KR20140023305A

KR20140023305A - 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드 및 그러한 절삭 헤드를 갖는 드릴

Info

Publication number: KR20140023305A
Application number: KR1020137026322A
Authority: KR
Inventors: 켄트-오베 왼손; 토뮈 빅스트룀
Original assignee: 쎄코 툴스 에이비
Priority date: 2011-04-05
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2014-02-26
Also published as: CN103547399A; WO2012136518A1; RU2013148816A; EP2517812B1; BR112013025566A2; EP2517812A1; US20140023449A1

Abstract

절삭 헤드는 드릴 팁 (4) 을 포함하고, 상기 드릴 팁은, 치즐 에지 (5); 상기 치즐 에지의 중앙 단부와, 외측 단부 사이에 각각 연장되는 적어도 2 개의 주 절삭날 (6); 및 각각의 주 절삭날에 연관되고 상기 치즐 에지의 각 측에 위치되는 리세스 (17) 를 포함한다. 각각의 상기 리세스 (17) 는, 상기 주 절삭날 (6) 로부터 거리를 갖도록 이격되어 상기 주 절삭날을 따라 연장되는 칩 파괴 그루브 (18) 를 포함한다. 또한, 트위스트 드릴이 개시된다.

Description

드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드 및 그러한 절삭 헤드를 갖는 드릴{A CUTTING HEAD COMPRISING A DRILL TIP AND A DRILL HAVING SUCH A CUTTING HEAD}

본 발명은, 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드로서, 상기 드릴 팁은,

― 치즐 에지,

― 상기 치즐 에지의 중앙 단부와, 외측 단부 사이에 각각 연장되는 적어도 2 개의 주 절삭날, 및

― 각각의 주 절삭날에 연관되고 상기 치즐 에지의 각 측에 위치되는 리세스

를 포함하는, 상기 절삭 헤드, 및 그러한 절삭 헤드를 갖는 트위스트 드릴에 관한 것이다.

드릴의 섕크 형태로 공구 보디에 탈착가능하게 부착될 수 있는 교체가능한 절삭 헤드가 예컨대 WO 2009/128775 A1 에 기재되어 있고, 드릴의 일체형 부분인 절삭 헤드가 공지되어 있다.

그러한 절삭 헤드는 강 및 유사한 경질 재료에 구멍을 드릴링하는데 사용되고, 바람직하게는, 텅스텐 초경 합금 (cemented tungsten carbide) 과 같은 경질 금속으로 이루어진다. 본 발명은 그러한 절삭 헤드의 임의의 특별한 치수로 제한되지 않지만, 그러한 절삭 헤드는 8 ~ 32 ㎜ 의 직경을 갖는 구멍을 드릴링하는데 통상적으로 사용된다.

더욱이, 절삭 헤드는 보통 2 개의 상기 주 절삭날을 갖지만, 절삭날의 개수는 예컨대 3 개 또는 4 개일 수도 있다.

그러한 절삭 헤드의 치즐 에지는 절삭 헤드의 선단부에 형성되고, 실질적인 절삭 기능을 수행하기보다는 회전 방향에서 치즐 에지의 앞에 있는 주 절삭날에 의해 절삭된 작업편 재료를 단지 민다. 치즐 에지가 길어질수록, 작업편을 통해 드릴 팁을 이동시키는데 필요한 힘 (power) 소비 및 토크가 더 커지고, 이것이 드릴 팁에서의 치즐 에지의 길이가 감소하도록 각각의 주 절삭날에 연관된 상기 리세스를 배치하는 이유이다. 그러므로, 그러한 리세스는 시닝 (thinning) 이라 불리거나 또는 시닝을 형성할 수 있다. 따라서, 그러한 리세스의 배치는 치즐 에지에 의한 힘 및 토크 소비를 줄이는 경향이 있다.

물론, 그러한 절삭 헤드로 드릴링할 때에 그러한 힘 및 토크의 소비를 더 줄이려는 시도가 계속되고 있다. 더욱이, 드릴링은 절삭 헤드의 크레이터 마모 및 플랭크 마모를 발생시킬 것이고, 이는 절삭 헤드의 수명을 제한한다. 작업편을 통한 드릴링을 위해 상기 주 절삭날을 통해 작업편에 가해질 필요가 있는 힘은 상기 수명에 또한 영향을 미친다.

