KR20180039057A - 동일한 원뿔각이 제공되는 2개의 이격된 원뿔형 인접 표면을 갖는 나사산형 장착 부분을 갖는 교체가능 절삭 헤드, 공구 홀더 그리고 회전 절삭 공구 - Google Patents

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Abstract

교체가능 절삭 헤드(22)는 전방 절삭 부분(26) 및 후방 장착 부분(28)을 포함한다. 장착 부분(28)은 헤드 기부 표면(40)으로부터 후방으로 돌출하는 수형 결합 부재(38)를 포함한다. 수형 결합 부재(38)는 전방 및 후방 지지 부분(50, 52) 그리고 그것들 사이에 위치되는 외부 나사산(42)을 포함한다. 전방 및 후방 지지 부분(50, 52)은 각각의 원뿔 형상의 전방 및 후방 헤드 인접 표면(54, 56)을 포함한다. 전방 및 후방 헤드 인접 표면(54, 56)은 동일한 원뿔각(α, β)을 갖는다. 상기 절삭 헤드(22) 그리고 암형 결합 부재(68)를 갖는 공구 홀더(24)를 포함하는, 절삭 공구(20)가 로킹된 위치에 있을 때에, 외부 나사산(42)은 암형 결합 부재(68) 내에 나사산 결합되고, 전방 및 후방 헤드 인접 표면(54, 56)은 암형 결합 부재(68) 내의 대응 원뿔 형상의 표면(84, 88)에 원뿔형으로 인접한다.

Description

동일한 원뿔각이 제공되는 2개의 이격된 원뿔형 인접 표면을 갖는 나사산형 장착 부분을 갖는 교체가능 절삭 헤드, 공구 홀더 그리고 회전 절삭 공구
본 출원의 특허 대상은 수형 결합 부재를 갖는 교체가능 절삭 헤드가 나사산형 결합 기구에 의해 공구 홀더의 암형 결합 부재 내에 제거가능하게 보유되는 형태의 회전 절삭 공구에 관한 것이다.
회전 절삭 공구에는 교체가능 절삭 헤드를 공구 홀더 내에 확실하게 보유하는 나사산형 결합 기구가 제공될 수 있다.
교체가능 절삭 헤드는 수형 결합 부재를 포함할 수 있고, 공구 홀더는 암형 결합 부재를 포함할 수 있다. 수형 결합 부재는 외부 나사산 그리고 적어도 하나의 인접 표면을 포함할 수 있다. 암형 결합 부재는 각각이 수형 결합 부재 상의 외부 나사산 그리고 적어도 하나의 인접 표면에 대응하는, 내부 나사산 그리고 적어도 하나의 인접 표면을 포함할 수 있다.
일부의 그러한 회전 절삭 공구에서, 수형 결합 부재는 원뿔 형상을 갖는 하나의 인접 표면을 포함하고, 외부 나사산은 직선형(즉, "비-테이퍼형") 나사산이다. 그러한 회전 절삭 공구의 예가 예를 들어, 제US 6,485,220호에 개시되어 있다.
다른 그러한 회전 절삭 공구에서, 수형 결합 부재는 원뿔 형상을 갖는 하나의 인접 표면을 포함하고, 외부 나사산은 테이퍼형 나사산이다. 그러한 회전 절삭 공구의 예가 예를 들어, 제US 7,374,376호에 개시되어 있다.
또 다른 그러한 회전 절삭 공구에서, 수형 결합 부재는 2개의 인접 표면을 포함하고, 여기서 하나의 인접 표면이 원뿔 형상을 갖고, 다른 인접 표면은 원통 형상을 갖고, 외부 나사산은 직선형 나사산이다. 그러한 회전 절삭 공구의 예가 제US 7,341,409호에 개시되어 있다.
또 다른 그러한 회전 절삭 공구에서, 수형 결합 부재는 2개의 인접한 원뿔형 인접 표면을 포함하고, 외부 나사산은 테이퍼형 나사산이다. 그러한 회전 절삭 공구의 예가 예를 들어, 제US 2015/016905호에 개시되어 있고, 여기서 테이퍼형 나사산은 결합 부재의 후방 방향으로, 2개의 인접한 인접 표면으로부터 멀어지는 방향으로 그리고 구형 유지 영역을 향해 연장한다.
본 출원의 특허 대상의 목적은 개선된 강성을 갖는 공구 홀더 내로의 교체가능 절삭 헤드의 결합부를 제공하는 것이다.
본 출원의 특허 대상의 추가적인 목적은 2개의 원뿔형 인접 표면을 갖는 나사산형 결합 기구를 갖는 다른 회전 절삭 공구에 비해 제조하기 쉬운 2개의 원뿔형 인접 표면을 갖는 나사산형 결합 기구를 갖는 회전 절삭 공구를 제공하는 것이다.
본 출원의 특허 대상의 추가적인 목적은 측방 절삭력에 대항하여 개선된 안정성을 갖는 공구 홀더 내로의 교체가능 절삭 헤드의 결합부를 제공하는 것이다.
본 출원의 특허 대상의 제1 양태에 따르면, 헤드 길이방향 축을 갖는, 회전 절삭 작업을 위한 교체가능 절삭 헤드이며, 그 축을 중심으로 교체가능 절삭 헤드가 회전 방향으로 회전하고, 헤드 길이방향 축은 전방 방향 및 후방 방향으로 연장하고,
절삭 부분을 형성하는 전방 부분 그리고 장착 부분을 형성하는 후방 부분을 포함하고,
장착 부분은 후방으로 향한 헤드 기부 표면으로부터 후방으로 돌출하는 수형 결합 부재를 포함하고, 헤드 기부 표면은 헤드 길이방향 축에 대해 횡단방향으로 연장하여 절삭 부분과 장착 부분 사이의 경계를 한정하고, 수형 결합 부재는,
외향으로 향한 전방 및 후방 지지 부분 그리고 그것들 사이에 위치되는 외부 나사산을 포함하고,
전방 지지 부분은 후방 방향으로 내향으로 테이퍼링되어 전방 헤드 원뿔각을 한정하는 원뿔 형상의 전방 헤드 인접 표면을 포함하고,
후방 지지 부분은 후방 방향으로 내향으로 테이퍼링되어 후방 헤드 원뿔각을 한정하는 원뿔 형상의 후방 헤드 인접 표면을 포함하고,
전방 및 후방 헤드 원뿔각은 동일한 수치를 갖는,
교체가능 절삭 헤드가 제공된다.
본 출원의 특허 대상의 추가적인 양태에 따르면, 전방 방향 및 후방 방향으로 연장하는 홀더 길이방향 축을 갖고, 전방으로 향한 홀더 전방 표면으로부터 후방으로 연장하는 암형 결합 부재를 포함하는 공구 홀더이며, 홀더 전방 표면은 홀더 길이방향 축에 대해 횡단방향으로 연장하고, 암형 결합 부재는,
내향으로 향한 전방 및 후방 유지 부분 그리고 그것들 사이에 위치되는 내부 나사산을 포함하고,
전방 유지 부분은 후방 방향으로 내향으로 테이퍼링되어 전방 홀더 원뿔각을 한정하는 전방 홀더 인접 표면을 포함하고,
후방 유지 부분은 후방 방향으로 내향으로 테이퍼링되어 후방 홀더 원뿔각을 한정하는 후방 홀더 인접 표면을 포함하고,
전방 및 후방 홀더 원뿔각은 동일한 수치를 갖는,
공구 홀더가 또한 제공된다.
본 출원의 특허 대상의 추가적인 양태에 따르면, 회전 절삭 공구이며,
교체가능 절삭 헤드; 및
공구 홀더
를 포함하고,
회전 절삭 공구는 해제된 위치와 로킹된 위치 사이에서 조정가능하고, 로킹된 위치에서,
수형 결합 부재는 암형 결합 부재 내에 제거가능하게 보유되고,
외부 및 내부 나사산은 서로 나사산 결합하고,
헤드 기부 표면은 홀더 전방 표면에 인접하고,
전방 헤드 인접 표면은 전방 홀더 인접 표면에 인접하고,
후방 헤드 인접 표면은 후방 홀더 인접 표면에 인접한,
회전 절삭 공구가 또한 제공된다.
