KR101519101B1

KR101519101B1 - 인서트 및 이를 체결하는 공구 홀더

Info

Publication number: KR101519101B1
Application number: KR1020130162569A
Authority: KR
Inventors: 이상용; 이남선; 남기찬; 이관희; 안선용
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-05-11
Also published as: US20160288225A1; CN105828993B; WO2015099286A1; DE112014005873T5; CN105828993A; DE112014005873B4; RU2016123369A; US10105772B2; RU2650816C2

Abstract

본 발명은 인서트와 공구 홀더로부터 인서트의 이탈을 방지할 수 있는 인서트를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 인서트는, 인서트 몸체와, 공구 홀더에 체결되기 위해 상기 인서트 몸체에 구비되는 홀더 체결부를 포함하는 인서트로, 상기 홀더 체결부는, 상기 인서트 몸체의 상면에서 하면까지 관통되어 형성되는 하나 이상의 체결홀; 및 상기 인서트 몸체의 하면 가장자리에 요입되어 형성되는 하나 이상의 걸림홈을 포함한다.

Description

인서트 및 이를 체결하는 공구 홀더{Insert and tool holder for mounting the same}

본 발명은 절삭 또는 홈 가공을 위해 사용되는 인서트와, 이를 수용하는 공구 홀더와, 그리고 이들이 서로 결합된 어셈블리에 관한 것이다.

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

이러한 인서트는, 통상적으로, 몸체와, 몸체의 상면 모서리에 구비되어 피삭재를 직접적으로 절삭하는 절삭부와, 몸체에 구비되어 절삭 공구의 홀더에 체결되는 체결부를 포함한다. 구체적으로, 절삭부는 몸체의 사각 형상의 상면 중 두 개의 긴 모서리에 각각 형성되는 제1 및 제2 주절인과, 두 개의 짧은 모서리에 각각 형성되는 제1 및 제2 부절인을 포함하고, 체결부는 몸체의 상면에서 하면까지 관통하는 제1 및 제2 체결홀을 포함한다. 또한, 180도 돌려서 재 사용이 가능하도록 제1 및 제2 주절인, 제1 및 제2 부절인, 그리고 제1 및 제2 체결홀은 각각 상면의 중심을 기준으로 180도 대칭된 형상을 갖는다.

한편, 공구 홀더는, 통상적으로, 칩을 배출하기 위해 포켓 형상의 플루트(flute)를 갖는 두 개 이상의 칩 포켓부와, 인서트를 체결하기 위해 칩 포켓부에 각각 구비되는 시트부와, 제1 및 제2 칩 포켓부 사이의 경계부를 이루는 웹을 포함한다.

종래의 기술로 미국등록특허 제5,893,683호에 개시된 인서트 라우터(insert router)는, 도 9의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 인서트(28)의 하면(41)이 평평한 형상을 가지며, 도 8에 도시된 바와 같이 인서트(28)의 하면(41)과 체결되는 공구 홀더의 하면 시트부(26) 또한 이에 상응하는 평평한 형상을 가지는 구조를 갖는다. 또한, 도 9의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 인서트(28)의 주측면을 이루는 주절인 여유면(45)은 상면(32) 및 하면(41)에 대해 경사지되 평평한 면을 이룬다. 또한, 도 8 및 도 9의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 체결홀(42 참조) 사이에 공구 홀더와의 체결력 향상을 위한 블라인드 홈(44)이 형성되며, 이 블라인드 홈(44)은 상면(32)까지 관통되지 않고 하면(41)의 일부에 형성되는 막힌 형상(closed shape)을 가진다.

하지만, 상술한 종래의 기술은 인서트(28)와 공구 홀더가 접촉되는 인서트(28)의 하면(41)과 공구 홀더의 하면 시트부(26)가 각각 평평한 형상을 가지므로, 상호 간의 체결력이 저하되어 인서트(28)가 공구 홀더에서 이탈되는 문제가 있다.

또한, 인서트(28)의 주절인 여유면(45)이 평평한 면을 이루므로, 걸림 역할을 하는 것이 없어 절삭 가공시 인서트에 원심력이나 구심력이 작용될 경우 인서트가 공구 홀더에서 이탈되는 문제가 있다.

또한, 인서트(28)를 코팅하기 위하여, 두 개의 꽂이(미도시)를 각각 제1 및 제2 체결홀(42 참조)에 꽂은 후 인서트(28)를 코팅로(미도시)에 장입시켜 코팅을 하게 되는데, 하나의 인서트(28)가 두 개의 꽂이를 차지하게 되므로 장입량이 현저히 줄어드는 문제가 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 공구 홀더로부터 인서트의 이탈을 방지할 수 있는 인서트, 공구 홀더 및 이들의 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 인서트 코팅시 장입량을 늘릴 수 있는 구조를 갖는 인서트를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 인서트는, 인서트 몸체와, 공구 홀더에 체결되기 위해 상기 인서트 몸체에 구비되는 홀더 체결부를 포함하는 인서트로, 상기 홀더 체결부는, 상기 인서트 몸체의 상면에서 하면까지 관통되어 형성되는 하나 이상의 체결홀; 및 상기 인서트 몸체의 하면 가장자리에 요입되어 형성되는 하나 이상의 걸림홈을 포함한다.

