KR101498547B1 - 절삭 인서트, 절삭 공구, 및 이들을 이용한 절삭 가공물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시형태에 의한 절삭 인서트는 상면과, 하면과, 상면 및 하면 각각과 접속하고 또한 서로 인접하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 측면과, 상면과 제 1 측면의 교선부에 위치하고 있는 주 절삭날, 및 상면과 제 2 측면의 교선부에 위치하고 있는 부 절삭날을 갖는 절삭날을 구비하고, 상면은 주 절삭날을 따라 위치하는 경사면을 갖고, 제 2 측면은 상면으로부터 하면을 향해서 중심축을 기준으로 해서 내측으로 경사 각도(α1)로 경사져 있는 제 2 상측 구속면 및 제 2 상측 구속면과 연속해서 외측으로 경사 각도(α2)로 경사져 있는 제 2 하측 구속면을 순서대로 갖는다. 이 절삭 인서트를 구비하는 절삭 공구와, 이 절삭 공구를 이용하여 절삭 가공물을 제조하는 방법을 제공한다.

Description

절삭 인서트, 절삭 공구, 및 이들을 이용한 절삭 가공물의 제조 방법 {CUTTING INSERT, CUTTING TOOL, AND METHOD FOR PRODUCING CUT ARTICLE USING CUTTING INSERT AND CUTTING TOOL}

본 발명은 절삭 인서트, 절삭 공구, 및 이들을 이용한 절삭 가공물의 제조 방법에 관한 것이다.

절삭 인서트의 일례로서 일본 특허 공표 제 2008-544872 호 공보에는 상면시에서 정사각형상의 리버서블 타입(reversible type)의 절삭 인서트가 개시되어 있다. 그리고, 일본 특허 공표 제 2008-544872 호 공보에는 상술한 절삭 인서트는 정사각형의 각 변에 대응하는 주측면인 주 에지와, 코너부를 노치해서 형성된 보조 측면의 보조 에지를 이용해서 공작물 피스를 절삭 가공하는 것이 설명되어 있다.

그러나, 상술한 절삭 인서트에 의하면 평면 형상인 보조 측면의 보조 에지를 이용해서 공작물 피스면을 절삭하기 때문에 보조 측면과 공작물 피스면 사이에 충분한 여유각을 확보하기 어렵다는 과제가 생길 수 있다. 그 때문에, 보조 측면과 공작물 피스면의 접촉에 의해서 공작물 피스면의 마무리면 거칠기가 저하되거나 보조 측면이 마멸되어 리버서블시에 원하는 기능을 발휘할 수 없게 되어 버릴 우려가 있다.

한편, 보조 측면과 공작물 피스면이 접촉하는 것을 억제하기 위해서는 예컨대 절삭 인서트를 홀더에 부착할 때에 주측면인 주 에지의 액셜 레이크 각을 작게 할 필요가 있기 때문에 주 에지가 받는 절삭 저항이 증대될 우려가 있다. 그 외에 보조 측면의 보조 에지에 의해 공작물 피스면을 절삭할 때에 절삭 인서트에 가해지는 소정 방향의 절삭력에 의해서 절삭 인서트가 홀더로부터 떠올라버리는 것도 우려된다.

본 발명의 과제의 하나는 절삭 저항의 저감 및 고수명을 겸비한 절삭 인서트, 절삭 공구, 및 이들을 이용한 절삭 가공물의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일실시형태에 의한 절삭 인서트는 상면과, 하면과, 상기 상면 및 상기 하면 각각과 접속하고 있고 서로 인접하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 측면과, 상기 상면과 상기 제 1 측면의 교선부에 위치하고 있는 주 절삭날, 및 상기 상면과 상기 제 2 측면의 교선부에 위치하고 있는 부 절삭날을 갖는 절삭날을 구비하고, 상기 상면은 상기 주 절삭날을 따라 위치하고 상기 주 절삭날로부터 이간됨에 따라 하방으로 경사져 있는 경사면을 갖고, 상기 제 2 측면은 상기 상면으로부터 상기 하면을 향해 상기 상면 및 상기 하면 사이를 관통하는 중심축을 기준으로 해서 내측으로 경사 각도(α1)로 경사져 있는 제 2 상측 구속면 및 상기 제 2 상측 구속면과 연속해서 외측으로 경사 각도(α2)로 경사져 있는 제 2 하측 구속면을 순서대로 갖는다.

본 발명의 일실시형태에 의한 절삭 공구는 상술한 실시형태에 의한 절삭 인서트와, 상기 절삭 인서트가 부착되는 홀더를 구비하고, 상기 홀더는 상기 절삭 인서트의 상기 하면과 접촉하는 착좌면, 및 상기 절삭 인서트의 상기 제 1 상측 구속면과 접촉하는 제 1 구속면을 갖고, 상기 착좌면의 가상 연장선과 상기 제 1 구속면의 가상 연장선이 이루는 각의 각도는 예각이다.

본 발명의 일실시형태에 의한 절삭 가공물의 제조 방법은 상술한 실시형태에 의한 절삭 공구를 회전시키는 공정과, 회전하고 있는 상기 절삭 공구의 상기 절삭날을 피절삭재에 접촉시키는 공정과, 상기 절삭 공구를 상기 피절삭재로부터 이격시키는 공정을 구비한다.

본 발명의 실시형태에 의한 절삭 인서트에 의하면, 제 2 측면은 상면으로부터 하면을 향해 상면 및 하면 사이를 관통하는 중심축을 기준으로 해서 내측으로 경사 각도(α1)로 경사져 있는 제 2 상측 구속면 및 제 2 상측 구속면과 연속해서 외측으로 경사 각도(α2)로 경사져 있는 제 2 하측 구속면을 순서대로 가지는 것이므로, 홀더에 부착할 때에 절삭 인서트를 홀더의 회전 방향의 진행 방향측으로 기울어지게 하지 않고 제 2 측면과 피절삭재의 마무리면 사이에 비교적 큰 여유각을 확보할 수 있게 된다. 바꿔 말하면, 절삭 인서트를 기울어지게 하지 않고 주 절삭날의 액셜 레이크 각을 비교적 크게 확보할 수 있다. 그 때문에, 절삭 인서트 자체를 측면시했을 때의 주 절삭날의 경사를 비교적 작게 설정할 수 있으므로, 결과적으로 절삭 인서트의 두께를 과도하게 크게 할 필요를 없다는 장점이 생긴다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트를 나타내는 도면이고, 도 1(a)는 사시도, 도 1(b)는 평면도(상면도), 도 1(c)는 도 1(b)의 화살표 a방향으로 본 측면도(제 2 측면측), 도 1(d)는 도 1(b)의 화살표 b방향으로 본 측면도(제 1 측면측)이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 각각 도 1(c)의 확대도이다.
도 3은 도 1(d)의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 절삭 인서트를 나타내는 도면이고, 도 4(a)는 사시도, 도 4(b)는 평면도(상면도), 도 4(c)는 측면도(제 2 측면측), 도 4(d)는 측면도(제 1 측면측)이다.
도 5(a)는 도 4(d)의 확대도, 도 5(b)는 도 5(a)의 E-E선에 있어서의 확대 단면도이다.
도 6(a)는 도 5(a)의 A-A선에 있어서의 확대 단면도, 도 6(b)는 도 5(a)의 B-B선에 있어서의 확대 단면도, 도 6(c)는 도 5(a)의 C-C선에 있어서의 확대 단면도, 도 6(d)는 도 5(a)의 D-D선에 있어서의 확대 단면도이다.
도 7(a)는 도 4(c)의 확대도, 도 7(b)는 도 4(b)의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 절삭 인서트를 나타내는 도면이고, 도 8(a)는 사시도, 도 8(b)는 평면도(상면도), 도 8(c)는 측면도(제 2 측면측), 도 8(d)는 측면도(제 1 측면측)이다.
도 9는 도 8의 절삭 인서트를 나타내는 도면이고, 도 9(a)는 평면도(상면도), 도 9(b)는 도 9(a)의 A-A선에 있어서의 확대 단면도, 도 9(c)는 도 9(a)의 B-B선에 있어서의 확대 단면도, 도 9(d)는 도 9(a)의 C-C선에 있어서의 확대 단면도, 도 9(e)는 도 9(a)의 D-D선에 있어서의 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 인서트를 부착하기 위한 홀더를 나타내는 도면이고, 도 10(a)는 측면도, 도 10(b)는 도 10(a)와 다른 각도로부터 본 측면도, 즉 도 10(a)를 90도 회전시킨 측면도, 즉 도 10(a)를 하방으로부터 본 측면도, 도 10(c)는 선단을 바라본 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 공구를 나타내는 도면이고, 도 11(a)는 사시도, 도 11(b)는 측면도이다.
도 12(a)는 도 11(b)의 절삭 공구의 선단부를 확대해서 나타내는 부분 확대도, 도 12(b)는 도 12(a)의 선단을 바라본 도면이다.
도 13(a)~(c)는 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 가공물의 제조 방법을 공정 순서로 나타내는 사시도이다.

