KR100593467B1 - 체결력이 향상된 홀더 및 인서트 - Google Patents

Abstract

홀더 클램핑죠 상부에 세트스크루를 삽입할 수 있는 세트스크루 삽입공이 형성되어 있고 홀더 본체의 일측에 형성되는 고정헤드상의 클램프 스크루 삽입공과 더불어 홀더 내로 삽입되는 인서트를 보다 견고하고 안정적으로 체결할 수 있는 홀더와, 여기에 사용하기 적합한 인서트가 개시된다. 본 발명에 따른 홀더는 홀더 일측의 상부 클램핑죠 상부에 세트스크루를 삽입하는 세트스크루 삽입공이 형성되며 상기 클램핑죠 하부는 삽입되는 인서트의 상부면 형상에 대응하게 형성되고, 하부 클램핑죠 상부는 삽입되는 인서트하부 형상과 대응되게 형성되어서 상기 클램프 스크루와 세트스크루로서 삽입되는 인서트를 견고하고 안정되게 체결할 수 있다. 또한 본 발명에서의 인서트는 그 중앙부위에 세트스크루 삽입홀을 구비하고 있고 그 상부면은 상기 홀더의 상부 클램핑죠 하부에, 하부면은 상기 홀더의 하부 클램핑죠 상부와 대응되게 형성되어서 그 작동에 의한 이탈을 미연에 방지할 수 있다.

Description

체결력이 향상된 홀더 및 인서트{An holder having improved clamping force and insert using thereof}

도 1은 본 발명에 따른 홀더 및 인서트의 분해 사시도,

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 인서트의 다양한 형상을 나타내는 도면,

도 3a는 본 발명의 홀더와 인서트의 결합 사시도,

도 3b는 본 발명의 홀더와 인서트의 결합 상태 내부를 보여주는 사시도,

도 4는 도 3a의 측면부분확대도,

도 5는 피삭재 가공 시 인서트의 힘 작용을 보여주는 도면이다.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

100 : 홀더 200 : 홀더 본체

201a : 상부 클램핑죠 201b : 하부 클램핑죠

201c : 전방면 203 : 고정헤드

204 : 리세스 205 : 홈

205a : 정지면 206 : 슬릿

208 : 클램프스크루 삽입공 209 : 세트스크루 삽입공

300 : 인서트 301 : 절인부

309 : 세트스크루 삽입홈 401 : 클램프스크루

402 : 세트스크루

본 발명은 홀더 및 이에 사용되는 인서트에 관한 것으로서, 특히 홀더의 상부 클램핑죠의 클램핑스크루에 의한 인서트 클램핑방식의 홀더에 관한 것으로 상부 클램핑죠의 중앙부에 세트스크루공을 형성시켜 세트스크루을 체결할 수 있게 하고 인서트를 세팅 시 상기 세트스크루에 대응하는 위치 즉 인서트의 길이와 폭의 중심부분에 세트스크루 삽입홈을 형성시켜 원심방향단면(back facing)가공조건이나 가혹한 조건에서 사용 시 기존의 제품에 비하여 견고한 클램핑을 수행할 수 있도록 개선한 개선된 홀더 및 이에 사용하기 적합한 인서트에 관한 것이다.

일반적으로 절삭인서트를 체결하여 사용하는 홈가공, 절단가공용 절삭공구는 좋지 않은 성질을 가지고 있다. 즉, 가공중 진동 발생이 쉽고 홀더의 강성이 약하여 절삭가공중 인서트나, 홀더의 파손우려가 있다. 이런 좋지 않은 성질을 해소시키는 방법으로는 근본적으로 홀더의 재질을 개선시키거나 또는 공구용 홀더와 인서트와의 결합방식을 구조적으로 개선하여 진동 발생을 최소화시키는 것을 들 수 있다.

통상적으로, 홈가공, 절단가공용 절삭공구 어셈블리는 절삭작업 구조상 홀더 본체에서 절삭 인서트의 절삭 인선부가 돌출된 량(over hang)이 크고 절삭 방향이 절삭 인서트 종축에 수직을 이룬 상태에서 작업하므로, 절삭 인서트의 인선부 좌·우측으로 국부적인 힘이 걸리는 경우가 많아서 진동발생 확률이 높다.

