KR101220899B1 - 다수의 커팅날을 갖는 드릴 제조방법 및 이로부터 제조되는 드릴 - Google Patents

Abstract

본 발명은,
초경합금 소재를 이용하여 일정 길이로 절단 한 후, 원통 외주면을 연마하는 연삭단계(S10), 상기 연삭단계를 거친 소재에서 공구모듈을 이루는 영역의 원주를 3등 분할하여서 되는 각각의 기준점에서 외주면을 따라 나선형을 이루는 3개의 홈으로 가공처리하는 플루트가공단계(S20), 상기 플루트가공단계를 거친 소재의 홈과 홈 사이의 힐의 평면을 연삭 가공하는 힐평삭가공단계(S30), 상기 힐평삭가공단계를 거친 소재의 힐 끝단부에서 홈측으로 연하며 예각을 이루도록 게싱면(gashing face)를 가공처리하는 게싱면 평삭단계(S40), 상기 게싱면 평삭단계에서 가공처리된 게싱면의 단부측 게싱면선 중 중간 지점으로부터 연하며 예각으로 되는 2차여유각을 이루도록 2차여유면을 가공 처리하는 2차여유면 가공단계(S50), 상기 상기 2차여유면 가공단계에서, 상기 게싱면선 중 중간지점으로부터 가공되지 않은 영역으로 둔각을 이루며 소재의 끝단부 중심으로 포인트가 형성되도록 포인트면을 가공처리하는 포인트면 가공단계(S60), 상기 포인트면 가공단계에 의한 포인트면 단부와, 상기 2차여유면 가공단계에 의해 가공된 2차여유면의 단부로부터 공동으로 연하여 예각으로 되는 1차여유각을 이루며 1차여유면을 갖도록 가공처리하는 1차여유면 가공단계(S70), 상기 1차여유면 가공단계에 의한 1차여유면의 외곽 단부로부터 하향 절삭되며 챔퍼를 이루도록 하는 챔퍼가공단계(S80)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 3개의 커팅날을 갖는 드릴 제조방법과,
상기한 제조방법을 이용하여, 드릴 소재에서 공구모듈을 이루는 영역의 원주를 3등 분할하여서 되는 각각의 기준점에서 외주면을 따라 나선형을 이루는 3개의 홈 및 상기 홈과 홈 사이의 힐을 이루되, 상기 힐 끝단부에서 홈측으로 연하며 예각을 이루는 게싱면과, 상기 게싱면선 중 중간 지점으로부터 연하며 예각으로 되는 2차여유각을 갖는 2차여유면과, 상기 게싱면선 중 중간지점으로부터 포인트측으로 둔각을 이루는 포인트면과, 상기 2차여유면 단부와 포인트면 단부로부터 공동으로 연하여 예각을 이루는 1차여유각을 갖는 1차여유면을 갖으며, 상기 1차여유면의 외곽 단부로부터 하향 절삭되며 챔퍼를 이루는 것을 특징으로 하는, 3개의 커팅날을 갖는 드릴에 관한 것이다.

Description

다수의 커팅날을 갖는 드릴 제조방법 및 이로부터 제조되는 드릴{THREE EDGE DRILL MANUFACTURE METHOD AND THREE EDGE DRILL}

본 발명은 드릴에 관한 것으로, 비교적 얇은 강판을 천공할 때 드릴 작업의 정확성 및 천공 과정에서 버가 형성되지 않도록 하기 위한 다수의 커팅날을 갖는 드릴 제조방법과, 이로부터 제조되는 드릴에 관한 것이다.

엔지니어링 산업은 항상 생산성 증가 및 품질 개선을 목표로 하고 있는바, 엔지니이렁 산업에서 가장 어려운 작업 중의 하나를 구성하는 것이 구멍 절삭 작업이라 할 수 있다.

이러한 구멍 절삭 작업인 드릴 작업은 저렴한 비용과 짧은 시간의 공정에 의해 양질의 구멍을 생산하기 때문에 절삭가공 중에서 중요한 비중을 차지하고 있다.

이러한 구멍가공시 치수오차의 원인 중 하나로 소송변형에 의한 버(burr)가 발생된다.

상기한 버(burr)는 입구버와 출구버로 구분될 수 있는데, 입구버는 드릴의 진입시에 드릴의 모서리부에 의해 피삭재 상면에 작은 쐐기 모양으로 형성되고, 출구버는 드릴의 관통 직전에 드릴이 남아 있는 피삭재를 밀어냄으로써 피삭재의 하면에 형성되는 것이 통상적이다.

