KR20030030931A

KR20030030931A - 섕크 및 그를 갖춘 절삭 공구

Info

Publication number: KR20030030931A
Application number: KR1020020061615A
Authority: KR
Inventors: 야마모또마스오; 다께우찌신야
Original assignee: 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2003-04-18
Also published as: KR100521294B1; EP1302264A1; CN1411937A; US20030072628A1; JP2003117703A; TW590826B; CN1190286C

Abstract

절삭 공구용 섕크는 절삭 에지 고정 부재 및 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부에 결합된 팁 단부를 갖는 축 부재를 포함한다.

절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 중 하나는 원추형 돌출부를 갖고, 다른 하나는 원추형 돌출부와 맞물리는 원추형 오목부를 갖는다. 돌출부와 오목부의 맞물림 상태에서, 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재는 정확한 동축 정렬을 용이하고 확실하게 이룬다.

Description

섕크 및 그를 갖춘 절삭 공구 {Shank and Cutting Tool Having The Same}

본 발명은 섕크(Shank) 및 섕크를 가진 절삭 공구에 관한 것이다.

여기서, "팁(Tip)" 이란 용어는 섕크 또는 절삭 공구의 축 방향에 대해 절삭 에지측을 지칭하고, "후방(Rear)" 이란 용어는 팁 측에 대향하는 측면을 지칭한다.

일반적으로, 절삭 공구는 로드 형태의 섕크 및 섕크의 팁 단부에 고정된 절삭 에지(예를 들어 스로어웨이 팁)를 가지며, 공구 지지대 내에 고정된 섕크의 후방 단부와 함께 작동한다. 섕크는 절삭 에지 떨림을 피하도록 고강성 재료로 만들어지며, 그로 인해, 절삭 공구의 작업 정확도가 향상된다. 그러나, 고강성 재료는 피절삭성이 낮다. 그러므로 섕크의 팁 단부 상에 절삭 에지 고정 수단을 절삭에 의해 형성하는 것은 불가능하다. 가능하다 하더라도, 이러한 절삭 에지 고정 수단의 형성은 높은 생산 비용을 초래한다.

전술한 관점에서, 두 개의 분리된 부재를 갖는 섕크가 제공되는데, 하나는 우수한 피절삭성을 갖는 강철 재료로 만들어진 절삭 에지 고정 부재이며, 또 다른하나는 고강성 카바이드 재료로 만들어진 축 부재이다. 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재는 쐐기형 오목부 및 돌출부가 각각 제공되고, 오목부 및 돌출부의 맞물림 상태에서 납땜으로써 서로 결합된다(두개의 부재를 가진 상기 섕크는 이하에서는 종종 "접합형 섕크"라 언급될 수도 있음).

그러나, 쐐기형 오목부 및 돌출부의 맞물림에 있어서, 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재는 오정렬될 가능성이 있다. 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재를 정확히 동축 정렬시키고, 이어서, 이러한 부재의 납땜이 완료될 때까지 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재를 정확한 동축 정렬로 유지시키기 위한 부가적인 수단을 제공하는 것이 필요하다. 절삭 에지 고정 부재 및 섕크 부재를 결합하는데 있어서의 이러한 어려움은 섕크 제조에 있어서 비용 증가를 유발한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재가 이들 부재사이에서 오정렬의 가능성 없이 서로 쉽게 결합될 수 있는 결합형 섕크를 제공함으로써, 절삭 에지 고정 부재와 축 부재 사이에서 높은 결합 강도 뿐만 아니라 섕크 제조 비용의 저감을 얻는 데 있다.

또한 본 발명의 목적은 이러한 섕크를 채용한 절삭 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 절삭 에지 고정 부재 및 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부에 연결되는 팁 단부를 가진 축 부재를 포함하고, 절삭 에지 고정 부재 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 중 하나는 원추형의 돌출부를 갖고, 다른 하나는 원추형 돌출부와 맞물린 원추형 오목부를 갖는 절삭 공구용 섕크가 제공된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 절삭 에지 고정 부재 및 절삭 에지 고정부재의 후방 단부에 연결된 팁 단부를 가진 축 부재를 포함하는 섕크와 절삭 에지 고정 부재의 팁 단부에 고정된 스로어웨이 팁을 포함하고, 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 중 하나는 원추형의 돌출부를 갖고, 또 다른 하나는 원추형 돌출부와 맞물리는 오목부를 갖는 절삭 공구가 제공된다.

