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KR101028263B1 - 절삭 공구 조립체 및 절삭 헤드 - Google Patents

절삭 공구 조립체 및 절삭 헤드 Download PDF

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KR101028263B1
KR101028263B1 KR1020077009561A KR20077009561A KR101028263B1 KR 101028263 B1 KR101028263 B1 KR 101028263B1 KR 1020077009561 A KR1020077009561 A KR 1020077009561A KR 20077009561 A KR20077009561 A KR 20077009561A KR 101028263 B1 KR101028263 B1 KR 101028263B1
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KR
South Korea
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cutting head
shank
cutting
wall
base
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길 헷트
다니엘 맨
Original Assignee
이스카 엘티디.
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Abstract

회전식 절삭 공구는 섕크에 제거 가능하게 고정되는 견고한 절삭 헤드를 가진다. 절삭 헤드는 절삭 헤드의 전방면에 인접한 절삭부와 이와 함께 일체로 형성되고 이로부터 후방 연장되는 장착부를 가진다. 섕크는 섕크의 전방면으로부터 후방 연장되는 수용부를 가진다. 절삭 헤드가 섕크에 고정되면 장착부는 수용부에 수용되고, 섕크의 전방면은 전방으로 노출되고 절삭 헤드의 전방면에 인접한다.
회전식 절삭 공구, 섕크, 절삭 헤드, 절삭부, 장착부, 수용부.

Description

절삭 공구 조립체 및 절삭 헤드 {CUTTING TOOL ASSEMBLY AND CUTTING HEAD THEREFOR}
본 발명은 드릴링, 밀링 등과 같은 회전식 절삭 공정에 사용되는 교환 가능한 절삭 헤드 및 절삭 헤드가 장착되는 섕크를 포함하는 절삭 공구와 관련이 있다.
미국 특허 제5,957,631호는 섕크와 해제 가능하게 결합되는 절삭 헤드를 포함하는 회전식 절삭 공구를 개시하고 있으며, 절삭 헤드 및 섕크의 주연면에 의해 제한되는 절삭 헤드와 섕크는 형상 및 치수에 있어서 정합하고 절삭 헤드의 전단에 절삭 에지를 가진다. 절삭 헤드 및 섕크는 유리하게도 열장 장부촉 형상(dovetail)의 결합 배열에 의해 결합되고, 나사와 같은 타 결합 수단에 의존하지 않고 견고한 보유와 안정된 결합을 제공한다. 이는 섕크에/섕크로부터 절삭 헤드의 조립 및 해체를 매우 단순화한다. 그러나 조립할 때, 절삭 헤드의 결합부는 섕크의 결합부에 완전히 오버라이(overlie)되고, 이는 절삭 에지로의 냉각제 이송을 방해할 수 있으며 절삭 헤드를 통한 냉각제 통로의 형성을 필요로 할 수 있다.
절삭 공구의 절삭 에지의 바람직한 냉각 및 윤활을 촉진하기 위해서, 미국 특허 제4,744,704호, 미국 특허 제6,530,728호, 미국 특허 제6,551,036호에 개시된 바와 같이, 스페이드형(spade-like) 형상을 가진 절삭 헤드가 사용될 수 있다. 스 페이드형 절삭 헤드는 일반적으로 얇아서 섕크의 일부가 절삭 에지에 인접한 구역에서 전방 연장되도록 허용하고, 그곳으로 냉각제의 이송을 촉진시킨다. 그러나 이들의 감소된 두께 때문에 나사와 같은 임의의 추가적인 체결 수단이 필요할 수 있으며, 또한 절삭 에지에 작용하는 접선 방향 힘이 섕크를 변형시키는 손상을 가져올 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 섕크에 탈착가능하게 고정되는 절삭 헤드를 포함하는 회전식 절삭 공구가 제공되고, 절삭 헤드와 섕크는 정합하는 실린더형 외부면과, 선단 플루트 영역과, 후단 플루트 영역과, 전후 방향과 회전 방향 R을 형성하는 공통 회전축 A를 가진다. 절삭 헤드는 절삭 헤드의 전방면에 인접한 절삭부와, 이로부터 후방 연장되는 장착부를 포함하고, 섕크는 섕크의 전방면으로부터 후방 연장되는 수용부를 포함한다. 장착부 및 수용부는 형상과 치수에 있어서 정합하고, 각각은 실린더형 외부면, 인접한 선단 및 후단 플루트 영역에 의해 제한되는 둘 이상의 결합부를 포함하며, 회전축 A를 가로질러 연장되는 평면인 베이스면과, 실린더형 외부면으로부터 실린더형 내부벽으로 일반적으로 내향 연장되는 토크 전달벽과, 베이스면으로부터 후방 연장되고 회전축 A에 대해 원주 방향으로 연장되는 고정벽을 포함하며, 베이스면 각각은 실린더형 외부면으로부터 고정벽을 향해 일반적으로 내향 연장되고 토크 전달벽으로부터 인접한 선단 플루트 영역으로 연장되는 제1 베이스부와, 실린더형 내부벽으로부터 고정벽으로 내향 연장되고 인접한 후단 플루트 영역으로부터 제1 베이스부를 향해 원주 방향으로 연장되는 동일 평면상의 제2 베이스부를 포함한다. 장착 및 수용부의 결합부는 이들의 고정벽, 토크 전달벽, 제1 베이스부와 제2 베이스부가 서로 인접한 상태로 서로 결합된다.
