KR20070104297A - 칩 제거 가공을 위한 공구 부분 및 나사형 조인트 - Google Patents

Abstract

절삭 공구, 및 그 루즈 탑이 상호 작용하는 암나사와 수나사가 나사산의 형태로 포함된 나사형 조인트를 통해 서로 탈착가능하게 연결된 두 부분을 포함한다.

각 나사산의 프로파일 형상은 상부 및 두 플랭크에 의해 규정되고, 이는 바닥부를 갖는 나사형 홈을 한정한다. 제 1 플랭크는 중앙 축선에 대한 제 2 플랭크의 제 2 각보다 작은 제 1 각으로 공구의 중앙 축선에 대해 경사져 있다. 따라서, 압축력보다 큰 인장력이 나사산에 대한 손상을 방지하면서 나사형 조인트에 가해질 수 있어서, 나사산은 대칭 프로파일 형상을 갖는 나사산과 비교하여 보강된다.

Description

칩 제거 가공을 위한 공구 부분 및 나사형 조인트{A TOOL FOR CHIP REMOVING MACHINING AS WELL AS A PART AND THREADED JOINT THEREFOR}

도 1 은 절삭 공구의 일 실시형태에 따른 생크-엔드 밀 형태의 두 부분을 도시하는 부분 단면도이다.

도 2 는 도 1 에 도시된 절삭 공구의 부분적으로 절단된 본체와 이격되고 공구에 포함된 루즈 탑을 도시하는 사시 확대도이다.

도 3 은 암나사에 구비된 본체의 중공부의 내부로 부분적으로 결합된 수나사를 가지며 루즈 탑에 포함된 핀을 도시하는 부분 측면도이다.

도 4 는 본체의 암나사와의 전체적으로 결합한 수나사를 갖는 조여진 루즈 탑을 도시하는 유사 측면도이다.

도 5 는 루즈 탑만을 도시하는 측면도이다.

도 6 은 암나사의 개략적인 형태를 도시하는, 본체의 일부분을 통한 확대된 종방향 도면이다.

도 7 은 수나사의 개략적인 형태를 도시하는 루즈 탑의 핀의 일부분을 통한 확대된 종방향 도면이다.

도 8 은 수나사에 포함된 다수의 나사산을 도시하는 더 확대된 종방향 단면도이다.

도 9 는 나사 조임 동안에 암나사와 수나사의 상호 작용을 도시하는 종방향 단면도이다.

도 10 은 나사 풀림 동안에 암나사와 수나사의 상호 작용을 도시하는 종방향 단면도이다.

제 1 양태에 있어서, 본 발명은 중앙 축선을 따라 배향되고 나사형 조인트를 통해 서로 탈착가능하게 연결된 두 부분을 포함하는 유형의 공구로서 칩 제거 또는 절삭 가공을 위한 공구에 관한 것이다. 한편, 나사형 조인트는 상기 두 부분 중 하나에 있는 중공부의 입구 근처에 위치된 암나사와, 다른 부분에 포함된 수형 핀(male-like pin)의 자유 단부 근처에 위치된 수나사를 포함한다. 각 나사는 나선형 나사산을 포함하고, 이 나사산은 상부 및 한쌍의 대향 플랭크를 포함하며, 이들 플랭크는 바닥부를 갖는 나선형 홈을 한정한다. 중공부 내부로 핀이 나사 조임되는 동안에, 핀의 단부의 반대쪽으로 향해 있는 수나사산의 제 1 플랭크는 중공부의 입구의 반대쪽으로 향해 있는 암나사산의 제 1 플랭크에 핀이 나사 플림되는 동안에는, 핀의 자유 단부쪽으로 향해 있는 수나사산의 제 2 플랭크는 입구쪽으로 향해 있는 암나사산의 제 2 플랭크에 가압한다.

다른 양태에 있어서, 본 발명은 또한 이러한 공구를 위한 탈착 가능한 부분에 관한 것이다.

실제로, 이 유형의 공구는 강 및 강합금, 철, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 작업물을 기계 가공하는데 사용될 수 있다.

관련된 회전 절삭 공구는 경계부 또는 조인트를 통해 연결된 두 부분을 포함한다. 예를 들어, 본체 및 절삭체 또는 마모부는 탈착가능하게 함께 연결되어 있다. 실제로, 이러한 공구는 예컨데, 생크-엔드 밀 또는 프로파일 밀등의 드릴 또는 밀링 커터의 형태일 수 있다. 현대의 가공 공구에 있어서, 본체는 비싸기 때문에 경제적인 이유로 인해 절삭체에 결합될 수 없으며, 이 절삭체는 마모부로서 제한된 사용 수명을 갖는다. 즉, 본체가 보다 장시간 사용될 수 있도록, 당업자들이 "루즈 탑(loose top)" 이라고 부르고 마모된 후에 교체가능한 개별 요소 유닛 형태의 적절한 절삭 본체를 만드는 것이 바람직하다.

