KR20010013084A - 절삭 공구 조립체와 그에 사용되는 교환 가능한 절삭 헤드 - Google Patents

절삭 공구 조립체와 그에 사용되는 교환 가능한 절삭 헤드 Download PDF

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Abstract

회전 절삭 작업용 절삭 공구 조립체(1, 101)는 교환 가능한 절삭 헤드(2, 102)와, 공통 종축(6, 106) 및 정합 주연면(16, 43, 120)을 갖는 공구 섕크(4, 104)를 포함한다. 절삭 헤드는 절삭 헤드 장착부(14, 114)를 후방 단부(15, 130)에 가지며 공구 섕크는 절삭 헤드 수납부(44, 144)를 전방면에 갖는다. 공구 섕크의 절삭 헤드 장착부(14, 114)와 절삭 헤드 수납부(44, 144) 각각은 결합되는 절삭 헤드(2, 102) 및 공구 섕크(4, 104)의 주연면과 경계를 접하며 형상 및 치수가 정합하는 적어도 2개의 결합부(20, 120)를 갖는다. 각각의 결합부는 기부면(22, 48, 122, 148), 토크 전달 벽(26, 52, 126, 152) 및 고정 벽(28, 54, 128, 154)을 가지며, 각 절삭 헤드 결합부의 고정 벽은 2개의 다른 섕크 결합부의 고정벽의 인접한 말단부들 사이의 해당 각 거리보다 짧은 각 연장부를 갖는다.

Description

절삭 공구 조립체와 그에 사용되는 교환 가능한 절삭 헤드{A CUTTING TOOL ASSEMBLY AND A REPLACEABLE CUTTING HEAD FOR USE THEREIN}
상술한 유형의 결합 장치를 갖는 회전 절삭 공구 조립체의 일 예가 유럽 특허 출원 제EP 0742065호에 개시되어 있다. 조립체는 각각의 상호 작용면에 서로 끼워맞춤되는 수형 및 암형 결합 부재가 형성된 제1 및 제2 조립체 구성 요소를 포함하고, 결합 부재는 반경 방향으로 연장된 토크 전달용 아암부 및 그 사이에 위치되는 중심 위치 결정부를 갖는다. 절삭 공구는 암형 결합 부재 내에 수형 결합 부재를 삽입하고 이들을 체결 나사에 의해 동축으로 서로 결합시킴으로써 조립된다.
상술한 유형의 절삭 공구 조립체에 체결 나사를 사용하는 것은 절삭 공구를 취약하게 하며, 직경이 작은 절삭 공구와 관련해서는 공구의 소형화를 크게 제한하며, 특히 공구에 축방향으로 연장되는 칩 플루트 홈(chip flute)이 구비되는 경우에는 더욱 그러하기 때문에, 결국 단면적이 충분히 넓지 못하게 되고 적절한 체결 나사를 수용하기에 충분히 강한 공구 본체가 되지 못한다.
절삭날이 절삭 공구의 중심으로 연장되는 교환 가능한 절삭 헤드를 갖는 회전 절삭 공구인 경우에 더욱 문제가 되는데, 이는 이와 같은 절삭 헤드를 중심 축방향 관통 체결 나사에 의해 고정시킬 방법이 없기 때문이다.
유럽 특허 출원 제EP 0118 806호는 대체로 종축을 따라 연장되는 2개의 칩 플루트 홈이 형성된 원통형 공구 섕크와 체결 나사가 필요없이도 자동 보유 방식으로 장착되는 교환 가능한 판형 드릴링 헤드를 포함하는 드릴링 공구 조립체를 개시한다. 드릴링 헤드는 2개의 대각선 방향으로 배치되는 절삭 판 형태의 대체로 평면인 절삭부를 포함하고 공구 섕크는 칩 플루트 홈의 측부면에 형성된 2개의 대각선 방향으로 배치되고 반경 방향으로 배향된 리세스들 사이에 형성되고 축방향을 따라 연장되는 드릴링 헤드 수납 슬롯을 갖는다. 상기 리세스는 드릴링 헤드의 절삭 판과 정합하여 이를 수납할 수 있다. 절삭 판과 리세스는 공구의 종축에 대체로 수직으로 향해 있으며 절삭 헤드를 공구 홀더 내에 축방향 지지하도록 된 협소한 기부면과, 기부면에 대하여 횡방향으로 배향되어 토크 전달 벽의 역할을 하는 높은 측부 벽을 제공하도록 구성된다.
상기한 바와 같은 드릴링 공구에 있어서, 비교적 좁은 폭의 기부면은 절삭 작업 중에 공구 상에 가해지는 축방향 힘을 견디기에는 불충분함을 알 수 있다. 더욱이, 상술한 바와 같이 긴 평면 형태의 드릴링 헤드는 비틀림 상태 하에서는 취약하다. 또한, 이와 같은 공구는 공구 섕크의 단면적에 비해 그리고 토크 전달 벽의 높이에 비해 작은 기부 면적을 갖는다. 적어도 이러한 이유로, 상기한 평면 형태의 드릴링 헤드는 소형 공구, 특히 소형 절삭 공구에 적용되기 어렵다.
