KR100676955B1

KR100676955B1 - 지지패드

Info

Publication number: KR100676955B1
Application number: KR1020017016383A
Authority: KR
Inventors: 린드블롬슈테판; 판베르크마티아스
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2007-01-31
Also published as: WO2000078487A1; SE9902355D0; EP1204502A1; EP1204502B1; KR20020020742A; CN1140368C; DE60014923T2; DE60014923D1; JP4689908B2; US6602028B1; CN1356932A; ATE279284T1; JP2003502162A; SE9902355L; SE517446C2

Abstract

본 발명은 심공드릴의 커터헤드상의 시트에 장착되도록 하기 위한 지지패드(1; 1')/안내바(3; 3')에 관한 것이고, 상기 지지패드(1; 1')/안내바(3; 3')는 종방향(L)과 횡방향(T)을 가지며, 상기 지지패드(1; 1')/안내바(3; 3')는 장착된 상태에서 바깥쪽으로 향하는 지지패드/안내바의 면에, 구멍벽면과 상호작동하기 위한 적어도 하나의 접촉면(5, 7;5', 7')을 가진다. 본 발명은, 상기 지지패드(1; 1')/안내바(3; 3')가 장착된 상태에서 바깥쪽으로 향하는 지지패드/안내바의 면에, 적어도 하나의 카운터싱크(9) 및/또는 적어도 하나의 홈(9')를 가지며, 상기 카운터싱크(9) 및 홈(9')은 상기 지지패드(1; 1')/안내바(3; 3')의 종방향(L)을 가로질러 연장되는 것을 특징으로 한다.

Description

지지패드{SUPPORT PAD}

본 발명의 기술분야

본 발명은 심공드릴 커터헤드의 시트에 장착되도록 하기 위한 지지패드/안내바에 관한 것이며, 상기 지지패드/안내바는 종방향 및 횡방향으로 이루어지며, 상기 지지패드/안내바에는 그 측면상에, 장착상태에서 바깥쪽으로 향하여 구멍벽면과 상호작동하게되는 적어도 하나의 접촉면이 있다. 현재의 심공드릴가공의 가장 통상적인 2가지 시스템은 STS(단일튜브 시스템) 시스템 및 Ejector 시스템이며, 본 발명에 따른 상기 지지패드/안내바는 이들 두 시스템 모두와 연관된 심공드릴과 관련하여 사용될 수 있다.

종래의 기술

심공드릴가공에서 통상적으로 발생하는 문제는, 심공드릴가공시 커터헤드상에 배치되는 지지패드 및 안내바에 크랙이 형성되기 쉽다는 것이다. 이러한 이유로, 지지패드/안내바는 통상적으로 경질의 초경합금(solid cemented carbide)으로 만들어지며, 이것에 의하여 상기 지지패드/안내바는 커터헤드상에 교체가능하게 고정되거나, 커터헤드상에 다양한 방식으로 납땜함으로써 연결될 수 있다. 상기 드릴가공 공정동안, 상기 지지패드/안내바는 구멍벽면에 대한 마찰이 커질 수 있다는 사실에 의해서 고온에 노출될 수 있다. 하지만, 대개는 지지패드/안내바 전체가 구멍벽면에 맞닿지 않고, 따라서, 상기 지지패드/안내바의 일부분만이 상기 마찰에 노출된다. 커터헤드와 보어구멍 사이를 흐르는 냉각액은, 지지패드/안내바 및 구멍벽 사이에서 맞닿음이 생기는 이들 영역에서는 충분한 정도로 상기 지지패드/안내바와 접촉하지 않을 것이다. 이러한 상호작용이 일어나는 상황, 즉, 큰마찰과 불충분한 냉각의 결과로, 지지패드/안내바에는 상기 지지패드/안내바의 유효수명을 줄이는 크랙이 발생한다.

발명의 목적 및 특징

본 발명은 도입부에서 정의된 종류의, 지지패드/안내바를 명확히 하는 것이며 실질적으로 개선된 냉각작용을 갖는 지지패드/안내바가 달성되도록 디자인하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 지지패드/안내바에서 크랙의 발생을 줄여 상기 지지패드/안내바의 유효수명을 증가시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다음의 청구항에서 후술되는 특징을 가지는 지지패드/안내바에 의하여 실현된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에서 정의된다.

