KR101161837B1 - 경사각을 갖는 팁이 부착된 ｂｔａ 드릴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BTA 드릴에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BTA 드릴에 부착되는 팁의 형상을 개선함으로써 BTA 드릴의 절삭력을 향상시켜 BTA 드릴의 수명을 연장시키는 한편 절삭칩이 보다 원활하게 배출되도록 한 경사각을 갖는 BTA 드릴용 팁에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 BTA 드릴의 드릴 바디(1)에 부착되는 중앙팁(2)과 중간팁(3) 및 주변팁(4) 모두의 칩브레이커(6) 부분을 팁상면부(7)의 연장선과 5°~ 10°의 경사각(θ)을 이루도록 곡면으로 형성하고, 상기 팁상면부(7)의 후단부분을 상기 팁상면부(7)의 연장선으로부터 깊이(d)가 0.3 ~ 0.6mm가 될 때까지 완만한 곡면으로 형성하고, 상기 곡면이 끝나는 부분부터 끝단까지는 상기 팁상면부(7)의 연장선과 평행이 되도록 형성한 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면 종래에는 없던 팁상면부와 칩브레이커 사이에 5°~ 10°의 경사각을 부가함으로써 절삭 시 부하가 감소하게 되어 절삭력이 향상되고 드릴 가공 시 칩이 일정 크기로 절단되어 롱칩으로 인한 공구파손을 방지하여 드릴의 수명이 향상되고, 하나의 드릴로 가공할 수 있는 피삭재의 범위도 넓어지는 효과가 있다.
그리고, 팁후단부를 곡면으로 깎아냄으로써 깎아낸 만큼의 공간이 더 생기게 되어 결과적으로 칩배출구가 넓어져 칩막힘이 줄어들고 칩배출이 원활하게 되는 효과가 발생하고, 원활한 칩배출로 인해 절삭속도가 향상되는 효과도 발생하게 된다.

Description

경사각을 갖는 팁이 부착된 ＢＴＡ 드릴 { A BTA drill combined a tip with a rake angle }

본 발명은 구멍절삭용 BTA 드릴에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BTA 드릴에 부착되는 중앙팁, 중간팁 및 주변팁의 칩브레이커(6) 부분을 팁상면부(7)와 5°~ 10°의 경사각(θ)을 이루도록 곡면으로 형성함으로써 가공 시 절삭부하를 감소시켜 BTA 드릴의 절삭력을 향상시키는 한편 팁상면 후단부분을 깊이가 0.3~0.6mm가 될 때까지 완만한 곡면으로 깎아냄으로써 칩이 배출되는 칩배출구를 넓혀 칩막힘이 줄어들고 칩배출이 용이하도록 한 경사각을 갖는 팁이 부착된 ＢＴＡ 드릴에 관한 것이다.

일반적으로 BTA 드릴은 깊은 구멍을 정밀하게 가공할 수 있고 트위스트 드릴로 가공할 수 없는 깊은 구멍 가공이 가능하기 때문에 주로 열교환기용 튜브시트와 포열, 실린더, 오토바이 및 자동차용 쇼크 업소버 등과 같은 깊은 구멍의 가공에 사용된다.

흔히 사용되는 BTA 드릴은 스틸 재질의 바디(1)와 그 바디(1)의 선단에 부착되는 다수개의 팁(2, 3, 4) 및 칩배출구(5)로 구성되는바, 그 대략적인 형태가 도 1에 도시되어 있어 이를 살펴보면, 정밀 주조로 제작된 바디(1)의 선단에 중앙팁(2)과 중간팁(3), 주변팁(4) 및 칩배출구(5)으로 이루어져 있으며, 이들 팁은 초경합급으로 제조된다.

이러한 종래 BTA 드릴의 팁 중 절삭에 사용되는 중앙팁, 중간팁 및 주변팁의 칩브레이커(6) 부분은 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 팁상면부와 평행인 평면형상을 가지고 있으며, 팁상면부 전체도 평면으로 이루어져 있다.

