KR20030013296A

KR20030013296A - 공작 공구

Info

Publication number: KR20030013296A
Application number: KR1020020045511A
Authority: KR
Inventors: 크레쓰디에테르; 스트롬루돌프
Original assignee: 마팔 파브릭 퓌어 프래찌지온스베르크쪼이게 독토르 크레쓰카게
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2003-02-14
Also published as: DE50208577D1; EP1281466B1; BR0202973A; US20030039521A1; EP1281466A1; KR100871758B1; ES2274930T3; JP2003117709A; US6872035B2; DE10138945A1; BR0202973B1

Abstract

적어도 하나의 절삭 플레이트를 갖는, 얇은 벽을 갖는 공작 재료에서 구멍을 가공하기 위한 공작 공구는, 적어도 하나의 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)가, 회전 방향으로 보아 서로 일정 거리를 두고 배열된 두 개의 안내 표면(31, 33)이 존재하고, 이것이 가공 공작 재료 표면에서 공구(1)의 지지로서 작용하는 방식으로, 공구(1)의 원주 표면(15)으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

Description

공작 공구{MACHINING TOOL}

본 발명은 적어도 하나의 절삭 플레이트(plate)를 갖는 공작 재료의 구멍을 가공하기 위한 공작 공구에 관한 것이다.

이와 같은 종류의 공구는 공지되어 있다. 진동, 특히 매우 얇은 벽을 갖는 조립품 유닛 내에서 구멍의 가공을 할 때 진동은 종종 일어나서, 가공된 표면의 품질이 열악하게 되는 일이 종종 발생한다. 진동은 또한 느린 작업 속도, 즉 느린 절삭 깊이 및 비교적 느린 공급 속도에서도 일어난다.

따라서, 본 발명의 과제는 이러한 단점을 갖지 않는 상기 언급된 종류의 공구를 생산하고자 하는 것이다.

도 1은 공구의 측면 원리도이고,

도 2는 도 1에 나타낸 공구의 전면 확대도이고,

도 3은 확대된 절삭 플레이트의 투시도이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 특허청구범위 제 1 항에 언급된 특성을 갖는 공구가 제공된다. 적어도 하나의 절삭 플레이트(plate)가, 서로 일정 거리를 두고 배열된 두 개의 안내 표면이 가공 공작 재료 표면에서 공구의 지지로서 작용하는 공작 재료의 가공과 함께 존재하는 방식으로, 공구의 원주 표면으로 삽입되는 것을 특징으로 한다. 안내 표면은 절삭 플레이트 상에서 서로 일정 거리를 두도록 놓이고, 회전 방향으로 보아 서로의 뒤에 위치된다. 공작 재료의 가공 중에 발생하는 힘이 안내 표면에 의하여 지지된다는 사실 때문에, 보다 높은 작업 속도에서도 진동이 방지될 수 있다.

특히 바람직한 것은 절삭 플레이트가 포지티브 그라인드(positive grind)를 갖는 적어도 하나의 절삭 모서리를 갖는다는 사실을 특징으로 하는 공구의 태양의 실시예이다. 이 태양은 절삭 모서리에 더 낮은 절삭력이 발생하는 것을 보장한다. 이는 또한 구멍의 가공중, 특히 얇은 벽을 갖는 조립품 유닛에서 진동이 방지 또는 적어도 감소되도록 한다.

다른 태양은 다른 종속 청구항에 언급된다.

본 발명은 도면을 참고하여 상세히 설명된다.

도 1에 나타낸 공구는 공구 홀더(holder)(5)의 일부인 공통의 샤프트(3)을 포함한다. 공구 인서트(7)가 그 안에 수축되는 것처럼 위치하거나, 또는 다른 방식으로 부착된다. 공구 홀더(5) 및 공구 인서트(7)는 하나의 부품으로 구성될 수도 있다. 공구(1)는 동일한 방식으로 샤프트(3)에 의해 공작 기계로 짝을 이룬다.

