KR19980042014A - 교체 가능한 절삭 삽입 날을 구비하고 있는 가느다란 드릴 - Google Patents

교체 가능한 절삭 삽입 날을 구비하고 있는 가느다란 드릴 Download PDF

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Abstract

교체 가능한 절삭 삽입 날과, 4:1 또는 그 이상의 길이: 직경 비를 가지고 있는 금속 절삭 드릴. 두 개의 절삭 삽입 날들은, 정확하게 대향되어 있는 정 반대의 위치에 위치하고 있고, 가공물을 통해서 축 방향으로 진행하는 드릴로부터 생기는 반경 방향의 힘들을 정확하게 균형을 잡기 위하여 실질적으로 동일한 방식으로 가공물에 맞물린다. 2중 절삭 삽입 날의 사용을 통하여, 드릴은 각각의 1/2 회전으로 홀의 전 원주를 절삭하여서, 더 빠른 축 방향의 절삭 속도를 갖는다. 삼각형 형상의 삽입 날에 의해서, 두 삽입 날들의 절삭 가장자리 상에 있는 곡률 구석들은 서로 상대적으로 가깝게 위치될 수 있고, 심지어는 증가된 길이: 직경 비에서도 삽입 날들 사이에 있는 드릴 자루가 상당히 두껍게 강해질 수 있도록 충분한 공간은 삽입 날 사이에 여전히 남겨진다. 4:1 보다 큰 길이:직경 비를 줌으로서, 드릴이 작업할 수 있는 홀들은 종래의 기술에 의한 분할 가능한 드릴에 의해 얻을 수 있는 깊이보다, 주어진 직경에서, 실질적으로 더 깊다.

Description

교체 가능한 절삭 삽입 날을 구비하고 있는 가느다란 드릴
본 발명은 일반적으로 금속 가공물에 홀들을 형성하는 드릴에 관한 것으로서, 특히, 교체 가능한 절삭 삽입 날을 구비하고 있는 드릴에 관한 것이다.
일반적으로, 금속 보링 공구 및 드릴은, 절삭 삽입 날을 단지 교체하거나 또는 다시 날카롭게 함으로서 드릴 축을 반복적으로 사용할 수 있도록 하는 교체 가능한 절삭 삽입 날을 사용한다. 이는, 적은 유지비용을 필요로 하면서 더 오래 사용할 수 있는 드릴을 가져온다. 그러한 드릴은 샬렌버거, 제이알(Shallenberger, Jr) 미국 특허 번호 3,963,365에 개시되어 있다. 그러한 드릴에 있어서, 하나의 삽입 날은, 홀의 외면 벽으로부터 그 폭이 홀 반경의 1/2인 절삭 원호 내의 홀의 중심의 내향으로 금속을 제거하는 외측 삽입 날이다. 다른 삽입 날은, 홀의 중심으로부터 실질적으로 동일한 폭의 절삭 원호 내의 홀의 외면 벽의 외향으로 금속을 제거하는 내측 삽입 날이다.
상기 샬렌버거, 제이알(Shallenberger, Jr) 특허에 개시되어 있는 형태의 드릴은 상업적으로 성공을 했지만, 그러한 드릴의 축 방향 절삭 속도는, 드릴의 최대 회전이 홀의 전 원주를 절삭하기 위해 필요하다는 사실 때문에 상대적으로 느리다.
네기쉬와 그 외 다른 사람들(Negishi, et al)의 미국 특허 번호 4,373,839는 상기 샬렌버거, 제이알(Shallenberger, Jr)의 축 방향 절삭 속도에 약 2배로 축 방향으로 회전할 수 있는 드릴을 개시하고 있다. 이는, 네기쉬 드릴의 2 개의 절삭 날개들이 드릴의 각 1/2 회전 동안 홀의 전 원주를 절삭하기 위해 위치하고 있기 때문이다.
샬렌버거(Shallenberger) 미국 특허 번호 5,092,718은, 각각이 드릴 직경의 1/2의 치수를 갖는 두 개의 교체 가능한 절삭 삽입 날을 구비하고 있는 드릴을 제공하고 있다. 상대적으로 작은 부위는, 드릴의 첨단부가 축방향으로 진행됨에 따라 파쇄에 의해 손쉽게 제거될 수 있는 가공물의 중앙에 남겨진다. 그러한 설계를 함에 있어서, 절삭 삽입 날들은, 비록 다른 형상들이 가능할 지라도, 형상에 있어서 바람직하게는 삼각형 형상이고, 드릴의 세로 홈에는 절삭 삽입 날을 삽입할 수 있도록 받침 구멍들이 형성되어 있다. 드릴 자루의 상대적으로 넓은 부위는 드릴에 강도를 부여하기 위해서 절삭 삽입 날 사이에 배치되어 있다.
