KR100937459B1 - 접선 방향 절삭 인서트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직 측벽 가공이 가능하며 피절삭물의 가공 평면과의 절삭 저항을 최소화할 수 있는 접선방향 절삭 인서트를 개시한다. 본 발명에 따른 접선방향 절삭 인서트는 전단면, 후단면, 상측면, 하측면, 제1 및 제2 장착 측면을 갖는 직육면체 형상으로서, 양 장착 측면의 중심을 관통하는 관통홀을 가지며 전단면과 후단면은 상기 각 측면과의 교선부에 절삭날이 형성되며, 하측면은 4개의 코너부를 구비하고, 대각선 방향으로 대향하는 2개의 코너부를 연결하는 대각선을 릿지 경계로 하여 대각선 방향으로 대향하는 다른 2개의 코너부를 향하여 경사진 양 경사면을 포함하여 이루어짐으로써, 전단면 방향에서 보아 전단면과 제1 장착측면이 형성하는 교선과 전단면과 하측면이 형성하는 교선이 이루는 각 및 후단면 방향에서 보아 후단면과 제2 장착측면이 형성하는 교선과 후단면과 하측면이 형성하는 교선이 이루는 각이 각각 동일한 예각인 것을 특징으로 한다.
절삭 툴, 접선방향, 밀링 커터

Description

접선 방향 절삭 인서트{Tangential cutting insert}
본 발명은 접선방향 절삭 인서트에 관한 것으로서, 특히 수직 측벽 가공이 가능하며 피절삭물의 가공 평면과의 절삭 저항을 최소화할 수 있는 접선방향 절삭 인서트에 관한 것이다.
일반적으로, 밀링 커터에는 다수의 절삭 인서트가 장착되어 피절삭물의 표면을 가공한다.
도 1 및 도 2는 일반적인 접선방향 절삭 인서트의 사시도 및 정면도로서, 절삭 인서트(10)는 전단면(13), 후단면(14), 상측면(12), 하측면(11) 그리고 제 1 및 제 2 장착측면(15 및 16)을 갖는다.
다수의 절삭 에지부가 전단면(13) 및 후단면(14) 과 상하측면(11, 12) 및 양 장착측면(15, 16) 사이의 교차부에 형성된다. 한편, 제 1 및 제 2 장착측면(15, 16)에는 부재를 관통하는 관통로(17)의 양단이 위치한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 절삭 인서트를 밀링 커터에 장착한 상태를 도 시한 도면이다.
밀링 커터(1)에는 다수의 포켓부(2)가 형성되어 있으며, 각 포켓부(2)에는 도 1 및 도 2에 도시된 절삭 인서트(10)가 클램핑 스크류(3)에 의하여 수용, 고정되어 있다. 각 포켓부(2)에 고정된 절삭 인서트(10)의 하측면(11)과 전단면(13)의 경계부가 밀링 커터(1)의 하단 외측으로 노출된다.
여기서, 각 포켓부(2)에 장착된 절삭 인서트(10)에서, 제 2 장착측면(16)이 포켓부(2)의 주표면에 접촉하며, 그 반대면인 제 1 장착측면(15)은 포켓부(2) 외부로 노출된다. 따라서 포켓부(2)에 장착된 절삭 인서트(10)의 제 1 장착측면(15)과 하측면(11)의 코너 에지부(18-1)가 주 절삭 에지의 기능을 수행한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(10)와 피절삭물 사이의 평면상 접촉 면적, 즉 절삭 저항을 감소시키기 위하여 각 절삭 인서트(10)의 상측면(12) 및 하측면(11)은 평탄한 평면이 아닌 복록면 또는 양 경사면으로 이루어진다. 이하에서는 편의상 도 1에 도시된 하측면(11)에 대해서만 설명한다.
즉, 하측면(11)은 절삭 인서트(10)의 수직 중심면(V)으로부터 양 장착측면 (15 또는 16)으로 소정의 각도(a1; 예를 들어, 2도) 상향 경사진 2개의 제 1 및 제 2 경사면(11-1 및 11-2)으로 이루어지며, 따라서 제 1 경사면(11-1)과 제 2 경사면(11-2)은 184도의 각도를 이룬다.