<절삭 인서트>

(제 1 실시형태)

이하, 본 발명의 절삭 인서트(이하, 「인서트」라고 하는 경우가 있다.)에 의한 제 1 실시형태에 대해서 도 1~도 3을 참조해서 상세하게 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 인서트(1)는 대략 상면(2), 하면(3), 상면(2) 및 하면(3) 각각과 접속하고 있는 측면(4), 상면(2) 및 하면(3) 사이를 관통하고 있는 관통 구멍(6), 및 상면(2)과 측면(4)의 교선부에 위치하고 있는 절삭날(5)을 구비하고 있다. 상면(2)은 경사면(8), 상승면(9), 및 평탄면(21)을 갖고, 측면(4)은 서로 인접하고 있는 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)을 갖고, 절삭날(5)은 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)을 갖는다. 이하, 인서트(1)의 각 구성 요소에 대해서 순서대로 설명한다.

도 1(b)에 나타내는 바와 같이 인서트(1)는 상면시에 있어서 대략 사각 형상(대략 직사각형상)이다. 여기서, 상면시란 이하에 있어서는 특별히 기재하지 않는 한 상면(2)측으로부터 인서트(1)를 본 상태를 의미하는 것으로 한다. 또한, 인서트(1)의 형상은 대략 사각 형상에 한정되는 것은 아니고, 상면시에 있어서 예컨대 삼각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 대략 다각 형상의 판형상으로 할 수 있다.

인서트(1)는 상면시에 있어서의 대략 사각 형상의 장변을 예컨대 8~15㎜ 정도, 단변을 예컨대 4~8㎜ 정도로 하면 좋고, 또한, 상면(2)으로부터 하면(3)까지의 두께를 예컨대 3~7㎜ 정도를 하면 좋다. 여기서, 두께는 측면시에서 상면(2) 중 가장 상방에 위치하는 부위와 하면(3) 중 가장 하방에 위치하는 부위까지의 거리 중 인서트(1)의 중심축(S1)에 평행한 선분을 의미하는 것으로 한다. 인서트(1)의 중심축(S1)은 상면(2) 및 하면(3) 사이를 관통하는 축이며, 상면시에 있어서 인서트(1)를 회전시켰을 때에 회전축이 되는 축을 의미하는 것으로 한다.

또한, 인서트(1)는 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 상면(2)측과 마찬가지로 하면(3)과 측면(4)의 교선부에도 주 절삭날(51a) 및 부 절삭날(52a)을 갖는 절삭날(5a)을 구비하고 있다. 하면(3)측의 주 절삭날(51a)을 이용해서 절삭 가공을 행할 경우에는 상면(2)의 평탄면(21)을 후술하는 홀더(10)로의 착좌면으로서 사용하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시형태의 인서트(1)는 상면(2)측과 하면(3)측 각각을 절삭 가공에 사용할 수 있기 때문에 하면(3)측의 주 절삭날(51a)은 인서트(1)를 상하 반전시킨 상태에서 사용할 수 있도록 상면(2)측의 주 절삭날(51)을 반전시킨 형상으로 되어 있다.

즉, 인서트(1)는 도 1(c)의 지면에 직각인 선을 중심으로 하는 회전 대칭으로 되어 있다. 그 때문에, 본 실시형태에 의한 인서트(1)에서는 상면(2) 및 하면(3) 각각에서 2개소, 합계 4개소의 코너를 사용하여 절삭 가공을 행할 수 있다. 이와 같이, 측면(4) 중 주 절삭날(51)이 형성되는 부위와 부 절삭날(52)이 형성되는 부위를 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)과 같이 각각에 구성했기 때문에 주 절삭날(51) 및 그것을 따라 상면(2)에 위치하는 경사면(8) 및 상승면(9)과, 부 절삭날(52)에 대한 여유면[제 2 상측 구속면(42a)]을 각각에 적합한 구성으로서 설계하는 것이 비교적 용이하게 된다.

절삭날(5)은 상술한 바와 같이 상면(2)과 측면(4)의 교선부에 위치하고, 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)을 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서는 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)이 코너 절삭날(53)을 통해 접속되어 있다. 본 실시형태의 인서트(1)는 주 절삭날(51), 부 절삭날(52) 및 코너 절삭날(53)을 포함하는 코너를 사용해서 절삭 가공을 행할 수 있다.

우선, 주 절삭날(51)은 상면(2)과 제 1 측면(41)의 교선부에 위치하고 있고, 절삭 작용에 있어서 절삭 가루 생성에 주된 역할을 하는 칼날이다. 주 절삭날(51)은 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 상면시에 있어서는 부 절삭날(52)측으로부터 이간됨에 따라 외측을 향해서 완만한 볼록 형상의 곡선을 갖고, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이 측면시에 있어서는 부 절삭날(52)측으로부터 이간됨에 따라 하방으로 경사져 있다. 전자의 구조에 의하면 주 절삭날(51)의 칼끝 결손을 억제할 수 있고, 후자의 구조에 의하면 절삭 가공시의 절삭 저항을 저감할 수 있다. 주 절삭날(51)의 측면시에 있어서의 경사 각도는 부 절삭날(52)측으로부터 이간됨에 따라 점차 작아져 있다. 또한, 주 절삭날(51) 중 부 절삭날(52)로부터 가장 먼 단부에 있어서 측면시에 있어서의 경사 각도를 제로로 해도 좋다.

이어서, 부 절삭날(52)은 상면(2)과 제 2 측면(42)의 교선부에 위치하고 있고, 후술하는 피절삭재(100)의 마무리면(102)을 평활하게 하는 역할을 갖는 칼날이다. 본 실시형태에서는 절삭 가공시에 있어서 상면(2)과 제 2 측면(42)의 교선부 중 주로 주 절삭날(51)[코너 절삭날(53)] 측단부로부터 중앙부까지의 영역을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에 있어서 부 절삭날(52)은 도 1(c)에 나타내는 바와 같이 제 2 측면(42)측으로부터 바라본 측면시에 있어서 직선상이며, 또한, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 상면시에 있어서도 직선상이다.

이어서, 코너 절삭날(53)은 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 주 절삭날(51)과 부 절삭날(52) 사이에 끼워져 있어 비교적 완만한 곡선 형상이며, 주 절삭날(51)과 부 절삭날(52)의 교차부에 있어서의 결손을 억제하는 역할을 갖는다.

한편, 상면(2)은 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 주 절삭날(51)을 따라 위치하고 주 절삭날(51)로부터 이간됨에 따라 하방으로 경사져 있는 경사면(8)을 갖고, 중심축(S1)[관통 구멍(6)]의 주위이며 주 절삭날(51)과 이격된 부위에 측면시에 있어서 중심축(S1)에 수직하고 또한 적어도 일부가 주 절삭날(51)보다 상방에 위치하고 있는 평탄면(21)을 갖는다. 또한, 이하에 있어서는 특별히 기재하지 않는 한 측면시는 인서트(1)를 제 1 측면(41)을 향해서 바라본 상태를 의미하는 것으로 한다.

경사면(8)은 절삭 가공시에 주 절삭날(51)에 의해 생성된 절삭 가루와 접촉해서 절삭 가루의 변형 또는 진행 방향의 변경을 발생시킴으로써 절삭 가루를 외부로 원활하게 배출하는 역할을 구비하는 부위이다. 경사면(8)은 주 절삭날(51)과 연속하고 있어도 좋고, 소위 랜드부를 통해서 형성되어 있어도 좋다. 또한, 경사면(8)은 평면 형상의 부분을 가져도 좋고, 곡면 형상의 부분을 갖고 있어도 된다. 여기서, 평면 형상은 엄밀한 의미에서의 평면뿐만 아니라 그 기능을 발휘하는 한에 있어서 약간의 요철이나 만곡을 포함하는 취지이다. 이 점은 곡면 형상에 대해서도 마찬가지이다.

평탄면(21)은 홀더(10)에 부착할 때에 착좌면으로서의 기능을 갖는 부위이다. 또한, 본 실시형태에 있어서 상면(2)은 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 경사면(8)의 적어도 일부와 연속해서 위치하고 주 절삭날(51)로부터 이간됨에 따라 상방으로 경사져 있는 상승면(9)을 갖고 있다. 그리고, 경사면(8) 중 부 절삭날(52)로부터 먼 측에 위치하고 있는 제 1 단부(8a)는 상승면(9)을 통해서 평탄면(21)과 연속하고 있고, 경사면(8) 중 부 절삭날(52)에 가까운 측에 위치하고 있는 제 2 단부(8b)는 평탄면(21)과 연속하고 있다.

