KR102560935B1

KR102560935B1 - 선삭 공구 홀더

Info

Publication number: KR102560935B1
Application number: KR1020217005145A
Authority: KR
Inventors: 마틴 젠첸베르거; 레무스 벤투리니; 크리스티안 괴베를
Original assignee: 세라티지트 오스트리아 게젤샤프트 엠.베.하
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2023-07-27
Also published as: KR20210042924A; US20210308773A1; WO2020023985A1; JP7312243B2; JP2022503506A; CN112351851A; AT16570U1; CN112351851B; EP3829802A1

Abstract

공작기계의 공구 피팅에 연결하기 위한 클램핑부(2)와 교체 가능한 절삭 인서트(20)를 수용하기 위한 시트(4)를 갖는 기계가공부(3)를 갖는 선삭 공구 홀더(1)가 제공된다. 선삭 공구 홀더(1)에는 기계가공부(3)에 냉각제를 공급하기 위한 내부 냉각제 가이드가 형성되며, 상기 냉각제 가이드는 적어도 하나의 제1 냉각제 입구(5) 및 기계가공부(3)에 시트(4)의 옆으로 배열된 적어도 하나의 제1 냉각제 출구(7a)를 갖는다. 제1 냉각제 출구(7a)는 시트(4)의 옆으로 배치되고 기계가공부(3)의 표면(8)에서 연장되는 보어(10)를 가지며, 그 안에 교체 가능한 노즐 바디(30)가 삽입되며, 노즐 바디는 보어(10)에 삽입된 생크 영역(31)과 상기 생크 영역에 대해 비스듬히 형성되고 기계가공부(3)의 표면(8) 상에 배열되는 노즐 출구 영역(32)을 갖는다. 내부 냉각제 채널(36)은 생크 영역(31)과 상기 생크 영역에 대해 비스듬히 있는 노즐 출구 영역(32)을 통해 연장된다. 섕크 영역(31)은 외주면에 리세스(37)를 가지며, 리세스 내로 선삭 공구 홀더(1)에 배치되고 섕크 영역(31)의 종축(L)에 횡방향으로 배치된 클램핑 요소(16)가 맞물리고, 클램핑 요소에 의해 노즐 바디(30)가 선삭 공구 홀더(1)에 고정된다.

Description

선삭 공구 홀더

본 발명은 선삭 공구 홀더(turning tool holder) 및 이러한 선삭 공구 홀더를 갖는 선삭 공구 시스템(turning tool system)에 관한 것이다.

공작물의 기계가공(machining of workpieces)에는 다양한 방법이 사용되며 그 중 선삭 가공이 상업적으로 가장 중요한 방법 중 하나이다. 특히 금속 재료의 기계가공에서 이와 관련하여 관찰할 수 있는 추세는 사용되는 선삭 공구(turning tool)의 냉각에 대한 요구 사항이 높아지는 추세와 관련하여 더욱 복잡한 기계가공 작업과 더욱 빠른 기계가공 속도에 대한 것이다. 기계가공이 점점 더 어려워지고 마찬가지로 선삭 공구의 냉각을 위해 더 높은 요구 사항을 설정하는 재료가 또한 사용되고 있다.

가공될 재료와 맞물리는 절삭날(cutting edge)이 특히 경질 금속(초경합금(cemented carbide)), 서멧(cermet) 또는 절단 세라믹(cutting ceramic)과 같은 특히 단단하고 내마모성 재료로 구성된 교체 가능한 절삭 인서트(cutting insert)에서 실현되며, 예를 들면, 강철과 같은 더 인성이 큰 재료의 선삭 공구 홀더의 시트에 고정되는 선삭 공구가 선삭 가공에 자주 사용된다. 선삭 공구에 별도로 형성된 냉각제 호스와 노즐을 통해 절삭날의 영역에 냉각제(절삭유)를 공급하는 오랫동안 존재해 온 기술에 추가로, 몇 년 동안, 선삭 공구 홀더의 내부를 통해 진행하는 적어도 하나의 냉각제 채널을 갖는 내부 냉각제 가이드(internal coolant guide)가 실현되는 선삭 공구가 점점 더 많이 사용되고 있다. 본 맥락에서, 용어 노즐은 여기서는 이 구조가 반드시 포커싱 또는 유속 증가 구성을 가질 필요없이 방향성 제트(directed jet)의 발생을 가능하게 하는 구조를 의미하는 것으로 이해된다.

선삭 공구 홀더에서 내부 냉각제 가이드를 실현할 때, 실제로 절삭날 영역으로 냉각제가 타겟화 된 방식으로 나오는 노즐이 선삭 동안 발생되는 칩에 의해 높은 정도의 마모에 노출되는 문제가 자주 발생한다. 특히 다양한 선삭 작업에 사용되거나 다양한 작동 파라미터들(operating parameters)에서 사용되는 선삭 공구 홀더의 경우, 노즐이 선삭 동안 발생되는 칩의 방해받지 않는 흐름을 방해하는 문제도 자주 발생한다.

