WO2019031737A1

WO2019031737A1 - 인덱서블 드릴

Info

Publication number: WO2019031737A1
Application number: PCT/KR2018/008459
Authority: WO
Inventors: 김성현; 손홍승; 김효산; 김영흠
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2019-02-14
Also published as: KR101964754B1; CN110997202A; KR20190016714A; CN110997202B

Abstract

본 발명은 인덱서블 드릴(100)에 관한 것으로서, 측면에서 볼 때 씨닝부 절삭날(10)과 플루트부 절삭날(20)을 포함하는 선단 인선부를 포함하고, 상기 씨닝부 절삭날(10)과 플루트부 절삭날(20)은 서로 다른 윤곽형상을 가지도록 형성되어, 가공 초기 진입시 센터링이 향상되고 진입방향의 절삭부하가 감소되고 칩 처리성이 향상되는 효과가 있다.

Description

인덱서블 드릴

본 발명은 철골구조물 가공용 인덱서블 드릴에 관한 것으로서, 특히 씨닝부 절삭날과 플루트부 절삭날의 형상을 개선하여 가공 초기 진입시 센터링이 향상되고 진입방향의 절삭부하가 감소되고 칩 처리성이 향상되며, 오일홀의 위치를 변경하여 가공 안정성과 수명이 향상된 인덱서블 드릴에 관한 것이다.

종래의 인덱서블 드릴의 선단부 절삭날은 회전축과 하나의 각을 가지는 선단각으로 형성되어 있으며, 이 선단각의 크기에 따라 홀 가공시 추진력, 센터링, 버의 크기 등이 결정된다.

근래 건축산업의 호황으로 얇고 넓은 형상의 철골구조물 가공을 위한 공구의 수요가 증가하였으나 종래의 인덱서블 드릴은 하나의 선단각을 가지고 있었는데, 작은 선단각을 가지면 쉽게 가공물을 파고드는 효과가 있으나 관통부 버의 크기가 증가하고 말기 칩이 길게 생성되어 가공홀 품위가 떨어지는 문제점이 있었으며, 큰 선단각을 가지면 초기 진입시 센터링이 약화되고 절삭부하가 크며 떨림으로 인해 가공 안정성이 저하됨과 동시에 홀더의 수명이 감소되는 원인이 되는 문제점이 있었다.

위와 같은 종래의 인덱서블 드릴의 문제점들을 해결하기 위하여, 근래 들어 씨닝부 절삭날이 플루트부 절삭날과는 다른 선단 경사각을 갖게 하여 씨닝부 절삭날이 플루트부 절삭날 대비 돌출된 형상을 갖는 인덱서블 드릴이 미국특허공보 제7147414호에 개시되어 있다(도 1 참조). 그러나, 이러한 인덱서블 드릴은 가공시 추진력 및 센터링의 향상에는 한계가 있었다.

