KR20150030613A - 반경 방향 런아웃 공구의 제조 방법 및 반경 방향 런아웃 공구 - Google Patents

반경 방향 런아웃 공구의 제조 방법 및 반경 방향 런아웃 공구 Download PDF

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Abstract

반경 방향 런아웃 공구(2), 특히 드릴 또는 커터는, 축방향(4)으로 연장된 기본체(12)를 갖고, 안내 챔퍼(22)가 회전 방향(24)으로 연결된 적어도 두 개의 칩 홈(14)을 포함하고, 이들 사이에 리지(15)가 형성된다. 반경방향 클리어런스는 안내 챔퍼(22)에 연결된다. 그러한 유형의 반경 방향 런아웃 공구(2)의 단순하고 경제적인 제조를 가능하게 하기 위하여, 제1 공정 단계에서, 미처리 로드(30)가 비동심형으로 연마되어, 미처리 로드(30)의 반경(R)이 최대 반경(R2)과 최소 반경(R1) 사이에서 각도에 따라 변하도록 한다. 제2 공정 단계에서, 칩 홈(14)이 연마되어, 안내 챔퍼(22)가 최대 반경(R2)의 위치에 형성되도록 하고, 반경(R)이 반경방향 클리어런스(28)를 형성하도록 각각의 안내 챔퍼(22)의 하류로 이어서 감소되도록 한다.

Description

반경 방향 런아웃 공구의 제조 방법 및 반경 방향 런아웃 공구{A method to produce a radial run-out tool as well as a radial run-out tool}
본 발명은 적어도 두 개의 칩 홈 및 칩 홈의 각각에 연결된 안내 챔퍼를 갖는 축방향으로 연장된 기본체(basic body)를 포함하고, 리지가 각각의 칩 홈 사이에 형성되고, 리지 내의 반경방향 클리어런스가 안내 챔퍼에 연결되고, 상기 클리어런스가 다음의 칩 홈까지 연장된, 특히 드릴 또는 커터인, 반경 방향 런아웃 공구의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 그러한 유형의 반경 방향 런아웃 공구, 특히 드릴 또는 커터에 관한 것이다.
EP 1 334 787 B1호는 드릴링 공구로서 그러한 유형의 반경 방향 런아웃 공구를 개시한다. 공지된 드릴은 클램프 샤프트에 연결된 절삭 영역을 갖는 중실 금속 드릴로서, 절삭 영역은 드릴 면까지 연장된 나선형 칩 홈을 수용한다. 2차 절삭 영역이 나선형 칩 홈을 따라서 연장되고, 안내 챔퍼가 2차 절삭 영역의 각각에 회전 방향으로 연결되며; 작동 동안에, 안내 챔퍼가 보어홀(borehole)의 내벽 상에 지지되고 따라서 드릴에 대한 안내를 보장한다.
그러한 유형의 중실 금속 드릴은 전형적으로 미가공 로드로부터 연마에 의해 제조되는데, 제1 공정 단계에서, 미가공 로드는 원하는 공칭 연마 직경으로 연마되고; 제2 공정 단계에서, 선택적으로 나선형인 칩 홈이 연마되고; 최종적으로, 제3 공정 단계에서, 반경방향 클리어런스를 생성하기 위해 리지가 연마되어 리지가 실제 드릴링 공정 동안에 보어홀 벽으로부터 약간의 거리에 있도록 한다. 이에 더하여, 전형적으로 추가의 연마 단계가 제공되어 드릴 팁의 원하는 팁의 기하학적 형상을 생성한다. 특징지어진 세 개의 공정 단계는 드릴 팁의 하류의 축방향으로 반경 방향 런아웃 공구의 절삭 영역을 형성하는 역할을 한다.
이러한 점에서 시작하여, 본 발명의 목적은 그러한 유형의 반경 방향 런아웃 공구의 단순한 제조 방법 및 제조가 용이한 그러한 유형의 반경 방향 런아웃 공구를 제공하는 것이다.
상기 목적은 특허청구범위 제1항의 특징부를 갖는 방법에 의해서 그리고 제8항의 특징부를 갖는 반경 방향 런아웃 공구에 의해서 본 발명에 따라 달성된다. 추가의 바람직한 실시예는 각각의 종속 청구항 내에 포함된다.
