KR100335342B1

KR100335342B1 - 절삭작업이 용이한 조립구조를 갖는 절삭공구

Info

Publication number: KR100335342B1
Application number: KR1020000022972A
Authority: KR
Inventors: 이용부; 김영흠; 이관희; 김학규; 김경배
Original assignee: 유창종; 한국야금 주식회사
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2002-05-06
Also published as: KR20010098203A

Abstract

인써트 홀더의 클램핑죠들의 접촉면과 절삭 인써트의 클램핑면의 형상을 종래기술에 따른 단순 브이(V) 각도보다 작은 각도의 값을 갖도록 형상화하고 클램핑 요소의 각각의 접촉면 길이를 증가시킴으로서 더욱 안정적이고 견고한 클램핑을 수행할 수 있도록 개선된 절삭공구가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 절삭공구는 절삭 인써트를 수용하여 고정 지지하기 위한 한쌍의 클램핑 죠를 구비한 인써트 홀더, 그리고 상기 리세스 내에 수용되어 클램핑 죠에 의해서 지지되는 절삭 인써트를 포함한다. 상부 클램핑 죠의 하면과 하부 클램핑 죠의 상면, 그리고 절삭 인써트의 상하부에는 본 발명에 따른 클램핑 요소가 제공되는데, 각각의 클램핑 요소에 둔각으로 연장되어 접촉하는 첫번째 접촉면들과 두번째 접촉면들, 각각의 접촉면들 사이에 형성되고 단면형상이 원형인 돌출단부와 오목한 골로 되어 있다. 인써트 홀더의 상부 클램핑 죠를 탄성굽힘할 수 있는 힘을 제공하는 스크루에 의해 상기 클램핑 요소, 즉 각각의 접촉면들이 서로 대응하는 접촉면들과 결합하여 절삭 인써트가 리세스 내에서 견고하게 유지되며, 절삭작업을 수행할 때 인써트의 회전 및 뒤틀림 현상을 방지하여 절삭 진동을 최소화할 수 있다.

Description

절삭작업이 용이한 조립구조를 갖는 절삭공구{Cutting tool having improved clamping elements for chip removal machining}

본 발명은 절삭공구에 관한 것이며, 특히 인써트 홀더의 클램핑죠들의 접촉면과 절삭 인써트의 클램핑면의 형상을 종래기술에 따른 단순 브이(V) 각도보다 작은 각도의 값을 갖도록 형상화하고 클램핑 요소의 각각의 접촉면 길이를 증가시킴으로서 더욱 안정적이고 견고한 클램핑을 수행할 수 있도록 개선된 절삭공구에 관한 것이다.

일반적으로, 경한 재질의 절삭공구는 좋지않은 성질을 가지고 있다. 즉, 취성이 있고 진동 발생시 파손우려가 있다. 이런 좋지않은 성질을 해소시키는 방법으로는 근본적으로 재질을 개선시키거나 또는 공구용 홀더와의 결합방식을 구조적으로 개선하여 진동발생을 최소화시키는 것을 들 수 있다.

통상적으로, 절삭공구 어셈블리는 절삭작업 구조상 홀더 본체에서 절삭 인써트의 절삭 인선부가 돌출된량(over hang)이 크고 절삭방향이 절삭 인써트 종축에 수직을 이룬 상태에서 작업하므로, 절삭 인써트의 인선부 좌·우측으로 국부적인 힘이 걸리는 경우가 많아서 진동발생 확률이 높다.

절삭 인써트를 공구용 홀더 내에 조립하여 절삭 작업시의 진동발생을 줄이려면, 절삭 인써트를 잡아주는 힘이 절삭 작업시 발생하는 힘보다 크면 된다. 또한, 구조적으로 힘의 방향이 절삭작업시 발생하는 힘을 방해하는 방향으로 작용해야 절삭 인써트가 절삭작업시 리쎄스 내에서의 회전 및 유동되는 것을 방지할 수 있다.

절삭 인써트를 절삭 인써트 홀더 내에 견고하게 클램핑하는 방법으로는, 스크루의 쐐기력을 직접 이용하는 방법, 스크루와 레버 등의 부수적인 도구를 이용하여 절삭 인써트를 견고하게 구속하는 방법, 클램프이라는 도구와 스크루를 이용하여 절삭 인써트를 상면에서 누르는 방법, 그리고 공구용 홀더의 몸체에 리세스를 형성하고 리세스 사이에 절삭 인써트를 삽입한 후 리세스 사이의 간격을 좁힘으로써 절삭 인써트를 움직이지 않도록 견고하게 클램핑하는 방식이 있다.