회전 기계 가공을 위한 루즈 탑 공구의 발전은 최근에 상당해져서 다수의 상이한 공구 구조가 생겨났고, 이는 주로 루즈 탑과 본체 사이의 경계부 또는 조인트에 있어 서로 상이하다. 루즈 탑 공구가 설계 방안을 위한 다수의 제안의 대상이 되어온 한, 루즈 탑과 본체 사이 경계부의 설계는 처리하기 어려운 기술적 문제가 된다. 따라서, 다수의 상이한 어려움들이 고려되어 왔고, 이는 루즈 탑과 본체가 상이한 재료로 서로 분리된 품목으로 만들어지는 상황뿐만 아니라, 공구가 강한 열방출, 큰 절삭력으로부터의 영향 등의 가혹한 외적 조건하에서 작동해야만 하는 상황에 기초한다. 특히, 생크-엔드 밀 및 프로파일 밀과 같은 소형 공구는 다양하고 상이한 응력을 받게 되고, 이 응력은 상이한 기능적 상태에서 가장 많이 변화한다. 따라서, 예컨데 프로파일 밀의 루즈 탑, 즉, 경질의, 탈착가능한 절삭체가 축방향 인장력 및 압축력뿐만 아니라 상이한 각도로 루즈 탑에 작용하는 반경 방향의 힘을 받는다. 따라서, 루즈 탑과 본체 사이에 실제적으로 작동하는 경계부 또는 조인트를 형설할때는 종종 상풍될 수 있는 많은 조건들의 미묘한 균형을 고려해야한다.

관련된 공구에서, 나사형 조인트는 루즈 탑과 본체를 연결시키기 위해서 성공적으로 사용되어 왔다. 통상, 후방의 수형 핀이 원뿔형 또는 원통형 수나사를 갖는 루즈 탑에 형성되며, 이는 본체의 전방 단부에서 입구를 갖는 중공부 내의 대응 수나사와 결합될 수 있다. 관련된 공구에서, 루즈 탑의 후방 핀에는 핀의 수나사의 전방 및 후방의 원통형 외부 안내면으로 형성된다. 수나사가 본체의 암나사에 조여질 때, 안내면은 루즈 탑을 안정적으로 고정시키기 위해서, 무엇보다 반경 방향 응력을 받을 때 루즈 탑의 휘어짐을 방지하기 위해서 암나사의 전방 및 후방의 내부 원통형 안내면과 결합하게 된다. 하나의 관련된 일 공구에서, 나사형 조인트는 원뿔형 나사를 갖는다. 이 나사형 조인트의 특징은 나사 중 하나의 상부가 루즈 탑을 고정시키고 루즈 탑의 휘어짐을 방지하기 위해서 다른 나사의 홈 바닥부와 면접촉을 한다는 것이다. 이는 상호 작용하는 안내면의 수가 감소될 수 있어 이론적으로는 흥미로운 아이디어이다. 그러나, 실제는, 공구의 두 부분을 제조하는 것은 일련의 생산을 경제적으로 실현하기 위해 너무 높은 치수 정확성을 요구한다. 관련된 절삭 공구에서, 루즈 탑은 핀의 수나사에 인접한 단일 원뿔형 안내면을 포함한다.

종래에 알려진 절삭 공구용 나사형 조인트에 공통되는 사항으로서, 나사가 축방향으로 움직이도록 루즈 탑이 나사가 가하는 힘이 나사 풀림시(나사가 누르는 작용을 할 때)와 나사 조임시(나사가 당기는 작용을 할 때)에 크기가 동일하고, 또 한 나사가 너무 강한 조임으로 인한 과도한 하중을 받으면 변형될 수 있다.

