KR20090094250A - 칩 제거 기계가공을 위한 공구 및 이 공구의 기본체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 1 태양에 있어서 기본체 (1) 와 냉각이 필요한 교체가능한 절삭 인서트 (2) 를 포함하는 절삭 공구에 관한 것이다. 기본체 (1) 는 후방 고정부 (6), 전방 지지부 (7) 및, 갭을 통하여 다른 부분 (6, 7) 으로부터 이격되어 있으며 조인트 (15) 를 통해 기본체의 잔부에 연결되는 조임부 (8) 를 포함한다. 고압 유체, 예를 들어 냉각액을 조임부에 전달하기 위해서, 중공 결합 부재 (30) 가 조임부 (8) 와 2 개의 다른 부분 (6, 7) 중 한 부분 사이에 연장되어 있으며 그 부분들 사이의 갭 (9) 을 메우도록 배열되어 있다. 그러한 방식으로, 유체 연통로가 후방 고정부의 제 1 관의 출구와 제 2 관의 입구 사이에 형성된다. 내부 관 (40) 이 조임부에 형성되고, 이 관의 출구는 조임부의 전방부에 이어진다. 본 발명은 제 2 태양에 있어서 해당 유형의 절삭 공구를 위한 기본체에도 관한 것이다.

Description

칩 제거 기계가공을 위한 공구 및 이 공구의 기본체{A TOOL FOR CHIP REMOVING MACHINING AND A BASIC BODY THEREFOR}

본 발명은 제 1 태양에 있어서 칩 제거 기계가공용 공구에 관한 것이며, 이 유형의 공구는 교체가능한 절삭 인서트와 기본체를 포함하며, 상기 기본체는 후방 고정부, 절삭 인서트가 위치되는 인서트 시트를 갖는 전방 지지부 및, 2 개의 갭을 통하여 2 개의 다른 부분으로부터 이격되어 있으며 조인트를 통해 기본체의 잔부에 연결되는 조임부를 포함하고, 이 조임부는 전방 핑거에 의해 절삭 인서트를 인서트 시트에 대해 가압할 수 있게 상기 조인트 주변에서 선회가능하며, 상기 후방 고정부는, 입구와 출구를 갖고 절삭 인서트를 향하여 유체를 공급하기 위한 관을 포함한다.

본 발명은 제 2 태양에 있어서 그러한 공구를 위한 기본체에도 관한 것이다.

본 발명은 특히 선삭 공구에 적용가능하며 유리하다.

일반적으로 전술한 유형의 선삭 공구는 보통 바람직하게는 분단 가공, 홈 가공 및, 프로파일 선삭 가공에 의해 금속 공작물을 기계가공하는데 사용된다. 상기 선삭 작업시, 최대한 얇은 홈을 만들어 재료 손실 및 에너지 소비를 최소화할 수 있도록, 최대한 가느다란 절삭 인서트를 사용하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 절삭 인서트 밑에 있는 지지부의 전방부 및, 절삭 인서트의 위에 있는 조임부의 전방 핑거는 절삭 인서트에 의해 파여지는 공작물의 홈안에 수용될 수 있도록 최대한 가늘게 또는 얇게 설계되어야 한다.

한편으로 기본체의 지지부와 조임부의 전방부가 얇아야하고 다른 한편으로는 이동가능한 조임부가 얇고 가요적이며 조인트의 역할을 하는 재료부를 통해 기본체의 잔부에 연결되는 결과, 효과적인 방식으로 절삭 인서트를 냉각시키는데 어려움이 발생된다. 따라서, 이전에 공지된 각각의 홈 가공 및 분단 가공 공구의 냉각은, 더 자세히 말하면 기본체 (또는 기본체에 연결된 공구 홀더) 의 후방 고정부 로부터 시작되어 기본체에 외부로 위치되어 있으며 절삭 인서트로부터 멀리 위치된 출구에서 끝나는 2 개의 도관에 의해 비효율적이며 거의 일시적인 방식으로 행해졌다. 실제로, 위에서부터 절삭 인서트를 냉각시키는 상부 관은 조임부의 정상면과 대략 동일한 면으로 이어지고, 반면에 밑에서부터 절삭 인서트를 냉각시키는 하부 관은 절삭 인서트와 지지부의 하측면 사이의 대략 중간 지점으로 이어진다. 절삭 인서트의 냉각을 향상시키고, 더 나아가 공간을 요하는 외부 도관에 대한 필요성 및 연관된 문제점들을 기피하기 위해, 적합한 기본체에 필수 냉각액 관을 내부 관의 형태로 형성하려는 시도가 있었다. 그러나, 이러한 시도들은 지금까지, 충분한 단면적을 갖는 내부 관이, 얇고 가요적인 조인트를 제외하고는 개방 갭을 통해 고정부 및 지지부로부터 이격되어 있으며 선회 이동이 가능한 조임부에 형성되는 것이 아니라, 고정부에 완전히 통합된 지지부에 형성될 수 있다는 제한된 성공을 거두었다. 다시 말하면, 이전에는 내부 냉각액 관을 통하여 실질적으로 절삭 인서트의 상부 냉각이 아니라 하부 냉각만을 제공할 수 있었다는 것이다.

여기서, 이전에 공지된 공구의 냉각은 절삭 기계가공의 영역에서의 냉각이 점차 고압액을 사용하는 방향으로 되고 있는 냉각 기술의 발전에도 불구하고, 플러싱 저압 (약 10 bar 의 압력) 을 갖는 다량의 냉각액을 사용하여 행해져 왔음에 주목해야 한다. 또, 최근, 칩 제거 기계가공용의 다수의 공구들이 400 ~ 1000 bar 이상의 범위내의 냉각액 압력을 위해 설계되었다.

