KR101961488B1

KR101961488B1 - 리밍 공구 및 리밍 공구용 헤드와 절삭 인서트

Info

Publication number: KR101961488B1
Application number: KR1020110143328A
Authority: KR
Inventors: 페르 한손
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2019-03-22
Also published as: EP2471619B1; US20120269593A1; CN102528168A; EP2471619A1; JP2012139813A; SE1051378A1; CN102528168B; US8684640B2; KR20120075415A; SE535442C2; JP5908716B2

Abstract

제 1 양태에서, 본 발명은 헤드 (2) 및 탈착가능한 절삭 인서트를 포함하는 리밍 공구에 관한 것이고, 절삭 인서트는 헤드의 시트 (17) 에 고정된다. 시트가 반경방향 지지면 (18), 접선방향 지지면 (19), 및 축선방향 지지면 (20) 을 포함하는 한편, 절삭 인서트가 6 개의 제한 표면 (28, 32), 즉 2 개의 칩 표면 (28) 및 적어도 2 개의 클리어런스 표면 (32) 을 포함하는 거울대칭 다각형의 형상을 갖고, 다수의 교대로 이용가능한 똑같은 절삭날 (34) 이 칩 표면과 클리어런스 표면 사이의 전이부에 형성된다. 본 발명에 따르면, 절삭 인서트의 3 개의 제한 표면 중 적어도 하나에, 더 구체적으로는 절삭 인서트가 시트의 축선방향 지지면 (20) 에 대해 절삭력에 의해 가압된 채로 유지되는 한 비활성화 무접촉 상태에서, 시트 (17) 의 상보적인 제 1 정지 러그 (37) 와 협력 작동하는 제 1 그루브 (38) 가 형성되고, 절삭 인서트가 클램핑 부재 (25) 의 작용에 대항하여 축선방향 지지면 (20) 으로부터 의도하지 않게 멀어지는 경우, 고정 수단은 서로 접촉하게 됨으로써 잠재적으로 활성화될 수 있다. 그리고, 본 발명은 본 공구를 위한 공구 헤드 및 리밍 인서트에 관한 것이다.

Description

리밍 공구 및 리밍 공구용 헤드와 절삭 인서트{A REAMING TOOL AS WELL AS A HEAD AND A CUTTING INSERT THEREFOR}

제 1 양태에서, 본 발명은, 구동 로드 및 회전 대칭의 기본 형상을 갖고 1 이상의 탈착가능한 절삭 인서트가 장착되는 헤드를 포함하는 타입의 리밍 공구로서, 헤드는 전방 및 후방 단부면, 중심 축선과 동심을 이루는 엔벨로프면 (envelope surface), 및 엔벨로프면에서 위쪽이 넓게 형성 (countersink) 되어 있는 시트를 포함하고, 이 시트는 3 개의 지지면, 즉 반경방향 지지면, 접선방향 지지면 및 축선방향 지지면을 포함하며, 절삭 인서트는 6 개의 제한 표면을 포함하는 거울대칭 다각형의 형상을 갖고, 이 제한 표면 중 2 개의 상호 평행한 대향 표면은 중심 대칭면으로부터 등거리로 분리되어 있으면서 칩 표면을 형성하고, 이 칩 표면은, 교대로 이용가능한 똑같은 (identical) 절삭날을 경유하여, 클리어런스 표면의 역할을 하는 제한 표면에 연결되고, 클램핑 부재가 시트에 고정된 절삭 인서트를 유지하는 상기 리밍 공구에 관한 것이다.

또한, 부가적인 양태에서, 본 발명은 그러한 공구 헤드 및 절삭 인서트에 관한 것이다.

상기한 것과 관련된 타입의 공구는, 구멍에 특정 직경의 원통형의 매끄러운 표면을 부여할 목적으로, 칩 제거 또는 절삭 기계가공에 의해 금속 작업물의 구멍을 리밍하는데 이용된다. 유리하게는 공구에 의해 기계가공될 수 있는 제품은 튜브 블랭크이고, 튜브 블랭크의 내부는 여러 이유로 치수가 정확해야 하고 표면 평활도가 높아야 한다. 실제로 단지 튜브 블랭크를 기계가공하기 위한 통상적인 방법이 이른바 풀 보어링 (pull boring) 이다. 그리고, 공구는 바아 또는 기다랗고 좁은 캐리어의 일 단부와 연결되는데, 바아 또는 기다랗고 좁은 캐리어는 튜브 블랭크의 내경보다 더 작은 외경을 갖고, 제 1 단계에서, 튜브 블랭크를 통과하게 되어서, 공구가 그의 자유 단부에서, 예컨대 나사산 구비 조인트를 경유하여 적용될 수 있고, 그리고 나서 공구와 튜브 블랭크 사이의 직선 및 회전 상대 운동의 조합에 의해 리밍 작업이 행해진다. 단지 풀 보어링에서, 공구는, 튜브 블랭크가 길이방향 이송 없이 회전됨과 동시에, 회전 없이 튜브 블랭크의 내부를 통해 당겨짐으로써 길이방향으로 이송된다. 이러한 상대 운동에 의해, 공구 헤드에 탈착가능하게 설치된 절삭 인서트가, 절삭 기계가공의 특징적인 방식으로, 양호한 치수 정확도 및 표면 평활도를 갖는 원통형 표면을 생성하면서 구멍 벽으로부터 칩을 제거한다.

