KR20140094573A - 툴 시스템 - Google Patents

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KR20140094573A
KR20140094573A KR1020147013928A KR20147013928A KR20140094573A KR 20140094573 A KR20140094573 A KR 20140094573A KR 1020147013928 A KR1020147013928 A KR 1020147013928A KR 20147013928 A KR20147013928 A KR 20147013928A KR 20140094573 A KR20140094573 A KR 20140094573A
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bolt
cutting
cutting plate
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KR1020147013928A
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우베 헨츨러
우베 슈템머
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세람테크 게엠베하
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Abstract

본 발명은 캐리어 툴(8)과, 클램핑 리세스(9)를 갖는 커터 플레이트(2)와, 연계된 클램핑 볼트(3)를 갖춘 클램핑 요소(1)를 구비하는 커팅 툴 시스템에 관한 것으로서, 결합 요소(11)는 커터 플레이트(2)에 대면하는 클램핑 요소(1)의 하면 상에 배치되고, 결합된 상태에서는 클램핑 리세스(9)와 클램핑 접촉해서 커터 플레이트(2)를 고정하고, 클램핑 요소(1)는 클램핑 볼트(3) 체결시에 클램핑 요소(1)가 클램핑 방향으로 견인되도록 경사면을 통해 안내된다. 클램핑 요소(1)는 평행한 클랭핑 요소 가이드(19)들을 갖춘 홈(6) 내에 배치되고, 상기 홈은 클램핑 방향으로 가동식으로 클램핑 요소(1)를 안내하고, 클램핑 요소(1)는, 클램핑 요소(1)의 양 측부가 홈(6) 내에서 안내되도록, 클램핑 요소 가이드(19)들에 대하여 평평하게 접촉하는 2개의 평행한 가이드 표면(14)을 구비하고, 클램핑 요소(1) 내에는 클램핑 볼트(3)용 클램핑 요소 보어(5)가 배치되고, 커터 플레이트(2)의 클램핑된 상태에서, 커터 플레이트(2)에 대면하는 클램핑 요소 보어(5)의 벽은 클램핑 볼트(3)에 대하여 위치되고, 커터 플레이트(2)의 커팅 에지로부터 보았을 때, 결합 요소(11)가 클램핑 리세스(9)의 중심에 마주하여 그 안에 형상 끼워맞춤식으로 결합하는 것이 제안되어 있다.

Description

툴 시스템{TOOL SYSTEM}
본 발명은 캐리어 툴과, 클램핑 리세스를 갖는 커팅 플레이트와, 연계된 클램핑 볼트를 갖춘 클램핑 요소를 포함하는 커팅 툴 시스템에 관한 것으로서, 커팅 플레이트에 대면하는 클램핑 요소의 하면 상에는, 결합된 상태에서는 클램핑 리세스와 클램핑 접촉해서 커팅 플레이트를 고정하는 결합 요소가 배치되고, 클램핑 요소는 클램핑 볼트 체결시에 클램핑 요소가 클램핑 방향으로 견인되도록 챔퍼(chamfer)를 통해 안내된다.
WO 2007080151 A1에는, 실질적으로 커팅 플레이트를 수용하기 위한 리세스를 갖는 캐리어 툴로 구성되는 커팅 툴 시스템이 공지되어 있다. 커팅 플레이트에는 클램핑 리세스가 제공된다. 클램핑 플레이트는 클램핑 요소에 의해 캐리어 툴 내에 유지된다. 결국, 클램핑 요소는 클램핑 볼트를 통해 캐리어 툴 상에 체결된다. 커팅 플레이트에 대면하는 클램핑 요소의 하면 상에는, 클램핑 리세스와 클램핑 접촉해서 커팅 플레이트를 캐리어 툴 상에 고정하는 결합 요소가 배치된다. 클램핑 요소는, 클램핑 볼트 체결시에 클램핑 요소가 캐리어 툴 쪽으로 견인되도록, 캐리어 툴 상의 챔퍼를 통해 안내된다.
본 발명의 목적은, vc = 3,000 m/min까지의 커팅 데이터, 10 mm까지의 ap(플레이트 사이즈 및 커팅 플레이트 형상과 기계가공될 재료에 따름) 및 1.0 mm까지의, 또한 적용 가능한 경우에는 그 이상의, 이송량 f인 거친 선삭 작업에서 사용하기에도 적합한 방식으로, 청구항 1의 전제부에 따른 툴 시스템을 개선하는 것이다. 또한, 높은 프로세스 신뢰도가 보장되게 된다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 1의 특징들에 의해 달성된다.
