KR100760495B1

KR100760495B1 - 선삭용 절삭 인서트

Info

Publication number: KR100760495B1
Application number: KR1020057021020A
Authority: KR
Inventors: 로니에 뢰프; 크리스 밀스; 한스 토르덴베리; 예르옌 비만
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2007-09-20
Also published as: EP1475171B2; KR20050123179A; EP1475171B1; EP1475171A2; SE0301323D0; BRPI0410007A; AU2004236140B2; ATE410253T1; SE0301323L; DE602004016911D1; ZA200508691B; BRPI0410007B1; CN1784282A; AU2004236140A1; US7544023B2; CN100531976C; JP2006525131A; WO2004098821A1; AU2004236140B8; SE527378C2

Abstract

절삭 인서트는 적어도 하나의 코너부를 갖는 적어도 하나의 절삭면을 포함한다. 코너부는 30°-85°범위의 날끝각을 갖는다. 코너부는 경사날을 포함한다. 날끝각의 이등분선은 경사날과 그 중간점에서 직각으로 교차한다.

절삭 인서트, 선삭, 날끝각

Description

선삭용 절삭 인서트{CUTTING INSERT FOR TURNING}

본 발명은 선삭용 절삭 인서트에 대한 것으로, 이 절삭 인서트는 적어도 하나의 코너부를 갖는 적어도 하나의 절삭면을 포함하고, 여기서 코너부의 날끝각(nose angle)은 30°초과 85°미만의 범위이다. 절삭 인서트의 재료는 칩 제거 기계가공용 절삭 인서트를 형성하는 서로 다른 경질 재료, 예를 들면 초경합금, 세라믹, 입방정 질화 붕소(cubic boron nitride)와 같은 재료를 포함할 수 있다.

선삭 작업용 절삭 인서트의 주절삭날의 소위 분사마모(abrasive jet wear)는 선행 기술이 여러 가지 방법으로 해결하고자 하는 문제점이다. 일반적으로, 설치각이 작을수록, 분사마모의 정도도 작아진다.

한 예로, 정사각형의 절삭 인서트가 사용되면, 설치각은 45°로 결정된다.

다른 예로, 둥근 절삭 인서트가 사용되면, 절삭 깊이는 보통 절삭 인서트 직경의 약 25%로 제한된다.

또 다른 예로, 비교적 큰 반경의 코너를 갖는 절삭 인서트가 사용되는 경우, 절삭 깊이는 코너 반경의 약 30%로 제한된다. 이것은 다듬질 작업에 적절하며, 거친 작업에서는 일반적으로 더 큰 절삭 깊이가 요구된다.

본 발명의 주 목적은 칩 제거 가공시에 이미 알려진 절삭 인서트에 비하여 절삭 코너의 분사마모가 감소되는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 마무리 가공 후에 필렛(fillet)에 남게 되는 재료의 양을 줄이는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 절삭 인서트를 이용한 기계가공이 하나의 동일한 절삭날에 의해 서로 수직인 두 방향으로 이루어질 수 있게 하는 것이다.

적어도, 본 발명의 주 목적은 적어도 하나의 코너부를 갖는 적어도 하나의 절삭면을 포함하는 선삭용 절삭 인서트로 달성된다. 코너부는 30-85°범위의 날끝각을 갖는다. 코너부는 경사날을 포함하며, 날끝각의 이등분선은 경사날의 중간점을 직각으로 교차한다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명에 따른 절삭 인서트의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 일 실시예의 사시도이다.

도 2 는 도 1 에 따른 절삭 인서트의 코너부의 개략적인 평면도를 나타낸다.

도 3 은 선행 기술에 따른 절삭 인서트의 작용 코너부와 본 발명에 따른 작용 코너부와의 비교를 보여준다.

도 4 는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 다른 실시예를 보여준다.

도 5 는 도 4 에 따른 절삭 인서트의 코너부의 개략적인 평면도를 보여준다.

도 6 은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 또 다른 실시예의 코너부에 대한 개 략적인 평면도를 보여준다.

도 7 은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 추가적인 다른 실시예의 코너부에 대한 개략적인 평면도를 보여준다.

도 8 은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 또 다른 대안적인 실시예에 대하여 도 7 과 유사한 도면을 보여준다.

