KR100522843B1 - 과이송을 억제하기 위한 절삭기의 나사산 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스파이럴 플루트형 절삭기(TAP)에 형성된 제2완전나사산 이후의 나사산이 플루트의 단면에 형성되는 우측 인선의 예각 부분을 소정의 각으로 그 높이 걸처 절단하여 여유각을 형성하고 상기 제2완전나사산의 좌측 인선 후미 예각 부분을 소정의 각으로 그 높이에 걸처 절단하여 여유각을 형성하므로서 절삭기가 정회전하면서 암나사를 형성 할 때, 상기 제2완전나사산이 가공물에 삽입하게 되면 물림부 나사산이 형성하는 과이송이 더 이상 발생하지 않으며 절삭기가 역회전할 때, 제2완전나사산 후미가 암나사를 세이빙하지 않도록 구성된 절삭기를 제공하고자 하는 것이다.

Description

과이송을 억제하기 위한 절삭기의 나사산 구조{The structure of screw thread for braking over-feeding}

본 발명은 절삭기의 절삭 작업중 발생하는 과이송을 방지하기 위한 나사산의 구조에 관한 것으로, 상세하게는 절삭기의 제2완전나사산이 스파이럴 플루트에서 형성하는 단면의 우측 인선의 예각인 단부를 그 높이에 걸처 소정의 절단부를 형성하여 마이너스 여유각을 형성하므로서 과이송을 방지하고 상기 제2완전나사산 후미 좌측 인선의 예각인 단부를 소정의 절단부를 형성하여 플러스 여유각을 형성하고 인선의 후미 방향에 작은 여유각을 형성하여 절삭기가 역회전할 때 절삭기의 나사산이 피 절삭체의 암나사산에 세이빙을 발생시키지 아니하면서 절삭기를 원위치 시킬 수 있는 절삭기의 나사산의 구조에 관한 것이다.

절삭기(101)로 나사내기는, 주로 암나사를 만드는 과정인데 보통은, 절삭기(101)가 회전하면서 상기 절삭기(101)가 축 방향으로 이송하게 된다.

이 때의 회전량과 이송(移送;feed)량은 나사내기를 완료할 때까지 서로 일정관계를 유지해야 하는데, 가공물의 재질, 가공물의 탑재상태 등에 의해 일정관계를 유지할 수 없게 되면 암나사의 정밀도가 떨어지는 것은 물론, 소요 절삭 토크(tapping torque)가 커지고 절삭기가 일찍 마모되거나 파손되며, 때로는 가공물(102)이나 사용기계가 손상되기도 한다.

일반(오른쪽으로 회전하는 스파이럴 풀르트형) 절삭기(101)에서 나사산(105.201)은 헬릭스를 따라 나선을 형성하며 인선(431,433)과 상부 인선을 형성하게 되고 상기 각 인선에 따라 쐐기각이 상이하여 절삭기가 회전하면서 절삭 작업을 하게 되면 절삭기의 물림부(105)의 절삭에 의해 절삭기를 이송방향으로 밀어주는 추력이 파생하게 되고 상기와 같은 추력에 의해 절삭 작업은 피치이동을 하지 못하고 인선(850)의 예각 부분이 과이송을 하게 된다. 상기와 같이 절삭기의 종류에 관계없이 절삭기의 나사산은 절삭기에서 나선을 형성하므로 나사산에 대응하여 절삭기의 길이 방향으로 직선 또는 스파이럴형으로 풀르트가 형성되면 필연적으로 정도의 차이는 있으나 나사산의 인선(840.850) 양 단부에서는 예각(512)과 둔각(511)이 형성된다.

상기와 같은 예각이 회전 방향이면 상기 절삭기가 회전할 때 상기 예각(512)의 인선(801)에 의해 필연적으로 과이송 량 만큼 앞선 위치에서 절삭을 하게 된다. 상기와 같은 방법으로 절삭을 하게 되면 절삭기는 피치이동을 할 수 없으므로 가공물(102)의 암나사산에 여임이 형성되어 불량이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 나선형의 나사산을 횡단하여 절삭기의 길이 방향으로 직선 또는 나선형으로 형성된 홈과 만나는 제2완전나사산의 인선 단부에 형성되는 인선의 예각을 인선의 높이 걸처 소정의 각으로 절단하여 여유각을 형성하고 절삭의 제로 또는 마이너스 절삭을 하게 하므로서 절삭기의 물림부에서 발생하는 과이송이 상기 제2완전나사산의 작업 상태에서 더 이상 발생하지 않는 절삭기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에서 제2완전나사산이란 물림부 나사산이 끝 나면서 형성되는 제1완전나사산이 지나고 홈을 건너 뛰어 다음에 형성되는 완전나사산이 제2완전나사산이다.

