KR20120101300A - 기어 밀링용 밀링 공구 - Google Patents
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Abstract
톱니를 가진 가공물을 호빙하기 위한 밀링 공구는, 고정 단부 (3), 반대편의 외부 단부 (4), 및 주변면 (7) 을 가진 공구 본체 (1) 를 포함한다. 공구 본체는 일정한 피치를 가진 나선형 라인 (x) 을 따라 차례차례로 주변면 (7) 에 배열되는 대량의 분리된 시트 (9) 를 포함한다. 대응하는 대량의 교체가능한 밀링 인서트 (2) 는, 하부측 (21), 칩면 (24) 을 형성하는 반대편의 상부측 (22), 원주방향 가장자리측 (23), 2 쌍의 주절삭날 (25) 을 포함한다. 칩면 (24) 은 주절삭날을 포함하는 연장 평면에서 연장한다. 상기 시트 각각은 하나의 밀링 인서트를 수용하도록 형성되고 또한 상기 가공물의 예비품과 절삭 결합하도록 공구 본체로부터 돌출하는 밀링 인서트에 대하여 지지할 수 있도록 배열되는 지지면을 포함한다. 상기 밀링 인서트 각각의 칩면 연장 평면은, 나선형 라인과 연장 평면이 교차하는 위치에서 이 나선형 라인의 접선에 평행한 법선을 가진다.
Description
본 발명은 기어 밀링용 밀링 공구, 보다 자세하게는 소위 호빙용 밀링 공구에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본원은 청구항 1 의 전제부에 따른 밀링 공구에 관한 것으로, US-A-5,593,254 를 참조하면 된다.
밀링 공구는 제조할 기어 휠의 크기에 따라서 상이한 모듈 (Mn) 에서 기어 휠을 기어 밀링하기 위해 제공된다. 매우 작은 기어 휠용 Mn = 1 에서부터 매우 큰 기어 휠용 Mn = 22 이상까지의 모듈이 있다. 본원에 따른 공구는 모든 모듈의 기어 휠에 사용될 수 있지만, Mn = 3 에서부터 Mn = 8 까지의 기어 휠을 밀링하는데 특히 적합하다.
US-A-5,593,254 에는 기어 휠, 랙 등의 톱니 (cogs) 를 가진 가공물을 호빙하기 위해 형성되는 밀링 공구가 개시되어 있다. 밀링 공구는, 회전축을 한정하고 또한 고정 단부, 반대편의 외부 단부, 및 이 고정 단부와 외부 단부 사이에서 회전축을 중심으로 연장하는 주변면을 구비해야 하는 공구 본체를 포함한다. 상기 공구 본체는 차례차례로 배열되는 다수의 시트를 포함한다. 시트 각각에는 밀링 인서트가 배열된다. 밀링 인서트는 칩면을 형성하는 상부측, 하부측 및 2 개의 반대편 수렴하는 주절삭날을 구비한다. 주절삭날은 전방의 횡방향 단부 절삭날에 의해 연결된다. 밀링 인서트는 상부측에서부터 밀링 인서트의 편심 구멍을 통하여 하부측까지 연장하는 나사에 의해 체결된다. 밀링 인서트는 하부측상에 시트의 그루브와 결합하는 융기부를 구비한다. 밀링 인서트의 상부측은 회전축과 관련하여 반경방향 평면에 대하여 경사진 칩면을 형성한다. 이렇게 함으로써, 밀링할 톱니의 내선 (involute) 에러를 유발하게 된다.
EP-A-2 072 162 에는 기어 휠, 랙 등의 톱니를 가진 가공물을 호빙하기 위해 형성된 밀링 공구가 개시되어 있다. 밀링 공구는 회전축을 한정하는 공구 본체를 포함하고 또한 고정 단부, 반대편의 외부 단부, 및 이 고정 단부와 외부 단부 사이에서 회전축을 중심으로 연장하는 주변면을 구비한다. 더욱이, 공구 본체는 일정한 피치를 가진 나선형 라인 (helix line) 을 따라서 차례차례로 주변면에 배열되는 다수의 시트를 포함한다. 밀링 공구는 또한 대응하는 다수의 밀링 인서트를 포함한다. 시트 각각에는, 공구 본체로부터 돌출하는 밀링 인서트를 지지하는 지지면이 형성된다. 밀링 인서트 각각은 일렬의 3 개의 치형부를 포함한다. 치형부 각각은 가공물의 예비품 (gash) 과 결합하도록 형성된다. 밀링 인서트 각각은 상기 치형부 각각에 대하여 칩면을 형성하는 상부측을 구비한다. 3 개의 치형부의 칩면은 공통 평면에 놓이는데, 이는 치형부 중 적어도 2 개에 대한 칩면과 나선형 라인이 교차하는 위치에서 칩면의 법선이 나선형 라인의 접선에 대하여 예각을 형성한다는 것을 의미한다.
JP-A-2001-353621 에는 호빙용 밀링 공구의 추가의 실시예가 개시되어 있다. 밀링 인서트에는 일렬의 치형부가 형성된다. 밀링 공구의 개별 치형부는 나선형 라인을 따라 배열된다. 치형부 각각은 가공물의 예비품과 결합하도록 형성된다. 밀링 인서트는 나선형 라인의 접선과 예각을 형성하는 법선을 가진 칩면을 형성하는 상부측을 구비한다. US-A-5,593,254 에 개시된 밀링 공구에서와 같이, 칩면은 회전축과 관련하여 반경방향 평면에 대하여 경사진다.
