KR20130072242A - 부등나선각 엔드밀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일종의 부등나선각 엔드밀에 관한 것이며, 본 발명의 부등나선각 엔드밀은 절삭부(1) 및 손잡이부(2)를 포함하여 이루어지며, 상기 절삭부(1)에는 복수 개의 밑단으로부터 상기 손잡이부(2)로 나선연장되는 찌꺼기 배출홈(4)이 설치되고, 상기 각 찌꺼기 배출홈(4)이 절삭 회전방향으로 향하는 면은 전도면(21)이며, 상기 전도면(21)과 상기 절삭부(1)의 외주면이 상호 교차하여 외주날(3)이 형성되고, 적어도 하나의 상기 외주날(3)의 나선각은 다른 외주날(3)의 나선각과 다르며, 상기 절삭부(1)의 외주면 중에 상기 외주날(3)과 접하는 면은 후도면(11)이다. 엔드밀 나선축선과 직교하는 평면의 상기 각 외주날(3)의 칼날폭 B가 모두 같다.

Description

부등나선각 엔드밀{UNEQUAL HELIX ANGLE END MILL}

본 발명은 금속절삭가공분야에 관한 것으로, 더 자세하게는 부등나선각 엔드밀에 관한 것이다.

밀링가공은 일종의 불연속 가공 과정이며, 밀링과정 중에, 엔드밀과 가공재료 사이의 절삭동작으로 인해 엔드밀이 충격부하를 받아 엔드밀의 진동을 초래한다. 엔드밀의 진동 주파수가 공구의 고유주파수와 비슷할 때, 공진을 일으킬 수 있으므로 가공품질 및 가공도구의 사용수명에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 밀링가공 과정 중에서 엔드밀의 진동을 감소 또는 없애고, 가공품질을 향상시키며, 가공도구의 사용수명을 연장하기 위하여, 종래기술은 이에 대하여 엔드밀을 많이 개량했다. 예를 들어, 공고번호인 CN101530930호의 중국특허에는 일종의 부등나선각 엔드밀을 공개하였다.

상기 엔드밀에는 나선형으로 회전하여 이루어진 복수 개의 외주날이 형성되며, 상기 각 외주날의 나선각은 다른 외주날의 나선각과 다르므로 외주날이 엔드밀의 회전방향에 따라 밀링하는 시간 간격이 다르게 되며, 각 외주날이 공구를 절삭하는 시간 간격도 다르게 되고, 각 외주날 사이의 협각 및 저부 외주날로부터 손잡이부까지의 유효 절삭길이도 다르게 된다. 따라서, 엔드밀의 진동 주파수는 공구의 진동주파수와 같은 것을 방지할 수 있으며, 공진을 피할 수 있다. 또한, 공구 표면의 품질을 향상시킬 수 있으면, 공구의 사용수명을 연장할 수 있다.

그러나, 상술한 부등나선각 엔드밀에 있어서, 절삭날이 축선을 따른 방향의 각 칼날폭이 서로 다르므로 절삭 강도도 다르게 된다. 따라서, 가장 약한 부분이 생길 수 있다. 찌꺼기 배출홈의 직선부분은 후도면과 둔각으로 교차하며, 엔드밀의 회전방향의 후방측에 있는 절삭날의 칼날폭은 좁아지므로 엔드밀의 절삭날의 강도 및 강성이 떨어지게 되고, 대폭의 절삭 또는 깊은 절삭을 할 때, 절삭날이 쉽게 파손될 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것이며, 본 발명의 목적은 강도가 높고, 절삭깊이를 더 깊게 할 수 있고, 사용수명이 긴 부등나선각 엔드밀을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적에 따른 부등나선각 엔드밀은 절삭부 및 손잡이부를 포함하여 이루어지며, 상기 절삭부에는 복수 개의 밑단으로부터 상기 손잡이부로 나선연장되는 찌꺼기 배출홈이 설치되고, 상기 각 찌꺼기 배출홈이 절삭회전방향으로 향하는 면은 전도면이며, 상기 전도면과 상기 절삭부의 외주면이 상호 교차하여 외주날이 형성되고, 적어도 하나의 상기 외주날의 나선각은 다른 외주날의 나선각과 다르며, 상기 절삭부의 외주면 중에 상기 외주날과 접하는 면은 후도면이고, 엔드밀 나선축선과 직교하는 평면의 상기 각 외주날의 칼날폭 B가 모두 같다.

상기 각 외주날의 칼날폭 B는 상기 엔드밀의 축방향에 따라 변하지 않다.

상기 절삭부의 외경은 D이며, 상기 각 외주날의 칼날폭 B는 0.16D 내지 0.25D이다.

상기 각 외주날의 길이 Ap 는 2.5D 내지 5D이다.

