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KR101255355B1 - 금속 절삭 헤드, 해제 가능하게 장착되는 자체-클램핑 절삭 헤드를 구비한 절삭 공구 및 금속 절삭 공구 조립 방법 - Google Patents

금속 절삭 헤드, 해제 가능하게 장착되는 자체-클램핑 절삭 헤드를 구비한 절삭 공구 및 금속 절삭 공구 조립 방법 Download PDF

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KR101255355B1
KR101255355B1 KR1020097016737A KR20097016737A KR101255355B1 KR 101255355 B1 KR101255355 B1 KR 101255355B1 KR 1020097016737 A KR1020097016737 A KR 1020097016737A KR 20097016737 A KR20097016737 A KR 20097016737A KR 101255355 B1 KR101255355 B1 KR 101255355B1
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길 헥트
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이스카 엘티디.
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Abstract

금속 절삭 공구(90)는 자체-클램핑 방식으로 공구 섕크(200)의 전방 단부 상에 해제 가능하게 장착되는 절삭 헤드(100)를 구비한다. 공구 섕크의 전방 단부는 한 쌍의 섕크 커플링부(256A, 256B)를 구비하고, 각각은 전방을 향하는 섕크 지지면(262)을 가진다. 포켓 리세스(264)는 섕크 커플링부(256A, 256B) 사이에 형성된다. 포켓 리세스(264) 내부에 복수개의 섕크 고정면(286, 288, 290)이 있다. 절삭 헤드(100)는 캡부(118)와 캡부로부터 후방으로 뻗는 고정부(120)를 구비한다. 캡부(118)는 한 쌍의 헤드 세그먼트(140A, 140B)를 포함하고, 각각은 후방을 향하는 헤드 베이스면(124)을 가진다. 절삭 헤드 고정면(120)은 복수개의 헤드 고정면(128)를 가진다. 조립된 공구(90)에서, 툴 섕크의 전방을 향하는 섕크 지지면(262)은 절삭 헤드의 후방을 향하는 헤드 베이스면(124)을 지지하고, 복수개의 헤드 고정면(128)은 복수개의 섕크 고정면(286, 288, 290)에 접한다.
Figure R1020097016737
절삭 헤드, 헤드 홈, 헤드 베이스, 절삭 공구, 자체 클램핑

Description

금속 절삭 헤드, 해제 가능하게 장착되는 자체-클램핑 절삭 헤드를 구비한 절삭 공구 및 금속 절삭 공구 조립 방법 {METAL CUTTING HEAD, METAL CUTTING TOOL WITH RELEASABLY MOUNTED SELF-CLAMPING CUTTING HEAD, AND METHOD FOR ASSEMBLING A METAL CUTTING TOOL COMPRISING A METAL CUTTING HEAD}
본 발명은 대체로 회전 절삭 공구에 관한 것이고, 일 실시예에서, 해제 가능하게 장착된 절삭 헤드를 구비한 드릴에 관한 것이다.
미국 특허 출원 공개 번호 제2005/260046호 A1에 절삭 헤드 종방향 축을 갖는 절삭 헤드 및 섕크 종방향 축을 갖는 공구 섕크를 포함하는 절삭 공구가 개시되어 있다. 절삭 헤드는 캡부와 캡부에 연결되는 고정부를 포함한다. 캡부는 후방을 향하는 헤드 베이스면을 갖는 한 쌍의 헤드 세그먼트를 구비하고, 고정부는 하나 이상의 경사진 헤드 고정면을 갖는다. 툴 섕크는 전방 단부에서 한 쌍의 섕크 홈에 의하여 분리되는 한 쌍의 탄성 섕크 커플링부를 구비한다. 각 섕크 커플링부의 전방을 향하는 전방 단부는 대응 헤드 베이스면을 지지하도록 구성된 섕크 지지면을 구비한다. 섕크 커플링부의 내부면은 공구의 종방향 축에 대하여 경사진 하나 이상의 섕크 고정면을 구비한다. 경사진 섕크 고정면은 절삭 헤드의 경사진 헤드 고정면이 접하도록 구성되고 형상화된다. 공구가 조립될 때, 섕크 지지면은 헤드 베이스면을 지지하고, 하나 이상의 헤드 고정면은 하나 이상의 섕크 고정면과 접한다. 드릴링 작동 후에, 갓 제조된 구멍(recently-made hole)으로부터 절삭 헤 드가 제거될 것이 요구될 때, 구근 모양의(bulbous) 고정부가 절삭 헤드가 섕크 커플링부의 외부로 미끄러지는 것을 방지한다.
일 태양에서, 본 발명은 본 발명과 동시 계류 중인 이스라엘 출원 번호 IL 181296에 도시된 바와 같이, 전방과 후방의 방향을 한정하는 종방향 축(L)을 갖는 금속 드릴 절삭 헤드에 관한 것이다. 본 발명의 금속 절삭 헤드는 캡부와 고정부를 포함한다. 고정부는 캡부에 접합되고, 상기 절삭 헤드의 후방으로 뻗는다. 캡부는 적어도 제1 헤드 홈 및 제2 헤드 홈에 의하여 서로 분리되는 복수개의 헤드 세그먼트를 포함하고, 각 헤드 세그먼트는 캡부의 후방 단부에 형성되어 후방을 향하는 헤드 베이스면을 포함한다. 고정부는 캡부에 연결되는 장착 스템과; 장착 스템 상에 형성되고, 원주 방향으로 이격되고 절삭 헤드 종방향 축에 수직인 방향으로 고정부의 최대 치수를 한정하는 돌출부를 복수개 포함하는 벌지부와; 각각이 절삭 헤드 종방향 축에 평행하고 고정부를 따라 형성되는 복수개의 이격된 헤드 고정면을 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 툴 섕크의 전방 단부에 해제 가능하게 장착되는 금속 절삭 헤드를 포함하는 금속 절삭 공구에 대한 것이며, 금속 절삭 헤드와 툴 섕크는 공통의 회전 축 및 공통의 회전 방향을 가진다. 금속 절삭 헤드는 위에서 설명된 종류의 것이다. 툴 섕크는 공통의 회전축과 일치하는 섕크 종방향 축(S)과, 복수개의 헤드 세그먼트와 동일한 개수로 툴 섕크의 전방 단부에 형성되고 그 사이에 섕크 포켓 리세스가 형성되는 복수개의 섕크 커플링부를 포함한다. 각각의 섕크 커플링부는 전방을 향하는 섕크 지지면과, 각각이 섕크 종방향 축에 평행한 복수개의 섕크 고정면을 포함하는 내부면을 포함한다. 조립된 금속 절삭 공구에서, 각 헤드 세그먼트의, 후방을 향하는 헤드 베이스면은 대응되는 섕크 커플링부의, 전방을 향하는 섕크 지지면에 의하여 지지되고, 각 헤드 고정면은 접합 영역 위에 걸쳐 대면하는 섕크 고정면과 접하고, 벌지부 전체는 섕크 포켓 리세스의 벽으로부터 이격된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 캡부와, 벌지부를 구비하는 고정부를 구비한 절삭 헤드와, 한 쌍의 섕크 커플링부와 그 사이에 형성되는 섕크 포켓 리세스를 구비한 툴 섕크를 포함하는 금속 절삭 공구를 조립하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 절삭 헤드 세그먼트와 섕크 홈이 대향하는 쌍으로 배열되도록 절삭 헤드와 툴 섕크를 축방향으로 정렬시키는 단계와; 섕크 포켓 리세스에 고정부가 수용되도록 절단 헤드 및 툴 섕크를 서로에 대하여 가압하는 단계와; 절삭 헤드의 종방향 축에 평행한 복수의 헤드 고정면이 섕크의 종방향 축에 평행한 섕크 고정면에 접하여 벌지부 전체가 섕크 포켓 리세스의 벽으로부터 이격되고; 헤드 토크 전달벽이 섕크 토크 전달벽과 접할 때까지 툴 섕크에 대하여 절삭 헤드를 회전시키는 단계를 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 전방 및 후방의 방향을 한정하는 절삭 헤드 종방향 축(L)을 갖는 금속 절삭 헤드에 관한 것이고, 금속 절삭 헤드는 하나 이상의 헤드 세그먼트를 포함하고, 하나 이상의 세그먼트는 캡부의 후방 단부에 형성되어 후방을 향하는 헤드 베이스면과, 캡부에 접합하여 절삭 헤드의 후방으로 뻗는 고정부를 포함한다. 고정부는 상기 캡부에 연결되는 장착 스템과, 장착 스템에 형성되는 벌지부를 포함하고, 벌지부는 원주 방향으로 이격되고 절삭 헤드의 종방향 축에 수직인 방향으로 고정부의 최대 치수를 한정하는 하나 이상의 돌출부와, 각각이 절삭 헤드 종방향 축에 평행하고 고정부를 따라 형성되는 복수개의 이격된 헤드 고정면을 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 툴 섕크의 전방 단부 상에 해제 가능하게 장착되는 금속 절삭 헤드를 구비하는 금속 절삭 공구에 관한 것이고, 금속 절삭 헤드 및 툴 섕크는 공통의 회전 축 및 공통의 회전 방향을 가진다. 금속 절삭 헤드는 공통의 회전 축과 일치하는 절삭 헤드 종방향 축(L)을 가지고, 종방향 축(L)에 수직인 원형 단면의 일부를 포함하는 두 개 이상의 헤드 고정면을 가진다. 툴 섕크는 공통의 회전 축과 일치하는 섕크 종방향 축(S)을 가지고, 섕크 종방향 축(S)에 수직인 타원형 단면의 일부를 포함하는 두 개 이상의 섕크 고정면을 가진다.
