KR101237187B1 - 양면형 절삭 인서트 - Google Patents

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KR101237187B1
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Abstract

본 발명은 절삭 인서트 길이 이상으로 깊게 피절삭물을 절삭할 수 있는 쇼울더 밀링 절삭을 위한 절삭 인서트에 관한 것이다. 쇼울더 밀링 절삭을 위한 양면형 절삭 인서트는 한 쌍의 장방형의 단부면들과, 상기 단부면들을 연결하며 서로 마주보는 한 쌍의 제1 측면들 및 한 쌍의 제2 측면들을 포함한다. 상기 각 제1 측면과 제2 측면의 교차에 의해 제1 절삭 에지 및 제2 절삭 에지가 형성된다. 상기 제1 측면에서 상기 제1 절삭 에지들과 상기 제2 절삭 에지들은 서로 마주보는 두 개의 제1 측면들의 중간들을 가로지르는 가상의 제1 중간면을 중심으로 대각선 대칭 구조이며, 상기 제2 측면에서 상기 제1 절삭 에지들과 상기 제2 절삭 에지들은 서로 마주보는 두 개의 제2 측면들의 중간들을 가로지르는 가상의 제2 중간면을 중심으로 대각선 대칭 구조이다. 상기 제2 절삭 에지는 제1 중간면 쪽으로 제1 절삭 에지보다 오프셋되어, 절삭 인서트의 코너로부터 멀어질수록 제1 중간면 쪽으로 경사지게 형성된다. 상기 제1 절삭 에지는 제2 중간면 쪽으로 제2 절삭 에지보다 오프셋되어, 절삭 인서트의 코너로부터 멀어질수록 제2 중간면 쪽으로 경사지게 형성된다.

Description

양면형 절삭 인서트{A DOUBLE-SIDED CUTTING INSERT}
본 발명은 절삭 인서트에 관한 것으로서, 절삭 인서트 길이 이상으로 깊게 피절삭물을 절삭하며 8 개의 절삭 코너를 제공할 수 있는 90°쇼울더 밀링 절삭을 위한 절삭 인서트에 특히 유리하다.
밀링 절삭 중 절삭 인서트의 피절삭물에 대한 절입각이 90°인 경우를 쇼울더 밀링 절삭이라고 한다. 종래의 쇼울더 밀링 절삭을 위한 양면형 절삭 인서트는 미국 특허 제7,604,441호에 개시되어 있다. 도 1 내지 도 3은 미국 특허 제7,604,441호에 개시된 절삭 인서트(I)를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 절삭 인서트(I)는 두 개의 마주보는 단부면들(2)과 이를 연결하는 네 개의 측면들(3)로 이루어져 있다. 양 단부면(2)은 서로 동일한 형상으로, 수직으로 바라보았을 때 대체로 정사각형이다. 또한 상기 네 개의 측면(3)은 서로 동일한 형상으로, 중간면(M)을 중심으로 대각선 대칭 구조이다. 상기 단부면(2)의 각 변은 절삭 에지(4)와 와이퍼 에지(5)로 이루어져 있으므로, 절삭 인서트(I)에는 총 8개의 절삭 에지(4) 및 총 8개의 와이퍼 에지(5)가 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각 절삭 에지(4)는 코너로부터 멀어짐에 따라 중간면(M)을 향하도록 경사되며, 각 와이퍼 에지(5)는 절삭 에지(4)의 단부로부터 상승하여 단부면(2)보다 높게 연장되도록 형성된다.
상기 절삭 인서트(I)는 양면형이기 때문에 네거티브 축방향 릴리프 각(negative axial relief angle)과 네거티브 반경 방향 릴리프 각(negative radial relief angle)을 갖도록 밀링 커터의 인서트 포켓에 장착된다. 상기 절삭 에지(4)가 코너로부터 멀어짐에 따라 중간면(M)을 향하여 경사지기 때문에 상기 장착 위치에서 절삭 에지(4)는 피절삭물에 대해 포지티브 축방향 레이크 각(positive axial rake angle)으로 배치된다. 또한 와이퍼 에지(5)가 단부면(2)보다 높게 연장되기 때문에 상기 장착 위치에서 필요한 와이퍼 클리어런스(WC)도 확보된다. 이로써 상기 절삭 인서트(I)는 90° 쇼울더 밀링 절삭을 수행할 수 있다.