이하의 내용에 기인한다.
a. 클램핑 요소는 클램핑 방향으로 가동식으로 클램핑 요소를 안내하는 평행한 클랭핑 요소 가이드들을 갖춘 홈 내에 배치되고, 상기 클램핑 요소는, 클램핑 요소의 양 측부가 홈 내에서 안내되도록, 클램핑 요소 가이드들에 대하여 평평하게 위치되는 2개의 평행한 가이드 표면을 구비하고,
b. 클램핑 요소 내에는 클램핑 볼트용 클램핑 요소 보어가 배치되고, 커팅 플레이트의 결합된 상태에서, 커팅 플레이트에 대면하는 클램핑 요소 보어의 벽은 클램핑 볼트에 대하여 위치되고,
c. 커팅 플레이트의 커팅 에지로부터 보았을 때, 결합 요소는 클램핑 리세스의 중심에 마주하여 그 안에 형상 끼워맞춤식으로 결합하고,
툴 시스템은 재료-마모 가공을 위한 거친 선삭 작업에서 사용하기에도 적합하다.
클램핑 요소의 양 측부에 대한 안내로 인해, 커팅 플레이트의 클램핑 리세스 내에서의 클램핑 요소 윤곽 또는 결합 요소의 견고한 결합이 보장된다. 따라서, 클램핑 요소의 위치는 공간(기계) 내에서의 툴 위치와 무관하게 항상 동일하고(비틀리지 않음), 그 결과로서, 예컨대 문제 없이 (툴에 대한) 위보기 자세(overhead position)로 커팅 플레이트 교체가 수행될 수도 있다. 클램핑 볼트에 대한 클램핑 요소 보어의 벽의 결합은 본 발명의 중요한 특징인데, 그 이유는, 이를 통해, Δ2가 영(zero)이고(도 3 참조), 클램핑 볼트의 길이방향 축선으로부터 커팅 플레이트의 중심까지의 거리가 항상 동일해지기 때문이다. 따라서, 클램핑 요소의 하면 상의 결합 요소는 클램핑 리세스 내의 정밀하게 규정된 장소에서 결합한다. 이는, 그렇지 않을 경우에는 규정되지 않은 힘이 커팅 플레이트에 작용하게 되기 때문에, 대단히 중요하다. 또한, 클램핑 리세스의 중심에 마주하여 가압되는 결합 요소(클램핑 요소 노즈)에 의해, 높은 프로세스 신뢰도가 달성된다. 이를 통해, 커팅 플레이트의 상향 경사(upward tilting)가 배제된다. "클램핑 리세스의 중심에 마주하는"이라는 것은, 커팅 에지로부터 보았을 때, 결합 요소가 클램핑 리세스의 중심에 마주하여 그 안에 형상 끼워맞춤식으로 결합한다는 것을 의미한다.
본 발명에 따르면, 툴 시스템은 일체형 툴(monoblock tool)로서 또는 어댑터를 갖춘 툴로서 설계되는 것이 바람직하다.
툴 시스템이 일체형 툴로서 설계되는 경우에는, 커팅 플레이트는 캐리어 툴의 리세스 내에 배치되는 것이 바람직하고, 클램핑 요소는 클램핑 볼트에 의해 캐리어 툴 상에 체결되고, 챔퍼는 캐리어 툴 상에 배치되고, 클램핑 볼트의 체결시에, 클램핑 요소는 캐리어 툴을 향해 클램핑 방향으로 견인된다. 이 실시예는 도 9a에 도시된다.
툴 시스템에 어댑터가 제공될 때, 어댑터는 캐리어 툴 상의 어댑터 홈에 체결되는 것이 바람직하고, 평행한 클램핑 요소 가이드들을 갖춘 홈은 어댑터 내에 배치되고, 클램핑 요소는 양 측부가 홈 내에서 안내되고, 클램핑 볼트를 위한 연속 보어 및 어댑터를 캐리어 툴 상에 체결하기 위한 연속 보어들은 어댑터 내에 배치되고, 커팅 플레이트는 어댑터 내의 리셉터클에서 결합되고, 그 리셉터클의 형상은 커팅 플레이트에 맞춰지고, 챔퍼는 캐리어 툴 상이 아닌 어댑터 상에 배치된다. 측방향 가이드들 및 챔퍼 또는 철회 챔퍼(하기 참조)는 의도적으로 (캐리어 툴 상이 아닌) 어댑터 상에 통합되어서, 클램핑 요소와 커팅 플레이트의 중심의 정렬/축성(axiality)/평행성(parallelism)이 정확하게 대응한다. 어댑터는 열간-가공 공구강(tool steel)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
하기의 모든 구성은 일체형 툴 뿐만 아니라 어댑터를 갖는 툴에 대해서도 사용될 수 있다.
