KR101400751B1 - 인덱서블 인서트 드릴 및 인덱서블 인서트 드릴용 중심인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외주 절삭 인서트 (3) 및 중심 인서트 (2) 를 갖춘 드릴 본체를 갖는 인덱서블 인서트에 관한 것이고, 중심 인서트는 바닥 표면 (14), 후방 단부 지지 표면 (16), 분할 벽 (24) 의 측면 지지 표면 (15), 및 드릴 본체의 외피 표면 (6) 에 근접한 테두리 (13) 의 내측에 의해 범위가 정해지는 중심 포켓 (11) 에 장착된다. 중심 인서트 (2) 는 기다란 기본 형상을 갖고 서로 반대편에 있는 짧은 단부, 반대편에 있는 단부 표면 사이에서 뻗어 있는 길이방향 측면 접촉 표면 (36) 에 칩 제거 절삭날 (35) 을 포함한다. 본 발명에 따르면, 기울어진 중간 표면 (39) 이 각 긴 측면 표면과, 중간 표면이 절삭 인서트의 단부에 대해 테이퍼 형상을 갖는 단부 표면 사이에 형성된다. 게다가, 중심 포켓 (11) 은 드릴 본체의 중심 축선 (C1) 에 대해 적당한 예각으로 기울어져 있다. 이러한 방식으로, 드릴은 중심 인서트의 강도와 기능성 및 각각 위험하게 되는 드릴 본체 없이 매우 작은 구멍 직경으로 만들어질 수 있다.

게다가, 본 발명은 중심 인서트 그 자체에 관한 것이다.

Description

인덱서블 인서트 드릴 및 인덱서블 인서트 드릴용 중심 인서트{AN INDEXABLE INSERT DRILL AND A CENTRE INSERT THEREFOR}

제 1 양태에서, 본 발명은 칩 제거 기계가공용으로 의도된 드릴과, 한편으로 중심 축선을 중심으로 회전할 수 있고 후방 단부 및 전방 단부를 가지며 인서트 포켓을 각각 갖는 두 개의 칩 플루트 (flute) 가 카운터싱크 되어 있는 외피 표면이 상기 전방 단부로부터 후방으로 뻗어있는 드릴 본체, 다른 한편으로는 두 개의 교체 가능한 절삭 인서트, 즉 외주 포켓에 장착된 외주 절삭 인서트와 인덱서블하고 드릴 본체의 전방 단부에서 개방되고 바닥면, 후방 단부 지지표면, 중앙 분할 벽의 측면 지지표면, 및 외피 표면에 인접한 테두리의 내측에 의해 범위가 정해지는 중심 포켓에 장착되는 중심 인서트를 포함하고, 중심 인서트는 상부측 및 하부측을 포함하고 그 사이에 조임 나사를 위한 관통공이 뻗어 있고, 구멍의 중심 축선과 일치하는 가상의 길이 방향 중앙면에 대해 거울 대칭적인 기다란 기본 형상을 갖고, 서로에 대해 그리고 중앙면에 대하여 평행한, 두 개의 서로 반대편에 있는 길이방향 측 접촉 표면 중 하나가 중심 포켓의 측면 지지 표면에 대하여 가압되고, 그 외의 중심 인서트의 짧은 단부에서 칩 제거 절삭날에 인접하게 형성되는 두 개의 반대편에 있는 단부 표면 중 하나는 중심 포켓의 단부 지지 표면에 대하여 가압되는 드릴에 관한 것이다.

다른 양태에서, 본 발명은 또한 본 발명의 종류의 인덱서블 인서트 드릴을 위한 중심 인서트에 관한 것이다.

절삭 또는 칩 제거 기계가공과 같이, 특히 회전 가능한 공구의 설계는 경제적인 본질뿐만 아니라 상반되는 기술적 요구 사이의 일정한 타협과 관계가 있다. 근래의 절삭 공구는 대부분 기본 본체와 하나 이상의 단단한 절삭 인서트 또는 완전히 사용된 후에 폐기될 수 있는 마모 본체로 구성된다. 이러한 방식으로, 비교적으로 값비싼 기본 본체의 장기간의 사용이 가능하게 된다 (예컨대 10 ~ 30 인서트 교체). 공구상에 이루어진 다수의 조건 및 요구사항 가운데, 이하의 것 : 정확도, 표면 질, 반복성 및 속도에 대한 좋은 기계가공 결과, 절삭 인서트뿐만 아니라 기본 본체의 제조의 저렴한 가격, 강한 응력과 빠른 이송을 견디기 위한 공구의 큰 강도, 양호한 칩 제어 등이 간단하게 언급되어야 한다.

