KR100336207B1 - 절삭 인써트의 신속교환이 가능한 절삭공구 - Google Patents

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Abstract

절삭작업중에도 절삭 인써트의 신속한 교환이 가능하고 고정 스크루의 분실 염려가 없는 스크루온방식의 절삭공구가 개시되어 있다. 본 발명에 따르면, 절삭 인써트의 중앙 개구부 내에 절삭 인써트의 상부면 보다 약간 낮은 위치에 놓이도록 내측으로 일정깊이만큼 들어간 한쌍의 스크루 안착부를 형성하고, 스크루 안착부를 제외한 영역에 타원형상의 관통공을 천공한다. 이러한 절삭 인써트가 장착되는 공구홀더 내에는 방사상 내면에 나사결합이 가능한 조정스크루 삽입공을 형성하고, 조정스크루 삽입공에는 착지 조정 스크루를 삽입하여 고정시킨다. 착지 조정 스크루는 방사상 외면 상에 제 2 수나사부를 형성하고 내부 중앙에는 방사상 내측 주변부에 암나사부를 갖는 고정스크루 삽입공을 형성한다. 이때, 제 2 수나사부와 암나사부의 피치를 서로 다르게 설정한다. 그리고, 절삭 인써트의 중앙 개구부와 상기 암나사부에는 고정 스크루를 삽입하는데, 고정 스크루의 헤드는 필요에 따라 상기 스크루 안착부에 일부분이 접촉 지지되도록 타원형으로 형성한다.

Description

절삭 인써트의 신속교환이 가능한 절삭공구{Cutting tool having a clamping system capable of quickly exchanging a cutting insert}
본 발명은 스크루온방식의 절삭공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공구홀더 내에 마련된 삽입공 내로 각기다른 피치의 암나사부와 수나사부를 내외부에 구비한 착지 조정 스크루를 배치하고 착지 조정 스크루 내로 끼워지는 고정 스크루의 헤드와 절삭 인써트의 중앙 개구부 형상을 개선함으로써, 사용중에도 절삭 인써트의 신속한 교환이 가능하고 고정 스크루의 분실 염려가 없는 절삭공구에 관한 것이다.
일반적으로, 절삭 공구는 주로 철계, 비철계 금속, 비금속 재료의 절삭에 이용되는 것으로서, 통상적으로 공작 기계에 장착되어 피삭재를 원하는 형상으로 가공하기 위하여 절삭을 수행하는 공구이다. 통상적으로, 이러한 절삭 공구는 절인(cutting edge)을 가지고 있는 절삭 인써트와 이 절삭 인써트를 고정시켜주는 몸체로 이루어진다.
또한, 절삭공구는 절삭 인써트를 몸체에 고정시켜주는 방법에 따라서 브레이징 타입(Brazing type)과 인덱서블 타입(Indexable type)으로 나눌 수 있는데, 브레이징 타입은 절삭 인써트를 몸체의 일부분에 브레이징 용접하여 영구히 고정시키는 것이며, 인덱서블 타입은 몸체에 구비되는 고정장치를 이용하여 절삭 인써트를 몸체에 장·탈착시키는 것이다.
인덱서블 타입의 절삭공구는 절인이 수명을 다할 때 단시간에 새로운 절인으로 간단하게 교환할 수 있어서 종래의 브레이징 타입 절삭공구가 갖는 문제점, 즉 고숙련자가 장시간 인선을 재연삭 해야하는 단점을 보완한 새로운 형태의 절삭공구로서 현재 절삭공구 전부분에서 활용되고 있다.
인덱서블화를 위해서는 인써트를 홀더나 보링 바에 부착시키기 위한 클램핑 기구가 필요한데, 지금까지 절삭공구의 가공형태와 용도에 따라서 여러 가지 타입의 클램핑 기구가 개발되었다. 개발된 클램핑 기구를 간단히 설명하면, 먼저 밀링공구분야에서는 “웨지방식(wedge)”, “웨지방식+로케이터방식(wedge+locator)”, “스크루온방식(screw on)”, “클램프온방식(clamp on)”, “히꼬미핀방식” 등이 개발되었고, 선삭공구분야에서는 “레버록방식(lever lock)”, “웨지 클램프방식(wedge clamp)”, “스크루온방식”, “클램프온방식”, “램프+편심핀방식”이 개발되었다.
