KR101757482B1

KR101757482B1 - 양면 인덱서블 선삭 인서트

Info

Publication number: KR101757482B1
Application number: KR1020110085278A
Authority: KR
Inventors: 로니에 뢰프
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2017-07-12
Also published as: US20120051855A1; EP2422905A3; EP2422905A2; US8727676B2; CN102407353A; EP2422905B1; CN102407353B; SE535166C2; SE1050870A1; JP2012045704A; JP5819676B2; KR20120026445A

Abstract

다각형의 기본 형상을 갖는 양면 인덱서블 선삭 인서트는, 적어도 3 개의 코너부와 서로 마주하는 쌍의 평면 지지면 (2) 및 다수의 절삭날을 포함하며, 다수의 절삭날 각각은 노우즈 날 (9) 및 이들을 향해 모이는 2 개의 주날 (10) 을 포함하며, 모든 노우즈 날은 상기 지지면 (2) 에 대하여 꺼져 있는 공통의 기준 평면 (RP) 에 위치하고 있다.
각각의 주날 (10) 은 칩 표면과 2 개의 코너부 사이로 연장하는 외주 여유면의 부분 (6) 사이에 형성되어 있으며, 각각의 노우즈 날 (9) 은 상기 칩 표면 (12) 과 상기 여유면 (5) 의 볼록 부분 (7) 사이에 형성되어 있고, 상기 칩 표면 (12) 으로 경사져 있는 측면 (13) 은 상기 지지면의 외부 윤곽선으로부터 연장되어 있으며, 또한, 측면에서 보았을 때, 각각의 주날 (10) 은 상기 노우즈 날 (9) 에 인접하는 최고점 (14) 으로부터 최하점 또는 지점 (15) 으로 경사진다.
본 발명에 따르면, 상기 지지면 (2) 과 상기 주날 (10) 의 최하점 (15) 의 높이차 (N1+N2) 는 최대 0.5mm 이고, 또한 각각의 절삭날의 경사각은 상기 절삭날의 전체 연장선을 따라 예각이다.

Description

양면 인덱서블 선삭 인서트 {DOUBLE-SIDED, INDEXABLE TURNING INSERT}

본 발명은 양면 인덱서블 선삭 인서트에 관한 것으로, 적어도 3 개의 코너부와 상부측과 하부측을 포함하는 다각형의 기본 형상을 가지는 양면 인덱서블 선삭 인서트로서, 외부 윤곽선을 내측에 형성하는 대향 쌍의 평면 지지면을 포함하고, 상기 평면 지지면은 평면 지지면의 중앙 사이에 위치하는 중간 평면에 서로 평행하고, 다수의 절삭날이 상기 상부측 및 하부측을 따라 위치하고 있으며, 이들 각각은 노우즈 날 및 이를 향해 모이는 2 개의 주날을 포함하고, 각각의 상기 상부측 및 하부측을 따르는 노우즈 날 모두는 상기 지지면과 둘레 여유면에 인접하는 외주 칩 표면에 대해 안쪽으로 꺼져 있는 공통 기준 평면에 위치하고, 상기 주날 각각은 상기 칩 표면과 2 개의 코너부 사이로 연장되는 여유면의 부분 사이에 형성되고, 상기 칩 표면과 상기 여유면의 볼록 부분 사이의 별개의 노우즈 날과 상기 칩 표면을 향해 경사져 있는 플랭크 면은 상기 지지면의 외부 윤곽선으로부터 연장되어 있으며, 측면에서 보았을 때, 각각의 주날은 2 개의 코너부 사이에서 상기 노우즈 날에 인접한 최고점으로부터 최하점을 향해 경사지게 된다.

전술한 일반적인 유형의 선삭 인서트는 이미 미국 특허 출원 제 4,411,565 호에 알려져 있다.

금속 또는 복합재로 이루어진 작업편의 선삭은 독특하며 고가인 제품 뿐만 아니라, 대량 생산되며, 저가인 제품을 생산하는데 사용되는 기계 가공 방법이다. 이들 중에서, 제트 엔진, 예를 들어, 항공기에 포함되는 얇은 벽의 링은 전자에 속한다. 이러한 링은 엔진에서 연소 챔버를 형성하는 추가적인 링과 결합되고, 직경은 2000mm 이상, 폭은 약 100mm, 두께는 4 내지 5mm 일 수도 있다. 완료된 상태에서, 상기 링은 약 25,000 유로의 가치를 가질 수도 있다. 상기 링의 재료 (예를 들어, 인코넬 (INCONEL)) 는 내열성과 강도가 우수하고, 따라서, 이들을 실제로 기계 가공하는데도 어려움이 있다. 이러한 어려움은 링의 치수 정확도가 매우 세밀할 것이 요구되고, 또한, 선삭 표면은 크랙이 발생할 우려가 있는 지점에서 어떠한 결함도 포함해서는 안되는데, 크랙 발생은 작동시 엔진의 심각한 파손을 유도할 수도 있다. 이러한 크랙 발생 가능 지점을 회피하기 위해, 무엇보다도 별개의 선삭 작업, 예컨대 링의 내측 (또는 외측) 에서의 기계 가공이 어떠한 방해 없이 단일 경로에서 수행될 필요가 있다. 즉, 당해 선삭 공구, 그중에서도 이들의 교체 가능한 선삭 인서트가 작업이 끝나기 전인 작업 도중에 문제가 발생한다면, 이는 링에 크랙 형성을 야기할 수 있는 표면 결함 (소위, 마크(mark)) 을 회피할 실체적인 가능성이 없게 된다. 다른 요구는 완성되고 생산된 링의 표면이 가능한 한 매끄럽고 치수적으로 정확할 필요가 있다. 따라서, 결정된 경로 (만일 다수의 경로가 요구된다면) 가 정확하고 예측 가능한 방법으로 수행되어야 한다는 점이 매우 중요하다. 이러한 사정에 따라, 당 분야의 링 종류의 선삭시 치수의 정확성의 요구는 일반적으로 0.01mm 수준을 만족하여야 한다.

