KR20120007490A

KR20120007490A - 마이크로 드릴 및 마이크로 드릴 가공 방법

Info

Publication number: KR20120007490A
Application number: KR1020117013819A
Authority: KR
Inventors: 쉐광 리; 지앙궈 추; 웨이시안 조우
Original assignee: 센젠 진쩌우 프리시젼 테크놀로지 코포레이션
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2012-01-20
Also published as: CN101791717A; WO2011116540A1; JP2012511438A; CN101791717B

Abstract

본 발명은 마이크로 드릴 및 이 마이크로 드릴을 가공하는 방법을 제공한다. 상술의 마이크로 드릴은 드릴 팁(드릴 날)과 드릴 본체가 포함된다. 상술의 드릴 팁에는 마이크로 드릴의 축심을 따라 대칭되는 2개의 주 절삭날, 4개의 절삭면(주요 2개, 보조 2개)이 포함된다；상술의 드릴 본체에는 2개의 나선형 타입 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓이 있다. 짧은 칩 포켓과 긴 칩 포켓의 비틀림각이 서로 다르므로 양자는 분리 상태에서 합체 상태로 변화될 수 있다. 상술의 짧은 칩 포켓은 긴 칩 포켓과 합체 위치에서 중첩된다. 본 발명은 마이크로 드릴에 긴 칩 포켓, 짧은 칩 포켓을 설치하여 이 두 개의 칩 포켓의 비틀림각이 서로 다르게 한다. 아울러 짧은 칩 포켓이 긴 칩 포켓과 합체되는 곳에서 중첩되어 드릴 본체의 대부분이 단일 긴 칩 포켓을 형성하므로 홈체의 강체 부분이 증가되고 중심부의 두께가 커져 마이크로 드릴 본체 부분의 강성이 더욱 우수해진다.

Description

마이크로 드릴 및 마이크로 드릴 가공 방법 {A MICRO DRILL BIT AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 마이크로 드릴의 제조 영역, 즉 일종의 마이크로 드릴 및 이 마이크로 드릴을 가공하는 방법에 관한 것이다.

현재 통상적으로 사용되고 있는 마이크로 드릴의 구조는 도 1 내지 도 3과 같다. 마이크로 드릴은 드릴 팁(1)과 드릴 본체(2)를 포함한다. 드릴 팁의 형태는 도 2와 같으며 2개의 대칭되는 주 절삭날(11), 2개의 주 절삭날 사이의 치즐에지 및 주 절삭날의 후단에 위치한 2개의 나선형 부 절삭날을 포함한다. 상술의 주 절삭날과 부 절삭날 및 치즐에지(chisel edge) 사이에 도면과 같이 제1 절삭면(14)과 제2 절삭면(15)이 형성된다. 상술의 제1 절삭면(14)과 제2 절삭면(15) 사이에 합체 라인(13)이 형성된다. 상술의 합체 라인의 길이와 드릴 본체의 직경은 대체로 일치한다. 상술의 나선형의 부 절삭날은 드릴 본체 기둥면을 따라 위로 연장되어 2개의 대칭되는 칩 포켓(21)을 형성한다. 도 3과 같이 칩 포켓의 깊이는 드릴 본체 기둥면에 균일하게 분포되어 있다. 연마 가공 시, 부 절삭날과 연마된 구멍 내벽이 접촉하면서 지지점을 형성한다.

기존의 마이크로 드릴이 2개의 대칭되는 긴 칩 포켓을 갖고 있다. 이 구조는 마이크로 드릴의 강도를 진일보 향상시키는 것을 억제하고 홀(구멍) 위치 성능이 진일보 향상되는 것을 억제한다. 이런 구조로 되어 있는 드릴의 칩 포켓은 아주 짧다. 하지만 칩 제거의 수요에 따라 칩 포켓을 더욱 짧게 할 수 없다. 이런 상황 하에서 기존의 드릴의 구조로는 강도 인상의 방법이 존재하지 않는다.

아울러 본 신청인은 2009년 12월 25일에 제출한 특허신청인 '마이크로 드릴 및 이 마이크로 드릴을 사용하는 가공기구(신청번호:200920353348.3)'에서 일종의 마이크로 드릴을 공개했다. 이 드릴에는 하나의 긴 칩 포켓과 약간의 짧은 칩 포켓이 포함된다(도 4와 같음). 겉으로는 주 절삭날 및 약간의 보조 절삭날, 부 절삭날을 갖고 있는듯하지만 실은 주 절삭날이 완벽한 제1 절삭면(34)과 제2 절삭면(35)을 갖고 있다. 그러므로 주 절삭날(31)은 절삭날의 작용을 전부 감당하며 기타의 절삭날(301, 302)은 절삭 작용을 발휘하지 못한다. 때문에 주 절삭날과 연결된 오직 하나뿐인 긴 칩 포켓이 진정한 칩 포켓이며 절삭날과 연결된 기타 짧은 칩 포켓은 칩을 제거하는 작용을 발휘하지 못하고 가공 시, 구멍 내벽과의 마찰을 감소시키는 작용만 할 뿐이며 칩 제거가 필요하지 않기에 자동적으로 중단되는 짧은 칩 포켓으로 설계할 수 있었다. 마이크로 드릴은 단일 절삭날과 단일 칩 포켓 구조로 되어 있으며 드릴 팁이 작동할 때, 받는 힘이 평형되지 않기에 반지름 방향에서 힘이 산생되어 홀 위치성능에 영향을 초래한다. 때문에 단일 절삭날을 갖고 있는 마이크로 드릴은 구멍 위치의 정밀도를 진일보 향상시키는 것이 유리하지 않다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서 해결하려고 하는 기술적인 문제는 바로 강도가 양호하고, 쉽게 드릴이 부러지지 않으며 또한 홀 위치 관련 정밀도가 비교적 높은 마이크로 드릴 및 이런 마이크로 드릴을 가공하는 방법을 제공하는 것이다.

