KR20180125591A - 보어의 이물질 제거를 위한 절삭 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 개의 예를 들면 실린더형 리세스(2)로 측면에서 개방되는 보어(1)의 이물질 제거를 위한 절삭 공구(10)를 내용으로 한다. 본 절삭 공구(10)는 한 개의 샤프트(20), 적어도 부분적으로 축방향으로 확장하는 한 개의 절삭 날(31)이 있고 한 개의 절삭 홈이 배치된 최소한 한 개의 절삭 쐐기가 주변부에 장착된 한 개의 커터 헤드(30) 그리고 회전면 측에 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 최소한 한 개의 표면 영역(32)을 갖는다; 공구와 작업물 사이의 상대이동으로 절삭 공정이 실행되며, 커터 헤드는 가상의 실린더형 회전면(40)에 위치하게 되고, 그 직경은 절삭 공구의 공칭 지름과 일치한다. 본 절삭 공구는 샤프트(20)를 통해 커터 헤드(30) 안으로 확장하는 커터 헤드 측면에 최소한 한 개의 폐쇄 유체 채널(21)을 갖으며, 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역(32)에 위치한 입구(51)가 있는 유체 채널(21)에서 시작하는 최소한 한 개의 브랜치 채널(50)을 갖는다. 절삭 공구(10)는 발명에 따라 커터 헤드(30)의 가상 실린더형 회전면(40)의 반대편 레이디얼 방향으로 후진한 동압면(60, 160, 260)을 갖으며, 이때 동압면은 입구(51)에 위치한 적어도 한 개의 브랜치 채널의 유체 단면적보다 크다.

Description

보어의 이물질 제거를 위한 절삭 공구

본 발명은 한 개의 예를 들면 실린더형 리세스(recess)로 측면에서 개방되는 보어의 이물질 제거를 위한 절삭 공구, 특히 회전 구동식 절삭 공구를 대상으로 한다.

한 개의 예를 들면 실린더형 리세스로 측면에서 개방되는 보어의 이물질 제거 시 심각한 문제점이 발생한다. 이러한 방식의 보어는 예를 들어 중앙 보어에 수용된 밸브 피스톤을 레이디얼 채널 형태의 제어 연결을 통해 조정할 경우 캠축 또는 크랭크축의 중심 축 보어로 개방되는 레이디얼 보어에서 즉, 자동차 기술 분야 및 이동식 유압장치에서 불가피하게 사용되고 있다. 일반적으로 이러한 레이디얼 채널은 보어 가공 과정에서 생산되기 때문에 보링 머신의 특별한 구조에도 불구하고 레이디얼 채널이 중앙 보어 리세스로 개방되는 영역에 버(burr) 또는 잔여 칩이 남는 것을 완전히 배제할 수 없다.

이러한 칩이 유동 조건에 영향을 미쳐 해당 유압 제어장치의 조정 및 기능을 약화시키는 것을 제외하고도 이러한 칩을 시운전 전에 제거하지 않으면 일정 시간 후 시스템에 심각한 손상을 일으킬 수 있는 특별한 문제를 야기한다.

따라서 이러한 칩 잔여물을 레이디얼 채널 입구에서 완전히 제거하기 위해 제어 기술과 관련해 많은 노력을 기울이고 있다. 이러한 노력으로 샤프트(shaft)에 있는 커터 헤드(cutter head)가 제거할 칩에 가능한 정확한 위치로 접근할 수 있도록 특수 설계된 공구의 사용이 가능해졌다. 그러나 여기에서 요구되는 고정밀도는 제조 공정에서 훨씬 많은 비용을 야기한다.

그러한 종류의 보어에서 이물질을 제거하기 위해 비교적 적은 비용으로 이러한 과제를 해결한 절삭 공구는 예를 들면 DE 103 21 670 A1에 이미 제시되어 있다. 해당 문서는 구멍, 예를 들어 보어의 이물질 제거를 위한 회전식 공구를 제시하고 설명한다. 이 공구는 적어도 부분적으로 축방향으로 확장하는 최소한 한 개의 절삭 날(cutting edge)이 장착된 샤프트에 있는 한 개의 커터 헤드를 갖는다. 이 공구에 레이디얼 방향 힘 생성 장치가 통합되어 있어서 커터 헤드는 자체 회전 운동 시 레이디얼 방향으로 제어해 방향을 바꿀 수 있다. 레이디얼 방향 힘 생성 장치는 커터 헤드 영역에서 공구의 한 개의 외주면으로 개방되는 최소한 한 개의 브랜치 채널에서 시작되는 한 개의 내장형 유체 채널을 갖는다. 브랜치 채널의 입구에서 나오는 유체는 리세스의 반대편 내벽에 축적되어 공구와 리세스 내벽 사이에 커터 헤드가 탄성적으로 레이디얼 방향으로 편향하는 동압을 형성한다.

