KR20120082035A - 공작기계 비트 설계 - Google Patents

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KR20120082035A
KR20120082035A KR1020127015193A KR20127015193A KR20120082035A KR 20120082035 A KR20120082035 A KR 20120082035A KR 1020127015193 A KR1020127015193 A KR 1020127015193A KR 20127015193 A KR20127015193 A KR 20127015193A KR 20120082035 A KR20120082035 A KR 20120082035A
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machine tool
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tool bit
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mechanical torque
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KR1020127015193A
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사이먼 딘 기스쿠스
이안 라클란 킬패트릭
Original Assignee
이안 라클란 킬패트릭
사이먼 딘 기스쿠스
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Abstract

드릴링, 밀링, 리밍 또는 태핑 또는 그 동종의 공작을 위한 공구와 같은 공작기계 비트는 공작 부분(71) 및 이 공작 부분으로부터 연장하는 생크(73)를 포함한다. 이 생크(73)에는 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역이 제공된다. 이와 같은 영역은 예를 들면 감소된 직경(74), 축방향 즉 종방향의 슬롯(84, 114), 감소된 단면적(97), 구멍(94), 환상 노치 또는 그루브(63, 65), 또는 슬롯일 수 있다. 생크는 공작기계 비트의 횡방향 안정성이 기계적 토오크 강도의 동등한 감소가 상기 생크의 단순한 직경의 감소에 의해 달성되는 공작기계 비트보다 크도록 구성되는 것이 바람직하다. 통상, 개조된 생크의 극관성 모멘트(비틀림 저항)는 단순히 생크의 직경만 감소시킨 생크의 극관성 모멘트에 비해 크다. 상기 노치, 홈, 그루브, 구멍 또는 그 동종의 것은 이들 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역에 추가의 횡방향 안정성을 제공하기 위해 재료(75)로 충전될 수 있다.

Description

공작기계 비트 설계{MACHINE TOOL BIT DESIGN}
본 발명은 공작기계 비트에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 파손 관리 기구를 가진 공작기계 비트에 관한 것이다.
공작기계는 통상적으로 기계가공에 의해 광범위한 부품, 특히 금속 부품의 제작을 위해 사용된다. 공작기계는 드릴링, 태핑, 리밍 및 밀링을 포함하는 다수의 기능을 실행할 수 있고, 이 공작기계에 의해 실행되는 기능의 일부는 공작기계 자체에 의해 결정되고, 다른 일부는 공작기계에 사용된 공작기계 비트의 선택에 의해 결정된다.
수동 공구, 전동 공구, 수치제어(NC) 기계 및 컴퓨터 수치제어(CNC) 기계와 같은 전통적인 공작기계에서, 비트는 구동 부분 및 공작 부분을 포함하고, 구동 부분은 공작기계에 의해 파지되고, 공작 부분은 기계가공 대상의 부품과 접촉한다.
공작기계 비트에 가해지는 높은 기계적 응력으로 인해, 비트는 특히 장기간의 사용 후 또는 기계가공 대상의 재료가 높은 기계적 강도를 가진 경우에 파손될 수 있다. 공작기계의 비트의 파손은 불가피한 것이고, 동시에 파손된 부품은 제거가 곤란한 경우가 많고, 제거 작업은 공작기계의 작동 시간을 감소시킬 뿐 아니라 기계가공 대상의 부품에 손상을 줄 수 있다.
따라서, 파손의 경우 부품으로부터 신속하고도 용이하게 제거할 수 있는 공작기계 비트를 제공할 수 있다면 유리할 것이다. 또, 일단 파손이 발생한 후에 공작기계 비트를 재사용할 수 있고, 그 결과 작업수명을 연장시킬 수 있다면 유리할 것이다.
본 명세서에서 종래 기술의 공보가 참조되는 경우, 이 참조는 상기 공보가 호주 또는 임의의 다른 국가에서 기술적인 주지의 사실의 일부를 형성한다는 것을 승인하지 않는다는 것을 분명히 이해해야 한다.
