KR102208022B1

KR102208022B1 - 절삭날별 피드에 비례하여 칩 공간을 구현한 엔드밀

Info

Publication number: KR102208022B1
Application number: KR1020200051553A
Authority: KR
Inventors: 보로크 블라디미르; 박영군; 김형석; 오현석
Original assignee: 주식회사 와이지-원
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2021-01-28
Also published as: DE102020002866A1; US20210331257A1; RU2743703C1; CN113560645A; FR3109545A1; FR3109545B1; US11554426B2

Abstract

절삭날별 피드(Feed Per Tooth)에 비례하여 칩 공간을 구현한 엔드밀이 개시된다. 본 발명의 엔드밀은 커팅부 단면을 기준으로 복수 개의 절삭날 공간으로 분할할 때, 절삭날 공간의 크기에 비례하여 플루트의 크기도 넓고 깊게 형성함으로써, 절삭날별 피드의 크기에 비례하여 칩 공간을 충분히 확보할 수 있으며, 절삭 성능을 최적화할 수 있다. 한편, 본 발명의 엔드밀은 커팅부를 복수 개의 영역으로 분할함으로써 슬롯가공, 측면 가공 등에 모두 사용할 수 있도록 설계할 수 있다.

Description

절삭날별 피드에 비례하여 칩 공간을 구현한 엔드밀{End Mill Having Chip Room in Propotion to Feed Per Tooth}

본 발명은 플루트의 넓이와 깊이를 서로 다르게 설정함으로써 절삭날별 피드에 비례하여 칩 공간을 구현한 엔드밀에 관한 것이다.

회전 공구에는 엔드밀(End Mill), 드릴(Drill), 리머(Reamer) 등이 있다. 엔드밀은 금속 정밀가공에 널리 사용되는 공구로서 드릴과 같은 회전 공구이다. 엔드밀은 회전 축이 되는 중심축을 따라 절삭날(Cutting Tooth)이 가공된 커팅부가 앞부분에 있고 커팅부로부터 연장된 후단에 생크부(Shank)가 형성된 공구이다. 절삭날 중 측면에 마련된 옆날(외주날)은 가공물의 측면을 깎고, 전단에 마련된 바닥날은 가공물의 윗면을 깎는데 사용한다. 커팅부에는 중심축을 따라 배치된 코어(Core)가 있고, 코어의 외주에 복수 개의 절삭날과 플루트(Flute)가 교번적으로 배치되어 있다.

엔드밀의 소재로는 고속도강(High Speed Steel), 초경(Solid Carbide), 입방체 질화붕소(Cubic Boron Nitride), 다결정(Poly-Crystal) 다이아몬드, 세라믹합금(Cermets), 세라믹, 및 이들의 조합 등이 사용될 수 있다. 엔드밀 사용 수명의 연장을 위해 이들 소재들은 형상 가공 후에 다양한 물질로 코팅한다.

엔드밀은 다양한 가공에 사용할 수 있으며, 개별 가공마다 가공 특성이 서로 다르기 때문에 개별 가공에 맞도록 다른 형상으로 설계되어야 한다. 예를 들어 다른 형상을 가진 슬롯 작업 설계를 위한 엔드밀과 피니싱 엔드밀이 다르다. 슬롯팅과 황삭 측면가공(Rough side cutting)은 가능한 최대의 속도로 금속을 제거할 수 있어야 하고, 정삭 측면가공(Finish side cutting)은 목표 치수에 가까운 상태에서 상대적으로 매끄러운 표면 가공을 할 수 있도록 정밀한 마감 가공에 사용된다. 가공의 단계마다 대개 다른 공구가 필요한데, 공구의 교체는 새로운 세팅을 위해 시간을 소모한다는 것을 의미한다.

