KR101255715B1 - 드릴 - Google Patents

Abstract

드릴(2), 특히 나선형 드릴은 강화 홈(12)을 구비하는 본체(8), 및 서로 병합하는 두 개의 주 커팅 에지(20)를 포함하는 드릴 프론트(10)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 주 커팅 에지(20)는 드릴의 종축선(6)에 대해 직각인 평면상에서 연장하는 연속 대칭 커팅 에지를 형성하여 폐쇄된 드릴 구멍(18)이 특히 가능한 한 평면인 드릴링 베이스를 형성할 수 있도록 한다. 주 커팅 에지(20)는 이에 따라 서로 180°로 배향된다.

Description

드릴{DRILL}

본 발명은 서로 병합하는 둘 이상의 주 커팅 에지를 구비하는 드릴 프론트뿐 아니라 칩 플루트를 구비하는 본체를 갖는, 드릴, 특히 나선형 드릴에 관한 것이다.

표준 DIN ISO 5419에 따르면, 이러한 나선형 드릴은 본 명세서에서 드릴 프론트로 지칭되는 드릴 팁을 포함하며, 드릴 팁은 실질적으로 드릴의 커팅 기능성을 제공한다. 드릴 팁에 인접하여 본체가 존재하며, 상기 본체 내부로는 특히 나선형으로 연장하고 각각 드릴 팁의 주 커팅 에지에서 시작하는 칩 플루트들이 형성된다. 드릴의 종방향으로 샤프트가 본체에 인접하며, 샤프트에 의해 드릴이 처킹되어 유지된다.

두 개의 주 커팅 에지를 갖는 통상적인 나선형 드릴에서 이들 주 커팅 에지는 특히 DIN 1414-1에서 설명되는 바와 같이, 서로에 대해 예각으로 배열된다. 두 개의 주 커팅 에지는 드릴의 중심에 배치된 치즐 에지(chisel edge)를 통해 서로 연결된다. 치즐 에지 영역에서, 드릴 팁은 웨브 두께를 갖는다. 치즐 에지는 주 커팅 에지에 인접하는 도구 플랭크뿐 아니라, 동시에 주 커팅 에지가 원뿔면에 관하여 인접하는 드릴의 선두점에 있다.

이러한 나선형 드릴의 드릴 작업은 작업편에 원뿔형 바닥을 갖는 드릴 구멍을 형성한다. 그러나 특정 경우, 가능한 편평한 바닥을 갖는 폐쇄된 구멍(blind holes)이 요구된다. 서로에 대해 예각인 주 커팅 에지들의 기울기 때문에, 통상적인 나선형 드릴에 의해서는 이러한 폐쇄된 구멍을 드릴링할 수 없다.

EP 0 089 123 A1은 거의 평면인 바닥을 갖는 구멍을 제작하기 위한 드릴을 설명한다. 이러한 드릴은 드릴 직경의 일부분에 걸쳐서만 연장되며 드릴의 중심에 배치되는 제 1 에지를 구비한다. 드릴의 종방향에서 시작되는 제 2 에지가 일 측면에 인접하며, 상기 제 2 에지는 주 에지로부터 드릴의 외부 원주로 연장된다. 돌출하는 제 1 커팅 에지때문에, 이 드릴은 구멍의 바닥을 완전한 평면으로 제작할 수 없다. 이 경우 돌출하는 주 에지는 센터링(centering)을 위해 필수적이다.

또한, DE-AS 1 177 904는 슬롯 밀링 커터를 설명하고 있으며, 슬롯 밀링 커터는 전면에 총 네 개의 전면 커팅 에지를 구비하지만, 이들은 커터의 중심 상에서 서로 연결되지 않는다. 그러나 이러한 밀링 커터는 드릴링 작업에 적합하지 않은데, 이는 중심 영역에 커팅 에지를 갖지 않으므로 단순히 회전 운동만으로는 중심 영역에서 임의의 칩들을 제거하지 못할 것이기 때문이다. 따라서, 커터는 반드시 측면 방향으로도 이동되어야 한다.
US 6,135,681은 주 커팅 에지가 드릴의 종축선에 직각인 평면내에서 연장하는 커팅 비트를 갖는, 바닥이 편평한 드릴을 설명한다.

본 발명의 목적은 평탄하고 편평한 바닥을 갖는 폐쇄된 구멍이 제작될 수 있는 드릴링 도구를 제공하는 것이다.

이러한 문제는 특허청구범위 제1항에 따른 드릴을 통하여 본 발명에 의해 해결되며, 이에 따라 드릴 프론트의 둘 이상의 주 커팅 에지는 드릴의 종축선에 대해 직각인 평면에서 연장하는 공통의 연속적인 에지를 형성한다. 따라서, 두 개의 주 커팅 에지는 서로 180°의 각도로 배향된다. 드릴은 돌출 팁을 갖지 않으므로, 드릴 구멍의 바닥은 완전히 고르고 편평하다. 주 커팅 에지에 의해 형성되는 에지는 전체 드릴 직경에 걸쳐 연장된다. 바람직하게 주 커팅 에지는 서로 대칭으로, 특히 드릴 중심에 대해 점 대칭으로 배열된다.

