KR100425572B1 - 보링공구 - Google Patents

Abstract

강성저하를 일으키지 않고 고유진동수를 높이는 것으로, 불규칙 진동의 발생을 방지한다.

공구본체(1)의 축선(O)에 대하여 절삭날의 반대측의 외주면에 오목홈(10)을 형성한다. 이 오목홈(10)은, 헤드부(2)의 선단면(2A)보다도 후단 측으로 이간한 위치(x)를 시단(始端)으로서 후단 측에 연장하고, 또한 경사면(3a)보다도 위쪽에서 아래쪽을 걸쳐서 개구되도록 형성한다. 또한, 더욱이, 오목홈(10)과 칩포켓(4)의 사이에 보조홈(11)을 형성한다. 이상에 의해, 헤드부(2)의 강성저하를 억제하면서 경량화를 도모하는 것으로 고유진동수를 증대시키고, 불규칙 진동의 발생을 어렵게 하고 있다.

Description

보링공구{Boring Tool}

본 발명은 공작물에 형성된 하부구멍의 내주가공 등에 사용되는 보링공구에 관한 것이다.

예컨대, 회전하는 공작물의 하부구멍에 내주가공을 실시하기 위한 보링용의 공구로서, 대략 원주형상을 이루는 공구본체의 선단부분에 초경합금제의 팁(tip)을 착탈가능하게 나사 고정하여 구성된 보링공구가 알려져 있다.

이 보링공구는 공작기계의 주축에 지지되어 고속으로 회전하는 공작물의 하부구멍에 삽입되고, 상기 팁에 형성된 절삭날에 의해 하부구멍의 내주면을 절삭하는 것이다.

그런데, 보링공구에 의한 가공은 축 형상의 공구본체를 길게 돌출한 상태로 실시되기 때문에 불규칙 진동이 발생하기 쉽다.

이 때문에 종래에는 공구본체의 강성을 높이기 위해, 공구본체를 절삭분배출이 방해되지 않는 범위에서 크게 하거나, 공구본체 전체를 고속도강제로 제작하는 등에 의해 불규칙 진동(chattering)의 발생을 방지하였다.

또한, 실개평4-2505호에 개시된 바와 같이, 공구 본체를 끝이 굵게 함으로써 불규칙 진동의 발생을 억제하도록 구성한 보링공구에 있어서, 그 절삭가루의 배출성의 향상을 도모하기 위해, 제1의 칩포켓이 개구되는 측과 반대측의 공구 본체 외주면에 제2의 칩포켓을 개구시킨 것도 알려져 있다.

그렇지만, 이들의 경우에 있어서도, 공구가 공작물로부터 받는 외력(절삭저항)의 진동수와 공구를 포함한 기계 시스템의 고유진동수가 일치했을 때에 발생하는 공진에 의해 불규칙 진동의 진폭이 증대하는 것은 방지할 수 없고, 깊은 축 구멍의 내주면을 양호한 정밀도로 마무리하는 경우나 치수정밀도가 엄격하게 요구되고 있는 경우 등에는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은 강성저하를 가져오지 않고, 경량화하여 보링공구 자체의 고유진동수를 증가시킴으로써 불규칙 진동의 발생을 방지하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채택하였다.

즉, 청구항 1에 기재된 보링공구는 공구본체의 선단부에는, 상기 공구 본체의 축선에 대하여 상기 절삭날과 반대측의 외주면에, 상기 축선방향에서 볼 때, 상기 경사면보다도 상방에서 하방에 걸쳐서 개구되는 오목홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 보링공구는 공구본체 선단부에 오목홈을 형성하는 것으로, 그 선단부가 경량화하여 공구 자신의 고유진동수가 증가하기 때문에, 공구를 포함한 기계 시스템의 고유진동수와 외력의 진동수의 차이를 크게 하여 불규칙 진동 발생을 어렵게 할 수 있다. 또한, 이와 같은 위치에 오목홈을 형성함으로써 절삭력의 주분력이 작용하는 방향을 따라 두께를 확보함과 아울러, 절삭력의 배분력에 대하여 리브로서 기능하는 부분을 남겨둘 수 있으므로 강성도 유지할 수 있다.

청구항 2에 기재된 보링공구는, 청구항 1에 기재된 보링공구에 있어서, 상기 칩포켓과 상기 오목홈 사이에 보조홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 보링공구는 상기 위치에 형성된 오목홈에 더하여 이 오목홈과 칩포켓의 사이에 보조홈을 더 형성하는 것으로, 공구본체 선단부의 경량화를 도모하고 불규칙진동을 보다 한층 발생하기 어렵게 할 수 있다.

