KR20240058104A - 나사 밀링 절삭 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세장형 메인 보디를 포함하는 금속 절삭용 나사 밀링 절삭 공구에 관한 것으로, 이 메인 보디 (1) 는 전방 단부 (2) 로부터 축방향 후방으로 연장되며 복수의 치형부들 (7) 을 포함하는 절삭 섹션 (5) 을 포함한다. 복수의 치형부들 (7, 22) 은 적어도 제 1 세트 (6) 의 둘레방향으로 이격된 치형부들 (7) 을 포함하며, 적어도 제 1 세트 중의 각각의 치형부 (7) 는 전방 단부까지의 동일한 제 1 축방향 거리 (8) 를 갖고,각각의 치형부 (7) 의 여유 표면 (14) 은 반경방향 여유 각도를 갖는다. 적어도 제 1 세트의 치형부들 중의 각각의 치형부 (7) 의 여유 표면 (14) 은 회전방향 선행 부분 (16) 및 회전방향 후행 부분 (17) 을 포함하고, 선행 부분 (16) 은 절삭 에지 (15) 로부터 회전방향으로 뒤에 연장되고, 선행 부분 (16) 의 반경방향 여유 각도 (α) 가 후행 부분 (17) 의 반경방향 여유 각도 (β) 보다 작다.

Description

나사 밀링 절삭 공구

본 발명은 금속 절삭용, 바람직하게는 금속 공작물의 암나사 절삭용 나사 밀링 절삭 공구에 관한 것이다.

암나사를 포함하는 금속 컴포넌트는 예를 들어 나사 조인트와 같은 많은 다양한 분야에서 사용된다. 결과적으로, 금속 공작물에 암나사를 제공하기 위한 다양한 상이한 절삭 공구들, 특히 나사 밀링 절삭 공구들이 개발되었다. 이러한 나사 밀링 공구들은 통상적으로 세장형 보디의 축방향 평면들 내에 둘레방향으로 이격되게 위치된 절삭 치형부들을 구비한다. 나사 밀링 절삭 공구는 전형적으로 가공물의 미리 드릴링된 구멍에서 암나사를 절삭하는 데 사용되며, 나사 밀링 절삭 공구의 직경은 구멍의 직경보다 작다. 작업 동안에, 나사 밀링 커터가 구멍에 삽입된 후, 공구의 중심 축을 중심으로 회전되고, 구멍의 중심 축을 중심으로 구멍 벽을 따라 이동된다. 동시에, 나사 밀링 커터는 구멍 벽 내로 반경방향으로 그리고 축방향으로 이송된다.

종래 기술의 나사 밀링 절삭 공구의 문제점은, 일부 적용에서, 공구가 진동하기 쉽다는 것이다. 이는 불충분한 표면 마무리 또는 심지어 공구에 대한 손상을 야기할 수도 있다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 완화하고 진동 경향이 적은 금속 절삭용 나사 밀링 절삭 공구를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 이 목적은 청구항 1 에 따른 나사 밀링 절삭 공구에 의해 달성된다

본 발명은 세장형 메인 보디를 포함하는 금속 절삭용 나사 밀링 절삭 공구에 관한 것으로, 이 메인 보디는,

- 전방 단부, 후방 단부 및 전방 단부로부터 후방 단부로 연장되는 중심 종축을 갖고,

- 중심 종축을 중심으로 회전 방향으로 회전가능하도록 구성되며,

- 전방 단부로부터 축방향 후방으로 연장되며 복수의 치형부들을 포함하는 절삭 섹션을 포함하고,

- 복수의 치형부들 중의 각각의 치형부는 레이크 표면, 여유 표면, 및 레이크 표면과 여유 표면의 교차부에서의 절삭 에지를 포함하고,

- 여유 표면은 반경방향 여유 각도를 가지며,

- 복수의 치형부들은 적어도 제 1 세트의 둘레방향으로 이격된 치형부들을 포함하고, 적어도 제 1 세트 중의 각각의 치형부는 전방 단부까지의 동일한 제 1 축방향 거리를 갖고,

적어도 제 1 세트의 치형부들 중의 각각의 치형부의 여유 표면은 회전방향 선행 부분 및 회전방향 후행 부분을 포함하고,

- 선행 부분은 절삭 에지로부터 회전방향으로 뒤에 연장되고,

- 선행 부분의 반경방향 여유 각도가 후행 부분의 반경방향 여유 각도보다 작다.