본 발명의 다른 태양에서, 금속 절삭 헤드는 두 개 이상의 헤드 홈 및 두 개 이상의 섕크 홈을 포함하는 툴 섕크를 더 포함하고, 완전히 장착된 위치에서 헤드 홈과 섕크 홈이 대체로 정렬되고, 헤드 고정면과 섕크 고정면 사이에는 상기 홈에 인접하여 갭이 존재한다.
본 발명을 보다 잘 이해하고 동일 발명이 실제로 어떻게 수행될 수 있는지 도시하기 위하여, 이제 첨부 도면을 참조할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공구의 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 헤드의 사시도이다.
도 2A는 냉매 채널이 구비되지 않은 본 발명의 실시예에 따른 절삭 헤드의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 절삭 헤드의 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 절삭 헤드의 상면도이다.
도 4A는 도 2A에 도시된 절삭 헤드의 상면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 절삭 헤드의 저면도이다.
도 5A는 도 2A에 도시된 절삭 헤드의 저면도이다.
도 6은 선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 취한 도 4에 도시된 절삭 헤드의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 섕크의 전방 단부의 사시도이다.
도 7A는 냉매 채널을 구비하지 않은 본 발명의 실시예에 따른 공구 섕크의 전방 단부의 사시도이다.
도 8은 도 2의 절삭 헤드 및 도 7의 공구 섕크의 부분 확대도이다.
도 8A는 도 2A의 절삭 헤드 및 도 7A의 공구 섕크의 부분 확대도이다.
도 9는 도 7의 공구 섕크 내에 거의 완전하게 장착된 도 2의 절삭 헤드의 도면이다.
도 9A는 도 7A의 공구 섕크 내에 거의 완전하게 장착된 도 2A의 절삭 헤드의 도면이다.
도 10은 도 7의 공구 섕크 내에 완전히 장착된 도 2의 절삭 헤드를 포함하는 조립된 공구의 도면이다.
도 11은 선 XI-XI를 따라 취한 도 10에 도시된 공구의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공구의 부분 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 절삭 헤드의 부분 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 절삭 헤드의 부분 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 절삭 헤드의 부분 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제6 실시예에 따른 절삭 헤드 및 섕크를 포함하는 공구의 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시된 부분적으로 조립된 공구의 사시도이다.
도 18은 도 16에 도시된 조립된 공구의 측면도이다.
도 19A는 절삭 헤드의 고정부가 공구 섕크 안에 삽입되는 도 1에 도시된 공구의 개략적인 단면도이다.
도 19B는 절삭 헤드의 고정부가 공구 섕크 안에 부분적으로 장착되는 도 19A에 도시된 공구의 개략적인 단면도이다.
도 19C는 절삭 헤드의 고정부가 공구 섕크 내에 장착되는 도 19A에 도시된 공구의 개략적인 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴 형태의 공구(90)를 도시한다. 드릴(90)은 섕크(200) 상에 해제 가능하게 장착되는 절삭 헤드(100)를 포함하며, 공구가 그 둘레를 회전하는 공통의 종방향 공구 축(X)을 갖는 섕크를 포함한다. 섕크(200)는 두 개 이상의 섕크 홈(flute)(260A, 260B)을 구비하고, 각 섕크 홈은 절 삭 헤드(100) 상에 형성된 대응 헤드 홈(138A, 138)에 각각 연결된다. 일 실시예에서, 섕크 홈(260A, 260B)은 공통의 종방향 공구 축(X)의 일부를 따라 나선형으로 뻗는다. 절삭 헤드(100)는 통상 초경합금(cemented carbide)과 같은 경질 내마모성 재료로 제조되고, 공구 섕크(200)는 통상 강철로 제조된다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 절삭 헤드(100)는 절삭 헤드 축(L), 회전 작동 방향(R)을 가지고, 캡부(118) 및 고정부(120)를 포함한다. 캡부(118)는 헤드 상부면(122)과, 절삭 헤드 축(L)을 가로지르는 헤드 베이스면(124) 및 그 사이에서 뻗는 주연 측면(126)을 포함한다. 고정부(120)는 헤드 상부면(122)으로부터 멀어지는 방향으로 헤드 베이스면(124)으로부터 후방으로 돌출된다. 고정부는 캡부(118)에 연결되어 캡부의 반대 방향을 향하고, 벌지부(bulge)(108)가 장착 스템(106) 상에 형성된다. 도 2 내지 도 6의 실시예에서, 벌지부는 장착 스템(106)의 하단부에 형성된다. 벌지부(108)는 장착 스템(106)에 대하여, 대체로 절삭 헤드 축(L)을 가로지른 방향으로, 특히 절삭 헤드 축(L)에 수직으로 부푼다.
벌지부(108)는 제1 헤드 홈(138A)의 반대측에 위치되는 한 쌍의 제1 돌출부(110A, 110B) 및 제2 헤드 홈(138B)의 반대측에 위치되는 한 쌍의 제2 돌출부(110C, 110D)(도 5 참조)를 포함하는 네 개 이상의 원주 방향으로 이격된 돌출부를 합체시키는 원형 바닥부(109)를 구비한다. 대안적으로, 한 쌍의 제1 돌출부(110A, 110D)는 제1 절삭 헤드 세그먼트(140A)와 관련된 것으로 볼 수 있고, 한 쌍의 제2 돌출부(110B, 110C)는 제2 절삭 헤드 세그먼트(140B)와 관련된 것으로 볼 수 있다(도 5 참조). 돌출부(110A, 110B, 110C, 110D)의 대향하는 쌍들은 절삭 헤 드 종방향 축(L)에 수직인 방향의 고정부(120)의 최대 치수(W3)를 한정한다(도 6 참조).