본 발명의 목적은 생산 비용 효율적이고, 절삭날 영역으로의 특정 방향의 냉각제 공급(specifically directed coolant supply)을 가능하게 하고, 선삭 동안의 환경에 대해 강인하고(robust) 둔감하며(insensitive), 바람직하게는 또한 마이크로윤활(microlubrication)(MQL)으로서 알려진 것을 사용하는 것을 가능하게 하는 선삭 공구 홀더(turning tool holder) 및 선삭 공구 시스템(turning tool system)을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 제1항에 따른 선삭 공구 홀더에 의해 달성된다. 유리한 개선들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.

선삭 공구 홀더는 공작기계의 공구 피팅(tool fitting)에 연결하기 위한 클램핑부(clamping portion)와 교체 가능한 절삭 인서트를 수용하기 위한 시트(seat)를 갖는 기계가공부(machining portion)를 포함한다. 선삭 공구 홀더에는 기계가공부에 냉각제(절삭유)를 공급하기 위한 내부 냉각제 가이드가 형성되며, 상기 냉각제 가이드는 적어도 하나의 제1 냉각제 입구 및 시트의 옆으로 기계가공부에 배열된 적어도 하나의 제1 냉각제 출구를 갖는다. 냉각제 출구는 시트의 옆으로 배치되고 기계가공부의 표면에서 연장되는 보어(bore)를 가지며, 그 안에 교체 가능한 노즐 바디(nozzle body)가 삽입되며, 노즐 바디는 보어에 삽입된 생크 영역(shank region)과 상기 생크 영역에 대해 비스듬히 형성되고 기계가공부의 표면 상에 배열되는 노즐 출구 영역을 갖는다. 내부 냉각제 채널은 생크 영역과 상기 생크 영역에 대해 비스듬히 있는 노즐 출구 영역을 통해 연장된다. 섕크 영역은 외주면에 리세스(recess)를 가지며, 상기 리세스 내로 선삭 공구 홀더에 배치되고 섕크 영역의 종축에 횡방향으로 배치된 클램핑 요소(clamping element)가 맞물리고(체결되고), 클램핑 요소에 의해 노즐 바디가 선삭 공구 홀더에 고정된다.

노즐 바디는 교체 가능한 형태를 가지기 때문에, 마모의 경우 쉽고 비용 효율적으로 교체될 수 있다. 노즐 바디가 특별히 의도된 선삭 중에 공간적으로 방해가 되는 경우, 그것은 추가로 제거될 수 있으며 선택적으로 블라인드 플러그(blind plug)로 교체될 수 있다. 내부 냉각제 채널은 생크 부분과 상기 생크 부분에 대해 비스듬히 있는 노즐 출구 영역을 통해 연장되며, 상기 생크 부분과 노즐 출구 영역은 일체형으로(in one piece) 및/또는 모놀리식으로(monolithically) 형성될 수 있기 때문에, 특히 콤팩트한 구성(compact configuration)이 가능하다. 또한, 내부 냉각제 채널은 이러한 방식으로 유동 단면에 심한 변화없이 형성될 수 있으며, 그 결과 원하지 않는 압력 강하 및 원하지 않는 냉각제의 분리를 피할 수 있다. 노즐 바디는 선삭 공구 홀더에 배치되고 생크 부분의 종축에 횡방향으로 연장되는 클램핑 요소를 통해 기계가공부에 고정되기 때문에, 고정 메커니즘은 사용된 냉각제 및 칩 모두에 대해 잘 보호된다. 예를 들면 생크 부분에 보어의 암나사와 직접 상호작용하는 수나사가 제공되는 구성과 비교하여, 노즐 바디는 또한 매우 신속하게 고정될 수 있으며 기계가공부의 표면에서 돌출되는 노즐 바디의 그 부분에는 나사를 조이는 공구에 대한 공격(attack)의 지장을 주는 표면(disruptive surfaces)이 제공될 필요가 없게 된다.

일 개선예에 따르면, 클램핑 요소는 연통 방식으로(in a communicating manner) 보어에 연결되는 횡방향 보어(transverse bore)에 배치된다. 이 경우 특히 잘 보호되고 체결 메커니즘의 콤팩트한 배치가 실현된다. 이와 관련하여, 횡방향 보어는 예를 들면 특히 보어에 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다.

일 개선예에에 따르면, 횡방향 보어는 클램핑 요소의 수나사와 상호작용하는 암나사를 갖는 나사산이 형성된 보어이다. 이 경우 노즐 바디는 기계가공부에 특히 신속하고 신뢰 가능하게 고정될 수 있다. 클램핑 요소가 고정 나사(set screw)(즉, 측방향으로 돌출된 스크루 헤드를 갖지 않는 나사) 형태인 경우, 고정 메커니즘(fastening mechanism)의 특히 콤팩트한 구현(compact realization)이 달성된다.

일 개선예에 따르면, 리세스(recess)는 환형 방식으로 생크 영역을 둘러싸는 그루브(groove)이다. 이 경우, 노즐 바디를 제조할 때, 리세스는 선삭에 의해 특히 쉽고 비용 효율적으로 형성될 수 있다.

