KR100670864B1 - 절삭 공구 및 절삭 공구용 절삭 인써트 - Google Patents

Abstract

적어도 하나의 인써트 수용 포켓(16)과 그 안에 보유되는 절삭 인써트(14)를 가지는 절삭 공구(10). 인써트 수용 포켓(16)은 기부벽(22)과, 기부벽(22)에 경사 지향되는 측벽(24)과, 기부벽(22)으로부터 하향 연장되는 주연벽(30)을 가지는 원형 리세스부(26)를 가진다. 나사형 보어(32)는 리세스부(26)의 하부벽(28)으로부터 하향으로 연장된다. 절삭 인써트(14)는 상부면(46), 하부면(48)과, 하부면(54)으로부터 하향 연장되는 주연면(56)을 가지는 원통형 돌출부(52)를 가진다. 관통 보어(57)는 상부면(46)으로부터 절삭 인써트(14)를 통과하여 연장된다. 보유 나사(34)는 주연벽(30)이 주연면(56)과 접촉되고, 기부벽(22)이 하부면(48)과 접촉하도록 관통 보어(57)를 통과하여 나사형 보어(32)와 나사식으로 결합된다.

절삭 공구, 절삭 인써트, 절삭 인써트 수용 포켓, 보유 나사, 밀링, 플런저

Description

절삭 공구 및 절삭 공구용 절삭 인써트 {CUTTING TOOL AND CUTTING INSERT THEREFOR}

본 발명은 인덱스된 절삭 인써트를 채용하는 절삭 공구 및 특히 둥근 절삭 인써트를 보유하는 밀링 절삭기에 관한 것이다.

둥근 절삭 엣지부가 있는 절삭 인써트를 구비한 절삭 공구는 알려져 있다. 일반적으로, 이러한 종류의 절삭 인써트는 둥근 상부면, 둥근 하부면과, 상기 상부면 및 하부면 사이에 연장되는 측면을 포함한다. 상부면과 측면의 교차부가 둥근 절삭 엣지부를 형성한다. 이와 같은 종류의 절삭 인써트의 일 예가 울리(Woolley)에게 허여된 미국특허 제5,934,844호에 개시되어 있다. 일반적으로, 절삭 인써트는 공구의 전방부에 형성되는 인써트 수용 포켓에 보유된다.

절삭 인써트를 인써트 수용 포켓에 보유하는 간단한 방법은 절삭 인써트의 관통 보어를 통과하여 인써트 수용 포켓의 기부벽의 나사형 보어와 나사식으로 결합되는 보유 나사를 사용하는 것이다. 이러한 종류의 절삭 공구의 단점은 절삭 인써트가 가공 중에 그의 축을 중심으로 회전할 수 있다는 점이다. 또한, 보유 나사에 의해서만 지지되는 절삭 인써트에 방사상 및 축 방향의 절삭 응력이 작용한다는 점이며, 이러한 점이 그와 같은 절삭 공구를 경미한 가공 조건에서만 사용하도록 제한한다.

인써트의 측면에서 지지력이 제공되는 절삭 공구들이 알려져 있다. 예컨대, 로씨그노(Roscigno)에게 허여된 미국특허 제5,346,336호에는 절두 원추형 엣지면과 교차되어 절두 원추형 엣지면과 함께 둥근 절삭 엣지부를 형성하는 상부면을 포함하는 금속 절삭 인써트가 개시되어 있다. 등간격으로 5개의 이격되는 평평한 면들이 엣지면에 형성되어 있다. 상기 면들의 상단부는 절삭 엣지부의 밑으로 이격되어 있다. 고정 나사는 인써트를 홀더의 장착부에 고정시켜, 상기 면들 중 2개가 홀더의 위치 결정면에 형성되는 각각의 평평한 접촉 영역에 대해 가압된다. 각 면은 인써트의 중심 축에 대해 예각을 이루도록 형성된다.

미국특허 제5,346,336호의 인써트 및 홀더의 단점은 인덱스 위치의 수가 제한되고 홀더의 2개의 평평한 접촉 영역 사이에 요구되는 각도에 의존한다는 것이다. 더욱이, 인써트는 방사상 외향의 작용력으로, 예컨대, 미국특허 제5,346,336호에서의 도4의 화살표(10) 방향의 작용력에 의한 고정 나사의 로딩과 벤딩을 방지하기 위한 지지 수단이 구비되어 있지 않다.

측면에 평평한 지지면을 가지는 다른 절삭 인써트들이, 예컨대, 스테드트(Stedt) 등에게 허여된 미국특허 제6,053,671호, 새트런(Satran) 등에게 허여된 미국특허 제6,152,658호와, 새트런 등에게 허여된 미국특허 제6,164,878호에 나타나 있다. 이들 특허에서, 인써트의 하부면은 인써트 수용 포켓의 기부벽과 접촉되고, 인써트의 측면은 인써트 수용 포켓의 측면에 대하여 가압된다. 이들 각각의 절삭 인써트를 새로운 절삭 위치로 인덱스하기 위해서는, 보유 나사가 완전히 풀려야하며 절삭 인써트는 측접촉면이 인써트 수용 포켓의 측벽과 접촉하지 않을 때까지 포켓으로부터 상향으로 들어 올려져야 한다. 그러고 난 후에야, 인써트가 새로운 인덱스된 위치로 회전될 수 있다.

다이스(Deiss) 등에게 허여된 미국특허 제5,658,100호에는 하부면이 인써트 수용 포켓의 기부벽과 접촉하는 절삭 인써트가 개시되어 있다. 인써트는 보유 나사에 의해 기부벽에 고정된다. 절삭 인써트가 그 축을 중심으로 회전하는 것을 방지하기 위해서, 절삭 인써트는 그 상부면에 복수의 함몰부를 구비한다. 함몰부는 고정 나사에 의해 공구 몸체에 지지되고 보유되는 클램핑 클로(clamping claw)에 의해 결합된다.

