KR101882428B1

KR101882428B1 - 드릴 및 면취 겸용 공구

Info

Publication number: KR101882428B1
Application number: KR1020160042180A
Authority: KR
Inventors: 해리 슈투더
Original assignee: 허윌레 베르크쩌윅 아게
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2018-07-26
Also published as: JP2016203367A; CN106064248B; CN106064248A; JP6240917B2; ES2765850T3; US20160311037A1; DE102015005250A1; PL3085481T3; US10105765B2; KR20160126865A; EP3085481A1; EP3085481B1

Abstract

가공물(28) 내에 보어홀(29)을 생성하고 이후에 상기 보어홀(29)의 적어도 하나의 보어 에지 상에 면취부(30)를 생성하기 위한 드릴 및 면취 겸용 공구(13, 21)는, 베이스 몸체(3) 내에 회전가능하게 고정된 방식으로 체결된 드릴 비트(1), 및 축방향에서 상기 드릴 비트(1) 후방에 배치된 적어도 하나의 면취용 블레이드(4)를 포함하며, 상기 면취용 블레이드는 드릴 생크부(35)에 배치된 블레이드 윈도우(25) 내에 장착되고 상기 드릴 및 면취 겸용 공구(13, 21)의 길이방향 축과 교차하는 횡방향으로 변위가능하게 스프링에 의해서 작동된다. 드릴 비트(1) 및 드릴 생크부(35)를 포함하는 드릴 몸체(13)는 초경합금체 재료로 이루어지며, 스프링에 의해서 작동되는 변위가능한 제어 볼트(5)가 초경합금체 드릴의 중앙 길이방향 보어(36) 내에 위치하며, 상기 제어 볼트의 전방 선단부(15)는 면취용 블레이드(4)의 횡방향으로의 변위를 제어하며, 상기 면취용 블레이드(4)는 상기 블레이드 윈도우(25) 내에서 횡방향으로 변위가 가능하다.

Description

드릴 및 면취 겸용 공구{COMBINED DRILL AND CHAMFER TOOL}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 드릴 및 면취 겸용 공구에 관한 것이다.

동일한 출원인이 발명한 드릴 및 면취 겸용 공구가 이미 알려져 있으며, 이 알려진 공구는 원통형 강철 몸체 내로 나사결합된(screwed) 드릴 비트를 특징으로 한다. 드릴 비트는 통상적인 나선형 드릴로 구성되며, 이 나선형 드릴은 통상의 방식으로 절삭 비트를 형성하고, 그 후방 부분이 나사산이 형성된 연장부(threaded extension)를 지지하며, 이 연장부는 강철 몸체의 전방 단부에 있는 전용 장착 보어(dedicated mounting bore) 내로 나사결합된다.

이러한 타입의 알려진 드릴 및 면취 겸용 공구는 블라인드 보어들(blind bores) 및/또는 관통 보어들(through bores)을 가공물 내에 형성하기 위한 것이며, 형성된 보어 내로 상기 공구가 삽입된 이후에, 면취부가 이 보어의 적어도 하나의 에지 상에 생성된다. 이러한 종래의 드릴 및 면취 겸용 공구는 베이스 몸체 내에 회전가능하게 장착된 드릴 비트, 및 면취용 블레이드(chamfering blade)를 포함하며, 이 면취용 블레이드는 축방향으로 드릴 비트 후방에 배치되며, 겸용 공구의 길이방향 축과 교차하는 횡방향으로(transversely) 스프링 작동 방식으로(in spring-loaded manner) 변위가능하게 블레이드 윈도우(blade window) 내에 장착된다.

따라서, 이러한 종래 기술에서는, 강철 몸체 내에 형성되고 드릴 비트를 유지하기 위한 나사산이 형성된 연장부 후방에서 강철 몸체의 길이방향 축과 교차하는 횡방향으로 연장된 블레이드 윈도우를 제공하며, 이러한 윈도우 내에 면취용 블레이드가 횡방향으로 변위가능하게 배열된 것이 알려져 있다. 이러한 구성으로 인해서 가공물 내에 보어가 먼저 생성되고 이어서 적어도 하나의 보어 에지(bore edge)가 면취될 수 있다.

이러한 종래 기술에 의하면, 보어가 먼저 가공물 내에 형성되고, 일단 드릴이 가공물 전체를 통과하였으면, 이 겸용 공구는 보어 에지를 다시 디버링(면취)하기 위해서 드릴링 방향의 반대 방향으로 후퇴한다.

또한, 이 종래 기술에서는 면취용 블레이드를 이중면 절삭부 또는 양측면 상의 절삭부로서 형성하는데, 즉 마감처리된 보어의 전방 측면 및 후방 측면 양자에 적합한 절삭된 면취부가 제공될 수 있다는 것이 알려졌다.

이러한 종래 기술에서는 불리하게는 디버링 공구(면취용 블레이드)가 배치되는 원통형 베이스 몸체가 전방 장착 보어를 가져야 하며, 드릴이 교환가능하게 되도록 베이스 몸체의 전방 장착 보어 내로 후방에 나사산이 형성된 인서트(rear threaded insert)를 통해서 나사결합된다. 이로써, 면취용 또는 디버링 블레이드를 드릴 상으로 바로 축방향으로 부착하기 위한 어떠한 추가적 공간도 길이 방향에서 존재하지 않게 된다.

