KR102202451B1

KR102202451B1 - 절삭 공구를 위한 결합 메커니즘

Info

Publication number: KR102202451B1
Application number: KR1020140093511A
Authority: KR
Inventors: 드 소우자 루이 프로타; 레오니드 비. 샤리브커; 세르게이 보울라코프; 크리스토프 게이; 요시 하러쉬; 알란 북하이머; 우지 레비; 스테판 마이클 조지
Original assignee: 케나메탈 아이엔씨.
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2021-01-14
Also published as: CN104338993A; DE102014107745B4; DE102014107745A1; JP2015024491A; KR20150013054A; US20150030398A1; JP2019063994A; SE1450906A1; US9643264B2; SE541240C2

Abstract

회전 절삭 공구는 중앙 종축을 중심으로 배치되는 대략 원통형 형상의 커터를 포함한다. 커터는 능동 홈부를 구비한 제1 단부, 및 주위에 수나사산부가 배치되는 반대편의 제2 단부를 포함한다. 절삭 공구는, 중앙 종축을 중심으로 배치되며, 제1 단부에 리세스형 암나사산부가 형성되는 대략 원통형 형상의 생크를 더 포함한다. 수나사산부는 제1 피치로 배치되는 다수의 나사산들을 포함하고, 암나사산부는 제1 피치와 상이한 제2 피치로 배치되는 다수의 나사산들을 포함한다. 커터 및 생크는 수나사산부와 암나사산부의 나사산 맞물림을 통해 선택적으로 결합된다.

Description

절삭 공구를 위한 결합 메커니즘{Coupling mechanism for cutting tool}

본 발명은 회전 절삭 공구와 사용되는 결합 메커니즘에 관한 것으로, 특히 이러한 결합 메커니즘을 포함하는 회전 절삭 공구에 관한 것이다.

역사적으로, 금속 절삭 기계를 위한 엔드 밀은 기계 스핀들에 끼워맞춤되도록 크기결정되는 원통형 또는 원추형 생크부 및 홈형 절삭부를 포함하는 단일 유닛으로 제조되었다. 그러나, 복잡한 표면 처리의 최근의 개선과 함께, 현대 공구 합금들의 국제적인 가격의 상승에 따라, 이러한 단일 유닛은 고가의 생크 재료가 대체로 낭비되기 때문에 덜 경제적이 되었다. 따라서, 고품질 합금 또는 초경합금으로 이루어진 별개의 커터를 제조한 후, 이를 재사용 가능한 강철 생크의 단부에 동심 부착하는 것이 흔한 방법이 되었다.

마모 시에, 기계 스핀들 내에 생크를 남겨둔 채로, 커터를 쉽게 교체하여, 커터 교체 후에 추가 조절이 요구되지 않는 것이 매우 바람직하다. 이러한 정밀한 밀링 응용들과 관련된 주요 요건은, 각각의 교체용 커터가 실제 스핀들 회전축에 반복적으로 정확하게 센터링되어야 하고, 축방향으로 올바르게 위치지정되어야 한다는 것이다.

예컨대, 미국 특허 제5,114,286호에는, 커터를 생크에 연결하기 위해 현재 사용되는 하나의 기본적인 방법이 개시되어 있고, 이는 수결합구를 구비한 제1 공구 세그먼트 및 암결합구를 구비한 제2 공구 세그먼트를 포함하는 교환 가능한 절삭 공구 정렬 및 위치지정 시스템을 교시한다. 수결합구는 제1 원통형 정합면 형태의 파일럿, 파일럿으로부터 이격된 제2 원통형 정합면 형태의 동심 정렬부, 파일럿과 동심 정렬부 사이에서 연장되는 수나사산, 및 평면 형태의 축방향 정지부를 포함한다. 암결합구는 파일럿의 원통형 정합면에 대응하는 상보적인 원통형 정합면 형태의 파일럿 보어, 동심 정렬부의 원통형 정합면에 대응하는 상보적인 원통형 정합면 형태의 동심 보어, 파일럿 보어와 동심 보어 사이에서 연장되는 암나사산, 및 상보적인 평면 형태의 축방향 정지부를 포함한다.

나사산 결합구 자체는 커터의 이러한 반복 교체를 위해 충분히 정확하지 않기 때문에, 전술한 파일럿, 동심 정렬부, 파일럿 보어 및 동심 보어가 필요하다.

