KR20160050035A

KR20160050035A - 스틱 블레이드를 이용한 외주 절삭 공구

Info

Publication number: KR20160050035A
Application number: KR1020167006904A
Authority: KR
Inventors: 헤르만 요트 슈타트펠트; 벤자민 디 처치
Original assignee: 더 글리슨 웍스
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2016-05-10
Also published as: MX367826B; US20160175950A1; EP3041633A1; CN105517744A; CA2920743C; KR102227667B1; CN105517744B; JP2016529128A; EP3041633B1; WO2015034699A1; US10099300B2; CA2920743A1; MX2016002773A; JP6591982B2

Abstract

본 발명은 스틱 블레이드(6)가 있는 로우 프로파일 외주 커터(18)에 관한 것이다. 커터는 커터 바디(30), 및 모든 블레이드를 클램핑하는 플렉서블 클램핑 디스크(20)를 구비하고, 여기서 플렉서블 클램핑 디스크는 각각 적소에서 블레이드를 보유하도록 굴절 빔과 같은 역할을 하는 복수의 블레이드 클램핑 웹 윙(26)들을 제공하기 위하여 각각의 커팅 블레이드(6) 사이에 슬롯(24)을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 웹 윙(26)은 하나의 스틱 블레이드(6)를 커버하고, 각각의 웹 윙은 각각의 블레이드를 그 착좌 표면(44, 46)에 가압하는 2개의 접촉용 패드(36, 38)를 구비하고, 이로써 블레이드를 적소에 보유할 수 있다.

Description

스틱 블레이드를 이용한 외주 절삭 공구{PERIPHERAL CUTTING TOOL UTILIZING STICK BLADES}

본 출원은 2013년 9월 4일자로 출원된 미국 가출원 제61/873,477호의 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.

본 발명은 기어용 절삭 공구에 관한 것이고, 특히 스틱 타입 커팅 블레이드(cutting blade; 절삭 날)가 있는 외주 밀링 커터 및 스카이빙 커터에 관한 것이다.

외주 커터 헤드는 실린더형 베벨 기어의 기계가공 뿐만 아니라, 유니버설 압연기(universal mill)나 5축 공작 기계 상에서의 일반적인 밀링 작업을 위하여 사용되는 것으로 알려져 있다. 대부분의 외주 밀링 커터는, 보통 고속도강으로 만들어지고 원피스형으로 이루어진 솔리드 커터이다. 다른 외주 커터 디자인은 디스크 형상의 커터 헤드의 외부 직경을 따라 한쪽 측면이나 양쪽 측면 상의 포켓 속에 장착되거나 납땜되는 카바이드 삽입물(carbide insert)을 이용한다. 카바이드 삽입물에 있어서의 기반 재료는 보통 케이스 경화강이다. 디스크 형상의 커터 헤드의 원주방향 외부 표면 상에 장착되거나 납땜되는 카바이드 삽입물은 또한 일반적으로 사용되는 디자인이다.

그 원주 상에 삽입물을 가지고 있는 디스크 형상의 절삭 공구로 밀링시, 절삭 깊이는 커팅 에지의 반경방향 길이에 부분적으로 좌우될 수 있다. 표준 카바이드 삽입물이 보통 약 20 mm 미만의 커팅 에지 길이를 가질 가능성이 있기 때문에, 이러한 커터에서는 단일의 삽입물 보다 깊은 절삭 깊이(예컨대 20 mm 보다 깊음)를 허용하기 위하여 2개 이상의 삽입물을 어느 정도 중첩되게 반경방향으로 지그재그 배치하는 것이 일반적이다. 큰 절삭 깊이가 필요한 경우라면 절삭 깊이에 맞는 칩 폭을 필요로 하지 않고, 커팅 에지 뒤의 커터 프로파일이 충분한 로우 프로파일(low profile)을 가지고 이미 기계가공된 표면을 청소하는 경우라면, 몇몇 통로에서의 리세스, 노치 또는 톱니 슬롯으로 점진적으로 작업하는 것이 가능하다.

긴 커팅 에지로 깊게 절삭하기 위하여, 반경방향으로 배향되어 있는 스틱 블레이드를 이용하는 것이 가능하다. 커터 디스크의 외경에 대한 블레이드 팁으로부터의 스틱의 양 및 회전 축에 대한 커팅 에지의 각도에 따라, 즉시 이용가능한 카바이드 스틱 치수를 고려하여, 예컨대 50 mm 이상인 커팅 에지를 달성하는 것이 가능하다.