네 개 이상의 고정면(128A, 128B, 128C, 128D)은 고정부에 형성된다. 각 헤드 고정면(128A, 128B, 128C, 128D)은 절삭 헤드 종방향 축(L)에 평행하다. 또한, 도 3 및 도 6에 최상으로 도시된 바와 같이, 한 쌍의 헤드 고정면(128A, 128D)은 제1 절삭 헤드 세그먼트(140A)와 관련되고, 한 쌍의 제2 헤드 고정면(128B, 128C)은 제2 절삭 헤드 세그먼트(140B)와 관련된다.
일부 실시예에서, 네 개의 고정면(128A, 128B, 128C, 128D)은 장착 스템(120)을 따라 형성되고, 각 헤드 고정면(128A, 128B, 128C, 128D)은 각각 대응 돌출부(110A, 110B, 110C, 110D)와 캡부(118)의 사이에 배치된다. 절삭 헤드(100)의 회전 방향(R)이 주어지면, 헤드 고정면(128A, 128C)은 선단 헤드 고정면으로 언급될 수 있고, 헤드 고정면(128B, 128D)은 후단 헤드 고정면으로 언급될 수 있다. 유사하게, 돌출부(110A, 110C)는 선단 돌출부로 언급될 수 있고, 돌출부(110B, 110D)는 후단 돌출부로 언급될 수 있다.
각 헤드 고정면이 대응되는 돌출부와 관련되기 때문에, 한 쌍의 제1 헤드 고정면(128A, 128B)은 제1 헤드 홈(138A)에 의하여 분리되고, 한 쌍의 제2 헤드 고정면(128C, 128D)은 제2 헤드 홈(138B)에 의하여 분리된다. 제1 헤드 홈과 제2 헤드 홈 사이의 서로 인접하는 헤드 고정면들은 장착 스템에 형성되는 헤드 고정 리세스(132A, 132B)에 의하여 서로 분리된다. 예를 들어, 헤드 고정면(128B, 128C)은 헤드 고정 리세스(132A)에 의하여 서로 분리되고, 헤드 고정면(128A, 128D)은 헤드 고정 리세스(132B)에 의하여 서로 분리된다. 일 실시예에서, 각 헤드 고정면은 절삭 헤드 종방향 축(L)에 대하여 수직으로 취한 단면부 형상이 아치형이고(도 11 참조), 따라서 원통형 쉘의 일부를 포함한다.
각 헤드 고정면은 노치(130A, 130B)에 의하여 대응 돌출부로부터 분리된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드 고정면(128A)은 노치(130A)에 의하여 돌출부(110A)로부터 분리되고, 헤드 고정면(128B)은 노치(130B)에 의하여 돌출부(110B)로부터 분리되고, 헤드 고정면(128C)은 노치(130C)에 의하여 돌출부(110C)로부터 분리된다. 도 6에 최상으로 도시된 바와 같이, 각 노치는 인접한 헤드 고정면의 내측 반경 방향에 가장 깊은 부분을 가진다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 각 돌출부(예컨대, 110A, 110B)는 돌출부의 상부면을 형성하는 경사진(beveled) 돌출부 표면(133)을 구비한다. 경사진 돌출부 표면(133)은 절삭 헤드(100)의 후방으로 반경 방향의 내측 위치에서 반경 방향의 외측 위치로 뻗는다. 각 돌출부는 또한 반경 방향의 외측을 향하는 반경 방향의 최외측 돌출부 표면을 형성하고 경사진 돌출부 표면(133)에 연결되는 돌출부 표면(135)을 구비한다. 반경 방향의 외측을 향하는 돌출부 표면(135)은 절삭 헤드 종방향 축(L)에 평행하다. 이러한 도면에 도시된 바와 같이, 경사진 돌출부 표면(133) 각각은 대응 노치의 하측 부분(lower portion)을 형성한다.
두 개의 헤드 홈(138A, 138B)은 대체로 캡부(118) 및 고정부(120)의 주연부를 따라 축방향의 후방으로 뻗고, 이들 사이에 두 개의 동일한 헤드 세그먼 트(140A, 140B)를 형성한다(도 4). 각 헤드 세그먼트(140A, 140B)는 헤드면(122)과 인접 레이크면(143, rake surface)의 교차부를 따라 형성되는 절삭 에지부(142)를 포함한다. 각 절삭 헤드 세그먼트(140A, 140B)는 또한 주연 측면(126)과 헤드 베이스면(124)으로 개방되어 나가는 캡 리세스(144)를 포함한다(도 5). 캡 리세스(144)는 헤드 베이스면(124)을, 절삭 헤드 세그먼트(140A, 140B)의 선단부에서 제1 구성 헤드 베이스면(146)과, 절삭 헤드 세그먼트(140A, 140B)의 후단부에서 제2 구성 헤드 베이스면(148)으로 분할한다.
몇몇 실시예에서, 헤드 냉매 채널(150)(도 4 및 도 5)은 헤드면(122), 주연측면(126) 및 제2 구성 헤드 베이스(148)로 개방되어 나가고, 캡 리세스(144)와 교차한다. 제1 구성 헤드 베이스면(146)에 인접하는 헤드 토크 전달벽(152)은 헤드 베이스면(124)을 가로지르는 방향으로 캡 리세스(144)의 일부를 따라 뻗고, 대체로 절삭 헤드 회전 방향(R)의 반대쪽 방향을 향한다. 헤드 토크 전달벽(152)에 인접하는 캡 리세스 전방면(154)은 대체로 헤드 베이스면(124)에 평행하다.
그러나 도 2A, 도 4A 및 도 5A에 도시된 실시예에서, 절삭 헤드(100A)는 냉매 채널이 구비되어 있지 않다. 이 실시예에서, 절삭 헤드(100A)의 상부도에는, 헤드면(122A)이 제1 헤드 홈(139A)에서부터 제2 헤드 홈(139B)에 인접하여 형성되는 절삭 에지부(142A)까지 방해됨없이 원주 방향으로 뻗는다(도 4A 참조). 유사하게, 절삭 헤드(100A)의 밑면에, 캡 리세스면(154A)이 제1 구성 헤드 베이스면(146A)에 인접하는 토크 전달벽(152A)에서부터 제2 구성 헤드 베이스면(148A)까지 방해됨없이 원주 방향으로 뻗는다(도 5A 참조).
도 6은 절삭 헤드 종방향 축(L), 대향하는 돌출부(110B, 110D), 대향하는 헤드 고정면(128B, 128D) 및 대향하는 노치(130B, 130D)를 통과하는 선을 따라 취한 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 대향하는 노치의 가장 깊은 부분에서 분리부(W1)는 대향하는 헤드 고정면(128B, 128D)의 분리부(W2)보다 작고, 이어서 분리부(W2)는 반경면(135)에서 대향하는 돌출부(110B, 110D)의 분리부(W3)보다 작고, 또는 W1＜W2＜W3 이다. 따라서, 각 노치는 인접한 헤드 고정면의 반경 방향 내부에 가장 깊은 부분을 갖고, 돌출부는 절삭 헤드 종방향 축(L)에 수직한 방향으로 고정부의 최대 치수(W3)를 한정한다. 일 실시예에서, 이러한 최대 치수(W3)는 반경 방향으로 향하는 대향 돌출부들의 돌출부 표면들(135) 사이에서 존재한다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 공구 섕크(200)는 섕크 종방향 축(S)을 갖는다. 공구 섕크(200)의 전방 단부에서, 공구 섕크(200)는 각각이 섕크 주연 표면(258) 및 두 개의 섕크 홈(260A, 260B)에 의하여 주연 방향으로 결합되며 직경 방향으로 배치되는 두 개의 섕크 커플링부(256A, 256B)를 구비한다. 각 섕크 커플링부(256A, 256B)는 전방을 향하는, 섕크 주연 표면(258)으로부터 섕크 커플링부(256A, 256B) 사이에 형성되는 섕크 포켓 리세스(264)에 대체로 수직 내향으로 뻗는 섕크 지지면(262)을 구비한다.
