KR101517979B1

KR101517979B1 - 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구

Info

Publication number: KR101517979B1
Application number: KR1020140085026A
Authority: KR
Inventors: 남기찬; 김영흠; 이관희; 김효산
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2015-05-06
Also published as: CN106660146A; KR20140108192A; US10086447B2; DE112015002701T5; WO2016006812A1; US20170157684A1; DE112015002701B4

Abstract

본 발명은 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 상면, 평탄면으로 이루어진 하면, 상기 상면 및 상기 하면에 각각 연결되는 측면, 상기 상면 및 상기 측면에 의해 형성되는 절삭날을 포함하며, 상기 절삭날 중 제1 절삭날은 고부(high portion)인 일측으로부터 저부(low portion)인 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 역 포지 면으로, 상기 제2 주측면은 역 포지 면 또는 네가 면으로 이루어지며, 상기 측면 중 부측면은 포지 면 또는 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 제10-0988410호에 개시되어 있다.

도 8 내지 도 11을 참조하여, 종래의 절삭 인서트에 대하여 설명한다. 참고로, 도 8 내지 도 11은 상기 한국등록특허의 도 1, 도 4, 도 3, 도 7에 각각 대응하는 것으로서, 편의상 도면부호 등은 수정 없이 그대로 표시하였다. 또한, 각각의 도면부호가 지칭하는 구성요소의 명칭도 변경 없이, 상기 한국등록특허에 기재된 용어를 그대로 사용하였다.

이러한 종래의 절삭 인서트는 밀링 커터에 이용하기 위한 접선 밀링 절삭 삽입체(10)로서, 대체로 평행 4변형 형상인 2개의 동일한 대향 주 측면(18) 및 그 사이로 연장되는 2개의 동일한 대향 부 측면(16)을 갖는 2개의 동일한 대향 단부면(12)을 갖는 접선 밀링 절삭 삽입체(10)이다. 각각의 단부면(12)은 절삭에지(52)를 포함하는 주연 에지(54)와, 2개의 대각선 대향 상승 코너(24) 및 하강 코너(26)의 4개의 코너를 포함한다. 각각의 단부면(12)에는 접합면(30)을 갖는 접합 부재(28)가 제공된다.

그런데, 종래의 절삭 인서트는 양면형 타입을 채택하고 주 측면(18) 및 부 측면(16)이 서로 직각을 이루고 있어 홀더와의 체결시 상대적으로 체결성이 떨어지게 된다(도 10 및 도 11의 A 참조).

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 주연 에지(54)의 축방향 경사각(axial rake angle)을 크게 하는데 한계가 있어 절삭성 향상에도 한계가 있다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 절삭 공구와의 체결시 체결면으로 작용하는 단부면(12)에 레이크 면(60)이 형성되어 있어 결국 체결면적이 작게 되어 절삭 공구와의 체결성이 떨어지게 된다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트의 크기도 상당히 커져 동일 가공 직경의 밀링 커터에 적용할 수 있는 절삭 인서트의 수량도 제한되어 가공 생산성이 떨어지는 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), 커터 보디와 체결되는 체결면의 면적이 좁아서 고속, 고강성 가공시 절삭 인서트를 관통하여 밀링 커터 보디에 체결된 체결 스크류의 파손, 그리고 가공시 진동발생 등의 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 있어서도 제한을 받아 성능 저하를 가져오는 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 발생한다.

한국등록특허 제10-0988410호 (등록일: 2010.10.11.)

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 절삭성 및 체결성을 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 하면에 각각 연결되는 측면, 상기 상면 및 상기 측면에 의해 형성되는 절삭날을 포함하며, 상기 절삭날 중 제1 절삭날은 고부(high portion)인 일측으로부터 저부(low portion)인 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 역 포지 면으로, 상기 제2 주측면은 역 포지 면 또는 네가 면으로 이루어지며, 상기 측면 중 부측면은 포지 면 또는 네가 면으로 이루어지며, 절삭 공구에 체결을 위해 체결구멍은 서로 대향하는 상기 제2 주측면을 관통하여 형성되며, 상기 상면은 상기 제1 절삭날로부터 상기 상면의 내측으로 경사진 경사면과, 상기 경사면의 경계선 사이에서 위쪽으로 볼록하게 돌출된 돌출부를 구비한다.