상기와 같은 형상을 가진 종래 경사각이 없는 팁을 부착한 종래의 BTA 드릴을 이용하여 피삭재에 깊은 구멍을 가공할 경우 종래 팁이 가진 형상과 칩배출구 넓이의 한계로 인하여 구멍을 뚫을 수 있는 길이(수명)에 한계가 있어 두꺼운 피삭재에 사용할 경우 자주 드릴을 교체해야 하기 때문에 작업속도가 떨어지는 문제점이 있었다. 특히 BTA 드릴을 이용하여 수십개의 구멍을 뚫어야 하는 발전설비의 열교환기 튜브시트와 같이 그 직경이 2,000~3,000mm, 두께가 150~630mm에 달하는 대형 피삭재의 경우에는 빈번한 BTA 드릴의 교체로 인해 작업속도가 현저하게 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

그리고, 피삭재의 종류에 따라 다양한 규격을 갖는 BTA 드릴을 각각 구비해야 되는 문제점도 발생하고 있다. 즉, 종래에는 강도가 낮은 탄소강에는 칩브레이커 길이가 1.6mm인 팁을, 강도가 조금 더 높은 스테인레스강에는 1.2mm인 팁을, 강도가 더 높은 합금강과 크레드강에는 1.0mm인 팁을 부착한 BTA 드릴을 각각 다르게 사용해야 했다. 이와 같이 종래의 BTA 드릴은 부착된 팁의 칩브레이커의 길이에 따라 가공할 수 있는 피삭재의 종류가 한정되는 문제점을 가지고 있었다.

상기와 같은 종래 BTA 드릴이 가진 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 BTA 드릴에 부착되는 팁의 형상 즉 칩브레이커를 일정 경사각을 갖는 곡면으로 형성하여 드릴 가공 시 칩이 일정 크기로 절단되어 롱칩으로 인한 공구파손을 방지하여 공구수명을 향상시키고 팁의 상면 후단부분을 일정 깊이까지 깎아냄으로써 칩배출구를 넓혀 칩배출이 용이하도록 하는 경사각을 갖는 팁이 부착된 ＢＴＡ 드릴을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 BTA 드릴에 부착되는 중앙팁(2), 중간팁(3) 및 주변팁(4)의 칩브레이커(6) 부분을 팁상면부(7)와 5°~ 10°의 경사각(θ)을 이루도록 곡면으로 형성함으로써 가공 시 절삭부하를 감소시켜 BTA 드릴의 절삭력을 향상시키는 한편 팁의 후단부를 팁상면부(7)의 연장선으로부터 깊이(d)가 0.3 ~ 0.6mm가 될 때까지 완만한 곡면으로 깎아내고 상기 곡면이 끝나는 부분부터 팁의 끝단까지는 팁상면부의 연장선과 평행이 되도록 함으로써 칩이 배출되는 칩배출구를 넓혀 칩막힘이 줄어들고 칩배출이 용이하도록 하였다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면 종래에는 없던 팁상면부와 칩브레이커 사이에 5°~ 10°의 경사각을 부가함으로써 절삭 시 부하가 감소하게 되어 절삭력이 향상되고 드릴 가공 시 칩이 일정 크기로 절단되어 롱칩으로 인한 공구파손을 방지하여 드릴의 수명이 향상되고, 하나의 드릴로 가공할 수 있는 피삭재의 범위도 넓어지는 효과가 있다.

그리고, 팁후단부를 곡면으로 깎아냄으로써 깎아낸 만큼의 공간이 더 생기게 되어 결과적으로 칩배출구가 넓어져 칩막힘이 줄어들고 칩배출이 원활하게 되는 효과가 발생하고, 원활한 칩배출로 인해 절삭속도가 향상되는 효과도 발생하게 된다.