상기의 기본적인 개념에 대한 추가 개선들이 또한 알려져 있다. 예컨대, 미국 특허 제6,485,220호에는, 원통형 정렬부 대신에 절두원추형 반경방향 정렬부 및 강화된 나사산 루트가 개시되어 있고, 미국 특허 제7,329,073호에는, 인접한 축방향 및 반경방향 정지면들이 기재되어 있다.

하지만, 전술한 모든 해결방안들은 엄격한 제조 요건들의 문제가 있다. 교체 가능한 커터가 반복적으로 동심성 및 축위치의 원하는 범위에 포함되어야 한다는 요구를 만족시키기에 충분한 커터 및 생크의 원통형 정합면들의 통상적인 제조 공차는 5㎛ 미만이다. 이러한 정밀한 공차는 추가적인 연삭 공정을 요구한다.

또한, 초경합금 커터는 본질적으로 매우 단단하지만, 또한 매우 깨지기 쉽다. 경질 커터와 강철 생크의 직접 결합은 2가지 상이한 재료들이 맞물리는 결합부에 응력을 가한다. 특히, 카바이드 커터가 강철 생크에 나사산 방식으로 결합되는 경우, 카바이드 커터의 나사산부의 기저에서 또는 그 인근에서 연결 실패가 일어나기 쉬우며, 이는 보통 강철 생크를 손상시켜서, 재사용에 적합하지 않게 만든다.

그러므로, 회전 절삭 공구와 사용되는 결합 메커니즘, 및 이러한 결합 메커니즘을 포함하는 회전 절삭 공구에도 개선의 여지가 있다.

본 발명의 일 양상으로, 회전 절삭 공구가 제공된다. 회전 절삭 공구는 중앙 종축을 중심으로 배치되는 대략 원통형 형상의 커터를 포함한다. 커터는 능동 홈부를 구비한 제1 단부, 및 주위에 수나사산부가 배치되는 반대편의 제2 단부를 포함한다. 회전 절삭 공구는, 중앙 종축을 중심으로 배치되며, 제1 단부에 리세스형 암나사산부가 형성되는 대략 원통형 형상의 생크를 더 포함한다. 수나사산부는 제1 피치로 배치되는 다수의 나사산들을 포함하고, 암나사산부는 제1 피치와 상이한 제2 피치로 배치되는 다수의 나사산들을 포함한다. 커터 및 생크는 수나사산부와 암나사산부의 나사산 맞물림(threaded engagement)을 통해 선택적으로 결합된다.

제1 피치는 제2 피치보다 작을 수 있다.

제1 피치는 제2 피치보다 약 0.005㎜ 작을 수 있다.

제1 피치와 제2 피치 사이의 차이는 약 0.002㎜ 내지 약 0.010㎜의 범위일 수 있다.

커터는 카바이드 재료로 형성될 수 있고, 생크는 공구강으로 형성될 수 있다.

커터는 능동 홈부와 수나사산부 사이에 배치되는 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 외향 원주면을 포함할 수 있고, 생크는 암나사산부와 생크의 제1 단부 사이에서 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 내향 원주면을 포함할 수 있으며, 외향 원주면은 수나사산부 및 암나사산부가 나사산 방식으로 맞물릴 때 내향 원주면에 인접하게 배치되며 이에 대향할 수 있다.

외향 원주면은 일반적으로 중앙 종축에 대해 제1 각도로 배치되는 원뿔대의 일부의 형태일 수 있고, 내향 원주면은 일반적으로 중앙 종축에 대해 제2 각도로 배치되는 원뿔대의 일부의 형태일 수 있다.

제1 각도는 약 1˚ 내지 약 7˚의 범위일 수 있다.

제2 각도는 약 1˚ 내지 약 7˚의 범위일 수 있다.

외향 원주면은 일반적으로 중앙 종축에 평행하게 배치되는 원통면일 수 있고, 내향 원주면은 일반적으로 중앙 종축에 평행하게 배치되는 원통면일 수 있다.

커터는 능동 홈부의 반대편에서 수나사산부에 인접하게 배치되는 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 외향 원주면을 포함할 수 있고, 생크는 생크의 제1 단부의 반대편에서 암나사산부에 인접한 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 내향 원주면을 포함할 수 있으며, 외향 원주면은 수나사산부 및 암나사산부가 나사산 방식으로 맞물릴 때 내향 원주면에 인접하게 배치되며 이에 대향할 수 있다.

외향 원주면은 중앙 종축에 대해 0˚ 내지 약 6˚ 범위의 각도로 배치될 수 있다.

내향 원주면은 외향 원주면의 각도의 0˚ 내지 2˚ 범위 내에 배치될 수 있다.