바람직하게는, 홈의 가이드 폭(B)의 공차, 즉 클램핑 요소 가이드들의 서로간의 거리의 공차는 B ± 0.025 이고, 클램핑 요소의 폭의 공차, 즉 클램핑 요소 상의 가이드 표면들의 서로간의 거리의 공차는 B ± 0.05 이다. 가이드의 타이트한 공차의 결과로서, 클램핑은 중하중의 기계가공 및 잠재적인 단기 과적 중에도 그 자세를 유지하게 된다. 따라서, "충돌(crash)"의 경우에, 캐리어 툴 및 워크피스에 대한 심각한 손상이 방지될 수 있다.
바람직하게는, 커팅 플레이트로부터 보았을 때, 클램핑 요소의 후방 단부에는, 챔퍼를 형성하는 철회 챔퍼가 배치되고, 일체형 툴의 경우에는, 캐리어 툴 상에 배치되며 철회 챔퍼에 맞춰지는 슬라이딩 챔퍼가 존재하고, 어댑터를 갖는 툴 시스템의 경우에는, 어댑터의 후방 단부에 철회 챔퍼가 존재하고, 철회 챔퍼 및 슬라이딩 챔퍼의 수평면에 대한 각도는 바람직하게는 15도 내지 25도이고, 특히 바람직하게는 20도이다. 크기에 따라, 클램핑 요소 헤드의 중심으로부터 커팅 플레이트의 중심까지 클램핑 요소의 축방향 견인 방향에 있어서의 위치결정은 클램핑 요소 보어 내의 클램핑 요소 볼트의 결합과 함께 클램핑 요소 내의 보어를 통해 자동으로 제공된다.
바람직하게는, 클램핑 요소에 작용하는 클램핑 볼트의 클램핑력 Fbolt는 챔퍼들 FAbolt 및 커팅 플레이트 FWSPbolt 사이에 분포되고, 여기서 Fbolt = FAbolt + FWSPbolt 이고, FAbolt = FWSPbolt * X이고, X의 범위는 1.6 내지 1.8이고, 바람직하게는 1.7이다. 커팅 플레이트의 프로세스-신뢰도 있는 클램핑에 대하여 중요한 것은 클램핑 요소에서 선택된 길이(레버) 비율이다. 본 발명에 따른 툴 시스템은 1:1.7의 비율을 가지도록 설계되는 것이 바람직하다(도 6 참조). 이를 통해, 가해진 볼트력의 37%가 커팅 플레이트 상으로의 클램핑력으로서 작용하는 것이 달성된다.
바람직하게는, 클램핑 볼트에는 볼트 단부 상에 외부 6각형이 제공된다. 클램핑 요소 보어는, 클램핑 볼트의 볼트 단부에 접근할 수 있게 캐리어 툴을 통해 연장된다. 이를 통해, 커팅 플레이트 교체시에 아래에서부터 클램핑 볼트를 풀 수 있다. 이는, 예컨대 툴이 기계 내에서 위보기 자세로 되어 있는 경우에 필요하다.
바람직하게는, 홈의 클램핑 요소 가이드들에 냉각 매체 공급부가 통합된다. 바람직하게는, 클램핑 요소 가이드들은, 커팅 플레이트를 향해 경사지며 커팅 플레이트의 상부측까지 2가지의 이행 반경 R3, R5를 통해 연장되는 램프들로서 형성된다. 냉각 매체 공급부의 유출구는 반경들 R3 및 R5 사이에 배치된다. 냉각재는 툴 시스템의 서비스 수명 및 커팅 플레이트의 공구 수명을 연장시킨다. 또한, 냉각재는 워크피스 표면을 개선시킨다.
바람직하게는, 커팅 플레이트의 상부측에 대한 램프의 램프 각도 α는 범위가 3도 내지 10도이다. 이로 인해, 최종 칩들의 배출이 보다 용이해진다.
바람직하게는, 특정 분야에 대해서, 유출구에는 스크루 플러그 또는 노즐용 나사부가 배치된다.
바람직하게는, 이 툴 시스템의 용도는, vc = 3,000 m/min까지의 커팅 데이터, 10 mm까지의 ap(플레이트 사이즈 및 커팅 플레이트 형상과 기계가공될 재료에 따름) 및 1.0 mm까지의 이송량 f인 거친 선삭 작업에 대하여 적합하다.
식별 가능한 인서트(indexable insert)(WSP)를 수반하는 것이 바람직하긴 하지만, 본 명세서 전체는 커팅 플레이트와 관련 있다.
본 발명은 도면들을 참조로 하기에서 보다 상세히 설명된다.
