KR100299471B1 - 비틀린릴리이프면을갖는절삭삽입체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부면 또는 칩면과, 바닥변과, 상부면 및 바닥면 사이로 연장되는 측면들을 갖는, 바람직하게는 밀링 커터용 절삭 삽입체에 관한 것이다. 측면들 중 적어도 하나는 절삭날에 인접한 릴리프면을 갖고, 릴리프면은 릴리프 또는 여유각이 절삭 깊이의 증가에 따라 감소하도록 절삭날을 따라 나선형으로 비틀려있다. 이 배열은 밀링 커터 몸체에서 절삭 삽입체가 음의 경사를 가질 때에도 절삭날을 따른 동일하게 큰 여유를 얻는 것을 가능하게 한다.

Description

비틀린 릴리이프면을 갖는 절삭 삽입체 {CUTTING INSERT WITH TWISTED RELIEF SURFACE}

절삭 삽입체는 삽입체 성형 분말의 성형 가압 및 소결에 의해 생산된다. 절삭 삽입체는 상부 칩면(chip surface)과, 기계 가공 공구의 협동하는 바닥 지지면과 접촉하여 위치될 수 있는 하부 평탄 바닥면과, 상부 칩면과 바닥면 사이에서 연장된 적어도 3개의 측면을 포함한다. 상기 측면들 중 적어도 하나는 절삭날을 형성하는 선을 따라 상기 칩면과 인접한다.

이러한 절삭 삽입체는 직접 가압 방법에 의해 대량으로 생산되는데, 상기 직접 가압 중에, 초경 합금(cemented carbide) 형성 분말은 먼저 적합한 가압 공구에 의해 소정의 형태로 성형된 뒤 1000 ℃ 보다 높은 온도로 오븐 내에서 소결함으로써 최종적인 강도를 갖는다. 가압 작업은 수년간 복잡화되어 왔으며, 오늘날에는 잘 정립되어서 상기 가압 공정은 칩 형성면에 인접하여 절삭날을 성형하고 모따기면과 여유면을 고정밀도로 보강할 수 있다. 더구나, 소결 중에 발생하는 수축조자도 가압 공구 치수 결정에 고려될 수 있다.

오늘날의 절삭 기하학적 형태는 보다 큰 양의 각(positive angle), 즉 삽입체의 칩면 또는 경사면과 기계 가공된 면의 법선과의 보다 큰 각도로의 추세이다. 상기의 기하학 형태를 갖는 이유는 양의 절삭 기하학적 형태가 유지되는 상태에서, 몇 가지 이점, 즉 작은 절삭력 및 이에 의한 낮은 에너지 소비와, 고도의 치수 정밀도를 위하여 양호하게 형성된 절삭날과, 릴리이프각의 선택시 보다 큰 선택의 자유 등을 제공한다. 실제 칩면의 각도의 양의 값의 한계는 초경 합금의 강도에 의해 결정되고, 이는 칩면의 각도가 더 양의 값이 될수록 모서리 각도가 예리해져 약해지기 때문이다.

작업편에 대한 유효 경사각은 양으로 유지되더라도, 몇몇의 경우에서는 밀링커터 몸체의 절삭 삽입체의 음의 축 경사가 유리할 수 있다. 이 배열은 특히 자동차 산업의 경우의 주철의 가공의 경우에 종종 있으나, 강의 기계 가공에도 유리할 수 있다. 음의 축방향 경사 각도가 작은 직경의 엔드밀(end mill)에 주로 사용된다. 음의 경사각은 8개까지의 절삭날을 갖는 절삭 삽입체를 얻을 수 있게 한다. 경사의 크기는 15°까지일 수 있다.

또한, 상기 여유는 모든 절삭 가공 작업에서 결정적인 역할을 한다. 작업편과 관련된 충분한 자유 공간을 보장하기 위해서는, 절삭 방향으로의 절삭날 뒤의 릴리이프면의 여유의 너무 큰 부분이 작업편과 접촉하는 것이 허용되지 않는다. 불충분한 여유는 높은 정도의 면 마멸 및 진동과, 절삭날의 치핑 및 파손이 신속하게 일어나게 한다.

음의 경사는 평탄 릴리이프면의 여유가 절삭 깊이의 증가에 따라 증가되게 한다. 따라서, 진동 문제는 런인(run in)되기 이전, 즉 최외각 절삭날의 소정의 초기 마멸이 되기 전의 예리한(90°까지의) 새 절삭날에서 발생한다. 그러므로 통상적으로 기계 조작자는 새로운 절삭날을 연마하여 지지면을 증가시키고 작업 시작시 진동 경향을 낮춘다.

