KR102482322B1 - 절삭 공구 및 내부로 연장되는 홈들을 갖는 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구에 관한 것으로서, 상기 절삭 공구는 유동 방향 (F) 을 갖는 유체를 위한 적어도 하나의 내부 냉각제 채널 (17) 을 갖고, 상기 적어도 하나의 내부 냉각제 채널은 길이를 갖는다. 상기 적어도 하나의 내부 냉각제 채널 (17) 은 적어도 부분적으로 상기 내부 냉각제 채널을 따라서 내부로 연장되는 홈들 (42) 을 포함한다.

Description

절삭 공구 및 내부로 연장되는 홈들을 갖는 노즐{A CUTTING TOOL AND A NOZZLE WITH INTERNALLY EXTENDING GROOVES}

본 발명은 절삭 공구 및 금속 칩 제거 가공을 위하여 배열된 노즐에 관한 것이고, 그리고 보다 구체적으로는, 냉각제 유동 채널들을 갖는 절삭 공구들에 관한 것이다.

가공된 공작물과 절삭 인서트의 상호 작용으로 인하여 축적된 열을 최소화하기 위하여 절삭 인서트의 절삭날로 냉각제를 방향 설정하는, 냉각제 공급원을 갖는 절삭 공구를 사용하여 절삭 영역에 근접하게 냉각제를 전달하는 것이 유리하다. 절삭 인서트들의 절삭날들에 윤활유 및/또는 냉각제를 제공하기 위한 통상적인 기술들은 전형적으로 US 4,848,198 과 같은 절삭날들로 방향 설정되는 스프레이 노즐들을 통하여, 또는 절삭 인서트를 위한 공구 홀더의 개구부들을 통하여 냉각제를 도입하는 것을 포함한다. 일부 절삭 인서트들은 절삭 인서트들에 형성된 채널들을 포함하며, 상기 채널들은 공구 홀더 바디에 제공된 채널들과 유동 연통하고 상기 채널들로부터 냉각제의 도입을 용이하게 한다. 절삭 인서트들에서 이들 냉각제 유동 채널들의 제공은 절삭 인서트들의 제조를 실질적으로 복잡하게 하는 경향이 있고, 그리고 채널들은 절삭 인서트를 약화시킬 수 있다.

제조 복잡성을 최소화하는 절삭 인서트의 절삭날들에 냉각제의 도입을 용이하게 하는 절삭 공구를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 절삭 인서트의 강도에 실질적으로 지장을 주지 않으면서 절삭날에 냉각제의 도입을 용이하게 하는 절삭 공구 및 노즐을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 양태에 따르면, 절삭 공구는 유동 방향을 갖는 유체를 위한 적어도 하나의 내부 냉각제 채널을 갖고, 상기 적어도 하나의 내부 냉각제 채널은 길이를 가지며, 상기 적어도 하나의 냉각제 채널은 향상된 유동 특성들을 위하여 적어도 부분적으로 상기 냉각제 채널을 따라서 내부로 연장되는 홈들을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 홈들의 방향은 냉각제 유동의 방해를 감소시키기 위하여 적어도 상기 냉각제 채널의 상기 길이의 절반을 따라서 유동 방향과 일치한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 홈들은 냉각제 유동의 방해를 한층 더 감소시키기 위하여 상기 냉각제 채널의 상기 길이의 적어도 80% 를 따라서 유동 방향과 일치한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 홈의 크기는 0.1 내지 30 마이크로미터의 범위내이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 냉각제 채널은 냉각제의 체적 유량 (volumetric flow) 을 나누기 위하여 가변 횡단면 (changing cross-section) 을 갖는다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 냉각제 채널은 0.1 mm 내지 8 mm 의 범위내의 직경을 갖는다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 냉각제 채널의 제 2 개구부의 크기는 냉각제 속도를 증가시키는 것과 같은 상기 냉각제 채널의 최소 직경을 규정한다.

