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KR100370329B1 - 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴 - Google Patents

인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴 Download PDF

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KR100370329B1
KR100370329B1 KR10-2000-0080292A KR20000080292A KR100370329B1 KR 100370329 B1 KR100370329 B1 KR 100370329B1 KR 20000080292 A KR20000080292 A KR 20000080292A KR 100370329 B1 KR100370329 B1 KR 100370329B1
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South Korea
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drill
insert
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oil
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김학규
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한국야금 주식회사
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

드릴 몸체의 선단부와 이에 탈부착 가능하게 결합되는 인덱스블 솔리드 인써트의 결합구조를 개선하여, 우수한 가공 정밀도를 나타낼 수 있고 제작비가 저렴하며 수명이 다한 인써트만의 교체가 가능하여 경제적인 인덱스블 인써트 드릴이 개시되어 있다. 본 발명에 따르면, 드릴 몸체의 선단부에 형성되는 인써트 시이트의 바닥면과 상기 인써트 시이트에 탈부착 가능하게 장착되는 드릴 인써트의 바닥면을 서로 대응하도록 브이(V)자 형상으로 구성하고, 드릴 인써트를 지지하는 고정 스크루를 수용하기 위한 스크루 삽입공을 3차원적으로 설계하여, 드릴 몸체의 선단부에 드릴 인써트를 체결할 때 센터링이 양호하고 제작이 간편하며 우수한 체결력을 확보할 수 있다. 또한, 드릴 몸체의 선단부 여유면에 절삭유 공급용 오일 홀을 천공하고 이를 드릴 몸체 내부의 중심 오일 홀에 부드럽게 연통시킴으로써, 충분한 양의 오일을 원활하게 공급하여 드릴링 가공중 발생하는 절삭열을 효과적으로 감소시킬 수 있고 절삭칩의 배출을 원활히 이루어지게 한다. 그 결과, 공구수명 및 홀가공 정밀도를 향상시켜 우수한 생산성을 확보할 수 있다.

Description

인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴{Drill with an indexable solid insert}
본 발명은 절삭가공중 구멍가공에 사용되는 드릴공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드릴 몸체의 선단부와 이에 탈부착 가능하게 결합되는 인덱스블 솔리드 인써트의 결합구조를 개선하여, 우수한 가공 정밀도를 나타낼 수 있고 제작비가 저렴하며 수명이 다한 인써트만의 교체가 가능하여 경제적인 인덱스블 인써트 드릴에 관한 것이다.
드릴은 피가공물의 천공에 사용되는 것으로, 초기 드릴은 드릴의 몸체, 칩 배출용 플루트, 선단 절삭날부가 한가지 재질로 이루어진 일체형의 솔리드 드릴이었으나, 공구비의 절감을 위하여 드릴의 날부를 인써트화하여 인써트의 수명이 다하면 드릴의 몸체는 그대로 사용하고 인써트만 새것으로 교체하는 인덱스블 드릴이개발되었다. 이렇게 개발된 인덱스블 드릴은 초기에는 주로 2개의 인써트를 사용하는 방식이었으나, 가공후 구멍의 정밀도가 솔리드 드릴에 비하여 열세하므로 정밀가공용으로 적용하기에는 한계가 있었다.
도 6a 내지 도 7b는 종래 기술에 따른 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 종래의 드릴(10)은 드릴 몸체(20)와 드릴 몸체(20)의 선단부에 장착되는 드릴 인써트(30)를 구비한다. 드릴 몸체(20)는 자루부(22) 및 날부(24)를 구비하며, 자루부(22)와 날부(24)의 내측 중앙에는 절삭유가 유통되는 끼움공(21)이 형성된다. 드릴 몸체(20)의 선단부 내측에는 오일 홀(23)이 형성되는데, 오일 홀(23)은 끼움공(21)과 연통하도록 끼움공(21)으로부터 방사상 외측으로 연장하여 형성된다. 날부(24)의 방사상 외측에는 나선형 홈 형상의 플루트(26)가 형성된다. 드릴 몸체(20)의 선단부 내측에는 설치홈(25)이 형성되고, 설치홈(25)의 측면 중간 위치에는 복수개의 체결공(27)이 대칭을 이루어 형성된다.
드릴 인써트(30)는 최상부면상에 주 절삭날(32)과 웨브 절삭날(34)을 구비한다. 웨브 절삭날(34)의 인접위치에는 날부(24)의 플루트(26)에 대응하는 플루트(36)가 형성된다. 드릴 인써트(30)의 하부 일측에는 고정홈(38)이 형성된다.
이와같이 구성된 종래의 드릴(10)은 드릴 몸체(20)의 선단부에 형성된 설치홈(25)에 드릴 인써트(30)를 삽입한다. 이러한 상태에서 체결공(27) 내로 조임볼트(28)를 삽입하여 드릴 인써트(30)를 고정시킨다. 이때, 체결공(27)을 관통하는 조임볼트(28)의 선단부는 드릴 인써트(30)의 고정홈(38)에 밀착하여 드릴 인써트(30)를 지지하게 된다.
