KR20100049015A - 클램핑 공구 홀더 - Google Patents

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KR20100049015A
KR20100049015A KR1020107000851A KR20107000851A KR20100049015A KR 20100049015 A KR20100049015 A KR 20100049015A KR 1020107000851 A KR1020107000851 A KR 1020107000851A KR 20107000851 A KR20107000851 A KR 20107000851A KR 20100049015 A KR20100049015 A KR 20100049015A
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KR
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clamp
tool holder
insert
holder body
bore
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KR1020107000851A
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Inventor
마이클 지 모리슨
랜스 디 브루네토
찰스 리즐 콘웨이
Original Assignee
케나메탈 아이엔씨.
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Publication date
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Abstract

클램핑 공구 홀더(10)는 공구 홀더 동체(12)와 절삭 인서트(22)를 클램핑하기 위한 클램프(10)를 구비한다. 상기 클램프(40)는 상기 절삭 인서트(22)가 상기 공구 홀더 동체(12)의 인서트 수용 포켓(14)의 저부 및 내벽들에 대하여 누르도록 한다. 상기 공구 홀더 동체(12)는 상기 인서트 수용 포켓(14)로부터 멀어지는 방향으로 내부를 향하여 경사진 경사면(34)을 가진다. 상기 클램프(40)는 상기 공구 홀더 동체(12)의 상기 경사면(34)과 함께 램프로서 작용하는 경사면(50)을 가진다. 안내 핀(60)은 상기 클램프가 죄여지거나 느슨해지는 동안에 상기 클램프(40)가 트위스팅되는 것을 방지한다. 클램프 스크류(52)가 죄여질 때, 상기 클램프(40)의 넙(48)은 오직 상기 인서트의 장착 보어(24)의 후방 표면과 상기 절삭 인서트(22)의 상부 표면(22a)와 맞물림된다. 또한, 오직 상기 클램프 스크류(52)의 헤드부의 전방을 향하는 하면(53a)만이 상기 클램프(40)의 상면(40a)과 맞물림된다.

Description

클램핑 공구 홀더 {CLAMPING TOOL HOLDER}
본 발명은 클램핑 공구 홀더에 속한다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 인서트를 공구 홀더에 분리 가능하게 고정하기 위한 클램핑 공구 홀더에 관한 것이다.
일반적으로, 공구 홀더 메커니즘들은 로킹 핀을 틸팅하여 절삭 인서트와 접촉하도록 하기 위하여 로킹 핀 수용 구멍의 나사산부로부터 그의 축이 옵셋되는 원추형 보어를 활용한다. 이러한 설계들은, 로킹 핀의 원하는 틸팅을 달성하려면 원추형 보어의 위치가 상대적으로 빈틈이 없는 공차 내에서 유지되어야 하므로, 가공이 힘들다. 따라서, 제조가 단순하고 개선된 제조 공차들을 갖는, 인서트를 클램핑하기 위한 공구 홀더를 제공할 필요성이 있다.
클램핑 홀더의 일 예가 여기에 참조로 포함되는 미국 특허 제6,457,914호에 도시되어 있다.
본 발명은 제조가 단순하고 개선된 제조 공차들을 갖는, 인서트를 클램핑하기 위한 공구 홀더 및, 인서트를 공구 홀더 동체에 클램핑하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에서, 공구 홀더 동체 내에서 인서트를 분리 가능하게 고정하기 위한 공구 홀더는 상기 인서트를 수용하기 위해 상기 공구 홀더 동체의 전방을 향하는 단부에 형성되고, 저부 및 적어도 하나의 측벽을 가지는 인서트 수용 포켓을 구비하는 공구 홀더 동체를 포함한다. 상기 인서트 수용 포켓의 상기 저부는 장착 보어를 가진다. 상기 공구 홀더 동체는 그의 평면에 대하여 일정한 각도를 형성하는 중심축을 갖는 클램프 고정 보어를 더 구비한다. 클램프는 상기 공구 홀더 동체 상에 배열된다. 상기 클램프는 상기 공구 홀더 동체의 평면에 대하여 일정 각도를 형성하는 중심축을 갖는 하방을 향해 연장된 넙(nub)을 가지는 노즈부(nose portion)를 구비한다. 상기 클램프는 상면, 전방을 향하는 하면 및 후방을 향하는 하면, 및 그를 통하여 형성되는 개구부(aperture)를 구비한다. 클램프 스크류는 상기 클램프의 상기 개구부를 통하여 삽입될 수 있고, 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 수 있도록 상기 공구 홀더 동체의 상기 클램프 고정 보어에 적어도 부분적으로 수용될 수 있으며, 상기 클램프의 상기 노즈부의 상기 넙만이 상기 인서트의 장착 보어의 후방을 향하는 내측면과 맞물고, 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때, 상기 노즈부의 상기 전방을 향하는 하면만이 상기 인서트의 상면과 맞문다.
