KR101820557B1 - 구조화된 공구 플랭크들을 갖는 절삭 인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부 표면 (1), 하부 표면 (2) 및, 상부 표면 (1) 과 하부 표면 (2) 을 서로 연결하는 하나 이상의 날 표면들 (3) 을 포함하는 절삭 인서트에 관한 것이고, 적어도 하나의 절삭 날 (4) 이 적어도 상부 표면 (1) 으로의 적어도 하나의 날 표면 (3) 의 전이부에 제공되고, 절삭 날에 인접한 상부 표면은 칩 표면의 형태이고 절삭 날에 인접한 날 표면은 공구 플랭크의 형태이다. 칩 파괴 범위가 확대되고 코일형 칩들에 의한 절삭 인서트 및/또는 공구 및/또는 공작물에 대한 피해의 위험이 감소된 절삭 인서트를 제공하기 위해서, 본 발명에 따르면 적어도 하나의 홈부 (6) 가 절삭 날 (4) 로부터 간격을 두고 공구 플랭크에 제공된다.

Description

구조화된 공구 플랭크들을 갖는 절삭 인서트{CUTTING INSERT HAVING STRUCTURED TOOL FLANKS}

본 발명은 적어도 하나의 구조화된 공구 플랭크를 갖는 절삭 인서트에 관한 것이고, 절삭 인서트는 상부 표면, 하부 표면 및, 상부 표면과 하부 표면을 서로 연결하는 하나 이상의 날 표면들을 포함하고, 적어도 하나의 절삭 날이 적어도 상부 표면으로의 적어도 하나의 날 표면의 전이부에 제공되고, 절삭 날과 인접하는 상부 표면은 칩 (chip) 표면의 형태이고 절삭 날과 인접하는 날 표면은 공구 플랭크의 형태이다.

이러한 절삭 인서트는, 예를 들어 DE 43 36 055 A1 으로부터 공지된다. 이 최신 기술에서, 중요한 고려사항은 향상된 절삭 작동, 즉 공구 플랭크 (flank) 또는 릴리프 (relief) 표면이 절삭 날을 따라서 변하는 릴리프 각도들을 갖는 것을 달성하는 것이다. 이 목적을 위해서, 선택적으로 홈부들 또는 공구 플랭크로부터 돌출된 융기부들이 제공되고, 이 홈부들과 융기부들은, 변하는 릴리프 각도들의 효과가 작용되도록 하기 위해서 공구 플랭크 상에서 절삭 날에 상대적으로 근접하게 연장된다. 특히, 홈부들에 대응하는 구간들은 0.2 mm 까지 절삭 날로 연장되고, 융기부들은 바람직하게는 심지어 0.1 mm 까지 절삭 날로 돌출된다. 홈부들 및/또는 융기부들은, 복수의 홈부 및/또는 융기부들이 사이에 배치된 공구 플랭크의 편평한 영역들과 교대로 나타나고 각각의 릴리프 각도의 변화가 절삭 날을 따라서 대응하는 빈도로 발생되도록 절삭 날에 평행한 방향에서 상대적으로 짧다.

다른 일 실시형태에서 몇몇 부분-구형으로 형성된 각인들 (impressions) 을 제외하고, 상기 공개의 절삭 인서트들의 모든 실시형태들은 가장 큰 치수로 절삭 날에 수직하게 연장되는 홈부들 및/또는 융기부들을 포함한다.

이에 관해서, 절삭 인서트의 절삭 작동이 더 양호한 안내 (guidance) 및 진동의 추가적 감소에 의해서 부드러워지도록 의도되며, 여기서 특히 목적은 공구 플랭크 마모의 감소, 채터 (chatter) 경향의 감소 및 절개부 (cut) 에 수직한 힘들의 감소를 달성하는 것이다. 이 목적을 위해서 홈부들 또는 융기부들은 국부적으로 계속 변하는 릴리프 각도들이 존재하도록 제공된다.

따라서 상기 문헌은 특수한 칩의 형성 및 가동 중인 (active) 절삭 날의 바로 뒤쪽에서의 공작물과 공구 플랭크의 접촉에 관한 것이고, 여기서 특수한 칩 형성은 기계가공되고 있는 재료 및 절삭 깊이에 매우 크게 의존된다. 그러나, 상기 문헌은 이미 생성된 칩들에 대한 공구 플랭크들의 영향을 고려하지 않는다.