본 명세서의 전체를 통해, "포함한다(comprising)"라는 용어 및 그 문법적으로 등가인 용어는 다른 언급이 없는 한 포괄적인 의미를 가지는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 목적은 전술한 단점들 중의 적어도 일부를 극복할 수 있거나 또는 유용하거나 상업적인 선택지를 제공할 수 있는 공작기계 비트를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 광범위하게 공작 부분 및 이 공작 부분으로부터 연장하는 생크를 포함하는 공작기계 비트에 있고, 이 생크에는 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역이 제공되어 있고, 또 공작기계 비트는 이 공작기계 비트의 횡방향 안정성에 미치는 영향을 최소화하도록 배치된다. 바람직하게, 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역일 수 있다. 이 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 또 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역일 수 있고, 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역은 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 광범위하게 공작 부분 및 이 공작 부분으로부터 연장하는 생크를 포함하는 공작기계 비트에 있고, 이 생크에는 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역이 제공되어 있고, 이 생크는 공작기계 비트의 횡방향 안정성에 미치는 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역의 효과가 최소화되도록 구성되고, 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역은 하나 이상의 노치, 슬롯, 홈, 채널, 및/또는 구멍을 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점은 광범위하게 공작 부분 및 이 공작 부분으로부터 연장하는 생크를 포함하는 공작기계 비트에 있고, 이 생크에는 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역이 제공되어 있고, 이 생크는 공작기계 비트의 횡방향 안정성이 기계적 토오크 강도의 동등한 감소가 생크의 직경의 감소에 의해 달성되는 공작기계 비트보다 크도록 구성되고, 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역은 하나 이상의 노치, 슬롯, 홈, 채널, 및/또는 구멍을 포함한다.
당업자는 "공작 부분(work portion)"이라는 용어가 공작기계 비트의 해당 부분의 기능 및 위치를 말한다는 것을 이해할 것이다. 특히, 이 "공작 부분"이라는 용어는 기계가공 대상의 부품과 접촉하도록 구성되는 공작기계 비트의 부분을 말한다.
상기 공작 부분은 임의의 적절한 종류의 공작을 실행하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 예를 들면 이 공작 부분은 드릴링, 태핑, 밀링, 리밍 등을 위한 수단을 구비할 수 있다.
생크는 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이 생크는 구동 샤프트를 포함한다. 당업자는 구동 샤프트의 길이가 중요하지 않고, 그 형상도 중요하지 않지만, 구동 샤프트는 실질적으로 원통상인 것이 바람직하다는 것을 이해할 것이다.
상기 생크는 공작기계 비트를 공작기계에 연결시킬 수 있도록 구성되는 연결 수단을 구비할 수 있다. 이 연결 수단은 임의의 적절한 형태를 가질 수 있으나, 일부의 실시예들에서는 이 연결 수단이 특정 형상을 갖는 그리고 공작기계의 대응하는 형상의 수용 부분과 맞물리도록 구성되는 하나의 부분을 포함한다. 예를 들면 이 연결 수단은 사각형 단면 또는 육각형 단면을 갖는 생크의 부분을 포함할 수 있으나, 당업자는 임의의 적절한 단면 형상을 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대안으로서, 이 연결 수단은 공작기계의 대응하는 수용부와 맞물리도록 구성된 슬롯, 돌출부, 홈, 키홈 등(또는 이들의 조합)을 포함할 수 있다. 이 연결 수단은 공작 부분으로부터 가장 멀리 위치하는 공작기계 비트의 단부에 또는 상기 단부에 인접하여 배치되는 것이 바람직하지만, 당업자는 이 연결 수단이 생크의 임의의 적절한 지점에 위치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 생크는 기계 작동 장치, 수동 장치, 또는 휴대형 동력 공구 등 또는 이들의 조합에 연결하기 위해 구성될 수 있다.
공작기계 비트의 구동력은 공작기계에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 임의의 적절한 구동력이 공작기계에 의해 공작기계 비트에 부여될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서 공작기계는 공작기계 비트에 회전력을 제공하는 것을 생각할 수 있다.
상기 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 전술한 바와 같이 공작기계 비트의 생크에 위치한다. 이 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 임의의 적절한 형상을 가질 수 있고, 공작기계 비트에 감소된 기계적 강도를 도입하는 임의의 적절한 방법이 사용될 수 있다.
하나 이상의 기계적 강도 감소 영역의 목적은 공작기계 비트에 공작기계 비트 내의 기계적 응력 및 변형이 임계치에 도달하거나 임계치를 초과한 경우에 공작기계 비트의 파손이 발생할 가능성이 있는 지정된 지점 또는 영역을 제공하기 위한 것이다. 예를 들면 종래의 공작기계 비트의 공작 부분이 기계가공될 부품 내에 포획된 경우, 공작기계 비트의 파손은 공작 부분에서 발생하는 경우가 많을 것이다. 그러면 파손된 공작 부분은 부품으로부터 제거되어야 하므로 이 작업은 어렵고 시간이 낭비되는 작업이 될 수 있다.
이에 비해, 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역을 가진 공작기계 비트를 제공하면 파손의 경우에 공작기계 비트는 기계적 강도 감소 영역들 중의 하나에서 파손될 것이 분명하다. 따라서, 파손된 공작기계 비트는 신속하고 용이하게 부품으로부터 제거될 수 있을 것이고, 공작기계는 비교적 단기간 동안만 비가동 상태가 될 것이다.