도 1 은 본 발명에 따른 선삭 공구의 사시도이다.

도 2 는 동일한 공구의 내부의 일부를 나타내는 부분 단면 사시도이다.

도 3 은 절삭 인서트, 관형부 형의 결합 부재 및, 기본체에 고정된 조임 나사를 갖는 공구의 기본체를 관통하여 취한 중앙 길이방향의 단면도이다.

도 4 는 절삭 인서트, 관형부 및, 조임 나사가 제거된, 도 3 에 상응하는 길이방향 단면도이다.

도 5 는 고정된 2 쌍의 시일링 링을 갖는 관형부를 나타내는 확대된 사시도이다.

도 6 은 시일링 링이 없는 관형부를 나타내는 상응하는 사시도이다.

도 7 은 도 5 에 따른 관형부를 관통하는 길이방향 단면도이다.

도 8 은 본 발명에 따른 관형부의 대안적 실시형태를 밑에서 바라본 사시도이다.

도 9 는 도 8 에 따른 관형부를 위에서 바라본 사시도이다.

도 10 은 본 발명의 다른 대안적 실시형태를 나타내는 개략도이다.

발명의 목적과 특징

본 발명은 이전에 공지된 절삭 공구, 특히 예를 들어 홈 가공 및 분단 가공을 목적으로 하는 선삭 공구의 전술한 단점을 제거하고, 향상된 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러므로, 주요한 목적은, 공구를 냉각액을 위한 외부 도관으로 어지럽게 채우지 않고서도, 절삭 인서트를 밑에서부터 뿐만 아니라 특히 위에서부터도 효과적인 방식으로 냉각시키는 성능을 갖는 공구를 제공하는 것이다. 다른 목적은 절삭 인서트에 대하여 정확한 충격 포인트를 갖는 고압액 제트에 의해 절삭 인서트의 정상면을 냉각시킬 수 있는 선삭 공구를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 절삭 인서트의 칩 표면과 부분적으로 잘려 나가는 칩 사이에 소위 유압 웨지를 형성시키는 것을 목적으로 하며, 여기서 액체의 제트의 냉각 효과는 칩 절단 효과에 비하면 부차적으로 중요할 수 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 공구에 의한 홈 가공 또는 분단 가공시, 향상된 칩 배출을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 공구가, 인서트 시트에 절삭 인서트를 확실하게 고정시킬 수 있는 조임부의 성능을 방해하지 않는 향상된 냉각 및 칩 형성 성능을 갖게 하는 것이다. 다시 말해, 고압의 냉각액 또는 유체가, 조임부와 기본체의 잔부 사이의 예민한 조인트에 유해한 영향을 주지 않으면서, 조임부에 유도되어야 한다.

본 발명에 따르면, 적어도 주요한 목적이 청구항 1 의 특징부에서 정의한 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 공구의 바람직한 실시형태가 종속 청구항 2 ~ 18 항에 더 정의되어 있다.

제 2 태양에서, 본 발명은 또한 해당 종류의 공구를 위한 기본체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기본체의 특징은 독립 청구항 19 에 나타나 있다.

본 발명의 요약

본 발명의 이면에 있는 사상은 냉각액, 특히 고압 냉각액을 중공 결합 부재를 통해 공구의 선회 이동이 가능한 조임부안으로 유도시키는 것이며, 이 중공 결합 부재는 기저를 이루는 지지부로부터 조임부를 분리시키는 갭 또는 뒤에 있는 기본체의 고정부로부터 조임부를 분리시키는 갭과 교차한다. 중공 결합 부재는 유리하게는 관형부일 수 있으며, 이 경우, 이 결합 부재에는 중앙 구멍이 있고, 이 중앙 구멍으로부터 냉각액이 축방향으로 이격된 2 개의 신축성 시일링 링 사이의 링형 공간에 이어지는 반경 방향 구멍을 통하여 지나갈 수 있다. 내부 관은 조임부 내부에 있어서, 시일링 링 사이의 입구와, 조임부의 전방 조임 핑거의 출구 사이에서 지나간다.

바람직한 실시형태에서는 액압은 동일하게 크지만 시일링 링을 향하여 반대방향의 힘을 가할 수 있다. 이러한 방식으로 힘이 우세하여 중공 결합 부재는, 액압이 예를 들어 400 bar 이상으로 매우 높을 수도 있음에도 불구하고, 절삭 인서트의 클램핑을 위험하게 할 수 있는 어떠한 압축력도 조임부에 가하지 않는다. 그러나, 또한 조임부에 조임력이 가해지도록 액압을 사용할 수 있게 시일링 링을 배치할 수 있다.

도 1 에는 실제로 분단 가공, 홈 가공, 프로파일 (profile) 선삭 가공을 위해 사용될 수 있는 선삭 공구가 도시되어 있다. 이 공구의 주요 구성 요소는 기본체 (1) 와 교체가능한 절삭 인서트 (2) 이다. 이 경우, 절삭 인서트는 기다란 기본형을 갖고, 이 절삭 인서트는 하방으로 점감형을 갖는 둥근 재료부 (4) 에 형성된 마주보는 1 쌍의 원형 절삭날 (3) 을 포함함으로써 2 위치에서 탈착 가능 (indexable) 하다. 마주보는 2 개의 단부 사이에 신장되어 있는 절삭 인서트의 중간부 (5) 는 절삭날 (3) 의 직경보다 작은 폭이나 두께를 갖는다.

