KR101089525B1

KR101089525B1 - 절삭 인서트와 홀더 사이에서 돌출부와 홈이 상호 작용하는밀링 공구

Info

Publication number: KR101089525B1
Application number: KR1020057017218A
Authority: KR
Inventors: 베르트랑 리비에르; 크리스테르 옌손; 마티 카로넨
Original assignee: 쎄코 툴스 에이비
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2011-12-05
Also published as: CN100340366C; US8066454B2; CN1761546A; WO2004082877A1; EP1635977B1; EP1635977B2; SE526109C2; EP1635977A1; CZ301959B6; SE0300739D0; KR20050109573A; CZ2005581A3; ATE542624T1; SE0300739L; US20060056926A1; CN1761547A; CN1761547B

Abstract

본 발명은 작업물의 윤곽을 기계가공하는 엔드 밀 용 인덱서블 절삭 인서트 (30') 와 밀링 공구에 관한 것이다. 절삭 인서트 (30') 는 절삭 인서트의 구멍 (31) 을 관통하는 선에 대하여 비대칭이다. 절삭 인서트는 두 절삭 날부를 포함한다. 각 절삭 날부는 여유면 (34A) 과 칩 표면 (35) 사이의 각 교차선을 따르는 실질적으로 곧은 절삭 날 (32, 33) 과 곡선 절삭 날 (38, 39) 을 포함한다. 곡선 절삭 날은 상이한 길이를 갖는다. 절삭 인서트는 절삭 인서트의 바닥면 (40) 에 홈 (41, 42) 을 가진다. 홈 (41, 42) 은 절삭 인서트 구멍 (31) 의 양측에 상이한 거리로 배치되어 있다.

Description

절삭 인서트와 홀더 사이에서 돌출부와 홈이 상호 작용하는 밀링 공구{A MILLING TOOL WITH CO-OPERATING PROJECTIONS AND RECESSESS BETWEEN THE CUTTING INSERT AND THE HOLDER}

본 발명은 작업물의 윤곽을 기계 가공하기 위한 엔드 밀용 인덱서블 절삭 인서트와 독립항의 전제부에 따른 밀링 공구에 대한 것이며, 이는 유럽 특허 문헌 A1-842 723 과 관련이 있다.

엔드 밀은 높은 기계 정밀도에 대한 높은 요구 조건하에서 강하게 수시로 변하는 절삭력이 사용되는 복잡하며 까다로운 조건에서 사용된다. 인덱서블 절삭 인서트가 엔드 밀에 사용된다면, 공구 몸체에 대하여 정밀하게 상기 인덱서블 절삭 인서트를 위치시켜 공구 몸체에 절삭 인서트를 단단히 클램핑시키는 것이 중요하다.

예컨대, 미국 특허 문헌 A-6,149,355 및 미국 특허 문헌 A-5,951,213 에서 볼 수 있는 일반적인 엔드 밀용 인덱서블 절삭 인서트는 두 개의 절삭날을 가지며, 각 절삭날은 곡선 날과 이 곡선 날의 일단부에 연결된 실질적으로 곧은 날을 포함한다. 평면도에서 볼 때 절삭 인서트는 전체적으로 타원형의 형상을 가진다. 그래서, 절삭 인서트가 정 (positive) 의 절삭 인서트 즉, 절삭 인서트가 경사진 측면을 가지면, 공구 몸체에 절삭 인서트를 정확하게 위치시켜 단단히 클램핑시키기 어렵게 된다. 관련된 다른 문헌은 유럽 특허 문헌 0842723 A1, 유럽 특허 문헌 1252955 A1 및 미국 특허 문헌 6,149,355 이다.

본 발명의 일 목적은 절삭 인서트를 정확하게 위치시킬 수 있는 밀링 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 절삭 인서트를 단단히 클램핑시킬 수 있는 밀링 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공구 몸체에 단단히 클램핑될 수 있는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 또는 다른 목적은 첨부된 청구항에 설명된 공구 또는 절삭 인서트를 도면과 함께 참조하여 얻어질 수 있다.

도 1A 는 본 발명에 따른 밀링 공구의 측면도.

도 1B 는 밀링 공구의 단부도.

도 1C 는 도 1A 의 선 C-C 를 따라 취한 밀링 공구의 단면도.

도 1D 는 밀링 공구 절삭 인서트 부의 분해도.