본 발명의 다른 양상에서, 인서트를 분리 가능하게 고정하기 위한 공구 홀더는 그의 전방을 향하는 단부에 형성되는 인서트 수용 포켓을 구비하는 공구 홀더 동체를 포함한다. 상기 공구 홀더 동체는 상기 공구 홀더 동체의 평면에 대하여 어떤 각도를 형성하는 중심축을 갖는 클램프 고정 보어, 및 상기 공구 홀더 동체의 상기 평면에 대하여 어떤 각도로 형성되는 중심축을 갖는 핀 수용 보어를 더 구비한다. 클램프는 상기 공구 홀더 동체 상에 배열된다. 상기 클램프는 상기 공구 홀더 동체의 상기 평면에 대하여 어떤 각을 형성하는 중심축을 갖는 하방으로 연장된 넙을 갖는 노즈부를 구비한다. 상기 클램프는 상면, 전방을 향하는 하면 및 후방을 향하는 하면, 및 상기 클램프를 통하는 개구부를 구비한다. 클램프 스크류는 상기 클램프의 상기 개구부를 통하여 삽입될 수 있고, 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림되도록 상기 공구 홀더 동체의 상기 클램프 고정 보어에 적어도 부분적으로 수용될 수 있다. 상기 클램프 스크류는 하면을 갖는 헤드부를 구비하고, 상기 클램프의 상기 노즈부의 상기 넙만이 상기 인서트의 장착 보어의 후방을 향하는 내측 표면과 맞물고, 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때 상기 노즈부의 상기 전방을 향하는 하면만이 상기 인서트의 상면과 맞물고, 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때, 상기 클램프 스크류의 상기 헤드부의 상기 하면의 전방을 향하는 단부만이 상기 클램프의 상기 상면과 맞문다.
본 발명의 다른 양상에서, 인서트를 공구 홀더 동체에 클램핑하는 방법은,
상기 인서트를 수용하기 위해 공구 홀더 동체의 전방을 향하는 단부에 형성되고, 저부와 적어도 하나의 측벽을 가지는 인서트 수용 포켓을 구비하는 공구 홀더 동체를 제공하며, 상기 인서트 수용 포켓의 저부는 장착 보어를 가지며, 상기 공구 홀더 동체는 그의 평면에 대하여 일정 각도를 형성하는 중심축을 갖는 클램프 고정 보어를 더 구비하는 상기 공구 홀더 동체를 제공하는 단계;
상기 공구 홀더 동체 상에 배열되는 클램프를 제공하며, 상기 클램프는 상기 공구 홀더 동체의 평면에 대해 어떤 각을 형성하는 중앙축을 가지는 하향으로 연장되는 넙을 갖는 노즈부를 구비하며, 상기 클램프는 상면, 전방을 향하는 하면 및 후방을 향하는 하면, 및 그를 통하여 형성되는 개구부를 구비하는 상기 클램프를 제공하는 단계; 및
클램프 스크류를 상기 클램프의 상기 개구부 내로 삽입하고 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 수 있도록 상기 공구 홀더 동체의 상기 클램프 고정 보어에 상기 클램프 스크류를 적어도 부분적으로 수용하는 단계;를 포함하고,
상기 클램프의 상기 노즈부의 상기 넙만이 상기 인서트의 장착 보어의 후방을 향하는 내측면과 맞물고,
상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때, 상기 노즈부의 상기 전방을 향하는 하면만이 상기 인서트의 상면과 맞문다.
본 발명에서는 제조가 단순하고 개선된 제조 공차들을 갖는, 인서트를 클램핑하기 위한 공구 홀더 및 그 방법이 제공되며, 그 이외에도 상기 설명된 바로부터 이해될 수 있는 부수적인 장점이 있다.
본 발명의 다양한 실시예들이 도시되었으나, 도시된 특정 실시예들은 청구항들을 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 다양한 변경과 변형예들이 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 공구 홀더의 분해 측면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑되지 않은 위치에 있는 클램핑 공구 홀더의 평면도이다.
도 3은 도 2의 라인 3-3에 따른 클램핑되지 않은 위치에 있는 클램핑 공구 홀더의 부분 절단 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램프의 노즈부의 넙의 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램프 스크류 및 링의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑된 위치에 있는 클램핑 공구 홀더의 평면도이다.
도 7은 도 6의 라인 7-7에 따른 클램핑된 위치에 있는 클램핑 공구 홀더의 일부 절단 단면도이다.
도 8은 클램핑 공구 홀더가 클램핑된 위치에 있을 때 램프로서 작용하고 피봇 지점을 생성하는 상이한 각들에서의 경사진 표면들의 확대도이다.
도 9는 본 발명에 따른 클램핑된 위치에 있는 클램핑 공구 홀더의 확대된 부분 측면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 클램프, 클램프 스크류, 링, 및 클램프를 편향시키는 테이퍼진 스프링의 측면도다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 클램프, 클램프 스크류, 및 클램프를 편향시키는 테이퍼진 스프링의 측면도다.
도 12는 클램프 고정 보어의 중앙 축이 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구 홀더 동체의 평면에 대체로 수직한 클램핑 공구 홀더의 측면도다.