슬롯가공, 황삭 측면가공 및 정삭 측면가공을 위한 공구 특성은 플루트(Flute)의 개수와 함께, 공구 직경(D) 대비 코어 직경(Core Diameter)(d)의 비율인 '코어 직경 비율'과 관련되며, 개별 가공 특성, 공구의 강성 및 칩 배출과 관련된 매우 중요한 파라미터이다. 기본적으로 툴 전체의 직경(D)은 코어 직경과 코어 양측 플루트의 깊이로 배분된다. 코어 양측의 플루트의 깊이가 일정하기 때문에 코어의 단면은 원형으로 특정할 수 있고, 따라서 코어 직경은 코어 양측의 플루트의 바닥 사이의 간격으로 정의된다. 절삭날이 깊으면 양호한 칩 간격(chip clearance)을 조성하고 절삭날에 윤활유가 쉽게 공급될 수 있지만, 툴 강성은 떨어진다.

예를 들어, 피가공물의 재질에 따라, 2개 내지 3개의 플루트를 가진 엔드밀에서 슬롯 가공의 코어 직경 비율은 대략 40~55 %인 것이 좋고, 황삭 측면가공을 위한 코어 직경 비율은 4개 플루트를 가진 엔드밀에서 대략 50 ~ 65%인 것이 좋다, 피니시 가공을 위해 4~8개의 플루트를 가진 엔드밀에서 코어 직경 비율은 대략 60 ~ 85%인 것이 좋다.

도 1에서처럼, 코어 단면을 다단으로 설계하면, 슬롯가공, 측면가공 등을 하나의 엔드밀에 결합할 수 있으며, 필요한 영역에 툴 강성을 보강하면서 진동을 방지할 수 있을 뿐 아니라 슬롯 가공을 용이하게 할 수 있다. 코어 단면을 다단으로 하지 않고 커팅부 전단에서 생크부를 향해 점점 코어 직경이 증가하는 형태로 테이퍼 형상, 볼록 형상 또는 컨케이브 형상으로 가공할 수도 있는데, 이러한 형태들도 툴 강성을 보강하거나 진동을 방지하는데 기여할 수 있다.

이런 연구들을 바탕으로, 슬롯가공, 황삭 측면가공 및 정삭 측면가공을 모두 수행할 수 있는 공구들이 연구되었다. 예를 들어, 미국등록특허 제6,742,968호(Milling Cutter) 또는 제9,333,565호(Rotary cutter)는 하나의 공구를 이용하여 슬롯가공(Slotting), 황삭 측면가공(Rough side cutting) 및 정삭 측면가공(Finish side cutting)을 모두 수행할 수 있도록 가공된 예이다.

미국등록특허 제6,742,968호에서는, 전체 단면적 및 특히 코어부(core portion)가, 커터 축에 직교하는 방향에서 보았을 때 커팅부 전단에서부터 섕크부를 향해 점차 증가된다. 이 설계는 적절한 칩 간격(chip clearance)과 향상된 강성이 조합된 커터를 제공한다.

미국 등록특허 제9,333,565호는 코어의 형상을 복수 개의 구간으로 나누어 서로 다르게 설계하였다. 도 1은 미국등록특허 제9,333,565호의 도면으로서 공구의 커팅부만을 절단한 측면도로서, 공구의 전체 외경(D)은 일정하지만, 커팅부(24)는 중심축을 따라 개념적 및 기능적으로 4개의 섹션(sub-section; 28, 30, 32, 34)으로 분할된다. 각 영역은 그 자체의 코어 형태와 자체의 영역 길이를 가진다. 전체 외경(D)은 모두 일정하지만, 코어 직경은 제1 영역(28)에서 제4 영역(34)으로 갈수록 커지도록 설계되었음을 확인할 수 있다.

