KR20050010707A - 나사-탭 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절삭날을 가진 2 이상의 절삭 랜드를 구비한 나사-탭에 관한 것이다. 심지어 고속 절삭시에도 적절한 가공 신뢰성을 갖는 나사-탭을 제공하기 위해서, 본 발명에서, 절삭 랜드의 절삭날은, 적어도 스타팅 테이퍼에서, 절삭날의 경사각을 감소시키는 음의 각으로 된 모따기부를 구비해야 되는 것을 제안하였다.

Description

나사-탭{SCREW-TAP}

본 발명은, 절삭날을 가진 2 이상의 절삭 랜드를 구비하고 암나사를 절삭하기 위한 나사-탭 (screw-tap) 에 관한 것이다.

암나사를 절삭하기 위한 다양한 형태의 나사-탭은 종래에 알려져 있다.

탭의 구성은, 탭으로 형성될 수 있는 상이한 종류의 나사에 의해 주로 결정된다. 정밀 공학용 ISO 미터 나사 (metric threads), 꽉 끼워진 나사, 느슨하게 끼워진 나사, 테이퍼 나사, 파이프 나사, 휘트워스 (Whitworth) 파이프 나사, 사다리꼴 나사, 톱니 나사 (buttress threads), 둥근 나사, 탭핑-스크류 나사 등은 최적의 결과를 도출하기 위해서 특정한 용도의 특정한 나사-탭이 필요하다. 공구의 형상은 또한 구멍의 마모에 의해 결정된다.

나사-탭의 구성은 고속 절삭에 대한 필요조건에 의해 더 결정된다. 손을 사용하여 3 개의 부분으로 된 탭으로 암나사를 가공할 때는, 단일 탭을 갖는 기계를 이용하여 나사를 절삭할 수 있다. 기계로 더 많은 작업 처리량을 얻기 위해서, 최고 100 m/min 의 절삭 속도가 가능하다. 이는 피복 또는 피복되지 않은 초경합금으로 된 나사-탭의 사용을 필요로 한다.

공구의 파괴와 파쇄 가능성, 및 이에 따른 제공된 공구로 달성되는 가공 신뢰성은, 실질적으로 구멍 외부로의 칩 배출에 영향을 받게 되는데, 이는 고속 절삭의 경우에 더욱 그러하다. 가공물안으로 파고드는 절삭날의 형상과 칩 홈의 형상 둘다는 구멍 외부로의 칩 배출과 관련있다. 칩을 구멍 외부로 배출시키는 것은 칩 홈의 형상이자만, 절삭날의 형상은 칩의 절삭과 말림 및 이에 따른 구멍 외부로 배출될 칩의 이송 특성을 결정한다.

구멍이 뚫릴 재료에 따라서, 나사-탭용 경사각은 -2°~ +20°범위인 것이 종래기술에 공지되어 있다. 경사각은, 주로 칩의 형태 (빌트업 에지로 된 연속 칩, 불연속 칩이나 연속 칩) 을 결정하고 절삭 토크에 영향을 준다. 다시, 칩의 형태는 칩의 배출 특성을 결정한다.

필요한 고속 절삭시, 모든 공지된 나사-탭은 현대의 제조 공정에서 공구 수명에 대한 일반적인 요건에 있어서 그 한계에 도달하였다. 구멍 외부로 칩을 부적절하게 배출하기 때문에, 특히 고속 절삭시, 절삭날의 파쇄 또는 심지어 탭의 파손이 종종 발생한다.

본 발명의 목적은, 종래 기술에 비하여, 심지어 고속 절삭시에도, 적절한 가공 신뢰성을 주는 나사-탭을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 상기 목적은 2 이상의 절삭날을 가진 나사-탭을 제공함으로써 달성되고, 절삭날은 적어도 스타팅 테이퍼에서 절삭날의 효과적인 경사각을 감소시키는 음의 각으로 된 절삭날의 모따기부를 구비한다.