일 개선예에 따르면, 리세스는 생크 영역의 종축에 대해 비스듬하게 이어지는 클램핑 표면을 가지며 여기에 클램핑 요소의 홀딩 표면(holding surface)이 쐐기형(wedge-shaped) 방식으로 작용하며, 그 결과 노즐 바디가 기계가공부의 표면에 클램핑 된다. 이 경우, 노즐 바디는 경사면의 원리를 이용하여 기계가공부에 특히 신뢰 가능하게 고정되며 고정 메커니즘은 제조 공차에 매우 둔감하다. 클램핑 표면은 특히 바람직하게는 생크 부분의 종축에 대해 바람직하게는 20°내지 70°, 바람직하게는 35°내지 55°의 각도로 진행할 수 있다.

일 개선예에 따르면, 제1 회전 방지 요소가 기계가공부의 표면에 배치되며, 이것은 생크 영역의 종축을 중심으로 노즐 바디의 회전을 방지하기 위해 노즐 출구 영역의 바닥측에 있는 제2 회전 방지 요소와 상호 작용한다. 이 경우, 발생하는 냉각제 제트가 절삭 인서트의 의도된 영역으로 신뢰 가능하게 향하도록 하는 것이 특히 쉽고 비용 효율적인 방식으로 보장된다.

제1 회전 방지 요소가 돌출부이고 제2 회전 방지 수단이 노즐 출구 영역의 바닥측의 함몰부인 경우, 회전 방지 메커니즘의 또한 특히 쉽고 비용 효율적인 제조를 가능하게 만든다. 특히, 제2 회전 방지 요소는 기계가공부의 표면으로부터 연장되는 추가 보어에 배치되는 핀에 의해 형성될 수 있으며, 이는 특히 빠르고 비용 효율적인 선삭 공구 홀더의 제조를 가능하게 한다. 핀은 여기서 예를 들면 단순히 추가 보어 내로 가압될 수 있으며 또는 핀에는 추가 보어의 암나사와 상호 작용하는 수나사가 제공될 수 있다.

일 개선예에 따르면, 냉각제 출구는 노즐 바디로부터 나오는 냉각제 제트가 시트에 배치된 절삭 인서트의 경사면(rake face)으로 향하도록 배열된다. 이 경우 선삭 공구와 공작물의 가공된 표면의 특히 효율적인 냉각이 제공된다.

일 개선예에 따르면, 환형 밀봉 요소가 생크 영역의 외주면과 보어의 내주면 사이에 배열된다. 이 경우, 원치 않는 냉각제의 측방향 발생이 신뢰 가능하게 방지되고 밀봉 요소가 이러한 점에서 손상으로부터 신뢰 가능하게 보호된다. 밀봉 요소는 예를 들면 둘러싸는 홈에 배열된 O- 링에 의해 형성될 수 있다. 밀봉 요소가 노즐 출구 영역으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 리세스의 측부에 배열될 때는 언제든지, 노즐 바디를 위한 고정 메커니즘은 또한 먼지 및 냉각제와의 접촉에 대해 밀봉 요소에 의해 신뢰 가능하게 보호된다.

일 개선예에 따르면, 표면으로부터 연장되는 보어를 갖는 적어도 하나의 추가 냉각제 출구가 시트의 옆으로 기계가공부에 형성된다. 추가 냉각제 출구는 바람직하게는 제1 냉각제 출구와 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다. 추가 냉각제 출구의 제공은 두 개의 냉각제 제트들이 경사면에 공급되기 때문에 절삭날을 특히 효율적으로 냉각하는 것을 가능하게 만들 수 있다. 추가 냉각제 출구는 또한 예를 들면 냉각제 제트는 제1 냉각제 출구 대신에 추가 냉각제 출구 및 거기에 배열된 노즐 바디를 통해서만 절삭날의 영역으로 공급되는 것을 가능하게 만든다. 이 경우, 예를 들면 제1 냉각제 출구의 보어는 블라인드 플러그(blind plug)에 의해 폐쇄되는 것이 또한 가능하다. 이것은 특히 제1 냉각제 출구의 보어에 있는 노즐 바디의 배열이 칩 흐름을 방해하거나 다른 방식으로 선삭이 공간적으로 방해될 때는 언제든지 유리할 수 있다.

바람직하게는, 제1 냉각제 출구 및 추가 냉각제 출구는 노즐 바디가 제1 냉각제 출구의 보어 또는 추가 냉각제 출구의 보어 내로 선택적으로 삽입될 수 있는 방식으로 형성된다. 이 경우, 동일한 노즐 바디가 제1 냉각제 출구와 추가 냉각제 출구 모두에서 사용될 수 있으며, 그리고 선택적으로 동일한 블라인드 플러그가, 제1 냉각제 출구의 보어 또는 추가 냉각제 출구의 보어를 선택적으로 닫기 위해, 사용될 수 있다.

일 개선예에 따르면, 노즐 바디에 형성된 냉각제 채널은 단면의 급격한 변화가 없다. 이 경우, 노즐 바디에 의해 냉각제의 심한 압력 강하가 신뢰 가능하게 방지되며 절삭날 영역에 고압으로 냉각제 제트가 공급될 수 있다. 또한, 냉각제의 원하지 않는 분리가 방지될 수 있으며, 이는 특히 마이크로윤활(MQL)로 알려진 경우에 특히 유리하다.

