KR100299470B1 - 비틀린칩면을갖는절삭삽입체 - Google Patents

Abstract

칩 형성 기계 가공 공구용 절삭 삽입체에는 칩 각도 또는 경사각이 절삭 깊이의 증가와 함께 증가하는 칩면이 형성된다. 이러한 방식으로, 절삭날은 작업 부하가 최대인 작업 절삭 삽입체 코너에 근접할수록 강도가 더 커진다. 이와 동시에, 특정 작업 부하가 작아지는 지점에서 경사각은 증가하고 절삭력은 절삭 깊이 증가에 따라 감소한다.

Description

[발명의 명칭]

비틀린 칩면을 갖는 절삭 삽입체

[본 발명의 배경 및 요약]

본 발명은 칩 형성 기계 가공 공구(chip forming machining tool), 특히 정면 밀링 커터(face miller) 등의 밀링 커터용 절삭 삽입체(cutting insert)에 관한 것이다. 절삭 삽입체는 양호하게는 삽입체 성형 분말의 성형 가압 및 소결에 의해 생산된다. 절삭 삽입체는 상부 칩면(chip surface)과, 기계 가공 공구의 협동하는 바닥 지지면과 접촉하여 위치되도록 된 하부 평탄 바닥면과, 상부 칩면과 바닥면 사이에서 연장된 적어도 3개의 측면을 포함한다. 상기 측면들 중 적어도 하나는 절삭날을 구성하는 모서리를 따라 상부 칩면과 인접한다.

이러한 삽입체는 직접 가압 방법에 의해 대량으로 생산되는데, 상기 직접 가압 중에, 초경 합금(cemented carbide) 분말은 먼저 사용 목적에 적합한 가압 공구에 의해 소정의 형태로 성형되고 나서 1000℃ 보다 높은 온도로 오븐 내에서 소결함으로써 최종적인 강도가 주어진다. 가압 작업은 수년간 복잡화되어 왔으며, 오늘날에는 잘 정립되어서 상기 가압 공정은 칩 형성면에 인접하여 절삭날을 성형하는 양호한 가능성과, 가능한 보강 챔퍼(chamfer)와, 고정밀도의 여유면을 제공한다. 더구나, 소결 중에 발생하는 후속의 수축조차도 가압 공구 치수 결정을 위한 계산에 포함될 수 있다.

오늘날의 절삭 기하학적 형태는 더욱 더 예리한 경사각, 즉 더욱 더 큰 양의 경사각(positive rake angle)으로의 추세이다. 주지된 바와 같이, 이러한 것은 양의 절삭 기하학적 형태가 유지된 상태에서, 몇 가지 이점, 즉 작은 절삭력 및 이에 의한 낮은 에너지 소비와, 고도의 치수 정밀도를 위하여 양호하게 형성된 절삭날과, 여유각의 선택시 보다 큰 선택의 자유 등을 제공한다. 본질적으로, 결점은 절삭날 각도가 더욱 더 예리하게 되어 취약하게 된다는 것이며, 이러한 것은 특히, 큰 이송 및/또는 큰 절삭 깊이 등의 큰 작업 부하에서 절삭날에서의 치핑(chipping)을 야기할 수 있다. 통상의 인덱스 가능한 삽입체에서 가장 많이 노출되는 부분은 절삭날 단부, 즉 공작물과 접촉하는 삽입체의 코너(corner)이다. 따라서, 삽입체의 코너의 단부 또는 이에 바로 근접한 부분은 치핑 또는 파단 등의 마모를 가장 받기 쉽다. 결과적으로, 절삭날 코너가 큰 작업 하중에 견딜 수 있도록, 그리고 이와 동시에 가능한 한 작은 절삭력을 얻기 위하여 가능한 한 양의 절삭 기하학적 형태를 유지할 수 있도록 절삭날 코너를 보강하는 것이 바람직하다. 특히, 절삭날의 대부분이 공작물과 접촉하게 되는 절삭 깊이가 큰 경우에, 절삭력은 절삭 깊이의 증가와 함께 증가하므로 가능한 한 양인 칩 각도가 바람직하다. 절삭 깊이가 작은 경우에, 통상의 밀링 기계는 통상적으로 충분한 효과를 발휘한다.

본 발명은, 외관상으로는 양립할 수 없는 것 같지만 강한 절삭 코너 부분 및 가능한 한 양인 칩 각도라는 상기 2가지 조건을 의외의 예기치 못한 방식으로 만족시킨다. 이러한 결과는 경사각이 절삭 깊이의 증가와 함께 증가하는 방식으로 나선형으로 비틀린 형태를 갖는 칩면을 설계함으로써 성취되었다.