바람직하게는, 각각의 섕크의 베이스면에 배치되는 릴리프 채널이 섕크의 제1 및 제2 베이스부를 구분하고, 섕크의 제1 베이스부로부터 섕크의 고정벽으로 연장되고, 인접한 섕크의 플루트 선단 영역으로부터 섕크의 제2 베이스부로 원주방향으로 연장된다.
더 바람직하게는, 제1 베이스부의 최대 신장 반경(R1)은 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2)보다 크고, 제2 베이스의 최대 신장 반경(R2)은 고정벽의 최대 신장 반경(RF)보다 더 크거나 같다.
게다가 더 바람직하게는, 섕크의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2S)은 절삭 헤드의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2H)보다 크다.
일반적으로 제1 간극은 대향하는 절삭 헤드 및 섕크의 실린더형 내부벽 사이에 있다.
바람직하게는, 섕크의 전방면은 전방으로 노출되고, 절삭 헤드의 전방면에 인접해 있다.
더 바람직하게는, 절삭 헤드 및 섕크의 토크 전달벽과 절삭 헤드 및 섕크의 실린더형 내부벽은 각각 절삭 헤드 및 섕크의 베이스면으로부터 절삭 헤드 및 섕크의 전방면으로 전방 연장된다.
필요하다면, 토크 전달벽은 회전축 A로부터 예각인 경사각으로 발산하는 방향으로 베이스면으로부터 멀어지며 연장된다.
바람직하게는, 예각인 경사각은 20°이하이다.
일반적으로 베이스면에 인접한 회전축 A에 수직인 단면에서 각각의 결합부의 토크 전달벽이 회전축 A로부터 토크 전달벽과 실린더형 외부면의 교선에서의 외부 에지로 연장되는 동경(반경 방향 벡터, radius-vector)과 반경 방향 편향각을 형성한다.
바람직하게는, 반경 방향 편향각은 5°이하이다.
일반적으로 고정벽은 베이스면으로부터 멀어지는 방향으로 회전축 A와 동축으로 연장되고 이로부터 반경 방향으로 발산한다.
바람직하게는, 고정벽은 만곡된 배면과 병합되도록 베이스면으로부터 후방 연장된다.
더 바람직하게는, 만곡된 배면은 회전축 A에 일반적으로 수직인 후방면과 병합되도록 반경 방향으로 내향 만곡되면서 후방 연장된다.
게다가 더 바람직하게는, 절삭 헤드가 섕크에 고정될 때 제2 간극은 만곡된 배면들 사이와, 장착부 및 수용부의 후방면 사이에 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전후 방향과 회전 방향 R을 형성하는 회전축 A를 가지고, 절삭 헤드의 전방면에 인접한 절삭 헤드의 절삭부와, 이로부터 후방 연장되는 장착부를 포함하고, 회전식 절삭 공구의 섕크에 장착하는 교환 가능한 절삭 헤드가 제공된다. 장착부는 둘 이상의 절삭 헤드의 결합부를 포함하며, 절삭 헤드의 결합부 각각은 회전축 A를 가로질러 연장되는 평면인 절삭 헤드의 베이스면과, 일반적으로 절삭 헤드의 실린더형 외부면으로부터 절삭 헤드의 실린더형 내부벽으로 반경 방향으로 내향 연장되고 절삭 헤드의 베이스면으로부터 전방 연장되는 절삭 헤드의 토크 전달벽과, 절삭 헤드의 베이스면으로부터 후방 연장되고 이를 따라 회전축 A에 대해 원주 방향으로 연장되는 절삭 헤드의 고정벽을 포함한다. 절삭 헤드의 베이스면 각각은 일반적으로 절삭 헤드의 실린더형 외부면으로부터 절삭 헤드의 고정벽으로 내향 연장되고 절삭 헤드의 토크 전달벽으로부터 절삭 헤드의 선단 플루트 영역으로 연장되는 절삭 헤드의 제1 베이스부와, 절삭 헤드의 제1 베이스부와 동일 평면상에 있고 절삭 헤드의 후단 플루트 영역으로부터 절삭 헤드의 제1 베이스부로 원주 방향으로 연속적으로 연장되고 절삭 헤드의 실린더형 내부벽으로부터 절삭 헤드의 고정벽으로 내향 연장되는 절삭 헤드의 제2 베이스부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 절삭 헤드와 섕크가 분리되는 초기 위치로부터 절삭 헤드의 결합부와 섕크의 결합부가 이들의 고정벽, 토크 전달벽, 제1 베이스부와 제2 베이스부가 서로 인접한 상태로 서로 결합하는 고정 위치로 조절될 수 있는 절삭헤드와 섕크를 포함하는 회전식 절삭 공구이고자 한다.
본 발명의 더 잘 이해하고 실제 어떻게 실행되는지를 나타내기 위해서 첨부된 도면을 참조한다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴의 부분 사시도이다.
도2는 도1에 도시된 드릴의 평면도이다.
도3은 도1에 도시된 드릴의 절삭 헤드의 사시도이다.
도4는 도3에 도시된 절삭 헤드의 평면도이다.
도5는 도3에 도시된 절삭 헤드의 저면도이다.
도6은 도1에 도시된 드릴의 섕크의 부분 사시도이다.
도7은 도6에 도시된 섕크의 평면도이다.