위에-언급된 것은 요약이고, 아래에 설명되는 특징은 본 출원의 특허 대상에 임의의 조합으로 적용가능할 수 있고, 예를 들어 하기의 특징 중 임의의 것이 교체가능 절삭 헤드, 공구 홀더 또는 회전 절삭 공구에 적용가능할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
전방 헤드 원뿔각은 5˚ ≤ α ≤ 7˚의 범위 내에 있을 수 있다. 후방 헤드 원뿔각은 5˚ ≤ β ≤ 7˚의 범위 내에 있을 수 있다.
바람직하게는, 전방 및 후방 헤드 원뿔각은 정확하게 6˚일 수 있다.
외부 나사산은 직선형 나사산일 수 있다.
전방 헤드 인접 표면은 헤드 길이방향 축을 중심으로 하는 가상 외부 전방 원뿔 상에 놓인다. 복수의 외부 나사산 루트(root)는 전방 및 후방 지지 부분에 의해 축방향으로 구분되는 가상 외부 루트 실린더를 한정한다. 가상 외부 전방 원뿔은 가상 외부 루트 실린더와 교차할 수 있다.
후방 헤드 인접 표면은 헤드 길이방향 축을 중심으로 하는 가상 외부 후방 원뿔 상에 놓인다. 복수의 외부 나사산 크레스트(crest)는 전방 및 후방 지지 부분에 의해 축방향으로 구분되는 가상 외부 크레스트 실린더를 한정한다. 가상 외부 후방 원뿔은 가상 외부 크레스트 실린더와 교차할 수 있다.
전방 지지 부분에 가장 근접한 외부 나사산의 주 직경(major diameter)은 전방 헤드 인접 표면의 최소 외부 전방 직경보다 작을 수 있는 주 외부 직경을 한정한다.
후방 지지 부분에 가장 근접한 외부 나사산의 부 직경(minor diameter)은 후방 헤드 인접 표면의 최대 외부 후방 직경보다 클 수 있는 부 외부 직경을 한정한다.
후방 헤드 인접 표면의 최대 외부 후방 직경이 전방 헤드 인접 표면의 최소 외부 전방 직경보다 작을 수 있다.
전방 헤드 인접 표면은 전방 헤드 원뿔 축방향 높이를 갖는다. 후방 헤드 인접 표면은 후방 헤드 원뿔 축방향 높이를 갖는다. 후방 헤드 원뿔 축방향 높이는 전방 헤드 원뿔 축방향 높이보다 클 수 있다.
헤드 기부 표면은 헤드 길이방향 축에 직각일 수 있다.
전방 홀더 원뿔각은 4.7˚ ≤ γ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있을 수 있다. 후방 홀더 원뿔각은 4.7˚ ≤ δ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있을 수 있다.
바람직하게는, 전방 및 후방 홀더 원뿔각은 5.7˚일 수 있다.
내부 나사산은 직선형 나사산일 수 있다.
전방 홀더 인접 표면은 홀더 길이방향 축을 중심으로 하는 가상 내부 전방 원뿔 상에 놓인다. 복수의 내부 나사산 크레스트는 전방 및 후방 유지 부분에 의해 축방향으로 구분되는 가상 내부 크레스트 실린더를 한정한다. 가상 내부 전방 원뿔은 가상 내부 크레스트 실린더와 교차할 수 있다.
후방 홀더 인접 표면은 홀더 길이방향 축을 중심으로 하는 가상 내부 후방 원뿔 상에 놓인다. 복수의 내부 나사산 루트는 전방 및 후방 유지 부분에 의해 축방향으로 구분되는 가상 내부 루트 실린더를 한정한다. 가상 내부 후방 원뿔은 가상 내부 루트 실린더와 교차할 수 있다.
전방 유지 부분에 가장 근접한 내부 나사산의 주 직경은 전방 홀더 인접 표면의 최소 내부 전방 직경보다 작을 수 있는 주 내부 직경을 한정한다.
후방 유지 부분에 가장 근접한 내부 나사산의 부 직경은 후방 홀더 인접 표면의 최대 내부 후방 직경보다 클 수 있는 부 내부 직경을 한정한다.
후방 홀더 인접 표면의 최대 내부 후방 직경이 전방 홀더 인접 표면의 최소 내부 전방 직경보다 작을 수 있다.
전방 홀더 인접 표면은 전방 홀더 원뿔 축방향 높이를 갖는다. 후방 홀더 인접 표면은 후방 홀더 원뿔 축방향 높이를 갖는다. 후방 홀더 원뿔 축방향 높이는 전방 홀더 원뿔 축방향 높이보다 클 수 있다.
해제된 위치에서, 수형 결합 부재는 암형 결합 부재의 외부측에 위치될 수 있다. 전방 헤드 원뿔각은 5˚ ≤ α ≤ 7˚의 범위 내에 있을 수 있다. 후방 헤드 원뿔각은 5˚ ≤ β ≤ 7˚의 범위 내에 있을 수 있다. 전방 홀더 원뿔각은 4.7˚ ≤ γ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있을 수 있다. 후방 홀더 원뿔각은 4.7˚ ≤ δ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있을 수 있다.
해제된 위치에서, 전방 및 후방 헤드 원뿔각은 0.6˚ 이하만큼 전방 및 후방 홀더 원뿔각보다 클 수 있다.
바람직하게는, 해제된 위치에서, 전방 및 후방 헤드 원뿔각은 0.3˚만큼 전방 및 후방 홀더 원뿔각보다 클 수 있다.
로킹된 위치에서, 전방 및 후방 유지 부분은 탄성 변형되고 그에 따라 전방 및 후방 헤드 원뿔각 그리고 전방 및 후방 홀더 원뿔각은 동일한 수치를 갖는다.
회전 절삭 공구는 로킹된 위치 전에, 해제된 위치와 제1 예비-로킹 위치(pre-locked position) 사이에서 추가로 조정가능할 수 있고, 제1 예비-로킹 위치에서, 외부 및 내부 나사산은 서로 나사산 결합할 수 있다. 헤드 기부 표면은 제1 전방 거리만큼 홀더 전방 표면으로부터 이격될 수 있다. 전방 헤드 인접 표면은 전방 홀더 인접 표면과 초기 접촉할 수 있다. 후방 헤드 인접 표면은 제1 후방 거리만큼 후방 홀더 인접 표면으로부터 이격될 수 있다.
회전 절삭 공구는 로킹된 위치 전에, 제1 예비-로킹 위치와 제2 예비-로킹 위치 사이에서 추가로 조정가능할 수 있고, 제2 예비-로킹 위치에서, 외부 및 내부 나사산은 서로 나사산 결합할 수 있다. 헤드 기부 표면은 제2 전방 거리만큼 홀더 전방 표면으로부터 이격될 수 있다. 제2 전방 거리는 제1 전방 거리보다 작다. 전방 헤드 인접 표면은 전방 홀더 인접 표면과 접촉할 수 있다. 후방 헤드 인접 표면은 후방 홀더 인접 표면과 초기 접촉할 수 있다.
전방 헤드 인접 표면은 전방 헤드 원뿔 축방향 높이를 갖는다. 후방 헤드 인접 표면은 후방 헤드 원뿔 축방향 높이를 갖는다. 전방 홀더 인접 표면은 전방 홀더 원뿔 축방향 높이를 갖는다. 후방 홀더 인접 표면은 후방 홀더 원뿔 축방향 높이를 갖는다. 전방 헤드 원뿔 축방향 높이는 전방 홀더 원뿔 축방향 높이보다 클 수 있다. 후방 헤드 원뿔 축방향 높이는 후방 홀더 원뿔 축방향 높이보다 클 수 있다.
