KR101070499B1 - 절삭 삽입체 및 절삭 삽입체를 구비하는 절삭 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절삭 삽입체 및 절삭 삽입체를 구비하는 절삭 공구에 관한 것으로, 공구 본체에 절삭 삽입체를 고정시키는 나사가 심한 진동이 수반되는 작업 환경에서도 풀어지지 않고 절삭 삽입체가 공구 본체에 견고하게 고정된 상태를 유지할 수 있는 구조를 갖는 절삭 삽입체 및 그러한 절삭 삽입체를 구비하는 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명은 적어도 하나의 장착면과 장착면에서 멀어지는 방향으로 연장하는 나사산이 형성된 구멍을 포함하는 공구 본체와, 장착면에 제거가능하게 고정되고, 관통하는 장착 구멍을 갖는 적어도 하나의 절삭 삽입체와, 장착 구멍을 통해 나사산이 형성된 구멍에 체결됨으로써 절삭 삽입체를 공구 본체에 제거가능하게 고정하는 나사를 포함하며, 나사산이 형성된 구멍은 장착면에 대해 경사지게 배치되고, 장착 구멍의 벽면은 나사의 머리부와 적어도 한 쌍의 제1 접촉부와 적어도 한 쌍의 제2 접촉부에서 접촉하고, 적어도 한 쌍의 제1 접촉부는 장착 구멍의 종축을 따라 적어도 한 쌍의 제2 접촉부와 다른 높이에서 형성되고, 한 쌍의 제1 접촉부의 접촉각은 한 쌍의 제2 접촉부의 접촉각과 크기가 다른, 절삭 공구를 제공한다.

Description

절삭 삽입체 및 절삭 삽입체를 구비하는 절삭 공구{CUTTING INSERT AND CUTTING TOOL THEREWITH}

본 발명은 절삭 삽입체 및 절삭 삽입체를 구비하는 절삭 공구에 관한 것이다.

절삭 공구의 절삭날을 제공하는 절삭 삽입체는 탄화텅스텐(tungsten carbide) 등 내마모성이 강한 재료로 만들어지며, 절삭 작업 중에 안정되게 절삭 기능을 수행할 수 있도록 나사 등을 통해 공구 본체에 견고하게 결합된다. 도1은 종래의 절삭 삽입체가 사용된 밀링 커터의 사시도로서, 나사가 절삭 삽입체의 바닥면과 접하는 커터 본체의 절삭 삽입체 장착면에 수직으로 체결되어 절삭 삽입체가 커터 본체에 고정된다. 이 경우 나사는 삽입체에 수직 방향의 체결력만을 작용하므로 절삭력에 따른 반력을 충분히 지지하지 못하고 밀링 커터의 사용중에 풀리게 되어 절삭 삽입체가 커터 본체에 견고하게 고정되지 못하는 문제점이 있다.

도2는 그러한 문제점을 해결하기 위해 나사의 체결 구조를 변경한 종래의 다른 밀링 커터의 사시도이다. 이 구조에서는 나사가 커터 본체의 절삭 삽입체 장착면에 대하여 소정 각도로 경사지게 체결된다. 이와 같이 나사가 경사지게 체결됨으로써, 나사의 체결력은 수직 방향 분력과 수평 방향 분력을 모두 갖게 되어 절삭력 에 따른 반력에도 불구하고 나사의 체결 상태가 유지되어 절삭 삽입체가 커터 본체에 비교적 안정적으로 고정될 수 있다. 그러나, 이러한 체결 구조에서도 심한 진동이 발생하는 절삭 환경에서는 나사가 이를 견디지 못하고 풀어지는 문제점이 있다.