본 발명은 두개의 탈착가능하게 연결된 부분 사이의 나사형 조인트를 사용하는 상기 언급한 절삭 공구의 단점을 극복하는 것과, 개선된 공구를 제공하는 것에 관한 것이다. 따라서, 나사산의 내구성을 해치지 않고 큰 조임력을 발생시킬 수 있는 나사형 조인트를 포함하는 공구가 제공된다. 즉, 나사산의 손상을 피하면서 수나사의 풀링 플랭크가 암나사에 큰 장력을 전달할 수 있도록 각 나사산의 재료의 사용을 최적화한 공구 나사형 조인트가 제공된다. 또한, 공구의 두 부분을 빠르고 간단하게 연결 및 분리시킬 수 있는 나사형 조인트를 포함하는 공구를 제공한다. 특별한 양태에 있어서, 본체와 루즈 탑의 두 부분으로 된 회전 공구가 제공되고, 루즈 탑은 본체에 안정된 방식으로 고정될 수 있고 그럼에도 빠르고 간단한 교환을 가능하게 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 칩 제거 가공을 위한 공구가 제공된다. 상기 공구는 공통 중심 축선을 따라 배향된 제 1 부분과 제 2 부분 및, 제 1 부분 및 제 2 부분을 서로에 탈착가능하게 연결하는 나사형 조인트를 포함한다. 상기 나사형 조인트는 제 1 부분의 중공부의 입구에 배치된 암나사, 제 2 부분의 수형 핀의 자유 단부에 배치된 수나사, 및 개별 나사를 포함한다. 칩 제거 가공을 위한 공구로서, 공통 축선을 따라 배향된 제 1 부분과 제 2 부분, 및 상기 제 1 부분과 제 2 부분을 서로 탈착가능하게 연결하는 나사형 조인트를 포함하고, 이 나사형 조인트는, 제 1 부분의 중공부의 입구에 배치된 암나사, 제 2 부분의 수형 핀의 자유 단 부에 배치된 수나사, 및 상부 및 두 플랭크에 의해 규정되는 프로파일 형상을 가지며 나사산을 갖는 개별 나사를 포함하며, 상기 핀의 자유단부의 반대쪽으로 향해 있는 수나사산의 제 1 플랭크와 상기 중공부의 입구의 반대쪽으로 향해 있는 암나사산의 제 1 플랭크는 상기 핀이 중공부 안으로 나사 조임되는 동안 서로에 가압되며, 상기 핀의 자유단부쪽으로 향해 있는 수나사산의 제 2 플랭크와 상기 입구쪽으로 향해 있는 암나사산의 제 2 플랭크는 상기 핀이 중공부 밖으로 나사 풀림되는 동안 서로에 가압되고, 암나사산과 수나사산의 제 1 플랭크는 제 2 플랭크가 중앙 축선에 대해 경사진 제 2 각보다 작은 제 1 각으로 중앙 축선에 대해 경사져 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 칩 제거 가공을 위한 공구용 부분이 제공된다. 상기 부분은 중앙 축선을 따라 연장한 수형 핀의 자유 단부에 인접하여 배치된 수나사를 포함하며, 상기 수나사는 주변 상부와 한쌍의 대향 플랭크를 갖는 나선형 나사산을 포함하며, 상기 플랭크는 바닥부를 갖는 나선형 홈을 한정하고, 한쌍의 대향 플랭크 중 제 1 플랭크는 핀의 자유 단부쪽으로 향해 있고 또한 한쌍의 대향 플랭크의 제 2 플랭크의 중앙 축선에 대한 제 2 각의 경사도보다 작은 제 1 각으로 중앙 축선에 대해 경사져 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 공통 중앙 축선을 따라 제 1 부분과 제 2 부분이 서로 탈착가능하게 연결하는 나사형 조인트가 제공된다. 공통 중앙 축선을 따라 제 1 부분과 제 2 부분은 서로 탈착가능하게 연결하는 나사형 조인트로서, 상기 제 1 부분은 중공부의 입구를 가지며, 제 2 부분은 자유 단부까지 연장한 수형 핀을 포함하며, 상기 나사형 조인트는 제 1 부분의 중공부에 배치되는 암나사 와 제 2 부분의 수형 핀에 배치되는 수나사를 포함하며, 상기 암나사는 제 1 주변 상부의 양측에 배치되어 제 1 바닥부를 갖는 암나선형 홈을 한정하는 제 1 및 제 2 플랭크에 의해 규정되는 제 1 프로파일 형상을 갖는 나선형 암나사산을 포함하며, 상기 나선형 암나사산의 제 1 플랭크는 중공부의 입구와 반대쪽으로 향해 있고, 나선형 암나사산의 제 2 플랭크는 중공부의 입구쪽으로 향해 있으며, 상기 수나사는 제 2 주변 상부의 양측에 배치되어 제 2 바닥부를 갖는 수나선형 홈을 한정하는 제 1 및 제 2 플랭크에 의해 규정되는 제 2 프로파일 형상을 갖는 나선형 수나사산을 포함하며, 상기 나선형 수나사산의 제 1 플랭크는 수형 핀의 자유 단부의 반대쪽으로 향해 있고, 수나사산의 제 2 플랭크는 수형 핀의 자유 단부쪽으로 향해 있으며, 나선형 수나사산의 제 1 플랭크와 나선형 암나사산의 제 1 플랭크는 상기 핀이 중공부 내부로 나사 조임되는 동안 서로에 가압되며, 나선형 수나산의 제 2 플랭크와 나선형 암나사산의 제 2 플랭크는 핀이 중공부 밖으로 나사 풀림되는 동안 서로에 가압되고, 나선형 수나사산과 나선형 암나사산의 제 1 플랭크는 제 1 각으로 중앙 축선에 대해 경사져 있고, 나선형 수나사산과 나선형 암나사산의 제 2 플랭크는 제 1 각보다 큰 제 2 각으로 중앙 축선에 대해 경사져 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상이한 플랭크를 갖는 나사형 조인트의 상호 작용하는 나사산이 형성된다. 특히, 나사 조임시에 당기는 작용을 하는 각 나사산의 제 1 플랭크는 나사 풀림시에 가압하는 작용을 하는 제 2 플랭크의 플랭크각보다 작은 플랭크각을 갖는다. 이러한 방식으로, 각 나사산은 프레싱 플랭크의 안쪽 영역에서 비례적으로 더 많은 양의 재료를 얻게 되는데, 즉 나사산은 프레싱 플랭크의 영역에서 보강된다. 따라서, 나사 조임시에 나사산에 가해지는 결과적인 장력이 여분의 보강 재료부에서 흡수되고 분산된다. 이에 따른 이점은 압축력보다 큰 장력이 나사산에 손상을 주지 않으면서 나사형 조인트에 가해질 수 있다는 것이다.