적어도 하나의 절삭 플레이트(9)는 공구(5)에 대향하는 공구 인서트(7)의 자유 말단 상에 놓인다. 여기에 예시된 실시예에서는, 두 개의 대향 절삭 플레이트(9 및 9')가 공구 인서트의 말단(11) 가까이 놓인다. 추가의 절삭 플레이트(9a 및 9'a)는 회전축(13) 방향으로 이들 절삭 플레이트(9 및 9')와 일정 거리를 두도록 놓인다. 따라서, 여기에 예시된 공구(1)의 실시예는 가상의 링 표면 상 말단(11) 바로 근방에 제 1 그룹의 절삭 플레이트(9, 9'), 그리고 축 방향으로 일정 거리에 제 2 그룹의 절삭 플레이트(9a, 9'a)를 갖는다.

도 1에 따른 예시는, 절삭 플레이트(9, 9', 9a, 및 9'a)가 실질적으로 접선방향으로 배열되는 방식으로 이들이 공구(1) 또는 공구 인서트(7)의 원주 표면(15)으로 삽입되는 것을 보여준다.

도 1에 따른 측면도는 소위 말하는 중공의(hollow) 샤프트 장력을 실현하기 위해 샤프트(5)가 중공임을 보여준다. 공구 인서트(7)을 통하여 연장되고 절삭 플레이트(9, 9', 9a, 9'a) 부근에서 개방되는 냉각제 및 윤활제 채널(19)이 샤프트(5)의 중공의 공간(17)으로부터 회전축(13)으로 동축으로 달린다. 절삭 플레이트의 활동 날(active blades)로 냉각제 및/또는 윤활제를 공급하는 것도 가능하다.

도 2에 나타낸 바와 같은 공구(1) 또는 공구 인서트(7)의 말단(11)의 확대도는, 서로 같은 거리를 두고 배열되고 원주 방향으로 보이는 3 개의 절삭 플레이트 (9, 9' 및 9")가 원주 표면(15)에 배열될 수 있음을 또한 명백하게 예시한다. 파선은 절삭 플레이트가 틈새 구멍(clearance hole)(21)에 의하여 각각 관통되는 것을 나타내는데, 이는 상부 절삭 플레이트(9)에 따라 설명된다. 장력 스크류(도시되지않음)는 이 틈새 구멍(21)을 통하여 안내될 수 있는데, 이는 각각 공구(1) 또는 공구 인서트(7)의 저부 몸체에서 절삭 플레이트를 유지한다. 이 목적을 위해, 적절한 노치(notch)(23, 23' 및 23")가 각각 공구(1) 또는 공구 인서트(7)의 저부 몸체에서 원주 표면으로 삽입된다. 절삭 플레이트는 땜납에 의하거나 이와 유사한 수단과 같은 다른 방식으로 노치 내에 고정될 수도 있다.

축방향 거리, 즉 회전축(13)의 방향으로 일정 거리에서 보면, 도 1(절삭 플레이트로부터 원칙적으로 자명하듯이(9a 및 9'a 참조), 바람직하게는 3 개의 절삭 플레이트가 놓인다. 절삭 플레이트는 각각 링 표면 상에 배열되고, 회전축의 방향으로 보면 한 줄로 배열된다. 일반적으로, 이러한 종류의 절삭 플레이트를 3 개 보다 많이 놓는 것, 그리고 이들을 링 표면 상에, 또는 어떠한 원하는 방식으로 배열하는 것도 가능하다. 그러나, 특히 더 작은 직경의 공구에서는, 우수한 지지, 및 이에 따른 낮은 진동의 가공이 원주 범위당 3 개의 절삭 플레이트와 함께 주어지는 것으로 보인다.

