KR20090117719A - 드릴링 및 리이밍용 커터 - Google Patents

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더 보잉 컴파니
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Abstract

본 발명 개시의 실시예들은 중심축을 갖는 드릴비트 몸체를 포함하는 드릴비트를 제공한다. 중심축에 수직인 평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제1반경방향 거리에서 드릴비트 몸체 상에 제1절삭엣지가 배치된다. 그리고, 평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제2반경방향 거리에서 드릴비트 몸체 상에 제2절삭엣지가 배치된다. 제1반경방향 거리가 제2반경방향 거리보다 작다.
드릴링, 리이밍, 절삭공구, 드릴비트, 항공기, 날개, 동체 절삭엣지, 인서트

Description

드릴링 및 리이밍용 커터{Cutter for drilling and reaming}
개시된 실시예들은 절삭공구에 관한 것으로, 특히 2 이상의 이질적인 재료로 된 적층물(stack)에 구멍들을 성형하기에 적합한 절삭공구에 관한 것이다.
어떤 가공작업들은, 재료들의 하이브리드 적층물(hybrid stack-up) 에 드릴링 및/또는 리이밍작업을 필요로 한다. 재료들의 하이브리드 적층물은, 탄소섬유 복합재료, 티타늄 및/또는 알루미늄, 및/또는 강철의 적층물과 같은 불연속 재료들의 층으로 정의된다. 이러한 적층물들을 가공하는 것은, 시간이 많이 소요되고, 상당한 공구마모를 야기한다. 추가적인 어려움은, 부품의 세척 및 잔류물 제거(deburring)작업과 같은 비부가가치적인 일들을 제거하기 위하여, 잔류물이 없고 칩이 없는 드릴링작업을 수행하는 것이다.
예컨대, 어떤 항공기는, 흑연 복합재와 같은 복합재료로 만들어지고, 짝을 이루는 섹션들을 통하여 만들어진 구멍을 관통하는 핀, 볼트 또는 리벳(이에 제한되지 않음)과 같은 체결부재들로써 항공기 동체의 티타늄 섹션에 결합되는 항공기 날개를 요구한다. 날개를 동체에 결합하는 작업은 대체로, 파일럿 드릴, 이어지는스텝 드릴, 이어지는 최종직경 리이머를 포함하는 3단계의 통상적인 드릴링 공정을 요구한다. 이들 3단계의 각각은, 성가신 스파이럴 형상 칩들을 생성하고, 연신된 구멍들을 형성하며, 윤활유 찌꺼기를 남길 수 있다. 또한, 각 단계는 피가공물 적층물에 울퉁불퉁한 입구 및 출구 잔류물들을 만들 수 있다.
이질적인 재료들은 다른 절삭공구 특성들을 또한 요구한다. 예컨대, 탄소섬유 복합재의 가공은 강한 내마모특성을 요구하는 반면에, 티타늄의 가공은 아주 강한 공구특성들을 요구한다. 이질적인 재료의 효과적인 가공은, 또한 이질적인 공구 결합구성을 갖는 별도의 공구를 사용할 것을 요구한다.
구멍들을 드릴링하는 모든 방법에서, 절삭공구의 수명은 하이브리드 적층물을 통하여 드릴링할 때 심하게 단축된다. 3단계의 통상적인 드릴링 공정에서, 전방의 절삭엣지가 마모될 뿐만 아니라 커터의 직경 또한 감소되고, 이는 드릴이 재연마되거나 재사용되는 것을 방지한다.
날개를 동체에 결합하는 작업을 위한 1단계 드릴링 해법으로서 검토되고 있는 하나의 공정은, 궤도구멍(orbital hole) 가공이다. 그러나, 사용된 절삭공구의 수명은 궤도가공으로 제한될 수 있다.
필요한 것은, 현행 커터들의 단점을 갖지않고 하이브리드 적층물에 좋은 품질의 구멍들을 만들 수 있는 커터이다.
이들 및 다른 요구사항들은, 중심축을 가지면서 이 중심축에 수직인 평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제1반경 방향 거리에서 드릴비트 몸체상에 배치된 제1절삭엣지를 포함하는 드릴비트 몸체를 갖는 드릴비트(drill bit)에 의하여 제공된다. 드릴비트 몸체는 또한, 평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제2반경 방향 거리에서 드릴비트 몸체상에 배치된 제2절삭엣지를 포함한다. 제1반경 방향 거리는 제2반경 방향 거리보다 작다. 일 실시예에서, 제1절삭엣지는 제2절삭엣지보다 더 길다.
어떤 실시예들에서, 드릴비트는 제1절삭엣지를 갖는 제1절삭홈과, 제2절삭엣지를 갖는 제2절삭홈을 포함한다. 제1절삭엣지는 복합재료의 층(layer)을 절삭하도록 되고, 제2절삭엣지는 티타늄과 알루미늄 및 강철로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료의 층을 절삭하도록 된다.