본 발명의 일부의 실시예들에서, 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 공작기계 비트의 다른 부분에 비해 감소된 기계적 강도를 갖는 재료로부터 제작될 수 있다(예를 들면 이 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 공작기계 비트의 다른 부분에 비해 더 취약하고 더 전성이 큰 재료로부터 제작될 수 있다). 대안으로서, 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 생크의 나머지 부분과 다른 횡단면의 형상을 가질 수 있다(예를 들면 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 생크의 나머지 부분의 원형의 횡단면에 비교되는 사각형 횡단면을 가질 수 있다). 바람직하게 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역은 최대 공구 수명이 가능하도록 최대의 측방향 및/또는 횡방향 기계적 강도의 유지를 가능하게 한다. 측방향 및/또는 횡방향 강도의 유지가 최대화된다고 하더라도 공작기계 비트의 파괴 또는 파손은 과도한 토오크 조건 하에서 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역에서 여전히 발생할 것으로 생각된다. 그러나, 측방향 및/또는 횡방향 강도의 유지는 수동에 의해 발생되거나 또는 기계적으로 발생되는 공작기계 비트의 측방향 이동 또는 굴곡에 의해 유발되는 공작기계 비트의 우발적 손상 또는 파손을 방지할 것이다.
본 발명의 다른 관점은 광범위하게 공작 부분 및 이 공작 부분으로부터 연장하는 생크를 포함하는 공작기계 비트에 있고, 이 생크에는 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역이 제공되어 있고, 이 공작기계 비트는 공작기계 비트의 횡방향 안정성이 기계적 토오크 강도의 동량의 감소가 직경의 감소에 의해 달성되는 공작기계 비트보다 크도록 배열된다.
본 발명의 다른 실시예들에서, 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 생크의 나머지 부분에 비해 감소된 단면적을 가질 수 있다. 본 발명의 이들 실시예에서, 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역을 형성하기 위해 생크 내에 하나 이상의 홈, 노치, 슬롯, 구멍, 홀, 직경이 감소된 영역, 채널 및/또는 동종의 것을 형성하는 것에 의해 생성될 수 있다. 상기 홈, 노치, 채널 및/또는 동종의 것은 생크의 전체 외주부 둘레로 연속적으로 연장할 수 있고, 또는 생크의 외주부의 적어도 일부의 둘레로 연장하는 하나 이상의 비연속 채널, 노치, 및/또는 동종의 것을 포함할 수 있다.
공작기계 비트의 횡방향 안정성에 미치는 효과를 최소화하도록 공작기계 비트를 배열하기 위해, 다수의 기법이 채용될 수 있다.
예를 들면 기계적 강도 감소 영역이 감소된 직경을 갖는 생크의 영역을 포함하는 본 발명의 실시예들에서, 기계적 강도 감소 영역의 단면적과 생크의 단면적의 차이는 어떤 재료로 충전될 수 있고, 그 결과 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역이 생크의 다른 영역에 비교되었을 때 상대적인 측방향 및/또는 횡방향 기계적 강도가 기계적 토오크 강도에 비해 증대되도록 할 수 있다. 이 공간(즉, 생크의 단면적과 비교되었을 때의 기계적 강도 감소 영역의 단면적의 차이 부분)을 충전하는 재료는 통상 적절한 금속 재료이다. 대안으로서 이 공간을 충전하는 재료는 합금, 폴리머, 세라믹, 복합재 및/또는 적절한 재료 선정 도표에 따른 임의의 재료로부터 선택될 수 있다. 이 재료는 예를 들면 주조법, 압출법 또는 유사 공정 또는 공정들에 의해 공간 내에 충전될 수 있다. 이 재료는 또 공간 내에 주입되거나 성형될 수 있다. 대안으로서 이 재료는 칼라(collar) 및/또는 동종의 것의 형태를 취할 수 있다. 이 재료가 칼라의 형태인 경우 이 재료는 생크의 외면을 통해 공간 내에 삽입될 수 있도록 팽창이 가능하다. 대안으로서 이 재료가 칼라의 형태인 경우 이 재료는 수축이 가능하다. 수축이 가능한 재료는 열, 냉, 경화제, 기타 유형의 화합물 및/또는 동종의 것을 가함으로써 수축될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 생크는 (감소된 단면적에 기인하여) 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역을 형성하기 위해 하나 이상의 슬롯, 스플라인, 홈, 채널 및/또는 동종의 것을 구비할 수 있다. 바람직하게, 슬롯, 스플라인, 홈, 채널 또는 동종의 것은 생크의 종축선에 실질적으로 평행한 방향으로 연장한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 슬롯, 스플라인, 홈, 채널 또는 동종의 것은 생크의 나머지 부분의 직경과 동일한 직경을 갖는 영역들이 슬롯, 스플라인, 홈, 채널 또는 동종의 것들 사이에 개재되도록 상호 이격된다. 이 구성에 의해 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역이 생크의 다른 영역이나 생크에서만 직경이 감소된 영역을 갖는 공작기계 비트에 비교되었을 때 공작기계 비트의 상대적인 측방향 및/또는 횡방향 기계적 강도가 기계적 토오크 강도에 비해 증대된다.