도 1은 종래 BTA 드릴의 사시도
도 2a는 종래 BTA 드릴에 사용되는 종래 중앙팁의 사시도
도 2b는 종래 BTA 드릴에 사용되는 종래 중앙팁의 측단면도
도 3은 종래 BTA 드릴에 사용되는 종래 중간팁의 사시도
도 4는 종래 BTA 드릴에 사용되는 종래 주변팁의 사시도
도 5a는 본 발명에 따른 중앙팁의 사시도
도 5b는 본 발명에 따른 중앙팁의 측단면도
도 6a는 본 발명에 따른 중간팁의 사시도
도 6b는 본 발명에 따른 중간팁의 측단면도
도 7a는 본 발명에 따른 주변팁의 사시도
도 7b는 본 발명에 따른 주변팁의 측단면도
도 8은 본 발명에 따른 팁을 부착한 BTA 드릴의 사시도

이하 본 발명의 실시 예를 도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.

도 5a 내지 도 7b는 본 발명에 따른 경사각을 갖는 팁이 부착된 ＢＴＡ 드릴의 팁 중 중앙팁(2), 중간팁(3) 및 주변팁(4)의 사시도와 측단면도를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 BTA 드릴용 팁의 구조는 중앙팁(2), 중간팁(3) 및 주변팁(4)에 모두 동일하게 적용되므로 대표적으로 중앙팁(2)의 도면 도 5a와 도 5b로 본 발명에 따른 BTA 드릴용 팁의 구조 및 형상에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 종래 BTA 드릴의 팁의 칩브레이커는 칩상면부와 평행을 이루는 평면의 구조를 가지는데 반하여 본 발명에 따른 BTA 드릴에 장착되는 팁의 칩브레이커(6)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 팁상면부(7)의 연장선과 5~10°의 경사각(θ)을 가지고 곡면으로 오목하게 형성된다.

한편, 상기한 팁의 칩브레이커(6)의 길이(L1)는 팁의 종류와 BTA 드릴의 규격 및 피삭재의 종류에 따라 1~3mm 범위에서 선택적으로 선정하면 된다.

상기와 같이 팁의 칩브레이커(6)를 평면이 아닌 곡면으로 형성하게 되면 팁선단부에 경사각(θ)이 부가되어 절삭 시 절삭부하가 감소하여 절삭력이 향상되고 칩이 보다 원활하게 절단되어 드릴의 수명이 연장된다.

그리고, 본 발명에 따른 BTA 드릴에 장착되는 팁의 후단부는 팁상면부(7)의 연장선으로부터 깊이(d)가 0.3 ~ 0.6mm가 될 때까지 완만한 곡면으로 형성하고 상기 곡면이 끝나는 부분부터 팁의 끝단까지는 팁상면부의 연장선과 평행이 되도록 형성된다.

상기한 팁상면부(7)의 길이(L2) 즉 칩브레이커가 끝나는 부분에서 팁후단부의 곡면이 시작되는 부분까지의 길이(L2)는 팁의 종류와 BTA 드릴의 규격 및 피삭재의 종류에 따라 0.3~2mm 범위에서 선택적으로 선정하면 된다.

이와 같이, 팁후단부를 완만한 곡면으로 형성하게 되면 결과적으로 팁후단부에 위치하는 칩배출구(5)의 넓이가 팁후단부의 깎여진 곡면 넓이만큼 넓어지게 되어 칩브레이커에 의해 잘게 절단된 칩의 배출이 보다 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 경사각을 갖는 팁이 부착된 ＢＴＡ 드릴의 보다 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

도 8은 본 발명에 따른 경사각을 갖는 팁이 부착된 ＢＴＡ 드릴을 도시한 것으로, BTA 드릴 바디(1)에 중앙팁(2), 중간팁(3) 및 주변팁(4)이 장착되어 있다. 이러한 BTA 드릴을 이용하여 직경이 3,000mm, 두께가 500mm인 원판에 다수 개의 구멍을 절삭한 결과, 약 40개의 구멍을 뚫을 때까지 BTA 드릴의 절삭력이 유지되었고 절삭된 구멍의 진원도와 진직도가 정상범위 내에 들었다. 500mm 두께의 원판에 40개의 구멍을 뚫었다는 것은 본 발명에 따른 BTA 드릴로 20,000mm를 뚫었다는 것으로 이는 종래 BTA 드릴이 절삭력을 유지하면서 구멍을 뚫을 수 있는 길이가 대략 10,000mm에 불과한 것과 비교해 볼 때 현저한 절삭력 향상을 가져온 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 중앙팁, 중간팁 및 주변팁을 장착한 BTA 드릴과 종래 BTA 드릴을 이용하여 여러 재질의 피삭재에 대해 비교 절삭을 하였는데 그 결과는 아래의 표와 같다.