이는 불리한 결과를 가져오는데, 사용되지 않은 축방향 길이부(피팅용 길이부(fitting length))가 드릴 나선형부 및 면취용 블레이드 후방에 생성되며, 이러한 길이부는 본 겸용 공구를 사용하는 것을 불리하게 한다. 특히 작은 직경의 홀들, 즉 5 mm 미만의 직경의 홀들을 디버링할 때에는, 이러한 공구는 드릴 나선형부와 면취용 블레이드 간의 바람직하지 않지만 기술적으로는 필수적인 축방향 길이부(피팅용 길이부)로 인해서, 횡방향으로의 편향(transverse deflection)에 취약하며 이로써 불안정하다. 길이방향과 교차하는 횡방향으로 연장하는 블레이드 윈도우의 방향으로 드릴의 나사산이 형성된 연장부를 장착하기 위해서 전방 장착 보어가 형성된 축방향 영역은 이러한 불안정한 축방향 길이부(피팅용 길이부) 및 이 피팅용 길이부에 제공된 드릴 생크부(drill shank)를 위한 나사산이 형성된 리셉터클(threaded receptacle)로 인해서 높은 토크를 수용할 수 없다.

이러한 종래 기술에서는, 지금까지는, (연성의) 강철 재료로 디버링 공구를 위한 베이스 몸체를 생성하는 것만이 알려져 있지만, 이는 베이스 몸체 자체가 다이아몬드 코팅될 수 없으며 따라서 짧은 수명을 갖는 단점이 수반된다.

이로써, 베이스 몸체의 블레이드 윈도우 내에 스프링이 장착되게 배열된, 길이 방향과 교차하는 횡방향으로 변위가능한 디버링 또는 면취 공구로부터 칩을 제거하면, 블레이드 윈도우의 영역 및 디버링 또는 면취용 블레이드의 회전형 장착부(rotational mount)의 영역에서의 조기 마모 및 찢어짐이 발생할 수 있는 단점이 나타나는데, 그 이유는 이러한 블레이드 윈도우 또는 디버링 또는 면취용 블레이드의 회전형 장착부는 초경합금으로 이루어지거나 다이아몬드로 코팅될 수 없기 때문이다. 따라서, 디버링 또는 면취용 블레이드의 연성이며 코팅 불가한 베이스 몸체 내로 나사결합된 강성의 드릴 비트와의 재료 조합은 단점을 갖는다.

DE 1 477 224 A1는 초경합금 드릴만이 솔더 조인트부(solder joint) 또는 용접된 연결부를 통해서 보다 연성의 공구 생크부로 연결된 것을 개시하고 있다. 본 발명의 목적은 이러한 바를 피하는 것이다.

US 2004/0208717 A1로부터, 드릴 생크부와 일체화되는 절삭 블레이드들을 갖는 드릴이 알려져 있다. 이러한 디버링 공구는 오직 10 mm 이상의 매우 큰 직경들에 대해서만 가능한데, 그 이유는 외측을 향해서 반경방향으로 변위가능한 절삭 블레이드들을 위한 편심 회전하는 구동부(eccentrically rotating drive)가 제공되고 이는 작은 직경들에 대해서는 실시될 수 없기 때문이다. 이로써, 이러한 공구는 5 mm 미만의 직경들로 소형화될 수 없다.

WO 2005/037473 A1로부터는, 다른 드릴 및 면취 겸용 공구가 알려져 있지만, 칩 제거를 위해서 제공된 드릴 나선형부(drill helix)를 포함하는 베이스 몸체가 초경합금 재료로 이루어지지 않고 통상적인 상대적으로 연성의 HSS 공구 강철로 이루어지며 이로써 6 밀리미터 미만의 공구 직경들을 사용할 시에 생성되는 높은 토크들을 수용할 수 없다는 단점을 가진다. 초경합금 재료로 이루어진 절삭 선단부(tip)들은 HSS 공구 강철로 이루어진 드릴 나선형부 상으로 용접(soldering)되거나 나사결합된다.

이러한 구성의 단점은 드릴 나선형부로 일체적으로 연장하는 공구강(tool steel)으로 이루어진 베이스 몸체는 소형화에 적합하지 않다는 것이다. 만일에 이러한 부품의 직경이 더 감소한다고 가정하면, 가공 동안에 거기에 작용하는 높은 수준의 토크가 더 이상 전달될 수 없으며, 이는 드릴 생크부 파괴를 초래한다.

실험을 통해 공구강으로만 이루어진 드릴들은 오직 6 mm의 최소 직경으로만 소형화될 수 있다는 것을 보였다. 이 직경보다 작은 직경들은 초경합금 절삭 에지부들을 갖는 공구강으로 이루어진 드릴들을 통해서 실현될 수 없다.

이러한 소형화가 상대적으로 연성의 공구강을 사용하여서 달성되고자 하는 경우에는, 초경합금 절삭 에지부가 또한 드릴 나선형부의 선단부에 용접되어야 하며, 이는 복잡도를 실질적으로 증가시키며 생산 비용을 높게 하며 서비스 수명에서의 문제를 초래한다.

WO 20057037473 A1에 따른 드릴 및 면취 겸용 공구의 추가 단점은 상대적으로 큰 직경에 있어서는, 디버링 블레이드의 피봇 운동(pivot drive)을 위해 공간 소모적 메커니즘이 드릴 생크부 내에 배치된다는 것이다. 이는 더 소형화를 시키는 것을 방지하는데, 그 이유는 상기 스프링의 반대편 단부가 또한 조절가능하게 구현되는 유지 볼트 내에서 유지되어, 피봇 볼트 주변을 둘러 있는 나선형 스프링의 사용이 공간을 차지하는 메커니즘을 낳기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은 본 명세서의 서두에서 특정된 타입의 드릴 및 면취 겸용 공구를 제공하는 것이다. 즉, 작은 직경의 보어들을 디버링할 때에, 바람직하게는 5 mm 미만의 직경의 보어들을 디버링할 때에도, 드릴의 안전한 가이드 및 드릴에 대해서 횡방향으로 작동하는 면취용 블레이드의 안정한 가이드가 가능하여, 공구가 전체적으로 보다 높은 부하에 견딜 수 있으며 또한 보다 더 마모에 강하도록 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 청구항 제1항의 기술적 교시사항을 특징으로 한다.

