KR940011214B1 - 트위스트 드릴 - Google Patents

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내용 없음.

Description

트위스트 드릴

제1도 내지 제3도는 본 발명인 제1실시예를 표시한 도면.

제1도는 드릴을 표시한 축선방향의 선단부도.

제2도는 제1도의 II방향의 측면도.

제3도는 제2도의 III-III선 단면도.

제4도 및 제5도는 본 발명인 제2실시예를 표시.

제4도는 그 축선방향의 선단부도.

제5도는 제4도중에서 A로서 표시한 부분의 확대도.

제6도 내지 제12도는 기타의 실시예를 표시한 것.

제6도는 드릴을 표시한 축선방향의 선단부도.

제7(a)도, 제7(b)도는 제6도의 Ⅶ방향의 선단부도.

제8도는 제6도의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도.

제9도는 제7(a)도의 Ⅸ방향의 선단부도.

제10도는 제7(a)도의 Ⅹ방향의 선단부도.

제11도 및 제12도는 치즐(chisel) 부분을 표시한 확대도.

제13도 및 제14도는 종래의 드릴을 표시한 것.

제13도는 그 축선방향의 선단부도.

제14도는 그 횡단면도.

제15도는 칩을 표시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 드릴몸체 11 : 비틀림 홈

12 : 절삭날 13a : 씨닝(thinning)날

14 : 교차부분 15 : 선단연마면

16 : 경사면 17 : 골선

18 : 제1여유면 19 : 제2여유면

20 : 치즐(chisel) 21 : 호닝(honing)

22 : 기름구멍 O : 축선

L : 수직선

본 발명은, 고속도강 또는 분말고속도강으로서 구성된 트위스트 드릴(이하, 드릴로 약칭한다)에 관하고, 특히 절삭저항을 경감하는 기술에 관한 것이다.

종래에, 중절삭용으로서 고속도강 또는 분말고속도강으로서 구성된 드릴이 제공되어 있다.

예컨대, 제13도 및 제14도에 표시한 드릴은, 드릴몸체(1)의 외주에 2개의 비틀림홈(2)이 형성됨과 아울러, 이 비틀림홈(2)의 회전방향으로 향하는 벽면의 선단자유단에 절삭날(3)이 형성되고, 비틀림홈(2)의 축선 방향의 선단부에 있어서 형상이 절삭날(3)의 외주코너(Q)에 이 코너(Q)와 드릴몸체(1)의 축선(O)과를 이은 직선(N)과 직교하는 수직선(L)을 그었을때에, 이 수직선(L)에 대하여 오목한 형상으로 이루어진 것이다.

그래서 드릴몸체(1)의 센터두께(T)는 드릴지름의 약 30%로 보통의 고속도강제 드릴보다도 크게 설정되고, 축선과 직교하는 단면에 있어서의 랜드(land) 폭(B)에 대한 홈폭(A)의 비(A/B)는 약 1.16으로 작게 설정되어 있고, 이것에 의하여 비틀림 강성이 향하되어 있다.

그런데, 상기와 같은 드릴로서는 중절삭이나 고속절삭을 실시했을 경우 칩핑(chipping)하기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 즉, 절삭날(3)에 의해 생성된 칩(chip)은 외주측이 내주측보다도 성장속도가 빠르기 때문에 부채가 펼치게 되는 것같이 성장되고, 성장하는데 따라서 칩의 선단부분이 비틀림홈(2)의 바닥부(2a), 즉 상기한 수직선(L)에서의 거리를 최대로 되는 부분의 주변에 의하여 구부러지며, 그때의 저항에 의하여 칩의 뿌리부분에서 파단이 발생하고, 제15도에 표시하듯이 천이절단형(遷移折斷型)으로 일컬어지는 형태로 된다. 그런데, 상기한 드릴에 있어서는, 그 비틀림 강성을 높이도록 한 결과, 상기한 수직선(L)에서 비틀림홈(2)의 바닥부(2a)까지의 거리(W)가 작게되어 있다.

이런 까닭에 칩이 비틀림홈(2)의 바닥부분(2a)에서 받는 저항이 칩의 성장방향과 반대방향으로 직접 작용하고, 강압축된 두께가 두터운 칩이 생성된다.

그리고, 칩을 강압축할 때의 저항이 가해져서 많은 절삭토우크나 스러스트 하중이 드릴몸체(1)로 가해져 버리는 것이다.

더우기, 상기한 드릴로서는, 수직선(L)에 비틀림홈(2)의 바닥부(2a)까지의 거리(W)가 짧으므로, 비틀림홈(2)의 축선과 직교하는 단면의 단면적, 즉 칩의 배출면적이 필연적으로 작게되고, 칩의 막힘이 발생하기 쉽고, 이것에 의하여 고속 절삭이나 중절삭을 실시했을때에 드릴의 칩핑이 보다 더 발생하기 쉽게 되는 것이다.

