KR20040095785A

KR20040095785A - 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체와 그를 위한 어댑터

Info

Publication number: KR20040095785A
Application number: KR1020030026764A
Authority: KR
Inventors: 최창희; 박홍식; 배대위
Original assignee: 대구텍 주식회사
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-16
Also published as: US8021087B2; CA2523893A1; US20070059110A1; AU2004234297A1; BRPI0409887A; RU2364477C2; EP1633517A1; CN1812861A; EP1633517B1; CN100391669C; ES2384566T3; WO2004096474A1; ZA200509513B; JP2006524582A; KR100556681B1; RU2005136404A

Abstract

본 발명은 드릴링 가공을 포함하여 보링가공, 외경단면 및 외경선삭 가공이 가능하고, 특히 외경단면 및 외경선삭 가공을 위해 각 작업시 상호 간섭을 배제하며, 칩 배출을 위한 칩 그루브 공간을 충분히 확보하면서도 툴홀더의 강성의 저하되지 않도록 함으로써 양호한 가공 품질이 확보될 수 있도록 한 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체를 제공함과 더불어, 절삭 인서트의 인선이 간단한 조작에 의해서 정확히 가공 피삭재의 중심에 위치하도록 조정가능한 전용(專用) 어댑터를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체와 그를 위한 어댑터{tool holder assembly for multifunctional machining and adapter for the same}

본 발명은 드릴링 가공을 포함하여 보링가공, 외경단면 및 외경선삭 가공이 가능한 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체와 그에 알맞은 전용(專用) 어댑터를 제공하는데 목적이 있다.

일반적으로, 절삭 인서트를 사용한 드릴링 툴홀더는 폐쇄된 구멍 안에서 작업되므로 칩 배출이 중요한 요인이 되며, 이를 위해서는 양호한 칩배출 및 진동을 최소화하기 위한 구조를 갖춘 툴홀더의 제공이 요구된다.

그리고, 인서트형 드릴링 툴홀더는 보통 외주날과 중심날의 두개의 절삭 인서트를 사용하게 되나, 이는 비대칭으로 툴홀더 포켓에 배치되므로 인해 밸런스가 맞지 않는 단점이 있으며 또한 드릴링 구멍 치수가 작은 소형의 경우는 툴홀더의 포켓에 두개의 절삭 인서트를 배치하는 것이 매우 어려워지고, 툴홀더의 강성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

그리고, 드릴링 작업 이후, 선반 기계에서 보링가공, 외경단면 및 외경선삭 가공이 별도로 필요한 경우는 몇 개의 툴홀더가 추가로 필요하게 되나, 이 경우에는 재고 확보, 터랫(Turret) 추가 확보, 홀더 셋팅 시간 소요, 사이클 시간 증가등으로 인해 높은 작업 생산성을 확보하기가 힘들어지고, 특히 정밀도 양호한 가공품의 제작 및 품질 유지가 힘들어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 드릴링 가공을 포함하여 보링가공, 외경단면 및 외경선삭 가공이 가능하고, 특히 외경단면 및 외경선삭 가공을 위해 각 작업시 상호 간섭을 배제하며, 칩 배출을 위한 칩 그루브 공간을 충분히 확보하면서도 툴홀더의 강성의 저하되지 않도록 함으로써 양호한 가공 품질이 확보될 수 있도록 한 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명의 다른 목적은 상기의 특성을 갖는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체에 알맞은 전용(專用) 어댑터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 툴홀더의 정면도

도 2는 본 발명에 따른 툴홀더의 측면도

도 3은 툴홀더의 전단면을 도 1의 A방향에서 바라본 도면

도 4는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 투시도

도 5는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 평면도

도 6은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 밑면도

도 7은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 측면도

도 8은 본 발명에 따른 툴홀더 조립체가 어댑터에 조립된 상태를 나타낸 사시도

도 9는 본 발명 어댑터의 툴홀더 마운트 블록 록킹장치 구성을 나타낸 요부사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 툴홀더 10 : 칩 그루브