드릴비트는 제1절삭엣지를 형성하는 제1인서트를 수용하는 제1절삭홈과, 제2절삭엣지를 형성하는 제2인서트를 수용하는 제2절삭홈을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 제1인서트는 탄소섬유 복합재료를 드릴링하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 재료로 만들어지고, 제2인서트는 티타늄과 알루미늄 또는 강철 중의 하나 /또는 양쪽을 드릴링하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 재료로 만들어진다. 예컨대, 제1인서트는 다결정 다이어몬드(polycrystalline diamond: PCD)로 만들어지고, 제2인서트는 입방정계 질화붕소(cubic boron nitride:CBN)로 만들어진다. 다른 실시예들에서, 제1절삭엣지 자체는 다결정 다이어몬드(PCD)로 처리되고, 제2절삭엣지 자체는 입방정계 질화붕소(CBN)로 처리된다.
실시예들은, 평면 내에서부터 측정할 때 제1거리 및 제2거리 중의 하나에서 드릴비트 몸체상에 배치된 절삭엣지를 갖는 제3 절삭홈을 갖춘 드릴비트를 제공한다.
어떤 실시예들에서, 드릴비트는 궤도드릴링(orbital drilling) 장치에 사용하도록 된다. 동일한 또는 다른 실시예들에서, 드릴비트는 유체가 피가공물로 관통하여 흐를 수 있도록 드릴비트 몸체를 통해 배치된 하나 이상의 구멍들을 포함한다. 어떤 실시예들에 있어서 제1절삭엣지는 피가공물을 가공할 때, 제2절삭엣지가 피가공물을 가공할 때 생성하는 칩보다 더 큰 칩들을 생성한다.
개시된 실시예들은, 공구파지시스템과 결합하기 위한 제1선단과, 부품을 결합하기 위한 제2선단을 갖는 샤프트를 갖춘 절삭공구를 제공한다. 절삭공구는, 샤프트 중심선으로부터 제1거리에서 샤프트 상에 배치된 제1절삭엣지를 갖는 제1절삭홈과, 샤프트 중심선으로부터 제2거리에서 샤프트 상에 배치된 제2절삭엣지를 갖는 제2절삭홈을 포함한다. 제1거리는 제2거리보다 작다. 또한, 어떤 실시예들에서, 제1절삭엣지는 제2절삭엣지 보다 더 길다.
절삭공구는, 제1절삭홈에 대향되게 샤프트 중심선으로부터 제1거리에서 제3절삭엣지를 갖는 제3절삭홈을 가질 수 있다. 절삭공구는 또한, 제2절삭홈에 대향되게 샤프트 중심선으로부터 제2거리에서 제4절삭엣지를 갖는 제4절삭홈을 가질 수 있다. 일 실시예에서 제1절삭홈은, 각각이 샤프트 중심선으로부터 제1거리에서 제1절삭엣지를 갖는 동일하게 구성된 절삭홈들의 제1의, 하나 이상의 대향되게 배치된 쌍들 중의 하나일 수 있다. 제2절삭홈은, 각각이 샤프트 중심선으로부터 제2거리에서 제2절삭엣지를 갖는 동일하게 구성된 절삭홈들의 제2의, 하나 이상의 대향되게 배치된 쌍들 중의 하나일 수 있다.
실시예들은, 제1절삭홈이 복합재료의 층을 절삭하도록 되고, 제2절삭홈이 티타늄 재료의 층을 절삭하도록 된 절삭공구를 제공한다.
여러 실시예들은, 이질적인 항공기 구성부품들의 더미를 드릴링 및/또는 리이밍하는 방법을 제공한다.
이 방법은, 다수의 항공기 부품들을 제공하고; 절삭공구를 사용하여 구멍을 드릴링하거나 리이밍하는 것을 포함한다.
절삭공구는, 샤프트 중심선으로부터 제1거리에서 절삭공구 상에 배치된 제1절삭엣지를 갖는 제1절삭홈과; 샤프트 중심선으로부터 제2거리에서 절삭공구 상에 배치된 제2절삭엣지를 갖추면서, 제1거리가 제2거리보다 작고, 제1절삭엣지가 제2절삭엣지 보다 더 긴 제2절삭홈을 포함한다.
여러 실시예들에서 구멍을 드릴링 또는 리이밍하는 단계는, 궤도회전하는 드릴센터를 중심으로 샤프트 중심선을 회전시키는 동안에 절삭공구를 샤프트 중심선을 중심으로 회전시키는 것을 포함한다. 그리고, 여러 실시예들에서 드릴링 또는 리이밍 단계는, 항공기 부품들 더미의 적어도 한 층을 드릴링하고, 항공기 부품들 더미의 적어도 한 층을 리이밍하는 작업의 하나 또는 양쪽 모두를 포함한다.