그런데, 이러한 구조의 종래 드릴(10)은 드릴 인써트(30)의 중심을 드릴 몸체(20)의 중심에 일치시키는 방법이 불확실하여 드릴 인써트(30)의 초기 체결시나 교체시에 문제가 되고 체결력이 약하다. 그 결과, 가공제품의 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있었다. 또한, 오일 홀(23)이 설치홈(25)의 내벽면과 바닥면 사이에 치우쳐서 형성되어 있으므로, 설치홈(25) 내에 드릴 인써트(30)가 장착되었을 때 오일 홀(23)의 일부가 차단되어 절삭유의 유통이 원활하게 이루어지지 못하고, 그로 인하여 드릴 인써트(30)의 주 절삭날(32)과 웨브 절삭날(34)의 마모가 심해지는 결점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 개발된 제품이 도 7a 및 7b에 도시된 드릴이다.
도 7a 및 7b에 도시된 종래의 드릴(40)은 드릴 몸체(50)와 드릴 몸체(50)의 선단부에 장착되는 드릴 인써트(60)를 구비한다. 드릴 몸체(50)는 자루부(52) 및 날부(54)를 구비하며, 자루부(52)와 날부(54)의 내측 중앙에는 절삭유가 유통되는 끼움공(51)이 형성된다. 날부(54)의 방사상 외측에는 나선형 홈 형상의 플루트(56)가 형성된다. 드릴 몸체(50)의 선단부 내측에는 설치홈(55)이 형성되고, 설치홈(55)의 내면과 드릴 몸체(50)의 방사상 외면 중간 위치에는 오일 홀(53)이 형성된다. 이때, 오일 홀(53)은 드릴 몸체(50)의 최상부에서 내측 종방향으로 연장되고, 드릴 몸체(50)의 내측에서 끼움공(51)과 연결된다. 그리고, 드릴 몸체(50)의선단부 내측에서 설치홈(55)의 아랫쪽에는 복수개의 체결공(57)이 대칭을 이루어 형성된다. 이때, 체결공(57)은 끼움공(51)에 대하여 일정각도로 경사지게 형성된다.
드릴 인써트(60)는 최상부면상에 주 절삭날(62)과 웨브 절삭날(64)을 구비한다. 웨브 절삭날(64)의 인접위치에는 날부(54)의 플루트(56)에 대응하는 플루트(66)가 형성된다. 드릴 인써트(60)의 하부에는 원통형 끼움부(65)가 일정 길이만큼 돌출하여 형성된다. 끼움부(65)는 드릴 몸체(50)에 형성된 끼움공(51)의 내경보다 작은 외경을 갖는다. 끼움부(65)의 외면 일측에는 고정홈(68)이 형성된다.
이와같이 구성된 종래의 드릴(40)은 드릴 몸체(50)의 선단부에 형성된 설치홈(55)에 드릴 인써트(60)를 장착하는데, 이때 드릴 인써트(60)의 끼움부(65)를 드릴 몸체(50)의 끼움공(51) 내로 삽입한다. 이러한 상태에서 체결공(57) 내로 조임볼트(58)를 삽입하여 드릴 인써트(60)를 고정시킨다. 이때, 체결공(57)을 관통하는 조임볼트(58)의 선단부는 드릴 인써트(60)의 고정홈(68)에 밀착하여 드릴 인써트(60)를 지지하게 된다.
그런데, 이러한 구조의 종래 드릴(40)은 드릴 인써트(60)의 센터링(centering)은 양호하나 끼움부(65)가 드릴 인써트(60) 몸체에서 원통으로 돌출되게 구성되어 있으므로 드릴 인써트(60)의 제작이 어렵고, 끼움부(65) 및 설치홈(55)의 정밀가공이 어려운 문제점이 있다. 또한, 드릴 몸체(50) 내부에서 오일 홀(53)이 끼움공(51)과 거의 직각에 가까운 경사각을 이루면서 만나기 때문에, 절삭유의 유통이 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
부언하면, 이상에서 언급한 종래의 드릴(10,40)은 드릴 몸체(20,50)의 회전 방지면이 짧게 구성되어 있어서 고속 회전시 드릴 인써트(30,60)가 받는 회전 토오크를 충분히 견뎌내는 내구성이 부족하여 드릴 몸체(10,40)의 수명이 저하하는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 드릴 몸체의 선단부와 이에 탈부착 가능하게 결합되는 인덱스블 솔리드 인써트의 결합구조를 개선하여, 드릴 인써트가 드릴 몸체에 체결될 때 센터링이 양호하게 이루어지고, 드릴 인써트의 제작이 용이하여 기존의 솔리드 드릴에 비해 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 드릴 몸체의 선단부에 장착된 드릴 인써트를 지지하기 위한 고정 스크루를 수용하는 스크루 삽입공을 드릴 인써트의 회전 중심축을 기준으로 회전 반대방향으로 비틀리게 설계함으로서, 드릴 인써트가 드릴 몸체에 견고하게 체결되어 드릴 절삭가공시 진동이 생기지 않는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 드릴 몸체의 상부에 절삭유 공급 구멍을 드릴 몸체의 중심을 향하여 완만한 각도로 천공하여 드릴 몸체 내의 중심 오일 홀에 부드럽게 연통시킴으로써, 절삭유의 공급경로를 완만하게 하여 절삭유 공급이 원활하게 이루어지고, 그 결과 공구수명 및 홀가공 정밀도가 향상되어 우수한 생산성을확보할 수 있는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴의 분해 사시도,