본 발명의 양태에 따르면, 공구는 홀더 바디, 절삭 인서트 및 노즐을 포함하며, 상기 노즐은 체결 부재를 위한 단일 관통 홀을 갖고, 상기 노즐은 전방 단부, 후방 단부 및 바닥면을 갖고, 상기 관통 홀은 상기 바닥면과 대향하는 최상부면 사이에서 연장되고, 적어도 하나의 내부 냉각제 채널은 노즐에 제공되고 제 1 개구부로부터 제 2 개구부로 연장되고, 상기 제 1 개구부는 상기 홀더 바디에서 냉각제 공급 도관에 연결되고, 상기 제 2 개구부는 상기 전방 단부에서 상기 냉각제를 위한 출구로서 역할을 하고, 상기 적어도 하나의 냉각제 채널 및 상기 제 1 개구부는 상기 관통 홀과의 간섭을 회피하기 위하여 상기 관통 홀로부터 이격된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 노즐은 냉각제가 절삭 인서트를 냉각시키는 선삭 적용들을 위한 제거가능한 노즐이고, 상기 공구는 냉각제의 누출을 회피하기 위하여 상기 홀더 바디에 대해 상기 노즐을 냉각제가 통하지 않게 (coolant-tightly) 밀봉하는 수단을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 적어도 하나의 냉각제 채널은 갑작스런 방향 변경없이 평탄한 경로를 따라가고, 이에 따라 냉각제 유동을 향상시킨다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 관통 홀의 대향하는 측면들에서 연장되는 2 개의 냉각제 채널들이 존재하여, 상기 노즐을 견고하게 유지하면서 냉각제 유동의 증가를 가능하게 한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 제 1 개구부는 체결 수단을 위한 더 많은 공간을 만들기 위하여 상기 관통 홀과 상기 후방 단부 사이에 위치된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 노즐의 상기 바닥면은 상기 전방 단부에 인접한 돌출부 또는 리세스와 같은 안내 디바이스를 포함하여 상기 안내 디바이스가 절삭 인서트 또는 클램핑 수단 상의 리세스 또는 돌출부와 협동함으로써 상기 노즐의 방향을 설정한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 노즐은 적층 제조 (additive manufacturing) 로 제조된 일체형 유닛으로 플러그드 홀들 (plugged holes) 을 갖지 않는다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 단일 체결 부재 또는 나사는 상기 절삭 인서트와 상기 노즐 모두를 고정한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 금속 칩 제거 가공을 위하여 배열된 노즐은 유동 방향을 갖는 유체를 위한 적어도 하나의 내부 냉각제 채널을 갖고, 상기 적어도 하나의 내부 냉각제 채널은 길이를 가지며, 상기 적어도 하나의 냉각제 채널은 향상된 유동 특성들을 위하여 적어도 부분적으로 상기 냉각제 채널을 따라서 내부로 연장되는 홈들을 포함한다.

본 발명의 특징들 및 이점들은 유사한 도면 부호들이 유사한 요소들을 나타내는 도면들과 관련하여 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 잘 이해된다.

도 1a 은 본 발명의 양태에 따른 절삭 공구의 사시도이고;
도 1b 는 도 1a 의 절삭 공구의 노즐의 측면도이고;
도 1c 는 노즐의 평면도이고;
도 1d 는 노즐의 정면도이고;
도 1e 는 부분적으로 단면으로 된 노즐의 사시 정면도이고;
도 1f 는 본 발명의 양태에 따른 절삭 공구의 도 1b 내지 도 1e 의 노즐을 포함하는 구성 요소들의 전개 측면도이고;
도 1g 는 구성 요소들의 측면도이고;
도 1h 는 구성 요소들의 저면도이고;
도 1i 는 구성 요소들의 정면도이고;
도 1j 는 구성 요소들에 포함된 스프링의 측면도 및 평면도이고;
도 1k 는 도 1a 의 절삭 공구의 홀더 바디의 평면도이고;
도 1l 은 노즐에서의 채널의 단면도이고;
도 1m 은 도 1l 의 단면도의 확대도이고; 그리고
도 1n 은 도 1m 의 화살표 (N) 에 따른 측면도이다.

