KR20230098822A

KR20230098822A - 공구

Info

Publication number: KR20230098822A
Application number: KR1020237017964A
Authority: KR
Inventors: 울리히 크렌저
Original assignee: 마팔 파브릭 퓌어 프래찌지온스베르크쪼이게 독토르 크레쓰카게
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2023-07-04
Also published as: US20230405691A1; WO2022101060A1; DE102020214134A1; EP4244008A1; CN116529007A; JP2023548390A; MX2023005471A; CA3194133A1

Abstract

본 발명은 보어(3)의 기계가공을 위한 공구(1)에 관한 것으로,
- 중심 축(M) 및 공구 단부면(9)을 갖는 공구 바디(7)를 포함하고,
- 상기 공구 바디(7) 상에 적어도 2개의 2차 절삭날들(11)이 형성되며, 상기 적어도 2개의 2차 절삭날들(11)의 각각의 2차 절삭날(11)은 상기 공구 단부면(9) 상에 2차 절삭날에 대응 절삭 코너(13)에서 시작하여 상기 공구(1)의 샤프트 단부(15)를 향하여 중심 축(M) 방향으로 특정 트위스트 피치로 나선형 방식으로 연장되고,
- 상기 지지 칼라(17)는 대응 절삭 코너(13)로부터 특정 트위스트 피치의 적어도 0.18배에서 최대 0.28배까지의 중심 축(M) 방향으로 측정된 거리(Ab)에서 각각의 2차 절삭날(11)에 인접하며, 여기서 지지 칼라는 대응 절삭 코너(13)에 대해 적어도 170°까지 원주 방향으로 연장된다.

Description

공구

본 발명은 보어(bore) 기계가공용 공구(tool)에 관한 것이다.

그러한 공구는 중심 축 및 공구 단부면을 갖는 공구 바디를 가지며, 적어도 2개의 2차 절삭날이 공구 바디 상에 형성되고, 상기 적어도 2개의 2차 절삭날들의 각각의 2차 절삭날은 공구 단부면 상의 2차 절삭날에 대응되는 절삭 코너에서 시작하여 공구의 샤프트 단부를 향해 중심 축 방향으로 나선 형상으로, 즉 나선형으로 특정 트위스트 피치로 연장된다. 이러한 공구는 예를 들어 드릴링 공구, 특히 나선형 드릴로 설계될 수 있지만 리머 또는 다른 적절한 방식으로도 설계될 수 있다. 보어를 뚫는 목적은 이상적인 원통형 모양으로부터 가능한 한 편차가 적은 원형의 비-랩싱(non-lapsing) 보어를 생성하는 것이다. 이는 공구가 보어의 가상 중심에서 변위되는 상황이 존재할 때, 특히 중심 축에 대해 비대칭적인 힘을 받기 때문에 특히 어려운 것으로 판명되었다. 공구가 가로 홀과 같은 캐비티를 뚫어야 하거나 홀 축에 대해 경사진 표면의 공작물에서 나오는 경우 특히 어렵다. 특히 이러한 상황에서는 가상 보어 축으로부터 공구를 편향시키는 일방적으로 작용하는 큰 힘이 발생할 수 있다.

원칙적으로, 이러한 변위에 대해 안정화 효과가 있는 2차 절삭날 영역에 가이드 챔퍼를 공구에 장착할 수 있다. 그러나, 가이드 챔퍼조차도 제한된 범위까지만 변위를 방지할 수 있다. 예를 들어, 트위스트 드릴은 전형적으로 측면 절삭날을 측면으로 제한하는 두 개의 가이드 챔퍼로 구성된다. 이들은 공구의 주 절삭날에 평행하게 작용하는 횡력을 잘 흡수할 수 있다; 그러나 주 절삭날에 수직으로 작용하는 주요 힘은 가이드 챔퍼가 흡수할 수 없다. 특히 드릴 직경의 5배를 초과하는 드릴링 깊이의 경우에는, 예를 들어 4개 또는 심지어는 6개의 가이드 챔퍼와 같이 2차 절삭날의 수보다 더 많은 수의 가이드 챔퍼를 포함하는 트위스트 드릴도 있다. 이러한 드릴을 사용하면 홀 정확도를 높일 수 있다; 특히 홀의 진원도와 진직도가 이러한 추가적인 가이드 챔퍼에 의해 개선될 수 있다. 그러나, 공구가 경사진 표면의 보어에서 나오는 경우 경사진 외부 표면에서 절삭 중단으로 인해 지지에 필요한 보어 벽이 부족하기 때문에 이러한 추가 가이드 챔퍼도 상황을 개선하는 데 도움이 되지 않는다. 반대로, 가이드 챔퍼는 이미 실행된 보어에서 드릴을 계속 가이드하기 때문에 추가 가이드 챔퍼도 후속 절삭날이 전면 절삭날의 변위를 적어도 부분적으로 보상할 수 없도록 한다. 결과적으로 각각의 추가 회전마다 랩싱(lapsing)이 증가한다. 그런 다음 드릴이 홀에 걸리기 시작한다. 가이드 챔퍼와 보어 벽에 매우 높은 마찰이 발생하여 가이드 챔퍼에 더 높은 토크와 마모가 초래된다. 과부하된 가이드 챔퍼 및 절삭 코너는 궁극적으로 공구 파손으로 이어질 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 단점 중 적어도 일부가 적어도 부분적으로 피해지는, 바람직하게는 제거되는 보어 기계가공용 공구를 생성하는 것이다.

본 목적은 본 발명의 기술적 교시, 특히 독립항의 교시 뿐만 아니라 종속항 및 상세한 설명에 개시된 실시예를 제공함으로써 달성된다.