도 2a 및 2b는 도 1에 도시된 드릴의 결합상태 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 인덱스블 솔리드 인써트를 여러 각도에서 바라본 도면,
도 4는 도 1에 도시된 드릴의 평면도,
도 5a는 도 4의 선 A-A를 따라 도시한 종단면도,
도 5b는 도 4의 선 B-B를 따라 도시한 종단면도,
도 5c는 도 4의 선 C-C를 따라 도시한 단면도, 그리고
도 6a 내지 도 7b는 종래 기술에 따른 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴을 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10,40,100 : 드릴 20,50,120 : 드릴 몸체
21,51 : 끼움공 23,53,123 : 오일 홀
25,55 : 설치홈 26,36,56,66,126,145a,145b : 플루트
27,57 : 체결공 28,58 : 조임볼트
30,60,140 : 드릴 인써트 38,68,143a,143b : 고정홈
65 : 끼움부 111a,111b : 몸체 측면
113a,113b : 몸체 바닥면 115a,115b : 몸체 여유면
117a,117b : 몸체 씨닝면 121 : 중심 오일 홀
125 : 인써트 시이트 127a,127b : 스크루 삽입공
128a,128b : 고정 스크루 146a,146b : 바닥면
147a,147b : 외주면
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
드릴 몸체 및 상기 드릴 몸체의 선단부에 탈부착 가능하게 장착되는 드릴 인써트를 포함하고, 상기 드릴 몸체의 상기 선단부에는 상기 드릴 인써트를 수용하기 위한 인써트 시이트가 절개하여 형성되며, 상기 드릴 몸체는 자루부 및 상기 자루부로부터 상기 드릴 몸체의 상기 선단부 쪽으로 나선형으로 연장되는 날부를 구비하고, 상기 날부의 방사상 외측에는 나선형 홈 형상의 플루트가 형성되고, 상기 드릴 몸체의 내측 중앙에는 중심 오일 홀이 상기 드릴 몸체의 종방향으로 관통하여 형성되며, 상기 인써트 시이트의 좌우측에서 상기 드릴 몸체의 상기 선단부에는 오일 홀과 스크루 삽입공이 형성되고, 상기 드릴 인써트는 절인, 절인 여유면, 플루트, 외주면, 측면 및 바닥면을 구비하는, 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴에 있어서,
상기 인써트 시이트는 수직한 몸체 측면 및 바닥면을 구비하고, 이때 상기 인써트 시이트의 상기 바닥면은 상기 드릴 몸체의 방사상 외측에서 내측으로 서로 마주 대하여 일정한 경사각으로 기울지면서 만나고, 그리하여 전체적으로 가운데 부분이 움푹하게 들어가는 브이(V)자 형상을 가지며, 상기 드릴 인써트의 상기 바닥면은 상기 인써트 시이트의 상기 바닥면에 대응하도록 가운데 부분이 돌출된 브이(V)자 형상을 가지고, 상기 드릴 몸체의 상기 선단부에서 상기 인써트 시이트의 양측에는 몸체 여유면과 몸체 씨닝면이 형성되며, 상기 몸체 여유면에는 오일 홀이형성되고, 상기 오일 홀은 상기 몸체 여유면으로부터 상기 드릴 몸체의 내측 종방향으로 경사지게 연장되어 상기 드릴 몸체의 내측에서 상기 중심 오일 홀과 연통되며, 상기 몸체 여유면과 상기 몸체 씨닝면의 아랫쪽에는 고정 스크루가 끼워지는 스크루 삽입공이 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴을 제공한다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 드릴은, 기존의 인덱스블 드릴과는 달리 드릴 인써트의 바닥면과 드릴 몸체의 체결면인 인써트 시이트 바닥면을 브이(V)자 형상으로 서로 대응되게 구성함으로써, 드릴 몸체의 선단부에 드릴 인써트를 체결할 때 센터링이 양호하고 제작이 간편하다. 또한, 드릴 몸체의 선단부에 장착되는 드릴 인써트를 지지하기 위한 고정 스크루의 스크루 삽입공을 3차원적으로 독창적으로 설계함으로써, 우수한 체결력을 얻을 수 있다. 게다가, 드릴 몸체의 선단부 여유면에 절삭유 공급용 오일 홀을 천공하고 이를 드릴 몸체의 내부에 형성된 중심 오일 홀에 부드럽게 연결시킴으로써, 충분한 양의 절삭유를 원활하게 공급할 수 있어서 드릴링 가공중 발생하는 절삭열을 효과적으로 감소시키며 절삭칩의 배출이 원활히 이루어지게 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인덱스블 솔리드 인써트를 구비한 드릴에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 우수한 정밀도와 공구비 절감효과를 얻을 수 있는 새로운 개념의 인덱스블 솔리드 인써트를 구비한 드릴을 개발하려는 것이다.
