KR101452073B1 - 절삭 인서트 및 이를 구비한 밀링 커터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고속 가공 및 고경사 가공 시 원심력에 의해 가해지는 힘을 효과적으로 흡수할 수 있는 절삭 인서트 및 이를 구비한 밀링 커터를 제공한다. 본 발명에 일 실시예에 따른 밀링 커터는 상기 절삭 인서트가 장착되는 복수의 인서트 포켓을 갖는 커터 몸체를 구비하고, 상기 인서트 포켓은 상기 절삭 인서트의 인접한 양 측면이 지지되는 2개의 측벽과, 상기 절삭 인서트의 하부면에 구비되는 한 쌍의 하부 경사면 중 반경 외측에 위치되는 하부 경사면이 지지되도록 상기 인서트 포켓의 반경 외측에서 경사지게 돌출되는 경사벽을 구비하는 바닥벽과, 상기 절삭 인서트의 하부면에서 돌출되는 돌기부를 내측으로 수용하도록 상기 바닥벽의 중앙 부분에서 함몰되는 리세스부 및 상기 리세스부의 바닥벽에서 함몰되는 나사홈을 포함한다. 상기 돌기부는 상기 인서트 포켓의 반경 외측을 향하는 측면이 상기 리세스부의 측벽과 비접촉되도록 상기 리세스부와 틈새를 가진 채로 수용되며, 상기 돌기부는 상기 커터 몸체의 회전 속도가 증가함에 따라 상기 인서트 포켓의 반경 외측을 향하는 측면이 상기 리세스부의 측벽에 접촉되어 지지될 수 있다.

Description

절삭 인서트 및 이를 구비한 밀링 커터{CUTTING INSERT AND MILLING CUTTER HAVING THE SAME}
본 발명은 고속 가공 및 고경사 가공에 사용되는 절삭 인서트 및 이를 구비한 밀링 커터에 관한 것이다.
밀링 커터에 장착된 절삭 인서트는, 고속 가공 및 고경사 가공 시에 밀링 커터의 고속 회전에 따른 원심력에 의해 반경 외측 방향으로 가해지는 힘을 받는다. 이러한 원심력으로부터 야기되는 힘은 절삭 인서트를 밀링 커터의 인서트 포켓으로부터 밀어내려는 힘으로 작용되어 절삭날의 이송 및 절삭 깊이를 제한하며, 절삭 인서트를 인서트 포켓에 고정시키는 나사의 위치를 변동시켜 파손을 야기한다. 즉, 절삭 인서트를 밀링 커터로부터 탈락시키는 원인이 된다. 따라서 고속 가공 및 고경사 가공 시, 밀링 커터의 인서트 포켓에 장착된 절삭 인서트가 견고하게 유지되지 못하는 경우에는 절삭 인서트의 파손뿐만 아니라 밀링 커터의 파손이 야기될 수 있다. 또한, 항공기 부품 등과 같이 고속 가공 및 고경사 가공되는 피삭재의 품질이 저하될 수 있다.
이러한 이유로, 고속 가공 및 고경사 가공 시에도 견고하게 지지될 수 있는 절삭 인서트 및 이를 구비한 밀링 커터가 제안되고 있으며, 일 예가 미국 등록특허 제5,542,795호(등록일 1996.08.06)에 개시되어 있다. 상기 특허문헌에 따르면, 절삭 인서트는 편평한 하부면을 가지며, 하부면에는 길이 방향을 따라 돌출된 레일이 구비된다. 또한, 밀링 커터는 절삭 인서트가 장착되는 복수의 인서트 포켓을 가지며, 인서트 포켓에는 편평한 바닥벽에서 상기 레일에 대응되는 형상으로 함몰된 슬릿이 구비된다. 즉, 절삭 인서트는 하부면에 돌출된 레일이 밀링 커터의 인서트 포켓에 구비된 슬릿에 끼워지도록 장착된다. 따라서, 밀링 커터가 고속으로 회전하는 고속 가공 및 고경사 가공 시에도 밀링 커터에 장착된 절삭 인서트를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
미국 등록특허 제5,542,795호(등록일 1996.08.06)
종래와 같이 절삭 인서트에 구비된 레일이 밀링 커터의 인서트 포켓에 구비된 슬릿에 끼워지는 경우, 절삭에 기여하지 않는 절삭 인서트의 측면은 인서트 포켓의 측벽에 접하고, 레일 주변의 절삭 인서트의 하부면은 슬릿 주변의 인서트 포켓의 바닥벽에 접한다. 또한, 레일의 편평한 하부면과 슬릿의 편평한 바닥벽이 접하게 된다. 이처럼, 절삭 인서트의 측면, 하부면 및 레일의 하부면이 밀링 커터에 구비된 인서트 포켓의 측벽, 바닥벽 및 슬릿의 바닥벽에 모두 접하기 위해서는 엄격한 공차 관리 및 높은 정밀도를 필요로 한다. 따라서, 고속 가공 및 고경사 가공에 안정적으로 사용될 수 있는 절삭 인서트 및 밀링 커터를 제작하는데 어려움이 있다.