바닥이 편평한 드릴로서 설계된 이러한 드릴의 특별한 이점은 예를 들면 완전히 편평한 구멍의 바닥을 갖는 폐쇄된 구멍을 제조하기 위해, 나선형 드릴 팁을 갖는 통상적인 나선형 드릴과 마찬가지로, 적어도 대략 동일한 커팅 파라미터와, 동일한 처리 및 드릴링 시간이 얻어진다는 점이다. 따라서, 일반적으로 단 하나의 전면 에지 및 큰 웨브 직경을 갖는 통상적인 슬롯 밀(slot mill)에 비해, 처리 시간이 확실히 단축된다. 즉, 폐쇄된 구멍을 제조하기 위한 가공 시간이 확실히 단축된다.

바닥이 편평한 드릴에 의해 편평한 바닥, 특히 계단형 드릴 구멍 벽(계단형 구멍)을 갖는 구멍의 정확히 폐쇄된 형상은 경제적으로 효율적이며 문제없이 가능해진다. 계단형 구멍을 형성하기 위해, 필요한 경우, 예를 들면 밸브 시트(valve seat)를 형성하기 위해, 바닥이 편평한 드릴은 추가의 커팅 에지들을 가지며, 커팅 에지들은 방사상 외측으로 연장되며 한 단계의 깊이만큼 주 커팅 에지에 대해 오프셋된다. 또한, 바닥이 편평한 드릴은 관통공을 드릴링하는데 사용될 때, 뒤말림(burr)이 거의 없는 구멍의 림을 제조할 것이다.

단부면 커팅 에지를 갖는 에지의 완전히 편평한 배향의 다른 실질적인 이점은 원뿔형 드릴 팁과 달리 - 강하게 밀리지 않고 드릴이 곡면상에도 문제없이 적용될 수 있다는 점이다.

드릴의 종축선에 대해 직각으로 배향된 연속 에지때문에, 전체 드릴 직경에 걸쳐 한 평면에서 칩을 균일하게 제거할 수 있다.
또한, 주 커팅 에지는 - 드릴의 커팅 방향과 관련하여 - 드릴의 종축선에 대해 직각인 평면 내에 놓이며 드릴의 중심을 통하여 연장하는 중심선 뒤쪽에 배치된다. 주 커팅 에지는 각각 특히 웨브 직경만큼 중심선에 대해 오프셋되어 위치된다. 이러한 정도(measure) 덕분에, 주 커팅 에지는 제 1 주 커팅 에지를 연삭할 때, 제 2 주 커팅 에지와 접촉하지 않은 상태로 연삭 휠과 문제없이 연삭될 수 있다.

바람직하게, 주 커팅 에지는 직선형이며 에지는 대체로 선을 따라 이어진다. 이에 따라, 드릴에 작용하는 힘이 대칭으로 분배되어, 드릴에는 드릴링 작업중에 드릴 구멍의 기하학적 구조에 악영향을 미치는 단지 약간의 측방향 힘만이 가해진다.

바람직하게, 두 개의 주 커팅 에지는 드릴 프론트의 중심에 남아 있는 치즐 에지(remaining chisel edge)를 통해 서로 연결되어서, 주 커팅 에지는 드릴의 종축선에 대해 직각인 평면에서 서로에 대해 오프셋된다. 남아 있는 치즐 에지는 크기가 작으므로, 약간만 오프셋된다. 이러한 오프셋은 대체로 전면 중앙의 웨브 직경에 한번 대응한다. 이러한 웨브 직경, 따라서 오프셋도 드릴 직경을 변화시키며, 대체로 체감적으로 상승하는 드릴 직경을 적절히 증가시킨다. 직경이 약 3mm 내지 30mm인 드릴에 대해, 웨브 직경은 바람직하게 약 0.05mm 내지 0.35m이다. 바람직하게 웨브 직경은 일정한 요인에 의해 가중된 드릴 직경의 루트(root)에 따라 결정된다.

주 커팅 에지의 평행한 오프셋과 함께 남아 있는 치즐을 드릴 중심에 배치하면, 두 개의 주 커팅 에지를 용이하게 연삭(grinding)할 수 있다. 동시에, 드릴 중심 영역에 충분한 강도가 얻어진다. 또한, 치즐 에지 및 그에 따른 웨브 직경의 크기가 매우 작기 때문에, 중심에서조차 과도한 압착(squeezing) 없이 효율적인 칩 커팅이 이루어진다. 이에 따라, 소위 중심 칩이 효율적으로 제거될 수 있어서 드릴 중심 영역에서의 압착을 방지할 수 있다. 이에 반해, 통상적인 나선형 드릴은 드릴 팁 영역에서 웨브 두께가 상당히 두꺼우며, 이러한 웨브 두께는 드릴 직경을 또한 증가시키며, DIN 1414-1은 3mm의 드릴 직경에 대해 이미 약 0.5mm의 최소 웨브 두께를 제공하고, 약 30mm의 드릴 직경에 대해 약 3.5mm의 최소 웨브 두께를 제공한다.

삭제

가능한 최상의 드릴링 결과 및 효율적인 칩 제거를 달성하기 위해, 다른 주 커팅 에지에 할당되며 주 커팅 에지로부터 전면 중앙에 걸쳐 전면 중앙에 인접하는, 플랭크로의 전이부(transition)가 전면 갭 반경을 따라 연장된다. 바람직하게 전면 갭 반경은 드릴 직경을 증가시키면서 증가하며, 3mm 내지 30mm의 드릴 직경에 대해 0.5mm 내지 4.2mm의 범위 내에 있다.