이와 관련하여, 기본체 (1) 는 강 등으로 제조되고 반면에 교체가능한 절삭 인서트 (2) 는 초경합금 또는 다른 경질 및 내마모성재로 제조되는 것이 적합하다는 것은 주목되어야 한다.

기본체 (1) 는 후방 고정부 (6), 전방 지지부 (7) 및, 지지부 (7) 위에 그리고 고정부 (6) 의 전방에 위치되어 있는 조임부 (8) 를 포함한다. 조임부 (8) 는 실질적으로 수평방향의 제 1 갭 (9) 에 의해 지지부 (7) 로부터 이격되어 있고, 수직방향의 제 2 갭 (10) 은 조임부를 고정부 (6) 로부터 분리시킨다. 고정부 (6) 에 후방을 향하는 수형 부재 (male member) (11) 가 포함되며, 이 수형 부재는 공구를 기계에 함께 결합시키기 위해, 기계 공구의 상호 작용 시트 안으로 삽입될 수 있다. 이 경우, 수형 부재 (11) 는 COROMANT CAPTO® 상호명으로 상용되고 있는 유형의 커플링에 포함된다. 고정부 (6) 안에는 관 시스템이 형성되어 있고, 이 관 시스템으로 냉각액, 특히 고압 냉각액이 하나 이상의 입구 (12) 를 통해 공급될 수 있다.

기본체의 양측 사이에 중공 공간 (13, 14) 이 연속적으로 연장되어 있으며 이 경우, 중공 공간들은 갭 (9, 10) 의 내부 종결부를 이루고, 비교적 둥근 재료부 (15) 를 통해 서로 이격되어 있으며, 이 둥근 재료부는 그가 갖는 작은 두께 (예를 들어 2 ~ 3 ㎜) 로 인해 어느 정도 가요적으로 신축성을 갖는다. 가요성으로 인해, 재료부 (15) 는 조인트의 역할을 수행할 수 있으며, 이 조인트 주변에서 조임부 (8) 가 적합한 선회 운동을 할 수 있다. 중공 공간 (13, 14) 은 가장 적합하게는 원통형 보링이고, 이 보링안에 갭 (9, 10) 이 이어진다. 경사 측면 (16) 을 통해 조임부 (8) 가 핑거 (17) 를 향하여 전방으로 점감되며, 이 핑거는 절삭 인서트 (2) 를 희망하는 위치에 클램핑하기 위한 것이다. 유사한 측면 (18) 을 통해 지지부 (7) 가 편평한 지지 브라켓의 형태의 전방 재료부 (19) 를 향하여 전방으로 점감된다. 브라켓 (19) 은 적합하게는 편평하고 서로 평행한 마주보는 1 쌍의 측면 (20) 에 의해 그 영역이 정해진다. 브라켓 (19) 의 정상면 (21) 은 절삭 인서트 (2) 의 상측면이 놓이는 인서트 시트를 형성한다. 브라켓 (19) 은 전방에서 전방 단부면 (22) 에 의해 그 영역이 정해진다. 또, 핑거 (17) 는 유리하게는 편평하고 서로 평행한 마주보는 1 쌍의 측면 (23) 에 의해 그 영역이 정해진다. 전방 단부면 (24) 이 핑거의 정상면 (25) 과 이 핑거의 하측면 (26) (도 4 참조) 사이에 전이부를 형성하고, 핑거는 이 핑거의 정상면 (25) 이 비스듬하게 하방/전방으로 기울어져 전방 단부면 (24) 을 향하여 점감된다.

핑거 (17) 와 이 핑거 아래에 위치하는 브라켓 (19) 은 절삭날 (3) 의 직경보다 작은 폭 또는 두께 (마주보는 1 쌍의 각각의 측면 (20, 23) 사이의 거리로 결정됨) 를 갖는다. 다시 말해, 절삭날 (3) 의 직경에 의해 결정되는 폭을 갖는 핑거와 브라켓은 절삭 인서트에 의해 형성된 홈에 수용된다.

절삭 인서트 (2) 를 인서트 시트 (21) 에 대해 가압하고 클램핑하기 위해, 공구에 조임 요소 (27) (이 경우에는, 가압 나사) 가 포함된다. 가압 나사는 이 나사의 수 나사부가 조임부 (8) 의 상부 (28) 에 있는 관통 구멍의 암 나사부와 결합되어 끼워지고, 이 나사의 자유단은 고정부 (6) 의 숄더면 (29) 에 대해 가압된다. 나사를 조일 때, 조임부 (8) 에 힘이 가해지고, 이로써 조임부 (8) 가 조인트 (15) 주위를 선회하게 하며, 이로써 핑거 (17) 가 절삭 인서트 (2) 를 인서트 시트 (21) 에 대해 확실히 가압한다. 지금까지, 도시된 선삭 공구를 설명하였고, 이 선삭 공구는 (조임 나사 (27) 의 위치를 제외하고는) 본질적으로 모두 이전에 공지된 것이다.

이제, 본 발명의 신규하고 특징적인 면들을 상세하게 나타낸 도 2 내지 도 7 을 참조한다.

