KR20090068177A

KR20090068177A - 칩 제거 기계가공용 밀링 커터 공구, 그리고 그의 절삭 본체 및 기본 본체

Info

Publication number: KR20090068177A
Application number: KR1020080130605A
Authority: KR
Inventors: 스투레 셰에
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2009-06-25
Also published as: SE0702867L; EP2072162A2; CN101462184A; US8096734B2; CN101462184B; EP2072162B1; EP2072162A3; US20090169312A1; SE531858C2; JP2009148885A

Abstract

본 발명은 기어 호빙에 적절한 밀링 커터 공구에 관한 것이며, 이 공구는 한편, 기본 본체 (1) 와 다른 한편 다수의 교체 가능한 절삭 본체 (2) 를 포함하며, 상기 기본 본체는 기하학적인 중심 축선 (C1) 을 갖고 이 중심 축선을 중심으로 기본 본체가 회전 가능하며, 각 절삭 본체는 절삭 본체의 측면을 따라 균일한 파티션 (P) 에 위치된 치형부 (17) 의 세트를 포함한다. 기본 본체의 포켓 (8) 에 형성된 개별 절삭 본체를 위한 지지면 (9) 은 기본 본체의 중심 축선과 동심이고 치형부 사이의 파티션에 대응하는 피치 (P) 를 갖는 공통의 가상 나선 라인 (X) 을 따라 절삭 본체 (2) 의 치형부 (17) 를 위치시키기 위해 기본 본체의 중심 축선에 대해 적어도 0.5°의 네거티브 축방향 각 (γ) 으로 기울어진다.

Description

칩 제거 기계가공용 밀링 커터 공구, 그리고 그의 절삭 본체 및 기본 본체{A MILLING CUTTER TOOL FOR CHIP REMOVING MACHINING, AS WELL AS A CUTTING BODY AND A BASIC BODY THEREFOR}

제 1 양태에 있어서, 본 발명은 한편 기본 본체와, 다른 한편 교체 가능한 절삭 본체를 포함하는 종류의 절삭 또는 칩 제거 기계가공을 위한 밀링 커터 공구에 관한 것이고, 이 기본 본체는 싸개면 및 두 개의 반대편에 있는 단부를 포함하고, 이 단부들 사이에 기하학적 중심 축선이 뻗어 있고 이 중심 축선을 중심으로 기본 본체는 미리 정해진 회전 방향으로 회전가능하고, 이 교체 가능한 절삭 본체는 한 쌍의 반대편에 있는 주면 (장착 상태에서 주면 중 하나는 아래측을 형성하고 다른 하나는 상부측을 형성하며), 한 쌍의 반대편에 있는 측면, 그리고 한 쌍의 반대편에 있는 단부면을 포함하고, 개별 절삭 본체는 치형부의 세트를 포함하고, 이 치형부는 절삭 본체의 측면을 따라 균일한 파티션으로 위치되고 개별적으로 절삭날에 인접하여 형성되는 칩 표면을 포함하고, 이 칩 표면으로부터 치형부는 한 쌍의 플랭크 사이에 뻗어있고 아래측에 대해 각을 이루어 배향된 어떠한 길이 연장부을 갖고, 절삭 본체는 기본 본체의 회전 방향의 전방 방향으로 마주하는 지지면을 갖는 기본 본체의 싸개면에 개구된 포켓에 고정되고, 지지면에 대하여 절삭 본체의 아래측이 장착된다.

추가적인 양태에 있어서, 본 발명은 또한 해당 공구에 대한 절삭 본체 및 기본 본체 각각에 관한 것이다.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 무엇보다도, 금속 작업물의 칩 제거 기계가공 기법은 빠르게 발전하고 있다는 것이 언급되어야 한다. 블랭크 또는 작업물이, 엔진 구성 요소, 차량 및 비행기 구성요소, 기계 부품 등과 같이 어떠한 복잡성을 갖는 완제품으로 미리 기계가공 될 때, 제조는 개별적으로 하나의 동일한 블랭크의 개별 설정을 요구하는 다수의 단계 또는 장소에서 실행되었다. 예컨대, 제 1 기계가공은 하나 이상의 선삭 작업일 수 있다. 또한 열쇠 홈 또는 바 홈과 같은 상이한 형태의 오목부에 대한 세부 사항을 요구한다면, 이 작업물은 새로 설정된 다른 장소로 이동된 후 밀링하게 된다. 이 작업물에 추가로 상이한 형태의 구멍 또는 덕트가 제공된다면, 드릴링 기계 또는 드릴링 장소의 추가 설정으로 전이가 실행된다. 보다 최근에는, 다수의 공구를 갖는 매거진이 포함된 기계가 개발되었고, 각 공구는 매거진에서 꺼내질 수 있고 기계가공을 위한 활성 상태가 될 수 있고, 기계가공을 한 이후 다른 공구로 교체되도록 매거진으로 복귀된다.

더 효과적으로 제조하고 기계가공 시간, 그리고 비용을 줄이기 위해, 소위 MultiTask 기계 형태의 만능 기계가 최근에 개발되었고, 이 기계에는, 공간 내에서 유연하게 이동가능하고 기계 또는 기계의 설정으로부터 작업물을 제거할 필요 없이 선삭, 밀링, 드릴링, 연삭 등과 같은 다중 기계가공 작업을 실행할 수 있는 다수의 프로그램-제어식 공구가 포함되고, 시간 소비적인 공구 교체 필요성이 최소로 줄어든다. 이러한 만능 기계에서, 종래의 그리고 새로운 기계가공 작업을 실행하는 이들의 능력에 대해서뿐만 아니라, 개별 공구가 제한된 공간 내에서 복잡한 이동 경로로 이동할 수 있고, 그리고 그럼에도 불구하고 접근하기 어려운 기계가공되는 블랭크의 이러한 부분과 접촉할 수 있게하는 공구의 접근성에 대해서 해당 공구에 부분적으로 새로운 요구가 생겼다. 이는 적어도 예컨대 상이한 종류의 노치의 밀링에 사용되는 종류의 밀링 커터 공구에 대해서만 적용되는 것은 아니다.