도 1 및 도 2 는 예컨데, 금속 가공물의 칩 제거 가공을 위한 공구를 도시한다. 상기 공구는 두 부분, 예컨데 본체 (1) 와 밀링 커터체 형태의 소위 루즈 탑 (2) 을 포함하고, 이들은 나사형 조인트를 통해 상호 탈착가능하게 연결되어 있다. 도시된 바와 같이, 본체 (1) 는 길고 좁은 형태이며 전단부 (3) 와 후단부 (4) 를 포함한다. 본체 (1) 의 형태는 회전 대칭인 것이 특징인데, 예를 들어, 본체 (1) 의 외면은 원뿔면 (6) 뿐만 아니라 원통형면 (5) 을 포함한다. 본체 (1) 는 중앙 관통 구멍 (7)(도 2 참조)을 포함하는 관형일 수 있고, 또는 중실체일 수도 있다.

루즈 탑 (2) 은 전방 헤드 (8) 와 후방 핀 (9) 을 포함한다. 수나사 (10) 가 후방 핀 (9) 에 형성되어 본체 (1) 의 전방 단부 (3) 에서 입구를 갖는 중공부 (12) 의 암나사 (11) 와 상호 작용하게 된다. 이 입구는 편평할 수도 있는 고리형 숄더면 (13) 으로 둘러싸여 있다. 루즈 탑의 헤드 (8) 에는 다수의 절삭날 (14, 15) 이 형성되어 있다. 절삭날 (15) 중에 몇 개는 나선형이고 가상의 회전 대칭형 외피면을 따라 연장하고, 다른 절삭날 (14) 은 직선이고 전방 헤드 (8) 의 끝면에 위치할 수 있다.

도 5 에 가장 잘 도시된 바와 같이, 헤드 (8) 는 고리형의 후방 접촉면 (8a) 을 가지며, 헤드는 숄더면 (13) 에 맞닿아 높이게 된다. 또한, 두 개의 평면 (8b) 은이 키 그립(key grip)을 형성하기 위해 전방 헤드 (8) 에 형성될 수 있다.

루즈 탑 (2) 및 본체 (1) 는 공통 중앙 축선 (C) 를 따라 배향되고, 상기 조립체는 화살표 (P) 의 방향으로 회전될 수 있다(도 1 및 2 참조).

도시된 실시형태에서, 두 개의 나사 (10, 11) 는 원뿔형의 기본형을 갖는다. 또한, 한쌍의 상호 작용하는 안내면 (16, 17) 이 각 나사의 전방에 위치되고 회전 대칭의 형태이다. 예를 들어, 안내면 (16, 17) 은 원통형일 수 있고 서로 정확하게 끼워맞춤될 수 있다.

실시예에서, 상호 작용하는 안내면 (18, 19) 은 예컨데 원통형의 회전 대칭 형태이며, 각 나사의 뒤에 배치된다. 상기 면 (18, 19) 은 그 치수 정확성에 대한 요건이 전방 안내면 (16, 17) 에 대한 것보다 다소 작더라도, 서로 정확하게 끼워맞춤될 수 있다.

이와 달리, 전방 안내면 (16, 17) 사이의 끼워맞춤은 바람직하게 억지 끼워 맞춤될 수 있으며, 이 경우 상기 면 (16) 의 직경이 안내면 (17) 의 내경보다 약간 더 크게 된다.

원통형과 비교하여 기본 원뿔형을 갖는 나사 (10, 11) 의 이점은, 도 3 에 도시된 바와 같이, 나사들이 서로 결합되기 전에 수나사 (10) 가 암나사 (11) 의 내부로 충분한 거리로 결합될 수 있다는 것이다. 이는 수나사 (10) 가, 최종적으로 암나사 (11) 안에 조여지기 위해서 단지 하나 또는 몇개의 나사 턴(turn) 만 회전될 필요가 있음을 의미한다. 따라서, 도 4 에 도시된 바와 같이, 도 3 에 도시된 상태로부터, 최종적으로 조여진 상태에 도달하기 위해 루즈 탑 (2) 은 단지 약 1.5 턴만 회전하면 된다.