일반적으로, 나사 밀링 절삭 공구를 설계할 때, 더 용이한 절삭을 위한 공구를 얻기 위해 큰 여유 각도가 바람직하다. 그러나, 큰 여유 각도는 공구가 공작물 재료 안으로 깊게 파고들어 불균일하게 절삭하고 진동하기 시작하게 하는 경향이 있다. 이러한 효과를 피하기 위해 공구를 작은 여유 각도로 설계할 수 있지만, 작은 여유 각도를 갖는 공구는 종종 높은 절삭력 및 마찰력을 받으며, 이는 공구로 하여금 의도된 경로로부터 벗어나게 할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 여유 표면은 안정성을 향상시키고 종래 기술의 공구의 단점을 극복하도록 설계된다. 본 발명의 공구는 절삭 에지의 회전방향 뒤에서 연장되는 여유 표면을 갖는 제 1 세트의 치형부들을 포함한다. 제 1 세트 중의 각각의 치형부의 여유 표면은 후행 부분에서 절삭 에지의 회전방향 더 뒤에보다 선행 부분에서 절삭 에지 바로 뒤에 더 작은 반경방향 여유 각도를 갖는다. 절삭 에지에서의 더 작은 반경방향 여유 각도 덕분에, 절삭 공구의 지지가 개선되고, 후행 부분에서의 증가된 반경방향 여유 각도 덕분에, 공구에 대한 공작물로부터의 압력이 낮게 유지된다. 이에 의해, 진동 경향이 적고 더 안정적인 나사 밀링 절삭 공구가 얻어진다.

본 발명에 따른 나사 밀링 절삭 공구는 공작물의 내부 표면으로부터 재료를 제거함으로써 금속 공작물에서 암나사를 절삭하는 데 적합하다. 더욱이, 본 발명의 나사 밀링 절삭 공구는, 공작물의 미리 드릴링된 구멍에서 작동하기에 적합하며, 나사 밀링 절삭 공구는 미리 드릴링된 구멍의 내부 직경보다 큰 외부 직경을 갖는다.

나사 밀링 절삭 공구는 전방 단부, 후방 단부 및 전방 단부로부터 후방 단부로 연장되는 중심 종축을 갖는 세장형 메인 보디를 포함한다. 나사 밀링 절삭 공구는 중심 종축을 중심으로 회전 방향으로 회전가능하도록 구성된다. 공구의 부분들은 중심 종축을 중심으로 회전 방향에서 보았을 때 회전방향으로 선행 또는 후행한다. 공구의 단면은, 달리 언급되지 않는 한, 종축에 수직인 섹션이다. 바람직하게는, 메인 보디는 전체적으로 원통 형상이며, 단면은 전체적으로 원형 형상을 갖는다.

작동 동안에, 공구는 전형적으로 공작물 내의 미리 드릴링된 구멍 내로 삽입되고 중심 종축을 중심으로 회전된다. 절삭할 때, 공구는 또한 구멍의 중심축 주위에서 구멍 벽을 따라 이동되는 한편, 동시에 구멍 벽 내로 반경방향으로 이송되고 축방향 전방 또는 후방으로 전진된다.

바람직하게는, 공작물은 ISO P 재료와 같은 금속으로 이루어진다. 공작물은 예를 들어 컴포넌트의 나사가공된 구멍 내로 나사결합되는 수나사를 갖는 체결구, 예컨대 나사에 의해 다른 컴포넌트에 부착될 컴포넌트일 수도 있다.

나사 밀링 절삭 공구는 전방 단부에 절삭 섹션을 갖는다. 바람직하게는, 절삭 섹션은 세장형 보디의 축방향 길이 부분이다. 일 실시형태에 따르면, 나사 밀링 절삭 공구는 장착 인터페이스를 제공하기 위한 후방 단부에서의 커플링 섹션과 같은 추가의 섹션들을 포함한다. 선택적으로, 장착 인터페이스는 회전가능한 기계 스핀들에 또는 회전가능한 기계 스핀들을 위한 어댑터에 커플링되도록 설계된다. 바람직하게는, 커플링 섹션은 메인 보디와 일체인 샤프트이다.

일 실시형태에 따르면, 나사 밀링 절삭 공구는 최대 깊이 (L) 에서 공칭 스레드 직경 (D) 을 갖는 스레드를 절삭하도록 구성된다. 선택적으로, 최대 깊이는 절삭 섹션, 또는 절삭 섹션과 중간 섹션의 길이에 대응하며, 이들은 함께 공구의 넥(neck) 섹션을 형성할 수도 있다. 바람직하게는, 최대 깊이 (L) 와 공칭 스레드 직경의 비 (L/D) 가 적어도 1.5, 더 바람직하게는 적어도 2.5, 더 바람직하게는 적어도 3 이다. 나사 밀링 절삭 공구의 여유 표면의 설계가 상당한 진동 감소를 달성하기 때문에, 특히 긴 공구에 유리하다. 바람직하게는 비는 최대 5, 더 바람직하게는 최대 4 이다. 일부 적용들에서, 더 긴 공구는 종래 기술의 공구보다 상당히 덜 진동하더라도 충분히 안정적이지 않을 수도 있다.

절삭 섹션은 적어도 제 1 세트의 치형부들을 포함하는 복수의 치형부들을 포함한다. 제 1 세트의 치형부들 중의 각각의 치형부는 레이크 표면과 여유 표면의 교차부에 절삭 에지를 각각 제공하기 위해 절삭 섹션의 둘레부로부터 돌출한다. 선택적으로, 각각의 치형부는 예를 들어 정육면체, 실린더 또는 프리즘과 같은 돌출 다면체로서 형성된다. 바람직하게는, 각각의 치형부는 리지(ridge)로서 형성된다.

