KR101361023B1 - 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스 - Google Patents

샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히 최소량 윤활에 사용되는 유형의 냉매/윤활제 급송 포인트용 인터페이스와 결합되기에 적합한 샤프트 공구이다. 본 발명의 샤프트 공구는, 가공부와 멀리 떨어진 쪽에 오리피스가 제공되는 적어도 하나의 편심 내부 냉매 도관을 포함한다. 상기 오리피스는 원뿔형 피팅 영역에 의해 둘러싸이며, 이를 통해 샤프트가 척과 연결될 수 있고, 최소량 윤활을 제공하는 공급부에 동축으로 배치된다.

Description

샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스{INTERFACE BETWEEN A SHAFT TOOL AND A CONNECTION PIECE}
본 발명은 일반적으로, 드릴링, 밀링, 리밍, 나사성형 또는 나사절삭 공구와 같은, 내부 냉매 도관을 포함하며 커터에 냉매/윤활제를 공급하기 적절한 효과적인 방법으로 제조가 경제적인 것을 특징으로 하는 샤프트 공구에 관한 것이다.
일반적으로, 이러한 유형의 샤프트 공구에는, 예를 들어 중심 냉매/윤활제 공급 도관을 포함하는 연결편의 형태인 냉매/윤활제 급송 포인트에 냉매/윤활제가 공급된다. 일반적으로, 최소량 윤활 시스템의 공급 부분에 대한 연결은 척(chuck) 내부에서 이루어진다.
최소량 윤활 기술, 즉 최소량 또는 저감된 양의 윤활은 특히 절삭 공구를 사용하는 공정 기술에서 그 중요성이 증대되고 있다. 이러한 기술의 기본 원리는, 가급적 균일한 농도 및 품질로 최소량의 윤활제 및 상당한 양의 공기를 포함하는 윤활제 분무(에어로졸 형태)를 작업 커터에 공급하는 것이다. 압력에 의해 공급된 에어로졸에서 주기적 또는 자연적 분리에 의해 발생되는 불균일과 같은 품질의 불균일은 공구의 예기치 않은 파손을 가져올 수 있으며, 결과적으로 작업이 중단되어 상당한 손실을 초래하게 된다.
이러한 경우의 공지된 구성이 예를 들어 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서, 참조부호 10은 공구 고정구를 나타내며, 일 단부에 공구 시스템 모듈 또는 공작기계 스핀들에 수용되기 위한 중공샤프트 원뿔(11)을 포함하고, 타 단부에 공구(14)의 수용을 위한 척부(chuck part)(13)를 포함한다. 도시한 도면은 내부 냉각식 드릴링 공구를 나타낸다. 그러나, 전술한 바와 같이, 상기 공구는 밀링 공구 또는 미세 보링 공구와 같은 회전으로 구동되는 다른 공구일 수도 있다. 내부 도관(68)에 냉매 및 윤활제를 제공하기 위해, 공구 고정구(10)는 잠금 나사 형태의 인서트(12)가 삽입되어 있는 나사식 보어구멍(20)을 포함한다. 이 나사식 보어구멍(20)은, 공구(14)를 수용하기 위해, 축 A에 관하여 중공샤프트 원뿔(11)의 리세스(26)의 저면(26)으로부터 원통형 보어구멍(30)의 베이스 영역(28)으로 연장된다.
공구를 향하는 면에는 인서트(12)가 공구(13)의 면(32)에 놓이고, 면(32)은 공구 선단(미도시)과 멀리 떨어져 있다. 중심 보어구멍(24)은 인서트(12)의 전체 길이를 따라 연장되고, 중심 보어구멍(24)의 직경은 공구(14)의 맞닿는 면(32)에서 직경방향으로 연장되는 슬릿(36)의 폭과 그 크기가 거의 동일하다. 직경방향 슬릿(36)은, 2개의 내부 도관(68)의 오리피스 전체에 걸쳐 연장되도록 정렬된다.
인서트(12)의 축방향 세팅을 위해, 공구(14)로부터 멀리 떨어진 단부면 상에는 6각 소켓 리세스(40)가 제공된다. 이를 통해, 인서트(12)가 조절되는 경우, 공구(14)의 면(32)에 대한 리미트 스톱(limit stop)이 조정되어 공구 고정구(10)의 면(42)에 대한 공구 커터(미도시)의 축방향 위치가 미세하게 조정될 수 있다.
