KR101419545B1

KR101419545B1 - 정면 밀링 인서트

Info

Publication number: KR101419545B1
Application number: KR1020070063890A
Authority: KR
Inventors: 잉에마르 헤스만
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2014-07-14
Also published as: CN101096057A; CN101096057B; JP5265889B2; US20070297865A1; SE0601402L; JP2008006579A; KR20080000540A; SE530090C2; EP1872889A1; EP1872889B1; US7547164B2

Abstract

본 발명은, 제 1 여유면 (6) 과 인접한 칩 제거 주 절삭 날 (3) 과, 제 2 여유면 (7) 과 인접한 표면 와이핑 부 날 (4) 을 포함하는 정면 밀링 인서트에 관한 것이며, 상기 주 절삭 날은 부 날의 연장부에서 가상선과 45°의 각을 이룬다. 제 3 여유면 (12) 에 인접한 중간 절삭 날 (11) 은 주 절삭 날 (3) 과 제 2 절삭 날 (4) 사이에 형성되며, 상기 주 절삭 날 (3) 보다 짧고, 또한 상기 연장선과 20 ~ 40°의 각을 형성한다. 중간 절삭 날 (11) 은 볼록 여유면 (15, 16) 과 인접한 아치형 부분 날 (13, 14) 을 경유하여 인접 날 (3, 4) 로 변경된다.

Description

정면 밀링 인서트{FACE-MILLING INSERT}

도 1 은 교체가능한 다수의 밀링 인서트 및 회전가능한 기본체 (밀링 커터 헤드) 를 포함하는 정면 밀을 부분적으로 나타내는 나타내는 부분 절개 측면도.

도 2 는 본 발명에 따른 밀링 인서트를 나타내는 도면.

도 3 은 도 2 의 밀링 인서트를 다른 각도에서 본 도면.

도 4 는 상기 밀링 인서트의 평면도.

도 5 는 상기 밀링 인서트의 측면도.

도 6 은 상기 밀링 인서트의 오직 하나의 작용 절삭 날을 부분적으로 확대하여 나타낸 사시도.

도 7 은 작용 절삭 날의 형상을 부분적으로 확대하여 나타낸 평면도.

도 8 은 소재로부터 칩을 제거하는 동안의 절삭 날을 나타내는 단면의 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

3: 칩 제거 주 절삭 날

4: 표면 와이핑 부 날

6: 제 1 여유면

7: 제 2 여유면

11: 중간 절삭 날

12: 제 3 여유면

13, 14: 아치형 부분 날

15, 16: 여유면

본 발명은 제 1 여유면과 인접한 칩 제거 제 1 절삭날과 제 2 여유면과 인접한 표면 와이핑 부 날을 포함하는 형태의 정면 밀링 (face-milling) 인서트에 관한 것으로서, 상기 제 1 절삭날은 부 날의 연장 가상의 직선과 45°의 각을 형성한다.

금속 소재 (blank) 또는 작업물, 예컨대 엔진 블럭 소재의 칩 제거 정면 기계가공에 대하여, 80mm ~ 700mm 의 직경을 가지고, 10 ~ 100 개 이상의 교체가능한 밀링 인서트가 구비된 정면 밀이 사용된다. 이러한 밀링 커터 공구에 오랜 기간 사용되는 밀링 인서트는 삼각형 기본 형상을 가지며 또한 상기 밀링 인서트는 서로 반대편에서 평행한 평면의 두 지지면 및 2 개의 일반적으로 무단의 외주 날 선 (지지면보다 낮게되어 있음) 을 가지므로 인덱서블하며, 또한 뒤집어서 사용될 수 있다. 각각의 날 선은 6 개의 칩 제거 주 절삭 날 (각각의 삼각형 변을 따라 2 개씩 있임) 및 6 개의 표면 와이핑 부 날 또는 와이퍼 날 (코너부에 인접하여 있음) 을 포함한다. 작업 동안에, 오직 한 쌍의 날이 협력 작용하게 되는데, 즉 밀의 회전 축선에 수직한 가상 평면에 부 날이 배치됨과 동시에 상기 주 절삭 날은 상기 가상 평면과 45°의 각 (설정 각) 으로 배치되는 위치로 하나의 주 절삭 날 및 하나의 부 날이 전방으로 인덱스된다. 상기 밀링 인서트가 하나의 동일 밀, 예컨대 시계방향으로 회전가능한 밀에 사용될 때, 3 쌍의 날이 밀링 인서트의 일측에 사용될 수 있으며, 3 쌍의 날이 반대 측에 사용될 수 있어서, 총 6 쌍의 날이 사용될 수 있다. 또한, 경제적인 사용자라면 모두 12 쌍의 날을 사용할 수 있다 (다시 말하면, 밀링 인서트가 반대 회전 방향 (반시계 방향) 으로 회전하는 밀에 사용되는 경우). 상기 공구에서, 각각의 밀링 인서트는 필요한 여유 (clearance) 를 확보하기 위해서 음의 축방향 및 반경 방향 각도로 탑재된다.