공지된 기술이 SE 0400385-1 (공개 번호 526.645) 에 기재되어 있다. 알려진 공구는 외주상으로 이격된 다수의 절삭 본체를 포함하고, 이 절삭 본체는 개별 절삭 본체의 아래측에 대해 수직으로 배향된 치형부를 갖고, 2 또는 다수의 치형부가 기본 본체의 중심 축선에 대해 수직으로 뻗어 있는 공통 평면에 위치된다. 이는 축선 방향으로 함께 위치된 치형부는 직선 노치의 형태의 하나의 동일한 노치에서 작동하는 것을 의미하며, 공구의 어떠한 회전 이후에 치형부는 작업물과 교대로 결합된다. 이러한 공구는 다수의 상이한 밀링 작업에 유용하지만, 기어 호빙 (gear hobbing) 에는 유용하지 않다.

본 발명의 목적은 상기 언급된 공지의 밀링 커터 공구의 단점을 제거하고 특히 MultiTask 기계 내에서, 기어 호빙에 적절한 밀링 커터 공구를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명의 주 목적은 밀링 커터 공구를 제공하는 것이며, 이는 공구가 간단한 이송 동작에 의해 상세하게는 회전 대칭인, 보통 원통형 형상을 갖는 특히 바 또는 치형부를 형성하는 기어 호빙에 이용될 수 있도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 적어도 주 목적은 청구항 1 의 특징부에 정의된 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 밀링 커터 공구의 바람직한 실시형태는 또한 종속항 2 ~ 10 에 정의된다.

제 2 양태에 있어서, 본 발명은 또한 공구를 위한 바람직한 절삭 본체에 관한 것이다. 상이한 실시형태에서의 이러한 절삭 본체의 특징은 청구항 11 ~ 14 에 정의된다.

제 3 양태에 있어서, 본 발명은 기본 본체에 관한 것이며, 그 특징은 청구항 15 ~ 19 항에 정의된다.

본 발명은 기본 본체의 중심 축선과 동심이고 치형부 사이의 파티션에 대응하는 피치를 갖는 공통의 가상 나선 라인을 따라 절삭 본체의 치형부를 위치시키기 위해 절삭 본체 또는 공구의 절삭 본체를 네거티브 축방향 각으로 경사지는 개념을 기본으로 한다. 이러한 방식으로, 공구는 유리한 방식으로, 예컨대 초경합금의 교체 가능한 절삭 본체로 만들어질 수 있고 기어 호빙에 이용될 수 있다.

도 1 및 도 2 에 나타낸 밀링 커터 공구는 기본 본체 (1) 및 다수의 교체 가능한 절삭 본체를 포함하고, 이 절삭 본체는 나타낸, 바람직한 실시형태에서 동일하고 일반적으로 2 로 나타내었다. 기본 본체에 장착된 절삭 본체를 개별적으로 구분하기 위해, 이들은 2a, 2b, 2c, 2d, 2e 및 2f (2f 는 도 1 에서 보이지 않음) 로 나타내었다. 절삭 본체의 재료는 기본 본체의 재료보다 더 단단하고 더 내마모성이다. 유리하게는, 기본 본체는 강으로 제조되고 절삭 본체는 초경합금으로 제조된다. 기본 본체 (1) 는 전면 단부 (3) 및 후면 단부 (4) 를 각각 포함하고, 이 단부들 사이에 기하학적인 중심 축선 (C1) 이 뻗어 있고 이 중심 축선을 중심으로 기본 본체는 R1 으로 나타낸 미리 정해진 회전 방향으로 회전 가능하다. 5 로 나타낸 기본 본체의 전면부는 원통형 싸개면 (6) 을 갖고, 공구를 회전시키기 위해 기계에 부착되는 후면부 (7) 는 비 원통형 단면 형상, 예컨대 다각형 형상을 가질 수 있다. 절삭 본체는 안착부 또는 칩 포켓에 장착되며, 이들은 일반적으로 8 로 나타내었고 어미 a ~ f 로 서로 개별적으로 구분된다. 실시예에서, 기본 본체의 두 개의 반대편에 있는 단부 (3, 4) 는 평면 형태이고, 중심 축선 (C1) 에 대해 수직으로 뻗어 있다. 개별 칩 포켓 (8) (도 7 ~ 도 9 참조) 은 지지면 (9), 그리고 실시예에서 지지면 (9) 에 대해 수직인 측면 (10) 에 의해 범위가 정해진다. 측면 (10) 은 평면이지만, 지지면 (9) 은 톱니부 표면, 즉 다수의 직선의, 평행한 융기부 (9a) 가 포함되는 표면으로서 형성되고, 이 융기 부는 홈 (9b) 에 의해 서로 이격되어 있다. 지지면 (9) 에 있어서, 두 개의 축선 방향으로 이격된 구멍 (11) 이 개구되고, 이 구멍은 나사 (12) 의 수나사를 수용하기 위한 내부 나사 또는 암나사를 갖는다 (도 1 및 도 2 참조).

실시예에서, 칩 포켓 (8) 은 기본 본체의 전면부에 위치되고 전면 단부면 (3) 에서 개방되어 있다. 지지면 (9) 의 내부 단부 근처에서, 조절 기구 (13) 가 지지면 (9) 을 따라 개별 절삭 본체의 축선 위치를 조절하기 위해 구성된다. 예컨대, 조절 기구 (13) 는 US 6 655 879 B2 에 기재된 방법으로 이루어질 수 있다.

실시예에서 기본 본체에 포함된 6 개의 칩 포켓 (8) 은 기본 본체의 외주면을 따라 등간격으로 이격되어 있고 (즉, 60°파티션을 가짐), 개별 지지면 (9) 은 기본 본체의 회전 방향 (R1) 으로 전방을 향한다는 것 또한 알아야 한다.

