KR20050057113A

KR20050057113A - 공구홀더

Info

Publication number: KR20050057113A
Application number: KR1020057003642A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에이 에릭슨; 린 알. 안드라스
Original assignee: 케나메탈 아이엔씨.
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2005-06-16
Also published as: CA2497299C; AU2003268304A1; CN100588488C; EP1534456A4; JP2005537143A; RU2334593C2; WO2004022288A2; KR101041944B1; CA2703090A1; BR0314331A; AU2003268304A8; JP4440775B2; CN1678419A; CA2497299A1; RU2005109417A; EP1534456B1; IL167024A; PL209341B1; US7311478B2; PL374546A1

Abstract

공구홀더(20)는, 몸체부(32), 상기 몸체부에 장착되는 지지 부재 조립체(33) 그리고 상기 지지 부재에 제거가능하게 수용되는 인서트-수용 카트리지(36)를 포함한다. 상기 인서트-수용 카트리지(36)는 그것 위에 절삭 인서트(40)를 장착하기 위한 포켓(38)을 구비한다. 상기 지지 부재 조립체(33)는 구멍을 포함하고 그리고 상기 인서트-수용 카트리지(36)는 상기 구멍에 수용가능한 생크을 구비한다. 인서트-수용 카트리지(36)와 절삭 인서트(40)의 결합은 특정한 절삭 작업을 위한 절삭 공구를 형성한다. 하나의 실시예에서, 상기 절삭 공구들은, 절삭 공구의 수직 축이 공구홀더(20)의 길이방향 축(L)에 실질상 평행하도록 몸체부(32)의 측면 외주부에 방사상으로 장착된다. 다른 실시예에서, 절삭 공구들은, 절삭 공구의 수직 축이 공구홀더(20)의 길이방향 축(L)에 실질상 평행하도록, 몸체부(32)의 단부 표면에 길이방향으로 장착된다. 절삭 공구는 공구홀더(20)의 뒤의 면 상의 공구들을 위해 틈을 제공하도록 기울여질 수도 있다. 액추에이터 너트와 협력하는 액추에이터 볼트는, 단지 손상된 부품(part)의 교체 혹은 절삭 공구의 빠른 교체를 제공하기 위해, 인서트-수용 카트리지(36)가 빠르고 쉽게 지지 부재 조립체(33) 상에 설치되거나 그로부터 제거되도록 한다. 추가적으로, 공구홀더(20)의 회전은 공구 기계 작업의 빠른 교체를 고려한 것이다.

Description

공구홀더{Toolholder}

본 출원은, 전체내용이 참조함으로써 여기에 통합되는, 2002년 9월 3일 "빠른 교체 공구홀더(Quick Change Toolholder)"를 명칭으로 하여 출원된 미국 임시 출원 제60/407,727호와 관련이 있다.

본 발명은 공구홀더(toolholder)에 관한 것이다. 공구홀더는 복수의 절삭 인서트(cutting inserts)들을 가지는 몸체부를 포함하는데, 여기서 공구홀더는 회전하는 작업편의 기계가공 작업동안, 그 회전하는 작업편에 각 절삭 인서트를 개별적으로 제공하도록 복수의 정지 위치(static position)에 고정되는 것이 가능하다. 하나의 실시예에 있어서, 공구홀더는 빠른 교체 특징과 Y-축 움직임을 구비한 기계공구와 함께 사용되기 위해 방사상으로 장착된 형상을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 공구홀더는 빠른 교체 특징과 X-축과 Z-축 움직임을 구비한 기계공구와 함께 사용되기 위해 수평으로 장착된 공구 형상을 포함한다. 또한 또 다른 실시예에서, 공구홀더는 복수의 절삭 인서트들을 포함하는 몸체부를 포함하는데, 여기서 공구홀더는 적어도 기계공구의 Y-축 움직임으로 회전(rotation)과 병진(translation)에 의하여, 회전하는 작업편의 기계가공 작업동안, 복수의 정지 위치에 고정되는 것이 가능하다.

최근에, Y-축 가능성(작업편의 중심선의 위로 그리고 아래로)을 구비한 밀링/터닝 공구 기계는, 기계의 척(chuck)에 물린 작업편의 측면에 회전 기계가공(밀링, 드릴링 그리고 이와 유사한)을 수행하는 것이 가능하다. 생산적 환경에 있어서, 기계 공구의 비가동시간(downtime)을 최소화하는 것은 생산 설비의 성공에 있어서 중요하다.

역사적으로, 그러한 비가동시간에 주요한 하나의 원인은 기계 공구에 사용되는 손상되었거나 닳아진 절삭 공구들을 교환하는 데 필요한 시간이었다. 절삭 공구는 공구홀더에 의해 지지되는데, 이러한 것은 통상 기계 공구에 단단히 고정되는 공구 지지 부재(tool support member) 안에 장착된다. 절삭 공구가 교체되어야 할 때, 절삭 공구를 교체해내기 위한 공구 교체 위치에 기계 공구를 놓아야 할 필요가 있으며, 이로 인하여 비가동시간은 증가한다.

덧붙여, 고정된 공구 형상(fixed tool configuration)을 지니며 X-축과 Z-축으로 회전 동작을 위한 전통적인 공구 기계는, 각 형상을 위해 주(main) 공구홀더 몸체를 구매할 것을 필요로 한다. 모든 가능한 바람직한 형상을 위해 고정된 공구 형상을 구매하는 경우, 비용은 상당하다. 추가적으로, 고정된 공구 형상에서 전체 공구홀더 몸체는, 공구홀더 그리고/혹은 절삭 인서트를 파손으로 이끄는 손상이 발생한 경우 교체되거나 수리되어야한다.