연삭을 가능한 용이하게 하기 위해, 또한 각각의 주 커팅 에지에 인접하여 제 1 플랭크 각도를 갖는 제 1 플랭크가 존재하며, 제 1 플랭크에 인접하여 제 1 플랭크 각도보다 더 큰 플랭크 각도를 갖는 제 2 플랭크가 존재하도록 제공된다. 각각의 주 커팅 에지에 할당된 플랭크는 상이한 경사 각도로 서로를 향해 기울어진, 대체로 지붕형인(roof shaped) 표면을 형성한다. 비교적 편평한 제 1 플랭크로 인해, 드릴 프론트는 주 커팅 에지 영역에서 충분히 높은 재료 강도를 가지며, 따라서 충분히 안정적이다. 따라서, 주 커팅 에지 상에서 서로에 대해 접하는 플랭크 및 경사면(rake face)에 의해 한정되며 주 커팅 에지 상에 형성되는 커팅 웨지(cutting wedge)는 안정적이다. 바람직하게, 제 1 플랭크 각도는 4°내지 10°의 범위 이내이고, 제 2 플랭크 각도는 8°내지 20°의 범위 이내이며, 각도의 선택은 재료에 좌우된다. 스틸로 설계된 드릴에서 이들 두 각도들은 각각 약 6°내지 12°이내이다.

또한, 바람직하게, 제 1 플랭크의 폭은 드릴 중심 영역의 중심 폭으로부터 드릴의 외부 원주상의 외부 폭까지 증가하도록 제공된다. 대체로, 가능한 안정적인 커팅 웨지를 형성하기 위해, 제 1 플랭크의 가능한 최대인 폭이 요구된다. 그러나 동시에 작은 기울기 때문에, 이러한 폭은 너무 크지 않아야 하며, 그렇지 않으면 제거되어야 하는 칩을 위한 간극(clearance)이 충분하지 않을 것이다. 드릴 중심을 향하는 제 1 플랭크의 폭 감소는 특히 중심 칩의 불확실한 배출을 고려한다. 바람직하게, 제 1 플랭크의 폭은 드릴 직경을 증가시키면서 증가하고, 중심 폭에 대해 약 0.03mm 내지 0.4mm, 그리고 3mm 내지 30mm의 드릴 직경을 위한 외부 폭에 대해 약 0.15mm 내지 0.9mm가 된다. 이러한 폭은 드릴 직경을 특히 체감적으로, 즉 연속적으로 증가시키면서 플랭크의 전체 길이에 걸쳐 증가한다.

중심 칩을 확실히 배출하는 문제를 고려하여, 또한 바람직하게 소위 각 칩 플루트의 포인트 시닝(point thinning)이 드릴 프론트에 제공된다. 이러한 포인트 시닝은 연삭 작업에 의해 제작된다. 포인트 시닝을 통해 하나의 전면 갭이 드릴 프론트 영역에 각각 형성된다. 효율적인 칩 배출을 위해, 이러한 포인트 시닝은 바람직하게 조합되어 구현되는 몇몇 특징들을 나타낸다.

한편, 바람직하게 포인트 시닝은 주 커팅 에지에 대해 직각인 중심선을 넘어 연장되도록 제공된다. 포인트 시닝, 즉 제거되어야 하는 칩의 간극은 포인트 시닝에 할당된 주 커팅 에지에 걸쳐서 남아 있는 치즐 에지 영역까지, 바람직하게는 제 2 주 커팅 에지 영역까지 연장된다. 또한, 바람직하게 포인트 시닝은 드릴의 종축선의 경우에 약 20°내지 40°, 특히 약 30 °의 각도를 포함하도록 제공된다. 바람직하게 이러한 각도는 칩 플루트의 비틀림 각도(helix angle), 즉 각각의 칩 플루트의 경계선(marginal line)이 드릴의 종축선에 대해 연장되는 각도와 대체로 동일하다. 이러한 정도를 통해, 포인트 시닝의 방사상 깊이는 드릴의 종축선에 대해 기울어진다. 이는 칩을 드릴 중심으로부터 나선형 칩 플루트까지 효율적으로 지향시킨다.

바람직하게, 포인트 시닝은 약 70°± 15°의 비교적 큰 개구 각도를 또한 갖는다.

경사면은 각각의 칩 플루트 방향에서 각각의 주 커팅 에지에 인접한다. 이러한 경사면은 바람직하게 약 -8°내지 +10°의 경사 각도로 배치된다. 경사 각도는 드릴의 종축선에 평행하게 연장되는 평면과 경사면 사이의 각도를 나타낸다. 이는 경사 각도가 드릴의 종축선에 평행하게 연장되는 평면으로부터의 경사면의 편향 정도임을 의미한다. 양의 경사각은 예각의 커팅 웨지, 음의 경사각, 둔각의 커팅 웨지를 나타낸다. 경사면은 바람직하게 포인트 시닝과 함께 연삭된다. 포인트 시닝이 이미 존재하는 칩 플루트로 연삭되기 때문에, 연삭 작업은 기존의 경사면을 변화시킨다. 즉, 소위 "경사 각도 보정"이 이루어진다. 주 커팅 에지에 인접하여 포인트 시닝에 의해 발생된 보정 경사면은 바람직하게 드릴의 종방향으로 에지의 회전당 대략 두 배의 피드 값(feed value)에 이르는 크기를 가지며, 드릴은 이에 맞춰 설계된다.

