KR20070083787A - 엔드밀 - Google Patents

Abstract

절삭가공시에 진동을 억제함과 아울러 절삭칩 배출성이 향상되고, 그 결과로 높은 가공능률과 공구수명 연장을 도모할 수 있는 엔드밀을 제공한다.

엔드밀(1)의 외주날(4a∼4d)의 각 제1 여유각(α₁)을 0°를 넘고 약 3° 이하의 범위로 하고, 외주날(4a∼4d)의 각 제1 여유폭(t₁)을 외경(D)에 대하여 0.005D 이상 0.03D 이하의 범위로 하며, 나선각(θ)을 외주날(4a∼4d)의 어느 것도 동일하게 하여 약 35°이상 40°이하의 범위로 되도록 함으로써 절삭가공시에 진동을 억제할 수 있음과 아울러 절삭칩 배출성을 향상시킬 수 있다.

Description

엔드밀{END MILL}

본 발명은 엔드밀에 관한 것으로, 특히 절삭가공시에 진동을 억제할 수 있음과 아울러 수명연장이 가능한 엔드밀에 관한 것이다.

일반적으로 엔드밀을 이용한 절삭가공시에 발생하는 진동은 피삭면이 거칠어지게 되는 원인으로 작용한다. 따라서 종래에는 나선날을 구비한 엔드밀(예를 들면, 스퀘어 엔드밀)의 진동을 억제하는 기술로서 각 나선날의 나선각을 달리하는 부등리드(부등나선)이나 각 나선날을 원주방향으로 부등간격으로 형성하는 부등분할 등의 기술이 제안되어 있다.

예를 들면, 일본공개특허공보 소63-89212호(특허문헌1)에는 복수의 절삭날을 부등나선으로 함과 아울러 이같은 절삭날의 단부측에 이어지는 엔드밀의 선단면에 그 반경방향으로 연장된 단부날을 그 엔드밀 본체의 원주방향으로 등간격으로 형성함으로써 양호한 절삭면을 얻을 수 있도록 한 엔드밀이 개쉬되어 있다.

특허문헌1: 공개특허공보 소63-89212호(예를 들면, 제2항 좌측 상부칼럼 아랫쪽으로부터 2번째행부터 우측 상부칼럼 14행까지의 기재 등)

그러나, 엔드밀 등을 부등리드(부등나선)이나 부등분할로 구성하게 되면, 절삭날이나 절삭칩 배출구의 위치밸런스가 악화되기 때문에 절삭칩의 배출성능이 떨어지게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 절삭칩의 배출성능이 저하된 결과로서 엔드밀의 마모나 칩핑이 발생하기 쉽기 때문에 공구의 수명이 단축된다고 하는 문제가 있었다. 그리고 이러한 문제점은 고속으로 절삭가공을 행하는 때에 현저하여 가공능률의 향상과 코스트의 절감을 동시에 실현하는 것이 곤란하였다.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 절삭가공시에 진동을 억제할 수 있음과 아울러 절삭칩 배출성이 향상되어 그 결과로 높은 가공능률과 공구의 수명연장을 겸비한 엔드밀을 제공하는 데 있다.

상기 문제를 해결하기 위하여 청구범위 제1항 기재의 엔드밀은, 축심 주위로 회전되는 공구본체와, 그 공구본체의 축심 주위에 나선상으로 요입형성된 복수의 나선홈과, 그 나선홈을 따라 형성되는 복수의 외주날과, 그 외주날에 연결되어 상기 공구본체의 바닥부에 형성되는 단부날을 구비한 것으로서, 상기 외주날의 제1 여유각(clearance angle)은 0° 보다 크고 3° 이하의 범위로 되며, 상기 외주날의 제1 여유폭은 외경 D에 대하여 약 0.005D 이상 약 0.03D 이하의 범위로 되고, 상기 복수의 외주날의 각 나선각은 모두가 대략 동일하게 구성됨과 아울러 약 35° 이상 약 40° 이하의 범위로 되어 있다.

청구범위 제2항 기재의 엔드밀은 청구범위 제1항 기재의 엔드밀에 있어서, 상기 나선홈의 표면의 최대높이조도(maximum height roughness)는 약 2㎛ 이하로 되어 있다.

청구범위 제3항 기재의 엔드밀은, 청구범위 제2항 기재의 엔드밀에 있어서, 상기 단부날의 절삭면을 형성하는 개쉬(gash)를 구비하고, 그 개쉬의 최대높이조도는 약 2㎛ 이하로 되어 있다.