종래에 있어, 엔진 블럭은 회주철로 만들어지며, 또한 정면 밀로 정면 기계가공되며, 이 밀의 밀링 인서트의 특징은 최대 하나의 작은 반경을 갖는 (완전히 예리하지는 않더라도) 코너부를 경유하여 곧은 주 절삭 날이 마찬가지로 곧은 표면 와이핑 부 날로 이어진다는 것이다. 그러나, 이들 밀링 인서트는 회주철의 스케일 형 또는 플레이크 형 조직에 기인한 문제점을 갖고 있어서, 이는 소위 날 파괴를 일으킬 수 있다. 이러한 형태의 손상은 밀의 외주를 따르는 밀링 인서트의 림이 작업면의 단부 가장자리에 접근할 때 발생할 수 있다. 즉, 재료의 플레이크가 바람직하지 않게 배향된다면, 잔여 가장자리부는 나머지 재료로부터 파손되어 분리될 수 있다. 대부분의 경우에, 이렇게 가장자리가 파손되면 소재는 폐기되어야 한다.

추후에, 상기 언급된 문제는 밀링 인서트의 형상을 변경하여 해결되었다. 보다 구체적으로, 상기 부 날에는 직선 형상 대신에 아치형이 부여됨으로써, 주 절삭 날에 인접한 평면 여유면이 부 날에 인접한 비교적 작은 반경을 가지는 볼록 한 여유면으로 이어질 수 있다. 이러한 쌍의 날은 주 절삭 날에 의해 분리된 부분을 따라 실질적으로 동일한 두께를 가지며, 아치형 부분 날에 의해 분리된 부분을 따라 연속적으로 점점 얇아지는 칩을 생성시킨다. 이러한 변형에 의해, 소재의 잔여 가장자리부에 대하여 가해지는 상기 성분력이 재분배되어, 합력이 측방보다는 하방으로 작용하게 된다. 즉, 상기 측방 성분력이 하방으로 향하는 성분력보다 크다면, 이에 따른 큰 응력이 가장자리부에 작용되어, 특히 스케일 조직이 부적절하게 배향될 때에는 상기 가장자리부가 측방향으로 찢어지게 된다.

이와 관련하여, 둥근 또는 아치형의 절삭 날이 일반적으로 직선 날보다 많은 열을 발생시킨다. 이에 대한 간단한 이유는 직선 날이 주어진 절삭 깊이 및 주어진 설정 각에 대하여 최소 길이를 가져서 최소 폭을 가지는 칩을 분리시키지만, 동일한 절삭 깊이와 설정 각에 대하여 아치 날은 더 길어서 폭이 더 넓은 칩을 분리시키기 때문이다.

최근에, 새로운 철 재료가 개발되었으며, 이를 CGI (Compacted Graphite Iron) 라 하며, 무엇보다 엔진 블럭의 제작에서 인기를 얻고 있다. 회주철의 방향성 스케일 또는 플레이크 (flake) 조직과는 반대로, CGI 의 조직은 중립 또는 코랄 (coral) 형인데, 즉 특정한 방향성이 없다. 그러나, 둥글거나 또는 아치형의 부 날을 가지는 밀링 인서트로 CGI 작업물을 정면 밀링 가공하려는 시도는 회주철에는 성공적이었다. 무엇보다, 이해하기 어려운 이유로서 밀이 이탈되는 생성면을 따라 날 선에 인접하여 버가 형성되기 때문이다.

