KR100764141B1 - 헬리컬 형상 및 홀더를 가진 커팅 인서트 - Google Patents

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마틴 알랜 잭슨
조셉 피. 누치
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Abstract

커팅 도구 인서트 및 그의 홀더가 개시된다. 상기 드릴 인서트는 상기 드릴 인서트가 상기 구멍 형성 과정으로부터 칩들을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 드릴 바디 홀더내에서의 헬리컬 협곡(flutes)들에 대응하는 헬리컬 형상을 가진다. 상기 드릴 인서트는 제 2 단부에 대향하는 제 1 단부를 가지는 드릴 인서트 바디와, 상기 드릴 인서트 바디내에 형성된 다수의 헬리컬 협곡들과 다수의 헬리컬 협곡들 및 상기 드릴 인서트 바디의 제 1 단부의 접합면들에 형성된 다수의 커팅 에지들 및 각각의 헬리컬 협곡내에 형성된 구멍들을 포함하여 이루어진다.

Description

헬리컬 형상 및 홀더를 가진 커팅 인서트{CUTTING INSERT WITH HELICAL GEOMETRY AND HOLDER THEREFOR}
[0001] 본 발명은 금속에 구멍을 천공하기 위한 도구 홀더(tool holder)에 위치되는 커팅 인서트에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상기 드릴 도구 어셈블리가 구멍 형성 과정으로부터 칩들을 효과적으로 제거할 수 있도록 만드는 드릴 바디 홀더내에서의 헬리컬 협곡(flutes)들에 대응하는 헬리컬 형상을 가진 커팅 도구 인서트에 관한 것이다.
[0002] 드릴 시스템은 보통 금속성 제품에 원통형 구멍들을 제공하기 위하여 사용된다. 상기 드릴 시스템의 절단 또는 천공(boring) 동작은 도구 홀더 및 드릴 인서트의 조합과 같은 연장된, 보통 원통형 드릴 도구에 의해 수행될 수 있고, 보통 스페이드(spade)형태 드릴로 언급된 형태와 같은 형태에 선택적으로 부착된다.그런 장치는 상기 도구 홀더의 일단이 상기 홀더를 그의 세로축 주위로 회전시키는 구동 장치내에 안정적으로 장착된 응용예에서 사용될 수 있다. 상기 연장된 도구 홀더의 대향하는 단부에서, 상기 커팅 인서트는 절단될 물체에 결합된다(engages). 대안으로, 상기 제품은 선반의 심압대(tail-stock)등에 있어서 상기 홀더가 위치하는 것과 같이 상기 홀더 및 커팅 인서트에 대해 상대적으로 회전될 수 있다. 또한 상기 도구 및 제품은 서로에 대해 상대적으로 회전될 수 있다. 커팅 인서트들의 사용은 상기 전체 도구 대신에 상기 커팅 표면들의 마모에 따른 상기 인서트의 빠른 변경을 허용하며, 전체 드릴 어셈블리가 아닌 상기 인서트의 간단한 변경에 의해 다양한 다른 천공(boring)에 응용하기 위해 하나의 도구가 사용될 수 있다.
[0003] 종래 기술의 스페이드 형태 커팅 도구들의 한가지 문제점은 보통 평평한 날로 구성된 것이고 상기 홀더는 직선 협곡(flute)을 가지고 구성된다. 상기 홀더를 지나 수세용 채널들(flush channels)과 함께 사용될 때도, 드릴 어셈블리들의 이러한 형태들은 그들의 불량한 칩 제거로 인해 상대적으로 더 낮은 속도로 얕은 구멍들을 뚫는데 가장 적합하다. 헬리컬 협곡들은 칩 제거를 돕기 위하여 보통 트위스트 드릴에 제공된다. 큰 나선(helix) 각도의 협곡들(종종 20도 또는 그 이상)은 높은 드릴링(drilling) 속도로 효과적인 칩 제거를 위하여 사용된다.
[0004] 헬리컬 협곡들의 이익을 가지고 스페이드 형태의 인서트 및 홀더의 다양성과 비용 효과를 결합하기 위하여 종래 기술에서 시도들이 있었지만, 이들 노력은 대체가능한 날(blade) 인서트의 비용 이익을 부정하는 복잡한 형상의 날들 뿐만아니라 복잡하거나 부적당한 날 보유 시스템들을 가져온다. 다른 종래 기술의 시도들은 평평한 드릴 인서트를 수용하기 위하여 상기 드릴 인서트 연결 단부에서 헬리컬 협곡과 직선 협곡의 일부가 결합된다. 그러나, 칩 제거에 의하여, 개선된 성능은 만약 상기 헬리컬 협곡이 상기 커팅 에지(edges)에 인접하면 얻어질 수 있다. 이런 종래 기술 구성에 있어서, 상기 칩들은 먼저 상기 칩 제거시 효율의 저하를 야기하고 상기 도구에 대한 더 느린 커팅 속도를 강제하는 직선 부분에 의해 수송된다. 더욱이, 상기 평평한 커팅 날의 직선 커팅 에지는 절곡된 커팅 에지와 마찬가지로 보통 열을 잘 발산(dissipate)하지 않는다. 만약 상기 지점이 상기 커팅 에지로부터 열을 발산하는 것을 적당하게 수행하지 못한다면, 상기 온도 증진(buildup)은 그 지점을 "연소(burn)" 시킬 것이며 상기 드릴 비트(bit)의 수명을 감소시킬 것이다. 상기 드릴 지점의 날(lip)에서 발생된 열은 부하 및 상기 날이 겪는 스트레스(stresses)에 직접적으로 관련된 것이다. 더욱 더 효과적으로 부하 스트레스를 발산시킬 수록, 상기 드릴 지점의 상기 커팅 에지에서 열이 덜 축적된다.