본 발명은, 상기한 실정에 감안하여 이루게 된 것으로서, 칩을 강압축하지 않고 무리없이 커얼링(curling)하는 것에 의하여 스러스트 하중이나 절삭토우크등을 경감할 수 있는 것은 물론이고, 칩의 막힘을 방지할 수 있고, 고속절삭이나 중절삭에 있어서의 칩핑의 발생을 미연에 방지할 수 있는 드릴을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명인 드릴은, 드릴본체의 센터두께를 15-30%, 드릴몸체의 축선과 직교하는 단면에 있어서의 랜드폭에 대한 홈폭의 비를 0.9-1.2%로 하고, 드릴의 축선방향의 선단부에 있어서의 절삭날의 외주코너에, 이 코너와 드릴몸체의 축선과 이은 직선과 직교하는 수직선을 그었을 때에, 수직선에서 비틀림홈의 벽면까지 거리의 최대값을 드릴지름의 45-65%로 설정하고, 또한 센터두께를 구성하는 가상 원기둥과 접촉하는 비틀림홈의 바닥부 주변의 축선과 직교하는 단면에 있어서의 곡률반경(R)을, 드릴지름을 D로 했을때에 0.15D

R

0.2D로 설정하고, 또한 상기한 드릴몸체가 적어도 선단부의 표면에 TiC, TiCN등의 코팅(coating)층을 설치한 것을 주요특징으로 한 것이다.

성장된 칩의 선단부분이 비틀림홈의 바닥부에서 구부러지게 될때에 칩이 그 성장방향과 반대방향으로 향하는 저항을 받는 것은 전술한 것과 같지만, 이런 경우에 칩의 길이가 비교적 길게되면 칩이 자유도가 크며, 따라서 칩에 작용하는 저항은 칩을 휘게하거나 혹은, 구부러지는 것을 발생시키도록 하는 힘으로 분산된다.

본 발명자는 이점에 감안하여 다수의 실험을 실시한 결과, 상기한 수직선에서 비틀림홈의 바닥부까지의 거리가 드릴지름의 45% 이상이면, 칩에 직접 작용하는 저항이 대폭적으로 감소되는 것을 찾아내었다.

제1표는, 상기한 거리의 드릴지름에 대한 비율을 여러가지 값으로 설정된 드릴에 의하여 발생된 칩의 두께를 표시한 것이다. 역시 칩의 두께는 제15도중에서 점(S)으로 표시한 곳을 측정하였다.

[제1표]

피삭재 : SCM 440

경도 : HB 100

드릴지름 : 12mm

선단각 : 140°

절삭날의 반경방향의 경사각 : -15°

절삭속도 : 35m/min

이송(mm/rev) : 표의 상단에 표시함.

상기한 실험결과에서, 수직선에서 비틀림홈의 바닥부까지의 거리가 드릴지름의 45% 이상이며, 칩의 두께가 대폭적으로 얇게되는 것을 알게된다.

이것은, 칩에 작용하는 저항이 작게되어 있는 것을 의미한다.

결국, 본 발명인 드릴로서는 상기한 거리를 드릴지름의 45% 이상으로 한것으로써, 칩에 작용하는 저항을 현저하게 감소시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기한 거리가 드릴지름의 65%를 상회할 경우에는, 비틀림홈의 히일(heel)쪽의 벽면과 외주의 랜드와의 사이의 두께가 엷게되고, 그 부분에 결손이나 균열이 발생하기 쉽게 될뿐만 아니라, 드릴의 비틀림 강성도 저하된다.

또, 칩은 비틀림홈의 벽면에 따라 뻗은 비틀림홈의 바닥부에 의하여 구부러지게 되므로, 칩의 곡률반경은, 비틀림홈의 바닥부의 축선과 직교하는 단면에 있어서의 곡률반경(R)과 대략 동일하게 된다.

그래서, 바닥부분의 곡률반경(R)이 드릴지름을 D로 했을때에 0.2 D를 상회할 경우에는, 칩은 비틀림홈에서 외주쪽으로 빠져나오고, 피삭재의 내벽면을 마찰마모하여 면조도를 악화시킬 뿐만아니라, 칩의 배출성도 손상하게 된다.

한편, 바닥부분의 곡률반경(R)이 0.15 D를 하회하며, 칩의 곡률반경이 지나치게 작게된다.

이런 까닭에, 칩을 구부리게 할때의 굴곡저항이 크게되고, 이 굴곡저항이 절삭저항에 가산되어서 절삭토우크나 스러스트하중이 증가한다.

또, 드릴몸체가 적어도 선단부분의 표면에 Tic, TicN등의 코팅층을 설치하고 있으므로 내마모성이 향상되고, 중절삭이나 고속절삭에 충분히 견딜 수 있는 것이다.