일 개선예에 따르면, 냉각제 채널은 노즐 바디를 통해 공간적으로 만곡된 방식으로 연장된다. 냉각제 채널은 노즐 바디를 통해 방향의 급격한 변화없이 특히 아치형 방식으로 여기서 연장될 수 있다. 이 경우 바람직하지 않게 높은 압력 강하와 냉각제의 분리 위험이 특히 신뢰 가능하게 방지된다.

일 개선예에 따르면, 노즐 바디는 선삭 공구 홀더의 나머지와 다른 재료로 형성된다. 바람직하게는, 노즐 바디는, 예를 들면, 경질 금속(초경합금)과 같은 더 단단하고 더 내마모성인 재료로 형성될 수 있다. 이 경우, 노즐 바디가 예를 들면 흐르는 칩과 접촉하더라도 빠르게 마모되지 않는 상황이 달성된다.

상기 목적은 또한 청구항 제16항에 따른 선삭 공구 시스템에 의해 달성된다.

선삭 공구 시스템은 전술한 선삭 공구 홀더와 적어도 하나의 블라인드 플러그를 가지며, 이는 유체 기밀 방식으로 상기 보어를 폐쇄하기 위해 노즐 바디 대신 보어에 삽입될 수 있다. 추가 블라인드 플러그의 제공은 제1 냉각제 출구가 신뢰 가능하게 닫히는 것을 가능하게 만들며, 제공되는 경우, 제1 냉각제 출구의 보어에 노즐 바디의 배치가 의도된 선삭을 방해할 경우 다른 냉각제 출구를 대신 사용할 수 있다.

본 발명은 생산 비용 효율적이고, 절삭날 영역으로의 특정 방향의 냉각제 공급을 가능하게 하고, 선삭 동안의 환경에 대해 강인하고 둔감하며, 바람직하게는 또한 마이크로윤활(MQL)으로서 알려진 것을 사용하는 것을 가능하게 하는 선삭 공구 홀더 및 선삭 공구 시스템을 제공하는 효과가 있다.

본 발명의 추가적인 장점들 및 유리한 태양들은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시형태들에 대한 다음의 설명에 기초하여 명백해질 것이며,
도면에서:
도 1: 실장된 노즐 바디 및 실장된 블라인드 플러그를 갖는 일 실시형태에 따른 선삭 공구 홀더의 개략적인 사시도를 도시하며;
도 2: 도 1에서 선삭 공구 홀더의 경우의 기계가공부의 개략적 측면도를 도시하며;
도 3: 노즐 바디의 개략적인 사시도를 도시하며;
도 4: 노즐 바디의 개략적 측면도를 도시하며;
도 5: 도 1에서 선삭 공구 홀더의 경우의 기계가공부의 개략적인 평면도를 도시하며;
도 6: 도 5의 C-C를 따른 단면의 상세 확대도를 도시하며;
도 7: 블라인드 플러그의 개략도인 사시도를 도시하며;
도 8: 밀봉 요소가 없는 블라인드 플러그의 개략적인 측면도를 도시하며;
도 9: 도 5의 B-B를 따른 단면의 상세 확대도를 도시하며;
도 10: 도 5의 블라인드 플러그를 통해 D-D를 따른 단면의 상세 확대도를 도시하며;
도 11: 두 개의 실장된 노즐 바디를 갖는 선삭 공구 홀더의 개략적인 사시도를 도시하며;
도 12: 노즐 바디가 없고 블라인드 플러그가 없는 선삭 공구 홀더의 개략적 인 평면도를 도시한다.

선삭 공구 홀더(turning tool holder)(1)의 일 실시형태가 도 1 내지 도 12를 참조로 이하에서 설명된다. 구체적으로 예시된 예에서, 선삭 공구 홀더(1)는 모노 블록 홀더(monobloc holder)로 알려진 형태이지만, 선삭 공구 홀더(1)가 다른 구성들을 또한 수용할 수도 있다는 것을 고려해야 한다.

선삭 공구 홀더(1)는 공작기계(machine tool)의 공구 피팅(tool fitting)에 클램핑하기 위한 클램핑부(clamping portion)(2) 및 상기 클램핑부(2)와 일체형으로 및/또는 모놀리식으로 형성되며 교체 가능한 절삭 인서트(20)를 수용하기 위한 시트(seat)(4)가 형성된 기계가공부(machining portion)(3)를 갖는다. 선삭 공구 홀더(1)는 예를 들면 강철 또는 비교적 단단한 경금속으로 형성될 수 있다. 특정 예는 절삭 인서트(20)가 고정 나사(21)에 의해 시트(4)에 고정되도록 시트(4)가 형성되는 구현을 나타내지만, 예를 들면, 클램핑 슈(clamping shoe) 등에 의한 고정과 같은 다른 통상적인 구성들도 또한 가능하다.

가공될 재료와 맞물리는 절삭날(22)은 그 자체가 공지된 방식으로 절삭 인서트(20) 상에 형성된다. 절삭 인서트(20)는 경질이며 내마모성 재료로 제조되며 특히 경금속 (초경합금), 서멧 또는 절삭 세라믹으로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 절삭 인서트(20)는 특히 연속적으로 사용될 수 있는 복수의 절삭날 영역들을 갖는 인덱싱 가능한 인서트(indexable insert)의 형태일 수 있다.