도8은 도1에 도시된 드릴의 측면도이다.
도9는 도8에서 IX-IX 선을 따라서 도1에 도시된 드릴의 단면도이다.
도10은 도2의 X-X 선을 따라서 도1에 도시된 드릴의 단면도이다.
도11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴의 측면도이다.
도12는 도11의 XII-XII 선을 따라서 도11에 도시된 드릴의 단면도이다.
본 발명은 회전식 절삭 공구와 관련이 있고, 드릴에 의해 예시될 것이다. 우선 도1 및 도2를 참조해서 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴(20)은 전후 방향과 회전 방향 R을 형성하는 공통 회전축 A를 가지는 교환 가능한 절삭 헤드(22)와, 섕크(24)를 포함한다. 절삭 헤드(22)와 섕크(24)는 정합하고 연속적인 절삭 헤드의 실린더형 외부면(26) 및 섕크의 실린더형 외부면(28)과, 드릴(20)이 조립될 때 두 개의 연속적이고, 바람직하게는 나선형의 절삭 헤드의 플루트(38) 및 섕크의 플루트(40)를 형성하는 정합되는 절삭 헤드의 선단 및 후단 플루트 영역(30, 32)과 섕크의 선단 및 후단 플루트 영역(34, 36)을 가진다. 따라서, 드릴(20)은 회전축 A 주위로 180°회전 대칭이다.
도3 내지 도5를 참조해서 설명한다. 절삭 헤드(22)는 전형적으로 초경합금 (즉, 텅스텐 카바이드)과 같은 견고하고 단단한 금속으로 만들어지고, 일반적으로 초경합금을 폼 프레싱(form-pressing) 및 소결함에 의해 제조된다. 절삭 헤드(22)는 절삭 헤드의 전방면(44)과 인접한 절삭부(42)와, 절삭부(42)와 일체로 형성되고 이로부터 후방 연장되는 장착부(46)를 포함한다. 절삭부(42)는 절삭 헤드의 전방면(44)과 각각의 절삭 헤드의 선단 플루트 영역(30)의 교선에서 형성되는 절삭 에지(48)를 포함한다. 절삭부(42)는 소정의 적절한 설계를 가질 수 있으며, 이는 본 발명의 대상을 구성하지 않기 때문에 본 명세서에서 더 설명되지 않을 것이다.
장착부(46)는 한 쌍의 동일한 절삭 헤드의 결합부(50)를 포함한다. 절삭 헤드의 결합부(50) 각각은 절삭 헤드의 실린더형 외부면(28), 인접한 절삭 헤드의 선단 및 후단 플루트 영역(30, 32)에 의해 제한되고, 회전축 A에 수직인 평면인 절삭 헤드의 베이스면(52)과, 절삭 헤드의 베이스면(52)으로부터 절삭 헤드의 전방면(44)으로 전방 연장되고 절삭 헤드의 실린더형 외부면(28)으로부터 절삭 헤드의 실린더형 내부벽(56)으로 반경 방향으로 일반적으로 내향 연장되는 절삭 헤드의 토크 전달벽(54)을 포함한다. 절삭 헤드의 실린더형 내부벽(56)은 절삭 헤드의 베이스면(52)으로부터 절삭 헤드의 전방면(44)으로 회전축 A에 평행하게 연장되고, 절삭 헤드의 토크 전달벽(54)으로부터 인접한 절삭 헤드의 후단 플루트 영역(36)으로 원주 방향으로 연장된다.
절삭 헤드의 결합부(50) 각각은 절삭 헤드의 선단 및 후단 플루트 영역(30, 32) 사이에서 회전축 A에 대해 원주 방향으로 연장되는 절삭 헤드의 고정벽(58)을 추가적으로 포함한다. 절삭 헤드의 고정벽(58)은 회전축 A로부터 발산되는 방향으 로 절삭 헤드의 베이스면(52)으로부터 멀어지며 연장되고 절삭 헤드의 만곡된 배면(60)으로 이와 동축으로 연장되는 원추형, 열장 장부촉 형상의 표면을 가진다. 절삭 헤드의 만곡된 배면(60)은 두 개의 절삭 헤드의 결합부(50)와 접합하고 회전축 A에 수직으로 연장되는 공통 절삭 헤드의 후방면(62)과 병합되도록 반경 방향으로 내향 만곡되면서 절삭 헤드의 고정벽(58)으로부터 후방 연장된다.
절삭 헤드의 베이스면(52) 각각은 절삭 헤드의 제1 베이스부(64)와, 절삭 헤드의 제2 베이스부(66)를 포함하고, 이는 연속적이고 편평하며 동일 평면상에 있다. 절삭 헤드의 제1 베이스부(64)는 일반적으로 절삭 헤드의 토크 전달벽(54)과, 인접한 절삭 헤드의 선단 플루트 영역(30) 사이에서 절삭 헤드의 고정벽(58)으로부터 절삭 헤드의 실린더형 외부면(26)으로 반경 방향으로 외향 연장된다. 절삭 헤드의 제2 베이스부(66)는 절삭 헤드의 제1 베이스부(64)로부터 이격되어 인접한 절삭 헤드의 후단 플루트 영역(34)으로 원주 방향으로 연속적으로 연장되고, 절삭 헤드의 고정벽(58)으로부터 절삭 헤드의 실린더형 내부벽(56)으로 외향 연장된다. 절삭 헤드의 제1 베이스부의 최대 신장 반경(R1H)은 절삭 헤드의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2H)보다 더 크고, 또한 절삭 헤드의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2H)은 절삭 헤드의 고정벽의 최대 신장 반경(RFH)과 같거나 더 크다.