절충의 필요성이 교체 가능한 절삭 인서트를 사용하는 종류 및 당업자들이 인덱서블 인서트 드릴이라고 부르는 종류의 드릴을 디자인하는데 있어서 특히 명백해지고 있다. 대형 또는 중간 크기의 구멍 직경을 갖는 인덱서블 인서트 드릴은 이미, 예컨대 칩 제어, 균형 맞춤, 칩 제거 능력에 대한 드릴링 작업의 복잡한 특성의 결과로서, 그리고 드릴 본체의 상이한 부분에서의 회전 속도가 외주에서의 최대값에서 드릴 본체의 중심에서 0 으로 감소하는 것의 결과로서 정교한 균형 잡기를 초래한다. 하지만, 작은 구멍, 즉 작은 직경을 갖는 구멍을 위한 인덱서 블 인서트 드릴이 제조될 때, 어려움은 특히 심각하게 된다. 이미 공간상의 이유로, 작은 구멍을 위한 드릴 본체의 절삭 인서트와 포켓 양쪽 모두는 매우 작게 만들어질 수 없다. 즉, 절삭 인서트가 비교적 튼튼하게 제조된다면, 이는 기본 본체 내의 인서트 포켓을 감싸는 재료의 가격에 의한 것이고, 즉 후에는 약하게 될 것이다. 반대로 말하면, 절삭 인서트의 재료 (초경합금) 의 양을 줄이면 이를 약하게 만든다. 작은 인덱서블 인서트 드릴에서, 개별 절삭 인서트가 부속 포켓에 고정되는 방법은 절삭 인서트의 구멍에 원추형으로 넓어지는 그 헤드 (head) 를 가져야 하는 나사에 의해 이를 고정하는 방법뿐일 정도로 더욱 특별한 제한이 있다. 강도의 이유를 위한 다른 것들 가운데, 상기 나사는 절삭 인서트의 폭은 어떤 최소 크기보다 더 작게 될 수 없는 것을 의미하는 어떤 최소 직경 (〉1.8 ㎜) 을 가져야만 한다. 또한, 중심 인서트는 중심 인서트와 구멍 벽 사이의 칩 멈춤의 위험을 방지하기 위하여, 드릴링 작업 시 중심 인서트와 구멍 벽 사이의 공간을 채우는, 반경방향으로 외부 테두리 내측에 보호되어야 한다.

실제로, 상기에 지적된 어려움과 제한은 종래에 알려진 최초에 언급된 종류의 인덱서블 인서트 드릴은 12.7 ㎜ 이하의 직경으로 만들어지는 것이 불가능했다는 것을 의미한다. 특허 문헌에서, 2 중 또는 4 중 인덱서블 중심 인서트를 갖는 두꺼운 그리고 중간 두께 인덱서블 인서트 드릴이, 예컨대 US 6527486, WO 03/099494 및 WO 03/099495 에 기재되어 있다.

이와 관련하여, 얇은 드릴 본체 내의 공간의 부족은 중심 인서트와 그 포켓에 대하여 가장 큰 문제이지만, 외주 절삭 인서트와 그 포켓에 대해서는 덜하다는 것이 지적되어야 한다. 따라서, 외주 포켓은 드릴 본체의 외피 표면에서 개방될 수 있을 뿐 아니라, 개방되어야 한다. 하지만, 중심 포켓은 드릴 본체의 전방 단부 표면에서만 개방되어야 하며 중심 인서트와 생성된 구멍 벽 사이의 칩 멈춤을 회피하기 위해 외피 표면에 근접한 보호 테두리의 내측에 위치되어야 한다.

본 발명의 주 목적은 작은 구멍 직경, 즉 12.7 ㎜ 이하의 직경을 갖고 신뢰할 수 있게 작동하는 인덱서블 인서트 드릴의 제조를 위한 설계 조건을 제공하는 것이다. 첫 번째로, 12 ㎜ 의 직경으로 만들어질 수 있는 드릴을 설계하는 것이 목표이다. 이는

a) 절삭 인서트의 강도 및 수명

b) 드릴 본체의 강성 및 강도

c) 드릴의 균형 맞춤

d) 조임 나사의 치수

의 저하 없이 달성되어야 한다.

본 발명에 따르면, 상기 언급한 목적은 청구항 1 의 특징부에 기재된 특성을 갖는 드릴에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 드릴의 바람직한 실시형태는 또한 종속 청구항 2 ~ 11 에 기재되어 있다.

다른 양태에서, 본 발명은 또한 중심 인서트 그 자체에 관한 것이다. 이 중심 인서트의 특징은 청구항 12 에 나타나 있다. 본 발명에 따른 중심 인서트의 바람직한 실시형태가 또한 종속 청구항 13 ~ 19 에 기재되어 있다.

이론적으로, 작은 구멍을 위한 인덱서블 인서트 드릴을 제공하는데 있어 기본적인 문제는 단순히 중심 인서트를 더 얇게 만들고 이를 드릴 본체의 중심 축선 에 평행하게 위치하는 것에 의해 해결될 수 있다. 이러한 방식으로, 저항력이 있는 보호 테두리가 중심 포켓 외측에 유지될 수 있다. 두 개의 절삭 인서트뿐만 아니라 대략 12 ㎜ (또는 그 이하) 의 공간 내에 수용되어야 하는 드릴 본체의 주변 재료 때문에, 이러한 절삭 인서트는 하지만 너무 약하게 되고, 특히 나사 구멍을 둘러싸는 얇은 부분이 약하게 된다. 다른 대안은 충분히 넓고 강한 절삭 인서트를 사용하고 두 개의 포켓을 분리하는 분할 벽뿐만 아니라 보호 테두리에 존재하는 재료 (일반적으로 강) 를 줄이는 것이다. 하지만, 이 대안도 실제 실현될 수 없는데, 이러한 재료의 감소는 드릴 본체의 전방 단부의 강성 및 강도를 위태롭게 하기 때문이다. 마지막에 언급된 대안은 중심 포켓이 중심 축선에 대해 기울어져 있더라도 편리하지 않은데, 이는 보호 테두리가 너무 얇게 되거나 또는 부분적으로 잘려나가기 때문이다.