개별 절삭 본체 (2) 의 구성을 도시하는 도 3 ~ 도 6 을 참조한다. 나타낸, 바람직한 실시형태에서, 절삭 본체 (2) 는 한 쌍의 반대편에 있는 주면 (14a, 14b), 한 쌍의 반대편에 있는 측면 표면 또는 측면 (15a, 15b) 및 한 쌍의 반대편에 있는 단부면 (16a, 16b) 을 갖는 육면체의 형상을 갖고, 절삭 본체 사이에 가상의, 축선 중간 평면 (NP) 이 뻗어 있고 이 축선 중간 평면은 두 개의 주면 (14a, 14b) 사이의 중간에 위치된다. 이러한 두 개의 주면은 실시예에서 서로 평행하고 각각에는 단면적으로 V-형상의, 직선 융기부와 홈 형태의 제 2 세트의 톱니부 (34) 가 형성되어 기본 본체의 지지면 (9) 의 홈과 융기부와, 각각 상호 작동한다. 절삭 본체의 한 측면 (15a) 을 따라, 다수의 치형부가 형성되며 이 치형부는 일 반적으로 17 로 나타내고, 어미 a, b 및 c 로 서로 개별적으로 구분된다. 이러한 치형부는 이하에 더 상세하게 설명될 것이다. 두 개의 단부면 (16a, 16b) 은 이러한 경우 평면이고, 주면 그리고 두 개의 측면에 대해 수직으로 배향된다. 또한, 두 개의 관통공 (18) 이 두 개의 주면 (14a, 14b) 에 개구되고 중간 평면 (NP) 에 대해 수직으로 배향되는 그의 중심 축선 (C2) 을 갖는다는 것을 알아야 한다.

종래 기술에서, 칩 포켓의 지지면, 그리고 이에 의해 칩 포켓에 장착되는 절삭 본체는, 기본 본체의 치형부가 중심 축선에 대해 수직인 평면에 설정되도록 구성되는 동시에 기본 본체의 중심 축선에 평행하게 놓이고, 직선 노치의 밀링을 가능하게 하기 위한 모든 것, 동일한 평면의 치형부는 하나의 동일한 노치에서 서로 뒤따른다. 이는 이 공구는 기어 호빙에 사용될 수 없다는 것을 의미한다.

개별 치형부 (17) 의 구성을 나타내는 사시도인 도 6 을 참조한다. 이러한 각 치형부는 두 개의 반대편에 있는 칩 표면 (19) 을 포함하고, 이들 사이에 두 개의 플랭크 (20) 그리고 후방면 (21) 이 뻗어 있고, 이 후방면은 소위 반경 천이 형태의 아치형 천이면 (22) 에 의해 플랭크로 변형된다. 칩 표면 (19) 을 따라, 그 전체를 23 으로 나타낸 절삭날이 뻗어 있고, 이는 다수의 부분 날, 즉 플랭크 (20) 에 인접한 두 개의 플랭크 날 (24a, 24b), 후방면 (21) 에 연결되는 후방 날 (25), 그리고 천이면 (22) 에 인접한 두 개의 짧고, 아치형인 코너 날 (26a, 26b) 을 포함한다. 실시예에서 평면이고 서로 평행하게 놓인 플랭크 (20) 사이의 중간에, 치형부의 길이 연장부을 정의하는 중심 평면 (CP) 이 뻗어 있다.

도 3 및 도 5 에 보이듯이, 치형부 (17a, 17b, 17c) 는 단면적이 사다리꼴이고 갭에 의해 서로 이격되어 있고, 이 갭은 두 개의 반대편에 있는 플랭크, 그리고 바닥부 (27) 에 의해 개별적으로 범위가 정해지고, 이 바닥부는 이러한 경우 평면처럼 후방면 (21) 에 평행하게 놓인 평면 표면의 형태이다. 또한, 중심 평면 (CP) 으로 나타낸, 치형부의 길이 연장부는 중간 평면 (NP) 에 대해 수직으로 배향되고, 이에 의해 각 주면 (14a, 14b) 에 대해 수직이다. 나타낸, 바람직한 실시형태에서, 절삭 본체 (2) 는 서로 균일한 파티션 (P) 을 갖는 세 개의 치형부를 포함한다. 이 치형부는 단부면 (16a, 16b) 사이의 절삭 본체의 전체 길이 (L) 의 적어도 10 % 인 기본 폭 (W₁) 을 가짐으로서 비교적 견고하게 된다. 개별 치형부 플랭크 (20) 와 후방면 (21) (및 또한 갭 바닥부 (27)) 사이의 둔각 (α) 은 실시예에서 110°이고, 이는 하나의 동일한 치형부의 플랭크 사이의 노즈 각 (nose angle) 이 40°(2×20°) 인 것을 의미한다. 유리하게는, 갭 바닥부 (27) 는 본질적으로는 후방면 (21) (측정값 (W₃)) 과 같은 동일한 폭 (W₂) 을 갖고, 이에 의해 치형부와 갭은 본질적으로 동일한 사다리꼴 단면 형상을 얻는다. 두 개의 나사 구멍 (18) 은 인접한 단부면 (16a, 16b) 으로부터 동일한 크기의 거리 (L1) 에 위치되고, 나사 구멍 사이의 상호 거리 (L2) 는 거리 (L1) 보다 더 크다. 실시예에서, 거리 (L1) 는 절삭 본체의 전체 길이 (L) 의 26.5 % 이고, 거리 (L2) 는 47 % 이다. 거리 (L1) 가 동일한 크기라는 사실에 의해, 절삭 본체는 역전될 수 있게 된다. 나사 구멍 (18) 중 하나의 측면에 의해, 구멍 또는 안착부 (28) 가 형성되고, 이는 작업자에 의해 공구 내의 절삭 본체의 배향의 경로를 유지하는데 사용될 수 있고, 이와 관련하여 절삭 본체의 치형부의 재연삭이 가능하다.

