KR100614958B1 - 홈가공용 커팅 인써트 - Google Patents

Abstract

홈가공 작업용 커팅 인써트는 섕크부 및 포워드 커팅헤드를 포함한다. 이 섕크부는 상단면, 바닥면 및 측면을 포함하는데, 여기서 상단면과 포워드 클리어런스면 사이의 교차부는 주절삭날을 형성한다. 이 주절삭날과 제 2 절삭날 사이에는 코너절삭날이 제공된다. 이 코너절삭날은 상기 주절삭날로부터 연장되어 있는 제 1 반경을 갖는 제 1 곡선형칼날과 상기 제 1 반경보다 큰 제 2 반경을 갖는 제 2 곡선형칼날을 포함하고, 이는 제 1 칼날로부터 측날로 연장되며 상기 주절삭날에 수직으로 배향된다. 또한, 상기 커팅 인써트는 상단면에 형성된 2 개의 길이방향 리지 및 그 사이에 기다란 칩을 형성하는 오목부를 포함한다.

Description

홈가공용 커팅 인써트{CUTTING INSERT FOR GROOVING}

본 발명은 홈가공 작업에 사용되는 커팅 인써트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 커팅 인써트는 각종 축방향 홈가공 및 절단 작업에도 사용될 수 있지만, 특히, 반경방향 홈가공(radial grooving) 뿐만 아니라, 축방향 및 반경 길이방향 선삭 작업시에도 적합하다.

이러한 기계가공시, 칩 브레이킹 및 칩 형성은 종종 생산이 방해받지 않도록 하는데 있어서 결정적으로 중요하다. 현대의 고생산성 기계는 양호한 칩 이송을 매우 절실하게 요구한다. 다루기 힘든 기다란 칩들은 기계가공의 중단 및 정지를 발생시키기 쉽다. 따라서, 칩 제어에는 높은 우선순위를 두어야 하고, 공구 설계에 있어서도 염두에 두어야 한다.

홈가공 작업 및 절단 작업에 사용되는 커팅 인써트는 슬롯을 생성하는데 유용하도록 블레이드 형상의 홀더에 대개 고정된다. "블레이드형 홀더"라는 표현은 슬롯밀을 포함하도록 의도된 것이다. 이러한 커팅 인써트는, 예를 들면, US-A-4,778,311호, US-A-4,992,008호, US-A-5,135,336호 및 US-A-5,423,639호에 개시되어 있다. 또한 최근에는 가능하면 생성되는 슬롯 내부면의 표면 마름질을 개선하는 것에 대한 요구가 있다. 본 발명의 제 1 목적은 피삭재에 생성되는 슬롯 내부면에 대해 개선된 마름질을 얻을 수 있는 커팅 인써트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 반복되는 반경방향 홈가공에 적합한 커팅 인써트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고속 이송 및 양호한 칩 제어와 함께, 양호한 표면 거칠기를 달성할 수 있는 커팅 인써트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 특히, 넓어진 슬롯의 바닥면상의 길이방향 선삭에도 사용 가능한 커팅 인써트를 제공하는 것이다.

이상과 같은 목적들은 섕크부와 커팅헤드를 포함하는 금속절삭 인써트에 의해 달성되어 왔다. 이 섕크부는 길이방향축을 형성하고, 커팅헤드는 섕크부의 길이방향말단에 위치한다. 이 커팅헤드는 상단면, 바닥면, 각각 상단면과 바닥면 사이에 연장되어 있는 2 개의 측부 클리어런스면, 상단면과 바닥면 사이에 연장되어 있고 상기 측부 클리어런스면 사이에 배치된 전방 클리어런스면을 포함한다. 상단면과 전방 클리어런스면 사이의 교차부는 대체로 길이방향축에 수직으로 연장되어 있는 주절삭날을 형성한다. 상단면과 각 측부 클리어런스면 사이의 교차부는 클리어런스각을 갖는 측날을 형성한다. 이 상단면은 한 쌍의 리지(ridge)를 포함하며, 이들은 길이방향축의 대향하는 측면상에 대체로 길이방향으로 연장되어 있고, 그 사이에 칩-형성 오목부를 형성하도록 이격되어 있다. 또한, 본 커팅 인써트는 주절삭날과 각각의 측날 사이에 연장되어 있는 코너절삭날을 포함한다. 각 코너절삭날은 주절삭날에서 연장되어 있는 제 1 곡선형칼날과 이 제 1 곡선형칼날에서 측날로 연 장되어 있는 곡선형 와이퍼날을 포함한다. 이 제 1 곡선형칼날은 곡선형 와이퍼날보다 곡률 반경이 더 작다.

도 1은 본 발명에 따른 커팅 인써트를 위에서 비스듬하게 내려다 본 사시도.

도 2a는 도 1의 커팅 인써트를 전단에서 똑바로 본 정면도.

도 2b는 커팅 인써트의 대안적인 실시예를 나타낸 도면.

도 3은 도 1의 커팅 인써트를 위에서 똑바로 본 평면도.