절삭 인서트를 홀더 내에 조립하여 절삭 작업 시 진동 발생을 줄이려면, 절삭 인서트를 잡아주는 힘이 절삭 작업 시 발생하는 힘보다 크면 된다. 인서트를 절삭 인서트 홀더 내에 견고하게 클램핑하는 방법으로는, 스크루의 쐐기력을 직접 이용하는 방법, 스크루와 레버 등의 부수적인 도구를 이용하여 절삭 인서트를 견고하게 구속하는 방법, 클램프이라는 도구와 스크루를 이용하여 절삭 인서트를 상면에서 누르는 방법, 그리고 홀더의 몸체에 리세스를 형성하고 리세스 사이에 절삭 인서트를 삽입한 후 리세스 사이의 간격을 좁힘으로서 절삭 인서트를 움직이지 않도록 견고하게 클램핑 하는 방식이 있다.

그러나 상기 어떠한 방법에 있어서도 피삭재의 원심방향단면(back facing) 가공 시 나 고속,고이송,고절입의 절삭조건에서 인서트가 홀더로부터 밖으로 빠져 나오려는 힘을 완전하게 막지 못하여 상기 조건에서 사용 시 인서트가 홀더로부터 조금씩 밖으로 나오게 되고 결국 가공치수가 변화하는 문제점, 체결력이 약화되어 떨림이 발생하게 되어 인서트의 파손이 발생하는 문제점을 해결하지는 못하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인덱스블 홀더의 상부 돌출부에 세트스크루홀을 형성시키고, 조립되는 인서트에는 이 세트스크루에 대응하는 세트스크루홈을 형성시켜 먼저 클램프스크루를 견고히 조인 후 세트스크루를 추가적으로 조임으로서 어떤 가혹한 절삭조건에서도 인서트가 빠져나오는 문제점을 근본적으로 개선한 홀더 및 이에 대응하는 인서트를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 상기 홀더에 사용하기 적합한 인서트를 제공함이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,

홀더 본체와 상기 본체의 일측 단부에 일체로 형성되며 인서트가 삽입되는 리세스을 사이에 두고 형성되는 한 쌍의 클램핑죠를 구비하고 있으며, 상기 본체의 상부 클램핑죠와 일체로 되고 본체 홀더 방향으로 상부에 형성되며 클램프스크루가 삽입되는 스크루 삽입공이 형성된 고정헤드로 구성되는 홀더에 있어서,

상기 상부 클램핑죠 상부는 고정헤드로부터 돌출되며 테이퍼형을 갖는 전방면을 이루고 있고, 상기 전방면상에는 세트스크루가 삽입 고정될 수 있는 세트스크루 삽입공이 형성되어 있는 홀더를 제공한다.

여기서, 상기 스크루 삽입공은 홀더 본체의 수평면과 세트스크루 삽입공의 수직면이 20∼130°각(θ)을 이루고 있게함이 바람직하고 또한, 상기 상부 클램핑죠의 하부는 체결되는 인서트의 상부면 형상에 대응되는 면으로 형성 되게함이 바람직하며 또한, 상기 인서트의 하부면이 삽입되는 홀더 본체의 하부 클램핑죠 상면은 상기 인서트의 하부면형상에 대응되는 면으로 형성되게 함이 바람직하다.

본 발명은 또한 상기한 바와 같은 홀더에 사용하기 적합한 인서트로서, 상기 인서트는 절인부가 최소한 1곳에 있으며, 절인부가 2곳에 존재하는 경우 상기 절인부 사이 중심부에 상기 세트스크루가 삽입 되는 세트스크루 삽입홈 이 형성되고, 절인부가 1곳에 있는 경우는 인서트 상부 클램프 길이의 중심근방의 적절한 위치에 세트스크루 삽입홈이 형성되어 있는 인서트를 제공한다.