이를 위해서, 본 발명에서는 인덱스블 솔리드 인써트를 드릴 몸체에 견고히고정시키는 방식, 드릴 인써트의 중심축을 드릴 몸체의 중심축에 정확하게 일치시키는 센터링 방식, 절삭유를 원활하게 공급하는 방식, 드릴 가공시 발생하는 회전 토오크를 충분히 견딜수 있도록 드릴 몸체의 회전방지 내구성 확보방안, 드릴 가공시 이송 반대방향으로 발생하는 스러스트 힘을 견딜수 있는 드릴 몸체의 내구성 확보방안, 드릴 인써트를 정밀하고 쉽게 제작하여 솔리드 드릴에 비해 상대적으로 저비용으로 만드는 방안의 개발에 초점을 맞추었다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴의 분해 사시도이고, 도 2a 및 2b는 상기 결합상태를 나타낸 도면이다.
도 1, 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 드릴(100)은 드릴 몸체(120) 및 드릴 몸체(120)의 선단부에 탈부착이 가능하게 장착되는 드릴 인써트(140)를 구비한다.
드릴 몸체(120)는 드릴을 공작기계(도시되지 않음)나 아버(arbor)(도시되지 않음)에 고정시키기 위한 자루부(122) 및 자루부(122)로부터 드릴 몸체(120)의 선단부 쪽으로 나선형으로 연장되는 날부(124)를 구비한다. 날부(124)의 방사상 외측에는 나선형 홈 형상의 플루트(126)가 형성된다. 플루트(126)는 칩배출 및 절삭유 공급을 위해서 자루부(122)와 드릴 몸체(120)의 선단부 사이에서 연장하여 형성된다.
드릴 몸체(120)의 선단부 내측에는 드릴 인써트(140)를 수용하기 위한 인써트 시이트(125)가 절개하여 형성된다. 인써트 시이트(125)는 수직한 몸체 측면(111a,111b) 및 상기 드릴 인써트(140)의 바닥 장착면에 대응하도록 형성된 몸체 바닥면(113a,113b)을 구비한다. 이때, 몸체 바닥면(113a)와 (113b)는 드릴 몸체(120)의 방사상 외측에서 내측으로 서로 마주 대하여 일정 각도만큼 기울지면서 만난다. 따라서, 몸체 바닥면(113a,113b)은 전체적으로 가운데 부분이 움푹하게 들어가는 브이(V)자 형상을 갖는다. 바람직하게는, 몸체 바닥면(113a,113b)은 드릴 몸체(120)의 회전 중심축을 기준으로 좌우 대칭되게 80∼170˚의 경사각(θ)을 이룬다(도 5c 참조).
만일, 몸체 바닥면(113a)와 (113b)가 이루는 경사각이 80도 미만인 경우에는, 드릴 인써트(140)의 회전 중심축과 드릴 몸체(120)의 회전 중심축을 일치(이하, "센터링"이라 칭함)시키기는 용이하나, 이들이 이루는 브이(V)자 형상의 시트면 깊이가 깊어져서 회전 방지면의 회전 토오크를 견딜 수 있는 힘이 약해지는 문제점이 있다. 반면에, 몸체 바닥면(113a)와 (113b)가 이루는 경사각이 170도 이상인 경우에는, 드릴링 가공시 회전중심부 근방에서 발생하는 스러스트(thrust) 힘에 대한 내구성이 약해서 체결된 드릴 인써트(140)의 중심축이 드릴 몸체(120)의 중심축을 벗어나게 되고, 결과적으로는 드릴링 가공시 진동 및 드릴 인써트(140)의 파손이 발생할 수 있다.
한편, 드릴 몸체(120)의 선단부에서 인써트 시이트(125)의 양측에는 절삭가공시 피삭재와 몸체 사이의 간섭을 방지하기 위한 몸체 여유면(115a,115b) 및 드릴의 회전 중심부에서 칩배출을 원활히 하는 몸체 씨닝면(117a,117b)이 제공된다.
드릴 몸체(120)의 선단부에서 몸체 여유면(115a,115b)과 몸체 씨닝면(117a,117b)의 아랫쪽에는 스크루 삽입공(127a,127b)이 관통하여 형성된다.스크루 삽입공(127a,127b)에는 드릴 인써트(140)를 드릴 몸체(120)의 선단부에 체결시키기 위한 고정 스크루(128a,128b)가 끼워진다.
도 4는 도 1에 도시된 드릴의 평면도이고, 도 5a는 도 4의 선 A-A를 따라 도시한 종단면도이며, 도 5b는 도 4의 선 B-B를 따라 도시한 종단면도이다.
도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 스크루 삽입공(127a,127b)은 드릴 인써트(140)를 드릴 몸체(120)의 선단부에 견고히 밀착 고정시키기 위하여 3차원으로 형성된다. 그 이론적 배경을 설명하면, 드릴 몸체(120)의 인써트 시이트(125) 내에 드릴 인써트(140)가 장착될 때, 고정 스크루(128a,128b)는 드릴 인써트(140)의 회전 중심이 드릴 몸체(120) 선단부의 회전 중심과 일치되게 하고 드릴링 가공후 드릴(100)이 피삭재로부터 빠져 나올때 드릴 인써트(140)가 드릴 몸체(120)로부터 분리되지 않게 해야 한다. 또한, 드릴 몸체(120)의 선단부에 드릴 인써트(140)를 체결시 하기에서 설명할 드릴 인써트(140)의 측면(148a,148b)(도 3 참조)이 인써트 시이트(125)의 몸체 측면(111a,111b)에 각각 견고하게 밀착되어 드릴링 가공시 진동이 발생하지 않아야 한다.