도 1b, 도 1c 및 도 1d 는 이해를 용이하게 하기 위하여 적어도 부분적으로 투명한 도면들로 도시되었다. 하지만, 공구들 자체는 투명하지 않다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따라서 절삭 공구 (1) 및 노즐 (10) 을 도시하는 도 1a 내지 도 1n 을 참조한다. 도시된 절삭 공구 (1) 는 내부 금속 가공을 위한 선삭 공구일 수도 있고, 그리고 포켓 (3) 을 갖는 홀더 바디 (2), 잠금 부재 (4) 형태의 클램핑 수단, 및 유도 부재 (inducer) 또는 노즐 (10) 을 포함한다. 포켓 (3) 은 통상적인 것이고, 그리고 바닥 표면 (7) 및 2 개의 직립 벽들 (6A, 6B) 을 가질 수 있다. 바닥 표면 (7) 은 잠금 부재 (4) 를 수용하는 리세스 (8) 를 가질 수 있다. 바닥 표면은 도시되지 않은 제거가능한 심 (shim) 이 제공될 수도 있다. 리세스 (8) 는 평면도에서 볼 때 키 잠금 형상, 예를 들면 원형과 직사각형의 조합이고, 그리고 바닥 표면 (7) 의 대략 중심 아래에 레지 (9; ledge) 를 가질 수 있다. 인덱서블 절삭 인서트 (5) 는 절삭 인서트의 홀 내로 돌출하는 L자 형상 잠금 부재 (4) 에 의해서 포켓 내에 클램핑된다. 도시된 실시 형태에서, 절삭 인서트 및 포켓은 일반적으로 다이아몬드 형상이지만 다른 형상들을 가질 수 있다. L자 형상 잠금 부재는 절삭 인서트의 측면들에 실질적으로 상보적인 형상인 직립 벽들 (6A, 6B) 에 대해 절삭 인서트 (5) 의 수렴하는 측면들을 압박한다. 잠금 부재는 홀더 (2) 의 리세스 (8) 에 피벗식으로 배열된 L자 형상의 하나의 레그 (4B) 를 형성하고, 상기 부재의 다른 하나의 레그 (4A) 는 절삭 인서트 (5) 의 홀을 통하여 연장된다. 잠금 부재는 리세스 (8) 에서 레지 (9) 에 놓이는 림 (4D) 을 가질 수 있다. 작동 수단 또는 체결 수단 (12) 은 레그 (4B) 를 아래쪽으로 이동시키고 이로 인해 축선 주위로, 그리고 림 (4D) 및 레지 (9) 의 펄크럼 (fulcrum) 지점을 중심으로한 잠금 부재의 피벗 작동을 발생시키도록 제공된다. 상기 축선은 레그 (4B) 가 연장되는 방향과 실질적으로 직각을 형성한다. 도시된 실시 형태에서, 작동 수단 또는 체결 수단 (12) 은 홀더 (2) 에서 홀 (12B) 에 나사 결합식으로 결합된 나사 (12A) 의 형태이다. 나사 (12A) 는 단일 나사산 단부 부분을 가질 수 있고, 그리고 나사 (12A) 가 선삭될 때 L자 형상 잠금 부재 (4) 의 레그 (4B) 의 자유 단부 (4C) 와 결합하도록 배열된 단부 부분을 가질 수 있어, 홀더 (2) 에 형성된 펄크럼 지점 주위로의 잠금 부재의 상기 피벗 작동을 발생시키게 된다. 레그 (4A) 는 홀더에서 리세스 (8) 를 관통하고, 개구부는 레그들의 원하는 피벗 운동을 방해하지 않도록 형상화되고 치수화된다. 잠금 부재의 레그 (4A) 는 절삭 인서트의 중심 홀 내로 연장되고, 그리고 포켓 (3) 에서 절삭 인서트를 탈착가능하게 고정시키는 역할을 한다. 레그 (4A) 의 피벗 운동은 절삭 인서트 (5) 가 벽들 (6A, 6B) 을 향하여 이동하게 하여 거기에 클램핑되게 한다.