본 출원의 더 양호한 이해를 위해 그리고 본 출원이 실제로 실시될 수 있는 방식을 보여주기 위해, 첨부 도면이 이제부터 참조될 것이다.
도 1은 회전 절삭 공구의 길이방향 단면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전 절삭 공구의 길이방향 단면 분해 사시도이다.
도 3은 도 1 및 2에 도시된 교체가능 절삭 헤드의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 교체가능 절삭 헤드의 측면도이다.
도 5는 도 4의 상세도이다.
도 6은 도 1 및 2에 도시된 공구 홀더의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 공구 홀더의 길이방향 단면도이다.
도 8은 도 1 및 2에 도시된 회전 절삭 공구의, 회전 절삭 공구가 제1 예비-로킹 위치에 있을 때의, 상세 길이방향 단면도이다.
도 9는 도 8의 상세도이다.
도 10은 회전 절삭 공구가 제2 예비-로킹 위치에 있을 때의, 도 8에 도시된 것과 유사한 도면이다.
도 11은 회전 절삭 공구가 로킹된 위치에 있을 때의, 도 8에 도시된 것과 유사한 도면이다.
도시의 단순화 및 명료화를 위해, 도면에 도시된 요소는 일정한 축척으로 작성되지 않아도 된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부의 요소의 치수가 명료화를 위해 다른 요소에 비해 과장될 수 있거나, 여러 개의 물리적인 구성요소가 하나의 기능적인 블록 또는 요소 내에 포함될 수 있다. 적절한 것으로 간주되는 경우에, 도면 부호가 대응 또는 유사한 요소를 지시하도록 도면들 사이에서 반복될 수 있다.
하기의 상세한 설명에서, 본 출원의 특허 대상의 다양한 양태가 설명될 것이다. 설명의 목적을 위해, 구체적인 구성 및 세부사항이 본 출원의 특허 대상의 면밀한 이해를 제공할 정도로 충분히 상세하게 기재된다. 그러나, 본 출원의 특허 대상은 구체적인 구성 및 세부사항이 본 명세서에 제공되지 않아도 실시될 수 있다는 것이 또한 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
본 출원의 특허 대상의 실시예에 따른, 밀링 작업, 구체적으로 엔드 밀링에 사용되는 형태의 회전 절삭 공구(20)를 도시하는 도 1 및 2가 우선 주목되어야 한다. 회전 절삭 공구(20)는 헤드 길이방향 축(A)을 갖는 교체가능 절삭 헤드(22)를 갖고, 그 축을 중심으로 교체가능 절삭 헤드(22)가 회전 방향(R)으로 회전한다. 헤드 길이방향 축(A)은 전방 방향(DF) 및 후방 방향(DR)으로 연장한다. 교체가능 절삭 헤드(22)는 전형적으로 초경합금으로부터 제조될 수 있다. 회전 절삭 공구(20)는 공구 홀더(24)를 또한 포함한다. 공구 홀더(24)는 전형적으로 강철로부터 제조될 수 있다. 도시된 실시예에서, 절삭 헤드(22)에는 헤드 길이방향 축(A)을 따라 연장하는 중심 냉각제 통로가 없지만, 다른 실시예에서는 그러한 냉각제 통로가 존재할 수 있다. 교체가능 절삭 헤드(22)는 나사산형 결합 기구에 의해 공구 홀더(24) 내에 제거가능하게 보유될 수 있다. 그러한 나사산형 결합 기구는 예를 들어, 리밍 또는 드릴링과 같은, 위에 언급된 것과 다른 형태의 회전 절삭 작업에 유리할 수 있다.
상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐 사용되는 용어 "전방" 및 "후방"은 도 4 내지 8, 및 10 및 11에서, 각각, 좌측 및 우측을 향한 헤드 길이방향 축(A)의 방향으로의 상대적인 위치를 지칭한다는 것이 이해되어야 한다.
도 3 내지 5가 이제부터 참조될 것이다. 교체가능 절삭 헤드(22)는 절삭 부분(26)을 형성하는 전방 부분 그리고 장착 부분(28)을 형성하는 후방 부분을 갖는다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 교체가능 절삭 헤드(22)는 단일의 일체형 원-피스 구성으로부터 형성될 수 있다. 이것은 교체가능 절삭 헤드(22)가 분리가능 절삭 삽입체(도시되지 않음)를 갖지 않는다는 점에서 이점을 제공한다. 그러한 분리가능 절삭 삽입체는 주기적으로 교체될 수 있고, 이것은 시간 소모적인 절차일 수 있다. 예를 들어, 분리가능 절삭 삽입체를 교체가능 절삭 헤드(22)에 해제가능하게 보유하는 데 사용될 수 있는 나사산형 나사(도시되지 않음)가 교체 작업 중에 분실 및/또는 상실될 수 있는 가능성이 또한 있다.
도 3 및 4를 참조하면, 절삭 부분(26)은 적어도 하나의 주연 절삭 날(30)을 포함한다. 도면에 도시된 이러한 비-제한적인 예에서, 적어도 하나의 주연 절삭 날(30)은 헤드 길이방향 축(A)을 중심으로 나선형으로 연장할 수 있다. 또한, 도시된 비-제한적인 예에서, 정확하게 4개의 주연 절삭 날이 있을 수 있다. 각각의 주연 절삭 날(30)은 주연 릴리프 표면(32), 및 주연 레이크 표면(34)의 교차부에 형성된다. 회전 방향(R)에 대해, 주연 릴리프 표면(32)은 주연 절삭 날(30)의 회전방향으로 뒤에 위치되고, 주연 레이크 표면(34)은 주연 절삭 날(30)의 회전방향으로 앞에 위치된다. 주연 절삭 날(30)의 배향은 금속 절삭 작업이 수행되게 한다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 절삭 부분(26)은 절삭 작업 중에 생성되는 칩(도시되지 않음)을 배출하는 적어도 하나의 플루트(flute)(36)를 포함할 수 있다. 하나의 플루트(36)가 각각의 주연 절삭 날(30)에 관련된다. 교체가능 절삭 헤드(22)는 절삭 부분(26)의 단부 면(37)에 있는 하나 이상의 단부 절삭 날(30b)을 포함할 수 있다. 도면에 도시된 이러한 비-제한적인 예에서, 교체가능 절삭 헤드(22)는 정확하게 4개의 단부 절삭 날(30b)을 포함할 수 있다.
도 4 및 5를 이제부터 참조하면, 장착 부분(28)은 후방으로 향한 헤드 기부 표면(40)으로부터 후방으로 돌출하는 수형 결합 부재(38)를 포함한다. 헤드 기부 표면(40)은 헤드 길이방향 축(A)에 대해 횡단방향으로 연장하고, 절삭 부분(26)과 장착 부분(28) 사이의 경계를 한정한다. 즉, 절삭 부분(26)은 헤드 기부 표면(40)의 전방에 형성되고, 장착 부분(28)은 헤드 기부 표면(40)의 후방에 형성된다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 수형 결합 부재(38)는 강성일 수 있다. 헤드 기부 표면(40)은 헤드 길이방향 축(A)에 직각일 수 있다. 헤드 기부 표면(40)은 아래에 설명되는 바와 같이, 회전 절삭 공구(20)가 로킹된 위치에 있을 때에 공구 홀더(24) 상의 대응 표면에 인접하도록 의도된다.
수형 결합 부재(38)는 외부 나사산(42)을 포함한다. 도 5를 참조하면, 외부 나사산(42)은 외부 나사산 축(B)을 중심으로 나선형으로 연장하여 복수의 외부 나사산 크레스트(46) 및 복수의 외부 나사산 루트(48)를 형성하는 외부 나사산 리지(44)를 포함한다. 외부 나사산 축(B)은 헤드 길이방향 축(A)과 일치한다. 따라서, 외부 나사산 부분(42) 및 교체가능 절삭 헤드(22)는 동축이다. 각각, 복수의 외부 나사산 크레스트(46)는 외부 나사산(42)의 주 직경을 한정하고, 복수의 외부 나사산 루트(48)는 그 부 직경을 한정한다. 외부 나사산은 외부 나사산 축(B)의 방향으로 측정되는, 외부 나사산 길이(LE)를 갖는다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 외부 나사산(42)은 대략 3회의 권수를 가질 수 있다.