공작 재료에서 원통형 표면, 특히 구멍 표면의 가공에서, 공구(1)는 고정된 공작 재료로 회전 및 삽입되도록 세팅될 수 있다. 공작 재료가 회전하도록, 그리고 공구(1)가 고정되도록 세팅하는 것도 가능하다. 결정적인 요소는 가공되는 공작 재료 표면과 절삭 플레이트 사이의 상대적 이동이다. 이하에서는 공구(1)가 구멍 표면의 가공에서 화살표(25)로 표시된 반시계방향으로 회전하는 것으로 가정한다. 회전 방향으로 보면, 공구 인서트(7)의 저부 몸체로 삽입되는 각 절삭 플레이트 앞에 절삭 노치(notch)(27, 27', 27")가 배열된다. 절삭 영역으로도 알려진 절삭 노치는공작 재료의 가공에서 생성되는 칩을 수용하도록 작용한다.

공작 재료의 가공과 함께, 공구(1)는 그의 회전축(13) 방향으로 이동한다. 도 1에 따른 예시에서 공구는 좌측으로부터 우측으로 이동하고, 도 2에 따른 예시에서 그것은 도면 평면으로부터 관찰자를 향하여 이동한다.

각 회전 방향으로 보이는 절삭 플레이트의 전면 모서리는 각각의 절삭 모서리(29, 29', 29")를 형성한다. 도 2에서 보는 바와 같이, 절삭 플레이트는 실질적으로 접선 방향으로 공구(1)의 원주 표면(15)으로 삽입된다. 각각은 절삭 모서리 (29, 29', 29")에 바로 뒤처지는 제 1 안내 표면(31, 31', 31")를 갖는다. 추가로, 제 2 안내 표면(33, 33', 33")은 날(29)에 대향하는 절삭 플레이트의 각 측면 모서리 상에 놓인다.

따라서, 각 절삭 플레이트는 두 개의 안내 표면, 즉 제 1 안내 표면(31, 31', 31") 및 제 2 안내 표면(33, 33', 33")을 가지고 가공되는 공작 재료 상에서 스스로를 지지한다.

도 2는, 회전 방향으로 보이는 전면 안내 표면(31)이 바로 날(29)을 뒤따르는 한편, 제 2 안내 표면(33)은 제 1 안내 표면(31)에 일정 거리를 두고 뒤처지는 것을 명백히 보여준다. 두 개의 안내 표면(31 및 33)이 또한 하나의 활동 날, 이 경우 날(29)에 할당되는데, 이는 하나 및 동일한 절삭 플레이트(9) 상에 배열된다. 안내 표면(31', 33', 및 31", 33")은 공구(1)을 가공되는 구멍으로 안내하는 역할을 한다.

도 2에 따른 예시는 챔퍼(chamfer)라고도 불리우는 제 1 및 제 2 안내표면(31, 33)이 일정 거리를 두고 절삭 플레이트 상에 배열되는 것을 명백하게 보여준다. 안내 표면은 도면 평면에 수직방향으로 위치되고, 따라서 공구(1) 또는 공구 인서트(7) 각각의 회전축(13)에 본질적으로 평행하다.

절삭 플레이트(9)의 안내 표면(31 및 33)이 각각 회전축(13)에 본질적으로 평행으로 위치하는 절삭 플레이트(9)의 길이방향 모서리를 따라 배열되므로, 절삭 플레이트(9)는 대응하는 노치(23)로 안전하게 가압되고, 한쪽으로는 회전축(13)에 대면하는 노치의 바닥 위에서, 그리고 다른 쪽에서는 활동 날(29)에 대향하는 노치의 측면 모서리 상에서 스스로를 지지하여, 구멍의 가공에 의하여 야기되는 절삭력이 공구(1)의 저부 몸체로 안전하게 전이된다.

절삭 플레이트의 실시예는 도 3에 따른 투시도로부터 명백한데, 여기에서는 확대된 절삭 플레이트(9)를 보여준다.

절삭 플레이트(9)는 본질적으로 직사각형으로 구성된다. 도 3에 따른 예시는 외부 상의 절삭 플레이트(9)의 상단(35)을 보여준다. 절삭 플레이트(9)의 상단(35)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 공구(1)의 회전축(13)을 자르는 직경선(D)이 상단(35) 상에 수직으로 위치하도록 배열된다. 전체 절삭 플레이트(9)와 마찬가지로, 상단(35)은 이에 따라 공구(1)의 원주 표면(15)으로 접선 방향으로 삽입된다.