이중에서 스크루온방식의 경우는 밀링, 선삭 구분없이 적용이 되고 있는 것으로, 구조가 매우 간단하여 경제적이고 클램핑 성능이 우수하여 현재 매우 각광을 받고있는 클램핑 시스템이다. 따라서, 국내외 절삭공구 메이커 대부분이 절삭공구 전분야에 걸쳐서 스크루온식 클램핑 시스템을 계속해서 확대 적용하고 있는 상황이다. 그러므로, 최근의 개발동향도 절삭공구의 형상이 매우 복잡해지면서 단순구조로 설계자유도가 높은 스크루온식을 추구하고 있고, 2000년 이후는 스크루온식 클램핑 시스템이 현재 70%에서 90%이상 절삭공구에 적용될 전망이다.
그러나, 스크루온식 클램핑 시스템의 최대 약점은 인서트 교환시 타 클램핑 시스템(웨지방식, 클램프온방식)에 비해 교환시간이 늦고 교환시 스크루를 놓치게될 경우 절삭칩 등에 섞여 찾기가 매우 어려운 문제가 있다. 실제로 현장의 많은 사용자들이 이러한 문제점을 느끼고 있으며, 이러한 문제들로 인해 공구제조업체의 해당 절삭공구의 판매에도 어려운 상황을 맞고 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 해결하여 보다 진보된 완벽한 시스템으로의 발전은 시대적 요청상황이고 누구나 필요로 느끼는 상황이다. 그러나, 스크루온방식 클램핑 시스템의 특성상 공구 절삭부위의 신속교환(quick change)이 가능하도록 개발하는 것은 매우 어렵다고 볼수 있다.
종래에도 스크루온방식을 신속 교환이 가능하도록 개발하여 상품화한 예가 있다. 예를들면, 미합중국 특허 제 4,283,163 호에는 교환가능한 절삭용 비트를 갖는 절삭공구가 개시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 절삭공구(10)의 공구홀더(11)는 포켓형상의 리세스(12)를 구비하는데, 이 리세스(12)는 편평한 지지면(13)과 측방향 접합면(14)을 한정한다. 리세스(12)는 경질의 금속으로 이루어진 절삭 인써트(16)를 수용하는데, 이때 절삭 인써트(16)의 측면(17)은 리세스(12)의 접합면(14)과 결합한다. 절삭 인써트(16)의 중앙 부위에는 원통형 보어의 형태인 관통공(18)이 형성되는데, 이 관통공(18)은 절삭 인써트(16) 상부 중앙에 형성된 제 1 원추형 리세스(19)와 연통한다.
공구홀더(11)에는 지지면(13)에 대하여 수직하게 연장된 보어(20)가 형성되며, 수나사부(21)를 갖는 고정 스크루(22)가 상기 보어(20) 내에 삽입된다. 이때, 고정 스크루(22)의 원추형 헤드(23)의 일면은 제 1 원추형 리세스(19)의 방사상 내면 일측과 접촉하게 된다. 원추형 헤드(23)의 중앙에는 렌치 삽입공(15)이 형성된다.
고정 스크루(22)의 중간부 방사상 외면에는 원추형 결합부(25)가 형성되는데, 이 결합부(25)의 방사상 일면은 보어(20)의 상측에 형성된 제 2 원추형 리세스(29)와 일정거리만큼 이격하여 위치한다. 측방향 접합면(14)에 대하여 절삭 인써트(16)를 쉽게 분리시키기 위해서, 절삭 인써트(16)에 형성된 관통공(18)의 축(26)은 보어(20)의 축(27)과 일정 거리(28)만큼 벗어나도록 설정된다.
이와같이 구성된 종래의 절삭공구(10)는, 고정 스크루(22)의 헤드(23)의 외경이 절삭 인써트(16)의 내경보다 작아서 렌치 삽입공(15)에 렌치를 끼워 공구홀더(11)의 보어(20) 내로 고정 스크루(22)를 삽입하는 방식으로 절삭인써트(16)를 공구홀더(11)에 장착시키는데, 이때 고정 스크루(22)의 체결시 고정 스크루(22)의 편심 및 탄성작용으로 인하여 원추형 헤드(23)의 방사상 일면이 절삭 인써트(16)의 제 1 원추형 리세스(19) 내면과 밀착하여 접합되고, 계속해서 원추형 결합부(25)의 방사상 일면이 제 2 원추형 리세스(29)의 내면과 밀착하여 접합함으로써, 절삭 인써트(16)를 고정시키게 된다.
