KR100640139B1

KR100640139B1 - 절삭 공구 조립체 및 그 절삭 인서트

Info

Publication number: KR100640139B1
Application number: KR1020017010599A
Authority: KR
Inventors: 멘유리
Original assignee: 이스카 엘티디.
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 2000-02-20
Publication date: 2006-10-31
Also published as: AU2569900A; KR20010102286A; IL128649A; DE60002560T2; DE60002560D1; HUP0105177A2; CA2360449A1; IL128649A0; TW480198B; EP1154873A1; US20020001510A1; WO2000050191A1; BR0008411A; US6575670B2; JP2002537134A; EP1154873B1

Abstract

절삭 인서트 홀더(12), 예를 들면 볼 노즈 엔드 밀, 및 절삭 인서트(14). 절삭 인서트 홀더(12)는 상부 클램핑 죠(22)에 탄성적으로 연결된 하부 클램핑 죠(24)를 가진다. 상부 클램핑 죠는 평행하게 간격이 형성된 2개의 연장된 홈들(40, 42)을 구비한다. 절삭 인서트(14)는 평행하게 간격이 형성된 2개의 연장된 릿지들(70, 72)을 구비한 상부면(46)을 가진다. 절삭 인서트(14)는, 절삭 인서트(14)의 관통 보어(51)를 통하여, 인서트 홀더(12)의 상부 죠(22)에서의 관통 보어(28)를 관통되는 스크류(15)에 의하여 상기 절삭 인서트 홀더(12) 내에 보유되고, 그리고 상부 클램핑 죠(24)에서의 나사홈이 형성된 보어(31) 내로 나사결합하며, 그리고 절삭 인서트(14)의 상부면(46)에 있는 2개의 연장된 릿지(70, 72)는 상부 클램핑 죠의 하부면에 있는 2개의 연장된 평행홈(40, 42)과 협력한다.

절삭 인서트, 인서트 홀더, 스크류, 관통 보어, 클램핑 죠, 릿지, 홈

Description

절삭 공구 조립체 및 그 절삭 인서트{CUTTING TOOL ASSEMBLY AND CUTTING INSERT THEREFOR}

본 발명은 일반적으로 절삭 공구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼 노즈 엔드 밀(ball nose end mill)에 관한 것이며, 그 내부에 대체가능한 절삭 인서트, 특히 인덱서블 절삭 인서트를 보유하는 장치에 관한 것이다.

통상의 볼 노즈 엔드 밀에서 절삭 인서트는 리테이닝 스크류에 의하여 적당한 위치에서 클램프된다. 이 장치의 문제점은 엔드 밀에 보유된 절삭 인서트의 절삭 에지의 초기 위치 정밀도가 리테이닝 스크류가 엔드 밀 내에 배치되는 정밀도에 의존한다는 것이다. 스크류와 절삭 인서트 사이의 임의의 유격이나 틈새는 절삭 인서트의 절삭 에지의 위치에서 상응하는 부정확성을 초래한다.

이 문제에 대한 해결책은 미국 특허 제4,883,391호에 제안되어 있는데, 이에 따르면, 클램핑 스크류는 엔드 밀의 원통형 보어부와 결합하여 고정된 실린더부를 구비하고 있다. 그러나, 이러한 해결책은 스크류 상의 매우 정확하게 제조된 실린더부와 이에 대응하여 엔드 밀에서 매우 정확하게 제조된 원통형 보어부 모두를 요구한다. 둘 모두 엔드 밀의 제조비용을 전체적으로 증가시킨다. 추가로, 엔드 밀의 사용 중에 이 두 원통형 부재들에 야기되는 어떤 부정확성은 절삭 인서트의 절삭 에지의 위치에서 그에 대응하는 부정확성을 발생시키게 될 것이다.

그렇기 때문에, 본 발명의 목적은, 절삭 공구에서 특별히 고안된 리테이닝 스크류 및 이에 상응하는 부재를 요구하지 않으면서 대체가능한 절삭 인서트의 반복 가능한 정확한 위치지정을 보장하는, 일반적으로 절삭 공구, 특히 볼 노즈 엔드 밀용 클램핑 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 볼 노즈 엔드 밀용 인덱서블 절삭 인서트를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따르면 절삭 인서트 홀더 및 절삭 인서트를 포함하는 절삭 공구 조립체가 제공되며, 상기 절삭 인서트 홀더는 정면부에서 본체부에 연결된 클램핑부를 포함하며, 상기 클램핑부는