스틱 블레이드는 30배 내지 150배의 길이에 따라 재연마될 수 있다. 이 사실, 및 블레이드 프로파일의 연삭이 개별적으로 주문제작된 블레이드 각도를 실현할 수 있다는 사실은 스틱 블레이드 시스템을 외주 커터에서의 사용에 있어서 대체로 매우 매력적이게 한다. 그러나, 스틱 블레이드가 적어도 2개의 측면 사이에 단단히 클램핑되어야만 한다는 사실 때문에 스틱 블레이드에 관한 출원은 지금까지는 성공적이지 않았다. 스틱 블레이드 클램핑(clamping; 어떤 대상을 클램프 등과 같은 조임수단을 사용하여 조이는 기능이나 동작 또는 그 상태를 의미하고, 이와 상대적으로 '클램핑해제(unclamping)'는 어떤 대상이 조여진 상태를 해제하는 기능이나 동작 또는 그 상태를 의미하며, 이는 명세서 전체로 동일함)은 보통 클램프 블록과 클램프 스크루를 사용하여 스틱 블레이드를 클램핑하도록 제공되는, 스틱 블레이드를 둘러싸는 강성 블레이드 장착용 슬롯을 필요로 한다. 강성 주변부, 외주 커터 안에 있는 클램프 블록과 클램프 스크루는 커터 축의 방향으로 상당한 공간을 필요로 한다.

지금까지 현존하는 스틱 블레이드 외주 커터는 커터 헤드를 구비하는데, 커터 헤드는 커터의 전방 단부와 커팅 블레이드 사이의 축방향 영역에 상당한 양의 재료를 가지고 있다(머신 상에 위치결정되어 있는 커터를 향하는 것으로 관찰되는 바와 같음). 이러한 재료는 커터의 축방향 치수(즉 두께)를 증가시키고 커팅 블레이드의 축방향 이송량을 제한하는데, 이는 머신 구성요소와 커터의 전방 사이의 충돌을 피하기 위하여 축방향 이송량이 구속되어야 하기 때문이다. 추가적으로, 커팅 에지(노치, 리세스 또는 기어 톱니)의 길이 보다 큰 절삭 깊이는 커팅 블레이드의 앞쪽의 상당한 축방향 커터 치수 때문에 현존하는 외주 스틱 블레이드 커터로 실현될 수 없다.

본 발명은 스틱 블레이드가 있는 로우 프로파일 외주 커터에 관한 것이다. 커터는 커터 바디, 및 모든 블레이드를 클램핑하는 플렉스 디스크(flex disk; 여기서 '플렉스(flex)' 내지 '플렉서블(flexible)'이라는 용어는 '유연하여 잘 구부러지도록 가요성이 있는 것'을 의미하며, 이는 명세서 전체로 동일함)를 구비하고, 여기서 플렉스 디스크는 각각 블레이드를 적소에서 보유하도록 굴절 빔(deflection beam)과 같은 역할을 하는 복수의 블레이드 클램핑 웹 윙(web wing)들을 제공하기 위하여 각각의 블레이드 시트 사이에 복수의 슬롯을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 웹 윙은 하나의 스틱 블레이드를 커버한다. 바람직하게는, 플렉스 디스크 웹 윙 마다의 2개의 접촉용 패드는 블레이드를 적소에서 보유하도록 그 클램핑 표면 상의 각각의 블레이드를 가압한다.

도 1에는 스틱 블레이드가 있는 종래의 외주 커터 헤드가 나타나 있다.
도 2에는 본 발명의 슬림한 로우 프로파일 외주 커터의 3차원 도면이 나타나 있다.
도 3에는 로우 프로파일 외주 커터 위쪽의 평면도가 나타나 있다.
도 4에는 로우 프로파일 커터의 단면도가 나타나 있다.
도 5(a)에는 상부 클램핑 패드가 막 접촉하고 있는 투 포인트 클램핑 원리(two point clamping principal)가 나타나 있다.
도 5(b)에는 부분적으로 클램핑된 투 포인트 클램핑 원리가 나타나 있다.
도 5(c)에는 완전히 클램핑된 투 포인트 클램핑 원리가 나타나 있다.
도 6에는 그 착좌 표면과 플렉스 디스크 사이의 5각형의 블레이드 단면에 관한 단면도가 나타나 있다.
도 7에는 본 발명의 커팅 블레이드 클램핑해제 부재의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 8에는 본 발명의 커팅 블레이드 클램핑해제 부재의 다른 실시예가 도시되어 있다.
도 9에는 커터의 일 예시가 도시되어 있고, 여기서 커팅 블레이드의 면들은 커터의 대체로 앞쪽 방향으로 배향되어 있다.
도 10에는 커터의 일 예시가 도시되어 있고, 여기서 커팅 블레이드의 면들은 커터 바디에 대해 대체로 접선 방향으로 배향되어 있다

본 명세서에서 사용되는 "발명(invention, the invention)" 내지 "본 발명(the present invention)"이라는 용어는 아래의 특허청구범위와 명세서의 모든 과제에 대해 광범위하게 지칭하도록 의도되어 있다. 이러한 용어를 포함하는 표현들은 본 명세서에 기술된 과제를 제한하거나 아래의 특허청구범위의 사상이나 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 게다가, 본 명세서는 본 출원의 특정 부분, 단락, 표현이나 도면에서 청구범위에 의해 커버되는 과제를 기술하거나 제한하려고 한 것은 아니다. 본 발명의 과제는 아래의 모든 도면과 청구범위 및 전체 명세서를 참조하여 이해될 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 구성을 가질 수 있고, 여러 가지 방식으로 실시되거나 실행될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 표현과 용어는 설명하기 위한 것이지 제한하는 것으로 여겨져서는 안된다.