본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 외부 나사산(42)은 직선형 나사산일 수 있다. 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐 사용되는 용어 "직선형 나사산"은 나사산 리지가 실린더 주위에 연장하고 그에 따라 나사산 크레스트가 나사산 길이방향 축으로부터 등거리에 있는 나사산과 관련된다는 것이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐 사용되는 용어 "테이퍼형 나사산"은 나사산 리지가 원뿔 주위에 연장하고 그에 따라 나사산 크레스트가 후방 방향으로 나사산 길이방향 축으로부터의 거리가 감소하는 나사산과 관련된다는 것이 이해되어야 한다. 외부 나사산(42)이 직선형 나사산인 덕분에, 교체가능 절삭 헤드(22)는 예를 들어, 외부 나사산(42)이 테이퍼형인 경우보다 제조하기 쉽다.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 수형 결합 부재(38)는 각각이 헤드 길이방향 축(A)으로부터 외향으로 멀어지는 방향을 향하는 2개의 지지 부분, 즉 전방 지지 부분(50) 및 후방 지지 부분(52)을 포함한다. 즉, 전방 지지 부분(50) 및 후방 지지 부분(52)은 대체로 반경방향 외향으로 향한다. 전방 및 후방 지지 부분(50, 52)은 외부 나사산(42)의 양쪽 측면 상에 위치된다. 바꿔 말하면, 외부 나사산(42)은 전방 및 후방 지지 부분(50, 52) 사이에 위치된다.
외부 나사산(42)이 직선형 나사산일 때에, 가상 외부 크레스트 실린더(62)가 외부 나사산(42)의 복수의 외부 나사산 크레스트(46)에 의해 한정되고, 전방 및 후방 지지 부분(50, 52)에 의해 축방향으로 구분된다. 또한, 가상 외부 루트 실린더(66)가 외부 나사산(42)의 복수의 외부 나사산 루트(48)에 의해 한정되고, 전방 및 후방 지지 부분(50, 52)에 의해 축방향으로 구분된다.
전방 지지 부분(50)은 후방 방향(DR)으로 내향으로 테이퍼링되어 전방 헤드 원뿔각(α)을 한정하는 전방 헤드 인접 표면(54)을 포함한다. 즉, 전방 헤드 인접 표면(54)은 대체로 반경방향 외향으로 향하는 원뿔 형상을 갖고, 여기서 전방 헤드 원뿔각(α)은 내각이다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 전방 헤드 인접 표면(54)은 절두-원뿔형일 수 있다. 전방 헤드 원뿔각(α)은 5˚ ≤ α ≤ 7˚의 범위 내에 있을 수 있다. 바람직하게는, 전방 헤드 원뿔각(α)은 정확하게 6˚일 수 있다. 바꿔 말하면, 전방 헤드 인접 표면(54)은 헤드 길이방향 축(A)에 대해 3˚의 각도를 한정할 수 있다. 전방 헤드 인접 표면(54)은 아래에 설명되는 바와 같이, 회전 절삭 공구(20)가 로킹된 위치에 있을 때에 공구 홀더(24) 상의 대응 표면에 인접하도록 의도된다는 것이 주목되어야 한다.
상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐 사용되는 용어 "반경방향 내향/내향으로" 및 "반경방향 외향/외향으로"는 도 4 내지 8, 및 10 및 11에서, 헤드 길이방향 축(A) 및/또는 홀더 길이방향 축(C)과 관련하여, 각각의 축을 향한 그리고 그것으로부터 멀어지는 방향을 향한, 직각 방향으로의 상대적인 위치를 지칭한다는 것이 이해되어야 한다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 사용되는 용어 "원뿔각"은 길이방향 단면도에서, 원뿔의 테이퍼형 표면들에 의해 형성되는 각도를 지칭한다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 용어 "길이방향 단면"은 길이방향 축을 포함하는 평면에서 취해지는 단면을 지칭한다는 것이 주목되어야 한다.
전방 헤드 인접 표면(54)은 헤드 길이방향 축(A)을 중심으로 하는 가상 외부 전방 원뿔(60) 상에 놓인다. 즉, 가상 외부 전방 원뿔(60)은 수형 결합 부재(38)와 동축이다. 가상 외부 전방 원뿔(60)은 직원뿔이다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 가상 외부 전방 원뿔(60)은 가상 외부 크레스트 실린더(62)와 교차할 수 있다.
본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 전방 지지 부분(50)의 전방 부분이 헤드 기부 표면(40)에 인접하여 위치될 수 있다. 전방 지지 부분(50) 및 헤드 기부 표면(40)의 교차부는 오목한 곡면형일 수 있다. 전방 지지 부분(50)의 후방 부분이 외부 나사산(42)에 인접하여 위치될 수 있다.
후방 지지 부분(52)은 후방 방향(DR)으로 내향으로 테이퍼링되어 후방 헤드 원뿔각(β)을 한정하는 후방 헤드 인접 표면(56)을 포함한다. 즉, 후방 헤드 인접 표면(56)은 대체로 반경방향 외향으로 향하는 원뿔 형상을 갖고, 여기서 후방 헤드 원뿔각(β)은 내각이다. 도면에 도시된 비-제한적인 예에서, 후방 헤드 인접 표면(56)은 절두-원뿔형일 수 있다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 후방 헤드 원뿔각(β)은 5˚ ≤ β ≤ 7˚의 범위 내에 있을 수 있다. 바람직하게는, 후방 헤드 원뿔각(β)은 6˚일 수 있다. 바꿔 말하면, 후방 헤드 인접 표면(56)은 헤드 길이방향 축(A)에 대해 3˚의 각도를 한정할 수 있다. 후방 헤드 인접 표면(56)은 아래에 설명되는 바와 같이, 회전 절삭 공구(20)가 로킹된 위치에 있을 때에 공구 홀더(24) 상의 대응 표면에 인접하도록 의도된다는 것이 주목되어야 한다.
후방 헤드 인접 표면(56)은 헤드 길이방향 축(A)을 중심으로 하는 가상 외부 후방 원뿔(64) 상에 놓인다. 즉, 가상 외부 후방 원뿔(64)은 수형 결합 부재(38)와 동축이다. 가상 외부 후방 원뿔(64)은 직원뿔이다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 가상 외부 후방 원뿔(64)은 가상 외부 루트 실린더(66)와 교차할 수 있다.
본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 후방 지지 부분(52)의 전방 부분이 외부 나사산(42)에 인접하여 위치될 수 있다. 후방 지지 부분(52)의 후방 부분이 수형 결합 부재(38)의 헤드 후방 표면(58)에 인접하여 위치될 수 있다. 후방 지지 부분(52) 및 헤드 후방 표면(58)의 교차부는 경사형일 수 있다. 헤드 후방 표면(58)은 헤드 길이방향 축(A)에 직각일 수 있다.
전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β)은 동일한 수치를 갖는다. 따라서 유리하게는, (교체가능 절삭 헤드(22)의 제조에 사용되는) 연마 휠의 회전각은 전방 및 후방 헤드 인접 표면(54, 56)이 연마될 때에 재구성되지 않아도 된다. 원뿔각(α, β)에 적용될 때의, 표현 "동일한 수치"는 ±0.5˚ 이내를 의미한다는 것이 이해되어야 한다.
전방 헤드 인접 표면(54)은 헤드 길이방향 축(A)의 방향으로 측정될 때의, 전방 헤드 원뿔 축방향 높이(H1)를 갖는다. 후방 헤드 인접 표면(56)은 헤드 길이방향 축(A)의 방향으로 측정될 때의, 후방 헤드 원뿔 축방향 높이(H2)를 갖는다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, H1은 전형적으로 1.3 mm의 수치를 가질 수 있고, H2는 전형적으로 2.5 mm의 수치를 가질 수 있다. 후방 헤드 원뿔 축방향 높이(H2)는 전방 헤드 원뿔 축방향 높이(H1)보다 클 수 있다. 외부 나사산 길이(LE)는 전방 헤드 원뿔 축방향 높이(H1)보다 클 수 있다. 외부 나사산 길이(LE)는 후방 헤드 원뿔 축방향 높이(H2)보다 클 수 있다.