이하의 기술 방안으로 본 발명의 목적을 실현한다.

마이크로 드릴은 드릴 팁과 드릴 본체를 포함한다. 상술의 드릴 팁은 2개 이상의 절삭날을 포함하고 드릴 본체에는 2개 이상의 나선형 칩 포켓이 있다. 그 중 칩 포켓은 최소 하나의 긴 칩 포켓과 최소 하나의 짧은 칩 포켓을 포함하며, 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓은 비틀림각이 서로 다르고 양자는 분리 상태에서 중첩 상태로 변화된다. 상술의 짧은 칩 포켓은 긴 칩 포켓과의 합체 위치에서 종료된다.

상술의 드릴 팁에는 마이크로 드릴을 축심으로 대칭되는 2개의 주 절삭날, 2개의 주 절삭면과 2개의 보조 절삭면이 포함된다. 마이크로 드릴의 드릴 팁이 통상적인 마이크로 드릴과 같이 완전히 대칭되므로 절삭 시, 드릴 팁이 받은 힘이 평형되어 단일 절삭날로 인해 드릴 팁이 불평형한 힘을 받아 반지름 방향에서 힘이 산생되어 홀 위치의 정밀도에 영향을 초래하는 동시에 드릴 가우징에 영향을 초래하는 결함을 해결했다. 단일 절삭날을 갖고 있는 드릴과 비교할 때, 이러한 설계는 절삭날의 내마모 성능을 대폭 향상시킨다. 일치한 절삭량과 절삭 속도하에 2개의 절삭날로 원래 1개의 절삭날이 감당해야 할 절삭량을 감당하므로 매 절삭날의 공급량은 단일 절삭날의 50%에 달하며 내마모성이 양호함과 아울러 더 나아가 드릴 가우징도 더욱 우수하고 가공수명도 더욱 길다.

상기 마이크로 드릴의 짧은 칩 포켓에서 종결되는 곳에 접근하는 일단의 비틀림각은 긴 칩 포켓의 비틀림각보다 크다. 비틀림각이 더욱 큰 것을 짧은 칩 포켓으로 하여 마이크로 드릴의 칩 제거 효과를 더욱 잘 보증할 수 있다. 이런 설계는 먼지 배출이 비교적 힘든 판재를 가공하는 마이크로 드릴에 적용한다.

상술의 짧은 칩 포켓은 드릴 팁 부위 일단(一端)에 설정된 비틀림각과 긴 칩 포켓의 비틀림각의 일치 부분 및 비틀림각과 일치한 부분과 연결된 비틀림각이 점차 커지는 비틀림각 증가 부분을 포함하고 있다.

상술의 짧은 칩 포켓에서 비틀림각이 일치한 부분의 축방향 길이는 드릴 비트 부분의 길이보다 크거나 같다. 이러한 설계는 빅 엔드 타입의 드릴을 대상으로 한 것이다. 짧은 칩 포켓에서 비틀림각이 일치한 부분이 빅 엔드 부분을 초과한 후, 재차 비틀림각이 증가되는 부위로 진입한다. 이러한 설계는 빅 엔드 부분의 모든 구조가 대칭되도록 확보하며 평형 효과가 양호하고 가공 시의 홀 위치 정밀도를 진일보 향상시킨다.

상술의 짧은 칩 포켓에는 또 비틀림각이 커지는 부분 후단에 설정된 비틀림각이 커지는 부분의 최대 비틀림각을 불변의 비틀림각으로 하는 비틀림각 불변 부위를 포함된다. 이러한 설계는 비틀림각이 커지는 부분이 비틀림각이 변화되는 과도 영역으로 되도록 하며 짧은 칩 포켓은 비교적 큰 불변의 비틀림각으로 긴 칩 포켓의 합체 위치에서 종결되도록 한다.

상술의 짧은 칩 포켓에서 비틀림각이 커지는 부분의 홈 깊이는 천천히 얕아지며 상술의 합체 위치에서 짧은 칩 포켓의 홈 깊이는 동일 위치에 있는 긴 칩 포켓의 홈 깊이보다 얕다. 이러한 설계는 합체되는 위치에서 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓 사이에 비교적 명확한 분계선이 존재하도록 한다. 이러한 설계는 합체되는 위치에서의 홈의 넓이가 비교적 넓기에 마이크로 드릴의 강도에 일정한 영향을 초래한다. 칩 제거의 원인으로 인해 긴 칩 포켓의 홈 깊이는 일정한 심도를 확보해야 하나 짧은 칩 포켓은 적당히 얕아져도 괜찮으며 깊이를 얕게 하는 것으로 홈 넓이가 넓어짐으로 인해 초래한 강도의 손실을 보완할 수 있다.

상술의 짧은 칩 포켓의 길이는 긴 칩 포켓의 3％～50％를 차지한다. 이러한 설계는 짧은 칩 포켓이 쉽게 긴 칩 포켓에 융입되도록 하는 동시에 마이크로 드릴 후단의 칩 포켓이 명확히 감소되어 강도 향상도 비교적 명확하다.