도 6 ∼ 도 10 에서, 도 6 은 암나사 (11) 의 구성을 도시하고 도 7 은 수나사 (10) 의 구성을 도시한다. 도 7 에서, 수나사 (10) 의 일반적인 원뿔(또는 원뿔대)의 형태를 규정하는 가상의 모선 (20) 은 원뿔각으로도 불리는 각 (γ) 으로 연장된다. 도시된 바와 같이, 원뿔각 (γ) 은 6˚ 이다. 나선형 리지 (10) 로도 불리는 나사 (10) 는 상부 (21) 와 두 개의 플랭크 (22, 23) 에 의해 규정된 프로파일 형상을 가지며, 상기 두 플랭크는 바닥부 (25) 를 갖는 나선형 홈 (24) 을 한정한다.

유사한 방식으로, 암나사는 나사산 (11) 를 포함하고, 상부 (21) 와 두 개의 플랭크 (22a, 23a) 에 의해 규정되는 프로파일 형상을 가지며, 상기 두 플랭크는 바닥부 (25a) 를 갖는 나선형 홈 (24a) 을 한정한다. 수나사 (10) 가 암나사 (11) 내부로 조여질 때, 핀 (9) 의 자유 단부 (9a) 의 반대쪽으로 향해 있는 수나사산 (10) 의 제 1 플랭크 (22) 가 암나사산 (11) 의 상호 작용하는 제 1 플랭크 (22a) 를 가압한다. 상기 플랭크 (22a) 는 중공부 (12) 의 입구의 반대쪽으로 향해 있다. 나사가 풀릴 때는, 수나사산 (10) 의 제 2 플랭크 (23) 가 암나사산 (11) 의 상호 작용하는 제 2 플랭크 (23a) 를 가압한다. 제 1 플랭크 (22, 22a) 는 나사 조임시에 잡아당기는 식으로 작용하기 때문에, 이는 "풀링(pulling) 플랭크" 라고도 불리며, 플랭크 (23, 23a) 는 "프레싱 플랭크" 라고 불릴 수 있다.

각 나사산의 각각의 풀링 플랭크 (22, 22a) 는 중앙 축선 (C) 에 대한 프레 싱 플랭크 (23, 23a) 의 각 (β) 보다 작은 각 (α) 으로 중앙 축선 (C) 에 대해 경사져 있다.

도시된 실시형태에 있어서, 각 (α) 은 약 108˚ 이고 각 (β) 은 약 129˚ 이다. 그러나, 각 (α) 및 각 (β) 는 이 각도로 한정되지는 않는다. 특히, 수나사산 (10) 의 풀링 플랭크 (22) 의 플랭크각 (α) 은 100˚ 이상, 120˚ 이하일 수 있다. 바람직하게는, 각 (α) 은 104 ∼ 115˚ 의 범위일 수 있다. 암나사산 (11) 의 풀링 플랭크 (22a) 의 대응하는 플랭크각은 그 구체적인 값에 상관없이, 수나사산 (10) 의 풀링 플랭크 (22) 의 플랭크각과 같아야 한다. 따라서, 나사 조임시에 따라 풀링 플랭크 (22, 22a) 사이에 표면 접촉이 보장된다.

프레싱 플랭크 (23, 23a) 의 플랭크각 (β) 은 각 (α) 이상이고 상기의 각 129˚ 을 벗어날 수도 있다. 실제로, 각 (β) 은 115˚ (각 (α) 는 115˚ 보다 작음)이상이고 150˚ 를 초과해서는 안된다. 바람직하게는, 각 (β) 은 120 ∼ 140˚ 또는 124 ∼ 134˚ 의 범위 이내여야 한다. 실제로, 각 (β) 은 각 (α) 보다 15˚ 이상 클 수 있다.

프레싱 플랭크 (23, 23a) 사이의 표면 접촉에 대한 필요성은 풀링 플랭크 (22, 22a) 사이의 표면 접촉에 대한 필요성보다 작기 때문에, 프레싱 플랭크 (23, 23a) 의 플랭크각은 상이할 수 있다. 실제로, 프레싱 플랭크 (23a) 의 플랭크 각은 프레싱 플랭크 (23) 의 플랭크각보다 다소 클 수 있다.

수나사산 (10) 의 구성을 보다 자세하게 도시한 도 8 을 참조한다. 도 7 의 단면도뿐만 아니라 도 8 의 단면도는 도 5 의 축방항 A-A 단면에서 본 것이다.