앞서 언급한 문서에 제시된 공구는 예를 들면 한 개의 실린더형 리세스로 측면에서 개방되는 보어의 이물질 제거를 오류없이 신뢰할 수 있게 실행할 수 있다. 물론 커터 헤드 영역에 최소한 한 개의 브랜치 채널을 형성하는 것은 커터 헤드의 절삭 날을 손상시키지 않기 위해 정교하고 비교적 복잡한 공정을 필요로 한다. 또한, 이 공구의 경우 충분한 동압과 이를 통해 커터 헤드를 레이디얼 방향으로 움직일 수 있는 충분한 레이디얼 방향 힘을 생성하기 위한 비교적 높은 유체 공급 압력이 필요하다.

상단에 기술된 보어의 이물질 제거를 위한 또 다른 절삭 공구는 DE 10 2008 056 782 A1에 제시되어 있다. DE 103 21 670 A1과 다르게 DE 10 2008 056 782 A1에 제시된 공구의 커터 헤드는 한 개의 절삭 날 영역과 한 개의 절삭 날이 없는 단면의 원형 세그먼트형 부분으로 이뤄지며, 중앙 유체 채널로부터 레이디얼 방향으로 나오는 브랜치 채널 중 최소한 두 개가 그 외주면에서 개방된다.

DE 103 21 670 A1의 공구와 마찬가지로 DE 10 2008 056 782 A1의 공구도 충분한 동압과 이를 통해 커터 헤드를 레이디얼 방향으로 움직일 수 있는 충분한 레이디얼 방향 힘을 생성하기 위한 비교적 높은 유체 공급 압력이 필요하다.

따라서 DE 10 2008 056 782 A1에 제시된 공구에서 시작하여 본 발명의 목적은 커다란 노력 없이 커터 헤드에서 충분한 레이디얼 방향 힘을 생성하고, 이를 통해 정교하고 경제적이며 오류없이 신뢰할 수 있는 이물질 제거 과정을 매우 효과적으로 진행할 수 있는 공구를 제공하는 데 있다.

이러한 목적은 독립 청구항1의 특징을 갖는 절삭 공구로 달성된다. 본 발명의 유익한 발전은 종속 청구항의 대상이다.

한 개의 예를 들면 실린더형 리세스로 측면에서 개방되는 보어의 이물질 제거를 위한 발명에 따른 절삭 공구, 특히 예를 들어 리머(reamer)와 같은 회전식 절삭 공구는 한 개의 샤프트를 갖는다; 적어도 부분적으로 축방향으로 확장하는 한 개의 절삭 날이 있고 한 개의 절삭 홈이 배치된 최소한 한 개의 절삭 쐐기가 주변부에 장착된 한 개의 커터 헤드를 갖으며, 회전면 측에 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 최소한 한 개의 표면 영역을 갖는다. 공구와 작업물 사이의 상대이동으로 절삭 공정이 실행되며, 커터 헤드는 가상의 실린더형 회전면에 위치하게 되고 그 직경은 절삭 공구의 공칭 지름과 일치한다; 커터 헤드 측면에 최소한 한 개의 폐쇄 유체 채널을 갖는다; 그리고 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역에 위치한 입구가 있는 유체 채널에서 시작하는 최소한 한 개의 브랜치 채널을 갖는다. 도입부에 논의된 종래 기술과는 달리 발명에 따른 절삭 공구에서 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역에 위치한 입구는 커터 헤드의 가상 실린더형 회전면 반대편의 레이디얼 방향으로 후진하는 동압면에 놓인다. 이때 동압면은 입구에서 적어도 한 개의 브랜치 채널의 유체 단면적보다 크다.

그러므로 커터 헤드는 한 개의 절삭 쐐기 부분 영역과 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 한 개의 표면 영역으로 나뉠 수 있다. 절삭 쐐기 부분 영역은 한 개의 절삭 날과 통상적으로 한 개의 절삭면과 여유면이 정의되고, 한 개의 절삭 홈이 배치된 최소한 한 개의 절삭 쐐기를 갖는다. 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역은 그와 반대로 절삭 쐐기나 절삭 홈을 가지고 있지 않다.