본 발명은 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제작하기 쉬운 간단한 구조로서 고속 가공 및 고경사 가공 시 원심력에 의해 가해지는 힘을 효과적으로 흡수할 수 있는 절삭 인서트 및 이를 구비한 밀링 커터를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 절삭 인서트가 제공된다. 일 실시예에 따른 절삭 인서트는 상부면, 하부면, 상기 상부면과 상기 하부면을 연결하는 복수의 측면 및 상기 상부면과 상기 하부면 사이에서 연장하는 장착홀을 포함하고, 밀링 커터의 인서트 포켓에 장착되는 절삭 인서트이며, 상기 복수의 측면이 연접되는 상기 상부면의 가장자리에 구비되는 복수의 절삭날과, 상기 하부면에서 돌출되고 상기 장착홀을 지나도록 연장되는 돌기부와, 상기 돌기부 양측의 상기 하부면의 가장자리에 구비되는 한 쌍의 하부 경사면을 포함하고, 상기 한 쌍의 하부 경사면은 외측을 향해 상향 경사지게 형성된다.
상기 절삭 인서트는 밀링 커터의 인서트 포켓에 장착되며, 상기 밀링 커터의 회전 속도에 따라 상기 밀링 커터의 반경 외측 방향을 향하는 상기 돌기부의 측면은 상기 인서트 포켓에 선택적으로 접촉 또는 비접촉될 수 있다.
상기 복수의 절삭날은 상기 절삭 인서트의 길이 방향으로 구비되는 한 쌍의 주절삭날과, 상기 절삭 인서트의 폭 방향으로 상기 한 쌍의 주절삭날 사이에 구비되는 한 쌍의 부절삭날을 포함하고, 상기 주절삭날은 상기 부절삭날보다 길게 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부면은 110°~130°각도 범위의 내각을 갖도록 서로 인접하는 상기 주절삭날 및 상기 부절삭날을 포함할 수 있다.
상기 돌기부는 상기 장착홀의 중심축을 기준으로 180°각도로 회전 대칭되는 형상을 가질 수 있다.
상기 돌기부는 상기 장착홀에 의해 나뉘는 한 쌍의 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 한 쌍의 하부 경사면 각각을 향하는 한 쌍의 돌기 측면과, 상기 돌기 측면의 하단에서 평탄하게 형성된 돌기 하부면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 돌기 측면은 상기 돌기 하부면에 대한 수직선을 기준으로 0°~15°각도 범위의 기울기를 가질 수 있다. 또한, 상기 돌기 측면은 빗면 또는 곡면으로 모따기 가공된 하측 모서리를 가질 수 있다. 상기 돌기는 상기 돌기 측면의 기울기가 0°인 경우, 상기 상부면의 폭의 ⅓ 크기의 폭을 가질 수 있다.
상기 한 쌍의 돌기는 상기 절삭 인서트의 길이 방향을 따라 연장되거나 또는 상기 절삭 인서트의 길이 방향에 대해 기울어져 연장될 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 돌기는 상기 절삭 인서트의 길이 방향을 따라 파형 형상으로 연장될 수 있다.
상기 하부 경사면은 상기 돌기 하부면을 기준으로 10°~30°각도 범위의 기울기를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 인서트를 구비한 밀링 커터가 제공된다. 일 실시예에 따른 밀링 커터는 상기 절삭 인서트가 장착되는 복수의 인서트 포켓을 갖는 커터 몸체를 구비하고, 상기 인서트 포켓은 상기 절삭 인서트의 인접한 양 측면이 지지되는 2개의 측벽과, 상기 절삭 인서트의 하부면에 구비되는 한 쌍의 하부 경사면 중 반경 외측에 위치되는 하부 경사면이 지지되도록 상기 인서트 포켓의 반경 외측에서 경사지게 돌출되는 경사벽을 구비하는 바닥벽과, 상기 절삭 인서트의 하부면에서 돌출되는 돌기부를 내측으로 수용하도록 상기 바닥벽의 중앙 부분에서 함몰되는 리세스부 및 상기 리세스부의 바닥벽에서 함몰되는 나사홈을 포함한다.
