KR102582310B1

KR102582310B1 - 가변 각 구조를 가진 주변부 절삭 변부를 가진 엔드밀

Info

Publication number: KR102582310B1
Application number: KR1020207023780A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 코이프만; 레오니드 쉬피겔만
Original assignee: 이스카 엘티디.
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2023-09-25
Also published as: KR20200123425A; CN111741827B; CN111741827A; US20190262913A1; EP3758875A1; JP2021514860A; TW201936303A; BR112020017103B1; RU2020127228A; JP7227259B2; IL276551A; US10486246B2; BR112020017103A2; WO2019162946A1; TWI766145B; IL276551B1; IL276551B2; CA3092201A1

Abstract

숄더링 및/또는 슬로팅 적용을 위한 엔드밀은 절삭 변부를 포함하는 적어도 하나의 치형부를 포함한다. 절삭 변부는 절삭 단부 면으로부터 후방으로 연장되는 제1 서브 변부 및 제1 서브 변부로부터 후방으로 연장되는 제2 서브 변부를 포함한다. 각도 전이 교차부는 제1 서브 변부가 끝나고 제2 서브 변부가 시작되는 위치를 형성한다. 각도 전이 교차부는 일반적으로 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 20% 내지 75%에 위치하고, 보다 구체적으로 레이크 각도의 증가 및/또는 절삭 변부의 나선각도의 상당한 증가가 존재하는 일반 위치 내에 위치한다.

Description

가변 각 구조를 가진 주변부 절삭 변부를 가진 엔드밀

본 출원의 주제는 숄더링(shouldering) 및/또는 슬로팅(slotting) 적용예를 위해 구성되고 특히 가변 각 구조를 가진 주변부 절삭 변부를 포함한 엔드밀에 관한 것이다.

단일 절삭 변부를 따라 변화하는 각도들이 다수의 출판물, 예를 들어 문헌 제 US6,991,409호 및 기고 "주제의 변화" (절삭 공구 공학 매거진, 2004년 10월, 볼륨 56, 제10호)에 공지되어 있다.

상기 기고에서, "가변"이라는 용어는 서로 다르게 이용된다. 본 출원에서, 상기 용어의 이용은 서로 다른 축 방향 위치에서 적어도 하나의 다른 값을 가지는 각도를 갖는 단일 주변부 변부에 관한 것이다(즉, 상기 각도는 플루트(flutes)에 의해 분리되지만 동일한 변부를 따라 엔드밀 주위에서 원주방향으로 이격된 다른 절삭 변부들의 각도들과 비교되지 않는다). 상기 엔드밀은 또한 각각의 축 방향 길이를 따라 가변 각을 가지며 동일한 축 방향 위치에서 다른 절삭 변부 값과 상이할 수 있는 엔드밀의 다른 치형부들 상에서 추가적인 절삭 변부를 포함할 수 있는 것을 이해할 것이다.

상기 출판물서, 가변 각도들이 이용되어 채터(chatter)를 감소시키고 다음에 공구 수명을 증가시킬 수 있다. 엔드밀의 모든 특징은 전형적으로 공구 수명의 향상과 관련되지만, 본 출원의 주제는 공구 수명을 개선하기 위해 가변 각도를 다른 방식으로 이용한다.

특히, 본 출원은 주변부로 연장되는 절삭 변부(즉, 엔드밀의 절삭 단부면에 위치된 변부가 아니라 엔드밀의 기본 축 방향을 따라 연장되는 변부)를 이용하여 밀링하도록 설계된 엔드밀에서 유리한 것으로 믿어진다. 예를 들어, 숄더링 적용예들은, 공작물의 외측 주변부 주위에서 전형적으로 엔드밀의 직경에 해당하는 깊이 또는 종종 상기 직경의 두 배에 해당하는 깊이로 그러나 이에 한정되지 않는 밀링 가공하기 위해 주변부로 연장되는 변부들을 이용한다. 유사하게, 슬로팅 적용예들은 공작물 속으로 들어가서 동일한 깊이에 슬롯(slot) 또는 유사형상을 형성하기 위해 엔드밀의 주변부 변부를 이용할 수 있다. "숄더링 및/또는 슬로팅 적용예들을 위해 구성된 엔드밀"이라는 용어는 페이싱(facing) 작업(즉, 절삭 단부 면에서 축 방향 변부를 이용한 밀링)을 위해 구성된 엔드밀을 제외시키도록 의도된 것이 아니라 오직 페이싱 작업을 위해 구성되고 숄더링 및/또는 슬로팅 작업을 위해 구성되지 않는 엔드밀(즉, 페이스 밀(face mills))을 제외시키도록 의도된 것이다.

간결한 설명을 위해, 본 명세서에 설명된 모든 각도는 주변부로 연장되는 절삭 변부 또는 치형부에 관한 것이며 절삭 단부 면에 위치한 축 방향 절삭 변부 또는 치형부 또는 심지어 축 방향 치형부 및 주변부 치형부 사이에서 연장되는 코너 절삭 변부에 관한 것이 아니라는 것으로 이해한다. 따라서, 약칭된 용어“절삭 변부”는 하기 설명에서 "주변부 절삭 변부”대신에 이용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 레이크 각(rake angle)이라는 용어는 보다 구체적으로 반경 방향 레이크 각이라고 설명될 수 있는 것으로 이해한다. 주어진 치형부가 축 방향 절삭 변부 또는 축 방향 레이크 각을 포함하지 않는 것으로 이해되어서는 안 된다.

일반적으로, 명세서 및 청구 범위에서, 주어진 서브-변부를 따라 각도가 "동일한" 것으로 설명되지 않는 한, 상기 각도는 가변적일 수 있다. 예를 들어, 절삭 변부가 "나선 각도(helix angle)"를 가진다고 설명될 때, 서브 변부를 따라 상이한 나선 각, 즉 각도 범위가 존재할 수 있다.

본 발명의 목적은 개선된 엔드밀을 제공하는 것이다.

발명의 요약

숄더링(shouldering) 및/또는 슬로팅(slotting) 적용 과정 동안에 엔드밀의 주변부 변부의 초기 마모가 생크보다 절삭 단부 면에 더 가까운 유효 절삭 길이의 일부분을 따라 발생하는 것으로 관찰되었다. 이론에 구속되지 않고, 우선 마모가 (즉, 절삭 단부 면과 더 가까운 절삭 변부가 공작물과 조기에 접촉하는) 부분에 발생하고 절삭 변부의 나머지 부분에 대해 가장 긴 시간 동안 공작물과 계속해서 접촉하는 사실에 의해 전형적으로 가장 많은 양의 마모가 상기 부분에서 발생하는 것으로 여겨진다.

본 발명의 주제는 절삭 단부 면에 근접한 위치에서 마모를 지연시켜서 엔드밀의 공구 수명을 증가시키도록 설계된 하나 이상의 가변 각도를 가지도록 구성된 치형부를 포함하는 엔드밀에 관한 것이다.

