KR20060037324A

KR20060037324A - 탭가공용 칩 브레이킹 공구 및 암나사 절삭가공 방법

Info

Publication number: KR20060037324A
Application number: KR1020067000183A
Authority: KR
Inventors: 오사무 호리우치; 요시히코 무라카미
Original assignee: 오에스지 가부시키가이샤; 오사무 호리우치
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2006-05-03
Also published as: AU2003261891A1; JP2005022066A; KR100723848B1; JP3808455B2; WO2005002771A1

Abstract

탭가공을 하기에 앞서, 칩-브레이킹 공구의 블레이드부 (14) 를 애벌 구멍 (22) 내에 압입하여 단면이 삼각형인 복수의 홈 가공 블레이드 (16) 를 가지고 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 칩-브레이킹 홈을 절삭가공함으로써 작업 대상물 (20) 이 전연성이 높은 재료일지라도, 탭가공 중에 생성된 칩이 칩-브레이킹 홈에 의해 확실히 분단되어 양호하게 배출되며, 따라서 칩이 절삭탭에 길고 연속적으로 엉키거나 칩이 끼여 절삭탭이 파손되는 것을 방지할 수 있고, 또한 칩 제거 처리 등을 용이하게 실시할 수 있다.

Description

탭가공용 칩 브레이킹 공구 및 암나사 절삭가공 방법{CHIP PARTING TOOL FOR TAPPING, AND FEMALE SCREW CUTTING METHOD}

본 발명은 애벌 구멍에 절삭탭을 돌려 넣고 암나사를 절삭가공하는 암나사 절삭가공 방법의 개선에 관한 것이다.

애벌 구멍에 절삭탭을 돌려 넣고 암나사를 절삭가공하는 암나사 절삭가공 방법이 여러 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 예를 들어 SS400(일반구조용 압연강재), 알루미늄 등의 전연성이 높은 재료를 절삭탭을 사용하여 탭가공하는 경우에는, 칩을 분단하기가 곤란하고 길게 연결되기 쉽다. 따라서 도 10 에서 보는 바와 같이, 탭에 칩이 엉켜서 가공을 불가능하게 하는 경우가 있다. 그러므로 작업자가 항시 감독할 필요가 있고, 완전한 자동화를 이룰 수 없다는 문제를 안고 있다. 또한, 칩의 끼임에 기인하여 탭이 파손될 우려가 있으며 칩 제거 작업 등의 처리를 하기가 곤란하다는 등의 여러 가지 문제도 있다. 이와는 반대로, 특허 문헌 1 에 기재된 바와 같이, 애벌 구멍의 외주부에 절삭탭의 랜드부에 상당하는 복수의 노치가 구비되어 있는 경우에는 이 노치에 의해 칩이 소편으로 분단된다. 따라서 상기 문제점들을 해결할 수 있다.

[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 소52-26698호

그러나, 상기 특허 문헌 1 에 기재된 가공 방법에서는, 절삭탭의 랜드에 상당하는 비교적 커다란 노치들에 의해 암나사 자체가 크게 파손되기 때문에, 암나사의 강도가 저하되고, 소정의 나사 체결강도를 얻지 못할 우려가 있다. 특히, 전연성이 높은 재료인 경우에는 그 재료를 강하게 조일 수 없기 때문에, 상기 특허 문헌 1 에 기재된 기술을 적용하기가 실질적으로 곤란하다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 높은 전연성을 가지는 재료에 관해 암나사를 탭가공하는 경우일지라도 암나사의 강도를 떨어뜨리지 않으면서 칩을 확실히 분단하는 것이 본 발명의 일 목적이다.

상기 목적은, 애벌 구멍에 절삭탭을 돌려 넣어 암나사를 절삭가공할 때, 칩이 길게 연속하여 배출되는 것을 방지하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구로서, (a) 상기 절삭탭에 의한 상기 암나사의 절삭가공에 앞서 상기 애벌 구멍 내로 삽입되는 본체부와, (b) 이 본체부에 일체적으로 구비되고 상기 애벌 구멍의 내주면에 칩-브레이킹 홈을 형성하는 홈 가공 블레이드를 포함하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구를 구비하는 제 1 발명에 의해 달성할 수 있다.

제 2 발명에 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드는, 단면이 대략 삼각형인 노치형 칩-브레이킹 홈을 절삭가공하며, 이 홈 가공 블레이드의 직경은 상기 암나사의 골지름과 대략 같다.

제 3 발명에 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구에 있어서, 상기 본체부는 상기 애벌 구멍의 내경과 대략 같은 직경의 원통형 외주면을 구비하고, 이 원통형 외주면에 의해 그 애벌 구멍과 대략 동심으로 위치 결정된 상태로 그 애벌 구멍 내로 삽입된다.

제 4 발명에 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구에 있어서, 상기 본체부의 선단에는 상기 애벌 구멍의 직경과 대략 같은 대직경으로부터 선단측으로 가면서 직경이 감소되는 테이퍼형 삽입 가이드가 구비된다.

제 5 발명에 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드는 절삭가공에 의해 상기 칩-브레이킹 홈을 형성하는 것으로 상기 삽입 가이드 에서 그 홈 가공 블레이드와 일치하는 부분에는 부분적으로 노치가 형성되고, 이 홈 가공 블레이드에 의해 절삭된 칩을 수용하여 전방으로 배출하는 칩 포켓이 구비된다.

제 6 발명에 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구에 있어서, 상기 본체부는 축방향으로 일체적으로 생크가 구비되고, 단독으로 공작기계에 장착되어 사용된다.