본 발명의 목적은, 플루트의 넓이와 깊이를 서로 다르게 설정함으로써 절삭날별 피드(Feed Per Tooth)에 비례하여 칩 공간을 구현한 엔드밀을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 슬롯가공(Slotting), 황삭 측면가공(Rough side cutting) 및 정삭 측면가공(Finish side cutting)을 모두 수행할 수 있도록 설계된 엔드밀을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회전 공구는, 복수 개의 절삭날과 플루트가 교번적으로 형성된 커팅부를 포함한다. 여기서, 상기 중심축에 수직한 커팅부 단면은, 상기 중심축을 기준으로, 상기 절삭날의 커팅 에지에서 다음 절삭날의 커팅에지 사이의 구간을 정의하는 복수 개의 절삭날 공간으로 분할되고, 상기 복수 개의 절삭날 공간의 크기가 모두 다르거나 상기 복수 개의 절삭날 공간 중 일부의 크기가 다른 것과 다르게 설정될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 절삭날 공간의 크기에 비례하여 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트 공간을 크게 형성한다. 이를 통해 절삭날 공간의 크기에 비례하여 플루트의 크기를 넓고 깊게 형성함으로써, 절삭날별 실효 피드의 크기에 비례하여 칩 공간을 충분히 확보할 수 있으며, 절삭 성능을 최적화할 수 있다. 한편, 필요에 따라, 회전 공구는 커팅부 후단에 생크부를 포함할 수도 있다.

실시 예에 따라, 상기 절삭날 공간이 클수록 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트의 넓이가 넓게 설계될 수 있다. 더하여, 상기 절삭날 공간이 클수록 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트의 깊이도 깊게 설계될 수도 있다. 이를 통해, 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트의 넓이와 깊이는 상기 절삭날의 피드(Actual feed per tooth)에 비례하여 넓고 깊게 설계할 수 있다.

코어의 분할

실시 예에 따라, 코어의 두께의 변화를 기준으로, 상기 커팅부의 개별 플루트의 플루트 프로파일은 상기 중심축을 따라 복수 개의 프로파일 영역으로 분할할 수 있다. 여기서, 상기 코어의 두께는 상기 중심축에서 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트의 바닥의 높이로 측정된다.

여기서, 상기 플루트 프로파일의 복수 개의 영역은 상기 커팅부의 전단으로부터 후단을 향해 순차적으로 배치된 슬롯가공영역, 황삭측면가공 영역 및 정삭 측면가공영역을 포함할 수도 있고, 측면 가공영역을 상기 커팅부의 후단으로 연결하는 연결부로 포함할 수도 있다. 또한, 상기 복수 개의 영역 중에서 선택된 적어도 하나의 영역은 코어 두께가 상기 후단을 향해 점점 두꺼워지는 테이퍼 형상으로 가공될 수도 있다.

다른 실시 예에 따라, 상기 절삭날 공간의 크기에 비례하여 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트를 깊게 형성하고, 상기 프로파일 영역의 길이도 상기 플루트의 깊이에 비례하여 길게 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 회전 공구는 커팅부 단면을 기준으로 복수 개의 절삭날 공간으로 분할할 때, 절삭날 공간의 크기에 비례하여 플루트의 크기도 넓고 깊게 형성함으로써, 절삭날별 피드의 크기에 비례하여 칩 공간을 충분히 확보할 수 있으며, 절삭 성능을 최적화할 수 있다.

또한, 본 발명의 회전공구는 슬롯가공(Slotting), 황삭 측면가공(Rough side cutting) 및 정삭 측면가공(Finish side cutting)의 가공 특성을 모두 만족하도록 설계됨으로써 이들 공정을 한꺼번에 수행할 수 있다.