이 목적은 특히 지지 칼라가 대응 절삭 코너로부터 특정 트위스트 피치의 적어도 0.18배에서 최대 0.28배까지의 중심 축 방향으로 측정된 거리에서 각각의 2차 절삭날에 인접하는 방식으로 보어의 칩 제거 생산으로 공구를 추가로 설계함으로써 달성되며, 상기 칼라는 대응 절삭 코너까지 원주 방향으로 적어도 최대 170°, 바람직하게는 적어도 최대 180°까지 연장된다. 특히, 이는 공구 단부면으로부터 축방향으로 후퇴되어 개선되고 안정화된 가이드 특성을 갖는 가이드를 유리하게 생성한다. 또한 공구는 대응 절삭 코너에 대해 적어도 최대 170°의 범위에서 지지 칼라에 의해 지지되므로 특히 주 절삭력에 의해 본질적으로 정의되는 합력과 가능하게는 공구에서 이에 대해 수직으로 작용하는 수동력이 또한 지지 칼라에서도 지지될 수 있다. 지지 칼라의 축방향 함입(recessed) 배열은 공구가 비스듬히 나올 때에도 지지부가 적어도 부분적으로 단속 절삭 외부에 놓일 수 있고, 즉 보어의 중단되지 않은 완전 원통형 부분에 특히 효과적이며 따라서 중단된 절삭 단계에서 공구의 절삭날도 지지하기 때문에 특히 유리하다. 그러나, 동시에 이러한 유형의 가이드는 절삭날이 기계가공 중인 재료와 맞물림에서 벗어날 때, 특히 다른 절삭날이 맞물리기 전에 공구 팁이 회전축으로 되돌아가도록 허용한다.

바람직한 실시예에서, 여기서 보어는 공작물의 전체 재료로 만들어지거나 만들어질 보어, 즉 솔리드 보어인 것으로 이해된다. 그러나, 보어의 생성은 또한 보어의 완성을 의미하는 것으로도 이해된다. 따라서, 공구는 한편으로는 공작물의 단단한 재료에서 새로운 보어를 생성하도록 설계될 수 있고, 다른 한편으로는 이전에 다른 공구 또는 다른 방식으로 생성되었을 수 있는 보어를 마무리하기 위해, 예를 들어 크기에 맞게 구멍을 넓히도록 설계될 수 있다.

공구 단부면은 특히 기계가공될 공작물과 마주하도록 의도된 공구 바디의 전방을 의미하는 것으로 이해된다. 샤프트 단부는 특히 기계가공될 공작물로부터 멀어지는 방향을 향하도록 의도된 공구의 단부를 의미하는 것으로 이해되며, 이 단부는 중심 축을 따라 공구 전면에 대향한다. 바람직한 실시예에서, 샤프트 단부는 공작 기계 또는 어댑터 등에 연결되도록 구성된다. 특히, 샤프트 단부는 공구의 클램핑 단부 또는 축일 수 있다. "샤프트 단부 방향으로 연장"은 특히 이러한 방식으로 지정된 요소가 샤프트 단부 방향으로 연장됨을 의미한다; 요소가 반드시 샤프트 단부에 도달할 필요는 없으며, 오히여 샤프트 단부에서 멀리 떨어진 곳에서 끝날 수 있다.

적어도 2개의 2차 절삭날은 바람직하게는 공구 바디의 원주에, 특히 공구 바디의 원주 표면에 형성된다.

절삭 코너는 바람직하게는 각각의 2차 절삭날과 공구 표면에 형성되는 2차 절삭날에 대응하는 주 절삭날의 교차로 형성된다.

특히, 지지 칼라는 원주 방향으로 대응하는 2차 절삭날에 접하고, 중심 축 방향으로 측정된 절삭 코너로부터 상기 언급된 거리에 배열된다. 바람직하게는, 지지 칼라는 원주 방향으로 대응하는 2차 절삭날에 직접 접한다.

지지 칼라는 특히 한편으로는 중심 축 방향으로, 다른 한편으로는 원주 방향으로 특정 연장부를 갖는 지지 표면이다. 특히, 지지 칼라는 공구에 대한 확장된 가이드 영역을 제공한다.

지지 칼라는 바람직하게는 지지 칼라의 위치에서 중심 축 방향으로 2차 절삭날의 방사상 위치에 대응하는 방사상 방향으로 위치를 갖는다. 이렇게 하면 기계가공된 공작물의 벽에 있는 지지 칼라 영역에서 공구를 지지할 수 있다. 특히, 지지 칼라는 2차 절삭날의 방사상 위치에 대해 후퇴한 표면 영역이 아니다. 보어에서 마찰을 줄이기 위해, 공구에는 샤프트 단부를 향해 중심 축 방향으로 2차 절삭날을 따라 절삭 코너로 정의된 비행원(flight citcle)에서 시작하여 전형적으로 중심 축을 따라 100 mm 길이에 걸쳐 약 0.2 mm 내지 0.4 mm의 특정 테이퍼를 갖는다. 지지 칼라 영역의 반경은 바람직하게는 이 특정 테이퍼에 의해 정의된 값을 가지며, 즉 비행원의 반경보다 약간 작다.

바람직한 실시예에서, 지지 칼라가 원통형인 것, 즉 그 자체가 테이퍼를 갖지 않는 것이 가능하다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, 지지 칼라는 샤프트의 단부를 향해 테이퍼 형태의 약간의 테이퍼를 가지며, 이는 바람직하게는 최대 전술한 테이퍼에 상응하거나, 또는 특히 바람직한 실시예에서 전술한 테이퍼 보다 작고, 특히 100 mm 길이당 0.2 mm보다 작거나 최대 이와 같다.

