KR100420905B1 - 절삭가공용공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공구가 작동 위치에서 종방향 중심 축을 중심으로 하여 회전하는 것이 바람직한 절삭 가공용 공구 및 절삭부에 관한 것이다. 공구는 본체(12), 절삭부(10) 및 풀 로드(11)를 포함하고, 상기 공구 본체는 전방면을 구비하고, 상기 절삭부는 서로가 착탈 가능하게 맞닿도록 마련된 지지면을 구비한다. 공구 본체는 생크부(40)를 구비한다. 전방면과 지지면은 협동하는 돌출부와 리세스를 포함하는 데, 이들 돌출부와 리세스는 가공 중에 발생하는 절삭력만을 실질적으로 전달하도록 마련되는 것이다. 본 발명은 또한 별도의 공구 팁, 절삭부, 공구 본체 및 공구 팁 또는 절삭부를 제조하는 방법에 관한 것이기도 하다.

Description

절삭 가공용 공구

본 발명은 공구 본체, 절삭부 및 체결 수단을 포함하는 회전 절삭 가공용 공구에 관한 것이다. 공구 본체는 전방면을 구비하고, 절삭부는 실질적으로 반경 방향 평면에서 서로에 대해 착탈 가능하게 맞닿도록 마련된 지지면을 구비한다. 본 발명은 또한 별도의 공구 팁, 절삭부, 공구 본체에 관한 것이기도 하며 또한 공구 팁 또는 절삭부를 제조하는 방법에 관한 것이기도 하다.

다른 종류의 공구 상에서 호환성이 있는 절삭날을 절삭 가공용으로 사용하는 것은 이미 알려져 있다. 그러나 이러한 기술은 실제 사용에 있어 제한이 따르는데, 그 이유는 종축을 중심으로 회전하는 밀링 공구 또는 드릴링 공구에 적용하는 경우에 강도라는 기술적 원인이 있기 때문이다.

미국 특허 제4,684,298호에는 드릴의 중심선의 각 측면에 대향되게 마련되는 2개의 나사에 의해 드릴 본체에 고정되는 착탈 가능한 절삭부를 구비하는 드릴에 대하여 이미 개시되어 있다. 이와 같은 공지의 드릴에 있어서, 나사는 드릴링 중에 발생하는 비틀림을 드릴 본체로 전달한다. 이와 같은 드릴은 많은 단점을 가지게 되는데, 그 중 한가지 단점은 드릴이 정적으로 과도하게 한정되는 것인데, 이는 나사 둘레의 탄성 슬리브에 의해 해소된다. 또 다른 단점으로는 나사가 공간을 필요로 하기 때문에 균열 형성이 증가하는 경향으로 인해 절삭부는 보다 적은 양의 초경 합금(cemented carbide)을 함유하도록 해야 한다는 것이다. 또한, 나사가 전단력을 받으며 절삭부의 교환에도 문제가 있다는 단점이 있다.

또한, 유럽 특허 공보 제0 358 901 B1호에는 드릴의 회전 축에 대해 편심 위치되는 적어도 하나의 나사에 의해 드릴 본체에 고정되는 착탈 가능한 절삭부가 마련된 드릴에 대하여 이미 개시되어 있다. 이 절삭부는 2개의 분할 가능한 절삭 삽입체를 보유 지지하며 파일럿(pilot) 드릴은 그것을 중앙에서 관통하여 연장된다. 이러한 공지의 드릴도 상기한 바와 같은 단점들을 갖는다.

도1은 본 발명에 따른 드릴링 공구의 부분 단면 사시도이다.

도2는 본 발명에 따른 절삭부의 사시도이다.

도3은 절삭부의 측면도이다.

도4는 절삭부의 평면도이다.

도5는 절삭부의 저면도이다.

도6 및 도7 각각은 도4의 선 A-A와 선 B-B를 따라서 도시한 단면도이다.

도8은 도1에 따른 드릴 팁의 확대도이다.

도9, 도10 및 도11은 도8의 상호 협동 지지면에 대한 확대 단면도이다.