하나의 실시예에서, 하나 이상의 생크의 부분은 기계적 강도를 감소시키기 위해 열처리될 수 있다. 대안으로서, 하나 이상의 생크의 부분은 기계적 강도를 감소시키기 위해 한냉 처리될 수 있다. 바람직하게, 이와 같은 처리는 기계적 토오크 강도에 비해 측방향 및/또는 횡방향 기계적 강도의 최대의 유지를 가능하게 할 것이다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 생크의 부분은 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역을 제공하는 접합부를 형성하기 위해 솔더링, 용접, 퓨즈 용접 및/또는 동종의 처리를 받을 수 있다.
하나의 실시예에서, 생크는 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역을 형성하는 하나 이상의 홀, 구멍, 또는 동종의 것을 구비할 수 있다. 하나 이상의 홀은 감소된 단면적의 최대 외경이 생크의 나머지 부분의 직경과 동일하게 되도록 할 수 있다. 이 구성은 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역이 생크의 다른 영역과 비교되었을 때 상대적인 측방향 및/또는 횡방향 기계적 강도가 기계적 토오크 강도에 비해 증대되도록 할 수 있다. 통상적으로 이들 홀은 생크 내에 보오링 또는 드릴링에 의해 천공된다. 대안으로서 다른 적절한 방법들이 생크에 홀을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게 이들 홀은 유효성을 최대화하기 위해 생크에 대해 횡방향일 수 있다. 대안으로서 이들 홀은 샤프트에 대해 상이한 각도로 제공될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이들 홀은 생크의 최대 직경부를 횡단하여 보오링 천공된다. 바람직하게, 이들 홀은 생크의 전체를 통해 보오링 천공된다.
이와 같은 방법으로 생크 내에 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역을 도입함으로써, 공작기계 비트의 임의의 기계적 파손은 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역에서 발생하게 될 것이 분명해 질 수 있다. 그러나, 직경이 감소된 영역만을 갖는 공작기계에 비해 공작기계 비트의 횡방향 안정성이 증대됨에 의해 공작기계 비트의 사용 수명이 연장될 수 있고, 동시에 공작기계 비트가 과도한 토오크 조건 하에서 파괴될 지점을 제어하기 위한 수단을 제공한다.
상기 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 생크 상의 임의의 적절한 지점에 위치될 수 있다. 그러나, 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역은 파손의 경우에 파손된 공작기계 비트를 기계가공 대상의 부품으로부터 쉽게 회수할 수 있도록 보장하기 위해 공작 부분으로부터 충분한 거리에 위치될 수 있다.
생크가 다수의 기계적 강도 감소 영역을 구비하는 실시예들에서, 이들 영역은 동일한 유형일 수 있고 또는 기계적 파손의 경우에 특정의 영역이 다른 영역들에 앞서 파손되도록 상호 다른 유형일 수 있다. 예를 들면 다수의 영역은 최초의 파손이 최소의 직경을 갖는 영역에서 발생하도록 상이한 횡단면을 가질 수 있다. 이 방법으로, 공작기계 비트는 기계적 강도 감소 영역의 모두가 파손될 때까지 재사용될 수 있다.
본 발명의 일부의 실시예들에서, 공작기계 비트는 다수의 연결 수단을 가질 수 있다. 예를 들면 제 1 연결 수단은 공작기계 비트의 공작 부분으로부터 가장 멀리 위치하는 생크의 단부에 또는 상기 단부에 인접하여 제공될 수 있고, 제 1 기계적 강도 감소 영역은 제 1 연결 수단과 공작 부분의 중간에 위치된다. 제 2 연결 수단은 공작 부분 및 제 1 기계적 강도 감소 영역의 중간 지점에 제공될 수 있고, 제 2 기계적 강도 감소 영역은 제 2 연결 수단 및 공작 부분의 중간 지점에 위치된다. 원하는 경우, 제 3 연결 수단은 공작 부분 및 제 2 기계적 강도 감소 영역의 중간 지점에서 공작 부분에 더 근접하여 제공될 수 있다. 추가의 연결 수단이 유사한 방법으로 필요에 따라 제공될 수 있다. 이 배열의 장점은 공작 부분의 상측에 기계적 강도 감소 영역을 제공하면 파손된 생크가 부품의 상측으로 상시 돌출할 것이므로 파손된 공작기계 비트가 기계가공 대상의 부품으로부터 파지 및 제거될 수 있다는 것을 의미한다는 것에 있다. 또, 다수의 기계적 강도 감소 영역을 제공하는 것은 공작기계 비트가 기계적 파손 후에 재사용될 수 있고, 그 결과 공작기계 비트의 수명을 연장할 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 종래의 공작기계 비트에 의해서는 절대 불가능하다.
