KR102623812B1 - 강성 장착 돌출부 및 회전식 절삭 공구를 가진 회전식 절삭 헤드 - Google Patents
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Abstract
제1 축 주위에서 회전 가능한 절삭 헤드는, 캡 부분 및 캡 부분에 결합된 강성 장착 돌출부를 갖는다. 캡 부분은 복수의 헤드 칩 홈과 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 복수의 절삭 부분 및 축 방향을 따라 후방을 향하는 헤드 베이스 표면을 갖는다. 상기 장착 돌출부는 제1 축 주위에서 회전 대칭을 형성하고, 헤드 베이스 표면으로부터 축 방향을 따라 후방으로 연장되며, 원주 방향으로 이격된 복수의 볼록 클램핑 표면을 갖는다. 복수의 절삭 부분은 절삭 직경을 형성하고, 복수의 헤드 칩 홈은 제1 직경을 갖는 제1 가상원과 내접하며, 복수의 클램핑 표면은 제2 직경을 갖는 제2 가상원과 외접한다. 제1 직경은 제2 직경보다 크고 제2 직경은 절삭 직경의 40% 미만이다.
Description
본 발명은 일반적으로 금속 절삭 공정에 이용하고 특히 드릴링 작업에 이용하기 위한 강성 장착 돌출부를 가진 회전식 절삭 공구 및 상기 회전식 절삭 공구에 대해 구속 해제가능하게 고정된 절삭 헤드에 관한 것이다.
드릴링 작업에 이용되는 절삭 공구 분야에서 '원주 방향으로 구속되지 않는' 포켓 리세스를 가진 헤드 수용 포켓을 포함하는 공구 생크에 대해 구속해제 가능하게 고정된 절삭 헤드의 많은 예가 있다.
문헌 제 US5,957,631호에 공개되고 교체 가능한 절삭 헤드와 공구 생크를 포함한 회전 절삭 작업을 위한 절삭 공구 조립체가, 공통의 종 방향 축 및 결합 주변부 표면을 가진다. 상기 절삭 헤드는 후방 단부(trailing end)에서 절삭 헤드 장착 부분을 가지고, 공구 생크는 전방 면에서 절삭 헤드 수용 부분을 가진다. 공구 생크의 절삭 헤드 장착 부분 및 절삭 헤드 수용 부분은 각각 절삭 헤드 및 공구 생크의 관련 주변부 표면에 의해 결합되고 결합을 위한 형상 및 치수를 가지는 적어도 2개의 커플링 부분을 갖는다. 각 커플링 부분은 베이스 표면, 토크 전달 벽 및 고정 벽을 가지며, 각 절삭 헤드 커플링 부분의 고정 벽은 두 개의 서로 다른 공구 생크 커플링 부분의 고정 벽의 인접한 말단부들 사이에서 해당 각도 거리보다 작은 각도 연장부를 가진다. 절삭 공구는 공구 생크 커플링 부분ㄷ르의 각각의 고정 벽들 사이에 절삭 헤드 커플링 부분의 고정 벽을 삽입하도록 초기에 절삭 헤드 수용 부분에 대하여 절삭 헤드 장착 부분을 배열하고, 이어서 절삭 헤드 커플링 부분들이 베이스 표면들에 의해 해당 공구 생크 커플링 부분에 완전히 중첩되고 서로 인접한 토크 전달 벽 및 고정 벽들이 서로 맞물리는 암-수(interlocking male- female) 방식으로 동축을 이루며 상호 작용할 때까지 절삭 헤드를 공구 생크에 대해 회전시키고 이에 따라 공구 생크 상에 절삭 헤드의 자체 클램핑(self clamping) 기능을 제공한다.
문헌 제US 8,021,088호에 공개된 금속 절삭 공구는 자체 클램핑 방식으로 공구 생크의 전방 단부 상에 구속해제 가능하게 장착된 절삭 헤드를 가진다. 공구 생크의 전방 단부는 각각 전방을 향하는 생크 지지 표면을 갖는 한 쌍의 생크 커플링 부분을 가진다. 공구 생크의 종 방향 축과 평행한 복수의 생크 고정 표면들이 포켓 리세스 내에 위치한다. 절삭 헤드는 캡 부분 및 캡 부분으로부터 후방 방향으로 연장되는 고정 부분을 갖는다. 캡 부분은 각각 후방으로 향하는 헤드 베이스 표면을 갖는 한 쌍의 헤드 세그먼트를 포함한다. 절삭 헤드의 고정 부분은 절삭 헤드의 종 방향 축에 평행한 복수의 헤드 고정 표면들을 갖는다. 조립된 공구 내에서, 공구 생크의 전방을 향하는 생크 지지 표면은 절삭 헤드의 후방을 향하는 헤드 베이스 표면을 지지하며, 복수의 헤드 고정 표면은 복수의 생크 고정 표면과 인접한다.
