KR20080047387A

KR20080047387A - 브로치 공구 및 브로치 인서트

Info

Publication number: KR20080047387A
Application number: KR1020087006365A
Authority: KR
Inventors: 요르마 코스키넨; 요르마 보리스트룀; 파야시트 아브도빅
Original assignee: 쎄코 툴스 에이비
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-05-28
Also published as: CZ301931B6; SE529026C2; EP1928629A4; EP1928629B1; CZ200863A3; KR101291887B1; WO2007032728A1; EP1928629A1; US8070396B2; CN101262975A; US20070065238A1; SE0502062L; CN101262975B

Abstract

본 발명은 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 공구 및 브로치 인서트에 관한 것이다. 브로치 공구는 길다란 홀더 (11) 및 적어도 하나의 절삭 유닛 (12) 을 포함한다. 홀더는 절삭 유닛을 수용하기 위한 적어도 하나의 리세스를 포함한다. 브로치 공구 (10) 는 이송 방향 (F) 을 갖는다. 브로치 공구 (10) 는 각각의 절삭 유닛을 위한 클램핑 부재 (39, 45) 를 포함한다. 각각의 클램핑 부재 (39, 45) 는 이송 방향 (F) 으로 절삭 유닛의 앞에 정렬되어 있다. 절삭 유닛은 기부 및 절삭부를 포함하는 교체가능한 브로치 인서트 (12) 이다. 브로치 인서트의 후면 (15) 에는 중심에 노치 (22) 가 형성되어 있다. 리세스 (35) 는 돌출부 (40) 와 함깨 형성된 후방벽 (37) 을 포함하고, 그 단면은 U-형이며 암 (42) 을 포함한다. 암은 노치 (22) 에 의해 탄성 변형되도록 정렬된다.

Description

브로치 공구 및 브로치 인서트{A BROACH TOOL AND A BROACH INSERT}

본 발명은 독립항의 전제부에 따른 브로치 공구 및 브로치 인서트에 관한 것이다.

금속 재료의 기계 가공을 위해 수년 동안 브로치 공구가 사용되어 왔다. 종래의 브로치 공구는 너트에 의해 고정되고 나사 로드에 나사결합된 다수의 브로치 인서트를 갖는다. 종래의 브로치 공구는 낡은 브로치 인서트의 교환에 문제가 있다는 단점이 있다. 또한, 다른 경우에, 절삭날 또는 공구의 다른 부분이 손상을 입으면 종종 전체 브로치 공구가 폐기되거나 또는 전체 브로치 공구를 분해할 필요가 있게 된다. 단일 브로치 공구를 제조하는 재료는 통상 초경 합금 등의 재료와 관련하여 상대적으로 고가이기 때문에 고속도 공구강으로 한정된다.

공구 본체 안으로 클램프된 브로치 인서트를 포함하는 이미 알려진 다수의 브로치 공구가 적절하게 처리되어 왔지만, 추가적인 개선이 필요하다.

본 발명의 일 목적은 브로치 인서트가 쉽게 교환되는 브로치 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 안정한 브로치 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 브로치 인서트가 양호한 정밀도를 갖는 브로치 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자에게 안전한 브로치 공구를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 브로치 공구 및 브로치 인서트의 상기 목적 및 이점은 이후의 독립항의 특징부에 정의된 특징들에 의해 얻어진다.

도 1 은 본 발명에 따라 홀더 및 브로치 인서트를 포함하는 브로치 공구의 실시형태의 사시도이다.

도 2 는 도 1 의 브로치 공구의 다른 사시도이다.

도 3 은 도 1 의 브로치 공구의 단부도이다.

도 4 는 브로치 공구의 측면도이다.

도 5 는 브로치 공구의 전면도이다.

도 6 은 도 1 ~ 5 에 도시된 홀더의 사시도이다.