절삭날의 모따기부의 표면은 절삭으로 형성된 표면에 수직한 면에 대하여 음의 각을 형성한다. 이것이 의미하는 바는, 종래기술에서와 같이 칩 홈의 바닥에서 플랭크까지가 아니라, 플랭크에서 모따기부의 표면까지의 천이부로 절삭날이 형성된다는 것이다.

본 발명에 따른 나사-탭의 하나의 장점은, 모따기부가 음의 형상으로 되어 있기 때문에, 절삭날에 의해 형성된 칩이 전체적으로 양의 경사각으로 된 형상을 사용할 때보다 더욱 단단히 말리거나 또는 더 빨리 절삭된다는 것이다. 그 결과, 칩은, 보다 컴팩트하고 종종 더 작으며 구멍 외부로 보다 쉽게 배출될 수 있는 유닛을 형성한다.

나사-탭의 전체 형상은 양 또는 음일 수 있다. 즉, 절삭면과 절삭으로 형성된 표면에 수직한 표면에 의해 형성되는 경사각은, 음 또는 양의 값을 가질 수 있다. 음의 각을 가진 모따기부를 제외하고, 이 모따기부에 바로 인접한 탭의 형상은 양 또는 음으로 유지되기 때문에, 피절삭물에 적절한 방식으로 칩을 제거할 수 있다. 여기서, "양" 및 "음" 은 상기 절삭날의 형상 또는 경사각에 대한 일반적인 규정에 따라 이해해야 한다.

본 발명에 따른 나사-탭의 형상을 구성할 때, 모따기부의 각은 -10°~ -60°, 바람직하게는 -30°~ -45°, 보다 바람직하게는 약 -35°인 것이 유리하고, 이 각은 모따기부의 표면과 절삭으로 형성된 표면에 수직한 표면 사이에서 측정된다. 가장 중요한 재료에 대해서, 칩 배출에 최적인 칩의 형태는 상기 각에서 얻어진다.

반경방향 피치 방향으로 측정된 모따기부의 폭이 프로파일 깊이의 0.05 배 ~ 0.75 배, 바람직하게는 0.1 또는 0.2 배 ~ 0.5 배인 본 발명의 실시형태가 바람직하다. 프로파일의 깊이는 나사 코어의 직경에서 탭의 외경까지의 반경방향 거리를 나타낸다. 이러한 모따기부의 폭의 한정 또는 형성된 표면에 수직한 표면에 대하여 음의 각으로 된 절삭면 영역으로 인하여, 탭의 전체 칩-편향 형상이 양 또는 음으로 유지된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 모따기부는 안내부 영역에서 절삭날까지 추가로 연장한다. 그리고, 탭의 안내부 영역에 위치한 절삭날이작용할 때 칩의 절삭 및 말림이 빨리 일어나게 된다. 따라서, 탭의 안내부에 의해 절삭된 칩의 배출 특성이 또한 개선된다.

또한, 모따기부의 폭이 나사-탭의 선단에서 생크 쪽으로 증가하는 본 발명의 실시형태가 유리하다.

특히 바람직한 실시형태에 있어서, 나사-탭은 초경합금으로 제조된다.

본 발명의 다른 장점, 특징, 및 가능한 적용은, 바람직한 실시형태의 예시의 방법으로 설명된 이후의 설명부 및 이와 관련된 도면으로부터 명백할 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 나사-탭의 스타팅 테이퍼의 하부 단면도,

도 2 는 도 1 에서 원형으로 표시된 탭의 단면 영역의 확대도,

도 3 은 나사-탭의 측면도, 및

도 4 는 탭의 스타팅 테이퍼 영역의 3 차원 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 도면부호의 설명*

