KR101257373B1 - 노즈 절삭 에지에서 변하는 챔퍼각을 갖는 절삭 인서트 - Google Patents

노즈 절삭 에지에서 변하는 챔퍼각을 갖는 절삭 인서트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주로 선삭 작업에 사용하기 위한 금속 절삭 인서트 (10) 에 관한 것이다. 절삭 인서트는 상부며 (11), 상기 상부면과 실질적으로 평행한 하부면 (12), 및 상기 상하부면 사이에서 연장하는 3 이상의 측부면 (13A, 13B) 을 포함한다. 2 개의 인접한 측부면 (13A, 13B) 사이의 천이부는 절삭 인서트 모서리부 (14) 에서 라운드된 노즈 반경면 (14A) 을 형성한다. 절삭 인서트는 적어도 모서리부 (14) 에서 챔퍼각 (βA ~ βE) 으로 상부면과 측부면을 연결하는 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 를 포함한다. 노즈 절삭 에지 (16) 는 하나 이상의 반경 (R1) 으로 형성된다. 절삭 모서리부는 하나 이상의 휘어진 와이퍼 에지 (17, 18) 를 포함한다. 노즈 절삭 에지 (16) 에서 단면의 챔퍼각 (βC) 은 노즈 절삭 에지 (16) 로부터 거리를 둔 단면의 챔퍼각 보다 더 크다.