본 발명의 목적은 신규한 절삭 공구 조립체 및 그에 사용되는 신규한 절삭 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명은 회전 토크가 하나의 부재로부터 다른 부재로 전달될 수 있도록 해제 가능하게 서로 결합되는 적어도 2개의 부재를 포함하는 공구 조립체에 관한 것이다. 본 발명은 특히 교환 가능한 절삭 헤드와 절삭 헤드가 장착되는 공구 섕크를 포함하며, 드릴링(drilling), 밀링(milling) 등과 같은 회전 절삭 작업에 사용되는 절삭 공구 조립체에 관한 것이다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위해 그리고 본 발명이 실제 수행 여부를 보여주기 위해 다음은 첨부 도면을 참조하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체를 조립 전의 상태로 도시한 분해 사시도이다.
도2는 도1에 도시된 절삭 공구 조립체의 절삭 헤드의 배면 사시도이다.
도3은 도2에 도시된 절삭 헤드의 배면도이다.
도4a는 도1에 도시된 절삭 공구 조립체의 공구 섕크의 부분 사시도이다.
도4b는 도4a에 도시된 공구 섕크의 다른 실시예의 부분 사시도이다.
도5는 도4에 도시된 공구 섕크의 정면도이다.
도6은 도1에 도시된 바와 같은 절삭 공구 조립체를 조립 초기 단계에서 도시한 사시도이다.
도7은 도1에 도시된 바와 같은 절삭 공구 조립체를 조립된 상태로 도시한 사시도이다.
도8은 도7에 도시된 절삭 공구 조립체의 단면도이다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 공구 조립체를 조립 전의 상태로 도시한 분해 사시도이다.
도10은 도9에 도시된 절삭 공구 조립체의 절삭 헤드의 사시도이다.
도11은 도9에 도시된 절삭 공구 조립체의 공구 섕크의 부분 사시도이다.
도12는 도9에 도시된 절삭 공구 조립체를 조립 상태로 도시한 단면도이다.
도13은 도9에 도시된 절삭 공구 조립체를 조립 초기 단계에서 도시한 부분 단면 사시도이다.
도14 및 도15는 도9 내지 도13에 도시된 절삭 공구에 사용되는 조립 장치의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 공통 종축 및 정합하는 주연면을 갖는 교환 가능한 절삭 헤드와 공구 섕크를 포함하는 회전 절삭 작업용 절삭 공구 조립체가 제공된다.
상기 절삭 헤드는 전방 단부에 인접한 절삭부와 후방 단부에 인접한 절삭 헤드 장착부를 구비하고, 상기 공구 섕크는 전방면에 형성된 절삭 헤드 수납부를 구비하고, 절삭 헤드 장착부와 공구 섕크의 절삭 헤드 수납부 각각은 상기 주연면들과 경계를 접하며 형상 및 치수가 정합하는 절삭 헤드 결합부 및 공구 섕크 결합부로 구성되는 적어도 2개의 결합부를 갖는다.
각각의 결합부는 상기 종축에 대하여 횡방향으로 연장되며 공구 섕크 내에서의 절삭 헤드의 축방향 지지에 기여하도록 된 기부면과, 상기 종축에 대하여 대체로 반경 방향으로 연장되며 상기 기부면에 대하여 횡방향으로 향한 토크 전달 벽과, 토크 전달 벽에 인접 배치되고 그에 대하여 횡방향으로 연장되고 종축에 대하여 원주 방향으로 배치되는 고정 벽을 가지며, 각 절삭 헤드 결합부의 고정 벽은 2개의 상이한 공구 섕크 결합부의 고정 벽들의 인접한 말단부들 사이의 해당 각 거리보다 작은 각 연장부를 갖는다.
절삭 공구는, 먼저 절삭 헤드 결합부의 고정 벽이 공구 섕크 결합부의 각 고정 벽들 사이에 삽입되도록 절삭 헤드 장착부를 절삭 헤드 수납부에 대하여 배치시킨 후에, 절삭 헤드 결합면부의 기부면이 해당 공구 섕크 결합부 상에 완전히 중첩되고 토크 전달 벽들이 서로 접촉하며 고정 벽들이 상호 고정되는 암수 정합 방식으로 동축방향으로 상호 작용하여 절삭 헤드가 공구 섕크 상에 자동 클램핑될 때까지 절삭 헤드를 공구 섕크에 대하여 회전시킴으로써 조립된다.
양호하게는, 공구 헤드 결합부와 공구 섕크 결합부는 정합하는 계단 형태를 가지며, 각각은 하나의 표면은 높고 다른 하나의 표면은 낮으며 상기 토크 전달 벽을 통해 합쳐지는 한 쌍의 기부면을 갖는다. 양호하게는, 각 결합부는 높은 기부면을 구성하는 돌기와 낮은 기부면을 구성하는 리세스의 형태를 갖는다.
칩 제거 홈을 필요로 하는 종류의 절삭 작업, 예를 들어, 드릴링 작업용으로 설계된 절삭 공구의 경우에, 절삭 헤드와 공구 섕크 내의 결합부의 개수는 양호하게는 플루트 홈의 개수와 일치한다. 이 경우, 각각의 결합부는 2개의 이웃하는 플루트 홈들 사이에서 연장되어, 그 낮은 표면은 플루트 홈 중 하나와 경계를 접하고 그 높은 표면은 다른 플루트 홈 및 토크 전달 벽과 경계를 접한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 각각 공구 섕크 주연면과 경계를 접하며 기부면, 토크 전달 벽 및 고정 벽이 형성된 적어도 2개의 결합부가 형성된 전방 절삭 헤드 수납부를 갖는 공구 섕크 상에 장착되는 교환 가능한 절삭 헤드가 제공된다.
