KR101215693B1 - 칩 제거 기계가공용 회전 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예컨대 드릴생크와 같은 본체 (1), 및 교체가능한 루스톱 (2) 을 포함하는 유형의 칩 제거 기계가공용 회전 공구에 관한 것이다. 본체와 루스톱 사이에는 커플링이 존재하고, 이 커플링은 루스톱의 수형부 (12) 와 본체의 홈 (4) 을 포함한다. 슬롯 (5) 에 의해 편향가능한 2개의 다리부 (6) 가 규정되고 수형부 (12) 의 수용 및 클램핑을 위한 턱부가 형성된다. 본 발명에 따르면, 다리부 (6) 의 편향시 상기 턱부의 최대 폭 (W) 이 수형부에 있는 쇄기부 (15) 의 최대 폭 (B) 보다 크다. 또한, 상기 다리부 (6) 가 수형부 (12) 에 대해 탄성적으로 조여질 때 제 2 플랭크면 (18) 과 제 3 측면 (25) 사이에 면접촉을 보장하기 위해, 수형부의 플랭크면의 경사각 ( α) 및 홈의 측면의 경사각 ( β) 은 동일한 크기이다.

Description

칩 제거 기계가공용 회전 공구{ROTATABLE TOOL FOR CHIP REMOVING MACHINING}

도 1 은 부분적으로 도시된 드릴생크 형태의 본체 ( basic body ) 및 루스톱 ( loose top ) 을 나타내는 분해 사시도이다.

도 2 는 후방에서 보았을 때의 루스톱을 나타내는 확대 사시도이다.

도 3 은 자유롭게 노출된 상태의 본체의 전방단부를 나타내는 부분 사시도이다.

도 4 는 부분적으로 잘린 루스톱 및 길이방향 단면의 본체를 보여주는 분해도이고, 루스톱의 수용을 위해 편향된 상태의 2개의 다리부 ( leg ) 가 본체에 포함되어 있다.

도 5 는 도 4 에 대응하는 측면도로서, 연장 화살표 및 각도 화살표가 부가되어 있다.

도 6 은 무응력 시작 상태에서 2개의 다리부를 구비한 동일한 본체를 나타내는 유사 측면도이다.

도 7 은 공구의 길이방향 부분 단면도로, 루스톱은 본체의 홈에 삽입되어 있고 본체의 다리부는 여전히 바깥쪽으로 편향되어 있다.

도 8 은 도 7 에 상응하는 단면도로서, 다리부에 의해 클램핑된 상태의 루스 톱을 보여주고 있다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 본체 2 루스톱 (절삭부)

3, 3' 칩 채널 4 홈

5 슬롯 6 다리부

7 추력 전달면 8, 8' 냉각액 덕트

9 루스톱의 외표면 10 전방 원뿔 표면

11 절삭날 12 수형부 (male part)

13 추력 수용면 14 클램핑 키

15 쇄기부 16 베이스부

17 쇄기부의 단부면 18 제 2 플랭크면

19 제 1 플랭크면 20 횡방향표면

21 홈의 제 1 측면 22 홈의 횡방향표면

23 홈의 제 2 측면 24 면 천이부

25 제 3 측면 26 저면

27 면 천이부 28 돌출부

29 돌출부를 위한 시팅부 30 슬롯 제한 표면

31 구멍 32 오목한 슬롯 제한 표면

33 보어 34 면 천이부

35 시팅부 내부 표면 36 입부 에지

37 돌출부의 외표면

본 발명은, 칩 제거 또는 칩 형성 기계가공용 회전 공구로서,

기하학적 중심축을 중심으로 회전가능한 본체 및 교체가능한 절삭부를 포함하고, 상기 절삭부는 암수 ( male/female ) 커플링을 통해 본체에 단단히 연결가능하고, 상기 커플링은 본체의 전방 단부에 형성된 암형 ( female-like ) 홈, 및 이 홈에 삽입가능하고 절삭부로부터 후방으로 돌출해 있는 수형부를 포함하며,

상기 수형부는 대향하는 한 쌍의 제 1 플랭크면 (19) 에 의해 한정되고 주된 부분에 인접하게 위치되는 전방 베이스부, 및 대향하는 한 쌍의 제 2 플랭크면에 의해 한정되고 상기 베이스부보다 더 가는 후방 쇄기부를 포함하고,

전방 개구 슬롯이 본체의 전방 부분에 형성되어 있고, 그 슬롯은 홈에 상기 수형부를 클램핑하기 위해 탄성적으로 편향가능한 2개의 다리부를 분리시키고,