미국특허 제5,658,100호의 클램핑 클로는 공구의 구조를 복잡하게 하고 가공 중의 칩의 흐름을 방해한다. 더욱이, 미국특허 제5,658,100호의 공구의 단점은 인써트를 다른 인덱스 위치로 회전시키려면 클램핑 클로의 고정 나사와 절삭 인써트의 보유 나사 모두를 풀러야 한다는 점이다. 새로운 인덱스 위치로의 절삭 인써트의 회전 중 소정의 함몰부가 클램핑 클로와 대향하여 그들이 상호 결합하도홀 하기 위해서는 절삭 인써트의 정확한 회전 위치에 주의를 기울여야 한다.

플루에키거(Fluechkiger)에게 허여된 미국특허 제5,236,288호에는 그 하부면이 인써트 수용 포켓의 기부벽과 접촉하는 둥근 인덱스 절삭 인써트가 개시되어 있다. 절삭 인써트는 보유 나사에 의해 포켓에 보유된다. 절삭 인써트는 인써트의 배면에 형성된 리세스부에 장착되는 원뿔형 팁을 구비하는 나사에 의해 포켓 내에서 고정된 각도의 위치에 고정된다.

미국특허 제5,236,288호의 절삭기의 단점은, 포켓으로부터 절삭 인써트를 배출시키려고 하는 방사상 외향의 절삭력에 대해 절삭 인써트가 잘 지지되지 않는다는 것이다. 더욱이, 절삭 인써트를 다음의 인덱스 위치로 회전시키기 위해서는 보유 나사와 원뿔형 팁을 구비하는 나사 모두를 푸는 것이 요구된다.

둥근 절삭 인써트를 포켓에 체결하는 또다른 예가 위만(Wiman) 등에게 허여된 미국특허 제5,810,518호에 나타나 있다. 미국특허 제5,810,518호의 도5에 도시된 바와 같이, 절삭 인써트는 인써트 홀더의 지지면에 탑재되어 있다. 인써트는 그루브를 가지는 하부면과 그루브들 사이에 배치되는 평면 부분을 포함한다. 지지면은 인써트의 각각의 그루브 내에 끼워맞춰지는 리브를 포함한다. 인써트의 평면 부분의 일부는 지지면의 리브가 없는 부분(rib-free portion)인 평면을 지탱한다.

상기 리브-그루브의 구성이 절삭 인써트의 회전을 방지함에도 불구하고 이 구성은 절삭 인써트와 그의 홀더 사이의 상호 접선 방향, 축 방향, 방사 방향 접합면들의 총 면적을 현저하게 감소시키고, 따라서 절삭 인써트를 그 홀더에 보유하는 것은 보유 나사의 하중 지지 능력에 달려있으므로 그와 같은 구성은 강력한 가공 조건에 적합하지 않다.

스타쉬코(Stashko)에게 허여된 미국특허 제4,812,087호에는 복수의 둥근 절삭 인써트를 보유하는 엔드 밀링 절삭기가 개시되어 있다. 일 실시예에 따르면, 장착부에서 최대 강성을 달성하고 인써트의 회전을 방지하기 위하여 각각의 인써트는 포켓의 관련 면과 접촉 관계에 있는 적어도 한 쌍의 평평한 측면을 구비한 인써트 장착부에 탑재된다. 또다른 실시예에 따르면, 장착부는 원통형 부분의 하부에 서 종결되는 절두원추형 부분을 포함하는 배면벽을 가지는 후방으로 연장되는 리세스부이다. 절삭 인써트는 장착부의 형상에 대응하는 형상을 가진다. 절삭 인써트는 가장자리로(on-edge) 또는 접선식으로 장착되므로, 가공 중 생성된 칩(chip, 절삭분)은 절삭 인써트의 측면에서 원추형 부분과 원통형 부분의 위를 지나쳐 흐른다. 따라서, 절삭 인써트의 측변이 손상될 수 있고 새로운 절삭 위치로 인덱스시킬 때 인써트의 접촉부에 영향을 끼친다.

미국특허 제4,812,087호의 둥근 절삭 인써트는 포켓의 접합면(50)에 장착되는 하부면(59)를 가지므로, 도5에 도시된 바와 같은 원추형 장착부 또는 도14에 도시된 바와 같은 평면 포켓의 어느 한 쪽에 후향으로 장착될 수 있다. 또한, 이러한 절삭 인써트의 구조로는 양의 경사각을 가지는 방사상으로 탑재되는 둥근 절삭 인써트로써 기능하지 못한다.

하부면으로부터 하향으로 연장되는 돌출부를 가지는 둥근 절삭 인써트의 또다른 형태가 일본특허공개 제11-197906호 공보에 개시되어 있다. 일본특허공개 제11-107906호 공보에 나타난 바와 같이, 스로어웨이(throw-away) 팁(10)은 디스크 타입의(disk-like)팁(11)의 배면으로부터 연장되는 돌출부(13)를 가진다. 돌출부는 부착 도구의 평평한 조인트 면(22)들에 결합하는 평평한 로킹면(15)을 구비한다. 따라서, 스로어웨이 팁(10)은 그 포켓에서의 회전이 방지된다.

일본특허공개 제11-197906호 공보의 공구의 단점은 절삭 인써트의 2개의 인덱스 위치만이 가능하다는 점이다. 더욱이, 절삭 인써트를 인덱스하기 위해서는, 체결 나사(30)가 완전히 풀리고 절삭 삽입부는 그 포켓으로부터 분리되어야 새로운 인덱스 위치로 회전될 수 있다.

일본특허공개 제2000-52111호 공보에는 배면으로부터 연장되는 돌출부를 가지는 절삭 인써트가 개시되어 있다. 그러나, 일본특허공개 제2000-52111호 공보의 절삭 인써트는 열 커플링(heat coupling)을 통하여 그 포켓과 연결된다. 이는, 인써트 포켓(23)의 리세스부(25)의 내경이 인써트(26)의 돌출부(32)의 외경보다 약간 작다는 것을 의미한다. 열 커플링을 통하여, 칩(26)의 볼록(convex) 섹션(32)은 칩 탑제 장착부(23)의 볼록 리세스된 섹션(25)과 결합되고, 동시에, 오목 리세스된 섹션(25)과 측벽(23b, 23c)은 볼록 섹션(32)과 측벽(29)의 사이에 압력을 가한다.

