KR20030007691A

KR20030007691A - 드릴비트

Info

Publication number: KR20030007691A
Application number: KR1020027015913A
Authority: KR
Inventors: 니가르트에어로
Original assignee: 산드빅 악티에볼라그
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2003-01-23
Also published as: KR100767831B1; SE0001969D0; SE0001969L; DE60126278T2; CN1446140A; SE516229C2; BR0111045B1; AU2001260937A1; EP1292418A1; BR0111045A; JP2004500994A; US20030143043A1; US6857832B2; WO2001091960A1; CN1204990C; JP4819287B2; DE60126278D1; ATE352389T1; EP1292418B1

Abstract

본 발명에 따르면, 금속가공용 드릴비트(1)로서, 상기 드릴비트는 주변부를 향하여 연장되는 절삭날(3)과 중심선(A)을 지나는 센터 팁(2)을 구비한다. 드릴비트(1)는 드릴축선의 직각방향과 절삭날(3) 사이의 1° 내지 20°의 절삭각(α)을 가지기 때문에 상기 각은 중심선(A)을 향하여 경사지게 된다. 센터 팁(2)은 90±2°의 포인트 피닝 각과 기저부를 형성하며, 상기 기저부는 드릴비트(1) 전체직경의 23% 내지 45%, 또는 바람직하게는 30% 내지 40% 및 더욱 바람직하게는 1/3을 차지한다. 상기 드릴비트는 90±10°의 선단각(β)을 가진다.

Description

드릴비트{DRILL BIT}

금속을 드릴가공할 때, 드릴비트에 큰 변형이 생기기 쉽다. 흔히 드릴이 심하게 마모되어 천공시 정확도에 영향을 미친다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 경질재료를 사용하여 드릴비트를 제작하는 방법이 있었다. 대개 이러한 형태의 드릴은 강하긴 하나 동시에 취성이 있고 드릴 작업되는 인성이 더 큰 재료로부터 나온 칩이 드릴에 늘어붙는다(coated). 이렇게 칩이 늘어붙게 된다는 것은 흔히 보어 직경에 대하여 소정의 정확도와 얻어진 정확도간의 차이가 현저하게 벗어난다는 것을 의미한다.

더구나, 드릴의 사용시, 특히 산업적 용도와 관련된 드릴의 사용수명과 그에 따른 품질에 대한 요구가 커졌다. EP 0,761,352에는 재료의 소모가 상당히 줄도록 설계되고 금속가공을 보다 용이하게 하는 드릴을 개시하고 있다. 이 문건은, 롤-단조(roll-forged)한 강으로 된 드릴에 관한 것으로, 이는 실제로 산업적 또는 여타의 전문적인 용도로 사용되기 보다는 적은 수요의 시장을 충족시키기 위해 개발된 것이다. 하지만, EP 0,761,352는 드릴의 절삭날이 센터 팁으로부터 드릴의 외부에지를 향하도록 되어 있으며 상기 드릴의 절삭날의 방향이 상기 방향에서 위쪽으로경사져 있어 더욱 양호한 드릴구멍을 제작할 수 있는 소정의 디자인을 개시하고 있다.

또한, DE 3123048은 드릴의 중심축선을 향하여 경사져 있는 드릴비트를 구비한 드릴을 개시하고 있다. 이러한 디자인의 드릴비트로 인하여, 칩이 구멍의 주변부 대신 중심을 향하는 경로를 찾아내어 구멍의 직경과 관련하여 보다 양호한 정확도를 얻게 된다. 또 다른 특허명세서 DE 911 799는 상술된 원리를 사용하여 실제의 드릴가공시에 보다 양호한 방식으로 칩을 제거하여 드릴에 칩이 늘어붙는 확률을 줄여주는 드릴을 개시하고 있다. 후자의 두 드릴에 대한 문건에는 그들이 나무, 플라스틱, 콘크리트 및 플라스터(plaster)와 같은 재료로 만들어져 있음을 명백히 보여주고 있다.

금속가공, 특히 산업계의 다양한 금속가공을 위해서는, 흔히 드릴이 보다 엄격한 기준의 품질 및 요구사항을 만족시키는 한편, 다른 형태의 드릴보다 심한 마모 및 큰 힘 받아야 하기 때문에, 완전히 다른 재료특성을 갖는 드릴이 요구된다. 금속의 드릴가공시에, 드릴링 스핀들 및 그것의 베어링 역시 큰 축선방향 힘의 결과로 크게 변형되기 쉬워 드릴링 스핀들이 빈번하게 정비를 받거나 심지어 교체될 필요가 있다.