Description

노즈 절삭 에지에서 변하는 챔퍼각을 갖는 절삭 인서트{A CUTTING INSERT WITH A VARYING CHAMFER ANGLE AT THE NOSE CUTTING EDGE}
본 발명은 주로 선삭 작업에 사용하는 금속 절삭 인서트에 관한 것이다.
모든 종류의 선삭 작업에 있어서, 이송 속도와 모서리 반경 사이의 소정의 상호 작용이 존재하며, 그 모서리 반경은 제 1 절삭 에지와 제 2 절삭 에지 사이의 연결부이다. 가공물에 생성된 표면 미세도 (fineness) 는 특히 모서리 반경 및 이송 속도 사이의 상호 작용에 의해 영향을 받는다. 접근 각도는 제 1 절삭 에지와 이송 방향 사이의 각도로 규정된다. 이 각은 상이한 절삭력 성분 사이의 상호 관계에 상당한 영향을 미쳐서, 표면 미세도 및 치수 정확도에도 영향을 미친다. 표면 미세도 및 치수 정확도는 접근 각도의 변화에 매우 민감하다. 모든 선삭 작업에 있어서, 소망하는 표면 미세도를 얻는 것이 문제이다. 다른 문제점은 짧은 공구 수명이다.
종래의 절삭 인서트의 실시형태가 EP 1226892 A2 및 DE 10308234 A1 에 개시되어있다.
본 발명의 목적은 기계 가공면의 미세도를 개선하는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공구 수명을 상당히 개선하는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전체 공구 수명에 걸쳐서 표면 마무리 (surface finish) 를 개선하는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가공물 표면의 압축 잔류 응력에 대한 영향을 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가공물 표면의 경도에 대한 영향을 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 위치된 접근 각도에 대하여 선삭용 절삭 인서트의 민감도를 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 선삭시 반경방향 힘을 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공구 홀더에서 사용될 때에 절삭 에지부에서의 변동을 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
이들 및 다른 목적은 첨부된 독립항의 특징부에서 정의된 절삭 인서트에 의해서 달성된다.
본 발명의 목적 및 장점은, 동일한 도면 부호가 동일한 요소를 나타내는 첨부된 도면과 함께, 바람직한 실시형태인 이하의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트의 평면도.
도 2 는 절삭 인서트의 사시도.
도 3a 는 도 1 의 선 (E) 에 따른 단면도.
도 3b 는 도 1 의 선 (F) 에 따른 단면도.
도 3c 는 도 1 의 선 (G) 에 따른 단면도.
도 3d 는 도 1 의 선 (H) 에 따른 단면도.
도 3e 는 도 1 의 선 (J) 에 따른 단면도.
도 4 는 절삭 인서트의 모서리부의 확대된 평면도.
도 5 는 모서리부의 측면도.
도 6a 는 도 1 의 선 (E ~ J) 을 따른 상이한 단면에서 챔퍼각 범위를 나타내는 그래프.
도 6b 는 도 1 의 선 (E ~ J) 을 따른 상이한 단면에서 챔퍼 높이를 나타내는 그래프.
도 7a 는 가공물의 선삭 시의 절삭 인서트를 나타내는 도면이며, 도 7b 는 절삭 인서트 및 가공물의 일부분을 나타내는 도면.
도 1 ~ 도 5 에는, 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트 (10) 가 도시되어 있다. 절삭 인서트는 단면 또는 양면일 수 있다. 절삭 인서트는 마름모꼴이며, 60 ~ 80 °의 노즈각을 갖는 모서리부가 도 1 에 도시되어 있다. 하지만, 상기 절삭 인서트는 정사각형, 직사각형, 삼각형 또는 육각형일 수 있다. 육각형일 때, 삼각형 인서트의 형태일 수도 있다. 이 실시형태에서, 인서트는 입방정 질화 붕소 (CBN) 모서리부를 갖는 초경합금으로 제조될 수 있지만, 순전히 임의의 CBN 재료 또는 임의의 다른 적절한 재료로 제조될 수도 있다. 절삭 인서트 (10) 는 상부면 (11), 상기 상부면과 실질적으로 평행한 하부면 (12), 및 상기 상하부면 사이를 연장하는 3 개 이상의 측부면 (13A, 13B) 을 포함한다. 이 실시형태에서 상부면 (11) 은 평면이고, 상기 3 개 이상의 측부면에 대하여 수직으로 연장한다. 2 개의 인접한 측부면 (13A, 13B) 사이의 천이부는 절삭 인서트 모서리부 (14) 에서 라운드된 노즈 반경면 (14A) 을 형성한다.
절삭 인서트 (10) 는 적어도 모서리부 (14) 에서 상부면과 측부면을 연결하는 2 개 이상의 외주 랜드 (15A 및 15B) 로 구성된 외주 랜드 (15) 를 포함한다. 이 실시형태에서 외주 랜드 (15A 및 15B) 는 전체 절삭 인서트 외주를 둘러싼다. 이 실시형태에서 외주 랜드 (15A 및 15B) 는 상이한 형상이다. 외주 랜드 (15A 및 15B) 는 상부면 (11) 을 포함하는 평면 (P) 에 대하여 챔퍼각 (βA ~ βE ; 도 3a ~ 도 3e 에 도시) 으로 경사진다. 외주 랜드는 절삭 인서트의 절삭 에지를 강화하는데 적합하다. 이 실시형태에서, 상부면 (11) 은 평면이고 외주 랜드 (15) 에 직접적으로 연결되어서 강성을 갖게 하는 구성을 가능하게 한다.
외주 랜드와 노즈 반경면 (14A) 의 교차점은 노즈 절삭 에지 (16) 를 형성한다. 노즈 절삭 에지 (16) 는 하나 이상의 반경 (R1) 으로 형성된다. 작업 이 이루어지는 각각의 절삭 모서리부 (14) 는 노즈 절삭 에지 (16) 에 연결된 1 개 이상의 볼록한 와이퍼 에지 (17, 18) 를 포함한다. 이 실시형태에서는, 노즈 절삭 에지 (16) 에 의해 분리된 제 1 와이퍼 에지 (17) 및 제 2 와이퍼 에지 (18) 가 제공된다. 노즈 반경면 (14A) 은 모서리부 이등분선 (B) 에 대하여 대칭일 수 있다. 이는 절삭 인서트가 대칭이 되어서, 동일한 인서트로 좌우측을 선삭하는 것이 가능, 즉 좌우측 홀더가 이 절삭 인서트에 사용될 수 있는 장점을 가져온다. 이 실시형태에서 절삭 인서트 (10) 는 표면 (11 및 12) 에 수직으로 연장하는 관통 구멍 (21) 을 구비한다.
도 3c 및 예를 들어 도 3e 를 참조하면, 노즈 절삭 에지 (16) 에서의 단면의 챔퍼각 (βC) 은 노즈 절삭 에지 (16) 로부터 멀리 떨어진 거리에서의 단면의 챔퍼각 (βE) 보다 더 크다. 노즈 절삭 에지 (16) 에서 단면의 챔퍼각 (βC) 은 상기 제 1 와이퍼 에지 (17) 또는 제 2 와이퍼 에지 (18) 단면의 챔퍼각 보다 크다. 도 3a ~ 도 3e 에 도시된 바와 같이, 각각의 외주 랜드 (15A 및 15B) 는 절삭 인서트 (10) 의 전체에 걸친 단면에서 실질적으로 직선을 따른다. 외주 랜드 (15) 는 모서리부 (14) 에서 연속적으로 변하는 챔퍼각 (β) 을 가진다. 도 3c 에 도시된 노즈 절삭 에지 (16) 에서 단면의 챔퍼각 (βC) 은 제 1 와이퍼 에지 (17) 에서 단면의 챔퍼각 (βE) 보다 더 크다. 도 3a ~ 도 3e 에 도시된 바와 같이, 외주 랜드 (15) 는 평면도에서 실질적으로 일정한 폭 (WA ~ WE) 을 가진다. 하지만, 랜드 폭 (WE) 은 폭 (WA ~ WD) 보다 약간 더 크다. 선택적으로, 랜드 폭은 챔퍼각의 변화와 유사하게 변할 수 있다.
제 1 와이퍼 에지 (17) 는 하나 이상의 제 1 와이퍼 반경 (R2) 으로 형성되고, 제 2 와이퍼 에지 (18) 는 하나 이상의 제 2 와이퍼 반경 (R3) 으로 형성되며, 상기 반경 (R1 ~ R3) 은 상이한 기준점을 가진다. 반경 (R2 및 R3) 은 동일한 크기일 수 있다. 각각의 제 1 및 제 2 와이퍼 에지 (17, 18) 에서 외주 랜드 (15) 는 연속적으로 변하는 챔퍼각 (β) 을 가진다.
도 3a ~ 도 3e 및 도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 각 (βA) 는 5 ~ 20°내에서 선택되고, 각 (βB) 는 10 ~ 30°내에서 선택되고, 각 (βC) 는 15 ~ 60°내에서 선택되고, 각 (βD) 는 10 ~ 30°내에서 선택되며, 각 (βE) 는 5 ~ 20°내에서 선택된다. 게다가, 측부면 (13A, 13B) 또는 노즈 반경면 (14A) 에 대하여 수직으로 볼 때, 챔퍼의 투영된 높이 (Z) 는 도 6b 에 개시된 범위 또는 이하의 범위 (단위는 mm) 에서 변할 수 있다.
챔퍼 높이 Z
(㎜)		 단면
A B C D E
최소 0.004 0.009 0.01 0.009 0.004
최대 0.18 0.29 0.86 0.29 0.18