또한, 경사면(8)과 상승면(9) 사이에 평탄한 저부를 갖는 구성이여도 좋다. 또한, 본 실시형태에 있어서 상면(2) 중 부 절삭날(52)의 내측 영역(52d)에는 상술한 상승면(9)과 같이 상방으로 경사져 있는 부위는 존재하고 있지 않고 상술한 경사면(8)에 상당하는 부위와 평탄면(21)이 연속하고 있다.

관통 구멍(6)은 인서트(1)를 홀더(10)에 부착할 때에 체결 나사나 부착용 볼트를 삽입하기 위한 구멍이다. 관통 구멍(6)은 상면(2)의 중앙부에 위치하고 있다. 관통 구멍(6)의 중심축과 인서트(1)의 중심축(S1)은 동일한 위치에 위치하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서 상면(2)과 하면(3)은 동일한 구성을 구비하고 있기 때문에 특별한 설명을 필요로 하지 않는 한 이하에 있어서 하면(3)의 설명을 생략한다.

측면(4)은 상술한 바와 같이 상면(2) 및 하면(3) 각각과 접속하고 있고 서로 인접하고 있는 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)을 갖는다. 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)은 이하에 설명하는 복수의 구속면을 갖고 있고, 각각의 구속면은 홀더(10)로의 설치 방향에 따라 홀더(10)에 대한 설치면으로서의 기능, 또는 피절삭재(100)와의 접촉을 피하는 소위 여유면으로서의 기능을 발휘하는 것이다. 또한, 본 실시형태에 있어서 측면(4)은 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 제 1 측면(41)과 제 2 측면(42) 사이에 개재되고, 상면시에 있어서 외측으로 만곡되어 있는 코너 측면(43)을 더 갖고 있다.

또한, 본 실시형태의 인서트(1)는 상면시에 있어서 제 1 측면(41)측의 외측 가장자리를 장변으로 하고 제 2 측면(42)측의 외측 가장자리를 단변으로 하는 직사각형상이다. 그 때문에, 제 1 측면(41)과 쌍을 이루는 제 3 측면(41P)이 반대측에 위치하고, 제 2 측면(42)과 쌍을 이루는 제 4 측면(42P)이 반대측에 위치하고 있다. 제 3 측면(41P) 및 제 4 측면(42P)은 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)의 구조와 각각 동일한 것이므로 특별한 설명을 필요로 하지 않는 한 이하에 있어서는 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)에 대한 설명을 가지고 제 3 측면(41P) 및 제 4 측면(42P)에 대한 설명을 대신하는 것으로 한다. 이 점은 코너 측면(43)과 쌍을 이루는 다른 코너 측면(43P)에 대해서도 마찬가지이다.

또한, 본 실시형태에 의한 인서트(1)는 상면시에 있어서의 제 1 측면(41)으로부터 제 3 측면(41P)까지의 거리(폭)(W1)가 측면시에 있어서의 상면(2)으로부터 하면(3)까지의 거리(두께)(W2)보다 크다. 즉, 본 실시형태에 의한 인서트(1)는 소위 가로형의 인서트(1)이다. 그리고, 인서트(1)는 후술하는 바와 같이 관통 구멍(6)에 삽입되는 체결 나사(61)를 이용해서 홀더(10)에 부착된다. 이것에 의하면, 인서트(1)의 폭이 크기 때문에 경사면(8) 및 상승면(9)을 원하는 크기ㆍ형상으로 할 수 있고, 절삭 가루의 배출성을 향상시킬 수 있다. 또한, 관통 구멍(6)에 체결 나사(61)를 삽입하기 때문에 인서트(1)의 두께를 필요 이상으로 크게 할 필요가 없으므로 재료 비용의 저감도 가능하게 된다.

제 1 측면(41)은 도 2 (a) 및 도 3에 나타내는 바와 같이 상면(2)으로부터 하면(3)을 향해 중심축(S1)을 기준으로 해서 외측으로 경사 각도(β1)로 경사져 있는 제 1 상측 구속면(41a), 및 제 1 상측 구속면(41a)과 연속해서 내측으로 경사 각도(β2)로 경사져 있는 제 1 하측 구속면(41b)을 순서대로 갖는다.

또한, 제 1 측면(41)은 도 2(b) 및 도 3에 나타내는 바와 같이 주 절삭날(51)과 제 1 상측 구속면(41a) 사이에 위치하고 상면(2)으로부터 하면(3)을 향함에 따라 중심축(S1)을 기준으로 해서 외측으로 경사 각도(β3)로 경사져 있는 부위를 갖는 제 1 상측 강화면(41c)을 더 갖고, 제 1 상측 강화면(41c)의 경사 각도(β3)는 제 1 상측 구속면(41a)의 경사 각도(β1)보다 크다.

마찬가지로, 제 1 측면(41)은 하면(3)측의 주 절삭날(51a)과 제 1 하측 구속면(41b) 사이에 위치하고 상면(2)으로부터 하면(3)을 향함에 따라 중심축(S1)을 기준으로 해서 내측으로 경사 각도(β4)로 경사져 있는 제 1 하측 강화면(41d)을 더 갖고, 제 1 하측 강화면(41d)의 경사 각도(β4)는 제 1 하측 구속면(41b)의 경사 각도(β2)보다 크다.

여기서, 경사 각도(β1)는 중심축(S1)에 평행한 면(S1a)과 제 1 상측 구속면(41a)의 가상 연장선(L1)이 이루는 각의 각도를 의미하는 것으로 하고, 경사 각도(β2)는 면(S1a)과 제 1 하측 구속면(41b)의 가상 연장선(L2)이 이루는 각의 각도를 의미하는 것으로 한다. 또한, 경사 각도(β3)는 면(S1a)과 제 1 상측 강화면(41c)의 가상 연장선(L3)이 이루는 각의 각도를 의미하는 것으로 하고, 경사 각도(β4)는 면(S1a)과 제 1 하측 강화면(41d)의 가상 연장선(L4)이 이루는 각의 각도를 의미하는 것으로 한다. 각각의 경사 각도는 중심축(S1)을 기준으로 한 절대값으로 나타내어지는 것으로 한다.

본 실시형태의 인서트(1)에서는 경사 각도(β1)=경사 각도(β2)의 관계를 갖고, 또한, 경사 각도(β3)=경사 각도(β4)의 관계를 갖는다. 그리고 예컨대 경사 각도(β1 및 β2)는 각각 3~5°로 설정되는 것이 바람직하고, 경사 각도(β3 및 β4)는 각각 4~7°로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 이들 경사 각도를 부 절삭날(52)로부터 이간됨에 따라 변화시키도록 해도 좋다.

또한, 제 1 측면(41)은 주 절삭날(51)과 연속하고 제 1 상측 강화면(41c) 및 제 1 상측 구속면(41a)의 어느 쪽보다 제 2 측면(42)측에 위치하며 상면(2)으로부터 하면(3)을 향해 중심축(S1)을 기준으로 해서 외측으로 경사 각도(γ)로 경사져 있는 제 1 여유면(41e)을 더 갖고, 제 1 여유면(41e)의 경사 각도(γ)(도시 생략)는 제 1 상측 강화면(41c)의 경사 각도(β3)보다 작다. 제 1 여유면(41e)을 가짐으로써 절삭 가공시에 있어서 피절삭재(100)의 벽면(101)이 되는 부위와의 접촉을 억제할 수 있고, 가공 정밀도의 향상과 인서트(1)의 손상의 억제가 가능하게 된다. 제 1 여유면(41e)의 경사 각도(γ)는 제 1 상측 구속면(41a)의 경사 각도(β1)보다도 3~15° 작다.

또한, 본 실시형태에 있어서 도 3에 나타내는 바와 같이 제 1 여유면(41e)은 주 절삭날(51)뿐만 아니라 코너 절삭날(53)에도 연속하고 있다. 이것에 의해 코너 절삭날(53)측에 있어서도 동일한 효과를 발휘할 수 있게 된다. 여기서, 제 1 측면(41)의 제 1 상측 구속면(41a)은 제 3 측면(41P)측에 위치하고 있는 주 절삭날(51P)을 이용하여 절삭 가공을 행할 경우에 홀더(10)와 접촉함으로써 인서트(1)와 홀더(10)를 고정하는 역할을 구비하는 부위이다. 반대도 또한 마찬가지이다.

제 2 측면(42)은 상면(2)으로부터 하면(3)을 향해 중심축(S1)을 기준으로 해서 내측으로 경사 각도(α1)로 경사져 있는 제 2 상측 구속면(42a), 및 제 2 상측 구속면(42a)과 연속해서 외측으로 경사 각도(α2)로 경사져 있는 제 2 하측 구속면(42b)을 순서대로 갖는다. 경사 각도(α1)는 중심축(S1)에 평행한 면(S1a)과 제 2 상측 구속면(42a)의 가상 연장선(L5)이 이루는 각의 각도를 의미하는 것으로 하고, 경사 각도(α2)는 면(S1a)과 제 2 하측 구속면(42b)의 가상 연장선(L6)이 이루는 각의 각도를 의미하는 것으로 한다.

