KR101221510B1 - 핀 밀러 인서트 및 이를 장착한 밀링 커터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 인서트는 서로 대향하는 상하부 지지면, 대향하는 한 쌍의 레이크 면, 및 대향하는 한 쌍의 측면을 갖는 육면체 형상으로서 양 지지면의 중심부를 관통하는 중앙홀을 갖는 인서트로서 지지면과 측면과의 연결부위에 일방향성 구배를 갖는 곡면상의 코너부가 형성되며, 상기 중앙홀의 축은 상하부 지지면에 수직하고, 레이크 면 및 측면에 평행하며, 상기 상부 지지면은 제1 레이크면과 인접하며 제1레이크 면을 향하여 하향 경사지며, 제1레이크 면과의 경계에 형성되는 절삭날을 밑변으로 하고 제1 코너부와의 경계에서 시작하여 폭이 점차 증가하여 제2 코너부와의 경계에서 최고 폭을 갖는 제1쐐기형 경사면과 제2레이크면과의 인접부에 제2레이크 면을 향하여 하향 경사지며, 제2레이크 면과의 경계에 형성되는 절삭날을 밑변으로 하고 제2 코너부와의 경계에서 시작하여 폭이 점차 증가하여 제1 코너부와의 경계에서 최고 폭을 갖는 제2쐐기형 경사면을 가지며, 제2 코너부에는 제1쐐기형 경사면과의 경계에서 경사도 및 폭이 연속성을 갖도록 제1경사 곡면이 형성되며, 제1 코너부에는 제2쐐기형 경사면과 경사도 및 폭이 연속성을 갖도록 제2경사 곡면이 형성되며, 상기 쐐기형 경사면과 경사 곡면은 상하 대칭상으로 형성되어 제1 레이크면은 제1 코너부 측의 폭이 큰 반면, 제2 레이크면은 제2 코너부 측의 폭이 크도록 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

핀 밀러 인서트 및 이를 장착한 밀링 커터{Pin miller inserts and a cutter using the same}

본 발명은 핀 밀러 인서트 및 이를 장착한 밀링 커터에 관한 것이다.

일반적으로 강철로 된 크랭크 샤프트의 핀이나 저널부를 황삭할 때, 절삭 깊이가 깊으며, 피삭재에 대한 접촉면을 최소화하기 위하여 큰 접시각(dish)이 요구되며, 동시에 절삭날의 강성이 클 것이 요구된다.

종래에는 이러한 크랭크 샤프트 가공을 위하여 두가지 종류의 인서트가 사용되었다. 하나는 직사각형 형태이고 다른 하나는 평행사변형 형태이다.

직사각형 인서트는 피삭재에 대한 접촉면을 감소시키기 위하여 큰 접시각을 제공하는 평행사변형의 레이크 면을 갖는다. 이 경우 제작시의 에러를 감지하는 것이 어렵고 양의 축방향 레이크 각(positive axial rake angle)을 얻는 것이 어렵다.

미국특허 6764254에 공개된 것과 같은 평행사변형 인서트는 직사각형의 레이크 면을 갖기 때문에, 큰 접시각을 제공하지 않는다. 따라서 이러한 종류의 인서트는 크랭크 샤프트의 피삭재를 가공할 시에 접촉 저항이 큰 경향이 있다.

본 발명은 크랭크 샤프트의 피삭재를 가공할 시에 접촉 저항을 감소시키기 위하여 큰 접시각을 허용하는 핀 밀러 인서트 및 밀링 커터를 제공한다.

