KR100885507B1

KR100885507B1 - 캠샤프트 밀링커터용 커팅인써트

Info

Publication number: KR100885507B1
Application number: KR1020027013337A
Authority: KR
Inventors: 베르마이스터귄터
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2000-04-08
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2009-02-26
Also published as: BR0109535A; WO2001076796A1; EP1272305B1; US20030165363A1; DE10017645A1; BR0109535B1; KR20020091178A; CN1422197A; DE50104396D1; JP4875273B2; ATE281264T1; AU2001252244A1; EP1272305A1; CN1189279C; JP2003530225A; US6939091B2

Abstract

본 발명은 커팅인써트, 특히, 캠샤프트를 밀링가공하기 위한 커팅인써트에 관한 것이며, 상기 커팅인써트는 적어도 하나의 절삭날을 가진다. 본 발명의 목적은 종래의 커팅인써트에 비하여 상당한 절약효과를 주는 커팅인써트를 제공하는 것이다. 이것 때문에, 본 발명의 커팅인써트의 적어도 하나의 절삭날은 복수의 절삭날부로 구성되며, 이들 절삭날부는 절삭날과 인접한 면의 평면을 위에서 투시하여 보았을 때 다음의 기하학적 배치, 즉, 제1직선절삭날부(1), 상기 제1직선절삭날부(1)와 인접하고 상기 제1직선절삭날부와 90°보다 크고 180°보다 작은 각(α)을 이루는 제2직선절삭날부(2), 및 볼록하게 만곡되어 있고 상기 제1직선절삭날부(1)로부터 먼 쪽을 향하는 제2직선절삭날부(2)의 끝단부와 인접하며, 또한 상기 만곡된 디자인은 서로에 대하여 오프셋된 직선의 하위부(sub-sections)로 이루어질 수도 있으며, 90°보다 큰 각도범위에 걸쳐 연장되는 만곡절삭날부를 가진다.

Description

캠샤프트 밀링커터용 커팅인써트{CUTTING INSERT FOR CAMSHAFT MILLING CUTTERS}

본 발명은 커팅인써트, 특히, 몇개의 부분으로 구성된 적어도 하나의 절삭날을 가지는 캠샤프트를 밀링가공 하기 위한 커팅인써트에 관한 것이다. 이러한 커팅인써트는 대체로 오랜 동안 공지되어 왔다.

통상 캠샤프트 제조는 전통적으로, 먼저 캠샤프트가 주형내에서 주조되는 식으로 행해지는데, 주조된 캠샤프트는 캠샤프트로서 사용되기에는 그 치수가 아직은 충분한 정밀도를 가지지 않는다. 그러므로, 이렇게 잉여치수(excess dimension)로 주조되어 만들어진 캠샤프트는 마무리가공의 추가 단계를 필요로 한다. 캠샤프트의 부분들, 특히 저널은 정확한 원형 또는 원통형상을 가지며 공통의 축선을 가진다. 이들 부분은 대개 적절한 선반위에서 선삭가공함으로써 가공 또는 제작된다. 이어서, 캠 윤곽은 주위에 다수의 커팅인써트가 배치되는 소위 디스크 밀링커터를 사용하여 밀링가공되며, 조합된 절삭날 프로파일은 그 전체가 캠의 단면 프로파일에 대응되며, 여기서 디스크 밀링커터는 대응 캠으로 전진한 다음 캠샤프트가 360°의 회전을 완료하며, 상기 캠의 경로를 따라, 밀링커터의 축선과 캠샤프트의 축선간의 간격이 변화하여 캠샤프트의 축선에 대하여 수직인 절삭평면내에서 원하는 전체적인 캠 윤곽이 만들어지도록 한다. 캠샤프트의 축선을 포함하는 절삭평면내의 캠의 윤곽은 디스크 밀링커터의 절삭날의 윤곽에 의하여 결정된다. 캠샤프트의 원통형 동축부는 가공되지 않은 채 남아 있거나 이어서 그라인딩에 의하여 마무리가공된다. 따라서, 종래방식에서는 캠샤프트를 제작하기 위해서는, 캠샤프트의 주조 후에, 3개의 상이한 기계에서 적어도 총 3개의 상이한 가공단계 및 그에 대응하는 기계 작업(loading)이 필요하다.

최근에는, 원통형의 동축부를 회전시키는 공정이 생략되는 대신, 이들 원통부 역시 디스크 밀링커터의 도움으로 제작되는 방법이 개발되어 왔으며, 상기 디스크 밀링커터의 커팅인써트들이 캠샤프트의 축선을 포함하는 구조에서 볼 수 있는 캠의 끝단면뿐 아니라 이들 원통부의 윤곽부분까지 성형하도록 구성 및 배치된다. 이러한 방식으로, 캠샤프트의 캠 윤곽뿐 아니라 원통부의 부분이 동일한 밀링머신상에서 단일 작업으로 제작될 수 있다. 원통부의 나머지 부분들은 단독으로 그라인딩되거나 원래대로 가공되지 않은 채 남아 있게 된다.