본 발명의 목적은 상기 언급된 종래 공지된 정면 밀링 인서트의 단점을 회피하고 향상된 정면 밀링 인서트를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명의 주 목적은 CGI 소재를 기계가공할 시에 버가 발생되지 않는 정면 밀링 인서트를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 생성된 면의 우수한 표면 마무리를 제공하며 또한 긴 수명을 가지며 효율적인 칩제거를 보장하는 정면 밀링 인서트를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 적어도 상기 주 목적은 청구항 1 의 특징부에 기재된 구성에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 정면 밀링 인서트의 바람직한 실시형태는 종속항에 더 규정되어 있다.

도 1 에서, 도면 부호 "1" 은 중심 축선 (C) 을 중심으로 회전가능한 밀링 커터 헤드 형상의 기본체를 가르킨다. 상기 밀의 직경에 따라, 다양한 수의 밀링 인서트 (2) 가 상기 기본체의 외주를 따라 배치되어 있으며, 이러한 경우에, 상기 밀링 인서트는 삼각형 기본 형상을 가진다. 주 절삭 날 (3) 및 표면 와이핑 부 날 또는 와이퍼 날 (4) 이 상기 각각의 밀링 인서트에 포함되어 있다. 모든 작용 부 날 (4) 은 중심 축선 (C) 에 수직한 공통 평면 (P) 에 위치되어 있다. 각각의 주 절삭 날 (3) 과 상기 평면 (P) 사이의 설정 각 (k) 는 45°이다. 작업 동안에 밀이 회전하면서 직선 운동할 때, 일반적으로 주 절삭 날 (3) 은 기계가공되는 소재로부터 칩을 제거하며, 상기 부 날 (4) 은 생성된 표면을 더욱 매끄럽게 하거나 닦아낸다.

이제 도 2 ~ 도 8 을 참조하면, 이 도 2 ~ 도 8 에는 본 발명에 따른 밀링 인서트 (2) 의 특성이 상세히 나타나 있다. 일반적으로, 상기 밀링 인서트는 서로 동일한 형상의 상측부 및 하측부 (5) 를 포함하고 3 개의 동일한 삼각형 코너부를 포함하기 때문에 인덱서블할 뿐만 아니라 뒤집어 사용도 가능하다. 상측부 및 하측부에 인접하여 2 개의 주 절삭 날 (3) 이 각각의 삼각형 변을 따라 존재한다. 각각의 상기 주 절삭 날은 제 2 절삭 날 (4) 과 협력하며, 각 쌍의 날 (3, 4) 은 작용 절삭 날을 형성한다. 제 1 여유면 (6) 이 개별 주 절삭 날 (3) 과 연결되며, 제 2 여유면 (7) 이 각각의 부 날 (4) 와 연결된다.

도 4 에는 교차하여 밀링 인서트의 3 개의 코너부를 규정하는 3 개의 이등분선 중의 하나가 도면부호 "B" 로 나타나 있다. 주 절삭 날 (3) 은 이등분선 (B) 와 30°의 각으로 뻗어있으며, 부 날 (4) 과 이등분선 (B) 사이의 각은 75°이다. 이는 상기 주 절삭 날 (3) 과 부 날 (4) 의 연장 직선 (L) 사이의 각이 45°를 이룬다는 것을 의미한다 (이 45°가 설정 각 k 임).

또한, 인접한 제 2 여유면 (7) 들은, 이등분선 (B) 과 교차되는 반경 천이부 (8) 에 의해 서로 떨어져 있다. 또한, 밀링 인서트의 상측부 및 하측부 (5) 는 평면이며, 이 평면들은 서로 평행하고 여유면 (6, 7) 에 의해 결정된 외곽 윤곽선보다 작은 신장부를 가진다. 개별면 (5) 의 경계를 정하는 세갈래의 경계선 (9) (도 2 참조) 과 외주 사이에는 일반적으로 오목한 아치형상으로 이루어진 본질적으로 연속적인 칩 표면 (10) 이 존재한다. 이러한 경우에, 상이한 날 (3, 4) 은 연속 또는 무단의 날 선에 존재하며, 이 날 선은, 도 5 에서 분명히 알 수 있는 바와 같이 개별면 (5) 보다 낮게 되어 있다. 이는, 개별면 (5) 이 비작용 날선에 손상을 주지않고 지지면으로서 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