본 발명은 또한 인서트의 주절삭날의 강성을 향상시키며, 클램핑 스크류의 내구성을 증진시키기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 인서트는, 서로 대향하는 상부 지지면과 하부 지지면, 대향하는 제1레이크 면과 제2레이크 면, 및 대향하는 한 쌍의 측면을 갖는 육면체 형상으로서 상기 상부 지지면과 하부 지지면의 중심부를 관통하는 중앙홀을 갖는 인서트에 있어서, 상기 상부 지지면 및 하부 지지면과 상기 한 쌍의측면과의 연결부위에 일방향성 구배를 갖는 곡면상의 제1코너부와 제2코너부가 형성되며, 상기 중앙홀의 축은 상기 상부 지지면과 하부 지지면에 수직하고, 상기 제1레이크 면과 제2레이크 면, 및 한 쌍의 측면에 평행하며, 상기 상부 지지면은 제1쐐기형 경사면과 제2쐐기형 경사면을 갖고, 상기 제1쐐기형 경사면은 상기 제1레이크면과 인접하며 상기 제1레이크 면을 향하여 하향 경사지며, 상기 제1레이크 면과의 경계에 형성되는 절삭날을 밑변으로 하고 상기 제1코너부와의 경계에서 시작하여 폭이 점차 증가하여 상기 제2코너부와의 경계에서 최대 폭을 가지며, 상기 제2쐐기형 경사면은 상기 제2레이크 면과 인접하며 상기 제2레이크 면을 향하여 하향 경사지며, 상기 제2레이크 면과의 경계에 형성되는 절삭날을 밑변으로 하고 상기 제2코너부와의 경계에서 시작하여 폭이 점차 증가하여 상기 제1코너부와의 경계에서 최대 폭을 가지며, 상기 제2 코너부에는 상기 제1쐐기형 경사면과의 경계에서 경사도 및 폭이 연속성을 갖도록 제1경사 곡면이 형성되며, 상기 제1 코너부에는 상기 제2쐐기형 경사면과 경사도 및 폭이 연속성을 갖도록 제2경사 곡면이 형성되며, 상기 제1 및 제2쐐기형 경사면과 상기 제1 및 제2경사 곡면은 상하 대칭상으로 형성되어 상기 제1레이크 면은 상기 제1 코너부 측의 폭이 큰 반면, 상기 제2레이크 면은 상기 제2 코너부 측의 폭이 크도록 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 인서트는 제1경사곡면 및 제2경사곡면이 각각 마주보는 측면과의 경계 지점까지 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 인서트는 상부 지지면과 하부 지지면이 평행사변형으로서 레이크면의 폭이 큰 쪽이 예각의 대향각인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 밀링 커터는 원통형의 인서트 장착면을 갖는 몸체와 상기 장착면에 레이크면이 장착면의 회전 방향을 향하도록 장착된 복수의 인서트를 포함하는 밀링 커터로서, 상기 복수의 인서트는 인서트 장착면 상에서 축방향으로 엇갈리는 방식으로 배열된 제1배향의 인서트 세트 및 제2배향의 인서트 세트를 포함하며, 제1배향의 인서트는 레이크면의 폭이 큰 쪽이 장착면의 축방향 선단부를 형성하도록 배치되고, 제2배향의 인서트는 레이크면의 폭이 큰 쪽 코너부가 장착면의 축방향 후단부를 형성하도록 배치되며, 제1배향의 인서트의 중앙홀 축은 인서트 장착면의 반경에 대하여 축방향으로 후방으로, 회전방향으로 전방으로 기울어지게 배향되고, 제2배향의 인서트 중앙홀 축은 인서트 장착면의 반경에 대하여 축방향으로 전방으로, 회전방향으로 전방으로 기울어지게 배향되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인서트는 밀링 커터에 장착될 때 측면이 접시각(dish angle)을 형성할 수 있어 피삭재 가공시에 접촉 저항을 최소화 할 수 있다. 본 발명에 따른 인서트는 주 절삭날이 음의 레이크 각을 갖기 때문에, 증가된 강성을 갖는다. 본 발명에 따른 인서트는 클램핑 스크류의 내구력이 향상되는 구조를 갖는다. 또한 본 발명에 따른 인서트는 포켓의 측벽에 대하여 일정한 접촉면적을 유지함으로써 포켓에서의 안정적 클램핑이 보장된다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트의 사시도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트의 도3의 J 방향 측면도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트의 평면도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 크랭크 핀 밀링 커터의 사시도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커터 몸체의 내측 장착면을 나타내는 도면이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커터 몸체의 일부분을 축방향 측면도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트의 배치상태를 나타내기 위하여 커터몸체의 회전방향 도면이다.