도6 및 도7을 참조해서 설명한다. 섕크(24)는 섕크의 전방면(70)으로부터 후방 연장되는 수용부(68)를 포함한다. 수용부(68)는 절삭 헤드의 결합부(50)와 수나 형상, 치수가 정합하는 섕크의 결합부(72)를 포함한다. 섕크의 결합부(72) 각각은 섕크의 실린더형 외부면(28), 인접한 섕크의 선단 및 후단 플루트 영역(34, 36)에 의해 제한되고, 회전축 A에 수직인 평면인 섕크의 베이스면(74)을 포함한다. 섕크의 결합부(72)는 섕크의 베이스면(74)으로부터 섕크의 전방면(70)으로 전방 연장되고, 일반적으로 섕크의 실린더형 외부면(28)으로부터 섕크의 실린더형 내부벽(78)으로 반경 방향으로 내향 연장되는 섕크의 토크 전달벽(76)을 포함한다. 섕크의 실린더형 내부벽(78)은 섕크의 베이스면(74)으로부터 섕크의 전방면(70)으로 회전축 A에 평행하게 전방 연장되고 섕크의 토크 전달벽(76)으로부터 인접한 섕크의 후단 플루트 영역(36)으로 원주 방향으로 연장된다.
섕크의 결합부(72) 각각은 인접한 섕크의 선단 및 후단 플루트 영역(34, 36) 사이에서 회전축 A에 대해 원주 방향으로 연장되는 섕크의 고정벽(80)을 추가적으로 포함한다. 섕크의 고정벽(80)은 회전축 A로부터 발산되는 방향으로 섕크의 베이스면(74)으로부터 멀어지며 연장되고 이와 동축으로 연장되는 원추형, 열장 장부촉 형상의 표면을 가지고, 이에 따라 두 개의 섕크의 결합부(72)와 접합하고 회전축 A에 수직으로 연장되는 공통 섕크의 후방면(84)과 병합되도록 반경 방향으로 내향 만곡되면서 섕크의 고정벽(80)으로부터 후방 연장되는 섕크의 만곡된 배면(82)과 병합한다.
섕크의 베이스면(74)은 섕크의 토크 전달벽(76)으로부터 인접한 섕크의 선단 플루트 영역(34)으로 원주 방향으로 연장되면서, 섕크의 실린더형 외부면(28)으로부터 섕크의 고정벽(80)에 인접한 아치형 섕크의 릴리프 채널(88)로 반경 방향으로 내향 연장되는 섕크의 제1 베이스부(86)를 포함한다. 섕크의 릴리프 채널(88)은 섕크의 제1 베이스부(86)로부터 섕크의 고정벽(80)으로 반경 방향으로 내향 연장되고, 인접한 섕크의 선단 플루트 영역(34)으로부터 인접한 섕크의 후단 플루트 영역(36)을 향해 섕크의 고정벽(80)을 따라서 원주 방향으로 연장된다. 섕크의 제2 베이스부(90)는 섕크의 릴리프 채널(88)로부터 인접한 섕크의 후단 플루트 영역(36)으로 원주 방향으로 연장되고, 섕크의 실린더형 내부벽(78)과 섕크의 고정벽(80) 사이에서 반경 방향으로 연장된다. 섕크의 제1 및 제2 베이스부(86, 90)는 편평하고 동일 평면상에 있다. 섕크의 제1 베이스부의 최대 신장 반경(R1S)(도8 참조)은 섕크의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2S)(도7 참조)보다 더 크고, 또한 섕크의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2S)은 섕크의 고정벽의 최대 신장 반경(RFS)보다 더 크거나 같다. 도7에 잘 도시된 바와 같이, 섕크의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2S)은 절삭 헤드의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2H)보다 더 크다.
섕크의 결합부(72) 각각은 섕크의 베이스면(74)으로부터 축 방향 전방 연장되고 거기에 형성된 섕크의 유체 덕트(94)를 가지는 섕크의 돌출부(92)를 포함한다. 섕크의 돌출부(72)는 섕크의 실린더형 외부면(28), 인접한 섕크의 후단 플루트 영역(32), 섕크의 토크 전달벽(76), 섕크의 실린더형 내부벽(78), 전방으로 마주하는 섕크의 돌출부 상면(96)에 의해 제한된다. 동시에, 두 개의 섕크의 돌출부 상면(96)은 섕크의 전방면(70)을 형성한다. 유체 덕트(94)는 섕크의 돌출부 상면(96)에 적어도 일부 형성되는 일반적으로 전방으로 방향을 취하는 유체 배출구(98)에서 종결된다.
일반적으로 섕크의 제1 및 제2 베이스부(86, 90)와 섕크의 토크 전달벽(76)과 섕크의 고정벽(80)은 각각 절삭 헤드의 제1 및 제2 베이스부(64, 66)와 절삭 헤드의 토크 전달벽(54)과 절삭 헤드의 고정벽(58)에 위치상 대응된다. 절삭 헤드 및 섕크의 고정벽(58, 80)은 절삭 헤드(22)가 섕크(24)에 고정될 때 그 사이에서 억지 끼워 맞춤이 되도록 설계된다.
