KR100363806B1 - 5개의상이한반경세그먼트를갖는모서리부를구비한인덱서블인서트 - Google Patents

Abstract

선삭용의 인덱서블 절삭 인서트는 각각의 조작 모서리부에서 적어도 5개의 상이한 반경의 세그먼트(5A, 5A', 5B, 5B', 5C)를 구비한다. 중앙 세그먼트(5C)는 제1 반경 (r_ε)을 가지고, 2개의 인접한 세그먼트(5B, 5B') 양자는 제2 반경(r₂)을 가지며, 그러한 세그먼트들의 외부에 위치한 2개의 세그먼트(5A, 5A') 양자는 제3 반경(r₃)을 가지고, 그 반경들 사이의 관계는 r₃> r_ε> r₂이다. 또한, 제3 세그먼트(5A, 5A')의 외부에 인접한 제4 반경(r₄)을 갖는 2개의 제4 세그먼트가 있을 수 있다. 이러한 방식으로 변경된 노즈 반경들을 갖는 절삭 인서트는 일정한 반경을 갖는 절삭 인서트와 비교해 볼 때에 상당히 우수한 표면 정도를 갖는 것을 가능하게 했다. 또한, 정확한 엔터링 각의 위치에 대한 민감성도 상당히 감소되었다.

Description

5개의 상이한 반경 세그먼트를 갖는 모서리부를 구비한 인덱서블 인서트

모든 종류의 선삭에 있어서, 이송 속도(feed rate) 및 모서리부 반경 사이에는 특정한 상호 작용이 있으며, 여기서 모서리부 반경이란 주 절삭 에지와 부 절삭 에지 사이의 연결부를 말한다. 따라서, 거친 기계 가공에 있어서, 강한 절삭 에지를 얻기 위해서는 가능한 한 가장 큰 모서리부 반경이 선택되어져야 한다. 반면에, 모서리부 반경이 너무 크면 진동이 유발될 수 있다. 그러므로, 정밀한 선삭에 있어서는 대개는 더욱 작은 모서리부 반경이 선택되는데, 그것은 일반적으로 항상 2 mm 이하로 선택되어진다. 작은 모서리부 반경을 갖는데 있어서의 단점은 작은 모서리부 반경이 인서트의 마모 속도를 증가시켜서 그 수명 및 성능을 저하시키는데 있다. 작업편 상에 이루어진 표면 정도는 특히 모서리부 반경과 이송 속도 사이의 상호 작용에 의해 영향을 받는다.

엔터링 각(entering angle)은 주 절삭 에지와 이송 방향 사이의 각으로 한정 된다. 이러한 각은 상이한 절삭력 성분들 사이의 상호 관계, 더 나가서는 표면 정도와 치수 정확도에 상당한 영향을 준다. 공구 백 클리어런스(back clearance)의 각도는 부 절삭 에지와 이송 방향 사이의 각도이고, 그 각도는 선삭된 표면 정도에 영향을 준다. 특정 인서트에 있어서, 공구 백 클리어런스의 각도를 동시에 변경시킴없이 엔터링 각을 변경시킬 수 없음은 명백하다. 따라서, 표면 정도 및 치수 정확도는 엔터링 각의 변화에 대해 매우 크게 영향을 받는다.

모든 선삭 조작에 있어서 근본적인 문제점은 바람직한 정도가 얻어질 수 없다는데 있다. 때때로, 표면 정도는 더 높은 절삭 속도 및 중립 또는 양의 레이크(rake) 각도를 사용함으로써 개선될 수 있다. 그러나, 엔터링 각의 조절에 대한 민감성은 여전히 남아 있다.

본 발명은 청구 범위 제1항의 특징부에 따른 개선된 모서리부 또는 노즈 반경을 갖고 선삭용으로 주로 이용도는 금속 절삭 인서트에 관한 것이다. 그러한 인서트는 보통 인덱서블(indexable)한 데, 즉 하나 이상의 작동 모서리부 절삭 에지를 갖고, 하나의 모서리부가 마모되었을 때에 새로운 모서리부가 작용하도록 인서트가 회전되거나 인덱스될 수 있다.

도1은 본 발명에 따라 선삭 인서트의 모서리부의 사시도이다.

도2는 상이한 모서리부 반경들이 도시되고, 본 발명에 의한 선삭 인서트의 모서리부의 평면도이다.

도3은 상이한 모서리부 반경들이 도시되고, 본 발명에 의한 또 다른 선삭 인 서트의 모서리부의 평면도이다.