이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서 상대적인 척도는 과장되거나 변경될 수 있으며, 본 발명의 특징을 더욱 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 핀 밀러 인서트의 사시도이다. 이러한 인서트는 통상 크랭크 핀 밀링 커터에 장착되어 사용된다.

인서트는 도1에 보인 바와 같이 서로 대향하는 상하부 지지면(100,110), 대향하는 한 쌍의 레이크 면(300,310), 및 대향하는 한 쌍의 측면(500,510)을 갖는 육면체 형상으로서 양 지지면의 중심부를 관통하는 중앙홀(800)을 가지며, 상기 지지면(100,110)과 측면(500,510)과의 연결부위에는 일방향성 구배를 갖는 곡면상의 코너부(700,710)가 형성되며, 상기 중앙홀(800)의 축은 상하부 지지면(100,110)에 수직하고, 레이크 면(300,310) 및 측면(500,510)에 평행하도록 정열된다.

상기 상부 지지면(100)은 제1 레이크면(300)과 인접하며 제1레이크면(300)을 향하여 하향 경사지며, 제1레이크 면(300)과의 경계에 형성되는 절삭날을 밑변으로 하고 제1 코너부(700)와의 경계에서 시작하여 폭이 점차 증가하여 제2 코너부(710)와의 경계에서 최고 폭을 갖는 제1쐐기형 경사면(120)을 갖는다. 또한 상기 상부 지지면(100)은 제2레이크면(310)과의 인접부에 제2레이크 면(310)을 향하여 하향 경사지며, 제2레이크 면(310)과의 경계에 형성되는 절삭날을 밑변으로 하고 제2 코너부(710)와의 경계에서 시작하여 폭이 점차 증가하여 제1 코너부(700)와의 경계에서 최고 폭을 갖는 제2쐐기형 경사면(121)을 갖는다.

상기 제2 코너부(710)에는 제1쐐기형 경사면(120)과의 경계에서 경사도 및 폭이 연속성을 갖도록 제1경사 곡면(140)이 형성되며, 상기 제1측 코너부(700)에는 제2쐐기형 경사면(120)과 경사도 및 폭이 연속성을 갖도록 제2경사 곡면(141)이 형성된다.

상기 쐐기형 경사면과 경사 곡면은 상하부 지지면(100,110) 및 코너부(700,710) 상에 상하 대칭상으로 형성된다. 그 결과, 제1 레이크면(300)은 제1 코너부(700) 측의 폭이 큰 반면, 제2 레이크면(310)은 제2 코너부(710) 측의 폭이 크게 형성된다. 도2에서 도시된 바와 같이, 제1 레이크면(300)의 폭은 제1코너부(700) 측으로부터 제2코너부(710) 측을 향하여 A°의 경사도를 가지고 점차로 좁아짐으로써 제1 레이크면(300)의 제1코너부(700) 측의 코너각이 90°-A°의 예각을 형성한다.

상기 경사곡면(140, 141)은 도1 및 도3에서 도시된 바와 같이 측면(300,310)과의 경계에서 그 폭이 소멸하는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 도3에 보인 바와 같이 상하부 지지면(100,110)은 레이크면(300,310)의 폭이 큰 쪽에 인접한 대각 코너에서 예각을 이루는 평행사변형 형상이다.