그라인딩에 의한 원통부의 정확한 마무리가공을 위하여 캠이 캠샤프트의 원통부 보다 반경방향 바깥쪽으로 더 연장되기 때문에, 원통부가 정확한 소정의 방식으로 제작될 수 있도록 원통부와 인접한 캠 사이의 천이부의 코너영역에는 언더컷, 즉, 코너영역에 작은 홈모양의 오목부(indentations)가 제작되어야만 한다. 이러한 가공공정에 의하여, 캠의 끝단면은 반드시 추가적으로 제작 또는 가공되어야 하며, 이는 전통적으로 선삭가공에 의하여 수행된다. 한편, 이러한 밀링가공공정에 의하여 원통면들 자체는 반드시 약간의 여유치수(over-measurement)를 가지도록 제작될 필요는 없으며 그라인딩에 의하여 직접 제작될 수 있다. 따라서, 캠샤프트의 원통형 동축면에서의 언더컷의 제조 뿐 아니라 캠 끝단면의 평탄 밀링가공을 위한 커팅인써트는 완전히 상이한 윤곽을 가져야 하며, 캠 윤곽을 가공할 때와는 상이한 절삭날 경로를 가져야 한다. 따라서, 일견, 한편으로는 원통부의 코너영역의 언더컷 및 캠의 끝단 표면들을 가공하는데 사용되는 상이한 밀링 커터들에는 캠 윤곽을 제작하는 밀링커터와는 상이한 커팅인써트들을 장착할 필요가 있다. 하나의 디스크 밀링커터를 이용하여 가능한 한 중단없는 작업시간이 길어질 수 있도록 이들 밀링커터의 주위를 따라 가능한 한 많은 수의 커티인써트가 배치되며, 상기 밀링커터는 비교적 큰 직경을 가지는 디스크 밀링커터이기 때문에, 이는 분명히 밀링커터의 인써트의 절삭날이 마모될 때 커팅인써트가 매우 많이 소모됨을 의미한다.

이러한 종래기술에 대하여, 본 발명의 목적은 상당한 비용절감을 이룰 수 있는 용도의 커팅인써트를 제공하는 것이다.

상기 목적은 절삭날이 복수의 절삭날부로 구성되는 커팅인써트에 의하여 달성되며, 커팅인써트의 특정적 구성과 정밀성 및 종속청구항에 따른 그것의 윤곽이 조합되어 또 다른 이점을 제공하는, 청구항 1항에 정의된 윤곽을 가진다.

이러한 절삭날의 윤곽에 의하여, 동일한 인써트가 여러번 사용될 수 있고, 특히, 캠 끝단면의 가공뿐 아니라 캠 윤곽 및 원통형 캠샤프트부에서의 언더컷 가공 모두에 사용될 수 있다.

청구항 1항에 따르면, 관련 레이크 면(rake face)의 평면도에서는, 그 절삭날이 제1직선절삭날부, 상기 제1직선절삭날부와 90°보다 크고 180°보다 작은 각을 이루는 상기 제1직선절삭날부에 인접한 제2직선절삭날부 및 상기 제2직선절삭날부와 인접(제1직선절삭날부로부터 먼 쪽에 있는 제2직선절삭날부의 끝단부에서 인접; 도 1 참조)한 볼록한, 곡률의 각도는 90°보다 큰 각도범위에 걸쳐 연장되는 만곡(round)절삭날부로 구성된다. 상기 제2직선절삭날부와 만곡절삭날부는, 함께 제1직선절삭날부의 끝단부에 인접한 노즈모양 돌출부의 형태를 형성한다. 이러한 윤곽에 의하여, 원통형 캠샤프트부상의 언더컷과 캠의 끝단면을 가공하는 밀링커터, 및 실제의 캠 윤곽을 가공하는 밀링커터 둘 모두에 대하여 하나의 커팅인써트를 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 커팅인써트는 캠의 끝단면 및 언더컷을 제작하기 위하여 실제로 커팅인써트의 절삭날의 노즈형상의 윤곽만이 사용되는 디스크 밀링커터상에서 먼저 사용되며, 상기 절삭날부분이 마모된 후에, 동일한 커팅인써트가 실제 캠의 윤곽을 제작하는 디스크 밀링커터상에서 사용되며, 이때는 제1직선절삭날부 및 상기 제1직선절삭날부와 직접 인접하는 제2직선절삭날부의 부분이 사용되어 캠의 외측에지를 따라 또 다른 챔퍼를 가공한다. 상이한 종류의 커팅인써트의 사용시에는 절삭날의 일부만이 필요한데도 기술된 모든 절삭날부가 각각의 커팅인써트상에 존재해야 하지만, 본 방법에서는 상응하게 더 많은 수가 제작되어 필요시 교체할 수 있으며, 또한 본 발명에 따른 단일의 커팅인써트 대신 2개의 상이한 커팅인써트가 제작될 때와 비교하여 비용상의 이점을 가지는 단일 종류의 커팅인써트가 사용될 수 있다. 캠 윤곽의 가공뿐 아니라 언더컷가공 및 끝단면의 가공을 위하여 사용되는 상이한 절삭날영역은 대략 같은 속도로 마멸된다는 점이 강조되어야 한다.