청구범위 제1항 기재의 엔드밀에 의하면, 축심 주위로 회전되는 공구본체의 축심주위에 나선상으로 요입형성되는 복수의 나선홈을 따라서 형성되는 복수의 외주날 각각의 제1 여유각은 0° 보다 크고 3°이하의 범위로 구성되어 있다.

외주날의 제1 여유각이 약 3°이하로 되어 있기 때문에 절삭가공시에 발생하는 진동을 억제할 수 있는 효과가 있다. 그 결과로서, 절삭속도나 이송속도를 높히는 경우에도 피삭면이 거칠어지는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다. 이에 따라 가공능률의 향상을 도모할 수 있다.

그리고 제1 여유각이 0°을 초과하기 때문에 여유면이 절삭가공시에 피삭면과 접촉하지 않는다. 따라서 절삭속도나 이송속도를 높이는 경우라도 피삭면이 거칠어지는 것을 억제할 수 있다는 효과가 있다. 이에 따라 가공능률의 향상을 도모할 수가 있다.

또한, 각 외주날의 제1 여유폭은 외경 D에 대하여 약 0.005D 이상 약 0.03D 이하의 범위로 구성되어 있다. 외주날의 제1 여유폭이 약 .0005D 이상으로 되기 때문에 고속으로 홈 절삭을 행하는 경우에도 버(burrs)을 발생을 억제할 수가 있는 효과가 있다. 즉, 양호한 가공면을 갖는 제품을 높은 가공능률로 얻을 수 있는 효과가 있다.

한편, 각 외주날의 제1 여유폭은 외경 D에 대하여 약 0.03D 이하로 되어 있기 때문에 제1 여유면과 피삭면 사이의 접촉이 방지된다. 따라서 절삭가공시에 진동을 억제할 수가 있기 때문에 절삭속도나 이송속도을 높이는 경우에도 피삭면의 조도가 높아지는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 가공능률의 향상을 도모할 수 있다.

그리고 각 외주날의 나선각은 약 35°이상 40°이하의 범위로 구성되어 있다. 외주날의 나선각은 35°이상으로 되어 있기 때문에 외주날이 피삭면으로부터 받는 절삭저항의 축직각방향의 성분이 과도하게 크게 되지 않고, 그 결과로서 절삭가공시에 진동을 억제할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 절삭속도나 이송속도를 높이는 경우라도 피삭면의 조면화가 억제되어 가공능률의 향상을 도모할 수 있다.

한편, 각 외주날의 나선각은 약 40°이하로 되어 있어서 외주날이 피삭면으로부터 받는 절삭저항의 축방향의 성분이 과도하게 크게 되지 않고, 그 결과로서 고경도의 피삭물을 절삭하는 경우, 즉 외주날이 가혹한 절삭저항을 받는 경우라도 가공기계의 콜레트(collet)로부터 엔드밀이 탈락하는 것을 방지하는 것이 가능한 효과가 있다.

절삭가공시에 엔드밀이 콜레트로부터 탈락하게 되면 작업시간이 낭비됨은 물론 재차 절삭가공을 행하는 때에 피삭면과 엔드밀의 날선단부 사이의 위치가 변경되어 양호한 절삭면을 얻기가 곤란하다. 따라서 콜레트로부터 엔드밀이 탈락하는 것을 방지하는 것이 가능하기 때문에 가공능률의 향상을 도모할 수 있다.

이에 더하여, 각 나선각은 모두 대략 동일하게 형성되어 있기 때문에 절삭칩의 배출성이 양호하고, 그 결과로서 엔드밀의 마모나 칩핑 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 엔드밀의 수명연장을 도모할 수 있다.

청구범위 제2항 기재의 엔드밀에 의하면 청구범위 제1항 기재의 엔드밀에 수반되는 효과에 부가하여 나선홈 표면의 최대높이조도가 약 2㎛ 이하로 구성되어 있다. 나선홈 표면의 최대높이조도가 약 2㎛ 이하로 되어있음에 기인하여 절삭가공시에 절삭칩의 배출성이 향상되고, 그 결과로서 엔드밀의 마모나 칩핑발생을 억제할 수 있는 효과가 있다. 따라서 엔드밀의 수명연장을 도모할 수가 있다.