다음은 본 명세서에서 사용되는 용어들 "드릴", "초경합금", "공구강" 및 "HSS"에 대한 설명을 제공한다:

1. 드릴은 생크부(shank) 및 비트(bit)를 포함한다. 드릴 생크부는 드릴 비트에 토크를 전달하며, 드릴 비트를 가이드하며, 드릴 절삭물들의 제거를 가능하게 하며, 냉각 윤활제의 내부공급을 보장한다. 드릴 비트는 칩 제거 작업을 수행한다.

2. 나선형 드릴들은 원뿔형 비트를 가지며, 이 비트는 통상적으로 118°(HSS 드릴) 또는 142°(초경합금 드릴)의 포인트 각(point angle)을 갖는다. 절삭 기하구조가 금속들을 가공하도록 설계되기 때문에, 이러한 타입은 또한 금속 드릴로서 지칭된다.

3. 트위스트형 드릴들(twist drills)은 고속도 강(HSS)으로 이루어지며, 간단한 드릴은 크롬-바나듐 강철들(CV 강철)로 이루어진다. 극단적으로 매우 강인한 금속들에서 사용되기 위해서, 초경합금 드릴들이 사용가능하다.

4. 다양한 코팅들, 예를 들어서, 티타늄 알루미늄 질화물(TiAlN → 퍼플 색상, AlTiN → 진회색(anthracite)), 티타늄 탄소-질화물(TiCN → 갈색을 뛰는 블랙 색상) 또는 티타늄 질화물(TiN → 골드 색상)로 코팅됨으로써 이러한 드릴들의 경도(hardness) 및 내마모성은 더 증가될 수 있다. 코팅된 드릴들은 또한 높은 내부식성, 긴 수명 및 실질적으로 증가된 이송속도(feed rate) 및 절삭 속도를 특징으로 한다. 코팅된 드릴들은 CNC 가공 시에 가장 빈번하게 사용된다.

5. 강성화된 강철, 망간 강철, 강성의 주철, 섬유 강화 복합 재료 또는 콘크리트를 가공하기 위해서, 삽입된 초경합금 절삭 에지부들을 갖는 드릴들 또는 초경합금체(solid hard metal) 드릴들이 사용된다. 자동화된 기계류들에서도, 실질적으로 보다 높은 절삭 속도 및 보다 양호한 표면 경도로 인해서, 초경합금체 드릴들이 HSS 드릴들을 상당수 대체한다.

6. 초경합금체 드릴들은 다소 높은 중량 및 어두운 금속 색상에 의해서 통상적인 HSS 드릴들과는 구별될 수 있다. 또한, 이들은 많은 경우에 테이퍼된 생크부를 가지며, 이로써 장착 표면이 머신 공구의 콜릿 척(collet chuck) 내로 피팅된다. 가공될 재료의 경도에 따라서, 초경합금체 드릴은 140°까지의 포인트 각을 가질 수 있다. 마지막으로, "K10/F20"이라는 표현은 사용된 초경합금의 타입을 표시한다.

이로써, 본 발명에 따라서, 금속 드릴로서 구현되는 드릴 및 면취 겸용 공구는 초경합금체 드릴로서 사용된다.

본 발명의 제 1 실시예의 특징은 초경합금체(solid hard metal) 드릴로서 구현되는 드릴 몸체가 베이스 몸체 내로 삽입되고, 상기 베이스 몸체는 임의의 슬리브 형상의 재료, 예를 들어서, 금속, 플라스틱 또는 몇몇 다른 재료로 이루어질 수 있으며, 드릴의 전방 단부는 드릴 비트를 형성하고, 드릴 비트에 바로 인접하는 드릴 영역에서, 드릴은 블레이드 윈도우 내에 삽입된 디버링 또는 면취용 블레이드를 위한 횡방향으로(transversely) 연장되는 블레이드 윈도우를 지지한다.

이러한 기술적 교시사항으로 인해서, 유리하게는, 원칙적으로, 본원에서 청구된 드릴 몸체는 일체화된 그리고 따라서 재료가 단일한(materially integral) 초경합금체 드릴을 포함하며, 이 드릴 몸체의 전방 단부는 드릴 비트로서 구현되고, 드릴 몸체의 후방 단부는 드릴 비트와 동일한 재료로 이루어지며, 블레이드 윈도우는 상기 초경합금체 드릴 비트 내로 삽입되고, 이 블레이드 윈도우 내에서 디버링 또는 면취용 블레이드가 길이방향과 교차하는 횡방향으로 변위가능하게 배열된다.

따라서, 본 발명의 특징은 드릴 생크부가 초경합금으로 이루어지고, 드릴 나선형부에 바로 인접한 이러한 초경합금 재료 내에, 디버링 블레이드를 삽입하기 위한 블레이드 윈도우가 위치하며, 디버링 블레이드의 피봇 운동은 드릴 생크부의 중앙에서 그의 축방향으로 배열된, 스프링이 장착된 축방향 볼트에 의해서 구현된다는 것이다. 공간을 차지하는 스프링 암들이 필요 없으며, 대신에, 축방향으로 정렬된 원통형 압축(cylindrical compression) 스프링이 사용된다. 이러한 소형 작동 메카니즘만을 사용함으로써, 드릴 및 면취 겸용 공구는 5 밀리미터 미만의 직경으로 소형화될 수 있다.

