KR102185521B1 - 미리정해진 개수의 좌승수 및 우승수 나선 플루트 및 단부 면 절삭 톱니를 갖는 회전 절삭 공구 - Google Patents

미리정해진 개수의 좌승수 및 우승수 나선 플루트 및 단부 면 절삭 톱니를 갖는 회전 절삭 공구 Download PDF

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이스카 엘티디.
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Abstract

종방향 축(A)을 갖는 회전 절삭 공구(20)가 절삭 부분 및 장착 부분(22, 24)을 포함한다. 절삭 부분(22)은 단부 면 표면(28) 및 이로부터 연장되는 주변 표면(30)을 포함한다. 주변 표면(30)은 종방향 축(A) 주위에서 상반된 방향으로 나선형으로 연장되는 각각의 복수의 주 및 보조 플루트(32, 34)를 포함한다. 절삭 부분(22)은 복수의 균일하게 원주방향으로 분포된 엔드 개쉬(42) 및 복수의 단부 면 절삭 톱니(48)를 포함한다. 주 및 보조 플루트(32, 34)의 개수는 상이하고 각각 전체적으로 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수에 의해 나눠질 수 있고 이를 초과한다. 절삭 부분(22)의 각각의 단면도에서 단부 면 절삭 톱니(48)의 주변 표면의 주변 윤곽(PC)에 의해 형성된 가상 윤곽 선(LC)이 모든 다른 단부 면 절삭 톱니(48)의 주변 표면(30)의 주변 윤곽(PC)과 종방향 축(A) 주위에서 회전 정렬된 관계이다.

Description

미리정해진 개수의 좌승수 및 우승수 나선 플루트 및 단부 면 절삭 톱니를 갖는 회전 절삭 공구{ROTARY CUTTING TOOL HAVING A PREDETERMINED NUMBER OF LEFT AND RIGHT HANDED HELICAL FLUTES AND END FACE CUTTING TEETH}
본 발명의 요지는 특히 섬유유리와 같은 복합 라미네이트 재료에서 절삭 작업을 수행하기 위하여 좌승수(left handed) 및 우승수(right handed) 나선 플루트 및 단부 면 절삭 톱니를 갖는 회전 절삭 공구에 관한 것이다.
회전 절삭 공구는 회전 절삭 공구의 주변 표면에 오목하게 형성된 좌승수 및 우승수 나선 플루트가 제공될 수 있다. 이러한 회전 절삭 공구의 예시는 예를 들어 제US 6,234,725호에 개시되며, 여기서 좌승수 및 우승수 나선 플루트는 교차하여 교차 커터(intersecting cutter)(즉, 개별 주변 절삭 톱니)를 형성한다.
일부 다른 회전 절삭 공구에서, 좌승수 나선 플루트의 개수는 제US 4,990,035호에 개시된 바와 같이 절삭 구역에서 축방향 간격을 방지하기 위하여 우승수 나선 플루트의 개수와 상이하다.
회전 절삭 공구는 또한 이의 상부 부분에 단부 면 절삭 에지가 제공될 수 있다. 이러한 회전 절삭 공구의 예시는 예를 들어 제US 8,277,152호에 개시된다.
본 발명의 목적은 신규하고 개선된 회전 절삭 공구를 제공하는 데 있다.
본 발명의 추가 목적은 회전 절삭 공구의 종방향 축 주위에서 안정적인 방식으로 회전하는 회전 절삭 공구를 제공하는 데 있다.
본 발명의 추가 목적은 단부 면 표면으로부터 유사한 축방향 거리에서 모든 주변 절삭 톱니가 실질적으로 동일한 속도로 마모되는 회전 절삭 공구를 제공하는 데 있다.
본 발명의 요지의 제1 양태에 따라서, 회전 절삭 공구가 제공되며,
종방향 축을 가지며 상기 종방향 축 주위에서 회전 절삭 공구가 회전 방향으로 회전할 수 있는 회전 절삭 공구가 제공되며,
절삭 부분 및 이로부터 연장되는 장착 부분을 포함하고, 상기 절삭 부분은
-종방향 축에 의해 교차하는 단부 면 표면 및 장착 부분을 향하여 단부 면 표면으로부터 연장되는 주변 표면을 포함하고, 상기 주변 표면은 종방향 축 주위에서 상반된 방향으로 나선형으로 연장되는 오목하게 형성된 각각의 복수의 주 및 보조 플루트를 포함하고,
-단부 면 표면 상에 형성된 복수의 단부 면 절삭 톱니를 포함하고, 각각의 단부 면 절삭 톱니는 일반적으로 회전 방향을 대향하는 단부 톱니 주 표면 및 단부 톱니 주 표면과 단부 면 표면의 교차부에 형성된 단부 절삭 에지를 포함하고, 각각의 단부 면 절삭 톱니는 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬들 사이에 형성되고, 각각의 엔드 개쉬는 복수의 주 플루트 중 하나의 주 플루트에서 단부 면 표면과 주변 표면의 교차부에서 차단되고,
주 및 보조 플루트의 개수는 상이하고 각각 전체적으로 단부 면 절삭 톱니의 개수에 의해 나눠질 수 있고 이를 초과하며,
엔드 개쉬는 주 플루트에 대해 균등하게 원주방향으로 분포되고,
엔드 개쉬를 통해 종방향 축에 수직으로 취해진 절삭 부분의 각각의 단면도에서 단부 면 절삭 톱니의 주변 표면의 주변 윤곽에 의해 형성된 가상 윤곽 선이 모든 다른 단부 면 절삭 톱니의 주변 표면의 주변 윤곽과 종방향 축 주위에서 회전 정렬된 관계로 구성된다.