상기 홈은 상이한 폭을 가진 2개의 공간, 즉 본체의 자유 단부면에 인접하여 개방되어 있으며 대향하는 한 쌍의 제 1 측면에 의해 한정되는 전방 공간, 및 대향하는 다른 한 쌍의 측면에 의해 한정되는 후방 바닥 공간을 포함하고,

상기 한 쌍의 제 2 플랭크면 중 하나 이상은 절삭부로부터 바깥쪽/후방쪽 방향으로 중심축에 대해 제 1 각도로 경사져 있고, 또한, 쇄기 작용을 제공하기 위해, 홈의 바닥 공간 내의 상호작용 제 3 측면 (25) 이 본체로부터 안쪽/전방쪽 방향으로 중심축에 대해 제 2 각도로 경사져 있으며, 수형부에 대한 다리부의 조임과 관련하여, 상기 쇄기 작용으로 인해 상기 수형부의 홈 안으로 축방향 삽입되는 것이 보장되고,

상기 홈의 바닥 공간은, 경사진 측면을 따라 면 천이부를 가로지르며 중심축에 수직인 반경방향 면에서 가변 폭을 가진 턱부 (jaw) 를 형성하고, 수형부의 쇄기부는 경사진 플랭크면을 따라 면 천이부를 가로지르는 반경방향 면에서 최대폭을 갖는 공구에 관한 것이다.

본체 및 별도의 교체가능한 절삭부를 사용하는 유형의 절삭 공구는 실제로 매우 다양한 형태일 수 있고, 예컨대 드릴링 공구, 엔드밀과 같은 밀링 공구 또는 슬리팅 커터 ( slitting cutter ), 나사가공 커터 등으로 구성될 수 있다. 일반적으로 본체는 원통형 기본 형상을 가진 긴 생크로 구성된다. 최근의 기계가공 공구에서, 본체가 매우 복잡하고 값이 비싸서, 경제적인 이유로 공구의 마모부를 구성하며 제한된 사용수명을 가진 절삭부와 일체화될 수 없었다. 다시 말해, 실제 절삭부를 결합 및 분리가능한 개별 요소 형태로 제조하는 것이 경제적이고, 이러한 요소는 당업계에서 통상적으로 "루스톱(loose top)"이라고 불리며 마모된 후 교체될 수 있고, 값비싼 본체는 더 오랜 기간 ( 일반적으로 10 내지 20 회 교체되는 기간 ) 동안 사용될 수 있다. 실제로, 루스톱의 전체 또는 일부는 초경합금 등의 경질의 내마모성 재료로 제조되고, 본체는 강과 같은 큰 탄성을 가진 재료로 제조된다. 상기 종류의 공구는 꼭 그러한 것은 아니지만 주로 금속 작업물의 기계가공을 위한 것이다.

처음에 언급한 상기 유형의 공구는 이미 EP 1310313 A1 에 의해 공지되었다. 이 공구의 특징은, 루스톱의 수형부가 슬라이드 ( slide ) 형태로서 형성되고, 루스톱의 암형부가 상기 수형부가 측면으로부터 삽입될 수 있는 옆으로 개방된 홈 형태라는 것이다. 좀더 명확히는, 수형부의 쇄기부가, 단면상에서 볼 때 홈의 쇄기형 바닥 공간에 형성되는 턱부의 최대 폭보다 더 큰 최대 폭을 갖는다. 이러한 식으로, 본체의 편위가능한 다리부가 서로 가장 멀리 있을 때에도, 루스톱의 수형부를 홈에 축방향으로 삽입할 수 있게 된다. 수형부의 아래에는, 회전 대칭형의 돌출부가 있는데, 이 돌출부는 홈의 저면 중앙에 있는 회전 대칭형 시팅부와 결합하여 본체에 대해 루스톱을 중심맞춤하기 위한 것이다. 수형부가 홈의 일 측으로부터 홈에 삽입될 때, 중심맞춤 돌출부는 홈의 저면을 따라 그 돌출부가 시팅부에 도달하는 위치까지 미끄러지고, 이로써 돌출부는 자동적으로 시팅부에 안착된다. 이처럼 중심맞춤 위치로 그리고 중심맞춤 위치로부터 루스톱이 이동하는 동안, 수형부의 저면과 홈의 저면 사이에는 제한된 공간만이 이용가능하다. 이러한 이유로 인해, 중심맞춤 돌출부는 매우 제한된 높이만을 가질 수 있다. 또한, 돌출부 및 시팅부는, 루스톱의 반복되는 교체를 견딜 수 있는 시팅부가 교체와 관련하여 변형 손상을 받지 않도록 하는 형상을 가져야 한다. 또한, 공지된 공구의 특징은, 단면상에서 볼 때 쇄기형으로 된 홈의 후방 바닥 공간을 규정하는 2개의 측면이 수형부의 쇄기부의 외부 플랭크면과 다른 각도로 경사져 있다는 것이다. 좀더 명확히는, 상기 측면의 각도가 플랭크면의 각도보다 작고, 이로써 가능한 한 홈의 가장 깊은 곳에서 상호작용 면 사이에 선접촉이 이루어진다. 다 시 말해, 선접촉 지점에서부터 바깥쪽 또는 앞쪽 방향으로 상기 플랭크면 사이에 간극이 생긴다. 실제로, 이러한 사실은, 공구를 실제로 만족스러운 방식으로 실현함에 있어서 단점 내지 곤란한 점을 수반함이 밝혀졌다. 따라서, 홈의 바닥 공간과 수형부의 쇄기부 사이의 제한된 선접촉은, 본체와 루스톱 사이에서 토크를 전달하는 공구의 용량이 보통임을 의미한다. 또한, 선접촉 지점에 인접한 과도한 응력 집중으로 인해 경질 재료로 제조된 루스톱이 깨지거나 전단분리되기도 한다. 또한, 중심맞춤 돌출부의 제한된 높이는, 둘출부의 중심맞춤 기능을 신뢰할 수 없게 되었음을 의미한다. 무엇보다도, 공구 사용자는 편향가능한 다리부가 루스톱을 클램핑하기 전에 돌출부가 시팅부에 결합하였는지 확신할 수 없다는 것이다. 감정적으로 불리한 다른 단점은, 사용자가 루스톱의 본체의 홈에의 측방향 삽입을 부자연스럽게 느낀다는 것이다.

