KR100484469B1 - 절삭 공구 및 절삭 공구용 인덱스 가능 삽입체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 레이크면의 단부에 있는 단부 절삭에지와, 단부 절삭에지에 오목 에지부를 제공하도록 레이크면에 형성된 함몰부를 포함하는 절삭 공구가 제공된다.

Description

절삭 공구 및 절삭 공구용 인덱스 가능 삽입체{CUTTING TOOL AND INDEXABLE INSERT THEREFOR}

본 발명은 선삭에 의한 절단 및 홈 가공을 위한 절삭 공구와, 이러한 절삭 공구용 인덱스 가능 삽입체(스로어웨이 팁)에 관한 것이다.

도13에는 선삭에 의한 절단 및 홈 가공을 위한 비트(bit) 또는 절삭 공구용의 통상의 인덱스 가능 삽입체(101)가 도시되어 있다. 삽입체(101)는 레이크면(rake face)(116) 상에서 한 쌍의 돌출부(경사벽)(120, 120)를 갖는다. 돌출부(120, 120)는 단부 절삭에지(115) 및 레이크면(116)의 대향 단부들에 인접하여 배치된다. 이러한 삽입체(101)에 의하여, 칩(K)은 돌출부(120, 120)에 대하여 강하게 가압되어, 절삭이 수행되는 지점으로부터 제거되기 전에 볼록하게 또는 V자형으로 절곡된 단면 형상으로 변형된다.

이러한 삽입체(101)에 의해 전술된 바와 같이 변형된 칩(K)은 편평한 단면의 칩과 비교하여 강도가 높아, 나선 형상으로 제거될지라도 적당한 길이의 부분들로 용이하게 분할될 수 있다. 따라서, 칩은 절삭 공구, 공작물 또는 척(chuck) 둘레에 감기지 않아서, 삽입체(101)는 칩의 제거에 유리하다.

통상의 삽입체(101)를 사용하여 바아(bar) 형태의 공작물을 절단하는 데 있어서, 칩(K)은 절삭에지(115)의 대향 단부들에 인접한 돌출부(120, 120)에 대하여 강하게 가압되어서 단면 형상이 변형된다. 이러한 돌출부가 제공되지 않은 삽입체와 비교할 때, 돌출부(120, 120)에 의하여 큰 절삭 저항이 야기되어 삽입체(101)에 인가되며, 이에 따라 절삭에지가 단기간에 마모되어서 삽입체의 수명이 단축된다.

게다가, 이러한 큰 절삭 저항은 절단에 있어서 이하의 문제점을 초래한다. 도13에 도시된 바와 같이, 단부 절삭에지(115)가 리드 각(lead angle)을 갖는 삽입체(101)에 의해 공작물이 절단되기 직전에, 절단 폭 부분(V)은 절단될 공작물의 부분(즉, 도13에서 우측 부분)의 단부면(T)을 향해 테이퍼지도록 형성된다. 단부 절삭에지(115)가 종방향으로 더 이송될 때 절단이 완료된다. 즉, 단부 절삭에지(115)가 종방향으로 더 이송됨에 따라, 절단 폭 부분(V)은 직경이 점차적으로 감소되어서, 결국은 공작물의 상기 부분(도13에서 우측 부분)이 절단된다. 이 경우에, 절단의 최종 단계에서, 단부 절삭에지(115)가 공작물의 단부면(T)의 중심에 도달하기 조금 전에, 공작물의 상기 부분은 절단되는 것이 아니라, 종방향 이송을 위한 힘으로부터 기인하는 측방향 힘에 의해 파단된다. 따라서, 공작물의 절단된 부분(도13에서 우측 부분)의 단부면에는 외측으로 돌출한 돌기(boss)(이하, "중심 돌기"라고도 한다)의 형태의 버어(burr)가 남아 있게 된다.

통상의 삽입체에 의한 절단시, 중심 돌기는 공작물의 절단면(단부면)에 인접하여 큰 절삭 저항으로 인해 더 크게 되는 경향이 있다. 따라서, 공작물의 단부면의 고정밀 기계 가공을 요구하는 정밀 축(shaft) 또는 유사 부품의 절단시, 추후 공정(즉, 2차 기계 가공)에서 중심 돌기를 제거하는 것이 불가피하게 필요하다. 한편, 척에 클램핑된 공작물의 나머지 부분(도13에서 좌측 부분)의 단부면에는, 공작물의 나머지 부분의 단부면의 중심을 지나 종방향으로 이송되는 단부 절삭에지에 의해 절단 폭 부분(V)이 절단되므로 중심 돌기가 형성되지 않는다.