제 1 세트의 치형부들 중의 각각의 치형부는 나사 밀링 절삭 공구의 전방 단부까지의 동일한 제 1 축방향 거리를 갖는다.

일 실시형태에 따르면, 제 1 세트의 치형부들 중의 모든 치형부들은 나사 밀링 절삭 공구의 둘레부 주위에 균일하게 이격된다. 즉, 2개의 연속적인 치형부들 사이의 둘레방향 거리는 제 1 세트의 치형부들 중의 모든 치형부들에 대해 동일하다. 다른 실시형태에 따르면, 제 1 세트 중의 2개의 연속적인 치형부들 사이의 둘레방향 거리는 세트 중의 일부 또는 모든 치형부들에 대해 상이하다. 바람직하게는, 제 1 세트의 치형부들 중의 모든 치형부들은 동일한 둘레방향 길이를 갖고, 바람직하게는, 각각의 치형부의 둘레방향 연장부는 전방 단부까지의 일정한 축방향 거리에 있다. 바람직하게는, 제 1 세트의 치형부들 중의 모든 치형부들이 동일하다.

선택적으로, 절단 섹션은 메인 보디의 절삭 섹션의 주변 반경방향 외향 표면에 배열된 축방향으로 연장되는 칩 플루트들을 포함한다. 선택적으로, 칩 플루트들은 중심 종축과 평행하게, 회전 중심 축에 대해 경사지도록, 또는 곡선, 예컨대 나선을 따라 배열된다. 축방향 직선 칩 플루트라고도 칭하는, 중심 종축과 평행한 칩 플루트는, 칩들을 더 작은 피스들로 파쇄하는 데 유리하다. 경사진 또는 나선형 칩 플루트는 칩을 공구를 따라 후방으로 운반하고 절삭이 용이한 공구를 얻는 데 유리하다.

제 1 세트의 치형부들은 적어도 2개의 치형부들을 포함한다. 선택적으로, 나사 밀링 절삭 공구는 예를 들어 4개와 같이, 적어도 2개 및 최대 10개의 칩 플루트들 및 제 1 세트 내의 대응하는 수의 둘레방향으로 이격된 치형부들을 포함한다. 적은 수, 예컨대 2개의 칩 플루트들 및 치형부들은 낮은 절삭력을 갖는 공구를 제공한다. 높은 수, 예컨대 10개의 칩 플루트들 및 치형부들은, 짧은 사이클 시간으로 작동 가능하지만 더 높은 굽힘력을 받는 공구를 제공한다.

바람직하게, 제 1 세트의 치형부들 중의 각각의 치형부는 둘레방향 거리로 연장되는 리지로서 형성된다. 리지 형상 치형부의 프로파일은 리지의 둘레방향 연장부에 수직인 단면, 예를 들어 나사 밀링 절삭 공구의 종방향 섹션으로서 보여질 수도 있다. 일 실시형태에 따르면, 리지 형상 치형부는 각각 축방향으로 전방을 향하는 플랭크, 축방향으로 후방을 향하는 플랭크 및 두 플랭크들을 연결하는 크레스트를 갖는다. 회전방향 선단부에서, 리지는 레이크 표면을 포함하는 선행 면(leading face)을 갖는다. 선택적으로, 여유 표면은 단지 크레스트에 의해 형성되거나 추가로 반경방향 외부 부분들 또는 전체 플랭크들에 의해 형성된다. 절삭 에지는 크레스트와 플랭크들을 갖는 선행 면의 교차부에 형성된다. 절삭 에지는 크레스트를 따라 그리고 하나 및/또는 양 플랭크들의 일부를 따라, 선택적으로 전체 플랭크들을 따라 연장된다.

여유 표면은 반경방향 여유 각도를 갖는다. 나사 밀링 절삭 공구의 종축에 수직인 단면에서 보여진 것처럼, 반경방향 여유 각도는 여유 표면에 대한 접선과 절삭 에지의 반경에 수직인 선에 의해 형성된다.

제 1 세트의 치형부들 중의 각각의 치형부의 여유 표면은 회전방향 선행 부분 및 회전방향 후행 부분을 갖는다. 선행 부분은 절삭 에지의 후방으로부터 회전방향 후방으로 연장되고, 후행 부분은 선행 부분의 회전방향 뒤를 따른다. 선행 부분의 반경방향 여유 각도는 후행 부분의 반경방향 여유 각도보다 작다. 바람직하게는, 선행 부분의 반경방향 여유 각도는 적어도 1°및 5°미만이고, 더 바람직하게는 적어도 2°및 최대 3°이다. 이 범위들 내의 여유 각도들은 절삭 에지에서 공구에 대한 원하는 지지를 제공하여, 대부분의 적용에 대해 진동이 충분히 낮게 유지될 수 있다. 선행 부분의 더 작은 여유 각도는 나사 밀링 절삭 공구로 하여금 일부 적용에 대해 너무 무거운 절삭이 되게 할 수도 있다. 선행 부분의 더 큰 여유 각도는 일부 적용들에서 충분한 지지를 제공하지 않을 수도 있거나, 또는 절삭 에지로 하여금 공작물들 내로 너무 깊이 파고들어 가게 하여 공구가 매끄럽게 움직이지 않게 할 수도 있다.

