KR20060127010A - 방진 절삭 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저렴하며 채터 진동의 억제 효과가 매우 높고, 또한 폭넓은 가공 직경이나 절삭 조건에 단순한 구조로 대응할 수 있는 홀더를 구비한 방진 절삭 공구를 제공하는 것을 과제로 하고 있다. 홀더(1)의 섕크부(2)에 포켓(4)을 마련하고, 그 포켓(4)에 제진 피스(5)를 홀더(1)에 대해 상대 운동이 가능하고, 또한 튀어 나오는 것을 불가능하게 삽입하고, 이 제진 피스(5)가 절삭 가공 시에 홀더로부터 운동 에너지를 받아 포켓의 대향 위치의 내벽(4a, 4b)에 교대로 충돌하고, 그 충돌이 면 접촉하거나 복수 부위에서의 선 접촉, 또는 복수 부위에서의 점 접촉으로서 일어나 홀더의 진동이 감쇠되도록 하였다.

홀더, 섕크부, 포켓, 제진 스페이스, 내벽

Description

방진 절삭 공구{VIBRATION-DAMPING CUTTING TOOL}

본 발명은, 주로 채터 진동(Chatter-vibration)이 문제가 되는 절삭 가공에 있어서, 그 채터 진동을 간소하면서 저렴한 구조로 효과적으로 감쇠시키는 것을 가능하게 한 방진 절삭 공구에 관한 것이다.

홀더 내에 댐퍼 등을 조립하고, 관성을 이용하여 채터 진동을 억제하는 방법은 잘 알려져 있다. 특히, 내경을 가공하는 볼링 바이트에서는 홀더의 크기가 워크의 구멍 직경에 의해 제약되기 때문에, 가는 섕크로 돌출량을 길게 할 수 없어 채터 진동이 발생하기 쉽다. 이로 인해, 방진 절삭 공구의 종래 기술은 볼링 바이트에 관한 것이 많다. 이하의 설명은, 주로 그 볼링 바이트를 예로 들어 행한다.

예를 들어, 하기 특허 문헌 1에는 도5에 도시한 방법, 즉 홀더(1)에 후단부로부터 구멍(21)을 뚫어 날끝에 가까운 구멍의 선단부 부분에 댐퍼(22)를 마련하고, 구멍의 중공부에는 초경의 코어 막대(23)를 삽입하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 하기 특허 문헌 2에는 홀더의 중앙부에 깊은 구멍을 형성하고, 그 속에 점성 유체와 웨이트를 배치한 선삭 공구가 개시되고, 또한 하기 특허 문헌 3에는 공구 본체에 마련한 구멍에 로드 스프링을 삽입하고, 이 로드 스프링과 구멍 사이에 점탄성체를 개재하고, 로드 스프링의 선단부에 커팅 헤드를 마련하고, 커팅 헤드와 공구 본체 사이에 마찰 흡진재를 배치한 절삭 공구가 개시되어 있다.

특허 문헌 1, 2에 기재된 절삭 공구는 댐퍼의 관성을 이용하여 채터 진동을 부정한다. 또한, 특허 문헌 3에 기재된 절삭 공구는 진동 에너지를 마찰열로 변환하여 공구 본체에 전파하는 진동을 저감시킨다.

이러한 것 외에, 섕크에 마련한 삽입 구멍에 섕크라 함은 다른 재질의 댐퍼를 테이퍼 끼워 맞추어 삽입하고, 섕크와 댐퍼의 접촉 마찰을 이용하여 진동을 감쇠시키는 볼링 바(하기 특허 문헌 4 참조)나, 공구 본체의 내부에 진동 에너지를 흡수하는 제진재를 조립하여 진동을 감쇠시키는 공구도 있다(하기 특허 문헌 5, 6 참조).

특허 문헌 1 내지 3의 방진 절삭 공구는 섕크에 깊은 구멍을 뚫어 그 구멍에 댐퍼를 삽입하고 있기 때문에, 소직경으로 섕크 길이가 긴 내경 가공용 홀더인 경우에는, 특히 구멍 가공을 건드릴 등으로 행하지 않고, 가공 비용이 높게 되어 비용에 영향을 끼친다. 또한, 댐퍼를 삽입하는 중공부를 크게 취하고 있기 때문에 홀더의 강성이 저하된다. 또한, 구조가 복잡하고 이것도 비용 상승의 요인이 되는 등의 문제가 있다.

또한, 이러한 홀더는 구조가 복잡하기 때문에 섕크 직경이 규제되어(그로 인해 내경 가공에서는 가공 직경이 규제됨), 방진 효과를 얻는 데 있어서의 절삭 조건이 한정된다는 문제도 있다.

특허 문헌 4, 5가 개시되어 있는 공구도 같은 문제를 갖고 있다. 또한, 진동 에너지를 제진재로 흡수하는 방법은 제진재로서 감쇠 성능이 높은 Mn-Cu계 제진 합금 등을 이용할 필요가 있지만, 이러한 합금은 고가로 가공성도 좋지 않은 등의 문제를 안고 있는 것이 많고, 성능 및 비용의 양면이 우수한 공구를 실현하는 것이 어렵다.

또한, 제진재를 사용하는 것은 비용 저감으로 인해 제진재의 사용량을 감하면 만족한 감쇠 효과를 얻을 수 없고, 반대로 제진재의 사용량을 늘리면 공구의 강성이나 강도가 저하되어 휘어짐의 증대나 내구성의 저하를 초래한다.

이 외에, 섕크와 댐퍼의 접촉 마찰을 이용하여 진동을 감쇠시키는 방법의 경우, 진동 감쇠 효과를 높일 목적으로 마찰 면적을 넓히면 가공 부위의 증가에 의한 비용 증가가 고려되게 되고, 섕크에 대한 댐퍼의 밀착성이 나쁜 경우에는 강성이 저하되어 오히려 절삭 진동이 커질 위험성도 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2003-136301호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 평6-31507호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 제2979823호 공보

특허 문헌 4 : 일본 특허 공개 평6-31505호 공보

특허 문헌 5 : 일본 특허 공개 제2001-96403호 공보

특허 문헌 6 : 일본 특허 공개 제2003-62703호 공보

본 발명은, 종래의 방진 절삭 공구에 나타난 상기의 과제를 해결하여, 저렴하며 채터 진동의 억제 효과가 매우 높고, 또한 폭넓은 가공 직경이나 폭넓은 절삭 조건에 간단한 구조로 대응할 수 있는 홀더를 구비한 방진 절삭 공구를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 있어서는 도1에 도시한 바와 같이 홀더(1)의 섕크부(2)에 포켓(4)을 마련하고, 그 포켓(4)에 제진 피스(5)를 홀더에 대해 상대 이동 가능하고 또한 튀어 나오는 것을 불가능하게 삽입하였다. 또한, 제진 피스(5)가 절삭 가공에 수반하여 홀더(1)가 진동하였을 때에 관성으로 대향 위치의 포켓 내벽에 교대로 충돌하고, 그 충돌이 면 접촉, 복수 부위에서의 선 접촉, 또는 복수 부위에서의 점 접촉으로서 일어나 홀더의 진동이 감쇠되도록 하였다.