여러 실시예들에서 항공기 부품을 공급하는 단계는, 복합재료를 포함하는 항공기 날개의 부위를, 티타늄과, 강철 및 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 만들어진 항공기 동체의 부위와 정렬시키는 단계를 포함한다. 이들 및 다른 실시예들에서 방법은, 제1절삭엣지를 다결정 다이어몬드(PCD)로 처리하고, 제2절삭엣지를 입방정계 질화붕소(CBN)로 처리하는 작업의 하나 또는 양쪽 모두를 포함한다. 이들 및 다른 실시예들에서 방법은, 다결정 다이어몬드(PCD)로 만들어진 제1절삭엣지로서 제1인서트를 제공하고, 또 입방정계 질화붕소(CBN)로 만들어진 제2절삭엣지로서 제2인서트를 제공하는 작업의 하나 또는 양쪽 모두를 포함한다. 제1인서트를 제공하고 제2인서트를 제공하는 작업의 하나 또는 양쪽은, 납땜(brazing 또는 soldering), 용접 및, 절삭공구 상에 제1,2인서트의 하나 또는 양쪽을 부착하는 작업으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함한다.
여러 실시예들에서 드릴링 및/또는 리이밍작업은, 제1절삭홈으로써 항공기 부품들의 더미에 있는 층들로부터 비교적 큰 칩들을 절삭하고, 제2절삭홈으로써 항공기 부품들의 더미에 있는 층들로부터 비교적 작은 칩들을 절삭하는 것을 포함한다.
여러 실시예들에서 방법은, 제1절삭홈과 제1절삭홈이 대체로 동시에 무디어지도록 항공기 부품들의 더미의 재료의 물성에 기초한 제1거리와 제2거리 사이의 관계를 선택하는 것을 더 포함한다.
여러 실시예들은, 궤도센터를 중심으로 궤도운동하도록 되고, 또 드릴비트 중심축을 중심으로 회전하도록 된 드릴비트를 포함하고서 구멍을 성형하기위한 장치를 제공한다. 드릴비트 상의 제1절삭엣지는, 중심축에 수직인 평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제1거리에 배치된다. 드릴비트 상에는 또한 제2절삭엣지가 있고, 이는 평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제2거리에 배치된다. 제1거리는 제2거리보다 작으며, 제1절삭엣지는 제2절삭엣지 보다 더 길다.
여러 실시예들에서, 제1절삭엣지는 탄소섬유 복합재를 드릴링 및/또는 리이밍하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 제1재료를 포함하거나 또는 그로부터 만들어진다. 제2절삭엣지는 티타늄과, 알루미늄 및, 강철로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 재료를 포함하는 물체를 드릴링 및/또는 리이밍하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 제2재료를 포함하거나 또는 그로부터 만들어진다.
본 발명의 특징들, 기능들 및 이점들은 개시된 여러 실시예들에서 독립적으로 달성되거나 다른 실시예들에서 조합될 수 있다.
개시된 실시예들은 첨부도면을 참조하여 이하의 상세설명에 의하여 쉽게 이해될 것이다. 개시된 실시예들은 예로서 설명된 것이고, 첨부 도면들의 형태들에 한정되는 것으로 설명되는 것은 아니다.
도 1a와 1b는 각각, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 드릴링 및 리이밍용 커터의 부분 정면도 및 부분 측면도를 나타낸다.
도 1c는 본 발명의 여러 실시예들에 따라, 도 1a와 1b에 도시된 드릴링 및 리이밍용 커터의 저면도를 나타낸다.
도 2a와 도 2b는, 도 1a와 1b에 도시된 절삭엣지의 절삭길이를 설명하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 여러 실시예들에 따른 드릴링 및 리이밍용 커터의 부분 측면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 여러 실시예들을 설명하는 2개의 엣지들의 부분 단면을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5a와 5b는 본 발명의 여러 실시예들에 따른 가공작동에서 형성되는 다른 칩들과 그들의 상대적인 크기들을 나타내는 측면도이다.
이하의 상세 설명에서, 그 일부를 구성하는 첨부도면을 참조하였고, 도면들은 본 발명 실시예들의 설명으로 도시된 것이다. 다른 실시예들이 사용될 수 있고, 본 발명 개시의 범위를 벗어남이 없이 구조적인 또는 논리적인 변경들이 가해질 수 있다. 그러므로 이하의 상세 설명은 한정하는 의미로 취해져서는 안되고, 발명의 개시에 따른 실시예들의 범위는 첨부된 청구의 범위 및 그 등가물들에 의하여 한정된다.
여러 작동들이, 여러 실시예들을 이해하는 데에 도움이 될 수 있는 방식으로 순차적으로 여러 구분되는 작동들로서 기재된다. 그러나, 기재의 순서는 이들 작동들이 순서에 따른 것이라는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 아니된다.
기재는, 위/아래, 앞/뒤 및 상부/하부와 같은 원근법에 기초한 기재방식을 사용한다. 그러한 기재들은, 단지 논의를 촉진하기 위하여 사용된 것이고, 실시예들의 적용을 제한하기 위하여 의도된 것은 아니다.