더욱이, 동일한 이유로, 도관(pipe) 형태의 공작물을 절단하는 때에, 공작물의 절단부의 단부면의 내측 원주방향 주연부에 도관의 중심을 향해 돌출된 버어(이하, "내측 주연부 버어"라 하기도 한다)가 형성된다. 따라서, 이러한 경우에도, 절단된 공작물이 단부면의 고정밀 기계 가공이 요구될 때, 버어를 제거하기 위한 추가의 공정을 수행할 것이 마찬가지로 불가피하게 요구된다.

또한, 전술된 통상의 삽입체는 칩의 변형을 위한 돌출부가 단부 절삭에지로부터 약간 이격되어 배치되므로 이송 속도에 따라 상이한 칩 변형 효과를 발생시킨다. 게다가, 이송 속도가 작을 때, 의도되는 칩 변형 효과가 얻어질 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 예컨대, 이송 속도가 0.05mm/회전으로 작을 때, 칩은 너무 얇게 되어 돌출부에 대하여 강하게 가압되지 못한다(즉, 돌출부에 대해 강하게 충돌하지 못한다). 따라서, 칩의 결과적인 변형은 너무 작게 되거나 의도된 칩 변형 효과가 얻어질 수 없다. 더구나, 칩이 돌출부에 대해 강하게 충돌하지만 칩의 온도가 너무 낮아 돌출부가 칩 브레이커(chip breaker)로서만 역할하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 절단에 의해 생성된 칩은 거의 편평한 단면을 가져서 강도가 낮게 된다. 또한, 칩이 코일 형태로 되지만, 조밀하지 않게 이루어지거나 길게 연속적으로 되는 경향이 있어서, 칩이 제거되는 방향을 불안정하게 하거나 칩이 공작물 둘레에 감기게 되는 경향이 있다.

한편, 이송 속도가 0.1mm/회전인 때, 칩의 단면을 약간 변형시킬 수 있지만 변형은 충분하지 않다. 따라서, 전술된 것과 유사한 문제점이 발생된다. 또한, 이송 속도가 0.2mm/회전 이상으로 큰 경우에, 칩이 너무 두껍게 되어 돌출부에 대해 보다 강하게 가압됨으로써 큰 칩 변형 효과가 얻어진다. 따라서, 칩의 안정한 제거가 얻어질 수 있다. 하지만, 삽입체에 대한 칩의 강한 가압은 큰 절삭 저항, 즉 단부 절삭에지에 인가되는 큰 저항을 초래하여서, 절삭에 의해 발생되는 과도한 열로 인해 삽입체의 수명이 저하된다. 즉, 전술된 통상의 삽입체에 의하면, 요구되는 칩 변형 효과를 얻을 수 있는 이송 속도 범위가 좁고, 칩의 안정한 제거가 얻어질 수 있도록 이송 속도가 설정된 때에는 삽입체의 수명이 단축된다.

따라서, 본 발명의 목적은 통상의 절삭 공구에서의 본질적인 전술된 문제점이 없는 절삭 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 절삭 저항이 작지만 우수한 칩 변형 효과를 안정하게 얻을 수 있는 전술한 특징의 절삭 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전술한 특징의 절삭 공구를 위한 인덱스 가능 삽입체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따르면, 레이크면의 단부에 있는 단부 절삭에지와, 단부 절삭에지에 오목 에지부(concave edge portion)를 제공하도록 레이크면에 형성된 함몰부(depression)를 포함하는 절삭 공구가 제공된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 레이크면의 단부에 있고 오목 에지부를 갖는 단부 절삭에지와, 단부 절삭에지의 오목 에지부로부터 연속적으로 연장되도록 레이크면에 형성된 구형 함몰부(spherical depression)를 포함하는 인덱스 가능 삽입체가 제공된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 레이크면의 단부에 있는 단부 절삭에지와, 단부 절삭에지에서 오목 에지부를 형성하도록 레이크면에 형성된 구형 함몰부를 포함하는 인덱스 가능 삽입체가 제공된다.

