KR101021231B1 - 절삭 인서트 및 이를 포함한 툴 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홀더에 안정적으로 그리고 견고하게 장착될 수 있으며, 모든 코너 절삭 에지가 이용될 수 있는 절삭 인서트 및 이를 포함하는 툴 조립체를 개시한다. 본 발명에 따른 툴 조립체는 홀더 및 홀더에 장착된 절삭 인서트를 포함한다. 절삭 인서트는 상부면 및 하부면, 서로 마주보며 상부면과 하부면을 연결하는 2개의 측면을 갖는 4각 기둥 형상의 중앙 몸체부와, 중앙 몸체부의 양 단부에 일체로 형성되어, 상면과 하면에 코너 절삭 에지가 각각 구비된 선단부 및 후단부를 포함하되, 상부면과 하부면에는 전 길이에 걸쳐 중심선을 따라 그루브가 형성되어 있으며, 코너 절삭 에지도 중심선 상에 형성됨으로써 상하 및 좌우 대칭 구조를 갖는다. 홀더는 본체에 일체로 형성되되 갭(gap)에 의하여 상하로 구분되는 상부 지지 부재 및 하부 지지 부재를 포함하며, 하부 지지 부재의 일측 상단부에는 바닥면, 후방면 및 일측벽면으로 구성되는 포켓이 형성되어 있으며, 포켓과 대응하여 포켓의 천정면을 이루는 상부 부재의 하부면에는 포켓 내에 위치하는 절삭 인서트의 상부면에 형성된 그루브 내에 수용되는 돌기부가 형성되어 있으며, 상부 지지 부재 및 하부 지지 부재에는 나선 관통홀이 각각 형성되어 클램핑 스크류가 양 지지 부재에 형성된 관통홀에 체결되어 상부 지지 부재 및 하부 지지 부재가 포켓 내에 수용된 절삭 인서트를 가압 고정한다.
절삭 인서트, 툴 조립체, 선삭 공정

Description

절삭 인서트 및 이를 포함한 툴 조립체{Cutting insert and tool assembly comprising the same}
본 발명은 절삭 인서트 및 이를 포함한 툴 조립체에 관한 것으로서, 특히 홀더에 안정적으로 그리고 견고하게 장착될 수 있고 상부면 및 하부면에 각각 형성된 코너 절삭 에지가 이용될 수 있는 절삭 인서트 및 이를 포함한 툴 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 외경 선삭, 단면 선삭, 보링 공정 등과 같이 피절삭물이 회전하는 상태에서 절삭 가공이 이루어지는 선삭 가공 공정에서는 홀더에 절삭 인서트가 장착된 툴 조립체가 이용된다.
도 1은 일반적인 선삭 가공용 툴 조립체의 부분 분리 사시도로서, 툴 조립체(1)는 절삭 인서트(2) 및 절삭 인서트(2)가 장착된 홀더(3)를 포함한다.
홀더(3)의 상면에는 절삭 인서트(2)가 안착될 수 있는 평면부가 형성되며, 이 평면부에는 나선 홀(3A; threaded hole)이 형성되어 있다. 한편, 절삭 인서트(2)의 중앙부에는 관통홀(2A)이 형성되어 있다. 절삭 인서트(2)가 홀더(3)에 위 치한 상태에서 클램핑 스크류(4)가 절삭 인서트(2)의 관통홀(2A)을 통과한 후 홀더(3)의 나선 홀(3A)에 나사-체결됨으로써 절삭 인서트(2)는 홀더(3)에 장착된다.
회전하는 피절삭물이 가공되는 과정에서, 절삭 인서트(2), 특히 피절삭물과 접촉하는 절삭 에지(2-1)에 절삭력이 작용하게 된다. 만일, 절삭 인서트(2)가 홀더(3)에 견고하게 체결되지 않을 경우, 이 절삭력에 의하여 절삭 인서트(2)는 클램핑 스크류(4)를 중심으로 회전할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 홀더(3)의 상면 및 이에 대응하는 절삭 인서트(2)의 하면에는 절삭 인서트(2)의 회전(유동)을 억제하는 수단(2B, 3B)이 각각 구성되어 있다.
