KR101919721B1 - 총형 회전 절삭 공구 - Google Patents

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Abstract

절손의 발생을 억제하는 총형 회전 절삭 공구를 제공한다. 외주 절삭날 (38) 의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부로서의 제 1 골부 (44) 등에는, 그 제 1 골부 (44) 등 이외의 부분에 형성된 러핑 (58a) 과는 성상이 상이한 파인 러핑으로서의 러핑 (58b) 이 형성된 것인 점으로부터, 예를 들어 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 성상의 러핑 (58b) 을 제 1 골부 (44) 등에 형성함으로써, 그 제 1 골부 (44) 등에 있어서 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다. 즉, 절손의 발생을 억제하는 크리스마스 커터 (30) 를 제공할 수 있다.

Description

총형 회전 절삭 공구{FORMED ROTARY CUTTING TOOL}
본 발명은 총형 (總形) 회전 절삭 공구에 관한 것으로, 특히 절손 (折損) 의 발생을 억제하기 위한 개량에 관한 것이다.
증기 터빈 등의 터빈 임펠러를 회전축에 장착하기 위한 장착 구조로서, 도 14 에 나타내는 바와 같이 회전축 (10) 의 외주부에 형성된 다수의 트리형 홈 (12) 에 터빈 임펠러의 블레이드 (14) 를 1 장씩 끼워 맞추도록 구성한 것이 있다. 도 15 는, 상기 트리형 홈 (12) 을 확대하여 나타내는 단면도로, 홈 중심 (S) 에 대하여 좌우 대칭이면서 또한 역(逆)크리스마스 트리와 같이 홈 깊이 방향 (도면의 하측 방향) 에 있어서 홈 폭이 매끄럽게 증감하면서 서서히 좁아지고 있고, 양측의 측면 (16a, 16b) 에는, 각각 복수의 오목부 (18) 및 볼록부 (20) 가 번갈아 연속해서 형성되어 있다.
도 15 에 나타내는 바와 같은 트리형 홈 (12) 을 절삭 가공하기 위한 공구가 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 총형 회전 절삭 공구가 그 일례이다. 이 기술에 의하면, 축심 방향에서 공구 선단측으로 향함에 따라서 절삭날의 날끝 직경이 증감되어지면서 서서히 소직경으로 되어 있고, 상기 축심 둘레로 회전 구동되면서 피가공물에 대하여 상기 축심과 수직인 방향으로 상대 이동되어짐으로써, 소정 형상의 가공 홈을 절삭 가공하는 총형 회전 절삭 공구에 의해 절삭 가공을 실시함으로써, 도 15 에 나타내는 바와 같은 역크리스마스 트리 형상의 트리형 홈 (12) 을 간편하게 절삭 가공할 수 있다. 이러한 총형 회전 절삭 공구는, 크리스마스 커터로 통칭된다.
일본 공개특허공보 2008-279547호
그러나, 상기 종래 기술에 있어서는, 홈의 절삭 가공시에 있어서 공구에 절손이 발생할 우려가 있었다. 특히, 상기 절삭날의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부에 있어서 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것 등에 의해서, 그 네크부에서 공구가 절손될 리스크가 컸다. 이 때문에, 절손의 발생을 억제하는 총형 회전 절삭 공구의 개발이 요구되고 있었다.
본 발명은 이상의 사정을 배경으로 하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 절손의 발생을 억제하는 총형 회전 절삭 공구를 제공하는 것에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 제 1 발명이 요지로 하는 바는, 축심 방향에서 공구 선단측으로 향함에 따라서 절삭날의 날끝 직경이 증감되어지고 있고, 복수의 요철이 상기 축심 방향으로 연속하여 물결 형상으로 형성된 러핑을 외주부에 구비하고, 상기 축심 둘레로 회전 구동되면서 피가공물에 대하여 상기 축심과 수직인 방향으로 상대 이동되어짐으로써, 소정 형상의 가공 홈을 절삭 가공하는 총형 회전 절삭 공구로서, 상기 절삭날의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부에는, 그 네크부 이외의 부분에 형성된 러핑과는 성상이 상이한 파인 러핑이 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 제 1 발명에 의하면, 상기 절삭날의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부에는, 그 네크부 이외의 부분에 형성된 러핑과는 성상이 상이한 파인 러핑이 형성된 것인 점으로부터, 예를 들어 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 성상의 파인 러핑을 상기 네크부에 형성함으로써, 그 네크부에 있어서 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다. 즉, 절손의 발생을 억제하는 총형 회전 절삭 공구를 제공할 수 있다.
상기 제 1 발명에 종속되는 본 제 2 발명의 요지로 하는 바는, 상기 네크부에 형성된 상기 파인 러핑은, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑보다 상기 요철의 주기가 작은 것이다. 이와 같이 하면, 다른 부분보다 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 성상의 파인 러핑을 상기 네크부에 형성함으로써, 그 네크부에 있어서 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 제 2 발명에 종속되는 본 제 3 발명의 요지로 하는 바는, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑에 있어서의 상기 요철의 주기는 0.5 ㎜ 내지 5.0 ㎜ 의 범위 내이고, 상기 네크부에 형성된 상기 파인 러핑에 있어서의 상기 요철의 주기는, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑에 있어서의 상기 요철의 주기의 0.25 배 내지 0.75 배의 범위 내이다. 이와 같이 하면, 다른 부분보다 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 실용적인 구성의 파인 러핑을 상기 네크부에 형성함으로써, 그 네크부에 있어서 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 발명 내지 제 3 발명 중 어느 하나에 종속되는 본 제 4 발명의 요지로 하는 바는, 상기 네크부에 형성된 상기 파인 러핑은, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑보다 상기 요철의 깊이가 작은 것이다. 이와 같이 하면, 다른 부분보다 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 성상의 파인 러핑을 상기 네크부에 형성함으로써, 그 네크부에 있어서 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 발명 내지 제 4 발명 중 어느 하나에 종속되는 본 제 5 발명의 요지로 하는 바는, 상기 네크부에 형성된 상기 파인 러핑은, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑보다 상기 요철의 곡률 반경이 작은 것이다. 이와 같이 하면, 다른 부분보다 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 성상의 파인 러핑을 상기 네크부에 형성함으로써, 그 네크부에 있어서 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 발명 내지 제 5 발명 중 어느 하나에 종속되는 본 제 6 발명의 요지로 하는 바는, 상기 절삭날의 날끝 직경이 최소가 되는 네크부에는, 그 네크부 이외의 부분에 형성된 러핑과는 성상이 상이한 파인 러핑이 형성된 것이다. 이와 같이 하면, 가장 절손이 발생하기 쉬운 날끝 직경이 최소가 되는 네크부에 있어서 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 그 네크부에 있어서의 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 발명 내지 제 6 발명 중 어느 하나에 종속되는 본 제 7 발명의 요지로 하는 바는, 상기 네크부와, 상기 파인 러핑과는 성상이 상이한 상기 러핑이 형성된 부분의 사이에는, 그 러핑 및 상기 파인 러핑의 어느 것과도 성상이 상이한 러핑이 형성된 것이다. 이와 같이 하면, 예를 들어 상기 네크부에 형성된 파인 러핑과 그 이외의 부분에 형성된 러핑의 사이에, 그들의 중간적인 성상의 러핑을 형성함으로써, 상기 네크부에 있어서 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 더욱 바람직하게 억제할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예인 크리스마스 커터를 축심에 수직인 방향에서 본 모습을 나타내는 정면도이다.
도 2 는 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다.
