KR101037880B1 - 서로 다른 종류의 칩제거 기계가공용 공구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칩제거 기계가공용 공구에 관한 것으로, 상기 공구는 공구 헤드 (1) 를 포함하고, 상기 공구헤드는 교환가능한 절삭 인서트 (5, 7A~7C) 를 수용하는 절삭 시트 및 기계공구에 수용되는 고정부 (9) 를 구비한다. 상기 공구 헤드 (1) 는 적어도 하나의 칩 포켓 (10) 을 가지며 이 칩 포켓 내에는 2 개의 교환가능한 절삭 인서트 (5, 7A~7C) 가 배치된다. 상기 절삭 인서트 (5, 7A~7C) 는 서로 다른 종류의 기계가공을 담당하고, 서로 마주하는 작용 표면을 갖는다. 모든 절삭 인서트 (5, 7A~7C, 105, 107A~107D) 가 공구 헤드 (1, 101) 의 외주부를 따라서 배치되고, 칩 포켓 (10; 110) 내에 있는 제 1 절삭 인서트 (5, 105) 의 반경방향으로의 최외각 지점은 칩 포켓 (10; 110) 내에 있는 제 2 절삭 인서트 (7A; 107A) 의 반경방향으로의 최외각 지점보다 공구의 반경방향으로 바깥에 배치 (R1>R2) 되는 것이 본 발명에 따른 공구의 특징이다.

Description

서로 다른 종류의 칩제거 기계가공용 공구 {TOOL FOR DIFFERENT TYPES OF CHIP REMOVING MACHINING}
본 발명은 칩제거 기계가공용 공구에 관한 것으로, 상기 공구는 공구 헤드를 포함하는데 상기 공구 헤드는 기계공구 내에 수용되는 고정부와 함께 교환가능한 절삭 인서트를 수용하는 절삭 시트를 구비한다. 상기 공구는 적어도 하나의 칩 포켓(chip pocket)을 가지며 이 칩 포켓 내에는 2 개의 교환가능한 절삭 인서트가 배치된다. 상기 절삭 인서트는 서로 다른 종류의 기계가공을 담당하고 서로 마주하는 작용 표면을 갖는다. 본 발명에 따른 공구는 금속을 대상으로 하는 작업용으로 바람직하다.
DE 37 33 298 C2 은 칩제거 기계가공용 조합(combination) 공구에 대하여 개시하는데 일 실시형태에 따르면 동일 칩 포켓 내에 두 개의 인덱서블(indexable) 인서트를 가지며, 상기 절삭 인서트는 공구의 외주방향으로 서로 떨어져 배치된다. 절삭 인서트 중의 하나는 센터(center) 절삭 인서트이고, 또 다른 절삭 인서트는 외주(periphery) 인서트이다. 상기 조합 공구에 의하여, 예컨대, 선삭(turning), 밀링, 드릴링 등과 같은 상이한 종류의 칩제거 기계가공이 가능하다.
EP 1 186 367 A1 은 선삭 및 밀링이 가능한 공구를 개시하고 있다. 공구 에 배치된 절삭 인서트가 어떤 종류의 기계가공을 해야만 하는가의 명확한 구분이 없고, 예컨대, 밀링 및 선삭을 하는데 동일한 절삭 인서트를 사용한다. 또한, 하나의 칩 포켓에 배치된 두 개의 절삭 인서트가 선삭에 사용된다.
하기 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은 본 발명에 의한 공구의 제 1 실시형태의 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 공구의 정면도이다.
도 3 은 도 1 의 공구가 작업물과 접촉하고 있을 때의 측면도이다.
도 4 는 본 발명에 의한 공구의 다른 실시형태의 사시도이다.
도 5 는 도 4 의 공구의 정면도이다.