이 방진 절삭 공구는, 바람직한 형태로서 홀더의 섕크부에 대향 배치의 제1 내벽면과 제2 내벽면을 갖는 포켓을 마련하고, 그 포켓에 상기 제1 내벽면과 제2 내벽면 각각에 대면시키는 면을 구비한 제진 피스가 튀어 나오는 것을 불가능하게 삽입하고, 상기 포켓의 제1 내벽면과 제2 내벽면 및 이러한 면에 대면시키는 제진 피스의 면을 평면으로 구성하여 절삭 시에 상정되는 홀더의 진동 방향에 대해 교차하는 방향으로 배치하고, 상기 제1, 제2 내벽면과 제진 피스 사이에 제진 피스를 가동으로 이루는 간극을 마련한 것이 고려된다.

제진 피스(5)는, 복수개로 나눠 그것을 단일의 포켓에 삽입해도 좋다. 또한, 독립된 포켓을 복수개 마련하고, 복수로 나눈 제진 피스를 각 포켓에 따로따로 삽입해도 좋다. 또한, 이 제진 피스(5)는 포켓(4)에 복수 부위에서 선 접촉 혹은 점 접촉시키더라도 효과가 있지만, 보다 좋은 효과를 얻기 위해 가능한 한 넓은 면으로 포켓(4)의 벽면에 접촉시키는 것이 좋다. 도1에 있어서의 축 직각 단면 형상(섕크의 축 직각 단면에 나타나는 형상)을 정사각형으로 하고, 대향 배치의 포켓 벽면(4a, 4b)에 교대로 충돌시키는 면(5a, 5b)의 면적을, 다른 면(5c, 5d)의 면적보다도 크게 하면 그 요구에 응할 수 있다.

제진 피스(5)는 축 직각 단면 형상을 정사각형으로 한 것이 바람직하다. 이 제진 피스(5)의 평면에서 보아 형상은, 특별히 한정되지 않고 임의의 형상을 선택할 수 있다.

또한, 이 제진 피스(5)는 비중이 섕크부(2)의 재질보다도 큰 재료로 형성하는 것이 좋다. 예를 들어, 섕크부(2)를 강으로 형성하는 경우에는, 강의 비중이7.8이기 때문에, 비중이 7.8 이상인 초경 합금이나 중금속 등으로 형성하면 바람직하다. 비중이 섕크부(2)의 재질과 동등 또는 그것보다도 작은 재료로 형성한 것도 유효하지만, 비중이 큰 재료를 사용하면 필요한 무게를 작은 사이즈의 피스로 확보할 수 있다.

벽면(4a, 4b)과 그러한 벽면에 충돌시키는 제진 피스(5) 사이의 간극은, 0.01 내지 0.5 ㎜ 정도로 하는 것이 좋다. 또한, 벽면(4a, 4b)은 절삭 시에 상정되는 홀더의 진동 방향에 대해 교차각이 되는 면으로 한다. 보다 바람직하게는, 진동 방향에 대해 거의 직교하는 면으로 하는 것이 좋다.

또한, 포켓(4)은 그 폭(w)을 섕크 직경(D) 또는 섕크 폭(W)의 20 ％ 내지 100 ％, 벽면(4a, 4b) 사이의 높이(h)를 섕크 높이(H)의 5 ％ 내지 70 ％로 설정하는 것이 좋다. 여기서 말하는 폭과 높이는 섕크의 축 직각 단면에 있어서의 폭과 높이이며, 이는 이하도 동일하게 한다.

이러한 방진 절삭 공구는, 도2에 도시한 바와 같이 섕크부(2)에 마련한 포켓(4)을 홀더(1)의 측면으로부터 가공하고, 피스 유지 수단이나 덮개(6) 등의 봉인 수단을 구비시켜 그러한 수단으로 포켓(4)에 삽입한 제진 피스(5)를 포켓 내에 유지하는 형태, 도3에 도시한 바와 같이 포켓(4)을 날끝(7a)이 배치되는 측과는 반대측의 홀더 측면(1a)으로부터 가공하고, 그 포켓(4)을 칼 도구의 날끝(7a)이 배치되는 측의 측면(1b)에 관통하지 않은 고정 구멍으로 한 형태, 혹은 도4에 도시한 바와 같이 홀더의 섕크부(2)와 헤드부(3)를 따로따로 형성하고, 섕크부(2)의 선단부에 개방시켜 마련한 포켓(4)에 제진 피스(5)를 삽입하고, 섕크부(2)의 선단부에 홀더부(3)를 접합하여 섕크부 선단부에 있는 포켓(4)의 입구를 막는 형태 등이 고려된다.

어느 쪽의 형태의 공구도, 포켓(4)은 축 방향 길이(c)(도1 참조)를 섕크 직경(D)[또는 섕크 높이(H)]의 50 ％ 내지 250 ％로 하고, 이 포켓(4)을 공구의 선단부측에 치우친 위치, 구체적으로는 칼 도구의 날끝으로부터 포켓 설치점까지의 거리(e)(도1 참조)가, 섕크 직경(D)의 50 ％ 내지 250 ％ 정도가 되는 위치에 설치하는 것이 좋다. 포켓 길이(c)의 보다 바람직한 값은, 볼링 바이트에 대해서는 섕크 직경(D)의 100 ％ 내지 150 ％ 정도, 날끝으로부터 포켓 설치점까지의 거리(e)의 보다 바람직한 값은 섕크 직경(D)의 150 ％ 내지 220 ％ 정도이지만, 이들은 절삭 조건 등에 의해 적정치가 변한다.

또한, 포켓(4)은 볼링 바이트 등의 내경 가공용 공구에서는 폭(w)이 섕크 직경(D) 또는 섕크 폭(W)의 50 ％ 내지 100 ％, 높이(h)가 섕크 높이(H)의 20 ％ 내지 40 ％의 범위로 하면 특히 바람직하지만, 공구의 사이즈 등에 따라서는 그 범위로부터 벗어난 치수라도 좋은 효과를 기대할 수 있다.

예를 들어, 섕크 직경(D)이 ø20 ㎜를 넘는 볼링 바이트는 포켓(4)의 폭(w)을 0.2D 내지 0.5D(0.2W 내지 0.5W), 높이(h)를 0.2H 내지 0.5H로서도 높은 효과를 얻을 수 있었다.

또한, 담금질강 등 고경도재의 가공에 이용하는 공구나, 와이퍼부 칩으로 가공을 행하는 공구는 포켓(4)의 폭(w)을 0.5D 내지 1.0D(0.5W 내지 1.0W), 높이(h)를 0.4H 내지 0.7H 정도로 하였을 때의 효과가 높았다.

또한, 포켓의 폭(w)을 0.2D 내지 1.0D(0.2W 내지 1.0W), 높이(h)를 0.05H 내지 0.2H 정도로 한 것은, 탄소강의 고속 가공이나 스테인리스강의 가공에 있어서의 채터 진동의 억제 효과가 높았다.

