KR20080000544A

KR20080000544A - 회전 절삭 툴

Info

Publication number: KR20080000544A
Application number: KR1020070112077A
Authority: KR
Inventors: 배병균
Original assignee: 대구텍 주식회사
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2008-01-02

Abstract

본 발명은 공구 생크와 절삭 헤드의 견고한 체결 상태를 유지할 수 있고 생크와 절삭 헤드의 손상을 방지하여 공구 생크의 내구 수명을 증가시킨 회전 절삭 툴을 개시한다. 본 발명에 따른 절삭공구에서, 절삭 헤드는 드릴 몸체의 회전축과 동심 관계인 원기둥 형상의 중심 포스트와 중심 포스트의 상단부에 반경 방향으로 연장되는 복수의 날개부로 이루어지고, 각 날개부는 단부면, 상부면, 하부면, 드릴 회전 방향측에 형성된 전방면, 및 그 반대방향에 형성되는 후방면을 구비하며, 전방면에는 칩 플루트가 형성되어 중심 포스트의 측벽까지 연장되며, 중심 포스트의 측벽은 칩 플루트를 이루는 컷아웃부와 그 사이에 위치하는 원호상의 외주면으로 구성되며, 중심 포스트의 외주면에는 원주방향으로 연장하는 회전안내요소가 형성된다. 결합구조부는 공구 생크의 테두리부로부터 회전축과 평행한 방향으로 연장된 복수의 결합돌기를 구비하여 그 중앙부에 중심 포스트를 수용하는 중앙 공간부를 형성하며, 각 결합돌기는 상부의 토크 지지부와 하부의 마찰조임부로 구성되며, 토크 지지부는 드릴 회전 방향측에 날개부가 안착되도록 축방향 지지면 및 토크 지지면으로 한정되는 리세스가 구비되며, 마찰조임부의 내측벽이 중앙 포스트의 외주면에 면접촉되도록 그 횡단면이 원호를 형성하되, 마찰조임부의 내측벽에는 중심 포스트의 회전안내요소에 맞물리는 체결요소가 형성된다.

드릴링 툴, 절삭 헤드, 생크

Description

회전 절삭 툴{Rotary cutting tool}

본 발명은 드릴링 툴에 관한 것으로서, 특히 절삭 헤드와 공구 생크의 면접촉을 통하여 증가된 클램핑 력 및 사용 내구성을 제공할 수 있는 회전 절삭 툴에 관한 것이다.

종래의 교체 가능한 절삭 헤드를 포함한 드릴링 툴이 WO2003/070408호에 개시되어 있다. 도 1은 위에서 언급한 드릴링 툴을 구성하는 절삭 헤드의 사시도, 도 2는 생크의 사시도이다.

절삭 헤드(10)는 조임 핀(13) 및 조임 핀(13) 상부에 형성된 2개의 날개부(11, 12)를 포함한다. 날개부(11, 12)의 일측에는 후술할 생크(20)의 지지면(22a)과 접촉하는 지지면(13a)이 형성되어 있다.

생크(20)는 각도 간격을 두고 배치된 2개의 림부(21, 22)를 포함하며, 이 림부(21, 22)들에 의하여 척킹 그루브(31, 32)가 형성된다. 또한, 림부(21, 22)들 사이에는 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)이 수용되는 공간(30)이 형성된다.

림부(21, 22)의 상부 측부에는 바닥면(21b, 22b)과 지지면(21a, 22a)에 의하여 한정된 리세스(21c, 22c)가 형성되어 있어 절삭 헤드(10)의 날개부(11, 12)가 리세스(21c, 22c) 내에 각각 수용된다.

절삭 헤드(10)와 생크(20)가 체결된 상태에서, 절삭 헤드(10)의 날개부(11, 12)는 생크(20)의 리세스(21c, 22c) 내에 각각 위치한다. 날개부(11, 12)의 지지면(11a, 12a)은 리세스(21c, 22c)의 지지면(21a, 22a)과 접촉하며, 그 저면은 리세스(21c, 22c)의 바닥면(21b, 22b) 상에 위치한다.