이제 도 1 내지 도9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 공구 홀더(10)가 도시되어 있다. 상기 클램핑 공구 홀더(10)는 그의 전방을 향하는 단부의 모서리에서 그의 상면(16)에 형성된 인서트 수용 포켓(14)을 갖는 공구 홀더 동체(12)를 포함한다. 상기 인서트 수용 포켓(14)은 저부(18) 및 측면 벽들(20) 사이의 교차 지점(intersection)에서 꼭지점(apex)(21)을 형성하는 각을 이루어 배치되는 상기 측면 벽들(20)을 가진다. 장착 보어(mounting bore)(24)가 그를 통하여 형성되는 인서트(22)는 상기 포켓(14)의 저부(18) 상에 배치되고 시트 부재(seat member)(26)가 그 사이에 위치된다. 상기 인서트(22)는 임의의 형상일 수 있으나, 상기 도시된 인서트(22)는 일반적으로 상면(22a)(도 2)을 갖는 다이아몬드 형상이다. 내부에 나사산이 형성된 보어(28)는 상기 포켓(14)의 저부(18)에 형성되며, 하방으로 테이퍼진 상부를 갖는 보어(30)는 상기 시트 부재(26)를 관통하여 형성된다. 상기 보어(30)를 관통하여 삽입되어 나사산이 있는 보어(28) 내로 스크류 결합되는 카운더성크 스크류(32)에 의하여 상기 시트 부재(26)는 상기 인서트 수용 포켓(14)에 고정된다. 다른 실시예에서, 상기 인서트(22)는 상기 시트 부재(26)와 헤드 스크류(32)의 사용 없이 상기 포켓(14)의 저부(18) 상에 배치될 수 있다. 이 다른 실시예에서는, 상기 공구 홀더 동체(12)에 나사산 있는 보어(28)를 구비할 필요가 없다.
도 3에 볼 수 있는 바와 같이, 상기 인서트 수용 포켓(14)으로부터 멀어지는 방향으로 내향으로 경사진 경사면(34)은 상기 포켓(14)에 대하여 공구 홀더 동체(12)의 후방에 배치되는 상기 공구 홀더 동체(12)의 상면(16)의 일부에 형성된다. 내부에 나사산이 있는 클램핑 고정 보어(36)가 상기 공구 홀더(10)에 형성되며, 상기 경사면(34)과 상기 인서트 수용 포켓(14) 사이에 위치한다. 상기 경사면(34)은 상기 클램핑 고정 보어(36)의 중심축(66)에 대하여 소정의 각도(35)로 형성된다. 일 실시예에서, 상기 각도(35)는 약 24도이다. 이 실시예에서, 상기 클램프 고정 보어(36)의 중심축(66)은, 도3에 보인 바와 같이, 상기 동체(12)의 상면(16)에 의하여 형성되는 평면(70)에 수직이지 않은 각도(68)를 형성한다.
상기 공구 홀더(10)는 상기 공구 홀더(10)의 상기 동체(12)에 형성된 핀 수용 보어(38)를 더 구비한다. 상기 핀 수용 보어(38)는 상기 클램프(40)가 인서트(22) 상에서 하방 및 후방으로 가압할 때에 상기 클램프(40)와 상기 공구 홀더 동체(12)의 정렬상태를 유지한다. 도시된 실시예에서, 상기 경사면(34)은 상기 핀 수용 보어(38)와 상기 클램프 고정 보어(36) 사이에 위치한다. 또는, 상기 핀 수용 보어(38)는 상기 경사면(34)과 상기 클램프 고정 보어(36) 사이에 위치할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 핀 수용 보어(38)의 중심축(72)은 상기 클램프 고정 보어(36)의 중심축(66)과 대체로 평행이다. 따라서, 상기 핀 수용 보어(38)의 중심축(72)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 동체(12)의 평면(70)에 수직이지 않은 각도(68)를 형성한다.
클램프(40)는 상기 공구 홀더 동체(12)의 상면(16) 상에 배열된다. 도 1, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 클램프(40)는, 낮은 높이(low profile)의 설계를 제공하기 위하여, 측면도로 볼 때, 일반적으로 테이퍼진 전방부(42)와 테이퍼진 측부들(42a,42b)을 갖는 C-형상이다. 이러한 낮은 높이 설계는 절삭 공정 중에 칩들의 제거를 용이하게 한다. 상기 클램프(40)의 중심에는 그의 종방향 축을 따라서 더 큰 치수를 갖는 비원형 또는 긴 원형(oblong)의 개구부(44)가 형성되어 있다. 상기 비원형 개구부(44)는 그의 종방향 축을 따라서 상기 클램프(40)가 약간 이동하는 것을 허용하나, 상기 클램프(40)의 종방향 축에 수직한 이동을 많이 허용하지는 않는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개구부(44)는 그의 중심축이 상기 공구 홀더 동체(12)의 상기 클램프 고정 보어(36)의 중심축(66)과 대체로 동심을 이룬다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 클램프(40)는 상면부(40a), 대체로 평면인 전방을 향하는 하면(40b), 및 대체로 평면인 후방을 향하는 하면(40c)을 또한 구비한다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 클램프(40)의 전방 단부는 상기 인서트(22)의 상면(22a)과 맞물림 상태에 있는 하면(46a)을 갖는 원호 형상의 노즈부(nose portion)(46)를 구비한다. 상기 노즈부(46)의 전방을 향하는 하면(46a)은 상기 인서트(22)의 상면(22a)에 걸쳐서 상기 클램프(40)의 하향 및 후방향 힘을 분배하는 것을 돕는다. 상기 클램프(40)의 상기 전방을 향하는 하면(40b)은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 노즈부(46)의 상기 전방을 향하는 하면(46a)이 상기 인서트(22)의 상면(22a)와 맞물림될 때, 상기 인서트(22)와 맞물림되지 않도록, 상기 노즈부(46)의 상기 전방을 향하는 하면(46a)보다 더 높게 위치되도록 형성된다.