도 2에 나타낸 절삭 플레이트와 실질적으로 동일하게 배열되는 나머지 절삭 플레이트(9' 및 9" 뿐 아니라 9a, 9'a)는 모두 동일하게 구성된다. 이러한 이유로, 다음에 절삭 플레이트(9)만을 더 상세히 설명한다.

절삭 플레이트(9)의 전면(37)은 도 2에서 관찰자와 대면하는 쪽이다. 양쪽안내 표면, 즉 제 1 안내 표면(31)과 제 2 안내 표면(33)은 그로부터 측면 모서리(39 및 41)를 따라 출발한다. 안내 표면(31, 33)은 서로 평행하게 달리고, 언급된 바와 같이, 여기에 도시되지 않은 공구(1)의 회전축(13)과 본질적으로 평행하다. 도 3에 따른 투시도는 안내 표면(31 및 33)이 측면 모서리(39 및 41)의 전체 길이를 가로질러 연장된다는 것과, 길이 방향으로 측면 측정된 이들의 측면 모서리(39 및 41)의 폭이 이들의 길이 보다 실질적으로 작다는 것을 보여준다. 안내 표면의 폭은 여러 가지 가공 요구에 따라 맞추어질 수 있다. 이 실시예에서 안내 표면(31 및 33)은 상단(35)에 대하여 예각으로 기울어지고, 반대 방향으로 외부를 향하여 경사진다. 기울어진 각도는 안내 표면(31 및 33)의 전체 폭을 가로질러 일정하게 유지된다. 측면(39)을 뒤따르는 제 1 영역, 그리고 상단(35)에 인접하는 제 2 영역과 같이, 안내 표면(31 및 33)의 폭을 가로지르는 여러 기울기를 갖는 영역을 놓는 것도 가능하다. 제 1 영역은 상단(35)에 바로 인접하는 안내 표면(31)의 제 1 영역보다 상단(35)에 대하여 더 가파른 각도로 경사질 수 있다.

안내 표면(31 및 33)은 또한 돔(dome) 형태로 구성될 수도 있고, 예를 들어 리머(reamer)를 위한 안내 레일에서 알려진 것과 같은 반경을 가질 수 있다. 안내 표면(31 및 33)의 반경은 가공되는 구멍 표면보다 약간 작거나, 또는 이보다 실질적으로 작도록 돔 형태로 선택될 수도 있다. 안내 표면(31 및 33)의 반경의 선택은 가공 요구에 따라 조정될 수 있다.

본질적인 부분은 공구(1)가 활동 날의 바로 부근에서 지지된다는 것으로, 이는 한쪽에서 절삭 플레이트(9)의 영역 내 공구로 들어가고, 회전 방향으로 보면 다른 안내 표면과 함께 제 1 안내 표면에 뒤처진다.

절삭 플레이트(9)를 공구(1) 또는 공구 인서트(7) 각각의 저부 몸체에 고정하기 위하여 장력 스크류가 이를 통해 공급될 수 있는 틈새 구멍(21)이 상단(35)으로 개방된다.

절삭 플레이트(9)는 역 플레이트(reversing plate)로서 구성된다. 전면 좌측 모서리는 날(29)로서 작용하고, 또한 이 모서리는 절삭 모서리(29/1)를 형성하는 것과 대각선으로 대향된다. 전면 좌측 절삭 모서리(29)는 무디고 장력 스크류는 느슨하고, 절삭 플레이트는 절삭 모서리가 좌측 전면에서 멈추도록 틈새 구멍(21)의 중심축 주위에서 180 °만큼 주위를 회전하고, 공구(1)가 삽입될 때 활동 날로서 작용한다.