1 : 나사-탭 2 : 스타팅 테이퍼

3 : 절삭 랜드 4 : 절삭날

5 : 칩 홈 8 : 플랭크

9 : 모따기부 10 : 절삭면

12 : 생크 13 : 절삭부

14 : 안내부 15 : 헤드

도 1 은 본 발명에 따른 나사-탭 (1) 을 스타팅 테이퍼 (2) 영역에서 잘라서 본 단면도이다. 반경방향 외측에서 왼쪽 영역에 위치한 절삭날을 각각 갖춘 4 개의 절삭 랜드 (3) 가 도시되었다. 랜드 (3) 사이에는 칩을 배출하는 칩 홈 (5) 이 형성되어 있다. 구멍의 유형에 따라서, 칩 홈 (5) 은 직선 홈 (관통 보어용) 으로서 구성될 수 있고, 또는 도시된 실시형태에서와 같이 정방향으로 비틀어져 (블라인드 구멍용) 구성될 수 있다. 도시된 실시형태에서 칩 홈 (5) 의 정방향 비틀림은 도 3 에 보다 명확하게 도시되었다. 비틀림이 없거나 약간 반대방향으로 비틀린 칩 홈도 가능하다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 절삭 랜드는 반경방향 외측 영역에서 연삭되어 있다. 나사-탭의 각 채널은 가공물을 특정한 깊이, 즉 절삭 깊이로 절삭한다. 절삭 깊이는, 일반적으로 탭의 프로파일 깊이에 대응한다.

나사산의 반경방향 높이를 내부적으로 한정하고 나사내경에 대응하는 절삭날영역은, 예컨대 도 1 에 도시된 바와 같이 하나의 절삭 랜드 (3) 상의 원 (A) 으로 표시되어 있다. 도 1 에서 원형 (A) 은 도 2 에서 확대 도시되었다. 절삭 랜드 (3) 의 절삭날 (4) 의 영역은 명확히 도시되었다. 절삭날의 반경방향 외측 영역에는 연삭면 (ground face) 이 있다. 탭이 절삭날 (7) 로 가공물안으로 파고들 때 금속 절삭이 주로 실시된다. 절삭날은, 절삭면 (10) 과 플랭크 (8) 가 맞나는 지점에 형성된다. 나사-탭의 성공적인 작업에 있어 중요한 점은, 나사-탭의 경우에 곡선으로 된 플랭크 (8) 가 절삭날 (7) 로부터 멀리 있는 랜드측상에서 보다 절삭날 (7) 의 영역에서 더 큰 반경을 가진다는 것이다. 이러한 플랭크의 곡률을 여유 (relief) 라고 한다. 이렇게 해서, 절삭으로 형성된 표면과 플랭크 (8) 사이에 형성된 접선방향 각도, 즉 여유각이 증가함으로써, 공구가 가공물에 끼는 것이 방지된다. 절삭날 (7) 영역의 절삭면 (10) 상의 본 발명에 따른 모따기부 (9) 는, 모따기부 (9) 의 표면이 절삭으로 형성된 표면에 수직한 표면에 대하여 음의 각을 형성하도록 구성되어 있다. 도시된 실시형태에 있어서, 모따기부 (9) 의 표면과 절삭으로 형성된 표면에 수직한 표면간의 각은 약 -40°이다. 하지만, 절삭날 (4) 의 전체 형상은 여전히 절삭면 (10) 과 플랭크 (8) 에 의해 형성된 양의 경사각에 의해 규정된다. 음의 각으로 된 모따기부 (9) 는, 단지 절삭 깊이가 비교적 작을 경우에 경사각을 효과적으로 감소시킬 뿐이다. 절삭면 (10) 과 모따기부 (9) 가 만나는 지점에는, 도 2 에 도시된 바와 같이 다른 날 (11) 이 형성된다. 이 날 (11) 에서, 칩이 배출되어 매우 단단히 말리며 그리고/또는 절삭된다.