본 발명의 하나의 관점에 따르면, 본 발명의 발명자는 공구 기계들에서 비가동시간을 줄이는 필요성을 인식하고, 밀링/터닝 공구 기계에 특히 Y-축 가능성이 있는 공구 기계에 사용되도록 의도 되어진 공구홀더(toolholder)를 개발하여서, 하나의 공구 교체로 다중 공구 형상들을 제공할 것이고, 이로 인해 비가동시간을 최소화하였다.

추가적으로, 본 발명의 발명가는, 각각의 바람직한 공구 형상을 위해 별개의 공구홀더의 구매와 관련된 비용을 감소시키는, X 축과 Z 축으로 움직임을 구비한 터닝 공구 기계들에서 유연한 공구 형상을 제공할 필요성을 인식하였다.

본 발명의 추가적인 특징들과 그것들로부터 얻어지는 장점들은, 도면들을 참조하며 작성된 다음의 상세한 설명으로부터 명백하여 질 것이다.

도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 공구홀더의 투시도(perspective view);

도 2는, 도 1의 공구홀더의 측면을 보여주는 도면;

도 3은, 도 1의 공구홀더의 단부를 바라본 도면;

도 4는, 회전 작업을 수행하는 도 1의 공구홀더의 단부를 바라본 도면;

도 5는, 회전 작업을 수행하는 도 1의 공구홀더의 측면을 보여주는 도면;

도 6은, 홈파기 작업(grooving operation)을 수행하는 도 1의 공구홀더의 단부를 바라본 도면;

도 7은, 일부를 잘라낸 작업편의 모습과 홈파기 작업을 수행하는 도 1의 공구홀더의 측면을 보여주는 도면;

도 8은, 특별한 ANSI/ISO 인서트-수용 카트리지에 고정된 절삭 인서트들이 결합되어 있는 도 1의 공구홀더의 측면을 보여주는 도면;

도 9는, 정밀한 방사상 방향으로 고정된 절삭 인서트들이 결합되어 있는 도 1의 공구홀더의 단부를 바라본 도면;

도 10은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구홀더의 투시도;

도 11은, 도 10의 공구홀더의 측면을 보여주는 도면;

도 12는, 도 10의 공구홀더의 단부를 바라본 도면;

도 13은, 도 10의 공구홀더의 다른 실시예에 따른 공구홀더의 측면을 보여주는 도면으로서, 절삭 공구들의 일부는 공구홀더의 길이방향의 축에 대해서 기울여져 있는 것을 보여주는 도면;

도 14는, 회전 작업을 수행하는 도 10의 공구홀더의 측면을 보여주는 도면;

도 15는, 프로파일링 작업(profiling operation)을 수행하는 도 10의 공구홀더의 측면도;

도 16은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 프로파일링 작업을 수행하는 홀수의 절삭 인서트들을 구비한 공구홀더의 측면을 보여주는 도면;

도 17은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구홀더의 투시도;

도 18은, 도 17의 공구홀더의 정면도;

도 19는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공구홀더의 투시도;

도 20은, 도 19의 공구홀더의 정면도;

도 21은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공구홀더의 투시도;

도 22는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공구홀더의 투시도;

도 23은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공구홀더의 투시도;

도 24는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공구홀더의 투시도;

도 25는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공구홀더의 투시도;

도 26은, 도 25의 공구홀더의 평면도.

간단히, 본 발명에 따르면, 공구홀더가 제공되는데, 그 공구홀더는 복수의 절삭 인서트(cutting inserts)를 가지는 몸체부를 포함하며, 상기 공구홀더는 회전하는 작업편의 기계가공 작업동안, 그 회전하는 작업편에 각 절삭 인서트를 개별적으로 제공하도록 복수의 정지 위치(static position)에 고정되는 것이 가능하다.

일 실시예에 있어서, 상기 공구홀더는 빠른 교체 특징과 Y-축 움직임을 구비한 기계 공구에 사용되기 위해 방사상으로 장착된 공구 형상을 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 공구홀더는 빠른 교체 특징과 X-축 그리고 Z-축 움직임을 구비한 기계 공구에 사용되기 위해 수평으로 장착된 공구 형상을 포함한다.

상기 공구홀더는, 몸체부, 상기 몸체부에 장착되고 각각은 구멍을 가지는 지지 부재 조립체들, 그리고 각 지지 부재 조립체의 구멍에 액추에이터 볼트와 엑추에이터 너트에 의해 제거가능하게 수용될 수 있는 생크(shank)를 포함하는 인서트-수용 카트리지를 포함할 수 있는데, 여기서 인서트-수용 카트리지는 절삭 인서트를 수용하기 위한 포켓을 포함하며, 상기 액추에이터 볼트의 회전은 인서트-수용 카트리지가 상기 지지 부재에 고정되거나 지지 부재로부터 제거되는 것을 야기한다.

또 다른 실시예에서, 공구홀더는, 기계 공구의 적어도 Y 축 움직임에서 회전움직임과 병진움직임을 구비한 기계 공구와 사용되기 위한 공구 형상(configuration)을 포함한다.

상기 공구홀더는 몸체부와, 그리고 선택적으로 지지 부재 조립체들과 인서트-수용 카트리지들을 포함한다. 인서트들은, 대부분 어떠한 적합한 패스너(fastener) 조립체를 이용하여 각 지지 부재 조립체의 구멍 안에, 혹은 몸체부 안에 형성된 구멍 안에 고정된 인서트-수용 카트리지들에 장착되거나, 혹은 몸체부 안에 일체로 형성된 포켓들 안에 장착될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 카트리지는 엑추에이터 볼트와 엑추에이터 너트에 의해 구멍 안에 고정될 수 있는데, 여기서 상기 엑추에이터 볼트의 회전은 인서트-수용 카트리지가 상기 지지 부재에 고정되거나 지지 부재로부터 제거되는 것을 야기한다.