특히 이중에서 부품의 품질과 조립에 가장 큰 영향을 미치는 것은 출구버인데, 이는 추가적인 제조공정과 디버링을 요구하게 되고, 추가적인 공정은 대부분 수작업에 의해 실시되므로 작업성 및 생산성을 저하시킴은 물론, 제품 원가의 상승을 일으키는 요인으로 작용하게 된다.

이러한 버의 발생을 줄이기 위한 선행 연구로, 드릴의 인선부에 라운딩을 주는 방법과 비틀림각의 증가, 출구면을 경화시키는 방법 등이 제시되고 있다.

그러나 출구면의 경화는 버의 생성을 줄이지만, 제거가 더 어려운 버를 생성시키는 문제가 있다.

특히, 두께가 상당히 얇은 강판 등을 드릴 가공할 경우에는 버의 발생을 억제하기 위해 상당한 드릴 회전 속도로 천공을 하더라도 얇은 두께에 의해 필연적으로 버의 발생이 일어나게 된다.

또한, 이외에도 초음파와 저주파 가진에 의해 버발생을 감소시키거나, 이송량을 변화시키는 것에 의해 추력을 억제시킴으로서 버를 최소화하는 방법이 있으나, 이는 절삭 방법에 의해 버 형성을 줄이게 되므로 추가적인 장비를 구비하여야 하는 등 가공비용이 상승되는 문제가 있다.

공개특허 특 2003-0084082 (2003. 11. 01 공개)

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특히 박판으로 되는 두께가 얇은 강판에 구멍을 천공하기 위한 드릴 작업시 버의 형성이 억제되도록 하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

초경합금 소재를 이용하여 일정 길이로 절단 한 후, 원통 외주면을 연마하는 연삭단계(S10),

상기 연삭단계를 거친 소재에서 공구모듈을 이루는 영역의 원주를 3등 분할하여서 되는 각각의 기준점에서 외주면을 따라 나선형을 이루는 다수의 홈으로 가공처리하는 플루트가공단계(S20),

상기 플루트가공단계를 거친 소재의 홈과 홈 사이의 힐의 평면을 연삭 가공하는 힐평삭가공단계(S30),

상기 힐평삭가공단계를 거친 소재의 힐 끝단부에서 홈측으로 연하며 예각을 이루도록 게싱면(gashing face)를 가공처리하는 게싱면 평삭단계(S40),

상기 게싱면 평삭단계에서 가공처리된 게싱면의 단부측 으로부터 연하며 예각으로 되는 2차여유각을 이루도록 2차여유면을 가공 처리하는 2차여유면 가공단계(S50),

상기 상기 2차여유면 가공단계에서, 상기 게싱면의 단부를 이루는 게싱면 중 중간지점으로부터 가공되지 않은 영역으로 둔각을 이루며 소재의 끝단부 중심으로 포인트가 형성되도록 포인트면을 가공처리하는 포인트면 가공단계(S60),

상기 포인트면 가공단계에 의한 포인트면 단부와, 상기 2차여유면 가공단계에 의해 가공된 2차여유면의 단부로부터 공동으로 연하여 예각을 이루는 1차여유각을 이루며 1차여유면을 갖도록 가공처리하는 1차여유면 가공단계(S70),

상기 1차여유면 가공단계에 의한 1차여유면의 외곽 단부로부터 하향 절삭되며 챔퍼를 이루도록 하는 챔퍼가공단계(S80)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 박판으로 되는 두께가 얇은 강판에 구멍을 천공하기 위한 드릴 작업시 버의 형성이 발생되지 않아, 박판의 천공 작업시 작업 효율성 및 생산성을 증대시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 드릴의 제조공정도
도 2는 본 발명에 의한 드릴의 사시도로 연삭단계 후 플루트가공단계를 거친 상태를 도시한 것으로 확대부분은 A-A선 부분을 단면 처리하여 플루트가공에서 홈 가공시 기준점을 도시한 도면
도 3은 플루트가공단계를 거친 소재에서 홈과 홈 사이의 힐부분을 평삭한 상태를 도시한 도면
도 4는 도 3에 의한 힐평삭가공단계를 거친 소재를 이용하여, 공구모듈의 끝단부측에서 게싱면을 가공처리한 상태를 도시한 사시도
도 5는 도 4에 의해 게싱면 평삭단계를 거친 소재를 이용하여 게싱면으로부터 연하여 2차여유면을 가공 처리한 상태를 도시한 도면
도 6은 도 5에 의해 가공된 소재를 이용하여 포인트면을 가공한 상태의 개괄적 도면
도 7은 도 6에 의해 포인트면 가공단계를 거친 소재를 이용하여, 2차여유면으로부터 1차여유면으로 1차여유각을 갖도록 가공 처리한 상태를 도시한 도면
도 8은 드릴의 포인트와 1차여유면에서 최선단간의 높이 차이를 도시한 도면
도 9는 본 발명에 의해 완성된 드릴을 도시한 사시도
도 10은 도 9에서의 "A"부분을 확대 도시한 도면
도 11은 본 발명에 의한 드릴을 이용하여 박판의 피가공재를 드릴 가공하기 위한 것으로 피가공재에 드릴의 포인트가 먼저 접한 상태에서 위치 선정 후, 챔퍼 부분의 선단부에 해당되는 절삭날이 피가공재에 접하며 드릴 가공이 이루어지는 상태를 도시한 순차적 도면
도 12는 기존 드릴을 이용하여 드릴 가공시 피가공재의 후면측으로 버가 발생되는 상태를 도시한 도면
도 13은 본 발명의 실제 제품을 촬영한 사진
도 14는 본 발명의 실 제품에서 게싱면, 2차여유면, 포인트, 포인트면, 1차여유면의 구성을 명확하게 나타내기 위한 확대 촬영 사진
도 15는 본 발명에서 2차 여유면과 포인트면의 구성을 나타낸 확대 촬영 사진
도 16은 게싱원주각을 설명하기 위한 촬영 사진

