KR900003547Y1

KR900003547Y1 - 드릴(Drill)

Info

Publication number: KR900003547Y1
Application number: KR2019860014014U
Authority: KR
Inventors: 고오지로오 이마나가
Original assignee: 미쓰비시 긴소꾸 가부시끼가이샤; 나가노 다께시
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1990-04-28
Also published as: US4744705A; JPS634211U; KR880000498U; DE3628262A1

Abstract

내용 없음.

Description

드릴(Drill)

제1도 및 제2도는 본 고안의 1실시예를 표시하며, 제1도는 정면도, 제2도는 일부 생략한 측면도.

제3도-제7도는 각각 종래의 드릴을 표시하는 절삭날의 바깥둘레에 있어서의 횡단면도.

제8도-제11도는 본 고안에 관한 드릴을 사용한 실험결과를 표시하는 것으로서, 제8도는 절삭할때의 부하의 값을 표시하는 그래프.

제9도는 각 절삭조건에 있어서의 가공구멍의 면의 조잡도와 확대여유분을 표시하는 도면.

제10도는 연속해서 다수의 구멍을 가공했을 때의 가공구멍의 면의 조잡도와 확대여유부분의 변화를 표시하는 도면.

제11도는 제연마후에 재차 연속하여 다수의 구멍을 가공하였을때의 가공구멍의 면의 조잡도와 확대여유부분의 변화를 표시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 드릴본체 31 : 절삭날

32 : 절삭부스러기 배출흠 33 : 레이크면을 구성하는 부분

W : 심의 두께 R₁, R₂: 원호의 반지름

D : 드릴의 지름

본 고안은 고속도로 높게 보내는 천공(穿孔)가공을 행할때에 사용하여서 바람 기한 드릴, 특히 드릴소재로서 초경합금을 사용하는 경우의 바림직한 드릴에 관한 것이다.

제3도-제7도는, 각각 종래의 드릴의 절삭날 바깥둘레에 있어서의 횡단면도를 표시하는 것이다.

제3도는 통상 모양의 절삭 부스러기 배출홈을 보유하는 드릴을 표시하는 것이다.

즉 이 드릴에 있어서는, 외관이 원주형상의 드릴 본체(1)의 바깥 둘레부분에 회전방향에 면하고, 단면의 관찰에 있어서 절삭날(2)의 바깥둘레부분에서 반지름방향으로 대략 직선모양으로 연장되는 레이크(rake)면(3)면과, 이 레이크면(3)에서 드릴본체(1)의 바깥둘레에 이르는 큰 곡률 반지름의 오목한 곡선모양의 벽면(4)으로서 형성되는 2개의 절삭부스러기 배출홈(5)(5)이 형성되어 있다.

또 제4도는 통칭 크리스프링형이라고 부르는 형상의 드릴을 표시하는 것으로서, 이 드릴에 있어서는 절삭부스러기 배출홈(6)이 제3도에 표시한 것과 대략 동일한 형상의 레이크면(7)과 이 레이크면(7)에 연결되며 작은 곡률 반지름의 오목한 곡선을 그리는 벽면(8)으로서 형성되어 있다.

다음에 제5도는 통상 미국형이라고 부르는 형상의 드릴을 표시하는 것으로서, 이 드릴의 절삭부스러기 배출홈(10)은 절삭날(11)의 바깥둘레부분에서 완만한 오목한 곡선을 그리며, 반지름 방향으로 연장되는 레이크면(12)과 이 레이크면(12)에 연결되고 적은 곡률 반지름의 오목한 곡선을 그리는 벽면(13)으로 형성되고 있다.

또 제6도는 통칭 카리오형이라고 부르는 형상의 드릴을 표시하는 것으로서, 이 드릴의 절삭 부스러기 배출홈(14)은 절삭날(15)의 바깥둘레부분에서 완만한 볼록한 곡선을 그리고 반지름 방향으로 뻗어나가는 레이크면 (16)과 이 레이크면(16)에서 큰 곡률 반지름의 오목한 곡선을 그리며, 드릴본체(16)의 바깥둘레에 이르는 벽면(17)으로부터 형성되어 있다.