용어 "결합된(coupled)" 과 "연결된(connected)"은, 그 파생어들과 함께 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 서로에 대하여 동의어들로 의도된 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 특별한 실시예들에서, "연결된"은 2개 이상의 요소들이 서로 직접적인 물리적인 또는 전기적인 접촉을 한다는 것을 나타내기 위하여 사용된다. 그러나, "결합된"은 2개 이상의 요소들이 서로 직접적인 접촉을 하지는 않지만, 서로 협동하거나 또는 상호작용 하는 것을 나타낸다.
기재를 위하여, "A/B" 형태의 구는 A 또는 B를 의미한다. 기재를 위하여, "A 및/또는 B" 형태의 구는 "(A), (B), 또는 (A 와 B)" 를 의미한다. 기재를 위하여, "적어도 A와 B및 C중의 어느 하나" 형태의 구는, "(A), (B), (C), (A와 B), (A와 C), (B와 C), 또는 (A, B 및 C)"를 의미한다. 기재를 위하여, "(A)B" 형태의 구는 "(B) 또는 (AB)", 즉 A는 선택적인 요소이다.
기재는 "여러 실시예들," "일 실시예에서," 또는 "실시예들에서"라는 구들을 사용할 수 있고, 이들 각각은 하나 이상의 동일한 또는 다른 실시예들을 의미한다. 또한, 용어들, "포함하는(comprising," "including," "having)" 등은, 본 발명에서 기술된 바와 같은 실시예들에서 사용된 것과 같이 동의어이다.
여러 실시예들에서, 재료의 층들을 가공하기 위한 방법들, 장치들 및 시스템들이 제공된다. 예시적인 실시예들에서, 개시된 장치들 및/또는 시스템들의 하나 이상의 구성부품들에 컴퓨터시스템이 부여되고, 여기에 개시된 바와 같이 하나 이상의 방법들을 수행하기 위하여 채용될 수 있다.
본 발명 개시에서 기재된 여러 실시예들은, 특정한 적층물들에 사용된 재료들에 적용되는 궤도드릴링 공정에 사용될 수 있는 커터를 제공한다. 실시예들은 두꺼운 하이브리드 적층물들에 양질의 구멍들을 형성하고, 커터의 수명을 연장할 수 있다. 드릴비트 및 커터란 용어들은, 명세서 및 청구범위를 통하여 특정한 예들에서 호환가능한 용어들이라고 생각되고, 어느 용어가 사용될 때 드릴링에 사용되는장치 또는 밀링에 사용되는 장치 또는 양쪽에 사용되는 것을 의미하는 것으로 생각된다.
여러 실시예들은, 각 이빨(tooth)에 놓여진 하중을 분할하는 2개의 다른 직 경들을 갖는 별개의 이빨을 제공한다. 작업의 일부는 선행 이빨 또는 이빨들에 의하여 행해지고, 작업의 일부는 후속 또는 후행 이빨 또는 이빨들에 의하여 행해진다.
여러 실시예들은, 후행 이빨 또는 이빨들 보다 더 쉽게 직경을 잃을 수 있는 선행 이빨 또는 이빨들을 제공할 수 있다. 이들 및 다른 실시예들로써, 선행 이빨 또는 이빨들이 대부분의 마모를 수용하기 때문에 후행 이빨 또는 이빨들이 보다 정확한 직경을 유지할 수 있다.
도 1a와, 도1b, 및 도 1c는 각각, 본 발명에 따른 여러 실시예들을 설명하는 정면도와, 측면도 및 저면도를 나타낸다. 예컨대, 밀링 구성에 사용하기 위한 커터 또는, 드릴비트(10)는 중심축(14)을 갖는 드릴비트 몸체(12)를 포함한다. 드릴비트(10)는 공구파지시스템(도시안됨)을 결합하기 위한 제1선단(15)과, 부품 또는 피가공물(도시안됨)을 결합하기 위한 제2선단(17)을 포함한다. 제1절삭엣지(16)는, 중심축(14)에 수직인 평면(20) 내에서부터 측정할 때 중심축(14)으로부터 제1반경방향 거리(18)에서 드릴비트 몸체(12) 상에 배치된다. 제2절삭엣지(22)는, 평면(20) 내에서부터 측정할 때 중심축(14)으로부터 제2반경방향 거리(24)에서 드릴비트 몸체(12) 상에 배치되고, 제1반경방향 거리(18)는 제2반경방향 거리(24)보다 작다. 평면(20)은 대체로 중심축(14)에 수직이다.
도 2a와 도 2b는, 도 1a와 1b로부터의 각 절삭엣지(16,22)의 상대적인 절삭길이들을 설명하는 개략도이다. 여러 실시예들에서, 도 2b에서 치수(30)로 설명된 바와 같은 제1절삭엣지(16)는, 도 2a에서 치수(32)로 설명된 바와 같은 제2절삭엣 지(22)보다 더 길다.
