WO2022085911A1

WO2022085911A1 - 인덱서블 드릴

Info

Publication number: WO2022085911A1
Application number: PCT/KR2021/010863
Authority: WO
Inventors: 임효준; 손홍승; 김학현
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2022-04-28
Also published as: KR20220051999A; KR102432947B1; CN116568440A

Abstract

본 발명에 따른 인덱서블 드릴에서, 절삭인서트는, 공구홀더에 접촉하여 체결되는 절삭인서트체결면과, 상기 공구홀더에 접촉하여 안착되는 절삭인서트안착면과, 상기 절삭인서트체결면에 형성되고 제1 체결볼트가 횡방향으로 관통하는 절삭인서트관통구멍과, 상기 공구홀더의 축방향에 대해 미리 정해진 각도를 이루는 제1 평면을 구비하는 보강부홈을 구비하고 상기 절삭인서트의 하단부로부터 아래 방향으로 돌출된 보강부를 포함한다. 그리고 상기 공구홀더는, 상기 제1 체결볼트가 체결되고 상기 공구홀더의 일측에서 타측으로 수평방향으로 관통하는 제1 공구홀더관통구멍과, 상기 공구홀더관통구멍의 아래쪽에 위치하고 상기 공구홀더의 일측에서만 관통되며 암나사가 형성된 제2 체결볼트관통구멍을 포함한다.

Description

인덱서블 드릴

본 발명은 교환 가능한 절삭인서트를 구비한 인덱서블 드릴(Indexable Drill)에 관한 것이다.

드릴은 피삭재에 구멍을 가공하는데 사용하는 공구로서, 드릴의 날이 마모되면 절삭성능이 저하되므로 다시 연마하여 사용하는 불편함이 있었다. 이와 같이 다시 연마하는 불편을 해소하기 위해 공구홀더에 절삭인서트를 교체하여 장착할 수 있도록 하는 인덱서블 드릴이 개발되어 사용되는 실정이다.

도 11 내지 도 13에는 한국등록실용신안공보 제20-0383648호에 개시된 인덱서블 드릴(100)의 한 예가 도시되어 있다.

이러한 종래의 드릴(100)은 드릴몸체(120)와, 교환 가능한 인서트(140)를 구비한다.

종래의 드릴(100)에서, 드릴몸체(120)는 스크루 삽입공(127a, 127b)을 구비하고, 인서트(140)는 스크루고정홀(143)을 구비하며, 고정스크루(130)가 이들을 관통하여 고정하고 있다. 그런데 고정스크루(130)가 단순히 횡방향(도 12 기준 수평방향)으로 드릴몸체(120) 및 인서트(140)를 관통하는 방식이어서, 인서트(140)를 드릴몸체(120)의 길이방향(도 12 기준 수직으로 아래 방향)으로 밀착시켜 주지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 드릴 가공 시, 인서트가 드릴몸체에 대하여 상대적으로 진동하여, 결과적으로 드릴 포인트부의 치핑, 파손으로 인해 드릴몸체까지 파손되는 경우가 빈번히 발생한다.

또한, 드릴몸체(120)의 여유면(115a,115b)에만 오일홀(123a,123b)이 형성되어 있다. 이때, 여유면이 형성하고 있는 여유각으로 인해, 도 13에 도시된 바와 같이, 오일홀(123a,123b)로부터 분출되는 절삭유가 인서트의 포인트부로 향하지 못해 인써트 포인트부의 내마모성 향상을 충분히 달성할 수 없는 문제점이 있었다.