본 발명에 따른 커팅인써트의 실시예는 만곡절삭날부가 연장되는 각도범위(γ)가 대략 90°와, 180°와 제1직선절삭날부와 제2직선절삭날부 사이의 각(α)간의 차이로부터 만들어지는 여각(β=180°-α)과의 합(90°+β)인 것이 특히 바람직하다. 각도 90°+β가 만곡절삭날부의 곡률의 각도와 정확히 일치하는 경우에, 또한 만곡절삭날부와 인접하는 직선의 보조절삭날부(minor cutting edge)는 제1직선절삭날부와 정확히 직각으로 나아간다. 곡률의 각도가 90°+β 보다 약간 더 크다면, 보조절삭날을 형성하는 상기 보조절삭날부와 제1직선절삭날간에는 90°보다 작고, 바람직하게는 80°내지 90°, 특히 바람직하게는 87°인 각(δ)이 만들어진다. 그럼에도 불구하고 상기 각(δ)이 정확히 90°인 다른 바람직한 실시예가 있다.

제1직선절삭날부와 제2직선절삭날부와의 각(α)은 바람직하게는 120°내지 160°, 보다 바람직하게는, 130°내지 155°, 특히 바람직하게는 145°내지 150°이어야 하며, 이는 캠 윤곽의 챔퍼면이 캠의 주위면에 대하여 30°내지 35°만큼 각도를 가지는 것에 해당한다.

작업공정에서의 가장 폭넓은 변화에 대하여 모든 절삭날부가 가능한 균일하게 마모될 수 있도록, 노즈형상 절삭날의 돌출부는 그 전체가, 제1직선절삭날부의 방향으로 측정하여 제1직선절삭날부 길이의 1/3 내지 2/3, 바람직하게는 제1직선절삭날부 길이의 40% 내지 50% 범위내에 있는 것이 유리하다. 제2직선절삭날부는 그 자신을 고려하여 제1직선절삭날부 길이의 40% 보다 작은 길이, 특히 바람직하게는 제1직선절삭날부의 대략 30% 내지 35% 범위내의 길이를 가져야 한다.

만곡절삭날부의 곡률반경은 바람직하게는 0.1mm 내지 5mm, 보다 바람직하게는 0.2mm 내지 1.5mm, 특히 바람직하게는 0.3mm 내지 0.8mm의 범위내에 있다. 명백 히, 상기 만곡절삭날의 형태는 그들의 단면이 직선이고 서로에 대하여 각을 가지는 절삭날부에 의하여 가늠될 수도 있으며, 상술된 곡률반경을 가지는 그에 대응하여 만곡절삭날형태에 의하여 가늠될 수도 있다.

본 발명에 따른 커팅인써트의 사용에 있어 보다 경제적으로 설계할 수 있도록 하기 위하여, 서로 거울이미지로 구성되며 공통의 릴리프 면(relief surface)을 가지지만, 커팅인써트의 대향하는 측면들상에 제공되는 2개의 상이한 레이크 면들(rake faces)을 가지는 부분에 의하여 형성되는 실시예가 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 이들 레이크 면들은 서로 평행하지 않고, 서로 5°내지 30°, 특히 10°내지 20°의 작은 각을 이룬다. 이는, 캠의 끝단면 및 언더컷의 가공에 있어서, 이것은 만곡절삭날부의 바깥쪽부분과, 인접한 보조절삭날이 본 방법에 의해 포지티브 절삭구조를 가지게 되므로 치핑(chippings)이 캠으로부터 없어진다는 것을 의미한다.

더욱이, 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서는, 더욱 거울이미지의 절삭날이 동일 레이크 면 상에 배치됨에 있어, 동일 릴리프 면들상의 절삭날의 거울이미지 배열과 조합되어, 4개의 동일한 절삭날이 함께 존재하여 어떤 경우에든 언더컷 및 캠 윤곽을 제작하는데 필요한 상기 절삭날 중 2개가 서로 거울 이미지로 배치될 수 있다. 동일 레이크 면에 절삭날의 거울이미지 구성이 있는 경우에, 보조절삭날은 제1직선절삭날부에 대하여 90°의 각도로 되어 있는 것이 바람직하며, 동일 레이크 면 상에서 서로 거울이미지로 배치되는 절삭날의 2개의 보조절삭날이 서로 합쳐진다. 이 때는, 보조절삭날이 캠의 끝단면과 그것의 길이 전체에 걸쳐 맞물리지 않고 많아야 만곡절삭날부와 인접하는 보조절삭날의 전방부에서만 작용하도록 커팅인써트는 디스크 밀링커터상에 약간 경사진 상태로 장착되어야 한다. 하지만, 선택적으로는 2개의 대향하는 릴리프 면들이 평행하게 구성되는 대신에 서로에 대하여 작은 각을 이룰 수도 있다. 상기 작은 각은 2°내지 10°, 특히 대략 6°±2°의 범위내에 있을 수 있다. 이 경우에, 제1직선절삭날부 및 보조절삭날 사이의 각도는 역시 90°보다 작다. 또한 이 경우에는, 커팅인써트가 디스크 밀링커터의 주위상에 약간 경사진 상태로 장착될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 커팅인써트의 제1실시예의 사시도,

