KR101426634B1

KR101426634B1 - 절삭 인서트

Info

Publication number: KR101426634B1
Application number: KR1020127022020A
Authority: KR
Inventors: 페터 부르트쉐르
Original assignee: 세라티지트 오스트리아 게젤샤프트 엠.베.하
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2014-08-05
Also published as: TWI453079B; US20120308318A1; US8974156B2; KR20120134115A; EP2539097B1; EP2539097A1; JP2013520323A; JP5460888B2; CN102762329B; IL221285A; TW201143942A; IL221285A0; AT12004U1; WO2011103609A1; CN102762329A

Abstract

특히 높은 이송 속도에서의 정면 밀링을 위한, 실질적 삼각형 또는 정사각형 기본 형태의 절삭 인서트. 그것은 각각 원호 및 적어도 하나의 곧은 부분으로 구성되는 볼록한 절삭 에지(4)를 구비한다. 각각의 절삭 에지(4)는 절삭 코너(5)에 인접하여 곧은 면 절삭 에지(6)를 구비하고, 이 면 절삭 에지는 내접원(10)의 반경 Ri의 최대 80%의 반경을 갖는 원형 부분(7)에 의해, 1개 내지 3개의 곧은 부분(9)을 포함하는 주 절삭 에지(8)와 병합된다. 또한, 절삭 에지(4)는 챔퍼각 α를 갖는, 전 둘레에 걸치는 절삭 에지 챔퍼(11)를 구비한다. 이 챔퍼각 α는 절삭 코너(5)를 따라 -10° 내지 -20° 범위의 값을 갖고, 면 절삭 에지(6) 및 주 절삭 에지(8)의 하위-부분을 따라 그리고 원형 부분(7)을 따라 0° 내지 -10° 범위의 일정한 값으로 연속적으로 변화한다.

Description

절삭 인서트{CUTTING INSERT}

본 발명은, 측부 플랭크에 의해 서로 연결되는 상부 표면 및 기부 표면을 갖춘 실질적 삼각형 또는 정사각형 기본 형상을 갖는 절삭 인서트로서, 평면도로 볼 때 볼록한 3개 또는 각각 4개의 절삭 에지가 상부 표면과 플랭크 사이의 및/또는 기부 표면과 플랭크 사이의 교차점에 의해 형성되고, 절삭 에지 각각은 적어도 원호 및 적어도 하나의 실질적으로 곧은 섹션으로 구성되고 코너 반경 Re를 갖는 절삭 코너를 통해 서로 연결되는 절삭 인서트에 관한 것이다.

이러한 절삭 인서트가 EP 1 689 548에 기술된다. 이러한 유형의 절삭 인서트는 평평한 면을 최대한 효율적으로 기계가공하기 위해 최대 2 mm에 이르는 작은 절삭 깊이를 갖는 대략 0.5 내지 3 mm/tooth(치)의 크기의 높은 이송 속도에서의 정면 밀링(face milling)에 주로 사용된다.

이 인용 문헌에 따른 절삭 인서트의 바람직한 구성에서, 원호의 반경은 내접원의 반경보다 큰 그리고 내접원의 반경의 적어도 2배인 범위 내에 있다. 이 사양은 절삭 인서트의 설계를 위한 주 절삭 에지와 와이퍼(wiper) 에지 사이의 가능한 각도 구성을 비교적 작은 범위로 제한한다. 또한, 절삭 인서트는 둘러싸는 절삭 에지 챔퍼(chamfer)를 구비하지 않으며, 따라서 특히 단차부(step) 및 쇼울더의 밀링 중 절삭 에지의 강도가 흔히 충분히 강고하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 특히 높은 이송 속도에서의 밀링을 위해, 절삭 인서트의 설계를 위한 와이퍼 에지와 주 절삭 에지 사이의 각도 구성의 범위가 최대한 크고, 동시에 절삭 에지 강도가 높은 이송 속도에서의 기계가공에 대한 절삭 인서트의 적합성을 잃는 일 없이 최적인 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이는 각각의 절삭 에지가 절삭 코너에 인접하여, 내접원의 반경 Ri의 최대 80%의 반경을 갖는 원형 섹션과 함께, 1개 내지 3개의 곧은 섹션으로 구성되는 주 절삭 에지로 병합되는 곧은 와이퍼 에지를 구비하고, 주 절삭 에지의 복수의 곧은 섹션의 경우에, 이들 섹션 사이의 전이 영역이 내접원의 반경 Ri의 50% 내지 200% 범위 내의 반경을 갖는 원형 형상으로 구현되며, 또한 절삭 인서트가 전 둘레에 걸쳐 연장되는 그리고 챔퍼각 α를 갖는 절삭 에지 챔퍼를 구비하고, 상기 챔퍼각 α는 본질적으로 절삭 코너를 따라 -10° 내지 -20° 범위 내의 실질적으로 일정한 값을 갖는 그리고 양측에서 절삭 코너에 인접하여, 와이퍼 에지 및 주 절삭 에지의 나머지 섹션을 따라 그리고 원형 섹션을 따라 실질적으로 일정한 값으로, 1-1.8 × 절삭 코너의 반경 Re의 범위 내에 있는, 와이퍼 에지 또는 주 절삭 에지의 세그먼트를 따라 연속적으로 변화하며, 상기 값은 0° 내지 -10° 범위 내에 있다는 점에서 달성된다.

