KR101421469B1 - 절삭 인서트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칩-형성 기계가공용 절삭 인서트에 관한 것이며, 상기 절삭 인서트의 적어도 상측 표면이 한 측면 상에 면(1)으로 구성되고, 서로에 대해 수직한 각도로 위치된 주변 평면형 측면 표면들은 플랭크(2)로 구성되며, 평면형 면 부분(3)이 상기 플랭크에 대해 인접하고 0°의 경사각으로 배열된 후, 상기 면은 하향 경사진 평면형 벽 부분(4)을 거쳐 낮은 수준의 평면형 칩-형성 기저부(5)로 그리고 중앙의 방향으로 테이퍼지고(taper), 상부를 향해 경사진 평면형 벽 부분(6)을 거쳐 중앙에 위치된 평면형 면 플래토우(7)로 상향 경사진다. 절삭 인서트의 전체 영역 위에 특정의 칩 형성을 보장하기 위하여, 복수의 상승된 칩-형성 요소(8)는 면 플래토우(7)의 2개의 상호 마주보는 상향 경사진 벽 부분(6) 상에서 동일한 간격으로 서로에 대해 평행하게 배열되고, 상기 칩 형성 요소들은 칩-형성 기저부(5)로 하향 경사진 루프 표면(9)과 하향 경사진 플랭크(10)를 가진다.
절삭 인서트, 면 플래토우, 절삭 날, 챔퍼

Description

절삭 인서트{Cutting insert}
본 발명은 칩-형성 기계가공용 절삭 인서트에 관한 것이며, 상기 절삭 인서트의 적어도 상측 표면이 한 측면 상에 면으로 구성되고, 서로에 대해 수직한 각도로 위치된 전체-주변 평면형 측면 표면들은 플랭크로 구성되며, 평면형 면 부분이 상기 플랭크에 대해 인접하고 0°의 경사각으로 배열된 후, 상기 면은 하향 경사진 평면형 벽 부분을 거쳐 낮은 수준의 평면형 칩-형성 기저부로 그리고 중앙의 방향으로 테이퍼지고(taper), 상부를 향해 경사진 평면형 벽 부분을 거쳐 중앙에 위치된 평면형 면 플래토우(plateau)로 상향 경사진다.
절삭 인서트의 절삭 날의 기하학적 형상으로 인해, 절삭 인서트는 다량 칩-제거 기계가공(heavy-duty chip-removing machining), 즉 큰 절삭 깊이와 고이송용으로 특히 적합하다. 초기에 특정 거리로 떨어져서 0°의 경사각으로 플랭크들과 인접하는 평면형 면 부분은 심지어 과도한 조건의 경우에도 절삭 날의 조기 마모를 방지시킨다.
이와 유사한 면의 기하학적 형상이 독일 특허 출원 DE 42 39 236A1호에 개시되어 있다. 짧고 평면형의 피스가 플랭크에 인접한 뒤, 초기에 상기 면은 경사지고 또는 오목하게 만곡된 표면들을 거쳐 상대적으로 낮은 수준으로 하향 경사지고, 중앙 방향으로 면 플래토우로 상승된다. 절삭 날의 후방에 이와 같은 방식으로 형성된 중공(hollow)은 적합한 칩 배출 및 신뢰성 있는 칩 파괴를 수행하도록 의도된다. 칩 안내를 개선시키기 위한 목적으로, 독일 특허 출원 DE 42 39 236 A1호에서는 칩 브레이커 중공 위에 실질적으로 칩 배출 방향으로 종방향 립의 형태로 연장된 상승된 칩-형성 요소를 구현하는 것을 제안한다.
종방향 립의 형태인 상승된 칩-형성 요소를 가진 추가 절삭 인서트가 독일 특허 출원 DE 44 37 093 A1호에 기술되어 있으며, 여기서 칩-형성 요소는 칩 브레이커 중공의 하향 경사진 영역에 실질적으로 배열되며, 면 플래토우로부터 이격된다. 상기 면의 기하학적 형상은 배출 칩에 의해 절삭 인서트 자체에 상당한 부하가 실리지 않으면서 절삭 날에 인접한 영역에서 직접적으로 배출 칩이 형성되는 칩-제거 기계가공용으로 의도된다.