상기 절삭 헤드는, 상기 공구 섕크 주연면과 정합하는 주연면과, 전방 단부에 인접한 절삭부와 후방 단부에 인접한 절삭 헤드 장착부를 가지며, 절삭 헤드 장착부에는 절삭 헤드의 상기 주연면과 경계를 접하는 적어도 2개의 결합부가 형성된다.
절삭 헤드의 각 결합부는, 종축과, 이 종축에 대하여 횡방향으로 연장되며 공구 섕크 내에서의 절삭 헤드의 축방향 지지에 기여하도록 된 기부면과, 상기 종축에 대하여 대체로 반경 방향으로 연장되며 상기 기부면에 대하여 횡방향으로 향한 토크 전달 벽과, 토크 전달 벽에 인접 배치되고 그에 대하여 횡방향으로 연장되며 상기 종축에 대하여 원주 방향으로 배치되는 고정 벽을 가지며, 각 절삭 헤드 결합부의 고정 벽은 2개의 상이한 공구 섕크 결합부의 고정 벽들의 인접한 말단부들 사이의 해당 각 거리(angular distance)보다 작은 각 연장부(angular extension)를 갖는다.
절삭 헤드가 장착되는 공구 섕크에 칩 홈이 구비되는 경우에, 절삭 헤드에 공구 섕크의 칩 홈과 연속적으로 이어지는 칩 플루트 홈부가 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 전체 조립체는 전체적으로 매끄러운 형태를 가지며 연속적인 칩 플루트 홈은 매우 원활한 칩 제거가 가능하게 한다.
본 발명에 따른 공구 조립체는, 공구 헤드를 탄성 고정시키는, 예를 들어, 공구 섕크 내의 슬릿 형태의 고정 장치가 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 결합 장치는, 절삭 헤드와 공구 섕크가 가능한 최대의 단면적을 갖는 강력한 확대 단부와 낮은 토크 전달 벽을 가짐으로써, 절삭 공구의 안정성이 향상된다. 결합 장치는 또한 큰 토크가 공구 생크로부터 절삭 헤드에 전달되게 하고, 드릴링과 같은 절삭 작업 중에 큰 축방향 힘을 견딜 수 있게 한다. 본 발명의 결합 장치는 특히 소형 절삭 공구 조립체, 그 중에서도 이와 같은 조립체에 칩 제거 홈이 구비된 경우에 유용하다.
본 발명의 또 다른 태양은 상술한 절삭 공구 조립체의 조립 및 분해 장치와 관련된다.
드릴링 작업에 사용되는 본 발명에 따른 절삭 공구 조립체는 전반적으로 도1 내지 도9에 도시되어 있다.
도1에 도시된 절삭 공구 조립체는 쓰고 버리는 형식(throw-away type)의 교환 가능한 고체(solid) 절삭 헤드(2)와, 종축(6)을 가지며 종축(6)에 대하여 180 °회전 대칭적이고 자동 클램핑 방식으로 조립되도록 구성되는 공구 섕크(4)를 포함한다.
절삭 헤드(2)와 공구 섕크(4)에는 각각의 칩 플루트 홈부(8a, 10a; 8b, 10b)가 형성되어 있어서, 절삭 공구가 조립되면, 홈부(8a)와 홈부(8b) 및 홈부(10a)와 홈부(10b)는 양호하게는 절삭 헤드(2)로부터 공구 섕크(4)의 후방으로 연장되는 나선형 홈(8)과 홈(10)을 형성한다.
도2와 도3에 도시된 바와 같이, 절삭 헤드(2)는 절삭 헤드 전방 단부(13)에 인접한 절삭부(12)와, 절삭 헤드의 후방 단부(15)에 인접한 절삭 헤드 장착부(14)를 갖는다.
절삭 헤드의 절삭부(12)는 본 발명의 요지를 구성하지 않으므로 본 명세서에서는 그에 대한 설명은 생략하기로 한다. 그러나, 절삭 헤드의 절삭부(12)는 임의의 적절한 형태를 가질 수 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 절삭 헤드 장착부(14)는 주연면(16)을 가지며 각각 주연면(16) 및 칩 플루트 홈부(8a, 10a)와 경계를 접하는 한 쌍의 대각선 방향으로 배치되는 절삭 헤드 결합부(20)를 포함한다. 각각의 절삭 헤드 결합부(20)는 칩 플루트 홈부(8a, 10a) 중 하나에 인접한 낮은 기부면(22)과, 다른 칩 플루트 홈부(10a, 8a)에 인접한 높은 기부면(24)과, 그 사이에 토크 전달 벽(26)을 가지며, 이들 모두 절삭 헤드 장착부(14)의 주연면(16)으로부터 종축(6)을 향해 연장되는 하나의 계단 형태를 갖는다. 낮은 기부면(22)과 토크 전달 벽(26)은 모두, 둥근 코너(27)를 통해 토크 전달 벽(26)과 합쳐지며 낮은 기부면(22) 및 토크 전달 벽(26)과 함께 리세스(30)를 형성하는 고정 벽(28)으로 이어진다. 절삭 헤드 결합부(20)는 높은 기부면(24)들 사이에서 연장되며 그와 합쳐지는 중심 기부면(30)을 갖는다.
도2에 도시된 바와 같이, 절삭 헤드의 낮은 기부면(22), 높은 기부면(24) 및 중심 기부면(30)은 대체로 평면이며 종축(6)에 대하여 대체로 수직으로 향하며, 토크 전달 벽(26)과 고정 벽(28)은 기부면(22, 24)에 대하여 횡방향이다.
