KR101482929B1 - 배치 수단을 갖춘 다중 치아 인덱서블 인서트와 그 인서트를 갖춘 물질 제거 공구 - Google Patents

배치 수단을 갖춘 다중 치아 인덱서블 인서트와 그 인서트를 갖춘 물질 제거 공구 Download PDF

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Abstract

인덱서블 절삭 인서트(20)는, 각각이 인서트(20)의 인덱서블 에지(30)를 정의하는 적어도 2개의 측면(28)과 각각이 인덱서블 에지(30)에 있는 적어도 2개의 절삭 치아(40, 42)를 포함하고 있다. 절삭 인서트(20)는 상단(102)의 평면 및/또는 하단(110)의 평면에 배치 수단(112)을 포함하고 있다. 물질 제거 공구에 장착될 때, 배치 수단(112)는 절삭 인서트(20)의 자유도를 제한하기 위한 물질 제거 공구의 작업면(502)에 있는 수신부(524)와 협력한다. 또한, 장착된 절삭 인서트(410, 410')는 각각 물질 제거 공구의 회전축에 중심을 둔 원(412)의 공통 원주의 활성 위치에서 절삭 치아의 반경방향 에지(402, 406, 402', 406')를 배치시킨다. 또한, 물질 제거 공구를 이용하여 피가공물로부터 물질을 제거하는 방법뿐만 아니라 장착 시스템도 개시되어 있다.

Description

배치 수단을 갖춘 다중 치아 인덱서블 인서트와 그 인서트를 갖춘 물질 제거 공구 {MULTITEETH INDEXABLE INSERT WITH LOCATING MEANS AND MATERIAL REMOVAL TOOL WITH SAME}
본 발명은 물질 제거 공구(material removal tool)와 이러한 공구의 인덱서블 인서트(indexable insert)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들어 협력하는 배치 수단과 수신부(receiver) 사이의 특정의 시팅 구조(seating structure) 및/또는 인덱서블 인서트 사이의 상호 연동하는 관계(interlocking relationship)에 의해 절삭 인서트(cutting insert)의 6개의 자유 축을 제어하는 결합 장치(mating arrangement)에 의해 공구 몸체(tool body) 상에 증가된 밀도로 배열된 복수의 인덱서블 인서트를 통합하는 밀링(milling), 터닝(turning: 회전), 보어링(boring) 및 드릴링(drilling) 작업을 위한 물질 제거 공구에 관한 것이다.
다음과 같은 배경의 논의에서는, 참조가 특정 구조 및/또는 방법에 대해 이루어진다. 그러나, 다음과 같은 참조는 이들 구조 및/또는 방법이 선행 기술을 구성한다는 입장으로서 해석되어서는 안된다. 출원인이 명시적으로 그러한 구조 및/또는 방법이 선행 기술로서 자격이 없다고 증명할 수 있는 권리를 보유한다.
일반적으로, 금속 제거 속도는 이송 속도(feed rate)의 함수로서, 절삭 공구가 공구의 주어진 직경 내 또는 공구 상의 다른 이용가능한 공간 내에서 통합할 수 있는 치아(teeth)의 숫자이다. 일반적으로, 공구 수명의 평균수명(longevity)은 물질 제거 프로세스에 참여하는 절삭 에지(cutting edge)의 수의 함수이다. 공구에 절삭 에지가 많을수록 공구 수명이 비례하여 더 길어진다. 증가하는 공구 수명 및 재료 제거 속도에 더하여, 복수의 절삭 에지가 절단 중단에 대한 시간을 줄이는데 기여하게 된다. 이것은 절삭을 더 스무드하게 만들고 표면의 품질을 더 좋게 만든다. 또한, 더 스무드한 절삭은 기계의 적은 마모를 의미한다.
절삭 에지의 높은 밀도를 달성하기 위해 알려진 방법이 있다. 미국 특허 제889,829호는 치아의 높은 밀도를 생성하기 위해 고체 연삭 기술(solid grinding technique)을 이용하는 전통적인 공구를 나타낸다. 이것은 간단한 방법이다. 그러나, 공구의 재연삭(regrinding)에는 비용이 많이 들고, 그 결과로서 커터(cutter)가 그 원래의 크기를 잃게 된다. 또한, 이 방법의 카바이드(carbide), 세라믹, PCD 및 CBN과 같은 현대적인 절삭 재료와의 호환성은, 높은 비용으로 인해 거의 있을 수 없다.
미국 특허 제888,829호와 같은 전통적인 공구가 갖는 문제점은, 미국 특허 제5,209,611호에 개시된 것과 같이 2개의 절삭 에지를 갖는 인덱서블 절삭 인서트를 이용함으로써 해결되었다. 이러한 절삭 인서트의 예가 도 1에 나타내어져 있다. 절삭 인서트(2)는 당해 절삭 인서트(2)의 각 인덱스 위치(index position)에서 활성 상태로 되는 2개의 절삭 에지(4, 6)를 갖는다. 이러한 설계의 장점은, 재활용 가능한 인서트와 함께 절삭 에지의 수가 증가한다는 점이다. 이것은, 다수의 인서트로 하나의 커터 몸체(cutter body)를 사용하는 것을 허용한다. 절삭 인서트(2)는, 일반적으로 배치 표면(locating surfaces)으로서 작용하는 벽(8, 10)에 관하여 커터 몸체(도시하지 않음)에 위치되어 있다.
또한, 이러한 유형의 커터 몸체는 제조 비용이 매우 높다. 전형적으로는, 양 절삭 에지(4, 6)를 동일한 절삭 직경으로 정확하게 배치하기 위해서는, 공구 몸체(tool body)의 절삭 인서트(2)를 위한 포켓을 매우 정밀하게 기계 가공해야 한다. 포켓의 밀링은, 통상적으로 길이와 직경 사이의 적합하지 않은 비율로 인해 드플렉트(deflect)되는 작은 직경의 고체 엔드 밀(solid end mill)로 만들어진다. 결과적으로, 도 1의 절삭 인서트(2)를 이용한 밀링 커터의 정밀도를 높이기 위해, 시팅 포켓(seating pockets)을 실질적으로 몸체의 비용을 증가시키는 지그 그라운드(jig ground: 지그 접지) 상태로 한다.
본 발명은, 배치 수단을 갖춘 다중 치아 인덱서블 인서트와 그 인서트를 갖춘 물질 제거 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
개시된 인덱서블 절삭 인서트 및 물질 제거 공구의 예시적인 실시예는 인덱서블 절삭 인서트의 긴밀한 연동을 포함하고 있다. 예를 들어, 클램핑 수단에 관한 절삭 에지의 비대칭 위치결정(asymmetric positioning)은 2개의 인접한 인덱서블 절삭 인서트 사이에 연동을 제공함으로써, 가장 작은 직경에 인덱서블 절삭 인서트의 최대 개수의 배치가 가능하게 된다. 결과적으로, 인덱서블 절삭 인서트의 물질 제거 공구의 원주(circumference) 상으로의 매우 컴팩트한 배치가 달성된다. 이것은, 물질 제거 공구에 대한 활성 절삭 에지의 수를 증가시키며 더욱이 그 성능을 향상시킨다.
개시된 인덱서블 절삭 인서트 및 물질 제거 공구의 예시적인 실시예는, 절삭 에지의 반경방향 및 축방향 위치결정의 높은 정밀도를 제공할 뿐만 아니라 적절한 "접시 각도(dish angle)"를 제공하기 위해 물질 제거 공구에 인덱서블 절삭 인서트를 배치하는 독특한 방법을 포함하고 있다. 더욱이, 그러한 특징은 반복 가능하고 정확한 호환성 및 절삭 인서트의 색인 생성(indexing)을 가능하게 한다.
인덱서블 절삭 인서트의 예시적인 실시예는, 서로 대향하는 상단(upper face) 및 하단(lower face)과 상기 상단을 상기 하단에 접합하는 측면 에지를 포함하되, 적어도 2개의 측면 에지가 각각 인서트의 인덱서블 에지를 정의하도록 된 몸체와, 상단으로부터 하단으로 몸체를 통해 연장되는 장착 구멍, 각 인덱서블 에지의 적어도 2개의 절삭 치아, 및 상단 평면과 하단 평면 중 적어도 하나 상의 배치 수단을 구비하고, 적어도 2개의 절삭 치아의 각각이 반경방향 에지에서 측면 여유면(side clearance surface)과 만나고 표면 에지에서 표면 여유면(face clearance surface)과 만나는 절삭 평면, 및 측면 여유면과 표면 여유면을 연결하는 에지면을 포함하고 있다.
물질 제거 공구의 예시적인 실시예는, 공구 축을 따라 서로 대향하는 작업면 및 장착면을 갖되 장착면이 공구 축에 관한 회전을 위해 머신 툴(machine tool: 공작 기계)의 스핀들(spindle: 주축)에 장착 가능하고 작업면이 주변을 갖도록 된 공구 몸체와; 장착축을 갖는 장착면의 장착 구멍을 통해 작업면에 장착되되 각각이 인서트의 인덱서블 에지를 각각 정의하는 적어도 2개의 측면 에지, 각각의 인덱서블 에지 상의 적어도 2개의 절삭 치아, 및 상기 절삭 인서트의 상단의 평면 및 상기 절삭 인서트의 하단의 평면 중의 적어도 하나 상의 복수의 배치 수단을 포함하는 복수의 절삭 인서트; 및 각각이 상기 장착 구멍에 관해 분포되어 상기 복수의 배치 수단에 의해 맞물리는 복수의 수신부를 가지도록 된 상기 작업면 상의 복수의 절삭 위치를 구비한다.
피가공물(workpiece)로부터 물질을 제거하는 방법의 예시적인 실시예는, 머신 툴의 스핀들에 장착된 물질 제거 공구를 회전시키는 단계와, 물질 제거 공구의 작업면에 장착된 복수의 절삭 인서트를 피가공물에 접촉시킴으로써 피가공물로부터 물질을 제거하는 단계를 구비하여 이루어지되, 상기 물질 제거 공구가 공구 축을 따라 상기 작업면과 대향하는 장착면을 갖되 장착면이 공구 축에 관한 회전을 위해 머신 툴의 스핀들에 장착 가능하고 작업면이 주변을 갖도록 된 공구 몸체를 포함하고 있고, 복수의 절삭 인서트가 장착축을 갖는 장착면의 장착 구멍을 통해 작업면에 장착되어 있으며, 상기 절삭 인서트가 당해 인서트의 인덱서블 에지를 각각 정의하는 적어도 2개의 측면 에지, 각각의 인덱서블 에지 상의 적어도 2개의 절삭 치아, 및 당해 절삭 인서트의 상단의 평면 및 당해 인서트의 하단의 평면 중의 적어도 하나 상의 복수의 배치 수단을 포함하고 있고, 작업면의 복수의 절삭 위치가 장착 구멍에 관해 분포되어 복수의 배치 수단에 의해 맞물리는 복수의 수신부를 각각 가지고 있다.
절삭 인서트를 물질 제거 공구의 몸체에 장착하기 위한 결합 시스템의 예시적인 실시예는, 적어도 3쌍의 협력하는 돌기와 동공(洞空)을 구비하되, 상기 협력하는 돌기와 동공 중의 하나는 절삭 인서트 상의 임의의 한 쌍에 있고, 상기 협력하는 돌기와 동공 중의 다른 하나는 물질 제거 공구의 몸체 상의 한 쌍에 있으며, 상기 절삭 인서트의 적어도 5가지의 자유도는 활성 상태의 인덱스 위치에서의 적어도 2개의 절삭 치아, 절삭 인서트의 동일한 측면 에지의 2개의 절삭 치아로 2쌍의 협력하는 돌기와 동공에 의해 제한되고, 활성 상태의 인덱스 위치에서의 적어도 2개의 절삭 치아의 각각의 반경방향 에지는 물질 제거 공구의 회전 축에 중심을 둔 원의 공통 원주(common circumference) 상에 배치된다.
앞서 말한 일반적인 설명과 아래의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적이며 청구된 바와 같은 이 발명의 추가의 설명을 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다.
아래의 상세한 설명은 동일한 번호가 동일한 구성요소를 지정하는 첨부 도면과 관련하여 해석될 수 있다:
도 1은 각 인덱스 위치에서 활성 상태에 있는 2개의 절삭 에지를 갖는 종래기술에 따른 인덱서블 절삭 인서트를 나타낸다.
도 2는 3개의 측면과 3개의 인덱서블 에지를 갖고, 각 인덱서블 에지에 2개의 절삭 치아를 갖는 인덱서블 절삭 인서트의 예시적인 실시예를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 4개의 측면과 4개의 인덱서블 에지를 갖는 절삭 인서트의 예시적인 실시예를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c는 4개의 측면과 2개의 인덱서블 에지를 갖는 절삭 인서트의 예시적인 실시예를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5e는 3개의 측면과 3개의 인덱서블 에지를 갖는 절삭 인서트의 예시적인 실시예를 나타낸다.
도 6a 내지 도 6f는 다양한 배치 수단의 단면 형상을 나타내는 절삭 인서트의 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 6개의 레일 모양의 구조로 된 배치 수단으로서 레일 모양의 구조를 갖는 절삭 인서트의 예시적인 실시예를 나타낸다.
도 8a 및 그 확대 도면인 도 8b는 절삭 인서트의 절삭 표면의 다른 특징을 설명하는 도면이다.
도 9는 인덱서블 측면의 예시적인 실시예에 있어서 선두 치아(leading tooth)와 후미 치아(trailing tooth)의 반경방향 위치에서의 변화를 나타낸다.