상기 클램프(40)는 상기 클램프 수용 보어(36)에 대하여 하방 및 후방으로 돌출하도록 그의 인접 단부에 형성되는 경사면(50)을 가진다. 상기 공구 홀더(10)가 클램핑되지 않은 위치로부터 클램핑된 위치로, 그리고 그의 역으로 이동할 때, 상기 경사면들(34,50)은 램프(ramp) 표면들로서 작용한다. 그러나, 상기 경사면(50)은 상기 공구 홀더(10)의 상기 경사면(34)의 각도(35)와 약간 다른 상기 클램프 수용 보어(36)의 중심축(66)에 대하여 각도(37)로 형성되어 있다. 일 실시예에서, 상기 각도(37)는 약 24도이다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 각도들(35,37) 사이의 이 차이는, 상기 공구 홀더(10)가 클램핑되지 않은 위치로부터 클램핑된 위치로 이동될 때, 상기 클램프(40)가 피봇 지점(39)(도 8 및 도 9)에 대하여 피봇되도록 한다. 도시된 실시예에서, 상기 피봇 지점(39)은 상기 공구 홀더(10)의 상면(16)과 경사면(34) 사이의 교차점에 위치한다. 상기 클램프(40)의 피봇 작용은, 상기 클램프(40)를 상기 인서트(22)와 프레싱 맞물림할 때에, 상기 클램프(40)가 하방 및 후방으로 더 힘을 가하도록 하여, 본 발명의 "풀백(pull back)" 특성을 향상시킨다.
상기 클램프 고정 보어(36)와 상기 경사면들(34,50) 사이의 상대 각도는 상기 인서트(22)에 가해지는 원하는 하방 힘 및/또는 후방 힘을 제공하기 위하여 "조정될(tuned)" 수 있음을 주목하여야 한다. 일 실시예에서, 상기 경사면들(34,50)의 상기 클램프 고정 보어(36)의 각도는, 상기 인서트(22)에 후방 힘보다 약간 더 많은 하방 힘을 제공하기 위하여, 상기 클램프 수용 보어(36)의 중심축(66)에 대하여 약 24도이다. 그러나, 상기 클램프 고정 보어(36)와 상기 경사면들(34,50) 사이의 상대 각도는, 상기 인서트(22)에 후방 힘에 대한 하방 힘의 원하는 비율을 제공하기 위하여, 임의의 원하는 각도일 수 있다.
이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 클램프(40)는. 상기 공구 홀더(10)가 클램핑된 위치로 이동될 때, 상기 인서트(22)의 상기 장착 보어(24)와 맞물림되는 하방으로 연장되는 넙(48)을 구비한다. 이 실시예에서, 상기 넙(48)의 중심축(76)은, 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 클램프(40)의 상기 전방을 향하는 하면(40b)에 대체로 수직을 이룬다. 상기 클램프 고정 보어(36)와 상기 핀 수용 보어(38)의 상기 중심축들(66,72)은 상기 넙(48)의 중심축(76)에 대하여 각도들(62,64)을 이룬다. 일 실시예에서, 상기 각도들(62,64)은 상기 넙(48)이 상기 넙(48)의 접촉점(48a)의 라인 또는 표면 영역을 한정하는 편평한 표면을 따라서 상기 장착 보어(24)의 후방 내부 표면과 맞물림되고 상기 인서트(22)에 하방 및 후방으로 힘을 가하게 하는 대체로 20도이다. 이 하방 및 후방 힘은 상기 포켓(14)의 상기 꼭지점(21)과 정렬을 이룰 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 일 실시예에서, 접촉점(48a)의 라인 또는 표면 영역을 한정하는 편평한 표면은 약 0.010 인치(0.254 mm)일 수 있다.
상기 클램프(40)는 또한 상기 클램프(40)의 상기 경사면(50)과 상기 후방 표면(40d) 사이에 위치하는 핀 수용 슬롯(63)을 구비한다. 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 클램프(40)의 상기 핀 수용 슬롯(63)은 그의 축이 상기 공구 홀더(10)의 상기 동체(12)의 상기 핀 수용 보어(38)의 축과 대체로 동심을 이루도록 형성된다. 상기 핀 수용 슬롯(63)은 그의 종방향 축을 따라 더 큰 치수를 갖는 비원형 또는 긴 원형의 형상일 수 있다. 상기 비원형 핀 수용 슬롯(63)은 그의 종방향 축을 따라서 약간의 이동을 허용하나, 상기 종방향 축에 수직인 방향으로의 이동을 많이 허용하지는 않는다. 안내 핀(60)은, 상기 클램프(40)를 느슨하게 하고 꽉 죄게 하기 위하여 상기 클램프 스크류(52)를 회전시킬 때, 상기 클램프(40)가 반경 방향(상기 클램프 스크류(52)의 이동 방향에 수직인 방향)으로 스피닝 또는 트위스팅되는 것을 방지하기 위하여, 상기 핀 수용 보어(38)와 상기 핀 수용 슬롯(63) 내에 배치된다. 상기 안내 핀(60)은 고형 핀(solid pin)으로 형성될 수 있으나, 상기 안내 핀(60)은 상기 공구 홀더(10)의 설계의 변동과 마모를 허용하도록 유연하거나 팽창 및 압축될 수 있는 슬롯이 있는 스프링 핀으로 형성될 수 있다. 특히, 상기 슬롯이 있는 스프링 핀(60)은 상기 공구 홀더 동체(12)와 상기 클램프(40)(즉, 정렬 크리프(alignment creep))의 제조 공차 및 마모로 인하여 야기될 수 있는 상기 보어들(24,36,38)의 각각의 중심축들(76,66,72)의 상대 각도에 있어서의 변화들을 보상하기 위하여 상기 개구부(44), 상기 보어(36), 상기 공구 홀더 동체(12)의 상기 핀 수용 보어(38), 및 상기 클램프(40)의 상기 핀 수용 보어(63)의 상대 위치들을 유지하도록 유연할 수 있다. 상기 안내 핀(60)은 상기 공구 홀더 동체(12)의 상기 핀 수용 보어(38) 내로 압축 맞춤될 수 있다. 상기 안내 핀(60)의 길이는 상기 클램프(40)가 반경 방향으로 스피닝되거나 트위스팅되는 것을 방지하면서 상기 클램프(40)가 상기 인서트(22)로부터 멀어지는 쪽으로 이동하는 것을 허용하도록 선택된다.