본 발명의 목적은 강성 장착 돌출부를 갖는 개선된 절삭 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 높은 이송 속도로 절삭 작업을 위한 개선된 절삭 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 '원주 방향으로 한정된' 중앙 리세스를 갖는 헤드 수용 포켓을 가지는 공구 생크와 호환되는 개선된 절삭 헤드를 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명에 따르면, 제1 축 주위에서 제1 회전 방향으로 회전할 수 있는 절삭 헤드가 제공되고, 상기 절삭 헤드는 복수의 N 개의 헤드 칩 홈과 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 복수의 N 개의 절삭 부분 및 축 방향 후방 방향을 향하는 헤드 베이스 표면을 갖는 캡 부분; 및
캡 부분에 결합되고 헤드 베이스 표면으로부터 축 방향을 따라 후방으로 연장되는 강성의 장착 돌출부를 포함하고, 상기 장착 돌출부는 제1 축 주위에서 N 개 부분(N- fold)으로 회전 대칭을 형성하며 원주 방향으로 이격된 복수의 N 개의 볼록 클램핑 표면을 형성하고, 각각의 클램핑 표면은 제1 축을 포함하는 반경 방향 클램핑 이등분 평면에 의해 이등분되며,
복수의 절삭 부분은 절삭 원에 대응하는 절삭 직경을 형성하고,
제1 축에 수직이고 캡 부분과 교차하는 제1 평면의 단면에서 복수의 N 개의 헤드 칩 홈이 복수의 N 개의 반경 방향으로 가장 내측의 헤드 홈 지점에서 제1 직경을 가지는 제1 가상원과 내접하며,
제1 축에 수직이고 장착 돌출부와 교차하는 제2 평면의 단면에서, 복수의 N 개의 클램핑 표면은 제2 직경을 가진 제2 가상원과 외접하고,
제1 직경이 제2 직경보다 크며,
제2 직경은 절삭 직경의 40% 미만이다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전 절삭 공구가 제공되고, 제2 축을 따라 연장되고 전방 단부에 형성된 헤드 수용 포켓을 갖는 공구 생크를 포함하고, 상기 헤드 수용 포켓은 제2 축에 대해 횡 방향으로 위치한 생크 지지 표면 및 생크 지지 표면 내에 형성된 중앙 리세스를 포함하며,
헤드 수용 포켓에 구속해제 가능하게 고정된 상기 형태의 절삭 헤드를 포함하고,
조립된 위치에서:
상기 헤드 베이스 표면은 생크 지지 표면을 향하고,
제2 축은 제1 축과 일치하며,
장착 돌출부는 중앙 리세스 내에 클램핑되어 유지된다.
더 나은 이해를 위해, 본 발명은 이제 부재를 부분적으로 투시하기 위해 점선은 절단 경계를 나타내는 첨부 도면을 참고하여 단지 예로서 설명된다:
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 절삭 헤드를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절삭 헤드의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 절삭 헤드의 저면도이다.
도 4는 도 2에 도시되고 선 IV-IV를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시되고 선 V-V를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시되고 선 VI-VI를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 절삭 헤드를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 절삭 헤드의 측면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 절삭 헤드의 저면도이다.
도 10은 도 8에 도시되고 선 X-X를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시되고 선 XI-XI를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 12는 도 8에 도시되고 선 XII-XII를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전 절삭 공구를 도시한 분해 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 회전 절삭 공구의 측면도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공구 생크의 단부도이다.
도 16은 도 14에 도시되고 선 XVI-XVI를 따라 본 회전 절삭 공구의 단면도이다.
도 17은 도 16에 도시되고 선 XVII-XVII을 따라 본 회전 절삭 공구의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전 절삭 공구의 분해 사시도이다.
도 19는 도 18에 도시된 회전 절삭 공구의 측면도이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공구 생크의 단부도이다.
도 21은 도 19에 도시되고 선 XXI-XXI을 따라 본 회전 절삭 공구의 단면도이다.
도 22는 도 21에 도시되고 선 XXII-XXII을 따라 본 회전 절삭 공구의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 절삭 헤드를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절삭 헤드의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 절삭 헤드의 저면도이다.
도 4는 도 2에 도시되고 선 IV-IV를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시되고 선 V-V를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시되고 선 VI-VI를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 절삭 헤드를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 절삭 헤드의 측면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 절삭 헤드의 저면도이다.
도 10은 도 8에 도시되고 선 X-X를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시되고 선 XI-XI를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 12는 도 8에 도시되고 선 XII-XII를 따라 본 절삭 헤드의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전 절삭 공구를 도시한 분해 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 회전 절삭 공구의 측면도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공구 생크의 단부도이다.
도 16은 도 14에 도시되고 선 XVI-XVI를 따라 본 회전 절삭 공구의 단면도이다.
도 17은 도 16에 도시되고 선 XVII-XVII을 따라 본 회전 절삭 공구의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전 절삭 공구의 분해 사시도이다.
도 19는 도 18에 도시된 회전 절삭 공구의 측면도이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공구 생크의 단부도이다.
도 21은 도 19에 도시되고 선 XXI-XXI을 따라 본 회전 절삭 공구의 단면도이다.
도 22는 도 21에 도시되고 선 XXII-XXII을 따라 본 회전 절삭 공구의 단면도이다.
