KR101733244B1 - 칩제거 기계가공용 회전 공구 및 이 회전 공구를 위한 루즈 탑 - Google Patents

Abstract

일 양태에 있어서 본 발명은 칩제거 기계가공용 회전 공구를 위한 루즈 탑에 관한 것으로, 이 루즈 탑은 중심 축선을 사이에 두고 있는 전방 단부와 후방 단부 및, 상기 루즈 탑으로부터 축방향 후방으로 돌출되어 있는 중심맞춤 핀 을 포함한다. 상기 중심맞춤 핀은 직경방향으로 서로 반대쪽에 있는 두 표면 (29, 33) 을 포함하며, 그 중의 제 1 표면은 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 사이에서 접선방향으로 형성되는 접촉 표면 (29) 을 형성하고, 상기 경계 모선은 가상의 둘레 원 (S1) 을 따라 위치해 있으며, 이 원의 중심은 중심 축선 (C2) 과 일치하며, 상기 두 모선 사이의 호 각도 (α) 는 180°보다 작고, 상기 접촉 표면 (29) 은 상기 경계 모선 (31a, 31b) 을 통해, 상기 둘레 원 (S1) 으로부터 안쪽으로 떨어져 있는 제 2 표면 (33) 에 연결되어 있다. 이러한 핀의 설계로 인해, 구멍에 핀의 삽입이 더 어렵게 되는 일 없이 루즈 탑은 상호 작용하는 기본 몸체에 대해 매우 정확하게 중심맞춤될 수 있다. 또한 본 발명은 루즈 탑이 포함되는 회전 루즈 탑 공구에 관한 것이다.

Description

칩제거 기계가공용 회전 공구 및 이 회전 공구를 위한 루즈 탑{A ROTATABLE TOOL FOR CHIP REMOVING MACHINING AS WELL AS A LOOSE TOP THEREFOR}

제 1 양태에 있어서 본 발명은 한편으로 제 1 중심 축선을 사이에 두고 있는 전방 단부와 후방 단부를 갖는 기본 몸체 및, 다른 한편으로는 제 2 중심 축선을 사이에 두고 있는 전방 단부와 후방 단부를 포함하는 루즈 탑을 포함하는 유형의 칩제거 기계가공용 회전 공구에 관한 것으로, 상기 기본 몸체는 상기 제 1 중심 축선을 중심으로 회전가능하며, 기본 몸체의 전방 단부는 두개의 토크 전달 드라이버와 중간 바닥으로 한정된 죠오를 포함하며, 이 죠오에는 상기 루즈 탑의 일부가 수용될 수 있고, 이 루즈 탑으로부터 축방향 후방으로 돌출한 중심맞춤 핀이, 죠오의 바닥에서 개구되어 있고 구멍벽을 갖는 중앙 구멍 안으로 삽입될 수 있으며, 상기 구멍벽은 기본 몸체의 내부에서 축방향으로 형성되어 있고, 상기 중심맞춤 핀과 상호 작용하는 스크류를 위한 나사 구멍이 상기 구멍벽에서 개구되어 있다.

다른 양태에 있어서 본 발명은 또한 상기한 바와 같은 루즈 탑에 관한 것이다.

당해 유형의 공구는 강, 주철, 알루미늄, 티타늄, 황색 금속(yellow metals) 등의 금속 작업물을 칩제거 기계가공 또는 절삭 기계가공하는데 적합하다. 이런 공구는 상이한 종류의 복합재료를 기계가공하는데도 사용될 수 있다.

십여년 동안, 일체형의 솔리드 공구와는 달리 두개의 부분, 즉 기본 몸체와 그에 분리가능하게 연결되어 교체가 가능한 헤드로 구성되고 이 헤드에는 필요한 절삭날이 포함되어 있는 드릴링 공구와 밀링 공구가 예컨대 섕크 엔드 밀의 형태로 개발되었다. 그리 하여, 공구의 대 부분은 강과 같이 중간 정도의 탄성계수를 갖는 비교적 저렴한 재료로 제조될 수 있고, 더 작은 부분, 즉 헤드는, 절삭날에 우수한 칩제거 능력, 우수한 기계가공 정밀도 및 긴 사용 수명을 부여하는 초경합금, 서멧, 세라믹 등과 같은 더 경질이고 비싼 재료로 제조될 수 있다. 다시 말하면, 상기 헤드는 다 마모되면 버려질 수 있는 마모 부분을 형성하며, 기본 몸체는 여러 번(예컨대, 10∼20 회 교체) 재사용될 수 있다. 이러한 절삭날 보유 헤드에 대해 현재 인정된 명칭이 "루즈 탑(loose top)" 인데, 지금부터 본 명세서에서는 이러한 명칭을 사용할 것이다.

루즈 탑 형식의 회전 공구에는 다수의 요구 조건이 부과되어 있는데, 그중 한 조건은 루즈 탑이 기본 몸체에 대한 정확하고 신뢰적인 중심맞춤을 유지해야 한다는 것이다. 따라서, 루즈 탑의 중심 축선과 기본 몸체의 중심 축선 간의 우발적인 편심도는 0.01mm 이하여야 한다. 가장 바람직하게는, 정확한 중심도를 얻을 수 없으면 상기 편심도는 0.005mm 미만이어야 한다. 사용자측의 또 다른 요구 조건 또는 희망 사항은, 구동 기계에서 기본 몸체를 제거할 필요가 없이 루즈 탑을 신속하고 편리하게 장착 및 분리할 수 있어야 한다는 것이다.

