KR100573949B1 - 절삭 인서트 및 절삭 공구 조립체 - Google Patents

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Abstract

교환 가능한 절삭 인서트(1)는 2개의 하부 코너 및 적어도 하나의 상부 코너를 갖는 작동 전방면(3)과, 상기 작동 전방면으로부터 연장되는 후방 장착부(4)를 구비하는 전방 절삭부(2)를 포함한다. 전방 절삭부(3)에는 2개의 하부 코너들 사이에서 연장되는 주 절삭날(6, 8)과, 하부 코너들 중 하나와 상기 하부 코너 사이에서 연장되는 부 측면날(10, 12)이 형성된다. 부 측면날(10, 12)은 주 절삭날(6, 8)에 실질적으로 직각이다. 주 절삭날(6, 8)은 하부 코너들과 결합된 2개의 후단부와, 상기 후단부에 대하여 외측으로 돌출하고 상방으로 상승된 선단부를 구비한다.
절삭 인서트, 주 절삭날, 부 측면 절삭날, 공구 조립체, 전방 절삭부, 후방 장착부

Description

절삭 인서트 및 절삭 공구 조립체{A cutting insert and a cutting tool assembly}
본 발명은 작동 절삭날과 결합된 전방 절삭부와 절삭 인서트를 절삭 공구에 장착하게 하는 후방 장착부를 구비하는 형태의 절삭 인서트에 관한 것이다.
본 발명은 플런징(plunging), 엔드 밀링(end milling) 등의 절삭 작업에 사용하도록, 절삭 인서트를 절삭 공구에 체결시키는 클램핑 나사 보어가 절삭 공구의 길이방향 회전축을 따라 배향되고 절삭 인서트의 작동 절삭날이 회전축에 대해 직각인 평면 내에 있는 방식으로 회전식 절삭 공구의 전방면에서 장착하도록 된 절삭 인서트에 관한 것이다.
상기 종류의 절삭 인서트는 본 출원인의 함께 출원 계속 중인 이스라엘 특허 출원 제119557호에 기재되어 있다. 이러한 절삭 인서트는 삼각형의 기본 형상을 갖고 상부면, 하부면 및 측면을 구비하며, 하부면은 절삭날의 최외곽 말단부를 향해 인접한 인서트 코너에 대하여 외측으로 적어도 부분적으로 돌출된 3개의 인덱스 가능 절삭날에 의해 경계가 이루어진다. 게다가, 각각의 절삭날은 이들 코너들을 통과하는 평면 내에 놓이며 절삭 인서트의 상부면을 향해 경사진다. 절삭 인서트는 작동 절삭날이 놓이는 평면이 길이방향 축에 대해 실질적으로 직각인 위치에 놓이도록 하부면이 절삭 공구의 길이방향 축에 대하여 약간 경사지는 방식으로 절삭 공구 상에 장착하도록 되어 있다.
이러한 절삭날의 기하하적 형상을 갖는 절삭 인서트가 전술한 특정 방식으로 절삭 공구에 장착된 때, 인서트 절삭날에는 공작물의 정면으로부터 적절한 릴리프(relief)가 제공되고 절삭날 전체가 정면에 대해 평행한 평면 내에 놓임으로써, 절삭날의 높은 평면성이 성취될 수 있다. 게다가, 절삭날의 평면 기하학적 형상에도 불구하고, 절삭날의 중앙의 최외곽 지점이 절삭날의 나머지 부분의 전방에 배치되므로 절삭날이 그 안내 기능(piloting function)을 여전히 수행할 수 있다.