공구를 클램프하기 위해, 예를 들면, 먼저 인서트(12)가 소정의 원하는 치수로 나사식 보어구멍(20)에 나사삽입된다. 그 후, 공구(14)가 인서트(12)에 닿을 때까지 원통형 보어구멍(30)에 삽입되고, 클램핑 장치(도면에서는 팽창 척(44)으로 도시됨)가 동작된다. 도면은, 클램핑 시스템의 중공샤프트 원뿔을 수용하는 모듈에 의해 냉매/윤활제가 급송되는 경우, 냉매/윤활제가 6각 소켓 리세스(40)로 들어가서 보어구멍(24)을 통해 보어구멍(24)과 동일한 면으로 정렬되어 있는 슬릿(36)으로 유동하고, 냉매/윤활제는 다시 슬릿(36)으로부터 내부 도관(68)의 오리피스를 향해 반경방향 외측으로 유동되는 형태로, 냉매 채널(68)에 균일한 공급이 일어난다.
이러한 구성은, 특히, 공구가 소위 소량 윤활 방식으로 작동되는 경우에, 만족스러운 방식으로 원하는 냉각 또는 윤활 효과가 일어나는 것을 확실하게 보장해주지 못한다는 것이 확인되었다. 소량 윤활 방식의 경우, 내부 도관을 통해 이송되어야 하는 윤활제 분무는 원하는 균일 농도로 커터에 도달하지 않는 것이 구체적으로 확인되었다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 여러 가지 시도가 행해졌다. 예를 들면, DE 101 57 450 A1에는, 유동의 커다란 각도 편차가 회피되어 윤활제 분무의 통제되지 않은 분리가 효과적으로 차단되어, 혼합물이 안정화되는 개념이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 공지된 해결 방안은 공구 샤프트와 이송부 사이에 비교적 복잡한 형상의 결합면이 요구되며, 특히 가공이 용이하지 않은 고강도 소재로부터 공구를 제조하기 때문에, 공구의 제조비용이 증가된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 서두에 설명한 유형의 샤프트 공구로서, 제조가 보다 용이하고, 그럼에도 불구하고 공구에 급송되는 냉매/윤활제를 위한 효과적인 인터페이스 부분을 형성할 수 있는 공구를 제조하기 위한 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 이러한 공구에 냉매/윤활제 급송을 위한 것으로, 경제적으로 제조될 수 있는 구성에서 냉매/윤활제가 인서트를 통해 공구 내부의 대응되는 내부 도관으로 급송되는 것을 보장하고, 상기 도관은 압력 손실 없이 최대로 연장 가능한 적어도 하나의 주입관이며, 따라서 냉매/윤활제가 균질하게 커터에 급송되도록 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 커터로부터 멀리 떨어진 샤프트 단부가 새롭게 구성되었다. 종래에는 상기 샤프트 단부에는 축과 직각으로 정렬되는 편평한 면이 구비되어 있었으나, 본 발명에서는 오리피스를 둘러싸는 원뿔형 피팅면이 구비되며 적어도 하나의 내부 냉매 도관이 구비된다. 이로 인해, 공구 제조 공정의 비용을 현저하게 증가시키지 않으면서, 윤활제 급송편(transfer piece)과 같은 인접 부품과의 접촉면 및 밀봉면을 효과적으로 증대시킬 수 있다. 최근의 공작기계는 특히 공구가 경금속 도는 세라믹스 소재나 서멧 소재와 같은 경질 소재로 만들어지는 경우에도 추가의 수고 없이 하나의 작업 단계에서 원뿔형 피팅면을 형성할 수 있고 따라서 모따기(chamfer)의 경우에도 신속하고 경제적으로 형성할 수 있다.
그러나, 원뿔형 피팅면은, 공구에 냉매/윤활제를 급송하는 구성을 위한 상당히 넓은 범위를 제공하는 추가의 장점을 제공한다. 특히, 공구가 적어도 하나의 편심으로 배열되는 내부 냉매 도관을 포함하는 경우, 원뿔면은 냉매 도관의 출구에 대한 윤활제의 축방향 및 반경방향 안내자로서 사용될 수 있고, 이것은 특히 오일/공기 혼합물을 균질하게 가이드하고 공구 선단 또는 커터에 바람직하지 않은 분리가 일어나지 않도록 하는 최소량 윤활 시스템에 유리하다.