절삭 인서트(2)의 회전(유동)을 억제하는 수단(2B, 3B)은 절삭 인서트(2)의 하부면 및 홀더(3)의 상부면에 부분적으로 각각 형성된, 일정한 길이를 갖는 요부 및 철부이다. 따라서, 과도한 절삭력이 절삭 인서트(2)에 작용하는 경우, 회전 억제 수단(2B, 3B)이 형성되어 있음에도 불구하고, 절삭 인서트(2)는 미세하게 흔들리게 된다. 절삭 인서트(2)의 미세한 흔들림은 피절삭물 상에 나선을 형성하는 공정과 같은 가공 공정 정밀도가 요구되는 가공 공정에 있어서는 치명적인 결함 요소로 작용한다.
한편, 절삭 인서트(20)는 이러한 회전 억제 수단(2B, 3B)에 의하여 사용에 제한을 받는다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(2)의 하면 및 홀더(3)의 상면에는 절삭 인서트(2)의 회전 억제 수단이 구성되어 있는 반면에 인서트(3)의 상면은 평면으로 구성되어 있다.
따라서, 절삭 인서트(2)의 상부면의 양측 절삭 에지(2-1 및 2-2)가 마모되는 경우에도, 절삭 인서트(2)를 뒤집어 그 상부면을 회전 억제 수단(3B)이 형성된 홀더(3)의 상부면 상에 안착시킬 수 없다. 결과적으로, 인서트(2)의 상면부의 양 절삭 에지(2-1 및 2-2)가 마모되면, 새로운 절삭 인서트로 교체해야만 한다.
고가의 절삭 인서트(2)의 수명을 극대화하기 위해서는 상부면 및 하부면의 양측 절삭 에지(4개의 절삭 에지)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 선삭 가공용 툴 조립체가 갖고 있는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 홀더에 견고하게 그리고 안정적으로 장착될 수 있는 구조를 갖는 절삭 인서트 및 이를 포함한 툴 조립체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용 가능한 코너 절삭 에지를 모두 사용할 수 있는 구조를 가지며, 따라서 수명을 연장시킬 수 있는 절삭 인서트 및 이를 포함한 툴 조립체를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 절삭 인서트는 상부면 및 하부면, 서로 마주보며 상부면과 하부면을 연결하는 2개의 측면을 갖는 4각 기둥 형상의 중앙 몸체부와, 중앙 몸체부의 양 단부에 일체로 형성되어, 상면과 하면에 코너 절삭 에지가 각각 구비된 선단부 및 후단부를 포함한다.
특히, 본 발명에 따른 절삭 인서트에서는, 상부면과 하부면에 전 길이에 걸쳐 중심선을 따라 그루브가 형성되어 있으며, 코너 절삭 에지도 중심선 상에 형성됨으로써 상하 및 좌우 대칭 구조를 갖는다.
본 발명에 따른 툴 조립체는 홀더 및 홀더에 장착된 절삭 인서트를 포함한다.
절삭 인서트는 상부면 및 하부면, 서로 마주보며 상부면과 하부면을 연결하 는 2개의 측면을 갖는 4각 기둥 형상의 중앙 몸체부와, 중앙 몸체부의 양 단부에 일체로 형성되어, 상면과 하면에 코너 절삭 에지가 각각 구비된 선단부 및 후단부를 포함하되, 상부면과 하부면에는 전 길이에 걸쳐 중심선을 따라 그루브가 형성되어 있으며, 코너 절삭 에지도 중심선 상에 형성됨으로써 상하 및 좌우 대칭 구조를 갖는다.
홀더는 본체에 일체로 형성되되 갭(gap)에 의하여 상하로 구분되는 상부 지지 부재 및 하부 지지 부재)를 포함하며, 하부 지지 부재의 일측 상단부에는 바닥면, 후방면 및 일측벽면으로 구성되는 포켓이 형성되어 있으며, 포켓과 대응하여 포켓의 천정면을 이루는 상부 부재의 하부면에는 포켓 내에 위치하는 절삭 인서트의 상부면에 형성된 그루브 내에 수용되는 돌기부가 형성되어 있으며, 상부 지지 부재 및 하부 지지 부재에는 나선 관통홀이 각각 형성되어 클램핑 스크류가 양 지지 부재에 형성된 관통홀에 체결되어 상부 지지 부재 및 하부 지지 부재가 포켓 내에 수용된 절삭 인서트를 가압 고정한다.