그런데, 이러한 절삭 공구(10)는, 고정 스크루(22)가 절삭 인써트(16)와 공구홀더(11) 내에서 자체의 탄성력을 이용하여 고정되므로, 클램핑력이 약하다. 특히, 절삭 인써트(16)의 내경 한쪽만이 지지되기 때문에 절삭 인써트의 바닥면에 틈새의 발생가능성이 높으며, 절삭 인써트(16)의 내경을 크게 설계할 수밖에 없어서 강성이 약화되는 문제점이 있다.
도 8a는 종래기술에 따른 절삭공구의 분해 사시도이고, 도 8b는 결합상태 단면도이다.
도 8a 및 8b를 참조하면, 절삭공구(30)의 공구홀더(31)는 리세스(32)를 구비하는데, 이 리세스(32)는 편평한 지지면(33)과 계단형상의 측방향 접합면(34)을 한정한다. 리세스(32)는 경질의 금속으로 이루어진 심(shim)(37)과 절삭 인써트(36)를 차례로 수용한다.
절삭 인써트(36)와 심(37)의 중앙 부위에는 동일한 직경의 관통공(36a,37a)이 각각 형성되며, 이에 대응하여 공구홀더(31)에는 지지면(33)에 대하여 수직하게 연장된 보어(40)가 형성된다.
절삭 인써트(36)를 공구홀더(31)에 결합시키려는 경우, 심(37)의 중앙 부위에 단이지게 형성된 제 2 관통공(37a)에는 원통형상의 심 스크루(38)가 끼워지는데, 수나사가 형성된 심 스크루(38)의 하부는 보어(40)에 삽입된다. 또한, 절삭 인써트(36)는 절삭 인써트(36)의 중앙에 형성된 제 1 관통공(36a)을 지나서 심 스크루(38)의 내부에 형성된 삽입공(38a)에 끼워지는 고정 스크루(32)에 의해서 공구홀더(31)에 장착된다. 이때, 고정 스크루(32)의 헤드 중앙에는 렌치 삽입공(35)이 형성된다.
절삭 인써트(36a)의 제 1 관통공(36a) 상부 내측에는 원추형 결합부(36b)가 형성되는데, 이 결합부(36b)의 방사상 일면은 제 1 관통공(36a) 내에 삽입된 고정 스크루(32)의 헤드부분과 일정거리만큼 이격하여 위치한다. 원추형 결합부(36b)에 대하여 절삭 인써트(36)를 쉽게 분리시키기 위해서, 절삭 인써트(36)에 형성된 관통공(36a)의 축은 보어(40)의 축과 일정 거리만큼 벗어나도록 설정된다.
이와같이 구성된 종래의 절삭공구(30)는, 공구홀더(31)의 리세스(32) 내로 심(37)을 위치시키고 심(37)의 제 2 관통공(37a)을 지나서 보어(40) 내로 끼워지도록 심스크루(38)를 삽입한 상태에서, 다시 절삭 인써트(36)를 그위에 위치시킨후 절삭 인써트(36)의 제 1 관통공(36a)과 심(37)의 삽입공(38a)내로 고정 스크루(32)를 삽입하는 방식으로 절삭 인써트(16)를 공구홀더(11)에 장착시킨다.
이때, 고정 스크루(32)의 체결시 고정 스크루(32)의 편심 및 탄성작용으로 인하여 고정 스크루(32) 헤드의 방사상 일면이 절삭 인써트(36)의 원추형 결합부(36b)와 밀착하여 접합되고 고정 스크루(32)의 하부는 심 스크루(38)의 삽입공(38a) 내면과 밀착하여 접합함으로써 절삭 인써트(36)를 고정시키게 된다.
그런데, 이러한 절삭 공구(30)는, 도 7에 도시된 절삭 공구(10)에서와 마찬가지로 고정 스크루(32) 자체의 탄성력을 이용하여 고정되므로, 클램핑력이 약하다. 또한, 고정 스크루(32)의 착지지점이 일정치 않아서 트러블이 예상되고, 절삭 인써트(36)의 내경을 크게 설계할 수밖에 없어서 강성이 약화되는 문제점이 있다.
