KR100517460B1 - 고 이송 커터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 금형 가공시에 사용되는 인서트 타입의 고 이송 커터(High Feed Cutter)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인서트를 특수한 인선을 가지는 예각의 단면 형상으로 형성하여 가공시의 진동 발생을 억제하고 상기 인서트를 커터 바디에 견고하면서도 용이하게 고정시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 바디와 인서트 팁으로 구성되는 고 이송 커터에 있어서, 상기 인서트 팁을 평행사변형 단면 형상으로 하고 그 인선을 곡면부와 직선부가 연결된 복합 형상으로 상,하면에 대칭되게 형성하며, 상기 복합 형상의 인선에는 적어도 하나 이상의 요입부가 형성되고, 상기 인서트 팁은 바디에 예각을 이루도록 장착되어 경사방향으로 결합되는 하나의 스크류에 의해 고정된 고 이송 커터로서, 인서트 팁이 평행사변형 단면 형상으로 되어 있고 이 인서트 팁이 경사방향을 이루는 스크류에 의해 바디에 고정되도록 되어 있기 때문에 하나의 스크류만으로 절삭 저항에 대항하는 충분한 클램핑력을 유지시킬 수 있게 된다.

Description

고 이송 커터{high feed cutter}

본 발명은 주로 금형 가공시에 사용되는 인서트 타입의 고 이송 커터(High Feed Cutter)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인서트를 특수한 인선을 가지는 예각의 단면 형상으로 형성하여 가공시의 진동 발생을 억제하고 상기 인서트를 커터 바디에 견고하면서도 용이하게 고정시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 인서트를 사용하는 고 이송 커터는 강(鋼)으로 된 바디와 초경 합금으로 된 인서트 팁으로 이루어져 있으며, 상기 인서트 팁은 스크류와 클램프에 의해 바디에 결합 고정된다.

도 1 내지 도 4는 종래에 사용되어 온 고 이송 커터의 일예를 나타낸 도면으로서, 고 이송 커터는 커터 바디(1)와, 상기 바디의 일측 코너부위에 장착되는 인서트 팁(2)과, 상기 인서트 팁의 체결력을 보강하여 주는 클램프(40) 등으로 구성되어 있다.

상기 인서트 팁(2)은 도 3과 같이 대략 사다리꼴의 단면 형상으로 되어 있으며, 상기 인서트 팁(2)에는 도 2와 같이 코너 곡면부(2a)로부터 이어진 직선 인선부(2b)가 형성되어 있고 이 직선 인선부(2b)는 대략 5°내외의 여유각( θ)을 가지도록 설계되어 있다.

또한 상기 인서트 팁(2)과 클램프(4)는 각각 스크류(3)(5)에 의해 바디(1)에 고정되어 있으며, 상기와 같은 종래의 인서트 팁(2)은 도면상 아래쪽에 위치한 한개의 큰 곡면(R)을 이용하여 절삭 작업시 높은 날 당 이송량에도 얇은 칩 두께를 유지할 수 있는 장점이 있어 고 이송 커터의 인선으로 사용되어 왔다.

그러나 상기와 같은 종래의 커터는 직선 인선부(2b)가 코너 곡면부(2a)에 접하여 있고 또한 직선 인선부(2b)의 여유각이 작기 때문에 특히 긴 홀더(도시는 생략함)를 이용하여 금형의 깊은 부분을 가공하는 경우 홀더의 휨으로 인해 인서트 팁(2)의 측면 직선 인선부(2b)와 피삭제와의 접촉 길이가 증가하여 진동을 유발하게 되고 이러한 진동에 의해 인선부의 치핑이 발생하는 문제가 있다.

또한 상기와 같은 종래의 커터는 도 4와 같이 사다리꼴 단면 형상의 인서트 팁(2)이 바디(1)에 둔각(A)으로 장착됨에 따라 절삭력(F)에 대한 반력(F1)이 크게되어 스크류(3)에 의한 체결력(F2)만으로는 반력(F1)을 충분히 이길 수 없었으며, 이에 따라 종래에는 바디(1)의 일측에 클램프(4)를 스크류(5)로 고정하여 이 클램프(4)의 체결력(F3)에 의해 인서트 팁(2)의 부족한 체결력을 보강하였기 때문에 별도의 클램프(4)가 필요해지는 결점도 있다.

본 발명의 목적은 인서트 팁을 긴 홀더에 장착하여 사용하는 경우에도 측면 날의 진동에 의한 손상이 일어나지 않고 단 하나의 스크류에 의해 인서트 칩을 바디에 견고하게 장착하는 것이 가능한 고 이송 커터를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라 바디와 인서트 팁으로 구성되는 고 이송 커터에 있어서, 상기 인서트 팁을 평행사변형 단면 형상으로 하고 그 인선을 곡면부와 직선부가 연결된 복합 형상으로 상,하면에 대칭되게 형성하며, 상기 복합 형상의 인선에는 적어도 하나 이상의 요입부가 형성되고, 상기 인서트 팁은 바디에 예각을 이루도록 장착되어 경사방향으로 결합되는 하나의 스크류에 의해 고정된 고 이송 커터가 제공된다.