본 실시형태의 인서트(1)에서는 경사 각도(α1)=경사 각도(α2)의 관계를 갖고 있고, 예컨대 경사 각도(α1 및 α2)는 각각 4~8°로 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 제 2 측면(42)의 제 2 하측 구속면(42b)은 제 4 측면(42P)측에 위치하고 있는 부 절삭날(52P)을 이용하여 절삭 가공을 행할 경우에 홀더(10)와 접촉함으로써 인서트(1)와 홀더(10)를 고정하는 역할을 구비하는 부위이다. 반대도 또한 마찬가지이다. 또한, 부 절삭날(52P)과 상술한 주 절삭날(51P) 사이에는 코너 절삭날(53P)이 위치하고 있다.

상술한 구성을 갖는 본 실시형태의 인서트(1)는 예컨대 초경합금, 세라믹 또는 서멧 등의 경질 재료, 또는 이들의 모재에 TiC, TiN, TiCN 또는 Al₂O₃ 등의 경질막을 PVD 또는 CVD 등의 수단으로 코팅한 것을 이용할 수 있다. 내 치핑성 및 코팅층의 안정성의 관점으로부터는 초경합금에 PVD 코팅을 행한 것을 이용하는 것이 바람직하다.

(제 2 실시형태)

이어서, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 인서트에 대해서 도 4~도 7을 참조해서 상세하게 설명한다. 또한, 도 4~도 7에 있어서는 상술한 도 1~도 3과 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙여 설명은 생략한다.

도 4에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 인서트(1a)가 구비하는 절삭날(5)은 제 1 실시형태에 따른 인서트(1)와 마찬가지로 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)이 코너 절삭날(53)을 통해 접속되어 있다.

그리고, 본 실시형태에 있어서 부 절삭날(52)은 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 제 2 측면(42)측으로부터의 측면시에서 중앙 영역에 있어서 가장 높은 최고점(52T)(정점)을 갖고, 최고점(52T)으로부터 주 절삭날(51)[코너 절삭날(53)]측의 일단(521) 및 주 절삭날(51)[코너 절삭날(53)]로부터 이격되는 측의 타단(522)을 향함에 따라 각각 하방으로 경사져 있다. 또한, 최고점(52T)으로부터 일단(521)을 향하는 경사 각도가 최고점(52T)으로부터 타단(522)을 향하는 경사 각도보다 작다. 그리고, 어느 영역에 있어서의 경사도 곡선 형상 또는 원호 형상이다. 특히, 최고점(52T)으로부터 일단(521)까지의 부위는 피절삭재(100)의 마무리면(102)을 평활하게 하는 역할을 주로서 갖는 부위이며, 최고점(52T)으로부터 일단(521)을 향해서 상면(2)측으로 볼록한 완만한 원호 형상을 이루고 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서 부 절삭날(52)은 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 상면시했을 때에 3개의 직선부(52a,52b,52c)로 구성되어 있다. 구체적으로는 중앙 영역의 직선상의 제 1 부(52a)가 인서트(1)의 가장 외측에 위치하고 있고, 그 양측의 직선상의 제 2 부(52b) 및 제 3 부(52c)는 각각 중앙 영역으로부터 이간됨에 따라 내측으로 경사져 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 주 절삭날(51)[코너 절삭날(53)]측의 제 2 부(52b)를 피절삭재(100)의 마무리면(102)을 따르도록 하고 또한 상면(2)을 회전 방향의 전방을 향한 상태에서 홀더(10)에 부착했을 경우에 상면(2)에 있어서의 주 절삭날(51)[코너 절삭날(53)]로부터 이격되는 측의 제 3 부(52c)와 피절삭재(100)의 마무리면(102)의 클리어런스를 크게 확보할 수 있음과 아울러 상술한 상면(2)에 대응해서 구성되어 있는 하면(3)측의 부 절삭날(52a)의 제 2 부 및 코너 절삭날과 피절삭재(100)의 마무리면(102)의 클리어런스도 크게 확보할 수 있기 때문에 이들 부위와 마무리면(102)의 접촉이 억제됨으로써 피절삭재(100)의 마무리면(102)의 면정밀도를 높일 수 있게 된다.

또한, 부 절삭날(52)을 상술한 바와 같은 구성으로 하는 대신에 상면시했을 때에 제 1 부(52a)와 제 3 부(52c)를 연속하는 1개의 직선이 되도록 해도 좋다. 또한, 부 절삭날(52)을 상술한 바와 같은 직선부로 구성하는 대신에 상면시에서 양단으로부터 중앙 영역을 향함에 따라 인서트(1)의 외측으로 부풀어 오르는 곡선 형상으로 해도 좋다.

측면(4)은 제 1 실시형태와 마찬가지로 상면(2) 및 하면(3) 각각과 접속하고 있고 서로 인접하고 있는 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)을 갖는다.

우선, 제 1 측면(41)은 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 1 상측 구속면(41a) 및 제 1 하측 구속면(41b)을 갖는다. 또한, 경사 각도(β1)=경사 각도(β2)의 관계를 갖는다. 예컨대 경사 각도(β1 및 β2)는 각각 3~5°로 설정되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 실시형태의 인서트(1a)에서는 도 4(d) 및 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 측면시에 있어서 제 1 상측 구속면(41a)과 제 1 하측 구속면(41b)의 경계부(41g)는 직선상이며, 인서트(1)의 중심축(S1)의 수직선에 대해서 부 절삭날(52)로부터 이간됨에 따라 하면(3)측으로 경사져 있다. 경계부(41g)는 제 1 측면(41) 중에서 가장 외측에 위치하고 있다. 또한, 경계부(41g)는 엄밀하게는 인서트(1a)의 두께 방향으로 가느다란 폭을 가진 띠형상이고, 폭방향의 일단으로부터 타단을 향함에 따라 외측으로 볼록한 곡면 형상을 이루고 있다. 이것에 의하면, 제 1 상측 구속면(41a) 및 제 1 하측 구속면(41b)의 면적을 비교적 크게 확보하면서 인서트(1a)를 성형할 때에 금형으로의 재료의 충전을 원활하게 행할 수 있게 된다. 또한, 다른 예로서, 경계부(41g)는 측면시에 있어서 부분적으로 또는 전체 길이에 걸쳐 곡선 형상으로 해도 좋다.

또한, 본 실시형태에 있어서 제 1 측면(41)은 도 4(d) 및 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 제 1 상측 구속면(41a) 및 제 1 하측 구속면(41b)이 제 1 측면(41)의 대략 중앙부에 위치하고 있는 오목부(41f)에 의해 각각이 2분할된 구성 41a1(제 1 상측 구속부), 41a2(제 2 상측 구속부), 41b1(제 1 하측 구속부), 41b2(제 2 하측 구속부)를 갖는다. 이것에 의해서, 인서트(1a)를 홀더(10)에 부착할 때에 각각의 분할된 2개의 면(영역)(41a1,41a2,41b1,41b2)이 오목부(41f)를 통해서 독립해서 홀더(10)에 접촉하기 때문에 단일의 면에서 접촉할 경우와 비교하여 홀더(10)로의 부착시에 약간의 위치 어긋남이 생겼을 경우이여도 홀더(10)와의 접촉 면적을 비교적 크게 확보할 수 있으므로 홀더(10)에 대한 설치 안정성이 향상된다. 특히, 본 실시형태에 있어서는 제 2 측면(42)의 제 2 상측 구속면(42a)[또는 제 2 하측 구속면(42b)]을 더한 3개의 면(41a1,41a2,42a)을 홀더(10)에 접촉시킬 수 있기 때문에 우수한 설치 안정성을 발휘할 수 있게 된다.

또한, 측면시에 있어서 오목부(41f)는 상면(2)으로부터 하면(3)을 향함에 따라 부 절삭날(52)에 근접하는 방향으로 경사져 있는 것이 바람직하고, 이것에 의해 2분할된 구속면[41a1,41a2(41b1,41b2)]의 면적을 서로 근접시킬 수 있다. 그 결과, 피절삭재(100)를 절삭할 때에 인서트(1a)에 주로서 가해지는 절삭력을 2개의 분할된 구속면(41a1,41a2(41b1,41b2)]에 의해 밸런스 좋게 받아낼 수 있어 설치 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 오목부(41f)의 깊이(41f1)는 예컨대 0.03~0.15㎜로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에 있어서 제 1 측면(41)의 제 1 상측 강화면(41c)은 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 주 절삭날(51)에 연속하고 있는 상부 영역(41c1)을 더 갖는다. 그리고, 상부 영역(41c1)은 측면시에 있어서 부 절삭날(52)[코너 절삭날(53)]에 가까운 측에 위치하고 있는 제 1 영역과 부 절삭날(52)[코너 절삭날(53)]로부터 먼 측에 위치하고 있는 제 2 영역을 가짐과 아울러 하면(3)을 향함에 따라 제 1 영역은 외측으로 경사져 있고 또한 제 2 영역은 내측으로 경사져 있다. 또한, 도 5에 있어서 A-A선 근방으로부터 C-C선 근방까지의 영역이 제 1 영역에 상당하고, D-D선 근방의 영역이 제 2 영역에 상당한다. 또한, 도 6에 있어서 직선(S1b)은 중심축(S1)에 수직이고 또한 인서트(1)의 두께 방향의 중심을 통과하고 있다.