전술된 것은 요약이며, 아래에서 기재된 특징은 본 발명의 요지의 임의의 조합으로 적용될 수 있고, 예를 들어 임의의 하기 특징이 회전 절삭 공구에 적용될 수 있는 것으로 이해된다.
주 플루트는 균등하게 이격된다. 보조 플루트는 균등하게 이격된다.
각각의 엔드 개쉬는 회전 방향으로 주변 표면 및 단부 면 표면의 교차부를 따라 원주방향으로 연장될 수 있고 상기 교차부를 따라 2개의 인접한 주 플루트를 정확히 차단할 수 있다.
각각의 엔드 개쉬는 장착 부분을 향하여 연장될 수 있고 주변 표면 상에서 2개 이상의 보조 플루트를 차단할 수 있다.
각각의 엔드 개쉬는 주변 표면 상에서 정확히 2개의 보조 플루트를 차단할 수 있다.
각각의 단부 면 절삭 톱니는 단부 면 표면에 의해 장착 부분으로부터 가장 이격된 단부에서 축방향으로 및 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬에 의해 반경방향으로 형성될 수 있다.
인접한 쌍의 주 및 보조 플루트는 개별 주변 절삭 톱니를 형성하기 위하여 주변 표면 상에서 교차한다.
각각의 주변 절삭 톱니는 인접한 쌍의 주 플루트의 회전 리딩 주 플루트 및 주변 표면의 교차부에 형성된 주 주변 절삭 에지, 및 인접한 쌍의 보조 플루트의 회전 리딩 보조 플루트 및 주변 표면의 교차부에 형성된 보조 주변 절삭 에지를 포함할 수 있다.
주변 릴리프 표면은 각각의 주변 절삭 톱니 상에서 보조 주변 절삭 에지와 주 주변 절삭 에지 사이에서 연장될 수 있다.
회전 절삭 공구는 엔드-밀 커터 및 라우터 비트로 구성되는 그룹으로부터 선택된 것일 수 있다.
회전 절삭 공구는 단일의 일체 단일 부분 구조를 포함할 수 있다.
종방향 축에 수직이지만 엔드 개쉬를 통과하지 않도록 취해진 절삭 부분의 각각의 단면도에서 절삭 부분은 종방향 축 주위에서 N-폴드 회전 대칭을 나타낼 수 있고, 여기서 N은 보조 플루트의 개수 및 주 플루트의 개수의 최대 공약수이다.
하나 이상의 단부 절삭 에지는 종방향 축을 따라 취한 회전 절삭 공구의 단부도에 도시된 바와 같이 절삭 부분의 반경방향 중심 부분으로 연장되는 연장된 단부 절삭 에지를 형성할 수 있다. 엔드 개쉬를 통하여 종방향 축에 수직으로 취해진 절삭 부분의 각각의 단면도에서, 절삭 부분은 X개의 동일한 톱니 섹터를 가지며, 여기서 X는 연장된 절삭 에지의 개수를 뺀 단부 면 절삭 톱니의 개수와 동일하다.
절삭 부분은 종방향 축 주위에서 180°의 회전 대칭을 나타낼 수 있다.
주 및 보조 플루트의 개수는 각각 4개 이상 및 24개 이하일 수 있다.
단부 면 절삭 톱니의 개수는 2개 이상 및 8개 이하일 수 있다.
주 플루트의 개수는 보조 플루트의 개수를 초과할 수 있다.
주 플루트의 개수는 단부 면 절삭 톱니의 개수의 정확히 3배일 수 있다. 보조 플루트의 개수는 단부 면 절삭 톱니의 개수의 정확히 2배일 수 있다.
단부 면 절삭 톱니의 개수가 4개일 수 있다. 주 플루트의 개수는 12개일 수 있다. 보조 플루트의 개수는 8개일 수 있다.
회전 절삭 공구는 우승수 회전 절삭 공구일 수 있고, 주 플루트는 우승수 나선 플루트일 수 있고, 보조 플루트는 좌승수 나선 플루트일 수 있거나, 또는 회전 절삭 공구는 좌승수 회전 절삭 공구일 수 있고, 주 플루트는 좌승수 나선 플루트일 수 있고, 보조 플루트는 우승수 나선 플루트일 수 있다.
절삭 부분은 일반적으로 원통형일 수 있다.
모든 주 플루트가 주 플루트 나선 각을 갖는 주 플루트 나선과 종방향 축 주위에서 나선형으로 정렬될 수 있다. 모든 보조 플루트는 보조 플루트 나선 각을 갖는 보조 플루트 나선과 종방향 축 주위에서 나선형으로 정렬될 수 있다. 주 플루트 나선 각은 절대값이 보조 플루트 나선 각 미만일 수 있다.