DE 3230688 A1 에, 교체가능한 루스톱을 가진 밀링 공구 형태로 제조된 공구가 이미 공지되어 있다. 이 경우, 루스톱의 수형부가 원뿔형 핀으로 구성되는데, 이 핀은 본체의 전방 단부에 개방되어 있는 마찬가지로 원뿔형인 시팅부에의 삽입 및 그로부터 제거될 수 있다. 핀 및 시팅부가 원뿔형으로 되어 있다는 사실은, 그들 사이의 커플링에 특히 제조상 복잡한 회전식 로킹 ( locking ) 이 형성되어야 함을 의미한다. 따라서, 이러한 회전식 로킹으로 인해 본체에 대한 루스톱의 정확한 중심맞춤이 더욱 어려워진다.

본 발명은 EP 1310313 A1 에 따른 공구의 상기 단점을 회피하는 것과 향상된 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명의 주목적은, 사용자에게 자연스러운 방식으로 루스톱이 결합 및 분리될 수 있고 또한 루스톱과 본체의 커플링이 큰 토크를 전달할 수 있는 공구를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 중심맞춤 수단으로 인해 본체에 대한 루스톱의 정확한 중심맞춤이 보장되는 공구를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은, 작업 중 루스톱의 파괴 위험이 최소한으로 감소된 공구를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 적어도 주목적이 청구범위 제 1 항의 특징부에 기재된 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 절삭 공구의 바람직한 실시형태는 종속항에 기재되어 있다.

도 1 내지 8 에 도시된 절삭 공구는 드릴 형태로서, 일반적으로 본체 (1) 및 교체가능한 절삭부 또는 루스톱 ( loose top ) (2) 을 포함한다. 이 경우, 본체 (1) 는 원통형 기본 형상을 가진 긴 생크로 구성되고, 도면에는 컷오프 ( cut-off ) 상태로 도시되어 있다. 본체는 다작업 ( multioperation ) 기계와 같은 기계에 적절한 방식으로 장착가능하고, 2개의 나선곡면, 즉 단면이 오목한 제한면 (3) 을 갖고 있으며, 이 제한면은 칩 채널을 형성한다. 본체 (1) 의 전방 또는 외측 단부에는 홈 (4) 이 형성되어 있고, 이 홈에는 슬롯 (5) 이 형성되어, 탄성적으로 편향가능한 2개의 다리부 (6) 를 분리하고 있다. 홈 (4) 의 양측에는 추력 ( thrust load ) 전달면 (7) 이 있고, 이 전달면에는 루스톱 (2) 의 대응 채널 (8') 에 냉각액을 전달하기 위해 채널 (8) 이 개구되어 있다.