도 3은 위 절삭 인서트(I)로 쇼울더 밀링 절삭을 하는 모습을 도시한다. 상기 절삭 인서트(I)는 킬링 커터의 인서트 포켓에 장착된 상태에서 논오퍼러티브(non-operative) 와이퍼 에지(5)가 밀링 커터의 반경 방향 외측으로 돌출되는 문제가 있다. 논오퍼러티브 와이퍼 에지(5)가 오퍼러티브 절삭 에지(4)보다 밀링 커터의 반경 방향 외측으로 돌출됨으로 인해, 상기 돌출된 논오퍼러티브 와이퍼 에지(5)가 피절삭물과 간섭하지 않는 깊이로 상기 절삭 인서트(I)의 절삭 깊이가 제한되는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 쇼울더 절삭을 수행하는 8개의 절삭 에지를 제공하면서도 절삭 깊이를 절삭 인서트 길이 이상으로 깊게 할 수 있는 절삭 인서트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쇼울더 밀링 절삭을 위한 양면형 절삭 인서트는 한 쌍의 마주보는 장방형의 단부면들과, 상기 단부면들을 연결하며 서로 마주보는 한 쌍의 제1 측면들 및 한 쌍의 제2 측면들을 포함한다. 상기 각 제1 측면과 제2 측면의 교차에 의해 제1 절삭 에지 및 제2 절삭 에지가 형성된다. 상기 제1 측면에서 상기 제1 절삭 에지들과 상기 제2 절삭 에지들은 마주하는 두 개의 상기 제1 측면들의 중간들을 가로지르는 가상의 제1 중간면을 중심으로 대각선 대칭 구조이며, 상기 제2 측면에서 상기 제1 절삭 에지들과 상기 제2 절삭 에지들은 마주하는 두 개의 제2 측면들의 중간들을 가로지르는 가상의 제2 중간면을 중심으로 대각선 대칭 구조이다. 상기 제2 절삭 에지는 제1 중간면 쪽으로 제1 절삭 에지보다 오프셋되어, 절삭 인서트의 코너로부터 멀어질수록 제1 중간면 쪽으로 경사지게 형성된다. 상기 제1 절삭 에지는 제2 중간면 쪽으로 제2 절삭 에지보다 오프셋되어, 절삭 인서트의 코너로부터 멀어질수록 제2 중간면 쪽으로 경사지게 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쇼울더 밀링 절삭을 위한 양면형 절삭 인서트는 상기 제1 측면과 단부면의 교차에 의해 제1 와이퍼 에지가 형성되어 상기 제1 절삭 에지 및 제1 와이퍼 에지가 제1 측면의 한 쌍의 마주보는 코너에 배치되며, 상기 제2 측면과 단부면과의 교차에 의해 제2 와이퍼 에지가 형성되어 상기 제2 절삭 에지 및 제2 와이퍼 에지가 제2 측면의 한 쌍의 마주보는 코너에 배치된다.
본 발명에 의하면, 제1 측면(30)에서 보았을 때 제2 절삭 에지(200)는 제1 절삭 에지(100)보다 중간면(M1) 쪽으로 간격(C1)만큼 내측으로 오프셋되어 형성된다. 따라서, 절삭 인서트(1)가 레이디얼 장착된 경우, 논오퍼러티브 제2 절삭 에지(200)는 오퍼러티브 제1 절삭 에지(100)보다 반경 방향 내측으로 오프셋된다. 따라서, 논오퍼러티브 제2 절삭 에지(200)는 오퍼러티브 제1 절삭 에지(100)보다 밀링 커터의 반경 방향으로 돌출되지 않고 피절삭물과 간격을 유지하므로, 절삭 인서트(1)는 레이디얼 장착 시 절삭 인서트 길이 이상의 절삭 깊이로 90°쇼울더 밀링을 수행할 수 있다.
제2 측면(40)에서 보았을 때 제1 절삭 에지(100)는 제2 절삭 에지(200)보다 중간면(M2) 쪽으로 간격(C2)만큼 내측으로 오프셋되어 형성된다. 따라서, 절삭 인서트(1)가 탄젠셜 장착된 경우, 논오퍼러티브 제1 절삭 에지(100)는 오퍼러티브 제2 절삭 에지(200)보다 반경 방향 내측으로 오프셋된다. 따라서, 논어퍼러티브 제1 절삭 에지(100)는 오퍼러티브 제2 절삭 에지(200)보다 밀링 커터의 반경 방향으로 돌출되지 않고 피절삭물과 간격을 유지하므로, 절삭 인서트(1)는 탄젠셜 장착 시 절삭 인서트 길이 이상의 절삭 깊이로 90도 쇼울더 밀링을 수행할 수 있다.