또한 제7도는 통칭 옥스포오드형이라고 부르는 형상의 드릴을 표시하는 것으로서, 이 드릴의 절삭부스러기 배출홈(18)은 절삭날(19)의 바깥둘레부분에서 반지름 방향으로 연장되는 두 직선 모양을 이루는 벽면에 의하여 전체로서 볼록한 형상을 이루는 레이크면(20)과 이 레이크면(20)에서 큰 곡률 반지름의 오목한 곡선을 그리고 드릴 본체(21)의 바깥둘레에 이른 벽면(22)으로부터 형성되어 있다.

그리고 이들 종래의 드릴중에서 제3도에 표시하는 드릴에 있어서는 레이크면(3)위에 별도로 볼록한 모양을 이루는 칩 브레이커(chip-breaker)를 장착하고 이 칩 브레이커에 의한 절삭날(2)에 의하여 생성되는 절삭부스러기를 분단하여 배출하고 있다.

이것에 대하여 제4도 및 제5도에 표시하는 드릴에 있어서는 각각 레이크면(7) (12)에 따라서 연장되는 절삭된 부스러기를 적은 곡률 반지름의 벽면(8) (13)에 있어서 급격하게 곡면 형상으로 구부리게 하는 것에 의하여 절삭된 부스러기를 분단하여 배출하고 있다.

또 제6도 및 제7도에 표시하는 드릴에 있어서, 각각 볼록한 형상을 이루는 레이크면(16)(20)의 절삭날(15)(19)의 앞쪽 끝부분만을 평탄하게 연마제거하고, 이 평탄한 부분과 이들 레이크면(16)(20)의 사이의 단계부분에 의해서 칩 브레이커를 형성하는 것에 의하여 이 칩 브레이커로서 절삭부스러기를 분단하여 배출하고 있다.

그런데 최근 천공가공의 능률향상을 도모하기 위하여, 드릴을 고속회전시켜서 고속천공가공를 행하는 것이 요망되고 있다.

그 때문에 최근에는 드릴소재로서 초경합금을 사용한 초경 솔리드드릴(solid-drill)이 많이 사용되도록 되고 있었다.

그런데 이 종류의 초경 솔리드 드릴에 있어서는, 원래 그 소재인 초경합금의 항석력(항析力)이 낫다고 하는 결점이 있었다.

이 때문에 제3도에 표시하는 형상의 종래의 드릴을 초경 솔리드드릴에 적용하면, 그 심의 두께가 작고 공구의 강성이 낮기 때문에 절삭저항이 증대하는 높은곳에 보내서 천공가공을 행하면 드릴 자체가 절단손상될 염려가 있다.

또 반대로 그 공구강성을 높이기 위하여 심의 두께를 크게 잡으면 절삭부스러기 배출홈(5)(5)이 지나치게 적게되어서 레이크면(3)에 칩 브레이커를 장착할 수가 없다고 하는 문제점이 있다.

또 제4도 및 제5도에 표시하는 형상의 종래의 드릴에 있어서는 어느 것이나 형체적으로 초경합금에 의하여 제작하기 곤란한 이외의 레이크면(7)(12)을 대략 평면 모양으로 형성하고 있는 결과, 그 심의 두께가 적기 때문에 만약 이들을 초경합금으로서 형성하였다 하더라도 제3도에 표시한 것과 동일한 공구강성상의 문제점이 생긴다.

또 제6도, 제7도에 표시하는 형상의 종래의 드릴에 있어서는, 제3도-제5도에 표시한 것에 비하여 어느 정도 큰 심의 두께를 얻을수가 있는 반면에, 어느 것이나 절삭날(15)(19)의 라디알 레이크각이 마이너스이기 때문에 절삭 저항이 커서 초경 솔리드 드릴로서는 불리함과 아울러, 초경합금으로 형성하였을 경우에는 각각 칩 브레이커를 형성하기 위하여 볼록한 형상의 레이크면(16)(20) 절삭날(15)(19)의 앞쪽 끝부분을 연마제거하는데 많은 노력을 필요로 하는 문제점이 있다.