참고로, 도 11 내지 도 13은 상기 한국등록실용신안공보의 도 1, 도 5a, 도 5b에 각각 대응하는 것으로서, 설명의 편의상 도면부호 등은 수정 없이 그대로 표시하였다. 그리고 후술되는 본 발명의 설명에 사용된 도면부호와 동일한 도면부호를 사용하더라도 동일한 구성요소를 지칭하는 것은 아니다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 절삭인서트의 내마모성을 향상시키고, 또한 공구홀더와 절삭인서트의 체결성을 증대시켜, 가공 시 진동 방지 등을 통해, 절삭인서트의 치핑, 파손 등을 방지할 수 있는 인덱서블 드릴을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 인덱서블 드릴은, 교환 가능한 절삭인서트와, 상기 절삭인서트가 장착되는 공구홀더와, 상기 절삭인서트를 상기 공구홀더에 체결하는 제1 체결볼트를 포함하며, 상기 절삭인서트는, 상기 공구홀더에 접촉하여 체결되는 절삭인서트체결면, 상기 공구홀더에 접촉하여 안착되는 절삭인서트안착면, 상기 절삭인서트체결면에 형성되고, 상기 제1 체결볼트가 횡방향으로 관통하는 절삭인서트관통구멍, 그리고 상기 공구홀더의 축방향에 대해 미리 정해진 각도를 이루는 평면을 구비하고, 상기 절삭인서트의 하단부로부터 아래 방향으로 돌출된 보강부를 포함하며, 상기 공구홀더는, 상기 제1 체결볼트가 체결되고 상기 공구홀더의 일측에서 타측으로 수평방향으로 관통하는 제1 공구홀더관통구멍, 그리고 상기 공구홀더관통구멍의 아래쪽에 위치하고, 상기 공구홀더의 일측에서만 관통되며, 암나사가 형성된 제2 체결볼트관통구멍을 포함하며, 제2 체결볼트가 상기 제2 체결볼트관통구멍에 삽입되어 상기 보강부의 평면에 접촉하여 상기 공구홀더의 중심축의 하방으로 체결력을 부여하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 체결볼트의 헤드부의 위치와, 상기 제2 체결볼트의 헤드부의 위치는 상기 공구홀더의 중심축을 기준으로 서로 반대편에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 체결볼트의 말단부는 콘 형상으로 형성되고, 상기 말단부는 상기 보강부의 평면에 선접촉하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보강부는 다각형 형상을 가지며, 상기 공구홀더는 상기 보강부가 삽입되는 홈부를 구비하고, 상기 홈부는 상기 보강부의 서로 마주보는 2개의 변과 접촉하는 접촉면을 구비하여, 상기 공구홀더에 대한 상기 절삭인서트의 상대적 회전을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭인서트는 상기 절삭인서트안착면은 상기 절삭인서트의 중심축에 대하여 180° 회전 대칭되게 2개가 구비되고, 그 연장선은 미리 정해진 각도를 형성하는 V자 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭인서트체결면에는 상기 절삭인서트의 포인트부를 향하여 절삭유공급홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭유공급홈은 시작부에서 종단부로 갈수록 폭이 점진적으로 줄어들어 단면적이 줄어들게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공구홀더는 절삭유공급관을 구비하고, 상기 절삭유공급관은 공구홀더여유면으로 이어져 절삭유공급구멍을 형성하고, 또한 도중에 분기되어 상기 절삭유공급홈에 연결되어 통하는 분기관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭유공급홈의 종단부는 상기 절삭인서트의 여유면과 씨닝면의 경계에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 체결볼트는 헤드부가 몸통부보다 직경이 크고, 상기 제2 체결볼트는 헤드부와 몸통부의 직경이 동일한 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 절삭인서트는 다음과 같은 효과를 가진다.

먼저, 제2 체결볼트는 제2 체결볼트관통구멍에 삽입되어 절삭인서트의 보강부의 평면에 접촉하여 공구홀더의 중심축의 아래 방향으로 체결력을 증대시킬 수 있다.

또한, 제1 체결볼트의 헤드부가 안착되는 방향과는 반대 방향에 제2 체결볼트를 위한 관통구멍을 형성하여, 공구홀더에서 강성 저하가 일측에 치우치는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 공구홀더는 절삭인서트의 보강부가 삽입되는 홈부를 구비하고, 홈부는 보강부의 서로 마주보는 2개의 변과 접촉하는 접촉면을 구비한다. 이를 통하여 공구홀더에 대한 절삭인서트의 상대적 회전을 방지할 수 있다.

또한, 절삭유공급부(미도시)로부터 공급된 절삭유가 절삭유공급관을 통과하면서 공구홀더의 절삭유공급구멍을 통하여 배출되는 동시에, 공구홀더의 분기관 및 절삭인서트의 절삭유공급홈을 통하여 절삭인서트의 포인트부 쪽으로도 고압의 절삭유가 공급될 수 있다. 이를 통하여 절삭성능 향상 및 절삭인서트의 내마모성을 증대시킬 수 있고, 절삭인서트의 교체 빈도를 줄여 경제성도 대폭 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 명시적으로 기재되지는 않았지만 상술한 구성으로부터 기대할 수 있는 다른 효과도 물론 포함한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 인덱서블 드릴의 사시도이다.