또한, 평면도에서 볼 때, 상기 고부에 서로 연결되는 상기 부측면과 상기 제2 주측면이 이루는 각도는 90도보다 작다.

또한, 상기 제2 주측면이 역 포지 면으로 이루어질 경우, 상기 제1 주측면보다는 작은 포지 각으로 이루어진다.

또한, 상기 제2 주측면과 상기 부측면은 절삭 공구와의 체결시 체결면으로 작용한다.

또한, 절삭 공구에 체결을 위해 체결구멍이 서로 대향하는 상기 제2 주측면을 관통하여 형성된다.

또한, 서로 대향하는 한 쌍의 상기 고부를 연결하는 가상의 직선(C1)과 서로 대향하는 한 쌍의 상기 저부를 연결하는 가상의 직선(C2)가 교차하는 지점(O)을 중심으로 180도 회전 대칭이다.

또한, 상기 상면은 상기 고부로부터 상기 지점 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 제2 주측면과 상기 하면에 접촉하면서 이들에 대응되는 형상을 각각 구비한 제2 주측면 시트면 및 하면 시트면을 포함한다.

또한, 상기 제2 주측면 시트면과 상기 하면 시트면은 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, 주측면(3)을 2단으로 구성 즉, 제1 주측면(31)은 역 포지 면으로 하여 주절삭날의 강성을 증대시키고, 제2 주측면(32)은 네가 또는 각도가 작은 역 포지 면으로 추가 구성함으로써, 절삭 공구에의 체결 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래와는 달리 평탄면인 하면(2) 전체를 절삭 공구와의 체결면으로 사용함으로써 종래에 비하여 절삭 공구와의 접촉 면적을 증대시켜 체결성을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래 절삭 인서트에 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 다른 효과도 포함한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 절삭 인서트의 평면도이다.
도 3은 도 1의 절삭 인서트의 우측면도이다.
도 4는 도 1의 절삭 인서트의 정면도이다.
도 5는 도 1의 절삭 인서트가 장착된 절삭 공구의 사시도이다.
도 6은 도 1의 절삭 인서트가 장착된 절삭 공구의 측면도이다.
도 7은 도 1의 절삭 인서트가 장착된 절삭 공구의 저면도이다.
도 8은 종래의 절삭 인서트의 사시도이다.
도 9는 도 8의 절삭 인서트의 측면도이다.
도 10은 도 8의 절삭 인서트의 평면도이다.
도 11은 도 8의 절삭 인서트가 장착된 밀링 커터의 측면도이다.

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

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 절삭 인서트는 상면(1), 평탄면으로 이루어진 하면(2), 상면(1) 및 하면(2)에 각각 연결되는 측면(3,4), 상면(1) 및 측면(4,5)에 의해 형성되는 절삭날(5,6)을 포함한다. 예시적으로 본 실시예에서는 절삭 공구에의 체결을 위한 체결구멍(3)이 서로 대향하는 측면(3), 구체적으로는 후술하는 제2 주측면(32)을 관통하여 형성되어 있다.

한편, 측면(3,4)은 대향하는 2개의 주측면(3)과 대향하는 2개의 부측면(4)으로 구성되어 있으며, 절삭날은 2개의 제1 절삭날(주절삭날)(5)과 2개의 제2 절삭날(부절삭날)(6)로 구성되어 있다.

제1 절삭날(peripheral cutting edge)(5)은, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 일측에서 타측으로 하향 경사져 있다. 여기서, 일측은 고부(high portion)(H)에 해당하고 타측은 저부(low portion)(L)에 해당한다. 한편, 도 5를 참고하면, 본 절삭 인서트가 절삭 공구에 장착되면, 제1 절삭날(5) 중 피삭재(미도시)의 절삭에 작용하는 제1 절삭날(5)(소위, 작용 제1 절삭날(51))는 절삭 공구의 직경 방향의 외측에 위치하고, 피삭재의 절삭에 참여하지 않는 제1 절삭날(5)(소위, 비작용 제1 절삭날(52))는 절삭 공구의 직경 방향의 내측에 위치하게 된다.
본 절삭 인서트는 편면형의 구성을 통하여 주절삭날(5)의 경사각을 종래 절삭 인서트에 비하여 더욱 크게 구성할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트를 절삭 공구에 네거티브 장착(negative setting) 시에도 축방향 경사각(axial rake angle)(α)을 종래 절삭 인서트에 비하여 더욱 크게 확보할 수 있어 절삭성을 증대시킬 수 있다.

