KR101519558B1

KR101519558B1 - 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트 제조방법

Info

Publication number: KR101519558B1
Application number: KR1020130164552A
Authority: KR
Inventors: 이승준
Original assignee: 챔프다이아(주)
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-05-13

Abstract

칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트가 개시된다. 본 발명의 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트는 다각형으로 이루어지고, 상면 및 저면, 그리고 다수개의 측면들을 갖는 인서트 몸체; 및 상기 인서트 몸체의 측면들이 만나는 코너 영역에 끼움 결합된 후 용접되어 마련되는 팁을 포함하고, 상기 팁이 결합된 코너 영역의 상면에는, 황삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제1 칩 브레이커가 상기 팁과 접한 위치에서 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지고, 상기 팁의 상면보다 더 높도록 단차지게 형성되며, 중삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제2 칩 브레이커가 상기 제1 칩 브레이커와 간격을 유지한 위치에서 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지고, 상기 제1 칩 브레이커보다 더 높도록 단차지게 형성되며, 정삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제3 칩 브레이커가 상기 제2 칩 브레이커와 간격을 유지한 위치에서 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되고, 상기 제2 칩 브레이커보다 더 높고 상기 상면과 같도록 단차지게 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 인서트 몸체의 상면에 칩 브레이커를 다단으로 형성함으로써, 황삭과 중삭, 정삭 가공에 모두 대응하여 칩컬을 유도하고 칩의 간섭 및 절삭저항을 감소시킬 수 있으며, 칩의 원활한 처리가 가능하여 절삭 인서트의 사용수명을 연장할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트 제조방법{ MANUFATURE METHOD OF CUTTING INSERT HAVING CHIP BREAKER}

본 발명은 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 절삭을 수행하는 상면 상에 칩 브레이커를 다단으로 형성하여, 칩의 간섭 및 절삭저항을 감소시킬 수 있고, 칩의 원활한 처리가 가능하여 절삭 인서트의 사용수명을 연장할 수 있는 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트 제조방법에 관한 것이다.

절삭공구는 절삭팁의 재료에 따라 공구 강, 고속도강, 초경, 세라믹, 써멧, 인공 합성 다이아몬드(PCD), 합성 입방 질화 붕소, 화학 증착 다이아몬드(CVD), 단결정 인조 다이아몬드(MONO) 및 천연 다이아몬드 등이 알려져 있다. 이와 같은 종류의 절삭공구는 초경 팁 또는 다이아몬드 팁 등이 바이트 인서트 몸체에 구비되어 피가공물을 깎아 가공이 이루어지도록 구성된다.

한편, 절삭공구에 의한 가공시 발생하는 칩(Chip)은 공구, 공작물 및 공작기계와 엉켜 작업자에게 위험을 유발시킬 뿐만 아니라, 가공물의 표면에 흠집을 발생시키고, 공구날에도 기계적인 칩핑(Chipping) 현상을 초래하며, 절삭유제의 유동을 방해한다. 즉, 가공시 발생하는 칩은 자동화에 의한 생산성을 오히려 저하시키는 문제를 발생시킨다.

따라서, 종래에는 가공시 발생하는 칩을 적당한 크기로 잘게 부서지게 하기 위하여 공구 경사면을 변형시키는 칩 브레이커(Chip Breaker)가 구비되고 있다. 특히, 고속 가공에 이용되는 다이아몬드 공구에 있어서는 칩의 처리가 매우 중요한 문제가 되고 있다.

일반적으로, 절삭공구에 구비되는 칩 브레이커는 별도의 부재를 덧대어 턱이 구비되도록 하는 방식의 칩 브레이커가 알려져 있으나, 칩 브레이커를 절삭공구에 결합시키기 위한 구조적인 문제로 인해 별도의 결합공정이 부가적으로 요구되고 있다. 더욱이 별도의 부재로로 이루어지는 칩 브레이커가 결합되는 구조적인 문제로 인해 절삭공구의 내구성을 약화시키는 원인이 되기도 한다.