본 발명의 제1 양태는 제1축(A1) 주위에서 제1 회전 방향(R1)으로 회전가능한 절삭 헤드(20, 120)에 관한 것이다.
설명 및 청구 범위 전반에 걸쳐, 동일한 도면부호가 제1 및 제2 실시예의 절삭 헤드(20, 120) 모두에 공통인 특징부들을 위해 이용되는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 절삭 헤드(20, 120)는 바람직하게 텅스텐 카바이드와 같은 초경합금을 형상 압축(form pressing) 및 소결하여 제조될 수 있으며, 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있다.
도 1 내지 도 3 및 도 7 내지 도 9에 도시된 것처럼, 절삭 헤드(20, 120)는 캡 부분(22) 및 캡 부분(22)에 결합된 강성 장착 돌출부(24)를 포함한다.
절삭 헤드(20, 120)는 일체형 구조일 수 있고, 장착 돌출부(24)는 캡 부분(22)과 동일한 강성을 가질 수 있고 탄성 변위 요소(resiliently displaceable element)를 가지지 않을 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1 내지 도 3 및 도 7 내지 도 9에 도시된 것처럼, 캡 부분(22)은 복수의 N개의 헤드 칩 홈(head chip flute)(28)과 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 복수의 N 개의 절삭 부분(26) 및 축 방향을 따라 후방 방향(DR)을 향하는 헤드 베이스 표면(30)을 갖는다. 복수의 절삭 부분(26)은 제1축(A1)을 중심으로 하는 절삭 원(CC)에 대응하는 절삭 직경(DC)을 형성한다.
본 발명의 일부 실시예에서, N은 정확히 3일 수 있고, 캡 부분(22)은 3개의 헤드 칩 홈(28)과 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 3개의 절삭 부분(26)을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 헤드 베이스 표면(30)은 평평할 수 있다.
도 1 내지 도 3 및 도 7 내지 도 9에 도시된 것처럼, 각각의 절삭 부분(26)은 축 방향으로 전방을 향하는 선단 표면(leading surface)(32)을 가질 수 있고, 제1 회전 방향(R1)에 대해 각각의 선단 표면(32)은 원주 방향으로 인접하고 회전 방향으로 전방의 헤드 칩 홈(28)과 교차하여 절삭변부(34)를 형성한다.
3개의 절삭 부분(26) 및 따라서 3개의 절삭 변부(34)를 갖는 본 발명의 실시예에 대하여, 절삭 헤드(20, 120)는 높은 이송 속도의 절삭 작업에서 유리하게 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또한, 도 1 내지 도 3 및 도 7 내지 도 9에 도시된 것처럼, 각각의 절삭 부분(26)은 제1회전 방향(R1)과 반대로 향하는 토크 전달 표면(36)을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제1회전 방향(R1)에 대하여, 각각의 토크 전달 표면(36)은 원주 방향으로 인접하고 회전 방향으로 후방의 헤드 칩 홈(28)과 연통할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 각각의 토크 전달 표면(36)은 헤드 베이스 표면(30)과 교차할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 각각의 토크 전달 표면(36)은 평평할 수있다.
도 1 내지 도 3 및 도 7 내지 도 9에 도시된 것처럼, 장착 돌출부(24)는 헤드 베이스 표면(30)으로부터 축 방향을 따라 후방으로 연장되고 제1 축(A1) 주위에서 N- 폴드(fold) 회전 대칭을 형성한다.
설명 및 청구 범위 전체에 걸쳐, N- 폴드 회전 대칭은 회전 대칭의 무한 차수(infinite order)를 포함하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 장착 돌출부(24)는 헤드 베이스 표면(30)에 의해 완전히 둘러싸일 수 있다.
도 1 내지 도 3 및 도 7 내지 도 9에 도시된 것처럼, 장착 돌출부(24)는 원주 방향으로 이격된 복수의 N 개의 볼록 클램핑 표면(38)을 가지며, 각각의 클램핑 표면(38)은 제1 축(A1)을 포함하는 반경 방향 클램핑 이등분 평면(PB)에 의해 이등분된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 장착 돌출부(24)는 복수의 클램핑 표면(38)과 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 복수의 결합 표면(40)을 가질 수 있고, 각각의 결합 표면(40)은 원주 방향으로 인접한 2개의 클램핑 표면(38)과 교차할 수 있다.
도 4 및 도 10에 도시된 것처럼, 제1 축(A1)에 수직하고 캡 부분(22)과 교차하는 제1 평면(P1)의 단면에서, 복수의 N 개의 헤드 칩 홈(28)은 복수의 N 개의 반경 방향 최 내측 헤드 홈 지점(NH)에서 제1 직경(D1)을 갖는 제1 가상원(C1)과 내접(inscribed)된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제1 평면(P1)은 헤드 베이스 표면(28)에 인접하게 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 각각의 헤드 홈 지점(NH)은 제1 축(A1)을 포함하는 반경 방향 홈 평면(PF) 내에 포함될 수 있고, 각각의 반경 방향 홈 평면(PF)은 원주 방향으로 인접한 반경 방향 클램핑 이등분 평면(PB)과 함께 제1 각도(α1)를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 제1 각도(α1)는 35도 미만, 즉 α1 <35°일 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 제1회전 방향(R1)에 대하여, 각각의 반경 방향 홈 평면(PF)은 원주 방향으로 인접한 반경 방향 클램핑 이등분 평면(PB)의 회전 방향으로 전방에 위치할 수 있다.