도 9는 종래기술에 따른 절삭공구의 결합상태를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 종래 기술에 따른 절삭공구(50)는 원통형상의 공구홀더 (51)를 구비한다. 공구홀더(51)의 상측에는 홀더 연장부(52)가 상측으로 일정길이만큼 연장하여 형성된다. 홀더 연장부(52)의 최상부에는 삼각형상의 홀더 헤드(53)가 형성되며, 홀더 헤드(53)에는 절삭 인써트(56)가 장착된다. 이를 위해서 절삭 인써트(56)의 중앙에는 중앙 관통공(57)이 형성된다.
홀더 연장부(52)와 공구홀더(51) 사이에 형성된 쇼울더(54)에는 스크루 삽입공(55)이 형성된다. 스크루 삽입공(55) 내에는 암나사가 형성되며, 스크루 삽입공(55)에는 외면 상에 수나사가 형성된 렌치 삽입부(58)가 끼워진다. 렌지 삽입부(58)의 중앙에는 렌치 삽입공(59)이 형성된다.
이와같이 구성된 종래의 절삭공구(50)는, 절삭 인써트(56)의 중앙 관통공(57)에 홀더 헤드(53)가 끼워지도록 절삭 인써트(56)를 홀더 헤드(53)에 장착시킨 상태에서, 스크루 삽입공(55) 내에 배치된 렌치 삽입부(58)의 렌치 삽입공(59) 내로 렌치(R)를 끼워 회전시켜 줌으로써, 절삭 인써트(56)를 공구홀더(51)의 홀더 헤드(53)에 고정시킨다. 즉, 렌치(R)를 돌리면 일부분이 외부로 노출된 렌치 삽입부(58)가 스크루 삽입공(55) 내로 삽입되면서 홀더 헤드(53)부분이 홀더 연장부(52) 내측으로 하강하게 되고, 그 결과 홀더 헤드(53)가 하방향으로 이동하면서 절삭 인써트(56)를 물고들어가 고정시키게 된다.
그런데, 이와같이 구성된 절삭 공구(50)는, 구조가 복잡하여 제작이 어렵고, 홀더 연장부(52)와 렌치 삽입부(58)의 가공 때문에 공간이 많이 요구되어 적용범위에 한계가 있다.
이상에서 지적한 바와같이, 종래 기술에 따른 절삭 공구는 클램핑력이 작고 적용영역이 협소하며 구조가 복잡한 문제점을 안고 있어서 절삭공구 전체의 영역에 확대 적용시키기에는 역부족이다. 결론적으로, 보다 혁신적인 신속 교환 클램핑 시스템의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 스크루온방식 클램핑 시스템의 장점을 그대로 유지하면서 공구 사용중 절삭 인써트의 신속교환을 가능하게 만든 새로운 개념의 절삭공구를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 절삭 인써트의 평면도,
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 고정 스크루를 나타낸 도면,
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 착지 조정 스크루를 나타낸 도면,
도 4는 착지 조정 스크루 내로 고정 스크루가 삽입되는 상태를 확대하여 나타낸 도면,
도 5a는 본 발명에 따른 절삭공구용 홀더의 일부 사시도,
도 5b는 도 5a에 도시된 홀더에 절삭 인써트가 장착한 상태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 6a와 6b는 본 발명에 따른 절삭 공구에서 고정 스크루의 체결방식을 나타낸 도면,
도 7은 종래기술에 따른 절삭공구의 결합상태 단면도,
도 8a은 종래기술에 따른 절삭공구의 분해 사시도,
도 8b는 도 8a에 도시된 절삭공구의 결합상태 단면도, 그리고
도 9는 종래기술에 따른 절삭공구의 분해 사시도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
60 : 절삭 인써트 61 : 중앙 개구부
62 : 스크루 안착부 64 : 제 1 관통공
70 : 고정 스크루 71 : 헤드
72 : 몸체 75 : 제 1 수나사부
80 : 착지 조정 스크루 81 : 제 2 수나사부
82 : 고정스크루 삽입공 83 : 암나사부
100 : 절삭공구 101 : 공구홀더
102 : 조정스크루 삽입공 104 : 리세스
P1,P2,P3: 피치
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,
중앙 개구부가 형성되며, 상기 중앙 개구부 내에서 상부면 보다 낮은 위치에 놓이도록 내측으로 일정깊이만큼 들어가게 형성된 한쌍의 스크루 안착부 및 상기 중앙 개구부 내에서 상기 스크루 안착부를 제외한 영역에 제공된 관통공을 갖는 절삭 인써트;
상기 절삭 인써트를 수용하도록 형성된 편평한 지지면과 측방향 접합면을 한정하는 포켓형상의 리세스를 구비하며, 상기 지지면에 대하여 수직하게 연장되는 조정스크루 삽입공이 내부에 형성된 공구홀더;