원형 섹션이 내접원의 반경 Ri의 최대 80%의 반경을 갖는다는 사실로 인해, 주 절삭 에지와 와이퍼 에지 사이의 각도가 절삭 인서트의 설계시 매우 넓은 범위 내에서 구성될 수 있으며, 그 결과 기계가공 중 공구로의 힘 편향 및 칩 형성 그 자체가 더욱 우수하게 최적화될 수 있다. 확립된 영역 내에서의 절삭 에지 챔퍼의 특별한 경로(course)로 인해, 특히 또한 절삭 코너의 영역에서, 높은 이송에서의 기계가공시 발생하는 단점 없이, 쇼울더 및 단차부의 밀링과 같은 어려운 기계가공 작업 중에도 최적의 절삭 에지 강도가 달성된다.

본 발명의 바람직한 구성에서, 원형 섹션은 내접원의 반경 Ri의 적어도 50%의 반경을 갖는다. 원형 섹션의 반경에 대한 이러한 하한이 유지되면, 이는 원형 섹션이 기계가공 중 통상적으로 발생하는 모든 하중에 대해 충분한 강도를 갖는 것을 보장한다.

다른 유리한 구성에서, 챔퍼각 α는 본질적으로 절삭 코너를 따라 약 -15°의 일정한 값을 갖고, 와이퍼 에지를 따라 일정한 범위 내에서, 원형 섹션을 따라 그리고 주 절삭 에지를 따라 일정한 범위 내에서 약 0°의 값을 갖는다. 이 경우에, 절삭 에지 챔퍼의 폭은 유리하게는 0.1 내지 0.4 mm 범위 내에 있다. 이들 조건 하에서, 기계가공 중 통상적으로 발생하는 응력 중 절삭 에지의 최적 강도가 보장된다.

본 발명의 마찬가지로 바람직한 구성에서, 와이퍼 에지의 길이는 내접원의 반경 Ri의 적어도 15%이다. 이러한 방식으로, 통상의 높은 이송에서 충분히 평평한 표면이 여전히 달성된다.

개별 절삭 에지가 대칭으로 구성되도록 절삭 에지가 구성되면, 이는 절삭 인서트가 우회전 절삭 공구 및 좌회전 절삭 공구 둘 모두에 사용될 수 있는 것을 보장한다.

또한, 절삭 에지가 상부 표면과 측부 플랭크 사이의 교차점 및 기부 표면과 측부 플랭크 사이의 교차점 둘 모두에 형성되면, 절삭 인서트는 절삭 인서트의 형상에 따라 총 6개 또는 8개의 절삭 에지가 이용가능하도록 두 측에서 사용될 수 있다.

또한, 측부 플랭크가 절삭 에지로부터 거리를 두고 평면 지지 표면을 구비하면 유리하다. 절삭 인서트를 관련 절삭 공구의 본체 내에 대응하게 구현되는 인서트 시트(insert seat) 내에 확고하게 위치시키는 것이 이들 지지 표면에 의해 가능해진다.

플랭크가 와이퍼 에지 및 주 절삭 에지의 곧은 섹션에 인접하여 평면 표면으로서 그리고 원형 섹션에 인접하여 실린더형 표면으로서 구현되면 또한 특히 유리하다.

절삭 에지에 바로 인접하는 이들 다른 평면 표면은 요구되는 경우 공구 본체의 인서트 시트 내의 절삭 인서트의 훨씬 더 우수한 위치설정 및 지지를 가능하게 하는 추가의 지지 표면을 생성한다.

기계가공 중 최적의 칩 형성을 달성하기 위해서, 상부 표면 및/또는 기부 표면이 절삭 에지 챔퍼에 인접하여 칩 브레이커(chip breaker) 구조를 가지면 유리하다.