홀더가 진동하면, 포켓에 수납한 제진 피스가 관성으로 진동하여 포켓의 내벽을 직접 두드린다. 그때 제진 피스의 진폭은 홀더의 진폭과는 반대 위상이 되고, 그로 인해 홀더의 진동이 부정되어 채터 진동이 저감된다. 특히, 본 발명에 있어서는 포켓에 대해 제진 피스가 면 접촉하도록 하였으므로, 혹은 복수 부위에서 선 접촉 또는 점 접촉하도록 하였기 때문에, 제진 피스의 하중이 넓은 범위로 분산되어 포켓의 내벽에 가해지고, 이것이 유효하게 작용하여 채터 진동을 대폭 억제하는 것이 가능해진다.

제진 피스를 충돌시키는 포켓의 벽면이 상정되는 홀더의 진동 방향에 대해 거의 직교하는 방향으로 되어 있으면, 제진 피스로부터의 에너지(홀더 진동을 부정하는 에너지)가 손실없이 섕크에 전해지므로, 제진 피스와 포켓이 작아서 좋고, 포켓 설치에 의한 섕크의 강성 저하를 적게 하여 채터 진동의 억제 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 포켓을 홀더의 측면으로부터 가공할 수 있으므로, 제조가 용이하고, 그것에 의한 제조 비용의 대폭 삭감이 도모되어, 보다 저렴한 방진 절삭 공구를 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 홀더의 섕크부와 헤드부를 따로따로 형성하고, 섕크부에 형성한 포켓에 섕크부의 선단부측으로부터 제진 피스를 삽입하는 구조로 해도, 채터 진동에 대해 가장 효과적인 제진 피스를 삽입할 수 있기 때문에, 큰 댐퍼 삽입용의 구멍을 가공할 필요가 없고, 포켓 설치에 의한 섕크의 강성 저하를 최소한으로 억제하면서 구조의 간소화를 도모하여 공구 비용을 대폭 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 제진 피스를 작게 하여 그 중량이 부족하면 방진 효과가 불충분해지고, 한편 제진 피스가 지나치게 크면 포켓이 커져 섕크의 강성이 희생하게 된다. 이 문제점을 회피하기 위해 포켓의 크기는 앞서 서술한 범위 내로 두는 것이 좋다.

또한, 포켓의 길이(c)가 섕크 직경(D) 또는 섕크 높이(H)의 50 ％ 이하이면 제진 피스가 작게 되어 충분한 효과를 기대할 수 없고, 한편 그 길이(c)가 D 또는 H의 250 ％를 넘으면 섕크의 강성 저하가 커지고, 홀더 돌출량(지지점으로부터 날끝까지의 돌출량)을 섕크 직경의 3배 이상으로 하여 행하는 일반적인 절삭 형태로 채터가 쉽게 발생하게 된다.

도1의 (a)는 본 발명의 공구의 일 형태를 도시하는 평면도, (b)는 도1의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도2의 (a)는 본 발명의 공구의 다른 형태를 도시하는 평면도, (b)는 도2의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도3의 (a)는 또 다른 형태를 도시하는 평면도, (b)는 도3의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도4의 (a)는 또 다른 형태를 도시하는 평면도, (b)는 도4의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도5의 (a)는 종래의 방진 바이트의 기본 구조를 도시하는 평면도, (b)는 도5의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도6의 (a)는 공구의 실시 형태를 도시하는 평면도, (b)는 도6의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도7의 (a)는 도6의 공구의 포켓을 θ°기울인 상태의 평면도, (b)는 도6의 공구의 포켓을 θ°기울인 상태의 단면도이다.

도8의 (a)는 도6의 공구의 포켓을 θ°= 90°기울인 상태의 평면도, (b)는 도6의 공구의 포켓을 θ°= 90°기울인 상태의 단면도이다.

도9의 (a)는 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 도9의 (a)의 X-X선부의 단면도, (c)는 마찬가지로 Y-Y선부의 단면도이다.

도10은 포켓 형상의 차이에 의한 홀더 변형량의 비교도이다.

도11은 효과의 확인 실험에 이용한 공구의 사양을 도시하는 도면이다.

도12는 도11의 공구 효과의 확인 시험 결과를 도시하는 도면이다.

도13은 도9의 공구의 제진 피스를 직방체 형상의 것으로 치환한 도면이다.

도14의 (a)는 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 도14의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도15의 (a)는 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 도15의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도16은 포켓을 섕크 중심으로부터 편심시킨 예를 나타내는 단면도이다.

도17의 (a)는 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 도17의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도18의 (a)는 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 공구의 측면도, (c)는 도18의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도19는 포켓과 제진 피스의 변형예를 나타내는 평면도이다.

도20은 포켓의 배치 상태를 바꾼 예를 나타내는 단면도이다.

도21은 도18의 공구 효과의 확인 시험 결과를 도시하는 도면이다.

도22의 (a)는 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 공구의 측면도, (c)는 도22의 (a)의 X-X선부의 단면도이다.

도23의 (a)는 또 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 공구의 측면도이다.

도24의 (a) 또 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 공구의 측면도이다.

도25는 도22의 공구 효과의 확인 시험 결과를 도시하는 도면이다.

도26의 (a)는 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 공구의 측면도이다.

도27의 (a)는 또 다른 실시 형태의 공구의 평면도, (b)는 공구의 측면도이다.

도28은 도26의 공구 효과의 확인 시험 결과를 도시하는 도면이다.

도29는 또 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이다.

도30의 (a)는 제진 피스의 단면의 다른 예를 나타내는 도면, (b) 내지 (d)는 제진 피스의 단면의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

도31은 제진 피스의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도32의 (a)는 제진 피스의 평면의 다른 예를 나타내는 도면, (b)는 제진 피스의 평면의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

<부호의 설명>

1 : 홀더

2 : 섕크부

3 : 헤드부

4 : 포켓

4a : 제1 내벽면

4b : 제2 내벽면

5 : 제진 피스

5a 내지 5f : 평면

6 : 덮개

7 : 슬로우어웨이 칩

8 : 클램프 수단

9 : 오일 홀

10 : 설치 구멍

11 : 고정 핀

12 : 구멍

이하에, 본 발명의 방진 절삭 공구의 실시예를 첨부 도면에 따라서 설명한다.

<제1 실시예>

도6에, 본 발명의 방진 절삭 공구의 일 형태를 도시한다. 도시의 공구는 볼링 바이트이며, 홀더(1)의 선단부에 슬로우어웨이 칩(7)을 클램프 수단(8)으로 클램프하여 착탈 가능하게 장착하고 있다. 홀더(1)의 섕크부(2)에 방전 가공 등에 의해 한쪽의 측면으로부터 다른 쪽의 측면에 관통하는 구멍을 뚫고, 홀더(1)의 선단부측에 치우쳐 마련한 그 구멍을 포켓(4)으로 하여 그 포켓(4)에 비중이 15.1의 초경 합금제의 직방체의 제진 피스(5)를 삽입하고, 포켓(4)의 양단부를 덮개(6)로 봉쇄하여 제진 피스(5)가 외부로 튀어 나오지 않도록 하고 있다. 포켓(4)은 축 직각 단면 형상이 정사각형이 되는 포켓으로 하고 있고, 평행 배치의 벽면(4a, 4b)을 갖는다. 홀더(1)의 섕크부(2)는 원형 단면의 것을 도시하였지만, 본 발명을 적용하는 공구의 섕크부는 모서리 단면이라도 좋다.