도 1은 종래의 엔드밀을 도시한 부분 절단 측면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전 공구의 전면을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 A-A' 절단면,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 2의 A-A' 절단면, 그리고
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 3의 회전 공구의 커팅부 코어의 형태를 개별 플루트를 따라 개념적으로 도시한 도면이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 회전 공구(200)는 하나의 중심축(11)을 따라 형성된 커팅부(210)와, 커팅부(210)의 후단에 마련된 생크부(Shank)(230)를 포함하며, 엔드밀(Endmill)이나 드릴(Drill) 등이 해당한다. 도 2의 회전 공구(200)는 통상의 솔리드 타입(Solid Type)의 엔드밀을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 헤드 분할형이나 브레이징 타입 등 다양한 형태의 회전 공구에도 본 발명이 적용된다. 또한, 일부 회전 공구는 도 2와 같은 생크부(230)가 없고, 생크부를 대신하여 커팅부(210) 후단에서 코어 내측으로 나사홈이 생성될 수도 있으며, 본 발명은 이러한 형태의 회전 공구에도 적용된다. 다만, 이하에서의 설명은 생크부(230)가 있는 도 2를 기초로 설명하되, 만약 생크부가 없는 회전 공구에서는 '생크부'를 대신하여 '커팅부 후단'으로 이해해도 좋다.

도 2의 도시된 회전 공구(200)는 커팅부(210)의 전단(Front end)(201)이 평평한 스퀘어(Square)형을 도시하고 있지만, 종래에 알려진 어떠한 회전 공구에라도 적용할 수 있다. 예컨대 커팅부(210)와 전단(201)의 형태에 따라 분류되는 볼(Ball)형, 테이퍼(Taper)형, 테이퍼볼(Tapered Ball)형에 모두 적용될 수 있다. 또한, 생크부(230)도 스트레이트(Straight)형 생크 뿐만 아니라, 플랫(Flat) 생크, 콤비네이션(Combination) 생크, 또는 테이퍼(Taper) 생크를 포함해 어떠한 형태로도 가공될 수 있다.

본 발명이 적용되는 회전 공구(200)는 적어도 복수 개의 옆날(206)을 구비한 것이어야 한다. 도 2에 도시된 엔드밀을 예로 들면, 커팅부(210)에는 전단(201)과 측면(Peripheral Surface)(202)에 걸쳐 복수 개의 절삭날(203)과 홈(Flute)(204)이 교번적으로 형성되어 있다. 절삭날(203)은 전단(201)에 마련된 바닥날(205)과, 바닥날(205)로부터 연장되어 측면(202)에 형성된 옆날(206)을 포함하며, 중심축(11)을 따라 배치된 커팅부 코어를 따라 나선형으로 배치되어 있다.

다만, 본 발명은 절삭날별 피드(Feed Per Tooth)에 따라 플루트 칩 공간(Chip Room)을 최적화함으로써 회전 공구의 절삭 성능을 최적화한다. 절삭날별 피드가 개별 절삭날 공간(Tooth Spacing)의 중심각도에 따라 결정된다는 점에 착안하여, 본 발명의 공구는 개별 절삭날 공간의 크기를 서로 동일하지 않게 설정하는데 특징이 있다. 여기서, 절삭날 공간은 회전 공구(200)의 중심축(11)에 수직한 절단면에서 중심축(11)을 기준으로 절삭날이 차지한 공간(또는 그 각도)을 말하는 것으로서, 인접한 절삭날의 커팅 에지(Cutting Edge)에서 다음 절삭날의 커팅 에지까지의 영역으로 정해진다. 따라서 절삭날이 4개인 회전 공구의 단면은 4개의 절삭날 공간으로 나뉘고, 절삭날이 5개인 회전 공구의 단면은 5개의 절삭날 공간으로 나뉜다. 본 발명에서 절삭날 공간이 서로 동일하지 않게 설정하는 것이므로, 모든 절삭날 공간이 모두 다를 수도 있지만, 일부는 동일하고 일부는 달라질 수도 있다.

도 3의 예는 4개의 절삭날(301, 303, 305, 307)과 4개의 플루트(311, 313, 315, 317)가 형성된 예로서, 중심축(11)을 기준으로 동일하지 않은 4개의 절삭날 공간으로 나뉜다. 도 3을 참조하면, 다음의 수학식 1과 같이, 제1 절삭날 공간(#11)이 제2 절삭날 공간(#12)보다 크고, 제3 절삭날 공간(#13)은 제4 절삭날 공간(#14)보다 작게, 그리고 제2 절삭날 공간(#12)과 제4 절삭날 공간(#14)의 크기는 같게 배치되어 있다.