한편, 절삭 헤드(10)와 생크(20)가 체결된 상태에서 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)은 생크(20)의 공간(30) 내에 삽입되며, 조임 핀(13)의 외주면은 공간(30)을 형성하는 림부(21, 22)의 내주면과 선 접촉 상태에 있다.

도 3은 드릴링 툴의 사시도로서, 도 1 및 도 2에 도시된 절삭 헤드(10)와 생크(20)가 체결된 상태를 도시한다.

이하에서는 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)과 생크(20)의 림부(21, 22)의 관계를 도 1, 도 2, 도 4a 및 도 4b를 통하여 설명한다.

도 4a는 생크(20) 내에서 절삭 헤드(10)가 회전 고정하기 전의 생크(20)의 림부(21, 22)와 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)의 관계를 도시한 단면도, 도 4b는 생크(20) 내에서 절삭 헤드(20)가 회전한 후 고정된 상태의 생크(20)의 림부(21, 22)와 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)의 관계를 도시한 단면도이다.

절삭 헤드(10)와 생크(20)를 체결하기 위하여 절삭 헤드(10)를 생크(20) 내에 위치시키면, 절삭 헤드(10)의 날개부(11, 12)는 생크(20)의 리세스(21c, 22c) 내에 위치하지 않고 림부(21, 22) 사이의 척킹 그루브(31, 32)에 대응하며, 또한 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)의 곡면상 외주면(13a) 역시 척킹 그루브(31, 32)에 대응한다 (도 4a의 상태).

여기서, 곡면상 외주면(13a)의 외곽선은 타원 형상을 띠며, 그 장축이 척킹 그루브에 위치함으로써 초기 결합을 용이하게 한다.

이후, 도 4a의 화살표 방향으로 절삭 헤드(10)를 회전시키면, 절삭 헤드(10)의 각 날개부(11, 12)는 생크(20)의 리세스(21c, 22c) 내에 각각 위치하며, 이때 각 날개부(11, 12)의 지지면(11a, 12a)은 각 리세스(21c, 22c)의 지지면(21a, 22a)과 접촉하고 그 저면은 각 리세스(21c, 22c)의 바닥면(21b, 22b) 상에 위치한다.

이와 동시에, 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13a)의 타원상 외주면(13a)은 생크(20)의 림부(21, 22) 내주면과 탄성적으로 접촉하게 된다(도 4b의 상태). 따라서 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)은 생크(20)의 림부(21, 22)와 견고하게 결합되며, 위와 같은 결합 구조에 의하여 생크(20)의 회전력은 절삭 헤드(10)에 전달된다.

그러나 절삭 헤드(10)와 생크(20)의 위와 같은 결합 과정에서 다음과 같은 문제점이 발생한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)의 외주면은 타원상 외주면(13a)과 그 사이에 형성된 컷아웃부(13b)로 구성된다. 절삭 헤드(10)의 회전이 이루어지기 전에 조임 핀(13)의 원호형 외주면(13a)과 컷아웃부(13b)의 경계부는 림부(21, 22)의 내주면에 접촉하고 있다.

절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)이 삽입 및 회전하는 과정에서, 회전하는 타원 상 외주면(13a)과 컷아웃부(13b) 사이의 날카로운 경계부가 생크(20)의 림부(21, 22) 내면에 스크래치를 형성하게 된다.