<선행기술문헌>

(특허문헌 1) 미국특허공보 제7147414호 (2006. 12. 12. 공개)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 씨닝부 절삭날과 플루트부 절삭날의 형상을 개선하여 가공 초기 진입시 센터링이 향상되고 진입방향의 절삭부하가 감소되고 칩 처리성이 향상되며, 오일홀의 위치를 변경하여 가공 안정성과 수명이 향상된 인덱서블 드릴을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 인덱서블 드릴은 측면에서 볼 때 씨닝부 절삭날과 플루트부 절삭날을 포함하는 선단 인선부를 포함하고, 상기 씨닝부 절삭날과 상기 플루트부 절삭날은 서로 다른 윤곽형상을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 씨닝부 절삭날은 곡률을 갖는 곡면으로 형성되어 상기 플루트부 절삭날보다 돌출되어 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 플루트부 절삭날은 회전 중심축과 직교하는 직교선과 경사각을 갖도록 직선으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 상기 씨닝부 절삭날과 상기 플루트부 절삭날은 서로 접하도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 씨닝부 절삭날의 곡률 반경은 드릴 직경의 75~85%의 범위 내에 있도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 씨닝부 절삭날의 곡률 반경의 중심과 회전 중심축과의 거리는 드릴 직경의 30~34%의 범위 내에 범위 내에 있도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 씨닝부 하부에 홈을 형성하여 가공시 생성된 칩을 회전축 방향으로 유도하고 인서트 플루트에 연결되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 상기 홈은 씨닝부 말단에 형성된 씨닝 경사면과 씨닝 여유면 사이에 형성된 씨닝 오목곡면의 곡률반경의 2.8~3.8배의 곡률 반경을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 씨닝 오목곡면이 회전축선과 가지는 씨닝 여유각보다 상기 홈이 회전축선과 가지는 각이 작게 형성 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 홀더의 릴리프면에 회전 중심축과 직교하는 직교선과 경사각을 가지는 오일홀이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 인덱서블 드릴의 상기 오일홀은 중심 오일홀 및 선단 오일홀에 연결되도록 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 인덱서블 드릴은 씨닝부 절삭날과 플루트부 절삭날이 서로 다른 윤곽을 가지게 하여 가공 초기 진입시 센터링이 향상되고 진입방향의 절삭부하가 감소되고 칩 처리성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 인덱서블 드릴은 홀더의 릴리프면에 오일홀을 형성하여 칩 부스러기가 홀더의 릴리프면에 용착되는 것을 방지하여 가공 안정성과 수명이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 종래 씨닝부 절삭날이 플루트부 절삭날 대비 돌출된 형상을 갖는 드릴을 나타내는 도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 씨닝부 절삭날과 플루트부 절삭날의 형상을 나타내는 측면도,

도 3은 종래 드릴과 본 발명의 일 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 씨닝부 선단각을 나타내는 도,

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 씨닝부 말단의 형상을 나타내는 측면도 및 사시도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 선단부 중심의 확대 평면도

도 7은 도 4의 A-A선에 따른 단면도,

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 홀더의 릴리프면에 오일홀이 형성된 것을 나타내는 도,

도 9는 도 8의 오일홀을 보다 자세히 나타내는 확대도이다.

이하, 본 발명에 따른 드릴의 실시예들을 도 2 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덱서블 드릴(100)의 씨닝부 절삭날과 플루트부 절삭날의 형상을 나타내는 측면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덱서블 드릴(100)은 측면에서 볼 때 씨닝부 절삭날(10)과 플루트부 절삭날(20)을 포함하는 선단 인선부를 포함하며, 상기 씨닝부 절삭날(10)과 상기 플루트부 절삭날(20)은 서로 다른 윤곽형상을 가지도록 형성된다. 씨닝부 절삭날(10)은 곡률을 갖는 곡면 형상을 갖게 하여 플루트부 절삭날(20) 대비 돌출되어 가공 초기 진입시 센터링 및 추진력이 향상되고 진입방향의 절삭부하가 감소되어 가공안정성을 향상시킬 수 있다. 그리고 플루트부 절삭날(20)은 회전 중심축과 직교하는 직교선과 경사각(β)을 가지는 직선으로 형성됨으로써 말기 칩을 짧게 하고 가공중 토크를 감소시킨다. 이 경사각(β)은 바람직하게는 5°~10° 범위를 갖는다. 상기 씨닝부 절삭날(10)과 상기 플루트부 절삭날(20)은 서로 접한다.

상기 씨닝부 절삭날(10)의 곡률 반경(R0)은 바람직하게는 드릴 직경(D)의 75~85%이며, 곡률 반경(R0)의 중심과 회전 중심축과의 거리(L)는 바람직하게는 드릴 직경(D)의 30~34%를 가진다. 상기 곡률 반경(R0)과 거리(L)에 의해 드릴 선단 팁의 돌출 높이(H)가 결정된다. 회전 중심축과의 거리(L)를 상기 드릴 직경(D)의 30~34% 범위내에 고정시킨 후, 곡률 반경(R0)이 드릴 직경(D)의 85%보다 크게 되면 씨닝부 절삭날(10)의 돌출부가 작아 초기 센터링과 절삭부하 감소에 크게 도움이 되지 않으며, 곡률 반경(R0)이 드릴 직경(D)의 75%보다 작으면 초기 진입시 치핑이 발생하거나 높이(H)가 커져 말기 칩이 길어지는 현상이 발생한다.