구체적으로는 부 절삭날(52)[코너 절삭날(53)]에 가까운 측에 위치하고 있는 제 1 영역에 있어서는 도 6(a) 및 도 6(b)에 나타내는 바와 같이 제 1 측면(41)의 제 1 상측 강화면(41c)[상부 영역(41c1)]은 상면(2)으로부터 하면(3)을 향함에 따라 외측으로 경사져 있다. 보다 구체적으로는 제 1 측면(41)의 제 1 상측 강화면(41c)[상부 영역(41c1)]은 상면(2)으로부터 하면(3)을 향함에 따라 외측으로 부풀어 오르는 형상으로 되어 있다. 본 실시형태에 있어서는 도 6(c)에 나타내어지는 영역에 있어서도 같은 형상이다.

이것에 대해서 도 6(d)에 나타내는 바와 같이 부 절삭날(52)[코너 절삭날(53)]로부터 먼 측에 위치하고 있는 제 2 영역에 있어서는 제 1 상측 강화면(41c) 중 주 절삭날(51)에 연속하고 있는 상부 영역(41c1)이 인서트(1)의 중심축(S1)에 대해서 내측으로 경사져 있음과 아울러 상부 영역(41c1)의 하면(3)측에 연속하고 있는 하부 영역(41c2)은 또한 하면(3)측을 향함에 따라 외측으로 경사져 있다. 보다 구체적으로는 하부 영역(41c2)은 또한 하면(3)측을 향함에 따라 외측으로 부풀어 오르는 형상으로 되어 있다.

이와 같이, 제 1 상측 강화면(41c)의 상부 영역(41c1)이 인서트(1)의 중심축(S1)에 대해서 내측으로 경사져 있는 것에 의해 인서트(1)를 홀더(10)에 부착한 상태에서 홀더(10)의 회전축(S2)을 중심으로 회전시켰을 때 상부 영역(41c1)과 피절삭재(100)의 벽면(101) 사이에 클리어런스를 확보하는 것이 가능하게 되므로 피절삭재(100)의 벽면(101)에 손상이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이것에 따라, 본 실시형태에서는 부 절삭날(52)[코너 절삭날(53)]부터 이격되는 측의 영역에 있어서 상술한 제 1 실시형태와는 달리 제 1 상측 강화면(41c) 중 외측으로 부풀어 오르는 영역이 작아져 있다. 이상의 점은 도 6(a)에 나타내는 바와 같이 제 1 하측 강화면(41d)에 대해서도 상부 영역(41d1) 및 하부 영역(41d2)의 관계는 같다. 예컨대, 상부 영역(41d1) 및 하부 영역(41d2)의 경사 각도는 각각 상면(2)으로부터 하면(3)을 향해 중심축(S1)을 기준으로 해서 판단한다.

또한, 본 실시형태에 있어서 제 1 측면(41)의 제 1 여유면(41e)은 제 1 실시형태와 달리 부 절삭날(52)측으로부터 이간됨에 따라 상면(2)으로부터 하면(3)을 향해서 인서트(1)의 중심축(S1)에 대한 경사가 내측으로의 경사로부터 외측으로의 경사로 변화되어 있다.

제 2 측면(42)은 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 2 상측 구속면(42a) 및 제 2 하측 구속면(42b)을 갖는다. 또한, 경사 각도(α1)=경사 각도(α2)의 관계를 갖고 있고, 예컨대 경사 각도(α1 및 α2)는 각각 4~8°로 설정되는 것이 바람직하다.

이것에 추가해서, 본 실시형태에 있어서는 제 2 측면(42)은 도 4(c) 및 도 4(d)에 나타내는 바와 같이 부 절삭날(52)과 제 2 상측 구속면(42a) 사이에 위치하고 중심축(S1)과 대략 평행한 제 2 상측 강화면(42c)과, 하면(3)측의 주 절삭날(51a)과 제 2 하측 구속면(42b) 사이에 위치하고 중심축(S1)과 대략 평행한 제 2 하측 강화면(42d)을 더 갖고 있다.

즉, 본 실시형태에 있어서 제 2 측면(42)은 상면(2)으로부터 하면(3)을 향함에 따라 제 2 상측 강화면(42c), 제 2 상측 구속면(42a), 제 2 하측 구속면(42b) 및 제 2 하측 강화면(42d)을 순서대로 갖고 있다. 이와 같이, 제 2 상측 구속면(42a) 및 제 2 하측 구속면(42b)을 가지고 있음으로써 절삭시에 있어서의 피절삭재(100)와의 접촉을 억제할 수 있는데다가 중심축(S1)과 대략 평행한 제 2 상측 강화면(42c) 및 제 2 하측 강화면(42d)을 가짐으로써 우수한 칼끝 강도를 겸비할 수 있게 된다.

또한, 상면(2)으로부터 하면(3)으로 향하는 인서트(1a)의 두께 방향에 있어서 제 2 상측 구속면(42a)의 길이는 제 2 상측 강화면(42c)의 길이보다 큰 것이 바람직하다. 만약 양자의 길이의 비율이 제 2 측면(42)의 폭방향에 있어서 변화될 경우에는 제 2 상측 구속면(42a)의 면적을 제 2 상측 강화면(42c)의 면적보다 크게 하는 것이 바람직하다. 특히, 홀더(10)에 대한 설치 안정성의 관점을 고려하면 제 2 상측 구속면(42a)의 면적을 제 2 상측 강화면(42c)의 면적의 3배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 외의 구성은 상술한 제 1 실시형태에 의한 인서트(1)와 같으므로 설명을 생략한다.

(제 3 실시형태)

이어서, 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 인서트에 대해서 도 8 및 도 9를 참조해서 상세하게 설명한다. 또한, 도 8 및 도 9에 있어서는 상술한 도 1~도 7과 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙여서 설명은 생략한다. 또한, 제 3 실시형태에 의한 인서트의 기본적인 구성은 상술한 제 2 실시형태에 의한 인서트(1a)와 동일하므로 이하의 설명에 있어서는 주로 제 2 실시형태에 의한 인서트와의 차이를 설명하고, 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

도 8에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 인서트(1B)가 구비하는 절삭날(5)은 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 의한 인서트(1,1A)와 마찬가지로 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)이 코너 절삭날(53)을 통해 접속되어 있다.

그리고, 본 실시형태에 있어서 부 절삭날(52)은 제 2 실시형태와는 달리 도 8(c)에 나타내는 바와 같이 제 2 측면(42)측으로부터의 측면시에서 주 절삭날(51)[코너 절삭날(53)]측의 일단(521)으로부터 주 절삭날(51)[코너 절삭날(53)]로부터 이격되는 측의 타단(522)을 향함에 따라 하방을 향해서 직선상으로 경사져 있다. 경사 각도는 측면시에 있어서 중심축(S1)에 수직인 평면을 기준으로 해서 6~13°로 설정하는 것이 바람직하다.

일단(521)측의 부위는 피절삭재(100)의 마무리면(102)을 평활하게 하기 위한 주된 역할을 갖는 부위이다. 이와 같이, 본 실시형태에 있어서는 부 절삭날(52)을 1개의 직선으로 형성함으로써 제 2 실시형태와 비교해서 일단(521)으로부터 타단(522)을 향해 최고점(52T)과 같이 돌출하는 부위가 없다. 그 결과, 한쪽의 코너 측면(43)측의 절삭날(51~53)을 이용해서 절삭 가공을 행할 경우에 생성되는 절삭 가루가 상면(2)[경사면(8)]을 통해 배출될 때에 다른쪽의 코너 측면(43P)측의 부 절삭날(52P)에 충돌하는 것이 억제되므로 비사용의 부 절삭날(52P)로의 손상을 저감할 수 있게 된다. 또한, 다른 예로서, 제 2 측면(42)측으로부터의 측면시에서 부 절삭날(52)을 완만한 1개의 원호 형상으로 해도 좋다.

측면(4)은 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 의한 인서트(1,1A)와 마찬가지로 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이 상면(2) 및 하면(3) 각각과 접속하고 있고 서로 인접하고 있는 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)을 갖는다.