[0005] 몇몇 종래 기술 인서트들은 방사상으로 절곡된 커팅 에지들을 개발하였다. 그러나, 이들 종래 기술 인서트들은 상기 도구의 동작동안 상기 홀더의 클램프 암들로 직접 칩들을 유도하는데 적합한 것이다. 상기 클램프 암들 및 홀더는 보통 상기 드릴 인서트를 제조하는 데 사용된 경화 카바이드(hard carbide) 물질보다 현저하게 부드러운 강철 재료로 만들어진다. 상기 클램프 암들에 대해 충격을 주는 상기 칩들은 상기 클램프 암들을 침식시키고 마모시킨다. 상기 클램프 암들의 이러한 칩 침식은 상기 홀더의 수명을 현저하게 감소시킨다.
[0006] 따라서, 상기 종래 기술에서의 상기 드릴 인서트 도구에 대해 상기 종래 기술에 있어서 명확하게 된 이런 하나 이상의 단점들을 극복할 필요성이 남아있다.
[0007] 본 발명의 목적은 개선된 스페이드 드릴을 제공하는 것이다. 이들 및 다른 잇점들은 제 2 단부에 대향하는 제 1 단부를 가지는 드릴 인서트 바디, 상기 드릴 인서트 바디내에 형성되며 상기 제 1 단부로부터 제 2 단부로 축방향으로 연장하는 다수의 제 1 헬리컬 협곡들, 상기 다수의 제 1 헬리컬 협곡들 및 상기 드릴 인서트 바디의 제 1 단부사이의 접합면에 형성된 다수의 절곡된 커팅 에지들;을 포함하여 이루어지고, 여기서 상기 드릴 인서트 바디는 적어도 두개의 구멍들을 포함하며, 각각의 구멍은 상기 다수의 제 1 헬리컬 협곡들의 각각의 헬리컬 협곡을 지나 위치되며 상기 드릴 인서트 바디를 지나 상기 드릴 인서트 바디의 대향하는 측면 상에 보통 평평한 부착 표면에 연장되는 것을 특징으로 하는 드릴 인서트에 의해 제공된다.
[0008] 본 발명의 이들 및 다른 잇점들은 제 1 단부, 제 2 단부 및 상기 제 1 단부 및 제 2 단부사이의 원통형 드릴 부분을 가지는 홀더, 여기서 상기 제 2 단부는 드릴링 기계(drilling machine)에 고정적으로 부착되도록 채택된 자루 부분(shank portion)을 포함하고, 상기 제 1 단부는 홀더 슬롯의 적어도 일부에 저면(bottom) 안착 표면을 가지는 홀더 슬롯과 상기 홀더 슬롯의 각각의 측면에 위치된 적어도 하나의 부착 암(attachment arm)을 포함하고, 각각의 부착 암은 그 내부에 형성된 적어도 하나의 구멍(aperture)을 가지며, 상기 원통형 드릴 부분은 그 내부에 형성된 다수의 제 1 헬리컬 협곡들을 가지며; 제 2 드릴 인서트 단부에 대향하는 제 1 드릴 인서트 단부를 가지는 드릴 인서트 바디, 상기 드릴 인서트 바디내에 형성되며 상기 제 1 드릴 인서트 단부로부터 제 2 드릴 인서트 단부로 축방향으로 연장하는 다수의 제 1 드릴 인서트 헬리컬 협곡들, 상기 다수의 제 1 드릴 인서트 헬리컬 협곡들 및 상기 드릴 인서트 바디의 제 1 드릴 인서트 단부사이의 접합면에 형성된 다수의 절곡된 커팅 에지들을 포함하여 이루어진 드릴 인서트로 이루어지고, 여기서 상기 드릴 인서트 바디는 적어도 두개의 구멍들을 포함하며, 각각의 구멍(aperture)은 상기 각각의 드릴 인서트 헬리컬 협곡을 지나 위치되며 상기 드릴 인서트 바디를 지나 상기 드릴 인서트 바디의 대향하는 측면 상에 보통 평평한 부착 표면에 연장되며, 여기서 상기 드릴 인서트는 적어도 두개의 패스너(fasteners)에 의해 상기 홀더에 제거가능하게 고정되며, 각각의 패스너는 상기 다수의 제 1의 드릴 인서트 협곡들의 각각의 드릴 인서트 헬리컬 협곡을 지나 위치되며 상기 드릴 인서트 바디를 지나 상기 홀더의 각각의 부착 암내에 형성된 구멍으로 연장되는 것을 특징으로 하는 드릴 도구 어셈블리에 의해 제공된다.
[0009] 본 발명 및 그의 개발은 도면들을 참조로 하는 실시예들에 따르는 다음내용에서 더 상세하게 설명될 것이다.