제진 피스(5)는 높이(a)와 폭(f)을 포켓(4)의 치수보다도 0.15 ㎜ 정도 작게 하고, 포켓의 벽면(4a, 4b)에 대응시킨 평면(5a, 5b)을 구비시켜 이들의 면과 포켓(4) 사이에 생긴 간극(클리어런스)의 범위 내에서의 움직임이 허용되도록 하고 있다.

이 제진 피스(5)는 포켓(4) 내에서 가동인 것이 필수이며, 포켓(4)의 벽면과 간섭하여 홀더(1)와의 상대 이동이 허용되지 않으면 채터 억제의 효과가 발휘되지 않는다. 또한, 제진 피스(5)가 극단적으로 작으면, 그 제진 피스(5)의 중량이 부족하여 만족한 채터 억제를 얻을 수 없다. 발명자들의 연구에 따르면, 섕크 직경(D)이 ø20 ㎜ 이하의 비교적 소직경의 홀더에서는 제진 피스(5)를 포켓(4)에 대해 0.5 ㎜ 정도보다도 작고, 제진 피스(5)가 움직이는 클리어런스가 있으면 효과가 있는 것을 알고 있다. 제진 피스(5)와 포켓(4) 사이의 간극은 0.01 ㎜보다도 작으면 홀더(1)나 제진 피스(5)가 열 변형하는 등으로 하여 제진 피스(5)가 포켓 내에서 움직이지 않게 되는 경우가 있기 때문에, 0.01 ㎜ 내지 0.5 ㎜ 정도로 하는 것이 좋다. 특히, 포켓(4)에 대해 제진 피스(5)를 0.1 ㎜ 내지 0.3 ㎜ 정도 작게 하였을 때의 효과가 가장 높다. 단, 섕크 직경(D)이 예를 들어 ø20 ㎜보다 큰 경우에는 포켓(4) 사이의 간극을 크게 해도 제진 피스(5)의 무게를 부족하지 않게 확보할 수 있기 때문에, 제진 피스(5)가 포켓(4)보다도 0.5 ㎜ 이상 작아도 효과가 있다.

제진 피스(5)는 홀더(1)의 재질이 강인 경우에는 강의 비중 7.8 이상의 비중을 갖는 재료로 형성하면 바람직하다. 그 비중은, 큰 쪽이 같은 효과를 얻는 데 있어서의 포켓 사이즈가 작게 되므로 유리하다. 일반적으로는, 비중이 14 내지 16인 초경 합금이나, 비중이 18 정도의 중금속이 쉽게 입수되어 가공도 용이하며 제진 피스(5)의 재료로서 적합하다. 물론, 이보다도 비중이 큰 재료가 있으면, 그것을 사용해도 좋다.

포켓(4)의 크기는 지나치게 크면 홀더(1)의 강성이 저하되어 공구의 가공 정밀도 가공 치수나 면 거칠기가 악화되거나, 공구가 반대로 쉽게 채터된다. 또한, 이 포켓(4)이 지나치게 작으면 제진 피스(5)도 작아져 채터 억제의 효과가 저하된다. 덧붙여, 포켓(4)의 특히 높이 치수(h)가 지나치게 작은 경우에는 포켓을 가공하는 엔드밀 등의 공구의 직경이 작아지기 때문에 가공이 곤란해진다.

이러한 여러 사정을 고려하면, 포켓(4)은 그 폭(w)이 섕크 직경(D) 또는 섕크 폭(W)의 20 ％ 내지 100 ％, 그 높이(h)가 섕크 직경(D) 또는 섕크 높이(H)의 5 ％ 내지 70 ％가 적당하다. 채터 방지 효과와 가공 시 홀더의 휘어짐에 기인하는 가공 정밀도의 악화 및 제작이 용이함 등을 고려하여 종합적으로 판단하면, 섕크 직경(D) = ø20 ㎜ 이하의 비교적 소직경의 홀더에서는 폭(w)이 섕크 직경(D) 또는 섕크 폭(W)의 50 ％ 내지 100 ％, 보다 바람직하게는 70 ％ 내지 95 ％, 높이(h)가 섕크 직경(D) 또는 섕크 높이(H)의 20 ％ 내지 40 ％, 보다 바람직하게는 20 ％ 내지 30 ％가 적합하다.

또한, 포켓(4)의 길이(c)와, 공구 선단부로부터 포켓 설치점까지의 거리(e)는 섕크 직경(D)의 50 ％ 내지 250 ％가 좋았다. 특히, 볼링 바이트로서는 포켓(4)의 길이(c)를 섕크 직경(D)의 100 ％ 내지 150 ％ 정도, 날끝으로부터 포켓까 지의 거리(e)를 150 ％ 내지 220 ％ 정도로 하였을 때에 가장 효과가 높았다. 섕크 직경(D)이 ø20 ㎜보다 큰 경우에는 포켓이 작아도 방진 효과가 얻어지기 때문에, 특히 포켓(4)의 폭(w)을 섕크 직경(D)의 50 ％ 정도까지 작게 해도 효과가 있다.

도7에 도시한 포켓(4)의 설치각(θ)은 절삭력의 이러한 방향에 따라서 적절하게 설정하면 좋다. 일반적인 내경 가공용 공구에서는 벽면(4a, 4b)을 수평하게 한 포켓으로 채터 진동 억제의 목적을 충분히 달성할 수 있다. 항상 일정 조건으로 절삭하는 경우에는 수평면을 기준으로 하여 0°내지 45°의 범위로 기울고, 절삭력의 주분력과 배분력의 합력에 대해 벽면(4a, 4b)이 직각 방향이 되는 포켓을 마련하여 거기에 제진 피스(5)를 삽입하면 보다 효과적이다. 또한, 배분력이 극단적으로 높아지는 특수한 가공에서는, 도8에 도시한 바와 같이 포켓(4)을 수직으로 하는 것도 생각되지만, 일반적인 내경 가공용 공구에 대해서는 이러한 방향의 포켓을 마련해도 채터 억제의 효과가 작아 그다지 의미가 없다.

<제2 실시예>

도9는 가공 정밀도가 중시되는 경우에 유효한 형태를 도시하고 있다. 도6의 공구는 제진 피스(5)를 크게 할 수 있어 채터 억제의 효과를 높이기 쉬운 반면, 포켓(4)이 섕크부(2)를 관통하고 있기 때문에 홀더(1)의 강성이 저하되어 가공 정밀도가 저하될 경향이 높아진다. 도9의 방진 절삭 공구는 그 문제를 해결할 수 있다.