도 1a 및 도 1b에 있어서, 본 발명에 따른 2가지의 툴 시스템이 도시된다.
각각의 경우에 있어서, 참조 번호 8은 커팅 플레이트(2)를 수용하기 위한 리세스를 갖는 캐리어 툴을 지칭한다. 도 1a 및 도 1b에 따른 커팅 플레이트(2)들은 구형 또는 원형 돌출부(30)가 내부에 배치되는 원형 클램핑 리세스(9)를 포함한다. 돌출부(30)의 최고 지점은 클램핑 리세스(9)의 바닥 위에 및 커팅 플레이트의 상부측 아래에 또는 커팅면 아래에 배치된다.
바람직하게는, 도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 클램핑 리세스(10)가 제 1 클램핑 리세스(9)에 동축으로 배치되고, 제 1 클램핑 리세스(9)는 제 2 클램핑 리세스(10)보다 낮게 배치되며, 두 리세스(9, 10)는 모두 커팅 플레이트의 상부측보다 낮게 배치된다. 이를 통해, 커팅 플레이트의 상부측의 그라인딩 또는 래핑(lapping) 작업의 경우에조차, 제 2 클램핑 리세스(10)로부터 제 1 클램핑 리세스(9)의 수직 거리는 항상 동일하다.
커팅 플레이트(2)를 캐리어 툴(8) 상에 체결하기 위해, 클램핑 볼트(3)를 거쳐 캐리어 툴(8) 상에 클램핑 요소(1)가 체결된다. 클램핑 볼트(3)는 클램핑 요소(1)를 통해 연장되고, 캐리어 툴(8) 상의 클램핑 요소 보어(5)에 나사결합된다.
클램핑 볼트(3)의 나사결합시에, 클램핑 요소(1)의 선단은 커팅 플레이트(2)를 가압한다. 클램핑 리세스(9)를 구비한 커팅 플레이트(2)를 사용할 때, 클램핑 요소(1)의 하면 상에는 캠(cam) 또는 낫(sickle)으로서 형성된 결합 요소(11)가 배치되고, 상기 하면은 커팅 플레이트(2)에 대면한다. 이 결합 요소(11)는 클램핑 리세스(9)에 결합하고, 이로써 그것을 캐리어 툴(8) 상에 고정시킨다. 캠 또는 낫과 같은 형상 외에, 결합 요소는 임의의 가능한 형상을 가질 수 있으며; 결합 요소가 없는(즉, 매끈한) 클램핑 요소(1)도 가능하다. 그러나, 결합 요소가 없는 클램핑 요소(1)를 사용하면, 식별 가능한 인서트의 철회는 가능하지 않다.
본 발명에 따르면, 클램핑 요소(1)(도 2a, 도 2b, 도 2c 참조)는 양 측부가 캐리어 툴(8) 상에서 안내된다. 안내를 위해, 한편으로는, 캐리어 툴(8) 내에 가이드로서 홈(6)이 배치되고, 다른 한편으로는, 클램핑 요소(1) 상에 가이드 표면(14)들이 배치되고, 상기 가이드 표면들은 타이트한 공차를 가지며, 클램핑 요소를 평평한 표면을 통해 윤곽 이행부(12)까지 안내한다. 도 2a에서는, 가이드 길이(L) 및 가이드 폭(B)과 그 범위가 도시된다. 바람직하게는, [L]의 범위는 10mm 내지 22mm(전체 사이즈에 의존함)이고, [B]의 범위는 10mm 내지 20mm(전체 사이즈에 의존함)이다. 캐리어 툴(8) 상의 가이드 폭 [B]의 공차는 B ± 0.025이고, 클램핑 요소의 폭의 공차는 B ± 0.05이다. 도 2c는, 특히 가이드 표면(14)을 도시한다.
따라서, 클램핑 요소 선단(13)에 매우 가깝게 안내가 일어난다. 이는 클램핑 요소 윤곽 또는 결합 요소(11)의, 커팅 플레이트(2)의 제 1 클램핑 리세스(9) 내로의 견고한 결합을 보장한다. 따라서, 또한, 클램핑 요소(1)의 위치는, 툴의 (기계 내에서의) 공간 위치에 관계 없이, 항상 동일하므로(비틀리지 않음), 예컨대 문제 없이 (툴에 대한) 위보기 자세로 커팅 플레이트의 교체가 수행될 수도 있다.
타이트한 공차에 의한 가이드로 인해, 클램핑 요소(1)는 중하중의 기계가공 및 잠재적인 단기 과적 중에도 그 자세를 유지하게 된다. "충돌"이 일어날 경우에, 툴 및 워크피스에 대한 심각한 손상이 방지될 수 있다.