절삭날 공간은 절삭날의 랜드가 차지하는 영역과 플루트가 차지하는 영역으로 배분되기 때문에, 절삭날 공간이 서로 동일하지 않으면, 하나의 회전 공구(200) 내에서, 절삭날의 랜드의 크기가 서로 동일하지 않거나, 플루트의 넓이가 서로 동일하지 않거나, 랜드의 크기와 풀루트의 넓이가 모두 동일하지 않을 수 있다. 다만, 절삭날 공간의 크기에 비례하여 절삭날별 피드가 커지는 점을 고려하여, 절삭날 공간의 크기에 비례하여 플루트 공간을 확보함으로써 칩 공간을 충분히 확보하는 것이 좋다. 다시 말해, 절삭날 공간의 크기에 비례하여 플루트의 크기도 넓고 깊게 형성하는 것이 좋다.

도 3의 예는, 플루트의 넓이가 서로 동일하지 않은 예로서, 절삭날 공간의 크기에 비례하여 플루트의 넓이가 달라지는 예이다. 따라서, 제11 플루트 넓이(w11)가 제12 플루트 넓이(w12)보다 넓고 제13 플루트 넓이(w13)이 제14 플루트 넓이(w14)보다 좁게, 그리고 제12 플루트 넓이(w12)와 제14 플루트 넓이(w14)는 같게 배치되어 있다. 이러한 특징은 절삭날 공간의 크기를 동일하지 않게 하는 것과 더불어 절삭날 공간이 클수록 플루트 칩 공간을 크게 한 것으로서, 절삭날별 피드에 따라 플루트 칩 공간을 최적화한다.

또한, 실시 예에 따라, 도 3에서처럼, 절삭날 공간의 크기에 비례하여 플루트의 깊이를 서로 다르게 설정할 수 있다. 따라서, 제11 플루트 깊이(H11)는 제12 플루트 깊이(H12)보다 깊고, 제13 플루트 깊이(H13)는 제14 플루트 깊이(H14)보다 얕게, 그리고 제12 플루트 깊이(H12)와 제14 플루트 깊이(H14)는 같게 배치되어 있다. 이러한 특징도 절삭날 공간이 클수록 플루트 칩 공간을 크게 한 것으로서, 절삭날별 피드에 따라 플루트 칩 공간을 최적화한다. 플루트의 넓이와 깊이에 따른 절삭날별 피드는 다음의 수학식 2 내지 수학식 5와 같다. 여기서, Ft1은 제1 절삭날의 실제 피드(actual feed per tooth), Ft2는 제2 절삭날의 실제 피드, Ft3은 제3 절삭날의 실제 피드, 그리고 Ft4는 제4 절삭날의 실제 피드이다.

한편, 실제 절삭날별 피드(Actual feed-per-tooth)에 따라 플루트의 폭과 깊이는 상호 연관되어 설계되는 것이 바람직하다. 따라서, 도 3에서처럼, 플루트의 폭이 넓을수록 플루트를 깊게 형성하고, 반대로 플루트의 폭이 좁을수록 플루트를 얕게 형성하는 것이 좋다. 다만, 실제 설계에서, 플루트의 폭과 넓이가 실제 절삭날별 피드에 정확하게 정비례하지 않을 수 있고, 커팅 날의 랜드 폭(Land Width)에 따라 다소간 달라질 수 있다.

본 발명은 절삭날 공간의 크기가 동일하지 않다는 점에 특징이 있으며, 어떤 절삭날 공간을 상대적으로 크게 설정할지는 해당 회전 공구(200)의 설계 목적에 따라 결정될 사항이다. 따라서, 도 3에서처럼, 제1 절삭날 공간(#11)이 제2 절삭날 공간(#12)보다 크고, 제3 절삭날 공간(#13)은 제4 절삭날 공간(#14)보다 작게, 그리고 제2 절삭날 공간(#12)과 제4 절삭날 공간(#14)의 크기는 같게 배치하는 것은 하나의 예에 해당할 뿐이며, 회전 공구의 설계 사양에 따라 얼마든지 다르게 선택할 수 있다.