본 발명의 상세한 설명은 이어서 단지 예시로써 본 발명이 도시되어 있는 첨부의 도면을 참조하여 기술될 것이다. 도면에서 유사한 부재 또는 구성요소는 유사한 참조 번호로 지칭될 것이다.

본 명세서에서의 "포함하는(including)", "가지는(having)", "구비하는(comprising)" 및 그 변형예의 사용은 이하에서 나열되는 아이템들과 그 균등물 뿐만 아니라 추가 아이템을 포함하는 것을 의미한다. 도면 설명시 상부, 하부, 위쪽, 아래쪽, 뒤쪽, 바닥, 정상, 전방, 후방 등과 같은 방향에 대해 아래에 언급되어 있지만, (보통 보이는데로)편의상 도면에 대하여 언급되어 있다. 이러한 방향들은 어떤 형태로든 본 발명을 제한하거나 글자 그대로 받아들여지도록 의도된 것은 아니다. 추가로, "제 1", "제 2", "제 3" 등과 같은 용어는 본 명세서에서 설명하기 위하여 사용된 것이고, 중요도나 중요성을 지시하거나 암시하도록 의도된 것은 아니다.

도 1에는, 예컨대 미국특허 6,712,566에 개시되어 있는 바와 같이 공작 기계(미도시)의 스핀들에 제거가능하게 고정되는 종래의 외주 절삭 공구(2)가 나타나 있다. 절삭 공구(2)는 복수의 스틱 블레이드(6)가 있는 커터 헤드(4)를 구비한다. 클램프 블록(8)은 각각의 스틱 블레이드 위에 위치되어 있다. 도 1의 커터는 클램프 블록(8) 위에 톱 링(10)을 가지고, 클램프 스크루(12)가 합쳐져 있다. 클램프 블록(8), 톱 링(10) 및 클램프 스크루(12)의 배치는 상당한 커터 헤드 빌드 업(build-up)(B)을 커팅 블레이드의 축 방향 앞쪽으로 만들어 낸다. 커터의 중심을 향한 커팅 에지의 접선방향 연장선은 스틱 블레이드가 커터 외경 상의 슬롯을 빠져나가는 지점으로부터의 간격이 아니라 간섭이 발견된다.

본 발명은 도 2에 나타난 바와 같이 스틱 블레이드(6)("바 블레이드(bar blade)"로도 알려짐)가 있는 로우 프로파일 외주 커터(18)에 관한 것이다. 종래 기술에서와 같이 각각의 스틱 블레이드 마다 개별적인 클램프 블록 및/또는 클램프 스크루를 수용하는데 요구되는 큰 벽 두께를 피하기 위하여, 본 발명의 플렉서블 클램핑 디스크(20)(이하 플렉스 디스크라 함)는 커터 플렉스 디스크의 중심이나 그 둘레에서 하나 이상의 클램프 스크루(22)로 모든 블레이드(6)를 클램핑하도록 이용된다. 도 2에는 본 발명의 로우 프로파일 외주 커터의 3차원 도면이 나타나 있는데, 플렉스 디스크(20)는 커터 바디(30)의 내부 표면(33)이나 정상에 인접하여 위치되어 있고 커터(18)의 영역 내부의 커팅 블레이드(6)의 블레이드 생크(blade shank)를 커버하고 있다.

스틱 블레이드의 공차뿐만 아니라 커터 착좌 표면에서의 공차 범위 내의 개별적인 크기 변형예를 수용하도록, 도 3에는 커터(18)의 평면도가 나타나 있고, 여기서 본 발명의 플렉스 디스크(20)는 복수의 슬롯(24)을 구비한다. 플렉스 디스크(20)는, 각각 굴절 빔과 같은 역할을 하는 복수의 블레이드 클램핑 웹 윙(26)들을 제공하기 위하여 커터 바디(30)의 모든 블레이드 시트(48)(도 6)들 사이에 슬롯(24)이 위치되도록 위치결정된다. 환언하자면, 슬롯(24)은 착좌 표면과 연달아 있는 착좌 표면 사이에 존재한다. 조립된 커터에서, 슬롯(24)은 모든 커팅 블레이드(6) 사이에 위치될 것이다. 슬롯(24)은 플렉스 디스크(20)의 두께에 걸쳐 뻗어있고, 바람직하게는 등거리로 플렉스 디스크 주위에 이격되어 있다. 슬롯(24)은 플렉스 디스크(20)의 외주로부터 안쪽으로 뻗어있고, 대체로 플렉스 디스크의 반경의 약 50 퍼센트의 길이를 가진다. 슬롯(24)의 방향은 커팅 블레이드(6)의 배향과 커터 바디(30)의 착좌 표면(48)에 좌우된다.