상기 핀 수용 슬롯(63) 내에서의 상기 안내 핀(60)의 자유로운 이동을 허용하기 위하여 상기 핀 수용 슬롯(63)의 더 작은 폭이 상기 안내 핀(60)의 직경보다 약간 더 클 수 있음을 이해하여야 한다. 상기 핀 수용 슬롯(63)과 상기 안내 핀(60)은 볼록하거나 오목하거나 외형 보완적인 형상의 표면들을 갖는 경사면들(34,50)을 형성함으로써 제거될 수 있음을 이해하여야 한다. 반대로, 상기 경사면들(34,50)은 제거되고 상기 안내 핀(60)과 일체로 만들어지거나 종래의 공구 홀더를 개량할 때 별도의 요소로서 부착될 수 있다.
이제 도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 클램프(40)는 헤드부(53), 숄더(54) 및 나사산부(56)를 갖는 클램프 스크류(52)에 의하여 상기 공구 홀더 동체(12)에 고정된다. 상기 헤드부(53)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 클램프 수용 보어(36)의 중심축(66)에 대체로 수직을 이루는 하면(53a)을 구비한다. 그러나, 상기 클램프(40)의 상면(40a)은, 상기 공구 홀더(10)가 클램핑된 위치에 위치할 때, 상기 하면(53a)에 대하여 각도를 형성한다. 그 결과, 상기 공구 홀더(10)가 도 9에 도시된 바와 같이 클램핑된 위치로 이동되면, 상기 하면(53a)의 전방부만이 상기 클램프(40)의 상기 상면(40a)과 맞물림된다.
상기 공구 홀더(10)를 조립하는 동안에, 상기 나사산부(56)는 개구부(44)를 통하여 삽입되어 상기 나사산 있는 클램프 고정 보어(36) 내로 나사 결합된다. 상기 보어(36)의 나사산들은, 설계에 있어서의 변동들, 즉 상기 공구 홀더(10)에 있어서의 제조 공차들을 허용하기 위하여 상기 클램프 스크류(52)의 나사산들보다 약간 더 클 수 있다.
일 실시예에서, 도 3 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 공구 홀더(10)가 클램핑된 위치로부터 클램핑되지 않은 위치로 이동할 때, 상기 클램프(40)를 올리는 것을 돕기 위하여 링(58)이 상기 숄더(54)에 가압 맞춤된다. 도 10에 도시된 다른 실시예에서, 상기 클램프 스크류(52)가 반시계 방향으로 회전할 때, 상기 클램프(40)가 상기 동체(12)로부터 올려지도록 하기 위하여 편향력을 제공하는 테이퍼진 스프링(61)과 조합하여 상기 링(58)이 사용된다.
그러나, 상기 클램프(40)를 상기 공구 홀더(10)로부터 올리는 데는 상기 링(58)이 필요하지 않다. 도 11에 도시된 다른 실시예에서, 상기 링(58)은 생략될 수 있으며, 오직 상기 테이퍼진 스프링(61)만이 상기 클램프(40)를 올리는 것을 돕기 위하여 사용된다. 이 실시예에서, 상기 테이퍼진 스프링(61)의 저부는 상기 클램프 스크류(52)의 숄더(54)와 인접한다. 본 발명은 테이퍼진 스프링의 사용에 의하여 한정되지 않으며, 본 발명이 상기 공구 홀더(10)가 클램핑된 위치로부터 클램핑되지 않은 위치로 이동될 때 클램프를 올리는 것을 돕는 편향력을 제공하는 임의의 수단을 이용하여 실행될 수 있음을 이해하여야 한다.
도 6 내지 도 9를 참조하여, 이제 상기 클램프(40)를 이용한 상기 공구 홀더(10)의 클램핑 동작이 기술될 것이다. 통상, 오직 절삭 인서트를 새로운 것으로 교체할 때만 클램핑 동작이 요구되기 때문에, 상기 클램프(40)를 도 7에 도시된 클램핑된 위치로부터 도 3에 도시된 클램핑되지 않은 위치로 상향 이동시키는 것은 보통 필요하지 않다. 따라서, 상기 클램프 스크류(52)가 도 3에 도시된 상태로부터 더 느슨해지는 것을 방지하기 위하여 스톱 부재(도시하지 않음)가 제공될 수 있다.