이러한 점에서, 한편으로는 샤프트 단부의 영역에 있는 공구의 구성, 및 다른 한편으로는 연관된 연결편의 구성은 그 자체가 각각 독립적인 발명이며, 이들 발명에 대한 보호를 별도로 청구한다는 것을 강조해둔다.
냉매/윤활제의 이송에 사용되는 연결편의 구체적인 기하학적 형상에 따라, 원뿔 형태의 샤프트 단부는 추가의 처리 단계를 거칠 수 있으며, 이를 통해 배출 유동의 가이드를 향상시킬 수 있다.
내부 냉매 도관의 적어도 하나가 샤프트 축에 대하여 오프셋되는 경우, 공구가 청구범위 제3항에 따라 구성되면 유리할 수 있다. 짝수의 내부 냉매/윤활제 도관이 제공되고 각각이 서로에 대하여 반경방향으로 오프셋되는 경우에, 반경방향으로 연장되는 슬릿, 즉 실질적으로 반경방향으로 연장되는 관통슬릿이 보다 용이하게 형성될 수 있다. 따라서 윤활제 주입용 연결편이 간단한 내측 원뿔(inner cone)로서 설계될 수 있다.
샤프트의 외측 원뿔과 연결편의 내측 원뿔 사이의 대응되는 공차를 특정함으로써, 원뿔 표면 결합부의 최대 직경의 영역에서의 원주방향으로 폐쇄되는 신뢰적인 밀봉면이 얻어질 수 있다. 또한, 이러한 냉매/윤활제 급송의 구성에 의해 매우 바람직한 유동 조건이 얻어질 수 있다.
원뿔의 접촉면으로 인해, 냉매/윤활제 급송 포인트가 용이하게 밀봉되어서 예를 들면 공구 척의 클램핑 영역 또는 내부 KSK 공간으로 냉매/윤활제가 침투되는 바람직하지 않은 문제가 방지된다. 동시에, 공구와 냉매/윤활제 급송 부분 사이의 연결을 취급하는 것이 매우 간단하며, 광범위한 유동 기술의 실시에서, 비교적 간단한 기하학적 설계를 통해 인터페이스 영역에서 통제되지 않은 윤활제 매체의 축적이 일어나지 않는다는 것이 확인되었다. 따라서, 실제로 원하는 양의 윤활제가, 요구되는 품질로 커터에 도달하며, 공구 및 윤활제 급송 인터페이스의 다른 부품의 경제적인 제조가 보장된다.
본 발명은, 공구가, 편심으로 배열되고 직선 또는 곡선으로 이루어진 다수의 내부 냉매 도관을 포함하는 경우에 특히 바람직하다.
슬릿 또는 슬릿형 리세스는 샤프트 공구 및/또는 연결편에 존재할 수 있다.
슬릿이 둥근 그루브 베이스를 포함하면 냉매/윤활제의 급송 영역에서 와류의 형성이 효과적으로 억제될 수 있다. 또한, 실험을 통해, 넓은 슬릿이 와류의 형성을 더욱 억제하기 때문에 이러한 구성은 최소량 윤활 시스템에 사용되는 공구에 특히 적합하다는 것을 확인하였다.
본 발명에 따른, 간소화된 구성의 공구의 면은 윤활제 공급 부분, 바람직하게는 최소량 윤활제 공급 부분의 반대쪽이며 절삭 헤드 또는 공구용 고강도 재료에 사용되기에 적합하다. 특히, 본 발명에 따른 공구에 의하면, 경질 재료, 특히 소위 서멧 소재를 포함하는 소결재가 경제적으로 사용될 수 있다. 냉매/윤활제용 리세스에 있어서, 상기 리세스는 본 발명에 따라 추가의 가공, 특히 마무리 부분의 후속 가공이 필요하지 않은 소결 블랭크로 만들어질 수 있으며, 그 이유는, 치수, 형태 및/또는 위치에 있어서 정밀한 공차가 요구되지 않기 때문이다.
절삭 기능 및 수명을 향상시키기 위해, 절삭 헤드 또는 공구는 적어도 일부분이 코팅, 바람직하게는 경질 코팅된다. 상기 코팅은 예를 들면, 다이아몬드, 바람직하게는 나노결정립 다이아몬드의 질화티타늄 또는 질화티타늄알루미늄 코팅이다.