제 7 발명에 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드를 갖는 상기 본체부는 상기 절삭탭의 선단부에 일체적으로 구비된다.

제 8 발명에 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드를 갖는 상기 본체부는 상기 애벌 구멍을 절삭가공하는 드릴의 홈부와 생크 사이에 일체적으로 구비된다.

제 9 발명에 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드를 갖는 상기 본체부는 드릴부착 절삭탭의 그 드릴과 상기 절삭탭 사이에 일체적으로 구비된다.

제 10 발명을 따르는 애벌 구멍에 절삭탭을 돌려 넣어 암나사를 절삭가공하는 암나사 절삭가공 방법에서는, 상기 절삭탭에 의한 상기 암나사의 절삭가공에 앞서, 상기 애벌 구멍의 내주면에 그 암나사의 나사홈과 교차하도록 칩 브레이킹 홈을 형성하는 홈 가공 단계를 포함한다.

본 발명의 제 11 태양을 따르는 애벌 구멍에 절삭탭을 돌려 넣어 암나사를 절삭가공하는 암나사 절삭가공 방법에서, 상기 칩 브레이킹 홈은 홈 바닥의 직경이 상기 암나사의 골지름과 대략 같도록 구비된다.

제 1 발명을 바탕으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구에 따르면, 절삭탭에 의한 탭가공(암나사의 절삭가공)에 앞서, 상기 공구를 애벌 구멍 내에 삽입하여 그 애벌 구멍의 내주면에 칩-브레이킹 홈이 형성되기 때문에, 전연성이 높은 재료를 탭가공하는 경우라도, 이 칩-브레이킹 홈에 의해 칩이 확실히 분단되어 양호하게 배출된다. 그러므로 끊어지지 않고 길게 연결된 다수의 칩이 탭에 엉키는 것이 방지되고, 탭가공 작업의 감독이 불필요하게 되어 완전한 자동화(무인화)를 도모할 수 있다. 또한, 칩의 끼임에 기인한 절삭탭의 파손이 억제되고, 칩의 제거 등의 처리가 용이하게 된다.

한편, 탭가공에 의해 얻어지는 암나사는 칩-브레이킹 홈에 의해 파손되지만, 이 칩-브레이킹 홈이 탭가공 중의 칩을 분단하면 충분하기 때문에, 예를 들어, 상기 제 2 발명과 같이, 단면이 대략 삼각형인 노치형 칩-브레이킹 홈을 암나사의 골지름과 대략 같은 직경으로 형성하는 등, 칩-브레이킹 홈을 필요 최소한의 크기로 구비할 수 있다. 그러므로 상기 특허 문헌 1 에 기재된 바와 같이, 탭의 랜드에 상당하는 커다란 노치를 구비하는 경우보다 암나사의 강도가 증대되기 때문에, 전연성이 높은 재료이더라도 소정의 나사 체결 강도를 확보할 수 있다.

제 3 발명에 따르면, 본체부가 애벌 구멍의 내경과 대략 같은 직경의 원통형 외주면을 구비하고, 이 원통형 외주면에 의해 애벌 구멍과 대략 동심으로 위치 결정된 상태로 애벌 구멍 내로 본체부를 삽입하여 칩-브레이킹 홈을 가공하기 때문에, 이 칩-브레이킹 홈을 높은 정밀도로 가공할 수 있으며, 홈 가공 블레이드의 수가 하나일지라도 용이하게 칩-브레이킹 홈을 가공할 수 있다.

제 4 발명에 따르면, 애벌 구멍의 직경과 대략 같은 대직경으로부터 선단측으로 가면서 직경이 감소되는 테이퍼형 삽입 가이드가 본체부의 선단에 구비되어 있기 때문에, 공구를 애벌 구멍에 용이하고 확실하게 삽입하여 칩-브레이킹 홈을 가공할 수 있다.

제 5 발명에 따르면, 상기 삽입 가이드에서 홈 가공 블레이드와 일치하는 부분이 부분적으로 노칭된 상태로 칩 포켓이 구비되기 때문에, 홈 가공 블레이드에 의해 절삭된 칩이 칩 포켓으로부터 전방으로 양호하게 배출되어, 삽입 가이드와 애벌 구멍 사이에 칩이 끼여 가공 부하가 증대되고, 애벌 구멍의 내주면에 스크래치가 형성되는 것을 방지할 수 있다.

제 6 발명에 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구는, 축방향으로 일체적으로 생크가 구비되어, 단독으로 공작기계에 장착되어 사용되기 때문에, 애벌 구멍의 직경이 동일하다면 피치가 다른 복수 종류의 암나사의 탭가공에 공통으로 사용할 수 있다. 또한, 제 7 발명~제 9 발명과 같이, 칩-브레이킹 공구가 절삭탭이나 드릴과 일체적으로 구비되는 경우와 비교하여, 마모나 손상 등에 의해 각각의 공구가 공구 수명에 이를 때까지 칩-브레이킹 공구를 사용할 수 있어, 각 공구를 효율적으로 활용할 수 있다.

제 7 발명에 따르면, 칩-브레이킹 공구가 절삭탭의 선단부에 일체적으로 구비되기 때문에, 칩-브레이킹 공구에 의한 칩-브레이킹 홈의 가공에 이어서, 공구의 교환없이, 절삭탭에 의한 탭가공을 연속하여 효율적으로 실시할 수 있다. 이 경우, 탭가공 후에 칩-브레이킹 공구를 암나사로부터 뽑아낼 때, 암나사에 존재하는 칩-브레이킹 홈과 홈 가공 블레이드의 위상을 정렬하여 뽑아내는 것이 바람직하다.