선삭 공구 홀더(1)는 선삭 공구 홀더(1)의 내부를 통해 기계가공부(3)로 냉각제(절삭유)를 공급하도록 형성된 내부 냉각제 가이드(internal coolant guide)를 갖는다. 내부 냉각제 가이드는 그를 통해 냉각제가 내부 냉각제 가이드로 공급될 수 있는 적어도 하나의 제1 냉각제 입구(5)를 갖는다. 비록 예시된 실시형태는 클램핑부(2)의 단부면에 형성된 단지 하나의 냉각제 입구(5)만을 도시하지만, 선삭 공구 홀더(1)는 바람직하게는 각 경우 연통 방식으로(in a communicating manner) 내부 냉각제 가이드에 연결된 복수의 대안적으로 사용 가능한 냉각제 입구들(5)을 가질 수 있다. 각각 특별히 필요하지 않은 냉각 입구들은 예를 들면 제1 냉각제 입구(5)에 대해 도 1에 도시된 바와 같이 폐쇄 요소(closure element)(6)에 의해 폐쇄될 수있다.

특히 도 11 및 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 구체적으로 도시된 예의 선삭 공구 홀더(1)는 시트(4)의 옆으로 기계가공부(3)의 상부 표면(8)에 각각 형성되는 제1 냉각제 출구(7a) 및 추가 냉각제 출구(7b)를 갖는다. 본 실시형태에서, 제1 냉각제 출구(7a) 및 제2 냉각제 출구(7b) 모두는 교체 가능한 절삭 인서트(20)의 경사면에 냉각제를 공급하도록 형성된다.

특히 도 1, 도 2 및 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에서 마찬가지로 내부 냉각제 가이드에 유체적으로 연결되고 그를 통해 절삭 인서트(20)의 자유 표면에 냉각제가 공급될 수 있는 제3 냉각제 출구(9)가 더 형성된다.

제1 냉각제 출구(7a)와 추가 냉각제 출구(7b)는 그 공간적 위치를 제외하고는 실질적으로 동일한 형태를 갖기 때문에, 단지 제1 냉각제 출구(7a)만 아래에서 더 상세히 설명되고 상기 설명은 추가 냉각제 출구(7b)에 유사하게 적용된다.

제1 냉각제 출구(7a)는 기계가공부(3)의 표면(8)에서 선삭 공구 홀더(1)의 재료로 연장되는 보어(10)를 가지며, 내부 냉각제 가이드를 통해 제1 냉각제 입구(5)에 그리고 선택적으로 추가 냉각제 입구(존재하는 경우)에 유체 소통 가능하게 연결된다. 실시형태에서, 보어(10)는 원통형 보어의 형태이고, 그 종축은 표면(8)에 수직으로 연장된다. 실시형태에서, 보어(10)에는 특히 스무스한(smooth) 벽이 제공된다.

특히 도 6, 도 9 및 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 교환 가능한 노즐 바디(30)는 제1 냉각제 출구(7a)의 보어(10)에 삽입되며 이하에서 더 상세히 설명된다. 노즐 바디(30)는 바람직하게는 선삭 공구 홀더의 나머지와 다른 재료, 특히 더 경질이며 더 내마모성인 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 노즐 바디(30)는 경금속(초경합금)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 특히 흐르는 칩으로 인한 마모에 강하다. 노즐 바디(30)는 또한 도 3 및 도 4에 개별적으로 도시되어 있다. 노즐 바디(30)는 일체형 및/또는 모놀리식으로 형성되고 보어(10)에 삽입될 수 있는 방식으로 형성된 생크 영역(shank region)(31) 및 상기 생크 영역에 비스듬히 형성된 노즐 출구 영역(32)을 갖는다. 생크 영역(31)은 도 4에 개략적으로 도시된 종축(L)에 대해 회전 대칭으로서 형성된다. 구체적으로 예시된 실시형태에서, 생크 영역의 외주 상에 환형으로 둘러싸는 오목부(depression)가 형성되며, 여기에 환형 밀봉 요소(40)가 배치된다. 예시된 구성에서, 환형 밀봉 요소(40)는 고무로 이루어진 O- 링으로서 구현된다. 생크 영역(31) 및 환형 밀봉 요소(40)는 생크 영역(31)이 보어(10)에 삽입될 수 있고 환형 밀봉 요소(40)가 여기에서 생크 영역(31)의 외주면과 보어(10)의 내주면 사이에서 밀봉 방식으로 배치되도록 치수가 정해진다. 이러한 방식으로, 환형 밀봉 요소(40)는 생크 영역(31)의 외주면과 보어(10)의 내주면 사이에서 원치 않는 냉각제의 통과를 방지한다.