도 4 에서 치형부 (17) 의 높이 (H) 는 적절한 절삭 본체의 폭 (W₄) 과 비교하여 상당히 더 큰 것을 볼 수 있다. 따라서, 실시예에서, 높이 (H) 는 폭 (W₄) 의 대략 42 % 이다. 칩 표면 (19) 은 후방면 (21) 을 향해 벌어진다. 절삭 본체의 각각의 개별 플랭크 (19) 및 중간 평면 및 주면 사이의 각 (β) 은 실시예에서 15°이다. 다시 말하면, 칩 표면 (19) 사이의 벌어지는 각은 30° 이다. 물론, 이러한 각은 변할 수 있지만, 20 ~ 40°, 적절하게는 25 ~ 35°범위 내이어야 한다.

칩 포켓의 지지면 (9) 이 기본 본체 (1) 의 중심 축선 (C1) 에 대해 네거티브 축방향 각 (γ) 으로 경사지는 것을 도시한 도 7 ~ 도 9 를 참조한다. "네거티브 축방향 각" 의 개념을 설명하기 위해, 길고 좁은 지지면 (9) 의 단부에 각각 도면 부호 9c 및 9d 가 주어졌다. 이러한 부호중 9c 는 기본 본체의 전면 단부면 (3) 에 가장 가깝게 위치된 전면 단부를 나타내고, 9d 는 후면 단부를 나타낸다. 도 7 에 나타나듯이, 기본 본체의 측면도에서, 지지면의 후면 단부 (9d) 는 (축선 방향 네거티브 경사에 의해), 기본 본체가 미리 정해진 회전 방향 (R1) 으로 회전할 때, 전면 단부 (9c) 의 전방에 있을 것이다.

지지면 (9) 이 포지티브 축방향 각으로 경사진다면, 전면 단부 (9c) 는 회전 방향에서 볼 때 후면 단부 (9d) 의 앞에 있을 것이다. 완전함을 위해, 지지면 이 중심 축선 (C1) 에 대해 평행하게 놓인다면, 축방향 각은 0°또는 중립인 것이 또한 언급되어야 한다.

한편, 네거티브 축방향 각 (γ) 은 적어도 0.5°이어야 하지만, 다른 한편 5°미만이어야 한다. 실시예에서, 각 (γ) 은 3.2°(3°12') 이다. 적절하게는, 각 (γ) 은 2 ~ 4°간격 내에서 선택될 수 있다.

도 8 및 도 9 에서 볼 수 있듯이, 개별 지지면 (9) 은 또한 어떠한, 네거티브 반경방향 각 (δ) 으로 경사져 있고, 이 각은 융기부 (9a) 의 정상부 (33) 에 대한 공통 평면 (E) 이 기본 본체의 중심 축선 (C1) 으로부터 외주면을 향해 가장 바깥쪽에 위치된 융기부의 정상부를 향해 뻗어 있는 반경 (Ra) 에 대해 기울어져 있다는 사실에 의해 형성되는 각이다. 실시예에서, 각 (δ) 은 3.6°이고, 이 값은 발생된 표면으로부터 치형부 (17) 의 후방면 (21) 에 양호한 여유를 주기에 완전히 충분하다 (도 8 의 이점 쇄선으로 된 원을 참조). 실제로, 각 (δ) 은 0.5 ~ 10°, 적절하게는 1 ~ 5°, 그리고 바람직하게는 2 ~ 4°간격 내이어야 한다.

절삭 본체 (2) 가 장착 상태에 있기 때문에, 기본 본체의 지지면 (9) 에 대하여 절삭 본체의 아래측 (주면 (14a, 14b) 중 하나) 은 가압된 채로 유지되고, 물론 또한 절삭 본체는 네거티브 축방향 각 (γ) 으로 기울어지게 될 것이다. 도 2 에 나타낸 것과 같이, 절삭 본체를 기울인다는 것은 그의 별개의 치형부 (17) 가 공통의 가상 나선 라인 또는 나선 (X) 을 따라 위치되는 것을 수반하며, 치형부의 길이 연장부 (CP) 는 나선 라인을 따른다. 나선 라인은 각 절삭 본체의 개별 치형부 사이의 파티션 (P) 의 크기인 피치 (P) 를 갖는다. 나타낸, 바람직한 실시예에서, 모든 절삭 본체는 동일하다. 이러한 이유로, 치형부를 나선 라인 (X) 을 따라 위치시키기 위해, 절삭 본체는 기본 본체의 싸개면을 따라 등간격으로 이격된다고 모두 가정하면 (즉 절삭 본체 사이의 외주 파티션은 동일한 크기임) 절삭 본체를 서로에 대해, 더 정확하게는 1/n × P ㎜ (n 은 절삭 본체의 개수, P 는 밀리미터로 나타낸 개별 절삭 본체의 치형부 사이의 파티션) 만큼 축선 방향으로 이격시키는 것이 또한 필요하다. 실시예에서, 공구가 6 개의 절삭 본체를 포함할 때, 절삭 본체 사이의 파티션은 60°이다. 치형부 사이의 파티션 (P) 이 10.7 ㎜ 라면 (실시형태의 경우와 같이), 절삭 본체는 서로에 대해 축선 방향으로 측정 값 1.8 ㎜ (즉 10.7/6) 만큼 변위되어야만 한다. 이러한 축선 변위는 별개의 칩 포켓 (8) 이 상이한 길이를 갖는 사실에 의해 가능하게 된다. 따라서, 칩 포켓 (8a) 은 칩 포켓 (8b) 보다 다소 더 짧고, 칩 포켓 (8b) 은 칩 포켓 (8c) 등 보다 더 짧다. 가장 짧은 칩 포켓 (8a) 에 장착된 절삭 본체 (2a) 는 기본 본체의 전면 단부면 (3) 바로 근방에 그의 전면 단부면이 위치된다. 하지만, 옆에 있는 절삭 본체 (2b) 는 단부면 (3) 으로부터 후방으로 축선 방향으로 변위되어 있고 (1.8 ㎜), 절삭 본체 (2c) 는 3.6 ㎜ 변위되어 있으며 나머지도 이와 같이 이격된다.