도 3 은 도 1 의 크리스마스 커터에 의해 피가공물에 절삭 가공되는 가공 홈의 일례인 트리형 홈을 나타내는 단면도이다.
도 4 는 도 1 에 나타내는 크리스마스 커터의 날부에 있어서의, 러핑 및 파인 러핑이 각각 형성된 부분을 설명하는 도이다.
도 5 는 도 1 에 나타내는 크리스마스 커터의 날부에 형성된 러핑의 구성을 상세하게 설명하는 도이다.
도 6 은 도 1 에 나타내는 크리스마스 커터의 날부에 형성된 파인 러핑의 구성을 상세하게 설명하는 도이다.
도 7 은 도 5 에 나타내는 러핑과 도 6 에 나타내는 파인 러핑의 사이에 형성된 러핑의 구성을 상세하게 설명하는 도이다.
도 8 은 크리스마스 커터에 의한 트리형 홈의 절삭 가공에 있어서의 기울기의 발생에 대해서 설명하는 도이다.
도 9 는 크리스마스 커터에 의한 트리형 홈의 절삭 가공에 있어서의 기울기의 발생에 대해서 설명하는 도이다.
도 10 은 도 1 의 크리스마스 커터에 의해 절삭 가공되는 트리형 홈의 진직도 (眞直度) 및 대응하는 크리스마스 커터의 부위를 설명하는 사시도이다.
도 11 은 본 발명의 효과를 검증하기 위해서 본 발명자가 실시한 시험에 있어서 사용된 시험 공구에 있어서의 각 부의 사양 및 본 시험의 시험 결과를 함께 나타내고 있다.
도 12 는 본 발명의 효과를 검증하기 위해서 본 발명자가 실시한 다른 시험에 있어서 사용된 시험 공구에 있어서의 각 부의 사양 및 본 시험의 시험 결과를 함께 나타내고 있다.
도 13 은 본 발명의 크리스마스 커터를 사용하여 트리형 홈의 절삭 가공을 실시함으로써, 종래 기술과 비교하여 공수 (工數) 를 저감할 수 있음을 설명하는 도이다.
도 14 는 터빈 임펠러의 블레이드를 장착하기 위한 다수의 트리형 홈을 나타내는 도이다.
도 15 는 도 14 의 트리형 홈을 확대하여 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 사용하는 도면에 관하여, 각 부의 치수비 등은 반드시 정확하게 묘사되어 있지는 않다.
실시예
도 1 은, 본 발명의 총형 회전 절삭 공구의 일 실시예인 크리스마스 커터 (30) 를 축심에 수직인 방향에서 본 모습을 나타내는 정면도이다. 도 2 는, 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다. 본 실시예의 크리스마스 커터 (30) 는, 도 3 을 사용하여 후술하는 트리형 홈 (62) 을 절삭 가공하기 위해서 사용되는 총형 회전 절삭 공구 (총형 엔드밀) 이다. 상기 크리스마스 커터 (30) 는, 생크 (32) 에 있어서 도시하지 않은 절삭 기계의 구동축에 장착되고, 그 절삭 기계에 의해 축심 (C) 둘레로 회전 구동되면서 피가공물 (도 3 에 나타낸 예에서는 피가공물 (60)) 에 대하여 그 축심 (C) 과 직각인 방향으로 상대 이동되어짐으로써 도 3 에 나타내는 바와 같은 가공 홈인 트리형 홈 (62) 을 절삭 가공한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기 크리스마스 커터 (30) 는 상기 생크 (32) 및 날부 (34) 를 일체로 구비하고 있고, 그 날부 (34) 는, 도 3 을 사용하여 후술하는 트리형 홈 (62) 의 요철 형상에 대응하는 역크리스마스 트리 형상을 이루고 있다. 즉, 축심 (C) 방향에서 공구 선단측 (도면의 상측 방향) 으로 향함에 따라서 직경 치수가 매끄럽게 증감하면서 서서히 소직경이 되도록 구성되어 있다. 상기 날부 (34) 에는, 축심 (C) 둘레로 등각도 간격으로 축심 (C) 방향으로 연신되는 복수의 절삭 부스러기 배출 홈 (36) 이 형성되어 있고, 그 절삭 부스러기 배출 홈 (36) 을 따라 복수의 외주 절삭날 (38) 과, 이들 외주 절삭날 (38) 에 연속되는 바닥날 (40) 이 형성되어 있다. 바람직하게는 축심 (C) 둘레로 등각도 간격으로 3 개의 절삭 부스러기 배출 홈 (36) 이 형성되어 있고, 그 절삭 부스러기 배출 홈 (36) 을 따라 3 장의 외주 절삭날 (38) 이 형성되어 있다. 상기 외주 절삭날 (38) 및 바닥날 (40) 은, 상기 크리스마스 커터 (30) 가 생크 (32) 측에서 보아 우측 둘레로 회전 구동됨으로써 절삭 가공을 실시하는 절삭날에 상당하는 것이고, 상기 절삭 부스러기 배출 홈 (36) 은 소정의 비틀림각으로 우측 둘레로 경사되어 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기 날부 (34) 에는, 공구 선단측에서부터 생크 (32) 측을 향하여 순서대로 제 1 산부 (제 1 대직경부) (42), 제 1 골부 (제 1 소직경부) (44), 제 2 산부 (제 2 대직경부) (46), 제 2 골부 (제 2 소직경부) (48), 제 3 산부 (제 3 대직경부) (50), 및 제 3 골부 (제 3 소직경부) (52) 가 형성되어 있다. 도 1 에서는, 상기 제 1 산부 (42) 의 직경 치수를 d1 로, 상기 제 1 골부 (44) 의 직경 치수를 d2 로, 상기 제 2 산부 (46) 의 직경 치수를 d3 으로, 상기 제 2 골부 (48) 의 직경 치수를 d4 로, 상기 제 3 산부 (50) 의 직경 치수를 d5 로, 상기 제 3 골부 (52) 의 직경 치수를 d6 으로 각각 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 상기 크리스마스 커터 (30) 의 날부 (34) 는, 공구 선단측으로 향함에 따라서 직경 치수가 매끄럽게 증감하면서 서서히 소직경이 되도록 구성되어 있다. 즉, 상기 제 1 산부 (42) 의 직경 치수는 상기 제 2 산부 (46) 의 직경 치수보다 작고, 상기 제 2 산부 (46) 의 직경 치수는 상기 제 3 산부 (50) 의 직경 치수보다 작다. 상기 제 1 골부 (44) 의 직경 치수는 상기 제 2 골부 (48) 보다 작고, 상기 제 2 골부 (48) 의 직경 치수는 상기 제 3 골부 (52) 의 직경 치수보다 작다. 즉, 도 1 에 나타내는 각 직경 치수에 관하여, d1 ＜ d3 ＜ d5 이면서 d2 ＜ d4 ＜ d6 으로 되어 있다.
상기 날부 (34) 에 있어서, 상기 직경 치수 (d1, d3, d5) 는, 상기 제 1 산부 (42), 제 2 산부 (46), 및 제 3 산부 (50) 각각에 있어서의 직경 치수의 극대치에 상당한다. 상기 직경 치수 (d2, d4, d6) 는, 상기 제 1 골부 (44), 제 2 골부 (48), 및 제 3 골부 (52) 각각에 있어서의 직경 치수의 극소치에 상당한다. 바꾸어 말하면, 상기 직경 치수 (d1 ∼ d6) 는, 공구 선단측으로 향함에 따라서 직경 치수가 매끄럽게 증감하면서 서서히 소직경이 되도록 구성된 상기 날부 (34) 의 직경 방향 형상에 있어서의 직경 (반경) 이 극대 내지 극소가 되는 부분에 있어서의 직경 치수에 상당한다. 본 실시예의 크리스마스 커터 (30) 에 있어서는, 상기 제 1 골부 (44), 제 2 골부 (48), 및 제 3 골부 (52) 가 상기 외주 절삭날 (38) 의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부에 상당한다.