커터는 능동 홈부와 수나사산부 사이에 배치되는 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 제1 외향 원주면, 및 능동 홈부의 반대편에서 수나사산부에 인접한 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 제2 외향 원주면을 포함할 수 있고, 생크는 암나사산부와 생크의 제1 단부 사이에서 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 제1 내향 원주면, 및 생크의 제1 단부의 반대편에서 암나사산부에 인접한 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 제2 내향 원주면을 포함할 수 있으며, 제1 외향 원주면은 수나사산부 및 암나사산부가 나사산 방식으로 맞물릴 때 제1 내향 원주면에 인접하게 배치되며 이에 대향할 수 있고, 제2 외향 원주면은 수나사산부 및 암나사산부가 나사산 방식으로 맞물릴 때 제2 내향 원주면에 인접하게 배치되며 이에 대향할 수 있다.

본 발명의 다른 양상으로, 회전 절삭 공구가 제공된다. 회전 절삭 공구는: 중앙 종축을 중심으로 배치되며, 능동 홈부를 구비한 제1 단부, 및 주위에 수나사산부가 배치되는 반대편의 제2 단부를 포함하는 대략 원통형 형상의 커터; 및 중앙 종축을 중심으로 배치되며, 제1 단부에 리세스형 암나사산부가 형성되는 대략 원통형 형상의 생크를 포함한다. 수나사산부는 제1 피치 및 제1 테이퍼각으로 배치되는 다수의 나사산들을 포함하고, 암나사산부는 제2 피치 및 제1 테이퍼각과 상이한 제2 테이퍼각으로 배치되는 다수의 나사산들을 포함하며, 커터 및 생크는 수나사산부와 암나사산부의 나사산 맞물림을 통해 선택적으로 결합된다.

제1 테이퍼각은 제2 테이퍼각보다 작을 수 있다.

제1 피치는 제2 피치와 같을 수 있거나, 제1 피치는 제2 피치보다 작을 수 있다.

본 발명의 개념들은 보다 완전히 이해될 수 있도록 아래의 예시적인 도면들을 참조하여 소정의 비제한적인 구현예들과 관련하여 이하에 설명될 것이다.
이제, 특히 도면을 상세히 참조하면, 도시된 세부사항은 단지 본 발명의 바람직한 구현예들의 예시적인 논의를 위해 예로써 주어진 것이며, 본 발명의 원리들 및 개념적인 측면들에 대한 가장 유용하며 즉각적으로 이해되는 설명을 제공하기 위해 제시된 것이라는 점을 주목한다. 이와 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 더 상세히 본 발명의 구조적인 세부사항을 나타내려는 시도는 이루어지지 않았으며, 도면에 기초한 설명은 본 발명의 여러 형태들을 실제로 구현할 수 있는 방식들을 당업자들에게 명확하게 해준다.
도 1은 본 발명에 따른 모듈식 회전 절삭 공구의 예시적인 구현예의 등각도를 도시한다.
도 1b는 생크부의 단면도와 함께, 도 1의 모듈식 절삭 공구의 측면도를 도시한다.
도 2는 도 1의 모듈식 절삭 공구의 분해 등각도를 도시한다.
도 3은 내부 상세를 보여주기 위한 생크부의 단면도와 함께, 도 1의 모듈식 절삭 공구의 분해 측면도를 도시한다.
도 4는 도 1의 회전 절삭 공구의 세부 측면도를 도시한다.
도 5는 도 1의 회전 절삭 공구의 생크부의 일부의 세부 단면도를 도시한다.
도 6은 내부 상세를 보여주기 위한 부분 횡단면도와 함께, 본 발명에 따른 결합 메커니즘의 다른 예시적인 구현예의 측면도를 도시한다.
도 7은 내부 상세를 보여주기 위한 생크부의 단면도와 함께, 본 발명에 따른 모듈식 절삭 공구의 다른 예시적인 구현예의 분해 측면도를 도시한다.
도면에서, 동등한 구성요소들에는 동일한 도면부호들이 부여된다.

본원에 사용된 바와 같이, "다수"라는 용어는 임의의 0이 아닌 수량(즉, 1 또는 1보다 큰 수량)을 나타낸다.

본원에 사용된 바와 같이, "선택적으로 결합되는"이라는 표현은 2개 이상의 부품들이 양 부품을 손상시키지 않으면서 선택적으로 해제될 수 있는(즉, 분리될 수 있는) 방식으로 서로 결합되거나 연결되는 것을 의미한다.