도 10은 장착 구멍의 축방향 중심과 각각의 인덱서블 측면으로부터 떨어져서 위치된 배치 수단의 이등분선(bisector)을 포함하는 선 또는 평면에 관하여 선두 치아와 후미 치아의 3개의 측면을 갖는 절삭 인서트의 인덱서블 측면에서의 위치를 설명하는 도면이다. 도 9도 또한 이 위치를 절삭 인서트의 다른 실시예에서 설명한다.
도 11은 4개의 인덱서블 에지를 갖는 절삭 인서트의 예시적인 실시예와 인덱서블 에지의 특징의 반경방향 위치결정을 설명하는 도면이다.
도 12는 물질 제거 공구의 작업면에 장착된 절삭 인서트의 복수의 예시적인 실시예를 나타낸다.
도 13은 원의 원주 상에 위치된 인덱서블 에지의 선두 치아의 반경방향 에지를 나타낸 확대도이다.
도 14는 물질 제거 공구의 제1의 예시적인 실시예의 작업면에 장착된 절삭 인서트의 복수의 예시적인 실시예를 나타낸다.
도 15는 절삭 위치의 확대도를 나타낸다.
도 16은 장착 커넥터가 위치되어 있는 절삭 위치를 설명하는 도면이다.
도 17은 공구 몸체가 절삭 인서트와 작업면 사이에서 결합하는 상세한 설명을 나타내기 위해 반투명으로 되어 있는 작업면 아래의 오프셋 위치에서 본 절삭 위치를 나타낸다.
도 18은 절삭 위치에 장착된 절삭 인서트의 단면도이다.
도 19는 도 18의 확대 단면도이다.
도 20은 절삭 위치에 장착된 절삭 인서트의 제2 단면도이다.
도 21은 도 20의 단면의 확대도이다.
도 22는 물질 제거 공구의 제2의 예시적인 실시예의 작업면에 장착된 절삭 인서트의 복수의 예시적인 실시예를 나타낸다.
도 23은 공구 몸체가 절삭 인서트와 작업면 사이에서 결합하는 상세한 설명을 나타내기 위해 반투명으로 되어 있는 작업면 아래의 오프셋 위치에서 본 절삭 위치를 나타낸다.
도 24는 결합 시스템의 예시적인 실시예를 나타내는 절삭 인서트의 이상화된 도면이다.
도 25는 물질 제거 공구의 절삭 위치에 위치된 절삭 인서트의 예시적인 실시예를 설명하는 확대도이다.
도 26은 원주방향으로 인접한 절삭 인서트 사이에서 중첩되는 하나의 영역의 다른 확대도이다.
도 27은 절삭 인서트가 4개의 인덱서블 측면을 갖는 경우의 결합 시스템의 예시적인 실시예를 나타내는 절삭 인서트의 이상화된 도면이다.
도 28은 레일 모양의 구조의 형태로 배치 수단을 채용하는 절삭 인서트를 위한 결합 시스템의 예시적인 실시예의 일부의 특징을 나타낸다.
도 29는 도 28로부터의 절삭 위치의 확대도와 인접한 절삭 위치의 부분적인 도면이다.
도 30 내지 도 32는 수신부에서의 릴리프(relif)의 예시적인 실시예를 나타내는 바, 도 30은 수개의 절삭 위치 및 수신부의 단면의 위치를 나타내고, 도 31은 도 30의 F-F선에 따른 수신부의 단면의 확대도를 나타내며, 도 32는 도 31에 나타낸 수신부의 단면의 상세의 확대도이다.
도 33은 절삭 인서트의 예시적인 실시예의 에지를 나타낸 도면을 나타낸다.
도 34는 절삭 인서트의 예시적인 실시예에서 각각의 절삭 위치에 배열되어 있는 공구 몸체의 작업면의 사시도를 나타낸다.
도 35는 절삭 인서트의 예시적인 실시예에서 각각의 절삭 위치에 배열되어 있는 다른 공구 몸체의 작업면의 사시도를 나타낸다.
도 36은 물질 제거 공구 및 특히 내부 냉각수 공급장치(internal coolant supply)를 갖춘 보오링 바(boring bar)의 예시적인 실시예의 사시도를 나타낸다.
도 37은 도 36의 물질 제거 공구의 영역의 확대도이다.
도 38은 절삭 인서트의 예시적인 실시예에서 수개의 절삭 위치에 배열되어 있는 다른 공구 몸체의 작업면의 사시도를 나타낸다.
도 39는 도 38의 공구 몸체의 에지를 나타낸 도면이다.
도 40은 피가공물로부터 물질을 제거하는 예시적인 방법에서 물질 제거 공구의 동작의 예를 나타낸다.
도 41a 및 도 41b는 반시계방향으로 회전하는 물질 제거 공구 상의 절삭 위치에서 사용하기 위해 설계된 절삭 인서트의 예시적인 실시예(도 41a) 및 시계방향으로 회전하는 물질 제거 공구 상의 절삭 위치에서 사용하기 위해 설계된 절삭 인서트의 예시적인 실시예(도 41b)를 위로부터 본 평면도로 나타낸 것이다.
인덱서블 절삭 인서트의 예시적인 실시예는, 일반적으로 그것을 통해 장착 구멍을 갖춘 몸체(body), 당해 인서트의 각 인덱서블 에지의 적어도 2개의 절삭 치아, 및 몸체의 상단의 평면 및 몸체의 하단의 평면 중 적어도 하나로부터 돌출하는 배치 수단을 구비한다.
도 2는 인덱서블 절삭 인서트(20)의 예시적인 실시예를 나타낸다. 절삭 인서트(20)의 몸체(22)는 서로 대향하는 상단(24)과 하단(26)을 포함하고 있다. 측면 에지(28)는 상단(24)을 하단(26)에 접합한다. 적어도 2개의 측면 에지(28)는 각각 인서트(20)의 인덱서블 에지(30)를 정의한다. 도 2에 나타낸 예시적인 실시예에서는, 3개의 인덱서블 에지(30, 30', 30")가 나타내어져 있다.
인덱서블 절삭 인서트(20)는 축(34)을 따라 상단(24)으로부터 하단(26)으로 몸체(22)를 통해 연장되는 장착 구멍(32)을 구비하고 있다. 장착 구멍(32)은 파스너(fastener: 잠금 장치) 등과 같은 장착 수단(도시하지 않음)의 연관성을 가지는 모양의 표면을 수용하도록 그 개구(opening)에서 경사 표면(tapered surface; 36) 또는 다른 배향 표면(oriented surface)을 가질 수 있다.
적어도 2개의 절삭 치아(40, 42)가 각 인덱서블 에지에 위치되어 있다. 머신 툴에 장착될 때의 동작 중에 절삭 인서트(20)의 이동(M)의 방향과 관련하여, 2개의 절삭 치아(40, 42)는 선두 치아(40)와 후미 치아(42)를 포함한다. 각 절삭 치아는 반경방향 에지(48)에서 측면 여유면(side clearance surface; 46)과 만나고 표면 에지(52)에서 표면 여유면(face clearance surface; 50)과 만나는 절삭 평면(44)을 포함하고 있다. 일부 예시적인 실시예에서는, 표면 에지(52)는 비제로 접시 각도로 배향되어 있고, 각각의 반경방향 에지(48)는 90도 이하의 리드각(lead angle)으로 배향되어 있다. 모서리면(54)은 측면 여유면(46)과 표면 여유면(50)을 연결한다. 절삭 치아(40, 42)는 상단(24)의 평면 위로 양각(raise)되어 있다. 각 절삭 치아(40, 42)의 표면 여유면(50)은 상단(24) 평면 위로 돌출하고 있다. 표면 여유면(50)의 뒤(머신 툴에 장착될 때의 절삭 인서트의 이동(M)의 방향에 관하여)에서, 제1 경사 표면(56)은 절삭 치아의 양각된 부분을 상단(20)에 연결하기 위해 높이가 저감된다. 마찬가지로, 적어도 후미 치아(42)에 대해서는, 측면 여유면(46)의 뒤(이동(M)의 방향에 관하여)에서, 제2 경사 표면(58)은 후미 치아(42)에 대한 채널을 제거하는 칩을 제공하기 위해 (장착 구멍(32)의 축(34)에 관하여) 반경방향으로 안쪽으로 경사지게 되어 있다. 일반적으로, 제3 경사 표면(62)은 선두 치아(40)에 대한 채널(64)을 제거하는 칩을 제공하기 위해 (장착 구멍(32)의 축(34)에 관하여) 반경방향으로 안쪽으로 경사지게 되어 있다.
도 2에는 3개의 인덱서블 에지를 갖는 3측면 절삭 인서트로서 나타내어져 있지만, 그 이상의 측면, 예를 들어 4측면, 5측면, 6측면, 8측면, 그리고 그 이상 또는 그 이하의 인덱서블 에지, 예를 들어 2개의 인덱서블 에지, 4개의 인덱서블 에지, 5개의 인덱서블 에지, 6개의 인덱서블 에지, 8개의 인덱서블 에지를 갖는 절삭 인서트가 여기에 기재된 특징을 통합할 수 있다. 도 3a∼도 3c, 도 4a∼도 4c 및 도 5a∼도 5e는 다른 수의 측면과 다른 수의 인덱서블 에지를 갖는 절삭 인서트의 예시적인 실시예를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 4개의 측면과 4개의 인덱서블 에지를 갖는 절삭 인서트(100)의 예시적인 실시예를 나타낸다. 도 3a는 상단(102)의 평면도이다. 각 인덱서블 에지(104)는 실질적으로 도 2의 인덱서블 절삭 인서트(20)와 관련하여 기재된 것들과 유사한 2개의 절삭 치아(106, 108)를 포함하고 있다. 도 3b는 상단(102)의 사시도이다. 도 3c는 배치 수단(112)을 포함하고 있는 하단(110)의 사시도이다. 이 예시적인 실시예에서, 배치 수단(112)은 실질적으로 레일 모양의 구조(rail-shaped structure)의 형태로 되어 있다. 레일 모양의 구조는 이하에 더 설명된다. 도 3c에서, 배치 수단(112)은 장착 구멍(114)의 개구를 가로질러 돌출하고, 하단(110)의 주변 에지(116)로부터 오프셋 관계로 종료된다.
도 4a 내지 도 4c는 4개의 측면과 2개의 인덱서블 에지를 갖는 절삭 인서트(120)의 예시적인 실시예를 나타낸다. 도 4a는 상단(122)의 평면도이다. 각 인덱서블 에지(124)는 실질적으로 도 2의 인덱서블 절삭 인서트(20)와 관련하여 기재된 것들과 유사한 2개의 절삭 치아(126, 128)를 포함하고 있다. 도 4b는 상단(122)의 사시도이다. 도 4c는 배치 수단(132)을 포함하고 있는 하단(130)의 사시도이다. 이 예시적인 실시예에서, 배치 수단(132)은 실질적으로 레일 모양의 구조의 형태로 되어 있다. 레일 모양의 구조는 이하에 더 설명된다. 도 4c에서, 배치 수단(132)은 장착 구멍(134)의 개구를 가로질러 돌출하고 있다. 제1 배향에서의 배치 수단(132)은 하단(130)의 주변 에지(136)로부터 오프셋 관계로 종료되고, 반면에 제2 배향에서의 배치 수단(132)은 주변 에지(136)에서 종료된다.
도 5a 내지 도 5e는 3개의 측면과 3개의 인덱서블 에지를 갖는 절삭 인서트(140)의 예시적인 실시예를 나타낸다. 도 5a는 상단(142)의 평면도이다. 각 인덱서블 에지(144)는 도 2의 인덱서블 절삭 인서트(20)와 관련하여 기재된 것들과 유사한 2개의 절삭 치아(146, 148)를 포함하고 있다. 도 5b는 상단(142)의 사시도이다. 도 5c, 도 5d 및 도 5e는 각각 배치 수단(152)을 포함하는 하단(150)의 사시도이다. 도 5c에 나타낸 예시적인 실시예에서는, 배치 수단(152)은 실질적으로 반구형 모양의 구조(hemispherically-shaped structure)의 형태로 되어 있다. 반구형 모양의 구조는 이하에 더 설명된다. 도 5d 및 도 5e에 나타낸 예시적인 실시예에서는, 배치 수단(152)은 실질적으로 레일 모양의 구조의 형태로 되어 있다. 레일 모양의 구조는 이하에 더 설명되지만, 도 5d에 나타낸 레일 모양의 구조는 일반적으로 넓은 뿔대 꼭대기(truncated top; 156)를 갖춘 볼록한 측면(154)을 갖고, 도 5e에 나타낸 레일 모양의 구조는 일반적으로 좁은 뿔대 꼭대기(160)를 갖춘 볼록한 측면(158; 도 5d에 비해 다른 볼록성(convexity)에도 불구하고)을 갖거나 또는 볼록한 측면(158)의 교차점으로부터 반경처리(radiused) 또는 비반경처리된(non-radiused) 꼭대기를 갖는 볼록한 측면(158)을 가진다.
도 3c, 도 4c 및 도 5c∼도 5d의 예시적인 실시예에서 보여지는 바와 같이, 배치 수단은 절삭 인서트의 하단의 평면으로부터 돌출한다. 다른 예시적인 실시예에서는, 절삭 인서트는 회전될 수 있는바, 예를 들어 하단에 대해 여기에 개시된 바와 같은 배치 수단이 상단의 평면에 포함될 수도 있는 경우에 "뒤집힐 수 있다".