따라서 이들 종래의 형상의 드릴에 있어서는, 어느 것이나 초경 솔리드 드릴로 하였을 경우에는 충분한 절삭 부스러기 배출성능을 얻는 것이나 혹은 높게 보내는 천공가공을 행할 수가 없다고 하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 절삭된 부스러기로 인하여 막히는 일이 생기지 않고 드릴의 강성을 향상 시켜서 그 절단 손상을 방지할 수가 있으며, 따라서 높게 보내는 천공가공을 행할 수가 있는 드릴을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안은 상기한 목적을 달성시키기 위하여 드릴본체의 심두께를 0.25D-05D(D는 드릴의 지름)로 설정하고, 절삭된 부스러기 배출홈을 형성하는 벽면중 레이크면을 구성하는 부분을 회전방향에 대하여 반지름이 0.20D-0.30D의 원호형상으로 들어간 오목한 곡면에 의해서 형성함과 아울러, 절삭날쪽을 향하는 부분을 반지름이 0.25D-0.40D의 원호형상으로 절삭날쪽으로 향하여 돌출하는 볼록한 곡면에 의해서 형성하고, 또한 최소한 상기한 절삭날부분에 드릴본체보다 경질인 피복층을 형성한 것이다.

이하 본 고안의 1실시예에 대하여 제1도 및 제2도를 참조하여 설명한다.

또한, 제1도는 본 고안에 관한 드릴의 정면도이며, 제2도는 그 측면도이다.

이들 도면에 표시한 바와 같이, 이 드릴에 있어서도 초경합금제외 드릴본체(30)의 앞쪽 끝부분에 절삭날(31)(31)이 형성됨과 아울러 이들의 절삭날(31)(31)에 대응하여 드릴본체(30)의 바깥둘레에는 절삭부스러기 배출홈(32)(32)이 형성되어있다.

이와 같은 구성은 종래의 드릴과 동일하게 되어있다.

그러나 이 드릴에 있어서는 드릴본체(30)의 강성, 특히 가연강성을 향상시키기 위하여 드릴본체(30)의 심두께(W)를 0.25D-0.5D(D는 드릴의 지름)로 설정하고 있다.

또한 심두께 테이퍼(taper)를 부여하는 경우에는 드릴의 어느부분에 있어서의 심두께도 상기한 값으로 한다.

그런데 앞에서 설명한 바와같이 심두께(W)를 크게하면 절삭부스러기 배출홈(32)의 깊이가 얕아져서 그 단면적이 감소하기 때문에 절삭부스러기가 발생하기 쉽다.

그래서 본 고안의 드릴에 있어서는, 절삭부스러기 배출홈(32)를 형성하는 벽면중 레이크면을 구성하는 부분(33)을 회전방향(제1도의 화살표 A 방향)에 대해서 반지름(R₁)의 원호상으로 들어간 오목한 곡면에 의하여 형성함과 아울러 절삭날(31)쪽을 향하는 부분(34)를 절삭날(31)쪽으로 향해서 반지름(R2)의 원호를 그리며, 절삭날(31)쪽으로 향하여 돌출하는 볼록한 곡면에 의해서 형성하고 있다.

그리고 이들 오목한 곡면과 볼록한 곡면을 매끄러운 오목한 곡면에 의해서 서로 연결하고 있다.

이것에 의하여 상기한 절삭날(31)도 오목한 곡선형상을 이루고 있다.

여기서 상기한 반지름(R₁)의 값은 0.20D-0.30D의 범위내로 설정할 필요가 있으며 또한 범위내이며 0.20D-0.22D 의 절삭날(31)의 라디얼레이크 각(θ)이 10-30°의 범위내로 되도록 설정하는 것이 가장 적당하다.

이 반지름(R₁)의 값이 0.20D미만이면 절삭날(31)의 라디얼 레이크각(θ)이 정(正)방향으로 지나치게 크게 되어서 날끝 강도의 저하를 초래하며, 다른 한편 그 값이 0.30D를 초과하면, 인접하는 부분(34)을 형성하는 것이 곤란하게됨과 아울러 뒤에서 설명하는 바와같이, 상기한 레이크면(33)에 따라서 절삭부스러기를 충분히 커얼(curl)할 수가 없게되어서 모두 불합리 하게 되어버리기 때문이다.