또한, 도 3의 예에서, 제1 절삭날 공간(#11)이 가장 크게 분할되어 있는데 반해 제1 절삭날(301)의 랜드폭은 상대적으로 제일 좁게 설계되었다. 그러나 이러한 설계는 단지 선택사항일 뿐이다. 다시 말해, 절삭날의 랜드폭은 본 발명에서 중요한 기준이 아니며, 절삭날의 강도 및/또는 최대 절삭 능력(Cutting Forces)에 따라 선택적으로 결정할 수 있는 것이다.

도 4는 5개의 절삭날과 5개의 플루트가 형성된 예로서, 제1 절삭날 공간(#21)은 제2 절삭날 공간(#22)보다 크게, 제2 절삭날 공간(#22)은 제3 절삭날 공간(#23)보다 크게, 제2 절삭날 공간(#22)과 제4 절삭날 공간(#24)은 같게, 제3 절삭날 공간(#23)과 제5 절삭날 공간(#25)도 같은 크기로 배치한 예이다.

절삭날 공간의 크기에 맞추어, 제21 플루트의 깊이(H21)는 제22 플루트의 깊이(H22)보다 깊게, 제22 플루트의 깊이(H22)는 제23 플루트의 깊이(H23)보다 깊게, 제22 플루트의 깊이(H22)와 제24 플루트의 깊이(H24)는 같게, 제23 플루트의 깊이(H23)와 제25 플루트의 깊이(H25)도 같은 크기로 설계되었다. 플루트 깊이와 연관되어, 제21 플루트의 넓이(w21)는 제22 플루트의 넓이(w22)보다 넓게, 제22 플루트의 넓이(w22)는 제23 플루트의 넓이(w23)보다 넓게, 제22 플루트의 넓이(w22)와 제24 플루트의 넓이(w24)가 같게, 제23 플루트의 넓이(w23)와 제25 플루트의 넓이(w25)도 같은 크기로 설계되었다.

도 3 및 도 4에서처럼, 플루트 단면의 기하학적 형태는 회전 공구의 설계 사양에 따른 선택사항이다. 따라서 절삭날의 강도, 릴리프의 형태 등을 고려하여 플루트의 기하학적 형태를 설계할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4에서 플루트의 깊이가 모두 동일하지 않기 때문에 커팅부(210) 코어는 원형이 아니다. 따라서, 도 3 및 도 4의 회전 공구에서 코어 직경(Core Diameter)을 정의할 수 없다. 단지, 중심축(11)을 기준으로 할 때, 플루트가 깊게 형성될수록 코어의 두께는 얇아진다. 여기서 코어의 두께는 중심축에서 플루트의 바닥까지의 거리가 된다.

실시 예 (도 5)

한편, 본 발명의 회전 공구(200)도 중심축을 따라 개별 플루트 프로파일을 복수 개의 영역으로 나누는 방식으로 커팅부(210)의 코어(500)를 복수 개의 영역으로 나누어, 슬롯가공(Slotting), 황삭 측면가공(Rough side cutting) 및 정삭 측면가공(Finish side cutting) 모두에 적합하도록 설계할 수 있다.

본 발명의 회전 공구(200)는 플루트의 깊이가 서로 다르고 서로 다른 깊이의 플루트가 코어(500)를 나선으로 감는 형태이기 때문에, 중심축(11)에 수직한 코어(500)의 단면 형상이 중심축을 따라 일정하게 유지되지 않는다는 점을 유의해야 한다. 따라서 만약, 복수 개의 영역 중 일부 영역의 코어(500)의 두께(최대 플루트바닥에서 중심축까지의 거리)가 점점 두꺼워지거나 얇아지거나 동일하게 유지된다고 할 때, 그 코어의 두께는 중심축(11)을 기준으로 개별 플루트의 바닥의 높이(또는 거리)로 측정해야 한다. 다시 말해, 어느 영역의 코어 두께가 일정하다는 것은 중심축(11)으로부터 복수 개 플루트의 바닥 높이가 모두 다르지만 영역 내에서 각 플루트의 바닥 높이가 변하지 않는다는 것이고, 어느 영역의 코어 두께가 두꺼워진다는 것은 복수 개 플루트의 바닥 높이가 모두 다른 채로 영역 내에서 점점 높아진다는 것을 의미한다.