양호한 기계가공 결과를 얻기 위해, 부속 지지면을 따른 기본 본체의 위치가 조절될 수 있고, 따라서 치형부가 나선 라인 (X) 을 정확하게 따르는 것이 중요하다. 이는 조절 기구 (13) 에 의해 발생할 수 있다. 절삭 본체를 장착할 때, 나사 (12) 는 먼저 사전에 조여지고, 그 이후 나사 (12) 가 미리 정해진 토크에 의해 최종적으로 조여지기 전에 조절 기구 (13) 가 기본 본체의 위치를 미세 조정하는데 이용된다.

도 2 를 계속 참조하여, 덕트 (29) 가 칩 포켓의 측벽 (10) 에서 개방되는 것을 알아야 한다. 덕트를 통해, 액체가 절삭 본체를 냉각 및/또는 윤활시키기 위해 절삭 본체에 대해 플러싱될 수 있다. 도 2 에서, 또한 점선 원형 라인 (30) 은 공구에 의한 기계가공 동안, 직경 (D) 을 갖는 가상의 작업물을 나타낸다. 작업물의 중심 축선 (C3) 으로부터 수평으로, 기준 평면 (RP) 이 나타난다. 싸개면 또는 작업물의 외주상의 임의의 지점이 작업물의 회전 동안 기준 평면 (RP) 을 지날 때, 이 지점은 공구로부터 가능한 가장 짧은 거리에 위치된다.

본 발명에 따른 공구의 기능 및 이점

공구의 기능을 도시하기 위해, 작업물 (30) 이 이제 실선으로 나타난 도 10 ~ 도 12 를 참조한다. 실제로, 작업물은 샤프트, 예컨대 구동 샤프트 또는 크랭크 샤프트일 수 있고, 이 샤프트에는 설명된 공구에 의해 제공되어야 하는 노치 (32) 에 의해 이격된 길고 좁은, 직선 바 (31) 형태의 스플라인 결합이 형성되어야 한다. 이러한 경우, 바 및 바 노치의 수는 38 개 이다. 간단함을 위해, 이러한 바 및 노치는 마무리 기계가공 된 상태, 즉 도 11 및 도 12 에서 전체 길이를 갖는 상태로 나타난다. 실시예에서, 작업물 (30) 은 작업물이 단지 회전만 될 수 있는, 더 자세하게는 작업물의 중심 축선 (C3) 을 중심으로 회전 방향 (R2) 으로 회전될 수 있는, 축선 방향으로 이동할 수 없는 상태로 설정된다.

이하의 설명에서, "수직", "수평", "상부" 및 "하부" 와 같은 개념이 각각 사용될 것이지만 이들은 단지 도 10 ~ 도 12 에 관한 것이다. 다시 말하면, 작업물 그리고 공구는 작업물이 도면에 나타낸 위치에 서로 있다면, 공간 내에 임의로 위치될 수 있다.

도 11 에서 보이는 좌표 방향에서, 공구의 기본 본체 (1) 는 수직 평면에 대해 기울어지고, 즉 절삭 본체 (2) 가 기본 본체의 중심 축선 (C1) 에 대해 경사지거나 또는 기울어지는 것과 동일한 각 (γ) 으로 기울어진다. 하지만, 도 10 에서 보이듯이 기본 본체의 중심 축선 (C1) 은 수직 평면에 위치된다. 회전 방향 (R1) 으로 회전 가능한 것 이외에, 공구는 또한 선형적으로 또는 길이방향으로, 즉 도 12 의 화살표 (F₁) 방향으로 이동되거나 또는 이송될 수 있다. 게다가, 공구는 이중 화살표 (F₂) (도 10 참조) 의 방향으로 축방향으로 조절 가능하게 이동할 수 있어서 공구가 작업물과 연결 및 연결해제되는 것을 가능하게 한다. 두 개의 반대편에 있는 칩 표면 (19) 중 하나와 연결 부분 날 중 어떠한 것이 다른 표면, 즉 플랭크 (20) 및 후방면 (21) 과 같은 다른 표면이 동일한 지점에 도달하기 전에 임의의 좌표 지점에서 작업물을 만나게 되는 방식으로 기본 본체 (2) 의 치형부 (17) 가 회전하는 것을 또한 지적할 가치가 있다. 이와 같이 할 때, 마지막에 언급된 표면은 칩 표면을 따른 부분 날에 의해 발생된 작업물의 표면으로부터 떨어지게 된다. 실시예에서, 밀링이 상향 밀링에 의해 실시될 때, 제거된 칩은 이송 방향 (F1) 으로 전방으로 나오게 될 것이다.

소위 기어 호빙이라고 불리는 해당 밀링 작업은 공구와 작업물의 회전 속도의 신중한 조절 및 동기성, 그리고 길이방향 이송 방향 (F1) 으로의 공구의 속도를 기본으로 한다. 일반적으로, 공구의 회전 속도는 요구되는 바 홈의 개수에 따라 작업물의 회전 속도보다 더욱 커야한다. 언급되었듯이, 바 홈의 개수가 38 개 라면, 공구의 회전 속도는 따라서 작업물의 회전 속도보다 38 배 더 커야한다. 또한, 공구의 길이방향 이송 속도는 작업물의 회전 속도와 같이 적절하게 될 수 있다.