따라서, 드릴 인써트(140)의 측면(148a,148b)이 드릴 몸체(120)의 선단부에 형성된 인써트 시이트(125)의 몸체 측면(111a,111b)에 잘 밀착되도록 하기 위하여, 스크루 삽입공(127a,127b)은 드릴 몸체(120)의 중심축을 기준으로 편심유격(L3), 편심각도(α) 만큼 편심된 위치에 형성된다. 편심유격(L3)은 스크루 삽입공(127a,127b)의 중심선과 드릴 몸체(120)의 중심축 사이의 거리로서, 1∼5mm 범위가 바람직하다. 편심각도(α)는 Ｘ축 기준으로 10∼45°각도를 이루는 것이 바람직하다. 또한, 스크루 삽입공(127a,127b)은 드릴 인써트(140)가 드릴 몸체(120)의 축방향으로 이탈되는 현상을 방지하기 위하여 Ｚ축 방향, 즉 드릴 몸체(120)의 자루부(122) 방향으로 5∼25도 각도의 고정각(β)을 이루도록 천공된다.
이러한 스크루 삽입공(127a,127b)에 체결되는 고정 스크루(128a,128b)는 체결이 완료되었을 때 진입부분이 드릴 인써트(140)의 고정홈(212a,212b)에 꼭맞게 조여진다.
한편, 드릴가공에 있어서 초기 드릴링 진입시는 드릴 인써트(140)의 절삭날 부분이 외부에 노출되나, 2mm 이상의 깊이로 진입되면 절삭날 부분이 가공된 구멍안으로 완전히 진입하여 보이지 않게 되고, 그 결과 절삭시 발생하는 절삭열의 감소, 칩 배출문제 등을 해결하기 위한 절삭유의 공급이 매우 곤란해진다. 따라서, 구멍내에서 이루어지는 드릴링 가공중에 절삭유를 드릴 인써트(140) 부근으로 원활히 공급하는 것이 매우 중요한 해결과제이다. 이때, 절삭유는 공급되는 절삭유의 양이 충분해야하고 공급되는 압력이 충분해야한다.
본 발명에서는 절삭유의 문제를 해결하기 위하여, 기본적으로는 자루부(122)와 날부(124)의 내부 중앙에 절삭유가 유통되는 중심 오일 홀(121)을 형성한다. 그리고, 드릴 몸체(120)의 몸체 여유면(115a,115b)에 오일 홀(123a,123b)을 천공하여 절삭가공시 충분한 절삭유가 드릴 인써트(140)의 절삭날부(201a,201b)에 공급되게 한다.
오일 홀(123a,123b)은 드릴 가공시 발생하는 절삭열을 식혀주고 절삭칩 배출을 원활히 하는 절삭유를 공급하기 위한 것으로, 드릴 몸체(120)의 선단부 내측에서 드릴 인써트(140) 시이트(125)의 양측 위치인 몸체 여유면(115a,115b)에 형성된다. 이때, 오일 홀(123a,123b)은 몸체 여유면(115a,115b)으로부터 드릴 몸체(120)의 내측 종방향으로 연장된다. 오일 홀(123)은 드릴 몸체(120)의 방사상 내측으로 경사지게 연장되어 드릴 몸체(120)의 내측에서 중심 오일 홀(121)과 연결된다.
상세하게는, 오일 홀(123a,123b)은 드릴 인써트(140)의 측면 회전 방지면과 간섭을 방지하기 위하여 드릴 인써트(140)와 일정한 유격(L2)을 가지고 드릴 몸체(120)의 중심으로부터 일정한 거리(L1)를 두도록 형성된다. 상기 유격(L2)은 인써트 시이트(125)의 몸체 측면(111a,111b)과 오일 홀(123a,123b)의 중심까지의 거리로서, 1∼8mm 범위가 바람직하다. 다음으로, 상기 거리(L1)은 드릴 몸체(120)의 중심으로부터 오일 홀(123a,123b)의 중심까지의 거리로서, 본 발명에 따른 드릴(100)의 직경을 결정하는 기준면인 드릴 인써트(140)의 외주면(147a,147b)이 이루는 외경(D)에 대하여 0.2D∼0.45D의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
이때, 오일 홀(123a,123b)의 직경(Φd)은 0.07∼0.2D 이며, 오일 홀(123a,123b)은 오일 홀(123a,123b)의 중심과 드릴 선단부의 Y축을 기준으로 20∼60도 각도(δ)의 범위에 천공된다. 또한, 오일 홀(123a,123b)의 방향은 오일 홀(123a,123b)의 중심을 기준으로 드릴 몸체(120)의 회전중심방향으로 감마(γ)의 각으로 천공되어 드릴 몸체(120)의 회전중심부에 천공된 중심 오일 홀(121)과 연통된다. 이때, 상기 각도(γ)는 중심 오일 홀(121)에서 오일 홀(123a,123b)을 경유하여 나오는 절삭유가 초기의 압력과 양적인 손실을 최소화하기 위하여 가급적이면 각도를 적게 함이 유리하나, 너무 작게 하면 드릴 인써트(140)의 브이(V) 형상 몸체 바닥면과의 간섭으로 인하여 제작이 난해한 문제점이 있다. 따라서, 각도(γ)는 10∼30도 범위로 선정하는 것이 바람직하다.
