KR100832818B1 - 절삭판이 직접 배열된 금속 절삭 공구 - Google Patents

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Abstract

특히 밀링 작업에 사용되는 금속 절삭 공구에 적어도 2개의 절삭판이 마련되며, 이 절삭판은 서로 직접 접촉하여 상호 지지한다. 절삭판 사이의 직접적인 접촉 덕분에 단일 칩 홈의 절삭판들에 의해 판 안착부를 특히 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 또한 치형부의 수를 최대화하는 것이 가능하다. 이로 인해 금속 절삭 출력이 높아진다.

Description

절삭판이 직접 배열된 금속 절삭 공구 {METAL CUTTING TOOL WITH DIRECT CUTTING PLATE ARRANGEMENT}
도 1은 슬롯 드릴링 커터로 설계된 본 발명에 따른 금속 절삭 공구의 측면도이다.
도 2는 도 1의 금속 절삭 공구를 90° 회전한 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 1과 2의 금속 절삭 공구의 단부의 평면도이다.
도 4는 금속 절삭 공구의 왼나사선 실시예의 측면도이다.
도 5는 칩 홈 내의 균일한 절삭판과 추가 단부 절삭판을 구비한 금속 절삭 공구의 오른나사선 실시예이다.
도 6은 도 1 내지 5에 따른 금속 절삭 공구용 절삭판이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1: 금속 절삭 공구 2: 공구 본체
3: 처킹 요소 4: 절삭판 지지부
5,6: 칩 홈
7,8,9 또는 10,11,12: 판 안착부
본 발명은 금속 절삭 공구, 특히 밀링 또는 드릴링에 의해 가공물을 처리하기 위한 금속 절삭 공구에 관한 것이다.
가공물을 절삭 가공하기 위해 금속 절삭 공구가 사용되는데, 이 공구는 착탈가능하게 고정되는 수개의 절삭판(cutting plate)을 구비한 공구 본체를 포함한다. 일반적으로 절삭판은 교체가능하며 내경화성 및 내마모성이 우수하다. 공구 본체는 절삭판을 적절한 판 안착부(plate seat)에 차례로 유지 및 안내한다. 절삭 가공에 사용되는 절삭날(cutting edge)은 대개 절삭판 하나의 길이보다 큰 길이가 되도록 한다. 이 경우 각 절삭판은 다른 절삭판과 원주 방향으로 약간 중첩되도록 공구 본체 상에 배치되며, 이러한 수개의 절삭판의 절삭날에 의하여 원하는 절삭날이 얻어진다.
특히 외주 밀링 커터(peripheral milling cutter)와 관련하여, 절삭판은 다른 절삭판의 앞뒤로 나란히 배치되어 나선형 라인을 이루도록 다수의 칩 홈(chip groove) 내에 배열된다. 이 경우 절삭판의 추가에 의해 완전한 절삭날이 형성되도록, 연속적인 칩 홈 내에 배열되는 절삭판들은 축방향으로 단차를 형성한다. 그러나, 하나의 완전한 외주 절삭날을 형성하기 위해서는 2개의 칩 홈이 필요하다.
절삭판이 서로 중첩되도록 칩 홈의 절삭날을 배열하는 시도도 있어 왔다. 이러한 방식에서는 하나의 칩 홈의 절삭판으로 완전한 절삭날을 형성하는 것이 가능하다. 예컨대, 그러한 금속 절삭 공구가 3개의 칩 홈을 갖는다면, 금속 절삭 공구는 3개의 완전한 외주 절삭날을 갖게 된다. 이 방식에서는 큰 금속 절삭 출력을 달성할 수 있다. 그러나, 칩 홈에 앞뒤로 배열된 절삭판에 의해 정의되는 나사선 각도(spiral angle)는 상대적으로 작아지게 된다. 나사선 각도라 함은 절삭판의 열이 공구축과 형성하는 각도를 말한다. 그러나, 나선각(helix angle)은 절삭판의 열이 외주 방향과 형성하는 각도로서 정의된다. 이 나선각은 크게 된다(거의 90°). 어떤 경우에 이는 바람직하지 않다. 더욱이, 절삭날의 축방향 지지가 복잡하게 된다.