도12 및 도13은 본 발명에 따른 공구의 또 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

본 발명의 목적은 호환성 있는 절삭날을 갖는 밀링 또는 드릴링 공구의 실시예를 제공하여 종래 기술에서의 공구의 문제점을 해결하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 절삭부가 공구 본체와 쐐기 결합하여서 클램핑력이 이송력 증가와 함께 증가하게 되는 드릴링 또는 밀링용으로 바람직한 강성 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 절삭부가 중앙 체결 수단에 의해 견고하게 유지되는 드릴링 또는 밀링용으로 바람직한 공구를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 절삭부를 용이하게 교환할 수 있는 드릴링 또는 밀링용으로 바람직한 강성 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 홈을 구비하는 장점이 사출 성형 초경 합금 제품과 결합된 공구 및 절삭부를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상호 협동 홈 형성 표면들 중 하나가 마모되는 경우라 해도 절삭부가 경사지게 위치되지 않는 공구 및 절삭부를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 축 방향 또는 접선 방향 절삭력이 넓은 표면 상에서 분포되게 함으로써 절삭부가 파단되는 위험을 감소시킬 수 있는 공구 또는 절삭부를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공구 본체가 마모된 경우에도 절삭부와 공구 본체간의 상대 운동을 무시할 수 있는 공구 및 절삭부를 제공하는 것이다.

본 발명은 기하학적 외관의 자유도가 실질적으로 제한되지 않는 절삭부 또는 공구 팁을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적들과 기타 다른 목적들은 도면을 참고하는 특허 청구범위로 한정되는 공구, 공구 팁 및 절삭부에 의하여 달성된다.

도1에 도시된 본 발명에 따른 공구의 실시예는 소위 나선 드릴이라고 하는데, 이는 공구 팁 또는 절삭부(10)와 풀 로드(pull rod)(11)와 드릴 본체(12)와 너트(13)를 포함한다.

절삭부(10)에는 적어도 하나의 절삭날(19)이 드릴 본체(12)로부터 떨어져서 대면하는 단부에 마련되는데, 절삭날은 적용 영역에 따르는 형상으로 마련된다. 따라서 절삭날 또는 절삭날들은 엔드 밀(end mill)인 경우에는 실질적으로 직선이고 절삭날이 절삭부의 종방향 중심 축에 대해 평행을 이루고 반면에 절삭날이 볼 노즈 엔드 밀(ball nose end mill)인 경우에 절삭날은 원형이다. 도면에서는 절삭부(10)의 전방 단부가 드릴링용의 날(19)을 나타낸다. 공구의 외형과 적용 영역은 여러 가지 방식으로 변화 가능하다.

절삭부(10)는 강성 재료, 바람직하게는 초경 합금, 가장 바람직하게는 사출 성형 초경 합금으로 제조되고, 2개의 상부 간극 표면(15), 지지면(16) 및 이들을 연결하는 제1 곡면(17)과 제2 곡면(18)을 포함한다. 이러한 모든 표면과 연결 가장자리는 동일한 재료 즉, 바람직하게는 사출 성형 초경 합금으로 제조되는 것이 좋다. 제2 곡면 또는 칩용 세로 홈(chip flute, 18)과 간극 표면(15) 사이의 교차선은 바람직하게는 도시되지 않은 강화 모따기면을 경유하여 주 절삭날(19)을 형성한다. 제1 곡면(17)과 칩용 세로홈(18) 간의 교차선은 보조 절삭날(20)을 형성한다. 칩용 세로홈은 직선형의 칩용 세로홈을 구비하는 드릴 본체용으로 다르게 구성될수 있다. 또한, 절삭부는 코어 절취면(coring-out surface, 21)을 포함하는 것이 바람직한데, 이는 절삭부의 중심까지 이르고 공구의 회전 축(22)에 대해 각도 δ 를 형성한다(도6 참조). 각도 δ는 40도 내지 50도 내의 범위 내에, 바람직하게는 45도인 것이 좋다. 절삭부의 최대 직경은 보조 절삭날(20)의 반경 방향 끝점들 사이의 직경 방향 거리 D이다. 절삭부의 높이 Y는 실질적으로 거리 D와 동일한데, 이는 절삭부와 드릴 본체 간의 연결부에서의 칩에 의한 마멸을 최소화하기 위한 것이다. 지지면(16)의 최대 직경(d)은 기계 가공 여유를 얻기 위해 직경 D보다 작은 것이 바람직하다. 회전 축(22)과 실질적으로 평행을 이루는 청소 채널(flushing hole)(23)은 절삭부를 지나서 지지면(16)으로부터 상부 간극 표면(15) 각각의 오리피스까지 연장된다. 청소 구멍은 축(22)의 각 측면 상의 선(1) 상에 마련된다.

