KR200336986Y1 - 스로우어웨이 드릴 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 구멍 뚫기 가공에 사용되는 스로우어웨이 드릴에 관한 것이다.

종래의 스로우어웨이 드릴의 경우에는, 절삭날부인 스로우어웨이팁을 부착하는 공구 본체가 복잡 형상으로 되기 때문에, 공구 본체가 강재로 형성되는 경우가 많으므로, 드릴의 강성이 낮고 가공 정밀도도 나빠지는 문제가 있다. 즉, 스로우어웨이 드릴은 드릴 본체가 강재로 형성되는 경우에, 그 강성이 초경 합금의 솔리드 드릴에 비하여 나빠지고, 따라서 가공 정밀도도 나빠진다. 또한, 드릴의 전체가 초경합금으로 된 솔리드 초경 드릴은, 상기한 바와 같이 고속도강의 드릴 및 스로우어웨이 드릴에 비하여 강성이 높으므로, 가공 능률 및 가공 정밀도가 양호하나, 그 높은 강성을 실현하기 위해 높은 경도를 가지기 때문에, 드릴 자체의 가공이 곤란하여 제조를 위한 가공 비용이 높아지고, 소재의 가격도 높다는 문제를 가진다.

본 고안의 스로우어웨이 드릴은, 합금강재로 구성된 드릴 본체(11)의 내부에 원통형의 공간을 가지며, 이 원통형의 공간에 초경합금의 환봉재(40)가 삽입되고, 초경합금의 환봉재(40)의 내부에 절삭유의 공급 구멍(41)이 형성되어 있으며, 드릴 본체(11)의 선단부에 스로우어웨이 인서트(21)가 장착된 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의해, 본 고안의 스로우어웨이 드릴은, 돌출량이 긴 구멍 가공의 경우에도 고능률 및 고정밀도의 가공이 가능하며, 솔리드 타입의 초경합금 드릴에 비하여, 드릴 본체 영역에서 고가인 초경합금의 사용을 감소시킬 수 있어서, 공구제조 비용의 상당한 절감효과가 있다.

Description

스로우어웨이 드릴{Throwaway drill}

본 고안은, 구멍 뚫기 가공에 사용되는 스로우어웨이 드릴에 관한 것이다.

종래에, 드릴 가공은 그다지 정밀도가 요구되지 않는 구멍이나, 보링 가공 및 탭가공을 위한 하부 구멍가공에 채용된다. 이러한 드릴 가공에는, 고속도강 드릴, 초경합금으로 된 솔리드 드릴, 드릴 본체에 절삭팁을 부착한 스로우어웨이 드릴 등이 이용되고 있다.

그러나, 상기한 드릴을 사용하여 구멍 뚫기 가공을 실시하는 경우에는, 각각 일장 일단이 있어서, 하나의 드릴이 모든 조건을 반드시 충족시키지 못하는 경우가 많다. 예를 들면 고속도강의 드릴을 사용하는 경우는, 가공 능률이 나쁘고 가공 정밀도도 나쁘다는 문제가 있다. 고능률 가공을 행하기 위하여 가장 중요한 것은, 고속 절삭시의 내마모성이지만, 고속도강은 초경 합금에 비하여 내마모성이 나쁘다.

또한 가공 정밀도는 공구의 강성에 따라 영향을 받지만, 공구의 강성에는 공작기계에 지지되는 공구 본체의 경도와 관련이 있으며, 고속도강의 강성은 초경 합금의 솔리드 드릴에 비하여 낮으므로, 가공 정밀도가 나빠진다.