또한, 본 발명에 따른 공구용 소결 블랭크는 본 발명의 독립적인 부분이며, 상기 소결 블랭크는 원뿔형 샤프트 단부를 포함하여, 원하는 치수로 샤프트 또는 원뿔형 피팅면을 최종 가공하는 것이 최소화되도록 한다. 소결 블랭크로 만들어진 이들 샤프트 구성요소는 중간 제품으로서 제조자로부터 얻어질 수 있다. 바람직하게, 이러한 형태의 헤드는 공구의 공칭 직경보다 0.5㎜만 초과되는 크기로 얻어진다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예는 나머지 종속청구항과 관련된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술의 샤프트 공구를 나타내는 도면이다.
도 2는 고성능 리머로서 설계된 드릴링-마무리 공구인 회전 구동식 샤프트 공구의 측면도로서, 내부 냉매 도관에 대한 냉매/윤활제의 주입이 공구 샤프트의 원뿔형 피팅면과 상호작용하는 급송 인터페이스에 의해 이루어지는 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 실시예의 냉매/윤활제 급송 인터페이스의 부분확대도이다.
도 4는 도 3의 "Ⅳ" 방향에서 본 도면이다.
도 5는 도 4의 "Ⅴ" 방향에서 본 도면이다.
도 6은 냉매/윤활제 급송 인터페이스의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 2는 특별하게 설계된 최소량 윤활제 급송 인터페이스에 바람직하게 사용될 수 있는 샤프트 공구의 구성을 나타낸다. 제1 샤프트부(412)와 제2 샤프트부(414) 사이의 연결부는 절삭부를 형성하거나 지지한다.
냉매/윤활제의 주입은 제1 샤프트부(412)에 배치된 중심 도관(424)으로부터 제2 샤프트부(414)의 편심으로 배치된 내부 냉매 도관(468)으로 일어난다. 축방향으로 직선으로 연장되는 2개의 냉매 도관이 제공되며, 이들 냉매 도관은 반경방향으로 서로 오프셋되도록 공통 분도원(common graduated circle) 상에 놓인다. 그러나, 이하에서 상술하게 될 냉매/윤활제 주입은 내부 냉매 도관의 특정한 유형 및 구성에 한정되지 않으며, 예를 들면 나선형 드릴의 랜드(land)에서 나선형으로 연장될 수 있고, 외주 둘레에 불균일하게 분포될 수도 있고 상이한 분도원 상에 위치될 수도 있다. 내부 냉매 도관의 출구 위치는 각각의 필요에 따라 선택될 수 있으며, 따라서 본 명세서에서는 상세하게 설명하지 않는다. 이러한 이유로, 절삭 헤드는 도면에서 부분적으로 절제되었다.
절삭부를 지지하는 제2 샤프트부(414)의 제1 샤프트부(412)에 대한 연결은 원뿔 표면 결합부(480)에 의해 이루어지며, 맞물림을 위해 기계가공된 샤프트부의 원뿔형 측부 영역 또는 원뿔대(470)는 확실한 로킹 방식, 즉 정밀한 맞물림 방식으로 제1 샤프트부(412)의 내측 원뿔(472)에 수용된다. 중심 도관(424)은 제1 샤프트부(412)의 베이스로 유도된다.
즉, 커터를 지지하는 제2 샤프트부(414)의 상기 커터로부터 멀리 떨어진 단부 상에는 내부 냉매 도관의 오리피스를 둘러싸는 원뿔형 피팅면을 포함한다. 도시된 실시예에서, 내부 도관(468)에 대한 냉매/윤활제의 급송은 피팅면 상의 슬릿(474)에 의해 일어나며, 슬릿(474)은 2개의 오리피스를 포함한다.
슬릿(474)은 예를 들어 둥근 슬릿 베이스를 포함하며 그 폭은 연결편, 즉 제1 샤프트부(412)로부터 오는 중심 도관(424)의 내측 폭(LW)과 동일하다.