본 발명의 주된 목적은, 칩제거 기계가공에 있어서 동일 공구가 예컨대, 밀링 및 선삭 등의 여러가지 서로 다른 작업을 수행할 수 있는, 서두에 기술한 종류의 칩제거 기계가공용 공구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 서로 다른 종류의 칩제거 기계가공시에 상호 간섭을 하지 않도록 교환가능한 절삭 인서트를 배치하는 것이다.
첨부된 독립청구항 제 1 항에 규정된 바와 같은 특징을 가진 공구에 의하여 적어도 본 발명의 주된 목적을 달성할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태는 종속항에 규정된다.
도 1~3 은 공구 헤드 (1) 를 포함하는 본 발명에 따른 공구를 도시하는데, 상기 공구 헤드 (1) 는, 고정부 (9) 는 물론이고, 교환가능한 절삭 인서트 (5,7A~7C) 가 수용되는 복수의 절삭 시트를 구비하며, 상기 고정부는 상기 공구 헤드 (1) 와 일체로 되어 있으며 기계 공구 내에 수용되도록 되어 있다. 고정부 (9) 는 그 자유단에서, 예를 들어, CAPTO®라는 상표명의 커플링을 구비할 수 있다. 상기 커플링은, 즉, 기계 공구 내에서 공구의 배향을 알 수 있도록만 장착될 수 있게끔 적절히 구성되어야만 한다.
절삭 인서트 (5,7A~7C) 는 적절한 방법으로 그 대응하는 각 절삭 시트에 고정된다. 도시된 실시형태에 있어서, 절삭 인서트 (5) 는 센터 나사에 의해서 고정되고, 절삭 인서트 (7A~7C) 는 센터 나사 및 레버(lever) 시스템에 의해서 고정된다. 본 발명에 따른 공구는 금속을 대상으로 하는 작업에 있어서 바람직하다.
도 1 및 도 2 에서 보는 바와 같이, 공구 헤드는 3개의 선삭 인서트 (7A~7C) 와 함께 4개의 밀링 인서트 (5) 를 구비한다. 선삭 인서트에 7A, 7B, 7C 와 같은 개별 참조 부호를 부여한 이유는 인서트가 서로 다른 종류이기 때문인데, 인서트 (7A) 는 나사 가공용이고 인서트 (7B) 는 다듬질(finishing)용이고, 인서트 (7C) 는 거친가공용이다. 하나의 밀링 인서트 (5) 를 제외하고, 나머지 인서트 (5,7A~7C) 는 쌍을 이루고 있는데, 나머지 인서트 (5, 7A~7C) 는 동일 칩 포켓 (10) 내에서 쌍으로 배치되고, 상기 쌍을 이루어 배치된 인서트 (5, 7A~7C) 는 공동의 칩 포켓 (10) 내에서 서로 마주하는 작용 표면(active surface)을 갖는다. 여기서 "작용 표면" 은 칩-형성 부재를 갖는 각 인서트의 표면으로 이해하여야 하는데, 예를 들어, 만일 어떤 인서트가 인덱서블형 이라면 그 인서트는 이러한 작용 표면을 두 개 가질 수 있다.
도 1~3 에 따른 공구가 밀링용으로 사용되는 경우에, 선삭 인서트 (7A~7C) 가 밀링 인서트 (5) 와 간섭하지 않도록 하기 위해서, 밀링 인서트 (5) 는 선삭 인서트 (7A~7C) 보다 긴 축선 방향 길이를 갖는데, 공구의 축선 방향은 공구의 중심선 (CL) 으로 규정한다. 공동의 칩 포켓 내에 배치된 두 인서트 (5,7A) 에 대한 축선 방향 길이의 차(δ)가 도 3 에 나타나 있다. 한정의 목적이 아니라 예시의 목적으로서, 통상 δ 는 0.2 ㎜ < δ < 1 ㎜ 이다. 마찬가지로 한정의 목적이 아니라 예시의 목적으로서, 반경방향으로 최외각에 있는 선삭 인서트 (7A~7C) 상의 지점은 반경방향으로 최외각에 있는 밀링 인서트 (5) 상의 지점보다 공구의 중심선 (CL) 에 더 가깝도록 배치된다. 도 2 에서는 선삭 인서트 (7C) 에 대해서 상기 지점과 공구의 중심선 (CL) 사이의 거리는 참조 부호 R2 로 나타내고, 밀링 인서트 (5) 에 대해 상기 지점과 공구의 중심선 (CL) 사이의 거리는 참조 부호 R1 로 나타낸다. 이때, R1 > R2 의 관계가 만족되어야 한다. 한정의 목적이 아니라 예시의 목적으로서 통상 거리차(R1-R2)는 0.2 ㎜ < R1-R2 < 2 ㎜ 이다.