미국 특허 출원 제 4,411,565 호에 알려진 선삭 인서트는 다양한 여러가지 선삭 작업용의 유니버셜 인서트이며, 그 자체로 일반적인 용도로 선삭과 관련하여 소정의 이점을 가지고 있다. 따라서, 상기 문헌에 있어서, 선삭 인서트의 열 마모를 최소화하고, 작업 수명을 최대화하면서도, 선삭 인서트가 넓은 영역의 절삭 깊이와 이송 속도 내에서 작업이 이루어질 수 있어야 된다는 점은 확실하다. 그러나, 실제에 있어서, 종래의 선삭 인서트는 예를 들어, 하기에 기재된 이유들로 인하여 전술한 형태의 제트 엔진 링을 성공적으로 기계 가공할 수 있는 세밀한 선삭 작업에는 적합하지 못하다.

미국 특허 출원 제 4,411,565 호에 따른 노우즈 날과 이 노우즈 날에 모이는 2 개의 주날로 형성되는 선삭 인서트의 연속적인 절삭날은 함께 절삭날을 한정하는 칩 표면과 여유면이 서로 90°의 각도, 즉, 경사각이 0°인 네거티브 절삭 형상으로 이루어져 있다. 이는 한편으로 절삭날의 강도가 우수하지만, 다른 한편으로는 포지티브 절삭 형상을 가지는 절삭날보다 현저하게 무디게 절삭되는 것을 의미한다. 또한, 상당한 양의 열을 발생시킨다. 무디게 절삭되는 네거티브 절삭날의 단점은 절삭날이 가공된 재료를 파고들 수도 있으며, 착수된 경로를 방해할 수 있다는 점이다. 다른 단점은 노우즈 날이 위치하는 기준 평면과 주날 중 가장 하부에 위치하는 지점 사이의 높이 차가 기준 평면과 선삭 인서트의 지지면 사이의 높이 차보다 수 배 크다는 점이다. 이는 칩, 특히, 주날에 상당히 길고 깊게 위치하는 칩의 일부를 따라 제거되는 부분이 열이 상당히 발생하는 칩 표면에 안쪽에 위치하는 플랭크면에 영향을 끼쳐 (도 2 참조), 플랭크면에 부착을 유도할 수도 있음을 의미한다. 또한, 주날에서 거친 제트 마모 손상을 발생할 수 있는 각진 비교적 급작스런 보브 (bob) 를 통해, 주날의 경사 부분이 가장 하부의 부분으로 변형된다.

미국 특허 출원 제 5,000,626 호, 미국 특허 출원 제 5,082,401 호, 미국 특허 출원 제 5,249,894 호 및 유럽 특허 출원 제 0730925 호에는 다수의 절삭날을 가지는 양면 인덱서블 선삭 인서트가 기재되어 있으며, 이 인서트는 각각 노우즈 날과 2 개의 주날을 포함한다. 그러나, 이 경우에 있어서, 주날은 직선의 형태이며, 상기 노우즈 날과 동일한 평면에 위치하며, 그 결과 양호한 칩 제어를 이룰 수 없다.

전술한 바와 같이, 당해 문제점에 대한 요구를 만족할 수 있는 양면 선삭 인서트는 어떠한 방해 없이 단일 경로에서 링의 별개의 표면을 확실하게 기계 가공할 수 있도록 충분한 작업 수명을 가져야만 한다. 또한, 세밀한 기계 가공을 하는데 있어서, 선삭 인서트는 양호한 칩 제어, 즉, 제거된 칩이 가공되는 표면과 접촉하여서는 안된다. 즉, 칩은 가공된 표면으로부터 바로 처리되어야 하며, 특히 바람직하게 더욱 작은 조각으로 파괴되어야 한다.

본 발명의 목적은 미국 특허 출원 제 4,411,565 호에 알려진 선삭 인서트의 단점을 제거하는데 있으며, 개선된 양면 선삭 인서트를 제공하는데 있다. 따라서, 본 발명의 주 목적은 양호한 칩 제어가 가능하고, 사용수명동안 기능이 우수하며 이를 통해, 방해 없이 경로를 충분히 수행할 수 있는 절삭이 쉬운 양면 선삭 인서트를 제공하는 것이다. 다른 목적은 상부면을 향해 작동 중인 선삭 인서트의 면과 관계 없이, 안정된 방식으로 공구에 부속하는 형태로 설치될 수 있는 유용한 많은 절삭날을 가지는 선삭 인서트를 제공하는데 있다. 무엇보다도, 상기 선삭 인서트는 공구의 지지면과 대응 지탱면 사이의 경계면에 진입함으로써 안정성을 손상시키는 위험을 최소한으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 적어도 주 목적은 특허청구범위 제 1 항에 기재된 특징을 통해 성취될 수 있다. 본 발명에 따른 선삭 인서트의 바람직한 실시 형태는 종속항에서 좀 더 설명된다.

도 1 내지 도 3 은 선삭과 관련한 특별한 현상을 개략적으로 도시한다.
도 4 는 본 발명에 따른 선삭 인서트의 상면 사시도이다.
도 5 는 동일한 선삭 인서트의 하면 사시도이다.
도 6 은 도 4 및 도 5 에 따른 선삭 인서트의 확대된 평면도이다.
도 7 은 선삭 인서트의 측면도이다.
도 8 은 확대된 부분 측면도이다.
도 9 는 선삭 인서트의 측면을 따라 절삭날선의 측면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10 은 도 9 에 따른 절삭날선의 일부를 확대한 측면도이다.
도 11 은 예각인 코너 영역에서 선삭 인서트를 나타내는 평면도를 확대하여 상세히 나타낸 것이다.
도 12 내지 도 16 은 도 11 에 있어서, XⅡ-XⅡ, XⅢ-XⅢ, XⅣ-XⅣ, XV-XV 및 XⅥ-XⅥ 의 단면을 상세히 나타낸 것이다.
도 17 은 작업편의 선삭 동안 선삭 인서트를 개략적으로 확대하여 나타낸 것이다.
도 18 은 본 발명에 따른 선삭 인서트의 다른 실시 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.