아래에서는, 본 발명의 실시예들이 첨부도면을 참조하여 기술될 것이며, 여기서,

도 1은 지지패드 및 안내바가 갖춰진 심공드릴을 위쪽에서 비스듬하게 내려다본 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 지지패드/안내바의 사시도;

도 3은 도 2에 따른 지지패드/안내바의 측면도;

도 4는 도 2에 따른 지지패드/안내바의 평면도;

도 5는 도 4에 따른 지지패드/안내바의 세부의 확대도;

도 6은 본 발명에 따른 지지패드/안내바의 대안적인 실시예의 평면도; 및

도 7은 도 6에 따른 지지패드/안내바를 아래쪽에서 본 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명

도 1에 도시된 심공드릴의 커터헤드에는 지지패드(1)와 안내바(3)가 설치된다. 인덱서블 인서트의 원리, 즉, 지지패드(1)/안내바(3)의 구멍을 통하여 연장되고 커터헤드의 나사구멍안으로 스크루가 연장됨에 따라, 부속시트에 상기 지지패드(1)/안내바(3)를 고정시키는 상기 스크루(도 1에는 도시되지 않음)에 의하여 상기 지지패드(1) 및 안내바(3)는 상기 시트에 수용되며 고정된다.

또한, 커터헤드에는 통상적인 방식으로 절삭인서트가 갖춰되며, 드릴가공시 생성되는 칩을 제거하기 위해서 개구부 및 내부채널이 제공된다. 하지만, 이들의 세부사항은 당해 발명의 일부분을 구성하지 않기 때문에 본 특허출원에서는 더 이상 설명하지 않는다.

도 2 내지 도 4에 도시된 지지패드(1)/안내바(3)는 일반적으로 기본형이 평행육면체이며, 평면도로 나타내면 일반적으로 직사각형의 형상이다(도 4 참조). 지지패드(1)/안내바(3)는 상기 지지패드(1)/안내바(3)의 긴 측면을 따른 종방향(L)과 지지패드(1)/안내바(3)의 짧은 측면을 따른 횡방향(T)으로 되어있다. 지지패드(1)/안내바(3)는 커터헤드에 장착된 위치에서 바깥쪽을 향한 면에, 평면도에서는 삼각 형인 2개의 접촉면(5, 7)이 제공되고, 상기 접촉면 사이에는, 도시된 실시예에서 삼각형의 접촉면(5, 7)으로 인하여, 상기 지지패드(1)/안내바(3)를 대각선방향으로 가로질러 연장되는 카운터싱크(9)가 형성된다. 지지패드(1)/안내바(3)의 중심쪽으로 향한 접촉면(5, 7)의 경계에지(limiting edge)(2, 4)는 주로 직선이다.

상기 지지패드(1)/안내바(3)가 장착된 상태에서 바깥쪽으로 향한 접촉면(5, 7)은 도 2에서 가장 분명하게 이해할 수 있듯이 볼록한 형태이다. 따라서, 상기 볼록접촉면(5, 7)은 소정의 곡률반경을 가지며, 이와 관련하여, 통상적으로 지지패드(1)/안내바(3)는 각각의 드릴직경에 알맞게 만들어지지는 않지만, 소정 드릴직경범위내의 모든 드릴에서 동일한 치수를 갖는 지지패드(1)/안내바(3)가 사용되도록 해야하며, 상기 지지패드(1)/안내바(3)의 곡률반경은 해당 범위내에서 가장 작은 드릴직경을 가지는 커터헤드의 곡률반경과 일치한다. 따라서, 이는 지지패드(1)/안내바(3)의 곡률반경과 커터헤드의 곡률반경이 항상 정확하게 일치하는 것은 아니라는 것을 의미한다. 지지패드(1)/안내바(3)의 내부접촉면, 즉, 도 2 내지 도 4에는 도시되지 않고, 커터헤드의 부속시트에 수용되는 상기 내부접촉면은 평면이다.

평면으로 형성된 카운터싱크(9)는 도 3에 주어진 치수 C가 카운터싱크(9)의 전체에 걸쳐 일정하다는 사실에 의하여 나타나 있다. 바람직하게는, 상기 치수(C)는 상기 볼록접촉면(5, 7)의 곡률반경의 대략 20%가 되어야한다.

또한, 지지패드(1)/안내바(3)에는 스크루(도시 생략)를 수용하기 위한 관통구멍(10)(도시생략)이 제공되며, 상기 스크루에 의해서, 상기 지지패드(1)/안내바(3)는 커터헤드의 보조시트에 고정된다.