청구범위 제3항 기재의 엔드밀에 의하면, 청구범위 제2항 기재의 엔드밀에 따른 효과에 부가하여 단부날의 절삭면을 형성하는 개쉬의 표면 최대높이조도는 약 약 2㎛ 이하로 구성되어 있다. 나선홈의 표면만이 아니라 개쉬의 표면에서도 최대높이조도가 약 2㎛ 이하로 되어 있기 때문에 절삭칩의 배출성이 보다 효과적으로 향상되고, 그 결과로서 엔드밀의 마모나 칩핑발생을 한층 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 따라서 엔드밀의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

도1은 본 발명의 일실시형태에 따른 엔드밀의 날부에 대한 정면확대도이다.

도2는 도1s의 화살표II 방향에서 본 엔드밀의 측면도이다.

도3은 엔드밀 외주날의 축직각 단면도이다.

도4는 절삭시험에 의해 얻어진 절삭저항의 3분력 파형을 수치화한 결과이다.

도5는 내구성시험의 결과를 도시한 것이다.

((부호의 설명))

1. 엔드밀

2. 공구본체

3a ∼ 3d 절삭칩 배출구(나선홈)

4a ∼ 4d 외주날

5a ∼ 5d 단부날

6a ∼ 6d 개쉬

α₁ 제1 여유각

t₁ 제1 여유폭

이하, 본 발명의 실시형태를 엔드밀(1) 도면에 기초하여 설명한다. 도1은 본 발명의 일실시형태에 따른 엔드밀의 정면확대도이고, 도2는 도1의 화살표II 방향에서 본 엔드밀(1)의 측면도이며, 도3은 엔드밀(1)의 외주날(4a)의 축직각단면도이다. 먼저, 도1 내지 도3을 참조하여 엔드밀(1)의 전체 구조에 대하여 설명한다.

엔드밀(1)은 축심(L)을 갖는 공구본체(2)를 구비하는 솔리드타입의 스퀘어 엔드밀이다. 공구본체(2)는 텅스텐 카바이드(WC) 등을 가압소결한 초경합금으로 구성된 것으로, 그 일단에 형성되는 절삭칩 배출구(3a ∼ 3d), 외주날(4a ∼ 4d), 단부날(5a ∼ 5d), 개쉬(6a ∼ 6d), 외주날(4a ∼ 4d)의 제1 여유면(7a ∼ 7d)과 타측면에 형성되어 있는 원주상의 샹크(도면 미도시)를 주요구성으로 하여 이루어져 있다.

한편, 본 실시형태에서는 고경도재의 절삭시에 내열성이나 내용착성을 향상키기 위하여 외주날(4a ∼ 4d)과 단부날(5a ∼ 5d) 부분에는 질화티탄알루미늄(TiAlN)이 코팅되어 있다.

엔드밀은 콜레트(도면 미도시)를 통해서 머시닝센터 등의 가공기계에 결합되어 축심(L) 주위로 회전운동을 하면서 이동됨으로써 절삭가공을 수행한다.

절삭칩 배출구(3a ∼ 3d)는 절삭가공중의 절삭칩의 생성, 수납 및 배출을 행하기 위한 것으로서, 공구본체(2)의 축심(L) 주위로 나선상으로 요입형성되어 있다. 절삭칩 배출구(3a ∼ 3d)의 표면은 절삭칩 배출성의 향상을 위하여 랩핑 가공면으로 형성되도록 하는 것이 유리하다. 이와 같이 랩핑 가공면으로 형성된 배출구(3a ∼ 3d) 표면의 최대높이조도(Rz)는 약 2㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 「최대높이조도(Rz)」는 JIS B0601-2001에 규정되어 있는 표면조도에 관한 규격으로서 거칠기 곡선(roughness curve)으로부터 그 평균선의 방향으로 기준길이만큼 발췌하고, 그 발췌부분의 평균선으로부터 가장 높은 정상까지의 높이와 가장 낮은 홈바닥까지의 깊이를 더하여 구해진 값이다.

절삭칩 배출구(3a ∼ 3d) 표면의 최대높이조도(Rz)가 약 2㎛ 이하로 되기 때문에 엔드밀(1)에 의한 절삭가공시에 절삭칩의 배출성을 향상시킬 수 있다. 그 결과로서 엔드밀(1)의 외주날(4a ∼ 4d)이나 단부날(5a ∼ 5d)에서의 마모나 칩핑발생이 억제되어 엔드밀(1)의 수명연장을 도모할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 절삭칩 배출구(3a ∼ 3d)의 최대 높이조도(Rz)가 1㎛로 형성되어 있다. 이때 상기 값을 절삭조건에 대응하여 적정하게 변경하는 것이 가능함은 당연하다.