바람직한 개발예에서, 경사면은 균일한 칩 배출을 위해 부 커팅 에지로 이어진다. 경사면이 부 커팅 에지로 이어지는 영역에서, 경사면은 약 3mm 내지 30mm의 드릴 직경에 대해 약 0.10mm 내지 0.70mm 범위의 폭을 갖는다.

에지의 완전히 편평한 마모(runout)로 인해, 드릴은 센터링 기능을 실행하는 전면 팁을 갖지 않는다. 따라서, 바람직한 개발예에 따라, 드릴의 적절한 안내를 위해 드릴의 원주 상에 이중 모따기부(chamfer)가 제공된다. 이를 위해, 칩 플루트들 사이에서 연장하는 웨브의 두 개의 경계면들 상에 랜드(lands)가 형성되며, 랜드는 드릴의 외부 원주를 결정한다.

또한, 드릴을 적절히 안내하기 위해, 각각의 주 커팅 에지는, 원형의 바람직하게는 모따기된 코너 커팅 에지(corner cutting edge)에 걸쳐서 칩 플루트를 따라 연장하는 각각의 부 커팅 에지로 병합되도록 제공된다. 코너 커팅 에지의 이러한 모따기 디자인 또는 원형 디자인은 특히 스폿 드릴링(spot-drilling)시 드릴의 자체 센터링(self-centering)을 제공한다. 드릴 구멍 바닥의 결과적인 둥글림부(roundness) 또는 모따기부가 가능한 작도록 하기 위해, 드릴의 종축선에 평행한 둥글림부 또는 모따기부의 높이는 3mm 내지 30mm의 드릴 직경에 대해 약 0.15mm 내지 0.80mm이다.

또한, 바람직하게 코너 에지 플랭크(corner-edge flank)가 코너 커팅 에지에 인접하여 확실한 칩의 제거를 보장하도록 제공된다. 플랭크는 두 개의 부분적인 플랭크 또는 하나의 곡선형 플랭크로 이루어질 수 있다.

이하 본 발명의 실시예가 도면에 의해 보다 상세히 설명된다.

도 1a는 드릴의 측면도,

도 1b는 드릴에 의해 작업편에 제작된 폐쇄된 구멍의 도면,

도 2a는 드릴 프론트의 정면도,

도 2b는 도 2a의 타원으로 표시된 영역의 확대도,

도 3a는 전면 갭을 갖는 드릴 프론트의 측면도,

도 3b는 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ 단면을 따르는 주 커팅 에지의 단면도,

도 4는 전면 갭을 갖는 드릴 프론트의 사시도,

도 5는 코너 커팅 에지를 갖는 드릴 프론트의 다른 측면도,

도 6a 및 도 6b는 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 단면을 따르는 코너 커팅 에지 영역이 상이한 디자인으로 된 단면도, 및

도 7은 코너 반경을 갖는 도 5에 따른 코너 커팅 에지의 평면도이다.

도면에서 동일하게 작동하는 특징부들은 동일한 참조 부호로 표기된다.

도 1a에 따라 나선형 드릴로 설계된 드릴(2)은 생크(4), 드릴의 종축선(6)을 따라 생크에 인접한 본체(8)를 포함하며, 상기 본체(8)의 전방 단부는 드릴 프론트(10)를 구비한다. 나선형으로 연장하는 칩 공간 또는 칩 플루트(12)는 각각 칩 플루트(12)들 사이에 형성되는 웨브(14)를 구비하며, 본체(8) 내부로 형성된다. 칩 플루트(12)는 종축선(6)에 대해 나선 각도(ω)로 배향된다. 드릴은 생크(4) 방향으로 약간 감소하는 드릴 직경(d)을 갖는다.

도 1a는 드릴 프론트(10)가 완전히 편평한 디자인이며 종축선(6)에 대해 직각인 평면 내에 놓이는 것을 분명히 도시하고 있다. 도 1b로부터 명확한 바와 같이, 완전히 편평한 바닥을 갖는 폐쇄된 구멍(18)은 이러한 드릴(2)로 작업편(16) 내에 제작될 수 있다.

또한, 드릴 프론트(10)의 완전히 편평한 디자인은, 통상적인 나선형 드릴에 일반적인 원뿔형 드릴 팁의 부재로 인해, 드릴이 곡선면상에서 미끄러지지 않을 것이기 때문에, 곡선형 표면에서도 스폿 드릴링을 용이하게 할 수 있다.

드릴 프론트(10) 커팅 영역의 완전히 편평한 디자인 및 일반적인 원뿔형 드릴 팁의 부재로 인해, 특히 이른바 중심 칩(center chip)의 확실한 칩 배출에 관해서 뿐 아니라, 드릴(2)의 자체 센터링 및 안내에 관하여 특정한 필요조건이 필요하게 된다. 드릴을 효과적으로 안내하고 확실한 칩 배출을 보증할 수 있도록, 드릴(2)은 다수의 특징들을 가지며, 이러한 다수의 특징들은 특히 조합되어서 우수한 드릴링 결과를 갖는 안전하고 확실한 드릴링 작업을 가능하게 한다.