상기 후도면은 제 1 후도면, 제 2 후도면 및 제 3 후도면을 포함한다.

상기와 같은 부등나선각 엔드밀에 의하면, 엔드밀 나선축선과 직교하는 평면의 각 외주날의 칼날폭 B가 모두 같으므로 각 외주날 사이의 강도차이를 줄이고, 엔드밀이 절삭가공 과정 중의 진동을 억제할 수 있고, 공구의 표면품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 엔드밀의 외주날의 강도 및 강성을 유지할 수 있고 엔드밀의 사용수명을 연장할 수 있으며, 효율적으로 절삭할 수 있고, 대폭의 절삭 및 깊은 절삭을 순조롭게 진행할 수 있게 된다.

각 외주날의 칼날폭 B는 엔드밀의 축방향에 따라 변하지 않으므로 외주날이 엔드밀의 축방향에 따른 강도를 유지할 수 있고, 외주날의 강도를 균일하게 유지하며, 외주날에 상대적으로 약한 부위가 생기는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 엔드밀의 사용수명이 연장될 수 있고, 대폭의 절삭 및 깊은 절삭 과정 중에 더 좋은 성과를 얻을 수 있다.

외주날의 전체적인 강도가 향상되므로 외주날의 길이 Ap 는 절삭부의 외경 D의 2.5 내지 5배가 될 수 있고, 절삭효율을 높이고, 사용수명을 연장할 수 있다.

또한, 후도면이 제 1 후도면, 제 2후도면 및 제 3 후도면을 포함하므로 상기 3개의 후도면은 평면후각연삭으로 이루어지며, 엔드밀의 각 절삭날의 강성 및 강도를 유지할 수 있는 동시에 생산과정 중에 용이하게 가공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 구조 사시도;
도 2는 도 1의 X-X 단면확대도;
도 3은 도 1의 Y-Y 단면확대도;
도 4는 도 1의 Z-Z 단면확대도;
도 5는 본 발명의 엔드밀이 슬롯밀링 후의 마모도의 20배 확대도;
도 6은 비교제품이 슬롯밀링 후의 마모도의 20배 확대도.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 부등나선각 엔드밀은 경질합금 등의 경질재료로 제작되며, 전체적으로 원주형으로 이루어진다. 상기 부등나선각 엔드밀의 일단은 원주형의 손잡이부(2)이며, 다른 단은 절삭부(1)로 이루어진다. 상기 손잡이부(2)는 선반주축과 연결되며, 상기 선반주축은 상기 엔드밀이 상기 선반주축의 중심선을 둘러싸며 T 방향으로 회전하게 하므로 공구를 절삭가공한다.

상기 절삭부(1)에는 복수 개의 밑단으로부터 상기 손잡이부(2)로 나선연장되는 찌꺼기 배출홈(4)이 설치된다. 본 실시예에서 상기 찌꺼기 배출홈(4)은 4개로 이루어진다. 상기 찌꺼기 배출홈(4)은 상기 엔드밀의 원주방향에의 간격이 서로 다르며, 상기 각 찌꺼기 배출홈(4)이 절삭회전방향을 향하는 면은 전도면(21)이며, 상기 전도면(21)과 상기 절삭부(1)의 외주면이 서로 교차하여 외주날(3)이 형성된다. 적어도 하나의 상기 외주날(3)의 나선각은 다른 외주날(3)의 나선각과 다르다. 본 실시예에서, 한 쌍의 상기 외주날(3)로 이루어진 나선각 β1은 38°이며. 다른 한 쌍의 상기 외주날(3)로 이루어진 나선각 β2는 41°이다. 상기 절삭부(1)의 외주면 중에 상기 외주날(3)과 접하는 면은 후도면(11)이다. 상기 후도면(11)은 제 1 후도면(111), 제 2 후도면(112) 및 제 3 후도면(113)을 포함한다. 상기 3개의 후도면은 평면후각연삭으로 이루어지며, 상기 엔드밀의 각 절삭날(3)의 강성 및 강도를 유지할 수 있는 동시에 생산과정 중에 용이하게 가공할 수 있다.

엔드밀 나선축선과 직교하는 평면의 상기 각 외주날(3)의 칼날폭 B가 모두 같으므로 상기 각 외주날(3) 사이의 강도차이를 줄이고, 엔드밀이 절삭가공 과정 중의 진동을 억제할 수 있고, 공구의 표면품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 엔드밀의 외주날의 강도 및 강성을 유지할 수 있고 엔드밀의 사용수명을 연장할 수 있으며, 효율적으로 절삭할 수 있고, 대폭의 절삭 및 깊은 절삭을 순조롭게 진행할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 상기 각 외주날(3)의 칼날폭 B는 엔드밀의 축방향에 따라 변하지 않으므로 상기 외주날(3)이 엔드밀의 축방향에 따른 강도를 유지할 수 있고, 상기 외주날(3)의 강도를 균일하게 유지하며, 상기 외주날(3)이 비교적으로 약한 부위가 생기는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 엔드밀의 사용수명이 연장될 수 있고, 대폭의 절삭 및 깊은 절삭 과정 중에 더 좋은 성과를 얻을 수 있다.