본 발명의 목적은 고속 제거 속도에서의 플런징 등의 절삭 작업에 특히 유용한 전방 절삭부의 기하학적 형상을 갖는 신규한 절삭 인서트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 2개의 하부 코너 및 적어도 하나의 상부 코너를 갖는 작동 전방면과 전방면으로부터 후방으로 연장되는 후방 장착부를 구비하는 전방 절삭부와; 전방 절삭부의 2개의 하부 코너들 사이에서 연장되는 주 절삭날과; 하부 코너들 중 하나와 상부 코너 사이에서 연장되고 상기 주 절삭날에 대해 실질적으로 직각인 부 측면날을 포함하며; 상기 주 절삭날은 상기 하부 코너들과 결합된 2개의 후단부와, 후단부에 대해 상방으로 상승되어 있고 외측으로 돌출된 선단부를 구비하는 교환 가능 절삭 인서트가 제공된다.
양호하게는, 절삭 인서트의 후방 장착부에는 작동 전방면의 상기 측면날과 실질적으로 동일 방향인 축을 갖는 클램핑 나사 보어가 형성된다.
양호하게는, 주 절삭날은 선단부 및 후단부를 통과하는 가상 평면 내에 놓인다.
양호하게는, 절삭 인서트는 인덱스 가능하며, 한 쌍의 동일한 상부 및 하부 주 절삭날과, 이들에 실질적으로 직각인 한 쌍의 동일한 부 측면 절삭날을 구비하며, 상부 및 하부 주 절삭날은 대응하는 상부 및 하부 후단부 사이에서 연장되고, 상부 및 하부 주 절삭날은 상부 및 하부 후단부들 사이의 거리보다 작은 거리를 사이에 두고 있는 대응하는 상부 및 하부 선단부를 구비한다.
양호하게는, 인서트의 작동 전방면에는 상부, 하부 및 측면 절삭날 각각에 인접한 칩 레이크면(chip rake surface)과, 작동 측면에서 중앙에 배치된 칩 파단 돌출부가 형성되며, 칩 레이크면은 상부, 하부 및 측면 절삭날 각각으로부터 내측으로 연장되고 칩 파단 돌출부의 상부, 하부 및 측면 파단벽과 병합된다. 칩 파단 돌출부는 상기 상부, 하부 및 측면 절삭날에 대하여 외측으로 돌출하는 것이 바람직하다.
양호하게는, 후방 장착부는 각뿔대(prismoidal) 형상이며, 전방 절삭부의 상부 및 하부 절삭날로부터 연장하고 상부 및 하부 절삭날의 릴리프면을 경유해 상부 및 하부 절삭날과 병합되는 상부벽 및 하부벽과, 전방 절삭부의 상기 측면날로부터 연장하고 측면 절삭날의 릴리프면을 경유해 측면날과 병합된 측벽들을 구비하며, 상기 상부벽, 하부벽 및 측벽들은 절삭 인서트의 후방 방향으로 서로를 향해 수렴한다. 양호하게는, 절삭날의 릴리프면은 절삭 인서트의 내측 방향으로 연장된다.
주 절삭날에 실질적으로 직각으로 배향된 부 측면 절삭날과 조합된 상태로 플런징 작업에 대해 특히 유리한 주 절삭날의 특정 기하학적 형상에 의해, 전방 절삭부의 코너들은 기본적으로 직선형이며, 이는 고속 절삭 제거 속도에서의 절삭 작업에 대하여 절삭 인서트를 사용할 수 있게 한다. 더구나, 부 측면 모서리들이 예컨대 공작물의 정면을 절삭하기 위해 작동 절삭날로서 사용될 때, 주 절삭날의 기하학적 형상은 공작물의 측벽으로부터 적절한 간극을 갖는 절삭 인서트의 설비에 대하여 매우 유용하다. 더구나, 본 발명의 절삭 인서트의 작동 전방면에 형성된 칩 파단 돌출부는 기본적으로 고속 제거 속도에서의 효율적인 플런징을 용이하게 한다.
본 발명의 절삭 인서트의 기하학적 형상의 추가 이점은 정형(net-shape) 기술에 특히 적합하다는 것이다.
본 발명의 양호한 이해를 위해 그리고 본 발명이 실제로 어떻게 실시되는가를 보이기 위해, 첨부 도면을 참조하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 사시도이다.