여기서, 홀더의 포켓은 그 바닥면에 형성되어 절삭 인서트의 하부면에 형성된 그루브 내에 수용된 돌기부를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 툴 조립체는 홀더의 포켓의 일측면 후방부에 스크류 고정되는 지지구를 더 포함할 수 있으며, 지지구의 선단부에는 포켓 내에 장착된 절삭 인서트의 후단부의 상하 코너 에지의 연결 모서리가 수용되어 지지되는 세로 방향의 그루브가 형성된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 툴 조립체는 절삭 인서트가 홀더에 안정적으로 그리고 견고하게 장착될 수 있으며 또한 절삭 인서트의 상부면 및 하부면에 각각 형성된 코너 절삭 에지를 이용할 수 있다는 이점을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 툴 조립체를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 툴 조립체를 구성하는 절삭 인서트의 사시도로서, 절삭 인서트(200)는 상하 및 좌우 대칭 구조를 갖는다.
즉, 본 발명에 따른 툴 조립체를 구성하는 절삭 인서트(200)는 상부면(211), 하부면(212), 서로 마주보며 상부면(211)과 하부면(212)을 연결하는 2개의 측면(213 및 214)을 갖는 4각 기둥 형상의 중앙 몸체부(210)를 포함한다.
절삭 인서트(200)의 중앙 몸체부(210)의 양 단부에 일체로 형성된 선단부(220) 및 후단부(230)는 회전하는 피절삭물(도시되지 않음)과 대응하며, 삼각 기둥 형상을 갖는다. 여기서, 선단부(220) 및 후단부(230)의 상단 및 하단의 돌출된 코너부(221, 222 및 231, 232)는 코너 절삭 에지의 기능을 수행한다.
한편, 선단부(220) 및 후단부(230)를 제외한 절삭 인서트(200)의 중앙 몸체부(210)의 상부면(211) 및 하부면(212)에는 전 길이에 걸쳐 그루브(211A)가 중앙선의 길이방향으로 형성되어 있다(하부면(212)에 형성된 그루브는 도 2에 도시되지 않음). 여기서, 선단부(220) 및 후단부(230)의 상단 및 하단의 돌출된 코너부(221, 222 및 231, 232)는 중앙 몸체부(210)의 중심선, 즉 그루부(211A)의 연장선 상에 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 툴 조립체를 구성하는 홀더의 사시도로서, 도 2에 도시된 절삭 인서트(200)와 홀더(100)를 함께 도시하였다.
홀더(100)는 본체(110) 및 본체(110)의 선단부에 형성되고 상하로 배치된 상부 지지 부재(120) 및 하부 지지 부재(130)를 포함한다. 수평으로 연장된 상부 지지 부재(120) 및 하부 지지 부재(130)는 본체(110)와 일체화되며, 그 사이에 소정의 갭(S; gap)이 형성되어 있다.
상부 지지 부재(120) 및 하부 지지 부재(130)의 중앙부에는 나선 관통홀(122; 도 3에는 하부 지지 부재(130)에 형성된 관통홀이 도시되지 않음)이 각각 형성되어 있으며, 제 1 클램핑 스크류(300)가 양 지지 부재(120 및 130)에 형성된 관통홀(122)에 체결된다.
한편, 하부 지지 부재(130)의 일측 상단부에는 소정 깊이 및 길이를 가지며 상단 및 일측면이 개방된 포켓(131)이 홀더(100)의 길이 방향으로 형성되어 있다. 또한, 포켓(131)의 측벽면 (즉, 포켓(131)에 의하여 노출된 하부 지지 부재(130)의 면) 후단부에는 나선 관통홀(132)이 형성되어 있으며, 이 관통홀(132)에 지지구(410)가 장착될 수 있도록 제 2 클램핑 스크류(400)가 체결된다.
여기서, 포켓(131)에 대응하는 상부 부재(120)의 엣지부(121)의 하부면은 포켓(131)의 천정면의 기능을 수행하며, 소정 길이의 돌기부(121A)가 형성되어 있다. 이 돌기부(121A)는 포켓(131) 내에 위치한 절삭 인서트(200)의 상부면(211)에 형성 된 그루브(211A; 또는 하부면(212)에 형성된 그루브)와 대응한다.
도 3은 포켓(131)을 구성하는 하부 지지 부재(130)의 엣지부의 상부면(즉, 포켓(131)의 바닥면)에도 돌기부가 형성될 수 있음을 도시하고 있다.