나사 (12A) 는 홀더 바디 (2) 에서 홀 (12B) 을 따라서 연장될 수 있다. 나사는 절삭 인서트의 상부 가상 평면 (P1) 및 하부 가상 평면 (P2) 에 의해서 교차된다. 상기 평면들 (P1, P2) 은 평행할 수도 있고, 그리고 각각의 평면은 절삭 인서트의 상부 표면 및 하부 표면의 적어도 2 개, 바람직하게는 3 개 또는 4 개의 코너 부분들과 각각 접촉할 수 있다. 노즐 (10) 은, 예를 들면, 도 1d 에 도시된 바와 같이, 노즐의 종방향 축선 (A) 을 포함하는 제 1 평면 (P3) 에 대해 거울 대칭을 나타낸다. 노즐은 일체형 유닛일 수도 있다. 노즐은 전방 단부 (13), 후방 단부 (14) 및 바닥면 (15) 을 포함한다. 바닥면 (15) 은 제 1 표면 (15A) 및 제 2 표면 (15B) 을 포함하며, 제 1 표면은 제 2 표면에 대해 일반적으로 리세스 가공된다. 단일 관통 홀 (11) 은 바닥면 (15) 또는 제 2 표면 (15B) 과 대향하는 최상부면 (16) 사이에서 연장된다. 단일 관통 홀 (11) 은 최상부면 (16) 에서 확대된 캐비티 (11A) 에 의해서 둘러싸여질 수도 있다. 적어도 하나의 내부 냉각제 채널 (17) 은 노즐에 제공되고 제 1 개구부 (18) 로부터 제 2 개구부 (19) 로 연장되고, 그리고 바람직하게는 홀들에서 정지 나사들과 같은 어떠한 강도 감소 또는 플러그드 홀들도 갖지 않는다. 적어도 하나의 내부 냉각제 채널은 길이를 갖는다. 제 1 개구부 (18) 는 홀더 바디에서 냉각제 공급 도관 (20) 에 연결가능하다. 제 1 개구부 (18) 는 바닥면 (15) 의 제 2 표면 (15B) 에 위치된다. 제 2 표면 (15B) 은 절삭 인서트 (5) 를 대면하고 관통 홀 축선에 수직인 제 1 표면 (15A) 에 대한 접선 (T) 이 제 1 개구부 또는 채널 (17) 과 교차하도록 돌출한다. 제 1 개구부 (18) 는 관통 홀 (11) 과 후방 단부 (13) 사이에 위치되고, 그리고 제 2 개구 (19) 와 유동 연통하게 챔버 (26) 를 포함할 수 있다. 제 2 개구부 (19) 는 전방 단부 (13) 에서 냉각제를 위한 출구로서 역할을 한다. 적어도 하나의 냉각제 채널 (17) 및 제 1 개구부 (18) 는 관통 홀 (11) 로부터 이격되고, 즉 상기 관통 홀과 접촉하지 않는다. 적어도 하나의 냉각제 채널 (17) 은 냉각제 유동이 방해받지 않도록 갑작스런 방향 변경없이 평탄한 경로를 따라갈 수 있다. 냉각제 채널 (17) 의 적어도 제 1 부분 (21) 은 수학적으로 평탄하거나 연속적으로 냉각제 채널의 제 2 부분 (22) 으로 연결된다. 냉각제 채널의 제 1 부분 및 제 2 부분은 이들의 낮은 주변부들이 예를 들면 도 1c 의 평면도에서와 같이 수학적 곡선들로 나타내지면 이들의 1차 도함수들도 연속적이 되도록 설계된다. 이에 따라, 냉각제로서 오일 미스트를 사용할 때 오일 트랩에 대한 위험이 감소될 것이다.

노즐 (10) 은 체결 부재 (12) 에 의해서, 바람직하게는 나사 (12A) 에 의해서 홀더 바디에 유지될 수 있다. 단일 관통 홀 (11) 은 스프링 (30) 을 지탱하고 홀더 바디의 홀 (12B) 에 나사 결합식으로 고정된 체결 부재 (12) 를 수용한다. 캐비티 (11A) 및 바닥부 (11B) 는 예를 들면 스테인레스 스틸의 다중파 압축 스프링과 같은 스프링 (30) 을 위한 시트로서의 역할을 하도록 의도된다. 다중파 압축 스프링들은 길이에 있어서의 공간 문제들로 인해 일반적인 압축 스프링의 사용을 선택할 수 없는 적용들에서 사용될 수도 있다. 스프링 (30) 은 도 1j 에서 더 근접하게 도시된다. 고무 와셔들과 같은 다른 스프링 수단이 사용될 수 있다. 노즐은 절삭 인서트의 관통 홀의 벽과 결합하도록 전방 돌출부를 갖고 있지 않다. 냉각제는 홀더 바디를 관통하는 도관들을 통하여 유도되고, 그리고 냉각제를 배출 출구 (19) 로 유도하도록 연결 통로들 및 변형가능한 밀봉부를 필요로 한다.