제 8 발명에 따르면, 칩-브레이킹 공구가 드릴과 일체적으로 구비되기 때문에, 드릴에 의한 애벌 구멍 가공에 이어서, 공구의 교환없이, 칩-브레이킹 공구에 의한 칩-브레이킹 홈 가공을 연속하여 효율적으로 실시할 수 있다. 또한, 제 6 발명과 마찬가지로 애벌 구멍의 직경이 동일하다면, 상기 공구를 피치가 다른 복수 종류의 암나사를 가공하는 탭가공에 공통으로 사용할 수 있다.

제 9 발명에 따르면, 칩-브레이킹 공구가 드릴부착 절삭탭과 일체적으로 구비되기 때문에, 공구의 교환 없이, 드릴에 의한 애벌 구멍 가공, 칩-브레이킹 공구에 의한 칩-브레이킹 홈 가공, 그리고 절삭탭에 의한 탭가공을 연속하여 효율적으로 실시할 수 있다. 이 경우, 탭가공 후에 칩-브레이킹 공구를 암나사로부터 뽑아낼 때, 암나사에 존재하는 칩-브레이킹 홈과 홈 가공 블레이드의 위상을 정렬하여 뽑아내는 것이 바람직하다.

제 10 발명을 바탕으로 한 암나사 절삭가공 방법에 따르면, 절삭탭에 의한 탭가공에 앞서 애벌 구멍의 내주면에 칩-브레이킹 홈이 형성되기 때문에, 이 칩-브레이킹 홈에 의해 칩이 확실히 분단되어 양호하게 배출되기 때문에, 높은 전연성을 갖는 재료를 탭가공하는 경우일지라도 제 1 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

제 11 발명에 따르면, 칩-브레이킹 홈의 바닥 직경이 암나사의 골지름과 대략 같고, 칩-브레이킹 홈이 암나사의 나사홈의 깊이와 대략 동일한 깊이로 구비되기 때문에, 상기 특허 문헌 1 에서와 같이 탭의 랜드에 상당하는 커다란 노치가 구비되는 경우에 비해 암나사의 강도가 증대되고, 전연성이 높은 재료일지라도 소정의 나사 체결강도를 확보할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태를 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구를 나타내는 도면으로, (a) 는 축선과 직각인 방향에서 본 정면도, (b) 는 선단측에서 본 저면도이다.

도 2 는 도 1 의 칩-브레이킹 공구를 이용하여 애벌 구멍에 칩-브레이킹 홈을 가공할 때의 단면도이다.

도 3 은 도 2 와 같이하여 칩-브레이킹 홈이 구비된 애벌 구멍을 나타내는 도면으로, (a) 는 평면도, (b) 는 (a) 에 있어서의 B-B 단면도이다.

도 4 는 도 3 의 애벌 구멍에 탭가공 단계에 의해 암나사가 절삭가공된 상태를 나타내는 도면으로, (a) 는 평면도, (b) 는 (a) 에 있어서의 B-B 단면도이다.

도 5 는 본 발명에 따른 다른 실시형태를 나타내는 도면으로, 절삭탭과 일체 로 칩 -브레이킹 공구가 형성된 경우이다.

도 6 은 본 발명에 따른 또 다른 실시형태를 나타내는 도면으로, 드릴과 일체로 칩-브레이킹 공구가 형성된 경우이다.

도 7 은 본 발명에 따른 또 다른 실시형태를 나타내는 도면으로, 절삭탭 및 드릴과 일체로 칩-브레이킹 공구가 형성된 경우이다.

도 8 은 본 발명에 따른 또 다른 실시형태를 나타내는 도면으로, 홈 가공 블레이드가 축선 둘레로 비틀려지도록 형성된 경우로, 도 1 에 대응하는 도면이다.

도 9 는 본 발명에 따른 다른 수개의 실시형태를 설명하는 단면도이다.

도 10 은 탭가공을 할 때 분단되지 않고 절삭탭에 엉킨 수많은 길게 연속된 칩 상태를 보여준다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명에 따른 칩-브레이킹 홈은, 칩-브레이킹 공구를 축선 둘레로 회전시키지 않으면서 애벌 구멍의 축선에 평행하게 삽입하여 그 애벌 구멍의 축선에 평행하게 형성된 직선형의 홈으로 될 수도 있지만, 제 10 발명에서와 같이, 애벌 구멍의 내주면에 형성된 암나사의 나사홈과 교차하도록 구비될 수도 있고, 칩-브레이킹 공구를 축선 둘레로 회전시키면서 애벌 구멍에 삽입함으로써 나선형의 칩-브레이킹 홈을 형성하도록 구성될 수도 있다. 홈 가공 블레이드는, 직선형 홈의 경우에는 축선에 평행하게 본체부에 직선으로 구비될 수 있으며, 나선형 홈의 경우에는 축선 둘레에 꼬여진 상태로 구비될 수 있다.

칩-브레이킹 공구는 홈 가공 블레이드의 선단에 절삭 블레이드가 형성되어 칩-브레이킹 홈을 절삭하도록 구성될 수 있지만, 상기 홈 가공 블레이드가 애벌 구멍의 내주면안을 절삭하여 소성적으로 변형되어 칩-브레이킹 홈을 형성하도록 구성될 수도 있다. 홈 가공 블레이드는 절삭가공, 와이어 컷 전기 방전 가공 등에 의한 절삭 작업에 따라 본체부에 일체적으로 구비될 수도 있지만, 별체로 구성되어 나사(screw), 용접 작업, 수축 끼워맞춤(shrink fitting) 등의 고정 수단에 의해 본체부에 일체적으로 고정될 수도 있다.