도4는 본 발명에 의한 모서리부를 구성하는 상이한 반경들을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도5는 작업편의 표면 정도가 상이한 이송에서 본 발명에 의해 어떻게 개선되는 지를 도시하는 개략도이다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 기계 가공된 표면의 정도를 개선하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 위치 설정된 엔터링 각에 대한 선삭 인서트(turning cutting insert)의 민감성을 감소시키는 것이다.

상기 및 기타 목적은 청구 범위 제1항에 따라 모서리부 반경의 특별하게 구성된 순서로 선삭 인서트를 형성하는 방식에 의해 달성되었다.

제한적이지 않고 단지 예시적인 목적으로서, 본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참고로 하여 설명된다.

도1은 단일 또는 이중 측면을 가질 수 있는 본 발명에 의한 선삭 인서트의 모서리부 또는 노즈부(nose portion)를 도시하고 있다. 모서리부 또는 노즈부는 대개는 초경 합금으로 제조되지만, 다른 세라믹 재료로 제조될 수도 있다. 생산비로 인해서, 모서리부 또는 노즈부는 적절하게 직접 프레스 가공된다. 이러한 실시예(도 1)에 의하면, 각각의 작동 절삭 모서리부는 인서트의 상부 측면 상에서(이중 측면 인서트에서는, 또한 반대 측면 상에서), 참조에 포함된 본 출원인의 스웨덴 특히 출원 제9301132-8호(& WO-A-94/22622호)에 따라 만곡된 돌출구(1)를 포함한다. 절삭 에지(2, 2')들 사이 또한 모서리부 절삭 에지들 사이의 근접 연결부에서 주 랜드(primary land, 3)는 인서트의 상부 측면 상에 인접하는데, 주 랜드는 사실상인서트의 측면(4, 4')과 인서트의 원형 모서리부 반경 표면(5)에 대해 수직이다. 레이크 표면(6)이 주 랜드(3)로부터 하방으로 내측으로 경사져 있다. 만곡 돌출부(1)는 레이크 표면(6)과 합체되고 겹쳐지며, 모서리부 표면부(7)의 경계선을 한정한다. 절삭 인서트는 마름모형이며, 도1에 도시된 모서리부는 대체로 80° 의 전체 모서리부 반경을 갖는다. 그러나, 절삭 인서트는 정사각형, 직사각형, 삼각형 또는 육각형일 수도 있다. 절삭 인서트가 육각형일 때, 절삭 인서트는 소위 삼각형 인서트의 형태일 수도 있다.

본 발명의 본질적인 특징은 모서리부 반경이 변화한다는 것으로서, 도2, 도3 내지 도4에 도시되어 있다. 다수의 시험에 의하면, 이러한 모서리부 반경의 변화는 일정한 반경을 갖는 동일한 인서트와 비교해 볼 때에 기계 가공된 표면 정도의 현저한 개선을 가져 왔고, 또한 인서트가 엔터링 각의 위치에 대해 상당히 덜 민감하게 된다. 그러한 변화는 모서리부 이등분선에 대해 비대칭이 되게 할 수도 있지만, 모서리부 반경 순서가 모서리부 이등분선의 2개의 측면 상에서 대칭 되게 하는 것이 바람직하다. 이것은 절삭 인서트를 회전시킬 때에 절삭 인서트가 대칭 되는 본질적인 이점을 가져옴으로써, 동일한 인서트로서 좌측 및 우측 선삭을 가능하게 하며, 즉 좌측 및 우측 홀더가 사용될 수 있게 한다. 또한, 대칭 모서리부 형상은 반경 방향뿐만 아니라 축방향으로 대칭 선삭을 가능하게 한다.

상이한 모서리부 반경들을 도시하기 위해, 도2 및 도3에 가상 원 섹터가 재현되어 있다. 도2의 절삭 인서트는 사실상 80° 의 각을 가지고, 5개의 다른 원 또는 원통형 표면 세그먼트(5A, 5B, 5C, 5A' 및 5B')로 분할된다. 중앙 세그먼트(5C)는 반경(r_ε)을 가진다. 2개의 세그먼트(5B, 5B')는 사실상 동일한 반경(r₂)을 가진다. 또한, 세그먼트(5A, 5A')도 사실상 동일한 반경(r₃)을 가진다. 본 발명에 의한 모든 인서트에 있어서, r₃> r_ε> r₂함이 성립한다.