도 7 은 본 발명에 따른 브로치 인서트의 실시형태의 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따라 브로치 인서트 (12) 의 홀더 (11) 를 포함하는 브로치 공구 (10) 가 도시되어 있다. 홀더 (11) 는 작동 동안에 적어도 하나의 브로치 인서트 (12) 를 수용하여 안전하게 유지할 수 있도록 설계 구성된다. 브로치 인서트 (12) 는 구멍을 뚫기 위해 구성되고 바람직하게는 초경 합 금 또는 고속도 공구강, 공구 강, 또는 다른 경질 금속 재료 등의, 원하는 구멀 뚫기 작업에 적절한 재료로 형성된다. 여기에서 "초경 합금" 이란, 예컨대 Co 또는 Ni 등의 바인더 금속과 소결 결합된 WC, TiC, TaC, NbC 등을 의미한다. 절삭 인서트는 예컨대 적어도 Al₂O₃, TiN 및/또는 TiCN 의 층으로 적어도 부분적으로 코팅되는 것이 바람직하다. 몇몇 경우에, 절삭날은 CBN 또는 PCD 등의 초경 재료로 납땜되어 만들어진다는 것이 입증될 수 있다. 브로치 인서트 (12) 는 일반적인 삼각형의 기본 형상을 가지며 두 개의 파형 절삭면 (16, 17) 뿐만 아니라 기부면 (13), 전면 (14), 후면 (15) 을 포함한다. 절삭면 (16, 17) 은 둥근 팁 (18) 에서 만난다. 한측으로 전면 (14) 과, 다른 한측으로 팁 (18) 및 절삭면 사이의 교차선은 절삭날 (19, 20, 21) 을 형성한다. 절삭면 (16, 17) 은 하나 이상의 여유면을 포함한다. 절삭날 (19 ~ 21) 은 터빈 디스크 등의 가공물에서 파형 슬롯을 절삭하는데 쓰인다. 절삭날 (19, 20) 은 기부면에 닿지 않기 때문에, 브로치 인서트는 기부 및 절삭부를 포함한다고 말해질 수도 있다. 본 발명에 따른 브로치 인서트의 일반적인 사용 수명의 예는 브로치 인서트당 4 개의 터빈 디스크이고, 각각의 디스크는 60 개의 슬롯을 포함한다. 실질적으로 기부면 (13) 에 수직인 후면 (15) 의 중앙에 노치 (22) 가 형성되어 있다. 노치 (22) 는 적어도 기부면 (13) 을 뚫고 나아가며 바람직하게는 팁 (18) 의 여유면도 뚫고 나아간다. 노치는 브로치 인서트의 두께의 절반보다 작은 깊이 (d1) 를 가지며, 이 깊이는 측면 (14, 15) 사이에서 측정된 것이다. 노치 (22) 는 서로 마주하는 벽 (23, 24) 을 갖는다. 노치 (22) 는 폭 (w1) 을 갖는다. 벽 (23, 24) 은 실질적으로 노치의 바닥면 (25) 에 수직이다. 장착시에 브로치 인서트는 홀더 (11) 로부터 연달아 증가하는 돌출부에서 이전의 인서트 유닛과 실질적으로 일렬로 정렬된다.