도 6a 내지 도 6f는 다양한 배치 수단의 단면 형상을 나타내는 절삭 인서트의 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 6a는 선 A-A를 따라 보여지는 바와 같이 도 3c에 나타낸 예시적인 실시예의 단면도이다. 이 예시적인 실시예에서는, 배치 수단(112)은 실질적으로 반원형인 레일 모양의 구조의 형태로 되어 있다. 또는, 레일 모양의 구조는 반타원형으로 될 수도 있다. 다른 변형 형태에서는, 도 6e에 나타낸 바와 같이 레일 모양의 구조는 2개 이상 또는 일련의 교차하는 평평한 표면(planar surface; 118)으로 될 수 있다. 레일 모양의 구조는, 특히 절삭 인서트의 면, 즉 상단 또는 하단의 평면으로부터 가장 돌출한 부분에서 연속적으로 단면이 볼록하게 되거나 잘릴 수 있다. 도 6c는 선 C-C를 따라 보여지는 도 5d의 예시적인 실시예의 단면도이다. 이 예시적인 실시예에서는, 배치 수단은 실질적으로 넓은 뿔대 꼭대기(156)를 갖춘 볼록한 측면(154)을 갖는 레일 모양의 구조의 형태로 되어 있다. 또는, 선 D-D를 따라 보여지는 도 5e의 예시적인 실시예의 단면도인 도 6d에 나타낸 바와 같이 배치 수단은 실질적으로 좁은 뿔대 꼭대기(160)를 갖춘 볼록한 측면(158; 도 6c에 비해 다른 볼록성에도 불구하고)을 갖는 레일 모양의 구조의 형태로 되어 있다.
또한, 다른 변형 형태에서는, 도 6f에 나타낸 바와 같이 레일 모양의 구조는 반원 또는 다른 볼록한 구조의 형태로 접근하는, 개별의 측면의 수(n)에 따라, 반다면체(polyhedral) 표면을 갖춘 반다면체로 될 수 있다. 반다면체의 경우, 단면의 레일 모양의 구조는 N-아곤(agon)에서와 같이 배열된 n개의 측면(162)을 가질 수 있다. 여기서, N은 다면체의 측면의 수로서 2 ≤ n < N이다 상기의 문맥에서는, 접두어 반(semi-)은 모양 및 구성이 배치 수단의 원주 표면의 일부 부분을 설명하는 것을 의미한다.
레일 모양의 구조에서는, 그 구조의 중심축, 장경축(major radial axis) 및 단경축(minor radial axis)에 관하여 정의될 수 있다. 따라서, 도 6a 및 도 6c 내지 도 6f는 평면도에서의 단경축을 나타내고, 장경축은 평면도에 수직, 예를 들어 종이의 안과 밖으로 될 수 있다.
도 6b는 선 B-B를 따라 보여지는 바와 같이 도 5c에 나타낸 예시적인 실시예의 단면도이다. 이 예시적인 실시예에서, 배치 수단(152)은 실질적으로 반구형 모양의 구조(hemispherically-shaped structure)의 형태로 되어 있다. 이것은, (장경축과 단경축을 갖는 레일 모양의 구조와 대조적으로) 반구형 모양의 구조의 중심축으로부터의 모든 반경 거리(radial distances)가 실질적으로 동일하다는 점에서 레일 모양의 구조와 다르다. 변형 실시예에서, 반구형 모양의 구조는 측지 돔(geodesic dome)이나 잘린 다면체 모양의 구조와 유사하게 다면체 모양의 구조로 될 수 있다.
여기에 더 개시되는 바와 같이 배치 수단이 머신 툴에 장착될 때 절삭 인서트의 위치 및 이동을 제어하기에 충분하기 때문에 여기에 개시된 배치 수단은 임의의 하나의 인서트에서 수가 달라질 수 있다. 따라서, 예를 들어 일부 인서트는 3개의 배치 수단을 갖고, 다른 것은 4개의 배치 수단을 갖는 반면, 더욱 다른 것은 3개 이상의 배치 수단을 갖는다. 도 7a 및 도 7b는 6개의 레일 모양의 구조가 있는 배치 수단으로서 레일 모양의 구조를 갖는 절삭 인서트의 예시적인 실시예를 나타낸다. 도시된 예시적인 실시예에서는, 레일 모양의 구조(170)는 장착 구멍(172)의 개구를 가로질러 돌출한다. 더욱이, 도 7a는 표면의 주변 에지(174)로 연장되는 레일 모양의 구조를 나타내고, 반면에 도 7b는 표면의 주변 에지(174)로부터 오프셋 관계로 종료되는 레일 모양의 구조를 나타낸다.
도 8a 및 그 확대도인 도 8b는 절삭 인서트(200)의 예시적인 실시예의 절단 표면의 다른 특징을 설명한다. 예를 들어, 절삭 인서트(200)는 각 인덱서블 에지에 다수의 절삭 치아를 갖는다. 하나의 예시적인 절삭 치아(202)는 204에서 나타내어져 있고, 도 8b에 확대되어 있다. 도 2에서의 절삭 인서트의 설명과 마찬가지로, 예시적인 절삭 치아(202)는 반경방향 에지에서 측면 여유면과 만나는 절단 평면(210)을 포함하고 있다. 확대도에는, 1차 랜드(primary land; 212)와 2차 랜드(secondary land; 214)를 포함하는 측면 여유면의 예시적인 상세(detail)가 나타내어져 있다. 모서리면(216)은 측면 여유면의 1차 랜드(212) 및 2차 랜드(214)와 표면 여유면(218)을 연결한다. 표면 여유면(218) 뒤(머신 툴에 장착될 때 절삭 인서트의 이동(M)의 방향에 관하여)에는, 절삭 치아의 양각된 부분을 인서트의 상단에 연결하기 위해 높이가 저감된 제1 경사 표면(220)이 있다. 예시적인 절삭 치아(202)는 인서트(200)의 각각의 인덱서블 에지의 선두 치아이고, 측면 여유면의 뒤(인서트(200)의 이동(M)의 방향에 관하여)에는 후미 치아에 대한 채널을 제거하는 칩을 제공하기 위해 (인서트(200)의 장착 구멍(232)의 축(230)에 관하여) 반경방향으로 안쪽으로 경사지게 되어 있는 제2 경사 표면(222)이 있다. 일반적으로, 제3 경사 표면(224)은 선두 치아, 즉 절삭 치아(202)에 대한 채널(226)을 제거하는 칩을 제공하기 위해 (장착 구멍(232)의 축(230)에 관하여) 반경방향으로 안쪽으로 경사지게 되어 있다.
도 8a의 절삭 인서트의 상단의 함몰부(depression; 234) 등의 참조 마크(reference mark)는, 사용자가 절삭 인서트의 색인 생성(indexing)을 모니터링할 수 있도록 하기 위해 포함될 수 있다. 예를 들어 선, 리지(ridge: 능선), 및 범프 또는 그 배수 또는 조합을 포함하는 함몰부 이외의 다른 적절한 참조 마크가 사용될 수 있다.
도 9 내지 도 12는 절삭 인서트의 인덱서블 측면에서의 2개의 절삭 치아의 공간적인 관계의 여러 가지 특징을 설명한다.
도 9는 인덱서블 측면의 선두 치아와 후미 치아의 반경방향 위치에서의 변화를 나타낸다. 예를 들어, 도 9는 저면(bottom side)으로부터 절삭 인서트(300)를 본 도면이다. 절삭 인서트(300)에 대해 (인서트(300)의 운동(M)의 방향에 관하여) 선두 치아(302)와 후미 치아(304)를 각각 갖춘 3개의 인덱서블 에지가있다. 인덱서블 에지, 예를 들어 인덱서블 에지(306)에는, 선두 치아(302)의 반경방향 에지(308)와 후미 치아(304)의 반경방향 에지(310)가 장착 구멍(314)의 중심에 위치해 있는 절삭 인서트(300)의 축(312)에 관하여 다른 반경 거리(각각 r1과 r2)에 위치해 있다.
도 9 및 도 10은 또한 장착 구멍의 축방향 중심과 각각의 인덱서블 측면으로부터 떨어져서 위치된 배치 수단의 이등분선(bisector)을 포함하는 선(또는 이 선을 포함하는 평면, 즉 도면의 평면의 안과 밖으로의 평면)에 관하여 선두 치아와 후미 치아의 3개의 측면을 갖는 절삭 인서트의 인덱서블 측면에서의 위치를 설명한다. 예를 들어, 도 9 및 도 10에서와 같이 절삭 인서트(300)의 저면으로부터 보았을 때, 하나의 배치 수단(320')은 인덱서블 에지(306')로부터 떨어져 있고 장착 구멍(314)에 의해 인덱서블 에지(306')로부터 분리되어 있다. 양 도면 도 9 및 도 10에서는, 선 330은 원격 배치 수단(320') 및 절삭 인서트(300)의 축(312)을 양분한다. 이 선 330은 또한 각각의 인덱서블 에지(306')를 통해 돌출하고, 그렇게 함으로써 (인서트(300)의 이동(M)의 방향에 관하여) 선두 치아(302')를 후미 치아(304')로부터 분리한다. 선두 치아(302')의 반경방향 에지(308') 및 후미 치아(304')의 반경방향 에지(310')는 선 330으로부터 다른 거리에 위치해 있다. 이들 거리는 선 330에 수직하게 측정된다. 선두 치아(302')까지의 거리(DL)는 선 330으로부터 이 이등분하는 선 330에 평행한 선 332까지의 거리(선 330에 수직하게 측정됨)이고, 선두 치아(302')의 반경방향 에지(308')와 교차한다. 후미 치아(304')까지의 거리(DT)는 선 330으로부터 이 이등분하는 선 330에 평행한 선 334까지의 거리(선 330에 수직하게 측정됨)이고, 후미 치아(304')의 반경방향 에지(310')와 교차한다. 예시적인 실시예에서는, 거리(DL)는 거리(DT)보다 짧다.
변형 실시예에서는, 선두 치아(302') 및 후미 치아(304')는 선 330(또는 이 선을 포함하는 평면, 즉 도면의 평면의 안과 밖의 평면)에 관하여 다른 거리(DL, DT)에 위치하고 있고, (원격 배치 수단(320') 이외의) 배치 수단(320, 320")은 또한 어느 하나의 측면 또는 선 330(또는 평면)에 관하여 비대칭적으로 위치하고 있다.
치수(DL, DT)는, 예를 들어 도 25∼도 27 및 도 34∼도 35와 관련하여 이하에 더 설명되는 바와 같이 인서트의 연동과 반경방향 중첩을 최적화하도록 변화될 수 있고 서로 다르게 될 수 있다.
위에서 설명한 관계는, 모든 홀수 측면 절삭 인서트에 적용된다. 짝수 측면 절삭 인서트에 대해서는, 평면은 장착 구멍의 축방향 중심을 모두 포함하고, 관심 있는 선두 치아와 후미 치아가 위치해 있는 인덱서블 에지로부터 떨어진 2개의 배치 수단 사이의 각도를 이등분한다.
도 11은 4개의 인덱서블 에지(340, 350, 360, 370)를 갖는 절삭 인서트의 예시적인 실시예와 인덱서블 에지의 특징의 반경방향 위치결정을 설명한다. 이들 인덱서블 에지의 예는 예를 들어 위에서 도 3a와 관련하여 이전에 나타내고 설명했다. 인덱서블 에지 각각은 선두 치아와 후미 치아를 갖는다. 예를 들어 위에서 도 2와 관련하여 나타내고 설명한 바와 같이, 선두 치아와 후미 치아의 각각은 반경방향 에지를 갖는다.
도 11은 임의의 하나의 인덱서블 에지에서의 선두 치아와 후미 치아의 반경방향 에지의 반경방향 위치결정을 나타낸다. 예를 들어 제1 인덱서블 에지(340)의 선두 치아와 후미 치아의 반경방향 에지는 제1 축(344)을 갖는 제1 원(342)의 원주 상에 놓인다. 마찬가지로, 제2 인덱서블 에지(350)의 선두 치아와 후미 치아의 반경방향 에지는 제2 축(354)을 갖는 제2 원(352)의 원주 상에 놓이고, 제3 인덱서블 에지(360)의 선두 치아와 후미 치아의 반경방향 에지는 제3 축(364)을 갖는 제3 원(362)의 원주 상에 놓이며, 제4 인덱서블 에지(370)의 선두 치아와 후미 치아의 반경방향 에지는 제4 축(374)을 갖는 제4 원(372)의 원주 상에 놓인다.
도 11은 또한 다른 인덱서블 에지에서의 선두 치아와 후미 치아의 반경방향 에지의 반경방향 위치결정 사이의 관계를 나타낸다. 예를 들어, 다른 인덱서블 에지(340, 350, 360, 370)에서의 절삭 치아의 반경방향 에지와 관련된 원(342, 352, 362, 372)은, 동일한 직경을 갖고 다른 중심점, 즉 축(344, 354, 364, 374)에 위치해 있다. 4개의 축(344, 354, 364, 374)은, 서로 다른 위치에 위치하고 있으며, 장착 구멍(384)의 중앙에 위치해 있는 절삭 인서트(382)의 축(380)으로부터 반경방향으로 오프셋되어 있다.
도 12는 물질 제거 공구의 작업면에 장착될 때 절삭 인서트의 예시적인 실시예의 인덱스된 인덱서블 에지의 선두 치아 및 후미 치아 모두가 놓이는 원의 공통 원주를 나타낸다. 위에서 언급된 원은 물질 제거 공구의 회전 축에 중심 을 두고 있다. 예를 들어, 장착될 때, 인덱스 위치에 위치된 하나의 인덱서블 에지(410)에서의 선두 치아(404)의 반경방향 에지(402) 및 후미 치아(408)의 반경방향 에지(406)는 모두 원(412)의 원주 상에 놓인다. 게다가, 인덱스 위치에 위치된 인접한 하나의 인덱서블 에지(410')에서의 선두 치아(404')의 반경방향 에지(402') 및 후미 치아(408')의 반경방향 에지(406')는 모두 동일한 원(412)의 원주 상에 놓인다. 변형 실시예에서는, 장착된 절삭 인서트 모두에 대해, 인덱스 위치에 위치된 각 인덱서블 에지에서의 선두 치아의 반경방향 에지와 후미 치아의 반경방향 에지 모두가 동일한 원의 원주 상에 놓인다.