외주날(4a ∼ 4d)은 공구본체(2)의 외주측에 형성되는 절삭날로서, 상기의 절삭칩 배출구(3a ∼ 3d)와, 제1 여유면(7a ∼ 7d)이 교차하는 각 능선부분에 4매가 각각 형성되어 있다. 한편, 본 실시형태에는 엔드밀(1)의 외주형상은 엑센트릭 릴리프(eccentric relief)로 구성되어 있으나, 이에 한정되지 않고 평탄한 형상이나 콘케이블 릴리프(cone cable relief)로 구성하는 것도 당연히 가능하다.

외주날(4a ∼ 4d)의 나선각(θ)은 외주날(4a ∼ 4d) 어느 것에 대하여도 동일한, 즉 등나선으로 되는 것이 바람직하다. 외주날(4a ∼ 4d)의 나선각(θ)이 등나선으로 되어 있기 때문에 절삭칩 배출성이 양호하다. 그 결과로 엔드밀(1)의 마모나 칩핑발생이 억제되어 엔드밀(1)의 수명연장을 도모할 수 있다.

그리고, 나선각(θ)은 약 35° 이상 약 40°로 하는 것이 바람직하다. 나선각(θ)을 35°이상으로 하는 것에 의해 외주날(4a ∼ 4d)이 피삭면으로부터 받는 절삭저항의 축직각방향의 성분이 과도하게 커지지 않게 되고, 그 결과로서 절삭가공시에 진동을 억제할 수 있다. 따라서, 절삭속도나 이송속도를 높이는 경우에 있어서도 피삭면이 거칠게 되는 것이 억제되고 가공능률을 향상시킬 수 있다.

그리고 나선각(θ)을 40°이하로 하는 것에 의해 외주날(4a ∼ 4d)이 피삭면으로부터 받는 절삭저항의 축직각방향의 성분이 과도하게 커지지 않게 되고, 그 결과로서 고경도의 피삭물을 절삭하는 경우, 즉 외주날(4a ∼ 4d)이 가혹한 절삭저항을 받는 경우에 있어서도 가공기계의 콜레트로부터 엔드밀(1)이 탈락되는 것이 방지된다.

절삭가공시에 엔드밀(1)이 콜레트로부터 탈락되면 작업시간이 낭비됨과 아울러 재차 절삭을 행하는 때에 피삭면과 엔드밀(1)의 날 선단부 사이의 위치가 변경되어 양호한 절삭면을 얻는 것이 곤란하다. 따라서 가공기계의 콜레트로부터 엔드밀(1)의 탈락을 방지할 수 있음으로 해서 가공능률의 향상을 도모할 수가 있다.

한편, 본 실시형태에서는 나선각(θ)은 θ=38°로 구성되어 있다. 또한 본 실시형태에서는 외주날(4a ∼ 4d)의 외경(D)은 D=10mm로 구성되어 있다. 이때 상기 값은 절삭조건에 따라서 적정하게 변경하는 것이 가능함은 당연하다.

제1 여유면(7a ∼ 7d)은 각각 외주날(4a ∼ 4d)의 직후방에 형성된 여유면이다(도3 참조). 한편, 도3에는 외주날(4a ∼ 4d)의 직후방에 형성된 제1 여유면(7a ∼ 7d)의 대표적인 예로서, 외주날(4a)의 직후방에 형성된 제1 여유면(7a)을 포함하는 축직각 단면을 보여주고 있는 바, 나머지 3매의 외주날(4b ∼ 4d)의 직후방에 형성된 제1 여유면(7b ∼ 7d)도 모두 동일한 형상을 유지하고 있다.

여기서 제1 여유면(7a ∼ 7d)의 폭(이하, "제1 여유폭"이라 함) t₁는 외경(D)에 대하여 약 0.005D 이상 약 0.03D 이하의 범위가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

제1 여유폭(t₁)을 외경(D)에 대하여 약 0.005D 이상으로 유지함으로써 엔드밀(1)을 이용하여 고속으로 홈절삭을 행한 경우에도 버(burr)의 발생을 억제할 수 있다. 즉 양호한 절삭면을 갖는 제품을 높은 가공능률로 얻을 수 있다.