현재의 리밍 방법은 보통 신뢰할 수 있고 제대로 기능하지만, 종종 고장이 발생하여, 기계가공 작업이 중단되어야 하고, 공구가 튜브 블랭크의 내부에서 꺼내어 진다. 고장의 예로는, 1 이상의 절삭 인서트가 손상되거나 공구 헤드로부터 느슨해지는 것, 또는 구동 설비가 정지하는 것이 있다. 그러한 중단과 관련하여, 이전에 (상업적으로) 공지된 리밍 공구는 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 공구 헤드의 온전한 절삭 인서트가 튜브 블랭크의 내부에 대해 걸릴 수 있고, 절삭 인서트가 힘의 반대 상호작용 (reverse interaction) 을 받게 되고, 이로 인해 절삭 인서트가 공구 헤드의 시트의 정확히 규정된 소정의 위치에서 벗어나는 경향이 있다. 절삭 인서트는, 작업 동안 절삭력에 의해 접선방향 지지 표면뿐만 아니라 특히 축선방향 지지 표면에 대해 자동으로 가압된 채로 유지되는 대신, 결국 시트에서 벗어나게 된다. 관련된 클램핑 부재가 나사 또는 클램프/웨지인지 여부에 상관없이, 이 클램핑 부재는 반대방향 힘 (reversed force) 을 견딜 가능성이 적다. 이와 관련하여, 나사의 특징은 양호한 인장 강도를 갖지만, 매우 불량한 휨 강도를 갖는다는 것이다. 따라서, 특히 공구가 중간 정도의 직경을 갖고 절삭 인서트 및 나사가 비교적 작다면, 절삭 인서트로부터 가해지는 돌발적인 반대방향 힘에 나사가 종종 부서지게 된다.

제 1 양태에서, 본 발명은, (상업화에 의해) 이미 공지된 리밍 공구의 상기한 단점을 제거하고 이러한 타입의 개선된 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명의 주 목적은, 리밍 공구로서, 리밍되는 구멍으로부터 공구의 가능한 추출과 관련하여, 더 정확하게는 후퇴 (retraction) 를 용이하게 하고 가능한 기계 고장과 관련한 시간 낭비를 줄이려는 최종 목적으로, 리밍 공구의 손상되지 않은 온전한 절삭 인서트가 공구 헤드의 시트에 있는 설치 위치에 신뢰할 수 있게 남아 있는 리밍 공구를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기한 목적은 청구항 1 의 특징부에 기재된 특징에 의해 달성된다. 또한, 본 발명에 따른 리밍 공구의 바람직한 실시형태는 종속 청구항 2 ~ 9 에 기재된다.

부가적인 양태에서, 본 발명은, 향상된 특성에 의해 조립 공구의 양호한 기능을 보장하는 공구 헤드 및 리밍 인서트를 제공하는 것을 또한 목적으로 한다. 공구 헤드 및 개별 절삭 인서트의 독특한 특징은 종속 청구항 10 및 17 에 각각 기재된다.

본 발명의 요약 및 개념

본 발명은 리밍 인서트와 공구 헤드의 시트 사이, 특히 시트의 반경방향 지지면과 절삭 인서트의 하측면 사이의 인터페이스에 고정 수단을 배치한다는 아이디어에 기초하고, 이 수단은, 기계가공되는 구멍에서 공구를 꺼낼 때 발생할 수 있는 반대방향 힘을 클램핑 부재가 단독으로 전달할 필요가 없도록, 클램핑 부재에 미치는 압력을 완화하려는 목적으로 잠재적으로 작동가능하다. 유리하게는, 이들 고정 수단은 수형 정지 러그 (male-like stop lug) 및 암형 카운터싱크 (female-like countersink) 또는 공동 (cavity) 의 형태로 구현될 수 있고, 보통의 상황에서, 즉 절삭 인서트가 절삭력에 의해 시트의 지지면에 대해 가압된 채로 유지되는 한 (나사 또는 클램핑 부재는 단지 절삭 인서트를 제 위치에 유지하는 목적을 가지므로), 서로 접촉하지 않음으로써 비활성 상태이다. 예컨대, 공동의 접촉 표면 및 정지 러그의 협력 작동하는 숄더 표면은 백분의 1 또는 수 밀리미터만큼 분리될 수 있다. 문제없는 작동의 경우, 고정 수단은, 시트에서의 절삭 인서트의 정확한 위치결정에의 악영향을 미치거나 또는 이른바 중복결정 (overdetermination) 을 야기하지 않으면서, 비활성 상태로 남는다. 공구가 구멍 밖으로 회수될 필요가 있고 절삭 인서트가 힘의 반대 상호작용을 받을 때에만, 고정 수단이 재빨리 작용하여, 절삭 인서트가 시트에서의 그의 본래 위치로부터 눈에 띄게 변위되지 않는 것을 보장한다.

고정 수단이 보통 서로 접촉하지 않는다는 점에서, 고정 수단은 절삭 인서트와 시트 사이의 이미 공지된 인터페이스에 포함되어 있으면서 서로 맞물리는 수형 및 암형 부재와 상이하고, 이 수형 및 암형 부재는 항상 서로 접촉되어 가압된 채로 유지되므로, 절삭력의 전달이라는 목적을 갖는다.