본원에 사용된 바와 같이, "피치"라는 용어는 축의 동일측 및 동일한 축면에서 인접한 나사산 형태들의 대응하는 점들 사이에서 나사산 부재의 중앙축에 평행하게 측정된 거리를 나타낸다.

도 1 내지 도 5는 중앙 종축(A)을 중심으로 배치된 본 발명의 제1 예시적인 구현예에 따른 모듈식 회전 절삭 공구(10)를 도시한다. 절삭 공구(10)는 결합 메커니즘(도면부호 미표시)에 의해 서로 선택적으로 결합되는 재사용 가능한 생크(12) 및 교체 가능한 커터(14)를 포함하되, 이 결합 메커니즘은 이하에 상세히 설명되는 생크(12) 및 커터(14) 각각의 협력부들로 형성된다. 도 1 내지 도 5에 도시된 예시적인 구현예에서, 커터(14)는 카바이드 재료로 이루어진 엔드 밀 형태이지만, 본 발명의 범위를 벗어남 없이, 카바이드 또는 다른 적절한 재료(들)로 형성되는 다른 회전 절삭 공구, 예컨대, 제한 없이, 페이스 밀, 둥근팁 밀, 슬리팅 밀, 드릴, 리머, 또는 밀링, 드릴링, 리밍, 또는 다른 금속 절삭 응용들을 위한 임의의 다른 교체 가능한 팁이 채용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 생크(12)는 약간의 단차부를 구비한 대략 원통형 형상으로 이루어진 강철, 카바이드 또는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있지만, 본 발명의 범위를 벗어남 없이, 다른 단면들, 형상들, 및 재료들이 또한 채용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 생크(12)는 도 1 내지 도 5의 예시적인 구현예에 도시된 바와 같은 일반적인 솔리드 부재로 형성될 수 있거나, 또는 냉각수 및/또는 윤활유의 유동을 커터(14)에 공급할 수 있는 하나 이상의 내부 유로를 포함할 수 있다는 것을 또한 이해해야 한다.

도 1을 계속 참조하면, (생크(12)에 설치될 때) 커터(14)의 노출된 부분은 공작물(미도시)에 절삭 작업을 수행하도록 구성되는 능동 홈부(16), 및 그에 이은 짧은 원통부(18)를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 반대편의 평행한 편평면들(20; 도 1에 하나만 도시됨)이 바람직하게는 원통부(18) 내에/상에 형성되며, 이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 표준 스패너 렌치(미도시)가 커터(14)를 생크(12)에 설치하거나 분리하기 위해 이들에 맞물릴 수 있다.

도 2 및 도 3의 분해도들 및 도 4 및 도 5의 세부도들은 커터(14)와 생크(12) 사이에 결합 메커니즘을 형성하는 생크(12) 및 커터(14)의 부분들의 상세를 도시한다. 특히, 결합 메커니즘은 커터(14) 부분으로: 능동 홈부(16)의 반대편에서 연장되는 외부 돌출 수나사산부(22); 종±±축(A)에 동심으로 배치되며, 짧은 원통부(18)와 나사산부(22) 사이에서 연장되는 반경방향 정렬부(28); 및 작은 직경(반경방향 정렬부(28))과 큰 직경(짧은 원통부(18)) 사이의 반경방향 갭을 잇는 편평한 축방향 정지 견부(30)를 포함한다. 예시적인 구현예에 도시된 바와 같이, 견부(30)는 종축(A)에 수직으로 배치될 수 있다. 다른 구현예들에서, 견부(30)는 종축(A)에 수직으로 그려진 기준선에 대해 약간(±3˚ 이하) 경사질 수 있다.

결합 메커니즘은 또한 생크(12) 부분으로: 종축(A)에 동심으로 배치되는 대략 평활한 정렬 보어(24); 정렬 보어(24)로부터 연장되는 암나사산 보어(32); 및 정렬 보어(24)에 인접한 생크(12)의 단부에서 종축(A)에 수직으로 배치되는 축방향 정지면(34)을 포함한다.

도 4에 도시된 커터(14)의 세부도를 참조하면, 반경방향 정렬부(28)는 일반적으로 원뿔대의 일부로 형성되며, 종축(A)에 대해 각도(δ₁)로 배치되는 외향 원주면(29)을 포함한다. 본 발명의 예시적인 구현예에서, 각도(δ₁)는 일반적으로 약 1˚ 내지 약 7˚의 범위이다. 대안적으로, 반경방향 정렬부(28)는 대략 원통형 형상으로 이루어질 수 있다(즉, δ₁=0˚). 일반적으로, 원뿔대는 커터(14)가 강철 생크와 결합될 때 바람직한 것으로 밝혀진 반면, 원통형 형상은 커터(14)가 카바이드 생크와 결합될 때 바람직한 것으로 밝혀졌다.