상기 절삭 인서트의 돌기부는 상기 인서트 포켓의 상기 리세스부와 비접촉되도록 상기 리세스부와 틈새를 가진 채로 수용되며, 상기 커터 몸체의 회전 속도가 증가함에 따라 상기 돌기부는 상기 인서트 포켓의 반경 외측을 향하는 상기 리세스부의 측벽에 접촉되어 지지될 수 있다.
상기 인서트 포켓의 바닥벽에 구비되는 경사벽은 상기 절삭 인서트에 구비되는 하부 경사면과 동일한 각도로 상기 바닥벽에 대해 기울어질 수 있다.
본 발명에 따른 절삭 인서트 및 이를 구비한 밀링 커터에 따르면, 절삭 인서트가 밀링 커터의 인서트 포켓에 안정적으로 장착되고 절삭 가공, 특히 고속 가공 및 고경사 가공 시에 절삭 인서트가 탈락되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 절삭 인서트의 하부면에 구비된 돌기부가 인서트 포켓의 리세스부에 완전히 구속되지 않고 수용되기 때문에 종래와 같이 절삭 인서트와 밀링 커터를 제작하는데 있어 엄격한 공차 관리 및 높은 정밀도를 필요로 하지 않는다. 즉, 고속 가공 및 고경사 가공에 사용가능한 절삭 인서트와 이를 구비한 밀링 커터를 단순한 구조로 간편하게 제작할 수 있다.
또한, 절삭 인서트의 하부면에 구비된 하부 경사면은, 인서트 포켓의 바닥벽 중에서 반경 외측 방향의 경사벽에 접촉되어 지지되도록 하고, 밀링 커터의 회전 속도가 증가하여 원심력에 따른 반경 외측 방향으로 절삭 인서트에 가해지는 힘이 증가됨에 따라 리세스부에 비접촉된 상태로 수용된 돌기부는 리세스부의 측벽으로 밀려 접촉될 수 있다. 즉, 절삭 인서트는 고속으로 회전되는 밀링 커터의 원심력에 의해 반경 외측 방향으로 가해지는 힘을 효과적으로 흡수할 수 있어, 고속 가공 및 고경사 가공 시 밀링 커터 상에서 절삭 인서트를 안정적인 상태로 유지시킬 수 있다. 또한, 돌기부와 리세스부의 접촉에 따라 고정나사가 받는 힘을 경감시켜 고정나사의 파손을 방지할 수 있다. 따라서, 절삭 인서트 및 밀링 커터의 사용 수명을 향상시키고, 이를 이용하여 고속 가공 및 고경사 가공되는 피삭재의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 인서트의 상부면을 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 인서트의 하부면을 보인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 인서트의 측면을 보인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 인서트의 상부면을 보인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 인서트의 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 돌기부가 변형된 절삭 인서트의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 인서트의 하부면을 보인 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 인서트의 하부면을 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 커터를 보인 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 커터에 형성되는 인서트 포켓을 보인 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 인서트 포켓을 다른 방향에서 바라본 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀링 커터의 인서트 포켓 및 인서트 포켓에 지지되는 절삭 인서트를 보인 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 A부분을 확대하여 보인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 절삭 인서트와, 절삭 인서트를 이용한 밀링 커터의 실시예를 설명한다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 인서트(100)는 밀링 커터에 장착되어 사용된다. 절삭 인서트(100)는 일반적인 밀링 가공에 사용될 수 있으며, 밀링 커터의 인서트 포켓에 견고하게 장착 및 유지될 수 있는 구조를 가져 고속 및 고경사 밀링 가공에 사용될 수 있다. 절삭 인서트(100)는 초경 합금 등을 재료로 하여 몰드 가압 성형 방식을 통해 제조될 수 있다.
이러한 절삭 인서트(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상부면(110), 하부면(120), 상부면(110)과 하부면(120)을 연결하는 복수의 측면(130)을 포함하며, 절삭 인서트(100)를 관통하도록 상부면(110)과 하부면(120) 사이에서 연장하는 장착홀(140)을 포함한다.