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도 7a 및 도 7b 는, 가공물 (19) 의 선삭 시의 절삭 인서트, 및 경질 선삭 공정 시의 가공물 및 절삭 인서트의 확대된 부분을 각각 도시한다. 통상적으로, 절삭 깊이 (Y) 는 노즈 절삭 에지 반경 (R1) 과 같거나 그 미만일 수 있어서, 예를 들어 절삭되지 않은 재료는 이등분선 (B) 에 도달하지 못한다. 인서트는 와이퍼 에지 (17) 너머에 여유각 (σ) 을 가지고 위치한다. 제거되는 칩 (20) 의 크기는 절삭 깊이 (Y) 및 회전당 이송 (X) 에 의해 결정된다. 칩의 두께는 볼록한 와이퍼 에지 (17) 에서 0 이 된다. 외주 랜드 (15) 는 마모를 견디는 모서리부 (14) 의 이등분선에서 가장 뭉뚝한 챔퍼를 가지는 반면, 칩의 얇은 부분을 절단하는 와이퍼 에지 (17) 비교적 예리하기 때문에, 우수한 표면 미세도가 얻어진다. 평면도에서 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 가 실질적으로 일정한 폭 (WA ~ WE) 을 가진다는 사실은 공구 홀더에 사용될 때에 절삭 에지부에서의 변동을 더 작게 한다.
상술한 실시형태에서, 절삭 인서트의 작동 모서리부 (active corner) 가 CBN 영역이어서, 절삭 에지 (16, 17 및 18) 는 CBN 으로 구성된다. 선택적으로, 임의의 다른 적절한 절삭 재료는 응당 모든 기계 가공 용도에 사용될 수 있다.
와이퍼 에지를 갖는 절삭 인서트를 사용할 때, 반경 방향의 힘은 와이퍼 에지가 없는 종래의 절삭 인서트와 비교하여 커진다. 본 발명에 따른 절삭 인서트는 절삭 모서리부의 이등분선 근방에서 더 뭉뚝해서, 고속 이송시 모서리부의 파손을 보호하는 반면, 와이퍼 에지는 덜 뭉뚝하여 반경방향 힘을 감소시킨다. 따라서 선삭용 절삭 인서트는 기계 가공면의 미세도를 개선하고 공구 수명을 상당히 개선 시킨다.