동압 작용면을 포함하고 있는 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역은 공구와 가공할 리세스 내벽 사이의 영역 또는 체적에서 적어도 한 개의 브랜치 채널의 입구에서 나오는 유체의 분배를 가능하게 한다. 적어도 한 개의 브랜치 채널의 입구에서 나오는 유체를 통해 이 영역 및 체적에 축적되는 동압은 동압 작용면에 작용하여 레이디얼 방향 힘을 생성하고, 커터 헤드를 적어도 한 개의 절삭 쐐기 방향으로 이동시킨다.

동압 작용면은 임의의 평면 또는 불균일 평면으로, 예를 들어 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 커터 헤드의 평면 영역에 위치한 볼록 또는 오목한 표면의 형태이며, 커터 헤드의 가상 회전면으로부터 레이디얼 방향으로 이동하게 된다. 즉, 공구의 공칭 지름을 정의하는 가상 회전면의 레이디얼 방향 내에 위치하게 된다. 따라서 동압 작용면은 보어의 이물질 제거 공정이나 공구의 유체 제거 시 커터 헤드 및 리세스의 반대쪽 내벽 사이에 형성되는 동압이 작용하는 면에 해당한다. 동압 작용면은 실질적으로 최소한 한 개의 절삭 쐐기 반대편 직경 방향으로 위치하는 것이 바람직하다. 여러 개의 절삭 쐐기의 경우 실질적으로 여러 개의 절삭 쐐기가 위치한 단면의 세그먼트형 절삭 쐐기 부분 영역의 중앙에서 반대편 직경 방향으로 위치하는 것이 바람직하다.

동압 작용면이 커터 헤드의 가상 회전면에서 반대편 레이디얼 방향으로 이동되기 때문에 동압 작용면에서 공구의 레이디얼 방향 힘 생성에 책임이 있는 표면적은 최소한 한 개의 브랜치 채널의 입구에 있는 흐름 단면적보다 크다.

절삭 공구 기술로 쉽게 구현할 수 있는 공구에 충분히 많은 유체를 유입한다는 조건 하에 공구의 커터 헤드와 리세스 반대편 내벽 사이에 형성되는 유체 동압은 동압 작용면의 크기에 영향을 받아 커터 헤드를 최소한 한 개 절삭 쐐기의 레이디얼 방향으로 이동할 수 있는 레이디얼 방향 힘을 생성한다.

레이디얼 방향 편향으로 인해 워블링을 실행 중인 공구의 절삭 쐐기의 최소한 한 개의 절삭 날이 실질적으로 공구의 세로 중심축 또는 회전축 중심 궤도로 움직인다. 이러한 방식으로 이물질이나 경우에 따라 기존의 칩 잔여물을 조심스럽지만 재생 가능하고 신뢰할 수 있도록 제거할 수 있으며, 다른 위치에서 잔여 칩이 추가로 발생할 위험이 없다는 것이 확인되었다. 또한, 커터 헤드에 여러 개의 절삭 쐐기를 장착해 작업물에 필요한 가공 시간을 단축할 수도 있다.

따라서 발명에 따른 절삭 공구는 동압 작용면 영역의 커터 헤드와 리세스 내벽 사이에서 생성된 동압의 합이 샤프트를 적어도 한 개의 절삭 쐐기 방향으로 이동시킬 수 있게 동압 작용면이 제공되는 특징을 갖는다. 이를 위한 조건은 이미 언급한 것과 같이 공급된 유체의 양이 충분해야 하며, 커터 헤드와 리세스 반대편 내벽 사이의 영역 및 체적에, 특히 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역의 동압 작용면에 지속적인 흐름 상태를 설정할 수 있어야 한다. 이러한 조건은 절삭 공구 기술에서 제공되는 유체 공급장치의 해당 제어를 통해 간단하게 충족시킬 수 있다.

종래 기술과 비교해 동일한 유체 압력의 경우 한 개의 동압 작용면이 있는 절삭 공구의 구성을 통해 보다 큰 레이디얼 방향 힘을 생성할 수 있으며, 이물질 제거 과정을 매우 효과적이고 효율적으로 실행할 수 있다.

발명에 따른 절삭 공구의 또 다른 이점은 최소한의 비용으로 보다 많은 레이디얼 방향 힘을 생성해 서로 다른 크기의 직경을 가진 보어의 이물질 제거에 한 개의 동일한 절삭 공구를 사용할 수 있다는 것이다.

이때 커터 헤드에 동압 작용면이 어떠한 방식으로 생성되는 지는 중요하지 않다. 예를 들어 DE 103 21 670 A1에 제시된 공구의 경우 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 한 개의 표면 영역과 한 개의 동압 작용면은 최소한 한 개의 브랜치 채널의 입구가 위치한 영역의 커터 헤드에 예를 들면 적어도 부분 연삭을 이용하거나 한 개 또는 여러 개의 절삭 쐐기를 이용해 한 개 또는 여러 개의 절삭 쐐기의 축 방향 및/또는 원주 방향에서 제한된 한 부분이 제거된 한 개의 표면 영역을 생성함으로써 간단하게 생성할 수 있다. 이렇게 획득한 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역은 적어도 한 개의 브랜치 채널의 입구가 위치하고 표면적이 최소한 한 개의 브랜치 채널의 흐름 단면적보다 큰 한 개의 동압 작용면을 갖는다.