상기 조정스크루 삽입공 내로 삽입하여 고정되며, 개방된 일측에서 원통형 측벽의 노출전면에는 드라이버 홈이 형성되고, 방사상 외면 상에 형성된 제 2 수나사부, 및 내부 중앙에 형성되고 방사상 주변부에는 암나사부가 형성된 고정스크루 삽입공을 구비하는 착지 조정 스크루; 그리고
일체로 이루어진 헤드 및 몸체를 구비하며, 상기 헤드의 중앙에는 렌치 삽입공이 형성되고, 상기 헤드는 한쌍의 짧은 주변부와 한쌍의 긴 주변부를 구비하며, 상기 몸체의 방사상 외면상에는 제 1 수나사부가 형성된 고정 스크루를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구를 제공한다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 공구홀더 내에 마련된 삽입공 내로 각기다른 피치의 암나사부와 수나사부를 내외부에 구비한 착지 조정 스크루를 배치하고 착지 조정 스크루 내로 끼워지는 고정 스크루의 헤드와 절삭 인써트의 중앙 개구부 형상을 개선함으로써, 절삭공구의 사용중에도 절삭 인써트의 신속한 교환을 가능하게 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절삭공구를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 절삭 인써트의 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭 인써트(60)의 중앙에는 중앙 개구부(61)가 형성되며, 중앙 개구부(61) 내에는 한쌍의 스크루 안착부(62)가 형성된다. 이때, 스크루 안착부(62)는 절삭 인써트(60)의 상부면(63) 보다 약간 낮은 위치에 놓이도록 절삭 인써트(60)의 내측으로 일정깊이만큼 들어가게 형성된다. 또한, 스크루 안착부(62)는 중앙 개구부(61)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 중앙 개구부(61)의 방사상 주변부 양측에 형성된다. 중앙 개구부(61) 내에서 스크루 안착부(62)를 제외한 영역에는 전체적으로 타원형상을 이루는 관통공(64)이 제공된다.
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 고정 스크루를 나타낸 도면이다.
도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고정 스크루(70)는 일체로 이루어진 헤드(71)와 몸체(72)로 구성된다. 헤드(71)의 중앙에는 렌치 삽입공(73)이 형성된다. 헤드(71)는 한쌍의 짧은 주변부(74)와 한쌍의 긴 주변부(77)를 구비한다. 짧은 주변부(74)는 고정 스크루(70)가 절삭 인써트(60)의 관통공(64)(도 1 참조) 내로 끼워지는 경우에 최종적으로 스크루 안착부(62) 상에 접촉하는 헤드 착지부의 기능을 수행한다.
이때, 짧은 주변부들(74) 사이의 폭(W2)은 절삭 인써트(60)의 중앙 개구부(61) 내에 제공된 관통공(64)의 직경(D1)(도 1 참조)보다 작다. 또한, 짧은 주변부들(74) 사이의 폭(W2)은 스크루 안착부(62)(도 1 참조) 중앙의 움푹 들어간 부분(62a) 사이의 폭(W1) 보다 크며, 긴 주변부(77)의 중앙 돌출부들(77a) 사이의폭(W3)은 움푹 들어간 부분(62a) 사이의 폭(W1) 보다 작다. 따라서, 고정 스크루 (70)의 헤드(71)는 전체적으로 절삭 인써트(60)의 관통공(64)에 대응하도록 타원형상을 이룬다.
한편, 몸체(72)는 절삭 인써트(60)의 관통공(61)(도 1 참조) 내에 끼워지는 것으로서, 몸체(72)의 외면상에는 제 1 수나사부(75)가 형성된다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 착지 조정 스크루를 나타낸 도면이고, 도 4는 착지 조정 스크루 내로 고정 스크루가 삽입되는 상태를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 착지 조정 스크루(80)는 절삭공구(100)의 공구홀더(101)에 형성되어 있는 조정스크루 삽입공(102)(도 5a 및 5b 참조) 내로 삽입하여 고정되는 것으로서, 고정 스크루(70)의 몸체(72)를 수용하기 위한 원통형 보어의 형태인 고정스크루 삽입공(82)이 중앙에 형성된다. 따라서, 고정스크루 삽입공(82)은 몸체(72)의 외경(D3)보다 큰 내경(D2)을 갖는다.
