KR101258975B1 - 압착부재, 공구홀더 및 인덱서블 절삭공구 - Google Patents

Abstract

압착부재의 돌기부를 절삭날 팁의 설치용 구멍에 확실하게 삽입시켜서 설치용 구멍의 내주면에 맞물리게 하여 절삭날 팁을 공구홀더에 확실하게 고정한다. 체결볼트(40)의 머리부와 맞물릴 수 있는 상면, 공구홀더(10)와 마주보는 하면, 및 상면과 하면 사이를 관통하는 체결볼트(40)가 삽입되는 볼트구멍(5)을 가지는 본체와, 본체의 하면으로부터 돌출하고, 절삭날 팁(30)에 형성된 설치용 구멍(31)에 맞물릴 수 있는 돌기부(3)를 구비하고, 돌기부(3)는, 체결볼트(40)의 중심축선 둘레의 회전방향을 향하는 면으로서, 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 경사진 경사면(3a)을 가진다.

Description

압착부재, 공구홀더 및 인덱서블 절삭공구{CLAMPING MEMBER, TOOL HOLDER, AND INDEXABLE CUTTING TOOL}

본 발명은 절삭날 팁을 공구홀더에 구속하기 위한 압착부재, 이것을 구비한 공구홀더, 및 이 공구홀더에 절삭날 팁을 장착한 인덱서블 절삭공구에 관한 것이다.

종래부터 절삭날 팁을 공구홀더의 선단부 상면에 착탈가능하게 고정한 스로우 어웨이식 절삭공구가 알려져 있다. 일본특허공개공보 H10-071508호는, 공구홀더의 선단부 상면에 설치된 팁 설치시트에 올려놓은 절삭날 팁을, 상기 절삭날 팁의 위쪽으로부터 클램프 부재(압착부재)로 팁 설치시트의 바닥면측과 벽면측을 향하여 눌러서, 절삭날 팁을 공구홀더에 설치하는 기구를 개시하고 있다. 이 설치기구에 있어서, 압착부재는, 그 길이방향 기단측의 하면에 공구홀더의 경사면과 서로 맞닿는 활면(滑面)과, 절삭날 팁에 형성된 설치용 구멍에 맞물리는 돌기가 형성된 누름부를 구비하고 있다. 체결볼트에 의해 압착부재를 누르면, 압착부재가 하강함에 따라 돌기가 팁의 설치용 구멍에 삽입되고, 압착부재의 활면과 공구홀더의 경사면이 서로 맞물려서, 압착부재는 공구홀더에 대하여 경사면을 따른 방향으로 이동한다. 이에 의해, 압착부재는 절삭날 팁을 팁 설치시트의 바닥면 및 벽면 모두를 향하여 누른다.

그런데, 상기와 같은 형태의 절삭공구에서는, 체결볼트를 조여가면, 압착부재에 체결볼트의 회전에 따라 그 체결볼트의 중심축선 둘레로 회전운동하는 모멘트가 작용한다. 그 때문에, 체결볼트를 조여가면, 회전운동한 압착부재의 돌기가 절삭날 팁의 설치용 구멍으로부터 어긋나고, 그 결과, 돌기가 설치용 구멍에 삽입되지 않고, 절삭날 팁을 팁 설치시트에 확실하게 고정할 수 없게 될 수 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 절삭날 팁을 공구홀더에 고정하는데 바람직한 압착부재, 이 압착부재를 구비한 공구홀더, 및 이 공구홀더에 절삭날 팁을 장착한 인덱서블 절삭공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 압착부재는, 절삭날 팁을 상기 공구홀더에 구속하기 위한 절삭날 팁용 압착부재로서, 상기 체결볼트의 머리부와 맞물릴 수 있는 상면, 상기 공구홀더와 마주보는 하면, 및 상기 상면과 상기 하면 사이를 관통하는 상기 체결볼트가 삽입되는 볼트구멍을 가지는 본체와, 상기 본체의 하면으로부터 돌출하고, 상기 절삭날 팁에 형성된 설치용 구멍에 맞물릴 수 있는 돌기부를 구비하고, 상기 돌기부는, 상기 체결볼트의 중심축선 둘레의 회전방향을 향하는 면으로서, 상기 돌기부가 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 경사진 경사면을 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 체결볼트의 중심축선 둘레의 제1 및 제2 회전방향을 각각 향하고, 또한 상기 돌기부가 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 경사진 제1 및 제2 경사면을 구비한다.