두 절삭 치아에서의 반경방향 에지는 임의의 직경을 갖는 원의 공통 원주에 위치될 수 있음을 이해해야 한다. 그렇지만, 일단 하나가 그 절삭 인서트의 세 번째 점이 동일한 공통 원주에 있는 것을 필요로 한다면, 하나는 특유의 원의 지름을 효과적으로 정의한다. 따라서, 2개의 위치, 예를 들어 2개의 절삭 치아의 반경방향 에지만을 제한(constrain)함으로써, 본 발명은 임의의 수의 원, 확장에 의해 직경이 서로 다른 크기를 갖는 임의의 수의 물질 제거 공구에 보편적으로 적용 가능하다.
도 13은 원(412)의 원주에 위치된 인덱서블 에지의 선두 치아의 반경방향 에지(402)를 나타내는 확대도이다. 유사한 도면이 후미 치아의 반경방향 에지를 위해 만들어질 수 있다. 또한 도 13에 나타낸 것은, 각각이 연관된 각도를 갖는 1차 랜드(primary land; 414)와 2차 랜드(secondary land ; 416)이다. 예를 들어, 1차 랜드(414)를 포함하는 평면(420)과 원(412)에 대해 탄젠트(tangent)를 이루면서 반경방향 에지(402)를 포함하는 평면(422) 사이에 기본 각도(418)가 있다. 기본 각도(418)의 값의 예는 대략 2°이다. 또한 예를 들어, 2차 랜드(416)를 포함하는 평면(426)과 원(412)에 대해 탄젠트를 이루면서 반경방향 에지(402)를 포함하는 평면(422) 사이에 보조 각도(424)가 있다. 보조 각도(424)의 값의 예는 대략 10°이다. 보조 각도를 포함하고 있는 것은 보어링(boring) 공구 실시예에 더 적합하며, 밀링 공구 실시예에 대해서는 제거될 수 있음을 이해해야 한다.
예를 들어, 밀링 인서트, 보어링 인서트, 드릴링 인서트, 또는 터닝 인서트(turning insert: 회전 삽입)와 같은 절삭 인서트의 예시적인 실시예는 물질 제거 공구의 작업면에 장착될 수 있다.
도 14는 물질 제거 공구(506)의 제1의 예시적인 실시예의 공구 몸체(504)의 작업면(502)에 장착된 절삭 인서트(500)의 복수의 예시적인 실시예를 나타낸다. 작업면(502)은 주변(508)을 갖고, 공구 축(510)에 관한 회전을 위해 머신 툴(도시하지 않음)의 스핀들에 커넥터(514)를 통해 장착 가능한 장착면(512)에 대해 공구 축(510)을 따라 외부적으로 대향하고 있다. 커넥터(514)는 소망하는 머신 툴에 대한 부착, 예를 들어 머신 툴의 스핀들에 대한 부착을 허용하는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다.
절삭 인서트(500)는 임의의 예시적인 실시예로서 여기에 설명되고 개시될 수 있고, 인서트의 인덱서블 에지를 각각 정의하는 적어도 2개의 측면 에지, 각 인덱서블 에지의 적어도 2개의 절삭 치아, 및 절삭 인서트의 상단의 평면 및 그 인서트의 하단의 평면의 적어도 하나로부터 돌출하는 복수의 배치 수단을 포함할 수 있다. 절삭 인서트(500)는 그 절삭 인서트(500)의 장착 구멍을 통과하거나 장착 구멍에 끼운 장착 커넥터(516)를 통해 장착되어 작업면(502)의 장착 구멍(518)에 맞물려진다. 절삭 인서트(500)의 장착 구멍(도 2에서의 축(34)과 같은 연관된 장착 축을 따라 도 2∼도 5e에서 보여질 수 있는 예)은 장착 커넥터(516)를 수용하도록 적절하게 채용된다. 예를 들어, 절삭 인서트의 장착 구멍은 나사형 커넥터(threaded connector)를 수용하도록 나삿니가 형성될 수 있고; 커넥터의 머리 혹은 어깨의 기하학적 구조와 상관시키도록 우묵하게 되거나 경사지게 되며, 클램핑 커넥터로 클램프되거나; 또는 이들 특징의 2개 이상의 조합을 가질 수 있다. 도 14의 예시적인 실시예에서, 장착 커넥터(516)는 절삭 인서트(500)로 우묵하게 들어간 나사형 몸체(threaded body) 및 경사형 머리(sloped head)와 나사로 고정되는 캡(cap)이다. 마찬가지로, 작업면(502)의 장착 구멍(518)은 장착 축(520)을 갖고, 장착 커넥터(516)를 수용하도록 적절하게 채용된다. 예를 들어, 작업면의 장착 구멍은 나사형 커넥터를 수용하도록 나삿니가 형성될 수 있고; 커넥터의 머리 혹은 어깨의 기하학적 구조와 상관시키도록 우묵하게 되거나 경사지게 되며, 클램핑 커넥터로 클램프되거나; 또는 이들 특징의 2개 이상의 조합을 가질 수 있다.
작업면(502)은 복수의 절삭 위치(522)를 포함하고 있다. 각 절삭 위치(522)는 작업면(502)의 장착 구멍(518)에 관해 분포된 복수의 수신부(524)를 포함하고 있다. 도 15는 절삭 위치(522)의 확대도를 나타낸다. 수신부(524)의 모양 및 형태는, 일반적으로 그 인서트(500)의 평면으로부터 돌출하는 배치 수단의 모양 및 형태와 상관된다. 도 16은 장착 커넥터(516)가 배치되어 있는 절삭 위치(522)를 나타낸다. 도 16에서 절삭 위치(522)에 겹쳐진 것은 참조를 위한 축의 직교하는 집합이다.
도 17은 공구 몸체(504)가 절삭 인서트(500)와 작업면(502) 사이의 결합의 상세(詳細)를 보여주도록 반투명으로 되는 작업면(502) 아래의 오프셋 위치로부터 보여지는 절삭 위치(522)를 나타낸다. 이 예시적인 실시예에서, 인서트(500)의 하단의 평면으로부터 돌출하는 복수의 배치 수단(530)은 각각 작업면(502)의 장착 구멍(518)에 관해 분포된 복수의 수신부(524) 중 하나에 각각 위치되어 있다. 이 예시적인 실시예에서, 배치 수단(530)은 반구형 모양의 구조의 형태로 되어 있다. 또한 도 17에서 볼 수 있는 것은, 절삭 인서트(500)의 장착 구멍을 통해 그리고 작업면(502)의 장착 구멍(518)에 위치되어 있는 장착 커넥터(516)이다.
도 18은 절삭 위치에 장착된 절삭 인서트의 단면도이다. 이 단면도는 그들 각각의 수신부(524)에 위치된 2개의 배치 수단(530)을 포함하고 있는 공구 몸체의 원호(arc)를 따라 절단한 것이다. 도 19는 도 18에서의 단면의 확대도이다. 도 19에서 보여지는 바와 같이, 배치 수단(530)과 수신부(524)의 협력하는 표면은 인서트(500)의 저면과 작업면(502) 사이에 공간(532)을 발생시킬 수 있다. 이 공간(532)은, 인서트(500)의 저면이 작업면(502)과 접촉하는 것을 방지한다. 이 공간의 적당한 크기, 예를 들어 인서트(500)의 저면과 작업면(205) 사이의 분리 거리는 대략 0.5∼3mm이다. 도 20은 절삭 위치에 장착된 절삭 인서트의 제2의 단면도이다. 이 단면도는 그 각각의 수신부(524)에 위치된 하나의 배치 수단(530) 및 장착 커넥터(516)를 포함하고 있는 공구 몸체의 반경을 따라 절단한 것이다. 도 21은 단면의 확대도이다. 전체적으로, 도 18∼도 21은 절삭 위치의 그들 각각의 수신부에 위치된 절삭 인서트의 배치 수단(locating means) 사이의 결합의 예를 나타내고, 또한 장착 커넥터의 예를 나타낸다.
도 22는 물질 제거 공구(606)의 제2의 예시적인 실시예의 공구 몸체(604)의 작업면(602)에 장착된 절삭 인서트(600)의 복수의 예시적인 실시예를 나타낸다. 작업면(602)은 주변(608)을 갖고, 공구 축(610)에 관한 회전을 위해 머신 툴(도시하지 않음)의 스핀들에 커넥터(614)를 통해 장착 가능한 장착면(612)에 대해 공구 축(610)을 따라 외부적으로 대향하고 있다. 커넥터(614)는 소망하는 머신 툴에 대한 부착, 예를 들어 머신 툴의 스핀들에 대한 부착을 허용하는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다.
절삭 인서트(600)는 임의의 예시적인 실시예로서 여기에 설명되고 개시될 수 있고, 인서트의 인덱서블 에지를 각각 정의하는 적어도 2개의 측면 에지, 각 인덱서블 에지의 적어도 2개의 절삭 치아, 및 절삭 인서트의 상단의 평면 및 그 인서트의 하단의 평면의 적어도 하나로부터 돌출하는 복수의 배치 수단을 포함할 수 있다. 절삭 인서트(600)는 그 절삭 인서트(600)의 장착 구멍을 통과하거나 장착 구멍에 끼운 장착 커넥터(616)를 통해 장착되어 작업면(602)의 장착 구멍(618)에 맞물려진다. 절삭 인서트(600)의 장착 구멍(도 2에서의 축(34)과 같은 연관된 장착 축을 따라 도 2∼도 5e에서 보여질 수 있는 예)은 장착 커넥터(616)를 수용하도록 적절하게 채용된다. 예를 들어, 절삭 인서트의 장착 구멍은 나사형 커넥터(threaded connector)를 수용하도록 나삿니가 형성될 수 있고; 커넥터의 머리 혹은 어깨의 기하학적 구조와 상관시키도록 우묵하게 되거나 경사지게 되며, 클램핑 커넥터로 클램프되거나; 또는 이들 특징의 2개 이상의 조합을 가질 수 있다. 도 22의 예시적인 실시예에서, 장착 커넥터(616)는 절삭 인서트(600)로 우묵하게 들어간 나사형 몸체(threaded body) 및 경사형 머리(sloped head)와 나사로 고정되는 캡(cap)이다. 마찬가지로, 작업면(602)의 장착 구멍(618)은 장착 축(620)을 갖고, 장착 커넥터(616)를 수용하도록 적절하게 채용된다. 예를 들어, 작업면의 장착 구멍은 나사형 커넥터를 수용하도록 나삿니가 형성될 수 있고; 커넥터의 머리 혹은 어깨의 기하학적 구조와 상관시키도록 우묵하게 되거나 경사지게 되며, 클램핑 커넥터로 클램프되거나; 또는 이들 특징의 2개 이상의 조합을 가질 수 있다.
작업면(602)은 복수의 절삭 위치(622)를 포함하고 있다. 각 절삭 위치(622)는 작업면(602)의 장착 구멍(618)에 관해 분포된 복수의 수신부(624)를 포함하고 있다. 수신부(624)의 모양 및 형태는, 일반적으로 그 인서트(600)의 평면으로부터 돌출하는 배치 수단의 모양 및 형태와 상관된다.
도 23은 공구 몸체(604)가 절삭 인서트(600)와 작업면(602) 사이의 결합의 상세(詳細)를 보여주도록 반투명으로 되는 작업면(602) 아래의 오프셋 위치로부터 보여지는 절삭 위치(622)를 나타낸다. 이 예시적인 실시예에서, 인서트(600)의 하단의 평면으로부터 돌출하는 복수의 배치 수단(630)은 각각 작업면(602)의 장착 구멍(618)에 관해 분포된 복수의 수신부(624) 중 하나에 각각 위치되어 있다. 이 예시적인 실시예에서, 배치 수단(630)은 레일 모양의 구조의 형태로 되어 있다. 또한 도 23에서 볼 수 있는 것은, 절삭 인서트(600)의 장착 구멍 통해 그리고 작업면(602)의 장착 구멍(618)에 위치되어 있는 장착 커넥터(616)이다.
모든 고체 물체는 6가지의 자유도 - X-방향, Y-방향 및 Z-방향에서의 3가지의 선형 운동 및 X축, Y축 및 Z축 주위의 3가지의 회전이 있음 - 갖는다는 것이 운동학 이론으로부터 알려져 있다. 더 정확하게 정의하기 위해서, 6가지 자유도 모두가 제어되어야 한다. 여기에 개시된 절삭 인서트 및 물질 제거 공구는 6가지 자유도 모두를 제어하는 특징과 결합 시스템을 통합한다. 다음의 설명 및 참조된 도면은, 개시된 배치 수단 및 수신부가 절삭 인서트에 이용 가능한 자유도를 제어하기 위해 어떻게 협력하는지 설명하기 위해 사용된다.
도 24는 결합 시스템을 나타내는 절삭 인서트의 이상화된 도면이다.도 24에서, 절삭 인서트(700)는 공구 몸체(702)의 절삭 위치에 있다. 절삭 인서트(700)는, 이 예시적인 실시예에서는 인서트(700)의 하단의 평면으로부터 돌출하는 배치 수단(704)과 작업면(708)의 장착 구멍에 관해 분포된 복수의 수신부(706) 모두를 보는 것이 가능하도록 반투명으로 되어 있다. 도 24에서, 장착 커넥터(710)의 머리는 장착 구멍에서 볼 수 있다.