11 : 냉각수 관 12 : 플랜지

13 : 생크 14 : 플랫면

15 : 헤드부 16, 16` : 포켓

20 : 절삭 인서트 23 : 스크류 홀

24 : 바닥면 25 : 칩포머

30, 30` : 절삭인선 31 : 주사용 노즈

31` : 비사용 노즈 32 : 외측 노즈 절삭인선

33 : 내측 노즈 절삭인선 35, 35` : 네가티브 경사면

40 : 측면 41 : 외측 노즈 여유각

41` : 내측 노즈 여유각 50 : 어댑터 본체

51 : 블록 52 : 웨지

53 : 웨지 스크류 54 : 경사면

55 : 블록 도브테일 56 : 좁은 홈

57 : 잠금 핀 58 : 잠금 스크류

Z : 툴홀더 중심선 a : 바닥면 코너각

b : 상면 코너각

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 원통형상으로서 회전 중심축을 가지는 툴홀더 몸체; 한 개의 절삭 인서트를 수용하기 위한 포켓을 포함하는 헤드부; 상기 헤드부 후방에 툴홀더 조립체를 가공 장비에 고정시키기 위해 형성되는 생크부; 상기 헤드부에서 시작하여 툴홀더 몸체 후방쪽으로 연장형성되어 칩을 운반하는 역할을 하게 되는 칩 그루브; 상기 생크부의 끝단부에서 시작되어, 직선 형태로 툴홀더 전체에 걸쳐 설치되며, 헤드부의 끝 단부에서 절삭 인서트 외측 노즈를 향하도록 경사지게 형성되는 냉각수관; 상기 포켓에 수용되는 절삭 인서트;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체가 제공된다.

한편, 상기 절삭 인서트는, 전체적으로 대략 직육면체 형태로서, 몸체 중심부에는 스크류 홀이 구비되고, 상기 스크류홀 주변에는 포지티브 경사각을 가진 칩포머가 구비되며, 평평한 바닥면과 몸체 상면은 포지티브 여유각을 가진 측면에 의해 연결되고, 상면과 측면이 만나는 경계부에는 세 개 이상의 직선에 곡선이 포함된 절삭인선이 형성되며, 절삭인선의 네 모서리부에는 라운드진 노즈가 구비되며, 상기 노즈는 툴홀더에 장착시 드릴링 구멍의 크기를 결정하는 외측 노즈와 툴홀더의 중심선을 넘에서 절삭인선이 위치하도록 배치되는 내측 노즈로 이루어지고, 상기 외측 노즈는 둔각을 이루는 내측 노즈보다 작은 예각을 이루도록 형성되며, 상기 절삭인선과 칩포머 및, 상기 측면 형상은 노즈를 이등분하는 선상에서 좌우 대칭을 이루도록 형성됨을 특징으로 한다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 사각형의 생크부와, 상기 생크부 반대편에 웨지가 설치되도록 형성되는 경사면과, 툴홀더 마운트 블록의 상·하 이동을 안내하는 도브테일홈과, 도브테일홈 일측 모서리에서 어댑터 본체의 생크 방향으로 좁은 홈이 형성되는 어댑터 본체; 상기 경사면을 따라 이동하도록 설치되는 웨지; 상기 어댑터 본체의 생크에 결합되며 회전시 웨지를 경사면을 따라 이동시키게 되는 웨지 스크류; 상기 어댑터 본체의 좁은 홈 전방측 파트와 후방측 파트를 밀착시킴으로써 웨지 스크류를 회전에 의해 상기 어댑터 본체의 도브테일홈을 따라 상·하로 이동된 툴홀더 마운트 블록을 록킹하여 위치를 고정시키는 록킹수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 툴홀더 조립체용 어댑터가 제공된다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면 도 1 내지 도 9를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면들을 참조한 설명에 앞서, 본 발명에 따른 툴홀더 조립체 및 어댑터에 요구되는 특성 및 이에 따른 구조 개요를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 툴홀더 조립체는 선반 장비에서 드릴 및 내경 가공이 가능하도록 회전 중심축을 가진 원통형의 몸체를 가지면서 최소한의 공간에서 설치 가능하도록 포켓에 한 개의 절삭 인서트를 배치하게 되는데, 드릴링 가공을 위해서는 상기 절삭 인서트에 특수하게 설계된 인선 형상이 필요하게 되며, 외경단면 가공과 외경선삭 가공을 위해서는 각 작업시 상호 간섭을 배제하면서 양호한 가공 품질이 가능하도록 툴홀더의 중심선 방향과 직각 방향에 대해서 포지티브 및 헬리컬 인선을 가진 절삭 인서트와 툴홀더의 구조가 필요하게 된다.

특히, 드릴 가공시는 칩 배출이 중요하게 되나 칩 그루브 공간을 충분히 확보하면서도 툴홀더 강성이 약화되지 않도록 중심선에 대해서 비틀어진 헬리컬 칩 그루브 구조가 필요하게 된다.

또한, 선반 작업시는 최초 가공이 시작되는 주사용(主使用) 노즈의 절삭인선 높이는, 진동 방지 및 절삭 인서트 파손 방지를 위해서 가공 피삭재의 중심 높이와 일치해야 하나, 사용 장비가 노후화하여 백래시(backlash) 발생등으로 인해 정밀도가 저하되는 경우는 주사용(主使用) 노즈의 절삭인선 높이와 가공 피삭재의 중심 높이와 일치하기가 힘들어지며, 또한 인위적인 높이조정이 불가능해진다. 따라서 이를 해소하기 위해서는 절삭인선 높이 조정이 가능한 전용 치구의 제공이 필요하게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 툴홀더 조립체 및 어댑터의 구성에 대해 도 1 내지 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 툴홀더의 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 툴홀더의 측면도이며, 도 3은 툴홀더 전단면을 도 1의 A방향에서 바라본 도면이다.