도 3 에서는 전체 나사-탭 (1) 의 측면도를 도시하였다. 나사-탭 (1) 은, 탭을 척에 유지시켜주는 생크 (12) 와, 가공물과 맞물리는 절삭부 (13) 로 분할된다. 나사-탭 (1) 의 절삭부 (13) 는 소위 스타팅 테이퍼 (2) 와 안내부 (14) 로 분할될 수 있다. 도 1 과 도 2 에 그 단면도가 도시된 스타팅 테이퍼 (2) 는 탭 (1) 의 헤드 (15) 쪽으로 점점 가늘어진다. 상기 테이퍼와, 탭이 절삭물쪽으로 파고드는 깊이가 증가함에 따른 반경방향 피치의 증가는, 각각의 절삭날 (7) 에 의해 제거될 재료의 양을 제한한다. 탭 (1) 의 원주는 스타팅 테이프 (2) 와 안내부 (14) 사이의 천이부에서 가장 크다. 안내부 (14) 도 테이퍼 형태로 되어 있지만 생크 쪽으로 더 좁아지도록 되어 있다. 이는, 안내부 (14) 가 가공물에 끼는 것을 방지하고 나사산의 손상을 방지하거나 그 표면의 질이 감소하는 것을 방지한다.

도 4 에서는 본 발명에 따른 나사-탭 (1) 의 3 차원 단면도를 도시하였다. 파고드는 깊이가 증가함에 따라 절삭 랜드 (3) 의 프로파일 깊이가 증가하는, 탭 (1) 의 스타팅 테이퍼 (2) 의 점점 가늘어지는 형태를 명확히 볼 수 있다. 도시된 실시형태에 있어서, 파고드는 깊이가 증가함에 따라 모따기부 (9) 의 폭도 증가한다. 전체 절삭 형상이 양이어서, 플랭크 (8) 의 연장부와 절삭면 (10) 의 연장부 사이의 웨지 각 (wedge angle) 은 90°미만이고, 반면 모따기부면은 플랭크와 명백하게 90°를 초과하는 각을 이룬다.

본 발명에 의하여, 고속 절삭시에도 나사-탭은 적절한 가공 신뢰성을 갖고,모따기부의 음의 형상으로 인하여, 절삭날에 의해 형성된 칩이 전체적으로 양의 경사각으로 된 형상을 사용할 때보다 단단히 말리거나 보다 더 빨리 절삭되어, 칩은, 보다 컴팩트하고 종종 더 작으며 구멍 외부로 보다 쉽게 배출될 수 있는 유닛을 형성하게 된다.

또한, 상기 모따기부는 안내부 영역에서 절삭날까지 추가로 연장하여, 탭의 안내부 영역에 위치한 절삭날이 작용할 때 칩의 절삭 및 말림이 빨리 일어나게 되므로, 탭의 안내부에 의해 절삭된 칩의 배출 특성이 또한 개선된다.

Claims (8)

1. 절삭날을 가진 2 이상의 절삭 랜드를 구비한 나사-탭 (1) 에 있어서,

   절삭 랜드의 절삭날은, 적어도 스타팅 테이퍼에서, 절삭날의 경사각을 감소시키는 음의 각으로 된 모따기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 나사-탭 (1).
2. 제 1 항에 있어서, 모따기부를 제외한 나사-탭 (1) 의 전체 절삭 형상은 양인 것을 특징으로 하는 나사-탭 (1).
3. 제 1 항에 있어서, 모따기부를 제외한 나사-탭 (1) 의 전체 절삭 형상은 음인 것을 특징으로 하는 나사-탭 (1).
4. 제 1 항에 있어서, 절삭으로 형성된 표면과 모따기부가 이루는 각은 -10°~ -60°, 바람직하게는 -30°~ -45°, 보다 바람직하게는 약 -35°인 것을 특징으로 하는 나사-탭 (1).
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 모따기부의 폭은 프로파일 깊이의 0.05 배 ~ 0.75 배, 바람직하게는 0.25 배 ~ 0.5 배인 것을 특징으로 하는 나사-탭 (1).
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 모따기부는 안내부 영역에서 적어도 절삭날의 일부까지 더 연장하는 것을 특징으로 하는 나사-탭 (1).
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 스타팅 테이퍼 영역의 모따기부 폭은 나사-탭의 선단에서 생크 쪽으로 증가하는 것을 특징으로 하는 나사-탭 (1).
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 나사-탭은 초경합금으로 제조된 것을 특징으로 하는 나사-탭 (1).