KR100305458B1 - 비틀린칩면을갖는절삭삽입체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 인덱스 가능한 절삭 삽입체는 상부면과, 바닥면과, 상기 두 표면 사이에서 연장되는 측면을 포함한다. 2개의 인접한 절삭 모서리 사이에는 절삭 깊이가 증가하면서 경사각이 증가하는 경사면이 형성되어 있다. 이와 같은 방법으로, 절삭날은 최대 절삭 깊이 방향으로 강화된다. 이러한 형상은, 예를 들어 표면 경화 경향이 있는 재료의 기계 가공에서 유리하다.

Description

비틀린 칩면을 갖는 절삭 삽입체

제한적인 아닌 예시적인 목적으로, 동일 부재들은 동일 참조 부호를 갖는 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 양호한 실시예가 설명된다.

제1도는 본 발명에 따른 삽입체의 사시도이다.

제2도는 본 발명에 따른 삽입체의 평면도이다.

제3(a)도, 제3(b)도 및 제3(c)도는 제2도의 I-I, II-II, 및 III-III를 따른 단면도이다

본 발명은 칩 형성 기계 가공 공구, 특히 정면 밀링 커터(face miller)와 같은 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, 상부면과 바닥면 사이에서 연장된 적어도 세 개의 측면을 포함한다. 측면들 중 적어도 하나는 절삭날을 구성하는 선을 따라 상부 칩면에 인접한다.

이러한 삽입체는 직접 가압 방법에 의해 대량으로 생산되는데, 상기 직접 가압 중에 초경 합금(cemented carbide) 분말은 적합한 가압 공구에서 소정의 형태로 성형되고 나서 1000℃ 이상의 온도로 오븐 내에서 소결함으로써 최종 강도가 제공된다. 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. 더욱이, 성형 공정에 후속하는 수축조차도 가압 공구의 치수를 결정할 때 고려된다.

오늘날의 절삭 형상은 삽입체의 칩면 또는 경사면과 기계 가공된 표면에 수직한 면 사이의 각도가 점점 양(positive)으로, 즉 더욱 더 커지는 추세이다. 이러한 형상에 대한 이유는 양의 절삭 기하학적 형태가 유지된 상태에서 낮은 절삭력과 그에 따른 저에너지 소비와, 고도의 치수 정밀도를 위하여 양호하게 형성된 절삭날과, 여유각 선택시의 폭넓은 선택의 자유와 같은 몇 가지 장점들이 얻어지기 때문이다. 단점은 절삭날이 더욱 더 예리해져 취약해짐으로써 절삭날에서의 치핑을 야기시킬 수 있다는 것이다. 절삭날 각도는 종종 매우 작으며 초경 합금의 강도 한계에 접근한다.

종종, 저에너지의 양의 절삭 기하학적 형태는 특정한 부정적 특성의 결함을 갖는 재료를 기계 가공하기 위해 사용된다. 따라서, 표면 경화 경향이 있는 인성과 경도가 더 큰 재료, 예를 들어 스테인레스 강과 인 함유 강과 같은 일부 재료들은 절삭 및/또는 기계 가공 중에 자기 경화(self-hardening) 경향을 갖는다. 특히, 최대 절삭 깊이에서 기계 가공함으로써 발생되는 절삭날에는 공작물의 자기 경화 특성이 나타난다. 자기 경화가 큰 절삭 깊이에서 주로 발생하는 이유는 기계 가공이 공작물의 표면에 예리한 버어(burr)를 생성시킴과 동시에, 절삭력과 그 때 발생되는 열이 증가하기 때문이다. 이러한 공정에 의해 생성되는 버어는 공기 냉각에 의해 즉각 경화되어 절삭날, 특히 최대 절삭 깊이에 대응하는 절삭날의 일부분 상에 응력을 증대시킨다. 경화된 버어에 의해 야기되는 응력 증대는 때때로 절삭날에서의 치핑 및 파단을 발생시킨다. 이러한 결함에 대한 위험은 절삭 깊이가 증가함에 따라 증가한다.