[0010] 도 1은 바람직한 실시예에 따른 드릴 도구 어셈블리의 분해 조립도이다;
[0011] 도 2는 상기 조립체와 관련된 상기 홀더의 부분 사시도이다;
[0012] 도 3A-3D는 협곡(flutes)들을 가지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 인서트의 다양한 다른 도면들이다;
[0013] 도 4A-4C는 각각의 면으로부터 외측으로 방사상으로 돌출하는(projecting) 보스(boss)를 가지는 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 인서트의 다양한 다른 도면들이다;
[0014] 도 5A-5C는 각각의 면으로부터 외측으로 방사상으로 돌출하는(projecting) 보스(boss)를 가지는 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 인서트의 다양한 다른 도면들이다;
[0015] 도 6A-6C는 도 5A-5C의 상기 인서트와 함께 사용된 상기 홀더 단부의 다양한 다른 도면들이다;
[0016] 도 7A-7B는 도 5A-5C의 인서트 및 도 6A-6C의 홀더를 사용하는 조립된 드릴 도구 어셈블리의 다양한 다른 도면들이다.
[0017] 본 발명의 실시예를 참조하면, 도 1은 일반적으로 표시된 분해도에서의 드릴 도구 어셈블리(10)를 도시한 것이다. 드릴 도구 어셈블리(10)는 드리 바디(14) 및 그와 관련된 자루(shank)(16)를 가지는 홀더(12)를 포함하여 이루어진다. 상기 바디(14)는 그 내부에 형성된 한 쌍의 헬리컬 협곡들(18)을 포함하여 이루어진다. 상기 홀더(12)는 보통 드릴 인서트(35)를 견고하게 지지하도록 구성된 상기 자루(16)에 대향하는 홀더 단부(20)를 가진 원통 형상이다. 도 2에 도시된 바 와 같이, 상기 홀더 단부(20)는 상기 홀더 단부(26)의 전체 지름을 가로지르거나 또는 적어도 홀더(12)의 상기 회전축(19)의 일반적 위치에서 그의 중심부분을 지나 연장될 수 있는 클램핑 또는 홀더 슬롯(30)을 가진다. 상기 홀더 슬롯(30)은 상기 홀더(12)의 상기 회전축(19)에 상대적으로 실질적으로는 수직 방향으로 위치된 저면 벽(32)을 가진다. 일 실시예에서, 상기 어셈블리(10)는 상기 축(19)에 대해 정확하게 위치되며 상기 홀더 슬롯(30)의 상기 저면 벽(32)으로부터 연장하는 위치 보스(locating boss) 또는 은못(dowel) 핀(24)(도 1 참조)을 더 포함 할 수 있다. 상기 핀(24)은 상기 핀(24)을 위치시키기 위한 압착 피트(press fit) 관계에 있어서 상기 홀더 바디의 상기 축(19)을 따라 슬롯(30)의 상기 저면 벽(32)으로부터 하향 연장하는 구멍(26)내에 위치될 수 있다. 대안으로, 상기 위치 보스 또는 핀(24)은 핀(24)의 대응하는 기능성을 달성하기 위하여 이를 테면 저면 벽(32)으로부터 연장하는 일체형 부재와 같은 다른 방법으로 구성될 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 상기 홀더 슬롯(30)내에서, 드릴 인서트(35)는 그와 관련하여 원하는 드릴 기능을 수행하기 위하여 정확하게 상기 홀더(12)에 대해 위치된다. 이하 자세히 설명되는 것처럼, 상기 인서트(35)는 어셈블리(10)를 이용하여 더욱 효과적인 드릴 동작을 하기 위하여 상기 홀더(12)의 상기 축(19)에 대해 정확하게 위치된 다수의 커팅 표면들을 포함하여 이루어지는 뾰쪽한 외형(point geometry)을 가진다.
[0018] 더욱 상세하게는, 홀더(12)의 실시예는 도 2에 도시되었고, 홀더 슬롯(30) 주위로 연장하는 한 쌍의 부착(attachment) 암들(arms) 또는 클램핑 암들(34)을 포함하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 클램핑 암들(34)은 상기 홀더 슬롯(30)내에 그의 위치내에 상기 드릴 인서트(35)를 고정하기 위하여 스크류(38)(도 1 참조)들을 수용하는 구멍들(36)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 구멍들(36)은 스크류(38)들과 결합하기 위하여 나사가 형성되며, 이하 상세하게 설명되는 것처럼, 홀더 슬롯(30)내의 소정 위치내에 상기 드릴 인서트를 정확하게 위치시키기 위하여 소정의 방식으로 상기 드릴 인서트(35)내에 형성된 스크류 구멍들과 일치된다. 상기 클램프 암들(34) 각각은 또한 드릴 동작을 용이하게 하기 위하여 상기 드릴 인서트의 상기 커팅 표면들에 인접하는 윤활의 적용 및 흐름을 허용하는 윤활 구멍(28) 또는 수세용 채널들을 포함할 수 있다. 상기 클램프 암들(34)은 또한 상기 홀더(12)의 각각의 측면상에 칩 제거를 용이하게 하는 상기 협곡들(18)의 일부를 형성하는 각이지고 절곡된 표면들을 포함할 수 있다. 상기 안착 표면(32)은 또한 평면 표면으로서 설계된 것으로 도시되었다. 도시된 구성에 있어서, 구멍(26)은 상기 설명된 바와 같은 위치 핀(24)을 수용할 상기 축(19)을 따라 슬롯(30)의 상기 안착 표면(32)내에 형성된다.