도 1 ~ 6 에서, 홀더 (11) 는 브로치 인서트 (12) 를 유지하는 것으로 보인다. 홀더는 실질적으로 기부 (30), 상부 (33) 뿐만 아니라 실질적으로 평행한 측면 (31, 32) 을 포함하는 직사각형의 기본 형상을 갖는다. 측면 중 하나는 v클램프하기 위한 종방향의 V-형 홈 (34) 을 포함한다. 상부 (33) 는 실질적으로 파형이며 거울 형상의 면 (33A, 33B) 을 포함한다. 면 (33A, 33B) 은 홀더의 수직선에 대해 대칭으로 연장한다. 공구 (10) 는 이송 방향 (F) 을 갖는다. 홀더 (11) 는 기부 (30) 를 향해 모이는 리세스 (35), 전방벽 (36) 및 후방벽 (37) 을 포함한다. "전방" 및 "후방" 이란 용어는 이송 방향 (F) 과 관련한다. 벽 (36, 37) 은 절삭날 (19, 20) 의 형상에 대응하는 동일한 형상을 갖지만, 날의 프로파일 내측으로 바로 이어지는 프로파일을 갖는다. 리세스 (35) 는 나사 등의 클램핑 부재 (39) 를 수용하기 위해 제공된 제 1 구멍 (도시되지 않음) 및 제 2 구멍 (41) 이 제공된 바닥부 (38) 를 갖는다. 후방벽 (37) 은 인서트 포켓에서 지지면을 구성한다. 리세스 (35) 는 수용을 위해서 파형면 (33A, 33B) 을 향해 외부로 개방된다. 후방벽 (37) 은 돌출부 (40) 와 함께 형성되고, 돌출부의 단면은 U-형이며 가요성 암 (42) 을 포함한다. 돌출부 (40) 는 연장되어서 중심에서 실질적으로 전체 후방벽 (37) 을 따른 연장부를 갖는다. 돌출부 (40) 는 도 5 에서와 같이, 후방벽 (37) 으로부터 거리 (d2) 의 연장부를 갖는다. 하중을 가하지 않은 상태에서, 돌출부 (40) 는 폭 (w2) 을 갖는다. 제 2 구멍 (41) 은 홀더에 일체적으로 결합된 돌출부의 제조시에 공구를 위한 공간을 제공한다. 후방벽 (37) 은 오목한 필렛 (43) 을 통해 브로치 인서트의 기부면을 위한 지지면 (44) 에 연결된다. 바람직하게는, 지지면은 바닥부 (38) 와 일치한다. 필렛 (43) 은 기부면 (13) 의 코너를 위한 여유부를 제공하는데 쓰인다. 지지면 (44) 은 홀더로부터의 브로치 인서트의 돌출을 규정할 수 있도록 정렬된다. 쐐기 형태의 클램핑 부재 (45) 는 리세스 (35) 에 정렬된다. 쐐기 (45) 는 전방측과 후방측을 갖는다. 상기 각 측의 각각은 실질적으로 리세스의 연관된 벽과 평행하고, 서로에 대해 5 ~ 15°의 예각을 이룬다. 쐐기는 조일 때 인접하는 나사 (39) 의 헤드를 위한 숄더를 갖는 관통 구멍 (46) 을 갖는다.

본 발명에 따른 브로치 공구 (10) 의 장착시에, 먼저 클램핑 부재 (39, 45) 가 장착된다. 이는 나사 (39) 를 제 2 구멍 (41) 에 느슨하게 나사조임하는 것 뿐만 아니라 나사 (39) 의 나사 단부를 구멍 (46) 을 통해 끼워넣음으로써 달성된다. 그 후에, 브로치 인서트 (12) 는 리세스 (35) 를 향하게 되어서 노치 (22) 가 돌출부 (42) 로 들어가게 된다. 돌출부 (40) 의 폭 (w2) 은 노치의 폭 (w1) 보다 크기 때문에, 브로치 인서트의 노치가 돌출부를 넘어 가압될 때 돌출부의 암 (42) 이 탄성 변형되게 된다. 이런 식으로, 브로치 인서트는 정위치로 안내된다. 브로치 인서트의 기부면 (30) 이 지지면 (44) 과 인접할 때, 나사가 조여져서 쐐기 (45) 가 바닥부 (38) 에 인접하지 않고도 후방벽 (37) 에 브로치 인서트 를 클램프시키게 된다. 돌출부의 깊이 (d2) 가 노치의 깊이 (d1) 보다 작기 때문에, 브로치 인서트는 중앙에서 지지되지 않아 안정성의 관점에서 유리하다. 상기 방법은 어떠한 추가적인 브로치 인서트에서도 반복될 수 있다. 인서트 포켓은 이송 방향에 수직인 수직 방향으로 약 0.02 ~ 0.05 mm 정도로 다소 이동될 수도 있기 때문에 각각의 브로치 인서트는 가공물과 성공적으로 결합하게 되고, 구멍을 뚫는 동안에 가공물에 슬롯이 형성될 수 있다. 대안으로서, 인서트 포켓들은 동일할 수 있으나 브로치 인서트들은 상이한데, 즉, 브로치 인서트는 폭이 계속해서 커질 수 있고 가능하게는 높이도 커질 수 있으며, 이들은 홀더 내에 배치된다. 상기 과정은 브로치 인서트를 느슨하게 할 때 실질적으로 역으로 된다.