결국, 절삭 인서트(1)에 형성된 네 개의 제1 절삭 에지(100)와 네 개의 제2 절삭 에지(200)가 절삭 인서트 길이 이상의 절삭 깊이로 쇼울더 절삭이 가능하다.
도 1은 종래의 쇼울더 밀링 절삭을 위한 양면형 절삭 인서트의 사시도이다.
도 2는 종래의 양면형 절삭 인서트를 측면에서 바라본 모습을 도시한다.
도 3은 도 2의 양면형 절삭 인서트가 쇼율더 밀링 절삭을 하는 모습을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트를 제1 측면에서 바라본 모습을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트를 제2 측면에서 바라본 모습을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트를 단부면에서 바라본 모습을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트가 밀링 커터에 레이디얼 장착된 모습을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트가 밀링 커터에 탄젠셜 장착된 모습을 도시한다.
도 10은 도 8의 양면형 절삭 인서트가 피절삭물을 절삭하는 모습을 도시한다.
도 11은 도 9의 양면형 절삭 인서트가 피절삭물을 절삭하는 모습을 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트가 밀링 커터에 레이디얼 및 탄젠셜 장착된 모습을 도시한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트를 제1 측면에서 바라본 모습을 도시한다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트를 제2 측면에서 바라본 모습을 도시한다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트를 단부면에서 바라본 모습을 도시한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트를 상세하게 설명한다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트(1)는 서로 마주보는 한 쌍의 장방형 단부면들(10)과, 상기 단부면들(10)을 연결하는 네 개의 측면들, 즉 한 쌍의 마주보는 제1 측면(30)과 한 쌍의 마주보는 제2 측면(40)을 포함한다. 상기 제1 측면(30) 및 제2 측면(40)은 장방형이다. 관통공(400)은 두 개의 제1 측면들(30)을 관통하도록 형성된다.
제1 절삭 에지(100)와 제2 절삭 에지(200)는 제1 측면(30)과 제2 측면(40)이 교차하여 형성된다. 제1 와이퍼 에지(500)는 제1 측면(30)과 단부면(10)이 교차하여 형성되며, 제2 와이퍼 에지(600)는 제2 측면(40)과 단부면(10)이 교차하여 형성된다. 제1 절삭 에지(100) 및 제1 와이퍼 에지(500)는 제1 측면(30)의 한 쌍의 마주보는 코너에 배치되며, 제2 절삭 에지(200) 및 제2 와이퍼 에지(600)는 제2 측면(40)의 한 쌍의 마주보는 코너에 형성된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 측면(30)에서 제1 와이퍼 에지(500)와 제1 절삭 에지(100)에 의해 형성되는 코너에는 제1 측면(30)보다 낮게 제1 레이크 면(800)이 형성된다. 또한, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 측면(40)에서 제2 와이퍼 에지(600)와 제2 절삭 에지(200)에 의해 형성되는 코너에는 제2 측면(40)보다 낮게 제2 레이크면(900)이 형성된다. 따라서, 절삭 인서트(1)의 절삭 수행시 절삭 저항이 낮아지고 칩 배출이 원활해진다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트를 제1 측면(30)에서 바라본 모습이다. 제1 측면(30)은 중간면(M1)을 중심으로 대각선 대칭 구조이다. 제1 절삭 에지(100)와 제2 절삭 에지(200)는 제1 측면(30)의 긴 변의 절반 정도씩을 차지하며, 제1 측면(30)에서 보았을 때 제2 절삭 에지(200)는 제1 절삭 에지(100)보다 중간면(M1)쪽으로 간격(C1)만큼 내측으로 오프셋되어 형성된다. 또한 제2 절삭 에지(200)는 코너부로부터 멀어질수록 중간면(M1)에 가까워지도록 소정 각도(β)로 경사진다. 바람직하게는, 상기 각도(β)는 5° 내지 10°이다. 제1 측면(30)과 단부면(10)이 교차하여 형성되는 에지에서 제1 와이퍼 에지(500) 이외의 부분(550)은 라운딩 처리된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트를 제2 측면(40)에서 바라본 모습이다. 제2 측면(40)은 중간면(M2)을 중심으로 대각선 대칭 구조이다. 제1 절삭 에지(100)와 제2 절삭 에지(200)는 제2 측면(40)의 긴 변의 절반 정도씩을 차지하며, 제2 측면(40)에서 보았을 때 제1 절삭 에지(100)는 제2 절삭 에지(200)보다 중간면(M2)쪽으로 간격(C2)만큼 내측으로 오프셋되어 형성된다. 또한 제1 절삭 에지(100)는 코너부로부터 멀어질수록 중간면(M2)에 가까워지도록 소정 각도(α)로 경사진다. 바람직하게는, 상기 각도(α)는 5° 내지 10°이다. 제2 측면(40)과 단부면(10)이 교차하여 형성되는 에지에서 제2 와이퍼 에지(600) 이외의 부분(650)은 라운딩 처리된다.