섕크 포켓 리세스(264) 내부에는 오목한 후방 리세스(270)가 있다(도 8 참조). 각 섕크 커플링부(256A, 256B)의 내부면의 베이스에서, 오목한 배면 리세스면(270)이 외부 에지부에서 아치형 리세스 릴리프벽(267)에 연결된다. 리세스 릴리프벽(267)은 이어서 후방을 향하는 리세스 보유면(269)에 연결된다. 각 섕크 커 플링부(256A, 256B)의 내부면은 또한 선단 섕크 고정면(288) 및 후단 섕크 고정면(290)을 포함하고, 두 개의 섕크 고정면(288, 290)은 리세스 릴리프벽(267)과 연통하며, 수직으로 뻗는 섕크 고정 리세스(286)에 의하여 분리된다.
각 섕크 고정면(288, 290)은 섕크 종방향 축(S)에 평행하다. 일 실시예에서, 각 섕크 고정면(288, 290)은 섕크 종방향 축(S) 방향의 길이가 섕크 종방향 축(S)에 대한 횡방향의 길이보다 길다. 따라서, 일 실시예에서, 각 섕크 고정면(288, 290)은 직사각형면을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 각 섕크 고정면(288, 290)은 섕크 종방향 축(S)에 대하여 수직으로 취한 단면부 형상이 아치형이고(도 11 참조), 따라서 원통형 셸의 일부를 포함한다. 섕크 포켓 리세스(264)의 형상은, 좁은 네크(neck) 영역이 섕크 고정면(288, 290)과 후방 리세스면(270) 사이의 접합부에 인접하여 각각의 섕크 커플링부(256A, 256B) 내에 형성되도록 하는 형상이다. 좁은 네크 영역은 섕크 커플링부(256A, 256B)가 탄력적으로 변위될 수 있도록 한다.
돌기부(274)는 각 섕크 지지면(262)으로부터 전방으로 돌출되고, 만입부(279)가 돌기부(274)의 후단부에서 각 섕크 지지면(262)에 형성된다. 돌기부(274)와 만입부(279)는 섕크 지지면(262)을 선단부에서의 제1 선단 구성 섕크 지지면(276)과 후단부에서의 제2 후단 구성 섕크 지지면(278)으로 분할한다.
몇몇 실시예에서, 섕크는 하나 이상의 섕크 냉매 채널(280)이 각 섕크 커플링부(256a, 256B)에서 나오는 두 개 이상의 섕크 냉매 채널(280)을 구비한다. 각 섕크 냉매 채널(280)은 헤드 냉매 채널(150)과 연통할 수 있는 만입부(279) 표면으 로 개방되어 나간다. 일 실시예에서, 섕크 냉매 채널(280)은 제1 구성 섕크 지지면(276)과 제2 구성 섕크 지지면(278) 사이, 더 구체적으로는 돌기부(274)와 제2 구성 섕크 지지면(278) 사이의 지점에서 개방되어 나간다.
그러나 도 7A에 도시된 실시예에서, 공구 섕크(200A)는 냉매 채널이 구비되어 있지 않다. 이 실시예에서, 얕은 만입부(279A, slight depression)가 여전히 제2 구성 섕크 지지면(278A)과 돌기부(274A) 사이에 존재할 수 있다(도 7 참조). 얕은 만입부(279A)는 이하에서 더 검토되는 바와 같이, 절삭 헤드(100A)를 섕크(200A) 상에 장착하기에 용이할 수 있다.
제1 구성 섕크 지지면(276)에 인접하는 섕크 토크 전달벽(282)이 돌기부(274)의 일부를 따라 뻗는다. 섕크 토크 전달벽(282)은 섕크 지지면(262)을 가로지르는 방향이며 대체로 회전 방향을 향한다. 돌기부 전방면(284)은 경사형 이행면(283, beveled transition surface)을 경유하여 섕크 토크 전달벽(282)과 병합되고(merge), 대체로 섕크 지지면(262)에 평행하다. 섕크 고정 리세스(286)는 섕크 커플링부(256A, 256B)의 선단부에 형성되는 제1 선단 섕크 고정면(288)을 섕크 커플링부(256A, 256B)의 후단부에 형성되는 제2 후단 섕크 고정면(290)과 분리시킨다.
도 8을 참조하면, 절삭 헤드(100)가 공구 섕크(200) 상에 장착되기 위하여, 절삭 헤드(100) 및 공구 섕크(200)가 축방향으로 정렬되어 절삭 헤드 세그먼트(140A, 140B)와 섕크 커플링부(256A, 256B)가 대향하는 쌍으로 배열된다. 각 쌍에 대하여, 캡 리세스(144)는 기본적으로 돌기부(274) 일부의 위에 있고, 헤드 고 정 리세스(132A, 132B)는 제1 섕크 고정면(288) 위에 있고, 제2 돌기부(128B, 128D)는 섕크 고정 리세스(286) 위에 있고, 제2 구성 헤드 베이스면(148)은 만입부(279) 위에 있다.
도 9를 참조하면, 절삭 헤드(100) 및 공구 섕크(200)는 이후 서로를 향해 가압되어 캡 리세스(144)는 적어도 부분적으로 돌기부(274)에 수용되고, 헤드 고정 리세스(132A, 132B)는 제1 섕크 고정면(288)에 대향하고, 제2 돌기부(128B, 128D)는 섕크 고정 리세스(286) 안으로 삽입되고, 제2 구성 헤드 베이스면(148)은 만입부(279) 안으로 수용된다.
마지막으로, 절삭 헤드(100)는 헤드 토크 전달벽(152)과 섕크 토크 전달벽(282)이 접할 때까지 회전 화살표(P)(도 9)로 표시된 방향으로 회전함으로써 공구 섕크(200)에 대하여 완전히 장착된 위치에 놓인다. 절삭 헤드(100)가 공구 섕크(200)에 대하여 회전할 때, 제2 구성 헤드 베이스면(148)은 만입부(279)의 외부로 나와 제2 구성 섕크 지지면(278) 위로 이동한다.
절삭 헤드가 회전할 때, 헤드 냉매 채널(150)이 섕크 냉매 채널(280)과 함께 정렬되고, 이로써 작동 동안 섕크 및 절삭 헤드를 통하여 냉매 유동이 가능해진다. 그러나, 도 8A 및 도 9A에 도시된 바와 같이, 냉매 채널이 없을 때에도 제2 구성 헤드 베이스면(148A)은 처음에 여전히 만입부(279A) 위에서 시작되고, 이후 다시 만입부(279A)에 들어간다. 또한, 절삭 헤드(110A)가 회전할 때, 제2 구성 헤드 베이스면(148A)은 만입부(279A)의 외부로 나와 제2 구성 섕크 지지면(278A) 위로 이동한다.