도 3에서 가장 분명하게 이해할 수 있듯이, 지지패드(1)/안내바(3)에는 그 짧은 측면끝단부에 챔퍼(6, 8)가 제공된다. 이와 관련하여, 챔퍼(6, 8)와 상기 챔퍼(6, 8)가 끼워지는 커터헤드(1)의 부분사이에서는 높이 차이가 존재하지 않으면서, 도 1에 도시된 커터헤드에 끼워지도록 상기 챔버(6, 8)가 형성된다.

도시된 실시예에서, 지지패드(1)/안내바(3)에는 그것의 긴 측면에 돌출부(11)가 제공되고, 평면도에서 상기 돌출부는 부분원의 형상을 갖는다. 상기 돌출부는 시트의 후퇴부와 상호작동하기 위한 것이며, 평면도에서 상기 후퇴부는 상기 돌출부(11)와 대응하는 형상을 가진다. 따라서, 상기 지지패드(1)/안내바(3)는 그것의 부속시트에 위치될 때, 돌출부(11)가 그 종방향(L)으로 지지패드(1)/안내바(3)를 고정시킨다. 이것과 관련하여, 돌출부(11)는 본 발명을 형성하는 특징의 전제를 구성하거나 꼭 필요한 것은 아니라는 점에 주목해야 한다. 따라서, 본 발명의 범위내에서는 지지패드/안내바에 돌출부(11)가 제공되지 않을 수 있다는 것이 전적으로 가능해진다.

도 5에는, 도 4에서 원으로 둘러싸인 지지패드(1)/안내바(3)의 일부가 확대되어 도시된다. 도 5에 표시되어 있는 치수인 소정치수 D는, 표면(12)에 대하여 0.1-1.0mm 간격내에 있어야 한다. 상기 표면(12)에 대한 해당 치수(D)가 1mm를 초과한다면, 입자들이 접촉면(5, 7)과 구멍벽면 사이에서 달라붙을 수도 있는 위험성이 존재한다. 상기 표면(12)은 부드럽게 원형으로 되는 것이 바람직하다.

카운터싱크의 치수 A(도 4 참조)는 표면(12)의 치수 D에 따라 결정된다. 기 울어져 있는 치수인 표면(12)의 소정 치수 D가 증가하면, 이에 대응하여 치수 A가 감소하는 반면, 표면(12)의 소정 치수 D가 감소하면, 이에 대응하여 치수 A가 증가한다. 도 4에서의 각도 B는 55°±10°값을 가지도록 설정되어 있다.

도 2 내지 도 5에서 기술된 지지패드(1)/안내바(3)의 기능은 다음과 같다. 지지패드(1)/안내바(3)가 장착되는 심공드릴이 회전할 때, 상기 지지패드(1)/안내바(3)는 도 4의 화살표방향(P)으로 움직인다. 이것과 관련하여, 도 4의 상부접촉면(5)은 구멍벽면과 맞닿는 표면이 될 것이다. 원칙적으로, 도 4의 하부접촉면(7)은 작용기능을 가지지 않는다.

도 4에서 상부의 작용접촉면(5)에 관하여, 도4에서 그것의 좌측부가 상부접촉면(5)의 상기 작용부를 구성한다. 즉, 상기 작용부는 구멍벽면과 맞닿는다.

심공드릴을 이용하여 드릴가공하는 동안, 냉각매질, 통상적으로 오일이 드릴의 축선방향으로 공급되며, 상기 냉각매질의 적어도 일부는 커터헤드의 바깥쪽으로 흐르고 상기 커터헤드의 자유끝단, 즉, 칩제거기계가공이 수행되는 곳에 도달한다. 이것과 관련하여, 도 1에 도시된 심공드릴의 커터헤드에는 냉각매질용 축선방향의 채널이 제공된다는 점을 주목해야 한다. 하지만, 본 발명에 따른 지지패드(1)/안내바(3)와 관련하여 상기 채널이 반드시 필요한 것은 아니며, 상기 지지패드(1)/안내바(3)는 냉각매질용 특정 외부채널이 없는 커터헤드상에도 장착될 수 있다.