슬릿은 예를 들어 실질적으로 반원형인 단면을 가질 수 있다. 필요한 경우, 외측으로부터 냉매/윤활제의 밀봉을 위해, 원뿔대(470)의 높이는 절삭부의 반경방향 출구 영역의 슬릿(474)의 깊이를 초과하여, 슬릿의 반경방향 외측에는 절삭부의 원뿔대(470)와 연결편(412)의 내측 원뿔 사이에 확실하게 로킹되는 원뿔의 면 결합부가 남도록 한다. 슬릿의 깊이는 또한 반경방향으로 증가될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 내부 냉매 도관(468)에 대한 냉매/윤활제의 급송은 기본적으로, 냉매/윤활제, 특히 최소량 윤활 기술이 사용되는 저마찰 윤활제가 사용되는 곳이라면 어디에서나, 어떠한 손실도 없이 양호한 신뢰성을 가지고, 중심 공급 도관을 구비한 연결편으로부터 공구의 편심 냉매 도관에 바람직하게 사용된다. 따라서, 본 발명은 또한 냉매/윤활제용 인터페이스, 및 그에 포함된 구성요소 각각의 특별한 설계에 배타적으로 관련되는 목적을 충족시키기 위한 것이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 특정한 양태를 예시하며, 공구 샤프트(514)와 연결편(512) 사이에서 냉매/윤활제의 급송을 위한 인터페이스를 나타내고, 도 1에서 설명한 바와 같이 예를 들어 소위 최소량 윤활 조절부로 이루어진다. 상기 최소량 윤활 조절부는, 예를 들면 일점쇄선으로 나타낸 최소량 윤활 튜브(576)가 내부에 수용되는 조절 나사이다.
샤프트 공구(514)는, 일반적으로 편심이며 내부에 위치되는 적어도 하나의 냉매 도관(568)을 포함하고, 샤프트 공구(514)는 예를 들어 유압 팽창식 척 또는 수축 끼움식 척 등의 척(미도시)에 클램프된다. 연결편(512)과 대면하는 쪽에는, 각각의 내부 냉매/윤활제 도관(568)이, 원뿔형 피팅면(570)에 의해 둘러싸이는 오리피스(578)를 포함한다. 즉, 공구의 샤프트 단부는 원뿔형이며, 상기 원뿔은 적어도 오리피스(578)의 반경방향 외측에 정밀하게 형성된 형태를 가지며, 이 형태는 연결편과의 상호작용을 위한 피팅면을 제공한다. 바람직하게, 상기 피팅면은 정밀가공된 표면에 의해 형성된다. 상기 피팅면은 또한 오리피스(578)의 반경방향 내부 영역으로 연속된다.
또한, 본 실시예에서, 상기 오리피스는 연관되는 정면의, 실질적으로 반경방향으로 정렬된 슬롯(574) 영역에 있다.
도시된 실시예의 오리피스(578)가 반경방향으로 서로 오프셋되어 있기 때문에, 본 실시예에서는 하나의 반경방향 슬릿이면 충분하다. 연결편(512)은 또한 내측 원뿔(572)의 정점 영역에 존재하는 중심 냉매/윤활제 공급 도관(524)을 포함한다. 내측 원뿔(572)은 확실한 로킹 방식으로 결합되도록 공구 샤프트(514)의 대향하는 단부, 즉 원뿔대(570)를 수용한다. 표현상의 이유로, 도 3에서는 결합 간극을 과장하여 크게 나타내었다. 실제로, 피팅면은 반경방향으로 밀봉이 이루어지도록 서로 인접하게 놓인다. 대향하는 원뿔의 표면은 바람직하게, 외측 원뿔, 즉 원뿔대(570)의 원뿔각이 어떠한 경우에도 내측 원뿔의 원뿔각보다 크지 않아서, 축방향으로 서로 견고하게 맞닿은 원뿔 표면이 반경방향 외측 영역에서 접촉이 보장되도록 하는, 공차를 갖는다.
연결편(512)은 바람직하게 축방향으로 조절 가능하도록 척에 수용된다.
연결편으로부터 내부 냉매 도관으로 냉매/윤활제를 신뢰적으로 급송할 수 있도록 하기 위해, 즉 공구의 절삭면에서 윤활제의 품질이 균일하고 누출이 없도록 하기 위해, 인터페이스는 다음과 같이 설계된다.
우선, 슬릿(574)은 둥근 베이스(582)를 포함하며, 그 폭은 연결편(512)으로부터 오는 냉매/윤활제 공급 도관(524)의 내측 폭(LW)과 실질적으로 대응되거나, 상기 내측 폭보다 좁다. 슬릿의 단면이 실질적으로 반원형인 경우에는 와류의 형성이 효과적으로 억제될 수 있다는 것이 실험을 통해 확인되었다.