본 발명의 목적은, 도입부에서 규정된 타입의 절삭 헤드로서, 이미 공지된 그러한 절삭 헤드에 관한 적어도 몇몇의 측면에서 향상된 절삭 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 따르면, 상기 목적은 그러한 절삭 헤드의 각각의 상기 리세스에, 주 절삭날로부터 거리를 갖도록 이격되어 주 절삭날을 따라 연장되는 칩 파괴 그루브 (chip breaking groove) 를 제공함으로써 달성된다.

주 절삭날로부터 거리를 갖도록 배치된 그러한 칩 파괴 그루브는 자연적인 크레이터 (natural crater) 로서 작용할 것이고, 그 결과 칩 각도가 작은 리세스 (시닝) 에서 칩 각도가 증가하므로, 절단된 칩들이 더 양호하게 형상화될 수 있고, 그로 인해 절삭력이 감소될 수 있다. 드릴링 시에 힘 및 토크의 감소된 소비 외에도, 절삭날에서 열 및 변형이 덜 발생하고, 이는 모두 절삭 헤드의 수명을 연장시킨다. 주 절삭날로부터 거리를 갖도록 이격되게 상기 칩 파괴 그루브를 배치함으로써, 해당 절삭날 또는 치즐 에지를 약화시키지 않으면서 이러한 이점을 획득할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 칩 파괴 그루브의 주 절삭날까지의 상기 거리는 0.01 ~ 0.5 ㎜, 바람직하게는 0.05 ~ 0.3 ㎜ 이다. 이는, 주 절삭날 및 치즐 에지가 불리하게 약화되지 않는 것을 보장하면서 상기한 이점이 얻어지는 상기 칩 각도의 희망하는 변화를 획득하기에 적절한 거리이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 각각의 상기 리세스는 상기 거리보다 더 큰 반경에 의해 규정된다. 이는 상기 절삭날에 의한 작업편의 드릴링 시에 힘의 소비를 감소시키려는 노력에 긍정적인 영향을 미칠 것이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 각각의 상기 칩 파괴 그루브 및 상기 주 절삭날은 상기 치즐 에지를 향하는 방향에서 서로 0°~ 15°의 각도를 이룬다. 칩 파괴 그루브 및 주 절삭날의 연장부들 사이의 이러한 관계는, 주 절삭날이 절삭된 칩을 더 양호하게 형상화하는 것을 보조함으로써 주 절삭날의 절삭력을 감소시키는 칩 파괴 그루브의 능력에 긍정적인 영향을 미친다.

마지막에 언급되는 실시형태의 추가 국면이 되는 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 각도는 2°이상 또는 5°이상이다. 따라서, 칩 파괴 그루브 및 그에 연관된 주 절삭날은 상기 치즐 에지를 향하는 방향으로 모이고, 그러면 본 발명의 일 실시형태에서 규정되는 그들 사이의 상기 거리는 그들 사이의 가장 짧은 거리가 되고, 즉 상기 치즐 에지에 근접하게 된다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 각각의 상기 칩 파괴 그루브는 0.05 ~ 1 ㎜, 바람직하게는 0.05 ~ 0.5 ㎜ 의 깊이를 갖는다. 이는 본 발명에 따른 절삭 헤드의 칩 파괴 그루브에 적절한 깊이이다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 각각의 상기 칩 파괴 그루브는 0.5 ~ 3 ㎜, 바람직하게는 1.0 ~ 2.0 ㎜ 의 폭을 갖는다. 이는 연관된 주 절삭날에 의해 절삭된 칩의 유리한 파괴가 얻어지는 상기 칩 파괴 그루브의 적절한 폭이다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 절삭 헤드를 포함하는 트위스트 드릴에 관한 것이고, 그의 기능 및 이점은 본 발명에 따른 절삭 헤드의 상이한 실시형태들에 대한 상기한 개시내용으로부터 명확히 드러난다.

이하의 설명으로부터 본 발명의 추가적인 이점 및 유리한 특징이 드러날 것이다.

첨부 도면을 참조하여, 이하에서, 예로써 인용되는 본 발명의 실시형태에 대해 구체적으로 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 트위스트 드릴의 측면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 트위스트 드릴의 일부인, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 절삭 헤드의 도면이다.
도 3 은 도 2 에 따른 절삭 헤드의 상측 평면도이다.
도 4 는 도 3 의 선 Ⅳ-Ⅳ 을 따른 단면도이고, 확대도는 칩 파괴 그루브를 보여준다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 트위스트 드릴의 사시도이고, 확대도는 트위스트 드릴의 드릴 팁을 보여준다.