상기 초기 마모의 정확한 위치는 상이한 가공 조건(예를 들어, 절삭 깊이) 또는 적용예들(예를 들어, 슬로팅 대 숄더링, 가공 깊이 등)에 의해 상이한 축 방향 위치에서 시작하는 것으로 이해될 것이다. 그러나, 초기 마모의 정확한 위치는 전형적으로 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 20% 내지 75% 이내에서 더욱 일반적으로 상기 유효 절삭 길이의 20% 내지 50% 이내의 축 방향 위치에서 발생된다.

본 출원의 주제의 제1 특징에 따르면, 숄더링 및/또는 슬로팅 적용을 위한 엔드밀이 제공되며, 적어도 하나의 절삭 변부는 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 20% 내지 75%에 위치하는 가변 각도 구조를 갖는다.

가변 각도는 레이크 각도, 나선 각도 또는 둘 다일 수 있다.

아래 설명에서, 보다 일반적으로 이용되는 용어 "가변 각도(구성)" 대신에, "각도 전이 교차부", 즉 각도가 변하는 위치 및 각도의 형태가 변화하는 위치가 보다 정확한 정의를 위해 이용될 것이다.

따라서, 보다 정확하게, 숄더링 및/또는 슬로팅 적용을 위한 엔드밀이 제공되며, 적어도 하나의 절삭 변부는 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 20% 내지 75%에 위치하는 각도 전이 교차부를 가지며, 각도 전이 교차부의 위치는 하기 조건들 중 가장 앞서 발생하는 조건 또는 동일한 축 방향 위치에 위치하면 양쪽 조건들에서 정의된다: 각도 전이 교차부에서 레이크 각도가 절삭 단부 면과 근접한 모든 레이크 각도보다 더 큰 제1 조건, 또는 각도 전이 교차부에서 나선 각도가 각도 전이 교차부에 바로 인접하고 전방에 위치한 나선 각도보다 상당히 더 큰 제2 조건.

제1 조건을 설명하기 위해, 마모가 시작될 것으로 예상되는 부분에서 변부를 둔하게(dulling) 하여 (공작물에 충격을 주는 더욱 날카로운 변부에 의해) 절삭 변부는 더 높은 레이크 각도로 더욱 마모되기 쉽기 때문에, 상기 부분에서 발생되는 마모는 지연된다.

상대적으로 더 둔한 변부가 상대적으로 더 날카로운 변부보다 공작물을 덜 효과적으로 절삭하고 따라서 가장 앞선 부분에서 절삭 효율이 또한 감소하지만 연장된 공구 수명은 전반적인 이점을 제공한다는 것이 밝혀졌다.

공구 수명을 연장하기 위해 다른 메커니즘을 이용하는 제2 조건을 설명하기 위해, (하기 설명과 같이 정량적으로 적어도 5%의 급격한 변화로서 정의되는) 상당한 나선 각도의 변화를 형성하면 (일정하거나 점진적인 곡선의 나선형 절삭 변부에 의해 형성된 전형적인 매끄러운 절삭 동작과 다르게) 절삭 단부 면으로부터 후방으로 상당한 축 방향 거리에서 형성된 칩이 갑자기 충돌하는 것으로 여겨진다. 상기 충돌 작용은 절삭 단부 면에 더 근접하고 취약한 영역보다 충격이 발생하는 위치에서 초기 마모를 증가시키는 것으로 여겨진다. 다르게 말하면, 상기 특징은 특정 위치에서 마모를 증가시키고 따라서 진행을 제어하려는 의도적인 시도이다.

상기 별도의 유리한 기능 이외에 양쪽 조건들을 이용하는 엔드밀의 이점에 의하면: 예상 마모 영역에서 레이크 각도의 감소에 의해 마모는 지연되고 절삭 효율도 감소되며, 결과적으로 더 높고 공격적인 나선 각도가 절삭 효율을 향상시키고 상대적으로 더 둔한 변부에 의해 감소된 절삭 효율을 보상할 수 있다. 두 개의 특징들이 서로의 영향을 상쇄하는 것처럼 보이지만, 상대적으로 날카로운 절삭 변부가 더 큰 나선 각도에 의해 발생되는 더욱 적극적인 절삭 작업보다 마모의 더 큰 원인으로 여겨지고 따라서 양쪽 특징들의 보완적인 효과가 유리한 것으로 여겨진다.

시험된 공구는 전방 절삭 표면과 근접한 전형적인 영역에서 마모가 지연되고 각도 전이 교차부에서 발생이 시작되어 공구의 원하는 수명 연장이 달성되어 상기 특징들이 발생되는 것을 보여준다. 흥미롭게도 그리고 비전형적으로, 실험하는 동안, 각도 전이 교차부에서 마모가 발생한 후에, 마모는 후방을 향해(즉, 절삭 단부 면으로부터 멀어지며) 증가하고 단지 연속적으로 각도 전이 교차부로부터 전방을 향해 증가하는 것으로 관찰되었다.

상기 가변 레이크 각도 구조는 즉 가장 앞선 부분이 상대적으로 작지만 아직까지 양의 레이크 각도(예를 들어, 3°)를 가지고 가장 앞선 부분으로부터 후방을 향하는 부분이 상대적으로 큰 레이크 각도(예를 들어, 7°)를 가지는 양의 레이크 각도에 대해 특히 유리한 것으로 쉽게 이해되며, 이론적으로 상기 개념의 장점은 초기에 음의 레이크 각도(예를 들어 -3°에서 시작하여 3°로 전이되는)에도 적용될 수 있다. 상기 단락의 예시적인 값은 단지 설명을 위해 제공되는 것으로 이해될 것이다.

유사하게, 가변 레이크 및/또는 나선 각도 구성은 특정 적용예에 한정되는 것으로 간주되지 않지만, 초기 개념은 엔드밀을 빠르게 악화시킬 수 있는 스테인레스강과 같은 높은 열전달 재료로 제조된 공작물을 위한 것이었다. 상기 공작물에 있어서, 절삭 변부(들)를 따라 양의 레이크 각도(들)이 특히 유리하다. 또한, 상기 높은 열전달 재료는 기계 가공될 때 상대적으로 "들러붙어서(sticky)", 종래기술에 의하면 상기 재료들은 더 예리하고 상대적으로 더 큰 양의 레이크 각도를 요구한다. 그럼에도 불구하고, 테스트 결과는 상기 재료에 대해 엔드밀의 절삭 단부 면과 인접한 위치에서 레이크 각도를 감소시키는 것이 실제로 유리한 것을 보여 주었다.

또한, 일부 공지된 엔드밀은 물결 모양의 변부 또는 반복적인 각도 변화를 가지며, 상기 조건들 중 적어도 하나를 동시에 만족시킬 수 있다는 것을 유의해야 한다. 그러나, 상기 엔드밀은 절삭 단부 면에 인접한 위치에서 지연된 마모를 달성하는 것으로 여겨지지 않는 데, 알려진 것처럼, 상기 가변 각도는 또한 절삭 단부 면에 더 근접(즉, 절삭 단부 면에 대해 유효 절삭 길이의 20%보다 더 근접)하게 위치한다. 상세히 설명하면, 본 출원의 주제는 주로 절삭 단부 면에 더 근접한 덜 공격적인 절삭 부분 구성(유효 절삭 길이의 적어도 20%의 주요 절삭 길이를 갖는 부분)과 다음에 상대적으로 더 공격적인 절삭을 위해 설계된 구성을 포함하는 엔드밀 부분을 제공한다. 또한, 본 출원의 엔드밀은 바람직하게 그러나 선택적으로 원하는 목표를 달성하기 위해 상기 정의된 것처럼 위치한 정확하게 (단지) 하나의 각도 전이 교차부를 가질 수 있는 것을 이해할 것이다. 초기 마모가 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 20% 내지 50% 내에서 더욱 전형적으로 발생하더라도, 각도 전이 교차부의 축 방향 위치는 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 75%까지일 수 있는 것을 유의해야 한다. 일부 바람직한 실시예에서, 각도 전이 교차부는 유효 절삭 길이의 25% 내지 45% 내에 위치할 수 있다.