드릴 비트는 이 드릴 비트에 일체적으로 부착된 드릴 생크부와 함께, 초경합금으로 만들어지고 그리고/또는 초경합금으로 코팅된 드릴 몸체를 형성하고, 이러한 드릴 몸체는 연속적인 중앙 내측 보어를 갖는다.

이러한 특징은 제시된 문헌 WO 2005/037473 A1에서는 찾을 수 없으며, 이러한 문헌에서는, 드릴 생크부는 연성 공구강으로 이루어지며, 초경합금으로 이루어진 절삭 에지부들이 상기 드릴 생크부에 솔더링되거나 나사결합된다.

본 발명은 횡방향으로 변위가능하도록 면취용 블레이드가 안에 장착된 블레이드 윈도우가 초경합금 또는 초경합금-코팅된 부분의 구역으로 이동하였다는 점에서 문헌 WO 2005/037473 A1과는 차이점이 있다.

이로써, 유리하게는, 본 발명에 따라서, 길이방향과 교차하는 횡방향으로 변위가능하게 디버링 또는 면취용 블레이드가 스프링에 의해서 힘을 받도록 안에 장착된 블레이드 윈도우가 일체형 초경합금체 드릴 내에 배치된다.

이는 종래 기술과는 본질적인 차이점인데, 그 이유는 종래 기술에서는, 2-부품 구성은 재료가 2개로 분리되는데, 즉 예를 들어서, 초경합금 또는 HSS 재료로 이루어진 드릴 비트가 그 후방에 부착된 연성화된 강철 베이스 몸체 내로 나사결합되며, 베이스 몸체는 상대적으로 연성의 재료(예를 들어서, ST37 철 또는 HSS)로 이루어지기 때문이다. 이로써, 블레이드 윈도우 및 디버링 또는 면취용 블레이드의 회전형 장착부는 베이스 몸체의 상대적으로 연성의 금속 재료 내에 위치하게 되고 칩 제거 시에 보다 큰 마모에 노출되게 되었다.

또한, 드릴 비트와 디버링 또는 면취용 블레이드 간의 바람직하지 않게 큰 축방향 길이부(피팅용 길이부)는 길이방향과 교차하는 횡방향으로의 편향(delfection) 및 비틀림(torsion) 문제를 낳으며, 이는 5 mm 미만의 드릴 직경에서 특히 그러하다.

본 발명은 종래 기술과는 차별성이 있으며, 본원에서는 길이방향과 교차하는 횡방향으로 연장되는 블레이드 윈도우가 드릴의 드릴 생크부 내로 일체화되며, 면취용 블레이드가 상기 블레이드 윈도우 내에 삽입되고 드릴 생크부의 길이방향 축과 교차하는 횡방향으로 조절 및 변위가능하도록 스프링에 의해서 힘을 받게 구현되는 구성을 제공한다.

이로써, 본 발명은 초경합금체 드릴 내의 연속적인 드릴 생크부를 제공하며, 이로써 드릴 생크부 및 바람직하게는 또한 드릴 비트는 완전히 일체화되게 실현되며 동일한 강성화된 및/또는 초경합금-코팅된 금속 재료로 이루어진다.

이로써, 본 발명은 드릴 생크부가 초경합금으로 구성되기 때문에, 드릴 생크부가 더 소형화될 수 있다는 이점을 제공하며, 이는 절삭 블레이드를 위한 특정하게 공간을 절감하는 피봇 메카니즘이 드릴 생크부 내에 배치되기 때문이며, 그리고 또한 드릴 생크부가 5 mm 미만의 직경으로 소형화된다고 하여도, 드릴 생크부는 여전히 충분하게 높은 토크들을 전달할 수 있으며 이로써 블레이드 윈도우를 이 블레이드 윈도우 내에서 길이방향과 교차하는 횡방향으로 변위가능한 면취용 블레이드와 함께 드릴 생크부 내에 배치하는 것이, 드릴 생크부가 높은 토크들을 전달할 때에도, 드릴 생크부가 깨지는 것을 초래하지 않을 것이기 때문이다.

본 발명의 제 1 실시예에서는, 드릴 비트 및 이 드릴 비트에 일체적으로 부착된 드릴 생크부를 포함하는 드릴은 전체가 초경합금 재료로 이루어지는 구성이 제공된다. 이로써, 유리하게는, 이러한 초경합금 재료는 CVD 입자들로 충진되어서 증가된 절삭 성능 및 증가된 강도를 생성할 수 있다.

이러한 기술적 교시사항은 드릴 비트가 마모될 시에 다시 날카롭게 재가공될 수 있으며, 드릴 비트가 다수 회 날카롭게 재가공될 수 있기 때문에, 면취용 블레이드가 교체될 필요가 없다는 이점을 제공한다.

추가 이점은 드릴 비트 및 드릴 생크부를 포함하는 초경합금체 드릴 전체가 본 발명에 따라서, 인서트(insert)로서 구성되며, 슬리브 형상의 베이스 몸체 내에, 그 전방 단부 표면이 전방을 향해서 개방된 장착 보어 내에 삽입되어서 체결되는 드릴 몸체로서 구현된다는 것이다.

초경합금체 드릴(드릴 비트 및 이 드릴 비트에 일체적으로 결합된 드릴 생크부를 포함)이 다양한 방식들로 체결될 수 있다. 예를 들어서, 초경합금체 드릴은 베이스 몸체의 장착 보어 내에 나사결합되거나(screwed) 가압되거나(pressed) 열박음되거나(shrink-fit), 또는 측면 나사 또는 유사한 클램핑 수단의 도움으로 장착 보어 내에서 클램핑될 수 있다.