분할 삽입 날을 구비하고 있는 금속 절삭 드릴은 다양한 적용 분야에서 성공적으로 사용해 왔다. 그러나, 성공하기 어려운 하나의 분야는 비교적 매우 적은 직경을 가지면서 매우 깊은 깊이를 갖는 홀들의 천공 작업이다. 삽입 형(insert-type) 드릴은 매우 양호한 금속 제거 율을 가지고 있기 때문에, 절삭력을 오히려 높을 수 있고, 굽힘, 움직임 또는 변형 없이, 천공 력을 견딜 수 있도록 자루를 상대적으로 단단하게 만들어 왔다. 따라서, 드릴의 직경이 점점 더 적어짐에 따라, 드릴의 길이를 한정하기 위해 자루는 더 가늘어졌다. 길이: 직경 비(比)로서 알려진, 비율은, 천공될 수 있는 깊이(즉, 공구의 길이)까지 천공되는 홀의 직경과 관련되어 있는 대략 치이고, 업계에서는 분할 삽입 드릴의 길이: 직경 비를 약 3:1 까지 제한해 왔었다. 천공 작업 동안 재료와 절삭 삽입 날의 상호 작용으로부터 생기는 비 균형 반경 방향 힘은 길이: 직경 비에 대한 제한을 필요로 하는 것으로 생각되었다. 그러므로, 주어진 직경의 분할 드릴로서 가공물에 형성될 수 있는 홀의 깊이는 상기 비율에 따라 부득이하게 제한되었다.
본 발명의 주된 목적은, 샬렌버거(Shallenberger) 미국 특허 번호 5,092,718에 개시되어 있는 일반 타입과 동일하고, 드릴이 그 직경에 비해 상대적으로 깊은 홀을 뚫을 수 있도록 그 직경보다 실질적으로 더 큰 길이를 가지고 있는, 새롭게 향상된 드릴을 제공하는 것이다.
이와 같은 관점에서, 본 발명의 특징은, 절삭 작용에 의해 발생되는 반경 방향 힘이 삽입 날 사이에서 균형을 이루어서, 상호간에 실질적으로 상쇄될 수 있도록 정밀하게 균형을 이룬 절삭 삽입 날들을 구비하고 있는 드릴을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은, 동일한 방식으로 가공물에 결합할 수 있도록 동일한 방식으로 자루 받침 구멍으로부터 연장되어서 각각의 절삭 삽입 날에 실질적으로 동일한 하중을 부과하는 절삭 삽입 날들을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은, 3:1 보다 더 큰 길이:직경 비(比)에서 조차도 드릴에 강도를 부여하기 위하여 삽입 날들의 측부사이에 드릴 자루의 강한 부위를 남기면서, 절삭 삽입 날들의 절삭 가장자리가 상호간에 매우 인접하게 위치할 수 있도록 일정하게 휘어진 절삭 가장자리 및 가파르게 경사진 측부를 구비하고 있는 삽입 날들을 구비하고 있는 드릴을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은, 3:1 또는 그 이상의 길이 : 직경 비를 가지는 드릴을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 측 입면도.
도 1a는 두 개의 삽입 날이 제거되어 있는 도 1에 도시된 드릴의 절삭 날 단부를 도시한 부분 확대 사시도.
도 2는 가공물 내에 홀을 형성하고 있는 도1에 도시된 드릴을 도시한 확대 부분 측 입면도.
도 3은 드릴을 도시한 확대 단부 도.
도 4는 삼각형 삽입 날 중 하나를 도시한 사시도.
도 5는 삽입 날을 도시한 상부 평면도.
도 6은 삽입 날을 도시한 정 입면도.
도 7은 도 6을 우측에서 바라본 삽입 날의 가장자리도.
도 8은 홀을 천공하는 삽입 날을 개략적으로 도시한 확대도.
도 9a는 횡단면으로 도시된 드릴에 의해 형성된 가공물 홀이 형성되어 있는 본 발명을 개략적으로 도시한 측면도.
도 9b는 도 9a의 실시 예를 개략적으로 도시한 단부 도.
도 9c는 도 9a에 도시된 실시 예에 의해 생긴 홀 윤곽을 개략적으로 도시한 상부도.
도 10a는 횡단면으로 도시된 드릴에 의해 형성된 가공물 홀이 형성되어 있는 종래의 기술에 의한 드릴을 개략적으로 도시한 측면도.
도 10b는 도 10a에 도시된 드릴을 개략적으로 도시한 단부 도.
도 10c는 도 10a에 도시된 드릴에 의해 생긴 홀의 윤곽을 개략적으로 도시한 상부도.
도 11a는 횡단면으로 도시된 드릴에 의해 형성된 가공물 홀이 형성되어 있는 종래의 기술에 의한 다른 드릴을 개략적으로 도시한 측면도.
도 11b는 도 11a에 도시된 드릴을 개략적으로 도시한 단부 도.
도 11c는 도 11a에 도시된 드릴에 의해 생긴 홀 윤곽을 개략적으로 도시한 상부도.
이 같은 본 발명의 목적들 및 특징들은 예시된 도면을 참조하는 아래의 상세한 설명으로부터 명확히 알 수 있다.