단, 드릴의 비틀림 강성을 향상시키게 하기 위해서는, 센터두께를 드릴지름의 15-30%, 드릴몸체의 축선과 직교하는 단면에 있어서의 홈폭비를 0.9-1.2로 할 필요가 있다.

이하에, 제1도 내지 제3도를 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 대하여 설명한다.

제1도는 실시예의 드릴을 표시하는 축선방향의 선단부도이다.

이 도면에 표시한 드릴은, 고속도강 또는 분말고속도강에서 된 드릴몸체(10)의 외주에 2개의 비틀림홈(11)이 형성됨과 아울러, 비틀림홈(11)의 회전방향을 향하는 벽면의 선단자유단에 절삭날(12)이 형성되고, 축선방향의 선단부에 있어서의 비틀림홈(11)의 형상이, 절삭날(12)의 외주코너(Q)에 이 코너(Q)와 드릴몸체(10)의 축선(O)과를 연결한 직선(N)과 직교하는 수직선(L)을 그었을때에, 이 수직선(L)에 대하여 오목한 형상으로 된 것이다.

이때에, 드릴몸체(10)의 센터두께(T)는 드릴지름의 15-30%, 축선(O)과 직교하는 단면에 있어서의 홈폭비(A/B)를 0.9-1.2로 설정되고, 이것에 의하여 드릴의 비틀림 강성이 높여지고 있다.

또한, 드릴몸체(10)의 선단의 여유면에는, 그 뒤쪽 부분이 깎여서 그곳에 X형 씨닝(13)이 형성되어, 센터두께부분에 축선부분에서 외주방향으로 뻗친 씨닝날(13a)이 절삭날(12)에 연속하여 형성되어 있다.

더우기, 축선방향의 선단부에 있어서, 상기한 수직선(L)에서 비틀림홈(11)의 바닥부(11a)까지의 거리, 즉, 수직선(L)에서 비틀림홈(11)의 벽면까지의 거리의 최대값(W)은 드릴지름의 45%-65%로 설정되어 있다.

이것에 의하여 비틀림홈(11)은, 제1도에 표시하듯이 바닥부(11a)쪽의 벽면이 회전방향으로 향해서 깊이 들어간것 같은 형상으로 되어 있다.

또, 센터두께를 구성하는 가상적 원기둥과 접촉하는 비틀림홈(11)의 바닥부 주변의 축선과 직교하는 단면에 있어서의 곡률반경(R)은, 드릴지름을 D로 했을때에 0.15 D

R

0.2 D로 설정되어 있다.

그런데, 축선(O)과 직교하는 단면에 있어서 곡률반경(R)이 0.15 D

R

0.2 D로 되는 비틀림홈 벽부분의 범위는, 제3도에 표시하듯이 그 곡률중심의 중심각(W)으로서 19°-49°, 바람직하기로는 24°-44°, 보다 더 바람직하기로는 29°-39°의 범위로 되어 있다.

이 중심각(W)의 범위는, 칩을 소정의 곡률반경으로서 확실하게 커얼링시켜, 또는 칩의 커얼링을 할때 칩과 비틀림홈(11)의 벽면과의 마찰저항을 경감할 수 있는 범위이다.

그리고, 비틀림홈(11)의 곡률반경(R)의 부분을 상기와 같이 설치하므로서, 칩의 커얼링을 순조롭게-실시할 수 있게 된다.

더우기, 드릴몸체(10)의 전표면에는, Tic, TicN, Al₂O₃등으로 코팅이 되어 있다.

이와같은 드릴에 있어서는, 절삭날(12)로서 생성된 칩은 비틀림홈(11)의 바닥부(11a)에 도달하여 구부러져서, 제15도 표시한 것같은 천이 절단형의 칩으로 분단된다.

이런 경우에 있어서, 수직선(L)에서 비틀림홈의 바닥부(11a)까지의 거리(W)가 드릴지름의 45% 이상이므로, 전술한 바와같이, 칩을 강압축하지 않고 무리없이 커얼링시킬 수 있고, 스러스트 하중이나 절삭토오크를 대폭적으로 경감할 수 있다.

이점에 대해서, 구체적 실험예를 참조하여 더욱 자세하게 설명하면, 제2표는, 거리(W)를 53%로 하고, 반경방향의 경사각이 -15°로 된 실시예인 드릴과, 거리(W)를 41%로 하여 다른 조건을 실시예인 드릴과 전부 동일하게 된 종래의 드릴에 의하여 구멍뚫기 가공을 실시했을 경우인, 스러스트 하중, 절삭토오크, 절삭동력, 드릴을 장착한 가공장치가 구멍뚫기 가공시의 주축이 진동하는 진폭의 최대값을 각각 표시한 것이다.

역시, 절삭조건은 아래와 같다.

드릴지름 : 12mm, 선단각 : 140°

절삭속도 : 35m/min

이송(mm/rev) : 표의 상단에 표시한다.