커팅 블레이드(6)들 사이의 슬롯(24)들은 중심 스크루(22)(이 예시에서는 8개임)에 토크가 걸리는 경우 각각의 커팅 블레이드를 적소에서 각각 보유하는 개별적인 플렉서블 웹 윙(26)들을 제공한다. 각각의 웹 윙(26)은 바람직하게는 하나 이상의 착좌 표면을 가지고 있는 블레이드의 측면의 맞은편의 커팅 블레이드의 측면에 하나의 특정 스틱 블레이드(6)를 커버하는 것이 바람직하다. 그러나, 웹 윙(26)은 2개 이상의 커팅 블레이드를 커버하면서 클램핑하고, 이러한 경우 슬롯(24)의 개수와 포지션은 적절히 조정될 것이다. 도 4에는 로우 프로파일 커터(18)의 단면도가 나타나 있다. 바람직하게는, 각각의 디스크 윙(26)의 내부 표면 상의 2개의 접촉용 패드(36, 38)(도 5(a))는 클램핑 표면 상의 각각의 블레이드(6)를 적소로 가압한다. 그 대신, 하나의 접촉용 패드 또는 2개 이상의 접촉용 패드가 각각의 웹 윙(26) 상에서 이용될 수 있다. 잭 스크루(31)는 외부 표면(35)으로부터 내부 표면(33) 쪽으로 뻗어있는데, 이 도면에서는 후퇴되어 있다.

도 4와 도 5(a)에 나타나 있는 바와 같이, 플렉스 디스크(20)의 중심 허브(28)는, 디스크가 블레이드(6)를 보유하도록 적소에 놓이는 경우 커터 헤드 바디(30) 상의 위치 표면(32)에 접촉하지 않는 정도의 길이를 가진다. 허브 벽 안에 위치결정되어 있는 스크루(22)는, 커터 바디(30) 상의 위치 표면(32)과 허브(28)의 면(34) 사이의 초기 갭(

h)이 0으로 줄어들도록 토크가 걸려야만 한다(즉 조여져야만 한다).

h는 2개의 구성요소(

h₁,

h₂)로 이루어진다. 각각의 웹 윙(26)의 내부면은 바람직하게는 커팅 블레이드(6)들을 클램핑하는 역할을 하는 2개의 클램핑 내지 접촉용 패드(36, 38)(도 5(a))를 가진다. 스틱 블레이드(6)의 커팅 에지에 더 가까운 접촉용 패드(36)는 플렉스 디스크(20)가 커터 바디 상의 적소에 놓이는 경우 처음 접촉한다. 이 커터 조립 단계에서, 제 2 접촉용 패드(38)(커팅 에지의 맞은편에 있는 블레이드의 단부에 더 가까움)는

d인 블레이드 클램핑 표면에 대한 갭을 가지고, 커터 바디(30) 상의 위치 면(32)과 하부 허브 면(34) 사이의 갭은

h이다. 클램핑 스크루(22)(도 5(a)에는 미도시)에는 토크가 걸리지 않는다. 허브 스크루(22)에 토크가 걸림에 따라, 갭(

d)은 이와 동시에 닫힐 것이고 하부 허브 면(34)과 위치 표면(32) 사이의 갭은

h로부터

h-

h₁=

h₂로 줄어들 것이다. 바람직하게는, 플렉스 디스크(20)는 완전 경화강 스프링(through-hardened spring steel)과 같은 선형 탄성 재료로 제조된다. 도 5(b)에 나타나 있는 바와 같이 상부 패드(36)의 접촉력이 소정의 양(예컨대 9000N)까지 증대되도록

d가 제로로 되는 갭 감소는 결정된다.

도 5b에는 하부 클램핑 패드(38)가 힘을 가하지 않고도 블레이드(6)의 클램핑 표면에 막 접촉하도록 부분적으로 토크가 걸리는 투 포인트 클램핑 원리가 나타나 있다. 부분적인 토킹(torqueing; 힘이 작용하여 토크가 걸리는 동작이나 그 상태를 말하며, 이는 명세서 전체로 동일함)에 기인한 탄성 굴절은 상부 클램핑 패드(36)에 클램핑 힘(F₁)(이 예시에서는 9000N임)을 만들어 낸다. 커터 바디(30) 상의 위치 면(32)과 하부 허브 면(34) 사이의 갭은 이제

h₂이다.