도 2a 및 도 2b로부터 특히 명확한 바와 같이, 드릴(2)의 드릴 프론트(10)는 남아 있는 치즐 에지(22) 상에서 서로 병합하는 두 개의 주 커팅 에지(20)를 포함한다. 남아 있는 치즐 에지(22)뿐 아니라 주 커팅 에지(20)는 종축선(6)에 대해 직각인 평면에서 완전히 연장하는 공통 에지를 형성한다. 주 커팅 에지(20)는 직선형이며, - 남아 있는 치즐 에지(22)에 의해 야기된 약간의 오프셋을 제외하면 - 실질적으로 일직선에 있다. 남아 있는 치즐 에지(22)에 의해 형성된 두 개의 주 커팅 에지(20)들 사이의 전이 영역에서 재료의 두께는 매우 얇다. 드릴 중심(24)에서, 본 명세서에서 원형으로 도시되어 있는 드릴 프론트(10)의 웨브 직경(k)은 나선형 드릴의 일반적인 웨브 직경에 비해 매우 작다.

제 1 플랭크(26) 및 제 2 플랭크(28)로 이루어진 두 개의 단편의 플랭크는 주 커팅 에지(20) 각각에 인접한다. 특히 도 3b에 따른 단면도로부터 명확한 바와 같이, 제 1 플랭크(26)에는 제 1 플랭크 각도(α1)가 할당되고 제 2 플랭크(28)에는 제 2 플랭크 각도(α2)가 할당된다. 제 1 플랭크(26)는 드릴 중심(24)으로부터 드릴 외부를 향하여 증가하는 폭을 가지며, 제 1 플랭크(26)는 중심 영역에 중심 폭(b1)을 가지며, 외부 원주 상에 외부 폭(b2)을 갖는다.

도 2b로부터 특히 명확한 바와 같이, 각각의 주 커팅 에지(20)는 드릴 중심(24)을 통과하여 연장하는 중심선(30)으로부터 이격되어 위치된다. 즉, 각각의 주 커팅 에지(20)는 커팅 방향(32)에서 볼 때, 중심선(30) 뒤쪽에 배치된다. 커팅 방향(32)은 드릴(2)의 정상 회전 방향을 나타낸다.

두 개의 플랭크(26,28)를 갖는 디자인뿐 아니라 중심 뒤쪽에 주 커팅 에지(20)를 배치하는 이러한 디자인은 드릴(2)의 요구되는 에지의 기하학적 구조를 특히 우수하게 연삭할 수 있게 하는데, 이는 주 커팅 에지(20)를 중심 뒤쪽에 배치하면, 하나의 주 커팅 에지(20)를 연삭할 때, 다른 주 커팅 에지(20)가 접촉되어 이에 따라 무디게 연삭될 수도 있는 위험을 막을 수 있기 때문이다. 또한, 두 개의 단편의 플랭크(26,28) 디자인은 연삭을 용이하게 하는데, 이는 더 큰 제 2 플랭크 각도(α2)로 인해 작은 웨브 직경(k)을 갖는 특히 드릴 중심(24)을 약화시키기 때문에 드릴 중심(24)까지 연삭하는 것이 거의 불가능할 것이기 때문이다. 비교적 작은 제 1 플랭크 각도(α1)로 인해, 드릴(2)은 충분히 두껍게 설계되며, 그에 따라 주 커팅 에지(20) 영역에서 안정적이다. 이에 따라, 충분히 안정적인 커팅 웨지가 획득된다. 이러한 커팅 웨지는 도 3b에 도시되어 있다. 커팅 웨지는 칩 플루트(12)에서 주 커팅 에지(20)까지 연장하는 경사면(34) 및 플랭크(26,28)에 의해 형성된다.

대체로 드릴의 대한 특정한 난제는 여기서 드릴(2)과 작업편(16) 사이에서 상대운동이 발생하지 않거나 약간의 상대운동만이 발생할 때, 특히 중심 칩의 확실한 배출이다. 본 명세서에서 설명되는 편평한 에지의 기하학적 구조를 갖는 드릴(2)은 칩 배출에 특정한 요구조건을 부과한다.

확실한 칩 배출이 가능하도록, 특히 남아 있는 치즐 에지(22) 영역에서의 매우 작은 웨브 직경(k)에 대하여, 특정한 포인트 시닝(36)(특히 도 2a 및 도 3a 비교)이 제공된다. 이러한 포인트 시닝(36)을 얻기 위해, 일반적으로 바람직한 형상의 연삭 휠이 드릴 프론트(10) 영역에서 칩 플루트(12)로 도입된다. 이에 따라, 기존의 칩 플루트(12) 및 경사 각도(ε1)가 각각 "보정"된다(도 3b 비교). 그 결과, 포인트 시닝(36)이 형성되며, 본 명세서에서 포인트 시닝은 각각의 주 커팅 에지(20)에 인접하는 칩 플루트(12) 영역에서 표면에 관한 특정한 과정으로서 이해된다. 포인트 시닝 과정은 특히 도 2a, 3a, 4 및 5로부터 명백하다.