첫 번째 절삭 공구는, 복수의 인서트-수용 카트리지들의 하나에 장착된 복수의 절삭 인서트들의 하나에 의해 형성되는데, 상기 첫 번째 절삭 공구는 작업편에 물려 있으며, 그리고 두 번째 절삭 공구는 복수의 인서트-수용 카트리지들의 다른 하나 상에 장착된 복수의 절삭 인서트 다른 하나에 의해 형성된다. 상기 두 번째 절삭 공구는, 공구홀더의 길이방향 축에 대해 공구홀더를 회전시키는 것이나, 혹은 다른 실시예에서는, 적어도 기계 공구의 통상의 절삭 면과 직각을 이루는 축에서 회전 그리고 병진에 의해 작업편에 물리는 것이 가능하다.

동일한 참조 번호들은 동일 혹은 대응하는 구성요소를 지시하는 숫자들을 참조하면, 공구홀더(20)가 본 발명에 따라 예시된다. 공구홀더(20)는, 복수의 포켓(38)들을 구비한 몸체부(32)를 포함하는데, 각 포켓은 거기에 유지되는 절삭 인서트(40)가진다. 포켓(38)들이, 이 기술분야에 잘 알려진 공구 제조 기술을 이용하여, 도 1 내지 도 20 그리고 도 23 내지 도 25에 도시된 바와 같이, 지지 부재 조립체(33) 안에 고정되기에 적합한 인서트-수용 카트리지 안에 형성되거나, 혹은 몸체부 안에 형성된 구멍 안에 형성되고 그리고 도 21의 적절한 패스너를 사용하여 고정되거나, 혹은 상기 포켓들이 도 22에 도시된 바와 같이 몸체부(32)와 일체형으로 형성될 수도 있다는 것이 이해되어질 것이다.

상기 공구홀더(20)는, 참조함으로서 전체내용이 여기에 통합되는 미국 특허 제6,415,696호에 기재된 바와 같이, 기계 공구(도 5참조)의 스핀들 클랭핑 유닛(23)에 분리가능하게 고정되는 생크(shank; 22)를 포함한다. 하지만, 본 발명이 공구홀더(20)가 클램핑 유닛(23)에 고정되는 수단에 의해 한정되는 것을 아니며, 공구홀더(20)는 이 기술분야에 잘 알려진 다른 어떠한 수단을 사용하여 고정될 수 있다.

도 1 내지 도 5에 예시된 바와 같이, 지지 부재 조립체(support member assembly; 33)는 몸체부에 동작상으로 연결되어 있다. 각 지지 부재 조립체(33)는 36a 내지 36f의 참조번호로 보여지는 인서트-수용 카트리지를 수용하기 위한 구멍(34)을 포함한다. 지지 부재 조립체(33)들은 형태에 있어서 실질상 동일하거나, 혹은 다른 형태일 수도 있다. 구멍(34)들은 지지 부재(33) 안에 형성되고 몸체부(32)로부터 돌출되며, 공구홀더(20)의 X-축을 따라 연장된 길이방향의 축(L)에 대해 실질상 직각을 이룬다.

도 1에 도시된 예시된 실시예에서, 공구홀더(20)는 모두 여섯 개의 지지 부재 조립체(33)를 포함하는데, 그들은 대응하는 숫자의 인서트-수용 카트리지(36s-36f)를 수용하기 위해 몸체부(32)의 외주면 이나 바깥쪽 표면에 장착된다. 하지만, 본 발명이 지지 부재 조립체(33)들과 인서트-수용 카트리지(36a-36f)들의 개수에 의해 제한되지 않는다는 것과, 본 발명은 단지 공구홀더(20)의 몸체부(32)의 크기에 제한 받는 어떠한 바람직한 개수의 지지 요소들과 인서트-수용 카트리지들로써 실시될 수 있다는 것이 이해되어질 것이다. 각 인서트-수용 카트리지(36a-36f)는, 나사산이 형성된 패스너와 같이 적절한 고정 수단(fastening means; 39)에 의해 인서트(40a-40f)를 그것 각각의 인서트-수용 카트리지(36a-36f)에 홀딩하는 포켓(38)을 포함한다.

도 1 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 참조함으로서 여기에 통합되는 미국 특허 제6,270,293호에 기재되고 도시된 바와 같은 빠른 교체 특징을 이용하여 상기 카트리지는 몸체부(33)에 고정될 수 있다. 미국 특허 제6,270,293호에 도시된 바와 같은 빠른 교체 특징을 이용하면, 상기 인서트-수용 카트리지(36a-36f)가 공구홀더(20)로부터 빠르고 쉽게 제거될 수 있고, 이에 따라 절삭 인서트(40a-40f)를 교체할 때의 비가동시간을 최소화 할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 특히, 각 인서트-수용 카트리지(36a-36f)는 생크(42; 단지 하나의 생크만이 도 1에 도시되어 있다)를 포함하는데, 여기서 생크는 원추형상의 관(tubular)일 수 있다. 각 인서트-수용 카트리지(36a-36f)는 그것 각각의 구멍(34)안으로 생크(42)를 삽입하는 것에 의해 몸체부(32)에 방사상으로 장착된다. 상기 지지 부재 조립체(33)는 인서트-수용 카트리지(36a-36f) 상의 마주보는 접합 표면(abutment surface; 46)과 짝을 이루는 페이싱 표면(facing surface; 44)을 가진다. 상기 표면들(44, 46)은, 서로 짝을 이루며 결합되도록, 다른 형태들 중에, 원추형 혹은 평면일 수 있다.