본 발명의 목적은 최대 절삭 깊이에 대응하는 절삭날 수준에서의 치핑 및 파단 위험을 최소화하거나, 또는 이러한 위험을 제거시키는 것이다.

상기 목적 및 기타 다른 목적들은 절삭 깊이가 증가하는 방향으로 강도가 증가하는 절삭날을 성형함으로써 달성되며, 이는 절삭 깊이가 증가하는 방향으로 경사각을 점차 감소시킴으로써 실현된다. 본 발명에 의하면, 상기 결과는 절삭날을 따라 나선형으로 비틀린 경사면을 제공함으로써 달성된다.

본 발명에 따르면, 삽입체의 릴리프각(relief angle)은 양호하게는 일정하게 유지된다. 대안으로서는, 릴리프각이 약간 비틀릴 수 있지만, 경사각과 동일한 정도로 비틀릴 수는 없다. 릴리프각은 경사면과 동일한 나선형 비틀림 각도를 가져서는 안되는데, 이는 이러한 경우에 본 발명의 주요 특징인 절삭 깊이의 증가에 따른 절삭날의 강도 증가가 이루어지지 않기 때문이다. 또한, 릴리프면이 나선형으로 비틀리면, 그 피치는 경사면의 피치의 절반보다 크지 않는 것이 바람직하다.

절삭날을 따라 나선형 비틀림 경사면 또는 칩면을 구비한 인덱싱 가능한 절삭 삽입체 자체는 이미 공지되어 있다. 예를 들어, 유럽 특허 공개 제239 045호 및 제392 730호를 참조하자. 그러나, 이들 절삭 삽입체는 절삭날 각도를 일정하게 유지시키기 위해 동등하게 비틀린 경사면 및 릴리프면을 갖는다. 그러나, 이러한 종래 기술의 형상에 의해서는, 절삭날이 절삭 깊이가 증가하는 방향으로 점차 강화되지 못하며 최대 절삭 깊이 수준에서 칩 형성 및 파단 우려가 여전히 남아 있기 때문에 상기 공지된 삽입체는 본 발명의 소기 효과를 달성하지 못한다.

제1도 및 제2도는 본 발명에 따른 정방형 기본 형태의 인덱스 가능한 절삭 삽입체(1)를 도시하고 있다. 삽입체는 평판 상부면 또는 칩면(11)과, 상부면(11)과 평행한 하부면, 및 상부면(11)과 예각을 형성하는 릴리프면 또는 측면(2, 3)을 포함한다. 제1도에 따른 측면은 중단선 또는 교차선을 따라 서로 둔각을 형성하는 평면(2, 3)으로 구성된다. 부절삭날(8)에서 릴리프면(3)은 릴리프면 또는 평면(4)과 교차한다. 부경사면(9)이 부절삭날(8)에 인접해서 제공된다. 그러나, 릴리프면 또는 여유면의 기하학적 형태는 본 발명의 필수적인 특징은 아니며, 전체 측면을 점유하는 하나의 단일 평면 또는 약간 곡선을 이루는 릴리프면으로 구성될 수도 있다. 더욱이, 적어도 절삭날에 인접한 측면은 평탄 상부면(11)에 대해 직각일 수 있다.

제1도 및 제2도에서 볼 수 있는 바와 같이, 경사면(10)이 2개의 인접한 절삭 모서리(6)들 사이에서 연장된다. 경사면(10)은 본 발명에 대해 특징을 이루는 방식으로 성형될 수 있다. 따라서, 경사면(10)은 작업 절삭 모서리에 인접하여 적합하게는 15° 내지 40°, 양호하게는 20° 내지 30°의 최대 경사각으로 시작된다(제3(a)도 참조). 그 후, 경사각은 주절삭날(5)을 따라 점차 감소되어, 최후에는 경사면(9)에 인접하여 적합하게는 5° 내지 25°, 양호하게는 10° 내지 20°의 최소치에 도달한다(제3(c)도 참조). 부경사면(9)은 칩 브레이커로서의 기능을 할 수 있는 수직면(13)에 의해 종료된다. 후속 절삭날과 결합되는 경사면(10)과 수직면(13) 사이의 천이부는 모서리 절삭날에 대한 경사면으로서도 기능할 수 있는 천이면(7)위에 만들어진다.