본 발명의 목적은 전체적인 이용 분야에 대해 선택적인 칩 형성이 보장되도록 상기 기술된 타입의 절삭 인서트를 추가적으로 개선시키는 데 있다.
이러한 목적은 청구항 제 1 항에서 청구된 특징들을 가진 절삭 인서트에 의해 구현되며, 여기서 본 발명에 따라서 복수의 상승된 칩-형성 요소들은 면 플래토우의 2개의 상호 마주보고 상향 경사진 벽 부분들 상에서 동일한 간격으로 서로에 대해 평행하게 배열되며, 상기 칩-형성 요소들은 칩-형성 기저부로 하향 경사진 상측 표면과 하향 경사진 플랭크를 가진다.
본 발명의 실제 실시예는 종속항들에서 기술된다.
본 발명에 따르는 직사각형 절삭 인서트의 경우, 면 플래토우와 칩-형성 요소는 각각의 절삭-날 중간-수직선에 대해 거울 대칭구조로 배열된다. 면 플래토우의 길이와 폭은 절삭 인서트의 각각의 이용 분야에 적합해진다. 바람직하게, 면 플래토우는 2개의 각각 마주보는 짧은 측면과 2개의 긴 측면을 가진 직사각형 중앙 웹으로 구성된다. 게다가, 바람직하게 상기 짧은 측면은 종방향 측면의 정면에서 칩-형성 기저부가 상대적으로 큰 폭을 가지도록 긴 측면보다 각각의 절삭 날로부터 짧은 거리에 배열된다. 면 플래토우의 정면에 배열된 상승된 칩-형성 요소들은 상대적으로 큰 폭의 칩-형성 기저부로 돌출된다.
면 플래토우는 절삭-날의 높이 또는 이 위에 위치되고, 즉 면 플래토우는 절삭 날들이 위치되는 평면 위로 돌출될 수 있다. 바람직하게, 상대적으로 낮은 수준의 칩-형성 기저부로 테이퍼진 칩-형성 요소의 하향 경사진 상측 표면들은 면 플래토우의 높이에 의존하여 상기 상측 표면들이 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 절삭 날의 평면 아래에 위치되도록 면 플래토우의 평면 아래에서 시작된다.
칩-형성 요소들의 하향 경사진 상측 표면들은 일부 영역에서 면 플래토우의 경사진 벽 부분과 동일한 경각(tilt angle)을 가지며 및/또는 이보다 작은 경각을 가진 경사면(ramp)으로 구성되며, 상기 경사진 벽 부분의 전방에는 하향 경사진 상측 표면이 배열되고, 면 플래토우의 경사진 벽 부분은 칩-형성 기저부에 대해 20° 내지 40°, 바람직하게 30°의 각도로 경사진다. 바람직하게 적어도 일부 영역에서 칩-형성 요소의 상측 표면들의 경각은 ≤ 15°이다.
선호되는 실시예에서, 칩-형성 요소의 개수는 측면 당 3개 내지 11개가 되도록 제안된다. 또한 칩-형성 요소는 짝수일 수 있다.
바람직하게, 또한 절삭 날로부터 떨어진 위치에 배열된 하향 경사진 평면형 벽 부분은 칩-형성 기저부에 대해 20°내지 40°, 바람직하게 30°의 각도로 경사진다.