또한 본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 절삭 에지 고정 부재 및 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부에 결합된 축 부재를 포함하고, 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 중 하나는 돌출 단부를 향해 작아지게 그 주연이 테이퍼진 부분이 제공된 돌출부를 갖고, 다른 하나는 돌출부와 맞물린 오목부를 가진 절삭 공구용 섕크가 제공된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 절삭 에지 고정 부재 및 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 결합되는 팁 단부를 갖는 축 부재를 포함하는 섕크와 절삭 에지 고장 부재의 팁 단부에 고정된 스로어웨이 칩을 포함하고, 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 중 하나는 돌출 단부를 향해 작아지게 그 주연이 테이퍼진 부분이 제공된 돌출부를 갖고, 다른 하나는 돌출부와 함께 맞물린 오목부를 갖는 절삭 공구가 제공된다.

또한 본 발명의 또 다른 목적과 특징은 첨부된 도면을 참조하면서 다음의 설명으로부터 이해될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 섕크를 갖는 절삭 공구의 측면도.

도2는 절삭 에지 고정 부재 및 섕크의 축 부재가 분리된 상태로 있는 도1의 절삭 공구의 측면도.

도3은 도1의 III-III선을 따라 취한 절삭 공구의 단면도.

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 섕크의 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재의 맞물림을 도시한 단면도.

도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 섕크의 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재의 맞물림을 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 절삭 공구

2 : 섕크

2a : 절삭 에지 고정 부재

2b : 축 부재

3 : 스로어웨이 팁

4 : 나사

5 : 돌출부

6 : 안착 부분

7 : 오목부

8 : 구멍

9 : 구속면

본 발명은 바람직한 실시예를 통해 상세하게 설명될 것이다. 다음의 실시예에서, 동일한 부위와 부분은 동일한 도면 부호로 나타내어지고, 반복된 설명은 생략한다.

여기서, 본 발명은 어떠한 다른 형태의 절삭 공구에 적용될 수 있으나, 보어링 또는 드릴링용 절삭 공구에 바람직하게 적용된다. 보어링 또는 드릴링용 절삭 공구는 가공품에 구멍을 뚫는 데 이용되어 왔다. 보어링의 경우에는 절삭 공구는 회전하는 가공품에 대해 움직이지 않게 고정된다. 드릴링의 경우에는, 절삭 공구는 고정된 가공품에 대해 회전된다. 어떠한 경우에도, 절삭 공구는 형성되는 구멍의 직경보다 작은 직경을 가질 필요가 있다. 그러나, 작은 직경을 가진 섕크는 공구 떨림을 일으키는 경향이 있다. 본 발명에 따르면, 아래에 설명된 바와 같이, 보어링 및 드릴링용 절삭 공구에서 사용되는 데 바람직하도록 보다 작은 직경의 섕크로 우수한 효과를 제공하는 것이 가능하다.

먼저, 본 발명에 따른 제1 실시예가 도1 내지 도3을 참조하면서 설명된다.

제1 실시예에서, 절삭 공구(1)는 소위 "보어링 바"로서 보어링용으로 설계된다. 절삭 공구(1)는 절삭 에지 고정 부재(2a) 및 축 부재(2b)를 갖는 섕크(2) 및 스로어웨이 팁(3)을 포함한다. 제1 실시예에서 섕크(2)는 직경이 4.0 mm이다. 스로어웨이 팁(3)은 나사(4)의 사용을 위해 절삭 에지 고정 부재(2a)의 팁 단부에 고정되어 있다. 축 부재(2b)는 팁 단부에서 절삭 에지 고정 부재(2a)의 후방 단부와 동축으로 결합된다.

축 부재(2b)는 텅스텐 카바이드(WC)와 같은 고강성 카바이드 재료로 만들어지며, 그 팁 단부 상에 형성된 원추형 돌출부(5)를 가진다. 제1 실시예에서, 돌출부(5)는 60도의 정점각을 갖는 원추형으로 형성된다. 또한, 비록 축 부재(2b)가도면에서 부분적으로 생략되어 있지만, 돌출부(5)를 제외한 축 부재(2b)는 절삭 에지 고정 부재(2a)의 총길이보다 약 10배 이상의 길이를 갖는다. 절삭 에지 고정 부재(2a)는 상대적으로 우수한 피절삭성(예를 들어 SMC435 합금강)을 갖는 강철 재료로 만들어진다. 바람직하게는, 절삭 에지 고정 부재(2a)는 축 부재(2b)의 카바이드 재료보다 우수한 피절삭성을 갖는 재료로 만들어진다. 절삭 에지 고정 부재(2a)는 스로어웨이 팁(3)이 안착되는 안착 부분(6) 및 축 부재(2b)의 돌출부(5)와 맞물릴 수 있도록 그 후방 단부 내에 형성된 원추형 오목부(7)를 갖는다. 또한, 구멍(8)은 원추형 오목부(7)의 협소한 바닥부 내에 형성된다. 구멍(8)은 제1 실시예에서는 원형 단면이다.