US-A-5,593,254, EP-A-2 072 162, 및 JP-A-2001-353621 뿐만 아니라 본 발명은, 밀링 인서트의 시트가 본질적으로 반경방향으로 연장하는 밀링 공구에 관한 것이다. 밀링 인서트의 시트가 본질적으로 접선방향으로 연장하는 호빙용 밀링 공구도 있다. 접선방향 시트를 가진 공구의 일예로서는 US-A-4,218,159 에 개시되어 있다. 이러한 유형의 밀링 공구는 밀링 인서트의 적어도 2 배, 예비품 각각에 대하여 2 개를 필요로 하는 단점이 있다. 밀링 공구가 반경방향 시트를 가짐으로써, 밀링 인서트 각각에는 예비품을 둘러싸는 톱니 둘 다와 동시에 결합하는 한 쌍의 주절삭날이 형성된다.
기어 밀링용 밀링 공구는 독일 기준 DIN 에 따라서 상이한 공차 등급으로 제공된다. 가장 좋은 등급은 AAA 이다. 그 후에, AA, A, B, C, D 등급이 온다. 공차 등급 A 및 B 는 모터 차량용 기어박스를 위한 기어 휠의 제조시에 요구되는 것이다. 본 발명에 따른 밀링 공구에 대해서는 적어도 공차 등급 B 가 목표이다.
본 발명의 목적은 톱니의 절삭 가공시에 높은 정확성을 가진 기어 밀링용 밀링 공구를 제공하는 것이다. 더욱이, 경제적으로 바람직한 방향으로 기어 절삭을 가능하게 하는 절삭 공구가 바람직하다.
상기 목적은, 도입부에 기재되어 있고 또한 나선형 라인과 연장 평면이 교차하는 위치에서 밀링 인서트 각각의 칩면 연장 평면이 이 나선형 라인의 접선에 평행한 법선을 가지는 것을 특징으로 하는 밀링 커터 본체에 의해 달성된다.
가공물의 오직 하나의 예비품과 결합하도록 형성되는 각각의 밀링 인서트 덕분에, 밀링할 톱니에 대하여 목표로 하는 절삭 가공 및 공차 레벨 면에서 최적의 방식으로 각각의 밀링 인서트를 위치시킬 수 있다. 이러한 높은 공차 레벨은, 나선형 라인의 접선에 평행한 법선을 가진 평면에서 연장하는 칩면에 의해 달성된다. 톱니의 내선은 소망하는 형상을 얻을 수 있다. 각각의 밀링 인서트는 교체가능하기 때문에, 공구 본체는 보수에 대한 필요성없이 매우 긴 수명을 얻게 된다. 오직 밀링 인서트만이 마모되면 교체될 필요가 있다.
본원의 일 실시형태에 따라서, 상기 나선형 라인을 따른 인접한 밀링 인서트 사이의 간격은 인접한 밀링 인서트의 각각의 쌍에 대하여 동일하다. 또한, 밀링 인서트의 이러한 위치결정은, 톱니의 제조시 높은 정확성을 얻고 또한 톱니의 내선이 원하는 형상을 얻을 수 있는데 기여한다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 밀링 인서트는 다수의 열로 배열되고, 각각의 열은 적어도 2 개의 밀링 인서트를 포함하고 또한 나선형 라인의 접선에 수직한 각각의 라인을 따라서 연장한다. 유리한 방식으로, 동일한 열의 인접한 쌍의 밀링 인서트의 칩면 연장 평면은 밀링 인서트의 각 쌍에 대하여 서로 각을 형성하거나 또는 일정한 각을 형성할 수 있다. 다르게 표현하면, 칩면 각각에 대한 연장 평면은 상기 열 각각의 적어도 밀링 인서트 각각에 대하여 하지만 실제로 공구의 모든 밀링 인서트에 대하여 유일한 평면에 놓여 있을 수 있다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 공구 본체는 주변면내의 기다란 리세스를 포함하고, 상기 리세스는, 이 리세스 각각이 상기 열의 밀링 인서트의 칩면에 칩 수용 공간을 형성하도록 상기 열 중 각각의 열에 평행하고 또한 그 열에서 경계를 이룬다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 칩면 연장 평면은 주절삭날의 적어도 근방에서 가장자리측과 예각을 형성하여, 밀링 인서트는 양의 절삭 형상을 갖게 된다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 시트 각각은 주변면으로부터 내부로 연장하는 포켓을 포함한다. 이러한 포켓은 유리하고 또한 가공물과 결합하지 않는 밀링 인서트 부분에 대한 보호부로서 사용될 수 있다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 시트 각각은 또한 주변면으로부터 돌출하는 돌기를 포함한다. 이러한 돌기는 공구 본체로부터 외부로 지지면을 연장시키고, 그럼으로써 이 지지면은 가공시 밀링 인서트에 대한 지지를 개선시킬 수 있다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 포켓 각각은 지지면, 및 제한벽과 밀링 인서트 사이에 틈이 있도록 형성된 내부 제한벽에 의해 한정된다. 그럼으로써, 밀링 인서트는 후방 제한벽에 접하여 놓여 있지 않는다. 이러한 틈 덕분에, 밀링 인서트 및 이 밀링 인서트의 절삭날을 보다 자유롭게 설계할 수 있다. 그리하여, 상이한 구성의 밀링 인서트, 예를 들어 돌기 인서트, 상부 가장자리 내선을 가진 톱니용 밀링 인서트, 고 프로파일 등의 밀링 인서트를 장착할 수 있기 때문에, 밀링 공구의 사용 유연성을 개선시킬 수 있다. 내부로 대향하는 밀링 인서트의 일부가 내부 제한벽에 접하여 놓여 있지 않고 그럼으로써 절삭날이 제공될 수 있기 때문에, 위치조정가능한 밀링 인서트도 가능하다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 시트 각각의 지지면은, 이 지지면으로부터 연장하고 또한 밀링 인서트의 위치가 보장되도록 밀링 인서트의 하부측의 대응하는 리세스와 결합하는 돌출부를 포함한다. 