체결 부재 (12) 는 스프링 (30) 에 작용하여 노즐을 홀더를 향하여 압박할 수 있는 밑면을 갖는 헤드 (12C) 를 가질 수 있다. O 링과 같은 밀봉 요소 (25) 는 노즐에 고정되거나 또는 상기 노즐에 의해서 느슨하게 유지될 수도 있거나, 또는 홀더 바디 (2) 에서 개방된 도관 (20) 을 둘러싸는 오목한 캐비티 (20A) 에 고정되거나 또는 상기 캐비티에 의해서 느슨하게 유지될 수도 있다. 밀봉 요소 (25) 는 도관 (20) 개구부를 냉각제가 통하지 않게 밀봉하도록 체결 부재를 조이는 동안 노즐과 홀더 바디 사이에서 압축될 수도 있다.

홀더 바디 (2) 에 대한 절삭 인서트 (5) 의 장착시, 잠금 부재 (4) 는 통상적인 방식으로 림 (4D) 과 레지 (9) 의 상호 작용에 의해서 리세스 (8) 에 착좌된다. 나사 (12A) 는 스프링 수단 (30) 및 노즐 홀 (11) 을 관통하여 홀더 바디 (2) 의 홀 (12B) 을 통하여 나사 결합된다. 적합하게는, 노즐은 절삭 인서트를 장착하는데 필요한 공간을 방해하지 않는 위치로 나사 (12) 를 중심으로 회전된다. 나사 (12A) 의 단부는 레그 (4B) 에 인접하고, 이에 따라 레그 (4A) 의 피벗 운동을 발생시킬 것이다. 절삭 인서트 (5) 가 포켓 (3) 에 장착되면, 레그 (4A) 는 직립 벽들 (6A, 6B) 을 향하는 방향으로 절삭 인서트를 압박할 것이다. 절삭 인서트가 장착되면, 노즐은 원하는 위치로 나사를 중심으로 회전된다. 나사 헤드 (12C) 는 스프링 수단 (30) 에 작용하여 홀더 바디를 향하는 방향으로 노즐을 압박할 것이다. 스프링 수단 (30) 에 대한 올바른 탄성 특성 및 노즐의 올바른 방향을 선택함으로써, 노즐은 밀봉 요소 (25) 와 오목한 캐비티 (20A) 의 상호 작용을 통하여 홀더 바디에 클램핑될 것이다. 노즐의 제 1 표면 (15A) 은 조립 상태에서 절삭 인서트 (5) 로부터 이격되고, 즉 상기 절삭 인서트와 접촉하지 않는다. 홀더 바디 및/또는 노즐에는 노즐 주변에 작용하는 돌출부 또는 절삭 인서트의 중심에 작용하는 노즐의 전방 단부에 작용하는 적어도 하나의 돌출부와 같은 원하는 방향으로 노즐을 안내하는 수단이 제공될 수도 있다. 이 실시 형태에서의 노즐은 절삭 인서트를 클램핑하는 것을 의미하지는 않지만, 예를 들면 도시된 O 링 (25) 대신에 더 두꺼운 O 링이 사용되는 경우 그렇게 할 수 있다. 후자의 경우에, 노즐은 길이 축선 (A) 에 수직인 축선에 대하여 기울어지고, 그리고 그 전방 단부는 절삭 인서트와 접촉할 것이다.

노즐의 바닥면 (15) 은 전방 단부 (13) 에 근접하거나 상기 전방 단부에서 돌출부 또는 리세스와 같은 안내 디바이스 (23) 를 포함하여 안내 디바이스가 절삭 인서트 또는 잠금 부재 (4) 와 같은 클램핑 수단 상의 리세스 또는 돌출부와 해제가능하게 협동함으로써 노즐을 방향 설정하고 이에 따라 냉각제 제트를 방향 설정한다. 돌출부 (23) 는 전방 단부 (13) 의 일부일 수도 있거나 또는 노즐의 길이의 절반 보다 작은 거리 만큼 전방 단부로부터 이격될 수도 있다. 바람직하게는, 돌출부는 냉각제의 최상의 안내를 위하여 예를 들면 도 1b 에서와 같이 전방 단부에 근접하게 형성된다.