도 3 은, 상기 크리스마스 커터 (30) 에 의해 피가공물 (60) 에 절삭 가공되는 가공 홈 (총형 홈) 의 일례인 트리형 홈 (62) 을 나타내는 단면도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 크리스마스 커터 (30) 를 축심 (C) 둘레로 회전 구동하면서 피가공물 (60) 에 대하여 그 축심 (C) 과 직각인 방향으로 상대 이동시키는 것에 의해 그 피가공물 (60) 에 절삭 가공되는 트리형 홈 (62) 에서는, 홈 중심 (S) 에 대하여 좌우 대칭이면서 또한 역크리스마스 트리와 같이 홈 깊이 방향 (도면의 하측 방향) 에 있어서 홈 폭이 매끄럽게 증감하면서 서서히 좁아지고 있다. 즉, 상기 트리형 홈 (62) 에 있어서의 양측의 측면 (64a, 64b) (이하, 특히 구별하지 않는 경우에는 간단히 측면 (64) 이라고 한다) 에는, 홈의 바닥측에서부터 개구측을 향하여 순서대로 제 1 오목부 (66), 제 1 볼록부 (68), 제 2 오목부 (70), 제 2 볼록부 (72), 제 3 오목부 (74), 및 제 3 볼록부 (76) 가 번갈아 연속해서 형성되어 있다. 도 3 에 있어서는, 상기 양측의 측면 (64a, 64b) 에 형성된 상기 제 1 오목부 (66) 상호간의 폭 치수를 d1 로, 상기 제 1 볼록부 (68) 상호간의 폭 치수를 d2 로, 상기 제 2 오목부 (70) 상호간의 폭 치수를 d3 으로, 상기 제 2 볼록부 (72) 상호간의 폭 치수를 d4 로, 상기 제 3 오목부 (74) 상호간의 폭 치수를 d5 로, 상기 제 3 볼록부 (76) 상호간의 폭 치수를 d6 으로 각각 나타내고 있다.
도 1 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 크리스마스 커터 (30) 에 의해 상기 피가공물 (60) 에 절삭 가공되는 상기 트리형 홈 (62) 의 단면 형상은, 상기 크리스마스 커터 (30) 에 있어서의 상기 날부 (34) 의 축심 (C) 을 포함하는 단면 형상에 대응한 것이 된다. 즉, 상기 날부 (34) 에 있어서의 상기 제 1 산부 (42) 에 대응하여 상기 트리형 홈 (62) 의 양 측면 (64) 에 있어서의 상기 제 1 오목부 (66) 가 형성된다. 상기 제 1 골부 (44) 에 대응하여 상기 트리형 홈 (62) 의 양 측면 (64) 에 있어서의 상기 제 1 볼록부 (68) 가 형성된다. 상기 제 2 산부 (46) 에 대응하여 상기 트리형 홈 (62) 의 양 측면 (64) 에 있어서의 상기 제 2 오목부 (70) 가 형성된다. 상기 제 2 골부 (48) 에 대응하여 상기 트리형 홈 (62) 의 양 측면 (64) 에 있어서의 상기 제 2 볼록부 (72) 가 형성된다. 상기 제 3 산부 (50) 에 대응하여 상기 트리형 홈 (62) 의 양 측면 (64) 에 있어서의 상기 제 3 오목부 (74) 가 형성된다. 상기 제 3 골부 (52) 에 대응하여 상기 트리형 홈 (62) 의 양 측면 (64) 에 있어서의 상기 제 3 볼록부 (76) 가 형성된다. 따라서, 상기 제 1 오목부 (66) 상호간의 폭 치수는 상기 제 1 산부 (42) 의 직경 치수 (d1) 와 동등해진다. 상기 제 1 볼록부 (68) 상호간의 폭 치수는 상기 제 1 골부 (44) 의 직경 치수 (d2) 와 동등해진다. 상기 제 2 오목부 (70) 상호간의 폭 치수는 상기 제 2 산부 (46) 의 직경 치수 (d3) 와 동등해진다. 상기 제 2 볼록부 (72) 상호간의 폭 치수는 상기 제 2 골부 (48) 의 직경 치수 (d4) 와 동등해진다. 상기 제 3 오목부 (74) 상호간의 폭 치수는 상기 제 3 산부 (50) 의 직경 치수 (d5) 와 동등해진다. 상기 제 3 볼록부 (76) 상호간의 폭 치수는 상기 제 3 골부 (52) 의 직경 치수 (d6) 와 동등해진다. 실제의 절삭 가공에 있어서, 상기 날부 (34) 에 있어서의 각 직경 치수 (d1 ∼ d6) 와 상기 트리형 홈 (62) 에 있어서의 폭 치수 (d1 ∼ d6) 는 반드시 엄밀하게 일치하지는 않지만, 대략 동등한 값이 되는 것으로, 본 실시예에 있어서는 실질적으로 동일한 값으로서 취급한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 날부 (34) 에는, 상기 외주 절삭날 (38) 로부터 상기 축심 (C) 둘레의 둘레 방향으로, 상기 외주 절삭날 (38) 의 날끝 직경으로부터 직경 치수가 점감되어지는 (클리어런스량이 점증되어지는) 릴리프부 (54) 가 형성되어 있다. 도 1 에 있어서는, 상기 외주 절삭날 (38) 의 릴리프면 (56) 의 구성을 상세하게 설명하기 위해서, 원형으로 둘러싼 부분을 확대하여 나타내고 있다. 상기 릴리프면 (56) 은 상기 릴리프부 (54) 의 측둘레면에 상당하는 것이고, 도 1 의 확대 부분은, 상기 외주 절삭날 (38) 과 상기 릴리프면 (56) 의 경계의 구성을 상세하게 설명하고 있다. 도 1 의 확대 부분에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 크리스마스 커터 (30) 는, 복수의 완만한 요철이 상기 축심 (C) 방향에서 연속하여 물결 형상으로 형성된 러핑 (58a, 58b) (이하, 특별히 구별하지 않는 경우에는 간단히 러핑 (58) 이라고 한다) 을, 상기 외주 절삭날 (38) 과 상기 릴리프면 (56) 의 경계를 포함하는, 상기 외주 절삭날 (38) 의 릴리프면 (56) 에 구비하고 있다. 즉, 상기 외주 절삭날 (38) 은, 그 릴리프면 (56) 에 잔잔한 물결 형상의 요철이 형성된 러핑 절삭날이다. 상기 러핑 (58) 은, 상기 축심 (C) 을 포함하는 평면에 있어서 물결 형상으로 형성된 것으로, 후술하는 도 5 ∼ 도 7 에 나타내는 바와 같이, 소정의 곡률을 갖는 오목부와 볼록부가 소정의 주기로 반복되는 형상이다. 즉, 상기 크리스마스 커터 (30) 는, 가공 홈인 상기 트리형 홈 (62) 의 러프 가공 (러프 마감 가공) 또는 중간 가공용 (중간 마감 가공) 에 사용되는 러핑 크리스마스 커터이다. 상기 크리스마스 커터 (30) 에 있어서, 바람직하게는 2 개의 상기 외주 절삭날 (38) 각각에 대응하는 릴리프면 (56) 에 형성된 요철에 있어서 위상이 엇갈려 있다. 예를 들어, 일방의 외주 절삭날 (38) 에 대응하는 릴리프면 (56) 에 형성된 오목부 (볼록부) 의 위치에, 타방의 외주 절삭날 (38) 에 대응하는 릴리프면 (56) 에서는 볼록부 (오목부) 가 형성되어 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기 크리스마스 커터 (30) 에 있어서, 상기 외주 절삭날 (38) 의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부로서의 상기 제 1 골부 (44) 에는, 그 제 1 골부 (44) 이외의 부분 (도 1 에 있어서는 제 3 산부 (50)) 에 형성된 러핑 (58a) 과는 성상이 상이한 러핑 (58b) 이 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 상기 제 1 골부 (44) 이외의 부분에는 제 1 양태의 러핑 (58a) 이 형성되고, 상기 제 1 골부 (44) 에는, 상기 러핑 (58a) 과는 성상이 상이한 제 2 양태의 러핑 (58b) 이 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서는, 상기 러핑 (58b) 이, 상기 외주 절삭날 (38) 의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부에 형성된 파인 러핑에 상당한다. 