KR200288982Y1 - 기어가공용 폼 커터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기어가공용 폼 커터에 관한 것이며, 상세하게는 정확한 치형곡선을 가공하기 위해 직선 인선을 갖는 인서트 팁을 치형곡선과 유사하게 배열하므로써 회전 가공시 가공단면이 기어의 치형곡선과 정확하게 일치할 수 있도록 한 기어가공용 폼 커터에 관한 것으로서, 회전 가공시 가공단면이 기어의 치형곡선과 정확하게 일치함과 아울러 특정 인서트 팁에 가공피로가 집중되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

본 고안은 커터 바디(10)의 양측 설치면(11) 상에 일정한 길이를 갖는 복수개의 가상 인벌류트 곡선(12)을 커터 바디(10)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되게 정하고, 상기 가상의 인벌류트 곡선(12)을 따라 수 개의 단위 인서트 팁(20)을 소정간격으로 배열 고정하는 것이다.

Description

기어가공용 폼 커터 {GEAR PROCESSING FOR FORM CUTTER}

본 고안은 기어가공용 폼 커터에 관한 것이며, 상세하게는 정확한 치형곡선을 가공하기 위해 직선 인선을 갖는 인서트 팁을 치형곡선과 유사하게 배열하므로써 회전 가공시 가공단면이 기어의 치형곡선과 정확하게 일치할 수 있도록 한 기어가공용 폼 커터에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 거친 최종품 또는 마무리 가공된 최종품을 형성하기 위한 다양한 금속의 기계가공은 밀링, 터닝, 단면절삭, 보링, 드릴링, 그라인딩, 성형(forming), 평삭가공(planing), 나사절삭, 그루빙 등을 포함하는 여러 가지 기계가공 및/또는 절삭기술을 이용하여 이루어져 왔다. 각각의 이러한 기계가공 및/또는 절삭기술은, 현저히 상이한 공정, 씨엔씨(CNC) 머신 및 홀더, 절삭 배향 및 각도, 유입각도, 리드각도 및 절삭력, 절삭 표면 및 인서트, 피치 및 다양한 다른 요소를 포함한다. 또한, 각각의 이러한 기계가공 및/또는 절삭기술은 사용, 형상, 외관, 품질, 마무리, 표면 조직, 표면 거칠기 또는 평활도(smothness), 응력 및 균열점, 피로점, 절삭 깊이, 절삭의 균일성 및 다양한 다른 특성의 관점에서 보아 현저히 상이하게 마무리 가공된 제품을 제공한다. 이러한 이유로 인하여, 툴링(tooling)은 일반적으로 특수한 기술에 속한다.

밀링가공에 있어서, 다중의 인서트 팁 또는 에지(edge)가 밀(mill)상에서 이용 가능하며, 밀의 모든 측부가 밀링공정 전반에 걸쳐 항상 공작물과 접촉하지 않으므로, 각각의 에지에 의한 절삭은 단속(斷續)적이라는 것이 일반적으로 공지된 사실이다. 따라서, 각각의 인서트 팁 에지는 그것이 공작물과 접촉함에 따라 밀링가공중 주기적인 충격을 받으며, 절삭중 응력을 받아 가열되며, 그 후 다음의 충격을 받을 때 까지 냉각된다. 이러한 주기적인 충격과 가열로 인하여 열적 및 기계적인 피로가 발생한다. 이러한 인서트 팁에 작용되는 피로정도는 인서트 팁의 수명과 직접적으로 연관된 중요인자로서, 그 중요성을 더하고 있으며, 이 때문에 인서트 팁의 수명을 연장시키기 위한 노력이 계속되고 있다.

인서트 팁에 작용되는 피로정도는, 예컨데 공작물과의 접촉면적, 배열형태,커터 바디의 회전수등의 변수와 비례한다. 특히 종래의 인서트 팁은 각각 공작물과의 인선 접촉면적이 넓기 때문에 앞서 언급한 바 있듯이 회전 절삭시 각 인서트 팁에 작용되는 피로가 커져 인서트 팁의 수명단축의 원인이 되어 왔다.