루스톱 (2) 은 회전 대칭형이며, 따라서 실질적으로 원통형 또는 후방으로 약간 원뿔형인 외표면 ( envelope surface ) (9) 과 관련하여 원형의 외부 윤곽형상을 갖고 있다. 루스톱의 전방 표면 (10) 은 전방을 향하는 원뿔의 선단을 가진 원뿔형이다. 일반적으로, 루스톱은 본체 (2) 의 직경보다 다소 큰 직경을 갖는다. 외표면 (9) 에는 오목곡면의 제한면 (3') 이 두개 형성되어 있는데, 이는 제한면 (3) 에 연결되어 있고 루스톱의 칩 채널을 규정한다. 루스톱의 전방부에는, 절삭날 (11) 이 형성되어 있다. 루스톱의 후방 안쪽 단부에, 루스톱 (2) 은 홈 (4) 과 결합되는 수형부 ( male part ) (12) 를 구비하고 있다. 수형부 (12) 의 양측에는, 본체의 추력 전달면 (7) 과 상호작용하는 평편한 추력 수용면 (13) 이 있다.

도 4 에서, "C"는 기하학적 중심축을 가리키고, 이 축을 충심으로 조립된 공구가 회전가능하다. 만약 루스톱이 본체에 대해 정확히 중심맞춤된다면, 상기 중심축은 본체 (1) 및 루스톱 (2) 에 공통적인 것으로 된다. 본체 (1) 의 추력 전달면 (7) 및 루스톱 (2) 의 추력 수용면 (13) 은 중심축 (C) 에 수직이다.

루스톱 (2) 은 전체 또는 일부가 초경합금 또는 다른 내마모성재로 형성되고, 본체 (1) 는 탄성이 상당히 큰 재료 ( 예컨대, 강 ) 로 형성된다. 슬롯 (5) 에 의해 서로 떨어져 있는 다리부 (6) 를 탄성적으로 편향시킬 수 있게 해주는 고유의 탄성 또는 가요성으로 인해 강이 선호된다. 그러한 다리부의 편향은 예컨대 타원형의 단면을 가진 키 형태의 클램핑 기구 (14) 에 의해 보장된다.

도 4 내지 6 에 도시된 것처럼, 수형부 (12) 는 횡으로 길고 축 방향 ( 단면방향 ) 으로 부분적으로 테이퍼링된 형상을 갖고 있다. 이와 유사하게, 홈 (4) 도 단면방향으로 부분적으로 테이퍼링된 형상을 갖고 있다. 이러한 각각의 수형부와 홈의 축방향 테이퍼 형상은, 다리부 (6) 가 안쪽으로 편향되어 탄성적으로 수형부에 대해 가압됨으로써 수형부가 클램핑될 때, 수형부가 홈 안으로 당겨짐을 의미한다. 바람직한 실시형태에서, 수형부 (12) 는 단면이 쇄기형 또는 도브테일형으로 된 부분 (15), 및 쇄기부 (15) 와 단부면 (13) 사이의 더 두꺼운 베이스부 (16) 를 포함한다. 쇄기부 (15) 는 후방 단부면 (17) 과 그로부터 전방쪽으로 향해있는 제 2 플랭크면 (18) 에 의해 한정되고, 이 플랭크면은 단부면 (17) 에 대해 각도 ( α) 로 기울어져 있다(도 5 참조). 이 2개의 플랭크면 (18) 은 본질적으로 약간 곡면으로, 예컨대 오목곡면 형상으로 형성되는 것도 가능하지만, 평편한 것이 유리할 수 있다. 또한, 단부면 (17) 은 편평한 것이 유리할 수 있다.

한편, 베이스부 (16) 는 평편하고 서로 평행한 2개의 대향 제 1 플랭크면 (19), 및 제 2 플랭크면 (18) 을 향해 안쪽으로 뻗어있는 2개의 횡방향표면 (20) 에 의해 한정되고, 횡방향표면은 평편할 수 있다. 필수적인 것은 아니지만, 수형부 (12) 의 플랭크면 (18, 19) 은 중심선 (C) 에 대하여 쌍으로 대칭인 것, 즉 베이스부 (16) 의 평편하고 서로 평행인 제 1 플랭크면 (19) 이 중심선으로부터 동일한 크기의 반경방향 거리에 위치하는 것이 유리하다. 이는 기울어져 있는 쇄기부 (15) 의 제 2 플랭크면 (18) 에 대해서도 마찬가지이다. 각도 ( α) 는 76 내지 81°이어야 하고, 78°( 보각 = 12°) 가 적절하다.

홈 (4) 은 일반적으로 정확히는 아니지만 수형부 (12) 의 단면에 상응하는 단면 형상을 갖는다. 따라서, 홈 내의 외측 공간은 평편하고 서로 평행한 2개의 측면 (21) 에 의해 규정된다. 상기 측면 (21) 은 수형부의 베이스부 (16) 의 제 1 플랭크면 (19) 과 상호작용하게 된다. 2개의 제 1 측면 (21) 의 안쪽에는, 한 쌍의 횡방향표면 (22) 이 있고, 이 표면은 한 쌍의 제 2 측면 (23) 에 연결되어 있다. 이 제 2 측면 (23) 은 면 천이부 (24) 를 통해 한 쌍의 제 3 측면 (25) 에 연결되어 있고, 이 한 쌍의 제 3 측면은 오목곡면 면 천이부 (27) 를 통해 평편항 저면 (26) 에 연결되어 있다. 이 제 3 측면 (25) 은 홈 내의 안쪽 공간 또는 바닥 공간을 형성하면서 전방 방향으로 경사지고 수렴된다. 각 제 3 측면 (25) 과 평편한 저면 (26) 사이의 각도는 도 5 에서 " β"로 표시하였다.