하부 주변면 및 상부면을 가지며, 상기 상부면은 대략 편평한 클램핑 영역을 포함하는 하부 클램핑 죠와,

상기 하부 클램핑 죠에 탄성적으로 연결되고, 상부 주변면 및 대략 평행하게 간격이 형성된 2개의 연장된 홈들을 구비한 하부면을 갖는 상부 클램핑 죠와,

상기 상부 및 하부 클램핑 죠들을 관통하며 상기 상부 또는 하부 클램핑 죠 들 중 하나에 내측으로 나사홈이 형성된 관통 보어와,

상기 상부와 하부 클램핑 죠들 사이에 형성된 인서트 수용 슬롯을 포함하며,

상기 절삭 인서트는

대략 평행하게 간격이 형성된 2개의 연장된 릿지들을 구비한 상부면과,

하부면과,

상기 상부면과 상기 하부면 사이에서 적어도 하나의 절삭 에지를 구비한 주변 측면과,

상기 적어도 하나의 절삭 에지와 결합된 경사면과,

상기 상부면으로부터 상기 하부면으로 상기 절삭 인서트를 관통하는 관통 보어를 포함하며,

상기 절삭 인서트는 인서트 홀더의 상부 및 하부 죠의 상기 관통 보어를 통하여 그리고 상기 절삭 인서트의 관통 보어를 통하여 관통하는 스크류에 의하여 보유 위치에서 인서트 수용 슬롯 내에 보유되며, 또한 상기 보유 위치에서 상기 절삭 인서트의 하부면의 적어도 일부가 상기 하부 클램핑 죠의 상부면의 적어도 일부와 접합하고, 상기 절삭 인서트의 상부면에 있는 2개의 연장된 릿지는 상기 상부 클램핑 죠의 하부면에 있는 2개의 연장된 평행홈과 협력한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 절삭 인서트는 상기 주변 측면의 일부에서 상기 절삭 인서트의 하부면에 적어도 하나의 연장된 리세스를 가지며, 그리고 상기 하부 클램핑 죠의 상부면은 인서트 위치면을 구비하며, 상기 절삭 인서트의 하부면에서 상기 적어도 하나의 연장된 리세스의 대략 직립한 면의 적어도 일부가 상기 하부 클램핑 죠의 상부면에서 인서트 위치면에 접한다.

또한 본 발명에 따르면,

하부면과,

상기 상부면 및 상기 하부면 사이에 적어도 하나의 절삭 에지를 구비한 측 주변면과,

상기 적어도 하나의 절삭 에지와 결합된 경사면과,

상기 상부면으로부터 상기 하부면으로 상기 절삭 인서트를 관통하는 관통 보어를 포함하는 절삭 인서트가 구비된다.

또한, 바람직한 실시예에 따르면, 상기 절삭 인서트의 하부면은 상기 주변 측면의 일부에 적어도 하나의 연장된 리세스를 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상부 클램핑 죠의 하부면에 있는 2개의 연장된 홈은 상부 클램핑 죠에서 관통 보어 근처에 그리고 관통 보어의 어느 한 측상에 위치된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 절삭 인서트의 상부면에 있는 2개의 연장된 릿지는 상기 절삭 인서트의 관통 보어 근처에 그리고 관통 보어의 어느 한 측 상에 배치된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 절삭 인서트의 상부면에 있는 2개의 연장된 릿지는 각각 그것의 일부에 오목부를 가진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 오목부는 상기 절삭 인서트에서 관통 보어 근처의 영역에 있다.

임의의 구체적인 응용예에 따르면, 상기 절삭 인서트는 평면도에서 대략 타원형 형상이며 직경방향에서 반대편에 있는 두 쌍의 절삭 에지를 구비한다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여, 단지 예로서 수반되는 도면을 참조로 하여, 이하에 본 발명이 상세히 설명될 것이다:

도1은 본 발명에 따른 절삭 공구 조립체의 사시도;

도2는 도1의 절삭 공구 조립체의 정면부의 사시도;

도3은 도2의 절삭 공구 조립체의 분해도;

도4는 본 발명에 따른 절삭 인서트 홀더의 사시도;

도5는, 설명을 위해 하부 클램핑 죠가 제거된, 도4의 절삭 인서트 홀더의 저면 사시도;

도6은, 설명을 위해 상부 클램핑 죠가 제거된, 도4의 절삭 인서트 홀더의 평면 사시도;

도7은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 평면 사시도;

도8은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 저면 사시도;

도9는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 평면도;

도10은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 저면도;

도11은 도2의 절삭 공구 조립체의 측면도;