본 발명은 칩 형성 기계 가공 공구(chip forming machining tool), 특히 밀링 커터용 절삭 삽입체(cutting insert)에 관한 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 절삭 삽입체의 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 삽입체의 평면도.

제3a도, 제3b도 및 제3c도는 각각 제2도의 선 Ⅰ-Ⅰ, Ⅱ-Ⅱ 및 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절취한 횡단면도.

본 발명의 제1 목적은 밀링 커터 몸체의 절삭 삽입체의 음의 축방향 경사에서 상이한 절삭 깊이들에서 여유가 최적의 수준으로 조정될 수 있는 방식으로 절삭 삽입체의 릴리이프면을 형성하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 밀링 커터 몸체의 절삭 삽입체의 음의 축방향 경사에서 절삭날을 따라 사실상 동일한 여유를 유지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 완전히 새로운 절삭날로 가공 개시할 때의 초기 진동 경향을 줄이거나 제거하는 것이다.

이들 및 다른 목적들은 증가하는 절삭 깊이에 따라 여유 또는 (릴리이프 각)이 감소하도록 나선형으로 비틀린 릴리이프면을 2개의 절삭 모서리들 사이에 제공함으로써 달성된다.

비틀린 릴리이프면들을 갖는 인덱스 가능 절삭 삽입체 그 자체는 이미 공지 되어 있는바, 예컨대 유럽 특허 공개 제239 045호 및 제392 730호를 참조하기 바란다. 그러나, 상기 공보에 기재된 삽입체의 릴리이프면이 본 발명에서와는 정반대 방식으로 비틀린 삽입체가 기재되어 있는데, 즉 상기 공보에서, 비틀림은 증가하는 절삭 깊이에 따라 여유가 증가하게 한다. 그러므로 공지 기술의 이들 배열은 밀링커터 몸체에 축방향으로 음으로 경사지게 배열될 수 있는 삽입체를 제공하는 데는 전혀 적합하지 않다. 또한, 더욱이 이 공지된 절삭 삽입체들은 전체 주 절삭날을 따라 기본적으로 일정한 날의 각도를 형성하기 위해 나선형으로 비틀린 칩면을 갖고 있다. 그러나 그 형태는 날의 각도를 감소시키는데 불편하며, 이는 절삭날의 치핑 또는 파손을 일으킬 수 있다.

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.

도1를 참조하면, 인덱스 가능 절삭 삽입체(1)는 직사각형 또는 마름모꼴의 기본 형태를 갖는다. 평면(5)와 표면(6) 사이의 각도는 적절하게는 160°와 179.5°사이이다. 상기 삽입체는 사실상 평탄한 칩면 또는 상부면(11)과, 상부면(11)과 평행한 평면인 바닥면과, 상부면 및 바닥면 사이로 연장되는 측면 또는 릴리이프면(2, 3, 5, 6)을 포함한다. 본 발명에 따른 비틀린 릴리이프면(3)은 상향으로 주 절삭날(8)에 인접하고, 하향으로 중단선(7)을 따라 하부 릴리이프면(2)에 인접한다. 릴리이프면(3)의 비틀린 형상 때문에 소정의 곡률이 중단선에 부여될 수 있다.

작동 절단 모서리(4)가 부드럽게 라운드되고 한 방향으로는 주 절삭날(8)에 연결되고, 다른 방향으로는 제2 절삭날(9)에 연결된다. 이같이 알려진 방식으로 주 절삭날(8)은 작업편으로부터 칩을 절단해내고, 제2 절삭날(9)은 작업편에 새 평면을 형성한다. 날(10)은 실제로는 절삭 기능이 없다.

절삭 삽입체가 밀링 커터 몸체에 얼마나 경사지게 배열되는 가에 따라 주 릴리이프면(3)은 상이한 각도로 비틀릴 수 있다. 도3a에 의하면, 작동 절삭 모서리에 가장 가까운 릴리이프 또는 여유각은 0°일 수 있다. 그러나 이 각도는 10°까지, 바람직하게는 5°까지일 수 있다. 주 절삭날의 중간에서 음의 릴리이프각은 5°내지 15°사이일 수 있다(도3b 참조). 최대 절삭 깊이에서 음의 릴리이프 또는 여유각은 15°내지 20°사이일 수 있다(도3c 참조).

이와 달리, 작동 절삭날에 가장 가까운 릴리이프각은 양의 값일 수 있다. 즉, 릴리이프면(3)은 상부면(11)과 예각을 형성한다. 기본적인 것은 발명의 개념이 준수된다는 것이다. 즉, 절삭 깊이가 증가함에 따라 여유각이 줄어든다는 것이다. 그러므로 작동 절삭 모서리에 가장 가까운 릴리이프 또는 여유각이 +15°의 값을 가지면, 이는 최대 절삭 깊이에서 약 0°의 값으로 감소될 수 있다. 적절하게는 10°내지 20°사이, 바람직하게는 12°내지 18°사이의 전체 비틀림이 릴리이프면(3)의 길이를 따라 형성된다.