Claims (9)

  1. 선삭용 절삭 인서트로서, 상부면 (11), 상기 상부면과 평행한 하부면 (12), 상기 상하부면 사이를 연장하는 3 개 이상의 측부면 (13A, 13B), 절삭 인서트 모서리부 (14) 에서 라운드된 노즈 반경면 (14A) 을 형성하는 2 개의 인접한 측부면 (13A, 13B) 사이의 천이부, 적어도 상기 절삭 인서트 모서리부 (14) 에서 상부면과 측부면을 챔퍼각 (βA ~ βE) 으로 연결하는 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 및, 노즈 절삭 에지 (16) 를 형성하는 상기 노즈 반경면 (14A) 과 상기 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 의 교차부를 포함하며, 상기 노즈 절삭 에지 (16) 는 하나 이상의 반경 (R1) 으로 형성되며, 상기 절삭 인서트 모서리부는 하나 이상의 휘어진 와이퍼 에지 (17, 18) 를 포함하는 선삭용 절삭 인서트에 있어서,
    상기 노즈 절삭 에지 (16) 에서의 단면의 챔퍼각 (βC) 은 상기 노즈 절삭 에지 (16) 로부터 멀리 떨어진 거리에서의 단면의 챔퍼각보다 더 크며, 상기 선삭용 절삭 인서트의 평면도에서 볼 때, 상기 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 는 일정한 폭 (WA ~ WE) 을 갖는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 노즈 절삭 에지 (16) 에서의 단면의 상기 챔퍼각 (βC) 은 상기 와이퍼 에지에서의 단면의 챔퍼각보다 더 큰 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외주 랜드는 전체 절삭 인서트 외주를 감싸는 챔퍼 (15) 로 제공되는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 는 절삭 인서트의 전체에 걸친 단면에서 직선 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 는 모서리부 (14) 에서 연속적으로 변하는 챔퍼각 (β) 을 갖는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 노즈 절삭 에지 (16) 에서의 단면의 상기 챔퍼각 (βC) 은 상기 노즈 절삭 에지 (16) 로부터 멀리 떨어진 제 1 와이퍼 에지 (17) 에서의 단면의 챔퍼각 (βE) 보다 큰 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 절삭 모서리부 (14) 는 하나 이상의 반경 (R2) 으로 형성되는 제 1 와이퍼 에지, 및 하나 이상의 반경 (R3) 으로 형성되는 제 2 와이퍼를 포함하고, 상기 반경들 (R1 ~ R3) 은 상이한 기준점을 갖는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
  8. 제 7 항에 있어서, 각각의 제 1 및 제 2 와이퍼 에지 (17, 18) 는 연속적으로 변하는 챔퍼각 (β) 을 갖는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 절삭 인서트 (10) 는 부분적으로 또는 전체적으로 입방정 질화 붕소로 구성되는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
KR1020077018877A 2005-02-22 2006-02-13 노즈 절삭 에지에서 변하는 챔퍼각을 갖는 절삭 인서트 KR101257373B1 (ko)

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