본 발명의 도 1 에 따른 절삭 인서트는 일반적으로 부(negative)의 형상을 갖는다. 도 1 에 따른 절삭 인서트는 두 개의 절삭면 (1) , 즉 인서트의 상면과 하면을 포함하고, 이 면들은 서로 평행하면서 일정한 간격으로 떨어져 위치하게 된다. 도 1 에서는, 절삭면 (1) 중 하나만이 보여진다. 절삭면 (1) 은 네 개의 측면 (3) 으로 서로 연결되는데, 이러한 측면은 절삭 인서트가 부의 형상이기 때문에 일반적으로 절삭면 (1) 에 수직이다. 도 1 에서는 단지 두 개의 측면 (3) 만을 볼 수 있다.

또한, 도 1 에서 도시하는 절삭 인서트는 홀더의 절삭 시트(cutting seat, 도시생략)에 절삭 인서트를 고정하기 위한 스크류 등을 받아들이는 중앙 구멍 (5) 을 갖는다.

아래에서, 도 1 에서 도시하는 절삭면 (1) 과 연결되어 위치하는 절삭 인서트의 일부가 설명될 것이고, 여기서 도 1 에 보이지 않는 절삭면은 도 1 에서 보여지는 절삭면과 동일하게 형성되어 있다는 것을 유의해야 한다. 도 1 에 도시된 본 발명에 따른 선삭 인서트의 절삭면 (1) 주변에는, 서로 정반대 편에 위치하는 두 개의 코너부 (7) 가 위치하는데, 이는 본 발명의 기초를 이룬다. 도시된 실시예에서 각 코너부 (7) 는 직선의 에지 베벨(edge bevel) (9) 또는 경사날(beveled edge)을 포함하는데, 이들은 보통 도 1 에 따른 절삭 인서트의 사용에 있어서 주절삭날을 구성한다. 경사날 (9) 주변에서, 도 1 에 따른 절삭 인서트는 일반적으로 두 개의 동일한 경사날 (9) 사이에 형성된 여유면(clearnce surface) (10) 을 갖는다. 각 직선의 경사날 (9) 의 안쪽에는 칩 브레이커(chip braker) (11) 가 배치되어 있는데, 이는 본 발명의 범위 안에서 다른 구성을 가질 수 있기 때문에 더 자세히 설명하지는 않겠다.

각 측면 (3) 은, 서로 평행하고 한 끝단에서 인접한 경사날 (9) 에 연결된 두 개의 길이방향 옆날 (12) 을 포함한다. 도 1 에서 나타난 실시예에서, 상기 연결은 소위 와이퍼(wiper) 기술, 즉 경사날 (9) 과 옆날 (12) 사이의 천이부를 규정하고 각기 다른 곡률 반경을 갖는 둥근 와이퍼 날 부분 (13,14) 에 의해 이루어진다. 옆날 (12) 은 이 실시예에서 주절삭날을 구성한다.

도 1 에서 도시된 바와 같이, 옆날 (12) 의 내측에 위치하는 부분 (15) 은 원리적으로 칩 브레이커 (11) 와 동일한 구성을 갖는다. 그러나, 상기 부분 (15) 은 보통 칩 브레이킹 기능을 행사하지는 않는다.

도 2 에서, 도 1 에 따른 절삭 인서트 코너부 (7) 의 개략적인 평면도를 도시하였다. 도 2 에 따른 이러한 개략적인 평면도에서 코너부 (7) 의 날끝각 (α), 즉 옆날 (12) 사이의 각도는 이등분선 (B) 에 의해 두 개의 동일한 크기의 각도 α/2로 나뉘어진다. 도 1 과 도 2 에 따른 절삭 인서트에서, α는 80°이 다.

이등분선 (B) 이 경사날 (9) 과 그 중앙에서 교차하는 경우, 즉 이등분선 (B) 의 양쪽에 위치하는 경사날 (9) 의 일부분들은 동일한 길이이다. 이등분선 (B) 은 직각으로 경사날 (9) 과 교차하여, 도 2 에서 이등분선 (B) 과 경사날 (9) 의 연장선 사이의 각도 β는 90°이다. 경사날 (9) 의 길이는 L로 표시된다.

도 2 에서 또한 가상의 내접원 iC 이 2점 쇄선으로 그려져 있는데, 이 내접원은 코너의 양쪽에 위치하는 두 개의 주절삭날 (12) 에 접한다. 내접원 iC 의 중점 C 는 도 1 에 도시된 중앙 구멍 (5) 의 중심과 일치하고, 양쪽 코너부 (7) 사이의 중간에 위치하며, 따라서 네 개의 옆날 (12) 모두와 접촉한다.