따라서, 드릴과 스핀들 둘 모두의 사용수명을 단축시키는 과도한 반경방향 힘을 받지 않는 동시에 높은 품질의 가공된 재료를 얻어야 하는 문제점이 금속드릴가공시의 해결과제로 남아 있다.

본 발명은 금속가공용 드릴에 관한 것이다.

도 1은 드릴비트의 측면도,

도 2는 90°로 회전된 드릴비트의 측면도,

도 3은 드릴비트의 정면도이다.

따라서, 본 발명의 목적은 금속을 드릴가공할 때 과도한 반경방향의 힘을 받지 않는 동시에 드릴 칩과 이들 칩이 천공작업에 미치는 부정적인 영향의 문제에 대하여 종래기술에 비해 개선된 해법을 제시하는 드릴을 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 상기의 목적은 도입부에서 언급된 형태의 드릴에 의하여 성취되며, 그 특징은 청구항 제1항에 명확히 제시되어 있다. 드릴의 바람직한 실시예는 종속항으로부터 명백해진다.

따라서, 본 발명은 금속가공용 드릴비트에 관한 것으로, 상기 드릴비트는 주변부를 향하여 연장되는 절삭날 및 중심선(A)을 지나는 센터 팁을 가지며, 상기 드릴비트는 드릴축선에 대해 직각방향과 이에 따라 중심선(A)을 향하여 경사진 절삭날 사이의 1°내지 20°의 절삭각(α)을 가지며, 상기 센터 팁은 90±2°의 포인트 피닝 각(point finning angle)(η)과 기저부를 형성하며, 상기 기저부는 드릴비트 전체직경의 23% 내지 45%, 또는 바람직하게는 30 내지 40%, 및 보다 바람직하게는 대략 1/3을 차지한다.

드릴비트 기저부의 연장부와 드릴비트 직경 및 드릴 중심을 향하는 절삭날의 경사 사이의 상술된 관계는 드릴에 칩이 늘어붙는 것을 피하는 동시에 반경방향 힘이 줄어드는 것을 의미한다. 90°인 포인트 피닝 각에 의하여, 센터 팁 및 칩 페이스를 포함하는 날카롭게 표시된 포인트 피닝이 얻어진다. 포인트 피닝 각은 센터 팁의 측면을 포함하는 포인트 피닝과 드릴축선에 대해 직각방향의 선 사이의 각으로 정의되며 본 명세서에는 η으로 표시되어 있다. 상기 드릴비트는 바람직하게 이중절삭을 수행하기 때문에, 칩 제거를 위한 충분한 공간이 존재하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 드릴비트는 90±10°의 선단각(β)을 가진다. 여기서, 상기 선단각은, 각각 센터 팁 측면들의 가상의 연장부를 구성하는 2개의 선 사이의 각으로 정의되며, 본 명세서에서는 상기 선단각이 β로 표시되어 있다. 상기 선단각의 상기 각도 범위안에서, 상기 드릴은 금속가공에 대하여 최적의 성능을 갖는다. 드릴비트로 가공하기에 바람직한 금속은 황동, 구리, 알루미늄과 같은 경금속이 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 드릴비트는 드릴축선의 직각방향과 절삭날 사이에 10±3°의 절삭각(α)을 가지며, 따라서, 상기 절삭날은 중심선(A)을 향하여 경사진 상태로 드릴비트의 주변부까지 상기 각을 줄곳 유지한다. 본 명세서에서, 상기 절삭각은 α로 표시되어 있다.

이러한 절삭날의 디자인 및 상술된 형태와 선단각 연장부의 디자인은 센터 팁이 우선적으로 재료를 타격한다는 것을 의미한다. 따라서, 절삭날이 재료의 가공을 시작하기 전에 스핀들의 진동 및 움직임이 안정화된다. 따라서, 특히 드릴비트가 보다 얇은 금속시트를 가공하는데 사용될 경우에는 센터 팁과 에지끝단부 사이의 거리가 너무 길어서는 안된다. 그 다음, 센터 팁은 절삭날이 금속시트와 맞물려 금속시트를 찢어 구멍을 내기 전에 금속시트를 내리 눌러 변형시킨다. 절삭날의 각은 너무 가파르면 안되는데, 이는 절삭날의 사용수명을 단축시키기 때문이다.