[제2표]

피삭재 : SCM440, H₃100

상기한 실험결과에서, 실시예의 드릴로서는 스러스트하중, 절삭토오크 및 절삭동력의 값이 종래의 드릴에 비교하여 현저하게 감소되어 있는 것을 알 수 있다.

이와같이 상기한 드릴로서는, 칩을 강압축하지 않고 무리없이 구부리게 할 수 있으므로 칩에 작용하는 저항을 감소할 수 있고, 이것에 의하여 스러스트하중등의 절삭저항을 대폭적으로 감소할 수 있는 것이다.

또, 수직선(L)에서 비틀림홈(11)의 바닥부(11a)까지의 거리(W)를 드릴지름(D)의 65% 이하로 하고 있으므로, 비틀림홈의 히일쪽의 벽면과 외주의 린드(10a)와의 사이의 두께를 충분하게 확보할 수 있고, 결손이나 균열의 발생을 방지할 수 있는 것은 물론이고, 드릴의 비틀림 강성을 유지할 수 있다.

게다가 드릴몸체(10)의 표면에 Tic, TicN등의 코팅을 함으로써, 내마모성이 향상되고, 중절삭이나 고속절삭에 충분히 견딜 수 있는 것이다.

또한, 상기한 드릴로서는 절삭저항이 작기때문에, 상기한 실험 결과에서도 알 수 있는 바와 같이, 구멍뚫기 가공저항인 주축의 진동진폭이 작고, 따라서 절삭날의 칩핑을 방지함과 아울러 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

또 비틀림홈(11)의 바닥부(11a)쪽의 벽면 형상이 회전방향으로 향해서 깊이 들어간 형상으로 되어 있으므로 비틀림홈(11)의 횡단면적이 크고, 따라서 칩이 배출되기 쉽고, 칩의 막힘을 방지할 수 있다.

다음에, 제4도 및 제5도는 본 발명인 제2실시예를 표시한 것이다.

이들 도면에 표시한 드릴은, 상기한 드릴의 구성요건에 더하여 X형 씨닝(13)에 의해 형성되는 씨닝날(13a) 및 절삭날(12)의 축선 방향의 선단부에 있어서의 형상을 직선 형상으로 함과 아울러, 씨닝날(13a)과 절삭날(12)과의 교차부분(14)인 축선방향의 선단부에 있어서의 형상을 원호형상으로 한 것이다.

이와같은 드릴로서는, 절삭날(12) 및 씨닝날(13a)의 형상이직선형상이므로, 칩의 두께가 그 폭방향에 있어서 일정화되기 쉽다. 이 때문에, 칩이 구부러지게 될때에 좌굴(座屈)등이 발생하기 쉽고, 칩을 강압축하지 않고 커얼링할 수 있다. 게다가, 절삭날(12) 및 씨닝날(13a)의 교차부분(14)을 원호 형상으로 하고 있으므로, 교차부분(14)에 있어서 칩이 분리하기 어렵고, 이것에 의하여 칩의 막힘이 방지되며, 드릴의 칩핑을 미연에 방지할 수 있다. 이때에, 제5도에 표시하는 교차부분(14)의 곡률반경(r)은, 드릴지름을 D로 했을때에 0.05D

r

0.15D로 되어 있다. 곡률반경(r)이 0.15D를 상회하면, 비틀림홈(11)의 비틀림각에 따른 여유각을 가지고 있는 절삭날(12)의 유효부분의 비율이 적게되므로, 절삭저항이 크게되기 때문이다.

한편, 곡률반경(r)이 0.05 D를 하회하면, 교차부분(14)에 있어서 칩핑이나 칩의 분리가 발생하기 쉽게 되기 때문이다. 다음에, 제6도 내지 제12도를 참조하면서 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

본 실시예의 트위스트 드릴은 절삭날(12) 및 씨닝날(13a)의 축선방향의 선단부에 있어서의 형상을 직선 형상으로 한 것으로서, 전기한 제1또는 제2실시예의 구성요건에 더하여 아래와 같은 특징도 가지고 있다. 역시, 본 실시예에 있어서 절삭날(12)과 씨닝날(13a)과의 교차부분(p)은 끝이 날카로워져 있지만, 제2실시예와 같은 원호형상으로 해도 된다.