이와같이 형성된 중심 오일 홀(121)과 오일 홀(123a,123b)을 통해서 공급된 절삭유는 절삭시 절삭열을 감소시켜주고, 드릴 몸체(120)의 몸체 여유면(115a,115b)과 몸체 씨닝면(302a,302b)을 거쳐서 하기에서 설명할 드릴 인써트(140)의 플루트(145a,145b)와 드릴 몸체(120)의 플루트(126)를 거쳐 배출된다. 이렇게 배출되는 절삭유는 드릴 인써트(140)의 절인(141a,141b)에 의해서 절단된 절삭칩의 절삭열을 감소시키고 또한 절삭칩의 배출을 원활하게 해준다.
도 3은 도 1에 도시된 인덱스블 솔리드 인써트를 여러 각도에서 바라본 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 드릴 인써트(140)는 드릴 몸체(120)의 선단부에 형성된 인써트 시이트(125) 내에 탈부착 가능하게 체결되며, 최상부면상에 절인(141a,141b), 절인 여유면(142a,142b) 및 씨닝면(144a,144b)을 구비한다. 절인(141a,141b)은 드릴(100)을 이용한 드릴링 가공시 피가공물과 1차적으로 접촉하여 구멍가공에서 피삭재를 절단하는 기능을 수행한다. 절인 여유면(142a,142b)은 드릴링 가공시 절인(141a,141b)과 피삭재와의 간섭을 방지하는 역할을 한다. 씨닝면(144a,144b)은 드릴링 가공시 중심부의 절삭을 용이하게 하고 절삭칩 배출을 용이하게 한다.
드릴 인써트(140)의 바닥면(146a,146b)은 본 발명에서 가장 중요한 부분으로서 전체적으로 브이(V)자 형상을 이룬다. 즉, 바닥면(146a)와 (146b)는 이들 사이의 경계인 바닥면 경계부(146c)가 돌출되도록 서로에 대하여 일정한 각도를 이룬다.
바닥면(146a,146b)과 절인(141a,141b) 사이에는 측면(148a,148b)이 제공되는데, 이 측면(148a,148b)은 드릴 몸체(120)의 선단부에 형성된 회전방지부(301a,301b)의 측면 시트면(311a,311b)에 대응한다.
측면(148a,148b)의 일측 하단에는 드릴 인써트(140)를 드릴 몸체(120)의 인써트 시이트(125) 내에 견고하게 고정시키기 위한 고정홈(143a,143b)이 각각 형성된다. 고정홈(143a,143b)의 인접위치에서 측면(148a,148b)의 외측에는 절단된 배출칩을 외부로 배출시키기 위한 플루트(145a,145b)가 형성된다. 플루트(145a,145b)는 드릴 몸체(120)에 형성된 플루트(126)에 대응하도록 측면(148a,148b)의 외측에서 바닥면(146a,146b)과 드릴 인써트(140)의 최상부 사이에 연장하여 형성된다.
측면(148a)와 플루트(145b)사이에는 외주면(147b)와 외주 여유면(149b)가 제공되고, 측면(148b)와 플루트(145a)사이에는 외주면(147a)와 외주 여유면(149a)가 제공된다. 외주면(147a,147b)은 드릴의 직경을 결정하는 기준면이 되며, 외주 여유면(149a,149b)은 드릴링 가공시 외주면(147a,147b)과 피삭재간의 과도한 마찰을 방지하기 위한 것이다.
이와같이 구성된 드릴 인써트(140)는 드릴 몸체(120)의 선단부에 절개하여 형성된 인써트 시이트(125) 내에 삽입하여 장착된다. 이때, 드릴 인써트(140)의 브이(V)자 형상으로 돌출된 바닥면(146a,146b)은 인써트 시이트(125)의 브이(V)자 형상으로 움푹 들어간 몸체 바닥면(113a,113b)에 밀착되고, 이와 동시에 드릴인써트(140)의 측면(148a,148b)은 인써트 시이트(125)의 몸체 측면(111a,111b)에 대하여 밀착된다.
이러한 상태에서 드릴 몸체(120)의 선단부에 형성된 스크루 삽입공(127a,127b) 내로 고정 스크루(128a,128b)를 삽입하여 드릴 인써트(140)를 드릴 몸체(120)의 선단부에 고정 장착하게 된다. 이때, 스크루 삽입공(127a,127b)이 관통하여 인써트 시이트(125) 쪽으로 돌출되는 고정 스크루(128a,128b)의 선단부는 드릴 인써트(140)의 측면(148a,148b)에 형성된 고정홈(143a,143b)에 밀착된다. 그리하여, 고정 스크루(128a,128b)는 드릴 인써트(140)를 강력하게 지지하게 된다.
