KR100957953B1

KR100957953B1 - 교체가능한 커팅 인서트를 갖는 회전식 커팅 툴

Info

Publication number: KR100957953B1
Application number: KR1020047013004A
Authority: KR
Inventors: 베른하르트 보르쉐르트; 디터 뮐프리델; 위르겐 슈베거를; 필로 루이 프로타 드 수자; 미하엘 데. 슐츠; 알. 메코믹 마이클; 에이. 에릭슨 로버트
Original assignee: 케나메탈 아이엔씨.
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-15
Publication date: 2010-05-13
Also published as: CA2484602A1; US20080213053A1; ATE446154T1; CN100478108C; CN1630569A; US7360974B2; ES2333419T3; BR0307798A; DE50312051D1; DE10207257A1; BR0307798B1; JP2005517539A; MXPA04008179A; CA2484602C; US7832967B2; DE10207257B4; US8366358B2; US20110020086A1; EP1476269B1; EP1476269A1

Abstract

본 발명은 로터링 커팅 툴(3)에 관한 것이다. 상기 회전식 커팅 툴(3)은 하나 이상의 척 고정용 홈(5)을 갖는 툴 생크(2) 및 교체가능한 커팅 인서트(1)를 포함하고, 툴 생크의 제 2 단부(4) 상에 그리고 상기 척 고정용 홈(5)의 벽 내에 제공되어서 커팅 인서트(1)를 수용하는 리세스(6)를 포함하며, 상기 리세스(6)는 생크측에서 가장자리(7)에 의해 제한되고, 상기 커팅 인서트(1)의 생크측의 폭이 좁은 측면(12)이 상기 가장자리(7)에 접하며, 상기 커팅 인서트(1)가 툴 축(A)에 대해 동심인 툴 생크(2)의 수용 개구(16) 내에 수용되는 고정핀(15)을 포함한다. 상기 툴 생크(2)는 그 원주상에 림(9)을 가지며, 상기 림(9)은 상기 툴 생크(2) 주변에 접하는 접촉면(8)을 포함하고, 상기 접촉면(8)은 상기 툴 축(A)에 대해 경사지고 상기 커팅 인서트(1)의 윙(11) 상에서 마찬가지로 경사진 접촉면(10)과 대응하며, 상기 접촉면(8, 10)의 경사 방향은 툴 회전 방향(D)에 대응한다. 상기 접촉면(8, 10)이 경사짐으로 해서 툴 생크(2) 상에 커팅 인서트(1)를 고정시키는 축방향력이 발생된다.

Description

교체가능한 커팅 인서트를 갖는 회전식 커팅 툴{ROTARY CUTTING TOOL COMPRISING AN EXCHANGEABLE CUTTING INSERT}

본 발명은 청구항 1항의 전제부에 따른, 툴 생크(tool shank) 및 교체가능한 커팅 인서트(cutting insert)로 구성된 회전식 커팅 툴(rotary cutting tool), 특히 드릴링 툴(drilling tool)에 관한 것이다.

교체가능한 커팅 인서트를 갖는 드릴링 툴은 예컨대 EP 0 118 806 B1에 공지되어 있다. 이러한 드릴링 툴은 커팅 인서트의 고정핀(fastening pin)이 삽입될 수 있는 수용부를 가진 툴 생크를 갖는다. 이러한 커팅 인서트는 삽입시에 툴 생크에 대해 대략 45°각도 만큼 회전된다. 추가의 고정부재는 제공되지 않는다. 커팅 인서트 및 툴바디(tool body)는 커팅 플레이트의 생크측의 폭이 좁은 쪽이 툴 생크 내에 있는 리세스의 생크측의 가장자리에 대해 고정되는 방식으로 형성될 수 있다. 툴 생크와 커팅 인서트 사이에 작용하는 축방향력(axial force)은 리세스의 생크측의 가장자리가 삽입방향으로 약간 상승함으로써 생성될 수 있다. 이 경우에 고정핀이 생크측의 폭이 넓은 쪽을 이용하여 커팅 인서트가 툴 생크로부터 빠지는 것을 막아준다. 이를 통해서 커팅 인서트가 수용부 내로 삽입될 때 응력이 발생하는데, 이러한 응력은 커팅시에 높은 절삭력으로 인해 강화된다. 이러한 응력에 의해서 발생되는 축방향력으로 인해 커팅 인서트가 툴바디로부터 빠진다. 이와 같은 방식으로 툴 생크에 대한 커팅 인서트의 설치안정성 및 전체 드릴링 툴의 기계적 허용 하중(mechanical load capacity)이 제한된다.