절삭기의 길이 방향으로 형성되는 홈(FLUTE)의 수와 랜드의 수는 같다.

본 발명의 나사산은 상기 랜드에 횡단하여 나선으로 형성하도록 구성된 것이다.

또한 홈과 나사의 헬릭스가 클수록 랜드에 형성된 나사산의 인선 단부에 형성되는 예각과 둔각은 커진다.

따라서 나선형의 홈(spiral flute)이 형성된 절삭기의 경우가 인선 단부에 형성되는 예각과 둔각이 큰 절삭기라 할 수 있다.

길이에 걸처 복수개 이상의 나선형 홈(107) 또는 직선의 홈(107)과, 그 길이에 걸처 크로스로 나선형의 나사산(105,201)이 형성되고 상기 나선형의 홈(107)과 같은 수로 형성되는 랜드(400)로 구성되고 상기 나사산은 물림부(105) 나사산과 완전나사산으로 구성된 절삭기에 있어서, 본 발명은 랜드(400)에 형성되는 나선형 나사산(105,201)의 구조에 관한 것으로, 제2완전나사산(802) 이후의 완전나사산(201)의 예각인 우측 인선 단부(801)와 좌측 인선의 후미 선단부(811)에 그 높이에 걸처 소정의 각으로 절단하여 제2완전나사산 이후의 완전나사산(201)은 절삭력이 제로 또는 마이너스가 되도록 구성되어 제2완전나사산(802)이 절삭되는 구멍(106)으로 진입되는 순간부터 상기 제2완전나사산(802) 이후의 완전나사산(201)은 안내만 하게 되어 물림부(105)를 포함하는 제1완전나사산에서 더 이상의 과이송이 발생하지 않게 된다.

도 1은 본 발명에 이용되는 절삭기가 작업 상태의 개략도로서 그 구성을 도시한 것이다.

도 2의 a는 본 발명에서 설명하는 스파이럴 풀르트가 형성된 절삭기를 상세하게 도시 한 것이다.

도 2의 b는 제2완전나사산을 포함하는 완전나사산의 구조를 상세히 도시한 것이다.

도 2의 c는 나사산의 후미의 미세 마이너스 각을 도시한 것이다.

도 3의 a는 스파이럴 풀르트가 2개인 절삭기에서 2개의 랜드를 단면으로 도시하여 제1와전나사산과 물림부 나사산의 절삭상태를 도시한 것이다.

도 3의 b는 절삭기가 가공물의 암나사를 완전하게 절삭하는 상태를 도시한 것이다.

도 3의 c는 도 3의 a,b의 설명에 이용된 절삭기의 단면을 도시 한 것이다.

도 4는 절삭기의 작업에 의하여 가공물의 암나사가 과이송이 발생하는 상태를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명이 적용된 절삭기로 작업을 할 때 제2완전나사산이 구멍에 진입된 후 부터는 과이송이 발생하지 않는 상태를 도시한 것이다.

첨부된 도면과 실시예를 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

실시예-1

일반 절삭기(101)에서 나사산(105.201)은 헬릭스를 따라 나선을 형성하며 인선(850,840)과 상부 인선을 형성하게 되고 상기 헬릭스에 의해 각 인선(840,850)의 쐐기각이 상이하게 되어 절삭기가 회전하면서 절삭 작업을 하게 되면 절삭기의 인선(850)에 형성된 예각 단부에 의해 피치선 이상에서 절삭을 하게 되고 인선(840)의 나선에 의해 절삭기를 이송방향으로 밀어주는 추력이 파생하게 된다.

상기와 같은 추력에 의해 절삭기(101)의 절삭 작업은 피치이동을 하지 못하고 예각으로 형성된 인선(850)의 단부는 과이송을 하게 되고 절삭 길이에 따라 과이송량이 누적되는 문제점이 있다.

상기와 같이 절삭기(101)의 종류에 관계없이 절삭기의 나사산(105,201)은 절삭기에서 나선을 형성하므로 나사산(105,201)에 대응하여 절삭기(101)의 길이 방향으로 직선 또는 나선형의 홈(107)이 형성되면 랜드(400)와 홈(107)이 반복하여 형성되며 특히 나선형 홈(107)의 경우 쐐기각이 40~45의 각을 형성하므로 랜드(400) 단부에 형성되는 인선(840.850)은 각이 큰 예각(512)과 둔각(511)이 형성된다.