마지막으로 언급한 클램핑 방식은 절삭 인써트와 인써트 홀더의 각 리세스 상,하면부에 형성된 클램핑부, 즉 접촉면의 단면 형상에 따라 여러 가지로 분류할 수 있다. 1970년 이전에 고안된 내용인 단순 브이(V)자 형상의 클램핑 요소부터 USP 5,076,738, WO 99/152799(PCT98/012509)등의 선행 기술 특허에서 구현한 기하 학적인 형상의 조합 요소로 발달되고 있다.

도 6a는 종래 기술에 따른 단순 브이(V)자형 클램핑 구조에서 스크루에 의한 클램핑을 수행했을 때 각 접촉면들의 위치와 클램핑력(F1,F2)의 작용방향을 나타낸 것이다. 도 6b는 종래 기술에 따른 단순 브이(V)자형 클램핑 구조에서 인써트 홀더에 조립된 절삭 인써트의 절삭인선이 국부적으로 힘(F)이 가해지는 절삭작업을 수행할 때, 즉 측면 이송작업을 이루고 있을 때 클램핑된 절삭 인써트의 절삭력(F)에 대한 반력과 절삭 인써트가 홀더 내에서 뒤틀어지는(회전하려는) 힘(τ)의 방향을 보여준다.

도 6a와 6b를 참조하면, 절삭력(F)이 주어졌을 때 절삭 인써트가 반발하려는 힘(F)의 방향과 절삭 인써트가 홀더내에서 회전하려는 힘(τ)의 방향이 같아져서 절삭 인써트가 회전하는 방향으로의 합력이 커지므로 절삭 인써트가 뒤틀어질 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 절삭 인써트의 인선부에 국부적으로 힘을 받았을 때 절삭 인써트의 반력(F)은 절삭 인써트의 회전방향으로 발생되어 가공중 인선부에 가해지는 국부적인 힘의 위치가 바뀔 때 마다 그 회전력(τ)의 방향이 자주 바뀌거나 그 회전력(τ)의 크기가 변하므로 이로 인해 진동이 발생한다.

또한, 회전력(τ)이 클램핑력 보다 크게 뒤지면 절삭 인써트가 인써트 홀더 내의 리세스에서 뒤틀어지거나 이탈되는 현상이 발생할수도 있다. 게다가, 이런 유동이 반복적으로 일어나면 절삭 인써트보다 연한 재질로 이루어진 홀더의 클램핑 면이 마모되므로 최초에 발생된 클램핑력보다 약해지는 결과를 초래하게 된다. 이런 이유로 절삭 인써트의 유동현상이 커져서 결과적으로는 절삭공구의 수명이 단축 되는 문제점을 야기시킨다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인써트 홀더의 클램핑죠들의 접촉면과 절삭 인써트의 클램핑면의 형상을 브이(V) 각도보다 작은 각도의 값을 갖도록 형상화하고 클램핑 요소의 각각의 접촉면 길이를 증가시킴으로서 더욱 안정적이고 견고한 클램핑을 수행할 수 있도록 개선된 절삭공구를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 절삭공구의 분해 사시도,

도 2a는 도 1에 도시된 절삭 인써트의 사시도,

도 2b는 도 2a에 도시된 절삭 인써트의 평면도,

도 2c는 도 2a에 도시된 절삭 인써트의 정면도,

도 2d는 도 2a에 도시된 절삭 인써트의 측면도,

도 3은 인써트 홀더의 리세스 내에 절삭 인써트가 조립되는 순간을 나타낸 도면,

도 4는 도 3의 일부 확대도로서 절삭 인써트의 상면부와 인써트 홀더의 상부 클램핑 죠의 클램핑 면이 서로 접촉하는 것을 나타낸 도면,

도 5a는 절삭 인써트가 아무런 절삭작업을 수행하지 않을 때의 클램핑력의 작용방향을 나타낸 도면,

도 5b는 절삭 인써트가 절삭작업을 수행할 때 클램핑력의 작용방향과 절삭 인써트가 홀더에 가하는 반력 그리고 절삭 인써트가 회전하려는 방향의 토크를 표시한 도면,

도 6a는 종래 기술에 따른 단순 브이(V)자형 클램핑 구조를 표현한 것으로절삭 인써트가 아무런 절삭작업을 수행하지 않을 때의 클램핑력의 작용방향을 표시한 도면, 그리고

도 6b는 종래 기술에 따른 단순 브이(V)자형 클램핑 구조를 표현한 것으로 절삭 인써트가 절삭작업을 수행할 때 클램핑력의 작용방향과 절삭 인써트가 홀더에 가하는 반력 그리고 절삭 인써트가 회전하려는 방향의 토오크를 표시한 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 절삭공구 20 : 인써트 홀더