지지면(16)에는 실질적으로 동일하며 평행을 이루는 다수의 분리된 홈 또는 릿지(30)가 마련된다. 릿지는 도8에 따르는 횡단면에서 실질적으로 사인형 곡선을 형성하는데, 이 곡선은 도9를 참고하여 이하에서 설명되는 평탄면(29A, 29B)에 실질적으로 놓이는 선 둘레를 따라 간다. 릿지는 지지면(16)을 따라서 길게 연장된다. 릿지(30)는 바닥부(31)에 접촉식으로 연결되는 2개의 측면부(flank)(32A, 32B)를 더 갖는다. 바닥부는 약 0.2mm 내지 0.4mm의 반경을 그린다. 측면부는 서로에 대해 예각 ε을 형성한다. 각도 ε은 40도 내지 80도의 범위 내에 있는데, 바람직하게는 55도 내지 60도의 범위 내에 있는 것이 좋다. 릿지(30)의 각 측면에는 볏 모양부(crest) 또는 곡면(33A, 33B)이 제공된다. 그 각각의 표면은 연성 전이부를 거쳐서 결합된 측면부에 접촉식으로 연결된다. 각각의 릿지는 선(1)과 실질적으로평행을 이루거나 혹은 선(1)과 예각을 형성한다. 각각의 릿지는 지지면(16) 내의 절삭날의 측면 상에서 칩용 세로홈의 반경 방향 끝점과 교차하는 선(K)과 각도 Φ 를 형성한다. 각도 Φ는 약 0도 내지 90도이고, 바람직하게는 30도 내지 60도이다. 릿지의 높이는 h이고, 최대 폭은 w이다. 릿지(30)의 수는 절삭부의 직경 D에 간접적으로 관계되고 그 수는 2 내지 20개인데, 예를 들면 18mm 직경의 드릴 상에는 약 9개의 릿지가 마련된다.

절삭부에는 지지면(16)이 드릴 본체(12)에 대면하는 단부에 마련되는데, 그 지지면에는 도시된 실시예에서 나사 형성 리세스와 절두 원추형 안내 표면(35)을 포함하는 끝이 막힌 중심 구멍(14)이 마련된다.

절삭부를 향해 대면하는 풀 로드(11)의 일 단부에는 추가의 외부 나사 형성부(36)가 마련되는데, 여기에는 원추형 확장부(37)가 축 방향 후방으로 이어지고, 이는 끝이 막힌 중심 구멍(14)과 협동할 수 있도록 한 것이다. 작동 시에, 나사 형성 리세스(34)는 다른 나사 형성부(36)와 협동한다.

풀 로드(11)의 타 단부에는 키이 그립(38)이 마련된 원통형 너트(13)와 협동하는 또 다른 외부 나사 형성부가 마련된다. 너트는 드릴 본체의 생크부(40) 내의 구멍(39) 내에 삽입되는데, 여기서 너트와 생크부는 서로 협동하는 반경 방향 접촉 표면(41)을 포함한다. 접촉 표면(41)은 체결 시에 너트에 축 방향 지지부를 제공한다. 구멍은 드릴 본체 내의 작은 중앙 채널과 동심으로 연결되고, 상기 중앙 채널은 전방으로 연장되어 드릴 본체의 전방 표면(24) 내 중앙에서 종결된다. 드릴 본체에는 드릴의 돌출 랜드에 이어지는 청소 채널(23A)이 회전 축(22)으로부터 실질적으로 일정한 거리로 나선 경로를 따라서 마련된다. 드릴 본체는 나선형 칩용 세로홈(18A) 또는 직선형 칩용 세로홈을 구비하고 이들은 본체를 통과하거나 혹은 본체의 일부를 통과하여 연장된다.

드릴 본체(12)에는 절삭부(10)를 향하여 대면하는 단부에 전방면(24)이 마련되는데, 이 전방면은 절삭부(10)의 지지면에 대해서 맞닿도록 마련된다. 전방면의 최대 직경은 절삭부의 최대 직경 D보다 작지만 절삭부의 최소 직경 d와 동일한 것이 바람직하다.