본 발명의 양면형 절삭 인서트(1)는 두 가지 위치로 장착될 수 있다. 즉, 사용자는 필요에 따라 도 7에 도시된 화살표의 방향으로 양면형 절삭 인서트(1)를 회전시켜 레이디얼 장착 내지 탄젠셜 장착할 수 있다. 양면형 절삭 인서트(1)의 관통공(400)이 밀링 커터의 반경 방향에 수직인 방향을 향하도록 절삭 인서트(1)가 밀링 커터의 포켓부에 장착하는 것이 "레이디얼 장착"이다(도 8). 이 경우, 후술하는 바와 같이, 제1 절삭 에지(100)가 오퍼러티브 절삭 에지가 된다. 또한, 양면형 절삭 인서트(1)의 관통공(400)이 밀링 커터의 반경 방향을 향하도록 절삭 인서트(1)가 밀링 커터의 포켓부에 장착하는 것이 "탄젠셜 장착"이다(도 9). 이 경우, 후술하는 바와 같이 제2 절삭 에지(200)가 오퍼러티브 절삭 에지가 된다.
본 발명의 절삭 인서트(1)는 네거티브 축방향 릴리프 각(negative axial relief angle)과 네거티브 반경방향 릴리프 각(negative radial relief angle)을 갖도록 밀링 커터의 인서트 포켓에 안착된다. 상기 절삭 인서트(1)가 레이얼 장착된 경우, 전술한 바와 같이 제1 절삭 에지(100)가 코너로부터 멀어짐에 따라 중간면(M2) 측으로 경사지기 때문에, 상기 장착 위치에서 오퍼러티브 제1 절삭 에지(100)는 피절삭물에 대해 포지티브 축방향 레이크 각(positive axial rake angle)으로 배치된다. 또한, 라운딩 처리된 부분(550)에서 와이퍼 클리어런스가 확보된다.
전술한 바와 같이, 논오퍼러티브 제2 절삭 에지(200)는 오퍼러티브 제1 절삭 에지(100)보다 반경 방향 내측으로 오프셋되어 있다. 따라서 도 10에 도시된 바와 같이 상기 장착 위치에서 논오퍼러티브 제2 절삭 에지(200)는 오퍼러티브 제1 절삭 에지(100)보다 밀링 커터의 반경 방향으로 돌출되지 않고 피절삭물과 간격을 유지한다. 따라서, 본 발명의 절삭 인서트(1)는 레이디얼 장착시 절삭 인서트 길이 이상의 절삭 깊이로 90°쇼울더 밀링을 수행할 수 있다.
또한 상기 절삭 인서트(1)가 탄젠셜 장착된 경우, 전술한 바와 같이 제2 절삭 에지(200)가 코너로부터 멀어짐에 따라 중간면(M1) 측으로 경사지기 때문에, 오퍼러티브 제2 절삭 에지(200)는 피절삭물에 대해 포지티브 축방향 레이크 각(positive axial rake angle)으로 배치되고, 라운딩 처리된 부분(650)에서 와이퍼 클리어런스가 확보된다.
이 때 논오퍼러티브 제1 절삭 에지(100)는 오포러티브 제2 절삭 에지(200)보다 반경 방향 내측으로 오프셋되어 있기 때문에, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 장착 위치에서 논오퍼러티브 제1 절삭 에지(100)는 오퍼러티브 제2 절삭 에지(200)보다 밀링 커터의 반경 방향으로 돌출되지 않고 피절삭물과 간격을 유지한다. 따라서, 본 발명의 절삭 인서트(1)는 탄젠셜 장착시 절삭 인서트 길이 이상의 절삭 깊이로 90°쇼울더 밀링을 수행할 수 있다.