그리고, 도 4는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 투시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 평면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 밑면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 측면도이다.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 툴홀더 조립체가 어댑터에 조립된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명 어댑터의 툴홀더 마운트 블록 록킹장치 구성을 나타낸 요부사시도이다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 툴홀더 조립체는 원통형의 형상으로 회전 중심축을 가지게 되는 툴홀더 몸체(1)와, 상기 툴홀더 몸체(1) 전방에 형성되며 한 개의 절삭 인서트(20)를 수용하기 위한 포켓(16,16`)을 포함하고 있는 헤드부(15)와, 절삭 인서트(20)에 의해서 발생된 칩의 이동 경로가 되는 칩 그루브(10)와, 냉각수 공급을 위한 냉각수 관(11)과, 칩 그루브(10)와 생크부(13)를 연결시키고 길이 방향으로 툴홀더(TH) 삽입 위치를 결정짓는 플랜지(12)와, 툴홀더(TH)를 가공 장비에 고정시키기 위한 생크부(13), 상기 생크부(13)에 형성되면서 툴홀더(TH)의 회전을 방지하고 또한 절삭 인서트(20) 배치의 기준면이 되는 플랫면(14) 등으로 구성된 툴홀더(TH)와, 상기 툴홀더(TH)의 헤드부(15)에 형성된 포켓(16,16`)에 수용되는 절삭 인서트(20)로 구성된다.

본 발명은 한 개의 툴홀더(TH)로 드릴링 작업을 기본으로 하면서, 외경단면 작업과 외경선삭 작업이 동시에 가능한 다기능 공구를 제공하고, 또한 양호한 절삭 성능을 가지도록 하는데 있다.

따라서, 툴홀더 몸체(1)는 기본 작업인 드릴링 작업을 위해서는 회전 중심을 가진 원통형 형상을 가지게 된다.

한편, 외경 가공인 외경 선삭과 단면 가공시에는 한 개의 절삭 인서트(20) 만으로 가공이 이루어지므로 본 발명의 툴홀더(TH)의 포켓(16,16`)에는 한 개의 절삭 인서트(20) 만이 장착된다.

그리고, 드릴링 가공시 툴홀더(TH)는 중심선 길이 방향으로 이송이 진행되나, 외경단면 가공시는 툴홀더(TH)는 그 직각 방향으로 이송이 진행된다. 따라서 두가지 방향의 이송 진행을 위해서는 절삭 인서트(20)는 각각의 방향으로 상호 간섭 없도록 절삭인선(30,30`)이 설계되어야 한다.

그리고, 한 개의 절삭 인서트(20)는 툴홀더(TH)의 헤드부(15)에 구비된 포켓(16,16`)에 장착되는데, 외측 노즈(31)는 드릴링 가공시 구멍의 크기를 결정하며, 드릴링 작업은 툴홀더(TH) 중심선까지 외측 노즈(31)에서 내측 노즈(31`)까지 전체 절삭인선이 가공 피삭재와 접촉되므로 절삭 인서트 내측 노즈(31`)는 툴홀더 몸체(1)의 중심선(Z)을 넘어서 인선부가 배치되도록 설치된다.

한편, 절삭 인서트(20)는 중심부에 스크류 홀(53)이 형성되고, 바닥면(24)은 평평하게 형성되며, 상면에는 적절한 칩 분절이 가능하도록 칩포머(25)가 설치되어 있다.

그리고, 절삭 인서트(20)의 바닥면과 상면은 포지티브 여유각을 가진 측면(40)으로 이루어지는데, 상면과 측면(40)이 만나는 경계부분에는 절삭인선(30,30`)이 위치한다.

그리고, 절삭 인서트(20)의 각 모서리부에는 라운드(round)진 노즈(31,31`)가 구비되며, 상기 노즈(31,31`)는 툴홀더(TH)의 외측에 위치하는 외측 노즈(31)와 중심선 가까이에 위치하는 내측 노즈(31`) 부분으로 이루어진다.

한편, 절삭인선(30,30`) 및 칩포머(25)는 상기 노즈(31,31`)를 이등분하는 직선상에서 대칭을 이루도록 형성된다.