비록, 본 발명은, 다양한 수정안 및 대체 구조를 가질 수 있을 지라도, 본 발명의 특정 실시 예들은, 도면에 도시되어 있고, 아래에서 상세하게 설명하기로 하자. 그러나, 개시되어 있는 특정 형태로 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 본 발명은, 첨부된 청구 범위에 의해 한정되어 있는 발명의 기술적 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정안, 대체 구조 및 등가 물을 포함하고 있다는 것을 알아야 한다.
실례로서 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 철, 강철 또는 다른 금속으로 이루어진 가공물(12)내에 원통형 홀(11)(도 2 및 도 8)을 형성하기 위한 드릴(10)에 구체적으로 나타나 있다.
드릴(10)은 가느다란 원통형 몸체(13)를 포함하고 있고, 이는 바람직한 실시 예에서는 고 탄소강으로 만들어져 있으며, 절삭 날 단부(14) 및 그에 대향되는 자루 단부(15)를 구비하고 있다. 그러나, 유사한 물리적인 특성을 가지고 있는 다른 물질들도 가능하다. 몸체(13)의 자루 단부(15)는 그 자체의 축 A(도 3)를 중심으로 드릴(10)을 회전시킬 수 있도록 동력 구동 지지구(支持具)(미 도시)내에 고정되고, 여기에서는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 반 시계 방향으로 회전된다. 드릴(10)이 회전할 수 있도록 고정되고, 가공물(12)이 드릴(10)의 축 A를 중심으로 회전하는 것은 바람직하다.
두 개의 일반적인 직경 방향 또는 등변으로 이격되어 있는 세로 홈(16,17)은 단부(14)로부터 부스러기를 운반하기 위하여 몸체(13)내에 형성되어 있다. 세로 홈들은 금속 부스러기가 홀로부터 운반될 수 있도록 절삭 날 단부(14)로부터 자루 단부(15)까지 몸체(13)의 둘레를 따라서 나선형으로 바람직하게 연장되어 있다(도 1 및 도 2). 선택적으로 세로 홈들은 도 1에서 처럼 직선으로 형성될 수 있다. 각각의 세로 홈은 일반적으로 반경 방향의 횡단 면내에 V 형상으로 형성되어 있고, 한 쌍의 벽(18,19)에 의해 형성되어 있다. 각 세로 홈의 벽(18)은 일반적으로 회전 방향을 향하고 있는 반면에, 벽(19)은 일반적으로 회전 방향의 반대 방향을 향하고 있다.
일반적으로 직경 방향으로 이격되어 있는 받침 구멍(20,21)(도 1a 및 도 3)은 각각의 세로 홈(16,17)의 절삭 날 단부 부근에 있는 몸체(13)내에 형성되어 있고, 각각의 받침 구멍은 각각의 세로 홈의 인접 벽(18) 부근에 형성되어 있다. 비록 받침 구멍(20,21)은 바람직한 실시 예에서는 직경 방향으로 이격되어 있지만, 본 발명은, 받침 구멍들이 등 간격으로 이격되어 있는 다른 실시 예들을 포함하고 있다는 것을 알 수 있다. 교체 가능한 절삭 삽입 날(30,31)은 받침 구멍(20,21)에 놓여 있고, 드릴(10)이 축 A를 중심으로 반시계 방향으로 회전될 때 가공물(12)내에 홀(11)을 절삭한다.
본 발명에 의하면, 각각의 절삭 날(30,31)은 일반적으로 삼각형 형상이고, 특별한 윤곽의 구석을 구비하고 있다. 이어서 명확히 나타나는 것처럼, 드릴의 절삭 날 단부(14)를 삽입 날(30,31)에 부가되는 매우 큰 절삭 력을 견딜 수 있도록 충분히 강화함과 동시에, 삼각형 삽입 날의 사용은 드릴(10)의 각 1/2 회전 동안 홀(11)의 전 외주를 절삭 가능하게 한다. 그러나, 선택적으로 형성된 삽입 날도 가능하다.
삽입 날(30)은 도 4 및 도 7에 상세하게 도시되어 있는데, 삽입 날(31)은 삽입 날(30)과 동일함을 알 수 있다. 도시된 바와 같이, 삽입 날(30)은 등변 삼각형 형상이고, 세 개의 측면 또는 실질적으로 동일한 길이의 가장자리 면(33,34,35)을 포함하고 있으며, 세 개의 구석(36,37,38)에서 서로 접한다. 상기 세 개의 가장자리 면은, 두 개의 대향되어 마주보고 있는 평면 전방 면(40,41)사이에서 연장되어 있다. 각각의 삽입 날의 각각의 전방 면(40,41)에는 전방 면 외주의 약간의 내측에 위치하고 있는 일반적인 부스러기 절단 홈(42)이 형성되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 삽입 날(30,31)은 각각의 받침 구멍(20,21)의 내측에 적당하게 놓여 있어서, 각 삽입 날(30,31)의 전방 면(40)은 회전 방향을 향하고 있고, 절삭 면을 한정한다. 절삭 가장자리(45)는 전방 면(40)과 가장자리 면(34)의 접합부에 형성되어 있고, 절삭 가장 자리가 구석(36)으로부터 구석(37)까지 진행됨에 따라, 46으로 표시된 것처럼 대부분의 길이를 따라서 일직선으로 형성되어 있다. 구석(37)에 도달하자마자, 절삭 가장자리(45)는 볼록하게 휘기 시작하여 평면(40)의 외측으로 볼록하게 휘어서, 절삭 가장자리가 구석의 둘레를 진행하는 것처럼, 전방 면(41)의 평면을 향한다. 절삭 가장자리(45)의 곡률 부(47)는 지점(48)에 있는 평면(41)을 마주칠 때까지 휜다(도 5). 결과적으로, 가장자리(49)는 가장자리(35)에 평행하지 않는 평면(41)내에 형성되어 있다.