본 명세서에 사용된 용어 "구형 함몰부"는 진정한 구형 부분 또는 구형에 가까운 형상의 부분으로 구성된 함몰부를 나타내기 위해 사용된다. 구형에 가까운 형상은 회전 타원체 형상 및 달걀 형상을 포함한다. 오목 에지부는 원호형 날 부분 및 원호에 가까운 형상의 날 부분을 포함한다.

본 발명의 절삭 공구를 사용하여 바아 형태의 공작물을 절단하는 데 있어서, 칩은 단부 절삭에지의 오목 에지부의 형상의 후방에서 변형되는데, 즉 칩은 하방으로 돌출하도록 절곡된 단면을 갖는 방식으로 변형되고 나서, 레이크면에 형성된 구형 함몰부를 통과한 후에 후방으로 제거된다. 즉, 칩은 강도가 커지도록 인출되거나 폭방향으로 절곡되어, 후방으로, 즉 단부 절삭에지로부터 멀어지는 방향 또는 종방향 절단을 위한 이송 방향에 대향한 방향으로 제거된다. 칩의 폭방향 절곡은 통상의 삽입체에서처럼 단부 절삭에지의 후방 위치에서 레이크면 상에 형성된 돌출부들에 대하여 칩을 가압함으로써가 아니라 단부 절삭에지 자체의 오목 에지부의 형상 및 레이크면 상에 형성된 구형 함몰부에 의해 얻어진다. 따라서, 절삭 저항이 작을 뿐만 아니라 칩의 변형이 삽입체의 종방향 이송 속도와 무관하게 얻어질 수 있어서, 안정한 칩 변형 효과를 얻을 수 있다.

게다가, 삽입체는 칩의 변형을 위한 어떠한 돌출부도 갖지 않고 절삭 저항이 작으므로, 절단시 공작물의 분리된 단부면에서 생길 수 있는 중심 돌기 또는 버어가 작게 될 수 있다. 또한, 작은 절삭 저항으로부터 절삭에지의 마모가 감소되어서 절단 또는 홈 가공시 삽입체의 연장된 수명을 얻을 수 있다.

오목 에지부는 칩이 후방으로 제거되는 방향이 안정하게 되는 이유로 양호하게는 단부 절삭에지의 중심에 배치된다. 또한, 오목 에지부의 최대 깊이(D_a)는 양호하게는 0.05 내지 0.25mm 범위 내에 있다. 최대 깊이(D_a)가 0.05mm 미만일 때, 전술된 칩 변형 효과는 얻어질 수 없다. 최대 깊이(D_a)는 0.25mm를 초과할 때, 전술된 칩 변형 효과가 얻어지지만 칩의 변형에 대한 저항은 커져서 삽입체 수명은 짧아진다. 더욱이, D_a는 양호하게는 0.05 내지 0.2mm의 범위 내에 있다. D_a를 0.2mm 이하로 설정함으로써, 칩은 더욱 안정하게 제거될 수 있다.

본 발명의 절삭 공구에 있어서, W가 단부 절삭에지의 폭이고, W_a가 단부 절삭에지의 오목 에지부의 폭인 경우, W/2 ≤ W_a ≤2W/3인 것이 바람직하다. W_a가 W/2보가 작은 때, 전술한 칩 변형 효과는 얻어질 수 없다. W_a가 2W/3보다 큰 때, 단부 절삭에지의 강도는 대향한 그 단부 부분들에서 저하된다. 또한, D_b가 구형 함몰부의 최대 깊이인 경우, D_a < D_b인 것이 바람직하다. 이는 절삭 저항의 감소 및 버어 형성의 억제를 위해 효과적이다. 더욱이, W_b가 구형 함몰부의 최대 폭인 경우, W_a < W_b인 것이 바람직하다. 이는 절삭 저항의 감소 및 버어 형성의 억제를 위해 효과적이다.

먼저, 도1 내지 도5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덱스 가능 삽입체가 도면 부호 1로 나타나 있으며, 상기 인덱스 가능 삽입체는 초합금(super alloy), 서멧(cermet) 또는 세라믹의 소결체로 구성된다. 인덱스 가능 삽입체(1)는 측면도에서 볼 때 평행사변형 블록의 형태이고, 단부 절삭에지(15)를 각각 갖는 한 쌍의 예각의 단부(12, 12)를 구비한 2-코너형(two-corner type)의 것이다. 따라서, 제1 코너에 대하여 설명하기로 한다. 본 실시예에서, 예각 단부(12, 12)를 갖는 삼각형 부분(13, 13)은 보다 얇게 형성되며, 나머지 두꺼운 부분(14)은 인덱스 가능 삽입체(1)를 홀더(도시 안됨)에 클램핑하기 위해 사용되는 중앙 고정 구멍(14a)을 구비한다.