대안으로, 축 부재(2b)에 오목부(7) 및 구멍(8)이 제공되는 반면, 절삭 에지 고정 부재(2a)에는 돌출부(5)가 제공되는 것이 가능하다. 그러나, 섕크(2)는 상대적으로 가공하기 어려운 카바이드 재료로 만들어진 축 부재(2) 상에 보다 형성이 용이한 돌출부(5)를 형성하고 상대적으로 가공이 용이한 강철 재료로 만들어진 절삭 에지 고정 부재(2a) 내에 보다 형성이 어려운 오목부(7)를 형성함으로써 더욱 용이하게 제조될 수 있다.

절삭 에지 고정 부재(2a) 및 축 부재(2b)는 돌출부(5) 및 오목부(7)가 맞물림 상태에서 납땜함으로써 서로 결합된다. 납땜에서, 납땜 재료(예를 들어 은납땜 합금)의 박막은 절삭 에지 고정 부재(2a)와 축 부재(2b) 사이에서 개재되고 열에 용해된다. 납땜 재료가 섕크(2)의 외부 표면상을 흘러 넘치지 않도록 과도한 양의 용해된 납땜 재료는 구멍(8) 내에 수용된다. 대안으로서, 절삭 에지 고정부재(2a) 및 축 부재(2b)는 접착제에 의해 서로 결합된다. 접착제는 메타크릴 합성 수지로 만들어질 수도 있다. 이 경우에도, 또한 접착제가 흘러 넘치지 않도록 과도한 양의 접착제는 구멍(8) 내에 수용된다. 돌출부(5) 및 오목부(7)의 맞물림에 있어서, 돌출부(5)의 단부는 절삭 에지 고정 부재(2a)와 축 부재(2b) 사이에서 오결합을 일으키지 않도록 구멍(8)에 의해 오목부(7)의 바닥부와 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

절삭 에지 고정 부재(2a) 및 축 부재(2b)가 서로 결합된 후, 섕크(2)는 구속면(9)이 섕크(2)의 외부 표면상에 형성되므로 절단되기 쉽다.

위에서 설명한 바와 같이, 각기 보다 우수한 피절삭성 및 고강성 카바이드 재료를 가진 재료로 만들어진 절삭 에지 고정 부재(2a) 및 축 부재(2b)를 가지므로, 절삭 공구(1)의 작업 정확성을 향상시키고 섕크(2)의 제조 비용을 감소시키는 두가지 효과를 달성하는 것이 가능하다.

또한, 절삭 에지 고정 부재(2a) 및 축 부재(2b)는 돌출부(5) 및 오목부(7)가 맞물림 상태에서 서로 정확한 동축 정렬로 자동적으로 고정된다. 즉, 절삭 에지 고정 부재(2a) 및 축 부재(2b)는 높은 위치 정확성을 갖고, 서로 쉽게 결합될 수 있다.

돌출부(5) 및 오목부(70)가 종래 섕크의 쐐기형 돌출부 및 오목부의 정점각과 동일한 정점각을 가질 때, 돌출부(5) 및 오목부(7)의 표면 영역은 쐐기형 돌출부 및 오목부의 표면 영역과 수학적으로 동일하다[섕크(2)는 절삭 에지 고정 부재(2a)와 축 부재(2b) 사이 결합부에서 종래 섕크의 직경과 동일한 직경을 가진다고 가정함). 환언하면, 섕크(2)는 절삭 에지 고정 부재(2a) 및 섕크 부재(2b) 사이에서 종래의 섕크와 동일한 결합 표면을 확보할 수 있다. 그러나, 원추형 돌출부(5) 및 원추형 오목부(7)의 맞물림은 어느 방향에서도 보다 안정적이고 균형이 잘 잡힌다. 그러므로, 섕크(2)는 그 결합 표면이 상기 종래 섕크의 결합 표면과 동일할 때도 절삭 에지 고정 부재(2a)와 축 부재(2b) 사이에서 보다 높은 결합 강도를 얻을 수 있다.