일본특허공개 제2000-52111호 공보의 단점은 포켓의 측벽(23b 및 23c)을 접촉시켜야 하므로 이러한 공구에서 수행될 수 있는 작동 범위 각도를 제한한다. 더욱이, 열 커프링을 통하여 절삭 인써트를 보유하는 것은 포켓 내에서의 절삭 인써트의 간단한 인덱싱 작업을 제한한다.

본 발명은 전술한 단점들을 현저히 감소시키거나 극복하는 절삭 공구 및 이를 위한 둥근 절삭 인써트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 절삭 인써트를 절삭 공구에 고정시키기 위한 고정 클램핑 구조를 제공하는 것을 추가적인 목적으로 한다.

본 발명은 그의 포켓에서 절삭 인써트를 용이하게 인덱스하도록 하는 회전 제한 수단을 제공하는 것을 또한 추가적인 목적으로 한다.

본 발명에 따르면 종축(A)을 가진 절삭 공구(10)가 제공되는데, 상기 절삭 공구는 공구 몸체를 포함하고, 상기 공구 몸체는 그 전방부에 형성되는 적어도 하나의 탑재 레그를 가지며, 상기 탑재 래그는 인써트 수용 포켓과 그 내부에 보유되는 절삭 인써트를 포함한다. 상기 인써트 수용 포켓은 기부벽과 이 기부벽에 횡방향으로 있는 측벽을 구비하고,

실질적으로 원형인 리세스부가 하향으로 연장되고, 상기 리세스부는 직립 주연벽과 경계를 이루는 하부벽을 가지며,

나사형 보어 축(B)를 가진 나사형 보어가 리세스부의 하부벽으로부터 하향으로 연장되고,

상기 절삭 인써트는 상부면, 하부면, 상부면과 하부면 사이에서 연장되는 측면을 포함하고,

상부면과 측면 간의 교차부는 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 절삭 엣지부(51)를 형성하며,

원통형 둘출부(52)가 하부면으로부터 하향 연장되고 주연면으로 둘러싸인 바닥면을 가지고,

보어 축(E)을 가진 관통 보어가 상부면과 바닥면 사이로 연장된다.

보유 나사는 관통 보어를 통과하여 관통 보어와 나사 결합하고, 주연면은 주연벽(30)과 접촉하고 하부면(48)은 기부벽(22)과 접촉한다.

필요하다면, 절삭 인써트는 보어 축(E)에서 330°의 작동 범위 각도(δ)로 대(對)한다.

바람직하게는 직립 주연벽에 종축에 대해 축방향 후방으로, 방사상 내측으로 연장되는 절결부(cut out)가 구비된다.

일반적으로, 절결부는 나사형 보어(B)의 축에 30°부터 60°의 범위의 여유각(relief angle)(α)으로 대한다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 여유각(α)은 40°이다.

바람직하게는, 주연벽은 절결부에 인접하는 2개의 이격된 접촉 구역을 따라 주연벽과 접촉한다.

바람직하게는, 측벽은 회전 제한 수단을 포함하고, 측면은 상기 회전 제한 수단과 접촉하도록 되는 회전 제한면을 가진다.

바람직하게는, 절삭 엣지부는 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 둥근 절삭 엣지부를 형성한다.

일반적으로, 회전 제한 수단은 가요성 부재이다.

더 일반적으로, 회전 제한 수단은 외향으로 가압되는 플런저이다.

더욱 일반적으로, 플런저는 스프링에 의해 외향으로 가압된다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 플런저는 볼 플런저(ball plunger)이다.

일반적으로, 회전 제한면은 플런저에 접촉하도록 된 인덱스 접촉면이다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 절삭 인써트의 인덱스 접촉면은 평평하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 절삭 인써트의 인덱스 접촉면은 만입된다.

일반적으로, 절삭 인써트는 적어도 3개의 인덱스 접촉면을 가진다.

바람직하게는, 회전 제한 수단은 하나의 작동 회전 제한면을 구성하는 하나 의 회전 제한면과 접촉하고 상기 작동 회전 제한면을 제외한 측면과는 접촉하지 않은 채로 유지된다.

일반적으로, 회전 제한면은 하부면에 인접한 측면에 위치된다.

바람직한 실시예에 따르면, 회전 제한면은 측면에 위치되고 하부면으로 개방된다.

바람직게는, 플런저는 나사형 보어의 축(B)에 내측 예각(β)을 형성한다.

일반적으로, 내측 예각(β)은 70°부터 80°의 범위에 있다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 내측 예각(β)은 73°이다.

바람직하게는, 리세스부는 제1 직경(D1)을 가지고, 돌출부는 제2 직경(D2)을 가지며 제1 직경은 제2 직경보다 크다.

일반적으로 제1 직경(D1)은 제2 직경(D2)보다 0.01mm 내지 0.03mm만큼 크다.

바람직게는, 직립 주연벽은 기부벽에 수직이다.

더욱 바람직하게는, 주연면은 하부면에 수직이다.

더욱 바람직하게는, 나사형 보어의 축(B)는 보어의 축(E)에 평행하고 제1 거리(L)로 이격되어 있으며, 나사형 보어의 축은 보어의 축보다 절결부에 더 가깝다.

대체로, 돌출부가 보유 나사가 나사형 보어와 나사식으로 결합하지 않는 채로 리세스부 내에 있는 경우, 회전 제한 수단은 보어의 축을 조정하여 나사형 보어의 축에 평행하도록 보조한다.