장착 부분은 나사산 부분을 포함할 수 있다.
종방향 축에 수직으로 취한 절삭 부분의 각각의 단면도에서 모든 주 플루트는 반경 방향으로 측정된 바와 동일한 주 플루트 깊이를 가질 수 있다.
각각의 보조 플루트 및 각각의 주 플루트는 단부 면 표면 또는 엔드 개쉬 중 하나에 대해 개방될 수 있다.
각각의 엔드 개쉬는 개쉬 각(δ)을 가지며, 각각의 개쉬 각(δ)은 30° < δ < 50°의 범위일 수 있다.
각각의 단부 절삭 에지는 종방향 축에 대해 수직으로 배향되는 디쉬 평면에 대해 측정된 바와 같이 디쉬 각을 형성할 수 있다.
보조 플루트에 의해 형성된 보조 코어 직경은 주 플루트에 의해 형성된 주 코어 직경을 초과할 수 있다.
단부 면 절삭 톱니 중 하나의 주변 표면은 종방향 축 주위에서 모든 다른 단부 면 절삭 톱니의 주변 표면과 회전 정렬 관계로 구성된다.
본원의 보다 양호한 이해를 위해서 그리고 본원이 실제로 어떻게 실행되는지를 보여주기 위해서, 이제 첨부 도면을 참조할 것이다.
도 1은 회전 절삭 공구의 사시도.
도 2는 도 1에서의 회전 절삭 공구의 측면도.
도 3은 도 1에서의 회전 절삭 공구의 단부도.
도 4는 도 1에서의 회전 절삭 공구의 절삭 부분의 상세도.
도 5는 도 2에서의 회전 절삭 공구의 절삭 부분의 상세도.
도 6a는 종방향 축에 대해 수직으로 취하고, 단지 주 플루트만이 도시되는 회전 절삭 공구의 절삭 부분의 단면도.
도 6b는 종방향 축에 대해 수직으로 취하고, 단지 보조 플루트만이 도시되는 회전 절삭 공구의 절삭 부분의 단면도.
도 7은 도 2에서 선 VII-VII를 따라 취한 절삭 부분의 단면도.
도 8은 도 2에서 선 VIII-VIII를 따라 취한 절삭 부분의 단면도.
설명의 간결함 및 명료함을 위해서, 도면에 도시된 요소가 반드시 실척(scale)으로 작성된 것이 아님을 이해하여야 할 것이다. 예를 들어, 일부 요소의 치수가 명료함을 위해서 다른 요소에 비해서 과장되어 있을 수 있거나, 몇몇 물리적 구성요소가 하나의 기능적 블록 또는 요소에 포함될 수 있을 것이다. 적절하다고 간주되는 경우에, 상응하는 또는 유사한 요소들을 나타내기 위해서 도면들 사이에서 참조 번호가 반복되어 있을 수 있을 것이다.
이하의 설명에서, 본원의 청구 대상의 양태가 설명될 것이다. 설명을 목적으로, 구체적인 구성 및 상세 내용을, 본원의 청구 대상에 대한 전반적인 이해를 제공할 수 있을 정도로 충분히 구체적으로 기술한다. 그러나, 당업자는 또한, 본원에서 제시된 구체적인 구성 및 상세 내용이 없이도 본원의 청구 대상이 실시될 수 있다는 것을 명확하게 이해할 것이다.
우선 도 1 및 도 2를 주목하면, 이는 회전 절삭 공구(rotary cutting tool, 20)를 도시한다. 회전 절삭 공구(20)는 엔드-밀 커터 및 라우터 비트(router bit)로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 회전 절삭 공구(20)는 램프 다운(ramp-down) 및 나선 보간 절삭 작업(helical interpolation cutting operation)을 위해 사용될 수 있다. 회전 절삭 공구(20)는 섬유유리와 같은 복합 라미네이트 재료의 절삭을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 회전 절삭 공구(20)는 초경합금(cemented carbide)으로부터 제조될 수 있다. 회전 절삭 공구(20)는 고유 일체 단일 부분 구조를 가질 수 있다. 절삭 부분(22)은 종방향 축(A) 주위에서 180°의 회전 대칭을 나타낼 수 있다.
회전 절삭 공구(20)는 종방향 축(A)을 가지며 상기 종방향 축(A) 주위에서 회전 방향(R)으로 회전 절삭 공구(20)가 회전할 수 있다. 회전 절삭 공구(20)는 회전 절삭 공구(20)를 상보적인 공구 홀더에 분리가능하게 부착하기 위하여 절삭 부분(22)으로부터 연장되는 장착 부분(24) 및 절삭 부분(22)을 갖는다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이 비-제한적인 예시에서, 장착 부분(24)은 공구 홀더 상에 대응하는 홀더 나사산 부분을 나사산 맞물림을 위한 나사산 부분(26)을 포함할 수 있다.
