KR101469135B1

KR101469135B1 - 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구

Info

Publication number: KR101469135B1
Application number: KR1020140085122A
Authority: KR
Inventors: 남기찬; 김영흠; 김효산
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2014-12-04
Also published as: DE112015002698T5; CN106660147B; KR20140108193A; US10343221B2; WO2016006807A1; CN106660147A; US20170144228A1

Abstract

본 발명은 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구에 관한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 상면, 평탄면으로 이루어진 하면, 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 체결구멍, 상기 상면 및 상기 하면에 각각 연결되는 측면, 상기 상면 및 상기 측면에 의해 형성되는 절삭날을 포함하며, 상기 절삭날 중 제1 절삭날은 일측에서 타측으로 하향 경사지고, 상기 측면 중 주측면은, 상기 상면에 연결되어 상기 제1 절삭날을 구성하는 제1 주측면과, 상기 제1 주측면과 상기 하면에 연결되는 제2 주측면을 포함하고, 상기 제1 주측면은 네가 면으로, 상기 제2 주측면은 포지 면으로 이루어지며, 상기 측면 중 부측면은, 상기 상면에 연결되어 제2 절삭날을 구성하는 제1 부측면과, 상기 상면과 상기 하면에 연결되는 제3 부측면을 포함하며, 상기 제1 부측면은 포지 면으로, 상기 제3 부측면은 네가 면으로 이루어진다.

Description

절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구 {Cutting insert and cutting tool for mounting the same}

본 발명은 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구에 관한 것이다.

일반적으로 절삭 인서트는 공작기계에 장착된 절삭 공구에 체결되어 철, 비철금속, 비금속 재료 등으로 구성된 피삭재를 절삭 가공하는데 사용된다.

이러한 절삭 인서트의 한 예가 한국등록특허 제10-0949660호에 개시되어 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 종래의 절삭 인서트에 대하여 설명한다. 참고로, 도 1 내지 도 3은 상기 한국등록특허의 도 1, 도 4, 도 8에 각각 대응하는 것으로서, 편의상 도면부호 등은 수정 없이 그대로 표시하였다. 또한, 각각의 도면부호가 지칭하는 구성요소의 명칭도 변경 없이, 상기 한국등록특허에 기재된 용어를 그대로 사용하였다.

종래의 절삭 인서트는 밀링 커터에 이용하기 위한 양면형 절삭 인서트(10)로서, 외주측 표면(14)은 두 개의 대향 단부 표면(12) 사이에서 연장하고, 일반적으로 평행사변형 형상의 두 개의 동일한 마이너측 표면(16), 두 개의 대향된 동일한 메이저측 표면(18) 및 인접한 마이너 및 메이저측 표면(16,18) 사이에 위치된 코너측 표면(20)을 포함한다.

그런데, 종래의 절삭 인서트는 양면형 타입을 채택하고 측면(18)이 기본적으로 네가티브 형상으로 설치됨으로써, 일정 수준 이상의 절삭성 향상은 어렵게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 메이저 절삭 에지(34)의 축방향 경사각(axial rake angle)을 크게 하는데 한계가 있어 절삭성 향상 효과가 작다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 인서트의 두께(도 2 기준 인서트의 횡방향 두께)도 상당히 두꺼워져 동일 가공 직경의 밀링 커터에 적용할 수 있는 인서트의 수량도 제한되어 가공 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 도 1 및 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 마이너측 표면(16) 전체가 네가티브 표면으로 형성되어 있어, 충분한 여유각이 확보되도록 인서트를 세팅할 경우 메이저 절삭 에지(34)의 축방향 경사각이 작아지면서 절삭성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

특히, 종래의 양면형 절삭 인서트는 단부 표면(상,하면)(12)에서 일부(내부 단부 표면(46))는 체결면으로, 다른 일부는 칩 배출을 위한 경사면(레이크 표면(44))으로 사용되는 관계로(상기 한국등록특허의 명세서 식별번호 [0044] 및 [0047] 참조), 밀링 커터 보디와의 체결되는 체결면의 면적이 좁아서 고속, 고강성 가공시 절삭 인서트를 관통하여 밀링 커터 보디에 체결된 체결 스크류의 파손, 그리고 가공시 진동발생 등의 심각한 문제점이 있다.

또한, 경사면으로 상면이 사용되도록 커터 보디에 세팅시, 하면은 체결면으로 사용되며, 반대로 하면이 경사면으로 사용되는 경우 상면은 체결면으로 사용되는 관계로, 칩 배출을 위한 경사면 설계, 헬릭스(helix) 각도 설계 등에 있어 제한을 받아 성능 저하의 문제점이 있다.

