KR100290497B1 - 인접해있는리세스를갖고있는나선형으로비틀린릴리이프면을갖고있는절삭삽입체 - Google Patents

Abstract

절삭 삽입체는 상부 측면 또는 칩 면, 하부 면, 및 이들 두 면들 사이로 연장하는 측면들을 구비한다. 하나 이상의 측면에는 제1의 가능하게는 나선형으로 비틀린 릴리이프 면 및 이 제1 릴리이프 면 아래의 제2 릴리이프 면이 마련된다. 이들 두 릴리이프 면들 사이에는 리세스가 마련된다. 이러한 리세스 덕분에, 절삭 날의 바로 근처에서의 모든 연마가 피해진다. 또한, 리세스를 제공함으로써, 제1 릴리이프 면이 나선형으로 비틀려 있는 경우에조차 밀링 커터 본체에 삽입체를 정확히 위치시킬 수 있게 만들어진다.

Description

[발명의 명칭]

인접해 있는 리세스를 갖고 있는 나선형으로 비틀린 릴리이프 면을 갖고 있는 절삭 삽입체

[도면의 간단한 설명]

이제, 본 발명을, 양호한 실시예를 도시하고 동일 부재들에 대해서는 동일 참조 부호로서 표시한 첨부 도면들을 참조하여, 제한이 아닌 설명을 위하여 보다 상세히 기술한다.

제1도는 측면에 리세스가 없이, 나선형으로 비틀린 클리어런스 또는 릴리이프 면을 갖춘 삽입체를 도시한 도면이다.

제2도는 본 발명에 따른 삽입체의 위로부터의 사시도이다.

제3도는 본 발명에 따른 삽입체의 평면도이다.

제4도는 제3도의 선 I-I에 따른 삽입체의 단면도이다.

제5도는 본 발명에 따른 투명하게 도시된 삽입체를 갖춘 절삭 삽입체 포켓을 도시한 도면이다.

[발명의 배경 및 요약]

본 발명은 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체에 관한 것이다. 절삭 삽입체는 삽입체 성형 분말의 성형 프레싱 및 소결에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 삽입체는 상부 칩 면, 가공 공구의 협동하는 하부 지지면과 접촉 상태로 위치되도록 된 평탄한 하부 면, 및 이들 면들 사이에서 연장하는 하나 이상의 측면을 구비한다. 측면은 공구의 하나 이상의 측면 접촉면에 대해 배치되도록 되어 있고, 일반적으로 상부 칩 면에 대해 예각으로 그리고 하부 면에 대해 둔각으로 경사져 있다. 칩 면과 측면 사이의 전이선(transition line)을 따라 절삭날이 형성되고, 이 절삭날에 인접하게 클리어런스 면(clearance surface)이 마련된다.

그러한 삽입체는 우선 초경합금 형성 분말을 그 목적에 적합한 프레싱(pressing) 공구에서 바람직한 형태로 만든 다음, 1000℃보다 높은 온도로 오븐 내에서 소결함으로써 최종 강도를 부여하는 직접 프레싱 방법에 의해 더욱 많이 제조된다. 프레싱 작업은 수년에 걸쳐서 복잡화되어 왔고, 오늘날에는 공정이 칩 형성면들에 인접하게 절삭날을 성형하고, 높은 정확도로 챔퍼(chamfer)들 및 클리어런스 면들을 보강할 수 있는 우수한 가능성을 제공하도록 잘 규격화되어 있다. 또한, 소결 중에 발생하는 수축까지도 프레스 공구 치수 설정을 위한 산정 수치에 포함되어 있다.

오늘날의 절삭 기하학은 더욱 더 양(positive)의 절삭 기하학을 향해 가는 경향, 즉 절삭 삽입체 칩 면과 가공된 면의 기준 평면 사이의 각이 더욱 더 커지는 경향이 있다. 삽입체 기하학의 이러한 발전 근거는 작은 절삭력 및 낮은 에너지 소비율, 높은 치수 정밀도를 위해 잘 규정된 절삭날뿐만 아니라, 양의 절삭 기하학을 유지하면서 클리어런스 각을 선정할 때의 큰 관용도와 같은 이점들이 얻어지게 한다는 것이다. 실제로, 칩 면의 양성도(positivity)를 위한 한계는 초경합금 공구의 강도에 의해 설정되는 데, 그 이유는 절삭날 각도가 더욱 더 예리해져서 약해질수록, 칩 면은 더욱 더 양으로 되기 때문이다.