상기 레이크 면(300,310)은 오목한 칩 형성면을 가지며 계류 포켓(311)이 형성될 수 있다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트가 장착된 크랭크 핀 밀링 커터를 나타내는 도면이다. 도4에 도시된 바와 같이 크랭크 핀 밀링 커터는 통상적으로 인서트가 링형 커터 몸체의 원통 내벽과 측벽에 장착된다. 경우에 따라서는 링형 커터의 원통 외벽에 장착되는 응용예도 있을 수 있다.

이하에서는 커터 몸체의 원통 내벽을 인서트 장착면으로 하는 예를 기준으로 설명하며, 커터 몸통 측벽에 장착되는 인서트들에 대한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 커터는 원통형의 인서트 장착면(900)을 갖는 몸체와 상기 장착면에 레이크면(300,310)이 장착면(900)의 회전(rotation) 방향을 향하도록 장착된 복수의 인서트를 포함하여 구성된다.

도5에 나타낸 바와 같이, 상기 복수의 인서트는 인서트 장착면(900)상에서 축 방향으로 엇갈리는 방식으로 배열된 적어도 제1배향의 인서트 세트(S1) 및 제2배향의 인서트 세트(S2)를 포함한다. 여기서 축방향이란 커터 몸체의 회전축 방향을 의미한다. 물론, 도4에 도시된 바와 같이 필요에 따라 커터 몸체 다른 배향의 인서트 세트를 추가적으로 배치하는 것은 가능하다.

제1배향의 인서트(S1)는 레이크면(300,310)의 폭이 큰 쪽이 장착면의 축방향 선단부(front end)를 형성하도록 배치되고, 제2배향의 인서트(S2)는 레이크면(300,310)의 폭이 큰 쪽이 장착면의 축방향 후단부(rear end)를 형성하도록 배치된다.

도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 제1배향의 인서트(S1)의 중앙홀(800) 축은 인서트 장착면(900)의 반경(R)에 대하여 축방향으로 φ₁ 각 만큼 후방으로, 회전방향 전방으로 θ각 만큼 기울어지게 배향되고, 제2배향의 인서트 중앙홀(800) 축은 인서트 장착면의 반경(R)에 대하여 축방향으로 φ₂ 각 만큼 전방으로, 회전방향 전방으로 θ각 만큼 기울어지게 배향된다.

본 발명은 다음과 같은 기술적 효과를 갖는다:

인서트의 상하부 지지면(300,310)상에 형성된 쐐기형 경사면(120,121)에 따른 구조적 특징에 의하여 중앙홀 축이 기울어 진 배향 상태를 취할 수 있기 때문에, 밀링 커터에 장착된 인서트의 측면(500)이 도6에 표시된 바와 같이 C°의 접시각(dish angle)을 형성할 수 있어 피삭재 가공시에 접촉 저항을 최소화 할 수 있다.

쐐기형 경사면(120,121)과 레이크 면(300,310)에 의하여 형성되는 주 절삭날이 음의 레이크 각(negative rake angle)을 갖기 때문에, 주 절삭날에 추가적인 별도의 네가 랜드(negative land)를 형성하지 않아도 증가된 강성을 갖는다.

인서트 측면(500)의 평탄부가 중앙홀 축에 평행하기 때문에, 가공시 저항력이 인서트 포켓 측벽을 통하여 인서트의 클램핑 스크류에 전달되지 않아 클램핑 스크류의 내구력이 향상된다.

인서트의 코너부(700,710)의 곡률이 변경되더라도 측면(500)의 평탄부가 일정하게 유지되기 때문에, 포켓의 측벽에 대하여 일정한 접촉면적을 유지함으로써 포켓에서의 안정적 클램핑이 보장된다.

위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 따라서, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 일 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 한다. 첨부된 청구항의 균등물로의 치환은 첨부된 청구항의 보호범위에 속하는 것이다.