도 5는 본 발명에 따른 고 이송 커터의 평면도로서, 본 발명의 커터는 바디(11)와, 상기 바디에 고정되는 인서트 팁(12)과, 상기 인서트 팁을 바디에 고정시키는 한개의 스크류(14)로 이루어져 있다.

상기 인서트 팁(12)은 대략 평행사변형 단면 형상으로 되어 있으며, 인선부는 도 10과 같이 예각(B)으로 형성되어 있다.

또한 상기 인서트 팁(12)에는 바디(11)와의 결합을 위한 스크류 구멍(13)이 형성되어 있고 이 구멍을 통해 스크류(14)가 경사진 방향으로 장착되어 있다.

도 7 내지 도 9는 인서트 팁(12)의 형상을 나타낸 평면도로서, 소정의 여유각()을 가진 인서트 팁(12)의 측면 인선은 코너 곡면부(12b)에 접하여 있지 않고 일정한 틈새(G)를 유지하며 오목한 곡선부(12a)와 연결되어 있다.

상기와 같은 틈새(G)와 코너 곡면부(12b)는 도 6과 같이 긴 홀더의 형태로 된 바디(11a)에 인서트 팁(12)이 고정되어 절삭 작업 중 바디에 휨이 발생하는 경우에도 인선부와 피삭재 사이에 일정한 접촉량이 유지되도록 하여 주고, 이에 따라 과도한 절삭저항과 진동의 발생을 억제하여 인선부에 치핑이 발생되지 않도록 하여 준다.

또한 인서트 팁(12)에는 코너 곡면부(12b)로부터 이어진 제1곡면부(12c)와 상기 제1곡면부에서 연장되는 직선부(12d) 및 상기 직선부로부터 이어지는 제2곡면부(12e)가 형성되어 있다.

따라서 상기 제1곡면부(12c)와 직선부(12d) 및 제2곡면부(12e)가 서로 연결되는 부분에는 오목한 형상의 요입부(15)가 형성된다.

상기와 같이 인선부 형상을 독특하게 형성한 이유는 절삭작업시 너무 얇은 칩의 생성을 방지하여 피삭재의 가공 경화를 막고 적절한 칩 두께를 유지하여 정상적인 절삭작업이 가능해지도록 하기 위한 것이며, 이러한 인선부 형상은 인서트 팁의 상,하면에 대칭이 되도록 형성된다.

또한 인서트 팁(12)에 형성된 직선부(12d)는 도 8과 같이 정면에서 볼 때 경사진 형상으로 되어 있는데, 이러한 경사진 인선은 도 6과 같이 긴 자루 형태의 바디(11a)에 인서트 팁(12)을 고정하여 사용하는 경우 절삭중 발생하는 배분력에 의해 바디(11a)가 휘어지는 현상을 방지하는 역할을 하게 된다.

즉, 경사진 인선이 되는 직선부(12d)에 발생하는 주분력이 코너 곡면부(12b)에서 발생하는 배분력과 반대방향으로 작용하게 되므로 바디의 휨을 방지할 수 있게 되는 것이다.

도 12와 도 13은 본 발명에 따른 인서트 칩과 종래 인서트 팁의 인선부 형상에 따른 칩의 생성을 설명하기 위한 도면으로서, 인선부의 절입 깊이(가공 깊이)가 0.5mm일 때 본 발명 인서트 팁에 의해 생성되는 칩의 두께(t0.5)가 종래 인서트 칩에 의해 생성되는 칩 두께(T0.5)보다 두꺼워 t0.5 > T0.5 가 됨을 알 수 있다.

그리고 가장 일반적인 가공 깊이인 1.0 ~ 1.5mm에서는 본 발명 인서트 팁에 의해 생성되는 칩 두께가 종래의 칩 두께 보다 얇아 t1.0 < T1.0 및 t1.5 < T1.5 가 되므로 얇은 칩의 생성에 의해 인선부에 걸리는 부하가 줄어들게 되고 이에 따라 상대적으로 높은 이송을 실현할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 인서트 팁이 바디에 장착된 상태의 예시도이고 도 11은 본 발명에 따른 인서트 팁의 구멍부분 확대도이다.

본 발명의 인서트 팁(12)은 평행사변형 단면 형상으로 되어 바디(11)에 예각(B)으로 장착되며, 이에 따라 절삭 가공시 절삭력(f)에 대한 반력(f1)에 대응하여 스크류(14)의 체결력(f2)이 작용하게 됨은 물론 이와함께 예각부(B)와 포켓이 접하는 부위에 반력(f1)을 억제하는 힘인 압력(f3)이 작용하게 되므로 단 한개의 스크류(14)만으로도 인서트 팁(12)에 충분한 체결력을 유지시킬 수 있다.