또 상기한 반지름(R₂)의 값은 0.20D-0.40D의 범위내로 설정할 필요가 있으며 또한 반지름(R₂)이 0.25D미만이면 드릴본체(30)의 바깥둘레부분이 크게 절결되어서 공구강성의 저하를 초래하며, 다른 한편 이값이 0.40D를 초과하면 절삭 부스러기의 절단을 원활하게 행할 수가 없어서 모두 불합리하게 되어버리는 까닭이다.

그리고 이 드릴에 있어서는 절삭날(31)의 모든 부분에 TiN, TiC, TiCN 혹은 산화 알루미나(Aℓ₂O₃)의 1종류 또는 그 이상으로 이루어지며 상기한 드릴본체(30)보다 경질인 피복층이 형성되어 있다.

이와같은 드릴로서 절삭을 행하면 오목한 곡선모양의 절삭날(31)에 의하여 오목하게 구부러진 상태의 절삭이 생성된다.

그리고 이 절삭부스러기는 오목한 곡면형상을 이루는 레이크면을 구성하는 부분(33)에 따라서 연장하고, 이어서 볼록한 곡면을 이루는 벽면부분(34)에 충돌하여 작은 곡률 반지름으로서 커얼시켜진다.

이때 절삭부스러기가 생성될때에 이미 오목하게 구부러져 있기 때문에 평평한 판형상을 이루는 절사부스러기를 커얼시켰을 경우에 비하여 절삭부스러기에 큰 내부응력이 발생한다.

그리고 이 내부 응력에 의해서 절삭부스러기가 가늘게 분할 절단된다.

그리고 또한 이와같은 드릴에 있어서는 그 심두께(W)를 0.25D-0.5D로 하고 있으므로 높은 내연강성 및 만곡강성을 얻을 수가 있으며, 그 결과 가공하는 구멍의 칫수의 정밀도를 대폭으로 향상 시킬수가 있다.

또 오목한 곡선형상을 이루는 절삭날(31)에 의해서 생성된 오목하게 구부러진 절삭부스러기를 원호형상의 오목한 곡면에 의하여 형성한 레이크면을 구성하는 부분(33)에 따라서 벽면부분(34)으로 안내하고 볼록한 형상을 이룬 이 벽면 부분(34)에서 가늘게 분할절단 할 수가 있다.

이것에 의하여 절삭부스러기를 원활하게 배출할 수가 있어서 절삭 부스러기가 막히는 일의 발생을 확실하게 방지할 수가 있다.

그리고 또 절삭부스러기를 가늘게 분할 절단 할 수가 있기 때문에, 제1도에 표시하는 홈의 폭비 L2/L1를 보통의 것보다도 적게하여 드릴본체(30)의 강성을 보다 한층 더 향상시킬 수가 있다.

이것과 관련하여 본 실시예에서는 홈의 폭비 L2/L1를 0.8-1.3으로 설정하고 있다.

또한 레이크면을 구성하는 부분(33)을 오목한 곡면에 의하여 형성한 결과, 절삭날(31)의 바깥둘레부분에 있어서의 라디얼 레이크각(θ)을 정의 값으로 할 수가 있기 때문에 절삭저항을 감소시킬수가 있다.

또한 절삭날(31)의 모든 부분에 드릴본체(30)보다 경질인 피복층을 형성하였으므로, 절사날(31)의 내마모성을 대폭적으로 향상시킬 수가 있다.

따라서 이상의 상승효과에 의해서 초경합금에 의해서 형성하였을 경우에 있어서도 높게보내는 천공가공의 능률향상을 도모할 수가 있다.

또한 본 고안은 초경합금으로서 이루어진 초경 솔리드 드릴뿐만 아니라 드릴본체를 고속도강으로서 구성한 드릴에 있어서도 동일한 작용효과를 얻을수가 있다.

