KR20020015485A - 인벌류트 형상 고속가공용 엔드밀 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인벌류트 형상 고속가공용 엔드밀 공구에 관한 것으로 공구홀더의 축방향 보어에 합체되는 원통형 생크부(10))의 원주면에 측면 절삭부(20)와 상기 생크부(10)의 일측단면에 평면 절삭부(30)가 절삭날을 포함하여 형성된 엔드밀(1)에 있어서;

상기 절삭날(40) 끝단에 회전궤적을 따라 소정의 폭을 가지고 절곡된 여유부(60)를 형성하여, 절삭날(40)이 가공물에 급격히 절입되는 것을 억제하고, 절삭시 발생되는 칩과의 간섭을 방지할 수 있는 것이다.

따라서, 절삭날(40)의 마멸를 저감하고 변형을 억제하여 공구의 수명과 가공물의 측면 조도와 저면조도를 증대시킬 수 있는 것이다.

그러므로, 상품성이 증대되고 절삭 가공되는 제품의 단가를 저하 시킬 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Description

인벌류트 형상 고속가공용 엔드밀 공구{END-MILL TOOL FOR HIGH-SPEED MACHINING OF INVOLUTE FOM}

본 고안은 가공물의 인벌류트 형상 홈가공이나, 초정밀 측면 및 평면절삭 등에 사용되는 엔드밀에 관한 것으로 더욱 상세하게는 가공중 발생되는 절삭날끝의 마멸와 변형을 방지하여 공구의 수명과 진직도, 측면과 저면의 표면조도를 동시에 증대시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 엔드밀은 밀링 머신에 장착되어 회전되므로서, 상기 밀링머신의 테이블에 고정되는 가공물를 이송하거나 회전시켜, 홈가공이나 측면 및 평면절삭을 하는데 사용되는 도구이다.

통상적인 엔드밀은 공작기계 홀더의 축방향보어(axail bore)에 합체되는 원통형 생크부와 상기 생크부의 원주면에 측면 절삭날과 일측단면에 평면 절삭날이 형성되어 있다.

한편, 엔드밀은 외관상 봉상의 가늘고 긴 형태를 취하고 있어 쉽게 마멸되거나 휘어지는 등의 취약한 구조로서 절삭작업시 적절하고 정밀한 가공조건 (가공량, 절삭속도, 베드의 이송속도 등)이 요구된다.

엔드밀의 절삭작업은 커터의 측면을 주로 이용하여 가공물을 절삭하기 때문에 절삭작업중 절삭날에는 가공조건에 따른부하가 발생하게 되고 절삭작업간에 절삭날에 영향을 주게 되어 절삭날의 선단이 소량 휘어지는 현상을 유발하게 된다.

일반적으로 절삭날의 휨은 절삭날의 크기, 모양, 재질 및 가공소재의 재질과가공량에 따라 이르며 특히 가공량에 따라 많은 영향이 미치게 된다.

상기한 절삭날의 휨 현상은 가공물의 정밀도를 저하시키는 주요인이 되고 있으며 이를 최소화 하기 위한 방안으로 가공물의 가공량을 작게 설정한 상태에서 절삭작업을 하게 된다.

이러한 절삭작업은 가공물의 가공시간이 길어지고 절삭날의 수명을 단축시키는 요인이 되고 있으며, 이에 따르는 작업효율의 저하와 아울러 절삭가공중 절삭날의 휨으로 인한 가공오차를 재 반복 수정하게 되는 문제점이 발생되는 것이다.

한편, 도 5에서 도시한 바와같이 앤드밀을 이용해 가공되는 피 가공물로써 에어컨의 스콜 콤퓨레셔 밸브에 사용되는 인벌류트 형상의 날개가 상대물과 정확한 물림작동으로 밸브역할을 수행하는 정밀 부품가공의 경우 인벌류트 날개의 바닥면에 해당되는 저면 및 측면의 조도 및 진직도가 매우 중요하다.

즉, 스콜 콤퓨레셔 밸브의 인벌류트 날개를 앤드밀로 가공 완료한 상태에서 테스트 결과에 의하면 날개의 측면과 저면 및 진직도가 3.2 Z가 유지되야 함을 알 수 있었다.

종래, 상기한 바와 같은 스콜 콤퓨레셔 밸브의 인벌류트 날개를 가공할 때 저면가공용 앤드밀 및 측면가공용 앤드밀을 공작기계의 척에 물려 가공토록 하고, 이 저면앤드밀과 측면앤드밀 중에서도 황삭용과 정삭용 앤드밀로 각각 교체하며 여러번에 걸쳐 공구를 교체 가공할 수 밖에 없었다.

이와같이 예로서 스콜 콤퓨레셔 밸브의 인벌류트 날개같이 정밀성을 요구하는 부품을 가공할 때 측면용과 저면용 및 1차 황삭용 공구로 성형 한 후 다시 정상용 공구로 교체하는 과정에서 그 척에 고정할 때 물림 오차가 발생되어 정밀성이 크게 저하된다.