지지 칼라가 그러한 디자인을 가지면, 유리하게는 공구가 위에서 언급한 종래의 값에 상응하는 것보다 더 큰 테이퍼를 지지 칼라 외부에 가질 수 있도록 공구에 효율적인 지지를 제공한다. 따라서, 지지 칼라 외부의 보어에서 공구의 마찰이 유리하게는 종래 공구에 비해 감소된다.

특히, 공구는 바람직하게는 원통형 연삭에 의해 생성된 공구 블랭크를 형상 연삭에 의해 공구로 성형하고, 이에 의해 특히 절삭날 형상이 공구 블랭크 상에서 형상 연삭에 의해 형성되도록 함으로써 제조된다. 특히 공구의 가이드 챔퍼 뒤의 원주 방향으로의 플루트 및 함입부가 또한 바람직하게는 형상 연삭에 의해 생성되며, 이에 의해 형상 연삭 동안 재료가 공구 블랭크로부터 제거된다. 지지 칼라는 바람직하게는 형상 연삭 동안 그대로 남아 있는 - 즉 변경되지 않는 - 표면 또는 기하 형상, 즉 특히 원통형 연삭에 의해 생성되고 공구 블랭크 상에 이미 존재하는 표면 섹션 또는 기하 형상이다.

축방향은 여기에서 그리고 다음에서 중심 축을 따른 방향을 나타낸다. 방사상 방향은 축 방향에 수직이므로 중심 축에 수직이다; 원주 방향은 중심 축, 따라서 축 방향을 동심으로 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 지지 칼라는 대응하는 절삭 코너로부터 특정 트위스트 피치의 적어도 0.18배 내지 최대 0.28배, 바람직하게는 적어도 0.22배 내지 최대 0.25배의 거리에서 시작하도록 제공된다. 따라서 공구 단부면을 더 향한 영역에는 지지 칼라가 없다.

특히 특정 트위스트 피치는 회전당 길이 단위로 제공되므로 여기에 적용되는 단순 계수가 다시 길이를 산출한다.

대안적인 정의에 따르면, 중심 축 방향으로 절삭 코너로부터 지지 칼라의 거리는 바람직하게는 적어도 비행원의 직경(이하 비행원 직경으로 약칭함)에서부터 비행원의 최대 1.8배까지, 바람직하게는 적어도 비행원의 직경에서부터 비행원의 최대 1.5배까지, 바람직하게는 비행원 직경의 적어도 1.2배에서부터 비행원 직경의 최대 1.4배까지이다.

바람직한 실시예에 따르면, 지지 칼라가 중심 축 방향으로, 즉 축 방향으로 중심 축 상의 제1 위치로부터 중심 축 상의 제2 위치까지 연장되는 것이 제공되며, 여기서 중심 축의 제1 위치는 절삭 코너로부터 특정 트위스트 피치의 0.18배, 바람직하게는 0.22배, 바람직하게는 특정 트위스트 피치의 0.22배에 해당하는 제1 거리에 배열되고, 제2 위치는 절삭 코너로부터 특정 트위스트 피치의 적어도 0.25배, 바람직하게는 적어도 0.28배, 바람직하게는 적어도 0.3배, 바람직하게는 적어도 0.35배에 해당하는 제2 거리에 배열된다. 대안적으로, 절삭 코너로부터 제1 위치의 제1 거리는 적어도 비행원 직경, 바람직하게는 비행원 직경의 1.2배에 상응하고, 이에 의해 절삭 코너로부터 제2 위치의 제2 거리는 바람직하게는 비행원 직경의 적어도 1.4배, 바람직하게는 비행원 직경의 적어도 1.5배, 바람직하게는 비행원 직경의 적어도 1.8배, 바람직하게는 비행원 직경의 적어도 1.9배에 상응한다. 지지 칼라는 또한 - 아래에서 특히 더 상세히 설명되는 바와 같이 - 적어도 실질적으로 샤프트 단부를 향하는 공구의 칩 플루트의 단부까지 중심 축 방향으로 연장될 수 있고, 제2 위치는 샤프트 단부를 향하는 칩 플루트의 단부에 위치된다.

제1 위치 및 제2 위치의 거리뿐 아니라, 이전에 절삭 코너로부터 지지 칼라 및 비행원 직경과 관련하여 여기서 언급된 값은 바람직한 실시예에서 특히 2차 절삭날의 나선각이 30°인 공구에 적용된다.

본 발명의 추가 개선에 따르면, 대응 절삭 코너로부터 특정 트위스트 피치의 적어도 0.22배에서 최대 0.25배까지의 중심 축 방향으로 측정된 거리에서 지지 칼라가 대응 2차 절삭날에 접하도록 제공된다. 이 거리 범위에서는 위에서 이미 설명한 이점이 특별한 방식으로 발생한다.