기술적 과제

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공구 본체에 절삭 삽입체를 고정시키는 나사가 심한 진동이 수반되는 작업 환경에서도 풀어지지 않고 절삭 삽입체가 공구 본체에 견고하게 고정된 상태를 유지할 수 있는 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 또한 일단 체결된 나사 푸는 힘이 대폭 증강된 나사 접촉 구조를 갖는 절삭 삽입체 및 그러한 절삭 삽입체를 구비하는 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

기술적 해결방법

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 절삭 공구는 적어도 하나의 장착면과 장착면에서 멀어지는 방향으로 연장하는 나사산이 형성된 구멍을 포함하는 공구 본체와, 장착면에 제거가능하게 고정되며 관통하는 장착 구멍을 갖는 적어도 하나의 절삭 삽입체와, 장착 구멍을 통해 나사산이 형성된 구멍에 체결됨으로써 절삭 삽입체를 공구 본체에 제거가능하게 고정하는 나사를 포함한다. 공구 본체의 나사산이 형성된 구멍은 장착면에 대해 경사지게 배치된다. 절삭 삽입체의 장착 구멍의 벽면은 나사의 머리부와 적어도 한 쌍의 제1 접촉부와 적어도 한 쌍의 제2 접촉부에서 접촉하고, 적어도 한 쌍의 제1 접촉부는 장착 구멍의 종축을 따라 적어도 한 쌍의 제2 접촉부와 다른 높이에서 형성된다. 절삭 삽입체의 단면 상에서 한 쌍의 제1 접촉부의 두 개의 접선이 이루는 접촉각은 절삭 삽입체의 다른 단면 상에서 한 쌍의 제2 접촉부의 두 개의 접선이 이루는 접촉각과 크기가 다르다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 한 쌍의 제1 접촉부는 약 60도의 접촉각을 제공하며, 한 쌍의 제2 접촉부는 60도 미만의 접촉각, 바람직하게는 약 40도의 접촉각을 제공한다. 또한, 한 쌍의 제1 접촉부는 장착 구멍의 종축을 따라 한 쌍의 제2 접촉부 보다 낮은 높이에 위치될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 나사 머리부와 장착 구멍은 하나 이상의 제3 접촉부들에서 더 접촉하고, 적어도 한 쌍의 제1 접촉부, 적어도 한 쌍의 제2 접촉부, 및 제3 접촉부는 나사 머리 둘레 전체에 걸쳐 연속되는 접촉선을 형성한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 장착 구멍의 형상은 상하 대칭이다. 또한, 절삭 삽입체는 직육면체 형상을 가지고, 장착 구멍의 상단부와 하단부는 원형이고, 중앙부는 네 귀퉁이가 둥근 직사각형이다.

도1은 종래의 절삭 삽입체가 사용된 밀링 커터의 사시도.

도2는 나사의 체결 구조를 변경한 종래의 다른 밀링 커터의 사시도.

도3은 본 발명에 따른 밀링 커터 삽입체의 평면도.

도4는 도3의 A-A선에 따른 단면도.

도5는 도3의 B-B선에 따른 단면도.

도6은 본 발명의 실시예에 따라 나사 체결되었다가 체결이 해제된 절삭 삽입 체의 사시도.

도7은 본 발명의 실시예에 따라 나사 체결되었다가 체결이 해제된 다른 절삭 삽입체의 사시도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 절삭 삽입체

12 : 코너부

14 : 장착 구멍

16 : 장착 구멍 벽면

18 : 측면부

22, 24 : 접촉선

30 : 나사

32 : 나사 머리부

34 : 나사의 나사산

40 : 공구 본체

42 : 나사산이 형성된 구멍

44 : 구멍의 나사산

46 : 장착면

발명의 실시를 위한 최선의 형태

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 밀링 커터 절삭 삽입체의 평면도이다. 절삭 삽입체(10)는 대략 직육면체의 형상으로, 상하면의 각 코너부(12)마다 구비된 절삭날을 이용하여 피삭재를 절삭 가공할 수 있도록 상하 대칭으로 이루어진다. 절삭 삽입체의 중앙에는 상하면을 관통하는 장착 구멍(14)이 형성된다. 한편, 커터 본체(40)에는 절삭 삽입체(10)를 수용하는 장착면부가 형성되어 있으며, 절삭 삽입체(10)의 바닥면과 접하는 장착면(46)에는 절삭 삽입체(10)의 장착 구멍(14)을 관통한 나사(30)가 체결되는 나사산이 형성된 구멍(42)이 형성된다. 나사산이 형성된 구멍(42)은 장착면(46)에 대해 경사지게 배치되어 있고 그 벽면에 나사(30)의 나사산(34)과 결합되는 나사산(44)이 형성되어 있다. 따라서, 나사(30)가 절삭 삽입체(10)의 장착 구멍(14)을 통하여 커터 본체(40)의 나사산이 형성된 구멍(42)에 체결됨으로써 절삭 삽입체(10)는 커터 본체(40)에 견고하게 고정된다.