도 5에 추가로 도시된 바와 같이, 전방 지지 부분(50)에 가장 근접한 외부 나사산(42)의 주 직경은 주 외부 직경(DE1)을 한정한다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 주 외부 직경(DE1)은 전방 헤드 인접 표면(54)의 최소 외부 전방 직경(FDE)보다 작을 수 있다.
후방 지지 부분(52)에 가장 근접한 외부 나사산(42)의 부 직경은 부 외부 직경(DE2)을 한정한다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 부 외부 직경(DE2)은 후방 헤드 인접 표면(56)의 최대 외부 후방 직경(RDE)보다 클 수 있다. 후방 헤드 인접 표면(56)의 최대 외부 후방 직경(RDE)은 전방 헤드 인접 표면(54)의 최소 외부 전방 직경(FDE)보다 작을 수 있다.
본 출원의 특허 대상의 또 다른 양태는 공구 홀더(24)에 관한 것이다. 도 6 및 7을 이제부터 참조하면, 공구 홀더(24)는 전방 방향(DF) 및 후방 방향(DR)으로 연장하는 홀더 길이방향 축(C)을 갖는다. 공구 홀더(24)는 전방으로 향한 홀더 전방 표면(70)으로부터 후방으로 연장하는 암형 결합 부재(68)를 포함한다. 홀더 전방 표면(70)은 홀더 길이방향 축(C)에 대해 횡단방향으로 연장한다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 홀더 전방 표면(70)은 홀더 길이방향 축(C)에 직각일 수 있다.
암형 결합 부재(68)는 내부 나사산(72)을 포함한다. 암형 결합 부재(68)의 길이방향 단면도(즉, 도 7)에 도시된 바와 같이, 내부 나사산(72)은 내부 나사산 축(D)을 중심으로 나선형으로 연장하여 복수의 내부 나사산 크레스트(76) 및 복수의 내부 나사산 루트(78)를 형성하는 내부 나사산 리지(74)를 포함한다. 내부 나사산 축(D)은 홀더 길이방향 축(C)과 일치한다. 따라서, 내부 나사산 부분(72)은 공구 홀더(24)와 동축이다. 각각, 복수의 내부 나사산 크레스트(76)는 부 직경을 한정하고, 복수의 내부 나사산 루트(78)는 내부 나사산(72)의 주 직경을 한정한다. 내부 나사산은 내부 나사산 축(D)의 방향으로 측정되는, 내부 나사산 길이(LI)를 갖는다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 내부 나사산(72)은 대략 3회의 권수를 가질 수 있다.
본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 내부 나사산(72)은 직선형 나사산일 수 있다. 내부 나사산(72)이 직선형 나사산인 덕분에, 공구 홀더(24)는 예를 들어, 내부 나사산(72)이 테이퍼형인 경우보다 제조하기 쉽다.
도 7에 도시된 바와 같이, 암형 결합 부재(68)는 각각이 홀더 길이방향 축(C)을 향해 내향으로 향하는 2개의 유지 부분, 즉 전방 유지 부분(80) 및 후방 유지 부분(82)을 포함한다. 즉, 전방 유지 부분(80) 및 후방 유지 부분(82)은 대체로 반경방향 내향으로 향한다. 전방 및 후방 유지 부분(80, 82)은 내부 나사산(72)의 양쪽 측면 상에 위치된다. 바꿔 말하면, 내부 나사산(72)은 전방 및 후방 유지 부분(80, 82) 사이에 위치된다.
내부 나사산(72)이 직선형 나사산일 때에, 가상 내부 크레스트 실린더(92)가 내부 나사산(72)의 복수의 내부 나사산 크레스트(76)에 의해 한정되고, 전방 및 후방 유지 부분(80, 82)에 의해 축방향으로 구분된다. 또한, 가상 내부 루트 실린더(96)가 내부 나사산(72)의 복수의 내부 나사산 루트(78)에 의해 한정되고, 전방 및 후방 유지 부분(80, 82)에 의해 축방향으로 구분된다.
전방 유지 부분(80)은 후방 방향(DR)으로 내향으로 테이퍼링되어 전방 홀더 원뿔각(γ)을 한정하는 전방 홀더 인접 표면(84)을 포함한다. 즉, 전방 홀더 인접 표면(84)은 대체로 반경방향 내향으로 향하는 원뿔 형상을 갖고, 여기서 전방 홀더 원뿔각(γ)은 외각이다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 전방 홀더 인접 표면(84)은 절두-원뿔형일 수 있다. 전방 홀더 원뿔각(γ)은 4.7˚ ≤ γ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있을 수 있다. 바람직하게는, 전방 홀더 원뿔각(γ)은 5.7˚일 수 있다. 바꿔 말하면, 전방 홀더 인접 표면(84)은 홀더 길이방향 축(C)에 대해 2.85˚의 각도를 한정할 수 있다.
전방 홀더 인접 표면(84)은 홀더 길이방향 축(C)을 중심으로 하는 가상 내부 전방 원뿔(90) 상에 놓인다. 즉, 가상 내부 전방 원뿔(90)은 암형 결합 부재(68)와 동축이다. 가상 내부 전방 원뿔(90)은 직원뿔이다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 가상 내부 전방 원뿔(90)은 가상 내부 루트 실린더(96)와 교차할 수 있다.
본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 전방 유지 부분(80)은 전방 환형 홈(86)을 포함할 수 있고, 전방 홀더 인접 표면(84)은 전방 환형 홈(86)만큼 내부 나사산(72)으로부터 이격될 수 있다. 전방 유지 부분(80)의 전방 부분이 홀더 전방 표면(70)에 인접하여 위치될 수 있다. 전방 유지 부분(80) 및 홀더 전방 표면(70)의 교차부는 경사형일 수 있다.
후방 유지 부분(82)은 후방 방향(DR)으로 내향으로 테이퍼링되어 후방 홀더 원뿔각(δ)을 한정하는 후방 홀더 인접 표면(88)을 포함한다. 즉, 후방 홀더 인접 표면(88)은 대체로 반경방향 내향으로 향하는 원뿔 형상을 갖고, 여기서 후방 홀더 원뿔각(δ)은 외각이다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 후방 홀더 인접 표면(88)은 절두-원뿔형일 수 있다. 후방 홀더 원뿔각(δ)은 4.7˚ ≤ δ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있을 수 있다. 바람직하게는, 후방 홀더 원뿔각(δ)은 5.7˚이다. 바꿔 말하면, 후방 홀더 인접 표면(88)은 홀더 길이방향 축(C)에 대해 2.85˚의 각도를 한정할 수 있다.
후방 홀더 인접 표면(88)은 홀더 길이방향 축(C)을 중심으로 하는 가상 내부 후방 원뿔(94) 상에 놓인다. 즉, 가상 내부 후방 원뿔(94)은 암형 결합 부재(68)와 동축이다. 가상 내부 후방 원뿔(94)은 직원뿔이다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 가상 내부 후방 원뿔(94)은 가상 내부 크레스트 실린더(92)와 교차할 수 있다.
본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 후방 유지 부분(82)의 전방 부분이 내부 나사산(72)에 인접하여 위치될 수 있다. 후방 유지 부분(82)은 후방 환형 홈(89)을 포함할 수 있고, 후방 홀더 인접 표면(88)은 후방 환형 홈(89)만큼 암형 결합 부재(68)의 후방 단부(98)로부터 이격될 수 있다.