더욱 바람직하게는, 상기 경사면은 상기 돌기부의 둘레방향에서 매끈하게 만곡되어 있다.

또한, 상기 돌기부는 상기 경사면 이외의 외주면의 소정의 영역이 상기 설치용 구멍의 내주면에 맞물리도록 구성되어 있다.

더욱이, 상기 돌기부는, 원기둥 형상 또는 상기 압착부재의 길이방향으로 장축을 가지는 긴원기둥 형상의 기본형상을 가지고, 상기 기본형상의 상기 체결볼트의 중심축선 둘레의 제1 및 제2 회전방향을 각각 향하는 측면부분 중 적어도 한쪽이 상기 돌기부가 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 잘려 있는 구성을 채용할 수 있다.

본 발명에 따른 압착부재는, 돌기부가 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 경사진 경사면을 구비함으로써, 체결볼트의 중심축선 둘레로 회전운동되었을 때, 돌기부는 경사면의 작용에 의해 매끄럽게 절삭날 팁의 설치용 구멍에 삽입된다.

본 발명에 따른 공구홀더는 상기 압착부재를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따른 절삭공구는, 상기 공구홀더와, 이 공구홀더에 착탈가능하게 장착된 절삭날 팁을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 압착부재의 돌기부를 절삭날 팁의 설치용 구멍에 확실하게 삽입하여 설치용 구멍의 내주면에 맞물리게 할 수 있기 때문에, 절삭날 팁을 공구홀더에 확실하게 고정할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭공구의 사시도이다.
도 1b는 압착부재의 길이방향을 따른 평면에서 절단한 단면도이다.
도 1c는 절삭공구의 선단부분을 나타내는 평면도이다.
도 1d는 도 1c의 ID-ID선 방향의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 압착부재의 개략 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 압착부재의 선단측에서 본 정면도이다.
도 2c는 도 2a의 압착부재의 측면도이다.
도 2d는 도 2a의 압착부재의 저면도이다.
도 2e는 도 2a의 압착부재의 평면도이다.
도 2f는 도 2e의 IIF-IIF선 방향의 단면도이다.
도 2g는 도 2f의 압착부재의 IIG-IIG선 방향의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭공구를 나타내는 도면으로서, 도 1a는 절삭공구의 외관사시도, 도 1b는 절삭공구 선단부의 압착부재의 길이방향에 따른 평면에서 절단한 단면도, 도 1c는 절삭공구의 선단부분의 평면도, 도 1d는 도 1c에 나타내는 절삭공구의 선단부의 ID-ID선에 따른 단면도이다.

선삭(旋削)가공에 사용되는 절삭공구(20)는, 도 1a 내지 도 1d에 나타내는 바와 같이, 압착부재(1)와, 공구홀더(10)와, 공구홀더(10)의 팁 설치시트(11)에 착탈 가능하게 장착된 절삭날 팁(30)을 포함한다.

공구홀더(10)는 강재(鋼材) 등으로 구성되고, 대략 직육면체를 이루는 생크(shank)를 가지는 몸체와, 상기 몸체의 선단부에 형성되는 팁 설치시트(11)와, 상기 팁 설치시트(11)의 근방에 뚫린 암나사구멍(12)과, 상기 암나사구멍(12)의 근방에 형성된 경사면(13)과, 체결볼트(40)에 의해 공구홀더(10)에 체결되는 압착부재(1)를 포함한다.