선행기술로서, 대한민국공개특허 제10-2012-0101996호(공개일 : 2012.09.17)에는 분리형 절삭 팁 및 칩 제어 구조를 구비한 절삭 인서트가 개시되어 있다. 이러한 절삭 인서트는, 상면, 하면, 상면과 하면을 연결하는 적어도 2개의 측벽, 적어도 2개의 측벽의 교차부에 있는 곡선형 절삭 코너 및 각각의 측벽과 상면의 교차부에 형성된 절삭날을 구비한 인서트 몸체와, 곡선형 절삭 코너에 형성된 리세스(recess)와, 리세스 내에 장착된 절삭 팁으로써, 제1 재료로 이루어진 상층, 및 리세스의 바닥면(floor)에 인접하게 배치되며 제1 재료보다 큰 경도를 가진 제2 재료로 이루어진 하층을 구비한 절삭 팁을 포함하여 구성된 것이다.

그러나 이와 같은 구조의 절삭 인서트는, 각 가공법에 대응되는 형태 및 구조의 절삭 인서트가 구비되어야만 했다. 즉, 각 가공법에 따라 칩컬(chipcurl)유도 및 절삭 저항을 감소시키기 위하여, 가공물을 황삭 가공시에는 황삭 가공에 대응되는 절삭 인서트를 사용해야만 했고, 중삭 가공시에는 중삭 가공에 대응되는 절삭 인서트를 사용해야만 했으며, 정삭 가공시에는 정삭 가공에 대응되는 절삭 인서트를 사용해야만 하는 문제점이 있었다.

대한민국공개특허 제10-2012-0101996호(공개일 : 2012.09.17)

본 발명의 목적은, 절삭을 수행하는 상면 상에 칩 브레이커를 다단으로 형성하여, 황삭과 중삭, 정삭 가공에 모두 대응할 수 있도록 함으로써, 절삭 가공시 칩의 간섭 및 절삭저항을 감소시킬 수 있고, 칩의 원활한 처리가 가능하여 절삭 인서트의 사용수명을 연장할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 다각형으로 이루어지고, 상면 및 저면, 그리고 다수개의 측면들을 갖는 인서트 몸체; 및 상기 인서트 몸체의 측면들이 만나는 코너 영역에 끼움 결합된 후 용접되어 마련되는 팁을 포함하고, 상기 팁이 결합된 코너 영역의 상면에는, 황삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제1 칩 브레이커가 상기 팁과 접한 위치에서 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지고, 상기 팁의 상면보다 더 높도록 단차지게 형성되며, 중삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제2 칩 브레이커가 상기 제1 칩 브레이커와 간격을 유지한 위치에서 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지고, 상기 제1 칩 브레이커보다 더 높도록 단차지게 형성되며, 정삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제3 칩 브레이커가 상기 제2 칩 브레이커와 간격을 유지한 위치에서 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되고, 상기 제2 칩 브레이커보다 더 높고 상기 상면과 같도록 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는, 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트에 의해 달성된다.

상기 제1,2,3 칩 브레이커는, 중간영역과, 상기 중간영역을 기준으로 양쪽 측벽 쪽으로 향하는 측면 연장부가 서로 85 - 95°각도로 각각 형성될 수 있다.

상기 중간영역에는, 양쪽의 끝단 영역이 각각 상기 측면 영장부들과 연결되는 소정 곡률을 갖는 원호부가 형성되되, 상기 원호부의 곡률은, 상기 제1 칩 브레이커, 제2 칩 브레이커, 제3 칩 브레이커 순으로 크기가 작아지도록 형성될 수 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트를 제조하는 방법으로서, a) 와이어 컷팅 작업을 통하여 팁을 제조하되, 내측면과 외측면을 구비하고, 내측면 중앙에는 원호형 또는 다각형의 굴곡 결합부와, 상기 굴곡 결합부의 양쪽에 외측으로 연장되는 직선 결합부가 형성되도록 팁을 제조하는 단계; 방전 가공을 통하여 인서트 몸체를 제조하되, 다각형으로 이루어지고, 상면 및 저면, 그리고 다수개의 측면들을 구비하고, 상기 상면의 코너 영역에 상기 팁의 내측면과 끼움 결합되도록 방전 가공을 통하여 수직 결합부 및 안착부를 형성하는 단계; 및 c) 상기 팁을 상기 수직 결합부 및 안착부에 끼움 결합한 후 용접을 통하여 일체화되도록 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트 제조방법에 의해 달성된다.

