KR102115675B1

KR102115675B1 - 브레이징 인덱서블 드릴

Info

Publication number: KR102115675B1
Application number: KR1020180171111A
Authority: KR
Inventors: 손홍승; 강광현; 김효산
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-05-27

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴은, 브레이징 인덱서블 드릴에 있어서, 제1절삭날부가 형성되고 초경합금을 기재로 하는 절삭 헤드부; 일단부에 상기 절삭 헤드부가 교환 가능하게 결합되는 체결부; 및 상기 체결부의 타단부에 배치되고 초경합금을 기재로 하는 연장부;를 포함하고, 상기 체결부는 스틸 재질을 포함하고, 상기 체결부 및 상기 연장부는 브레이징 접합될 수 있다.

Description

브레이징 인덱서블 드릴{BRAZING INDEXABLE DRILL}

본 발명은, 인덱서블 드릴에 관한 것으로 보다 상세하게는 이종재질의 체결부 및 연장부가 브레이징 접합됨으로써 우수한 강성을 확보하는 브레이징 인덱서블 드릴에 관한 것이다.

종래 헤드 교환형 인덱서블 드릴에 있어서 드릴 헤드는 초경, 바디는 주로 스틸 재질을 적용하여 사용하고 있다. 그러나 스틸 바디의 경우 가공시 발생되는 절삭부하, 떨림등에 의하여 구멍 품질이 다소 열세하게 나타나는 경향이 있다. 또한 깊은 홀 가공에 필요한 롱 타입 바디의 경우 제작의 어려움과 긴 오버행으로 흔들림, 떨림등이 증가 되어 가공 홀 품질을 더욱 열세하게 만들며 가공 품위를 저하시킨다. 그리고 상부 인서트의 교체 횟수가 증가 할 수록 스틸 바디의 변형량 또한 증가하며, 바디의 마모 발생, 강성 저하등 홀더의 수명이 감소되는 문제점이 있다.

공개특허 제2003-0038531호(2003.05.16)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이종재질의 체결부 및 연장부가 브레이징 접합됨으로써 우수한 강성을 확보하는 브레이징 인덱서블 드릴을 제공하는데 그 목적이 있다.

바람직하게는, 상기 연장부의 선단부 둘레를 따라 형성되는 제2절삭날부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2절삭날부의 외경은 상기 절삭 헤드부의 외경보다 크게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 체결부의 외경은 상기 헤드부의 외경보다 작게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연장부는 상기 제2절삭날부로부터 축방향 후방으로 향할수록 직경이 감소하는 백테이퍼 구간을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2절삭날부의 서로 대칭되는 절인이 형성하는 각도는 상기 제1절삭날부의 서로 대칭되는 절인이 형성하는 각도와 동일하도록 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연장부는, 외주면에 형성되어 절삭 칩의 배출하는 플루트; 및 상기 플루트와 이웃하는 플루트 사이에 형성되는 릴리프를 포함하고, 상기 릴리프의 외주면에는 상기 플루트와 인접하게 배치되는 제1마진과 상기 제1마진으로부터 둘레방향으로 일정간격 이격되게 배치되는 제2마진이 형성될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴은 스틸 재질의 체결부에 대해 초경합금 재질의 연장부를 브레이징 접합 함으로써 피삭재의 가공시 우수한 강성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴의 각 구성요소의 결합관계 및 제2절삭날부를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 A영역을 확대 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 제1절삭날부 및 제2절삭날부의 구체적인 형상을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 체결부의 축방향 길이를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴의 변형량 시험 결과를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴을 사용하여 가공시의 제1절삭날부의 마모상태를 도시한 도면.

이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 일부 실시 예를 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다.

본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결' 또는 '결합'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 '연결' 또는 '결합'될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 “브레이징 인덱서블 드릴”, “인덱서블 드릴” 또는 “드릴”의 용어를 혼용할 수 있다. 인덱서블 드릴의 회전축(CL)을 기준으로 축방향, 반경방향 또는 둘레방향을 설명할 수 있다. 인덱서블 드릴에서 절삭 헤드부(100)가 배치되는 부분을 전방으로 설명할 수 있고, 이와 반대되는 방향 즉, 홀더에 장착되는 섕크부분이 형성되는 부분을 후방으로 설명할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴의 각 구성요소의 결합관계 및 제2절삭날부(310)를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 A영역을 확대 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 제1절삭날부(110) 및 제2절삭날부(310)의 구체적인 형상을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 체결부(200)의 축방향 길이를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴은 절삭 헤드부(100), 체결부(200) 및 연장부(300)를 포함할 수 있다. 이하에서는 체결부(200) 및 연장부(300)를 바디부라 설명할 수 있다.