각 측면 (23) 과 저면 (26) 사이의 각도는 도 6 에서의 " γ"로 표시되어 있다. 각도 γ는 각도 β보다 크다. 다시 말해, 제 2 측면 (23) 과 제 3 측면 (25) 은 저면 (26) 에 대해 경사진 정도가 다르다. 또한, 이 제 2 측면 (23) 은 중심축 (C) 에 대해 ( 90 - γ) 의 각도로 경사져 있다. 이 각도 ( 90 - γ) 는 제 3 측면 (25) 과 중심축 (C) 사이에 형성되는 각도 ( 90 - β) 보다 작다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 각도 ( γ) 는 제 2 측면 (23) 이 본체의 전방 방향으로 수렴하도록 경사지게 선택된다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 각도 ( γ) 는 제 2 측면 (23) 이 본체의 전방 방향으로 발산하도록 경사지게, 즉 제 2 측면 (23) 이 바깥쪽으로 경사지게 선택된다. 이 실시형태에서, 제 2 측면 (23) 은 수형부 (12) 가 홈 (4) 안 으로 삽입될 때 안내면으로서 기능한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 제 2 측면 (23) 은 서로 평행할 수 있고, 바람직하게는 중심축 (C) 에 평행할 수 있다.

각도 ( β및 γ) 에 관한 상기와 같은 구성으로 인해, 즉 각도 ( γ) 가 각도 ( β) 보다 크기 때문에, 그렇지 않은 경우에 필요한 것보다 더 적은 다리부 (6) 의 편향으로도 수형부 (12) 를 홈 (4) 에 삽입할 수 있다.

이하에서, 공구가 본체 (1) 에 대한 루스톱 (2) 의 중심맞춤을 위한 수단을 어떻게 포함하는지 보여주는 도 1 내지 3 을 다시 참조한다. 이 수단은 돌출부 (28) 및 시팅부 ( seating ) (29) 로 구성되는데, 본 예에서 돌출부는 수형부 (12) 의 평편한 단부면 (17) 에 형성되어 있고, 시팅부는 홈 (26) 의 저면에 형성되어 있다. 돌출부 (28) 는 회전 대칭형이며, 필수적인 것은 아니지만 단부면 (17) 의 중간, 즉 2개의 대향 단부 사이의 중간에 놓이는 것이 적절하다. 일반적으로, 돌출부 (28) 와 유사하게, 시팅부 (29) 도 회전 대칭형이다.

도 5 에 도시된 것처럼, 슬롯 (5) 은 본체의 무응력 상태에서는 실질적으로 서로 평행인 2개의 평편한 표면 (30) 에 의해 한정된다. 본체의 바로 뒤에서, 슬롯 (5) 은 관통구멍 (31) 에 연결되어 있으며, 이 관통구멍은 슬롯의 폭보다 큰 직경을 갖고 있다. 저면 (26) 에서 슬롯의 입부 ( mouth ) 내의 소정의 거리에서, 오목곡면부 표면 (32) 이 상기 표면 (30) 에 형성되어 있으며, 이 표면 (32) 은 타원형의 단면 형상을 가진 관통보어 (33) 를 규정한다. 이 보어 (33) 에 전술한 클램핑 키 ( clamping key ) (14) 가 삽입될 수 있다. 상기 보어 (33) 와 유사하게, 일반적으로 키 (14) 도 계란형, 즉 타원형의 단면 형상을 갖는다. 이는, 단면의 장축이 서로 일치할 때 상기 보어에 키를 저항없이 삽입할 수 있고, 그 후 90° 회전시킬 수 있음을 의미한다. 키 단면의 장축이 보어 단면의 단축보다 다소 크게 형성되었기 때문에, 2개의 다리부 (6) 가 키 단면의 장축이 보어 단면의 장축에 수직이 되는 최대 편향 위치까지 바깥쪽으로 연속적으로 편향될 수 있을 것이다.