EP 0 118 806 B1에 공지된 커팅 툴의 다른 한 실시예에 따르면 커팅 인서트의 중심에 배치된 고정핀은 접촉면을 가지는데, 상기 접촉면은 커팅-회전 방향으로 나선형으로 약간 상승한다. 이와 같이 고정핀의 접촉면이 약간 나선형으로 형성되고 이에 대응하여 형성된 툴 생크의 시트 상의 접촉면과 접촉함으로써, 툴바디를 향하는 방향으로 커팅 인서트 상에 축방향력이 가해진다. 이러한 축방향력은 고정핀 전체에 작용하며, 고정핀은 드릴링 툴의 직경보다 작은 치수로 설계되고 그로 인해 낮은 기계적 허용 하중을 갖는다. 또한 툴 생크와 커팅 인서트 간의 연결의 기계적 허용 하중을 더욱 감소시키는 토크가 고정핀에 대해 작용한다.

본 발명의 목적은 추가의 고정부재없이 툴 생크와 커팅 인서트로 이루어진 회전식 커팅 툴, 특히 툴 생크와 커팅 인서트 간의 연결이 특히 안정적이고 높은 허용 하중을 갖는 드릴링 툴을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1항의 특징부에 의해 달성된다. 이 경우에 교체가능한 커팅 인서트를 갖는 회전식 커팅 툴의 툴 생크는 제 1 단부 및 상기 제 1 단부에 대향하여 배치되는 제 2 단부를 가지며, 툴 원주에 바람직하게는 툴 축에 대해 전체적으로 경사진 림(limb)을 갖는다. 이에 대응하여 경사진 커팅 인서트의 윙(wing)의 접촉면이 이러한 림 또는 가이딩 탭(guiding tap) 내에서 맞물린다. 커팅 인서트가 툴 생크로 들어갈 때 이와 같이 툴 원주상의 경사진 접촉면은 툴 생크에 대해 커팅 인서트를 가압하는 힘을 발생시킨다. 이러한 축방향 가압력은 툴 사용시 절삭력의 상승과 함께 높아진다. 커팅 인서트와 툴 생크 사이에 토크를 전달하기 위해서 커팅 인서트 또는 툴 생크의 외부 직경 영역이 각각 이용가능하다. 접촉면을 툴 원주상에 배치시킴으로써 툴 생크와 커팅 인서트 사이에 토크를 전달하기 위해 요구되는 힘이 가능한 최저 수준으로 제한된다.

커팅 인서트는 툴 생크를 그 제 2 단부에서 부분적으로만 덮는다. 특히 툴 생크의 림은 제 2 단부에서 커팅 인서트에 의해서 전혀 덮히지 않거나 또는 부분적으로만 덮힌다. 그러므로 커팅 인서트의 접촉면은 고정핀을 제외한 사실상 툴 생크의 전체 높이에 걸쳐서 연장될 수 있다. 이러한 방식으로 커팅 인서트와 툴바디 사이에 특히 큰 면적에 걸친 힘과 토크의 전달이 보장된다. 바람직하게는, 툴 바디의 원주상에 토크를 전달하기 위해 제공된 림은 사실상 커팅 인서트의 윙의 전체 높이에 걸쳐서 연장됨으로써, 윙은 툴 생크의 제 2 단부에 있는 림 상에서보다 약간만 돌출한다.

바람직하게는 커팅부재의 직경이 툴 생크의 직경 보다 약간 더 크며, 이는 절삭 가공시에 단지 커팅 인서트만이 공작물 표면에 접촉할 것을 보장하는 간단한 방식이다.

커팅 인서트는 툴 생크 내에 삽입될 때 처음에 고정핀에 의해서 수용 개구 내로 삽입되고, 그 뒤에 베이어닛조인트(bayonet joint)와 유사하게 회전한다. 바람직한 한 개선예에 따르면 커팅 인서트의 삽입후, 즉 회전 이전에 툴 생크에 대한 커팅 인서트의 정해진 축방향 위치를 고정시키기 위해서 툴 생크 및 커팅 인서트 모두에는 가이딩 스텝(guiding step)이 제공된다.