도 8 에 가장 잘 도시된 바와 같이, 나사산 (10) 의 상부 (21) 는 가상의 원뿔면을 규정하는 모선 (20) 의 일부를 형성하는 직선의 길이에 의해 결정되는 소정의 폭을 갖는 표면이다. 상부면 (21) 은 볼록 천이면 (26, 27) 을 통해 플랭크 (22, 23) 에 이어져 있다. 유사한 방식으로, 플랭크 (22, 23) 는 오목한 둥근 천이면 (28, 29) 을 통해 홈의 바닥부 (25) 에 이어져 있다. 본 예에서, 홈 바닥부 (25) 가 모선 (20) 과 평행한 모선 (30) 과 접하기 때문에 홈 (24) 은 그 전체 길이를 따라 동일한 깊이를 갖는다.

가상의 나사 프로파일의 플랭크는 파선 (31) 으로 나타나 있고, 이 플랭크는 플랭크각이 나사산의 양측에서 동일한 경우 대칭이 된다. 프레싱 플랭크 (23) 를 풀링 플랭크 (22) 보다 큰 플랭크각으로 형성하면, 가상 플랭크 (31) 과 비교하여 실제 플랭크 (23) 에 존재하는 재료의 잉여 표면 영역으로 인해 프레싱 플랭크 (23) 에 인접하여 보강재가 제공된다. 나사 조임시 나사산 (10) 에 작용하는 결과적인 힘은 R 로 나타나 있고, 이 힘은 축방향 성분 (K_a) 과 반경 방향 성분 (K_r) 의 벡터합이다. 프레싱 플랭크 (23) 의 잉여 보강재 덕분에, 힘 (R) 은 나사산이 종래의 대칭 형태, 즉 가상의 플랭크 (31) 를 갖는 경우보다 상당히 더 큰 표면 영역을 따라 흡수 및 분산될 수 있다.

통상, 암나사 (11) 의 홈 (24a) 은 수나사산 (10) 의 프로파일보다 큰 프로파일을 가지며, 따라서 나사 사이에 놀음 (play) 이 존재한다. 이는 도 9 및 도 10 에서 가장 잘 볼 수 있는데, 도 9 는 나사 조임시의 나사형 조인트를 도시하고 도 10 은 나사 풀림시의 나사형 조인트를 도시한다. 두 경우에서, 각 나사산의 상부 (21, 21a) 와 각 나사산이 들어가 있는 홈 바닥부 (25, 25a) 사이에 놀음이 존재한다. 수나사산 (10) 의 풀링 플랭크 (22) 는 암나사산 (11) 의 풀링 플랭크 (22a) 를 가압하고, 도 9 에 따른 나사 조임시에, 프레싱 플랭크 (23, 23a) 는 서로 접촉하지 않게 된다. 도 10 에 따른 나사 풀림시에는, 상황이 반대로 되는데, 즉 수나사산 (10) 의 프레싱 플랭크 (23) 가 암나사산 (11) 의 프레싱 플랭크 (23a) 를 가압하고, 풀링 플랭크 (22, 22a) 는 서로 접촉하지 않게 된다.

상기 설명과 같이 비대칭 프로파일을 갖는 두 나사를 형성함으로써, 장력(이것이 또는 수나사산 (10) 의 작용력인지 또는 암나사산 (11) 의 반력인지에 상관없이)을 흡수해야 하는 나사산의 측면에서 보강이 달성된다. 따라서, 나사형 조인트는 루즈 탑 (2) 을 풀기 위해 요구되는 압축력보다 큰 장력을 견딜 수 있다.

다시 말해, 나사형 조인트의 기능이 최적화되는데, 즉 큰 고정력에 의해 루즈 탑 (2) 이 안정적으로 고정되는데, 이는 나사산의 손상을 방지하고, 나사 풀림을 위한 큰 압축력보다 더 중요하다. 여기서, 특히 나사가 원뿔 기본형을 가질 때 나사 풀림은 일반적으로 나사 조임보다 더 적당한 힘으로 이루어질 수 있다는 것을 주의해야 한다. 나사형 조인트의 상기 실시형태의 다른 이점은 동일한 나사형 조인트가 몇 개(실제로 3 ∼ 5 개)의 나사턴으로 실현되고, 조이고 푸는 것이 각각 짧고 한정된 회전 운동 (1 또는 2 회의 회전) 을 통해 실행될 수 있다는 것이다.

공구가 생크-엔드 밀의 형태인 예시된 실시형태에 있어서, 루즈 탑 (2) 전체는 초경 합금 등의 단일의 경질재로 만들어질 수 있고, 적어도 본체 (1) 의 전방부 는 강 등의 상대적으로 연질인 재료로 만들어질 수 있다.