전방면에는 다수의 분리된 동일한 리세스 또는 홈(26)이 마련되는데, 이러한 홈의 단면은 실질적으로 사다리꼴 경로를 그린다. 홈은 실질적으로 전방면 전체를 따라서 길게 연장된다. 홈 각각은 선(1)과 실질적으로 평행을 이루거나, 또는 선(1)과 예각을 형성한다. 홈 각각은 전방면(24)의 절삭날 측면 상의 칩용 세로홈의 반경 방향 끝점과 교차하는 선(K)과 각도 Φ를 형성한다. 각도 Φ는 약 0도 내지 90도이고, 바람직하게는 30도 내지 60도이다. 홈(26) 각각은 예리한 전이부 또는 둥근 전이부를 거쳐서 바닥(27)에 연결되는 2개의 측면부(28A, 28B)를 갖는다. 측면부는 서로에 대하여 예각 α를 형성한다. 예각 α는 40도 내지 80도의 범위 내에 있고, 바람직하게는 55도 내지 60도 범위 내이다. 홈(26)의 각 측면에는 평탄면(29A, 29B)이 마련된다. 각 평탄면은 평탄한 형상을 갖고 둔각의 내부 전이부, 부드럽거나 혹은 예리한 전이부를 거쳐서 결합된 측면부에 연결된다. 홈(26)의 수는 절삭부의 지지면이 어떻게 형성되는지에 따라 달라지며, 2 내지 20개의 홈의간격에서 개수가 결정되는 지지면의 릿지의 수와 결국 동일하다. 홈의 깊이는 d₁이고 최대 폭은 z이다. 바닥은 다르게는 약 0.2 내지 0.4mm의 반경을 그릴 수 있다.

릿지의 높이는 홈(26)의 깊이의 50% 내지 95%이고 릿지의 최대 폭 w는 홈의 최대 폭 z보다 크다. 이는 장착 시에 이루어져서 절삭 삽입체를 홀더 내에 장착시켰을 때에 볏 모양부(33A)와 바닥(27) 사이에 갭 p가 발생한다. 갭은 측면부가 서로 결합되게 하고 바닥이 절삭 삽입체를 지지하지 않게 하므로, 따라서 기울어짐이 방지된다. 대응하는 갭은 또한 평탄면(29A, 29B) 위에서도 발생한다. 릿지와 홈은 장착 상태에서는 이송력이 증가함에 따라 마찰력 증가를 수반하는 다수의 쐐기 효과 연결에 의한 결합부를 형성한다. 상기한 쐐기 효과에 따른 또 다른 장점은 장착의 초기 상태와 관련하여 릿지와 홈의 서로에 대한 소정의 경사 위치를 허용하는 것인데, 이러한 것은 연속 압축 시에 그 형상에 의해 바르게 안내된다. 결합부는 일반적으로 드릴링 중에 드릴 구멍 안에 위치되도록 위치된다. 릿지와 홈은 가능한 한 많고 긴 릿지와 홈이 이루어질 수 있도록 각각의 표면 상에 위치되어야 한다. 릿지 또는 홈의 단부들은 최상의 모멘트 전달을 위해서는 가능한 한 서로 멀리 떨어져 있어야 한다.

절삭부(10)를 드릴 본체(12)에 장착하는 것은 다음과 같이 이루어진다. 풀 로드를 구멍(39) 안으로 가져가고, 풀 로드의 축 방향 후방 단부에 연결되는 너트(13)가 접촉면(41)에 대해서 맞닿게 될 때까지 드릴 본체(12)의 중앙 구멍을 관통시킨다. 그에 따라, 나사 형성부(36)와 원추형 확장부(37)가 전방면(24)으로부터 중앙으로 돌출한다. 이어서 나사 형성부(36)를 끝이 막힌 중심 구멍(14) 안으로 가져가서 절삭부를 회전시켜서 표면(35, 37)이 서로 맞닿게 될 때까지 풀 로드에 나사 체결시킨다. 이어서 손으로 절삭부의 지지면(16)이 전방면과 접촉하게 한다. 너트(13)가 키이 그립(38)과 결합하는 키이를 경유하여 회전할 때에, 절삭부(10)가 전방면에 대해 견고하게 견인되어 도1에 따른 위치가 이루어진다. 이어서 절삭부(10)는 드릴 본체(12) 내에 만족스럽게 고정된다. 풀 로드는 공구의 기계 가공 구멍으로부터의 이탈에서 실질적으로 절삭부를 제 위치에 보유할 수 있도록 하고, 즉, 풀 로드는 실질적으로 이송력만을 전달하는 반면, 릿지와 홈은 절삭기로부터 발생된 힘과 모멘트를 받는다. 그러나, 풀 로드로부터 나온 힘은 느슨한 끼워맞춤으로 이탈되는 것을 피하기 위해 절삭부와 본체 사이의 결합부 상에서는 충분히 크다. 릿지와 홈은 공통의 반경 방향 부분 또는 반경 방향 평면에서 칩용 세로홈(18, 18A)과 교차하고, 칩용 세로홈은 반경 방향 부분과 교차하는 경우에는 양 측면에서 축 방향으로 연장된다.

이와 관련하여 주목해야 할 점은, 절삭부와 풀 로드 사이의 나사 형성 연결부는 두 가지 목적 즉, 장착 시에 절삭부(10)를 드릴 본체 내의 고정 위치에 위치시키기 위한 목적과 절삭 공구를 사용하는 중에 절삭부(10)가 항상 고정 위치에 유지되도록 하는 목적을 수행하는 역할을 한다.