마찬가지로 DE 10 2008 056 782 A1에 제시된 공구의 경우도 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 한 개의 표면 영역과 한 개의 동압 작용면을 간단하게 생성할 수 있다. 여기서 커터 헤드의 절삭 날이 없는 부분 영역에 연삭이나 그와 동일한 작업을 통해 (절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는)표면 영역 생성이 생성되며, 해당 영역은 절삭 날이 있는 커터 헤드의 가상 회전면 반대편 레이디얼 방향으로 이동하고 최소한 한 개의 브랜치 채널 입구를 갖는다. 이러한 방법으로 얻은 (절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는)표면 영역은 발명에 따른 동압 작용면을 이루게 된다.

최소한 한 개의 유체 채널은 바람직하게 절삭 공구의 세로 중심축 또는 회전축을 따라 진행하고 샤프트의 고정대로부터 커터 헤드까지 확장한다. 이러한 경우 유체 채널은 특히 간단하게 센터 보어, 예를 들면 블라인드 보어로 사용된다. 커터 헤드는 자신의 공구 공급 방향에 위치한 끝부분에서 차단되어 그곳의 유체 채널에서는 유체가 배출될 수 없다.

대신 유체는 그 입구가 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역에 있는 적어도 한 개의 브랜치 채널을 통해 절삭 공구로부터 배출된다. 또한, 발명에 따른 절삭 공구는 샤프트에 예를 들어 평행으로 진행하는 여러 개의 유체 채널을 갖을 수 있다.

최소한 한 개의 브랜치 채널은 실제로 레이디얼 방향으로, 바람직하게는 유체 채널에 직각으로 진행한다. 이러한 경우 해당 브랜치 채널은 특히 간단하게 레이디얼 보어로 사용된다. 또한, 본 절삭 공구는 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 평면 영역에 여러 개의 브랜치 채널을 갖는데, 이때 채널의 입구는 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 평면 영역에 위치한다. 공구로 유입되는 유체는 여러 개의 브랜치 채널을 통해 동압 작용면으로 빠르게 분배되어 신속하고 효과적인 가공을 가능케 한다. 유체 채널로부터 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 평면 영역에 위치한 입구에 이르는 브랜치 채널의 경로는 기본적으로 원하는 대로 설계 가능하다.

유체는 가스 형태의 매체, 예를 들어 가스 또는 에어로졸이 될 수 있으며 바람직하게는 절삭 가공에 보편적인 액체 냉각제가 사용된다.

최소한 한 개 브랜치 채널의 흐름 단면적과 비교해 채널 입구의 동압 작용면이 클수록 동압에 의해 생성된 레이디얼 방향 힘이 커진다는 사실이 실험을 통해 밝혀졌다. 이때 동압 작용면은 축과 평행으로 배치되거나 절삭 공구의 세로 중심축의 일정 각도 내에 배치될 수 있다. 동압 작용면은 오목한, 볼록한 또는 평면의 표면을 갖거나 타원형 홈, 예를 들어 축 방향 홈을 갖는다. 평면의 표면은 정면 연삭 또는 정면삭으로 형성할 수 있다. 또한, 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 평면 영역의 내부에 여러 개의 서로 다르게 정렬된 동압 작용면을 배치할 수 있다.

동압 작용면은 커터 헤드와 동일한 축 길이를 갖으며, 커터 헤드의 전체 길이에 걸쳐 축 방향으로 확장될 수 있다.

또한, 절삭 공구의 동압 작용면은 커터 헤드보다 축 길이가 짧을 수 있다. 이러한 경우 동압 작용면은 커터 헤드의 정면 측 끝단부 및/또는 샤프트 측 끝단부 앞에서 축방향으로 일정한 간견을 두고 끝난다. 특히 동압 작용면은 커터 헤드의 전면 및 후면 끝단부 앞에서 정의된 간격을 두고 끝난다. 이를 통해 커터 헤드와 리세스의 가공 대상 내벽 사이에 포켓 유형의 공간이 생성된다. 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 평면 영역과 절삭 공구의 동압 작용면을 따라 이동하는 유체의 축 방향 유출은 이를 통해 방해를 받으며 동압은 증가한다.