본 발명의 아이디어에 따르면, 드릴비트의 절삭날은 드릴비트의 외주부에서 적어도 0.7mm인 포인트 피닝을 갖는 칩 페이스를 가진다. 상기 날은 뾰족한 대신 직선형이기 때문에, 드릴가공의 정확도가 장시간동안 유지되어 드릴의 사용수명이늘어난다. 물론, 포인트 피닝의 연장부는 드릴의 치수와 관련해 변화될 수 있다. 또한, 포인트 피닝의 연장부는 상술된 포인트 피닝 각에 의하여 결정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 드릴비트는 드릴축선의 직각방향과 관련하여 10±3°의 제1클리어런스 각을 갖는 절삭날을 가진다. 본 명세서에서, 이 제1클리어런스 각은 φ로 표시된다. 제1클리어런스 각이 위쪽에 표시된 상한보다 더 크다면, 작업시에 열 발생이 매우 많아진다. 상술된 금속을 정확하게 가공하는 것과 관련하여 표시된 하한보다 더 작은 각은 부적절하다. 가장 바람직하게는, 제1클리어런스 각은 10°내지 12°이다.

드릴비트의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 절삭날은 드릴축선의 직각방향에 대하여 25±5°의 제2클리어런스 각을 가진다. 본 명세서에서, 제2클리어런스 각은 θ로 표시되어 있다. 상술된 두 부분의 클리어런스로 인하여, 나선형 안내날을 향하여 아랫쪽으로 절삭날로부터 보다 연속적인 천이부를 얻게 된다. 이러한 디자인은 칩이나 기타 잔류물을 제거하기 위한 공간을 제공한다. 칩을 신속하고 효율적으로 제거함으로써, 국부적인 결함이나 높은 마찰열의 위험이 줄어든다.

상술된 클리어런스 각 둘 모두는 드릴의 회전방향과 반대방향으로 감소하는 경사를 가진다. 예를 들어, 클리어런스는 각면(facets)으로 절삭되거나 원뿔부의 외피면을 그라인딩하여 제공된다.

드릴비트의 바람직한 실시예에서는, 상기 드릴비트가 경질금속으로 만들어진다. 드릴비트의 다른 바람직한 실시예에서는, 다이아몬드부를 포함한다. 또한, 상술된 디자인의 드릴비트를 만드는데 충분히 양호한 재료특성을 갖는 여타 재료가사용될 수도 있다. 바람직하게는, 상술된 특징을 하나 이상 갖는 드릴비트는 트위스트 드릴에 포함된다. 나선각은 바람직하게는 0 내지 30°이지만, 본 발명은 특정한 나선각으로 제한하지는 않는다. 상술된 형태의 드릴 또는 드릴비트와 관련된 본 발명의 범위안에서는, 물론, 상술된 특징들이 자유로이 조합되거나 별도의 실시예로서 존재할 수 있다.

최근에는, 내부냉각을 위한 수단을 가지는 여러 형태의 드릴이 존재한다. 이 점에서 상술된 드릴도 예외가 아니며 어려움없이 내부를 냉각시키기 위한 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, 드릴의 내부에 위치한 덕트내로 냉각제를 통과시키는 해법이 있다. 또한, 상기 해법은 이러한 요구사항들이 제작시에 이루어진다면 상기 드릴에 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드릴비트(1)의 측면도이다. 본 드릴비트(1)는 주로 황동, 구리 및 알루미늄과 같은 경금속을 가공하기 위한 것이다. 경금속의 합금 역시 경금속으로 간주된다. 드릴비트는 한 피스의 경질금속 또는 이와 유사한 재료로 만들어지는 드릴에 포함되는 것이 유리하다. 드릴은 그것의 적절한 형태를 얻기위하여 적절하게 그라인딩된다.

도면에는, 본질적으로 90°의 포인트 피닝 각(point finning angle)(η)을 가지는 측면에서 본 센터 팁(2)이 도시되어 있다. 포인트 피닝 각(η)은 드릴 축선과 센터 팁(2)에 대해 직각인 방향(B)의 라인과 칩 페이스(6)를 포함하는 첨예부(sharpening)(7) 사이의 각으로 정의된다.