대체로, 돌출부가 보유 나사가 나사형 보어와 나사식으로 결합하지 않는 채로 리세스부 내에 있는 경우, 회전 제한 수단은 절삭 인써트가 절삭 수용 포켓의 밖으로 떨어져 나가는 것을 방지한다.

바람직하게는, 회전 제한면은 측면의 둘레로부터 주연에 등거리로 이격되고 복수의 인덱스 위치를 형성하고 있으며, 돌출부가 보유 나사가 나사형 보어와 나사식으로 결합하지 않는 채로 리세스부 내에 있는 경우 또는 보유 나사가 나사형 보어와 부분적으로 결합하는 경우에 절삭 인써트는 일 인덱스 위치로부터 또다른 인덱스 위치로 보어의 축을 중심으로 회전할 수 있다.

일반적으로, 절삭 인써트가 일 인덱스 위치로부터 또다른 인덱스 위치로 인덱스될 때 기계 신호가 제공된다.

대체로, 절삭 인써트의 회전에 대한 저항으로 상기 기계 신호가 발생된다.

필요하다면, 상기 기계 신호는 클릭(click) 소리이다.

또한 필요하다면, 인덱스 위치는 상부면에 인덱스 번호로 표시된다.

본 발명에 따라서 상부면, 하부면과, 상부면과 하부면 사이로 연장되는 측면을 구비한 절삭 삽입부가 제공된다.

상부면과 측면 간의 교차부는 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 절삭 엣지부를 형성한다.

원통형 둘출부가 하부면으로부터 하향 연장되고 주연면으로 둘러싸인 바닥면을 가진다.

보어 축(E)을 가진 관통 보어가 상부면과 바닥면 사이로 연장된다.

측면은 하부면에 인접하고 개방되는 회전 제한면을 포함한다.

바람직하게는, 절삭 엣지부는 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 둥근 절삭 엣지부를 형성한다.

대체로, 회전 제한면은 인덱스 접촉면이다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 인덱스 접촉면은 평평하다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 인덱스 접촉면은 만입된다.

일반적으로, 절삭 인써트는 적어도 3개의 인덱스 접촉면을 가진다.

바람직하게는, 주연면은 하부면에 수직이다.

보다 바람직하게는, 회전 제한면은 측면의 둘레로부터 주연에 등거리로 이격되고 복수의 인덱스 위치를 형성한다.

필요하다면, 인덱스 위치는 상부면에 인덱스 번호로 표시된다.

본 발명에 대한 보다 나은 이해를 돕고 이와 같은 것이 실제로 어떻게 실행되는지를 보여주기 위해, 첨부하는 도면을 참조한다.

도1은 본 발명에 따른 절삭 공구의 사시도이다.

도2는 도1의 절삭 공구에서 하나의 절삭 인써트가 그 포켓에서 분리된 상태를 보여주는 분해도이다.

도3은 절삭 인써트들 중 하나의 평면도와 평평한 인덱스 접촉면이 있는 또다른 절삭 인써트의 측면을 도시하는 도1의 절삭 공구의 측면도이다.

도4는 절삭 인써트 중의 하나의 돌출부를 점선으로 도시하고, 둥글게 만입된 인덱스 접촉면을 도시하는 도1의 절삭 공구의 전방 단부도이다.

도5는 도2에 도시된 인써트 수용 포켓의 평면도이다.

도6은 도2에 도시된 절삭 인써트의 하부 사시도이다.

도7은 도3의 선 Ⅶ-Ⅶ에 따라 취한 단면도이다.

도8은 도4의 선 Ⅷ-Ⅷ에 따라 취한 개략적인 단면도로서, 여러 부품들 사이의 간극이 설명의 목적을 위해 과장된 것이다.

도9는 도7의 선 Ⅸ-Ⅸ에 따라 취한 단면도이다.

도10은 도7의 원형 영역 Ⅹ의 확대 단면도이다.

도1 내지 도7을 살펴본다. 도시된 바와 같이, 절삭 공구(10)는 종축(A)를 가지고, 공구 몸체(12)와 공구 몸체의 전방부(18)에 형성된 인써트 수용 포켓(16)에 탑재되는 4개의 절삭 인써트(14)를 포함한다. 절삭 공구(10)는 그에 탑재되는 4개의 절삭 인써트(14)와 함께 도시되었지만, 본 발명은 하나의 절삭 인써트가 탑재되는 적어도 하나의 인써트 수용 포켓을 가지는 절삭 공구에도 동등하게 적용될 수 있다. 도1 및 도2에 명확하게 도시된 바와 같이, 각각의 인써트 수용 포켓(16)은 하나의 탑재 레그(20)에 형성된다. 각각의 탑재 레그(20)는 종축(A)에 대해 축방향 전방으로, 방사상 외측으로 연장된다. 모든 인써트 수용 포켓은 동일하므로 하나의 인써트 수용 포켓(16)만을 설명하기로 한다.

인써트 수용 포켓(16)은 기부벽(22)과, 기부벽에 인접하여 경사져 있는 측벽(24)을 포함한다. 칩 걸릿(gullet)(25)은 측벽(24)로부터 후방으로 연장된다. 기부벽(22)은 절삭 공구(10)의 정면도 및 측면도에서 보여되는 바와 같이 종축(A)에 대체로 평행하다. 실질적으로 원형인 리세스부(26)는 제1 직경(D1)을 가지며, 기부벽(22)으로부터 하방으로 연장된다. 리세스부(26)는 직립 주연벽(30)으로 둘러싸인 하부벽(28)을 가진다. 양호하게는, 주연벽(30)은 기부벽(22)에 수직이다. 나사형 보어(32)는 나사형 보어 축(B)을 가지며, 리세스부(26)의 하부벽(28)으로부터 하방으로 연장된다. 나사형 보어(32)는 후에 기술되는 나사 머리(35)를 가지는 보유 나사(34)를 나사식으로 수용하도록 되어 있다.