21,31 : 본체 22a,22b : 클램핑 죠

24 : 리세스 25,27 : 홈

26 : 슬릿 29 : 스크루

30 : 절삭 인써트 32 : 절삭인선

33a,33b : 클램핑면 33c,33d : 브이(V)자형 홈

34a,34b,34c : 랜드면 35 : 칩 포켓면

36 : 경사면 37 : 측방향 인선

38 : 원형 인선 39a,39b : 돌출단부

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,

막대형상의 본체 및 상기 본체의 일측 단부에 일체로 형성된 한쌍의 클램핑 죠를 구비한 인써트 홀더, 그리고 상기 클램핑 죠 사이에 형성된 리세스 내에 수용되어 상기 클램핑 죠에 의해서 고정 지지되는 절삭 인써트를 포함하는 절삭공구에 있어서,

상기 클램핑죠 중 상부 클램핑 죠의 하면은 상기 절삭 인써트의 상부 클램핑면에 대응하여 조립되도록 기하학적으로 오목 볼록한 형상을 가지며, 상기 클램핑 죠중 하부 클램핑 죠의 상면은 상기 절삭 인써트의 하부 클램핑면에 대응하여 조립되도록 기하학적으로 오목 볼록한 형상을 가지며, 상기 상부 클램핑 죠의 전방면은 원형의 단면형상을 이루도록 형성되고, 상기 하부 클램핑 죠는 상기 상부 클램핑 죠의 아랫쪽에서 얇은 측벽의 형태로 직립하여 형성되고, 상기 리세스의 가장 안쪽에는 원호형상의 홈이 형성되며, 상기 원호형상의 홈 일측에는 상기 절삭 인써트의 삽입깊이를 한정하기 위한 정지면이 형성되고, 상기 원호형상의 홈은 상기 본체에서 상기 리세스의 반대방향으로 길게 연장하여 형성된 슬릿의 일측단부와 연통하며, 상기 슬릿의 타측단부에는 원형의 홈이 연통하도록 형성되고, 상기 본체의 상기 일측 단부 상측에 돌출하여 형성된 고정 헤드의 상부면 중앙위치에는 스크루 삽입공이 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 절삭공구를 제공한다.

상기 절삭인써트는 절삭 인써트 본체의 양측 단부 상측에 형성된 적어도 하나의 절삭인선을 구비하고, 절삭 인써트의 상부 클램핑면과 상기 하부 클램핑면의 중앙에는 브이(V)자형 홈이 각각 형성되며, 상기 절삭인선과 상기 상부 클램핑면 사이에는 주절인 랜드면, 칩 포켓면 및 경사면이 형성된다.

칩 포켓면의 양측에는 측방향 랜드면과 측방향 인선이 연속적으로 형성되고, 절삭인선과 측방향 인선 사이에는 일정한 반경값을 갖는 원형의 인선이 형성되며, 주절인 랜드면과 측방향 랜드면 사이에는 일정한 곡률로 만곡된 모서리 랜드면이 형성된다.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명은 인써트 홀더의 클램핑죠와 절삭 인써트의 접촉면들의 형상을 종래기술에 따른 단순 브이(V)자 형상에서의 브이(V) 각도보다 작은 각도의 값을 갖도록 개선하여 쐐기력을 증대하고, 클램핑 요소의 각각의 접촉면 길이를 증가시킴으로서 더욱 안정적이고 견고한 클램핑이 될 수 있도록 한 것이다.

또한, 절삭작업시 발생되는 절삭 인써트의 유동 및 회전을 방지하기 위하여절삭 인써트가 절삭작업시 받는 힘에 대한 반력 방향이 절삭 인써트가 회전하려는 방향을 방해하는 방향의 힘이 발생하도록 오목 볼록 면을 기하학적으로 형성한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 절삭공구에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 절삭공구의 분해 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭공구(10)는 인써트 홀더(20)와 절삭 인써트(30)를 구비한다. 인써트 홀더(20)는 막대형상의 본체(21)를 구비하는데, 본체(21)의 일측 단부에는 절삭 인써트(30)를 눌러서 고정시키기 위한 한쌍의 클램핑 죠(22a,22b)가 형성된다.

클램핑 죠(22a,22b)는 절삭 인써트(30)를 클램핑할 때 그 강성을 유지시킬 수 있도록 절삭 인써트(30)의 기하학적 형상인 W형상에 대응하는 형상을 갖는다. 즉, 클램핑 죠(22a,22b)중 상부 클램핑 죠(22a)의 하면은 절삭 인써트(30)의 상부면 형상인 뒤집어진 W형상과 대응하는 W형상을 가지며, 하부 클램핑 죠(22b)의 상면은 절삭 인써트(30)의 하부면 형상인 W형상과 대응하는 뒤집어진 W형상을 갖는다.