① 축선(O)에서 절삭날의 외주코너(Q)로 뻗어난 직선(N)에 대하여 씨닝날(13a)이 이루는 축선방향의 선단부에 있어서의 각도(α)의 범위는 15°-35°로 설정되어 있다. 상기한 각도(α)의 범위는, 칩의 배출성을 향상시켜서 칩의 막힘을 확실하게 방지할 수 있는 범위이다. 즉, 씨닝날(13a)에 의하여 생성되는 칩과 절삭날(12)에 의하여 생성되는 칩은, 그들의 성장속도의 차에 의해 서로 작용하는 간섭을 하여 성장방향을 상호 구속하므로, 칩은 자유로운 거동을 취하지 않고 드릴중심쪽으로 늘어나므로서 커얼링된다. 그런데, 씨닝날(13a)과 직선(N)과의 이루는 각도가 35°를 상회하면, 씨닝날(13a)과 절삭날(12)과에 의해 생성되는 칩의 성장방향이 크게 달라지므로, 칩이 씨닝날(13a)과 절삭날(12)과의 교차부분(p)에 대응하는 부분에서 분리되기 쉽게 된다. 또, 씨닝날(13a)과 절삭날과의 이루는 각도(α+δ)가 작게되므로, 그들의 교차부분(p)에서 결손이 발생하기 쉽게된다. 한편, 씨닝날(13a)과 직선(N)과의 이루는 각도(α)가 15°를 하회하면, 절삭날(12)의 길이에 대한 씨닝날(13a)의 길이의 비가 크게 되므로, 칩의 성장방향이 씨닝날(13a)로서 생성된 부분의 영향을 크게 받아서, 칩의 상호간섭작용이 적절하게 실시되지 않게 된다. 또 씨닝닐(13a)의 길이가 길어진다는 것은 절삭저항의 증가원인으로 된다.

② 절삭날(12)의 외주코너에 있어서의 반경방향의 경사각(δ)은 -10°∼-20°로 되고, 축선(O)에서 절삭날(12)과 씨닝날(13a)과의 교차부분(P)까지의 길이(L₁)와 교차부분(P)에서 절삭날의 외주코너(Q)까지의 길이(L₂)와의 비(L₁/L₂)는 0.4-0.7 : 1로 설정되어 있다. 칩의 막힘을 확실하게 방지함과 아울러 절삭저항을 경감할 수 있는 범위이다. 즉, 비(L₁/L₂)가 0.4를 하회하면, 씨닝날(13a)에 의해 폭이 좁은 칩이 생성되고, 이 칩이 비를림홈(11)안으로 계속 나올때에 받는 큰 저항에 의하여 절삭날(12)이 이 칩에서 떨어지게 된다. 한편, 비(L₁/L₂)가 0.7을 상회하면, 칩이 성장방향이 써닝날(13a)로서 생성된 부분의 영향을 크게 받게됨과 아울러, 칩이 제14도에 표시한 정상적인 천이 절단형으로 되지 않고 늘어나는 경향으로 되고 만다. 또, 씨닝날(13a)의 비율이 크게 되는 것은 절삭저항의 증가원인으로 된다. 또, 반경방향의 경사각(δ)이 -10°를 상회하면, 필연적으로 절삭날(12)과 씨닝날(13a)과의 이루는 각도(α+δ)가 작게되고, 칩의 상호간선작용이 적절하게 실시되지 않게 됨과 아울러, 절삭날(12)의 외주코너(Q)에 있어서의 날끝강도의 저하를 초래한다. 한편, 반경방향의 경사각(δ)이 -20를 하회하면, 절삭날(12)과 씨닝날(13a)과의 이루는 각도(α+δ)가 크게되므로, 칩의 절삭날(12)과 씨닝날(13a)과의 교차부분(14)에 있어서 분리되기 쉽게 됨과 아울러 칩의 저항이 크게된다.

③ 씨닝(13a)의 축방향의 경사각(θ)은, 0∼-5로 설정되어 있다(제8도). 씨닝날(13a)의 축방향의 경사각(θ)이 마이너스(-)각이므로, 드릴의 재연마를 할때에 씨닝의 연마면을 그대로 씨닝날(13a)이 경사면으로 할 수 있고, 재연마를 쉽게 실시할 수 있음과 아울러, 씨닝날(13a)의 날끝강도를 높이게 할 수 있다. 단, 축방향의 경사각(θ)이 극단으로 마이너스(-)각으로 되면 씨닝날(13a)에 있어서의 절삭저항이 증대하기 때문에 -5°이상으로 할 필요가 있다.

④ 씨닝날에 의해 구성된 선단연마면(13)과 씨닝날(13a)에 따르는 경사면(16)과의 이루는 각도(λ)는 95°-115°로 설정되어 있다(제9도). 씨닝날(13a)로서 생성된 칩은, 씨닝날 선단연마면(15)에 도달하여 그곳에서 비틀림홈(11)안으로 계속 나오기 때문에, 그때에 칩은 큰 저항을 받는다. 상기한 각도(λ)가 95°를 하회하면, 씨닝날(13a)의 칩에 작용하는 저항이 지나치게 크게되므로 절삭날(12)의 칩과 분리하기 쉽게 된다. 또, 칩에 작용하는 저항이 크면 스러스트 하중이 증가한다. 한편, 각도(λ)가 115°를 상회하면, 드릴몸체(10)의 히일(11b)쪽 부분이 크게 깍이게 되는 결과, 칩을 비틀림홈(11)안으로 구부리게 하는 것이 곤란하게 된다.