도 3은 종래 드릴과 본 발명의 일 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 씨닝부 선단각을 나타내는 도이다. 도 1과 같은 종래 드릴은 씨닝부 절삭날이 플루트부 절삭날과는 다른 선단 경사각을 갖게 하여 씨닝부 절삭날이 플루트부 절삭날 대비 돌출된 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덱서블 드릴(100)의 씨닝부 절삭날은 곡률형상으로 생성되어 동일 높이(H)를 가질 때, 종래 드릴 대비 씨닝부 절삭날이 날카롭게 돌출되어 가공시 추진력 및 센터링이 더욱 향상되며 절삭부하가 감소된다. 즉, 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덱서블 드릴(100)의 씨닝부 선단각(α)은 종래 드릴의 씨닝부 선단각(α_o)보다 작아 가공 초기 진입시 센터링 및 추진력이 향상되고 진입방향의 절삭부하가 감소되어 가공안정성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덱서블 드릴은 가공물의 두께가 얇고 넓은 철골구조물 가공 시 센터링 향상, 진입방향의 절삭부하 감소, 칩처리성 향상, 및 버 제거에 효과가 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 씨닝부 말단의 형상을 나타내는 측면도 및 사시도이며, 도 6은 선단부 중심의 확대 평면도 이며, 도 7은 도 4의 A-A선에 따른 단면도다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 씨닝부 말단은 씨닝 경사면(30)과 씨닝 여유면(40) 사이에 씨닝 오목곡면(50)이 형성되어 있다. 이 씨닝 오목곡면(50)은 R1의 곡률반경을 가지며 가공시 피삭재와 맞닿는 치즐엣지(51)(도 6 참조)의 강성과 초기 칩 컬 반경 및 칩 제어에 영향을 끼친다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 선단부 중심부 평면을 확대해서 보면, 서로 반대편에 형성된 씨닝 경사면들 간의 틈새폭(w)과 씨닝 여유면들 간의 틈새폭(w1)이 동일할 때 씨닝 오목곡면(50)의 곡률반경(R1)이 클수록 치즐 엣지(51)의 길이는 길어지고 치즐 강성이 좋아지는 반면 스러스트 저항이 증가하며, 씨닝 오목곡면(50)의 곡률반경(R1)이 작을수록 치즐 엣지(51) 강성은 줄어들지만 센터링이 향상되는 효과가 있다.

도 4를 다시 참조하면, 상기 씨닝 오목곡면(50)은 그 길이방향 연장선과 드릴의 중심축선 사이에 씨닝 여유각(γ₂)을 형성하는데, 일반구조용 강이나 용접구조용 강을 가공할 때 씨닝 여유각(γ₂)을 크게 하여 씨닝부에서 빠르게 칩 컬링을 유도하여 칩을 제거하거나 센터링을 향상할 필요가 있다. 그러나, 씨닝 여유각(γ₂)을 크게 하면 씨닝부 공간을 협소하게 만들어 칩 잼과 칩 끼임 현상이 발생할 수 있다. 씨닝부 절삭날에서 발생한 칩은 반경방향 외측으로 성장 및 이동하여 가공홀에 스크래치를 형성한다. 또한, 인서트 플루트 헬릭스각이 클 경우, 플루트부 절삭날과 씨닝부 절삭날에서 생성된 칩은 서로 연결되지 않고 분리되어 칩 제거가 나빠지기도 한다. 이러한 현상들을 방지하기 위해서 상기 씨닝 경사면(30)가 씨닝 여유면(40)이 형성하는 각도인 씨닝 열림각(δ)(도 5 참조)을 증가시켜 씨닝부 공간을 넓혀줄 수 있지만 씨닝 열림각(δ)의 증가는 인덱서블 드릴에서 제한적이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴(200)은 씨닝부 하부에 홈(60)을 생성시켜 가공시 생성된 칩을 회전축 방향으로 유도하고 인서트 플루트에 연결될 수 있도록 한다. 상기 홈(60)은 통상 적용되는 씨닝 오목곡면의 곡률반경(R1)(0.5~1.0mm)의 2.8~3.8배의 곡률 반경(R2)을 가지는 것이 바람직하다. 상기 홈(60)의 곡률 반경(R2)의 크기가 씨닝 오목곡면의 곡률반경(R1)보다 2.8배보다 작으면 씨닝부에서 성장한 칩이 제어가 되지 않아 홈을 지나지 않고 반경방향 외측으로 바로 빠져나가는 문제가 생기며, 3.8배보다 크면 상기 홈(60)이 씨닝부 절삭날 근처까지 위치하여 초기 칩 성장에 방해가 된다. 또한, 씨닝 오목곡면이 회전축선과 가지는 씨닝 여유각(γ₂)보다 상기 홈(60)이 회전축선과 가지는 각(γ₁)이 작게 생성되어야 회전 중심축 방향으로 칩을 유도할 수 있다. 이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴(200)은 안정적인 칩 제거로 인해 가공홀의 품위를 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴(300)의 홀더의 릴리프면에 오일홀이 형성된 것을 나타내는 도이고, 도 9는 도 8의 오일홀을 보다 자세히 나타내는 확대도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인덱서블 드릴(300)은 홀더의 릴리프면(70)에 회전 중심축과 직교하는 직교선과 경사각(θ₁, θ₂)을 가지는 오일홀(71)을 가진다. 즉, 인덱서블 드릴의 오일홀을 선단부에 생성하는 기존방식과 다르게 릴리프면(70)에 생성한 것이 특징이며, 홀더의 헬릭스각과 가공깊이에 따라 릴리프면에 생성되는 위치를 변경할 수 있다. 상기 오일홀(71)에서 나오는 절삭유는 가공중 발생한 칩부스러기가 홀더 릴리프면(70)에 용착되는 것을 방지하여 가공 안정성과 수명을 향상시킨다. 여기서, 경사각(θ₁, θ₂)은 바람직하게는 0~25° 범위를 가진다. 상기 오일홀(71)은 중심 오일홀 및 선단 오일홀에 연결되어 있으며, 바람직하게는 지름이 1 내지 2.5 mm의 크기를 가진다.