커팅 인서트를 툴바디 쪽으로 끌어당기는 축방향력은 커팅 인서트의 접촉면과 툴 생크의 접촉면이 툴 축에 대해 취하는 접촉 각도에 따라 좌우된다. 충분히 높은 축방향력 및 툴 생크의 림과 커팅 인서트의 윙의 안정적인 형성은 15°이상, 최대 60°, 바람직하게는 30°의 접촉 각도에 의해 바람직하게 구현된다. 척 고정용 홈(chucking groove)이 나선형으로 형성될 경우에 접촉 각도는 바람직하게 척 고정용 홈의 비틀림 각도와 동일하다.

고정핀 및 이에 대응하는 툴 생크의 수용부는 커팅 인서트가 툴 생크 내에 삽입될 때 고정핀이 고정되도록 바람직하게 형성된다. 이를 위해서 고정핀은 타원형 횡단면을 가질 수 있으며, 수용 개구는 구형 횡단면을 갖는다. 고정핀만이 타원형으로 형성될 경우에는 툴 제조시에 커팅 인서트 상에서 단지 외부 윤곽만이 타원형으로 형성되고 제조하기 매우 복잡한 드릴링 툴은 타원형으로 형성될 필요가 없다는 장점이 제공된다. 실질적으로는 원통형이며 경우에 따라서는 약간 타원형인 횡단면을 갖는 핀 대신에 커팅 인서트는 원추형 핀을 가질 수도 있다. 이러한 경우에 원추형으로 형성된 툴 생크의 원추형 수용부도 마찬가지로 제조기술적으로 바람직한 방식으로 핀의 횡단면과 약간 다르게 형성된 원형 횡단면을 가질 수 있다. 상기 핀은 하부쪽으로 가면서, 즉 툴 생크쪽으로 가면서 원추형으로 가늘어짐으로써 툴 생크 내로 핀이 매우 쉽게 삽입될 수 있거나 이에 대해 선택적으로 하부쪽으로 넓어짐으로써 타원형 횡단면과 결합하여 툴 생크 내 커팅 인서트의 고정이 강화될 수 있다. 툴 생크 내 커팅 인서트의 삽입 및 고정은 척 고정용 홈 상에서 툴 생크의 수용 개구가 개방되어 있기 때문에 어떠한 경우라도 원활하게 달성될 수 있다.

한 바람직한 개선예에 따르면 툴 생크의 림 및 커팅 인서트의 윙은 각각의 접촉면에 대해 부가적으로 상기 접촉면의 반대방향으로 툴 축에 대해 경사진 부속 접촉면을 갖는다. 상기 부속 접촉면은 바람직하게는 접촉면에 연결되며, 이때 상기 접촉면 및 부속 접촉면에 관련하여 작은 치수를 갖는 전이면이 이들 두 접촉면 사이에 제공될 수 있다. 접촉면이 툴의 제 2 단부를 향해 있고 부속 접촉면이 툴 생크를 향해 있을 경우, 툴을 의도된 바대로 사용할 때 특정한 기계적 응력하에 있는 림과 툴 생크의 인접한 영역 사이의 전이 영역이 확실히 강화된다. 전체적으로, 접촉면과 부속 접촉면은 툴 생크와 커팅 인서트 사이에 힘 및 토크를 전달하기 위한 큰 면적의 접촉면을 형성한다. 토크 전달에 관하여 구조적 조건이 특히 유리하도록, 접촉면 및 부속 접촉면은 모두 - 개별 표면상에 제공될 수 있는 임의의 경사진 가장자리를 제외하고 - 툴의 원주상에 접해 있다.

바람직하게 툴 축에 대해 15°내지 60°의 접촉 각도를 취하는 접촉면과 유사하게 부속 접촉면은 바람직하게 -10°내지 -60°의 부속 접촉 각도로 툴 축에 대해 경사진다. 바람직하게는 부속 접촉면은 접촉면보다 더 작은 각도 값 만큼 경사진다.