용어

이하의 글에서, 각기둥 보디의 형상을 갖는 절삭 인서트 및 절삭 인서트가 설치되는 시트의 다수의 표면과 날이 묘사될 것이다. 개념의 명확화를 제공할 목적으로 이들 표면과 날을 구별하기 위하여, 이하에서 절삭 보디와 시트 각각의 기하학적 형상이나 또는 칩 제거와 관련된 표면/날의 기능에 관련되는지 여부에 따라 이들 표면과 날은 달리 명명된다. 따라서, "제한 표면" 이라는 개념은 묘사되는 절삭 인서트의 형상과 관련하여 사용되는 한편, "칩 표면 및 클리어런스 표면" 이라는 개념은 각각 표면의 기능을 더 명확히 할 때에 사용된다. 이와 유사하게, "날" 은 인서트 형상과 관련하여 사용되지만, 날이 칩 제거 또는 표면 와이핑 (wiping) 에 이용된다면, "절삭날" 및 "제 2 날" 또는 "와이퍼 날" 이라는 개념이 각각 사용된다. 만약 날이 단지 2 개의 제한 표면을 서로 한정하는 목적만을 갖고 기계가공 목적에 이용되지 않는다면, 날은 "경계 날 또는 경계선" 으로 명명될 것이다. 또한, 개별 시트의 특정 표면은 일반적으로 "숄더 표면" 으로 명명되는 한편, 숄더 표면에 대해 가압되는 절삭 인서트의 표면은 "접촉 표면" 으로 명명된다. 또한, "역전가능한 (invertible)" 및 "인덱서블 (indexable)" 이라는 개념이 각각 사용된다. 본 발명에 따른 절삭 인서트가 "역전된다"는 것은, 다른 거울대칭 칩 표면을 외측으로 노출시킬 목적으로, 이미 외측으로 노출된 칩 표면이 지지면에 대해 내측으로 향하게 되는 것을 의미한다. 절삭 인서트가 "인덱스된다"는 것은, 절삭 인서트가 설치해제 (dismounting) 되어 자신의 중심 축선을 중심으로 180°회전된 후 시트에 다시 설치되는 것을 의미한다. 절삭 인서트의 인덱싱은 물론 본 발명의 목적은, 통상적인 방식으로, 이미 사용 중인 절삭날이 마모되는 때 사용되지 않은 절삭날로 바꾸는 것이고, 각 개별 절삭날은 공구 헤드에서 동일한 공간 위치를 가져야 한다.

의례적으로, 절삭 인서트는 통상적으로 초경합금 또는 다른 경질의 내마모성 재료로부터 제조되는 한편, 공구 헤드는 더 연질의 재료, 특히 강으로 이루어진다는 것에 주목해야 한다. 기계가공되는 작업물의 재료는, 다른 재료, 예컨대 복합재가 존재할 수도 있지만, 주로 금속질이다.

도 1 은, 조립 상태의 본 발명에 따른 리밍 공구의 사시도이다.
도 2 는, 동일한 공구의 분해 사시도이다.
도 3 은, 튜브 블랭크 형태의 작업물에서의 구멍의 리밍 동안, 길이방향 구획에서 나타낸 공구의 측면도이다.
도 4 는, 공구에 포함된 헤드의 정면도로서, 절삭 인서트가 설치되어 있다.
도 5 는, 동일한 상태의 헤드의 측면도이다.
도 6 은, 조임 나사와 함께 시트에 설치될 수 있는 절삭 인서트뿐만 아니라, 공구 헤드의 시트를 보여주는 분해 사시도이다.
도 7 은, 시트에 설치된 절삭 인서트를 보여주는 상세 단면도이다.
도 8 은, 절삭 인서트와 시트 사이의 인터페이스에서 정지 러그와 고정 수단을 형성하는 공동 사이의 유극 (play) 을 보여주는 확대 세부 단면도이다.
도 9 는, 절삭 인서트의 기본적인 기하학적 형상을 보여주는 개략도이다.
도 10 은, 절삭 인서트만의 조감도이다.
도 11 은, 동일한 절삭 인서트의 앙시도이다.
도 12 는, 절삭 인서트의 평면도이다.
도 13 은, 절삭 인서트의 저면도이다.
도 14 는 절삭 인서트의 길이방향 단면도이다.
도 15 는, 한편으로는 본 발명에 따른 리밍 인서트의 대안적인 실시형태를 보여주는 앙시도이고, 다른 한편으로는 협력 작동하는 시트의 조감도이다.
도 16 은, 마름모꼴 기본 형상을 갖는 새롭고 독특한 절삭 인서트에 적용된 본 발명을 보여주는 분해 사시도이다.
도 17 은, 도 16 에 따른 마름모꼴 절삭 인서트의 길이방향 확대 단면도이다.
도 18 은, 공구 헤드의 부속 시트 (appurtenant seat) 로부터 분리된 마름모꼴 절삭 인서트를 보여주는 길이방향 단면의 분해도이다.
도 19 는, 시트에 설치된 동일한 절삭 인서트를 보여주는 길이방향 확대 세부 단면도이다.

도 1 ~ 도 3 에 나타낸 리밍 공구 (T) 는 3 가지의 주된 부품, 즉 구동 로드 (1), 헤드 (2), 및 헤드에 탈착가능하게 설치되는 다수의 절삭 인서트 (3) 를 포함한다. 리밍 공구의 도시된 실시형태에는, 로크 너트 (4) 의 형태의 로크 부재, 포어러너 (forerunner; 5), 및 포어러너와 구동 로드 사이에 작용하는 부싱 (6) 이 또한 포함되어 있다. 작동 중에는, 작업물과 리밍 공구 사이에 요구되는 상대 운동을 제공하기 위해, 리밍 공구가 회전될 수 있고 작업물이 길이방향으로 이송되거나 또는 작업물이 회전하면서 길이방향으로 이송될 수 있다. 도시된 예에서, 마지막에 언급된 것이 바람직하고, 즉 튜브 블랭크 (7) 의 형태로 도시된 작업물 이 화살표 (R) 방향으로 회전되는 동안, 공구가 길이방향, 즉 화살표 (F) 방향으로 이송된다. 이하의 설명에서 "전방" 및 "후방" 이라는 개념이 각각 사용될 때, 이들은 길이방향을 따른 이송 방향 (F) 에 대한 것이다. 따라서, 도 1 및 도 2 에서, 공구는 뒤로부터 도시되어 있다. 공구가 도 4 에 따라 앞으로부터 도시되면, 이 경우, 튜브 블랭크 (7) 가 중심 축선 (C) 을 중심으로 반시계방향으로 회전하고, 이때 구동 로드 (1) 와 다른 부품들 (2, 4, 5, 6) 은 동심을 이룬다.