도 2a 내지 2c는 도 1에 따른 커팅인써트를 세가지 상이한 방향에서 본 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 커팅인써트로 제작되는 캠샤프트의 단면도,

도 4a, 4b는, 각각 캠샤프트를 제작하기 위한, 본 발명에 따른 커팅인써트가 장착될 2개의 디스크 밀링커터의 날의 단면프로파일을 나타낸 도면,

도 5a 내지 5d는, 도 3에 도시된 바와 같은, 언더컷 및 끝단면을 가공하기 위한 디스크 밀링커터의 전체 및 부분도,

도 6a 내지 6c는, 도 3에 도시된 바와 같은, 캠 윤곽을 가공하기 위한 디스크 밀링커터의 전체 및 부분도,

도 7은 릴리프 면(6)과 평행한 중심평면에 대하여 대칭형태로 구성되며, 이에 의하여 도 1 및 도 2에 따른 실시예와 비교하여 2개의 절삭날이 추가로 제공되는 커팅인써트의 대안실시예의 레이크 면의 평면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 커팅인써트의 제1실시예의 사시도를 나타내고 있다. 커팅인써트는 대략 어림잡아 정사각형이나, 후술되는 바와 같이 이러한 기본형상으로부터 다소 벗어나 있다. 정확히 평행을 이루지 않고 서로를 향하여 16°의 각으로 기울어 있는 상기 커팅인써트의 두 대향면(5)[즉, 레이크 면(5)]은, 상기 대향면(5)과 이와 실질적으로 수직인 릴리프 면(6) 사이의 천이부(transition)에 의하여 형성되는 절삭날들(1,2,3)과 접하는 레이크 면들을 형성한다 (즉, 절삭날들(1,2,3)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 커팅인써트의 대향하는 측면들 상에 제공되는 2개의 릴리프 면들(6)에 의한 상기 공통의 레이크 면(5)의 절단(cut)에 의하여 형성된다). 고정용보어(8)는 릴리프 면(6)을 직각으로 관통하여 연장되어 있으며, 상기 보어는 커팅인써트를 밀링 툴에 체결시키기 위한 스크루 또는 스크루헤드를 수용하기 위하여 제공된다.

릴리프 면(6)은 완전히 평평한 표면은 아니지만 대신에 대향하는 레이크 면(5)들 사이에서 연장되는 날을 따르는 평면부에 부가하여, 노즈형상의 단면을 가지는 비드형 돌출부가 제공되어, 적절한 형상의 두 대향하는 절삭날을 이루도록 하고 상기 절삭날은 제1직선절삭날 및 그에 인접하며 역시 실질적으로 제2직선절삭날부로 구성되며, 상기 제2직선절삭날부는 상기 제1직선절삭날부에 대하여 경사져 있고, 볼록한 만곡절삭날부(3)가 상기 제2직선절삭날부에 인접해 있다. 만곡절삭날부(3)가 연장되는 곡률의 각은 만곡절삭날부(3)의 끝단부(제2직선절삭날부(2)로부터 먼 쪽에 있는 만곡절삭날부(3)의 끝단부; 도 1 참조)에 접선방향으로 접해 있는 보조절삭날(4)이 제1직선절삭날부(1)와 실질적으로 수직하도록 하는 크기로 되어 있고, 여기서, 보조절삭날과 직선절삭날부(1) 사이의 각은 90°보다 약간 더 작은, 예를 들어, 87°인 것이 바람직하다. 보조절삭날(4)은 레이크 면(5)과 절삭날의 기본형상을 나타내는 "정사각형"의 주위에지면 중 하나와의 천이부에 의하여 형성된다. 이 에지면과 대향하는 날표면에는 실질적으로 절삭날에 충분한 인장강도를 확보해주기 위한 목적을 가지는 돌출부(7)가 제공되는 동시에, 대응하는 큰 치수의 고정용보어(8)가 제공되며, 여기서, 상기 고정용보어(8)의 직경은 그 내부에서 사용될 체결스크루가, 절삭력이 일어나는 동안 커팅인써트를 제위치에서 확실하게 유지시키기에 충분한 힘을 가지도록 충분히 큰 치수로 되어 있다. 분명히, 예를 들어, 고정용보어(8)가 커팅인써트 크기에 비해 더 작게 만들어지거나 면(5)이 대응하도록 길게되어 있어, 상기 돌출부(7)가 보다 경질의 금속재료를 사용하도록 하는 대략 정사각형상의 기본 디자인에 포함되고, 상기 절삭날부(1)는 요구되는 실제 치수를 넘는 길이로 되어 있다면 돌출부(7)가 생략되어도 별 문제는 없다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에서 사시도로 나타낸 커팅인써트를 도시하고 있으며, 각각, 돌출부(7)를 향하여 우측에서 본 도면(도 2a), 위에서 본 릴리프 면(6)의 평면도(도 2b), 면(5)을 향하여, 상기 면(5)에 수직하지 않은 도 2b의 화살표 C로 나타낸 방향에서 본 도면(도 2c)을 나타내고 있다.