도 5에 도시된 생크(12)의 단부의 세부 단면도를 참조하면, 정렬 보어(24)는 정렬부(28)에 대략적으로 대응하는 형상으로 형성된다. 일반적으로, 정렬부(28)의 직경은 정렬 보어(24)의 직경보다 약간 더 크거나(강철 생크의 경우 바람직하다), 정렬 보어(24)의 직경과 같다(카바이드 생크의 경우 바람직하다).

정렬 보어(24)가 정렬부(28)에 대략적으로 대응하는 형상으로 형성됨에 따라, 도시된 구현예에서, 정렬 보어(24)는 또한 일반적으로 원뿔대의 일부로 형성되며, 종축(A)에 대해 각도(δ₂)로 배치되는 내향 원주면(25)을 포함한다. 생크(12)의 내향 원주면(25)은 일반적으로 커터(14)의 외향 원주면(29)과 협력함에 따라, 본 발명의 예시적인 구현예에서, 각도(δ₂)는 일반적으로 외향 원주면(29)의 각도(δ₁)에 따라 약 0˚ 내지 약 7˚의 범위이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 커터(14)의 나사산부(22)는 종축(A)을 중심으로 제1 피치(P₁)로 배치되는 다수의 나사산들(22a)을 포함하고(바람직하게는 적어도 4개이지만, 다른 개수도 채용 가능하다), 나사산 보어(32)는 제1 피치(P₁)와 상이한 제2 피치(P₂)로 종축(A)을 중심으로 배치되는 적어도 대응하는 개수의 암나사산들(32a)을 포함한다. 도 1 내지 도 5에 도시된 예시적인 구현예에서, 제2 피치(P₂)는 제1 피치(P₁)보다 약 0.005㎜ 더 크다. 생크(12)의 나사산 보어(34)에 큰 피치(P₂)를 사용하고, 그에 따라 커터(14)에 작은 피치(P₁)를 사용함으로써, 대략 동일한 피치를 가진 협력하는 나사산들을 사용하는 구현예에 비해, 생크(12)와 결합될 때 커터(14)의 나사산부(22)의 최종 응력이 나사산들(22a) 사이에 더 고르게 분산된다. 본 발명의 예시적인 구현예들에서, 생크(12) 및 커터(14)의 각각의 나사산들 사이에서 약 0.002㎜ 내지 0.010㎜로 가변되는 나사산 피치들이 채용되었다. 본 발명의 구현예들과 반대로, 대략 동일한 피치를 가진 협력하는 나사산들을 사용하는 경우, 카바이드 또는 강철 커터(14)의 일반적인 비탄성으로 인해 응력은 대체로 축방향 정지 견부(30)에 가장 인접한 나사산에 집중된다. 응력을 나사산부(22)의 나사산들(22a) 사이에 더 고르게 분배함으로써, 본 발명의 구현예들은 고장 전에 더 높은 하중이 연결부에 인가될 수 있게 한다.

커터(14)의 나사산부(22)를 생크(12)의 나사산 보어(32)와 맞물리게 한 후, 커터(14)의 반경방향 정렬부(28)가 생크(12)의 정렬 보어(24)에 안착되고 커터(14)의 축방향 정지 견부(30)가 생크(12)의 축방향 정지면(34)과 접경할 때까지, 커터(14) 및/또는 생크(12) 중 하나 또는 모두를 회전시킴으로써, 모듈식 절삭 공구 조립체(10)의 조립이 수행된다. 생크(12)에 대한 커터(14)의 축방향 위치는 커터(14)의 정지 견부(30)와 생크(12)의 축방향 정지면(34)의 직접 접촉으로부터 얻어진다. 일단 정지 견부(30)와 정지면(34)이 맞물리면, 결합부는 바람직하게는 커터(14)의 과도한 인장을 방지하기 위해 토크 제한 렌치를 이용하여 지정된 토크까지 추가로 조여진다.