또한, "전면 갭"으로 지칭되는 전체 포인트 시닝(36)은 도 4에 도시되어 있는 개구 각도(γ)를 갖는다. 이 각도는 약 70°범위 이내로 매우 크다.

포인트 시닝(36)은 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이 중심을 넘어 연장된다. 이는, 포인트 시닝(36)이 제 1 중심선(30)에 대해 직각으로, 이에 따라 주 커팅 에지(20)의 진로에 대해 직각으로 배향되는 다른 중심선(38)을 넘어 연장됨을 의미한다. 특히 도 2a로부터 명확한 바와 같이, 주 커팅 에지(20)들 중 하나에 할당된 포인트 시닝(36)은 거의 다른 주 커팅 에지(20)가 시작되는 웨브 직경(k)에 대응하는 레벨까지 연장된다. 이러한 정도 덕분에, 매우 큰 간극이 중심에서 제거되는 칩에 대해 이용가능하며, 이러한 간극을 통해 칩이 배출될 수 있다. 전면 중앙 영역에서 포인트 시닝(36)의 진로는 전면 갭 반경(r)에 의해 형성되며(도 4), 전면 갭 반경은 드릴 직경(d)을 증가시키면서 증가하며, 3mm 내지 30mm의 드릴 직경(d)에 대해 0.5mm 내지 4.2mm의 범위 이내에 놓인다.

드릴의 종축선(6)에 대해, 포인트 시닝(36)은 약 30°의 포인트 시닝 각도(δ)로 연장된다(도 3a). 이러한 포인트 시닝 각도(δ)는 나선 각도(ω)에 거의 평행하게 연장되며, 이 각도에서 칩 플루트(12)는 종축선(6)을 향해 배향된다. 따라서, 포인트 시닝 각도(δ)는 거의 나선 각도(ω)만큼 크다. 따라서, 포인트 시닝(36)은 종축선(6) 방향으로 이어진다. 즉, 포인트 시닝(36)의 방사상 깊이는 드릴(2)의 종방향으로 감소한다. 이러한 정도를 통해, 유리하게 칩은 두 개의 칩 플루트(12)로 배출된다.

주 커팅 에지(20)에 바로 인접하여, 포인트 시닝(36)은, 특히 도 3a 및 도 5로부터 명확한 바와 같이, 경사면(34)을 추가로 포함하며 형성한다. 이러한 경사면(34)은 주 커팅 에지(20)와 부 커팅 에지(44)(도 3a, 도 4 및 도 5) 사이에 전이부를 형성하는 코너 커팅 에지(42)까지 연장한다. 경사면(34)은 중심 영역에서 부 커팅 에지(44)를 향하여 이어지는 폭(b3)을 가지며, 이 폭은 최소 폭(b4)을 갖는다. 경사면의 폭(b4)은 특히 피드에 의해 결정되며, 드릴(2)은 피드에 맞추어 설계된다. 즉, 바람직하게 경사면의 폭(b4)은 드릴(2)의 회전수당 피드가 두 배 또는 두 배보다 클 수 있다. 경사면의 폭(b3)은 약 3mm 내지 30mm의 드릴 직경에 대해 0.1mm 내지 0.7mm의 범위에 있으며, 최소 경사면 폭(b4)은 드릴 직경(d)의 전체 범위에 대해 0.05mm 내지 0.25mm 이상이어야 한다. 예를 들면, 알루미늄과 같은 경금속 작업편 재료에 대해 경사면의 폭(b3)은 0이 될 수도 있다.

도 5로부터 명확한 바와 같이, 포인트 시닝(36)은 경사면(34) 영역에 설계되며, 특히 종축선(6) 방향으로 끝나는 경사면(34)의 단부는 코너 커팅 에지(42)가 부 커팅 에지(44)와 병합하는 전이 지점에서 만난다. 이에 따라, 조화롭고 균일한 전이부를 얻을 수 있다.

경사면(34)은 특히 도 3b로부터 명확한 바와 같이, 종축선(6)에 평행하게 연장하는 평면에 대해 경사 각도(ε1)로 배치된다. 경사 각도(ε1)는 드릴링 되어야 하는 재료에 따라 -8°내지 +10°의 값으로 고정된다. 도 3b에서, 양의 경사 각도(ε1)가 도시되어 있으며, 대체적으로 예각의 커팅 웨지가 형성되며, 즉 드릴의 종축선(6)에 대해 직각인 평면과 경사면(34) 사이의 각도는 90°보다 작다. 음의 경사 각도는 90°보다 큰 각도를 갖는 둔각의 커팅 웨지를 의미한다. 음의 배향의 경우, 경사면의 폭(b3)은 전술한 값들보다 약간이라도 더 작다.

또한, 편평한 커팅 기하학적 구조를 갖는 드릴(2)에 대해, 일부 바람직한 정도가 제공되며, 이들을 통해 특히 이들의 조합을 통해 매우 우수한 드릴(2) 안내를 얻을 수 있다. 먼저, 드릴(2)이 이중 랜드로 형성되도록 제공된다. 이는 특히 도 2a로부터 명확한 바와 같이, 웨브(14)의 두 개의 측면 경계들 중 각각에 대해 랜드(46)가 제공됨을 의미한다. 랜드(46)를 통해, 드릴(2)은 드릴 구멍 내에서 중심으로 안내되며, 랜드(46)는 웨브(14)의 남아 있는 외부 표면에 걸쳐 드릴의 원주 상에 웨브형 상승부(web-shaped elevation)를 형성한다. 따라서, 랜드(46)는 드릴의 외부 원주를 형성한다.