상기 하면 가장자리는 그 둘레를 따라 순차적으로 제1, 제2, 제3 및 제4 하면 엣지부를 포함할 수 있고, 상기 하나 이상의 걸림홈은 제1 및 제2 걸림홈을 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 걸림홈은 상기 제1 및 제3 하면 엣지부에 각각 요입되어 형성될 수 있다.

상기 제1 걸림홈은 상기 제2 하면 엣지부에서 상기 제4 하면 엣지부로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 걸림홈은 상기 제4 하면 엣지부에서 상기 제2 하면 엣지부로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가질 수 있다.

상기 제1 및 제2 걸림홈은 상기 하면의 중심을 기준으로 180도 대칭된 형상을 가질 수 있다.

상기 인서트 몸체의 상면에는 그 둘레를 따라 순차적으로 제1 주절인, 제1 부절인, 제1 경사절인, 제2 주절인, 제2 부절인 및 제2 경사절인이 형성될 수 있고, 상기 인서트 몸체의 측면은 그 둘레를 따라 순차적으로 상기 제1 주절인과 연결되는 제1 주측면, 상기 제1 부절인과 연결되는 제1 부측면, 상기 제1 경사절인과 연결되는 제1 경사측면, 상기 제2 주절인과 연결되는 제2 주측면, 상기 제2 부절인과 연결되는 제2 부측면, 및 상기 제2 경사절인과 연결되는 제2 경사측면을 포함할 수 있고, 상기 제1 걸림홈은 상기 제1 및 2 경사측면 중 하나에 노출될 수 있고, 상기 제2 걸림홈은 그 나머지 하나에 노출될 수 있다.

상기 인서트 몸체의 높이를 "H"라 하고, 상기 제1 및 제2 걸림홈의 각 깊이를 "h"라고 하며, 그리고 상기 제1 및 제2 걸림홈의 기울임각을 "α"라고 할 때, 0.5H > h 이고, 0 < α < 5˚ 일 수 있다.

상기 제1 주측면은 주절인 여유면을 이룰 수 있고, 상기 주절인 여유면은, 상기 제1 주절인에 접하는 제1 여유면; 상기 제1 여유면에 연장되고 상기 제1 여유면 보다 큰 여유각을 가지는 제2 여유면; 상기 제2 여유면 중 상기 제1 부측면 측에 놓인 여유면에 연장되고 상기 하면을 향해 볼록하게 만곡되며 상기 제2 여유면보다 큰 여유각을 가지는 제3 여유면; 상기 제2 여유면에서 일부가 연장되고 상기 제3 여유면에서 나머지 일부가 연장되며 상기 제1 주절인 측으로 볼록하게 만곡되는 제4 여유면; 및 상기 제4 여유면 중 상기 제2 경사측면 측에 놓인 여유면에 연장되고 상기 하면의 중심을 향해 경사지며 상기 제3 여유면과 동일한 여유각을 가지는 제5 여유면을 포함할 수 있다.

상기 인서트 몸체의 상면 중심에는 상기 인서트 몸체의 상면과 하면을 관통하는 센터홀이 더 형성될 수 있다.

상기 하나 이상의 체결홀은 상기 인서트 몸체에 순차적으로 형성되는 제1 및 제2 체결홀을 포함할 수 있고, 상기 센터홀은 상기 제1 및 제2 체결홀 사이의 중심에 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 공구 홀더는, 하면 시트부, 주측면 시트부 및 경사측면 시트부가 구비되는 홀더 몸체와, 인서트의 홀더 체결부를 체결하기 위해 상기 홀더 몸체에 구비되는 인서트 체결부를 포함하는 공구 홀더로, 상기 인서트 체결부는, 상기 하면 시트부의 중심부에 형성되는 하나 이상의 스크류 홀; 상기 하면 시트부의 가장자리에 돌출 형성되는 하나 이상의 걸림 돌기를 포함한다.

상기 하나 이상의 걸림 돌기는 제1 및 제2 걸림 돌기를 포함할 수 있고, 상기 하면 시트부의 가장자리는 그 둘레를 따라 순차적으로 제1, 제2, 제3 및 제4 시트 엣지부를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 제1 및 제2 걸림 돌기는 상기 제1 및 제3 시트 엣지부에 각각 돌출 형성될 수 있다.

상기 제1 걸림 돌기는 상기 공구 홀더의 외주면에 접하며 상기 경사측면 시트부를 향하는 방향으로 갈수록 점점 높이 돌출되면서 경사진 형상을 가질 수 있고, 상기 제2 걸림 돌기는 상기 주측면 시트부에 접하며 상기 공구 홀더의 선단을 향하는 방향으로 갈수록 점점 높이 돌출되면서 경사진 형상을 가질 수 있다.

상기 하나 이상의 스크류 홀은 상기 하면 시트부의 중심부에 순차적으로 형성되는 제1 및 제2 스크류 홀을 포함할 수 있다.