절삭 헤드부(100)는 체결부(200)의 선단부에 체결될 수 있다. 절삭 헤드부(100)는 체결부(200)의 선단부에 교환 가능하도록 결합될 수 있다. 예를 들어, 절삭 헤드부(100)는 나사부(미도시)를 포함하여 나사결합 방식으로 결합되거나, 또는 클램핑결합 방식으로 결합될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

절삭 헤드부(100)는 초경합금 재질을 포함할 수 있다. 절삭 헤드부(100)는 피삭재에 홀 가공을 수행하는 제1절삭날부(110)를 포함할 수 있다. 제1절삭날부(110)는 절삭 헤드부(100)의 선단부에는 회전축(CL)을 중심으로 대칭적으로 배치되는 적어도 2이상의 절인을 포함할 수 있다. 여기서는 절인이 두개 형성된 경우를 예로 설명할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 3에 도시된 바와 같이, 대칭적으로 형성되는 두 개의 절인은 일정한 각도(θ1)를 이루도록 배치될 수 있다. 드릴이 회전축(CL)을 중심으로 회전함에 따라 두 개의 절인에 의해 피삭재의 제1차 가공이 이루어질 수 있다.

체결부(200)는 절삭 헤드부(100)를 고정하는 역할을 수행할 수 있다. 체결부(200)는 절삭 헤드부(100)의 후방에 결합될 수 있다. 체결부(200)의 선단부에는 절삭 헤드부(100)가 교환 가능하도록 결합될 수 있다. 체결부(200)의 선단부에는 절삭 헤드부(100)가 결합될 수 있도록 절삭 헤드부(100)의 후단부 형상에 대응되는 결합부가 형성될 수 있다.

체결부(200)는 절삭 헤드부(100) 또는 연장부(300)보다 상대적으로 연질의 금속재질을 포함할 수 있다. 이는 초경 합금 재질의 절삭 헤드부(100)를 용이하게 결합 또는 결합 해제하기 위함이다. 일 실시예에서 체결부(200)는 스틸재질을 포함할 수 있다. 예를 들어 구조용 강, 스프링 강, 스테인레스 강등의 강계 합금재질일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

도 5를 참조하면, 체결부(200)는 축방향으로 일정한 길이(A)로 연장 형성될 수 있다. 일 실시예에서 체결부(200)의 축방향 길이(A)는 절삭 헤드부(100)의 직경(D)을 기준으로, 1D~1.5D 의 범위를 갖도록 형성될 수 있다. 만약, 체결부(200)의 축방향 길이(A)가 1D 이하의 길이로 형성되는 경우, 피삭재의 가공시 작용하는 토크에 대응하는 충분한 체결부(200) 강성을 확보할 수 없고, 1.5D 이상으로 형성되는 경우, 전체 드릴의 길이 중에서 초경합금 재질의 연장부(300)의 길이가 상대적으로 감소할 수 밖에 없어 본 발명에서 꾀하는 강성 증대의 효과를 얻을 수 없게 된다.

또한, 체결부(200)의 외경은 상술한 절삭 헤드부(100)의 외경 보다 작게 형성될 수 있다. 절삭헤드부의 외경은 후술한 바와 같이 연장부(300)의 선단부에 형성되는 제2절삭날부(310)의 외경보다 작게 형성될 수 있다. 결국, 체결부(200)의 외경이 절삭 헤드부(100) 및 연장부(300)의 제2절삭날부(310)의 직경보다 작게 형성되므로, 상대적으로 도피구간을 형성할 수 있는 것이다. 따라서, 체결부(200)를 초경합금 재질의 절삭헤드부 및 연장부(300)에 비해 상대적으로 연질의 재질로 형성하더라도, 홀 가공시 홀 내주면에 대한 마찰 저항을 최소화할 수 있는 것이다.

체결부(200)의 둘레에는 절삭칩의 배출을 위한 플루트(360)가 축방향으로 나선 형상으로 배치될 수 있고, 서로 이웃하는 플루트(360) 사이에는 플루트(360)를 지지하기 위한 릴리프(350)가 배치될 수 있다.