커팅 인서트를 툴 생크 쪽으로 끌어당기는 축방향력이 접촉면에 의해 발생되는 동안 부속 접촉면은 그 반대 방향으로 축방향력을 야기한다. 이 결과 나타나는 힘에 의해 툴 생크에 커팅 인서트를 고정시키는 것을 보장하기 위해서 툴 축에 대해 림의 접촉면이 연장되는 소위 접촉 높이가 바람직하게는 림의 부속 접촉면이 연장되는 소위 대향 접촉 높이보다 더 높다. 이는 커팅 인서트의 윙 상의 접촉면 및 부속 접촉면에 대해서도 똑같이 적용된다. 따라서, 한편으로 접촉면과, 다른 한편으로 부속 접촉면 사이의 변화하는 치수는 다양한 표면들의 경사의 변화와 동일한 효과를 가지며, 다시 말해 툴이 작동중일 때 커팅 인서트와 툴 생크 사이에 결과적인 견인력을 발생시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중심의 길이 방향 축을 갖는 회전식 커팅 툴은, 하나 이상의 척 고정용 홈을 구비하는 툴 생크 및 물체를 절단하도록 형성되며 상기 툴 생크 내로 삽입되는 교체 가능한 커팅 인서트를 포함하고, 상기 툴 생크는 제 1 단부 및 상기 제 1 단부에 대향하여 배치되는 제 2 단부를 가지며, 상기 제 2 단부는 상기 커팅 인서트를 수용하여 유지하도록 형성되고 배치되는 공동을 구비하고, 상기 공동은 상기 중심의 길이방향 축에 동심으로 배치되며, 상기 척 고정용 홈 쪽으로 개방되는 수용 개구를 구비하며, 상기 커팅 인서트는 상기 수용 개구에 삽입되어 유지되는 고정 핀을 구비하고, 상기 제 2 단부는 상기 공동 둘레에 배치되는 림을 구비하며, 상기 림은 외부 표면, 상기 공동의 일부를 형성하는 내부 표면, 상기 외부 표면과 내부 표면 사이의 단부면, 상기 외부 표면과 상기 내부 표면 사이에 이들 표면과 교차하여 배치되며 상기 단부면으로부터 간격을 두고 배치되는 가장자리 표면 및 상기 내부 표면과 상기 외부 표면 사이에 이들 표면과 교차하여 배치되는 접촉면을 구비하고, 상기 접촉면은 상기 중심의 길이 방향 축에 대해 비스듬히 기울어지며 상기 단부면과 상기 가장자리 표면 사이에 배치되고, 상기 커팅 인서트는 상기 고정 핀 둘레에 배치되는 윙 및 상기 윙 상에 위치되는 접촉면을 구비하고, 상기 접촉면은 상기 림의 상기 기울어진 접촉면에 대응하도록 기울어져서 상기 접촉면에 대해 지지되도록 형성되고 배치되며, 각각의 상기 기울어진 접촉면들은 물체를 커팅하는 동안 상기 커팅 인서트를 상기 공동 내에 유지시키기 위해 상기 회전식 커팅 툴의 회전 방향을 향해 기울어져 있고, 상기 커팅 인서트는 상기 제 2 단부의 일부만을 덮도록 형성되고 배치되며, 상기 접촉면들은 상기 툴 축에 대해 15°이상 및 최대 60°의 접촉 각도를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 교체 가능한 드릴의 커팅 인서트는, 드릴 생크 내의 수용 개구로 삽입되어 유지되도록 형성되는 긴 부분, 및 기울어진 접촉면으로서, 드릴 생크의 리세스의 원주 측에 있는 대응하여 기울어진 표면과 맞물리도록 형성되는, 기울어진 접촉면을 포함하며, 상기 기울어진 접촉면은 물체를 드릴링하는 동안 드릴 생크의 리세스 내에 상기 커팅 인서트를 지지하도록 형성되는 각도로 기울어지고, 상기 커팅 인서트는 드릴의 커팅 단부의 일부만을 덮도록 드릴 내에 배치되도록 형성되고, 상기 접촉면은 상기 커팅 인서트의 중심 축에 대해 약 15°내지 최대 60°의 접촉 각도를 갖는다.

도면을 참고로 본 발명의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 툴 생크 및 커팅 인서트로 이루어진 회전식 커팅 툴이고,

도 2는 도 1에 따른 회전식 커팅 툴의 툴 생크이며,

도 3은 도 1에 따른 회전식 커팅 툴의 커팅 인서트이고,

도 4는 커팅 인서트의 고정핀이 풀어진 상태에 있는 툴 생크의 횡단면도이며,

도 5는 커팅 인서트의 고정핀이 고정된 상태에 있는 툴 생크의 횡단면도이고,

도 6은 툴 생크 및 커팅 인서트로 이루어진 회전식 커팅 툴의 한 대안예이며,

도 7은 도 6에 따른 회전식 커팅 툴의 툴 생크이고,

도 8은 도 7에 따른 툴 생크의 세부도이며,

도 9는 도 6에 따른 회전식 커팅 툴의 커팅 인서트이고,

도 10은 도 9에 따른 커팅 인서트의 세부도이다.