중요한 것은 본원에서 블레이드 윈도우가 나선형 드릴 나선형부(spiral drill helix)의 후방 측면에 바로 인접하며, 이로써 단점으로 작용한다고 알려진, 드릴 비트의 최종 플루트(flute)와 면취용 블레이드의 전방 에지 간의 피팅용 길이부가 필요 없게 된다는 것이다.

이로써, 명백하게는, 면취용 블레이드는 드릴 비트의 드릴 나선형부에 바로 인접하며, 피팅용 길이부를 위한 오직 상대적으로 작은 축방향 중간 공간이 요구되며 이 공간의 범위는 예를 들어서, 0.001 내지 2 mm이다.

면취 시스템이 초경합금체 드릴의 드릴 비트 내에 일체화되기 때문에, 즉 그들 간의 실질적인 거리 없이 드릴 비트의 최종 드릴 플루트부에 바로 인접하기 때문에, 종래의 드릴의 생크부 상의 나사산이 형성된 연장부 내에 나사결합되기 위해서 요구된 피팅용 길이부가 제거되고, 이로써 클램핑된 드릴링 공간 내에서 사용되기 위한 능동적 구조적 길이가 짧아지게 된다는 이점이 생성된다.

이와 동시에, 면취용 블레이드 및 드릴 비트의 조밀한 공간적 배열은 진동 방지, 센터링 능력, 동심성, 및 다른 유리한 특성들, 특히 벤딩(bending) 강도 및 토크 전달 안정성의 측면에서 우수한 특성들을 낳는다.

다른 실시예에 따라서, 후방 베이스 몸체는, 열박음(shrink-fit) 연결 또는 접착(adhesive) 연결의 방식으로, 초경합금체 드릴의 초경합금으로 구성된, 생크부를 수용하는 슬리브로서 더 이상 구성되지 않는다. 이러한 경우에, 어댑터 슬리브(adapter sleeve)가 드릴 생크부 내로 가압되고, 작동 수단(actuating means), 구체적으로 적합한 조절 나사를 갖는 압축 스프링이 어댑터 슬리브 내에 위치한다. 어댑터 슬리브는 드릴 생크부와 동일한 직경을 가질 수 있다.

다른 실시예에서, 어댑터 슬리브의 직경은 드릴 생크부의 직경보다 근소하게(예를 들어서, 0.05 내지 0.2 밀리미터 범위 내에서) 작은 구성이 제공된다. 이러한 치수들은 편심을 방지하는데, 척의 베어링 표면들이 드릴 생크부의 길이를 넘어서 연장하고 어댑터 슬리브 영역 내로 연장하는 때에 척 내에 클램핑된 공구의 전체적인 동심성에 영향을 주는 것을 방지한다. 이러한 경우에, 오직 드릴 생크부만이 척 내에 클램핑되고 어댑터 슬리브는 척 내에 클램핑되지 않는다. 이로써, 어댑터 슬리브의 외경은 척에 대해서 자유로우며 클램핑 품질에 영향을 주지 않는다.

어댑터 슬리브를 사용하는 모든 실시예들은 초경합금으로 구성된 드릴 생크부가 동일한 또는 감소된 직경을 갖는 부착된 어댑터 슬리브와 함께 회전 구동부의 척 내로 바로 클램핑될 수 있다는 이점을 가지며; 이는 다른 실시예들에서는 가능하지 않는데, 그 이유는 이러한 실시예들에서는, 연성 강철로 이루어진 베이스 몸체만이 척 내로 클램핑될 수 있기 때문이다.

이로써, 이 제 2 실시예는 척으로의 힘 및 토크 전달 측면에서 이점들을 가져온다.

본 발명의 논의 대상은 개별 청구항들의 논의 대상으로부터 뿐만 아니라, 개별 청구항들의 청구 대상의 조합들로부터도 도출된다.

요약서, 도면들에서 도시된 특정한 공간적 구성을 포함하여, 문헌들에서 개시된 모든 사양들 및 특징들은 이들이 개별적으로 또는 조합하여서 종래 기술에 비해서 신규한 정도로, 본 발명에 있어서 필수적인 것으로서 청구된다.

개별 대상들이 "본 발명에 대해 필수적이다"라거나 "중요하다"라고 특성화되는 경우에, 이는 이러한 대상들이 독립항의 대상을 형성해야만 하는 것을 반드시 의미하지는 않는다. 이는 각 경우에 독립 항의 적용가능한 버전에 의해서만 결정된다.

이하에서, 본 발명은 복수의 실시예들을 도시하는 도면들의 세트를 참조하여보다 세부적으로 기술될 것이다. 본 발명에 필수적인 추가 특징들 및 본 발명의 이점들이 또한 도면들의 세트 및 이의 설명으로부터 도출된다.
도 1은 종래 기술에 따른 드릴 및 면취 겸용 공구의 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 드릴 및 면취 겸용 공구의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 신규한 드릴 및 면취 겸용 공구의 사시도이다.
도 4는 도 3의 조립체의 단면도이다.
도 5는 면취용 블레이드의 사시도이다.
도 6은 베이스 몸체 내에 삽입된 드릴 몸체의 상세도이다.
도 7은 드릴링 프로세스 및 디버링 프로세스 동안의 추가적인 세부사항들을 도시하는, 도 6과 유사한 표현의 도면이다.
도 8은 드릴 및 면취 겸용 공구의 수정된 실시예를 도시한다.

문헌 WO 2005/037473 A1은 본원의 도 1 및 도 2에서 기술된 바와 같은 종래 기술에 원리상 대응하는데, 그 이유는 상기 문헌이 그 안에서 횡방향으로 변위가능한 디버링 블레이드(deburring blade)를 갖는 블레이드 윈도우가 드릴 생크의 연성 부분(soft part) 내에 배치되는 것을 특정하기 때문이며, 이러한 구성은 상술한 단점들과 관련된다.