비스듬히 있는 노즐 바디(30)의 노즐 출구 영역(32)은 생크 영역(31)이 보어(10) 내로 삽입될 때 노즐 출구 영역(32)의 바닥측이 기계가공부(3)의 표면(8)에 놓이도록 설계된다. 노즐 바디(30)를 그 배향으로 고정하고 종축(L)을 중심으로 한 노즐 바디(30)의 회전을 방지하기 위해, 기계가공부(3)의 표면(8)에 제1 회전 방지 요소(11)가 배치되며 이것은 노즐 출구 영역(32)의 바닥측에 배치된 제2 회전 방지 요소(33)와 상호 작용한다. 도면에 도시된 예시적인 실시형태에서, 제2 회전 방지 요소(33)는 노즐 출구 영역(32)의 바닥측에 오목부의 형태이며, 제1 회전 방지 요소(11)는 특히 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 오목부에 결합되는 돌출부의 형태이다. 이것은 특히 쉽고 비용 효율적인 방식으로 실현될 수 있다. 그러나, 제1 회전 방지 요소(11)가 오목부 형태이고 제2 회전 방지 요소(33)가 돌출부 형태인 반대 구성도 또한 가능하다. 도시된 예에서, 제1 회전 방지 요소(11)는 기계가공부(3)의 표면(8)으로부터 연장되는 보어(13)에 삽입되는 핀(12)에 의해 형성되며, 이것은 특히 비용 효율적인 실현을 가능하게 한다. 핀(12)은 예를 들면 매끄러운 벽을 갖는 보어(13)에 가압될 수 있거나 또는 핀(12)에 보어(13)의 대응하는 암나사와 상호 작용하는 수나사가 제공될 수 있다.

노즐 바디(30)는 노즐 출구 영역(32) 상에 제1 회전 방지 요소(11)와 제2 회전 방지 요소(33)의 상호 작용을 통해 설계된 냉각제 제트(분사)를 위한 출구 개구(35)를 가지며, 냉각제 제트는 시트(4) 상에 배열된 절삭 인서트(20)의 경사면으로 향한다. 특히 도 6 및 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부 냉각제 채널(36)이 생크 영역(31) 및 상기 생크 영역에 대해 비스듬한 노즐 출구 영역(32)을 통해 연장되며 내부 냉각제 채널(36)은 내부 냉각제 가이드로부터 출구 개구(35)로 냉각제를 안내하도록 형성된다. 이 경우 내부 냉각제 채널(36)은 노즐 바디(30)를 통해 공간적으로 만곡된 방식으로 연장되며 단면의 급격한 변화가 없으며, 그 결과 노즐 바디(30)의 냉각제가 출구 개구(35)의 방향으로 스무스하게 편향된다. 생크 영역(31)에서, 내부 냉각제 채널(36)은 종축(L)에 실질적으로 평행하고 동축으로 연장된다.

보어(10)에서 노즐 바디(30)의 체결은 도 3, 도 4 및 도 6을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명된다.

도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 노즐 바디(30)의 생크 영역(31)에는 리세스(recess)(37)가 제공된다. 예시적인 실시형태에서, 리세스(37)는 환형 방식으로 생크 영역(31)을 둘러싸는 그루브(groove)의 형태이다. 예시된 실시예에서, 그루브는 특히 종축(L)에 동축으로 환형 방식으로 주위를 진행하며, 이것은 특히 쉽고 비용 효율적인 제조를 가능하게 한다. 또한, 리세스(37)는, 도 4 및 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 실질적으로 사다리꼴인 단면 프로파일을 갖는다. 특히 도 6에서 식별할 수 있는 바와 같이, 선삭 공구 홀더(1)의 기계가공부(3)에는 보어(10)에 연통되는 방식으로(in a communicating manner) 연결되는 횡방향 보어(14)가 형성된다. 횡방향 보어(14)는 보어(10)에 횡방향으로 연장되고 결과적으로 또한 생크 영역(31)의 종축(L)에 횡방향으로 연장된다. 특히, 횡방향 보어(14)는 종축(L)에 수직으로 연장될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 횡방향 보어(14)는 암나사를 갖는 나사산이 형성된 보어의 형태이고 기계가공부(3)의 측부 표면까지 연장된다.

횡방향 보어(14)에는 노즐 바디(30)를 기계가공부(3)에 고정하기 위해 생크 영역(31)의 리세스(37)에 맞물리도록 형성된 클램핑 요소(16)가 배열된다. 클램핑 요소(16)에는 횡방향 보어(14)의 암나사와 상호 작용하는 수나사가 제공된다. 보어(10)로부터 멀어지는 쪽을 향하는 클램핑 요소(16)의 측부에는 나사 체결 공구를 위한 맞물림(체결) 구조(engaging structure)가 제공되며, 상기 맞물림 구조를 통해 클램핑 요소(16)가 나사 체결 공구에 의해 작동될 수 있으며, 이것은 기계가공부(3)의 측부 표면으로부터 횡방향 보어 내로 삽입된다. 맞물림(체결) 구조는 예를 들면 일자 드라이버, 십자 홈, 육각 소켓 등을 위한 슬롯의 형태일 수 있다. 구체적으로 예시된 실시형태에서, 클램핑 요소(16)는 고정 나사의 형태이다.