축선 둘레에 3개 이상의 홈 가공 블레이드를 예를 들어, 동일 각도 간격으로 서로 이격시켜 형성하는 것이 바람직하지만, 제 3 발명에서와 같이, 애벌 구멍의 내경과 대략 같은(정확하게는, 애벌 구멍보다 약간 더 작음) 원통형 외주면을 갖는 경우에는, 단지 하나 또는 두 개의 홈 가공 블레이드를 형성하는 것만 가지고도 칩-브레이킹 홈을 충분한 가공 정밀도로 가공할 수 있다. 제 3 발명에 추가하여, 본체부의 단면 형상을 삼각형, 사각형 등의 다각형으로 하고, 그 정점을 홈 가공 블레이드로서 사용하는 것도 가능하며, 여러 가지의 형태가 가능하다. 칩-브레이킹 홈의 수가 증가함에 따라서, 탭가공 중에 생성된 칩이 작게 분단되어 쉽게 배출되기 때문에, 홈 가공 블레이드를 복수 개 형성하여 복수의 칩-브레이킹 홈을 동시에 형성하는 것이 바람직하다.

제 2 발명에 따르면, 홈 가공 블레이드의 단면은 대략 삼각형이고, 대략 삼각형 단면을 가지는 노치형 칩-브레이킹 홈이 형성되고, 홈 가공 블레이드와 칩-브레이킹 홈의 단면 형상은 U자형의 단면 및 I자형의 단면과 같이 적절히 설정될 수 있다. 이 경우, 칩-브레이킹 홈은 상기 인용 문헌 1 과 같이, 절삭탭의 랜드가 통과가능할 필요는 없으며, 이 랜드보다 충분히 작은 폭으로 형성될 수 있다.

또한, 제 2 발명에 따르면, 홈 가공 블레이드의 직경은 암나사의 골지름과 대략 같고, 칩-브레이킹 홈은 상기 암나사의 나사홈과 대략 같은 홈깊이로 형성된다. 그러나, 소정의 암나사 강도를 얻을 수 있는 범위 내에서 암나사의 나사홈 보다 깊게 칩-브레이킹 홈을 가공하는 구성을 택할 수도 있다. 또한, 칩 브레이킹 홈의 홈깊이가 암나사의 나사홈 보다 얕은 경우에도, 이 칩-브레이킹 홈의 홈깊이의 범위에서는 칩이 확실히 분단되어 배출되기 때문에, 탭에 칩이 엉키는 것을 억제할 수 있다.

제 4 발명에 따른 삽입 가이드와 제 5 발명에 따른 칩 포켓은 필요에 따라 구비될 수 있고, 다른 발명을 실시하는 때에는 이들 삽입 가이드나 칩 포켓을 구비하지 않아도 된다.

제 7 발명 내지 제 9 발명에 따라, 상기 칩-브레이킹 공구는 드릴, 절삭탭, 그리고 드릴부착 탭과 공통의 공구 소재로 일체로 형성될 수도 있지만, 별체로 구성하여 용접 작업, 수축 끼워맞춤 등으로 일체적으로 접합한 것으로 할 수도 있다. 절삭탭으로는 스트레이트 홈 탭, 스파이럴 탭 등을 사용할 수 있고, 드릴에 관해서도 마찬가지이다.

제 10 발명과 제 11 발명에 따른 암나사 절삭가공 방법에 있어서, 제 1 발명 내지 제 9 발명에 따른 칩-브레이킹 공구를 바람직하게 사용할 수 있지만, 레이저 가공, 전기 방전 가공 등의 다른 홈 가공 기술에 의해 칩-브레이킹 홈을 가공할 수 도 있다.

칩-브레이킹 홈을 가공한 후의 탭가공은, 애벌 구멍의 내주면이 암나사의 산을 이루도록 나사홈만을 절삭가공하는 것이나, 또는 암나사의 산까지 절삭가공하는 것으로 구성된다.

[제 1 실시형태]

이하, 본 발명에 따른 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 상세히 기술한다.

도 1 의 (a) 및 도 1 의 B 는 본 발명의 실시형태를 따른 탭가공용 칩-브레이킹 공구 (10) 를 보여주는 도면으로, 도 1 의 (a) 는 축에 수직인 방향에서 바라본 정면도이고, 도 1 의 (b) 는 선단측에서 본 저면도이다. 도 2 에서 보는 바와 같이, 칩-브레이킹 공구 (10) 가 선단측으로부터 피삭재 (20) 에 미리 형성된 애벌 구멍 (22) 내로 삽입되어, 이 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 도 3 에 나타낸 칩-브레이킹 홈 (30) 을 절삭한다. 상기 칩-브레이킹 공구 (10) 는 고속도 공구강 등으로 구성되며, 원통형 생크 (12) 및 블레이드부 (14)를 축방향으로 일체적으로 구비하고 있다. 칩-브레이킹 홈 (30) 을 절삭하기 위한 세 개의 홈 가공 블레이드 (16) 가 블레이드부 (14) 의 외주면에서 축선 둘레에 동일 각도 간격으로 제공되어 있다. 상기 블레이드부 (14) 는 애벌 구멍 (22) 의 내경보다 약간 작은 직경을 가진 원통형 외주면 (18) 을 구비하며, 이 원통형 외주면 (18) 에 의해 상기 애벌 구멍 (22) 에 대략 동심으로 배치된 상태에서 이 애벌 구멍 (22) 내로 삽입된다. 블레이드부 (14) 에서, 애벌 구멍 (22) 보다 약간 작은 직경을 가진 원통형부는 본체부에 해당된다.