도 5 내지 6 에 있어서, "W"는 측면 (23, 25) 사이의 면 천이부 (24) 사이에 형성되어 있는 개방가능한 턱부의 폭을 나타낸다. 또한, "B"는 쇄기부 (15) 의 최대 폭을 나타내고, 제 2 플랭크면 (18) 의 면 천이부 또는 단부면 (17) 으로의 면 천이부를 가로지르는 가상의 반경방향 면 내에서 규정된다. 이 면 천이부는 도 4 내지 5 에서 도면부호 "34"이다. 루스톱 (2) 이 예컨대 초경합금체와 같은 견고한 몸체로 구성되기 때문에, 폭 (B) 은 불변이다.

본 발명의 특징적 구성 중 하나는, 본체가 무응력 상태일 때는 턱부의 폭 (W) 이 도 6 에 도시된 것처럼 폭 (B) 보다 작지만, 다리부 (6) 가 최대로 편향된 상태 ( 도 4 참조 ) 일 때는 폭 (B) 보다 크다는 것이다. 이렇게 해서, 수형부 (12) 는 축방향으로 홈 (4) 에 삽입될 수 있는데, 이는 EP 1310313 A1 에 따른 공구에서는 불가능하였다.

다른 특징적 구성은, 각도 ( α및 β) 가 동일한 크기라는 것이다. 이는, 쇄기부 (15) 의 제 2 플랭크면 (18) 과 홈 내 바닥공간을 형성하는 제 3 측면 (25) 사이에 면접촉이 이루어짐을 의미한다.

돌출부 (28) 는 절두 원뿔 형상을 갖는다. 좀더 명확히는, 바람직한 실시형태에서 돌출부의 외표면은 약 20°( 2 ×10°) 의 원뿔각도로 형성되어야 한다. 그러나, 이보다 작거나 큰 원뿔각도가 특히 10°( 2 ×5°) 내지 30°( 2 ×15°) 의 범위내에서 가능하다. 돌출부는 시팅부 (29) 보다 얕고, 이 시팅부의 회전 대칭 형상은 원통형 내부 표면 (35) 에 의해 결정되고, 이 원통형 내부표면은 저면 (26) 에 인접한 완만하게 둥근 입부 에지 (36) 에서 끝난다. 시팅부의 직경은 돌출부의 외표면 (37) 의 자유단에서의 돌출부의 최소 직경보다 다소 크고, 단부면 (17) 에서의 돌출부의 최대 직경보다는 작다. 돌출부 및 시팅부 각각의 이러한 구성은, 돌출부가 시팅부에 삽입될 때 2개의 대향 단부 사이의 한 면에서 입부 에지면과의 선접촉을 하여 시팅부에 명백히 중심맞춤된다는 것을 의미한다.

아래에는 16 ㎜ 의 직경( 작업물에 구멍을 만드는 루스톱의 직경 ) 을 가진 드릴의 주요 치수의 예가 나와 있다. 이 경우, 쇄기부 (15) 는 4.00 ㎜의 최대 폭 (B) 을 갖는다. 다리부 (6) 가 도 5 에서처럼 무응력 상태라면, 수용 턱부의 폭 (W) 은 3.82 ㎜ 이고, 즉 "B"보다 0.18 ㎜ 작다. 이는, 수형부의 쇄기부 (15) 가 홈의 바닥 공간에 자유롭게 삽입될 수 없음을 의미한다. 도 6 에 도시된 것처럼, 수형부를 홈에 삽입할 수 있기 위해, 키 (14) 가 보어 (33) 에 삽입된다. 초기에 키 단면의 장축은 보어 (33) 의 단면의 장축과 일치한다. 그리고 나서, 키가 도 4 및 7 에 도시된 위치로 90°회전하면, 다리부 (6) 는 서로 멀어지는 방향으로 편향되고, 폭 (W) 은 4.06 ㎜ 로 증가한다. 이 상태에서는, 수용 턱부의 폭이 쇄기부의 최대 폭 (B) 보다 0.06 ㎜ 크기 때문에, 쇄기부 (15) 가 홈의 바닥 공간 안으로 저항없이 삽입될 수 있다. 본체 및 루스톱의 외표면을 손가락으로 동시에 누른체 유지하는 간단한 조작만으로, 돌출부 (28) 는 시팅부 (29) 에 즉각 삽입된다. 최종 단계에서 키 (14) 를 다시 90°회전시켜 도 6 에 도시된 위치로 되돌린 후 보어 (33) 에서 제거하면, 다리부 (6) 는 본래의 탄성에 의해 되돌아와 수형부를 조일 것이다. 좀더 명확히는, 제 3 측면 (25) 은 쇄기부 (15) 의 제 2 플랭크면 (18) 에 대해 가압되고, 축방향 후방을 향하는 힘성분이 루스톱 전체에 가해지며, 이 힘은 수형부를 홈의 완전 후퇴 위치로 끌어들이고, 이 위치에서 돌출부 (28) 의 외표면과 시팅부 (29) 의 외부 제한 에지 (26) 사이에 선접촉이 형성된다. 도 8 에 명확히 도시된 것처럼, 수형부의 단부면 (17) 이 홈의 저면에 접촉하지 않은 채 시팅부에서의 이러한 결합이 이루어진다. 그러나, 각도 " α"와 각도 " β"가 동일하기 때문에, 쌍을 이루는 제 2 플랭크면 (18) 및 제 3 측면 (25) 을 따라 진정한 면접촉이 이루어진다. 16 ㎜ 드릴의 경우, 제 2 플랭크면 (18) 및 제 3 측면 (25) 은 외부 제한선과 내부 제한선 사이에 약 0.3 ㎜ 의 폭을 가질 수 있다. 또한, 베이스부 (16) 의 제 1 플랭크면 (19) 과 전방에 위치한 홈 (4) 의 측면 (21) 사이에 면접촉이 이루어진다. 이는, 공구의 길이방향 축을 따라 축방향으로 떨어져 있는 2개의 영역, 즉 루스톱의 몸통부에 가장 가까이 위치하며 상기 면 (19, 21) 에 의해 규정되는 영역과 더 후방쪽에 위치하며 제 2 플랭크면 (18) 및 제 3 측면 (25) 에 의해 규정되는 영역에서, 수형부와 다리부 사이에 토크전달 면접촉이 이루어짐을 의미한다. 상기 제 2 플랭크면 (18) 및 제 3 측면 (25) 은 EP 1310313 A 에 따른 선접촉과는 대조적으로 서로 진정한 면접촉을 가지므로, 본 발명에 따른 공구는 본체와 루스톱 사이에서 상당히 큰 토크를 전달할 수 있고, 그 결과 공구의 이송속도가 커질 수 있는 가능성이 상당히 향상된다.