바람직하게는, 상기 날부 (34) 에 있어서 네크부에 상당하는 상기 제 1 골부 (44), 제 2 골부 (48), 및 제 3 골부 (52) 중, 적어도 상기 날부 (34) 에 있어서 상기 외주 절삭날 (38) 의 날끝 직경이 최소가 되는 네크부에 대응하는 상기 제 1 골부 (44) 에는, 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 이 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 제 1 골부 (44) 에는 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 이 형성되고, 상기 제 2 골부 (48) 및 제 3 골부 (52) 를 포함하는, 상기 제 1 골부 (44) 이외의 부분에는 상기 러핑 (58a) 이 형성되어 있다. 또는, 상기 날부 (34) 에 있어서 네크부에 상당하는 상기 제 1 골부 (44), 제 2 골부 (48), 및 제 3 골부 (52) 에 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 이 형성되고, 그들 제 1 골부 (44), 제 2 골부 (48), 및 제 3 골부 (52) 이외의 부분에는 상기 러핑 (58a) 이 형성되어 있다. 또는, 상기 날부 (34) 에 있어서 네크부에 상당하는 상기 제 1 골부 (44), 제 2 골부 (48), 및 제 3 골부 (52) 중, 상기 제 1 골부 (44) 및 제 2 골부 (48) 에는 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 이 형성되고, 상기 제 3 골부 (52) 를 포함하는, 상기 제 1 골부 (44) 및 제 2 골부 (48) 이외의 부분에는 상기 러핑 (58a) 이 형성되어 있다. 이하의 실시예에 있어서는, 상기 제 1 골부 (44) 및 제 2 골부 (48) 에 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 이 형성되고, 상기 제 1 골부 (44) 및 제 2 골부 (48) 이외의 부분에 상기 러핑 (58a) 이 형성된 구성에 대해서 설명한다.
도 4 ∼ 도 7 은, 상기 크리스마스 커터 (30) 의 날부 (34) 에 형성된 상기 러핑 (58a) 및 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 의 성상을 상세하게 설명하는 도이다. 도 5 ∼ 도 7 에 있어서는, 상기 러핑 (58) 에 있어서의 상기 요철 각각의 곡률 반경을 설명하는 원을 파선으로 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 상기 날부 (34) 에 있어서, 상기 제 1 골부 (44) 및 제 2 골부 (48) 에 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 이 형성되고, 상기 제 1 골부 (44) 및 제 2 골부 (48) 이외의 부분에 상기 러핑 (58a) 이 형성되어 있다. 바람직하게는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 러핑 (58a) 이 형성된 부분과 상기 러핑 (58b) 이 형성된 부분의 사이 (그들 사이에 있어서의 R 부) 에는, 그들 러핑 (58a) 및 러핑 (58b) 의 중간적인 성상의 러핑 (58c) 이 형성되어 있다. 상기 러핑 (58c) 은, 후술하는 바와 같이 상기 요철의 주기, 깊이, 및 곡률 반경 등에 관련해서, 상기 러핑 (58a) 및 러핑 (58b) 의 중간적인 성상으로 되어 있다. 예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 골부 (44) 및 제 2 골부 (48) 각각에 있어서의, 상기 외주 절삭날 (38) 의 날끝 직경이 극소가 되는 부분을 포함하는 축 방향의 소정 범위에 상기 러핑 (58b) 이 형성되어 있다. 상기 러핑 (58b) 이 형성된 부분의 축 방향 양측에 연속해서 상기 러핑 (58c) 이 형성되어 있다. 상기 러핑 (58c) 이 형성된 부분에 연속해서, 상기 제 1 골부 (44) 및 제 2 골부 (48) 이외의 부분에 상기 러핑 (58a) 이 형성되어 있다. 상기 러핑 (58c) 을 구비하지 않고, 상기 러핑 (58b) 이 형성된 부분의 축 방향 양측에 연속해서 상기 러핑 (58a) 이 형성된 것이어도 된다. 도 5 는 상기 러핑 (58a) 의 구성을, 도 6 은 상기 러핑 (58b) 의 구성을, 도 7 은 상기 러핑 (58c) 의 구성을 각각 예시하고 있다. 이하, 이들 도면을 사용하여, 상기 러핑 (58a, 58b, 58c) 의 성상의 차이에 대해서 상세하게 설명한다.
상기 러핑 (58a, 58b, 58c) 은, 바람직하게는 상기 요철의 주기 (Pr) 에 관련해서 각각 성상이 상이하다. 여기서, 상기 요철의 주기 (Pr) 란, 상기 러핑 (58) 을 구성하는 요철의 단위 패턴의 길이에 상당하는 것이고, 이른바 러핑 피치이다. 구체적으로는, 도 5 ∼ 도 7 에 나타내는 바와 같이, 상기 러핑 (58) 을 상기 축심 (C) 을 포함하는 평면으로 절단한 경우에 있어서의, 하나의 볼록부의 산정에서 그 볼록부에 인접하는 볼록부의 산정까지의 간격 (하나의 오목부의 골짜기 바닥에서부터 그 오목부에 인접하는 오목부의 골짜기 바닥까지의 간격) 이, 상기 러핑 (58) 에 있어서의 요철의 주기 (Pr) 에 상당한다. 즉, 도 5 에 나타내는 Pra 가 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 요철의 주기에, 도 6 에 나타내는 Prb 가 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 요철의 주기에, 도 7 에 나타내는 Prc 가 상기 러핑 (58c) 에 있어서의 요철의 주기에 각각 대응한다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이, 바람직하게는, 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 요철의 주기 (Prb) 는, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 요철의 주기 (Pra) 보다 작다 (Prb ＜ Pra). 바람직하게는, 상기 러핑 (58c) 에 있어서의 요철의 주기 (Prc) 는, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 요철의 주기 (Pra) 보다 작고, 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 요철의 주기 (Prb) 보다 크다 (Prb ＜ Prc ＜ Pra).
상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Pra) 는, 바람직하게는, 0.5 ㎜ 내지 5.0 ㎜ 의 범위 내이다. 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Prb) 는, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Pra) 의 0.25 배 내지 0.75 배의 범위 내이다. 즉, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 주기를 Pra 로 하여, 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Prb) 는 다음 (1) 식로 나타낸다. 구체적인 구성의 일례를 들면, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Pra) 는 2.0 ㎜, 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Prb) 는 1.0 ㎜, 상기 러핑 (58c) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Prc) 는 1.5 ㎜ 이다.