이러한 돌출부 및 리세스는, 밀링 인서트가 지지면에 평행하게 이동할 수 없음을 보장해준다. 유리하게는, 돌출부는 회전축과 관련하여 일차적인 반경방향 연장부를 가진 제 1 기다란 융기부, 및 회전축과 관련하여 일차적으로 축방향 연장부를 가진 제 2 기다란 융기부를 포함한다. 제 1 기다란 융기부는 회전축에 평행한 밀링 인서트의 운동을 방지하고, 제 2 기다란 융기부는 회전축에 수직한 밀링 인서트의 운동을 방지한다. 제 1 기다란 융기부는 밀링 인서트의 대응하는 제 1 기다란 밸리와 결합하고, 제 2 기다란 융기부는 밀링 인서트의 대응하는 제 2 기다란 밸리와 결합한다. 지지면의 2 개의 융기부는 공구 본체에서 밀링에 의해, 예를 들어 긴 가장자리 성형기 (moulder) 및 단부 밀에 의해 제조될 수 있다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 밀링 인서트는 상부측 및 하부측을 통하여 연장하는, 바람직하게는 중심의 체결 구멍을 포함하고, 상기 밀링 인서트는 체결 구멍을 통하여, 지지면을 관통하는 나사가공된 구멍안으로 연장하는 고정 나사에 의해 시트에 체결된다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 밀링 인서트의 하부측은 상부측의 연장 평면에 평행한 연장 평면에서 연장한다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 대칭선은 상기 주절삭날 쌍의 주절삭날 각각 하나와 압력각 (α) 을 형성하고, 상기 압력각 (α) 은 18 ~ 32°의 간격이다. 제 1 변형예에 따라서, 압력각 (α) 은, 예를 들어 20°일 수 있다. 제 2 변형예에 따라서, 압력각 (α) 은, 예를 들어 30°일 수 있다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 밀링 인서트 각각은, 상기 주절삭날 쌍의 주절삭날들 사이에서 연장하는 적어도 하나의 횡방향 단부 절삭날을 포함한다. 단부 절삭날은 직선일 수 있거나 또는 각각의 주절삭날에 대하여 작은 곡률 반경으로 된 천이 가장자리를 가진 직선 세그먼트를 포함할 수 있다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 밀링 인서트 각각은, 2 개의 반대편 인서트 위치 사이에서 중심축을 중심으로 회전함으로써 위치조정될 수 있고 또한 상기 주절삭날 쌍 중 2 개, 인서트 위치 각각에 대해서는 하나를 포함한다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 포켓은 회전축 쪽 내부로 대향하는 주절삭날 쌍을 위한 보호부를 형성한다. 이는, 포켓이 비작동 주절삭날에 대한 마모 또는 다른 손상을 방지할 수 있기 때문에 유리하다.
본원의 추가의 실시형태에 따라서, 상기 밀링 인서트의 상부측은 비교적 긴 대각선 및 상기 비교적 긴 대각선에 수직한 비교적 짧은 대각선으로 된 사방형 기본 형상을 가진다. 비교적 긴 대각선은 대칭선과 일치할 수 있다.
본원은 이하 첨부된 도면을 참조하여 상이한 실시형태의 설명에 의해 보다 자세히 설명된다.
도 1 은 본원의 일 실시형태에 따른 밀링 공구를 포함하는 기계 공구의 일부의 개략적인 사시도,
도 2 는 도 1 의 밀링 공구의 측면도,
도 3 은 도 1 의 밀링 공구의 단부도,
도 4 는 도 1 의 밀링 공구를 확대한 개략적인 사시도,
도 5 는 도 1 의 밀링 공구를 확대한 개략적인 측면도,
도 6 은 도 1 의 밀링 공구 일부의 측면도,
도 7 은 도 5 의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따른 절단도,
도 8 은 도 1 의 밀링 공구 일부의 단부도,
도 9 는 도 8 에서 Ⅸ-Ⅸ 선을 따른 절단도,
도 10 은 도 1 의 밀링 공구의 밀링 인서트의 사시도,
도 11 은 도 10 의 밀링 인서트의 하부도,
도 12 는 도 10 의 밀링 인서트의 전방도,
도 13 은 도 10 의 밀링 인서트의 상부도,
도 14 는 도 10 의 밀링 인서트의 제 1 변형예의 사시도,
도 15 는 도 10 의 밀링 인서트의 제 2 변형예의 사시도,
도 16 은 도 10 의 밀링 인서트의 제 3 변형예의 사시도, 및
도 17 은 도 10 의 밀링 인서트의 제 4 변형예의 사시도.
도 2 는 도 1 의 밀링 공구의 측면도,
도 3 은 도 1 의 밀링 공구의 단부도,
도 4 는 도 1 의 밀링 공구를 확대한 개략적인 사시도,
도 5 는 도 1 의 밀링 공구를 확대한 개략적인 측면도,
도 6 은 도 1 의 밀링 공구 일부의 측면도,
도 7 은 도 5 의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따른 절단도,
도 8 은 도 1 의 밀링 공구 일부의 단부도,
도 9 는 도 8 에서 Ⅸ-Ⅸ 선을 따른 절단도,
도 10 은 도 1 의 밀링 공구의 밀링 인서트의 사시도,
도 11 은 도 10 의 밀링 인서트의 하부도,
도 12 는 도 10 의 밀링 인서트의 전방도,
도 13 은 도 10 의 밀링 인서트의 상부도,
도 14 는 도 10 의 밀링 인서트의 제 1 변형예의 사시도,
도 15 는 도 10 의 밀링 인서트의 제 2 변형예의 사시도,
도 16 은 도 10 의 밀링 인서트의 제 3 변형예의 사시도, 및
도 17 은 도 10 의 밀링 인서트의 제 4 변형예의 사시도.