본 기술분야의 당업자가 "풀 보어링" 이라고 부르는 본 기계가공 방법의 목적은, 작업물 또는 튜브 블랭크 (7) 의 구멍 (8) 을 리밍하여, 양호한 치수 정확도 및 높은 표면 평활도를 갖는 원통형 표면 (9) 을 제공하는 것이다. 초기에, 튜브 블랭크 (7) 는, 한편으로는 기계가공된 원통형 표면 (9) 의 희망하는 최종 내경 (ID2) 보다 더 작지만 다른 한편으로는 드로바아 (drawbar; 11) 의 직경보다 더 큰 임의의 크기일 수 있는 내경 (ID1) 을 갖는다. 내부의 표면 다듬질은 중요하지 않다. 제 1 단계에서, 예컨대, 튜브의 형태의 드로바아 (11) 가 구멍 (8) 을 통과하게 되어서, 조립된 공구 (T) 의 구동 로드 (1) 가 예컨대 나사산구비 조인트를 경유하여 후방 돌출 단부에 적용될 수 있다. 다음으로, 튜브 블랭크 (7) 가 회전하게 됨과 동시에, 드로바아 및 공구가 구멍 (8) 을 통해 전방으로 당겨진다. 그렇게 하면, 절삭 인서트 (3) 가 튜브 블랭크에서 후방으로, 더 구체적으로는 헤드 (2) 의 엔벨로프면에서 배출 채널 (12) 을 경유하여 배출되는 칩을 제거한다. 상기 배출을 용이하게 하는 동시에 칩이 형성된 원통형 표면 (9) 을 손상시키지 않는 것을 보장하기 위해, 튜브 블랭크를 통해 유체 (예컨대, 물) 가 후방으로 플러싱 (flushing) 되는 것이 유리하다.

공구가 조립될 때, 먼저 포어러너 (5) 및 부싱 (6) 이 구동 로드 (1) 에 끼워진 후, 헤드 (2) 가 끼워진다. 헤드 (2) 를 회전에 대해 고정시키기 위해, 헤드는 구동 로드의 비슷한 다각형 형상의 드라이버가 맞물리는 다각형 (정사각형) 단면 형상을 갖는 개구를 포함한다. 마지막으로, 헤드 (2) 는 로크 너트 (4) 에 의해 고정된다. 말단 헤드를 중심맞춤 및 안내하기 위해 튜브 블랭크 (7) 의 내부에 대해 탄력적으로 (resiliently) 장력을 받고 회전에 있어 튜브 블랭크를 따르는 복수의 탄성 핑거 (elastic fingers) 를 포함하는 포어러너 (5) 가, 베어링으로서 역할하는 부싱 (6) 의 결과로, 구동 로드에 대해 자유롭게 회전할 수 있다.

이제 도 4 ~ 도 6 을 참조하는데, 이들 도면은 본 발명에 따른 리밍 공구 (T) 용 헤드 (2) 를 더 상세히 보여주고, 또한 헤드가 어떻게 전방 및 후방 단부면 (end surface) (13, 14) 및 원통형 엔벨로프면 (15) 을 포함하는지를 보여주며, 원통형 엔벨로프면은 중심 축선 (C) 과 동심을 이루고, 원뿔형 표면 (16) 을 경유하여 편평한 전방 단부면 (13) 으로 전환된다. 엔벨로프면 (15) 에는, 절삭 인서트를 위한 다수의 (본 예에서는, 5 개) 시트 (17) 가 형성된다. 상기 시트 (17) 는 엔벨로프면 (15) 에서 일부 그리고 원뿔형 표면 (16) 에서 일부 개방된다. 각 시트에는, 3 개의 지지면, 즉 절삭 인서트에 작용하는 본질적으로 반경방향의 절삭력을 전달하는 반경방향 지지면 (18); 접선방향 절삭력을 위한 접선방향 지지면 (19); 및 축선방향 절삭력을 위한 축선방향 지지면 (20) 이 포함된다. 지지면 (19, 20) 에는, 얕은 배수로 (21) 가 위쪽이 넓게 형성되어 있고, 절삭 인서트의 중복결정을 막고 시트에서의 절삭 인서트의 정확한 위치결정을 보장할 목적으로, 배수로는 개별 지지면을 부분 표면으로 분할한다. 또한, 지지면들 (19, 20) 사이의 코너에 클리어런스 표면 (22) 이 존재한다. 반경방향 지지면 (18) 및 2 개의 지지면 (19, 20) 은 일반적으로 편평하고, 이 경우 그들 사이에 90°의 각도를 이룬다 (또한, 더 크거가 작은 다른 각도도 가능하다). 전통적인 방식에서, 설치되는 절삭 인서트를 위해 필요한 클리어런스를 제공할 목적으로, 시트는 헤드에서 팁인 (tipped-in) 공간 위치를 갖는다.

반경방향 지지면 (18) 에는, 시트 (17) 에 절삭 인서트 (3) 를 고정하기 위한 나사 형태로 클램핑 부재의 수나사부 (24) 와 협력 작동하기 위한 암나사부 (도면부호 미부여) 를 갖는 구멍 (23) 이 개구되어 있다. 원뿔형 헤드 (26) 를 포함하는 나사 (25) 는, 조여질 때 반경방향 지지면 (18) 에 대해서뿐만 아니라 2 개의 다른 지지면 (19, 20) 에 대해서도 절삭 인서트를 가압하기 위해, 스프링 편향된다. 접선방향 지지면 (19) 으로부터 떨어져 위치되고 접선방향 지지면에 대략 평행하게 연장되는 경계선 (27) 에서, 반경방향 지지면 (18) 이 상기한 배출 채널 (12) 로 전환된다.