상부 클램핑 죠(22a)는 본체(21)의 일측 단부 상측에 돌출하여 형성된 고정 헤드(23)로부터 테이퍼진 돌출부의 형태로 연장된다. 상부 클램핑 죠(22a)는 절삭작업시 절삭 인써트(30)의 칩 포켓면(35)(도 2a 참조, 추후 설명함)에서 형성된 칩이 일정한 반경을 가지면서 컬링(curling)되고 일정한 방향으로 유출되며 이렇게 유출되는 칩이 상부 클램핑 죠(22a)에 직접적으로 접촉하지 못하도록 원형의 단면형상을 이루도록 형성된다. 즉, 상부 클램핑 죠(22a)의 전방면(22c)은 본체(21)의 길이방향으로의 원형의 단면형상을 이룬다.

하부 클램핑 죠(22b)는 상부 클램핑 죠(22a)의 아랫쪽에서 얇은 측벽의 형태로 직립하여 형성된다. 이때, 상부 클램핑 죠(22a)와 하부 클램핑 죠(22b)는 일정 간격으로 이격되는데, 이들 사이에는 절삭 인써트(30)가 삽입될 수 있는 리세스(24)가 형성된다. 리세스(24)의 가장 안쪽에는 원호형상의 홈(25)이 형성된다. 원호형상의 홈(25) 일측에는 절삭 인써트(30)의 삽입깊이를 한정하기 위한 정지면(25a)이 형성된다. 즉, 정지면(25a)은 절삭 인써트(30)가 리세스(24) 내로 조립될 때 일정한 위치에 자리잡게하여 조립시나 절삭작업 수행시 더 이상 뒤로 물러나지 않도록 한다.

원호형상의 홈(25)은 고정 헤드(23)에서 리세스(24)의 반대방향으로 연장하여 형성된 슬릿(26)의 일측단부와 연통하며, 슬릿(26)의 타측단부에는 원형의 홈(27)이 연통하도록 형성된다. 슬릿(26)은 인써트 홀더(20)의 상부 클램핑 죠(22a)가 탄성적인 운동을 할 수 있도록 하기 위하여 원호형상의 홈(25)의 정지면(25a)에서 시작되어 원형의 홈(27)까지 길게 연장된다. 원형의 홈(27)은 클램핑 죠(22a,22b)가 탄성적인 운동을 할 수 있도록 형성해준 것으로서, 상부 클램핑 죠(22a)가 지속적인 스크루 힘에 의해 원래의 형상으로 돌아오지 못하게 하는 소성변형을 일으키지 않도록 하기 위하여 일정한 반경을 갖는 원형의 형상으로 구성하였다.

고정 헤드(23)의 상부면 중앙위치에는 스크루 삽입공(28)이 형성된다. 스크루 삽입공(28)은 리세스(24) 내로 삽입하여 위치하는 절삭 인써트(30)를 단단하게 고정시킬 수 있도록 슬릿(26)에 수직한 방향으로 일정 깊이만큼 연장된다. 스크루 삽입공(28)에는 스크루(29)가 삽입되어 상부 클램핑 죠(22a)가 탄성 클램핑력을 가질 수 있도록 힘을 제공해 준다. 스크루(29)의 작용에 의하여 절삭 인써트(30)는 리세스(24) 내에서 상부 클램핑 죠(22a)에 의해 견고하게 클램핑될 수 있다.

도 2a 내지 도 2d는 도 1에 도시된 절삭 인써트의 사시도, 평면도, 정면도 및 측면도이다.

본 발명에 따른 절삭인써트(30)는 절삭 인써트 본체(31)의 양측 단부 상측에 형성된 적어도 하나의 절삭인선(32)을 구비한다. 절삭 인써트 본체(31)의 상면부와 하면부에는 본체(31)의 종축으로 클램핑 요소, 즉 인써트 홀더(20)의 클램핑 죠(22a,22b)의 접촉면과 대응하여 조립될 수 있는 기하학적인 오목 볼록한 W형상의 클램핑면(33a,33b)이 각각 제공된다. 즉, 클램핑면(33a,33b)은 인써트 홀더(20)의 일측 단부에 형성된 상부 클램핑 죠(22a)와 하부 클램핑 죠(22b)의 형상에 각각 대응하는 형상을 가지며, 클램핑면(33a,33b)의 중앙에는 브이(V)자형 홈(33c,33d)이 각각 형성된다.

절삭 인써트 본체(31)의 상면부에서 절삭인선(32)과 클램핑면(33a) 사이에는 주절인 랜드면(34a), 칩 포켓면(35) 및 경사면(36)이 형성된다. 그리고, 칩 포켓면(35)의 양측에는 측방향 랜드면(34b)과 측방향 인선(37)이 연속적으로 형성된다. 절삭인선(32)과 측방향 인선(37) 사이에는 절삭인선(32)과 측방향 인선(37)들이 서로 교차하여 일정한 반경값을 갖는 원형의 인선(38)이 형성되고, 마찬가지로 주절인 랜드면(34a)과 측방향 랜드면(34b) 사이에는 일정한 곡률로 만곡된 모서리 랜드면(34c)이 형성된다.