커터헤드가 공작물에 대해서 회전한다는 사실, 즉, 지지패드(1)/안내바(3)가 도 4의 화살표방향(P)으로 움직인다는 사실에 의해서, 냉각매질은 화살표(S) 방향을 향하여 카운터싱크(9)내로 흐를 것이다. 대안적으로, 상부접촉면(5)이 삼각형인 대각선으로 연장된 카운터싱크(9)에 의해서, 냉각매질은 상기 상부접촉면(5)의 좌측부, 즉, 접촉면(5)의 작용부분의 근처를 지날 것이다. 이는 상기 상부접촉면(5)의 작용부에 양호한 냉각능력을 제공하여 크랙의 발생을 현저한 정도로 감소시킨다.

도 4의 상부접촉면(5)이 마멸되는 경우에, 상기 지지패드(1)/안내바(3)는 180°인덱싱된다. 즉, 도 4의 하부접촉면(7)이 도 4의 상부접촉면(5)의 위치로 가게된다. 상기 인덱싱은 종래기술로서, 즉, 본 발명에서만 특별한 것은 아니다.

상술된 챔퍼(6, 8)는 공작물을 관통하는 구멍을 뚫는 것을 그 목적으로 할 때 그 기능을 가지며, 도 1에 따른 커터헤드는 공작물의 관통구 끝단(bored-through end)을 지나 진행하게 된다. 그 다음, 최종 드릴가공후에 도 1에 따른 커터헤드가 공작물을 통하여 복귀하게 되는 때에, 종래기술에 따라 디자인된 지지패드/안내바가 사용되는 경우에는, 상기 지지패드/안내바의 에지가 상기 공작물에 달라붙는 경우가 발생한다. 이러한 경우가 발생하는 것을 피하기 위하여, 지지패드/안내바에는 상기 챔퍼(6, 8)가 제공되며, 상기 챔퍼(6, 8)는 지지패드/안내바가 달라붙어야 되는 위험 없이, 상기 커터헤드가 상기 공작물을 통하여 복귀할 수 있게 한다.

이것과 관련하여, 주목해야할 것은, 상술된 기능설명에서는, 커터헤드가 회전하며 공작물은 정지되어 있다고 가정했다는 점이 주목된다. 하지만, 본 발명에 따른 지지패드/안내바는 커터헤드가 정지되고 공작물이 회전하는 경우에도 사용될 수 있다. 추가적인 대안적인 실시예에 따르면, 커터헤드와 공작물 모두가 서로 반 대방향으로 회전하는 것도 가능하다.

도 6 및 도 7에 도시된 지지패드(1')/안내바(3')는 평면도에서 도 2 내지 도 5에 따른 지지패드(1)/안내바(3)와 동일한 기본형상을 가지며, 도 2 내지 도 5에 따른 지지패드(1)/안내바(3)에서와 같이 대응하는 방법으로 도 1에 따른 커터헤드에 장착된다. 따라서, 지지패드(1')/안내바(3')는 지지패드(1')/안내바(3')의 긴 측면에 따르는 종방향(L) 및 지지패드(1')/안내바(3')의 짧은 측면에 따르는 횡방향(T)을 가진다.

도 6에 따른 지지패드(1')/안내바(3')의 접촉면(5', 7')은 지지패드(1')/안내바(3')의 종방향으로 구멍(10)의 양쪽에 위치한 볼록면으로 이루어진다. 커터헤드의 굽힘반경(bending radius)에 대한 상기 볼록접촉면(5', 7')의 굽힘반경에 대해서는, 도 2 내지 도 5에 따른 실시예와 관련하여 상술된 것을 참조하면 된다.

도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 접촉면(5', 7')에 대한 경계에지(2', 4')는 구멍(10)쪽을 향한 곡선형상이며, 상기 경계에지(2', 4')는 구멍을 향하여 볼록한, 즉, 상기 접촉면(5'. 7')에 대하여 볼록하다. 경계에지(2'. 4')의 볼록굽힘부(convex bending)는 도 2 내지 도 5에 다른 지지패드(1)/안내바(3)의 접촉면(5, 7)보다 비교적 커 보인다. 지지패드(1)/안내바(3)의 각도(B)와 일치하는 지지패드(1')/안내바(3')의 각도(B')를 형성하기 위하여, 경계에지(2')의 끝점을 지나는 선이 그려진다(도 6 참조). 각도(B)의 크기에 대하여 상술된 바는 각도(B')에 대해서도 유효하다.