여러 실시예들에서, 각 절삭엣지(16,22)는 처리 또는 함침되거나, 또는 그 절삭특성들을 바꾸기 위하여 변경된다. 예컨대, 제한없이, 제1절삭엣지(16)는 다결정 다이어몬드(PCD)로 처리되고, 제2절삭엣지(22)는 입방정계 질화붕소(CBN)로 처리된다.
여러 실시예들은, 동일한 평면 내에서부터 측정할 때 반경방향 제1거리 및 반경방향 제2거리 중의 하나에서 드릴비트 몸체 상에 배치된 제3절삭엣지를 갖는 절삭홈을 포함한다. 여러 실시예들은 2개 이상의 절삭홈 숫자를 포함한다. 각각은 절삭엣지를 갖는다. 여러 실시예들은, 홀수 개의 절삭홈들을 포함한다. 예컨대, 일실시예는, 비교적 보다 작은 직경으로 절삭하는 2개의 절삭홈들과, 완성된 직경을 절삭하는 하나의 절삭홈을 포함한다. 여러 다른 실시예들은, 짝수 개의 절삭홈들을 포함한다. 여러 실시예들은, 절삭홈들을 대칭인 쌍으로 구성함으로써 보다 큰 안정성을 제공하고 진동을 감소시킨다.
예컨대, 도 1c에 설명된 바와 같이 일실시예는, 각각이 중심축(14)으로부터 제1반경방향 거리(18)에서 제1절삭엣지(16,16')를 가지면서 동일하게 구성된 절삭홈(17,17')들의 하나 이상의 대향되게 배치된 제1쌍과, 각각이 중심축(14)으로부터 제2반경방향 거리(24)에서 제2절삭엣지(22)를 가지면서 동일하게 구성된 절삭홈(23,23')들의 하나 이상의 대향되게 배치된 제2쌍을 포함한다.
도 3은 여러 실시예들을 설명하는 측면도로서, 드릴비트 몸체(12)는 제1절삭엣지(16)를 갖는 제1절삭홈(34)과, 제2절삭엣지(22)를 갖는 제2절삭홈(36)을 포함 한다. 제1절삭엣지(16)는 제1재료의 층, 예컨대 복합재료의 층을 절삭하도록 되고, 제2절삭엣지(22)는 제2재료의 층을 절삭하도록 되어 있다. 제2층은, 예컨대 티타늄, 알루미늄 또는 강철 중의 하나이다.
여러 실시예들은, 드릴비트는 유체가 피가공물(도시안됨)로 관통하여 흐를 수 있도록 드릴비트 몸체(12)를 통해 배치된 하나 이상의 구멍(38)들을 갖는 커터 몸체 또는 드릴비트 몸체(12)를 포함한다. 유체는 피가공물 표면으로 배출되어, 피가공물로부터 절삭된 칩과 같은 조각들을 작업영역으로부터 불어내거나 이동시켜 제거하는 역할을 한다. 유체는, 예컨대 공기일 수 있다. 다른 유체들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 윤활액이 구멍(38)을 관통하여 통과할 수 있다.
여러 실시예들은, 제1절삭홈(34)이 제1절삭엣지(16)를 형성하는 제1인서트(50)를 수용하도록 되고, 제2절삭홈(36)이 제2절삭엣지(22)를 형성하는 제2인서트(52)를 수용하도록 된 드릴비트(10)를 포함한다. 하나 이상의 인서트들은, 납땜(brazing 또는 soldering) 또는 접착제로 부착하는 것에 한정되지 않고 여러 방법들을 사용하여 드릴비트 몸체(12)에 부착된다.
제1인서트(50)는, 드릴에 적합한 특성들을 위해 선택된 재료, 제1재료, 예컨대 탄소섬유 복합재료로 만들어진다. 제2인서트(52)는 드릴에 적합한 특성들을 위해 선택된 재료, 제2재료, 예컨대 티타늄과 알루미늄 또는 강철로 만들어진다. 여러 실시예들에서, 제1인서트는 다결정 다이어몬드(PCD)로 만들어지고, 제2인서트는 입방정계 질화붕소(CBN)로 만들어진다.
여러 실시예들이 궤도 드릴링장치에 사용된다. 도 4는 본 발명에 따른 여러 실시예들을 설명하는 개략 평면도이다. 드릴비트(10)는, 궤도 드릴센터(40)를 중심으로 궤도운동하도록 되고, 드릴비트 중심축(14)을 중심으로 회전하도록 된다. 제1절삭엣지(16)는, "선행"절삭엣지로 고려되고, 각 절삭행정(pass)에서 가공될 재료의 대부분을 절삭하며, 중심축(14)으로부터 제1반경방향거리(18)에 배치된다. 한편, 제2절삭엣지(22)는, "후행"절삭엣지로 고려되고, 중심축(14)으로부터 제2반경방향거리(24)에 배치되며, 각 절삭행정에서 가공될 재료의 최외각 부위만을 절삭한다. 이러한 방식으로, 드릴비트의 직경은 보다 적은 마모를 받게되고, 이는 보다 많은 구멍들, 또는 보다 많은 하나의 구멍이 균일한 직경으로 가공될 수 있게 한다.