절삭 작업시 칩을 형성하고 칩의 흐름방향을 유도할 수 있는 칩 포켓면(35)은 절삭인선(32) 및 측방향 인선(37) 보다 낮은 고도를 갖는다. 또한, 클램핑면(33a)은 절삭인선(32)과 측방향 인선(37), 그리고 칩 포켓면(35) 보다 높은 고도를 갖는다. 따라서, 칩 포켓면(35)과 클램핑면(33a) 사이에서 연장된 경사면(36)은 클램핑면(33a)에서부터 칩 포켓면(35) 쪽으로 일정각도로 기울어지게 형성된다.

주절인 랜드면(34a)과 칩포켓면(35)이 만나는 경계 위치의 중앙에는 볼록한 돌출단부(39a)가 형성된다. 볼록한 돌출단부(39a)는 칩형성 및 칩을 말아주는 역할을 수행하는 것으로서, 주절인 랜드면(34a)과 칩포켓면(35) 양측에 걸쳐서 형성된다. 또한, 경사면(36)에 인접한 위치에서 칩 포켓면(35) 상에는 볼록한 돌출단부(39a)가 추가로 형성된다.

그리고, 모서리 랜드면(34c) 및 측방향 랜드면(34b)의 일측에는 보조 돌출단부(39b)가 형성된다. 보조 돌출단부(39b)는 측방 이송작업시 칩형성에 보조적인 역할을 수행한다.

도 3은 인써트 홀더의 리세스 내에 절삭 인써트가 조립되는 순간을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 절삭 인써트(30)가 인써트 홀더(20)에 마련된 리세스(24) 내에 삽입된 상태에서 절삭 인써트(30)의 클램핑면(33a)이 인써트 홀더(20)의 상부 클램핑 죠(22a)의 하부면과 하부 클램핑 죠(22b)의 상부면 상에 형성된 기하학적인 W형상에 각각 대응하도록 접촉하고 있다.

도 4는 도 3의 일부 확대도로서 절삭 인써트의 상면부와 인써트 홀더의 상부 클램핑 죠의 클램핑 면이 서로 접촉하는 것을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 절삭 인써트(30)가 인써트 홀더(20)의 리세스(24)(도 1 참조)내로 조립될 때 첫번째 접촉면들(43,43';44,44')이 서로 교차되어 만나는 접촉점(48,48')에서 접촉한다.

첫번째 접촉면들(43,43';44,44')중 절삭 인써트(30)의 상부 클램핑면(33a)에 형성된 접촉면(43,43')들은 일정한 둔각(α˚)을 이루면서 서로 연장 교차하고, 인써트 본체(31)의 중심축에 대해 서로 대칭을 이룬다. 이때, 접촉면(43,43')들 서로가 교차하여 연장되는 곳은 단면이 기하학적으로 오목한 형상의 일정한 반경(R1)을 갖는 골(46)로 한정된다. 상기 둔각(α˚)은 92˚∼121˚사이의 값으로 설정되며, 바람직하게는 96˚∼106˚사이의 값으로 설정된다. 상기 반경(R1)은 0.2∼0.7mm사이의 값을 갖는다.

절삭 인써트(30)의 상부 클램핑면(33a)에 제공된 두 번째 접촉면(19,19')은일정한 둔각(γ˚)을 이루면서 앞서 언급한 첫번째 접촉면(43,43')들과 서로 연장 교차하고, 인써트 본체(31)의 중심축에 대해 서로 대칭을 이룬다. 이때, 두 번째 접촉면(19,19')이 첫번째 접촉면(43,43')들과 교차하여 연장되는 곳은 단면이 기하학적으로 볼록한 형상의 일정한 반경(R2)을 갖는 리지들(41,41')로 한정된다. 상기 둔각(γ˚)은 149˚∼178˚사이의 값으로 설정되고, 바람직하게는 164˚∼174˚사이의 값으로 설정된다. 상기 반경(R2)은 0.2∼0.7mm사이의 값을 갖는다.

상기 첫번째 접촉면들(43,43';44,44')중 인써트 홀더(20)의 상부 클램핑 죠(22a)에 형성된 접촉면(44,44')들은 일정한 둔각(β˚)을 이루면서 서로 연장되어 클램핑면(33a)의 상부면 돌출단부(45)에서 서로 만나며, 인써트 본체(31)의 중심축에 대해 서로 대칭을 이룬다. 이때, 접촉면(44,44')들 서로가 연장되는 곳은 기하학적으로 볼록하고 단면이 평면형상을 이루며 일정한 폭을 갖는 돌출단부(45)로 한정된다. 상기 둔각(β˚)은 91˚∼120˚사이의 값으로 설정되고, 바람직하게는 95˚∼105˚의 값으로 설정된다. 둔각(β˚)는 앞서 언급한 둔각(α˚)보다는 작아야한다. 그리고, 돌출단부(45)의 폭은 0.2∼0.7mm의 값을 갖도록 설정된다.