본 발명의 일부의 실시예들에서, 전체 생크는 공작 부분보다 낮은 기계적 강도를 가질 수 있다는 것은 이해될 것이다. 예를 들면 전체 생크는 공작 부분의 직경에 비해 감소된 직경을 가질 수 있다. 대안으로서, 전체 생크는 공작 부분에 비해 감소된 기계적 토오크 강도를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 광범위하게 충분한 기계적 응력의 축적시 공작기계 비트는 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역 중의 적어도 하나의 영역에서 파손되도록 구성되도록 하나 이상의 기계적 강도 감소 영역을 갖는 공작기계 비트에 있다.
이상에서 본 발명은 대체로 공작기계 비트에 관련하여 설명되었으나, 당업자는 본 발명이 비트의 사용을 필요로 하는 다른 품목에 관련하여 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면 본 발명은 수동식 휴대형 공구, 휴대형 동력 공구, 소규모 산업 장치, 암반 드릴, 석유 채굴, 가스 채굴 및 채광 작업용 드릴, 해저 드릴 또는 그 동종의 것과 같은 대형 드릴 장치에서 사용하도록 구성될 수 있다.
따라서, 기계가공 대상의 부품은 금속, 플라스틱, 목재, 석재 또는 세라믹 부품, 암석, 토양, 해저 및/또는 그 동종의 것을 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도 및 횡단면도.
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도 및 횡단면도.
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도 및 횡단면도.
도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도 및 횡단면도.
도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도 및 횡단면도.
도 12는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공작기계 비트의 평면도 및 횡단면도.
도면들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 제공된 것이고, 또 본 발명은 도면들에 도시된 바와 같은 특징들에만 한정되는 것으로 보면 안된다는 것은 당연하다.
도 1에 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공작기계 비트(10)가 도시되어 있다. 이 공작기계 비트(10)는 드릴 비트이다.
이 공작기계 비트(10)는 드릴링 대상의 부품(도시되지 않음)과 접촉하게 될 공작 부분(11) 및 공작기계, 휴대형 드릴 또는 그 동종의 것(도시되지 않음)에 연결하기 위해 구성된 생크(12)를 포함한다.
이 생크(12)는 구동 샤프트(13) 내에 절삭 또는 형성된 환상의 노치(14)의 형태의 하나의 기계적 강도 감소 영역을 갖는 구동 샤프트(13)를 포함한다. 환상 노치(14)의 직경은 구동 샤프트(13)의 직경 및 공작 부분(21)의 직경보다 작고, 이것은 환상 노치가 전체 공작기계 비트(10) 중에서 기계적으로 가장 취약한 지점임을 의미한다. 따라서 공작기계 비트(10) 내의 기계적 응력이 임계치를 초과한 경우, 공작기계 비트(10)는 환상 노치(14)에서 (파단, 파괴 등에 의해) 파손될 것이고, 이것은 공작기계 비트(10)의 공작 부분(11)이 손상되지 않은 상태로 유지됨을 의미한다.
공작기계 비트(10)의 기계적 파손이 환상 노치(14)에서 발생되는 것을 보장하는 것에 의해 파손의 발생시 파손은 공작 부분(11) 내에서 발생하지 않는 것이 보장될 수 있다. 이것은 공작기계 비트(10)의 파단된 조각이 드릴링 가공 대상의 부품으로부터 신속하고 용이하게 또한 부품 손상의 위험을 최소화하는 상태로 제거될 수 있음을 의미한다.
도 2에 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공작기계 비트(20)가 도시되어 있다. 이 공작기계 비트(20)는 밀(mill) 비트이다.
이 공작기계 비트(20)는 밀링 대상의 부품(도시되지 않음)과 접촉하게 될 공작 부분(21) 및 공작기계, 휴대형 동력 공구 또는 그 동종의 것(도시되지 않음)에 연결하기 위해 구성된 생크(22)를 포함한다.