도 1E 는 밀링 공구 절삭 인서트 부의 분해도.

도 1F 는 내측 절삭 인서트 포켓을 가지는 홀더의 측면도.

도 1G 는 외측 절삭 인서트 포켓을 가지는 홀더의 측면도.

도 2A 는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 평면도.

도 2B 는 절삭 인서트 단부도.

도 2C 는 절삭 인서트의 측면도.

도 2D 는 절삭 인서트의 저면도.

도 2E 는 도 2A 의 선 E-E 를 따라 취한 절삭 인서트의 단면도.

도 2F 는 도 2A 의 선 F-F 를 따라 취한 절삭 인서트의 단면도.

도 3A 는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 다른 예를 도시하는 평면도.

도 3B 는 절삭 인서트의 선단도.

도 3C 는 절삭 인서트의 측면도.

도 3D 는 절삭 인서트의 저면도.

도 3E 는 도 3A 의 선 E-E 를 따라 취한 절삭 인서트의 단면도.

도 3F 는 절삭 인서트의 사시도.

도 1A ~ 도 1E 에는 본 발명에 따른 밀링 공구 (10) 가 도시되어 있으며, 상기 밀링 공구는 몰딩 산업용 첨단 몰딩 공구를 기계 가공하기 위한 것이다. 밀링 공구는 샤프트 (11) 와 전방 칩 제거 단부 (12) 를 포함하는 홀더를 가진다. 상기 단부 (12) 는 두 개의 절삭 인서트 포켓 (13, 14) 을 가지며, 각 포켓은 바람직하게 소결 초경 합금으로 만들어진 절삭 인서트 (30) 를 수용하게 된다. 클램핑 수단 또는 나사 (15) 는 절삭 인서트 포켓에 절삭 인서트를 고정시킨다. 절삭 인서트 (30A, 30B) 는, 절삭 인서트 중의 하나 즉, 내측 절삭 인서트 포켓 (13) 의 내측 절삭 인서트 (30A) 가 공구의 중심선 (CL) 을 지나서 뻗어지도록 배치되어 있다. 이는 공구가 작업물에 보링 작업을 할 수 있음을 뜻한다. 제 2 절삭 인서트, 즉 외측 절삭 인서트 포켓 (14) 의 외측 절삭 인서트 (30B) 는 중심선 (CL) 의 약간 옆에 배치되어 있다. 절삭 인서트의 작용 절삭 날은 회전시에 완전한 반 구형을 형성하도록 배치된다.

각 절삭 인서트 포켓 (13, 14) 은 바닥 면 (16) 을 포함하며, 이 바닥 면은 나사 (15) 를 수용하기 위한 중앙 나사 구멍 (21) 을 가진다. 또한, 절삭 인서트 포켓은 전방 쇼울더 (17) 와 후방 쇼울더 (18) 를 가지며, 이들의 위치는 공구의 축선 방향과 관련이 있다. 바닥 면 (16) 은 두 개의 돌출부 (19, 20) 를 가지며, 이들 돌출부는 구멍 (21) 으로부터 상이한 거리로 이 구멍 (21) 의 양측에 배치되어 있다. 축선 방향의 전방 돌출부 (19) 는 반경 방향 외측으로 공구의 겉면에 연결되어 있으며, 반경 방향 내측으로, 전방 쇼울더 (17) 를 향해 대략 중간 지점까지 형성되어 있다. 축선 방향 후방 돌출부 (20) 는 반경 방향 내측으로 후방 쇼울더 (18) 영역에 연결되어 있으며, 반경 방향 외측으로 상기 겉면을 향해 대략 중간 지점까지 형성되어 있다. 내부 절삭 인서트 포켓 (13) 에서, 각 돌출부 (19, 20) 의 연장선은 도 1F 에 보인 바와 같이 중심선 (CL) 에 대하여 예각 (α) 을 형성한다. 외부 절삭 인서트 포켓 (14) 에서는, 각 돌출부 (19, 20) 의 연장선이 도 1G 에서 보인 바와 같이 중심선 (CL) 에 대하여 예각 (β) 을 형성한다. 각 (α) 은 각 (β) 보다 작다. 각 돌출부 (19, 20) 는 상부면이 약간 모따기 가공된 실질적으로 사각형 단면을 가진다.