도 4는 종래의 스로우어웨이 드릴(1)의 정면도를 보인다. 공구 본체(2)가 샹크부(3)와 절삭날부(4)로 이루어진 대략의 환봉 형태를 가지며, 절삭날부(4)의 선단에 스로우어웨이 타입의 절삭 헤드부(5)가 교환이 가능하도록 설치되어 있다. 이 드릴(1)은 절삭날부(4)의 외주면(4a)에 2개의 절삭칩 배출홈(6, 6)이 드릴 본체(2)의 회전축선(O)을 중심으로 대향하여 회전 대칭으로 형성되고, 회전 축선(O) 둘레로 비틀림 형상으로 되어 있다. 절삭 헤드부(5)에서, 각 절삭칩 배출홈(6, 6)의 회전 방향을 향하는 선단 측의 측면과 선단면(7)과의 각 교차 능선부에 한쌍의 절삭날(8, 8)이 형성되고, 회전 축선(O) 둘레로 회전 가능하게 되어 있다. 도 4의 스로우어웨이 드릴의 경우에는, 절삭날부인 스로우어웨이팁을 부착하는 공구 본체(2)가 복잡 형상으로 되기 때문에 강재를 사용하는 경우가 많으므로, 강성이 낮고 가공 정밀도도 나빠지는 문제가 있다. 즉, 스로우어웨이 드릴은 공구 본체(2)가 강재로 형성되는 경우에, 그 강성이 초경 합금의 솔리드 드릴에 비하여 낮기 때문에 가공 정밀도도 상당히 나빠진다.

또한, 공구 본체가 초경합금으로 된 솔리드 드릴은, 상기한 바와 같이 고속도강의 드릴 및 스로우어웨이 드릴에 비하여 강성이 높으므로, 가공 능률 및 가공 정밀도가 양호하다. 그러나 그 높은 강성을 실현하기 위해 높은 경도를 가지기 때문에, 드릴 자신의 가공이 곤란하여 제조를 위한 가공 비용이 높아지고, 소재의 가격도 높다는 문제를 가진다.

한편, 드릴 가공에서는 구멍 가공이 필요한 곳의 형상에 따라 드릴의 돌출량이 긴 경우가 있다. 이러한 경우의 구멍 뚫기에서는 드릴의 선단부가 어긋나는 경우가 많으므로, 구멍의 정밀도가 나빠지는 원인이 된다. 이와 같이 공구의 돌출 길이가 긴 경우의 대책으로는, 강성이 높은 초경 합금의 솔리드 드릴을 사용하는 방편이 있지만 결국 공구의 가격이 높아지는 문제가 발생한다. 그러나, 공구 비용을 절감하기 위하여 상기한 고속도강 드릴이나 스로우어웨이 드릴을 사용하면 구멍의정밀도가 나빠지는 문제가 발생하게 된다.

본 고안은, 이러한 문제를 해결하기 위하여 제안된 것이며, 고능률로서 고정밀도의 구멍 뚫기 가공을 행할 수 있는 스로우어웨이 드릴(25)을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1의 (a)는 본 고안의 스로우어웨이 드릴의 일실시예를 보이는 요부확대 단면도, (b)는 (a)의 A-A선 단면도

도 2의 (a)는 도 1에 보이는 스로우어웨이 드릴의 평면도, (b)는 스로우어웨이 드릴의 정면도

도 3의 (a)는 그림 1에 보이는 스로우어웨이 드릴의 스로우어웨이 인서트를 나타내는 평면도, (b) 스로우어웨이 인서트의 측면도

도 4는 종래의 스로우어웨이 드릴의 정면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

11 : 드릴 본체 14 : 오목홈

14A : 홈하부면 15 : 결합구멍

21 : 스로우어웨이 인서트 21b : 결합축부

21A : 스로우어웨이 인서트의 후단 22 : 노치부

23 : 클램프 나사

23a : 원추형 선단부(클램프나사의 선단부)

O : 드릴 본체의 축선 R : 드릴의 회전 방향

40 : 초경 환봉재 41 : 절삭유 공급구멍

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 합금강재로 구성된 드릴 본체(11)의 내부에 원통형의 공간을 가지며, 이 원통형의 공간에 초경합금의 봉재(40)가 삽입되고, 초경합금의 봉재(40)의 내부에 절삭유의 공급 구멍(41)이 형성되어 있으며, 드릴 본체(11)의 선단부에 스로우어웨이 인서트(21)가 장착된 것을 특징으로 하는 스로우어웨이 드릴(25)을 제공하는 것이다.