액추에이팅 볼트(48)는, 인서트-수용 카트리지(36a-36f)를 그것의 각각의 지지 부재 조립체(33) 속에 잠그도록 혹은 그것의 각각의 지지 부재 조립체(33)로부터 인서트-수용 카트리지(36a-36f)를 축출하도록, 방사상이고 길이방향 축(L)에 대해 실질적으로 직각을 이루는 공구홀더(20)의 방사상 축(R1)을 따라 몸체부(32)에 위치한다(도 1참조). 액추에이팅 볼트(48)는 축(R1)을 따라 몸체부(32)를 관통하여 연장된 통로(passageway; 50)안에 위치한다. 액추에이팅 너트(60)는 인서트-카트리지(36a-36f)를 그것의 각각의 지지 부재 조립체(33)에 빠르게 설치되거나 혹은 그것으로부터 제거되는 것을 허락하도록 액추에이팅 볼트(48)와 협력한다. 관련된 공구지지 부재 조립체(33)의 생크(42)와 구멍(34)이 관(tubular)으로써 예시되었으나, 본 발명이 이러한 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 액추에이팅 볼트(48)를 수용하기에 충분한 원통형, 정사각, 직각, 삼각 그리고 트로코이드(trochoidal)를 포함한 다른 형태로 가능할 것이다. 더욱이, 생크(42)는 구멍(34)에 억지끼워맞춤될 수 있다.

상술한 바와 같이, 인서트들(40a-40f)을 고정하는 인서트-수용 카트리지(36a-36f)는 대응하는 액추에이터 볼트(48)를 회전하는 것에 의해 공구홀더(20)의 그들의 각각의 지지 부재 조립체(33)에 빠르고 쉽게 제거되거나 설치될 수 있으며, 이에 따라 인서트 공구의 빠른 교체를 제공하게 된다. 추가적으로, 각 인서트(40a-40f)와 그것의 각각의 인서트-수용 카트리지(36a-36f)의 결합은 다른 기계가공 작업을 수행할 수 있다. 예를 들면, 인서트(40f)와 그것의 각 인서트-수용 카트리지(36f)의 결합은, 도 4에 도시된 바와 같이, 선삭 가공(turning operation)에 사용되기 위한 터닝 공구(전체적으로 120으로 도시되는)를 형성할 수 있다.

도 4에 도시된 선삭 가공에 있어서, 작업편(122)은 이 기술분야에서 알려진 방식으로, 화살방향(W)으로 회전하도록 척(chuck; 126)의 척 조(chuck jaw)에 장착된다. 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 작업편(122)은, 공구홀더(20)의 X-축(면 속으로 들어가는)의 방향으로, 수평축(L)에 실질상 평행한 그것의 중심선을 따라 길이방향(longitudinal) 축(LW)을 가진다. 달리 말하면, 작업편(122)의 길이방향 축(LW)은 실질상 공구홀더(20)의 Y-축 방향인 수직축(V)과 직각을 이룬다. 도 4와 도 5에 보여지는 바와 같이, 공구홀더(20)의 길이방향 축(L)은 작업편의 길이방향 축(LW)과 동일 평면상에 존재하지 않는다.

도 4에 도시된 바와 같이, 터닝 공구(120)의 수직 축(VT)은 공구홀더(20)의 수직 축(V)에 실질상 평행하고, 따라서 터닝 공구(120)가 선삭가공동안 작업편(122)에 물려 있을 때 작업편(122)의 수평 축(LW; 페이지 속으로 향하는)에 실질상 직각을 이룬다. 화살표로 도시되는 바와 같이 절삭의 방향이 Z-축을 따르며, 그리고 작업편(122)의 수평 축(LW)과 공구홀더(20)의 수평 축(L)의 두 개의 축에 실질상 평행을 이룬다는 것이 주지되어야 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 절삭의 방향은 관찰자를 향한다(페이지에서 나오는 방향).

본 발명의 공구홀더(20)의 다른 실시예에서, 인서트(40b)와 그것의 각 인서트-수용 카트리지(36b)의 결합은, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 홈파기 작업에 사용되기 위한, 전체적으로 130으로 도시된 홈파기 공구(grooving tool)를 형성할 수 있다. 도 6에 예시된 실시예에서, 홈파기 공구(130)는 공구홀더(20)의 생크(22)에서 바깥쪽 공구로서 위치한다. 하지만, 상기 홈파기 공구(120)가, 도 7에 도시된 바와 같이, 공구홀더(20)의 생크(22)에 근접한 안쪽 공구로서 위치하거나, 혹은 공구홀더(20) 상에 장착된 절삭 공구의 개수에 따라 양쪽 모두에 위치할 수도 있다는 점이 이해될 것이다. 예시된 본 발명의 공구홀더(20)를 도 4에 도시된 선삭 작업 위치로부터 대략 120도 회전하는 것에 의해, 본 발명의 공구홀더(20)는 기계 공구 작업에 빠른 교체를 빠르게 제공할 수 있다.

홀하기 작업에서, 작업편(122)은, 홈파기 작업동안 공구홀더(20) X-축(도 6의 페이지 속으로) 방향으로, 수평 축(L)에 실질상 평행한 그것의 중심선을 따르는 길이방향 축(LW)을 가진다. 달리 말하면, 작업편(122)의 길이방향 축(LW)은, 홈파기 작업동안 공구홀더(20)의 Y-축의 방향으로, 실질상 수직 축(V)과 직각을 이룬다. 도 6과 도 7에 보여지는 것처럼, 공구홀더(20)의 수평 축(H)은 작업편의 길이방향 축(LW)과 동일한 평면에 존재하지 않는다.

도 6에 도시된 바와 같이, 홈파기 공구(130)의 수직 축(VG)은 공구홀더(20)의 수직 축(V)에 실질상 평행하고, 따라서 홈파기 공구(130)가 홈파기 작업동안 작업편(122)에 물려 있을 때 작업편(122)의 수평 축(LW; 페이지 속으로)에 실질상 직각을 이룬다. 화살표로 도시되는 바와 같이 절삭의 방향이 Y-축을 따르며, 그리고 작업편(122)의 수직 축(VW)과 공구홀더(20)의 수직 축(V)의 두 개의 축에 실질상 평행을 이룬다는 것이 주지되어야 한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 절삭의 방향은, 척(126)으로부터 보여질 때, 페이지의 표면을 따른다.