Pra × 0.25 ≤ Prb ≤ Pra × 0.75 ··· (1)
상기 러핑 (58a, 58b, 58c) 은, 바람직하게는, 상기 요철의 깊이 (Lr) 에 관련해서 각각 성상이 상이하다. 여기서, 상기 요철의 깊이 (Lr) 란, 상기 러핑 (58) 에 있어서의 오목부의 골짜기 바닥에서 볼록부의 산정까지의 간격에 상당한다. 구체적으로는, 도 5 ∼ 도 7 에 나타내는 바와 같이, 상기 러핑 (58) 을 상기 축심 (C) 을 포함하는 평면으로 절단한 경우에 있어서의, 상기 러핑 (58) 을 구성하는 오목부의 골짜기 바닥을 연결한 직선과 볼록부의 산정을 연결한 직선과의 거리가, 상기 러핑 (58) 에 있어서의 요철의 깊이 (Lr) 에 상당한다. 즉, 도 5 에 나타내는 Lra 가 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 요철의 깊이에, 도 6 에 나타내는 Lrb 가 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 요철의 깊이에, 도 7 에 나타내는 Lrc 가 상기 러핑 (58c) 에 있어서의 요철의 깊이에 각각 대응한다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이, 바람직하게는, 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 요철의 깊이 (Lrb) 는, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 요철의 깊이 (Lra) 보다 작다 (Lrb ＜ Lra). 바람직하게는, 상기 러핑 (58c) 에 있어서의 요철의 깊이 (Lrc) 는, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 요철의 깊이 (Lra) 보다 작고, 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 요철의 깊이 (Lrb) 보다 크다 (Lrb ＜ Lrc ＜ Lra).
상기 러핑 (58a) 에서의 상기 요철의 깊이 (Lra) 는, 바람직하게는 0.05 ㎜ 내지 0.5 ㎜ 의 범위 내이다. 상기 러핑 (58b) 에서의 상기 요철의 깊이 (Lrb) 는, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 깊이 (Lra) 의 0.25 배 내지 0.75 배의 범위 내이다. 즉, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 깊이를 Lra 로 하여, 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 깊이 (Lrb) 는, 다음 (2) 식으로 나타낸다. 구체적인 구성의 일례를 들면, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 깊이 (Lra) 는 0.2 ㎜, 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 깊이 (Lrb) 는 0.1 ㎜, 상기 러핑 (58c) 에 있어서의 상기 요철의 깊이 (Lrc) 는 0.15 ㎜ 이다.
Lra × 0.25 ≤ Lrb ≤ Lra × 0.75 ··· (2)
상기 러핑 (58a, 58b, 58c) 은, 바람직하게는 상기 요철의 곡률 반경 (Rr) 에 관련해서 각각 성상이 상이하다. 여기서, 상기 요철의 곡률 반경 (Rr) 이란, 상기 러핑 (58) 에 있어서의 요철 각각의 곡률 반경에 상당한다. 구체적으로는, 도 5 ∼ 도 7 에 나타내는 바와 같이, 상기 러핑 (58) 을 상기 축심 (C) 을 포함하는 평면으로 절단한 경우에 있어서의, 상기 러핑 (58) 을 구성하는 오목부의 골짜기 바닥을 포함하는 소정 범위의 곡률 반경, 및 볼록부의 산정을 포함하는 소정 범위의 곡률 반경이, 상기 러핑 (58) 에 있어서의 요철의 곡률 반경 (Rr) 에 상당한다. 상기 러핑 (58) 에 있어서의 요철의 곡률 반경 (Rr) 에 관련해서, 오목부에 대응하는 곡률 반경 (R1) 과 볼록부에 대응하는 곡률 반경 (R2) 이 상이한 것이어도 되지만, 바람직하게는, 오목부에 대응하는 곡률 반경 (R1) 과 볼록부에 대응하는 곡률 반경 (R2) 이 대략 동등한 (R1 = R2 = Rr) 것이다. 즉, 도 5 에 나타내는 Rra 가 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 요철의 곡률 반경에, 도 6 에 나타내는 Rrb 가 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 요철의 곡률 반경에, 도 7 에 나타내는 Rrc 가 상기 러핑 (58c) 에 있어서의 요철의 곡률 반경에 각각 대응한다. 바람직하게는, 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 요철의 곡률 반경 (Rrb) 은, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 요철의 곡률 반경 (Rra) 보다 작다 (Rrb ＜ Rra). 바람직하게는, 상기 러핑 (58c) 에 있어서의 요철의 곡률 반경 (Rrc) 은, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 요철의 곡률 반경 (Rra) 보다 작고, 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 요철의 곡률 반경 (Rrb) 보다 크다 (Rrb ＜ Rrc ＜ Rra). 또는, 상기 러핑 (58a, 58b, 58c) 각각에 있어서의 상기 요철의 곡률 반경 (Rra, Rrb, Rrc) 은 모두가 동일하다 (Rra = Rrb = Rrc).
상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 곡률 반경 (Rra) 은, 바람직하게는 0.3 ㎜ 내지 1.5 ㎜ 의 범위 내이다. 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 곡률 반경 (Rrb) 은, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 곡률 반경 (Rra) 의 0.3 배 내지 1 배의 범위 내이다. 즉, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 곡률 반경을 Rra 로 하여, 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 곡률 반경 (Rrb) 은, 다음 (3) 식으로 나타낸다. 구체적인 구성의 일례를 들면, 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 곡률 반경 (Rra) 은 1 ㎜, 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 곡률 반경 (Rrb) 은 0.5 ㎜, 상기 러핑 (58c) 에 있어서의 상기 요철의 곡률 반경 (Rrc) 은 0.75 ㎜ 이다.
Rra × 0.3 ≤ Rrb ≤ Rra ··· (3)
도 8 및 도 9 는, 상기 크리스마스 커터 (30) 에 의한 상기 트리형 홈 (62) 의 절삭 가공에 있어서의 기울기의 발생에 대해서 설명하는 도이다. 도 9 에 있어서는, 상기 트리형 홈 (62) 에 있어서의 폭 치수의 증감을 생략하여, 양 측면을 평면으로서 개략적으로 도시하고 있다. 도 8 은, 후술하는 홈 기울기의 측정 방법에 대해서 설명하는 도면이기도 한다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 상기 크리스마스 커터 (30) 에 의한 상기 트리형 홈 (62) 의 절삭 가공에서는, 그 크리스마스 커터 (30) 의 진행 방향을 향하여 우측에 있어서 다운 커트가, 좌측에 있어서 업 커트가, 상기 크리스마스 커터 (30) 의 진행에 수반하여 병행 실시된다. 이러한 양태에 있어서는, 가공되는 상기 트리형 홈 (62) 에 기울기 즉 홈의 바닥부측이 업 커트측으로 기울어지는 현상이 발생할 우려가 있다. 예를 들어, 상기 크리스마스 커터 (30) 의 회전 방향과 그 진행 방향에 대한 절삭 저항에 의해, 도 9 에 파선으로 나타내는 바와 같이, 상기 트리형 홈 (62) 의 바닥부 (공구 선단측) 가 상기 크리스마스 커터 (30) 의 진행 방향을 향하여 좌측으로 기울어질 우려가 있다.