상기 b) 단계는, b-1) 상기 팁이 결합될 코너 영역의 상면에, 황삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제1 칩 브레이커를 형성하되, 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지고, 상기 팁의 상면보다 더 높도록 단차지게 형성하는 단계; b-2) 상기 제1 칩 브레이커와 간격을 유지한 위치에서, 중삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제2 칩 브레이커를 형성하되, 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지고, 상기 제1 칩 브레이커보다 더 높도록 단차지게 형성하는 단계; b-3) 상기 제2 칩 브레이커와 간격을 유지한 위치에서, 정삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제3 칩 브레이커를 형성하되, 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되고, 상기 제2 칩 브레이커보다 더 높고 상기 상면과 같도록 단차지게 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 b-1), b-2), b-3) 단계는, 상기 제1,2,3 칩 브레이커가 중간영역과, 상기 중간영역을 기준으로 양쪽 측벽 쪽으로 향하는 측면 연장부들로 이루어지도록 형성하고, 상기 측면 연장부들은 서로 85 - 95°각도가 되도록 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 b-1), b-2), b-3) 단계는, 상기 제1,2,3 칩 브레이커의 중간영역에, 양쪽의 끝단 영역이 각각 상기 측면 영장부들과 연결되는 소정 곡률을 갖는 원호부를 형성하되, 상기 원호부의 곡률은, 상기 제1 칩 브레이커, 제2 칩 브레이커, 제3 칩 브레이커 순으로 크기가 작아지게 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 인서트 몸체의 상면에 칩 브레이커를 다단으로 형성함으로써, 황삭과 중삭, 정삭 가공에 모두 대응하여 칩컬을 유도하고 칩의 간섭 및 절삭저항을 감소시킬 수 있으며, 칩의 원활한 처리가 가능하여 절삭 인서트의 사용수명을 연장할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 팁을 인서트 몸체에 끼운 후 용접하여 결합함으로써, 결합력이 향상될 수 있고, 팁을 다양하게 형성하여 사용할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트의 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트의 제조 과정을 설명하기 위한 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트의 측면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트(10)는, 다각형으로 이루어지고, 상면(22) 및 저면(24), 그리고 다수개의 측면(26)들을 갖는 인서트 몸체(20)와, 인서트 몸체(20)의 측면(26)들이 만나는 코너 영역에 끼움 결합된 후 용접되어 마련되는 팁(30)을 포함한다.

이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

인서트 몸체(20)는, 본 실시예에서 마름모꼴로 형성된 것을 기준으로 설명하나, 이에 국한되는 것은 아니다. 이러한 인서트 몸체(20)의 한쪽 코너 영역에는, 수직 결합부(21a)와 안착부(21b)이 방전가공을 통하여 형성된다. 수직 결합부(21a)는, 팁(30)의 굴곡 결합부(32)와 직선 결합부(34)와 형합되도록 돌출된 영역과 직선 영역으로 구성된다. 이러한 구조는 팁(30)이 끼움 결합 되도록 하기 위한 것이다.

팁(30)이 결합되는 코너 영역의 상면(22)에는, 황삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제1 칩 브레이커(40)가 팁(30)과 간격을 유지한 위치에서 상면(22)을 기준으로 소정 각도(a1)로 경사지고, 팁(30)의 상면(31)보다 더 높도록 단차지게 형성된다.

그리고, 중삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제2 칩 브레이커(50)가 제1 칩 브레이커(40)와 간격(L2)을 유지한 위치에서 상면(22)을 기준으로 소정 각도(a2)로 경사지고, 제1 칩 브레이커(40)보다 더 높도록 단차지게 형성되고, 정삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제3 칩 브레이커(60)가 제2 칩 브레이커(50)와 간격(L3)을 유지한 위치에서 상면(22)을 기준으로 소정 각도(a3)로 경사지게 형성되고, 제2 칩 브레이커(50)보다 더 높고 상면(22)과 같도록 단차지게 형성된다.

즉, 인서트 몸체(20)의 한쪽 코너 영역에 팁(30)의 상면(31)보다 높은 제1,2,3 칩 브레이커(40,50,60)들이 각각 단차지게 형성되는 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 팁(30)의 상면(31)을 기준으로, 제1 칩 브레이커(40)의 높이(H1)는 대략 0.3mm 이고, 제2 칩 브레이커(50)의 높이(H2)는 제1 칩 브레이커(40)의 상명늘 기준으로 0.4mm 이며, 제3 칩 브레이커(60)의 높이(H3)는 제2 칩 브레이커(50)의 상면을 기준으로 0.3mm이다.

이와 같이 각 칩 브레이커(40,50,60)의 높이(H1,H2,H3)를 제한하는 이유는 다음과 같다.