상술의 짧은 칩 포켓의 길이는 긴 칩 포켓의 65％～90％를 차지한다. 이러한 설계는 드릴링이 드릴 가우징에 대한 요구가 비교적 높을 때 또는 모종 판재의 칩 제거가 배출 어려운 유형에 속할 때에 비교적 적합하다. 예를 들면 유리화 온도가 낮고 칩 제거가 융화 상태 등에 쉽게 처해 있을 때, 더스트 배출 공간이 충분해야 하는, 즉 2개의 홈으로 동시에 더스트 배출을 진행해야 한다. 하지만 마이크로 드릴의 홈의 길이가 비교적 길기 때문에 가공 시, 드릴 다운 현상이 발생하게 된다. 이러한 마이크로 드릴에 대해 미리 설정한 위치까지 짧은 칩 포켓의 비틀림각을 천천히 증가시켜 긴 칩 포켓과 합쳐지게 하면 합체 위치가 앞에서 초래한 강도 인하문제 및 드릴 다운 문제를 해결할 수 있다. 그 외 긴 칩 포켓이 강도에 대한 요구가 비교적 높으므로 연장 부분(강도 부족 부분)에 단일홈 더스트 배출을 설계하여 연장 부분의 강도 성능을 향상시킨다. 아울러 연장 부분에서 드릴링 시간이 비교적 짧으므로 더스트 배출량이 비교적 작아 더스트 배출 효과에 영향을 초래하지 않으며 기존의 마이크로 드릴이 연장 후 강도 부족으로 인한 드릴 다운 문제를 해결했다. 익스텐션(연장)형 드릴의 가공에 아주 적합하다.

상술의 마이크로 드릴을 가공하는 방법에는 아래와 같은 단계가 포함된다.

A：스틸바에서 칩 포켓을 가공해낸다.

B：정상적인 릴리프 그라인딩과 연각.

그 중 상술의 단계 A에서 칩 포켓 가공 단계에 아래와 같은 내용들이 포함된다,

A1：긴 칩 포켓 가공

A2：긴 칩 포켓의 비틀림각과 서로 다른 짧은 칩 포켓을 가공하여 짧은 칩 포켓이 긴 칩 포켓과의 합체 위치에서 종결되도록 한다.

상술의 단계 A1에서 스틸바는 클램핑 척에 끼인 상태에서 회전하며 슬로팅 연삭 숫돌은 통상적인 드릴이 슬로팅하는 단계에 따라 연마하여 긴 칩 포켓을 형성한다.

상술의 단계 A2에서 스틸바는 클램핑 척에 끼인 상태에서 긴 홈의 시작점을 상대로 180도 회전한다. 슬로팅의 비틀림각의 증가 및 슬로팅 길이의 축소를 제어하는 방법으로 슬로팅 연삭 숫돌이 단계에 따라 짧은 칩 포켓을 연마하도록 제어한다.

본 발명은 마이크로 드릴의 본체에 2개 이상의 칩 포켓(최소 1개의 긴 칩 포켓과 최소 1개의 짧은 칩 포켓)을 설치하여 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓의 비틀림각이 서로 다르게 하는 동시에 최소 2개 이상의 홈이 일정한 거리 내에서 합쳐지도록 한다. 아울러 짧은 칩 포켓이 긴 칩 포켓과의 합체 위치에서 종결된다. 때문에 짧은 칩 포켓에 대응되는 절삭날이 절삭한 칩은 짧은 칩 포켓을 지나 합체 위치에서 긴 칩 포켓을 통해 배출되어 필요한 칩 배출을 실현한다. 아울러 짧은 칩 포켓이 종결된 후, 홈체의 강체 부분이 증가되며 중심부의 두께가 두꺼워지고 마이크로 드릴의 강도가 양호해져 홀 위치의 성능을 향상시키고 드릴 다운 성능도 더욱 양호하며 수명도 연장되는 등 전체적인 면에서의 기능을 향상시킨다.

본 발명에 의하면 홈체의 강체 부분이 증가되며 중심부의 두께가 두꺼워지고 마이크로 드릴의 강도가 양호해져 홀 위치의 성능을 향상시키고 드릴 다운 성능도 더욱 양호하며 수명도 연장되는 등 전체적인 면에서의 기능을 향상시킨다.

도 1은 종래 기술에서의 마이크로 드릴 관련 구조 설명도이다.
도 2는 종래 기술에서의 마이크로 드릴의 드릴 팁 관련 구조 설명도이다.
도 3은 종래 기술에서의 마이크로 드릴 본체 관련 횡단면 설명도이다.
도 4는 단일 절삭날, 단일 칩 포켓을 갖고 있는 마이크로 드릴의 드릴 팁 관련 설명도이다.
도 5는 본 발명 관련 마이크로 드릴의 측면 구조도이며 짧은 칩 포켓이 비틀림각을 변화하고 있는 단계를 나타내고 있다.
도 6은 본 발명 관련 마이크로 드릴의 측면 구조도이며 짧은 칩 포켓과 긴 칩 포켓이 합쳐지기 시작하는 단계를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명 관련 마이크로 드릴의 측면 구조도이며 짧은 칩 포켓과 긴 칩 포켓이 합체를 완성한 단계를 나타내고 있다.
도 8은 도 6중 M1-M1을 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 도 6중 M2-M2를 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 도 6중 M2-M2를 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 도 6중 M2-M2를 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예와 통상적인 마이크로 드릴을 대조 시험한 홀 위치 관련 CPK 설명도이다.

아래에 별첨 도면과 바람직한 실시예로 본 발명에 대해 진일보된 설명을 진행한다.

본 발명에서 언급되는 기술방안은 양날 이상의 마이크로 드릴에 적용되며 아래에 6.5mm이하의 양날, 양면홈의 마이크로 드릴을 예로 설명을 전개한다.

상술의 양날, 양면홈 타입의 마이크로 드릴 구조는 도 5 내지 도 11과 같다. 드릴 팁(41)과 드릴 본체(42)가 포함되며, 상술의 드릴 팁(41)에는 마이크로 드릴의 축심을 따라 대칭되는 2개의 주 절삭날, 2개의 주 절단면, 2개의 보조 절단면(도면에 표기되어 있지 않음)이 포함되고 구조는 통상적인 마이크로 드릴과 동일하다. 상술의 드릴 본체(42)에는 2개의 나선형 칩 포켓(44, 45)이 설치되어 있다. 상술의 드릴 본체에 나선형 칩 포켓이 2개 있는 즉 각각 긴 칩 포켓(44)과 짧은 칩 포켓(45)이다. 긴 칩 포켓(44)과 짧은 칩 포켓(45)은 비틀림각이 서로 다르다. 상술의 짧은 칩 포켓(45)은 긴 칩 포켓(44)과 합체되는 위치에서 긴 칩 포켓(44)과 합체된다. 드릴 팁과 가까운 곳에서 칩 배출은 2개의 칩 포켓이 공동하여 완성하며 합체 후, 긴 칩 포켓(44)이 독립적으로 완성한다. 그중 상술의 비틀림각은 드릴 본체에서 원주 나선의 접선과 접점을 통과하는 원주면 모선 사이에 끼인 둔각α를 가리킨다.