홈파기 공구(130)의 수직 축(VG)이 공구홀더(20)의 수직 축(V)에 실질상 평행하고, 따라서 홈파기 작업동안 작업편(122)의 수평 축(LW)과 실질상 직각을 이룬다는 것이 유의되어야 한다. 화살표로 도시되는 바와 같이 절삭의 방향이 Y-축을 따르며, 그리고 작업편(122)의 수평 축(LW)과 공구홀더(20)의 수평 축(L)의 두 개의 축에 실질상 평행을 이룬다는 것이 주지되어야 한다.

공구홀더(20)는 폭 넓은 절삭 공구들을 위하여 빠른 교체를 제공하는 것이 가능하다. 또 다른 실시예에서, 공구홀더(20)는, 인서트-수용 카트리지(36d) 상에 장착된 절삭 인서트(40d)의 결합을 포함하는 전체적으로 140으로 지시되어지는 프로파일링 공구(profiling tool)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 프로파일링 공구(140)는, 본 발명의 공구홀더(20) 상에 장착되는 다른 기계 공구들에 유사하게, 기계 공구의 빠른 교체를 허용하도록 지지 부재 조립체(33) 상에 장착된다. 프로파일링 공구(140)의 수직 축(VP)은 공구홀더(20)의 수직 축(V)에 실질상 평행하며, 따라서 터닝 공구(120) 그리고 홈파기 공구(130)와 유사하게, 프로파일링 작업동안 작업편(122)의 수평 축(LW; 페이지 속으로)과 실질상 수직을 이룬다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 공구홀더(20)를 구비한 기계 공구(10)는 폭 넓게 다양한 절삭 공구들이 그것에 장착되어지는 것을 허용한다. 예를 들면, 본 발명의 공구홀더(20)는 도 1 내지 도 7에 도시된 것과 동일한 형태의 절삭 공구들을 수용할 수 있지만, 절삭 인서트(40a-40f)들은 도 8 도시된 바와 같이, 절삭 공구(150)를 형성하기 위해서는 특별한 ANSI/ISO 인서트-수용 카트리지(152a- 152f)들에 지지된다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 지지 부재 조립체(33)는 필요로 하지 않는데, 이는 인서트-수용 카트리지(152a- 152f)들이 나사산이 난 패스너(154)와 같은, 잘 알려진 수단을 사용함으로써, 공구홀더(20)의 몸체부(32)에 직접 장착되기 때문이다.

도 9에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서, 공구홀더(20)는, 척 조(124) 그리고/혹은 척(126)의 반지름 방향과 관련된 에러들을 최소화할 수 있는 방식으로, 공구홀더(20)에 방사상으로 장착되는 절삭 공구(160)들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 절삭 공구(160)들의 정확한 반지름 방향이 달성되면 기계 공구(10)는 적절하게 기능한다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 공구홀더(20')는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 보여진다. 공구홀더(20)에 유사하게, 공구홀더(20')는 그것에 제거가능하게 장착되는 하나 혹은 그 이상의 지지 부재 조립체(33)를 구비한 몸체부(32)를 포함한다. 상기 지지 부재 조립체(33)는, 나사, 볼트 혹은 그와 유사한 것과 같이 어떠한 적합한 고정 수단(35)을 이용하여 몸체부(32)의 단부 표면(31)에 제거가능하게 장착된다. 단부 표면(31)은 모따기가 된 모서리(31a)들을 구비할 수 있다. 각 지지 부재 조립체(33)는, 전체적으로 36a - 36d로 지시된 인서트-수용 카트리지를 수용하기 위한 구멍(34; 도 12에 가상선으로 도시된)을 구비한다. 지지 부재 조립체(33)는 실질상 상호 동일한 형태일 수도 있고, 혹은 그들 각각은 다른 형태일 수도 있다. 구멍(34)들은 바깥쪽으로 수평하게 연장되고, 공구홀더(20')의 Y-축을 따라 연장된 길이방향 축(L)에 실질상 평행하다.

예시된 실시예에서, 공구홀더(20')는, 모두 네 개의 지지 부재 조립체(33)를 포함하는데, 이들은 대응하는 개수의 인서트-수용 카트리지(36a-36d)들을 수용하기 위하여 몸체부(32)의 단부 표면(31) 상에 수평으로 장착되어 있다. 하지만, 본 발명은 지지 부재 조립체(33)들과 인서트-수용 카트리지(36a-36d)들의 개수에 의해 제한되어지지 않으며, 본 발명은 단지 공구홀더(20')의 몸체부(32)의 크기에 의해 제한되는 어떠한 바람직한 개수의 지지 요소들과 인서트-수용 카트리지들로 실시될 수 있다는 것으로 이해되어질 것이다. 각 인서트-수용 카트리지(36a-36d)는, 나사산이 난 패스너와 같은, 적절한 고정 수단(39)에 의해 그것에 인서트(40a-40d)를 단단히 고정하기 위한 포켓(38)을 포함한다.

공구홀더(20)에 유사하게, 공구홀더(20')는, 절삭 인서트(40b)와 인서트-수용 카트리지(36b)의 결합을 포함하는 터닝 공구(120)와, 절삭 인서트(40c)와 인서트-수용 카트리지(36c)의 결합을 포함하는 홈파기 공구(130)와, 인서트-수용 카트리지(36a) 상에 장착되는 절삭 인서트(40a)의 결합을 포함하는 프로파일링 공구(140)와 같은, 폭 넓게 다양한 절삭 공구들을 위해 빠른 교체 특징을 제공할 수 있다. 본 발명에 따라서, 공구(120, 130, 140)들은, 본 발명의 공구홀더(20) 상에 장착된 기계 공구들에 유사하게, 그들의 각각의 지지 부재 조립체(33)에 기계 공구의 빠른 교체를 허용하도록 장착된다. 예시된 실시예에서, 공구홀더(20')는 홀수 개의 공구(120, 130, 140)들을 포함하지만, 공구홀더(20')는 짝수 개의 공구들을 포함할 수 있다. 홀수 개의 공구들, 예컨대 3개, 5개, 그리고 그와 유사한 공구들의 사용은 작업편과 사용중이 아닌 공구들 사이에 틈(clearance)을 발생시킨다.