금속의 가공에서, 황삭, 중삭, 정삭(가공 조건)의 서로 다른 절입량에 따라 칩의 두께와 폭이 변한다. 이에 따라 칩 유동 방향이 각기 다르게 형성됨에 따라 칩 브레이킹을 발생시키는 칩컬의 생성위치도 각기 다르게 생성되므로 이를 방해하여 전단면을 형성하기 위한 칩 브레이커의 높이도 달라야 한다. 따라서, 제1 칩 브레이커(40)의 높이(H1)가 0.3mm 미만이거나 이상인 경우에는 황삭 가공시 두껍고 낮게 발생되는 칩에 전단면을 형성하기 위한 칩 브레이커의 기능이 저하되고, 제2 칩 브레이커(50)의 높이(H2)를 0.4mm 이하나 이상으로 형성하는 경우에는 중삭시 황삭 가공보다 얇고 황삭 가공시의 칩보다 높게 발생되는 칩에 전단면을 형성하기 위한 칩 브레이커의 기능이 저하되며, 제3 칩 브레이커(60)의 높이(H3)는 0.3mm 이하나 이상으로 형성하는 경우에는 정삭 가공시 중삭 가공보다 더 얇고 중삭 가공시보다 더 높게 발생되는 칩에 전단면을 형성하기 위한 칩 브레이커의 기능이 저하되는 것이다. 따라서, 각 칩 브레이커(40,50,60)의 높이(H1,H2,H3)는 전술한 바와 같은 수치로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 팁(30)의 인선부(37)와 제1 칩 브레이커(40)의 거리(L1)는 대략 0.8mm - 1.0mm 이고, 제1 칩 브레이커(40)와 제2 칩 브레이커(50)의 거리(L2)는 대략 0.4mm - 0.6mm 이며, 제2 칩 브레이커(50)와 제3 칩 브레이커(60)의 거리(L3)는 대략 0.2mm - 0.3mm이다. 이는 가공 조건에 따른 칩의 유동 조건이 다르므로 거리는 가공조건에 따라 독립적으로 설정되어야 하는 것이다.

만약, 제1,2,3 칩 브레이커(40,50,60)의 거리(L1,L2,3L)가 전술한 수치 이하로 형성될 경우에는, 가공시 발생된 칩이 컬이 형성되기 전에 집이 칩 브레이커(40,50,60)들의 정면으로 부딪혀 칩컬 발생이 되지 않으며, 이로 인하여 칩 브레이커(40,50,60)의 파손이 발생할 수 있다. 또한 수치 이상으로 형성될 경우에는, 칩컬의 반경이 커지면서 칩 유동방향이 상방향(안착부의 수직방향)으로 발생하여 칩 브레이커(40,50,60)에 닿지 않는 문제점이 발생되므로, 칩 브레이커(40,50,60)의 기능이 완전히 발휘되기 어렵다.

따라서, 각 칩 브레이커(40,50,60)의 형성 위치, 즉 팁(30)의 인선부(37)를 기준으로 제1 칩 브레이커(40)의 위치, 그리고 제1 칩 브레이커(40)를 기준으로 한 제2 칩 브레이커(50)의 위치, 마지막으로 제2 칩 브레이커(50)를 기준으로 한 제3 칩 브레이커(60)의 형성 위치는 매우 중요하다. 이는 각 칩 브레이커(40,50,60)의 형성 위치에 따라 칩컬의 발생 여부가 결정되기 때문이다.

한편, 각 칩 브레이커(40,50,60)의 상면(22)(또는 각 칩 브레이커의 상면)을 기준으로 한 각각의 각도(a1,a2,a3)는 다음과 같이 형성한다.