도 4는 도 1의 커팅 인써트가 피삭재와 맞물려 있는 상태를 위에서 본 도면.

도 5는 도 4에 도시된 커팅 인써트의 커팅 코너에 대한 상세 확대도.

본 발명에 따른 홈가공용 커팅 인써트가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있고, 이것은 상단면(1), 바닥면(2), 전단면(3), 후단면(4) 및 평행하게 서로 대향하고 있는 평평한 측면(5, 6)을 구비한 평행 6면체 형상의 본체를 포함한다. 이 커팅 인써트는 일반적으로 코팅된 초경합금으로 만들어지지만, 때로는 코팅되지 않은 초경합금으로 만들어지기도 한다. 상단면(1) 및 바닥면(2)은 각각 길이방향으로 오목한 V 자형의 키홈(1a, 2a) 모양이다. 대안적으로, 이 커팅 인써트는 도 2b에 나타낸 실시예일 수 있고, 중앙의 오목한 홈(2a)의 각 측면상의 바닥 지지면(2b, 2c)은 기울기를 가지며, 여기서 참조자료로서 포함되는 스웨덴 특허출원 9703434-2호에 개시되어 있는 방식으로 블레이드 홀더내의 대응하는 기울어진 지지면에 대하여 지지된다. 상기 커팅 인써트의 중앙부는 길이방향축을 형성하는 섕크부이다. 커팅헤드는 섕크부의 각 길이방향말단에 형성된다. 각각의 커팅헤드는, 상단면(1)과 교차함으로써 코너(15, 16)를 거쳐 측날(8b)까지 연장되어 있는 가로절삭날(8a)을 형성하는 전방 클리어런스면(7)으로 구성되어 있는 단부면을 가진다. 이 클리어런스면(7)은 가로 브레이크라인(9)을 거쳐 바닥면(2)쪽에 대략 수직으로 연장되어 있는 아래쪽 정면부(10)와 교차한다. 각각의 커팅헤드는 길이방향축에 대해 옆으로 바깥쪽으로 위치되고, 브레이크라인(13)을 거쳐 상기 각각의 측면(5)으로 이어지는 2 개의 측부 클리어런스면(11, 12)을 가진다.

절삭날(8)에 인접한 위치의 상단면은, 절삭날(8)로부터 안쪽으로 연장되고 절삭날과 교차하며 분리된 2 개의 리지(20, 21) 사이를 지나는 오목한 형상의 칩 포머(chip former)(14)를 형성하는 칩 표면이다. 이와 같이, 절삭날(8)은 상단면(1)에 대해 오목해지고 인써트의 절삭날을 따라 변하는 칩 각으로 형성되어, 칩 각이 주 절삭날의 단부(8c, 8d)에서보다 중심부(8a)에서 더욱 포지티브가 되도록 한다. 즉, 클리어런스면(7)과 칩 포머의 중앙 오목부(14a) 사이에 형성된 칩 각은 클리어런스면(7)과 리지(20, 21) 사이에 형성된 칩 각보다 더 작다.

칩 포머(14)의 측면을 형성하는 내측면(14b, 14c)은 이들 사이에 각(α)을 형성하고, 칩 포머의 축방향으로 연장되는 중앙에 있는 오목부(14a)의 양쪽으로 벌려져 있으며, 오목부는 상단면(1)을 따라 축방향으로 연장되어 있다. 이 오목부(14a)의 깊이는 먼저 절삭날로부터 증가하고, 상기 절삭날(8)로부터 얼마간 떨어진 곳에서 감소하기 시작한다. 이 각(α)은 절삭날(8)로부터 멀어지는 방향으로, 축방향으로 일정하게 연장된다. 동시에, 비스듬히 아래쪽으로 기울어진 리지(20, 21)의 내측면(14b, 14c)의 폭은 절삭날 부근의 넓은 면적에서 절삭날(8) 위쪽에 올려진 부분(14d, 14e)의 높이에 있는 최소 면적까지 일정하게 감소한다.

상기 부분(14d, 14e)을 지난 내측면(14b, 14c)의 폭은 후방쪽으로 대략 일정하게 유지된다. 상기 측면(14b, 14c)은 후방쪽 오목한 형상의 단부(14f)로 수렴하는 부분을 가진다.

도 4 및 도 5는, 도 1 내지 도 3의 커팅 인써트가 피삭재(A)와 맞물려 있는 상태를 도시한 것이다.

인써트의 상부측(1)상의 각 코너 부분은 변화하는 볼록한 곡률 반경을 갖는다. 즉, 각 코너는 주절삭날(8)에 인접한 단부(8c)뿐만 아니라, "와이퍼날(wiper edge)"로 불리는 제 2 절삭날(16)로도 연장된 제 1 곡선형칼날(15)을 포함한다. 절삭날을 보강하기 위하여, 이 와이퍼날(16)은 제 1 챔퍼를 갖추는 것도 가능하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 와이퍼날(16)은 제 1 칼날(15)의 반경(R1)보다 실질적으로 더 큰 반경(R2)으로 형성됨으로써, 상기 칼날(16)은 도 5에서 거의 직선형을 나타낸다. 와이퍼날(16)은 후방쪽으로 그 반경(R3)이 실질적으로 반경(R2)보다 작은 측날(8b)에 연장된다. 상기 곡선형칼날(8b)은 후방쪽으로 약 1 ~ 5°, 바람직하게는 2 ~ 3°의 측면 클리어런스각으로 연장된다.