노즐 (10) 은 래피드 프로토타이핑 (rapid prototyping) 공정들의 그룹으로부터의 공정에 의해서 생성될 수 있다. 노즐은 바인더들을 사용하는 금속 3D 프린팅 공정들 또는 선택적 레이저 소결 (SLS) 또는 직접 금속 레이저 소결 (DMLS) 과 같은 완전 치밀 금속 공정들 (fully dense metal processes) 과 같은 적층 제조를 통하여 제조될 수도 있다. 후자의 기술은 고출력 레이저를 사용하여 전술한 3 차원 형상을 갖는 노즐로 금속 파우더들의 작은 입자들을 융합 (fuse) 시킨다. 파우더의 선택된 부분만이 고형화되도록 레이저 빔은 파우더에 직접 "드로잉된다". 파우더가 레이저에 의해서 "스캐닝되는" 것을 말한다. 이런 방식으로 레이저를 사용하면 다양한 형상의 층들이 쉽고 빠르게 융합되어 복잡한 내부 구조들을 갖는 복합 물체들이 제조될 수 있다. 레이저는 파우더 베드의 표면상에 3 차원 모델링 프로그램에 의해서 생성된 횡단면들 (또는 층들) 을 스캐닝함으로써 파우더 금속을 선택적으로 융합시킨다. 각각의 횡단면이 스캐닝된 후, 파우더 베드는 1 층 두께 만큼 낮춰진다. 그 다음에, 새로운 재료층이 최상부에 도포되고, 그리고 노즐이 완성될 때까지 공정이 반복된다. 래피드 프로토타이핑 공정은 후속 가공이 필요할 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 복합 노즐들을 생성하는 것을 가능하게 한다. 도 1l, 도 1m 및 도 1n 은 래피드 프로토타이핑 공정에 의해서 제조된 채널 (17) 을 개략적으로 도시하며, 층들 (40) 은 비 융합된 파우더 주위의 재료를 융합시킴으로써 내부 채널을 생성하도록 서로 적층된다. 비 융합된 파우더는 노즐이 완성되면 제거된다. 인접한 두 층들 사이의 접합부 (41) 는 가시적인 단차부 또는 홈 (42) 을 생성한다. 홈들은 적어도 부분적으로 냉각제 채널을 따라서 내부로 연장된다. 홈들 (42) 의 축선 방향 연장부들은 최대한으로 가능한 정도로 냉각제의 유동 방향 (F) 또는 채널 (17) 의 중심 축선과 일치하도록 선택되고, 즉 접합부들 (41) 또는 홈들 (42) 의 방향은 유동 방해를 줄이기 위하여 적어도 채널의 길이의 절반을 따라서 일치한다. 접합부들 (41) 은 채널의 길이의 적어도 80% 를 따라서 유동 방향과 일치한다 (도 1b 의 예시적인 라인 (41) 참조). 홈 (42) 의 크기 (S) 는 0.1 내지 30 마이크로미터의 범위내에서 변화될 수 있거나 0.1 내지 30 마이크로미터의 범위 내에서 일정할 수도 있다. 크기는 사용되는 제조 장비의 해상도에 따라 달라질 수 있다. 유동 방향과 정렬된 홈들 또는 단차부들을 가짐으로써, 냉각제의 유동은 방해받지 않게 될 것이다. 여기에서 "일치" 또는 "정렬" 이라는 용어들은 이상적인 경로로부터 약 ±5도와 같은 작은 편차가 허용가능하다는 것을 포함한다.

사용시에, 도시된 공구는 냉각제가 홀더 바디 (2), 냉각제 공급 도관 (20), 밀봉부 (30), 유체 채널 (17) 을 통하여 차례로, 그리고 출구 (19) 로부터 적어도 하나의 활성 절삭날로 유동하면서 금속 공작물들을 선삭할 것이다.

달리 말하면, 단일 체결 부재 (12) 또는 나사 (12A) 는 절삭 인서트 (5) 와 노즐 (10) 모두를 고정한다.