공구(120, 130, 140)들은, 공구홀더(20)에 방사상으로 장착되기보다는, 몸체부(32)의 단부 표면(31)에 수평으로 장착되기 때문에, 터닝 공구(120)의 수직 축(VT)은, 공구홀더(20')의 수평 축(L)에 실질상 평행하며, 따라서 도 11에 도시된 바와 같이, 선삭 가공 동안 작업편의 수직 축(V)과 실질상 수직을 이룬다. 마찬가지로, 홈파기 공구(130)의 수직 축(VG)과 프로파일링 공구(140)의 수직 축(VP; 도 12 참조)들은, 공구홀더(20')의 수평 축(L)에 실질상 평행하고, 따라서, 홈파기 그리고 프로파일링 작업동안 작업편의 수직 축(V)과 각각 실질상 수직을 이룬다.

또한, 공구홀더(20')의 절삭의 방향은 공구홀더(20)에서처럼 Y-축을 따르기 보다는, X-축과 Z-축을 따른다. 추가적으로, 공구홀더(20')에서 홀수 개의 공구들의 적용은 직경방향으로 작업편과의 틈을 제공한다는 것이 유의되어야 한다.

도 13과 도 14를 참조하면, 또 다른 공구홀더(20')가 본 발명에 따라 도시된다, 본 실시예에서, 프로파일링 공구(140)의 수직 축(VP)은, 공구홀더(20')의 길이방향 축(L)에 대해서 약 0 도에서 약 10 도의 범위의 각도(160)로 바깥쪽으로 기울어져 있다. 추가적으로, 홈파기 공구(130)의 수직 축(VG)은 또한 공구홀더(20')의 길이방향 축(L)에 대해서 0도에서 10도의 범위의 각도(162)로 바깥쪽으로 기울어져 있다. 공구(130, 140)들의 기울어짐은, 특히 선삭 작업동안, 공구홀더(20')의 뒷면(reverse side) 상에 공구들을 위한, 틈(clearance)을 제공한다. 터닝 공구(120)의 경우, 수직 축(VT)은 기울여지지 않고, 길이방향 축(L)에 실질상 평행하다는 것이 주의되어야 한다. 각 공구(120, 130, 140)들이 기울어진 각도는 서로 별개이고 다를 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 터닝 공구(120)의 수직 축(VT)은 공구홀더(20)의 수평 축(L)에 실질상 평행하고, 따라서 터닝 공구(120)가 선삭가공동안 작업편(122)에 물려 있을 때, 작업편(122)의 수평 축(LW; 페이지 속으로)에 실질상 평행하다(단, 다른 평면에서). 공구홀더(20')의 수평축(L)은, 작업편(122)의 수평 축(LW)축 동일한 평면에 존재한다는 것이 유의되어야 한다. 따라서, 인서트(40b)의 절삭 에지는, 작업편(122)의 중심선과 수평 축(LW)을 따라 뻗어있다. 또한, 절삭의 방향(시야를 향하는)이 Z-축을 따르며, 그리고 작업편(122)의 수평 축(LW)과 공구홀더(20')의 수평 축(L)의 두 개의 축과 실질상 평행을 이룬다는 것이 주지되어야 한다. 도 14 도시된 바와 같이, 공구(130, 140)들의 기울어짐은, 특히 선삭 작업동안, 공구홀더(20')의 뒷면(reverse side) 상에 공구들을 위한, 틈(clearance)을 제공한다.

도 15에 도시된 프로파일링 작업에 있어서, 작업편(122)은, 공구홀더(20')가 프로파일링 작업동안 작업편(122)에 맞물려 있을 때, 공구홀더(20')의 X-축 의 방향으로 수평 축(L)과 실질상 직각을 이루는 그것의 중심선을 따르는 길이방향 축(LW)을 가진다. 도 15에서 볼 수 있는 것처럼, 공구(130, 140)들의 기울어짐은, 프로파일링 작업동안에도, 공구홀더(20')의 뒷면(reverse side) 상에 공구(130)를 위한, 틈(clearance)을 제공한다.

위에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 공구홀더(20, 20')는, 그것의 각 지지 부재에 장착될 수 있는 절삭 인서트의 개수에 의해 제한되지 않는다. 도 16에 도시된 바와 같이, 예컨대, 공구홀더(20)는 3개의 지지 부재 조립체(33, 도 16에는 두 개만 보임)와 각각의 개수의 인서트-수용 카트리지들 및 절삭 인서트 등을 포함한다. 홀수, 예컨대 3개, 5개, 7개 등의 개수의 지지 부재 조립체(33)들의 형상은, 사용되지는 않았지만, 공구(120, 130, 140)를 위한 틈을 제공한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 공구(130, 140)들은, 프로파일링 공구(120)가 프로파일링 작업에 사용되고 있을 때, 충분한 틈을 가진다.

위에서 기술된 바와 같이, 본 발명의 공구홀더(20. 20')는, 절삭 인서트를 구비한 인서트-수용 카트리지들이 그들 각각의 지지 부재 조립체에 빠르게 장착되거나 그로부터 제거되는 것을 가능하게 하는 빠른 교체 특징을 제공한다. 이러한 특징은, 닳거나 손상되었을 때 전체 카트리지가 교체되어야 하는 종래 공구홀더들과 관련된 비용을 줄여준다. 추가적으로, 이러한 특징은, 인서트가 닳거나 손상되었을 때, 인서트 수용 카트리지와 각각의 인서트가 기계 동작 동안 빠르게 제거되거나 그리고/혹은 설치되는 것을 가능하게 함으로써, 비가동시간을 줄여준다.