특히, 지지 칼라는 공구 단부면의 평면 관점에서 그리고 기계가공된 공작물에 대해 공구의 의도된 회전 방향에 대향해 측정되어 대응 절삭 코너로부터 적어도 65°, 바람직하게는 적어도 80°, 최대 120°까지, 바람직하게는 최대 100°까지의 시작 각도에서 시작한다. 이 시작 각도에서 시작하여 지지 칼라는 이어 바람직하게는 적어도 170°, 바람직하게는 적어도 180°, 바람직하게는 적어도 185°, 바람직하게는 - 지지 칼라가 돌지 않는 경우(필요한 경우 여러 번) - 최대 240°, 바람직하게는 최대 190°의 끝 각도로 연장되며, 이는 다시 위에서 설명한 방식으로 측정된다. 이러한 방식으로 특히, 바람직하게는 한편으로는 주 절삭력과 다른 한편으로는 수동적인 방사상 힘으로 벡터적으로 구성되는, 특히 공구의 주 절삭날에 작용하는 합력이 힘을 가하는 지점과 정반대이지만 공구 단부면으로부터 축 방향에서의 측면이 지지되는 것이 보장된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 대응 절삭 코너로부터 원주 방향으로 측정된 지지 칼라가 적어도 65°, 바람직하게는 적어도 80°에서 최대 120°, 바람직하게는 최대 100°까지의 시작 각도에서 시작하는 것이 제공된다. 대안적으로 또는 추가로, 대응 절삭 코너로부터 원주 방향으로 측정된 지지 칼라는 적어도 170°, 바람직하게는 적어도 180°에서, 바람직하게는 - 지지 칼라가 돌지 않는 경우(가능하게는 여러 번) - 최대 240°, 바람직하게는 최대 190°까지의 끝 각도에서 끝난다. 이들 각도 범위에서 이미 언급한 장점이 특별한 방식으로 실현된다. 이 경우 각도는 다시 공구 단부면을 향해 그리고 기계가공된 공작물에 대한 공구의 의도된 회전 방향에 대향해 중심 축 방향을 바라보면서 절삭 코너에서 측정된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 대응 절삭 코너로부터 대응 지지 칼라까지 연장되는 각각의 2차 절삭날에 가이드 챔퍼가 대응하는 것이 제공된다. 이러한 방식으로, 공구는 가이드 챔퍼의 장점과 지지 칼라의 장점을 특히 유리한 방식으로 결합한다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 지지 칼라는 본질적으로 공구를 지지하는 역할을 하기 때문에 가이드 챔퍼는 매우 좁을 수 있으며, 특히 종래의 공구보다 더 좁을 수 있다. 이는 보어 내 공구의 마찰을 감소시켜 마모와 발열을 줄이는 데 유리하다. 동시에 이것은 특히 깊은 보어를 생성할 때 공구 파손의 위험을 줄여준다.

특히, 가이드 챔퍼는 지지 칼라가 시작되는 중심 축 방향에서 끝나는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에 따르면, 공구는 2차 절삭날만큼 많은 가이드 챔퍼를 갖는다. 특히 각각의 2차 절삭날은 가이드 챔퍼에 고유하게 대응하며 그 반대도 마찬가지이다. 특히, 이 공구는 추가 가이드 챔퍼가 없어 기계가공된 보어에서의 마찰이 적으면서도 우수한 지지력을 제공하는 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지 칼라 - 특히 공구의 각 지지 칼라 - 가 비행원 직경의 적어도 0.2배, 바람직하게는 최대 1배까지의 중심 축 방향으로 측정된 길이를 갖는 것이 제공된다. 특히 지지 칼라의 이 길이 범위에서 공구의 낮은 마찰력과 동시에 매우 우수한 지지력이 얻어진다.

바람직하게는, 지지 칼라는 비행원 직경의 적어도 20%, 바람직하게는 적어도 50%, 바람직하게는 - 지지 칼라가 샤프트 단부를 향하는 칩 플루트의 단부까지 연장되지 않는 경우 - 최대 100%, 바람직하게는 최대 60%, 바람직하게는 50%의 - 특히 중심 축을 따라 측정된 - 길이를 가진다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 2개의 2차 절삭날들의 각각의 2차 절삭날이 생크의 단부를 향하여 중심 축 방향으로 공구 면으로부터 나선형으로 연장되는 칩 플루트를 할당받는 것이 제공된다. 이러한 방식으로 보어에서 제거된 칩이 효율적으로 운반될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지 칼라가 중심 축 방향으로 적어도 실질적으로 샤프트 단부를 향하는 칩 플루트의 단부까지 연장되는 것이 제공된다. 이 실시예에서, 지지 칼라는 특히 긴 길이를 가지며, 바람직하게는 상기 정의된 절삭 코너로부터 축방향 거리에서 시작하고 이어 - 또한 나선형으로 - 이 거리로부터 대응 2차 절삭날을 따라, 따라서 동시에 대응 칩 플루트를 따라 기본적으로 샤프트 단부를 향하는 그의 단부까지 연장된다. 바람직하게는, 지지 칼라는 샤프트 단부를 향하는 대응 칩 플루트의 단부까지 연장된다. 이러한 방식으로, 특히 절삭날로부터 큰 축방향 거리에서 보어 내 공구의 특히 포괄적이고 안정적인 가이드가 달성된다. 특히 더 짧은 지지대 칼라에 비해 지지가 개선되지만 동시에 보어의 마찰도 증가한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 윤활홈이 지지 칼라에 형성되는 것이 제공된다. 윤활홈은 특히 냉각액 및/또는 윤활유를 가이드하는 역할을 하며, 따라서 특히 기계가공 공정 중에 공구를 냉각시키고 윤활한다. 바람직하게는, 공구는 샤프트 단부로부터 공구 단부면까지 공구 바디를 통과하고 바람직하게는 공구 단부면의 출구 보어로 개방되는 내부 냉각액/윤활유 공급부, 특히 적어도 하나의 냉각액/윤활제 공급 채널을 가지며, 여기서 냉각액/윤활유는 공구 바디에서 배출된다. 그런 다음 이것은 특히 기계가공된 보어의 보어 바닥에서 편향되어 공구 바디의 외부 원주를 따라 다시 샤프트 단부로 역으로 흐른다. 특히 지지 칼라에 형성된 윤활홈으로 들어가게 된다. 윤활홈은 또한 동시에 일종의 유압 포켓으로 유리하게 작용할 수 있으며, 여기서 공구 실행과 보어 내 공구 위치를 안정화하는 유압이 특히 한편으로는 공작물에 대한 공구의 회전 운동에 의해, 다른 한편으로는 윤활유의 흐름에 의해 동적으로 형성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 윤활홈은 바람직하게는 윤활홈 트위스트 피치를 갖지 않고 원주 방향으로 연장된다. 이 경우, 윤활홈은 특히 환형 형태로 중심 축 주위에 동심원으로 연장된다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 윤활홈이 특정 트위스트 피치와 상이한 윤활홈 트위스트 피치로 지지 칼라에서 연장되는 것이 제공된다. 특히 이러한 방식으로 공구를 안정화하기 위한 효율적인 유압 포켓이 제공될 수 있다. 이는 특히 바람직한 실시예에서 적어도 하나의 윤활홈이 특정 트위스트 피치에 대향하는 윤활홈 트위스트 피치로 연장되는 경우에 특히 그러하다. 공작물에 대한 공구의 회전 운동으로 인해 윤활홈에 윤활 압력이 형성되어 보어에서 특히 효율적으로 공구를 안정화하고 가이드한다.