절삭 인서트(100)는 상부면(110)과 하부면(120)이 대향되며, 상부면(110)과 하부면(120)을 연결하는 복수의 측면(130)은 상부면(110)과 하부면(120)의 형상 및 크기에 따라 상측에서 하측으로 내려갈수록 폭이 일정하게 유지되거나 또는 좁아지게 형성될 수 있다. 절삭 인서트(100)는 복수의 측면(130)이 연접되는 상부면(110)의 가장자리에 복수의 절삭날(150)을 가진다. 절삭 인서트(100)는 상부면에만 절삭날(150)이 구비되는 편면형 절삭 인서트이다.
실시예에서, 상부면(110)은 사각 형상으로 이루어져 4개의 가장자리를 가진다. 즉, 절삭 인서트(100)는 4개의 측면(130)과 맞닿아 형성되는 4개의 절삭날(150)을 가진다. 4개의 절삭날(150)은 절삭 인서트(100)의 길이 방향으로 구비되는 한 쌍의 주절삭날(151)과, 절삭 인서트(100)의 폭 방향으로 한 쌍의 주절삭날(151) 사이에 구비되는 한 쌍의 부절삭날(152)을 포함한다. 주절삭날(151)은 부절삭날(152)보다 길게 형성된다. 고정되어 있는 피삭재에 대한 절삭 인서트(100)의 회전 방식이나 이송 방식 등에 따라 구분되는 스트레이트 램핑(straight ramping) 가공, 헬리컬 램핑(helical ramping) 가공, 스텝 밀링(step milling) 가공 등에서 주절삭날(151)은 피삭재의 가공면에 대하여 수직 방향으로 연장되며, 부절삭날(152)은 가공면에 대하여 수평 방향으로 연장된다. 즉, 주절삭날(151)은 회전하는 밀링 커터가 수평 방향으로 이동함에 따라 피삭재를 절삭하며, 부절삭날(152)은 회전하는 밀링 커터가 수직 방향 또는 경사 방향으로 이동함에 따라 피삭재를 절삭한다. 따라서, 주절삭날(151)과 부절삭날(152)이 인접한 절삭 인서트(100)의 일측 모서리를 사용하여 피삭재를 절삭할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(100)를 상측에서 바라볼 때, 절삭 인서트(100)의 상부면(110)은 110°~130°각도 범위의 내각(α)을 갖도록 서로 인접하는 주절삭날(151)과 부절삭날(152)을 포함한다. 즉, 주절삭날(151)의 연장선을 기준으로 부절삭날(152)은 50°~70°각도 범위의 외각(α’)을 갖도록 인접된다. 이와 같은 상부면(110)의 형상을 갖는 절삭 인서트(100)는 절삭력을 낮추고 칩 형성을 좋게 하기 위해 포지티브 타입(positive type)의 인서트일 수 있다.
상부면(110)은 4개의 모서리 부분을 가상으로 잇는 2개의 대각선(N1, N2) 중에서 어느 하나의 대각선(N1)의 양단에 해당하는 모서리 부분(P1)이 나머지 모서리 부분(P2)보다 높게 형성될 수 있다. 즉, 상부면(110)은 대각선 방향으로 마주하는 양측 모서리 부분(P1)이 인접한 모서리 부분(P2)보다 높게 형성되도록 완만한 곡면으로 형성될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 절삭 인서트(100)는 하부면(120)에서 돌출되고 장착홀(140)을 지나도록 절삭 인서트(100)의 길이 방향으로 연장되는 돌기부(160)와, 돌기부(160)의 양측의 하부면(120) 가장자리 부분에 형성되는 한 쌍의 하부 경사면(170)을 포함한다.
돌기부(160)는 장착홀(140)의 중심축(C)을 기준으로 절삭 인서트(100)를 180°각도만큼 회전시켰을 때 회전 대칭되는 형상을 갖는다. 이러한 돌기부(160)는 장착홀(140)을 경계로 나뉘는 한 쌍의 돌기(161)를 포함한다. 장착홀(140)의 양측에서 돌출되는 한 쌍의 돌기(161)는 대략 사각 블록 형상을 가질 수 있다.