도 6은 모듈식 절삭 공구(10')의 커터(14')와 생크(12'; 단면 도시됨) 사이의 결합 메커니즘의 다른 구현예의 세부도를 도시한다. 절삭 공구(10')는 전술한 절삭 공구(10)와 유사한 외관으로 이루어질 수 있으며, 커터(14') 및 생크(12')는, 반경방향 정렬부(28)의 반대편에서 나사산부(22)에 인접하게 배치되는 제2 반경방향 정렬부(40)를 포함하는 것을 제외하면, 커터(14) 및 생크(12)와 유사한 방식으로 상호작용한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 커터(14')가 생크(12')와 결합될 때, 제2 반경방향 정렬부(40)의 외향 원주면(도면부호 미표시)은 제1 정렬 보어(24)의 반대편에서 나사산 보어(32)에 인접하게 생크(12')에 형성되는 제2 정렬 보어(42)의 내향 원주면(도면부호 미표시)과 맞물린다. 본 발명의 예시적인 구현예에서, 반경방향 정렬부(40)는 제2 정렬 보어(42)의 직경과 대략 유사하거나 약간 더 작은 직경을 가진다. 또한, 제2 반경방향 정렬부(40)의 표면(도면부호 미표시)은 중앙 종축(A)에 대해 0˚ 내지 약 6˚의 각도로 배치될 수 있는 반면, 제2 정렬 보어(42)의 표면(도면부호 미표시)은 제2 반경방향 정렬부(40)의 각도와 동일한 각도로, 또는 제2 반경방향 정렬부(40)의 각도의 1˚ 내지 2˚의 범위 내에 배치될 수 있다. 반경방향 정렬부(28)에 더하여 제2 반경방향 정렬부(40)를 구비한 것으로 도시되었지만, 본 발명의 구현예들은 반경방향 정렬부(28) 없이 제2 반경방향 정렬부(40)만을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 7은 본 발명에 따른 다른 결합 메커니즘을 통해 결합되는 생크(52) 및 커터(54)를 포함하는 본 발명에 따른 모듈식 절삭 공구(50)의 다른 예시적인 구현예의 분해 측면도를 도시한다. 생크(52) 및 커터(54)는 전술한 생크들(12, 12') 및 커터들(14, 14')과 대략 유사한 구성으로 이루어질 수 있고, 각각 (암나사산들(58a, 58b)을 포함하는) 암나사산 보어(58) 및 (수나사산들(60a, 60b)을 포함하는) 수나사산부(60)를 포함한다. 그러나, 2개의 부품들이 긴밀하게 나사산 방식으로 서로 결합될 때 응력을 나사산들에 걸쳐 더 균일하게 분배하기 위해 수나사산부 및 암나사산 보어의 상이한 나사산 피치들을 사용하는 전술한 구현예들과 달리, 도 7에 도시된 구현예는 수나사산부 및 암나사산 보어를 서로에 대해 상이한 각도로 배향시킴으로써 유사한 결과를 얻는다. 예컨대, 도 7에 도시된 구현예에서, 수나사산부(60)의 수나사산들(60a, 60b)은 (중앙 종축(A)에 평행하게 배치되는 기준선에 대해 측정된) 제1 테이퍼각(α_C)으로 배치되는 반면, 암나사산 보어(58)의 암나사산들(58a, 58b)은 (중앙 종축(A)에 평행하게 배치되는 기준선에 대해 측정된) 제2 테이퍼각(α_S)으로 배치된다. 특히, 암나사산들(58a, 58b)을 수나사산들(60a, 60b)의 제1 테이퍼각(α_C)보다 큰 제2 테이퍼각(α_S)으로 배치시킴으로써, 전술한 바와 같은 상이한 나사산 피치들의 사용에 의해 생성된 것과 유사한 수나사산부(58) 및 암나사산 보어(60) 사이의 공간 관계가 나사산 피치들(P_S, P_C)이 동일할 때에도 생성된다. 이러한 구현예는 또한 동일한 피치를 가진 부분들과의 사용에 대한 대안으로 상이한 나사산 피치들(P_S, P_C)과 함께 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

본원에 설명된 특정한 구현예들에서 생크는 커터의 상보적인 수나사산과 맞물리기 위한 나사산 보어를 구비하지만, 그 반대 역시 가능하여, 생크가 돌출된 수나사산부를 구비하며, 커터가 내부 나사산 보어를 구비한다.

본 발명은 전술한 예시적인 구현예들의 세부사항에 제한되지 않는다는 것과, 본 발명은 그 정신 또는 본질적인 속성들을 벗어남 없이 다른 특정한 형태들로 구현될 수 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 구현예들은 모든 면에서 제한적이 아닌 예시적인 것으로 고려되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아닌 첨부된 청구범위에 의해 나타나고, 그에 따라 청구범위의 등가의 의미 및 범위 내에 속하는 모든 변경들이 그 안에 포함되도록 의도된다.