이것은, 적어도 일부 후속 절삭 길이가 상대적으로 더 높은 마모(즉, 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 적어도 최대 25%)에 노출되는 경우에, 심지어 최적의 20% 길이를 약간 넘어서 연장되고 덜 공격적인 절삭 영역이 여전히 유리한 효과를 제공하는 것으로 여겨지기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 절삭 변부를 둔하게 만드는 것은 절삭에 덜 효과적이고 따라서 물론 각도 전이 교차부가 절삭 단부 면에 더 근접하게 위치하는 것이 여전히 바람직하다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 더 짧은 길이(즉, 절삭 단부 면으로부터 각도 전이 교차부까지의 거리)를 갖는 바람직한 범위가 아래 설명에서 제공된다.

특히, 단일 엔드밀의 모든 절삭 변부가 상기 유리한 구성을 가질 필요는 없다. 일부 엔드밀에서 상이한 변부가 상이한 기능을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 심지어 단일 치형부의 마모를 감소시키는 것은 엔드밀의 공구 수명을 향상시킬 수 있음을 이해할 것이다. 그럼에도 불구하고, 일부 적용예에서 단일 엔드밀의 둘 이상, 또는 심지어 모든 절삭 변부들이 상기 구성을 갖는(즉, 상기 각도 전이 교차부를 갖는) 것이 유리할 수 있다.

제2 특징에 따르면, 단일 일체형 구조를 가지고 숄더링 및/또는 슬로팅 적용을 위해 구성되고 축 방향으로 마주보는 전방 방향 및 후방 방향(D_F,D_R) 및 마주보게 회전하는 선행 및 후속 방향(D_p,D_s)을 형성하는 중심 회전 축(A_R) 주위에서 회전하고 선행 방향(D_p)은 절삭 방향인 엔드밀로서, 상기 엔드밀은: 마주보는 후방 및 절삭 단부 면들, 및 그 사이에 연장되는 주변부 표면; 후방 단부 면으로부터 전방으로 연장되는 생크 부분; 및 상기 생크 부분으로부터 절삭 단부 면까지 전방으로 연장되는 절삭 부분을 포함하고; 상기 절삭 부분은: 직경(D_E); 유효 절삭 길이(L_E); 일체로 형성된 복수의 치형부; 및 복수의 치형부와 교대로 배열된 복수의 플루트들을 포함하며; 상기 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부는: 레이크 표면; 레이크 표면과 연속적으로 형성되고 회전축(A_R)에 수직인 평면에서 측정가능한 릴리프 표면 폭을 갖는 릴리프 표면; 및 레이크 표면과 릴리프 표면의 교차부에 형성된 절삭 변부를 포함하고; 상기 절삭 변부는: 절삭 단부 면으로부터 후방으로 연장되는 제1 서브 변부; 상기 제1 서브 변부로부터 후방으로 연장되는 제2 서브 변부; 및 상기 제1 서브 변부가 끝나고 상기 제2 서브 변부가 시작되는 위치를 형성하는 각도 전이 교차부를 포함하며; 상기 제1 서브 변부는: 제1 반경 방향 레이크 각도; 제1 나선 각도; 및 제1 릴리프 각도를 포함하고; 상기 제2 서브 변부는: 제2 반경 방향 레이크 각도; 제2 나선 각도; 및 제2 릴리프 각도를 포함하며; 상기 각도 전이 교차부는, 교차부 레이크 각도; 교차부 나선 각도; 및 교차부 릴리프 각도를 포함하고; 상기 절삭 변부에 대하여: 각도 전이 교차부는 일반적으로 0.20L_E≤GL≤0.75L_E의 조건에 의해 형성된 절삭 단부 면으로부터 축 방향 거리인 일반 위치(GL)에 위치하고; 각도 전이 교차부는 일반 위치(GL) 내에서 정밀 위치(PL)에 정확하게 위치하며, 정밀 위치(PL)는 일반 위치(GL) 내에서 절삭 단부 면에 대해 가장 가까운 축 방향 위치로서 정의되고, 교차부 레이크 각도가 절삭 단부 면에 더 가까운 모든 레이크 각도들보다 큰 제1 조건; 및 교차부 나선 각도가 교차부 나선 각도를 바로 앞서 제1 나선 각도보다 적어도 5% 더 큰 제2 조건 중 적어도 하나를 충족시킨다.

본 출원의 주제의 제3 특징에 따르면, 숄더링 및/또는 슬로팅 적용을 위한 엔드밀이 제공되며, 복수의 플루트들 중 적어도 하나의 플루트는 절삭 단부 면으로부터 후방을 향해 연장되고 서브 플루트 경계부를 갖는 서브 플루트를 포함하고; 상기 서브 플루트는 복수의 치형부들 제1 치형부의 절삭 변부로부터 복수의 치형부들 중 제2 치형부를 향해 선행 방향으로 연장된다.

서브 플루트는 서브 플루트에 인접한 절삭 변부의 레이크 각도를 감소시키도록 제공될 수 있다. 상기 서브 플루트는 일반적으로 단일 절삭 변부를 따라 다른 레이크 각도를 제공하기 위해 번거로운 방법으로 생각되지만, 서브 플루트에 의해 각도 전이 교차부가 쉽게 생산될 수 있다.

단일 절삭 변부 내에서 하나의 서브 변부에서 다른 서브 변부로 전이 영역이 항상 존재한다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 존재하는 축 방향 절삭 변부로부터 제1 서브 변부까지 전이 영역이 존재한다. 유사하게, 제1 서브 변부로부터 각도 전이 교차부 등까지 전이 영역이 존재한다. 따라서, 특정 서브 변부의 길이를 따라 "동일한 값"을 갖는 각도를 형성하는 특징은 상기 전이 영역을 포함하는 것으로 간주되어서는 안된다. 예를 들어, "제1 서브 변부의 각각의 제1 레이크 각도는 동일한 값을 가질 수 있다"는 특징은 "전이 영역을 제외한 제1 서브 변부의 각각의 제1 레이크 각도" 또는 선택적으로 "제1 서브 변부의 인접한 대부분의 제1 레이크 각도들은 동일한 값을 가질 수 있다”로서 해석되어야 한다. 이러한 이해는 또한 단지 이용된 상기 예뿐만 아니라 명세서 및 청구 범위에서 "동일한 값"을 갖는 것으로 설명된 다른 모든 각도에도 적용될 수 있다.