한편, 인써트 홀더(20)의 상부 클램핑 죠(22a)에 형성된 두번째 접촉면(40,40')은 일정한 둔각(δ˚)을 이루면서 상기 첫번째 접촉면(44,44')들과 서로 연장 교차하고, 인써트 본체(31)의 중심축에 대해 서로 대칭을 이룬다. 이때, 두번째 접촉면(40,40')이 첫번째 접촉면(44,44')들과 교차하여 연장되는 곳은 단면이 기하학적으로 오목하고 일정한 반경(R2)을 갖는 플루트들(42,42')로 한정된다. 상기 둔각(δ˚)은 150˚∼179˚사이의 값으로 설정되고, 바람직하게는 165˚∼175˚사이의 값으로 설정된다. 둔각(δ˚)는 둔각(γ˚)보다 커야 한다. 상기 반경(R2)은 0.2∼0.7mm 사이의 값으로 설정된다.

절삭 인써트(30)의 첫번째 접촉면(43,43')이 서로 연장되어 만나는 오목형상의 골(46)과 인써트 홀더(20)의 상부 클램핑 죠(22a)의 클램핑면 중 첫번째 접촉면(44,44')이 서로 연장되어 만나는 볼록형상의 돌출단부(45) 사이에는 절삭 인써트(30)가 홀더(20)에 조립될 때 잘 미끄러져 들어갈 수 있도록 일정한 공간(47)이 형성된다.

이상에서 설명한 바와같은 기구학적인 클램핑 구조는 절삭 인써트(30)의 하부에 형성된 클램핑면(33b)과 인써트 홀더(20)의 하부 클램핑 죠(22b)에도 동일하게 적용된다.

한편, 절삭 인써트(30)와 인써트 홀더(20)의 클램핑 죠들(22a,22b)의 접촉 면들 사이에는 최초 접촉점(48,48')의 위치를 제외하고는 여유 공간(49,49')을 유지하면서 접촉한다. 이 여유 공간(49,49')은 앞서 언급한 둔각(α°,β°,γ°, δ°)의 각각 대응하는 조합에 의해 자연적으로 조성되는 것으로서, 첨부도면 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이 여유 공간(49,49')의 역할 변화에 따른 기구학적 조합을 통해서 위에서 언급한 본 발명의 목적 및 특징을 이룰 수 있다.

도 5a는 본 발명에 따른 클램핑 구조에서 스크루에 의한 클램핑을 수행했을 때 각 접촉면들의 위치 및 클램핑력(F1,F2)의 방향을 나타낸 것이고, 도 5b는 본 발명에 따른 클램핑 구조에서 홀더에 조립된 절삭 인써트의 절삭인선이 국부적으로 힘이 가해지는 절삭작업을 수행할 때, 즉 측면 이송작업을 이루고 있을 때 클램핑된 인써트의 절삭력에 대한 반력과 절삭 인써트가 홀더내에서 뒤틀어지는(회전하려는) 힘의 방향을 표현한 것이다.

도 5a 및 5b를 참조하면, 절삭력(F)이 주어졌을 때 절삭 인써트가 반발하려는 힘(F3,F4)이 발생하는데, 이 두 힘의 합력(F5)은 명세서의 전반부에서 서술한바 있는 종래기술의 절삭 인써트 반력(F) 방향보다는 절삭 인써트가 절삭인써트 홀더내에서 회전하며 뒤틀어지려는 힘(τ)방향을 방해하는 방향으로 작용한다. 특히, 힘(F3)는 힘(F4)보다 크고, 인써트가 홀더내에서 회전하려는 힘(τ)방향을 방해하는 방향으로 작용하므로 절삭 인써트가 뒤틀어지는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 절삭공구는, 종래기술에 따른 절삭공구가 단순 브이(V)자 형상의 클램핑 요소를 구비하여 접촉면의 폭이 작아서 절삭 인써트가 유동하거나 회전하는 문제점을 해소하였다.

즉, 본 발명에 따른 절삭공구는, 인써트 홀더의 클램핑죠들의 접촉면과 절삭 인써트의 클램핑면의 형상을 단순 V가 아닌 기하학적으로 오목 볼록한 W형상으로 했고, 종래기술에 따른 단순 브이(V) 각도보다 작은 각도의 값을 갖도록 형상화하여 쐐기력을 증대시켰고, 클램핑 요소의 각각의 접촉면 길이를 증가시킴으로서 더욱 안정적이고 견고한 클램핑이 될 수 있도록 하였다.