청구항 3에 기재된 보링머신은, 청구항 1에 기재된 보링공구에 있어서, 상기 오목홈이 상기 공구 본체의 선단에 개구를 가지지 않은 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 보링공구는 오목홈이 공구본체의 선단에 개구되지 않도록 형성되어 있으므로, 상기 오목홈을 공구본체의 선단에 개구시킨 경우에 비하여, 오목홈 형성에 따른 강성저하의 억제를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 보링공구의 헤드부를 팁의 경사면 측에서 본 평면도;

도 2는 도 1의 A방향에서 본 도면;

도 3은 도 1의 B방향에서 본 도면;

도 4는 도 1의 C방향에서 본 도면;

도 5의 (a)는 도 3의 D-D선에 따른 단면도, (b)는 동 도의 E-E선에 따른 단면도, (c)는 동 도의 F-F선에 따른 단면도, (d)는 동 도의 G-G선에 따른 단면도; 및

도 6은 도 1에 나타내는 보링공구의 전체구성을 나타내는 평면도이다.

(부호의 설명)

1 공구본체,

2 헤드부(선단부),

3 팁,

3a 경사면,

4 칩포켓,

10 오목홈,

11 보조홈,

O 공구본체의 축선.

이하, 본 발명에 관한 보링공구의 일실시예에 대하여 도 1 내지 도 6을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 실시예에 의한 보링공구의 선단부(이하, 헤드부라고 한다)를 팁의 경사면 측에서 본 평면도, 도 2는 도 1의 A방향에서 본 도면, 도 3은 도 1의 B방향 에서 본 도면, 도 4는 도 1의 C방향에서 본 도면, 도 6은 도 1에 나타낸 보링공구의 전체구성을 나타내는 평면도이고, 이들의 도면 중, 부호 1은 공구본체, 2는 헤드부, 3은 팁, 4는 칩포켓, O는 공구본체의 축선을 나타내고 있다.

공구본체(1)는 대략 원주형상의 외형을 이루고, 그 선단부에 상당하는 헤드부(2)에는 칩포켓(4)이 형성되어 있다.

이 칩포켓(4)은 원형단면을 가지는 헤드부(2)의 대략 1/3 외주에 걸처서 지름안쪽방향으로 오목하게 하면서 상기 헤드부(2)의 선단면(2A)으로부터 후단 측으로 연장하도록 형성되어 있고, 그 후단부는 공구본체(1)의 외주면에 완만하게 연결되는 경사면을 이루고 있다.

이 칩포켓(4)의 공작물회전방향의 후방을 향하는 면(4A)의 선단부에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 면(4A)으로부터 더욱 오목하도록 하여 팁부착시트(5)가 형성되어 있다. 이 팁부착시트(5)에는, 초경합금 등으로 형성된 절삭날을 가진 팁(3)이 부착되고, 그 경사면(3a)과 칩포켓(4)이 연속한 상태로 클램프나사(6)에 의해 착탈가능하게 장착되어 있다.

헤드부(2)에는 칩포켓(4)에 더하여, 공구본체(1)의 축선(O)에 대하여 절삭날과 반대측의 외주면을 잘라내어 이루어진 노치부(7)가 형성되어 있다.

상기 노치부(7)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 헤드부(2)의 후단측 외주면으로부터 선단을 향해 가면서 점차 지름안쪽방향으로 오목하도록 형성되어 있다.

더욱이, 이 노치부(7)에는 헤드부(2)의 경량화를 도모할 목적으로 오목홈(10)이 형성되어 있다. 이 오목홈(10)은 헤드부(2)의 선단면(2A)에서 후단측으로 이간한 위치(x)를 시점으로 하여, 그 후단측에 소정 길이로 연장하도록 형성되어 있다. 즉, 헤드부(2)의 선단면(2A)으로 개구되는 칩포켓(4)과는 달리, 오목홈(10)의 선단(10a)은 헤드부(2)의 선단면(2A)으로 개구되지 않는 구성으로 되어 있다.

또한, 오목홈(10)은 공구본체(1)의 축선방향에서 보아, 즉, 공구본체(1)를 그 축선(O)을 따라서 선단 측에서 후단측을 향하여 본 경우에 상기 경사면(3a)보다도 상방에서 하방에 걸쳐서 개구되도록 형성되어 있다.

이상과 같이 하여 구성된 오목홈(10)을 형성한 헤드부(2)에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 절삭력의 주분력(F1)이 작용하는 방향으로 두께가 확보됨과 아울러, 배분력(F2)을 지지하는 리브부(2a)도 확보되는 것으로 된다.

헤드부(2)의 칩포켓(4)과 오목홈(10)의 사이에는 보조홈(11)이 형성되어 있다. 이 보조홈(11)은 헤드부(2)의 더욱 향상된 경량화를 도모하기 위해 설치된 것으로서, 칩포켓(4)의 선단부에 교차능선(L)을 통해 연장하도록 형성되어 있다. 또한, 보조홈(11)은 헤드부(2)의 선단 측에서 후단측을 향하여 점차 폭이 넓게 되도록 팁(3)의 경사면(3a)을 맨 위에서 본 평면(도 1 참조)에서 대략 부채꼴을 나타내도록 외주면으로부터 오목하게 되어 있다.

한편, 공구본체(1)의 기단부측에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 외주를 평삭하는 것으로 서로 평행을 이루는 2개의 평탄면(21 : 한 쪽은, 도시하지 않음)이 형성되어 있다. 이 평탄면(21)은 공작기계의 주축과 함께 축선(O)을 중심으로 고속 회전하는 공작물로부터 받는 절삭저항에 의해 그 공작기계의 절삭공구대에 지지한 공구본체(1)가 회전하는 일이 없도록 공구본체(1)의 회전을 방지하기 위해 설치되어 있는 것이다.