한편, 이와 같은 형상에 의하여 주 코너절삭 에지(18-1)를 형성하는 하측면(11)의 제 1 경사면(11-1)과 제 1 장착측면(15)은 92도의 둔각을 이룬다.
이와 같은 형상을 갖는 절삭 인서트(10)는 하측면(11)의 제 1 경사면(11-1) 과 제 1 장착측면(15) 사이의 주 코너 절삭 에지(18-1)가 공작물의 가공 평면과 접촉하는 상태로 밀링 커터(1)의 포켓부(2)에 장착하게 된다.
이와 같이 절삭 인서트(10)들이 장착된 밀링 커터(1)를 이용하여 피절삭물을 가공할 경우 다음과 같은 문제점이 발생한다.
도 4는 도 3에 도시된 밀링 커터를 이용하여 가공된 피절삭물의 단면도로서, 피절삭물(W)의 평면 절삭면(W1)과 그에 인접하는 측벽면(W2)이 절삭 인서트(10)의 하측면(11)의 제 1 경사면(11-1)과 제 1 장착측면(15)이 이루는 각도(92)에 대응되는 각도(A)를 이루는 상태를 모식적으로 도시한다.
전술한 바와 같이, 절삭 인서트(10)의 주 코너 절삭 에지(18-1)를 형성하는 하측면(11)의 제 1 경사면(11-1)과 제 1 장착측면(15)이 둔각(92도)을 이루고 있으며, 따라서 이러한 절삭 인서트(10)에 의하여 가공된 피절삭물(W)의 측벽면(W2)과 평면절삭면(W1)은 직각 상태가 아닌 둔각 상태를 이룬다.
따라서, 도 1에 도시된 구조를 갖는 절삭 인서트(10)가 장착된 밀링 커터(1)를 이용하여 절삭면(W1)과 그에 인접한 측벽(W2)이 수직을 이루는 형상을 갖는 피절삭물을 가공하기 어렵다.
또한, 절삭 과정 중에, 절삭 인서트(10)의 코너 절삭 에지(18-1)뿐만 아니라 이에 인접한 하측면(11)의 일부, 즉, 제 1 경사면(11-1)이 피절삭물(W)의 절삭면(W1)과도 접촉하게 되며, 따라서 절삭 인서트(10)와 피절삭물(W) 사이에 과도한 절삭 저항이 발생한다.
한편, 이와 같은 문제점은 다른 코너 절삭 에지(18-2, 18-3 및 18-4)가 주 코너 절삭 에지로 사용될 경우에서도 동일하게 발생한다.
본 발명은 절삭 인서트의 형상으로 인하여 발생하는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피절삭물의 평면 가공면에 의한 절삭 저항을 최소화하고 평면 가공면과 그에 인접한 측벽이 90도의 각도를 이루는 상태로 피절삭물을 가공할 수 있는 접선방향 절삭 인서트를 제공하는데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 접선방향 절삭 인서트는 전단면, 후단면, 상측면, 하측면, 제1 및 제2 장착 측면을 갖는 직육면체 형상으로서, 양 장착 측면의 중심을 관통하는 관통홀을 가지며 전단면과 후단면은 각 측면과의 교선부에 절삭날이 형성되며, 하측면은 4개의 코너부를 구비하고, 대각선 방향으로 대향하는 2개의 코너부를 연결하는 대각선을 릿지 경계로 하여 대각선 방향으로 대향하는 다른 2개의 코너부를 향하여 경사진 양 경사면을 포함하여 이루어짐으로써, 전단면 방향에서 보아 전단면과 제1 장착측면이 형성하는 교선과 전단면과 하측면이 형성하는 교선이 이루는 각 및 후단면 방향에서 보아 후단면과 제2 장착측면이 형성하는 교선과 후단면과 하측면이 형성하는 교선이 이루는 각이 각각 동일한 예각인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 인서트는 상측면은 관통홀의 중심축에 대하여 하측면과 회전 대칭된 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 함께, 본 발명에 따른 인서트는 전단면과 후단면은 상측면과 하측면의 중심을 지나는 선에 대하여 회전 대칭된 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 절삭 인서트는 피공작물을 절삭할 때 인서트와 피절삭물의 평면 절삭면 간의 마찰 면적을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 절삭 인서트는 피절삭물을 평면 가공면과 그에 인접한 측벽이 90도의 각도를 이루는 상태로 가공할 수 있다.