릿지와 홈을 협동시킴으로써, 각 접촉 면 또는 접촉 선에서의 상호 작용력이 계산될 수 있는데, 여기서 측면부들의 협동은 다음 식에 따라 발생한다.

여기서, T'은 홈이 n개인 어느 한 측면부(28A, 28B) 상에 작용하는 전단력이고, μ는 마찰계수이고, P는 이송에 따라 발생되는 결과력이다. 상기 식으로부터 측면부 각도가 작으면 작을 수록 드릴링 모멘트에 의해 야기되는 끼워맞춤(cogging over)에 반작용하는 전단력 T'가 커진다는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 드릴은 정적으로 일정하며 보다 경화된 초경 합금을 함유하며 풀 로드에 반경 방향 및 축 방향 모두에서 부하를 주지 않는다.

절삭력을 보다 넓은 표면으로 분산시킴으로써 절삭부의 지지면(16)이 파손되는 위험이 감소된다. 릿지(30)와 홈(26)을 장착시킨 후에는 접촉면을 구비하게 되는데, 이 접촉면은 반경 방향 평면(R)과 교차하고(도11 참조), 그 횟수는 나사 형성부(36)의 반경 방향 외측에서 적어도 4회인 것이 바람직하다. 릿지와 홈의 접촉면은 실질적으로 반경 방향 평면(R)에 놓이는데, 즉 이들은 프로파일의 높이 h가 최대 절반인 경우의 진폭으로 반경 방향 평면 R에 대해 변동한다. 프로파일의 높이는 절삭부 높이 Y의 최대 20%이다. 총 접촉면은 종래의 평면 접촉면보다 5 내지 10% 크다. 이에 따라 절삭부(10)는 전방면(24)에 착탈 가능하게 연결되거나, 혹은 풀 로드(11)의 나사 형성부(36)가 나사 체결이 풀렸을 때에 즉, 제1 축 방향 전방 위치로부터 제2 축 방향 후방 위치까지 작동할 때에 전방면(24)으로부터 분리될 수 있다.

절삭부(10)가 교환될 때에 장착은 그 역순으로 이루어지는데, 절삭부(10)는 드릴 본체(12)로부터 제거되어서 교환된다.

도12 및 도13은 본 발명에 따른 공구의 다른 실시예를 도시하는 것으로, 이실시예는 공구 팁 또는 절삭부(10'), 풀 로드(11'), 드릴 본체(12'), 조정 나사(50'), 스프링(51') 및 정지 나사(52')를 포함한다. 이러한 공구에 의하면, 드릴 본체가 절삭기에 고정된 경우라 해도 절삭부를 해체하여 교환할 수 있게 된다.

절삭부(10') 및 드릴 본체(12')는 앞에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 그러나, 드릴 본체는 고정 단부와 칩용 세로홈 사이의 전이부에 내향 후방으로 향하는 경사진 나사 형성 구멍(53')과, 구멍(39') 내의 축방향 후방 나사(54')를 구비한다.

풀 로드(11')의 축 방향 전방 단부는 확장 안내면(55')과 도8과 관련하여 앞에서 이미 설명한 바와 같은 부분(36', 37')을 동심으로 포함한다. 풀 로드의 축방향 후방 단부는 원통형 안내면(57') 안으로 후방향으로 통과하는 원추형 확장부(56')를 구비하는데, 안내면의 직경은 구멍(39')의 직경보다 다소 작다.