이와같이 드릴 인써트(140)의 장착이 끝난 드릴(100)은 드릴링 가공시 도 4에 화살표로 나타낸 바와 같이 드릴 인써트(140)가 힘을 받는 방향과 고정 스크루(128a,128b)가 드릴 인써트(140)를 지지하는 힘의 방향이 동일하므로, 강한 체결력이 가해져서 진동이 발생하지 않게 되고, 그리하여 가공 정밀도가 향상된다. 또한, 드릴 몸체(120)의 내측 중앙부에 형성된 중심 오일 홀(121)과 드릴 몸체(120)의 몸체 여유면(115a,115b)에 형성된 오일 홀(123a,123b)을 최적의 상태로 연결하였기 때문에, 절삭가공시 충분한 양의 절삭유가 드릴 인써트(140)의 절삭날부 쪽으로 원활하게 공급된다. 그 결과, 공구수명이 향상되고, 가공 정밀도가 향상된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라서 제작되는 드릴(100)은, 기존의 인덱스블 드릴과는 달리 드릴 인써트(140)의 바닥면(146a,146b)과 드릴 몸체(120)의 체결면인 인써트 시이트 바닥면(113a,113b)을 브이(V)자 형상으로 서로 대응되게 구성함으로써, 드릴 몸체(120)의 선단부에 드릴 인써트(140)를 체결할 때 센터링이 양호하고 제작이 간편하다. 또한, 2개의 드릴 인써트(140)의 절인(141a,141b)이 받는 회전 토오크와 스러스트가 드릴 몸체(120)에 전달될 때, 서로 반대방향으로 전달되므로 드릴 몸체(120)와 드릴 인써트(140)가 접하는 부분에서 회전 토오크와 스러스트가 서로 상쇄되고, 그리하여 실제로 드릴 인써트(140)와 드릴의 몸체(120)는 서로 동일한 상태, 즉 솔리드 드릴과 같은 상태로 체결된다. 따라서, 드릴 몸체(120)의 내구성이 우수하고, 고속회전, 고이송 드릴링에서도 회전 흔들림을 최소화할 수 있다.
또한, 드릴 몸체(120)의 선단부에 장착되는 드릴 인써트(140)를 지지하기 위한 고정 스크루(128a,128b)의 스크루 삽입공(127a,127b)을 3차원적으로 독창적으로 설계함으로써, 우수한 체결력을 얻을 수 있다.
또한, 드릴 몸체(120)의 선단부 여유면(115a,115b)에 절삭유 공급용 오일 홀(123a,123b)을 천공하고 드릴 몸체(120)의 내부에 형성된 중심 오일 홀(121)에 부드럽게 연결시킴으로써, 충분한 양의 절삭유를 원활하게 공급할 수 있어서 드릴링 가공중 발생하는 절삭열을 효과적으로 감소시키며 절삭칩의 배출이 원활히 이루어지게 한다. 그 결과, 공구수명 및 홀가공 정밀도를 향상시켜 우수한 생산성을 확보할 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 드릴(100)은 드릴 인써트(140)의 절인부의 형상을개선하고 재질의 적절한 선택(=소결 초경합금을 기본으로 함)을 통해서, 탄소강, 합금강등의 일반강의 고속 고이송 드릴링 가공에서 우수한 절삭성을 얻을 수 있고, 구멍의 가공 정밀도가 양호하며 수명 또한 우수하다.
또한, 용착이 쉽고 칩배출이 문제가 되는 알루미늄 합성재료의 드릴링 가공에서도 우수한 성능을 발휘한다. 게다가, 스테인레스강, 경화강등의 가공에서 양호한 절삭유 공급을 보이며, 칩 배출능력의 향상으로 열 발생이 적고 가공경화가 감소하여 우수한 드릴링 효과가 얻어진다.
끝으로, 하나의 드릴 몸체(120)에 교체가 가능한 1개의 드릴 인써트(140)를 장착하여 사용하므로, 드릴 인써트(140)가 마모되었을 때 드릴 몸체(120)는 그대로 사용하고 드릴 인써트(140)만 새것으로 교체할 수 있으므로 공구비의 절감을 가져올 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 인써트 드릴의 절삭날부의 형상을 저인과 측면 외주 절인으로 하여 인덱스블 솔리드 인써트 엔드밀이나 인덱스블 솔리드 볼 노즈 엔드밀에 적용할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 드릴 몸체(120) 및 상기 드릴 몸체(120)의 선단부에 탈부착 가능하게 장착되는 드릴 인써트(140)를 포함하고, 상기 드릴 몸체(120)의 상기 선단부에는 상기 드릴 인써트(140)를 수용하기 위한 인써트 시이트(125)가 절개하여 형성되며, 상기 드릴 몸체(120)는 자루부(122) 및 상기 자루부(122)로부터 상기 드릴 몸체(120)의 상기 선단부 쪽으로 나선형으로 연장되는 날부(124)를 구비하고, 상기 날부(124)의 방사상 외측에는 나선형 홈 형상의 플루트(126)가 형성되고, 상기 드릴 몸체(120)의 내측 중앙에는 중심 오일 홀(121)이 상기 드릴 몸체(120)의 종방향으로 관통하여 형성되며, 상기 인써트 시이트(125)의 좌우측에서 상기 드릴 몸체(120)의 상기 선단부에는 오일 홀(123a,123b)과 스크루 삽입공(127a,127b)이 형성되고, 상기 드릴 인써트(140)는 절인(141a,141b), 절인 여유면(142a,142b), 씨닝면(144a,144b), 플루트(145a,145b), 외주면(147a,147b), 외주 여유면(149a,149b), 측면(148a,148b) 및 바닥면(146a,146b)을 구비하는, 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴(100)에 있어서,