기본체 (1) 내부에 결합 부재가 관형부 (30) 의 형태로 끼워져 있으며, 이 관형부는 선회이동이 가능한 조임부 (8) 에 고압력의 냉각액이 전달되도록 하기 위한 것이다. 이 경우, 관형부는 조임부 (8) 와 지지부 (7) 각각에 형성된 2 개의 상호 작용 캐비티 (31, 32) (도 4 참조) 에 끼워진다. 필수적이지는 않지만 유익하게는 관형부 (30) 및 2 개의 캐비티 (31, 32) 는 원통의 기본형을 갖고, 캐비티는 드릴링된 보어이다. 조임부 (8) 의 제 1 캐비티 (31) 의 상단부는 단부벽 (33) 에 의해 닫히고, 조임부의 하측면이 저부 개구 (34) 를 통해 열린다. 그러나, 제 2 캐비티 (32) 는 지지부 (7) 를 통과하여 내내 바꿔말하면, 수평방향의 갭 (9) 에 인접해 있는 상부 개구 (35) 로부터 지지부 (7) 의 하측면에 있는 하부 개구 (36) 로 연장되어 있다. 조임부 (8) 가 언로딩될 때, 2 개의 캐비티의 원통형 내면이 공통 축선 (C) 과 동심을 이룬다. 또, 보여준 실시예에서, 캐비티 (31, 32) 에 의해 형성된 공간은 하방으로 열려있고, 관형부 (30) 는 밑에서부터 삽입될 수 있다. 설치 후에 관형부를 제자리에 유지시키기 위하여 정지 요소 (37) (도 2 참조) 가 사용되고, 이 경우에 이 정지 요소는 나사이며, 이 나사의 수 나사부가 기본체의 나사형 구멍에서 조여지고 이 나사의 헤드는 외측으로부터 접근가능하다.

도 3 과 도 4 에 도시된 바와 같이, 내부 관 (38) 이 기본체의 후방 고정부의 입구 (12) 와 전방 지지부 (7) 사이에 연장되어 있으며, 출구 (39) 에서 캐비티 (32) 에 이어진다. 이 관 (38) 은 냉각액을 캐비티 (32) 에 공급하여 관형부 (30) 의 내부로 전달하기 위한 것이다. 조임부 (8) 내부의 상부 캐비티 (31) 와 핑거 (17) 의 자유단 (24) 사이에 제 2 관 (40) 이 연장되어 있으며, 이 관은 서로 각을 이루며 드릴링된 2 개의 보어로 구성되고, 이 중 하나의 보어는 플러그 (41) 에 의해 밀폐되고, 다른 보어는 핑거 (17) 의 자유단 바로 근처에 고압 노즐 (42) 을 포함한다. 상기 노즐은 관 (40) 의 출구에 위치되어 있다. 관 (40) 이 입구 (43) 를 통해 캐비티 (31) 의 원통형 내면에 이어진다.

이제, 관형부 (30) 의 특징을 도시한 도 5 내지 도 7 을 참조한다. 관형부 내에는 중앙 원통형의 구멍 (44) 이 있고, 이 구멍은 관형부의 일단의 영구적으로 폐쇄된 벽 (45) 으로부터 관형부의 반대편의 단부의 분해가능한 플러그 (46) 에 의해 밀폐된 개구까지 연장되어 있다. 실제로, 구멍 (44) 은 드릴링에 의해 형성된다. 중앙 구멍 (44) 과 관형부의 외측면 사이에, 축방향으로 이격되어 있는 2 개의 세트로 배열된 다수의 반경방향의 구멍이 연장되어 있다. 제 1 세트의 다수의 (이 경우에는 4 개의) 구멍 (47) 이 관형부의 영구적인 폐쇄단부의 근처에 포함되며, 구멍 (48) 의 제 2 세트는 관형부의 대향 단부에 더 근접하게 위치되어 있다. 반경방향 구멍 (47) 에 인접해서는, 링형의 홈 (49a, 49b) 이 시일링 링 (50a, 50b) 각각을 수용할 수 있도록 관형부의 엔벨로프면에 형성된다. 대응하여, 홈 (51a, 51b) 이 시일링 링 (52a, 52b) 을 수용하기 위해 반경방향의 구멍 (48) 에 인접하게 형성되어 있다. 각각의 시일링 링은 적합한 폭을 갖는 홈에 단독으로 적용될 수도 있지만, 이 경우에는 각각의 시일링 링은 그 시일링 링에 양호한 내고압 성능을 부여하는 특정한 지지 링 (53) (도 7 참조) 과 함께 끼워져 있다. 실제로, 각각의 시일링 링은 비교적 큰 강성 (예를 들어 쇼어강도 70 ~ 90) 을 갖는 고무 (또는 고무와 유사한 재료) 로 구성될 수 있으며, 지지링 (53) 은 큰 경도를 갖는 플라스틱재로 구성된다. 이와 관련되어, 적합한 관형부는 선삭 및 드릴링으로 쉽게 기계가공될 수 있는 금속 예를 들어 강으로 구성되는 것이 적합하다는 것에 주목해야 한다.

도 6 에서, 홈 (49a, 49b) 에 인접한 2 개의 플랜지 (54a, 54b) 는 반경방향의 구멍 (47) 에 이어지는 중간 홈 (55) 의 영역을 정하는 것으로 도시되어 있다. 유사한 방식으로, 홈 (51a, 51b) 에 인접한 플랜지 (57a, 57b) 에 의해 중간 홈 (56) 의 영역이 정해지고, 반경방향 구멍 (48) 은 중간 홈 (56) 에 이어진다. 플랜지 (54, 57) 의 외경은 시일링 링 (50, 52) 의 외경보다 더 작고, 시일링 링을 위해 접합부로서 역할하는 지지링의 외경을 초과하면 안된다. 이 경우에 상호 작용하는 각 1 쌍의 시일링 링에서, 링은 냉각액이 이 링들 사이의 링형의 공간안으로 공급되어 나갈 수 있도록 동등하게 큰 접촉면적을 제공할 수 있도록 같아야한다.