상술의 긴 칩 포켓(44)은 드릴 팁(41)의 위치에서 드릴 본체(42) 말단까지 연장되며 그 비틀림각은 항상 일정하다. 상술의 짧은 칩 포켓(45)은 드릴 본체의 전단(前端)에 설치되어 있으며 합체되는 곳에 접근하는 부분의 비틀림각은 긴 칩 포켓(44)의 비틀림각보다 크다. 상술의 짧은 칩 포켓(45)의 비틀림각이 긴 칩 포켓(44)보다 크므로 비교적 가까운 거리 내에서 짧은 칩 포켓(45)은 포켓(장)(44)과 합체되며 짧은 칩 포켓(45)은 이때 종료된다.

비틀림각이 더욱 큰 칩 포켓을 짧은 칩 포켓(45)으로 선택하면 전체 마이크로 드릴의 칩 배출 효과를 더욱 잘 확보할 수 있다. 만약 드릴에서 긴 칩 포켓(44)의 비틀림각이 45도라면 45도에 도달하여 칩 배출이 제일 양호하다. 만약 짧은 칩 포켓의 비틀림각을 더욱 크게 설정한다면 비틀림각이 클수록 칩 제거 분력이 더욱 크며 칩 제거 능력도 더욱 양호하기에 짧은 칩 포켓은 긴 칩 포켓 및 전체 마이크로 드릴의 칩 제거 효과에 아무런 영향도 초래하지 않는다. 만약 짧은 칩 포켓의 비틀림각이 긴 칩 포켓의 비틀림각보다 작을 때, 짧은 칩 포켓의 더스트 배출에 문제가 발생했다면 짧은 칩 포켓이 막혔음을 의미한다. 설사 긴 칩 포켓의 더스트 배출 능력이 양호할지라도 전체 마이크로 드릴의 더스트 배출은 원만하지 않다. 이러한 설계는 더스트 배출이 어려운 판재를 가공하는 마이크고 드릴에 적합하다.

그 중 상술의 짧은 칩 포켓(45)의 길이는 긴 칩 포켓(44)의 3％～50％를 차지한다. 만약 상술의 짧은 칩 포켓(45)의 길이가 긴 칩 포켓의 5% 또는 10%라면, 상술의 긴 칩 포켓(44)의 비틀림각 범위는 20도~50도 사이를 선택할 수 있다. 상술의 짧은 칩 포켓(45)은 긴 칩 포켓(44)의 비틀림각보다 5도~40도 더 크게 설정할 수 있다. 이러한 설계는 짧은 칩 포켓이 더욱 쉽게 긴 칩 포켓과 합체되도록 하며 마이크로 드릴 후단의 칩 포켓이 선명히 줄어들어 강도 향상도 아주 명확하다.

짧은 칩 포켓의 길이를 긴 칩 포켓의 길이의 65％～90％로 설계할 수 있다. 이와 같이 비교적 긴 짧은 칩 포켓은 드릴링이 드릴 가우징에 대한 요구가 비교적 높을 때, 또는 모종 판재의 칩 제거가 어려운 유형에 속할 때에 비교적 적합하다. 예를들면 유리화 온도가 낮고 칩 제거가 융화 상태 등에 쉽게 처해 있을 때, 더스트 배출 공간이 충분해야 하는, 즉 2개의 홈으로 동시에 더스트 배출을 진행해야 한다. 하지만 마이크로 드릴의 홈의 길이가 비교적 길므로 가공 시, 드릴 다운 현상이 발생하게 된다. 이러한 마이크로 드릴에 대해 미리 설정한 위치까지 짧은 칩 포켓의 비틀림각을 천천히 증가시켜 긴 칩 포켓과 합체되게 하면 합체 위치가 앞에서 초래한 강도 인하 문제 및 드릴 다운 문제를 해결할 수 있다. 그 외 긴 칩 포켓이 강도에 대한 요구가 비교적 높으므로 연장 부분(강도 부족 부분)에 단일홈 더스트 배출을 설계하여 연장 부분의 강도 성능을 향상시킨다. 아울러 연장 부분에서 드릴링 시간이 비교적 짧으므로 더스트 배출량이 비교적 작아 더스트 배출 효과에 영향을 초래하지 않으며 기존의 마이크로 드릴이 연장 후 강도 부족으로 인한 드릴 다운 문제를 해결했다. 익스텐션(연장)형 드릴의 가공에 아주 적합하다.