또한 상기 인서트 팁(12)의 경사면과 수선이 이루는 각()은 체결용 스크류(14)의 체결방향과 수선이 이루는 각()에 대해 평행하지 않으며, >의 관계를 가지도록 설정되어 있다.

도 11은 상기와 같은 각도를 나타내는 인서트 팁의 단면도로서, 구멍 중심선의 일부인 b로부터 c까지의 구간은 인서트 팁(12)의 측면(12f)과 나란하지만 나머지 부분인 a로부터 b까지의 구간 및 c로부터 d까지의 구간은 인서트 팁(12)의 측면(12f)과 평행하지 않음을 보여 주고 있다.

이러한 각도의 설정은 인서트 팁(12)의 체결시 스크류(14)의 헤드부가 인서트 팁(12)의 상면으로 돌출되는 것을 억제하고 인서트 팁(12)에 형성되는 스크류 체결용 구멍(13)의 크기를 최소화하여 인서트 팁의 자체 강도를 최대한 높게 유지시킬 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명에 따른 고 이송 커터는 인서트 팁이 평행사변형 단면 형상으로 되어 있고 이 인서트 팁이 경사방향을 이루는 스크류에 의해 바디에 고정되도록 되어 있기 때문에 하나의 스크류만으로 절삭 저항에 대항하는 충분한 체결력을 유지시킬 수 있으며, 이에 따라 체결력의 보강을 위한 종래의 클램프와 같은 부품이 불필요해 진다.

또한 인서트 팁의 특수한 인선 형태에 의해 절입 깊이가 0.5mm 정도로 얇은 경우 너무 얇은 칩 두께로 인한 공구의 이상 마모를 예방할 수 있고 주로 사용하는 절삭 깊이인 1.0 ~ 1.5mm 에서는 종래 커터에 비해 다소 얇은 칩이 발생되므로 인선의 단위 길이에 부가되는 하중을 상대적으로 줄일 수 있게 되어 공구 수명을 연장시킬 수 있다.

그리고 상기와 같이 주 절삭 깊이에서 상대적으로 얇은 칩이 발생하기 때문에 종래와 동일한 칩 두께로 절삭 작업을 하는 경우 더 높은 이송 속도를 실현할 수 있어 생산성을 향상시키게 된다.

도 1은 종래 인서트 타입 고 이송 커터의 알예를 나타낸 평면도

도 2는 종래에 사용되어 온 인서트 팁의 평면도

도 3은 도 2의 종단면도

도 4는 종래 인서트 팁이 조립된 상태에서의 절삭력과 클램핑력을 설명하기 위한 도면

도 5는 본 발명에 따른 인서트 팁이 적용된 고 이송 커터의 평면도

도 6은 본 발명에 따른 인서트 팁이 긴 홀더에 장착된 예를 나타낸 평면도

도 7은 본 발명에 적용된 인서트 팁의 평면도

도 8은 도 7의 정면도

도 9는 본 발명에 따른 인서트 팁의 코너부분 상세도

도 10은 본 발명에 따른 인서트 팁이 조립된 상태에서의 절삭력과 클램핑력을 설명하기 위한 도면

도 11은 본 발명에 따른 인서트 팁의 구멍부분 확대도

도 12는 본 발명에 따른 인서트 팁에 의한 칩의 생성을 설명하기 위한 도면

도 13은 종래 인서트 팁에 의한 칩의 생성을 설명하기 위한 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 바디 12 : 인서트 팁

12a : 곡선부 12b,12c,12e : 곡면부

12d : 직선부 12f : 측면

13 : 구멍 14 : 스크류

Claims (6)

1. 바디와 인서트 팁으로 구성되는 고 이송 커터에 있어서,

   상기 인서트 팁을 평행사변형 단면 형상으로 하고 그 인선을 곡면부와 직선부가 연결된 복합 형상으로 상,하면에 대칭되게 형성하며, 상기 복합 형상의 인선에는 적어도 하나 이상의 요입부가 형성되고, 상기 인서트 팁은 바디에 예각을 이루도록 장착되어 경사방향으로 결합되는 하나의 스크류에 의해 고정된 것을 특징으로 하는 고 이송 커터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 요홈부는 곡면부와 직선부와의 연결부위에 형성된 것을 특징으로 하는 고 이송 커터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 인서트 팁의 측면 인선은 코너 곡면부에 접하여 있지 않고 일정한 틈새를 유지하며 오목한 곡선부와 연결된 것을 특징으로 하는 고 이송 커터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 인서트 팁에 절삭시의 배분력과 반대 방향의 분력을 생성시키는 경사진 직선부를 형성한 것을 특징으로 하는 고 이송 커터.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 인서트 팁에 형성된 스크류 구멍과 인서트 팁을 고정하는 스크류의 장착 각도가 인서트 팁의 측면과 평행하지 않게 형성된 것을 특징으로 하는 고 이송 커터.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 인서트 팁의 측면 각도()가 스크류의 장착 각도()보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 고 이송 커터.