조임 핑거 (17) 의 하측면 (26) 과 브라켓 (19) 의 정상면의 인서트 시트 (21) 사이에 절삭 인서트 (2) 를 삽입시킬 수 있도록 조임부 (8) 가 언로딩될 때 (도 1 ~ 도 4 참조), 하측면 (26) 과 인서트 시트 (21) 사이의 수직 거리가 최대이다. 절삭 인서트가 조임 핑거와 인서트 시트 사이에 있을 때에는, 절삭 인서트의 정상면과 클램핑 핑거의 하측면 사이의 유격이 제한되고 실제로 0.2 ~ 0.5 ㎜ 에 있을 수 있다. 그 후에 조임 나사 (27) 에 의해 조임부 (8) 가 가요적인 조인트 (15) 주위를 선회하면, 클램핑 핑거 (17) 의 자유단이 절삭 인서트에 대해 가압되도록 상응하는 거리를 이동하여 인서트 시트 (21) 에 대해 절삭 인서트를 클램핑한다. 다시 말해, 조임부와 지지부 사이의 운동은 조임 핑거의 자유단에서 이미 매우 제한된다. 이 운동은 조인트 (15) 를 향하여 내측 방향으로 더 감소된다. 이러한 이유로, 관형부 (30) 는 최대한 조인트 (15) 에 가까이 배치된다. 그러므로, 관형부가 위치된 영역에서, 조임부와 지지부 사이의 상대 운동은 수십 밀리미터로 한정되고, 이는 다시 말해 상부 캐비티 (31) 와 하부 캐비티 (32) 사이의 각 차이가 매우 작다는 것이다. 그럼에도 불구하고, 관형부 (30) 의 (또는 지지 링 (52) 의) 외경은 캐비티 (31, 32) 의 내경보다 다소 더 작아야 한다. 또, 관형부 및/또는 각각의 지지링의 외경은 캐비티의 내경보다 0.1 ~ 0.8 ㎜ 더 작아야 한다.

본 발명에 따른 공구의 기능

조임 나사 (27) 를 조임으로써 절삭 인서트가 전술한 방식으로 고정될 때, 냉각액을 절삭 인서트에 공급하는 것을 시작할 수 있다. 또, 냉각액은 공구가 끼워진 기계로부터 관 (38) 을 통하여 더 자세히 말하면 이 관의 입구 (12) 에서부터 출구 (39) 까지 더 나아가 링형 공간안으로 공급될 수 있으며, 이 링형 공간은 홈 (56) 과 캐비티 (32) 의 내부에 의해 그 영역이 정해지고, 시일링 링 (52a, 52b) 에 의해 밀폐된다. 이 링 공간으로부터 냉각액이 하부 반경방향 구멍 (48) 을 통해 관형부의 중앙 구멍 (44) 으로 안내되고, 상부 반경방향 구멍 (47) 을 통해 다시 공급되어 나간다. 상부 반경방향 구멍은, 홈 (55) 과 캐비티 (31) 의 내부에 의해 형성된 추가의 링 형 공간에 이어진다. 여기서, 냉각액이 조임부 (8) 에 형성된 관 (40) 을 통해 더 자세히 말하면, 이 관의 입구 (43) 로부터 노즐 (42) 이 끼워진 출구까지 더 공급된다. 실제로, 냉각액의 압력이 예를 들어 약 400 ~ 1000 bar 와 같이 매우 높을 수 있다. 그러나, 압력이 높을지라도, 절삭 인서트의 고정을 위험하게 할 수 있는 어떠한 압축력도 조임부 (8) 에 가해지지 않는다. 따라서, 시일링 링 (50a, 50b) 사이의 링 공간에서의 액압은 양 반대 방향으로 시일링 링 (50a, 50b) 에 대하여 작용할 것이다. 시일링 링과, 이 시일링 링과 상호 작용하는 지지 링 (53) 의 형태의 숄더가 똑같기 때문에 즉, 동일한 치수를 갖기 때문에, 하부 시일링 링 (50b) 에 대하여 하방으로 향하여 작용하는 힘이 상부 시일링 링 (50a) 에 대하여 상방으로 향하여 작용하는 힘만큼 커진다. 다시 말하면, 압축력이 서로 우세하여, 액압으로 인해 발생된 어떠한 힘도 적합한 관형부 (30) 에 가해지지 않는다.

상부 홈 (55) 의 압력에 대하여 상술한 바와 같은 동일한 조건이 하부 홈 (56) 의 압력에 대해서도 적용된다.

전술한 바로부터, 관형부 (30) 또는 2 부분 (7, 8) 이, 절삭 인서트 (2) 를 부속 인서트 시트에 대해 가압하여 유지시키는 조임부 (8) 의 압축력을 바꿀 수 있는 액압력에 종속되지 않고서, 고압액이 기본체의 지지부 (7) 로부터 이동가능한 조임부 (8) 에 전달될 수 있다는 사실은 명백해진다. 다시 말하면, 관형부 (30) 는 물론 제자리에 기계적으로 유지되어 있지만, 부속 캐비티 (31, 32) 안에서 자유롭게 흐를 수 있다고 할 수 있다.