우선, 제 1 측면(41)은 제 2 실시형태와 마찬가지로 도 8에 나타내는 바와 같이 상면(2)으로부터 하면(3)을 향함에 따라 제 1 상측 강화면(41c), 제 1 상측 구속면(41a), 제 1 하측 구속면(41b) 및 제 1 하측 강화면(41d)을 갖고 있다. 또한, 제 1 측면(41)은 도 8(d)에 나타내는 바와 같이 제 1 여유면(41e)을 갖는다. 또한, 제 1 측면(41)은 도 8(d) 및 도 9(e)에 나타내는 바와 같이 제 1 상측 구속면(41a)과 제 1 하측 구속면(41b)의 경계부(41g), 및, 제 1 상측 구속면(41a) 및 제 1 하측 구속면(41b)의 대략 중앙부에 위치하고 있는 오목부(41f)를 갖는다.

그리고, 본 실시형태에 있어서 경계부(41g)는 가느다란 직선상의 제 2 실시형태와 달리 인서트(1B)의 두께 방향으로 비교적 넓은 폭을 가진 띠형상이고, 또한, 폭방향의 일단으로부터 타단을 향함에 따라 외측으로 볼록한 완만한 곡면 형상을 이루고 있다. 이것에 의하면, 인서트(1B)를 성형할 때에 금형으로의 재료의 충전을 보다 원활하게 행할 수 있게 된다. 또한, 곡선의 곡률 반경으로서는 예컨대 0.1~0.5㎜로 설정하는 것이 바람직하다.

이어서, 제 2 측면(42)은 제 2 실시형태와 마찬가지로 도 8(c) 및 도 9에 나타내는 바와 같이 상면(2)으로부터 하면(3)을 향함에 따라 제 2 상측 강화면(42c), 제 2 상측 구속면(42a), 제 2 하측 구속면(42b) 및 제 2 하측 강화면(42d)을 순서대로 갖고 있다. 그리고, 제 2 실시형태와 마찬가지로 경사 각도(α1)=경사 각도(α2)의 관계를 갖고 있고, 예컨대 경사 각도(α1 및 α2)는 각각 4~8°로 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 제 2 실시형태와 마찬가지로 제 2 측면(42)은 도 8(c) 및 도 9에 나타내는 바와 같이 부 절삭날(52)과 제 2 상측 구속면(42a) 사이에 위치하고 중심축(S1)과 대략 평행한 제 2 상측 강화면(42c)과, 하면(3)측의 주 절삭날(51a)과 제 2 하측 구속면(42b) 사이에 위치하고 중심축(S1)과 대략 평행한 제 2 하측 강화면(42d)을 더 갖고 있다. 따라서, 인서트(1B)는 제 2 실시형태와 같은 작용 효과를 발휘할 수 있게 된다.

그리고, 본 실시형태에 있어서 제 2 상측 강화면(42c) 및 제 2 하측 강화면(42d)은 상술한 바와 같이 부 절삭날(52)이 직선상으로 경사짐에 따라 도 9(b)~도 9(d)에 나타내는 바와 같이 대응하는 주 절삭날(51)[코너 절삭날(53)]측으로부터 이격됨에 따라 인서트(1B)의 두께 방향에 있어서의 길이가 작아져 있다. 그 외의 구성은 상술한 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 의한 인서트(1,1A)로 같으므로 설명을 생략한다.

<절삭 공구>

이어서, 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 공구를 도 10~도 12를 이용해서 설명한다. 본 실시형태에 있어서는 상술한 제 1 ~ 제 3 실시형태에 의한 인서트 중 제 1 실시형태에 의한 인서트(1)를 부착한 절삭 공구를 예로 들어서 설명한다.

도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 절삭 공구(20)는 상술한 인서트(1) 복수개를 홀더(10)의 외주 선단부에 부착한 것이다.

구체적으로 설명하면 도 10에 나타내는 바와 같이 홀더(10)의 외주 선단부에는 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 복수개의 인서트 포켓(11)이 형성되어 있다. 인서트 포켓(11)은 도 10(c)에 나타내는 바와 같이 선단을 바라봐서 대략 V자 형상으로 홀더(10)의 외주 선단부를 노치한 부분이며, 인서트 포켓(11) 중 노치에 의해 형성되는 복수의 설치면이 인서트(1)의 설치 부위로서 기능한다. 그리고, 인서트 포켓(11) 각각에 인서트(1)를 1개씩 부착한다.

인서트(1)의 설치 방법으로서는 예컨대 인서트(1)의 관통 구멍(6)에 체결 나사(61)를 삽입하고, 체결 나사(61)의 선단부를 홀더(10)의 설치면에 형성한 나사 구멍(12)에 나사 결합하는 방법 등을 들 수 있다[도 10(b), 도 11 및 도 12(a) 참조]. 또한, 인서트(1)의 다른 설치 방법으로서는 예컨대 클램프 구조 등을 들 수 있다.

여기서, 홀더(10)(인서트 포켓)는 도 10 및 도 12(b)에 나타내는 바와 같이 인서트(1)의 하면(3)과 접촉하는 착좌면(11c)과, 인서트(1)의 제 1 상측 구속면(41a)[제 3 상측 구속면(41Pa)]과 접촉하는 제 1 구속면(11a)(접촉면)을 갖고, 착좌면(11c)의 가상 연장선(L7)과 제 1 구속면(11a)의 가상 연장선(L8)이 이루는 각(δ1)의 각도는 예각이다.

또한, 홀더(10)(인서트 포켓)는 도 10 및 도 12(a)에 나타내는 바와 같이 인서트(1)의 제 2 하측 구속면(42b)[제 4 하측 구속면(42Pb)]과 접촉하는 제 2 구속면(11b)(접촉면)을 더 갖고, 착좌면(11c)의 가상 연장선(L7)과 제 2 구속면(11b)의 가상 연장선(L9)이 이루는 각(δ2)의 각도는 예각이다.

인서트(1)는 도 12의 화살표 I로 나타내는 회전 방향의 전방에 상면(2)을 향하도록 해서 주 절삭날(51)이 홀더(10)의 외주로부터 돌출되는 상태에서 홀더(10)에 부착된다. 그리고, 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)이 홀더(10)의 선단 외주측에 위치해서 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)에 의해 피절삭재(100)의 절삭 가공이 행해진다.

이 때, 인서트(1)의 측면(4) 중 절삭 작용에 기여하지 않는 면 즉 제 3 측면(41P) 및 제 4 측면(42P)이 홀더(10)의 접촉면에 각각 접촉하고 있다. 즉, 도 12(a)에 나타내는 파선(c)로 둘러싸여진 영역으로 나타내어지는 바와 같이 제 4 측면(42P)의 제 4 하측 구속면(42Pb)이 홀더(10)의 제 2 구속면(11b)에 접촉하고, 도 12(b)에 나타내는 파선(d)으로 둘러싸여진 영역으로 나타내어지는 바와 같이 제 3 측면(41P)의 제 3 상측 구속면(41Pa)이 홀더(10)의 제 1 구속면(11a)에 접촉함으로써 인서트(1)와 홀더(10)가 서로 구속되어 인서트(1)가 홀더(10)에 부착되어 있다.

그 때문에, 본 실시형태의 절삭 공구(20)에 의하면 도 12(b)에 나타내는 바와 같이 절삭 가공시에 제 1 측면(41)측의 주 절삭날(51)이 받는 비교적 큰 절삭력이 관통 구멍(6)에 삽입되어 있는 체결 나사(61)를 통해 인서트(1)의 제 3 측면(41P)측을 홀더(10)로부터 화살표 e 방향으로 떠오르게 하는 힘(부력)으로서 작용하지만, 각(δ1)의 각도가 예각인 것에 의해 이 부력이 생기는 제 3 측면(41P)의 제 3 상측 구속면(41Pa)을 홀더(10)의 제 1 구속면(11a)에 의해 상방으로부터 압박할 수 있어 인서트(1)를 효과적으로 구속할 수 있다.

또한, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이 제 2 측면(42)측의 부 절삭날(52)이 받는 비교적 작은 절삭력이 관통 구멍(6)에 삽입되어 있는 체결 나사(61)를 통해 인서트(1)의 제 4 측면(42P)측을 홀더(10)로부터 화살표 f 방향으로 떠오르게 하는 힘(부력)으로서 작용하지만, 각(δ2)의 각도가 예각인 것에 의해 이 부력이 생기는 제 4 측면(42P)의 제 4 하측 구속면(42Pb)을 홀더(10)의 제 2 구속면(11b)에 의해 상방으로부터 압박할 수 있어 인서트(1)를 효과적으로 구속할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태의 절삭 공구(20)에 의하면 절삭력이 가해지는 위치 및 절삭력의 크기에 따라 적절한 구속력을 발휘할 수 있기 때문에 인서트(1)와 홀더(10)의 구속 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태의 절삭 공구(20)에 의하면 상술한 인서트(1)의 홀더(10)로의 장착 자유도의 향상 및 그것에 의거한 우수한 작용 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이 주 절삭날(51)이 양의 액셜 레이크 각(θ1)을 가지도록 배치된다. 이에 따라 절삭 저항의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 제 2 측면(42)의 제 2 상측 구속면(42a)이 8~15°정도의 여유각(θ2)을 가지도록 배치된다. 이에 따라 제 2 상측 구속면(42a)의 손상 억제 및 피절삭재(100)의 마무리면(102)의 면거칠기 향상을 도모할 수 있게 된다.