본 발명에 따라, 절삭 인서트의 두 개의 측면 지지 표면을 연장하여 둔각으로 기울어진 중간 표면을 형성함으로써, 절삭 인서트는 그 서로 반대편의 두 짧은 단부에서 테이퍼 형상을 갖는다. 이는 절삭 인서트는 그의 가장 민감한 부분, 즉 나사 구멍에 근접한 중간 부분에서 요구되는 폭과 강도를 유지할 수 있다는 것을 의미한다. 드릴 본체의 중심 축선에 대한 절삭 인서트의 적절한 기울기와 조합하여, 이 테이퍼 단부 형상은 한편으로는 절삭 인서트의 넓은 중간 구역을 수용하기에 충분히 크고 다른 한편으로는 드릴 본체 내의 재료의 받아들일 수 없는 희생을 요구하지 않는 방식으로 위치되고 형성될 수 있는 중심 포켓을 제공하는데 사용될 수 있다. 다시 말하면, 중심 포켓은 드릴 본체의 전방 단부의 강성 및 강도에 불리한 영향을 미치지 않고 형성될 수 있다.

본 발명에 의하여 소형 구멍 직경을 갖고 신뢰할 수 있게 작동하는 인덱서블 인서트 드릴의 제조를 위한 디자인 조건을 제공할 수 있다.

우선, 한편으로는 기본 본체 또는 드릴 본체 (1) 를 포함하고 다른 한편으로는 두 개의 절삭 인서트 (2, 3) 를 포함하는 인덱서블 인서트 드릴을 나타내는 도 1 및 2 를 참조한다. 인서트 (2) 는 중심 인서트이고 인서트 (3) 는 외주 절삭 인서트이다. 드릴 본체 (1) 는 중심 축선 (C1) 주위를 회전 방향 (R) 으로 회전 가능하고, 다수의 부분 표면으로 구성된 끝면으로 나타내어진 전방 단부 (5) 뿐만 아니라 후방 단부 (4) 를 포함한다. 전방 단부 (5) 로부터 후방 방향으로, 외피 표면 (6) 이 드릴 본체의 전방, 원통부 (7) 상에서 뻗어 있다. 상기 전방 생크형 부분 (7) 은 칼라 (8) 에서 끝나며, 이 칼라는 기계 (도시되지 않음) 에 고정될 수 있는 고정부의 형태인 후방부 (9) 에 연결되어 있다. 상기 부분 (7) 에서, 두 개의 칩 플루트 (10a, 10b) 가 형성되고, 이 경우에는 이들 플루트는 나선형이고 드릴 본체의 전방 단부 (5) 로부터 칼라 (8) 까지 뻗어 있다.

적절한 드릴 본체 (1) 는 중심체이고, 예컨대 강으로 제조될 수 있고 (하지만 그럴 필요는 없다) 절삭 인서트 (2, 3) 는 초경합금 등과 같은 더 단단하고 더 내마모성인 재료로 제조된다. 가격의 이유로, 실제로는 강이 드릴 본체 (1) 의 기본 재료로서 바람직하다.

드릴 본체의 전방 단부 (5) 의 바로 부근에는, 두 개의 절삭 인서트를 수용하기 위한 포켓, 즉 중심 인서트 (2) 를 위한 중심 포켓 (11) 과 외주 절삭 인서트 (3) 를 위한 외주 포켓 (12) 이 형성된다. 두 개의 포켓은 전방 단부 표면에서 개방되어 있다. 하지만, 중심 포켓 (11) 이 테두리 (13) 를 통해 외피 표면으로부터 이격되어 있는 반면, 외주 포켓 (12) 은 또한 외피 표면 (6) 에서 개방되어 있는 점에서 포켓 사이에는 차이점이 있다.

중심 포켓 (11) 의 특성을 자세하게 도시하는 도 3 및 도 4 를 참조한다. 더 정확하게는, 포켓 (11) 은 상기 언급한 테두리 (13) 의 내면 (17) 뿐만 아니라, 평면 표면 (14) 의 형태의 바닥, 길이방향 측면 지지 표면 (15), 후방 단부 지지 표면 (16) 에 의해 범위가 정해진다. 포켓의 두 개의 내부 또는 축선방향 후방 코너에는, 여유 공간 (18, 19) 이 형성되어 있고, 중심 인서트 (2) 의 두 개의 비활성 코너가 기본 본체와 접촉하지 않고 상기 여유 공간에 수납될 수 있다. 두 개의 지지 표면 (15, 16) 은 유리하게는 평면이고 바닥 표면 (14) 과 둔각을 형성한다. 바닥 표면 (14) 에는, 내부 나사산, 즉 암나사산을 갖는 구멍 (20) 이 개구되어 있다. 구멍 (20) 의 중심 축선은 C2 로 나타내어진다 (도 2 참조).

외주 절삭 인서트 (3) 및 그 포켓 (12) 은 본 발명의 내용에서 부수적인 것이다. 하지만, 도 4 를 참조하여, 외주 포켓 (12) - 중심 포켓과 유사한 - 은 평면 바닥 표면 (21), 길이방향 측면 지지 표면 (22) 및 가로 후방 단부 지지 표면 (23) 에 의해 범위가 정해지는 것이 지적되어야 한다. 도 4 에서, 두 개의 포 켓 (11, 12) 은, 단면이 케이크 조각 형상으로 된 두 재료 구역 (바) (25, 26) 사이에 뻗어 있는 분할 벽 (24) 에 의하여 반대편에 있는 칩 플루트 (10a, 10b) 로부터 이격되어 있는 것을 또한 알 수 있다. 더 정확하게는, 분할 벽 (24) 은 중심 포켓 (11) 을 외주 포켓 (12) 으로부터 후방 방향으로 뻗어 있는 칩 플루트 (10b) 로부터 분리시키고, 그 역도 가능하다.

도 2 에서, 어떻게 두 개의 절삭 인서트 (2, 3) 가 나사 (27) 를 통해 고정될 수 있는 지를 나타낸다. 상기 나사는 어떠한 절삭 인서트에도 사용될 수 있게 유리하게 서로 동일하다. 각 나사는 원뿔 형상을 갖는 헤드 (30) 뿐만 아니라, 수형 나사산 (29) 을 갖는 원통형 생크 (28) 를 포함한다. 더 정확하게는, 헤드는 키 그립 (51) 뿐만 아니라, 각 절삭 인서트의 구멍에 있는 상호 작용 원뿔 표면에 대하여 가압될 수 있는 원뿔 표면 (31) 을 포함한다.