도12는 상부 클램핑 죠에서 홈들과 평행하고 그 홈들을 통과하는 선을 따른 방향에서 본 도2의 절삭 공구 조립체의 도;

도13은, 설명을 위해 도시되지 않은, 스크류를 죄기 전에 절삭 인서트 및 클램핑부 사이의 상대 위치를 도시한, 절삭 인서트의 상부면에서 릿지를 수직으로 관통하는 평면에서 취해진, 도2의 절삭 공구 조립체의 확대 단면도;

도14는 스크류를 죄는 제1 단계에서의 상황을 도시하는, 도13에서와 같은 절삭 공구 조립체의 단면도;

도15는 도14의 원형부의 확대 상세도; 및

도16은 스크류를 죄는 최종 단계에서의 상황을 도시하는, 도13에서와 같은 절삭 공구 조립체의 단면도이다.

먼저 도1 내지 도6을 주의하여 보라. 도시된 바와 같이, 회전축(A)을 가지는 절삭 공구 조립체(10)는, 그 내부에 장착되고 스크류에 의해 고착된 절삭 인서트(14) 및 절삭 인서트 홀더(12)를 포함한다. 절삭 인서트 홀더(12)는 그 정면부(20)에 클램핑부(18) 및 연장된 원통형 본체부(16)를 포함한다. 클램핑부(18)는 인서트 수용 슬롯(26)에 의해 하부 클램핑 죠(24)로부터 분리된 상부 클램핑 죠(22)로 구성된다. 상부 클램핑 죠(22)는, 그 정면부에 칩 배출 리세스(21)를 가지는 상부 주변면(27), 하부면(23) 및 대략 반경방향으로 안내된 관통 보어(28)를 가진다. 하부 클램핑 죠(24)는 그 정면부에 칩 배출 리세스(25)를 갖는 하부 주변면(29), 상부면(30) 및 상부 클램핑 죠 내의 관통 보어(28)와 정렬되는 대략 반경방향으로 나사홈이 형성된 보어(31)를 갖는 포함한다. 상부면(30)은, 클램핑 영역을 구성하는 기저부 접촉면(32)과 종축(A)에 대하여 경사지고 기저부 접촉면(32)에 대략 수직방향인 인서트 위치 면을 구성하는 후방 접촉면(34)을 가진다. 후방 접촉면(34)을 기저부 접촉면(32)으로부터 분리시키는 채널(35)이 도면에 도시된다. 채널(35)은 제조공정 중에 형성되며 하부 클램핑 죠(24)의 필수적인 구성이 아니라는 것에 주목해야 한다. 인서트 수용 슬롯(26)의 후방에는, 종축(A)을 가로지르는 방향으로, 하부 클램핑 죠(24) 및 상부 클램핑 죠(22)와 병합하여 2개의 죠 사이의 탄성적인 연결을 만들어내는 유연성 보어(36)가 있다.

상부 클램핑 죠(22)의 하부면(23)은, 절삭 인서트 홀더(12)의 상단으로부터 볼 때, 바람직하게는 후방 접촉면(34)에 수직방향인 반실린더형 홈(40) 및 홈(40)에 평행한 개방측 홈(42)을 가진다. 홈(42)의 상부면(43)은 상단 정면 접촉면을 구성한다.

이제 도7 내지 도11을 주의하여 보라. 절삭 인서트(14)는 회전 대칭축(B)을 가지는 편평한 디스크형 본체, 상부면(46), 하부면(48) 및 상부면(46)과 하부면(48)을 연결하는 주변 측면(50)을 가진다. 축(B)과 일직선으로 정렬되는 관통 보어(51)는 절삭 인서트(14)를 관통한다.

주변 측면(50)은 두 쌍의 동일한 절삭 에지를 가진다. 각 쌍의 절삭 에지는 상부 절삭 에지(52) 및 하부 절삭 에지(54)로 구성된다. 상부 절삭 에지(52)는 정점(56)에서 하부 절삭 에지(54)와 만난다. 상부 절삭 에지(52)는 경사면(58) 및 양각면(60)을 가진다. 하부 절삭 에지(54)는 경사면(62) 및 양각면(64)을 가진다. 두 개의 정점(56) 사이의 영역에서 주변 측면(50)의 직경방향으로 반대측들 상에, 각각의 절삭 에지 쌍의 양각면(60)은 병합 영역(65)에서의 나머지 다른 절삭 에지 쌍의 양각면(64)과 병합된다 (도11 참조).