다른 한편, 본 발명의 실시예에 따른 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리는, 공구 홀더에 체결되기 위해 인서트 몸체에 홀더 체결부를 구비하는 인서트와, 인서트의 홀더 체결부를 체결하기 위해 상기 홀더 몸체에 인서트 체결부를 구비하는 공구 홀더로가 서로 조립된 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리로, 상기 홀더 체결부는, 상기 인서트 몸체의 중심부에 그 상면에서 그 하면까지 관통되어 형성되는 하나 이상의 체결홀; 및 상기 인서트 몸체의 하면 가장자리에 요입되어 형성되는 하나 이상의 걸림홈을 포함하고, 상기 인서트 체결부는, 상기 하나 이상의 체결홀에 각각 대응되는 스크류 홀; 및 상기 하나 이상의 걸림홈에 각각 걸리는 걸림 돌기를 포함한다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트, 공구 홀더 및 이들의 어셈블리는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 인서트 몸체의 하면에 하나 이상의 걸림홈이 형성되므로, 공구 홀더로부터 인서트의 이탈을 방지할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 걸림홈이 인서트 몸체의 하면 중 제1 및 제3 하면 엣지부에 각각 형성될 경우 제2 또는 제4 하면 엣지부로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가지므로, 그 경사진 기울임각 만큼 헬릭스각을 크게 구성할 수 있어 고절입 가공시 가공부하를 저감시킬 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 걸림홈의 상술한 경사진 형상으로 인해 길이 방향으로 절입 깊이가 깊어질수록 넓은 체결면적을 가지기 때문에 고절입 가공시 가공부하에 대해 체결력을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 경사진 형상의 제1 및 제2 걸림홈에 걸리도록 공구 홀더의 홀더 몸체에 제1 및 제2 걸림 돌기가 형성되므로, 홀더 몸체의 하면 시트부에 덧살이 생겨 고속 가공시 발생되는 원심력에 의한 인서트의 이탈을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 인서트 몸체의 상면 중심에는 인서트 몸체의 상면과 하면을 관통하는 센터홀이 더 형성되므로, 인서트를 코팅하기 위한 코팅 공정에서 하나의 꽂이를 하나의 센터홀에 꽂은 후 코팅할 수 있어, 기존의 제1 및 제2 체결홀에 각각 꽂이를 꽂을 때에 비해 양산시 발생되는 박막의 로트편차를 최소화할 수 있고, 1회 코팅시 장입량을 늘릴 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 인서트의 주절인 여유면이 해당 여유각의 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 여유면을 포함하여 서로 단차진 요철 형상을 가지므로, 원심력이나 구심력으로 인한 인서트의 이탈을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리 중 인서트의 상면을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 인서트의 하면을 나타낸 저면도이다.
도 4는 도 2의 인서트를 위에서 바라본 평면 사시도이다.
도 5는 도 2의 인서트를 아래에서 바라본 저면 사시도이다.
도 6은 도 2의 인서트의 주측면을 이루는 주절인 여유면을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리를 나타낸 분해사시도.
도 8은 종래의 인서트 라우터를 나타낸 정면도이다.
도 9는 도 8의 인서트 라우터 중 인서트를 나타낸 것으로, (a)는 인서트의 상면을 나타낸 평면도, (b)는 인서트의 길다란 주측면을 나타낸 측면도, (c)는 인서트의 하면을 나타낸 저면도 및 (d)는 인서트의 짧은 부측면을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리 중 인서트의 상면을 나타낸 평면도이며, 그리고 도 3은 도 2의 인서트의 하면을 나타낸 저면도이다.

도 4는 도 2의 인서트를 위에서 바라본 평면 사시도이고, 도 5는 도 2의 인서트를 아래에서 바라본 저면 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인서트(100)는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 인서트 몸체(110)와, 절삭부(120)와, 하면 가장자리(140)와, 그리고 홀더 체결부(130)를 포함한다.

인서트 몸체(110)는 인서트(100)의 몸체를 이루는 것으로, 도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상면(111), 하면(112), 측면(113)을 포함하는 대략 육면체 형상을 한다. 예를 들어, 측면(113)은 길다란 주측면(113a)과, 짧은 부측면(113b)과, 그리고 주측면(113a)과 부측면(113b) 사이의 짧은 경사측면(113c)으로 구분될 수 있다.

절삭부(120)는 피삭재를 직접적으로 절삭하는 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 인서트 몸체(110)의 상면(111)에 시계방향(도 3의 경우에는 도 2의 저면도로 반시계 방향)을 기준으로 그 둘레를 따라 순차적으로 형성되는 제1 주절인(121), 제1 부절인(122), 제1 경사절인(123), 제2 주절인(124), 제2 부절인(125) 및 제2 경사절인(126)을 포함한다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 인서트 몸체(110)의 측면(113)이 그 둘레를 따라 반시계 방향으로 제1 주측면(113a), 제1 부측면(113b), 제1 경사측면(113c), 제2 주측면(113d), 제2 부측면(113e) 및 제2 경사측면(113f)을 포함할 경우, 제1 주절인(121)은 제1 주측면(113a)과 연결되고, 제1 부절인(122)은 제1 부측면(113b)과 연결되고, 제1 경사절인(123)은 제1 경사측면(113c)과 연결되고, 제2 주절인(124)은 제2 주측면(113d)과 연결되고, 제2 부절인(125)은 제2 부측면(113e)과 연결되며, 그리고 제2 경사절인(126)은 제2 경사측면(113f)과 연결될 수 있다. 나아가, 도 2를 다시 참조하면, 제1 주절인(121), 제1 부절인(122) 및 제1 경사절인(123)은 제2 주절인(124), 제2 부절인(125) 및 제2 경사절인(126)에 대해 상면(111)의 중심을 기준으로 각각 180도 대칭된 형상을 가질 수 있다. 또한, 도 3을 다시 참조하면, 제1 주측면(113a), 제1 부측면(113b) 및 제1 경사측면(113c)은 제2 주측면(113d), 제2 부측면(113e) 및 제2 경사측면(113f)에 대해 하면(112)의 중심을 기준으로 각각 180도 대칭된 형상을 가질 수 있다. 이러한 대칭된 형상을 가지므로, 제1 주절인(121), 제1 부절인(122) 및 제1 경사절인(123)이 마모되거나 파손될 경우 180도 회전시켜 제2 주절인(124), 제2 부절인(125) 및 제2 경사절인(126)을 사용할 수 있다.