전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)은 동일한 수치를 갖는다. 따라서 유리하게는, 전방 및 후방 홀더 인접 표면(54, 56)이 공구 홀더(24)의 제조 중에, 예를 들어 선삭 작업을 통해, 형성될 때에, 선삭 공구는 재구성되지 않아도 된다. 원뿔각(γ, δ)에 적용될 때의, 표현 "동일한 수치"는 ±0.5˚ 이내를 의미한다는 것이 이해되어야 한다.
전방 홀더 인접 표면(84)은 홀더 길이방향 축(C)의 방향으로 측정될 때의, 전방 홀더 원뿔 축방향 높이(H3)를 갖는다. 후방 홀더 인접 표면(88)은 홀더 길이방향 축(C)의 방향으로 측정될 때의, 후방 홀더 원뿔 축방향 높이(H4)를 갖는다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, H3은 전형적으로 0.8 mm의 수치를 가질 수 있고, H4는 전형적으로 1.4 mm의 수치를 가질 수 있다. 후방 홀더 원뿔 축방향 높이(H4)는 전방 홀더 원뿔 축방향 높이(H3)보다 클 수 있다. 내부 나사산 길이(LI)는 전방 홀더 원뿔 축방향 높이(H3)보다 클 수 있다. 내부 나사산 길이(LI)는 후방 홀더 원뿔 축방향 높이(H4)보다 클 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 전방 유지 부분(80)에 가장 근접한 내부 나사산(72)의 주 직경은 주 내부 직경(DI1)을 한정한다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 주 내부 직경(DI1)은 전방 홀더 인접 표면(84)의 최소 내부 전방 직경(FDI)보다 작을 수 있다.
후방 유지 부분(82)에 가장 근접한 내부 나사산(72)의 부 직경은 부 내부 직경(DI2)을 한정한다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 부 내부 직경(DI2)은 후방 홀더 인접 표면(88)의 최대 내부 후방 직경(RDI)보다 클 수 있다. 후방 홀더 인접 표면(88)의 최대 내부 후방 직경(RDI)은 전방 홀더 인접 표면(84)의 최소 내부 전방 직경(FDI)보다 작을 수 있다.
본 출원의 특허 대상의 또 다른 양태는 위에 한정된 바와 같은 교체가능 절삭 헤드(22) 및 공구 홀더(24)를 포함하는 회전 절삭 공구(20)에 관한 것이다. 회전 절삭 공구(20)는 해제된 위치와 로킹된 위치 사이에서 조정가능하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 절삭 공구(20)가 해제된 위치에 있을 때에, 회전 절삭 공구(20)는 분해된 상태에 있고, 수형 결합 부재(38)는 암형 결합 부재(68)의 외부측에 위치된다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 해제된 위치에서, 전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β)은 0.6˚ 이하만큼 전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)보다 클 수 있다. 바람직하게는, 전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β)은 0.3˚만큼 전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)보다 클 수 있다.
회전 절삭 공구(20)의 조립은 하기의 단계를 수행함으로써 성취된다. 수형 결합 부재(38)가 암형 결합 부재(68) 내로 삽입된다. 외부 나사산(42)이 내부 나사산(72) 내로 회전 방향(R)에 반대 방향으로 회전되고, 그에 따라 외부 및 내부 나사산(42, 72)이 서로 나사산 결합하고, 결국 전방 헤드 인접 표면(54)이 전방 홀더 인접 표면(84)과 초기 접촉하게 되고, 그에 따라 회전 절삭 공구(20)가 제1 예비-로킹 위치(도 8 참조)에 도달한다. 당연히, 외부 및 내부 나사산 부분(42, 72)이 나사산 결합하면, 회전 방향(R)에 반대 방향으로의 외부 나사산(42)의 임의의 추가적인 회전이 교체가능 절삭 헤드(22)를 공구 홀더(24)를 향해 끌어당긴다. 회전 절삭 공구가 제1 예비-로킹 위치에 있는 회전 절삭 공구(20)의 길이방향 단면도(즉, 도 8)에서 관찰되는 바와 같이, 헤드 기부 표면(40)은 제1 전방 거리(F1)만큼 홀더 전방 표면(70)으로부터 이격된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 후방 헤드 인접 표면(56)은 제1 후방 거리(R1)만큼 후방 홀더 인접 표면(88)으로부터 이격된다. 본 출원의 일 실시예에 따르면, 전방 헤드 인접 표면(54)의 전방 헤드 원뿔각(α)이 전방 홀더 인접 표면(84)의 전방 홀더 원뿔각(β)보다 클 때에, 전방 헤드 인접 표면(54)과 전방 홀더 인접 표면(84) 사이의 초기 접촉이 전방 홀더 인접 표면(84)의 전방 부분에 제공되고, 그에 의해 회전 절삭 공구(20)가 로킹된 위치에 도달될 때에 전방 지지 및 유지 부분(50, 80)에서의 수형 및 암형 결합 부재(38, 68) 사이의 결합부의 강성을 증가시키는 것이 보증된다.
교체가능 절삭 헤드(22)가 회전 방향(R)에 반대 방향으로 추가로 회전되고, 결국 후방 헤드 인접 표면(56)이 후방 홀더 인접 표면(88)과 초기 접촉하게 되고, 그에 따라 회전 절삭 공구(20)가 제2 예비-로킹 위치(회전 절삭 공구(20)가 제2 예비-로킹 위치에 있는 길이방향 단면도를 도시하는, 도 10 참조)에 도달한다. 회전 절삭 공구(20)가 제2 예비-로킹 위치에 있을 때에, 헤드 기부 표면(40)은 제2 전방 거리(F2)만큼 홀더 전방 표면(70)으로부터 이격되고, 제2 전방 거리(F2)는 제1 전방 거리(F1)보다 작다. 당연히, 전방 헤드 인접 표면(54)은 전방 홀더 인접 표면(84)과 접촉 상태를 유지한다. 본 출원의 일 실시예에 따르면, 후방 헤드 인접 표면(56)의 후방 헤드 원뿔각(β)이 후방 홀더 인접 표면(88)의 후방 홀더 원뿔각(δ)보다 클 때에, 후방 헤드 인접 표면(56)과 후방 홀더 인접 표면(88) 사이의 초기 접촉이 후방 홀더 인접 표면(88)의 전방 부분에 제공되고, 그에 의해 로킹된 위치에 도달될 때에 후방 지지 및 유지 부분(52, 82)에서의 수형 및 암형 결합 부재(38, 68) 사이의 결합부의 강성을 증가시키는 것이 보증된다. 교체가능 절삭 헤드(22)가 공구 홀더(24)보다 경질인 재료로 제조되므로, 또한 원뿔형 인접 표면 때문에, 회전 절삭 공구(20)의 제1 예비-로킹 위치로부터 제2 예비-로킹 위치로의, 공구 홀더(24)에 대한 교체가능 절삭 헤드(22)의 회전 중에, 전방 헤드 인접 표면(54)은 전방 홀더 인접 표면(84)을 반경방향 외향 방향으로 압박하고, 그에 따라 전방 유지 부분(80)이 변형된다.
교체가능 절삭 헤드(22)가 회전 방향(R)에 반대 방향으로 추가로 회전되고, 결국 헤드 기부 표면(40)이 홀더 전방 표면(70)에 인접하게 되고, 그에 따라 회전 절삭 공구(20)가 로킹된 위치(회전 절삭 공구(20)가 로킹된 위치에 있는 길이방향 단면도를 도시하는, 도 11 참조)에 도달한다. 회전 절삭 공구(20)가 로킹된 위치에 있을 때에, 수형 결합 부재(38)는 암형 결합 부재(68) 내에 제거가능하게 보유된다. 헤드 길이방향 축(A)은 홀더 길이방향 축(C)과 일치한다. 외부 및 내부 나사산(42, 72)은 서로 나사산 결합한다. 전방 헤드 인접 표면(54)은 전방 홀더 인접 표면(84)에 인접한다. 후방 헤드 인접 표면(56)은 후방 홀더 인접 표면(88)에 인접한다. 헤드 기부 표면(40)은 홀더 전방 표면(70)에 인접한다. 또한, 교체가능 절삭 헤드(22)가 공구 홀더(24)보다 경질인 재료로 제조되므로, 또한 원뿔형 인접 표면 때문에, 회전 절삭 공구(20)의 제2 예비-로킹 위치로부터 로킹된 위치로의, 공구 홀더(24)에 대한 교체가능 절삭 헤드(22)의 회전 중에, 전방 헤드 인접 표면(54)은 전방 홀더 인접 표면(84)을 반경방향 외향 방향으로 추가로 압박하고, 전방 유지 부분(80)의 추가적인 변형이 일어난다.