도 3에 도시된 클램핑되지 않은 위치로부터, 상기 클램프 스크류(52)는 시계 방향으로 회전되어 상기 클램프 스크류(52)를 상기 클램프 고정 보어(36) 내로 스크류 결합시키고 상기 클램프(40)가 상기 인서트(22)에 대하여 하방 및 후방으로 이동하게 한다. 상기 클램프(40)는 상기 공구 홀더(10)의 상기 동체(12)의 상기 핀 수용 보어(38)의 축을 따라서 하방 및 후방으로 이동할 때 안내 핀(60)에 의하여 안내된다. 상기 클램프(40)의 상기 넙(48)은 상기 포켓(14)의 상기 꼭지점(21)과 정렬되거나 정렬되지 않은 방향으로 이동함을 주목하여야 한다.
상기 클램프(40)가 상기 클램프 스크류(52)를 회전시켜 보다 죄어짐에 따라, 상기 넙(48)의 상기 접촉점(48a)의 라인은 상기 인서트(22)의 상기 장착 보어(24)의 후방 내면과 적극적으로 맞물림된다. 또한, 상기 노즈부(46)의 상기 전방을 향하는 하면(46a)만이 클램핑된 위치에 있을 때 상기 인서트(22)의 상면(22a)과 맞물림된다. 상기 클램프(40)가 더 죄어짐에 따라서, 상기 클램프 스크류(52)의 하면(53a)는 상기 클램프(40)의 상면(40a)과 맞물림되어, 상기 클램프(40)의 상기 전방을 향하는 하면(46a)이 상기 인서트(22)의 상면(22a)에 대하여 압축되도록 한다. 또한, 상기 경사면들(34,50)은, 상기 인서트(22)가 상기 포켓(14)에 더 고정되도록 상기 클램프(40)가 상기 인서트(22)를 하방 및 후방으로 더 가압하도록 하기 위하여 상기 피봇 지점(39)에 대하여 램프로서 작용한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 양상은, 상기 클램프(40)가 상기 인서트(22)와 가압 맞물림될 때, 상기 넙(48)의 접촉점(48a)의 라인만이 상기 장착 보어(24)의 내면과 접촉한다는 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 양상은, 상기 클램프(40)가 상기 인서트(22)와 가압 맞물림될 때, 상기 클램프(40)의 상기 노즈부(46)의 상기 전방을 향하는 하면(46a)만이 상기 인서트(22)의 상면(22a)과 접촉한다는 것이다. 환언하면, 상기 클램프(40)가 상기 인서트(22)와 가압 맞물림될 때, 상기 전방을 향하는 하면(46a)은 상기 인서트(22)의 상면(22a)에 대하여 각도(80)을 형성한다. 본 발명의 다른 양상은, 상기 전방을 향하는 하면(40b)이 상기 노즈부(46)의 상기 전방을 향하는 하면(46a)보다 높은 위치에서 형성되기 때문에, 상기 클램프(40)가 상기 인서트(22)와 가압 맞물림될 때, 상기 클램프(40)의 상기 전방을 향하는 하면(40b)이 상기 인서트(22)와 맞물림되지 않는다는 것이다. 본 발명의 또 다른 양상은, 상기 넙(48)과 상기 전방을 향하는 하단(46a)이 상기 인서트(22)와 더 가압 맞물림되게 하기 위하여, 상기 클램프 스크류(52)의 상기 전방을 향하는 하면(53a)만이 상기 클램프(40)의 상면(40a)과 맞물림된다는 것이다. 환언하면, 상기 클램프(40)가 상기 인서트(22)와 가압 맞물림될 때, 상기 전방을 향하는 하면(53a)은 상기 클램프(40)의 상면(40a)에 대하여 각도(82)를 형성한다. 본 발명의 또 다른 양상은, 상기 경사면들(34,50)이 상기 보어(36)의 중심축(66)에 대하여 다른 각도들로 형성되어, 그에 의해 상기 넙(48)과 상기 전방을 향하는 하면(46a)이 상기 인서트(22)와 더 가압 맞물림되도록 하기 위하여 상기 클램프(40)가 상기 피봇 지점(39)에 대하여 피봇되도록 한다는 것이다.
본 발명은 상기 인서트(22)의 타입 및 형상에 의하여 한정되지 않으며, 본 발명은 원하는 형상과 타입의 인서트를 가지고 실행될 수 있음을 이해하여야 한다. 예컨대, 상기 인서트(22)가 형상에 있어서 정사각형이나 직사각형보다는 삼각형일 때, 상기 수용 포켓(14)도 또한 상기 인서트(22)의 형상을 수용하기 위하여 형상에 있어서 삼각형일 수 있다.