도 2 에서 보면, 선삭 인서트 (7A~7C) 의 절삭날 (11) 은 제 1 기준선 (L1) 에 대하여 각각 일정거리 이격되며, 상기 제 1 기준선은 공구의 회전중심을 통과하고 공구의 회전축 (CL) 은 상기 공구의 회전중심 상에 있다. 상기 회전축 (CL) 은 도 2 의 종이의 평면에 대하여 수직으로 신장한다. 인서트 (7A) 의 절삭날 (11A) 은 제 1 기준선 (L1) 으로부터 거리 (a) 만큼 이격되고, 인서트 (7B) 의 절삭날 (11B) 은 제 1 기준선 (L1) 으로부터 거리 (b) 만큼 이격된다. 상기 거리 (a) 및 (b) 는 도 2 의 종이의 평면에서 측정된다.
도 3 은 본 발명에 따른 공구가 어떻게 작업물 (A) 을 기계가공 하는가를, 보다 구체적으로는 선삭 인서트 (7B) 가 어떻게 작업물 (A) 을 기계가공 하는가를 도시한다. 이와 관련하여, 도 3 에서 보는 바와 같이 상기 공구를 가압할 때, 즉, 인서트 (7A 및 7B) 가 작업물 (A) 을 기계 가공하는 경우에 제 1 기준선 (L1) 은 작업물 (A) 의 중심축/회전축 (CL1) 과 평행해야만 한다. 이것은 인서트 (7A) 의 절삭날 (11A) 과 인서트 (7B) 의 절삭날 (11B) 이 예컨대, 칩 브레이킹 및 간극에 관련하여서, 각각 작업물 (A) 에 대해 올바른 배향을 갖게 하는데 필요하다. 도 3 이 도시하는 경우에 있어서, 제 1 기준선 (L1) 은 작업물의 회전축 (CL1) 에 대하여 측면으로 거리 (b) 만큼 이격되고, 제 1 기준선 (L1) 의 이격은 통상 도 2 및 도 3 에 나타내는 공구의 전면을 규정하는 평면에서 있게 된다.
그러므로 상기한 바와 같이, 그리고 도 2 및 도 3 이 도시하는 바와 같이, 절삭날 (11A) 은 제 1 기준선 (L1) 으로부터 거리 (a) 만큼 이격되고, 절삭날 (11B) 은 제 1 기준선 (L1) 으로부터 거리 (b) 만큼 이격된다. 이렇게 함으로써, 상기 절삭날 (11A, 11B) 은 제 1 기준선 (L1) 의 양측에 배치된다. 이러한 구성은 선삭 인서트 (7B) 가 작업물 (A) 을 기계 가공하는 경우에, 선삭 인서트 (7A) 가 작업물 (A) 과 간섭하지 않도록 하기 위해서이다. 이는 절삭날 (11A) 과 절삭날 (11B) 이 거리 (a+b) 만큼 서로 이격되어 배치됨을 의미한다(도 3 참조). 이렇게 함으로써, 선삭 인서트 (7B) 가 작업물 (A) 에 대해 칩제거 기계가공을 수행할 때, 선삭 인서트 (7A) 가 작업물 (A) 과 간섭하지 않음이 확실하게 된다. 도 3 에서는 작업물 (A) 에 대한 인서트 (7A) 의 "간극/안전 여유도" 가 (c) 로 나타나 있다.