절삭 인서트의 하부면(48)은 바닥 접촉면(66) 및 바닥 접촉면(66)에 대략 수직방향인, 대칭적으로 배치된 2개의 동일한 후방 접촉면(68)을 가진다. 절삭 인서트의 하부면(48)의 각 측상에, 경사면(62)은 후방 접촉면(68)과 함께, 주변 측면의 일부에서 연장된 리세스를 형성한다.

절삭 인서트의 상부면(46)은 평행하게 연장된 2개의 동일한 신장 릿지(70 및 72)를 가진다. 릿지(70 및 72)는, 상단으로부터 절삭 인서트(14)를 볼 때 후방 접촉면(68)에 대략 수직인 방향이다. 릿지(70)는 릿지(72)와 동일하며 따라서 하나의 릿지만이 설명될 것이다. 릿지(70)는 2개의 양각면(64) 사이로 연장되고 편평한 상단면(74)을 가진다. 릿지(70)는 대략 그 중간에서 오목부(76)를 가진다. 릿지(70)는 또한 내측면(78) 및 외측면(80)을 가지며 둘 다 곡선형이다.

이하, 절삭 공구 조립체(10)의 조립이 주로 도13 내지 도16을 참조하여 기술될 것이다. 절삭 인서트(14)의 상부면(46)이 상부 클램핑 죠(22)의 하부면(23)을 향하여 면하도록, 절삭 인서트(14)가 인서트 수용 슬롯(26) 내로 삽입되고, 릿지(70)는 홈(40)으로 그에 평행하게 도입되고, 릿지(72)는 홈(42)으로 그에 평행하게 도입된다. 이 위치에서, 절삭 인서트의 후방 접촉면(68)이 하부 클램핑 죠(24)의 상부면(30)의 후방 접촉면(34)과 접할 때까지, 절삭 인서트(14)는 인서트 수용 슬롯(26) 내로 미끄러진다. 이제, 스크류(15)(도13 내지 도16에 미도시)는 절삭 인서트(14)의 관통 보어(51)를 통하여 상부 클램핑 죠(22)의 관통 보어(28) 내로 삽입되고, 하부 클램핑 죠(24)의 홈 형성된 보어(31) 내로 나사 결합된다.

스크류(15)를 죄는 것은 인서트의 클램핑시 2단계 공정으로 편리하게 고려될 수 있다. 도13은 스크류(15)의 죔에 앞서 절삭 인서트(14)와 클램핑부(18) 사이에서의 상대적 위치를 도시한다. 도14에 도시된 바와 같이, 죔의 제1단계에서 상부 클램핑 죠(22)와 하부 클램핑 죠(24)가 서로 접근한다. 이 단계에서 릿지(70)는 홈(40)의 내부면과 접한다. 릿지(70)와 홈(40) 사이의 단면 형상의 차이로 인하여, 틈새(82)는 홈(40)의 상부 영역(84)과 릿지(70)의 상단면(74) 사이에 형성된다. 이 틈새로 인하여, 릿지(70)는 정면 접촉 영역(86) 및 후방 접촉 영역(88)을 따라 홈(40)과 접한다. 정면 접촉 영역(86)은 내부 측면(78)을 따른 한 라인과 대체로 일치하며 후방 접촉 영역(88)은 외부 측면(80)을 따른 한 라인과 대체로 일치한다. 릿지(70)에서의 오목부(76)로 인하여, 정면 및 후방 접촉 영역은 둘 다 두 부분으로 분할된다. 스크류의 죔의 제2 및 최종 단계에서(도16 도시된 바와 같이), 홈(42)의 상부면(43)은 릿지(72)의 편평한 상단면(74)과 접한다.

결과적으로, 절삭 인서트(14)는 홈(40)에 끼워진 릿지(70), 홈(42)의 상부면(43)에 의해 클램프된 릿지(72) 및 하부 클램핑 죠(24)의 상부면(30)의 후방 접촉면(34)과 접하는 인서트의 후방 접촉면(68)을 가지는 인서트 홀더 내에 견고하고 정확하게 보유된다.

본 발명이 어느 정도 상세하게 기술되었지만, 이후에 청구되는 바와 같이 본 발명의 사상 또는 권리범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해된다.