공구 수명은 일반적으로 냉각제 공급 압력이 증가함에 따라 증가한다. 이것은 칩을 들어 올리고 절삭 인터페이스에 더 근접하게 접근하는 고압 냉각제의 능력에 기인할 수 있다. 이런 작용은 소착 (seizure) 영역을 감소시켜 마찰 계수를 낮추어 차례로 절삭 온도 및 절삭력들을 감소시키게 된다. 바람직하게는, 논의된 실시 형태들에서 사용되는 압력은 30 bar 이상, 종종 100 bar 이상의 냉각제 압력이다.

냉각제 채널 (17) 은 예를 들면 0.1 mm 내지 8 mm 의 범위내의 직경을 가질 수 있다.

따라서, 본 발명은 간단하고 경제적인 공정으로 비교적 복잡한 구조들로 유연하게 제조될 수 있는 절삭 공구 및 노즐을 제공한다. 냉각제 채널은 가변 횡단면을 가질 수 있다. 횡단면이 변함에 따라, 노즐 내의 몇몇 상이한 냉각제 채널들 사이에서 원하는 방식으로 냉각제의 체적 유량을 나눌 수 있다. 냉각제 속도를 증가시키는 것과 같이 냉각제 채널 (17) 의 출구 개구부 (19) 의 크기를 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 냉각제 채널 (17) 의 제 2 개구부 (19) 의 크기는 냉각제 채널의 최소 직경을 규정할 수 있다.

약간의 경우들에서, 밀링 커터들 및 드릴링 공구들에서 홈이 있는 냉각제 채널과 관련하여 이런 솔루션을 사용하는 것이 또한 유익할 수 있다.

본원에서, "포함하는 (including)" 과 같은 용어의 사용은 개방형이고, 그리고 "포함하는 (comprising) "과 같은 용어와 동일한 의미를 가지고, 그리고 다른 구조, 재료 또는 파트들 (acts) 의 존재를 배제하지 않는다. 마찬가지로, "할 수 있다" 또는 "할 수도 있다" 와 같은 용어들의 사용은 개방형이고, 그리고 구조, 재료 또는 파트들이 필요하지 않은 경우를 반영하지만, 이런 용어들을 사용하지 않으면 그 구조, 재료 또는 파트들이 필수적이라는 것을 반영하지 못한다. 구조, 재료 또는 파트들이 현재 필수적인 것으로 간주되는 한, 이들은 보통 말하는 그런 것으로 인식된다. "상부", "하부", "최상부", "바닥", "전방" 및 "후방" 과 같은 용어들은 당업자에 의해 인식되는 바와 같이 현재 도면들에 도시된 바와 같은 특징들을 지칭한다. "노즐" 이라는 용어는 "클램프" 및 "유도 부재" 와 같은 용어들로 택일적으로 대체될 수도 있다. "단차부" 또는 "홈" 이라는 용어는 주름, 플루트, 라이플, 노치 및 스코어 (score) 와 같은 용어들로 택일적으로 대체될 수도 있다.

본 발명이 바람직한 실시 형태에 따라 예시되고 설명되었지만, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명으로부터 벗어남이 없이 변경 및 변화가 이루어질 수 있음이 인식된다.

본 출원이 우선권을 주장하는 유럽 특허 출원 제 15174654.2 호 및 제 15174661.7 호의 개시 내용들은 본 명세서에 참고로 원용된다.

Claims (16)