이 절삭공구(20)에서는, 공구홀더(10)의 팁 설치시트(11)에 절삭날 팁(30)이 놓이고, 이 절삭날 팁(30)의 상면에 압착부재(1)가 배치되어 있다. 체결볼트(40)를 압착부재(1)의 볼트구멍(5)을 통하여 공구홀더(10)의 암나사구멍(12)에 끼워넣으면, 체결볼트(40)의 머리부가 압착부재(1)의 상면에 맞물리고, 절삭날 팁(30)은 팁 설치시트(11)를 향하여 압착부재(1)의 누름면(4)에 의해 눌려서 고정된다.

절삭날 팁(30)은 예를 들어, 초경합금, 서멧(cermet), 세라믹스 등의 재료로 형성된다. 절삭날 팁(30)은, 도 1a 내지 도 1c에 나타내는 바와 같이, 대략 마름모꼴의 평판형상을 가지고, 그 상면에 형성된 레이크면(rake face)과, 이 레이크면과 교차하는 측면에 형성된 플랭크면(flank face)과, 각 레이크면과 플랭크면이 교차하는 능선부에 형성된 절삭날을 구비하고, 그 중심부에는 설치용 구멍(31)이 관통하고 있다.

도 2a 내지 도 2g는 압착부재의 구조를 나타내는 도면으로서, 도 2a는 압착부재의 외관사시도, 도 2b는 압착부재의 정면도, 도 2c는 압착부재의 측면도, 도 2d는 압착부재의 저면도, 도 2f는 도 2e의 IIF-IIF선에 따른 압착부재의 단면도, 도 2g는 도 2f의 IIG-IIG선에 따른 압착부재의 단면도이다.

본 실시예에 따른 압착부재(1)는 초경합금, 고속도강, 공구강, 합금강, 스테인레스강 등으로 구성되고, 도 2a 내지 도 2g에 나타내는 바와 같이, 그 본체는 길이방향의 선단측이 기단측보다 가늘어진 가늘고 긴 대략 반란(semioval) 형상을 가진다. 이 압착부재(1)의 본체는, 그 길이방향에서의 선단측의 하면(2)에 절삭날 팁(30)의 설치용 구멍(31)과 맞물리는 돌기부(3)와, 절삭날 팁(30)을 그 상면으로부터 누르는 누름면(4)을 구비한다.

압착부재(1)의 본체의 기단측에는, 공구홀더(10)에 형성된 경사면(13)과 접촉하는 활면(9)이 구비된다. 더욱이, 압착부재(1)의 본체의 길이방향에서 돌기부(3)와 경사면(13) 사이에는, 압착부재(1)를 상하방향으로 관통하는 볼트구멍(5)이 구비된다.

돌기부(3)는, 체결볼트(40)의 중심축선(Ct)을 중심으로 하는 회전방향 R1 및 R2를 향하는 면으로서, 상기 돌기부(3)가 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 경사진 2개의 경사면(3a)을 가진다. 즉, 돌기부(3)는, 원기둥형상의 기본형상을 가지고, 체결볼트(40)의 중심축선(Ct)을 중심으로 하는 제1 및 제2 회전방향 R1 및 R2를 향하는 측면부분이 상기 돌기부(3)가 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 잘려 있다. 각 경사면(3a)은 도면으로부터 알 수 있듯이, 돌기부(3)의 둘레방향에서 매끄럽게 만곡한 동시에, 뿌리측으로부터 선단측에 걸쳐서는 직선형상으로 뻗어 있다. 돌기부(3)는 도 2d, 도 2f 및 도 2g에 나타내는 바와 같이, 돌기부(3)의 압착부재(1)의 길이방향의 기단측의 둘레면에는, 오목한 형상의 만곡면(3c)이 돌기부(3)의 뿌리측에 형성되고, 볼록형상으로 만곡하는 맞닿음면(3b)이 돌기부(3)의 선단측에 형성되어 있다. 이 맞닿음면(3b)이 설치용 구멍(31)의 내주면과 맞물린다.