각각의 절삭 가장자리(45)의 곡률부(47)의 형성은, 적절한 연삭 또는 삽입 날(30,31)의 구석(37) 부근에 전방 면(40) 및 가장자리 면(35)를 형성함으로서 영향을 받는다. 결과적으로, 전방 면(40) 및 가장자리 면(35)의 구석 부는 도 4에 50으로 표시된 것처럼 볼록하게 휘어 있다.
삽입 날(30,31)에 적합한 받침 구멍(20,21)의 각각은, 각각의 삽입 날(30,31)의 전면(41)이 대향되어 안착되는 평평한 돌출면(55)(도 1a)을 포함하고 있다. 두 개의 측벽(56,57)은, 각각의 돌출 면으로부터 돌출 되어 있고, 받침 구멍(20,21)이 일반적인 V 형상으로 형성될 수 있도록 서로에 대해서 소정의 각도로 기울어져 있다. 각각의 삽입 날(30,31)이 각각의 받침 구멍 내에 위치될 때, 가장 자리 면(33,35)은 측벽(56,57)에 대향하여 안착되어, 각 삽입 날의 구석(38)은 드릴 몸체(13)의 자루 단부(15)를 가리킨다.
홀(59)(도 4)은 각각의 삽입 날(30,31)을 관통하여 형성되어 있고, 각각의 삽입 날의 전방 면(40,41)사이에 수직으로 연장되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 홀(59)은 나사(60)의 머리에 적응할 수 있도록 반대 단부에 원추형 구멍(159)을 포함하고 있다. 받침 구멍(20,21)내에 삽입 날(30,31)을 고정하기 위하여, 나사 산이 형성된 나사 또는 잠금 핀(60)(도 2 및 도 3)은 각 홀(59)을 통하여 연장되어, 돌출면(55)내에 있는 암나사 홀(61)의 내측으로 잠긴다.
각 받침 구멍(20,21)의 돌출면(55)은, 각각의 삽입 날(30,31)의 절삭 가장자리(45)가 마이너스 축의 경사도로 놓일 수 있도록 축 A를 중심으로 경사지어 있는데, 이는, 각각의 삽입 날(30,31)의 안내 절삭 전방면(40)이 절삭 가장자리(45)의 앞에 놓이는 것을 의미한다. 결과적으로, 각각의 삽입 날(30,31)의 가장자리 면(34)은, 전방면 틈새를 형성하고 그를 천공하는 동안 홀(11)의 바닥과 마찰하는 것을 피할 수 있는 방향으로 기울어져 있다. 이와 같은 특별한 경우에, 마이너스 축의 경사도는 약 7。이다.
또한, 각각의 삽입 날(30,31)은, 그 가장자리(45)가 마이너스의 반경 방향 경사도로 놓일 수 있도록 위치되어 있다. 다시 말하자면, 각각의 절삭 가장자리(45)는 절삭 가장자리와 평행한 매우 근접한 반경 방향의 선 앞에 위치되어 있어서, 절삭 가장자리(45)의 뒤에 있는 각 삽입 날(30,31)의 구석(36)은 그러한 벽과의 마찰을 피할 수 있도록 홀(11)의 외주 벽을 깨끗이 한다. 이러한 까닭으로, 각각의 절삭 가장자리(45)는 상기 반경 방향의 선 앞의 삽입 날 두께의 약 1/2보다 크게 놓여 있다.
또한, 각각의 삽입 날(30,31)의 절삭 가장자리(45)는 약 8。의 리드 각(Lead angle) C(도 2)으로 기울어져 있다. 리드 각에 의해, 절삭 가장자리(45)는, 가장자리가 홀(11)의 외면 벽을 향하여 외측으로 진행됨에 따라 몸체(13)의 자루 단부(15)쪽으로 경사진다. 이는 홀(11)의 중심부가 외주 부의 절삭 전에 어느 정도 절삭될 수 있도록 하고, 가공물(12) 내측으로의 드릴(10)의 초기 관통을 용이하게 한다.
상기 배열에 의해서, 드릴(10)의 회전은, 도 8에서 나타난 바와 같이, 각각의 삽입 날(30,31)의 절삭 가장자리(45)가 홀(11)의 거의 전 반경을 가로질러서 절삭할 수 있도록 한다. 각각의 절삭 가장자리(45)가 드릴(10)의 반 회전 동안 홀(11) 둘레의 1/2을 청소함으로서 두 개의 절삭 가장 자리는 매 1/2 회전마다 홀의 전 원주를 절삭할 수 있도록 함께 작용한다. 이는, 드릴(10)의 축 방향으로의 빠른 이동을 가능하게 한다.