직립 주연벽(30)은 종축(A)에 대해 축방향 후방으로, 방사상 내측으로 연장되는 절결부(36)를 구비한다. 절결부(36)의 주연 연장부는 절결부를 나사형 보어의 축(B)에 30°부터 60°의 범위의 여유각(relief angle)(α)으로 대한다. 일반적으로, 여유각(α)은 40°이다. 플런저를 보유하는 보어(38)는 플런저 축(C)를 가지고, 절결부(36)로 후방 연장되며, 나사형 보어 축(B)과 동일 평면에 있다. 플런저 보유 보어(38)는 인써트 수용 포켓의 측벽(24)에 위치하며, 플런저 위치 그루브(37)을 통해 절결부(36)로 부분적으로 개방되며 나사형 보어 축(B)과 내측 예각(β)을 형성한다. 내측 예각(β)은 일반적으로 70°부터 80°까지의 범위에 있다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 내측 예각(β)은 73°이다.

표준 플런저 조립체(39)는 절삭 인써트(14)의 회전을 제한하도록 플런저 보유 보어(38) 내로 삽입되며 공구 몸체(12)의 회전 제한 수단을 구성한다. 플런저 조립체(39)는 하우징(40)과, 하우징의 후방부에 보유되는 가압 스프링(41)과, 스프링(41)에 의해 외향으로 가압되는 볼 플런저(42)를 포함한다. 하우징(40)의 전방 립(43)은 볼 플런저가 하우징으로부터 떨어져 나가는 것을 방지한다. 따라서, 볼 플런저(42)는 전방 립(43)을 넘어서 연속적으로 돌출되는 전방부(44)를 가진다. 본 발명은 볼 플런저를 사용하도록 제한되는 것은 아니며 다른 종류의 플런저 또는 가요성 부재가 동등하게 적용 가능함을 알아야 한다.

절삭 인써트(14)는 상부면(46), 하부면(48)과, 상부면(46) 및 하부면(48)의 사이에서 연장된 측면(50)을 포함한다. 상부면(46)과 측면(50)의 교차부가 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 절삭 엣지부를 형성하고, 본 실시예에서 이는 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 둥근 절삭 엣지부(51)를 구성한다.

원통형 돌출부(52)는 하부면(48)으로부터 하향으로 연장된다. 돌출부(52)는 주연면(56)으로 둘러싸인 바닥면(54)을 가진다. 바람직하게는, 주연면(56)은 하부면(48)에 수직이다. 돌출부(52)는 리세스부(26)의 제1 직경(D1)보다 약간 작은 제2 직경(D2)를 가진다. 제1 직경(D1)과 제2 직경(D2)의 차이는 리세스부(26) 내로 돌출부(52)가 견고하게 접촉될 수 있을 만큼 작아야하며, 리세스부(26) 내로 돌출부(52)가 자유롭게 삽입될 수 있을 만큼 커야한다. 실제적인 범위로, 제1 직경(D1)은 제2 직경(D2)보다 0.01mm 내지 0.03mm만큼 크다. 관통 보어(57)는 보어 축(E)을 가지며, 상부면(46)과 바닥면(54) 사이로 연장된다.

절삭 인써트(14)의 측면(50)은 주연의 둘레로 동등하게 분포된 인덱스 접촉면(58)을 구비한다. 인덱스 접촉면(58)은 회전 제한면을 구성한다. 인덱스 접촉면(58)은 측면(50)의 아래 부분에 위치되고, 하부면(48)으로 개방된다. 인덱스 접촉면(58)은 측면(50)에 대해 만입되며 넓게 개방된 V-형상의 그루브를 형성한다. 각각의 그루브는 내측으로 수렴되는 2개의 그루브 측벽(59, 60)과 그루브 상부벽(61)을 가진다. 그루브 측벽들(59 및 60)은 V-형상 그루브의 이등분선에 대 해 대칭이다. 이등분선은 절삭 인써트(14)의 방사 방향(r)이다. 인덱스 접촉면(58)은 V-형상일 필요는 없으며, 볼 플런저(42)의 전방부(44)를 수용할 수 있는 한, 예컨대, 도3에 도시된 바와 같은 측면(50)에 절결부를 형성하는 평평한 면, 또는 도4에 도시된 바와 같은 둥근 만입부일 수 있다. 일반적으로, 절삭 인써트(14)는 적어도 3개의 인덱스 접촉면(58)을 구비한다.

인써트 수용 포켓(16)에 절삭 인써트(14)를 위치시킬 때에는, 우선 돌출부(52)를 리세스부(26) 내로 삽입하고, 그리고 나서 절삭 인써트를 절삭 인써트의 하부면(48)이 인써트 수용 포켓의 기부벽(22)과 접촉할 때까지 하향으로 가압한다. 이 위치에서, 돌출부(52)의 바닥면(54)은 리세스부(26)의 하부벽(28)으로부터 항상 분리된 채로 유지된다. 돌출부(52)를 리세스부(26)내로 삽입하는 동안, 절삭 인써트의 측면(50)은 볼 플런저(42)의 전방부(44)와 접촉되며, 볼 플런저를 스프링의 장력에 대항하여 후향으로 점차 가압한다. 그 결과로, 볼 플런저는 절삭 인써트의 측면에 반력을 인가한다.

플런저 조립체(39)는 세 가지 장점이 있는 절삭 공구(10)를 제공한다. 첫째, 리세스부(26)에 돌출부(52)를 삽입하는 동안, 보유 나사(34)가 아직 나사형 보어(32)에 나사 결합되지 않은 경우, 플런저는 절삭 인써트의 측면으로 힘을 가하여 보어의 축(E)이 나사형 보어의 축(B)과 평행하도록 조정하는 것을 도와준다. 이 이점으로 리세스부(26) 내로 돌출부(52)를 밀어넣지 않고도 절삭 인써트를 그의 포켓 내로 자유로이 삽입할 수 있도록 한다.