많은 적용들에 있어서, 특히 공작물 재료의 성질 때문에 상대적으로 긴 코일형의 칩들이 형성된다. 만약 이러한 코일형 칩들이, 공작물 표면 옆의 클리어한 (clear) 공구 플랭크 영역에 접하면 (특히 만약 절삭 날의 단지 일 부분만이 공작물과 물려 (engagement) 있다면), 이러한 칩들은 공구 플랭크에 대해서 따라서 미끄러지는 경향을 갖고, 이 경우에 칩들이 리버서블 비트 (reversible bit) 와 비트 시트 (seat) 사이의 좁은 간극 또는 가동 중인 공구 플랭크와 공작물 표면 사이의 좁은 간극 안으로 용이하게 통과될 수 있다. 예를 들어 양면 리버서블 절삭 비트들의 경우에 있어서, 이것은 저부 절삭 날이 떼어질 수 있게 할 수 있다. (여기서 용어 "가동 중인 공구 플랭크" 는 공작물과 물림되는 절삭 날 부분에 인접하는 공구 플랭크 부분을 가리키기 위해서 이용된다).

따라서 본 발명의 목적은 코일형 칩들로 인한 절삭 인서트 및/또는 공구 및/또는 공작물에 대한 피해의 위험이 감소된 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

이 목적은 적어도 하나의 홈부가 절삭 날로부터 간격을 두고 공구 플랭크에 제공되고, 절삭 날에 평행하게 측정된 바와 같이 홈부의 합산된 길이는 관련된 절삭 날의 길이의 적어도 60 % 및 특히 적어도 80 % 인 점에 의해서 달성된다.

변하는 릴리프 각도가 중요한 고려 사항이며 절삭 날에 평행하게 측정된 바와 같이 홈부들 또는 융기부들의 정도는 단지 부차적인 부분의 역할을 하는 구조화된 (structured) 절삭 표면들을 갖는 공지된 절삭 인서트들과 다르게, 본 발명에 관한 중요한 고려사항은 노출된 공구 플랭크 상에 충돌하는 칩 (chip) 이 홈부 내에 가능한 많이 걸리고 (hooked), 따라서 홈부는 과도하게 작을 수는 없고 또한 충분히 깊어야 하며, 이 경우에 공구 플랭크의 편평한 영역들은 절삭 날에 직접적으로 인접한 부분에 실질적으로 한정된다는 점이다.

특히 홈부는 절삭 날에 평행하게 연장되는 그루브 (groove) 형태일 수 있다. 이 경우에 절삭 날에 대한 홈부 또는 그루브의 간격은 절삭 인서트의 하부 표면과 상부 표면 사이 최소 간격의 적어도 1/10 이어야 하고, 또한 이 최소 간격은 절삭 인서트의 '두께' 로서 간단하게 정의될 수 있다. 그러나 또한 절삭 날에 대한 홈부의 간격은 가능한 멀어도 절삭 인서트의 두께의 1/4 이하이어야 한다. 무명수들 (absolute numbers) 로, 절삭 날로부터 홈부들의 간격은 적어도 0.3 내지 최대 3 mm 의 범위 내에 있다.

본 발명에 따른 홈부들은 공구 플랭크로부터 상대적으로 급작스럽게 후퇴되어야 하고, 즉 홈부의 내측 표면과 바로 인접하는 공구 플랭크 사이의 각도가 60°내지 90°의 크기 정도이어야 한다. 인접하는 공구 플랭크의 편평한 부분들로부터 측정된 홈부들의 깊이는 최소 1 mm, 바람직하게는 적어도 1.5 mm 이어야 한다.

절삭 날에 인접한 공구 플랭크가 홈부로부터 충분하게 이격되어 있기 때문에, 홈부는 칩 형성에 대해서 어떠한 직접적 영향을 주지 않는다. 그보다는, 이러한 홈부의 효과는, 부드러운 공구 플랭크들 또는 덜 급작스럽고 덜 깊은 홈부들을 갖는 공구 플랭크들에 대조적으로, 공구 플랭크 상에 입사하는 칩들이 공구 플랭크를 따라서 슬라이딩하지 않고 이 경우에 가능하게는 공구 플랭크와 공작물 사이의 간극 안으로 통과하고, 오히려 이러한 홈부 내에 '걸리게 (hooked)' 되며, 이는 매우 빠르게 이러한 칩의 파단으로 이어지고 이러한 칩이 다음으로 더욱 용이하게 멀리 이송될 수 있으며 손상의 위험을 감소시킨다.