나타낸 드릴이 지금까지 설명되었듯이, 드릴은 구조적인 점에서 일반적인 디자인과 관련된 종래에 알려진 (예컨대, US 6527486 에 의해) 것과 본질적으로는 같다. 하지만, 종래에 지적되어 왔듯이, 알려진 드릴은 12.7 ㎜ 이하의 구멍 직경을 갖도록 설계되는 것이 허락되지 않았다. 이에 대한 결정적인 이유는, 종래의 드릴의 중심 인서트는 서로 반대편에 있는 칩 제거 절삭날 사이에서 내내 동일한 폭의 형상을 가졌기 때문이다.

이제 본 발명에 따른 중심 인서트 (2) 의 특성을 도시하는 확대된 크기의 도 5 ~ 8 을 참조한다. 절삭 인서트는 상부측 (32) 과 하부측 (33) 을 포함하고, 그 사이에 중심 축선이 C3 로 나타내어진 관통공 (34) 이 뻗어 있다. 또한, 절 삭 인서트는 적어도 폭 (W) 보다 다소 더 큰 총 길이 (L1) 를 가짐으로써 기다란 기본 형상을 갖는다. 더 정확하게는, 형상은 구멍 (34) 의 중심 축선 (C3) 이 일치하는 가상의, 길이방향 중앙 평면 (P) (도 5 및 7 참조) 에 대해 거울 대칭형이다 (거울 대칭형이란, 두 개의 절삭 인서트 윤곽의 두 절반부 중 하나 - 예컨대, 도 7 의 우측 절반부 - 가 거울 역전된다면, 두 개의 절반부는 중앙 평면 (P) 에 대해 대칭적으로 되는 것으로 이해되어야 한다). 절삭 인서트의 두 개의 반대편에 있는 짧은 단부에는, 절삭날 (35) 이 형성되고, 이 경우 절삭날은 각이 지게 단절되고 변곡점 (35c) 으로 수렴하는 두 개의 부분 날 (35a, 35b) 을 포함한다. 두 개의 반대편에 있는 길이방향 측면 표면 (36) 은 중앙 평면 (P) 에 평행하고 중앙 포켓의 측면 지지 표면 (15) 에 대한 접촉 표면으로서의 역할을 교대로 한다. 부분 날 (35a, 35b) 에는 단부 표면 (37, 38) 이 연결되고, 표면 (37) (부분 날 (35a) 과 함께) 은 표면 (38) (부분 날 (35b) 과 함께) 보다 더 길다. 부분 표면 (37) 은 전방으로 인덱스 된 활성 절삭날에 인접한 여유 표면으로서의 역할을 하고, 부분 표면 (38) 은 여유 표면 또는 포켓 (11) 의 단부 지지 표면 (16) 에 접하는 접촉 표면으로서의 역할을 번갈아가며 할 수 있다. 이와 관련하여, 두 개의 접촉 표면 (36, 38) 모두는 이들이 가압되는 지지 표면 (15 및 16) 보다 각각 다소 더 긴 것이 언급되어야 한다.

본 발명의 특징은 절삭 인서트의 개별 측면 접촉 표면 (36) 및 단부 표면 (부분 표면 (37) 으로 표시된 것과 같은) 사이에는, 중간 표면 (39) 이 형성되며 이 중간 표면은 측면 접촉 표면 (36) 과 둔각 (α) (도 7 의 테두리선 (40, 41) 참 조) 을 형성한다. 이 중간 표면 덕분에, 절삭 인서트는 그의 짧은 단부를 향해 테이퍼 형상을 갖는다. 다시 말하면, 절삭 인서트는 서로 반대편에 있는 그의 짧은 단부 사이에서는 폭이 일정하지가 않다.

단부 표면 (37, 38) 이 부분 날 (35a, 35b) 을 형성하는 날을 통하여 절삭 인서트의 상부측에 이어지는 것과 동일한 방식으로, 중간 표면 (39) 과 측면 접촉 표면 (36) 은 날 또는 테두리선 (40, 41) 을 통해 상부측에 이어진다. 하지만, 상기 날 (40, 41) 은 어떠한 칩 제거 기능도 갖지 않는다. 실제적인 제조상의 이유로, 하지만 날 (40, 41) 은 함께 절삭날 (35) 을 형성하는 날 (35a, 35b) 과 동일한 방식으로 형성되고, 모든 날 (35a, 35b, 40 및 41) 은 강화 베벨 (bevel) 의 형태로 연속적인 외주날 선에 포함된다. 이러한 경우, 절삭 인서트의 상부측은 핸드에 있는 평면 표면 (32) 이고, 이는 절삭날 (35) 에 인접하여 칩 브레이커의 역할을 하는 주변 홈 (42) 에 의해 외주날선으로부터 이격되어 있다. 도 8 에 나타나듯이, 표면 (32) 은 상기 날 선 위쪽 소정의 높이에 놓여 있다. 도 8 을 계속 참조하면, 절삭 인서트의 모든 측면 표면은 실시예에서 7°인, 어떤 여유각 (β) 을 갖는 것이 또한 지적되어야 한다. 하지만, 이 여유각은 변할 수 있고, 상이한 측면 표면에 대해 다를 수 있다. 도 8 에서, 구멍 (34) 은 깔대기형 입구 (43) 를 갖는데, 이 입구는 상부측 (32) 을 향해서 넓어지고 카운터싱크 상태로 나사 헤드 (30) 를 수용하기 위한 목적을 갖는다는 것을 또한 알 수 있다. 나사 헤드가 장착 상태에서 절삭 인서트에 카운터싱크 된다는 사실은 극히 중요한데, 나사가 이러한 방식으로 조기 마모에 대하여 보호되기 때문이다. 하지 만, 입구 공간 (43) 이 절삭 인서트의 재료를 침범하는 해로운 결과가 있다.