또한, 도 2a에서 볼 수 있는 바와 같이, 포인트 시닝(36)은 각각의 웨브(14)의 뒤에 있는, 즉, 주 커팅 에지(20)로부터 먼 쪽을 향하는 랜드(46) 앞에서 간격을 두고 종결된다. 이로 인해 랜드(46)가 포인트 시닝(36)의 연삭을 통해 손상되지 않도록 보장된다.

또한, 우수한 안내를 위해, 코너 커팅 에지(42)의 바람직한 기하학적 구조가 제공된다. 즉, 코너 커팅 에지는 도 5로부터 명확한 바와 같이 모따기되거나 도 7에 따른 확대도로부터 명확한 바와 같이 둥글려진다. 모따기부 또는 둥글림부는 드릴의 특정한 자체 센터링을 일으킨다. 동시에, 모따기부 또는 둥글림부는 폐쇄된 구멍(18)의 에지 기하학적 구조를 드릴 구멍의 바닥 영역에 고정시킨다. 원하는 에지의 기하학적 구조에 따라, 상이한 형상이 제공될 수 있다.

그러나 가능한 편평한 드릴 구멍의 바닥을 형성하기 위한 목표를 고려하여, 이러한 둥글림부 또는 모따기부의 높이(h)는 3mm 내지 30mm의 드릴 직경(d)에 대해 단지 약 0.15mm 내지 0.80mm이다(도 5 비교).

코너 커팅 에지(42) 영역에서 적절한 칩 배출을 보장하기 위해, 도 6a 및 도 6b로부터 명확한 바와 같이, 코너 에지 플랭크(48)가 코너 커팅 에지(42) 상에 제공된다. 도 6a에 따르면, 코너 에지 플랭크(48)는 각각의 주 커팅 에지(20)에 인접한 제 1 및 제 2 플랭크(26,28)와 비교할 수 있는 두 개의 부분적인 플랭크(47,49)에 의해 형성된다. 도 6b에 따르면, 플랭크(48)는 둥글려지며 연삭에 의해 발생된 간극으로서 형성된다.

코너 커팅 에지(42)에 인접한 제 1 부분 플랭크(47)는 제 1 부분 플랭크 각도(α3)로 배치되고, 이러한 플랭크(47)에 인접한 제 2 부분 플랭크(49)는 더 큰 제 2의 부분 플랭크 각도(α4)로 배치되며, 제 1 부분 플랭크 각도(α3)는 바람직하게 커팅되어야 하는 재료에 따라 4°내지 12°범위에 있다.

도 6b에 따른 제 2 실시예에서, 플랭크(48)는 커팅되어야 하는 재료에 따라, 특히 3°내지 10°범위에 있는 드릴 직경(d)에 따라 선택되는 플랭크 각도(α5)로 배향된다.

특히 도 6b로부터 명확한 바와 같이, 경사면(34)은 각각의 칩 플루트(12) 방향으로 연장된다. 경사면의 폭은 커팅되어야 하는 재료에 따라 0.05mm 내지 0.30mm의 범위 내에 있다. 경사면(34)은 코너 커팅 에지(42) 영역에서 코너 에지 경사 각도(ε2)로 배치되며(도 6a 비교), 코너 에지 경사 각도는 커팅되어야 하는 재료에 따라 -8°내지 +8°의 범위 내에서 선택된다.

드릴(2)을 냉각시키기 위해, 드릴(2)은 특히 도 2a로부터 명확한 바와 같이, 본체(8) 내부로 형성된 냉각제 채널(50)을 포함한다. 또한, 부드러운 칩 배출을 보장하기 위해, 칩 플루트(12)에 의해 형성된 칩 공간이 생크(4)를 향해 증가하는 칩 배출 횡단면을 갖도록 제공된다. 즉, 종축선(6)에 대해 직각으로 형성된 각각의 칩 플루트(12)의 횡단면이 생크 방향으로 증가한다. 이는 소위 코어 테이퍼(core taper) 및/또는 소위 칩 공간 개구를 통하여 이루어진다.

본 명세서에서 설명되는 바닥이 편평한 드릴은 매우 우수한 드릴링 특성을 특징으로 하며, 그에 따라 상이한 요구조건에 대해 특히 효율적인 커팅 공구를 제공한다. 본 발명은 편평한 바닥을 갖는 폐쇄된 구멍을 제작하고 뒤말림이 거의 없는 관통공을 통하여 제작하는데 적합하며, 우수한 센터링 능력뿐 아니라 곡선형 표면에도 드릴을 사용할 수 있음이 특히 강조되어야 한다. 이러한 특성들은 바닥이 편평한 드릴의 특별한 기하학적 구조 설계를 통해 이루어진다. 주 커팅 에지(20)의 디자인 및 배치 외에도, 포인트 시닝(36), 이중 랜드(46), 코너 커팅 에지(42) 및 경사면(34)의 특별한 기하학적 구조가 특히 중요하다.