도4는 도3의 A-A선에 따른 단면도이고, 도5는 도3의 B-B선에 따른 단면도이다. 나사(30)가 커터 본체(40)의 나사산이 형성된 구멍(42)에 체결되어 절삭 삽입체(10)를 고정시킬 때 나사의 머리부(32)는 절삭 삽입체(10)의 장착 구멍(14)의 벽면(16)에 대해 절삭 삽입체(10)의 측면부(18)에 대향하는 부분과 코너부(12)에 대향하는 부분이 각각 다른 높이에서 다른 접촉각으로 접촉된다. 여기서 접촉각이란, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 절삭 삽입체(10)의 단면상에서 나사의 머리부(32)가 장착 구멍(14)의 벽면(16)과 맞닿는 두 개의 접선이 이루는 각도이다. 도4는 절삭 삽입체 측면부(18)에 대향하는 부분에서의 나사 머리부(32)와 장착 구멍 벽면(16)의 접촉을 보여주며, 접촉각 A는 약 55도 내지는 약 65도, 바람직하게는 약 60도이다. 도5는 절삭 삽입체 코너부(12)에 대향하는 부분에서의 나사 머리부(32)와 장착 구멍 벽면(16)의 접촉을 보여주며, 이 접촉부는 도4의 접촉부보다 높은 위치 에 형성되고, 접촉각 B는 약 20도 내지 약 50도로, 바람직하게는 약 40도이다.

아래 표1은 나사가 체결될 때 각각 30도의 접촉각 및 60도의 접촉각을 제공하는 절삭 삽입체에 대하여 동일한 나사 죄는 힘(clamping force)을 가하여 나사를 체결한 후 나사 푸는 힘(unclamping force)을 측정한 결과이다. 나사 죄는 힘 및 나사 푸는 힘의 크기는 공지의 방법을 사용하여 측정되었다. 동일한 나사 죄는 힘을 가하였을 때, 30도의 접촉각을 갖는 경우가 60도의 접촉각을 갖는 경우보다 약 27∼47％ 정도 큰 나사 푸는 힘이 필요함을 표1에서 알 수 있다.

표 1

이와 같이, 접촉각을 작게 하면 진동에 의한 나사 풀림은 없게 되지만, 나사를 풀 때 절삭 삽입체의 장착 구멍에 나사가 끼이는 문제점이 생긴다. 본 발명의 상기 실시예에서는 나사가 체결되어 나사 머리부(32)와 장착 구멍 벽면(16)이 접촉할 때 절삭 삽입체 측면부(18)에 대향하는 부분에서 약 60도의 접촉각과 절삭 삽입체 코너부(12)에 대향하는 부분에서 약 40도의 접촉각이 동시에 형성된다. 이러한 구조에서는 가공 중 발생하는 진동에 의한 나사의 풀림이 방지되는 동시에 나사를 풀 때 나사가 절삭 삽입체의 장착 구멍에 끼이는 문제점도 발생되지 않았다.