도 8 에서, 루스톱이 본체에 클램핑되었을 때, 수형부의 횡방향표면 (20) 과 홈의 횡방향표면 (22) 은 서로 접촉하지 않음을 또한 주목해야 한다. 또한, 제 2 측면 (23) 도 제 2 플랭크면 (18) 의 외측 부분과 접촉하지 않는다. 다시 말해, 단면상에서 볼 때 일반적으로 L자형인 간극 공간이 이 영역에 형성된다.

클램핑된 상태에서, 턱부의 폭 (W) 은 최대값인 4.06 ㎜ 에서부터 감소되지만, 초기 값인 3.82 ㎜ 까지 감소되지는 않는다. 따라서, 기하학적 구조를 적절히 선택함으로써, 폭 (W) 은 본 실시예에서 3.87 ㎜ 까지만 감소되었다. 이는, 프리스트레스 ( prestress ) 에 의해, 좀더 명확히는 크기의 차 ( 3.87 - 3.82 = 0.05 ㎜ ( = 2 ×0.024 ㎜ ) ) 로 인한 응력에 의해, 다리부 (6) 가 수형부의 쇄기부에 대해 가압된 상태로 계속 유지됨을 의미한다. 프리스트레스는 큰 경우(크기의 차가 큰 경우)와 작은 경우(크기의 차가 제한된 경우) 사이에서 변할 수 있지만, 모든 경우에 작업물에 형성된 드릴 구멍에서 뽑히는 드릴링 공구와 관련하여 루스톱이 본체에 확실히 유지되도록 선택되어야 한다.

도 1 내지 8 에 따른 실시예에서, 작업 중에 서로 접촉하는 토크 전달면 (19, 21) 은 약 1 ㎜ ( 외부 및 내부 제한 선 사이에서 측정 ) 의 폭을 갖는다.

EP 1310313 에 따른 공구에 비해, 본 발명에 따른 공구는 많은 장점을 갖고 있다. 그 하나는, 루스톱과 본체 사이의 독특하고 신규한 커플링으로 인해 큰 토크 전달이 가능하고, 이로써 공구의 이송속도가 상당히 커질 수 있다는 것이다. 또한, 특히 루스톱의 수형부가 반경방향이 아닌 축방향으로 홈 안으로 삽입될 수 있기 때문에, 루스톱의 탈부착이 현저히 단순해진다. 이렇게 해서, 중심맞춤 돌출부 및 상호작용 시팅부 사이의 결합이 매우 용이하다. 또한, 돌출부는 공지된 공구에서의 대응 돌출부보다 현저히 큰 깊이로 형성될 수 있다. 이렇게 해서, 더 정확하고 믿을 수 있는 루스톱의 중심맞춤이 얻어진다. 실제 유리한 다른 장점은, 예컨대 크랙형성 및 전단응력으로 인한 루스톱의 파괴나 스크랩핑 ( scrapping ) 의 위험이 최소화된다는 것이다.

