KR20040079968A

KR20040079968A - 조정 가능한 바이트 홀더

Info

Publication number: KR20040079968A
Application number: KR10-2004-7011811A
Authority: KR
Inventors: 페르코우스키랜디엠.
Original assignee: 케나메탈 아이엔씨.
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-09-16
Also published as: TW200302901A; JP2005516780A; US20030147707A1; CA2472068A1; WO2003066260A1; BR0307399A; NO20043256L; TW568986B; MXPA04007302A; US6619165B2

Abstract

동적 진동 완충체를 구비하고, 상기 완충체는 바이트 고정기를 동력학적으로 조정하기 위하여 종방향으로 변위가능한 적어도 하나의 압력판(50, 55)을 이용하는 두 개의 탄력 지지체(40, 45) 사이에서 압축되는 조정 가능한 바이트 고정기. 압력판(50,55)은 바이트 고정기(10)의 일 단부에서 제거 가능하게 장착되면서 바이트 고정기 헤드(60)의 전방면을 통하여 연장되는 조절 나사(75)에 의해 변위된다.

Description

조정 가능한 바이트 홀더{Tunable toolholder}

금속 절삭 작업도중에서, 절삭공구와 공작물 사이에서의 조그마한 진동도 바람직하지 않은 절삭 성능, 예를 들면 조잡한 공작물 표면처리와 허용오차한계를 넘게 처리된 공작물 등으로 연결될 수 있다. 더욱이, 그러한 진동은 절삭 공구나 그와 결합된 기계 공구를 파손되게 할 수 있는 원인이 될 수 있다.

이러한 진동을 감소시키기 위하여, 금속 가공률(metal removal rate)을 감소시킬 수도 있다. 그러나, 이러한 접근은 생산성과 충돌하며, 단지 진동의 양을 최소한으로 감소시킬 수 있을 따름이다.

절삭 공구는 통상적으로 바이트 홀더내에 고정된다. 예를 들어 보링 바(boring bar)와 같은 것으로 바이트 홀더내의 진동을 제거시키려는 시도는 고체탄화물(solid carbide)로부터 윤활된 보링 바를 사용하는 방법을 포함할 수 있다. 고유하게 높은 밀도 때문에, 고체 탄화물은 보링 바로 전달되는 떨림과 진동의 양을 감소시킨다. 그러나, 고체 탄화물은 매우 고가이다. 더욱이, 떨림과 진동이 고체탄화물의 고유하게 높은 밀도로 인하여 감소되더라도, 그럼에도 불구하고 진동은 허용될 수 없는 수준으로 증가될 수 있다. 더욱이, 고체탄화물은 매우 깨어지기 쉬우며 사용중 혹은 설치중에 보링 바 에 대한 작은 충격이라도 보링 바를 무의식적으로 손상시킬 수 있다.

보링 바의 진동을 감소시키는 다른 시도는, 미국 특허 번호 3,774,730에서 개시된 것처럼 고무 부싱에 의해 지지된 고밀도 재료의 원통체로 구성된 완충장치와 같이, 바의 외부나 내부에 동적 진동 완화장치를 설치하는 것을 포함한다. 최적으로 조정되었을 때, 원통체는 진동을 감쇄시킬수 있도록 보링내에서 발생된 진동에 반응하여 진동한다. 완충장치는 공작물이나 보링 바 가 회전하는 속도, 보링 바의 길이, 바의 단부에 결합된 절삭 공구의 유형등과 보링 바가 조화될 수 있도록 조정될 수 있다. 그러한 조절은, 원통체의 양 단부에서 압력판에 종방향으로 압력을 가하고, 그리하여 고무 부싱을 원통체에 대하여 압축함으로써 이루어질 수 있다. 이는 동시에 바의 동역학을 변화시킬 수 있도록 원통체의 위치를 변위시키며, 고무 부싱의 경직성(stiffness)을 변화시킨다.

통상적으로, 압력판의 조절은 미국 특허 번호3,838,936에서 예시된 바와 같이 보링 바의 후면에서부터 이루어지거나, 미국 특허 번호 5,518,347에서 예시된 바와 같이 바이트 홀더의 측면으로부터 이루어진다.