또한, 헤드 고정면과 섕크 고정면이 서로에 대해 접할 때, 절삭 헤드(100)의 고정부(120)는 반경 방향의 외측 방향으로 탄성 섕크 커플링부(256A, 256B)에 접촉 및 배치된다. 더 구체적으로, 완전히 장착된 위치에서, (도 11에 도시된 바와 같이) 선단 헤드 고정면(128A, 128B)은 각 섕크 커플링부(256A, 256B)에 형성되는 제1 섕크 고정면(288)에 접하고, 후단 헤드 고정면(128B, 128D)은 각 섕크 커플링부(256A, 256B) 상에 형성되는 제2 섕크 고정면(288)에 접한다. 모든 헤드 고정면(128A, 128B, 128C, 128D)이 대체로 절삭 헤드(100)의 종방향 축(L)에 평행하고 모든 섕크 고정면(288, 290)이 공구 섕크(200)의 종방향 축(S)에 평행하기 때문에, 사실상 대응 섕크 고정면에 대하여 각 헤드 고정면에 의해 가해진 전체 힘은 종방향 공구 축(X)에 대하여 반경 방향의 외측 방향을 향한다. 이는 전술한 미국 특허 출원 공개 번호 제2005/0260046호 A1의, 기울어진 헤드 고정면과 기울어진 섕크 고정면 사이에 가해지는 경사력(angled force)과 비교된다. 그리고 이 종래 기술과 달리, 헤드 고정면(128A, 128B, 128C, 128D)이 섕크 고정면(288, 290)과 접할 때, 벌지부 전체(108)는 섕크 포켓 리세스(264)의 벽으로부터 이격되어 위치된다.
그러나 완전히 장착된 위치에서, 절삭 헤드의 원형 바닥부(109)와 후방 리세스면(270)이 접하지 않아 이들 사이에 갭(G1)이 존재한다(도 10). 바람직하게는 이 공간이 작아서 작업편으로부터 절단된 칩(chip)이 공간 내에 쌓이지 않는다. 갭(G2)은 또한 각 돌출부의 반경 방향으로 향하는 돌출부 표면(135)과 섕크 포켓 리세스(264) 내에 형성되는 리세스 릴리프 벽(267) 사이에 존재한다. 또한, 각 돌출부의 경사진 돌출부 표면(133)과 후방을 향하는 리세스 보유면(269) 사이에 또다 른 갭(G3)이 존재한다. 그 결과, 일 실시예에서, 공구의 정상 작동 동안 돌출부는 섕크 포켓 리세스(264)의 표면에 의하여 접하지 않은 채로 있다. 바람직하게, 벌지부 전체(108)는 완전히 장착된 위치에서 드릴이 작동되는 동안, 후방을 향하는 리세스 보유면(269)를 포함하는 섕크 포켓 리세스(264)의 표면에 의하여 접하지 않은 채로 남아있다.
드릴 가공 작동 동안, 절삭 헤드(100)의 최전방 팁은 작업편에 들어가 그 안에 구멍을 형성한다. 높은 열 및 회전 절삭력에 의하여, 종종 작업편으로부터 공구를 빼내기 어려워진다. 때때로, 공구를 빼낼 때, 절삭 헤드(100)가 섕크 고정면(288, 290)의 마찰 파지(grasp)로부터 빠져나오기 시작한다. 이 때 절삭 헤드(100)가 외부로 약간 빠져나온 상태에서, 벌지부 상부면 상의 경사진 돌출부 표면(133)이 후방을 향하는 리세스 보유면(269)과 접하여 갭(G3)이 감소하면서 절삭 헤드(100)가 섕크 포켓 리세스(264)로부터 완전히 빠져나오는 것이 방지된다. 도 10에 도시될 수 있는 것과 같이, [섕크 포켓 리세스(264)로부터 절삭 헤드(100)가] 빠져나오는 것(pullout)이 방지되는 특성은 또한 벌지부(108)가 스템(106)의 횡방향 최대 치수보다 큰 [절삭 헤드 종방향 축(L)에 수직한] 횡방향 최대 치수를 가지기 때문이라고 생각될 수 있다. 이는 또한 도 6에 도시된 바와 같이, W3＞W2 의 관계로 표현될 수 있다. 스템(106)의 고정면(128A, 128B, 128C, 128D)이 섕크 고정면(288, 290)과 접하기 때문에, 스템(106)이 위치되는 섕크 고정 리세스(286) 영역은 또한 벌지부(108)의 횡방향 최대 치수보다 작은 (W2와 동일한) 횡방향 최대 치수를 가지고, 따라서 스템(106)이 위치된 섕크 고정 리세스(286)의 영역을 통한 벌지부(108)의 통과를 방지한다. 즉, 벌지부(108)의 상대적으로 큰 치수로 인하여, 절삭 헤드(100)는 대략 갭(G3)의 치수보다 큰 거리만큼 떨어져 축방향으로 배치될 수 없다. 빠져나오는 것이 방지되는 이러한 특성은 본원에서 기술되는 모든 실시예에서 유지된다.
완전히 장착된 위치에서(도 10), 절삭 헤드(100)는 공구 섕크(200)에 의하여 자체 클램핑 방식으로 보유된다. 따라서, 절삭 헤드(100)는 하나 이상의 나사를 사용하지 않고 섕크(200)에 해제 가능하게 장착될 수 있다. 헤드 세그먼트(140A, 140B)와 섕크 커플링부(256A, 256B)의 대향하는 쌍 각각에 의하여, 헤드와 섕크 토크 전달벽(152, 282)이 접하는 것 뿐만 아니라, 제1 구성 헤드 베이스면(146)과 제1 구성 섕크 베이스면(276)이 접하고, 제2 구성 헤드 베이스면(148)과 제2 구성 섕크 지지면(278)이 접한다. 그러나, 돌기부 전방면(284)과 캡 리세스 전방면(154) 사이에 갭(G4)이 있다. 따라서, 절삭 헤드(100)는 헤드 세그먼트(140A, 140B)와 섕크 커플링부(256A, 256B)의 대향하여 한 쌍을 이루는 각 제1 및 제2 구성 헤드 베이스면(146, 148)과 제1 및 제2 구성 섕크 지지면(276, 278)이 접함으로써 각각 형성되는, 섕크 지지면(262) 상의 네 개의 이격된 축 방향 지지 영역에서 공구 섕크(200)에 의하여 축방향으로 지지된다. 네 개의 이격된 축방향 지지 영역과 함께, 절삭 헤드(100)는 공구 섕크(200)에 안정적으로 결합된다.
또한, 각 섕크 지지면(262)은 바람직하게는 편평하고, 두 개의 구성 섕크 지지면(276, 278)은 바람직하게는 동일 평면 상에 있다. 유사하게, 각각의 헤드 베이스면(124)은 바람직하게는 편평하고, 두 개의 구성 헤드 베이스면(146, 148)은 바람직하게는 동일 평면 상에 있다. 동일 평면 상의 편평한 축방향 지지면은 동일 평면 상에 있지 않은(non-coplanar) 지지면에 비하여 요구되는 공차를 쉽게 달성할 수 있기 때문에, 동일 평면 상에 있지 않은 축방향 지지면에 비하여 유리하다.