(선삭에 관한 부재)

본 발명의 특징을 용이하게 이해하기 위하여, 첨부되는 도 1 내지 도 3 을 먼저 참조하게 되며, 이들은 선삭과 관련하여 관심을 갖고 있는 소정의 현상을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1 내지 도 3 에 있어서, "CE" 는 포지티브 절삭 형상을 가지고, 칩 표면 (CS) 과 여유면 (CLS) 사이에서 한정된다. 상기 표면 (CS 및 CLS) 은 예각으로 서로 만나게 되며, 따라서, 절삭날의 경사각 (RA) 은 90°보다 작게 된다. 예를 들어, 경사각은 약 15°로 설정된다. 경계선 (BL) 을 통해, 지탱면 (SS) 은 하부 (B) 쪽으로 경사진 플랭크면 (FS) 으로 변형되고, 이는 칩 표면 (CS) 으로의 이행부를 형성한다. 상기 경계선 (BL) 과 절삭날의 절삭날선 (C) 사이의 거리는 "L" 로 나타낸다. 절삭날 (CE) 에 의해 제거되는 칩은 곡선 (CH) 의 형태로 간단하게 나타낸다.

선삭을 포함하는 금속의 기계 가공에서의 칩 제거의 모든 형태에 있어서, 칩은 "굴곡된 형태로 생성" 되며, 즉, 제거하는 순간 바로 이후, 칩은 굴곡된 형태가 된다. 칩의 형상, 그 중에서 칩의 곡률 반경은 여러가지 요소들에 의해 정해지며 그 중에서 선삭과 관련하여 가장 중요한 요소는, 공구의 피드, 절삭날의 경사각 및 당해 절삭 깊이이다. 제거 이후에, 칩은 절삭날의 각각의 미세한 부분으로 수직하게 이동한다. 만일 절삭날이 직선인 경우, 칩은 단면이 평면 또는 직사각형이 될 것이지만, 절삭날이 전체적 또는 부분적으로 곡선이면, 칩은 단면이 전체 또는 부분적으로 곡선이 된다.

도 1 은 칩 (CH) 이 나쁜 영향을 끼치지 않고 플랭크면 (FS) 에 형성되는지를 나타낸다. 이는 칩이 안내되지 않고 제어되지 않는 방법으로 생성됨을 의미한다. 이러한 칩의 대부분은 길고, 전화기의 연결선과 같은 나사선 형태로 감기게 되며, 이들은 작업편의 가공 표면에 나쁜 영향을 끼치거나 또는 공구 및/또는 장치와 얽히게 된다. 도 1 에 기재된 예에 있어서, 거리 (L) 과 비교하였을때, 지탱면 (SS) 과 절삭날 (CE) 사이의 높이 차이 (H1) 또는 절삭날 (CE) 위로 플랭크면 (FS) 의 높이는 플랭크면 (FS) 과 접촉하는 칩에 있어서 매우 작은 거리이다.

도 2 는 선삭 인서트가 나타나 있으며, 여기서 지탱면 (SS) 과 절삭날 (CE) 사이의 높이 차이 (H2) (= 플랭크면의 높이) 가 전술한 예보다 현저하게 더 크며, 플랭크면 (FS) 은 이행부 (B) 쪽 아래를 향하여, 칩 표면 (CS) 으로 매우 급하게 경사져 있다. 이는 칩 (CH) 이 강한 힘으로 플랭크면 (FS) 으로 더 자세하게는 플랭크면 (FS) 의 더 낮은 부분으로 파고드는 것을 의미한다. 이러한 결과는 접촉 영역에서 매우 큰 열이 발생할 수 있으며, 동시에, 선삭 인서트가 무디게 절삭된다. 또한, 칩의 재료는 플랭크면 (FS) 에 쉽게 부착될 수도 있고, 지탱면 (SS) 에도 부착될 수도 있다. 소정의 시간후, 플랭크 표면에 마모 손상이 발생할 수도 있다. 따라서, 도 2 에 기재된 실시 형태는 양호한 칩 제어를 제공하지 못한다.

도 3 에 있어서, 양호한 칩 제어를 위한 조건이 현저하게 개선된 실시형태가 기재되어 있다. 이 경우에 있어서, 칩 (CH) 이 지탱면 (SS) 에 가장 가까운 상부 영역의 플랭크면 (FS) 에 세밀하게 영향을 끼칠 수 있도록, 플랭크면의 높이, 즉, 지탱면 (SS) 과 절삭날 (CE) 사이의 높이 차이 (H3) 가 선택된다. 이러한 방식으로, 열의 발생과 부착성이 감소되며, 이에 의해 선삭 인서트의 쉬운 절삭성이 유지된다. 적절한 힘을 통해 칩이 플랭크면 (FS) 에 영향을 끼친다는 사실 뿐만 아니라 절삭날과 플랭크면에 대한 칩의 충격 지점 사이의 거리가 도 2 에 기재된 거리보다 더 크다는 사실은 열 발생을 조절하는데 기여하며, 이에 의해, 고온의 칩 온도가 좀 더 감소될 수 있는 시간을 확보하게 된다. 도 3 에 기재된 바와 같이, 지탱면과 절삭날의 높이 차이가 최적으로 선택되는 경우, 하기와 같은 양호한 칩 제어를 실시할 수 있게 된다.