도3에 도시된 바와 같이, 각 절삭 헤드 결합부(20)의 토크 전달 벽(26)은 종축(6)에 대하여 대체로 반경 방향으로 연장되며, 기부면(22, 24)에 대하여 예각으로 경사진다. 토크 전달 벽(26)은 반드시 평면일 필요는 없으며 반경 방향으로 연장되는 일부분만 곡면의 형상일 수도 있음을 알아야 한다. 더욱이, 토크 전달 벽(26)은 기부면에 대하여 둔각으로 경사지거나 그에 대하여 수직일 수 있으며 정확히 반경 방향으로 연장되지 않고 반경 방향에 대하여 임의의 각도로 배향할 수 있다. 각 절삭 헤드 결합부(20)의 토크 전달 벽(26)의 축방향 치수(d)(도2)는 대체로 각각의 칩 플루트 홈부(8a, 10a)의 반경 방향 최외측 지점(21', 21") 사이의 거리(D)(도3) 미만이다. 축방향 치수(d)는 거리(D)의 절반을 초과하지 않으며 양호하게는 대체로 그 미만이며 전방 단부(13)와 낮은 기부면(24) 사이에서 측정되는 절삭 헤드(2)의 높이(H)(도2) 미만이다.
도3에 도시된 바와 같이, 고정 벽(28)은 낮은 기부면(22)을 따라, 종축(6)에 대하여 원주 방향으로 연장된다. 이와는 다르게, 고정 벽(28)은 결합부(20) 전체를 따라 혹은 그 일부분만을 따라 연장될 수 있다.
도1, 도2, 도6 및 도7에 도시되고 도8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 고정 벽(28)은 절삭 헤드 전방 단부(13)로부터 멀어지는 방향으로 발산하는 더브테일(dovetail) 원추면 형태를 갖는다. 이들 더브테일 원주면은 종축(6)과 일치하는 축(도시되지 않음)을 가지며, 예를 들어, 나선, 타원 등과 같은 다양한 적절한 형상을 가질 수 있다.
도4a와 도5에 도시된 바와 같이, 공구 섕크(4)는 절삭 헤드 수납부(42)가 형성된 전방면(40)을 갖는다. 절삭 헤드 수납부(42)는 그 형상 및 치수에 있어서 절삭 헤드 장착부(14)의 주연면(16)과 정합하는 주연면(43)을 갖는다. 절삭 헤드 수납부(42)에는 형상 및 치수에 있어서 절삭 헤드 결합부(20)와 정합하는 공구 섕크 결합부(44)가 대각선 방향으로 배치되어 있다. 따라서, 각각의 공구 생크 결합부(44)는 높은 기부면(48), 낮은 기부면(48), 그 사이의 토크 전달 벽(52) 및 토크 전달 벽(52)과 합쳐지는 더브테일 고정 벽(54)을 포함한다. 높은 기부면(48)과, 토크 전달 및 고정 벽(52, 54)의 사이에는 절삭 헤드 장착부(14)의 리세스(29)와 정합하여 리세스 내에 수납되도록 된 돌기(56)가 형성된다. 공구 섕크 결합부(44)들의 사이에는 중심 기부면(60)이 구비된다. 공구 생크 결합부(44)의 높은 기부면(48), 낮은 기부면(50), 중심 기부면(60), 및 토크 전달 벽 및 고정 벽(52, 54)은 방향 및 치수가 절삭 헤드 결합부(20)의 낮은 기부면(22), 높은 기부면(24), 중심 기부면(30), 및 토크 전달 벽 및 고정 벽(26, 28)과 대응하지만, 절삭 헤드 결합부(20)들의 고정 벽(28)은 공구 섕크 결합부(44)의 고정 벽(54)들의 말단부들 사이의 각 거리(βt)(도5)보다 작은 각 연장부(αc)(도3)를 갖도록 구성된다.
각각의 절삭 헤드(2)와 공구 섕크(4)의 결합부(20, 44)의 고정 벽(28, 54)들은 그들 사이에서 억지 끼움되도록 설계된다. 고정 벽(28, 54) 사이의 이와 같은 억지 끼움은 이와는 다르게 도4b에 도시된 바와 같이 공구 홀더(4) 내에 탄성 슬릿(62)을 형성함으로써 달성될 수도 있다.
도2, 도3 및 도4a에 도시된 바와 같이, 절삭 헤드와 공구 섕크에는, 절삭 헤드(2)를 공구 섕크(4) 내에 초기 정렬시키기 위해 각각 수형 및 암형 안내 부재(64, 도2; 66, 도4a)가 더 구비되며, 그 역도 가능하다.
도6에 도시된 바와 같이, 절삭 헤드(2)의 절삭 헤드 장착부(14)는, 낮은 기부면(22)이 공구 섕크 결합부(20)의 높은 기부면(48)을 따라 미끄럼 이동하도록 절삭 헤드 결합부(20)를 공구 섕크 결합부(44)의 돌기(56)들 사이로 횡방향 삽입한 후에, 절삭 헤드 결합부(20)의 토크 전달 벽(26)들이 공구 섕크 결합부(44)의 해당 토크 전달 벽(52)들과 접촉하고 공구 생크 결합부(44)의 돌기(56)들이 절삭 헤드 결합부(20)의 리세스(29)들 내에 완전히 수납될 때까지, 그리고 절삭 헤드 장착부(20)의 더브테일 고정 벽(28)이 공구 생크 결합부(44)의 해당 더브테일 고정 벽(54)들과 결합될 때까지 절삭 헤드(3)를 A 방향으로 회전시킴으로써, 공구 섕크(4)의 절삭 헤드 수납부(42) 내에 장착된다. 도4b에 도시된 공구 홀더에 있어서, 고정 벽(28, 54)들 사이의 결합은 탄성 슬릿(62)의 탄성 확장에 의해 얻어진다.