하면 가장자리(140)는 하면(112)의 엣지를 이루는 부분으로, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 인서트 몸체(110)의 하면에 반시계 방향을 기준으로 그 둘레를 따라 순차적으로 형성되는 제1, 제2, 제3 및 제4 하면 엣지부(141)(142)(143)(144)를 포함한다. 예를 들어, 제1, 제2 제3 및 제4 하면 엣지부(141)(142)(143)(144)는, 도시되지는 않았지만 서로 동일한 길이를 가질 수도 있고, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 서로 마주하는 제1 및 제3 하면 엣지부(141)(143)는 상대적으로 길고, 나머지 제2 및 제4 하면 엣지부(142)(144)는 상대적으로 짧을 수도 있다.

이하에서는, 하나의 실시 형태로, 서로 마주하는 제1 및 제3 하면 엣지부(141)(143)는 상대적으로 길고, 나머지 제2 및 제4 하면 엣지부(142)(144)는 상대적으로 짧은 경우를 위주로 하여 설명한다. 이를 반영하여, 이하에서는 제1 및 제3 하면 엣지부(141)(143)는 각각 제1 및 제2 장방향 하면 엣지부(이하, 도면부호"141"사용)(이하, 도면부호 "143"사용)라 칭하기로 하고, 제2 및 제4 하면 엣지부(142)(144)는 각각 제1 및 제2 단방향 하면 엣지부(이하, 도면부호 "142" 사용)(이하, 도면부호 "144" 사용)라 칭하기로 하기로 한다. 나아가, 도 3을 다시 참조하면, 제1 장방향 하면 엣지부(141) 및 제1 단방향 하면 엣지부(142)는 제2 장방향 하면 엣지부(143) 및 제2 단방향 하면 엣지부(144)에 대해 하면(112)의 중심을 기준으로 각각 180도 대칭된 형상을 가질 수 있다.

홀더 체결부(130)는, 도 2 내지 5에 도시된 바와 같이, 공구 홀더(200)에 체결되기 위해 인서트 몸체(110)에 구비되는 것으로, 하나 이상의 체결홀(131, 132 참조)과, 하나 이상의 걸림홈(133, 134 참조)을 포함한다.

하나 이상의 체결홀(131, 132 참조)은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 인서트 몸체(110)의 상면(111)에서 하면(112)까지 관통되어 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 하나 이상의 체결홀은 인서트 몸체(110)의 장방향을 따라 순차적으로 형성되는 제1 및 제2 체결홀(131)(132)을 포함할 수 있다.

하나 이상의 걸림홈(133, 134 참조)은, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)은, 도3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 인서트 몸체(110)의 하면(112)에 요입되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)은, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 인서트 몸체(110)의 하면(112) 중 제1 및 제2 장방향 하면 엣지부(141)(143)에 각각 요입되어 형성되거나, 도시되지는 않았지만 인서트 몸체(110)의 하면(112) 중 제1 및 제2 단방향 하면 엣지부(142)(144)에 각각 요입되어 형성될 수 있다. 따라서, 인서트(100)의 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)을 통해 공구 홀더(200)로부터 인서트(100)의 이탈을 방지할 수 있다.

특히, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 걸림홈(133)은 제1 단방향 하면 엣지부(142)에서 제2 단방향 하면 엣지부(144)로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가질 수 있고, 제2 걸림홈(134)은 제2 단방향 하면 엣지부(144)에서 제1 단방향 하면 엣지부(142)로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가질 수 있다. 따라서, 그 경사진 기울임각(α) 만큼 헬릭스각을 크게 구성할 수 있어 고절입 가공시 가공부하를 저감시킬 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)의 상술한 경사진 형상으로 인해 길이 방향으로 절입 깊이가 깊어질수록 넓은 체결면적을 가지기 때문에 고절입 가공시 가공부하에 대해 체결력을 안정적으로 유지할 수 있다. 한편, 다른 예로, 도시되지는 않았지만, 제1 걸림홈(133)은 제2 단방향 하면 엣지부(144)에서 제1 단방향 하면 엣지부(142)로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가지고, 제2 걸림홈(134)은 제1 단방향 하면 엣지부(142)에서 제2 단방향 하면 엣지부(144)로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가지도록 구현될 수도 있을 것이다.