바람직하게는 절삭 인서트는 양면 리버서블 비트의 형태이고, 상부 표면 및 하부 표면은 실질적으로 동일하고, 이들 각각의 배향에 의존하여, 칩 표면으로서의 기능으로 또는 공구 시트 상에 안착되는 표면으로서의 기능으로 이들의 기능을 변경한다.

본 발명의 변형예에 있어서, 2 개의 평행한 그루브들이 제공되며, 이들은 다시 상부 표면 및 하부 표면 각각에 대해서 동일한 간격을 수반한다.

절삭 날로부터 홈부들 또는 그루브들의 간격은 최신 기술로부터 알려진 홈부들보다 어느 정도 더 큰 경향이 있고, 상기된 바와 같이, 절삭 인서트 두께의 최소 1/10 이며, 바람직하게는 적어도 0.3 mm 또는 1 mm 초과, 예를 들어 1.1 mm 이다. 양면 절삭 인서트들의 경우에, 또한 공구 플랭크들은 바람직하게는 대응하게 대칭적인 구성이고, 따라서 하나는 상부 표면의 절삭 날과 관련되고 나머지는 하부 표면의 절삭 날과 관련되는 복수의 홈부들을 갖거나, 또는 그러나 상부 절삭 날과 하부 절삭 날 사이에서 중단되지 (interrupted) 않는 홈부가 상부 날 및 하부 날에 대해서 대칭적인 구성이다. 대응하는 홈부들의 대칭적 배열 및 구성은 칩들의 파단 및 파괴에 관해서도 절삭 인서트의 기능이 절삭 인서트가 공구 상의 시트 (seat) 에 고정되는 배향에 독립적인 점을 보장한다. 홈부들을 제외하고 본 발명에 따른 절삭 인서트의 날 표면들이 실질적으로 편평할 수 있고, 즉 공구 플랭크가 하나 이상의 홈부들의 제공에 부가하여 비대칭적으로 경사져서 릴리프 각도가 절삭 날을 따라서 계속적으로 변하지 않는다면, 특히 릴리프 각도가 절삭 날의 길이에 걸쳐서 실질적으로 일정하게 남아있다.

또한 본 발명은 특히 본 발명에 따른 홈부들을 갖는 적어도 3 개 및 바람직하게는 적어도 4 개의 실질적으로 편평한 날 표면들을 갖는 인덱스가능한 (indexable), 예를 들어 다각형의 절삭 인서트들에 적용될 수 있다. 동일하게, 본 발명은 둥근 절삭 인서트들과 연결되어 적용될 수도 있고, 이 경우에 홈부들이 다음으로, 예를 들어 완전히 그 둘레로 연장될 수도 있거나 또는 주연 방향으로 부분적으로 연장되는 그루브들일 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 홈부들 또는 대응하는 그루브들은 다른 편평한 공구 플랭크의 전체 길이에 걸쳐서 상기 공구 플랭크와 인접하는 인접 날 표면들의 코너 영역들 안으로 연장된다.

그러나, 이러한 그루브들이 또한 중단될 수 있고 예를 들어 한편으로 코너를 넘어 인접한 날 표면까지 연장되지 않고 다른 한편으로, 표면이 공구 플랭크의 나머지의 평면에 놓여있는 림 (limb) 에 의해서 절삭 날 아래 대략 중간에서 또한 중단되는 2 개의 그루브-형상의 부분들을 포함할 수 있는 점이 주의될 것이다.

또한 홈부들 및 특히 그루브들은 평면도에서 다각형인 절삭 인서트의 코너 영역들을 넘어서 연장되도록 제공될 수도 있다. 홈부들 또는 대응하는 그루브들은 가능하게는 인덱스가능한 다각형 절삭 인서트와 연결하여 제공될 수 있고 공구 플랭크 내에 절삭 날에 평행하게 연장된다.