<부호의 설명>

100, 200, 300: 인덱서블 드릴 10: 씨닝부 절삭날

20: 플루트부 절삭날 30: 씨닝 경사면

40: 씨닝 여유면 50: 씨닝 오목곡면

51: 치즐 엣지 70: 릴리프면

71: 오일홀

Claims

측면에서 볼 때 씨닝부 절삭날(10)과 플루트부 절삭날(20)을 포함하는 선단 인선부를 포함하고,

상기 씨닝부 절삭날(10)과 상기 플루트부 절삭날(20)은 서로 다른 윤곽형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제1항에 있어서,

상기 씨닝부 절삭날(10)은 곡률을 갖는 곡면으로 형성되어 상기 플루트부 절삭날(20)보다 돌출된 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제2항에 있어서,

상기 플루트부 절삭날(20)은 회전 중심축과 직교하는 직교선과 경사각(β)을 갖도록 직선으로 형성된 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제2항에 있어서,

상기 씨닝부 절삭날(10)과 상기 플루트부 절삭날(20)은 서로 접하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제2항에 있어서,

상기 씨닝부 절삭날(10)의 곡률 반경(R0)은 드릴 직경(D)의 75~85%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제5항에 있어서,

상기 곡률 반경(R0)의 중심과 회전 중심축과의 거리(L)는 드릴 직경(D)의 30~34%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제1항 또는 제2항에 있어서,

씨닝부 하부에 홈(60)을 형성하여 가공시 생성된 칩을 회전축 방향으로 유도하고 인서트 플루트에 연결되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제7항에 있어서,

상기 홈(60)은 씨닝부 말단에 형성된 씨닝 경사면(30)과 씨닝 여유면(40) 사이에 형성된 씨닝 오목곡면(50)의 곡률반경(R1)(0.5~1.0mm)의 2.8~3.8배의 곡률 반경(R2)을 가지는 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제7항에 있어서,

상기 씨닝 오목곡면(50)이 회전축선과 가지는 씨닝 여유각(γ₂)보다 상기 홈(60)이 회전축선과 가지는 각(γ₁)이 작게 형성된 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

홀더의 릴리프면(70)에 회전 중심축과 직교하는 직교선과 경사각(θ₁, θ₂)을 가지는 오일홀(71)이 형성된 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.
제10항에 있어서,

상기 오일홀(71)은 중심 오일홀 및 선단 오일홀에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 인덱서블 드릴.