도6은 도4 및 도5와 같이 나사 체결되었다가 체결이 해제된 절삭 삽입체의 사시도로서, 나사 머리부(32)가 절삭 삽입체(10)의 측면부(18)에 대향하는 장착 구멍 벽면(16)에 접촉하여 생긴 접촉선들(24)과 코너부(12)에 대향하는 장착 구멍 벽면(16)에 접촉하여 생긴 접촉선들(22)이 서로 다른 높이에서 형성된 것을 보여준다. 절삭 삽입체(10)의 측면부(18)에 대향하는 장착 구멍 벽면(16)에서 접촉선들(24)은 코너부(12)에 대향하는 장착 구멍 벽면(16)에 생긴 접촉선들(22)보다 장착 구멍(14)의 종축(X)을 따라 낮은 높이에 형성된다. 여기서, 나사(30)가 체결되어 나사 머리부(32)와 장착 구멍 벽면(16)이 접촉할 때 절삭 삽입체 측면부(18)에 대향하는 부분에서 접촉각은 약 60도이고, 절삭 삽입체 코너부(12)에 대향하는 부분에서 접촉각은 약 40도이다.

도6에 도시된 바와 같이, 나사 머리부가 장착 구멍의 벽면에 접촉하는 접촉선들은 서로 분리되어 있을 수 있다.

이와 달리, 도7에 도시된 바와 같이, 나사 머리부가 장착 구멍의 벽면에 접촉하는 접촉선들은 연결되어 있을 수도 있다. 즉, 나사 머리부(32)와 장착 구멍(14)은 하나 이상의 접촉부들에서 더 접촉하고, 이 접촉부들은 절삭 삽입체 코너부(12)에 대향하는 부분에서의 나사 머리부(32)와 장착 구멍 벽면(16)의 접촉부 및 절삭 삽입체 측면부(18)에 대향하는 부분에서의 나사 머리부(32)와 장착 구멍 벽면(16)의 접촉부들과 함께 나사 머리 둘레 전체에 걸쳐 연속되는 접촉선을 형성한다. 이는 장착 구멍 벽면(16)의 기하학적 형상을 적절히 설계함으로써 구현할 수 있다. 또는, 나사 머리부(32)의 적절한 기하학적 형상을 선택하여 구현할 수도 있다. 이와 같이 접촉선이 연결될 경우 접촉선이 분리된 경우보다 긴 접촉선을 가지므로, 나사가 고하중으로 체결될 때 상대적으로 경도가 낮은 나사 머리부의 손상이 줄어 든다.

장착 구멍(14)은 상하 대칭으로, 도3에 도시된 바와 같이 입구부는 원형이고, 중앙부에서 모서리가 둥근 사각형 형상을 갖는다. 따라서, 절삭 삽입체의 측면부(18)로부터 장착 구멍 벽면(16)까지의 거리가 중앙부에서 증가되어서 절삭 삽입체의 단면적이 증가하고 따라서 절삭 삽입체의 강성이 향상된다.

본 발명을 실시예를 통해 상기에 기술하였지만, 본 발명은 이 밖에도 다양한 형태로 실시될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 절삭 삽입체는 밀링 커터 뿐만 아니라 다른 절삭 공구에도 사용될 수 있으며, 또한 절삭 삽입체는 직육면체형 뿐만 아니라 삼각기둥형 등 다른 형상을 가질 수도 있다. 이러한 변형은 이 기술분야의 전문가들에게는 자명한 것이어서 본 발명의 범위에 당연히 포함되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 일단 체결된 나사를 푸는 힘이 대폭 증강된 나사 접촉 구조를 갖는 절삭 삽입체 및 그러한 절삭 삽입체를 구비하는 절삭 공구가 제공된다. 이러한 구조에서는 가공 중 발생하는 진동에 의한 나사의 풀림이 방지되는 동시에 나사를 풀 때 나사가 절삭 삽입체의 장착 구멍에 끼이는 문제점도 발생되지 않는다.