절삭 가장자리(45)의 곡률부(47) 때문에, 절삭은 홀(11)의 중심에 매우 근접하여 일어난다. 삽입 날(30,31)사이의 간섭을 피하기 위하여, 삽입 날(30,31)의 구석(37)은 서로 이격되어야 하고, 일반적인 원통 형상의 중심부(70)(도 8)는 삽입 날 사이에 있는 홀(11)의 바닥에 위치되어 있다.
삼각형 삽입 날(30,31)의 중요성은 도 8로부터 매우 명백히 알 수 있다. 삽입 날(30,31)은, 구석(37)들이 매우 근접하여 이격될 수 있도록(즉, 0.15-0.5mm사이의 간격) 위치하여 기울어져 있어서, 중심부(70)는 직경이 매우 적다. 따라서, 중심부(70)는 구석들에 근접되어 있는 가장자리 면(35)에 의해 쉽게 끊어지거나, 드릴이 축 방향으로 진행됨에 따라 드릴의 절삭 날 단부(14)에 의해 산산조각이 된다. 삽입 날(30,31)은 삼각형 형상이기 때문에, 삽입 날(30,31)의 가장자리 면(35)는, 가장자리 면(35)이 드릴(10)의 절삭 날 단부(14)로부터 자루 단부(15)까지 진행함에 따라 약 44。의 넓은 각 X로 서로로부터 빠르게 분기한다. 가장자리 면(35)의 넓은 분기 때문에, 상당한 공간은 드릴 몸체(13)의 금속에 적합하도록 그 사이에 존재한다. 따라서, 가장자리 면(35)사이의 몸체부(74)는 몸체(13)에 강도를 부여하기 위하여 구석(37)에 매우 근접한 지점까지 상대적으로 두껍고 울퉁불퉁할 수 있다. 삼각형 삽입 날들의 가장자리 면(35)사이에 있는 비교적 큰 두께 부분(74)에도 불구하고, 가장자리 면(35)이 몸체의 절삭 날 단부(14)쪽으로 모인다는 사실은, 최적의 작은 직경으로 이루어진, 쉽게 부서질 수 있는 중심부(70)가 삽입 날들 사이에 놓일 수 있도록, 구석(37)들을 상호간에 매우 근접하게 위치될 수 있도록 한다.
각각의 삽입 날(30,31)에는, 가장자리 면(33)과 전방 면(41)의 접합부를 따라서 형성되어 있는 선택적으로 사용할 수 있는 절삭 가장자리(45')가 바람직하게 형성되어 있다. 다른 위치에 있는, 절삭 가장자리(45')는 절삭 가장자리(45)와 동일하고, 절삭 가장자리(45)의 직선 및 곡률 부(46,47)와 유사한 직선 및 곡률 부를 포함하고 있다. 절삭 가장자리(45')의 직선 부는 구석(36)에서 시작하여 구석(38)에 위치한 곡률 부까지 연장되어 있다. 절삭 가장자리(45')의 곡률 부는 삽입 날(30,31)의 전방 면(41)상에서 볼록 곡률부(50')를 형성함으로서 한정된다.
각각의 삽입 날(30,31)의 절삭 가장자리(45)가 마모된 후, 삽입 날은 받침 구멍(20,21)으로부터 제거될 수 있다. 삽입 날을 전도함과 동시에 분할함으로서, 절삭 가장자리(45')는 실제의 절삭 위치에 올 수 있다. 따라서, 각각의 삽입 날은 두 개의 선택적으로 사용할 수 있는 절삭 가장자리를 포함함으로서, 삽입 날은 양쪽 가장자리가 마모될 때까지 버릴 필요가 없게 된다.
지금까지 상세하게 설명된 드릴의 절삭 날 단부 및 삽입 날 결합 구조는 먼저 설명했던 샬렌버거(Shallenberger) 미국 특허 번호 5,092,718에 기술된 삽입 날 및 결합 구조와 일치한다. 상기 718' 구조에서 삽입 날을 수용하는 받침 구멍은 서로에 대해 직경 방향으로 대향되어 있고, 상기 삽입 날은 거의 동일하게 가공물 내로 연장되어 있다.
상기 기본 결합 구조는, 정확성을 가지고 균형이 잡혔을 경우, 드릴 절삭 날 결합 구조가 정확하게 균형이 잡혀 있는 본 발명을 이끌어내고, 드릴의 작업 길이(도 1)는, 즉, 천공된 홀의 내측으로 연장될 수 있는 드릴 부는, 종래 기술의 분할 가능한 드릴로 성취될 수 있는 것보다 더 길다. 삽입 날(30,31)을 서로에 대해서 정확하게 대향되도록 위치시키고, 그것들이 가공물에 정확히 동일하게 결합할 수 있도록 받침 구멍으로부터 돌출 시킴으로서, 드릴의 휨, 변형 또는 파손보다는 절삭 날에서의 힘의 균형을 가져온다는 것을 알 수 있다.