상부면(11)의 형상은 본 발명의 필수적 특성을 구성하지 않는다. 바람직하게는 경사각은 주 절삭날의 전체 또는 적어도 대부분을 따라 사실상 일정하다. 절단력을 감소시키기 위해 상부면에는 절삭날을 따라 딤플(dimple) 또는 리세스가 형성될 수 있다. 이같은 리세스의 존재는 날의 각도를 딤플 또는 리세스에서 감소하게 하므로 릴리이프면(3)은 여전히 도3a 내지 도3c에 따라 작동 절삭 모서리 근처에서 상부면(11) 및 릴리이프면(3) 사이의 예각에 의해 절삭날을 더 약화시키지 않는 목적으로 형성되어야 한다.

본 발명의 수정예에 의하면, 비틀린 릴리이프면(3)은 또한 절삭날을 따라 사실상 일정한 폭으로 형성될 수 있다. 그러므로 이경우 중단선(7)은 절삭날(8)에 평행하다. 그러나 이 기하학적 형태를 달성하기 위해 제2 릴리이프면(2)은 릴리이프면(3)의 비틀림 방향에 반대인 비틀림 방향을 갖는 나선형으로 비틀린 형상으로 형성되어야한다.

바람직하게는 본 발명에 따른 삽입체에는 중심 관통 구멍(12)이 스크류, 로킹 핀등의 적절한 클램핑 수단의 삽입을 위해 제공된다.

물론, 본 발명은 도면에 도시되고 전술한 실시예에만 제한되지 않는다. 그러므로, 본 발명을 직사각형 또는 마름모꼴이 아닌 다른 다각형, 예를 들어 정사각형, 장사방향 또는 삼각형 삽입체에 적용하는 것이 또한 가능하다. 더욱이 유의할 것은 삽입체가 각 측면에 반드시 2개의 릴리이프면들을 가질 필요는 없다는 것이다. 그러므로 본 발명에 따른 경사진 릴리이프면은 상부면(11)로부터 바닥면까지 전체 측면을 덮을 수 있다.

칩면 또는 경사면(11)에는 공지된 다른 칩 브레이킹 장치, 예를 들어 리지(ridge), 범프(bump), 딤플 또는 다른 리세스 등이 제공될 수 있다.

전술한 실시예에 의하면 주 절삭날은 전 길이에서 직선이다. 그러나 이는 외측으로 약간 곡선이 되어 밀링 머시인의 삽입체의 음의 축방향 경사를 보상하고 밀링가공된 면의 완전한 평면성을 보장할 수 있다.

본 발명의 원리, 바람직한 실시예 및 작동 모드가 설명되었다. 그러나 보호 받고자 하는 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않으며 첨부된 청구범위에 의해 제한된다. 그러므로 변형 및 변화는 청구범위의 범주에 포함될 수 있다.

Claims (8)

1. 상부 칩면과, 기계 가공 공구의 협동하는 지지면과 접촉하여 위치되도록 된 하부 평탄 바닥면과, 상부 칩면과 바닥면 사이에서 연장된 적어도 3개의 측면을 포함하며, 상기 측면들 중 적어도 하나는 절삭날을 형성하는 선을 따라 칩면과 인접하고, 상기 적어도 한 측면은 여유각을 형성하도록 절삭날에 인접한 릴리이프면을 갖고, 상기 릴리이프면은 여유각이 절삭 깊이의 증가에 따라 감소하도록 나선형으로 비틀린 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구, 특히 밀링 커터용 절삭 삽입체.
2. 제1항에 있어서, 상기 릴리이프면의 전체 비틀림이 10°내지 20°사이인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
3. 제1항에 있어서, 상기 릴리이프면의 아래에 배열된 제2 릴리이프면을 더 포함하고, 상기 2개의 릴리이프면들은 중단선을 따라 만나는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
4. 제3항에 있어서, 상기 중단선은 직선인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
5. 제3항에 있어서, 상기 중단선은 곡선인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
6. 제2항에 있어서, 상기 절삭날에는 리세스들이 구비되고, 이 리세스들에 인접하여 양의 경사면들이 구비되는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
7. 제1항에 있어서, 상기 삽입체는 삽입체 성형 분말을 성형 가압 및 소결함으로써 생산되는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
8. 제1항에 있어서, 절삭날의 경사각은 절삭날의 적어도 대부분을 따라 일정한 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.