그리고, 제1 여유폭(t₁)을 외경(D)에 대하여 약 0.03D 이하로 유지함으로써 제1 여유면(7a ∼ 7d)과 피삭면과의 접촉이 방지된다. 따라서 절삭속도나 이송속도를 높이더라도 절삭가공시에 진동이 억제된다. 그 결과로서, 절삭속도나 이송속도를 올려도 피삭면이 거칠어지는 것이 억제되어 가공능률의 향상을 도모할 수 있다.

본 실시형태에서 제1 여유폭(t₁)은 t₁=0.2mm(=0.02D)로 구성되어 있다. 이러한 값은 절삭조건에 대응하여 적절하게 변경할 수 있음은 당연하다.

그리고 절삭면에 대한 제1 여유면(7a ∼ 7d)의 경사(이하, "제1 여유각"이라 함)α₁은 약 0°를 초과하고 약 3° 이하의 범위로 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

제1 여유각(α₁)을 약 3°이하로 함으로써 절삭가공시에 발생하는 진동을 억제할 수 있다. 그 결과로서 절삭속도나 이송속도를 높이는 경우라도 피삭면이 거칠어지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과로서 가공능률의 향상을 도모할 수 있다.

한편, 제1 여유각(α₁)을 0°를 초과하도록 함으로써 절삭가공시에 제1 여유면(7a ∼ 7d)과 피삭면이 접촉하지 않는다. 따라서 절삭속도나 이송속도를 높이는 경우라도 피삭면이 거칠어지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과로서 가공능률의 향상을 도모할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 제1 여유각(α₁)은 α₁= 2°로 구성되어 있다. 이때 상기 값을 절삭조건에 대응하여 적절하게 변경할 수 있음은 당연하다.

단부날면(5a ∼ 5d)은 외주날(4a∼4d)에 각각 연결되는 절삭날로서, 공구본체(2)의 바닥부(도1의 좌측)에 형성되어 있다. 이러한 각 단부날(5a∼5d)에는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 개쉬(6a∼6d)가 형성되어 있다. 도2에서와 같이, 개쉬(6b, 6d)는 각각 단부날(5a, 5c)의 날이면까지 형성되는 한편, 개쉬(6b, 6d)는 각기 단부날(5b, 5d)을 지나서까지 형성되어 있다.

절삭칩의 배출성을 향상시키기 위하여 절삭칩 배출구(3a∼3d)의 각 표면은 랩핑가공하는 것이 바람직하다는 점에 대하여는 이미 설명하였는 바, 상기 개쉬(6a∼6d)의 표면들에도 랩핑가공하는 것이 절삭칩 배출성을 향상시킬 수 있어서 바람직하다. 이 경우에도 절삭칩 배출구(3a∼3d) 표면과 마찬가지로 최대높이조도(Rz)가 약 2㎛ 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다.

절삭칩 배출구(3a∼3d)의 표면만이 아니라 개쉬(6a∼6d)의 표면들 역시도 최대높이조도(Rz)가 약 2㎛ 이하로 되기 때문에 엔드밀(1)을 이용한 절삭가공시에 절삭칩 배출성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 그 결과로서, 엔드밀(1)의 외주날(4a∼4d)이나 단부날((5a∼5d)에서의 마모나 칩핑 발생이 효과적으로 억제되기 때문에 엔드밀(1)의 수명을 효과적으로 연장할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 개쉬(6a∼6d)의 최대높이조도(Rz)는 Rz=1㎛로 구성되어 있다. 이때 상기 값은 절삭조건에 따라서 적절하게 변경할 수 있는 것임은 당연하다 할 것이다.

이어서, 도4를 참조하여 상기와 같이 구성된 엔드밀(1)을 이용하여 행한 절삭시험의 결과에 대하여 설명한다. 이 절삭시험은 엔드밀(1)에 의한 1D 홈절삭, 즉 엔드밀(1)을 이용하여 피삭재를 외경(D)에 상당하는 깊이까지 절입하는 홈절삭을 행한 경우로서 절삭저항의 3분력 파형을 측정하는 시험이다. 도4는 상기 절삭시험에 의해서 얻어진 절삭저항의 3분력 파형을 수치화한 결과를 보인 것이다.

상기 절삭시험의 상세 제원은, 피삭재:JIS-SUS304, 사용기계: 머시닝센터, 절삭형태: 1D 홈절삭, 절삭유: 수용성, 절삭속도: 90m/mim, 이송속도: 550mm/min이다. 그리고 절삭저항의 3분력 파형의 측정은 기슬러(Kistler)사에서 제작한 동력계를 사용하였다.