먼저, 제1 칩 브레이커(40)의 각도(a1)는 45°로 하고, 제2 칩 브레이커(50)의 각도(a2)는 70°로 하며, 제3 칩 브레이커(60)의 각도(a3)는 90°로 한다. 이는, 제1,2,3 칩 브레이커(40,50,60) 높이(H1,H2,H3)의 70% 영역에서 칩의 유동이 방해되어 전단면이 생성되도록 하기 위한 것이다. 만약, 전술한 수치의 각도 이하로 형성될 경우에는 칩컬의 유도가 되지 않아 칩 브레이커의 기능을 상실하게 되며, 전술한 수치의 각도 이상으로 형성될 경우에는 칩이 정면으로 부딪혀 컬링이 되지 않고, 칩 브레이커의 파손이 일어나게 되므로, 전술한 수치의 각도(a1,a2,a3)로 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 제1,2,3 칩 브레이커(40,50,60)는, 중간영역(42,52,62)과, 중간영역(42,52,62)을 기준으로 양쪽 측벽(26) 쪽으로 향하는 측면 연장부(44,54,64)가 서로 90 - 110°각도로 각각 형성된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 양쪽의 측면 연장부(44,54,64)가 이루는 각도(a4)가 대략 90°- 110°를 이룬다. 이때, 90°이하일 경우에는, 발생될 수 있는 다양한 칩 유동 방향에 대응할 수 있는 영역이 매우 작아지는 문제가 발생하고, 110°이상일 경우에는 칩이 정면으로 부딪혀 컬링이되지 않고 칩 브레이커가 파손되는 문제가 발생하므로, 바람직하게는 90 - 110°로 형성한다.

제1,2,3 칩 브레이커(40,50,60)의 각 중간영역(42,52,62)에는, 양쪽의 끝단 영역이 각각 측면 영장부(44,54,64)들과 연결되는 소정 곡률을 갖는 원호부(42a,52a,62a)가 형성된다. 이러한 원호부(42a,52a,62a)는 절삭조건에 따른 광범위한 칩컬 유도를 하기 위함이며, 모서리부의 응력집중 발생에 의하여 급격히 취약해짐을 방지하기 위한 것으로, 이러한 원호부(42a,52a,62a)에 의해 유연한 칩컬 유도 및 모서리부의 파손의 방지가 이루어진다.

그리고, 원호부(42a,52a,62a)의 곡률, 즉 원호부(42a,52a,62a) 크기는, 제1 칩 브레이커(40)가 가장 크고, 제2 칩 브레이커(50)는 제1 칩 브레이커(40)보다 작으며, 제3 칩 브레이커(60)는 제2 칩 브레이커(50)보다 작게 형성된다. 이때, 제1 칩 브레이커(40)의 원호부(42a)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 반구형 구조를 갖는다. 이는 수직 결합부(21a)가 굴곡 결합부(32)에 끼움 결합되도록 함과 동시에 다양한 방향으로부터 배출되는 칩을 유연하게 배출유도하기 위한 것이다.

팁(30)은, 가공물에 직접 접촉되어 절삭이 이루어도록 하는 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 와이어 컷팅 작업을 통하여 제조된다. 이러한 팀(30)은, 상면(31)과 저면 그리고 내측면(33)과 외측면(35)을 구비하고, 내측면(33) 중앙에는 원호형 또는 다각형의 굴곡 결합부(32)가 형성되고, 굴곡 결합부(32)의 양쪽에 외측으로 연장되는 직선 결합부(34)가 각각 형성된다. 굴곡 결합부(32)와 직선 연장부(34)는 수직 결합부(21a)와 끼움 결합되도록 형성된다. 즉, 굴곡 결합부(32) 및 직선 연장부(34)와, 수직 결합부(21a)는 요철 구조로 형성되어 서로 끼움 결합되는 것이다.

이와 같이 수직 결합부(21a)에 팁(30)이 끼움 결합된 후, 팁(30)은 용접에 의해 인서트 몸체(20)에 결합된다.

전술한 바와 같이 구성된 칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트(10)의 제조 과정을 첨부된 도면 중에서 도 4를 토대로 설명하기로 한다.

. a)단계

먼저, 원판형의 PCD/CBN을 와이어 컷팅 작업을 통하여 팁(30)을 제조한다. 이때, 내측면(33)과 외측면(35)을 구비하고, 내측면(33) 중앙에는 원호형 또는 다각형의 굴곡 결합부(32)와, 굴곡 결합부(32)의 양쪽에 외측으로 연장되는 직선 결합부(34)를 형성한다. 이러한 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 원호형의 굴곡 결합부(32)가 형성되고 외부 양쪽으로 확장되는 직선 결합부(34)가 형성됨으로써, 중앙이 돌출된 구조의 수직 결합부(21a)의 끝단에 형성된 원호형 기둥 영역이 끼워지도록 하기 위한 것이다.

이와 같이 팁(30)을 제조함에 있어서, 원판형의 PCD/CBN을 와이어 컷팅 작업으로 제조함으로써, 팁(30)을 다양한 형상으로 신속하고 용이하게 제조할 수 있게 된다.