드릴은 절삭 헤드(22) 및 섕크(24)가 완전히 분리되는 초기 위치로부터 이들이 서로 근접하게 도입되는 "분리 위치"로 조절될 수 있다. 드릴(20)은 섕크(24)의 전단에 절삭 헤드(22)를 위치시키고 섕크(24)를 향해 축 방향으로 절삭 헤드(22)를 장착부(46)가 수용부(68)에 위치될 때까지 가압함에 의해 조립된다. 이는 절삭 헤드의 결합부(50)를 섕크의 결합부(72) 사이에 삽입함에 의해 수행되며, 이에 따라 절삭 헤드의 선단 플루트 영역(30) 각각은 섕크의 후단 플루트 영역(36)과 마주하게 되며, 절삭 헤드의 후방면(62)은 섕크의 후방면(84)과 접합하게 된다. 그렇게 완성된 위치는 절삭 헤드가 이 위치에서 섕크에 고정되지 않기 때문에 "분리 위치"로 언급될 것이다.
절삭 헤드(22)는 도8에 잘 도시되어 있듯이 대응하는 절삭 헤드 및 섕크의 토크 전달벽(54, 76)이 접합하고 대응하는 절삭 헤드 및 섕크의 고정벽(58, 80)이 상호 결합될 때까지 드릴(20)의 회전 방향 R에 대향하는 방향으로 절삭 헤드(22)를 회전시킴에 의해 분리 위치로부터 고정 위치로 전이된다. 절삭 헤드(22)가 견고하게 섕크(24)에 의해 보유되는 고정 위치에서, 각각의 절삭 헤드의 제1 베이스부(64)는 대응하는 섕크의 제1 베이스부(86)에 의해 지지되고, 각각의 절삭 헤드의 제2 베이스부(66)는 대응하는 섕크의 제2 베이스부(90)에 의해 지지된다. 드릴(20)을 조립하는 동안 릴리프 채널(88)은 절삭 헤드의 제2 베이스부(66)를 섕크의 릴리프 채널(88)을 따라 접촉하지 않고 자유로운 이동을 허용함에 의해 절삭 헤드의 제2 베이스부(66)와 섕크의 제1 베이스부(86)의 조기 결합을 방지하고, 이에 따라 절삭 헤드 및 섕크의 제1 베이스부(64, 86)는 절삭 헤드 및 섕크의 제2 베이스부(66, 90) 사이에 접촉이 이루어지기 전에, 또한 섕크의 제1 베이스부(86)와 절삭 헤드의 제2 베이스부(66) 사이에 접촉이 방지되기 전에 먼저 접촉하여 절삭 헤드(22)와 섕크(24)의 쉽고 확실한 결합을 촉진한다.
절삭 헤드(22)를 섕크(24)에 고정할 때 절삭 헤드 및 섕크의 제1 베이스부(64, 86)의 접합은 절삭 헤드(22)를 축 방향으로 전방 가압하고, 이에 따라 절삭 헤드 및 섕크의 고정벽(58, 80)은 상호 결합하여 절삭 헤드(22)와 섕크(24)의 확실한 자가 체결(self-clamping)과 자가 중심 결정(self-centering)을 제공한다. 게다가, 절삭 헤드 및 섕크의 고정벽(58, 80)의 상호 체결 암수 결합부는 드릴(20)이 가공되는 워크피스(도시 안 됨)로부터 배출될 때 섕크(24)로부터 절삭 헤드(22)가 분리되는 것을 방지한다. 고정 위치에서 제1 간극(100)은 대향하는 절삭 헤드 및 섕크의 실린더형 내부벽(56, 78)(도9 및 도10 참조) 사이에 있다. 고정벽(58, 80)의 상호 결합은 대응하는 절삭 헤드 및 섕크의 만곡된 배면(60, 82)과 절삭 헤드 및 섕크의 후방면(62, 84) 사이에 제2 간극(102)을 생성한다. 제1 및 제2 간극(100, 102)은 절삭 헤드(22)와 섕크(24)의 조립 또는 해체를 하는 동안에 불필요한 마찰을 방지한다. 따라서, 앞서 말한 설명으로부터 절삭 헤드 및 섕크가 완전 히 분리되는 제1, 즉 초기 위치로부터 절삭 헤드가 섕크에 고정되지 않는 제2, 즉 분리 위치로, 또한 분리 위치로부터 제3, 즉 고정 위치로 도입될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도1 및 도2, 도8에 도시된 바와 같이, 섕크의 돌출부 상면(96)은 전방으로 노출되고, 절삭 헤드의 전방면(44)에 인접하여서 절삭 에지(48)와 드릴 구멍(도시 안 됨)의 하부로 효과적인 절삭유 이송을 촉진한다.
절삭 공정 중에 절삭 에지(48)에 작용하는 축력은 절삭 헤드 및 섕크의 베이스면(52, 74)의 접합에 의해 지지된다. 절삭 헤드(22)를 위한 폭넓은 축 방향 지지는 절삭 헤드 및 섕크의 실린더형 외부면(26, 28)에 연장되는 대응하는 절삭 헤드 및 섕크의 제1 베이스부(64, 86)의 접합에 의해 지지된다. 축 방향 지지는 대응하는 절삭 헤드 및 섕크의 제2 베이스부(66, 90)의 접합에 의해 증가된다. 절삭 헤드 및 섕크의 제1 베이스부(64, 86)는 절삭 헤드 및 섕크의 제2 베이스부(66, 90)에 대해 각을 이루며 변위되기 때문에 절삭 헤드 및 섕크의 제2 베이스부(66, 90)의 접합에 의해 제공되는 추가적인 축 방향 지지는 섕크(24)에서 절삭 헤드(22)의 안정을 돕고, 실질적으로 섕크(24)에 대해 절삭 헤드(22)가 경사지는 것을 방지한다.