도 1 ~ 도 9 에서는, 기어 절삭, 보다 자세하게는 톱니를 가진 가공물 (W) 을 소위 호빙하도록 형성된 밀링 공구의 일 실시형태를 도시한다. 밀링 공구는 기어 휠, 랙, 스플라인, 유압 펌프용 임펠러, 및 유사한 톱니형 부재 등의 상이한 가공물 (W) 을 절삭 가공하는데 적합하다.
밀링 공구는 공구 본체 (1) 및 다수의 교체가능한 밀링 인서트 (2) 를 포함한다. 밀링 인서트 (2) 는 공구 본체 (1) 보다 경질의 재료, 예를 들어 초경 합금으로 제조된다. 공구 본체 (1) 는 강으로 제조될 수도 있다.
공구 본체 (1) 는 회전축 (C1) 을 한정하고 또한 고정 단부 (3) 와 반대편의 외부 단부 (4) 를 구비한다. 회전축 (C1) 은 고정 단부 (3) 와 외부 단부 (4) 를 통하여 연장한다. 고정 단부 (3) 에는, 밀링 커터 또는 다기능 기계의 공구 스핀들 (S1) 에 공구 본체 (1) 및 밀링 공구를 고정시키기 위한 체결 핀 (5) (도 5 참조) 이 있다. 공구 본체 (1) 는 회전 방향 (R1) (공구 스핀들 (S1) 내에서 볼 때 우측으로의 시계방향 회전) 으로 회전축 (C1) 을 중심으로 회전할 수 있다.
가공물 (W) 은 가공물 스핀들 (S3) 에 고정되고 또한 회전 방향 (R3) 으로 회전축 (C3) 을 중심으로 회전할 수 있다. 도시한 실시형태에 있어서, 가공물 (W) 은 외부에서 볼 때 우측으로 시계방향으로 회전한다.
공구 본체 (1) 는 고정 단부 (3) 와 외부 단부 (4) 사이, 보다 자세하게는 외부 단부 (4) 에서부터 체결 핀 (5) 까지 회전축 (C1) 을 중심으로 연장하는 주변면 (7) 을 구비한다 (도 4 및 도 5 참조). 공구 본체 (1) 는 주변면 (7) 의 다수의 기다란 리세스 (8) 를 포함한다. 개시된 실시형태에 있어서, 밀링 공구는 6 개의 상기 리세스 (8) 를 포함한다. 하지만, 밀링 공구는 다른 다수의 리세스 (8), 예를 들어 4 개, 5 개, 7 개 또는 8 개의 리세스 (8) 를 포함할 수도 있다.
공구 본체 (1) 는 또한 주변면 (7) 에 배열되는 대량의 분리된 시트 (9) (특히 도 4 ~ 도 7 참조) 를 포함할 수 있다. 시트 (9) 각각은 하나의 밀링 인서트 (2) 를 수용하도록 형성된다. 시트 (9) 및 밀링 인서트 (2) 는 일정한 피치를 가진 나선형 라인 (x) 을 따라서 차례차례대로 배열된다 (도 5 참조). 도시된 실시형태에 있어서, 나선형 라인 (x) 의 피치 방향은 우측 방향이다. 피치 방향은 또한 제조할 톱니에 따라서 좌측 방향일 수 있다. 피치각 (β) 은 1 ~ 10°일 수 있다.
시트 (9) 각각은 밀링 인서트 (2) 에 대한 지지체를 가능하게 하거나 또는 지지체를 형성하도록 배열되는 지지면 (10) 을 포함한다. 시트 (9) 각각은 또한 주변면 (7) 으로부터 내부로 연장하는 포켓 (11) 및 주변면 (7) 으로부터 돌출하는 돌기 (12) 를 포함한다. 지지면 (10) 의 일부는 상기 돌기 (12) 로 형성된다. 밀링 인서트 (2) 가 시트 (9) 내에 장착되면, 이 밀링 인서트는 가공물 (W) 의 예비품과 절삭 결합하기 위해 공구 본체 (1) 로부터 돌기 (12) 를 통하여 돌출한다 (도 1 ~ 도 3 참조).
시트 (9) 각각의 지지면 (10) 은 이 지지면 (10) 으로부터 연장하는 돌출부를 포함한다. 이 돌출부는 일차적인 반경방향 연장부를 가진 제 1 기다란 융기부 (16) 및 일차적인 축방향 연장부를 가진 제 2 기다란 융기부 (17) 를 포함한다. 제 1 기다란 융기부 (16) 는 직각 또는 본질적으로 직각으로 제 2 기다란 융기부 (17) 와 교차한다. 기다란 융기부 (16, 17) 각각은, 본질적으로 평평하면서 지지면 (10) 에 평행한 상부면 (18) 및 이 상부면 (18) 을 지지면 (10) 에 연결시키는 2 개의 플랭크면 (19) 을 구비한다. 2 개의 플랭크면 (19) 은 서로 둔각을 형성한다. 이 둔간은 90 ~ 140°, 예를 들어 120°일 수 있다.
밀링 인서트 (2) (도 10 ~ 도 13 참조) 각각은, 하부측 (21), 반대편의 상부측 (22) 및 이 상부측 (22) 과 하부측 (21) 을 연결하는 원주방향 가장자리측 (23) 을 포함한다. 상부측 (22) 은 연장 평면 (p) 에서 연장하는 칩면 (24) 을 형성한다. 또한, 밀링 인서트 (2) 의 하부측 (21) 은 상부측 (22) 또는 칩면 (24) 의 연장 평면에 평행한 연장 평면에서 연장한다. 도 10 ~ 도 13 에 도시된 밀링 인서트 (2) 의 제 1 변형예는, 연장 평면 (p) 및 칩면 (24) 과 전체적으로 일치하는 상부측 (22) 을 구비하고, 그리하여 이 상부측은 전체적으로 평평하다.