캠샤프트의 구조는 비교적 작기 때문에, 본 발명에 따른 커팅인써트 역시 그에 대응하게 작아야 한다. 한편, 커팅인써트가 디스크 밀링커터의 주위를 따라 체결되고 작용 절삭날이 디스크 밀링커터의 주위상에서 유효한 디스크 밀링커터를 사용함에 있어서, 일반적으로 커팅인써트는 고정스크루에 의하여 장착 및 체결되고 이를 위해 대응하는 고정용보어 또한 구비해야 할 필요가 있다. 밀링시, 상당한 절삭력이 충격력으로 부가되어 다소간에 개별 커팅인써트로 작용하기 때문에, 사용되는 고정스크루 및 대응하는 커팅인써트의 고정용보어를 위하여 소정의 최소직경이 확보되어야 한다. 도 2a에는 좌우측으로는 2개의 레이크 면(5)이, 최상부에는 릴리프 면(6)의 비드형 융기부(bump)가 도시되어 있으며, 대응 고정용보어의 윤곽은 파선으로 나타내었다. 도 2b에 따른 릴리프 면(6)의 평면도에서는, 상대적으로 큰 고정용보어를 다시 도시하고 있으며, 이를 통해 커팅인써트의 돌출부(7)에 재료를 더 사용하여 고정용보어가 크더라도 커팅인써트에 충분한 힘을 줄 수 있다는 것을 더욱 명백히 알 수 있다. 특히, 이 도면에서, 레이크 면(5)들은 서로 평행하게 나아가지도, 인접한 날면에 수직하지도 않지만 상기 날면에 대하여 경사져 있고 서로에 대해서도 대칭형태로 경사져 있다는 것을 알 수 있으며, 도시된 실시예에서는, 상기 레이크 면과 각각의 인접한 날면과의 경사는 90°각도로부터 각각 대략 8°씩 변화하여 구체적으로는 서로에 대하여 대략 16°만큼 경사져 있다.

마지막으로, 도 2c에서는, 본 발명에서 필수적인 절삭날의 윤곽을 매우 명확하게 보여주고 있다. 제1직선절삭날부(1), 제1직선절삭날부와 대략 150°를 이루고 있는 제2직선절삭날부(2), 제2직선절삭날부와 인접하고 대략 120° 또는 약간 더 큰 각도로 아크에 걸쳐 연장되는 만곡절삭날부(3), 결과적으로, 제1직선절삭날부와 87°의 각을 이루는 보조절삭날(4)이 도시되어 있다. 이렇게 보조절삭날(4)이 안쪽으로 약간 경사진 것은 캠의 끝단면을 가공하는 만곡절삭날(3)의 최외곽 작용코너 아래에 대략 3°의 클리어런스각을 남겨 두어 보조절삭날(4) 전체가 캠의 끝단면과 맞물리게 하지 않으려는 목적을 가진다. 하지만, 보조절삭날을 제1직선절삭날부에 실질적으로 직각으로 연장시키고, 커팅인써트를 밀링커터의 주위상에 간단히 대략 3°각도를 이루도록 장착시키는 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 3에는 캠(11) 및 상기 캠(11)의 양쪽에 인접해 있는 2개의 원통형 캠샤프트부(12)와 본 도면에서 잘려진 채로 도시되어 있는 다음 부분들로 이루어진 캠샤프트의 대표적인 부분이 도시되어 있다. 축선(20)을 따른 평면도에서, 캠은 불가피하게 원형의 외형을 가질 수는 없으며, 대신에 캠으로서 작동하기에 적합하기 위해서는, 다소의 타원형 또는 계란형상의 외형을 가져야 한다. 캠의 캠버, 즉, 축선(20)으로부터 캠(11)의 주위면까지의 최단 및 최장 반경방향 거리간의 차가 부가적인 파선으로 나타내어져 있다.

원통부(12)의 코너영역은 원통형 샤프트(12)의 주위면(13)을 그라인딩할 때에 코너영역이 형성되지 않는 것을 피하는 방법으로 캠끝단면(16)으로의 천이부 및 캠샤프트의 더 먼 인접부로의 천이부에 소위 "언더컷(undercut)"이 제공된다. 캠샤프트는 주조품으로서 제작되는 것이 일반적이며, 캠샤프트의 모든 부분은 약간 더 큰 크기로 제작되고 그들의 최종의 정확한 형상은 밀링가공 및 여타의 마무리 공정을 통해서만 얻어진다. 본 경우에, 원통면(13)을 제외한 모든 윤곽은 밀링가공에 의하여 제작된다. 상기 처리과정을 설명하기 위하여 도 4를 추가로 참조하기로 한다.