상기와 같은 예각(512)이 회전 방향이면 상기 절삭기(101)가 회전할 때 상기 예각(512)의 인선(850) 단부에 의해 필연적으로 과이송 량 만큼 앞선 위치에서 절삭을 하게 된다. 상기와 같은 방법으로 절삭을 하게 되면 절삭기(101)는 피치이동을 할 수 없으므로 가공물(102)의 암나사산에 여임이 형성되어 불량이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선한 것이다.

본 발명에 이용된 절삭기는 도 2의 a에 도시된 것과 같이 나선의 홈(spiral flute)이 형성된 것을 이용하였다.

본 발명에 이용된 절삭기의 나선의 홈(107)은 3개이고 도 3에 이용된 절삭기(101)는 나사산(105,201)의 설명을 용이하게 하기 위해 나선의 홈이 2개인 절삭기를 이용하였다.

본 발명의 실시에서 가공물은 가공하는데 특별히 주의를 요하지 않는 재질을 이용하였다.

실시예-2

일반적으로 나사내기는, 주로 암나사를 만드는 과정으로 본 발명은 암나사내는 것을 실시한 것이며 가공물에 구멍(106)이 천공된 것을 이용하였다. 사용 기계의 주축(spindle)에 절삭기의 생크(shank)와 4각부를 물리고, 회전과 동시에 전진시키면, 절삭기의 물림부(105)가 가공물의 구멍(106)에 진입하면서 절삭하기 시작하면 절삭기(101)는 매 회전 당, 리이드만큼 즉 피치이송 시키게 된다.

절삭기(101)에 의한 절삭은 물림부(105)에 있는 나사산 몇 개와 완전나사산부(201)의 제1완전나사산로써 암나사의 골을 모두 절삭해 내는데, 절삭하는 각각의 나사산은 '물림부의 각과 리이드의 관계로써 정해지는 "앞 나사산과의 반지름 차이"만큼 씩, 거의 균등한 절삭량으로, 헬릭스을 따라 홈(107)을 건너뛰면서, 점진적으로 절삭하게 된다. 절삭기(101) 나사산 중에서 실제로 절삭을 행하는 것은 앞에서 언급한 것들이 전부이며, 완전나사산부의 제2완전나사산(205)과 그 이후의 완전나사산들은 의도적으로 부여한 백ㆍ테이퍼(back taper) 때문에 절삭을 행하지 못하고, 단지, 절삭을 행하는 물림부(105)와 제1완전나사산(204)의 진행을 뒤에서 안내하게 된다.

상기와 같은 작업으로 의도한 위치까지 절삭한 후, 헬릭스를 따라 역회전과 동시에 역 이송하여 절삭기(101)를 본래의 위치로 돌이키면 절삭 싸이클(tapping cycle)이 완료된다.

본래 위치로 귀환할 때, 절삭기(101)의 나사산이 이미 절삭해 둔 '암나사의 골을 지나쳐 올 뿐, 절삭작용(cutting action)은 일어나지 않는다.

즉 정상적인 절삭은 이송과정에서 완전한 형태와 치수로 절삭을 완료하는 것이고, 이를 위해서는 피치이송이 필수적이다.

이송과정에서 절삭을 완료하지 못하거나 귀환 시에 절삭 작용이 일어난다면, 기계조작의 적부와는 별개로, 절삭기가 피치이송 되지 않고 있음을 뜻하고, 심각한 트러블(tapping trouble)을 예측케 하는 것이다.

기계의 조작조건을 완벽하게 설정(setting)하드라도 절삭기가 피치이송 하지 못하는 경우는 자주 경험하는 일로서, 이에 영향을 미치는 요소는 가공물의 재질, 기계의 정밀도, 가공물의 탑재상태, 탭의 형상 등 헤아릴 수 없이 많다.

본 발명은, 피치이송을 방해하는 요인이 내재한 절삭에서도 절삭기가 피치이송 할 수 있도록 나사산에 특수 구조를 부여하는 것이므로 본 발명을 설명하는 데는 작용원인에 구애받을 필요가 없다.