종래 기술

루즈 탑 형식의 드릴링 공구와 밀링 공구(섕크 엔드 밀) 은 널리 알려져 있고, 설계의 기초 아이디어에 따라 다수의 상이한 범주로 분류될 수 있다. 따라서, 어떤 공구는 기본 몸체에 대해 루즈 탑을 중심맞춤시키는 목적을 전적으로 또는 부분적으로(다른 연결 수단과 함께) 수행하는 후방 중심맞춤 핀을 갖는 루즈 탑을 사용한다. 이런 공구의 범주에는 무엇 보다도 US 6012881 에 개시되어 있는 루즈 탑 드릴이 속하는데, 이 드릴에서 루즈 탑의 후방 연결부는 축방향으로 두개의 비유순성 드라이버 사이의 죠오 안으로 삽입되며, 그 드라이버의 내측에는 축방향 토크 전달 리지가 있으며, 이 리지는 루즈 탑의 연결부에 있는 대응 활강로와 결합하게 되며, 그 외에도 루즈 탑에서 후방으로 돌출한 중심맞춤 핀이 죠오의 바닥에서 개구되어 있는 중앙 구멍 안으로 삽입된다. 기본 몸체에 있는 반경방향 구멍에 장착되는 스크류가 상기 핀과 상호 작용하게 되는데, 이 스크류는 루즈 탑을 기본 몸체에 대해 고정시키는 역할을 한다. 이와 관련하여, 중심맞춤 핀은 원통형으로 되어 있고, 또한 드라이버의 오목한 접촉 표면과 연결부의 볼록한 접촉 표면과 함께 루즈 탑을 중심맞춤시키는 목적을 수행하기 위해, 밀접한 끼워맞춤(형상 끼워맞춤)으로 마찬가지로 원통형인 중앙 구멍 안으로 삽입될 수 있다. 중심맞춤 핀과 구멍 간의 끼워맞춤 뿐만 아니라 드라이버와 연결부 간의 끼워맞춤에 대한 현재의 요구 조건은 실제로 달성할 수 없는 것은 아니지만 매우 엄밀한 제조 정밀도의 요건을 부과하며 또한 혹시 매우 높은 정확도가 얻어진다면, 루즈 탑의 장착과 분리는 특히 부담스럽게 될 것이다.

본 발명의 목적은 US 6012881 에 따른 상기한 공구의 단점을 없애고 또한 개선된 루즈 탑 공구를 제공하는 것이다. 그러므로, 본 발명의 주 목적은, 루즈 탑이 기본 몸체에 대해 매우 정확하게 중심맞춤될 수 있고 또한 간단하고 원활하게 장착 및 분리될 수 있는 처음에 언급한 유형의 루즈 탑 공구를 제공하는 것이다. 다른 목적은, 정확한 중심맞춤에 이용될 수 있을 뿐만 아니라 적접 또는 간접적으로(반경방향 스크류와 상호 작용하여) 루즈 탑의 간단하고 원활한 축방향 고정을 제공할 수 있는 중심맞춤 핀을 구비한 루즈 탑을 갖는 공구를 제공하는 것이다. 보다 구체적으로는, 루즈 탑은 무엇 보다도 드릴이 뚫린 구멍 밖으로 빠져 나갈 때 죠오 밖으로 루즈 탑을 축방향으로 당기는 음의 축방향 힘에 저항할 수 있어야 한다.

본 발명에 따르면, 적어도 주 목적은 청구항 1 의 특징부에 기재된 특징적 사항으로 달성된다. 본 발명에 따른 공구의 바람직한 실시 형태들은 종속항 2 ∼ 9 에 기재되어 있다.

제 2 양태에 있어서 본 발명은 또한 상기한 바와 같은 루즈 탑에 관한 것이다. 이 루즈 탑의 중요한 특징적 사항들은 독립항 10 에 기재되어 있으며, 그 외에 루즈 탑의 바람직한 실시 형태들은 종속항 11 ∼ 17 에 기재되어 있다.

도 1 은 드릴의 형태로 된 루즈 탑 공구의 부분 사시도로, 그 공구의 기본 몸체와 루즈 탑은 결합된 작업가능 상태로 나타나 있다.
도 2 는 기본 몸체에서 분리되어 있는 루즈 탑을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3 은 기본 몸체에 포함된 죠오를 위쪽에서 비스듬히 보고 루즈 탑은 아래쪽에서 비스듬히 본 확대 분해도이다.
도 4 는 기본 몸체의 전방부를 나타내는 부분 측면도이다.
도 5 는 도 4 의 A-A 단면도로, 기본 몸체에서 분리되어 있는 스크류를 나타낸다.
도 6 은 도 4 의 A-A 단면도로, 기본 몸체에 있는 반경방향 구멍에 삽입되어 있는 스크류를 나타낸다.
도 7 은 루즈 탑에 포함되어 있는 중심맞춤 핀의 기하학적 다자인을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 8 은 핀의 다른 실시 형태를 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 루즈 탑의 다른 실시 형태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 10 은 도 9 에 따른 루즈 탑을 긴 변을 따라 본 측면도이다.
도 11 은 도 10 에 대해 90°의 각도에서 본 루즈 탑의 측면도이다.
도 12 는 반경방향 스크류가 있는 높이에서 기본 몸체를 잘라서 본 단면도이다.