이러한 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)은 하면(112)의 중심을 기준으로 180도 대칭된 형상을 가질 수 있다. 이는 제1 주절인(121), 제1 부절인(122) 및 제1 경사절인(123)이 마모되거나 파손될 경우 180도 회전시켜 제2 주절인(124), 제2 부절인(125) 및 제2 경사절인(126)을 사용할 수 있도록 하기 위함이다.

나아가, 도 5를 다시 참조하면 제1 걸림홈(133)은 제2 경사측면(113f)에 노출될 수 있고, 도 4를 다시 참조하면 제2 걸림홈(134)은 제1 경사측면(113c)에 노출될 수 있다. 즉, 이러한 노출 구조를 통해 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)의 경사 구간이 최대화되어 공구 홀더(200)로부터 인서트(100)의 이탈을 더욱 방지할 수 있다. 한편, 다른 예로, 도시되지는 않았지만, 제1 걸림홈(133)이 제1 경사측면(113c)에 노출되고, 제2 걸림홈(134)이 제2 경사측면(113f)에 노출되도록 구현될 수도 있을 것이다.

보다 구체적인 설계 사양으로, 인서트 몸체(110)의 높이를 "H"라 하고, 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)의 각 깊이를 "h"라고 하며, 그리고 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)의 기울임각을 "α"라고 할 때, 0.5H > h 의 수식과, 0 < α < 5˚의 수식을 만족하도록 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)이 설계될 수 있다. 특히, 실험을 통해 확인할 결과, h가 0.5H보다 크거나 같고 α가 5˚보다 클 경우에는, 인서트(100)의 강도가 떨어져 고속 가공시 인서트(100)가 파손되는 문제가 있는 반면, h가 0.5H보다 작고 α가 0에서 5˚사이에 있을 경우에는 고속 가공시의 인서트(100)의 파손율이 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)이 없는 기존의 기술과 거의 동일하게 유지하면서도 공구 홀더(200)로터 인서트(100)의 이탈이 방지됨을 알 수 있었다.

이하, 도 6을 참조하여, 주절인 여유면(E)을 갖는 제1 및 제2 주측면(113a)(113d)에 대해 상세히 설명한다.

도 6은 도 2의 인서트의 주측면을 이루는 주절인 여유면을 나타낸 도면이다.

제2 주측면(113d)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 주측면(113a)에 대해 인서트 몸체(110)의 상면(111)의 중심을 기준으로 180도 대칭된 형상을 가지므로 이하에서는 제1 주측면(113a)에 대해서만 설명한다.

제1 주측면(113a)은 주절인 여유면(E)을 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 주측면(113a)에 형성되는 주절인 여유면(E)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 여유면(E1)(E2)(E3)(E4)(E5)을 포함할 수 있다.

제1 여유면(E1)은 제1 주절인(121)에 접하는 여유면이다. 제2 여유면(E2)은 제1 여유면(E1)에 연장되고, 제1 여유면(E1) 보다 큰 여유각을 가지는 여유면이다. 제3 여유면(E3)은 제2 여유면(E2) 중 제1 부측면(113b) 측에 놓인 여유면에 연장되고, 제1 장방향 하면 엣지부(141)를 향해 볼록하게 만곡되며, 그리고 제2 여유면(E2)보다 큰 여유각을 가지는 여유면이다. 제4 여유면(E4)은 제2 여유면(E2)에서 일부가 연장되고, 제3 여유면(E3)에서 나머지 일부가 연장되며, 그리고 제1 주절인(121) 측으로 볼록하게 만곡되는 여유면이다. 그리고 제5 여유면(E5)은 제4 여유면(E4) 중 제2 경사측면(113f) 측에 놓인 여유면에 연장되고, 하면(112)의 중심을 향해 경사지며, 그리고 제3 여유면(E3)과 동일한 여유각을 가지는 여유면이다. 따라서, 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 여유면(E1)(E2)(E3)(E4)(E5)이 해당 여유각을 가지며 서로 단차진 형상, 즉 요철 형상을 가지므로, 원심력이나 구심력으로 인한 인서트(100)의 이탈을 방지할 수 있다.

이와 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트(100)는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 센터홀(150)을 더 포함할 수 있다.

센터홀(150)은 인서트 몸체(110)의 상면(111)의 중심에 형성되는 것으로 인서트 몸체(110)의 상면(111)과 하면(112)을 관통하는 형성된다. 따라서, 인서트(100)를 코팅하기 위한 코팅 공정에서 하나의 꽂이(미도시)를 하나의 센터홀(150)에 꽂은 후 코팅이 이루어지므로, 기존의 제1 및 제2 체결홀(131)(132)에 각각 꽂이를 꽂을 때에 비해 양산시 발생되는 박막의 로트편차를 최소화할 수 있고, 1회 코팅시 장입량을 늘릴 수 있다.

나아가, 센터홀(150)은 제1 및 제2 체결홀(131)(132) 사이의 중심에 형성될 수 있다. 이는 제1 및 제2 체결홀(131)(132)에 대해서도 센터홀(150)을 기준으로 180도의 회전 대칭성을 유지하도록 하기 위함이다.

이하, 도 1 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 홀더(200)에 대해 설명한다.

도 7은 도 1의 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리를 나타낸 분해사시도.

본 발명의 일 실시예에 따른 공구 홀더(200)는, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 홀더 몸체(210)와, 두 개 이상의 칩 포켓부(220)와, 그리고 인서트 체결부(230)를 포함한다.