인서트는 모두 4개의 예각 주절삭 코너 에지를 가지며, 밀링 커터의 포켓부에 장착될 때 요구되는 특별한 방향성을 갖지 아니하므로, 인서트의 인덱싱을 통하여 서비스 수명을 4배로 연장할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 절삭 인서트를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 한 예로서, 밀링 커터에 장착되는 접선 방향 절삭 인서트를 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 사시도 및 정면도이다.
본 발명에 따른 절삭 인서트(100)는 전단면(130), 후단면(140), 상측면(120), 하측면(110) 그리고 우측 및 좌측 장착측면(150, 160)을 가지며, 우측 및 좌측 장착측면(150 및 160) 상에는 부재를 관통하는 관통로(170)의 양단이 위치한다. 다만, 밀링커터의 회전방향에 따라 좌측 및 우측은 상호 교환 설계가 가능하므로, 양쪽 경우를 모두 설명하기 위하여 이하에서는 장착 측면을 제 1 및 제 2 장착측면(150, 160)으로 지칭한다.
상측면(120)과 하측면(110)은 관통홀(170)의 중심축(S)을 중심으로 회전 대칭된 형상을 가지며, 따라서 이하의 설명에서는 도 5에 도시된 하측면(110)의 형상만을 예로서 설명한다.
본 발명에 따른 절삭 인서트(100)의 하측면(110)은 2개의 경사면으로 이루어진다. 즉, 하측면(110)은 제 1 및 제 3 코너부(100-1 및 100-3)를 연결하는 대각선을 릿지 경계로 하여 또 다른 2개의 제 2 및 제 4 코너부(100-2 및 100-4)를 향하여 각각 경사진 제 1 및 제 2 경사면(111 및 112)으로 이루어진다.
이와 같은 형상으로 인하여, 절삭 인서트(100)의 하측면(110)의 제 1 경사면(111)과 제 2 경사면(112)의 경계부에는 소정 높이의 릿지부(113; ridge)가 형성된다.
한편, 하측면(110)상에서 릿지부(113)의 양 끝에 해당되는 2개의 제 1 및 제 3 코너부(100-1 및 100-3)에 대응되는 양 단면 상의 코너 에지는 주 코너절삭 에지의 기능을 수행한다. 주 코너절삭 에지의 각도는 한 단면(130,140)과 장착 측면(150,160)이 형성하는 교선과 그 단면(130,140)과 하측 경사면(112,111)이 형성하는 교선이 이루는 각(도 6의 각 B)이 되며, 이 각은 양 단면 방향에서 볼 때 예각을 이룬다.
이와 같은 구조의 절삭 인서트(100)가 밀링 커터의 포켓부(도 3의 2)에 장착되면, 제 2 장착측면(160)이 포켓부의 주 지지면에 접촉하며, 그 반대면인 제 1 장착측면(150)은 포켓의 외부로 노출된다. 따라서 레이크 면이 되는 전단면(130) 상에서 하측면(110)의 제 1 코너부(100-1)에 대응되는 코너 에지가 주 코너절삭 에지부의 기능을 수행한다.
절삭 인서트(100)가 밀링 커터의 포켓부에 도3과 같이 음의 축방향 레이크 각을 갖는 상태로 장착되면, 절삭 인서트(100)의 하측면(110)이 가공될 피절삭물을 향하게 되며, 이때 제 1 코너부(100-1)만 피절삭물과 접촉한다. 즉, 절삭 인서트(100)가 음의 레이크 각으로 장착되면, 하측면(110)의 제 1 및 제 2 경사면(111 및 112)과 릿지부(113)는 피절삭물의 가공 평면과 면 또는 선 접촉하지 않는다.