도 5는 도 3의 회전 공구의 커팅부(210)의 코어(500)의 플루트 프로파일을 도시한 것으로서, 커팅부(210)를 중심축(11)을 지나는 하나의 면으로 자른 측단면도가 아니다. 도 5의 (a)는 제11 플루트(311)의 바닥을 따라 코어의 플루트 프로파일(또는 코어의 높이 변화)를 도시한 것이고, (b)는 제12 및 제14 플루트(313, 317)의 바닥을 따라 코어의 플루트 프로파일(또는 코어의 높이 변화)를 도시한 것이고, (c)는 제13 플루트(315)의 바닥을 따라 코어의 플루트 프로파일(또는 코어의 높이 변화)를 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 도 3과 동일하게, 제11 플루트 깊이(H11)는 제12 플루트 깊이(H12)보다 깊고, 제13 플루트 깊이(H13)는 제14 플루트 깊이(H14)보다 얕게, 그리고 제12 플루트 깊이(H12)와 제14 플루트 깊이(H14)는 같은 크기로 설계되었다. 또한, 코어(500)는 커팅부 전단(201)에서부터 생크부(230)를 향해, 슬롯가공영역, 황삭 측면가공 영역, 정삭 측면가공 영역이 순차적으로 배치되고, 마지막으로 정삭 측면가공 영역을 생크부(230)로 연결하는 연결부가 정삭 측면가공 영역과 생크부(230) 사이에 배치되는 형태로 4개 플루트(311, 313, 315, 317)의 바닥을 가공하였다.

도 5에서, 슬롯가공영역과 황삭 측면가공 영역에서의 코어(500)의 중심축에서 최대 플루트 바닥까지의 거리, 즉 두께는 일정하게 유지되지만, 정삭 측면가공 영역에서는 코어(500)의 두께가 테이퍼 형상으로 점점 두꺼워지도록 설계되었다. 정삭 측면가공 영역에서, 제11 플루트(311), 제12 플루트(313), 제13 플루트(315) 및 제14 플루트(317)의 깊이도 테이퍼 형상에 맞추어 비례적으로 줄어든다.

더 나아가, 도 5의 실시 예는 절삭날 공간의 크기에 따라 플루트의 넓이와 깊이가 달라지는 것과 더불어, 절삭날 공간의 크기에 비례하여 슬롯가공영역, 황삭 측면가공 영역, 정삭 측면가공 영역의 길이를 다르게 설정하였다. 따라서, 제11 플루트(311)의 슬롯가공영역(S#1)이 제12 플루트(313)의 슬롯가공영역(S#2)보다 길게, 제13 플루트(315)의 슬롯가공영역(S#3)이 제14 플루트(317)의 슬롯가공영역(S#4)보다 짧게, 그리고 제12 플루트(313)의 슬롯가공영역(S#2)과 제14 플루트(317)의 슬롯가공영역(S#4)은 같은 길이로 배치되었다. 마찬가지로, 제11 플루트(311)의 황삭 측면가공 영역(R#1)이 제12 플루트(313)의 황삭 측면가공 영역(R#2)보다 길게, 제13 플루트(315)의 황삭 측면가공 영역(R#3)이 제14 플루트(317)의 황삭 측면가공 영역(R#4)보다 짧게, 그리고 제12 플루트(313)의 황삭 측면가공 영역(R#2)과 제14 플루트(317)의 황삭 측면가공 영역(R#4)은 같은 길이로 배치되었다. 제11 플루트(311)의 정삭 측면가공 영역(F#1)이 제12 플루트(313)의 정삭 측면가공 영역(F#2)보다 길게, 제13 플루트(315)의 정삭 측면가공 영역(F#3)이 제14 플루트(317)의 정삭 측면가공 영역(F#4)보다 짧게, 그리고 제12 플루트(313)의 정삭 측면가공 영역(F#2)과 제14 플루트(317)의 정삭 측면가공 영역(F#4)은 같은 길이로 배치되었다. 따라서 제11 플루트(311)의 연결부(E#1)가 가장 짧고, 제3 플루트(315)의 연결부(E#3)가 가장 길게 설계되었다.