본 발명은 도 1에서 보는 것과 같이 연삭단계(S10), 플루트가공단계(S20), 힐평삭단계(S30), 게싱면 평삭단계(S40), 2차여유면 가공단계(S50), 포인트면 가공단계(S60), 1차여유면 가공단계(S70), 챔퍼가공단계(S80)을 거쳐 완성된 다수의 커팅날을 갖는 드릴을 제조할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부하는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은, 초경합금 소재를 이용하게 되는데 먼저 선택된 소재를 일정 길이로 절단 처리한 후 선택된 소재(100)의 외주면을 초기 연마 가공하는 연삭단계를 거치게 된다.(S10)

이러한 연삭단계(S10)를 거친 소재에서 공구모듈(101)을 이루는 영역에서 원주를 3등 분할한 후 그 분할 영역의 중간 지점을 기준점으로 하여, 외주면을 따라 나선형을 이루며 다수의 홈(110)으로 가공 처리하게 되는 플루트가공단계를 거치게 된다.(S20)

한편, 상기한 바와 같은 플루트가공단계(S20)는 공지의 플루트 가공장치를 이용하여 가공처리하도록 하되, 본 발명은 3날의 커팅날이 형성되도록 구성하여야 하는바 전술한 바와 같이 본 발명에 채택된 소재를 연삭한 상태에서 도 2에 도시되어 있는 간략한 도면에서 보는 것처럼 소재에서 공구모듈(101)을 이루는 영역의 최하단 원주면을 3등분 등간격 분할 한 후, 그 분할된 영역에서 홈(110)이 가공처리되는 영역의 중심점을 기준점으로 선정하여 플루트 가공처리하는 것이 바람직하다.

도 2에서의 확대부분은 전술한 플루트가공단계(S20)를 거치기 위해, 공구모듈(101)을 이루는 부분에서 최하단 영역의 원주면을 단면처리하여 A-A선 단면을 확대 도시한 것으로, 홈가공영역(103)과 비홈가공영역(104)으로 영역을 구분한 후 상기 홈가공영역(103)의 원호상에서 중앙지점을 각각 기준점(102)으로 하여, 공지의 플루트 가공장치를 이용하여 플루팅 처리하므로서 홈(110)을 가공하게 된다.

상기와 같이 플루트가공단계(S20)를 거친 소재는, 도 3에서와 같이 홈(110)과 홈(110) 사이의 도출된 부분인 힐(120)을 평삭하게 된다.

도 3에서는 도 2와는 달리 홈가공영역(103)을 홈(110)으로 표기하였으며, 이는 홈(110)이 가공된 상태에 있으므로, 상호 다르게 표기하게 되는 것으로 이해하여야 할 것이다.

상기와 같이 힐평삭가공단계(S30)를 거친 소재는, 도 4에서 보는 바와 같은 게싱면 평삭단계(S40)를 거치게 되는데, 소재(100)의 끝단부에서 홈(110)측으로 연하며 예각(θa)을 이루며 게싱면(gashing face)(130)을 가공 처리하게 된다.