한편, 착지 조정 스크루(80)의 일측은 몸체(72)를 수용하도록 개방되고, 개방된 일측에서 착지 조정 스크루(80)의 원통형 측벽의 노출전면에는 렌치 삽입홈(85)이 형성된다. 렌치 삽입홈(85)은 렌치를 사용하여 착지 조정 스크루(80)를 공구홀더(101)의 조정스크루 삽입공(102)(도 5a 및 5b 참조) 내로 삽입할 수 있도록 하기 위하여 형성된 것이다.
또한, 착지 조정 스크루(80)의 방사상 외면 상에는 제 2 수나사부(81)가 형성된다. 제 2 수나사부(81)는 삽입공(102)의 내부에 형성된 암나사부(도시되지 않음)에 대응하는 형상을 갖는다. 착지 조정 스크루(80)의 고정력을 배가시키기 위하여, 제 2 수나사부(81)의 일정부위에는 나일론이나 시아화아크릴레이트를 일정두께로 도포시킨 코팅부(84)가 마련된다.
이와는 달리, 착지 조정 스크루(80)의 방사상 외면 상에 나사부를 형성하지 않고 쐐기형 돌출부 등을 형성하여 삽입공(102)의 내부에 형성된 암나사부에 고정시키는 방식의 채용도 가능하다.
한편, 고정스크루 삽입공(82)의 방사상 주변부에는 암나사부(83)가 형성되는데, 암나사부(83)는 고정스크루 삽입공(82) 내로 나사 결합되는 고정 스크루(70)의 제 1 수나사부(75)에 대응하는 형상을 갖는다. 따라서, 암나사부(83)의 나사산 사이의 피치(P2)는 제 1 수나사부(75)의 나사산 사이의 피치(P1)와 동일하며, 제 2 수나사부(81)의 나사산 사이의 피치(P3)와는 다르다. 바람직하게는, 암나사부(83)의 나사산 사이의 피치(P2)는 제 2 수나사부(81)의 나사산 사이의피치(P3) 보다 작다.
도 5a는 본 발명에 따른 절삭공구용 홀더의 일부분을 나타낸 도면이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭공구(100)의 공구홀더(101)는 포켓형상의 리세스(104)를 구비하는데, 이 리세스(102)는 편평한 지지면(103)과 측방향 접합면(105)을 한정한다. 리세스(104)는 본 발명에 따른 절삭 인써트(60)(도 1 참조)를 수용한다.
위에서 언급한 바와같이 공구홀더(101)에는 지지면(103)에 대하여 수직하게 연장된 원통형 보어 형태의 조정스크루 삽입공(102)이 형성된다. 조정스크루 삽입공(102) 내에는 착지 조정 스크루(80)가 삽입하여 고정 배치된다. 이때, 착지 조정 스크루(80)는 제 2 수나사부(81)와 조정스크루 삽입공(102)의 암나사부(도시되지 않음) 사이의 나사결합에 의하여 조정스크루 삽입공(102) 내에 빡빡하게 고정된다.
첨부된 도면들을 참조하여 절삭 인써트(60)를 공구홀더(101)의 리세스(104)에 장착시키는 과정을 간략하게 설명하면, 먼저 공구홀더(101) 내에 기형성된 조정스크루 삽입공(102) 내로 착지 조정 스크루(80)를 삽입하여 나사결합시킨다. 이때, 착지 조정 스크루(80)의 렌치 삽입홈(85)에 렌치를 끼워 돌리면서 착지 조정 스크루(80)의 최종 착지점을 조절하는데, 착지 조정 스크루(80)의 제 2 수나사부(81) 일부분에는 코팅부(84)가 형성되어 있으므로 착지 조정 스크루(80)는 조정 스크루 삽입공(102) 내에서 빡빡하게 회전되어 조정 및 고정역할을 동시에 수행한다.
착지 조정 스크루(80)의 착지점 위치조정 원리는 착지 조정 스크루(80)를 조정스크루 삽입공(102) 내에서 임의로 360도 회전시켜 고정 스크루(70)의 제 1 수나사부(75)의 초기 진입위치를 조정함으로써 고정 스크루(70)의 최종 착지위치를 조정할 수 있도록 한 것이다.