돌기(161)는 복수의 측면을 가지며, 복수의 측면에는 도 5에 도시된 바와 같이 한 쌍의 하부 경사면(170) 각각을 향하는 한 쌍의 돌기 측면(162)이 포함된다. 또한, 돌기(161)는 돌기 측면(162)의 하단에서 평탄하게 형성된 돌기 하부면(163)을 포함한다. 돌기 측면(162)은 돌기 하부면(163)에 대한 수직선 또는 지면에 대한 수직선을 기준으로 0°~15°각도 범위의 기울기(γ)를 갖도록 형성된다. 돌기 측면(162)은 하측 모서리 부분이 빗면 또는 곡면 등으로 모따기(chamfering) 가공되어, 하측 모서리 부분 응력 집중 내지 생산 중 발생할 수도 있는 크랙 방지를 도모할 수 있다. 돌기 측면(162)은 고속 가공 및 고경사 가공 시에 밀링 커터로 밀려 접촉되는 면으로 사용된다.
돌기 측면(162)의 기울기(γ)가 15°를 초과하는 경우에는, 돌기 측면(162)이 밀링 커터에 접촉되더라도 밀링 커터와의 접촉면을 따라 미끄러질 수 있다. 즉, 절삭 인서트(100)가 밀링 커터에 안정적으로 유지되지 못하고 밀링 커터로부터 이탈될 수 있다. 따라서, 실시예와 같은 각도 범위에서 절삭 인서트(100)의 사용 목적, 가공 조건 등에 맞게 돌기 측면(162)의 기울기(γ)를 조절하여 고속 가공 및 고경사 가공에 사용하는 것이 바람직하다.
돌기(161)는, 도 6에 도시된 바와 같이 돌기 측면(162)의 기울기(γ)가 0°인 경우, 돌기(161)의 폭(W2)이 절삭 인서트(100)의 상부면(110)의 폭(W1)의 ⅓ 크기를 갖는다. 여기서, 돌기(161)의 폭(W2)은 한 쌍의 돌기 측면(162) 사이의 최단 길이를 의미한다. 돌기(161)의 폭(W2)이 상부면(110)의 폭(W1)의 ⅓보다 작은 경우에는, 고속 및 고경사 가공 시 절삭 인서트(100)에 가해지는 절삭력 및 원심력에 의해 가해지는 힘을 충분하게 흡수하기 어렵고, 돌기(161)의 폭(W2)이 상부면(110)의 폭(W1)의 ⅓보다 큰 경우에는, 절삭 인서트(100)의 부피 및 하중이 과도하게 증가되어 제작 원가가 증가되는 문제점이 있다.
절삭 인서트(100)의 하부면(120)으로부터 돌출되는 돌기(161)의 길이는 후술되는 밀링 커터의 인서트 포켓에 형성되는 리세스부의 함몰 깊이에 따라 달라진다. 실시예에 의하면, 돌기(161)의 길이는 리세스부의 함몰 깊이보다 작게 형성되어 절삭 인서트(100)가 인서트 포켓에 장착되더라도 돌기 하부면(163)은 인서트 포켓에 접촉되지 않는다(도 12 참조). 즉, 돌기(161)는 리세스부에 수용되는 형상 및 크기를 가져 엄격한 공차 관리 및 높은 정밀도를 필요로 하지 않는다. 따라서, 절삭 인서트(100)를 용이하게 제작할 수 있다.
절삭 인서트(100)의 하부면에 구비되는 한 쌍의 하부 경사면(170)은 지면에 대하여 편평하게 형성되는 돌기 하부면(163)을 기준으로 10°~30°각도 범위의 기울기(β)를 갖도록 형성된다. 하부 경사면(170)은 밀링 커터의 인서트 포켓에 안착되는 면이며, 하부 경사면(170) 주변의 절삭 인서트(100)의 하부면(120)은 인서트 포켓에 접촉되지 않는다. 즉, 하부 경사면(170)의 접촉을 통해서 절삭 인서트(100)가 인서트 포켓 상에서 지지된다. 외측을 향해 상향 경사진 하부 경사면(170)의 기울기(β)가 10°미만인 경우에는 절삭 인서트(100)가 인서트 포켓에 견고하게 지지되지 못하고 반경 외측 방향으로 쉽게 밀려 이동될 수 있으며, 하부 경사면(170)의 기울기(β)가 30°를 초과하게 되면 절삭 인서트(100)의 측면(130)이 상대적으로 작아져 인서트 포켓의 측벽에 충분하게 지지되지 못한다. 따라서, 실시예와 같은 각도 범위에서 절삭 인서트(100)에 가해지는 힘의 크기에 따라 하부 경사면(170)의 기울어진 각도를 다르게 하여 고속 가공 및 고경사 가공에 사용하는 것이 바람직하다.