주측면(3)은, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 주측면(31)과 제2 주측면(32)으로 구성된다.

제1 주측면(31)은 상면(1)에 연결되어 제1 절삭날(5)을 형성한다. 제2 주측면(32)은 제1 주측면(31)과 하면(2)에 각각 연결된다.

여기서, 제1 주측면(31)은 역 포지 면(reversely positive surface)으로, 제2 주측면(32)은 역 포지 면(reversely positive surface) 또는 네가 면(negative surface)으로 각각 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 제2 주측면(32)이 네가 면으로 형성된 것을 예시하고 있다.

제1 주측면(31)이 역 포지 면으로 형성되어 주절삭날(5)의 절삭날각(cutting edge angle)을 증대시킴으로써 결과적으로 절삭날의 강성을 증대시키는 효과를 가져온다.

한편, 네가 면이라 함은 체결구멍(3)의 중심을 관통하는 가상의 선(C3)과, 하면(2)에 평행하고 가상의 선(C3)과 직교하는 가상의 선(C4)에 의해 형성되는 평면에 수직인 표면은 네가 면이라 지칭하고, 수직을 형성하지 않는 표면은 포지 면이라 지칭한다. 그리고 포지 면 중, 도 3에서와 같이, 가성의 선(C3)에 대하여 제1 주측면(31)처럼 경사진 표면을 역 포지 면으로 지칭하고, 반대로 경사진 경우는 포지 면으로 지칭한다.

제2 주측면(32)은 후술하는 절삭 공구와의 장착시 체결면으로 작용한다. 또한, 제2 주측면(32)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 직사각형 형상을 가지고 상측 경계선(321)의 일단이 저부(L)에 연결된다. 특히, 도 2 및 도 6의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, 고부(H)에 서로 연결되는 부측면(4)과 제2 주측면(32)이 이루는 각도(α)는 90도보다 작게 함으로써 절삭 공구에의 체결시 이 부분이 쐐기처럼 작용하도록 하여 체결성을 종래보다 증대시킬 수 있다.

부측면(4)은, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상면(1)과 연결되면서 부절삭날(제2 절삭날)(frontal cutting edge)(6)을 형성한다. 여기서, 부측면(4)은 포지 면 또는 네가 면으로 이루어질 수 있다.

그리고 절삭 인서트의 하면(2)과 제2 주측면(32)과 부측면(4)은 후술하는 절삭 공구(밀링 커터)와 체결시 체결면으로 작용한다.

본 절삭 인서트는 도 2에 도시된 바와 같이, 평면도에서 볼 때, 서로 대향하는 한 쌍의 상기 고부(H)를 연결하는 제1 가상의 직선(C1)과 서로 대향하는 한 쌍의 저부(L)를 연결하는 제2 가상의 직선(C2)과 교차하는 지점(O)을 중심으로 180도 회전 대칭이다.

또한, 본 절삭 인서트의 상면(1)은 고부(H)로부터 지점(O) 쪽을 향하여 경사져 있다. 이를 통해, 피삭재를 절삭시에 제1 절삭날(5)이 형성하는 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, 상면(1)은 제1 절삭날(5)로부터 상면(1)의 내측으로 경사진 경사면(11)과, 경사면(11)의 경계선(111) 사이에서 위쪽으로 볼록하게 돌출된 돌출부(12)를 구비한다.

또한, 본 절삭 인서트에서는, 평탄면인 하면(2) 전체를 절삭 공구와의 체결시에 체결면으로 사용함으로써 종래에 비하여 절삭 공구와의 접촉 면적을 증대시켜 체결성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 본 절삭 인서트는 편면형으로 형성함으로써 종래 절삭 인서트(도 9 참조)에 비하여 절삭 인서트의 크기(두께)를 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 5 내지 도 7을 참조하여 상술한 본 절삭 인서트가 장착되는 절삭 공구(밀링 커터)에 대하여 설명한다. 예시적으로, 본 절삭 공구는 직각 가공(shoulder milling)용 밀링 커터일 수 있다.