전술한 바에 따른 포지티브 절삭 형상을 가지는 절삭날과 네거티브 절삭 형상을 가지는 절삭날 사이의 큰 차이는, 네거티브 절삭 형상을 가지는 절삭날은 전단하는 동안 칩을 칩 앞쪽으로 가압하는 반면, 포지티브 절삭 형상을 가지는 절삭날은 칩과 생성된 표면 사이에 끼워 넣음으로써 칩을 들어올린다는 점이다. 일반적으로, 포지티브 절삭날은 네거티브 절삭날보다 절삭하는데 좀 더 용이하고, 네거티브 절삭날에 비하여 굴곡의 반경이 좀 더 큰 칩을 만들 수 있다.

도 4 및 도 5 에 있어서, 본 발명에 따른 선삭 인서트가 다각형의 기본 형상을 갖고 동일한 형태의 상부측 (1a) 과 하부측 (1b) 를 포함하는 모습이 나타나 있다. 이러한 이유 때문에, 상부측 (1a) 에 대해서만 상세히 설명하기로 하겠다. 상부측과 하부측 (1a, 1b) 에 있어서, 반대측 쌍을 이루는 평면 지지면 (2) 이 포함되고, 이는 외부 윤곽선과 내부 윤곽선 (3, 4) 에 의해 한정되고, 이는 서로, 또한, 이들 중간에 위치하는 그리고 중간면 (NP) 에 대하여 평행하다 (도 7 및 도 8 참조). 상기 지지면의 평탄도는 연삭 가공 (grinding) 함으로써 유리하게 제공될 수도 있지만, 예를 들어, 직접 프레싱 또는 스파킹 (sparking) 과 같은 다른 방법으로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 선삭 인서트는 마름모 형태이며, 네 개의 코너부 (J1, J2, J3 및 J4) 를 포함하며, 이들은 서로 쌍으로 이루어져 있다. 2 개의 코너부 (J3, J4) 가 둔각으로 이루어진 반면, 2 개의 코너부 (J1, J2) 에 있어서, 선삭 인서트는 예각으로 이루어져 있다. 코너부의 각도가 달라질 수 있겠지만, 이 경우 예각은 약 80°, 둔각은 약 100°이다.

상부측과 하부측 (1a, 1b) 사이에서, 둘레 여유면 (5) 이 일반적으로 연장되어며, 이는 다수의 부분 표면, 즉, 한편으로는 코너부 쌍 사이에 연장되는 네 개의 부분 표면 (6) 을 포함하고, 다른 한편으로는 코너부에 위치하고 인접한 여유 부분 표면 (6) 사이에서 이행부를 형성하는 네 개의 볼록한 부분 표면 (7) 을 포함한다.

별개의 상부측과 하부측을 따라, 각각 다수 (이 실시 형태의 경우에는 4 개) 의 절삭날이 형성되어 있으며, 이는 일반적으로 8-1, 8-2, 8-3 및 8-4 로 표시되고, 이들 각각은 노우즈 날 (9) 과 노우즈 날을 향해 모이는 2 개의 주날 (10) 을 포함한다. 공통된 노우즈 날 (9) 이 2 개의 주날 (10) 중 어느 하나가 작동중인지에 관계 없이 가공된 표면을 닦는데 목적이 있는 반면, 각각의 주날 (10) 은 주된 칩 제거를 목적으로 한다. 예시된 선삭 인서트가 상부측과 하부측을 따라 네 개의 사용 가능한 절삭날 (8) 을 포함하지만, 그 자체로 단지 2 개의 사용 가능하고 직경방향으로 서로 대향된 절삭날을 사용하는 것도 가능하며, 이는 바람직하게 예각으로 이루어진 코너부 (J1, J2) 에 위치한다.

도 4 및 도 5 에 있어서, 선삭 인서트가 중앙의 관통 홀 (11) 을 포함하며, 이 홀의 기하학적 중심축은 "C" 로 나타낸다. 2 개의 코너부 (J1, J2) 가 중심축 (C) 으로부터 동일한 거리로 떨어져 있음은 자명하다. 또한, 중심축 (C) 과 2 개의 코너부 (J3, J4) 사이의 반경 방향 거리는 코너부 (J1, J2) 에 이르는 거리보다는 짧지만, 동일하게 크다. 완성을 위해서, 또한, 선삭 인서트의 높이 또는 두께는 "IC" 로 나타난 것보다 상당히 작아야 한다 (도 6 참조). 일반적으로, "IC" 크기는 10 - 20mm 의 범위를 갖고, 그 두께는 "IC" 크기의 절반보다 작다. 본래의 실시형태에 나타난 바에 따르면, 선삭 인서트는 "IC" 크기가 12mm 이고, 두께 (t) 가 4.88mm 이다 (도 8 참조).

여유면 (5) 의 바로 내측 (도 4 참조) 에서, 둘레 칩 표면 (12) 이 연장되어 있다. 이러한 칩 표면 (12) 과 지지면 (2) 의 외부 윤곽선 (3) 의 사이에서, 플랭크면 (13) 이 연장되며, 이는 칩 표면을 향해 하부로 경사져 있다. 상기 플랭크면 (13) 과 상기 칩 표면 (12) 은 다수의 부분 표면을 포함하며, 이는 하기에서 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

도 7 및 도 8 을 검토함에 있어서, 측면도로 나타난 바와 같이, 별개의 주날 (10) 이 별개의 노우즈 날 (9) 과 인접하는 가장 높은 지점 또는 상부 지점 (14) 으로부터 가장 낮은 지점 또는 하부 지점 (15) 을 향해 경사지거나 내려가고 있다. 이러한 방식으로 주날이 경사지는 사실은 일반적으로 미국 특허 출원 441165 호에 의해 이미 공지되어 있다.

도 8 에 있어서, "UP" 는 별개의 지지면 (2) 이 위치하는 상부면을 나타내고, "RP" 는 네 개의 모든 노우즈 날 (9) 이 서로 위치하는 기준 평면을 나타낸다. 또한, "LP" 는 주날 (10) 의 가장 낮은 영역 또는 바닥 지점 (15) 이 결합하여 위치하는 하부 평면을 나타낸다. 상기 평면들 (UP, RP 및 LP) 은 중간면 (NP) 과 평행하고, 평면 (RP) 은 평면 (UP) 에 대비하여 하부에 위치하고, 평면 (LP) 은 기준 평면 (RP) 에 대비하여 하부에 위치함을 분명하게 알 수 있다.