따라서, 절삭기의 형상에 국한하여, 피치이송이 되지 않는 예(例)와 본 발명의 요지를 설명하려 한다. 또한 절삭기는 홈(107)의 모양에 따라 스트레이트(straight) 플루트 절삭기, 스파이럴(spiral) 플루트 절삭기 및 스파이럴 포인트(spiral pointed) 절삭기로, 나사의 회전방향에 따라서 오른 나사형, 왼나사 형으로 분류되어 다양한 형태의 것이 쓰이지만, 본 설명에서는 "오른나사(right hand thread)"와 오른 방향(right hand)의 스파이럴 플루트(spiral fluted)를 가진 절삭기를 대상으로 하여 실시한다.

상기 "오른나사(right hand thread)"와 오른 방향(right hand)의 스파이럴 플루트(spiral fluted) 즉 나선형 홈(107)은 사용량이 가장 많고, 과이송(過移送)으로 인한 트러블도 가장 많이 일으키는 종류의 것이기 때문이다.

절삭 시, 절삭기의 각 나사산이 절삭해 가는 과정을 앞에서 개략적으로 설명하였으나 암나사의 골 1개를 대상으로 하여 절삭되는 과정은 도 3의 A, B에 도시된 것과 같은 상태로 절삭된다.

물림부의 나사산(411-423)과 제1완전나사산(424)이 순차적으로 암나사의 골 1개를 절삭해 가는 과정을 도해(圖解)한 것이다. 실시 설명을 용이하게 하기 위해 도 3의 C는 홈(107) 2개와 2개의 랜드(400)을 갖고, 물림부(105)의 길이 가 '3ㅧ리이드'인 절삭기의 예로 하였다.

도 3의 a의 나사산(411-424)은 절삭을 하는 데는 인선 즉 절삭면(411,421,424)이 2개의 나사산이 이용되는 경우와 3개(412-414)의 인선이 쓰이고 있다. 2 또는 3개의 인선이란, 각 나사산의 좌측면(431), 정상(432), 우측면(433)을 말한다.

"상기 도 3의 인선(431,432,433)은 물림부(105)의 나사산의 인선이고 도 2의 b의 인선(830,840,850)은 완전나사산의 인선을 설명한 것이므로 편의상 그 부호를 달리하였다."

상기 각 나사산에 형성된 인선들은 각도가 각기 다르면서 서로 비(非) 대칭적(對稱的)이어서, 나사산 별로 절삭력의 크기나 작용방향이 각각 다르게 된다.

어떤 형태의 것이든 나사는 헬릭스를 가지며 절삭기(101) 또한 그 몸체가 수나사로 구성돼 있다. 나사의 헬릭스는 절삭기의 축선과 임의의 각도 관계 즉, 헬릭스 각을 갖기 때문에 홈(107)이 직선인 절삭기인 경우에도 좌우 측면의 인선(431,433)은 서로 다른 쐐기각(wedge angle)을 가질 수밖에 없다. 본 발명의 실시예와 같이 절삭기(101)가 나선형 홈(spiral flute)형 절삭기(101)이고 스파이럴 각(40도 전후가 일반적임)이 크면, 두 인선(431,433)의 쐐기각은 아주 큰 차이를 보여서, 좌측면 인선(431)과 우측면 인선(433)은 도 2의 B에 도시는 된 것과 같이 완전나사산(201)에 형성되는 예각(512)과 둔각(511)과 같이, 같은 방법으로 아주 작은 예각(512)과 둔각(511)를 갖게 된다. 상기와 같은 절삭기(101)가 절삭하면, 물림부(105)의 나사산 우측면 인선(433)은 가공물 방향으로 파고드는 경향을, 좌측면 인선(431)은 가공물의 암나사와 사이에 발생한 항력(抗力) 때문에 이송방향으로 밀리는 경향을 보이게 된다.

절삭력이 물림부(105)의 나사들에서 작용하면, 두 인선(431,433)의 쐐기각 차로 인해, 절삭기를 이송방향으로 밀어주는 추력(推力;trust)이 파생하게 되고, 이 힘 때문에, 피치이송 하도록 헬릭스 방향과 동일하게 설정한 절삭력의 작용 방향이 왜곡어 과이송(過移送) 을 유도하게 된다.

왜곡이나 과이송의 정도(程度)는 파생된 힘의 크기와 그 힘을 제동 혹은 조장하는 정도(程度)에 따라 다르게 나타난다.

상기와 같이 왜곡이나 과이송을 발생케하는 나사에 제동을 가함으로써 파생된 힘이 작용하지 못하도록 하여 과이송을 방지하는 것이 본 발명의 목적이다.

절삭중의 과이송 과정은 도 4에 도시된 것과 같이 3개의 홈(107)과 3개의 랜드(400)를 갖는 절삭기(101)에서 1개의 랜드(400)에 형성되는 나사산의 물림부(105)의 나사산과 제2완전나사산 까지를 예로 하였다.