도 7 에서, TP 는 길이방향 중앙 평면 (P) 에 대해 수직으로 뻗어 있고 구멍의 중심 축선과 일치하는 단면을 나타낸다. 도 2 에서 명백하게 나타나듯이, 측면 접촉 표면 (36) 의 날 선 (41) 은 중간 표면 (39) 과 그의 날 선 (40) 이 이어지기 전에 상기 단면 (TP) 을 지나 뻗어 있다. 더 정확하게는, 날 선 (40) 은 날 선 (41) 에 인접한 제 1 변곡점 (44) 과 부분 날 (35a) 에 인접한 제 2 변곡점 (45) 으로부터 뻗어 있다. 절삭날 (35) 의 디자인과 상관없이 (단절 여부에 상관없이), 날 선 (40) 및 부속된 중간 표면 (39) 은 날 선 (41) 및 이에 접하는 측면 접촉 표면 (36) 보다 항상 더 짧다. 실제로, 날 선 (40) 의 길이 (L2) 는 날 선 (41) 의 길이 (L3) 의 최대 80 % 이어야 한다. 한편, 길이 (L2) 는 길이 (L3) 의 25 % 이상이어야 한다. 나타낸 바람직한 실시예에서, 길이 (L2) 는 길이 (L3) 의 약 50 % 이다.

실시예에서, 둔각 (α) 은 168.5°이다. 이 각은, 더 정확하게는 날 선 (40) 의 길이 (및 이에 따라 변곡점 (44) 과 단면 (TP) 사이의 거리) 에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 각 (α) 은 날 길이 (L2) 의 감소에 따라 감소할 수 있으며, 그 역도 가능하다. 하지만, 변곡점 (44) 이 단면 (TP) 에 근접하게 위치된다고 하더라도, 각 (α) 은 172°이상이 되지 않아야 한다. 한편, 이 각은 변곡점 (44) 이 단면 (TP) 으로부터 매우 멀리 떨어져 위치하더라도 155 °이하가 되지 않아야 한다.

실시예에서, 부분 날 (35a, 35b) 사이의 둔각 (γ) 은 158° 이다. 이 각은 또한 바람직하게는 140 ~ 170°의 범위 내에서 변할 수 있다. 하지만, 여기서 각 짧은 단부의 개별 절삭날의 형상은 다양한 상이한 방식으로 선택될 수 있다. 예컨대, 날은 적어도 부분적으로 아치 형상 (또는 완전히 직선) 일 수 있다.

이제 어떻게 드릴의 두 개의 절삭 인서트 (2, 3) 가 작업시에 상호협력하는 지를 나타내는 도 9 및 10 을 참조한다. 단지 도 10 에서는, 두 개의 절삭 인서트의 스윕 구역 (sweep area) 은 서로 겹치는 것을 알 수 있다. 오목한 구멍의 직경은 오로지 외주 절삭 인서트 (3), 더 정확하게는 칩 제거 주 날과 표면 와이핑 (wiping) 보조 날 사이의 천이부에 있는 절삭 인서트의 활성 코너 (46) 와 중심 축선 (C) 사이의 반경방향 거리에 의해서만 정해진다. 절삭하는 두 개의 절삭 인서트의 스윕 구역은 도 10 에서 점 (47) 으로 나타낸 원형 선으로 서로 교차한다. 날의 스윕 구역이 이러한 방식으로 서로 겹치는 사실은, 실제로 교차점 (47) 에서 중심 축선 (C1) 까지 뻗어 있는 중심 인서트 (2) 의 절삭날 (35) 의 일부분만이 적극적으로 칩을 제거한다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 부분 날 (35a) 의 반경방향 외측 부분뿐만 아니라 부분 날 (35b) 의 반경방향 내측 부분, 중간 표면을 따르는 날 선 (40) 은 드릴링 시에 비활성화된다.

여기서, 외주 절삭 인서트뿐만 아니라 중심 인서트는 어떤 직경 간격, 예컨대 12 ~ 14 ㎜ (12 ㎜, 12.5 ㎜, 13 ㎜, 13.5 ㎜ 및 14 ㎜) 내의 드릴의 세트에 포함되는 상이한 직경을 갖는 드릴 본체에 사용되도록 의도된 것이 언급되어야 한다. 이는 드릴 직경에 따라 중심 축선으로부터 상이한 반경 거리에서 인서트 포켓을 형성함으로써 이루어진다. 이렇게 함으로써, 상기 언급한 스윕 구역은 바뀌고, 더 정확하게는 교차점 (47) 이 가장 작은 드릴에서는 변곡점 (35c) (및 중심 축선 C1) 에 근접하여 위치되고, 세트의 더 두꺼운 드릴의 직경이 증가하면 변곡점으로부터 더 멀어지게 위치하는 방식으로 바뀐다.