도 2 를 관찰하면, 도 1 에서 도시된 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트는 이등분선 (B) 에 대하여 대칭임을 알 수 있다.

도 3 에서는, 도 1 에 따른 절삭 인서트에 의한 선삭과 코너 반경 R을 갖는 종래의 절삭 인서트에 의한 선삭을 비교하였다. 여기서 절삭 깊이 a_p 는 두 개의 절삭 인서트 대하여 동일한데, 이는 서두에서 언급한 바와 같이 종래의 절삭 인서트의 설치각 K_r1이 45°로 주어지면 절삭 깊이 a_p 는 약 0.3R이 됨을 의미한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 대응하는 절삭 깊이 a_p는 도 1 에 따른 절삭 인서트에 대하여 얻어지는데, 이 경우도 설치각 K_r2는 45°이다. 도 3 을 고찰하면, 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트는 종래의 절삭 인서트보다 필렛(fillet)에서 실질적으로 적은 재료를 남기게 되는 것을 알게 된다. 또한, 도 1 에 따른 절삭 인 서트는 홀더 내 절삭 인서트의 배치를 변경함 없이 서로 수직인 두 방향으로 선삭에 사용될 수 있음을 도 2 와 도 3 의 고찰을 통하여 알 수 있다.

도 4 에서, 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트에 대한 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 4 에서 도시된 절삭 인서트는 모방가공(copying)을 위한 것이고 일반적으로 정(positive)의 형상을 갖는다. 그러므로, 도 4 에 따른 절삭 인서트는 바닥 지지면(도시 생략)뿐만 아니라 상부 절삭면 (101) 을 가지며, 절삭면 (101) 과 지지면은 서로 평행하고 서로 일정거리를 유지하여 위치한다. 절삭면 (101) 과 지지면은 네 개의 측면 (103) 에 의해 서로 연결된다. 절삭 인서트가 정의 형상이기 때문에, 측면 (103) 은 지지면과 둔각으로 연결되는 반면 절삭면 (101) 과는 예각으로 연결된다. 두 개의 측면 (103) 만이 도 4 에 도시되어 있다.

또한, 도 4 에 도시된 절삭 인서트는, 홀더의 절삭 시트(도시 생략)에 절삭 인서트를 고정하기 위한 스크류 등을 받아 들이는 중앙 구멍 (105) 을 갖는다.

아래에서, 도 4 에서 도시된 절삭 인서트의 절삭면 (101) 과 연결되어 위치하는 코너부 (107) 가 설명될 것이다. 서로 정반대 편에 배열된 두 개의 코너부 (107) 는 상술한 바와 같이 본 발명의 기본을 이룬다. 설명된 실시예에서 각 코너부 (107) 는 보통 도 4 에 따른 절삭 인서트의 사용시 주절삭날을 구성하는 직선의 경사날 (109) 을 포함한다. 경사날 (109) 의 주변에서, 도 1 에 따른 절삭 인서트는 여유면 (110) 을 갖는다. 각 직선의 경사날 (109) 내측에는, 칩 브레이커 (111) 가 배열되는데, 이는 본 발명의 범위 안에서 다른 구성을 가질 수 있기 때문에, 보다 자세히 설명하지는 않겠다.

각 측면 (103) 은 두 개의 길이방향 옆날 (112) 을 포함하는데, 이들은 서로 평행하고 한 끝단에서 그로부터 인접한 경사날 (109) 에 연결된다. 도 4 에 도시된 실시예에서, 상기 연결은 도 1 과 관련하여 상술한 바와 같은 소위 와이퍼 기술로 이루어진다.

도 5 에서는, 도 4 에 따른 절삭 인서트의 코너부 (107) 에 대한 개략적인 평면도를 도시하였다. 도 5 에 따른 본 개략도에서는, 코너부 (107) 의 날끝각 (α), 즉 옆날 (112) 사이의 각도는 이등분선 (B) 에 의해 두 개의 동일한 크기의 각도인 α/2로 분할된다. 도 4 및 도 5 에 따른 절삭 인서트에서, α는 35°이다. 이등분선 (B) 은 경사날 (109) 과 그 중간점에서 교차하는데, 즉 이등분선 (B) 의 양쪽에 위치하는 경사날 (109) 의 부분들은 동일한 길이이다. 이등분선 (B) 은 직각으로 경사날 (109) 과 교차하여, 도 5 에서 이등분선 (B) 과 경사날 (109) 의 연장선 사이의 각 β는 90°이다. 경사날 (109) 의 길이는 L로 표시된다.