본 발명에 따른 칩 형성 기계 가공 공구용 절삭 삽입체에는 칩 각도 또는 경사각이 절삭 깊이의 증가와 함께 증가하는 칩면이 형성된다. 이러한 방식으로, 절삭날은 작업 부하가 최대가 되는 작업 절삭 삽입체 코너에 근접할수록 강도가 더 커진다. 이와 동시에, 특정 부하가 보다 작아지는 지점에서 경사각은 증가하고 절삭력은 절삭 깊이의 증가에 따라 감소한다.

절삭날은 따라 비틀린 칩면을 갖는 인덱스 가능 절삭 삽입체 그 자체는 이미 공지되어 있는바, 예컨대 유럽 특허 공개 제239 045호 및 제392 730호를 참조하기 바란다. 그러나, 상기 공보에는 칩면이 본 발명에 대해 정반대 방식으로 비틀린 삽입체가 기재되어 있는데, 즉 상기 공보에서 절삭 삽입체 코너에 최근접한 경사각은 최대의 양의 칩 각도를 가지며, 반면에 "최대 절삭 깊이"에서는 상기 공보는 최소의 양의 경사각을 기재하고 있다.

결과적으로, 이러한 공지의 삽입체들은 본 발명이 제거하려고 하는 2가지 결점에 의해 손상된다. 한편으로는 공지의 삽입체는 절삭 코너 부분이 취약해지고, 다른 한편으로는 특정 절삭력이 절삭 깊이의 증가와 함께 증가한다. 더욱이, 상기 2개의 유럽 특허 공개 공보에는 절삭날 각도를 일정하게 유지하기 위해 여유면이 나선으로 형성되어야 한다는 특징이 기재되어 있다. 이러한 일정 각도 자체가, 여유각이 삽입체의 양의 축방향 경사로 공작물과 관련하여 일정하게 유지될 수 있다는 이점을 수반한다 할지라도, 이러한 종래 기술은 측면이 평탄 바닥면과 관련하여 직각이거나 일정한 둔각으로 약간 경사진 인덱스 가능 삽입체와 비교하여, 절삭날이 더욱 취약해진다는 결점을 초래한다.

본 발명에 따른 삽입체는 기계 가공이 어려운 재료뿐만 아니라 많은 공동을 갖는 공작물, 예컨대 항공 산업에서의 알루미늄-기본 형체의 경우에도 놀랍게 적용될 수 있다는 것이 입증되었다. 삽입체는 탄소 함량이 낮은 강철에서도 버링(burring)의 어떠한 가능성도 없이 유리하게 사용되었다. 유리한 양의 절삭 기하학적 형태로 인해, 본 발명에 따른 삽입체는 취약한 밀링 기계와 관련해서도 성공적으로 사용되었다.

[도면의 간단한 설명]

제한하려는 것이 아니라 예시하기 위하여, 본 발명을 첨부 도면에 도시된 양호한 실시예와 관련하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면에서 동일 부재는 동일 참조 부호로 나타나 있다.

제1도는 본 발명에 따른 절삭 삽입체의 사시도이다.

제2도는 본 발명에 따른 삽입체의 평면도이다.

제3a도, 제3b도 및 제3c도는 각각 제2도의 선 Ⅰ-Ⅰ, Ⅱ-Ⅱ 및 Ⅲ-Ⅲ을 따른 횡단면도이다.

[양호한 실시예의 상세한 설명]

제1도 및 제2도를 참조하면, 인덱스 가능 절삭 삽입체(1)는 직사각형(제1도) 또는 마름모꼴(제2도)의 기본 형태를 갖는다. 삽입체는 평탄 상부면(2)과, 상부면(2)과 적당하게 평면으로 평행인 평탄 바닥면을 포함한다. 상부면과 바닥면 사이에서, 측면(3)이 절삭 삽입체의 길이가 긴 쪽을 따라 연장되고, 측면(6, 6')이 절삭 삽입체의 길이가 짧은 쪽을 따라 연장된다. 절삭 삽입체 코너에는 매끄럽고 둥글게 된 측부(4)가 마련된다. 측면(6, 6')들과 둥근 측부(4) 사이에서 평탄면(5)이 연장된다.

측면(3, 5, 6)은 대체로 평탄하다. 상부면(2) 및 바닥면에 대한 측면의 경사는 본 발명의 필수적인 특징을 구성하지 않는다. 그러나, 공지 기술에 따르면 측면은 상부면(2)과 직각 또는 적당한 여유를 제공할 목적으로 예각을 형성한다. 결과적으로, 측면과 상부면(2) 사이의 각도는 65°와 90°, 양호하게는 75°와 85°사이에서 가변될 수 있다.