도2는 도1에 도시된 절삭 인서트의 평면도이다.
도3은 도1에 도시된 절삭 인서트의 측면도이다.
도4는 도1에 도시된 절삭 인서트의 정면도이다.
도5는 도3의 V 방향으로 볼 때 도1에 도시된 절삭 인서트의 정면도이다.
도6a, 도6b, 도6c, 도6d 및 도6e는 도4의 선 A-A, B-B, C-C, D-D 및 E-E를 따라 취한 도1에 도시된 절삭 인서트의 단면도이다.
도7은 플런징 작업 동안의, 본 발명에 따른 절삭 인서트가 설비된 절삭 공구의 부분 측면도이다.
도1 내지 도5는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 교환 가능한 절삭 인서트(1)를 도시한다. 절삭 인서트(1)는 양면형(double-sided)이고, 절삭 인서트는 작동 전방면(3)을 갖는 전방 절삭부(2)와, 전방 절삭부와 일체로 형성되고 전방 절삭부(2)로부터 절삭 인서트(1)의 후방으로 연장되는 후방 장착부(4)를 포함한다.
도1, 도2 및 도4에서 볼 수 있는 바와 같이, 전방 절삭부(2)의 작동 전방면(3)은 상부 및 하부 주 절삭날(6, 8)에 의해, 그리고 상부 및 하부 주 절삭날 사이에서 연장되고 양호하게는 둥근 상부 코너 모서리(14a, 14b) 및 하부 코너 모서리(15a, 15b)에서 함께 만나는 부 측면 절삭날(10, 12)에 의해 경계가 이루어진다. 부 측면 절삭날(10, 12)은 상부 및 하부 주 절삭날(6, 8)에 실질적으로 직각이다.
절삭 인서트(1)의 후방 장착부(4)에는 절삭 공구 상에 절삭 인서트를 장착하도록 부 측면 절삭날(10, 12)과 실질적으로 동일 방향인 축(O)을 갖는 클램핑 나사 보어(5)가 형성된다.
도1 및 도2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상부 및 하부 주 절삭날(6, 8) 각각은 2개의 성분 절삭날(16', 16")을 포함하며, 2개의 성분 절삭날들은 각각의 상부 및 하부 코너 모서리(14a, 14b; 15a, 15b)와 결합되고 전방 절삭부(2)의 최상부 지점 및 최하부 지점을 구성하는 상부 및 하부 후단부(20a, 20b; 22a, 22b)로부터 상부 및 하부 선단부(20, 22)를 향해 연장된다.
도3에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 주 절삭날(6, 8)은 이들 사이에서 비교적 작은 예각(θ)을 형성하도록 연장되는 각각의 가상 평면(M, N) 내에 놓인다. 이러한 기하학적 형상에 의해, 상부 및 하부 선단부(20, 22) 사이의 거리는 도3 및 도4에서 볼 수 있는 상부 및 하부 후단부(20a-22a; 20b-22b)의 각각의 쌍 사이의 거리보다 작다.
도1, 도3, 도4 및 도5에서 볼 수 있는 바와 같이, 전방 절삭부(2)는 상부 및 하부 주 절삭날(6, 8)의 선단부(20, 22)를 통과하고 클램핑 나사 보어(5)의 축(O)에 평행한 중심선(X)을 갖는다. 도2 및 도3에서 볼 수 있는 바와 같이, 중심선(X)의 중심점(C)을 통과하고 클램핑 나사 보어(5)의 축(O)과 직각으로 교차하는 선(S)은 절삭 인서트가 그 둘레에서 인덱싱 가능하게 되는 절삭 인서트(1)의 180°대칭축을 구성한다.
도2 및 도3에서 볼 수 있는 바와 같이, 부 측면 절삭날(10, 12)은 전방 절삭부(2)의 중심선(X)에 대하여 대향 방향들로 경사진다.