실시예에 기재된 바와 같이, 지지면 (2) 은 링 형상 또는 무한의 랜드 (land) 형상을 포함하며, 이는 지지면 (2) 과 외부 플랭크면 (13) 에 추가하여, 지지면 (2) 의 내부 윤곽선 (4) 과 함몰된 평면의 중앙 표면 (17) 사이로 연장하는 내부 플랭크면 (16) 에 의해 정해진다. 이 경우에 있어서, 일반적으로 링 형상의 표면 (2) 은 별개의 상부측 또는 하부측의 지지면만을 구성하는 제 1 지지면을 형성한다. 도시된 바와 같이, 바람직한 실시 형태에 있어서, 내부 플랭크면 (16) 은 다수의 톱니 형상의 노치 (notch) 로 형성되며, 이는 (외부 플랭크면 (13) 의 근접부가 선삭 인서트의 주변부에 영향을 끼치지 않고) 지지면 (2) 의 영역을 줄일 수 있다. 이러한 방식으로, 지지면과 이와 상호 작동하는 공구의 지탱면 사이에 안전성을 악화시키는 금속 입자가 끼게되는 위험이 최소화된다.

도 11 내지 도 16 에 있어서, 도 11 은 예각의 코너부 (J1 또는 J2) 와 인접하는 선삭 인서트의 확대된 상세한 평면도를 나타낸다. 한편으로, 노우즈 날 (9) 은 여유면 (5) 의 볼록부 (7) 에 의해, 다른 한편으로는 일반적으로 칩 표면 (12) 의 원형 부분, 즉 도 11 에 "12a" 로 나타나는 영역으로 정해진다. 이러한 표면 영역 (12a) 은 노우즈 날의 절삭날선을 형성하는 외부 원호 선 (18a) 과 내부 원호 선 (18b) 사이에 포함되며, 게다가 2 개의 반지름 선 (18c, 18d) 은 2 개의 칩 부분 표면 (12a) 단부를 한정한다. 상기 절삭날선 (18a) 이 기준 평면 (RP) 에 위치하는 반면, 부분 표면 (12a) 은 절삭날선 (18a) 으로부터 내부 경계선 (18b) 쪽으로 하부 안쪽으로 경사진다. 도 12 에는 어떻게 표면 (12a) 이 평면도 상으로 폭 (W) 을 갖고, 실시예로서 약 15°인 경사각 (α) 을 갖는지 나타나 있다. 평면의 여유 부분 표면 (6) 과 이와 함께 주날 (10) 을 정하는 칩 표면 부분 (12) 은 "12b" 로 나타내었다.

도 12 의 XⅡ-XⅡ 영역은 수렴하는 주날 (10) 사이 이등분선과 일치하는 수직의 평면에 위치하고, 노우즈 날 (9) 과 지지면 (2) 의 외부 윤곽선 (3) 사이의 거리 (L) 는 칩 표면 (12a) 의 폭 (W) 에 비하여 매우 크다. 플랭크면 (13) 과 칩 표면 (12a) 사이의 이행부 (아래 표면으로 오목한 형상) 가 "19" 로 나타나 있다. 평면 (UP) 과 플랭크면 (13) 에 의해 형성되는 각도 (β) (앞으로 "플랭크각" 이라 함) 가 조절되고, 이번 실시예에서는 약 20°이다.

도시된 바와 같이, 바람직한 실시 형태에 있어서, 경사각 (α) 은 별개의 절삭날의 전체 연장선을 따라 15°로 일정하지만, 플랭크각 (β) 은 크게 바뀔 수 있다. 도 13 의 XⅢ-XⅢ 영역에 있어서, 플랭크각 (β) 은 약 35°이다. 또한, 노우즈 날 (9) 과 지지면 (2) 의 외부 윤곽선 (3) 사이의 거리 (L) 는 도 12 에 기재된 영역에서의 거리보다 다소 작다. XⅣ-XⅣ 영역 및 XV-XV 영역에 있어서, 플랭크각 (β) 은 각각 약 40°및 48°이다. 즉, 플랭크각 (β) 은 노우즈 날 (9) 로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다.

도시된 바와 같이, 바람직한 실시 형태에 있어서, 별개의 주날 (10) 의 칩 표면 (12a) 은 동일한 폭을 갖지 않고, 종속의 노우즈 날 (9) 로부터 거리가 멀어짐에 따라 가늘어 진다. 도 11 및 도 16 에 나타난 바와 같이, XⅥ-XⅥ 영역에서 칩 표면 (12b) 은 칩 표면 (12b) 의 균일한 폭 부분을 따르는 영역보다 훨씬 작은 폭 (W) 을 갖게 된다. 칩 표면이 이러한 방식으로 가늘어지기 때문에, 상기 지지면 (2) 의 반도부 (2a) (peninsular part) 는 주날 (10) 에 더 가깝게 확대된 형태가 될 수도 있다 (도 4 내지 도 6 참조). 도 6 에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 각각 볼록한 지지 부분 표면 (2a) 은 예각의 코너부 (J1, J2) 보다 둔각의 코너부 (J3, J4) 에 다소 가깝게 위치하고 있다. 이러한 볼록한 지지 부분 표면 (2a) 을 통해, 각각으로 작동하는 예각의 절삭날 (8-1, 8-2) 과 연계하여, 선삭 인서트의 안정성이 매우 향상된다. 연속되는 도 6 에 기재된 바와 같이, 둔각의 절삭날 (8-1) 을 측방향으로 지지하는 2 개의 반도 지지 부분 표면 (2a) 이 둔각 코너부 (J3, J4) 사이의 가상의 대각선 (도시되지 않음) 보다 절삭 날 (8-1) 쪽에 더 가깝게 위치한다. 이러한 지지 부분 표면 (2a) 이 비교적 넓게 분리되어 있기 때문에, 절삭날 (8-1) 이 작동하는 경우, 선삭 인서트의 강성 지지부를 얻을 수 있다.