또한, 후방 헤드 인접 표면(56)은 후방 홀더 인접 표면(88)을 반경방향 외향 방향으로 압박하고, 그에 따라 후방 유지 부분(82)이 변형된다. 후방 유지 부분(82)에서의 변형은 전방 유지 부분(80)에서의 변형보다 작다. 후방 헤드 및 홀더 인접 표면(56, 88)이 원뿔 형상을 갖는 덕분에, 제2 예비-로킹 위치로부터 로킹된 위치로의 절삭 공구(20)의 조정이 매끄럽고 점진적이다.
나사산형 결합부가 2개의 원뿔형 인접 영역 사이에 위치되는 덕분에, 회전 절삭 공구(20)는 측방 절삭력에 대항하여 개선된 안정성을 갖는다.
유리하게는, 전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β)이 (해제된 위치에서) 0.6˚ 이하만큼 전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)보다 큰 설계는 (즉, 회전 절삭 공구(20)가 로킹된 위치에 있을 때에) 변형이 일어난 후의 전방 헤드 인접 표면(54)과 전방 홀더 인접 표면(84) 그리고 후방 헤드 인접 표면(56)과 후방 홀더 인접 표면(88) 사이의 원뿔형 인접을 보증한다. 본 출원의 특허 대상의 일부 실시예에 따르면, 로킹된 위치에서, 전방 및 후방 유지 부분(80, 82)에서의 변형 덕분에, 전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β) 그리고 전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)은 동일한 수치를 가질 수 있다. 전방 헤드 원뿔 축방향 높이(H1)는 전방 홀더 원뿔 축방향 높이(H3)보다 클 수 있다. 따라서, 억지 끼워맞춤이 전방 홀더 인접 표면(84)의 전체 축방향 범위를 따라 달성된다. 마찬가지로, 후방 헤드 원뿔 축방향 높이(H2)는 후방 홀더 원뿔 축방향 높이(H4)보다 클 수 있다. 따라서, 억지 끼워맞춤이 후방 홀더 인접 표면(88)의 전체 축방향 범위를 따라 달성된다.
회전 절삭 공구(20)가 로킹된 위치에 있을 때에, 교체가능 절삭 헤드(22)와 공구 홀더(24) 사이의 억지 끼워맞춤이 성취된다. 위에 설명된 결합 기구는 교체가능 절삭 헤드(22)와 공구 홀더(24) 사이의 신속한, 자체-로크 결합을 제공한다.
외부 및 내부 나사산(42, 72)이 그 허용오차 한계를 벗어나 제조되더라도, 2개의 원뿔형 인접 영역이 공구 홀더(24) 내에 보유될 때의 교체가능 절삭 헤드(22)의 정확한 위치설정을 제공하고 또한 축방향 런-아웃(run-out)의 발생을 방지하는 것이 본 출원의 특허 대상의 특징이라는 것이 주목되어야 한다.

Claims (29)

  1. 헤드 길이방향 축(A)을 갖는, 회전 절삭 작업을 위한 교체가능 절삭 헤드(22)이며, 그 축을 중심으로 교체가능 절삭 헤드(22)가 회전 방향(R)으로 회전하고, 헤드 길이방향 축(A)은 전방 방향(DF) 및 후방 방향(DR)으로 연장하고,
    절삭 부분(26)을 형성하는 전방 부분 그리고 장착 부분(28)을 형성하는 후방 부분을 포함하고,
    장착 부분(28)은 후방으로 향한 헤드 기부 표면(40)으로부터 후방으로 돌출하는 수형 결합 부재(38)를 포함하고, 헤드 기부 표면(40)은 헤드 길이방향 축(A)에 대해 횡단방향으로 연장하여 절삭 부분(26)과 장착 부분(28) 사이의 경계를 한정하고, 수형 결합 부재(38)는,
    외향으로 향한 전방 및 후방 지지 부분(50, 52) 그리고 그것들 사이에 위치되는 외부 나사산(42)을 포함하고,
    전방 지지 부분(50)은 후방 방향(DR)으로 내향으로 테이퍼링되어 전방 헤드 원뿔각(α)을 한정하는 원뿔 형상의 전방 헤드 인접 표면(54)을 포함하고,
    후방 지지 부분(52)은 후방 방향(DR)으로 내향으로 테이퍼링되어 후방 헤드 원뿔각(β)을 한정하는 원뿔 형상의 후방 헤드 인접 표면(56)을 포함하고,
    전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β)은 동일한 수치를 갖는,
    교체가능 절삭 헤드(22).
  2. 제1항에 있어서, 전방 헤드 원뿔각(α)은 5˚ ≤ α ≤ 7˚의 범위 내에 있고,
    후방 헤드 원뿔각(β)은 5˚ ≤ β ≤ 7˚의 범위 내에 있는, 교체가능 절삭 헤드(22).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β)은 정확하게 6˚인, 교체가능 절삭 헤드(22).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 나사산(42)은 직선형 나사산인, 교체가능 절삭 헤드(22).
  5. 제4항에 있어서, 전방 헤드 인접 표면(54)은 헤드 길이방향 축(A)을 중심으로 하는 가상 외부 전방 원뿔(60) 상에 놓이고,
    복수의 외부 나사산 크레스트(46)는 전방 및 후방 지지 부분(50, 52)에 의해 축방향으로 구분되는 가상 외부 크레스트 실린더(62)를 한정하고,
    가상 외부 전방 원뿔(60)은 가상 외부 크레스트 실린더(62)와 교차하는, 교체가능 절삭 헤드(22).
  6. 제4항에 있어서, 후방 헤드 인접 표면(56)은 헤드 길이방향 축(A)을 중심으로 하는 가상 외부 후방 원뿔(64) 상에 놓이고,
    복수의 외부 나사산 루트(48)는 전방 및 후방 지지 부분(50, 52)에 의해 축방향으로 구분되는 가상 외부 루트 실린더(66)를 한정하고,
    가상 외부 후방 원뿔(64)은 가상 외부 루트 실린더(66)와 교차하는, 교체가능 절삭 헤드(22).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 지지 부분(50)에 가장 근접한 외부 나사산(42)의 주 직경은 전방 헤드 인접 표면(54)의 최소 외부 전방 직경(FDE)보다 작은 주 외부 직경(DE1)을 한정하는, 교체가능 절삭 헤드(22).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 후방 지지 부분(52)에 가장 근접한 외부 나사산(42)의 부 직경은 후방 헤드 인접 표면(56)의 최대 외부 후방 직경(RDE)보다 큰 부 외부 직경(DE2)을 한정하는, 교체가능 절삭 헤드(22).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 후방 헤드 인접 표면(56)의 최대 외부 후방 직경(RDE)이 전방 헤드 인접 표면(54)의 최소 외부 전방 직경(FDE)보다 작은, 교체가능 절삭 헤드(22).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 헤드 인접 표면(54)은 전방 헤드 원뿔 축방향 높이(H1)를 갖고,
    후방 헤드 인접 표면(56)은 후방 헤드 원뿔 축방향 높이(H2)를 갖고,
    후방 헤드 원뿔 축방향 높이(H2)는 전방 헤드 원뿔 축방향 높이(H1)보다 큰, 교체가능 절삭 헤드(22).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 헤드 기부 표면(40)은 헤드 길이방향 축(A)에 직각인, 교체가능 절삭 헤드(22).