한편, 측면이 포지 면으로 형성된 편면형 인서트의 경우에도, 체결면으로 작용하는 측면이 포지로 형성되어 있어 커터 보디에 체결 후 구속력이 약하여 절삭 가공시에 절삭충격으로 인한 진동 문제가 발생하는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-0949660호 (등록일: 2010.03.18.)

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 절삭성 및 생산성을 증대시킬 수 있는 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 명시되지 않았지만 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 기타 다른 목적도 포함한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 상면, 평탄면으로 이루어진 하면, 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 체결구멍, 상기 상면 및 상기 하면에 각각 연결되는 측면, 상기 상면 및 상기 측면에 의해 형성되는 절삭날을 포함하며, 상기 절삭날 중 제1 절삭날은 일측에서 타측으로 하향 경사지고, 상기 측면 중 주측면은, 상기 상면에 연결되어 상기 제1 절삭날을 구성하는 제1 주측면과, 상기 제1 주측면과 상기 하면에 연결되는 제2 주측면을 포함하고, 상기 제1 주측면은 네가 면으로, 상기 제2 주측면은 포지 면으로 이루어지며, 상기 측면 중 부측면은, 상기 상면에 연결되어 제2 절삭날을 구성하는 제1 부측면과, 상기 상면과 상기 하면에 연결되는 제3 부측면을 포함하며, 상기 제1 부측면은 포지 면으로, 상기 제3 부측면은 네가 면으로 이루어진다.

상기 부측면은, 상기 제1 부측면과 상기 하면에 연결되는 제2 부측면을 더 포함하며, 상기 제2 부측면은 포지 면 또는 네가 면으로 이루어진다.

또한, 상기 제1 절삭날의 경사 각도는 3도 내지 20도이다.

또한, 상기 제2 부측면이 포지 면으로 이루어질 경우, 상기 제1 부측면의 포지 각도보다는 작은 포지 각도로 형성된다.

또한, 상기 제1 주측면과 상기 제3 부측면은 절삭 공구와의 체결시 체결면으로 작용한다.

또한, 상기 절삭 인서트는 평면도 상에서 상기 체결구멍의 중심을 횡방향으로 가로지르는 제1 중심선에 의해 구분되는 상,하부는 상기 체결구멍의 중심을 중심으로 하여 180도 회전 대칭이다.

또한, 상기 절삭 인서트는 평면도 상에서 상기 체결구멍의 중심을 종방향으로 가로지르는 제2 중심선에 의해 구분되는 좌,우부는 상기 체결구멍의 중심으로 중심으로 하여 180도 회전 대칭이다.

또한, 상기 일측은 고부(high portion)이고 상기 타측은 저부(low portion)이며, 상기 상면은 상기 고부로부터 상기 체결구멍 쪽으로 경사져 있다.

또한, 상기 상면은 비평탄면으로만 구성된다.

본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트가 장착되는 절삭 공구로서, 상기 절삭 인서트와 체결되는 체결 시트면을 구비하고, 상기 체결 시트면은, 상기 제1 주측면과, 상기 제3 부측면과, 상기 하면에 각각 접촉하면서 이들에 대응되는 형상을 구비한 제1 주측면 시트면, 제3 부측면 시트면, 하면 시트면을 포함한다.

또한, 상기 절삭 공구에서 제1 주측면 시트면, 제3 부측면 시트면, 하면 시트면는 평탄면이다.

상기의 구성을 가진 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 절삭 인서트는, 주절삭날의 경사각을 종래 절삭 인서트에 비하여 더욱 크게 구성할 수 있다. 따라서, 절삭 인서트를 절삭 공구에 장착시 축방향 경사각(axial rake angle)을 종래 절삭 인서트에 비하여 더욱 크게 확보할 수 있어 절삭성을 증대시킬 수 있다.

또한, 제1 주측면(41)은 체결면으로서 네가 면으로 하여 절삭 공구와의 장착안정성을 높이고, 제2 주측면은 포지 면으로 추가 구성함으로써, 피삭재 가공시 피삭재와의 간섭을 최소화 함으로써 절삭 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 부측면(5)에 별도의 포지 면인 제2 부측면(52)을 형성함으로써, 마이너측 표면(16) 전체가 네가 면으로 형성된 종래의 절삭 인서트에 비하여 절삭성을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래 절삭 인서트(도 4 참조)에 비하여 절삭 인서트의 두께를 상대적으로 얇게 형성할 수 있어 동일 가공 직경의 밀링 커터에 적용할 수 있는 절삭 인서트의 수량도 증가시킬 수 있어 가공 생산성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 효과는 이에 국한되지 않고 후술하는 본 발명의 상세한 설명으로부터 도출되는 효과를 포함한다.