즉, 고정 스크루(70)는 절삭 인써트(60)의 스크루 안착부(62)에 착지되어 절삭 인써트(60)를 고정시켜주는데, 이때 고정 스크루(70)의 착지점은 렌치에 동일한 토크를 주었을 때 항상 일정한 위치에서 착지가 되는 특성을 나타낸다. 그런데, 이것은 일반적인 스크루의 특성상 스크루의 진입위치가 착지위치를 결정해주므로, 고정 스크루(70)의 진입위치는 항상 동일하므로 항상 일정위치에 착지될 수 밖에 없다. 반면에, 착지 조정 스크루(80)의 경우는 진입위치를 조정할 수 있기 때문에 착지점의 위치도 바뀌게 된다. 따라서, 착지 조정 스크루(80)를 조정스크루 삽입공(102) 내에서 임의로 회전시켜서 고정 스크루(70)의 헤드(71)가 스크루 안착부(62) 상에 착지되도록 착지점을 조정하는 것이다.
보다 상세하게 설명하면, 착지 조정 스크루(80)의 제 2 수나사부(81)가 회전하는 경우, 암나사부(83)와 제 2 수나사부(81)가 동일한 하나의 몸체에 형성되어 있기 때문에 고정 스크루(70)와 결합되는 암나사부(83)도 동시에 회전을 하게되고, 이때 제 2 수나사부(81)와 암나사부(83)의 피치에서 차이가 나므로 이 차이만큼의 암나사부(83)의 나사진입 각도의 변위가 발생하게 된다.
이것을 수식으로 표현하면 하기 식(Ⅰ)과 같다.
이때, P2: 암나사부(83)의 피치,
P3: 제 2 수나사부(81)의 피치, 그리고
Ⅹ°: 제 2 수나사부(81)가 360°회전시 암나사부(83)의 진입위치 변위각도이다.
이러한 변위를 고려하여 착지 조정 스크루(80)를 회전시켜서 고정 스크루(70)의 착지점을 조정하는데, 이때 고정 스크루(70)의 헤드(71)가 스크루 안착부(62) 상에 착지되도록 조정한다. 착지 조정 스크루(80)는 항상 빡빡하게 회전되므로 렌치 등을 이용한 외부의 큰 물리적인 회전력이 가해지지 않는한 조정된 착지 위치는 변하지 않는다.
공구홀더(101)의 조정스크루 삽입공(102) 내로 착지 조정 스크루(80)가 삽입된 후에는, 고정 스크루(70)를 착지 조정 스크루(80)의 조정스크루 삽입공(82) 내로 삽입한다. 다음에는, 절삭 인써트(60)의 스크루 안착부(62)가 고정 스크루(70)의 헤드(71)에 걸리지 않도록 주의하면서 절삭 인써트(60)의 관통공(64)으로 헤드(71)를 통과시켜서 조정스크루 삽입공(102) 윗쪽에 마련된 리세스(104) 내로 절삭 인써트(60)를 안착시킨다.
이때, 고정 스크루(70)를 0.5∼2회전시키면, 고정 스크루(70)의 몸체(72)가 착지 조정 스크루(80)의 고정 스크루 삽입공(82) 내에 나사결합되면서 헤드(71)가 스크루 안착부(62) 상에 착지되어 도 5b에 도시된 바와 같이 공구홀더(101)에 절삭 인써트(60)가 완전하게 장착된다.
절삭 공구(100)의 사용중 절삭 인써트(60)를 교체시킬 필요가 있을때는, 렌치를 이용하여 고정 스크루(70)의 짧은 주변부(74)가 관통공(64) 내에 위치하도록 헤드(71)를 돌린후, 고정 스크루(70)는 고정 스크루 삽입공(82) 내에 위치된 상태에서 절삭 인써트(60) 만을 이탈시킨다. 결과적으로, 고정 스크루 삽입공(82)으로부터 고정 스크루(70)를 완전하게 이탈시키지 않고서도 절삭 인써트(60)를 공구홀더(101)로부터 신속하게 분리시킬 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭 공구(100)는 스크루온방식의 클램핑 시스템의 장점인 단순구조, 경제성 및 강력한 클램핑력의 기능을 그대로 유지시키면서 절삭 인써트(60)의 교환시간을 현저하게 단축시킬 수 있다. 신속교환 시스템(quick change system)이 적용되지 않은 종래의 절삭 인써트 교환시간은 개당 30∼40초가 소요되는데 반해서, 본 발명에 따른 절삭공구에서는 절삭 인써트의 소요시간이 개당 5초 정도밖에 필요하지 않다. 특히, 절삭 인써트가 많이 조립되는 커터류에서는 그 효과가 더욱 크다.