원추형 돌출부(5) 및 오목부(7)는 별 어려움 없이 형성될 수 있으므로 섕크(2)가 절삭 에지 고정 부재(2a)와 축 부재(2b) 사이 결합부에서 보다 작은 직경으로 만들어질 수 있게 한다. 더욱 구체적으로는, 절삭 에지 고정 부재(2a)의 후방 단부와 축 부재(2b)의 팁 단부 사이의 결합부의 직경은 5.0 mm(예를 들면, 제1 실시예에 있어서 4 mm 임) 이하로 감소시킬 수 있다.

원추형 돌출부(5) 및 원추형 오목부(7)의 정점각은 60도 내지 120도의 범위가 되도록 조절되는 것이 바람직하다. 정점각이 상기 특정된 범위 내에 있을 때, 오목부(7)는 보다 쉽게 형성된다. 또한, 돌출부(5) 및 오목부(7)는 돌출부(5)의 단부가 휘거나 손상받을 어떠한 가능성 없이, 실제적인 강도를 달성할 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 제2 실시예가 도4를 참조하면서 설명된다. 제2 실시예에서, 축 부재(2b)의 돌출부(5)는 돌출부(5)가 그 단부에서 평평한 면을 갖도록 원추대 내로 형성된다. 그러므로, 돌출부의 평평한 단부면(5)과 오목부(7)의 바닥부 사이에 공간(10)이 제공된다. 절삭 에지 고정 부재(2a) 및 축 부재(2b)가 납땜 또는 접착제에 의해 서로 결합되면, 과도한 양의 납땜 재료 또는 접착제는,납땜 재료 또는 접착제가 섕크(2)의 외부 표면을 흘러 넘치지 않도록 공간(10)으로 수용된다. 바람직하게는, 돌출부(5)의 평평한 단부 표면은 오목부(7)의 바닥부와 돌출부(5)의 단부의 간섭으로 기인할 수 있는 절삭 에지 고정 부재(2a)와 축 부재(2b) 사이의 오결합을 방지하도록 직경이 0.3 mm 이상이다. 예를 들면, 돌출부(5)의 평평한 단부면은 제2 실시예에서 직경이 0.5 mm이다. 구멍(8)은 공간(10)에 부가적으로 제공된다.

본 발명에 따른 제3 실시예는 도5를 참조하면서 설명된다. 제1 및 제2 실시예의 돌출부(5)는 그 길이 전체가 테이퍼됨에도 불구하고, 제3 실시예에서, 돌출부(5)는 실린더형 단부(5a) 및 실린더형 단부(5a)와 일체로 형성된 원추형으로 테이퍼된 부분(5b)을 갖는다. 부분(5b)은 단면이 원주형이다. 오목부(7)는 돌출부(5)에 대응하여 형성된다. 실린더형 단부(5a)의 아래로 원추형으로 테이퍼된 돌출부(5b)를 가지므로, 절삭 에지 고정 부분(2a) 및 축 부재(2b)가 확실한 동축 정렬로 용이하고 확실하게 고정될 수 있도록 우수한 중심 설정 효과를 산출하는 것이 가능하다.

상기 실시예에서, 돌출부(5)는 낮은 비용으로 쉽게 형성되고, 동시에, 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재(2b)의 확실한 위치 설정을 위한 우수한 중심 집중 효과를 생성하도록 원추형인 것이 바람직하다. 그러나, 대안으로서, 돌출부(5)는 돌출부(5)의 부분(5b)이 점진적으로 감소하는 단면 영역과는 별도의 방법으로 단부를 향해 작아지게 그 주연이 테이퍼지고, 오목부(7)가 돌출부(5)에 대응하게 형성되도록 한 것이 가능하다. 더욱 자세하게는 돌출부(5)는 피라미드형(즉, 피라미드형또는 피라미드 절두체로 형성됨) 또는 구형으로 테이퍼될 수 있다. 이러한 것은 절삭 에지 고정 부재(2a)와 축 부재(2b) 사이에서 높은 결합 강도를 달성할 뿐만 아니라 절삭 에지 고정 부재(2a) 및 축 부재(2b)가 용이하게 확실한 동축 정렬이 되는 것을 가능하게 한다.

일본 특허 공개 제2001-313350(2001년 10월 11일 출원)의 전체적인 내용이 여기에서 참조된다.