도 17 내지 도 22를 참조하면, 회전하는 작업편의 기계가공 작업동안, 복수의 정지된 위치에 고정될 수 있는 공구홀더(20)가 도시되어 있다. 공구홀더(20)는 복수의 포켓(38)을 가지는 몸체부(32)를 포함한다. 공구홀더(20)는, 기계가공 작업동안 회전하는 작업편에 각 절삭 인서트(40)를 개별적으로 제공하도록, 적어도 기계 공구의 통상 절삭 면(Y-축)과 직각을 이루는 축에서 회전과 병진(translation)에 의해, 고정된 정지 위치들 사이를 움직인다.

도 17과 도 18을 참조하면, 180도 떨어져 두 개의 방향으로 위치한 지지 부재 조립체(33)들을 포함하는 공구홀더(20)가 도시되어 있다. 두 개의 지지 부재 조립체(33)들은, 절삭 면으로부터 등거리에 위치하지만, 서로로부터 180도 떨어져 있다. 나머지 다른 지지 부재 조립체(33)들은 절삭 공구들과 인서트(40)들이 처음 두 개의 지지 부재 조립체의 위와 아래에 존재하도록 배치된다. 이러한 인서트(40)들에 접근하기 위해, 공구홀더(20)의 다른 면에 접근하기 위한 스핀들의 180도 인덱스(index)는 물론이고, Y 축 움직임이 필요하다.

도 17과 도 18에 도시된 공구홀더(20)는, 이 기술분야에 잘 알려진 형태의 보관 저장소들(storage receptacles) 사이 거리가 작은 그러한 기계 응용(application)들에 특히 유용하다. 상기 저장소 패턴은 하나의 차원에서 상대적으로 좁을 수 있다. 이러한 것은 공구 체인 타입 보관 매거진(tool chain type storage magazines)에서 틈을 고려한다. 공구홀더(20)는 수직이나 혹은 기울어진 방향으로 작업편에 제공될 수 있다. 공구홀더(20)는 또한, 주 스핀들(primary spindle)을 180도 방향으로만 가지는 기계들에 특히 유용하다.

도 24에 도시된 바와 같이, 공구홀더(20)는, 카트리지의 길이방향 축(L')들이 서로 평행하지 않도록 위치한, 복수의 카트리지(36)들을 포함할 수 있다. 카트리지(36)들이 도시된 것처럼 되다면, 길이방향 축들을 배치하는 것에 의해, 각각의 절삭 에지들 사이의 거리를 두는 것은 늘어날 수 있고 따라서 몸체부(33) 마다 절삭 공구의 개수는 늘어난다는 것이 이해될 것이다.

여기에 참조된 문서들, 특허들 그리고 출원서들은 참조함으로써 여기에 통합된다.

본 발명이 다양한 실시예들과 연관되어 특정하게 기술되었지만, 이러한 것은 예시적인 방법일 뿐 제한되는 것은 아니라고 이해되어져야 하고, 첨부된 청구항들의 범위는 선행기술이 허용하는 한 넓게 해석되어져야 한다.

Claims

몸체부;

상기 몸체부에 장착된 복수의 지지 부재 조립체들(support member assemblies)로서, 각 지지 부재 조립체는 구멍(bore)을 포함하는 복수의 지지 부재 조립체; 및

복수의 인서트-수용 카트리지들로서, 각 카트리지는 엑추에이터 볼트와 엑추에이트 너트에 의해 상기 지지 부재 조립체의 구멍에 제거가능하게 수용될 수 있는 생크(shank)를 포함하고, 각 인서트-수용 카트리지는 절삭 인서트를 수용하기 위한 포켓을 포함하는 복수의 인서트-수용 카트리지들;을 포함하여 이루어지며,

상기 엑추에이터 볼트의 회전은, 상기 인서트-수용 카트리지가 상기 지지 부재에 고정되거나 혹은 상기 지지 부재로부터 제거되는 것을 야기하는 것을 특징으로 하는 공구홀더(toolholder).
제1항에 있어서,

상기 지지 부재 조립체는 상기 몸체부의 측면 외주(side periphery) 상에 방사상으로(radially) 장착된 것을 특징을 하는 공구홀더.
제1항에 있어서,

상기 지지 부재 조립체는 상기 몸체부의 단부 표면(end surface) 상에 수평으로 장착된 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제1항에 있어서,

상기 공구홀더는, 복수의 지지 부재 조립체들과 대응하는 개수의 인서트-수용 카트리지 및 절삭 인서트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제4항에 있어서,

상기 인서트-수용 카트리지들과 대응하는 절삭 인서트 중 하나는, 상기 인서트-수용 카트리지들과 대응하는 절삭 인서트의 다른 하나와는 다른 절삭 공구를 형성하는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제5항에 있어서,

상기 절삭 공구는 터닝 공구(turning tool), 홈파기 공구(grooving tool), 그리고 프로파일링 공구(profiling tool) 중에 하나인 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제4항에 있어서,

상기 복수의 절삭 인서트들 중의 하나는, 상기 공구홀더의 길이방향 축에 대해서 상기 공구홀더를 회전시키는 것에 의해 작업편에 맞물리는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 공구홀더.
몸체부;

상기 몸체부에 장착된 복수의 지지 부재 조립체들(support member assemblies)로서, 각 지지 부재 조립체는 구멍(bore)을 포함하는 복수의 지지 부재 조립체; 및

복수의 인서트-수용 카트리지들로서, 각 카트리지는 상기 지지 부재 의 구멍에 제거가능하게 수용될 수 있는 생크(shank)를 포함하고, 각 인서트-수용 카트리지는 포켓을 포함하는 복수의 인서트-수용 카트리지들;을 포함하여 이루어지며,

첫 번째 절삭 공구는 상기 복수의 인서트-수용 카트리지들 중 하나에 장착된 복수의 절삭 인서트들 중 하나에 의해 형성되고, 상기 첫 번째 절삭공구는 작업편에 맞물리고,