세 개의 홈 가공 블레이드 (16) 각각은 그 단면이 대략 삼각형으로 형성되며, 예를 들어 와이어 컷 방전 가공 등으로 그 정점이 외주쪽으로 돌출하도록 블레이드부 (16) 에 일체적으로 형성되며, 상기 피삭재 (20) 의 두께, 즉, 가공될 암나사 (32) (도 4 참조) 의 길이보다 긴 축방향 길이를 갖으며, 축선과 평행하게 직선형으로 형성되고, 그 축방향 선단이 절삭 블레이드의 역할을 한다. 홈 가공 블레이드 (16) 의 외주측으로 돌출하는 정점의 직경은 상기 암나사 (32) 의 골지름과 대략 같으며, 대략 삼각형 단면 형상을 가진 노치형 칩- 브레이킹 홈 (30) 이 암나사 (32) 의 나사홈 (34) 의 깊이와 대략 같은 홈깊이로 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 절삭가공된다. 도 3 은 암나사 (32) 가 탭가공 되기 전의 상태를 보여주고 또한, 칩-브레이킹 홈 (30) 과의 비교를 위해 암나사 (32) 의 나사홈 (34) 의 홈 바닥 위치를 일점 쇄선으로 보여준다. 도 3 의 (a) 및 도 4 의 (a) 는 평면도이고, 도 3 의 (b) 및 도 4 의 (b) 는 도 3 의 (a) 및 도 4 의 (a) 의 B-B 선을 따른 단면도이다.

칩-브레이킹 공구 (10) 는 또한, 그 선단부에 삽입 가이드 (24) 를 일체적으로 구비하고 있다. 삽입 가이드 (24) 는 원통형 외주면 (18) 과 같은 직경으로 애벌 구멍 (22) 의 직경과 대략 같은 대직경으로부터 선단측으로 가면서 직경이 감소되는 테이퍼형을 이루고 있고, 그 테이퍼면 (26) 에 의해 애벌 구멍 (22) 과 대략 동심이 되도록 애벌 구멍 (22) 내에 삽입된다. 또한, 홈 가공 블레이드 (16) 와 일치하는 삽입 가이드 (24) 의 일부분은 부분적으로 노치가 형성되고, 상기 홈 가공 블레이드 (16) 에 의해 절삭된 칩을 수용하고 전방으로 배출하는 칩 포 켓 (28) 이 형성되어 있다.

또한, 상기 칩-브레이킹 공구 (10) 를 사용하여 피삭재 (20) 에 암나사 (32) 를 절삭가공하기 위해 우선 3축 가공기(도시하지 않음) 등에 의해 드릴을 축선 둘레로 회전시키면서 하향 이동시켜 애벌 구멍 (22) 을 절삭가공한다. 이 단계가 애벌 구멍 가공 단계이다.

다음으로, 드릴을 칩-브레이킹 공구 (10) 로 교환한 후, 도 2 에 속이 빈 화살표로 나타낸 바와 같이, 이 칩-브레이킹 공구 (10) 를 축선 둘레로 회전시키지 않으면서 축방향의 선단측, 즉, 아래쪽으로 직선 이동시킴으로써, 칩-브레이킹 공구 (10) 를 삽입 가이드 (24) 에 의해 애벌 구멍 (22) 과 대략 동심이 되도록 안내하면서, 이 애벌 구멍 (22) 내에 칩-브레이킹 공구 (10) 를 압입한다. 그러므로 세 개의 홈 가공 블레이드 (16) 로 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 절삭가공이 실시되어, 세 개의 노치형 칩-브레이킹 홈 (30) 이 절삭가공된다. 칩-브레이킹 홈 (30) 각각은, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 애벌 구멍 (22) 의 중심선과 평행한 직선형상으로 형성되고, 상기 칩-브레이킹 홈 (30) 의 홈깊이는 암나사 (32) 의 나사홈 (34) 의 홈깊이와 대략 같다. 이 단계가 홈 가공 단계이다.

이 경우, 피삭재 (20) 는, SS400, 알루미늄 등의 전연성이 높은 재료로 된 것이고, 칩-브레이킹 공구 (10) 를 축방향으로 압입하는 것만으로 칩-브레이킹 홈 (30) 을 비교적 용이하게 절삭가공할 수 있다. 이 경우, 필요에 따라서는 홈 가공 블레이드 (16) 에 대응하는 절삭 블레이드를 갖는 다이를 사용할 수도 있다. 또한, 삽입 가이드 (24) 에는 홈 가공 블레이드 (16) 에 대응하여 칩 포켓 (28) 이 제공되기 때문에, 홈 가공 블레이드 (16) 에 의해 절삭된 칩은, 이 칩 포켓 (28) 으로부터 전방(실시형태에서는 아래쪽) 으로 양호하게 배출되고, 삽입 가이드 (24) 와 애벌 구멍 (22) 사이에 칩이 끼는 것을 방지할 수 있어, 가공 부하가 증대되는 것과, 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 스크래치가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 홈 가공 블레이드 (16) 의 선단이 애벌 구멍 (22) 의 반대쪽(아래쪽)으로 돌출하여 칩-브레이킹 홈 (30) 의 절삭가공이 종료될 때는, 칩-브레이킹 공구 (10) 의 하방 이동을 정지시키고 그대로 상방으로 뽑아내는 것이 바람직하다. 그러나 본 실시형태에서는, 칩 브레이킹 공구 (10) 의 블레이드부 (14) 의 길이,즉, 홈 가공 블레이드 (16) 의 길이가 피삭재 (20) 의 두께보다 길기 때문에, 홈 가공 블레이드 (16) 의 후단은 애벌 구멍 (22) 의 상방으로 돌출하고, 용이하게 이 홈 가공 블레이드 (16) 를 뽑아낼 수 있다.