도 2는 도 1의 드릴에서 절삭인서트, 공구홀더, 제1 체결볼트, 제2 체결볼트의 분해도를 나타낸다.

도 3의 (a)는 도 1의 드릴의 절삭인서트의 사시도이고, 도 3의 (b)는 다른 방향에서 바라본 사시도이다.

도 4는 도 1의 드릴의 절삭인서트를 또 다른 방향에서 바라본 사시도이다.

도 5는 도 1의 A-A 방향으로의 단면도이다.

도 6은 도 1의 드릴의 공구홀더의 사시도이다.

도 7의 (a)는 도 1의 절삭인서트를 보강부 방향으로 바라본 도면이고, 도 7의 (b)는 도 1의 공구홀더를 위에서 내려다 본 도면이다.

도 8은 도 1의 드릴의 절삭유 공급관을 나타내는 모식도이다.

도 9는 도 1의 절삭인서트의 정면도를 나타낸다.

도 10은 도 1의 절삭인서트에 대한 제1,2 체결볼트의 체결방향을 나타낸다.

도 11 내지 도 13은 종래의 드릴을 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 인덱서블 드릴은, 교환 가능한 절삭인서트(1)와, 절삭인서트(1)가 장착되는 공구홀더(2)와, 절삭인서트(1)를 공구홀더(2)에 체결하는 제1 체결볼트(3)를 포함한다.

절삭인서트(1)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 공구홀더(2)에 접촉하여 체결되는 절삭인서트체결면(11)과, 공구홀더(2)에 접촉하여 안착되는 절삭인서트안착면(14)과, 절삭인서트체결면(11)에 형성되고 제1 체결볼트(3)가 횡방향(W, 도 5 참조)으로 관통하는 절삭인서트관통구멍(12)과, 공구홀더(2)의 중심축방향(C1)에 대해 미리 정해진 각도(β°)를 이루는 평면(제1 평면)(134)을 구비하는 보강부홈(135)을 포함하고 절삭인서트(1)의 하단부로부터 아래 방향으로 돌출된 보강부(13)를 포함한다.

구체적으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 절삭인서트(1)의 보강부(13)는 후술하는 제2 체결볼트(4)의 말단부가 삽입되는 보강부홈(135)을 구비하는데, 보강부홈(135)은 서로 각도를 이루면서 만나는 2개의 평면(133,134)이 서로 이어지는 형상으로 형성된다. 여기서, 제2 체결볼트(4)의 말단부는 아래쪽에 위치하는 평면(제1 평면)(134)에만 접촉하고, 위쪽에 위치하는 평면(제2 평면)(133)에는 접촉하지 않는다.

공구홀더(2)는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 체결볼트(3)가 체결되고 공구홀더(2)의 일측(제1 몸체부(27))에서 타측(제2 몸체부(28))으로 수평방향으로 관통하는 제1 공구홀더관통구멍(21)과, 제1 공구홀더관통구멍(21)의 아래쪽에 위치하고 공구홀더(2)의 일측(제2 몸체부(28))에서만 관통되며 내벽에 암나사가 형성된 제2 체결볼트관통구멍(22)을 포함한다. 또한, 공구홀더(2)는 절삭인서트(1)의 절삭인서트안착면(14)에 접촉하여 절삭인서트(1)를 지지하는 공구홀더안착면(29)을 구비한다.

제1 체결볼트(3)는 그 말단부에 수나사가 형성되고, 그 수나사는 제2 몸체부(28)에 형성된 암나사에 나사 결합될 수 있다.