그리고, 상기 절삭 인서트(20)는 툴홀더(TH)의 레이디얼 방향 및 엑시얼 방향에 대해서 절삭저항을 최소로 하기 위해서 최초 절삭이 일어나는 외측 노즈(31)에서 최대 높이를 가지면서 내측 노즈(31`)로 이동하면서 그 높이가 낮아지도록 헬리컬 인선 형상으로 된다.

즉, 도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 헬리컬 인선은 세 개 이상의 직선부에 곡선부가 포함되어 구성되는데, 외측 노즈(31)에서 시작되는 외측 노즈부 절삭 인선(32)은 3~10도의 직선의 포지티브 인선으로 형성되며, 내측 노즈(31`)에 위치하는 내측 노즈부 절삭 인선(33)은 드릴링 가공시 가공 피삭재의 중심에서 코아가 형성되도록 툴홀더 몸체(1) 중심선보다 아래에 위치(ZA)하도록 형성된다.

이때, 상기 내측 노즈부 절삭 인선(33)은 바닥면에 대해서 20~60도의 큰 각도의 포지티브 인선 또는 이와 유사한 접선 각도를 갖는 큰 곡선의 경사 인선 형상을 이루게 된다.

한편, 상기 툴홀더 몸체(1) 중심선에서는 절삭속도가 제로(zero)로서, 절삭력이 발생되지 않으므로 절삭 인선은 쉽게 파손될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해서는 최대한 강한 인선 강도를 필요로 하게 된다.

이를 위해, 도 4를 참조하면, 상기 절삭 인서트(20)의 내측 노즈(31`) 부근의 툴홀더 몸체(1)의 중심선(Z)에 위치하는 절삭인선은 절삭 인서트(20) 중심 방향으로 연장되는 경사면(35,35`)을 형성하는데, 이들 경사면(35,35`)은 바닥면(24)을 기준으로 0도 이상의 네가티브의 경사각을 형성하며, 또한 노즈를 이등분하는 직선에 대해서 좌우 대칭으로 되어 있다.

그리고, 상기 툴홀더(TH) 중심선 방향과 그에 대해 직각인 방향인 두 방향으로의 가공 수행을 위해서, 상기 절삭 인서트(20)는 외측 노즈(31)에서 멀어지는 방향에 대해서 상호 간섭이 없도록 설계되어야 한다.

도 5를 참조하면, 절삭인선과 가공 피삭재 사이에 형성되는 부절입각(副切入角; entering engle)이 크면 인선강도가 약해지고, 작아지면 양호한 표면조도가 가능하나 진동의 요인이 되므로, 외측 노즈(31)는 내측 노즈(31` )보다 작은 예각이면서 75~85도 사이의 각도(b; 상면 코너각과 동일함)를 갖도록 함이 적절하다.

한편, 드릴링 가공시는 그 구멍 바닥면은 가능한 평평한 플랫면(14)이 필요하다.이는 그 절삭인선(30,30`)에 작용하는 툴홀더(TH) 길이 방향의 힘인 트러스트가 툴홀더(TH) 중심선 방향으로만 작용하게 함으로서 툴홀더(TH)의 굽힘을 최대한 억제하기 때문이다.

반면, 이 때 절삭인선(30,30`)은 외경 단면 가공시에는 가공된 피삭면과 디쉬각(dish angle)을 형성하게 된다. 이 때 디쉬각이 너무 크면 절삭성은 양호하나 절삭인선의 강도는 저하되고, 반면 그 각이 너무 작으면 진동 발생의 원인 및 가공된 피삭재가 재 가공되는 현상이 발생된다.

따라서, 상기의 두 가지 요인을 고려하여 그 디쉬각은 1~5도 사이에서 형성되도록 하는 것이 적절하다.

그리고, 외경선삭 가공시에는, 드릴링 가공시 사용되는 외측 노즈(31)를 포함하여 절삭인선의 일부분 만을 사용하게 된다. 외경선삭 가공시 발생되는 상기의 부절입각은 절삭면과 공구의 간섭 방지를 위해 설정되는데, 이 각이 너무 크면 가공 피삭재의 표면조도가 불량해지고 인선 강도가 약화되며, 반대로 너무 작으면 진동 발생의 요인이 된다.

한편, 외경작업의 경우 툴홀더(TH)는 사각의 형태가 최상의 강도를 가지나, 본 발명에서와 같이 원통형의 구조에서는 그 강도는 저하되고, 이는 가공 중 심한 진동을 일으키게 된다.

특히, 본 발명은 피삭 가공물이 1회전시 공구의 이동량이 되는 이송량이 0.03~0.3mm/rev 사이의 낮은 절삭 조건에서 사용되므로 부절입각(副切入角; entering engle)은 커지더라도 가공 후 표면 조도는 크게 악화되지 않는다.