이제 도 3 내지 도 5를 언급하면, 절삭 부분(22)은 종방향 축(A)에 의해 종방향 축(A)에 의해 교차하는 단부 면 표면(28)을 포함한다. 절삭 부분(22)은 장착 부분(24)을 향하여 단부 면 표면(28)으로부터 연장되는 주변 표면(30)을 포함한다. 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 절삭 부분(22)은 일반적으로 원통형 형상을 가질 수 있다. 특히 도 3을 참조하면, 단부 면 표면(28)은 복수의, 예를 들어, 4개의 단부 면 하위 표면(28a, 28b, 28c, 28d)에 의해 형성될 수 있다.
주변 표면(30)은 주변 표면(30) 내에 각각 오목하게 형성된 복수의 보조 플루트(auxiliary flute, 34) 및 복수의 주 플루트(32)를 포함한다. 각각의 복수의 주 및 보조 플루트(32, 34)는 중 주위에서 나선형으로 상반된 방향으로(opposite hand) 연장된다. 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 모든 주 플루트(32)가 주 플루트 나선 각(α)을 갖는 주 플루트 나선(H1)과 종방향 축(A) 주위에서 나선형으로 정렬될 수 있다. 모든 보조 플루트(34)는 보조 플루트 나선 각(β)을 갖는 보조 플루트 나선(H2)과 종방향 축(A) 주위에서 나선형으로 정렬될 수 있다. 주 플루트 나선 각(α)은 절대값이 보조 플루트 나선 각(β) 미만일 수 있다.
이제, 단지 주 플루트(32)만이 도시되는 회전 절삭 공구(20)의 절삭 부분(22)의 단면도를 도시하는 도 6a를 언급하면, 주 플루트(32)가 균일하게 이격된다. 주 플루트(32)는 주 코어 직경(CDM) 및 주 주변 절삭 에지(38)의 외경과 연계된 주 주변 직경(PDM)을 형성한다. 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 모든 주 플루트(32)는 각각 주 주변 절삭 에지(38)의 외경 및 주 코어 직경(CDM)과 연계된 동심 원들 사이에서 반경방향으로 측정된 거리로 정의되는 동일한 주 플루트 깊이(D1)을 가질 수 있다.
이제, 단지 보조 플루트(34)만이 도시되는 회전 절삭 공구(20)의 절삭 부분(22)의 단면도를 도시하는 도 6b를 언급하면, 보조 플루트(34)가 균일하게 이격된다. 보조 플루트(34)는 보조 코어 직경(CDA) 및 보조 주변 절삭 에지(40)의 외경과 연계된 보조 주변 직경(PDA)을 형성한다. 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 모든 보조 플루트(34)는 각각 보조 주변 절삭 에지(40)의 외경 및 보조 코어 직경(CDA)과 연계된 2개의 동심 원들 사이에서 반경방향으로 측정된 거리로 정의되는 동일한 보조 플루트 깊이(D2)을 가질 수 있다. 보조 코어 직경(CDA)은 주 코어 직경(CDM)을 초과할 수 있다. 주 주변 직경(PDM)은 보조 주변 직경(PDA)과 동일할 수 있다. 주 플루트 깊이(D1)는 보조 플루트 직경(D2)을 초과할 수 있다.
도 2를 언급하면, 인접한 쌍의 주 및 보조 플루트(32, 34)는 주변 표면(30) 상에서 교차하여 개별 주변 절삭 톱니(36)를 형성한다. 각각의 주변 절삭 톱니(36)는 인접한 쌍의 주 플루트(32)의 회전 리딩 주 플루트(32)와 주변 표면(30)의 교차부에 형성된 주 주변 절삭 에지(38)를 포함한다. 각각의 주변 절삭 톱니(36)는 인접한 쌍의 보조 플루트(34)의 회전 리딩 보조 플루트(34)와 주변 표면(30)의 교차부에 형성된 보조 주변 절삭 에지(40)를 포함한다. 주변 릴리프 표면(41)은 각각의 주변 절삭 톱니(36) 상에서 보조 주변 절삭 에지(40)와 주 주변 절삭 에지(38) 사이에서 연장될 수 있다. 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라 구성된 주변 절삭 톱니(36)는 예를 들어, 섬유유리와 같은 복합 라미네이트 재료에서 절삭 작업을 수행 시에 박리(delamination)를 감소시키는데 유리한 것으로 알려졌다.
이제 도 3 내지 도 5를 참조하면, 절삭 부분(22)은 복수의 엔드 개쉬(end gash, 42)를 포함한다. 본 명세서에서 엔드 개쉬로 지칭되는 개쉬는 회전 절삭 공구의 분야에 공지되었다. 상기 개쉬는 축방향 절삭 작업 중에 단부 면 표면(28)에 위치된 절삭 영역으로부터 이격되도록 칩을 배출할 수 있는 공간을 형성하는 노치이다. 각각의 엔드 개쉬(42)는 주변 표면(30)의 교차부에서 차단되고 주 플루트(32)에서 단부 면 표면(28)은 각각의 엔드 개쉬(42)와 연계된다. 달리 언급하면, 각각의 엔드 개쉬(42)는 주변 표면(30) 및 단부 면 표면(28)의 교차부를 가로질러 연장되고, 복수의 주 플루트(32) 중 연계된 하나에서 단부 면 표면(28)과 주변 표면(30)으로 개방된다.