⑤ 씨닝에 의해 구성된 선단연마면(15)과, 씨닝날(13a)에 따르는 경사면(16)과의 골선(17)이 축선(O)과 교차하여 이루는 각도(ø)는 30°-40°로 설정되어 있다(제7(a)도). 각도(ø)가 40°를 상회하면, 씨닝날(13a)로서 생성된 칩과 선단연마면(15)과의 마찰저항이 크게되고, 상기한 칩분리되는 문제가 발생하는 외에, 스러스트 하중이 증가한다. 단, 각도(ø)를 지나치게 작게하면, 드릴몸체(10)의 히일(11b)쪽 부분이 크게 깍이기 때문에, 30°이상으로 할 필요가 있다. 그리고, 각도(ø)를 30°∼40°로 하므로서, 씨닝날(13a)로서 생성되는 칩의 분리를 방지함과 아울러 스러스트 하중을 경감할 수 있다.

⑥ 절삭날(12)의 외주코너(Q)와 비틀림홈의 히일(11b) 선단 가장자리와의 축선방향에 있어서의 거리(1)는 드릴지름의 0.3-1.0배로 설정되어 있다(제7(a)도). 거리(1)를 드릴지름의 0.3배 이상으로 하므로서, 절삭부분으로 절삭유의 유로가 확보된다. 단, 거리(1)가 드릴지름의 1.0배를 상회하면, 상기한 바와같이 드릴몸체(10)의 히일(11b)쪽 부분이 확보하지 않게 된다.

⑦ 드릴몸체(1)의 선단면에는, 제10도에 표시한 바와같이, 여유각(β₁)이 7°-15°로서 또한 평탄한 제1여유면(18)이 절삭날(12)에 따라서 형성됨과 아울러, 이유각(β₂)이 여유각(β₁)보다도 큰 15°-25°의 범위로서 또한 평탄한 제2여유면(19)이 상기한 제1여유면(18)에 따라서 형성되고, 또한 제1여유면(18)과 제2여유면(19)과의 교차되는 모서리(F)는 절삭날(12)과 평행으로서 또한 축선(O)과 교차하게 되어 있다. 제2여유면(19)이 형성되어 있으므로서, 여유면과 가공구멍밀과의 마찰마모(소위 두번째 당접)가 방지됨과 아울러 절살유의 유로가 확보되고, 절삭유에 의한 절삭부분의 윤활, 냉각효과를 높이게 할 수 있다. 따라서, 중절삭을 실시하는 일이 많은 초경드릴로서는 극히 중요한 효과라고 말할 수 있다. 또, 제1, 제2여유면(18), (19)이 평탄하게 형성되어 있으므로서, 평면의 연삭가공에 의해 제1, 제2여유면(18), (19)을 재연마할 수 있고, 종래 실시되었든 소위 리이드연삭에 비하여 연삭면의 면조도를 향상시킬 수 있다. 또, 연삭가공이 쉽게 되고, 절삭날(12)등의 능선부분에 있어서의 미세한 연삭결손의 발생을 방지할 수 있고, 드릴의 수명을 연장함과 아울러 초기 칩핑등의 중대한 문제발생을 방지할 수 있다. 더우기, 제1여유면(18)의 여유각(β₁)이 7°이상으로 되어 있기때문에, 여유면이 마모를 유효하게 방지할 수 있다. 이런 효과는 특히 고속절삭을 실시할 경우에 현저하게 발휘된다. 단, 여유각(β₁) 15°를 상회하면, 절삭날(12)의 췌지각(wedge angle)(ρ)이 작게되고, 절삭날(12)에 칩핑이나 결손이 발생하기 쉽게 된다. 또한, 제2여유면(19)의 여유각(β₂)이 15°이상으로 되어 있기때문에, 절삭유를 절삭부분에 공급하기 위한 유로가 충분하게 확보되고, 절살유에 의한 윤활, 냉각효과를 더한층 높이게 할 수 있다. 그러나, 날끝의 강성을 확보하기 위해서, 여유각(β₂)은 25°이하로 하는 것이 바람직하다.

그런데, 제1, 제2여유면(18), (19)이 교차되는 모서리(F)를 절삭날(12)과 평행으로 하고, 교차되는 모서리(F)를 축선(O)과 교차시킨 것은 다음의 이유에 의한다. 즉, 교차되는 모서리(F)가 절삭날(12)에 대하여 소위 센터 윗쪽방향으로 기울어지면 외주부분에 있어서 제1여유면, (18)의 폭이 좁게되고, 외주부분에 있어서의 날끝강성이 저하하기 때문이다. 또, 교차부분(F)이 절삭날(12)에 대하여 센터 아래쪽 방향으로 기울어지면, 제1여유면(18)이 폭이 넓게 되는 결과 제1여유면(18)에서 두번째 당접이 발생하기 쉽게 되기 때문이다. 더한층, 교차되는 모서리(F)는 센터윗쪽에 위치하면, 제12도에 표시하듯이 제2여유면(19)끼리의 경계에 치즐(chisel)각(￡)이 큰 치즐(20)이 형성하게 되고, 치즐(20)의 기계적 강도가 저하된다.