연장부(300)는 체결부(200)의 후단부에 결합될 수 있다. 연장부(300)는 체결부(200)의 후단부로부터 축방향으로 일정한 길이로 연장 형성될 수 있다. 연장부(300)의 후단에는 홀더에 결합되기 위한 섕크부가 형성될 수 있다. 연장부(300)는 상기 체결부(200)의 후단부에 브레이징 방식으로 접합될 수 있다. 이에 따라 전체 바디부를 스틸 재질과 초경 재질로 형성함에 따라 초경재질 절삭 헤드부(100)를 용이하게 결합할 수 있는 동시에, 홀 가공시 흔들림이 감소하고, 바디부의 내 마모성이 향상될 수 있는 것이다.

또한, 연장부(300)의 외주면에는 상술한 체결부(200)의 플루트(360)와 대응될 수 있도록 플루트(360)가 형성되고, 플루트(360)와 이웃하는 플루트(360) 사이에 릴리프(350)가 형성될 수 있다. 이때, 연장부(300)의 플루트(360)와 인접하는 릴리프(350)에 의한 인선부에는 제2절삭날부(310)가 형성될 수 있다. 제2절삭날부(310)는 연장부(300)의 선단부에 형성될 수 있고, 일정한 외경(D2)을 갖도록 반경방향 외측으로 돌출 형성될 수 있다. 제2절삭날부(310)는 절삭 헤드부(100)의 외경(D1)을 기준으로 0.002D~0.005만큼 연장부(300)의 외주면으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 즉, 제2절삭날부(310)의 외경(D2)은 절삭 헤드부(100)의 외경(D1)보다 크게 형성될 수 있다. 따라서, 홀의 가공시 축방향 가장 선단부에 배치되는 제1절삭날부(110)에 의해 1차 가공이 수행된 이후, 가장 넓은 직경을 갖도록 형성되는 제2절삭날부(310)에 의해 2차로 다듬질 또는 마무리 가공이 수행될 수 있는 것이다. 만약 제2절삭날부(310)가 0.002D 이하로 형성되는 경우 이러한 2차 가공의 효과를 얻기 어렵고, 0.005D 이상으로 형성되는 경우 홀 가공시 절삭 부하가 증가하고 홀 사이즈의 확대로 인해 가공 정밀도가 저하될 수 있다.

또한, 제2절삭날부(310)의 서로 대칭되는 절인이 형성하는 각도(θ2)는 상기 제1절삭날부(110)의 각 대칭되는 절인이 형성하는 각도(θ1)와 동일하게 형성될 수 있다.

연장부(300)의 제2절삭날부(310)의 후방으로는 백테이퍼부가 형성될 수 있다. 즉, 축방향 후방으로 갈수록 직경이 감소되도록 형성됨으로써, 초경재질로 형성되는 연장부(300)에 의한 마찰 저항을 최소화할 수 있는 것이다.

또한, 연장부(300)에는 릴리프(350)의 외주면을 따라 축방향으로 연장되는 제1마진(371) 및 제2마진(372)이 형성될 수 있다. 이때, 제1마진(371)은 릴리프(350)의 외주면중에서 플루트(360)와 인접되는 부분에 배치될 수 있고, 제2마진(372)은 제1마진(371)으로부터 둘레방향으로 일정간격 이격되도록 배치될 수 있다. 이러한 제1마진(371) 및 제2마진(372)을 통해 가이드 성능이 증대될 수 있어서, 깊은 홀을 가공함에 있어서 드릴의 떨림을 최소화 할 수 있는 것이다.

연장부(300)의 선단부와 체결부(200)의 후단부 사이에는 접합부(290)가 형성될 수 있고, 접합부(290)는 상술한 바와 같이 강성 확보를 위해 브레이징 방식으로 접합될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴의 변형량 시험 결과를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴을 사용하여 가공시의 제1절삭날부(110)의 마모상태를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 종래 기술에 따라 절삭 헤드부(100)와 결합되는 바디부를 전체적으로 스틸재질로 형성한 경우와 본 발명의 다양한 실시예에 따라 스틸 재질의 체결부(200)와 초경합금 재질의 연장부(300)를 브레이징 접합한 바디부를 사용하는 경우에 고속회전에 따른 바디의 변형량을 확인 할 수 있다. 도 5의 실험에서는 바디부에 형성되는 인선부에 300N/mm의 토크 적용시 바디부의 변형량을 측정하였다. 도 5를 참조하면, 종래기술의 경우, 변형량이 0.954mm로 매우 큰데 반해, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 브레이징 인덱서블 드릴의 경우, 변형량이 0.327mm로 거의 3/1수준임을 확인하였다. 즉, 스틸 재질의 체결부(200)와 초경합금 재질의 연장부(300)를 브레이징 접합한 바디부를 사용함에 따라 매우 우수한 비틀림 강성을 확보할 수 있는 것이다.