도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 노즐 바디(30)의 생크 영역(31)에서, 리세스(37)는 생크 영역(31)의 종축(L)에 대해 비스듬하게 이어지는 클램핑 표면(37a)을 가지며 리세스(37)의 사다리꼴 단면 프로파일에 의해 생성된다. 클램핑 표면(37a)은 노즐 출구 영역(32)으로부터의 거리가 증가함에 따라 종축(L)으로부터 벗어나는 방식으로 여기서 비스듬하게 정렬되고, 따라서 노즐 출구 영역(32)으로부터의 거리가 증가함에 따라 생크 영역(31)의 외주가 넓어진다. 보어(10)를 향하는 클램핑 요소(16)의 단부면은 측방향으로 경사지며(bevelled) 및/또는 챔퍼되며(chamfered), 그 결과 종축(L)에 대해 또한 비스듬하게 진행하는 유지면(16a)이 형성된다. 따라서 클램핑 요소(16)의 외주는 보어(10)의 방향으로 테이퍼진다. 생크 부분(31) 상의 리세스(37)의 위치와 횡방향 보어(14)의 위치는 서로 매칭되며 클램핑 요소(16)의 홀딩 표면(holding surface)(16a)은 클램핑 요소(16)가 횡방향 보어(14) 내로 나사 체결될 때 노즐 바디(30)가 보어(10) 내로 이동되는 방식으로 경사면의 원리에 따라 쐐기형 방식으로 리세스(37)의 클램핑 표면(37a)에 작용한다. 이러한 방식으로, 노즐 바디(30)는 기계가공부(3)의 표면(8)에 대해 클램핑되고, 그 결과 제1 회전 방지 요소(11) 및 제2 회전 방지 요소(33)는 또한 형상-끼워맞춤 결합(form-fitting engagement)으로 유지된다.

리세스(37)는 클램핑 요소(16)와 리세스(37)에 의해 형성된 클램핑 메커니즘이 냉각제로부터 보호되는 방식으로 배열되도록 노즐 출구 영역(32)과 환형 밀봉 요소(40) 사이의 생크 영역(31) 상에 배열된다.

추가 냉각제 출구(7b)는 제1 냉각제 출구(7a)에 대응하여 설계된다. 결과적으로, 보어(10) 및 횡방향 보어(14)에는 마찬가지로 클램핑 요소(16)가 제공되고, 기계가공부(3)의 표면(8) 상에 제1 회전 방지 요소(11)도 제공된다.

제1 냉각제 출구(7a) 및 추가 냉각제 출구(7b)의 대응하는 구성 때문에, 노즐 바디(30)는 제1 냉각제 출구(7a)의 보어(10) 또는 추가 냉각제 출구(7b)의 보어 (10)에 선택적으로 삽입될 수 있다. 또한, 예를 들면, 예를 들어 도 11에 도시된 바와 같이, 각각의 경우에 노즐 바디(30)를 제1 냉각제 출구(7a)의 보어(10) 및 제2 냉각제 출구(7b)의 보어(10) 모두에 삽입하는 것이 가능하다. 단지 하나의 노즐 바디(30)를 사용하려고 의도되는 경우, 이것은 예를 들면 제1 냉각제 출구(7a)의 보어(10) 또는 추가 냉각제 출구(7b)의 보어(10)에 있는 노즐 바디(30)의 배열이 선삭하는 동안 공간적으로 지장을 주는 영향(spatially disruptive effect)을 미칠 수도 있는 경우가 될 수 있으며, 이 경우, 제1 냉각제 출구(7a)의 보어(10) 또는 추가 냉각제 출구(7b)의 보어(10)는 이하에서 또한 기술되는 블라인드 플러그(blind plug)(50)에 의해 폐쇄될 수 있다. 도 1, 도 2, 도 5 및 도 10에 각 경우 블라인드 플러그(50)에 의해 추가 냉각제 출구(7b)가 유체 기밀 방식으로 폐쇄되는 상황이 도시된다.

제1 냉각제 출구(7a)와 제2 냉각제 출구(7b)를 모두 사용하지 않으려는 의도가 있을 때, 상기 냉각제 출구들 모두는 각각의 블라인드 플러그(50)에 의해 폐쇄될 수 있다.

블라인드 플러그(50)가 환형 밀봉 요소(40)가 없는 측면도로 도 8에 도시되며, 그 위에 배열된 환형 밀봉 요소(40)를 갖는 사시도로 도 7에 도시된다. 블라인드 플러그(50)는 생크 영역(51)을 가지며, 그 외주면은, 도 7 및 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 노즐 바디(30)의 생크 영역(31)과 실질적으로 동일한 형태를 갖는다. 단순화를 위해, 환형 밀봉 요소(40)는 도 10에 도시되지 않는다. 블라인드 플러그의 생크 영역(51)은 클램핑 표면(37a) 및 환형 밀봉 요소(40)가 수용되는 둘러싸는 오목부(함몰부)를 갖는 리세스(37)를 갖는다. 노즐 출구 영역(32) 대신에, 노즐 바디(30)의 경우 블라인드 플러그(50)는 평평한 커버 영역(52)을 가지며, 이는 보어(10)보다 약간 더 큰 단면을 가지며 생크부(51)가 보어(10)에 수용될 때 기계가공부(3)의 표면(8)으로부터 크게 돌출되지 않는 방식으로 평평하게 형성된다.