절삭시험은, 상기 설명한 엔드밀(1)(이하, "본발명품"으로 칭한다.)을 사용하였다.

그리고 비교를 위해서 외주날의 제1여유각이 11°, 외주날의 나선각이 35° 및 38°인 부등리드로 구성됨과 아울러 절삭칩 배출구나 개쉬에 랩핑 처리가 되지않은 엔드밀(이하, "종래품A"이라 칭한다.)과 외주날의 제1 여유각이 11°, 외주날의 나선각이 45°(등나선)로 구성됨과 아울러 절삭칩 배출구나 개쉬에 랩핑 처리가 되지않은 엔드밀(이하, "종래품B"라 칭한다.)에 대해서도 동일한 절삭시험을 하였다.

이때, 종래품B는 상기 절삭조건에서 절삭이 불가능하였기 때문에 절삭조건을 낮춰서 절삭속도: 70m/min, 이송속도: 268mm/min으로 절삭시험을 하였다. 한편, 본발명품과 종래품A,B 사이의 차이는 상기의 파라메타 수치에 국한된 것으로 그외의 재질이나 치수 등의 구성은 동일하다.

도4에는 본발명품, 종래품A, 종래품B에 대하여 절삭저항의 3분력(Fx, Fy, Fz) 파형 각각에 대하여 절삭개시 후 10초 ∼ 20초의 구간에서 얻어진 5종류의 수치, 구체적으로는 진폭의 최대치(도4에서 "최대"), 진폭의 최소치(도4에서 "최소"), 진폭값의 평균치(도4에서 "평균"), 진폭값의 중간(도4에서 "중간"), 진폭값의 표준편차(도4에서 "표준편차")의 값을 열거하였다.

이러한 값들 중에서 진폭값의 표준편차는 절삭저항 파형의 진폭값의 변화, 즉 절삭시에 진동이 어느 정도 크기인가를 보여주는 척도로 되는 값이다. 구체적으로는, 이 표준편차의 값이 적을수록 절삭시에 진동이 적다는 것을 보여준다.

본 발명품을 이용한 경우에 있어서의 표준편차의 값은 도4에 도시된 바와 같이 Fx에 대하여 16.56, Fy에 대하여 17.40, Fz에 대하여 21.43이었다.

이에 반해서, 종래품A를 사용한 경우의 진폭값의 표준편차 값은 도4에서와 같이, Fx에 대하여 30.19, Fy에 대하여 31.43, Fz에 대하여 14.49였다. 그리고, 종래품B를 사용한 경우의 진폭값의 표준편차 값은 도4에서와 같이, Fx에 대하여 147.02, Fy에 대하여 147.31, Fz에 대하여 336.40이었다.

도4에 도시된 본발명품의 표준편차와 종래품B의 표준편차를 비교하여 보면, 본발명품의 절삭저항의 3분력(Fx, Fy, Fz)의 진폭값은 종래품B의 절삭저항의 3분력(Fx, Fy, Fz)의 진폭값에 비하여 각기 약 0.1배, 약 0.1배, 약 0.06배의 값이었다. 이와 같이 종래품B의 경우에는 절삭조건을 낮춘 것과 상관없이, 본발명품을 사용한 경우의 절삭시의 진동은 종래품B에 비하여 현저하게 개선되었음이 확인되었다.

또한, 도4에 도시된 바의 본발명품의 표준편차와 종래품A의 표준편차를 비교하여보면, 본발명품의 절삭저항의 3분력(Fx, Fy, Fz)의 진폭값은 종래품A의 절삭저항의 3분력(Fx, Fy, Fz)의 진폭값에 비하여 각기 약 0.6배, 0.6배, 약 1.5배의 값을 나타내고 있다. 이 결과는 Fz성분만이 본발명품 쪽이 종래품A에 비해서 진폭의 변화가 크다는 것으로서, 절삭저항의 3분력을 종합하여 보면, 본발명품 쪽이 종래품A에 비해서 절삭시의 진동이 억제되고 있는 것을 보여주고 있다.

즉 본발명품에서는 외주날(4a∼4d)의 나선각(θ)을 약 35° 이상 약 40° 이하의 범위로 함으로써 절삭가공시에 발생하는 진동이 억제되는 한편 제1 여유각α₁을 0°를 넘고 약 3° 이하의 범위로 되도록 하여도 절삭가공시에 발생하는 진동이 억제된다. 그리고 이와 같은 상승효과에 의해서 종래품A,B에 비교해서 절삭시의 진동이 효과적으로 억제될 수가 있다.