각각의 도면에서 동일한 부분들은 동일한 도면부호를 갖는다.

도 1 내지 도 3은 회전식 커팅 툴(3)(드릴링 툴로서 형성됨)의 커팅 부재 또는 커팅 인서트(1) 및 드릴 생크(drill shank) 또는 툴 생크(2)의 사시도이다. 이와 유사한 방식으로 예컨대 리세싱(recessing)-, 밀링(milling)- 또는 리밍(reaming) 툴이 형성될 수도 있다. 커팅 인서트(1)를 위한 재료로서 특히 경질 합금, 서멧(cermet), 세라믹(ceramic) 및 HSS가 각각 코팅된 상태 또는 코팅되지 않은 상태로 사용된다. 커팅 인서트(1)에 PCD 또는 CBN을 장착할 수 있다. 커팅 인서트(1)는 예컨대 종래방식으로 폴리싱(polishing)에 의해서 마무리되거나, 소위 "금속사출성형(Metal Injecting Molding:MIM)" 방법에 의해서 제조된다. 툴 생크(2)는 제 1 단부(미도시) 및 상기 제 1 단부에 대향하여 배치되는 제 2 단부(4)를 갖는다. 커팅 인서트(1)는 툴 생크의 제 2 단부(4)에서 툴 생크 내로 삽입될 수 있다. 이러한 삽입을 위해서, 그리고 커팅 인서트(1)를 툴 생크(2)로부터 해제하기 위해서 키(key)(도시되지 않음)가 사용될 수 있다. 툴의 회전 방향은 D로 표시되며, 툴 축 또는 드릴 축은 A로 표시된다. 바람직하게는 강 또는 경질 합금으로 제조된 툴 생크(2)는 두 개의 나선형 척 고정용 홈(5)을 가지는데, 상기 척 고정용 홈은 툴시트(tool seat)(도시되지 않음)에서부터 툴 생크의 제 2 단부(4)에까지 연장된다. 툴 생크(2)는 두 개의 나선형 척 고정용 홈(5)의 대안으로 이와 다른 개수의 직선형 또는 나선형 척 고정용 홈을 가질 수도 있다. 툴 생크의 제 2 단부(4)에서 척 고정용 홈(5)에 접해 있는 두 개의 리세스(6)는 툴 축(A)에 대해 수직으로 연장되는 가장자리(7) 및 툴 축(A)에 대해 경사지게 연장되는 접촉면(8)을 각각 갖는다. 접촉면(8)은 툴 생크(2)의 원주상의 림(9)의 경계를 정한다. 툴(3)이 조립된 경우에는 림(9)의 접촉면(8)에 대해 커팅 인서트(1)의 윙(11)의 접촉면(10)이 접하게 된다. 접촉면(8, 10)은, 회전식 커팅 툴(3)이 툴 회전 방향(D)으로 회전할 때 커팅 인서트(1)가 툴 생크(2)에 단단히 죄어지도록 툴 축(A)에 대해 경사진다. 툴 축(A)에 대한 접촉면(8, 10)의 경사도는 척 고정용 홈(5)의 비틀림각에 대응한다. 따라서 커팅 인서트(1)의 윙(11)은 툴 축(A)을 따라서 사실상 전체 높이(H)에 걸쳐서 일정한 폭(B)을 갖는다.