인서트 팁의 배열형태 또한 각 인서트 팁의 수명과 연관이 깊다. 예컨데 인서트 팁이 커터 바디의 설치면을 따라 일렬로 단순 배열되어 있다면 가공피로가 특정 인서트 팁에 집중되어 수명단축의 원인이 되는 바 가공피로가 특정 인서트 팁에 집중되지 않도록 분산 배열하는 것이 바람직 할 것이나 이는 고도의 설계력을 요구하므로 현재까지 실현되지 못하고 있다.

본 고안은 상기한 문제점을 시정하여, 회전 가공시 가공단면이 기어의 치형곡선과 정확하게 일치함과 아울러 특정 인서트 팁에 가공피로가 집중되는 것을 방지할 수 있도록 한 기어가공용 폼 커터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 기어가공용 폼 커터의 제 1 실시예에 따르면 환형 커터 바디의 양측 설치면상에 다수의 단위 인서트 팁이 인벌류트형으로 배열되어 이루어진 수 개의 단위 인서트 팁군(群)을 커터 바디의 중심을 기준으로 방사상으로 배열되게 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 기어가공용 폼 커터의 제 2 실시예에 따르면, 환형 커터 바디의 양측 설치면상에 다수의 단위 인서트 팁이 계단형으로 배열되어 이루어진 수 개의 단위 인서트 팁군(群)을 커터 바디의 중심을 기준으로 방사상으로 배열되게 구성한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 제 1 실시예의 사시도,

도 2는 본 고안의 제 1 실시예의 평면도,

도 3은 본 고안의 제 2 실시예의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

10: 커터 바디 11: 설치편

12: 인벌류트 곡선 20: 단위 인서트 팁

30: 단위 인서트 팁군 40: 칩 포켓

50: 보호 인서트

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 고안의 제 1 실시예의 사시도이고, 도 2는 본 고안의 제 1 실시예의 평면도이며, 도 3은 본 고안의 제 2 실시예의 사시도이다.

도면에 따르면, 기어가공용 폼 커터는 기어(치차)의 치형을 정밀가공하는 공구(tool)로서, 공작기계등의 동력에 의해 고속으로 회전시켜 공작물을 가공하게 된다. 특히 본 고안에서 제안하는 기어가공용 폼 커터는 환형으로 되고 양측면에 각각 설치면(11)을 갖는 커터 바디(10)와, 상기 커터 바디(10)의 양쪽 설치면(11)상에 적정 형태로 배열되게 합입되는 다수개의 단위 인서트 팁(20)으로 구성된다. 이때, 단위 인서트 팁(20)의 묶음을 단위 인서트 팁군(群)(30)이라 칭하기로 한다.

1. 제 1 실시예

제 1 실시예는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 커터 바디(10)의 양측 설치면(11) 상에 일정한 길이를 갖는 복수개의 가상 인벌류트 곡선(12)을 커터 바디(10)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되게 정하고, 상기 가상의 인벌류트 곡선(12)을 따라 수 개의 단위 인서트 팁(20)을 소정간격으로 배열 고정하는 것이다. 이때, 인벌류트 곡선(12)은 설치면(11)의 면적을 고려하여 인벌류트 곡선(12)을 따라 배열되는 단위 인서트 팁군(30)과 인접하는 다른 단위 인서트 팁군(30)과 중첩되지 않는 범위내에서 최대한 많이 설계하는 것이 바람직하며, 단위 인서트 팁군(30)을 이루는 각 단위 인서트 팁(20)의 간격은 등간격이 되도록 하는 것이 또한 바람직하다.

또한, 인벌류트 곡선(12)의 설계에 있어서 인벌류트 곡선(12)과 커터 바디(10)의 반경선과의 교차점을 지나는 법선과 인벌류트 곡선(12)의 양쪽 사이각중 일측의 사이각은 예각이 되게 하는 범위에서 인벌류트 곡선(12)의 경사도를 결정하게 되는데, 이는 단위 인서트 팁(20)에 의한 공작물의 절삭조건을 고려한 설계요소로서, 단위 인서트 팁(20)에 의해 최적 절삭이 가능한 조건이 된다. 이때, 최적 절삭이란 커터 바디(10)의 회전 가공시 기어의 치형곡선과 일치하면서 1회전에 의한 치면가공이 가능한 조건을 일컫는 것으로서, 상기와 같이 단위 인서트 팁(20)을 인벌류트형으로 배열하게 되면 이러한 조건을 만족할 수 있게 된다. 상기에서 예각범위는 40 ~ 75°로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 커터 바디(10)의 설치면(11) 상에는 상기 각 단위 인서트 팁(20)의 설치위치마다 칩 포켓(40)을 개별적으로 형성하여 공작물 가공시 각 단위 인서트 팁(20)에 의해 부산되는 칩(chip)을 원활하게 배출하도록 하였다.