도 6에 도시된 지지패드(1')/안내바(3')의 기능에 대하여, 커터헤드의 칩제 거끝단부에 가장 근접하게 위치한 접촉면(5', 7')만이 작용접촉면이며 상기 작용접촉면의 작용부만이 구멍벽면과 맞닿는다는 점은 도 2 내지 도 5에 따른 지지패드(1)/안내바(3)에 대응하여 동일하게 유효하다.

지지패드(1')/안내바(3')는 도 2 내지 도 5에 따른 지지패드(1)/안내바(3)와 대응하는 방식으로 인덱서블하여, 즉, 접촉면 중 하나, 예를 들어 5'가 마멸되는 경우에, 지지패드(1')/안내바(3')는 접촉면(7')이 상부접촉면(5')의 위치에 오도록 인덱싱된다.

챔퍼(6, 8)의 기능에 관해서는, 도 2 내지 도 5에 따른 실시예와 관련하여 상술된 바를 참조하면 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 지지패드(1')/안내바(3')는 그 아래쪽에 중앙의 카운터싱크(13')가 제공되며, 이것에 의해서, 상기 카운터싱크(13') 주위에는 프레임(14')이 형성되며, 상기 프레임은 지지패드(1')/안내바(3')가 심공드릴의 커터헤드상에 장착되는 경우에는 상기 지지패드(1')/안내바(3')가 그 안에 수용되는 시트의 저부와 맞닿는다(도 1 참조). 프레임(14')의 디자인에 의하여, 지지패드(1')/안내바(3')의 반대측상에 위치한 접촉면(5', 7')의 영역내에서는 시트의 저부와 맞닿게 되며, 지지패드(1')/안내바(3')의 중앙 영역에서는 맞닿게 되지 않는다는 것이 보장된다. 지지패드(1')/안내바(3')와 시트의 저부와의 맞댐과 관련하여 상술된 바는 도 2 내지 도 5에 따른 지지패드(1)/안내바(3)에 대해서뿐만 아니라 본 발명의 다른 실행가능한 실시예에 대해서도 유효하다.

본 발명의 실행가능한 변형례

지지패드(1; 1')/안내바(3; 3')에 대한 상술된 실시예에는, 그 부속시트에 지지패드(1; 1')/안내바(3; 3')를 고정시키기 위한 스크루 등을 수용하기 위하여 관통구멍(10)이 제공된다. 하지만, 본 발명의 범위내에서, 지지패드/안내바는 커터헤드에 남땜으로 연결되는 형태도 가능하며, 즉, 시트내에 상기 지지패드/안내바를 고정시키기 위한 관통구멍이 지지패드/안내바에 반드시 있을 필요는 없다.

Claims

심공드릴의 커터헤드상의 시트에 장착되도록 되어 있고, 종방향 및 횡방향을 가지고, 장착된 상태에서 바깥쪽으로 향한 지지패드의 면에, 구멍벽면과 상호작동하기 위한 적어도 하나의 접촉면을 가지며, 상기 장착된 상태에서 바깥쪽으로 향한 지지패드의 면에 상기 지지패드의 상기 종방향으로 가로질러 연장되는 적어도 하나의 카운터싱크를 가지는 상기 지지패드에 있어서,

상기 카운터싱크는 상기 지지패드의 상기 종방향과 소정의 각도를 형성하는 범위를 가지며, 상기 각도는 55°±10°인 것을 특징으로 하는 지지패드.
제1항에 있어서,

상기 지지패드는 상기 종방향으로 이격되어 위치되는 끝단부들 중 각각 하나의 영역내에서 접촉면을 가지고, 상기 접촉면은 볼록하며, 상기 카운터싱크는 상기 접촉면 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 지지패드.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 카운터싱크는 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 지지패드.
제1항 또는 제2항에 있어서,

챔퍼가 상기 지지패드의 짧은 측면의 영역내에 배치되는 것을 특징으로 하는 지지패드.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 챔퍼는 상기 지지패드의 짧은 측면에 긴 측면이 연결되는 영역내에도 배치되는 것을 특징으로 하는 지지패드.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지지패드의 중심쪽을 향하는 상기 접촉면의 경계선(limiting line)은 주로 직선인 것을 특징으로 하는 지지패드.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지지패드의 중심쪽을 향하는 상기 접촉면의 경계선은 상기 접촉면에 대하여 볼록한 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 지지패드.