도 5 에서, 다시 내접원 iC 이 2점 쇄선으로 그려져 있다. 이와 관련하여, 내접원 iC 의 중점 C 는 도 4 의 중앙 구멍 (105) 의 중심과 일치하고 모든 네 개의 옆날 (112) 과 접하는 것을 유의해야 한다.

도 5 의 고찰에 의해, 도 4 에서 도시된 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트는 이등분선 (B) 에 대하여 대칭임을 알 수 있다.

도 6 에서, 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트의 추가적인 다른 실시예의 코너부 (207) 에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있는데, 절삭 인서트는 도 1 에 따른 절삭 인서트로서 대응하는 기본 형상을 갖는다. 도 6 에 따른 코너부 (207) 가 도 2 에 따른 코너부 (7) 와 근본적으로 다른 점은 경사날 (209) 의 구성에 있는데, 도 6 에서의 경사날 (209) 은 직선이 아니다. 더 정확히는, 경사날 (209) 은 두 개의 직선 부분 (209a) 과 이 직선 부분 (209a) 을 서로 연결하는 아치형의(곡선의) 중간 부분 (209b) 을 포함하는데, 이러한 직선 부분 (209a) 들은 도 6 에서 도시된 평면도에서 서로 평행하지 않다. 또한 이 경우, 날끝각 (α) 의 이등분선 (B) 은 경사날 (209) 과 그 중간점에서 직각으로 교차한다. 경사날 (209) 의 길이 L 은 비선형 경사날 (209) 의 양끝점 사이의 직선 거리로 정의된다.

도 7 과 도 8 에서, 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트의 추가적인 다른 실시예의 코너부 (307) 에 대한 개략적인 평면도가 도시되었는데, 여기서 본 발명의 범위 내에서 경사날은 볼록한 날 (309a) (도 7) 또는 오목한 날 (309b) (도 8) 어느 것도 될 수 있다. 명확화를 위하여, 경사날 (309a,309b) 의 만곡은 과장되었다. 기준선 RL 과 기준선 RL 로부터 가장 멀리 떨어진 곳에 위치하는 경사날 (309a,309b) 의 점 사이의 거리는 도 7 및 도 8 에서 δ로 표시된다. 도 6 에서와 같이, 경사날 (309a,309b) 의 길이 L 은 곡선의 경사날 (309a) 또는 (309b) 의 끝점 사이의 직선 거리로 정의된다. 본 발명의 범위 내에서, δ/L 의 최대값은 0.15이다. 이등분선 (B) 은 경사날 (309a,309b) 과 그 중간점에서 교차하는데, 즉 이등분선 (B) 의 양면에 위치하는 경사날 (309a,309b) 의 일부분들은 동일한 길이이다. 이등분선 (B) 은 경사날 (309a,309b) 과 직각으로 교차하는데, 이는 도 7 및 도 8 에 도시되어 있다.

선삭용 절삭 인서트의 상술한 실시예는 바람직하게는 고온 재료의 기계가공을 위한 것이다. 그렇지만, 본 발명의 원리는 강한 절삭을 위한 절삭 인서트에도 적용될 수 있으며, 이러한 경우 경사날은 비교적 상당히 더 짧은 길이를 갖게 된다.

일반적으로, 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트에서 경사날 (9,109,209) 의 길이 L 과 내접원 iC 의 직경 D 사이의 관계에는 0.01 < L/D < 0.45 가 적용된다. 고온 재료의 기계가공을 위한 절삭 인서트에 대해서는 더욱 좁은 범위인 0.1 < L/D < 0.45 가 적용된다. 강한 선삭용 절삭 인서트에 대해서는 더 좁은 범위인 0.01 < L/D < 0.1 이 적용된다.

본 발명의 가능한 변형예

본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트의 상술한 실시예는 각 절삭 인서트를 홀더에 고정하기 위한 중앙 구멍 (5,105) 을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따른 절삭 인서트는 중앙 구멍이 없을 수도 있는데, 이러한 경우 절삭 인서트는 예를 들어 클램프를 사용하여 고정된다. 이 경우, 도 5 및 도 6 의 가상의 내접원 iC 은 도 1 내지 도 7 에서 도시된 실시예에서 이등분선 (B) 에 의해 이등분되는 양쪽 노즈부(nose area) 사이의 중간 위치에서 이등분선 (B) 상에 놓이는 중심을 갖게 될 것이다. 삼각형의 인서트(도시 생략)의 경우에는 가상의 내접원 iC 는 세 개의 모든 주절삭날과 접하도록 위치하게 될 것이다.