섕크 (2), 및 드릴 팁 (4) 을 구비한 절삭 헤드 (3) 를 갖는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 트위스트 드릴 (1) 이 도 1 에 도시되어 있다. 절삭 헤드는 본 발명의 이 실시형태에서 예컨대, 여기서 참조로 원용되는 WO 2009/128775 A1 에 개시된 것처럼 섕크에 제거가능하게 부착된다.

도 1 의 트위스트 드릴의 절삭 헤드 (3) 는 이제 도 2 ~ 4 를 참조하여 더 상세하게 개시된다. 절삭 헤드는 치즐 에지 (5) 및 2 개의 주 절삭날 (6, 7) 을 갖고, 각각의 주 절삭날은 치즐 에지 (5) 의 중앙 단부 (8, 9) 와, 외측 단부 (10, 11) 사이에 연장된다.

각각의 주 절삭날은 플랭크 (12, 13) 의 하나의 경계를 형성한다. 치즐 에지 (5) 는 플랭크들의 교차부에 의해 형성될 수도 있다. 개별 주 절삭날에 반대되는 각 플랭크의 힐 측 (heel side) 에 숄더 (14) 가 제공되고, 이 숄더는 절삭 헤드가 도 1 에 도시된 것처럼 섕크에 부착되는 때에 트위스트 드릴의 섕크로부터의 절삭 헤드의 축선방향 변위를 방지하는 것을 보조하는데 사용된다. 절삭 헤드는 베요넷 (bayonet) 커플링과 같은 퀵 커플링 (quick coupling) 의 일부를 구성하는 수단을 포함할 수 있다. 일반적으로, 2-피이스 드릴은 예컨대 반경방향 런-아웃 (run-out) 에서 덜 정확하고, 따라서 칩 형성이 좋게 되는 2-피이스 드릴의 안정성이 매우 중요하다. 섕크와 절삭 헤드 사이에 베요넷-타입 커플링을 수립 및 해제하도록 섕크에 대해 절삭 헤드를 조이고 풀기 위해, 절삭 헤드의 의도된 회전 축선 (16) 에 수직하게 놓인 평평한 표면들 (15) 이 배치된다. 리세스 (17) 가 각각의 주 절삭날에 연관되고 치즐 에지의 각 측에 위치된다. 리세스 (17) 는 대체로 축선방향 후방쪽으로 경사진다. 이들 리세스로 인해, 치즐 에지의 영역에서 플랭크 (12, 13) 의 시닝이 이루어지며, 이는 바람직한데, 그 이유는 플랭크 및 치즐 에지가 작아질수록, 작업편을 통해 드릴 팁을 이동시키는데 필요한 힘 소비 및 토크가 적어지기 때문이다.

본 발명에 따른 절삭 헤드는 리세스를 주 절삭날 및 치즐 에지에 연결하는 절삭 헤드의 벽 (19) 의 각각의 상기 리세스 (17) 에 배치된 칩 파괴 그루브 (18) 를 갖는다. 주 절삭날 (6) 은 벽 (19) 의 평면으로부터 거리 (a) 만큼 이격될 수 있다. 칩 파괴 그루브 (18) 는 주 절삭날로부터 거리 (d) (도 4 참조) 만큼 이격되어 주 절삭날을 따라 연장된다. 이 거리는 가장 짧은 경우 0.01 ~ 0.5 ㎜, 바람직하게는 0.05 ~ 0.3 ㎜ 이다. 칩 파괴 그루브 및 주 절삭날이 상기 치즐 에지를 향하는 방향에서 서로 0°~ 15°의 각도를 이룰 수 있으므로, 상기 거리는 달라질 수 있고, 이 각도가 2°이상 또는 5°이상인 것이 유리하고, 그러면 주 절삭날 및 칩 파괴 그루브는 치즐 에지를 향해 약간 모일 것이다. 칩 파괴 그루브는 0.05 ~ 1 ㎜, 바람직하게는 0.05 ~ 0.5 ㎜ 의 깊이 (dp) 및 0.5 ~ 3 ㎜, 바람직하게는 1.0 ~ 2.0 ㎜ 의 폭 (w) 을 갖는다. 상기 거리 (d) 는 칩 파괴 그루브의 존재에 의해 주 절삭날 및 치즐 에지가 약하게 되지 않는 것을 보장할 것이다. 이미 설명한 것처럼, 칩 파괴 그루브 (18) 는 작업편을 통한 드릴링 시에 증가된 또는 더 포지티브 (positive) 한 칩 각도를 형성할 것이고, 이는 절삭력을 감소시켜서 열 발생을 낮추고, 따라서 개별 주 절삭날의 수명 및 절삭 헤드의 수명을 연장시킨다.