도 3은, 크기에 따라, 클램핑 요소 헤드의 중심으로부터 커팅 플레이트(WSP)의 중심까지 클램핑 요소(1)의 축방향 견인 방향에 있어서의 위치결정이 클램핑 요소 내의 보어 및 클램핑 요소 볼트를 통해 자동으로 제공됨을 도시한다. 이는, 커팅 플레이트(2)로부터 보았을 때, 클램핑 요소(1)의 후방 단부에 철회 챔퍼(4)가 배치되고, 철회 챔퍼(4)에 맞춰지는 슬라이딩 챔퍼(15)가 클램핑 요소(1) 상에 놓이는 것으로 달성된다. 클램핑 요소(1)가 클램핑 볼트(3)에 의해 체결될 때, 슬라이딩 챔퍼(15)는, 커팅 플레이트(2)에 대면하는 클램핑 요소 보어(5)의 벽이 클램핑 볼트(3)에 결합할 때까지 철회 챔퍼(4) 상을 슬라이딩한다. 클램핑 볼트(3)에 대한 클램핑 요소 보어(5)의 벽의 이 결합은 본 발명의 중요한 특징인데, 그 이유는, 이를 통해, Δ2는 영(zero)이고(도 3 참조), 클램핑 볼트(3)의 길이방향 축선(17)으로부터 커팅 플레이트(2)의 중심(18)까지의 거리(16)가 항상 동일해지기 때문이다. 따라서, 클램핑 요소(1)의 하면 상의 결합 요소(11)는 정밀하게 규정된 위치에서 클램핑 리세스 내로 결합한다. 이는, 그렇지 않을 경우에는 규정되지 않은 힘이 커팅 플레이트(2)에 작용하게 되기 때문에, 대단히 중요하다. 철회 챔퍼(4) 및 슬라이딩 챔퍼(15)의 각도들은 수평면에 대하여 20도인 것이 바람직하다.
또한, 측방향 안내를 통해, 높은 프로세스 신뢰도가 주로, 철회 챔퍼(15)에 의한 클램핑 요소의 철회(도 3 또는 도 4a 참조)를 통해, 클램핑 요소 윤곽 또는 결합 요소와 커팅 플레이트(식별 가능한 인서트) 사이의 형상 끼워맞춤을 통해, 또한 클램핑 리세스(9)의 중심에 마주하는 결합 요소(11)(클램핑 요소 노즈(nose))의 가압(예컨대, 도 1a 참조)에 의해 달성된다. 이들 조건을 통해, 식별 가능한 인서트(WSP)는 회전방향으로 고정되게 플레이트 시트(plate seat) 내로 견인된다(도 4a). "클램핑 리세스(9)의 중심에 마주하는"이라는 것은, 커팅 에지로부터 보았을 때, 결합 요소가 클램핑 리세스의 중심에 마주하여 그 안에 형상 끼워맞춤식으로 결합한다는 것을 의미하고, 그에 따라, 커팅 플레이트의 "상향 경사"가 방지된다.
도 5는 클램핑 요소(1)의 철회가 볼트 샤프트에 맞닿는 클램핑 요소 보어(5)(도 6)에 의해 제한됨을 도시한다. 따라서, 커팅 플레이트 리세스(9) 외부로의 클램핑 요소(1)의 슬라이딩이 방지되고, 전체 시스템 클램핑 요소/볼트/툴이 보강된다. 커팅 플레이트(2)는 지지 요소(27)(지지 플레이트) 상으로 놓이고, 지지 요소(27)는 스크루(28)에 의해 캐리어 툴(8) 상에 고정된다.
기본적으로, 커팅 플레이트(2)의 프로세스-신뢰도 있는 클램핑에 대하여 중요한 것은 클램핑 요소에서 선택된 길이(레버) 비율이다. 본 발명에 따른 툴 시스템은 1:1.7의 비율을 가지도록 설계된다(도 6 참조). 이를 통해, 가해진 볼트력의 37%가 커팅 플레이트 상의 클램핑력으로서 작용하는 것이 달성된다.
선택된 중심 거리 "X"(도 6 참조)는, 본 발명에 따른 툴 시스템에서 기술적으로 적절하게 최소 수의 클램핑 요소 사이즈들(이형 최소화(variant minimization))로 시장에서 통상적으로 사용되며 툴 시스템에 관련되는 모든 커팅 플레이트 사이즈들 및 형상들을 클램핑하기 위한 고려사항에 기초한 결과이다. 유리한 해법으로서, 3가지의 상이한 중심 거리(X = 13.3 mm, X = 16.15 mm and X = 21.5 mm)를 가진 3가지 클램핑 요소 사이즈가 개발되고 있다. 이들은, 9.52 mm 내지 25.40 mm의 내접원(inscribed circles)을 포함하는 모든 식별 가능한 인서트 형상을 포괄한다. 이들은 모두 1 : 1.7의 길이(레버) 비율을 갖는다.