다음의 설명과 청구범위에서, 기본 몸체와 루즈 탑에 각각 있는 다수의 상호 작용하는 표면 쌍들을 설명할 것이다. 이들 표면이 기본 몸체에 있을 때 "지지 표면" 이라고 하고, 루즈 탑의 대응하는 표면은 "접촉 표면" 이라고 한다(예컨대, 각각 "축방향 지지 표면" 및 "축방향 접촉 표면")

도면에서, 본 발명은 두 드릴링 공구의 형태, 보다 구체적으로는 비틀림 드릴, 즉 칩홈이 나선형으로 되어 있는 드릴의 형태로 예시되어 있다. 도 1, 2 에 나타난 공구는 기본 몸체 (1) 및 루즈 탑 (2) 을 포함하며, 이 루즈 탑에는 필요한 절삭날 (3) 이 포함되어 있다. 도 1 에 따른 결합된 작업가능 상태에서, 상기 공구는 중심 축선 (C) 을 중심으로, 보다 구체적으로는 회전 방향 (R) 으로 회전가능하다. 도 2 에서 알 수 있듯이, 기본 몸체 (1) 는 전방 단부 (4) 와 후방 단부 (5) 를 포함하며, 이들 단부 사이에는 기본 몸체에 특정한 중심 축선 (C1) 이 있다. 전방 단부 (4) 에서 뒷쪽으로는 원통형 겉 표면 (6) 이 있는데, 이 겉 표면에는 두개의 칩홈 (7) 이 카운터싱크되어 있으며, 이 칩홈은 이 경우 나선형으로 되어 있다 (본 발명은 또한 직선형 칩홈을 갖는 소위 탭 보어러(borer) 에도 적용가능하다). 실시예에서 칩홈 (7) 은 구동 기계(미도시)에 부착되는 후방부 (8) 에 포함된 칼라(collar)에서 끝난다.

또한 상기 루즈 탑 (2) 은 전방 단부 (9) 와 후방 단부 (10) 및 자체의 중심 축선 (C2) 을 포함하며, 두개의 겉 부분 표면 (11) 이 그 중심 축선과 동심을 이루고 있다. 이들 겉 부분 표면 (11) 사이에는 두개의 나선형 칩홈 또는 칩홈부 (12) 가 카운터싱크되어 있으며, 루즈 탑이 기본 몸체상에 장착되면 이들 칩홈은 상기 기본 몸체 (1) 에 있는 칩홈 (7) 의 연장부를 형성하게 된다. 루즈 탑 (2) 이 기본 몸체에 대해 정확히 중심맞춤되면, 개별적인 중심 축선 (C1, C2) 은 결합된 드릴링 공구의 중심 축선 (C) 과 일치하게 된다.

기본 몸체 (1) 의 대 부분은 본 발명의 관심 사항이 아니므로, 지금부터는 기본 몸체의 전방 단부만 루즈 탑 (2) 과 함께 보다 구체적으로 확대시켜 도시할 것이다.

이제 또한 도 3∼6 을 참고할 것인데, 그 중 도 3 은 기본 몸체 (1) 의 칩홈 (7) 이 나선형 경계선 (14, 15) 사이에 있는 오목한 표면 (13) 에 의해 어떻게 한정되어 있는가를 보여준다. 유사하게, 루즈 탑 (2) 에 있는 각 칩홈 (12) 은 오목한 한정 표면 (13) 을 포함한다. 중심 축선 (C2) 이 통과하는 전방 팁 (15)(도 2 참조) 에서 절삭날들이 만난다는 것 외에 절삭날 (3) 이 형성되어 있는 전방 단부 (9) 의 설계는 본 발명에서 관심 사항이 아니다.

도 3 에서 보는 바와 같이, 상기 기본 몸체 (1) 의 전방부에는 죠오 (16)가 형성되어 있는데, 이 죠오는 직경방향으로 서로 떨어져 있는 두 드라이버 (17a, 17b) 및 평면 형태로 된 중간 바닥 (18) 으로 한정된다. 이 바닥 (18) 에는 중앙 구멍 (19) 이 개구되어 있으며, 이 중앙 구멍에는 중심맞춤 핀 (20) 이 끼워질 수 있는데, 이 중심맞춤 핀은 상기 루즈 탑 (2) 에 포함된 후방 연결부 (21) 로부터 축방향 후방으로 돌출해 있고 편평한 단부 (20a) 를 갖고 있다. 상기 드라이버 (17a, 17b) 는 비유순성의 러그이다(탄성적으로 유순한 브랜치와는 대조적임). 이 경우, 상기 중앙 구멍 (19) 의 구멍벽은 원통형이며 반경방향 구멍 (22)(도 5 참조)이 그 구멍벽에서 개구될 수 있도록 기본 몸체 안으로 형성되어 있다. 상기 구멍 (22) 은 스크류 (23) 의 수나사와 상호 작용할 수 있는 암나사를 포함하며, 상기 스크류는 구멍 (22) 내외로 이동할 수 있으며 핀 (20) 을 위한 조임 장치로서 역할한다. 나타난 실시 형태에서, 루즈 탑의 연결부 (21) 는 두개의 축방향 접촉 표면 (24) 을 분리시키며, 이들 접촉 표면은 드라이버 (17a, 17b) 의 자유 단부에 있는 축방향 지지 표면 (25) 에 가압될 수 있다. 연결부 (21) 는 처음에 축방향으로 상기 드라이버 사이에 삽입될 수 있으며 그런 다음 스크류 (23) 에 의해 끝 위치로 회전될 수 있는데, 이 끝 위치에서는 연결부 (21) 에 있는 리지 (26) 의 형태로 된 수부재가 드라이버 (17a, 17b) 의 내측에 있는 암형 활강로 (27) 와 결합하게 된다. 리지와 활강로는 측면을 포함하는데, 이 측면을 통해 토크가 드라이버에서 루즈 탑으로 전달될 수 있다. 도 3 에서 명확히 알 수 있듯이, 루즈 탑이 기본 몸체의 죠오에 잘못된 방식으로 장착되는 것을 방지하기 위해 드라이버의 내측은 연결부 (21) 에 있는 두 리지 (26) 처럼 비대칭 형상으로 만들어져 있다.