완전히 장착된 위치에서 섕크 포켓 리세스(264)의 표면에 접하지 않는 벌지부 전체(108)를 구비함으로써 갖는 장점 중 하나는 제조가 용이하다는 것이다. 완전히 장착된 위치에서 제1 구성 헤드 베이스면(146)과 제1 구성 섕크 지지면(276)이 접하고, 제2 구성 헤드 베이스면(148)과 제2 구성 섕크 지지면(278)이 접하기 때문에, 벌지부(108)와 섕크 포켓 리세스(264)의 표면들 사이가 접하는 조건은 한쪽에서는 벌지부(108)와 제1 및 제2 구성 헤드 베이스면(146, 148) 사이에서, 다른 쪽에서는 공구 섕크(200)의 대응 접해진 면들 사이에서 매우 정밀한 축방향 길이를 갖는 절삭 헤드(100)가 제작되어질 것을 요구한다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공구(400)의 부분 단면도를 도시한다. 공구(400)의 절삭 헤드(401)는 절삭 헤드 종방향 축(L2) 및 장착 스템(404)의 중앙부에 형성되는 벌지부(402)를 가진다. 두 개 이상의 헤드 고정면(406)(이들 중 하나만 도시됨) 각각이 대응 돌출부(408)와 캡부(410) 사이에 위치된다. 고정부(412)는 또한 두 개 이상의 추가 헤드 고정면(414)(이들 중 하나만 도시됨)을 포함한다. 추가 헤드 고정면(414)은 돌출부(408)와 장착 스템(404)의 하단부(416) 사이에 위치된다. 두 개 이상의 추가 헤드 고정면 각각은 또한 절삭 헤드 종방향 축(L2)에 평행하고, 돌출부(408)와 캡부(410) 사이에 위치되는 대응되는 헤드 고정면(406)과 동일 선 상에 있다. 공구(400)에서, 장착 스템(404)의 하단부(416)와 배면 리세스면(418) 사이에 제1 갭이 있고, 돌출부(408)와 공구 섕크의 클램핑 부분 사이에 제2 갭(G5)이 있다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 공구(420)의 단면도이다. 공구(420)의 절삭 헤드(421)는 절삭 헤드 종방향 축(L3) 및 장착 스템(424)의 하단부에 형성되는 벌지부(422)를 가진다. 각 헤드 고정면(426)은 대응 돌출부(428)와 캡부(430) 사이에 위치된다. 각 돌출부(428)는 돌출부(428)의 상부면을 형성하고 절삭 헤드 종방향 축(L3)에 수직인 방향으로 뻗으며 반경 방향의 외부로 향하는 돌출부 표면(425)을 가진다. 또한 각 돌출부(428)는, 돌출부(428)의 하부면을 형성하고,반경 방향의 외측을 향하는 돌출부 표면(425)의 반경 방향의 최외측 정점(429)에 연결되는 경사진 돌출부 표면(427)을 구비한다. 경사진 돌출부 표면(427)은 절삭 헤드(421)의 후방으로 반경 방향의 외측 위치에서 반경 방향의 내측 위치로 뻗는다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 공구(450)의 단면도이다. 공구(450)의 절삭 헤드(451)는 절삭 헤드 종방향 축(L4) 및 장착 스템(454)의 하단부에 형성되는 벌지부(452)를 가진다. 각 헤드 고정면(456)은 대응 돌출부(458)와 캡부(460) 사이에 위치된다. 각 돌출부(458)는 돌출부(458)의 상부면을 형성하는 제1 경사진 돌출부 표면(455)을 구비한다. 제1 경사진 돌출부 표면(455)은 절삭 헤드(451)의 후방으로 반경 방향의 내측 위치에서 반경 방향의 외측 위치로 뻗는다. 각 돌출부는 또한 돌출부(458)의 하부면을 형성하고, 제1 경사진 돌출부 표면(455)의 반경 방향의 최외측 정점(459)에 연결되는 제2 경사진 돌출부 표면(457)을 가진 다. 제2 경사진 돌출부 표면(457)은 절삭 헤드(451)의 후방으로 반경 방향의 외측 위치에서 반경 방향의 내측 위치로 뻗는다.
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 공구(480)의 단면도이다. 공구(480)의 절삭 헤드(481)는 절삭 헤드 종방향 축(L5) 및 장착 스템(484)의 하단부 상에 형성되는 벌지부(482)를 가진다. 각 헤드 고정면(486)은 대응 돌출부(488)의 반경 방향의 최외측 부분에 형성된다. 그 결과, 벌지부(488)는 거의 고정부(499)의 전체 범위를 차지한다.
본 발명의 제6 실시예는 도 16 내지 도 18에 도시된다. 절삭 헤드(600)는 절삭 헤드 축(L6), 회전 작동 방향(R)을 가지고, 캡부(618) 및 고정부(620)를 포함한다. 캡부(618)는 헤드 상부면(622)과, 절삭 헤드 축(L6)을 가로지르는 헤드 베이스면(624) 및 그 사이에서 뻗는 주연 측면(626)을 포함한다. 고정부(620)는 헤드 상부면(622)으로부터 떨어져 헤드 베이스면(624)에서 후방으로 돌출되고, 위에 기술된 고정부(620)와 실질적으로 유사하며, 위에서 기술된 장착 스템(106)과 유사한 장착 스템(606)을 포함한다. 다른 실시예에서, 고정부(620)는 위에서 기술된 고정부(412, 499) 중 어느 하나와 실질적으로 유사할 수 있다.
두 개의 헤드 홈[638A, 638B(도시되지 않음)]은 대체로 캡부(618)와 고정부(620)의 주연을 따라 축방향의 후방으로 뻗고, 이들 사이에 두 개의 동일한 헤드 세그먼트(640A, 640B)를 형성한다. 각각의 헤드 세그먼트(640A, 640B)는 헤드면(622)과 인접 레이크면(643)의 교차부를 따라 형성되는 절삭 에지부(642)를 포함한다. 헤드 토크 전달벽(652)은 대체로 헤드 베이스면(624)을 가로지르는 방향이 며 대체로 절삭 헤드의 회전 방향(R)의 반대쪽을 향한다.
몇몇 실시예는 위에서 기술된 헤드 냉매 채널(150)과 유사한 헤드 냉매 채널(도시되지 않음)을 구비할 수 있다.
또한 섕크 종방향 축(S6)을 구비한 공구 섕크(700)가 도 16 내지 도 18에 도시된다. 공구 섕크의 전방 단부에서, 공구 섕크(700)는 각각이 섕크 주연면(758) 및 두 개의 섕크 홈(760A, 760B)에 의하여 결합되며 정반대로 배치된 두 개의 섕크 커플링부(756A, 756B)를 구비한다. 각각의 섕크 커플링부(756A, 756B)는 섕크 주연면(758)에서부터, 대체로 수직 내향으로, 섕크 커플링부들(756A, 756B) 사이에 형성되는 섕크 포켓 리세스(764)까지 뻗는, 전방 대면하는 섕크 지지면(762)을 구비한다. 섕크 포켓 리세스(764)는 실질적으로 위에서 기술된 섕크 포켓 리세스(264)와 유사하다.
돌기부(774)는 각 섕크 커플링부(756A, 756B)의 후단부에서 각각의 섕크 지지면(762)으로부터 전방으로 돌출된다. 몇몇 실시예에서, 돌기부(774)의 선단부에서 각 섕크 지지면(262) 내에 만입부가 형성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 섕크는 위에서 기술된 섕크 냉매 채널(280)과 유사한 두 개의 섕크 냉매 채널을 구비한다.