본 실시예에서는, 돌기부(3)에 매끄러운 만곡면으로 이루어지는 경사면(3a)을 형성함으로써, 돌기부(3)를 절삭날 팁(30)의 설치용 구멍(31)에 삽입할 때, 체결볼트(40)의 중심선축(Ct) 둘레에 압착부재(1)가 약간 회전하여 경사면(3a)과 설치용 구멍(31)의 개구둘레부가 간섭하였을 경우에도, 경사면(3a)의 작용에 의해 돌기부(3)가 설치용 구멍(31)에 원활하게 삽입된다.

돌기부(3)가 설치용 구멍(31)에 삽입된 상태로부터 체결볼트(40)를 조여가면, 체결볼트(40)의 중심축선(Ct) 둘레의 회전력이 압착부재(1)에 작용하고, 돌기부(3)의 맞닿음면(3b)이 설치용 구멍(31)의 내주면에 확실하게 선접촉 또는 점접촉한 상태가 된다. 그리고, 절삭날 팁(30)는 공구홀더(10)의 경사면(13)과 이것에 접촉하는 압착부재(1)의 활면(9)의 상호작용에 의해, 공구홀더(10)의 선단부로부터 생크측을 향하여 안정적으로 끌려들어간다. 즉, 압착부재(1)는 절삭날 팁(30)을 그 상면으로부터 누르면서, 절삭날 팁(30)을 공구홀더(10)의 선단부로부터 생크측으로 끌어넣기 때문에, 절삭날 팁(30)은 공구홀더(10)에 안정적이고 강하게 고정된다. 그 결과, 선삭가공에 따른 절삭날 팁(30)의 채터진동(chatter vibration)의 발생, 날끝의 손상 등을 억제할 수 있고, 뛰어난 품질의 가공면을 얻을 수 있다.

본 실시예에서는, 압착부재(1)의 돌기부(3)의 뿌리측이 선단측에 비하여 두껍게 되어 있기 때문에, 돌기부(3)가 절삭날 팁의 설치용 구멍(31)과 맞물렸을 때 응력이 집중하기 쉬운 뿌리측의 강도가 떨어지지 않고, 상기 돌기부(3)의 파괴를 억제할 수 있다.

본 실시예에서는 돌기부(3)에 2개의 회전방향 R1 및 R2에 따라서 2개의 경사면(3a)을 형성하였는데, 경사면(3a)을 1개로 할 수도 있다. 즉, 체결볼트(40)를 조일 때 압착부재(1)가 회전운동하는 방향(체결볼트를 조일 때의 회전방향)측에만 경사면(3a)을 형성하여도 된다. 또한, 돌기부(3)의 기본형상은 대략 원기둥형상 외에 압착부재(1)의 길이방향(절삭날 팁의 인입(引入)방향과 같은 방향)으로 장축을 가지는 대략 긴원기둥 형상 또는 대략 타원기둥 형상으로 하여도 된다.

도시하지 않았지만, 압착부재(1)의 회전운동을 방지하는 수단으로는, 본 실시예와 같은 압착부재의 활면(9)과 공구홀더의 경사면(13)의 접촉에 의한 것에 더하여, 본체에 설치한 볼록부 또는 오목부와, 이것과 맞물릴 수 있는 공구홀더에 설치한 오목부 또는 볼록부로 이루어지는 맞물림 수단이 사용되는 경우가 있다. 이와 같은 맞물림 수단에서도, 압착부재가 전혀 회전운동하지 않도록 상기 맞물림 수단을 정밀하게 맞물리게 하는 것은 현실적으로 불가능하다. 본 실시예에 따른 압착부재(1)에 따르면, 이와 같은 맞물림 수단을 사용하였을 경우에도, 본체의 돌기부(3)가 절삭날 팁(30)의 설치용 구멍(31)에 확실하게 삽입되고, 설치용 구멍(31)의 내주면에 확실하게 맞물리기 때문에, 절삭날 팁(30)을 강하게 고정할 수 있다.