이로써, WO 2005/037473 A1는 다음에서 기술되는 도 1 및 도 2에 따른 종래 기술의 오직 일 변형만을 개시한다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 통상적인 드릴 및 면취 겸용 공구를 도시하며, 이 공구에서 중앙 길이방향 보어가 베이스 몸체(3) 내에 배치되고, 이 보어 내로 압축 스프링(6)이 삽입된다. 이 압축 스프링(6)은 이의 후방 측에 위치한 간격 볼트(spacer bolt)(7) 및 조임 볼트(tightening bolt)(8)에 의해서 전방으로 푸시되어서 원통형 부속품(cylindrical attachment)(14)을 가압하며, 이 부속품은 바람직하게는 제어 볼트(control bolt)(5)에 일체적으로 연결된다. 이로써 이 제어 볼트(5)는 그의 전방 선단부(15)가 면취용 블레이드(4)의 할당된 제어 홈(groove)(16) 내로 체결되며, 이로써 면취용 블레이드는 블레이드 윈도우(25) 내에서 길이방향과 교차하는 횡방향으로 변위가능하게 횡적 방향으로 스프링에 의해서 작동되게 배열된다.

도시된 종래 기술에 따른 실시예에서, 면취용 블레이드(4)는 전방 방향 및 후방 방향으로 절삭하도록 설계된다. 이로써, 이 블레이드는 전방 방향을 바라보는 절삭 에지부(17) 및 후방 방향을 바라보는 절삭 에지부(18)를 갖는다.

여기에서 중요한 것은 도 1 및 도 2에 따른 종래 기술에서는, 드릴 비트(1)의 나사산이 형성된 연장부(32)가 체결될 수 있는 장착 보어가 전방 영역에서 제공되어야 하기 때문에, 블레이드 윈도우(25)를 넘어서 추가적인 원통형 부속품이 베이스 몸체(3)에 제공된다는 것이다. 나사산이 형성된 연장부(32)는 수용형 나사산부(receiving thread)(2)를 갖추고 있으며 이 수용형 나사산이 사용되어서 드릴 비트(1)를 베이스 몸체(3) 내로 나사결합시킨다.

이로써, 드릴 비트(1)의 드릴 나선형부(drill helix)(34)는 나사산이 형성된 연장부(32)가 나사결합되는 장착 보어 이전에 끝난다. 이로써, 불리하게는, 이상적으로는 피해져야 하는 부자연스로운 피팅용 길이부(31)가 드릴 나선형부(34)의 후방 단부와 블레이드 윈도우(25)의 전방 단부 간에 형성된다.

본 발명의 목적은 이러한 나선형 길이부(31)를 제거하거나 적어도 실질적으로 최소화하는 것이다.

이러한 목적을 달성하는데 있어서 중요한 단계가 후속하는 도 3 내지 도 8에서 세부적으로 예시되는 드릴 및 면취 겸용 공구(21)를 참조하여서 기술될 것이다.

본 발명에 따라서, 도 6에 따른 드릴 비트(1)는 초경합금체 드릴의 실시예에서 드릴 생크부(35)에 일체적으로 연결되며, 이로써 연속형 드릴 몸체(13)가 형성되며, 이 몸체의 전방 단부에는 블레이드 윈도우(25)가 위치하며, 이 윈도우 내에는 면취용 블레이드(4)가 변위가능하게 장착된다.

드릴 생크부(35) 내에, 중앙 길이방향 보어가 위치하며, 이 보어 내로 제어 볼트(5)가 연장되며, 제어 볼트(5)는 그 후방이 부속품(14)에 의해서 캡핑되며(capped) 부속품에 연결되며; 도 4의 표현에 따라서, 부속품(14)은 이어서 단축된 것으로 구현된 베이스 몸체(3) 내로 연장하며, 이 베이스 몸체 내에서 부속품은 알려진 압축 스프링(6)에 의해서 스프링 작동된다.

이로써, 처음으로, 초경합금체로 이루어지며 전방 방향 드릴 비트(1) 및 드릴 생크부(35)를 갖는 드릴이 본원에서 기술되며, 여기서 길이방향에 수직으로 연장된 블레이드 윈도우(25)가 드릴 생크부(35)의 영역 내에 배치되며, 이로써 피팅용 길이부(31)가 제거되는데, 이는 본 발명에 따라서 면취용 블레이드가 본원에서는 드릴 생크부(35) 자체 내에 위치하기 때문이다.

이로써, 본원에서 처음으로 동일한 재료로 드릴 생크부(35) 및 드릴 비트(1)를 생성할 수 있으며, 이로써 블레이드 윈도우(25) 및 이 윈도우 내에 삽입된 면취용 블레이드(4)는 특히 칩 충격에 강하면서 잘 휘어지지 않는 것으로서 구현될 수 있다.

피팅용 길이부(31)의 짧아진 길이 또는 제거로 인해서, 블레이드 윈도우(25)는 본원에서 도 6에서 대체적으로 명료하게 예시된 바와 같이, 축방향으로 드릴 나선형부(34)에 바로 인접하여 위치한다.

전체 드릴 몸체(13)는 도 4에 따라서 슬리브-타입 베이스 몸체(3) 내의 장착 보어(12) 내로 삽입되며, 임의의 목표된 방식으로 장착 보어(12) 내에 고정될 수 있다. 드릴 몸체(13)의 드릴 생크부(35)는 나사결합(screwing), 스냅-록킹(snap-locking), 열박음(shrink-fitting), 가압(pressing) 또는 다른 방법들에 의해서 장착 보어 내에서 고정될 수 있으며, 강한 부하를 견딜 수 있는 인터록킹 연결(interlocking connection)이 특히 바람직하다.