또, 인벌류트 형상을 가지며 측면과 밑면을 동시에 가공하는 홈 등과 같은 절삭가공은 가공량이 많기 때문에 작업이 용이하지 않은 문제점이 발생되었던 것이다.

본 고안의 목적은 절삭날 끝에 여유부를 형성하여 절입각도를 조정하므로서, 절삭날의 마멸과 변형을 방지하여 공구의 수명과, 작업의 효율성을 증대시킬 수 있도록 한 엔드밀을 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 고속가공 및 초정밀 가공이 가능하고, 날개의 직각도는 물론 측면과 평면의 표면조도를 증대시킬 수 있는 엔드밀을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 측면 요부 확대도.

도 2는 도 1의 "A"부 확대도

도 3는 본 발명의 평면 절삭날을 도시한 평면 요부 확대도.

도 4는 도 3의 "B"부 확대도

도 5은 본 발명의 사용 상태도.

* 도면 중 주요 부호에 대한 설명*

1 - 엔드밀 10 - 생크부

20 - 측면 절삭부 30 - 평면 절삭부

40 - 절삭날 50 - 홈부

60 - 여유부 70 - 경계턱

α - 비틀림각 β - 경사각

γ - 여유각 d - 폭

이러한 본 고안의 목적은 공작기계 홀더의 축방향 보어에 합체되는 원통형 생크부(10)의 원주면에 측면 절삭부(20)와;

상기 생크부(10)의 일측단면에 평면 절삭부(30)가 절삭날을 포함하여 형성된 엔드밀(1)에 있어서;

상기 절삭날(40)끝단에 회전궤적을 따라 소정의 폭(d)을 가지고 절곡된 여유부(60)를 형성하므로서 달성된다.

따라서, 상기 여유부(60)가 절삭날(40)과 가공물의 절삭면과의 간섭을 방지하여 절삭날의 마멸와 변형을 방지할 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 측면을 도시한 측면도로서, 측면 절삭부의 끝단을 요부확대하여 도시하고, 도 2는 도 1의 "A"부를 확대하여 도시하고 있다.

도 3은 본 발명의 평면 절삭부이 형성된 일측단면을 도시한 평면도로서, 평면절식날의 끝단을 요부 확대하여 도시하고, 도 4는 도 3의 "B" 표시부를 확대 도시하고 있다.

도 5는 본 발명의 사용상태도로서, 본 발명으로 인벌류트형 날개를 형성하는 것을 도시하고 있다.

본 발명은 엔드밀 커터나 밀링머신등의 공작기계에 장착되어 홈가공이나 측면 및 평면절삭을 하는 엔드밀(1)에 관한 것이다.

이러한 엔드밀(1)은 고속도강이나 초경합금을 사용하여 제조되며, 도 1 ∼ 도 2에서 도시한 바와 같이 측면 절삭부(20)는 공작기계의 홀더부에 고정되는 생크부(10)의 선단축에 소정의 비틀림각(α)을 가지고, 몸체 측면으로 나선을 따라 파여지는 플루트가 형성되어 있다.

그리고, 상기 측면 절삭부(20)와 동일 선상으로 이어져 생크부(10)의 일측 단면으로 절곡되는 평면 절삭부(30)는 단면의 중심으로 소정의 여유각(γ)을 가지고 공구 축선주위에 홈부(50)을 형성한다.

즉, 상기와 같이 생크부(10)는 엔드밀 커터나 밀링머신등의 공작기계의 홀더부의 축방향 보어에 고정되고, 공작기계의 의해 발생되는 회전력을 전달받아 회전하면서 상기 생크부(10)의 원주면과 일측단면에 형성된 측면 절삭부(20)와 평면 절삭부(30)에 의하여 가공물의 측면과 평면을 절삭가공하게 되며 가공된 절삭칩은 측면을 따라 파여진 플루트와 공구 축선주위에 형성된 상기 홈부(50)에 의하여 배출된다.

따라서, 엔드밀은 가공물의 측면과 평면, 양면가공을 하므로 공구의 수명을 결정하는 요인인 가공량과 절삭속도, 절삭날의 형상 등 여러 요인들중에 절삭날의 형상이 특히 중요한 비중을 차지하게 되는 것이다.

한편, 상기 측면 절삭부(20)의 비틀림각(α)은 절삭되는 칩의 배출과 절삭면의 조도의 효율 증대를 위하여 나선형상으로 형성된 절삭날(40)의 갯수와 가공물의 재료에 의해 변경될 수 있으며, 일반적으로 보통 30°이나, 플레인 밀링 커터와 같이 40 ∼ 60°로 비틀림각을 부여 할 수 도 있다.

또한, 상기에서 언급한 바와 같이 절삭부에는 공구선단면 및 외주면에 개구하는 복수의 홈부(50)가 원주방향으로 등간격으로 형성되어 있다.