또한, 플러싱 매체 덕트 (28) 가 기본 몸체의 축방향 지지 표면 (25) 과 루즈 탑의 축방향 접촉 표면 (24) 에서 개구되어 있다. 상기 덕트는 플러싱 매체를 루즈 탑의 절삭날 영역에 전달하는 목적을 갖고 있다.

이제 도 7 을 참조하는데, 이 도면은 중심맞춤 핀 (20) 의 기하학적 다자인을 확대하여 개략적으로 보여주는 것이다. 이 도면에서, "S1" 은 핀 (20) 을 둘러싸는 원을 나타내며, 이 원의 중심은 루즈 탑의 중심 축선 (C2) 과 일치한다. 유사하게, 이 경우 원 (S1) 은 중앙 구멍 (19) 의 원통형 구멍벽을 나타내며, 이는 기본 몸체의 중심 축선 (C1) 과 동심을 이룬다. 루즈 탑이 기본 몸체에 대해 정확하게 중심맞춤되면, 특정의 중심 축선 (C1, C2) 은 결합된 공구의 중심 축선 (C) 과 일치하게 되며, 따라서 이 중심 축선 (C) 만이 도 7 에 나타나 있다. 상기 핀 (20) 에는, 직경방향으로 서로 반대쪽에 있는 두개의 표면이 포함되어 있는데, 그 중의 제 1 표면은 접촉 표면 (29) 을 형성하고, 본 실시예에서 그 접촉 표면은 원통형의 기본 형상을 가지며, 대략 표면 영역 (30)(도 3 참조) 에서 상기 중앙 구멍 (19) 의 구멍벽에 가압될 수 있다. 이 표면 영역 (30) 은 중앙 구멍 (19) 과 연결된 반경방향 구멍 (22) 의 개구부의 반대쪽에 위치한다. 접촉 표면 (29) 은 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 사이에서 접선방향으로 형성되어 있고, 이들 모선은 상기 둘레 원 (S1) 을 따라 위치한다 (경계 모선 사이의 상기 표면을 따라 위치하는 임의의 모든 점들 처럼). 접촉 표면 (29) 의 접선방향 범위는 호 각도 (α)(본 발명에 따르면 180°보다 작음) 에 의해 결정된다. 도 7 에 따른 실시예에서, 상기 α 는 170°이다. 상기 두 경계 모선 (31a, 31b) 에서, 접촉 표면 (29) 은 두 여유면 (32a, 32b) 에 연결되어 있고, 이들 여유면은 제 3 표면 (32c) 과 함께 제 2 표면 (33) 에 포함되어 있으며, 이 제 2 표면은 접촉 표면 (29) 과는 직경방향 반대쪽에 있다. 이 경우, 상기 표면 (32c) 은 편평하며 스크류 (23) 를 위한 숄더 표면을 형성하며, 두 여유면 (32a, 32b) 은 볼록하다. 보다 구체적으로는, 여유면 (32a, 32b) 은 개별적으로 원통형이며 가상의 공통 원 (S2) 에 접하고, 이 공통 원의 중심 (M) 은 둘레 원 (S1) 의 중심에 대해, 즉 중심 축선 (C) 에 대해 편심되어 있다. 그 편심도는 "E" 로 나타나 있다.