논의를 목적으로, 3개의 나타낸 배치 수단(704)이 704a, 704b 및 704c로서 언급되어 라벨링되어 있고, 마찬가지로 3개의 나타낸 수신부(706; 도 24에 점선으로 그려짐)가 706a, 706b 및 706c로 언급되어 라벨링되어 있다. 수신부(706)와 협력하고 결합되어 있는 배치 수단(704)은 동일한 알파벳 접미어를 갖는다. 물론 절삭 인서트는 인덱스 가능하고, 따라서 알파벳 접미어의 인덱스 생성(indexing) 시에 배치수단(704)의 임의의 하나의 지정이 그 인덱스 생성에 대응하는 방식으로 변경될 것이다. 또한 토론을 목적으로, 축의 직교 집합이 나타내어져 있다(Z축이 종이 평면의 밖으로 돌출함). 이하에 언급되는 바와 같이, 축의 직교 집합은 장착 커넥터(710)에 대한 작업면의 장착 구멍의 장착 축에 중심을 두고 있다.
도 24에 나타낸 바와 같이, 3개의 배치 수단(704)은 균일한 모양으로(이 예시적인 실시예에서는 반구형 모양의 구조의 형태로) 형성되어 있고, 3개의 수신부(706)는 균일한 모양으로 형성되어 있지 않다. 상관된 배치 수단(704)과 수신부(706) 사이의 모양과 크기의 관계는 각종의 자유도를 고정한다.
예를 들어, 제1 수신부(706a)는 이 예시적인 실시예에서는 실질적으로 원형의 동공(cavity)이고, 제1 배치 수단(704a)의 제1 수신부(706a)로의 소망하는 관통(penetration) 깊이에서 제1 배치 수단(704a)의 반구형 모양의 구조의 직경, 즉 반구형 모양의 구조의 제1 수신부의 동공의 주변과의 접촉에 의해 지정된 원의 직경과 동일한 직경을 갖는다. 제1 배치 수단(704a)이 제1 수신부(706a)에 위치될 때, 몇 가지의 자유도가 필연적으로 고정된다. X축 및 Y축의 인서트(700)의 선형 변환 모두가 방지된다. 또한, Z축(평면 X-Y에 대해 법선)(절삭 위치로부터 인서트를 제거하는 외부)에서의 인서트(700)의 선형 변환이 방지된다.
또한 예를 들어, 제2 수신부(706b)는 예시적인 실시예에서는 실질적으로 평행한 측면과 반원형 접속 단부(joining end)를 갖는 동공이다. 평행한 측면과 반원형 단부의 직경의 크기 사이의 분리 거리는, 이 예시적인 실시예에서는 실질적으로 제2 배치 수단(704b)의 제2 수신부(706b)로의 소망하는 관통 깊이에서 제2 배치 수단(704b)의 반구형 모양의 구조의 직경과 동일하다. 더욱이, 제2 수신부(706b)의 동공은 반원형 단면을 갖는 길다란 슬롯으로서 보여질 수 있다. 제2 수신부(706b)의 모양과 방향은 제2 배치 수단(704b)의 자기 배치(self-location)를 허용하고, 인서트(700)에서의 제2 배치 수단(704b)의 위치에 제조 허용 오차를 제공한다. 제2 배치 수단(704b)이 제2 수신부(706b)에 위치될 때(그리고 상기의 제1 배치 수단의 위치결정을 고려하여), 2가지의 다른 자유도가 필연적으로 고정된다 - Y축 및 Z축에 관한 인서트(700)의 회전이 모두 방지된다.
추가의 예에 있어서, 제3 수신부(706c)는 예시적인 실시예에서는 실질적으로 원형(또는 약간 타원형)인 동공이고, 제3 배치 수단(704c)의 제3 수신부(706c)로의 소망하는 관통 깊이에서 제3 배치 수단(704c)의 반구형 모양의 구조의 직경보다 큰 직경(또는 장경축과 단경축의 길이)을 갖는다. 제3 배치 수단(704c)은 제3 수신부(706c)의 주변이나 입구(mouth)와 임의의 접촉을 가질 필요는 없으나, 제3 수신부(706c)의 바닥 부분과 접촉할 때까지 제3 배치 수단(704c)이 제3 수신부(706c)로 돌출하는 것을 고려할 수 있다. 제3 배치 수단(704c)이 제3 수신부(706c)에 위치될 때(그리고 상기의 제1 배치 수단(704a) 및 제2 배치 수단(704b)의 위치결정을 고려하여), 다른 자유도가 필연적으로 고정되고 - X축에 관한 인서트(700)의 회전이 방지된다.
인서트(700)를 위치결정할 때에 (배치 수단과 협력하여) 다른 모양으로 형성된 수신부 플레이(play)의 역할에 기초해서, 그들은 또한 (i) 배치 수신부(706a), (ii) 정합 수신부(aligning receiver; 706b), 및 (iii) 지원 수신부(706c)로 언급될 수 있다.
도 25는 물질 제거 공구의 절삭 위치에 위치된 절삭 인서트의 예시적인 실시예를 설명하는 확대도이다. 절삭 인서트는 도 24에 절삭 인서트(700)에 관하여 나타내어져 있고 설명되어 있는 바와 같다. 도 25에 더 도시된 것은, 절삭 인서트(800)의 인접한 절삭 인서트, (머신 툴에 장착될 때 절삭 인서트의 이동(M)의 방향에 관하여) 선두 절삭 인서트(800') 또는 후미 절삭 인서트(800")의 어느 하나에 대한 공간적인 관계이다. 즉, 제1 절삭 인서트(800)는 작업면(804)의 주변(802)에서 제2 절삭 인서트(800', 800")에 원주방향으로 인접하거나, 또는 2개의 절삭 인서트(800', 800")에 원주방향으로 인접하고 있다. 이들 위치에는, 반경방향으로 중첩되는 절삭 인서트(800)의 부분, 선두 절삭 인서트(800')의 일부 및 후미 절삭 인서트(800")의 일부가 있다. 예시적인 실시예에서는, 중첩되는 부분은 인덱스 또는 활성 위치에 있지 않은 절삭 인서트의 부분, 즉 비활성 부분이다.
예를 들어 도 25에 나타낸 바와 같이, 중첩은 영역(810)에서 발생한다. 영역(810)에서는, 적어도 제1 절삭 인서트(800)의 하나의 절삭 치아(814)의 일부가 공구 축에 관하여 적어도 제2 절삭 인서트(800' 또는 800")의 하나의 절삭 치아(818)의 일부(816)와 반경방향으로 중첩된다. 그렇지만, 도 25에 나타낸 바와 같이, 작업면(804)의 주변(802)을 향하여 배향된 절삭 인서트(800)의 인덱서블 에지(820)에는 중첩되는 절삭 치아(814, 818)가 없다. 예컨대, 활성 인덱스 위치에는 중첩되는 부분이 없다.
중첩되는 부분은 절삭 인서트의 임의의 적당한 비활성 부분으로 될 수 있다. 예시적인 실시예에서는, 제1 절삭 인서트의 적어도 하나의 절삭 치아가 후미 치아이고, 제2 절삭 인서트의 적어도 하나의 절삭 치아가 선두 치아이다. 따라서, 도 25를 참조하여, 제1 절삭 인서트(800)의 하나의 절삭 치아(814)는 비활성 인덱서블 에지의 후미 치아이고, 제2 절삭 인서트(800' 또는 800")의 하나의 절삭 치아(818)는 비활성 인덱서블 에지의 선두 치아임을 관찰할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 반경방향으로 중첩되는 부분은 절단 평면을 포함한다.
도 25에서 관찰할 수 있는 절삭 인서트(800)의 다른 공간적인 관계는, 절삭 인서트(800)의 장착 축(830)으로부터의 인덱스된 인덱서블 에지(820)의 절삭 치아의 각 반경방향 에지의 거리이다. 도 25에서는, 선두 절삭 치아(834)의 반경방향 에지(832)는 RL의 반경방향 거리에 있고, 반면에 후미 절삭 치아(838)의 반경방향 에지(836)는 RT의 반경방향 거리에 있음을 알 수 있다. 반경방향 거리(RL)는 반경방향 거리(RT)와 같지 않다.
도 26은 원주방향으로 인접한 절삭 인서트(800, 800') 사이의 하나의 중첩 영역(810)의 다른 확대도이다. 여기서, 실질적으로 제1 절삭 인서트(800)의 전체적인 하나의 절삭 치아(814)가 공구 축(도시하지 않음)에 관하여 실질적으로 후미 절삭 인서트(800')의 전체적인 하나의 절삭 치아(818)와 반경방향으로 중첩되고, 실질적인 중첩이 적어도 각각의 절삭 치아의 절단 평면을 포함하는 변형의 예시적인 실시예가 나타내어져 있다. 절삭 인서트(800)와 후미 절삭 인서트(800") 사이의 중첩에 대해서도 동일하게 설명될 수 있다.
도 27은 절삭 인서트가 4개의 인덱서블 측면을 갖는 결합 시스템을 나타내는 절삭 인서트의 이상화된 도면이다. 도 26에서는, 절삭 인서트(850)는 공구 몸체(852)의 절삭 위치에 있다. 절삭 인서트(850)는 공구 몸체(852)의 절삭 위치에 있다. 절삭 인서트(850)는, 이 예시적인 실시예에서는 절단 인서트(850)의 하단의 평면으로부터 돌출하는 배치 수단(854)과 작업면(858)의 장착 구멍에 관해 분포된 복수의 수신부(856) 모두를 보는 것이 가능하도록 반투명으로 되어 있다. 도 27에서의 예시적인 실시예는 4세트의 협력하는 배치 수단(854)과 수신부(856)를 갖고 있다. 도 27에서, 장착 커넥터(860)의 머리는 장착 구멍에서 볼 수 있다.
논의를 목적으로, 4개의 나타낸 배치 수단(854)이 854a, 854b, 854c 및 854d로서 언급되어 라벨링되어 있고, 마찬가지로 4개의 나타낸 수신부(856; 도 27에 점선으로 그려짐)가 856a, 856b, 856c 및 856d로 언급되어 라벨링되어 있다. 수신부(856)와 협력하고 결합되어 있는 배치 수단(854)은 동일한 알파벳 접미어를 갖는다. 물론 절삭 인서트(850)는 인덱스 가능하고, 따라서 알파벳 접미어의 인덱스 생성 시에 배치 수단(854)의 임의의 하나의 지정이 그 인덱스 생성에 대응하는 방식으로 변경될 것이다. 또한 토론을 목적으로, 축의 직교 집합이 나타내어져 있다(Z축이 종이 평면의 밖으로 돌출함). 이하에 언급되는 바와 같이, 축의 직교 집합은 장착 커넥터(860)에 대한 작업면(858)의 장착 구멍의 장착 축에 중심을 두고 있다.
도 27에 나타낸 바와 같이, 배치 수단(854)은 균일한 모양으로(이 예시적인 실시예에서는 반구형 모양의 구조의 형태로) 형성되어 있고, 수신부(856)는 균일한 모양으로 형성되어 있지 않다. 상관된 배치 수단(854)과 수신부(856) 사이의 모양과 크기의 관계는 각종의 자유도를 고정한다.
예를 들어, 제1 수신부(856a)는 이 예시적인 실시예에서는 실질적으로 원형의 동공(cavity)이고, 제1 배치 수단(854a)의 제1 수신부(856a)로의 소망하는 관통(penetration) 깊이에서 제1 배치 수단(854a)의 반구형 모양의 구조의 직경, 즉 반구형 모양의 구조의 제1 수신부의 동공의 주변과의 접촉에 의해 지정된 원의 직경과 동일한 직경을 갖는다. 제1 배치 수단(854a)이 제1 수신부(856a)에 위치될 때, 몇 가지의 자유도가 필연적으로 고정된다. X축 및 Y축의 인서트(850)의 선형 변환 모두가 방지된다. 또한, Z축(평면 X-Y에 대해 법선)(절삭 위치로부터 인서트를 제거하는 외부)에서의 인서트(850)의 선형 변환이 방지된다.
또한 예를 들어, 제2 수신부(856b)는 예시적인 실시예에서는 실질적으로 평행한 측면과 반원형 접속 단부(joining end)를 갖는 동공이다. 평행한 측면과 반원형 단부의 직경의 크기 사이의 분리 거리는, 이 예시적인 실시예에서는 실질적으로 제2 배치 수단(854b)의 제2 수신부(856b)로의 소망하는 관통 깊이에서 제2 배치 수단(854b)의 반구형 모양의 구조의 직경과 동일하다. 더욱이, 제2 수신부(856b)의 동공은 반원형 단면을 갖는 길다란 슬롯으로서 보여질 수 있다. 제2 수신부(856b)의 모양과 방향은 제2 배치 수단(854b)의 자기 배치를 허용하고, 인서트(850)에서의 제2 배치 수단(854b)의 위치에 제조 허용 오차를 제공한다. 제2 배치 수단(854b)이 제2 수신부(856b)에 위치될 때(그리고 상기의 제1 배치 수단의 위치결정을 고려하여), 2가지의 다른 자유도가 필연적으로 고정된다 - Y축 및 Z축에 관한 인서트(850)의 회전이 모두 방지된다.