도9의 방진 절삭 공구는 날끝(7a)이 배치되는 측과는 반대측의 측면(1a)으로 부터 섕크부(2)에 포켓(4)을 엔드밀로 가공하여 마련하고 있다. 포켓(4)의 양단부는 엔드밀의 외경을 전사하여 원호 형상으로 하고, 또한 홀더(1)의 강성 저하를 억제하기 위해, 포켓(4)은 날끝(7a)이 배치되는 측의 측면(1b)을 두께로 2 ㎜ 정도 남긴 고정 구멍으로 하고, 측면(1a) 측에 있는 입구를 제1 실시예와 같이 덮개(6)로 막아 제진 피스(5)의 튀어 나오는 것을 방지하는 구조로 하고 있다. 덮개(6)는 홀더(1)의 재료와 같은 강이라도 좋지만, 초경 합금으로 형성하여 홀더(1)에 견고하게 부착하면, 포켓 설치에 의한 홀더의 강성 저하를 작게 할 수 있다.

도9의 방진 절삭 공구는 포켓(4)을 고정 구멍으로 하고 있고, 이것이 공구의 실용성을 더 높이는 면에서 중요한 포인트가 된다. 발명자들은, 우선 도6의 공구를 시험 제작하여 매우 높은 채터 억제 효과를 확인하였다. 그런데, 도6의 구조는 채터의 억제 효과는 높지만, 홀더의 강성 저하를 피할 수 없으므로 그에 의한 가공 정밀도의 악화가 염려되었다.

그래서, 건축 자재 등에 다용되고 있는 H형 강의 구조를 응용한 것 등 수종류의 구조에 대해 강성의 차이를 검토하였다. 그 결과를 도10에 도시한다. 상기 도면의 A 내지 D는, 도1의 (a)에 도시한 홀더의 X-X선에 따른 단면 형상을 나타내고 있다. 도10에서 알 수 있는 바와 같이, 포켓(4)을 원통 구멍으로 형성하는 도6(도10의 A)의 구조에서는, 방진 기구가 없는 일반의 강제 섕크를 이용한 내경 가공용 공구에 비해 하중에 의한 변형량이 약 40 ％ 커진다. 이에 대해, 도9의 구조(도10의 B)는 하중에 의한 변형량이 약 9 ％로 억제되어, 포켓 설치에 의한 강성 저하가 작아 가공 정밀도의 안정화를 도모할 수 있다. 이 효과는, 도10에서 알 수 있는 바와 같이 다른 구조로서는 얻어지지 않는다.

도9의 구조는 덮개(6)를 초경 합금으로 형성하여 섕크부(2)에 견고하게 고정함으로써 하중에 의한 섕크의 변형량을 구멍이 없는 일반적인 강 섕크와 동등하게 하는 것도 가능하다.

또한, 측면시에서 양단부가 원호면이 된 포켓(4)에 삽입하는 제진 피스(5)는, 도13에 도시한 바와 같은 직방체 형상이라도 좋다. 양단부를 평탄하게 해도 제진 피스의 중량을 부족하지 않게 확보할 수 있는 경우에는, 도13의 직방체 형상의 제진 피스쪽이 원호면의 가공을 생략할 수 있어 유리하다.

다음에, 본 발명의 채터 억제 효과를 확인하기 위해, ISO 규격 S12M-STUPR1103에 준한 형상의 홀더를 이용한 공구를 시험 제작하여 절삭 실험을 행하였다. 이 공구의 치수 제원은, 도1에 도시한 섕크 직경(D) = ø12 ㎜, 공구 선단부로부터 포켓 설치점까지의 거리(e) = 21 ㎜, 포켓 길이(c) = 15 ㎜, 포켓 폭(w) = 8 ㎜, 포켓 높이(h) = 3 ㎜, 도1의 (w - f) = 0.1 ㎜이다. 또한, 도10에 도시한 t는 2 ㎜로 하였다.

실험에 이바지한 절삭 공구는, 도11에 도시한 제1 내지 제6 발명품과 제1 내지 제5 비교품이다. 제1 내지 제6 발명품과 제1 내지 제3 비교품은 포켓의 높이와 폭, 제진 피스의 크기, 재질을 변화시킨 것, 제2 비교품은 제진 피스와 포켓 사이의 클리어런스를 0으로 한 것, 제4 비교품은 일반적인 강제 섕크의 홀더를 사용한 것, 제5 비교품은 섕크를 초경 합금으로 형성한 것이다. 또한, 제5 비교품 이외의 공구의 섕크 재질은 강이다.

절삭 실험은 피삭재로서 일반적인 합금강 SCR420을 준비하고, 이를 절삭 속도 80 m/min, 160 m/min, 절입량 0.2 ㎜, 이송 속도 0.1 ㎜/rev의 조건으로 공구 홀더로부터의 돌출량을 변화시켜(돌출량 = 48 ㎜, 60 ㎜, 72 ㎜, 84 ㎜) 절삭하고 채터 발생의 유무를 조사하였다.

도12에 그 결과를 도시한다. 도12에는 채터가 발생하지 않는 것을 ○으로, 채터가 발생한 것을 ×로 나타내고 있다. 이 실험 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 발명품은 채터 억제의 효과가 매우 높다. 그 중에서도 제1, 제3, 제5 발명품은 홀더를 초경 합금으로 형성한 제5 비교품보다도 우수한 채터 억제의 효과가 얻어지고 있다.

채터 억제의 효과에 대해 시판된 몇 개의 업체의 방진형 볼링 바이트와의 비교도 행하였다. 동일 조건으로 각 공구에 의한 절삭을 실시한 바, 시판품은 모두 채터 진동에 의한 소리(가공 중에 금속음)가 확인되었다. 이에 대해, 발명품은 절삭 조건에 따라서는 가공의 초기에 약간 소리가 났지만, 그 소리가 즉시 그쳐 거의 무음에서의 가공이 이루어졌다. 또한, 처음부터 마지막까지 거의 소리가 나지 않고, 절삭이 진행되고 있는 것을 모르는 상황일 때도 있었다.

<제3 실시예>

도14에 또 다른 실시 형태를 도시한다. 도14의 방진 절삭 공구는 홀더(1)의 섕크부(2)와 헤드부(3)를 따로따로 제작하고, 그 양자를 일체적으로 조합시키고 있다. 헤드부(3)는 섕크부(2)에 대해 제거 불가능하게 접합해도 좋고, 착탈 가능하게 접속하여 헤드부(3)가 파손되었을 때 교환 수리를 가능하게 해도 좋다.

이 구조는 포켓(4)을 섕크부(2)의 선단부에 개구시켜 형성하고, 이 포켓(4)에 제진 피스(5)를 삽입함으로써 헤드부(3)를 덮개로서 기능시킬 수 있기 때문에, 전용의 덮개를 생략할 수 있다. 또한, 포켓(4)을 방전 가공 등으로 형성하면 섕크부(2)를 초경 합금으로 형성할 수 있어 강성이 높고, 채터 진동의 억제 효과도 매우 높은 내경 가공용 방진 절삭 공구가 얻어진다.

<제4 실시예>

도15에 도시한 바와 같이, 홀더(1)의 양측면으로부터 포켓(4)을 가공하여 섕크 중앙의 두께를 남기는 것도 고려된다. 이 구조는, 기존의 서술한 것 외에 실시 형태와 비교하여 제진 피스(5)가 작게 되므로 채터 억제의 효과가 약간 저하되지만, 좌우의 포켓 사이에 남겨진 두께부에 축 방향으로 연장되는 급유 구멍을 형성하여 절삭액을 날끝 선단부에까지 효과적으로 공급할 수 있다.