플런저 조립체(39)의 두번째 이점은 돌출부(52)가 리세스부(26)에 있는 경 우, 보유 나사(34)를 나사형 보어(32)에 나사식으로 결합시키지 않아도 플런저가 그로부터 떨어지도록 절삭 인써트를 압박하여 돌출부의 주연면(56)이 리세스부(26)의 주연벽(30)에 대해 가압되어, 절삭 인써트(14)가 그의 포켓(16)으로부터 떨어져 나가는 것이 방지된다. 이 이점은 절삭 인써트(14)를 공구 몸체(12)와 조립하고 또는 그로부터 해체하는 작업 중에 특히 실용적이다. 상술한 구조에 의해, 절삭 인써트가 포켓에 스스로 보유되는 바, 작동자는 한 손만으로 절삭 인써트(14)를 그의 포켓(16)에 조립할 수 있다. 따라서, 절삭 인써트가 그의 포켓으로부터 떨어져 나올 염려 없이 작동자가 한 손으로 나사 조임 키를 파지하면서 다른 손으로는 보유 나사(34)를 파지할 수 있으므로 절삭 인써트의 조립이 용이해진다.

플런저 조립체(39)의 세번째 이점은 플런저 조립체(39)를 인덱스 목적을 위한 회전 제한 수단으로써 사용하는 데에 있다. 따라서, 돌출부(52)가 리세스부(26) 내에 있고 하부면(48)이 기부벽(22)과 접촉하는 경우, 절삭 인써트(14)를 볼 플런저(42)의 전방부(44)가 인덱스 접촉면(58) 중 하나와 결합될 때까지 손으로 약간 회전시킨다. 그러한 결합이 발생되면, 딸깍 소리와 함께 절삭 인써트의 증대된 회전 저항이 작업자에게 느껴진다. 딸깍 소리는 또한 기계적인 신호를 발생시킨다. 이 위치에서, 작업자는 절삭 인써트가 원하는 인덱스 위치에 위치되었음을 알고 절삭 인써트의 회전을 멈춘다. 이제, 보유 나사(34)를 나사형 보어(32) 내로 나사식으로 결합시킨다.

도7에 도시된 바와 같이, 나사형 보어(32)의 축(B)은 보어(57)의 축(E)과 평행하며 서로 제1 거리(L)만큼 이격된다. 축(B)은 축(E)보다 절결부(36)에 가까이 위치된다. 따라서, 보유 나사(34)가 나사형 보어(32)에 나사식으로 결합되면, 나사 머리(35)는 절삭 인써트(14)를 절결부(36)를 향해 스프링(41)의 반작용에 대항하여 가압한다. 보유 나사의 상기 작용 하에서 절삭 인써트가 이동하는 중에, 플런저는 절삭 인써트를 약간 회전시켜 2개의 그루브 측벽(59, 60)이 플런저의 전방부(44)와 균일하게 접촉될 때까지 가압한다. 이러한 방식으로 절삭 인써트(14)가 원하는 인덱스 위치에 위치되는 것이 보장된다. 이 위치에서, 그루브 상부벽(61)은 접촉되지 않은 채로 유지된다.

최종 위치에서, 보유 나사(34)가 완전히 조여지면, 돌출부(52)는 주연면(56)이 절결부(36)에 인접하는 2개의 이격된 접촉 영역(62, 63)을 따라 주연벽(30)과 접촉될 때까지 리세스부(26)에 대해 압박되고, 절결부는 두 접촉 영역 사이의 간극을 제공하여 절삭 인써트가 그의 포켓에 견고하게 보유된다.

양호하게는, 절삭 인써트(14)의 상부면(46)에는 절삭 인써트의 인덱스 위치를 나타내는 인덱스 번호들(64)이 표시되어 있다. 설명하는 본 실시예에서, 절삭 인써트(14)는 8개의 인덱스 접촉면(58)과, 그에 따른 1,2,...,8의 번호로 표시되는 8개의 인덱스 번호를 구비한다.

돌출-리세스 구성이 있는 절삭 공구(10)의 구조는 절삭 인써트의 포켓으로부터 절삭 인써트를 배출시키려 하는 절삭력에 대해 절삭 인써트(14)의 견고한 지지를 제공한다. 절삭 인써트(14)가 그의 포켓 내에 보유된 때, 플런저는 작동 중인 일 인덱스 접촉면(66)을 구성하는 특정 인덱스 접촉면(58)과 접촉된다. 전체 측면(50)은 상기 작동 중의 인덱스 접촉면(66)을 제외하고는 접촉하지 않은 채로 유지되는 것임을 알 수 있다. 따라서, 돌출부(52)는 리세스부(26) 내에 보유되므로, 절삭 인써트는 그의 포켓에 대한 어떠한 실질적인 병진 이동이 방지된다.

그러나 만약, 보유 나사(34)가 절삭 인써트를 압박하는 방향에 실질적인 반대 방향으로 절삭 인써트를 이동시키려는 큰 절삭력이 절삭 인써트에 가해지게 되면, 절삭 인써트의 최대 병진 이동 거리는 리세스부의 제1 직경(D1)과 돌출부의 제2 직경(D2) 사이의 차이가 될 것이다. 그러한 차이는, 일반적으로, 0.2mm 정도의 크기가 될 수 있는 보유 나사의 최대 허용 변형보다 작기 때문에, 보유 나사가 탄성 범위를 넘어서 절곡되지는 않는다. 따라서, 돌출부(52)는 리세스부(26) 내에 안전하게 고정되고, 보유 나사(34)에 해로운 변형이 발생하지 않으며 절삭 공구(10)는 여러 방향으로 절삭의 악조건하에서도 절삭할 수 있다.