아래에 본 고안 드릴의 실시 형태를 도 1로부터 도 3을 참고하여 설명한다. 부호 11은 축선(O)를 중심으로 하는 대략 원주상으로 형성되는 드릴 본체(11)를 나타내고 있으며, 이 드릴 본체(11)의 선단부 외주에는, 선단에 열려 있으며 축선(O) 둘레로 드릴 회전방향(R)의 후방측으로 비틀리고 기단측을 향하는 1쌍의 절삭칩 배출홈(12)이 축선(O)의 둘레에 형성되어 있다.

드릴 본체(11)의 내부에는, 도 2에 보이는 바와 같이 기단면(11A)으로부터 축선(O)을 따라서, 초경합금의 환봉재(40)의 내부에 절삭유의 공급 구멍(41)이 형성되어 선단측으로 이어지며, 선단부 근처에서 분기하여 드릴 본체(11)의 선단면에서 뚫려있는 절삭유의 공급로(13)가 형성되어 있다. 또한, 드릴 본체(11)의 선단부에는, 도 1(a)에서 보이는 바와 같이, 축선(O)을 따라서 선단면으로부터 기단측으로 일단 오목하게된 오목홈(14)이 형성되어 있다.

이 오목홈(14)은, 드릴 본체(11)의 선단부를 직경 방향으로 횡단하고, 그 양단이 드릴 본체(11)의 외주면에 뚫리도록 형성되어 당해 오목홈(14)의 홈 하부면(14A)으로부터는 드릴 본체(11)의 기단측을 향하여 축선(O)과 동심으로 이어지는 멈춤 구멍형상의 결합구멍(15)이 형성되어 있다. 또한 이 결합 구멍(15)에는, 드릴 본체(11)의 외주면으로부터 축선(O)을 향하여 형성된 암나사부(16)가 관통되어 있다.

한편, 드릴 본체(11)의 선단부에 장착되는 스로우어웨이 인서트(21)는, 초경합금 등의 경질 재료로 제작되며, 도 3에서 보이는 바와 같이, 5각형 판형상을 가지는 스로우어웨이 인서트 본체(21a)의 후단(21A)으로부터 축선(X)을 따라서 원주형으로 돌출되는 결합축부(21b)로 구성되어 있다. 이 축선(X)은, 결합축부(21b)가 결합구멍(15)에 삽입되면 드릴 본체(11)의 축선(O)과 일치한다.

이 결합축부(21b)에는, 그 외주면으로부터 반경내 방향을 향하여 원추형으로 오목하도록 하여 노치부(22)가 형성되어 있다. 이 노치부(22)는, 스로우어웨이 인서트 본체(21a) 및 결합축부(21b)가 오목홈(14) 및 결합구멍(15)에 각각 삽입되어, 클램프 나사(23)가 암나사부(16)에 끼워지는 때에, 클램프 나사(23)의 원추형 선단부(23a)와 결합된다.

이와 같은 구성에서는, 클램프 나사를 체결하여 가면, 스로우어웨이 인서트가 드릴회전방향 후방측 및 드릴본체 기단측으로 눌러지기 때문에, 스로우어웨이인서트에는 드릴 중심측으로 가압 토크(T)가 작용하고, 또한 드릴 본체 기단측으로는 인장력(F)이 작용하므로, 1개 만의 클램프 나사에 의하여 스로우어웨이 인서트는 강하게 고정된다.

또한, 돌출량이 긴 구멍 가공의 경우에도 고능률 및 고정밀도의 가공이 가능하며, 드릴의 본체 영역에서 고가인 초경합금의 사용을 감소시킬 수 있어서, 공구제조 비용이 대폭적으로 절감된다.

＜실시예＞

다음에, 본 고안의 효과를 확인하기 위하여 행한 실험예에 대하여 설명한다. 실험 조건은 표 1에서 보이는 바와 같다.