  12. 전방 방향(DF) 및 후방 방향(DR)으로 연장하는 홀더 길이방향 축(C)을 갖고, 전방으로 향한 홀더 전방 표면(70)으로부터 후방으로 연장하는 암형 결합 부재(68)를 포함하는 공구 홀더(24)이며, 홀더 전방 표면(70)은 홀더 길이방향 축(C)에 대해 횡단방향으로 연장하고, 암형 결합 부재(68)는,
    내향으로 향한 전방 및 후방 유지 부분(80, 82) 그리고 그것들 사이에 위치되는 내부 나사산(72)을 포함하고,
    전방 유지 부분(80)은 후방 방향(DR)으로 내향으로 테이퍼링되어 전방 홀더 원뿔각(γ)을 한정하는 전방 홀더 인접 표면(84)을 포함하고,
    후방 유지 부분(82)은 후방 방향(DR)으로 내향으로 테이퍼링되어 후방 홀더 원뿔각(δ)을 한정하는 후방 홀더 인접 표면(88)을 포함하고,
    전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)은 동일한 수치를 갖는,
    공구 홀더(24).
  13. 제12항에 있어서, 전방 홀더 원뿔각(γ)은 4.7˚ ≤ γ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있고,
    후방 홀더 원뿔각(δ)은 4.7˚ ≤ δ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있는, 공구 홀더(24).
  14. 제13항에 있어서, 전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)은 5.7˚인, 공구 홀더(24).
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 나사산(72)은 직선형 나사산인, 공구 홀더(24).
  16. 제15항에 있어서, 전방 홀더 인접 표면(84)은 홀더 길이방향 축(C)을 중심으로 하는 가상 내부 전방 원뿔(90) 상에 놓이고,
    복수의 내부 나사산 루트(78)는 전방 및 후방 유지 부분(80, 82)에 의해 축방향으로 구분되는 가상 내부 루트 실린더(96)를 한정하고,
    가상 내부 전방 원뿔(90)은 가상 내부 루트 실린더(96)와 교차하는, 공구 홀더(24).
  17. 제15항에 있어서, 후방 홀더 인접 표면(88)은 홀더 길이방향 축(C)을 중심으로 하는 가상 내부 후방 원뿔(94) 상에 놓이고,
    복수의 내부 나사산 크레스트(76)는 전방 및 후방 유지 부분(80, 82)에 의해 축방향으로 구분되는 가상 내부 크레스트 실린더(92)를 한정하고,
    가상 내부 후방 원뿔(94)은 가상 내부 크레스트 실린더(92)와 교차하는, 공구 홀더(24).
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 유지 부분(80)에 가장 근접한 내부 나사산(72)의 주 직경은 전방 홀더 인접 표면(84)의 최소 내부 전방 직경(FDI)보다 작은 주 내부 직경(DI1)을 한정하는, 공구 홀더(24).
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 후방 유지 부분(82)에 가장 근접한 내부 나사산(72)의 부 직경은 후방 홀더 인접 표면(88)의 최대 내부 후방 직경(RDI)보다 큰 부 내부 직경(DI2)을 한정하는, 공구 홀더(24).
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 후방 홀더 인접 표면(88)의 최대 내부 후방 직경(RDI)이 전방 홀더 인접 표면(84)의 최소 내부 전방 직경(FDI)보다 작은, 공구 홀더(24).
  21. 제12항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 홀더 인접 표면(84)은 전방 홀더 원뿔 축방향 높이(H3)를 갖고,
    후방 홀더 인접 표면(88)은 후방 홀더 원뿔 축방향 높이(H4)를 갖고,
    후방 홀더 원뿔 축방향 높이(H4)는 전방 홀더 원뿔 축방향 높이(H3)보다 큰, 공구 홀더(24).
  22. 회전 절삭 공구(20)이며,
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 교체가능 절삭 헤드(22); 및
    제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 공구 홀더(24)
    를 포함하고,
    회전 절삭 공구(20)는 해제된 위치와 로킹된 위치 사이에서 조정가능하고, 로킹된 위치에서,
    수형 결합 부재(38)는 암형 결합 부재(68) 내에 제거가능하게 보유되고,
    외부 및 내부 나사산(42, 72)은 서로 나사산 결합하고,
    헤드 기부 표면(40)은 홀더 전방 표면(70)에 인접하고,
    전방 헤드 인접 표면(54)은 전방 홀더 인접 표면(84)에 인접하고,
    후방 헤드 인접 표면(56)은 후방 홀더 인접 표면(88)에 인접한,
    회전 절삭 공구(20).
  23. 제22항에 있어서, 해제된 위치에서,
    수형 결합 부재(38)는 암형 결합 부재(68)의 외부측에 위치되고,
    전방 헤드 원뿔각(α)은 5˚ ≤ α ≤ 7˚의 범위 내에 있고,
    후방 헤드 원뿔각(β)은 5˚ ≤ β ≤ 7˚의 범위 내에 있고,
    전방 홀더 원뿔각(γ)은 4.7˚ ≤ γ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있고,
    후방 홀더 원뿔각(δ)은 4.7˚ ≤ δ ≤ 6.7˚의 범위 내에 있는, 회전 절삭 공구(20).
  24. 제23항에 있어서, 해제된 위치에서,
    전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β)은 0.6˚ 이하만큼 전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)보다 큰, 회전 절삭 공구(20).
  25. 제24항에 있어서, 전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β)은 0.3˚만큼 전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)보다 큰, 회전 절삭 공구(20).
  26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 로킹된 위치에서,
    전방 및 후방 유지 부분(80, 82)은 탄성 변형되고 그에 따라 전방 및 후방 헤드 원뿔각(α, β) 그리고 전방 및 후방 홀더 원뿔각(γ, δ)은 동일한 수치를 갖는, 회전 절삭 공구(20).
  27. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 회전 절삭 공구(20)는 로킹된 위치 전에, 해제된 위치와 제1 예비-로킹 위치 사이에서 추가로 조정가능하고, 제1 예비-로킹 위치에서,
    외부 및 내부 나사산(42, 72)은 서로 나사산 결합하고,
    헤드 기부 표면(40)은 제1 전방 거리(F1)만큼 홀더 전방 표면(70)로부터 이격되고,
    전방 헤드 인접 표면(54)은 전방 홀더 인접 표면(84)과 초기 접촉하고,
    후방 헤드 인접 표면(56)은 제1 후방 거리(R1)만큼 후방 홀더 인접 표면(88)으로부터 이격되는, 회전 절삭 공구(20).
  28. 제27항에 있어서, 회전 절삭 공구(20)는 로킹된 위치 전에, 제1 예비-로킹 위치와 제2 예비-로킹 위치 사이에서 추가로 조정가능하고, 제2 예비-로킹 위치에서,
    외부 및 내부 나사산(42, 72)은 서로 나사산 결합하고,
    헤드 기부 표면(40)은 제2 전방 거리(F2)만큼 홀더 전방 표면(70)으로부터 이격되고, 제2 전방 거리(F2)는 제1 전방 거리(F1)보다 작고,
    전방 헤드 인접 표면(54)은 전방 홀더 인접 표면(84)과 접촉하고,
    후방 헤드 인접 표면(56)은 후방 홀더 인접 표면(88)과 초기 접촉하는, 회전 절삭 공구(20).
  29. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 헤드 인접 표면(54)은 전방 헤드 원뿔 축방향 높이(H1)를 갖고,
    후방 헤드 인접 표면(56)은 후방 헤드 원뿔 축방향 높이(H2)를 갖고,
    전방 홀더 인접 표면(84)은 전방 홀더 원뿔 축방향 높이(H3)를 갖고,
    후방 홀더 인접 표면(88)은 후방 홀더 원뿔 축방향 높이(H4)를 갖고,
    전방 헤드 원뿔 축방향 높이(H1)는 전방 홀더 원뿔 축방향 높이(H3)보다 크고,
    후방 헤드 원뿔 축방향 높이(H2)는 후방 홀더 원뿔 축방향 높이(H4)보다 큰, 회전 절삭 공구(20).
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