또한, 절삭작업시 발생되는 절삭 인써트의 유동 및 회전을 방지하기 위하여절삭 인써트가 절삭작업시 받는 힘에 대한 반력 방향이 절삭 인써트가 회전하려는 방향을 방해하는 방향의 힘이 발생하도록 오목 볼록 면을 기하학적으로 형성하도록하였다. 그 결과, 절삭공구의 수명을 증가시킬 수 있었다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

막대형상의 본체(21) 및 상기 본체(21)의 일측 단부에 일체로 형성된 한쌍의 클램핑 죠(22a,22b)를 구비한 인써트 홀더(20), 그리고 상기 클램핑 죠(22a,22b)들 사이에 형성된 리세스(24) 내에 수용되어 상기 클램핑 죠(22a,22b)에 의해서 고정 지지되는 절삭 인써트(30)를 포함하는 절삭공구(10)에 있어서,

상기 클램핑 죠(22a,22b)중 상부 클램핑 죠(22a)는 얇은 측벽의 형태로 직립하고, 상부 클램핑 죠(22a)의 전방면(22c)은 상기 본체(21)의 길이방향으로의 단면형상이 다수의 원형 곡선들을 가지며, 상기 클램핑 죠(22a,22b)중 하부 클램핑 죠(22b)는 상기 상부 클램핑 죠(22a)의 아래쪽에서 얇은 측벽의 형태로 직립하여 형성되고, 상기 리세스(24)의 가장 안쪽에는 원호 형상의 홈(25)이 형성되며, 상기 원호 형상의 홈(25)의 일측에는 상기 절삭 인써트(20)의 삽입깊이를 한정하기 위한 정지면(25a)이 형성되고, 상기 원호 형상의 홈(25)은 상기 본체(21)에서 상기 리세스(24)의 반대 방향으로 길게 연장하여 형성된 슬릿(26)의 일측 단부와 연통하며, 상기 슬릿(26)의 타측단부에는 원형의 홈(27)이 연통하도록 형성되고, 상기 본체(21)의 상기 일측 단부 상측에 돌출하여 형성된 고정헤드(23)의 상부면 중앙위치에는 스크루 삽입공(28)이 관통하여 형성되며, 상기 절삭 인써트(30)에 형성된 클램핑 면(33a,33b)중 상부 클램핑면(33a)은 기하학적으로 오목볼록한 W형상을 가지며, 상기 절삭 인써트(30)에 형성된 클램핑면(33a,33b)중 하부 클램핑 면(33b)은 기하학적으로 오목볼록한 뒤집어진 W형상을 가지며, 상기 상부 클램핑 죠(22a)의하면은 상기 상부 클램핑면(33a)에 대응하여 조립되도록 기하학적으로 오목 볼록한 뒤집어진 W형상을 가지며, 상기 하부 클램핑 죠(22b)의 상면은 상기 하부 클램핑면(33b)에 대응하여 조립되도록 기하학적으로 오목 볼록한 W형상을 가지며, 상기 절삭 인써트(30)가 상기 리세스(24)내로 조립될 때, 첫번째 접촉면들(43,43';44,44')이 서로 교차하여 만나는 접촉점(48,48')에서 상기 절삭 인써트(30)의 상기 상부 클램핑 면(33a)과 상기 인써트 홀더(20)의 상기 상부 클램핑 죠(22a)가 만나는데, 이때의 첫 번째 접촉면들(43,43';44,44')과 두 번째 접촉면들(19,19';40,40')사이에는 여유공간들(49,49')이 형성되고, 상기 절삭인써트 (30)의 절삭인선(32)에 비대칭적인 힘이 가해질 때, 상기 절삭인써트(30)가 상기 인써트 홀더(20)의 상기 리세스(24) 내에서 상기 여유공간들(49,49')만큼 회전하여, 상기 첫번째 접촉면들(43,43';44,44')중 서로 마주보는 면들(43,44 또는 43',44')이 면접촉 하고, 동시에 상기 두번째 접촉면들(19,19';40,40')중 서로 마주보는 면들(19,40 또는 19',40')이 면접촉하여 더 이상의 힘이 가해지더라도 상기 절삭 인써트(30)가 상기 인써트 홀더(20)의 상기 리세스(24)내에서 회전되지 않는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
제 1 항에 있어서, 상기 상부 클램핑 면(33a)의 상기 첫번째 접촉면들(43,43')은 일정한 둔각(α˚)을 이루면서 서로 연장하여 교차하고, 상기 인써트 본체(31)의 중심 축에 대해 서로 대칭을 이루고 있으며, 상기 접촉면(43,43')들이 서로 교차하여 연장되는 곳은 단면이 기하학적으로 오목한 형상으로서 0.2∼0.7mm의 곡률 반경(R1)을 갖는 골(46)로 한정되고, 상기 둔각(α˚)은 92˚∼121˚사이의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