이형 최소화가 고려되지 않으면, 1.7 보다 적은 1.0 까지의 비율이 기술적으로 더 바람직해진다. 따라서, 1 : 1 의 비율에 의하면, 가해진 힘의 절반이 커팅 플레이트 상으로 가압된다. 1.7 내지 2.2 의 범위는 기술적으로 가능하다. 그러나, 비율이 높을수록, 커팅 플레이트에 작용하는 힘은 작아진다. 예컨대, 클램핑 볼트(3)가 클램핑 요소(1) 상으로 힘 Fbolt = 10,000 N 을 가하면, 그 힘은, 6,300 N = 3,700 N * 1.7 이기 때문에, 본 발명에 따라 챔퍼(15)에 작용하는 FAbolt = 6,300 N 및 커팅 플레이트(2)에 작용하는 FWSPbolt = 3,700 N 으로 분할되는 것이 바람직하다.
FAbolt 와 Fbolt 사이의 거리가 1이면, 본 발명에 따라, Fbolt 와 FWSPbolt 사이의 거리는 1.7이 바람직하다. 이는 도 6에 도시된다.
또한, 1 : 1.6 내지 1 : 1.8 의 범위도 바람직하다.
클램핑 볼트(3)에는, 커팅 플레이트 교체시에 클램핑 볼트(3)를 아래에서부터 풀 수 있도록, 볼트 단부(도 7 참조)에 외부 6각형(29)이 제공된다. 이는, 예컨대, 툴이 기계 내에서 위보기 자세로 되어 있는 경우에 필요하다. M6에 대해서는, 맞변 거리(width across flats) AF4가 계산되었다. M6에 대해서는, AF4.5도 가능하다. M8에 대해서는, AF5.5가 선택되었다. M8에 대해서는, AF5 내지 AF6 범위가 가능하다 클램핑 요소 보어(5)는 클램핑 볼트(3)의 볼트 단부에 접근할 수 있도록 캐리어 툴(8)을 통해 연장된다.
재료들 및 툴 홀더들을 아래에 열거한다:
- 캐리어 툴(8)은 열처리 가능한 스틸 또는 열간 가공 스틸 재료로 이루어지는 것이 바람직함
- 클램핑 요소(1)는 하기의 재료들로 이루어지는 것이 바람직함:
- 스틸 500 - 750 HV
- 카바이드 850 - 1250 HV
- 세라믹스 1250 - 1650 HV
- 클램핑 요소는 다양한 형태의 복합 재료로서 설계될 수도 있음:
- 스틸로 이루어진 캐리어 툴 및 카바이드로 이루어진 커버
- 스틸로 이루어진 베이스 캐리어 및 세라믹스로 이루어진 커버
- CMS, HSK, KM, FTC, VDI, SK xxx 와 같은 종래의 모든 툴 홀더 시스템이 가능하다.
- 본 발명에 따른 툴 시스템은 섕크 툴(shank tools), 보오링 바(boring bars) 및 카트리지(cartridges)와 같은 종래의 모든 툴 유형에 대하여 사용될 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예에 있어서는, 냉각 매체 공급부가 캐리어 툴(8)에 통합된다. 냉각 매체 공급부는 도 8a 내지 도 8d에 도시된다. 냉각 매체 공급부는 2개의 측방향 클램핑 요소 가이드(19)에 통합된다(도 8a 및 도 8b). 이를 통해, 냉각 매체가 표적-지향식으로 커팅 프로세스에 매우 가깝게 옮겨진다. 칩들의 슬라이딩은 이행 반경들을 갖는 램프(20)에 의해 가능해진다. 커팅 플레이트의 상부측에 대한 램프(20)의 램프 각도(α)(도 8d)는 범위가 3도 내지 10도이다. 따라서, 기존에 냉각재 배관들에서 발견되곤 했던, (지속적인) 칩들의 뒤얽힘이 방지된다. 램프(20)의 높이(H)는 4 mm 내지 8 mm 인 것이 바람직하다(도 8c).
툴 사이즈에 따라, 냉각 매체를 위한 유출구 및 보어의 사이즈는 범위가 2 mm 내지 10 mm 이다. 유출구에서는, 가능한 스크루 플러그를 위한 나사부가 배치된다.