[0019] 도 3A-3D를 참조하면, 상기 드릴 인서트(35)의 일 실시예가 도시되었다. 상기 드릴 인서트(35)는 상기 인서트(35)가 홀더와 함께 위치되고 안착될 때 보통 아치형(arcuate)의 날의 주변 원통 측면(60) 및 상기 홀더(12)의 회전축(19)의 중심을 가지는 변형된 스페이드 드릴 날을 형성할 것이다. 상기 홀더(12)와 함께 안착될 때, 드릴 인서트(35)는 또한 바람직하게 상기 홀더(12)의 축(19)에 동축을 이루는 회전축을 가질 것이다. 드릴 인서트(35)는 제 2 단부 또는 커팅 단부(82)에 대향하는 제 1 단부 또는 커팅 단부(82)를 가지는 드릴 인서트 바디(37), 및 제 2 측면(88)에 대향하는 제 1 측면(86)을 포함하여 이루어진다. 상기 드릴 인서트 바디(37)의 상기 지지 단부(84)는 보통 평면 표면이고 상기 커팅 단부(82)는 적어도 두개의 커팅 에지들(64)을 가진다. 각각의 측면(86,88)은 부착 표면(92) 및 헬리컬 협곡(98)을 포함한다. 상기 부착 표면(92)은 보통 평면이고 서로 평행하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 주변 원통 측면들(60)은 상기 헬리컬 협곡(98)에 인접하여 헬리컬 마진(61)을 포함할 수도 있다. 상기 드릴 인서트 바디(37)는 적어도 두개의 구멍들(70)을 포함하며, 각각의 구멍은 각각의 헬리컬 협곡(98)을 지나 위치되며 상기 대향하는 측면의 상기 부착 표면(92)으로 상기 드릴 인서트 바디(37)를 지나 연장된다. 상기 헬리컬 협곡들(98)은 상기 홀더의 협곡들(18)의 각도와 동일한 헬리컬 각도로 형성되며, 상기 드릴 인서트가 상기 홀더(12)에 조립될 때 연속하는 협곡을 형성하도록 위치된다. 상기 협곡(98)이 상기 커팅 에지(64)에 인접한다는 사실은 칩을 효과적으로 빠르게 제거하는 결과를 가져온다. 따라서, 상기 헬리컬 협곡(98)(18)은 고속 드릴 속도에서도 상기 드릴 도구 어셈블리(10)가 효과적이고 빠르게 드릴 구멍으로부터 칩들을 제거할 수 있도록 한다. 상기 커팅 에지들(64)은 전형적인 스페이드-형태 날 인서트들에 있어서와 마찬가지로 직선형 커팅 에지보다 더욱 더 효과적으로 열을 발산하는 상기 절곡된 커팅 에지의 장점을 가져오는 상기 커팅 단부(82) 및 상기 인서트(35)의 헬리컬 협곡(98)의 접합면에 의해 형성된다.
[0020] 이전에 언급된 것처럼, 상기 드릴 인서트(35)는 부동 중심(dead center)으로서 알려진 상기 축 중심(62)의 각각의 측면상에서의 그의 상부 표 면(82)상의 절곡된 커팅 에지들(64)을 포함한다. 상기 커팅 에지들(64)은 상기 재료 및/또는 드릴 응용을 위한 상기 바람직한 커팅 표면(64)를 제공하기 위하여 함께 협력하는 다수의 커팅 요소들을 포함할 수 있다. 보통, 상기 인서트(35)는 소정 방향에서 홀더(12)와 관련되어 회전하도록 구동될 때 절단하도록 설계되며 비록 그러한 드릴 날 구성들은 그 분야에 익숙한 기술자에게 잘 알려져 있고 원한다면 본 발명에 함께 사용될 수도 있지만 역으로는 작용하지 않는다.
[0021] 상기 드릴 인서트 구멍들(70)은 헬리컬 협곡(98)내에 형성되며 홀더 슬롯(30)내에 인서트(35)를 확보하도록 클램프 암들(34)내에서 상기 구멍들(36)과 협력하며 안착 표면(32)에 대항하여 안착된다. 추가적으로, 구멍들(70)은 바람직하게는 스크류들 또는 다른 고정 메카니즘(38)상에 대응하는 테이퍼지거나 그와 유사한 표면에 의해 결합되도록 적용된 지지(bearing) 표면으로서 형성된 반침몰(countersunk) 부분을 가지고 형성된다. 상기 스크류(38)의 연장된 클램핑 헤드는 임의의 편리한(convenient) 형태가 될 수 있는데, 상기 도구 홀더(12) 및 인서트(35)내에 상기 유사한 표면들과 대응하기 위하여 예를 들면, 원뿔형(conical), 볼형(ball-shaped), 또는 다른 형태로서 형성될 수 있다. 전형적인 형태에 있어서, 상기 구멍들(36,70) 축들의 오프셋에 의해, 스크류(38)를 이용하여 슬롯(30)내에 인서트(35)를 고정함에 있어서 상기 인서트(35)는 상기 안착 표면(32)에 대해 하방으로 힘을 가할 것이다. 상기 인서트(35)는 그 안에 위치 핀(24)의 위치를 허용하는 위치 슬롯(65)을 포함 할 수 있다. 이런 연결은 참고자료로서 여기에 결합된 공동-소유된 미국 특허번호 제 5,957,635호내에 더욱 자세히 기술되어있다.