도 5 및 도 11에 도시된 것처럼, 제1 축(A1)에 수직이고 장착 돌출부(24)와 교차하는 제2 평면(P2)의 단면에서, 복수의 N 개의 클램핑 표면(38)은 제2 직경(D2)을 가진 제2 가상원(C2)과 외접한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제2 평면(P2)의 단면에서, 복수의 클램핑 표면(38)은 제2 가상원(C2)과 일치하는 복수의 이격된 클램핑 원호(42)를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 제2 평면(P2)의 단면에서, 장착 돌출부(24)의 모든 부분은 제2 가상원(C2) 외부로 연장될 수 없다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 제2 평면(P2)의 단면에서, 각각의 클램핑 표면(38)은 25도보다 큰 제1 원주방향 각 크기(E1), 즉 E1> 25°를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 제2 평면(P2)의 단면에서, 복수의 결합 표면(40)은 제2 가상 원(C2) 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 제1 직경(D1)은 제2 직경(D2)보다 크고, 제2 직경(D2)은 절삭 직경(DC)의 40% 미만, 즉 D2 <0.40 * DC이다.
본 발명은 복수의 헤드 칩 홈(28)이 장착 돌출부(24)를 교차하지 않고 효율적으로 칩을 배출하기 위해 유리하게 큰 체적을 갖는 절삭 헤드(20, 120)를 제공한다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제2 직경(D2)은 바람직하게 절삭 직경(DC)의 30% 미만, 즉 D2 <0.30 * DC일 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 제2 직경(D2)은 절삭 직경(DC)의 10% 초과, 즉 D2> 0.10 * DC일 수 있다.
도 6 및 도 12에 도시된 것처럼, 제1 축(A1)에 수직이고 장착 돌출부(24)와 교차하는 제3 평면(P3)의 단면에서, 장착 돌출부(24)는 제2 직경(D2)보다 큰, 즉 D3> D2인 제3 직경(D3)을 갖는 제3 가상원(C3)과 외접(circumscribed)할 수 있다.
도 4 및 도 10에 도시된 것처럼, 헤드 홈 깊이(HD)는 헤드 홈 지점(NH)과 절삭 원(CC) 사이의 반경 거리로서 정의된다. 따라서, 헤드 홈 깊이(HD)는 절삭 직경(DC)과 제1 직경(D1) 사이의 차이의 절반 또는 HD = ½(DC-D1)이다. 본 발명의 하나의 목적은 확대된 홈을 갖는 절삭 헤드를 갖는 것이기 때문에, 헤드 홈 깊이(HD)는 적어도 절삭 직경(DC)의 1/2의 60%, 즉 절삭 반경의 60%인 것이 바람직하다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제2 평면(P2)은 제1 및 제3 평면(P1, P3) 사이에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 제3 직경(D3)은 제1 축(A1)에 수직인 임의의 단면에서 장착 돌출부(24)와 외접하는 임의의 가상 원의 최대 직경일 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명을 따르는 제1 실시예의 절삭 헤드(20)에서, 제3 평면(P3)은 복수의 클램핑 표면(38)과 교차하지 않고 각각의 클램핑 표면(38)은 부분적으로 원통 형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 제3 평면(P3)은 원주 방향으로 이격된 복수의 N 개의 축 방향 스토퍼 부분(44)들과 교차할 수 있고, 제3 가상원(C3)은 복수의 축 방향 스토퍼 부분(44)과 외접한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 축 방향 스토퍼 부분(44)은 장착 돌출부(24)의 원위 단부에서 벌지(bulge)(46)를 형성할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 2에 도시된 것처럼, 각각의 반경 방향 클램핑 이등분 평면(PB)은 축 방향 스토퍼 부분(44)들 중 하나와 교차할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 각각의 축 방향 스토퍼 부분(44)은 축 방향으로 전방을 향하는 스토퍼 표면(48)을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 축 방향 스토퍼 부분(44)은 원형 전이 그루브(50)에 의해 복수의 클램핑 표면(38)으로부터 축 방향으로 이격될 수 있다.