본 발명에 따른 리밍 인서트의 예시적인 실시형태에서, 절삭 인서트는 8 개의 면 또는 제한 표면, 즉,

a) 서로 평행한 2 개의 대향 표면 (28) (이하에서, "칩 표면"이라고 함),

b) 상측면 (29) 및 상측면보다 더 긴 하측면 (30),

c) 한 쌍의 대향 단부 (31), 및

d) 클리어런스 표면으로서 역할하는 한 쌍의 편평한 표면 (32) 으로서, 상측면 (29) 으로부터 대향 단부 (31) 를 향해 연장된 후 단부면을 향해 하방으로 기울어져 있는 한 쌍의 표면 (32)

을 갖는 다면체 (도 9 ~ 도 11 참조) 의 형상을 갖는다.

짝을 이루는 상응하는 표면들을 구별하기 위해, 도 10 및 도 11 에서는, 상응하는 표면에 각각 접미사 "a" 및 "b" 를 부여하였다. 또한, 도 10 에서는, 칩 표면들 (28a, 28b) 사이의 중간에 대칭면 (SP1) 이 삽입되어 있고, 도 11 에서는, 단부면들 (31a, 31b) 사이의 중간에 대칭면 (SP2) 이 삽입되어 있다. 대칭면들 (SP1, SP2) 이 서로 직각으로 만나는 곳에는, 상측면 (29) 과 하측면 (30) 사이에 연장되는 관통 구멍 (33) 의 중심 축선 (C1) 이 있다. 절삭 인서트에는, 주어진 회전 작업 방향 (R) 에서 2 개의 교대로 이용가능한 절삭날 (34), 즉 칩 표면 (28a) 이 클리어런스 표면 (32a) 과 만나는 곳에 있는 제 1 절삭날 (34a); 및 칩 표면 (28b) 이 클리어런스 표면 (32b) 과 만나는 곳에 있는 제 2 절삭날 (34b) 이 포함된다. 도 9 ~ 도 11 에서, 절삭날 (34a, 34b) 은 두꺼운 실선으로 표시되어 있다.

또한, 표면들 (28, 29, 32) 이 서로 만나는 코너에서 표면-와이핑 제 2 날 (36) (이른바, 와이퍼 날) 을 형성하도록, 상측면 (29) 과 개별 칩 표면 (28a, 28b) 사이에, 챔퍼 표면 (35) 이 제공되어 있음에 주목해야 한다. 절삭 인서트의 형상 및 헤드 (2) 에서의 절삭 인서트의 팁인 공간 위치를 고려하여 챔퍼 표면 (35) 과 칩 표면 (28) 사이의 각도를 적절히 선택함으로써, 그 자체로 짧은 와이퍼 날이 튜브 블랭크 (7) 의 내부에 형성되는 원통형 표면 (9) 의 가상의 모면 (generatrix) 을 따라 위치될 수 있다. 튜브 블랭크의 재료로부터 칩이 제거되자마자, 와이퍼 날은 형성된 표면에 와이핑 또는 레벨링 작용을 가한다.

예로 든 타입의 이미 공지된 리밍 공구에서는, 절삭 인서트 (3) 의 하측면 (30) 및 시트 (17) 의 반경방향 지지면 (18) 이 편평하고 매끄러우며, 즉 서로 물리적으로 맞물리지 않는다. 이는 기계가공되는 구멍으로부터의 공구의 가능한 추출과 관련하여 발생할 수 있는 반대방향 힘이 단지 나사 (25) 에 의해서만 전달되어야 함을 의미한다. 그러나, 이 나사는 보통의 휨 강도를 갖기 때문에, 나사가 용이하게 부서져서 절삭 인서트가 변위되거나 또는 완전히 시트로부터 느슨해질 수 있다.

상기한 단점을 제거하기 위해, 본 발명에 따른 공구는 잠재적인 고정 기능을 갖도록 제조되었으며, 이 기능은 절삭 인서트와 시트 사이의 인터페이스에서의 암형 부재와 수형 부재의 조합의 이용에 기초한다. 따라서, 도 4 ~ 14 에 따른 실시형태에서, 반경방향 지지면 (18) 을 따라 사각형 정지 러그 형태의 제 1 정지 러그 (37) 가 배치된다. 이와 동시에, 절삭 인서트 (3) 의 하측면 (30) 에 제 1 그루브 (38) 형태의 상보적인 암형 부재가 형성된다. 이 경우, 제 1 그루브 (38) 는 절삭 인서트의 2 개의 대향 칩 표면 (28a, 28b) 사이에 연장되는 그루브로 구성되고, 제 1 정지 러그 (37) 의 폭보다 더 큰 폭을 갖는다. 제 1 그루브 (38) 의 내측에는, 제 1 정지 러그 (37) 의 바로 근처에 교대로 위치될 수 있는 한 쌍의 대향 접촉 표면 (39a, 39b) (도 14 참조) 이 있다. 더 구체적으로, 개별 접촉 표면 (39) 은 절삭 인서트의 대향 단부 (31) 로부터 미리 결정된, 조심스럽게 선택된 거리에 위치된다. 이 거리는 축선방향 지지면 (20) 과 축선방향 지지면을 향하는 제 1 정지 러그 (37) 의 숄더 표면 (40) 사이의 거리보다 약간 더 짧다. 그러므로, 도 8 의 확대 세부 단면도에 나타난 바와 같이, 러그의 숄더 표면 (40) 과 접촉 표면 (39) 사이에는, 간극 (G) 이 발생하고, 이 간극은 유리하게는 최대 0.25 ㎜ 일 수 있고, 적어도 0.02 ㎜ 에 달할 수 있다. 이는 절삭 인서트가 시트의 축선방향 지지면 (20) 에 대해 대향 단부 (31) 로 절삭력에 의해 가압된 채로 유지되는 한에서의 경우이다. 다시 말해, (고정 나사 (25) 가 절삭 인서트를 제위치에 유지하는 동시에) 절삭력이 절삭 인서트를 시트의 지지 표면에 대해 가압된 채로 유지하는 한, 제 1 정지 러그 (37) 와 제 1 그루브 (38) 의 형태의 2 개의 협력 작동하는 고정 수단이 사용되지 않는다. 그러나, 절삭 인서트가 축선방향 지지면 (20) 으로부터 절삭 인서트를 멀어지게 하려는 반대의 축선방향 힘을 받는다면, 잠재적인 고정 기능이, 더 정확하게는 제 1 정지 러그 (37) 의 숄더 표면 (39) 에 대해 가압되는 그루브 (28) 의 내측에 있는 접촉 표면 (39) 에 의해, 즉시 발휘된다. 이러한 방식에서, 나사 (25) 는 훨씬 완화되므로, 나사는 많은 휨 하중을 받지 않는다. 따라서, 나사가 절삭 인서트의 하측면 (30) 을 반경방향 지지면 (18) 에 대해 가압된 채로 유지할 수 있으므로, 절삭 인서트는 간극 (G) 으로 나타낸 짧은 거리보다 더, 축선방향 지지 표면 (20) 으로부터 멀어질 수 없다.