다음, 도5를 참조하여 상기의 절삭조건으로 절삭을 수행한 경우의 내구성 시험에 대하여 설명한다. 이 내구성시험은 상기 절삭조건에서 절삭을 행한 본발명품, 발명품A, 발명품B의 각각에 대하여 신품의 상태로부터 절삭거리가 350mm에 도달하는 때마다에 외주날이나 단부날[본발명품에서의 외주날(4a∼4d) 또는 단부날(5a∼5d)]에 칩핑발생이 있는지의 여부를 측정하여 칩핑발생이 확인되기까지의 절삭거리의 총합계(이하, "총절삭거리"라 칭함)를 측정하는 시험이다

도5는 상기 내구성시험의 결과를 보인 것이다. 본 실시형태에서는 본발명품, 종래품A, 종래품B 각각에 대하여 2회에 걸쳐 내구성시험을 하였다. 도5에는 본발명품, 종래품A, 종래품B에 대하여 상단에는 첫번째, 하단에는 두번째의 측정결과를 보여주고 있다.

도5에 도시된 바와 같이, 본발명품에서 첫번째에서는 총절삭거리 12250mm에서 칩핑발생이 확인되었고, 2번째에서는 총절삭거리 9100mm에서 칩핑발생이 확인되었다. 따라서 상기 2회의 내구성 시험의 평균값은 10675mm이었다.

이에 대하여, 종래품A의 경우에는 첫번째 및 두번째 모두 총절삭거리 1050mm에서 커다란 칩핑발생이 확인되어 내구성시험의 평균값은 1050mm이었다.

그리고, 종래품B에서는 첫번째 및 두번째 모두 총절삭거리 350mm에서 커다란 칩핑발생이 확인되어 내구성시험의 평균값은 350mm 이었다.

이와 같은 결과는 본발명품의 내구성이 종래품A에 비해서 약 10배 만큼 향상되고, 종래품B에 비해서 약 31배 만큼 향상되었음을 보여주고 있다.

즉, 본 발명품에서는 절삭칩 배출구(3a∼3d) 표면의 최대높이조도(Rz)를 약 2㎛ 이하로 유지함으로써 절삭칩의 배출성이 향상되고, 그 결과로서 외주날(4a∼4d)인 단부날(5a∼5d)에서의 마모나 칩핑발생이 억제되기 때문에 엔드밀(1)의 수명을 연장할 수 있다. 이때 특히 개쉬(6a∼6d)의 표면 최대높이조도(Rz)를 약 2㎛ 이하로 유지함으로써 절삭칩 배출성이 효과적으로 향상되고, 그 결과로서 엔드밀(1)의 공구수명을 보다 효과적으로 연장시킬 수 있다.

또한, 외주날(4a∼4d)의 나선각(θ)을 등나선으로 하는 것에 의해서도 절삭칩 배출성이 향상되고, 그 결과로 엔드밀(1)의 수명연장을 도모할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 엔드밀(1)(본발명품)은 외주날(4a∼4d)의 제1 여유면(7a∼7d)에서 제1 여유각(α₁)의 값이 0°를 넘고 약 3° 이하의 범위로 됨에 의해 절삭가공시의 진동을 억제할 수 있다. 그 결과로서, 절삭속도나 이송속도를 높이더라도 절삭면이 거칠어지지 않고 가공능률을 향상시킬 수 있다.

또한, 외주날(4a∼4d)의 나선각(θ)을 약 35°이상 약 40°이하의 범위로 하는 것에 의해, 절삭가공시에 진동을 억제할 수 있다. 그 결과로서, 절삭속도나 이송속도를 높이더라도 절삭면이 거칠어지지 않고 가공능률을 향상시킬 수 있다.

그리고, 상기와 같은 경우에 외주날(4a∼4d)의 제1 여유면(7a∼7d)에서 제1 여유폭(t₁)을 외경(D)에 대하여 0.005D 이상 0.03D 이하의 범위로 되도록 함으로써 홈 절삭시에 버(burrs)의 발생이 방지되거나 제1 여유면(7a∼7d)과 피삭면과의 접촉을 방지할 수 있기 때문에 절삭속도나 이송속도를 높이더라도 양호한 절삭면을 갖는 제품을 얻을 수 있다.