추가의 예에 있어서, 제3 수신부(856c)는 예시적인 실시예에서는 실질적으로 원형(또는 약간 타원형)인 동공이고, 제3 배치 수단(854c)의 제3 수신부(856c)로의 소망하는 관통 깊이에서 제3 배치 수단(854c)의 반구형 모양의 구조의 직경보다 큰 직경(또는 장경축과 단경축의 길이)을 갖는다. 제3 배치 수단(854c)은 제3 수신부(856c)의 주변이나 입구와 임의의 접촉을 가질 필요는 없으나, 제3 수신부(856c)의 바닥 부분과 접촉할 때까지 제3 배치 수단(854c)이 제3 수신부(856c)로 돌출하는 것을 고려할 수 있다. 제3 배치 수단(854c)이 제3 수신부(856c)에 위치될 때(그리고 상기의 제1 배치 수단(854a) 및 제2 배치 수단(854b)의 위치결정을 고려하여), 다른 자유도가 필연적으로 고정되고 - X축에 관한 인서트(850)의 회전이 방지된다.
다른 예에 있어서, 제4 수신부(856d)는 예시적인 실시예에서는 실질적으로 원형(또는 약간 타원형)인 동공이고, 제4 배치 수단(854d)의 제4 수신부(856d)로의 소망하는 관통 깊이에서 제4 배치 수단(854d)의 반구형 모양의 구조의 직경보다 큰 직경(또는 장경축과 단경축의 길이)을 갖는다. 제4 배치 수단(854d)은 제4 수신부(856d)의 주변이나 입구와 임의의 접촉을 가질 필요는 없으나, 제4 수신부(856d)의 바닥 부분과 접촉할 때까지 제4 배치 수단(854d)이 제4 수신부(856d)로 돌출하는 것을 고려할 수 있다. 제4 수신부(856d)는 임의의 자유도를 고정하기 위한 용장(redundant)이지만, 인서트(850)의 인덱스 생성을 허용하기 위해 제공된다.
인서트(850)를 위치결정할 때에 (배치 수단과 협력하여) 다른 모양으로 형성된 수신부 플레이(play)의 역할에 기초해서, 그들은 또한 (i) 배치 수신부(856a), (ii) 정합 수신부(aligning receiver; 856b), 및 (iii) 지원 수신부(856c)로 언급될 수 있다.
또한, 개별의 배치 수단(854)의 축, 예를 들어 도 27에서 Z-방향의 축은 다각형(polygon)을 추적하기 위해 X-Y 평면에 합류될 수 있다. 이 다각형은, 인서트(850) 자체가 그런 것처럼 동일한 수의 측면, 예를 들어 도 27의 예시적인 실시예에서 4개의 측면을 갖는 일반적인 다각형이다. 이 다각형은, 장착 커넥터(860)를 위한 작업면(858)의 장착 구멍의 장착 축에 중심을 둔 축(Z축이 종이 평면의 밖으로 돌출함)의 직교 집합에 관해 X-Y 평면에서 약간 회전한다.
도 27에 더 도시된 것은, 절삭 인서트(850)의 인접한 절삭 인서트, (머신 툴에 장착될 때 절삭 인서트의 이동(M)의 방향에 관하여) 선두 절삭 인서트(850') 또는 후미 절삭 인서트(850")의 어느 하나에 대한 공간적인 관계이다. 즉, 제1 절삭 인서트(850)는 작업면(858)의 주변(862)에서 제2 절삭 인서트(850', 850")에 원주방향으로 인접하거나, 또는 2개의 절삭 인서트(850', 850")에 원주방향으로 인접하고 있다. 이들 위치에는, 반경방향으로 중첩되는 절삭 인서트(850)의 부분, 선두 절삭 인서트(850')의 일부 및 후미 절삭 인서트(850")의 일부가 있다. 예시적인 실시예에서는, 중첩되는 부분은 인덱스 또는 활성 위치에 있지 않은 절삭 인서트의 부분, 즉 비활성 부분이다.
예를 들어 도 27에 나타낸 바와 같이, 중첩은 영역(870)에서 발생한다. 영역(870)에서는, 적어도 제1 절삭 인서트(850)의 하나의 절삭 치아(872)의 일부가 공구 축(도시하지 않음)에 관하여 적어도 제2 절삭 인서트(850' 또는 850")의 하나의 절삭 치아(874)의 일부와 반경방향으로 중첩된다. 그렇지만, 도 27에 나타낸 바와 같이, 작업면(858)의 주변(862)을 향하여 배향된 절삭 인서트(850)의 인덱서블 에지(880)에는 중첩되는 절삭 치아(872, 874)가 없다. 예컨대, 활성 인덱스 위치에는 중첩되는 부분이 없다.
중첩되는 부분은 절삭 인서트의 임의의 적당한 비활성 부분으로 될 수 있다. 예시적인 실시예에서는, 제1 절삭 인서트의 적어도 하나의 절삭 치아가 후미 치아이고, 제2 절삭 인서트의 적어도 하나의 절삭 치아가 선두 치아이다. 따라서, 도 25를 참조하여, 제1 절삭 인서트(800)의 하나의 절삭 치아(814)는 비활성 인덱서블 에지의 후미 치아이고, 제2 절삭 인서트(800' 또는 800")의 하나의 절삭 치아(818)는 비활성 인덱서블 에지의 선두 치아임을 관찰할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 반경방향으로 중첩되는 부분은 절단 평면을 포함한다.
도 27에서 관찰할 수 있는 절삭 인서트(850)의 다른 공간적인 관계는, 절삭 인서트(850)의 장착 축(882)으로부터의 인덱스된 인덱서블 에지(880)의 절삭 치아의 각 반경방향 에지의 거리이다. 도 27에서는, 선두 절삭 치아(886)의 반경방향 에지(884)는 RL의 반경방향 거리에 있고, 반면에 후미 절삭 치아(890)의 반경방향 에지(888)는 RT의 반경방향 거리에 있음을 알 수 있다. 여기서, 반경방향 거리(RL)는 반경방향 거리(RT)와 같지 않다.
레일 모양의 구조의 형태로 배치 수단을 채용하는 절삭 인서트을 위한 결합 시스템의 설명을 위한 참조가 도 28에 대해 이루어진다. 도 28에서, 절삭 인서트(900)는 공구 몸체(904)의 절삭 위치(902)에 있다. 예시적인 실시예의 절삭 인서트(900)는 도 10에 나타내고 설명된 바와 같이 실질적으로 레일 모양의 구조의 형태로 실질적으로 배치 수단을 갖고 있으나, 여기에 개시된 레일 모양의 구조의 배치 수단은 작업면의 수신부가 적당한 컴플리멘터리(complimentary) 모양, 수 및 위치의 것인 한은 사용할 수 있다. 이 예시적인 실시예에서에서는, 배치 수단은 인서트(900)의 하단의 평면으로부터 돌출한다. 예시적인 실시예에서는, 각 절삭 위치(902)는 작업면(910)의 장착 구멍(908)에 대해 분포된 복수의 수신부(906)를 포함하고 있다. 도 28에서, 장착 커넥터(912)의 예는 장착 구멍(908)에서 볼 수 있다. 장착 구멍(908)은 장착 축(914)을 갖는다.
토론을 목적으로, 절삭 인서트(900)의 3개의 배치 수단은 제1 배치 수단, 제2 배치 수단 및 제3 배치 수단이라고 한다. 또한 토론을 목적으로, 3개의 수신부는 제1 수신부(906a), 제2 수신부(906b) 및 제3 수신부(906c)로 설명되어 있다. 수신부(906)와 협력하고 결합되어 있는 배치 수단은 동일한 번호 지정 - 제1, 제2 또는 제3을 갖는다. 물론 절삭 인서트(900)는 인덱스 가능하고, 따라서 배치 수단의 번호 지정의 인덱스 생성 시에 그 인덱스 생성에 대응하는 방식으로 변경될 것이다. 절삭 인서트(900)의 각종 인덱서블 에지가 인덱스된 위치를 통해 순환되기 때문에, 절삭 인서트에서의 이들 배치 수단의 실제적인 지정은 절삭 인서트(900)의 인덱스 생성 중에 이들 배치 수단의 각각이 한꺼번에 3개의 나타낸 수신부(906a, 906b 또는 906c) 중 하나에 또는 다른 것에 결합하는 것처럼 중요하지 않다. 또한 토론을 목적으로, 축의 직교 집합이 X축, Y축 및 Z축으로 나타내어져 있다. 축의 직교 집합은 작업면(910)의 장착 구멍(908)의 장착 축(914)에 중심을 두고 있다.
도 29는 인접한 절삭 위치의 부분적인 관점을 갖는 도 28로부터의 절삭 위치의 확대도이다. 도 29는 축의 직교 집합에 의해 입증되는 X-Y 평면의 평면도이다(Z축이 종이 평면의 밖으로 돌출함).
도 29에서는, 3개의 배치 수단이 균일한 모양(이 예시적인 실시예에서는, 레일 모양의 구조의 형태로)으로 형성되고, 또한 3개의 수신부(906)도 균일한 모양으로 형성되어 있다. 상관된 배치 수단과 수신부(906) 사이의 모양과 크기의 관계는 각종의 자유도를 제한한다.
예를 들어, 제1 수신부(906a)는 이 예시적인 실시예에서는 실질적으로 단면(즉, Y평면)이 반원이고 실질적으로 길이방향(즉, X평면)이 반원통형인 동공(cavity)이다. 반원 단면의 직경은, 실질적으로 제1 배치 수단의 제1 수신부(906a)로의 소망하는 관통(penetration) 깊이에서 제1 배치 수단의 레일 모양의 구조의 폭, 즉 배치 수단의 레일 모양의 구조가 제1 수신부의 동공의 주변과 접촉하는 레일 모양의 구조의 대향하는 측면 사이의 분리 거리와 동일하다. 제1 배치 수단이 제1 수신부(906a)에 위치될 때, 몇 가지의 자유도가 필연적으로 고정된다. Z축(절삭 위치로부터 인서트를 제거하는 외부) 및 Y축의 인서트(900)의 선형 변환 모두가 방지된다. 또한, Z축 및 Y축에 관한 인서트(900)의 회전이 방지된다.
또한 예를 들어, 제2 수신부(906b)는 예시적인 실시예에서는 실질적으로 단면이 반원이고 (X-Y평면에서 다른 방향으로 배향되지만) 제1 수신부(906a)에서와 마찬가지로 실질적으로 길이방향이 반원통형인 동공이다. 반원 단면의 직경은, 실질적으로 제2 배치 수단의 제2 수신부(906b)로의 소망하는 관통 깊이에서 제2 배치 수단의 레일 모양의 구조의 폭, 즉 배치 수단의 레일 모양의 구조가 제1 수신부의 동공의 주변과 접촉하는 레일 모양의 구조의 대향하는 측면 사이의 분리 거리와 동일하다. 제2 배치 수단이 제2 수신부(906b)에 위치될 때(그리고 상기의 제1 배치 수단의 위치결정을 고려하여), 2가지의 다른 자유도가 필연적으로 고정된다 - X축에서의 인서트(900)의 변환 및 X축에 관한 인서트(900)의 회전이 모두 방지된다.
추가의 예에 있어서, 제3 수신부(906c)는 예시적인 실시예에서는 실질적으로 단면이 반원이고 (X-Y평면에서 다른 방향으로 배향되지만) 제1 수신부(906a)에서와 마찬가지로 실질적으로 길이방향이 반원통형인 동공이다. 제3 수신부(906c)는 임의의 자유도를 고정하기 위한 용장이지만, 인서트(900)의 인덱스 생성을 허용하기 위해 제공된다.
또한, 레일 모양의 구조의 형태로 균일한 모양으로 형성된 3개의 배치 수단과 동공의 형태로 형성된 협력하는 수신부를 가진 예시적인 실시예에서 자유도를 제한하기 위해 논의된 기능들은, 리브(rib) 모양의 구조의 길이 축이 단축되었을 때, 반원형 모양의 구조의 형태로 균일한 모양으로 형성된 3개의 배치 수단과 균일하지 않은 모양으로 형성된 협력하는 수신부를 가진 예시적인 실시예에서 논의된 기능들에 대해 붕괴된다. 따라서, 절삭 인서트의 자유도를 제한하는 결합 시스템의 국면에 관한 한, 레일 모양의 구조의 형태로 균일한 모양으로 형성된 배치 수단을 통합한 결합 시스템은 반원형 모양의 구조의 형태로 균일한 모양으로 형성된 배치 수단을 통합한 더 일반적인 결합 시스템의 특별한 경우이다.
3개의 수신부(906)의 용장(redundancy)은, 압축(pressing) 및 소결(sintering)과 같은 인서트(900)의 제조의 유물인 결함 및 허용 오차로 인해 인서트(900)의 위치결정 시에 부정적인 역할을 할 수 있다. 이들 부정적인 영향을 최소화하기 위해, 수신부(906)는 각각 릴리프(relief; 916)를 갖는다. 도 30∼도 32는 수신부(906)의 릴리프(916)의 예시적인 실시예를 나타낸다. 이와 관련하여, 도 30은 몇 개의 절삭 위치(902)와 수신부(906)의 단면 F-F의 위치를 나타낸다. 도 31은 F-F를 따라 보여지는 수신부(906)의 단면의 확대도를 나타낸다. 도 32는 도 31에 나타낸 수신부(906)의 단면에서의 상세(918)의 확대도이다. 도 32에서 보여지는 바와 같이, 수신부(906)의 반경은 그 세로 길이를 따라 균일하지 않다. 오히려 차이(Δ)로 인해 릴리프(916)에서 계단 모양의 특징을 생성하는 다른 반경(또는 동일한 반경이지만 예를 들어 회전의 중심을 오프셋시키는 등의 단계로 제작됨)을 갖는 제1 섹션(920) 및 제2 섹션(922)이 있다. 제1 섹션(920)은 제2 섹션(922)보다 작업면(910)의 장착 구멍(908)에 더 가깝게 되어 있다. 반경의 변화는, 예를 들어 뒤틀린 레일과 같은 구조 등의 불균일 배치 수단의 수신부(906)와의 접촉 면적을 최소화하여 릴리프(916)를 제공한다. 하나의 수신부에 관해 여기에 설명하고 나타냈지만, 릴리프의 예시적인 실시예는 하나 이상의 수신부(906), 또는 모든 수신부에 제공될 수 있다.