연결편(512)의 내측 원뿔(572)에 수용되는 샤프트 단부(570)가 원뿔대 형상이기 때문에, 그리고 원뿔대(570)의 높이(HK)가 공구 샤프트(514)의 반경방향 출구 영역의 슬릿(574)의 깊이(TS)를 초과하기 때문에, 슬릿의 반경방향 외측에는 공구(514)의 원뿔대(570)와 연결편(512)의 내측 원뿔(572) 사이에 확실하게 로킹되는 원뿔 표면 결합부(580)가 존재하고, 이로 인해 냉매/윤활제가 유동되는 내부 공간이 원뿔 표면 결합부에 의해 반경방향으로 확실하게 밀봉된다. 이러한 구성에서, 공구 샤프트 단부의 형태는 매우 경제적으로 제조될 수 있다.
슬릿(574)의 형상으로 인해, 최적의 공급 유동이 이루어질 수 있다. 둥글지만 비교적 넓으며 일정한 깊이를 가지는 슬릿에 의해 특히 양호한 결과를 얻을 수 있다.
대안으로, 슬릿의 깊이(TS) 또는 슬릿형 리세스에 의해 정해지는 도관의 깊이(TS) 또한 반경방향으로 증대될 수 있다.
상이한 구성요소의 군이 연결편으로서 사용될 수 있다. 냉매/윤활제 급송 인터페이스가 척에 위치되도록 설계되는 경우, 상기 연결편은 축방향으로 조절 가능한, 예를 들면 나사로서 설계된, 실질적으로 계단식 실린더 형태의 어댑터에 의해 형성되며, 대직경부가 내측 원뿔(572)을 형성한다. 어댑터(512)의 공구와 대면하는 단부는, 중심에 다각형 리세스(584)가 형성되어 있는 축방향의 짧은 연장부를 포함할 수 있다.
공구의 안정성을 최대로 보장하기 위해, 공구의 전체 또는 바람직하게 적어도 절삭 헤드의 영역은 예를 들어 경질 금속, HSS, HSSE 또는 HSSEBM과 같은 고속도강, 세라믹스, 서멧 또는 다른 소결재로 만들어진다. 소결재 서멧, 특히 미립자 미세구조의 고온 경도 및 고온 인성이 양호한 서멧 소재가 더욱 바람직하다.
부가적으로 공정 품질을 향상시키기 위해, 절삭 헤드의 부하에 가장 많이 노출되는 영역, 즉 커팅 에지 및 환형 그라인딩 챔퍼의 영역은 바람직하게 경질 소재로 코팅된다. 이러한 경질 소재 층으로는 예를 들어, 다이아몬드, 바람직하게는 나노결정립 다이아몬드의 티타늄 질화물 또는 티타늄알루미늄 질화물로서 고려될 수 있다. 이들 중 특히 적합한 것은 질화티타늄알루미늄 코팅 및 "Fire I"로 표시되고 Messrs Guehring oHG사가 판매하는 소위 다층 코팅이이다.
특히 바람직한 것은 내마모 코팅을 사용하는 것이며, 상기 내마모 코팅은 실질적으로 금속 성분 Cr, Ti, Al의 질화물을 포함하고, 바람직하게 소량의 미립자 원소를 함유하며, 각각의 경우에 전체 코팅의 모든 금속 원자에 관하여, Cr의 함유량은 30 내지 65%, 바람직하게는 30 내지 60%, 특히 바람직하게는 40 내지 60%이고, Al의 함유량은 15 내지 35%, 바람직하게는 17 내지 25%이고, Ti의 함유량은 16 내지 40%, 바람직하게는 16 내지 35%, 특히 바람직하게는 24 내지 35%이다. 이러한 구성에서, 코팅 구조는 균질한 혼합 상태의 단일층일 수 있거나, 코팅 구조는 그 자체가 균질한 다수의 층을 포함할 수 있으며, 한편으로는 (TixAlyYz)N을 포함하고, 이 때 x=0.38 내지 0.5, y=0.48 내지 0.6, z=0 내지 0.04이며, 다른 한편으로는 CrN을 포함하고, 이 때 내마모 코팅의 최상층은 바람직하게 CrN 코팅으로 형성된다.