옵셋 (a) 을 간극 (C) 의 함수로 유도하는 과정을 아래에 설명한다. 이 경우에 있어 a=b 라고 가정했다.
Figure 112005040677531-pct00001
a = 옵셋 (mm), 전체 옵셋 = 2a
r = 작업물 반경 (mm)
c = 간극 (mm)
피타고라스의 정리에 의하여 r2+(2a)2=(r+c)2 ⇒ r2+4a2=r2+c2+2rc
등식의 양변에서 r2을 소거하고 4로 나눈다. 그리고 얻어진 식의 제곱근을 구하면 다음의 관계식을 얻는다.
Figure 112005040677531-pct00002
c=0.2 이면
Figure 112005040677531-pct00003
따라서, 상기와 같은 유도로 옵셋 (a) 을 작업물 반경의 함수로 나타내는 관계식을 얻었으며, 여기에 있어서 여러 가지 간극/안전 여유도 (c) 를 선택할 수가 있다.
도 4 및 도 5 는 본 발명에 따른 다른 공구를 도시하는데, 상기 공구는 8개의 인서트, 보다 정확하게는 4개의 밀링 인서트 (105) 와 4개의 선삭 인서트 (107A~107D) 를 구비한다. 상기 선삭 인서트 (107A~107D) 는 수행될 기계가공 에 따라 다른 종류로 될 수 있다.
밀링 인서트 (105) 의 수는 선삭 인서트 (107A~107D) 의 수와 동일하기 때문에, 도 4 및 도 5 에 따른 상기 실시형태에 있어서, 모든 인서트는 쌍으로 되어 있고, 예컨대, 밀링 인서트 (105) 와 선삭 인서트 (107A~107D) 가 동일한 인서트 포켓 (110) 에 할당되어 있다.
그러므로 도 1~3 에 따른 실시형태에서와 같이, 직경방향으로 서로 마주 보고 있는 선삭 인서트들은 비작용 위치에 있을때 작업물과 부적절하게 간섭하지 않도록 서로 이격되어 있다. 도 5 가 잘 나타내는 바와 같이, 여기서 보여지는 공구에서 선삭 인서트 (107A 및 107B) 는 제 1 기준선 (L1) 으로부터 일정거리 만큼 이격 되어있다. 보다 구체적으로는, 인서트 (107A) 는 제 1 기준선 (L1) 으로부터 거리 (a) 만큼 이격되고, 인서트 (107B) 는 제 1 기준선 (L1) 으로부터 거리 (b) 만큼 이격되어 있다. 인서트 (107A) 와 인서트 (107B) 는 제 1 기준선 (L1) 의 양측에 배치된다. 마찬가지로, 직경방향으로 서로 마주하는 인서트 (107C) 와 인서트 (107D) 도 제 2 기준선 (L2) 으로부터 일정거리 이격되어 있는데, 인서트 (107C) 는 제 2 기준선 (L2) 으로부터 거리 (c) 만큼 이격되고, 인서트 (107D) 는 제 2 기준선 (L2) 으로부터 거리 (d) 만큼 이격되어 있다. 인서트 (107C) 와 인서트 (107D) 는 제 2 기준선 (L2) 의 양측에 배치된다. 공구를 인덱싱할때, 즉 예컨대 인서트 (107C) 를 작업물에 가압할 때, 상기 제 2 기준선 (L2) 의 배향에 있어서는, 도 3 에서 제 1 기준선 (L1) 과 관련하여 전술한 바가 마찬가지로 적용된다.
또한, 공구의 중심선에 대한 직경방향으로의 인서트 (105, 107A~107D) 의 배향에 있어서도, 상기 실시형태와 마찬가지로, 즉, R1 > R2 가 된다.