본 발명에 의하면, 특히 높은 이송 속도에서의 밀링을 위해, 절삭 인서트의 설계를 위한 와이퍼 에지와 주 절삭 에지 사이의 각도 구성의 범위가 최대한 크고, 동시에 절삭 에지 강도가 높은 이송 속도에서의 기계가공에 대한 절삭 인서트의 적합성을 잃는 일 없이 최적인 절삭 인서트가 제공된다.

본 발명은 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 절삭 인서트를 사시도로 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 절삭 인서트의 평면도를 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 섹션 R-R의 상세도를 확대도로 도시한다.
도 4는 도 2에 따른 섹션 S-S의 상세도를 확대도로 도시한다.
도 5는 도 2에 따른 섹션 T-T의 상세도를 확대도로 도시한다.
도 6은 도 1 및 도 2에 따른 복수의 끼워맞추어진 절삭 인서트를 갖춘 밀링 공구를 도시한다.

도 1 및 도 2는 정사각형 기본 형상을 갖는 본 발명에 따른 절삭 인서트를 각각 사시도 및 평면도로 도시한다. 절삭 인서트는 상부 표면(1), 기부 표면(2) 및 여유각 β로 상부 표면(1)에 대해 경사지게 연장되는, 볼록하게 연장되는 측부 플랭크(3)를 구비한다. 볼록한 절삭 에지(4)가 상부 표면(1)과 플랭크(3) 사이의 교차점에 형성된다. 절삭 코너(5)에 인접하여, 각각의 절삭 에지(4)는 곧은 와이퍼(wiper) 에지(6)를 구비한다. 와이퍼 에지(6)는 이어서 원형 섹션(7)과 병합되어, 곧은 섹션(9)으로 구성되는 주 절삭 에지(8)로 병합된다. 원형 섹션(7)은 내접원(10)의 반경 Ri의 70%의 반경을 갖는다. 절삭 인서트의 상부 표면(1)에 내접하는 그리고 모든 4개의 절삭 에지(4)와 접촉하는 이론적 원을 내접원(10)으로 지칭한다. 본 경우에, 주 절삭 에지는 단일의 곧은 섹션(9)으로 구성되지만, 원형 전이 영역에 의해 연결되는 최대 3개의 이들 곧은 섹션(9)을 갖는 변형예가 동일하게 고려된다. 이때 이들 원형 전이 영역은 내접원(10)의 반경 Ri의 50% 내지 200% 범위 내의 반경으로 구현된다. 절삭 에지(4)에 인접하여, 절삭 인서트는 전 둘레에 걸쳐 연장되는 절삭 에지 챔퍼(chamfer)(11)를 구비한다. 이 절삭 에지 챔퍼(11)가 상부 표면(1)의 평면과 형성하는 챔퍼각 α는 본질적으로 절삭 코너(5)를 따라 -15°의 값을 갖는다. 이 영역에서의 챔퍼각 α는 도 2의 섹션 T-T의 상세도로서 도 5에 도시된다. 양측에서 각각의 절삭 코너(5)에 인접하여, 이 챔퍼각 α는 와이퍼 에지(6) 및 주 절삭 에지(8)의 나머지 섹션을 따라 그리고 원형 섹션(7)을 따라 0°의 값으로 와이퍼 에지 또는 주 절삭 에지의 세그먼트를 따라 연속적으로 변화한다. 이 챔퍼각 α는 도 2의 섹션 S-S에 따라 도 4에 도시된다. 그것을 따라 챔퍼각 α가 와이퍼 에지(6) 및 주 절삭 에지(8)를 따라 연속적으로 변화하는 세그먼트(12)의 길이는 절삭 코너(5)의 반경 Re의 대략 1.5배에 해당한다. 이 영역 내의 소정 챔퍼각 α가 도 2의 섹션 R-R에 따라 도 3에 도시된다. 모든 절삭 에지(4)에서, 와이퍼 에지(6) 및 주 절삭 에지(8)에 인접하는 플랭크(3)는 평면 표면(13)으로서 설계되고, 원형 섹션(7)에 인접하는 플랭크(3)는 실린더형 표면(14)으로서 설계된다. 절삭 코너(5)에 인접하는 플랭크 섹션(16)도 마찬가지로 실린더형 표면으로서 설계된다. 이 경우에 실린더형이란 플랭크(3)의 전체 높이를 따라 각각의 레벨에서 이 표면의 반경이 이 위치에서 항상 동일한 크기인 사실을 지칭한다. 절삭 에지(4)로부터 약간의 거리를 두고, 평면 지지 표면(15)이 측부 플랭크 내에 제공된다. 평면 지지 표면은 이것들이 사용되는 절삭 공구의 인서트 시트(insert seat) 내에 절삭 인서트를 확고하게 위치시키는 역할을 한다. 상부 표면(1)은 칩 브레이커(chip breaker) 구조를 갖는데, 정확히 말하면 플랭크가 절삭 에지 챔퍼(11)에 인접하여 제공되며, 상기 플랭크는 하향으로 줄어들고, 이어서 절삭 인서트 내의 중앙 구멍(17)까지 이어지는 평평한 중앙 영역으로 병합되는 형태이다. 이러한 방식으로, 절삭 과정 중 우수한 칩 형성이 달성된다.