경사면(10)은 절삭 깊이가 증가하면서 주절삭날(5)을 점차 강화시키도록 점차적으로 그리고 연속적으로 나선형으로 비틀린다. 이러한 형상에 의해, 인덱스 가능한 절삭 삽입체는 표면 경화 경향을 갖는 인성 재료의 기계 가공에서 사용 수명이 상당히 길어질 수 있다. 절삭날의 상이한 수준에서의 경사각의 크기, 및 나선형 비틀림 정도는 제3(a)도, 제3(b)도 및 제3(c)도에서 볼 수 있다.

경사면(10) 내측의 상부면(11)의 형상은 본 발명의 주요 특징이 아니다. 따라서, 상기 표면에는 리지, 범프(bump), 딤플(dimple) 등과 같이 공지된 적합한 기하학적 형태의 칩 브레이커들이 제공될 수 있다.

양호하게는, 본 발명에 따른 절삭 삽입체에는 스크류나 로킹 핀 등과 같은 적합한 클램핑 장치를 삽입하기 위한 중앙 관통 구멍(12)이 제공된다.

도시된 실시예에 따르면, 주절삭날은 완전히 직선이다. 그러나, 상기 주절삭날은 밀링 절삭 커터 몸체 내에 있는 삽입체의 양의, 또는 예외적으로 음의 기울기를 보상하기 위해서 외측으로 약간 곡선을 이를 수 있으며, 그에 의해 공작물 상에서 얻어지는 표면의 충분한 평면도를 얻을 수 있다.

본 발명의 원리, 양호한 실시예 및 작업 방식이 설명되었다. 그러나, 보호되어야 할 본 발명은 개시된 특정 실시예들로 제한되지는 않는다. 따라서, 첨부 된 청구 범위의 정신 및 범위 내에 해당되는 변형 및 변경이 포함되어야 한다.

Claims (5)

1. 삽입체 성형 분말의 성형 가압 및 소결에 의해 제조되고, 상부면(11)과, 기계 가공 공구의 협동하는 바닥 지지면과 접촉하여 위치될 수 있는 하부 바닥면과, 상기 상부면과 하부면 사이에 연장된 적어도 3개의 측면(2, 3)을 포함하고, 상기 측면들 중 하나의 측면은 주절삭날(5)을 구성하는 선을 따라 상부면에 인접하는 칩 형성 기계 가공 공구, 특히 밀링 커터용 절삭 삽입체에 있어서, 주절삭날을 따라 주절삭날에 인접하여 연장된 경사면(10)이 그 경사각이 작업 절삭 모서리(6)에 인접하여 최대이고, 후속 절삭 모서리에 인접하여 최소가 되는 방식으로 경사면의 길이를 따라 나선형으로 비틀리고, 각각의 측면(2, 3)은 상부면(11)과 직각 또는 예각을 형성하는 하나 또는 수개의 평면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구, 특히 밀링 커터용 절삭 삽입체.
2. 제1항에 있어서, 나선형으로 비틀린 경사면은 제1 작업 절삭 모서리에 인접하여 15° 내지 40° 사이의 경사각을 갖고, 후속 절삭 모서리에 인접하여 5° 내지 25° 사이의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구, 특히 밀링 커터용 절삭 삽입체.
3. 제1항에 있어서, 주절삭날에 인접한 적어도 하나의 측면에 경사각은 0° 내지 12° 사이인 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구, 특히 밀링 커터용 절삭 삽입체.
4. 제1항에 있어서, 나선형으로 비틀린 표면은 20° 내지 30° 사이의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구, 특히 밀링 커터용 절삭 삽입체.
5. 제2항에 있어서, 나선형으로 비틀린 경사면은 후속 절삭 모서리에 인접하여 10° 내지 20° 사이의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구, 특히 밀링 커터용 절삭 삽입체.