절삭력의 접선 방향 성분은 섕크의 토크 전달벽(76)에 의해 대항된다. 절삭력 접선 방향 성분을 효과적으로 지지하기 위해서 토크 전달벽(76)은 반경 방향을 취하고, 이에 따라 그것에 의해 생성된 반작용력은 가능한 작은 반경 방향 성분을 가지게 될 것이다. 게다가, 절삭 헤드 및 섕크의 토크 전달벽(54, 76)은 절삭 헤 드 및 섕크의 베이스면(52, 74)에 각각 수직이며, 이에 따라 그것에 의해 생성된 반작용력의 축 방향 성분을 최소화한다.
그러나 다른 실시예는 다른 구조의 토크 전달벽을 포함할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴(220)은 도11 및 도12에 도시된다. 드릴(220)은 제1 실시예에 따른 드릴(20)의 형상부와 유사한 많은 형상부를 가지고, 유사한 형상부는 단순히 본 명세서 아래에서 드릴(20)의 형상부에 200을 더한 참조번호로 나타낼 것이다. 드릴(220)은 섕크(224)에 고정된 절삭 헤드(222)를 포함한다. 절삭 헤드(224)는 절삭 헤드의 전방면(244)에 인접한 절삭부(242)와 이로부터 후방 연장되는 장착부(246)를 포함한다.
상기 설명한 바와 같이, 절삭부는 절삭 헤드의 플루트(238)의 절삭 헤드의 선단 및 후단 플루트 영역(230, 232)과, 절삭 에지(248)를 포함한다. 장착부(246)는 동일한 한 쌍의 절삭 헤드의 결합부(250)를 포함한다. 절삭 헤드의 결합부(250)는 회전축 A에 수직인 평면인 절삭 헤드의 베이스면(252)과, 절삭 헤드의 베이스면(252)으로부터 절삭 헤드의 전방면(244)으로 전방 연장되고 절삭 헤드의 실린더형 외부면(226)으로부터 절삭 헤드의 실린더형 내부벽(256)으로 내향 연장되는 절삭 헤드의 토크 전달벽(254)을 포함한다. 절삭 헤드의 실린더형 내부벽(256)은 절삭 헤드의 베이스면(252)으로부터 절삭 헤드의 전방면(244)으로 회전축 A에 평행하게 연장되고, 절삭 헤드의 토크 전달벽(254)으로부터 인접한 절삭 헤드의 후단 플루트 영역(232)으로 원주 방향으로 연장된다.
섕크는 섕크의 전방면(270)으로부터 후방 연장되는 수용부(268)를 포함한다. 섕크의 수용부(268)는 절삭 헤드의 결합부(250)와 수나 형상, 치수에서 정합하는 섕크의 결합부(272)를 포함한다. 섕크의 결합부(272) 각각은 회전축 A에 수직인 평면인 섕크의 베이스면(274)과, 섕크의 베이스면(274)으로부터 섕크의 전방면(270)으로 전방 연장되고 섕크의 실린더형 외부면(228)으로부터 섕크의 실린더형 내부벽(278)으로 내향 연장되는 섕크의 토크 전달벽(276)을 포함한다. 섕크의 실린더형 내부벽(278)은 섕크의 베이스면(274)으로부터 섕크의 전방면(270)으로 회전축 A에 평행하게 연장되고 섕크의 토크 전달벽(276)으로부터 섕크의 플루트(240)의 인접한 섕크의 후단 플루트 영역(236)으로 원주 방향으로 연장된다.
도11에 잘 도시된 바와 같이, 절삭 헤드 및 섕크의 토크 전달벽(254, 276)은 회전축 A로부터 예각인 경사각 τ로 발산하는 방향으로 절삭 헤드 및 섕크의 베이스면(252)으로부터 멀어지며 연장된다. 특정한 실시예에서, 경사각 τ는 15°이다. 도12에 잘 도시된 바와 같이, 절삭 헤드 및 섕크의 베이스면(252)에 인접한 회전축 A에 수직인 단면에서 보이듯이, 절삭 헤드 및 섕크의 토크 전달벽(254, 276)은 회전축 A로부터 절삭 헤드 및 섕크의 토크 전달벽(254, 276)과 절삭 헤드 및 섕크의 실린더형 외부면(226)의 교선에서 각각 형성된 절삭 헤드 및 섕크의 외부 에지(291C, 291S)로 연장되는 동경 V와 반경 방향 편향각 ρ를 형성한다. 반경 방향 편향각 ρ는 외부 에지(291C, 291S)에서 동경 V의 어느 한 측상에 0°내지 5°사이의 값을 가질 수 있다. 특정한 실시예에서 반경 방향 편향각은 1.5°이다.
또한, 제1 실시예의 경우와 같이 제1 간극(300)과 제2 간극(302)은 절삭 헤드와 섕크 사이에 유사한 위치에서 나타난다.