이러한 구조에서는, 절삭 인서트(200)의 상부면(211) 및 하부면(212)에 형성된 그루브 내에 포켓(131)의 천정면 및 바닥면에 형성된 돌기부가 각각 수용됨으로써 절삭 인서트(200)는 흔들림 없이 홀더(100)에 더욱 견고하게 장착될 수 있다.
이와 같이 구성된 홀더(100)에 절삭 인서트(200)를 장착하는 과정을 각 도면을 통하여 설명한다.
도 4는 도 2에 도시된 절삭 인서트(200)가 도 3에 도시된 홀더(100)에 장착된 상태를 도시한 측면도이다.
먼저, 홀더(100)의 하부 지지 부재(130)의 측부에 형성된 포켓(131) 내에 절삭 인서트(200)를 위치시킨다. 이때, 절삭 인서트(200)의 선단부(220)에 형성된 상단 코너 에지(221)는 홀더(100)의 하부 지지 부재(130) 외측으로 돌출된다.
이 상태에서, 홀더(100)의 상부 지지 부재(120) 및 하부 지지 부재(130)에 형성된 관통홀(122)에 제 1 클램핑 스크류(300)가 체결되며, 따라서 상부 지지 부재(120)는 하부 지지 부재(130)를 향하여 가압된다. 결과적으로 상부 지지 부재(120)와 하부 지지 부재(130) 사이에 존재하는 갭(S)이 감소되면서 양 지지 부재(120 및 130)는 서로 더욱 밀착된다.
그 결과, 홀더(100)의 포켓(131) 내에 위치한 절삭 인서트(200)는 상부 지지 부재(120)와 하부 지지 부재(130)에 의하여 가압되며, 양 지지 부재(120 및 130) 사이에서 견고하게 고정된다. 특히, 홀더(100)의 상부 지지 부재(120)의 엣지부(121)의 하부면에 형성된 돌기부(121A)가 절삭 인서트(200)의 상부면(211)에 형성된 그루브(211A) 내에 수용되며, 따라서 절삭 인서트(200)에 측방향(도 3의 Y 방향)의 외력이 작용하는 경우에도 절삭 인서트(200)는 포켓(131)으로부터 이탈되지 않는다.
한편, 홀더(100)의 포켓(131)의 후단부에는 지지구(410)가 장착될 수 있다. 즉, 포켓(131)의 후단부 벽면에 지지구(410)가 대응된 상태에서 제 2 클램핑 스크류(400)가 지지구(410)의 관통 구멍을 통과하여 포켓(131)의 후단부 벽면에 형성된 관통홀(132)에 체결된다. 따라서 지지구(410)는 포켓(131)의 후방부에 견고하게 장착된다.
한편, 지지구(410)의 선단부(즉, 포켓(131)에 장착될 절삭 인서트(200)에 대응하는 부분)에는 V형 단면을 갖는 그루브(411)가 세로 방향으로 형성되어 있다. 지지구(410)가 포켓(131) 내에 고정된 상태에서 홀더(100)의 포켓(131) 내에 절삭 인서트(200)가 장착될 때, 절삭 인서트(200)의 후단부(230)의 상하 코너 에지의 연결 모서리가 지지구(410)의 그루브(411) 내에 위치한다. 따라서, 코너 절삭 에지의 기능을 수행하는 절삭 인서트(200)의 후단부(230)는 파손되지 않고 안정적으로 그리고 견고하게 지지된다.
절삭 인서트(200)의 선단부(220)에 외력이 작용하는 경우에도 이와 같은 지지구(400)에 의하여 절삭 인서트(200)의 후단부(230)는 유동(특히, 포켓(131) 길이 방향으로의 이동)하지 않아, 전후 방향의 견고한 지지력을 제공한다.
이와 같은 홀더(100)와 절삭 인서트(200)로 이루어진 툴 조립체(10)를 이용하여 회전하는 피절삭물(도 4의 W)을 절삭 가공하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
홀더(100)에 장착된 절삭 인서트(200)의 코너 절삭 에지(예를 들어, 221)가 회전하는 피절삭물(W)에 접촉되어 피절삭물을 절삭 가공한다.
절삭 가공 공정에서, 절삭력이 절삭 인서트(200)에 작용(도 4의 화살표 방향)하게 된다. 그러나, 홀더(100)의 상부 지지 부재(120)와 하부 지지 부재(130)에 의하여 포켓(131) 내에 견고하게 고정된 절삭 인서트(200)는 포켓(131) 내에서 유동(이동 및 회전)하지 않는다.