도 4에는, 두 밀링커터의 날 영역의 윤곽이 단면으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 밀링커터(30)는 서로 영구적으로 고정되는 2개의 디스크 밀링커터(31, 31'), 즉, 캠(11)을 수용하기 위하여 그것의 주위를 따라 제공되는 연속적인 홈(32)을 가지는 디스크 밀링커터로 구성된다. 홈(32)의 좌우에 배치되는 2개의 디스크부(31, 31')에는 각각 본 발명에 따른 커팅인써트가 끼워지며, 상당한 부분이 겹쳐지는 직선절삭날부(1)를 볼 수 있다. 명백히, 개별 커팅인써트는 동일한 평면내에 놓이지 않고, 주위방향으로 다른 인써트 뒤에 하나가 배치되고, 하나의 커팅인써트에 의하여, 도 1의 전방에서 볼 수 있는 절삭날이 맞물리는 반면 다음의 커팅인써트(10)는 도 1의 뒷쪽으로 도시된 그것의 절삭날이 맞물리도록 그것에 대하여 (보어(8)의 축선을 중심으로) 180° 회전되어 번갈아 배치되며, 이는 디스크 밀링커터의 좌우측에 번갈아 놓이는 경사진 제2직선절삭날부 및 만곡절삭날부가 생기도록 한다. 도 4에서, 캠(11)의 윤곽은 홈(32)의 중앙에 표시되어 있고, 아래에는 파선으로 원통부(12)의 원통형 주위면(13)의 윤곽이 나타내어져 있다. 또한 알 수 있는 바와 같이, 만곡절삭날부(3) 및 제2직선절삭날부(2)에 의하여 형성된 절삭날의 노즈형상 돌출부에 의하여 언더컷(14)이 만들어진다. 더욱이, 만곡절삭날부(3)의 바깥쪽 영역은 캠(11) 끝단면(16)의 여유치수부를 마멸시킨다. 밀링커터(30)는 실제로는 서로 결합된 2개의 디스크 밀링커터로 구성되기 때문에, 이 방식에서는, 캠(11)에 인접한 두 원통형 샤프트부(12)상에 언더컷이 동시에 만들어지고, 또한 동시에 캠(11)의 양 끝단면(16)이 가공되어 그들의 최종 치수를 가지게 된다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 전체적으로, 만곡절삭날부와 제2직선절삭날부(2)의 다소 큰 부분만 크랭크샤프트와 맞물리게 된다. 즉, 이들 절삭날부분들 만이 상기 첫번째 밀링공정에서 소모된다.

상기 밀링커터(40)는 본 발명에 따른 동일한 커팅인써트(10)가 실제 캠의 윤곽, 즉, 캠(11)의 주위면을 만드는 단일 디스크 밀링커터로 구성된다. 이 경우에, 명백한 바와 같이, 직선절삭날부(1)는 약간만 겹쳐지고 제1직선절삭날부(1)와 직접 접하는 2개의 직선절삭날부(2)의 일부만이 캠(11)의 끝단면(16)과 주위면 사이의 천이부에 있는 날을 따라 챔퍼(15)를 만드는데 사용된다. 즉, 상기 밀링커터(40)가 채용되는 경우에는, 정확하게는 도 4a의 예시에 따른 밀링커터(30)의 사용시에 사용되지 않고 남아 있는 커팅인써트 절삭날의 그들 부분이 사용된다. 캠샤프트의 제작에 있어서, 예를 들어, 밀링커터(30)는 일 측으로부터 캠샤프트의 축선(20) 방향에서 반경방향으로 움직일 수 있으며, 여기서, 캠샤프트는 밀링커터의 회전에 비하여 느리게 회전하는 반면, 밀링커터(2)는 반대쪽으로부터 캠의 방향에서 반경방향으로 이송되며, 소정의 캠 윤곽에 따른 캠 표면의 가공시에 캠샤프트의 축선(20)으로부터의 거리를 변화시킨다.

한번만 사용하기 위하여 필요한 절삭날부만을 가지는 커팅인써트가 사용되는 경우에, 그럼에도 불구하고 이들은 상술된 스크루를 고정시키기 위하여 충분한 치수로 된 고정용보어가 가공될 수 있도록 소정의 크기를 가져야 한다.

적절한 횟수의 가공공정후, 각각 사용된 절삭날부가 마멸되었을 때, 아직 마모되지 않은 절삭날부를 사용하기 위하여 밀링커터(30)의 커팅인써트는 밀링커터(40)의 커팅인써트와 교체될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 개별 커팅인써트의 효율은 실제로 배가된다.

명확히, 가공방향에서 봤을 때 각각 후방에 있으며 면(5)상에서 여전히 사용되지 않은 채 남아있는 절삭날을 사용하기 위하여, 2개의 밀링커터 30과 40을 교체시키기 전에, 각 밀링커터 자체상의 개별 커팅인써트를 우선적으로 다시 180°회전시키고 그들 짝을 지워 교체한다.