이러한 구조가 상대적으로 큰 직경을 가진 바이트 홀더와 보링 바 에 대하여는 적절할지라도, 예를 들어 1인치보다 작은 경우와 같이 바이트 홀더가 작은 직경을 가질 때에는, 공간적 제약으로 인하여, 바이트 홀더의 후면으로부터 또는 바이트 홀더의 측면으로부터의 접근이 곤란해질 수 있으며, 그러한 접근을 허용하는 통로가 보링 바 구조를 실질적으로 약화시킬 수 있다.

미국 특허 번호 5,518,347('347 특허)도 역시 엔드밀(end mill)용의 조정된 완충 시스템(도 2)에 관한 것인 바, 조정 기구(27)는 종방향으로 향해진 조절 나사조절 나사충체(19)에 대하여 작용하는 탄성 지지체(elastomeric support; 21a, 21b)에 대하여 힘을 적용한다. 그러나, 지제체를 원통체에 대하여 조정한 후, 고정 기구(27)는 제거되어야 하며 다양한 절삭 작업을 수행하기 위하여 절삭 헤드로 교체되어야 한다. 완충체(19)는 조정 기구(27)의 제거 후에도 클램프 나사(23)에 의해 압축상태로 유지되며, 시스템 조정은 그 상태에서 고정된다. 절삭 헤드가 정위치에 있을 때, 시스템의 조정은 고정되며 더 이상 조정되지 않는다.

'347 특허에서 개시된 시스템은 지지체(21a, 21b)의 전면 조정을 가능하게 하지만, 그러나 또 다른 불편함을 발생시키는 방식이 된다. 조정 기구(27)는 조정 작업중에 엔드 밀상에 위치되며, 일단 시스템이 조정 기구(27)를 이용하여 조정된 뒤에는, 클램프 나사(23)는 고정되고, 조정기구(27)는 제거되며 적절한 절삭 헤드로 대체되어야 한다. 조정기구(27)는 가공 작업중의 절삭 헤드가 존재하는 것처럼 가장하기 위하여 그 질량이 절삭 헤드의 질량과 상당히 근접하도록 크기가 정해진다. 결과적으로, 만약 다른 절삭 헤드가 사용된다면, 다른 질량을 가지고 있는 다른 조정 기구(27)가 요구될 것이다.

이러한 각각의 불편함을 부분적으로 혹은 전적으로 극복하고 작은 직경의 공구로도 이용될 수 있는 조정 가능한 바이트 홀더를 제공하기 위하여 설계가 필요하다.

본 발명은 기계 가공 공정에서 유발되는 진동을 억제시켜주는 조정 가능한 바이트 홀더, 더욱 상세하게는, 진동을 억제시켜주는 동적 진동 완충장치를 이용하는 조정 가능한 바이트 홀더에 관한 것이다.

본 발명의 그 이상의 특징과 또한 그로부터 파생되는 장점은 도면을 참조하여 이루어진 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 1은 바이트 홀더의 평면도를 도시한 것이며, 이 경우에는 본 발명에 따라 보링 바가 된다.

도 2는 도1에서 예시된 바이트 홀더의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 바이트 홀더의 사시도이다.

도 4는 보링 바 도이며, 여기서 헤드는 생크에 대하여 상대적으로 오프셋되어 있다.

도 5는 도4의 V-V화살표로부터의 측면도이다.

금속가공 작업에 이용되는 바이트 홀더는 전면 단부, 후면 단부와 종축을 가진 생크(shank)를 가지고 있으며, 공동부는 생크에서 축을 따라 연장되며, 공동부는 공동부 벽면을 한정한다. 완충체는 공동부내에 위치되며, 완충체는 제1단부와 제2단부를 가진다. 탄력 지지체는 각 완충체의 각 단부를 둘러싸며, 공동부내에서 완충체를 지지하도록 위치된다. 완충체의 각 단부에는 각각 탄성 지지체에 근접하여 압력판이 있으며, 적어도 하나의 압력판은 완충체에 대하여 각 탄력 지지체를 압착하기 위하여 종축을 따라 변위될 수 있다. 바이트 홀더의 헤드는 절삭 공구를 수용하기 위하여 포켓을 가지고 있으며, 전면부와 후면부를 더 가지고, 상기 헤드는 그 후면부에서 생크의 전방 단부에 고정된다. 조절나사가 바이트 홀더 헤드의 전면부를 통하여 연장되고, 가변 압력판을 원하는 범위내에서 생크의 제1단부에서 탄력 지지체에 대하여 세로축을 따라 변위시킬 수 있도록 향해진다.