와이퍼날(16)의 반경(R2)은 상기 칼날(16)이 라운드 인써트처럼 동작하도록 선택된다. 결과적으로, 이 와이퍼날은 가상의 원형 라운드 인써트(imaginary circular round insert)의 세그먼트와 유사하게 여겨질 수 있다. 본 인써트를 라운드 인써트와 비교해서 본 결과, 동일한 작업 파라미터하에서 양호한 칩 제어를 제 공하는 라운드 인써트보다도 제 1 칼날(15)과 와이퍼날(16)이 상당히 좁고 두꺼운 칩을 생성한다는 데 실질적인 장점이 있다. 반경(R2)은 반경(R1)보다 상당히 더 크게 선택되기 때문에, 바람직한 "와이퍼" 효과가 얻어지고, 매우 개선된 표면 마름질이 제공된다. 또 다른 결과로서, 그 다음에 이어지는 마름질 작업이 생략될 수 있다.

최적화된 칩 제어를 얻기 위하여, 다양한 곡선형칼날의 상이한 반경이 다음과 같은 범위내에서 선택되어져야 한다.

R1 : 0.1 ~ 12 mm, 바람직하게는 0.2 ~ 2.0

R2 : 2.5 ~ 20 mm, 바람직하게는 2.5 ~ 5.0

R3 : 0.1 ~ 2 mm, 바람직하게는 0.2 ~ 0.5

비록 본 발명은 바람직한 실시예와 연계하여 설명하였지만, 본 기술분야의 당업자라면 청구범위에 기술된 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않고도 추가, 삭제, 수정 및 치환이 가능하다는 것은 명백한 일이다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 섕크부와 커팅헤드를 포함하는 금속커팅 인써트로서,

   상기 섕크부는 상기 생크의 길이방향축을 형성하는 방향으로 길게 연장되고, 상기 커팅헤드는 상기 섕크부의 길이방향 말단에 위치하며, 상기 커팅헤드는 상단면(1), 바닥면(2), 상기 상단면과 바닥면 사이에서 각각 연장되어 있는 2 개의 측부 클리어런스면(11, 12), 및 상기 상단면과 바닥면 사이에서 연장되어 있고 상기 측부 클리어런스면들 사이에 배치된 전방 클리어런스면(7)을 포함하고, 상기 상단면과 상기 전방 클리어런스면 사이의 교차부는 일반적으로 상기 길이방향축에 수직으로 연장되어 있는 주절삭날(8)을 형성하며, 상기 주절삭날은 상기 상단면에 수직한 방향에서 보면 직선이며, 상기 상단면과 각 측부 클리어런스면 사이의 상기 교차부는 클리어런스각을 갖는 측날을 형성하고,

   상기 상단면은, 상기 길이방향축의 대향하는 측면들상에 대체로 길이방향으로 연장되며 서로간에 칩 형성 오목부(14)를 형성하기 위해 이격되어 있는 한 쌍의 리지를 포함하고,

   상기 커팅 인써트는 상기 각각의 측날과 상기 주절삭날 사이에 연장되어 있고, 상기 주절삭날의 각 단부에 배치된 코너절삭날들을 더 포함하며,

   각 코너절삭날은 상기 주절삭날로부터 연장되어 있는 일정한 반경(R1)의 제 1 곡선형칼날(15)과 제 1 곡선형칼날로부터 상기 측날로 연장되어 있는 일정한 반경(R2)의 곡선형 와이퍼날(16)을 포함하며, 상기 제 1 곡선형칼날은 상기 곡선형 와이퍼날보다 곡률 반경이 더 작고, 상기 측날은 상기 와이퍼날(16)의 곡률 반경(R2)보다 더 작은 곡률 반경(R3)을 갖는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 측날(8b)은 1 ~ 5°의 범위로 클리어런스각을 형성하는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제 1 곡선형칼날(15)의 곡률 반경(R1)은 0.1 ~ 12.0 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 와이퍼날(16)의 곡률 반경(R2)은 2.5 ~ 20.0 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 측날(8b)의 곡률 반경(R3)은 0.1 ~ 2.0 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1 곡선형칼날(15)의 곡률 반경(R1)은 0.1 ~ 12.0 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제 1 곡선형칼날(15)의 곡률 반경(R1)은 0.2 ~ 2.0 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 와이퍼날(16)의 곡률 반경(R2)은 2.5 ~ 20.0 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 와이퍼날(16)의 곡률 반경(R2)은 2.5 ~ 5.0 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
11. 제 2항에 있어서,

    상기 측날(8b)의 곡률 반경(R3)은 0.1 ~ 2.0 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 측날(8b)의 곡률 반경(R3)은 0.2 ~ 0.5 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.

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