시험에 사용된 종래 및 본 발명에 따른 BTA 드릴에 장착된 중앙팁, 중간팁 및 주변팁의 칩브레이커 길이는 동일하게 1.2mm로 하였고, 피삭재는 강도 순으로 탄소강, 스테인레스강, 듀플렉스강을 선택하였다.(참고로 강도가 높은 피삭재일수록 칩브레이커의 길이는 짧아지고, 종래 BTA 드릴에 장착되는 팁 중 중앙팁은 칩브레이커 길이는 1.6mm가 사용되는 것이 일반적이므로 상기 시험에서 종래 BTA 드릴의 중앙팁의 칩브레이커 길이는 1.6mm, 중간팁 및 주변팁의 칩브레이커 길이는 1.2mm를 사용하였다.)

피삭재 재질	종래 BTA 드릴	본 발명에 따른 경사각을 갖는 팁이 부착된 BTA 드릴
탄소강	정상적으로 절삭됨	정상적으로 절삭됨
스테인레스강	절삭은 되었으나 롱칩이 발생됨	정상적으로 절삭됨
듀플렉스강 (Duflex steel)	절삭은 되었으나 롱칩이 발생되고, 피삭재가 뜯겨지는 현상으로 인해 팁의 급마모 및 칩의 막힘으로 인한 파손, 표면조도 불량 등의 문제가 발생함	정상적으로 절삭됨

상기와 같은 시험 결과, 본 발명에 따른 곡면의 경사각을 갖고 칩브레이커의 길이가 1.2mm인 팁(중앙팁, 중간팁, 주변팁)을 부착한 BTA 드릴은 칩브레이커의 길이가 1.2mm인 종래 팁을 부착한 종래 BTA 드릴로는 정상적으로 가공할 수 없었던 합금강 또는 듀플렉스강까지 절삭할 수 있는 것으로 나타나 그 절삭력이 현저하게 향상되었음을 알 수 있었다.

그 다음으로 본 발명에 따른 팁을 장착한 BTA 드릴의 경우 팁후단부의 곡면으로 인해 칩배출구가 넓어져 칩이 원활하게 배출됨으로써 칩막힘 발생률도 종래 BTA 드릴에 비해 약 5% 이하로 감소하였다.

1 : 바디 2 : 중앙팁
3 : 중간팁 4 : 주변팁
5 : 칩배출구 6 : 칩브레이커
7 : 팁상면부
θ: 경사각(팁상면부의 연장선과 칩브레이커 곡면 사이의 각도)
d : 팁상면부 연장선에서부터의 깊이
L1 : 칩브레이커의 길이
L2 : 팁상면부의 길이

Claims (3)

1. BTA 드릴에 있어서, 드릴 바디(1)에 부착되는 중앙팁(2)과 중간팁(3) 및 주변팁(4) 모두의 칩브레이커(6) 부분을 팁상면부(7)의 연장선과 5°~ 10°의 경사각(θ)을 이루도록 곡면으로 형성하고, 상기 팁상면부(7)의 후단부분을 상기 팁상면부(7)의 연장선으로부터 깊이(d)가 0.3 ~ 0.6mm가 될 때까지 완만한 곡면으로 형성하고, 상기 곡면이 끝나는 부분부터 끝단까지는 상기 팁상면부(7)의 연장선과 평행이 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 경사각을 갖는 팁이 부착된 ＢＴＡ 드릴.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 칩브레이커(6)의 길이(L1)는 1~3mm인 것을 특징으로 하는 경사각을 갖는 팁이 부착된 ＢＴＡ 드릴.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 팁상면부(7)의 길이(L2)는 0.3~2mm인 것을 특징으로 하는 경사각을 갖는 팁이 부착된 ＢＴＡ 드릴.
   

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