전술한 실시예에서는, 절삭 인서트(100)의 하부면(120)에서 돌출되는 돌기부(160)가 절삭 인서트(100)의 길이 방향을 따라 연장되도록 하였지만, 이에 한정되지 않고 도 7에 도시된 바와 같이, 돌기부(160)는 절삭 인서트(100)의 길이 방향에 대해 기울어지도록 연장될 수 있다. 절삭 인서트(100)의 길이 방향을 나타내는 가상선(L1)에 대해 기울어진 방향을 나타내는 가상선(L2) 사이의 각도는 밀링 커터의 인서트 포켓에 형성되는 리세스부의 형상에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 피삭재에 대하여 절삭 인서트(100)를 다양한 각도로 기울일 수 있어 피삭재에 대한 절삭 인서트(100)의 가공 및 이송 깊이를 다양하게 변경시킬 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 돌기부(160’)를 구성하는 한 쌍의 돌기(161’)는 하부면(120)을 상측에서 바라볼 때 길이 방향을 따라 파형 형상으로 연장될 수 있다. 따라서, 동일한 크기를 갖는 절삭 인서트(100)라도 밀링 커터와의 접촉 면적을 다르게 할 수 있어 절삭 인서트(100)에 다양한 크기로 가해지는 절삭력 및 원심력에 기인한 힘의 흡수 정도를 조절할 수 있다.
전술한 절삭 인서트(100)는 도 9에 도시된 바와 같이 밀링 커터(200)에 복수 개가 장착될 수 있다. 이러한 밀링 커터(200)는 절삭 인서트(100)가 장착되는 복수의 인서트 포켓(220)을 하단부에서 방사형으로 구비하는 커터 몸체(210)를 포함한다.
인서트 포켓(220)은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(100)의 인접한 양 측면(130)이 지지되는 2개의 측벽(221)과, 절삭 인서트(100)의 하부면(120)에 형성되는 한 쌍의 하부 경사면(170) 중 인서트 포켓(220)의 반경 외측에 위치되는 하부 경사면이 지지되도록 인서트 포켓(220)의 반경 외측에서 경사지게 돌출되는 경사벽(223)을 구비하는 바닥벽(222)과, 바닥벽(222)의 중앙 부분에서 절삭 인서트(100)의 하부면(120)에서 돌출되는 돌기부(160)를 내측으로 수용하도록 함몰되는 리세스부(224) 및 리세스부(224)의 바닥벽(224b)에서 함몰되는 나사홈(225)을 포함한다. 바닥벽(222)을 가공하기 위해 측벽(221)과 바닥벽(222)이 접하는 부분에는 오목한 가공 홈이 길게 형성될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 인서트 포켓(220)에 구비되는 경사벽(223)은 절삭 인서트(100)의 하부 경사면(170)과 면 접촉되도록 바닥벽(222)에 대해 하부 경사면(170)과 동일한 각도로 기울어져 형성된다.
절삭 인서트(100)를 밀링 커터(200)의 인서트 포켓(220)에 장착할 때, 돌기부(160)는 인서트 포켓(220)의 반경 외측을 향하는 돌기 측면(162)이 리세스부(224)의 측벽(224a)과 비접촉되도록 리세스부(224)와 틈새(G)를 가진 채로 수용된다(도 13 참조). 돌기부(160)와 리세스부(224) 사이의 틈새(G)는 절삭 인서트(100)나 밀링 커터(200)의 사양이나 절삭 조건 등에 따라 다양한 크기를 가지며, 적절하게 조정될 수 있다. 틈새(G)의 크기가 지나치게 크게 되면 고속 및 고경사 가공 시, 절삭 인서트(100)의 미세한 편심에 의해서도 돌기부(160)와 리세스부(224)가 접촉되기 어려워 절삭 인서트(100)를 안정적으로 유지하기 어렵다. 실시예에서, 30파이(지름에 대한 둘레 길이의 비) 크기를 갖는 밀링 커터(200)가 사용되고, 이러한 밀링 커터(200)에 절삭 인서트(100)를 고정하는 고정나사(250)에 축 방향으로 5,000N의 힘이 작용되는 경우, 돌기부(160)와 리세스부(224) 사이는 0.02mm 크기의 틈새(G)를 가질 수 있다. 이와 같이 돌기부(160)와 리세스부(224) 사이에 틈새(G)가 있는 상태에서, 절삭 인서트(100)의 장착홀(140)에 고정나사(250)가 삽입되고 고정나사(250)가 나사홈(225)에 체결됨으로써 절삭 인서트(100)의 장착이 완료된다. 절삭 인서트(100)의 절삭에 기여하지 않는 2개의 측면(130)이 인서트 포켓(220)의 2개의 측벽(221)에 지지되는 동시에 절삭 인서트(100)의 하부면에 형성된 하나의 하부 경사면(170)이 인서트 포켓(220)의 경사벽(223)에 지지된다. 이러한 지지 상태에서 절삭 인서트(100)는 절삭력이 크게 가해지지 않는 통상의 밀링 가공을 안정적으로 수행할 수 있다.