본 실시예에서는 압착부재(1)의 형상을 가늘고 긴 반란 형상으로 형성하였는데, 압착부재(1)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 대략 직사각형, 대략 원형, 비대칭 형상 등 임의의 형상을 채용할 수 있다.

본 실시예에서는 인덱서블 절삭공구로서 선삭가공에 사용되는 절삭공구(20)를 예로 들어 설명하였는데, 이것으로 한정되지 않고, 정면 프레이즈(fraise) 등의 각종 인덱서블 절삭공구에도 본 발명을 적용할 수 있다.

본 실시예에서는 대략 마름모꼴 평판형상의 절삭날 팁(30)을 사용하는 것으로 하였는데, 절삭날 팁(30)의 형상은 이것으로 한정되지 않고, 예를 들어, 원형, 삼각형, 사각형 등의 절삭날 팁을 사용할 수 있다.

1: 압착부재 3: 돌기부
3a: 경사면 4: 누름면
5: 볼트구멍 9: 활면
10: 공구홀더 11: 팁 설치시트
12: 암나사구멍 13: 경사면
20: 절삭공구 30: 절삭날 팁
31: 설치용 구멍 40: 체결볼트

Claims (7)

1. 절삭날 팁을 공구홀더에 구속하기 위한 절삭날 팁용 압착부재로서,
   체결볼트의 머리부와 맞물릴 수 있는 상면, 상기 공구홀더와 마주보는 하면, 및 상기 상면과 상기 하면 사이를 관통하는 상기 체결볼트가 삽입되는 볼트구멍을 가지는 본체와,
   상기 본체의 하면으로부터 돌출하고, 상기 절삭날 팁에 형성된 설치용 구멍에 맞물릴 수 있는 돌기부를 구비하고,
   상기 돌기부는, 상기 체결볼트의 중심축선 둘레의 회전방향을 향하는 면으로서, 상기 돌기부가 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 경사진 경사면을 가지며,
   상기 경사면은 상기 돌기부의 둘레방향에 있어서 매끄럽게 볼록형상으로 만곡하고, 또한 상기 경사면 이외의 외주면과 매끄럽게 접속되며,
   상기 돌기부는 상기 돌기부 뿌리의 단면형상이 원형상이고, 또한 상기 돌기부의 선단부분의 단면형상이 압착부재의 길이방향으로 장축을 가지는 긴원형상인 것을 특징으로 하는 압착부재.
2. 제 1 항에 있어서,
   돌기부는, 상기 체결볼트의 중심축선 둘레의 제1 회전방향 및 제1 회전방향과 반대의 회전방향인 제2 회전방향을 각각 향하는 면으로서, 상기 돌기부의 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 경사진 제1 및 제2 경사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 압착부재.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 경사면은 상기 돌기부의 둘레방향에서 매끈하게 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 압착부재.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 돌기부의 상기 설치용 구멍의 내주면에 맞물리는 측의 측면은 상기 돌기부의 뿌리측에 형성된 오목한 형상의 만곡면과, 상기 돌기부의 선단측에 형성된 볼록한 형상으로 만곡하여 상기 설치용 구멍의 내주면에 맞닿는 맞닿음면을 가지고,
   상기 맞닿음면은 상기 설치용 구멍의 내주면을 향하여 상기 오목한 형상의 만곡면보다 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 압착부재.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌기부는, 원기둥 형상 또는 상기 압착부재의 길이방향으로 장축을 가지는 긴원기둥 형상의 기본형상을 가지고, 상기 기본형상의 상기 체결볼트의 중심축선 둘레의 제1 회전방향 및 제1 회전방향과 반대의 회전방향인 제2 회전방향을 향하는 측면부분 중 적어도 한쪽이 상기 돌기부가 그 뿌리측으로부터 선단측을 향하여 서서히 끝이 가늘어지도록 잘려 있는 것을 특징으로 하는 압착부재.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 압착부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
7. 제 6 항에 기재된 공구홀더와,
   상기 공구홀더에 착탈가능하게 장착된 절삭날 팁을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭공구.

Images