이것이 이루어지는 방식은 본 발명 및 두 개의 종래의 기술에 의한 드릴들을 각각 도시하고 있는 도 9a-c, 도 10a-c 및 도 11a-c로부터 더 잘 알 수 있다. 먼저, 본 발명을 살펴보면, 도 9a-c는 본 발명을 개략적으로 도시하고 있다. 본 발명의 설계에 의하면, 완전 절삭부a는 드릴의 각각의 1/2회전으로 홀(11)의 전 직경에 거쳐서 만들어진다. 드릴 몸체(13)가 가공물(12)을 통해서 축 방향으로 진행함으로서, 반경 방향의 힘 E는 삽입 날(30)에 작용하는 반면에, 반경 방향의 힘 F는 삽입 날(31)에 작용한다. 삽입 날(30,31)은 정확히 동일하게 균형 잡혀 있고, 직경 방향으로 대향되어 있기 때문에, 힘 E 및 F 는 동일하여 서로 상쇄된다.
균형의 중요성은 도 10a-c 및 11a-c에 도시된 종래의 기술의 드릴과 비교함으로서 잘 이해될 수 있다. 먼저, 도 10a-c에 도시된 드릴에 대해서 언급하여 보면, 드릴 몸체(13')가 가공물(12')을 통해서 축 방향으로 진행됨에 따라, 반경 방향의 힘 (E')은 삽입 날(30')에 작용하고, 반면에 반경 방향 힘 (F')은 삽입 날 (31')에 작용한다. 삽입 날(30')이 a'를 절삭하고, 이와 동시에, 삽입 날(31')이 b'를 절삭한다는 점에서, 드릴의 한 바퀴 회전은 홀(11')의 전 원주 둘레를 절삭하기 위하여 필요하다는 것을 도 10c로부터 알 수 있다. 힘 E' 및 F'가 동일한 방향으로 작용하기 때문에, 그 힘들은 상호간에 상쇄되지 않고, 오히려, 드릴을 정상 회전 밖으로 편향시킬 수 있도록 합쳐진다. 이 같은 편향은 삽입 날(30')의 가장자리를 홀(11')의 내측 면에 마찰시키기에 충분하다. 따라서, 이 같은 편향은 도 10a-c에 도시된 것과 같은 종래의 기술에 의한 드릴을 비교적 매우 적은 길이 : 직경 비로 필요적으로 제한하는데, 만약, 편향이 상당히 큰 경우, 마찰 결합은, 회전 원(原)의 동기 힘을 압도하거나, 홀 내에 연소 또는 흉터를 생기게 하거나, 몸체(13')를 끊어 버릴 것이다.
유사하게, 도 11a-c에 도시된 드릴은, 드릴(11'')내의 완전 원주형의 벰 자리를 절삭하기 위해 각각이 한 바퀴 회전을 필요로 하는 두 개의 삽입 날을 포함하고 있고, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 삽입 날(30'')은 절삭 면(101,102)을 포함하고 있고, 반면에, 절삭 삽입 날(31'')은 절삭 면(103,104)을 포함하고 있다. 도 11c에 도시된 홀의 윤곽에 대해서 언급하여 보면, 절삭 면(101)은 원주형의 절삭부(a'')를 형성하고, 반면에, 면(102)은 절삭부(b'')를 형성하고, 면(103)은 절삭부(c'')를 형성하며, 면(104)은 절삭부(d'')를 형성한다. 드릴 몸체(13'')가 가공물(12'')을 통해서 축 방향으로 진행함에 따라서, 반경 방향의 힘(E'')은 면(101)에 작용하고, 반경 방향의 힘(E2)은 면(102)에 작용하며, 반경 방향의 힘(F'')은 면(103)에 작용하며, 반경 방향의 힘(F2)은 면(104)에 작용한다. 그러나, 면(101)에 의해 절삭되는 원주형의 벰 자리(a'')는 면(102)에 의해 절삭되는 원주형의 벰 자리(b'')보다 큰 면적으로 형성되어 있기 때문에, 힘(E'',E2)은 서로 상쇄하지 않고, 유사하게, 힘(F'', F2)은 서로 상쇄하지 않는다. 그러므로, 드릴은 편향되어, 삽입 날(30'')의 측면(105)이 홀(11'')의 내면과 마찰 결합할 수 있도록 하며, 드릴이 얻을 수 있는 길이 : 직경 비를 제한할 것이다.
그러므로, 본 발명에 의한, 두 개의 삽입 날들은, 정확히 균형 잡힌 대향 위치에 장착되어 있어서, 각각에 작용하는 반경 방향의 힘들의 실질적인 상쇄를 가져온다. 더욱 각각의 삽입 날은 동일한 방식으로 가공물에 정확히 상호 결합되어 있기 때문에, 각각의 삽입 날은 동일한 작업을 정확히 수행하여서, 절삭력들은 평행을 이룬다. 결과적으로, 본 발명에 의한 길이: 직경 비는 종래의 기술에 의한 장치처럼 약 3:1에 한정되는 것은 아니고, 4:1 또는 그 이상일 수 있다. 사실, 테스트는 10:1 비에서 성공적으로 수행되었다.