또한, 신속교환 시스템이 적용되지 않은 종래의 절삭공구에서는 절삭 인써트 교환시 고정 스크루를 바닥이나 설비 내로 떨어뜨릴 수가 있었는데, 본 발명에 따른 절삭공구(100)에서는 이러한 문제점을 원천적으로 해결하였다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 한쌍의 스크루 안착부(62)와 관통공(64)을 구비하는 중앙 개구부(61)를 갖춘 절삭 인써트(60);
    상기 절삭 인써트(60)를 수용하도록 형성된 리세스(104)를 구비하며, 내부에 조정스크루 삽입공(102)이 형성된 공구홀더(101);
    상기 조정스크루 삽입공(102) 내로 삽입하여 고정되며, 상기 조정스크루 삽입공(102)의 외부로 노출된 일측에는 렌치 삽입홈(85)이 형성되고, 내부 중앙에 형성되고 방사상 주변부에는 암나사부(83)가 형성된 고정스크루 삽입공(82)을 구비하는 착지 조정 스크루(80); 그리고
    일체로 이루어진 헤드(71) 및 몸체(72)를 구비하며, 상기 헤드(71)의 중앙에는 렌치 삽입공(73)이 형성되고, 상기 몸체(72)의 방사상 외면상에는 상기 암나사부(83)에 대응하는 제 1 수나사부(75)가 형성된 고정 스크루(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크루 안착부(62)는 상기 중앙 개구부(61) 내에서 상기 절삭 인써트(60)의 상부면(63) 보다 낮은 고도를 가지며, 상기 관통공(64)은 상기 중앙 개구부(61) 내에서 상기 스크루 안착부(62)를 제외한 영역에 제공된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스크루 안착부(62)는 상기 중앙 개구부(61)의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 상기 중앙 개구부(61)의 방사상 주변부 양측에 형성되며, 상기 스크루 안착부(62)의 중앙에는 움푹 들어간 부분(62a)이 형성된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 헤드(71)는 한쌍의 짧은 주변부(74)와 한쌍의 긴 주변부(77)를 구비하며, 상기 짧은 주변부(74)는 상기 고정 스크루(70)가 상기 절삭 인써트(60)의 상기 관통공(64) 내로 끼워지는 경우에 최종적으로 상기 스크루 안착부(62) 상에 접촉하며, 상기 짧은 주변부들(74) 사이의 폭(W2)은 상기 관통공(64)의 직경(D1)보다 작고, 상기 짧은 주변부들(74) 사이의 폭(W2)은 상기 움푹 들어간 부분(62a) 사이의 폭(W1) 보다 크며, 상기 긴 주변부(77)의 중앙 돌출부들(77a) 사이의 폭(W3)은 상기 움푹 들어간 부분(62a) 사이의 폭(W1) 보다 작은 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 리세스(104)는 상기 절삭 인써트(60)를 수용하도록 형성된 편평한 지지면(103)과 측방향 접합면(105)을 한정하며, 상기 조정스크루 삽입공(102)은 상기 지지면(103)에 대하여 수직하게 연장되도록 형성된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 착지 조정 스크루(80)의 양측은 개방되고, 상기 착지 조정 스크루(80)의 방사상 외면 상에는 제 2 수나사부(81)가 형성된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 수나사부(81)의 일정부위에는 나일론이나 시아화아크릴레이트를 일정두께로 도포시킨 코팅부(84)가 형성된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 고정스크루 삽입공(82)은 상기 몸체(72)의 외경(D3)보다 큰 내경(D2)을 가지며, 상기 암나사부(83)는 상기 제 1 수나사부(75)에 대응하는 형상을 가지며, 상기 암나사부(83)의 나사산 사이의 피치(P2)는 상기 제 1 수나사부(75)의 나사산 사이의 피치(P1)와 동일하고 상기 제 2 수나사부(81)의 나사산 사이의 피치(P3)와는 다른 것을 특징으로 하는 절삭공구.
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