따라서, 본 발명은 칩을 제거하는 기계 가공을 위한 브로치 공구 및 브로치 인서트에 관한 것이며, 이에 따라 브로치 인서트는 빠르고 용이하게 교체되고 우수한 정밀도로 장착될 수 있다. 또한, 기계가공된 슬롯의 중심 및 공구의 중심이 전체적으로 일치하지 않는다면 공구의 중심 외부로 브로치 인서트가 이동함에 따라 브로치 인서트는 중심에서 작은 결함들을 없앨 수도 있다. 시험 동안에, 터빈 디스크의 완성된 슬롯당 비용은 종래 기술에 비해 신규한 브로치 공구가 1/10 로 낮아질 수 있다. 본 발명이 터빈 구성품의 제조를 위해 개발되었지만, 다른 분야에도 적용될 수 있다.

우선권으로서 스웨덴 특허 제 0502062-3 가 참조되었다.

이 발명이 바람직한 실시형태와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 청구항에 설명된 본 발명으로부터 벗어나지 않는다면 변형 및 변경도 가능하다.

Claims

기다란 홀더 (11) 및 적어도 하나의 절삭 유닛 (12) 을 포함하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 공구로서, 상기 홀더는 절삭 유닛을 수용하기 위한 적어도 하나의 리세스 (35) 를 포함하고, 상기 브로치 공구 (10) 는 이송 방향 (F) 을 가지며, 상기 브로치 공구 (10) 는 각각의 절삭 유닛을 위한 클램핑 부재 (39, 45) 를 포함하며, 각각의 클램핑 부재 (39, 45) 는 이송 방향 (F) 으로 절삭 유닛의 앞에 정렬되어 있는 브로치 공구에 있어서,

상기 절삭 유닛은 기부 및 절삭부를 포함하는 교체가능한 브로치 인서트 (12) 이고, 브로치 인서트의 후면 (15) 의 중심에 노치 (22) 가 형성되어 있으며, 상기 리세스 (35) 는 상기 노치 (22) 에 의해 탄성 변형될 수 있도록 정렬된 돌출부 (40) 가 형성된 후벽 (37) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 공구.
제 1 항에 있어서, 상기 돌출부 (40) 는 U-형의 단면을 갖고 탄성 변형가능한 암 (42) 을 포함하며, 상기 돌출부 (40) 는 연장하여 실질적으로 전체 후방벽 (37) 을 따라 중심에서 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 노치 (22) 는 연장하여 실질적으로 전 체 브로치 인서트 (12) 를 따라 중심에서 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 공구.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부 (40) 는 폭 (w2) 을 갖고 상기 노치 (22) 는 폭 (w1) 을 가지며, 하중을 가하지 않은 상태에서 상기 돌출부의 폭 (w2) 은 상기 노치 (22) 의 폭 (w1) 보다 큰 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 공구.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브로치 인서트 (12) 및 상기 홀더 (11) 는 유사한 파형부 (19, 20, 33A, 33B) 를 갖는 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 공구.
기부 및 절삭부를 포함하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 인서트로서, 상기 절삭부는 파형 절삭날 (19, 20) 을 포함하고, 상기 브로치 인서트는 기다란 홀더의 리세스에 결합될 수 있는 브로치 인서트에 있어서,

상기 브로치 인서트 (12) 는 브로치 인서트의 후면 (15) 의 중심에 형성된 노치 (22) 를 포함하고, 상기 노치 (22) 는 상기 리세스에 형성된 돌출부를 탄성 변형시키도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 인서트.
제 6 항에 있어서, 상기 노치 (22) 는 기다랗고, 실질적으로 전체 브로치 인서트 (12) 를 따라 중심에서 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 인서트.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 노치 (22) 는 폭 (w1) 을 갖는 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 인서트.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브로치 인서트 (12) 는 일반적으로 삼각형의 기본 형상을 가지며, 두 개의 파형 절삭면 (16, 17) 뿐만 아니라 기부면 (13), 전면 (14), 후면 (15) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 인서트.
제 9 항에 있어서, 상기 절삭면 (16, 17) 은 둥근 팁 (18) 에서 만나고, 한측으로 전면 (15) 과 다른 한측으로 절삭면 및 팁 (18) 사이의 교차선은 절삭날 (19, 20, 21) 을 형성하며, 절삭면 (16, 17) 은 하나 이상의 여유면을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속의 칩 제거 기계가공을 위한 브로치 인서트.