반경 방향 런아웃 공구는 대체로 축방향으로 연장되고 특히 중실 금속으로 제조되고, 특히 중실 초경 드릴이다. 이는 적어도 두 개의 칩 홈이 수용된 기본체와, 원주 또는 회전 방향으로 보았을 때, 기본체의 원주 측 상의 각각의 칩 홈에 연결된 안내 챔퍼를 갖는다. 연속하여 위치된 두 개의 칩 홈의 각각의 사이에 리지가 형성되고, 상기 리지 내에서 각각의 안내 챔퍼 하류에 반경방향 클리어런스가 위치된다.
그러한 유형의 반경 방향 런아웃 공구, 특히 드릴 또는 커터의 단순화된 제조를 위하여, 이제, 제1 공정 단계에서, 미가공 로드가 비동심형으로 연마되어, 미가공 로드 및 그에 따른 기본체의 반경이 최대 반경과 최소 반경 사이에서 각도에 따라 변하도록 하는 것이 제공된다. 제2 공정 단계에서, 칩 홈이 연마된다. 대체로, 미가공 로드는 연마되어 안내 챔퍼가 최대 반경의 위치에 확실히 형성되도록 하고 반경방향 클리어런스가 유사하게 비동심형 설계에 기초하여 확실히 형성되도록 한다. 이 경우에, 클리어런스는 안내 챔퍼에서부터 시작하여 다음의 칩 홈으로 연장된다. 그러므로, 작동 동안, 리지와 가공된 공작물의 내벽 사이에 반경방향 클리어런스가 존재한다.
제3 연마 단계가 요구되지 않고 특히 의도되지도 않는다는 점에서 본 제조 방법의 특별한 이점을 알 수 있다. 오히려, 반경방향 클리어런스는 비동심형 횡단면의 기하학적 형상에 기초하여 자동으로 형성된다. 따라서, 전체적으로 하나의 제조 단계가 줄어들어, 비용 절감 및 시간 절약을 가져온다.
따라서, 공구 팁을 따르는 절삭 영역의 가공은 단지 언급된 두 개의 공정 단계만을 필요로 하며; 추가의 연마 단계가 제공되지 않는다. 두 개의 공정 단계는 본질적으로는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 그러나, 미가공 로드가 초기에 비동심형으로 연마되고 그 후에 칩 홈이 연마되는 경우가 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 제1 공정 단계에서, 미가공 로드는 타원형 횡단면으로 연마된다. 이 경우에, 기본체는 최대 반경으로부터 최소 반경으로 연속적으로 감소되고 이어서 대향하는 제2 최대 반경까지 연속적으로 증가한다는 것은 대체로 이해된다. 따라서, 이러한 설계 변경으로, 각각이 안내 챔퍼를 갖는 정확히 두 개의 칩 홈이 존재한다. 본질적으로, 여기에 기술된 본 방법은 복수의 기하학적 형상, 예를 들어 세 개 또는 네 개의 칩 홈을 갖는 것들에 적용될 수 있다. 이러한 경우에 본질적인 것은 반경이 최대 반경에서 시작하여 최소 반경으로 연속적으로 그리고 일정하게 감소한다는 것이다. 이러한 경우에, 리지는 대체로 곡부(bend) 및 리세스(recess)가 없는 완전한 곡선의 원주 라인을 따라서 연장된다. 반경방향 클리어런스는, 안내 챔퍼에 바로 연결되어, 연속하여 증가한다. 따라서, 안내 챔퍼 자체는, 기존의 원형 연마 챔퍼를 갖는 경우인 것과 같이, 균일한 반경을 갖지 않는다. 그 대신, 안내 챔퍼 자체는 릴리프 연마면(relief grind)을 갖고, 단지 사용 시에 그리고 축방향으로 보았을 때, 공작물의 벽과의 선형으로 접촉을 이룬다.