도시된 실시예의 커터를 지지하는 제2 샤프트(414) 부분 또한 경질 소재, 특히 경질 금속 또는 서멧 소재와 같은 소결재를 포함할 수 있다. 리머가 사용되는 경우, 특히 마멸 및 고온 경도의 기준은 결정적으로 중요하다. Messrs Kennametal-Hertel사가 "HTX"의 브랜드로 배급하는 서멧이 사용되는 것이 특히 바람직하다. 또한, Cerasiv GmbH (Feldmuehle)사의 브랜드 "SC30", 및 Toshiba Europa GmbH사의 브랜드 "Tungaly NS530"을 통해 양호한 결과가 얻어졌다.
도 6은 샤프트 공구 및 냉매/윤활제 급송의 변형을 나타낸다. 이러한 구성에서도, 전술한 실시예의 구성요소와 대응되는 구성요소에는 동일한 참조부호를 부여하되, 앞에 숫자 "6"을 붙였다.
전술한 실시예와 마찬가지로, 샤프트(614)는 예를 들어 편심으로 위치되는 단지 하나의 냉매/윤활제를 포함하고, 냉매/윤활제 도관(668)의 오리피스(678)를 둘러싸는 원뿔 피팅면(670)을 구비하는 원뿔형 테이퍼 단부를 포함한다. 그러나, 원뿔 피팅면(670)은 슬릿에 의해 중단되지 않고 우측 끝까지 연장된다.
샤프트(614)의 원뿔형 단부에 대한 보상으로서, 연결편(612)은 내측 원뿔(672)을 포함하며, 내측 원뿔(672)로 중심 냉매/윤활제 도관(624)이 개구된다. 결합된 부분, 즉 내측 원뿔(672)과 맞닿는 피팅면(670)을 확보하기 위해, 중심 내부 도관(624)과 내부 냉매/윤활제 도간(668) 사이에서 유동 수단이 연결되며, 연결편(612)은 반경방향으로 연장되는 슬릿형 리세스(674)를 포함하고, 리세스(674)의 반경방향 연장부(ER)는 오리피스(678)에 도달, 즉 오리피스(678)를 커버하기에 충분하다. 이러한 구성에서, 슬릿 베이스의 형태는 도 3 내지 도 5에 따른 실시예의 경우와 동일할 수 있다.
물론, 공구의 전술한 변형은 본 발명의 기본 사상을 일탈하지 않고 가능하다.
예를 들어, 도 6에 따른 변형에서는 샤프트가 추가로 슬릿형 노치를 포함한다.
공구와 최소량 윤활 공급부 사이의 결합을 위한 형상은 크기 및 원뿔각에 따라 변화될 수 있다. 물론, 원뿔 표면 결합의 경우에도, 추가로 부분 노치와 같은 확실한 로킹 연결이 사용될 수 있다.
샤프트 내의 냉매 도관도 물론 중심에 배치될 수 있다. 또한, 연결편 내의 중심 냉매 도관의 직경은 냉매/윤활제를 커버하기에 충분히 크고, 공구 내에 적어도 하나 존재하거나, 또는 연결편에서 분기 도관으로 유동을 분기시킬 수 있으며, 상기 분기 도관은 샤프트 내의 냉매/윤활제 도관 쪽으로 유도되어 동일한 높이가 되도록 한다.
공구가 소결되기 전에 리세스가 만들어질 필요가 없다. 또한, 리세스는 최종 치수로 만들어지거나 원칙적으로 소결 공정 후에 공구 또는 절삭 헤드에 만들어지는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 본 발명의 범위는 고성능 리머와 같은 회전 구동식 공구에 한정되지 않는다. 태핑 공구, 밀링 공구, 또는 나선을 구비하거나 구비하지 않은 다른 리머 등의 다른 샤프트 공구, 구동식 또는 비구동식 모두 대응되게 장비될 수 있으며, 이들 공구는 또한 보링 장비 또는 선반 등의 고정식 공구로서 사용될 수 있다.
물론, 임의의 공통으로 사용되는 수단이 냉매/윤활제로서 사용될 수 있다. 또한, 최소량 윤활 수단에 한정시킬 필요는 없다. 대신에, 소위 "습식" 윤활, 즉 윤활제 에멀젼 또는 오일과 그 혼합물이 사용될 수 있다.
본 실시예에서는, 연결편으로부터 공구 샤프트 내의 냉매 도관으로의 유동 수단 연결을 형성하기 위한 샤프트 및/또는 연결편 내의 리세스를 슬릿으로 나타내었다. 그러나, 이러한 리세스의 형상은 넓은 범위 내에서 변형될 수 있다. 예를 들어 리세스는 구형 캡(spherical cap), 즉 샤프트 단부의 중심 노치의 형상일 수 있으며, 2개의 평행한 원 사이의 구형 부분 표면과 같은 오목한 내측면을 포함한다.