도 4의 620~625는 절삭기가 가공물의 구멍에 순차적으로 유입되는 과정과 회전별로 도시되고 어떤 과정에서 과이송이 이루어지는 상태를 도시한 것이다.

도 4의 620의 도면은 절삭개시 전이고 621의 도면은 물림부의 1번 나사가 구멍에 유입된 상태이다.

622의 도면은 물림부의 2번 나사가 유입되는 상태이고 과이송이 시작하는 것을 도시한 것이다.

623의 도면은 물림부의 3번 나사가 구멍에 유입되는 상태이고 더 많은 과이송이 발생된 것을 도시한 것이다.

624의 도면은 물림부의 4번 나사가 유입되는 상태이고 과이송이 발생하는 정도를 도시한 것이다.

625의 도면은 더 많은 과이송이 발생하는 정도를 도시한 것이다.

가공물(102)에는 절삭을 위해 이미 구멍(106)이 가공된 상태이며 절삭해서 얻으려는 암나사산(603)은 가상하여 설정된 것이며 실제 나사산(602)이 형성된 절삭기(101)가 절삭을 시작할 때, 과이송이 발생하면 정상 상태로 피치 이송하는 나사산(609) 보다 실제 나사산(602)이 앞서 이동하게 되므로 절삭이 작업이 길어 질 수 록 피치이동하는 나사산(609)과 과이송하는 나사산(602)과의 이격 거리는 도 4의 622 도면에서 과이송량(606)을 시초로 도 4의 625 도면과 같이 과이송량이 많아지는 것을 알 수 있다.

상기와 같은 상태에서도 절삭기(101)의 리이드는 이송량의 설정이나 과이송 발생 여하에 관계없이 일정하다.

따라서 이송이 진행되는 동안 나사산(201)의 인선(850,840)은 그 앞 나사산(105)이 절삭한 경로(helix)를 따르지 않고, 과이송 량만큼 더 앞선 위치에서 절삭한다. 이 때, 각 나사산(105)별로 절삭에 소요되는 인선(641)의 길이는 정상 피치이송 보다 훨씬 길어서 절삭부하(負荷)가 커지게 되고, 암나사 산의 형상이 이지러지면서 나사산의 여윔(642)이 시작된다.

절삭기(101)의 이송을 계속하여 완전산부(201)가 구멍에 진입하게 되면 상황은 더욱 악화된다. 완전산부의 나사산(201)은 절삭하지 않고 단지 절삭용 나사산을 유도하기만 해야 하는데 구멍(106)으로 진입한 완전산부의 나사산(201)이 도 2의 B에 도시된 것과 같이 우측인선(850)의 전체 길이로써 절삭하므로 절삭부하와 암 나사산의 여윔 량이 급격히 증가한다. 상기와 같이 과이송 상태로 절삭을 계속하면 암나사의 나사산이 절삭되어 없어져 버린다.

부하의 증가로 인한 절삭 토오크(torque)의 증가, 진동, 칩핑(chipping), 마모, 파손 등이 발생하고 경우에 따라 가공물(102)이나 가공기계의 손괴를 불러일으킨다.

상기와 같은 절삭기(101)에서 과이송에 크게 영향을 주는 절삭기(101)의 구조는 제2완전 나사 산의 인선(840,850)의 여유 각(701,702)이다.

절삭기(101)의 회전당 과이송 량이 극히 적다 하드라도, 나사산(105,201에 여윔이 일어나게 되면 유효경(pitch diameter)이 커져서 정밀도 저해를 초래한다. 치수 확대(oversized) 혹은 종 모양(bell-mouthed)의 암나사가 만들어지는 것은 대부분 여윔 량의 정도나 발생위치에 따라 다를 뿐 과이송에 기인한다.

상기 여유 각은 절삭기(101)의 구성요소 중, 인선 외의 부분이 가공물(102)의 구멍(106)에 형성되는 암나사와 접하는 것을 막기 위해 임의 구성으로 쾌삭(快削)을 유도하고, 발열이나 절삭 토오크를 감소시키기 위해 구성된 것이다. 또한 스테인리스 강(stainless steel) 등의 절삭 시 나타나는 가공경화(work hardening)를 방지하거나 현저히 감소시키는 기능이 있다.

절삭기의 경우는 다른 절삭공구와 달리, 가공물(102) 재료가 난삭재(難削材)일수록 여유각을 크게 한다.