. b) 단계

방전 가공을 통하여 인서트 몸체(20)를 제조한다. 이때, 인서트 몸체(20)는 다각형으로 이루어지고, 상면(22) 및 저면(24), 그리고 다수개의 측면(26)들을 구비하고, 상면(22)의 코너 영역에 팁(20)의 내측면(33)과 끼움 결합되도록 방전 가공을 통하여 수직 결합부(21a) 및 안착부(21b)를 형성한다.

그리고, 팁(30)이 결합될 코너 영역의 상면(22)(팁이 결합되는 영역을 제외한 영역)에, 즉 팁(30)의 인선부(37)와 거리(L1)을 유지한 위치에, 황삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제1 칩 브레이커(40)를 형성한다. 이때, 제1 칩 브레이커(40)는 상면(22)을 기준으로 소정 각도(a1)로 경사지고, 팁(30)의 상면(31)보다 더 높도록 단차지게 형성한다.

이어서, 제1 칩 브레이커(40)와 간격(L2)을 유지한 위치에서, 중삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제2 칩 브레이커(50)를 형성한다. 이때, 상면(22)을 기준으로 소정 각도(a2)로 경사지고, 제1 칩 브레이커(40)보다 더 높도록 단차지게 형성한다.

이어서, 제2 칩 브레이커(50)와 간격(L3)을 유지한 위치에서, 정삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제3 칩 브레이커(60)를 형성한다. 이때, 상면(22)을 기준으로 소정 각도(a3)로 경사지게 형성되고, 제2 칩 브레이커(50)보다 더 높고 상면(22)과 같도록 단차지게 형성한다.

그리고, 제1,2,3 칩 브레이커(40,50,60)를 형성할 때, 제1,2,3 칩 브레이커(40,50,60)의 중간영역(42,52,62)과, 중간영역(42,52,62)을 기준으로 양쪽 측벽 (26)쪽으로 향하는 측면 연장부(44,54,64)들을 형성하되, 각 측면 연장부(44,54,64)들은 서로 90 - 110°각도, 바람직하게는 90°각도(a4) 이상이 되도록 형성한다.

또한, 제1,2,3 칩 브레이커(40,50,60)의 중간영역(42,52,62)에, 양쪽의 끝단 영역이 각각 측면 영장부(44,54,64)들과 연결되는 소정 곡률을 갖는 원호부(42a,52a,62a)를 형성한다. 이러한 원호부(42a,52a,62a)들은 다양한 방향으로부터의 칩을 원활하게 배출하기 위한 것으로, 원호부(42a,52a,62a)의 곡률은, 제1 칩 브레이커(40)가 가장 크고, 제2 칩 브레이커(50) 그리고 제3 칩 브레이커(60) 순으로 크기가 작아지게 형성한다.

이와 같이, 수직 결합부(21a) 및 안착부(21b) 그리고, 다단의 제1,2,3 칩 브레이커(40,50,60)를 방전 가공에 통해서 형성하기 때문에 다단의 칩 브레이커를 갖는 인서트 몸체(20)의 제작이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

. c) 단계

전술한 과정으로 제조된 팁(30)를 인서트 몸체(20)에 결합한다. 이를 위해서, 팁(30)의 굴곡 결합부(32)와 직선 결합부(34) 사이에 인서트 몸체(20)의 수직 결합부(21a)를 삽입하여, 팁(30)이 안착부(21b)에 안착되도록 한다. 이어서, 팁(30)을 안착부(21b)에 용접하여 일체화되도록 결합한다.

이와 같은 과정을 통하여 칩 브레이커(40,50,60)이 다단으로 형성되고, 팁(30)이 끼워맞춤 방식으로 결합된 절삭 인서트(10)의 제조가 완료되는 것이고, 이러한 절삭 인서트(10)을 이용하여 가공물을 황삭, 중삭, 정삭 가공하는 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 가공물을 황삭 가공할 경우에, 황삭 가공으로 생성된 칩은 중삭과 정삭에 비해 그 두께와 폭이 크므로 칩의 유동이 비교적 안착부(21b) 또는 팁(30)의 상면(31)에 대하여 평행하게 발생하며 저면(24)과 이루는 각도 작다. 따라서 이 때 발생하는 칩의 유동은 최대전단각인 45°를 적용한 제1 칩브레이커(40)에서 인위적인 컬의 발생을 유도하고 이로 인해 생겨나는 대 소성변형에 의해 칩이 브레이킹 된다.