또한, 양의 경사각들은 밀링 커터 본체의 절삭 삽입체의 축방향 경사도가 가능한 한 양으로 되어야 함을 필요로 한다. 그러나, 밀링 커터 본체의 경사각들을 증가시키는 데 따른 결점은 클리어런스 또는 릴리이프(relief) 각들이 절삭 깊이가 증가함에 따라 감소한다는 점이다. 예컨대, 정방형 기본 형태를 갖고 1.5cm의 측면 길이를 가지며 직경 50cm의 밀링 본체에서 7°의 양의 축방향 경사로 장착된 인덱싱 가능한 삽입체들은 10°의 절삭 삽입체 모서리에서의 클리어런스 각을 갖는 반면에, 최대 절삭 깊이에서의 대응 클리어런스 각은 7°이다. 만일 동일한 삽입체가 동일한 밀링 본체에서 더 기울어져 있다면, 예컨대 17°의 양의 축방향 각을 이루고 있다면, 최대 절삭 깊이에서의 클리어런스 각은 단지 0.7°로 감소한다. 이러한 감소된 각도는 만족스러운 클리어런스 각도가 적어도 약 7°이어야 한다는 사실과 비교되어야 한다. 이러한 불편함은 작은 커터 본체 직경부들에서 더욱 강조된다.

충분한 클리어런스가 모든 절삭 가공에서 결정적인 역할을 하는 것으로 달해 기술 분야의 숙련된 자들에게 알려져 있다. 절삭날 아래의 불충분한 자유 틈새에 의한 부적합한 클리어런스는 삽입체 상의 플랭크 마모의 가속화된 증가 및 허용불가능한 진동들을 야기시킨다. 또한, 삽입체의 절삭날의 치핑(chipping), 파손, 파열이 발생할 수 있다. 밀링 커터 본체에서의 삽입체들의 양의 경사도에서 충분한 클리어런스를 제공하려는 목적으로, 절삭날 아래의 나선형으로 비틀린 클리어런스면의 프레싱 가공이 제안되었다. 이러한 방식으로, 삽입체가 밀링 본체에서 기울어진다는 사실에도 불구하고, 작업편을 향해 거의 일정한 클리어런스가 유지된다.

그러나, 비틀린 클리어런스의 결점은 절삭날 다음의 비틀린 클리어런스 면과 비틀린 클리어런스 면 아래의 평탄한 제2 클리어런스 면의 조합이 이들 두 클리어런스 면들 사이의 전이 또는 파단선을 형성하는 데, 이는 직선이 아니고 절삭날과 평행하지 않으며 만곡되어 있다. 이러한 만곡된 파단선으로 인해, 비틀린 클리어런스 면들의 폭은 절삭 깊이가 증가함에 따라 증가하게 된다(제1도 참조). 두 클리어런스 면들 사이의 이러한 만곡된 파단선은 삽입체의 축방향 및 반경방향 위치 설정을 위해 밀링 커터 본체의 절삭 삽입체 포켓의 접촉점들 또는 면들이 위치되어야 하는 곳을 결정할 때 문제점을 발생시킨다.

게다가, 소정 종류의 가공, 예컨대 소정 모드의 면 밀링의 경우, 형태 및 치수 정밀도에 대한 요구 사항들은 최근 몇 년 동안에 더욱 엄격해졌다. 특히, 양의 절삭날들은 작은 공구 이송률에서 만족스러운 기능을 보장하도록 아주 높은 치수정확도를 필요로 한다. 지금까지, 정확도에 대한 이러한 요구 사항들은 각각의 절삭날에 인접해 있는 각각의 면이 소결 후의 단계에서 사후 연마됨을 의미하는 소위, 윤곽 연마(contour grinding)에 의해 수행되어 왔다. 그러나, 그러한 윤곽 연마의 심각한 결점은 그러한 연마가 통상 최종 소결 후에 가능한 한 빨리 이루어지는, 표면 경화 층의 블라스팅(blasting), 챔퍼링(chamfering) 또는 도금(deposition)과 같은 표면 처리 후에, 절삭 삽입체의 미소 기하학적 형태, 즉 절삭 삽입체들의 절삭날 형성 부분들의 표면 구조에 있어서의 변화들을 야기시킨다. 이러한 방식으로, 음의 보강 챔퍼들을 일으키는 폭, 절삭날로부터 칩 형성 면들까지의 거리뿐만 아니라 클리어런스 면의 폭을 변경시킬 수 있다. 예컨대, 원래는 프레싱된 나선형으로 비틀린 형태를 갖는 클리어런스 면은 전체적으로 또는 부분적으로 연마되어 버리게 된다. 실제로, 이들 변화들은 삽입체의 칩 성형 능력 및 칩 성형 기능을 저하시키게 되고, 삽입체의 강도 및 공구 수면을 감소시키게 된다.