하지만, 고속 및 고경사 가공에 따라 밀링 커터(200)가 고속 회전, 예컨대 전술한 바와 같이 30파이 크기를 갖는 밀링 커터(200)가 사용되고, 이러한 밀링 커터(200)에 절삭 인서트(100)를 고정하는 고정나사(250)에 축 방향으로 5,000N의 힘이 작용되며, 돌기부(160)와 리세스부(224) 사이에 0.02mm 크기의 틈새(G)가 있는 조건에서 밀링 커터(200)가 40,000rpm 이상의 속도로 회전하게 되면, 원심력에 의해 절삭 인서트(100)에 반경 외측 방향의 힘이 크게 가해진다. 이 때, 미세하게 이격되어 있는 절삭 인서트(100)의 돌기 측면(162)은 리세스부(224)의 측벽(224a)으로 밀려나 접촉되고 지지된다. 즉, 고속 가공 및 고경사 가공 시에는 절삭 인서트(100)의 하부면(120)에서 돌출되는 돌기부(160)가 인서트 포켓(220)에 구비된 리세스부(224)의 측벽(224a)과 접촉되어 원심력에 의해 절삭 인서트(100)에 가해지는 힘을 효과적으로 흡수할 수 있다. 따라서, 밀링 커터(200)의 원심력에 의해 절삭 인서트(100)에 가해지는 힘을 완화시켜 고정나사(250)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 고정나사(250)의 파손에 따른 절삭 인서트(100)의 파손, 더 나아가 밀링 커터(200)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 절삭 인서트(100) 및 밀링 커터(200)를 고속 및 고경사 가공에서도 안정적으로 사용할 수 있다. 실시예에서는, 밀링 커터(200)가 40,000rpm 이상의 속도로 회전함에 따라 절삭 인서트(100)의 돌기부(160)와 밀링 커터(200)의 리세스부(224)가 접촉되었지만, 밀링 커터(200), 절삭 인서트(100) 등의 크기와 형상 등에 따라서 또는 절삭 조건 등에 따라서 밀링 커터(200)의 속도 조건은 달라질 수 있다. 또한, 밀링 커터(200)의 회전 속도가 어느 속도 이상이 되면 절삭 인서트(100)의 돌기부(160)와 밀링 커터(200)의 리세스부(224)가 접촉되도록 돌기부(160)와 리세스부(224) 사이의 틈새(G) 크기가 달라질 수 있다. 이와 같이, 절삭 인서트(100)가 인서트 포켓(220)에 장착될 때는 돌기부(160)가 리세스부(224)와 접촉되지 않고, 밀링 커터(200)의 회전 속도에 따라 돌기부(160)의 한 측면이 리세스부(224)의 측벽(224a)에 선택적으로 접촉 또는 비접촉될 수 있다. 그에 따라, 엄격한 공차 및 높은 정밀도로 절삭 인서트(100)를 제작하지 않더라도, 고속 및 고경사 가공시 절삭 인서트(100)를 안정적으로 사용하는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 예컨대, 전술한 절삭 인서트로서 네거티브 타입(negative type)의 인서트의 하부면에 돌기부를 형성하여 고속 가공 및 고경사 가공 시에 안정적인 장착 및 유지가 가능하도록 할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
100: 절삭 인서트 110: 상부면
120: 하부면 130: 측면
140: 장착홀 150: 절삭날
160: 돌기부 161: 돌기
162: 돌기 측면 163: 돌기 하부면
170: 하부 경사면 200: 밀링 커터
210: 커터 몸체 220: 인서트 포켓
221: 측벽 222: 바닥벽
223: 경사벽 224: 리세스부
225: 나사홈

Claims (15)

  1. 상부면, 하부면, 상기 상부면과 상기 하부면을 연결하는 복수의 측면 및 상기 상부면과 상기 하부면 사이에서 연장하는 장착홀을 포함하고, 밀링 커터의 인서트 포켓에 장착되는 절삭 인서트이며,
    상기 복수의 측면이 연접되는 상기 상부면의 가장자리에 구비되는 복수의 절삭날과,
    상기 하부면에서 돌출되고 상기 장착홀을 지나도록 연장되는 돌기부와,
    상기 돌기부 양측의 상기 하부면의 가장자리에 구비되는 한 쌍의 하부 경사면을 포함하고,
    상기 한 쌍의 하부 경사면은 외측을 향해 상향 경사지게 형성되고,