여러 실시예들에서, 제1반경방향거리(18)와 제2반경방향거리(24)의 차이는, 항공기 부품들의 더미의 재료물성들 및/또는 각 절삭엣지들의 재료물성들에 기초하여 선택되어, 제1절삭엣지(16)와 제2절삭엣지(22)가 대체로 동시에 무디어지도록 된다. 그리하여, 공구의 가용한 수명이 극대화된다.
도 5a와 5b는 본 발명의 여러 실시예들에 따른 가공작동에서 형성되는 다른 칩들과 그들의 상대적인 크기들을 설명하는 측면도이다. 여러 실시예들에서, 도 4에 설명된 제1절삭엣지(16)는 도 5a에 설명된 비교적 큰 칩(60)을 절삭하고, 반면에 제2절삭엣지(22)는 도 5b에 설명된 비교적 작은 칩(62)을 절삭한다.
도 4를 다시 참조하면, 여러 실시예들이, 다량의 이질적인 항공기 부품들을 드릴링 및/또는 리이밍하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 다량의 항공기 부품들을 제공하고, 절삭공구를 사용하여 구멍(70)을 드릴링하거나 리이밍하는 것을 포함한 다. 절삭공구는, 중심축(14)으로부터 제1반경방향 거리(18)에서 절삭공구 상에 배치된 제1절삭엣지(16)를 갖는 제1절삭홈(17)과, 중심축(14)으로부터 제2반경방향 거리(24)에서 드릴비트(10)상에 배치된 제2절삭엣지(22)를 갖는 제2절삭홈(23)을 포함하고, 제1반경방향 거리(18)는 제2반경방향 거리(24)보다 작고, 제1절삭엣지(16)는 제2절삭엣지(22)보다 더 길다.
여러 실시예는, 구멍(70)을 드릴링 또는 리이밍하는 단계가, 궤도회전하는 드릴센터(40)를 중심으로 샤프트 중심선(14)을 회전시키는 동안에 절삭공구(10)를 중심축(14)을 중심으로 회전시키는 것을 포함하는 방법을 포함한다. 드릴링 또는 리이밍 단계는, 적어도 항공기 부품들 더미의 한 층을 드릴링하고, 적어도 항공기 부품들 더미의 한 층을 리이밍하는 작업의 하나 또는 양쪽 모두를 포함한다.
여러 실시예들에서 다수의 항공기 부품들을 공급하는 단계는, 복합재료를 포함하거나 또는 그로부터 만들어진 항공기 날개의 부위를, 티타늄과, 강철 및 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 만들어진 항공기 동체의 부위와 정렬시키는 단계를 포함한다.
여러 실시예들은, 제1절삭엣지(16)를 다결정 다이어몬드(PCD)로 처리하고, 제2절삭엣지(22)를 입방정계 질화붕소(CBN)로 처리하는 작업의 하나 또는 양쪽 모두를 포함한다. 다른 실시예들에서 방법은, 다결정 다이어몬드(PCD)로 만들어진 제1절삭엣지(16)로서 제1인서트(50)를 제공하고, 또 입방정계 질화붕소(CBN)로 만들어진 제2절삭엣지(22)로서 제2인서트(52)를 제공하는 작업의 하나 또는 양쪽 모두를 포함한다. 제1및 제2인서트(50,52)를 제공하는 작업의 하나 또는 양쪽은, 납 땜(brazing 또는 soldering), 용접 또는 드릴비트 상에 제1,2인서트의 하나 또는 양쪽을 부착하는 작업을 포함한다.
여러 실시예들은, 제1절삭엣지(16)로써 항공기 부품들의 더미의 층들로부터 도 5a의 비교적 큰 칩(60)을 절삭하고, 또 제2절삭엣지(22)로써 항공기 부품들의 더미의 층들로부터 도 5b의 비교적 작은 칩(62)을 절삭하는 단계를 포함한다.
여러 실시예들은, 제1절삭홈과 제1절삭홈이 대체로 동시에 무디어지도록 항공기 부품들의 더미의 재료의 물성에 기초한 제1거리와 제2거리 사이의 관계를 선택하는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예를 기술할 목적으로 특정한 실시예들이 여기에 설명되고 기재되었지만, 동일한 목적들을 달성하기 위하여 의도된 다양한 대체 및/또는 등가의 실시예들 또는 구현예들이, 개시된 범위를 벗어남이 없이 도시되고 기술된 실시예들을 대체할 수 있음이 당업자들에게는 가능할 것이다. 당업자들은, 본 발명의 개시에 따른 실시예들이 다양한 방식으로 구현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 본 출원은 여기에서 논의된 실시예들의 어떠한 적용들 또는 변경들을 커버하는 것으로 의도된다. 그러므로, 본 발명 개시에 다른 실시예들은 단지 청구범위 및 그 등가물에 의하여 제한된다는 것이 명백하게 의도된다.