[표 1]

본 고안의 실시예인, 실시예 1 및 실시예 2는 그림 2에서 보이는 바와 같이 SCM435의 드릴 본체(11) 내에 초경합금 환봉재(40)를 삽입한 것이며, 실시예 3은 SKD61의 드릴 본체(11) 내에 초경합금 환봉재(40)를 삽입한 것이고, 실시예 1과 실시예 2, 실시예 3은 표 2와 같이 드릴전체길이, 주축으로부터의 공구의 돌출길이가 다르게 되어 있으며, 실시예 2 및 실시예 3의 공구 길이를 실시예 1의 경우에 비하여 길게 하였다. 또한, 공구 성능의 비교를 위하여 비교예 1 및 비교예 2의 드릴 본체의 재료는 SCM435로 하였으며, 초경합금의 환봉재가 삽입되어 있지 않다. 또한, 비교예 3 및 비교예 4에서는 드릴 본체의 재료를 초경합금으로 형성하였다. 본 실험의 모든 실시예와 비교예에서 사용된 스로우어웨이 인서트의 형상은 동일하게 하였으며, 본 실험에서 사용된 모든 인서트의 재종은 P30 이었다.

실시예 및 비교예의 각종 공구를 사용하여 절삭실험을 행한 후에, 구멍의 진원도와 공구수명을 측정하였으며, 공구수명의 기준은 인서트의 여유면 마멸이 0.3mm로 되는 시간을 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타낸다. SCM435의 드릴 본체 내에 초경 환봉재를 삽입한 실시예 1인 경우의 구멍의 진원도와 공구수명은, 동일 형상이며 드릴 본체가 초경합금인 비교예 3과 동일한 성능을 보이며, SCM435 재종의 드릴 본체 내에 초경 환봉재를 삽입한 실시예 2인 경우와, SKD61 재종의 드릴 본체 내에 초경 환봉재를 삽입한 실시예 3을 사용한 경우의 구멍의 진원도와 공구수명은, 동일 형상이며 드릴 본체가 초경합금인 비교예 4와 동일한 성능을 나타내었다. 그러나, SCM435의 드릴 본체 내에 초경 환봉재를 삽입한 실시예 1인 경우의 구멍의 진원도와 공구수명은, 동일 형상이며 드릴 본체가 SCM 435인 비교예 1에 비하여 우수한 성능을 나타내었고, SCM435의 드릴 본체 내에 초경 환봉재를 삽입한 실시예 2의 경우와 SKD61 재종의 드릴 본체 내에 초경 환봉재를 삽입한 실시예 3인 경우의 구멍의 진원도와 공구수명은, 동일 형상이며 드릴 본체가 SCM 435인 비교예 2에 비하여 우수한 성능을 나타내었다. 따라서 이러한 결과로부터, 본 실시예의 스로우어웨이 드릴은 공구 본체가 초경합금으로 형성된 드릴과 동등한 성능을 나타내며, 드릴 본체가 SCM435이고 상기한 드릴 본체의 내부에 초경합금의 환봉재가 삽입되지 않은 드릴에 비해 우수한 성능을 나타낸다고 할 수 있다.

[표 2]

표 2에서 나타낸 본 고안의 실시예 1∼실시예 3에 대한 실험 결과로부터, 본 고안의 모든 스로우어웨이 드릴은, 돌출량이 긴 구멍 가공의 경우에도 고능률 및 고정밀도의 가공이 가능하며, 솔리드 타입의 초경합금 드릴에 비하여, 드릴 본체 영역에서 고가인 초경합금의 사용을 감소시킬 수 있어서, 공구제조 비용의 상당한 절감효과가 있다.

Claims (1)

1. 합금강재로 구성된 드릴 본체의 내부에 원통형의 공간을 가지며, 이 원통형의 공간에 초경합금의 환봉재가 삽입되고, 초경합금의 환봉재의 내부에 절삭유의 공급 구멍이 형성되어 있으며, 드릴 본체의 선단부에 스로우어웨이 인서트가 장착된 것을 특징으로 하는 스로우어웨이 드릴.