Claims

회전 절삭 공구에 있어서,
중앙 종축을 중심으로 배치되며, 능동 홈부를 구비한 제1 단부, 및 주위에 수나사산부가 배치되는 반대편의 제2 단부를 포함하는 원통형 형상의 커터; 및
상기 중앙 종축을 중심으로 배치되며, 제1 단부에 리세스형 암나사산부가 형성되는 원통형 형상의 생크;를 포함하고,
상기 수나사산부는 제1 피치로 배치되는 다수의 나사산들을 포함하며, 상기 암나사산부는 상기 제1 피치와 상이한 제2 피치로 배치되는 다수의 나사산들을 포함하고;
상기 제1 피치와 상기 제2 피치 사이의 차이는 0.002㎜ 내지 0.010㎜의 범위이고;
상기 제 2 피치는 암나사산부를 따라서 일정하고;
상기 제 1 피치는 수나사산부를 따라서 일정하고;
상기 커터는 축방향 정지 견부(axial stop shouler)를 구비하고 상기 생크는 축방향 정지면을 구비하고;
조립된 상태에서:
상기 커터 및 상기 생크는 상기 수나사산부와 상기 암나사산부의 나사산 맞물림을 통해 선택적으로 결합되고;
상기 커터의 축방향 정지 견부는 상기 생크의 축방향 정지면과 맞닿고;
상기 수나사산부는 축방향 정지 견부에 가장 인접한 나사산을 구비하고;
조립된 상태에서, 상기 축방향 정지 견부에 가장 인접한 나사산에서의 응력 집중은 방지되는; 회전 절삭 공구.
제1항에 있어서,
상기 제1 피치는 상기 제2 피치보다 작은, 회전 절삭 공구.
제2항에 있어서,
상기 제1 피치는 상기 제2 피치보다 0.005㎜ 작은, 회전 절삭 공구.
제1항에 있어서,
상기 커터는 카바이드 재료로 형성되고, 상기 생크는 공구강으로 형성되는, 회전 절삭 공구.
제1항에 있어서,
상기 커터는 상기 능동 홈부와 상기 수나사산부 사이에 배치되는 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되고 외측 치수를 가지는 외향 원주면을 포함하고;
상기 생크는 상기 암나사산부와 상기 생크의 상기 제1 단부 사이에서 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되고 내측 치수를 가지는 내향 원주면을 포함하며;
상기 외향 원주면은 상기 수나사산부 및 상기 암나사산부가 나사산 방식으로 맞물릴 때 상기 내향 원주면에 인접하게 배치되며 이에 대향하고;
상기 커터는 커터 카바이드 재료로 형성되고, 상기 생크는 생크 카바이드 재료로 형성되고;
상기 외측 치수는 상기 내측 치수와 같은; 회전 절삭 공구.
제5항에 있어서,
상기 외향 원주면은 상기 중앙 종축에 대해 제1 각도로 배치되는 원뿔대의 일부의 형태이고, 상기 내향 원주면은 상기 중앙 종축에 대해 제2 각도로 배치되는 원뿔대의 일부의 형태인, 회전 절삭 공구.
제6항에 있어서,
상기 제1 각도는 1˚ 내지 7˚의 범위인, 회전 절삭 공구.
제7항에 있어서,
상기 제2 각도는 1˚ 내지 7˚의 범위인, 회전 절삭 공구.
제5항에 있어서,
상기 외향 원주면은 상기 중앙 종축에 평행하게 배치되는 원통면이고, 상기 내향 원주면은 상기 중앙 종축에 평행하게 배치되는 원통면인, 회전 절삭 공구.
제1항에 있어서,
상기 커터는 상기 능동 홈부의 반대편에서 상기 수나사산부에 인접하게 배치되는 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 외향 원주면을 포함하고;
상기 생크는 상기 생크의 상기 제1 단부의 반대편에서 상기 암나사산부에 인접한 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 내향 원주면을 포함하며;
상기 외향 원주면은 상기 수나사산부 및 상기 암나사산부가 나사산 방식으로 맞물릴 때 상기 내향 원주면에 인접하게 배치되며 이에 대향하는, 회전 절삭 공구.
제10항에 있어서,
상기 외향 원주면은 상기 중앙 종축에 대해 0˚ 내지 6˚ 범위의 각도로 배치되는, 회전 절삭 공구.
제11항에 있어서,
상기 내향 원주면은 상기 외향 원주면의 각도의 0˚ 내지 2˚ 범위 내에 배치되는, 회전 절삭 공구.