이러한 실시 예를 통해, 슬롯가공 영역에서는 충분한 칩 공간을 확보하면서, 측면가공영역에서는 코어의 강성을 확보하고 진동을 최소화할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

200: 회전 공구 210: 커팅부
201: 커팅부 전단 202: 커팅부 측면
203: 절삭날 204: 홈(Flute)
205: 바닥날 206: 옆날
230: 생크부
301, 303, 305, 307: 절삭날
311, 313, 315, 317: 플루트
500: 커팅부 코어
601, 701: 슬로팅 가공영역
603, 703: 측면 가공영역
605, 705: 연결부
S#1, S#2, S#3, S#4: 슬롯가공영역
R#1, R#2, R#3, R#4: 황삭 측면가공 영역
F#1, F#2, F#3, F#4: 정삭 측면가공 영역
E#1, E#2, E#3, E#4: 연결부

Claims

금속 가공에 사용되는 엔드밀에 있어서,
길이방향으로 일정한 외경을 가지고 복수 개의 절삭날과 플루트가 교번적으로 형성된 커팅부를 포함하고,
상기 커팅부의 중심을 지나는 가상의 중심축에 수직한 커팅부 단면은 상기 중심축을 기준으로 인접한 절삭날들의 커팅 에지 사이의 구간으로 정의되는 복수 개의 절삭날 공간으로 분할되고,
상기 복수 개의 절삭날 공간의 크기가 모두 다르거나 상기 복수 개의 절삭날 공간 중 일부의 크기가 다른 것과 다르게 설정되고, 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트 공간이 상기 절삭날 공간의 크기에 비례하여 크고 깊게 형성되며,
상기 중심축에서 개별 플루트의 바닥까지의 거리의 변화를 기준으로 상기 커팅부의 개별 플루트의 플루트 프로파일이 상기 중심축을 따라 복수 개의 프로파일 영역으로 분할되되, 상기 프로파일 영역의 길이도 상기 플루트의 깊이에 비례하여 길게 설정하는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서,
상기 절삭날 공간이 클수록 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트의 넓이가 넓게 설계하는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서,
상기 절삭날 공간이 클수록 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트의 깊이가 깊게 설계된 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 절삭날 공간이 클수록 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트의 넓이와 깊이는 넓고 깊게 설계하는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서,
상기 절삭날의 피드(Actual feed per tooth)에 비례하여 상기 절삭날 공간이 클수록 상기 절삭날 공간에 속하는 플루트의 깊이가 깊게 설계된 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서,
상기 절삭날 공간에 속하는 플루트의 넓이는 상기 절삭날의 피드(Actual feed per tooth)에 비례하여 넓게 설계하는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
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제1항에 있어서,
상기 플루트 프로파일의 복수 개의 영역은 상기 커팅부의 전단으로부터 후단을 향해 순차적으로 배치된 슬롯가공영역, 황삭 측면가공 영역, 정삭 측면가공영역 및 연결부을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제9항에 있어서,
상기 슬롯가공영역, 황삭 측면가공영역 및 정삭 측면가공영역 중에서 선택된 적어도 하나의 영역은 코어 두께가 상기 후단을 향해 점점 두꺼워지는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 엔드밀.