이들 홈부(50)는 공구축선 주위에 비틀림 홈 형상으로 형성되고, 각각의 여유각(γ)은 동일하게 10°로 설정되어 있다.

이 비틀림 각(α)은 공구지름이나 가공물의 재질등의 가공조건에 따라 적당히 결정하는 것이 좋지만, 통상적으로 5 ∼ 45°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

비틀림 각(α)이 5°에 미치지 못하면 절삭저항을 저감시키는 효과를 충분히 얻지 못할 우려가 있고, 한편 비틀림 각(α)이 45°를 초과하면 홈부(50)에 돌출되는 절삭날(40)의 길이가 현저하게 짧게 되어 절삭날(40)이 쉽게 손상되기 때문이다.

한편, 절삭날(40)이 형성된 단면의 원주면은 소정의 각도로 경사진 경사각(β)을 가지며, 상기 경사각(β)은 비틀림각과 더불어 공구형상을 정의하고, 절삭날(40)이 가공물에 파고 들어가는 양에 관계된다.

따라서, 공구의 절삭날(40)과 가공물 사이의 간섭을 방지하게 되며, 각이 작으면 절삭날(40)을 더 강하게 지지하고 고강도합금을 가공할 때 적당하며, 각이 크면 공구의 절삭날(40)이 예리하고, 가공물 속에 쉽게 들어 가게 하는 것이다.

그리고, 상기 경사각(β)은 1 ∼ 10 °가 적당하며, 본 발명은 6°를 기준으로 제작되어 있다.

또한, 절삭날(40)끝단에는 절삭날(40)의 회전궤적에 따라 소정의 폭(d)을 가지고 절곡된 여유부(60)가 형성되어 있다.

즉, 상기 여유부(60)가 절삭날(40)끝단에 형성되므로서, 절삭날(40)이 가공물에 급격히 절입되는 것을 억제하고, 절삭시 발생되는 칩과의 간섭을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 상기 여유부(60)의 폭(d)은 공구 지름에 따라 적당히 결정하나, 일반적으로 0.01 ∼ 0.03㎜범위 안에서 설정하는 것이 바람직하다.

상기 여유부(60)의 폭(d)이 0.03㎜를 초과하면 절삭날(40)에 가해지는 절삭저항이 증대하여 미세한 진동이 발생하므로 가공정밀도가 저하되는 문제점이 발생하기 때문이다.

그리고, 본 발명인 엔드밀(1)의 측면 절삭부(20)의 원주를 공작기계 홀더부에 고정되는 생크부(10)의 원주보다 작게 형성하여 경계턱(70)이 구비되므로서, 홈가공시 일정한 절삭깊이를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 특히 도 3에서 도시한 바와 같이 인벌류트형 홈처럼 일정한 절삭깊이로 상당한 가공량이 요구되는 제품을 가공하는 데 매우 유용한 고안인 것이다.

상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 가공물의 홈가공이나 측면 및 평면절삭등에 사용되는 엔드밀(1)의 절삭날(40)끝단에 소정의 폭(d)을 가지는 여유부(60)를 형성하여,

절삭날(40)이 가공물에 급격히 절입되는 것을 억제하고, 절삭시 발생되는 칩과의 간섭을 방지할 수 있는 것이다.

따라서, 절삭날(40)의 마멸를 저감하고 변형을 억제하여 공구의 수명을 증대시킬 수 있는 것이다.

또한, 고속가공 및 초정밀 가공이 가능하며, 인벌류트 날개의 직각도는 물론 측면과 평면의 표면조도를 증대시킬 수 있다.

그러므로, 상품성이 증대되고 절삭 가공되는 제품의 단가를 저하시킬 수 있으며, 고품질의 가공물을 제조할 수 있는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (3)

1. 공작기계홀더의 축방향 보어에 합체되는 원통형 생크부(10))의 원주면에 측면 절삭부(20)와;

   상기 생크부(10)의 일측단면에 평면 절삭부(30)가 절삭날(40)을 포함하여 형성된 엔드밀(1)에 있어서;

   상기 절삭날(40)끝단에 회전궤적을 따라 소정의 폭(d)을 가지고 절곡된 여유부(60)가 형성되는 것을 특징으로 하는 인벌류트 형상 고속가공용 엔드밀 공구.
2. 청구항 제 1 항에 있어서 상기 여유부(60)의 폭(d)은 0.01 ∼ 0.03㎜로 설정되는 것을 특징으로 하는 인벌류트 형상 고속가공용 엔드밀 공구.
3. 청구항 제 1 항에 있어서, 엔드밀(1)의 측면 절삭부(20)의 원주를 공작기계 홀더부에 고정되는 생크부(10)의 원주보다 작게 형성하여 경계턱(70)이 구비되는 것을 특징으로 하는 인벌류트 형상 고속가공용 엔드밀 공구.