한편, 드릴링 공정을 수행한 절삭 헤드(10)는 절삭 에지가 마모되며, 따라서 새로운 절삭 헤드로 교체하게 된다. 생크(20)에 절삭 헤드(10)를 반복적으로 장착함에 따라 생크(20)의 림부(21, 22) 내주면에 형성된 스크래치에 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)에 형성된 경계부가 반복적으로 접촉하면서 스크래치의 깊이 및 영역이 점차적으로 증가하게 된다. 생크(20)에 형성된 이와 같은 스크래치는 절삭 헤드(10)와 생크(20) 사이의 결합력을 저하시키며, 또한 고가의 생크(20)의 수명을 단축시키는 요인이 된다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)은 그 단면이 곡면상 외주면(13a)들의 중앙부를 연결하는 선이 장축이 되는 타원 형상을 갖고 있다. 따라서, 조임 핀(13)의 원호형 외주면(13a)과 생크(20)의 림부(21, 22) 내주면은 종방향으로 선접촉(단면도인 도 4b에서는 접촉 부위가 점으로 도시됨) 상태에 있다. 이러한 절삭 헤드(10)의 조임 핀(13)과 생크(20)의 림부(21, 22)의 접촉 역시 절삭 헤드(10)와 생크(20) 사이의 마모에 취약하여 결합력을 저하시키는 원인이 된다

도 1에 도시된 절삭 헤드(10)의 구조에서는, 날개부(11, 12)의 경사진 지지면(11a, 12a)에 생크(20)의 축방향 압력과 회전 토크가 함께 작용하게 되어 절삭 헤드(10)의 날개부(11, 12)의 피로하중이 증가된다. 또한, 축 방향으로 고정하는 걸림 구조가 없으므로 커팅 헤드(10)의 축방향 고정이 불안정하다.

본 발명은 회전 절삭 툴이 갖고 있는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 공구 생크와 절삭 헤드의 견고한 체결 상태를 유지할 수 있고 공구 생크와 절삭 헤드의 손상을 방지하여 공구 생크의 내구 수명을 증가시킨 회전 절삭 툴을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 절삭공구에서, 절삭 헤드는 드릴 몸체의 회전축과 동심 관계인 원기둥 형상의 중심 포스트와 중심 포스트의 상단부에 반경 방향으로 연장되는 복수의 날개부로 이루어지고, 각 날개부는 단부면, 상부면, 하부면, 드릴 회전 방향측에 형성된 전방면, 및 그 반대방향에 형성되는 후방면을 구비하며, 전방면에는 칩 플루트가 형성되어 중심 포스트의 측벽까지 연장되며, 중심 포스트의 측벽은 칩 플루트를 이루는 컷아웃부와 그 사이에 위치하는 원호상의 외주면으로 구성되며, 중심 포스트의 외주면에는 원주방향으로 연장하는 회전안내요소가 형성된다.

결합구조부는 공구 생크의 테두리부로부터 회전축과 평행한 방향으로 연장된 복수의 결합돌기를 구비하여 그 중앙부에 중심 포스트를 수용하는 중앙 공간부를 형성하며, 각 결합돌기는 상부의 토크 지지부와 하부의 마찰조임부로 구성되며, 토크 지지부는 드릴 회전 방향측에 날개부가 안착되도록 축방향 지지면 및 토크 지지 면으로 한정되는 리세스가 구비되며, 마찰조임부의 내측벽이 중앙 포스트의 외주면에 면접촉되도록 그 횡단면이 원호를 형성하되, 마찰조임부의 내측벽에는 중심 포스트의 회전안내요소에 맞물리는 체결요소가 형성된다.

면접촉은 중앙 포스트를 중앙 공간부에서 회전안내요소가 체결요소에 맞물린 상태에서 날개부의 후방면이 토크 지지면에 접촉될 때까지 억지 끼움으로 드릴 역회전방향으로 회전시킴으로써 마찰조임부의 내벽면이 중앙 포스트의 외주면에 탄성 가압됨으로써 이루어진다.

본 발명에 따른 회전 절삭 툴에서, 회전안내요소는 회전안내 홈이며, 체결 요소는 돌출 형성된 안내 리브이다.

또한, 중앙 포스트의 외주면은 드릴 역회전 방향 측에 모따기될 수 있으며, 또는 마찰 조임부의 내측벽은 드릴 회전 방향 측에 모따기될 수 있다.

여기서, 결합돌기의 토크 지지면은 축방향과 평행하게 형성되며 결합 돌기의 반경방향 탄성 변위는 상부로 갈수록 커지는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 회전 절삭 툴은 다음과 같은 이점을 갖는다.