주 절삭날(51)의 액셜 레이크 각(θ1)은 부 절삭날(52)측의 단부에서 8~15°정도로 하고 부 절삭날(52)로부터 이간됨에 따라 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 액셜 레이크 각(θ1)은 홀더(10)의 중심축(S2)에 평행한 면(S2a)에 대한 경사 각도를 의미하고, 여유각(θ2)은 홀더(10)의 중심축(S2)에 수직인 면(S2b)에 대한 경사 각도를 의미한다.

또한, 본 실시형태에 있어서 인서트(1)는 측면시에 있어서 그 길이 방향이 홀더(10)의 회전축(S2)에 대해서 2~6°정도의 경사를 가지도록 배치되어 있고, 그것에 따라 부 절삭날(52)은 홀더(10)의 회전축(S2)에 수직인 면(S2b)에 대해서 0~1°정도의 경사를 가지도록 배치되어 있다. 또한, 상면(2)과 제 2 측면(42)의 교선부 중 부 절삭날(52)로서 실질적으로 이용하지 않는 비절삭 영역 즉 중앙부로부터 코너 절삭날(53)과 반대측의 단부까지의 영역은 홀더(10)의 회전축(S2)에 수직인 면(S2b)에 대해서 0~2°정도의 경사를 가지도록 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 절삭 가공시에 비절삭 영역이 피절삭재(100)의 마무리면(102)로부터 이간되어 있으므로 서로의 접촉을 억제할 수 있어서 비절삭 영역의 손상을 저감할 수 있게 된다. 즉, 인서트(1)를 상면(2)과 하면(3)을 반전시켜 사용할 경우에 이 상면(2)측의 비절삭 영역이 부 절삭날(52)로서의 기능을 적절하게 발휘할 수 있게 된다. 상하면이 반대인 경우도 같다.

이상과 같은 구성을 구비하는 절삭 공구(20)를 홀더(10)의 회전축(S2)을 중심으로 화살표 I 방향으로 회전시킴으로써 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)에 의한 피절삭재(100)에 대한 절삭이 행해진다.

<절삭 가공물의 제조 방법>

이어서, 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 가공물의 제조 방법을 도 13을 이용해서 설명한다. 본 실시형태에 있어서는 상술한 절삭 공구(20)를 예로 들어서 설명한다.

우선, 피절삭재(100)의 절삭 가공을 개시하는 것에 앞서서 상술한 바와 같이 홀더(10)에 복수의 인서트(1)를 부착한 절삭 공구(20)를 준비해 둔다. 또한, 도 13에 나타내는 바와 같이 절삭 공구(20)는 홀더(10)의 회전축(S2)이 피절삭재(100) 중 절삭되어 벽면(101)이 되는 면에 대해서 대략 평행해지도록 배치된다.

이어서, 도 13(a)에 나타내는 바와 같이 피절삭재(100)를 밀링머신의 베드 등(도시 생략)에 고정하고 절삭 공구(20)를 화살표 II 방향으로 이동시켜 적절한 파임량을 설정한다.

이어서, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이 절삭 공구(20)를 홀더(10)의 회전축(S2)을 중심으로 화살표 I 방향으로 회전시키면서 화살표 III 방향으로 보낸다(이동시킨다). 그것에 의해, 주 절삭날(51)이 이송 방향 전방에 위치하고 있는 피절삭재(100)의 원호 형상의 부분과 접촉하여 파임량에 따른 영역을 절삭한다. 그 때, 복수개의 인서트(1)가 순서대로 절삭 영역에 들어가서 절삭해 가므로 피절삭재(100)의 표면(저면)에 원호 형상의 절삭 자국이 남는다. 이 원호 형상의 절삭 자국은 부 절삭날(52)에 의해 절삭되어 평활한 표면이 형성된다.

이어서, 도 13(c)에 나타내는 바와 같이 절삭 공구(20)가 피절삭재(100)를 통과한 후 절삭 공구(20)를 화살표 IV 방향으로 들어 올림으로써 피절삭재(100)로부터 절삭 공구(20)를 이격한다.

이상과 같은 각 공정을 거쳐 벽면(101) 및 처리면(102)을 갖는 절삭 가공물(110)이 제조된다. 즉, 본 실시형태의 절삭 가공물의 제조 방법에서는 절삭 공구(20)를 회전시키고, 각각의 인서트(1)가 피절삭재(100)에 접촉함으로써 절삭을 행하며, 이어서 절삭 공구(20)를 피절삭재(100)로부터 이간되게 하는 공정이 순서대로 행해짐으로써 절삭 가공물(110)이 제조된다.

또한, 절삭 가공을 계속해서 행할 경우에는 절삭 공구(20)를 회전시킨 상태를 유지해서 피절삭재(100)의 동일 개소 또는 다른 개소에 절삭 공구(20)의 절삭날(5)을 접촉시켜 상술한 도 13(b) 및 도 13(c)에 나타내어지는 공정을 반복하면 좋다.

그리고, 사용하고 있는 절삭날(5)이 마모되었을 때에는 인서트(1)를 중심축(S1)을 축으로 해서 회전시키거나 또는 상면(2)과 하면(3)을 반대로 해서 미사용의 절삭날(5,5P)을 이용하여 절삭을 행하면 좋다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 많은 수정 및 변경을 추가할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

예컨대, 상술한 제 1 ~ 제 3 실시형태에 의한 인서트(1,1A,1B)에 대해서 각각의 인서트의 각 부위를 그 부위의 기능을 발휘하기 위한 가능한 범위에서 서로 적용하는 변경을 추가해도 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는 절삭 공구(20)를 회전시킨 상태에서 피절삭재(100)에 대해서 보내도록 하고 있지만 이것 대신에 절삭 공구(20)를 소정 위치에 있어서 회전시키고 피절삭재(100)를 절삭 공구(20)에 대해서 이송 주행시킴으로써 절삭 가공을 행하도록 해도 좋다. 또는 상술한 실시형태에 있어서는 공작기계로서 밀링머신을 예에 들었지만 이것 대신에 선반과 같이 회전하고 있지 않은 절삭 공구(20)와 회전하고 있는 피절삭재(100)를 접촉시킴으로써 절삭 가공을 행하도록 해도 좋다.

또한, 상술한 실시형태에서는 제 1 실시형태에 의한 인서트(1)를 부착한 절삭 공구 및 그것을 이용한 절삭 가공물의 제조 방법을 예로 들어서 설명했지만 제 1 실시형태에 의한 인서트(1) 대신에 제 2, 제 3 실시형태에 의한 인서트(1A,1B)를 이용하여도 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

특히, 제 2, 제 3 실시형태에 의한 인서트(1A,1B)를 이용하면 홀더(10)의 제 1 구속면(11a)이 평면 형상일 경우에는 제 1 상측 구속면(41a) 중 오목부(41f)에 의해 2개로 분할되어 있는 2개의 면(영역)(41a1,41a2)이 제 1 구속면(11a)에 접촉하게 된다. 따라서, 제 2, 제 3 실시형태에 의한 인서트(1A,1B)에 의하면 홀더(10)로의 부착시에 약간의 위치 어긋남이 생겼을 경우이여도 홀더(10)와의 접촉 면적을 비교적 크게 확보할 수 있기 때문에 홀더(10)에 대한 설치 안정성이 향상된다는 효과를 발휘한다.