[0022] 인서트(35)는 또한 도 3A, 3C 및 3D에 가장 잘 도시된 것처럼 노치 모양(notch feature)(66)을 포함할 수 있다. 노치(66)는 인서트 웨브(insert web)를 가로질러 형성되며 축 중심(62)을 지나 연장하는 조각칼(68)의 일 측면상에 위치된다. 드릴 인서트들 및 트위스트 드릴들의 부정적인 특성은 상기 조각칼이 커팅 에지로서 작용해야만 한다는 것이다. 상기 조각칼(68)은 효과적으로 절단하는 것이 아니라 상기 금속을 변형시키는 음의 경사 각도를 가진다. 이것은 높은 추력(thrust forces)이 요구되며 상기 지점(62)에서 과도한 열이 발생된다. 상기 노치(66)는 상기 인서트(35)의 일측면상에 협곡 형태를 형성하며, 상기 조각칼(68)의 웨브(web) 및 길이를 감소시킨다. 종래 기술의 노치들은 보통 완전한 반구형으로 형성된다. 상기 종래 기술 노치들은 효과적으로 절단하는 것이 아니라 상기 금속을 압출시키거나 변형시키는 중립의(neutral) 커팅 에지들을 제공한다. 도시된 실시예에 있어서, 상기 노치(66)는 상기 노치(66)의 저면에 반지름 골(radiused trough)(42), 상기 골(42)의 리딩(leading) 측면상의 보통 제 1의 평평한 측면(44), 각도 Φ를 형성하는 상기 골(42)의 대향 측면 또는 트레일링(trailing) 측면상의 보통 제 2의 평평한 측면(46)을 가지는 "V"와 같은 형상으로 이루어진다. 종래 기술의 웨브 세분화(web-thining) 기술들처럼, 상기 노치(66)는 또한 상기 노치(66)의 리딩 측면(44)가 상기 커팅 에지(64)의 일부로 절단된 것처럼 상기 커팅 에지(64)의 길이를 감소시킨다. 그러나, 상기 본 발명의 노치(66)는 상기 노치(66)의 리딩 에지(44)가 양의(positive) 경사 각도 커팅 에지(48)를 형성하는 식으로 상기 노치(66)의 상기 골(42)이 축(19)에 대해 굽어진(skewed) 각도에 위치된 것처 럼 형성된다. 그런 노치는 여기에 함께 참고자료로 결합되며, 공동-소유되며, 함께 계류중인(co-pending) 미국 특허출원 일련번호 제09/975,221호(2001년 10월 11일 출원)에 개시된다. 따라서, 상기 노치(66)는 실질적으로 상기 드릴 도구 어셈블리(10)의 상기 효과적인 양의 경사 각도 커팅 에지 길이를 연장시킨다. 상기 다중 커팅 에지들(64,48)은 상기 드릴 도구 어셈블리(10)가 회전할 때 재료를 천공하도록 공격적으로 절삭한다(bite). 추가로, 상기 양의 경사 각도 커팅 에지(48)는 상기 조각칼(68) 근처의 상기 재료를 절삭하는 공격적인 형상을 제공함으로써 상기 드릴 도구 어셈블리(10)의 자기-중심잡기(self-centering)를 향상시킨다. 상기 음의 또는 중립의 종래 기술 웨브 세분화 기술들은 절단될 재료의 표면을 따라 상기 드릴 포인트(drill point)가 "진행(walk)"하도록 허용하며, 이로인해 원하는 위치로부터 상기 드릴이 이동되거나 드릴 구멍 입구가 종 모양의 입구(bell-mouthing)를 가지도록 한다.
[0023] 도 4A-4C를 참조하면, 드릴 인서트(35')의 또 다른 실시예가 도시된다. 드릴 인서트(35')는 각각의 표면 측면(86')(88')의 중심 부분으로부터 외측으로 방사상으로 돌출되는 보스(102)를 포함한다. 각각의 보스(102)는 상기 대향하는 측면상의 표면(104)에 평행하게 위치된 방사상의 가장 바깥쪽의(outermost) 표면(104)을 가질 것이다. 상기 보스(102)는 상기 부착 표면(92')을 가로질러 연장하는 제 1 표면(105)을 포함하며 상기 인서트(35')의 회전축에 평행하거나 가로질러 형성될 수 있다. 상기 보스들(102)의 연장부는 상기 드릴 인서트(35')상에 제 2 헬리컬 협곡 부분(106)의 형성을 허용한다. 상기 제 2 헬리컬 협곡 부분(106)은 상기 드릴 인서트 헬리컬 협곡(98')에 인접하여 형성되고 산마루(ridge)(108)에 의해 분리된다. 상기 헬리컬 협곡(98')과 결합하는 제 2 헬리컬 협곡(106)은 더 넓은 협곡을 제공하며 상기 드릴 인서트(35')의 동작 동안 칩 형성시 소용돌이를 더욱 허용한다. 상기 두개의 협곡들(98',106)사이의 산마루(108)는 칩 브레이커로서 작용한다. 상기 칩은 리딩(leading) 헬리컬 협곡(98')을 따라 형성되며, 상기 산마루(108)는 상기 칩을 차단하며, 더 작은 칩들이 상기 드릴 인서트(35')의 동작 동안 상기 구멍으로부터 더욱 쉽게 제거되도록 한다. 상기 보스(102)의 다른 잇점은 칩 부식으로부터 상기 홀더의 클램프 암들을 보호하는 것이다. 상기 보스(102)는 상기 클램프 암의 특정 부분을 차폐시킨다. 추가로, 상기 드릴 인서트(35')의 상기 보스(102) 형상은 칩 부식을 제거하며 상기 홀더의 수명을 연장시킨다.