공구 고정에 사용되지 않는 절삭 공구의 샤프트 부분은 커터 헤드의 반대편에서 직경으로 좁아질 수 있다. 이것은 절삭 공구의 탄성을 높이고 커터 헤드의 레이디얼 방향 이동을 쉽게 한다.

절삭 공구의 커터 헤드는 샤프트에서 멀어지는 면에 이미 알려진 최소한 한 개의 절단면을 갖는다. 이를 통해 절삭 공구의 삽입은 더욱 간단해진다. 또한, 커터 헤드의 양쪽 면에 한 개의 절단면이 형성될 경우 절삭 공구는 절삭 공구가 삽입되는 보어의 내부에 위치한 배출구의 이물질 제거에 사용된다.

DE 10 2008 056 782 A1에서와 마찬가지로 커터 헤드는 원주 방향으로 한 개의 절삭 쐐기 부분 영역과 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역을 이루는 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 한 개의 표면 부분 영역으로 나뉠 수 있다. 이러한 경우 발명에 따른 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역은 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 부분 영역 내에 위치한다.

본 절삭 공구는 예를 들면 회전 공구와 같은 고정된 절삭 공구 또는 예를 들면 밀링 머신, 보링 머신, 특히 심공 보링 머신, 직선 홈 보링 머신 또는 나선형 보링 머신과 같이 세로 중심축을 중심으로 회전축을 회전하는 절삭 공구 또는 리머로 사용할 수 있다.

절삭 공구의 재료 선택에 있어 사실상 어떠한 제한도 없다. 절삭 공구는 전체적으로 또는 적어도 커터 헤드 영역은 예를 들면 내마모성 강철, 고속도강(HSS, HSSE, HSSEBM), 초경합금, 세라믹 또는 서멧과 같은 고강도 재료로 만들 수 있다. 또한, 적절한 코팅도 적용될 수 있다.

절삭 공구의 바람직한 실행 유형은 리머로 평평한 표면 형태의 동압 작용면을 갖는다. 또한, 해당 공구는 절삭 공구의 세로 축을 따라 이동하는 한 개의 유체 채널, 샤프트의 직경보다 직경이 큰 한 개의 커터 헤드, DE 10 2008 056 782 A1의 전형을 따른 직선 홈이 있는 세 개의 절삭 쐐기가 있는 한 개의 절삭 쐐기 부분 영역을 갖는다. 생산 비용과 그에 따라 생성 가능한 레이디얼 방향 힘의 측면에서 볼 때 본 실행 유형은 매우 유익한 것으로 입증된다.

첨부된 도면을 근거로 발명에 따른 절삭 공구의 다양한 실행 유형을 설명한다.

도 1은 첫 번째 실행 유형에 따른 절삭 공구의 투시도.
도 2는 도 1의 절삭 공구의 첫 번째 개략 측면도.
도 3은 도 1의 절삭 공구의 두 번째 개략 측면도.
도 4는 도 1의 절삭 공구의 커터 헤드 단면도.
도 5는 도 2의 A부분에 대한 확대도.
도 6은 첫 번째 실행 유형에 따른 절삭 공구의 커터 헤드 투시도.
도 7은 도 6의 커터 헤드 단면도.
도 8은 두 번째 실행 유형에 따른 절삭 공구의 커터 헤드 투시도.
도 9는 도 8의 커터 헤드 단면도.
도 10은 세 번째 실행 유형에 따른 절삭 공구의 커터 헤드 투시도.
도 11은 실린더형 리세스에서 시작되는 보어의 단면도.

도 1부터 도 7까지는 발명에 따른 예를 들어 리머 형태로 설계된 회전식 절삭 공구(10)의 바람직한 첫 번째 실행 유형을 제시한다.

절삭 공구(10)은 한 개의 샤프트(20), 한 개의 커터 헤드(30), 한 개의 유체 채널(21) 및 두 개의 브랜치 채널(50)을 갖는다.

샤프트(20)는 공구를 한 개의 척 또는 동일한 것에 고정하는데 사용된다. 도 1, 도 2 및 도 3은 샤프트(20)가 커터 헤드(30)의 방향에서 직경이 좁아지는 것을 제시한다. 샤프트(20)의 좁아진 세로 단면(22)의 직경은 커터 헤드(30)의 공칭 직경보다 작다. 샤프트(20)의 직경이 좁아진 세로 단면(22)는 커터 헤드(30)의 레이디얼 방향 이동이 쉽도록 공구(10)에 탄성을 제공한다.

커터 헤드(30)는 샤프트(20)의 좁아진 세로 단면(22)에 축 방향으로 위치한다. 제시된 실행 유형에 따라 직선 홈의 커터 헤드(30)는 세 개의 절삭 날(31)이 있는 세 개의 절삭 쐐기를 갖는다.