그리고, 본 고안의 커터는 기어의 치형을 가공하기 위한 치구임을 감안할 때 커터 바디(10)의 설치면(11)이 기어의 치홈면에 상당하도록 만곡면이 되는 당연할 것이다.

그리고, 각 단위 인서트군(30)의 최외곽측, 즉 커터 바디(10)의 외주측에 위치하는 단위 인서트 팁(20)과 커터 바디(10)와의 사이에는 보호 인서트(50)가 개재되어 회전가공시 가공피로에 의해 커터 바디(10)가 손상되는 것을 방지토록 하였다. 상기 가공부하는 커터 바디(10)의 회전방향으로 작용되므로 이에 대항하는 커터 바디(10)와 단위 인서트 팁(20)사이에 개재하면 된다. 이와 같이 가공부하가가장 크게 작용하는 부분에 보호 인서트(50)가 개재되므로써 상대적으로 고가인 커터 바디(10)의 손상을 방지하면서 필요시 파손된 보호 인서트(50)만을 교환하므로 커터의 수명을 연장할 수 있게 된다.

그리고, 상기 각 단위 인서트 팁(20)간의 높낮이 편차는 ±0.05mm 이내로 하고, 각 단위 인서트 팁군(30)간에 대응되게 위치하는 각 단위 인서트 팁(20)간의 높낮이 편차는 ±0.02mm로 하므로써 공작물의 절삭면이 불규칙하게 가공됨을 막고, 비교적 정밀한 평탄면을 얻을 수 있는 황삭조건을 얻게 된다.

그리고, 커터 바디(10)의 일측 설치면(11)과 타측 설치면(11)의 일벌류트곡선(12)은 상호 비대칭으로 형성하므로써 이에 따라 배열되는 단위 인서트 팁(20)에 작용되는 가공피로가 보다 분산되도록 하였다.

이상과 같은 본 고안의 제 1 실시예는 회전 가공시 가공단면이 기어의 치형곡선과 정확하게 일치함과 아울러 특정 인서트 팁에 가공피로가 집중되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것으로서, 커터 바디(10)의 설치면(11)상에 수 개의 인벌류트 곡선(12)을 방사상으로 형성하고, 상기 인벌류트 곡선(12)을 따라 소형/다수의 인서트 팁이 배열되는 것이다.

2. 제 2 실시예

제 2 실시예는 도 3에 도시한 바와 같이, 환형 커터 바디(10)의 양측 설치면(11) 상에 다수의 단위 인서트 팁(20)이 계단형으로 배열되어 이루어진 수 개의 단위 인서트 팁군(群)(30)을 커터 바디(10)의 중심을 기준으로 방사상으로 배열되게 구성한 것이다.

상기 단위 인서트 팁(20)의 계단형 배열은 공작물의 절삭 각도를 결정하는 것으로서, 단위 인서트 팁(20)에 의해 최적 절삭이 가능한 조건이 된다. 이때, 최적 절삭이란 커터 바디(10)의 회전 가공시 기어의 치형면과 일치하면서 1회전에 의한 치면가공이 가능한 조건을 일컫는 것이다.

그리고 상기 커터 바디(10)의 각 단위 인서트 팁군(30)마다 형성되어, 공작물의 절삭시 각 단위 인서트 팁군(30)에서 발생되는 칩(chip)을 원활하게 배출하기 위한 칩 포켓(40)을 더 포함하는 것이다. 상기한 칩 포켓(40)은 단위 인서트 팁군(30)에 형성되어 공작물 가공시 각 단위 인서트 팁(20)에 의해 부산되는 칩을 원활하게 배출되도록 하는 것이다.