이 생크(22)는 구동 샤프트(23) 내에 절삭 또는 형성된 환상의 노치(24)의 형태의 하나의 기계적 강도 감소 영역을 갖는 구동 샤프트(23)를 포함한다. 환상 노치(24)의 직경은 구동 샤프트(23)의 직경 및 공작 부분의 직경보다 작고, 이것은 환상 노치(24)가 전체 공작기계 비트(20) 중에서 기계적으로 가장 취약한 지점임을 의미한다. 따라서 공작기계 비트(20) 내의 기계적 응력이 임계치를 초과한 경우, 공작기계 비트(20)는 환상 노치(24)에서 (파단, 파괴 등에 의해) 파손될 것이고, 이것은 공작기계 비트(20)의 공작 부분(21)이 손상되지 않은 상태로 유지되고, 또 부품으로부터 신속하고 용이하게 제거될 수 있음을 의미한다.
생크(22)는 공작기계(도시되지 않음)의 대응하는 수용 부분(도시되지 않음) 내에 수용되는 연결 수단(25)을 더 포함한다. 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에서, 연결 수단(25)은 공작기계 내의 (바아 또는 그 동종의 것과 같은) 대응하는 부품과 맞물리도록 구성된 슬롯(26)을 포함한다.
도 3에 본 발명의 제 3 실시예에 따른 공작기계 비트(30)가 도시되어 있다. 공작기계 비트(30)는 리이머용 비트이다.
이 공작기계 비트(30)는 밀링 대상의 부품(도시되지 않음)과 접촉하게 될 공작 부분(31) 및 공작기계, 휴대형 동력 공구 또는 그 동종의 것(도시되지 않음)에 연결하기 위해 구성된 생크(32)를 포함한다.
이 생크(32)는 구동 샤프트(33) 내에 절삭 또는 형성된 환상의 노치(34)의 형태의 하나의 기계적 강도 감소 영역을 갖는 구동 샤프트(33)를 포함한다. 환상 노치(34)의 직경은 구동 샤프트(33)의 직경 및 공작 부분(31)의 직경보다 작고, 이것은 환상 노치(34)가 전체 공작기계 비트(30) 중에서 기계적으로 가장 취약한 지점임을 의미한다. 따라서 공작기계 비트(30) 내의 기계적 응력이 임계치를 초과한 경우, 공작기계 비트(30)는 환상 노치(34)에서 (파단, 파괴 등에 의해) 파손될 것이고, 이것은 공작기계 비트(30)의 공작 부분(31)이 손상되지 않은 상태로 유지되고, 또 부품으로부터 신속하고 용이하게 제거될 수 있음을 의미한다.
도 3의 공작기계 비트(30)는 공작 부분(31)으로부터 가장 멀리 위치하는 생크(32)의 단부에 위치하는 연결 수단(35)을 더 포함한다. 이 연결 수단(35)은 공작기계 비트(30)가 사용 중에 공작기계(도시되지 않음)에 연결되어 유지될 수 있도록 공작기계(도시되지 않음) 내의 수용 부분(도시되지 않음)에 연결되도록 구성된다. 더욱, 이 공작기계(도시되지 않음)는 공작기계 비트(30)에 회전력을 부여함으로써 구동력을 공작기계 비트(30)에 전달하도록 구성된다.
도 4에 본 발명의 제 4 실시예에 따른 공작기계 비트(40)가 도시되어 있다. 공작기계 비트(40)는 태핑용 비트이다.
이 공작기계 비트(40)는 태핑 대상의 부품(도시되지 않음)과 접촉하게 될 공작 부분(41) 및 공작기계, 휴대형 동력 공구 또는 그 동종의 것(도시되지 않음)에 연결하기 위해 구성된 생크(42)를 포함한다.
이 생크(42)는 구동 샤프트(43) 내에 절삭 또는 형성된 환상의 노치(44)의 형태의 하나의 기계적 강도 감소 영역을 갖는 구동 샤프트(43)를 포함한다. 환상 노치(44)의 직경은 구동 샤프트(43)의 직경 및 공작 부분(41)의 직경보다 작고, 이것은 환상 노치(44)가 전체 공작기계 비트(40) 중에서 기계적으로 가장 취약한 지점임을 의미한다. 따라서 공작기계 비트(40) 내의 기계적 응력이 임계치를 초과한 경우, 공작기계 비트(40)는 환상 노치(44)에서 (파단, 파괴 등에 의해) 파손될 것이고, 이것은 공작기계 비트(40)의 공작 부분(41)이 손상되지 않은 상태로 유지되고, 또 부품으로부터 신속하고 용이하게 제거될 수 있음을 의미한다.