도 5(c)에 나타나 있는 바와 같이, 허브 스크루 토킹의 지속은 커터 바디(30) 상의 위치 면(32)과 하부 허브 면(34) 사이의 갭(

h₂)을 닫을 것이다. 갭(

h₂)은 플렉스 디스크 재료의 선형 탄성 특성이 하부 접촉용 패드(38)에서의 추가적인 클램핑 힘(예컨대 4500N)을 증대시킬 수 있도록 결정된다. 블레이드 클램핑 동작의 제 2 부분은

d인 초기 갭 결정으로 보정될 수 있는 작은 범위까지 상부 패드(36)의 클램핑 힘에 영향을 미칠 수 있다. 플렉스 디스크(20) 내의 허브 스크루(22)들에는, 예컨대 크로스 패턴(cross pattern)을 적용하여 순차로 함께 토크가 걸리는 것이 바람직하다. 토킹 순서가 적용되는 동안, 갭(

h)은 상부 패드(36) 상의 제 1 클램핑 힘 및 하부 패드(38) 상의 제 2 클램핑 힘과 상관없이 한 단계로 닫힌다.

도 5(c)에는 플렉스 디스크(20)의 허브(28) 내의 클램핑 스크루(22)가 안으로 완전히 나사고정되면서 특정 값의 토크가 걸린 후의 투 포인트 클램핑 원리가 나타나 있다. 커터 바디(30) 상의 위치 면(32)과 하부 허브 면(34) 사이의 갭은 이제

h=0이 된다. 추가적인 탄성 굴절은 힘(F₂)(이 예시에서는 4500N)을 발생시킨다. 클램핑 패드(36, 38)들 사이의 굴절 및 하부 허브 면(34)과 하부 클램핑 패드(38) 사이의 굴절의 교차 영향은 고려되어야만 한다. 플렉스 디스크(22)의 디자인은 상부 클램핑 패드(36)에서의 접촉력을 그 초기 값으로 유지하도록 최적화될 것이다. 갭(

h)이 닫히는 시점에 상부 클램핑 패드(36)가 원하는 힘을 전개하도록 갭(

d)을 증가시키거나 감소시키는 것도 가능하다. 또한, 허브 디스크(28) 안의 클램핑 스크루(22)에 토크가 걸린 후 갭(

h)이 닫히는 시점에 하부 클램핑 패드(38)에 원하는 클램핑 힘을 보장하도록 갭(

h)은 최적화될 수 있다.

처음에는 커팅 블레이드(6)를 커터 바디(30) 안의 각각의 슬롯들 안에 놓는 것, 클램프 스크루(22)가 커터 바디(30) 안의 대응하는 탭가공된 구멍과 정렬되도록 플렉스 디스크(20)를 적소에 위치결정하는 것, 및 스크루(22)를 꽉 조여지도록 회전만시키는 것이 가능하다. 이 상태에서, 커팅 블레이드를 미리 정해진 포지션으로 길이 방향(즉 커팅 블레이드 축 방향)으로 미끄럼이동시키는 것과, 모든 블레이드의 팁들이 커터 중심에 대해 동일한 거리를 가지는 것을 보장하는 것이 가능하다. 스틱 블레이드(6)의 축방향 위치 후에, 허브 스크루(22)는 특정 토크로 토크가 걸릴 수 있다. 이는 갭(

h)을 닫고, 커팅 작업중 커터(18)의 사용 동안 느슨해지고 있는 클램프 스크루(22)를 고정시킬 것이다. 예시로서, 9 인치(228.6 mm)의 직경을 가지는 커터는 다음과 같은 갭 치수와 굴절, 즉

d=0.75 mm,

h₁=0.80 mm,

h₂=0.12 mm,

h=0.92 mm을 가질 것이다.