그러나, 원뿔형 선단 및 중심 보어를 가진 노즐(31)(도 8e 참조)을 유출구 내로 나사결합할 수도 있다. 툴의 사이즈에 따라, 보어 직경은 φ 1 mm 내지 6 mm로 변경된다. 냉각 매체 압력이 20 bar 미만이고 "원래의" 냉각 매체 보어가 오염되는(막히는) 경향이 있는 경우에, 노즐들이 사용된다. 또한, 기계가공 프로세스에서의 냉각 매체 용적이 충분하면, 냉각 매체의 유출 속도의 증가가 이렇게 달성된다.
본 발명에 따른 툴 시스템은 일체형 툴로서, 또한 어댑터를 갖는 툴로서 제공된다. 도 9a는 일체형 툴로서의 툴 시스템을 도시하고, 도 9b는 어댑터를 갖는 툴로서의 툴 시스템을 도시한다. 도 9a에 따른 일체형 툴은 도 1a에 따른 툴 시스템과 동일하다. 도 9b에 따른 툴 시스템은 도 10a 내지 도 10d를 참조로 하기에서 보다 상세히 설명된다.
어댑터(7)(도 10a 내지 도 10d 참조)는 그 자체로 클램핑 플레이트(2)의 프로세스-신뢰도 있는 클램핑을 위한 모든 기능을 통합한다. 어댑터(7)는 스크루들에 의해 캐리어 툴(8)에 체결되므로, 2개의 스크루 홀(21)을 갖는다. 또한, 어댑터는 클램핑 볼트(3)용 홀(22)도 갖는다. 클램핑 요소(1)를 안내하기 위해, 어댑터(7)는 측방향 어댑터 가이드(23)들, 어댑터 철회 챔퍼(24) 및 필요에 따라 일체형 툴과 유사한 냉각 매체 공급부를 갖는다. 어댑터 사이즈에 따라, 유출구(25) 및 냉각 매체 공급부의 보어는 범위가 2 mm 내지 5 mm 이다. 냉각 매체의 공급은 어댑터 가이드(23)들을 통해 일어난다. 어댑터 철회 챔퍼(24)는 어댑터의 후방 단부에 배치된다. 어댑터의 높이는 10 mm 이고, 어댑터 가이드(23)들의 높이는 6 mm 이다. 바람직한 실시예의 크기들은 도 10c 및 도 10d에서 확인할 수 있다. 커팅 플레이트에 대면하는 어댑터(7)의 측부에 있어서는, 도 10c에 도시된 바와 같이, 커팅 플레이트들의 형상에 대응하며 커팅 플레이트들이 놓이게 되는 플레이트 시트 벽(26)들이 배치된다.
측방향 가이드들 및 철회 챔퍼(20도)는 의도적으로 (툴이 아닌) 어댑터에 통합되어서, 클램핑 요소와 커팅 플레이트의 중심의 정렬/축성/평행성이 정확하게 대응한다. 어댑터는 열간 가공 스틸로 이루어진다.

Claims (12)

  1. 캐리어 툴(8)과, 클램핑 리세스(9)를 갖춘 커팅 플레이트(2)와, 연계된 클램핑 볼트(3)를 갖춘 클램핑 요소(1)를 포함하는 커팅 툴 시스템으로서, 상기 커팅 플레이트(2)에 대면하는 상기 클램핑 요소(1)의 하면 상에는, 결합된 상태에서는 상기 클램핑 리세스(9)와 클램핑 접촉해서 상기 커팅 플레이트(2)를 고정하는 결합 요소(11)가 배치되고, 상기 클램핑 요소(1)는 상기 클램핑 볼트(3) 체결시에 상기 클램핑 요소(1)가 클램핑 방향으로 견인되도록 챔퍼를 통해 안내되는, 커팅 툴 시스템에 있어서,
    d. 상기 클램핑 요소(1)는 클램핑 방향으로 가동식으로 상기 클램핑 요소(1)를 안내하는 평행한 클랭핑 요소 가이드(19)들을 갖춘 홈(6) 내에 배치되고, 상기 클램핑 요소(1)는, 상기 클램핑 요소(1)의 양 측부가 상기 홈(6) 내에서 안내되도록, 상기 클램핑 요소 가이드(19)들에 대하여 평평하게 위치되는 2개의 평행한 가이드 표면(14)을 구비하고,
    e. 상기 클램핑 요소(1) 내에는 상기 클램핑 볼트(3)용 클램핑 요소 보어(5)가 배치되고, 상기 커팅 플레이트(2)의 결합된 상태에서, 상기 커팅 플레이트(2)에 대면하는 상기 클램핑 요소 보어(5)의 벽은 상기 클램핑 볼트(3)에 대하여 위치되고,