Claims (9)

1. 칩 제거 기계가공용 회전 공구로서,

   기하학적 중심축 (C) 을 중심으로 회전가능한 본체 (1) 및 교체가능한 절삭부 (2) 를 포함하고,

   상기 절삭부는 암수 커플링을 통해 본체에 단단히 연결가능하고, 상기 커플링은 본체의 전방 단부에 형성된 암형 홈 (4), 및 이 홈에 삽입가능하고 절삭부 (2) 로부터 후방으로 돌출해 있는 수형부 (12) 를 포함하며,

   상기 수형부는 대향하는 한 쌍의 제 1 플랭크면 (19) 에 의해 한정되는 전방 베이스부 (16), 및 대향하는 한 쌍의 제 2 플랭크면 (18) 에 의해 한정되고 상기 베이스부 (16) 보다 더 가는 후방 쇄기부 (15) 를 포함하고,

   한 쌍의 제 1 횡방향표면 (20) 은 상기 제 1 플랭크면 (19) 과 제 2 플랭크면 (18) 을 서로 분리시키고,

   전방 개구 슬롯 (5) 이 본체 (1) 의 전방 부분에 형성되어 있고, 그 전방 개구 슬롯은 홈 (4) 에 상기 수형부 (12) 를 클램핑하기 위해 탄성적으로 편향가능한 2개의 다리부 (6) 를 분리시키고,

   상기 홈은 상이한 폭을 가진 2개의 공간, 즉 본체의 자유 단부면 (7) 에 인접하여 개방되어 있으며 대향하는 한 쌍의 제 1 측면 (21) 에 의해 한정되는 전방 공간, 및 대향하는 한 쌍의 제 3 측면 (25) 에 의해 한정되는 후방 바닥 공간을 포함하고,

   한 쌍의 제 2 횡방향표면 (22) 은 상기 제 1 측면 (21) 과 상기 제 3 측면 (25) 을 서로 분리시키고,

   상기 한 쌍의 제 2 플랭크면 (18) 중 하나 이상은 절삭부로부터 바깥쪽 방향으로 중심축 (C) 에 대해 ( 90 - α) 의 제 1 각도로 경사져 있고, 또한, 쇄기 작용을 제공하기 위해, 홈의 바닥 공간 내의 상호작용 제 3 측면 (25) 이 본체로부터 안쪽 방향으로 중심축 (C) 에 대해 ( 90 - β) 의 제 2 각도로 경사져 있으며, 수형부 (12) 에 대한 다리부 (6) 의 조임과 관련하여, 상기 쇄기 작용으로 인해 상기 수형부가 홈 (4) 안으로 축방향 삽입되는 것이 보장되고, 여기서 α 는 제 2 플랭크면 (18) 과 후방 단부면 (17) 사이의 각도이고, β 는 각 제 3 측면 (25) 과 평편한 저면 (26) 사이의 각도를 나타내고,

   상기 홈의 바닥 공간은 가변 폭 (W) 을 가진 턱부를 형성하고,

   수형부의 쇄기부 (15) 는 최대폭 (B) 을 갖는, 칩 제거 기계가공용 회전 공구에 있어서,

   상기 제 2 횡방향표면 (22) 과 상기 제 3 측면 (25) 사이에는 상기 제 3 측면 (25) 에 인접한 면 천이부 (24) 로부터 바깥쪽으로 연장되는 제 2 측면 (23) 이 있고,

   상기 다리부 (6) 의 편향시 상기 면 천이부 (24) 의 레벨에서 상기 턱부의 최대 폭 (W) 은 상기 수형부의 쇄기부 (15) 의 최대 폭 (B) 보다 크고,

   상기 다리부 (6) 가 수형부 (12) 에 대해 탄성적으로 조여질 때 제 2 플랭크면 (18) 과 제 3 측면 (25) 사이에 면접촉을 보장하기 위해, 상기 플랭크면의 제 1 경사각 ( 90 - α) 및 상기 측면의 제 2 경사각 ( 90 - β) 은 동일한 크기인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 쇄기부 (15) 의 두개의 제 2 플랭크면 (18) 및 바닥 공간의 두개의 제 3 측면 (25) 은 중심축 (C) 에 대해 동일한 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전 공구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각도가 9°이상인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전 공구.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각도가 14°이하인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전 공구.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 절삭부의 쇄기부 (15) 에 있는 후방 단부면 (17) 의 중심맞춤 돌출부 (28) 가 절두 원뿔 형상을 갖고, 또한 홈 (4) 의 저면 (26) 에 있는 회전 대칭형 시팅부 (29) 의 입부 에지 (36) 의 직경보다 작은 최소 직경 및 제한 에지의 직경보다 큰 최대 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전 공구.
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