입수 가능한 절삭판의 길이보다 큰 반경을 갖는 드릴링 공구의 공구 단부에 있는 연속 절삭날의 설계는 더욱 복잡하다. 예컨대, 공구 단부에 중첩하는 2개의 절삭판을 제공하고자 하면, 이에 필요한 판 안착부로 인해 공구 본체가 상당히 약화된다. 1개 이상의 단부 절삭날을 갖는(예컨대, 2개의 단부 절삭날을 형성하기 위해 4개의 절삭판을 갖는) 공구는 거의 생산이 불가능하였다.
삭제
이에 기초하여, 본 발명의 목적은 간단한 구성으로 큰 금속 절삭 출력이 가능한 금속 절삭 공구를 제공하는 데에 있다.
삭제
상기 목적은 청구항 1에 따른 금속 절삭 공구에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 금속 절삭 공구는 판 안착부를 갖는 공구 본체를 구비하는데, 이 판 안착부는 인접한 절삭판의 측면이 서로 접촉함으로써 그 절삭날이 간극없이 서로 연결되거나 서로 중첩하도록 배열 및 설계된다. 절삭판 상호간의 접촉은 절삭판을 지지함과 동시에, 판 안착부의 구성을 간단하게 한다. 각각의 인접한 절삭판은 절삭날을 횡방향 또는 축방향으로 지지하는 기능을 갖는다. 따라서, 이러한 각 판 안착부의 위치에서 판 안착부에 지지면이 배정될 필요가 없다. 이 때문에, 판 안착부를 그곳에서 특히 간단하게 구성할 수 있다.
이러한 판 안착부는 공간을 거의 요하지 않으며, 공구 본체도 거의 약화되지 않는다. 따라서, 공구 단부에 비교적 많은 수의 절삭판을 간단한 방법으로 배열하는 것이 가능하다.
더욱이, 절삭판들이 축방향으로 직접 접촉하기 때문에 비교적 가파른 나선각이 생기고, 이 나선각은 각 칩 홈 내에 절삭판의 열(row)에 의해 고정된다. 이는 공구 본체의 안정성에 유리하므로, 공구 본체가 각 칩 홈에 의해 거의 약화되지 않는다. 또한, 공구 본체가 큰 힘을 지탱할 수 있기 때문에, 또는 특히 많은 수의 칩 홈이 공구 본체 상에 마련되기 때문에 금속 절삭 출력에도 유리하며, 그 결과로 치형부의 수(절삭날의 수, 즉 완전한 절삭날의 수)가 늘어난다.
더욱이, 본 발명에 따른 배열에 의해 인접한 절삭날은 비교적 작게 중첩되는 것이 보장된다. 이에 의해 각 절삭날을 따라 칩의 두께가 균일해진다. 따라서, 각 절삭판의 절삭날 상의 각 지점에 부하가 최적으로, 즉 부하가 과도하거나 불충분하게 걸리지 않으므로, 절삭판의 능력이 최대로 이용될 수 있다.
판 안착부에 구비된 안착면은 동일한 높이로 배열되어, 인접한 절삭판의 절삭날들이 서로 직접적으로 접촉할 수 있다. 그러나, 칩이 절삭판 사이에 끼어들게 되는 위험이 있을 수 있다. 이러한 위험은 절삭판이 적어도 약간이라도 서로 중첩되면 방지된다. 이는 상이한 두께의 절삭판을 사용하여 달성될 수 있으며, 더 바람직하게는 판 안착부의 안착면들이 안착면에 직각인 방향(원주 방향)으로 서로 단차를 형성하도록 함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 가능하다면 안착면들의 단차를 절삭판의 두께보다 작게 하여 인접한 절삭판들이 서로 지지할 수 있도록 해야 한다. 이와 관련하여, 절삭 공구의 외주에서 인접한 판 안착부의 안착면 사이의 간격을, 절삭판이 반경 방향 외측 경계에서도 충분히 접촉하는 크기로 제한하는 것이 특히 바람직하다.