도 5 및 도 6에는, 사용되는 밀링커터의 상이한 도면들이 다시 도시되어 있다. 도 5a는 원통형 부분(12)과 캠끝단면(16)의 언더컷을 만들기 위한 디스크 밀링커터(30)의 축선방향 평면도를 나타내고 있다. 도 5a에는 축선방향 평면도가 있는데, 우반부에서는 하나 뒤에 또다른 하나가 배치되는 복수의 커팅인써트를 볼 수 있다. 도 5b는 서로에 대하여 비교적 근접하게 배치된 2개의 디스크 밀링커터로 효과적으로 구성되는 디스크 밀링커터(30) 주위부의 평면도를 도시하고 있으며, 이는 단일품으로 또는 다른 방식으로 서로 결합될 수 있다. 도 5c는 도 5b에 따른 평면도의 일부를 확대하여 도시하고 있다. 개별 커팅인써트는 2개의 디스크부의 주위를 따라 서로에 대하여 번갈아 180°회전되어 배치되는데, 연속하는 커팅인써트의 직선절삭날부(1)는 크게 겹치는 반면, 제2직선절삭날부(2)와 만곡절삭날부(3)로 구성된 노즈형상 돌출부의 형상으로 구성되고 만곡절삭날부는 디스크의 좌우에 번갈아 제공되는 것이 분명하다. 동일평면에서 2개의 디스크 밀링커터들 사이의 작용 절삭날부들 사이에서 돌출되는 근소한 거리는 개별 캠의 폭 또는 두께, 즉, 대향하고 있는 캠 끝단면(16)들 사이의 거리를 형성한다.

도 5d에는 밀링커터의 절삭날부의 가공영역이 다시 도시되어 있다.

도 6은 도 5와 완전히 유사한 방식으로, 캠 윤곽을 가공하기 위한 밀링커터(40)의 상이한 도면들을 도시하고 있다. 이 밀링커터는 단일의 디스크 밀링커터로 구성되며, 도 6a에는 (우반부에) 복수의 커팅인써트가 장착된 상기 디스크 밀링커터가 다시 도시되어 있다. 도 6b는 커팅인써트가 설치된 디스크의 주위면의 평면도를 도시하고 있으며, 도 6c는 도 6b로부터의 단면을 다시 나타낸 것이다. 커팅인써트의 배치는 밀링커터(30)의 디스크 밀링커터의 것과 원칙적으로 유사하 나, 본 예시에서는 직선절삭날부(1)는 약간만 겹쳐져 있다. 본 예시에서는 작용 가공범위가 제1직선절삭날부 및 제2직선절삭날부(2)의 직접 인접한 부분에 의하여 형성된다.

도 7에는, 본 발명의 유리한 추가 실시예가 도시되어 있으며, 여기서, 절삭날부(1, 2, 3)로 각각 다시 구성된 2개의 절삭날이 레이크 면(5) 각각에서 서로 대칭형태로 배치되어 있다. 2개의 릴리프 면 및 동일 릴리프 면 상에 제공되는 2개의 직선 절삭날부(1)는, 예를 들어, 6°의 작은 각으로 서로에 대하여 경사질 수 있다. 이는 특히, 밀링커터상에서 사용시 커팅인써트를 약간 경사지게 장착되도록 하여 보조절삭날(4)이 캠 끝단면(16)과 맞물리지 않게 하거나, 만곡절삭날부(3)와의 직접적인 천이부의 영역에서만 맞물리도록 한다. 동시에, 본 실시예에서는, 절삭날부(1)에 경사를 줌으로써 절삭날부가 밀링커터에 대하여 축선방향으로 평행한 위치를 넘어 올라가지 않도록 하여 밀링커터(30) 사용시 절삭날부(1)의 자유끝단부가 원통형 샤프트부(12)의 주위면(13)과 맞물릴 위험이 없다. 또한, 밀링커터(40)에서 사용되는경우, 커팅인써트는 예를 들어, 3°의 각으로 경사져 장착되어야 하며, 따라서, 절삭날부(1)는 밀링커터의 축선과(이에 의하여 캠샤프트의 축선과도) 축선방향으로 평행하게 나아가도록 된다.

밀링커터(30)상에 경사지게 장착하는 것이 가능하지만, 경사각이 충분히 작고 원통형 샤프트부(12) 표면(13)의 잉여치수가 충분히 작은 한 (동일 레이크 면 상의) 2개의 절삭날은 정확히 평행하게 나아가고, 따라서, 축선방향으로 평행한 방위로부터 절삭날부(1)의 경사에도 불구하고, 이들 절삭날부(1)의 끝단부는 표면(13)과 맞물린다.

도 7에 따른 실시예는 4개의 이중 사용 절삭날을 가지며, 따라서, 2의 인수(factor)로 해당 커팅인써트를 사용할 때 효율이 더욱 향상된다. 그럼에도 불구하고, 디스크 밀링커터상의 개별 커팅인써트용 시트 역시 그에 대응하도록 구성되어 시트에 각각 수용되는 절삭날이 응력을 받거나 손상되지 않아야 한다. 커팅인써트의 상반부가 하반부와 거울이미지로 구성되는 대칭평면은 점선(19)으로 나타내어져 있다.