도 4의 공작기계 비트(40)는 공작 부분(41)으로부터 가장 멀리 위치하는 생크(42)의 단부에 위치하는 연결 수단(45)을 더 포함한다. 이 연결 수단(45)은 공작기계 비트(40)가 사용 중에 공작기계(도시되지 않음)에 연결되어 유지될 수 있도록 공작기계(도시되지 않음) 내의 수용 부분(도시되지 않음)에 연결되도록 구성된다. 더욱, 이 공작기계(도시되지 않음)는 공작기계 비트(40)에 회전력을 부여함으로써 구동력을 공작기계 비트(40)에 전달하도록 구성된다.
도 5에 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 공작기계 비트(50)가 도시되어 있다. 이 공작기계 비트(50)는 이 공작기계 비트(50)의 생크(51)가 공작 부분(52)에 비해 그 전장을 따라 감소된 직경을 갖는 점을 제외하면 도 1에 도시된 것과 본질적으로 동일하다.
도 6에 본 발명의 대안적 실시예에 따른 공작기계 비트(60)가 도시되어 있다. 이 공작기계 비트(60)는 이 공작기계 비트(60)의 생크(61)가 제 1 연결 수단(62) 및 제 1 환상 노치(63) 뿐 아니라 제 2 연결 수단(64) 및 제 2 환상 노치(65)를 갖는 점을 제외하면 도 3에 도시된 것과 본질적으로 동일하다. 이 유형의 배열은 노치가 기계적 토오크 강도 감소 영역으로 대체되어 있는 도 7 내지 도 12에 도시된 바와 같은 공작기계에 결합될 수 있다는 것이 또한 예상된다.
본 발명의 이 실시예에서, 제 1 환상 노치(64)는 공작기계 비트(60)의 파손이 제 1 환상 노치(64)에서 먼저 발생하도록 제 2 환상 노치(65)에 비해 감소된 직경을 가질 수 있다. 일단 파손이 발생하면, 제 1 연결 수단(62)이 공작기계(도시되지 않음)로부터 분리되고, 다음에 제 2 연결 수단(64)이 공작기계(도시되지 않음)에 연결될 수 있으므로 공작기계 비트(60)의 사용 수명을 연장시킬 수 있다.
제 2 기계적 파손의 경우에, 파손은 제 2 환상 노치(65)에서 발생할 것이고, 이것은 작업 부분(66)이 기계가공 대상의 부품(도시되지 않음)으로부터 여전히 용이하고 신속하게 회수될 수 있음을 의미하나.
도 7에 본 발명의 대안적 실시예에 따른 공작기계 비트(70)가 도시되어 있다. 이 공작기계 비트(70)는 감소된 직경(74)의 영역(즉, 기계적 토오크 강도 감소 영역)이 기계적 토오크 강도 감소 영역의 측방향 및 횡방향 기계적 강도를 증대시키기 위해 어떤 재료(75)로 충전되어 있는 것을 제외하면 도 4에 도시된 것과 본질적으로 동일하다. A-A 횡단면도는 감소된 직경(74) 및 샤프트(73)의 직경과 감소된 직경(74)의 영역의 직경의 사이의 차이를 충전하는 재료(75)를 도시한다. 연결 수단(76)은 공작기계(도시되지 않음) 내의 수용 부분(도시되지 않음)에 연결되도록 구성되어 있다.
도 8에 본 발명의 대안적 실시예에 따른 공작기계 비트(80)가 도시되어 있다. 이 샤프트(83)는 기계적 토오크 강도 감소 영역을 제공하는 다수의 축방향 슬롯(84)을 갖는다. B-B 횡단면도는 축방향 슬롯(84)에 의해 감소된 단면적(87)을 도시한다. 이 감소된 단면적(87)은 샤프트(83)의 직경과 동일한 최대 직경을 갖고, 이것은 기계적 토오크 강도에 비교되는 측방향 및 횡방향 기계적 강도를 상대적으로 증대시킨다(즉, 기계적 토오크 강도의 감소에 관련하여 횡방향 안정성에 최소한의 영향을 준다).
도 9에 본 발명의 대안적 실시예에 따른 공작기계 비트(90)가 도시되어 있다. 샤프트(93)는 기계적 토오크 강도 감소 영역을 제공하는 2 개의 구멍(94)을 포함한다. C-C 단면도는 구멍(94)의 결과로서 감소된 단면적(97)을 도시한다. 이 감소된 단면적(97)은 샤프트(93)의 직경과 동일한 최대 직경을 갖고, 이것은 기계적 토오크 강도에 비교되는 측방향 및 횡방향 기계적 강도를 상대적으로 증대시킨다(즉, 기계적 토오크 강도의 감소에 관련하여 횡방향 안정성에 최소한의 영향을 준다).