이는 반경 방향으로 인접한 절삭판에도 동일하게 적용되며, 따라서 절삭판들의 두께를 다르게 하거나, 또는 안착면들이 단차를 이루도록 함으로써 절삭 공구의 단부 절삭날이 중첩되도록 할 수 있다.
절삭판 지지에 사용되는 측면은 소정의 영역들로 분할되는 것이 바람직하다고 판단되는데, 그 중 한 영역은 접촉 영역으로 이용된다. 극단적인 경우, 특히 절삭판들의 두께가 상이하면, 상기 접촉 영역은 측면 전체를 차지할 수 있다. 그러나, 상기 접촉 영역은 측면의 일부만을 차지하는 것이 바람직하고, 이 경우 접촉 영역은 인접한 절삭판의 대응 측면과 평행하도록 배향되는 것이 바람직하다. 이는 어느 한 절삭판의 단부면과 접촉 영역이 이루는 각도가 다른 절삭판의 베이스와 측면이 이루는 각도와 일치한다는 점에서 달성될 수 있다.
결과적으로 절삭판 사이에 생긴 접촉 수준은 판 안착부의 안착면에 대해 직각이 아닌 소정의 각도로 배향되는 것이 바람직하다. 이러한 접촉 수준의 기울기에 의해 인접한 절삭날들이 약간 중첩되도록 할 수 있으며, 그 중첩되는 양은 하나의 절삭판의 절삭날에 의한 절삭이 그에 인접한 절삭판의 절삭날에 의한 절삭으로 숄더(shoulder)없이 천이될 정도이다.
평면 접촉 및 선형 접촉이 절삭판 사이에 존재할 수 있다. 평면 접촉은 절삭판 상에 작용하는 절삭력의 전달이라는 면에서 유리한 것으로 판단된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 관한 더 상세한 내용은 도면 또는 상세한 설명에서 계속되며, 그 일부는 종속청구항의 대상이 된다.
본 발명의 대표적인 실시예는 도면에 예시된다.
처킹(chucking) 요소(3)와 절삭판 지지부(4)가 마련된 공구 본체(2)를 구비하는 금속 절삭 공구(1)가 도 1에 예시되어 있다. 절삭판 지지부는 대략 원통형의 기본 형상을 기초로 하며, 여러 개의 칩 홈, 예컨대 대표적인 실시예에서는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 2개의 칩 홈(5,6)을 구비한다. 각 칩 홈(5,6)은 축방향으로 연장되는 오목부(recess)이며, 그 안에 여러 개의 판 안착부(7,8,9 또는 10,11,12)가 배열된다.
칩 홈(5,6) 또는 그 판 안착부(7,8,9 또는 10,11,12)는 동일하며 공구 본체(2)의 회전축(D)에 대해 대칭으로 배열되는 것이 바람직하다. 따라서, 판 안착부(7,8,9)에 대한 이하의 설명은 판 안착부(10,11,12)에도 적용된다.
판 안착부(7,8,9)는 절삭판(14,15,16)을 유지하기 위한 것이다. 절삭판은 정방형, 장방형 또는 평행사변형의 판이며, 단부면(17), 베이스(18), 이 단부면(17)과 베이스(18) 사이에 연장된 여러 개의 측면(19,20,21,22 또는 29,30,31,32)을 각각 구비한다(도 1과 2 참조). 상기 베이스(18)는 예컨대 평면으로 구성되지만, 단부면(17)은 평면으로서 구성되거나 또는 다른 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 칩 함침부 또는 기타 형상의 요소가 마련될 수 있는데, 이에 대해 추가로 설명하지는 않는다.