전술한 절삭 공구(1)의 조립 상태가 도7과 도8에 도시되어 있다. 절삭 작업 중에, 공구 섕크(4) 내에서의 절삭 헤드(2)의 폭넓은 축방향 지지는 절삭 헤드(2)의 낮은 기부면(22)이 공구 섕크(4)의 대응하는 높은 기부면(48)과 접촉함으로써 제공된다. 부가적으로, 축방향 지지는 절삭 헤드(2)의 높은 기부면(24)이 공구 섕크(4)의 낮은 기부면(50)과 접촉함으로써 더욱 증가될 수 있다. 절삭 헤드(2) 및 공구 섕크(4)의 고정 벽(28, 54)들은 각각 상호 고정되는 암수 정합 방식으로 동축 방향으로 상호 작용하는 고정면의 역할을 하며 절삭 중에 공구 홀더 상에 절삭 헤드가 적절히 고정되게 할 뿐만 아니라, 절삭 공구가 기계 가공되는 작업편으로부터 후퇴되었을 때 공구 섕크로부터 분리되거나 제거되는 것을 막아준다.
도9 내지 도14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 공구(101)를 도시하는 바, 그 결합 장치는 전반적으로 도1 내지 도8에 도시된 절삭 공구(1)와 유사하며, 차이점은 절삭 공구(101)에서 절삭 헤드와 공구 섕크 결합부가 기부면 및 토크 전달 벽과는 다른 축방향 높이에 있는 2단 구성을 갖는다는 것이다. 그러므로, 절삭 공구(10)에 대한 다음의 설명에서는, 고정 장치의 설명과 관련된 부분들에 대해서만 설명하기로 한다.
도9에 도시된 바와 같이, 절삭 공구(101)는 고체 절삭 헤드(102)와, 종축(106) 및 2개의 칩 플루트 홈(도시되지 않음)을 갖는 공구 섕크(104)를 포함한다.
도10에 별도로 도시된 절삭 헤드(102)는 절삭 헤드 전방 단부(113)에 인접한 절삭부(112)와, 절삭 헤드 후방 단부(115)에 인접한 절삭 헤드 장착부(14)를 갖는다. 절삭 헤드 장착부(114)는 낮은 기부면(122), 높은 기부면(124), 토크 전달 벽(126), 및 이들에 의해 형성되는 리세스(129)를 각각 구비하며 한 쌍의 대각선 방향으로 배치되는 절삭 헤드 결합부(120)를 포함한다.
도11에 도시된 공구 섕크(104)는 절삭 헤드 수납부(142)가 형성된 전방면(140)을 갖는다. 절삭 헤드 수납부(142)는 높은 기부면(148)과, 낮은 기부면(150)과, 토크 전달 벽(152)과, 및 이들에 의해 형성되며 절삭 헤드 결합부(120)의 리세스(129)와 형상 및 치수가 정합하는 돌기(156)가 구비된 공구 섕크 결합부(144)를 갖는다.
도9, 도10 및 도11에 도시된 바와 같이, 절삭 공구(101)에는 절삭 헤드(102) 및 공구 섕크(104) 내에 각각 형성되며 절삭 헤드 및 공구 섕크의 반경 방향 치수보다 대체로 작은 반경 방향 치수를 갖는 수형 및 암형 고정 부재(200, 210)가 구비된다. 절삭 헤드(102)의 수형 고정 부재(200)는 후방 단부(115)로부터 돌출되고, 공구 섕크(104)의 암형 고정 부재(210)는 전방면(140)에 대하여 오목하다.
도10과 도11에 도시된 바와 같이, 절삭 공구(101)의 수형 및 암형 고정 부재(200, 210) 각각은, 절삭 공구(1)의 공구 섕크 결합부(44)의 절삭 헤드 결합부(20) 각각의 고정 벽(28, 54) 및 중심 기부면(44)과 유사한 형상을 가지며 이들과 마찬가지의 방식으로 상호 작용하는 고정 원추 벽(128, 154)과 그 사이의 중심 기부면(130, 160)을 갖는다. 특히, 절삭 공구(1)와 유사하게, 절삭 공구(101)는 공구 섕크(104)의 고정 벽(154)의 인접한 만단부들 사이의 각도가 절삭 헤드(102)의 고정 벽(128)의 각 연장부보다 크다. 그러나, 절삭 헤드(102) 내의 고정 벽(128)의 각 연장부는 절삭 헤드(2)의 고정 벽(28)의 각 연장부보다 크며, 공구 섕크(104)의 고정 벽(154)의 인접한 말단부들 사이의 각 거리는 공구 섕크(4)의 고정 벽(54)들의 사이의 각 거리보다 짧다. 부가적으로, 절삭 공구(101)의 절삭 헤드 결합부(120)의 높은 기부면(124) 각각은 공구 섕크 결합부(144)의 높은 기부면(148)들 사이의 각 거리보다 대체로 작은 각 연장부를 갖는다.
도12에 도시된 바와 같이, 수형 및 암형 고정 부재(200, 210)의 고정 원추 벽(128, 154)은 절삭 헤드(102)의 전방 단부(113)로부터 멀어지면서 발산하는 형상이며 그 사이에서의 미끄럼 끼움에 의해 더브테일 방식으로 협동한다.