홀더 몸체(210)는 공구 홀더(200)의 몸체를 이루는 것으로, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이 대략 원 기둥 형상을 가지며, 그 둘레를 따라 두 개 이상의 칩 포켓부(220)를 갖는다.

두 개 이상의 칩 포켓부(220) 각각에는, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하면 시트부(221), 주측면 시트부(222) 및 경사측면 시트부(223)가 구비된다. 구체적으로, 두 개 이상의 칩 포켓부(220)는 공구 홀더(200)의 둘레를 따라 간격을 두고 형성되는 제1, 제2 및 제3 칩 포켓부(220a)(220b)(220c)를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 칩 포켓부(220a)(220b), 제2 및 제3 칩 포켓부(220b)(220c), 제3 및 제1 칩 포켓부(220c)(220a)의 각 사이에는 자동적으로 웹(240)이 형성된다.

나아가, 두 개 이상의 칩 포켓부(220) 각각은 헬리컬 형상(helical shape)을 가질 수 있다. 또한, 그 사이의 웹(240) 또한 헬리컬 형상을 가질 수 있다. 따라서, 웹(240)이 헬리컬 형상을 가짐과 함께 헬리컬 형상을 따라 그 폭이 거의 일정하게 유지될 수 있어, 공구 홀더(200)의 선단(201)에서 후미 쪽으로 가더라도 공구 홀더(200)의 강성을 일정하게 유지할 수 있다.

인서트 체결부(230)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 인서트(100)를 체결시키기 위해 홀더 몸체(210)에 구비되는 것으로, 하나 이상의 스크류 홀(231, 232 참조)과, 하나 이상의 걸림 돌기(233, 234 참조)를 포함한다.

하나 이상의 스크류 홀(231, 232 참조)은 하면 시트부(221)의 장방향 중심부에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 하나 이상의 스크류 홀(231, 232 참조)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 하면 시트부(221)의 장방향을 따라 순차적으로 형성되는 제1 및 제2 스크류 홀(231)(232)을 포함할 수 있다.

하나 이상의 걸림 돌기(233, 234 참조)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 걸림 돌기(233)(234)를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 걸림 돌기(233)(234)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 하면 시트부(221)의 가장자리에 돌출 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 걸림 돌기(233)(234)는, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 및 제3 시트 엣지부(미도시)[일 예로, 하면 시트부(221) 중 서로 마주하는 두 개의 긴 모서리에 해당함]에 각각 돌출 형성되거나, 도시되지는 않았지만 제3 및 제4 시트 엣지부(미도시)[일 예로, 하면 시트부(221) 중 서로 마주하는 두 개의 짧은 모서리에 해당함]에 각각 돌출 형성될 수 있다. 따라서, 공구 홀더(200)의 제1 및 제2 걸림 돌기(233)(234)를 통해 공구 홀더(200)로부터 인서트(100)의 이탈을 방지할 수 있다.

특히, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 걸림 돌기(233)는 공구 홀더(200)의 외주면에 접하며, 경사측면 시트부(223)를 향하는 방향으로 갈수록 점점 높이 돌출되면서 경사진 형상을 가질 수 있고, 제2 걸림 돌기(234)는 주측면 시트부(222)에 접하며, 공구 홀더(200)의 선단(201)을 향하는 방향으로 갈수록 점점 높이 돌출되면서 경사진 형상을 가질 수 있다. 따라서, 이러한 경사진 형상을 통해 상술한 인서트(100)의 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)에 상응하는 형상이 달성되므로, 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)과 함께 헬릭스각을 크게 구성할 수 있어 고절입 가공시 가공부하를 저감시킬 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 걸림 돌기(233)(234)의 상술한 경사진 형상으로 인해 길이 방향으로 절입 깊이가 깊어질수록 상술한 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)에 대해 넓은 체결면적을 가지기 때문에 고절입 가공시 가공부하에 대해 체결력을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 걸림 돌기(233)(234)로 인해 홀더 몸체(210)의 하면 시트부(221)에 덧살이 생겨 고속 가공시 발생되는 원심력에 의한 인서트(100)의 이탈을 방지할 수 있다.

이러한 제1 및 제2 걸림 돌기(233)(234)는 하면 시트부(221)의 중심을 기준으로 180도 대칭된 형상을 가질 수 있다. 이는 인서트(100)의 제1 주절인(121), 제1 부절인(122) 및 제1 경사절인(123)이 마모되거나 파손될 경우 180도 회전시켜 제2 주절인(124), 제2 부절인(125) 및 제2 경사절인(126)을 사용할 수 있도록 하기 위함이다.

이하, 도 1 및 도 7을 다시 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리에 대해 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 및 공구 홀더의 어셈블리는, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 인서트(100)와 공구 홀더(200)를 포함한다. 설명에 앞서, 인서트(100)와 공구 홀더(200)에 대한 구체적인 설명이 상술한 본 발명의 일 실시예에 언급되어 있으므로, 이하에서는 인서트(100)와 공구 홀더(200)의 체결에 대한 구성 위주로 설명한다.