화살표 (R2) 의 방향으로의 작업물의 회전 동안 (기계가공 진입 시 또는 그 이후의 기계가공 동안) 작업물 (30) 의 싸개면을 따라 임의의 지점 (도면 부호 없음) 이 아래로부터 기준 평면 (RP) 에 접근할 때, 작업물은 절삭 본체 (2) 중 하나의 하부에 위치된 치형부, 즉 도 10 에 나타난 것과 같이 절삭 본체 (2d) 의 치형부 (17a) 에 먼저 부딪칠 것이다 (또한 도 3 참조). 이와 같이 할 때, 치형부 (17a) 는, 더 정확하게는 치형부의 정상부 (도 6 참조) 에 위치된 코너 날 (26a) 그리고 인접한 부분 날 (24a, 25) 에 의해 얇고 외면에 위치된 칩을 제거할 것이다. 그 이후, 치형부는 작업물로부터 떨어진다. 작업물이 추가적으로 약 1.57°(360°/38×6) 회전할 때, 공구는 제한된 길이방향 (F1) 으로의 이송 동안, 공전의 1/6, 즉 60°만큼 동시에 회전되고, 지점에서 초기화된 노치는 뒤따르는 절삭 본체 (2e) 의 치형부 (17a) 에 부딪치게 된다. 이와 같이 할 때, 마지막에 언급된 치형부는 제거된 처음의 칩보다 더 폭이 넓은 추가적인 칩을 제거할 것이고, 이는 치형부의 상부 코너 날 (26a) 그리고 부분 날 (24a 및 25) 의 연결부가 이제 스스로가 작업물에 더 깊게 파고들기 때문이다. 작업물의 추가적인 1.57°의 회전 및 공구의 60°의 회전 이후, 다음 절삭 본체 (2f) 의 치형부 (17a) 는 작업물에 연결되고 칩을 제거하며, 이 칩은 제 1 칩보다도 다소 더 폭이 넓다. 이러한 부분 작업은 작업물의 싸개면의 회전 지점 또는 초기화된 노치가 기준 평면 (RP) 에 도달할 때까지 반복된다.

여기서, 초기화된 바 홈의 기계가공이 기준 평면 (RP) 아래에 위치된 이러한 치형부의 절삭날의 상부에 의해 처음에 단독적으로 실시되는 반면, 절삭날 (23) 의 다른 부분, 즉 후방 날 (25) 의 하부 절반, 코너 에지 (26b) 및 플랭크 날 (24b) 은 작업물과 접촉하지 않는다.

초기화된 바 홈이 화살표 (R2) 방향으로의 회전 동안 기준 평면 (RP) 을 지날 때, 상기 언급된 현상은. 치형부의 절삭날 (23) 의 하부 부분 날 (후방 날 (25) 의 하부 절반, 코너 날 (26b) 및 플랭크 날 (24b)) 만이 작업물로 파고들어가고, 중심 평면 (CP) 의 상부 부분 날 (도 6 참조) 이 자유롭게 되거나 작업물로부터 떨어질 때까지, 역행된다.

작업물 (30) 의 회전 (R2) 속도에 대한 공구의 길이방향 이송 속도를 적절한 방식으로 조정함으로써, 작업물의 회전의 1 공전 이후, 각 초기화된 바 홈의 기계가공은 정확하게 시작되고, 이전의 공전 동안의 기계가공은 끝난다. 절삭 본체 (2) 그리고 공구 전체가 상기 설명된 방식으로 각 (γ) 으로 기울어져 있는 사실에 의해, 치형부의 플랭크 날 (24a, 24b) 은, 공구가 길이방향으로 이송되고 회전되는 것과 동시에 작업물이 회전됨에도 불구하고, 작업물의 중심 축선 (C3) 과 평행한 표면을 발생시킬 것이다. 따라서, 각 치형부의 연결 동안 발생되는 소형의 부분 표면은 함께 작업물의 중심 축선과 평행한 바 플랭크의 형태인 연속적이고, 길고 좁은 표면을 형성할 것이다.

예컨대 스플라인 결합의 기어 호빙을 실행할 수 있는 속도는 실제로 진동의 위험, 원하는 표면 평활성, 이용가능한 기계가공 장비 등과 같은 다수의 요인에 의해 제한된다. 하지만 스플라인 결합을 형성하는데 1 분 또는 몇 분이 걸리더라도, 본 발명은 회전하는 작업물, 예컨대 다른 면에서 단지 선삭만을 요하는 작업물이 설명된 종류의 직선, 축선방향으로 나 있는 노치에 의해 만들어 질 수 있다는 기본 이점을 제공할 수 있다. 동일한 작업물의 다른 부분에 다른 기계가공이 진행 중일 때와 동시에 기어 호빙을 실행하는 것도 가능하다.

밀링은 상향 밀링 그리고 하향 밀링에 의해 실행될 수 있다는 것이 언급되어야 한다. 상향 밀링 또는 하향 밀링 사이에서의 선택은 공구가 이를 따라서 작동되어야 하는 작업물의 측면의 선택으로 간단하게 구성된다.