도 2A ~ 도 2F 에 도시된 절삭 인서트 (30) 는, 상기에 언급된 바와 같이, 양 인서트 포켓 (13, 14) 에 끼워 맞추어진다. 이 절삭 인서트는 절삭 인서트의 구멍 (31) 을 관통하는 선에 대하여 비대칭이다. 절삭 인서트는 평면도에서 볼 때 소위 눈 (eye) 형상 또는 잎 형상을 가지며 두 개의 절삭 날부를 포함하며, 각 절삭 날부는 실질적으로 곧은 절삭 날 (32, 33) 과 평면도에서 볼 때 여유면 (34A) 과 칩 표면 (35) 사이의 각 교차선을 따라 곡선으로 된 절삭 날 (38, 39) 로 이루어져 있다. 곡선 절삭 날 (38, 39) 은 상이한 길이를 갖는다. 곧은 절삭 날 (32, 33) 은 서로 평행하지 않고 적절하게 서로 4°~ 20°, 바람직하게는 6°~ 15°의 각을 이루고 있다. 곧은 절삭 날은 마주보는 절삭 코너부 (36, 37) 를 향한 방향으로 곡선 절삭 날 (38, 39) 에 연결되어 있다. 곡선 절삭 날 (38, 39) 모두는 예컨대 5 ~ 25 mm 의 반경으로 이루어져 있다. 곡선 절삭 날 (38) 은 약 85°~ 97°의 원형 부채꼴을 이루고 있으며, 곡선 절삭 날 (39) 은 약 95°~ 107°의 원형 부채꼴을 이루고 있다. 곡선 날 (38, 39) 은 장착된 상태에서 실질적으로 동일한 반경을 가진다. 곡선 절삭 날은 절삭 날부 길이의 40% 이상을 차지한다. 곡선 절삭 날 (38, 39) 은 도 2C 의 측면도에서 볼 때 볼록한 형상이다. 여유 면 (34) 의 하부 (34B) 는 절삭 인서트의 바닥면 (40) 에 대하여 둔각을 형성한다. 여유 면 (34) 의 상부 (34A) 는 절삭 인서트의 바닥면 (40) 에 대하여 실질적으로 수직이다. 상부 (34A) 는 관련 절삭 날이 비교적 우수한 강도를 갖게 해준다.

바닥면 (40) 에는 두 개의 오목부 또는 홈 (41, 42) 이 제공되어 있다. 각 홈 (41, 42) 은 곡선 절삭 날 (38, 39) 아래의 오직 하나의 여유면 (34) 과 교차한다. 그래서, 홈은 절삭 인서트의 길이 방향을 가로질러 한정된 길이를 가지며 끝 벽 (43) 에 의해 한정된다. 상기 홈의 길이는 이 홈이 형성된 바닥 면 (40) 폭의 50% 보다 크다. 따라서, 바닥 면 (40) 의 일부 영역은 홈의 영향을 안 받으며, 따라서 절삭 인서트가 보유되는 지지면이 된다. 홈의 단면 모양은 절두 삼각형이다. 홈 (42) 과 비교하여 볼 때, 홈 (41) 이 구멍 (31) 에 더 근접하여 배치되어 있으며, 따라서 절삭 인서트는 오직 한 방향으로 절삭 인서트 포켓에 위치될 수 있다.

곡선 절삭 날은 정 (positive) 의 형상이며, 전체 날을 따라 항상 축선 방향 절삭 작업을 행한다.

절삭 코너부는 예리한 코너부 (36) 와 뭉툭한 코너부 (37) 로 나눠질 수 있다. 뭉툭한 코너부 (37) 는, 드릴링 시와 같이 중실 재료를 기계 가공할 때 중앙에서 절삭 인서트를 보호하며, 또한 절삭 인서트가 외측 절삭 인서트 포켓에 배치될 때는, 코너부 (37) 는 딥 쇼울더 (deep shoulder) 의 다양한 가공을 가능케 하는 점진적인 곡선부를 형성시키는, 이중의 기능을 가진다. 예리한 코너부 (36) 는 오직 외측 절삭 인서트 포켓 (14) 에서만 쓸모가 있다. 도 2A 의 평면도에서 볼 때 뭉툭한 코너부 (37) 는 반경 (R1) 을 가지며, 이 반경은 예리한 코너부 (36) 의 반경 (R2) 의 두 배 이상이다. 뭉툭한 코너부 (37) 는 부 (negative) 의 칩 각을 가지며 칩 표면 (35) 으로부터 바닥 면 (40) 쪽으로 경사져 있다. 예리한 코너부 (36) 는 정의 칩 각도를 가지며, 칩 표면 (35) 의 연속적인 연장부를 포함한다. 절삭 인서트는 구멍 (31) 주위에서 상승된 중앙부 (44) 를 가진다. 이 중앙부 (44) 는 칩 브레이커로서 작용할 수 있다. 상기 중앙부 (44) 는 마킹부를 포함하는데, 한 노브는 주변 탑재를 위한 것이고 두 개의 노브는 중앙 탑재를 위한 것이다. 이에 대응하는 마킹부가 인서트 포켓 (13, 14) 에 존재한다.