각각의 개별 주 절삭 날 (3) 은 위에서 바라본 평면도에서는 직선 형상이지만, 옆에서 보면 약간 아치형이다. 보다 구체적으로, 각각의 주 절삭 날 (3) 은 밀링 인서트의 코너부로터 삼각형 변의 중앙을 향해 가면서 내려 앉아있는 상태이다. 일반적으로 개별 부 날 (4) 은 위에서 보나 옆에서 보나 직선이다. 그러나, 여유면 (7) 이 아주 약간 아치형으로 형성될 수 있기 때문에, 상기 부 날 (4) 은 위에서 볼 때, 아주 약한 아치형으로 나타날 수 있다. 그러나, 이렇게 가능한 부 날 (4) 의 아치 형상은 매우 미미하기 때문에 육안으로는 확인이 안된다. 그래서, 실제적으로, 상기 아치는 50mm 이상의 반경을 가질 수 있다.

도시된 절삭 인서트를 지금까지 설명하였으며, 모든 주요부분은 공지된 것과 동일하다.

확대된 축척의 도 6 ~ 도 8 에는 본 발명의 새롭고 특징적인 점들이 나타나 있다. 이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 제 3 여유면 (12) 에 인접한 중간 절삭 날 (11) 이 주 절삭 날 (3) 과 제 2 절삭 날 (4) 사이에 형성되어 있다. 상기 중간 절삭 날 (11) 은 연장선 (L) 과 45°미만인 각 α 를 형성한다. 보다 구체적으로, 상기 각 α 는 최소 20°~ 최대 40°이어야 한다. 보다 바람직하게, 상기 각은 25°~ 35°이다. 본 예에서, α 는 30°이다. 상기 연결 여유면 (12) 이 평면이 되도록, 상기 중간 절삭 날 (11) 은 직선인 것이 좋다. 상기 중간 절삭 날 (11) 은 볼록한 제 4 및 제 5 여유면 (15, 16) 과 인접한 아치 형 부분 날 (13, 14) 을 경유하여 인접 날 (3, 4) 로 이어진다. 아치형 부분 날 중에서 부 날 (4) 과 중간 절삭 날 (11) 사이에 위치된 부분 날 (13) 은 다른 부분 날 (14) 의 반경 (R2) 보다 작은 반경 (R1) 을 가진다. 특히, R1 은 최대 R2 의 절반이어야 하며, 최대 1mm 이며, 반경 R2 는 최대 2mm 이어야 한다.

중간 절삭 날 (11) 의 길이 (L11) 는 부 날 (4) 의 길이 (L4) 뿐만 아니라 주 절삭 날 (3) 의 길이 (L3) 보다 상당히 작다. 실제로, 중간 절삭 날 (11) 의 길이 (L11) 는 주 절삭 날 (3) 의 길이 (L3) 의 10% 를 초과하지 않아야 한다. L3 는 L11 보다 20 ~ 40 배인 것이 유리하다.

밀링 인서트가 12.7mm 의 IC 측정값을 갖는 실시형태에서, L3 는 5.6mm 이며, L11 은 0.18mm 이다 (L11 은 0.5 mm 를 초과해서는 안된다). 각 α 가 30°라면, R1 은 0.4mm 이며, R2 는 1mm 이다. 이와 관련하여, 부분 날 (13) 의 곡률 반경 (R1) 의 선택은 부분 날 (14) 의 곡률 반경 (R2) 의 선택보다 중요하다. 버 (burr) 형성의 위험을 감소시키기 위해서, 앞서 언급된 바와 같이 반경 (R1) 은 1mm 를 초과해서는 안된다. 그러나, 실제로, R1 은 명백히 더 작으며, 0.2 ~ 0.6mm 의 범위 내에 있는 것이 유리하다. R2 가 R1 보다 크면 부분 날 (14) 의 원호 반경 (R2) 의 선택은 덜 중요하다.