절삭 날에 대한 간격이 절삭 날의 강도 및 안정성에 부정적으로 영향을 주지않도록 각각 충분히 커야한다는 점이 이해될 것이다. 특히 절삭 날 쪽의 홈부의 벽이 상대적으로 급작스럽게 후퇴하고, 즉 홈부의 벽이 공구 플랭크의 평면에 대해서 예를 들어 60°이상의 상대적으로 큰 각도로 연장된다.

대응하는 그루브들 또는 다른 홈부들이 제공된 복수의 날 표면들을 갖는 인덱스가능한 (indexable) 절삭 인서트의 경우에, 코일형 칩들을 파단하는 효과는 특히 칩들이 작동 중인 공구 플랭크, 즉 현재 작동 중인 절삭 날에 인접한 공구 플랭크에 인접한 또는 이와 연결하여 또한 이격된 공구 플랭크에 충돌할 때 달성된다.

본 발명의 다른 장점들, 특징들 및 가능한 용도들이 바람직한 실시예의 이하 설명 및 관련된 도면들로부터 분명하게 드러날 것이다.

도 1 은 제 1 실시예예 부합하는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 사시도를 도시하고,
도 2 는 대응하는 절삭 인서트의 측면도를 도시하고,
도 3 내지 도 8 은 절삭 인서트들의 날 표면들에 있는 홈들의 다양한 변형예들을 도시한다.

도 1 은 상부 표면 (1), 하부 표면 (2) (도 1 에서 보이지 않음) 및 실질적으로 편평한 날 표면들 (3) 을 갖는 실질적으로 정사각형인 절삭 인서트 (10) 의 사시도를 도시한다. 각각의 절삭 날 (4) 및 절삭 날 (5) 은 날 표면들 (3) 중 적어도 하나와 상부 측 (1) 과 하부 측 (2) 각각의 사이의 전이부에 제공된다. 이 절삭 날들 (4, 5) 에 인접하고 이 절삭 날들 (4, 5) 사이에 연장되는 공구 플랭크 또는 릴리프 표면 (3) 은 폭 좁은 림 (limb) 에 의해서 서로 분리된 4 개의 그루브 (groove) 형상의 대칭적으로 배치된 홈부들을 갖는다. 관련된 절삭 날 (4 또는 5) 로부터 홈부의 내측 간격 (d) 은, 절삭 날들 (4, 5) 사이의 간격 또는 하부 측 (2) 으로부터 상부 측 (1) 의 간격에 의해서 실질적으로 정의된 절삭 인서트의 두께 (D) 의 최대 1/3 이다. 만약 상부 측 (1) 및 하부 측 (2) 이 구조화된다면, 즉 융기부들 및/또는 함몰부들을 갖게 된다면, 상부 표면 (1) 의 표면 영역과 하부 표면 (2) 의 표면 영역 사이의 서로 가장 근접한 간격이 두께 (D) 을 위한 기준으로서 사용될 수 있다.

그러나 또한 절삭 날들 (4, 5) 에 대한 그루브 형상의 홈부들 (6) 의 간격은 각각의 경우에 이 두께 (D) 의 1/4 보다 크지 않아야 한다.

절삭 날들은 상부 측 (1) 및 하부 측 (2) 으로의 나머지 날 표면들 (3) 의 전이부에도 제공될 수 있고, 이 경우에 나머지 날 표면들이 또한, 그러나 도 1 에 도시되지 않은, 대응하는 홈부들 (6) 을 가져야 한다는 점이 이해될 것이다.

도 2 의 측면도는 4 개의 비대칭적으로 배치된 그루브 형상의 홈부들 (6) 을 갖는 공구 플랭크를 다시 도시한다.

그루브 형상의 홈부들 (6) 이 중앙 림에 의해서 분리되어야만 하는 것은 아니고 각각의 홈부 (6) 가 절삭 날 (4) 또는 절삭 날 (5) 각각에 평행한 연속적 그루브의 형태로 연장될 수도 있다는 점이 이해될 것이다. 상호 중첩된 관계의 2 개의 홈부들 대신에 즉, 절삭 날 (4) 과 관련된 홈부와 절삭 날 (5) 과 관련된 홈부, 단일의 연속된 홈부 또는 바람직하게는 상부 절삭 날 및 하부 절삭 날에 대해서 대칭적 구성인 그루브 (6) 를 제공하는 것이 동일하게 가능하다.