Claims

커팅인써트, 특히 캠샤프트를 밀링가공하는 커팅인써트로서, 적어도 하나의 절삭날을 가지며, 상기 절삭날에 인접한 레이크 면(5)의 평면도에서 보았을 때 다음의 기하학적인 배치, 즉,

- 제1직선절삭날부(1);

- 상기 제1직선절삭날부(1)와 인접하고 그와 함께 90°보다 크고 180°보다 작은 각 (α)를 형성하는 제2직선절삭날부(2); 및

- 볼록하게 만곡되고 상기 제1직선절삭날부(1)로부터 먼 쪽에 있는 상기 제2직선절삭날부(2)의 끝단부와 인접하며, 서로에 대하여 각도를 이루고 있는 직선부들로 구성될 수 있는 상기 만곡된 구조는 90°보다 큰 각도범위에 걸쳐 연장되는 만곡절삭날부(3);를 가지는 복수의 절삭날부로 구성되는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제1항에 있어서,

상기 만곡절삭날부(3)의 곡률의 각도(γ)는 상기 제1직선절삭날부와 제2직선절삭날부(1, 2) 사이의 각도(α)에 대하여 여각인 각도(β;β=180°-α)와 90°의 합과 동일하거나, 또는 90°+β의 합보다 더 큰 각도범위에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 만곡절삭날부(3)의 평균 곡률반경(R)은 0.1mm 내지 5mm 사이인 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1직선절삭날부와 제2직선절삭날부(1, 2) 사이의 각도(α)는 120°내지 160°사이인 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제2직선절삭날부 및 만곡절삭날부(2, 3)의 상기 제1직선절삭날부(1)의 방향으로의 전체길이는 상기 제1직선절삭날부(1) 길이의 1/3 내지 2/3 인 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제2직선절삭날부(2)의 길이는 상기 제1직선절삭날부(1)의 길이의 40% 미만인 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 만곡절삭날부(3)는 상기 제2직선절삭날부(2)로부터 먼 쪽에 있는 끝단부에서 직선의 보조절삭날부(4)로 합쳐지는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제7항에 있어서,

상기 레이크 면(5)의 평면도에서, 상기 제1직선절삭날부(1)와 상기 직선의 보조절삭날부(4) 사이의 각도는 90°보다는 작고 80°보다는 큰 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,

서로 거울이미지로 구성되며 공통의 릴리프 면(6)을 가지고, 커팅인써트의 대향하는 측면들상에 제공되는 2개의 상이한 레이크 면(5)들을 가지며,

릴리프 면(6)의 평면도에서, 대향하는 측면들 상에 배치되는 상기 레이크 면(5)들 또는 이들 레이크 면(5)들의 각각의 제1직선절삭날부들은, 서로에 대하여 5°내지 30°사이의 각을 이루는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 커팅인써트는 거울이미지로 배치되는 적어도 2개의 절삭날들(1, 2, 3)을 가지며, 상기 절삭날들은 공통의 레이크 면(5)을 가지고 상기 커팅인써트의 대향하는 측면들 상에 제공되는 2개의 릴리프 면들(6)에 의한 상기 공통의 레이크 면(5)의 절단(cut)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

서로 거울이미지로 구성되며 공통의 릴리프 면(6)을 가지고, 커팅인써트의 대향하는 측면들상에 제공되는 2개의 상이한 레이크 면(5)들을 가지며,

고정용보어(8)가 상기 릴리프 면(6)들에 대하여 수직으로 연장되게 제공되는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제11항에 있어서,

상기 레이크 면(5)의 평면도에서, 서로 대향하고 있는 상기 릴리프 면(6)들은 서로 2°내지 10°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1직선절삭날부와 제2직선절삭날부(1, 2) 사이의 각도(α)는 130°내지 155°사이인 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,

서로 거울이미지로 구성되며 공통의 릴리프 면(6)을 가지고, 커팅인써트의 대향하는 측면들상에 제공되는 2개의 상이한 레이크 면(5)들을 가지며,

릴리프 면(6)의 평면도에서, 대향하는 측면들 상에 배치되는 상기 레이크 면(5)들 또는 이들 레이크 면(5)들의 각각의 제1직선절삭날부들은, 서로에 대하여 10°내지 20°를 이루는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제12항에 있어서,

상기 레이크 면(5)의 평면도에서, 서로 대향하고 있는 상기 릴리프 면(6)들은 서로 2°내지 10°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제11항에 있어서,

상기 레이크 면(5)의 평면도에서, 서로 대향하고 있는 상기 릴리프 면(6)들은 서로 4°내지 8°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.
제12항에 있어서,

상기 레이크 면(5)의 평면도에서, 서로 대향하고 있는 상기 릴리프 면(6)들은 서로 4°내지 8°의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 커팅인써트.