따라서 상기의 사항을 고려하여 외경선삭시의 부절입각은 최소 4도 10분에서 최대 10도 사이에서 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 6을 참조하면 상기 절삭 인서트(20)는 노즈(31,31`)를 이등분하는 대각선에 대해서 좌우 대칭의 포지티브 인선을 형성하는데, 예각의 코너각이 너무 작으면 절삭 인서트(20) 전체의 강도가 약화되므로, 강도를 약화시키지 않으면서 절삭 인선부는 양호한 절삭성을 유지하도록 하기 위해서, 바닥면에서는 보다 덜 예리한 코너각(a)으로, 상면에서는 양호한 절삭성을 위해서 보다 예리한 코너각(b)을 갖도록 하는 것이 필요하다.

따라서, 절삭 인서트(20) 전체 강도를 향상시키기 위해서는, 바닥면(24)에서 절삭인선부까지 연장되는 측면(40)은, 내측 노즈(31`) 부분에서는 한 개의 여유각으로 형성되는 내측 노즈 여유각(41`)을 필요로 하고, 외측 노즈(31) 부분에서는 보다 예리한 코너각을 가지도록 두개 이상의 변위가 발생되는 외측 노즈여유각(41)이 필요로 한다(도 4참조).

이 때, 내측 노즈와 외측 노즈 사이의 여유면은 이들 사이에서 연속으로 변하는 보간각(補間角)을 가진 여유면으로 된다.

그리고, 상기 예각을 갖는 외측 노즈 코너부의 바닥면에서 형성되는 코너각(a)과 상면의 절삭인선(30,30`)에서 형성되는 코너각(b)은 각각 다른 각도로 형성되는데, 상면 노즈의 코너각(b)은 측면(40)으로 연장되는 동일한 바닥면의 코너각(a)과 3도 이상의 각도 차이를 갖도록 형성된다.

한편, 드릴 구멍 가공에서 툴홀더(TH)는 양호한 칩배출이 가능하면서도 충분한 강성이 유지되어야 하는데, 양호한 칩배출을 위해서는 칩 그룹버의 면적을 크게 하는 것이 좋으나, 이는 반대로 툴홀더(TH) 강성 저하의 원인이 된다.

이를 위해, 도 1을 참조하면, 본 발명의 툴홀더(TH)는 포켓(16,16`)에 장착되는 한 개의 절삭 인서트(20)에서 발생된 칩이 원통형 툴홀더 몸체(1)에 나선형으로 설치된 칩 그루브(10)를 통해서 몸체 밖으로 배출되도록 구성된다.

이 때, 상기한 칩 그루브(10)는 직선 형태보다는 비틀림각을 가진 나선 형상이 보다 유리하다. 이는 보다 넓은 칩 그루브 면적을 확보하여 단위 시간당 보다 많은 양의 칩배출이 가능하며, 비틀림 모멘트에 대하여 보다 양호한 강성을 유지할 수 있기 때문이다.

즉, 드릴링 가공의 경우 절삭인선에 작용하는 비틀림 모멘트는 툴홀더 몸체(1)에서 가장 약한 부위인 플랜지(12) 직전의 칩 그룹버(10)의 끝 단부에 집중되는데, 비틀림이 시작되는 부위에 칩 그루브(10)가 위치하는 현상을 피하기 위해서는, 절삭인선과 평행한 직선의 칩 그루브가 아닌 어떤 각도 만큼 회전된 나선형의 칩 그루브가 필요하기 때문이다.

따라서, 툴홀더(TH)의 중심선에 대해서 칩 그루브(10)의 모든 위치에서 동일한 접선 각도를 갖도록 칩 그루브(10)가 형성되며, 그 접선 각도는 5~25도 사이의 각도로 비틀어지게 형성된다.

그러나, 절삭조건이 낮을 경우는 비틀림 모멘트는 툴홀더(TH)의 강성에 큰 영향을 미치지 못하므로 비틀림 없이 툴홀더(TH) 중심선에 대해서 직선 각도의 칩 그루브를 가질 수도 있다.

또한, 보다 양호한 칩배출과 절삭인선의 냉각을 위해서는, 절삭유가 공급되는 통로인 냉각수 관(11)은 생크부(13) 끝단에서 시작되어 툴홀더 몸체(1) 전체에 설치되는데, 헤드부(15)의 끝단부에서는 냉각수 배출공(11`)이 절삭 인서트 주사용 코너부를 향하도록 경사져서 설치된다.

이와 더불어, 칩 그루브(10)가 끝나는 곳에는 날개형의 플랜지(12)가 설치되어 장비에 장착되는 생크부(13)와 연결된다. 플랜지(12)는 넓은 단면적을 가지도록 하여 생크부(13)와 함께 장비에 2면(二面) 구속됨으로써, 툴홀더(TH)를 보다 견고히 안정되게 장비에 고정되도록 역할한다.