Claims (34)

  1. 중심축을 갖는 드릴비트 몸체와;
    이 중심축에 수직인 평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제1반경방향 거리에서 드릴비트 몸체 상에 배치된 제1절삭엣지; 및
    평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제2반경방향 거리에서 드릴비트 몸체 상에 배치되면서 제1반경방향 거리가 제2반경방향 거리보다 작은 제2절삭엣지를 포함하는 드릴비트.
  2. 제 1항에 있어서, 제1절삭엣지가 제2절삭엣지보다 더 긴 것을 특징으로 하는 드릴비트.
  3. 제 1항에 있어서, 평면 내에서부터 측정할 때 제1거리 및 제2거리 중의 하나에서 드릴비트 몸체 상에 배치된 절삭엣지를 갖는 제3 절삭홈을 더 포함하는 드릴비트.
  4. 제 1항에 있어서, 제1절삭엣지를 갖는 제1절삭홈과, 제2절삭엣지를 갖는 제2절삭홈을 더 포함하는 드릴비트.
  5. 제 1항에 있어서, 제1절삭엣지는 복합재료의 층을 절삭하도록 되고, 제2절삭 엣지는 티타늄과 알루미늄 및 강철로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료의 층을 절삭하도록 된 것을 특징으로 하는 드릴비트.
  6. 제 1항에 있어서, 절삭공구는 궤도드릴링 장치에 사용하도록 된 것을 특징으로 하는 드릴비트.
  7. 제 1항에 있어서, 유체가 피가공물로 관통하여 흐를 수 있도록 드릴비트 몸체를 통해 배치된 하나 이상의 구멍들을 더 포함하는 드릴비트.
  8. 제 1항에 있어서, 제1절삭엣지를 형성하는 제1인서트를 수용하는 제1절삭홈과, 제2절삭엣지를 형성하는 제2인서트를 수용하는 제2절삭홈을 더 포함하는 드릴비트.
  9. 제 8항에 있어서, 제1인서트는 다결정 다이어몬드(PCD)로 만들어지고, 제2인서트는 입방정계 질화붕소(CBN)로 만들어진 것을 특징으로 하는 드릴비트.
  10. 제 8항에 있어서, 제1인서트는 탄소섬유 복합재료를 드릴링하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 재료로 만들어지고, 제2인서트는 티타늄 또는 강철 중의 하나 또는 양쪽을 드릴링하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 드릴비트.
  11. 제 1항에 있어서, 제1절삭엣지는 다결정 다이어몬드(PCD)로 처리되고, 제2절삭엣지는 입방정계 질화붕소(CBN)로 처리된 것을 특징으로 하는 드릴비트.
  12. 제 1항에 있어서, 제1절삭엣지는 피가공물을 가공할 때, 제2절삭엣지가 피가공물을 가공할 때 생성하는 칩보다 더 큰 칩들을 생성하는 것을 특징으로 하는 드릴비트.
  13. 공구파지시스템과 결합하기 위한 제1선단과, 부품을 결합하기 위한 제2선단을 갖춘 샤프트와;
    샤프트 중심선으로부터 제1거리에서 샤프트 상에 배치된 제1절삭엣지를 갖는 제1절삭홈; 및
    샤프트 중심선으로부터 제2거리에서 샤프트 상에 배치된 제2절삭엣지를 갖추면서, 제1거리가 제2거리보다 작고, 제1절삭엣지는 제2절삭엣지 보다 더 긴 제2절삭홈; 을 포함하는 절삭공구.
  14. 제13항에 있어서, 제1절삭홈에 대향되게 샤프트 중심선으로부터 제1거리에서 제3절삭엣지를 갖는 제3절삭홈과, 제2절삭홈에 대향되게 샤프트 중심선으로부터 제2거리에서 제4절삭엣지를 갖는 제4절삭홈을 더 포함하는 절삭공구.
  15. 제13항에 있어서, 제1절삭홈은, 각각이 샤프트 중심선으로부터 제1거리에서 제1절삭엣지를 갖는 동일하게 구성된 절삭홈들의 제1의, 하나 이상의 대향되게 배치된 쌍들 중의 하나이고, 제2절삭홈은, 각각이 샤프트 중심선으로부터 제2거리에서 제2절삭엣지를 갖는 동일하게 구성된 절삭홈들의 제2의, 하나 이상의 대향되게 배치된 쌍들 중의 하나인 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  16. 제13항에 있어서, 제1절삭홈은 복합재료의 층을 절삭하도록 되고, 제2절삭홈은 티타늄 재료의 층을 절삭하도록 된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  17. 제13항에 있어서, 절삭공구는 궤도드릴링 장치에 사용하도록 된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  18. 제 13항에 있어서, 부품으로부터 부스러기를 제거하기 위하여 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 샤프트를 통해 배치된 하나 이상의 구멍들을 더 포함하는 절삭공구.