도 8에 도시된 것처럼, 본 발명의 제2 실시예의 절삭 헤드(120)에서, 제3 평면(P3)은 복수의 클램핑 표면(38)과 교차할 수 있고, 각각의 클램핑 표면(38)은 부분적으로 원뿔 형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에서, 장착 돌출부(24)는 헤드 베이스 표면(30)의 축 방향으로 후방을 향해 제1 거리(L1)를 연장할 수 있고, 제3 평면(P3)은 제2 평면(P2)으로부터 제2 거리(L2)를 가지며 오프셋될 수 있고, 제2 평면(L2)은 거리 L2는 제1 거리(L1)의 절반을 초과, 즉 L2> L1/2일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 장착 돌출부(24)는 도브테일(dovetil) 형상을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 13, 도 14, 도 18 및 도 19에 도시된 것처럼, 본 발명의 제2 특징은 제2 축(A2)을 따라 연장되는 공구 생크(54,154)를 갖는 회전 절삭 공구(52, 152) 및, 전방 헤드(58)에서 공구 생크(54, 154)의 헤드 수용 포켓(56)에 구속 해제 가능하게 고정된 절삭 헤드(20, 120)에 관한 것이다.
상세한 설명 및 청구 범위 전체에 걸쳐, 제1 및 제2 실시예의 절삭 공구(52, 152) 모두에 대해 공통인 특징부에 대해 동일한 도면번호가 이용되는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 공구 생크(54, 154)는 바람직하게 공구강으로 제조될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서 절삭 헤드(20, 120)는 클램핑 나사와 같은 추가적인 고정 부재를 요구하지 않고도 헤드 수용 포켓(56)에 대해 구속 해제 가능하게 고정될 수 있다.
도 15 및 도 20에 도시된 것처럼, 헤드 수용 포켓(56)은 제2 축(A2)에 대해 횡 방향인 생크 지지 표면(60) 및 생크 지지 표면(60) 내에 형성된 중앙 리세스(62)를 갖는다.
본 발명의 일부 실시예에서, 생크 지지 표면(60)은 축 방향으로 전방을 향할 수 있고, 중앙 리세스(62)는 제2 축(A2)을 따라 연장할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 원주 방향으로 이격된 복수의 N 개의 생크 칩 홈(64)은 생크의 전방 단부(58)로부터 제2 축(A2)을 따라 연장될 수 있다.
회전 절삭 공구(52, 152)의 조립 위치에서:
헤드 베이스 표면(30)은 생크 지지 표면(60)을 향하고,
제2 축(A2)은 제1 축(A1)과 일치하며,
장착 돌출부(24)는 중앙 리세스(62) 내에 클램핑 상태로 유지된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 N개의 구동 부재(66)들이 생크 지지 표면(60)으로부터 축 방향을 따라 전방으로 돌출될 수 있고, 각각의 구동 부재(66)는 제1 회전 방향(R1)을 향하는 구동 표면(68)을 포함하고 각각의 구동 표면(68)은 토크 전달 표면(36)들 중 하나와 접촉할 수 있다.
도 16 및 도 21에 도시된 것처럼, 제1 축(A1)에 수직이고 중앙 리세스(62)와 교차하는 제4 평면(P4)의 단면에서, 복수의 N 개의 생크 칩 홈(64)은 복수의 N 개의 반경 방향으로 가장 내측의 생크 홈 지점(NS)에서 제4 직경(D4)을 갖는 제4 가상원(C4)과 내접될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제4 직경(D4)은 제1 직경(D1)의 90% 내지 110%, 즉 D1 * 0.90 <D4 <D1 * 1.10일 수 있다.
도 16 및 도 21에 도시된 것처럼, 공구 홈 깊이(TD)는 생크 홈 지점(NS)과 절삭 원(CC) 사이의 반경 거리로 정의된다. 따라서 공구 홈 깊이(TD)는 절삭 직경(DC)과 제4 직경(D4) 사이의 차이의 1/2 또는 TD = ½(DC- D4)이다. 본 발명의 하나의 목적은 확대된 홈을 갖는 공구를 가지는 것이므로, 공구 홈 깊이(TD)는 적어도 절삭 직경(DC)의 1/2의 60%, 즉 절삭 반경의 60%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 제4 평면(P4)은 제2 평면(P2)과 일치할 수 있다.
도 15 및 도 20에 도시된 것처럼, 복수의 생크 칩 홈(64)은 툴 생크(54, 154)의 원통형 생크 주변부 표면(70)에 형성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 생크 칩 홈(70)은 제2 축(A2)을 따라 나선형으로 연장될 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 헤드 칩 홈(28)은 복수의 생크 칩 홈(70)의 대응하는 연장부일 수 있다.
도 15, 도 16, 도 20 및 도 21에 도시된 것처럼, 중앙 리세스(62)는 복수의 N 개의 원주 방향으로 이격된 인접 부분(72)를 가질 수 있고, 각각의 인접 부분(72)는 반경 방향으로 내측을 향하는 인접 표면(74)을 가질 수 있으며, 복수의 클램핑 표면(38)은 복수의 인접 표면(74)들과 클램핑 접촉할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 결합 표면(40)은 중앙 리세스(62)와 접촉하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 인접 부분(72)는 복수의 중간 부분(76)과 원주 방향으로 교대로 형성될 수 있고, 각각의 중간 부분(76)은 두 개의 원주 방향으로 인접한 인접 표면(74)과 교차하는 중간 표면(78)을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 인접 부분(72)은 탄성적으로 변위를 발생시킬 수 있다.