본 발명의 추가적인 특징은 본원에서 면취용 블레이드가 구체적으로 후방 절삭 에지부(18)를 사용하여서 오직 한 측면 상에서만 절삭을 하도록 설계된 것이지만, 본 발명은 이로 한정되지 않는다.

도 3 내지 도 7은 이러한 단일-에지형 면취용 블레이드(4)를 가능한 실시예로서 도시한다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은, 이중-에지형 면취용 블레이드가 사용되는 것도 가능하다. 후방을 향해서 절삭하는 단일 절삭 에지부(18)를 제공하는 것보다는, 전방을 향해서 절삭하는 전방 절삭 에지부(17)가 또한 도 3 내지 도 7에 따른 실시예에서 제공될 수도 있다.

본 발명의 다른 특징은 면취용 블레이드(4)의 간단한 장착이며 이러한 특징은 특히 작은 직경들을 디버링할 때에 유리하다. 도 6에서 명백한 바와 같이, 도 5에 따른 면취용 블레이드는 도입 프로파일형 부분(lead-in profiled part)(9)을 가지며, 이 면취용 블레이드는 전체적으로 도 6에 따라서 하단에서 블레이드 윈도우(25) 내로 화살표 방향(24)으로 삽입되며, 도입 면취부(lead-in chamfer)(10)가 제어 볼트(5)의 선단부(15)에 대항해서 지지되며, 이 선단부는 스프링에 의해 작동되게 블레이드 윈도우(25) 내로 돌출되며 구체적으로 선단부(15)가 면취용 블레이드(4)의 제어 홈(16)영역에 도달할 때까지 블레이드 윈도우를 따라서 슬라이딩되며, 이 제어 홈 영역에서는 선단부는 제자리에 걸리게 된다.

도 6에 따른 이러한 장착 위치에 도달하자마자, 도입 프로파일형 부분(9)이 깨져 분리될 수 있다. 따라서, 이는 면취용 블레이드(4)를 설치할 시에 사용되는 핸들 역할을 한다.

이런 목적을 위해, 도입 프로파일형 부분(9)은 2개의 서로 반대편에 있는 길이방향에 대해 수직으로 연장된 홈들(22, 23)에 의해서 길이방향에 대해서 수직 방향 단면이 약하게 구현되며, 여기서 파쇄 웹(breaking web)(20)이 형성되며, 이로써 도입 프로파일형 부분(9)이 파쇄 웹(20)을 중심으로 휘어지면, 파쇄 웹(20)이 파쇄되고, 면취용 블레이드는 도 7에 따른 그의 최종 작동 위치로 위치된다.

도 5는 또한 알려진 방식으로 칩 디플렉터(chip deflector)(19)가 절삭 에지부(18) 상에 제공된 것을 도시한다.

도 7은 작동 위치에서의 본 발명에 따른 드릴 및 면취 겸용 공구(21)를 도시한다.

이 도면에서, 드릴 비트(1)를 갖는 드릴이 가공물 보어(29)를 가공물(28) 내에 이미 생성하였고, 상기 가공물 보어(29)를 이미 통과했다. 이러한 통과는 화살표 방향(26)으로 수행될 수 있다.

이어서, 드릴 및 면취 겸용 공구(21)는 전체가 화살표 방향(27)으로 후퇴하고, 이로써 면취용 블레이드(4)의 후방 단부의 절삭 에지부(18)가 전방 보어 에지에 대항하여 놓이며, 여기서 절삭 에지부는 각진 면취부(30)를 생성한다.

또한 명백한 바와 같이, 면취용 블레이드(4)의 전방 측면은 도입 면취부(33)를 가지며, 이 도입 면취부는 드릴 비트(1)를 갖는 드릴이 가공물 보어(29) 내로 진입할 때에, 면취용 블레이드(4)가 블레이드 윈도우(25)의 내측 프로파일 내로 다시 푸시되고 가공물 보어(29)의 영역 내에서는 어떠한 절삭 작용도 가하지 않게 되도록 보장한다.

어떠한 경우라도, 중요한 것은, 길이방향과 교차하는 횡방향으로 변위가능하게 스프링에 의해서 힘을 받는 면취용 블레이드와 함께, 블레이드 윈도우(25)는 연속형 초경합금체로 이루어진 드릴 내에 배치된다는 것이다.

이로써, 본원에서는 처음으로, 드릴을 면취용 블레이드와 함께 일체화된 부품으로서 생성하고, 이후에 이 드릴을 이러한 목적을 위해 적합한 연성의 슬리브 형상의 베이스 몸체 내로 고정시킨다.

본 발명에서는 또한 복수의 면취용 블레이드들(4)(하나 이상의 블레이드들)이 블레이드 윈도우(25) 내에서 배열되거나, 다른 변형예에서는, 제 2 및 선택사양적으로 제 3 블레이드 윈도우가 일 블레이드 윈도우(25)와 축방향으로 떨어져서 제공될 수 있으며, 면취용 블레이드는 각 추가 윈도우 내에 배열될 수 있다. 면취용 블레이드들 각각은 그의 할당된 블레이드 윈도우 내에서 길이방향에 대해서 수직하게 변위가능하도록 공통 제어 볼트(5)에 의해서 장착 및 제어될 수 있다.

다른 실시예에서, 각 면취용 블레이드는 축방향으로 스프링에 의해서 힘을 받는 그 자신의 제어 볼트(5)가 할당될 수 있다.

도 6으로부터 명백한 바와 같이, 제어 볼트(5)는 스프링에 의해서 작동되게 그리고 드릴 몸체(13)의 길이방향 보어(36) 내에서 축방향으로 변위가능하게 배치된다.