(도 6과 도 8 내지 도 11 결합시킴): 도 8에서 나타낸 것은 빅 엔드 부분에서 대칭 단계에 있는 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓이다. 이곳에서의 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓의 비틀림각, 중심부 두께는 일치한다. 도 9와 도 10에서 나타낸 것은 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓이 합체되기 시작하는 위치이다. 상술의 짧은 칩 포켓 관련 비틀림각 증가 부분의 홈 깊이는 천천히 얕아지며 합체 위치에서 짧은 칩 포켓의 홈 깊이는 같은 위치에서의 긴 칩 포켓의 홈 깊이보다 얕다. 짧은 칩 포켓과 긴 칩 포켓은 이곳에서 비대칭 상태가 시작되며 짧은 칩 포켓의 비틀림각은 이미 아주 많이 증가된 상태이고 짧은 칩 포켓의 깊이도 긴 칩 포켓보다 짧다. 통상적인 드릴과 비교할 때, 그 중의 긴 칩 포켓 하나가 깊이가 더욱 깊고 넓기에 짧은 칩 포켓의 칩 공간을 더욱 크게 할 수 있다. 도 11에서 나타난 짧은 칩 포켓은 이미 긴 칩 포켓과 완전히 합체된 상태이다. 이곳에서는 오직 긴 칩 포켓이 존재하며 허선은 짧은 칩 포켓의 위치를 표시한다. 이러한 설계는 합체 위치에서 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓 사이에 선명한 경계선이 존재하도록 한다. 이러한 설계는 합체 위치에서 홈의 넓이가 비교적 넓기에(2배의 홈 넓이에 해당함) 마이크로 드릴의 강도에 일정한 영향을 초래한다. 아울러 긴 칩 포켓의 홈 깊이는 칩 배출의 원인으로 일정한 깊이가 필요하고 짧은 칩 포켓은 적당히 얕게 설정할 수 있는 즉 깊이 조절로 홈의 넓이가 넓어짐으로 인해 강도에 영향을 초래함을 보완할 수 있다. 또한 이러한 설계는 짧은 칩 포켓과 긴 칩 포켓이 쉽게 합체될 수 있으며 합체되는 곳의 홈의 넓이가 작을수록 합체 부위가 더욱 매끄럽고 쉽게 가공할 수 있다.

상술의 짧은 칩 포켓은 비틀림각이 일치한 부분과 비틀림각이 증가되는 부분으로 나뉜다. 드릴 팁과 가까운 한 끝에 설정된 일정한 구역 범위내는 비틀림각이 일치한 부분이다. 이곳에서 비틀림 각은 긴 칩 포켓과 일치한다. 합체되는 위치와 가까운 한 끝에 설정된 일정한 구역 범위 내는 비틀림각이 일치한 부분과 연결된 비틀림각이 증가되는 부분이다. 이곳에서 긴 칩 포켓과 합체될 때까지 비틀림각은 차츰차츰 커진다.

상술의 짧은 칩 포켓(45)의 비틀림각 일치 부분에서 축방향 길이는 빅 엔드 부분(43)의 길이보다 크거나 같다. 짧은 칩 포켓(45)의 비틀림각 일치 부분은 빅 엔드 부분(43)을 초과한 후, 비틀림각 증가 부분에 접근한다. 그 중 상술의 빅 엔드 부분(43)은 마이크로 드릴의 드릴 팁에서 전단 외경(外徑)과 중, 후단 드릴 몸체의 외경과 비교할 때 초과하는 부분이다. 길이는 약 0.5mm~1mm이고 드릴링 시, 오직 외경이 비교적 큰 빅 엔드 부분(43)과 가공물이 서로 접촉한다. 긴 칩 포켓과 비틀림각이 동일한 부분은 빅 엔드 부분(43)을 초과해야 한다. 이러한 설계는 빅 엔드 부분(43)의 모든 구조가 대칭되도록 확보할 수 있고 두 안면과 홀(구멍) 벽의 마찰로 인해 받는 힘도 대칭, 균등하며 평형효과가 양호하고 가공 시, 홀 위치 관련 정밀도를 진일보 향상시킨다. 아울러 상술의 짧은 칩 포켓(45)에서 비틀림각 일치 부분의 축방향 길이는 드릴 팁 빅 엔드 부분(43)보다 작을 수 있다. 이러한 설계는 가공중 평형 효과가 짧은 칩 포켓(45)에서 비틀림각 일치 부분의 축방향 길이가 드릴 팁 빅 엔드 부분(43)의 길이보다 크거나 같은 마이크로 드릴보다 우수하지 못해 홀 위치 관련 정밀도가 떨어진다. 이러한 불평형 드릴은 장기간 절삭 후, 빅 엔드 부분의 뒤면이 차츰차츰 마모되며 양쪽 마모상황도 일치하지 않아 불평형 현상이 더욱 심화된다.

상술의 구조는 빅 엔드 타입의 드릴과 빅 엔드 타입이 아닌 드릴에 모두 적용 가능하다. 빅 엔트 타입이 아닌 드릴을 놓고 볼 때, 드릴 팁과 가까운 거리(최적거리: 0.3mm 이내) 내에서 드릴 팁 부분 및 2개의 칩 포켓을 대칭되도록 설정하면 드릴 다운 시에 받는 힘이 평형을 이루며 홀 위치 정밀도도 아주 양호하다. 아울러 마모 시, 일부분 드릴 팁이 마모된 상황하에서 드릴 팁 주위의 칩 포켓(2개) 및 절삭날(2개)이 의연히 대칭되도록 확보할 수 있다.

상술의 칩 포켓이 비틀림각 일치 부분, 비틀림각 증가 부분 및 비틀림각 불변 부분 3개 부분을 포함하도록 설계할 수 있다. 드릴 팁의 일단(一端)과 가까운 일정한 범위 내가 비틀림각 일치 부분이며 이 위치에서의 비트림각은 긴 칩 포켓(44)의 비틀림각과 일치하다. 합체되는 위치와 가까운 일정한 범위 내에서 긴 칩 포켓(44)의 비틀림각보다 훨씬 큰 비틀림각을 항상 일정한 비틀림각으로 하는 부분을 비틀림각 불변 부분으로 한다. 비틀림각 일치 부분과 비틀림각 불변 부분 사이에서 점차 커지는 부분은 비틀림각 증가 부분이다. 그중 비틀림각 불변 부분은 비틀림각 증가 부분의 최대 비틀림각을 불변하는 비틀림각으로 할 수 있다. 이러한 설계는 비틀림각 증가 부분을 비틀림각이 증가되는 과도 구역으로 되게 하며 짧은 칩 포켓(45)은 불변 비틀림각의 범위 내에서 긴 칩 포켓(44)과 합체된다. 비틀림각이 증가되는 부분의 비틀림각은 일정하게 증가될 수도 있고 일정하지 않게 증가될 수도 있으며 전후, 점진적인 변화를 나타낼 수도 있다. 비틀림각의 일치 부분, 증가 부분 및 불변 부분 관련 분포는 가공하려고 하는 판재에 따라 구체적인 설계를 할 수 있다.