커터의 조립(커터 "형성(building)"으로도 알려짐) 동안, 스틱 블레이드(6)는 축 방향으로 조금 이동하는 경향이 있을 수 있다. 이러한 이동은 반경방향 커터 런아웃 또는 팁 런아웃으로 알려진 상태를 초래할 것이다. 커터 형성의 마지막 단계는 커터의 조절단계(trueing)를 포함하도록 되어 있을 수 있다. 반경방향 블레이드 팁 위치가 측정된 후에, 커팅 블레이드는 트루잉(truing)으로 불리는 수정되는 포지션으로 축방향으로 조금 움직여야만 한다. 종래의 외주 스틱 블레이드에서, 각각의 블레이드는 하나 또는 2개의 클램프 스크루로 고정된다. 이는 하나의(또는 아마 양쪽 모든) 클램프 스크루를 느슨하게 하는 것과, 다른 블레이드들 중 어느 것에도 영향을 미치지 않으면서 개별적인 블레이드를 그 수정된 포지션으로 미끄럼이동시키는 것을 허용한다. 본 발명의 플렉스 디스크(20)에 의해 클램핑되는 다른 블레이드들 중 임의의 것을 클램핑하도록 고정상태에 영향을 미치지 않고 행해지는 단일의 블레이드의 반경방향 재위치결정은 플렉스 디스크 허브 스크루(22)들 중 하나 이상을 느슨하게 하면서는 가능하지 않다. 하나의 허브 스크루가 느슨해지는 경우라면, 블레이드(6)들 중 어느 것도 축방향 움직임을 허용하도록 자유롭지 않을 것이다. 몇몇 인접한 허브 스크루(22)들이 느슨해지는 경우라면, 몇몇 블레이드는 자유로울 수 있을 것이고, 심지어 클램핑 패드의 이완에 의해 일부 작은 움직임만 겪을 것이다.

본 발명은 커터 바디(30)의 후방에 위치되어 있는 잭 스크루(31)(도 4)를 이용하여 커팅 블레이드를 클램핑해제함으로써 위 단점을 극복한다. 각각의 잭 스크루(31)는, 클램핑 웹 윙(26)이 스틱 블레이드(6)보다 넓되 웹 윙(26)과 잭 스크루(31)의 팁 사이의 단단하면서도 한정된 접촉을 위하여 충분한 표면적을 제공하는 위치에서 클램핑 웹(26)에 마주하여 블레이드와 나란하게 배향된다. 개별적인 블레이드(6)를 축방향으로 조금 또는 많이 움직이기 위하여(심지어 개별적인 블레이드를 다른 블레이드와 교체하기 위하여), 잭 스크루에는 특정 블레이드를 느슨하게 하기에 충분한 토크가 후방으로부터 걸린다. 이때 블레이드는 원하는 포지션으로 자유롭게 움직이게 될 수 있고, 잭 스크루는 특정 블레이드를 원하는 포지션으로 단단히 다시 클램핑할 수 있도록 풀린다.

본 발명의 커터 바디는 본 발명의 플렉스 디스크와 합체되도록 설계되고, 클램핑해제 원리는 커터 헤드의 중심을 향하는 커팅 에지의 연장선 뒤에 간격을 가지도록 로우 프로파일 외주 커터 헤드를 만들어 내는 문제점을 해결한다. 본 발명의 커터(18)는 한 종류의 블레이드들(예컨대 도 5(b)에 나타나 있는 바와 같이 커터의 정상면(7) 위에만 있거나 바닥면(9)에만 있거나 양쪽 면(7, 9)에 있는 커팅 에지들)과 함께 설치되거나, 대체 블레이드 배치(예컨대 정상면(7) 상의 커팅 에지가 있는 하나의 블레이드와 바닥면(9) 상의 커팅 에지가 있는 다음의 블레이드 등등)와 함께 설치될 수 있다. 상술된 커팅 블레이드에 있어서, 팁 에지(11)의 일부나 전부도 절단하기 위하여 사용될 수 있다. 대체 블레이드의 경우, 커팅 에지 접선(40, 42)(예컨대 도 5(b) 참조)이 대체로 커터의 중심을 향하여 뻗어있고 커팅 에지의 길이 보다 깊은 밀링 노치들이나 슬롯들을 고려하도록 커터 바디(30)(후방면 또는 바닥면에 있음)와 플렉스 디스크(20)(정상면 또는 전방면에 있음)를 청소하는 것이 중요하다.

도 6에는 도 10의 커터로부터의 커팅 블레이드(6)의 단면이 나타나 있는데, 여기서 커팅 블레이드(6)는 사변형이 아닌 형상의 블레이드 단면을 가진다. 커팅 블레이드(6)는 커터 바디(30) 안의 블레이드 장착용 슬롯(48)의 착좌 표면(44, 46)에 기대어 그리고 플렉스 디스크 웹 윙(26)의 바닥 표면에 기대어 위치결정된다. 이 배치가 적극적인 착좌 원리 때문에 최적의 블레이드 착좌 상태를 제공하더라도, 본 발명 또한 직사각형이나 정사각형 단면을 가지는 스틱 블레이드들, 결과적으로는 커터 바디(30) 안의 상보적인 형상의 블레이드 장착용 슬롯들을 이용하는 클램핑 원리와 로우 프로파일 커터가 고려되어 있다. 추가적으로, 각각의 웹 윙(26)의 바닥면 또는 내부면은 블레이드 착좌 표면(37)도 포함할 수 있다.