절삭 인서트의 하측면에 있는 암형 부재로서, 칩 표면으로부터 칩 표면까지 연장되는 균일한 폭의 그루브 이외의 다른 카운터싱크가 사용될 수 있다. 본질적인 것은 다만, 카운터싱크의 한 쌍의 접촉 표면 (39) 이 절삭 인서트의 대향 단부 (31) 로부터 정확히 동일한 먼 거리에 위치된다는 것이다.

도 15 에는, 절삭 인서트 (3) 와 시트 (17) 사이의 대안적인 인터페이스가 도시되어 있다. 이 경우, 인터페이스는, 축선방향 지지면 (20) 으로부터 거리를 갖는 제 1 정지 러그 (37) 뿐만 아니라, 접선방향 지지면 (19) 으로부터 거리를 갖는 1 이상의 제 2 정지 러그 (41) 도 포함한다. 절삭 인서트의 하측면 (30) 에는, 제 2 정지 러그 (41) 와 협력 작동하도록 균일한 폭의 제 2 그루브 (38a) 가 형성되고, 제 2 그루브는 제 1 그루브 (38) 와 직각으로 교차하며 절삭 인서트의 2 개의 대향 단부 (31) 사이에서 축선방향으로 연장된다. 교차하는 2 개의 제 1 그루브 (38) 및 제 2 그루브 (38a) 가 하측면 (3) 에서 위쪽이 넓게 형성되어 있다는 사실에 의해, 이들 그루브는 총 4 개의 랜드 (43) 사이에 한정되며, 그 중 내측을 향하는 대향 표면이 제 1 그루브 (38) 및 제 2 그루브 (38a) 를 따라 교대로 이용가능한 숄더 표면 (40a/40a, 40b/40b) 을 형성한다.

부가적인 제 2 정지 러그 (41) 와 절삭 인서트의 길이방향 제 2 그루브 (38a) 의 협력 작동에 의해, 절삭 인서트가 협력 작동하는 랜드 (43) 의 접촉 및 숄더 표면 (40b) 과 제 2 정지 러그 (41) 사이의 간극에 의해 각각 결정되는 것보다 더, 접선방향 지지면 (19) 으로부터 멀어질 수 없음이 보장된다. 다시 말해, 절삭 인서트는 반대의 축선방향 및 접선방향 힘에 대해 축선방향뿐만 아니라 접선방향으로도 고정된다.

이제 도 16 ~ 도 19 를 참조하는데, 이들 도면은 독특한 형상을 갖는 신규 절삭 인서트의 사용에 기초하는 공구의 대안적인 실시형태에 적용된 본 발명을 보여준다. 더 구체적으로, 이 절삭 인서트는 단면이 마름모꼴이며, 2 개의 마름모꼴 형상의 칩 표면 (28) 사이에 연장되는 4 개의 유사한 클리어런스 표면 (32) 을 포함하고, 이들 클리어런스 표면은 2 개의 대향 코너 (43x, 43y) 에서 둔각 (α) (도 17 참조) 으로 짝을 지어 서로 만난다. 본 예에서, α 는 135°이지만, 110 ~ 160°의 범위 내에서 적절히 달라질 수 있다. 이 경우, 공구 헤드 (2) 의 시트 (17) 는, 반경방향 지지면 (18) 및 접선방향 지지면 (19) 외에도, 반경방향 지지면 (18) 과 둔각 (더 구체적으로는, 본질적으로 절삭 인서트의 둔각 (α) 에 해당하는 각도) 을 형성하는 경사면 (44) 을 포함한다. 경사면 (44) 에는, 단차부 (step; 45) 가 형성되고, 이 단차부에는 축선방향 지지면 (20) 이 포함된다. 축선방향 지지면 (20) 이, 이전의 경우에서처럼, 반경방향 지지면 (18) 과 직각을 이루는 것이 유리하다. 4 개의 클리어런스 표면 (32) 각각에는, 외측으로 개방된 공동 (46) 이 형성되고, 이 공동은 축선방향 지지면 (20) 에 대한 가압을 위한 접촉 표면 (47) 을 포함한다 (또한 도 18 및 도 19 참조).