그러므로, 본 발명의 제1 목적은 절삭날들의 바로 근처에서의 어떠한 형태의 연마 또는 다른 처리 공정도 피하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 클리어런스 면이 연마되지 않음에도 불구하고, 삽입체 포켓에서의 절삭 삽입체의 축방향 및 반경방향 접촉점들의 정확한 위치 설정을 가능하게 하는 것이다.

양호한 실시예에 있어서, 본 발명의 다른 목적은 나선형으로 비틀린 릴리이프 또는 클리어런스 면의 경우에도, 삽입체 포켓에서의 절삭 삽입체의 축방향 및 반경방향 접촉점들의 정확한 위치 설정을 가능하게 하는 것이다.

본 발명에 따라, 이들 및 다른 목적들이 실현된다. 본 발명에 따르면, 절삭날들의 바로 근처에서의 어떠한 형태의 연마 또는 다른 처리 과정도 피해진다. 특히, 측면들에 리세스를 제공함으로써, 클리어런스 또는 릴리이프 면의 폭이, 나선형으로 비틀린 경우에도 거의 일정해진다. 게다가, 클리어런스 면은 그 아래에 놓인 평탄한 측면의 연마에 의한 어떤 방식으로의 영향도 받지 않고, 그에 따라 절삭 삽입체의 축방향 및 반경방향 위치 설정시에 높은 치수 정확도를 가능하게 하도록 소정의 요구되는 방식으로 성형될 수 있다.

본 발명의 부가적인 이점은 접촉 높이에 영향을 주지 않고 평탄한 측면에 대해 다른 클리어런스들을 선택할 때 큰 정도의 자유도가 가능해질 수 있다는 점이다. 또한, 다른 이점은 비작동 절삭날들 및 그들의 인접한 클리어런스 면들이 삽입체 포켓의 측면 지지면들에 대해 프레싱되지 않는다는 점이다. 그러므로, 비작동 위치에서 이들 면들에 대한 손상 위험이 존재하지 않는다.

또한, 본 발명에 따르면, 절삭날에 인접해 있는 클리어런스 면, 소위 제1 클리어런스 또는 릴리이프 면은 나선형으로 비틀려 있는 것이 바람직하다. 이러한 비틀림은, 밀링 커터 본체에서의 절삭 삽입체의 양의 경사에도 불구하고, 클리어런스 각을 거의 일정하게 유지하는 추가의 이점을 제공한다. 그러나, 제1 릴리이프 역시 완전히 평탄할 수 있고, 예컨대, 5° 내지 25°, 양호하게는 5° 내지 15°의 클리어런스 각을 가질 수 있다.

[양호한 실시예에 대한 상세한 설명]

제1도를 참조하면, 표준 삽입체(1')에는 절삭 깊이가 증가하는 방향으로 클리어런스를 증가시킴으로써 나선형으로 비틀리는 비표준 클리어런스 또는 릴리이프면(3')이 마련된다. 릴리이프 면(3')은 평탄한 제2 릴리이프 면(2')에 인접해 있다. 릴리이프 면(3')의 비틀린 형상 때문에, 두 릴리이프 면(2',3')들 사이에는 만곡된 파단선(4')이 형성된다. 파단선(4')의 곡률은 제2 릴리이프 면(2')의 클리어런스 각 및 연마를 고려하여 변화된다. 곡률의 변화는 (도시되지 않은) 밀링 기계의 삽입체 포켓의 축방향 및 반경방향의 접촉 지점들이 위치되어야 하는 곳의 결정에 대한 상술한 문제점들을 야기시키거나 악화시킨다.

제2도 내지 제4도는 정방형 기본 형상을 갖는 본 발명에 따른 인덱싱 가능한 절삭 삽입체(1)를 도시하고 있다. 또한, 다른 일반적인 형상들도 본 발명 내에서 고려된다.