도 1은 종래의 절삭 인서트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 절삭 인서트의 측면도이다.
도 3은 도 1의 절삭 인서트가 장착된 밀링 커터의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트의 사시도이다.
도 5는 도 4의 절삭 인서트의 평면도이다.
도 6은 도 4의 절삭 인서트의 우측면도이다.
도 7은 도 4의 절삭 인서트의 정면도이다.
도 8은 도 4의 절삭 인서트가 장착된 절삭 공구의 측면도이다.
도 9는 도 4의 절삭 인서트가 장착된 절삭 공구의 저면도이다.
도 10은 도 4의 절삭 인서트가 장착된 절삭 공구의 사시도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트(100)(이하, '본 절삭 인서트'라고 함)에 대하여 설명한다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 절삭 인서트는 상면(1), 평탄면으로 이루어진 하면(2), 상면(1) 및 하면(2)을 관통하는 체결구멍(3), 상면(1) 및 하면(2)에 각각 연결되는 측면(4,5), 상면(1) 및 측면(4,5)에 의해 형성되는 절삭날(6,7)을 포함한다.

예시적으로 본 절삭 인서트는 평면도(도 5)에서 보아 대략 직사각형 형상을 띠고 있고, 측면은 2개의 주측면(4)과 2개의 부측면(5)으로 구성되어 있으며, 절삭날은 2개의 제1 절삭날(주절삭날)(6)과 2개의 제2 절삭날(부절삭날)(7)로 구성되어 있다.

제1 절삭날(peripheral cutting edge)(6)은, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 일측에서 타측으로 하향 경사져 있다. 여기서, 일측은 고부(high portion)(H)에 해당하고 타측은 저부(low portion)(L)에 해당한다. 예컨대, 제1 절삭날(6)의 경사 각도는 3도 내지 20도인 것이 바람직하다.

본 절삭 인서트는 편면형의 구성을 통하여 주절삭날(6)의 경사각을 종래 절삭 인서트에 비하여 더욱 크게 구성할 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트를 절삭 공구에 장착시 축방향 경사각(axial rake angle)(α)을 종래 절삭 인서트에 비하여 더욱 크게 확보할 수 있어 절삭성을 증대시킬 수 있다.

주측면(4)은, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 주측면(41)과 제2 주측면(42)으로 구성된다.

제1 주측면(41)은 상면(1)에 연결되어 제1 절삭날(6)을 형성한다. 제2 주측면(42)은 제1 주측면(41)과 하면(2)에 각각 연결된다.

여기서, 제1 주측면(41)은 네가 면(negative surface)으로, 제2 주측면(42)은 포지 면(positive surface)으로 이루어진다. 제1 주측면(41)은 후술하는 절삭 공구와의 장착시 체결면으로 작용하고, 제2 주측면(42)은 네가 면이 아니라 포지 면으로 추가 구성됨으로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 피삭재 가공시 본 절삭 인서트와 피삭재와의 간섭을 최소화 함으로써 절삭 성능 향상에 기여한다.

한편, 일반적으로 '네가 면'이라 함은 체결구멍(3)의 중심을 관통하는 가상의 선(C3)을 수직으로 교차하는 가상의 평면(P)(본 실시예에서는 하면(2)과 평행)과 직각을 형성하는 표면은 '네가 면'이라 지칭하고, 직각을 형성하지 않는 표면은 '포지 면'이라 지칭한다(도 6 참조). 그리고 포지 면 중, 후술하는 제2 부측면(52)처럼 형성된 표면을 양의 포지 면, 줄여서 포지 면으로 지칭하고, 반대로 경사진 경우는 역 포지 면으로 지칭한다.

부측면(5)은, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 상면(1)에 연결되어 제2 절삭날(frontal cutting edge)(7)을 구성하는 제1 부측면(51)과, 상면(1)과 하면(2)에 연결되는 제3 부측면(53)을 포함한다. 또한, 부측면(5)은 제1 부측면(51)과 하면(2)에 연결되는 제2 부측면(52)을 더 포함할 수 있다.

한편, 제2 절삭날(7)은 하면(2)과 평행하거나, 체결구멍(3)의 중심을 관통하는 가상의 선(C3) 쪽으로 상향 경사지게 형성되어 피삭재의 가공면의 면 조도를 향상시킬 수 있다.