커터 바디(30)와 플렉스 디스크(20)는 그 내부에 위치결정되어 있는 커팅 블레이드의 배향 방향이 커터(18)의 축(T)을 가로지르거나 가로지르지 않도록 형성될 수 있다. 커팅 블레이드는 커팅 에지의 칩 제거 동작을 최적화하는 것 및/또는 보다 자유롭게 블레이드 전방 면을 연삭하는 것을 위하여 공구 축을 가로지르지 않도록 배향될 수 있다. 커팅 블레이드는 회전 축에 수직인 것이 바람직하지 않는데(예컨대 도 4 참조), 이로써 회전 커터 축에 대한 커팅 블레이드의 수직 배향도 본 발명이 고려하고 있지만 블레이드 팁을 커터 전방 면 앞에 위치시킨다. 수직이 아닌 상태의 위치결정은 특정 커팅 동작을 허용하고, 도 1에 있는 종래 기술의 커터로 일어날 수 있는 커터 앞에서의 간섭을 제거한다. 블레이드 슬롯 경사는 상술된 바와 같이 블레이드 클램핑 표면과 원뿔형 클램프 디스크 웹 윙(26) 사이의 부정합을 초래할 수 있다(도 6). 이는 블레이드면들이 커터 축과 일직선인 경우라면 일어날 수 있다. 블레이드의 착좌 표면들은 원뿔형 플렉스 디스크 웹 윙(26)과 커터 바디(30)의 블레이드 착좌 표면(44, 46) 사이에서 가장 잘 들어맞는 곳을 찾기 위하여 약간 경사질 수 있다. 도 6에 나타나 있는 예시에서, 플렉스 디스크 웹 윙(26)의 바닥 표면은 커팅 블레이드(6)와의 최적의 클램핑 접촉을 제공하기 위해서 적합한 각도로 된 톱니형상부(serration)들을 포함할 수 있다.

도 7과 도 8에는 플렉서블 웹 윙(26)들을 클램핑해제하기 위하여 삽입가능하고 제거가능한 클램핑해제 디바이스(50)를 구비한 본 발명의 추가 부재가 나타나 있다. 디바이스(50)는 허브 디스크(28)의 중앙 개구(56) 속으로 삽입가능한 중앙 단차 실린더 형상부(54)를 가지고 있는 바디(52)를 구비한다. 바디(52)는 실린더 형상부(54)로부터 반경방향 바깥쪽으로 뻗어있는 플랜지부(58)를 더 포함한다. 플랜지부(58)는 적합하게 배향되어 있는 하나 이상의 나사산 개구(60)를 구비하는 것이 바람직하고, 이로써 나사산 스크루(62)와 같은 수단이 플렉스 디스크(20)의 웹 윙(26) 안의 보어(64)와 들어맞아 맞물리도록 통과할 수 있다. 웹 윙(26)과 맞물리는 경우라면, 스크루(62)나 너트(66)의 회전은 웹 윙(26)을 커팅 블레이드(6)로부터 멀리 들어올리고, 이로써 블레이드의 축방향 조정 또는 심지어 교체를 위한 블레이드의 제거를 허용할 수 있다. 디바이스(50)는 원하는 웹 윙(26) 위에 위치결정하기 위하여 하나의 개구를 가질 수 있고, 복수의 개구(예컨대 플렉스 디스크(20) 상의 웹 윙(26)들과 동일한 개수임)를 가질 수 있다. 미사용시, 디바이스(50)는 중앙 개구(56)로부터 제거된다.

커팅 블레이드(6)의 전방 면은 도 9와 도 10에 나타나 있는 바와 같이 상이한 방향으로 배향될 수 있다. 도 9에는 커터(18)와 플렉스 디스크(20)의 대체로 앞쪽 방향으로(즉 대체로 축(T)의 방향으로) 배향되어 있는 각각의 전방 면(72)을 가지고 있는(그리고 커팅 에지 및/또는 간격 에지와 결합되는) 커팅 블레이드(6)가 나타나 있다. 이러한 타입의 커터는, 예컨대 황삭 및 마감 스카이빙 공정을 포함하는 스카이빙(skiving)으로 기어를 생산하기 위한 공정들에 적합하다. 스카이빙의 대략의 힘 방향은 도 6에 F_S로 나타나 있다. 힘(F_S)은 바람직하게는 커팅 블레이드(6)를 모든 착좌 표면(44, 46) 속으로 가압한다. 커터 바디(30) 안의 블레이드 장착용 슬롯(48)의 배향 및/또는 힘 방향에 따라, F_S는 바람직한 착좌 표면들에 대해 대칭일 수 있다.