Claims (19)

1. 칩 플루트(12)를 구비하는 본체(8), 및 서로 병합하여 드릴의 종축선(6)에 대해 직각인 평면 내에서 연장하는 연속 에지를 형성하는 두 개의 주 커팅 에지(20)들을 구비하는 드릴 프론트(10)를 갖는 드릴(2)로서,

   상기 주 커팅 에지(20)들은 커팅 방향(32)과 관련하여 중심선(30)의 뒤쪽에 배치되고, 상기 중심선(30)은, 상기 드릴의 종축선(6)에 대해 직각인 평면 내에 놓이며, 또한 상기 주 커팅 에지(20)들이 연장된 방향으로 연장되되 상기 드릴의 중심(24)을 통과하여 연장된 것을 특징으로 하는, 드릴.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 주 커팅 에지(20)들이 직선형인 것을 특징으로 하는, 드릴.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 주 커팅 에지(20)들이, 남아 있는 치즐 에지(22)를 통해 드릴 프론트(10)의 전면 중앙에서 서로 연결되어서, 상기 주 커팅 에지(20)들은 상기 드릴의 종축선(6)에 대해 직각인 평면에서 서로에 대해 오프셋되는 것을 특징으로 하는, 드릴.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전면 중앙은 드릴 직경(d)에 따라 선형적으로 증가하며 3mm 내지 30mm사이의 드릴 직경(d)에 대해 0.05mm 내지 0.35mm 의 범위 내에 있는 웨브 직경(k)을 갖는 것을 특징으로 하는, 드릴.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 주 커팅 에지(20)는, 3mm 부터 30mm 까지의 드릴 직경(d)에 대해 0.5mm 부터 4.2mm 까지 증가하는 전면 갭 반경(r)을 갖는 원형 곡선부를 따라, 전면 중앙을 통하여 플랭크(28)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 드릴.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 각각의 주 커팅 에지(20)에 인접하여 제 1 플랭크 각도(α1)를 갖는 제 1 플랭크(26)가 존재하고, 상기 제 1 플랭크(26)와 인접하여 상기 제 1 플랭크 각도보다 더 큰 제 2 플랭크 각도(α2)를 갖는 제 2 플랭크(28)가 존재하는 것을 특징으로 하는, 드릴.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 플랭크 각도(α1)가 4°내지 10°사이의 범위 내에 있으며, 상기 제 2 플랭크 각도(α2)가 8°내지 20°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 드릴.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 플랭크(26)의 폭이 상기 드릴 중심(24) 영역의 중심 폭(b1)으로부터 상기 드릴의 외부 원주상의 외부 폭(b2)까지 증가하는 것을 특징으로 하는, 드릴.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제 1 플랭크(26)의 폭은 드릴 직경(d)의 증가와 함께 증가하며, 3mm 내지 30mm 사이의 드릴 직경(d)에 대해 중심 폭(b1)이 0.03mm 내지 0.4mm 사이이고, 외부 폭(b2)이 0.15mm 내지 0.9mm 사이인 것을 특징으로 하는, 드릴.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    각각의 칩 플루트(12)가 상기 주 커팅 에지(20)에 대해 직각인 다른 중심선(38)을 넘어 연장하는 포인트 시닝(36)을 상기 드릴 프론트(10) 상에 구비하는 것을 특징으로 하는, 드릴.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 포인트 시닝(36)이 상기 드릴의 종축선(6)에 대해 20°내지 40°사이의 포인트 시닝 각도(δ)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 드릴.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    각각의 칩 플루트(12)는 상기 드릴 프론트(10) 상에 포인트 시닝(36)을 형성하며, 상기 포인트 시닝(36)은, 상기 드릴의 종축선에 대해 직각인 평면에서 볼 때, 70°의 개구 각도(γ)를 갖는 것을 특징으로 하는, 드릴.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    각각의 주 커팅 에지(20)에 인접하여 각각의 칩 플루트(12) 쪽으로 상기 주 커팅 에지(20)와 -8°내지 +10°의 경사각(ε)을 형성하는 경사면(34)이 존재하는 것을 특징으로 하는, 드릴.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 경사면(34)은, 부 커팅 에지(44)로 이어지며,또한 3mm 부터 30mm 까지의 드릴 직경(d)에 대해 0.10mm 부터 0.70mm 까지 범위의 경사면 폭(b3)을 갖는 것을 특징으로 하는, 드릴.
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 본체(8)가 각각의 칩 플루트(12)들 사이에 웨브(14)를 형성하며, 상기 웨브의 두 개의 경계면들은 각각 상기 칩 플루트(12)를 향하는 하나의 랜드(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 드릴.
16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    각각의 주 커팅 에지(20)가, 둥글려진 또는 모따기된 코너 커팅 에지(42)를 통해서, 상기 칩 플루트(12)를 따라 연장된 각각의 부 커팅 에지(44)와 병합하는 것을 특징으로 하는, 드릴.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 둥글려진 또는 모따기된 코너 커팅 에지(42)의 높이(h)는, 상기 드릴의 종축선(6) 방향에서 볼 때, 3mm 부터 30mm 까지의 드릴 직경(d)에 대해 0.15mm 부터 0.80mm까지로 되는 것을 특징으로 하는, 드릴.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 코너 커팅 에지(42)에 코너 에지 플랭크(48)가 인접하는 것을 특징으로 하는, 드릴.
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