또 다른 실시예에 따르면, 바람직하게는 적어도 하나의 윤활홈이 특정 트위스트 피치와 동일한 윤활홈 트위스트 피치로 지지 칼라에서 연장되는 것이 제공된다. 이러한 방식으로 윤활유는 윤활홈에서 특히 효율적으로 가이드되고 샤프트 단부 방향으로 이송될 수 있으므로 효율적인 열 방산이 보장된다.

본 발명의 추가 개선에 따르면, 가이드 챔퍼가 비행원 직경의 최대 5%, 바람직하게는 최대 3%의 특히 중심 축에 대해 직각으로 측정된 폭을 갖는 것이 제공된다. 따라서, 가이드 챔퍼는 유리하게는 특히 소위 보이는 챔퍼와 같이 매우 좁고 보어에서 공구의 마찰에 약간만 기여한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지 칼라에서 연장되는 적어도 하나의 윤활홈에 의해 원주 방향으로 복수의 지지 칼라 영역으로 지지 칼라가 분할되는 것이 제공된다. 이 경우, 지지 칼라의 지지 칼라 영역의 폭의 합 - 특히 중심 축에 대해 직각으로 측정됨 - 은 지지 칼라에 할당된 가이드 챔퍼의 폭 - 바람직하게는 또한 중심 축에 직각으로 측정됨 - 보다 적어도 2배, 바람직하게는 3배 더 크다. 이러한 방식으로, 지지 칼라는 적어도 하나의 윤활홈에 의한 중단에도 불구하고 공구에 대한 우수한 지지를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공구는 정확히 2개의 2차 절삭날을 갖는다. 또는 공구에 정확히 3개의 2차 절삭날이 있는 것이 바람직하다. 특히 공구는 2날 커터 또는 3날 커터로 설계할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공구는 드릴링 공구, 특히 트위스트 드릴로 설계된다. 이 경우 이미 언급한 이점이 매우 특별한 방식으로 실현된다. 특히, 이러한 이점들은 공구가 특히 비행원 직경의 5배보다 큰 드릴링 깊이를 위해 깊은 드릴로 설계된 경우 실현된다.

마지막으로, 본 발명의 추가 실시예에 따르면, 적어도 2개의 2차 절삭날들의 각각의 2차 절삭날이 공구 단부에서 주 절삭날에 할당되고, 여기서 주 절삭날이 각각의 절삭 코너에서 대응 2차 절삭날로 병합되는 것이 제공된다. 특히, 주 절삭날은 각각의 절삭 코너에서 2차 절삭날과 교차한다. 특히, 공구는 바람직하게는 정확히 2개의 주 절삭날 또는 정확히 3개의 주 절삭날을 갖고, 각각의 주 절삭날은 정확히 하나의 2차 절삭날에 대응된다.

본 발명은 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같이 나타내어진다:
도 1 보어의 기계가공에 사용되는 공구의 제1 실시예의 개략도.
도 2 공구의 작동 원리.
도 3 도 1에 따른 공구의 또 다른 예시.
도 4 공구의 제2 실시예의 예시.
도 5 공구의 제3 실시예의 예시.
도 6 공구의 제4 실시예의 예시,
도 7 공구의 제5 실시예의 예시.

도 1은 공작물(5)에 보어(3)를 기계가공하기 위한 공구(1)의 제1 실시예를 도시한다. 공구(1)는 중심 축(M)과 공구 단부면(9)을 갖는 공구 바디(7)를 포함한다. 여기에 도시된 제1 실시예에서 정확히 2개의 2차 절삭날들(11)이 공구 바디(7) 상에, 특히 그 둘레에 형성된다. 2차 절삭날들(11) 및 그와 관련된 추가 요소들은 여기에 도시된 공구(1)에서 동일하게 형성되므로, 이하에서는 간결함을 위해 2차 절삭날들(11) 및 관련 요소들 중 하나만 더 자세하게 다룰 것이다.