도시된 실시형태 및 도 10 ~ 도 17 의 상이한 변형예에 있어서, 밀링 인서트 (2) 각각은, 제 1 쌍의 주절삭날 (25) 및 제 2 쌍의 주절삭날 (25) 의 2 쌍의 주절삭날 (25) 을 포함하고, 이 주절삭날은 가장자리측 (23) 이 칩면 (24) 과 만나는 위치에 형성된다. 그리하여, 밀링 인서트 (2) 각각은 2 쌍의 주절삭날 (25) 에 분포되는 4 개의 주절삭날 (25) 을 포함한다. 따라서, 밀링 인서트 (2) 는, 이 밀링 인서트 (2) 가 밀링 공구에 장착될 때 오직 하나의 예비품과 결합할 수 있도록 형성된다 (이하 추가로 설명됨).
칩면 (24) 은 상기 주절삭날 (25) 쌍의 주절삭날 (25) 을 포함하는 전술한 연장 평면 (p) 에서 연장한다. 중심축 (A) 은 하부측 (21) 및 상부측 (22) 을 통하여 연장한다. 대칭선 (S) 은 중심축 (A) 에 수직하고 또한 연장 평면 (p) 에 평행하게 연장한다. 제 1 쌍의 주절삭날 (25) 의 2 개의 주절삭날 (25) 은 수렴하고 또한 대칭선 (S) 에 대하여 대칭적으로 배치된다. 또한, 제 2 쌍의 주절삭날 (25) 의 2 개의 주절삭날 (25) 은 수렴하고 또한 대칭선 (S) 에 대하여 대칭적으로 배치된다. 그리하여, 밀링 인서트 (2) 각각은 2 개의 반대편 인서트 위치 사이에서 중심축 (A) 을 중심으로 회전함으로써 위치조정가능하다. 제 1 인서트 위치에서, 제 1 쌍의 주절삭날 (25) 은 밀링 공구로부터 돌출하고, 제 2 인서트 위치에서, 제 2 쌍의 주절삭날 (25) 은 밀링 공구로부터 돌출한다.
밀링 인서트 (2) 의 하부측 (21) 은 이 하부측 (21) 으로부터 연장하는 리세스를 구비한다. 이 리세스는 인서트 위치 각각에 대하여 하나씩, 제 1 기다란 밸리 (26) 및 2 개의 제 2 기다란 밸리 (27) 를 포함한다. 제 1 기다란 밸리 (26) 는 대칭선 (S) 에 평행하게 연장하고 또한 밀링 인서트 (2) 가 밀링 공구에 장착될 때 일차적인 반경방향 연장부를 구비한다. 제 2 기다란 밸리 (27) 는 직각 또는 본질적으로 직각으로 제 1 기다란 밸리 (26) 와 교차하고 또한 밀링 인서트 (2) 가 밀링 공구에 장착되면 일차적인 축방향 연장부를 구비한다.
기다란 밸리 (26, 27) 각각은 바닥면 (28) 및 2 개의 플랭크면 (29) 을 포함한다. 플랭크면 (29) 은 바닥면 (28) 을 하부측 (21) 에 연결시킨다. 이러한 면 (28, 29) 은, 밀링 인서트 (2) 가 시트 (9) 에 장착될 때 상부면 (18) 및 플랭크면 (19) 과 상호작용한다. 플랭크면 (29) 은 서로 둔각을 형성한다. 이 둔각은 플랭크면 (19) 사이의 둔각과 일치하거나 동일하다.
그리하여, 제 1 기다란 밸리 (26) 는 지지면 (10) 의 대응하는 제 1 기다란 융기부 (16) 와 결합하도록 형성된다. 제 2 기다란 밸리 (27) 는 지지면 (10) 의 제 2 기다란 융기부 (17) 와 결합도록 형성된다. 그리하여, 밀링 인서트 (2) 가 시트 (9) 내에 장착되면, 제 1 기다란 융기부 (17) 및 제 1 기다란 밸리 (26) 는 서로 결합된다. 제 2 기다란 융기부 (17) 는 제 2 기다란 밸리 (27) 의 하나와 결합된다. 그럼으로써, 플랭크면 (19) 은 플랭크면 (29) 에 접하게 된다. 상부면 (18) 과 바닥면 (28) 사이에는 틈이 있다.
밀링 인서트 (2) 각각은 상부측 (22) 및 하부측 (21) 을 통하여 중심축 (A) 에 평행하게 연장하는 체결 구멍 (30) 을 포함한다. 도시된 실시형태에 있어서, 중심축 (A) 은 또한 체결 구멍 (30) 의 중심축을 형성한다. 밀링 인서트 (2) 는 고정 나사 (31) 에 의해 지지면 (10) 에 접하여 시트 (9) 내에 체결되고, 이 고정 나사는 체결 구멍 (30) 을 통하여, 지지면 (10) 을 관통하는 나사가공된 구멍 (32) 안으로 연장한다. 구멍 (32) 은 제 2 기다란 융기부 (17) 의 반경방향 외측에 위치되고 또한 제 1 기다란 융기부 (16) 를 통하여 연장한다 (도 4 참조).
위치조정가능한 밀링 인서트 (2) 의 상부측 (22) 은, 대칭선 (S) 과 일치하는 비교적 긴 대각선 및 이 비교적 긴 대각선과 대칭선 (S) 에 수직한 비교적 짧은 대각선으로 된 사방형 기본 형상을 가진다. 대칭선 (S) 은 주절삭날 (25) 쌍 각각의 하나의 주절삭날 각각 하나에 대하여 압력각 (α) 을 형성한다 (도 13 참조). 압력각 (α) 은 18 ~ 32°의 간격을 둔다. 도시한 실시형태에 있어서, 압력각 (α) 은 20°와 동일하거나 또는 본질적으로 동일하다. 다른 실시형태에 있어서, 압력각 (α) 은 30°와 동일하거나 또는 본질적으로 동일할 수도 있다. 압력각 (α) 의 크기는 제조할 톱니에 따른다.