그리고, 생크부(13)는 플랜지(12)에서 연장되어 툴홀더(TH) 끝단부까지 설치되는데, 여기에는 평평한 플랫면(14)이 설치된다. 상기 플랫면(14)은 나사로 체결되어 툴홀더(TH)에 견고히 고정되도록 하고, 회전을 방지하기 위하여 설치된다.

또한, 상기 플랫면(14)은 절삭 인서트(20)가 포켓(16,16`) 내에 설치될 때위치 기준이 된다. 고정형 툴홀더(TH)에서 절삭인선은 가공 피삭재의 중심과 동일한 위치에 있어야 가공시 문제점이 없어지는데, 상기 플랫면(14)은 이를 위한 기준을 제공한다.

특히, 드릴링 작업에서는 가공 피삭재의 중심에서는 절삭속도가 제로가 되기 때문에 인선 위치는 아주 중요하게 된다.

즉, 선반 작업시 최초 가공이 시작되는 절삭인선의 높이는, 진동 방지 및 절삭 인서트 파손 방지를 위해서 가공 피삭재의 중심 높이와 일치해야 하나, 툴홀더(TH)를 가공장비에 고정시키는 것만으로는 절삭인선의 높이와 가공 피삭재의 중심 높이를 일치시키는 것은 현실적으로 불가능하며, 그 상태에서 인위적으로 높이를 조정하는 것 또한 거의 불가능하다.

이를 해결하기 위해서는 본 발명의 툴홀더(TH)에 적용할 수 있는 절삭인선 높이 조정이 가능한 별도의 어댑터(TA)가 필요하게 된다.

즉, 본 발명의 툴홀더 전용 어댑터(TA)의 구조적 특징은 웨지 스크류의 간단한 회전 조작에 의해서 절삭 인서트(20)의 인선 높이가 신속하면서도 정확하게 조정 가능하도록 하는데 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에서는 툴홀더(TH)가 가공 장비에 장착될 때 절삭 인서트(20)의 주사용 노즈(31)가 정확히 가공 피삭재 중심 높이에 위치되도록 하기 위한 전용 어댑터(TA)가 제공된다.

본 발명에 따른 툴홀더 전용 어댑터(TA)는, 가공 장비에 장착되도록 사각형의 생크부를 가지는 어댑터 본체(50)와, 툴홀더(TH)를 장착할 수 있는 툴홀더 마운트 블록(51)과, 툴홀더 마운트 블록(51)의 하부에 설치되어 상기 블록(51)을 상·하로 이동시키기 위한 웨지(wedge)(52)와, 상기 웨지(52)를 어댑터 본체(50)에 구비된 경사면(54)을 따라 이동시킬 수 있는 웨지 스크류(53) 및, 상기 툴홀더 마운트 블록(51)을 견고하게 어댑터 본체(50)에 고정시키기 위한 잠금 핀(57)과 잠금 스크류(58)등으로 구성된다.

이 때, 상기 잠금 핀(57)은 상기 어댑터 본체의 좁은 홈(56) 전방측 파트 전면에 고정되며, 축부(57a)에는 축중심방향으로 갈수록 갈수록 직경이 작아지도록 내주면이 테이퍼진(tapered) 경사안내공(57b)이 형성된다.

그리고, 상기 잠금 스크류(58)는 어댑터 본체(50)에 형성된 좁은 홈(56) 후방측 파트 상면에 상기 잠금 핀(57)과 수직을 이루도록 구비되며, 그 선단에는 상기 잠금 핀(57)의 경사안내공(57b) 내주면에 위치하는 테이퍼부(58a)가 구비된다.

그리고, 상기 툴홀더 전용 어댑터(TA)는 툴홀더 마운트 블록(51)의 상·하방향으로의 위치 조정이 끝난 후, 상기 블록(51)을 그 위치에서 견고히 고정시키기 위해 어댑터 본체(50)의 도브테일부(55) 끝단에서 시작하여 생크부(13)쪽으로 절단된 형태의 좁은 홈(56)이 구비된다.

이에 따라, 상기 툴홀더 마운트 블록(51)은 도브테일부(55)에 의해 아탑터 본체의 도브테일홈(59)을 따라서 상·하로 이동하게 되고, 원하는 위치로 이동한 후에는 상기 잠금 핀(57)과 잠금 스크류(58)의 상호작용에 의해 구속되어 위치가 고정되는데, 상기 툴홀더 마운트 블록(51)은 도브테일부(55)가 예각의 구속면을 가짐으로써 정해진 위치에서의 위치 고정이 보다 확실하면서도 견고히 이루어질 수있게 된다.