이와 달리, 나사형 조인트는 루즈 탑 및 회전가능한 본체 외에 절삭 공구에 포함된 다른 부분을 탈착가능하게 연결하는데 사용될 수도 있다. 상기한 바와 같이 수나사는 조경합금을 포함할 수 있고 암나사의 재료는 상기 기재된 바와 같이 강을 포함할 수 있으며, 또는 이와 달리 두 나사는 예컨데 강 등의 동일하거나 유사한 재료로 만들어질 수도 있다. 또한, 두 상호 작용하는 나사의 형상은 여러 방식으로 변형될 수도 있다. 예컨데, 나사는 상기한 바와 같이 원뿔 기본형일 수 있고, 또는 이와 달리 나사의 기본형태는 원통형일 수도 있다. 또한, 나사가 원뿔형이라면, 원뿔각은 6˚ 보다 크거나 작을 수 있다. 또한, 나사 선회부의 수 및 나사 피치는 각각 변할 수 있다. 또한, 예시된 생크-엔드밀의 경우에도 두 나사의 앞 및/또는 뒤에 있는 특별한 안내면은 생략될 수 있다. 또한, 수나사와 암나사 사이에 필요한 놀음은 예컨데 나사형 조인트를 포함하는 공구의 종류에 따라 변할 수 있다. 또한, 나사 시작부의 수도 변할 수 있다.

따라서, 예컨데, 생크-엔드 밀 등의 회전 공구에서, 공구의 부분들 사이의 토크 전달에 의해 수나사가 암나사 내부로 조여지는 경향이 있도록 나사가 제공될 때 나사형 조인트는 셀프 록킹(self-locking)성을 갖게 된다.

본 발명은 소정의 바람직한 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시형태에 대한 다양한 개조, 변경 및 변화들은 본 발명의 범위와 정신 및 추가되는 청구항 및 그에 상당하는 것에 규정된 바를 벗어나지 않는 한 가능하다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시형태로 한정되는 않지만, 이하의 청구항에 의해 구정된 전체 영역을 갖는다.

본 발명에 따라, 압축력보다 큰 인장력이 나사산에 대한 손상을 방지하면서 나사형 조인트에 가해질 수 있어서, 나사산은 대칭 프로파일 형상을 갖는 나사산과 비교하여 강화될 수 있다.

Claims (20)

1. 칩 제거 가공을 위한 공구로서,

   공통 축선을 따라 배향된 제 1 부분과 제 2 부분, 및

   상기 제 1 부분과 제 2 부분을 서로 탈착가능하게 연결하는 나사형 조인트를 포함하고, 이 나사형 조인트는,

   제 1 부분의 중공부의 입구에 배치된 암나사,

   제 2 부분의 수형 핀의 자유 단부에 배치된 수나사, 및

   상부 및 두 플랭크에 의해 규정되는 프로파일 형상을 가지며 나사산을 갖는 개별 나사를 포함하며, 상기 핀의 자유단부의 반대쪽으로 향해 있는 수나사산의 제 1 플랭크와 상기 중공부의 입구의 반대쪽으로 향해 있는 암나사산의 제 1 플랭크는 상기 핀이 중공부 안으로 나사 조임되는 동안 서로에 가압되며, 상기 핀의 자유단부쪽으로 향해 있는 수나사산의 제 2 플랭크와 상기 입구쪽으로 향해 있는 암나사산의 제 2 플랭크는 상기 핀이 중공부 밖으로 나사 풀림되는 동안 서로에 가압되고, 암나사산과 수나사산의 제 1 플랭크는 제 2 플랭크가 중앙 축선에 대해 경사진 제 2 각보다 작은 제 1 각으로 중앙 축선에 대해 경사져 있는 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 중앙 축선에 대한 제 1 플랭크의 제 1 각이 100˚ 이상인 공구.
3. 제 1 항에 있어서, 중앙 축선에 대한 제 1 플랭크의 제 1 각이 최대 120˚ 인 공구.
4. 제 1 항에 있어서, 중앙 축선에 대한 제 2 플랭크의 제 2 각이 115˚ 이상인 공구.
5. 제 1 항에 있어서, 중앙 축선에 대한 제 2 플랭크의 제 2 각이 최대 150˚ 인 공구.
6. 제 1 항에 있어서, 두 수나사산과 암나사산의 제 1 플랭크의 적어도 제 1 각이 동일한 크기인 공구.
7. 제 1 항에 있어서, 수나사산과 암나사산의 제 2 플랭크의 제 2 각이 동일한 크기인 공구.
8. 제 1 항에 있어서, 제 2 부분은 경질의 내마모성 재료를 포함하는 마모부를 포함하고, 제 1 부분은 비교적 각 연질인 재료를 포함하는 본체를 포함하며, 제 2 부분은 핀에 있는 수나사를 포함하는 공구.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 마모부는 밀링 커터체를 포함하고, 본체는 회전가능 한 축을 포함하는 공구.
10. 제 9 항에 있어서, 밀링 커터체의 수형 핀이 수나사의 축방향 앞뒤에 각각 배치된 제 1 및 제 2 외부 회전 대칭 안내면을 포함하고, 상기 축의 중공부는 암나사의 앞뒤에 각각 배치된 제 1 및 제 2 내부 회전 대칭 안내면을 포함하고, 제 1 외부 안내면은 제 1 내부 안내면과 결합하여 상호 작용하고 제 2 외부 안내면은 제 2 내부 안내면과 결합하여 상호 작용하는 공구.
11. 칩 제거 가공을 위한 공구의 일부분으로서,