밀링 인서트 (2) 각각은, 또한 주절삭날 (25) 쌍 각각의 주절삭날 (25) 들사이에서 연장하는 2 개의 횡방향 단부 절삭날 (33) 을 포함한다. 단부 절삭날 (33) 각각은 직선일 수 있거나 또는 대칭선 (S) 에 수직하거나 또는 본질적으로 수직한 직선 세그먼트를 포함할 수 있다. 그리하여, 2 개의 단부 절삭날 (33) 또는 이 절삭날의 직선 세그먼트는 서로 평행하거나 또는 본질적으로 평행하다. 상기 직선 세그먼트 및 주절삭날 (25) 사이에는 작은 곡률 반경의 천이 가장자리 (transition edges) 가 있을 수 있다. 제 1 쌍의 2 개의 주절삭날은, 상기 주절삭날 (25) 상에서 경계를 이루는 단부 절삭날 (33) 외측의 지점쪽으로 수렴한다. 그리하여, 상기 지점은 중심축 (A) 보다는 단부 절삭날 (33) 로부터의 간격이 크도록 놓여 있다. 제 2 쌍의 2 개의 주절삭날은, 상기 주절삭날 (25) 상에서 경계를 이루는 단부 절삭날 (33) 외측의 지점쪽으로 수렴한다. 그리하여, 상기 지점은 중심축 (A) 보다는 단부 절삭날 (33) 로부터의 간격이 더 크도록 놓여 있다.
도 4 ~ 도 6 에 도시된 바와 같이, 전술한 포켓 (11) 은 회전축 (C1) 쪽 내측으로 대향하는 주절삭날 (25) 쌍 및 상기 2 개의 주절삭날 (25) 을 연결하는 단부 절삭날 (33) 을 위한 보호부를 형성한다.
시트 (9) 및 그에 따라 밀링 인서트 (2) 는 다수의 열로 배열된다. 도시된 실시형태에 있어서, 밀링 공구 (6) 는 상기 열의 밀링 인서트 (2) 를 포함한다. 하지만, 밀링 공구는 다른 개수의 열, 예를 들어 4 개의 열, 5 개의 열, 7 개의 열 또는 8 개의 열로 된 밀링 인서트 (2) 를 포함할 수 있음을 알아야 한다. 이러한 열 각각은 적어도 2 개의 밀링 인서트 (2) 및 시트 (9) 를 포함한다. 도시된 실시형태에 있어서, 열 각각은 밀링 인서트 (2) 및 시트 (9) 를 포함한다.
도 1 ~ 도 5 에 도시된 바와 같이, 리세스 (8) 각각은 일렬의 밀링 인서트 (2) 및 시트 (9) 각각에 평행하게 연장한다. 리세스 (8) 각각은, 이 리세스 (8) 각각이 상기 열의 밀링 인서트 (2) 의 칩면 (24) 에서 칩 수용 공간을 형성하도록 각 열에서 경계를 이룬다 (도 1 및 도 3 참조).
밀링 인서트 (2) 및 시트 (9) 의 열 각각은 나선형 라인 (x) 의 접선에 수직한 각각의 라인 (L) (도 2 및 도 5 참조) 을 따라 연장한다. 인접한 열의 시트 (9) 및 밀링 인서트 (2) 사이의 간격은 등간격이고, 즉 이 간격은 각 쌍의 열에 대하여 동일하다. 더욱이, 나선형 라인 (x) 을 따른 인접한 밀링 인서트 (2) 사이의 간격은 또한 등간격이고, 즉 이 간격은 인접한 밀링 인서트 (2) 의 각 쌍에 대하여 동일하다.
밀링 공구의 밀링 인서트 (2) 각각의 칩면 (24) 연장 평면 (p) 은, 나선형 라인과 연장 평면 (p) 이 교차하는 위치에서 이 나선형 라인 (x) 의 접선에 평행한 법선을 가진다. 이는, 동일한 열의 인접한 쌍의 밀링 인서트 (2) 의 칩면 (24) 연장 평면 (p) 이 서로 각을 형성한다는 것을 의미한다 (도 8 참조). 이러한 형상으로 인해, 절삭 가공시 충분한 여유를 보장하도록, 밀링 인서트 (2) 는 양의 절삭 형상을 갖도록 형성된다. 이는, 칩면 (24) 연장 평면 (p) 이 주절삭날 (25) 의 적어도 근방에서 가장자리측 (23) 과 예각을 형성한다는 것을 의미한다 (도 12 참조).
도 14 에 도시한 밀링 인서트 (2) 는, 소위 돌기 절삭을 위해 형성된다는 점에서, 도 10 ~ 도 13 에 도시한 밀링 인서트와는 상이하다. 이는, 주절삭날 (25) 이 각각의 단부 절삭날 (33) 의 근방에서 각각 편향부 (37) 를 포함한다는 것을 의미한다. 이러한 편향부 (37) 는 가공물 (W) 의 예비품의 바닥면 근방에서 더 깊거나 또는 더 넓은 절취부를 허용한다.
도 15 에 도시한 밀링 인서트 (2) 는, 소위 가장자리 모따기 내선 절삭 (edge chamfer involute cutting) 을 위해 형성된다는 점에서, 도 14 에 도시한 밀링 인서트와는 상이하다. 이는, 주절삭날 (25) 이 제 2 쌍의 주절삭날 (25) 의 인접한 주절삭날 (25) 로의 천이부 근방에서 각각 편향부 (38) 를 포함한다는 것을 의미한다.