드릴링 공정시, 절삭 헤드를 통하여 가해지는 축방향 응력은 공구 생크의 축방향 지지면에, 회전 토크는 직립 토크 지지면에 각각 전달되기 때문에 공구 생크와 중심 포스트 간의 접촉면에 과도한 마찰력이 가해지지 않는다.

중심 포스트의 원호상의 외주면과 결합 돌기의 내벽면이 면접촉함으로써 마 찰 면적이 증대되며, 따라서 중심 포스트와 결합 돌기의 마모가 최소화될 수 있고 양 부재 사이의 총 결합력이 증가될 수 있다.

절삭 헤드의 중심 포스트의 원호상의 외주면과 공구 생크의 결합 돌기의 내측벽은 큰 저항을 발생시키지 않고 접촉될 수 있다. 따라서, 공구 생크의 결합 돌기의 내측벽에 스크래치 및 깎임이 발생하지 않으며, 고가의 공구 생크의 수명 연장이 가능하다.

이하, 본 발명에 따른 회전 절삭 툴을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는 본 발명에 따른 회전 절삭 툴의 한 예로서, 드릴링 공정에 사용되는 드릴링 툴을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 드릴링 툴을 구성하는 절삭 헤드의 사시도, 도 6은 절삭 헤드와 공구 생크를 갖는 본 발명에 따른 드릴링 툴의 분리 사시도, 그리고 도 7은 도 6에 도시된 공구 생크의 평면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 드릴링 툴은 절삭 헤드(200) 및 공구 생크(100)를 포함한다. 공구 생크(100)는 외주면에 칩 플루트가 형성된 긴 원기둥 형상의 드릴 몸체와 일체로 형성된다. 또한, 절삭 헤드(200)는 공구 생크(100)의 상단부에 형성된 결합구조부에 착탈 가능하게 장착된다.

절삭 헤드(200)는 드릴 몸체의 회전축과 동심 관계인 원기둥 형상의 중심 포스트(230)와 중심 포스트(230)의 상단부에 반경 방향으로 연장된 복수의 날개 부(210, 220)를 포함한다.

각 날개부(210, 220)는 단부면, 상부면, 하부면(211b, 221b), 드릴 회전 방향측에 형성된 전방면(221c) 및 그 반대방향에 형성되는 후방면(211a, 221a)을 구비한다. 전방면(221c)에는 칩 플루트가 형성되어 중심 포스트(230)의 측벽까지 연장된다.

중심 포스트(230)의 측벽은 칩 플루트를 이루는 컷 아웃부(232a)와 그 사이에 위치하는 원호상의 외주면(233a, 233b)으로 구성되며, 중심 포스트(230)의 외주면(233a, 233b)에는 원주 방향으로 연장된 회전안내요소(234a, 234b)가 형성된다. 여기서, 회전안내요소(234a, 234b)는 소정 깊이를 갖는 홈이다.

한편, 중심 포스트(230)의 원호상 외주면(233a, 233b) 중, 후방면(211a, 221a)에 대응하는 종단부에 모따기 부분(235a, 235b)이 형성되어 있다. 이 모따기 부분(235a, 235b)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 8a에 도시된 바와 같이 후방면(211a, 221a)에 대응하는 포스트(230)의 원호상 외주면(233a, 233b)의 종단부를 컷아웃부(232a)를 향하여 하향 경사지게 가공하고 연이어 작은 직경의 부분적인 원호상 면을 구비한 모따기 부분(235a, 235b)을 형성할 수 있다.

공구 생크(100)에 형성된 결합구조부는 공구 생크(100)의 테두리부로부터 회전축과 평행한 방향으로 연장된 복수의 결합돌기(110, 120) 및 결합 돌기(110, 120)의 중앙부에 형성되어 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)를 수용하는 중앙 공간부(130)로 이루어진다.

각 결합돌기(110, 120)는 상부의 토크 지지부와 하부의 마찰조임부로 구성된다.