여기서, 상기 세트스크루 삽입홈은 상기 세트스크루 삽입공과 대응되게 형성시킴이 바람직하고, 또한, 상기 인서트의 상면은 상기 홀더 본체의 상부 클램핑죠의 하면과 대응되게 형성시킴이 좋으며, 또한, 상기 인서트의 하면은 상기 홀더 본체의 하부 클램핑죠의 상면과 대응되게 형성시킴이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 홀더 및 이에 사용하기 적합한 인서트에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 홀더 및 인서트의 분해 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 홀더(100)는 막대형상의 본체(200)를 구비하는데, 본체(200)의 일측 단부에는 절삭 인서트(300)를 눌러서 고정시키기 위한 한 쌍의 클램핑죠(201a, 201b)가 형성된다.

클램핑죠(201a, 201b)는 절삭 인서트(300)를 클램핑할 때 그 강성을 유지시킬 수 있도록 절삭 인서트(300)의 기하학적 형상에 대응하는 형상을 갖는다. 즉, 클램핑죠(201a, 201b)중 상부 클램핑죠(201a)의 하면은 절삭인서트(300)의 상부면 형상에 대응하는 형상을 가지며, 하부 클램핑죠(201b)의 상면은 절삭 인서트(300)의 하부면에 대응하는 형상을 갖는다. 이러한 형상은 도 2a 내지 2e에 표시된 것과 같이 인서트(300)의 상면 형상이 어떻게 이루어지느냐에 따라 상부 클램핑(201a)의 하면은 이에 대응되게 형성된다.

상부 클램핑죠(201a)는 홀더 본체(200)의 일측 단부 상측에 돌출하여 형성된 고정헤드(203)로부터 테이퍼진 돌출부의 형태로 연장된다.

하부 클램핑죠(201b)는 상부 클램핑죠(201a)의 아랫쪽에서 얇은 측벽의 형태로 직립하여 형성된다. 이때, 상부 클램핑죠(201a)와 하부 클램핑죠(201b)는 일정 간격으로 이격되는데, 이들 사이에는 절삭 인서트(300)가 삽입될 수 있는 리세스(204)가 형성된다. 리세스(204)의 가장 안쪽에는 원호형상의 홈(205)이 형성된다. 원호형상의 홈(205) 일측에는 절삭 인서트(300)가 리세스(204)내로 조립될 때 일정한 위치에 자리잡게 하여 조립 시나 절삭작업 수행 시 더 이상 뒤로 물러나지 않도록 한다.

원호형상의 홈(205)은 고정 헤드(203)에서 리세스(204)의 반대방향으로 연장하여 형성된 슬릿(206)의 일측단부와 연통하며, 슬릿(206)의 타측단부에는 원형의 홈(207)이 연통하도록 형성된다. 슬릿(206)은 인서트 홀더(100)의 상부클램핑죠(201a)가 탄성적인 운동을 할 수 있도록 하기 위하여 원호형상의 홈(205)의 정지면(205a)에서 시작되어 원형의 홈(207)까지 길게 연장된다. 원형의 홈(207)은 클램핑 죠(201a,201b)가 탄성적인 운동을 할 수 있도록 형성해준 것으로서, 상부 클래핑 죠(201a)가 지속적인 스크루 힘에 의해 원래의 형상으로 돌아오지 못하게 하는 소성변형을 일으키지 않도록 하기 위하여 일정한 반경을 갖는 원형의 형상으로 구성하였다.

고정 헤드(203)의 상부면 중앙위치에는 스크루 삽입공(208)이 형성된다. 스크루 삽입공(208)은 리세스(204) 내로 삽입하여 위치하는 절삭 인서트(300)를 단단하게 고정시킬 수 있도록 한다. 스크루 삽입공(208)에는 스크루(401)가 삽입되어 조여주면 상부클램핑죠(201a)가 인서트를 눌러서 체결하고, 스크루(401)를 풀어주면 탄성력에 의한 상부클램핑죠(201a)의 원상회복으로 인서트를 누르는 힘이 없어져서 인서트를 분리할 수 있다.