도1 및 도4에서 볼 수 있는 바와 같이, 특히 도6a, 도6b, 도6c, 도6d 및 도6e에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(1)의 작동 전방면(3)에는 상부, 하부 및 측면 절삭날(6, 8, 10, 12)들에 인접 배치되어 이로부터 연장되는 칩 레이크면(30, 32, 34, 36)이 형성된다.
작동 전방면(3)에는, 도6a, 도6b 및 도6e에서 볼 수 있는 바와 같이 상부 칩 레이크면(30)과 병합되는 상부 칩 파단벽(40), 하부 칩 레이크면(32)과 병합되는 하부 칩 파단벽(42) 및 각각의 칩 레이크면(34, 36)과 병합되는 측면 칩 파단벽(44, 46)을 갖는 칩 파단 돌출부(38)가 추가로 중앙에 배치되어 형성된다. 도2 및 도3에서 볼 수 있는 바와 같이, 칩 파단 돌출부(38)는 상부, 하부 및 측면 절삭날(6, 8, 10, 12)에 대하여 외측으로 돌출된다.
도1 및 도6a에서 볼 수 있는 바와 같이, 전방 절삭부(2)에는 상부, 하부 및 측면 절삭날(6, 8, 10, 12)들로부터 연장되고 절삭 인서트(1)의 후방 장착부(4)와 병합되는 상부, 하부 및 측면 릴리프면(50, 52, 54, 56)들이 추가로 형성된다.
도6a 내지 도6e에 도시된 바와 같이, 각각의 상부, 하부 및 측면 칩 레이크면(30, 32, 34, 36)은 절삭 공구에 장착된 때 적절한 양의 유효 칩 레이크각을 갖는 절삭 인서트(1)를 제공하도록 절삭날의 길이를 따라 변화하는 각도로 각각의 절삭날(6, 8, 10, 12)로부터 내측으로 연장된다. 유사하게, 상부, 하부 및 측면 릴리프면(50, 52, 54, 56)은 적절한 유효 릴리프각을 갖는 절삭 인서트를 제공하도록 배향된다.
도1을 참조하면, 절삭 인서트(1)의 후방 절삭부(4)는 각뿔대 형상의 것이고, 전방 절삭부(2)의 각각의 상부 및 하부 릴리프면(50, 52)으로부터 내측 및 후방으로 연장되는 상부벽(60) 및 하부벽(62)과, 전방 절삭부(92)의 각각의 측면 릴리프면(54, 56)으로부터 내측 및 후방으로 연장되는 측벽(64, 66)들과, 이들 사이에서 연장되는 후방 지지벽(68)을 구비한다.
도3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상부벽(60) 및 하부벽(62)은 절삭 인서트(1)의 후방 장착부(4)의 후방 지지벽(68)을 향해 수렴하며, 도2에서 볼 수 있는 측벽(64, 66)도 역시 그러하다. 또한, 후방 장착부(4)의 후방 지지벽(68)이 2개의 측방향 지지면(68a, 68b)과 원호형 중앙 지지면(69)을 구비함을 도2에서 볼 수 있다. 측방향 지지면(68a, 68b)은 후방 장착부(4)의 각각의 측벽(64, 66)으로부터 내측으로 연장되고, 상부 절삭날(16)의 성분 절삭날(16', 16")들 사이에 그리고 하부 절삭날(18)의 성분 절삭날(18', 18")들 사이에 형성된 각도와 실질적으로 동일한 각도가 측방향 지지면들 사이에 형성된다.