평면으로 구현되고 절삭판(14)이 놓이는 안착면(24)은 판 안착부(7)의 일부분이다. 안착면(24)은 절삭판(14)의 베이스(18) 거의 전부에 걸쳐 연장되고, 금속 절삭 공구(1)의 축방향에 대해서 절삭판(14)의 측면(20)에서 바로 종결한다. 이 지점에서 안착면(24)은 인접하는 절삭판(15)을 위한 다른 안착면(26)으로 계단부(25)에 의해 천이된다. 이 경우, 안착면(26)으로부터 반경 방향으로 오르막이 되는 계단부(25)는 반경 방향으로 최외측 지점에서, 단부면(27)과 베이스(28) 사이로 측정된 절삭판(15)의 두께보다 작은 깊이를 가진다. 최내측의 측면(31)은 판 안착부(8)의 접촉면에 대해 횡방향으로 놓인다. 절삭판(14)은 축방향으로 절삭판(15) 상에 지지된다. 다음으로 절삭판(15)은 이와 동일하게 구현되는 절삭판(16) 상에 놓인다. 판 안착부(9)의 축방향 횡접촉면(34)은 절삭판(16)을 지지하는 데 이용된다.
절삭판(15,16)은 개별적으로 도 6에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 측면(32)은 2개의 영역(35,36)으로 분할되어 있는데, 그 한 영역(35)은 접촉 영역을 구성하며 단부면(27)과 직접 접한다. 나머지 영역(36)은 절삭판(15,16)의 베이스와 접한다. 이들 영역(35,36)들은 서로 둔각을 이룬다. 또한, 접촉면으로 이용되는 영역(35)과 단부면(27)은 서로 둔각을 형성한다. 더욱이, 영역(35)과 단부면(27) 사이의 각도는, 인접한 절삭판(14)의 베이스(18)와 측면(20)이 이루는 각도와 실질적으로 동일하다(도 1 참조).
절삭판(15,16)은 절삭날(37)을 구비하는데, 이 절삭날(37)은 단부면(27), 영역(35) 및 측면(29) 사이의 코너에서 시작한다. 절삭날(37)은 단부면(27)과 측면(29,30) 사이의 코너까지 대략 직선으로 연장된다. 이에 대응하는 절삭날(37')은 인접한 절삭판(14) 상에 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 절삭날(37',37)은 그 코너 영역에서 약간 중첩되므로, 서로 간극없이 접하게 된다.
도 2에 따른 금속 절삭 공구의 경우, 절삭판(14,15,16)에 추가하여 단부 절삭판(41)이 칩 홈(6)내에 마련되며, 이 단부 절삭판은 예컨대 다른 절삭판(14,15,16)과 동일하게 고정용 보어를 갖는 정방형 판으로서 설계되어, 고정 나사에 의해 판 안착부상에 유지된다. 이 판 안착부(42)는 도 3에 더 상세히 도시되어 있다. 판 안착부(42)는 반경 방향으로 배향된 평탄한 안착면(43)을 갖는데, 이 안착면(43)은 회전축의 측부상의 횡접촉면(44)과 접한다. 또한, 도 2에 도시된 축방향 횡접촉면(45)도 마련될 수 있다. 안착면(43)과 횡접촉면(44,45)은 단부 절삭판(41)의 단부 절삭날(46)이 회전축(D)까지 또는 회전축을 넘어서 연장되도록 단부 절삭판(41)을 위치시킨다.
안착면(43)은 안착면(24)에 대해 약간의 단차를 이룬다. 그러나, 동일한 높이로 배열될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 그 단부 절삭날(46)은 절삭판(14)의 단부에서 절삭날(47)과 약간 중첩한다. 이는 단부 절삭판(41)과 절삭판(14)의 두께가 상이하고, 절삭판(14)의 베이스(18)에 대해 측면(21)이 기울어져 있기 때문이다. 단부 절삭판(41)은 절삭판(14)보다 약간 얇기 때문에 절삭판(14)의 뒤에서 연장되어 있다.