    상기 인써트 시이트(125)는 수직한 몸체 측면(111a,111b) 및 바닥면(113a,113b)을 구비하고, 이때 상기 인써트 시이트(125)의 상기 바닥면(113a,113b)은 상기 드릴 몸체(120)의 방사상 외측에서 내측으로 서로 마주 대하여 일정한 경사각으로 기울어지면서 만나고, 그리하여 전체적으로 가운데 부분이 움푹하게 들어가는 브이(V)자 형상을 가지며, 상기 드릴 인써트(140)의 상기 바닥면(146a,146b)은 상기 인써트 시이트(125)의 상기 바닥면(113a,113b)에 대응하도록 가운데 부분이 돌출된 브이(V)자 형상을 가지고, 상기 드릴 몸체(120)의 상기 선단부에서 상기 인써트 시이트(125)의 양측에는 몸체 여유면(123a,123b)과 몸체 씨닝면(117a,117b)이 형성되며, 상기 몸체 여유면(123a,123b)에는 오일 홀(123a,123b)이 형성되고, 상기 오일 홀(123a,123b)은 상기 몸체 여유면(123a,123b)으로부터 상기 드릴 몸체(120)의 내측 종방향으로 경사지게 연장되어 상기 드릴 몸체(120)의 내측에서 상기 중심 오일 홀(121)과 연통되며, 상기 몸체 여유면(123a,123b)과 상기 몸체 씨닝면(117a,117b)의 아랫쪽에는 고정 스크루(128a,128b)가 끼워지는 스크루 삽입공(127a,127b)이 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 몸체(120)의 상기 몸체 바닥면(113a,113b)은 상기 드릴 몸체(120)의 회전 중심축을 기준으로 좌우 대칭되게 80∼170˚의 경사각을 이루며, 상기 드릴 인써트(140)가 상기 드릴 몸체(120)의 상기 인써트 시이트(125) 내에 장착되는 경우, 상기 드릴 인써트(140)의 상기 바닥면(146a,146b)은 상기 드릴 몸체(120)의 상기 몸체 바닥면(113a,113b)에 밀착되고, 상기 드릴 인써트(140)의 상기 측면(148a,148b)은 상기 인써트 시이트(125)의 상기 몸체 측면(111a,111b)에 밀착되는 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 드릴 인써트(140)의 상기 측면(148a,148b)은 상기 드릴 인써트(140)의 상기 바닥면(146a,146b)에 근접한 위치에 고정홈(143a,143b)이 형성되고, 상기 드릴 인써트(140)가 상기 드릴 몸체(120)의 상기 인써트 시이트(125) 내에 장착되는 경우, 상기 스크루 삽입공(127a,127b)에 삽입되어 상기 드릴 몸체(120)의 내부로 돌출된 상기 고정 스크루(128a,128b)의 선단부가 상기 고정홈(143a,143b)에 밀착되어 상기 드릴 인써트(140)를 지지하게 되는 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 오일 홀(123a,123b)은 상기 드릴 인써트(140)의 상기 측면(148a,148b)과의 간섭을 방지하기 위하여 상기 드릴 인써트(140)와 일정한 유격(L2)을 가지고 상기 드릴 몸체(120)의 중심으로부터 일정한 거리(L1)를 두도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 유격(L2)은 상기 인써트 시이트(125)의 상기 몸체 측면(111a,111b)과 상기 오일 홀(123a,123b)의 중심까지의 거리로서 1∼8mm 범위이며, 상기 거리(L1)은 상기 드릴 몸체(120)의 중심으로부터 상기 오일 홀(123a,123b)의 중심까지의 거리로서 상기 드릴 인써트(140)의 상기 외주면(147a,147b)이 이루는 외경(D)에 대하여 0.2D∼0.45D의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 오일 홀(123a,123b)의 직경은 0.07∼0.2D 이며, 상기 오일 홀(123a,123b)은 상기 오일 홀(123a,123b)의 중심과 상기 드릴 몸체(120)의 상기 선단부의 Y축을 기준으로 20∼60도 각도(δ)의 범위에 천공되고, 상기 오일 홀(123a,123b)의 방향은 상기 오일 홀(123a,123b)의 중심을 기준으로 상기 드릴 몸체(120)의 회전중심방향으로 10∼30도의 각도(γ)이며, 상기 드릴 몸체(120) 내부의 상기 중심 오일 홀(121)과 연통하는 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 스크루 삽입공(127a,127b)은 상기 드릴 몸체(120)의 중심축을 기준으로 일정한 편심유격(L3), 일정한 편심각도(α) 만큼 편심된 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 편심유격(L3)은 상기 스크루 삽입공(127a,127b)의 중심선과 드릴 몸체(120)의 중심축 사이의 거리로서 1∼5mm 범위이며, 상기 편심각도(α)는 Ｘ축 기준으로 10∼45°각도를 이루는 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 스크루 삽입공(127a,127b)은 상기 드릴 인써트(140)가 상기 드릴 몸체(120)의 축방향으로 이탈되는 현상을 방지하기 위하여 Ｚ축 방향으로 5∼25도 각도의 고정각(β)을 이루는 것을 특징으로 하는 인덱스블 솔리드 인써트를 구비하는 드릴.
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