특히, 포켓(131)의 천정면(즉, 상부 지지 부재(120)의 엣지부(121)의 하부면)에 형성된 돌기부(121A)가 절삭 인서트(200)의 상부면(211)에 형성된 그루브(211A)에 수용되어 있기 때문에 절삭 인서트(200)에 과도한 측방향 외력이 작용하는 경우에도 절삭 인서트(200)는 포켓(131) 내에서 흔들리지 않는다.
절삭 가공 공정 동안에 절삭 인서트(200)의 어느 한 코너 절삭 에지(예를 들어, 221)가 마모된 경우, 모든 클램핑 스크류(300 및 400)가 제거되며, 절삭 인서트(200)는 홀더(100)의 포켓(131)으로부터 분리된다. 그 후, 마모되지 않은, 즉 사용되지 않은 코너 절삭 에지(222, 231 및 232) 중 어느 하나가 피절삭물에 대응되도록 절삭 인서트(200)가 포켓(131)에 다시 장착된다.
즉, 절삭 인서트(200)가 좌우 대칭 및 상하 대칭 구조를 갖고 있기 때문에 절삭 인서트(200)를 그 중심을 지나는 수평축 또는 수직축을 중심으로 180도 회전되더라도 절삭 인서트(200)는 도 4에 도시된 상태로 천정면 및 바닥면에 돌기부가 형성된 포켓(131) 내에 장착될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 툴 조립체(10)에서는 피절삭물의 절삭 가공을 위하여 절삭 인서트(200)에 형성된 4개의 코너 절삭 에지(221, 222 및 231, 232)를 모두 사용할 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 1은 일반적인 선삭 가공용 툴 조립체의 부분 분리 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 툴 조립체를 구성하는 절삭 인서트의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 툴 조립체를 구성하는 홀더의 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 절삭 인서트가 도 3에 도시된 홀더에 장착된 상태를 도시한 측면도.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 홀더(100) 및 홀더(100)에 장착된 절삭 인서트(200)를 포함하되,
    절삭 인서트(200)는 상부면(211) 및 하부면(212), 서로 마주보며 상부면(211) 및 하부면(212)을 연결하는 2개의 측면(213 및 214)을 갖는 4각 기둥 형상의 중앙 몸체부(210)와, 상기 중앙 몸체부(210)의 양 단부에 일체로 형성되어, 상면과 하면에 코너 절삭 에지가 각각 구비된 선단부(220) 및 후단부(230)를 포함하되, 상부면(212)과 하부면(212)에는 전 길이에 걸쳐 중심선을 따라 그루브가 형성되어 있으며, 상기 코너 절삭 에지도 중심선 상에 형성됨으로써 상하 및 좌우 대칭 구조를 가지며,
    홀더(100)는 본체(110)에 일체로 형성되되 갭(S)에 의하여 상하로 구분되는 상부 지지 부재(120) 및 하부 지지 부재(130)를 포함하며, 하부 지지 부재(130)의 일측 상단부에는 바닥면, 후방면 및 일측벽면으로 구성되는 포켓(131)이 형성되어 있으며, 포켓(131)과 대응하여 포켓의 천정면을 이루는 상부 부재(120)의 하부면에는 포켓(131) 내에 위치하는 절삭 인서트(200)의 상부면(211)에 형성된 그루브(211A) 내에 수용되는 돌기부(121A)가 형성되어 있으며, 상부 지지 부재(120) 및 하부 지지 부재(130)에는 나선 관통홀(122)이 각각 형성되어 클램핑 스크류(300)가 양 지지 부재(120 및 130)에 형성된 관통홀(122)에 체결되어 상부 및 하부 지지 부재(120 및 130)가 포켓(131) 내에 수용된 절삭 인서트(200)를 가압 고정하며,
    포켓(131)의 후방부에 스크류 고정되는 지지구(410)를 포함하며, 상기 지지구(410)의 선단부에는 포켓(131) 내에 장착된 절삭 인서트(200)의 후단부(230)의 상하 코너 에지의 연결 모서리가 수용되어 지지되는 세로 방향의 그루브(411)가 형성된 것을 특징으로 툴 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 포켓(131)은 그 바닥면에 형성되어 절삭 인서트(200)의 하부면(212)에 형성된 그루브 내에 수용되는 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 툴 조립체.
  4. 삭제
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