제1 코너에 있는 단부 절삭에지(15)는 레이크면(rake face, 16) 및 전방 단부 플랭크(front end flank, 17)의 연결부에 형성된다. 상부로부터 볼 때(즉, 평면도에서 볼 때), 레이크면(16)은 2°의 후향 테이퍼를 제공하도록, 즉 후방으로 테이퍼지도록 단부 절삭에지(15)의 대향 단부들로부터 직선으로 또는 선형적으로 후방으로 연장되는 한 쌍의 측면(16a, 16a)을 갖는다. 레이크면(16)은 6°의 양의 레이크각(positive rake angle)을 제공하도록 단부 절삭에지(15)의 직선형 절삭에지 부분(15a, 15a)으로부터 하방 및 후방으로 경사지며, 곡면으로 구성된 브레이커 벽(breaker wall, 18)을 그 후방 단부에서 갖는다. 더욱이, 전방 단부 플랭크(17)에는 6°의 단부 릴리프각(end relief angle)이 제공되고, 측면 플랭크(19)에는 3°의 측면 릴리프각이 제공된다. 한편, 단부 절삭에지(15)에는 평면도에서 볼 때 5°의 리드 각(lead angle, θ)이 제공된다.

레이크면(16)에는 구형 함몰부(spherical depression, 26)가 형성된다. 구체적으로는, 함몰부(26)는 회전 타원체 함몰부(spheroidal depression)이다. 회전 타원체 함몰부(26)에 의해, 단부 절삭에지(15)에는 직선형 날 부분(15a, 15a)들 사이에 위치된 오목 에지부(15b)가 형성된다. 회전 타원체 함몰부(26)는 장축이 오목 에지부(15b)로부터 후방으로 연장되고 레이크면(16)의 폭방향 중심에 위치된 회전 타원체의 일부분을 구성하는 곡선형 주연면을 갖는다. 회전 타원체 함몰부(26)는 인덱스 가능 삽입체(1)의 클램핑을 위한 보유면(hold-down surface, 29) 및 브레이커 벽(18)에 형성된 후방 단부를 구비한다.

예컨대, 단부 절삭에지(15)의 폭(W)은 약 1.8mm이고, 단부 절삭에지에 형성된 오목 에지부(15b)의 폭(W_a)은 약 0.9mm이다. 전방 단부 플랭크(17) 쪽으로부터의 측면도에서 볼 때, 오목 에지부(15b)는 반경(R)이 약 1.5mm인 원호의 형태이다. 더욱이, 단부 절삭에지(15)에 평행한 방향으로 측정될 때 회전 타원체 함몰부(26)의 최대 폭(W_b)은 1.2mm이며, 오목 에지부(15b)의 폭(W_a)보다 크게 설정된다. 이에 의해, 절삭 저항은 감소될 수 있고, 칩은 더욱 안정하게 제거될 수 있다. 오목 에지부(15b)의 최대 깊이(D_a)는 0.15mm이다. 그러나, 레이크면(16)에 대한 회전 타원체 함몰부(26)의 최대 깊이(D_b)는 약 0.25mm이며, 회전 타원체 함몰부(26)는 오목 에지부(15b)로부터 후방으로 연장됨에 따라 더 깊어진다. 또한, D_a < D_b에 의해, 절삭 저항은 감소될 수 있고, 버어의 형성은 더욱 효과적으로 억제될 수 있다. 한편, 단부 절삭에지(15)의 오목 에지부(15b) 및 회전 타원체 함몰부(26)는 인덱스 가능 삽입체(1)의 동일한 소결체 형성 공정에서 모두 함께 형성될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 이러한 오목 에지부(15b) 및 회전 타원체 함몰부(26)가 제공되지 않은 인덱스 가능 삽입체가 먼저 형성되어 소결되며, 이후에 오목 에지부(15b) 및 회전 타원체 함몰부(26)의 형상에 대응하는 외부면을 갖는 다이아몬드 연삭기(grinder)를 사용하여 연삭함으로써 오목 에지부(15b) 및 회전 타원체 함몰부(26)가 형성된다.