섕크 전달벽(782)은 돌기부(774)의 일부를 따라 뻗고 섕크 지지면(762)을 가로지르는 방향이며, 대체로 회전 방향을 향한다. 돌기부 전방면(784)은, 선택적으로 위에서 기술된 경사형 이행면(283)과 유사한 것을 경유하여 섕크 토크 전달벽(282)과 병합되고, 대체로 섕크 지지면(762)에 평행하다.
도 17 내지 도 18을 참조하면, 절삭 헤드(600)가 공구 섕크(700) 상에 장착되도록 절삭 헤드(600) 및 공구 섕크(700)가 축방향으로 정렬되어, 절삭 헤드 세그먼트(640A, 640B) 및 섕크 홈(760A, 760B)이 대향하는 쌍으로 배열된다. 절삭 헤드(600) 및 공구 섕크(700)는 이후 서로를 향하여 가압되어 섕크 포켓 리세스(764)에 고정부(620)가 수용된다.
마지막으로, 절삭 헤드(600)는 헤드 토크 전달벽(652)과 섕크 토크 전달벽(782)이 접하기 전까지 공구 섕크(700)에 대하여 회전 화살표(P6)로 표시된 방향으로 회전함으로써 완전히 장착된 위치에 이르게 된다.
몇몇 실시예에 따르면, 절삭 헤드의 고정부의 장착 스템의 헤드 고정면은 타원형 또는 원형 단면 중 어느 하나의 일부를 포함하고, 섕크 커플링부의 고정면 각각은 원형 또는 타원형 단면 중 어느 하나의 일부를 각각 포함한다.
몇몇 실시예에 따르면, 도 19A 내지 도 19C에 도시된 바와 같이, 섕크 홈(860)에 인접한 섕크 커플링부(856)의 섕크 고정면(888)의 단부(886)가 모따기되어(champered), 초기에 섕크 고정면(888)의 단부(886)에서 장착 스템(808)의 헤드 고정면(810)과 섕크 고정면(888) 사이가 접촉되기보다 각 섕크 고정면(888)의 중앙부(889) 가까이에서 접촉된다. 완전히 장착된 위치에서, 섕크 고정면(888)과 헤드 고정면(810) 사이는 각 섕크 고정면(888)의 중앙부(889)에서부터, 모따기된 단부(886)를 제외한 모따기된 단부 부분(886)의 부근까지 뻗는 고정면(888)의 접합 영역(890)에 걸쳐 접하여, 헤드 고정면(810)과 섕크 홈(860)에 인접한 섕크 고정면(888)의 사이에 선단 갭과 후단 갭(G8)이 형성된다. 장착 스템(808)은 텅스텐 카바이드(tungsten carbide)와 같은 경질 금속으로 제조되는 반면 섕크 커플링부(856)는 강철로 제조될 수 있으므로, 장착 스템(808)의 헤드 고정면(810)과 섕크 고정면(888) 사이가 초기에 섕크 고정면(888)의 단부(886)에서 접촉된다면 섕크 커플링부가 손상될 수 있기 때문에, 이러한 배열이 유리하다.
도 1 내지 도 11에 대하여 기술된 실시예에서, 절삭 헤드(100)는 헤드 홈들(138A, 138B) 사이에 두 개의 절삭 헤드 세그먼트(140A, 140B)를 형성하는 두 개의 헤드 홈(138A, 138B)을 도시한다. 섕크(200)는 조립된 공구에서 헤드 홈(138A, 138B)과 연결되는 두 개의 섕크 홈(260A, 260B) 및 두 개의 절삭 헤드 세그먼트(104)의 하부측과 정합하는 두 개의 섕크 커플링부(256A, 256B)를 구비하는 것으로 도시된다. 또한, 두 개의 헤드 고정면(128A, 128B 또는 128B, 128C) 각각은 각 절삭 헤드 세그먼트(140A, 140B)와 관련되고, 두 개의 섕크 고정면(288, 290)은 각 섕크 절단부(256A, 256B)의 내부면과 관련된다.
그러나 다른 실시예에서 홈/절삭 헤드 세그먼트/섕크 커플링부의 수는 1, 3, 4 또는 그 이상과 같이, 개수가 약간 다를 수 있다. 유사하게, 다른 실시예에서, 각각의 절삭 헤드 세그먼트/섕크 커플링부와 관련된 헤드 고정면/섕크 고정면의 개수도 약간 다를 수 있다. 예를 들어, 절삭 헤드가 건드릴(gun drill)을 위한 삽입부일 때, 단일의 홈, 절삭 헤드 및 섕크 커플링부가 구비될 수 있다. 큰 단면 지름을 갖는 절삭 헤드 및 섕크를 구비하는 공구에서는 세 개 이상의 홈, 절삭 헤드 및 섕크 커플링부가 필요할 수 있다.
본 발명은 어느 정도 상세하게 기술되었으나, 본원에서 이하 청구되는 본 발 명의 범위에서 벗어남 없이 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (16)

  1. 전방 및 후방의 방향을 정하는 절삭 헤드 종방향 축(L)을 갖는 금속 절삭 헤드이며,
    각각이 후방을 향하는 헤드 베이스면을 포함하고 적어도 제1 헤드 홈 및 제2 헤드 홈에 의하여 서로 분리되는 복수개의 헤드 세그먼트가 후방 단부에 형성된 캡부와,
    상기 캡부에 접합하고 상기 절삭 헤드의 후방으로 뻗는 고정부를 포함하고,
    상기 고정부는
    상기 캡부에 연결되는 장착 스템과;
    상기 장착 스템 상에 형성되고, 원주 방향으로 이격되고 상기 절삭 헤드 종방향 축에 수직인 방향으로 상기 고정부의 최대 치수를 한정하는 돌출부를 복수개 포함하는 벌지부와;
    각각이 상기 절삭 헤드 종방향 축에 평행하고 상기 고정부를 따라 형성되는 복수개의 이격된 헤드 고정면을 포함하는, 금속 절삭 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    네 개 이상의 이격된 헤드 고정면이 상기 장착 스템 상에 형성되고;
    한 쌍의 제1 돌출부가 상기 제1 헤드 홈의 반대측에 위치되며;
    한 쌍의 제2 돌출부가 상기 제2 헤드 홈의 반대측에 위치되는, 금속 절삭 헤 드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 네 개 이상의 이격된 헤드 고정면 중 한 쌍의 제1 헤드 고정면이 상기 제1 헤드 홈에 의하여 분리되고;
    상기 네 개 이상의 이격된 헤드 고정면 중 다른 한 쌍의 제2 헤드 고정면이 상기 제2 헤드 홈에 의하여 분리되며;
    제1 헤드 홈과 제2 헤드 홈 사이에 있는 인접한 헤드 고정면은 상기 장착 스템 내에 형성되는 헤드 고정 리세스에 의하여 분리되는, 금속 절삭 헤드.