또한, 상기 설명은 요약이며, 상기 특징들 중 어느 하나의 특징은 하기 특징들 중 어느 하나를 추가로 포함할 수 있다는 것이 이해할 것이다. 구체적으로, 하기 특징들은 단독으로 또는 조합하여 상기 특징들 중 어느 하나에 적용될 수 있다:

A. 엔드밀은 숄더링 및/또는 슬로팅 적용을 위해 구성되고 축 방향으로 마주보는 전방 방향 및 후방 방향(D_F,D_R) 및 마주보게 회전하는 선행 및 후속 방향(D_p,D_s)을 형성하는 중심 회전 축(A_R) 주위에서 회전하고 선행 방향(Dp)은 절삭 방향이다. 상기 엔드밀은 마주보는 후방 및 절삭 단부 면들, 및 그 사이에 연장되는 주변부 표면을 포함할 수 있다. 상기 엔드밀은 후방 단부 면으로부터 전방으로 연장되는 생크 부분; 및 상기 생크 부분으로부터 절삭 단부 면까지 전방으로 연장되는 절삭 부분을 포함할 수 있다. 상기 절삭 부분은 직경(D_E); 유효 절삭 길이(L_E); 일체로 형성된 복수의 치형부; 및 복수의 치형부와 교대로 배열된 복수의 플루트들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 치형부들 중 각각의 치형부는 레이크 표면; 레이크 표면과 연속적으로 형성되는 릴리프 표면; 및 레이크 표면과 릴리프 표면의 교차부에 형성된 절삭 변부를 포함한다. 각각의 릴리프 표면은 회전축(A_R)에 수직인 평면에서 측정 가능한 릴리프 표면 폭을 가질 수 있다.

B. 적어도 하나, 바람직하게 적어도 2개, 가장 바람직하게 각각의 절삭 변부는 절삭 단부 면으로부터 후방으로 연장되는 제1 서브 변부; 상기 제1 서브 변부로부터 후방으로 연장되는 제2 서브 변부; 및 상기 제1 서브 변부가 끝나고 상기 제2 서브 변부가 시작되는 위치를 형성하는 각도 전이 교차부를 포함한다. 각각의 제1 서브 변부는 제1 반경 방향 레이크 각도 제1 나선 각도; 및 제1 릴리프 각도를 포함한다. 각각의 제2 서브 변부는 제2 반경 방향 레이크 각도; 제2 나선 각도; 및 제2 릴리프 각도를 포함한다. 각각의 각도 전이 교차부는, 교차부 레이크 각도; 교차부 나선 각도; 및 교차부 릴리프 각도를 포함한다.

C. 엔드밀은 선호적으로 테이퍼 구조의 코어(즉, 절삭 단부 면으로부터 거리가 증가할수록 확대되는 코어)를 갖는다.

D. 엔드밀은 적어도 하나의 플루트를 포함할 수 있고 상기 플루트는 다음에 절삭 단부 면으로부터 후방을 향해 연장되는 서브 플루트를 포함하고 상기 서브 플루트는 서브 플루트 경계부를 가진다. 상기 서브 플루트는 제1 치형부의 절삭 변부로부터 제2 치형부를 향해 선행 방향으로 연장될 수 있다. 상기 서브 플루트 경계부는 상기 제2 치형부의 릴리프 표면으로부터 이격된다. 서브 플루트 경계부가 제2 치형부의 릴리프 표면에 도달하지 못하면, 릴리프 표면의 릴리프 표면 폭이 감소되지 않아서, 별도의 제조 단계에 의해 (상대적으로 적은 비용의 단일 제조 단계보다) 더 용이하게 제어될 수 있다.

E. 각도 전이 교차부는 일반적으로 0.20L_E≤GL≤0.75L_E의 조건에 의해 형성되고 절삭 단부 면으로부터 축 방향 거리인 일반 위치(GL)에 위치할 수 있다. 선호적으로 상기 각도 전이 교차부는 0.20L_E≤GL≤0.50L_E또는 더욱 선호적으로 0.25L_E≤GL≤0.45L_E의 조건에 의해 형성될 수 있다. 각도 전이 교차부는 일반 위치(GL) 내에서 정밀 위치(PL)에 정확하게 위치하며, 정밀 위치(PL)는 일반 위치(GL) 내에서 절삭 단부 면에 대해 가장 가까운 축 방향 위치로서 정의되고, 교차부 레이크 각도가 절삭 단부 면에 더 가까운 모든 레이크 각도들보다 큰 제1 조건; 및 교차부 나선 각도가 교차부 나선 각도를 바로 앞서 제1 나선 각도보다 적어도 5% 더 큰 제2 조건 중 적어도 하나를 충족시킨다.

F. 바람직하게는 주어진 절삭 변부를 따라 두 조건들 중 하나를 갖는 단일 전이 교차부가 존재한다.

G. 정밀 위치(PL)를 형성하기 위한 두 개의 조건들 모두는 축 방향 분리 거리(L_p) 내에서 0.15L_E 이하일 수 있다. 선호적으로, 축 방향 분리 거리(L_p)는 0.05L_E 이하, 가장 선호적으로 0.02L_E 이하이다.

H. 상기 교차부 레이크 각도는 교차부 레이크 각도에 바로 인접하여 상기 제1 레이크 각도보다 적어도 20% 더 크고 선호적으로 적어도 30% 더 클 수 있다.

I. 상기 제1 서브 변부를 따라 각각의 제1 레이크 각도는 양의 값을 가질 수 있다.

J. 제1 서브 변부의 각각의 제1 레이크 각도는 동일한 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 레이크 각도는 제1 서브 변부를 따라 상이한 위치들에서 측정된 3°일 수 있다.

K. 교차부 나선 각도는 교차부 나선 각도에 바로 인접한 제1 나선 각도보다 적어도 10% 더 크고, 바람직하게 적어도 14% 더 클 수 있다.

L. 바람직한 일 실시예에 따르면, 일반 위치는 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 20% 내지 40%에 위치하고 제1 서브 변부를 따라 각각의 제1 나선 각도가 동일한 값을 가진다. 상기 실시예의 실험은 슬로팅 적용예에 대해 유리한 것으로 밝혀졌다. 선택적으로 선호되는 제2 실시예에 의하면, 일반 위치는 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 40% 내지 75%에 위치할 수 있고, 제1 서브 변부를 따라 제1 나선 각도의 값은 각도 전이 교차부에 근접함에 따라 감소한다. 상기 제2 실시예의 실험은 숄더링 적용예에 대해 유리한 것으로 밝혀졌다.

M. 교차부 릴리프 각도는 제1 서브 변부를 따라 측정 가능한 제1 릴리프 각도들 중 적어도 하나의 제1 릴리프 각도보다 작을 수 있다. 이것은 교차부 레이크 각도가 교차부 레이크 각도와 바로 인접한 제1 레이크 각도보다 클 때 특히 유리하다. 이 경우, 교차부 릴리프 각도는 교차부 릴리프 각도와 바로 인접한 제1 릴리프 각도보다 작은 것이 바람직하다.