그리고나서 칩-브레이킹 공구 (10) 를 절삭탭(도시하지 않음)으로 교환한 후, 이 절삭탭을 암나사 (32) 의 리드에 따라, 축선 둘레로 회전시키면서 축방향의 선단측으로 이동시키고, 챔퍼부측으로부터 애벌 구멍 (22) 에 돌려 넣어 탭가공을 실시함으로써 도 4 에 나타낸 바와 같이 암나사 (32) 가 절삭가공된다. 본 실시형태에서는, 애벌 구멍 (22) 의 내주면이 그대로 암나사의 산을 구성하고, 애벌 구멍 (22) 의 내경이 그대로 암나사 (32) 의 내경을 형성하도록 나사홈 (34) 만이 절삭가공된다. 탭가공이 종료될 때는, 이 절삭탭을 암나사 (32) 의 리드에 따라 축선 둘레로 역회전시키면서 상방으로 이동시켜 뽑아낸다. 이 단계가 탭가공 단계이다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는 절삭탭에 의한 탭가공(암나사의 절삭가공)에 앞서, 칩-브레이킹 공구 (10) 를 애벌 구멍 (22) 내에 압입하여 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 칩-브레이킹 홈 (30) 을 절삭가공하기 때문에, 피삭재 (20) 가 전연성이 높은 재료이더라도, 이 칩-브레이킹 홈 (30) 에 의해 칩이 확실히 분단되어 양호하게 배출된다. 그러므로 예를 들어, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 길게 연결된 다수의 칩이 탭에 엉키는 것이 방지되고, 탭가공 작업의 감독이 불필요하게 되어 완전 자동화(무인화)를 도모할 수 있다. 또한, 칩의 끼임에 기인한 절삭탭의 파손이 억제되고, 칩의 제거 등의 처리가 용이하게 된다.

한편, 탭가공에 의해 얻어진 암나사 (32) 는 칩-브레이킹 홈 (30) 에 의해 파손되지만, 이 칩-브레이킹 홈 (30) 이 탭가공 중의 칩을 분단하면 충분하기 때문에, 본 실시형태에서는 단면이 대략 삼각형인 노치형 칩-브레이킹 홈 (30) 을 암나사 (32) 의 나사홈 (34) 과 대략 같은 홈깊이로 형성하면, 상기 특허 문헌 1 과 같이 그 탭의 랜드에 상당하는 커다란 노치를 구비하는 경우에 비해 암나사 (32) 의 강도가 높아지고, 전연성이 높은 재료이더라도 소정의 나사 체결강도를 확보할 수 있다.

또한, 블레이드부 (14) 는 애벌 구멍 (22) 의 내경과 대략 같은 직경의 원통형 외주면 (18) 을 구비하고, 이 원통형 외주면 (18) 에 의해 애벌 구멍 (22) 과 대략 동심으로 위치 결정된 상태로 애벌 구멍 (22) 내에 압입되기 때문에, 그 칩-브레이킹 홈 (30) 을 높은 정밀도로 용이하게 가공할 수 있다.

또한, 블레이드부 (14) 의 선단측에는 테이퍼형 삽입 가이드 (24) 가 일체적 으로 형성되어 있기 때문에, 칩-브레이킹 공구 (10) 를 애벌 구멍 (22) 내에 용이하고 확실하게 삽입하여 칩-브레이킹 홈 (30) 을 절삭가공할 수 있다.

또한, 상기 삽입 가이드 (24) 에는 홈 가공 블레이드 (16) 에 대응하여 칩 포켓 (28) 이 형성되어 있기 때문에, 홈 가공 블레이드 (16) 에 의해 절삭된 칩이 칩 포켓 (28) 으로부터 전방으로 양호하게 배출되어, 삽입 가이드 (24) 와 애벌 구멍 (22) 사이에 칩이 끼여 가공 부하가 증대되고, 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 스크래치가 형성되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 칩-브레이킹 공구 (10) 는 축방향에 일체적으로 생크 (12) 가 구비되고, 공작 기계에 단독으로 장착되어 사용되기 때문에, 애벌 구멍 (22) 의 직경이 동일하다면 피치 등이 다른 복수 종류의 암나사 (32) 의 탭가공에 공통으로 사용할 수 있다. 또한, 절삭탭 및 드릴과 일체적으로 형성되는 경우와 비교하여 각각의 공구를 마모, 손상 등에 의해 공구 수명이 다할 때까지 사용할 수가 있어, 각각의 공구를 효율적으로 활용할 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 다른 실시형태를 설명한다. 이 경우, 이하의 실시형태에 있어서, 상기 실시형태와 실질적으로 공통적인 부분에는 동일한 부호를 붙여 자세한 설명을 생략하기로 한다.

도 5 는 암나사 (32) 를 탭가공하기 위한 절삭탭 (40) 의 선단부에 칩-브레이킹 공구 (42) 를 동축으로 그리고 일체적으로 구비한 복합 공구를 보여준다. 칩-브레이킹 공구 (42) 는 세 개의 홈 가공 블레이드 (16), 원통형 외주면 (18), 그리고 삽입 가이드 (24) 를 구비하며, 실질적으로 상기 블레이드부 (14) 와 마찬 가지로 구성되어 있고, 애벌 구멍 (22) 의 직경보다 작은 직경이며 암나사 (32) 의 길이(피삭재 (20) 의 두께)보다는 긴 접속부 (44) 를 통해 절삭탭 (40) 에 일체적으로 형성되어 있다.