적어도 절삭판(14)의 전방 단부에서, 절삭판(14)은 회전축의 측부상에서 단부 절삭판(41)과 반경 방향으로 접촉하게 된다. 이로써, 단부 절삭판(41)은 절삭판(14)의 측면(21)과 기울기가 동일한 접촉 영역(48)을 갖게 되며, 이 접촉 영역(48)은 절삭판(14)을 위한 지지면을 구성한다. 따라서, 절삭판(14)은 축방향 및 반경 방향에서 추가의 절삭판에 의해 각각 지지된다. 또한, 단부 절삭판(41)과 절삭판(14)은 반경방향에서 적어도 부분적으로 서로 지지하도록 배열됨으로써, 단부 절삭판(41)의 단부 절삭날(46)과 절삭판(14)의 단부 절삭날(47)이 서로 중첩되어 간극없는 외주 절삭날을 함께 형성한다.
전술한 금속 절삭 공구(1)는 슬롯 드릴링 절삭 공구로서, 이 절삭 공구는 절삭날(46,47)에 의해 단부에서 완전한 절삭날을 형성하고, 또한 2개의 완전한 외주 절삭날을 구비한다. 작동시 이 슬롯 드릴링 절삭 공구는 축방향 뿐만 아니라 반경 방향으로 이동(전진)할 수 있다. 완전하게 구현된 2개의 절삭날 덕분에, 특히 밀링 작업(반경 방향 전진 이동)시 금속 절삭 출력이 커지게 된다. 칩 홈(5,6)은 거의 직선형이다.
전술한 금속 절삭 공구(1)와 관련하여 총 3개의 상이한 절삭판 형태가 사용되는데, 첫번째 형태는 도 6에 개별적으로 도시된 바와 같은 절삭판(15,16)으로서 각각 대향하게 배치된 측면(30,32) 중 하나에 경사진 영역(접촉면; 35)이 마련되어 있다. 두번째 형태는 서로 대향하게 배치된 측면(20,22)이 동일하게 형성된 절삭판(14)이다. 세번째 형태는 회전축(D)에 배열된 단부 절삭판(41)이다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 3개의 절삭판(14',15,16)을 갖는 칩 홈(5 또는 6)을 마련하여, 왼나사선 금속 절삭 공구(1)가 되도록 판 안착부(7,8,9)를 배열할 수도 있다. 그 차이점은 계단부(25)의 구현에 있다. 도 1에 따른 금속 절삭 공구(1)의 실시예에서는, 금속 절삭 공구(1)의 회전에 대하여 단부로부터 가장 멀리 떨어진 판 안착부의 안착면(26)이 단부와 더 가까운 판 안착부(7)의 안착면(24)에 후행하도록 계단부(25)가 배향된다. 도 4에 따른 금속 절삭 공구(1)의 실시예에서는 조건이 반대로 된다. 즉, 금속 절삭 공구(1)의 회전에 대하여, 단부로부터 보다 멀리 떨어진 판 안착부(8)의 안착면(26)이 단부와 더 가까운 판 안착부(7)의 안착면(24)에 선행하도록 계단부(25)가 배향된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 단부의 절삭판(14')이 단부 절삭날을 갖지 않으면, 오른나사선 금속 절삭 공구(1)의 경우 칩 홈(6)내에 동일한 절삭판(14',15,16)을 사용할 수도 있다. 다른 절삭판에서는 접촉면으로 사용되는 절삭판(14')의 영역(35)이 이 경우에는 아무런 기능도 하지 않는다. 단부 절삭날이 필요하면 별개의 절삭판(51) 상에 마련될 수 있다. 예컨대 정방형 판으로 설계된 절삭판(51)이 별개의 판 안착부에 마련되어, 절삭판(14')보다 축방향으로 더 전방에 돌출된다. 따라서, 이 단부 절삭날(52)이 사용된다. 절삭판(51)은 반경 방향 판으로서 장착된다. 즉, 그 판 안착부는 고정 나사(53)가 대략 원주 방향을 향하도록 구현된다. 필요시 절삭판(51)은 횡판으로서 장착될 수도 있는데, 이는 공구 본체(2)의 설계와 관련해 장점을 가진다. 즉, 각각의 판 안착부 영역에서 공구 본체가 덜 약화된다. 이 경우 고정 나사(53)는 축방향을 향한다.