커팅 인서트(1)의 윙(11)은 툴 생크의 제 2 단부(4)에서 툴 생크(2) 상으로 약간 돌출한다. 림(9)은 툴 생크의 제 2 단부(4)에서 커팅 인서트(1)에 의해 덮히지 않는다. 커팅 인서트(1)의 커팅 부재의 직경(D_s)은 툴 생크의 직경(D_w) 보다 약간 더 크다. 기계적 응력이 최대화되는 것을 막기 위해서 툴 생크(2)의 가장자리(7)와 이에 인접한 림(9)의 접촉면(8) 사이의 전이부는 둥글게 형성된다. 커팅 인서트(1)의 생크측의 폭이 좁은 측면(12)이 가장자리(7)에 놓인다. 커팅 인서트(1)가 툴 생크(2)로 삽입될 때, 및 커팅 인서트가 단단히 죄어지기 전에는 이러한 접촉면(8)이 커팅 인서트(1)의 위치 설정을 위해서 이용되지 않는다. 커팅 인서트(1)가 단단히 죄어지기 전에 그 위치를 정하기 위해서 툴 생크(2) 상에 림(9)에 인접하게 가이딩 스텝(13)이 제공되고 커팅 인서트(1) 상에는 이에 대응하는 가이딩 스텝(14)이 제공된다. 커팅 인서트(1)의 가이딩 스텝(14)에는 고정핀(15)이 접한다. 고정핀(15)은 툴 생크(2)의 수용 개구(16) 내에 수용된다. 툴 생크의 제 2 단부(4) 및 인접하는 수용 개구(16)와 결합된 툴의 원주상에 제공된 리세스(6)는 (고정핀(15)을 포함한) 커팅 인서트(1)를 툴 생크(2) 내에 삽입하기 위한 공간을 형성한다. 고정핀(15)은 경사진 가장자리(17)를 가지는데, 상기 경사진 가장자리로 인해 수용 개구(16) 내에 삽입되기가 더 쉬워진다. 수용 개구(16)는 툴 축(A)에 대해 동심으로 배치되고 원형 횡단면을 가지며, 이때 상기 횡단면은 툴 축(A)을 따라서 변화할 수 있다. 대안적으로, 원통형 수용 개구(16)는 원추형, 특히 하부쪽으로 가면서 가늘어지도록 형성될 수도 있으며, 이러한 가늘어짐은 툴 생크의 제 2 단부(4)로부터 먼 쪽으로를 의미한다. 이와 반대로 수용 개구(16)가 하부쪽으로 가면서 원추형으로 확장되는 경우, 커팅 인서트(1)는 툴 생크(2)로부터 끌어 내어지거나 빠지는 것을 추가로 막아준다. 수용 개구(16)는 척 고정용 홈(5) 쪽으로 개방됨으로써, 임의의 경우에 툴 생크(2) 내로 커팅 인서트(1)를 쉽게 삽입할 수 있게 된다. 커팅 인서트(1)는 고정핀(15) 및 수용 개구(16)의 임의의 형태에 의해 쉽게 중심에 위치될 수 있다.

도 4 및 도 5는 수용 개구(16) 내로 삽입된 고정핀(15)이 해제 위치에 있는 경우와 고정된 위치에 있는 경우의 툴 생크(2)의 횡단면을 보여준다. 이러한 바람직한 실시예에 따르면 고정핀(15)은 약간 타원형의 횡단면을 갖는다. 타원형 횡단면에 의해서 고정핀(15)은 수용 개구(16) 내로 삽입될 때 약간의 틈을 갖는다. 커팅 인서트(1)가 대략 45°만큼 회전함으로써 고정핀(15)은 수용 개구(16) 내에 고정된다. 고정핀(15)은 고정될 때, 척 고정용 홈(5)의 형태에 매칭되도록 측면이 커팅된다. 타원형 횡단면 대신에 상기 고정핀(15) 및/또는 수용 개구(16)는 다른 형태, 즉 비원형(non-circular) 횡단면을 가질 수도 있는데, 이러한 횡단면을 이용해서 고정핀(15)이 툴 생크(2)의 수용 개구(16) 내에 고정될 수 있다. 이와 같은 횡단면 형상은 예컨대 DE 199 45 097 A1에 따른 고정수단에 관련하여 공지되어 있는데, 상기 고정수단은 허브(hub)를 가진 샤프트를 회전가능하게, 그리고 추진가능하게(thrust-proof) 연결하기 위한 것이다.

고정핀(15)의 횡단면의 약간 타원형인 형태는 상기 고정핀(15)의 원통형 기본형태 및 수용 개구(16) 및 고정핀(15)의 원추형 형태 모두에 대해 이루어질 수 있다. 수용 개구(16)가 하부쪽으로 가면서 원추형으로 확장되는 동시에 전체적으로 원추형으로 형성된 고정핀(15)이 타원형 횡단면을 갖는 경우에는, 상기 고정핀(15)이 수용 개구(16) 내부로 회전될 때 축방향력이 발생된다. 이러한 축방향력은 고정핀(15)을 수용 개구(16) 내부로 끌어당김으로써 접촉면(8, 10)에 의해 커팅 인서트(1)를 지지하는 축방향력을 툴 생크(2) 상에서 지지한다.