도1 내지 3을 참조하면, 금속 작업에 이용되는 바이트 홀더(10)는 전면 단부(17)와 후면 단부(19)를 가진 생크(15)를 구비한다. 종축 L은 바이트 홀더(10)의 길이를 따라 연장된다. 공동부(25)는 생크(15)내에서 종축을 따라 연장된다. 상기 공동부(25)는 공동부 벽면(27)을 한정한다.

완충체(30)는 공동부(25)내에 위치된다. 완충체(30)는 제1단부(32)와 제2단부(34)를 가진다. 제1 탄력 지지체(40)는 완충체(30)의 제1단부(32)를 둘러싸며 완충체(30)를 공동부(25)내에 유지시키기 위하여 공동부 벽면(27)에 대하여 위치된다. 제2 탄력 지지체(45)는 완충체의 제2단부(34)를 둘러싸며, 완충체(30)를 공동부(25)내에 유지시키기 위하여 공동부 벽면에 대하여 위치된다. 제1 압력판(50)은 완충체(30)의 제1단부(32)에서 제1 탄력 지지체(40)에 근접하여 위치된다. 제2 압력판(55)은 완충체(30)의 제2단부(34)에서 제2 탄력 지지체(45)에 근접하여 위치된다. 적어도 하나의 판이, 이 경우에는 압력판(50)이 각각의 탄력 지지체(40,45)를 완충체(30)에 대하여 압축하기 위하여 세로축 L을 따라 변위될 수 있다.

바이트 홀더 헤드(60)는 절삭 공구(70)를 수용하기 위하여 적용된 포켓(pocket:65)을 가진다. 바이트 홀더 헤드(60)는 부가적으로 전방면(62)과 후방면(64)을 가진다. 바이트 홀더 헤드(60)는 후방면(64)에서 생크(15)의 전면 단부(17)에 고정된다.

도 2를 참조하면, 조절 나사(75)는 바이트 홀더 헤드(60)를 통하여 연장되며, 생크(15)의 전면 단부(17)에서 제1 탄력 지지체(40)에 대하여 소망하는 범위내에서 압력판(50)을 세로축 L을 따라 변위시킬 수 있도록 배향된다. 다시, 완충체(30)는 제2 탄력 지지체(45)를 강제하게 될 것이며, 제2 탄력 지지체(45)는 완충체(30)에 대한 제1 탄력 지지체(40)과 제2 탄력 지지체(45) 모두의 압축을 제공하기 위하여 다시 제2 압력판(55)에 대하여 강제하게 될 것이다.

제1 압력판(50)과 결합하기 위하여 바이트 홀더 헤드(60)를 통하여 연장되는 조절나사(75)는 간단한 조절 기구를 제공하면서, 동시에, 조절 나사용의 보어를 제공하기 위하여 생크(15)로부터 어떤 재료도 제거되지 않기 때문에, 생크(15)의 완전성은 유지된다. 조절나사(75)를 바이트 홀더 헤드(60)안에 수용함으로써, 조절 나사용의 보어를 제공하기 위하여 바이트 홀더 헤드(60)로부터 재료가 제거된다. 부가적으로, 이러한 특징을 바이트 홀더 헤드(60)에 수용함으로써, 윤활과 바이트 홀더(10)의 나머지 부분의 조립도 간단해진다.

바이트 홀더 헤드(60)는 생크(15)와 제거 가능하게 고정된다. 특히, 바이트 홀더 헤드(60)의 후면부(64)쪽으로는 공동부 벽면(27)의 나사 부분(85)내에 고정되는 나사 부분(80)이 있다. 또한, 바이트 홀더 헤드(60)는 더 나아가 생크(15)의 전면 단부(17)와 맞닿을 수 있도록, 나사 부분(80)으로부터 원주면 방향으로 연장되는 쇼울더(82)를 포함할 수 있다.