Claims (23)

1. 상면과,
   하면과,
   상기 상면 및 상기 하면 각각과 접속하고 있고 서로 인접하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 측면과,
   상기 상면과 상기 제 1 측면의 교선부에 위치하고 있는 주 절삭날, 및 상기 상면과 상기 제 2 측면의 교선부에 위치하고 있는 부 절삭날을 갖는 절삭날을 구비하고,
   상기 상면은 상기 주 절삭날을 따라 위치하여 상기 주 절삭날로부터 이간됨에 따라 하방으로 경사져 있는 경사면을 갖고,
   상기 제 1 측면은 상기 상면으로부터 상기 하면을 향해 상기 상면 및 상기 하면 사이를 관통하는 중심축을 기준으로 하여 외측으로 경사 각도(β1)로 경사져 있는 제 1 상측 구속면, 및 상기 제 1 상측 구속면과 연속해서 내측으로 경사 각도(β2)로 경사져 있는 제 1 하측 구속면을 순서대로 갖으며,
   상기 제 2 측면은 상기 상면으로부터 상기 하면을 향해 상기 중심축을 기준으로 해서 내측으로 경사 각도(α1)로 경사져 있는 제 2 상측 구속면, 및 상기 제 2 상측 구속면과 연속해서 외측으로 경사 각도(α2)로 경사져 있는 제 2 하측 구속면을 순서대로 갖고,
   상기 제 1 측면은 상기 주 절삭날과 상기 제 1 상측 구속면 사이에 위치하고 상기 상면으로부터 상기 하면을 향함에 따라 상기 중심축을 기준으로 해서 외측으로 경사 각도(β3)로 경사져 있는 부위를 갖는 제 1 상측 강화면을 더 갖고, 상기 제 1 상측 강화면의 상기 경사 각도(β3)는 상기 제 1 상측 구속면의 상기 경사 각도(β1)보다 큰 절삭 인서트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제 1 상측 강화면은 상기 주 절삭날에 연속하고 있는 상부 영역을 더 갖고,
   상기 상부 영역은 측면시에 있어서 상기 부 절삭날에 가까운 측에 위치하고 있는 제 1 영역 및 상기 부 절삭날로부터 먼 측에 위치하고 있는 제 2 영역을 가짐과 아울러, 상기 하면을 향함에 따라 상기 제 1 영역은 외측으로 경사져 있고 또한 상기 제 2 영역은 내측으로 경사져 있는 절삭 인서트.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제 1 상측 강화면은 상기 상부 영역의 상기 하면측에 연속하고 있는 하부 영역을 더 갖고,
   상기 제 2 영역에 있어서 상기 하부 영역은 상기 하면을 향함에 따라 외측으로 경사져 있는 절삭 인서트.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제 1 측면은 상기 제 1 상측 구속면과 상기 제 1 하측 구속면이 교차하는 위치에 경계부를 더 갖고,
   상기 경계부는 직선상이며,
   측면시에 있어서 상기 경계부는 두께 방향으로 일정한 폭을 갖는 띠형상이고, 또한 폭방향의 일단으로부터 타단을 향함에 따라 외측으로 볼록한 곡면 형상인 절삭 인서트.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제 1 측면은 상기 제 1 상측 구속면 및 상기 제 1 하측 구속면 중 적어도 한쪽에 상기 상면측으로부터 상기 하면측에 걸쳐 위치하고 있는 오목부를 더 갖고,
   상기 제 1 상측 구속면 및 상기 제 1 하측 구속면 중 적어도 한쪽은 상기 오목부에 의해 2개의 영역으로 분할되어 있는 절삭 인서트.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제 1 측면은 상기 주 절삭날과 연속하고 상기 제 1 상측 강화면 및 상기 제 1 상측 구속면의 어느 쪽보다 상기 제 2 측면측에 위치하며 또한 상기 상면으로부터 상기 하면을 향해 상기 중심축을 기준으로 하여 외측으로 경사 각도(γ)로 경사져 있는 제 1 여유면을 더 갖고,
   상기 제 1 여유면의 상기 경사 각도(γ)는 상기 제 1 상측 강화면의 상기 경사 각도(β3)보다 작은 절삭 인서트.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제 2 측면은 상기 부 절삭날과 상기 제 2 상측 구속면 사이에 위치하고 또한 상기 중심축에 평행한 제 2 상측 강화면을 더 갖는 절삭 인서트.
8. 제1항에 있어서,
   측면시에 있어서 상기 부 절삭날은 상기 주 절삭날측으로부터 이간됨에 따라 하방으로 직선상으로 경사져 있는 절삭 인서트.
9. 제1항에 있어서,
   측면시에 있어서 상기 부 절삭날은 그 중앙 영역에 있어서 정점을 갖고 상기 정점으로부터 상기 주 절삭날측을 향함에 따라 하방으로 경사져 있는 절삭 인서트.
10. 제1항에 있어서,
    상기 상면은 상기 경사면의 적어도 일부와 연속해서 위치하고 상기 주 절삭날로부터 이간됨에 따라 상방으로 경사져 있는 상승면을 더 갖는 절삭 인서트.
11. 제1항에 있어서,
    상기 상면은 상기 중심축의 주위이며 상기 주 절삭날과 이격된 부위에 상기 중심축에 수직인 평탄면을 더 갖고,
    상기 경사면 중 상기 부 절삭날에 가까운 측에 위치하고 있는 제 2 단부는 상기 평탄면과 연속되어 있는 절삭 인서트.
12. 상면과,
    하면과,
    상기 상면 및 상기 하면 각각과 접속하고 있고 서로 인접하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 측면과,
    상기 상면과 상기 제 1 측면의 교선부에 위치하고 있는 주 절삭날, 및 상기 상면과 상기 제 2 측면의 교선부에 위치하고 있는 부 절삭날을 갖는 절삭날을 구비하고,
    상기 상면은 상기 주 절삭날을 따라 위치하여 상기 주 절삭날로부터 이간됨에 따라 하방으로 경사져 있는 경사면을 갖고,
    상기 제 1 측면은 상기 상면으로부터 상기 하면을 향해 상기 상면 및 상기 하면 사이를 관통하는 중심축을 기준으로 하여 외측으로 경사 각도(β1)로 경사져 있는 제 1 상측 구속면, 및 상기 제 1 상측 구속면과 연속해서 내측으로 경사 각도(β2)로 경사져 있는 제 1 하측 구속면을 순서대로 갖으며,
    상기 제 2 측면은 상기 상면으로부터 상기 하면을 향해 상기 중심축을 기준으로 해서 내측으로 경사 각도(α1)로 경사져 있는 제 2 상측 구속면, 및 상기 제 2 상측 구속면과 연속해서 외측으로 경사 각도(α2)로 경사져 있는 제 2 하측 구속면을 순서대로 갖고,
    상기 제 1 측면은 상기 제 1 상측 구속면과 상기 제 1 하측 구속면이 교차하는 위치에 경계부를 더 갖고,
    상기 경계부는 직선상이며,
    측면시에 있어서 상기 경계부는 두께 방향으로 일정한 폭을 갖는 띠형상이고, 또한 폭방향의 일단으로부터 타단을 향함에 따라 외측으로 볼록한 곡면 형상인 절삭 인서트.
13. 상면과,
    하면과,
    상기 상면 및 상기 하면 각각과 접속하고 있고 서로 인접하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 측면과,
    상기 상면과 상기 제 1 측면의 교선부에 위치하고 있는 주 절삭날, 및 상기 상면과 상기 제 2 측면의 교선부에 위치하고 있는 부 절삭날을 갖는 절삭날을 구비하고,
    상기 상면은 상기 주 절삭날을 따라 위치하여 상기 주 절삭날로부터 이간됨에 따라 하방으로 경사져 있는 경사면을 갖고,
    상기 제 1 측면은 상기 상면으로부터 상기 하면을 향해 상기 상면 및 상기 하면 사이를 관통하는 중심축을 기준으로 하여 외측으로 경사 각도(β1)로 경사져 있는 제 1 상측 구속면, 및 상기 제 1 상측 구속면과 연속해서 내측으로 경사 각도(β2)로 경사져 있는 제 1 하측 구속면을 순서대로 갖으며,
    상기 제 2 측면은 상기 상면으로부터 상기 하면을 향해 상기 중심축을 기준으로 해서 내측으로 경사 각도(α1)로 경사져 있는 제 2 상측 구속면, 및 상기 제 2 상측 구속면과 연속해서 외측으로 경사 각도(α2)로 경사져 있는 제 2 하측 구속면을 순서대로 갖고,
    상기 제 1 측면은 상기 제 1 상측 구속면 및 상기 제 1 하측 구속면 중 적어도 한쪽에 상기 상면측으로부터 상기 하면측에 걸쳐 위치하고 있는 오목부를 더 갖고,
    상기 제 1 상측 구속면 및 상기 제 1 하측 구속면 중 적어도 한쪽은 상기 오목부에 의해 2개의 영역으로 분할되어 있는 절삭 인서트.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 절삭 인서트와,
    상기 절삭 인서트가 부착되는 홀더를 구비하고,
    상기 홀더는 상기 절삭 인서트의 상기 하면과 접촉하는 착좌면, 및 상기 절삭 인서트의 상기 제 1 상측 구속면과 접촉하는 제 1 구속면을 갖고,
    상기 착좌면의 가상 연장선과 상기 제 1 구속면의 가상 연장선이 이루는 각의 각도는 예각인 절삭 공구.
15. 제14항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 절삭 인서트의 상기 제 2 하측 구속면과 접촉하는 제 2 구속면을 더 갖고,
    상기 착좌면의 가상 연장선과 상기 제 2 구속면의 가상 연장선이 이루는 각의 각도는 예각인 절삭 공구.
16. 제14항에 기재된 절삭 공구를 회전시키는 공정과,
    회전하고 있는 상기 절삭 공구의 상기 절삭날을 피절삭재에 접촉시키는 공정과,
    상기 절삭 공구를 상기 피절삭재로부터 이격시키는 공정을 포함하는 절삭 가공물의 제조 방법.
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