이상과 같이 구성된 본 실시예의 인덱스 가능 삽입체(1)는 아래와 같은 방식으로 바아 형태의 공작물을 절단하는 데 사용된다. 인덱스 가능 삽입체(1)는 홀더에 클램핑되어 절삭 공구를 구성한다. 절단시, 칩은 단부 절삭에지(15)의 형상의 후방에서 변형되어, 하방으로 돌출하는 곡선 또는 원호형 단면을 갖는다. 칩은 단부 절삭에지(15)로부터 회전 타원체 함몰부(26)의 내부를 통과한 후에 후방으로 제거된다. 즉, 칩은 고강도를 갖도록 폭이 절곡 및 감소된 후에 후방으로 제거된다. 이와 관련하여, 이러한 변형은 통상의 삽입체에서처럼 칩이 가압되는 돌출부에 의해 얻어지는 것이 아니라 단부 절삭에지(15) 자체의 오목 에지부(15b) 및 이에 연속적으로 배치된 회전 타원체 함몰부(26)에 의해 얻어질 수 있다.

따라서, 삽입체의 종방향 이송 속도와 무관하게 절삭 저항이 작을 뿐만 아니라 칩의 변형이 얻어질 수 있어서, 안정한 칩 변형 효과를 얻을 수 있다. 즉, 칩의 변형은 칩이 최대 온도 범위 내에 있을 때 단부 절삭에지(15)에 의해 얻어지고, 따라서 칩의 변형에 대한 저항을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 칩의 변형을 야기하는 어떠한 돌출부도 없으므로, 절삭 저항은 작게 될 수 있다. 따라서, 바아 형태의 공작물을 절단하는 데 있어서, 공작물의 단부면에 발생된 중심 돌기도 작게 될 수 있다. 도관 형태의 공작물의 절단의 경우에, 그 내측 원주방향 주연부에서의 버어도 작게 될 수 있다.

회전 타원체(26)와 동일한 회전 타원체의 일부를 구성하는 회전 타원체 함몰부를 갖지만 단부 절삭에지(15)의 오목 에지부(15b)의 최대 깊이(D_a)가 상이한 비교예들이 준비되었는데, 즉 비교예들은 최대 깊이(D_a)가 0 내지 0.3mm의 범위 내에서 변하도록 준비되었다. 비교예들은 바아 형태의 공작물의 절단을 위해 사용되었으며, 공작물의 절단면에서의 중심 돌기의 직경 및 돌출량(높이)에 대하여 비교되었다. 그러나, 전방 단부 플랭크(17) 쪽으로부터의 측면도에서 볼 때 오목 에지부(15b)의 반경은 약 1.5mm이고 삽입체(1)의 단부 절삭에지(15)의 폭(W)은 1.8mm이다. 절삭은 건식 조건 하에서 2000rpm의 스핀들 속도 및 0.03mm/회전의 이송량에서 수행되었다. 공작물은 JIS에 따른 SUS303으로 제작되었으며, 그 외경은 12mm이었다. 결과가 표 1에 나타나 있다.

샘플 번호	Da (mm)	dB (mm)	hB (mm)	칩의 변형	칩의 제거	삽입체의수명
1*	0	0.5	1.0	발생 없음	불안정	연장
2	0.05	0.1	0.2	양호	안정	연장
3	0.15	0.05	0.05	양호	안정	연장
4	0.2	0.1	0.2	양호	안정	연장
5	0.25	0.4	0.7	양호	불안정	연장
6	0.30	0.7	1.2	양호	불안정	단축

*는 샘플이 비교예임을 나타낸다. Da는 오목 에지부의 최대 깊이이고, d_B는 공작물의 절단면에 형성된 중심 돌기의 직경이며, h_B는 중심 돌기의 돌출량(높이)이다.