엔드 개쉬(42)는 주 플루트(32)에 대해 균등하게 원주방향으로 분포된다. 즉, 모든 M번째 주 플루트(32)가 연계된 엔드 개쉬(42)를 가지며 여기서 M은 엔드 개쉬(42)의 개수로 나눈 주 플루트(32)의 개수이다. 예를 들어, 12개의 주 플루트(32)와 4개의 엔드 개쉬(42)가 있는 비-제한적인 예시에서, 엔드 개쉬(32)는 각각 제1, 제4, 제7 및 제10 주 플루트(32)에 형성된다. 일부 주 플루트(32)가 연계된 엔드 개쉬(42)를 갖지 않는다.
각각의 엔드 개쉬(42)는 제1 개쉬 측면 표면(44a)을 포함한다. 제1 개쉬 측면 표면(44a)은 일반적으로 회전 방향(R)으로 대향한다. 제1 개쉬 측면 표면(44a)은 연계된 주 플루트(32)와 교차하는 것을 주목한다. 각각의 엔드 개쉬(42)는 제2 개쉬 측면 표면(44b)을 포함한다. 제2 개쉬 측면 표면(44b)은 일반적으로 제1 개쉬 측면 표면(44a)에 마주보게 대향한다. 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 각각의 엔드 개쉬(42)는 제1 개쉬 측면 표면(44a)과 제2 개쉬 측면 표면(44b) 사이에서 연장되는 개쉬 중심 표면(46)을 포함할 수 있다.
각각의 엔드 개쉬(42)는 회전 방향(R)으로 주변 표면(30)과 단부 면 표면(28)의 교차부를 따라 원주방향으로 연장되고, 상기 교차부를 따라 정확히 2개의 인접한 주 플루트(32)를 차단할 수 있다. 엔드 개쉬(42)가 주변 표면(30)과 단부 면 표면(28)의 교차부를 따라 하나 초과의 주 플루트(32)를 차단할 때 엔드 개쉬(42)의 연계된 주 플루트(32)는 회전 트레일링 주 플루트(32)인 것으로 주목된다. 각각의 엔드 개쉬(42)는 장착 부분(24)을 향하여 연장될 수 있고 주변 표면(30) 상에서 2개 이상의 보조 플루트(34)를 차단할 수 있다. 바람직하게, 각각의 엔드 개쉬(42)는 주변 표면(30) 상에 정확히 2개의 보조 플루트(34)를 차단할 수 있다. 각각의 엔드 개쉬(42)는 종방향 축(A)과 각각의 엔드 개쉬(42)의 개쉬 중심 표면(46) 상에 배열된 가상선(L) 사이에 형성된 개쉬 각(δ)을 갖는다. 특정 응용에서, 각각의 개쉬 각(δ)이 30° < δ < 50°의 범위일 때 최적의 성능이 얻어진다. 상기 설명에 정의된 바와 같이 구성 및 치수화되도록 엔드 개쉬(42)를 구성함으로써 바람직하게는 절삭 작업 중에 가공물로부터 제조되는 파편의 향상된 배출을 제공할 수 있다.
도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 각각의 주 플루트(32)는 엔드 개쉬(42) 중 하나 또는 단부 면 표면(28)으로 개방될 수 있다. 게다가, 각각의 보조 플루트(34)는 엔드 개쉬(42) 중 하나 또는 단부 면 표면(28)으로 개방될 수 있다.
절삭 부분(22)은 단부 면 표면(28) 상에 형성된 복수의 단부 면 절삭 톱니(48)를 포함한다. 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42) 사이에 형성된다. 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42)는 회전 리딩 엔드 개쉬(50) 및 회전 트레일링 엔드 개쉬(52)로 구성된다. 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 단부 면 표면(28)에 의해 장착 부분(24)으로부터 가장 이격된 단부에 축방향으로 형성된다. 게다가, 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42)에 의해 반경방향으로 형성된다. 더욱 정밀하게, 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 회전 트레일링 엔드 개쉬(52)의 제2 개쉬 측면 표면(44b) 및 회전 리딩 엔드 개쉬(50)의 제1 개쉬 측면 표면(44a)에 의해 반경방향으로 형성될 수 있다. 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42)들 사이에 배열된 주변 표면(30)에 주변에 형성된다. 게다가 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42)에 의해 반경방향으로 형성된다. 더욱 구체적으로, 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 회전 트레일링 엔드 개쉬(52)의 제2 개쉬 측면 표면(44b) 및 회전 리딩 엔드 개쉬(50)의 제1 개쉬 측면 표면(44a)에 의해 반경방향으로 형성될 수 있다. 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42)들 사이에 배열된 주변 표면(30)에 이해 주변에 형성된다.
각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42)의 회전 리딩 개쉬(50)에 의해 형성되고 일반적으로 회전 방향(R)으로 대향하는 단부 톱니 주 표면(54)을 포함한다. 더욱 정밀하게, 단부 톱니 주 표면(54)은 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42)의 회전 리딩 개쉬(50)의 제1 개쉬 측면 표면(44a)에 의해 형성된다. 단부 톱니 주 표면(54)은 종방향 축(A)에 대해 기울어질 수 있다. 이는 공지되었고 본 발명의 일부가 아니다.