도7은 공작물(W)을 플런징하기 위한 절삭 공구(100) 상에 장착된 절삭 인서트(70, 80, 90)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(70, 80)는 하부 주 절삭날(72, 82)이 공작물(W)의 정면(F)을 절삭하는 작동 위치에 배치되도록 장착된다. 절삭 인서트(90)에서, 주 절삭날(92)은 작동하지 않지만, 부 측면날(94)은 작동 위치에 있다. 절삭 인서트(1)에 대하여 전술된 바와 같이, 주 절삭날(92)의 특정 기하학적 형상은 절삭 인서트의 작동 절삭 코너에 인접한 공작물의 측벽(G)으로부터 적절한 간극을 갖는 이러한 절삭날의 설비에 유용하며, 이로 인해, 절삭날의 마모가 기본적으로 감소될 수 있음을 알아야 한다. 그러나, 이러한 간극은 극히 작아서 도7에서 볼 수 없다.
절삭 인서트는 전술되지 않고 도면에 도시되지 않은 다른 설계를 가질 수 있다. 따라서, 예컨대 주 절삭날은 직선형이거나 곡선형일 수 있는 2개 이상의 성분들로 구성될 수 있다. 부 절삭날은 반드시 경사질 필요는 없으며, 곡선형으로 되거나 임의의 다른 적절한 설계를 가질 수 있다. 후방 장착부는 전술된 것과 상이할 수 있으며, 예컨대 후방 장착부의 벽은 절삭 인서트의 전방 절삭부로부터 내측으로 반드시 수렴할 필요는 없다. 절삭 인서트는 플런징 이외의 절삭 작업을 위해 설계된 절삭 공구에 사용될 수 있으며, 절삭 공구에서의 절삭 인서트의 클램핑은 임의의 다른 적절한 방식으로 수행될 수 있다.
도면 부호의 목록
1 : 절삭 인서트
2 : 전방 절삭부
3 : 작동 전방면
4 : 후방 장착부
5 : 클램핑 나사 보어
6, 8 : 상부 및 하부 주 절삭날
10, 12 : 부 측면 절삭날
14a, 14b : 상부 코너 모서리
15a, 15b : 하부 코너 모서리
16', 16" : 상부 주 절삭날(6)의 성분 절삭날
18', 18" : 하부 주 절삭날(8)의 성분 절삭날
20, 20a, 20b : 상부 주 절삭날(6)의 선단부 및 후단부
22, 22a, 22b : 하부 주 절삭날(8)의 선단부 및 후단부
30, 32, 34, 36 : 칩 레이크면
38 : 칩 파단 돌출부
40, 42, 44, 46 : 칩 파단벽
50, 52, 54, 56 : 릴리프면
60, 62, 64, 66 : 후방 장착부(4)의 상부벽, 하부벽 및 측벽
68 : 후방 지지벽
68a, 68b : 후방 지지벽(68)의 측방향 지지면
69 : 후방 지지벽(68)의 중앙 지지면
70, 80, 90 : 절삭 공구에 장착된 절삭 인서트
72, 82 : 각각의 절삭 인서트(70, 80)의 작동 절삭날
92 : 절삭 인서트(90)의 비작동 주 절삭날
94 : 절삭 인서트(90)의 작동 부 절삭날
C : 작동 전방면의 중심점
F : 공작물(W)의 전방면
G : 공작물(W)의 측면
M, N : 각각의 절삭 인서트(6, 8)의 가상 평면
S : 대칭축
X : 중심선
W : 공작물
θ : 평면 M과 N 사이의 각도

Claims (17)

  1. 작동 전방면의 전방에서 볼 때 2개의 하부 코너 및 적어도 하나의 상부 코너를 갖는 작동 전방면과, 상기 작동 전방면으로부터 후방으로 연장되는 후방 장착부를 구비하는 전방 절삭부와,
    전방 절삭부의 2개의 하부 코너들 사이에서 연장되는 주 절삭날을 포함하며;
    상기 주 절삭날은 상기 하부 코너들과 결합된 2개의 후단부와, 상기 장착부로부터 멀어지는 방향으로 외측으로 돌출하고 상기 후단부에 대하여 상방으로 상승된 선단부를 갖는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하부 코너들 중 하나로부터 상기 상부 코너로 상방으로 연장되는 부 측면날을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 부 절삭날은 상기 주 절삭날에 대해 실질적으로 직각으로 배향된 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 후방 장착부에는 작동 전방면의 상기 측면날과 실질적으로 동일 방향인 축을 갖는 클램핑 나사 보어가 형성된 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 주 절삭날은 선단부 및 후단부를 통과하고 절삭 인서트의 측면에서 볼 때 상기 후단부에 대하여 상방으로 상승된 가상 평면 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  6. 