도 16 에 도시한 밀링 인서트 (2) 는, 돌기 절삭을 위한 편향부가 없다는 점만으로, 도 15 에 도시한 밀링 인서트와 상이하다.
도 17 에 도시한 밀링 인서트 (2) 는, 상부측상에 칩 제거 수단이 형성된다는 점에서, 도 10 ~ 도 13 에 도시한 밀링 인서트와 상이하다. 도시한 변형예에 있어서, 상기 칩 제거 수단은 주절삭날 (25) 및 단부 절삭날 (33) 상에 경계를 이루는 평평하거나 또는 본질적으로 평평한 칩면 (24) 으로부터 내부 및 하방으로 연장하는 하방 플랭크 (39) 를 포함한다.
본원은 전술한 실시형태에 한정되지 않고 후속의 청구범위의 범위내에서 변경 및 수정될 수 있다. 예를 들어, 밀링 공구는 또한 외부 단부 (4) 에서 고정될 수 있다. 이렇게 함으로써, 밀링 공구는, 예를 들어 DIN 138 에 따라서, 체결 로드를 수용하기 위한 축방향 관통 구멍을 포함할 수 있다. 더욱이, 1 개 이상의 시트 (9) 는 교체가능한 삽입물 또는 카세트일 수 있거나 또는 이로 형성될 수 있다. 지지면 (10) 은 또한 교체가능한 심 플레이트상에 형성될 수 있거나 또는 이로 형성될 수 있다. 더욱이, 밀링 인서트 (2) 또는 하나 이상의 밀링 인서트 (2) 는 도시한 고정 나사에 의해서가 아니라 어떠한 방식으로, 예를 들어 밀링 인서트 (2) 의 상부측 (22) 에 접하여 가압하는 클램핑 부재에 의해 각각의 시트 (9) 에 부착될 수 있다. 또한, 밀링 인서트 (2) 는 위치조정될 필요가 없음을 알아야 한다. 제 1 쌍의 주절삭날 (25) 을 가지고 또한 제 2 쌍의 주절삭날 (25) 을 없앤 밀링 인서트 (2) 를 제공할 수 있다. 그 후, 제 1 쌍의 주절삭날 (25) 로부터 멀리 대향하는 밀링 인서트 (2) 의 일부는, 임의의 형상을 가질 수 있고, 또한 예를 들어 밀링 공구내의 시트에 접하고 또한 밀링 공구의 회전축 (C1) 에 대하여 밀링 인서트 (2) 의 반경방향 위치를 보장해주는 후방 인접면이 형성될 수 있다. 상기 실시형태에 있어서, 가능한 체결 구멍 (30) 의 배치는 임의로 될 수 있다. 예를 들어, 체결 구멍은 위치조정가능한 밀링 인서트보다는 단부 절삭날 (33) 에 더 근접하게 배치될 수 있다.
1 : 공구 본체 2 : 밀링 인서트
3 : 고정 단부 4 : 외부 단부
5 : 체결 핀 7 : 주변면
8 : 리세스 9 : 시트
10 : 지지면 11 : 포켓
12 : 돌기 13 : 제한벽
14 : 틈 16 : 제 1 기다란 융기부
17 : 제 2 기다란 융기부 18 : 상부면
19 : 플랭크면 21 : 하부측
22 : 상부측 23 : 가장자리측
24 : 칩면 25 : 주절삭날
26 : 제 1 기다란 밸리 27 : 제 2 기다란 밸리
28 : 바닥면 29 : 플랭크면
30 : 체결 구멍 31 : 고정 나사
32 : 나사가공된 구멍 33 : 단부 절삭날
37, 38 : 편향부 39 : 플랭크
W : 가공물 C1 : 회전축
R1 : 회전 방향 C3 : 회전축
R3 : 회전 방향 S1 : 공구 스핀들
S3 : 가공물 스핀들 A : 중심축
S : 대칭선 p : 연장 평면
x : 나선형 라인 β : 피치각
3 : 고정 단부 4 : 외부 단부
5 : 체결 핀 7 : 주변면
8 : 리세스 9 : 시트
10 : 지지면 11 : 포켓
12 : 돌기 13 : 제한벽
14 : 틈 16 : 제 1 기다란 융기부
17 : 제 2 기다란 융기부 18 : 상부면
19 : 플랭크면 21 : 하부측
22 : 상부측 23 : 가장자리측
24 : 칩면 25 : 주절삭날
26 : 제 1 기다란 밸리 27 : 제 2 기다란 밸리
28 : 바닥면 29 : 플랭크면
30 : 체결 구멍 31 : 고정 나사
32 : 나사가공된 구멍 33 : 단부 절삭날
37, 38 : 편향부 39 : 플랭크
W : 가공물 C1 : 회전축
R1 : 회전 방향 C3 : 회전축
R3 : 회전 방향 S1 : 공구 스핀들
S3 : 가공물 스핀들 A : 중심축
S : 대칭선 p : 연장 평면
x : 나선형 라인 β : 피치각
Claims (18)
- 기어 휠, 랙 등의 톱니를 가진 가공물을 호빙하도록 형성한 밀링 공구로서,
- 회전축 (x) 을 한정하고, 고정 단부 (3), 반대편의 외부 단부 (4), 및 상기 고정 단부 (3) 와 외부 단부 (4) 사이에서 회전축 (C1) 을 중심으로 연장하는 주변면 (7) 을 구비하며, 일정한 피치를 가진 나선형 라인 (x) 을 따라 차례차례로 주변면 (7) 에 배열되는 대량의 분리된 시트 (9) 를 가지는 공구 본체 (1) 와,
- 대응하는 대량의 교체가능한 밀링 인서트 (2) 를 포함하고,
상기 밀링 인서트 각각 하나는, 하부측 (21), 칩면 (24) 을 형성하는 반대편의 상부측 (22), 상기 상부측 (22) 과 하부측 (21) 을 연결하는 원주방향 가장자리측 (23), 상기 하부측 (21) 과 상부측 (22) 을 통하여 연장하는 중심축 (A), 상기 중심축 (A) 에 수직한 대칭선 (S), 뿐만 아니라 상기 대칭선 (S) 에 대하여 대칭이고 또한 상기 가장자리측 (23) 과 칩면 (24) 이 만나는 위치에 형성되는 적어도 한 쌍의 주절삭날 (25) 을 포함하며,
상기 칩면 (24) 은 상기 주절삭날 (25) 쌍의 주절삭날 (25) 을 포함하는 연장 평면 (p) 에서 연장하고,