각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 단부 톱니 주 표면(54) 및 단부 면 표면(28)의 교차부에 형성되는 단부 절삭 에지(56)를 갖는다. 각각의 단부 절삭 에지(56)는 단부 절삭 에지(56)로부터 이격되는 방향으로 연장되는 단부 톱니 주 표면(54) 상에 배열된 단부 경사 표면(end rake surface, 62)을 갖는다. 각각의 단부 절삭 에지(56)는 단부 절삭 에지(56)로부터 이격되도록 연장되는 단부 면 표면(28) 상에 배열된 단부 일차 릴리프 표면(58)을 갖는다. 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 단부 일차 릴리프 표면(60)은 단부 절삭 에지(56)로부터 이격되는 방향으로 단부 일차 릴리프 표면(58)으로부터 연장될 수 있고 단부 면 표면(28) 상에 배열될 수 있다. 각각의 단부 일차 릴리프 표면(58) 및 선택적으로 각각의 이차 릴리프 표면(60)은 각각 단부 면 하위표면(28a, 28b, 28c, 28d) 상에 배열될 수 있다.
각각의 단부 절삭 에지(56)는 종방향 축(A)을 따라 취한 회전 절삭 공구(20)의 단부도에서 도시된 바와 같이(즉, 도 3) 절삭 부분(22)의 반경방향 내부 부분(65)으로 절삭 부분(22)의 반경방향 외부 부분(66)으로부터의 방향으로 연장된다. 달리 언급하면, 각각의 단부 절삭 에지(56)는 일반적으로 반경방향으로 연장된다. 각각의 단부 절삭 에지(56)는 종방향 축(A)을 통과할 필요가 없는 것을 주목한다.
각각의 단부 절삭 에지(56)는 종방향 축(A)에 대해 수직으로 배향되는 디쉬 평면(P)에 대해 측정된 바와 같이 디쉬 각(dish angle, Θ)을 형성할 수 있다. 즉, 각각의 단부 절삭 에지(56)는 기울어져서 장착 부분(24)에 대한 이의 거리가 절삭 부분(22)의 측면도에서 도시된 바와 같이(도 5) 절삭 부분(22)의 반경방향 내부 부분(64)을 향하여 연장됨에 따라 감소한다.
이제 도 7을 참조하면, 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 종방향 축(A)에 수직이지만 엔드 개쉬(42)를 통과하지 않도록 취해진 절삭 부분(22)의 각각의 단면도에서 절삭 부분(22)은 종방향 축(A) 주위에서 N-폴드 회전 대칭을 나타낼 수 있으며, 여기서 N은 보조 플루트(34)의 개수 및 주 플루트(32)의 개수의 최대 공약수이다.
이제 도 8을 언급하면, 엔드 개쉬(42)를 통하여 종방향 축(A)에 수직으로 취해진 절삭 부분(22)의 각각의 단면도에서, 하나의 단부 면 절삭 톱니(48)의 주변 표면(30)의 주변 윤곽(PC)이 가상 윤곽 선(LC)을 형성한다. 주변 윤곽(PC)은 인접한 엔드 개쉬(42)들 사이에 배열된 플루트형 주변 표면(30)의 윤곽에 의해 형성되는 것으로 주목된다. 가상 윤곽 선(LC)은 모든 다른 단부 면 절삭 톱니(48)의 주변 표면(30)의 주변 윤곽(PC)과 종방향 축(A) 주위에서 회전 정렬 관계로 구성된다. 따라서, 단부 면 절삭 톱니(48)의 주변 표면(30)은 모든 다른 단부 면 절삭 톱니(48)의 주변 표면(30)과 종방향 축(A) 주위에서 회전 정렬 관계로 구성된다.
부분 축방향으로 절삭 작업을 허용하기 위하여, 적어도 하나의 단부 절삭 에지(56)는 종방향 축(A)을 따라 취한 회전 절삭 공구(20)의 단부도(즉, 도 3)에 도시된 바와 같이 절삭 부분(22)의 반경방향 중심 부분(C)으로 연장되는 연장된 단부 절삭 에지(68)를 형성한다. 홀수 개의 단부 면 절삭 톱니(48)의 경우에, 하나의 단부 절삭 에지(56)는 연장된 절삭 에지(68)를 형성한다. 짝수 개의 단부 면 절삭 톱니(48)의 경우에, 2개의 단부 절삭 에지(56)가 연장된 절삭 에지(68)를 형성한다. 따라서, 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 이제 도 8을 언급하면, 엔드 개쉬(42)를 통하여 종방향 축(A)에 수직으로 취해진 절삭 부분(22)의 각각의 단면도에서, 절삭 부분(22)은 X개의 톱니 섹터(S)를 가질 수 있으며, 여기서 X는 연장된 절삭 에지(68)의 개수를 뺀 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수와 동일하다. 달리 언급하면, 절삭 부분(22)은 X개의 엔드 개쉬(42)를 가질 수 있다.