도 3A ~ 도 3F 는 본 발명에 따른 절삭 인서트 (30') 의 다른 실시형태를 도시한다. 절삭 인서트 (30') 가 이전에 설명된 절삭 인서트 (30) 와 다른 점은, 선삭하기 어려운 작업물을 기계 가공하는데 적합한 칩 브레이커가 절삭 인서트 (30') 에 형성되어 있다는 점이다. 동일한 부분에는 동일 도면 부호가 제공되어 있다. 칩 브레이커는 절삭 날 (32, 33, 38, 39) 에 각각 위치한 오목부 (51, 52, 53, 54) 로 이루어져 있다. 각 오목부는 여유면의 상부 (34A) 내로 형성되어 있으며 또한, 칩 표면 (35) 안으로도 소정거리로 형성되어 있다. 도 3A 의 평면도에 도시된 바와 같이, 오목부 (51, 54) 는 실질적으로 홈 (41) 의 높이로, 오목부 (52, 53) 는 홈 (42) 의 높이로 배치되어 있다.

절삭 인서트 (30, 30') 는 바닥면 (40) 의 주변을 따라 모따기 가공될 수 있어, 절삭 인서트 포켓이 비교적 큰 반경으로 형성될 수 있다.

절삭 인서트 (30, 30') 는 이하의 방법으로 탑재된다. 홈 (41, 42) 이 돌출부 (19, 20) 와 일치되도록 절삭 인서트 (30A) 를 외측 절삭 인서트 포켓 (13) 에 위치시킨다. 정확한 위치에서 나사 (15) 를 구멍 (31) 에 삽입하여 구멍 (21) 에 체결할 수 있다. 이렇게 해서, 절삭 인서트의 바닥면 (40) 은 바닥 면 (16) 에 맞닿아 가압되며, 서로 떨어진 여유면 (34B) 의 3 부분이 절삭 인서트 포켓 (13) 의 쇼울더 (17, 18) 와 접하게 된다. 절삭 인서트가 약간 움직일 수 있으면 기계가공 전에 돌출부의 플랭크는 홈 (41, 42) 에 접하게 된다. 내측 절삭 인서트 포켓 (14) 에 절삭 인서트 (30B) 를 탑재하면, 절삭 인서트의 바닥면 (40) 은 바닥 면 (16) 에 맞닿아 가압되며, 서로 떨어진 여유면 (34B) 의 두 부분은 절삭 인서트 포켓 (13) 의 쇼울더 (17, 18) 에 접하게 된다. 외측 절삭 인서트 포켓에서처럼, 돌출부와 홈은 절삭 인서트 (30B) 가 로딩 될 때만 상호작용하게 된다. 홈 (41) 은 한쪽에서만 여유면과 교차하기 때문에, 나사가 변형되는 경우에, 축선 방향 전방 돌출부 (19) 는 끝벽 (43) 에 접하게 되며, 따라서 절삭 인서트의 느슨해짐을 방지하게 된다.

본 발명은 밀링 공구 및 절삭 인서트에 관한 것이며, 상기 밀링 공구 및 절삭 인서트는 절삭 인서트를 정확하게 위치시켜 단단히 클램핑시킬 수 있다. 절삭 인서트는 안정적이며 최적의 방법으로 지지 된다. 또한 절삭 인서트의 바람직하지 않은 동작이 방지된다.