복수의 중간 표면(78)과 원주 방향을 따라 교대로 형성된 복수의 인접 표면(74)들에 의해, 헤드 수용 포켓(56)은 '원주 방향으로 한정된' 중앙 리세스(62)를 가질 수 있어서 복수의 인접 부분(72)의 탄성을 개선하고 공구 생크(54, 154)의 사용 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 절삭 헤드(20, 120)는 '원주 방향으로 한정된' 중앙 리세스(62)를 갖는 공구 생크(54, 154)에 구속해제 가능하게 고정되고, 헤드 칩 홈(28)은 생크 칩 홈(64)과 일치하며, 헤드 칩 홈(28)은 장착 돌출부(24)와 교차하지 않도록 요구된다.
도 16 및 도 21에 도시된 것처럼, 제2 평면(P2)의 단면에서, 제2 축(A2)과 동축인 제5 가상원(C5)은 중앙 리세스(62)와 내접하고 복수의 인접 표면(74)과 접촉할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 의하면, 제2 평면(P2)의 단면에서 복수의 인접 표면(74)은 제5 가상원(C5)과 일치하는 복수의 이격된 인접 원호(80)를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에 의하면, 제2 평면(P2)의 단면에서 복수의 중간 표면(78)은 제5 가상원(C5) 외부에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 제5 가상원(C5)은 제5 부하 직경(loaded diameter)(DL5)을 가질 수 있고, 제5 부하 직경(DL5)은 제2 직경(D2)과 동일할 수 있다.
제5 하중 직경(DL5)은 복수의 인접 표면(74)에 가해지고 반경 방향으로 외측을 향하는 하중의 존재할 때 측정될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또한, 복수의 인접 표면(74)에 가해지고 반경 방향으로 외측을 향하는 하중이 없을 때, 제5 가상원(C5)은 제5 부하 직경(DL5)보다 작은 (도면에 도시되지 않은) 제5 무부하 직경을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 헤드 베이스 표면(30)은 생크 지지 표면(60) 또는 생크 지지 표면으로부터 오프셋된 복수의 숄더 표면(82)과 접촉할 수 있다.
상기 조립 구성에서, 복수의 인접 표면(74)과 클램핑 접촉을 하는 복수의 클램핑 표면(38)을 제외하고 장착 돌출부(24)의 다른 부분은 중앙 리세스(62)와 접촉할 수 없다는 것이 이해되어야 한다.
도 17에 도시된 것처럼, 본 발명을 따르는 제1 실시예의 절삭 공구(52) 내에서 반경 방향 클램핑 이등분 평면(PB)들 중 하나의 단면에서 클램핑 표면(38)은 부분적으로 원통 형상이고 제1 축과 평행하게 연장될 수 있고, 관련 인접 표면(74)은 클램핑 표면과 일치할 수 있다.
본 발명의 상기 실시예에 의하면, 복수의 클램핑 표면(38)과 복수의 인접 표면(74) 사이의 클램핑 접촉은 반경 방향으로만 향한다는 것을 이해해야 한다.
도 17에 도시된 것처럼, 본 발명을 따르는 제1 실시예의 절삭 공구(52) 내에서, 각각의 인접 부분(72)은 축 방향을 따라 후방을 향하는 정지 표면(84)을 가질 수 있고, 복수의 정지 표면(48)은 복수의 정지 표면(84)으로부터 축 방향으로 이격될 수 있다.
제1 실시예의 절삭 헤드(20)에 작용하는 과도한 축 방향 '당김' 하중의 경우에 헤드 베이스 표면(30)은 생크 지지 표면(60)과 접촉 상태를 유지할 수 없고 복수의 스토퍼 표면(48)은 복수의 정지 표면(84)들과 접촉할 수 있어서 절삭 헤드(20)가 공구 생크(54)로부터 분리되는 것을 방지하는 것을 이해해야 한다.
도 22에 도시된 것처럼, 본 발명을 따르는 제2 실시예의 절삭 공구(152) 내에서 반경 방향 클램핑 이등분 평면(PB)들 중 하나의 단면에서, 클램핑 표면(38)은 부분적으로 원뿔형상을 가지고 축 방향으로 후방으로 연장됨에 따라 제1 축(A1)으로부터 벗어나며(diverge), 관련 인접 표면(74)은 클램핑 표면과 일치할 수 있다.
본 발명의 상기 실시예에서, 복수의 클램핑 표면(38)과 복수의 인접 표면(74) 사이의 클램핑 접촉은 축 방향 및 반경 방향 모두를 향한다는 것을 이해해야 한다.