2개의 반경 사이의 가장 근소한 차이는 0.1 mm, 양호하게는 0.2 mm, 특히 0.3 mm이어야 한다. 이러한 최소한의 차이가 유지되는 한, 3개의 반경은 다소 넓은 범위 내에서 변화될 수 있다. 따라서, r_ε는 0.2 내지 5 mm, 양호하게는 0.4 내지 3.2 mm, 특히 0.4 내지 1.6 mm 사이일 수 있다. 반경 r₂는 0.1 내지 4 mm, 양호하게는 0.2 내지 3.2 mm, 특히 0.4 내지 1.5 mm 사이일 수 있다, r₃은 1 내지 10 mm, 양호하게는 2, 4 내지 10 mm, 특히 4 내지 8 mm 사이일 수 있다.

가상 원 섹터들의 중심 각(α, β, δ)은 절삭 인서트의 모서리부 반경에 따라, 넓은 범위 내에서 다양하게 변화할 수 있다. 그러나, 인서트의 바람직한 회전 대칭을 고려해 보면, 세그먼트(5A, 5A')의 중심 각(δ)은 사실상 동등하게 커야만 한다. 물론, 중심 각(β)에 있어서도 마찬가지이다. 중심 각(α)은 1 내지 145°, 양호하게는 5 내지 90°, 특히 10 내지 40° 사이여야 하는 것으로 일반적으로 말할수 있다. 각(β)들의 각각은 1 내지 45°, 양호하게는 10 내지 40°, 특히 15 내지 35° 사이여야 한다. 각(δ)들의 각각은 1 내지 90°, 양호하게는 1 내지 15°, 특히 2 내지 10° 사이여야 한다.

본 발명의 양호한 실시예에서의, 특히 더 작은 지점 각(예를 들면, 80° 이하)에서, 제4 반경(r₄)은 절삭 모서리부의 이등분선의 양 측면 상에서 대칭적으로 제공되어야 한다. 도3에서 알 수 있는 바와 같이, 이러한 반경은 세그먼트(5A)와 측면(4) 사이에, 그리고 세그먼트(5A')와 측면(4') 사이에서 각각 위치된다. 반경(r₄)은 반경(r₃)보다 적어도 1 mm 더 작고, 적합하게는 0.1 내지 5.0 mm, 양호하게는 0.1 내지 2.4 mm, 특히 0.2 내지 1.0 mm 사이에 있다. 섹터의 대응 중심 각(δ)은 1 내지 45°, 양호하게는 5 내지 40°, 특히 15 내지 35° 사이여야 한다.

상이한 원 세그먼트들 사이의 연결부는 접선이어야 한다. 따라서, 이는 예를 들어 반경(r₃)에 대한 전이 지점에서의 반경(r₂)의 접선이 동일한 지점에서 반경(r₃)의 접선과 일치하는 것을 의미한다. 이것은 부드러운 반경 전이를 발생하게 하고, 엔터링 각의 올바른 조절에 비민감성을 증가시킨다.

도4는 본 발명에 의한 개선된 모서리부 반경을 함께 구성하는 상이한 반경들을 도시한다. 직선(2, 2')은 2개의 인접한 절삭 에지를 나타낸다. 절삭 에지와 이등분선(B)의 교차 지점 주위의 영역에서, r_ε는 반경(r₂)의 원 내측에서 반경 방향으로 위치됨으로써, r₂및 r_ε사이에서 이등분선의 각 측면 상에서 각각 하나씩 2개의 교차 지점 또는 전이부를 형성한다. 그러한 교차 지점과 절삭 에지(2) (또는 2') 사이에는 반경(r₃)과 반경(r₂) 사이의 부가적인 교차 지점 또는 전이부가 있다. 부가적인 교차 지점에서의 접선은 절삭 에지(2) (또는 2')와 함께 공차 각(θ)을 형성한다. 이러한 공차 각(θ)은 마름모형 인서트 또는 소위 삼각형 인서트에서 적절하게는 4 내지 29°, 양호하게는 3 내지 7° 이다.

비교를 위해서, 본 발명에 의한 절삭 인서트가 일정한 노즈 반경을 갖는 보통의 선삭 인서트와 함께 시험되고 비교되었다. 양 인서트는 80° 의 노즈 각을 갖고 있다. 본 발명에 의한 인서트는 다음의 데이터를 갖는다. :

공지된 인서트는 0.79 mm의 연속 반경을 갖는다. 양 절삭 인서트는 도1에 의한 칩 파닥 형상과 5° 의 공차 각을 갖고 있다.