그러므로, 타원형 구성에 따라, 최소 반경은 또한 바람직하게는 타원형 횡단면의 작은 반축(half-axis)을 정의하고 최대 반경은 큰 반축을 정의한다. 따라서, 최소 반경은 최대 반경의 0.75 내지 0.98배의 범위에, 그리고 특히 0.92 내지 0.95배의 범위에 있는 것이 적절히 제공된다. 이는 한편으로 충분한 클리어런스가 달성될 수 있도록 하고 다른 한편으로는 충분한 지지가 안내 챔퍼의 영역 내에서 달성될 수 있도록 할 수 있다. 두 개의 반경에서의 비교적 작은 차이로 인하여, 안내 챔퍼에서의 반경은 단지 적절히 감소되고, 이는 충분한 안내 기능이 보장되는 것을 의미한다.
적절한 추가의 실시예에서, 이 경우의 칩 홈은 나선형으로 연장되도록 연마된다. 따라서, 그에 상응하여, 안내 챔퍼가 또한 나선형으로 연장되도록 형성된다. 안내 챔퍼가 칩 홈에 의해 정의된 전체 절삭 영역에 걸쳐 그리고 그 이상에서 최대 반경의 위치에 형성되는 것을 보장하기 위하여, 회전 방향으로 보았을 때, 타원형 횡단면이 또한 나선형으로 연장되도록 형성된다. 이 경우, 최대 반경은, 축방향으로 보았을 때, 나선형 라인을 따라서 연장된다는 것이 이해된다. 이러한 나선형 라인은 이 경우의 각각의 안내 챔퍼의 패턴과 동일하다. 대안적으로, 칩 홈은 직선으로 연장된다.
이러한 비동심형 패턴을 생성하기 위하여, 연마 디스크가 다음 라운드의 미가공 로드를 향하여 반경 방향으로 배치된다. 이 경우의 미가공 로드는 그의 중심축을 중심으로 회전한다. 이어서, 각도 위치에 따라서, 연마 디스크의 반경방향 공급 위치는 상이한 반경들이 각도에 따라서 미가공 로드 상에 형성되도록 변할 것이다. 더욱이, 연마 디스크의 반경방향 공급 위치는 또한 연마 디스크의 축방향 위치에 따라서 변할 것이고, 그에 따라서 타원형 횡단면의 원하는 나선형 패턴을 가져오게 되어, 타원의 최대 반경이 나선형 라인을 따라서 각각의 절삭 평면에 연장되도록 할 것이다.
특히, 반경방향 런아웃 공구는 끝이 날카로운 연마면을 갖는 중실 초경 드릴이다. 요구 사항 및 응용 목적에 따라서, 기본체는 응용 영역에 따라 하나 이상의 냉각제 구멍을 가질 것이고, 더 바람직하게는 공구 팁에서 시작하여 샤프트 영역으로 다소 원추형으로 테이퍼 형성된다.
본 발명의 예시적인 실시예가 이하에서 도면을 이용하여 더 상세히 설명된다. 도면은 단순화된 표현들로 다음을 도시한다.
<도 1a>
도 1a는 종래 기술에 따른 나선형 칩 홈을 갖는 중실 초경 드릴의 측면도이다.
<도 1b>
도 1b는 도 1a에 도시된 나선형 드릴의 공구 팁의 정면도이다.
<도 2a>
도 2a는 안내 챔퍼의 영역 내의 종래 기술에 따른 그러한 유형의 드릴의 일부의 도식적 횡단면도이다.
<도 2b>
도 2b는 도 2a에서 원으로 도시된 영역의 확대도이다.
<도 3a>
도 3a는 안내 챔퍼의 영역 내의 본 발명에 따른 드릴의 일부의 도식적 횡단면도이다.
<도 3b>
도 3b는 도 3a에서 원으로 도시된 영역의 확대도이다.
<도 4>
도 4는 축방향으로 나선형으로 연장된 타원형 횡단면을 갖는 비동심형으로 연마된 미가공 로드의 사시도이다.
<도 5a>
도 5a는 도 4의 전방 절단 평면 A-A의 도면이다.
<도 5b>
도 5b는 도 4의 절단 평면 B-B의 도면이다.
동일한 효과를 갖는 부분들은 또한 도면에서 동일한 도면 부호를 갖는다.