블라인드 플러그(50)의 생크 영역(51)과 노즐 바디(30)의 생크 영역(31)의 실질적으로 동일한 구성으로 인해, 노즐 바디(30)에 대해 이전에 설명된 바와 같이, 블라인드 플러그(50)는 동일한 방식으로 제1 냉각제 출구(7a)의 보어(10) 및 제2 냉각제 출구(7b)의 보어에서 클램핑 요소(16)에 고정될 수 있다.

Claims

선삭 공구 홀더(1) 및 적어도 하나의 블라인드 플러그(50)를 갖는 선삭 공구 시스템으로서,
상기 선삭 공구 홀더(1)는 공작기계의 공구 피팅에 연결하기 위한 클램핑부(2)와 교체 가능한 절삭 인서트(20)를 수용하기 위한 시트(4)를 갖는 기계가공부(3)를 가지며,
선삭 공구 홀더(1)에는 기계가공부(3)에 냉각제를 공급하기 위한 내부 냉각제 가이드가 형성되며, 상기 냉각제 가이드는 적어도 하나의 제1 냉각제 입구(5) 및 시트(4)의 옆으로 기계가공부(3)에 배열된 적어도 하나의 제1 냉각제 출구(7a)를 가지며,
제1 냉각제 출구(7a)는 시트(4)의 옆으로 배치되고 기계가공부(3)의 표면(8)에서 연장되는 보어(10)를 가지며, 그 안에 교체 가능한 노즐 바디(30)가 삽입되며, 노즐 바디는 보어(10)에 삽입되는 생크 영역(31)과 상기 생크 영역에 대해 비스듬히 형성되고 기계가공부(3)의 표면(8) 상에 배열되는 노즐 출구 영역(32)을 가지며,
내부 냉각제 채널(36)은 생크 영역(31)과 상기 생크 영역에 대해 비스듬히 있는 노즐 출구 영역(32)을 통해 연장되며,
섕크 영역(31)은 외주면에 리세스(37)를 가지며, 리세스 내로 선삭 공구 홀더(1)에 배치되고 섕크 영역(31)의 종축(L)에 횡방향으로 배치된 클램핑 요소(16)가 맞물리고, 클램핑 요소에 의해 노즐 바디(30)가 선삭 공구 홀더(1)에 고정되며,
표면(8)으로부터 연장되는 보어(10)를 갖는 적어도 하나의 추가 냉각제 출구(7b)가 시트의 옆으로 기계가공부(3)에 형성되며,
제1 냉각제 출구(7a) 및 추가 냉각제 출구(7b)는 노즐 바디(30)가 제1 냉각제 출구(7a)의 보어(10) 또는 추가 냉각제 출구(7b)의 보어(10) 내로 선택적으로 삽입될 수 있는 방식으로 형성되며,
상기 블라인드 플러그(50)는 상기 보어(10)를 유체 밀봉 방식으로 폐쇄하기 위하여 노즐 바디(30) 대신에 제1 냉각제 출구(7a)의 보어(10) 또는 추가 냉각제 출구(7b)의 보어(10) 내로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제1항에 있어서,
클램핑 요소(16)는 연통 방식으로 보어(10)에 연결되는 횡방향 보어(14)에 배치되는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제2항에 있어서,
횡방향 보어(14)는 클램핑 요소(16)의 수나사와 상호작용하는 암나사를 갖는 나사산이 형성된 보어인 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제1항에 있어서,
리세스(37)는 환형 방식으로 생크 영역(31)을 둘러싸는 그루브인 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제1항에 있어서,
리세스(37)는 생크 영역(31)의 종축(L)에 대해 비스듬하게 이어지는 클램핑 표면(37a)을 가지며 여기에 클램핑 요소(16)의 홀딩 표면(16a)이 쐐기형 방식으로 작용하며, 그 결과 노즐 바디(30)가 기계가공부(3)의 표면(8)에 클램핑 되는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제1항에 있어서,
제1 회전 방지 요소(11)가 기계가공부(3)의 표면(8)에 배치되며, 이것은 생크 영역(31)의 종축(L)을 중심으로 노즐 바디(30)의 회전을 방지하기 위해 제2 회전 방지 요소(33)와 노즐 출구 영역(32)의 바닥측에서 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제6항에 있어서,
제1 회전 방지 요소(11)는 돌출부이고 제2 회전 방지 수단(33)은 노즐 출구 영역(32)의 바닥측의 함몰부인 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제1항에 있어서,
제1 냉각제 출구(7a)는 노즐 바디(30)로부터 나오는 냉각제 제트가 시트(4)에 배치된 절삭 인서트(20)의 경사면으로 향하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제1항에 있어서,
환형 밀봉 요소(40)가 생크 영역(31)의 외주면과 보어(10)의 내주면 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제9항에 있어서,
밀봉 요소(40)가 노즐 출구 영역(32)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 리세스(37)의 측부에 배열되는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제1항에 있어서,
노즐 바디(30)에 형성된 냉각제 채널(36)은 단면의 급격한 변화가 없는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제1항에 있어서,
냉각제 채널(36)은 노즐 바디(30)를 통해 공간적으로 만곡된 방식으로 연장되는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
제1항에 있어서,
노즐 바디(30)는 선삭 공구 홀더(1)의 나머지와 다른 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 선삭 공구 시스템.
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