따라서, 교차되는 모서리(F)는 축선(O)를 지나도록 또는 센터 아래쪽에 위치하는 것이 바람직하지만, 교차부분(F)이 축선(O)과 교차하는 형상으로 있으면 재연마에 즈음하여, 제1, 제2여유면(18), (19)의 형상을 보다 더 정확하게 재현할 수 있기 때문이다.

⑧ 축선방향의 선단시에 있어서, 한쪽 씨닝날의 능선에 따라서 가상연정선을 그을 경우인 이 가상연장선과, 다른쪽 씨닝날과의 떨어진 거리가 0-0.3mm이며, 또한 씨닝날의 센터가 두터운 부분끼리의 사이에 치즐(20)이 형성되고, 치즐폭(G)은 0-0.4mm로 되어 있다(제11도). 치즐(20)은 피삭재를 좌우로 밀어제치게 작용하므로, 치즐폭(G)이 넓으면 스러스트 하중이 증대함과 아울러, 치즐(20)의 끝부분에서는 절삭속도가 빠르게 되므로 결손이 발생하기 쉽게 된다. 따라서, 치즐폭(G)은 O에 가까운 쪽이 좋고, 0.4mm 이하로 되게하므로서, 이러한 결점을 해소하게 함과 아울러 달라붙는 안정성을 향상시킬 수 있다.

⑨ 드릴몸체(10)에는 비틀림홈(11)에 따라서 나선형상을 이루는 기름구멍(22)이 형성되어 있다(제7(b)도 참조). 이와같은 드릴로서는, 재연마를 실시해도 기름구멍(22)의 위치가 변하지 않고, 항상 일정한 조건으로서 절삭가공을 실시할 수 있는 것은 물론이고, 기름구멍(22)이 나선형상이므로 드릴의 비틀림강성을 상하게 하는 일이 적다. 이때문에, 상기한 드릴로서는, 제1도에 표시한 거리(W)를 드릴지름(D)의 45% 이상으로서 절삭저항을 감소한 것과 서로 작용하여, 보다 더 중절삭쪽에서의 사용이 가능하게 된다. 역시, 이와같은 작용효과는, 절삭날(12) 및 씨닝날(13a)의 형상이 직선형상이 아니라도 얻을 수 있으며, 이하에 대해서도 동일하다.

⑩ 비틀림홈(11)과 외주의 랜드(10a)와의 교차부분, 즉 하일(11b)에는 비틀림홈(11)에 따른 챔퍼(chamfer)면이 활성되어 있다. 이 챔퍼면은 폭이 0.5mm 정도로 되어 있다. 역시 챔퍼면 대신에 곡률반경 0.5mm 전도의 둥근호닝(honing)면을 형성해도 좋다. 이와같은 챔퍼면에 의해, 그 부분의 칩에 의한 겸손이나 균열의 발생을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명인 드릴로서는, 드릴몸체의 센터두께를 15-30%, 드릴몸체의 축선과 직교하는 단면에 있어서의 홈폭비를 0.9-1.2로 하고, 드릴의 축선방향의 선단부에 있어서의 절삭날의 외주코너에, 이 코너와 드림몸체의 축선과를 연결한 직선과 직교하는 수직선을 그었을때에, 수직선에서 비틀림홈의 벽면까지 거리의 최대값을 드릴지름의 45-65%로 설정하고, 또한, 센터두께를 구성하는 가상원기둥과 접촉하는 비틀림홈의 밑부분 주변의 축선과 직교하는 단면에 있어서의 곡률반경(R)을 드릴지름을 D로 했을때에 0.15D

R

0.2D 로 설정하고, 또한 상기한 드릴몸체가 적어도 선단부분의 표면에 TiC, TiCN 등의 코팅층을 설치하고 있으므로, 칩을 강압축하지 않고 무리없이 커얼링함으로서 스러스트 하중이나 절삭토오크등을 경감할 수 있는 것은 물론이고, 칩의 막힘을 방지할 수 있고, 고속절삭이나 중절삭에 있어서 칩핑의 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 중절삭, 고속절삭에 사용하여서 극히 유망하다.