주 플루트(32) 및 보조 플루트(34)의 개수는 상이하다. 주 및 보조 플루트(32, 34)의 개수는 각각 전체적으로 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수에 의해 나눠질 수 있고 이를 초과한다. 본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수는 2개 이상 및 8개 이하일 수 있다. 주 및 보조 플루트(32, 34)의 개수는 각각 4개 이상 및 24개 이하일 수 있다. 주 플루트(32)의 개수는 보조 플루트(34)의 개수를 초과할 수 있다. 주 플루트(32)의 개수는 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수의 정확히 3배일 수 있다. 보조 플루트(34)의 개수는 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수의 정확히 2배일 수 있다. 특정 응용에서, 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수가 4개일 때 최적의 성능이 획득되고, 주 플루트(32)의 개수는 12개이고 보조 플루트(34)의 개수는 8개이다.
본 발명의 요지의 일부 실시 형태에 따라서, 회전 절삭 공구(20)는 우승수 회전 절삭 공구일 수 있고, 주 플루트(32)는 우승수 나선 플루트일 수 있고 보조 플루트(34)는 좌승수 나선 플루트일 수 있다. 대안으로, 회전 절삭 공구(20)는 좌승수 회전 절삭 공구일 수 있고, 주 플루트(32)는 좌승수 나선 플루트일 수 있고, 보조 플루트(34)는 우승수 나선 플루트일 수 있다.
본 발명의 요지의 특징이 회전 절삭 공구(20)가 종방향 축(A) 주위에서 회전할 때 안정적인 회전이 구현되는 것으로 주지되어야 한다. 가상 윤곽 선(LC)이 모든 다른 단부 면 절삭 톱니(48)의 주변 표면(30)의 주변 윤곽(PC)과 종방향 축(A) 주위에서 회전 정렬된 관계임에 따라, 단부 면 표면(28)으로부터 동일한 축방향 거리에서 그리고 단부 면 절삭 톱니(48)에 위치된 주변 절삭 톱니(36)는 회전 절삭 작업 중에 실질적으로 동일한 속도로 마모되고 이에 따라 회전 절삭 공구(20)의 공구 수명이 바람직하게는 증가한다.
비록 본원의 청구 대상이 특정 정도의 상세함(particularity)으로 설명되었지만, 이하에서 청구된 바와 같은 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고도, 여러 가지 변경예 및 수정예가 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

Claims (28)

  1. 종방향 축(A)을 가지며 상기 종방향 축(A) 주위에서 회전 절삭 공구(20)가 회전 방향(R)으로 회전할 수 있는 회전 절삭 공구(20)로서,
    절삭 부분(22) 및 이로부터 연장되는 장착 부분(24)을 포함하고, 상기 절삭 부분(22)은
    -종방향 축(A)에 의해 교차하는 단부 면 표면(28) 및 장착 부분(24)을 향하여 단부 면 표면(28)으로부터 연장되는 주변 표면(30)을 포함하고, 상기 주변 표면(30)은 종방향 축(A) 주위에서 상반된 방향으로 나선형으로 연장되는 오목하게 형성된 각각의 복수의 주 및 보조 플루트(32, 34)를 포함하고,
    -단부 면 표면(28) 상에 형성된 복수의 단부 면 절삭 톱니(48)를 포함하고, 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 일반적으로 회전 방향(R)을 대향하는 단부 톱니 주 표면(54) 및 단부 톱니 주 표면(54)과 단부 면 표면(28)의 교차부에 형성된 단부 절삭 에지(56)를 포함하고, 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42)들 사이에 형성되고, 각각의 엔드 개쉬(42)는 복수의 주 플루트(32) 중 연계된 하나의 주 플루트에서 단부 면 표면(28)과 주변 표면(30)의 교차부에서 차단되고,
    주 및 보조 플루트(32, 34)의 개수는 상이하고 각각 전체적으로 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수에 의해 나눠질 수 있고 이를 초과하며,
    엔드 개쉬(42)는 주 플루트(32)에 대해 균등하게 원주방향으로 분포되고,
    엔드 개쉬(42)를 통해 종방향 축(A)에 수직으로 취해진 절삭 부분(22)의 각각의 단면에서 볼 때 단부 면 절삭 톱니(48) 중 하나의 주변 표면(30)의 주변 윤곽(PC)에 의해 형성된 가상 윤곽 선(LC)이 모든 다른 단부 면 절삭 톱니(48)의 주변 표면(30)의 주변 윤곽(PC)과 종방향 축(A) 주위에서 회전 정렬된 관계로 구성되는 회전 절삭 공구(20).
  2. 제1항에 있어서, 주 플루트(32)는 균등하게 이격되고, 보조 플루트(34)는 균등하게 이격되는 회전 절삭 공구(20).
  3. 제1항에 있어서, 각각의 엔드 개쉬(42)는 회전 방향(R)으로 주변 표면(30) 및 단부 면 표면(28)의 교차부를 따라 원주방향으로 연장되고 상기 교차부를 따라 2개의 인접한 주 플루트(32)를 정확히 차단하는 회전 절삭 공구(20).
  4. 제1항에 있어서, 각각의 엔드 개쉬(42)는 장착 부분(24)을 향하여 연장되고 주변 표면(30) 상에서 적어도 2개 이상의 보조 플루트(34)를 차단하는 회전 절삭 공구(20).