제2 체결볼트(4)는 제2 체결볼트관통구멍(22)에 삽입되어 절삭인서트(1)의 보강부(13)의 제1 평면(134)에 접촉하여 공구홀더(2)의 중심축(C1)의 아래 방향(도 5의 H 방향으로 아래 방향)으로 체결력을 부여하게 된다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 체결볼트(4)의 말단부(42)는 콘 형상으로 형성되어, 보강부(13)의 제1 평면(134)에 선접촉(line contact) 하도록 하는 것이 바람직한데, 이는 불완전한 면접촉 시, 가공 진동을 야기할 수 있기 때문이다. 이를 통하여, 종래의 드릴에 대비하여 절삭인서트를 공구홀더에의 체결력을 공구홀더 중심축(C1)의 아래 방향으로 증대시킴으로써 가공 시 절삭인서트가 공구홀더에 상대적으로 상하 방향(H 방향)으로 진동하는 문제를 미연에 방지할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 체결볼트(3)의 헤드부(31)의 위치와, 제2 체결볼트(4)의 헤드부(41)의 위치는 공구홀더(2)의 중심축(C1)을 기준으로 서로 반대편에 위치한다. 제1 체결볼트(3)는 통상의 볼트 형상으로서, 헤드부(31)가 몸통부보다 직경이 크다. 따라서, 제1 체결볼트(3)의 헤드부(31) 안착을 위해 공구홀더(2)에 상대적으로 큰 홈을 형성하게 되는데, 이로 인해 공구홀더의 강성을 저하시킬 수 있다. 이를 고려하여, 본 실시예에서는 제1 체결볼트(3)의 헤드부(31)가 안착되는 방향과는 반대 방향에 제2 체결볼트(4)를 위한 관통구멍(22)을 형성하여, 공구홀더(2) 일측에 강성 저하가 치우치는 문제를 방지하고, 이에 더하여, 제2 체결볼트(4)의 형상을 헤드부(41)와 몸통부의 직경을 동일하게 형성하여, 제2 체결볼트(4)를 위한 관통구멍(22)의 크기를 최소화 하였다.

또한, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 절삭인서트(1)의 보강부(13)는 다각형 형상을 가지며, 본 실시예에서는 예시적으로 대략 8각형 형상을 구비하고 있다.

이에 대응하여, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 공구홀더(2)는 보강부(13)가 삽입되는 홈부(23)를 구비한다. 홈부(23)는 보강부(13)의 서로 마주보는 2개의 변(131,132)과 접촉하는 접촉면(231,232)을 구비한다. 이를 통하여 공구홀더(2)에 대한 절삭인서트(1)의 상대적 회전을 억제함으로써 절삭 진동을 줄일 수 있다. 한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 이들 마주보는 2개의 변(131,132)은 제1,2 체결볼트(3,4)의 체결방향과 평행한 것이 바람직하다.

한편, 도 7의 (a) 및 도 9에 도시된 바와 같이, 절삭인서트(1)에서 절삭인서트안착면(14)은 절삭인서트(1)의 중심축(C2)에 대하여 180° 회전 대칭되게 2개가 구비되는데, 이들의 연장선은 미리 정해진 각도(γ°)를 형성하는 대략 V자를 형성할 수 있다. 참고로, 상술한 보강부(13)는 이들 절삭인서트안착면(14)이 형성하는 대략 V자의 안쪽(도 9 기준 상측)에 형성됨으로써, 제작의 난도가 낮아 더욱 경제적으로 보강부(13)를 절삭인서트(1)에 형성할 수 있다.

도 4 및 도 9에 도시된 바와 같이, 절삭인서트체결면(11)에는 절삭인서트(1)의 포인트부(15)를 향하여 절삭유공급홈(16)이 형성된다. 그리고 절삭유공급홈(16)의 종단부(162)는 절삭인서트의 여유면(17)과 씨닝면(18)의 경계에 위치하는 것이 바람직하다(도 3의 (a) 참조).

한편, 절삭유공급홈(16)은 시작부(161)에서 종단부(162)로 갈수록 폭이 점진적으로 줄어들어 단면적이 줄어들게 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 절삭유공급홈(16)의 양 측벽의 연장선은 대략 α°를 형성할 수 있다(도 9 참조). 이를 통하여, 절삭인서트(1)의 포인트부(15)로 가해지는 절삭유의 압력을 높여 절삭인서트(1)의 내마모성을 증대시킬 수 있다.

공구홀더(2)에는 도 8에 도시된 바와 같이, 절삭유공급관(26)이 내부에 구비된다. 그리고 절삭유공급관(26)은 공구홀더여유면(24)으로 이어져 절삭유공급구멍(25)을 형성하며, 도중에 분기되어 절삭인서트(1)의 절삭유공급홈(16)에 연결되어 통하는 분기관(27)을 구비한다. 이를 통하여, 절삭유공급부(미도시)로부터 공급된 절삭유는 절삭유공급관(26)을 통과하면서 공구홀더(2)의 절삭유공급구멍(25)을 통하여 배출되는 동시에, 공구홀더(2)의 분기관(27) 및 절삭인서트(1)의 절삭유공급홈(16)을 통하여 절삭인서트의 포인트부(15) 쪽으로도 고압으로 공급될 수 있다. 따라서, 절삭성능 향상 및 절삭인서트의 내마모성을 증대시킬 수 있으므로, 절삭인서트의 교체 빈도를 줄여 경제성도 대폭 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명은 피삭재를 가공하는 절삭공구에 사용될 수 있다.