토크 지지부는 드릴 회전 방향측에 형성되며, 절삭 헤드(200)의 날개부(210, 220)가 안착되도록 축방향 지지면(111a, 121a) 및 토크 지지면(111b, 121b)으로 한정되는 리세스(111, 121)로 이루어진다.

마찰 조임부는 각 결합 돌기(110, 120)의 내측벽으로서, 각 결합 돌기(110, 120)의 내측벽은 중심 포스트(230)의 외주면에 면접촉되도록 그 횡단면이 원호 형상을 갖는다. 또한, 각 결합 돌기(110, 120)의 내측벽에는 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)의 회전안내요소(234a, 234b)에 맞물리는 체결요소(114, 124)가 형성되어 있다.

절삭 헤드(200)의 회전안내요소(234a, 234b)는 중심 포스트(230)의 원호상 외주면(233a, 233b)에 원주 방향으로 연장된 회전안내 홈이며, 공구 생크(100)의 체결 요소는 돌출 형성되며 회전 안내 홈(234a, 234b)에 수용될 수 있는 안내 리브(114, 124)이다.

이상과 같이 구성된 절삭 헤드(200)와 공구 생크(100)의 결합 과정을 각 도면을 통하여 설명한다.

도 8a는 도 6의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 공구 생크(100) 내에서 절삭 헤드(200)가 회전하여 고정되기 전의 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)와 공구 생크(100)의 결합 돌기(110, 120)의 관계를 도시한 단면도이다.

또한, 도 8b는 도 6의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 공구 생 크(100) 내에서 절삭 헤드(200)가 회전하여 고정된 후의 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)와 공구 생크(100)의 결합 돌기(110, 120)의 관계를 도시한 단면도이다.

먼저, 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)를 공구 생크(100)의 중앙 공간부(130) 내에 위치시킨다. 이때, 중심 포스트(230)의 원호상의 외주면(233a, 233b)은 공구 생크(100)의 결합 돌기(110, 120) 사이의 공간부(140, 150)와 각각 대응하도록 배치한다 (도 8a의 상태).

도 8a의 상태에서, 절삭 헤드(200)를 억지 끼움 형태로 드릴 회전 방향의 반대 방향(도 8a의 화살표 방향)으로 회전시키면, 절삭 헤드(200)의 날개부(210, 220)의 후방면(211a, 221a)은 공구 생크(100)의 결합 돌기(110, 120)의 리세스(111, 121)를 구성하는 토크 지지면(111b, 121b)에 접촉하며, 날개부(210, 220)의 하부면(211b, 221b)은 결합 돌기(110, 120)의 축방향 지지면(111a, 121a)에 접촉한다.

여기서, 억지끼움되기 전의 중앙 공간부(130)에 대응되는 원통의 내경은 중심 포스트(230)의 원호상 외주면의 직경보다 약간 작도록 형성된다.

그러므로, 마찰 조임부인 결합 돌기(110, 120)의 내벽면(112, 122)이 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)의 외주면을 탄성 가압하여 절삭 헤드(200)와 공구 생크(100)는 견고하게 결합된다(도 8b의 상태).

이하에서는 이와 같은 과정을 통하여 결합되는 절삭 헤드(200)와 공구 생크(100)의 각 부분의 세부적인 기능을 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 공구 생크(100)의 결합돌기(110, 120)에 형성된 토크 지지면(111b, 121b)은 드릴 몸체의 축 방향과 평행하게 형성되고, 축방향 지지면(111a, 121a)은 축 방향에 수직인 것이 바람직하다.

이와 같은 구조에 의하여 드릴링 공정시, 절삭 헤드(200)를 통하여 가해지는 축방향 응력은 축방향 지지면(111a, 121a)에, 회전 토크는 토크 지지면(111b, 121b)에 각각 전달되며, 따라서 공구 생크(100)와 절삭 헤드(200) 사이의 접촉면에서 과도한 마찰력이 발생되지 않는다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)의 원호상의 외주면(233a, 233b)이 형성하는 가상원(점선으로 도시됨)과 공구 생크(100)의 결합 돌기(110, 120)의 내벽면(112, 122)이 형성하는 가상선원은 거의 동일한 곡률반경을 갖는다.