선호되는 실시예에 따라서, 칩-형성 기저부는 0.5 mm 내지 1.5 mm의 폭을 가지며 0°의 경사각으로 배열된 평면형 면 부분보다 0.4 mm 내지 0.6 mm, 바람직하게 0.5 mm가 작게 형성되며, 상기 평면형 면 부분에 대해 평행하게 배열된다. 칩-형성 기저부로 돌출된 상승된 칩-형성 요소들은 칩-형성 기저부 표면의 중앙까지 최대한 연장된다. 칩-형성 요소들이 오직 칩-형성 기저부 표면의 폭의 1/4을 초과하는 실시예가 특히 선호되는 것이 입증되어져 왔다. 칩-형성 요소의 상측 표면의 폭은 이의 전체 길이에 대해 실질적으로 일정하며, 1.0 mm 내지 2.5 mm, 바람직하게 1.65 mm이다. 칩-형성 요소들의 가장 큰 전체 폭(W)은 1.5 mm 내지 4.5 mm이다. 서로에 대한 칩-형성 요소들의 간격은 상측 표면의 폭에 대해 0.75 내지 1.5배이며, 바람직하게 4.35 mm이고, 즉 상측 표면의 중앙으로부터 인접한 상측 표면의 중앙까지 6.0 mm이다. 그러나, 또한 상측 표면의 폭은 면 플래토우의 상측 측면을 향해 감소될 수 있으며, 이러한 감소는 오프셋(offset)이 형성되도록 불연속적일 수 있다. 선호되는 실시예에서, 제 1 칩-형성 요소의 처음 부분(start)과 짧은 벽 부분 사이의 거리는 칩-형성 요소들의 폭에 대해 대략 0.75 내지 2배여야 한다. 게다가, 칩 기저부로부터 칩-형성 요소들의 단부까지 칩-형성 요소들의 높이는 0.45 mm 내지 1.25 mm이여야 한다.
바람직하게, 면의 모든 날, 외측 날과 내측 날 모두는 날들이 마모에 대해 보다 잘 견디도록 둥글게 형성된다. 게다가, 절삭 날을 따라 배열된 완전-주변 챔퍼(chamfer)는 절삭 날을 안정화시키기 위한 목적으로 의도된다. 바람직하게, 상기 면 평면에서 챔퍼의 폭은 0.4 mm 내지 0.6 mm, 바람직하게 0.5 mm이고, 0°의 경사각으로 배열된 면 부분에 대해 10° 내지 20°, 바람직하게 15°의 각도로 경사진다. 따라서 챔퍼는 절삭 인서트의 조기 마모를 방지한다.
수평 표면과 경사진 표면으로 구성된 면 프로파일(face profile)과 본 발명에 따르는 칩-형성 요소들의 배열은 전체 이용 분야에 대해 선택적인 칩 형성이 보장되도록 칩을 배출시킨다.
본 발명의 실질적 실시예는 첨부된 도면에 도시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 절삭 인서트의 상면도.
도 2는 절단 선(A-A)을 따라 도 1에 따르는 절삭 인서트를 절단한 횡단면도.
도 3은 도 2에 따르는 단면도의 상세도.
도 4는 도 3에 따르는 세그먼트의 상세도.
도 5는 도 1에 따르는 절삭 인서트를 절단한 종단면도의 상세도.
도 6은 도 1 내지 도 5에 따르는 절삭 인서트의 등측도.
도 1 내지 도 6에 도시된 절삭 인서트는 2개의 각각 마주보는 긴 절삭 날과 2개의 짧은 절삭 날을 가진 직사각형의 기본적인 형태를 가지며, 상기 절삭 날들의 코너는 둥글게 형성된다. 짧은 절삭 날에 대한 긴 절삭 날의 비율은 2:1이며, 전체적으로 상기 절삭 인서트는 대략 50 mm의 길이(L), 대략 25.5 mm의 폭(B) 및 대략 14.5 mm의 전체 높이(H)를 가진다. 그러나, 절삭 인서트의 치수는 사용 조건에 의존하여 가변될 수 있다.
일정한 폭의 전체-주변 챔퍼(full-perimeter chamber, 13)는 절삭 날을 따라 배열되고, 면 평면(face plane)에서 상기 챔퍼(13)의 폭(c)은 0.5 mm이다. 0°의 경사각(rake angle)으로 배열된 평면형 면 부분(3)에 대한 챔퍼(13)의 기울기를 나타내는 경각(γ)은 15°이다.
0°의 경사각으로 배열된 평면형 면 부분(3)은 챔퍼(13)와 인접하고, 0.85 mm의 전체-주변 폭(d)을 가진다. 상기 평면형 면 부분으로부터 면(1)은 적합한 벽 부분(4)을 거쳐 수평 칩-형성 기저부(chip-forming base, 5)로 하향 경사지고, 중앙 방향으로 또한 경사진 벽 부분(6)을 거쳐 중앙에 위치된 면 플래토우(centrally located face plateau, 7)로 상승된다. 칩-형성 기저부의 수평 면에 대한 벽 부분(4, 7)의 경각(α, α')은 각각 30°이다.