인서트(100)의 홀더 체결부(130)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 인서트 몸체(110)의 중심부에 그 상면(111)에서 그 하면(112)까지 관통되어 형성되는 제1 및 제2 체결홀(131)(132)을 포함하고, 제1 및 제2 체결홀(131)(132)은 서로 이격되어 형성되되 공구 홀더(200)의 선단(201)에서 멀어지는 방향으로 순차적으로 형성된다. 공구 홀더(200)의 인서트 체결부(230)는, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 체결홀(131)(132)에 각각 대응되는 제1 및 제2 스크류 홀(231)(232)을 포함한다. 또한, 제1 볼트를 이용하여 제1 체결홀(131)과 제1 스크류 홀(231)을 체결하고, 제2 볼트를 이용하여 제2 체결홀(132)과 제2 스크류 홀(232)을 체결한다.

나아가, 도 7에 도시된 바와 같이, 인서트(100)의 홀더 체결부(130)는 인서트 몸체(110)의 하면(112) 중 제1 및 제2 장방향 하면 엣지부(141)(143)에 각각 경사지게 요입되어 형성되는 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)을 포함하고, 공구 홀더(200)의 인서트 체결부(230)는 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)에 각각 걸리는 제1 및 제2 걸림 돌기(233)(234)를 포함한다. 따라서, 제1 걸림홈(133)은 제1 걸림 돌기(233)에 걸리고, 제2 걸림홈(134)은 제2 걸림 돌기(234)에 걸리게 되므로, 공구 홀더(200)로부터 인서트(100)의 이탈을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 인서트 몸체(110)의 하면(112)에 하나 이상의 걸림홈(133, 134 참조)이 형성되므로, 공구 홀더(200)로부터 인서트(100)의 이탈을 방지할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)이 인서트 몸체(110)의 하면(112) 중 제1 및 제2 장방향 하면 엣지부(141)(143)에 각각 형성될 경우 제1 또는 제2 단방향 하면 엣지부(142)(144)로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가지므로, 그 경사진 기울임각 만큼 헬릭스각을 크게 구성할 수 있어 고절입 가공시 가공부하를 저감시킬 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)의 상술한 경사진 형상으로 인해 길이 방향으로 절입 깊이가 깊어질수록 넓은 체결면적을 가지기 때문에 고절입 가공시 가공부하에 대해 체결력을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 경사진 형상의 제1 및 제2 걸림홈(133)(134)에 걸리도록 공구 홀더(200)의 홀더 몸체(210)에 제1 및 제2 걸림 돌기(233)(234)가 형성되므로, 홀더 몸체(210)의 하면 시트부(221)에 덧살이 생겨 고속 가공시 발생되는 원심력에 의한 인서트(100)의 이탈을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 인서트 몸체(110)의 상면(111)의 중심에는 인서트 몸체(110)의 상면(111)과 하면(112)을 관통하는 센터홀(150)이 더 형성되므로, 인서트(100)를 코팅하기 위한 코팅 공정에서 하나의 꽂이(미도시)를 하나의 센터홀(150)에 꽂은 후 코팅할 수 있어, 기존의 제1 및 제2 체결홀에 각각 꽂이를 꽂을 때에 비해 양산시 발생되는 박막의 로트편차를 최소화할 수 있고, 1회 코팅시 장입량을 늘릴 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 인서트(100)의 주절인 여유면(E)이 해당 여유각의 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 여유면(E1)(E2)(E3)(E4)(E5)을 포함하여 서로 단차진 요철 형상을 가지므로, 원심력이나 구심력으로 인한 인서트(100)의 이탈을 방지할 수 있다.

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.

100: 인서트 110: 인서트 몸체
111: 상면 112: 하면
113: 측면 113a: 제1 주측면
113b: 제1 부측면 113c: 제1 경사측면
120: 절삭부 121: 제1 주절인
122: 제1 부절인 123: 제1 경사절인
124: 제2 주절인 125: 제2 부절인
126: 제2 경사절인 130: 홀더 체결부
131: 제1 체결홀 132: 제2 체결홀
133: 제1 걸림홈 134: 제2 걸림홈
140: 하면 엣지부
141: 제1 장방향 하면 엣지부(제1 하면 엣지부)
142: 제1 단방향 하면 엣지부(제2 하면 엣지부)
143: 제2 장방향 하면 엣지부(제3 하면 엣지부)
144: 제2 단방향 하면 엣지부(제4 하면 엣지부)
150: 센터홀
200: 공구 홀더 200a: 공구 홀더의 선단
210: 홀더 몸체 220: 두 개 이상의 칩 포켓부
220a: 제1 칩 포켓부 220b: 제2 칩 포켓부
220c: 제3 칩 포켓부 221: 하면 시트부
222: 주측면 시트부 223: 경사측면 시트부
230: 인서트 체결부 231: 제1 스크류 홀
232: 제2 스크류 홀 233: 제1 걸림 돌기
234: 제2 걸림 돌기 240: 웹