본 발명의 가능한 변경

본 발명의 범위 내에서, 후속의 독립항에서 명백하게 되는 것과 같이, 나타낸 공구를 다양한 방식으로 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 외주상에 이격된 다수의 절삭 본체 대신 단지 하나의 절삭 본체로 공구를 구성하는 것이 가능하다. 몇 개의 절삭 본체가 사용될 때, 서로에 대한 별개의 치형부의 축선 변위는 또한 기본 본체의 단부면에 대해 상이한 축선 위치에 동일한 절삭 본체를 위치시키는 것 외에 다른 방식으로 제공될 수 있다. 따라서, 동일한 길이의 칩 포켓에는, 상이한 길이의 절삭 본체가 위치될 수 있고, 절삭 본체는 그 장착 상태에서 그의 치형부가 피치를 갖는 원통형 나선 라인을 따라 위치되는 방식으로 위치된 치형부를 갖는다. 또한, 절삭 본체는 역전될 가능성 없이 형성될 수 있고, 치형부는 바람직한 실시형태에서 나타낸 것과 같이 두 개의 절삭날 대신, 단지 하나의 유용한 절삭날에 의해 제조된다. 이와 같이 할 때, 절삭 본체는 상부측은 평면이고 매끄러운 반면 그의 아래측에만 톱니부가 형성될 수 있다 (예컨대, 칩이 달라붙는 것을 방해하기 위해). 그 후, 상부측과 하부측이 서로 평행할 필요는 없다. 또한 개별 절삭 본체의 치형부의 개수는 변할 수 있다. 각 절삭 본체가 3 개의 치형부를 포함하는 실시예에서, 공구는 작은 또는 적절한 직경을 갖는 작업물을 기계가공하기 위한 것이다. 더 큰 직경을 갖는 작업물을 기계가공하기 위해, 치형부의 개수는 증가될 수 있다. 하지만, 대부분의 적용에서, 최대 6 개의 치형부이면 충분하다. 치형부의 프로파일 형상이 변할 수 있고 또한 그로인해 상이한 프로파일 형상을 갖는 노치 및 바를 제공하기 위해 절삭날의 프로파일 형상이 변할 수 있다. 하지만, 대부분의 적용에서, 인벌루트 (involute) 프로파일 형상을 갖는 바를 형성하는 나타낸, 사다리꼴 프로파일 형상이 바람직하다. 개별 절삭 본체의 치형부는 중간 평면 또는 절삭 본체의 아래측에 대해 반드시 수직으로 뻗어있을 필요는 없다는 것이 또한 언급되어야 한다. 기본 본체의 지지면에 대한 축선 경사각이 감소되는 것이 바람직하다면, 절삭 본체의 중간 평면에 대한 치형부의 어떠한 기울임이 이 감소를 보상할 수 있다. 지지면의 경사각 (γ) 이 상기 언급된 3.2° 에서 2.2°로 줄어들 필요가 있다고 가정한다. 공구의 동일 한 작동각 3.2°를 유지하기 위해, 중간 평면에 대해 90°대신, 89°의 각으로 치형부를 배향함으로써 보상될 수 있다. 하지만 실제로, 수직인 치형부를 갖는 상기 실시형태가 바람직하다. 게다가, 지지면에 대해 고정되는 심 (shim) 플레이트에 대해 절삭 본체를 고정하는 것이 가능하다. 또한, 절삭 본체를 나사 및 직선, 평행한 융기부 형태의 톱니부 외에 다른 방식으로 고정하는 것이 가능하다. 따라서, 절삭 본체와 기본 본체 사이의 인터페이스는 절삭 본체를 반경 방향뿐만 아니라 또한 축선 방향으로 고정할 수 있고, 특별한 조절 기구의 필요가 없어지는 연결 표면을 포함할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 완성한 밀링 커터 공구의 바닥 사시도이다.

도 2 는 동일한 공구의 측면도이다.

도 3 은 실시예에서 공구에 포함되는 전체 6 개의 절삭 본체의 확대 사시도이다.

도 4 는 도 3 에 따른 절삭 본체의 단부도 (end view) 이다.

도 5 는 동일한 절삭 본체의 측면도이다.

도 6 은 절삭 본체에 포함된 개별 치형부의 확대 사시도이다.

도 7 은 어떠한 절삭 본체도 없는 공구의 기본 본체의 부분 측면도이다.

도 8 은 장착된 절삭 본체를 갖는 동일한 기본 본체의 단부도이다.

도 9 는 칩 포켓을 나타내는 확대 상세도이다.

도 10 은 본 발명에 따른 밀링 커터 공구에 의한 기계가공 동안 회전 가능한 작업물의 단부도이다.

도 11 은 작업물 뒤에 나타낸 밀링 커터 공구를 갖는 동일한 작업물의 측면도이다.

도 12 는 작업물 그리고 밀링 커터 공구의 위에서 본 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기본 본체 2 : 절삭 본체

3 : 전면 단부 4 : 후면 단부

5 : 전면부 6 : 싸개면

7 : 후면부 8 : 칩 포켓

9 : 지지면 10 : 측면

13 : 조절 기구 17 : 치형부

30 : 작업물 C1 : 기본 본체의 중심 축선

C3 : 작업물의 중심 축선 D : 직경

P : 피치 R1 : 회전 방향

RP : 기준 평면 X : 나선 라인

Claims

한편 기본 본체 (1) 와, 다른 한편 교체 가능한 절삭 본체 (2) 를 포함하는 밀링 커터 공구로서, 상기 기본 본체는 싸개면 (5) 및 두 개의 반대편에 있는 단부 (3, 4) 를 포함하고, 상기 단부 사이에 기하학적 중심 축선 (C1) 이 뻗어 있고 이 중심 축선을 중심으로 기본 본체는 미리 정해진 회전 방향 (R1) 으로 회전가능하고, 상기 교체 가능한 절삭 본체는, 한 쌍의 반대편에 있는 주면 (14a, 14b), 한 쌍의 반대편에 있는 측면 (15a, 15b), 그리고 한 쌍의 반대편에 있는 단부면 (16a, 16b) 을 포함하고, 장착 상태에서 주면 중 하나는 아래측을 형성하고 다른 하나는 상부측을 형성하며, 개별 절삭 본체는 한 세트의 치형부 (17) 를 포함하고, 치형부는 절삭 본체의 측면 (15a) 을 따라 균일한 파티션 (P) 으로 위치되고 개별적으로 절삭날 (23) 에 인접하여 형성되는 칩 표면 (19) 을 포함하고, 상기 칩 표면으로부터 치형부는 한 쌍의 플랭크 (20) 사이에 뻗어있고 아래측 (14a, 14b) 에 대해 각을 이루어 배향된 어떠한 길이 연장부 (CP) 를 갖고, 절삭 본체는 기본 본체의 회전 방향 (R1) 의 전방 방향으로 향하는 지지면 (9) 을 갖는 기본 본체 (1) 의 싸개면 (5) 에 개구된 포켓 (8) 에 고정되고, 지지면에 대하여 절삭 본체 (2) 의 아래측이 장착되는 밀링 커터 공구에 있어서,