면 플래토우(7)의 측면 날들은 절삭 인서트의 절삭 날들에 대해 평행하게 형성된다. 추가적으로 면 플래토우는 각각의 절삭 날 중간-수직선(11, 12)에 대해 대칭으로 배열된다. 그러나, 짧은 절삭 날로부터 면 플래토우(7)의 거리는 상이한 폭의 전체-주변 칩-형성 기저부가 형성되도록 절삭 인서트의 긴 절삭 날로부터의 거리보다 짧다. 칩-형성 기저부의 폭(b), 즉 칩-형성 기저부(5)가 벽 부분(4, 6)들 사이에서 연장되는 영역은 면 플래토우의 종방향 측면들의 정면에서 5.8 mm이며, 횡방향 측면의 정면에서 1.8 mm이다. 0°의 경사각으로 배열된 면 부분(3)에 대해 칩-형성 기저부(5)는 치수 a = 0.5 mm 만큼 작게 형성된다.
각각 6.0 mm의 중심-대-중심 간격을 가진, 동일한 폭과 길이의 7개의 칩-형성 요소(8)는 면 플래토우(7)의 2개의 긴 경사진 벽 부분(6)의 정면에 배열되고, 칩-형성 기저부(5)로 돌출된다. 또한 중간-수직선(11, 12)에 대한 칩-형성 요소(8)들의 배열은 대칭구조로 형성된다. 면 플래토우(7)의 짧고 경사진 벽 부분(6)의 정면에는 칩-형성 요소(8)가 배열되지 않는다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 칩-형성 요소(8)는 2 개의 경사면(ramp)들로 구성되는 상측 표면(9) 및 경사진 횡방향 플랭크(10)를 가지는데, 상기 2 개의 경사면(ramp)들중 하나는 하측 영역에서 칩-형성 기저부(5)에 대해 15°로 경사지고, 상기 2 개의 경사면(ramp)들중 다른 하나는 상측 영역에서 30°로 경사지며, 상측 영역에서 20°내지 40°로 경사질 수 있다. 칩-형성 요소(5)의 플랭크(10)는 10° 내지 30°의 여유각을 가지며, 벽 부분(6)뿐만 아니라 상측 표면(9) 및 칩-형성 기저부(5)에 대한 날들은 동일하거나 또는 상이한 크기의 라운딩(rounding)을 가진다. 이러한 라운딩은 0.2 mm 내지 1.2 mm이여야 한다. 칩-형성 기저부(5)의 표면상으로 돌출된 각각의 상측 표면은 칩-형성 기저부(5)로 1.7 mm 돌출된다.
칩-형성 요소(8)의 상측 표면(9)의 폭은 1.65 mm이다. 상측 표면이 벽 부분(6)과 인접한 영역에서, 상측 표면(9)은 비교적 좁은 폭을 가지는데 이는 횡방향 플랭크(10)가 약간 밀려들어가기 때문이다(drawn-in). 또한 상측 표면(9)은 오프셋(offset)이 형성되도록 상기 영역에서 약간 밀려들어간다. 칩-형성 요소의 가장 큰 폭은 4.5 mm까지 이를 수 있다(상측 표면의 폭에 의존하여).
도 1은 마운팅 표면(mounting surface, 15), 즉 면(1)에 대해 마주보는 표면 에 있는 중앙의 원형 리세스(recess, 14)를 추가적으로 도시한다. 상기 리세스(14)는 체결 장치(fastening device)를 수용하기 위해 제공된다. 상기 리세스(14)의 직경(D)은 대략 6.5 mm이며, 깊이(t)는 대략 6 mm이다(도 4 참조).
제 1 칩-형성 요소 및 짧은 벽 부분들 사이의 거리(A)가 도 1에 추가적으로 도시된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트는 이의 후방 측면 상에 전체-주변 베벨(full-perimeter bevel, 16)을 가지며, 마운팅 표면(15)에 대한 경각(β)은 45°이다.