두 번째 절삭 공구는 상기 복수의 인서트-수용 카트리지들의 다른 하나에 장착된 상기 복수의 절삭 인서트들 중 다른 하나에 의해 형성되고,

상기 두 번째 절삭 공구는 상기 공구홀더의 길이방향 축에 대해 상기 공구홀더를 회전시키는 것에 의해 상기 작업편에 맞물리는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제8항에 있어서,

상기 생크는 액추에이터 볼트(actuator bolt)와 엑추에이터 너트에 의해 상기 지지 부재 조립체의 구멍에 제거가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제9항에 있어서,

상기 엑추에이터 볼트의 회전은 상기 인서트-수용 카트리지가 상기 지지 부재 조립체에 고정되거나 혹은 상기 지지 부재 조립체로부터 제거되는 것을 야기하는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제8항에 있어서,

상기 지지 부재 조립체는 상기 몸체부의 측면 외주(side periphery) 상에 방사상으로(radially) 장착된 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제8항에 있어서,

상기 지지 부재 조립체는 상기 몸체부의 단부 표면(end surface) 상에 수평으로 장착된 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제8항에 있어서,

상기 첫 번째 절삭 공구는 터닝 공구(turning tool), 홈파기 공구(grooving tool), 그리고 프로파일링 공구(profiling tool) 중에 하나인 것을 특징으로 하는 공구홀더.
생크(shank)와 생크 조(shank jaw); 및

상기 생크 조에 회전가능하게 장착되는 공구홀더를 포함하여 이루어진 기계공구로서,

상기 공구홀더는,

몸체부;

상기 몸체부에 장착된 복수의 지지 부재 조립체들(support member assemblies)로서, 각 지지 부재 조립체는 구멍(bore)을 포함하는 복수의 지지 부재 조립체; 및

복수의 인서트-수용 카트리지들로서, 각 카트리지는 상기 지지 부재 의 구멍에 제거가능하게 수용될 수 있는 생크(shank)를 포함하고, 각 인서트-수용 카트리지는 포켓을 포함하는 복수의 인서트-수용 카트리지들;을 포함하여 이루어지며,

첫 번째 절삭 공구는 상기 복수의 인서트-수용 카트리지들 중 하나에 장착된 복수의 절삭 인서트들 중 하나에 의해 형성되고, 상기 첫 번째 절삭공구는 작업편에 맞물리고,

두 번째 절삭 공구는 상기 복수의 인서트-수용 카트리지들의 다른 하나에 장착된 상기 복수의 절삭 인서트들 중 다른 하나에 의해 형성되고,

상기 두 번째 절삭 공구는 상기 공구홀더의 길이방향 축에 대해 상기 공구홀더를 회전시키는 것에 의해 상기 작업편에 맞물리는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 기계 공구(machine tool).
제14에 있어서,

상기 생크는 액추에이터 볼트(actuator bolt)와 엑추에이터 너트에 의해 상기 지지 부재 조립체의 구멍에 제거가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 기계 공구.
제15항에 있어서,

상기 엑추에이터 볼트의 회전은 상기 인서트-수용 카트리지가 상기 지지 부재 조립체에 고정되거나 혹은 상기 지지 부재 조립체로부터 제거되는 것을 야기하는 것을 특징으로 하는 기계 공구.
제14항에 있어서,

상기 지지 부재 조립체는 상기 몸체부의 측면 외주(side periphery) 상에 방사상으로(radially) 장착된 것을 특징으로 하는 기계 공구.
제14항에 있어서,

상기 지지 부재 조립체는 상기 몸체부의 단부 표면(end surface) 상에 수평으로 장착된 것을 특징으로 하는 기계 공구.
제14항에 있어서,

상기 첫 번째 절삭 공구는 터닝 공구(turning tool), 홈파기 공구(grooving tool), 그리고 프로파일링 공구(profiling tool) 중에 하나인 것을 특징으로 하는 기계 공구.
회전하는 작업편의 기계가공 동작동안 복수의 정지된 상태의 위치들에 고정되는 것이 가능한 공구홀더로서,

상기 공구홀더는, 복수의 절삭 인서트들을 구비하는 몸체부를 포함하며,

상기 공구홀더는, 기계가공 작업동안 회전하는 작업편에 각 절삭 인서트(40)를 개별적으로 제공하도록, 적어도 상기 기계 공구의 통상 절삭 면(Y-축)과 직각을 이루는 축에서 회전과 병진(translation)에 의해, 고정된 정지 위치들 사이를 움직이는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제20항에 있어서,

상기 지지 부재 조립체는 상기 몸체부의 측면 외주(side periphery) 상에 방사상으로(radially) 장착된 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제20항에 있어서,

상기 지지 부재 조립체는 상기 몸체부의 단부 표면(end surface) 상에 수평으로 장착된 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제20항에 있어서,

상기 공구홀더는, 복수의 지지 부재 조립체들과 대응하는 개수의 인서트-수용 카트리지 및 절삭 인서트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제23항에 있어서,

상기 인서트-수용 카트리지들과 대응하는 절삭 인서트 중 하나는, 상기 인서트-수용 카트리지들과 대응하는 절삭 인서트의 다른 하나와는 다른 절삭 공구를 형성하는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제24항에 있어서,

상기 절삭 공구는 터닝 공구(turning tool), 홈파기 공구(grooving tool), 그리고 프로파일링 공구(profiling tool) 중에 하나인 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제1항에 있어서,

상기 인서트-수용 카트리지들은, 카트리지들의 상기 길이방향 축(L')들이 평행하지 않도록 위치되는 것을 특징으로 하는 공구홀더.
제20항에 있어서,

상기 절삭 인서트들 각각은 레이크 면(rake face)을 포함하며, 상기 각 인서트의 레이크 면은, 각 레이크 면이 평행하지 않도록 위치하는 것을 특징으로 하는 공구홀더.