Claims (11)

1. 적어도 하나의 장착면과 상기 장착면에서 멀어지는 방향으로 연장하는 나사산이 형성된 구멍을 포함하는 공구 본체와,

   상기 장착면에 제거가능하게 고정되고, 관통하는 장착 구멍을 갖는 적어도 하나의 절삭 삽입체와,

   상기 장착 구멍을 통해 상기 나사산이 형성된 구멍에 체결됨으로써 상기 절삭 삽입체를 상기 공구 본체에 제거가능하게 고정하는 나사를 포함하며,

   상기 나사산이 형성된 구멍은 상기 장착면에 대해 경사지게 배치되고, 상기 나사의 머리부가 상기 장착 구멍의 벽면과 맞닿는 접촉부는 한 쌍의 제1 접촉부와 한 쌍의 제2 접촉부를 포함하고, 상기 한 쌍의 제1 접촉부는 상기 장착 구멍의 종축을 따라 상기 한 쌍의 제2 접촉부와 다른 높이에서 형성되고, 상기 절삭 삽입체의 단면 상에서 상기 한 쌍의 제1 접촉부의 두 개의 접선이 이루는 접촉각은 상기 절삭 삽입체의 다른 단면 상에서 상기 한 쌍의 제2 접촉부의 두 개의 접선이 이루는 접촉각과 크기가 다른, 절삭 공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 접촉부는 60도의 접촉각을 제공하고, 상기 한 쌍의 제2 접촉부는 40도의 접촉각을 제공하는 절삭 공구.
3. 제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 접촉부는 상기 장착 구멍의 종축을 따라 상기 한 쌍의 제2 접촉부보다 낮은 높이에 배치되는 절삭 공구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나사의 머리부가 상기 장착 구멍의 벽면과 맞닿는 접촉부는 한 쌍 이상의 제1 접촉부, 한 쌍 이상의 제2 접촉부, 제3 접촉부를 포함하고, 상기 한 쌍 이상의 제1 접촉부, 상기 한 쌍 이상의 제2 접촉부 및 상기 제3 접촉부는 나사 머리 둘레 전체에 걸쳐 연속되는 접촉선을 형성하는, 절삭 공구.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장착 구멍의 형상은 상하 대칭인 절삭 공구.
6. 제5항에 있어서, 상기 절삭 삽입체는 직육면체 형상이고, 상기 장착 구멍의 상단부와 하단부는 원형이고, 중앙부는 네 귀퉁이가 둥근 직사각형인 절삭 공구.
7. 나사가 관통하는 장착 구멍을 구비하고, 그 나사에 의해 공구 본체에 장착되어 공구의 절삭날을 제공하는 절삭 삽입체에 있어서, 상기 나사의 머리부가 상기 장착 구멍의 벽면과 맞닿는 접촉부는 한 쌍의 제1 접촉부와 한 쌍의 제2 접촉부를 포함하고, 상기 한 쌍의 제1 접촉부는 상기 장착 구멍의 종축을 따라 상기 한 쌍의 제2 접촉부와 다른 높이에서 형성되고, 상기 절삭 삽입체의 단면 상에서 상기 한 쌍의 제1 접촉부의 두 개의 접선이 이루는 접촉각은 상기 절삭 삽입체의 다른 단면 상에서 상기 한 쌍의 제2 접촉부의 두 개의 접선이 이루는 접촉각과 크기가 다른, 절삭 삽입체.
8. 제7항에 있어서, 상기 장착 구멍의 벽면은 나사에 대해 상기 한 쌍의 제1 접촉부는 60도의 접촉각을 제공하고 상기 한 쌍의 제2 접촉부는 40도의 접촉각을 제공하는 기하학적 형상을 갖는 절삭 삽입체.
9. 제8항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1 접촉부는 상기 장착 구멍의 종축을 따라 상기 한 쌍의 제2 접촉부보다 낮은 높이에 배치되는 절삭 삽입체.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나사의 머리부가 상기 장착 구멍의 벽면과 맞닿는 접촉부는 한 쌍 이상의 제1 접촉부, 한 쌍 이상의 제2 접촉부, 제3 접촉부를 포함하고, 상기 한 쌍 이상의 제1 접촉부, 상기 한 쌍 이상의 제2 접촉부 및 상기 제3 접촉부는 폐곡선을 형성하는 절삭 삽입체.
11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 삽입체는 직육면체 형상이고, 상기 장착 구멍은 상하 대칭으로 상단부와 하단부는 원형이고 중앙부는 네 귀퉁이가 둥근 직사각형인 절삭 삽입체.

Images