본 발명에 따르면, 또한 이 경우에도, 반경방향 지지면 (18) 으로부터 돌출되어 있는 제 1 정지 러그 (37) 가 배치된다. 이 제 1 정지 러그 (37) 에는, 숄더 표면 (40) (이전의 경우와 유사함) 이 포함되고, 이 숄더 표면에 대해 임의의 공동 (46) 의 접촉 표면 (47) 이 잠재적으로 가압될 수 있다. 공동 (46) 은 접촉 표면 (47) 및 2 개의 측벽에 의해서 그리고 클리어런스 표면 (48) 에 의해서 한정되고, 이 경우 클리어런스 표면은 접촉 표면 (47) 과 90°의 각도를 이룬다. 도 17 에 나타난 것처럼, 절삭 인서트 (3) 에서의 공동 (46) 의 공간 위치는, 축선방향 지지면 (20) 에 대해 가압될 수 있는 접촉 표면 (47) 이 절삭 인서트의 인근 클리어런스 표면 (32) 에서 연장되는 가상의 평면과 90°의 각도 (β) 를 형성하도록 되어 있다. 단차부 (45) 의 축선방향 지지면 (20) 이 반경방향 지지면 (18) 과 90°의 각도를 형성하기 때문에, 비활성 클리어런스 표면 (32) 이 반경방향 지지면 (18) 과 면 접촉함과 동시에 (반경방향 지지면 (18) 에 대한 축선방향 지지면 (20) 의 각도가 상응하게 수정된다면, 각도 β 는 90°로부터 벗어나서, 70 ~ 130°의 범위 내에 있을 수 있음), 접촉 표면 (47) 이 축선방향 지지면 (20) 에 대한 표면 맞닿음으로 가압될 것이다. 그러나, 도 19 에 도시된 이 상태에서는, 공동 (46) 의 2 개의 표면 (47, 48) 은 제 1 정지 러그 (37) 와 접촉하지 않는다. 따라서, 공동의 표면과 정지 러그의 표면 사이에, 최대 0.25 ㎜ 의 작은 간극 (G) 이 존재한다. 만약 절삭 인서트가 힘의 반대 상호작용을 받아서 축선방향 지지면 (20) 으로부터 멀어지려 한다면, 재빨리 서로 접촉하게 되는 표면 (47, 40) 에 의해 제공되는 잠재적인 고정 기능이 발휘된다. 다시 말해, 절삭 인서트가 축선방향 지지면으로부터 멀어지게 되면, 즉시 발휘되는 잠재적인 고정 기능이 제공된다. 이러한 방식으로, 절삭 인서트가 기계가공된 구멍으로부터 인출되어야 하는 공구와 관련하여 큰 음의 축선방향 힘을 받더라도, 절삭 인서트가 부속 시트에 남는 것이 보장된다.

본 발명의 가능한 변경

본 발명은, 전술하고 도면에 도시한 실시형태로만 제한되지 않는다. 따라서, 시트에 암형 고정 수단을 배치하고 1 이상의 수형 부재를 절삭 인서트에 배치하는 것도 가능하다. 또한, 고정 수단은, 시트의 접선방향 지지면 및 절삭 인서트의 칩 표면에 각각, 단독으로 또는 반경방향 지지면과 클리어런스 표면의 고정 수단과 조합되어 배치될 수 있다. 또한, 암형 및 수형 부재 각각의 실제 형상은, 협력 작동하는 숄더 및 접촉 표면이 비활성화 및 잠재적인 활성화가능한 상태에서 그들 사이의 좁은 간극으로 결합할 수 있다면, 많이 달라질 수 있다. 또한, 공구는, 그 공구가 리밍되는 구멍을 통해 당겨지는 대신 밀릴 수 있도록 제조될 수 있다. 또한, 공구와 드로바아 또는 커넥팅 로드 사이의 기계적 커플링이 도시된 것 이외의 다른 형상을 가질 수 있다. 예컨대, COROMANT CAPTO

타입의 커플링이 사용될 수 있다. 그리고, 절삭 인서트는 나사 이외의 다른 클램핑 부재, 예컨대 클램프, 웨지 또는 조임 핑거에 의해 부속 시트에 고정될 수 있다. 협력 작동하는 축선방향 접촉 표면과 축선방향 지지면 각각이 절삭 인서트의 공동에 그리고 경사면의 단차부에 각각 형성될 필요는 없다. 따라서, 특히 경사면과 반경방향 지지면 사이의 둔각이 제한된다면, 경사면이 도시된 예에서보다 반경방향 지지면에 대해 더 가파르게 연장되도록, 축선방향 지지면으로서 적절한 경사면을 이용하는 것이 가능하다. 칩 표면과 개별 클리어런스 표면 사이의 각도가 직각일 필요는 없다. 또한, 본 발명의 범위 내에서, 마름모의 둔각 (및 예각, 각각) 을 꽤 넓은 한계 내에서 변화시키는 것이 가능하다. 그렇지만, 축선방향 지지면이 경사면을 따라 단차부에 배치되는 때, 둔각은 160°이하 110°이상이어야 한다. 또한, 절삭 인서트 및 시트는, 도 19 에 도시되지 않은 단차부의 상측면에 대한 접촉에 의해서뿐만 아니라 클리어런스 표면의 일부 (도 19 의 제 1 정지 러그 (37) 의 좌측 부분) 에 의해서 반경방향 절삭력이 전달되도록 형성될 수 있다.