[0024] 본 발명의 상기 드릴 인서트의 또 다른 실시예가 도 5A-5C에 도시된다. 인서트(35")는 이전의 실시예의 인서트(35')와 다른데, 상기 인서트(35")의 제 2 단부(84")의 평평한 표면내에 위치 슬롯을 가지지 않는다. 상기 홀더에 상기 드릴 인서트(35")를 적당하게 위치시키기 위하여, 상기 드릴 인서트(35")는 각각의 표면 측면(86")(88")의 중심 부분으로부터 외측으로 방사상으로 돌출되는 위치 보스(110)를 포함한다. 이전의 실시예와 유사하게, 각각의 보스(110)는 상기 대향하는 측면상의 표면(114)에 평행하게 위치된 방사상의 가장 바깥쪽의(outermost) 표면(114)을 가질 것이다. 상기 보스(110)는 상기 부착 표면(92")을 가로질러 연장하는 제 1 위치 표면(125)을 포함하며 상기 인서트(35")의 회전축에 평행하거나 가로질러 형성될 수 있다. 이전의 실시예에서와 마찬가지로, 상기 보스들(110)의 연장 부는 상기 드릴 인서트(35")상에 제 2 헬리컬 협곡 부분(116)의 형성을 허용한다. 상기 제 2 헬리컬 협곡 부분(116)은 상기 드릴 인서트 헬리컬 협곡(98")에 인접하여 형성되고 산마루(ridge)(118)에 의해 분리된다. 상기 헬리컬 협곡(98")과 결합하는 제 2 헬리컬 협곡(116)은 더 넓은 협곡을 제공하며 상기 드릴 인서트(35")의 동작 동안 칩 형성시 소용돌이를 더욱 허용한다. 상기 두개의 협곡들(98,116)사이의 산마루(118)는 칩 브레이커로서 작용한다. 상기 칩은 리딩(leading) 헬리컬 협곡(98)을 따라 형성되며, 상기 산마루(118)는 상기 칩을 차단하며, 더 작은 칩들이 상기 드릴 인서트(35")의 동작 동안 상기 구멍으로부터 더욱 쉽게 제거되도록 한다. 상기 보스(110)의 다른 잇점은 칩 부식으로부터 상기 홀더(12')의 클램프 암들(34')을 보호하는 것이다.
[0025] 도 6A-6C를 참조하면, 상기 홀더(12')는 상기 홀더(12')상의 상기 드릴 인서트(35")의 위치에 있어서 홀더(12)와는 다르다. 홀더(12')는 홀더 단부(20')에 홀더 슬롯(30')주위에 연장하는 한 쌍의 부착 암들(34')을 포함한다. 상기 홀더(12')의 각각의 부착 암(34')은 상기 드릴 인서트(35")가 상기 홀더 슬롯(30')내에 적당하게 위치되도록 보장하기 위하여 상기 드릴 인서트(35")의 상기 위치 보스(110)에 대응하여 그 내부에 형성된 위치 리세스(recess)(136)를 포함한다. 상기 홀더(12')는 또한 헬리컬 협곡(18'), 상기 헬리컬 협곡(18')에 인접하는 제 2 헬리컬 협곡(19)을 포함하며 산마루(17)에 의해 분리된다.
[0026] 상기 드릴 도구 어셈블리(10')는 조립된 상태가 도 7A-7B에 도시된다. 상기 드릴 도구 어셈블리(10')는 보통 동일한 헬리컬 각도를 가지며 상기 드릴 인서트(35")의 제 1 단부로 연장되는 연속적인 헬리컬 협곡을 형성하도록 상기 인서트(35")의 상기 헬리컬 협곡(98"),(116)들이 상기 홀더(12')의 헬리컬 협곡들(18'),(19)와 결합하는 것을 보여준다. 상기 홀더(12')는 또한 다수의 랜드들(lands)(148)을 포함하여 이루어지며, 각각의 랜드(148)는 상기 홀더(12')의 상기 헬리컬 협곡들(18')사이에 형성된다. 상기 드릴 인서트(35")의 주변 원통형 표면(60")은 상기 랜드(60")가 상기 드릴 인서트(35")의 제 1 단부에 연장하는 식으로 보통 상기 홀더(12')의 상기 랜드들(148)에 대응하는 드릴 인서트 랜드 부분을 형성한다. 상기 드릴 인서트 랜드 부분(60")은 인서트 헬리컬 협곡(98")에 인접하는 상기 주변 원통형 표면의 리딩 단부상에 형성된 헬리컬 마진(margin)(61")을 포함할 수 있다.