도 9 및 도 10 을 설명함에 있어서, 한편으로는 각 노우즈 날 (9) 과 상호 작용하는 2 개의 주날 (10) 이 단부 지점 (14) (= 상부 단부 지점) 사이에서 연장되는 하나의 연속적인 절삭날선을 따라 일체화 되는지가 나타나 있고, 다른 한편으로는 상기 절삭날선이 어떠한 갑작스런 불규칙부 또는 보브가 없이 매끄러운 물결 형상을 나타내는 모습이 나타나 있다. 이러한 매끄러운 형상은 이행부 지점 (P1, P2 및 P3) 을 통해 모두 서로 변형되는 다수의 부분 날 (10a, 10b, 10c 및 10d) 로 형성되는 별개의 주날 (10) 에 의해 제공되고, 부분 호들은 서로 접하게 된다. 이들 부분 날 중에서, 부분 날 (10a, 10b) 은 오목한 호 형상을 갖지만, 절삭날선을 따르는 중앙의 가장 하부에 위치하는 부분 날 (10c) 은 곧게 되어 있다. 두 지점 (P1, P2) 사이를 연장하는 오목한 부분 날 (10a) 은 두 지점 (P2, P3) 사이에서 아치형상으로 연장하는 꼬리부 날 (10b) 의 반경 (r₂) 보다 일반적으로 더 큰 반경 (r₁) 으로 되어 있다. 본래 형태의 실시 형태에 있어서, r₁ 은 50mm, r₂ 는 10mm 이다. 부분 날 (10a) 과 노우즈 날 (9) 의 단부 지점 (14) 사이에서, 추가로 매우 짧은 볼록 부분 날 (10d) 이 r₃ (=0.75mm) 의 반경으로 연장된다. 마지막으로 언급된, 볼록 부분 날 (10d) 은 단지 부분 날 (10a) 과 노우즈 날 (9) 사이에서 날카롭지 않은 이행부를 형성하고자 함이다. 도 10 에 있어서, 부분 날 (10a) 을 따라서, 칩을 제거하는 극미한 힘 요소들 (K1) 이 어떻게 종합된 힘 (R1) 으로 나타나는지 기재되어 있으며, 이는 선삭 인서트로부터 상향/후향으로 비스듬하게 가해진다. 유사한 방법으로, 극미한 힘 요소들 (K2) 이 부분 날 (10b) 을 따라 종합된 힘 (R2) 으로 결합되며, 이 역시 종합 힘 (R1) 보다는 그 각도가 다소 작지만 상향/후향으로 비스듬하게 가해진다. 절삭 깊이가 충분히 커야 하므로, 칩 제거가 중간 부분 날 (10c) 을 따라 일어난다. 이는 곧은 형태로 평면 (LP) 에 위치하기 때문에, 칩의 이러한 부분의 종합 힘 (R3) 은 선삭 인서트로부터 상향으로 직각으로 가해진다. 그러나, 절삭 깊이와 관계 없이, 모든 경우에 있어서, 절삭날로부터 칩을 외부로 인도하는 종합 힘은 상향/후향으로 비스듬하게 가해질 것이다.

서로 다른 부분 날 (10a, 10b, 10c, 10d) 이 이행부 지점 (P1, P2, P3) 에서 서로 접한다는 점은 가상의 반경선 (S) 에 각각 기초되며, 이는 별개의 원형 호의 중심 (도시되지 않음) 으로 연장하는 인접한 아치 형태의 부분 날 사이에서 이행 지점을 가로지르게 된다. 따라서, 상기 오목 부분의 호 (10b) 의 중심으로 연장하는 이행부 지점 (P2) 으로부터의 가상의 반경선 (S) 은 지점 (P2) 으로부터 부분 호 (10a) 의 중심으로 연장한다. 유사한 방식으로, 지점 (P3) 을 교차하여 직선의 부분 날 (10c) 에 수직한 선 (S) 은 부분 호 (10b) 의 중심으로 연장한다.

전술한 방법에서의 절삭날이 날카로운 보브 없이 매끄러운 물결 형상이 된다는 점을 통해, 노치 마모 손상의 발생이 효과적으로 상쇄된다. 즉, 절삭날선이 매끄러운 호 형상으로 나타나게 되는 경우, 당해 절삭날이 방해 없이 연속적인 경로를 지나는 동안 사용될 수 있도록 하여, 작업 수명을 보장할 수 있다.

실시예에 있어서, 선삭 인서트는 12mm 의 "IC" 크기를 갖고, 두께 (t) 가 약 4.9mm 이며, 지지면 (2) 의 노우즈 날 (9) 과 외부 윤곽선 (3) 사이의 거리 (L)(도 12 참조) 는 약 2.7mm 이고, 평면에서 봤을 때, 약 0.7mm 의 폭 (W) 을 갖는 영역 형상의 칩 부분 표면 (12a) 을 갖는다. 주날의 칩 부분 표면 (12b) 은 영역 XⅢ-XⅢ, XⅣ-XⅣ, XⅤ-XⅤ 에서 동일한 폭 (W) = 0.7mm 로 형성되지만, 거리 (L) 는 다소 변경될 수 있다. 따라서, XⅢ-XⅢ 영역에서 거리 (L) 는 약 1.9mm, XⅣ-XⅣ 영역에서 거리 (L) 는 약 2.0mm, XⅤ-XⅤ영역에서 거리 (L) 는 약 1.8mm 이다. 그러나, XⅥ-XⅥ 영역에서 폭 (W) 은 약 0.4mm 감소되고, 거리 (L) 는 약 1.0mm 줄어든다. 전술한 바와 같이, 이는 반도부 지지부 표면 (2a) 이 측방향으로 약 0.8mm 확대될 수 있음을 의미한다.