2차 절삭날들(11)은 공구 단부면(9) 상의 각각의 2차 절삭날(11)에 대응하는 절삭 코너(13)로부터 특히 도 4에 도시된 공구(1)의 샤프트 단부(15)를 향하여 중심 축(M) 방향으로 특정 트위스트 피치로 나선형 방식으로 연장된다. 특정 트위스트 피치는 특히 "나선형 2차 절삭날들(11)의 1회전당 중심 축 방향 길이" 단위로 표시된다. - 원주 방향으로 - 관련 절삭 코너(13)로부터 중심 축(M) 방향으로 측정된 거리 Ab에서 각각의 2차 절삭날들(11)에 인접하여 대응 절삭 코너(13)로부터 측정된 적어도 최대 170°, 바람직하게는 180°까지의 각도에서 원주 방향으로 연장되는 지지 칼라(17)가 있다.

거리 Ab는 특정 트위스트 피치의 적어도 0.18배에서 최대 0.28배까지이다. 특히, 지지 칼라(17)는 절삭 코너(13)로부터 이 거리 Ab에서 시작한다.

대안적으로, 절삭 코너(13)로부터 지지 칼라(17)의 거리는 바람직하게는 절삭 코너(13)에 의해 정의되는 공구(1)의 비행원 직경(D)의 적어도 1배에서부터 비행원 직경(D)의 최대 1.8배까지, 바람직하게는 비행원 직경 D의 적어도 1배에서부터 비행원 직경 D의 최대 1.5배까지, 바람직하게는 비행원 직경 D의 적어도 1.2배에서부터 비행원 직경 D의 최대 1.4배까지이다. 이것은 특히 2차 절삭날들(11)이 30°의 나선 각도를 갖는 공구(1)에 적용된다.

바람직하게는, 거리 Ab는 특정 트위스트 피치의 적어도 0.22배에서부터 최대 0.25배까지이다.

절삭 코너(13)로부터 축방향으로 후퇴하여 설정된 지지 칼라(17)는 보어(3)에서 특히 안정적인 방식으로 공구(1)를 가이드하는 가이드를 유리하게 생성한다. 이는 특히 보어 깊이가 비행원 직경 D의 5배 이상의 보어 깊이를 갖는 깊은 보어에 적용된다. 이는 특히 - 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 - 공구(1)가 경사진 표면(19)에서 공작물(5)로부터 나오는 보어(3)의 기계가공에 적용된다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 공구(1)는 절삭 코너(13) 영역, 및 따라서 동시에 2차 절삭날들(11)(여기서는 하단 절삭 코너(13) 및 대응 2차 절삭날들(11)에서 나타남)에서 가이드를 상실함으로써 한쪽에 하중이 가해져 회전축에서 편향된다. 이것은 이제 지지 칼라(17)에 의해 효과적으로 상쇄되는데, 축방향 백 오프셋(back offset)으로 인해 보어 출구의 영역에 더 이상 재료가 없는 측면에서도 지지를 위해 재료가 여전히 이용 가능한 보어(3)의 영역에서 지지된다. 따라서, 보어(3)에서 공구(1)의 랩, 특히 걸림이 방지된다; 보어 3은 우수한 진원도와 직진도를 얻고 공구 (1)의 경우 공구 파손 위험이 크게 줄어든다.

각각의 2차 절삭날(11)은 공구 단부면(9)에서 주 절삭날(21)에 할당되며, 상기 주 절삭날은 각각의 절삭 코너(13)에서 할당된 2차 절삭날들(11)에 병합된다.

특히, 공작물(5)의 기계가공과 관련된 힘, 특히 관찰자의 시야 방향으로 이미지 평면에 수직이고 주 절삭날(21) 중 하나에 작용하는 주 절삭력(Fc), 방사상 방향으로 작용하는 수동력(Fp) 및 지지 칼라(17)에 작용하는 지지력(FSt)이 여기에 도시되어 있다. 공구(1)의 상응하는 기능 및 이들 힘의 중요성은 도 2와 관련하여 보다 상세히 설명된다.

각각의 2차 절삭날(11)은 대응 절삭 코너(13)에서부터 대응 지지 칼라(17)로 연장되는 가이드 챔퍼(23)가 할당된다. 특히, 가이드 챔퍼(23)는 지지 칼라(17)가 시작되는 중심 축(M) 방향에서 끝난다.

바람직하게는, 공구(1)는 2차 절삭날들(11)을 갖는 만큼 많은 가이드 챔퍼들(23)을 갖는다.

각각의 2차 절삭날(11)은 중심 축(M) 방향으로 공구 단부면(9)으로부터 샤프트 단부(15)를 향하여 나선형으로 연장되는 칩 플루트(25)가 할당된다.

가이드 챔퍼(23)는 각각 바람직하게는 비행원 직경(D)의 최대 5%, 바람직하게는 최대 3%인 폭을 포함한다.

바람직한 실시예에서 - 여기에 도시된 바와 같이 - 공구(1)는 드릴링 공구, 특히 트위스트 드릴로서 설계된다. 그러나, 공구(1)가 예를 들어 리머 또는 다른 적절한 방식으로 설계되는 것도 가능하다.

도 2는 공구 (1)가 경사진 표면(19)의 영역에서 나올 때 도 1에 도시된 보어(3)의 기계가공과 관련된 공구(1)의 작동의 개략도를 도시한다.