본 발명이 더 설명되기 전에, 두 개의 절삭 인서트와 이를 위한 포켓은 매우 작은 것으로 간주해야 한다. 따라서, 구체적인 실시예 (12 ㎜ 드릴에 관한) 에서의 중심 인서트 (2) 는 단지 4.8 ㎜ 인 폭 (W) 과 약 6.5 ㎜ 의 총 길이 (L1) 를 갖는다. 또한, 절삭 인서트는 2.35 ㎜ 인 두께 (T) 를 가지며, 구멍 (34) 의 직경 (D) 은 2.2 ㎜ (폭 (W) 의 약 45 %) 이다. 따라서, 실제 드릴링을 실행하도록 충분히 강한 드릴을 제조하기 위해, 드릴 본체뿐만 아니라 절삭 인서트의 재료의 각 1/10 ㎜ 가 중요하다.

드릴 본체 (1) 가 강으로부터 제조될 때, 두 개의 인서트 포켓은 칩 제거 기계가공에 의해, 일반적으로 단지 밀링으로 제조된다. 여유 공간 (18) 의 밀링은 재료 소비적인 작업이다. 이 작업은 실제로 어떤 최소 직경을 갖는 생크 엔드 밀 (mill) 을 통하여 실행된다. 중심 인서트가 일정한 폭을 갖고 따라서 측면 접촉 표면과 짧은 단부 사이에 뚜렷한 코너를 가졌다면 (US 6527486 의 경우와 같이), 여유 공간 (18) 의 제공을 위해, 밀링 가공으로 많은 재료를 드릴 본체로부터 제거하여야 하므로 분할 벽 (24) 의 강도를 잃게된다. 절삭 인서트에 테이퍼 형상을 주는 상기 중간 표면 (39) 을 갖는 절삭 인서트를 제공함으로써, 여유 공간 (18) 은 하지만 분할 벽으로부터 상당한 재료의 사용을 하지 않는 최소한의 용적으로 만들어질 수 있다. 또한 측면 지지 표면 (15) (및 이에 의한 중심 포켓 전체) 은 예각 (ε) (도 3 참조) 으로 중심 축선 (C1) 에 대해 기울어져 있고, 더 정확하게는 측면 지지 표면의 전방 단부로부터 외측 방향/후방 방향으로 기울어져 있다는 사실은 이러한 효과에 크게 기여한다.

나타낸 바람직한 실시형태에서, 각 (ε) 은 5°이다. 하지만, 본 발명의 범위 내에서, 중심 포켓의 기울기의 적당한 변형이 일어날 수 있다. 하지만, 모든 경우에서, 각 (ε) 은 적어도 3°이고 최대 8°이어야 한다. 적절하게는, 각 (ε) 은 4 ~ 7°내의 범위이다.

나타낸 바람직한 실시형태에서, 반경방향으로 외부에 있는, 절삭 인서트의 비활성 코너를 위한 제 2 여유 공간 (19) 이 밀링 대신 드릴링에 의해 생긴다. 이러한 방식으로, 공간의 범위를 정하는 오목부 표면이 원통 표면의 형태로 만들어질 수 있고, 그 직경은 매우 적당하다. 따라서, 실시예에서, 원통 표면은 직경이 약 1.2 ㎜ 인 드릴을 사용하여 제공된다. 드릴링 작업의 결과로서, 원뿔형 카운터싱크 (countersink) (48) 가 바닥 표면 (14) 에 얻어진다. 여유 공간 (19) 을 드릴링 (밀링 대신에) 하는 것에 의해, 주변에 위치된 보호 테두리 (13) 가 침범되지 않는 것이 보장된다. 다시 말하면, 그 테두리는 그 전체 길이를 따라 요구되는 강성을 유지한다.

도 3 에서 나타나듯이, 테두리 (13) 의 전방 단부는 쐐기형 재료부 (49) 를 포함하고, 그 내측 (50) 은 내측 (17) 의 나머지 부분과 둔각을 형성한다. 실제로, 표면 (17, 50) 사이의 둔각은 절삭 인서트의 측면 접촉 표면 (36) 과 그 절 삭 인서트의 중간 표면 (39) 사이의 둔각 (α) 만큼 커야한다. 상기 쐐기 형상부 (49) 의 존재로 인해, 중심 인서트의 반경방향 외부측과 생성된 구멍 벽 사이의 공간이 완전하게 채워지는 것이 보장된다. 이러한 방식으로, 절삭 인서트와 구멍 벽 사이의 칩 잼 (jamming) 이 회피된다.

이와 관련하여, 바닥 표면 (14) 에 대항하는 것 외에도, 절삭 인서트는 단지 지지 표면 (15, 16) 에 대항하여 놓이고 테두리 (13) 의 내측에 대항해서는 그렇지 않은 것을 지적해야 한다. 여기서, 인접한 표면 사이에 최소한의 유극이 있다. 또한, 중심 축선에 대한 중심 포켓의 기울기의 결과로서의 테두리 (13) 는 축선방향 전방으로 증가된 두께를 얻는 것이 지적되어야 한다. 지지 표면 (15, 16) 에 대하여 절삭 인서트의 접촉 표면 (36, 38) 의 동시적인 가압은 나사 (27) 가 절삭 인서트에 대해 가로 조임력을 가하는데 사용될 수 있는 고유의 탄성을 갖는 사실에 의해 제공되는 것이 또한 언급될만 하다.

본 발명의 이점은 명백해질 것이다. 각 짧은 단부를 향하는 테이퍼 형상을 갖는 중심 인서트를 제공하고 중심 포켓을 중심 축선에 대해 적당한 예각으로 동시에 기울어지게 함으로써, 중심 포켓이 드릴 본체의 전방 단부 내의 충분한 강도를 보장하기 위한 보호 테두리뿐만 아니라 분할 벽 내의 충분한 재료에 의해 범위가 정해지는 것이 보장된다. 또한, 절삭 인서트는 그 가장 민감한 구역, 즉 단면 (TP) 에 위치되어 나사 구멍을 둘러싸는 두 개의 부분에서 충분한 강도를 가질 수 있다. 절삭 인서트의 두 개의 짧은 단부가 테이퍼 되어있는 사실은, 따라서 구멍의 구역에서 절삭 인서트의 강도에 영향을 주지 않는다.