N. 제1 릴리프 각도는 절삭 단부 면으로부터 각도 전이 교차부를 향해 후방 방향으로 점차적으로 증가할 수 있다.

O. 가시적인 릴리프 불연속성이 제1 서브 변부를 따라 형성될 수 있다.

P. 제1 서브 변부를 따라 각각의 축 방향 위치에서 레이크 표면과 릴리프 표면 사이에서 측정 가능한 각각의 내부 치형부 각도가 동일한 값을 가질 수 있다.

Q. 각각의 릴리프 표면은 회전축(A_R)에 수직인 평면에서 측정가능한 릴리프 표면 폭을 포함한다. 제1 서브 변부를 따라 각각의 축 방향 위치에서 각각의 릴리프 표면 폭은 절삭 단부 면으로부터 거리가 증가함에 따라 절삭 단부 면으로부터 증가할 수 있다. 절삭 단부 면 근처에서 작은 릴리프 표면 폭을 가지면, 추가적인 칩 배출이 가장 필요한 위치에서 (절삭 단부 면 근처에서) 추가적인 칩 배출 공간이 허용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 제2 서브 변부를 따라 각각의 축 방향 위치에서 릴리프 표면 폭은 동일한 값을 가질 수 있다. (절삭 단부 면으로부터 더 멀리 위치한) 덜 중요한 영역에서, 상대적으로 간단한 제조 설계, 즉 일정한 릴리프 표면 폭을 갖는 것이 바람직하다는 것이 이해될 것이다.

R. 절삭 변부의 제1 나선 각도의 값은 절삭 단부 면으로부터 각도 전이 교차부까지의 거리가 증가함에 따라 변화할 수 있고, 절삭 변부의 제2 나선 각도는 각도 전이 교차부로부터 유효 절삭 길이의 끝까지 거리가 증가함에 따라 동일한 값을 가질 수 있다. 다양한 나선 각도는 상대적으로 중요한 절삭 단부 면 영역과 근접한 위치에서 이점을 제공할 수 있고, 또한 이로부터 상대적으로 단순한 제조 설계, 즉 동일한(즉, 일정한) 나선 각도를 갖는 것이 바람직하다. 유사하게, 복수의 치형부들 중 하나의 치형부가 가지는 추가적인 (제2) 절삭 변부는 절삭 단부면으로부터 각도 전이 교차부까지의 거리가 증가함에 따라 값이 변하는 제1 나선 각도를 가질 수 있고 각도 전이 교차부로부터 유효 절삭 길이 끝까지 거리가 증가함에 따라 동일한 값을 가지는 제2 나선 각도를 가질 수 있다. 바람직하게, 추가적인 (제2) 절삭 변부의 제2 나선 각도는 상기 미리 형성된 절삭 변부의 제2 나선 각도와 상이하다. 따라서, 상대적으로 단순한 일정 나선 각도가 제2 서브 변부에서 이용되더라도, 서로 상이한 값들이 유리한 진동 방지 효과를 제공한다. 대부분의 절삭 변부가 상이한 나선 값을 갖는 것이 바람직하다는 것이 이해될 것이다.

S. 엔드밀의 유효 절삭 길이(L_E)는 직경(1.0D)보다 크거나 심지어 1.5D 보다 클 수 있다.

T. 엔드밀이 가지는 복수의 치형부들은 바람직하게 5개 이상이다. 상기 적용예들을 위해, 다수의 치형부는 적어도 5개이다. 그러나, 치형부 갯수가 증가하면 이용 가능한 플루트 공간이 감소된다. 따라서, 복수의 치형부들은 바람직하게는 11개 이하이다. 가장 바람직하게는 복수의 치형부들은 5개, 7개 또는 9개이며, 7개의 치형부가 플루트 공간을 고려하여 가장 바람직한 치형부 갯수로 고려된다. 바람직하게 복수의 치형부들은 비대칭으로 인한 진동을 감소시키기 위해 홀수이다.

U. 절삭 부분의 적어도 하나 또는 바람직하게 각각의 치형부는 중심 앞에 위치될 수 있다.

V. 절삭 단부 면으로부터 후방 방향으로, 절삭 부분의 단면에서 인접한 각 쌍의 절삭 변부들 사이의 인덱스 각도가 균등하게 도달하고 계속해서 이로부터 분기될 수 있다. 바람직하게, 상기 인덱스 각도들은 유효 절삭 길이의 중간에 근접할수록 균등하게 도달할 수 있다.

W. 엔드밀의 전방 단부에서 인덱스 각도는 유효 절삭 길이의 후방 단부에서 인덱스 각도와 일치할 수 있다. 엔드밀의 전방 단부에서 대부분의 인덱스 각도들은 동일하지 않을 수 있다.

X. 엔드밀의 직경(D_E)는 유효 절삭 길이 전체에 걸쳐 일정한 값일 수 있다.

청구 범위를 해석할 때 고려할 직경은 지정된 축 방향 위치의 직경이거나, 지정되지 않은 경우에, 단부 절삭 면에서 직경이어야 한다.

본 출원의 주제를 더 잘 이해하고 실제로 수행될 수 있는 방법을 보여주기 위해, 첨부 도면을 참고할 것이다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 엔드밀의 측면도이다.
도 2는 회전축(AR)을 따라 도 1의 엔드밀의 절삭 단부 면을 도시한 단부도이다.
도 3은 도 1에서 III으로 표시되고 둘러싸인 부분의 확대도이다.
도 4는 페이싱 작업이 수행되기 전을 제외하고는 도 2와 유사한 절삭 단부 면을 도시한 단부도이다.
도 5는 회전축(AR)을 따라 치형부의 개략적인 부분 단면도이다.
도 6은 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 12.5%의 축 방향 위치에서 도 1의 VI-VI 선을 따라 본 단면도이다.
도 7은 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 25%의 축 방향 위치에서 도 1의 VII-VII 선을 따라 본 단면도이다.
도 8은 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 37.5%의 축 방향 위치에서 도 1의 VIII-VIII 선을 따라 본 단면도이다.
도 9는 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 50%의 축 방향 위치에서 도 1의 IX-IX 선을 따라 본 단면도이다.
도 10은 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 75%의 축 방향 위치에서 도 1의 X-X 선을 따라 본 단면도이다.
도 11은 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 100%의 축 방향 위치에서 도 1의 XI-XI 선을 따라 본 단면도이다.

도 1 및 도 2는 전형적으로 초경합금과 같이 극도로 단단하고 내마모성을 가진 재료로 제조되고 중심을 통해 종 방향으로 연장되는 중심 회전축(A_R) 주위에서 회전하도록 구성된 엔드밀(10)을 도시한다. 엔드밀(10)은 단일 일체형 구조를 갖는다(즉, 엔드밀은 교체 가능한 절삭 인서트를 가지지 않는다).

중심 회전 축(A_R)은 축 방향으로 마주보는 전방 방향 및 후방 방향(D_F,D_R) 및 회전 방향으로 마주보는 선행(preceding) 방향 및 후속(succeeding) 방향(D_P,D_S)을 형성하며, 상기 선행 방향(D_p)은 절삭 방향이다.

엔드밀(10)은 생크 부분(12) 및 생크 부분으로부터 전방 방향(D_F)으로 연장되는 절삭 부분(14)을 포함한다.