쉽게 더스트 배출할 수 있는 판재를 놓고 볼 때, 이에 사용되는 마이크로 드릴에서 짧은 칩 포켓의 비틀림각을 긴 칩 포켓의 비틀림각보다 작게 설정할 수 있다. 이러한 설계하에서 더스트 배출하는 슬럼프가 짧은 칩 포켓에 있게 되며 더스트 배출효과는 비틀림각이 더욱 큰 칩 포켓을 짧은 칩 포켓으로 하는 것보다 양호하지 않다. 더스트 배출에 영향을 초래하지 않는 전제하에 마이크로 드릴이 더욱 양호한 강성을 확보하게 할 수 있다.

아래에 코드가 생익(生益) S1141인 판(1.6mm두께，6층 동도금，매 층1OZ，2장 판재를 일 겹으로 함)을 대상으로 본 발명에서 언급된 마이크로 드릴과 통상적인 드릴의 정밀도 관련 대비 시험을 하였다. 시험에서 2장 판의 하단 판의 홀 관련 위치 정밀도는 시험에서 얻어낸 홀 위치 CPK값이다.

그 중 상술의 통상적인 마이크로 드릴은 종래의 마이크로 드릴 구조로서 대칭되는 2개의 절삭날, 칩 포켓(2개)을 갖고 있으며 비틀림각은 42도를 취하고 마이크로 드릴의 직경은 0.25mm, 홈 길이 4.5mm, 중심부 직경은 외경의 약 70%를 차지한다.

본 발명에서 언급된 마이크로 드릴은 대칭되는 2개의 절삭날, 칩 포켓(2개), 1개의 긴 칩 포켓을 갖고 있으며 비틀림각은 45도, 홈 길이는 4.5mm이다. 1개의 짧은 칩 포켓 관련 비틀림각은 45도에서 75도 변화되며 홈 길이는 2.0mm이다. 짧은 칩 포켓은 1.2mm되는 곳에서 긴 칩 포켓과 합체되기 시작하며 2.0mm되는 곳에서 합체 완료 된다. 중심부 직경은 외경의 약 70%를 차지한다.

드릴링 조건: 회전속도 150KRPM(15만차 회전/분); 드릴 다운 속도 40mm/s; 홈은 2000개로 제한함.

대비 시험한 홀 위치 관련 CPK값은 표 1과 같다.

상술의 표 1과 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 언급된 마이크로 드릴이 통상적인 드릴보다 홀 위치 정밀도가 더욱 양호하다. 특히 드릴링 횟수 가 1000 이상일 때, 홀 위치 정밀도가 더욱 양호함이 명백하다.

본 발명에 언급된 마이크로 드릴을 가공할 시 사용되는 방법에 아래와 같은 단계들이 포함된다.

S1. 긴 칩 포켓 가공: 스틸바는 클램핑 척에 끼인 상태에서 회전하며 슬로팅 연삭숫돌은 통상적인 드릴이 슬로팅하는 순서에 따라 연마하여 긴 칩 포켓을 형성한다.

S2. 짧은 칩 포켓 가공: 스틸바는 클램픽 척에 끼인 상태에서 긴 홈의 시작점을 상대로 180도(긴 홈의 최초 각도를 상대로 함) 회전한다. 슬로팅 연삭숫돌용 별도의 슬로팅 단계(긴 홈을 상대로 비틀림각을 크게 하고 슬로팅 길이를 축소시키며 연삭 숫돌의 높이를 변경시켜 짧은 칩 포켓의 끝단 깊이가 점차 짧아지게 한다. 도 8 ~ 도 11 참조)에 따라 짧은 칩 포켓을 형성한다.

S3. 릴리프 그라인딩: 릴리프 그라인딩 방법과 단계는 통상적인 드릴과 같다. 연삭숫돌로 설정한 프로세스에 따라 연마한다. 릴리프 그라인딩은 연삭숫돌로 2번 연마하여 완성되며 과정은 동일하다.

S4．연각：연각 방법과 단계도 통상적인 드릴과 동일하다. 스틸바를 연마 위치로 이송하여 홈 가공과 연각 사이 각도의 대응관계에 의해 클램핑 척이 스틸바의 최초 각도를 조절한다. 다음 연각연마조에서 수평 이동을 통해 연마하여 주 절삭면, 부 절삭면을 마모해 낸다. 다음 클램핑 척이 스틸바를 180도 회전시키며 연삭연마기는 재라우팅한다. 양면 마모 완료 후, 이 드릴 관련 생산이 완료된다.

상술의 2가지 짧은 칩 포켓 구조는 마이크로 드릴의 크기 및 가공하려고 하는 부속품 재질에 의해 구체적인 선택, 설계를 진행할 수 있다: 구체적인 상황에 따라 긴 칩 포켓의 비틀림각 및 짧은 칩 포켓의 최대 비틀림각을 설계한 후, 짧은 칩 포켓은 긴 칩 포켓의 비틀림각을 기초로 슬로팅 작업을 시작한다. 비틀림각이 일정한 빅 엔드 부분을 경과한 후, 짧은 칩 포켓의 최대 비틀림각에 도달될때까지 신속히 변화된다. 짧은 칩 포켓이 최대 비틀림각에 도달한 후, 구체적 상황에 따라 직접 긴 칩 포켓과 합체될 것인지 아니면 계속 기존의 최대 비틀림각을 불변의 비틀림각으로 일정한 시간동안 유지한 후, 긴 칩 포켓과 합체할 것인지를 설계한다.