상기 절삭부(1)의 외경은 D이며, 상기 각 외주날(3)의 칼날폭 B는 0.16D 내지 0.25D이다. 본 실시예에서, 칼날폭 B는 0.163D이다. 상기 각 외주날(3)의 길이 Ap는 2.5D 내지 5D이며, 본 실시예 중에 3.5D이다. 상기 외주날(3)의 강도를 높일 수 있으므로 상기 외주날(3)의 길이 Ap는 대폭 늘릴 수 있으며, 본 발명의 엔드밀의 절삭효율 및 사용수명을 대폭 향상시킬 수 있다. 본 발명은 본 실시예의 직각 엔드밀에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 볼엔드밀 또는 원호엔드밀 등에 적용할 수 있다.

이어서, 비교시험을 통하여 본 발명의 부등나선각 엔드밀의 성능에 대하여 자세히 설명한다.

비교제품: 부등피치 및 같은 나선각의 구조를 사용하며, 홈형의 찌꺼기 수용공간이 비교적으로 크고, 찌꺼기 배출은 비교적으로 순조롭고, 또한 도구의 강성 및 강도는 비교적으로 좋은 편이다.

절삭값: Vc=60m/min, fz=0.041mm/z, Ap=4mm, Ae=8mm

공구재료: 스테인리스강 S316

절삭공구의 수명기준: 외주날 후도면의 마모 및 파손, VB 수치로 표시함.

두 시간 동안 가공한 후, 본 발명의 엔드밀과 비교제품의 마모 및 파손 상태에 대해 검토하여 아래와 같은 결과를 얻을 수 있다.

본 발명의 부등나선각 엔드밀: VB=0.06mm, 칼날이 약간 파손됨.

비교제품: VB=0.091mm~0.098mm, 칼날이 많이 파손됨.

도 5는 본 발명의 엔드밀이 스테인리스강 S316 공구에 25개의 홈을 절삭한 후의 파손도; 도 6은 비교제품이 스테인리스강 S316 공구에 25개의 홈을 절삭한 후의 파손도. 따라서, 본 발명의 엔드밀은 후도면(11)의 마모가 매우 적고, 칼날의 파손이 적으며, 절삭공구의 내구성은 타제품보다 더 우수한 것을 알 수 있다.

이상의 실시예를 참조하여 본 발명의 기술 내용을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 절삭부 2: 손잡이부
3: 외주날 4: 찌꺼기 배출홈
11: 후도면 21: 전도면
111: 제 1 후도면 112: 제 2 후도면
113: 제 3 후도면

Claims (7)

1. 절삭부(1) 및 손잡이부(2)를 포함하여 이루어지며, 상기 절삭부(1)에는 복수 개의 밑단으로부터 상기 손잡이부(2)로 나선연장되는 찌꺼기 배출홈(4)이 설치되고, 상기 각 찌꺼기 배출홈(4)이 절삭회전방향으로 향하는 면은 전도면(21)이며, 상기 전도면(21)과 상기 절삭부(1)의 외주면이 상호 교차하여 외주날(3)이 형성되고, 적어도 하나의 상기 외주날(3)의 나선각은 다른 외주날(3)의 나선각과 다르며, 상기 절삭부(1)의 외주면 중에 상기 외주날(3)과 접하는 면은 후도면(11)이고, 엔드밀의 나선축선과 직교하는 평면의 상기 각 외주날(3)의 칼날폭 B가 모두 같은 것을 특징으로 하는 부등나선각 엔드밀.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 각 외주날(3)의 칼날폭 B는 상기 엔드밀의 축방향에 따라 변하지 않는 것을 특징으로 하는 부등나선각 엔드밀.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 절삭부(1)의 외경은 D이며, 상기 각 외주날(3)의 칼날폭 B는 0.16D 내지 0.25D인 것을 특징으로 하는 부등나선각 엔드밀.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 각 외주날(3)의 길이 Ap 는 2.5D 내지 5D인 것을 특징으로 하는 부등나선각 엔드밀.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 각 외주날(3)의 길이 Ap 는 2.5D 내지 5D인 것을 특징으로 하는 부등나선각 엔드밀.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 후도면(11)은 제 1 후도면(111), 제 2 후도면(112) 및 제 3 후도면(113)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부등나선각 엔드밀.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 후도면(11)은 제 1 후도면(111), 제 2 후도면(112) 및 제 3 후도면(113)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부등나선각 엔드밀.

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