제 1 항에 있어서, 상기 첫번째 접촉면들(43,43';44,44')중 상기 인써트 홀더(20)의 상기 상부 클램핑 죠(22a)에 형성된 접촉면들(44,44')은 일정한 둔각(β˚)을 이루면서 서로 연장되어 상기 상부 클램핑 죠(22a)의 하면 돌출단부(45)에서 서로 만나며 상기 인써트 본체(31)의 중심축에 대해 서로 대칭을 이루고, 상기 접촉면들(44,44')이 서로 연장되는 곳은 기하학적으로 볼록하고 단면이 평면형상을 이루며 0.2∼0.7mm의 폭을 갖는 상기 돌출단부(45)로 한정되며, 상기 둔각(β˚)은 91˚∼120˚의 범위에서 상기 둔각(α˚)보다는 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 골(46)과 상기 돌출단부(45) 사이에는 상기 절삭 인써트(30)가 상기 리세스(24) 내에 조립될 때 잘 미끄러져 들어갈 수 있도록 일정한 공간(47)이 조성된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
제 1 항에 있어서, 상기 상부 클램핑 면(33a)에 제공된 상기 두번째 접촉면(19,19')은 일정한 둔각(γ˚)을 이루면서 상기 첫번째 접촉면들(43,43')과 서로 연장 교차하고 상기 인써트 본체(31)의 중심 축에 대해 서로 대칭을 이루며, 상기 두번째 접촉면들(19,19')이 상기 첫번째 접촉면들(43,43')과 교차하여 연장되는 곳은 단면이 기하학적으로 볼록한 형상으로서 0.2∼0.7mm의 곡률 반경(R2)을 갖는 리지들(41,41')로 한정되고, 상기 둔각(γ˚)은 149˚∼178˚사이의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
제 1 항에 있어서, 상기 인써트 홀더(20)의 상기 상부 클램핑 죠(22a)에 형성된 두번째 접촉면들(40,40')은 일정한 둔각(δ˚)을 이루면서 상기 첫번째 접촉면들(44,44')과 서로 연장 교차하고 상기 인써트 본체(31)의 중심 축에 대해 서로 대칭을 이루며, 상기 두번째 접촉면들(40,40')이 상기 첫번째 접촉면들(44,44')과 교차하여 연장되는 곳은 단면이 기하학적으로 오목하고 0.2∼0.7mm의 곡률 반경(R2)을 갖는 플루트들(42,42')로 한정되고, 상기 둔각(δ˚)은 150˚∼179˚의 범위에서 상기 둔각(γ˚)보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
제 1 항에 있어서, 상기 절삭인써트(30)는 절삭 인써트 본체(31)의 양측 단부 상측에 형성된 적어도 하나의 절삭인선(32)을 구비하고, 상기 절삭 인써트(30)의 상기 상부 클램핑면(33a)과 상기 하부 클램핑면(33b)의 중앙에는 브이(V)자형 홈(33c,33d)이 각각 형성되며, 상기 절삭인선(32)과 상기 상부 클램핑면(33a) 사이에는 주절인 랜드면(34a), 칩 포켓면(35) 및 경사면(36)이 형성된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
제 7 항에 있어서, 상기 칩 포켓면(35)의 양측에는 측방향 랜드면(34b)과 측방향 인선(37)이 연속적으로 형성되고, 상기 절삭인선(32)과 상기 측방향 인선(37) 사이에는 일정한 반경값을 갖는 원형의 인선(38)이 형성되며, 상기 주절인 랜드면(34a)과 상기 측방향 랜드면(34b) 사이에는 일정한 곡률로 만곡된 모서리 랜드면(34c)이 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
제 7 항에 있어서, 상기 칩 포켓면(35)은 상기 절삭인선(32) 및 상기 측방향 인선(37) 보다 낮은 고도를 가지며, 상기 상부 클램핑면(33a)은 상기 절삭인선(32)과 상기 측방향 인선(37), 그리고 상기 칩 포켓면(35) 보다 높은 고도를 가지며, 이에 의해 상기 칩 포켓면(35)과 상기 상부 클램핑면(33a) 사이에는 상기 경사면(36)이 상기 클램핑면(33)에서부터 상기 칩 포켓면(35) 쪽으로 일정각도로 기울어지게 형성된 것을 특징으로 하는 절삭공구.
제 7 항에 있어서, 상기 주절인 랜드면(34a)과 상기 칩포켓면(35)이 만나는 경계 위치의 중앙 그리고 상기 경사면(36)에 인접한 위치에서 상기 칩 포켓면(35) 상에는 볼록한 돌출단부(39a)가 형성되고, 상기 모서리 랜드면(34c)과 상기 측방향 랜드면(34b)의 일측에는 보조 돌출단부(39b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭공구.