최종적으로 짧은 칩 포켓이 긴 칩 포켓과 합체되도록 하면 된다. 비틀림각이 일치되는 부분을 경과한 후, 짧은 칩 포켓의 비틀림각이 어떻게 변화되는지를 불문하고 본 발명을 모두 실현할 수 있다. 만약, 짧은 칩 포켓의 길이를 될수록 축소시키려 한다면 기계를 조절하여 짧은 칩 포켓의 비틀림각을 크게 해주면 된다. 만약 비교적 긴 짧은 칩 포켓이 필요하다면 짧은 칩 포켓의 비틀림각을 감소시키거나 또는 전단 및 긴 칩 포켓의 비틀림각이 동일한 부분의 길이를 연장하면 된다(즉 대칭부분을 연장하며 비틀림각이 변화되는 부분은 뒤로 이동된다).

상술의 짧은 칩 포켓이 길면 길수록 더스트 제거효과가 더욱 양호하나 홀 위치 정밀도는 나쁘다. 반면에 홀 위치 정밀도가 양호할수록 더스트 제거효과가 떨어진다. 드릴 가우징에 대한 요구는 비교적 높으나 홀 위치 정밀도에 대한 요구는 높지 않을 때, 짧은 칩 포켓이 비교적 긴 마이크로 드릴을 사용할 수 있다. 모종 재질을 가공할 경우 홀 위치 정밀도에 대한 요구가 높으나 드릴 가우징에 대한 요구가 비교적 낮을 때(드릴 가우징의 가늠표준과 거칠기 표준이 유사함. 데이터가 작으면 작을수록 양호함) 또는 판재 관련 더스트 배출이 쉬울 때(예를 들면 비교적 견고한 판재), 짧은 칩 포켓이 비교적 짧은 마이크로 드릴을 사용할 수 있다.

본 발명은 마이크로 드릴의 본체에 최소 1개의 긴 칩 포켓과 최소 1개의 짧은 칩 포켓을 설정하여 서로 다른 두 칩 포켓의 비틀림각이 서로 다르게 한다. 동시에 최소 2개의 홈이 일정한 거리 내에서 합체된다. 짧은 칩 포켓은 긴 칩 포켓과 합체되는 곳에서 종료된다. 때문에 짧은 칩 포켓이 대응되는 절삭날이 절삭한 절삭칩은 먼저 짧은 칩 포켓을 통과한 후, 합체되는 위치에서 긴 칩 포켓을 통해 배출되면서 필요한 칩 제거를 실현한다. 짧은 칩 포켓이 종결 후, 홈체의 강체 부분이 증가되며 중심부의 두께가 두꺼워지고 마이크로 드릴의 강도가 양호해져 홈 위치의 성능을 향상시키고 드릴 다운 성능도 더욱 양호하며 수명도 연장되는 등 전체적인 면에서의 기능을 향상시킨다.

단일 칩의 기초하에 긴 칩 포켓 부분의 홈체 중심부 두께가 비교적 두껍기에 긴 칩 포켓의 홈 깊이를 진일보 추가하여 칩 제거 능력을 강화시킬 수 있다. 이러한 마이크로 드릴은 가공 시, 홈벽과 마찰이 작고 홈 위치 정밀도도 아주 높으며 수명도 비교적 길다. 이러한 구조는 연장형 마이크로 드릴에 적합하며 드릴 길이가 연장됨으로 인해 초래한 홈 위치, 드릴 다운 성능의 하강 및 손실을 보완할 수 있는 동시에 연장형 드릴의 이러한 성능이 통상적인 길이를 갖고 있는 드릴 성능보다 떨어지지 않도록 한다.

그 외 단일 절삭날, 단일 홈을 갖고 있는 마이크로 드릴과 비교할 때, 본 발명에서 언급된 마이크로 드릴의 드릴 팁 부위는 통상적인 마이크로 드릴과 같다. 본 발명 중의 마이크로 드릴에 포함되는 절삭날(2개), 제1 절삭면(2개), 제2 절삭면(2개)는 축심을 따라 대칭되고 짧은 칩 포켓과 긴 칩 포켓은 합체되어 진정한 칩 제거 기능을 발휘한다. 아울러

(1) 홀 위치 관련 정밀도가 더욱 양호하다.

단일 절삭날, 단일 홈을 갖고 있는 마이크로 드릴은 절삭날이 하나이기에 드릴 팁이 다운되면서 받는 힘이 평형되지 않아 반지름 방향 힘이 발생되어 홀 위치에 영향을 초래한다. 하지만 본 발명에서 언급한 마이크로 드릴의 드릴 팁은 대칭되기에 불평형 문제가 존재하지 않으며 단일 홈으로 인해 홀 위치가 향상된 상황하에서 홀 위치 성능이 더욱 양호해진다.

(2) 드릴 가우징이 더욱 양호하다.

2개의 절삭날의 절삭량이 적기에 절삭 작업이 순조롭게 진행되며 더욱 부드러운 칩을 배출할 수 있어 배출에 유리하다. 드릴 팁이 받는 힘이 균일하여 반지름 방향 힘이 발생되지 않으며 드릴 가우징을 파괴하지 않는다.

(3) 내마모 성능이 양호하다.

1개의 절삭날이 작업하던 절삭량을 2개의 절삭날이 작업하므로 본 발명에서 언급된 마이크로 드릴의 공급량은 반으로 줄어들며 내마모 성능이 대폭 향상되는 동시에 수명도 길어지고 드릴 가우징도 더욱 양호하다.

(4)생산, 사용 등 부대시설을 개조할 필요가 없기에 적용성이 강하다.

