KR101946660B1 - 밀링 커터용 절삭 인서트 및 심 - Google Patents

Abstract

절삭 공구가 다각형 커터 보디 및 상기 커터 보디의 축선방향 단부에 배치된 톱니형 착좌부에 장착되는 칩형성 기계가공용 절삭 인서트를 포함한다. 인서트의 저면은 착좌부의 대응 톱니부와 치합되는 복수의 평행한 톱니부를 갖는다. 톱니부들은 인서트에 가해지는 축선방향 뒤쪽을 향하는 절삭력에 저항하도록 길이방향 축선에 대해 횡방향으로 연장된다. 착좌부는 커터 보디에 의해 직접 형성되거나 또는 인서트 아래에 배치되는 심에 의해 형성된다. 심에는, 커터 보디에 축선방향 힘을 전달하도록 하향 립이 제공된다. 인서트는 정사각형 또는 삼각형일 수 있고, 톱니부는 개별 절삭날에 인접하게 배치되는 복수의 세트의 평행한 톱니부의 형태이다.

Description

밀링 커터용 절삭 인서트 및 심{CUTTING INSERT AND SHIM FOR MILLING CUTTERS}

본 개시는 커터 보디에 장착된 금속-절삭 인서트가 커터 보디의 축선방향 또는 길이방향으로 큰 힘을 받는 칩형성 기계가공을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

이하의 배경기술의 논의에서, 특정 구조 및/또는 방법을 참조한다. 그렇지만, 이하의 참조는 이러한 구조 및/또는 방법이 종래 기술을 구성한다고 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 출원인은 그러한 구조 및/또는 방법이 종래 기술로서 취급되지 않는다는 것을 표현할 권리를 명확히 보유한다.

금속 작업편의 칩형성 기계가공용 절삭 공구는 전형적으로, 사각형 (정사각형 또는 비-정사각형) 및 삼각형과 같은 다각형 형상의 얇은 절삭 인서트가 장착되는 커터 보디를 채용한다. 그러한 인서트는, 상면과 만나서 그와 함께 절삭날을 형성하는 측면에 의해 서로 연결된 상면 및 하면을 갖는다.

예컨대, 긴 에지 밀링 커터에서, 절삭 인서트는 커터 보디의 개별 인서트 착좌부에 배치되어서, 각 인서트의 절삭날들 중 하나의 절삭날이 작동 (active) 절삭날을 구성하도록 위치되고, 일반적으로 세로 (fore-aft) 방향으로, 즉 커터 보디의 길이방향 축선에 대해 일반적으로 반경방향으로 배향된다. 그러한 절삭날들은 일반적으로, 커터 보디의 길이방향 축선 주위에서 커터 보디와 작업편 사이의 상대 회전이 일어날 때 작업편을 절삭하는 나선형 절삭 플루트 (flutes) 를 형성하도록 정렬된다. 그리고, 커터 보디의 최전방 또는 단부 인서트 각각은 길이방향 축선에 대해 횡방향으로 배향되는 작동 전방 절삭날을 갖는다. 절삭 작업 동안, 모든 절삭 인서트는 커터 보디의 반경방향 안쪽으로 힘을 받고, 이 힘은 커터 보디의 반경방향 바깥쪽을 향하는 표면에 인서트를 맞닿도록 장착함으로써 저항을 받을 수 있다. 그리고, 단부 인서트는, 단부 인서트의 작동 횡방향 절삭날의 존재로 인해, 커터 보디의 축선방향 뒤쪽을 향하는 방향으로 큰 힘을 또한 받는다.

단부 인서트에 가해지는 축선방향 뒤쪽을 향하는 힘은 장착 나사에 의해 완전히 저항을 받지 않을 수 있지만, 커터 보디의 축선방향 앞쪽을 향하는 지지 벽에 인서트를 맞닿게 함으로써 더 저항을 받을 수 있다. 그렇지만, 이는 커터 보디의 제조에 재료의 양을 증가시키고, 인접하게 위치된 인서트들에서의 칩 형성을 방해할 수 있다. 또한, 맞닿는 인서트의 맞닿는 면의 형상에 합치하도록 그러한 지지벽을 구성함으로써, 커터 보디가 매우 다양한 형상을 수용하는 것이 방지될 수 있다.

인서트 착좌부의 대응 형상의 상향 돌출부에 착좌되는 리세스, 예컨대 대체로 피라미드 형상의 리세스를 인서트의 저면에 제공함으로써, 단부 인서트에 작용하는 축선방향 힘에 저항하는 것이 또한 제안되었다 (예컨대, 미국특허 제 7,819,610 호 참조). 그렇지만, 그러한 배치는 단지 제한된 성공만 달성하였다.

알루미늄과 같은 비교적 경량 재료를 절삭하는 고속 커터의 경우, 인서트는 높은 원심력을 받는다. 커터 보디의 길이방향 축선에 평행하게 배향되는 톱니부로서, 인서트 착좌부에 형성된 대응 톱니부와 치합 (mesh) 되는 톱니부를 절삭 인서트의 저면에 제공함으로써 그러한 원심력에 저항하는 것이 제안되었다 (예컨대, 미국특허 제 6,921,234 호 참조). 그렇지만, 그러한 톱니부는 더 무거운 중량의 재료를 절삭하는 더 느린 속도의 커터의 단부 인서트에 가해지는 축선방향 힘에 효과적으로 저항하지 않는다.