Claims

교환 가능한 절삭인서트와, 상기 절삭인서트가 장착되는 공구홀더와, 상기 절삭인서트를 상기 공구홀더에 체결하는 제1 체결볼트를 포함하는 인덱서블 드릴에서,

상기 절삭인서트는,

상기 공구홀더에 접촉하여 체결되는 절삭인서트체결면,

상기 공구홀더에 접촉하여 안착되는 절삭인서트안착면,

상기 절삭인서트체결면에 형성되고, 상기 제1 체결볼트가 횡방향으로 관통하는 절삭인서트관통구멍, 그리고

상기 공구홀더의 축방향에 대해 미리 정해진 각도를 이루는 제1 평면을 구비하는 보강부홈을 구비하고, 상기 절삭인서트의 하단부로부터 아래 방향으로 돌출된 보강부

를 포함하며,

상기 공구홀더는,

상기 제1 체결볼트가 체결되고 상기 공구홀더의 일측에서 타측으로 수평방향으로 관통하는 제1 공구홀더관통구멍, 그리고

상기 공구홀더관통구멍의 아래쪽에 위치하고, 상기 공구홀더의 일측에서만 관통되며, 암나사가 형성된 제2 체결볼트관통구멍

을 포함하며,

제2 체결볼트가 상기 제2 체결볼트관통구멍에 삽입되어 상기 보강부의 평면에 접촉하여 상기 공구홀더의 중심축의 하방으로 체결력을 부여하는

인덱서블 드릴.
제1항에서,

상기 제1 체결볼트의 헤드부의 위치와, 상기 제2 체결볼트의 헤드부의 위치는 상기 공구홀더의 중심축을 기준으로 서로 반대편에 위치하는 인덱서블 드릴.
제2항에서,

상기 제2 체결볼트의 말단부는 콘 형상으로 형성되고, 상기 말단부는 상기 보강부의 제1 평면에 선접촉하는 인덱서블 드릴.
제1항에서,

상기 보강부는 다각형 형상을 가지며,

상기 공구홀더는 상기 보강부가 삽입되는 홈부를 구비하고, 상기 홈부는 상기 보강부의 서로 마주보는 2개의 변과 접촉하는 접촉면을 구비하여, 상기 공구홀더에 대한 상기 절삭인서트의 상대적 회전을 방지하는 인덱서블 드릴.
제4항에서,

상기 절삭인서트는

상기 절삭인서트안착면은 상기 절삭인서트의 중심축에 대하여 180° 회전 대칭되게 2개가 구비되고, 그 연장선은 미리 정해진 각도를 형성하는 V자 형상인 인덱서블 드릴.
제1항에서,

상기 절삭인서트체결면에는 상기 절삭인서트의 포인트부를 향하여 절삭유공급홈이 형성된 인덱서블 드릴.
제6항에서,

상기 절삭유공급홈은 시작부에서 종단부로 갈수록 폭이 점진적으로 줄어들어 단면적이 줄어들게 형성된 인덱서블 드릴.
제7항에서,

상기 공구홀더는 절삭유공급관을 구비하고,

상기 절삭유공급관은 공구홀더여유면으로 이어져 절삭유공급구멍을 형성하고, 또한, 도중에 분기되어 상기 절삭유공급홈에 연결되어 통하는 분기관을 구비하는 인덱서블 드릴.
제6항에서,

상기 절삭유공급홈의 종단부는 상기 절삭인서트의 여유면과 씨닝면의 경계에 위치하는 인덱서블 드릴.
제2항에서,

상기 제1 체결볼트는 헤드부가 몸통부보다 직경이 크고, 상기 제2 체결볼트는 헤드부와 몸통부의 직경이 동일한 인덱서블 드릴.
제3항에서,

상기 보강부홈은 서로 각도를 이루면서 만나는 상기 제1 평면과, 상기 제1 평면의 위쪽에 위치하며 서로 이어지는 제2 평면을 구비하며,

상기 제2 체결볼트의 말단부는 상기 제1 평면에만 접촉하고, 상기 제2 평면에는 접촉하지 않는 인덱서블 드릴.