상기 공구 홀더 동체(12)로부터 상기 인서트(22)를 제거할 때, 상기 클램프 스크류(52)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 클램프(40)을 올리는 것을 돕기 위하여 상기 링(58)이 상기 클램프(40)의 돌출부(ledge)(44a)와 맞물림되도록 반시계방향으로 회전된다. 상기 클램프 스크류(52)가 더 회전함에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 경사면(50)은 상기 경사면(34)으로부터 분리된다. 이 분리된 상태에서, 상기 클램프(40)의 상기 노즈부(46)는, 상기 인서트(22)가 용이하게 제거되어 새로운 인서트(22)로 대체될 수 있도록, 상기 인서트(22) 위에 위치된다. 따라서, 상기 인서트(22)에 대한 대체 동작이 효율적으로 행하여질 수 있도록 상기 클램프(40)가 분리된다.
이제 도 12를 참조하면, 클램핑 공구 홀더(100)가 본 발명의 다른 실시예에 따라 도시되어 있다. 이 실시예에서, 중심축(66)이 평면(70)에 대체로 수직이지 않은 상기 공구 홀더(10)와 달리, 상기 클램프 고정 보어(36)의 중심축(66)은 상기 동체(12)의 평면(70)에 대해 대체로 수직을 이룬다. 따라서, 각도(68)가 90도보다 더 큰 공구 홀더(10)와 달리, 상기 각도(68)는 상기 공구 홀더(100)에서 대략적으로 90도이다. 상기 공구 홀더(10)가 클램핑된 위치로부터 클램핑되지 않은 위치로 이동될 때, 상기 클램프를 올리는 것을 돕도록 편향력을 제공하기 위하여 스프링과 같은 탄성 부재가 사용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 상기 공구 홀더(100)의 상기 핀 수용 보어(38)의 중심축(72)은 상기 클램프 고정 보어(36)의 중심축(66)과 대체로 평행하다. 환언하면, 각도(74)는 대략적으로 90도이다. 그 결과로, 상기 클램프 고정 보어(36)와 상기 핀 수용 보어(38)의 중심축들(66,72)은 서로 교차하지 않는다. 그러나, 다른 실시예에서, 상기 각도(74)는 90도 이외의 각일 수 있을 것이며, 상기 중심축들(66,72)은 서로 교차할 수 있을 것이다.
여기에서 언급된 특허들 및 출판물들은 참조로 여기에 포함될 것이다.
현재 바람직한 실시예들을 기술하였으나, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 내에서 다른 방식으로도 구현될 수 있다.
10. 클램핑 공구 홀더 12. 공구 홀더 동체
14. 수용 포켓 16. 상면
18. 저부 20. 측면 벽
22. 인서트 26. 시트 부재
28. 보어 30. 보어

Claims (21)

  1. 인서트를 분리 가능하게 고정하기 위한 공구 홀더로서,
    상기 인서트를 수용하기 위해 공구 홀더 동체의 전방을 향하는 단부에 형성되고 저부 및 적어도 하나의 측벽을 가지는 인서트 수용 포켓을 구비하며, 상기 공구 홀더 동체의 평면에 대하여 각도를 형성하는 중심축을 갖는 클램프 고정 보어를 더 구비하는 상기 공구 홀더 동체;
    상기 공구 홀더 동체 상에 배열되며, 상면, 전방을 향하는 하면과 후방을 향하는 하면, 및 클램프를 통하여 형성되는 개구부를 구비하며, 하방으로 연장되는 넙(nub)을 갖는 노즈부(nose portion)를 구비하는 상기 클램프; 및
    상기 클램프의 상기 개구부를 통하여 삽입될 수 있으며, 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 수 있도록 상기 공구 홀더 동체의 상기 클램프 고정 보어에 적어도 부분적으로 수용될 수 있는 클램프 스크류;를 포함하고,
    오직 상기 클램프의 상기 노즈부의 상기 넙만이 상기 인서트의 장착 보어의 후방을 향하는 내측면과 맞물림되고,
    오직 상기 노즈부의 상기 전방을 향하는 하면만이 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때 상기 인서트의 상면과 맞물림되는, 공구 홀더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공구 홀더 동체는 상기 클램프 고정 보어의 중심축에 대하여 미리 정해진 각도를 갖는 경사면을 구비하고, 상기 클램프는 상기 공구 홀더 동체의 상기 경사면의 상기 미리 정해진 각도와 다른 미리 정해진 각도로 형성되는 경사면을 구비하여, 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때, 이에 의해 상기 클램프가 피봇 지점에 대하여 피봇되게 하는, 공구 홀더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공구 홀더 동체는 상기 공구 홀더 동체의 상기 평면에 대한 각도로 형성되는 중심축을 갖는 핀 수용 보어를 또한 구비하는, 공구 홀더.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 핀 수용 보어의 중심축은 상기 클램프 고정 보어의 상기 중심축과 실질적으로 평행한, 공구 홀더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 클램프의 상기 개구부는 상기 클램프가 그의 종방향 축을 따라서 이동하는 것을 허용하도록 긴 원형(oblong)의 형상인, 공구 홀더.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 스크류는 헤드부, 숄더, 및 나사산부를 더 구비하는, 공구 홀더.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때 상기 클램프의 상기 상면에 대하여 각도를 형성하는 하면을 구비하는, 공구 홀더 .