종료되기 위해, 본 발명에 따른 공구는 하부 관 시스템 (이 시스템의 일부 (58) 가 도 3 및 도 4 에 개략 도시됨) 을 포함하며, 이 시스템에 의해 절삭 인서트는 또한 밑에서부터 더 자세히 말하면 전방 단면 (22) 에 끼워지고, 절삭 인서트를 향하여 급한 각을 갖고 절삭 인서트를 겨냥하는 노즐을 통해 냉각될 수 있다. 그러나, 절삭 인서트의 이러한 하부 냉각은 본 발명에 의해 허용되는 향상된 상부 냉각에 비해서는 부차적으로 중요하다. 따라서, 조임 핑거 (17) 의 전방 단부에 중심으로 끼워진 노즐 (42) 은 절삭날에 인접한 절삭 인서트의 정상면을 향하여 뚜렷한 액체 제트를 향하게 할 수 있다. 액체 제트는, 노즐을 적합한 위치에 위치시킴으로써, 실제로 12 ~ 15 °의 이상적인 충격 각을 갖고 절삭 인서트에 부딧힐 수 있게 된다. 그러한 방식으로, 유압 웨지가 칩과 절삭 인서트 사이에 형성되고, 이로써 칩을 느슨하게 하고, 절삭 인서트에 고착되는 것을 예방할 수 있다. 액체의 고압은 또한 공작물에서 만들어진 홈으로부터 칩이 더 효과적으로 배출될 수 있게 한다.

액체 제트의 상기 충격 각은 물론 주어진 간격으로부터 벗어날 수도 있다. 그러나, 각도는 5 ~ 30 °, 적합하게는 10 ~ 20 °의 범위내에 있어야 한다.

도 8 및 도 9 에는 본 발명에 따른 관형부 (30A) 의 대안적 실시형태가 도시되어 있다. 이 경우, 관형부의 일단에 수 나사부 (60) 를 갖는 핀 (59) 이 형성되어 있다. 동시에, 관형부의 타단에 링형의 숄더 또는 플랜지 (61) 가 형성되어 있으며, 이외에도, 관형부의 단면에 키 파지부 (62) 가 형성되어 있다. 공구의 개량된 실시형태에서는, 도 8 및 도 9 에 도시된 관형부 (10A) 가 전술한 관형부 (30) 를 교체할 수 있으며 조임 요소로서 작동할 것이다. 또, 수 나사부 (60) 는 암 나사부가 형성된 구멍에서 조여지고 상부 캐비티 (31) 의 단면에 이어지며, 이 외에도 플랜지 (61) 가 캐비티 (32) 의 저부에서 상호 작용하는 지지면에 대하여 가압될 수 있다. 이와 관련되어, 관형부 (30A) 는 장력 나사로서 역할을 수행할 수 있으며, 이 장력 나사에 의해 조임부 (8) 는 힘을 받아 선회하고, 절삭 인서트를 인서트 시트에 대해 가압할 수 있게 된다. 다시 말해, 전술한 가압 나사 (27) 가 사용되지 않아도 된다.

본 발명의 가능한 변형예

본 발명은 전술한 실시형태와 도면에 도시된 실시형태로만 제한되는 것은 아니다. 또, 본 발명은 절삭 인서트를 고정시키기 위하여 조인트 주변을 선회할 수 있는 조임부를 사용하는 어떠한 유형의 공구에도 적용될 수 있다. 그 중에서도 특히, 본 발명은 분단 가공 및 홈 가공 작업을 위한 공구에 적용되는 것이 유리하며, 이 공구의 조임부 및 지지부는 전체적으로 임의의 형상을 갖는 후방 고정부로부터 돌출된 비교적 얇은 플레이트이다. 선삭 공구 및 다른 고정 공구 이외에도, 본 발명은 슬리팅 절삭기와 같이 특정한 회전 가능한 공구에도 적용될 수 있다. 더 나아가, 순수액 (genuine liquids) 대신, 칩 절단 및/또는 절삭 인서트의 냉각을 위한 다른 유체, 예를 들어 다른 종류의 가스 또는 가스와 액체의 혼합물이 사용될 수 있다. 또, 유체 전달 관형부 또는 결합 부재가 위에서 예시한 바와 같이 조임부와 지지부 사이가 아니라, 조임부와 고정부 사이에 배치될 수 있다. 그러한 경우에는, 관형부가 도면에 따라 수평방향의 갭 대신에 수직방향의 갭을 교차할 수도 있다. 이와 관련하여, 관형부가 축방향으로 이격되어 있는 2 쌍의 시일링 링으로 만들어져야할 필요는 없다는 것이 강조되어야 한다. 또, 일반적으로 1 쌍의 압력 균형 시일링 링은 선회 이동이 가능한 조임부에서만 필요하고, 지지부 (또는 고정부) 에 위치된 관형부의 단면에 냉각 유체를 공급하는 것은 다른 방식으로 실행될 수 있다. 그러나, 제조 기술상의 이유로 인해, 예시된 해결방안이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 관형부의 제조 및 설치는 2 쌍의 시일링 링이 사용될 때 용이할 것이기 때문이다. 제공된 해결방안은, 상호 작용하는 2 쌍의 시일링 링의 2 개의 시일링 링이 관형부의 외측면에 끼워져 있을 것을 필요로 하지 않는다는 점 또한 주목해야 한다. 따라서, 링형 공간의 영역을 정하고 밀폐하는 것이 가능하며, 조임부의 캐비티의 내부에 끼워진 링을 밀폐함으로써 냉각 유체가 이 링형 공간을 통해 조임 핑거의 출구 관 안으로 지나가야 한다. 또, 링 공간의 압력에 의해 발생되어 시일링 링에 대하여 반대 방향을 향하는 힘이, 액압에 의해 발생된 어떠한 힘도 조임 요소에 가하지 않는 방식으로 서로 균형을 맞춘다는 것이 중요하다. 또, 조임부에는 상이한 각을 갖고 절삭 인서트를 향하는 다수의 제트로 냉각 유체의 제트를 공급하는 하나 이상의 관이 형성되어 있다는 것도 언급되어야 한다.