여기서 절삭 날은 직선으로 축 방향으로 확장하며, 공구(10)와 가공할 작업물 사이의 상대운동으로 인해 절삭 가공을 실행하고 가상의 실린더형 회전면(40)에 놓인다. 가상의 실린더형 회전면(40)의 직경은 공구(10)의 커터 헤드(30)의 공칭 직경과 일치한다. 또한, 커터 헤드(30)는 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 한 개의 표면 영역(32)을 갖는데, 여기에는 절삭 쐐기나 절삭 홈이 없으므로 절삭 가공이 실행되지 않는다.

또한, 공구(10)는 커터 헤드 측에 한 개의 내부 폐쇄 유체 채널(21)을 갖는다. 여기서 유체 채널(21)은 세로 중심축(11)을 따라 샤프트(20)를 통해 커터 헤드(30) 내부까지 확장하고 커터 헤드(30) 영역으로부터 두 개의 레이디얼 방향 브랜치 채널(50)이 개방된다. 두 개의 브랜치 채널(50)은 동압 작용면(60)에서 입구(51)로 개방되도록 배치한다. 이때 동압 작용면은 도 4에 제시된 것과 같이 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역(32)에 위치한다.

제시된 실행 유형에서 동압 작용면(60)은 도 1, 도 3, 도 4, 도 6 및 도 7에 따라 평평한 직사각형 표면이다. 이 표면은 세로 중심축(11)과 평행으로 진행하고, 커터 헤드(30)의 회전면(40)의 반대편 레이디얼 방향으로 후진한다. 따라서 동압 작용면(60)은 가상 회전면(40) 내부에서 레이디얼 방향에 위치한다. 세로 중심축(11)로부터 동압 작용면(60)의 레이디얼 간격(r)은 공구(10)의 공칭 직경과 직경이 일치하는 가상의 실린더형 회전면(40)의 반지름(R)보다 작다. 도 1과 도 3은 동압 작용면(60)이 커터 헤드(30)의 전체 길이에 걸쳐 축 방향으로 확장하는 것을 나타낸다. 따라서 동압 작용면(60)은 커터 헤드(30)과 축 길이가 동일하다. 또한, 도 1과 도 3은 해당 동압 작용면(60)이 입구(51)의 브랜치 채널(50)의 총 유체 단면적보다 크다는 것을 보여준다.

도 4는 동압 작용면(60)이 절삭 날(31)이 있는 절삭 쐐기가 배치된 단면 세그먼트형 절삭 쐐기 부분 영역(33)의 중앙에서 실질적으로 반대편에 위치하고 있음을 제시한다.

동압 작용면(60)은 단면 세그먼트형 절삭 쐐기 부분 영역(33)과 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없은 표면 영역(32) 세그먼트의 각 이등분선에 수직으로 배치하는 것이 바람직하다.

도 4는 제시된 실행 유형에서 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역(32)의 외측면이 두 개의 실린더형 회전면 단면(32a, 32b) 그리고 동압 작용면(69)을 갖고 있음을 제시한다.

절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역(32)은 브랜치 채널(50)의 입구에서 배출되는 유체가 동압 작용면(60)을 거쳐 공구(10)와 가공할 작업물의 리세스(2) 반대편에 위치한 내벽 사이의 영역 또는 체적에서 분배될 수 있도록 한다. 유체 채널(21)에 충분한 양의 유체가 유입된다는 가정하에 브랜치 채널(50)의 입구(51)를 떠난 유체는 이 영역 또는 체적에서 생성된 동압이 절삭 날(31)이 있는 절삭 쐐기의 방향으로 커터 헤드(30)를 이동할 수 있도록 동압 작용면(60)에 작용한다.

레이디얼 방향 편향으로 절삭 쐐기의 절삭 날(31)은 세로 중심축(11) 중심 궤도로 움직인다. 예를 들어 실린더형 리세스로 측면에서 개방되는 보어(1)에서 이러한 방식으로 버 또는 경우에 따라 기존의 칩 잔여물을 다른 위치에서 잔여 칩이 추가로 발생할 위험없이 조심스럽지만 재생 가능하고 신뢰할 수 있게 제거할 수 있다는 사실이 밝혀졌다.

또한, 공구(10)의 커터 헤드(30)는 샤프트(20)에서 멀어지는 면에 이미 알려진 한 개의 절단면(34)을 갖는다.