본 발명은 또한 회전 절삭 공구(52, 152)를 조립하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은:
a) 헤드 베이스 표면(30)이 생크 지지 표면(60)을 향하게 하는 단계;
b) 제1 축(A1)을 제2 축(A2)과 정렬시키는 단계;
c) 복수의 클램핑 표면(38)을 복수의 중간 표면(78)과 회전 정렬시키는 단계;
d) 중앙 리세스(62) 속으로 장착 돌출부(24)를 삽입하는 단계; 및
e) 복수의 클램핑 표면(38)이 복수의 인접 표면(74)에 대해 유지될 때까지 절삭 헤드(20, 120)를 제1 축(A1) 주위에서 회전시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에 의하면, 단계 d)에서, 헤드 베이스 표면(30)이 생크 지지 표면(60) 또는 복수의 숄더 표면(82)과 접촉할 때까지 장착 돌출부(24)는 중앙 리세스(62) 속으로 삽입될 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에 의하면, 단계 e)에서 각각의 구동 표면(68)이 토크 전달 표면(36)들 중 하나와 접촉할 때까지 절삭 헤드(20, 120)는 제1 회전 방향(R1)과 반대 방향을 따라 제1 축(A1) 주위에서 회전할 수 있다.
본 발명이 어느 정도 구체적으로 설명되었지만, 하기 청구되는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
Claims (27)
- 제1 축(A1) 주위에서 제1 회전 방향(R1)으로 회전할 수 있는 절삭 헤드(20, 120)로서,
복수의 N 개의 헤드 칩 홈(28)과 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 복수의 N 개의 절삭 부분(26), 축 방향 후방 방향(DR)을 향하는 헤드 베이스 표면(30), 및 헤드 베이스 표면(30)과 교차하는 복수의 N 개의 헤드 칩 홈(28)을 갖는 캡 부분(22); 및
캡 부분(22)에 결합되고 헤드 베이스 표면(30)으로부터 축 방향을 따라 후방으로 연장되는 강성의 장착 돌출부(24)를 포함하고, 상기 장착 돌출부(24)는 제1 축(A1) 주위에서 N 개 부분(N- fold)으로 회전 대칭을 형성하며 원주 방향으로 이격된 복수의 N 개의 볼록 클램핑 표면(38)을 형성하고, 각각의 클램핑 표면(38)은 제1 축(A1)을 포함하는 반경 방향 클램핑 이등분 평면(PB)에 의해 이등분되며,
복수의 절삭 부분(26)은 절삭 원(CC)에 대응하는 절삭 직경(DC)을 형성하고,
제1 축(A1)에 수직이고 캡 부분(22)과 교차하는 제1 평면(P1)의 단면에서 복수의 N 개의 헤드 칩 홈(28)이 복수의 N 개의 반경 방향으로 가장 내측의 헤드 홈 지점(NH)에서 제1 직경(D1)을 가지는 제1 가상원(C1)과 내접하며,
제1 축(A1)에 수직이고 장착 돌출부(24)와 교차하는 제2 평면(P2)의 단면에서, 복수의 N 개의 클램핑 표면(38)은 제2 직경(D2)을 가진 제2 가상원(C2)과 외접하고,
제1 직경(D1)이 제2 직경(D2)보다 크며,
제2 직경(D2)은 절삭 직경(DC)의 40% 미만인 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제1항에 있어서, 상기 제2 직경(D2)은 절삭 직경(DC)의 30% 미만인 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120).
- 제1항에 있어서,
각각의 헤드 홈 지점(NH)은 제1 축(A1)을 포함하는 반경 방향 홈 평면(PF) 내에 포함되고, 각각의 반경 방향 홈 평면(PF)은 원주 방향으로 인접한 반경 방향 클램핑 이등분 평면(PB)과 제1 각도(α1)를 형성하고,
제1 각도(α1)는 35도 미만인 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제1항에 있어서, 제2 평면(P2)의 단면에서:
복수의 클램핑 표면(38)은 제2 가상원(C2)과 일치하는 복수의 이격된 클램핑 원호(42)를 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제1항에 있어서, N = 3인 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120).
- 제1항에 있어서, 상기 장착 돌출부(24)는 헤드 베이스 표면(30)에 의해 전체적으로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120).
- 제1항에 있어서,
상기 장착 돌출부(24)는 복수의 클램핑 표면(38)과 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 복수의 결합 표면(40)을 가지고,
각각의 결합 표면(40)은 원주 방향으로 인접한 2개의 클램핑 표면(38)과 교차하는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제1항에 있어서,
제1 축(A1)에 수직이고 장착 돌출부(24)와 교차하는 제3 평면(P3)의 단면에서 장착 돌출부(24)는 제2 직경(D2)보다 큰 제3 직경(D3)을 갖는 제3 가상원(C3)과 외접하고,
제2 평면(P2)은 제1 및 제3 평면(P1, P3) 사이에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제8항에 있어서,
상기 제3 평면(P3)은 복수의 클램핑 표면(38)과 교차하고,
각각의 클램핑 표면(38)은 부분적으로 원뿔형상을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제8항에 있어서,
제3 평면(P3)은 복수의 클램핑 표면(38)과 교차하지 않고, 각각의 클램핑 표면(38)은 부분적으로 원통형상을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제8항에 있어서,
제3 평면(P3)은 원주 방향으로 이격된 복수의 N 개의 축 방향 스토퍼 부분(44)과 교차하고,
제3 가상원(C3)은 복수의 축 방향 스토퍼 부분(44)과 외접하는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제11항에 있어서, 절삭 헤드(20)에 있어서,
각각의 반경 방향 클램핑 이등분 평면(PB)은 축 방향 스토퍼 부분(44)들 중 하나와 교차하는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제11항에 있어서,
각각의 축 방향 스토퍼 부분(44)은 축 방향을 따라 전방을 향하는 스토퍼 표면(48)을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제1항에 있어서,
헤드 홈 지점(NH)과 절삭 원(CC) 사이의 반경 거리에 의해 헤드 홈 깊이(HD)가 정의되고,
헤드 홈 깊이(HD)는 절삭 직경(DC)의 절반의 적어도 60%인 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120). - 제1항에 있어서, 장착 돌출부(24)는 탄성 변위 요소를 가지지 않는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120).