도 7 에서 명확히 알 수 있듯이, 상기 두 여유면 (32a, 32b) 은 둘레 원 (S1) (그리 하여 구멍 (19) 의 구멍벽) 으로부터 안쪽으로 떨어져 있는데, 원 (S1) 과 각각의 여유면 사이의 반경방향 거리는 경계 모선 (31a, 31b) 으로부터 두 경계 모선 (34a, 34b) 쪽으로 향하는 방향으로 연속적으로 증가하며, 상기 경계 모선 (34a, 34b) 에서 여유면이 상기 편평한 숄더 표면 (32c) 에 연결되어 있다. 이러한 기하학적 형상에 의해, 두 여유면 (32a, 32b) 이 루즈 탑의 작업가능 끝 위치에서 구멍벽과 접촉하지 않는 것이 보장된다. 또한, 상기 기하학적 형상으로 인해, 핀 (20) 의 중심 축선과 상기 경계 모선 (31a, 31b) 사이에서 한정된 접촉 표면 (29) 을 따른 임의의 점 사이의 반경 방향 거리 (r₁) 는 구멍벽과 기본 몸체의 중심 축선 사이의 상응하는 반경방향 거리 (r₂) 와 항상 같게 된다. 이는 접촉 표면 (29) 이 (스크류 (23) 에 의해) 구멍벽에 가압되면 곧 핀 (20) 은 그의 특정한 중심 축선 (C2) 이 구멍의 중심 축선 (C1) 과 일치하는 위치에 있으면서 확실하게 위치된다는 것을 의미한다. 정확한 중심맞춤을 보장하기 위해, 핀의 접촉 표면은 예컨대 정밀 연삭으로 매우 높은 치수 정확도로 만들어질 수 있다. 그렇게 해서 0.01mm 의(또는 그 보다 우수한) 치수 정확도가 제공될 수 있다.

나타난 실시예에서, 상기 표면 (32a, 32b, 32c) 은, 접촉 표면 (29) 의 반대쪽에서 두 경계 모선 (31a, 31b) 사이에 형성되어 있는 공통 표면 (33) 의 부분 표면이다. 루즈 탑이 그의 작업가능 끝 위치에 있을 때 이 표면 (33) 은 구멍벽과 접촉하지 않으며, 따라서 그 자체 유일한 여유면으로 간주될 수 있다.

이와 관련하여, 실제 제조에서 일반적으로 루즈 탑은 보다 구체적으로는 몰딩, 사출 성형 및 소결에 의해 초경합금이나 다른 경질의 내마모성 재료로 제조된다. 그러한 경우, 제조 결과가 변할 수 있는데, 그래서 적어도 매우 우수한 치수 정확도를 갖는 접촉 표면 (29) 을 제공하기 위해서는 정밀한 후기계가공이 바람직하다. 반대로 기본 몸체 (1) 는 일반적으로 한번의 작업으로 중앙 구멍 (19) 을 높은 정확도로 드릴링 또는 밀링 가공하는게 어렵지 않은 강으로 만들어진다.

도 7 에서, 반경 방향 구멍 (22) 의 중심 축선 (C3) 은 일점쇄선으로 표시되어 있고, 편평한 숄더 표면 (32c) 과 둔각 (β) 을 형성한다. 루즈 탑의 리지 (26) 를 활강로 (27) 안으로 회전시키기 전에 핀 (20) 이 기본 몸체의 죠오 (16) 내의 초기 위치에 있으면, 숄더 표면 (32c) 과 중심 축선 (C3) 은 이 각도 (β) 를 형성하게 되는데, 그 각도는 실시예에서 115°이다. 스크류 (23) 가 중심 축선 (C2) 의 방향으로 숄더 표면 (32c) 에 가압되면, 연결부 (21) 가 드라이버 (17a, 17b) 의 내측에 접촉, 즉 리지 (26) 가 활강로 (27) 와 결합할 때까지 핀을 회전시키는 힘이 그 핀에 작용하게 된다. 스크류 (23) 에 의한 기계적인 회전에 앞서 처음에 손으로 돌려 넣는 것도 가능하다.

자명하게 알 수 있듯이, 상기 핀 (20) 은 그의 기하학적 형상으로 인해 구멍 (19) 의 단면적 보다 작은 단면적을 갖는다.

도 8 에는 핀 (20) 의 다른 실시 형태가 도시되어 있다. 이 경우에도 구멍 (19) 의 구멍벽은 원통형이고 핀 (20) 의 단면적 보다 큰 단면적을 갖는다. 원통형 대신에 이 경우 핀 (20) 의 접촉 표면 (29) 은 이 접촉 표면의 접선방향 범위를 결정하는 두 경계 모선 (31a, 31b) 사이에서 타원형으로 되어 있다. 그러한 경우 접촉 표면과 구멍벽 사이에는 초승달 모양의 틈새 (35) 가 생기며, 핀은 서로 떨어진 두 곳에서, 즉 경계 모선 (31a, 31b) 을 따라 구멍벽과 선접촉하게 된다. 접촉 표면 (29) 에 높은 치수 정확도를 부여함으로써 핀(또한 루즈 탑)의 중심 축선 (C2) 과 경계 모선 (31a, 31b) 간의 반경방향 거리 (r₁) 는 이 경우에도 구멍벽과 기본 몸체의 중심 축선 (C1) 간의 반경 (r₂) 과 정확히 같게 될 수 있다. 따라서, 핀이 상기 경사진 숄더 표면 (32c) 에 가압될 때, 핀이 어느 위치로 회전하는지에 상관없이 루즈 탑의 정확한 중심맞춤이 얻어진다.

실제로, 접촉 표면 (29) 의 경계 모선 (31a, 31b) 사이의 호 각도 (α) 는 적어도 90°이고 175°이하이어야 한다.