[0027] 상기 드릴 인서트는 예를 들면 카바이드(carbide), 서밋(cermit), 세라믹, 단결정 및 다결정 다이어몬드 또는 질화붕소(boron nitride)와 같은 소결된(sintered) 금속성 경재료(hard material)로 만들어진 것으로 고려되었다. 그러나, 상기 드릴 인서트는 또한 고속도강(high speed steel)으로 구성될 수도 있다.
[0028] 비록 본 발명은 상기와 같이 자세히 설명되었지만, 상기한 내용은 예시적인 것이고 단지 실시예이며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명의 청구범위 및 내용은 첨부된 청구범위에 의해서만 정의되어야 한다.

Claims (23)

  1. 제 2 단부에 대향하는 제 1 단부를 가지는 드릴 인서트 바디;
    상기 드릴 인서트 바디내에 형성되며 상기 드릴 인서트 바디의 두께와 관련해서는 내측으로 상기 제 2 단부를 향하여는 하방으로(downwardly) 상기 제 1 단부로부터 제 2 단부로 축방향으로 연장하는 다수의 제 1 헬리컬 협곡들;
    상기 다수의 제 1 헬리컬 협곡들 및 상기 드릴 인서트 바디의 제 1 단부사이의 접합면에 형성된 다수의 절곡된 커팅 에지들;을 포함하여 이루어지고, 상기 다수의 헬리컬 협곡들은 상기 절곡된 커팅 에지들로 연장되며,
    여기서 상기 드릴 인서트 바디는 적어도 두개의 구멍들을 포함하며, 각각의 구멍은 상기 다수의 제 1 헬리컬 협곡들의 각각의 헬리컬 협곡을 지나 위치되며 상기 드릴 인서트 바디를 지나 상기 드릴 인서트 바디의 대향하는 측면 상에 전체적으로 평평한 부착 표면에 연장되는 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디는 다수의 제 2 헬리컬 협곡들을 더 포함하여 이루어지며, 다수의 제 2 헬리컬 협곡들의 각각의 협곡은 상기 다수의 제 1 헬리컬 협곡들의 각각의 헬리컬 협곡에 인접하여 형성된 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디는 다수의 보스들을 더 포함하여 이루어지며, 각각의 보스는 상기 드릴 인서트 바디의 중심 부분으로부터 방사상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디의 제 1 단부는
    상기 커팅 에지들사이에 형성된 웨브(web); 및
    상기 웨브의 일측면상에 형성된 웨브 세분화 노치(web thining notch);를 더 포함하여 이루어지고,
    각각의 노치는 양(positive)의 경사 각도를 가지는 노치 커팅 에지를 형성하는 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 웨브 세분화 노치는 보통 "V" 자 모양으로 형성된 단면(cross-section)을 가지는 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 노치 커팅 에지(notch cutting edge)는 상기 노치의 적어도 하나의 평평한 측면 벽에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 각각의 노치는 상기 노치의 정점(apex)에서 반지름(radius)을 가지며 실질적으로 평면 측면 벽들로 변화하는(transitioning) "V"의 형태의 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디는 다수의 주변 원통형 표면들을 더 포함하여 이루어지며, 각각의 표면은 드릴 인서트 랜드(land) 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  9. 제 8 항에 있어서, 각각의 드릴 인서트 랜드 부분은 상기 다수의 헬리컬 협곡들의 헬리컬 협곡에 인접하는 상기 주변 원통형 표면의 상기 선도하는(leading) 측면상에 형성된 헬리컬 마진(margin)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디의 제 2 단부는 그 내부에 적어도 하나의 위치 리세스(locating recess)를 가지는 보통 평평한 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디는 상기 인서트의 회전축에 평행하게 형성되고 상기 드릴 인서트 바디의 각각의 부착 표면을 가로질러 형성된 다수의 위치 표면들을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디는 상기 인서트의 회전축을 가로질러 형성되고 상기 드릴 인서트 바디의 각각의 부착 표면을 가로질러 형성된 다수의 위치 표면들을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디는 소결된 금속성 경재질(hard material)로 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디는 카바이드(carbide), 서밋(cermit), 세라믹, 단결정(monocrystalline) 및 다결정(polycrystalline) 다이어몬드, 및 고강도 강철(high speed steel) 및 질화붕소(boron nitride)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 드릴 인서트.