상기 시트 (9) 각각은 하나의 밀링 인서트 (2) 를 수용하도록 형성되고 또한 상기 가공물 (W) 의 예비품과 절삭 결합하도록 공구 본체 (1) 로부터 돌출하는 밀링 인서트 (2) 에 대하여 지지할 수 있도록 배열되는 지지면 (10) 을 포함하는, 밀링 공구에 있어서,
상기 밀링 인서트 (2) 각각의 칩면 (24) 연장 평면 (p) 은, 나선형 라인과 연장 평면 (p) 이 교차하는 위치에서 이 나선형 라인 (x) 의 접선에 평행한 법선을 가지는 것을 특징으로 하는 밀링 공구. - 제 1 항에 있어서,
상기 나선형 라인 (x) 을 따른 인접한 밀링 인서트 (2) 사이의 간격은 각 쌍의 인접한 밀링 인서트 (2) 에 대하여 동일한 밀링 공구. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 밀링 인서트 (2) 는 다수의 열로 배열되고, 각각의 열은 적어도 2 개의 밀링 인서트 (2) 를 포함하고 또한 나선형 라인 (x) 의 접선에 수직한 각각의 라인 (L) 을 따라 연장하는 밀링 공구. - 제 3 항에 있어서,
동일한 열의 인접한 쌍의 밀링 인서트 (2) 의 칩면 (24) 연장 평면 (p) 은 서로 각을 형성하는 밀링 공구. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 공구 본체 (1) 는 주변면 (7) 내의 기다란 리세스 (8) 를 포함하고, 상기 리세스는, 이 리세스 (8) 각각이 상기 열의 밀링 인서트 (2) 의 칩면 (24) 에 칩 수용 공간을 형성하도록 상기 열 중 각각의 열에 평행하고 또한 그 열에서 경계를 이루는 밀링 공구. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 칩면 (24) 연장 평면 (p) 은 주절삭날 (25) 의 적어도 근방에서 가장자리측 (23) 과 예각을 형성하여, 밀링 인서트 (2) 는 양의 절삭 형상을 갖게 되는 밀링 공구. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트 (9) 각각은 주변면 (7) 으로부터 내부로 연장하는 포켓 (11) 을 포함하는 밀링 공구. - 제 7 항에 있어서,
상기 시트 (9) 각각은 또한 주변면 (7) 으로부터 돌출하는 돌기 (12) 를 포함하는 밀링 공구. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 포켓 (11) 각각은 지지면 (10), 및 제한벽 (13) 과 밀링 인서트 (2) 사이에 틈 (14) 이 있도록 형성된 내부 제한벽 (13) 에 의해 한정되는 밀링 공구. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트 (9) 각각의 지지면 (10) 은, 이 지지면 (10) 으로부터 연장하고 또한 밀링 인서트 (2) 의 위치가 보장되도록 밀링 인서트 (2) 의 하부측 (21) 의 대응하는 리세스와 결합하는 돌출부를 포함하는 밀링 공구. - 제 10 항에 있어서,
상기 돌출부는 일차적인 반경방향 연장부를 가진 제 1 기다란 융기부 (16) 및 일차적인 축방향 연장부를 가진 제 2 기다란 융기부 (17) 를 포함하는 밀링 공구. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀링 인서트 (2) 는 상부측 (22) 및 하부측 (21) 을 통하여 연장하는 체결 구멍 (30) 을 포함하고, 상기 밀링 인서트 (2) 는 체결 구멍 (30) 을 통하여, 지지면 (10) 을 관통하는 나사가공된 구멍 (32) 안으로 연장하는 고정 나사 (31) 에 의해 시트 (9) 에 체결되는 밀링 공구. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀링 인서트 (2) 의 하부측 (21) 은 상부측 (22) 의 연장 평면 (p) 에 평행한 연장 평면에서 연장하는 밀링 공구. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대칭선 (S) 은 상기 주절삭날 쌍의 주절삭날 (25) 각각 하나와 압력각 (α) 을 형성하고, 상기 압력각 (α) 은 18 ~ 32°의 간격인 밀링 공구. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀링 인서트 (2) 각각은, 상기 주절삭날 (25) 쌍의 주절삭날 (25) 들 사이에서 연장하는 적어도 하나의 횡방향 단부 절삭날 (31) 을 포함하는 밀링 공구. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밀링 인서트 (2) 각각은, 2 개의 반대편 인서트 위치 사이에서 중심축 (A) 을 중심으로 회전함으로써 위치조정될 수 있고 또한 상기 주절삭날 (25) 쌍 중 2 개, 인서트 위치 각각에 대해서는 하나를 포함하는 밀링 공구. - 제 7 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 포켓 (11) 은 회전축 (C1) 쪽 내부로 대향하는 주절삭날 쌍을 위한 보호부를 형성하는 밀링 공구. - 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 밀링 인서트 (2) 의 상부측 (22) 은 비교적 긴 대각선 및 상기 비교적 긴 대각선에 수직한 비교적 짧은 대각선으로 된 사방형 기본 형상을 가지는 밀링 공구.
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