조절나사(75)는 중심선 CL을 갖는 대응되는 조절 나사 보어(90)와 헤드(60)내에서 나사로 맞물릴 수 있고, 상기 중심선 CL은 세로축 L과 10 내지 80도 사이의 A각을 형성한다.

도 2에서 예시된 바와 같이, 조절나사(75)는 포켓(65)의 하부에서 바이트 홀더 헤드(60)의 전면부(62)에서 삽입될 수 있다. 조절나사(75)가 포켓(65)의 상부에서 바이트 홀더 헤드(60)의 전면부(62)에서 삽입되는 것도 역시 가능하다. 그러한 설계가 도 2에서 도시되지는 않았지만, 그것은 지금까지 개시된 상세한 설명으로부터 분명하며 그러한 실시예의 실현화도 그것으로부터 명백하다. 더욱이, 조절 나사(75)가 전면부(62)를 직접 통하지 않고 바이트 홀더 헤드(60)의 측면으로부터 일정한 각을 가지며 바이트 홀더 헤드(60)에서 삽입되는 것도 역시 가능하다.

도 2에서 예시된 바와 같이, 조절나사(75)는 전면부(52)와 접촉하는 평면 단부(77)를 가질 수 있다. 조절나사(75)는 조절나사(75)의 평면 단부(77)와 제1 압력판(50)의 전면부(52)와의 사이에서 동일 평면 접촉을 제공하기 위하여 일정한 각을 가질 수 있다.

바이트 홀더 헤드(60)는 후단부(19)를 향하여 개방된 보어를 가질 수 있으며, 바이트 홀더 헤드(60)와 인접한 제1 압력판(50)은 보어(95)내에서 대응하여 수용되고 슬라이딩 가능한 돌출부(100)를 가질 수 있다. 상기 돌출부(100)와 보어(95)와의 사이의 종축 간극은 생크(15)의 공동부(25)내에서 제1 압력판(50)의 소정 범위의 운동이 가능할 수 있도록 충분하여야 한다.

완충체(30)는, 각각의 탄력 지지체(40,45)가 완충체(30)의 제1 단부(32)와 제2 단부(34)을 둘러쌀 수 있도록, 제1 단부(32)와 제2 단부(34)에서 원추면(33,35)을 가질 수 있다. 부가적으로, 각각의 압력판(50,55)은 제1 탄력 지지체(40)와 제2 탄력 지지체(45)를 둘러싸는 내측으로 면하는 원추면(53,58)을 가질 수 있다.

완충체(30)의 각각의 단부(32,34)는 더 나아가 제1 탄력 지지체(40)과 제2 탄력 지지체(45)에 대하여 부가적인 지지를 제공하면서 위치를 고정시키기 위하여 원추면(33,35)을 지나 연장되는 원통형 돌출부(105,107)를 가질 수 있다.

조절 나사(75)를 조절나사 보어(90)내에 견고하게 위치시키기 위하여, 조절 나사(75)는 조절 나사(75) 헤드(79)안의 홈(78)둘레에 적어도 하나의 O 링(110)을 가진다. 헤드(79)는 상응하는 렌치등이 삽입될 수 있는 헤드(79)내의 6각형의 공동부(81)와 같은 기존의 많은 설계를 이용하여 회전될 수 있다. O 링(110)은 조절 나사(75)의 헤드(79)를 수용하는 조절 나사 보어(90)의 벽면(112)과 접촉되도록 크기 조절된다.

탄력 지지체(40,45)는 고무나 탄성 중합체(elastomer) 재료를 포함하여 수종의 탄성 재료로 구성될 수 있다. 재료는 듀로미터(Durometer) 경도 50A의 재료로 이루어질 수 있다.

도 3을 참조하면, 포켓(65)은, 상기 포켓(65)내에 장착된 절삭 공구(70)의 중심축 보어(72)를 통하여 체결될 수 있도록 이루어진, 대응하는 나사(115)를 수용할 수 있도록 그 안에서 연장되는 나사 부분(67)을 가질 수 있다.