공구 섕크(4)가 도4b에 도시된 형태를 갖는 절삭 공구(1)의 실시예와 유사하게, 절삭 공구(101)에는 공구 섕크 상에 헤드를 탄성 고정시키는 수단이 구비된다. 도10, 11 및 도13은 이와 같은 고정 수단의 다른 예를 도시한다.
고정 수단은 공구 섕크(104)의 암형 고정 부재(200)의 중심 기부면(160)으로부터 축방향으로 돌출되고 고정 원추 벽(154)에 인접 배치되는 2개의 원통형 로킹 핀(230)(도11과 도13)과, 절삭 헤드(102)의 수형 고정 부재(200)의 고정 원추 벽(128) 내에 형성되고 내부에 로킹 핀(22)을 수납하도록 된 2개의 대응하는 원통형 로킹 리셉터클(222)(도10과 도13)을 포함한다. 로킹 핀(220)은 각각의 수형 및 암형 고정 부재(200, 210)의 발산하는 고정 원추 벽(128, 154)과 대체로 동일한 방향이 되도록 종축(106)을 향해 경사진다.
도13에 도시된 바와 같이, 로킹 핀(220)은, 도시된 실시예에서, 고정 원추 벽(154)에 인접한 공구 섕크(104) 내에 형성되고 핀(220)의 하부(232)는 보어(230)의 하부 협소부(236) 내에 끼워맞춤되고 핀(220)의 상부(240)는 보어(230)의 상부 확대부(242)에 의해 포위되면서 핀이 보어 내에서 약간 구부러질 수 있도록 상이한 직경의 2개의 보어부를 갖는 계단형의 긴 보어(230) 내에 로킹 핀(220)이 각각 장착됨으로써 얻어지는 탄성 방식으로 공구 섕크(104) 내에 설치된다.
따라서, 절삭 공구(101)의 조립 중에 절삭 헤드(102)가 공구 섕크(104)의 절삭 헤드 수납부(142) 내에 삽입되어 A 방향으로 회전되면, 수형 고정 부재(200)의 고정 원추 벽(128)은 암형 고정 부재(210)의 고정 원추 벽(154) 아래에서 미끄럼 이동하고 핀(220)은 고정 원추 벽(154)을 향해 외부로 편의된다.
절삭 헤드 결합부(200)의 토크 전달 벽(126)이 공구 섕크 결합부(44)의 토크 전달 벽(154)과 접촉할 때, 절삭 헤드(102)의 회전은 완료되고 로킹 핀(220)은 로킹 리셉터클(222) 내로 도입된다. 이로써, 절삭 헤드(102)는 탄성 로킹 핀(220)에 의해 공구 섕크(104) 상의 장착 위치에 신뢰성 있게 고정된다.
본 발명의 절삭 공구에 조립 장치가 더 구비될 수 있다. 이에, 도14와 도15는 전술한 어느 절삭 공구와도 사용될 수 있으며 절삭 공구(101)를 참조하여 아래에서 설명하게 될 이와 같은 장치의 2가지 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 조립 장치(300; 도14, 400; 도15) 각각은 절삭 공구(101)의 직경과 일치하는 직경의 긴 원통형 공동(310, 410)을 갖는다. 조립 장치(300, 400) 또는 적어도 그들의 공동(310, 410)은 소정의 재료로 제조되며, 공구 섕크(104)의 절삭 헤드(102) 및 절삭 헤드 수납부(142)를 포위 또는 지지할 수 있는, 절삭 헤드 보유부(320, 420) 및 공구 섕크 수납부(330, 430)를 포함한다. 공동(310, 410)의 절삭 헤드 보유부(320, 420)는 절삭 헤드(102)의 외형과 상호 보완적인 형상을 가지며, 따라서 절삭 헤드의 칩 플루트 홈부 내에 끼워지는 볼록부(340, 440)를 포함하기 때문에, 조립 장치(300, 400)에 대한 절삭 헤드 보유부의 회전을 피할 수 있다. 조립 장치(300, 400)에는 장치의 절삭 헤드 보유부(320, 420)로부터 절삭 헤드가 분리되는 것을 방지하는 수단이 더 구비될 수 있다. 이에, 도14에 도시된 조립 장치에서는, 이들 수단은 가요성 부재(350)의 형태를 가지며, 도15에 도시된 조립 장치(400)에서는, 이들 수단이 적절한 형상 및 치수로 형성되는 볼록 부재(440)로 구성된다. 이와는 다르게, 또는 상기 부재(350, 440)에 덧붙여, 원통형 공동(310, 410)의 절삭 헤드 보유부(320, 420)는 절삭 헤드가 대응하는 절삭 헤드 보유부 내에 억지끼워질 수 있도록 절삭 헤드(102)의 직경보다 약간 작은 직경을 갖는다. 절삭 공구(101)를 분해할 때, 절삭 헤드는 절삭 헤드를 장치(300)의 후방 단부(360)에서 장치로부터 밀어내거나 절삭 헤드를 장치(400)의 전방 단부(460)에서 당겨냄으로써 절삭 헤드는 각각의 조립 장치로부터 해제된다.