    중앙 축선을 따라 연장한 수형 핀의 자유 단부에 인접하여 배치된 수나사를 포함하며, 상기 수나사는 주변 상부와 한쌍의 대향 플랭크를 갖는 나선형 나사산을 포함하며, 상기 플랭크는 바닥부를 갖는 나선형 홈을 한정하고, 한쌍의 대향 플랭크 중 제 1 플랭크는 핀의 자유 단부쪽으로 향해 있고 또한 한쌍의 대향 플랭크의 제 2 플랭크의 중앙 축선에 대한 제 2 각의 경사도보다 작은 제 1 각으로 중앙 축선에 대해 경사져 있는 칩 제거 가공을 위한 공구의 일부분.
12. 제 11 항에 있어서, 중앙 축선에 대한 제 1 각이 100˚ 이상인 칩 제거 가공을 위한 공구의 일부분.
13. 제 11 항에 있어서, 중앙 축선에 대한 제 1 각이 최대 120˚ 인 칩 제거 가 공을 위한 공구의 일부분.
14. 제 11 항에 있어서, 중앙 축선에 대한 제 2 각이 115˚ 이상인 칩 제거 가공을 위한 공구의 일부분.
15. 제 11 항에 있어서, 중앙 축선에 대한 제 2 각이 150˚ 이상인 칩 제거 가공을 위한 공구의 일부분.
16. 제 11 항에 있어서, 중앙 축선에 대한 제 2 각이 중앙 축선에 대한 제 1 각보다 15˚ 이상 더 큰 칩 제거 가공을 위한 공구의 일부분.
17. 공통 중앙 축선을 따라 제 1 부분과 제 2 부분은 서로 탈착가능하게 연결하는 나사형 조인트로서, 상기 제 1 부분은 중공부의 입구를 가지며, 제 2 부분은 자유 단부까지 연장한 수형 핀을 포함하며,

    상기 나사형 조인트는 제 1 부분의 중공부에 배치되는 암나사와 제 2 부분의 수형 핀에 배치되는 수나사를 포함하며,

    상기 암나사는 제 1 주변 상부의 양측에 배치되어 제 1 바닥부를 갖는 암나선형 홈을 한정하는 제 1 및 제 2 플랭크에 의해 규정되는 제 1 프로파일 형상을 갖는 나선형 암나사산을 포함하며, 상기 나선형 암나사산의 제 1 플랭크는 중공부의 입구와 반대쪽으로 향해 있고, 나선형 암나사산의 제 2 플랭크는 중공부의 입구 쪽으로 향해 있으며,

    상기 수나사는 제 2 주변 상부의 양측에 배치되어 제 2 바닥부를 갖는 수나선형 홈을 한정하는 제 1 및 제 2 플랭크에 의해 규정되는 제 2 프로파일 형상을 갖는 나선형 수나사산을 포함하며, 상기 나선형 수나사산의 제 1 플랭크는 수형 핀의 자유 단부의 반대쪽으로 향해 있고, 나선형 수나사산의 제 2 플랭크는 수형 핀의 자유 단부쪽으로 향해 있으며,

    나선형 수나사산의 제 1 플랭크와 나선형 암나사산의 제 1 플랭크는 상기 핀이 중공부 내부로 나사 조임되는 동안 서로에 가압되며, 나선형 수나산의 제 2 플랭크와 나선형 암나사산의 제 2 플랭크는 핀이 중공부 밖으로 나사 풀림되는 동안 서로에 가압되고,

    나선형 수나사산과 나선형 암나사산의 제 1 플랭크는 제 1 각으로 중앙 축선에 대해 경사져 있고, 나선형 수나사산과 나선형 암나사산의 제 2 플랭크는 제 1 각보다 큰 제 2 각으로 중앙 축선에 대해 경사져 있는 나사형 조인트.
18. 제 17 항에 있어서, 제 1 각이 100˚ 이상이고 최대 120˚ 이며, 제 2 각은 115˚ 이상이고 최대 150˚ 인 나사형 조인트.
19. 제 17 항에 있어서, 제 2 각이 제 1 각보다 15˚ 이상 더 큰 나사형 조인트.
20. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 주변 상부는 중앙 축선에 대해 제 1 모선을 갖는 제 1 원뿔면을 부분적으로 규정하고, 제 2 주변 상부는 중앙 축선에 대해 제 2 모선을 갖는 제 2 원뿔면을 부분적으로 규정하며, 제 1 모선은 제 2 모선과 평행하게 떨어져 있는 나사형 조인트.

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