도 1에 도시된 바와 같이, 드릴의 작업 길이 L 은 절삭 날 단부(14)의 직경 D보다 실질적으로 더 크다. 도 1에 도시된 실시 예에서, 비록, 본 발명은 4:1을 초과하는 모든 길이 : 직경 비를 포함하도록 설계되어 있지만, 길이 L은 직경 D의 6배로서 묘사되어 있다. 본 발명의 이전에, 그러한 길이: 직경 비들은 가공물에 결합하는 절삭 면에 의해 부과되는 상기 반경 방향의 힘에 의해 생기는 편향에 의해서 불가능한 것으로 생각되었다.
그러나, 본 발명은 힘(E, F)이 서로 상쇄될 수 있도록 정확히 동일하게 균형 잡혀 있는 절삭 삽입 날(30,31)을 제공하기 때문에, 몸체(13)는 직경 D보다 4배정도 큰 길이 L을 가질 수 있다.
그러므로, 본 발명에 의하면, 몸체(13)의 작업 길이 L은 절삭 날 단부(14)의 직경보다 실질적으로 더 클 수 있다. 사실상, 테스트들은 10:1보다 더 큰 L/D 비로 성공적으로 실행되었다. 이는, 주어진 직경에 대해서, 이제까지 가능했던 것보다 실질적으로 더 긴 윤곽을 가지고 있는 최종 홀(11)과 실질적으로 동일하다.
상기와 같이, 본 발명은, 절삭 날 단부(14)의 직경 D의 적어도 4배 이상인 길이 L을 가지고 있는 몸체(13)를 구비하고 있는 새롭게 개선된 드릴(10)을 동 기술 분야에 제공하는 것을 알 수 있다. 드릴의 각 1/2회전하는 동안, 그 전체 직경을 실질적으로 횡단하여 홀(11)의 전체 원주를 절삭하는 다중-가장자리 분할 삽입 날(30,31)의 사용 때문에, 상기 드릴은 빠른 속도로 축 방향으로 진행될 수 있다. 삽입 날의 삼각형 형상 때문에, 삽입 날들의 인접 구석(37)은 서로 매우 근접하게 위치될 수 있고, 드릴 몸체(13)의 두꺼운 부위는, 매우 높은 길이: 직경 비를 가지고서도 드릴 자루에 강도를 부여할 수 있도록 구석(37)들 부근에 있는 삽입 날 사이에 위치될 수 있다. 가장 중요한 것은, 삽입 날(30,31)에 각각 작용하는 반경 방향의 힘(E, F)의 정확한 균형에 의해서, 몸체(13)가 수용할 수 없는 드릴 편차를 가져오는 것으로 생각되는 길이: 직경 비를 유지할 수 있다는 것이다.

Claims (8)

  1. 자루 단부, 바깥 외주 부를 구비하고 있는 절삭 날 단부 및 상기 드릴에 의해 형성되어 있는 홀 내측으로 연장될 수 있고, 축 방향 작업 길이 L을 가지고 있으며, 소정의 축을 구비하고 있는 가느다란 원통형 몸체와,
    정확하게 직경 방향으로 대향되어 있는 축의 측부상에 있는 상기 몸체의 절삭 날 단부내에 형성되어 있는 제 1 받침 구멍 및 제 2 받침 구멍과,
    각각이 상기 제 1 받침 구멍 및 제 2 받침 구멍 내에 안착되어 상기 몸체에 제거할 수 있도록 고정되어 있는 제 1 절삭 삽입 날 및 제 2 절삭 삽입 날을 포함하고 있고,
    상기 삽입 날의 각각은 적어도 세 개의 측부에 의해 구속되어 있는 실질적으로 평평한 평행 전방 면을 구비하고 있고, 각 삽입 날의 적어도 일 측부는 상기 바깥 외주의 외측으로 놓여 있는 제 1 구석으로부터 상기 축에 짧게 놓여 있는 제 2 구석까지 그의 절삭 날에 인접해 있는 몸체를 가로질러서 연장되어 있는 절삭 가장자리를 구비하고 있으며, 상기 제 1 삽입 날의 제 1 구석과 제 2 삽입 날 사이의 거리는 드릴에 대한 드릴 직경 D를 한정하며, 상기 드릴 몸체는 천공되는 직경의 적어도 네 배 이상에 해당하는 작업 길이 L을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 드릴.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는
    천공 직경의 적어도 10배 이상인 작업 길이 L을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 드릴.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절삭 가장자리는
    상기 제 1 구석으로부터 상기 제 2 구석으로 진행하자마자 일직선이고, 상기 제 1 정방 면의 평면의 외측으로 볼록하게 휘어 있으며, 상기 제 2 구석에 도달하자마자 상기 제 2 정면의 평면을 향하는 것을 특징으로 하는 드릴.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 삽입 날의 절삭 가장자리의 곡률 부는
    상기 제 2 전방 면의 평면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 드릴.