비록 본 발명이 어느 정도로 상세하게 기술되었으나, 여러 변경과 변형례들이 본 명세서에서 청구된 본 발명의 기술 사상으로부터 벗어나지 않고도 충분히 이루어질 수 있다는 점을 이해해야 한다.

Claims (26)

  1. 섕크(24, 224)에 탈착가능하게 고정되는 절삭 헤드(22, 222)를 포함하고, 상기 절삭 헤드(22, 222)와 상기 섕크(24, 224)는 정합하는 실린더형 외부면(26, 28, 226, 228)과, 선단 플루트 영역(30, 34, 230, 234)과, 후단 플루트 영역(32, 36, 232, 236)과, 전후 방향과 회전 방향 R을 형성하는 공통 회전축 A를 가지는 회전식 절삭 공구(20, 220)이며,
    상기 절삭 헤드(22, 222)는 절삭 헤드의 전방면(44, 244)에 인접한 절삭부(42, 242)와, 이로부터 후방 연장되는 장착부(46, 246)를 포함하고,
    상기 섕크(24, 224)는 섕크의 전방면(70, 270)으로부터 후방 연장되는 수용부(68, 268)를 포함하고,
    상기 장착부(46, 246) 및 상기 수용부(68, 268)는 형상과 치수에 있어서 정합하고, 각각은 상기 실린더형 외부면(26, 28, 226, 228)과 선단 및 후단 플루트 영역(30, 32, 34, 36, 230, 232, 234, 236)에 의해 제한되는 둘 이상의 결합부(50, 72, 250, 272)를 포함하며,
    상기 결합부(50, 72, 250, 272) 각각은 회전축 A를 가로질러 연장되는 평면인 베이스면(52, 74, 252, 274)과, 상기 실린더형 외부면(26, 28, 226, 228)으로부터 실린더형 내부벽(56, 78, 256, 278)까지 내향 연장되는 토크 전달벽(54, 76, 254, 276)과, 상기 베이스면(52, 74, 252, 274)으로부터 후방 연장되고 회전축 A에 대해 원주 방향으로 연장되는 고정벽(58, 80, 258, 280)을 포함하며,
    상기 베이스면(52, 74, 252, 274) 각각은 상기 실린더형 외부면(26, 28, 226, 228)으로부터 고정벽(58, 80, 258, 280)을 향해 내향 연장되고 상기 토크 전달벽(54, 76, 254, 276)으로부터 인접한 선단 플루트 영역(30, 34, 230, 234)까지 연장되는 제1 베이스부(64, 86, 264, 286)와, 상기 실린더형 내부벽(26, 28, 226, 228)으로부터 고정벽(58, 80, 258, 280)까지 내향 연장되고 인접한 후단 플루트 영역(32, 36, 232, 236)으로부터 상기 제1 베이스부(64, 86, 264, 286)를 향해 원주 방향으로 연장되는 동일 평면상의 제2 베이스부(66, 90, 266, 290)를 포함하고,
    상기 절삭 헤드의 결합부(50, 250)와 상기 섕크의 결합부(72, 272)는 이들의 고정벽(58, 258 및 80, 280), 토크 전달벽(54, 254 및 76, 276), 제1 베이스부(64, 264 및 86, 286)와 제2 베이스부(66, 266 및 90, 290)가 서로 인접한 상태로 서로 결합되는 회전식 절삭 공구.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 섕크의 베이스면에 배치되는 릴리프 채널(88, 288)이 섕크의 제1 및 제2 베이스부를 구분하고, 각각의 릴리프 채널은 섕크의 제1 베이스부로부터 섕크의 고정벽까지 연장되고, 인접한 섕크의 선단 플루트 영역으로부터 섕크의 제2 베이스부까지 원주방향으로 연장되는 회전식 절삭 공구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 베이스부의 최대 신장 반경(R1)은 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2)보다 큰 회전식 절삭 공구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2)은 고정벽의 최대 신장 반경(RF)과 같거나 더 큰 회전식 절삭 공구.
  5. 제3항에 있어서, 상기 섕크의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2S)은 절삭 헤드의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2H)보다 큰 회전식 절삭 공구.
  6. 제1항에 있어서, 대향하는 절삭 헤드 및 섕크의 실린더형 내부벽 사이에 제1 간극(100, 300)이 있는 회전식 절삭 공구.
  7. 제1항에 있어서, 상기 절삭 헤드 및 섕크의 토크 전달벽과 절삭 헤드 및 섕크의 실린더형 내부벽은 각각 절삭 헤드 및 섕크의 베이스면으로부터 절삭 헤드 및 섕크의 전방면까지 전방 연장되는 회전식 절삭 공구.
  8. 제1항에 있어서, 상기 섕크의 전방면은 전방으로 노출되고 상기 절삭 헤드의 전방면에 인접하는 회전식 절삭 공구.
  9. 제1항에 있어서, 상기 토크 전달벽은 회전축 A로부터 예각인 경사각 τ로 발산하는 방향으로 상기 베이스면으로부터 멀어지며 연장되는 회전식 절삭 공구.
  10. 제9항에 있어서, 상기 예각인 경사각 τ는 20°이하인 회전식 절삭 공구.
  11. 제1항에 있어서, 상기 베이스면에 인접한 회전축 A에 수직인 단면에서 각각의 결합부의 토크 전달벽이 회전축 A로부터 토크 전달벽과 실린더형 외부면의 교선에서의 외부 에지까지 연장되는 동경과 반경 방향 편향각 ρ를 형성하는 회전식 절삭 공구.