1. 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구 (1) 로서,
   상기 절삭 공구 (1) 는 홀더 바디 (2), 절삭 인서트 (5) 및 노즐 (10) 을 갖고, 상기 노즐 (10) 은 체결 부재 (12) 를 위한 단일 관통 홀 (11) 과, 유동 방향 (F) 을 갖는 유체를 위한 적어도 하나의 내부 냉각제 채널 (17) 을 갖고,
   적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 은 길이를 가지며,
   적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 은 제 1 개구부 (18) 로부터 제 2 개구부 (19; 19'; 19") 로 연장되고, 상기 제 1 개구부 (18) 는 상기 홀더 바디 (2) 에서의 냉각제 공급 도관 (20) 에 연결되고,
   상기 노즐 (10) 은 전방 단부 (13), 후방 단부 (14) 및 바닥면 (15) 을 갖고, 상기 단일 관통 홀 (11) 은 상기 바닥면 (15) 과 대향하는 최상부면 (16) 사이에서 연장되고, 상기 제 2 개구부 (19; 19'; 19") 는 상기 전방 단부 (13) 에서 냉각제를 위한 출구로서 역할을 하고,
   적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 은 적어도 부분적으로 적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 을 따라서 내부로 연장되는 홈들 (42) 을 포함하고,
   적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 및 상기 제 1 개구부 (18) 는 상기 단일 관통 홀 (11) 로부터 이격되는 것을 특징으로 하는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈들 (42) 의 방향은 적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 의 길이의 적어도 절반을 따라서 상기 유동 방향 (F) 과 일치하는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈들 (42) 은 적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 의 길이의 적어도 80% 를 따라서 상기 유동 방향 (F) 과 일치하는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈 (42) 의 크기 (S) 는 0.1 내지 30 마이크로미터의 범위내인, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
5. 제 1 항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 은 가변 횡단면을 갖는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
6. 제 1 항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 은 0.1 mm 내지 8 mm 의 범위내의 직경을 갖는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
7. 제 1 항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 의 상기 제 2 개구부 (19) 의 크기는 적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 의 최소 직경을 규정하는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 노즐 (10) 은 선삭 적용들을 위한 제거가능한 노즐이고,
   상기 절삭 공구 (1) 는 상기 홀더 바디 (2) 에 대해 상기 노즐 (10) 을 냉각제가 통하지 않게 (coolant-tightly) 밀봉하는 수단 (25) 을 포함하는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 은 갑작스런 방향 변경없이 평탄한 경로를 따라가는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 단일 관통 홀 (11) 의 대향하는 측면들에서 연장되는 2 개의 상기 내부 냉각제 채널들 (17) 이 존재하는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 개구부 (18) 는 상기 단일 관통 홀 (11) 과 상기 후방 단부 (14) 사이에 위치되는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 (10) 의 상기 바닥면 (15) 은 상기 전방 단부 (13) 에 인접한 돌출부 또는 리세스와 같은 안내 디바이스 (23) 를 포함하여 상기 안내 디바이스 (23) 가 상기 절삭 인서트 (5) 또는 클램핑 수단 상의 리세스 또는 돌출부와 협동함으로써 상기 노즐 (10) 의 방향을 설정하는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 (10) 은 적층 제조 (additive manufacturing) 로 제조된 일체형 유닛인, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
14. 제 1 항에 있어서,
    단일 체결 부재 (12) 또는 나사 (12A) 는 절삭 인서트 (5) 와 노즐 (10) 을 모두 고정하는, 금속 칩 제거 가공을 위한 절삭 공구.
15. 금속 칩 제거 가공을 위하여 배열된 노즐 (10) 로서,
    상기 노즐 (10) 은 체결 부재 (12) 를 위한 단일 관통 홀 (11) 과, 유동 방향 (F) 을 갖는 유체를 위한 적어도 하나의 내부 냉각제 채널 (17) 을 갖고,
    적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 은 길이를 가지며,
    적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 은 제 1 개구부 (18) 로부터 제 2 개구부 (19; 19'; 19") 로 연장되고, 상기 제 1 개구부 (18) 는 홀더 바디 (2) 에서의 냉각제 공급 도관 (20) 에 연결가능하고,
    상기 노즐 (10) 은 전방 단부 (13), 후방 단부 (14) 및 바닥면 (15) 을 갖고, 상기 단일 관통 홀 (11) 은 상기 바닥면 (15) 과 대향하는 최상부면 (16) 사이에서 연장되고, 상기 제 2 개구부 (19; 19'; 19") 는 상기 전방 단부 (13) 에서 냉각제를 위한 출구로서 역할을 하고,
    적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 은 적어도 부분적으로 적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 을 따라서 내부로 연장되는 홈들 (42) 을 포함하고,
    적어도 하나의 상기 내부 냉각제 채널 (17) 및 상기 제 1 개구부 (18) 는 상기 단일 관통 홀 (11) 로부터 이격되는, 금속 칩 제거 가공을 위하여 배열된 노즐.
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