루즈 탑 (2) 을 기본 몸체 (1) 의 죠오 (16) 에 장착하려 할 때, 스크류 (23) 는 초기 위치에 유지되며, 이 위치에서 그 스크류의 내측 단부는 기본 몸체의 중앙 구멍 (19) 으로부터 떨어져 있다. 이 상태에서, 루즈 탑의 연결부 (21) 는 축방향으로 드라이버 (17a, 17b) 사이에 삽입되며, 핀 (20) 이 중앙 구멍 (19) 안으로 들어가게 된다. 핀의 단면적이 중앙 구멍의 단면적 보다 작기 때문에 그 중앙 구멍에 핀의 삽입은 어려움 없이 행해질 수 있다. 초기에 이렇게 연결부를 삽입하는 동안에 루즈 탑의 축방향 접촉 표면 (24) 은 드라이버 (17a, 17b) 의 축방향 지지 표면 (25) 에 가압되어 안착되며, 이때 연결부의 저면은 죠오의 바닥면과 접촉하지 않는다. 경우에 따라서는 손으로 루즈 탑을 끝 위치로 회전시킨 후에, 스크류 (23) 를 도 6 에 나타난 방식으로 조이게 된다. 그렇게 해서 스크류는 숄더 표면 (32c) 에 가압되며, 이 숄더 표면은 반경 방향 구멍 (22) 의 중심 축선 (C3) 에 대해 경사져 있기 때문에, 연결부 (21) 의 측방 접촉 표면이 드라이버의 내측의 대응 표면에 밀착 가압될 때까지 핀이 회전하게 된다. 루즈 탑이 기본 몸체에 대해 축방향으로 고정되는 이 위치에서, 스크류 (23) 가 핀을 취해진 회전 각(angle) 위치에 유지시켜 주는 한 루즈 탑은 신뢰적으로 조여진다. 스크류 (23) 를 조이면, 핀의 접촉 표면 (29) 은 루즈 탑의 중심 축선 (C2) 이 기본 몸체의 중심 축선 (C1) 과 정확히 일치하는 위치에서 구멍벽에 밀착 가압될 것이다.

이제 도 9∼12 를 참조할 것인데, 이들 도면은 본 발명에 따른 공구의 다른 실시 형태를 나타낸다. 이 경우, 루즈 탑 (2) 에는 전술한 실시 형태에서는 포함되어 있던 후방 연결부가 없다. 이런 이유로, 루즈 탑 전체는 기본 몸체의 두 드라이버 (17a, 17b) 사이에 수용되며, 그 루즈 탑의 하부 축방향 접촉 표면 (24) 은 죠오 (16) 의 바닥 (18) 에 가압되며, 따라서 이 바닥은 루즈 탑을 위한 축방향 지지 표면으로서 역할하게 된다. 보다 구체적으로는 루즈 탑의 중심맞춤 핀 (20) 이 스크류 (23) 에 의해 회전력을 받음으로써, 루즈 탑의 양쪽에 있는 측방 접촉 표면 (36) 이 드라이버의 내측에 가압된다.

핀 (20) 의 편평한 숄더 표면 (32c) 이 핀의 단부 (20a) 에서 부터 시작하여 그 핀의 전체 길이를 따라 형성되어 있는 전술한 실시 형태와는 대조적으로, 도 9 ∼ 12 에 따른 핀 (20) 은 두개의 경사진 모따기 표면으로 둘러싸인 숄더 표면 (32c) 을 포함하며, 이 표면 (32c) 의 축방향 뒤쪽에 있는 모따기 표면 (37) 은 스크류가 숄더 표면 (32c) 에 가압될 때 그 스크류와 접촉하게 된다. 보다 구체적으로는, 이 경우 도 12 에서 보는 바와 같이 전방 단부에서 스크류 (23) 는 뚜렷한 원추형 표면 (38) 을 포함한다. 도 12 에서 또한 알 수 있듯이, 이 경우 스크류 구멍의 중심 축선 (C3) 은 루즈 탑과 기본 몸체에 공통되는 중심 축선 (C) 에 대해 편심되어 있는데, 보다 구체적으로 말하면 중심 축선 (C3) 은 중심 축선 (C) 의 옆으로 향해 있다. 그 결과, 상기 원추형 표면 (38) 이 모따기 표면 (37) 에 가압됨과 동시에 스크류의 편평한 전방 끝면 (39) 은 편심되어 숄더 표면 (32c) 에 가압된다. 이렇게 해서, 핀은 축방향 접촉 표면 (24) 을 축방향 지지 표면 (18) 에 가압시키려는 양의 축방향 힘을 받음과 동시에 회전하게 된다. 도 12 에 따른 작업가능 상태에서, 스크류 (23) 는 루즈 탑을 죠오 (16) 밖으로 당겨 내는 음의 축방향 힘에 대항하여 루즈 탑을 고정시킬 것이다. 동시에, 스크류는 루즈 탑의 측방 접촉 표면 (36) 이 드라이버 (17a, 17b) 의 내측에 가압되는 것을 유지하고, 그리 하여 어떤 놀음도 없이 드라이버로부터 토크가 루즈 탑에 전달될 수 있다.

본 발명의 기본적인 이점은, 루즈 탑의 장착과 분리가 더 어렵게 됨이 없이 그 루즈 탑의 매우 정확한 중심맞춤을 보장할 수 있다는 것이다. 또한, 전술한 유형의 적절히 편평한 숄더 표면이 형성되어 있음으로 해써 루즈 탑의 핀은 핀을 회전만 시키거나 또는 루즈 탑에 축방향 인장력만 가하고자 할 때도 이용될 수 있다. 도 9 ∼ 12 에 예시되어 있는 바와 같이, 회전은 축방향 후퇴와 조합될 수도 있다.