절삭 인써트(14)는 리세스부(26) 내에 보유되는 돌출부(52)에 의해 포켓 내에 고정되고, 절삭 인써트의 전체 측면(50)은 작동 중인 하나의 인덱스 접촉면(66)을 제외하고는 접촉되지 않은 채로 유지되므로, 작동 중인 인덱스 접촉면(66) 근처의 절삭 엣지부(51)의 부분만이 절삭 작업에 참여하지 못함이 명백하다. 다시 말해서, 작동 중인 인덱스 접촉면(66)의 근처에 있지 않은 나머지 절삭 엣지부(51)는 절삭 작업에 참여하게 된다. 따라서, 절삭 인써트(14)는 비교적 큰 작동 범위 각도(δ)로 대해질 수 있고, 이는 탑재 레그(20)의 비교적 가는 구조에 의해 더욱 용이하게 된다. 작동 범위각은 절삭 작업에 사용될 수 있는 절삭 엣지부(51)의 최대 연속 길이부를 한정한다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 절삭 인써트는 보어 축(E)에 330°의 작동 범위각으로 대한다. 따라서, 절삭 공구(10)는 절삭의 악조 건 하에서 여러 복사 용도를 수행하는 데에 가장 적합하다.

최대 작동 범위각(δ)은 절삭 공구의 필요한 강성에만 의존한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 특정 기계 장치에 내측 견부 가공이 필요한 경우, 가공을 경미한 가공 조건(light machining condition) 하에서 수행하는 것이 가능하다면, 작동 범위각(δ)은 330°정도로 클 수 있다.

플런저 조립체(39)의 세번째 이점은 절삭 인써트를 새로운 인덱스 위치로 인덱스 할 필요가 있는 경우 특히 유용하다는 점이다. 따라서, 절삭 인써트(14)를 새로운 인덱스 위치로 인덱스하기 위해, 보유 나사(34)는 약간의 회전만으로 풀려야 한다. 이 위치에서, 절삭 인써트는 축(E)을 중심으로 일 인덱스 위치에서 또다른 인덱스 위치로 회전될 수 있다. 상술한 바와 같이, 딸깍 소리의 기계적 신호와 절삭 인써트의 증대된 회전 저항은 작동자에게 새로운 인덱스 위치에 도달했음을 나타내준다. 따라서, 절삭 인써트가 더러워져 인덱스 번호(64)가 보이지 않더라도, 작업자는 이를 세척할 필요가 없으며 플런저 및 인덱스 접촉면(58)에서 제공되는 기계적 신호의 도움으로 다음 인덱스 위치로 절삭 인써트를 인덱스 할 수 있다.

본 발명은 어느 정도의 상세하게 기술되었지만, 청구항에 기재된 바와 같이 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 가능한 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 둥근 절삭 인써트를 사용하는 경우에 둥근 절삭 엣지부의 정확한 주연 위치를 설정할 필요가 없으므로, 절삭 공구(10)는 플런저 및 인덱스 접촉면 없이도 동일하게 동작할 수 있다. 절결부(36)에의 보유 나사에 의한 보유와 돌출부(52)의 압박은 절삭 인써트가 그의 포켓에 고정되는 것을 보증해 준다. 실질적 으로, 절삭 인써트에 인가되는 대부분의 절삭력은 절삭 인써트를 그의 포켓 내로 더욱 고정시키는 방향으로 작용한다. 따라서, 보어의 축(E)을 중시으로 절삭 인써트를 회전시키려는 토오크는 보통 매우 작기 때문에, 이 토오크는 보유 나사의 조임에 의해 억제될 수 있다. 그러므로, 절삭 공구(10)는 인써트 수용 포켓의 절결부가 구비되지 않아도 또한 작동될 수 있다.

Claims (43)

1. 절삭 공구(10)이며,

   종축(A)을 가지고 있고,

   전방부(18)에 형성되는 적어도 하나의 탑재 레그(20)를 가지는 공구 몸체(12)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 탑재 레그(20)는 인써트 수용 포켓(16)과 그 내부에 보유되는 절삭 인써트(14)를 포함하며,

   상기 인써트 수용 포켓은 기부벽(22)과, 기부벽에 경사 지향되는 측벽(24)을 구비하며,

   실질적으로 원형인 리세스부(26)가 기부벽으로부터 하향으로 연장되고 상기 리세스부는 직립 주연벽(30)으로 둘러싸인 하부벽(28)을 가지며,

   나사형 보어 축(B)를 가진 나사형 보어(32)가 리세스부의 하부벽으로부터 하향으로 연장되고,

   상기 절삭 인써트는 상부면(46), 하부면(48), 상부면 및 하부면 사이에서 연장된 측면(50)을 구비하고,

   상기 상부면과 측면의 교차부가 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 절삭 엣지부(51)를 형성하며,