  8. 제7항에 있어서,
    오직 상기 하면의 전방을 향하는 단부만이 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때 상기 클램프의 상기 상면과 맞물림되는, 공구 홀더.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 클램프 스크류의 상기 숄더(shoulder)의 주위에 배치되는 링을 더 구비하는, 공구 홀더.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 클램프 스크류의 주위에 배치되는 테이퍼진 스프링을 더 구비하는, 공구 홀더.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 공구 홀더 동체의 상기 평면에 대하여 상기 클램프 고정 보어의 중심축에 의하여 형성되는 상기 각도는 대략적으로 90도인, 공구 홀더.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공구 홀더 동체의 상기 평면에 대하여 상기 넙의 중심축에 의하여 형성되는 상기 각도는 대략적으로 90도인, 공구 홀더.
  13. 인서트를 분리 가능하게 고정하기 위한 공구 홀더로서,
    공구 홀더 동체의 전방을 향하는 단부에 형성되는 인서트 수용 포켓을 구비하며, 상기 공구 홀더 동체의 평면에 대하여 각도를 형성하는 중심축을 갖는 클램프 고정 보어 및 상기 공구 홀더 동체의 상기 평면에 대한 각도로 형성되는 중심축을 갖는 핀 수용 보어를 더 구비하는 상기 공구 홀더 동체;
    상기 공구 홀더 동체 상에 배열되며, 상면, 전방을 향하는 하면과 후방을 향하는 하면, 및 클램프를 통과하는 개구부를 구비하며, 하방으로 연장되는 넙을 갖는 노즈부를 구비하는 상기 클램프; 및
    상기 클램프의 상기 개구부를 통하여 삽입될 수 있으며, 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림되도록 상기 공구 홀더 동체의 상기 클램프 고정 보어에 적어도 부분적으로 수용될 수 있으며, 하면을 갖는 헤드부를 구비하는 클램프 스크류;를 포함하고,
    오직 상기 클램프의 상기 노즈부의 상기 넙만이 상기 인서트의 장착 보어의 후방을 향하는 내측 표면과 맞물림되며,
    오직 상기 노즈부의 상기 전방을 향하는 하면만이 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때 상기 인서트의 상면과 맞물림되고,
    오직 상기 클램프 스크류의 상기 헤드부의 상기 하면의 전방을 향하는 단부만이 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때 상기 클램프의 상기 상면과 맞물림되는, 공구 홀더.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공구 홀더 동체는 상기 클램프 고정 보어의 중심축에 대하여 미리 정해진 각도를 갖는 경사면을 구비하고, 상기 클램프는 상기 공구 홀더 동체의 상기 경사면의 상기 미리 정해진 각도와 다른 미리 정해진 각도로 형성되는 경사면을 구비하여, 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때, 그에 의해 상기 클램프가 피봇 지점에 대하여 피봇되도록 하는, 공구 홀더.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 핀 수용 보어의 중심축은 상기 클램프 고정 보어의 상기 중심축과 실질적으로 평행한, 공구 홀더.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 클램프의 상기 개구부는 그의 종방향 축을 따라서 상기 클램프가 이동하는 것을 허용하도록 긴 원형의 형상인, 공구 홀더.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 공구 홀더 동체의 상기 평면에 대하여 상기 클램프 고정 보어의 중심축에 의하여 형성되는 상기 각도는 대략적으로 90도인, 공구 홀더.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 공구 홀더 동체의 상기 평면에 대하여 상기 넙의 중심축에 의하여 형성되는 상기 각도는 대략적으로 90도인, 공구 홀더.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 클램프 스크류의 상기 숄더의 주위에 배치되는 링을 더 구비하는, 공구 홀더.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 클램프 스크류의 주위에 배치되는 테이퍼진 스프링을 더 구비하는, 공구 홀더.
  21. 인서트를 공구 홀더 동체에 클램핑하는 방법으로서,
    상기 인서트를 수용하기 위해 공구 홀더 동체의 전방을 향하는 단부에 형성되고, 저부 및 적어도 하나의 측벽을 가지는 인서트 수용 포켓을 구비하며, 상기 공구 홀더 동체의 평면에 대하여 각도를 형성하는 중심축을 갖는 클램프 고정 보어를 더 구비하는 상기 공구 홀더 동체를 제공하는 단계;
    상기 공구 홀더 동체 상에 배열되며, 상면, 전방을 향하는 하면과 후방을 향하는 하면, 및 클램프를 통하여 형성되는 개구부를 구비하고, 하방으로 연장되는 넙을 갖는 노즈부를 구비하는 상기 클램프를 제공하는 단계; 및
    클램프 스크류를 상기 클램프의 상기 개구부 내로 삽입하고 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 수 있도록 상기 공구 홀더 동체의 상기 클램프 고정 보어에 상기 클램프 스크류를 적어도 부분적으로 수용하는 단계;를 포함하고,
    오직 상기 클램프의 상기 노즈부의 상기 넙만이 상기 인서트의 장착 보어의 후방을 향하는 내측면과 맞물림되고,
    오직 상기 노즈부의 상기 전방을 향하는 하면만이 상기 클램프가 상기 인서트와 가압 맞물림될 때 상기 인서트의 상면과 맞물림되는, 인서트를 공구 홀더 동체에 클램핑하는 방법.
KR1020107000851A 2007-07-16 2008-06-05 클램핑 공구 홀더 KR20100049015A (ko)

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US11/879,189 US7547163B2 (en) 2007-07-16 2007-07-16 Clamping tool holder
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