이에 더하여, 절삭칩 배출구((3a∼3d) 표면의 최대높이조도(Rz)를 약 2㎛ 이하로 함으로써 절삭가공시에 절삭칩 배출성을 향상시킬 수 있다. 그 결과로서 엔드밀(1)의 외주날(4a∼4d)이나 단부날(5a∼5d)에서 마모나 칩핑발생이 억제되기 때문에 엔드밀의 수명연장을 도모할 수 있다.

이 경우에는 특히 개쉬(6a∼6d)의 표면 최대높이조도(Rz)가 약 2㎛ 이하로 유지됨으로써 절삭가공시에 절삭칩 배출성을 한층 향상시킬 수가 있다. 그 결과로, 엔드밀(1)의 수명을 보다 효과적으로 연장시킬 수 있다.

그리고 외주날(4a∼4d)의 나선각(θ)을 등나선으로 함으로써 절삭칩 배출성이 좋아지고, 그 결과로서 엔드밀의 마모나 칩핑발생이 억제되기 때문에 엔드밀의 수명연장을 도모할 수 있다.

이상 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 개량이나 변경이 가능하다는 것은 용이하게 인식될 것이다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는 외주날(4a∼4d)의 제1 여유각(α₁)의 값이 0°를 넘고 약 3° 이하의 범위로 됨에 의해 절삭가공시의 진동을 억제할 수 있는 것으로 설명하였다. 그러나, 외주날(4a∼4d)의 제1 여유각(α₁)뿐만 아니라 단부날(5a∼5d)의 바로 뒤에 형성된 제1 여유면의 제1 여유각을 0°를 넘고 약 3° 이하의 범위로 구성한 경우에도 또한 절삭가공시에 진동을 억제할 수 있다는 것은 용이하게 추측가능할 것이다.

그리고 상기 실시예에서는 외주날(4a∼4d)의 제1 여유폭(t₁)을 외경(D)에 대하여 0.005D 이상 0.03D 이하의 범위로 되도록 함으로써 절삭속도나 이송속도를 높이더라도 양호한 절삭면의 제품을 얻을 수 있다고 설명하였다. 그러나 외주날(4a∼4d)의 제1 여유폭(t₁)만으로가 아니라 단부날(5a∼5d) 바로 뒤에 형성된 제1 여유면의 제1 여유폭을 외경(D)에 대해서 0.005D 이상 0.03D 이하의 범위로 구성한 경우에도 또한 홈 절삭시에 버의 발생이나 단부날(5a∼5d)의 제1 여유면과 피삭면과의 접촉을 방지할 수 있기 때문에 절삭속도나 이송속도를 높이더라도 양호한 절삭면 품질을 얻는다는 것은 용이하게 추측되어질 것이다.

상기의 실시형태에는 엔드밀(1)로서 스퀘어엔드밀을 보여주고 있으나, 스퀘어엔드밀로만 한정되지 않고 나선날을 외주날로 구비하는 엔드밀이라면 볼엔드밀이나 래디어스 엔드밀 등에 적용가능하다는 것은 용이하게 추측가능할 것이다.

또한 상기 실시형태에서 엔드밀(1)은 4매의 절삭날[외주날(4a∼4d) 및 단부날(5a∼5d)]을 갖는 것으로 하여 구성되어 있으나, 절삭날의 수가 4매 이외의 다수날 엔드밀로서 구성하는 것에 대하여는 용이하게 추측가능하다 할 것이다.

Claims (3)

1. 축심 주위로 회전되는 공구본체와, 그 공구본체의 축심주위로 나선상으로 요입형성된 복수의 나선홈과, 그 나선홈을 따라 형성되는 복수의 외주날과, 그 외주날에 연장형성되어 상기 공구본체의 바닥부에 형성되는 단부날을 구비한 엔드밀에 있어서,

   외주날의 제1 여유각은 0°를 넘고 약 3°이하의 범위로 되고,

   상기 외주날의 제1 여유폭은 외경(D)에 대하여 0.005D 이상 0.03D 이하의 범위로 되며,

   상기 복수의 외주날 각각의 나선각은 모두 거의 동일하게 구성됨과 아울러 35°이상 40°이하의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
2. 제1항에 있어서, 상기 나선홈 표면의 최대높이조도는 2㎛ 이하로 되는 것을 특징으로 하는 엔드밀.
3. 제2항에 있어서, 상기 단부날의 표면을 형성하는 개쉬를 구비하고, 그 개쉬 표면의 최대높이조도는 2㎛ 이하로 되는 것을 특징으로 하는 엔드밀.