이처럼 본 발명의 절삭 인서트(1)는 장착 방법에 따라 네 개의 제1 절삭 에지(100)와 네 개의 제2 절삭 에지(200)로 90도 쇼울더 밀링을 수행할 수 있어, 총 8개의 절삭 에지를 갖는 절삭 인서트(1)가 제공된다.
또한 상기 절삭 인서트(1)의 특유한 형상으로 인해 동일한 절삭 인서트(1)로 하나의 밀링 커터에 레디얼 장착과 탄젠셜 장착을 동시에 행할 수 있다.
도 13 내지 도 16는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양면형 절삭 인서트(1')를 도시한다. 도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 절삭 인서트(1')에서는 제1 절삭 에지(100)와 제2 절삭 에지(200)가 곡선으로 부드럽게 연결된다. 또한, 칩 배출이 원활하게 이루어지도록 레이크 면(800, 900)이 측면(30, 40)과 곡면으로 부드럽게 연결된다. 도 13 내지 도 16에 도시된 절삭 인서트(1')는 상기 구성 외에는 도 4 내지 도 12에 도시된 절삭 인서트(1)와 동일하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
제1 절삭 에지(100)
제2 절삭 에지(200)
제1 와이퍼 에지(500)
제2 와이퍼 에지(600)

Claims (7)

  1. 서로 마주보는 한 쌍의 단부면들(10)과,
    상기 단부면들(10)을 연결하며, 서로 마주보는 한 쌍의 제1 측면들(30) 및 한 쌍의 제2 측면들(40)을 포함하며,
    상기 각 제1 측면(30)과 제2 측면(40)의 교차에 의해 제1 절삭 에지(100) 및 제2 절삭 에지(200)가 형성되며,
    상기 제1 측면(30)에서, 상기 제1 절삭 에지들(100)은 서로 마주보는 두 개의 제1 측면들(30)의 중간들을 가로지르는 가상의 제1 중간면(M1)을 중심으로 대각선 대칭 구조이며, 상기 제2 절삭에지들(200)은 상기 제1 중간면(M1)을 중심으로 대각선 대칭 구조이고,
    상기 제2 측면(40)에서, 상기 제1 절삭 에지들(100)은 서로 마주보는 두 개의 제2 측면들(40)의 중간들을 가로지르는 가상의 제2 중간면(M2)을 중심으로 대각선 대칭 구조이며, 상기 제2 절삭에지들(200)은 상기 제2 중간면(M2)을 중심으로 대각선 대칭 구조이고,
    상기 제2 절삭 에지(200)는 제1 중간면(M1) 쪽으로 제1 절삭 에지(100)보다 오프셋되어, 절삭 인서트의 코너로부터 멀어질수록 제1 중간면(M1) 쪽으로 경사지게 형성되며,
    상기 제1 절삭 에지(100)는 제2 중간면(M2) 쪽으로 제2 절삭 에지(200)보다 오프셋되어, 절삭 인서트의 코너로부터 멀어질수록 제2 중간면(M2) 쪽으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 측면(30)과 단부면(10)의 교차에 의해 제1 와이퍼 에지(500)가 형성되어 상기 제1 절삭 에지(100) 및 제1 와이퍼 에지(500)가 제1 측면(30)의 한 쌍의 마주보는 코너에 배치되며,
    상기 제2 측면(40)과 단부면과의 교차에 의해 제2 와이퍼(600)가 형성되어 상기 제2 절삭 에지(200) 및 제2 와이퍼 에지(600)가 제2 측면의 한 쌍의 마주보는 코너에 배치되는 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 측면(30) 및 제2 측면(40)과 단부면(10)의 교차에 의해 형성되는 에지에서 제1 와이퍼 에지(500) 및 제2 와이퍼 에지(600) 이외의 부분(550, 650)은 라운딩 처리되는 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 절삭 에지(100) 또는 제2 절삭 에지(200)의 경사 각도는 5° 내지 10°인 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트.
  5. 제2항에 있어서, 각 측면(30, 40) 중 와이퍼 에지(500, 600)와 절삭 에지(100, 200)에 의해 형성되는 코너에는 측면(30, 40)보다 낮게 레이크 면(800, 900)이 형성되는 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트.
  6. 제1항에 있어서, 제1 절삭 에지(100)와 제2 절삭 에지(200)는 곡선으로 부드럽게 연결되는 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 절삭 인서트는 레이디얼 장착 및 탄젠셜 장착될 수 있는 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트.
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