도 6 내지 도 10은 회전식 커팅 툴의 바람직한 대안적 실시예를 드릴링 툴(3) 및 드릴링 툴(3)의 커팅 인서트(1) 또는 툴 생크(2)의 형태로 도시한다. 이 경우에 툴 생크(2)의 림(9)은 접촉면(8) 외에도 부속 접촉면(8a)을 갖는다. 이와 유사하게 커팅 인서트(1)의 윙(11)은 툴 생크(2)의 부속 접촉면(8a)과 대응하는 부속 접촉면(10a)을 갖는다. 그렇지 않을 경우, 이러한 제 2 실시예에 따른 회전식 커팅 툴(1)의 형상은 제 1 실시예에 따른 형상과 실질적으로 대응한다. 부속 접촉면(8a, 10a)은 모두 접촉면(8, 10)의 반대로 툴 축(A)에 대해 경사진다. 윙(11)의 접촉면(10)과 부속 접촉면(10a) 사이에서 전이면(18)이 툴 축(A)에 대해 거의 평행하게 연장된다.

이와 반대로 접촉면(8)은 단순히 라운딩(19)에 의해 림(9)의 부속 접촉면(8a)과 연결된다. 따라서 커팅 인서트(1)가 툴 생크(2) 내에 삽입될 때, 전이면(18)은 툴 생크(2) 상에 놓이지 않는다. 그러므로 툴(3)의 조립시 툴 생크(2)에 대한 커팅 인서트(1)의 회전은 전이면(18)에 의해서 제한되는 것이 아니라 단지 접촉면 및 부속 접촉면(8, 10, 8a, 10a)에 의해서 제한된다.

림(9)의 접촉면(8)은, 툴 축(A)에 대해, 접촉 높이(H_a)에 걸쳐서 연장된다. 부속 접촉면(8a)이 연장되는 높이는 대향 접촉 높이(H_g)로 표기된다. 접촉 높이(H_a)의 값은 대향 접촉 높이(H_g)의 값을 대략 50% 초과한다. 툴 축(A)과 함께 접촉면(8)은 접촉 각도(α₁)를 형성하며, 부속 접촉면(8a)은 부속 접촉 각도(α₂)를 형성한다. 부속 접촉 각도(α₂)의 크기는 접촉 각도(α₁)의 크기보다 작다. 도시된 실시예에서는 접촉 각도(α₁)는 30°이고 부속 접촉 각도(α₂)는 20°이다. 접촉면(8)에 비해 더 낮은 부속 접촉면(8a)의 높이 외에도, 이러한 각도차는 커팅 인서트(1)의 부속 접촉면(8a) 및 대응하는 부속 접촉면(10a)의 경사에 의해 툴 생크(2)로부터 멀리 커팅 인서트(1)를 끌어당기는 축방향력이 접촉면(8, 10)의 경사에 기초한 반대 축방향력보다 더 작은 이유가 된다. 따라서, 작업편(work piece)이 드릴링 툴(3)을 이용하여 기계가공될 때, 결과적으로 남은 힘이 커팅 인서트(1)를 툴 생크(2)에 단단히 조인다.

접촉면(8)에 대해 반대 방향으로 경사진 림(9)의 부속 접촉면(8a)에 의해서 툴 생크(2)의 인접하는 영역과 림(9) 사이의, 커팅에 의해 특히 큰 응력을 받는 전이부에서 툴 생크(2)가 강화된다. 동시에 커팅 인서트(1)의 안정성이 부속 접촉면(10a)에 의해 윙(11)에 불리한 영향을 주지 않는다. 또한 커팅 인서트(1)를 용이하게 삽입하거나 툴 생크(2)로부터 빼낼 수 있는 가능성이 부속 접촉면(8a, 10a)에 의해 영향을 받지 않는다.