<제5 실시예>

도16의 방진 절삭 공구는 포켓(4)을 섕크부(2)의 중심으로부터 하측(상측도 가능)으로 치우쳐 설치한 것이고, 이 구조라도 포켓(4)의 상측 부분에 스페이스를 확보하여 거기에 급유 구멍(9)을 형성할 수 있다.

<제6 실시예>

도17은 포켓(4)으로부터의 제진 피스(5)의 튀어 나오는 것을 방지하는 수법의 다른 예이다. 도면과 같이 제진 피스(5)에 그 제진 피스를 상하로 관통하는 설치 구멍(10)을 마련하고, 그 설치 구멍(10)에 구멍 직경보다도 가는 고정 핀(11) 등을 통해 제진 피스의 변두리를 방지해도 좋고, 이 구조는 덮개를 필요로 하지 않 는다.

<제7 실시예>

도18에 본 발명의 방진 절삭 공구의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 공구는 볼링 바이트에 있어서 홀더(1)의 섕크부(2)에 형성하는 포켓(4)의 폭(w)과 높이(h)를 모두 섕크 직경(D)의 20 ％ 내지 50 ％로 한 예를 나타내고 있지만, 적용 대상은 볼링 바이트일 필요는 없으며, 포켓 사이즈도 여기에 예로 든 수치로 한정되지 않는다. 또한, 포켓(4)은 반드시 섕크에 옆으로부터 가공할 필요는 없고, 도18에 도시한 바와 같이 섕크부(2)에 상방(또는 하방)으로부터 가공하고, 그 포켓(4)에 제진 피스(5)를 삽입한 후, 덮개(6)로 포켓(4)의 입구를 막는 구조로 해도 좋다. 덮개(6)는 초경 합금으로 형성한 것이 포켓 설치에 의한 강제 섕크의 강성 저하를 보충할 수 있어 바람직하다.

포켓(4)은 엔드밀로 가공하면 전단부와 후단부가 도19에 도시한 바와 같이 원호형이 된다. 이에 맞춰, 제진 피스(5)의 길이 방향 양단부를 도19의 (b)에 도시한 원호나 도19의 (c)에 도시한 산 형상으로 하면, 제진 피스의 중량을 보다 크게 할 수 있지만, 제진 피스(5)의 길이 방향 양단부는 도19의 (a)와 같이 축 직각에 커트해도 좋다.

제진 피스(5)의 방향[포켓(4)의 설치각]은 절삭 저항이 작용하는 방향에 대해 면(5a, 5b)이 수직으로 되는 방향으로 하는 것이 좋고, 그로 인해 면(5a, 5b)은 반드시 수평이 되지 않고 도20의 (a)와 같이 기울 수 있다.

제진 피스(5)의 단면 형상도 정방형일 필요는 없다. 절삭력이 작용하는 방 향에 대해 수직인 면(5a, 5b)의 면적을 그러한 면에 대해 직각인 면(5c, 5d)의 면적보다도 넓게 한 한쪽이 진동 감쇠의 효과가 높다. 이 제진 피스(5)는 복수개로 분할하여 포켓(4)에 수납할 수 있고, 이것으로서도 충분한 진동 감쇠 효과가 얻어진다.

또한, 포켓(4)의 위치는 도20의 (b)와 같이 섕크의 중앙으로부터 벗어나 있어도 좋다. 이 쪽이 포켓(4)의 가공을 쉽게 하여 비용을 저감할 수 있는 경우가 있다. 또한, 제진 피스(5)가 섕크 중심으로부터 벗어난 위치에서 포켓 벽면에 충돌하여 섕크에 나사력이 가해지므로, 섕크에 비틀림 진동이 가해지는 경우의 진동 감쇠 효과가 높아진다.

제7 실시예의 공구의 채터 억제 효과의 확인 시험 결과를 이하에 기재한다. 시험은 ISO 규격 S16RSSKPR09(ø16 ㎜)의 섕크에 도21에 도시한 사이즈 포켓(중심이 섕크 중앙에 있음)을 형성하고, 그 포켓에 비중이 18.1의 중금속로 형성된 포켓보다도 세로, 가로의 사이즈(e)가 0.3 ㎜ 작은 제진 피스를 삽입하여 구성되는 제1, 제2 발명품과 제1, 제2 비교품 및 강 섕크, 포켓이 없는 제3 비교품을 사용하여 하기 1, 2의 절삭 조건으로 행하였다. 제1, 제2 발명품, 제1, 제2 비교품은 모두 날끝으로부터 포켓까지의 거리(e)를 25 ㎜, 포켓 길이(c)를 20 ㎜로 하고 있다.

(절삭 조건 1)

사용 칩 : ISO 규격 SPMT090304N(몰드 브레이커 부착)

홀더 돌출량 : 80 ㎜

피삭재 : SCM415

절삭 속도 : V = 120 m/min

이송 속도 : f = 0.15 ㎜/rev

절입 : d = 0.5 ㎜/rev

절삭액 : 불수용성 절삭 유제

(절삭 조건 2)

사용 칩 : ISO 규격 SPMT090304N(몰드 브레이커 부착)

홀더 돌출량 : 80 ㎜

피삭재 : SUJ2

절삭 속도 : V = 120 m/min

이송 속도 : V = 0.1 ㎜/rev

절입 : d = 0.5 ㎜/rev

절삭액 : 불수용성 절삭 유제

도21에 시험 결과를 함께 나타낸다. 상기 도면의 ○, ×는 채터의 유무를 나타낸다. 제1, 제2 발명품은 일반 탄소강의 절삭 조건인 절삭 조건 1, 피삭재의 경도가 높을 때의 마무리 절삭 조건인 절삭 조건 2 중 어느 쪽에서도 양호한 결과가 얻어지고 있고, 올마이티에 채터의 억제 효과가 발휘되는 것을 알 수 있다.

이에 대해, 제1 비교품은 절삭 조건 1, 2에서의 결과가 모두 나쁘다. 제진 피스가 지나치게 가벼웠던 것에 그 원인이 있다고 생각된다. 제2 비교품은 절삭 조건 1에서는 효과가 있지만, 배분력이 높아지는 절삭 조건 2에서의 결과가 나쁘다. 또한, 제3 비교품은 진동의 감쇠 효과가 완전히 얻어지지 않고, 그로 인해 절 삭 조건 1, 2에서의 결과가 모두 나쁘다.

<제8 실시예>

도22에, 본 발명을 홈 끼움 바이트에 적용한 예를, 또한 도23, 도24에 본 발명을 외경 가공용 바이트에 적용한 예를 각각 나타낸다. 이러한 바이트는 내경 가공용 바이트와 달라 사이즈 규제를 받지 않으므로, 포켓의 사이즈를 크게 함으로써 섕크의 강성 저하를 섕크의 사이즈를 크게 하여 커버할 수 있다.