본 발명의 가능한 변형예

본 발명은 상기 설명되고 도면에 나타낸 실시형태에만 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 원리를 사용하여 단지 12 ㎜ 이하의 구멍 직경을 갖는 인덱서블 인서트 드릴을 설계할 수 있다. 또한, 중심 포켓뿐만 아니라 중심 인서트의 기하학적 설계는 이하의 청구항의 범위 내에서 가변할 수 있다. 예컨대, 설명된 중간 표면은 반드시 평면이고 직선 날 선을 가질 필요가 없고, 다른 형상, 예컨대 볼록한 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 기다란 기본 형상이 유지된다면 중심 인서트와 그 포켓의 상대 치수를 수정하는 것, 예컨대 절삭 인서트의 길이가 폭에 대해 감소되는 것이 또한 가능하다.

본 발명에 따른 절삭 인서트는 외주 절삭 인서트로서의 역할이 아니라, 단지 중심 인서트로서의 역할을 할 수 있는 것은 자명하다.

도 1 은 본 발명에 따른 드릴의 사시도이다.

도 2 는 공구의 드릴 본체로부터 이격되어 있는, 드릴을 위한 조임 나사뿐만아니라, 드릴의 두 개의 절삭 인서트를 나타내는 부분 단면, 사시 분해도이다.

도 3 은 절삭 인서트가 없는 드릴 본체의 전방 단부의 부분 측면도이다.

도 4 는 도 3 의 단면 A-A 이다.

도 5 는 상부측으로부터 본 드릴의 중심 인서트를 나타내는 확대 사시도이다.

도 6 은 하부측으로부터의 동일한 절삭 인서트를 나타내는 사시도이다.

도 7 은 절삭 인서트를 위한 필수적인 기하학적 데이터를 나타내는 중심 인서트의 위에서 본 평면도이다.

도 8 은 도 7 에 따른 절삭 인서트를 통과하는 길이방향 구역 B-B 이다.

도 9 는 드릴의 중심 및 외주 절삭 인서트의 상호 위치를 나타내는 개략도이다.

도 10 은 도 9 에 따른 절삭 인서트 사이의 겹침을 나타내는 개략적인 도시이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 드릴 본체 2, 3 : 절삭 인서트

5 : 전방 단부 6 : 외피 표면

10a : 칩 플루트 11, 12 : 인서트 포켓

13 : 테두리 14 : 바닥면

15, 16 : 지지 표면 24 : 분할 벽

27 : 나사 28 : 원통형 생크

30 : 나사 헤드 C1 : 중심 축선

Claims (19)

1. 칩 제거 기계가공용 드릴로서, 한편으로 중심 축선 (C1) 을 중심으로 회전할 수 있고 후방 단부 (4) 및 전방 단부 (5) 를 가지며 인서트 포켓 (11, 12) 을 각각 갖는 두 개의 칩 플루트 (10a, 10b) 가 카운터싱크 되어있는 외피 표면 (6) 이 상기 전방 단부로부터 후방으로 뻗어있는 드릴 본체 (1), 다른 한편으로는 두 개의 교체 가능한 절삭 인서트, 즉 외주 포켓 (12) 에 장착된 외주 절삭 인서트 (3) 와 인덱서블하고 드릴 본체 (1) 의 전방 단부에서 개방되고 바닥면 (14), 후방 단부 지지표면 (16), 분할 벽 (24) 의 측면 지지표면 (15), 및 외피 표면 (6) 에 인접한 테두리 (13) 의 내측 (17) 에 의해 범위가 정해지는 중심 포켓 (11) 에 장착되는 중심 인서트 (2) 를 포함하고, 이 중심 인서트 (2) 는 상부측 (32) 및 하부측 (33) 을 포함하고 그 사이에 조임 나사 (27) 를 위한 관통공 (34) 이 뻗어 있고, 구멍 (34) 의 중심 축선 (C3) 과 일치하는 가상의 길이 방향 중앙면 (P) 에 대해 거울 대칭적인 기다란 기본 형상을 갖고, 서로에 대해 그리고 중앙면 (P) 에 대하여 평행한, 두 개의 서로 반대편에 있는 절삭 인서트의 길이방향 측 접촉 표면 (36) 중 하나는 중심 포켓 (11) 의 측면 지지 표면 (15) 에 대하여 가압되고, 그 외의 중심 인서트의 짧은 단부에서 칩 제거 절삭날 (35) 에 인접하게 형성되는 두 개의 서로 반대편에 있는 단부 표면 중 하나는 중심 포켓의 단부 지지 표면 (16) 에 대하여 가압되는 상기 드릴에 있어서,