본 발명의 가능한 변형예

본 발명은 다음의 청구범위내에서 유사하게 변형될 수 있다. 따라서, 루즈 탑의 핀이 단지 중심맞추기 목적에만 이용된다면, 스크류를 위한 전술한 숄더 표면은 완전히 생략될 수 있다. 그러한 경우, 스크류는 접촉 표면의 반대쪽에 있는 제 2 표면에 가압될 수 있으며, 이 제 2 표면은 구멍벽에서 떨어져 있다면 어떠한 디자인이어도 된다. 기본 몸체에 있는 중앙 구멍의 단면적이 핀의 단면적 보다 크다면 그 구멍은 정확히 원통형일 필요는 없다. 따라서, 중앙 구멍은 핀의 접촉 표면이 가압될 수 있는 부분 원통형 표면을 포함하기만 하면 된다. 더우기, "접촉 표면" 이라는 개념은 넓은 의미로 해석되어야 하고, 또한 표면 형태가 구멍벽과의 완전한 표면 접촉이나 또는 단지 부분적인 접촉(예컨대, 도 8 의 실시예에 따르면 선접촉)만 주는지에 상관 없이 어떤 볼록한 표면 형태라도 포함하는 것으로 여겨진다. 마지막으로, 본 발명은 정확히 드릴 외에도 다른 회전 루즈 탑 공구, 특히 섕크 엔드 밀 같은 밀링 커터에도 적용될 수 있음을 언급해 둔다.

Claims (17)