첨부된 청구항에서는 어떤 인서트는 밀링을 위한 것으로, 어떤 인서트는 선삭을 위한 것으로 규정하는데 이것은 당해 인서트가 각각 기본적으로 밀링과 선삭용으로 형성된 것으로 이해하여야만 한다. 그러나 예를 들어 주로 밀링을 위한 인서트가 또한 어떠한 조건하에서는 선삭에도 사용될 수 있는 것이다.
통상, 본 발명에 따른 공구는 사용자에게 하나의 동일한 공구를 가지고 상이한 종류의 칩 제거 기계가공을 수행할 수 있게 한다.
본 발명의 실시 가능한 변형예
상기 실시형태에 있어서, 직경방향으로 배치되는 선삭 인서트 (7A, 7B; 107A, 107B; 107C, 107D) 는 공통 기준선 (L1; L2) 으로부터 일정거리 이격되어 상기 기준선의 양측에 배치된다. 이러한 실시 형태는 만족스러운 안정성을 주어서 비작용 인서트는 작업물 (A) 과 간섭을 일으키지 않는다. 그러나 원리적으로는 인서트들 중의 하나가 공통 기준선 (L1; L1,L2) 으로부터 일정거리 이격되어 배치되는 것으로 충분하다. 이와 관련하여 흥미로운 바는 직경방향으로 서로 마주보는 인서트 상호 간의 거리, 즉, a+b; a+b 또는 c+d 이다. 물론, 만일 작업물 (A) 과 비작용 인서트가 간섭하지 않도록 b 가 충분히 크다면 a 는 0 이 될 수도 있다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1;101 공구 헤드
5;105 교환가능한 절삭 인서트
7A~7C;
107A~107D 교환가능한 절삭 인서트
9;109 고정부
10;110 칩 포켓
11A,11B;
111A-111C 절삭날
CL 중심선
CL1 회전축
L1 제 1 기준선
L2 제 2 기준선
R1 제 1 반경방향 거리
R2 제 2 반경방향 거리

Claims (6)

  1. 공구 헤드 (1; 101) 를 포함하고, 상기 공구 헤드는, 교환가능한 절삭 인서트 (5, 7A~7C; 105, 107A~107D) 를 수용하는 절삭 시트 및 기계공구에 수용되는 고정부 (9; 109) 를 구비하고, 공구 헤드 (1; 101) 는 적어도 하나의 칩 포켓 (10; 110 chip pocket) 을 가지며, 상기 칩 포켓 내에는 두 개의 상기 교환가능한 절삭 인서트 (5, 7A~7C; 105, 107A~107D) 가 배치되고, 상기 절삭 인서트 (5, 7A~7C; 105, 107A~107D) 는 서로 다른 종류의 기계가공을 담당하고 또한 서로 마주하는 작용 표면을 갖는 칩제거 기계가공용 공구에 있어서,
    칩 포켓 (10; 110) 내에 있는 제 1 절삭 인서트 (5, 105) 의 반경방향으로의 최외각 지점은 칩 포켓 (10; 110) 내에 있는 제 2 절삭 인서트 (7A; 107A) 의 반경방향으로의 최외각 지점보다 공구의 반경방향으로 바깥에 배치 (R1>R2) 되는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 공구.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 절삭 인서트 (5;105) 는 공구의 축선 방향으로 제 2 절삭 인서트 (7A;107A) 를 넘어 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계가공용 공구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 절삭 인서트 (5,7A~7C,105,107A~107D) 의 작용 절삭날은 공구 헤드 (1;101) 의 외주부에 관하여 배열되는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계 가공용 공구.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 절삭 인서트 (5;105) 는 밀링용이고, 제 2 절삭 인서트 (7A;107A) 는 선삭용인 것을 특징으로 하는 칩제거 기계 가공용 공구.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 공구는 공구 헤드 (1;101) 상에 직경방향으로 배열되는 적어도 두 개의 칩 포켓 (10;110) 을 가지는 것을 특징으로 하는 칩제거 기계 가공용 공구.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 절삭 인서트 (5; 105) 들은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 칩제거 기계 가공용 공구.
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