도 10 에는, 실시형태가 개략적으로 도시되어 있으며, 이 실시형태에 따르면 액압이 조임부 (8) 에 조임력을 가하는데 사용될 수 있다. 이 경우에, 하나의 시일링 링, 바꿔 말하면 상부 시일링 링 (50a) 이 캐비티 (31) 내부에 고정적으로 끼워지고, 다른 시일링 링 (50b) 은 전술한 방식으로 관형부 (30) 의 엔벨로프면에 끼워진다. 또, 관형부 (30) 에는 드라이버 (63) 가 형성되어 있는데, 이 경우에 이 드라이버는 캐비티에 인접하게 형성된 숄더면 (64) 에 대하여 가압될 수 있는 상부 피스톤형 플랜지의 형태이다. 고압의 냉각액이 시일링 링 (50a, 50b) 사이의 링형의 공간 (55) 안으로 유도될 때, 시일링 링 (50b) 은 관형부를 하방으로 당기기 위한 하방력 (화살표 참조) 을 받는다. 이와 관련하여, 드라이버 (63) 는 조임부 (8) 에 하방력을 제공한다. 이 힘은 종래의 조임 요소, 예를 들어 도시된 조임 나사에 의해 발생된 조임력에 보충하는 힘으로서 사용될 수 있고 또는 절삭 인서트의 클램핑을 위해 필요한 조임부의 선회를 제공하기 위해 단독으로 사용될 수 있다. 다시 말하면, 이 경우에는 관형부가 도 8 과 도 9 에 따른 실시형태와 유사하게 조임 요소로서 역할을 단독으로 수행할 수도 있다.

더 나아가, 본 발명은 하나의 동일한 기본체가 하나 이상의 조임부, 예를 들어 각각 절삭 인서트의 고정을 위하여 정반대로 마주보며 공통의 지지부상의 마주보는 인서트 시트에 위치된 2 개의 조임부를 포함하는 그러한 공구에 적용가능하다.

끝으로, 이하의 청구항은 어느 정도는 오늘날 공지된 수단에 관한 것이고, 특정한 작업 및/또는 기능을 수행하며 청구항에서의 그 특정 작업 및/또는 기능의 기술은 추후에 가능한 대안적인 수단에 대하여 어떠한 제한을 두기 위한 것은 아니고, 동일 또는 동등한 작업 및 기능 각각을 수행할 수 있게 하는 것임을 주목해야 한다.

Claims (19)

1. 교체가능한 절삭 인서트 (2) 와 기본체 (1) 를 포함하는 칩 제거 기계가공용 공구로서, 상기 기본체는 후방 고정부 (6), 절삭 인서트가 위치되는 인서트 시트 (21) 를 갖는 전방 지지부 (7) 및, 2 개의 갭 (9, 10) 을 통하여 2 개의 다른 부분 (7, 6) 으로부터 이격되어 있고 조인트 (15) 를 통해 기본체 (1) 의 잔부에 연결되는 조임부 (8) 를 포함하고, 이 조임부 (8) 는, 전방 핑거 (17) 에 의해 절삭 인서트 (2) 를 인서트 시트 (21) 에 대해 가압할 수 있도록 상기 조인트 주변에서 선회가능하며, 상기 후방 고정부는, 입구 (12) 와 출구 (39) 를 갖고 절삭 인서트를 향하여 유체를 공급하기 위한 제 1 관 (38) 을 포함하는 칩 제거 기계가공용 공구에 있어서,