도 6에서 등측도는 칩 배출 및 칩 형성을 결정하는 면(1)의 프로파일을 명확히 도시한다. 이에 따라 절삭 인서트의 전체 이용 분야에 대해 선택적인 칩 형성이 보장된다. 절삭 날의 기하학적 형상은 챔퍼(13), 0°의 경사각으로 배열된 면 부분(3) 및 칩-형성 기저부(5)로 하향 경사진 벽 부분(4)에 의해 실질적으로 결정될 뿐만 아니라 상승된 칩-형성 요소에 의해 결정된다. 이러한 기하학적 형상은 엄밀히 다량 칩-제거 기계가공(heavy-duty chip-removing machining) 분야에서 특히 중요한 특성인 높은 내마모성을 특징으로 한다.
본 발명은 기계적인 가공에서 절삭 가공용으로 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 절삭 인서트의 적어도 상측 표면이 한 측면 상에 면(1)으로 구성되고, 서로에 대해 수직한 각도로 위치된 전체-주변 평면형 측면 표면들은 플랭크(2)로 구성되며, 평면형 면 부분(3)이 상기 플랭크에 대해 인접하고 0°의 경사각으로 배열된 후, 상기 면은 하향 경사진 평면형 벽 부분(4)을 거쳐 낮은 수준의 평면형 칩-형성 기저부(5)로 그리고 중앙의 방향으로 테이퍼지고, 상부를 향해 경사진 평면형 벽 부분(6)을 거쳐 중앙에 위치된 평면형 면 플래토우(7)로 상향 경사지는, 칩-형성 기계가공용 절삭 인서트에 있어서,
    복수의 상승된 칩-형성 요소(8)는 면 플래토우(7)의 2개의 상호 마주보고 상향 경사진 벽 부분(6) 상에서 동일한 간격으로 서로에 대해 평행하게 배열되며, 상기 칩-형성 요소는 칩-형성 기저부(5)에 대해 하향 경사진 상측 표면(9) 및 하향 경사진 플랭크(10)를 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서, 면 플래토우(7)와 칩-형성 요소(8)는 각각의 절삭 날 중간-수직선(11, 12)에 대해 거울 대칭 구조로 배열되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 면 플래토우는 절삭 날 높이에 위치되거나 또는 면 플래토우(7)는 절삭 날이 위치되는 평면 위로 돌출되는 것을 특징으로 하 는 절삭 인서트.
  4. 제 1 항에 있어서, 칩-형성 요소(8)의 상측 표면(9)은 면 플래토우(7)의 평면 아래에서 시작되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  5. 제 1 항에 있어서, 칩-형성 요소(8)의 상측 표면(9)은 2 개의 경사면(ramp)들로 구성되며, 상기 2 개의 경사면(ramp)들은 칩-형성 기저부(5)에 대해 20°내지 40°로 경사진 면 플래토우(7)의 하향 경사진 평면형 벽 부분(6)과 동일한 경각 및, 15°보다 작은 경각을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  6. 제 1 항에 있어서, 절삭 날로부터 이격된 위치에 배열된 하향 경사진 평면형 벽 부분(4)은 칩-형성 기저부(5)에 대해 20°내지 40°의 각도(α')로 경사지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  7. 제 1 항에 있어서, 칩-형성 기저부(5)는 0°의 경사각으로 배열된 평면형 면 부분(3)보다 0.4 mm 내지 0.6 mm의 치수로 낮은 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  8. 제 1 항에 있어서, 칩-형성 기저부(5)로 돌출된 칩-형성 요소(8)는 칩-형성 기저부 표면의 폭(b)의 절반을 초과하여 최대한 연장되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  9. 제 1 항에 있어서, 칩-형성 요소(8)들의 서로에 대한 간격은 상측 표면(9)의 폭에 대해 0.75 내지 1.5배인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  10. 제 1 항에 있어서, 절삭 날을 따라 전체-주변 챔퍼(13)가 배열되고, 상기 전체-주변 챔퍼의 폭(c)은 0.4 mm 내지 0.6 mm 이고, 상기 전체-주변 챔퍼는 0°의 경사각으로 배치된 면(1)의 면 부분(3)에 대해 10°내지 20°의 각도(γ)로 경사지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  11. 제 1 항에 있어서, 절삭 인서트는 2개의 상대적으로 긴 절삭 날을 가지며, 상승된 칩-형성 요소(8)는 오로지 상기 상대적으로 긴 절삭 날에 대해서만 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
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