삽입체는 상부측 면 또는 칩 면(10) 및 칩 면(10)과 사실상 평행한 평면인 평탄한 하측 또는 하부 면(12)을 구비한다. 정방형 기본 형태에 있어서, 네 개의 유사한 측면들은 칩 면(10)과 하부 면(12) 사이로 연장한다. 본 발명에 따르면, 측면들은 절삭 깊이가 증가하는 방향으로 클리어런스를 증가시키는 방식으로 나선형으로 비틀린 것이 바람직한 제1 릴리이프 또는 클리어런스 면(3)을 구비한다. 예컨대, 작동 절삭 모서리에 가장 근접한 클리어런스 각은 0° 내지 30°, 양호하게는 0° 내지 10°일수 있고, 최대 절삭 깊이에서의 각도는 10° 내지 40°, 양호하게는 10° 내지 20°이다. 밀링 기계에서 삽입체의 음의 축방향 경사로 인해, 클리어런스 면(3)은 반대 방향으로 비틀릴 수 있고, 비틀리는 각도는 전술한 것과 동일한 정도의 각도일 수 있다.

측면들은 제2 릴리이프 면(2)과 이러한 두 릴리이프 면들 사이에 위치한 리세스(13, 제4도)를 더 포함한다. 리세스는 하나의 절삭 모서리로부터 다음 절삭 모서리까지 전체 측면 길이를 따라 연장하는 것이 양호하다. 리세스는, 양호한 실시예의 경우, 삽입체의 상부 및 하부 면(10,12)들과 사실상 수직인 면(4)에 의해, 그리고 상부 및 하부 면들과 사실상 평행한 면(14)에 의해 한정된다.

클리어런스 면(제4도, 3)의 높이(B)는 절삭 삽입체의 전체 두께의 8% 내지 20%로 구성되는 것이 적절하다. 실제로, 클리어런스 면(3)의 최소 높이는 삽입체를 형성하기 위해 사용된 초경합금의 강도에 의해 결정된다. 평탄한 면(4)의 높이(제4도의 C)는 절삭 삽입체의 전체 두께의 30% 내지 50% 사이로 구성하는 것이 적절하다. 평탄한 면(4)의 높이와 제2 클리어런스 면(2)의 릴리이프 각을 결정하는 기준은 클리어런스 면(3)을 잠식하지 않고, 이들이 함께 클리어런스 면(2)에 대해 소정의 연마 허용도(A)제공하는 것이다.

면(3,10,14)들에 의해 한정된 돌출부를 보강할 목적으로, 리세스(13)에는 면(4,14)들 사이의 파단선을 따라 적절한 라운딩 또는 필렛이 제공될 수 있다.

당연히, 연마 작업은 시간 및 에너지를 필요로 하는 사항이다. 시간 및 에너지 소비를 최소화하기 위해, 삽입체의 측면들에는 성형 프레싱 작업과 관련한 양호하게는 중앙에 위치한 제2 리세스(5, 제2도)가 형성될 수 있다. 이러한 제2 리세스(5)는 삽입체의 각 측면 상의 연마 면(2)을 두 부분의 면들로 분할한다. 실제로 측면을 따른 제2 리세스(5)의 길이는 연마 하부면(12)의 전체 길이의 25% 내지 35%까지의 양으로 허용될 수 있다.

리세스(13)는 접촉 면들을 형성하도록 측면(2)들의 연마를 가능하게 하고, 주 절삭날(6) 및 제2 절삭날(7)에 인접한 면(3,8)들은 성형 프레싱 및 소결 후에 원상태와 동일한 상태로 본래대로 유지된다. 이러한 공정은 아주 높은 치수 정확도의 도달을 보장한다. 그러므로, 삽입체 포켓의 접촉점들 및 정반대로 대향한 절삭날 사이의 거리 측정의 허용 오차들이 1 내지 20㎛, 양호하게는 1 내지 10㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 이들 결과들은 일 지지면의 두 접촉점들 또는 접촉면(16,17)들 및 다른 측면 지지면의 접촉면(18)이 도시되어 있는 제5도에 가장 잘 도시되어 있다. 밀링 기계의 밀링 본체의 하부 지지면은 참조 부호 15를 갖는다. 제1도의 만곡된 파단선(4')이 상승하고 있지 않기 때문에, 지지면(16,17,18)들은 절삭 삽입체 측면(2)들의 대응하는 평탄한 면 부분들에 접촉하도록 전체 범위에 걸쳐서 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 삽입체에는 나사, 체결 핀 등과 같은 적절한 클램핑 수단의 삽입을 위해, 중앙에 위치한 관통 구멍(11)이 마련되는 것이 바람직하다.

물론, 본 발명은 도면에 도시되어 기술한 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명을 특별히 개시한 정방형 형상과는 다른 다각형 기본 형상을 갖는 삽입체들, 예컨대, 삼각형, 사방형, 장사방형 또는 장방형 삽입체들에 적용할 수 있다. 원주방향 리세스를 갖는 원형 삽입체들을 제조하는 것도 가능하다. 게다가, 칩 면은 매우 상당히 다양화될 수 있다. 예컨대, 칩 면에는 양의 칩 면, 칩 브레이커들, 딤플들, 릿지들, 범프들 등과 같이, 그 자체로 공지된 기하학적 형상들이 마련될 수 있다.