- 제1항에 있어서, 각각의 절삭 부분(26)은, 축 방향으로 전방을 향하는 선단 표면(32) 및 원주 방향으로 인접하고 회전 방향으로 전방의 헤드 칩 홈(28)이 교차하는 부분에 형성되는 절삭 변부(34)를 포함하고, 절삭 변부(34)는 제1 축(A1)에 대해 횡 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 절삭 헤드(20, 120).
- 회전 절삭 공구(52, 152)로서:
제2 축(A2)을 따라 연장되고 전방 단부에 형성된 헤드 수용 포켓(56)을 갖는 공구 생크(54, 154)를 포함하고, 상기 헤드 수용 포켓(56)은 제2 축(A2)에 대해 횡 방향으로 위치한 생크 지지 표면(60) 및 생크 지지 표면(60) 내에 형성된 중앙 리세스(62)를 포함하며,
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항을 따르고 헤드 수용 포켓(56)에 구속해제 가능하게 고정된 절삭 헤드(20, 120)를 포함하고,
조립된 위치에서:
상기 헤드 베이스 표면(30)은 생크 지지 표면(60)을 향하고,
제2 축(A2)은 제1 축(A1)과 일치하며,
장착 돌출부(24)는 중앙 리세스(62) 내에 클램핑되어 유지되는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152). - 제17항에 있어서, 상기 중앙 리세스(62)는 원주 방향으로 이격된 복수의 N 개의 인접 부분(72)을 가지며, 각각의 인접 부분(72)은 반경 방향으로 내측을 향하는 인접 표면(74)을 가지고,
복수의 클램핑 표면(38)은 복수의 인접 표면(74)과 클램핑 접촉하는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152). - 제18항에 있어서, 복수의 인접 부분(72)은 탄성적으로 변위를 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152).
- 제18항에 있어서, 복수의 인접 부분(72)은 복수의 중간 부분(76)과 원주 방향을 따라 교대로 형성되며,
각각의 중간 부분(76)은 원주 방향으로 인접한 2개의 인접 표면(74)과 교차하는 중간 표면(78)을 가지는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152). - 제18항에 있어서,
상기 헤드 베이스 표면(30)은 생크 지지 표면(60) 또는 생크 지지 표면으로부터 오프셋된 복수의 숄더 표면(82)과 접촉하고,
복수의 인접 표면(74)과 클램핑 접촉하는 복수의 클램핑 표면(38)을 제외하고 장착 돌출부(24)의 다른 부분은 중앙 리세스(62)와 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152). - 제18항에 있어서,
상기 클램핑 표면(38)은 부분적으로 원통 형상을 가지며;
반경 방향의 클램핑 이등분 평면(PB)들 중 하나의 단면에서:
클램핑 표면(38)이 제1 축(A1)에 평행하게 연장되고,
관련된 인접 표면(74)은 클램핑 표면과 일치하는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152). - 제18항에 있어서,
클램핑 표면(38)은 부분적으로 원뿔형상을 가지며;
반경 방향의 클램핑 이등분 평면(PB)들 중 하나의 단면에서:
클램핑 표면(38)은 축 방향을 따라 후방으로 연장됨에 따라 제1 축(A1)으로부터 멀어지고,
관련된 인접 표면(74)은 클램핑 표면과 일치하는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152). - 제17항에 있어서,
복수의 N 개의 원주 방향으로 이격된 생크 칩 홈(64)이 제2 축(A2)을 따라 생크의 전방 단부(58)로부터 연장되고,
제1 축(A1)에 수직이고 중앙 리세스(62)와 교차하는 제4 평면(P4)의 단면에서, 복수의 N 개의 생크 칩 홈(64)이 복수의 N 개의 반경 방향으로 가장 내측의 생크 홈 지점(NS)에서 제4 직경(D4)을 가진 제4 가상원(C4)과 내접하며,
제4 직경(D4)은 제1 직경(D1)의 90% 및 110% 사이인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152). - 제24항에 있어서, 복수의 헤드 칩 홈(28)은 복수의 생크 칩 홈(64)의 대응하는 연장부인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152).
- 제24항에 있어서, 생크 홈 지점(NS) 및 절삭 원(CC) 사이의 반경 방향 거리에 의해 공구 홈 깊이(TD)가 정의되고,
공구 홈 깊이(TD)는 절삭 직경(DC)의 절반의 적어도 60%인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구(52,152). - 삭제
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