표에서 수치는 10회의 절단들로부터 얻어진 평균치이다. 한편, 인덱스 가능 삽입체의 비교예(1번 샘플)는 오목 에지부 및 회전 타원체 함몰부를 갖는 것이 아니라 전체적으로 직선형 단부 절삭에지를 가지며, 단부 절삭에지의 대향 단부들에 인접하여 한 쌍의 돌출부들이 구비되어 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 인덱스 가능 삽입체(1)를 사용한 절단에 있어서, 직경(d_B) 및 돌출량(h_B)은 비교예(1번 샘플)와 비교할 때 대부분 작았다. 이는 비교예와 비교할 때, 본 실시예의 삽입체를 사용한 절단의 경우에 공작물이 나머지 부분으로부터 분리되기 전에 삽입체가 공작물의 단부면의 중심에 더욱 근접하게 이송되었음을 의미한다. 더욱이, 오목 에지부의 최대 깊이인 0.05mm가 칩의 양호한 변형을 얻는 데 충분한 것으로 이해된다. 비교예에 의해 절단시, 삽입체의 수명은 길었지만, 칩의 변형은 야기되지 않았다. 이는 이송 속도가 너무 작았다는 사실에 기인하는 것으로 여겨진다. 또한, 오목 에지부의 최대 깊이가 0.3mm일 때 삽입체의 수명이 단축되었다. 이상으로부터, 오목 에지부의 최대 깊이가 0.05 내지 0.25mm의 범위 내에 있도록 레이크면에 회전 타원체를 형성하는 것이 바람직하다. 게다가, 오목 에지부의 최대 깊이를 0.2mm 이하로 설정함으로써, 칩의 안정한 제거가 얻어질 수 있다. 이는 오목 에지부의 최대 깊이가 0.2mm를 초과할 때 칩의 변형에 대한 저항이 크다는 사실에 기인하는 것으로 여겨진다. 이로부터, 오목 에지부의 최대 깊이가 0.05 내지 0.2mm의 범위 내에 있는 것이 더욱 바람직하다.

다음으로, 1번 내지 3번 샘플의 삽입체들이 외경이 12mm이고 내경이 8mm인 도관 형태의 공작물을 절단하는 데 사용되었으며, 공작물의 절단면의 내경에서의 버어의 두께와 그 돌출량에 대하여 비교가 이루어졌다. 결과가 표 2에 나타나 있다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 삽입체에 의한 절단시 내측 주연부에서의 버어는 비교예의 삽입체에 의한 절단시의 내측 주연부에서의 버어와 비교할 때, 그 두께 및 돌출량이 작았다. 이는 본 발명의 삽입체에 의한 절단에 대한 저항이 비교예의 삽입체에 의한 것과 비교할 때 작다는 사실에 기인하는 것으로 여겨진다.

샘플 번호	내측 주연부에서의 버어의 두께 (mm)	버어의 돌출량 (mm)
1*	0.05	0.1
2	0.02	0.05
3	0.01	0.02

*는 샘플이 비교예임을 나타낸다.

다음으로, 단부 절삭에지의 오목 에지부의 최대 깊이(D_a)가 0.15mm로 일정하고 회전 타원체 함몰부의 폭(Wa)이 0.3 내지 1.5mm의 범위 내에서 변화하도록 회전 타원체의 형상이 변화된 샘플들이 준비되었다. 이들 샘플들을 사용함으로써, 칩의 변형 및 삽입체의 수명(단부 절삭에지의 대향 단부들에서의 삽입체의 강도)을 관찰하도록 바아 형태의 공작물의 절단 시험이 수행되었다. 그러나, 단부 절단에지의 폭(W)은 일정하게 1.8mm이었다. 시험 결과가 표 3에 나타나 있다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 오목 에지부의 폭(W_a)이 1번 및 2번 샘플처럼 W/2보다 작을 때, 칩의 변형은 작았다. W_a가 5번 샘플처럼 2W/3보다 클 때, 칩의 양호한 변형이 얻어졌지만, 삽입체의 수명은 단축되었다. 이로부터, 단부 절삭에지(15)의 폭(W) 및 폭(W_a)이 양호하게는 W/2 ≤ W_a ≤ 2W/3을 충족시키도록 결정된다는 것을 알 수 있다.

샘플 번호	Wa (mm)	칩의 변형	삽입체의 수명
1	0.3	거의 발생 없음	연장
2	0.6	약간 발생	연장
3	0.9	양호	연장
4	1.2	양호	연장
5	1.5	양호	단축

W_a는 오목 에지부의 폭이다.