    상기 밀링 커터의 회전 속도에 따라 상기 밀링 커터의 반경 외측 방향을 향하는 상기 돌기부의 측면은 상기 인서트 포켓에 선택적으로 접촉 또는 비접촉되는
    절삭 인서트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 절삭날은 상기 절삭 인서트의 길이 방향으로 구비되는 한 쌍의 주절삭날과, 상기 절삭 인서트의 폭 방향으로 상기 한 쌍의 주절삭날 사이에 구비되는 한 쌍의 부절삭날을 포함하고,
    상기 주절삭날은 상기 부절삭날보다 길게 형성되는 절삭 인서트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부면은 110°~130°각도 범위의 내각을 갖도록 서로 인접하는 상기 주절삭날 및 상기 부절삭날을 포함하는 절삭 인서트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 장착홀의 중심축을 기준으로 180°각도로 회전 대칭되는 형상을 갖는 절삭 인서트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 장착홀에 의해 나뉘는 한 쌍의 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는 상기 한 쌍의 하부 경사면 각각을 향하는 한 쌍의 돌기 측면과, 상기 돌기 측면의 하단에서 평탄하게 형성된 돌기 하부면을 포함하는 절삭 인서트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 돌기 측면은 상기 돌기 하부면에 대한 수직선을 기준으로 0°~15°각도 범위의 기울기를 갖는 절삭 인서트.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 돌기 측면은 빗면 또는 곡면으로 모따기 가공된 하측 모서리를 갖는 절삭 인서트.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 돌기 측면의 기울기가 0°인 경우, 상기 상부면의 폭의 ⅓ 크기의 폭을 갖는 절삭 인서트.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 돌기는 상기 절삭 인서트의 길이 방향을 따라 연장되거나 또는 상기 절삭 인서트의 길이 방향에 대해 기울어져 연장되는 절삭 인서트.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 돌기는 상기 절삭 인서트의 길이 방향을 따라 파형 형상으로 연장되는 절삭 인서트.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 하부 경사면은 상기 돌기 하부면을 기준으로 10°~30°각도 범위의 기울기를 갖는 절삭 인서트.
  13. 제1항, 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트를 구비한 밀링 커터이며,
    상기 절삭 인서트가 장착되는 복수의 인서트 포켓을 갖는 커터 몸체를 구비하고,
    상기 인서트 포켓은 상기 절삭 인서트의 인접한 양 측면이 지지되는 2개의 측벽과, 상기 절삭 인서트의 하부면에 구비되는 한 쌍의 하부 경사면 중 반경 외측에 위치되는 하부 경사면이 지지되도록 상기 인서트 포켓의 반경 외측에서 경사지게 돌출되는 경사벽을 구비하는 바닥벽과, 상기 절삭 인서트의 하부면에서 돌출되는 돌기부를 내측으로 수용하도록 상기 바닥벽의 중앙 부분에서 함몰되는 리세스부 및 상기 리세스부의 바닥벽에서 함몰되는 나사홈을 포함하고,
    상기 절삭 인서트의 돌기부는 상기 인서트 포켓의 상기 리세스부와 비접촉되도록 상기 리세스부와 틈새를 가진 채로 수용되며,
    상기 커터 몸체의 회전 속도가 증가함에 따라 상기 돌기부는 상기 인서트 포켓의 반경 외측을 향하는 상기 리세스부의 측벽에 접촉되어 지지되는
    밀링 커터.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 인서트 포켓의 바닥벽에 구비되는 경사벽은 상기 절삭 인서트에 구비되는 하부 경사면과 동일한 각도로 상기 바닥벽에 대해 기울어지는 밀링 커터.
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