도 1 및 도 2에 따른 본 발명에 따라 구현되는 5개의 절삭 인서트를 높은 이속 속도의 정면 밀링(face milling)에 적합한 공구 본체 내에 위치시키는 것이 도 6에 도시된다.

1: 상부 표면 2: 기부 표면
3: 플랭크 4: 절삭 에지
5: 절삭 코너 6: 와이퍼 에지
7: 원형 섹션 8: 주 절삭 에지
9: 곧은 섹션 10: 내접원
11: 절삭 에지 챔퍼 12: 세그먼트
13: 평면 표면 14: 실린더형 표면
15: 평면 지지 표면

Claims

측부 플랭크(3)에 의해 서로 연결되는 상부 표면(1) 및 기부 표면(2)을 갖춘 삼각형 또는 정사각형 기본 형상을 갖는 절삭 인서트로서, 평면도로 볼 때 볼록한 3개 또는 각각 4개의 절삭 에지(4)가 상부 표면(1)과 플랭크(3) 사이 및 기부 표면(2)과 플랭크(3) 사이 중 적어도 하나의 교차점에 의해 형성되고, 절삭 에지(4) 각각은 적어도 원형 섹션 및 적어도 하나의 곧은 섹션으로 구성되고 코너 반경 Re를 갖는 절삭 코너(5)를 통해 서로 연결되는 절삭 인서트에 있어서,
각각의 절삭 에지(4)는 절삭 코너(5)에 인접하여, 원형 섹션(7)과 함께, 1개 내지 3개의 곧은 섹션(9)으로 구성되는 주 절삭 에지(8)로 병합되는 곧은 와이퍼 에지(6)를 구비하고, 주 절삭 에지(8)의 복수의 곧은 섹션(9)의 경우에, 이들 섹션(9) 사이의 전이 영역은 내접원(10)의 반경 Ri의 50% 내지 200% 범위 내의 반경을 갖는 원형 형상으로 구현되며,
또한 절삭 인서트는 전 둘레에 걸쳐 연장되는 그리고 챔퍼각 α를 갖는 절삭 에지 챔퍼(11)를 구비하고, 상기 챔퍼각 α는 절삭 코너(5)를 따라 -10° 내지 -20° 범위 내의 일정한 값을 갖고, 양측에서 절삭 코너(5)에 인접하여, 와이퍼 에지(6) 및 주 절삭 에지(8)의 나머지 섹션을 따라 그리고 원형 섹션(7)을 따라 일정한 값으로, 1-1.8 × 절삭 코너(5)의 반경 Re의 범위 내에 있는, 와이퍼 에지(6) 또는 주 절삭 에지(8)의 세그먼트(12)를 따라 연속적으로 변화하며, 상기 값은 0° 내지 -10° 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제1항에 있어서,
원형 섹션(7)은 내접원(10)의 반경 Ri의 적어도 50%의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
챔퍼각 α는 절삭 코너(5)를 따라 약 -15°의 일정한 값을 갖고, 와이퍼 에지(6)를 따라 일정한 범위 내에서, 원형 섹션(7)을 따라 그리고 주 절삭 에지(8)를 따라 일정한 범위 내에서 약 0°의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
절삭 에지 챔퍼(11)는 0.1 내지 0.4 mm 범위 내의 폭 b를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
와이퍼 에지(6)의 길이는 내접원(10)의 반경 Ri의 적어도 15%인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
개별 절삭 에지(4)는 대칭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제6항에 있어서,
절삭 에지(4)는 상부 표면(1)과 측부 플랭크(3) 사이의 교차점 및 기부 표면(2)과 측부 플랭크(3) 사이의 교차점에 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
측부 플랭크(3)는 절삭 에지(4)로부터 거리를 두고 평면 지지 표면(15)을 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
플랭크(3)는 와이퍼 에지(6) 및 주 절삭 에지(8)의 곧은 섹션(9)에 인접하여 평면 표면(13)으로서 그리고 원형 섹션(7)에 인접하여 실린더형 표면(14)으로서 구현되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상부 표면(1) 및 기부 표면(2) 중 적어도 하나는 절삭 에지 챔퍼(11)에 인접하여 칩 브레이커 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.