100: 상부지지면 110:하부지지면
120: 제1쐐기형 경사면 121: 제2쐐기형 경사면
140: 제1경사 곡면 141: 제2경사 곡면
300: 제1레이크 면 310: 제2레이크 면
311: 계류 포켓 500,510: 측면
700: 제1코너부 710: 제2코너부
800: 중앙홀 900: 인서트 장착면

Claims (4)

1. 서로 대향하는 상부 지지면과 하부 지지면, 대향하는 제1레이크 면과 제2레이크 면, 및 대향하는 한 쌍의 측면을 갖는 육면체 형상으로서 상기 상부 지지면과 하부 지지면의 중심부를 관통하는 중앙홀을 갖는 인서트에 있어서,
   상기 상부 지지면 및 하부 지지면과 상기 한 쌍의측면과의 연결부위에 일방향성 구배를 갖는 곡면상의 제1코너부와 제2코너부가 형성되며, 상기 중앙홀의 축은 상기 상부 지지면과 하부 지지면에 수직하고, 상기 제1레이크 면과 제2레이크 면, 및 한 쌍의 측면에 평행하며,
   상기 상부 지지면은 제1쐐기형 경사면과 제2쐐기형 경사면을 갖고,
   상기 제1쐐기형 경사면은 상기 제1레이크면과 인접하며 상기 제1레이크 면을 향하여 하향 경사지며, 상기 제1레이크 면과의 경계에 형성되는 절삭날을 밑변으로 하고 상기 제1코너부와의 경계에서 시작하여 폭이 점차 증가하여 상기 제2코너부와의 경계에서 최대 폭을 가지며,
   상기 제2쐐기형 경사면은 상기 제2레이크 면과 인접하며 상기 제2레이크 면을 향하여 하향 경사지며, 상기 제2레이크 면과의 경계에 형성되는 절삭날을 밑변으로 하고 상기 제2코너부와의 경계에서 시작하여 폭이 점차 증가하여 상기 제1코너부와의 경계에서 최대 폭을 가지며,
   상기 제2 코너부에는 상기 제1쐐기형 경사면과의 경계에서 경사도 및 폭이 연속성을 갖도록 제1경사 곡면이 형성되며,
   상기 제1 코너부에는 상기 제2쐐기형 경사면과 경사도 및 폭이 연속성을 갖도록 제2경사 곡면이 형성되며,
   상기 제1 및 제2쐐기형 경사면과 상기 제1 및 제2경사 곡면은 상하 대칭상으로 형성되어 상기 제1레이크 면은 상기 제1 코너부 측의 폭이 큰 반면, 상기 제2레이크 면은 상기 제2 코너부 측의 폭이 크도록 형성된 인서트.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1경사 곡면 및 제2경사 곡면은 각각 마주보는 측면과의 경계 지점까지 형성되는 인서트.
3. 제1항에 있어서, 상기 상부 지지면과 하부 지지면은 평행사변형으로서 레이크 면의 폭이 큰 쪽이 예각의 대향각인 인서트.
4. 원통형의 인서트 장착면을 갖는 몸체와 상기 장착면에 레이크면이 장착면의 회전 방향을 향하도록 장착된 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 따른 복수의 인서트를 포함하는 밀링 커터에 있어서,
   상기 복수의 인서트는 인서트 장착면 상에서 축방향으로 엇갈리는 방식으로 배열된 제1배향의 인서트 세트 및 제2배향의 인서트 세트를 포함하며,
   제1배향의 인서트는 레이크면의 폭이 큰 쪽이 장착면의 축방향 선단부를 형성하도록 배치되고, 제2배향의 인서트는 레이크면의 폭이 큰 쪽 코너부가 장착면의 축방향 후단부를 형성하도록 배치되며,
   제1배향의 인서트의 중앙홀 축은 인서트 장착면의 반경에 대하여 축방향으로 후방으로, 회전방향으로 전방으로 기울어지게 배향되고, 제2배향의 인서트 중앙홀 축은 인서트 장착면의 반경에 대하여 축방향으로 전방으로, 회전방향으로 전방으로 기울어지게 배향되는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.

Images