도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 트위스트 드릴 (1') 을 보여주는데, 이는 절삭 헤드 (3') 및 섕크 (2') 가 트위스트 드릴의 일체형 부분이라는 점에서 상기한 절삭 헤드와 상이하다. 칩 파괴 그루브 (18') 가 이 절삭 헤드의 각각의 리세스 (17') 에 배치되고, 개별 주 절삭날 (6') 을 따라 개별 주 절삭날로부터 거리를 가지면서 연장된다.

절삭 헤드는 소결된 질화붕소 (BN), 특히 입방정 질화붕소 (CBN) 로 이루어지는 것이 바람직하지만, 또한 다결정질 질화붕소 (PCBN) 로 이루어질 수도 있다. 그렇지만, 본 발명은 이 재료를 절삭 헤드를 위해 사용하는 것으로 제한되어서는 안 되며, 그러한 절삭 헤드에 적합한 다른 재료 (소결된 초경 합금 등) 를 생각할 수 있다. 절삭 헤드는 Al₂O₃, TiN 등과 같은 하나 이상의 층으로 코팅될 수도 있다.

물론, 본 발명은 전술한 실시형태들로 어떤 식으로도 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 규정되는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 실시형태들의 많은 수정 가능성이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

본 출원의 우선권 주장의 기초가 되는 EP 특허출원 제 11161167.9 호의 개시내용은 여기서 참조로써 원용된다.

Claims

드릴 팁 (4) 을 포함하는 절삭 헤드로서,
상기 드릴 팁은,
― 치즐 에지 (5),
― 상기 치즐 에지의 중앙 단부 (8, 9) 와, 외측 단부 (10, 11) 사이에 각각 연장되는 적어도 2 개의 주 절삭날 (6, 7, 6'), 및
― 각각의 주 절삭날에 연관되고 상기 치즐 에지의 각 측에 위치되는 리세스 (17, 17')
를 포함하고,
각각의 상기 리세스 (17, 17') 는, 상기 주 절삭날 (6, 7, 6') 로부터 거리 (d) 만큼 이격되어 상기 주 절삭날을 따라 연장되는 칩 파괴 그루브 (18, 18') 를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드.
제 1 항에 있어서,
상기 거리 (d) 는 0.01 ~ 0.5 ㎜, 바람직하게는 0.05 ~ 0.3 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
각각의 상기 리세스 (17, 17') 는 상기 거리 (d) 보다 더 큰 반경에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 상기 칩 파괴 그루브 (18, 18') 및 상기 주 절삭날 (6, 7, 6') 은 상기 치즐 에지 (5) 를 향하는 방향에서 서로 0°~ 15°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드.
제 4 항에 있어서,
상기 각도는 2°이상 또는 5°이상인 것을 특징으로 하는 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 상기 칩 파괴 그루브 (18, 18') 는 0.05 ~ 1 ㎜, 바람직하게는 0.05 ~ 0.5 ㎜ 의 깊이 (dp) 를 갖는 것을 특징으로 하는 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 상기 칩 파괴 그루브 (18, 18') 는 0.5 ~ 3 ㎜, 바람직하게는 1.0 ~ 2.0 ㎜ 의 폭 (w) 을 갖는 것을 특징으로 하는 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
베요넷 (bayonet) 커플링과 같은 퀵 커플링 (quick coupling) 의 일부를 구성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 팁을 포함하는 절삭 헤드.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 절삭 헤드 (3, 3') 를 포함하는 트위스트 드릴.
제 9 항에 있어서,
상기 트위스트 드릴은 상기 절삭 헤드 (3) 가 제거가능하게 부착되는 섕크 (2) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
제 10 항에 있어서,
상기 섕크는 베요넷 커플링과 같은 퀵 커플링의 일부를 구성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.