도6 내지 도8을 참조하여, 제2 실시예에 따른 인덱스 가능 삽입체(21)를 설명하기로 한다. 본 실시예는, 단부 절삭에지(15)에 오목 에지부(15b)를 제공하도록 레이크면(16)에 형성되고 진정한 구형의 일부를 형성하는 곡선형 주연면을 구형 함몰부(226)가 갖는다는 점과, 구형 함몰부(226)의 후방 단부가 레이크면(16)에 위치되도록 구형 함몰부(226)가 브레이커 벽(18)의 전방에 배치된다는 점, 즉 구형 함몰부(226)가 클램핑용 보유면(29)에서 절삭 형성되지 않도록 형성된다는 점에서, 도1 내지 도5를 참조하여 설명된 제1 실시예와 상이하다. 이상의 것을 제외하고는, 본 실시예는 제1 실시예와 실질적으로 유사하다. 따라서, 제1 실시예와 동일한 부분은 동일 도면 부호로 나타나 있으며, 이에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다. 한편, 도시되지는 않았지만, 본 실시예의 삽입체(21)를 사용하여 절단할 때 발생되는 칩은 단부 절삭에지(15)의 오목 에지부(15b)로부터 구형 함몰부(226)의 후방 단부까지의 거리가 더 짧아지므로 후방으로 이동되는 데 어려움이 있다. 따라서, 삽입체(21)는 그 절삭 깊이가 작은 절삭에 적당하다. 그러나, 삽입체(21)에 의해 발생되는 칩의 단면 형상은 이전의 실시예와 유사하게 단부 절삭에지(15)의 오목 에지부(15b)의 형상과 닮았다.

도9 내지 도10을 참조하여, 제3 실시예에 따른 인덱스 가능 삽입체(31)를 설명하기로 한다. 도1 내지 도5를 참조하여 설명된 제1 실시예에서, 회전 타원체 함몰부(26)의 최대 깊이(D_b)는 단부 절삭에지(15)의 오목 에지부(15b)의 최대 깊이(D_a)보다 크다. 이와 대조적으로, 본 실시예에서는, 레이크면(16)에 형성된 회전 타원체 함몰부(326)가 오목 에지부(15b)의 후방으로 점차적으로 연장됨에 따라 오목 에지부(15b)보다 깊이가 작게 된다. 이를 제외하고는, 본 실시예는 제1 실시예와 실질적으로 유사하다. 따라서, 유사한 부분은 동일 도면 부호로 나타나 있으며, 이에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다.

전술한 것으로부터, 본 발명의 인덱스 가능 삽입체에 의한 절단시에, 칩은 폭방향으로 절곡되어 오목 곡선형으로 형성된 후에, 즉 고강도를 갖도록 변형된 후에 제거된다는 것을 알 수 있다. 칩의 이러한 변형은 통상의 삽입체에서처럼 단부 절삭에지의 후방의 위치에 레이크면에 배치된 돌출부에 의해서가 아니라, 단부 절삭에지 자체의 오목 에지부 및 오목 에지부로부터 연속적으로 연장되는 구형 함몰부에 의해서 얻어진다. 따라서, 절삭 저항은 작다. 더구나, 칩의 이러한 변형은 종방향 이송 속도와 무관하게 얻어지므로, 삽입체에 의해 발생되는 칩 변형 효과는 안정할 수 있다. 또한, 칩이 감긴 형상 또는 코일 형상으로 안정적으로 변형되어 효율적으로 제거될 수 있어서, 공작물의 기계 가공된 표면을 손상으로부터 보호할 수 있다. 따라서, 공작물의 표면 거칠기를 향상시킬 수 있다. 게다가, 본 발명의 삽입체에는 칩의 변형을 위한 돌출부가 제공되지 않으므로, 결과적인 절삭 저항이 작아서, 공작물의 절단시 공작물의 절단면에 형성되는 중심 돌기 또는 내측 주연부 버어가 작게 될 수 있다. 또한, 작은 절삭 저항에 의해, 삽입체의 절삭에지의 마모는 감소될 수 있고, 절단 또는 홈 가공시 삽입체의 수명의 연장이 기대될 수 있다.