상기한 게싱면(130)에서의 게싱원주각(θa)은 9.5 °~ 10.5° 정도를 유지하도록 하였다.
도 16은 게싱원주각을 설명하기 위한 사진이다.
도 16에서 보듯이, 선 a 는 홈(110)으로부터 연장되는 가상선을 의미하고, 선 b 는 홈(110)으로부터 연장되는 단부측으로부터 게싱면 평삭단계에 의해 평삭처리되는 면인 게싱면과 동일한 가상선을 의미하는데, 이와 같이 선 a 와 선 b 의 벌어지는 각도를 본 발명에서는 게싱원주각이라 칭하고, 그 각도는 예각을 이루는 것으로 9.5 ~ 10.5 ° 를 이루도록 하였다.

상기한 바와 같이 게싱면 평삭단계(S40)를 거친 소재(100)는, 도 5에서 보는 것과 같이 2차여유면(140)을 가공처리하게 되는데, 확대된 도면에서 보듯이 게싱면(130)이 끝나는 지점의 게싱면선(131)으로부터 연하여 상기 게싱면선(131)을 기준으로 하여 예각을 이루도록 2차여유각(θ₂)를 이루도록 가공하게 된다.

상기 2차여유각(θ₂)은 본 발명에서는 25°로 하였다.

한편, 상기와 같이 2차여유면 가공단계(S50)가 완료되면, 도 5 및 도 6에서 보는바와 같이 포인트면(151)을 가공하게 되는데, 상기 포인트면(151)은 도 6에서 보듯이 게싱면선(131)의 중간지점으로부터 가공되지 않은 영역으로 둔각을 이루며 소재(100)의 끝단부 중심까지 가공되어 포인트(150)가 형성되도록 하는 포인트면 가공단계(S60)를 거치도록 한다.

한편 상기 포인트(150) 형성을 위한 가공 과정에서, 포인트면(151)으로부터 포인트(150)에 걸쳐 이중각이 이루어지도록 하였으며, 상기 포인트(150)는 날카롭지 않도록 가공처리하는 것이 바람직하다.

이와 같이 포인트(150)가 날카롭지 않으면서도 비교적 무딘 상태를 유지하도록 하는 것은 포인트(150)의 취약성을 감안하여 쉽게 파손되는 현상이 발생 되지 않도록 하기 위함이다.

상기와 같은 포인트면(151) 가공단계를 거치게 되면, 도 5 내지 도 6 에서와 같이 포인트(150)를 형성하게 되어 드릴 작업시 박판으로 되는 피천공재에서 드릴 작업을 위한 기준점을 선정할 수 있도록 하였다.

한편, 상기 포인트면 가공단계(S60)에서의 포인트면(150) 작업이 완료되어 포인트(150)의 형성이 이루어진 후에는, 도 7에서와 같이 1차여유면 가공단계(S70)를 거치게 되는데, 기 가공된 2차여유면(140)의 단부측과 상기 포인트면 가공단계(S60)에 의해 가공된 포인트면(151)의 단부측으로부터 공동으로 연하여 예각으로 이루어지는 1차여유각(θ₁)을 이루며 1차여유면(160)이 가공되도록 한다.

상기 1차여유각(θ₁)은 본 발명의 예에서 14°로 설정하였다.

상기와 같이 1차여유각(θ₁)을 갖는 1차여유면(160)과 2차여유각(θ₂)을 갖는 2차여유면(140)을 두는 것은 박판의 피가공재에 구멍을 뚫을 때 발생되는 연삭팁의 자연스러운 배출과 함께, 1차여유면(160)의 단부측으로 형성되는 커팅날 부분이 피가공재와 접촉할 때 불필요한 마찰 감소 및 박판의 천공과정에서 발생 될 수 있는 버의 형성을 억제하기 위함이다.

한편 도 8에서 보듯이 1차여유면(160) 가공이 이루어지면서 포인트(150)의 높이(A) 보다는 1차여유면(160)의 최선단측의 높이(B)를 작도록 하여야 한다.

이와 같이 하게 되면, 박판으로 되는 피가공재에 드릴을 천공하고자 하는 위치를 상기한 포인트(150)에 의해 위치 선정이 이루어지면서, 상기 1차여유면(160)의 최선단측의 커팅날이 먼저 피가공재에 접하며 드릴 가공처리되는데, 이 과정에서 얇은 박판의 피가공재에 천공되는 구멍의 반대편측으로는 통상적인 버의 발생이 억제될 수 있다.

즉, 천공 과정시 구멍이 뚫리면서 버의 발생이 억제되도록 하기 위해 포인트(150)가 먼저 피가공재에 접하며 위치 선정한 후, 1차여유면(160)의 최선단측 커팅날이 2차로 접하며 천공되어질 때 버의 억제 효과를 배가하기 위해서, 1차여유면(160)의 최선단측 커팅날 부분은 다시 하방향으로 챔퍼(170)를 갖도록 챔퍼가공단계(S80)를 거쳐 도 9에서와 같은 완성된 드릴을 얻을 수 있다.