외경 가공용의 바이트에서는 주로 네거티브형의 칩이 이용되고, 그 경우 절삭 저항이 높아지기 때문에, 보다 큰 진동 에너지가 발생한다. 따라서, 보다 큰 진동 에너지를 부정할 수 있는 제진 피스가 필요해진다. 이때 포켓(4)은 폭(w)은 도6의 공구와 같은[섕크 폭(W)의 50 ％ 내지 100 ％] 것으로 하여 높이(h)를 섕크 높이(H)[또는 섕크 직경(D)]의 40 ％ 내지 70 ％에까지 확대한 것이 바람직하고, 섕크의 사이즈 규제를 받지 않는 공구이면, 그 바람직한 사이즈의 포켓을 형성할 수 있다.

제8 실시예의 효과의 확인 시험 결과를 도25에 도시한다. 홈 끼움 바이트에 의한 홈 끼움 가공에서도 일반적인 외경 가공과 마찬가지의 큰 진동 에너지가 발생한다. 그래서, 도22의 홈 끼움 바이트를 사용하여 채터 진동의 감쇠 상황을 조사하였다.

여기서의 시험은 K10-PVD 코뎃트 초경 합금제 삼각형상의 세로로 이용하는 홈 끼움 칩(칼날 폭 3 ㎜)을 장착한 홀더의 강제 섕크(사이즈 : 25 ㎜ × 25 ㎜)에, 도25에 도시한 사이즈의 포켓을 형성하고, 그 포켓에 비중 18.1의 중금속로 형 성된 포켓 사이즈보다도 0.2 ㎜ 작은 제진 피스를 삽입한 제1, 제2 발명품과 제1 내지 제3 비교품 및 강제 섕크, 포켓이 없는 제4 비교품을 준비하였다. 그리고, 이들을 사용하여 절삭을 행하였다. 이때 시험 조건을 아래에 나타낸다. 또한, 제1, 제2 발명품, 제1 내지 제3 비교품은 모두 날끝으로부터 포켓까지의 거리(e)를 15 ㎜, 포켓의 길이(c)를 30 ㎜로 하였다.

(절삭 조건 1)

피삭재 : S45C

절삭 속도 : V = 100 m/min

이송 속도 : f = 0.05 ㎜/rev

절삭액 : 불수용성 절삭유제

(절삭 조건 2)

피삭재 : S45C

절삭 속도 : V = 200 m/min

이송 속도 : f = 0.1 ㎜/rev

절삭액 : 불수용성 절삭유제

도25에 병기한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1, 제2 발명품은 절삭 조건 1, 2 모두 채터 진동이 방지되어 있다. 이에 대해, 제1 비교품은 포켓 설치에 의한 섕크의 강성 저하가 지나치게 크기 때문에 포켓 설치가 역효과가 되어 제4 비교품과 크게 차이가 없는 것으로 되어 있다. 또한, 제2, 제3 비교품은 경절삭으로서는 효과가 있지만, 중절삭으로서는 채터 억제의 효과가 얻어지고 있지 않다.

<제9 실시예>

도26에 외경 절삭용 바이트의 또 다른 예를 나타낸다. 일반적인 외경 가공에서는 섕크의 강성을 확보할 수 있기 때문에, '키키' 라는 소리가 나는 것처럼 큰 채터 진동은 발생하기 어렵다.

그러나, 소리가 나지 않는 미소한 채터는 발생하고, 그로 인해 칼날에 미소한 칩핑이 발생하거나, 코팅 공구에서는 코팅막이 박리되거나 하는 경우가 있다.

이 문제의 원인이 되는 미소 채터에 대해서는, 기술의 것보다도 작은 사이즈의 제진 피스로 대응할 수 있다. 포켓(4)의 폭(w)을 섕크 폭(W)의 20 ％ 내지 100 ％, 높이(h)를 섕크 높이(H)의 5 ％ 내지 20 ％로 하고, 이 포켓(4)에 벽면(4a, 4b) 사이에 0.03 내지 0.5 ㎜, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.1 ㎜의 간극을 갖게 한 제진 피스(5)를 삽입하고, 그 제진 피스(5)의 튀어 나오는 것을 방지하기 위해서 포켓(4)의 입구를 덮개(6)로 막는다. 이 도26의 공구는 탄소강의 고속 가공이나 스테인리스의 가공에 효과가 있다. 제진 피스(5)에 의한 방진 효과로 미소 채터가 억제되어 날끝의 칩핑 등이 감소되고 내구성이 향상된다.

또한, 섕크부(2)는 상하로 나누어 부품을 제작하고, 포켓(4)의 가공 및 제진 피스(5)의 삽입 후에 하측 부분과 상측 부분을 끼워 맞추고, 나사 고정 및 용접 등의 적당한 방법으로 서로 고정하면, 하측 부분을 덮개로서 기능시킬 수 있다.

볼링 바이트도, 섕크의 강성을 확보한 것은 큰 채터 진동이 아니라 미소 채터를 발생시키는 경우가 있고, 그 볼링 바이트에 대해서는 도26의 외경 절삭용 바이트에 채용한 것과 마찬가지의 포켓과 제진 피스가 유효하다. 그 포켓(4)과 제진 피스(5)를 마련한 볼링 바이트의 실시 형태를 도27에 도시한다.

제9 실시예의 효과의 확인 시험 결과를 도28에 도시한다. 시험은 25 ㎜ 사각형의 강제 섕크에 도28에 도시한 사이즈의 포켓(4)을 형성하고, 그 포켓(4)에 비중 18.1의 중금속로 형성된 포켓 사이즈보다도 0.2 ㎜ 작은 제진 피스(5)를 삽입한 도26에 도시한 구조의 제1, 제2 발명품과 제1, 제2 비교품 및 강제 섕크, 포켓이 없는 제3 비교품을 준비하였다. 그리고, 이들을 사용하여 절삭을 행하였다. 이때 시험 조건을 아래에 나타낸다. 또한, 제1, 제2 발명품과 제1, 제2 비교품은 무도 날끝으로부터 포켓(4)까지의 거리(e)를 25 ㎜, 포켓(4)의 길이(c)를 30 ㎜로 하였다.

(절삭 조건)

피삭재 : SCM435

칩 : TNMG160412(몰드 브레이커 부착)

절삭 속도 : V = 300 m/min

이송 속도 : f = 0.25 ㎜/rev

절입 : 1.5 ㎜

절삭액 : 불수용성 절삭유제

상기의 조건으로 단속 절삭을 행하고, 절삭날이 결손에 이르기까지의 충격 회수를 계측하고, 10회 테스트하여 그 평균치로 평가하였다. 그 결과를 도28에 도시한다.

이 시험에서는, 제1, 제2 비교품은 절삭날에 미소 칩핑이 발생하고, 그 미소 칩핑이 집적하여 최종적으로 큰 결손이 생겼다. 이에 대해 제1, 제2 발명품은 미소 칩핑은 일어나지 않고, 마모가 증대되어 결손에 이르렀다. 이 시험 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 미소 칩핑의 원인이 되는 미소 채터도 본 발명에 의해 억제할 수 있다.