절삭기(101)의 완전나사(201)가 여유각을 갖지 않고도 나사의 인선(840,850)의 전 면적이 헬릭스와 합치(合致)하는 구조이면 절삭력이 왜곡되어 작용하더라도 피치이송시킬 수 있다. 즉 절삭 중, 여유각 0의 인선(840,850)은 피치이송 경로인 헬릭스의 한 부분을 차지하고 있는 자신의 헬릭스로써 절삭력의 왜곡을 바로잡아 인선(840,850)이 피치이송 하도록 유도할 수 있을 것이다. 이는 상대적으로 나사산(105) 과이송이 쉽게 일어나는 가공재(被削材)일수록 절삭기(101)의 인선(840,850) 여유각을 적게 하거나 없는 경우에도 과이송이 발생하지 않을 수도 있다.

그러나 발열 및 절삭 토오크의 증가와 절삭 트러블은 방지할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점에서 착안된 것이다.

도 5에 도시된 것과 같이 도 5의 10~15는 본 발명에 의해 우측인선(850) 선단부를 마이너스 여유각으로 부여하고 좌측 인선(840) 선단부에 플러스 여유각을 부여한 절삭기(101)를 이용하여 절삭 작업을 할 경우, 본 고안에 의한 절삭기(101)가 가공물(102)의 구멍(106)에 순차적으로 유입되는 과정과 회전별로 도시되고 어떤 과정에서 과이송이 이루어지는 상태를 도시한 것이다.

도 5의 10의 도면은 절삭개시 전이고 11의 도면은 물림부(105)의 1번 나사가 구멍(106)에 유입된 상태이다.

12의 도면은 물림부(105)의 2번 나사가 유입되는 상태이고 약간의 과이송(606)이 발생하는 것을 알 수 있다.

13의 도면은 물림부(105)의 3번 나사가 구멍(106)에 유입되는 상태이고 더 많은 과이송(606)이 발생하는 것을 알 수 있다.

14의 도면은 완전나사산(201) 1번이 유입되는 상태이고 과이송이 발생하나 13의 도면의 과이송(606)과 차이가 없는 것을 알 수 있다.

15의 도면은 제2완전나사산이 유입되는 상태이고 14 도면의 과이송(606)과 차이가 없는 것을 알 수 있다.

가공물(102)에는 절삭을 위해 이미 구멍(106)이 가공된 상태이며 절삭해서 얻으려는 암나사산(603)은 가상하여 설정된 것이며 실제 나사산(602)이 형성된 절삭기(101)가 절삭을 시작할 때, 과이송이 발생하면 정상 상태로 피치 이송하는 나사산(609) 보다 실제 나사산(602)이 앞서 이동하게 되므로 절삭이 작업이 길어 질 수 록 피치이동하는 나사산(609)과 과이송하는 나사산(602)과의 이격 거리는 도 5의 12 도면에서 과이송량(606)을 시초로 도 5의 13 도면과 같이 과이송량(606)이 많아지는 것을 알 수 있으나 도 5의 14 도면의 과이송량(606)과 도 5의 15 도면의 과이송량(606)은 같은 것을 알 수 있다.

상기와 같이 물림부(105)의 나사산이 절삭을 하면서 물림부(105)가 다 통과할 때 까지 과이송이 발생하게 되나, 본 발명에 의한 절삭기(101)를 이용하게 되면 제2완전나사산이 구멍(106)에 진입하는 순간에 과이송이 발생하지 않게 된다.

즉 제2완전나사산의 인선(850)의 선단을 마이너스 각으로 여유를 주므로서 제2완전나사산에서 부터는 과이송이 발생하지 않고 절삭력에 마이너스를 제공하였으므로 제2완전나사산 이후의 나사는 제2완전나사산 이전의 나사가 가지는 과이송에 대해 제동 역할을 하게 된다.

따라서 이송이 진행되는 동안 나사산의 인선은 그 앞 나사산(105)이 절삭한 경로(helix)를 따르게 되고, 더 이상의 과이송량이 발생하지 않으면서 절삭하게 된다. 상기와 같은 구성은 절삭 토오크의 감소나 쾌삭 등을 위해, 여유각을 가지면서도, 절삭력이 왜곡되어 작용할 경우에는 절삭기(101)의 피치이송을 유도하는 인선(850,840) 구조로 상기 왜곡되어 작용하는 것을 바로 잡기 위한 것이다. 상기와 같은 작업을 수행할 수 있는 절삭기(101)의 기능을 구현하기 위해, 회전하고 있는 절삭기(101)의 회전 방향 제2완전나사산의 우측 인선(850)의 단부 높이에 걸처 비교적 큰 음(-)의 여유각인 우측 절단부(801)을 갖게 하고 그 인선(850,840) 후미 방향으로 임의 위치 까지 "0" 또는 작은 여유각을 부여하며, 좌측 인선(840)은 역 방향으로 비교적 큰 '양(+)의 여유각인 좌측 절단부(811)을 부여하고 전부(前部) 방향으로 임의위치까지 "0"혹은 작은 여유각을 후미(heel)까지 갖게 하며 특정 나사산에 한정 한다.