Claims

구동 로드 (1) 및 회전 대칭의 기본 형상을 갖고 1 이상의 탈착가능한 절삭 인서트 (3) 가 장착되는 헤드 (2) 를 포함하는 리밍 공구로서,
상기 헤드는 전방 및 후방 단부면 (13, 14), 중심 축선 (C) 과 동심을 이루는 엔벨로프면 (15), 및 엔벨로프면 (15) 에서 위쪽이 넓게 형성되어 있는 시트 (17) 를 포함하고, 이 시트는 3 개의 지지면, 즉 반경방향 지지면 (18), 접선방향 지지면 (19) 및 축선방향 지지면 (20) 을 포함하며,
상기 절삭 인서트는 6 개의 제한 표면을 포함하는 거울대칭 다각형의 형상을 갖고, 이 제한 표면 중 2 개의 상호 평행한 대향 표면은 중심 대칭면 (SP1) 으로부터 등거리로 분리되어 있으면서 칩 표면 (28) 을 형성하고, 이 칩 표면은, 교대로 이용가능한 똑같은 절삭날 (34) 을 경유하여, 클리어런스 표면 (32) 의 역할을 하는 제한 표면에 연결되고,
클램핑 부재 (25) 가 시트 (17) 에 고정된 절삭 인서트 (3) 를 유지하는 상기 리밍 공구에 있어서,
상기 절삭 인서트의 제한 표면 중 적어도 하나에, 더 구체적으로는 절삭 인서트가 시트의 축선방향 지지면 (20) 에 대해 가압된 채로 유지되는 한 비활성화 무접촉 상태에서, 시트의 상보적인 수형 고정 수단과 협력 작동하는 암형 고정 수단이 형성되고,
상기 절삭 인서트가 클램핑 부재 (25) 의 작용에 대항하여 축선방향 지지면 (20) 으로부터 의도하지 않게 멀어지는 경우, 고정 수단은 서로 접촉하게 됨으로써 잠재적으로 활성화될 수 있고,
상기 암형 고정 수단은, 절삭 인서트의 제한 표면 중 하나의 암형 카운터싱크로 구성되고, 및 상기 수형 고정 수단은 축선방향 지지면 (20) 으로부터 분리되어 있는 지지면 (18, 19) 에 포함되고 축선방향 지지면으로부터 거리를 두고 있는 제 1 정지 러그 (37) 로 구성되고,
제 1 정지 러그 (37) 의 숄더 표면 (40) 및 암형 카운터싱크의 협력 작동하는 접촉 표면 (39) 이 상기 무접촉 상태에서 특정 유극 (G) 에 의해 상호 분리되어 있고,
상기 암형 카운터싱크는 절삭 인서트의 대향 칩 표면 (28) 들 사이에 연장되는 균일한 폭의 제 1 그루브 (38) 인 것을 특징으로 하는 리밍 공구.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 숄더 표면 (40) 과 상기 접촉 표면 (39) 사이의 유극 (G) 은 0.25 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 리밍 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 절삭 인서트의 하측면 (30) 의 동일한 제 1 그루브 (38) 에 형성된 2 개의 접촉 표면 (39) 이 상기 하측면 (30) 에 의해 대향 단부 (31) 로부터 등거리로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 리밍 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 시트는, 상기 제 1 정지 러그 (37) 외에도, 제 2 정지 러그 (41) 를 포함하며, 제 2 정지 러그는 접선방향 지지면 (19) 으로부터 거리를 두고 있고 접선방향 지지면을 향하는 숄더 표면 (40b) 을 갖고,
상기 절삭 인서트는, 상기 제 1 그루브 (38) 외에도, 제 2 접촉 표면 (40b) 을 갖는 제 2 그루브 (38a) 를 포함하고, 제 2 접촉 표면은 대향 제 2 칩 표면보다 제 1 칩 표면 (28) 에 더 가까이 위치되고 제 2 칩 표면을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 리밍 공구.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 리밍 공구를 위한 리밍 인서트로서, 6 개의 제한 표면 (28, 32) 을 포함하는 거울대칭 다각형의 형상을 갖고, 이 제한 표면 중 2 개의 상호 평행한 대향 표면은 중심 대칭면 (SP1) 으로부터 등거리로 분리되어 있으면서 칩 표면 (28) 을 형성하고, 이 칩 표면은, 교대로 이용가능한 똑같은 절삭날 (34) 을 경유하여, 클리어런스 표면 (32) 의 역할을 하는 제한 표면에 연결되는, 상기 리밍 인서트에 있어서,
상기 제한 표면 중 적어도 하나에, (절삭 인서트를 수용한 시트의 상보적인 수형 고정 수단과 협력 작동하여) 시트서의 절삭 인서트의 의도하지 않은 변위를 막는 잠재적인 목적을 갖는 암형 고정 수단이 형성되어 있고,
상기 암형 고정 수단은 제한 표면에 형성되는 암형 카운터싱크이고, 이 암형 카운터싱크는 시트에서 숄더 표면에 대해 가압되는 접촉 표면 (39) 을 갖고,
상기 암형 카운터싱크는 대향 칩 표면 (28) 들 사이에 연장되는 균일한 폭의 제 1 그루브 (38) 인 것을 특징으로 하는 리밍 인서트.
제 6 항에 있어서,
동일한 제한 표면 (30) 의 제 1 그루브 (38) 가, 상응 (homologous) 접촉 표면이 향하는 제한 표면의 대향 단부 (31) 로부터 등거리로 분리되어 있는 2 개의 상응 접촉 표면 (39) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 리밍 인서트.
제 6 항에 있어서,
상기 리밍 인서트는, 제 1 그루브 (38) 외에도, 동일한 제한 표면 (30) 에 형성되고 제한 표면의 대향 단부 (31) 들 사이에 연장되며 또한 절삭 인서트의 중심에서 제 1 그루브 (38) 와 직각으로 교차하는 제 2 그루브 (38a) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 리밍 인서트.
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