후행 부분의 반경방향 여유 각도는 바람직하게는 적어도 5°및 최대 10°, 더 바람직하게는 적어도 6°및 최대 7°이다. 이 범위들 내의 후행 부분의 여유 각도들은 공구의 원하지 않는 프레싱을 피하기 위해 절삭 에지 및 선행 부분의 더 뒤에 충분한 공간이 있는 것을 보장하여, 대부분의 적용에 대해 진동이 충분히 낮게 유지될 수 있다. 후행 부분의 더 작은 여유 각도는, 일부 적용에서, 나사 밀링 절삭 공구가 공작물로부터 높은 압력을 받게 할 수도 있으며, 이는 공구로 하여금 의도된 경로로부터 벗어나게 할 수도 있다. 이는 결국 절삭된 스레드로 하여금 원통형 대신에 약간 원추형이 되게 할 수도 있다. 더 큰 여유 각도는 치형부의 강도에 해로울 수도 있다.

바람직하게는, 선행 부분 및 후행 부분 양자의 반경방향 여유 각도는 일정하다. 바람직하게는, 선행 부분의 모든 위치들이 동일한 반경방향 여유 각도를 갖는다. 바람직하게는, 후행 부분의 모든 위치들은 동일한 여유 각도를 갖지만, 이는 선행 부분의 위치에서의 반경방향 여유 각도와 상이하고 이보다 더 크다. 이로써, 나사 밀링 절삭 공구의 제조가 용이해진다.

나사 밀링 절삭 공구의 종축에 수직인 단면에서 보여지는 것처럼, 제 1 세트의 치형부들 중의 치형부는 중심 종축을 중심으로 하는 원의 원 섹터에 걸쳐 둘레방향으로 연장된다. 바람직하게는, 여유 표면은 절삭 에지 및 치형부의 말단부에 의해 한정되는 원 섹터에서 둘레방향 연장부를 갖는다. 대응하게, 여유 표면의 선행 부분은 절삭 에지 및 선행 부분의 말단부에 의해 한정되는 원 섹터에서 둘레방향 연장부를 갖는다. 예컨대 치형부, 여유 표면 또는 여유 표면의 일부의 둘레방향 연장부는 원 섹터의 원호 길이로서 정의될 수도 있다. 바람직하게는, 단면에서 보여지는 것처럼, 선행 부분은 적어도 1°및 최대 15°의 원 섹터, 더 바람직하게는 적어도 5°및 최대 10°의 원 섹터에서 둘레방향 연장부를 갖는다. 더 작은 각도의 섹터에 걸쳐 연장되는 선행 부분은 일부 적용들에 대해 충분한 지지를 제공하지 않을 수도 있다. 더 큰 각도의 섹터에 걸쳐 연장되는 선행 부분은 일부 적용들에서 나사 밀링 절삭 공구로 하여금 너무 무거운 절삭이 되게 할 수도 있다.

칩 플루트들을 갖는 실시형태에 따르면, 제 1 세트의 치형부들 중의 각각의 치형부는 하나의 각각의 연관된 칩 플루트를 회전방향으로 후행한다. 레이크 표면을 포함하는, 치형부의 선행 면은, 연관된 선행 칩 플루트의 칩 플루트 표면의 일부이다. 예를 들어, 리지 형상 치형부는 치형부의 회전방향 바로 앞에 있는 칩 플루트 및 치형부의 바로 뒤에 있는 칩 플루트에 의해 한정된 섹터에 걸쳐 연장된다.

선택적으로, 후행 부분은 제 1 세트의 치형부들 중의 각각의 치형부의 후행 단부로부터 회전방향 전방으로 연장되거나, 선행 부분 바로 뒤를 따른다. 선택적으로, 여유 표면은 하나 또는 여러 개의 중간 부분들을 포함하거나, 단지 선행 부분 및 후행 부분으로 구성된다. 단지 선행 부분과 후행 부분으로 구성된 여유 표면은 절삭 에지 단부에서의 최적의 필요한 지지와 절삭 에지의 회전방향 더 뒤에서의 최적의 필요한 공간 둘 다를 유리하게 제공한다. 이러한 실시형태에서, 선행 부분의 회전방향 말단부는 후행 부분의 회전방향 선단부이다. 칩 플루트들을 갖는 대응하는 실시형태에서, 후행 부분은 선행 부분의 말단부 및 후행 칩 플루트의 선행 에지에 의해 한정된 원 섹터에서 둘레방향 연장부를 갖는다.