드릴링 공구는 풀 로드를 구멍(39') 안으로 집어 넣어서 드릴 본체(12')의 중앙 구멍을 통과시킴으로써 장착된다. 이어서 스프링(51')을 구멍(39') 안으로 삽입하고, 그 후에 외부 나사 형성 정지 나사(52')를 나사(54')에 체결시키고, 이에 따라 스프링은 압축되어서 풀 로드를 정지부에 대해 가압하게 된다. 이에 따라 풀 로드는 축 방향 전방 위치를 취하게 되고, 절삭부 내의 나사와 풀 로드 상의 나사가 협동하여서 절삭부가 풀 로드 상에 견고하게 나사 체결되고, 조정 나사(50')는 나사(53')를 경유하여 확장부(56')에 대하여 가압되고 풀 로드는 후방으로 밀리게 된다. 절삭부의 교환은 다음과 같이 이루어진다. 조정 나사(50')를 우선 드릴 생크의 측면 상에서 해제하면, 풀 로드(11')는 스프링(51')에 저장된 탄성 에너지에 의해 약 2mm 전방으로 밀린다. 사용된 절삭부의 나사를 바람직하게는 손으로 해제시켜서 새로운 절삭부를 리세스의 원추형 부분이 풀 로드의 전방 원추형 부분에 대해 맞닿을 때까지 풀 로드 상으로 견고하게 나사 체결시킨다. 이어서 작업자는 2가지 다른 방식을 계속할 수 있다. 그 중 하나는 절삭부를 손으로 드릴 본체의 전방면에 대해 이르게 하여 릿지와 홈이 서로 결합되게 하고 이어서 조정 나사(50')를 체결시켜서 절삭부를 작동 위치에 고정시키는 것이다. 또 다른 하나는 절삭부를 포함하는 풀 로드를 나사(52')에 의해서만 상향으로 밀어서 릿지와 홈이 서로 결합되게 하여 절삭부가 작동 위치에 고정시키는 것이다. 원추형 표면(56')은 나사(50')의 체결이 해제되었을 때에 구멍(39')의 전방 단부 내의 대응하는 표면에 대해 맞닿을 수 있다. 이에 따라 원추형 표면 간의 마찰은 절삭부의 나사 체결을 해제시키는 중의 풀 로드의 회전에 반대로 작용한다. 이러한 마찰이 너무 낮으면 나사(50')는 원통형 표면(56')을 향해서 나사 체결되고 이에 따라 풀 로드는 회전에 대항하여 더 잠기게 된다.

위에서 설명한 바와 같은 두 가지 실시예에 있어서, 절삭부는 클램핑력 또는 마찰력 즉, 본체에 대한 부분의 반경 방향 변위에 대항하는 저항력이 이송력의 증가에 따라 증가하도록 공구 본체와의 쐐기식 협동부를 구비하도록 한다. 또한, 드릴링 중의 이송력과 동일한 방향으로 절삭부에 영향을 미치도록 즉, 풀 로드가 절삭부를 이송력이 작용하는 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 축 방향 후방으로 당기도록 하는 체결 수단이 마련된다.

협동하는 릿지와 홈의 형상은 특허 청구의 범위의 범주를 벗어나지 않으면서본 발명의 기술 사상 내에서 변화시킬 수 있다. 결국 형상은 그 단면의 대부분(그러나 최대 95%의 중첩도로)이 나사 형성된 형태, 일례로, 협동하는 표면 모두에서 사다리꼴 형상을 취할 수 있다. 본 발명은 밀링 커터용으로도 사용될 수 있다. 절삭부는 일례로 Al₂O₃, TiN 및/또는 TiCN의 층으로 피복시키는 것이 바람직하다. 어떤 경우에는, 절삭날 상에 CBN 또는 PCD와 같은 초경 재료로 브레이징시키는 것도 바람직할 수 있다.

이와 마찬가지로, 중앙 풀 로드가 아닌 기타 다른 클램핑 수단을 사용할 수도 있고, 일례로 절삭부를 쐐기에 의해 유지시켜서 회전 축에 대해서 수직으로 이동하게 할 수도 있다.

또한 주목해야 할 점은 위에서 설명한 바와 같은 실시예들은 피절삭물의 종축 또는 중심 축에 대해서 회전하는 공구 및 이러한 공구와 함께 회전하는 유지 수단에 관한 것이기도 하다는 점이다. 위 실시예들은 피절삭물이 회전하는 경우와 조합되어서 고정형으로도 사용할 수 있다.

특허 청구 범위의 독립항은, 전체가 사출 성형 초경 합금과 같은 경성 재료로 이루어진 공구 팁에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 금속 가공용 선삭, 밀링, 드릴링 또는 브로칭 삽입체 또는 암석 드릴링 또는 광물 밀링용 절삭 및 타진 삽입체(percussive inserts)에 적용할 수 있다. 금속 가공용으로 본 발명을 이용하는 경우, 공구 팁 또는 절삭 삽입체는 체결 장치용의 중앙 관통 연장 또는 비관통 연장 끝이 막힌 중심 구멍(14)를 포함하는데, 여기서 상기 리세스는 절삭 삽입체와일체로 형성된 나사 형성 리세스(34)를 구비한다. 이러한 의도에 따라, 절삭 삽입체는 일례로 나사와 같은 것에 의해 절삭 삽입체의 하부 측으로부터 클램핑 고정되므로 대부분의 상부 표면은 절삭 날 또는 칩 형성기용으로 적절한데, 종래에는 이러한 사용이 가능하지 않았다. 이어서 가공 중에 느슨해지지 않도록 하기 위해 나사부가 선택된다.