이와 같은 가공과전을 통해 얻게 되는 드릴을 이용하여, 박판의 피가공재(200)를 구멍 가공하게 되면, 도 11에서 보듯이 먼저 드릴의 최선단측 포인트(150)가 먼저 피가공재(200)에 접하며 뚫고자 하는 구멍의 위치를 선정하게 되고, 이어서 연이어 드릴의 1차여유면(160) 단부와 챔퍼(170)간 만나는 지점에 해당되는 커팅날에 의해 피가공재(200)의 구멍을 외곽으로부터 뚫는 작업이 이루어지며 박판으로 되는 피가공재(200)의 구멍을 완전하게 천공 가공할 수 있다.

이러한 작업을 통해 도 11에서 보듯이 박판으로 되는 피가공재(200)의 구멍 후면에는 버의 발생이 전혀 발생되지 않게 되는 것이다.

S10; 연삭단계
S20; 플루트 가공단계
S30; 힐평삭 가공단계
S40; 게싱면 평삭단계
S50; 2차여유면 가공단계
S60; 포인트면 가공단계
S70; 1차여유면 가공단계
S80; 챔퍼 가공단계
100; 소재 101; 공구모듈
102; 기준점 103; 홈가공영역
104; 비홈가공영역 110; 홈
120; 힐 130; 게싱면
131; 게싱면선 140; 2차여유면
θ₂; 2차여유각 150; 포인트
151; 포인트면 160; 1차여유면
θ₁; 1차여유각 170; 챔퍼
200; 피가공재 210; 버

Claims (3)

1. 초경합금 소재를 이용하여 일정 길이로 절단 한 후, 원통 외주면을 연마하는 연삭단계(S10),
   상기 연삭단계를 거친 소재에서 공구모듈을 이루는 영역의 원주를 3등 분할하여서 되는 각각의 기준점에서 외주면을 따라 나선형을 이루는 다수의 홈으로 가공처리하는 플루트가공단계(S20),
   상기 플루트가공단계를 거친 소재의 홈과 홈 사이의 힐의 평면을 연삭 가공하는 힐평삭가공단계(S30),
   상기 힐평삭가공단계를 거친 소재의 힐 끝단부에서 홈측으로 연하며 예각을 이루도록 게싱면(gashing face)를 가공처리하는 게싱면 평삭단계(S40),
   상기 게싱면 평삭단계에서 가공처리된 게싱면의 단부측 게싱면선 중 중간 지점으로부터 연하며 예각으로 되는 2차여유각을 이루도록 2차여유면을 가공 처리하는 2차여유면 가공단계(S50),
   상기 상기 2차여유면 가공단계에서, 상기 게싱면선 중 중간지점으로부터 가공되지 않은 영역으로 둔각을 이루며 소재의 끝단부 중심으로 포인트가 형성되도록 포인트면을 가공처리하는 포인트면 가공단계(S60),
   상기 포인트면 가공단계에 의한 포인트면 단부와, 상기 2차여유면 가공단계에 의해 가공된 2차여유면의 단부로부터 공동으로 연하여 예각으로 되는 1차여유각을 이루며 1차여유면을 갖도록 가공처리하는 1차여유면 가공단계(S70),
   상기 1차여유면 가공단계에 의한 1차여유면의 외곽 단부로부터 하향 절삭되며 챔퍼를 이루도록 하는 챔퍼가공단계(S80)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 다수의 커팅날을 갖는 드릴 제조방법.
   
2. 드릴에 있어서,
   드릴 소재에서 공구모듈을 이루는 영역의 원주를 3등 분할하여서 되는 각각의 기준점에서 외주면을 따라 나선형을 이루는 다수의 홈 및 상기 홈과 홈 사이의 힐을 이루되,
   상기 힐 끝단부에서 홈측으로 연하며 예각을 이루는 게싱면과,
   상기 게싱면의 중간 지점으로부터 연하며 예각으로 꺽여지는 2차여유각을 갖는 2차여유면과,
   상기 게싱면의 단부에서 2차여유면 경계를 이루는 게싱면선 중 중간지점으로부터 포인트측으로 둔각을 이루며 이중각을 이루는 포인트면과,
   상기 2차여유면 단부와 포인트면 단부로부터 공동으로 연하여 예각을 이루는 1차여유각을 갖는 1차여유면을 갖으며, 상기 1차여유면의 외곽 단부로부터 하향 절삭되며 챔퍼를 이루는 것을 특징으로 하는, 다수의 커팅날을 갖는 드릴.
   
   
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