    f. 상기 커팅 플레이트(2)의 커팅 에지로부터 보았을 때, 상기 결합 요소(11)는 상기 클램핑 리세스(9)의 중심에 마주하여 그 안에 형상 끼워맞춤식으로 결합하는 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 툴 시스템은 일체형 툴로서 설계되고, 상기 커팅 플레이트(2)는 상기 캐리어 툴(8)의 리세스 내에 배치되고, 상기 클램핑 요소(1)는 상기 클램핑 볼트(3)에 의해 상기 캐리어 툴(8) 상에 체결되고, 상기 챔퍼는 상기 캐리어 툴(8) 상에 배치되고, 상기 클램핑 볼트(3)의 체결시에, 상기 클램핑 요소(1)는 상기 캐리어 툴(8)을 향해 상기 클램핑 방향으로 견인되는 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 툴 시스템에는 어댑터(7)가 제공되고, 상기 어댑터(7)는 상기 캐리어 툴(8) 상의 어댑터 홈(32)에 체결되고, 상기 평행한 클램핑 요소 가이드(19)들을 갖춘 홈(6)은 상기 어댑터(7) 내에 배치되고, 상기 클램핑 요소(1)는 양 측부가 상기 홈(6) 내에서 안내되고, 상기 클램핑 볼트(3)를 위한 연속 보어(22) 및 상기 어댑터(7)를 상기 캐리어 툴(8) 상에 체결하기 위한 연속 보어(21)들은 상기 어댑터(7) 내에 배치되고, 상기 커팅 플레이트(2)는 상기 어댑터(7) 내의 리셉터클에서 결합되고, 그 리셉터클의 형상은 상기 커팅 플레이트(2)에 맞춰지고, 상기 챔퍼는 상기 캐리어 툴(8) 상이 아닌 상기 어댑터(7) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈(6)의 가이드 폭(B)의 공차, 즉 상기 클램핑 요소 가이드(19)들의 서로간의 거리의 공차는 B ± 0.025 이고, 상기 클램핑 요소(1)의 폭의 공차, 즉 상기 클램핑 요소(1) 상의 상기 가이드 표면(14)들의 서로간의 거리의 공차는 B ± 0.05 인 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커팅 플레이트(2)로부터 보았을 때, 상기 클램핑 요소(1)의 후방 단부에는, 상기 챔퍼를 형성하는 철회 챔퍼(4)가 배치되고, 상기 일체형 툴의 경우에는, 상기 캐리어 툴(8) 상에 배치되며 상기 철회 챔퍼(4)에 맞춰지는 슬라이딩 챔퍼(15)가 존재하고, 어댑터(7)를 갖는 상기 툴 시스템의 경우에는, 상기 어댑터(7)의 후방 단부에 철회 챔퍼(24)가 존재하고, 상기 철회 챔퍼(24) 및 상기 슬라이딩 챔퍼(15)의 수평면에 대한 각도는 바람직하게는 15도 내지 25도이고, 특히 바람직하게는 20도인 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑 요소(1)에 작용하는 상기 클램핑 볼트(3)의 클램핑력 Fbolt는 상기 챔퍼들 FAbolt 및 상기 커팅 플레이트(2) FWSPbolt 사이에 분포되고, 여기서 Fbolt = FAbolt + FWSPbolt 이고, FAbolt = FWSPbolt * X이고, X의 범위는 1.6 내지 1.8이고, 바람직하게는 1.7인 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑 볼트(3)에는 볼트 단부 상에 외부 6각형(29)이 제공되는 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈(6)의 상기 클램핑 요소 가이드(19)들에는 냉각 매체 공급부가 통합되는 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 클램핑 요소 가이드(19)들은, 상기 커팅 플레이트(2)를 향해 경사지며 상기 커팅 플레이트의 상부측까지 2가지의 이행 반경 R3, R5를 통해 연장되는 램프(20)들로서 형성되고, 상기 냉각 매체 공급부의 유출구(25)는 상기 반경들 R3 및 R5 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 커팅 플레이트의 상부측에 대한 상기 램프(20)의 램프 각도 α는 범위가 3도 내지 10도인 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 유출구(25)에는 스크루 플러그 또는 노즐용 나사부가 배치되는 것을 특징으로 하는
    커팅 툴 시스템.
  12. vc = 3,000 m/min까지의 커팅 데이터, 10 mm까지의 ap(플레이트 사이즈 및 커팅 플레이트 형상과 기계가공될 재료에 따름) 및 1.0 mm까지의 이송 f인 거친 선삭 작업을 위한, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 툴 시스템의 용도.
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