또한 본발명의 홀더(100)의 전방면(201c)상에는 리세스(204)로 삽입되는 인서트 (300)를 더 견고히 체결시키기 위해 세트스크루(402)가 인서트(300)상에 형성되는 스크루 삽입공(209)에 삽입될 수 있는 세트스크루 삽입공 (209)이 형성된다.

이 세트스크루 삽입공(209)은 홀더 본체(200)의 수평면과 스크루 삽입공(209)의 사이의 각 (θ)은 20°내지 130°로 형성시킬 수 있으며 바람직하게는 40°내지 80°의 범위내이다.

물론 본 발명에 사용하기 적합한 인서트(300)의 중앙 부위에는 상기 세트스크루(402)가 상기 삽입공(209)을 통하여 인서트(300)까지 체결할 수 있는 스크루 삽입홈(309)이 형성된다.

도 2a 내지 도 2e는 도1에 도시된 절삭 인서트의 여러 가지 형태를 나타내는 것으로서, 세트스크루 삽입홈(309)까지 삽입되는 것과, 인서트(300)는 통상적인 형태이나 그 상면은 본 발명의 인서트 홀더(100)의 상부 클램핑죠(201a)의 하면과 대응되게 형성됨을 알 수 있다.

도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 홀더(100)와 이에 체결된 인서트(300)를 보여 주는 것이며, 도4는 도3a의 측면도이고 도5는 피삭재의 원심방향단면(back facing)가공시 인서트에 인가되는 힘 작용을 나타내주는 도면이다.

이하에서는 이들 도면을 참고하여 본 발명의 홀더(100)와 인서트(300)의 작 용에 대하여 설명한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 홀더(100)의 홀더 본체(200) 전방부에 형성된 상부 클램핑죠(201a)와 하부 클램핑죠(201b) 사이로 인서트(300)가 삽입된다.

삽입된 인서트(300)가 인서트 정지면(205a)까지 들어가면 홀더 본체(200)의 고정헤드(203)상에 형성된 스크루 삽입공(208)을 통하여 클램핑 스크루(401)를 조여 전방면(201c)이 조여지게 되어 상부 클램핑죠(201a)가 인서트(300)의상면을 꽉 조이게 된다.

그 다음 전방면(201c)상에 형성된 세트스크루 삽입공(209)을 통하여 세트스크루(402)를 삽입시켜 인서트(300)상의 스크루 삽입홈(309)까지 세트스크루(402)를 꽉 조여주게 되면 인서트(300)는 인서트 홀더(100)에 견고하게 고정되게 된다.

이때 상기한 바와 같이 도 2a 내지 도 2e에서 보는 바와 같이 인서트(300)의 상면은 다양한 방법으로 형성시킬 수 있고 이에 대응하는 홀더(100)의 상부 클램핑죠(201a) 하부는 상기 인서트(300)의 상면과 대응되도록 형성시키고, 또한 홀더(100)의 하부 클램핑죠(201b)의 상부는 상기 인서트(300)의 하면과 대응되도록 형성시키게 되므로 그 체결력은 더욱 더 견고해지게 된다.

또한 도면으로는 도시되지 않았으나 인서트의 날부가 1곳에만 존재하는 경우에도 상기 도면(2a - 2e)의 경우와 마찬가지방식으로 홀더의 적절한 위치에 세트스크루 삽입공(209)을 설치하고 이에 대응하는 인서트의 위치에 세크스크루삽입홈(309)을 형성시켜 인서트의 체결력을 향상시킬 수 있을 알 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 홀더(100)에 인서트(300)가 체결됨으로서, 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 피삭재(W)의 후면(back facing)가공 시 피삭재는 B방향으로 회전하고, 홀더의 가공 경로가 A방향인 경우에 홀더(100)에 클램핑된 인서트(300)에는 이송분력(Fe)이 작용하지만 홀더(100)의 전방면(201c) 상에 체결된 세트스크루(402)가 인서트에 작용하는 힘(Fa)(도 4 참조)으로 인해 인서트(300)가 홀더(100)로부터 밖으로 나오게 하려고 하는 힘(Fe)을 완전히 차단할 수가 있어서 공구의 수명을 기존제품대비 향상시킬 수 있게 된다.