Claims

인서트 몸체와, 공구 홀더에 체결되기 위해 상기 인서트 몸체에 구비되는 홀더 체결부를 포함하는 인서트로,
상기 홀더 체결부는,
상기 인서트 몸체의 상면에서 하면까지 관통되어 형성되는 하나 이상의 체결홀; 및
상기 인서트 몸체의 하면 가장자리에 요입되어 형성되는 하나 이상의 걸림홈을 포함하고,
상기 하면 가장자리는 그 둘레를 따라 순차적으로 제1, 제2, 제3 및 제4 하면 엣지부를 포함하고,
상기 하나 이상의 걸림홈은 제1 및 제2 걸림홈을 포함하고,
상기 제1 및 제2 걸림홈은,
상기 제1 및 제3 하면 엣지부에 각각 요입되어 형성되고,
상기 제1 걸림홈은 상기 제2 하면 엣지부에서 상기 제4 하면 엣지부로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가지고,
상기 제2 걸림홈은 상기 제4 하면 엣지부에서 상기 제2 하면 엣지부로 갈수록 점점 깊게 요입되면서 경사진 형상을 가지고,
상기 인서트 몸체의 상면에는 그 둘레를 따라 순차적으로 제1 주절인, 제1 부절인, 제1 경사절인, 제2 주절인, 제2 부절인 및 제2 경사절인이 형성되고,
상기 인서트 몸체의 측면은 그 둘레를 따라 순차적으로 상기 제1 주절인과 연결되는 제1 주측면, 상기 제1 부절인과 연결되는 제1 부측면, 상기 제1 경사절인과 연결되는 제1 경사측면, 상기 제2 주절인과 연결되는 제2 주측면, 상기 제2 부절인과 연결되는 제2 부측면, 및 상기 제2 경사절인과 연결되는 제2 경사측면을 포함하고,
상기 제1 걸림홈은 상기 제1 또는 제2 경사측면 중 하나에 노출되고,
상기 제2 걸림홈은 그 나머지 하나에 노출되는
인서트.
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삭제
제1항에서,
상기 제1 및 제2 걸림홈은 상기 하면의 중심을 기준으로 180도 대칭된 형상을 가지는 인서트.
삭제
제1항에서,
상기 인서트 몸체의 높이를 "H"라 하고, 상기 제1 및 제2 걸림홈의 각 깊이를 "h"라고 하며, 그리고 상기 제1 및 제2 걸림홈의 기울임각을 "α"라고 할 때,
0.5H > h 이고,
0 < α < 5˚ 인 인서트.
제1항에서,
상기 제1 주측면은 주절인 여유면을 이루며,
상기 주절인 여유면은,
상기 제1 주절인에 접하는 제1 여유면;
상기 제1 여유면에 연장되고 상기 제1 여유면 보다 큰 여유각을 가지는 제2 여유면;
상기 제2 여유면 중 상기 제1 부측면 측에 놓인 여유면에 연장되고 상기 하면을 향해 볼록하게 만곡되며 상기 제2 여유면보다 큰 여유각을 가지는 제3 여유면;
상기 제2 여유면에서 일부가 연장되고 상기 제3 여유면에서 나머지 일부가 연장되며 상기 제1 주절인 측으로 볼록하게 만곡되는 제4 여유면; 및
상기 제4 여유면 중 상기 제2 경사측면 측에 놓인 여유면에 연장되고 상기 하면의 중심을 향해 경사지며 상기 제3 여유면과 동일한 여유각을 가지는 제5 여유면을 포함하는 인서트.
제1항에서,
상기 인서트 몸체의 상면 중심에는 상기 인서트 몸체의 상면과 하면을 관통하는 센터홀이 더 형성되는 인서트.
제8항에서,
상기 하나 이상의 체결홀은 상기 인서트 몸체에 순차적으로 형성되는 제1 및 제2 체결홀을 포함하고,
상기 센터홀은 상기 제1 및 제2 체결홀 사이의 중심에 형성되는 인서트.
제1항, 제4항, 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항의 인서트를 체결하는 공구 홀더로,
하면 시트부, 주측면 시트부 및 경사측면 시트부가 구비되는 홀더 몸체와, 상기 인서트의 상기 홀더 체결부를 체결하기 위해 상기 홀더 몸체에 구비되는 인서트 체결부를 포함하고,
상기 인서트 체결부는,
상기 하면 시트부의 중심부에 형성되는 하나 이상의 스크류 홀;
상기 하면 시트부의 가장자리에 돌출 형성되는 하나 이상의 걸림 돌기
를 포함하는 공구 홀더.
제10항에서,
상기 하나 이상의 걸림 돌기는 제1 및 제2 걸림 돌기를 포함하고,
상기 하면 시트부의 가장지리는,
그 둘레를 따라 순차적으로 제1, 제2, 제3 및 제4 시트 엣지부를 포함하고,
상기 제1 및 제2 걸림 돌기는,
상기 제1 및 제3 시트 엣지부에 각각 돌출 형성되는 공구 홀더.
제11항에서,
상기 제1 걸림 돌기는,
상기 공구 홀더의 외주면에 접하며, 상기 경사측면 시트부를 향하는 방향으로 갈수록 점점 높이 돌출되면서 경사진 형상을 가지고,
상기 제2 걸림 돌기는,
상기 주측면 시트부에 접하며, 상기 공구 홀더의 선단을 향하는 방향으로 갈수록 점점 높이 돌출되면서 경사진 형상을 가지는 공구 홀더.
제10항에서,
상기 하나 이상의 스크류 홀은 상기 하면 시트부의 중심부에 순차적으로 형성되는 제1 및 제2 스크류 홀을 포함하는 공구 홀더.
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