한편, 웨지(52) 내에 설치된 웨지 스크류(53)는 어댑터 본체(50)와 결합되는데, 그 회전에 따라서 웨지(52)는 어댑터 본체(50)에 형성된 경사면(54)을 따라서 좌우 방향과 동시에 상·하 방향으로 이동됨으로써, 절삭 인서트(20)의 인선 높이를 피삭재의 회전 중심에 맞추어서 미세 조정 가능하게 된다.

즉, 본 발명의 툴홀더 전용 어댑터(TA)에 의한 절삭 인서트의 인선 높이 조정 작업시에는, 툴홀더 마운트 블록(51)의 상·하방향으로의 위치 조정이 끝난 후, 잠금 스크류(58)의 잠금 핀(57)에 대한 체결력에 의해서 어댑터 본체(50)의 양측 파트중 좁은 홈(56) 전방측에 위치한 파트를 좁은 홈(56)을 좁히는 방향으로 탄성변형시켜 이동시키고, 이를 통해 어댑터 본체(50)의 도브테일홈(59) 내면을 블록의 도브테일부(55) 외면에 밀착시켜 그 위치에서 툴홀더 마운트 블록(51)이 견고하게 고정되도록 함으로써 절삭 인서트의 인선 높이 조정을 완료하게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명은 드릴링 가공을 포함하여 보링가공, 외경단면 및 외경선삭 가공이 가능하고, 특히 외경단면 및 외경선삭 가공을 위해 각 작업시 상호 간섭을 배제하며, 칩 배출을 위한 칩 그루브 공간을 충분히 확보하면서도 툴홀더의 강성의 저하되지 않도록 함으로써 양호한 가공 품질이 확보될 수 있도록 한 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체를 제공할 수 있게 된다.

이와 더불어, 본 발명은 절삭 인서트의 인선이 간단한 조작에 의해서 정확히 가공 피삭재의 중심에 위치하도록 조정 가능한 상기 툴홀더 전용(專用)의 어댑터를제공할 수 있게 된다.

Claims

원통형상으로서 회전 중심축을 가지는 툴홀더 몸체;

한 개의 절삭 인서트를 수용하기 위한 포켓을 포함하는 헤드부;

상기 헤드부 후방에 툴홀더 조립체를 가공 장비에 고정시키기 위해 형성되는 생크부;

상기 헤드부에서 시작하여 툴홀더 몸체 후방쪽으로 연장형성되어 칩을 운반하는 역할을 하게 되는 칩 그루브;

상기 생크부의 끝단부에서 시작되어, 직선 형태로 툴홀더 전체에 걸쳐 설치되며, 헤드부의 끝 단부에서 절삭 인서트 외측 노즈를 향하도록 경사지게 형성되는 냉각수관;

상기 포켓에 수용되는 절삭 인서트;를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 절삭 인서트는,

전체적으로 대략 직육면체 형태로서, 몸체 중심부에는 스크류 홀이 구비되고,

상기 스크류홀 주변에는 포지티브 경사각을 가진 칩포머가 구비되며,

평평한 바닥면과 몸체 상면은 포지티브 여유각을 가진 측면에 의해 연결되고,

상면과 측면이 만나는 경계부에는 세 개 이상의 직선에 곡선이 포함된 절삭인선이 형성됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 2 항에 있어서,

상기 절삭인선의 측면들이 연결되는 네 모서리부에는 라운드진 노즈가 구비되고, 상기 노즈는 툴홀더에 장착시 드릴링 구멍의 크기를 결정하는 외측 노즈와 툴홀더의 중심선을 넘에서 절삭인선이 위치하도록 배치되는 내측 노즈로 이루어지며,

상기 외측 노즈는 둔각을 이루는 내측 노즈보다 작은 예각을 이루도록 형성되고,

상기 절삭인선과 칩포머 및, 상기 측면 형상은 노즈를 이등분하는 선상에서 좌우 대칭을 이루도록 형성됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 3 항에 있어서,

상기 외측 노즈의 각도는 75도 내지 85도 사이의 각도를 이루도록 형성됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 3 항에 있어서,

상기 절삭인선은 외측 노즈에서 최대 높이를 가지면서 내측 노즈로 이동하면서 그 높이가 낮아지도록 헬리컬 형상을 이룸을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 3 항에 있어서,

상기 내측 노즈 부근에 위치하는 절삭인선은 홀더 중심선보다 아래에 위치하도록 형성됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 6 항에 있어서,

상기 내측 노즈 부근에 위치하는 절삭인선은 절삭 인서트 바닥면에 대해서 20도에서 60도 사이의 직선의 포지티브 인선 또는 이와 유사한 접선 각도를 갖는 큰 곡선의 경사 인선을 이룸을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 3 항에 있어서,