  5. 외측 외주를 구비하고 있는 절삭 날 단부 및 대향되는 자루 단부를 구비하고 있고, 소정의 축을 구비하여, 축을 중심으로 소정 방향으로 회전할 수 있는 가느다란 원통형 몸체;
    각각은 반경 방향의 횡단 면내에서 일반적으로 V 형상으로 형성되어 있고, 각각은 한 쌍의 벽에 의해 형성되어 있으며, 적어도 소정의 L 길이를 가지고 있고, 그의 직경 방향의 대향 측부들상에서 몸체 내에 형성되어 절삭 날 단부로부터 자루 단부를 향하여 연장되어 있는 제 1 세로 홈 및 제 2 세로 홈;
    각각은 일반적으로 V 형상으로 형성되어 있고, 각각은 자루의 회전 방향으로 접해 있는 돌출면 및 돌출 면으로부터 연장되어 있는 한 쌍의 측부에 의해 한정되어 있으며, 각 받침 구멍의 V 형상의 정점은 몸체의 자루 단부를 향하고 있고, 정확히 직경 방향으로 대향되어 있는 축의 측부 상에 있는 몸체의 절삭 날 단부내에 형성되어 있으며, 제 1 세로 홈의 하나의 벽에 인접하여 형성되어 있는 제 1 받침 구멍 및 제 2 세로 홈의 대응 벽에 인접하여 형성되어 있는 제 2 받침 구멍; 및
    드릴이 회전하여 축 방향으로 진행함에 따라 각각의 삽입 날에 작용하는 반경 방향의 힘들이, 절삭 날 단부의 편향을 피하기 위하여 절삭 날 단부의 소정의 축에서 정확하게 균형이 잡힐 수 있도록, 삽입 날들이 정확하게 직경 방향으로 대향되어 있고, 삽입 날들의 각각은 일반적으로 삼각형 형상이고, 각각의 받침 구멍의 돌출 면에 대향되어 놓이는 하나의 전방 면을 구비하고 있으며, 대향 면은 몸체의 회전 방향에 접해서 절삭 면을 한정하고, 삽입 날들의 각각은 실질적으로 동일한 길이의 세 개의 가장자리 면을 구비하여 전방 면사이에 연장되어 있으며, 각각의 인접 가장자리 면을 구비하고 있는 각각의 삽입 날의 가장자리 면의 접합부에 구석이 있고, 각각의 삽입 날의 가장자리 면들 중 두 가장자리 면은 각각의 받침 구멍의 측부에 대향되어 놓여 있으며, 각각의 삽입 날의 제 3 가장자리 면은 그의 절삭 날에 인접하여 있는 자루를 가로질러서 연장되어 있고, 절삭 가장자리는 그의 절삭 전방 면과 함께 각각의 삽입 날의 제 3 가장자리 면의 접합부를 따라서 한정되어 있으며, 각각의 절삭 가장자리는 바깥 외주의 바깥쪽으로 놓여 있는 삽입 날의 제 1 구석으로부터 축에 짧게 놓여 있는 제 2 구석을 향하여 몸체를 가로질러서 연장되어 있고, 각각의 삽입 날의 제 1 구석들 사이의 거리는 드릴의 천공 직경 D를 정하며, 각각의 절삭 가장자리는 제 1 구석으로부터 제 2 구석으로 진행하는 일직선 부를 구비하고 있고, 일직선 부로부터 연장되어 있는 곡률 부를 구비하고 있으며, 제 2 구석의 둘레를 볼록하게 휘어서 각각의 돌출 면을 향하고, 각각의 삽입 날은, 드릴이 가공물을 통하여 축 방향으로 진행함에 따라서 그에 부과되는 반경 방향의 힘을 갖으며, 각 삽입 날에 대한 반경 방향의 힘은 삽입 날의 정확한 위치와 동일하여서 서로 상쇄되고, 드릴의 작업 길이 L은 천공 직경의 적어도 4 배 인, 제 1 받침 구멍 및 제 2 받침 구멍 내에 각각 놓여서 몸체에 제거할 수 있도록 고정되어 있는 제 1 절삭 삽입 날 및 제 2 절삭 삽입 날을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 드릴.
  6. 제 5 항에 있어서,
    드릴의 작업 길이 L은
    천공 직경 D의 적어도 10 배 이상 인 것을 특징으로 하는 드릴.
  7. 제 5 항에 있어서,
    각각의 삽입 날의 절삭 전방 면은
    일반적으로 평평하지만, 절삭 가장자리의 곡률 부를 형성하기 위하여 제 2 구석에 인접하여 있는 돌출 면을 향하여 볼록하게 휘어 있는 것을 특징으로 하는 드릴.
  8. 제 5 항에 있어서,
    각각의 삽입 날은
    제 1 구석으로부터 연장되어 있는 일직선 부를 구비하고 있고, 제 3 구석에 인접하여 있는 볼록한 곡률 부를 구비하고 있으며, 제 1 구석으로부터 제 3 구석으로 연장되어, 가장자리 면 들 중 하나와 하나의 전방 면의 접합부를 따라서 한정되어 있는, 선택적으로 사용할 수 있는 절삭 가장자리가 있는 것을 특징으로 하는 드릴.
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