본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트의 상술한 실시예에서, 경사날 (9,109) 과 옆날 (12,112) 사이의 천이부에 관해서 절삭 인서트는 와이퍼 기술을 갖는다. 그러나, 경사날 (9,109) 과 옆날 (12,112) 사이의 천이부가 일정한 반경으로 이루어지는 것 또한 본 발명의 범위 내에서 생각할 수 있다.

상술한 두 선삭용 절삭 인서트는 일반적으로 부의 형상이다. 그러나, 본 발명의 개념은 부의 절삭 인서트에 제한되는 것이 아니라, 정의 절삭 인서트에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트의 상술한 두 가지 실시예는 일반적으로 평면도 상에서 마름모 형상이다. 그렇지만, 본 발명의 범위 내에서, 절삭 인서트가 평면도 상에서 일반적으로 삼각형인 것도 생각할 수 있다.

위에서 지적한 바와 같이 강한 선삭용 절삭 인서트도 본 발명에 따라 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 절삭 인서트에는 원리적으로 어떤 특별하게 형성된 칩 브레이커가 제공될 필요가 없지만, 절삭날 내측에 놓인 평평한 면이 이 경우 칩브레이커를 구성한다.

비록 본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 그로부터 설명되었지만, 첨부된 청구항에서 정의된 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않으면서 특별히 설명되지 않은 부가, 삭제, 변형 및 대체가 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

Claims

적어도 하나의 코너부를 가지는 적어도 하나의 절삭면을 포함하고, 상기 코너부는 30°~ 85°의 날끝각을 가지며, 또한 코너부는 상기 코너부의 반대 면에 위치하는 두 개의 옆날 사이에 경사날을 포함하고, 상기 경사날은 상기 두 개의 옆날에 대하여 경사지어져 있으며, 날끝각의 이등분선은 경사날과 그 중간점에서 직각으로 교차하는 선삭용 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서, 절삭 코너는 경사날의 안쪽에 배치된 칩 브레이커를 포함하는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 2 항에 있어서, 날끝각은 코너부의 양쪽에 배치된 상기 두 개의 옆날에 의해 정의되고, 상기 인서트는 고정 스크류를 받아들이기 위한 중앙 관통 구멍을 더 포함하고, 경사날은 길이 L 을 가지며, 가상의 원이 상기 관통구멍과 동심으로 두 옆날 사이에 내접하며, 가상의 원은 직경 D 를 가지고, 여기서 L/D의 비는 0.01 ~ 0.45 범위인 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 3 항에 있어서, 상기 경사날은 직선인 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 3 항에 있어서, 상기 경사날의 적어도 일부가 곡선인 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 3 항에 있어서, 경사날은 양쪽에서 적어도 하나의 원형 와이퍼 날에 의해 각각의 주절삭날에 연결되는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 3 항에 있어서, 적어도 하나의 절삭면은 상기 인서트의 상면과 하면을 각각 규정하는 실질적으로 동일한 제 1 절삭면 및 제 2 절삭면을 포함하고, 이들 절삭면은 그에 수직인 적어도 세 개의 측면과 교차되는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 3 항에 있어서, 옆날이 주절삭날을 구성하는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 코너부는 서로 마주보며 배치되고 이등분선에 의해 이등분되는 제 1 코너부와 제 2 코너부를 포함하고, 각 코너부의 양쪽에 배치되고, 각 코너부의 경사날은 길이 L 을 가지며, 제 1 , 2 의 쌍의 모든 네 개의 옆날과 내접하는 가상 원은 제 1 코너부 및 제 2 코너부 사이의 중간에서 이등분선 상에 놓이는 중심을 가지며, 또한 가상 원은 직경 D 를 가지고, 여기서 L/D 비는 0.01 ~ 0.45 범위인 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 9 항에 있어서, 상기 경사날은 직선인 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 9 항에 있어서, 상기 경사날의 적어도 일부가 곡선인 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서, 경사날은 양쪽에서 적어도 하나의 둥근 와이퍼 날에 의해 각각의 주절삭날에 연결되는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 절삭면은 상기 인서트의 상면과 하면을 각각 규정하는 실질적으로 동일한 제 1 절삭면 및 제 2 절삭면을 포함하고, 이들 절삭면은 그에 수직인 적어도 세 개의 측면과 교차하는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.