도 1에 예시된 생크(15)가 원통형이고 바이트 홀더 헤드(60)는 일반적으로 중심선 L을 따라 위치되었지만, 도4와 도 5에서 예시된 바와 같이, 생크(215)가 비원통형이 될 수도 있으며, 바이트 홀더 헤드(260)는 생크(215)에 대하여 오프셋될 수도 있다. 그러한 배열에서, 완충체(미도시)는 생크(215)내에서 연장되는 공동부내에서 장착된 채로 남아있는 것이 바람직하다. 이 실시예의 나머지 특징들은 도 1 내지 3과 관련하여 이미 논의된 특징들과 유사하다.

비록 본 발명이 특정한 구현예에 관하여만 설명되었지만, 다양한 변형, 개조 그리고 부가 등이 당해 분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 명백해질 것이다. 그러한 모든 변형, 개조 그리고 부가는 이 발명 범위 내에 포함될 것이며, 다음에 첨부된 청구 범위에 의하여만 한정되어야 할 것이다.

Claims

금속 가공 공정용의 바이트 홀더에 있어서,

a) 전면 단부, 후면 단부와 종축을 가지며, 공동부가 축을 따라 연장되고, 상기 공동부는 공동 벽면을 한정하는 생크,

b)상기 공동부의 내부에 장착되고, 제1단부와 제2단부를 구비하는 완충체,

c)상기 완충체의 각 단부를 둘러싸며 공동부내에서 상기 완충체를 지지하도록 위치된 탄성 지지체,

d)완충체의 각 단부에서 각 탄력 지지체와 근접하며, 적어도 하나는 각각의 탄력 지지체를 완충체에 대하여 압축하도록 종축을 따라 변위가능한 압력판,

e)절삭 공구를 수용하기 위하여 장착된 포켓을 구비하고, 더 나아가 전방면과 후방면을 구비하며, 후방면에서 상기 생크의 전면부와 고정되는 바이트 고정기 헤드,

f)바이트 고정기 헤드의 전방면을 통하여 연장되고, 변위 가능한 압력판을 생크의 제1 단부에서 상기 탄력 지지체에 대하여 소망하는 범위내에서 변위시킬 수 있도록 방향되어진 조절 나사를

구비하는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

바이트 홀더는 상기 생크와 제거 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제2항에 있어서,

바이트 홀더 헤드는 나사 부분을 구비하고 공동 벽면의 나사 부분안에 고정되는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제3항에 있어서,

바이트 홀더 헤드는 더 나아가 상기 생크의 제1 단부와 맞닿기 위하여 나사 부분으로부터 원주둘레에서 연장되는 쇼울더를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

조절나사는 헤드내에서 중심선을 가진 대응하는 조절나사 보어내에서 나사로 맞물리며, 중심선은 종축과 10도 내지 80도 사이의 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제5항에 있어서,

조절 나사는 포켓 하부에서 헤드의 전방면에 삽입되는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제5항에 있어서,

조절 나사는 포켓의 위에서 헤드의 전면부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

조절 나사는 압력판의 각이 진 표면과 접촉하는 평면 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

바이트 홀더 헤드는 생크의 후단부를 향하여 개방된 보어를 가지며, 이에 접하는 압력판은 보어내에서 이에 대응하여 수용되며 슬라이딩 가능한 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제9항에 있어서,

헤드내의 돌출부와 보어는 보어내에서 압력판의 소망하는 범위를 수용하기에 충분한 대응하는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

완충체는 각각의 단부에서 원추면을 구비하며, 탄력 지지체는 상기 완충체의 각각의 단부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제11항에 있어서,

각각의 압력판은 탄력 지지체를 둘러싸며 내측으로 면하는 원추면을 가지는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제11항에 있어서,

완충체 각각의 단부는 더 나아가 탄력 지지체에 부가적인 지지를 제공하고 위치를 고정시키기 위하여 원추면을 지나 연장되는 원통형의 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

조절 나사는 그 둘레에 적어도 하나의 O-링을 가지며, 상기 O-링은 조절 나사를 마찰력으로 고정하기 위하여 조절 나사 보어와 접촉하는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

탄성 지지체는 탄성 중합체로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

탄성 지지체는 고무로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

포켓은 상기 포켓내에 장착된 절삭 인서트의 중심 보어를 통하여 체결되도록 의도되어진 대응하는 스레드 나사를 수용하기 위하여 연장된 나사가 형성된 보어를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이트 홀더.
제1항에 있어서,

바이트 고정기는 보링 바로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조정가능한 바이트 홀더.