  15. 제 1 단부, 제 2 단부 및 상기 제 1 단부 및 제 2 단부사이의 원통형 드릴 부분을 가지는 홀더, 여기서 상기 제 2 단부는 드릴링 기계(drilling machine)에 고정적으로 부착되도록 채택된 자루 부분(shank portion)을 포함하고, 상기 제 1 단부는 홀더 슬롯의 적어도 일부에 저면(bottom) 안착 표면을 가지는 홀더 슬롯과 상기 홀더 슬롯의 각각의 측면에 위치된 적어도 하나의 부착 암(attachment arm)을 포함하고, 각각의 부착 암은 그 내부에 형성된 적어도 하나의 구멍(aperture)을 가지며, 상기 원통형 드릴 부분은 그 내부에 형성된 다수의 제 1 헬리컬 협곡들을 가지며;
    제 2 드릴 인서트 단부에 대향하는 제 1 드릴 인서트 단부를 가지는 드릴 인서트 바디, 상기 드릴 인서트 바디내에 형성되며 상기 드릴 인서트 바디의 두께와 관련해서는 내측으로 상기 제 2 단부를 향하여는 하방으로(downwardly) 상기 제 1 드릴 인서트 단부로부터 제 2 드릴 인서트 단부로 축방향으로 연장하는 다수의 제 1 드릴 인서트 헬리컬 협곡들, 상기 다수의 제 1 드릴 인서트 헬리컬 협곡들 및 상기 드릴 인서트 바디의 제 1 드릴 인서트 단부사이의 접합면에 형성된 다수의 절곡된 커팅 에지들을 포함하여 이루어진 드릴 인서트로 이루어지고, 상기 다수의 헬리컬 협곡들은 상기 절곡된 커팅 에지들로 연장되며, 여기서 상기 드릴 인서트 바디는 적어도 두개의 구멍들을 포함하며, 각각의 구멍(aperture)은 상기 각각의 드릴 인서트 헬리컬 협곡을 지나 위치되며 상기 드릴 인서트 바디를 지나 상기 드릴 인서트 바디의 대향하는 측면 상에 전체적으로 평평한 부착 표면에 연장되며,
    여기서 상기 드릴 인서트는 적어도 두개의 패스너(fasteners)에 의해 상기 홀더에 제거가능하게 고정되며, 각각의 패스너는 상기 다수의 제 1의 드릴 인서트 협곡들의 각각의 드릴 인서트 헬리컬 협곡을 지나 위치되며 상기 드릴 인서트 바디를 지나 상기 홀더의 각각의 부착 암내에 형성된 구멍으로 연장되는 것을 특징으로 하는 드릴 도구 어셈블리.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 다수의 제 1의 협곡들의 각각의 헬리컬 협곡은 보통 동일한 헬리컬 각도를 가지는 단일의 헬리컬 협곡을 형성하도록 상기 다수의 제 1 드릴 인서트 협곡들의 대응하는 드릴 인서트 헬리컬 협곡과 결합하는 것을 특징으로 하는 드릴 도구 어셈블리.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디는 다수의 제 2 드릴 인서트 헬리컬 협곡들을 더 포함하여 이루어지며, 상기 다수의 제 2의 드릴 인서트 헬리컬 협곡들의 각각의 드릴 인서트 헬리컬 협곡은 상기 다수의 제 1의 드릴 인서트 헬리컬 협곡들의 각각의 드릴 인서트 헬리컬 협곡에 인접하여 형성되며, 상기 홀더는 다수의 제 2의 헬리컬 협곡들을 더 포함하여 이루어지며, 상기 다수의 제 2의 헬리컬 협곡들의 각각의 헬리컬 협곡은 상기 다수의 제 1 헬리컬 협곡들의 각각의 헬리컬 협곡에 인접하여 형성된 것을 특징으로 하는 드릴 도구 어셈블리.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디는 다수의 위치 보스(locating boss)들을 더 포함하여 이루어지며, 각각의 보스는 상기 드릴 인서트 바디의 중심 부분으로부터 방사상으로 연장되며 상기 홀더의 각각의 부착 암에 형성된 대응하는 위치 리세스(recess)와 결합가능한(engageable) 것을 특징으로 하는 드릴 도구 어셈블리.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 홀더는 다수의 랜드(land)들을 가지며,각각의 랜드는 다수의 제 1 헬리컬 협곡들사이에 형성되며, 여기서 상기 드릴 인서트 바디는 상기 랜드가 상기 드릴 인서트 바디의 제 1 단부로 연장되는 식으로 상기 홀더의 상기 랜드들에 보통 대응하는 드릴 인서트 랜드 부분을 형성하는 주변 원통형 표면들을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 드릴 도구 어셈블리.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 드릴 인서트 바디의 제 1 단부는
    상기 적어도 두개의 커팅 에지들사이에 형성된 웨브(web); 및
    상기 웨브의 일측면상에 형성된 웨브 세분화 노치(web thining notch);를 더 포함하여 이루어지고,
    각각의 노치는 양(positive)의 경사 각도를 가지는 노치 커팅 에지를 형성하는 것을 특징으로 하는 드릴 도구 어셈블리.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 홀더 슬롯은 상기 저면 안착 표면으로부터 연장하는 위치 보스를 포함하며 상기 드릴 인서트 바디의 제 1 단부는 상기 저면 안착 표면에 대항하여 상기 인서트가 안착되도록 허용하기 위하여 상기 저면 안착 표면의 상기 위치 보스와 협력하는(cooperate) 적어도 하나의 리세스를 가지는 것을 특징으로 하는 드릴 도구 어셈블리.
  22. 제 15 항에 있어서, 상기 홀더는 적어도 하나의 수세용(flushing) 채널을 포함하는 것을 특징으로 드릴 도구 어셈블리.
  23. 제 15 항에 있어서, 상기 위치 보스는 제 1 및 제 2 단부를 가지는 핀이며, 여기서 상기 제 1 단부는 상기 홀더 슬롯내에 형성된 보어(bore)내에 수용되고, 상기 제 2 단부는 상기 홀더 슬롯의 상기 저면 안착 표면으로부터 소정 거리만큼 연장된 것을 특징으로 하는 드릴 도구 어셈블리.
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