동일하고 기능적으로 동일한 요소는 모든 도면에서 동일한 참조 부호로 제공되고, 따라서 각 경우에 이전 설명을 참조하도록 한다.

a)에는 공구 단부면(9)의 평면도가 도시되어 있고, 여기에서 여전히 공작물(5)의 재료와 맞물려 있는 주 절삭날(21)에 작용하는 힘이 개략적으로 도시되어 있다. 주 절삭력(Fc)은 주 절삭날(21)에 수직으로 작용하고, 수동력(Fp)은 중심 축(M)에 대해 방사상으로 작용하며, 합력(Fres)은 벡터 추가에 의해 이로부터 발생하며, 이에 따라 표시된 화살표는 축척에 맞게 그려지지 않았다. 이미 경사진 표면(19)에서 나온 다른 주 절삭날(21)에 작용하는 힘은 더 이상 없다. 따라서 합력(Fres)은 공구(1)를 회전축에서 멀리 밀어내려고 한다.

b)에서 지지 칼라(17)의 축방향 높이에서 공구(1)를 통한 단면도가 도시된다. 지지 칼라(17)가 여기서 생성된 지지력(FSt-res)으로 표현되는 합력(Fres)의 정반대 방향으로 보어(3)에서 공구(1)에 대한 지지를 제공한다는 것은 명백하다. 또한 주 절삭력(Fc)과 정반대 방향으로 작용하는 지지력(FSt)도 표시되어 있다. 지지 칼라(17)의 축 방향 함입 영역에서 공작물(5)의 재료가 공구(1)가 지지 칼라(17)로 효과적으로 지지될 수 있는 보어(3)의 모든 측면에 여전히 존재한다. 이것은 공구가 회전축으로부터 밀리는 것을 방지하고 이에 따라 보어(3)가 랩싱되는 것을 방지한다. 그 결과, 지지 칼라(17)는 보어(3)에 있는 공구(1)의 지지가 샤프트 단부(15) 방향으로 절삭 코너(13) 영역으로부터 축방향 후방으로 이동되어 도구 (1)의 지지 및 가이드에 대해 전반적으로 긍정적인 효과를 가져 깊은 보어의 경우 및 - 여기에 구체적으로 도시된 바와 같이 - 비스듬한 보어 출구의 경우에 특히 유리한 효과가 달성된다는 이점을 가진다.

도 3은 도 1에 따른 공구(1)의 제1 실시예의 다른 표현을 도시한다. 여기서, a)에서 측면으로부터의 표현이 다시 재현되며, 특정 지점이 강조 표시된다: A'에서, 도 3b)에 도시된 지점 A로부터 중심 축에 대해 180°만큼 오프셋된 지점 - 상기 지점 A는 절삭 코너(13)와 연관되고, 차례로 도 3a)에서 관찰자에게 보이는 지지 칼라(17)에 대응함 -; B에서, 지지 칼라(17)가 원주 방향으로 시작하는 지점; 및 C에서, 지지 칼라(17)가 원주 방향으로 끝나는 지점. a)에 따른 표현에서 지점 A가 관찰자에게 가려지기 때문에 a)에는 지점 A와 유사한 지점 A'만 표시된다.

또한 지지 칼라(17)가 중심 축(M) 방향으로 갖는 길이(L)도 도시되어 있다.

길이 L은 바람직하게는 비행원 직경 D의 적어도 0.2배, 바람직하게는 0.5배, 바람직하게는 특히 비행원 직경 D의 단일 값까지이다.

b)에서 공구 단부면(9)의 평면도가 다시 표시되며, 여기서 위에서 정의된 점 A, B 및 C가 다시 그려진다.

지지 칼라(17)는 - 대응 절삭 코너(13)로부터, 즉 A 지점으로부터 측정되어 - 바람직하게는 적어도 65°, 바람직하게는 적어도 80°에서 시작하여 적어도 170°, 바람직하게는 최대 240°에서 끝나는 각도 범위에 걸쳐 원주 방향으로 연장된다. 이것은 지점 A로부터 측정된 지점 B가 적어도 65°, 바람직하게는 적어도 80°이고, 지점 A로부터 측정된 지점 C는 적어도 170°, 바람직하게는 최대 240°임을 의미하며, 여기서 모든 각도 표시는 360°의 완전한 원과 관련된다.

특히, 대응 절삭 코너(13)로부터 원주 방향으로 측정된 지지 칼라(17)는 바람직하게는 적어도 65°, 바람직하게는 적어도 80° 내지 최대 120°의 각도에서 시작한다. 따라서 지점 B는 특히 적어도 65°에서 최대 120°인 각도에서 지점 A로부터 측정된다.

대안적으로 또는 부가적으로, 지지 칼라(17)는 대응 절삭 코너(13)로부터 원주 방향으로 측정된 적어도 170° 내지 최대 240°의 각도에서 끝나고; 따라서 지점 C는 특히 적어도 170°에서 최대 240°인 지점 A로부터 측정된 각도 β에 있다.

도 4는 공구(1)의 제2 실시예를 도시한다. 여기서, 지지 칼라(17)는 대응 절삭 코너(13)로부터 측정된 거리 Ab로부터 출발하여, 즉 이에서 시작하여 중심 축(M) 방향으로 적어도 실질적으로 샤프트 단부(15)를 향해 칩 플루트(25)의 단부(27)까지, 바람직하게는 단부(27)까지 연장된다.

도 5는 공구(1)의 제3 실시예를 도시한 것으로, 여기서는 적어도 하나의 윤활홈(29), 특히 정확히 하나의 윤활홈(29)이 지지 칼라(17)에 형성된다. 여기서, 윤활홈(29)은 2차 절삭날(11)의 특정 트위스트 피치와 동일한 윤활홈 트위스트 피치와 함께 대응 2차 절삭날(11)을 따라 연장된다.

도 6은 공구(1)의 제4 실시예를 도시한 것으로, 여기에는 지지 칼라(17)에 복수의 윤활홈(29)이 형성되어 있다. 이들 윤활홈(29)은 2차 절삭날(11)의 특정 트위스트 피치와 상이한 윤활홈 트위스트 피치로 연장되며, 여기서는 특히 이러한 특정 트위스트 피치에 대향한다. 이러한 방식으로, 유압 포켓이 윤활홈(29)의 형태로 유리하게 제공될 수 있으며, 여기에서 가압 또는 유동 냉각액/윤활제는 보어(3)에서 공구(1)를 안정화시키는 데 기여한다.