이러한 구조에서는, 중심 포스트(230)의 원호상의 외주면(233a, 233b)과 결합 돌기(110, 120)의 내벽면(112, 122)이 면접촉함으로서 마찰 면적이 증대되며, 동일 접촉 압력에 대하여 클램핑 력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 동일한 설계 클램핑 력에 대하여 중심 포스트(230)와 결합 돌기(110, 120)의 마모가 최소화될 수 있으며, 공구 생크(100)의 내구성이 획기적으로 증가될 수 있다.

한편, 도 8a의 해제 상태에서 도 8b의 고정 상태로 절삭 헤드(200)가 공구 생크(100) 내에서 회전할 때, 회전 초기에는 중심 포스트(230)의 외주면(233a, 233b)의 선단측에 형성된 모따기 부분(235a, 235b)이 공구 생크(100)의 결합 돌기(120, 110)의 내측벽(121, 112)에 대응한다. 따라서 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)의 원호상의 외주면(233a, 233b)과 공구 생크(100)의 결합 돌기(120, 110) 의 내측벽(122, 112)은 양 부재 사이에 큰 저항을 발생시키지 않고 매끄럽게 접촉될 수 있다.

또한, 절삭 헤드(200)의 교체를 위하여 중심 포스트(230)가 공구 생크(100) 내에서 반복 회전하는 경우에도 위와 같은 모따기 부분(233a, 233b)에 의하여 공구 생크(100)의 결합 돌기(120, 110)의 내측벽(121, 112)에 스크래치 및 깎임이 발생하지 않으며, 따라서 고가의 공구 생크(100)의 수명 연장이 가능하다.

팁(201) 및 절삭 에지(210a, 220a)가 마모된 절삭 헤드(200)는 새로운 절삭 헤드로 교체해야 하며, 이를 위하여 공구 생크(100)에 대한 절삭 헤드(200)의 분리 및 장착이 반복적으로 이루어진다. 이러한 조건 하에서, 본 발명은 절삭 헤드보다 고가인 공구 생크의 손상을 줄여 그 수명을 연장할 수 있다.

한편, 결합 돌기(110, 120)의 내측벽(112, 122)의 드릴 회전 방향 측, 즉 절삭 헤드(200)의 회전 초기에 중앙 포스트(230)에 형성된 모따기부(235a, 235b)에 대응하는 영역에 모따기부(112a, 122a)를 형성할 수 있다. 결합 돌기(110, 120)의 내측벽(112, 122)에 형성된 모따기부(112a, 122a)에 의하여 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)의 원호상의 외주면(233a, 233b)과 공구 생크(100)의 결합 돌기(120, 110)의 내측벽(121, 112)의 초기 접촉이 더욱 부드럽게 이루어질 수 있다.

도 8b의 상태에서, 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)에 형성된 회전 안내 홈(234a, 234b) 내에 공구 생크(100)의 결합 돌기(110, 120)의 내측벽(112, 122)에 형성된 안내 리브(114, 124)가 각각 수용됨으로써 절삭 헤드(200)는 드릴 몸체의 축 방향으로 빠지지 않고 공구 생크(100)와 견고하게 체결된다. 또한 도 8a의 해제 상태에서 도 8b의 고정 상태로 이행되는 회전 과정에서 회전 안내 홈(234a, 234b) 및 그 내부에 수용된 안내 리브(114, 124)에 의하여 공구 생크(100)에 대한 중심 포스트(230)의 회전이 안내될 수 있다.

여기서, 공구 생크(100)는 결합 돌기(110, 120)의 내측벽(112, 122)에 형성된 회전 안내 홈을 가질 수 있으며, 또한 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)에는 안내 리브를 각각 구성할 수도 있다.