본 발명이 몇몇 실시예들을 참조함으로써 이상에서 설명되었지만, 본 발명은 전술된 실시예들로 제한되지 않는다. 전술된 실시예들의 수정예 및 변경예들이 이상의 기재 내용으로부터 당해 기술 분야의 숙련자에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 회전 타원체 함몰부(326)의 후방 단부가 브레이커 벽(18)에 절삭 형성되도록 형성된 제3 실시예는 도11 및 도12에 도시된 삽입체(41)에서처럼 수정될 수 있다. 즉, 회전 타원체 함몰부(426)가 오목 에지부(15b)의 후방으로 연장됨에 따라 회전 타원체 함몰부(426)가 오목 에지부(15b)보다 깊이가 작아지는 경우에도 브레이커 벽(18) 상으로 연장되지 않도록 회전 타원체 함몰부(426)의 후방 단부가 레이크면(16)에 위치될 수 있다. 게다가, 회전 타원체 또는 구형 함몰부는 브레이커 벽이 제공되는지의 여부와 무관하게 레이크면에 형성될 수 있다. 함몰부는 회전 타원체 또는 진정한 구형의 일부를 구성하는 곡선형 주연면을 가질 수 있고, 레이크면의 크기, 단부 절삭에지의 폭 및 절삭 조건에 따라 가변적으로 설계될 수 있다. 또한, 본 발명의 인덱스 가능 삽입체는 2-코너형(즉, 한 쌍의 단부 절삭에지를 갖는 형태)으로 제한되는 것이 아니라, 3-코너형, 즉 인접한 2개의 측면 사이에 3개의 절삭에지를 갖는 삼각 수직형 인덱스 가능 삽입체 등의 다양한 형태에도 적용될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 인덱스 가능 삽입체로 제한되는 것이 아니라, 중실 공구 등의 다양한 절삭 공구에도 적용될 수 있다. 게다가, 본 발명의 인덱스 가능 삽입체는 홈 가공을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 범주는 이하의 특허청구범위에 의해 한정된다.

본 발명의 삽입체 및 이를 이용하는 절삭 공구는 절삭 저항이 작으면서 우수한 칩 변형 효과를 안정하게 얻을 수 있으며, 그 수명이 연장될 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덱스 가능 삽입체의 사시도 및 그 주요부의 확대도.

도2는 레이크면(rake face) 쪽으로부터 볼 때 도1의 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 평면도.

도3은 전방 단부 플랭크(front end flank) 쪽으로부터 볼 때, 도1의 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 확대 측면도.

도4는 도2의 선 IV-IV을 따라 취한 단면도.

도5는 측면 플랭크 쪽으로부터 볼 때 도1의 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 측면도.

도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 사시도.

도7은 전방 단부 플랭크로부터 볼 때 도6의 인덱스 가능 삽입체의 측면도.

도8은 측면 플랭크 쪽으로부터 볼 때 도6의 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 측면도.

도9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 사시도.

도10은 측면 플랭크 쪽으로부터 볼 때 도9의 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 확대 측면도.

도11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 사시도.

도12는 측면 플랭크 쪽으로부터 볼 때 도12의 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 측면도.

도13은 통상의 절단용 인덱스 가능 삽입체의 주요부의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 21, 31, 41: 삽입체

15: 단부 절삭에지

15b: 오목 에지부

16: 레이크면

18: 브레이커 벽

26, 226, 326, 426: 함몰부

29: 보유면

Claims (20)

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8. 레이크면의 단부에 있는 단부 절삭에지와,

   단부 절삭에지에 오목 에지부를 제공하도록 레이크면에 형성된 함몰부를 포함하고,

   상기 함몰부는 타원 회전체의 일부인 만곡된 주연면을 갖고,

   D_a를 오목 에지부의 최대 깊이라 하고 D_b를 함몰부의 최대 깊이라 할 때, D_a < D_b이고,

   W를 단부 절삭에지의 폭, W_a를 단부 절삭에지의 오목 에지부의 폭, W_b를 함몰부의 최대 폭이라 할 때, W_a < W_b 및 W/2 ≤ W_a ≤ 2W/3인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
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18. 레이크면의 단부에 있고 오목 에지부를 갖는 단부 절삭에지와,

    단부 절삭에지의 오목 에지부로부터 연속적으로 연장되도록 레이크면에 형성된 구형 함몰부를 포함하고,

    상기 구형 함몰부는 타원 회전체의 일부인 만곡된 주연면을 갖고,

    D_a를 오목 에지부의 최대 깊이라 하고 D_b를 함몰부의 최대 깊이라 할 때, D_a < D_b이고,

    W를 단부 절삭에지의 폭, W_a를 단부 절삭에지의 오목 에지부의 폭, W_b를 함몰부의 최대 폭이라 할 때, W_a < W_b 및 W/2 ≤ W_a ≤ 2W/3인 것을 특징으로 하는 인덱스 가능 삽입체.
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