도 1a에 도시된 중실 금속 드릴(2)은 나선형 드릴로서 형성되고, 또한 동시에 회전축을 정의하는 종방향 중심축(5)을 따라서 축방향(4)으로 연장된다. 후방 영역에서, 드릴(2)은 홈이 형성된 절삭 영역(8)이 연결되고 전방을 향하는 공구 팁(10)으로 연장되는 클램프 샤프트(6)를 갖는다. 이 경우에 드릴(2)은, 전체적으로, 칩 홈(14)들이 절삭 영역(8) 내에 연마된 중실 초경 기본체(12)를 갖는데, 각각의 칩 홈 사이에 리지(15)가 형성된다. 더욱이, 기본체(12)는 냉각제 채널(16)을 갖는다.
예시적인 실시예에서, 공구 팁(10)은 원추 형상으로 연마되고 교차-절삭 영역을 통하여 서로 연결된 두 개의 주 절삭 영역(18)을 갖는다. 주 절삭 영역(18)은, 2차 절삭 영역이 축방향(4)으로 연장된 각각의 칩 홈(14)을 따라서 리지(15) 상에 형성된 안내 챔퍼(22)와 연결된, 외측 상의 반경방향 절삭 코너로 연장된다. 작동 동안, 드릴(2)은 그의 종방향 중심축(5)을 중심으로 회전 방향(24)으로 회전한다. 종래의 드릴에서, 안내 챔퍼(22)는 전형적으로 소위 원형 연마 챔퍼로서 형성되고; 즉, 이는 어떠한 반경방향 릴리프 연마면도 갖지 않고 따라서 클리어런스가 없다. 그러므로, 반경은 안내 챔퍼의 전체 회전 각도에 걸쳐 일정하고 전형적으로는, 종래 제조 방법의 제1 공정 단계에서, 미가공 로드가 동심형으로 연마되는 공칭 반경에 대응한다.
반경방향 클리어런스(28)가 회전 방향(24)으로 보았을 때 리지(15) 내에서 각각의 안내 챔퍼(22)의 하류에 수용된다. 종래의 제조 방법에서, 이는 칩 홈(14)이 제2 연마 단계에서 미리 배치된 후에 별도의 제3 연마 단계에서 일어난다.
이러한 종래의 상태가 종래 기술에 대한 도 2a 및 도 2b에서 보다 명확하게 하기 위해 다시 도식화되어 있다. 도 2a의 이점쇄선 원은 일정한 반경(R)을 갖는 원형 원주 라인(31)을 도시한다. 도 2b에 따른 도면으로부터 다시 명확히 알 수 있는 바와 같이, 안내 챔퍼(22)는 초기에 정확히 이러한 원호 라인으로 연장되고, 이는 종래 방법의 제1 원통형 연마 단계 이후에 일어난다.
본 발명의 예시적인 실시예가 이제 도 3a, 도 3b, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 이용하여 더 상세히 설명될 것이다.
기본적으로, 미가공 로드(30)가, 제1 공정 단계에서, 비동심형으로 연마되어 타원형 원주 라인(32)이 로드(30)의 각각의 횡단면에 형성되도록 한다. 그에 따라서, 종방향 중심축(5)으로부터 원주측까지의 거리인 반경(R)이 최소 반경(R1)으로부터 최대 반경(R2)까지 변한다. 이러한 경우의 변화는 계속적이고 일정한데, 이는 타원형 횡단면의 관례적인 일이다.
종래 기술의 원통형 연마 후의 결과로서 원형 원주 라인(31)으로부터의 타원형 원주 라인(32)의 차이를 도 3a에서 알 수 있다. 도 3b의 확대도로부터 특히 알 수 있는 바와 같이, 리지(15)를 따르는 반경(R)은 그 자체가 공칭 반경을 정의하는 동시에 안내 챔퍼(22)의 위치를 특정하는 최대 반경(R2)으로부터 최소 반경(R1)까지 연속적으로 감소한다. 각각의 칩 홈(14)이 어떻게 형성되는가에 따라서, 즉, 칩 홈이 연장되는 각도 범위에 따라서, 반경(R)은 칩 홈(14)에 대해 연속적으로 감소하거나 또는 칩 홈(14)에 대해 증가할 것이다. 그러나, 이는 최대 반경(R2)의 지점에 있지 않을 것이어서, 반경방향 클리어런스(28)가 유지되고 리지(15)가 사용 중에 공작물의 내벽으로부터 일정 거리에 있을 것이라는 보장이 있도록 한다.