저합금 연강(SS 2511)의 기계 가공의 결과가 도5의 도표에서 도시되어 있다. y축 상에서는 얻어진 표면 정도(Ra)가 ㎛로 주어지고, x축 상에서는 이송량이 mm/회전으로 주어지고 있다. 절삭 속도는 180 m/min이고 절삭 깊이는 2 mm이었다. 도표로부터, 예를 들어 0.8 mm/회전의 이송량의 Ra 값이 사실상 절반이 됨을 알 수 있다. 이것으로부터, 본 발명에 의한 노즈 반경 순서를 갖는 절삭 인서트의 우수성이 일정한 노즈 반경을 갖는 다른 동등한 인서트와 비교할 때 명백하게 나타나고 있다. 더욱이, 공지된 절삭 인서트에서와는 달리, 91 내지 93° 의 엔터링 각의 변경이 본 발명에 의한 인서트로 선삭에 의해 얻어진 표면 정도에 대해 불리한 영향을 미치지 않았다.

전술된 양호한 실시예에 따라, 이중 측면 절삭 인서트가 설명되었고, 따라서측면(4, 4')은 상부 및 하부 측면에 수직이다. 그러나, 인서트가 단일 측면이면, 플랭크 또는 측면(4, 4')과 노즈면(5A-5C)이 양호하게는 상부면과 함께 예각을 형성하고, 양호한 공차의 인서트 본래의 각이 5 내지 11° 사이에 있음이 멍백하다.

Claims (8)

1. 선삭용으로 주로 사용되고, 상부면과, 상기 상부면과 사실상 평행한 하부면과, 상기 상부면 및 하부면 사이에 연장된 적어도 3개의 측면(4, 4')을 포함하고, 2개의 인접한 측면 사이의 전이부는 둥근 노즈 반경면(5)을 형성하고, 상기 상부면과 측면 또는 노즈 반경면 각각 사이의 분할선은 절삭 에지를 각각 형성하는 절삭 인서트에 있어서,

   노즈 절삭 에지는 5 개 이상의 원형 세그먼트로 분할되어 있고, 상기 세그먼트(5A 내지 5C)들은 3 개 이상의 상이한 반경(r₃, r_ε, r₂)들을 가지고, 인접한 세그먼트들은 항상 상이한 반경을 가지고, 노즈 절삭 에지에 인접한 노즈 반경 표면(5)의 적어도 일부는 5 개 이상의 원통형 표면 세그먼트(5A 내지 5C)들로 대응 분할되며, 두 개의 반경 사이의 가장 작은 반경 차이가 0.1 내지 0.3 mm인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
2. 제1항에 있어서, 노즈 반경 표면(5)의 상부면으로부터 하부면으로의 전체 높이는 상기 원통형 표면 세그먼트들로 분할되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
3. 제1항에 있어서, 노즈 반경의 이등분선(B)은 제1 반경(r_ε)을 갖는 제1 세그먼트(5C)와 교차하고, 상기 세그먼트의 양 측면 상에서 사실상 동등한 크기의 제2반경(r₂)을 갖는 제2 세그먼트(5B, 5B')들이 인접하고, 상기 제2 세그먼트들에 사실상 동등한 크기의 제3 반경(r₃)을 갖는 2개의 제3 세그먼트(5A, 5A')들이 인접하며, 반경들 사이의 관계는 r₃> r_ε> r₂인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 사실상 동등한 크기의 제4 반경(r₄)을 갖는 2개의 부가적인 세그먼트들이 제3 세그먼트(5A, 5A') 및 각각의 측면(4, 4') 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 2개의 반경 사이의 최소 반경 차이는 0.2 mm인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 제1 반경(r_ε)은 0.4 내지 1.6 mm이고, 제2 반경(r₂)은 0.4 내지 1.5 mm이며, 제3 반경(r₃)은 4 내지 8 mm인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 제1 세그먼트(5C)는 5 내지 90° 의 중심 각(α)을 갖는 원형 섹터에 대응되며, 제2 세그먼트(5B, 5B')들은 사실상 동등한 크기의 원형 섹터에 대응되고 모두 10 내지 40° 의 중심 각(β)을 갖고, 제3세그먼트(5A, 5A')들은 2개의 부가적인 사실상 동등한 크기의 원형 섹터에 대응되고 모두 1 내지 15° 의 중심 각(δ)을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
8. 제4항에 있어서, 제4 반경(r₄)은 0.2 내지 1.0 mm이고, 15 내지 35° 의 중심 각(σ)을 갖는 원형 섹터에 대응되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.