또한, 본 도면으로부터 클리어런스의 제1각(φ)과 제2각(θ)의 경사를 분명히 확인할 수 있다. 클리어런스의 제1각은 바람직하게는 드릴의 회전방향과 반대방향으로 10°내지 12°의 각으로 하향하여 경사지는 방식으로 연장된다. 본 경우에는 제1각에 직접 이어져 있는 클리어런스의 제2각은 더욱 큰 클리어런스의 각을 가지며, 대략 25°인 것이 바람직하다. 이들 각은 단지 바람직한 실시예의 예로서 제시된 것으로 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 상술된 클리어런스 각을 얻기 위하여, 드릴비트 원뿔부의 외피면이 그라인딩되거나 드릴비트가 각면으로 절삭될 수 있다.

이들 각 둘 모두는 중심축선에 대하여 직각인 라인(B)으로부터 형성되며 드릴의 추진방향에 대해 반대방향으로 형성된다. 도 1에서 그 형태를 명확히 알 수 있다.

도 2는 자체 축선(A)을 중심으로 90°로 회전시킨 측면에서 본 드릴비트(1)가 도시되어 있다. 여기에서, 중심 팁(2)은 본질적으로 90°의 선단각(β)을 갖는 테이퍼 진 측면을 가진다. 이에 따라, 역시 90°의 포인트 피닝 각을 갖게 되는 절삭날(3)은 도면에서 중심선을 향하여 경사진 연장부를 나타낸다. 절삭날의 각을 형성하며 절삭각(α)로 표시되어 있는 상기 각은, 바람직한 실시예에서는 본질적으로10°이다. 칩 페이스(6)는 절삭날(3)을 따라 본질적으로 평면으로 연장된다. 본질적으로 평면인 칩 페이스는 드릴의 추진방향에서 드릴의 주변부 바깥쪽으로 줄곳 대략 1mm 정도 연장되지만, 물론, 그 연장부는 드릴의 치수에 따라 좌우된다.

본 실시예에서, 드릴비트는 트위스트 드릴의 일부를 구성하고 있다. 바람직한 실시예에서, 안내날(8)의 나선각은 드릴 축선의 연장방향에 대하여 25°내지 30°의 각으로 되어 있다.

도 3은 드릴비트의 정면을 도시한 것으로, 센터 팁(2)의 기저부와 드릴비트의 전체직경 사이의 관계를 명확히 알 수 있다. 바람직한 실시예에서, 센터 팁의 기저부의 연장부에 대한 드릴비트 전체 직경의 비는 대략 1/3이다.

Claims

금속가공용 드릴비트(1)로서, 상기 드릴비트는 주변부로부터 연장되어 있는 절삭날(3) 및 중심선(A)을 지나는 센터 팁(2)을 구비한 드릴비트(1)에 있어서,

상기 드릴비트(1)는 드릴축선에 대해 직각방향과 절삭날(3) 사이의 1°내지 20°의 절삭각(α)을 가지기 때문에 상기 절삭각(α)은 상기 중심선(A)을 향하여 경사지게 되고, 상기 센터 팁(2)은 90±2°의 포인트 피닝 각(point finning angle)(η)과 기저부를 형성하며, 상기 기저부는 상기 드릴비트(1)의 전체직경의 23 내지 45%, 또는 바람직하게는 30 내지 40% 및 가장 바람직하게는 대략 1/3을 차지하며, 상기 센터 팁은 90±10°의 선단각(β)을 가지는 것을 특징으로 하는 드릴 팁(1)
제1항에 있어서,

상기 드릴 축선에 대해 직각인 방향(B)을 기반으로 하는 상기 포인트 피닝 각(η)은 센터 팁(2)과 칩 페이스(6)를 포함하는 포인트 피닝(7)을 형성하는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 드릴 축선에 대해 직각방향(B)과 절삭날(3) 사이의 10±3°의 절삭각(α)을 가지기 때문에 상기 절삭각(α)은 상기 중심선(A)을 향하여 경사지게 되며,상기 드릴비트(1)의 주변부까지 줄곳 상기 각을 유지하는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 절삭날(3)은 상기 드릴비트의 외주부에서 적어도 0.7mm인 포인트 피닝(7)을 가지는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

10±3°의 제1클리어런스 각(φ)을 갖는 절삭날(3)을 구비하는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

25±5°의 제2클리어런스 각(θ)를 갖는 절삭날(3)을 구비하는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

경질금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

다이아몬드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

트위스트 드릴에 포함되는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

내부냉각을 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중심선(A)의 연장방향에 대하여 0° 내지 30°인 상기 안내날을 위한 나선각을 가지는 것을 특징으로 하는 드릴비트(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 드릴비트(1)를 포함하는 드릴.