도 5a 및 도 5b와 함께 도 4로부터 특히 명확한 바와 같이, 미가공 로드(30)는 나선형 홈이 형성된 나선형 드릴(2)을 형성하는 역할을 한다. 그에 따라서, 연마된 미가공 로드(30)의 타원형 횡단면(34)이 종방향 중심축(5)을 중심으로 축방향(4)으로 연속하여 회전하여, 최대 반경(R2) 또는 최소 반경(R1)이, 축방향(4)으로 보았을 때, 나선형 라인을 따라서 연장되도록 하는 데, 이는 도 4에서 최소 반경(R1)이 실선으로 그리고 최대 반경(R2)이 점선으로 도시된 바와 같다.

Claims (9)

  1. - 적어도 두 개의 칩 홈(14);
    - 칩 홈(14)의 각각을 따라서 연장된 안내 챔퍼(22);
    - 각각의 칩 홈(14) 사이에 있는 리지(ridge)(15); 및
    - 각각의 상기 안내 챔퍼(22)에 연결되고 다음의 칩 홈(14)으로 연장된, 상기 리지(15) 내의 반경방향 클리어런스(28)를 갖는, 축방향(4)으로 연장된 기본체(basic body)(12)를 포함하는, 특히 커터 또는 드릴(2)인, 반경 방향 런아웃 공구(radial run-out tool)의 제조 방법으로서,
    - 제1 공정 단계에서, 미처리 로드(30)가 비동심형으로 연마되어, 상기 미처리 로드(30)의 반경(R)이 최대 반경(R2)과 최소 반경(R1) 사이에서 각도에 따라 변하도록 하고,
    - 제2 공정 단계에서, 상기 칩 홈(14)이 연마되어, 상기 안내 챔퍼(22)가 상기 최대 반경(R2)의 위치에 형성되도록 하고, 상기 반경(R)이 비동심형 설계로 인하여 상기 반경방향 클리어런스(28)를 형성하도록 상기 각각의 안내 챔퍼(22)에 대해 회전 방향(24)으로 이어서 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 공정 단계에서, 상기 미처리 로드(30)는 타원형 횡단면(34)으로 연마되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 최소 반경(R1)은 상기 타원형 횡단면(34)의 작은 반축(half-axis)을 정의하고 상기 최대 반경(R2)은 큰 반축을 정의하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최소 반경(R1)은 상기 최대 반경(R2)의 0.75 내지 0.98배의 범위, 또는 특히 0.92 내지 0.95배의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩 홈(14)은 나선 형상으로 연마되고, 상기 안내 챔퍼(22)는 상기 최대 반경(R2)을 따라 나선 형상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. - 적어도 두 개의 칩 홈(14);
    - 회전 방향(24)으로 각각의 칩 홈(14)에 연결된 안내 챔퍼(22);
    - 각각의 칩 홈(14) 사이에 있는 리지(15); 및
    - 상기 회전 방향(24)으로 상기 안내 챔퍼(22)에 연결되고 다음의 칩 홈(14)으로 연장된, 상기 리지(15) 내의 반경방향 클리어런스(28)를 갖는, 축방향(4)으로 연장된 기본체(12)를 포함하는, 특히 커터 또는 드릴(2)인, 반경 방향 런아웃 공구로서,
    상기 기본체(12)의 반경(R)은 상기 안내 챔퍼(22)를 따라서 바로 감소하고, 반경방향 클리어런스(28)가 다음의 칩 홈(14) 전에 형성된 것을 특징으로 하는 반경 방향 런아웃 공구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리지(15)는 횡단면으로 볼 때 타원형 원주 라인(32)을 따라서 연장되는 것을 특징으로 하는 반경 방향 런아웃 공구.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 칩 홈(14)은 상기 축방향(4)으로 연장되고 절삭 영역(8)을 정의하며, "타원형" 횡단면(34)이 전체 절삭 영역(8) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 반경 방향 런아웃 공구.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩 홈(14)은 상기 축방향(4)으로 나선형인 것을 특징으로 하는 반경 방향 런아웃 공구.
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