또한 상기한 바와 같이 본 발명의 홀더(100)에 사용하기 적합한 인서트(300)는 통상의 2곳에 절인부를 가진 인서트나 1곳에 절인부를 가진 인서트를 개량하여 사용할 수도 있는 장점이 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 홀더는 종래의 홀더와는 달리 홀더 내에 삽입되는 인서트를 클램프스크루 및 세트스크루로서 체결하여 그 체결력이 향상되므로 피삭재 가공 시 인서트가 절삭력에 의해 외부로 빠져 나오려 하는 것을 완전히 방지하고, 이러한 것은 본 발명의 상·하 클램핑죠면을 삽입되는 인서트의 상·하면과 대응하게 형성시킴으로서 보다 완전히 이룰 수 있다.

또한 상기한 바와 같이 본 발명의 홀더에 사용하기 적합하게 인서트의 중앙부위에 세트스크루 삽입홈을 형성시키고 그 상·하면은 삽입되는 인서트 홀더의 상·하 클램프죠 면에 대응되도록 함으로서 인서트가 보다 견고하고 안정적으로 홀더에 장착할 수 있게 된다.

이러한 구성으로 인해, 피삭재의 가공 특히 원심방향단면(back facing)가공 조건이나, 가혹한 가공 조건하에서도 인서트는 초기 세팅과 마찬가지로 매우 견고하고 안정되게 그 체결을 유지할 수 있어서 공구수명의 향상 및 공구 파손에 따른 비용절감을 상당히 줄일 수 있고 또한 이러한 체결력으로 가공면조도 또한 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있게 된다.

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

Claims (5)

1. 홀더 본체(200)와 상기 본체(200)의 일측 단부에 일체로 형성되며 인서트(300)가 삽입되는 리세스(204) 공간을 사이에 두고 형성되는 한 쌍의 클램핑죠(201a, 201b)를 구비하고 있으며, 상기 본체(200)의 상부 클램핑죠(201a)와 일체로 되고 본체 홀더(200) 방향으로 상부에 형성되며 클램프스크루(401)가 삽입되는 스크루 삽입공(208)이 형성된 고정헤드(203)로 구성되는 홀더(100)에 있어서,

   상기 상부 클램핑죠(201a) 상부는 고정헤드(203)로부터 돌출되며, 상기 돌출된 클램핑죠(201a) 상부의 전방면(201) 상에는 세트스크루(402)가 삽입 고정될 수 있는 세트스크루 삽입공(209)이 형성되어 있음을 특징으로 하는 홀더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 세트스크루 삽입공(209)은 홀더 본체(200)의 수평면과 세트스크루 삽입공(209)의 수직면이 20∼130°각(θ)을 이루고 있음을 특징으로 하는 홀더.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 클램핑죠(201a)의 하부는 체결되는 인서트(300)의 상부면 형상에 대응되는 면으로 형성되고, 상기 인서트(300)의 하부면이 삽입되는 홀더 본체(200)의 하부 클램핑죠(201b) 상부는 상기 인서트(300)의 하부면 형상에 대응되는 면으로 형성됨을 특징으로 하는 홀더.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 홀더에 사용하기 적합한 인서트(300)로서, 상기 인서트(300)는 절인부(301)가 1곳 이상에 있으며, 상기 절인부(301)와 그 반대 단부 사이에 상기 세트스크루(402)가 삽입되는 세트스크루 삽입홈(309)이 형성되어 있음을 특징으로 하는 인서트.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 인서트(300)의 상면은 상기 홀더 본체(200)의 상부 클램핑죠(201a)의 하면과 대응되고, 상기 인서트(300)의 하면은 상기 홀더 본체(200)의 하부 클램핑죠(201b)의 상면과 대응되게 형성됨을 특징으로 하는 인서트.

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