측면(3, 4, 5, 6)의 상부 모서리들과 평탄 상부면(2) 사이에서는 칩면(7, 8, 9, 10)(제2도에서는 7', 8', 9', 10')이 각각 연장된다. 제1도 및 제2도에 따르면, 칩면은 상부면(2)의 경계선으로부터 절삭날(12, 13, 14)뿐만 아니라 모서리(15)까지 상부면(2)의 평면 위로 상승되어 있다. 절삭날(12)은 주절삭날을 구성하고, 절삭날(13)은 코너 절삭날을, 그리고 절삭날(14)은 부절삭날 또는 평삭 절삭날을 구성한다. 절삭날(14)은 공작물 표면을 생성하는 역할을 하고, 주절삭날의 역할은 공작물로부터 칩을 절단하는 것이다. 부절삭날(14)과 모서리(15)의 연장선 사이의 각도는 본 발명의 필수적인 특징은 아니지만, 적당하게는 0.5°내지 20°이고, 양호하게는 1°내지 10°이다.

본 발명에 따르면, 칩면(7, 7')은 작업 절삭 삽입체 코너로부터 시작하여 반시계 방향으로 나선형으로 비틀려 있다. 제3a도, 제3b도 및 제3c도를 참조하면, 칩면(7, 7')의 경사각은 절삭 삽입체 코너로부터 거리가 증가함에 따라 증가한다. 삽입체 코너 부근의 경사각(A)은 적당하게는 5°내지 35°이고, 코너들 사이의 중간의 각도(B)는 양호하게는 10°내지 40°이며, 삽입체 코너로부터 가장 먼 지점의 각도(C)는 15°내지 45°이다. 이러한 각도 모두는 각도 A < 각도 B < 각도 C 라는 조건을 받는다. 양호하게는, A < B < C 라면, A는 5°내지 15°이고, B는 10°내지 20°이며, C는 15°내지 25°이다.

칩면(10)은 칩면으로서 주로 사용되지 않으므로 칩면(10)의 경사는 본 발명에 대해서 임계 조건이 되지 않는다. 그러나, 삽입체는 정사각형의 기본 형태를 취할수도 있어, 모서리(15)도 절삭날(12)과 유사하게 주절삭날로서 사용되고, 2개의 상기 절삭날은 정사각형 형태로 동일한 길이를 갖는다. 정사각형 삽입체 실시예에 따라, 칩면(10)을 대체하는 칩면에는 양호하게는 칩면(7, 7')과 유사하게 나선형으로 비틀린 구조가 마련된다.

수평면을 향한 칩면(8, 9)의 경사는 본 발명의 필수적인 특징은 아니다. 그러나, 칩면(8, 9)의 경사는 칩면(7, 7')의 인접 부분의 경사를 초과하여서는 안된다.

본 발명에 따른 삽입체에는 나사, 로킹 핀 등과 같은 적절한 클램핑 수단을 삽입하기 위한 중앙 관통 구멍(11)이 적당하게 마련된다.

도시된 실시예에 따르면, 주절삭날은 완전히 직선이다. 그러나, 삽입체의 양의 축방향 경사를 보상하여 밀링 가공된 표면의 완전한 평평도를 양호하게 보장하기 위하여, 주절삭날은 약간 외측을 향한 곡선형으로 될 수도 있다.

원리, 양호한 실시예 및 작업 모드가 앞서 본 명세서에서 설명되었다. 그러나, 본 발명의 정신 및 범주 내에 속하는 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 보호받고자 하는 발명은 첨부된 특허 청구의 범위에서 한정된다.

Claims (5)

1. 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체에 있어서, 상부면(2)과, 기계 가공 공구의 협동하는 지지면과 접촉하여 위치되도록 된 하부 평탄 바닥면과, 상부면과 바닥면 사이에서 연장된 적어도 3개의 측면을 포함하며, 상기 측면들 중 적어도 하나의 측면은 주절삭날(12)을 형성하는 모서리를 따라 상부면과 인접하고, 상기 주절삭날을 따라 주절삭날에 인접하여 연장된 상부면의 부분은 나선형으로 비틀린 칩면(7, 7')을 포함하며, 칩면의 경사각은 절삭 깊이의 증가와 함께 증가하고, 상기 절삭 삽입체는 공작물 상에 표면을 형성하는 부절삭날(14)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부면(2)은 평탄 중앙면 및 평탄 중앙면 둘레의 칩면들을 포함하고, 상기 칩면들은 중앙면의 평면 위로 상승되어 있으며, 상기 칩면들 중 적어도 하나의 칩면은 나선형으로 비틀린 칩면인 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
3. 제2항에 있어서, 경사각은 절삭 삽입체 코너의 최근방에서 최소 5 이고, 절삭 삽입체 코너로부터 가장 먼 지점에서 최대 45 인 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 측면(3)은 평탄한 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
5. 제1항에 있어서, 절삭 삽입체는 삽입체 성형 재료의 성형 가압 및 소결된 분말로 제조된 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.