상기 생크 부분(12)은 전방 방향(D_F)을 따라 후방 단부 면(15)으로부터 가장 먼(furthermost) 플루트 단부(18)까지 연장된다.

절삭 부분(14)은 후방 방향(DR)을 따라 절삭 단부 면(16)으로부터 가장 먼 플루트 단부(18)까지 연장된다.

주변 면(17)은 후방 단부 면(15)으로부터 절삭 단부 면(16)까지 연장된다.

절삭 부분(14)은 나선 형상을 가진 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 플루트(22A, 22B, 22C, 22D, 22E)(하기 설명에서 일반적으로 "플루트(들)(22)"로 설명됨)와 교대로 배열된 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 치형부(20A, 20B, 20C, 20D, 20E)(하기 설명에서 일반적으로 "치형부/치형부들(20)"로 설명됨)와 일체로 형성된다.

본 명세서에서 이용되는 관련 용어를 설명하기 위해, 예를 들어, 제1 플루트(22A)는 선행 방향(Dp)을 따라 제1 치형부(20A)와 인접하고, 따라서 제1 치형부(20A)를 선행하는 플루트로서 설명될 수 있다.

절삭 부분(14)의 유효 절삭 길이(L_E)는 절삭 단부 면(16)으로부터 치형부 릴리프 표면이 더 이상 유효하지 않은 축 방향 위치까지 연장되며, 상기 축 방향 위치는 상기 예에서 도면부호 "29"로 지정된 축 방향 위치에 도시된다(상기 예에서 유효 절삭 길이(L_E)의 단부의 축 방향 위치는 섹션(XI-XI)과 일치한다).

절삭 부분(14)의 외측 변부는 실질적으로 원통형이며, 엔드밀의 직경(D_E)(도 2)은 엔드밀의 절삭 단부 면(16)에서 측정될 수 있다.

도 1에서 치형부(20)의 파손되지 않은 외관으로부터 도시된 것처럼, 치형부(20)는 톱니 형상을 갖지 않는다.

이해를 위해 도 2에서, 예시적인 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 인덱스 각도(IA, IB, IC, ID, IE)들이 치형부(20)의 절삭 변부들 사이에서 연장된다.

도 1을 참고할 때 절삭 단부 면(16)(즉, 유효 절삭 길이(L_E)의 전방 축 위치) 및 섹션(XI-XI)의 축 위치(즉, 유효 절삭 길이(L_E)의 후방 축 위치)를 제외하고, 중간 축 방향 위치 또는 섹션(또는 중심 회전축(A_R)에 수직인 평면의 도시)가 설명을 위해서만 선택된다.

도 4 및 도 5에 도시된 기본 치형부 형상 및 각도 정의가 일반적으로 아래와 같이 설명된다.

각각의 치형부(20)는 레이크 표면(26), 릴리프 표면(28) 및 절삭 변부(30)(즉, 반경 방향 절삭 변부)를 포함한다.

각각의 릴리프 표면(28)은 릴리프 표면 폭(W_R)을 가진다.

도 4의 횡 단면에 도시된 것처럼, 절삭 변부(30)는 릴리프 각도(α)를 포함한다. (a) 절삭 변부(30)를 통과하고 중심 회전 축(AR)으로부터 절삭 변부(30)까지 연장되는 반경 방향 선(LR)에 수직인 수직선(L_p) 및 (b) 절삭 변부(30)와 관련된 릴리프 표면(28) 사이에서 릴리프 각도(a)가 측정될 수 있다.

절삭 변부(30)는 반경 방향 레이크 각도(β)를 더 포함한다. 예시적인 반경 방향 레이크 각도(β)가 도 5에 도시되며 중심 회전축(A_R)으로부터 절삭 변부(24)까지 연장되는 반경 방향 선(L_R) 및 관련 레이크 표면(26)과 접선 방향으로 연장되는 접선(L_T) 사이에서 측정될 수 있다.

예시적인 나선 각도(H)가 도 1에 도시되며, 절삭 변부(30)를 따라 축 방향 위치에서 중심 회전축(A_R)에 대해 측정될 수 있다(일부 용어정의에 따라, 나선 각도가 플루트(flute)에 대해 정의되지만, 동일한 물리적 매개변수가 절삭 변부에 대해 정의될 수 있는 것을 이해할 것이다).

도 2를 참고하면, 치형부(20)는 도시된 것처럼 각각 중심의 전방(front of center)에 위치한다. "중심의 전방"이 의미하는 것을 설명하기 위해, 제2 치형부(20B)에 관한 상기 예에서 축 방향 서브 변부(36)의 시작점(34)과 교차하도록 중심 회전축(A_R)으로부터 제1 반경 방향 라인(L_RI)이 그려진다. 전체 절삭 변부(32)의 모든 지점은 반경 방향 라인(L_RI)에 대해 반경 방향으로 후방에(즉, 후속 방향(D_s)으로) 위치하기 때문에 (도면에 도시되지 않은)기계 가공되는 재료가 절삭 변부(30)의 임의의 부분과 접촉할 때, 상기 재료는 엔드밀(10)로부터 외측으로 배출된다.

도 1을 참고하면, 20으로 지정된 치형부가 도시된다. 치형부(20)는 절삭 단부 면(16)으로부터 후방으로 연장되는 제1 서브 변부(38), 제1 서브 변부(38)로부터 후방으로 연장되는 제2 서브 변부(40); 및 제1 서브 변부(38)가 끝나고 제2 서브 변부(40)가 시작되는 위치를 형성하는 각도 전이 교차부(42)를 포함한다.

제1 및 제2 서브 변부(38, 40) 및 각도 전이 교차부(42)는 각각의 축 방향 위치에서 상기 형태의 반경 방향 레이크 각도, 나선 각도 및 릴리프 각도를 갖는 것으로 이해된다.

상기 설명과 같이, 각도 전이 교차부(42)는 항상 0.20L_E≤GL≤0.75L_E의 조건을 가지고 절삭 단부 면(16)으로부터 축 방향 거리인 일반 위치(GL)에 위치한다. 도 1의 VII-VII 선이 유효 절삭 길이의 25%에 해당하는 축 위치이므로 일반 위치(GL)는 VI-VI 선과 VII-VII 선 사이에서 시작하고 절삭 단부 면(16)으로부터 정확하게 유효 절삭 길이의 75%에 해당하는 위치에 있는 X-X 선에서 끝난다.

주어진 치형부에 대하여, 일반 위치(GL) 내에서 각도 전이 교차부(42)의 정확한 위치(P_L)는, (a) 교차 레이크 각도가 절삭 단부 면(16)과 더욱 근접한 다른 모든 레이크 각도보다 더 큰 절삭 단부 면(16)과 가장 근접한 축 방향 위치 및/또는 (b) 교차 나선 각도가 교차 나선 각도 바로 이전의 제1 나선 각도보다 적어도 5% 더 큰 절삭 단부 면과 가장 근접한 축 방향 위치이다.

주어진 예에서, 상기 조건들 모두는 도 1에 도시되고 도 3 및 도 9에서 보다 상세히 도시된 것처럼 상기 예에서 절삭 단부 면(16)으로부터 유효 절삭 길이의 50%에 있는 동일한 축 방향 위치에서 발생한다.