   상기 중앙 포켓 (11) 의 측면 지지 표면 (15) 은 드릴 본체 (1) 의 중심 축선 (C1) 에 대해 3 ~ 8°범위 내의 예각 (ε) 으로 기울어져 있고, 중심 인서트 (2) 의 대각선 방향으로 반대편에 있는 두 개의 코너 각각에는, 개별 측면 접촉 표면 (36) 과 단부 표면 사이에 중간 표면 (39) 이 형성되고 이 중간 표면은 측면 접촉 표면 (36) 보다 더 짧고 이 측면 접촉 표면과 둔각 (α) 을 형성하며, 중간 표면 중 하나가 중심 포켓의 측면 지지 표면 (15) 과 중심 포켓의 단부 지지 표면 (16) 사이의 여유 공간 (18) 의 구역에 위치하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 인서트 (2) 의 측면 접촉 표면 (36) 과 중간 표면 (39) 사이의 둔각 (α) 은 적어도 155°인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 인서트 (2) 의 측면 접촉 표면 (36) 과 중간 표면 (39) 사이의 둔각 (α) 은 적어도 172°인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 인서트의 개별 절삭날 (35) 은 단절되어 있고 서로에 대해 둔각 (γ) 으로 뻗어 있고 두 개의 단부 표면 (37, 38) 이 연결되어 있는 두 개의 부분 날 (35a, 35b) 을 포함하고, 두 개의 단부 표면 중 제 1 표면 (37) 은 중간 표면 (39) 에 이어져 있고 단지 여유면으로서의 역할을 하며, 제 2 표면 (38) 은 측면 접촉 표면 (36) 에 이어져 있고 번갈아가며 여유면과 접촉 표면 으로서의 역할을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 중심 인서트의 부분 날 (35a, 35b) 사이의 둔각 (γ) 은 140 ~ 170°범위 내인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 인서트의 제 1 부분 표면 (37) 은 제 2 부분 표면 (38) 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 인서트의 중간 표면 (39) 은 측면 접촉 표면 (36) 의 대응하는 길이 (L3) 의 최대 80 % 인 길이 (L2) -상부 테두리선 (40) 을 따라 볼 때 - 를 갖는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 인서트의 중간 표면 (39) 은 측면 접촉 표면 (36) 의 대응하는 길이 (L3) 의 적어도 30 % 인 길이 (L2) - 상부 테두리선 (40) 을 따라 볼 때 - 를 갖는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 포켓 (11) 은, 먼저 언급한 여유 공간 (18) 외에도, 단부 지지 표면 (16) 과 테두리 (13) 의 내측 (17) 사이에 위치되고 포켓의 바닥 표면 (14) 내의 카운터싱크 (48) 를 초래하는 드릴링에 의해 만들어진 부분적으로 원통인 표면에 의해 범위가 정해지는 제 2 여유 공간 (19) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 테두리 (13) 의 두께는 후방 단부에서 전방 단부를 향해 증가하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 테두리 (13) 의 전방 단부는 내측 (17) 의 나머지 부분과 둔각을 형성하는 내측 (50) 을 갖는 쐐기형 재료부 (49) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 드릴.
12. 상부측 (32) 및 하부측 (33) 을 포함하고 그 사이에 관통공 (34) 이 뻗어 있고, 구멍 (34) 의 중심 축선 (C3) 과 일치하는 가상의 길이 방향 중앙면 (P) 에 대해 거울 대칭적인 기다란 기본 형상을 갖고, 서로에 대해 그리고 중앙면 (P) 에 대하여 평행한, 두 개의 서로 반대편에 있는 길이방향 측 접촉 표면 (36), 두 개의 서로 반대편에 있는 짧은 단부에서 칩 제거 절삭날 (35) 에 근접하여 형성된 단부 지지 표면 (37, 38) 을 갖는 인덱서블 인서트 드릴용 인덱서블 중심 인서트로서,

    상기 절삭 인서트의 대각선 방향으로 반대편에 있는 두 개의 코너 각각에는, 중간 표면 (39) 이 개별 단부 표면 (37) 과 측면 접촉 표면 (36) 사이에 형성되고, 중간 표면은 측면 접촉 표면 (36) 보다 더 짧고 이 측면 접촉 표면과 둔각 (α) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 인서트 드릴용 인덱서블 중심 인서트.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 측면 접촉 표면 (36) 과 중간 표면 (39) 사이의 둔각 (α) 은 적어도 155°인 것을 특징으로 하는 인덱서블 인서트 드릴용 인덱서블 중심 인서트.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 측면 접촉 표면 (36) 과 중간 표면 (39) 사이의 둔각 (α) 은 최대 172°인 것을 특징으로 하는 인덱서블 인서트 드릴용 인덱서블 중심 인서트.
15. 제 12 항에 있어서, 개별 절삭날 (35) 은 단절되어 있고 서로에 대해 둔각 (γ) 으로 뻗어 있고 두 개의 단부 표면 (37, 38) 이 연결되어 있는 두 개의 부분 날 (35a, 35b) 을 포함하고, 두 개의 단부 표면 중 제 1 표면 (37) 은 중간 표면 (39) 에 이어져 있고 단지 여유면으로서의 역할을 하며, 제 2 표면 (38) 은 측면 접촉 표면 (36) 에 이어져 있고 번갈아가며 여유면과 접촉 표면으로서의 역할을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 인덱서블 인서트 드릴용 인덱서블 중심 인서트.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 부분 날 (35a, 35b) 사이의 둔각 (γ) 은 140 ~ 170°범위 내인 것을 특징으로 하는 인덱서블 인서트 드릴용 인덱서블 중심 인서트.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 부분 표면 (37) 은 제 2 부분 표면 (38) 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 인덱서블 인서트 드릴용 인덱서블 중심 인서트.
18. 제 12 항에 있어서, 중간 표면 (39) 의 길이 (L2) 는 - 상부 테두리선 (40) 을 따라 볼 때 - 측면 접촉 표면 (36) 의 대응하는 길이 (L3) 의 최대 80 % 인 것을 특징으로 하는 인덱서블 인서트 드릴용 인덱서블 중심 인서트.
19. 제 12 항에 있어서, 중간 표면 (39) 의 길이 (L2) 는 - 상부 테두리선 (40) 을 따라 볼 때 - 측면 접촉 표면 (36) 의 대응하는 길이 (L3) 의 적어도 30 % 인 것을 특징으로 하는 인덱서블 인서트 드릴용 인덱서블 중심 인서트.

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