발명에 따른 절삭 공구(10)는 동압 작용면 영역의 커터 헤드(30)와 리세스(2)의 내벽 사이에서 생성된 동압 힘의 합이 샤프트(20)를 절삭 날(31)이 있는 절삭 쐐기 방향으로 이동시킬 수 있게 동압 작용면이 제공되는 특징을 갖는다.

이를 위한 조건은 이미 언급한 것과 같이 유체 채널(21)에 공급된 유체의 양이 충분해서 커터 헤드(30)와 리세스(2) 반대편 내벽 사이의 영역 및 체적에, 특히 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역의 동압 작용면에 지속적인 흐름 상태를 설정할 수 있어야 한다. 충분한 양의 유체 유입은 절삭 공구 기술로 어려움 없이 실현 가능하다.

도 8과 도 9는 발명에 따른 절삭 공구의 두 번째 실행 유형을 제시한다. 두 번째 실행 유형은 동압 작용면(160)을 통해 첫 번째 실행 유형과 구분된다. 두 번째 실행 유형에서 동압 작용면(160)은 단면에서 브랜치 채널 방향으로 볼록한 축 방향 홈으로 형성된다.

도 10은 발명에 따른 절삭 공구의 세 번째 실행 유형을 제시한다. 세 번째 실행 유행은 동압 작용면(260)의 길이로 인해 첫 번째 실행 유행과 구분된다. 해당 동압 작용면(260)은 첫 번째 실행 유형과 마찬가지로 평평한 표면의 형태를 갖지만, 세 번째 실행 유형의 동압 작용면(260)의 축 방향 길이가 커터 헤드(30)의 축 방향 길이보다 작다. 동압 작용면(260)은 커터 헤드(30)의 정면 측 끝단부 및 샤프트 측 끝단부 앞에서 축방향으로 일정한 간격을 두고 끝난다. 이를 통해 커터 헤드(30)와 리세스(2)의 가공 대상 내벽 사이에 포켓 유형의 공간이 생성된다. 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 평면 영역과 절삭 공구의 동압 작용면(260)을 따라 이동하는 유체의 축 방향 유출은 이를 통해 방해를 받으며, 동압은 증가한다.

도 1부터 도 10까지에 제시된 실행 유형의 동압 작용면(60)은 절삭 공구(10)의 세로 중심축(11)과 축 방향으로 평행하게 배치된다. 또한, 이것은 절삭 공구의 세로 중심축의 일정 각도 내에 배치될 수 있다.

또한, 제시된 실행 유형과 비교해 동압 작용면은 오목하거나 볼록한 표면을 갖는다.

또한, 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역에 서로 다르게 정렬된 여러 개의 동압 작용면을 배치할 수 있다.

도 4에 제시된 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역의 설계와는 다르게 동압 작용면은 레이디얼 방향으로 계속해서 후진할 수 있다. 이를 통해 양쪽의 실린더형 회전면 단면은 축소하고 동압 작용면은 확대된다. 동압 작용면은 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역의 외측면이 실질적으로 동압 작용면으로만 구성될 수 있도록 설계할 수 있다.

또한, 절삭 쐐기 부분 영역에 여러 개의 또는 세 개 이하의 절삭 쐐기를 배치할 수 있다.

마찬가지로 절삭 공구도 여러 개의 또는 두 개 이하의 브랜치 채널을 갖을 수 있다. 중앙의 유체 채널로부터 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 평면 영역에 위치한 입구에 이르는 브랜치 채널의 경로는 기본적으로 원하는 대로 설계 가능하다.

또한, 절삭 공구는 샤프트에 각각 정렬된 한 개의 브랜치 채널로 흐르는 여러 개의 예를 들면 평행으로 진행하는 유체 채널을 갖을 수 있다.

절삭 공구는 샤프트에서 멀어지는 면과 커터 헤드의 샤프트로 향하는 면에 한 개의 절단면을 갖음으로써 절삭 공구는 절삭 공구가 삽입되는 보어의 내부에 위치한 배출구의 이물질 제거하는 데 사용된다.

또한, 동압 작용면이 커터 헤드에 어떠한 방식으로 생성되는 지는 중요하지 않다. 예를 들어 DE 103 21 670 A1에 제시된 공구의 경우 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 한 개의 표면 영역과 한 개의 동압 작용면은 적어도 한 개의 브랜치 채널의 입구가 위치한 영역의 커터 헤드에 연삭이나 또 다른 절삭 가공을 통해 한 개 또는 여러 개 절삭 쐐기의 축 방향 및/또는 원주 방향에서 제한된 한 부분이 제거된 한 개의 표면 영역을 생성한다.