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 헤드 고정면은 상기 절삭 헤드 종방향 축에 대하여 수직으로 취한 단면부 형상이 아치 형상인, 금속 절삭 헤드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 벌지부는 상기 장착 스템의 중앙부에 형성되고;
    상기 헤드 고정면 각각은 대응 돌출부와 상기 캡부 사이에 위치되며;
    상기 고정부는 복수개의 추가 헤드 고정면을 더 포함하고, 상기 추가 헤드 고정면은 상기 돌출부와 상기 장착 스템의 하단부 사이에 위치되며, 상기 추가 헤드 고정면 각각은 상기 절삭 헤드의 종방향 축에 평행하고, 상기 돌출부와 상기 캡부 사이에 위치되는 복수개의 헤드 고정면 중 대응되는 헤드 고정면과 동일 선 상에 있는, 금속 절삭 헤드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벌지부는 상기 장착 스템의 하단부에 형성되고;
    각 헤드 고정면은 대응 돌출부와 상기 캡부의 사이에 위치되고;
    각 돌출부는, 상기 돌출부의 상부면 상에 형성되고 상기 절삭 헤드 종방향 축에 수직인 방향으로 뻗는 반경 방향 외측을 향하는 돌출부 표면을 갖고;
    각 돌출부는, 상기 돌출부의 하부면을 형성하고 상기 반경 방향 외측을 향하는 돌출부 표면의 반경 방향의 최외측 정점에 연결되어 상기 절삭 헤드의 후방으로 반경 방향의 외측 위치에서 반경 방향의 내측 위치로 뻗는 경사진 돌출부 표면을 갖는, 금속 절삭 헤드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 벌지부는 상기 장착 스템의 하단부에 형성되고;
    각 헤드 고정면은 대응 돌출부와 상기 캡부의 사이에 위치되고;
    각 돌출부는, 상기 돌출부의 상부면을 형성하고 상기 절삭 헤드의 후방으로 반경의 내측 위치에서 반경의 외측 위치로 뻗는 제1 경사진 돌출부 표면을 갖고,
    각 돌출부는, 상기 돌출부의 하부면을 형성하고 제1 경사진 돌출부 표면의 반경 방향의 최외측 정점에 연결되어 상기 절삭 헤드의 후방으로 반경의 외측 위치에서 반경의 내측 위치로 뻗는 제2 경사진 돌출부 표면을 더 갖는, 금속 절삭 헤드.
  8. 제1항에 있어서,
    각 헤드 고정면은 대응 돌출부의 반경 방향의 최외측 부분 상에 형성되는, 금속 절삭 헤드.
  9. 금속 절삭 공구이며,
    툴 섕크의 전방 단부에 해제 가능하게 장착되고 상기 툴 섕크와 공통의 회전축을 갖고 같은 방향으로 회전되는 금속 절삭 헤드를 포함하고,
    상기 금속 절삭 헤드는
    상기 공통의 회전축과 일치하는 절삭 헤드 종방향 축(L)과;
    각각이 후방을 향하는 헤드 베이스면을 포함하고 적어도 제1 헤드 홈과 제2 헤드 홈에 의하여 서로 분리되는 복수개의 헤드 세그먼트가 후방 단부에 형성된 캡부와;
    상기 캡부에 접하고 상기 절삭 헤드부의 후방으로 뻗는 고정부를 포함하고,
    상기 고정부는 상기 캡부에 연결되는 장착 스템과; 상기 장착 스템 상에 형성되고, 원주 방향으로 이격되고 상기 절삭 헤드 종방향 축에 수직인 방향으로 상기 고정부의 최대 치수를 한정하는 돌출부를 복수개 포함하는 벌지부와; 각각이 상기 절삭 헤드 종방향 축에 평행하고 상기 고정부를 따라 형성되는 복수개의 이격된 헤드 고정면을 포함하고,
    상기 툴 섕크는
    상기 공통의 회전축과 일치하는 섕크 종방향 축(S)과;
    복수개의 헤드 세그먼트 수와 동일한 개수로 상기 툴 섕크의 전방 단부에 형성되고 그 사이에 섕크 포켓 리세스가 형성되는 복수개의 섕크 커플링부를 포함하고,
    상기 각각의 섕크 커플링부는 전방을 대면하는 섕크 지지면과; 각각이 섕크 종방향 축에 평행한 복수개의 섕크 고정면을 포함하는 내부면을 포함하고,
    상기 각 헤드 세그먼트의 후방 대면하는 헤드 베이스면은 상기 대응 섕크 커플링부의 전방 대면하는 섕크 지지면에 의하여 지지되고;
    각 헤드 고정면은 접합 영역에 걸쳐 대면하는 섕크 고정면과 접하고;
    상기 벌지부 전체는 섕크 포켓 리세스의 벽으로부터 이격되는, 금속 절삭 공구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 네 개 이상의 이격된 헤드 고정면이 상기 장착 스템 상에 장착되고;
    각 섕크 커플링부의 상기 내부면은 상기 섕크 종방향 축에 평행하고 섕크 고정 리세스에 의하여 분리되는 선단 섕크 고정면 및 후단 섕크 고정면을 포함하고;
    각 헤드 고정면은 섕크 고정면과 접하고;
    한 쌍의 제1 돌출부가 상기 제1 헤드 홈의 반대측에 위치되고;
    한 쌍의 제2 돌출부가 상기 제2 헤드 홈의 반대측에 위치되는, 금속 절삭 공구.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 툴 섕크는
    돌기부 전방면을 가지며 각각의 섕크 지지면으로부터 전방으로 돌출하는 돌기부와; 상기 섕크 지지면을 가로지르는 방향으로 상기 돌기부의 일부를 따라 뻗고 회전 방향을 향하는 섕크 토크 전달벽을 더 포함하고,
    상기 절삭 헤드는
    상기 헤드 베이스면을 가로지르는 방향으로 뻗고 상기 회전 방향의 반대 방향을 향하는, 원주 방향을 향하는 하나 이상의 헤드 토크 전달 벽을 더 포함하고;
    상기 섕크 토크 전달 벽은 상기 헤드 토크 전달벽에 접하는, 금속 절삭 공구.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 돌기부 전방면은 상기 섕크 지지면에 대체로 평행한, 금속 절삭 공구.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 섕크 지지면 중 하나 이상으로 개방되어 나가는 하나 이상의 섕크 냉매 채널을 더 포함하는, 금속 절삭 공구.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 벌지부는 상기 장착 스템의 하단부에 형성되고;
    각 헤드 고정면은 대응 돌출부와 상기 캡부의 사이에 위치되는, 금속 절삭 공구.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 툴 섕크는 적어도 제1 섕크 홈과 제2 섕크 홈을 더 포함하고, 상기 제1 헤드 홈 및 제2 헤드 홈은 상기 제1 섕크 홈 및 제2 섕크 홈과 정렬되며, 헤드 고정면 및 섕크 고정면과 대향하여 한 쌍을 이루는 헤드 고정면 및 섕크 고정면 사이에는 상기 제1 섕크 홈 및 제2 섕크 홈에 인접하여 갭이 존재하는, 금속 절삭 공구.
  16. 캡부와, 벌지부를 구비하는 고정부를 구비한 절삭 헤드와, 한 쌍의 섕크 커플링부와 그 사이에 형성되는 섕크 포켓 리세스를 구비한 툴 섕크를 포함하는 금속 절삭 공구를 조립하는 방법이며,
    절삭 헤드 세그먼트와 섕크 홈이 대향하는 쌍으로 배열되도록 상기 절삭 헤드와 상기 툴 섕크를 축방향으로 정렬시키는 단계와;
    상기 섕크 포켓 리세스에 상기 고정부가 수용되도록 상기 절삭 헤드 및 상기 툴 섕크를 서로에 대하여 가압하는 단계와;
    상기 절삭 헤드의 종방향 축에 평행한 복수의 헤드 고정면이 상기 섕크의 종방향 축에 평행한 대응하는 개수의 섕크 고정면에 접하여 상기 벌지부 전체가 섕크 포켓 리세스의 벽으로부터 이격되고; 헤드 토크 전달벽이 섕크 토크 전달벽과 접할 때까지 상기 툴 섕크에 대하여 상기 절삭 헤드를 회전시키는 단계를 포함하는, 금속 절삭 공구를 조립하는 방법.
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