도 8은 드릴 생크부(35)의 외경(41)에 대응하는 외경(41)을 갖는 어댑터 슬리브(adapter sleeve)(38)가 연결부(39) 영역에서 회전하게 고정된 방식으로 드릴 생크부(35)의 후방 단부 표면에 연결된 변형된 실시예를 도시한다.

제어 볼트(5)의 변위를 위한 작동 수단은 어댑터 슬리브 내에 배치된다. 제어 볼트(5)는 확대된 직경을 갖는 헤드 피스(head piece)(37)에 의해서 후방을 향해서 연장되며, 헤드 피스(37)는 어댑터 슬리브(38)의 중앙 보어 내로 연장된다. 압축 스프링(6)의 일단은 헤드 피스(37)에 대항하여 지지되며, 다른 일단은 조임 볼트(8)에 대항하여 지지되며, 이 조임 볼트는 어댑터 슬리브(38)의 후방 단부에서의 나사산이 형성된 보어 내로 나사결합된다.

바람직하게는 드릴 생크부(35)의 외경(41)은 어댑터 슬리브(38)의 외경(41)과 동일하기 때문에, 본원에서 초경합금체 재료로 이루어진 드릴 생크부(35)를 구동 머신의 척(chuck)(40) 내로 바로 클램핑시킬 수 있다. 이로써, 베이스 몸체(3)가 제거되고, 구동 토크가 척(40)으로부터 드릴 생크부(35)로 바로 전달될 수 있다.

1: 드릴 비트
2: 수용형 나사산부
3: 베이스 몸체
4: 면취용 블레이드
5: 제어 볼트
6: 압축 스프링
7: 스페이서 볼트
8: 조임 볼트
9: 도입 프로파일형 부분
10: 도입 면취부
11: 드릴 및 면취 겸용 공구
12: 장착 보어
13: 드릴 몸체
14: (제어 볼트의) 부속품
15: (제어 볼트의) 선단부
16: 제어 홈
17: 절삭 에지부(전방)
18: 절삭 에지부(후방)
19: 칩 디플렉터
20: 파쇄 웹
21: 드릴 및 면취 겸용 공구
22: 횡방향의 홈(상단)
23: 횡방향의 홈(하단)
24: 화살표 방향
25: 블레이드 윈도우
26: 화살표 방향
27: 화살표 방향
28: 가공물
29: 가공물 보어
30: 면취부
31: 피팅용 길이부
32: 나사산이 형성된 연장부
33: 도입 면취부
34: 드릴 나선형부
35: 드릴 생크부
36: 길이방향 보어
37: 헤드 피스
38: 어댑터 슬리브
39: 연결부
40: 척
41: 외경

Claims

가공물(28) 내에 보어홀(29)을 생성하고 상기 보어홀(29)의 적어도 하나의 보어 에지 상에 면취부(30)를 생성하기 위한 드릴 및 면취 겸용 공구(13, 21)로서, 베이스 몸체(3) 내에 회전가능하게 고정된 방식으로 체결된 드릴 비트(1), 및 축방향에서 상기 드릴 비트(1) 후방에 배치된 적어도 하나의 면취용 블레이드(4)를 포함하며, 상기 면취용 블레이드는 드릴 생크부(35)에 배치된 블레이드 윈도우(25) 내에 장착되고 상기 드릴 및 면취 겸용 공구(13, 21)의 횡방향으로 변위가능하게 스프링에 의해서 작동되고,
상기 드릴 비트(1) 및 상기 드릴 생크부(35)를 포함하는 드릴 몸체(13)는 금속 재료로 이루어지며, 스프링에 의해서 작동되는 변위가능한 제어 볼트(5)가 드릴의 중앙 길이방향 보어(36) 내에 위치하며, 상기 제어 볼트의 전방 선단부(15)는 상기 면취용 블레이드(4)의 횡방향 변위를 제어하는, 드릴 및 면취 겸용 공구에 있어서,
상기 드릴 비트(1) 및 드릴 생크부(35)를 포함하는 드릴 몸체(13)는 초경합금체 금속 재료로 이루어지고,
상기 드릴 생크부(35)의 직경 이하의 직경을 갖는 어댑터 슬리브(38)가 상기 드릴 생크부(35)의 후방 부분에 고정되며,
상기 제어 볼트(5)를 위한 작동 수단이 상기 어댑터 슬리브 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.
제1항에 있어서,
상기 어댑터 슬리브는 직접 상기 드릴 생크부 내로 가압되고,
상기 작동 수단으로서 조절 나사를 갖는 압축 스프링이 상기 어댑터 슬리브 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 어댑터 슬리브는 상기 드릴 생크부와 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 어댑터 슬리브의 직경은 상기 드릴 생크부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
척(chuck)의 베어링 표면들은 상기 드릴 생크부의 길이를 넘어 상기 어댑터 슬리브의 영역까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 드릴 생크부만 척 내에 클램핑되고 상기 어댑터 슬리브는 상기 척 내에 클램핑되지 아니하여, 상기 어댑터 슬리브의 외경은 상기 척에 대해서 자유로우며 클램핑 품질에 영향을 주지 않는 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
드릴 나선형부(34)의 단부와 상기의 블레이드 윈도우(25)의 시작부 간의 축방향 길이로서의 피팅용 길이부(31)는 0.001 내지 2 mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 드릴 비트(1)의 직경은 5 mm 이하인 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 면취용 블레이드(4)는 1개의 측면 또는 2개의 측면들 상에서 절삭을 하여 구현되는 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 면취용 블레이드는 깨져서 분리될 수 있는 도입 프로파일형 부분(9)을 갖는 것을 특징으로 하는, 드릴 및 면취 겸용 공구.