일반적으로, 절삭 인서트의 예시적인 실시예에서의 선두 절삭 치아 및 후미 절삭 치아의 여러 대응하는 표면은 배향에 관하여 실질적으로 동일하다. 절삭 인서트의 다른 예시적인 실시예에서는, 선두 절삭 치아와 후미 절삭 치아의 여러 대응하는 표면이 다를 수 있다. 도 33은 절삭 인서트(930)의 예시적인 실시예의 에지를 나타낸 도면를 나타낸다. 도 33에서는, 선두 절삭 치아(932)의 일부의 표면을 볼 수 있고, 후미 절삭 치아(934)의 일부의 표면을 볼 수 있다. 선두 절삭 치아(932)의 절단 평면(936)은 양(positive)의 축방향 레이크 각도(+α)를 갖고, 후미 절삭 치아(934)의 절단 평면(938)은 음(negative)의 축방향 레이크 각도(-α)를 갖는다. 택일적으로, 선두 절삭 치아(932)의 절단 평면(936)은 음의 축방향 레이크 각도(-α)를 가질 수 있고, 후미 절삭 치아(934)의 절단 평면(938)은 양의 축방향 레이크 각도(+α)를 가질 수 있다. 같은 인덱서블 에지에서의 혼합된 축방향 레이크 각도는 절삭 인서트의 사용 중에 발생되는 축방향 힘을 보상할 수 있다. 또한, 혼합된 축방향 레이크 각도는 또한 백색 소음(white noise)을 만들고 절삭 인서트의 사용 중에 채터(chatter)를 줄이는데 기여할 수 있다.
도 34는 절삭 인서트의 예시적인 실시예의 각 절삭 위치에 배열되어 있는 공구 몸체의 작업면의 사시도를 나타낸다. 절삭 인서트(940) 각각은 활성 위치에 2개의 절삭 치아(942a, 942b)를 갖는다. 또한, 비활성 인덱서블 에지의 절삭 치아는 영역(944)에서 인접한 절삭 인서트의 비활성 인덱서블 에지의 절삭 치아와 중첩된다. 이러한 구성은 작업면의 외주의 단위길이당 활성 위치에서의 절삭 치아의 밀도를 증가시킨다. 절삭 인서트(940), 절삭 치아(942a, 942b) 및 영역(944) 모두는 명확히 보기 위해 도 34에는 라벨링되어 있지 않다.
도 35는 절삭 인서트의 예시적인 실시예의 각각의 절삭 위치에 배열되어 있는 다른 공구 몸체(950)의 작업면의 사시도를 나타낸다. 절삭 인서트(952) 각각은 활성 위치에 2개의 절삭 치아(954a, 954b)를 갖는다. 또한, 비활성 인덱서블 에지의 절삭 치아는 영역(956)에서 인접한 절삭 인서트의 비활성 인덱서블 에지의 절삭 치아와 중첩된다. 이러한 구성은 작업면의 외주의 단위길이당 활성 위치에서의 절삭 치아의 밀도를 증가시킨다. 절삭 인서트(953), 절삭 치아(954a, 954b) 및 영역(956) 모두는 명확히 보기 위해 도 35에는 라벨링되어 있지 않다.
도 36은 물질 제거 공구(960)의 예시적인 실시예의 사시도를 나타낸다. 공구 축(962)을 따라 배열된 것은 제1 단부에서의 작업면(964)이다. 작업면의 각각의 절삭 위치에 배열된 것은 절삭 인서트(966)의 예시적인 실시예이다. 작업면(964)으로부터 공구 축(962)의 대향하는 단부에는 공구 축(962)에 관한 회전을 위해 머신 툴의 스핀들에 장착하기 위한 장착면 또는 다른 장착 장치(968)가 있다. 도 37은 도 36의 영역(970)의 확대도이다.
도 38은 절삭 인서트(984)의 예시적인 실시예의 몇 개의 절삭 위치(982)에 배열되어 있는 다른 공구 몸체(980)의 작업면의 사시도이다. 또한 도 38에서 볼 수 있는 것은, 비어 있는 절삭 위치에 절삭 인서트(984)의 배치 수단을 수용하는 결합 시스템의 수신부(986)이다. 작업면(988)은 공구 축(990)에 수직한 평면(P)에 관한 피치를 가지고 있다. 도 39는 도 38의 공구 몸체(980)의 에지를 나타낸 도면이다. 도 38에서 보여지는 바와 같이, 피치는 접시 각도(β)로 알려져 있는 대응하는 피치에서 절삭 인서트(984)의 활성 인덱서블 에지를 배치하는 절삭 인서트(984)의 방향에 반영된다. 적당한 접시 각도(β)는 약 20도로부터 약 70도까지, 또는 약 30도로부터 약 45도까지의 범위를 갖는다. 도 38 및 도 39에서는, 접시 각도(β)는 작업면(988)에서의 수신부(986)이다. 예를 들어, 배치 수단이 레일 모양의 구조로 되어 있는 곳에서는, 레일 모양의 배치 수단의 축과 정합된 2개의 축의 어느 하나를 통해 만들어진 가상의 평면이 작업면과 더불어 각도를 발생시키는 방식으로 리브를 위한 동공이 기계 가공된다. 접시 각도는, 보조 절삭 에지, 예를 들어 절삭 인서트의 비활성 인덱서블 에지의 절삭 에지가 활성 절삭 에지에 의해 형성된 기계 가공된 표면과 접촉하는 것을 방지한다.
개시된 절삭 인서트 및 개시된 물질 제거 공구의 실시예는 피가공물로부터 물질을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 방법에서의 물질 제거 공구의 동작의 예가 도 40에 나타내어져 있다. 피가공물(1000)로부터 물질을 제거하는 예시적인 방법은, 축(1004)에 관하여 머신 툴의 스핀들에 장착되어 있는 물질 제거 공구(1002)를 회전시키는 단계를 구비하고 있다. 도 40에서, 회전의 방향은 R로서 나타내고 있다. 여기에 개시된 것들과 같은 절삭 인서트(1006)는, 물질 제거 공구(1002)의 작업면에 장착되어 있다. 다음에, 물질 제거 공구(1002)는 절삭 인서트(1006)의 복수를 피가공물(1000)에 접촉시키기 위해 소망하는 속도로 방향(F)으로 이송된다. 피가공물(1000)과 실제적으로 접촉하는 절삭 인서트의 측면의 양은 절단의 깊이(depth of cut: DOC)에 의해 제어된다. 이송 방향(F)으로의 1회의 통과 후에, 물질 제거 공구(1002)는 축방향으로 변환될 수 있고, 추가적인 물질을 제거하기 위해 다른 통과가 피가공물(1000)에 행해진다.
도면에 나타낸 절삭 인서트의 예시적인 실시예는, 도 41a에서와 같이 위로부터 본 평면도에서 보여지는 바와 같이, 반시계방향으로 회전하는 물질 제거 공구의 절삭 위치에서 사용하기 위해 설계되었다. 그러나, 여기에 개시된 구조, 방법 및 원리는 시계방향으로 회전하는 물질 제거 공구의 절삭 위치에서 사용하기 위해 설계된 절삭 인서트에도 사용될 수 있다. 시계방향으로 회전하는 물질 제거 공구의 절삭 위치에서 사용하기 위해 설계된 절삭 인서트의 예는 도 41b에 나타내어져 있다.
여기에 개시된 예시적인 실시예는, 통상의 절삭 인서트, 물질 제거 공구, 결합 시스템 및 기계가공 방법에 대해 몇 가지 장점을 제공한다. 예를 들어, 인서트의 인덱스의 양을 증가시키면 인덱스당의 비용을 더 낮출 수 있다. 인서트의 비대칭 설계는, 작업면의 외주에서의 절삭 인서트의 위치결정의 더 높은 밀도를 허용할 수 있다. 결합 시스템은 절삭 인서트의 보다 정확한 위치결정을 제공하고 커터 몸체(cutter body)의 중량을 감소시키며, 커터 몸체의 비용을 감소시키고, 커터의 배달을 위한 시간을 감소시킨다. 마지막으로, 절삭 인서트의 한쪽 또는 양쪽에 배치 수단을 작성하는 것은 수직 또는 각이 진 측벽에 대한 필요성을 제거한다.
여기서는 절삭 인서트 및 동공인 수신부로부터 바깥쪽으로 돌출하거나 안쪽으로 돌출하는 배치 수단에 대해 나타내고 설명했지만, 여기에 개시된 원리 및 실시예는 절삭 인서트의 배치 수단이 안쪽으로 돌출하고 공구 몸체의 작업면 상의 수신부가 바깥쪽으로 돌출하는 결합시스템에 짜넣을 수도 있다.
그 바람직한 실시예와 관련하여 설명했지만, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 구체적으로 설명되지 않은 추가, 삭제, 변형 및 대체가 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같은 발명의 정신 및 범위를 이탈하지 않고 행해질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (65)

  1. 서로 대향하는 상단(upper face) 및 하단(lower face)과 상기 상단을 상기 하단에 접합하는 측면 에지를 포함하되, 적어도 2개의 측면 에지가 각각 인서트의 인덱서블 에지를 정의하도록 된 몸체와;
    상단으로부터 하단으로 몸체를 통해 연장되는 장착 구멍;
    각 인덱서블 에지의 적어도 2개의 절삭 치아; 및
    상단 평면과 하단 평면 중 적어도 하나로부터 돌출하는 배치 수단을 구비하되,
    적어도 2개의 절삭 치아의 각각이, 반경방향 에지에서 측면 여유면(side clearance surface)과 만나고 표면 에지에서 표면 여유면(face clearance surface)과 만나는 절삭 평면, 및 측면 여유면과 표면 여유면을 연결하는 에지면을 포함하고 있고,
    적어도 2개의 절삭 치아가 선두 치아와 후미 치아를 포함하고 있으며,
    장착 구멍 및 적어도 하나의 배치수단 모두를 이등분하는 선으로부터 선두 치아의 반경방향 에지까지의 수직 거리(perpendicular distance)는 장착 구멍 및 적어도 하나의 배치수단 모두를 이등분하는 선으로부터 후미 치아의 반경방향 에지까지의 수직 거리와 다른 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  2. 제1항에 있어서, 배치 수단이 적어도 하나의 실질적으로 반구형 모양의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  3. 제2항에 있어서, 배치 수단의 중심이 장착 구멍의 중심에 배치된 절삭 인서트의 축으로부터 공통 반경 거리에 있는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  4. 제1항에 있어서, 배치 수단이 적어도 하나의 실질적으로 다면체 모양의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  5. 제1항에 있어서, 배치 수단이 적어도 하나의 실질적으로 레일 모양의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  6. 제5항에 있어서, 실질적으로 레일 모양의 구조의 단면 모양이 반원, 반다면체 또는 반타원인 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 배치 수단이 상단의 평면과 하단의 평면 양쪽으로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  8. 제1항에 있어서, 측면 여유면이 1차 랜드 및 2차 랜드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 선두 치아의 반경방향 에지와 후미 치아의 반경방향 에지가 장착 구멍의 중심에 배치된 절삭 인서트의 축에 관하여 다른 반경방향 거리에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  12. 제1항에 있어서, 하나의 인덱서블 에지의 선두 치아의 반경방향 에지와 후미 치아의 반경방향 에지가 모두 원의 원주 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  13. 제12항에 있어서, 다른 인덱서블 에지에 있는 절삭 치아의 반경방향 에지와 관련된 원들이 동일한 직경을 갖고 다른 중심점에 배치되며, 중심점이 장착 구멍의 중심에 배치된 절삭 인서트의 축으로부터 반경방향으로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  14. 제1항에 있어서, 각 표면의 에지가 비제로 접시 각도로 배향되고, 각 반경방향 에지가 90도 이하의 리드각(lead angle)으로 배향되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  15. 제1항에 있어서, 각 절삭 치아의 표면 여유면이 상단의 평면 위로 돌출하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  16. 제1항에 있어서, 장착 구멍이 물질 제거 공구에 인덱서블 절삭 인서트를 장착하는 장착 커넥터를 수용하도록 채용된 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  17. 제1항에 있어서, 인덱서블 인서트가 밀링 인서트, 보어링 인서트, 드릴링 인서트 및 터닝 인서트인 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭 인서트.