도 7 및 도 8 에 있어서, 지지면 (2) 의 평면 (UP) 과 기준 평면 (RP) 사이의 높이 차이 (N1) 은 0.12mm 이고, 주날의 가장 하부의 영역 (15) 이 위치하는 하부 평면 (LP) 사이의 높이 차이 (N2) 는 0.20mm 이다. 따라서, 플랭크면 (13) (도 3 참조) 의 높이 (H3) 는 0.32mm (즉, 0.12 + 0.20) 이다. 높이 (H3) 가 (높이 차이의 (N1, N2) 변화에 따라) 변경될 수 있지만, 높이 (H3) 은 0.5mm 이하이어야 한다. 즉, 플랭크면의 높이 (H3) 는 선삭 인서트의 두께 (t) 의 최대 약 10% 이다.

노우즈 날 (9) 로부터 주날 (10) 이 기울어진 각도 (γ) (떨어짐 각도) 는 적어도 3°, 최대 10°이다. 실시예에 있어서, 각도 (γ) 는 7°이다. 이러한 떨어짐 각도는 기준 평면 (RP) 과 지점들 (P1, P2) 사이의 선분 사이의 각도로서 정의된다.

도 17 에 있어서, 이는 회전 방향 (R₀) 으로 회전하는 작업편의 선삭동안 본 발명에 따르는 선삭 인서트를 나타내고 있으며, 동시에, 공구 (도시되지 않음) 에 장착된 선삭 인서트는 이송 방향 (F) 으로 종방향으로 이송되고 있다. 점선으로 표현되는 칩 (C1) 은 절삭날을 통해 발생되는 것을 가상으로 나타낸 것이며, 그 주날은 직선의 형태이고, 공통의 평면 (미국 특허 출원 5000626호, 미국 특허 출원 5082401호, 미국 특허 출원 5249894호, 유럽 특허 출원 0730925호에 따른 선삭 인서트와 비교한 경우) 에 위치하게 된다. 이 경우에 있어서, 칩은 단면이 평탄한 형상이고, 주날에 수직하게 굴곡된다. 따라서, 칩이 작업편의 가공된 표면에 영향을 줄 수 있다는 위험이 크다. 실선으로 표시되는 칩 (CH2) 은 본 발명에 따른 선삭 인서트를 통해 제거되는 칩을 나타낸다. 이러한 칩은 처음부터 주날의 절삭날을 따라 후방으로 비스듬하게 발생되고, 비스듬하게 후방으로 칩을 인도하는 플랭크면 (13) 에 양호한 영향을 끼치게 된다. 선삭 인서트의 영향이 절삭날선을 따라 추가로 후방으로 영향을 미친후 (굽어진 이후, 빠르게 냉각됨), 이들은 작은 조각들로 분쇄될 것이다.

도 18 에 있어서, 본 발명에 따른 선삭 인서트의 대안의 실시 형태가 나타나 있다. 이 경우에 있어서, 지지면 (2) 이 포함되는 일반적으로 링 형상의 랜드는 네 개의 섬 형상의 랜드를 포함하며, 이들 각각은 상기 제 1 지지면 (2) 과 동일 평면에 위치하는 제 2 지지면 (21) 을 포함하게 된다. 제 2 지지면 (21) 은 별개의 노우즈 날 (9) 과 제 1 지지면 (2) 사이에 위치되며, 이 경우에, 상기 노우즈 날을 향해 가늘어지는 팁 부분으로 이루어진 자전거 안장형의 윤곽 형상으로 이루어져 있다. 제 2 지지면 (21) 이 자세하게는 슈트부 (22) 를 통해 포함되는 섬 형상의 랜드가 제 1 지지면 (2) 이 포함되는 랜드로부터 떨어져 있기 때문에, 지지면과 이와 상호 작용하는 회전 공구의 지탱면 사이에 칩 조각 또는 다른 단단한 입자들이 들어가게 되는 위험이 훨씬 최소화된다. 즉, 공구 내에서 선삭 인서트의 안정한 고정이 최적화되는 것으로 추정된다.

본 발명에 따르면, 포지티브 절삭 형상인 절삭날과 칩 안내 측면 또는 칩을 제거하는 주날과 관련하여 높이가 최대 0.5mm 로 제한되는 플랭크를 조합함으로써, 특별하게 양호한 칩 제어가 가능한 쉬운 절삭용 선삭 인서트가 얻어진다. 따라서, 주날이 노우즈 날로부터 상당한 떨어짐 각도로 경사지는 점과 상호 작용하는 적절한 플랭크의 높이는, (선택된 절삭의 깊이와 관계 없이) 제거된 칩이 적절한 힘을 통해 측면으로 가해지고, 후방으로 비스듬하게 매끈하게 떨어져, 그 결과, (도 17 에 기재된 바와 같이), 동시 프로세싱 중, 컬링 (curling) 이 일반적으로 소위 "코마 (comas)" 형태의 취급이 용이한 조각들로 최종적으로 분쇄되는 것이 보장된다. 상기 칩 제어는 비교적 얇은 칩이 발생하는 동안 적절한 이송으로 (예를 들어, 회전당 0.1 내지 0.3mm 의 범위에서) 선삭이 수행되는 경우 특히 우수하다. 또한, 절삭날의 부분 날을 서로 접하도록 변형하여 얻어진, 주날을 따라 매끄럽게 또는 평탄한 절삭날선은, 주날에 노치 마모 손상이 발생하는 것을 상쇄시킨다. 도면에 기재된 바와 같은 바람직한 실시 형태에 있어서, 주날과 매우 가까운 지지면의 반도부를 확장하여, 안정성과 함께 선삭 인서트의 지탱폭이 현저하게 양호해질 수 있다. 또한, 링 형상의 지지면의 접촉 영역이 내부 윤곽선의 톱니형상에 기인하여 최소한으로 줄어들 수 있다. 이러한 방식으로, 선삭 인서트의 지지면과 공구의 지탱면 사이의 경계면에 침투되는 안정화 입자들의 위험이 최소화된다. 즉, 본 발명에 따른 선삭 인서트는 해로운 방해 없이 하나의 경로로 여유분을 조절하고, 예를 들어, 처음에 언급한 링 형상의 발생된 표면이 매끄럽고 좀 더 상세하게 치수적으로 정확해지므로, 작업 수명이 향상된다.