절삭 모서리(29/1)처럼, 절삭 모서리(29)는 전면(37)에 면하는 절삭 플레이트(9)의 전면 영역이 연마 공정을 받도록 구성된다. 절삭 플레이트(9)의 좌측 전면부는 이 공정 동안 마모된다. 절삭 모서리(29)는, 절삭 모서리(29/1)의 영역에서 모서리 영역(43/1)에 대응하는 전면(37)에 가까운 모서리 영역(43)을 포함한다. 도 3에 따른 예시는 모서리 영역(43)이 절삭 플레이트(9)의 전면(37)을 향하여 개방된 예각으로 안내 표면(31)의 내부 제한 모서리(45)를 둘러싸는 것을 보여준다. 바람직하게는, 이는 10 °의 영역 내의 예각이다. 이는 절삭 모서리(29)의 영역에서 소위 말하는 포지티브 그라인드가 수행됨을 의미한다. 이에 대응하여, 대향하는 절삭 모서리(29/1)에도 동일하게 적용된다.

챔퍼(47)는 절삭 플레이트(9)의 좌측 전면 모서리에 놓인다. 이 실시예는 공구(1)가 공작 재료의 구멍으로 삽입될 때, 예를 들어 대략 1 ㎜ 이후 양 안내 표면(31 및 33)이 공작 재료 표면과 만날 때까지, 이 챔퍼(47)가 초기에 공구와 접촉하도록 보장하고, 따라서 가공되는 구멍 내에서 공구(1)를 안전하게 지지한다.

전체로서, 절삭 모서리(29) 및 절삭 모서리(29/1)의 과정은 절삭 플레이트 (9)의 측면과 함께 안내 표면(31 및 33)의 절삭선에 의하여 결정된다. 다음에 절삭 모서리(29/1)와 동일하게 구성되고 도 3에서 좌측 전면에 위치하는 절삭 모서리 (29)를 더 상세히 설명한다.

절삭 플레이트(9)의 전면(37)을 뒤따르는 절삭 모서리(29)의 제 1 영역은 두 개의 표면의 절삭선에 의해, 즉 한쪽은 안내 표면(31), 그리고 다른쪽은 챔퍼(47)에 의해 형성된다. 형성된 모서리 영역(43)은, 연마 공정에 의해 야기되고 여기에서 절삭 플레이트(9)의 측면 제한을 형성하는 제 1 표면 구획(F1)을 갖는 제 1 안내 표면(31)의 절삭선에 해당한다. 활 모양의 구획(48)이 모서리 영역(43)을 뒤따르는데, 이는 측면(39)으로 연장되는 연마 공정에 의해 야기되는 표면 구획(F2)을 갖는 안내 표면(31)의 절삭선에 의해 형성된다.

절삭 플레이트(9)의 대각선 방향으로 대향하는 상방 우측 코너에서 절삭 모서리(29/1)의 경로는 절삭 플레이트(9)가 역 플레이트로서 사용될 수 있도록 점-대칭으로, 즉 날(29)이 마모된 경우 180 °회전하여 도 3에서 상단 우측에 배열된 절삭 모서리(29/1)가 바닥 우측에 배열될 수 있도록 된다.

본질적으로 직사각형으로 형성된 절삭 플레이트는 매우 작다. 안내 표면 (31)과 (33) 사이의 그 폭은 예를 들어 대략 3.8 ㎜이고, 공구(1)의 회전축(13)의방향으로 측정된 그 길이는 대략 4.0 ㎜이다.

절삭 플레이트 상단의 특정 실시예로 인해, 즉, 안내 챔퍼로서로 알려진 양 안내 표면(31 및 33)으로 인해, 공구(1)을 가공될 구멍으로 최적으로 안내하는 것이 가능하다. 절삭 모서리(19, 또는 29/1)의 영역에서 포지티브 그라인드로 인해, 공작 재료의 가공 동안 비교적 낮은 절삭력이 생산된다. 공구(1)는 매우 짧은 가공 기간 후, 즉 가공되는 구멍으로 대략 1 ㎜ 삽입된 후 양 안내 표면(31 및 33)의 영역내 각 절삭 플레이트에서 지지되기 때문에, 공작 재료의 가공중 진동이 최소한으로 감소되고, 일반적으로 완전히 방지되기까지 한다. 이는 특히 얇은 벽을 갖는 조립품 유닛에서, 회전당 0.3 ㎜의 절삭 깊이에서조차도, 그리고 분당 80 m의 공급 속도에서도 적용된다.