그러나, 위에서 설명한 바와 같은 안내 리브(114, 124)에 의하여 공구 생크(100)의 결합 돌기(110, 120)는 구조적으로 더욱 견고하며, 이러한 구조로 인하여 본 발명의 공구 생크(100)는 소구경 드릴링 툴에 특히 유용하다. 또한, 회전 안내 홈(234a, 234b)은 작은 직경의 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)에 용이하게 형성할 수 있다.

한편, 공구 생크(100)의 결합 돌기(110, 120)의 반경방향 탄성 변위(radial elastic displacement)는 상부로 갈수록 커지는 것이 바람직하다. 즉, 도 9의 점선으로 과장하여 표시한 바와 같이, 공구 생크(100)와 절삭 헤드(200)가 결합되지 않은 상태에서는, 결합 돌기(110, 120)의 내측벽(112, 122)이 형성하는 가상 원의 직경(즉, 결합 돌기(110, 120)의 내측벽(112, 122) 사이의 간격)이 상부로 갈수록 작아진다.

위와 같은 구조로 인하여, 절삭 헤드(200)의 중심 포스트(230)가 공구 생크(100)의 중앙 공간부(130) 내로 삽입될 때, 중심 포스트(230) 전체에 압력이 균일하게 작용하게 된다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 절삭 헤드(200)는 중앙 포스트(230)의 저면 중앙부에 형성된 힌지핀(231)을 더 포함할 수 있으며, 또한 공구 생크(100)는 중앙 공간부(130)의 바닥면(132)의 중앙부에는 절삭 헤드(200)의 힌지핀(231)에 대응되는 홀(131)을 더 포함할 수 있다.

절삭 헤드(200)와 공구 생크(100)의 결합시 힌지핀(231)이 홀(131)에 삽입되면서 절삭 헤드(200)의 회전 이동을 안내하며, 따라서 양 부재가 정확하게 결합될 수 있다.

한편, 도 9는 공구 생크와 절삭 헤드가 결합한 상태를 도시한 단면도로서, 공구 생크(100)에 냉각 유체 유로(119, 129)가 형성되어 있음을 도시하고 있다. 즉, 공구 생크(100)의 결합 돌기(110, 120) 내에는 냉각 유체 유로(119, 129)가 형성될 수 있으며, 그 배출구(outlet)는 결합 돌기(110, 120) 상부면에 배치된다.

외부에서 공급된 냉각 유체는 냉각 유체 유로(119, 129) 내를 유동한 한 후 절삭 헤드(200)로 배출됨으로써 회전하는 절삭 헤드(200)와 가공중인 피공작물을 냉각시킬 수 있다.

비교 실험 결과, 종래의 회전 절삭 툴에서는 단일의 공구 생크에 대하여 약 30 내지 40개의 절삭 헤드를 교체 가능하게 장착할 수 있으나, 본 발명에 따른 회전 절삭 툴에서는 하나의 공구 생크에 대하여 약 70여 개의 절삭 헤드를 교체 가능하게 장착할 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안 에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 일반적인 드릴링 툴을 구성하는 절삭 헤드의 사시도.

도 2는 일반적인 드릴링 툴을 구성하는 생크의 사시도.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 절삭 헤드와 생크가 체결된 상태의 사시도.

도 4a는 도 2에 도시된 생크 내에서 도 1에 도시된 절삭 헤드가 회전하기 전의 생크의 림부와 절삭 헤드의 핀의 관계를 도시한 단면도.

도 4b는 도 2에 도시된 생크 내에서 도 1에 도시된 절삭 헤드가 회전한 후의 생크의 림부와 절삭 헤드의 핀의 관계를 도시한 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 드릴링 툴을 구성하는 절삭 헤드의 사시도.

도 6은 절삭 헤드와 공구 생크를 갖는 본 발명에 따른 드릴링 툴의 분리 사시도.

도 7은 도 6에 도시된 공구 생크의 평면도.