도 7에서는 도 6에 사용된 종래 기술에 따른 드릴과 본 발명에 따른 브레이징 인덱서블 드릴을 사용한 가공시험을 통해 절삭 헤드부(100)의 마모 정도를 확인하였다. 시험조건은 vc90, fn0.2, ap50, wet조건에서 피삭재 SCM440, 공구 Ø10-5D 및 설비는 수직 밀링 머신을 사용하였다. 도 7의 (a)에서와 같이 전체 바디부를 스틸 재질로 사용한 경우 드릴의 떨림으로 인해 절삭 헤드부(100)의 절인의 마모가 진행된 것을 확인할 수 있다. 이에 반해 본원 발명의 브레이징 인덱서블 드릴을 사용한 경우는 도 7의 (b)와 같이 절인의 마모가 거의 진행되지 않았으며, 종래 기술대비 드릴의 떨림 및 소음이 감소하였음을 확인할 수 있다.

이상에서 검토한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 인덱서블 드릴은, 초경 재질의 절삭 헤드부(100)와 결합되는 체결부(200)는 스틸재질로 구비하여 용이한 체결성을 확보하면서도, 후단부에 초경 재질의 연장부(300)를 브레이징 접합함으로써 비틀림 강성이 증대될 수 있다.

또한, 긴 홀을 가공하더라도 가공 시 떨림 및 소음을 방지할 수 있고, 우수한 가공 정밀도를 확보할 수 있다.

또한, 절삭 헤드부(100)에 형성되는 제1절삭날부(110)에 의해 홀의 1차 가공이 이루어지고, 후술하는 연장부(300)의 선단부에 형성되는 제2절삭날부(310)에 의해 홀의 외주면에 대한 2차 가공이 이루어짐으로써 2단의 가공을 수행함으로써 우수한 표면조도를 구현할 수 있는 것이다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 절삭 헤드부
110: 제1절삭날부
200: 체결부
290: 접합부
300: 연장부
310: 제2절삭날부
350: 릴리프
360: 플루트
371: 제1마진
372: 제2마진

Claims

인덱서블 드릴에 있어서,
제1절삭날부가 형성되고 초경합금을 기재로 하는 절삭 헤드부;
일단부에 상기 절삭 헤드부가 교환 가능하게 결합되는 체결부; 및
상기 체결부의 타단부에 배치되고 초경합금을 기재로 하는 연장부;를 포함하고,
상기 체결부는 스틸 재질을 포함하고, 상기 체결부 및 상기 연장부는 브레이징 접합되는 브레이징 인덱서블 드릴.
제1항에 있어서,
상기 연장부의 선단부 둘레를 따라 형성되는 제2절삭날부를 포함하는 브레이징 인덱서블 드릴.
제2항에 있어서,
상기 제2절삭날부의 외경은 상기 절삭 헤드부의 외경보다 크게 형성되는 브레이징 인덱서블 드릴.
제3항에 있어서,
상기 체결부의 외경은 상기 헤드부의 외경보다 작게 형성되는 브레이징 인덱서블 드릴.
제2항에 있어서,
상기 연장부는 상기 제2절삭날부로부터 축방향 후방으로 향할수록 직경이 감소하는 백테이퍼 구간을 포함하는 브레이징 인덱서블 드릴.
제2항에 있어서,
상기 제2절삭날부의 서로 대칭되는 절인이 형성하는 각도는 상기 제1절삭날부의 서로 대칭되는 절인이 형성하는 각도와 동일하도록 형성되는 브레이징 인덱서블 드릴.
제1항에 있어서,
상기 연장부는,
외주면에 형성되어 절삭 칩의 배출하는 플루트; 및
상기 플루트와 이웃하는 플루트 사이에 형성되는 릴리프를 포함하고,
상기 릴리프의 외주면에는 상기 플루트와 인접하게 배치되는 제1마진과 상기 제1마진으로부터 둘레방향으로 일정간격 이격되게 배치되는 제2마진이 형성되는 브레이징 인덱서블 드릴.