도 10에 도 7에 도시된 공작기계 비트(70)와 유사한 공작기계 비트(100)가 도시되어 있고, 차이점은 샤프트(103)가 연결 수단이고, 공작 부분(101)이 상이하고, 이 경우 공작기계 비트(100)는 드릴 비트이다.
도 11에 도 8에 도시된 공작기계 비트(80)와 유사한 공작기계 비트(110)가 도시되어 있고, 차이점은 샤프트(113)가 연결 수단이고, 공작 부분(111)이 상이하고, 이 경우 공작기계 비트(110)는 드릴 비트이다.
도 12에 도 9에 도시된 공작기계 비트(90)와 유사한 공작기계 비트(120)가 도시되어 있고, 차이점은 샤프트(123)가 연결 수단이고, 공작 부분(121)이 상이하고, 이 경우 공작기계 비트(120)는 드릴 비트이다.
본 기술분야의 전문가들은 본 발명이 본 명세서에 특별히 설명된 것과 다르게 변경 및 개조될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 본 발명의 정신과 범위 내에 속하는 이와 같은 모든 변경 및 개조를 포함한다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (16)

  1. 공작 부분 및 상기 공작 부분으로부터 연장하는 생크를 포함하는 공작기계 비트에 있어서,
    상기 생크에는 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역이 제공되고, 상기 생크는 상기 공작기계 비트의 횡방향 안정성에 미치는 상기 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역의 효과가 최소화되도록 구성되고, 상기 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역이 하나 이상의 노치, 슬롯, 홈, 채널 및/또는 적어도 2 개의 구멍을 포함하는
    공작기계 비트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생크는 구동 샤프트를 포함하는
    공작기계 비트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 생크는 기계 작동 장치, 수동 장치, 또는 휴대형 동력 공구에 연결되도록 구성되는
    공작기계 비트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노치, 슬롯, 홈, 채널 및/또는 적어도 2 개의 구멍은 상기 생크의 축선에 대해 종방향으로 제공되는
    공작기계 비트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노치, 슬롯, 홈, 채널 및/또는 적어도 2 개의 구멍은 상기 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역에 추가의 횡방향 안정성을 제공하기 위해서 재료로 충전되는
    공작기계 비트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역은 상기 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역에 추가의 횡방향 안정성을 제공하기 위해서 재료로 충전되는 노치를 포함하는
    공작기계 비트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 노치는 상기 생크의 외주부 둘레로 연장하는 단일의 환상 노치인
    공작기계 비트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공작기계 비트는 상기 공작기계 비트를 공작기계에 연결하도록 구성되는 하나 이상의 연결 수단을 포함하는
    공작기계 비트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 1 연결 수단은 상기 공작 부분으로부터 가장 멀리 위치하는 상기 공작기계 비트의 단부에 또는 상기 단부에 인접하여 위치되고, 제 1 기계적 토오크 강도 감소 영역은 상기 제 1 연결 수단과 상기 공작 부분의 중간에 위치되는
    공작기계 비트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 2 연결 수단은 상기 제 1 기계적 토오크 강도 감소 영역과 상기 공작 부분의 중간에 위치되는,
    공작기계 비트.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공작 부분이 기계가공 대상의 부품과 접촉되도록 구성되는
    공작기계 비트.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공작기계 비트는 기계가공 대상의 부품을 드릴링, 밀링, 리밍 또는 태핑하도록 구성되는
    공작기계 비트.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기계가공 대상의 부품은 금속, 플라스틱, 목재, 석재 또는 세라믹 부품들, 암석, 토양, 해저 및/또는 그 동종의 것을 포함하는
    공작기계 비트.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    충분한 기계적 토오크 응력의 축적시, 상기 공작기계 비트는 상기 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역 중의 적어도 하나의 영역에서 파손되도록 구성되는
    공작기계 비트.
  15. 공작 부분 및 상기 공작 부분으로부터 연장하는 생크를 포함하는 공작기계 비트에 있어서,
    상기 생크에는 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역이 제공되고, 상기 생크는 상기 공작기계 비트의 횡방향 안정성이 기계적 토오크 강도의 동등한 감소가 상기 생크의 직경의 감소에 의해 달성되는 공작기계 비트보다 크도록 구성되고, 상기 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역은 하나 이상의 노치, 슬롯, 홈, 채널 및/또는 적어도 2 개의 구멍을 포함하는
    공작기계 비트.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역은 상기 하나 이상의 기계적 토오크 강도 감소 영역에 추가의 횡방향 안정성을 제공하기 위해서 재료로 충전되는 노치를 포함하는
    공작기계 비트.
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