써, 이러한 형상의 삽입체가 이러한 삽입체를 드릴의 종축으로부터 소정 경사로 보이게 할 수 있으므로, 코어부(M)의 두께에 악영향을 주지 않고 드릴의 직경을 감소시키는 것이 가능해진다. 유럽 특허 출원 공개 공보 제181844호에 한정 및 기재된 드릴에서, 12.7 내지 26 mm의 직경 범위의 드릴이 사용될 수 있지만, 본원에서 한정된 드릴은 17.5 내지 26 mm 범위의 직경을 갖는 드릴의 성공적인 사용을 가능케 할 것이다.

Claims (13)

  1. 내부에 축방향으로 형성된 적어도 2개의 칩 홈(13, 14)과, 상호 동일한 형상을 구비한 대체로 긴 다각형 절삭 삽입체(16, 17)들을 수용하는 적어도 2개의 절삭 삽입체 부위(11, 12)를 갖는 드릴 생크(10)를 포함하고, 하나의 절삭 삽입체(16)의 작용 절삭날(24)은 보어의 직경(D)이 하나의 칩 홈(13)을 통한 칩의 유동 중에 결정되도록 측방향으로 돌출되고, 다른 절삭 삽입체(17)의 작용 절삭날은 다른 칩 홈(14)을 통한 칩의 유동을 위해 드릴 섕크(10)의 주변부 내부에 반경방향으로 배열되고, 작용 절삭날은 절삭 삽입체들의 짧은 측면에서 제공되고, 측면은 각각의 절삭날이 파단부에서 내부 둔각(δ)을 형성하도록 중앙에서 파단되고, 반경방향 외부 삽입체(16)는 드릴의 종축(CL)에 대해 각도(α)로 경사져 있는 드릴에 있어서,
    각각의 삽입체(16, 17)는 마름모꼴 기본 형상을 갖고, 반경방향 외부 삽입체 (16)의 종축이 반경방향 내부 삽입체(17)의 종축과 드릴의 종축(CL) 사이의 경사각(β)보다 작은 종축(CL)으로부터의 각도(α)로 경사지도록 배열되어서, 각각의 삽입체는 파단되는 측면을 갖는 대향으로 부분적으로 중첩되는 2개의 삼각형(T1, T2)으로 구성되고, 둥근 노우즈 부분(28, 29)을 형성하는 단부는 관련된 삼각형(T2)의 돌출면으로부터 일방향으로 측방향으로 변위되고, 둥근 노우즈 부분(26, 27)의 대향 쌍도 마찬가지로 관련된 삼각형(T1)으로부터 반대 방향으로 측방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는 드릴.
  2. 제1항에 있어서, 각도(β)는 4°내지 8°범위에 있는 것을 특징으로 하는 드릴.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반경방향 내부 삽입체(17)는 상기 반경방향 외부 삽입체(16)의 전방에서 소정 거리로 축방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 드릴.
  4. 대체로 평행한 상부면 및 하부면(22, 23)을 포함하고 상부면 및 하부면을 연결하는 긴 측면 및 짧은 측면을 구비하는 긴 다각형 기본 형상으로 되어 있고, 하부면(22)은 절삭 삽입체(21)가 측면들과 상부면(23) 사이의 교차선의 일부분으로 형성된 양의 절삭 기하 형상의 절삭날(24, 25)을 이루도록 상부면(23)보다 작고, 절삭날(24, 25)은 절삭 삽입체의 짧은 측면으로 제한되고, 측면들은 각각의 절삭날이 파단부에서 내부 둔각(δ)을 형성하도록 중앙에서 파단되고, 절삭 삽입체의 긴 측면(30)들 사이의 최단 거리(W2)는 각각의 절삭날(24, 25)의 단부들 사이의 거리(W1)보다 짧은, 제1항에 기재된 종류의 드릴을 위한 절삭 삽입체에 있어서,
    삽입체는 짧은 측면의 단부가 삽입체의 가장 큰 폭(W1)을 한정하는 노우즈 부분(26, 27 및 28, 29)을 형성하는 부분에서 둥글게 된 마름모꼴 기본 형상을 갖고 있으며, 삽입체는 파단되는 측면을 갖는 대향으로 부분적으로 중첩되는 2개의 삼각형(T1, T2)으로 구성되고, 둥근 노우즈 부본(28, 29)을 형성하는 단부는 관련된 삼각형(T2)의 돌출면으로부터 일방향으로 측방향으로 변위되고, 둥근 노우즈 부분(26, 27)의 대향 쌍도 마찬가지로 관련된 삼각형(T1)으로부터 반대 방향으로 측방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
  5. 제4항에 있어서, 2개의 대각선으로 대향된 노우즈 부분(26, 29)의 각각의 반경은 다른 대각선으로 대향된 노우즈 부분(27, 28)의 반경보다 다소 큰 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 돌출면은 2개의 부분적으로 중첩되는 삼각형(T1, T2)으로 구성되고, 각각의 상기 삼각형은 각각의 절삭날이 파단부에서 내부 둔각(δ)을 형성하도록 중앙에서 파단되는 측면들에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 각각의 삼각형(T1, T2)의 하나의 코너는 거리 (d)가 삽입체의 거리(L)의 0.5배 내지 0.9배가 되도록 서로로부터 거리(d)에 절삭 삽입체의 비교적 중앙에 배열되는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
  8. 제7항에 있어서, 거리(d)는 삽입체의 거리(L)의 0.7배 내지 0.9배의 값인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
  9. 제4항 또는 제5항에 있어서, 삼각형(T1, T2)의 대향한 둔각의 코너들을 통해 그려진 이등분선(S1)이 거리(d)가 한정되는 돌출된 삼각형의 중심에 위치된 코너를 통해 그려진 이등분선(S2)과 2°내지 6°의 각도(γ)를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
  10. 제6항에 있어서, 각각의 삼각형(T1, T2)의 하나의 코너는 거리(d)가 삽입체의 거리(L)의 0.5배 내지 0.9배가 되도록 서로로부터 거리(d)에 절삭 삽입체의 비교적 중앙에 배열되는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
  11. 제6항에 있어서, 삼각형(T1, T2)의 대향한 둔각의 코너들을 통해 그려진 이등분선(S1)이 거리(d)가 한정되는 돌출된 삼각형의 중심에 위치된 코너를 통해 그려진 이등분선(S2)과 2°내지 6°의 각도(γ)를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
  12. 제7항에 있어서, 삼각형(T1, T2)의 대향한 둔각의 코너들을 통해 그려진 이등분선(S1)이 거리(d)가 한정되는 돌출된 삼각형의 중심에 위치된 코너를 통해 그려진 이등분선(S2)과 2°내지 6°의 각도(γ)를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
  13. 제8항에 있어서, 삼각형(T1, T2)의 대향한 둔각의 코너들을 통해 그려진 이등분선(S1)이 거리(d)가 한정되는 돌출된 삼각형의 중심에 위치된 코너를 통해 그려진 이등분선(S2)과 2°내지 6°의 각도(γ)를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
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