제1항에 있어서,
상기 커터는 상기 능동 홈부와 상기 수나사산부 사이에 배치되는 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 제1 외향 원주면, 및 상기 능동 홈부의 반대편에서 상기 수나사산부에 인접한 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 제2 외향 원주면을 포함하고;
상기 생크는 상기 암나사산부와 상기 생크의 상기 제1 단부 사이의 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 제1 내향 원주면, 및 상기 생크의 상기 제1 단부의 반대편에서 상기 암나사산부에 인접한 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되는 제2 내향 원주면을 포함하며;
상기 제1 외향 원주면은 상기 수나사산부 및 상기 암나사산부가 나사산 방식으로 맞물릴 때 상기 제1 내향 원주면에 인접하게 배치되며 이에 대향하고;
상기 제2 외향 원주면은 상기 수나사산부 및 상기 암나사산부가 나사산 방식으로 맞물릴 때 상기 제2 내향 원주면에 인접하게 배치되며 이에 대향하고;
상기 제 2 외향 원주면은 제 2 외측 치수를 가지고, 상기 제 2 내향 원주면은 제 2 내측 치수를 가지고;
상기 제 2 외측 치수는 상기 제 2 내측 치수와 같거나 상기 제 2 내측 치수보다 작은; 회전 절삭 공구.
회전 절삭 공구에 있어서,
중앙 종축을 중심으로 배치되며, 능동 홈부를 구비한 제1 단부, 및 주위에 수나사산부가 배치되는 반대편의 제2 단부를 포함하는 원통형 형상의 커터; 및
상기 중앙 종축을 중심으로 배치되며, 제1 단부에 리세스형 암나사산부가 형성되는 원통형 형상의 생크를 포함하고;
상기 수나사산부는 제1 피치 및 제1 테이퍼각으로 배치되는 다수의 나사산들을 포함하며;
상기 암나사산부는 제2 피치 및 상기 제1 테이퍼각과 상이한 제2 테이퍼각으로 배치되는 다수의 나사산들을 포함하고;
상기 제2 피치는 상기 제1 피치와 상이하고;
상기 제1 피치와 상기 제2 피치 사이의 차이는 0.002㎜ 내지 0.010㎜의 범위이고;
상기 제 2 피치는 암나사산부를 따라서 일정하고;
상기 제 1 피치는 수나사산부를 따라서 일정하고;
상기 커터는 축방향 정지 견부(axial stop shouler)를 구비하고 상기 생크는 축방향 정지면을 구비하고;
조립된 상태에서:
상기 커터 및 상기 생크는 상기 수나사산부와 상기 암나사산부의 나사산 맞물림을 통해 선택적으로 결합되고;
상기 커터의 축방향 정지 견부는 상기 생크의 축방향 정지면과 맞닿고;
상기 수나사산부는 축방향 정지 견부에 가장 인접한 나사산을 구비하고;
조립된 상태에서, 상기 축방향 정지 견부에 가장 인접한 나사산에서의 응력 집중은 방지되는; 회전 절삭 공구.
제14항에 있어서,
상기 제1 테이퍼각은 상기 제2 테이퍼각보다 작은, 회전 절삭 공구.
제14항에 있어서,
상기 제1 피치는 상기 제2 피치보다 작은, 회전 절삭 공구.
제1항에 있어서,
상기 커터는 상기 능동 홈부와 수나사산부 사이에서 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되고 외측 치수를 가진 외향 원주면을 포함하고;
상기 생크는 암나사산부와 생크의 제 1 단부 사이에서 상기 중앙 종축을 따른 거리만큼 연장되고 내측 치수를 가진 내향 원주면을 포함하고;
상기 외향 원주면은 상기 수나사산부 및 상기 암나사산부가 나사산 방식으로 맞물릴 때 상기 내향 원주면에 인접하게 배치되며 이에 대향하고;
상기 커터는 카바이드 재료로 형성되고, 상기 생크는 공구강 재료로 형성되고;
상기 외측 치수는 상기 내측 치수보다 큰, 회전 절삭 공구.
제1항에 있어서,
상기 커터는 반경방향 정렬부를 구비하고 상기 생크는 정렬 보어를 구비하고;
조립된 상태에서, 상기 커터의 반경방향 정렬부는 상기 생크의 정렬 보어내에 안착되는, 회전 절삭 공구.