  5. 제1항에 있어서, 각각의 단부 면 절삭 톱니(48)는 단부 면 표면(28)에 의해 장착 부분(24)으로부터 가장 이격된 단부에서 축방향으로 및 원주방향으로 인접한 엔드 개쉬(42)에 의해 반경방향으로 형성되는 회전 절삭 공구(20).
  6. 제1항에 있어서, 인접한 쌍의 주 및 보조 플루트(32, 34)는 개별 주변 절삭 톱니(36)를 형성하기 위하여 주변 표면(30) 상에서 교차하는 회전 절삭 공구(20).
  7. 제6항에 있어서, 각각의 주변 절삭 톱니(36)는 인접한 쌍의 주 플루트(32)의 회전 리딩 주 플루트(32) 및 주변 표면의 교차부에 형성된 주 주변 절삭 에지(38), 및
    인접한 쌍의 보조 플루트(34)의 회전 리딩 보조 플루트(34) 및 주변 표면(30)의 교차부에 형성된 보조 주변 절삭 에지(40)를 포함하는 회전 절삭 공구(20).
  8. 제1항에 있어서, 종방향 축(A)에 수직이지만 엔드 개쉬(42)를 통과하지 않도록 취해진 절삭 부분(22)의 각각의 단면에서 볼 때 절삭 부분(22)은 종방향 축(A) 주위에서 N-폴드 회전 대칭을 나타내고, 여기서 N은 보조 플루트(34)의 개수 및 주 플루트(32)의 개수의 최대 공약수와 동일한 회전 절삭 공구(20).
  9. 제1항에 있어서, 하나 이상의 단부 절삭 에지(56)는 종방향 축(A)을 따라 취한 회전 절삭 공구(20)의 단부에서 볼 때 절삭 부분(22)의 반경방향 중심 부분(C)으로 연장되는 연장된 단부 절삭 에지(68)를 형성하고, 엔드 개쉬(42)를 통하여 종방향 축(A)에 수직으로 취해진 절삭 부분(22)의 각각의 단면에서 볼 때, 절삭 부분(22)은 X개의 동일한 톱니 섹터(S)를 가지며, 여기서 X는 연장된 절삭 에지(68)의 개수를 뺀 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수와 동일한 회전 절삭 공구(20).
  10. 제1항에 있어서, 주 및 보조 플루트(32, 34)의 개수는 각각 4개 이상 및 24개 이하인 회전 절삭 공구(20).
  11. 제1항에 있어서, 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수는 2개 이상 및 8개 이하인 회전 절삭 공구(20).
  12. 제1항에 있어서, 주 플루트(32)의 개수는 보조 플루트(34)의 개수를 초과하는 회전 절삭 공구(20).
  13. 제1항에 있어서, 주 플루트(32)의 개수는 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수의 정확히 3배이고, 보조 플루트(34)의 개수는 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수의 정확히 2배인 회전 절삭 공구(20).
  14. 제13항에 있어서, 단부 면 절삭 톱니(48)의 개수가 4개이고, 주 플루트(32)의 개수는 12개이고 보조 플루트(34)의 개수는 8개인 회전 절삭 공구(20).
  15. 제14항에 있어서, 회전 절삭 공구(20)는 우승수 회전 절삭 공구이고, 주 플루트(32)는 우승수 나선 플루트이고 보조 플루트(34)는 좌승수 나선 플루트이거나, 또는 회전 절삭 공구(20)는 좌승수 회전 절삭 공구이고, 주 플루트(32)는 좌승수 나선 플루트이고, 보조 플루트(34)는 우승수 나선 플루트인 회전 절삭 공구(20).
  16. 제1항에 있어서, 모든 주 플루트(32)가 주 플루트 나선 각(α)을 갖는 주 플루트 나선(H1)과 종방향 축(A) 주위에서 나선형으로 정렬되고, 모든 보조 플루트(34)는 보조 플루트 나선 각(β)을 갖는 보조 플루트 나선(H2)과 종방향 축(A) 주위에서 나선형으로 정렬되며, 주 플루트 나선 각(α)은 절대값이 보조 플루트 나선 각(β) 미만인 회전 절삭 공구(20).
  17. 제1항에 있어서, 종방향 축(A)에 수직으로 취한 절삭 부분(22)의 각각의 단면에서 볼 때 모든 주 플루트(32)는 반경 방향으로 측정된 바와 동일한 주 플루트 깊이(D1)를 갖는 회전 절삭 공구(20).
  18. 제1항에 있어서, 각각의 보조 플루트(34) 및 각각의 주 플루트(32)는 단부 면 표면(28) 또는 엔드 개쉬(42) 중 하나에 대해 개방되는 회전 절삭 공구(20).
  19. 제1항에 있어서, 각각의 엔드 개쉬(42)는 개쉬 각(δ)을 가지며, 각각의 개쉬 각(δ)은 30° < δ < 50°의 범위인 회전 절삭 공구(20).
  20. 제1항에 있어서, 보조 플루트(34)에 의해 형성된 보조 코어 직경(CDA)은 주 플루트(32)에 의해 형성된 주 코어 직경(CDM)을 초과하는 회전 절삭 공구(20).
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