Claims

절삭 인서트 홀더 및 절삭 인서트를 포함하는 절삭 공구 조립체이며, 상기 절삭 인서트 홀더는 정면부에서 본체부에 연결된 클램핑부를 포함하며,

상기 클램핑부는

하부 주변면 및 상부면을 가지며, 상기 상부면은 대략 편평한 클램핑 영역을 포함하는 하부 클램핑 죠와,

상기 하부 클램핑 죠에 탄성적으로 연결되며, 상부 주변면 및 대략 평행하게 간격이 형성된 2개의 연장된 홈들을 구비한 하부면을 갖는 상부 클램핑 죠와,

상기 상부 및 하부 클램핑 죠들을 관통하며, 상기 상부 또는 하부 클램핑 죠들 중 하나에 내측으로 나사홈이 형성된 관통 보어와,

상기 상부 및 하부 클램핑 죠들 사이에 형성된 인서트 수용 슬롯을 포함하며,

상기 절삭 인서트는

대략 평행하게 간격이 형성된 2개의 연장된 릿지들을 구비한 상부면과,

하부면과,

상기 상부면 및 상기 하부면 사이에서 적어도 하나의 절삭 에지를 구비한 주변 측면과,

상기 적어도 하나의 절삭 에지와 결합된 경사면과,

상기 상부면으로부터 상기 하부면으로 상기 절삭 인서트를 관통하는 관통 보어를 포함하며,

상기 절삭 인서트는 인서트 홀더의 상부 및 하부 죠의 상기 관통 보어를 통하여 그리고 상기 절삭 인서트의 관통 보어를 통하여 관통하는 스크류에 의하여 보유 위치에서 인서트 수용 슬롯 내에 보유되며, 그리고 상기 보유 위치에서 상기 절삭 인서트의 하부면의 적어도 일부가 상기 하부 클램핑 죠의 상부면의 적어도 일부와 접합하고, 상기 절삭 인서트의 상부면에 있는 2개의 연장된 릿지는 상기 상부 클램핑 죠의 하부면에 있는 2개의 연장된 평행홈과 협력하는 절삭 공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 절삭 인서트는 상기 주변 측면의 일부에서 상기 절삭 인서트의 하부면에 적어도 하나의 연장된 리세스를 구비하며, 상기 하부 클램핑 죠의 상부면은 인서트 위치면을 구비하며, 상기 절삭 인서트의 하부면에서 상기 적어도 하나의 연장된 리세스의 대략 직립한 면의 적어도 일부가 상기 하부 클램핑 죠의 상부면에서 상기 인서트 위치면에 접하는 절삭 공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 적어도 상부 클램핑 죠는 정면부에서 칩 배출 리세스를 갖는 절삭 공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 상부 클램핑 죠의 하부면에 있는 2개의 연장된 홈은 상기 상부 클램핑 죠의 관통 보어 근처에 그리고 상기 관통 보어의 어느 한 측 상에 배치되는 절삭 공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 절삭 인서트의 상부면에 있는 2개의 연장된 릿지는 상기 절삭 인서트의 관통 보어 근처에 그리고 상기 관통 보어의 어느 한 측 상에 배치되는 절삭 공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 절삭 인서트의 상부면에 있는 2개의 연장된 릿지는 각각 일부에 오목부를 갖는 절삭 공구 조립체.
제6항에 있어서, 상기 오목부는 상기 절삭 인서트의 상기 관통 보어 근처의 영역 내에 있는 절삭 공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 절삭 인서트는 평면도에서 대략 타원형 형상이며 직경방향에서 반대편에 있는 두 쌍의 절삭 에지를 구비하는 절삭 공구 조립체.
절삭 인서트이며,

대략 평행하게 간격이 형성된 2개의 연장된 릿지들을 구비한 상부면과,

하부면과,

상기 상부면 및 상기 하부면 사이에서, 적어도 하나의 절삭 에지를 구비한 주변 측면과,

상기 적어도 하나의 절삭 에지와 결합된 경사면과,

상기 상부면으로부터 상기 하부면으로, 상기 절삭 인서트를 관통하는 관통 보어를 포함하는 절삭 인서트.
제9항에 있어서, 상기 절삭 인서트의 하부면은 상기 주변 측면의 일부 근처에 적어도 하나의 연장된 리세스를 구비하는 절삭 인서트.
제9항에 있어서, 상기 절삭 인서트의 상부면에서의 두 연장된 릿지는 상기 절삭 인서트의 관통 보어 근처에 그리고 상기 관통 보어의 어느 한 측 상에 배치되는 절삭 인서트.
제9항에 있어서, 상기 절삭 인서트의 상부면에서의 두 연장된 릿지는 각각 그 일부에 오목부를 갖는 절삭 인서트.
제12항에 있어서, 상기 오목부는 상기 절삭 인서트의 관통 보어 근처의 영역에 있는 절삭 인서트.
제9항에 있어서, 상기 절삭 인서트는 평면도에서 대략 타원형 형상이며 직경방향에서 반대편에 있는 두 쌍의 절삭 에지를 구비하는 절삭 인서트.