이상과 같은 본 고안의 제 2 실시예는 제 1 실시예와 동일한 부분의 설명을 생략하기로 하며, 상기 제 2 실시예는 커터 바디(10)의 설치면(11)상에 다수의 단위 인서트 팁(20)이 계단형으로 배열되게 하므로써 회전 가공시 가공단면이 기어의 치형면과 정확하게 일치함과 아울러 특정 인서트 팁(20)에 가공피로가 집중되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

이상과 같이 본 고안은 커터 바디의 설치면상에 수 개의 인벌류트 곡선을 방사상으로 정하고, 이 인벌류트 곡선을 따라 소형/다수의 인서트 팁을 배열하므로써 회전 가공시 가공단면이 기어의 치형곡선과 정확하게 일치함과 아울러 특정 인서트 팁에 가공피로가 집중되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

그리고 커터 바디의 설치면상에 각 단위 인서트 팁의 설치위치마다 칩 포켓을 개별적으로 형성하므로써 공작물 가공시 각 단위 인서트 팁에 의해 부산되는 칩이 원활하게 배출되는 것이다.

또한 커터 바디의 설치면상에 다수의 단위 인서트 팁이 계단형으로 배열되게 하므로써 회전 가공시 가공면이 정확하게 일치되는 것이다.

그리고 커터 바디의 설치면상에 각 단위 인서트 팁군마다 칩 포켓을 형성하므로써 공작물 가공시 각 단위 인서트 팁에 의해 부산되는 칩이 원활하게 배출되는 것이다.

Claims (9)

1. 환형 커터 바디(10)의 양측 설치면(11)상에 다수의 단위 인서트 팁(20)이 인벌류트형으로 배열되어 이루어진 수 개의 단위 인서트 팁군(群)(30)을 커터 바디(10)의 중심을 기준으로 방사상으로 배열되게 구성한 것을 특징으로 하는 기어절삭용 폼 커터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 커터 바디(10)의 각 단위 인서트 팁(20) 설치부위에 형성되어, 공작물의 절삭가공시 발생되는 칩(chip)을 원활하게 배출하기 위한 칩 포켓(40)을 더 포함함을 특징으로 하는 기어절삭용 폼 커터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 커터 바디(10)의 설치면(11) 최 외곽측에 위치하는 단위 인서트 팁(20)와 커터 바디(10) 사이에 개입되어, 가공피로에 의해 커터 바디(10)가 손상되는 것을 방지하기 위한 보호 인서트(50)를 더 포함함을 특징으로 하는 기어절삭용 폼 커터.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 커터 바디(10)의 반경선과의 교차점을 지나는 법선과 인벌류트 곡선(12)의 양쪽 사이각중 일측의 사이각은 예각이며, 상기 예각은 40 ~ 75°인 것을 특징으로 하는 기어절삭용 폼 커터.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 각 단위 인서트 팁(20)간의 높낮이 편차는 ±0.05mm인 것을 특징으로 하는 기어절삭용 폼 커터.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 각 단위 인서트 팁군(30)간에 대응되게 위치하는 각 단위 인서트 팁(20)간의 높낮이 편차가 ±0.02mm인 것을 특징으로 하는 기어절삭용 폼 커터.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 커터 바디(10)의 일측 설치면(11)과 타측 설치면(11)의 인벌류트 곡선(12)은 위치적으로 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 기어절삭용 폼 커터.
8. 환형 커터 바디(10)의 양측 설치면(11)상에 다수의 단위 인서트 팁(20)이 계단형으로 배열되어 이루어진 수 개의 단위 인서트 팁군(群)(30)을 커터 바디(10)의 중심을 기준으로 방사상으로 배열되게 구성한 것을 특징으로 하는 기어절삭용 폼 커터.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 커터 바디(10)의 각 단위 인서트 팁군(30)마다 형성되어, 공작물의 절삭시 각 단위 인서트 팁군(30)에서 발생되는 칩(chip)을 원활하게 배출하기 위한 칩 포켓을 더 포함함을 특징으로 하는 기어절삭용 폼 커터.