본 발명은 전술한 상세한 설명 및 도면에 기재된 사항에 한정되지는 않는다. 따라서, 본 발명은 어떠한 다각형의 기본 형상, 특히, 삼각형을 가지는 양면 선삭 인서트에 적용될 수도 있다. 실시예에 기재된 바와 같이, 선삭 인서트의 코너부에 있는 여유 부분의 표면은 원통형이며, 즉, 이를 따르는 모체가 중간 평면에 수직하게 연장하며, 게다가 주날을 따르는 여유 부분 표면은 이를 따르는 수직 또한 수평한 가상선이 직선이도록 평면이다. 그러나, 줄어든 중앙부 (waist) 와 함께 주변 여유면을 형성하는 것도 가능하다.

Claims

상부측 (1a) 과 하부측 (1b) 뿐만 아니라 적어도 3 개의 코너부 (J1, J2, J3, J4) 를 포함하는 다각형의 기본 형상을 가지는 양면 인덱서블 선삭 인서트로서,
외부 윤곽선 (3) 을 내측에서 형성하는 대향 쌍의 평면 지지면 (2) 을 포함하고,
상기 평면 지지면 (2) 은 평면 지지면 (2) 의 중앙 사이에 위치하는 중간 평면 (NP) 에 서로 평행하고,
다수의 절삭날이 상기 상부측 (1a) 및 하부측 (1b) 을 따라 위치하고 있으며, 이들 각각은 노우즈 날 (9) 과 이를 향해 모이는 2 개의 주날 (10) 을 포함하고,
각각의 상기 상부측 및 하부측을 따르는 노우즈 날 모두는 상기 지지면 (2) 과 여유면 (5) 에 인접하는 외주 칩 표면 (12) 에 대해 안쪽으로 꺼져 있는 공통 기준 평면 (RP) 에 위치하고,
상기 주날 (10) 각각은 상기 칩 표면 (12) 과 2 개의 코너부 사이로 연장되는 여유면 (5) 의 부분 (6) 사이에 형성되고, 상기 칩 표면 (12) 과 상기 여유면 (5) 의 볼록 부분 (7) 사이의 별개의 노우즈 날 (9) 과 상기 칩 표면 (12) 을 향해 경사져 있는 플랭크면 (13) 은 상기 지지면의 외부 윤곽선 (3) 으로부터 연장되어 있으며,
또한, 측면에서 보았을 때, 각각의 주날 (10) 은 2 개의 코너부 사이에서 상기 노우즈 날 (9) 에 인접하는 최고점 (14) 으로부터 최하점 (15) 을 향해 경사지는 양면 인덱서블 선삭 인서트에 있어서,
상기 지지면 (2) 과 상기 주날 (10) 의 최하점 (15) 사이의 높이차는 최대 0.5mm 이고, 각각의 절삭날의 경사각 (α) 은 상기 절삭날의 전체 연장선을 따라 예각이며,
상기 지지면 (2) 은 일반적으로 링 형상의 랜드 (land) 를 포함하며,
상기 지지면 (2) 은 상기 지지면 (2) 의 내부 윤곽선 (4) 과 함몰된 평면의 중앙 표면 (17) 사이로 연장하는 내부 플랭크면 (16) 에 의해 정해지고,
일반적으로 링 형상의 상기 지지면 (2) 은 별개의 상부측 (1a) 또는 하부측 (1b) 의 지지면만을 구성하고,
상기 내부 플랭크면 (16) 은 다수의 톱니 형상의 노치 (notch) 로 형성되는 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 기준 평면 (RP) 과 상기 주날 (10) 의 최하점 (15) 사이의 높이차 (N2) 는 상기 지지면 (2) 과 상기 기준 평면 (RP) 사이의 높이차 (N1) 보다 최대 2 배 큰 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 절삭날의 경사각 (α) 은 상기 노우즈 날 (9) 과 상기 2 개의 주날 (10) 양자를 따라 일정한 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 절삭날의 경사각 (α) 은 적어도 5°이고, 최대 20°인 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 노우즈 날 (9) 로부터 각각의 주날 (10) 은 상기 기준 평면 (RP) 에 대하여 3°~ 10°의 떨어짐 각도 (γ) 로 경사지는 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각각의 주날 (10) 은 다수의 부분 날 (10a, 10b, 10c, 10d) 을 포함하며, 상기 각각의 부분 날이 서로 접하는 이행부 지점 (P1, P2, P3) 을 통해 상기 부분 날 모두가 서로 변형되는 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각각의 주날 (10) 을 따르는 칩 표면 (12) 은 반도부 부분 표면 (2a) 에 의해 확장되는 지지면 (2) 안쪽 영역으로 가늘어지는 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각 상부측 또는 하부측 (1a, 1b) 은 지지면 (2) 이 포함되는 일반적으로 링 형상의 랜드 외에 상기 링 랜드로부터 공간적으로 이격되며 상기 링 랜드와 노우즈 날 (9) 사이에 위치하는 섬 형상 랜드를 포함하고, 뿐만 아니라 상기 지지면 (2) 과 동일한 평면에 위치하는 제 2 지지면 (21) 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 지지면 (21) 에는 상기 노우즈 날 (9) 을 향해 가늘어지는 팁 지점이 있는 자전거 안장 형태의 윤곽을 가지는 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플랭크면 (13) 의 플랭크각 (β) 은 상기 노우즈 날 (9) 로부터 거리가 커짐에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 양면 인덱서블 선삭 인서트.