이상과 같이, 본 실시예의 보링공구는 헤드부(2)에 칩포켓(4)과는 별도로 노치부(7) 및 오목홈(10)을 형성하는 것으로, 그 헤드부(2)를 경량화하여 고유진동수의 증대를 도모하고, 더욱이, 이들 노치부(7) 및 오목홈(10)에 더하여 보조홈(11)을 형성하는 것으로, 헤드부(2)를 보다 경량화하여 고유진동수의 증대를 더욱 도모하고 있다. 따라서, 공구를 포함한 기계 시스템의 고유진동수와 외력의 진동수의 차이를 크게 하여 공진에 의한 불규칙 진동을 생기기 어렵게 할 수 있다.

또한, 이와 같은 위치에 노치부(7) 및 오목홈(10)을 형성하는 것으로, 도 5의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 절삭력의 주분력(F1)이 작용하는 방향을 따라 두께를 확보하여 강성저하를 억제하고 있다.다시 말해, 주분력(F1)에 수직인 축(Y)에 대한 단면 2차모멘트를 유지하면서 여분의 두께를 절삭함으로써 강성저하를 억제하면서 불규칙 진동의 발생을 어렵게 한다.

또한, 절삭력의 배분력(F2)을 지지하는 리브부(2a)도 확보되어 있으므로, 그 배분력(F2)을 따르는 방향으로 작용하는 응력에 대하여도 강성이 높게 되고, 그 방향으로의 불규칙 진동의 발생도 어렵게 된다.

더욱이, 오목홈(10)의 선단을 헤드부(2)의 선단면(2A)으로 개구되지 않도록 형성하는 것으로, 강성저하를 더 한층 억제할 수 있다.

이와 같이 본 실시예의 보링공구에 의하면, 종래대로의 공구강성을 유지하면서 가공시에 있어서의 공진의 발생을 방지하는 것으로, 불규칙 진동을 발생되기 어렵기 때문에 가공정밀도의 향상 및 팁의 결손방지를 도모할 수 있음과 아울러, 공구본체의 돌출량을 크게 할 수 있는 것으로 되어서 보다 깊은 축 구멍의 내주면을 정밀하게 마무리하는 것도 가능하게 된다.

또, 본 실시예에서는 칩포켓(4)과 오목홈(10)의 사이에 보조홈(11)을 형성한 것에 대하여 설명하고 있지만, 보조홈(11)을 형성하지 않는 것에 있어서도 관계없다. 즉, 헤드부(2)에 상기 구성의 오목홈(10)만을 형성한 보링공구에 있어서도, 공구강성을 유지하면서, 종래의 보링공구에 비하여 불규칙 진동을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.

이상의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 들 수 있다.

(1) 청구항 1에 기재된 보링공구에 있어서는, 헤드부에 오목홈을 형성하여 경량화에 의한 공구 자체의 고유진동수의 증대를 도모하는 것으로, 불규칙 진동의 발생을 어렵게 할 수 있음과 아울러, 오목홈을 공구본체의 축선에 대하여 절삭날과 반대측의 외주면에 형성하는 것으로 오목홈 형성에 따른 강성저하도 억제하고 있으므로, 가공정밀도의 향상 및 팁의 결손방지를 도모할 수 있을 뿐 아니라, 공구본체의 돌출량을 크게 할 수 있는 것에 의해 보다 깊은 축 구멍의 내주면을 정밀하게 다듬질하는 것이 가능하다.

(2) 청구항 2에 기재된 보링공구에 있어서는, 상기의 위치에 형성된 오목홈에 더하여, 이 오목홈과 칩포켓의 사이에 보조홈을 형성하는 것으로 헤드부의 경량화를 더욱 도모하고, 공구자체의 고유진동수를 높이고 있으므로, 불규칙 진동의 발생을 보다 한층 어렵게 할 수 있다.

(3) 청구항 3에 기재된 보링공구에 있어서는, 오목홈을 헤드부의 선단에 개구되지 않도록 형성하는 것으로, 오목홈을 헤드부의 선단으로 개구시킨 경우에 비하여 오목홈 형성에 따른 강성저하의 억제를 더욱 도모하도록 하고 있으므로, 불규칙 진동이 더욱 발생하기 어렵게 할 수 있다.

Claims (3)

1. 공구본체의 선단부에 절삭날을 구비함과 아울러, 그 경사면에 연속하여 칩포켓이 형성되어 이루어진 보링공구에 있어서,

   상기 공구본체의 선단부에는,

   상기 공구본체의 축선에 대하여 상기 절삭날과 반대측의 외주면에, 상기 축선방향에서 볼 때, 상기 경사면보다 상방에서 하방에 걸쳐서 개구하는 오목홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보링공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 칩포켓과 상기 오목홈 사이에 보조홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보링공구.
3. 제1항에 있어서, 상기 오목홈이 상기 공구본체의 선단에 개구를 가지고 있지 않은 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 보링공구.