선택적으로, 복수의 치형부들은 여러 세트들의 둘레방향으로 이격된 치형부들을 포함하며, 각각의 세트 중의 각각의 치형부는 동일한 세트의 모든 다른 치형부들과 전방 단부까지의 동일한 축방향 거리, 및 다른 세트들의 모든 치형부들과 전방 단부까지의 상이한 축방향 거리를 갖는다. 즉, 나사 밀링 절삭 공구는 둘레방향으로 이격된 치형부들의 열들을 포함하고, 각 열의 모든 치형부들은 하나의 각각의 세트에 속한다. 예를 들어, 나사 밀링 절삭 공구는 1 내지 3 세트들의 둘레방향으로 이격된 치형부들을 포함한다. 하나의 이러한 타입의 나사 밀링 절삭 공구들은 일반적으로 넥을 갖는 궤도 공구(orbital tool)라고 불린다. 본 발명의 여유 표면은 또한 10 내지 20 세트들의 둘레방향으로 이격된 치형부들을 포함하는 고전적인 나사 밀(thread mill)에서 구현될 수도 있다. 세트의 수는 공구의 최대 자유 길이와 공칭 스레드 직경 사이의 비 (L/D) 에 따라 조정될 수도 있다.

선택적으로, 세트들 중의 치형부들은 축방향 칼럼들에서, 예를 들어 중심 종축과 평행한, 중심 종축에 대해 경사진, 또는 곡선, 예컨대 나선을 따르는 칼럼들에서 정렬된다.

여러 세트들의 둘레방향으로 이격된 리지 형상 치형부들을 포함하는 실시형태에 따르면, 제 1 세트의 치형부들 중의 각각의 치형부는 또한 그의 축방향 직접 전방 및 후방으로 루트의 일부를 포함한다. 축방향으로 보여진 바와 같이, 각각의 치형부는 전방 루트의 중심으로부터 크레스트를 넘어 후방 루트의 중심으로 연장된다. 축방향으로 보여진 바와 같이, 제 1 세트 중의 치형부의 축방향 후방에 있는 루트 부분은 축방향 다음 후속 세트 중의 축방향 다음 후속 치형부의 축방향 전방 루트 부분에 연결된다. 회전방향 선단부에서, 이러한 치형부의 선행 면은 루트의 반경방향 내측으로 연장된다. 또한, 절삭 에지는 루트를 따라 뿐만 아니라 크레스트와 양 플랭크들을 따라 연장된다. 따라서, 실시형태에 따른 공구들은 축방향으로 연속적인 절삭 에지들을 형성하는 치형부들을 포함한다. 축방향으로 연속적인 절삭 에지들의 수는 각각의 세트 중의 치형부들의 수에 대응한다. 대응하게, 또한 여유 표면은 크레스트 및 전체 플랭크에 더하여 또한 루트를 커버한다. 따라서 여유 표면은 축방향으로 연속적인 표면을 형성한다. 둘레방향에서, 여유 표면은 칩 플루트들에 의해 중단된다.

선택적으로, 상이한 세트들 중의 치형부들은 상이하거나, 또는 모든 세트들 중의 모든 치형부들이 동일하다. 바람직하게는 동일한 세트 중의 모든 치형부들이 동일하다. 구체적으로, 모든 세트들 중의 모든 치형부들의 여유 표면은 선행 부분 및 후행 부분에서 동일한 여유 각도를 가질 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 상이한 세트들 중의 치형부들은 상이할 수도 있다. 일 실시형태에 따르면, 상이한 세트들로부터의 치형부들의 선행 및/또는 후행 부분의 여유 각도는 상이하다. 예를 들어, 선행 부분의 여유 각도는 후방 단부에 더 가까운 다른 세트 중의 치형부들보다 전방 단부에 더 가까운 세트 중의 치형부들에 대해 더 작을 수도 있다. 예를 들어, 전방 단부에 더 가까운 세트 중의 치형부들의 선행 부분은 후방 단부에 더 가까운 세트 중의 치형부들의 선행 부분의 대응하는 원 섹션보다 더 큰 각도를 갖는 원 섹터에 걸쳐 연장될 수도 있다.

선택적으로, 나사 밀링 절삭 공구의 복수의 치형부들은 예를 들어 전방 단부 표면으로부터 돌출하는 전방 치형부들과 같이, 축방향 레벨들에서의 세트들에 포함된 둘레방향으로 이격된 치형부들과 다른 타입들을 포함한다. 일 실시형태에서, 전방 치형부들은 축방향으로 절삭하도록 설계된 반경방향으로 연장되는 절삭 에지들을 갖는다. 전방 단부 치형부들을 갖는 나사 밀링 절삭 공구가 구멍 및 공작물의 구멍에서 암나사 양자를 동시에 절삭하도록 작동될 수도 있다.