상기 "특정 나사산"이란, 제2 완전나사산 이후의 나사산에서부터 헬릭스를 따라 연속하여 형성돼 있는 나사산의 이름이다.

제2완전나사산 이후 나사산의 우측 인선(850)의 선단에 '음(-)의 여유각의 우측절단부(801)을 갖게 하는 것은 "0의 여유각"으로 피치이송을 유도하지 못할 만큼 극히 왜곡된 절삭력에서도 피치이송이 가능토록 하기 위한 것이다. 즉, 절삭력이 극히 왜곡된 경우라 하드라도 '음(-)의 여유 량'이 '과이송 량'보다 크면, 인선이 절삭할 수 없게 됨은 물론, "0의 여유각" 부분이 절삭기의 과이송 경향에 반(反)하는 제동(brake) 작용을 하게 된다.

또한, 통상적인 과이송 혹은 정상 절삭에서 '음(-)의 여유각'이 제동 면적을 줄여 절삭 토오크를 낮추면서, 동시에, 인선(840,850)이 가공물(102)의 암나사에서 쉐이빙(shaving)하는 것도 방지한다. 쉐이빙은 나사산 여윔이나 유효경의 치수과다(oversize)의 또 다른 원인 요소로서, "0의 여유각"로도 과이송이 일어나는 경우는 이것에 기인한 것으로 보이기 때문이다.

좌측 인선(840)의 후미(heel)에 비교적 큰 '양(+)의 여유각(811)을 부여하는 것은 절삭기가 역회전ㆍ역 이송으로 귀환할 때를 대비한 것으로 우측 인선(850)의 절삭 시와 같은 조건과 이유에서이다.

좌측 인선(840) 선단에 비교적 큰 '음(-)의 여유각의 절단부(861)과 우측 인선(850)의 후미에 비교적 큰 '양(+)의 여유각의 절단부(871)을 구성하여 음(-)의 경사각을 가진 좌측 인선(840)과 가공물(102) 사이에 발생한 항력(抗力)은 우측 인선(850)의 '음(-)의 여유각의 절단부(801)' 때문에 보다 쉽게 절삭력을 왜곡시킬 수 있는데, 좌측 인선(840) 선단에 비교적 큰 '음(-)의 여유각의 절단부(861)'를 추가하는 것은, 발생 항력을 감(減)하기 위해서 이다. 또, 쉐이빙의 우려를 없앨 목적이기도 한 것이다.

우측 인선(850) 후미에 있는 '양(+)의 여유각의 절단부(871)는 역회전ㆍ역이송 시, 경로 이탈에 의한 절삭 혹은 쉐이빙을 예방하기 위한 것으로 이유는 좌측 선단의 그것과 같다.

또한 물림부(105)의 나사산의 좌 우 인선(도시되지 않음) 후미 선단에 여유각을 형성하기 위해 절단부(도시되지 않음)를 형성하여 절삭기가 역회전 할 때 쉐이빙이 발생을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 절삭기로 나사내기 할 때 왜곡된 절삭력이 작용하면, 절삭용 나사산(물림부의 나사산과 제1 완전나사산)은 과이송을 일으키고, 과이송량 역시 절삭기가 회전하는 회수만큼 누적되는 것은 보통 절삭기의 경우와 다를 바 없다.

제2완전나사산의 인선(850) 선단부에 '0의 여유각'으로 과이송을 제동(braking) 하면서 헬릭스에 의한 이송(즉, 피치이송)으로 절삭기(101)의 회전을 유도하기 시작한다. 이 때부터 과이송은 일어나지 않을 뿐 아니라 이전의 누적 량에도 구애받지 않는다. 절삭을 완료한 가공물(102)은, 절삭기(101)의 물림부(105) 길이에 해당하는 구멍(106) 입구만 유효경이 확대된 꼴(bell mouth)을 갖게 된다. 여기에 소요되는 회전수는 3회전 이하가 태반이므로 물림부(105)에 의한 과이송의 누적 량이 적어서 유효경의 치수 확대는 문제시되지 않는다. 누적 량이 많다 하드라도, 정지용 한계 게이지가 1~1.5회전 물리는 정도의 벨ㆍ마우스는 관행 상 허용되므로, 가공물 정도(精度)의 양부(良不)에 미치는 영향은 거의 없다.