본 발명의 절삭 공구 조립체 및 그 구성 요소는 앞에서 설명하고 도면에 도시된 것과는 다른 구성 요소들로 이루어지는 다른 형태를 가질 수도 있다. 예를 들어, 절삭 공구에는 2개 이상의 칩 제거 홈이 형성될 수 있으며, 오히려 이와 같은 홈이 전혀 구비되지 않거나 및/또는 칩 제거 공간에만 국부적으로 구비될 수도 있다. 후자의 경우에, 절삭 헤드 및 공구 섕크의 낮은 표면들은 높은 표면들 사이의 면적 전체를 차지한다. 더욱이, 공구 섕크의 절삭 헤드 장착부 및 절삭 헤드 수납부에는 일정하거나 일정하지 않은 간격으로 2개 이상의 결합부가 형성될 수 있다. 또한, 공구 섕크의 절삭 헤드 장착부 및 절삭 헤드 수납부의 형태는 도면에 도시된 바와 같이 이들 부분에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 절삭 공구 내에 사용되는 고정 수단은 임의의 적절한 형태를 가질 수 있다. 절삭 공구 조립체에는 예를 들어 냉각 수단과 같은 추가의 구성이 구비될 수 있다.
도면의 참조 번호 리스트
1 도1 내지 도8의 절삭 공구 조립체
2 절삭 헤드
4 공구 섕크
6 종축
8a, 10a 절삭 헤드의 칩 플루트 홈부
8b, 10b 공구 섕크의 칩 플루트 홈부
12 절삭 헤드의 절삭부
13 절삭 헤드의 전방 단부
14 절삭 헤드 장착부
15 절삭 헤드의 후방 단부
16 절삭 헤드 장착부의 주연면
20 절삭 헤드 결합부
21', 21" 침 홈부(8a, 10a)의 반경 방향 최외측 지점
22 절삭 헤드 결합부의 낮은 기부면
24 절삭 헤드 결합부의 높은 기부면
26 절삭 헤드 결합부의 토크 전달 벽
27 둥근 코너
28 절삭 헤드 결합부의 고정 벽
29 절삭 헤드 결합부의 리세스
30 절삭 헤드 결합부들 사이의 중심 기부면
40 공구 섕크의 전방면
42 공구 섕크의 절삭 헤드 수납부
43 공구 섕크의 절삭 헤드 수납부의 주연면
44 공구 섕크 결합부
48 공구 섕크 결합부의 높은 기부면
50 공구 섕크 결합부의 낮은 기부면
52 공구 섕크 결합부의 토크 전달 벽
54 공구 섕크 결합부의 고정 벽
56 공구 섕크 결합부의 돌기
60 공구 섕크 결합부들 사이의 중심 기부면
62 탄성 슬릿
64, 66 수형 및 암형 안내 부재
101 도9 내지 도13의 절삭 공구 조립체
102 절삭 헤드
104 공구 섕크
106 종축
112 절삭 헤드의 절삭부
113 절삭 헤드 전방 단부
114 절삭 헤드 장착부
115 절삭 헤드 후방 단부
120 절삭 헤드 결합부
122 절삭 헤드 결합부의 낮은 기부면
124 절삭 헤드 결합부의 높은 기부면
126 절삭 헤드 결합부의 토크 전달 벽
128 수형 고정 부재의 고정 원추 벽
129 절삭 헤드 결합부의 리세스
130 수형 고정 부재의 중심 기부면
140 공구 섕크의 전방면
142 공구 섕크의 절삭 헤드 수납부
144 공구 섕크 결합부
148 공구 섕크 결합부의 높은 기부면
150 공구 섕크 결하부의 낮은 기부면
152 공구 섕크 결합부의 토크 전달 벽
154 암형 고정 부재의 고정 원추 벽
160 암형 고정 부재의 중심 기부면
156 공구 섕크 결합부의 돌기
200 절삭 헤드의 수형 고정 부재
210 공구 섕크의 암형 고정 부재
220 로킹 핀
222 로킹 리셉터클
230 긴 보어
232 핀(220)의 하부
236 보어(230)의 하부 협소부
240 핀(220)의 상부
242 보어(230)의 상부 확대부
246 주연 벽(152) 내에 형성된 원통형 홈부
300 도14에 도시된 조립 장치
310 조립 장치(300)의 공동
320 조립 장치(300)의 절삭 헤드 보유부
330 조립 장치(300)의 가요성 부재
340 조립 장치(300)의 볼록부
350 조립 장치(300)의 가요성 부재
360 조립 장치(300)의 후방 단부
400 도15에 도시된 조립 장치
410 조립 장치(400)의 공동
420 조립 장치(400)의 절삭 헤드 보유부
430 조립 장치(400)의 공구 섕크 수납부
440 조립 장치(400)의 볼록부
460 조립 장치(400)의 전방 단부

Claims (13)

  1. 공통 종축 및 정합하는 주연면을 구비하는 교환 가능한 절삭 헤드 및 공구 섕크를 포함하는 회전 절삭 작업용 절삭 공구 조립체에 있어서,
    절삭 헤드는 전방 단부에 인접한 절삭부와 후방 단부에 인접한 절삭 헤드 장착부를 구비하고, 상기 공구 섕크는 전방면에 형성되는 절삭 헤드 수납부를 구비하고, 절삭 헤드 장착부 및 공구 섕크의 절삭 헤드 수납부 각각은 상기 주연면들과 경계를 접하며 형상 및 치수가 정합하는 절삭 헤드 결합부 및 공구 섕크 결합부로 구성되는 적어도 2개의 결합부를 가지며,
    각각의 결합부는 종축에 대하여 횡방향으로 연장되며 공구 섕크 내에서의 절삭 헤드의 축방향 지지에 기여하도록 된 기부면과, 상기 종축에 대하여 대체로 반경 방향으로 연장되며 상기 기부면에 대하여 횡방향으로 배향된 토크 전달 벽과, 토크 전달 벽에 인접 배치되고 그에 대하여 횡방향으로 연장되고 종축에 대하여 원주 방향으로 배치되는 고정 벽을 구비하며, 각 절삭 헤드 결합부의 고정 벽은 2개의 상이한 공구 섕크 결합부의 고정 벽들의 인접한 말단부들 사이의 해당 각 거리보다 작은 각 연장부를 가지며,