상기 개별 포켓 (8) 의 지지면 (9), 및 이에 의한 절삭 본체 (2) 의 아래측 (14a, 14b) 은, 기본 본체의 중심 축선 (C1) 과 동심이고 치형부 (17) 사이의 파티션 (P) 에 대응하는 균일한 피치 (P) 를 갖는 공통의 가상 나선 라인 (X) 을 따라 절삭 본체 (2) 의 치형부 (17) 를 위치시키기 위해 기본 본체 (1) 의 중심 축선 (C1) 에 대해 적어도 0.5°의 네거티브 축방향 각 (γ) 으로 경사지는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 1 항에 있어서, 상기 축방향 각 (γ) 은 최대 5°인 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 1 항에 있어서, 상기 포켓 (8) 의 지지면 (9) 은 또한 적어도 0.5°의 네거티브 반경방향 각 (δ) 으로 경사지는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 3 항에 있어서, 상기 반경방향 각 (δ) 은 최대 10°인 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 1 항에 있어서, 상기 밀링 커터 공구는 외주방향으로 이격된 다수의 절삭 본체 (2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 5 항에 있어서, 상기 절삭 본체는 동일하고 기본 본체 (1) 의 싸개면 (6) 을 따라 외주방향으로 등간격으로 이격되어 있고, 서로에 대해 1/n × P ㎜ 만큼 축방향으로 변위되어 있고, 여기서 n 은 절삭 본체의 개수 및 P 는 개별 절삭 본체의 치형부 (17) 사이의 파티션을 밀리미터로 나타낸 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 1 항에 있어서, 상기 개별 절삭 본체 (2) 는 적어도 3 개 그리고 최대 6 개의 치형부 (17) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 7 항에 있어서, 상기 치형부 (17) 는 단부면 (16a, 16b) 사이의 절삭 본체 (2) 의 길이 (L) 의 적어도 10 % 인 기본 폭 (W₁) 을 갖는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 1 항에 있어서, 상기 절삭 본체의 개별 치형부 (17) 는, 두 개의 플랭크 (20) 외에도, 플랭크와 둔각 (α) 을 이루는 후방면 (21) 을 포함함으로써, 단면이 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 9 항에 있어서, 상기 절삭 본체의 두 개의 인접한 치형부 (17) 를 분리시키는 치형부 갭의 개별 바닥부 (27) 는 폭 (W₂) 을 가지며, 이 폭은 후방면 (21) 의 폭 (W₃) 과 실질적으로 동일하게 큰 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 밀링 커터 공구용 교체 가능한 절삭 본체로서, 상기 교체 가능한 절삭 본체는 한 쌍의 반대편에 있는 주면 (14a, 14b), 한 쌍의 반대편에 있는 측면 (15a, 15b), 및 한 쌍의 반대편에 있는 단부면 (16a, 16b), 그리고 치형부 (17) 의 세트를 포함하고 장착 상태에서 주면 중 하나는 아래측을 형성하고 다른 하나는 상부측을 형성하며, 치형부는 절삭 본체의 측면 (15a) 을 따라 균일한 파티션 (P) 으로 위치되고 개별적으로 절삭날 (23) 에 인접하여 형성되는 칩 표면 (19) 을 포함하고, 상기 칩 표면으로부터 치형부는 한 쌍의 플랭크 (20) 사이에 뻗어있고 아래측 (14a, 14b) 에 대해 각을 이루어 배향된 어떠한 길이 연장부 (CP) 를 갖는 교체 가능한 절삭 본체에 있어서,

상기 개별 치형부 (17) 는 두 개의 플랭크 (20) 외에도, 플랭크와 둔각 (α) 을 이루는 후방면 (21) 을 포함함으로써, 단면이 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구용 교체 가능한 절삭 본체.
제 11 항에 있어서, 상기 절삭 본체의 두 개의 인접한 치형부 (17) 를 분리시키는 치형부 갭의 개별 바닥부 (27) 는 본질적으로 후방면 (21) 의 폭 (W₃) 만큼 큰 폭 (W₂) 을 갖는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구용 교체 가능한 절삭 본체.
제 11 항에 있어서, 상기 절삭 본체는 적어도 3 개 그리고 최대 6 개의 치형부 (17) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구용 교체 가능한 절삭 본체.
제 11 항에 있어서, 상기 치형부 (17) 는 단부면 (16a, 16b) 사이의 절삭 본체 (2) 의 길이 (L) 의 적어도 10 % 인 기본 폭 (W₁) 을 갖는 것을 특징으로 하는 교체 가능한 절삭 본체.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 밀링 커터 공구용 기본 본체로서, 기본 본체가 싸개면 (5) 및 두 개의 반대편에 있는 단부 (3, 4) 를 포함하고, 상기 단부 사이에 기하학적 중심 축선 (C1) 이 뻗어 있고 이 중심 축선을 중심으로 상기 기본 본체는 미리 정해진 회전 방향 (R1) 으로 회전 가능하고, 적어도 하나의 포켓이 싸개면 (5) 에 개구되고 기본 본체의 회전 방향 (R1) 의 전방 방향으로 마주하는 지지면 (9) 을 갖고 이 지지면에 대하여 절삭 본체가 가압될 수 있는 기본 본체에 있어서,

상기 포켓 (8) 의 지지면 (9) 은, 기본 본체의 중심 축선 (C1) 과 동심이고 균일한 피치 (P) 를 갖는 공통의 가상 나선 라인 (X) 을 따라 절삭 본체의 치형부를 위치시키기 위해 기본 본체의 중심 축선 (C1) 에 대해 적어도 0.5°의 네거티브 축방향 각 (γ) 으로 경사지는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구용 기본 본체.
제 15 항에 있어서, 상기 축방향 각 (γ) 은 최대 5°인 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구용 기본 본체.
제 15 항에 있어서, 상기 포켓의 지지면은 또한 적어도 0.5°의 네거티브 반경방향 각 (δ) 으로 경사지는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구용 기본 본체.
제 17 항에 있어서, 상기 반경방향 각 (δ) 은 최대 10°인 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구용 기본 본체.
제 15 항에 있어서, 상기 포켓 (8) 의 지지면 (9) 은, 동일하고, 기본 본체의 싸개면을 따라 외주방향에서 등간격으로 이격되어 있고, 한 개를 제외한 각 개별 지지면이 기본 본체의 회전 방향 (R1) 에서 볼 때 전면에 가장 가까운 지지면보다 단부면 (3) 으로부터 더 큰 축방향 거리에 위치되도록 서로에 대해 축방향으로 변위되어 있는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 공구용 기본 본체.