또한, 중삭의 경우 황삭과 정삭의 중간값의 절입량이나 이송량으로 가공되나산술적인 황삭과 정삭의 중간값이라 하기 어렵다. 따라서 제2 칩브레이커(50)에는 일정부분 황삭시 발생하는 칩의 형태나 정삭시 발생하는 칩의 형태, 즉 중간의 형태를 취할 수 있어 이를 커버하기 위해 황삭과 정삭을 위한 칩브레이커 보다 두껍게 하고, 또한 이미 시작된 컬링(curling)의 유동을 방해하고 큰 곡률을 발생시키기 위해 보다 큰 칩 유동 유도면의 경사각, 즉 제2 칩 브레이커(50)의 각도(a2)를 70°로 급격히 하였다.

그리고 정삭가공을 할 경우에, 정삭가공으로 생성된 칩은 매우 얇고 가늘어일정 길이에서 자체적인 컬링(curling)이 일어난다. 따라서 제3칩 브레이커(60)는 각도(a1,a2)를 부여하여 칩의 유동을 유도하는 제1 칩브레이커(40)와 제2 칩브레이커(50)와 달리 직각을 부여하여 급격한 전단면의 발생을 유도하였다. 따라서 일정 컬이 발생하여 유동하는 얇은 칩은 직각의 제3 칩브레이커(60)에 의해 절단된다.

이와 같이 각각의 칩 브레이커(40,50,60)가 다양한 가공법에 대응되므로, 하나의 절삭 인서트(10)로 다양한 재질의 가공물을 가공할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 절삭 인서트 20 : 인서트 몸체
30 : 팁 40 : 제1 칩 브레이커
50 : 제2 칩 브레이커 60 : 제3 칩 브레이커

Claims

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칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트를 제조하는 방법으로서,
a) 와이어 컷팅 작업을 통하여 팁을 제조하되, 내측면과 외측면을 구비하고, 내측면 중앙에는 원호형 또는 다각형의 굴곡 결합부와, 상기 굴곡 결합부의 양쪽에 외측으로 연장되는 직선 결합부가 형성되도록 팁을 제조하는 단계;
b) 방전 가공을 통하여 인서트 몸체를 제조하되, 다각형으로 이루어지고, 상면 및 저면, 그리고 다수개의 측면들을 구비하고, 상기 상면의 코너 영역에 상기 팁의 내측면과 끼움 결합되도록 방전 가공을 통하여 수직 결합부 및 안착부를 형성하는 단계; 및
c) 상기 팁을 상기 수직 결합부 및 안착부에 끼움 결합한 후 용접을 통하여 일체화되도록 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 b) 단계는,
b-1) 상기 팁이 결합될 코너 영역의 상면에, 황삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제1 칩 브레이커를 형성하되, 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지고, 상기 팁의 상면보다 더 높도록 단차지게 형성하는 단계;
b-2) 상기 제1 칩 브레이커와 간격을 유지한 위치에서, 중삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제2 칩 브레이커를 형성하되, 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지고, 상기 제1 칩 브레이커보다 더 높도록 단차지게 형성하는 단계;
b-3) 상기 제2 칩 브레이커와 간격을 유지한 위치에서, 정삭가공시 칩컬을 유도하기 위한 제3 칩 브레이커를 형성하되, 상기 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되고, 상기 제2 칩 브레이커보다 더 높고 상기 상면과 같도록 단차지게 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 b-1), b-2), b-3) 단계는,
상기 제1,2,3 칩 브레이커가 중간영역과, 상기 중간영역을 기준으로 양쪽 측벽 쪽으로 향하는 측면 연장부들로 이루어지도록 형성하고, 상기 측면 연장부들은 서로 90 - 110°각도가 되도록 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 b-1), b-2), b-3) 단계는,
상기 제1,2,3 칩 브레이커의 중간영역에, 양쪽의 끝단 영역이 각각 상기 측면 영장부들과 연결되는 소정 곡률을 갖는 원호부를 형성하되, 상기 원호부의 곡률은, 상기 제1 칩 브레이커, 제2 칩 브레이커, 제3 칩 브레이커 순으로 크기가 작아지게 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
칩 브레이커가 구비된 절삭 인서트 제조방법.