제2항에 있어서, 상기 측면날은 측면날의 전체 길이를 따라 부 절삭날로서 기능할 수 있는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  7. 제1항에 있어서, 절삭 인서트는 인덱싱 가능하며, 절삭 인서트는 작동 전방면의 상부 및 하부 코너들과 결합된 각각의 상부 및 하부 후단부들 사이에서 연장되고 이들 사이에서 각각의 상부 및 하부 선단부를 갖는 한 쌍의 동일한 상부 및 하부 주 절삭날을 작동 전방면에서 구비하며, 상기 선단부들 사이의 거리는 상부 및 하부 후단부들 사이의 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  8. 제7항에 있어서, 작동 전방면의 상기 상부 및 하부 코너들 사이에서 연장되는 한 쌍의 동일한 부 측면 절삭날을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전방 절삭부는 상기 상부 선단부 및 하부 선단부를 연결하는 중심선을 갖고, 상기 후방 장착부에는 상기 중심선에 대해 실질적으로 평행한 축을 갖는 클램핑 나사 보어가 형성되며, 상기 절삭 인서트는 상기 중심선의 중심점을 통과하고 상기 클램핑 나사 보어와 직각으로 교차하는 180°대칭축을 갖는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  10. 제7항에 있어서, 상기 상부 및 하부 주 절삭날 각각은 각각의 상부 및 하부 후단부로부터 선단부를 향해 연장된 2개의 성분 절삭날을 구비하는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  11. 제8항에 있어서, 절삭 인서트의 작동 전방면에는 상부, 하부 및 측면 절삭날 각각에 인접한 칩 레이크면이 형성되고, 상기 칩 레이크면은 상기 상부, 하부 및 측면 절삭날 각각으로부터 내측으로 연장된 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  12. 제7항에 있어서, 상기 작동 전방면에는 칩 파단 돌출부가 중앙에 배치 형성된 것을 특징으로 하는 교환 가능한 절삭 인서트.
  13. 기계 가공될 공작물의 면에 대해 직각인 길이방향 축을 갖는 공구 홀더 및 선단부에서 장착된 교환 가능한 절삭 인서트를 포함하는 절삭 공구 조립체이며,
    상기 절삭 인서트는,
    작동 전방면의 전방에서 볼 때 2개의 하부 코너 및 적어도 하나의 상부 코너를 갖는 작동 전방면과, 상기 작동 전방면으로부터 후방으로 연장되는 후방 장착부를 구비하는 전방 절삭부와,
    전방 절삭부의 2개의 하부 코너들 사이에서 연장되는 주 절삭날을 포함하며;
    상기 주 절삭날은 상기 하부 코너들과 결합된 2개의 후단부와, 상기 장착부로부터 멀어지는 방향으로 외측으로 돌출하고 상기 후단부에 대하여 상방으로 상승된 선단부를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 절삭 인서트의 상기 주 절삭날은 상기 공구 홀더의 길이방향 축에 실질적으로 직각인 평면 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  15. 제13항에 있어서, 상기 절삭 인서트는 상기 하부 코너들 중 하나로부터 상기 상부 코너로 연장되는 부 측면날을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 부 측면날은 상기 주 절삭날에 실질적으로 직각인 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
  17. 제15항에 있어서, 상기 부 측면날은 공구 홀더의 길이방향 축에 직각인 평면 내에 놓이고, 절삭 인서트의 작동 절삭날을 구성하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
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