Claims

샤프트 (11) 와 전방 칩 제거 단부 (12) 를 포함하는 밀링 공구로서, 상기 전방 칩 제거 단부 (12) 는 구멍 (21) 을 포함하는 하나 이상의 절삭 인서트 포켓 (13, 14) 를 가지며, 이 포켓 (13, 14) 에는 인덱서블 절삭 인서트 (30; 30') 가 수용되며, 클램핑 수단 (15) 이 절삭 인서트를 절삭 인서트 포켓에 고정시키며, 절삭 인서트 (30; 30') 는 절삭 인서트의 구멍 (31) 을 지나는 선에 대하여 비대칭이며, 절삭 인서트는 두 개의 절삭 날부를 포함하며, 각 절삭 날부는 실질적으로 곧은 절삭 날 (32, 33) 과 여유면 (34) 과 칩 표면 (35) 사이의 각 교차선을 따라 곡선으로 된 절삭 날 (38, 39) 로 이루어져 있으며, 상기 곡선의 절삭 날은 상이한 길이를 가지며, 절삭 인서트 포켓과 절삭 인서트는 상호작용하는 돌출부 (19, 20) 와 홈 (41, 42) 을 포함하는 상기 밀링 공구에 있어서,

돌출부 (19, 20) 는 상기 구멍 (21) 으로 부터 상이한 거리로 이 구멍 (21) 의 양측에 배치되며, 홈 (41, 42) 은 상기 절삭 인서트의 구멍 (31) 으로부터 상이한 거리로 이 구멍의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항에 있어서, 각 홈 (41, 42) 은 곡선의 절삭 날 (38, 39) 아래의 여유면 (34) 의 하부 (34B) 와 교차하는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 홈 (41, 42) 은 절삭 인서트의 길이방향 을 가로질러 한정된 길이를 가지며, 끝 벽 (43) 에 의해 한정되어 있거나 또는, 절삭 인서트는 절삭 날 (32, 33, 38, 39) 에 위치한 오목부 (51 ~ 54) 로 이루어진 칩 브레이커를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 홈 (41, 42) 의 길이는 절삭 인서트 바닥면 (40) 폭의 50% 보다 크며, 상기 홈의 단면 모양은 절두 삼각형인 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 곡선의 절삭 날 (38, 39) 은 절삭 날부 길이의 40% 이상을 차지하며, 실질적으로 곧은 절삭 날 (32, 33) 은 서로 평행하지 않고 서로에 대해 각을 형성하며, 내측 절삭 인서트 포켓 (13) 의 내측 절삭 인서트 (30A) 는 공구 중심선 (CL) 을 지나 뻗어있고, 외측 절삭 인서트 포켓 (14) 의 외측 절삭 인서트 (30B) 는 중심선 (CL) 의 약간 옆에 배치되는 방식으로 두 절삭 인서트 (30A, 30B; 30') 를 갖는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트 (30; 30') 로서, 절삭 인서트 (30; 30') 는 절삭 인서트의 구멍 (31) 을 지나는 선에 대하여 비대칭이며, 상기 절삭 인서트는 두 절삭 날부를 포함하며, 각 절삭 날부는 실질적으로 곧은 절삭 날부 (32, 33) 와 여유면 (34) 과 칩 표면 (35) 사이의 각 교차선을 따라 곡선으로 된 절삭 날 (38, 39) 로 이루어져 있으며, 곡선 절삭 날은 상이한 길이를 가지며, 절삭 인서트는 이 절삭 인서트의 바닥면 (40) 에서 홈 (41, 42) 을 포함하는 상기 인덱서블 절삭 인서트에 있어서,

홈 (41, 42) 은 절삭 인서트의 구멍 (31) 으로 부터 상이한 거리로 이 구멍의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
제 6 항에 있어서, 각 홈 (41, 42) 은 곡선의 절삭 날 (38, 39) 아래의 여유면 (34) 의 하부 (34B) 와 교차하거나 또는, 절삭 날 (32, 33, 38, 39) 에 위치한 오목부 (51 ~ 54) 로 이루어진 칩 브레이커를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 각 홈 (41, 42) 은 절삭 인서트의 길이방향을 가로질러 한정된 길이를 가지며, 끝 벽 (43) 에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 각 홈 (41, 42) 의 길이는 절삭 인서트 바닥면 (40) 폭의 50% 보다 크며, 상기 홈의 단면 모양은 절두 삼각형인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 곡선의 절삭 날 (38, 39) 은 절삭 날부 길이의 40% 이상을 차지하며, 실질적으로 곧은 절삭 날 (32, 33) 은 서로 평행하지 않고 서로 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.