제1도 및 제2도에 표시하는 형상의 초경합금제의 드릴이며, 각부분의 칫수가 D=12θ, R₁=2.6㎜, R₂=3.6㎜, W=0.3D의 본 고안에 관한 드릴에 의해서 절삭날 바깥둘레에 있어서의 절삭속도 V=40,50,60m/min의 각각에 대하여 보내는 속도(f)를 0.15-0.30㎜/rev까지 단계적으로 변화사켜서 가공길이 L = 12㎜의 천공가공실험을 행하였다.

제8도-제11도는 이들 실험에 의하여 얻어진 각 절삭조건에 있어서의 결과를 표시하는 것으로서, 제8도는 절삭할때의 부하의 값을 표시하는 그래프.

제9도는 각 절삭조건에 있어서의 가공구멍의 면의 조잡도와 그 확대여유부분(각각 3개의 가공구멍에 대하여 표시한다.)를 표시하는 도면.

제10도는 연속하는 다수의 구멍을 가공하였을 때의 기공하는 구멍의 면 조잡도와 확대여유부분의 변화를 표시하는 도면.

제11도는 재연마한 후에 재차 연속하여 다수의 구멍을 가공하였을 때의 가공구멍의 면의 조잡도와 확대여유부분의 변화를 표시하는 도면이다.

또 이들의 실험에 있어서 본 고안에 관한 드릴에 있어서는, 상기한 절삭조건하에 있어서 각각 100개 이상의 구멍의 가공이 가능하였다.

또한 종래의 고속도강으로 제작된 드릴로서 상기한 절삭조건에서는 절삭불가능하며, 그 가장 적당한 절삭조건으로 되는 V = 10-20m/min, f=0.05-0.05㎜/rev로서 가공하였을 경우에 있어서도 확대여유부분이 50㎛이상이며, 면의 조잡도도 100㎛ 이상으로 된다.

이상 설명한 것같이 본 고안의 드릴에 의하면, 드릴본체의 심의 두께를 0.25D-0.50D로 설정하고, 절삭부스러기 배출홈을 형성하는 벽면중 레이크면을 구성하는 부분을 회전방향에 대하여 반지름이 0.20D-0.30D의 원호형상으로 오목하게 된 오목한 곡면에 의하여 형성함과 아울러, 절삭날쪽을 향하는 부분을 반지름이 0.25D-0.40D의 원호형상으로 절삭날쪽으로 향하여 돌출된 곡면에 의하여 형성하고, 또한 최소한 상기한 절삭부분에 드릴본체 보다 질이 단단한 피복층을 형성하고 있으므로 드릴본체의 강성을 향상시킬수가 있으며, 따라서 높게 보내는 천공가공을 행할 수가 있다.

또한 절삭된 부스러기를 가늘게 분할절단할 수가 있으므로 심의 두께를 크게하여도 절삭 부스러기로 인해서 막히게 되는 것이 발생함을 방지할 수가 있다.

Claims

드릴본체(30)의 앞쪽 끝부분에 2개의 절삭날(31)(31)을 형성함과 아울러, 이들 2개의 절삭날에 대응하여 상기한 드릴본체(30)의 바깥둘레에 2개의 절삭부스러기 배출홈(32)(32)을 형성하여서 이루어진 드릴에 있어서, 상기한 드릴 본체의 심의두께(W)를 0.25D-0.50D(D는 드릴의 지름)로 설정하고, 상기한 절삭부스러기 배출홈(32)을 구획형성하는 벽면 중 레이크면을 구성하는 부분(33)을 회전방향에 대하여 반지름이 0.02D-0.30D의 원호형상으로 들어간 오목한 곡면에 의해서 형성함과 아울러 절삭날쪽을 향하는 부분을 반지름이 0.25D-0.40D의 원호형상으로 절삭날(31)쪽으로 향하여 돌출하는 볼록한 곡면에 의해서 형성하고, 또한 최소한 상기한 절삭날(31) 부분에 상기한 드릴본체(30)보다 경질의 피복층을 형성한 것을 특징으로 하는 드릴.