본 발명이 발명의 특정한 실시예를 참조하면서 설명되었지만, 본 발명은 위에서 설명한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 위에서 설명한 본 실시예의 다양한 변경과 수정이 위에서 서술한 관점에서 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 가능할 것이다. 예를 들면, 스로어웨이 팁(3)의 대용으로, 절삭 공구(1)는 예를 들어 에지 고정 부재(2a) 상에 직접 형성된 절삭 에지로 절삭하는 절삭의 다른 수단일 수도 있다. 본 발명의 범위는 다음의 청구항을 기준으로 한정된다.

본 발명에 의하면, 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재가 오정렬의 가능성이 없이 서로 용이하게 결합할 수 있는 결합형 섕크가 제공되고, 절삭 에지 고정 부재와 축 부재 사이의 결합 강도가 높아지며 섕크의 제조 비용을 저감하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 이러한 섕크를 채용한 절삭 공구가 제공된다.

Claims

절삭 에지 고정 부재와,

절삭 에지 고정 부재의 후방 단부에 결합된 팁 단부를 갖는 축 부재를 포함하고,

절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 중 하나는 돌출부를 갖고, 다른 하나는 원추형 돌출부와 맞물린 원추형의 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 공구용 섕크.
제1항에 있어서, 축 부재는 고강성을 가진 카바이드 재료로 만들어지고, 절삭 에지 고정 부재는 카바이드 재료보다 우수한 절삭성을 갖는 금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 섕크.
제2항에 있어서, 원추형 돌출부는 축 부재의 팁 단부 상에 형성되고, 원추형 오목부는 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 섕크.
제1항에 있어서, 절삭 에지 고정 부재 및 축 부재는 납땜 및 접착제 중 하나의 방법에 의해 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 섕크.
제1항에 있어서, 구멍은 오목부의 바닥부에 형성되는 것을 특징으로 하는 섕크.
제1항에 있어서, 돌출부가 돌출부의 평평한 단부면과 오목부 바닥과의 사이에 공간이 있도록 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 섕크.
제6항에 있어서, 돌출부의 평평한 단부면은 직경이 0.3 mm 이상인 것을 특징으로 하는 섕크.
제1항에 있어서, 섕크는 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 사이 결합부에서의 직경이 0.5 mm 이하인 것을 특징으로 하는 섕크.
제1항에 있어서, 원추형 돌출부 및 오목부는 60도 내지 120도의 정점각을 갖는 것을 특징으로 하는 섕크.
제1항에 있어서, 절삭 공구는 보어링 또는 드릴링용으로 설계된 것을 특징으로 하는 섕크.
절삭 에지 고정 부재 및 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부에 결합된 팁 단부를 갖는 축 부재를 포함하고, 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 중 하나는 원추형의 돌출부를 갖고, 또 다른 하나는 원추형의 돌출부와 맞물리는 오목부를 갖는 섕크와,

절삭 에지 고정 부재의 팁 단부에 고정된 스로어웨이 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
절삭 에지 고정 부재와,

절삭 에지 고정 부재의 후방 단부에 결합되는 팁 단부를 갖는 축 부재를 포함하고,

절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 중 하나는 돌출부 단부를 향해 작아지게 그 주연이 테이퍼진 부분과 함께 제공되는 돌출부를 갖고, 또 다른 하나는 돌출부와 맞물린 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 공구용 섕크.
제12항에 있어서, 절삭 에지 고정 부재는 축 부재보다 우수한 절삭성을 갖는 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 섕크.
제13항에 있어서, 축 부재는 카바이드 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 섕크.
제13항에 있어서, 돌출부는 축 부재의 팁 단부 상에 형성되고, 오목부는 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 섕크.
제12항에 있어서, 테이퍼진 부분은 횡단면이 원형인 것을 특징으로 하는 섕크.
제12항에 있어서, 돌출부는 직경이 0.3 mm 이상인 평평한 단부면을 갖는 것을 특징으로 하는 섕크.
제17항에 있어서, 돌출부의 평평한 단부면과 오목부의 바닥부 사이에 공간이 있는 것을 특징으로 하는 섕크.
제12항에 있어서, 구멍이 오목부의 바닥부 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 섕크.
절삭 에지 고정 부재 및 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 결합된 팁 단부를 갖는 축 부재를 포함하고, 절삭 에지 고정 부재의 후방 단부와 축 부재의 팁 단부 중 하나는 돌출부 단부를 향해 작아지게 그 주연이 테이퍼진 부분과 함께 제공되는 돌출부를 갖고, 또 다른 하나는 돌출부와 맞물린 오목부를 갖는 섕크와,

절삭 에지 고정 부재의 팁 단부에 고정된 스로어웨이 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.