  12. 제11항에 있어서, 상기 반경 방향 편향각 ρ는 5°이하인 회전식 절삭 공구.
  13. 제1항에 있어서, 상기 고정벽은 베이스면으로부터 멀어지는 방향으로 회전축 A와 동축으로 연장되고 이로부터 반경 방향으로 발산하는 회전식 절삭 공구.
  14. 제1항에 있어서, 상기 고정벽은 만곡된 배면(60, 260, 82, 282)과 병합되도록 상기 베이스면으로부터 후방 연장되는 회전식 절삭 공구.
  15. 제14항에 있어서, 상기 만곡된 배면은 회전축 A에 수직인 후방면(62, 262, 84, 284)과 병합되도록 반경 방향으로 내향 만곡되면서 후방 연장되는 회전식 절삭 공구.
  16. 제15항에 있어서, 상기 절삭 헤드가 섕크에 고정될 때 상기 절삭 헤드 및 섕 크의 만곡된 배면 사이와, 상기 절삭 헤드 및 섕크의 후방면 사이에 제2 간극(102, 302)이 있는 회전식 절삭 공구.
  17. 전후 방향과 회전 방향 R을 형성하는 회전축 A를 가지는 교환 가능한 절삭 헤드(22, 222)이며,
    절삭 헤드의 전방면(44, 244)에 인접한 절삭 헤드의 절삭부(42, 242)와, 이로부터 후방 연장되는 장착부(46, 246)를 포함하고, 상기 장착부는 둘 이상의 절삭 헤드의 결합부(50, 150)를 포함하며,
    상기 절삭 헤드의 결합부 각각은 회전축 A를 가로질러 연장되는 평면인 절삭 헤드의 베이스면(52, 252)과, 절삭 헤드의 실린더형 외부면(26, 226)으로부터 절삭 헤드의 실린더형 내부벽(56, 256)까지 반경 방향으로 내향 연장되고 상기 절삭 헤드의 베이스면으로부터 전방 연장되는 절삭 헤드 토크 전달벽(54, 254)과, 상기 절삭 헤드의 베이스면으로부터 후방 연장되고 이를 따라 회전축 A에 대해 원주 방향으로 연장되는 절삭 헤드의 고정벽(58, 258)을 포함하며,
    상기 절삭 헤드의 베이스면 각각은 상기 절삭 헤드의 실린더형 외부면으로부터 상기 절삭 헤드의 고정벽까지 내향 연장되고, 상기 절삭 헤드의 토크 전달벽으로부터 절삭 헤드의 선단 플루트 영역(30, 230)까지 연장되는 절삭 헤드의 제1 베이스부(64, 264)와, 상기 절삭 헤드의 제1 베이스부와 동일 평면상에 있고 이로부터 절삭 헤드의 후단 플루트 영역(32, 232)까지 원주 방향으로 연속적으로 연장되고 상기 절삭 헤드의 실린더형 내부벽으로부터 상기 절삭 헤드의 고정벽까지 내향 연장되는 절삭 헤드 제2 베이스부(66, 266)를 포함하고,
    상기 절삭 헤드의 토크 전달벽과 절삭 헤드의 실린더형 내부벽은 절삭 헤드의 베이스면으로부터 절삭 헤드의 전방면까지 전방 연장되는 교환 가능한 절삭 헤드.
  18. 제17항에 있어서, 상기 절삭 헤드의 제1 베이스부의 최대 신장 반경(R1H)은 상기 절삭 헤드의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2H)보다 큰 교환 가능한 절삭 헤드.
  19. 제18항에 있어서, 상기 절삭 헤드의 제2 베이스부의 최대 신장 반경(R2H)은 상기 절삭 헤드의 고정벽의 최대 신장 반경(RFH)과 같거나 더 큰 교환 가능한 절삭 헤드.
  20. 삭제
  21. 제17항에 있어서, 상기 절삭 헤드의 토크 전달벽은 회전축 A로부터 예각인 경사각 τ로 발산하는 방향으로 상기 절삭 헤드의 베이스면으로부터 멀어지며 연장되는 교환 가능한 절삭 헤드.
  22. 제21항에 있어서, 상기 예각인 경사각 τ는 20°이하인 교환 가능한 절삭 헤드.
  23. 제17항에 있어서, 상기 절삭 헤드의 베이스면에 인접한 회전축 A에 수직인 단면에서 각각의 절삭 헤드의 토크 전달벽은 회전축 A로부터 절삭 헤드의 토크 전달벽과, 인접한 절삭 헤드의 실린더형 외부면의 교선에서의 절삭 헤드의 외부 에지까지 연장되는 동경 V와 반경 방향 편향각 ρ를 형성하는 교환 가능한 절삭 헤드.
  24. 제23항에 있어서, 상기 반경 방향 편향각 ρ는 5°이하인 교환 가능한 절삭 헤드.
  25. 제17항에 있어서, 상기 절삭 헤드의 고정벽은 절삭 헤드의 베이스면으로부터 멀어지는 방향으로 회전축 A와 동축으로 연장되고 이로부터 반경 방향으로 발산하는 열장 장부촉 형상의 표면을 가지는 교환 가능한 절삭 헤드.
  26. 삭제
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