1. 한편으로 제 1 중심 축선 (C1) 을 사이에 두고 있는 전방 단부 (4) 와 후방 단부 (5) 를 갖는 기본 몸체 (1) 및, 다른 한편으로는 제 2 중심 축선 (C2) 을 사이에 두고 있는 전방 단부 (9) 와 후방 단부 (10) 를 포함하는 루즈 탑 (2) 을 포함하는 칩제거 기계가공용 회전 공구로서, 상기 기본 몸체는 상기 제 1 중심 축선을 중심으로 회전가능하며, 기본 몸체 (1) 의 전방 단부는 두개의 토크 전달 드라이버 (17a, 17b) 와 중간 바닥 (18) 으로 한정된 죠오 (16) 를 포함하며, 이 죠오에는 상기 루즈 탑 (2) 의 일부가 수용될 수 있고, 이 루즈 탑으로부터 축방향 후방으로 돌출한 중심맞춤 핀 (20) 이, 죠오 (16) 의 바닥 (18) 에서 개구되어 있고 구멍벽을 갖는 중앙 구멍 (19) 안으로 삽입될 수 있으며, 상기 구멍벽은 기본 몸체의 내부에서 축방향으로 형성되어 있고, 상기 중심맞춤 핀 (20) 과 상호 작용하는 스크류 (23) 를 위한 나사 구멍 (22) 이 상기 구멍벽에서 개구되어 있는 상기 회전 공구에 있어서,
   상기 중심맞춤 핀 (20) 은 중앙 구멍 (19) 의 단면적 보다 작은 단면적을 가지며, 또한 직경방향으로 서로 반대쪽에 있는 두 표면 (29, 33) 을 포함하며, 제 1 표면은 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 사이에서 접선방향으로 형성되는 접촉 표면 (29) 을 형성하고,
   상기 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 은 상기 중심맞춤 핀 (20) 의 가상의 둘레 원 (S1) 을 따라 위치하고, 상기 접촉 표면 (29) 의 양 단부를 규정하고,
   상기 중심맞춤 핀 (20) 의 중심 축선과 상기 접촉 표면 (29) 을 따른 임의의 점 사이의 반경 방향 거리 (r₁) 는 상기 구멍벽과 상기 기본 몸체 (1) 의 상기 제 1 중심 축선 (C1) 사이의 상응하는 반경방향 거리 (r₂) 와 같은 크기이고,
   상기 가상의 둘레 원 (S1) 의 중심은 루즈 탑의 중심 축선 (C2) 과 일치하며, 상기 접촉 표면 (29) 의 양 단부를 규정하는 상기 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 사이의 호 각도 (α) 는 180°보다 작고, 상기 접촉 표면 (29) 은 상기 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 을 통해, 상기 둘레 원 (S1) 으로부터 안쪽으로 떨어져 있는 제 2 표면 (33) 에 연결되어 있고,
   상기 제 2 표면 (33) 은 상기 접촉 표면 (29) 과는 직경방향 반대쪽에 있고, 상기 둘레 원 (S1) 의 중심에 대해 상기 접촉 표면 (29) 의 측면에 편심되어 있는 중심 (M) 을 가지는 가상의 원 (S2) 에 접하는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 핀 (20) 의 제 2 표면 (33) 은 그 핀에 회전력을 가하기 위해 스크류 (23) 와 대향하는 숄더 표면 (32c) 을 포함하며, 또한 상기 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 에서부터 형성되어 있는 두 여유면 (32a, 32b) 으로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 루즈 탑 (2) 의 핀 (20) 에 있는 숄더 표면 (32c) 은 편평한 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 스크류 (23) 은 반경방향으로 공구의 중심 축선 (C) 쪽으로 향해 있는 중심 축선 (C3) 을 갖는 나사 구멍 (22) 안에 배치되며, 루즈 탑 (2) 이 드라이버 (17a, 17b) 사이의 초기 위치에 있을 때, 그 루즈 탑의 핀 (20) 은 상기 편평한 숄더 표면 (32c) 이 나사 구멍 (22) 의 중심 축선 (C3) 과 둔각 (β) 을 형성하도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 루즈 탑 (2) 의 핀 (20) 에 있는 숄더 표면 (32c) 은 핀의 자유 후단부 (20a) 에서부터 루즈 탑 (2) 의 전방 단부 (9) 방향으로 핀의 전체 길이를 따라 편평하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구.
6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루즈 탑의 핀에 있는 편평한 숄더 표면 (32c) 의 축방향 뒤쪽에는 경사진 모따기 표면 (37) 이 있고, 이 모따기 표면에 의해 축방향 당김력이 상기 핀에 가해질 수 있는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 구멍 (19) 의 구멍벽과 상기 루즈 탑의 상기 중심맞춤 핀 (20) 은 원통형인 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 구멍 (19) 의 구멍벽은 원통형이고, 상기 루즈 탑의 상기 중심맞춤 핀 (20) 은 타원통형인 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구.
9. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루즈 탑의 핀에 있는 두 여유면 (32a, 32b) 이 포함되어 있는 제 2 표면 (33) 은 제 2 가상 원 (S2) 으로 정해지는 원통형의 기본 형상을 가지며, 이 원의 중심 (M) 은 공구의 중심 축선 (C) 에 대해 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구.
10. 칩제거 기계가공용 회전 공구를 위한 루즈 탑으로서, 중심 축선 (C2) 을 사이에 두고 있는 전방 단부 (9) 와 후방 단부 (10) 및, 상기 루즈 탑으로부터 축방향 후방으로 돌출되어 있는 중심맞춤 핀 (20) 을 포함하는 상기 루즈 탑에 있어서,
    상기 중심맞춤 핀 (20) 은 직경방향으로 서로 반대쪽에 있는 두 표면 (29, 33) 을 포함하며, 그 중의 제 1 표면은 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 사이에서 접선방향으로 형성되는 접촉 표면 (29) 을 형성하고,
    상기 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 은 상기 중심맞춤 핀 (20) 의 가상의 둘레 원 (S1) 을 따라 위치하고, 상기 접촉 표면 (29) 의 양 단부를 규정하고,
    상기 중심맞춤 핀 (20) 의 중심 축선과 상기 접촉 표면 (29) 을 따른 임의의 점 사이의 반경 방향 거리 (r₁) 는 기본 몸체 (1) 의 구멍벽과 중심 축선 사이의 상응하는 반경방향 거리 (r₂) 와 같은 크기이고,
    상기 가상의 둘레 원 (S1) 의 중심은 루즈 탑의 중심 축선 (C2) 과 일치하며, 상기 접촉 표면 (29) 의 양 단부를 규정하는 상기 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 사이의 호 각도 (α) 는 180°보다 작고, 상기 접촉 표면 (29) 은 상기 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 을 통해, 상기 둘레 원 (S1) 으로부터 안쪽으로 떨어져 있는 제 2 표면 (33) 에 연결되어 있고,
    상기 제 2 표면 (33) 은 상기 접촉 표면 (29) 과는 직경방향 반대쪽에 있고, 상기 둘레 원 (S1) 의 중심에 대해 상기 접촉 표면 (29) 의 측면에 편심되어 있는 중심 (M) 을 가지는 가상의 원 (S2) 에 접하는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 회전 공구를 위한 루즈 탑.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 표면 (33) 은 숄더 표면 (32c) 을 포함하며, 이 숄더 표면에 의해 회전력이 중심맞춤 핀에 가해질 수 있으며, 상기 숄더 표면은 상기 두 축방향 경계 모선 (31a, 31b) 에서부터 형성되어 있는 두 여유면 (32a, 32b) 으로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 루즈 탑.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 숄더 표면 (32c) 은 편평하고 둘레 원 (S1) 의 내부에서 현(chord)처럼 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 루즈 탑.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 숄더 표면 (32c) 은 중심맞춤 핀의 자유 후단부 (20a) 에서부터 루즈 탑 (2) 의 전방 단부 (9) 방향으로 핀의 전체 길이를 따라 편평하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 루즈 탑.
14. 제 11 항에 있어서, 편평한 숄더 표면 (32c) 의 축방향 뒤쪽에는 숄더 표면 (32c) 에 대해 경사진 모따기 표면 (37) 이 있고, 이 모따기 표면에 의해 축방향 인장력이 또한 상기 중심맞춤 핀에 가해질 수 있는 것을 특징으로 하는 루즈 탑.
15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심맞춤 핀 (20) 은 원통형인 것을 특징으로 하는 루즈 탑.
16. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중심맞춤 핀 (20) 은 타원통형인 것을 특징으로 하는 루즈 탑.
17. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 표면 (33) 은 제 2 원 (S2) 으로 정해지는 원통형의 기본 형상을 가지며, 이 원의 중심 (M) 은 중심 축선 (C2) 에 대해 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 루즈 탑.

Images