또한 도 5 및 도 6의 예시로부터 지지 칼라(17)가 적어도 하나의 윤활홈(29)에 의해 원주 방향으로 복수의 지지 칼라 영역들(31)로, 도 5의 보다 단순한 경우에 2개의 지지 칼라 영역들(31)로 분할될 수 있음이 명백하다. 따라서, 지지 칼라(17)의 지지 칼라 영역들(31)의 폭의 합은 바람직하게는 지지 칼라(17)와 관련된 가이드 챔퍼(23)의 폭보다 적어도 2배, 바람직하게는 3배 크다.

여기에 도시되지 않은 방식으로, 윤활홈(29)이 윤활홈 트위스트 피치 없이 원주 방향으로 연장되는 것도 가능하다.

마지막으로, 도 7은 정확히 3개의 2차 절삭날들(11) 및 이들 각각의 2차 절삭날들(11)에 대응하는 정확히 3개의 주 절삭날들(21)을 갖는 공구(1)의 제5 실시예를 나타낸다. 이러한 공구(1)는 드릴링 공구, 특히 트위스트 드릴, 여기서는 특히 3날 커터로 설계되었다.

Claims

보어(3) 기계가공용 공구(1)로서,
- 중심 축(M) 및 공구 단부면(9)을 갖는 공구 바디(7)를 포함하고,
- 상기 공구 바디(7) 상에 적어도 2개의 2차 절삭날들(11)이 형성되며, 상기 적어도 2개의 2차 절삭날들(11)의 각각의 2차 절삭날(11)은 상기 공구 단부면(9) 상에 2차 절삭날에 대응하는 절삭 코너(13)에서 시작하여 상기 공구(1)의 샤프트 단부(15)를 향하여 중심 축(M) 방향으로 특정 트위스트 피치로 나선형 방식으로 연장되고,
- 상기 지지 칼라(17)는 대응 절삭 코너(13)로부터 특정 트위스트 피치의 적어도 0.18배에서 최대 0.28배까지의 중심 축(M) 방향으로 측정된 거리(Ab)에서 각각의 2차 절삭날(11)에 인접하며, 여기서 지지 칼라는 대응 절삭 코너(13)에 대해 적어도 170°까지 원주 방향으로 연장되는,
공구(1).
제1항에 있어서, 상기 지지 칼라(17)는 상기 대응 절삭 코너(13)로부터 특정 트위스트 피치의 적어도 0.22배에서 최대 0.25배까지의 중심 축(M) 방향으로 측정된 거리(Ab)에서 대응 2차 절삭날들(11)에 인접하는, 공구(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 칼라(17)는 상기 대응 절삭 코너(13)로부터 원주 방향으로 측정된 적어도 65°에서 최대 120°까지의 각도에서 시작하고/거나, 적어도 170°에서 최대 240°까지의 각도에서 끝나는, 공구(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 대응 절삭 코너(13)로부터 대응 지지 칼라(17)까지 연장되는 가이드 챔퍼(23)가 각각의 2차 절삭날(11)에 할당되는 공구(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 칼라(17)는 상기 중심 축(M) 방향으로 측정된 길이(L)를 가지며, 이 길이는 상기 절삭 코너(13)에 의해 정의된 공구(1)의 비행원 직경(D)의 적어도 0.2배, 바람직하게는 최대 1배까지인, 공구(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 2차 절삭날들(11)의 각각의 2차 절삭날(11)에는 상기 공구 단부면(9)에서부터 샤프트 단면(15)을 향하여 중심 축(M)의 방향으로 나선형으로 연장되는 칩 플루트(25)가 할당된, 공구(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 칼라(17)는 중심 축(M) 방향으로 샤프트 단부(15)를 향해 적어도 실질적으로 칩 플루트(25)의 단부(27)까지 연장되는, 공구(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 윤활홈(29)이 상기 지지 칼라(17)에 형성되고, 여기서 적어도 하나의 윤활홈(29)은
- 윤활홈 트위스트 피치 없이 원주 방향으로, 또는
- 특정 트위스트 피치와 다른 윤활홈 트위스트 피치로, 특히 특정 트위스트 피치와 대향하여, 또는
- 특정 트위스트 피치와 동일한 윤활홈 트위스트 피치로 연장되는,
공구(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드 챔퍼(23)는 상기 절삭 코너(13)에 의해 정의된 비행원(flight circle) 직경(D)의 최대 5%, 바람직하게는 최대 3%인 폭을 갖는, 공구(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 칼라(17)는 적어도 하나의 윤활홈(29)에 의해 원주 방향으로 복수의 지지 칼라 영역들(31)로 분할되고, 여기서 상기 지지 칼라(17)의 지지 칼라 영역들(31)의 폭의 합은 상기 지지 칼라(17)에 할당된 가이드 챔퍼(23)의 폭보다 적어도 2배, 바람직하게는 3배 큰, 공구(1).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 정확히 2개의 2차 절삭날들(11) 또는 정확히 3개의 2차 절삭날들(11)을 갖는 공구(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 드릴링 공구, 특히 트위스트 드릴로서 설계된 공구(1).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구 단부면(9) 상의 적어도 2개의 2차 절삭날들(11)의 각각의 2차 절삭날(11)에 주 절삭날(21)이 할당되고, 상기 주 절삭날(21)은 각각의 절삭 코너(13)에서 2차 보조 절삭날(11)에 병합된, 공구(1).