밀링 공구로 사용되는 금속 절삭 공구(1)와 관련하여 적어도 2개의 절삭판(14,15)이 마련되며, 이 절삭판들은 서로 직접 접촉하게 되므로 상호 지지한다. 절삭판(14,15) 사이의 직접적인 접촉 덕분에, 단일 칩 홈의 절삭판들에 의해 판 안착부를 특히 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 또한 치형부의 수를 최대화하는 것이 가능하다. 이로 인해 금속 절삭 출력이 높아진다.
상술한 본 발명에 따르면, 간단한 구성으로 큰 금속 절삭 출력이 가능한 금속 절삭 공구를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 밀링을 위한 절삭 공구(1)로서,
    절삭판(14,15)을 위한 2개 이상의 상호 인접한 판 안착부(7,8)가 형성된 공구 본체(2)를 구비하며,
    상기 각 절삭판(14,15)은 베이스(18,28), 단부면(17,27), 상기 베이스(18,28)와 상기 단부면(17,27) 사이에서 연장하는 측면(20,32), 및 절삭날(37',37)을 포함하고,
    상기 판 안착부(7,8)는 상기 절삭판(14,15)이 상기 판 안착부(7,8)에 고정되면 상기 절삭판(14,15)의 측면(20,32)이 적어도 영역(35)에서 서로 접촉하도록 배열되며,
    인접한 상기 판 안착부(7,8)는 안착면(24,26)을 포함하며, 상기 안착면(24,26)들은 원주 방향으로 서로 간격을 두고 배열되고, 상기 절삭판(14)을 위한 안착면(24)은 상기 절삭판(14)의 측면(20)에서 다른 절삭판(15)을 위한 안착면(26)으로 계단부(25)에 의해 천이되며,
    상호 지지하는 인접한 상기 절삭판(14,15)의 절삭날(37',37)은 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 간격은 하측 절삭판(15)의 베이스(28)와 단부면(27) 사이를 측정한 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  4. 제1항에 있어서, 하나 이상의 상기 절삭판(15) 중 하나 이상의 측면(32)이 2개의 영역(35,36)으로 분할되며, 이 중 한 영역(35)이 접촉면으로 이용되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  5. 제4항에 있어서, 접촉면으로 이용되는 상기 영역(35)과 상기 단부면(27)은 서로 둔각을 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  6. 제5항에 있어서, 상기 접촉면에 접촉하는 다른 절삭판(14)의 측면(32)과 상기 베이스(18)가 이루는 둔각은, 상기 접촉면과 상기 단부면(27)이 이루는 둔각과 동일한 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  7. 제1항에 있어서, 상기 절삭판(14,15)은 축방향으로 서로 지지하도록 배열됨으로써, 상기 절삭판(14,15)의 외주 절삭날(37',37)이 서로 중첩되어 간극없는 외주 절삭날을 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  8. 제1항에 있어서, 상기 절삭 공구는 단부 절삭판(41)을 추가적으로 포함하고, 상기 단부 절삭판(41)과 상기 절삭판(14)은 반경방향에서 적어도 부분적으로 서로 지지하도록 배열됨으로써, 상기 단부 절삭판(41)의 단부 절삭날(46)과 상기 절삭판(14)의 단부 절삭날(47)이 서로 중첩되어 간극없는 외주 절삭날을 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  9. 제8항에 있어서, 상기 절삭판(14,15) 및 상기 단부 절삭판(41)은 서로 선접촉 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  10. 제8항에 있어서, 상기 절삭판(14,15) 및 상기 단부 절삭판(41)은 서로 면접촉 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  11. 삭제
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