여기서, 제1 부측면(51)은 포지 면으로, 제2 부측면(52)은 포지 면 또는 네가 면으로, 제3 부측면(53)은 네가 면으로 이루어져 있다.

한편, 제2 부측면(52)이 포지 면으로 이루어질 경우, 제2 부측면(52)의 포지 각도는 제1 부측면(51)의 포지 각도보다 작은 각도로 형성된다. 즉, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 부측면(52)은 제1 부측면(51)보다 하면(2)에 더욱 수직이 되도록 형성된다.

이와 같이, 부측면(5)에 별도의 포지 면인 제2 부측면(52)을 형성함으로써, 마이너측 표면(16) 전체가 네가 면으로 형성된 종래의 절삭 인서트에 비하여 절삭성을 향상시킬 수 있다.

그리고 절삭 인서트의 하면(2)과 제1 주측면(41)과 제3 부측면(53)은 후술하는 절삭 공구(밀링 커터)와 체결시 체결면으로 작용한다. 따라서, 종래 절삭 인서트와는 달리 부측면(5)에 네가 면(53)을 별도로 구성함으로써 절삭 공구와의 체결시 포지 면으로 구성할 때 대비하여 체결성이 향상되도록 하였다.

본 절삭 인서트는 도 5에 도시된 바와 같이, 평면도 상에서 체결구멍(3)의 중심(O)을 횡방향으로 가로지르는 제1 중심선(C1)에 의해 구분되는 상,하부는 체결구멍(3)의 중심(O)을 중심으로 하여 180도 회전 대칭이고, 체결구멍(3)의 중심(O)을 종방향으로 가로지르는 제2 중심선(C2)에 의해 구분되는 좌,우부도 체결구멍(3)의 중심(O)을 기준으로 180도 회전 대칭이다.

또한, 본 절삭 인서트의 상면(1)은 고부(H)로부터 체결구멍(3) 쪽을 향하여 경사져 있다. 이를 통해, 제1 절삭날(6) 및 제2 절삭날(7)의 절삭날각(cutting edge angle)을 90도보다 작게 함으로써, 실제 피삭재 절삭시에 경사각을 크게 하여 절삭성을 향상시킬 수 있게 된다. 한편, 본 절삭 인서트에서 상면(1)은 체결면으로 사용되지 아니하므로, 예컨대 상면 설계시 평탄면(평면)을 반드시 구비할 필요가 없고 비평탄면(예컨대, 곡면 등)으로만 상면이 구성될 수도 있다.

또한, 도 5 및 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 종래 절삭 인서트(도 2 참조)에 비하여 절삭 인서트의 두께를 상대적으로 얇게 형성할 수 있어 동일 가공 직경의 밀링 커터에 적용할 수 있는 절삭 인서트의 수량도 증가시킬 수 있어 가공 생산성을 높일 수 있다.

이하에서는 도 8 내지 도 10를 참조하여 상술한 본 절삭 인서트가 장착되는 절삭 공구(밀링 커터)에 대하여 설명한다. 예시적으로, 본 절삭 공구는 직각 가공용 밀링 커터일 수 있다.

본 절삭 공구는 본 절삭 인서트와 체결되는 체결 시트면을 구비한다.

구체적으로, 체결 시트면은 제1 주측면 시트면(410), 제3 부측면 시트면(530), 하면 시트면(200)을 포함한다.

이들 제1 주측면 시트면(410), 제3 부측면 시트면(530), 하면 시트면(200)는 절삭 인서트의 네가 면인 제1 주측면(41), 네가 면인 제3 부측면(53), 평탄면인 하면(2)에 각각 접촉하면서 이들에 대응되는 형상을 구비한다.

이를 통하여, 주측면(4)에서 체결면으로 작용하는 제1 주측면(41)에 네가 면을 적용함으로써 안정적인 체결이 가능하게 된다. 또한, 부측면(5)에서 체결면으로 작용하는 제3 부측면(53)을 마찬가지로 네가 면으로 적용함으로써 절삭 공구에의 체결 안정성을 더욱 더 증대시킬 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 절삭 인서트는 체결면으로 사용되는 면(하면)과 칩 배출을 위한 경사면으로 사용되는 면(상면)을 애당초 분리하여 설계할 수 있어, 종래의 양면형 절삭 인서트가 가지고 있는 문제점들 즉, 커터 보디와 체결되는 체결면의 면적이 좁아서 고속, 고강성 가공시 절삭 인서트를 밀링 커터 보디에 체결하는 체결 스크류의 파손, 그리고 가공시 진동발생 등의 문제점이 해결될 수 있다.