제1 조건과 관련하여, 예시적인 치형부의 레이크 각도가 도 6 내지 도 11에 도시된다. 도 6 내지도 8에서, 제1 서브 변부(38)의 레이크 각도(β₁)는 8°의 양의 값을 가지고, 도 9 내지 도 11에서 (도 9에서 각도 전이 교차부(42)에 있고 도 10 내지 도 11에서 제2 서브 변부(40)에 있는) 동일한 치형부의 레이크 각도(β₂)는 11°의 양의 값을 갖는다. 이것은 38%의 갑작스러운 증가이다(11/8 = 1.38 = 38%). 완전한 이해를 위해, 도시된 측정값들이 선택된 축 방향 위치를 따라 구해지더라도, 전체 제1 서브 변부(38)는 단일의/동일한 레이크 각도(즉, 8°)를 가지며 전체 제2 서브 변부(40)는 단일의/동일한 레이크 각도(즉, 11°)를 가지는 것을 이해한다. 명확한 이해를 위해, 제1 서브 변부의 레이크 각도(β₁)는 8°이고, 각도 전이 교차부의 레이크 각도(β₂)는 11°이며, 제2 서브 변부의 레이크 각도도 11°이다. 제2 서브 변부의 레이크 각도가 각도 전이 교차부와 동일한 값을 갖는 것이 필수적이지는 않지만, (절삭 효율의 증가를 위해) 제2 서브 변부의 레이크 각도가 제1 서브 변부보다 큰 값을 갖는 것이 유리하다.

도 3을 참고할 때, 이 도면에서 레이크 각도의 변화를 볼 수 없지만, 릴리프 각도의 변화는 레이크 각도의 변화와 일치하도록 설계되며 릴리프 불연속부(44)를 통해 볼 수 있다. 레이크 각도의 변화 위치에서 릴리프 각도의 변화가 필수적인 것은 아니지만 일정한 내부 치형부 각도를 유지하기 때문에 선호되는 옵션이다. 상세하게 설명하면, 상기 예에서, 제1 서브 변부를 따라 릴리프 각도는 12°와 동일하고, 제2 서브 변부를 따라 릴리프 각도는 9°와 동일하며 3°의 레이크 각도 변화에 해당한다. 명확한 이해를 위해, 제1 서브 변부의 릴리프 각도는 12°이고, 각도 전이 교차부 및 선택적으로 제2 서브 변부의 릴리프 각도는 9°이다(개략적으로 도 4에서 αI로 도시된 상대적으로 일정한 치형부 각도를 유지하는 것이 유리하고, 상기 예에서 90°- 릴리프 각도 - 레이크 각도로서 계산되는 αI= 70°이며, 이것은 제1 서브 변부를 따라 90°-12°-8° = 70°와 동일하고 제2 서브 변부를 따라 90°-9°-11°= 70°와 동일하다).

제2 조건과 관련하여, 제1 및 제3 치형부(20A,20C)의 절삭 변부를 위한 절삭 단부 면(16)에서 절삭 변부의 나선 각도(H)는 42°이고 상기 나선 각도 값은 전이 교차부와 바로 인접한 제1 변부(38)의 일부분에서 급격하게 35°로 감소한다. 그러나, 전이 교차부에서 나선 각도는 갑자기 40°이다. 이것은 36%(40/35 = 1.14 = 14%)의 갑작스러운 증가이다. 명확한 이해를 위해, 각도 전이 교차부와 바로 인접한 제1 서브 변부의 나선 각도는 35°이고, 각도 전이 교차부의 나선 각도는 40°이며, 제2 서브 변부의 나선 각도는 40°로 유지되지만, 제2 서브 변부의 나선 각도가 동일한 값을 갖는 것이 필수적인 것은 아니라는 것이 이해될 것이다.

제2 제4 및 제5 치형부(20B, 20D, 20E)에 대한 나선 각도(H)는 40°이고, 상기 값은 전이 교차부와 바로 인접한 제1 변부(38)의 일부분에서 33°로 급격히 감소한다. 전이 교차부에서 나선 각도는 갑자기 38°가 된다. 이것은 40%(38/33 = 1.15 = 15%)의 갑작스러운 증가이다. 명확한 이해를 위해, 각도 전이 교차부와 바로 인접한 제1 서브 변부의 나선 각도는 33°이고, 각도 전이 교차부의 나선 각도는 38°이며, 제2 서브 변부의 나선 각도는 38°로 유지되지만, 제2 서브-변부의 나선 각도가 동일한 값을 갖는 것이 필수적인 것은 아니라는 것이 이해될 것이다.

그럼에도 불구하고, 진동을 감소시키기 위해 상이한 제2 서브 변부들의 나선 각도 값은 약간의 차이를 갖는 것이 바람직하다. 본 예에서, 일부 나선 각도는 38°이고 일부 나선 각도는 40°이다.

나선 각도의 급격한 변화는 우선 나선 각도를 갖는 플루트(22)를 형성하고 다음에 플루트에 인접한 서브 플루트(32)를 형성하여 가장 쉽게 달성된다. 예를 들어, 제1 및 제3 치형부(20A,20C)는 40°의 나선 각도로 연삭될 수 있다. 다음에, 제2 플루트(서브 플루트)는 (상기 42°를 가지며 35°로 감소되고 전이 교차부와 바로 인접하여 종료되는) 유사한 경로를 따라 연삭된다. 확대된 도 3에서 가장 양호하게 도시된 것처럼. 서브 플루트(32)는 절삭 단부 면으로부터 후방 방향을 향해 연장되고 서브 플루트(32)는 서브 플루트 경계부(46)를 포함한다.

도 6에서, 서브 플루트 경계부(46)는 또한 선행 방향(Dp)을 따라 인접한 치형부의 릴리프 표면(28)에 도달하기 전에 끝나는 것으로 도시된다. 서브 플루트 경계부(46)가 도 6 내지 8에 도시되지만 서브 플루트는 절삭 단부 면(16)과 더 가까운 축 방향 위치에서 끝나기 때문에 도 9 내지 도 11에서 더 이상 보이지 않는다.

도 3에 도시된 것처럼, 제1 서브 변부(38)로부터 제2 서브 변부(40)까지 나선 각도의 변화에 의해 절삭 변부가 비선형 형상을 가지고 (즉, 180°보다 작은 내부 절삭 변부 각도(θ)를 형성하고), 상기 비선형 형상은 이론적으로 인접한 칩에 범프를 제공한다. 179°의 내부 절삭 변부 각도(θ)조차도 (상기 축 방향 위치에서 마모를 개시하는) 원하는 범프를 제공할 수 있다고 생각되지만 이 예에서 내부 절삭 변부 각도(θ)는 176°이다. 그러나, 176°의 예시된 각도와 같은 더 큰 각도가 선호되는 것으로 믿어진다.

특히, 상기 예시적인 엔드밀(10)은 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 40% 내지 75% 사이에 위치한 일반 위치(GL)를 가지고, 각도 전이 교차부와 더욱 근접함에 따라 제1 서브 변부를 따라 제1 나선 각도의 값은 감소하여 숄더링(shouldering) 적용예에 대해 유리하다.