상기 복합 공구에 있어서도, 절삭탭 (40) 에 의한 탭가공에 앞서 칩-브레이킹 공구 (42) 에 의해 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 칩-브레이킹 홈 (30) 이 절삭가공되어 있기 때문에, 탭가공 중에 칩이 확실히 분단되어 양호하게 배출되기 때문에, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 게다가, 칩-브레이킹 공구 (42) 가 절삭탭 (40) 의 선단부에 일체적으로 구비되어 있기 때문에, 칩-브레이킹 공구 (42) 에 의한 칩-브레이킹 홈 (30) 의 가공(홈 가공 단계)에 이어서, 공구를 교환하지 않고 절삭탭 (40) 에 의한 탭가공(탭가공 단계)을 연속하여 효율적으로 실시할 수 있다. 이 경우, 절삭탭 (40) 에 의한 탭가공 후에 칩-브레이킹 공구 (42) 를 암나사 (32) 로부터 뽑아낼 때에는, 암나사 (32) 에 존재하는 칩-브레이킹 홈 (30) 과 홈가공 블레이드 (16) 를 일치시켜 뽑아내는 것이 바람직하다.

도 6 은 상기 애벌 구멍 (22) 을 절삭가공하기 위한 드릴 (50) 에, 칩 분단 공구 (52) 를 동축으로 그리고 일체적으로 구비한 복합 공구를 보여준다. 칩-브레이킹 공구 (52) 는 세 개의 홈 가공 블레이드 (16), 원통형 외주면 (18), 그리고 삽입 가이드 (24) 를 구비하며, 실질적으로 상기 블레이드부 (14) 와 동일하게 구성되어 있고, 생크 (54) 의 전단부, 즉, 홈부 (56) 와 생크 (54) 사이의 부분에 일체적으로 구비되어 있다. 또한, 홈부 (56) 와 삽입 가이드 (24) 사이에는 소직경부 (58) 가 구비되어 있고, 홈 가공 블레이드 (16) 에 의해 절삭된 칩은, 이 소직경부 (58) 의 외주측에 있는 환상 공간(annular space)을 거쳐 배출된다.

상기 복합 공구에 의하면, 드릴 (50) 에 의한 애벌 구멍 (22) 의 절삭가공에 이어서 칩-브레이킹 공구 (52) 에 의해서 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 칩-브레이킹 홈 (30) 이 절삭가공됨으로써, 탭가공 중의 칩이 확실히 분단되어 양호하게 배출되기 때문에, 상기 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 게다가, 칩-브레이킹 공구 (52) 가 드릴 (50) 에 일체적으로 구비되어 있기 때문에 드릴 (50) 에 의한 애벌 구멍 가공 (애벌 구멍 가공 단계) 에 이어서, 공구를 교환하지 않고 칩-브레이킹 공구 (52) 에 의한 칩-브레이킹 홈 (30) 의 가공 (홈 가공 단계)을 연속하여 효율적으로 실시할 수 있다. 또한, 애벌 구멍 (22) 의 직경이 동일하다면, 피치가 다른 복수 종류의 암나사 (32) 의 탭가공에 상기 공구를 공통으로 사용할 수 있다.

도 7 은 도 5 에 나타낸 복합 공구의 선단측에 도 6 에 나타낸 드릴 (50) 의 홈부 (56) 를 소직경부 (58) 를 통해 동축으로 그리고 일체적으로 구비한 구성을 보여준다. 홈부 (56) 에 의한 애벌 구멍 (22) 의 절삭가공에 이어서 칩-브레이킹 공구 (42) 에 의해서 애벌 구멍 (22) 의 내주면에 칩-브레이킹 홈 (30) 이 절삭가공되기 때문에, 탭가공 중 생성된 칩이 확실히 분리되어 양호하게 배출되어 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 칩-브레이킹 공구 (42) 가 절삭탭 (40) 및 드릴로서 기능하는 홈부 (56) 와 일체적으로 구비되어 있기 때문에, 홈부 (56) 에 의한 애벌 구멍 가공(애벌 구멍 가공 단계)에 이어서 칩-브레이킹 공구 (42) 에 의한 칩-브레이킹 홈 (30) 의 가공(홈가공 단계), 그리고 절삭탭 (40) 에 의한 탭가공(탭가공 단계)을 공구 교환없이 연속하여 효율적으로 실시할 수 있다. 또한, 절삭탭 (40) 에 의한 탭가공 후에 칩-브레이킹 공구 (42) 를 암나사 (32) 로부터 뽑아내기 위해서는, 암나사 (32) 에 존재하는 칩-브레이킹 홈 (30) 과 홈 가공 블레이드 (16) 를 일치시켜 뽑아내는 것이 바람직하다.