  19. 제 13항에 있어서, 제1절삭홈은 제1절삭엣지를 형성하는 제1인서트를 수용하도록 되고, 제2절삭홈은 제2절삭엣지를 형성하는 제2인서트를 수용하도록 된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  20. 제 19항에 있어서, 제1인서트는 다결정 다이어몬드(PCD)로 만들어지고, 제2인서트는 입방정계 질화붕소(CBN)로 만들어진 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  21. 제 19항에 있어서, 제1인서트는 탄소섬유 복합재료를 드릴링하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 재료로 만들어지고, 제2인서트는 티타늄 또는 강철 중의 하나 또는 양쪽을 드릴링하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  22. 제 13항에 있어서, 제1절삭엣지는 다결정 다이어몬드(PCD)로 처리되고, 제2절삭엣지는 입방정계 질화붕소(CBN)로 처리된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
  23. 다수의 항공기 부품들을 제공하는 단계와;
    샤프트 중심선으로부터 제1거리에서 절삭공구 상에 배치된 제1절삭엣지를 갖는 제1절삭홈과; 샤프트 중심선으로부터 제2거리에서 절삭공구 상에 배치된 제2절삭엣지를 갖추면서, 제1거리는 제2거리보다 작고, 제1절삭엣지는 제2절삭엣지 보다 더 긴 제2절삭홈; 을 포함하는 절삭공구를 사용하여 구멍을 드릴링하거나 리이밍하는 단계를 포함하는 다수의 이질적인 항공기 구성부품들을 드릴링 및/또는 리이밍하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 구멍을 드릴링하거나 리이밍하는 단계는, 궤도회전하는 드 릴센터를 중심으로 샤프트 중심선을 회전시키는 동안에 절삭공구를 샤프트 중심선을 중심으로 회전시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 방법.
  25. 제23항에 있어서, 드릴링 또는 리이밍 단계는, 항공기 부품들 더미의 적어도 한 층을 드릴링하고, 항공기 부품들 더미의 적어도 한 층을 리이밍하는 작업의 하나 또는 양쪽 모두를 포함하는 것을 특징으로 방법.
  26. 제23항에 있어서, 다수의 항공기 부품들을 제공하는 단계는, 복합재료를 포함하는 항공기 날개의 부위를, 티타늄과, 강철 및 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 만들어진 항공기 동체의 부위와 정렬시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 방법.
  27. 제23항에 있어서, 제1절삭엣지는 다결정 다이어몬드(PCD)로 처리하고, 제2절삭엣지는 입방정계 질화붕소(CBN)로 처리하는 작업의 하나 또는 양쪽 모두를 더 포함하는 방법.
  28. 제23항에 있어서, 다결정 다이어몬드(PCD)로 만들어진 제1절삭엣지로서 제1인서트를 제공하고, 또 입방정계 질화붕소(CBN)로 만들어진 제2절삭엣지로서 제2인서트를 제공하는 작업의 하나 또는 양쪽 모두를 더 포함하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 제1인서트를 제공하고 제2인서트를 제공하는 작업의 하나 또는 양쪽 단계는, 납땜(brazing 또는 soldering), 용접 및, 절삭공구 상에 제1,2인서트의 하나 또는 양쪽을 부착하는 작업으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 방법.
  30. 제28항에 있어서, 드릴링 및/또는 리이밍 단계는, 제1절삭홈으로써 항공기 부품들의 더미에 있는 층들로부터 비교적 큰 칩들을 절삭하고, 제2절삭홈으로써 항공기 부품들의 더미에 있는 층들로부터 비교적 작은 칩들을 절삭하는 것을 포함하는 것을 특징으로 방법.
  31. 제28항에 있어서, 제1절삭홈과 제1절삭홈이 대체로 동시에 무디어지도록 항공기 부품들의 더미의 재료의 물성에 기초한 제1거리와 제2거리 사이의 관계를 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
  32. 궤도센터를 중심으로 궤도운동하도록 되고, 또 드릴비트 중심축을 중심으로 회전하도록 된 드릴비트와;
    중심축에 수직인 평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제1거리에 배치된 드릴비트 상의 제1절삭엣지; 및
    평면 내에서 측정할 때 중심축으로부터 제2거리에 배치된 드릴비트 상에 갖춰지면서, 제1거리가 제2거리보다 작은 제2절삭엣지;를 포함하는 구멍을 성형하기 위한 장치
  33. 제32항에 있어서, 제1절삭엣지가 제2절삭엣지 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제32항에 있어서, 제1절삭엣지는 탄소섬유 복합재를 드릴링 및/또는 리이밍하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 제1재료를 포함하거나 또는 그로부터 만들어지고, 제2절삭엣지는 티타늄과, 알루미늄 및, 강철로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 재료를 드릴링 및/또는 리이밍하기에 적합한 특성들을 위하여 선택된 제2재료를 포함하거나 또는 그로부터 만들어진 것을 특징으로 하는 장치.
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