공구 팁 또는 절삭부는 다음과 같이 제조된다. 초경 합금과 일례로 플라스틱 기재(bearer)를 혼합하여서 펠릿 또는 입자상으로 성형하고, 그 후에 그 혼합물을 혼합에 적절한 온도로까지 예열한 사출 성형기 안으로 삽입하고, 이어서 고압과 약180℃의 고온 하에서 혼합물을 절삭부 또는 공구 팁의 형상에 대응하는 특정 형상으로 배열된 정확하게 성형된 주형 안으로 주입한다. 이에 따라 주형은 적어도 하나의 절삭 날, 적어도 하나의 간극 표면 및 비평면 지지면을 위한 필요 요건들을 직접 또는 간접적으로 형성하기 위한 부분을 내장하고 절삭부 또는 공구 팁에 대해서 형상을 이루게 하기 위한 나사부 또는 청소 채널용의 하나 이상의 코어를 내장하며, 그 후에 사출 성형 초경 합금부 또는 팁이 주형 내에서 고화되고 이어서 뽑혀 나오게 된다. 이어서 팁 또는 절삭부는 소결되고서 간극 표면의 그라인딩과 같은 있을 수 있는 가공이 수행된다. 이와 같은 방법에 의하면, 절삭부 또는 팁의 형상이 종래의 사출 성형법에 따른 제한과는 무관하게 선택되어질 수 있다. 결국 그라인딩만이 가능하게 된 표면 상에 일례로 칩 브레이커가 형성된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 실시예들에 제한되지 않으며 특허 청구 범위의 범주 내에서 자유롭게 변경시킬 수 있다.

Claims (11)

1. 공구 본체(12, 12'), 절삭부(10, 10') 및 체결 수단(11, 36, 11', 36')을 포함하고, 공구 본체는 전방면(24, 24')을 구비하고, 절삭부는 초경 합금으로 이루어지며 지지면(16, 16')을 구비하며, 상기 공구 본체와 절삭부는 서로에 대해 반경 방향 평면(R)에서 착탈 가능하게 맞닿도록 마련되고, 상기 본체는 생크부(40, 40')를 구비하고, 상기 절삭부는 일체로 형성된 적어도 하나의 절삭날(19)을 구비하며, 상기 전방면(24, 24')과 상기 지지면(16, 16')은 가공 중에 생크부로 향하는 절삭력을 전달할 수 있도록 마련된 상호 협동하는 돌출부(30)와 리세스(26)를 포함하는 구성의 회전 절삭 가공용 공구에 있어서,

   상기 절삭부는 체결 수단(11, 36, 11', 36')과 협동하도록 마련된 끝이 막힌 중심 구멍(14)을 포함하고, 상기 끝이 막힌 중심 구멍은 상기 절삭부(10, 10')와 일체로 형성되고, 체결 수단은 절삭부에 마련된 끝이 막힌 중심 구멍(14)을 통해 전방면 쪽으로 향하는 방향으로 절삭부에 영향을 미치도록 마련된 것을 특징으로 하는 공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 체결 수단(11, 36, 11', 36')은 공구를 중심 관통 연장하며 절삭부는 절삭부 측에서 지지면(16, 16')으로부터 크램핑 고정되고, 체결 수단(11, 36, 11', 36')의 반경 방향 외측에는 협동하는 돌출부(30)와 리세스(26)가 제공되는 것을 특징으로 하는 공구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 지지면(16, 16')과 전방면(24, 24')은 각각 돌출부(30)와 리세스(26)를 포함하고, 상기 돌출부와 리세스는 체결 수단(11, 36, 11', 36')의 반경 방향 외측에서 반경 방향 평면(R)과 수회 교차하는 접촉면을 형성하는 것을 특징으로 하는 공구.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공구는 길며, 상기 절삭부(10, 10')에는 절삭부(10, 10')와 일체로 형성되는 적어도 하나의 절삭날(19)이 마련되고, 체결 수단(11, 11')에는 절삭부(10, 10') 내의 끝이 막힌 중심 구멍(14)과 연결되는 부분(36, 36')이 마련되고, 상기 절삭부(10, 10')는 전방면(24, 24')에 착탈 가능하게 연결되거나, 체결 수단(11, 11')이 제1 축 방향 위치로부터 제2 축 방향 위치까지 작동할 때에 전방면으로부터 분리될 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 공구.
5. 제4항에 있어서, 상기 돌출부는 지지면(16, 16')의 전체 직경(d)을 따라서 연장되는 릿지(30)의 형상으로 마련되고, 상기 리세스는 공구 본체의 전체 측면 방향을 따라서 연장되는 홈(26) 형상으로 마련되고, 횡단면에서는 상기 돌출부와 리세스의 부분들만이 협동하고, 체결 수단의 반경 방향 외측에는 청소 채널(23, 23A, 23', 23'A)이 마련되고, 상기 청소 채널은 릿지 및 홈 모두와 교차하는 것을 특징으로 하는 공구.
6. 제5항에 있어서, 릿지의 볏 모양부(33A)와 홈의 바닥(27) 사이에 갭(p)이 마련되고, 릿지는 사인형 곡선을 그리며, 홈의 단면은 사다리꼴 경로를 그리며, 릿지의 높이(h)는 홈 깊이(d)의 50 내지 95%이고, 협동하는 홈과 릿지의 수는 2 내지 20개로 동일한 것을 특징으로 하는 공구.
7. 초경 합금으로 이루어지며 기본 형상이 원형이며, 절삭부(10, 10')와 일체로 형성된 적어도 하나의 절삭날(19)을 구비하며, 절삭날로부터 떨어져 대면하는 단부에 지지면(16, 16')이 마련되어 있는, 회전형 칩 제거 가공용 절삭부에 있어서,