    절삭 공구는, 먼저 절삭 헤드 결합부의 고정 벽이 공구 섕크 결합부의 각 고정 벽들 사이에 삽입되도록 절삭 헤드 장착부를 절삭 헤드 수납부에 대하여 배치시킨 후에, 절삭 헤드 결합부의 기부면이 해당 공구 섕크 결합부 상에 완전히 중첩되고 토크 전달 벽들이 서로 접촉하며 그들의 고정 벽들이 상호 고정되는 암수 정합 방식으로 동축방향으로 상호 작용하여 절삭 헤드가 공구 섕크 상에 자동 클램핑될 때까지 절삭 헤드를 공구 섕크에 대하여 회전시킴으로써 조립되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 절삭 헤드 결합부와 공구 섕크 결합부는 정합하는 계단 형태를 가지며, 각각은 하나의 표면은 높고 다른 하나는 낮으며 상기 토크 전달 벽을 통해 합쳐지는 한 쌍의 기부면을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 절삭 헤드 결합부의 낮은 기부면은 절삭 헤드의 후방 단부에 형성된 리세스에 속하고, 공구 섕크 결합부의 높은 기부면은 공구 섕크의 전방면에 형성되는 돌기에 속하고, 리세스는 비교적 얕으며 돌기는 해당 결합부의 원주 방향 연장부에 대하여 그 높이가 비교적 낮은 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공구 섕크에는 적어도 하나의 칩 플루트 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 절삭 헤드에는 공구 섕크 내에 형성된 칩 플루트 홈과 연속적으로 이어지는 칩 플루트 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 결합부의 낮은 표면은 플루트 홈 중 하나에 인접 배치되고 높은 표면은 다른 플루트 홈에 인접 배치되도록 각각의 결합부는 2개의 플루트 홈 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  7. 제3항에 있어서, 상기 공구 섕크에는 칩 플루트 홈이 형성되고, 절삭 헤드에는 공구 섕크 내에 형성된 칩 플루트 홈과 연속적으로 이어지는 칩 플루트 홈부가 형성되며, 각각의 절삭 헤드 결합부 및 공구 섕크 결합부의 리세스 및 돌기는 그들의 일 측면에서 인접한 플루트 홈과 다른 측면에서 상기 토크 전달 벽과 경계를 접하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  8. 회전 작업에 사용되도록 된 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 절삭 공구.
  9. 제8항에 있어서, 드릴링 작업에 사용되도록 된 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  10. 공구 섕크 주연면과 각각 경계를 접하며 기부면, 토크 전달 벽 및 고정 벽이 형성된 적어도 2개의 결합부가 형성된 전방 절삭 헤드 수납부를 갖는 공구 섕크 상에 장착되는 교환 가능한 절삭 헤드에 있어서,
    상기 절삭 헤드는 공구 섕크 주연면과 정합하는 주연면과, 전방 단부에 인접한 절삭부 및 후방 단부에 인접한 절삭 헤드 장착부를 구비하고, 절삭 헤드 장착부에는 절삭 헤드의 주연면과 경계를 접하는 적어도 2개의 결합부가 형성되고,
    절삭 헤드의 각 결합부는 종축과, 이 종축에 대하여 횡방향으로 연장되며 공구 섕크 내에서의 절삭 헤드의 축방향 지지에 기여하도록 된 기부면과, 상기 종축에 대하여 반경 방향으로 연장되고 상기 기부면에 대하여 횡방향으로 배향된 토크 전달 벽과, 토크 전달 벽에 인접 배치되고 그에 대하여 횡방향으로 연장되며 상기 종축에 대하여 원주 방향으로 배치되는 고정 벽을 가지며, 각 절삭 헤드 결합부의 고정 벽은 2개의 상이한 공구 섕크 결합부의 고정 벽들의 인접한 말단부들 사이의 해당 각 거리보다 작은 각 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드.
  11. 제10항에 있어서, 절삭 헤드에는 칩 플루트 홈부가 형성되고, 결합부 중 적어도 하나는 2개의 이웃하는 칩 플루트 홈부 사이에서 연장되고, 낮은 기부면은 칩 플루트 홈 중 하나에 인접 배치되고 높은 기부면은 다른 칩 플루트 홈부에 인접 배치되는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드.
  12. 제10항에 있어서, 절삭 헤드의 본체는 고체인 것을 특징으로 하는 절삭 헤드.
  13. 제1항에 따른 절삭 공구 조립체를 조립 및 분해하는 장치에 있어서,
    절삭 공구의 직경에 해당하는 직경으로 된 긴 원통형 공동을 포함하고, 적어도 상기 공동은 탄성 재료로 이루어지며, 공동은 절삭 헤드 보유부와 공구 섕크 수납부를 포함하고, 이들 보유부와 수납부는 절삭 헤드와 공구 섕크의 절삭 헤드 수납부를 탄성적으로 포위할 수 있으며, 절삭 헤드 보유부는 절삭 헤드의 외형과 상호 보완적인 형상을 가짐으로써, 조립 장치에 대한 절삭 헤드 보유부의 회전을 피할 수 있고, 절삭 헤드가 조립 장치의 절삭 헤드 보유부로부터 분리되는 것을 방지하는 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.
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