도 8a는 도 6의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 공구 생크의 중앙 공간부 내에서 절삭 헤드가 회전하기 전의 절삭 헤드의 중심 포스트와 공구 생크의 결합 돌기 간의 관계를 도시한 단면도.

도 8b는 도 6의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 공구 생크의 중앙 공간부 내에서 절삭 헤드가 회전한 후의 절삭 헤드의 중심 포스트와 공구 생크의 결합 돌기 간의 관계를 도시한 단면도.

도 9는 공구 생크와 절삭 헤드가 결합한 상태를 도시한 단면도.

Claims

절삭 헤드가 공구 생크의 상단부에 형성된 결합구조부에 탈착 가능하게 고정되어 이루어진, 외주면에 칩 플루트가 형성된 긴 원기둥 형상의 드릴 몸체를 지니는 회전식 절삭공구에 있어서,

절삭 헤드는 드릴 몸체의 회전축과 동심 관계인 원기둥 형상의 중심 포스트와 중심 포스트의 상단부에 반경 방향으로 연장되는 복수의 날개부로 이루어지고, 상기 각 날개부는 단부면, 상부면, 하부면, 드릴 회전 방향측에 형성된 전방면, 및 그 반대방향에 형성되는 후방면을 구비하며, 상기 전방면에는 칩 플루트가 형성되어 중심 포스트의 측벽까지 연장되며, 상기 중심 포스트의 측벽은 칩 플루트를 이루는 컷아웃부와 그 사이에 위치하는 원호상의 외주면으로 구성되며, 상기 중심 포스트의 외주면에는 원주방향으로 연장하는 회전안내요소가 형성되며;

결합구조부는 공구 생크의 테두리부로부터 회전축과 평행한 방향으로 연장된 복수의 결합돌기를 구비하여 그 중앙부에 상기 중심 포스트를 수용하는 중앙 공간부를 형성하며, 상기 각 결합돌기는 상부의 토크 지지부와 하부의 마찰조임부로 구성되며, 상기 토크 지지부는 드릴 회전 방향측에 상기 날개부가 안착되도록 축방향 지지면 및 토크 지지면으로 한정되는 리세스가 구비되며, 상기 마찰조임부의 내측벽이 상기 중앙 포스트의 외주면에 면접촉되도록 그 횡단면이 원호를 형성하되, 상기 마찰조임부의 내측벽에는 상기 중심 포스트의 회전안내요소에 맞물리는 체결요소가 형성되며;

상기 면접촉은 상기 중앙 포스트를 상기 중앙 공간부에서 회전안내요소가 체결요소에 맞물린 상태에서 날개부의 후방면이 토크 지지면에 접촉될 때까지 억지끼움으로 드릴 역회전방향으로 회전시킴으로써 상기 마찰조임부의 내벽면이 상기 중앙 포스트의 외주면에 탄성 가압됨으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 툴.
제1항에 있어서, 상기 회전안내요소는 회전안내 홈이며, 상기 체결요소는 돌출 형성된 안내 리브인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 툴.
제1항에 있어서, 중앙 포스트의 외주면은 드릴 역회전 방향 측에 모따기 된 것을 특징으로 하는 회전 절삭 툴.
제1항에 있어서, 마찰 조임부의 내측벽은 드릴 회전 방향 측에 모따기 된 것을 특징으로 하는 회전 절삭 툴.
제1항에 있어서, 상기 중앙 포스트의 저면 중심부에 힌지핀이 형성되고, 중앙 공간부의 저면 중앙에는 상기 힌지핀에 대응되는 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 회전 절삭 툴.
제1항에 있어서, 상기 결합돌기의 토크 지지면은 축 방향과 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 회전 절삭 툴.
제1항에 있어서, 상기 결합돌기의 상부면에는 냉각유체 배출구(coolant outlet)가 형성된 것을 특징으로 하는 회전 절삭 툴.
제1항에 있어서, 상기 결합 돌기의 반경방향 탄성 변위는 상부로 갈수록 커지도록 한 것을 특징으로 하는 회전 절삭 툴.