도 8 의 칩-브레이킹 공구 (60) 는 블레이드부 (62) 의 홈 가공 블레이드 (64) 가 소정의 비틀림 각으로 비틀려 있는 경우에 해당된다. 이 칩-브레이킹 공구 (60) 는 상기 비틀림을 따라서 애벌 구멍 (22) 내로 돌려 넣어져 나선형 칩-브레이킹 홈을 절삭가공하여 칩-브레이킹 공구 (10) 의 작용 및 효과와 동일한 작용 및 효과를 실질적으로 얻을 수 있다. 상기 홈 가공 블레이드 (64) 의 비틀림 각은 탭가공된 암나사 (32) 의 나사홈 (34) 과 교차하도록 적절히 설정될 수 있으며, 통상 약 30 °이하의 비교적 작은 비틀림 각을 채택하는 것이 바람직하다. 블레이드부 (62) 에서 애벌 구멍 (22) 보다 약간 작은 직경을 가지는 원통형부는 본체부에 해당된다. 이 경우, 본 실시형태에서는 블레이드부 (62) 의 길이, 즉, 홈 가공 블레이드 (64) 의 축방향 길이가 비교적 짧기 때문에, 홈 가공 블레이드 (64) 가 칩-브레이킹 홈 안으로 완전히 들어가버릴 우려가 있다. 그러나 홈 가공 블레이드 (64) 는 가공된 칩-브레이킹 홈을 따라 역회전시키면서 축방향으로 후퇴시킴으로써 애벌 구멍 (22) 으로부터 뽑혀질 수 있다. 도 8 은 상기 도 1 에 대응하는 도면으로, 도 8 의 (a) 는 정면도이고, 도 8 의 (b) 는 선단측에서 바라본 저면도이다. 또한, 도 5~도 7 에 나타낸 복합 공구의 칩-브레이킹 공구 (42, 52) 대신에 홈 가공 블레이드 (64) 를 가지는 블레이드부 (62) 를 구비할 수 도 있다.

도 9 의 (a)~도 9 의 (c) 는 칩-브레이킹 공구의 다른 측면을 나타내는 도면으로, 도 9 의 (a) 는 본체부 (70) 의 단면이 삼각형이고, 애벌 구멍 (22) 보다 큰 직경을 가진 세 정점 (70a~70c) 을 그대로 홈 가공 블레이드로서 사용하는 경우를 나타내고, 도 9 의 (b) 는 본체부 (72) 의 단면이 정사각형이고, 애벌 구멍 (22) 보다 큰 직경을 가진 네 정점 (72a~72d) 을 그대로 홈 가공 블레이드로서 사용하는 경우를 나타내며, 그리고 도 9 의 (c) 는, 본체부 (74) 의 단면이 상기 칩-브레이킹 공구 (10, 60) 와 마찬가지로 애벌 구멍 (22) 보다 약간 작은 직경을 가진 원형이고, 단 하나의 홈 가공 블레이드 (74a) 가 구비되는 경우를 나타낸다. 상기 본체부 (70, 72) 는 일직선의 각기둥으로 형성될 수도 있지만, 소정의 꼬임각으로 꼬여, 정점 (70a~70c) 및 정점 (72a~72d), 즉, 홈 가공 블레이드가 축선 둘레에 꼬여 있을 수도 있다. 도 9 의 (c) 에 나타낸 홈 가공 블레이드 (74a) 는 상기 홈 가공 블레이드 (16) 와 같이 직선으로 될 수도 있고, 홈 가공 블레이드 (64) 와 같이 비틀려 있을 수도 있다.

이상, 본 발명에 따른 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 당업자의 지식에 의거하여 여러 가지 변경 및 개량을 가하여 실시할 수 있다.

Claims

애벌 구멍에 절삭탭을 돌려 넣어 암나사를 절삭가공할 때, 칩이 길게 연속하여 배출되는 것을 방지하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구로서,

상기 절삭탭에 의한 상기 암나사의 절삭가공에 앞서 상기 애벌 구멍 내로 삽입되는 본체부와,

이 본체부에 일체적으로 구비되고 상기 애벌 구멍의 내주면에 칩-브레이킹 홈을 형성하는 홈 가공 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구.
제 1 항에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드는, 단면이 대략 삼각형인 노치형 칩-브레이킹 홈을 절삭가공하며, 이 홈 가공 블레이드의 직경은 상기 암나사의 골지름과 대략 같은 것을 특징으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 본체부는 상기 애벌 구멍의 내경과 대략 같은 직경의 원통형 외주면을 구비하고, 이 원통형 외주면에 의해 그 애벌 구멍과 대략 동심으로 위치 결정된 상태로 그 애벌 구멍 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체부의 선단에는 상 기 애벌 구멍의 직경과 대략 같은 대직경으로부터 선단측으로 가면서 직경이 감소 되는 테이퍼형 삽입 가이드가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구.
제 4 항에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드는 절삭가공에 의해 상기 칩-브레이킹 홈을 형성하며, 상기 삽입 가이드 중에서 그 홈 가공 블레이드와 일치하는 부분에는 부분적으로 노치가 형성되고, 또한, 이 홈 가공 블레이드에 의해 절삭된 칩을 수용하여 전방으로 배출하는 칩 포켓이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체부에는 축방향으로 일체적으로 생크가 구비되고, 단독으로 공작기계에 장착되어 사용되는 것을 특징으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드를 갖는 상기 본체부는 상기 절삭탭의 선단부에 일체적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드를 갖는 상기 본체부는 상기 애벌 구멍을 절삭가공하는 드릴의 홈부와 생크 사이에 일체 적으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈 가공 블레이드를 갖는 상기 본체부는 드릴부착 절삭탭의 그 드릴과 그 절삭탭 사이에 일체적으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 탭가공용 칩-브레이킹 공구.
애벌 구멍에 절삭탭을 돌려 넣어 암나사를 절삭가공하는 암나사 절삭가공 방법으로서,

상기 절삭탭에 의한 상기 암나사의 절삭가공에 앞서, 상기 애벌 구멍의 내주면에 그 암나사의 나사홈과 교차하도록 칩 브레이킹 홈을 형성하는 홈 가공 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 암나사 절삭가공 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 칩 브레이킹 홈은 홈 바닥의 직경이 상기 암나사의 골지름과 대략 같도록 구비되는 것을 특징으로 하는 암나사 절삭가공 방법.