Claims (16)

1. 고속도강 또는 분말고속도강으로 이루어진 드릴몸체(10)의 외주에 비틀림홈(11)을 형성되게 함과 아울러, 이 비틀림홈(11)의 회전방향을 향하는 벽면의 선단 자유단에 절삭날(12)을 형성하고, 드릴의 축선방향의 선단부에 있어서의 비틀림홈(11)의 형상을, 상기한 절삭날(12)의 외부코너(Q)에, 이 코너(Q)와 상기한 드릴몸체(10)의 회전중심을 연결한 직선(N)과 직교하는 수직선(L)을 그었을 때에, 이 수직선(L)에 대하여 오목한 형상으로 한 트위스트 드릴에 있어서, 상기한 드릴몸체(10)의 센터두께(T)를 15∼30%, 드릴몸체의 축선(O)과 직교하는 단면에 있어서의 랜드폭에 대한 홈폭의 비(A/B)를 0.9∼1.2, 상기한 수직선(L)에서 비틀림홈(11)의 벽면까지 거리의 최대값(W)을 드릴지름(D)의 45∼65%로 설정학, 또한 센터두께(T)를 구성하는 가상원기둥과 접촉하는 비틀림홈(11)의 바닥부주변의 축선과 직교하는 단면에 있어서의 곡률반경(R)을, 드릴지름을 D로 했을 때에, 0.15D

   

   R

   

   0.2D로 설정하고, 또한 상기한 드릴몸체(10)가 적어도 선단부분의 표면에 TiC, TiCN등의 코팅층을 설치한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
2. 제1항에 있어서, 씨닝(13)에 의하여 센터두께 부분에 축선부분에서 외주방향으로 이어진 씨닝날(13a)을 형성하고, 이 씨닝날(13a)과 전기한 절삭날(12)과의 축선방향의 선단부에 있어서의 형상을 직선형상으로 한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
3. 제2항에 있어서, 전기한 씨닝날(13a)과 절삭날(12)과의 교차부분의 축선방향의 선단부에 있어서의 형상을 원호형상으로 한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
4. 제3항에 있어서, 전기한 씨닝날(13a)과 절삭날(12)과의 교차부분(14)의 곡률반경(r)을 드릴지름의 0.05배∼0.15배로 한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
5. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 전기한 절삭날(12)의 외주코너(Q)에 있어서의 반경방형의 경사각(δ)을 -10°∼20°로 한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
6. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 전기한 씨닝날(13a)과 절삭날(12)과의 축선방향의 선단부에 있어서의 연장선끼리의 교점을 P로 했을 때에, 축선으로부터 교점(P)까지의 길이(L₁)과 교점(P)으로 부터 사기한 절삭날(12)의 외주코너(Q)까지의 길이(L₂)와의 비(L₁/L₂)를 0.4∼0.7 : 1로 설정한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
7. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 축선(O)으로부터 절삭날(12)의 외주코너(Q)로 뻗은 직선(N)에 대하여 전기한 씨닝날(13a)이 이루는 축선방향의 선단부에 있어서의 각도(α)를 15°∼35°로 한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
8. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 전기한 드릴몸체(10)의 선단면에, 여유각(β₁)이 7°∼15°이고 또 평탄한 제1여유면(18)을 절삭날(12)을 따라서 형성하고, 여유각(β₂)이 제1여유면의 여유각(β₁)보다도 큰 15°∼25°의 범위이고 또한 평탄한 제2여유면(19)을 상기한 제1여유면(18)을 따라서 형성하고, 또한 제1여유면(18)와 제2여유면(19)과의 교차되는 모서리(F)를 절삭날(12)과 평향하게 하고 또한 축선(O)과 교차시킨 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
9. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 축선방향의 선단부에 있어서 한쪽의 씨닝날(13a)의 모서리선을 따라서 가상연장선을 그었을 경우의 이 가상연장선과, 다른쪽의 씨닝날(13a)과의 떨어진 거리가 0∼0.3mm이며 또한 씨닝날(13a)의 센터두께부분쪽 끝부분끼리의 사이에 치즐(20)을 형성한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
10. 제9항에 있어서, 전기한 치즐(20)의 치즐폭(G)을 0∼0.4mm로 한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
11. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 전기한 씨닝날(13a)의 축방향의 경사각(θ)을 0°∼5°로 설정한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
12. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 전기한 씨닝(13)에 의해 구성되는 선단연마면(15)과 씨닝날(13a)을 따르는 경사면(16)과의 이루는 각도(λ)를 95°∼115°로 한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
13. 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 전기한 씨닝(13)에 의해 구성되는 선단연마면(15)과 씨닝날(13a)을 따르는 경사면(16)과의 골선(17)이 축선(O)과 교차하여 이루은 각도(ø)를 30°∼40°로 한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
14. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 전기한 절삭날(12)의 외주코너(Q)와 비틀림홈(1)의 히일(11b)선단의 가장자리와의 축선방향에 있어서의 거리(1)를 드릴지름(D)의 0.3∼1.0배로 한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
15. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 전기한 드릴몸체(10)에 비틀림홈(11)을 따라서 나선형상을 이루는 기름구멍(22)을 설치한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.
16. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 전기한 비틀림홈(11)의 벽면과 드릴몸체의 외부의 랜드(10a)와의 교차부에, 비틀림홈(11)을 따라 챔퍼면 또는 둥근호닝면을 형성한 것을 특징으로 하는 트위스트 드릴.

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