홈부들 (6) 의 상이한 구성들 및 배열들이 도 3 내지 8 에서 보여질 수 있다. 도 3 에서 실시예로서 도시된 바와 같은 실시형태에서, 그루브들 (6) 은 날 표면 (3) 의 전체 길이에 걸쳐서 그리고 절삭 날들 (4 및 5) 각각에 평행하게 연장되고, 좀더 구체적으로 인접한 날 표면들 (3) 을 향해서 코너 영역들 안으로 그리고 또한 가능하게는 이 영역들을 넘어 연장된다. 홈부들 (6) 은 절삭 날 (4) 또는 절삭 날 중심에 대해서 대칭적으로 배치될 수도 있으나 반드시 그럴 필요는 없다. 각각의 관련된 이용 영역에 의존해서 홈부들이 코너에 대해서 비대칭적으로 배치될 수도 있고 또한 도 8 에 실시예로서 도시된 바와 같이, 예를 들어 코너 영역을 넘어서 연장될 수도 있다. 또한 모든 실시형태에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리버서블 절삭 비트들이 중앙 고정 보어 (bore) 를 가질 수 있다는 점이 이해될 것이다.

절삭 인서트들의 가장 큰 표면들 각각은 상부 표면 (1) 및 하부 표면 (2) 으로 지칭되고, 이 경우에 비교를 위해서 표면의 전체 치수들이, 즉 예를 들어 고정 보어에 의해서 요구된 영역이 없이 이용된다. 날 표면들 (3) 은 따라서 상부 표면 (1) 과 하부 표면 (2) 을 서로 연결하는 더 작은 표면들이다.

Claims (15)

1. 상부 표면 (1), 하부 표면 (2) 및, 상기 상부 표면 (1) 과 상기 하부 표면 (2) 을 서로 연결하는 하나 이상의 날 표면들 (3) 을 포함하는 절삭 인서트로서,
   적어도 하나의 절삭 날 (4) 이 적어도 상기 상부 표면 (1) 으로의 적어도 하나의 날 표면 (3) 의 전이부에 제공되고, 상기 절삭 날에 인접한 상기 상부 표면은 칩 (chip) 표면의 형태이고 상기 절삭 날에 인접한 상기 날 표면은 공구 플랭크 (flank) 의 형태이며,
   인덱스가능한 (indexable) 절삭 인서트로서 상기 절삭 인서트는 서로에 대해서 경사지는 적어도 3 개의 실질적으로 편평한 날 표면들을 갖고, 상기 편평한 날 표면들은 공구 플랭크들을 형성하고,
   적어도 하나의 홈부 (6) 는 상기 절삭 날 (4) 로부터 간격을 두고 적어도 두 개의 상기 공구 플랭크들에 제공되고,
   상기 홈부의 절삭 날에 대한 최소 거리는, 적어도 상기 절삭 인서트의 상기 상부 표면 및 상기 하부 표면 사이 최소 간격의 1/10 에 대응하고, 최대로는 상기 상부 표면 (1) 및 상기 하부 표면 (2) 사이 최대 간격의 1/4 에 대응하고,
   적어도 하나의 홈부는 인접한 공구 플랭크로의 코너 전이부 전에 끝나고,
   상기 홈부는 상기 절삭 날 (4) 에 평행하게 연장되는 그루브 (6) 의 형태이고,
   상기 홈부는 측벽들을 포함하고, 상기 측벽들은 상기 공구 플랭크의 평면에 대해서 60°보다 큰 각도로 경사지고,
   상기 홈부들은 인접하는 공구 플랭크의 평면에 대해서 적어도 1 mm 의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈부 (6) 는, 상기 절삭 날 (4) 에 평행하게 측정될 때, 관련된 절삭 날의 길이의 적어도 60 % 에 대응하는 길이에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 인서트는, 상기 상부 표면 (1) 및 상기 하부 표면 (2) 이 동일 구성이고 각각의 배향에 의존해서 칩 (chip) 표면 또는 지지 (support) 표면의 역할을 하는 양면 리버서블 비트 (reversible bit) 의 형태인 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 홈부 (6) 는 상기 인접한 상부 절삭 날 (4) 및 상기 인접한 하부 절삭 날 (5) 에 대해서 대칭적인 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 홈부들은 인접하는 공구 플랭크의 평면에 대해서, 적어도 1.5 mm 의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   복수의 상호 분리된 홈부들은 공구 플랭크 상에 제공된 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
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