본 발명 중의 마이크로 드릴에서 오직 1개의 나선형 홈의 비틀림각과 길이만 조절했으며 가공이 복잡하지 않다. 사용 시, 통상적인 드릴의 공정에 따라 사용하면 된다. 예를 들면 연각 공정 등은 아무런 조절도 필요하지 않다. 단일 절삭날, 단일 홈을 갖고 있는 드릴을 놓고 볼 때 이러한 우세가 구비되어 있지 않으며 생산 시, 복잡한 과정을 통해 여러개 보조 절삭날의 가공을 제어해야 한다. 아울러 품질검사, 재라우팅 등 관련 표준을 변경해야 하며 사용 시에도 상응하는 변경을 진행해야 한다.

이상의 내용들과 같이 구체적인 최적의 실시방식을 결부시켜 본 발명에 대해 진일보 상세한 설명을 진행하였으며 본 발명 관련 구체적 실시방식은 이에 국한되지 않는다. 예를 들면 3개 이상의 절삭날을 보유하고 있는 마이크로 드릴로 본 발명에서 서술한 기술적 방식을 적용할 수 있다. 3개의 절삭날, 3개의 홈을 갖고 있는 마이크로 드릴에서 3개의 절삭날이 대응되는 칩 포켓 중에서 하나를 긴 칩 포켓으로, 2개를 짧은 칩 포켓으로 설정하며 2개의 짧은 칩 포켓은 각각 긴 칩 포켓과 합체되어 긴 칩 포켓과 합체되는 위치에서 종결되도록 하여 동등한 마이크로 드릴의 강도를 향상시킬 수 있다. 본 발명에 속하는 기술분야의 일반 기술원은 본 발명의 기술적 사상을 이탈하지 않는 전제하에 약간의 추단 연역 또는 교체를 진행할 수 있으나 이 모두는 본 발명의 보호범위로 간주한다.

1: 드릴 팁(drill tip)
11: 주 절삭날
13: 합체 위치
14: 제1 절삭면
15: 제2 절삭면
2: 드릴 본체
21: 칩 포켓
3: 빅 엔드 부분
301: 제1 보조 절삭날
302: 제2 보조 절삭날
303: 제3 보조 절삭날
31: 주 절삭날
32: 부 절삭날
33: 합체 위치
34: 제1 절삭면
35: 제2 절삭면
36: 제3 절삭면
37: 제4 절삭면
41: 드릴 팁
42: 드릴 본체
43: 빅 엔드 부분
44: 긴 칩 포켓
45: 짧은 칩 포켓

Claims

드릴 팁과 드릴 본체를 포함하고,
상기 드릴 팁에는 2개 이상의 절삭날을 포함하고,
상기 드릴 본체에는 2개 이상의 나선형 타입 칩 포켓이 있으며, 상기 칩 포켓은 적어도 하나의 긴 칩 포켓과 적어도 하나의 짧은 칩 포켓을 구비하고,
상기 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓은 비틀림각이 서로 다르며, 상기 긴 칩 포켓과 짧은 칩 포켓은 분리 상태에서 중첩 상태로 변화되고, 상기 짧은 칩 포켓은 긴 칩 포켓의 합체 위치에서 종결되는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴.
제1항에 있어서,
상기 드릴 팁에 마이크로 드릴의 축심을 따라 대칭되는 2개의 주 절삭날, 2개의 주 절삭면, 2개의 보조 절삭면을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 합체 위치에 접근하는 짧은 칩 포켓의 일단(一端)의 비틀림각이 상기 긴 칩 포켓의 비틀림각보다 큰 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴.
제3항에 있어서,
상기 짧은 칩 포켓이 드릴 팁 부위의 일단에 설정된 비틀림각과 긴 칩 포켓의 비틀림각의 일치 부분 및 비틀림각 일치 부분과 연결된 비틀림각이 점차 커지는 비틀림각 증가 부분을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴.
제4항에 있어서,
상기 짧은 칩 포켓의 비틀림각 일치 부분의 축방향 길이가 드릴 팁의 빅 엔드 부분의 길이보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴.
제4항에 있어서,
상기 짧은 칩 포켓은 비틀림각이 커지는 증가 부분 후단(後端)에 설정된 비틀림각이 커지는 부분의 최대 비틀림각을 불변의 비틀림각으로 하는 비틀림각 불변 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 짧은 칩 포켓의 비틀림각 증가 부분의 홈 깊이는 점차적으로 얕아지며, 상기 합체 위치에서 짧은 칩 포켓의 홈 깊이가 같은 위치에 있는 긴 칩 포켓의 홈 깊이보다 얕은 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 짧은 칩 포켓의 길이가 긴 칩 포켓의 길이의 3％～50％ 또는 65％～90％를 차지하는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴
제1항에 기재된 마이크로 드릴을 가공하는 마이크로 드릴 가공 방법으로서,
A：스틸바에 칩 포켓을 가공해내는 단계,
B：정상적인 릴리프 그라인딩과 연각하는 단계
를 포함하고,
상기 단계 A 중 칩 포켓 가공 단계는,
A1：긴 칩 포켓 가공 단계,
A2：상기 긴 칩 포켓의 비틀림각과 서로 다른 짧은 칩 포켓을 가공하여, 상기 짧은 칩 포켓이 긴 칩 포켓과의 합체 위치에서 종결되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴 가공 방법.
제9항에 있어서,
상기 단계 A1에서 상기 스틸바는 클램핑 척에 끼인 상태에서 회전하며 슬로팅 연삭 숫돌은 통상적인 드릴이 슬로팅하는 단계에 따라 연마하여 긴 칩 포켓을 형성하고,
상기 단계 A2에서 스틸바는 클램핑 척에 끼인 상태에서 긴 홈의 시작점을 상대로 180도 회전하고, 슬로팅의 비틀림각의 증가 및 슬로팅 길이의 축소를 제어하는 방법으로 슬로팅 연삭 숫돌이 단계에 따라 짧은 칩 포켓을 연마하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로 드릴 가공 방법.