따라서, 본 발명은 특히 최소량 윤활 시스템에 사용되는 유형의 냉매/윤활제 급송 포인트용 인터페이스에 결합하기 적절한 샤프트 공구를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 샤프트 공구는 적어도 하나의 대략 편심으로 배치되며 가공 부분과 멀리 떨어진 단부에 오리피스가 제공되는 내부 냉매 도관을 포함한다. 상기 오리피스는 원뿔형 피팅면에 의해 둘러싸이고, 이를 통해 샤프트는 척 내부에서, 최소량 윤활을 제공하는 공급부에 동축으로 배치되도록 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단한 피팅면, 즉 원뿔 표면이 사용되며, 보다 가공이 곤란한 내측 원뿔 표면이, 보다 가공이 용이한 최소량 윤활 공급부에 만들어진다.

Claims (13)

  1. 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스로서,
    상기 샤프트 공구는 가공부 및 원통형 샤프트를 포함하되, 상기 원통형 샤프트는 척(chuck) 내에 클램프 되며 상기 가공부의 반대측 샤프트 단부에 외측 원뿔을 포함하고, 또한 상기 샤프트 공구는 상기 샤프트 단부 상에 오리피스를 갖는 하나 이상의 편심 배열된 내부 냉매/윤활제 도관을 더 포함하고,
    상기 연결편은 상기 척 내에 수용되며, 또한 상기 연결편은 상기 샤프트 단부의 외측 원뿔을 수용하여 이와 결합되는 내측 원뿔의 정점(apex) 영역에 배치되는 중심 냉매/윤활제 공급 도관을 포함하고,
    상기 오리피스와 연통하는 슬릿형 리세스가 상기 샤프트 공구 및 상기 연결편 중 어느 하나 또는 모두에 형성되어 있고,
    상기 샤프트 단부의 외측 원뿔은, 상기 슬릿형 리세스의 반경방향 외측 영역에서 상기 샤프트 단부의 외측 원뿔의 원뿔면의 둘레로, 상기 연결편과 작용하는 원뿔형 피팅면을 형성하며, 상기 원뿔형 피팅면은 정밀가공에 의해 형성되며 상기 오리피스를 둘러싸고,
    상기 샤프트 단부의 외측 원뿔과 상기 연결편의 내측 원뿔의 서로 대면하는 원뿔면은, 상기 샤프트 단부의 외측 원뿔의 원뿔각이 상기 연결편의 내측 원뿔의 원뿔각보다 작게 설계되어, 상기 대면하는 원뿔면들이 축방향으로 상호 견고하게 안착될 때, 상기 샤프트 단부의 외측 원뿔의 원뿔면의 둘레에서 상기 슬릿형 리세스의 반경방향 외측의 최대 직경의 영역에서만 상기 대면하는 원뿔면들 사이에 접속이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결편의 내측 원뿔에 수용되는 상기 샤프트 공구의 샤프트 단부는 원뿔대의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결편은 상기 척 내에 수용되는 어댑터로 형성되고, 상기 척 내에서의 상기 어댑터의 축방향 위치가 조절 가능한 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스와 연통하는 상기 슬릿형 리세스가 상기 샤프트 공구에 형성되고, 상기 슬릿형 리세스는 둥근 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 슬릿형 리세스는 상기 중심 냉매/윤활제 공급 도관의 내측 폭과 동일하거나 또는 그보다 작은 폭을 가지는 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 슬릿형 리세스의 단면은 반원형인 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 슬릿형 리세스의 깊이는 슬릿형 리세스의 반경방향을 따라 증가하는 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 어댑터는 계단식 실린더 형태로 된 나사로서 형성되며, 상기 나사의 대직경부가 상기 내측 원뿔을 형성하는 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내측 원뿔을 형성하는 상기 어댑터의 단부 상에 축방향으로 연장된 중심 다각형 리세스가 포함되는 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 편심 배열된 내부 냉매/윤활제 도관은 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트 공구는 경질 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 샤프트 공구는 소결재로 이루어진 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 샤프트 공구는 서멧(cermet) 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는, 샤프트 공구와 연결편 사이의 인터페이스.
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