마지막으로, 작업물과 맞닿아 있는 작용 절삭날이 나타나 있는 도 8 을 참조하면, 밀의 이송 방향은 화살표 M 으로, 절삭 깊이는 ap 로 나타나 있다. 칩의 대부분은 주 절삭 날 (3) 과 부분 날 (14, 11) 을 따라 분리되어, 가장 작은 아치형 부분 날 (13) 에서 끝나거나 나뉘어지며, 부 날 (4) 에 의한 평탄화 또는 표 면 와이핑 효과에 의해 소재에 평면이 형성된다.

상기 설명된 밀링 인서트는 밀링 인서트가 가공된 면을 이탈하는 경계선 주변에 버를 형성시키지 않고 CGI 를 기계가공 할 수 있는 우수한 능력을 가진다는 것이 테스트를 통하여 입증되었다. 이에 대한 여러 이유 중 하나는, 소재와 절삭날의 맞닿음 시에 상기 절삭날이 비교적 짧은 (둥근 노우즈 날에 비하여) 신장부를 가지므로, 칩 제거 동안의 열 방출이 낮은 레벨로 유지되기 때문이다. 또한, 중간 절삭날 (11) 에 의해 잔여 날에 가해지는 성분력은, 더 가파른 경사의 주 절삭 날 (3) 이 밀링 작업을 행할 때보다 더 하방으로 향하게 된다. 중간 절삭날 (11) 이 비교적 짧더라도, 절삭날이 소재를 이탈하기 바로 전에 상기 성분력은 정확하게 하방으로 향하게 된다.

본 발명은 삼각형 기본 형상을 가지는 정면 밀링 인서트로 한정되지 않으며, 45°의 설정각으로 밀링 커터 헤드에 탑재될 수 있는 모든 다각형 밀링 인서트에도 적용될 수 있다.

본 발명으로, CGI 소재를 기계가공할 시에 버가 발생되지 않는 정면 밀링 인서트를 제공할 수 있으며, 생성된 면의 우수한 표면 마무리를 제공하며 또한 긴 수명을 가지며 효율적인 칩제거를 보장하는 정면 밀링 인서트를 제공할 수 있다.

Claims

제 1 여유면 (6) 과 인접한 칩 제거 주 절삭 날 (3) 과 제 2 여유면 (7) 과 인접한 표면 와이핑 부 날 (4) 을 포함하며, 상기 주 절삭 날 (3) 은 부 날 (4) 의 연장 가상 직선 (L) 과 45°의 각을 이루는 정면 밀링 인서트에 있어서,

제 3 여유면 (12) 과 인접한 중간 절삭 날 (11) 이 주 절삭 날 (3) 과 부 날 (4) 사이에 형성되며, 상기 중간 절삭 날 (11) 은 상기 주 절삭 날 (3) 보다 짧으며, 상기 연장 가상 직선 (L) 과 45°보다 작은 각 (α) 을 형성하며, 또한 상기 중간 절삭 날 (11) 은 볼록한 여유면 (15, 16) 과 인접한 아치형 부분 날 (13, 14) 을 경유하여 인접 날 (3, 4) 로 이어지고,

부 날 (4) 과 중간 절삭 날 (11) 사이에서 천이부를 형성하는 제 1 아치형 부분 날 (13) 은 제 2 아치형 부분 날 (14) 의 반경 (R2) 보다 작은 반경 (R1) 을 가지는 것을 특징으로 하는 정면 밀링 인서트.
제 1 항에 있어서,

상기 연장 가상 직선에 대한 중간 절삭 날 (11) 의 각 (α) 은 최대 40°인 것을 특징으로 하는 정면 밀링 인서트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 연장 가상 직선에 대한 중간 절삭 날 (11) 의 각 (α) 은 20°이상인 것을 특징으로 하는 정면 밀링 인서트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

중간 절삭 날 (11) 의 길이 (L11) 는 주 절삭 날 (3) 의 길이 (L3) 의 최대 10% 인 것을 특징으로 하는 정면 밀링 인서트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

중간 절삭 날 (11) 의 길이 (L11) 는 최대 0.5mm 인 것을 특징으로 하는 정면 밀링 인서트.
삭제
제 1 항에 있어서,

제 1 부분 날 (13) 의 반경 (R1) 은 1mm 미만인 것을 특징으로 하는 정면 밀링 인서트.
제 1 항에 있어서,

제 2 부분 날 (14) 의 반경 (R2) 은 최대 2mm 인 것을 특징으로 하는 정면 밀링 인서트.