이하에서, 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시형태들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 나사 밀링 절삭 공구의 제 1 실시형태의 측면도이며, 축방향 후방 커플링 섹션이 부분적으로만 도시되어 있다.
도 2 는 제 1 실시형태의 전방 단부도이다.
도 3 은 제 1 실시형태의 제 1 세트의 치형부들의 치형부의 도 2 에 대응하는 확대도이다.
도 4 는 기준 원 내에서 종래 기술의 여유 표면과 본 발명의 여유 표면의 실시형태를 나타내는 곡선들을 도시하는 다이어그램이다.
도 5 내지 도 7 은 본 발명에 따른 나사 밀링 절삭 공구의 대안적인 실시형태들을 도시한다.
모든 도면은 개략적이고, 반드시 일정 비율은 아니며, 일반적으로 개별 실시형태를 설명하는 데 필요한 부분만을 보여주는 반면, 다른 부분은 생략되거나 단지 암시될 수 있다. 달리 나타내지 않는 한, 유사한 도면 부호는 다른 도면에서 유사한 부분을 나타낸다.

도 1 내지 도 3 을 참조하여, 나사 밀링 절삭 공구의 제 1 실시형태를 설명한다. 나사 밀링 절삭 공구의 제 1 실시형태는 넥을 갖는 궤도 공구의 형태이다. 공구는 전방 단부 (2), 후방 단부 (미도시) 및 전방 단부 (2) 로부터 후방 단부로 연장되는 중심 종축 (3) 을 갖는 세장형 메인 보디를 포함한다. 공구는 회전 방향 (4) 으로 축 (3) 을 중심으로 회전가능하도록 구성된다.

전방 단부 (2) 로부터 축방향 후방으로 절삭 섹션 (5) 이 연장된다. 절삭 섹션 (5) 은 둘레방향으로 이격된 치형부들 (7) 의 3개의 세트들 (6) 을 포함하는 복수의 치형부들을 포함한다. 각각의 세트 (6) 는 6개의 치형부들 (7) 을 포함한다. 각각의 세트 (6) 의 각각의 치형부 (7) 는 전방 단부 (2) 에 대해 동일한 축방향 거리를 갖고, 도 1 에는 전방 단부 (2) 로부터 카운트된 제 2 세트 (6) 내의 치형부들 (7) 의 축방향 거리 (8) 가 도시되어 있다.

절삭 섹션 (5) 은 전방 단부 (2) 로부터 축방향 후방으로 연장되는 6개의 칩 플루트들 (9) 을 더 포함한다. 각각의 칩 플루트 (9) 는 종축 (3) 에 대해 15°의 각도로 경사진다.

각각의 세트 (6) 의 각각의 치형부 (7) 는 리지의 형상을 갖고, 리지는 연관된, 회전방향으로 선행하는 칩 플루트 (9) 로부터 연관된, 후행하는 칩 플루트 (9) 까지 둘레방향으로 연장된다. 각각의 세트 (6) 의 모든 치형부들 (7) 은 둘레 주위에 균일하게 이격되며, 2개의 둘레방향으로 연속적인 치형부들 (7) 사이의 공간은 해당 세트 (6) 의 축방향 위치에서 칩 플루트 (9) 의 폭에 대응한다. 모든 칩 플루트들 (9) 은 전방 단부 (2) 에 대한 동일한 축방향 거리에서 동일한 폭을 갖는다. 예시적인 실시형태에서, 모든 세트들 (6) 의 모든 치형부들 (7) 은 동일하다. 각각의 칩 플루트 (9) 는 세트 (6) 내의 치형부들 중 하나에 대한 연관된 후행하는 칩 플루트, 및 세트 (6) 의 회전방향으로 다음의 뒤따르는 치형부 (7) 의 연관된 선행하는 칩 플루트 (9) 이다.

각각의 리지 형상의 치형부 (7) 는 축방향으로 전방을 향하는 전방 플랭크 (10), 축방향으로 후방을 향하는 후방 플랭크 (11) 및 두 플랭크를 연결하는 크레스트 (12) 를 갖는다. 또한, 각각의 치형부 (7) 는 그의 축방향으로 직접 전방에 있는 루트 (23) 의 일부 및 그의 축방향으로 후방에 있는 루트 (23) 의 일부를 포함한다. 축방향으로 보여진 바와 같이, 치형부 (7) 는 전방 루트 (23) 의 중심으로부터 크레스트 (12) 를 넘어 후방 루트 (23) 의 중심으로 연장된다. 회전방향 선단부에서, 리지 형상 치형부 (7) 는 루트들 (23) 의 양 부분들의 반경방향 내측으로 연장되는 선행 면을 갖는다. 선행 면은 레이크 표면 (13) 을 포함한다.

크레스트 상에, 플랭크들 (10, 11) 상에 그리고 루트들 (23) 내에 여유 표면 (14) 이 위치된다. 여유 표면 (14) 과 레이크 표면 (13) 의 교차부에 절삭 에지 (15) 가 형성된다. 절삭 에지 (15) 는 전방 단부 (2) 의 루트 (23) 로부터 3개의 세트들 (6) 각각에서 하나의 치형부에 걸쳐 후방 단부의 루트 (23) 까지 축방향으로 연장되며 연속적이다. 예시적인 실시형태의 나사 밀링 절삭 공구는 6개의 연속적인 절삭 에지들 (15) 을 포함한다.