따라서, 극히 얇은 벽을 갖는 조립품 유닛의 가공에서도 최적의 안내를 보장하는 공구(1)를 제작하는 것이 간단한 방법으로 가능하다. 이는 특히 공구의 자기-안정성이 매우 높지 않을 때에도 적용된다. 따라서, 11 ㎜의 직경을 갖는 언급된 종류의 공구를 실현하는 것, 그리고 우수한 결과를 달성하는 것이 가능하다. 이는 극히 얇은 벽을 갖는 조립품 유닛의 가공이, 매우 작은 공구를 가지고도 극히 낮은 진동을 갖는 것이 가능하여 우수한 표면 품질 및 매우 정밀한 치수 정확성이 달성될 수 있음을 의미한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 극히 얇은 벽을 갖는 조립품 유닛의 가공에서도 최적의 안내를 보장하는 공구를 제작하는 것이 가능하다. 이는 극히얇은 벽을 갖는 조립품 유닛의 가공이, 매우 작은 공구를 가지고도 극히 낮은 진동을 갖는 것이 가능하여 우수한 표면 품질 및 매우 정밀한 치수 정확성이 달성될 수 있음을 의미한다.

Claims

적어도 하나의 절삭 플레이트를 갖는, 얇은 벽을 갖는 공작 재료에서 구멍을 가공하기 위한 공작 공구에 있어서.

적어도 하나의 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)가, 회전 방향으로 보아 서로 일정 거리를 두고 배열된 두 개의 안내 표면(31, 33)이 존재하고, 이것이 가공 공작 재료 표면에서 공구(1)의 지지로서 작용하는 방식으로, 공구(1)의 원주 표면(15)으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항에 있어서, 안내 표면(31, 33)은 본질적으로 서로 및/또는 공구(1)의 회전축(13)에 대하여 평행으로 달리는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 안내 표면(31, 33)은 그들의 길이 방향 연장에 측면으로 본질적으로 평평하게 구성되는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서, 안내 표면(31, 33)은, 안내 표면(31, 33)의 길이 방향에 측면으로 보아, 절삭 플레이트(9)의 상단(35)을 향해 여러 기울어진 각도를 포함하는 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항에 있어서, 안내 레일(31, 33)은 그들의길이 방향 연장에 측면으로 돔 형태로, 바람직하게는 반경의 돔으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서, 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)는 역(reversing) 플레이트로서 구성되는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서, 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)가 틈새 구멍(clearance hole; 21)을 갖는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 7 항의 어느 한 항에 있어서, 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)는 상단으로부터 보아 본질적으로 직사각형 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 8 항의 어느 한 항에 있어서, 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)는 거의 사각형으로 구성되고, 바람직하게는 폭 3.8 ㎜ 및 길이 4.0 ㎜인 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 9 항의 어느 한 항에 있어서, 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)는 공구(1)의 원주 표면(15)으로 접선방향으로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 10 항의 어느 한 항에 있어서, 3 개의 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)가, 바람직하게는 서로 동일 거리로, 공구(1)에서 가상의 링 표면 상에 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 11 항의 어느 한 항에 있어서, 몇 개의 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)가 서로 일정 거리를 두고 회전축(13)의 방향으로 공구(1) 상에 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 공구.
제 1 항 내지 제 12 항의 어느 한 항에 있어서, 절삭 플레이트(9, 9', 9"; 9a, 9'a)가 포지티브 그라인드(positive grind)를 갖는 적어도 하나의 절삭 모서리(29; 29/1)를 갖는 것을 특징으로 하는 공구.