또한, 도 6 내지 도 11에서 점선 원으로 도시된 것처럼, 엔드밀의 코어는 테이퍼링 구조를 가진다(즉, 절삭 단부 면으로부터 거리가 증가함에 따라 확대된다). 예를 들어, 도 9에서 "Cl"로 표시된 코어는 도 6에서 "C2"로 지정된 코어보다 눈에 띄게 크다.

상기 설명은 예시되지 않은 실시예들을 본 출원의 청구 범위로부터 배제하지 않는 예시적인 실시예를 포함한다.

Claims

단일 일체형 구조를 가지고 숄더링 및/또는 슬로팅 적용을 위해 구성되고 축 방향으로 마주보는 전방 방향 및 후방 방향(D_F,D_R) 및 마주보게 회전하는 선행 및 후속 방향(D_p,D_s)을 형성하는 중심 회전 축(AR) 주위에서 회전하고 선행 방향(Dp)은 절삭 방향인 엔드밀로서, 상기 엔드밀은:
마주보는 후방 및 절삭 단부 면들, 및 그 사이에 연장되는 주변부 표면;
후방 단부 면으로부터 전방으로 연장되는 생크 부분; 및
상기 생크 부분으로부터 절삭 단부 면까지 전방으로 연장되는 절삭 부분을 포함하고;
상기 절삭 부분은:
직경(D_E);
유효 절삭 길이(L_E);
일체로 형성된 복수의 치형부; 및
복수의 치형부와 교대로 배열된 복수의 플루트들을 포함하며;
상기 복수의 치형부들 중 적어도 하나의 치형부는:
레이크 표면;
레이크 표면과 연속적으로 형성되고 회전축(A_R)에 수직인 평면에서 측정가능한 릴리프 표면 폭을 갖는 릴리프 표면; 및
레이크 표면과 릴리프 표면의 교차부에 형성된 절삭 변부를 포함하고;
상기 절삭 변부는:
절삭 단부 면으로부터 후방으로 연장되는 제1 서브 변부;
상기 제1 서브 변부로부터 후방으로 연장되는 제2 서브 변부; 및
상기 제1 서브 변부가 끝나고 상기 제2 서브 변부가 시작되는 위치를 형성하는 각도 전이 교차부를 포함하며;
상기 제1 서브 변부는:
제1 레이크 각도;
제1 나선 각도; 및
제1 릴리프 각도를 포함하고;
상기 제2 서브 변부는: 제2 반경 방향 레이크 각도; 제2 나선 각도; 및 제2 릴리프 각도를 포함하며;
상기 각도 전이 교차부는, 교차부 레이크 각도; 교차부 나선 각도; 및 교차부 릴리프 각도를 포함하고;
복수의 플루트들 중 적어도 하나의 플루트는 절삭 단부 면으로부터 후방을 향해 연장되고 서브 플루트 경계부를 갖는 서브 플루트를 포함하고; 상기 서브 플루트는 하나의 치형부의 절삭 변부로부터 인접한 치형부를 향해 선행 방향으로 연장되고;
상기 절삭 변부에 대하여:
각도 전이 교차부는 일반적으로 0.20L_E≤GL≤0.75L_E의 조건에 의해 형성된 절삭 단부 면으로부터 축 방향 거리인 일반 위치(GL)에 위치하고;
각도 전이 교차부는 일반 위치(GL) 내에서 정밀 위치(PL)에 정확하게 위치하며, 정밀 위치(PL)는 일반 위치(GL) 내에서 절삭 단부 면에 대해 가장 가까운 축 방향 위치로서 정의되고, 교차부 레이크 각도가 절삭 단부 면에 더 가까운 모든 레이크 각도들보다 큰 제1 조건; 및 교차부 나선 각도가 교차부 나선 각도를 바로 앞서 제1 나선 각도보다 적어도 5% 더 큰 제2 조건 중 적어도 하나를 충족시키는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 상기 일반 위치(GL)는 0.20LE≤GL≤0.50L_E의 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 조건 모두는 축 방향 분리 거리(L_p) 내에서 0.15L_E 이하인 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제3항에 있어서, 축 방향 분리 거리(L_p)는 0.05L_E 이하인 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제4항에 있어서, 축 방향 분리 거리(L_p)는 0.02L_E 이하인 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 상기 교차부 레이크 각도는 그에 바로 인접하여 상기 제1 레이크 각도보다 적어도 20% 더 큰 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제6항에 있어서, 상기 교차부 레이크 각도는 그에 바로 인접하여 상기 제1 레이크 각도보다 적어도 30% 더 큰 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 상기 제1 서브 변부를 따라 각각의 제1 레이크 각도는 양의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 상기 제1 서브 변부의 각각의 제1 레이크 각도는 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 교차부 나선 각도는 그에 바로 인접하여 제1 나선 각도보다 적어도 10% 더 큰 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 일반 위치는 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 20% 내지 40%에 위치하고 제1 서브 변부를 따라 각각의 제1 나선 각도가 동일한 값을 가지거나 일반 위치는 절삭 단부 면으로부터 유효 절삭 길이의 40% 내지 75%에 위치하고, 제1 서브 변부를 따라 제1 나선 각도의 값은 각도 전이 교차부에 근접함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 교차부 레이크 각도는 교차부 레이크 각도에 바로 인접한 제1 레이크 각도보다 크고 교차부 릴리프 각도는 교차부 릴리프 각도에 바로 인접한 제1 릴리프 각도보다 작은 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 가시적인 릴리프 불연속성이 제1 서브 변부를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 상기 제1 릴리프 각도는 상기 절삭 단부 면으로부터 상기 각도 전이 교차부를 향해 후방 방향으로 점차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 제1 서브 변부를 따라 각각의 축 방향 위치에서 레이크 표면과 릴리프 표면 사이에서 측정 가능한 각각의 내부 치형부 각도가 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 상기 서브 플루트 경계부는 상기 인접한 치형부의 릴리프 표면으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 절삭 변부의 제1 나선 각도의 값은 절삭 단면 면으로부터 각도 전이 교차부까지의 거리가 증가함에 따라 변화하고; 절삭 변부의 제2 나선 각도는 각도 전이 교차부로부터 유효 절삭 길이의 끝까지의 거리가 증가함에 따라 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 미리 형성된 절삭 변부 이외에 복수의 치형부들이 가지는 추가적인 절삭 변부는: 절삭 단부 면으로부터 각도 전이 교차부까지 거리가 증가함에 따라 변화하는 제1 나선 각도; 및 제2 절삭 변부의 각도 전이 교차부로부터 유효 절삭 길이의 끝까지 거리가 증가함에 따라 동일한 값을 갖는 제2 나선 각도를 가지고; 추가적인 절삭 변부의 제2 나선 각도는 상기 미리 형성된 절삭 변부의 제2 나선 각도와 다른 것을 특징으로 하는 엔드밀.
제1항에 있어서, 적어도 다섯 개의 치형부들을 포함하고, 인접하지 않은 두 개의 치형부들이 상기 적어도 하나의 치형부의 상기 절삭 변부과 동일한 절삭 변부를 갖는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
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