회전방향 말단부에서, 각각의 치형부 (7) 는 후행 면 (trailing face; 18) 을 갖는다. 후행 면 (18) 은 후행 칩 플루트 (9) 내의 선행 표면의 부분이다.

여유 표면 (14) 은 절삭 에지 (15) 의 회전방향 바로 뒤에서 뒤따르는 선행 부분 (16) 를 포함한다. 여유 표면 (14) 은 후행 부분 (17) 을 더 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 후행 부분 (17) 는 선행 부분 (16) 바로 뒤를 따르고, 후행 면 (18) 까지 연장된다. 그 안에서, 여유 표면은 선행 부분 (16) 및 후행 부분 (17) 으로 구성된다. 선행 부분 (16) 및 후행 부분 (17) 양자는 전방 플랭크 (10) 의 반경방향 외측 부분 위에, 크레스트 (12) 위에 그리고 후방 플랭크 (11) 의 반경방향 외측 부분 위에 축방향 연장부를 갖는다.

도 3 에서, 제 1 세트의 치형부들 (6) 중 하나의 치형부 (7) 가 나사 밀링 절삭 공구의 종축 (3) 에 수직인 단면으로 도시되어 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 여유 표면 (14) 의 선행 부분 (16) 은 중심으로서 종축 (3) 을 갖는 원 섹터에서 둘레방향 연장부를 갖는다. 예시적인 실시형태에서, 선행 부분은 5°의 각도 (γ) 를 갖는 원 섹터에서 연장된다.

여유 표면 (14) 은 반경방향 여유 각도를 갖는다. 도 3 의 단면에서 보여진 바와 같이, 반경방향 여유 각도는 여유 표면에 대한 접선 및 절삭 에지에서 반경에 수직인 선에 의해 형성된다. 도 3 에서, 크레스트 (12) 에서 여유 표면 (14) 의 2개의 위치들에 대해 반경방향 여유 각도가 도시되어 있으며, 제 1 위치는 선행 부분 (16) 내에 위치되고 반경방향 여유 각도 α 를 가지며, 제 2 위치는 후행 부분 (17) 내에 위치되고 반경방향 여유 각도 β 를 갖는다. 여유 표면 (14) 은 선행 부분 (16) 의 모든 위치에서 동일한 반경방향 여유 각도 (α) 를 갖고, 후행 부분 (17) 의 모든 위치에서 동일한 반경방향 여유 각도 (β) 를 갖는다. 예시적인 실시형태에서, 각도 α 는 2°이고, 각도 β 는 6.5°이다.

도 4 에서, 기준 원 (19) 내에서 여유 표면 (14) 의 실시형태를 나타내는 곡선들을 도시하는 다이어그램이 종래 기술의 여유 표면을 나타내는 곡선과 함께 도시된다. 기준 원 (19) 은 중심으로서 중심 종축 (3) 을 갖고, 종축 (3) 으로부터 절삭 에지 (15) 까지의 반경방향 거리에 대응하는 반경을 갖는다. 제 1 곡선 (21) 은 중심 종축 (3) 에 수직인 단면에서 보여지는 본 발명의 여유 표면 (14) 의 형상을 나타낸다. 제 1 곡선 (21) 은 15°의 각도 (γ) 의 원 섹터에서 2°의 일정한 여유 각도 (α) 를 갖는 선행 부분 (16) 및 6.5°의 일정한 여유 각도 (β) 를 갖는 후행 부분 (17) 을 포함하는 여유 표면 (14) 을 도시한다. 제 2 곡선 (20) 은 종래 기술의 공구의 여유 표면을 나타내며, 이 여유 표면은 6.5°의 단 하나의 일정한 여유 각도를 갖는다.

도 5 내지 도 7 에 본 발명의 대안적인 실시형태들이 도시되어 있는데, 이들은 주로 공구 타입과 관련하여 도 1 내지 도 3 을 참조하여 설명된 실시형태와 상이하다.

도 5 는 둘레방향으로 이격된 치형부들 (7) 의 6개의 세트들 (6) 을 갖는 중단된 치형부 나사 밀 (interrupted teeth thread mill) 형태의 나사 밀링 절삭 공구의 대안적인 실시형태를 도시하며, 여기서 각각의 세트 (6) 는 제 1 실시형태의 세트들보다 축방향에서 서로 더 멀리 이격된다. 도 5 의 실시형태는 절삭 에지 (15) 와 여유 표면 (14) 이 축방향에서 불연속적인 나사 밀링 절삭 공구의 일 예이다. 2개의 축방향으로 연속적인 세트들 (6) 의 2개의 축방향으로 연속적인 치형부들 (7) 사이에 공간을 형성하는 루트들 (23) 은 절삭 에지가 없는 중앙 부분들을 갖는다.

도 6 은 둘레방향으로 이격된 치형부들 (7) 의 13개의 세트들 (6) 을 갖는 나사 밀링 절삭 공구의 대안적인 실시형태를 도시한다. 본 실시형태는 본 발명의 여유 표면 (14) 이 고전적인 나사 밀 상에 구현된 예이다.