도29의 방진 절삭 공구는 섕크부(2)의 선단부측에 섕크 폭 방향으로 연장되는 구멍(관통 구멍, 고정 구멍을 문제 삼지 않음)(12)을 섕크 길이 방향에 위치를 어긋나게 하여 복수 설치하고, 각 구멍(12)을 포켓으로 하여 거기에 각각 제진 피스(5)를 가동 또한 구멍으로부터 튀어 나오지 않도록 삽입하고 있다. 이 구조도 제진 피스(5)가 복수 부위에서 홀더에 선 접촉하기 때문에, 댐퍼를 사용한 기존의 방진 절삭 공구에 견디는 진동 감쇠 효과를 기대할 수 있다. 이 구조는, 구멍(12)을 점재시켜 설치하고 있기 때문에, 단일의 포켓을 마련한 것보다도 홀더의 강성 저하를 억제하기 쉽다. 또한, 구멍(12)을 원형 구멍, 제진 피스(5)를 둥근 막대 형상으로 함으로써, 홀더의 제작을 보다 간단하게 하여 제조 비용도 억제할 수 있다.

또한, 제진 피스(5)는 축 직각 단면 형상을 정사각형으로 하면 포켓 벽면(4a, 4b)에 대한 접촉 면적을 넓게 확보할 수 있지만, 도30의 (a)에 도시한 바와 같은 다각형이나, 도30의 (b)에 도시한 타원형 등이라도 좋고, 도30의 (c)나 도30의 (d)에 도시한 바와 같이 면(5a, 5b)에 요철이 있고, 포켓의 벽면(4a, 4b)에 복수 부위에서 선 접촉 또는 점 접촉하는 형상이라도 좋다.

도31에 도시한 바와 같이, 홀더의 섕크부(2)에 독립된 포켓(4)을 폭 방향에 위치를 어긋나게 하여 복수개 마련하고, 각 포켓(4)에 제진 피스(5)를 수납하는 구조라도 제진 피스(5)를 포켓의 벽면(4a, 4b)에 대해 복수 부위에서 선 접촉, 혹은 면 접촉시킬 수 있어, 이러한 구조도 유효하다.

제진 피스(5)의 평면에서 보아 형상은 특별히 한정되지 않는다. 정사각형, 직사각형 외에, 원형[도32의 (a) 참조]이나 반타원에 가까운 형상[도32의 (b) 참조] 등, 임의의 형상을 채용할 수 있다. 평면에서 보아 형상이 사각이 아닌 것도, 섕크의 축 직각 단면 형상은 정사각형으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 채터 진동이 발생하기 쉬운 내경 가공용 공구, 홈 끼움 가공용 공구, 나사 절삭용 공구, 일반 외경 선삭용 공구 등에 적용할 수 있다. 또한, 선삭 가공에 한정되지 않고, 프라이즈반이나 머싱 센터 등에 부착하여 사용하는 볼링 퀼이나 드릴 등에 적용해도 우수한 채터 억제의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 방진 절삭 공구는, 주지의 보링 머싱, 외경 가공용의 선반, 프라이즈반, 머싱 센터 등에 장착하여 사용한다. 이 방진 절삭 공구를 이용하여 가공을 행하면 가공 불량에 의한 제품 비율의 저하, 재가공의 실시에 의한 생산성의 저하 등이 일어나지 않는다. 또한, 이 방진 절삭 공구를 이용하여 가공되는 부재는 절삭된 면에 채터 마크를 할 수 없다.

Claims (13)

1. 홀더의 섕크부에 포켓이 설치되고, 홀더에 대해 연결되어 있지 않은 제진 피스가 상기 포켓 내에 튀어 나오는 것을 불가능하게 삽입되고, 절삭 가공에 수반하여 홀더가 진동하였을 때에 상기 진동 피스가 상기 포켓의 내벽에 면 또는 복수 부위에서 충돌하도록, 상기 제진 피스가 상기 포켓의 내벽의 적어도 한쪽에 충돌하는 부분이 평면으로 구성되어 있는 방진 절삭 공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 제진 피스 및 상기 포켓 내벽에 충돌하는 부분이 모두 평면으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 방진 절삭 공구.
3. 제1항에 있어서, 홀더의 섕크부에 대향 배치의 제1 내벽면과 제2 내벽면을 갖는 포켓을 설치하고, 그 포켓에 상기 제1 내벽면과 제2 내벽면 각각에 대면시키는 면을 구비한 제진 피스를 튀어 나오는 것을 불가능하게 삽입하고, 상기 포켓의 제1 내벽면과 제2 내벽면 및 이러한 면에 대면시키는 제진 피스의 면을 평면으로 구성하여 절삭 시에 상정되는 홀더의 진동 방향에 대해 교차하는 방향으로 배치하고, 상기 제1, 제2 내벽면과 제진 피스 사이에 제진 피스를 가동하는 간극을 마련한 것을 특징으로 하는 방진 절삭 공구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포켓과 제진 피스의 섕크의 축 직각 단면에 있어서의 형상을 정사각형으로 하고, 상기 제진 피스의 상기 포켓 내벽에 충돌하는 면의 면적을 다른 면의 면적보다도 크게 한 방진 절삭 공구.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제진 피스와 이 제진 피스를 충돌시키는 포켓 내벽 사이의 간극을 0.01 내지 0.5 ㎜의 범위로 설정한 방진 절삭 공구.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 섕크의 축 직각 단면에 있어서의 포켓 폭(w)을 섕크 직경(D) 또는 섕크 폭(W)의 20 ％ 내지 100 ％, 제진 피스를 충돌시키는 대향 포켓 내벽 사이의 높이(h)를 섕크 높이(H)의 5 ％ 내지 70 ％로 한 방진 절삭 공구.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포켓의 축 방향 길이(c)를, 섕크 직경(D) 또는 섕크 높이(H)의 50 ％ 내지 250 ％로 이루고, 이 포켓을 공구의 선단부측에 치우친 위치에 마련한 방진 절삭 공구.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제진 피스를 비중이 홀더의 섕크부의 재질과 동등 또는 그것보다도 큰 재료로 형성한 방진 절삭 공구.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제진 피스를 충돌시키는 포 켓 내벽을 상정되는 홀더의 절삭 시 진동 방향에 대해 거의 직교시킨 방진 절삭 공구.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제진 피스를 복수개로 나누고, 그 복수개의 제진 피스를 단일의 포켓 또는 독립된 복수의 포켓에 삽입한 방진 절삭 공구.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포켓을 홀더의 측면으로부터 가공하고, 또한 상기 제진 피스를 포켓 내에 유지하는 피스 유지 수단 또는 봉인 수단을 구비시킨 방진 절삭 공구.
12. 제11항에 있어서, 상기 포켓을 홀더의 날끝 배치측과는 반대측의 측면으로부터 가공하고, 날끝 배치측의 측면에 도달하지 않는 고정 구멍으로 한 방진 절삭 공구.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 홀더의 섕크부와 헤드부를 따로따로 형성하고, 상기 포켓을 섕크부의 선단부에 개방시키고, 이 포켓에 상기 제진 피스를 삽입하고, 섕크부의 선단부에 접합한 상기 헤드부에 의해 섕크부 선단부의 포켓의 입구를 폐색한 방진 절삭 공구.

Images