Claims

중심의 길이 방향 축을 갖는 회전식 커팅 툴(3)로서,

하나 이상의 척 고정용 홈(5)을 구비하는 툴 생크(2) 및

물체를 절단하도록 형성되며 상기 툴 생크(2) 내로 삽입되는 교체 가능한 커팅 인서트(1)를 포함하고,

상기 툴 생크(2)는 제 1 단부 및 상기 제 1 단부에 대향하여 배치되는 제 2 단부(4)를 가지며,

상기 제 2 단부(4)는 상기 커팅 인서트(1)를 수용하여 유지하도록 형성되고 배치되는 공동을 구비하고,

상기 공동은 상기 중심의 길이방향 축에 동심으로 배치되며, 상기 척 고정용 홈(5) 쪽으로 개방되는 수용 개구(16)를 구비하며,

상기 커팅 인서트(1)는 상기 수용 개구(16)에 삽입되어 유지되는 고정 핀(15)을 구비하고,

상기 제 2 단부(4)는 상기 공동 둘레에 배치되는 림(9)을 구비하며,

상기 림(9)은 외부 표면, 상기 공동의 일부를 형성하는 내부 표면, 상기 외부 표면과 내부 표면 사이의 단부면, 상기 외부 표면과 상기 내부 표면 사이에 이들 표면과 교차하여 배치되며 상기 단부면으로부터 간격을 두고 배치되는 가장자리 표면(7) 및 상기 내부 표면과 상기 외부 표면 사이에 이들 표면과 교차하여 배치되는 접촉면(8)을 구비하고,

상기 접촉면(8)은 상기 중심의 길이 방향 축에 대해 비스듬히 기울어지며 상기 단부면과 상기 가장자리 표면(7) 사이에 배치되고,

상기 커팅 인서트(1)는 상기 고정 핀(15) 둘레에 배치되는 윙(11) 및 상기 윙(11) 상에 위치되는 접촉면(10)을 구비하고,

상기 접촉면(10)은 상기 림(9)의 상기 기울어진 접촉면(8)에 대응하도록 기울어져서 상기 접촉면(8)에 대해 지지되도록 형성되고 배치되며,

각각의 상기 기울어진 접촉면(8, 10)들은 물체를 커팅하는 동안 상기 커팅 인서트(1)를 상기 공동 내에 유지시키기 위해 상기 회전식 커팅 툴(3)의 회전 방향을 향해 기울어져 있고,

상기 커팅 인서트(1)는 상기 제 2 단부(4)의 일부만을 덮도록 형성되고 배치되며,

상기 접촉면(8, 10)들은 상기 툴 축에 대해 15°이상 및 최대 60°의 접촉 각도(α₁)를 갖는

회전식 커팅 툴.
제 1 항에 있어서,

상기 커팅 인서트의 직경(D_s)이 상기 툴 생크의 직경(D_w) 보다 큰 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 툴 생크(2) 상에는 상기 림(9)에 인접하게 가이딩 스텝(13)이 제공되고 상기 커팅 인서트(1) 상에는 이에 대응하는 가이딩 스텝(14)이 제공되는 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 척 고정용 홈(5)의 비틀림 각도가 상기 접촉면(8, 10)의 접촉 각도(α₁)와 동일한 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정핀(15)이 원통형인 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정핀(15)이 원추형인 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고정핀(15)이 타원형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 1 항에 있어서,

상기 림(9) 상에 부속 접촉면(8a)을 포함하고, 상기 윙(11) 상의 부속 접촉면(10a)을 포함하며,

상기 부속 접촉면(8a)은 상기 림(9)의 접촉면(8)에 반대로 상기 툴 축(A)에 대해 경사지며,

상기 부속 접촉면(10a)은 상기 윙(11) 상의 접촉면(10)에 반대로 상기 툴 축(A)에 대해 경사지며 상기 림(9) 상의 부속 접촉면(8a)에 대응하는 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 8 항에 있어서,

상기 커팅 인서트(1)의 상기 윙(11) 상의 상기 접촉면(10)은 상기 제 2 단부(4)를 향하고, 상기 커팅 인서트(1)의 상기 윙(11) 상의 상기 부속 접촉면(10a)은 상기 고정핀(15)을 향하는 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 부속 접촉면(8a, 10a)은 상기 툴 축(A)에 대해 -10°내지 -60°의 부속 접촉 각도(α₂)를 갖는 것 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 10 항에 있어서,

상기 접촉면(8, 10)의 접촉 각도(α₁)의 크기가 상기 부속 접촉면(8a, 10a)의 부속 접촉 각도(α₂)의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 림(9)의 접촉면(8)이 상기 툴 축(A)에 대해 연장되는 접촉 높이(H_a)는 상기 림(9)의 부속 접촉면(8a)이 상기 툴 축(A)에 대해 연장되는 대향 접촉 높이(H_g) 보다 높은 것을 특징으로 하는,

회전식 커팅 툴.
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