완전나사산(201)을 지칭하는 '제1' 혹은 '제2 완전나사산' 등은 물림부 나사산(105)의 직후에 있는 온전한 형태의 첫 번째 나사산이 '제1 완전나사산'이며 그 이후로 나사의 헬릭스을 따라 홈(107)을 건너서 다음 랜드(400)에 있는 나사산을 '제2 완전나사산'이라 칭하였다.

본 발명에 의한 절삭기로 절삭 작업을 하게 되면 가공물의 재질에 관계없이 피치이동이 가능하므로 과이송량 없이 절삭할 수 있고, 절삭 작업이 완료된 후에 역회전할 때 나사산에 의해 쉐이빙이 발생하지 않으므로 여임이 없이 절삭할 수 있어 정확한 암나사를 생산해 낼 수 있는 효과가 있다.

도 1은 절삭기가 장착되어 작업하기 위한 상태도

도 2의 a는 나선형의 홈이 형성된 절삭기의 상세도

도 2의 b는 제2완전나사산과 그 이후 나사산의 상세도

도 2의 c는 상부 인선 후미에 여유각의 상태도

도 3의 a는 나사산의 단면도

도 3의 b는 절삭 상태도

도 3의 c는 a,b를 설명하는 절삭기의 단면도

도 4는 절삭기의 과이송 과정도

도 5는 본 발명에 의한 과이송 방지 과정도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 절삭기 102 : 가공물

103 : 홀더 105 : 물림부

107 : 홈 201 : 완전나사산부

400 : 랜드 511 : 둔각

512 : 예각 801 : 우측 절단부

811 : 좌측절단부 840 : 좌측인선

850 : 우측인선

Claims (5)

1. 길이에 걸처 복수개 이상의 나선형 홈(107) 또는 직선의 홈(107)과, 그 길이에 걸처 크로스로 나선형의 나사산(105,201)이 형성되고 상기 나선형의 홈(107)과 같은 수로 형성되는 랜드(400)로 구성되며 상기 나사산은 물림부(105) 나사산과 완전나사산(201)으로 구분되어 구성된 절삭기에 있어서, 절삭기가 우측 방향으로 회전하는 절삭기의 랜드(400)에 형성된 제2완전나사산 이후의 나사산 우측 인선(850)에 마이너스 여유각이 형성되며 제2완전나사산의 좌측 인선(840)에 플러스 여유각이 형성되는 것을 특징으로 하는 과이송을 억제하기 위한 절삭기의 나사산 구조.
2. 제1항에 있어서, 제2완전나사산 이후 나사산 우측 인선(850)의 선단에 마이너스 여유각을 형성하기 위해 소정(절삭력이 제로가 되거나 마이너스가 되는 정도)의 각으로 절단하는 절단부(801)가 형성되어 절삭기(101)의 정회전시 절삭력을 제로 또는 마이너스가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 과이송을 억제하기 위한 절삭기의 나사산 구조.
3. 제1항에있어서, 제2완전나사산 이후 나사산 좌측 인선(840)의 선단에 플러스 여유각을 형성하기 위해 소정(절삭기의 역회전시 쉐이빙이 발생하지 않는 정도)의 각으로 절단하는 절단부(811)가 형성되어 절삭기(101)의 역회전시 쉐이빙이 발생하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 과이송을 억제하기 위한 절삭기의 나사산 구조.
4. 제1항에 있어서, 제2완전나사산 이후 나사산 우측인선(850) 후미 선단에 절단부(871)가 형성되고 좌측인선(840) 전면 선단에 절단부(861)가 형성되어 절삭기(101)의 정회전과 역회전시 항력을 감소시키므로서 과이송의 방지와 쉐이빙을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 과이송을 억제하기 위한 절삭기의 나사산 구조.
5. 제1항에 있어서, 물림부(105) 나사산의 좌. 우인선 후미 선단에 절단부가 형성되어 플러스 여유각을 가지게 하므로서 절삭기(101)가 역회전 할 때, 쉐이빙을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 과이송을 억제하기 위한 절삭기의 나사산 구조.