또한, 본 편면형 네가 타입의 절삭 인서트는, 체결면으로 하면만이 사용되는 관계로, 칩 배출을 위한 경사면 설계, 헬릭스(helix) 각도 설계 등 상면에 있어서 설계 제한을 받지 않는다. 덧붙여, 통상적으로 커터 보디에 체결되기 면은 평탄면(평면)으로 구성되는데, 본 절삭 인서트는 하면만이 체결면으로 사용되고, 상면은 체결면으로 사용되지 아니하므로, 상면 설계시 평면을 반드시 구비할 필요가 없고 비평탄면(예컨대, 곡면 등)으로만 상면을 자유롭게 설계할 수도 있다.

또한, 측면이 포지 면으로 형성된 편면형 인서트와 달리, 체결면으로 작용하는 측면이 네가 면을 형성하고 있어 커터 보디에 체결시 안정적인 구속력을 확보할 수 있어, 절삭 가공시에 절삭충격으로 인한 진동 문제도 최소화 할 수 있다.

또한, 하면이 평편으로 이루어져 있어 제조가 용이하고 산업상 이용 가능성도 높다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1...상면, 2...하면,
3...체결구멍,
4...주측면,
41...제1 주측면, 42...제2 주측면,
5...부측면,
51...제1 부측면, 52...제2 부측면,
53...제3 부측면
6...주절삭날, 7...부절삭날
410...제1 주측면 시트면, 530...제3 부측면 시트면,
200...하면 시트면

Claims

상면, 평탄면으로 이루어진 하면, 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 체결구멍, 상기 상면 및 상기 하면에 각각 연결되는 측면, 상기 상면 및 상기 측면에 의해 형성되는 절삭날을 포함하며,
상기 절삭날 중 제1 절삭날은 일측에서 타측으로 하향 경사지고,
상기 측면 중 주측면은, 상기 상면에 연결되어 상기 제1 절삭날을 구성하는 제1 주측면과, 상기 제1 주측면과 상기 하면에 연결되는 제2 주측면을 포함하고, 상기 제1 주측면은 네가 면으로, 상기 제2 주측면은 포지 면으로 이루어지며,
상기 측면 중 부측면은, 상기 상면에 연결되어 제2 절삭날을 구성하는 제1 부측면과, 상기 상면과 상기 하면에 연결되는 제3 부측면을 포함하며, 상기 제1 부측면은 포지 면으로, 상기 제3 부측면은 네가 면으로 이루어진
절삭 인서트.
제1항에서,
상기 부측면은, 상기 제1 부측면과 상기 하면에 연결되는 제2 부측면을 더 포함하며, 상기 제2 부측면은 포지 면 또는 네가 면으로 이루어진 절삭 인서트.
제2항에서,
상기 제2 부측면이 포지 면으로 이루어질 경우, 상기 제1 부측면의 포지 각도보다는 작은 포지 각도로 형성된 절삭 인서트.
제1항에서,
상기 제1 주측면과 상기 제3 부측면은 절삭 공구와의 체결시 체결면으로 작용하는 절삭 인서트.
제1항에서,
상기 절삭 인서트는 평면도 상에서 상기 체결구멍의 중심을 횡방향으로 가로지르는 제1 중심선에 의해 구분되는 상,하부가 상기 체결구멍의 중심을 중심으로 하여 180도 회전 대칭인 절삭 인서트.
제1항에서,
상기 절삭 인서트는 평면도 상에서 상기 체결구멍의 중심을 종방향으로 가로지르는 제2 중심선에 의해 구분되는 좌,우부가 상기 체결구멍의 중심으로 중심으로 하여 180도 회전 대칭인 절삭 인서트.
제1항에서,
상기 일측은 고부(high portion)이고 상기 타측은 저부(low portion)이며, 상기 상면은 상기 고부로부터 상기 체결구멍 쪽으로 경사져 있는 절삭 인서트.
제1항에서,
상기 제1 절삭날의 경사 각도는 3도 내지 20도인 절삭 인서트.
제7항에서,
상기 상면은 비평탄면으로만 구성된 절삭 인서트.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트가 장착되는 절삭 공구로서,
상기 절삭 인서트와 체결되는 체결 시트면을 구비하고,
상기 체결 시트면은, 상기 제1 주측면과, 상기 제3 부측면과, 상기 하면에 각각 접촉하면서 이들에 대응되는 형상을 구비한 제1 주측면 시트면, 제3 부측면 시트면, 하면 시트면을 포함하는
절삭 공구.
제10항에서,
상기 제1 주측면 시트면, 상기 제3 부측면 시트면, 상기 하면 시트면은 평탄면인 절삭 공구.