   원통형 둘출부(52)가 하부면으로부터 하향으로 연장되고 주연면(56)으로 둘러싸인 바닥면(54)을 가지며,

   보어 축(E)을 가진 관통 보어(57)가 상부면과 바닥면 사이에서 연장되며,

   보유 나사(34)가 관통 보어를 통과하여 나사형 보어와 나사 결합하고 주연면(56)이 주연벽(30)과 접촉하고 하부면(48)이 기부벽(22)과 접촉하는 절삭 공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 절삭 인써트는 보어 축(E)에 330°의 작동 범위각(δ)으로 대하는 절삭 공구.
3. 제1항에 있어서, 상기 직립 주연벽(30)은 종축에 대해 축방향 후방으로, 방사상 내측으로 연장되는 절결부(36)를 구비하는 절삭 공구.
4. 제3항에 있어서, 상기 절결부는 나사형 보어(B)의 축에 30°부터 60°의 범위의 여유각(α)으로 대하는 절삭 공구.
5. 제4항에 있어서, 상기 여유각(α)은 40°인 절삭 공구.
6. 제3항에 있어서, 상기 주연면(56)은 절결부에 인접하는 두 개의 이격된 접촉 영역(62, 63)을 따라 주연벽(30)에 접촉되는 절삭 공구.
7. 제1항에 있어서, 상기 측벽(24)은 회전 제한 수단(39)을 포함하고, 측면(50)은 회전 제한면(58)을 포함하고, 회전 제한면은 회전 제한 수단에 접촉하도록 된 절삭 공구.
8. 제1항에 있어서, 절삭 엣지부는 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 둥근 절삭 엣지부(51)를 형성하는 절삭 공구.
9. 제7항에 있어서, 상기 회전 제한 수단은 가요성 부재(39)인 절삭 공구.
10. 제7항에 있어서, 상기 회전 제한 수단은 외향으로 압박되는 플런저(39)인 절삭 공구.
11. 제10항에 있어서, 상기 플런저는 스프링(41)에 의해 외향으로 압박되는 절삭 공구.
12. 제10항에 있어서, 상기 플런저는 볼 플런저(42)인 절삭 공구.
13. 제10항에 있어서, 상기 회전 제한면은 플런저와 접촉하도록 된 인덱스 접촉면(58)인 절삭 공구.
14. 제13항에 있어서, 상기 절삭 인써트의 인덱스 접촉면(58)은 평평한 절삭 공구.
15. 제13항에 있어서, 상기 절삭 인써트의 인덱스 접촉면(58)은 만입되는 절삭 공구.
16. 제13항에 있어서, 상기 절삭 인써트는 적어도 3개의 인덱스 접촉면을 가지는 절삭 공구.
17. 제7항에 있어서, 회전 제한 수단은 작동 중인 하나의 회전 제한면(66)을 구성하는 단일 회전 제한면(58)과 접촉하고, 측면(50)은 상기 작동 중인 회전 제한면을 제외하고는 접촉되지 않은 상태로 유지되는 절삭 공구.
18. 제7항에 있어서, 상기 회전 제한면(58)은 하부면(48)에 인접하는 측면(50)에 위치되는 절삭 공구.
19. 제7항에 있어서, 상기 회전 제한면(58)은 측면(50)에 위치되고 하부면(48)으로 개방되는 절삭 공구.
20. 제10항에 있어서, 상기 플런저(39)는 나사형 보어(32)의 축(B)과 내측 예각(β)을 형성하는 절삭 공구.
21. 제20항에 있어서, 상기 내측 예각(β)은 70°부터 80°까지의 범위에 있는 절삭 공구.
22. 제20항에 있어서, 상기 내측 예각(β)은 73°인 절삭 공구.
23. 제1항에 있서, 상기 리세스부(26)는 제1 직경(D1)을, 돌출부(52)는 제2 직경(D2)을 가지고, 제1 직경은 제2 직경보다 큰 절삭 공구.
24. 제23항에 있어서, 상기 제1 직경(D1)은 상기 제2 직경(D2)보다 0.01mm 내지 0.03mm 큰 절삭 공구.
25. 제1항에 있어서, 상기 직립 주연벽(30)은 기부벽(22)에 수직인 절삭 공구.
26. 제1항에 있어서, 상기 주연면(56)은 하부면(48)에 수직인 절삭 공구.
27. 제3항에 있어서, 나사형 보어(32)의 축(B)은 보어(57)의 축(E)에 평행하고 서로 제1 거리(L)로 이격되고, 나사형 보어의 축은 보어의 축보다 절결부(36)에 더 가까이 있는 절삭 공구.
28. 삭제
29. 삭제
30. 제7항에 있어서, 회전 제한면(58)은 측면의 둘레로부터 주연에 등거리로 이격되고 복수의 인덱스 위치를 형성하고 돌출부가 리세스부 내에 보유 나사가 나사형 보어와 나사식으로 결합하지 않는 채로 있는 경우 또는 보유 나사가 나사형 보어와 부분적으로 결합한 경우, 절삭 인써트가 일 인덱스 위치로부터 또다른 인덱스 위치로 보어의 축을 중심으로 회전할 수 있는 절삭 공구.
31. 제30항에 있어서, 상기 절삭 인써트가 일 인덱스 위치로부터 또다른 인덱스 위치로 인덱스될 때 기계 신호가 제공되는 절삭 공구.
32. 제31항에 있어서, 상기 절삭 인써트의 회전 저항이 기계 신호를 발생시키는 절삭 공구.
33. 제31항에 있어서, 기계 신호는 딸깍 소리인 절삭 공구.
34. 제30항에 있어서, 인덱스 위치가 상부면(46)에 인덱스 번호(64)로 표시되는 절삭 공구.
35. 상부면(46), 하부면(48), 상부면과 하부면 사이에서 연장되는 측면(50)을 포함하는 절삭 인써트(14)이며,

    상부면과 측면의 교차부는 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 절삭 엣지부(51)를 형성하고,

    원통형 둘출부(52)가 하부면으로부터 하향 연장되고 주연면(56)으로 둘러싸인 바닥면(54)을 가지며,

    보어 축(E)을 가진 관통 보어(57)가 상부면과 바닥면 사이로 연장되고,

    상기 측면(50)은 하부면(48)에 인접하며 하부면으로 개방되는 회전 제한면(58)을 포함하는 절삭 인써트.
36. 제35항에 있어서, 상기 절삭 엣지부는 연속적으로 주연의 둘레로 연장되는 둥근 절삭 엣지부(51)를 형성하는 절삭 인써트.
37. 제35항에 있어서, 상기 회전 제한면(58)은 인덱스 접촉면인 절삭 인써트.
38. 제37항에 있어서, 상기 인덱스 접촉면(58)은 평평한 절삭 인써트.
39. 제37항에 있어서, 상기 인덱스 접촉면(58)은 만입되는 절삭 인써트.
40. 제37항에 있어서, 상기 절삭 인써트는 적어도 3개의 인덱스 접촉면을 가지는 절삭 인써트.
41. 제35항에 있어서, 상기 주연면(56)은 하부면(48)에 수직인 절삭 인써트.
42. 제35항에 있어서, 상기 회전 제한면(58)은 측면의 둘레로 주연 방향으로 등간격으로 이격되고 복수의 인덱스 위치를 형성하는 절삭 인써트.
43. 제42항에 있어서, 상기 상부면(46)에 인덱스 위치가 인덱스 번호(64)로 표시되는 절삭 인써트.

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