본 절삭 공구는 본 절삭 인서트와 체결되는 체결 시트면을 구비한다.

구체적으로, 체결 시트면은 제2 주측면 시트면(320), 부측면 시트면(400), 하면 시트면(200)을 포함한다.

이들 제2 주측면 시트면(320), 부측면 시트면(400), 하면 시트면(200)은 절삭 인서트의 네가 면인 제2 주측면(32), 네가 면인 부측면(4), 평탄면인 하면(2)에 각각 접촉하면서 이들에 대응되는 형상을 구비한다.

이를 통하여, 주측면(4)에서 체결면으로 작용하는 제2 주측면(32)에 네가 면을 적용함으로써 안정적인 체결이 가능하게 된다. 또한, 부측면(4)을 마찬가지로 네가 면으로 적용함으로써 절삭 공구에의 체결 안정성을 더욱 더 증대시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭 인서트는 주측면을 2단으로 구성한 후, 절삭날을 형성하는 제1 주측면을 역 포지 면으로 형성하여 절삭날의 강성을 증대시키고, 제2 주측면은 예컨대 네가 면으로 형성하여 부측면과 함께 체결 안정성을 도모하였으며, 또한 편면형으로 구성하여 하면만 체결면으로 작용하도록 하고 상면은 경사면으로 별도로 작용하도록 함으로써 종래에 비하여 체결면적 증대 및 경사면의 구조 설계에 제한을 받지 않게 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 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 상면의 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 수 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,
8...체결구멍,
3...주측면,
31...제1 주측면, 32...제2 주측면,
4...부측면,
5...주절삭날(제1 절삭날), 6...부절삭날
320...제1 주측면 시트면, 400...부측면 시트면,
200...하면 시트면
C1...제1 가상의 직선 C2...제2 가상의 직선

Claims

상면, 평탄면으로 이루어진 하면, 상기 상면 및 상기 하면에 각각 연결되는 측면, 상기 상면 및 상기 측면에 의해 형성되는 절삭날을 포함하며,
상기 절삭날 중 제1 절삭날(5)은 고부(high portion)인 일측(H)으로부터 저부(low portion)인 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 역 포지 면으로, 상기 제2 주측면은 역 포지 면 또는 네가 면으로 이루어지며,
상기 측면 중 부측면은 포지 면 또는 네가 면으로 이루어지며,
절삭 공구에 체결을 위해 체결구멍은 서로 대향하는 상기 제2 주측면을 관통하여 형성되며,
상기 상면은 상기 제1 절삭날로부터 상기 상면의 내측으로 경사진 경사면과, 상기 경사면의 경계선 사이에서 위쪽으로 볼록하게 돌출된 돌출부를 구비하는
절삭 인서트.
제1항에서,
평면도에서 볼 때, 상기 고부(H)에 서로 연결되는 상기 부측면과 상기 제2 주측면이 이루는 각도는 90도보다 작은 절삭 인서트.
제1항에서,
상기 제2 주측면이 역 포지 면으로 이루어질 경우, 상기 제1 주측면보다는 작은 포지 각으로 이루어진 절삭 인서트.
제1항에서,
상기 제2 주측면과 상기 부측면은 절삭 공구와의 체결시 체결면으로 작용하는 절삭 인서트.
삭제
제1항에서,
평면도에서 볼 때, 서로 대향하는 한 쌍의 상기 고부를 연결하는 제1 가상의 직선과 서로 대향하는 한 쌍의 상기 저부를 연결하는 제2 가상의 직선이 교차하는 지점(O)을 중심으로 180도 회전 대칭인 절삭 인서트.
제6항에서,
상기 상면은 상기 고부로부터 상기 지점 쪽으로 경사져 있는 절삭 인서트.
제7항에서,
상기 상면은 비평탄면으로만 구성된 절삭 인서트.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트가 장착되는 절삭 공구로서,
상기 절삭 인서트와 체결되는 체결 시트면을 구비하고,
상기 체결 시트면은, 상기 제2 주측면과 상기 하면에 접촉하면서 이들에 대응되는 형상을 각각 구비한 제2 주측면 시트면 및 하면 시트면을 포함하는
절삭 공구.
제9항에서,
상기 제2 주측면 시트면과 상기 하면 시트면은 평탄면인 절삭 공구.