이와 같은 조건 하에서, 밀링 커터의 회전 및 직선 이동에 의하여 절삭 인서트가 피절삭물을 가공할 때, 하측면(110)과 피절삭물간의 접촉 면적이 최소화될 수 있으며, 따라서 피절삭물과 절삭 인서트(100) 사이의 절삭 저항을 감소시킬 수 있다.
이와 같은 가공 조건은 4개의 예각의 코너 절삭 에지 중의 어느 것이 주절삭 에지부로 작용할 수 있도록 절삭 인서트(100)가 밀링 커터에 장착되는 경우라도 동일하게 얻어진다.
도 7은 본 발명에 따른 절삭 인서트가 장착된 밀링 커터에 의하여 가공된 피절삭물의 부분 단면도로서, 피절삭물의 평면 절삭면과 그에 인접한 측벽면이 이루는 각도가 정직각(90도)임을 도시하고 있다.
본 발명에 따른 절삭 인서트(100)의 주 코너절삭 에지부의 각도는 도 6의 각 B에 보이는 바와 같이 예각이므로, 음의 축방향 레이크 각으로 장착된다 하더라도 가공 평면(W1)과의 마찰 접촉 면적을 최소화한 상태로 측벽(W2)이 수직을 이루는 정직각의 코너 구조를 용이하게 가공할 수 있다. 이때 가공된 측벽면의 직진도를 확보하기 위하여 측벽면에 면하는 축방향 절삭에지는 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 접선방향으로 만곡선의 형태를 취할 수 있다.
한편, 본 발명의 인서트는 관통홀(170)의 중심축(S) 및 상측면과 하측면의 중심을 지나는 선에 대하여 각각 회전 대칭인 형상을 갖는다. 그러므로 상측면(120)은 관통홀(170)의 중심을 중심축(S)으로 하측면(110)과 회전 대칭된 형상을 갖는다. 또한, 후단면은 상기 상측면과 하측면의 중심을 지나는 선에 대하여 전단면과 회전 대칭된 형상을 갖는다.
따라서, 이러한 구조상 특성으로 인하여 상기 인서트(100)는 모두 4개의 예각 주절삭 코너 에지를 가지며, 밀링 커터의 포켓부에 장착될 때 요구되는 특별한 방향성을 갖지 아니하므로, 인서트의 인덱싱을 통하여 서비스 수명을 4배로 연장할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 일반적인 접선방향 절삭 인서트의 사시도 및 정면도.
도 3은 도 1에 도시된 절삭 인서트를 밀링 커터에 장착한 상태를 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 밀링 커터를 이용하여 가공된 피절삭물의 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 사시도 및 정면도.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 절삭 인서트가 장착된 밀링 커터에 의하여 가공된 피절삭물의 부분 단면도.

Claims (3)

  1. 전단면(130), 후단면(140), 상측면(120), 하측면(110), 제1 및 제2 장착 측면(150,160)을 갖는 직육면체 형상으로서 상기 양 장착 측면의 중심을 관통하는 관통홀(170)을 가지며 상기 전단면과 후단면은 상기 각 측면과의 교선부에 절삭날이 형성된 접선방향 절삭 인서트에 있어서,
    상기 하측면(110)은 4개의 코너부를 구비하고, 대각선 방향으로 대향하는 2개의 코너부를 연결하는 대각선을 릿지 경계로 하여 대각선 방향으로 대향하는 다른 2개의 코너부를 향하여 경사진 양 경사면(111, 112)을 포함하여 이루어짐으로써,
    전단면 방향에서 보아 전단면과 제1 장착측면이 형성하는 교선과 전단면과 하측면이 형성하는 교선이 이루는 각 및 후단면 방향에서 보아 후단면과 제2 장착측면이 형성하는 교선과 후단면과 하측면이 형성하는 교선이 이루는 각이 각각 동일한 예각인 것을 특징으로 하는 접선방향 절삭 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상측면(120)은 관통홀(170)의 중심축(S)에 대하여 상기 하측면(110)과 회전 대칭된 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 접선방향 절삭 인서트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전단면과 후단면은 상기 상측면과 하 측면의 중심을 지나는 선에 대하여 회전 대칭된 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 접선방향 절삭 인서트.
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