   상기 절삭부는 체결 수단(11, 36, 11', 36')과 협동하도록 마련된 끝이 막힌 중심 구멍(14)을 포함하고, 상기 끝이 막힌 중심 구멍은 절삭부(10, 10')와 일체로 형성되며, 절삭부의 지지면(16, 16')은 측면부(32A, 32B)가 절삭 삽입체의 하부 맞닿음면을 구성하도록 한 돌출부(30)를 포함하고, 끝이 막힌 중심 구멍(14)은 지지면에서 종결된 것을 특징으로 하는 절삭부.
8. 제7항에 있어서, 지지면 전체를 따라서 연장되며 끝이 막힌 중심 구멍(14)과 교차하는 릿지(30)의 형상으로 돌출부가 마련되고, 상기 끝이 막힌 중심 구멍은 공구의 회전 축(22, 22')과 동심을 이루며 나사 형성 리세스(34)와 나사 형성부(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭부.
9. 생크부(40, 40'), 청소 채널(23, 23A, 23', 23'A), 전방면(24, 24') 및 체결 수단(11, 36, 11', 36')을 포함하며 중심 축(22, 22')을 갖는 회전형 칩 제거 가공용의 공구를 위한 공구 본체에 있어서,

   상기 전방면(24, 24')은 중심 축(22, 22')과 직각을 이루는 홈을 구비하며 체결 수단의 나사 체결 자유 단부가 관통하여 연장되는 중앙 리세스를 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 본체.
10. 공구 팁(10, 10')과 일체로 형성된 적어도 하나의 절삭날(19)을 포함하고 공구 본체에 착탈 가능하게 체결되도록 마련된, 피절삭물에 대한 회전 절삭 가공용 공구 팁에 있어서,

    상기 공구 팁은 초경 합금으로 이루어지고, 나사 형성 리세스(34)를 구비하며 공구 팁과 일체로 형성된 끝이 막힌 중심 구멍(14)을 포함하며, 끝이 막힌 중심 구멍(14)이 종결되는 비평면 지지면(16, 16')을 구비하는 것을 특징으로 하는 공구 팁.
11. 제7항 또는 제10항에 기재된 종류의 공구 팁 또는 날이 설치된 절삭부(10, 10')를 제조하는 방법에 있어서,

    초경 합금과 기재(bearer)를 혼합하고, 이어서 상기 혼합물을 사출 성형기 안으로 삽입하여 혼합에 적절한 온도까지 예열하고, 이어서 상기 혼합물을 고압 및 고온 하에서 적어도 하나의 절삭날, 적어도 하나의 간극면, 비평면 지지면(16,16'), 그리고 절삭부 또는 공구 팁에 대해서 청소 채널 또는 끝이 막힌 중심 구멍(14)이 형성되도록 하는 하나 이상의 코어를 직접 또는 간접적으로 형성하는 부분과 같은 세부 부분을 구비하는 배열로 이루어진 주형 안으로 주입하고, 이어서 절삭부 또는 공구 팁을 주형 내에서 고화시키고, 그 후 절삭부 또는 공구 팁을 주형으로부터 뽑아내고, 이어서 팁 또는 절삭부를 소결시키고 그라인딩과 같은 마무리 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는 절삭부 제조 방법.

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