도 10 은, 상기 크리스마스 커터 (30) 에 의해 절삭 가공되는 상기 트리형 홈 (62) 의 진직도 및 대응하는 크리스마스 커터 (30) 의 부위를 설명하는 사시도이다. 상기 트리형 홈 (62) 의 진직도란, 예를 들어, 상기 크리스마스 커터 (30) 에 의한 상기 트리형 홈 (62) 의 가공시에 있어서의, 상기 크리스마스 커터 (30) 의 축심 (C) 의 이동 궤적 (도 10 에 일점쇄선으로 나타내는 커터 중심) 을 기준으로 하여, 상기 트리형 홈 (62) 의 측면 (64a, 64b) 각각에 있어서의 상기 이동 궤적에 평행한 직선으로부터의 어긋남을 나타내는 값이다. 상기 트리형 홈 (62) 에 기울기가 발생하면, 그 트리형 홈 (62) 의 진직도가 저하된다. 예를 들어, 기울기의 영향에 의해 빼낼 때 (크리스마스 커터 (30) 가 피가공물 (60) 로부터 빼내지는 단부) 에 있어서 상기 트리형 홈 (62) 에 굽힘이 발생하고, 그 굽힘에 의해 상기 트리형 홈 (62) 의 진직도가 저하된다. 이에 추가하여, 가공된 상기 트리형 홈 (62) 에 있어서의 기울기가 크면, 마감 가공에 관련된 마감 여유분을 비교적 크게 취할 필요가 있거나, 상기 트리형 홈 (62) 에 있어서의 기울기, 굽힘의 영향으로 상기 크리스마스 커터 (30) 의 절손 리스크가 커지거나, 상기 트리형 홈 (62) 에 있어서의 기울기, 굽힘을 억제하기 위해 절삭 조건을 정함으로써, 가공 시간에 비교적 장시간을 필요로 하는 등의 문제가 있을 수 있다.
본 발명자는 본 실시예의 크리스마스 커터 (30) 의 효과를 검증하기 위해서, 이하에 나타내는 절삭 시험 조건으로 절삭 시험을 실시하였다. 즉, 상기 요철의 주기 (Prb) 가 1.0 ㎜ 인 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 이 상기 제 1 골부 (44) 에 형성되고, 상기 요철의 주기 (Pra) 가 2.0 ㎜ 인 상기 러핑 (58a) 이 상기 제 1 골부 (44) 이외의 부분에 형성된 본 발명의 일 실시예인 시험 공구 (본 발명품) 을 제작하였다. 상기 요철의 주기 (Pr) 가 2.0 ㎜ 인 균일한 러핑 (58) 이, 네크부로서의 상기 제 1 골부 (44) 를 포함하여 상기 날부 (34) 의 외주부에 형성된 종래 기술인 시험 공구 (종래품) 을 제작하였다. 본 시험에 사용한 시험 공구는, 모두 전술한 도 3 에 나타내는 형상의 트리형 홈 (62) 을 형성하기 위한 3 날의 러핑 크리스마스 커터이다. 상기 본 발명품 및 상기 종래품에 의해, 이하에 나타내는 절삭 시험 조건으로 트리형 홈의 절삭 가공을 실시하고, 그 절삭 가공에 관련된 절삭 부스러기 형태, 진동, 절삭음, 마감면, 기계 로드 미터, 공구 손상의 평가를 실시하였다. 기계 로드 미터는 절삭 부하에 상당하고, 값이 클수록 절삭 부하가 큰 것을 나타낸다. 또한, 이하에 나타내는 측정 방법에 의해, 상기 본 발명품 및 상기 종래품에 의해 절삭 가공된 트리형 홈에 있어서의 기울기의 평가를 실시하였다. 그리고, 트리형 홈의 폭 방향에 관하여, 중간 지점을 기준으로 하여, 공구 진행 방향에 평행한 가공 홈 (이상적인 가공 홈) 으로부터의 어긋남 (㎜) 을 나타내는 수치인 진직도의 평가를 실시하였다.
[절삭 시험 조건]
·시험 공구 : 시험용 러핑 크리스마스 커터 (최대 직경 약 50 ㎜φ, 최소 직경 약 16 ㎜φ (제 1 골부), 약 36 ㎜φ (제 3 골부))
·피삭 재질 : SNCN439 90HRB (JIS 규격)
·절삭 유제 : 불수용성 절삭 유제 (JIS 2 종 5 호)
·가공 기계 : 종(縱)형 M/C 프라이즈반
·이송 속도 : 약 10 ㎜/min
·홈 깊이 : 약 70 ㎜
·절삭 길이 : 100 ㎜
[홈 기울기의 측정 방법 (도 8 을 참조)]
1. 공구 중심 (축심) 으로부터 좌우의 기준면까지의 좌표 L, R 을 측정한다.
2. 기준면으로부터 가공된 좌우의 홈 (폭) 의 좌표 L1, R1 을 측정한다.
3. 측정된 R, L, R1, L1 로부터 좌우의 홈 폭 L1-L, R1-R 을 산출한다.
4. 좌측 홈 폭 L1-L 과 우측 홈 폭 R1-R 의 차의 1/2 을 홈 기울기로서 산출한다 (즉, 홈 기울기 = (좌측 홈 폭 － 우측 홈 폭)/2).
도 11 은, 상기 절삭 시험의 시험 결과를 나타내는 도이다. 도 11 에 있어서는, 상기 절삭 가공에 관련된 절삭 부스러기 형태, 진동, 절삭음, 마감면, 공구 손상 각각에 관해서, 양호한 것을 ◎ 로, 약간 양호한 것을 ○ 로, 보통인 것을 △ 로, 각각 나타내고 있다. 도 11 의 시험 결과로부터, 본 발명의 실시예인 시험 공구 (본 발명품) 에서는, 종래 기술인 시험 공구 (종래품) 와 비교하여 트리형 홈의 절삭 가공에 관련된 절삭 부스러기 형태, 진동, 절삭음, 마감면, 및 기계 로드 미터 (절삭 부하) 의 전부에 관해서 종래 기술인 시험 공구보다 우수한 것을 알 수 있다. 본 발명의 실시예인 시험 공구에서는, 종래 기술인 시험 공구와 비교하여, 가공된 트리형 홈에 있어서의 기울기 및 굽힘의 발생이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 트리형 홈의 가공에 있어서는, 예를 들어 홈 기울기가 0.30 ㎜ 이하 (골부에 있어서의 마감 여유분이 0.30 ㎜ 이하) 가 될 것이 요구되는데, 본 발명의 실시예인 시험 공구에 의해 절삭 가공된 트리형 홈에서는, 상기 제 1 골부 (44) 에 대응하여 가공된 상기 제 1 볼록부 (68) 에서 기울기가 0.15, 상기 제 3 골부 (52) 에 대응하여 가공된 상기 제 3 볼록부 (76) 에서 기울기가 0.09 로, 어느 쪽이나 0.30 ㎜ 이하의 범위 내로 수습되어 있다. 한편, 종래 기술인 시험 공구에 의해 절삭 가공된 트리형 홈에서는, 상기 제 1 골부 (44) 에 대응하여 가공된 상기 제 1 볼록부 (68) 에서 기울기가 0.35 가 되어, 0.30 ㎜ 이하의 범위를 벗어나 있다. 그리고, 본 발명의 실시예인 시험 공구에 의한 절삭 가공에서는 공구 손상은 발생하지 않았지만, 종래 기술인 시험 공구에 의한 절삭 가공에서는, 네크부인 상기 제 1 골부 (44) 에 치핑이 발생되어 있다. 본 시험의 결과로부터, 본 발명의 실시예인 시험 공구에서는 종래 기술인 시험 공구와 비교하여 절삭 성능이 우수하고, 가공되는 트리형 홈에 있어서의 기울기 및 굽힘의 발생이 억제되며, 또한 공구 손상이 억제되는 것이 확인되었다.