  18. 공구 축을 따라 서로 대향하는 작업면 및 장착면을 갖되 장착면이 공구 축에 관한 회전을 위해 머신 툴의 스핀들에 장착 가능하고 작업면이 주변을 갖도록 된 공구 몸체와;
    장착축을 갖는 장착면의 장착 구멍을 통해 작업면에 장착되되, 각각이 인서트의 인덱서블 에지를 정의하는 적어도 2개의 측면 에지, 각각의 인덱서블 에지 상의 적어도 2개의 절삭 치아, 및 상기 절삭 인서트의 상단의 평면 및 상기 절삭 인서트의 하단의 평면 중의 적어도 하나로부터 돌출하는 복수의 배치 수단을 포함하는 복수의 절삭 인서트; 및
    각각이 장착 구멍에 관해 분포되어 상기 복수의 배치 수단에 의해 맞물리는 복수의 수신부를 가지도록 된, 상기 작업면 상의 복수의 절삭 위치를 구비하되,
    적어도 2개의 절삭 치아가 선두 치아와 후미 치아를 포함하고 있으며,
    장착 구멍 및 적어도 하나의 배치수단 모두를 이등분하는 선으로부터 선두 치아의 반경방향 에지까지의 수직 거리(perpendicular distance)는 장착 구멍 및 적어도 하나의 배치수단 모두를 이등분하는 선으로부터 후미 치아의 반경방향 에지까지의 수직 거리와 다른 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  19. 제18항에 있어서, 수신부는 작업면의 동공이고, 각 절삭 위치의 복수의 수신부는 형상 및 크기 중 적어도 하나가 변화하는 적어도 2개의 동공을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  20. 제19항에 있어서, 절삭 인서트는 장착 축에 관해 인덱스 가능하고, 각 배치 수단은 절삭 인서트가 인덱스됨에 따라 복수의 동공의 각각과 맞물리는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  21. 제18항에 있어서, 각 절삭 위치에서의 복수의 수신부는 제1 동공이 제1 반경을 갖는 원이고 제2 동공이 실질적으로 평행한 측면과 반원 접합 단부를 갖는 슬롯이며 제3동공이 제1 반경보다 큰 제2 반경을 갖는 원인 3개의 동공을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  22. 제18항에 있어서, 배치 수단이 실질적으로 반구형 모양의 구조 또는 실질적으로 반다면체 모양의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  23. 제22항에 있어서, 수신부는 작업면의 동공이고, 각 절삭 위치는 적어도 2개의 동공을 포함하며, 각 절삭 위치에서 각 배치 수단은 복수의 동공의 다른 하나와 맞물리는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  24. 제23항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제1 배치 수단과 복수의 동공 중 제1 동공 사이의 맞물림은 장착면의 장착 구멍의 장착 축에 중심을 둔 직교 좌표 시스템에 관하여 X축에서의 절삭 인서트의 선형 변환 및 Y축에서의 절삭 인서트의 선형 변환을 제거하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  25. 제24항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제2 배치 수단과 복수의 동공 중 제2 동공 사이의 맞물림은 장착면의 장착 구멍의 장착 축에 중심을 둔 직교 좌표 시스템에 관하여 Y축에 관한 절삭 인서트의 회전을 제거하고 Z축에 관한 절삭 인서트의 회전을 제거하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  26. 제25항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제3 배치 수단과 복수의 동공 중 제3 동공 사이의 맞물림은 장착면의 장착 구멍의 장착 축에 중심을 둔 직교 좌표 시스템에 관하여 X축에 관한 절삭 인서트의 회전을 제거하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  27. 제23항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제1 배치 수단과 복수의 동공 중 제1 동공 사이의 맞물림은 절삭 인서트의 이동의 3가지의 선형 자유도를 제한하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  28. 제27항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제2 배치 수단과 복수의 동공 중 제2 동공 사이의 맞물림은 절삭 인서트의 이동의 2가지의 회전 자유도를 제한하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 제18항에 있어서, 배치 수단은 적어도 하나의 실질적으로 레일 모양의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  32. 제31항에 있어서, 실질적으로 레일 모양의 구조의 단면 모양이 반원, 반다면체, 반타원인 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  33. 제31항에 있어서, 수신부는 작업면의 트로프(trough: 골)이고, 각 절삭 위치는 적어도 2개의 트로프를 포함하며, 각 배치 수단은 복수의 트로프의 다른 하나와 맞물리는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  34. 제33항에 있어서, 각 트로프의 반경방향으로 최내측 단부(innermost end)는 절삭 인서트의 장착 구멍을 향하여 배치되고, 반경방향으로 최외측 단부(outermost end)는 절삭 인서트의 주변을 향하여 배치되며, 단면에서 각 트로프의 반경은 그 길이방향 길이를 따라 균일하지 않은 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  35. 제34항에 있어서, 반경방향으로 최내측 단부에서 트로프의 제1 부분은, 반경방향으로 최외측 단부에서 트로프의 제2 부분의 트로프 축에 관한 제2 반경방향 깊이보다 큰 트로프 축에 관한 제1 반경방향 깊이를 갖는 릴리프 특징을 가지는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  36. 제33항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제1 배치 수단과 적어도 2개의 트로프 중 제1 트로프 사이의 맞물림은 장착 축에 중심을 둔 직교 좌표 시스템에 관하여 Z축에서의 절삭 인서트의 선형 변환을 제거하고, X축에 관한 절삭 인서트의 회전 변환을 제거하며, Y축에 관한 절삭 인서트의 회전을 제거하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  37. 제36항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제2 배치 수단과 적어도 2개의 트로프 중 제2 트로프 사이의 맞물림은 장착면의 장착 구멍의 장착 축에 중심을 둔 직교 좌표 시스템에 관하여 X축에서의 절삭 인서트의 선형 변환을 제거하고 Y축에서의 절삭 인서트의 선형 변환을 제거하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  38. 제33항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제1 배치 수단과 적어도 2개의 트로프 중 제1 트로프 사이의 맞물림은 절삭 인서트의 이동의 1가지의 선형 자유도를 제한하고 절삭 인서트의 이동의 3가지의 회전 자유도를 제한하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  39. 제38항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제2 배치 수단과 적어도 2개의 트로프 중 제2 트로프 사이의 맞물림은 절삭 인서트의 이동의 2가지의 선형 자유도를 제한하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 제18항에 있어서, 선두 치아의 반경방향 에지와 후미 치아의 반경방향 에지가 절삭 인서트의 장착 축에 관하여 다른 반경방향 거리에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  43. 제18항에 있어서, 하나의 인덱서블 에지의 선두 치아의 반경방향 에지와 후미 치아의 반경방향 에지가 모두 원의 원주 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  44. 제43항에 있어서, 다른 인덱서블 에지에 있는 절삭 치아와 관련된 원들이 동일한 직경을 갖고 다른 중심점에 배치되며, 중심점이 절삭 인서트의 장착 축으로부터 반경방향으로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  45. 제18항에 있어서, 작업면의 주변을 향하여 배향되어 있는 각 인덱서블 에지의 선두 치아의 반경방향 에지와 후미 치아의 반경방향 에지가 모두 공통 원의 원주 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  46. 공구 축을 따라 서로 대향하는 작업면 및 장착면을 갖되 장착면이 공구 축에 관한 회전을 위해 머신 툴의 스핀들에 장착 가능하고 작업면이 주변을 갖도록 된 공구 몸체와;
    장착축을 갖는 장착면의 장착 구멍을 통해 작업면에 장착되되, 각각이 인서트의 인덱서블 에지를 정의하는 적어도 2개의 측면 에지, 각각의 인덱서블 에지 상의 적어도 2개의 절삭 치아, 및 상기 절삭 인서트의 상단의 평면 및 상기 절삭 인서트의 하단의 평면 중의 적어도 하나로부터 돌출하는 복수의 배치 수단을 포함하는 복수의 절삭 인서트; 및
    각각이 장착 구멍에 관해 분포되어 상기 복수의 배치 수단에 의해 맞물리는 복수의 수신부를 가지도록 된, 상기 작업면 상의 복수의 절삭 위치를 구비하되,
    제1 절삭 인서트가 작업면의 주변의 제2 절삭 인서트와 원주방향으로 인접하고 있고, 제1 절삭 인서트의 하나의 절삭 치아의 적어도 일부가 공구 축에 관하여 제2 절삭 인서트의 하나의 절삭 치아의 적어도 일부와 반경방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  47. 제46항에 있어서, 작업면의 주변을 향하여 배향되어 있는 절삭 인서트의 인덱서블 에지에는 중첩하는 절삭 치아가 없는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  48. 제46항에 있어서, 제1 절삭 인서트의 적어도 하나의 절삭 치아는 후미 치아이고, 제2 절삭 인서트의 적어도 하나의 절단 치아는 선두 치아인 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  49. 제48항에 있어서, 후미 치아의 절단 평면이 선두 치아의 절단 평면에 면하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  50. 제49항에 있어서, 반경방향으로 중첩되는 부분이 절단 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 공구.
  51. 머신 툴의 스핀들에 장착된 물질 제거 공구를 회전시키는 단계와,
    물질 제거 공구의 작업면에 장착된 복수의 절삭 인서트를 피가공물에 접촉시킴으로써 피가공물로부터 물질을 제거하는 단계를 구비하여 이루어지되,
    상기 물질 제거 공구가, 공구 축을 따라 상기 작업면과 대향하는 장착면을 갖되 장착면이 공구 축에 관한 회전을 위해 머신 툴의 스핀들에 장착 가능하고 작업면이 주변을 갖도록 된 공구 몸체를 포함하고 있고,
    복수의 절삭 인서트가 장착축을 갖는 장착면의 장착 구멍을 통해 작업면에 장착되어 있으며,
    상기 절삭 인서트가 당해 인서트의 인덱서블 에지를 각각 정의하는 적어도 2개의 측면 에지, 각각의 인덱서블 에지 상의 적어도 2개의 절삭 치아, 및 당해 절삭 인서트의 상단의 평면 및 당해 인서트의 하단의 평면 중의 적어도 하나로부터 돌출하는 복수의 배치 수단을 포함하고 있고,
    작업면의 복수의 절삭 위치가 장착 구멍에 관해 분포되어 복수의 배치 수단에 의해 맞물리는 복수의 수신부를 각각 갖도록 되어 있으며,
    제1 절삭 인서트가 작업면의 주변의 제2 절삭 인서트와 원주방향으로 인접하고 있고, 제1 절삭 인서트의 하나의 절삭 치아의 적어도 일부가 공구 축에 관하여 제2 절삭 인서트의 하나의 절삭 치아의 적어도 일부와 반경방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 피가공물로부터 물질을 제거하는 방법.
  52. 제51항에 있어서, 수신부는 작업면의 동공이고, 각 절삭 위치의 복수의 수신부는 형상 및 크기 중 적어도 하나가 변화하는 적어도 2개의 동공을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 방법.
  53. 제51항 또는 제52항에 있어서, 절삭 인서트는 장착 축에 관해 인덱스 가능하고, 각 배치 수단은 절삭 인서트가 인덱스됨에 따라 복수의 동공의 각각과 맞물리는 것을 특징으로 하는 물질 제거 방법.
  54. 제51항에 있어서, 각 절삭 위치에서의 복수의 수신부는 제1 동공이 제1 반경을 갖는 원이고 제2 동공이 실질적으로 평행한 측면과 반원 접합 단부를 갖는 슬롯이며 제3동공이 제1 반경보다 큰 제2 반경을 갖는 원인 3개의 동공을 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 방법.
  55. 제51항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제1 배치 수단과 복수의 동공 중 제1 동공 사이의 맞물림은 절삭 인서트의 이동의 3가지의 선형 자유도를 제한하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 방법.
  56. 제55항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제2 배치 수단과 복수의 동공 중 제2 동공 사이의 맞물림은 절삭 인서트의 이동의 2가지의 회전 자유도를 제한하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 방법.
  57. 제51항에 있어서, 배치 수단은 적어도 하나의 실질적으로 레일 모양의 구조를 포함하고 있고, 수신부는 작업면의 트로프이며, 각 절삭 위치는 적어도 2개의 트로프를 포함하고, 각 배치 수단은 복수의 트로프의 다른 하나와 맞물리는 것을 특징으로 하는 물질 제거 방법.
  58. 제57항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제1 배치 수단과 적어도 2개의 트로프 중 제1 트로프 사이의 맞물림은 절삭 인서트의 이동의 1가지의 선형 자유도를 제한하고 절삭 인서트의 이동의 3가지의 회전 자유도를 제한하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 방법.
  59. 제58항에 있어서, 복수의 배치 수단 중 제2 배치 수단과 적어도 2개의 트로프 중 제2 트로프 사이의 맞물림은 절삭 인서트의 이동의 2가지의 선형 자유도를 제한하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 방법.
  60. 제51항에 있어서, 적어도 2개의 절삭 치아가 선두 치아와 후미 치아를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 제거 방법.
  61. 삭제
  62. 절삭 인서트를 물질 제거 공구의 몸체의 작업면에 장착하기 위한 결합 시스템으로서,
    적어도 3쌍의 협력하는 돌기와 동공을 구비하되, 협력하는 돌기와 동공 중의 하나는 절삭 인서트 상의 임의의 한 쌍에 있고, 협력하는 돌기와 동공 중의 다른 하나는 물질 제거 공구의 몸체 상의 한 쌍에 있으며,
    절삭 인서트의 적어도 5가지의 자유도는 활성 상태의 인덱스 위치에서의 적어도 2개의 절삭 치아, 절삭 인서트의 동일한 측면 에지의 2개의 절삭 치아와 함께 2쌍의 협력하는 돌기와 동공에 의해 제한되고,
    활성 상태의 인덱스 위치에서의 적어도 2개의 절삭 치아의 각각의 반경방향 에지는 물질 제거 공구의 회전 축에 중심을 둔 공구 원의 공통 원주 상에 배치되며,
    제1 절삭 인서트가 작업면의 주변의 제2 절삭 인서트와 원주방향으로 인접하고 있고, 제1 절삭 인서트의 하나의 절삭 치아의 적어도 일부가 공구 축에 관하여 제2 절삭 인서트의 하나의 절삭 치아의 적어도 일부와 반경방향으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 결합 시스템.
  63. 제62항에 있어서, 절삭 인서트의 적어도 6가지의 자유도는 2쌍의 협력하는 돌기와 동공에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 결합 시스템.
  64. 제62항에 있어서, 절삭 인서트는 각각이 활성 인덱스 위치로 인덱스될 수 있는 3개의 측면 에지를 갖는 것을 특징으로 하는 결합 시스템.
  65. 제62항에 있어서, 절삭 인서트는 각각이 활성 인덱스 위치로 인덱스될 수 있는 4개의 측면 에지를 갖는 것을 특징으로 하는 결합 시스템.
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