도 10에서, 커팅 블레이드(6)의 전방 면(66)(그리고 커팅 에지 및/또는 간격 에지와 결합됨)은 커터 바디(30)와 플렉스 디스크(20)에 대하여 대체로 접선 방향으로 배향된다. 이러한 타입의 커터들은, 예컨대 밀링으로 기어를 생산하는 공정들에 적합하다. 밀링의 대략의 힘 방향은 도 6에 F_M으로 나타나 있다. 힘(F_M)은 바람직하게는 더 급경사인 착좌 표면(46)에 기대어 커팅 블레이드(6)를 가압한다.

도 9와 도 10의 커터에서, 4면이 형성되거나 사변형이 아닌 커팅 블레이드가 이용될 수 있다. 사변형이 아닌 커팅 블레이드에 있어서, 커팅 블레이드의 전방 면들의 배향의 방향과 무관하게, 도 6에 나타나 있는 바와 같이 커터 바디(30) 안에 각진 착좌 표면들(44, 46)(즉 서로에 대하여 수직이 아닌 상태임)을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 착좌 표면들은 절삭 공정 동안 커터의 안정성을 강화한다.

본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 기술되어 있지만, 본 발명이 그 특정사항으로 제한되지 않는다는 것은 이해되어야 한다. 본 발명은 첨부의 특허청구범위의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 과제가 관련되어 있는 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 수 있는 수정을 포함하는 것으로 의도되어 있다.

Claims

하나 이상의 커팅 블레이드가 그 안에 위치결정가능한 절삭 공구를 위한 플렉서블 클램핑 디스크로서, 상기 플렉서블 클램핑 디스크는 축을 중심으로 회전가능하고,
외부 표면, 내부 표면, 외주부와 중심부; 및
클램핑 디스크 주위에 이격되어 있고 상기 외주부로부터 안쪽으로 뻗어있는 복수의 슬롯;
을 구비하고,
상기 클램핑 디스크는 상기 중심부를 통해 뻗어있는 회전축을 중심으로 회전가능하고,
상기 복수의 슬롯은 복수의 클램핑 웹 윙들을 구획하고 단일의 클램핑 웹 윙은 2개의 연달아 있는 슬롯들 사이에 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 1 항에 있어서,
상기 중심부 주위에 이격되어 있는 클램핑 스크루들을 위한 하나 이상의 개구들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 1 항에 있어서,
각각의 웹 윙의 내부 표면은 하나 이상의 접촉용 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 1 항에 있어서,
각각의 상기 슬롯은 클램핑 디스크의 반경의 약 50 퍼센트와 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 1 항에 있어서,
각각의 웹 윙의 내부 표면은 커팅 블레이드 착좌 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 1 항에 있어서,
각각의 웹 윙은 단일의 커팅 블레이드를 클램프할 수 있는 크기와 배향을 가지는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 1 항에 있어서,
커터 바디와 합체되는 클램핑 디스크로서, 클램핑 디스크의 내부 표면은 커터 바디의 내부 표면을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 7 항에 있어서,
상기 커터 바디는 소정의 배향으로 내부 표면에 배치되는 적어도 하나의 커팅 블레이드 착좌 표면을 구비하고, 상기 클램핑 디스크의 상기 슬롯들은 동일한 배향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 착좌 표면에 위치결정되고 상기 클램핑 디스크에 의해 클램핑되는 적어도 하나의 커팅 블레이드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 9 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 커팅 블레이드는 전방 면을 포함하고, 상기 전방 면은 상기 클램핑 디스크의 상기 외부 표면으로부터 바깥쪽을 향하는 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 9 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 커팅 블레이드는 전방 면을 포함하고, 상기 전방 면은 상기 클램핑 디스크의 상기 외부 표면에 대하여 대체로 접선방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 8 항에 있어서,
상기 커터 바디의 상기 적어도 하나의 착좌 표면은 서로에 대하여 수직이 아닌 상태로 배향되는 한 쌍의 각진 착좌 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 9 항에 있어서,
각각의 웹 윙의 내부 표면은 2개의 접촉용 패드를 포함하고, 각각의 웹 윙은 클램핑 동안 굴절될 수 있고, 이로써 상기 2개의 접촉용 패드는 상기 적어도 하나의 커팅 블레이드와 순차적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 13 항에 있어서,
상기 커팅 블레이드는 상기 회전축의 방향으로 클램핑 디스크로부터 멀리 향하고 있는 외부 표면을 포함하고, 상기 웹 윙의 외부 표면의 일 부분은 상기 2개의 접촉용 패드들 사이에 위치되고, 이로써 상기 커팅 블레이드의 상기 외부 표면에 대한 접선은 상기 웹 윙의 상기 부분과 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.
제 7 항에 있어서,
상기 커터 바디는 각각의 웹 윙과 정렬되어 있을 뿐만 아니라 각각의 웹 윙과 접촉하면서 움직일 수 있는 잭 스크루를 포함하고, 이로써 커팅 블레이드의 움직임을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 클램핑 디스크.