본 발명자는, 본 실시예의 크리스마스 커터 (30) 의 효과를 검증하기 위해, 추가로 이하에 나타내는 절삭 시험 조건으로 절삭 시험을 실시하였다. 즉, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 상기 요철의 주기 (Prb) 가 각각 0.4 ㎜, 0.5 ㎜, 1.0 ㎜, 1.5 ㎜, 1.6 ㎜ 인 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 이 상기 제 1 골부 (44) 에 형성되고, 상기 요철의 주기 (Pra) 가 2.0 ㎜ 인 상기 러핑 (58a) 이 상기 제 1 골부 (44) 이외의 부분에 형성된 본 발명의 일 실시예인 시험 공구 (발명품 1 ∼ 5) 를 제작하였다. 상기 요철의 주기 (Pr) 가 2.0 ㎜ 인 균일한 러핑 (58) 이, 네크부로서의 상기 제 1 골부 (44) 를 포함하여 상기 날부 (34) 의 외주부에 형성된 종래 기술인 시험 공구 (종래품) 를 제작하였다. 본 시험에 사용한 시험 공구는, 모두 전술한 도 3 에 나타내는 형상의 트리형 홈 (62) 을 형성하기 위한 3 날의 러핑 크리스마스 커터이다. 상기 발명품 1 ∼ 5 및 상기 종래품에 의해, 이하에 나타내는 절삭 시험 조건으로 트리형 홈의 절삭 가공을 실시하고, 그 절삭 가공에 관련된 커팅 품질, 진동, 절삭음, 마감면, 기계 로드 미터, 공구 손상의 평가를 실시하였다. 또한, 상기 측정 방법에 의해, 상기 발명품 1 ∼ 5 및 상기 종래품에 의해 절삭 가공된 트리형 홈에 있어서의 기울기 및 진직도의 평가를 실시하였다.
[절삭 시험 조건]
·시험 공구 : 시험용 러핑 크리스마스 커터 (최대 직경 약 50 ㎜φ, 최소 직경 약 10 ㎜φ)
·피삭 재질 : SNCN439 90HRB (JIS 규격)
·절삭 유제 : 불수용성 절삭 유제 (JIS 2 종 5 호)
·가공 기계 : 종형 M/C 프라이즈반
·절삭 속도 : 약 23 m/min
·이송 속도 : 약 7 ㎜/min
·홈 깊이 : 약 70 ㎜
도 12 는, 상기 절삭 시험의 시험 결과를 나타내는 도이다. 도 12 에 있어서는, 상기 절삭 가공에 관련된 커팅 품질, 진동, 절삭음, 마감면, 공구 손상 각각에 관해서, 양호한 것을 ◎ 로, 약간 양호한 것을 ○ 로, 보통인 것을 △ 로, 각각 나타내고 있다. 도 12 의 시험 결과로부터, 본 발명의 실시예인 발명품 1 ∼ 4 에서는 종래 기술인 시험 공구 (종래품) 와 비교하여 트리형 홈의 절삭 가공에 관련된 커팅 품질, 진동, 절삭음, 마감면, 및 기계 로드 미터 (절삭 부하) 의 전부에 관해서 종래 기술인 시험 공구보다 우수한 것을 알 수 있다. 본 발명의 실시예인 발명품 1 ∼ 5 에서는, 종래 기술인 시험 공구에 비교하여 가공된 트리형 홈에 있어서의 기울기 및 굽힘의 발생이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예인 발명품 1 ∼ 4 에 의한 절삭 가공에서는 공구 손상은 발생하지 않았지만, 종래 기술인 시험 공구에 의한 절삭 가공에서는, 네크부인 상기 제 1 골부 (44) 에 치핑이 발생되어 있다. 본 발명의 실시예인 발명품 5 에서는, 네크부인 상기 제 1 골부 (44) 에 미소 치핑이 발생하고 있지만, 이것은 공구의 성능에 영향을 미치지 않을 정도의 손상이었다. 본 시험의 결과로부터, 본 발명의 실시예인 발명품 1 ∼ 5 에서는 종래 기술인 시험 공구와 비교하여 절삭 성능이 우수하고, 가공되는 트리형 홈에 있어서의 기울기 및 굽힘의 발생이 억제되며, 또한 공구 손상이 억제되는 것이 확인되었다.
본 실시예에 의하면, 상기 외주 절삭날 (38) 의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부로서의 상기 제 1 골부 (44) 등에는, 그 제 1 골부 (44) 등 이외의 부분에 형성된 러핑 (58a) 과는 성상이 상이한 파인 러핑으로서의 러핑 (58b) 이 형성된 것인 점으로부터, 예를 들어 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 성상의 러핑 (58b) 을 상기 제 1 골부 (44) 등에 형성함으로써, 그 제 1 골부 (44) 등에 있어서의 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다. 즉, 절손의 발생을 억제하는 총형 회전 절삭 공구로서의 크리스마스 커터 (30) 를 제공할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 파인 러핑으로서의 상기 러핑 (58b) 이 형성된 상기 제 1 골부 (44) 등에 있어서, 상기 러핑 (58a) 이 형성되는 경우보다 단면적이 커지기 때문에, 공구의 강성이 향상된다. 상기 트리형 홈 (62) 에 있어서의 기울기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에, 그 트리형 홈 (62) 의 빼낼 때에 굽힘이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 상기 트리형 홈 (62) 의 마감 가공에 대비하여 남겨지는 마감 여유분을 작은 것으로 할 수 있으며, 공구의 절손 리스크를 저감할 수 있고, 절삭 가공에 걸리는 시간을 단축할 수 있는 등의 여러 가지 유리한 효과가 얻어진다. 또한, 종래 기술과 비교하여 상기 트리형 홈 (62) 의 가공 상태가 안정적이기 때문에, 트러블 발생의 리스크가 작아져, 공업용 로봇 등에 의한 무인 가공이 가능해진다는 이점도 있다.
본 실시예에 의하면, 종래의 기술과 비교하여 가공 홈의 절삭 가공에 소요되는 공수를 저감시킬 수 있다. 즉, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 종래 공정에서는, 중간 마감용 크리스마스 커터에 의한 중간 마감 공정 및 마감용 크리스마스 커터에 의한 마감 공정에 앞서, 테이퍼 엔드밀에 의한 제 1 러프 제거 공정, T 슬롯 커터에 의한 제 2 러프 제거 공정이 필요했던 데 반하여, 본 실시예의 크리스마스 커터 (30) 에는, 그러한 공정들이 불필요해진다. 즉, 중간 마감 공정에서 상기 크리스마스 커터 (30) 에 의해 절삭 가공을 실시하고, 마감 공정에서 마감용 크리스마스 커터에 의해 마감 가공을 실시함으로써 우수한 성상의 가공 홈이 얻어지기 때문에, 종래 기술에 있어서의 제 1 러프 제거 공정 및 제 2 러프 제거 공정에 상당한 가공을 실시할 필요가 없어, 공수를 저감시킬 수 있다.