   상기 조임부 (8) 는 입구 (43) 와 출구 (42) 사이에 연장되어 있는 내부의 제 2 관 (40) 을 포함하고, 상기 조임부와 2 개의 다른 부분 중 한 부분 사이에 중공 결합 부재 (30) 가 연장되어 있으며, 이 중공 결합 부재는 제 1 관 (38) 의 출구 (39) 와 제 2 관 (40) 의 입구 (43) 사이에 유체 연통로를 형성하기 위하여 갭 (9, 10) 을 메우는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 조인트는 상기 갭 (9, 10) 을 형성한 후에 남겨진 가요적으로 신축성 있는, 길고 좁은 재료부 (15) 인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조임부 (8) 는 기본체에 포함된 조임 요소 (27) 에 의해 선회가능한 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 결합 부재는, 조임부 (8) 안의 내부 캐비티 (31) 쪽으로 돌출되어 있으며 내부 구멍 (44) 과 하나 이상의 반경방향 구멍 (47) 을 포함하는 관형부 (30, 30a) 이고, 상기 반경 방향 구멍은 상기 캐비티 (31) 에, 더 자세하게는 축방향으로 이격되어 있는 2 개의 가요적인 시일링 링 (50a, 50b) 사이에서 영역이 정해진 공간 (55) 에 이어지고, 이 공간에는 제 2 관 (40) 의 입구 (43) 가 이어지는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 시일링 링 (50a, 50b) 모두는 관형부 (30, 30a) 의 엔벨로프면에 끼워져 있으며, 관형부와 함께 캐비티 (31) 의 내부에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 하나의 시일링 링 (50b) 은 관형부 (30) 의 엔벨로프면에 끼워져 있으며, 다른 시일링 링 (50a) 은 캐비티 (31) 의 내부에 끼워져 있으며, 상기 관형부는 조임부에서 홀더 온 (64) 과 상호작용하는 드라이버 (63) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형부 (30, 30a) 는, 조임부 (8) 의 제 1 캐비티 (31) 및, 조임부와 상호작용하는 기본체의 일부 (6, 7) 의 제 2 캐비티 (32) 내에 돌출해 있으며, 또한 상기 관형부는, 제 1 반경방향 구멍 (47) 으로부터 이격되어 있으며 제 2 캐비티 (32) 에, 더 자세히는, 축방향으로 이격되어 있는 추가적인 쌍을 이루는 가요적인 시일링 링 (52a, 52b) 사이의 제 2 링형의 공간 (56) 에 이어지는 하나 이상의 제 2 반경방향 구멍 (48) 을 포함하고, 제 1 관 (38) 의 출구 (39) 는 제 2 링 공간 (56) 에 이어지는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 링 공간 (56) 의 영역을 정하는 시일링 링 (52a, 52b) 모두는 관형부의 엔벨로프면에 끼워지며 제 2 캐비티 (32) 의 내부에 대하여 이동가능한 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관형부 (30, 30A) 및 각각의 캐비티 (31, 32) 는 원통형의 기본 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 각각의 시일링 링 (50, 52) 의 일측에 있는 지지 숄더 또는 지지 링 (53) 은 각각의 캐비티 (31, 32) 의 내경보다 0.1 ~ 0.8 ㎜ 더 작은 외경을 갖고, 반면에 언로딩 상태의 각각의 시일링 링 (50, 56) 은 캐비티의 내경보다 더 큰 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 결합 부재 (30) 는 갭 (9, 10) 에서 조인트 (15) 로부터 이격되어 있는 자유 개구 보다 조인트 (15) 에 더 근접하게 위치해 있는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
12. 제 4 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 캐비티 (32) 는 마주보는 개구들 사이에서, 즉 갭 (9) 에 인접해 있는 내부 개구 (35) 와 관형부 (30) 가 삽입되는 외부 개구 (36) 사이에서 연속적으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
13. 제 7 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 관형부 (30) 는, 전방 지지부 (7) 에 끼워져 있으며 상기 외부 개구 (36) 의 영역에 위치되어 있는 정지 요소 (37) 에 의해 상기 캐비티에서 제자리에 유지되는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조임부 (8) 내부의 냉각 유체 관 (40) 은 조임부의 핑거 (17) 의 자유 단부면 (24) 에 이어지는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 조임부 (8) 의 유체 관 (40) 에 끼워진 노즐 (42) 은 유체의 제트가 절삭 인서트 (2) 에 대해 5 ~ 30 °의 예각을 갖고 향하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중공 결합 부재 (30a) 는 조임부 (8) 를 조인트 (15) 에 대하여 선회시키는 수단 (60, 61, 62) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 나사 (27) 는, 조임부 (8) 를 선회시키는 조임 요소로서 기능하며, 조임부 (8) 의 상부 (28) 와 후방 고정부 (6) 사이에서 연장되어 있으며, 상기 중공 결합 부재 (30) 는 조임부 (8) 와 전방 지지부 (7) 사이에서 연장되어 있으며 이들 사이의 갭 (9) 을 메우는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
18. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 장력 나사가, 조임부를 선회시키는 조임 요소로서 기능하며, 조임부 (8) 와 전방 지지부 (7) 사이에서 연장되어 있으며, 상기 중공 결합 부재 (30) 는 조임부 (8) 와 후방 고정부 (6) 사이에서 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
19. 후방 고정부 (6), 인서트 시트 (21) 를 갖는 전방 지지부 (7) 및, 2 개의 갭 (9, 10) 을 통하여 2 개의 다른 부분 (7, 6) 으로부터 이격되어 있고 조인트 (15) 를 통해 기본체의 잔부에 연결되어 있는 조임부 (8) 를 포함하는 칩 제거 기계가공용 공구를 위한 기본체로서, 상기 조임부 (8) 는 전방 핑거 (17) 를 인서트 시트 (21) 를 향해 가압할 수 있도록 상기 조인트 주변에서 선회가능하며, 상기 후방 고정부는, 입구 (12) 와 출구 (39) 를 갖고 절삭 인서트를 향하여 유체를 공급하기 위한 제 1 관 (38) 을 포함하는 칩 제거 기계가공용 공구를 위한 기본체에 있어서,

    상기 조임부 (8) 는 입구 (43) 와 출구 (42) 사이에 연장되어 있는 내부의 제 2 관 (40) 을 포함하고, 상기 조임부와 상기 2 개의 부분 중 한 부분 사이에 중공 결합 부재 (30) 가 연장되어 있으며, 이 중공 결합 부재는 제 1 관 (38) 의 출구 (39) 와 제 2 관 (40) 의 입구 (43) 사이에 유체 연통로를 형성하기 위하여 갭 (9, 10) 을 메우는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구를 위한 기본체.