상기 절삭인선은 외경 단면 가공시 외측 노즈 부분이 가공 피삭재와 먼저 접촉되도록 툴홀더 중심선의 직각에 대해서 포지티브 디쉬 각도를 이루도록 형성됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 8 항에 있어서,

상기 절삭인선의 포지티브 디쉬 각도는 1도 내지 5도 사이로 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 2 항에 있어서,

상기 절삭 인서트는 외경선삭 가공시 툴홀더 중심선 방향으로 절삭인선과 가공 피삭재 사이에 포지티브의 부절입각을 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 10 항에 있어서,

상기 부절입각은 4도 10분에서 10도 사이로 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 3 항에 있어서,

상기 절삭 인서트는 외측 노즈가 위치하는 모서리의 코너각중 바닥면에서의 코너각과 상면에서의 코너각이 각각 다른 크기로 형성되되,

상기 외측 노즈에서 바닥면의 코너각이 상면의 절삭인선부의 코너각보다 3도 이상 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 3 항에 있어서,

상기 절삭 인서트의 포지티브 여유각을 갖는 측면은, 내측 노즈 위치에서는 한 개의 각으로 형성되며,

외측 노즈 위치에서는 두개 이상의 각으로 된 연속면으로 구성되고,

상기 내측 노즈 위치와 외측 노즈 위치 사이의 여유면은 두 여유각 사이의 보간 형상으로 되어 연속으로 변하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 3 항에 있어서,

상기 내측 노즈 부근의 툴홀더의 중심선에 위치하는 절삭인선은 절삭 인서트 중심 방향으로 연장되는 경사면을 형성하는데, 이들 경사면은 인서트의 바닥면을 기준으로 0도 이상의 네가티브의 경사각을 형성하며, 노즈를 이등분하는 직선에 대해서 좌우 대칭인 것을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 툴홀더의 헤드부에는 한 개의 칩 그루브가 설치되되, 상기 칩 그루브는 툴홀더의 중심선에 대해서 칩 그루브의 모든 위치에서 동일한 접선 각도를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 칩 그루브의 툴홀더의 중심선에 대한 접선 각도는 5도 내지 25도 범위 내의 각도를 이루게 됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 툴홀더의 헤드부에는 한 개의 칩 그루브가 설치되되, 상기 칩 그루브는 툴홀더의 중심선에 대해서 5도 내지 25도의 각도 범위내에서 비틀어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 칩 그루브가 끝나는 부분과 생크부 사이에는 두 부분을 연결하며 툴홀더 고정시 생크부 삽입 위치를 결정짓는 플랜지가 구비되고,

상기 생크부에는 툴홀더 회전방지와 절삭 인서트 배치의 기준이 되는 플랫면이 구비됨을 특징으로 하는 다기능 절삭 가공용 툴홀더 조립체.
사각형의 생크부와, 상기 생크부 반대편에 웨지가 설치되도록 형성되는 경사면과, 툴홀더 마운트 블록의 상·하이동을 안내하는 도브테일홈과, 도브테일홈 일측 모서리에서 어댑터 본체의 생크부 방향으로 좁은 홈이 형성되는 어댑터 본체;

상기 어댑터 본체의 경사면을 따라 이동하도록 설치되는 웨지;

상기 어댑터 본체의 생크부에 결합되며 회전시 웨지를 경사면을 따라 이동시키게 되는 웨지 스크류;

상기 어댑터 본체의 좁은 홈 전방측 파트와 후방측 파트를 밀착시킴으로써 웨지 스크류를 회전에 의해 상기 어댑터 본체의 도브테일홈을 따라 상·하로 이동된 툴홀더 마운트 블록을 록킹하여 위치를 고정시키는 록킹수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 툴홀더 조립체용 어댑터.
제 19 항에 있어서,

상기 록킹수단은,

상기 어댑터 본체의 좁은 홈 전방측 파트 전면에 고정되며, 축부에는 축중심방향으로 갈수록 갈수록 직경이 작아지도록 테이퍼진 경사안내공이 형성되는 잠금 핀과,

상기 어댑터 본체의 좁은 홈 후방측 파트 상면에 상기 잠금 핀과 수직을 이루도록 구비되며, 그 선단에는 상기 잠금 핀의 경사안내공 내주면에 위치하는 테이퍼부가 구비되는 잠금 스크류로 이루어져,

상기 잠금 스크류의 체결시, 상기 잠금 스크류가 잠금 핀에 대해 쐐기작용을 가하여 상기 어댑터 본체를 구성하는 전방측 파트를 후방측 파트쪽으로 이동시킴에 따라 상기 어댑터 본체의 양측 파트가 밀착되면서 툴홀더 마운트 블록에 대한 록킹이 이루어짐을 특징으로 하는 툴홀더 조립체용 어댑터.