상기 제 1 골부 (44) 등에 형성된 상기 러핑 (58b) 은, 상기 제 1 골부 (44) 등 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 보다 상기 요철의 주기 (Pr) 가 작은 것이기 때문에, 다른 부분보다 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 성상의 러핑 (58b) 을 상기 제 1 골부 (44) 등에 형성함으로써, 그 제 1 골부 (44) 등에 있어서의 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 골부 (44) 등 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Pra) 는 0.5 ㎜ 내지 5.0 ㎜ 의 범위 내이고, 상기 제 1 골부 (44) 등에 형성된 상기 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Prb) 는, 상기 제 1 골부 (44) 등 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 주기 (Pra) 의 0.25 배 내지 0.75 배의 범위 내이기 때문에, 다른 부분보다 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 실용적인 구성의 러핑 (58b) 을 상기 제 1 골부 (44) 등에 형성함으로써, 그 제 1 골부 (44) 등에 있어서의 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 골부 (44) 등에 형성된 상기 러핑 (58b) 은, 상기 제 1 골부 (44) 등 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 보다 상기 요철의 깊이 (Lr) 가 작은 것이기 때문에, 다른 부분보다 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 성상의 러핑 (58b) 을 상기 제 1 골부 (44) 등에 형성함으로써, 그 제 1 골부 (44) 등에 있어서의 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 골부 (44) 등에 형성된 상기 러핑 (58b) 은, 상기 제 1 골부 (44) 등 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 보다 상기 요철의 곡률 반경 (Rr) 이 작은 것이기 때문에, 다른 부분보다 절삭 부스러기를 아주 작은 것으로 하는 성상의 러핑 (58b) 을 상기 제 1 골부 (44) 등에 형성함으로써, 그 제 1 골부 (44) 등에 있어서의 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 외주 절삭날 (38) 의 날끝 직경이 최소가 되는 네크부로서의 상기 제 1 골부 (44) 에는, 그 제 1 골부 (44) 이외의 부분에 형성된 러핑 (58a) 과는 성상이 상이한 파인 러핑으로서의 러핑 (58b) 이 형성된 것이기 때문에, 가장 절손이 발생하기 쉬운 날끝 직경이 최소가 되는 상기 제 1 골부 (44) 에 있어서의 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 억제하고, 나아가서는 그 제 1 골부 (44) 에 있어서의 절손의 발생을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 제 1 골부 (44) 등과, 상기 러핑 (58b) 과는 성상이 상이한 상기 러핑 (58a) 이 형성된 부분의 사이에는, 그 러핑 (58a) 및 상기 러핑 (58b) 의 어느 것과도 성상이 상이한 러핑 (58c) 이 형성된 것이기 때문에, 예를 들어 상기 제 1 골부 (44) 등에 형성된 러핑 (58b) 과 그 이외의 부분에 형성된 러핑 (58a) 의 사이에, 그들의 중간적인 성상의 러핑 (58c) 을 형성함으로써, 상기 제 1 골부 (44) 등에 있어서의 절삭 부스러기가 쌓여 막히는 것을 더욱 바람직하게 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 또 다른 별도의 양태에 있어서도 실시된다.
예를 들어, 전술한 실시예에 있어서는, 본 발명의 총형 회전 절삭 공구의 일 실시예로서, 축심 (C) 둘레로 3 장의 외주 절삭날 (38) 을 구비한 크리스마스 커터 (30) 에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 축심 (C) 둘레로 2 장 이하의 상기 외주 절삭날 (38) 을 구비한 크리스마스 커터, 또는 4 장 이상의 상기 외주 절삭날 (38) 을 구비한 크리스마스 커터에도 본 발명은 바람직하게 적용된다.
전술한 실시예에 있어서는, 본 발명의 총형 회전 절삭 공구의 일 실시예로서, 축심 (C) 방향으로 3 개의 산부를 구비한 3 산의 크리스마스 커터 (30) 를 예시하였지만, 축심 (C) 방향으로 4 개의 산부를 구비한 4 산의 크리스마스 커터, 또는 5 개 이상의 산부를 구비한 크리스마스 커터에도 본 발명은 바람직하게 적용된다. 축심 (C) 방향으로 2 개의 산부를 구비한 2 산의 크리스마스 커터, 또는 1 개의 산부를 구비한 1 산의 크리스마스 커터에도 본 발명은 바람직하게 적용된다.
전술한 실시예에 있어서는, 총형 회전 절삭 공구의 일례로서 크리스마스 커터 (30) 에 본 발명이 적용된 예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은, 크리스마스 커터에 한정되지 않고, 절삭날의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부를 갖는 총형 회전 절삭 공구에 널리 적용될 수 있는 것이다.
기타, 일일이 예시하지는 않지만, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경이 가해져서 실시되는 것이다.
30 : 크리스마스 커터 (총형 회전 절삭 공구), 38 : 외주 절삭날, 44 : 제 1 골부 (네크부), 48 : 제 2 골부 (네크부), 52 : 제 3 골부 (네크부), 58a : 러핑, 58b : 러핑 (파인 러핑), 60 : 피가공물, 62 : 트리형 홈 (가공 홈), C : 축심

Claims (8)

  1. 축심 방향에서 공구 선단측으로 향함에 따라서 절삭날 (38) 의 날끝 직경이 증감되어지고 있고, 복수의 요철이 상기 축심 방향으로 연속하여 물결 형상으로 형성된 러핑 (58) 을 외주부에 구비하고, 상기 축심 둘레로 회전 구동되면서 피가공물 (60) 에 대하여 상기 축심과 수직인 방향으로 상대 이동되어짐으로써, 소정 형상의 가공 홈 (62) 을 절삭 가공하는 총형 회전 절삭 공구 (30) 로서,
    상기 절삭날의 날끝 직경이 극소가 되는 네크부 (44, 48, 52) 에는, 그 네크부 이외의 부분에 포함되는 러핑 (58a) 과는 성상이 상이한 파인 러핑 (58b) 이 형성된 것임을 특징으로 하는 총형 회전 절삭 공구 (30).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 네크부 (44, 48, 52) 에 형성된 상기 파인 러핑 (58b) 은, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 보다 상기 요철의 주기가 작은 것인 총형 회전 절삭 공구 (30).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 네크부 (44, 48, 52) 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 주기는 0.5 ㎜ 내지 5.0 ㎜ 의 범위 내이고,
    상기 네크부에 형성된 상기 파인 러핑 (58b) 에 있어서의 상기 요철의 주기는, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 에 있어서의 상기 요철의 주기의 0.25 배 내지 0.75 배의 범위 내인 총형 회전 절삭 공구 (30).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네크부 (44, 48, 52) 에 형성된 상기 파인 러핑 (58b) 은, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 보다 상기 요철의 깊이가 작은 것인 총형 회전 절삭 공구 (30).
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네크부 (44, 48, 52) 에 형성된 상기 파인 러핑 (58b) 은, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 보다 상기 요철의 곡률 반경이 작은 것인 총형 회전 절삭 공구 (30).
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭날의 날끝 직경이 최소가 되는 네크부 (44) 에는, 그 네크부 (44) 이외의 부분에 형성된 러핑 (58a) 과는 성상이 상이한 파인 러핑 (58b) 이 형성된 것인 총형 회전 절삭 공구 (30).
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네크부 이외의 부분 중, 상기 파인 러핑 (58b) 이 형성된 부분과, 그 파인 러핑과는 성상이 상이한 상기 러핑 (58a) 이 포함되는 부분의 사이에는, 그 러핑 (58a) 및 상기 파인 러핑 (58b) 의 어느 것과도 성상이 상이한 러핑 (58c) 이 형성된 것인 총형 회전 절삭 공구 (30).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 네크부 (44, 48, 52) 에 형성된 상기 파인 러핑 (58b) 은, 상기 네크부 이외의 부분에 형성된 상기 러핑 (58a) 보다 상기 요철의 주기, 깊이 및 곡률 반경 중 적어도 하나가 작은 것인 총형 회전 절삭 공구 (30).
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