이렇게 획득한 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역은 적어도 한 개의 브랜치 채널의 입구가 있고 표면적이 적어도 한 개의 브랜치 채널의 흐름 단면적보다 큰 한 개의 동압 작용면을 갖는다. 이러한 경우 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역의 외측면은 도 4에 제시된 설계와 다르게 동압 작용면으로만 구성할 수 있다.

제시된 실행 유형의 절삭 공구는 예를 들면 리머로 사용할 수 있다. 또한, 회전 공구와 같은 고정된 절삭 공구 또는 예를 들면 밀링 머신, 보링 머신, 특히 심공 보링 머신, 직선 홈 보링 머신 또는 나선형 보링 머신과 같이 세로 중심축을 중심으로 회전축을 회전하는 절삭 공구로 사용할 수 있다.

Claims (16)

1. 한 개의 예를 들면 실린더형 리세스(2)로 측면에서 개방되는 보어(1)의 이물질 제거를 위한 절삭 공구, 특히 회전식 절삭 공구(10)로서, 한 개의 샤프트(20), 적어도 부분적으로 축방향으로 확장하는 한 개의 절삭 날(31)이 있고 한 개의 절삭 홈이 배치된 최소한 한 개의 절삭 쐐기가 주변부에 장착된 한 개의 커터 헤드(30)와 회전면 측에 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 최소한 한 개의 표면 영역(32)을 가지며, 공구와 작업물 사이의 상대이동으로 절삭 공정이 실행되고 커터 헤드는 가상의 실린더형 회전면(40)에 위치하게 되며, 그 직경은 절삭 공구의 공칭 지름과 일치한다. 본 절삭 공구는 샤프트(20)를 통해 커터 헤드(30) 안으로 확장하는 커터 헤드 측면에 최소한 한 개의 폐쇄 유체 채널(21)을 가지며, 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역(32)에 위치한 입구(51)가 있는 유체 채널(21)에서 시작하는 최소한 한 개의 브랜치 채널(50)을 가지며, 상기 절삭 공구는 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역(32)에 위치한 입구(51)가 커터 헤드(30)의 가상 실린더형 회전면(40)의 반대편 레이디얼 방향으로 후진한 동압면(60, 160, 260)에 놓이고, 이때 동압면이 입구(51)의 적어도 한 개의 브랜치 채널의 유체 단면적보다 큰, 절삭 공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   동압 작용면(60, 160, 260) 영역의 절삭 공구 또는 커터 헤드(30)와 리세스(2)의 내벽 사이에서 생성된 동압 힘의 합이 샤프트(20)를 레이디얼 방향으로 이동할 수 있도록 동압 작용면(60, 160, 260)이 제공되는, 절삭 공구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   동압 작용면(60)이 평평한 표면의 형태를 갖는, 절삭 공구.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   동압 작용면(160)이 타원형의 홈 형태를 갖는, 절삭 공구.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   동압 작용면(160)이 최소한 한 개의 브랜치 채널 방향으로 오목하거나 볼록한 형태가 되는, 절삭 공구.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   동압 작용면(60, 160, 260)이 공구의 세로 중심축(11)과 축 방향으로 평행하게 진행하는, 절삭 공구.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   동압 작용면(260)의 축 길이가 커터 헤드(30)의 축 길이 보다 짧은, 절삭 공구.
8. 제 7 항에 있어서,
   공구 이송 방향에서 봤을 때 동압 작용면(260)이 커터 헤드(30)의 전면 및 후면 끝단부에 대해 정의된 간격을 두고 끝나는, 절삭 공구.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   최소한 한 개의 유체 채널(21)이 시작되는 두 개의 직선 브랜치 채널(50)을 갖는, 절삭 공구.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    최소한 한 개의 유체 채널(51)이 절삭 공구의 세로 중심축(11)을 따라 진행하는, 절삭 공구.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    커터 헤드(30)의 직경이 샤프트(20)의 직경보다 큰, 절삭 공구.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    커터 헤드(30)이 직선 홈이 있는 여러 개의, 특히 세 개의 절삭 쐐기를 갖는, 절삭 공구.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    여러 개의 내부 유체 채널(21)이 제공되는, 절삭 공구.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    커터 헤드(30)이 샤프트(20)에서 멀어지는 면에 한 개의 절단면(34)을 갖는, 절삭 공구.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀링 머신 또는 보링 머신 또는 리머로 사용할 수 있는, 절삭 공구.
16. 제 1 항에 있어서,
    커터 헤드(30)이 원주 방향으로 한 개의 절삭 쐐기 부분 영역(33)과 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 표면 영역(32)을 이루는 절삭 쐐기 및 절삭 홈이 없는 한 개의 표면 부분 영역으로 나뉠 수 있는, 절삭 공구.

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