도 7 은 세트들 (6) 의 둘레방향으로 이격된 치형부들 (7) 에 더하여 전방 단부 치형부들 (22) 을 포함하는, 궤도 나사 밀링 드릴 형태의 나사 밀링 절삭 공구의 대안적인 실시형태를 도시한다. 전방 단부 치형부들을 갖는 나사 밀링 절삭 공구가 구멍 및 공작물의 구멍에서 암나사 양자를 동시에 절삭하도록 작동될 수도 있다.

Claims (12)

1. 세장형 메인 보디를 포함하는 금속 절삭용 나사 밀링 절삭 공구로서, 상기 메인 보디 (1) 는,
   전방 단부 (2), 후방 단부 및 상기 전방 단부 (2) 로부터 상기 후방 단부로 연장되는 중심 종축 (3) 을 갖고,
   상기 중심 종축 (3) 을 중심으로 회전 방향 (4) 으로 회전가능하도록 구성되며,
   상기 전방 단부 (2) 로부터 축방향 후방으로 연장되며 복수의 치형부들 (7) 을 포함하는 절삭 섹션 (5) 을 포함하고,
   상기 복수의 치형부들 (7, 22) 중의 각각의 치형부 (7) 는 레이크 표면 (13), 여유 표면 (14), 및 상기 레이크 표면 (13) 과 상기 여유 표면 (14) 의 교차부에서의 절삭 에지 (15) 를 포함하고,
   상기 복수의 치형부들 (7, 22) 은 적어도 제 1 세트 (6) 의 둘레방향으로 이격된 치형부들 (7) 을 포함하고,
   상기 적어도 제 1 세트 중의 각각의 치형부 (7) 는 상기 전방 단부까지의 동일한 제 1 축방향 거리 (8) 를 갖고,
   각각의 치형부 (7) 의 상기 여유 표면 (14) 은 반경방향 여유 각도를 가지며,
   상기 적어도 제 1 세트 (6) 의 치형부들 중의 각각의 치형부 (7) 의 상기 여유 표면 (14) 은
   회전방향 선행 부분 (16) 및 회전방향 후행 부분 (17) 을 포함하고,
   상기 선행 부분 (16) 은 상기 절삭 에지 (15) 로부터 회전방향으로 뒤에 연장되고,
   상기 선행 부분 (16) 의 반경방향 여유 각도 (α) 가 상기 후행 부분 (17) 의 반경방향 여유 각도 (β) 보다 작은 것을 특징으로 하는, 나사 밀링 절삭 공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 선행 부분 (16) 의 반경방향 여유 각도 (α) 가 적어도 1°및 5°미만인, 나사 밀링 절삭 공구.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 선행 부분 (16) 의 반경방향 여유 각도 (α) 가 적어도 2°및 최대 3°인, 나사 밀링 절삭 공구.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   단면에서 보았을 때, 상기 선행 부분 (16) 은 적어도 1°및 최대 15°의 각도 (γ) 를 갖는 원 섹터에서 둘레방향 연장부를 갖는, 나사 밀링 절삭 공구.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 선행 부분 (16) 은 적어도 5°및 최대 10°의 각도 (γ) 를 갖는 원 섹터에서 둘레방향 연장부를 갖는, 나사 밀링 절삭 공구.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 후행 부분 (17) 의 반경방향 여유 각도 (β) 가 적어도 5°및 최대 10°인, 나사 밀링 절삭 공구.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 후행 부분 (17) 의 반경방향 여유 각도 (β) 가 적어도 6°및 최대 7°인, 나사 밀링 절삭 공구.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 선행 부분 (16) 및 상기 후행 부분 (17) 양자의 반경방향 여유 각도 (α, β) 가 일정한, 나사 밀링 절삭 공구.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 여유 표면 (14) 은 상기 선행 부분 (16) 및 상기 후행 부분 (17) 으로 구성되는, 나사 밀링 절삭 공구.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 치형부들 (7, 22) 은 여러 세트들 (6) 의 둘레방향으로 이격된 치형부들 (7) 을 포함하고, 각각의 세트 (6) 중의 각각의 치형부 (7) 는 동일한 세트 (6) 중의 모든 다른 치형부들 (7) 과 전방 단부 (2) 까지의 동일한 축방향 거리 (8), 및 다른 세트들 (6) 중의 모든 치형부들 (7) 과 전방 단부 (2) 까지의 상이한 축방향 거리 (8) 를 갖는, 나사 밀링 절삭 공구.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 여유 표면 (14) 의 반경방향 여유 각도 (α, β) 가 모든 세트들 (6) 의 둘레방향으로 이격된 치형부들 (7) 중의 모든 치형부들 (7) 에 대해 동일한, 나사 밀링 절삭 공구.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나사 밀링 절삭 공구는 최대 깊이 (L) 에서 공칭 스레드 직경 (D) 을 갖는 스레드를 절삭하도록 구성되고, 상기 최대 깊이 (L) 와 상기 공칭 스레드 직경의 비 (L/D) 가 적어도 2.5 및 최대 5 인, 나사 밀링 절삭 공구.