작업 예에 따르면, 주 절삭날은 완전히 직선이다. 그러나, 또한 양의 축방향 경사를 보상하기 위해 그리고 밀링 가공 면의 완전한 평면성을 보장하기 위해 약간 외측으로 만곡될 수 있다.

지금가지, 본 발명의 원리, 양호한 실시예 및 작동 모드를 기술하였다. 그러나, 보호를 받고자 하는 발명은 개시한 실시예에 제한되지 않는다. 본 명세서에 첨부한 청구의 범위의 정신 및 범주를 벗어남이 없이 변형 및 수정들이 이루어질 수 있다.

Claims (18)

1. 상부 칩 면(10)과, 가공 공구의 협동하는 지지면관 접촉하게 위치되도록 된 평탄한 하부면(12)과, 상부 면 및 하부 면 사이에서 연장하고 적어도 일부분이 가공 공구의 하나 이상의 협동하는 측면 지지면과 접촉하는 위치되도록 되어 있고 칩 면(10)에 대해 예각으로 그리고 하부 면(12)에 대해 둔각으로 경사져 있는 하나 이상의 측면과, 상부 칩 면과 상기 하나 이상의 측면 사이의 전이선을 따라 형성된 절삭날(6)과, 절삭날에 인접한 상기 하나 이상의 측면에 제공된 제1 릴리이프면(3)과, 상기 제1 릴리이프 면(3) 아래에 제공된 제2 릴리이프 면(2)과, 상기 제1 릴리이프 면과 제2 릴리이프 면 사이의 상기 하나 이상의 측면의 하나의 절삭 모서리로부터 다음 절삭 모서리까지의 전체 측면 길이를 따라 연장하는 리세스(13)를 구비하고, 상기 제2 릴리이프 면의 평면은 절삭 삽입체의 측면의 중간 지점 상의일지점으로부터 볼 때 제1 릴리이프 면(3)의 평면과 절삭날 모두의 외측에 놓이는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
2. 제1항에 있어서, 제2릴리이프 면은 평탄한 면인 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
3. 제1항에 있어서, 제2릴리이프 면은 연마되는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
4. 제1항에 있어서, 리세스는 삽입체를 성형한 후에 연마되는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
5. 제1항에 있어서, 리세스는 절삭날을 형성하는 측면의 전체 길이를 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
6. 제1항에 있어서, 리세스는 제2 릴리이프 면의 평면의 내측에 위치한 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
7. 제1항에 있어서, 삽입체는 삼각형, 사방형, 장사방형, 정방형, 장방형 또는 원형 형상으로부터 선택된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
8. 제1항에 있어서, 절삭 삽입체는 상기 제2 릴리이프 면에 형성된 제2 리세스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
9. 제1항에 있어서, 제1 릴리이프 면은 나선형으로 비틀려 있는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
10. 제1항에 있어서, 리세스는 하부 면에 평행하고 제1 릴리이프 면에 인접하게 위치한 제1 면과, 상기 제1면과 제2 릴리이프 면 사이에 위치하고 하부면에 수직으로 위치한 제2면을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
11. 제8항에 있어서, 제2 리세스는 리세스로부터 하부 면까지 연장하는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
12. 제8항에 있어서, 제2 리세스는 해당 하단부의 길이의 25% 내지 35%까지 연장하는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
13. 제1항에 있어서, 제1 릴리이프 면은 절삭 깊이가 증가하는 방향으로 클리어런스를 증가시키도록 나선형으로 비틀려 있는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
14. 제1항에 있어서, 상부 및 하부 면들의 평면들은 평행하고, 리세스는 상부 및 하부 면들에 수직인 제1 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
15. 제14항에 있어서, 리세스는 상부 및 하부 면들의 평면에 평행한 면을 갖고 있는 제2 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
16. 제1항에 있어서, 삽입체는 삽입체 제조 분말의 프레스 성형 및 소결에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
17. 제1항에 있어서, 제1 릴리이프 면은 삽입체의 두께의 8% 내지 20%로 연장하는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.
18. 제4항에 있어서, 리세스는 상기 리세스의 연마가 상기 절삭날 또는 상기 제1 릴리이프 면에 영향을 주지 않도록 절삭날로부터 변위되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 성형 가공 공구, 특히 밀링 커터를 위한 절삭 삽입체.