미국특허 제 6,146,060 호 및 제 7,585,137 호에서, 2 개의 세트의 톱니부 (각 세트의 톱니부가 서로 평행하게 그리고 다른 세트의 톱니부에 수직하게 배향됨) 를 절삭 인서트의 저면에 제공하는 것이 제안되었다. 그러한 대향 세트의 톱니부는 착좌부에 형성된 대응 톱니부와 치합되고, 따라서 상이한 방향으로, 예컨대 축선방향과 반경방향으로 가해지는 절삭력에 저항을 제공한다. 그러한 유형의 인서트는 효과적이긴 하지만 제조하기가 비교적 어렵고 값비싸다. 또한, 다른 세트의 톱니부의 존재로 인해, 각 세트의 톱니부에 의해 규정되는 총 힘-저항 표면적이 감소된다. 그리고, 일단 인서트가 장착되면, 임의의 방향에서의 이동에 대해 잠겨서, 인서트의 안정성을 최대화하기 위해 예컨대 장착 나사에 의해 커터 보디의 표면에 대해 인서트를 가압하는 능력을 제거하는 것으로 인식될 수 있다.

인서트 착좌부는 커터 보디에 직접 형성되거나 또는 인서트와 커터 보디 사이에 개재되는 별도의 심 (shim) 에 의해 형성될 수 있다. 그러한 심은 절삭 작업 동안 절삭 인서트의 비극적인 고장의 경우 커터 보디에 어느 정도의 보호를 제공한다.

이상의 논의로부터, 축선방향 뒤쪽을 향하는 힘에 대해 더 양호하게 지지되는 절삭 인서트를 제공하는 것이 바람직할 수 있다는 것이 명백하다.

여기서, 한 쌍의 긴 측면 및 한 쌍의 짧은 측면에 의해 서로 연결된 상면 및 저면을 구비하는 다각형 형상의 보디를 포함하는 칩형성 기계가공용 절삭 인서트가 개시되며, 상기 측면은 상기 상면과 만나서 그와 함께 한 쌍의 주 절삭날 및 한 쌍의 부 절삭날을 형성한다. 각각의 부 절삭날은 주 절삭날보다 더 짧고, 주 절삭날 쌍방과 만난다. 상면은 부 절삭날 쌍방을 통해 연장되는 가상의 이등분선을 중심으로 실질적으로 대칭인 형상이다. 저면은, 내부에 형성되는 복수의 톱니부를 구비하도록 형성된다. 저면에 형성된 모든 톱니부는 서로 평행하게 배향되고 이등분선에 대해 횡방향으로 연장된다.

또한, 절삭 인서트용 착좌부를 규정하는 심이 개시된다. 심은 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 제 1 부분은 실질적으로 평행한 상면 및 하면을 갖고 또한 심의 세로 방향을 따라 이격된 전방 단부 및 후방 단부를 규정한다. 상면은 복수의 톱니부를 포함한다. 상면에 형성된 모든 톱니부는 서로 평행하게 배향되고, 세로 방향에 대해 횡방향으로 연장된다. 제 2 부분은 적어도 제 1 부분의 전방 단부에 배치되고 하면을 넘어 하향 돌출하는 립 (lip) 을 형성한다. 립 대신에, 제 1 부분의 하면에 평행한 톱니부가 제공될 수 있다.

길이방향 축선을 규정하는 커터 보디 및 상기 커터 보디의 축선방향 단부에 배치된 톱니형 착좌부에 장착되는 칩형성 기계가공용 적어도 하나의 인덱서블 (indexable) 단부 절삭 인서트를 포함하는 절삭 공구가 또한 개시된다. 절삭 인서트는 복수의 측면에 의해 서로 연결된 상면 및 저면을 포함하고, 복수의 측면은 상면과 만나서 그와 함께 복수의 절삭날을 형성하고, 복수의 절삭날 중 하나는 상기 길이방향 축선에 대체로 평행하게 배향되는 작동 절삭날을 구성하도록 위치된다. 저면은 톱니형 착좌부의 대응하는 톱니부와 치합 결합하게 배치되는 복수의 평행한 톱니부를 포함한다. 절삭 인서트의 모든 톱니부 및 착좌부의 모든 톱니부는 서로 평행하게 배향되고, 절삭 인서트가 커터 보디의 횡방향으로 향하는 표면에 대해 가압되면서 (예컨대, 장착 나사에 의해), 절삭 작업 동안 절삭 인서트에 가해지는 축선방향 뒤쪽을 향하는 힘에 저항하도록 작동 절삭날 및 길이방향 축선 쌍방에 대해 횡방향으로 연장된다.

상면, 저면, 및 상기 상면에 상호 연결되어 그와 함께 대응 절삭날을 형성하는 적어도 3 개의 측면을 구비하는 다각형 형상의 보디를 포함하는 칩형성 기계가공용 절삭 인서트가 또한 개시된다. 저면은 개별 절삭날에 인접하게 배치되는 톱니부의 복수의 세트를 내부에 갖도록 형성된다. 각 세트의 모든 톱니부는 서로 평행하고, 개별 절삭날에 대해 횡방향으로 연장된다. 각 세트의 톱니부의 적어도 일부는 일 단부 근처에 있다. 각 세트의 톱니부는 적어도 2 개의 다른 세트의 톱니부에 평행하지 않게 배향된다.

길이방향 축선을 규정하는 커터 보디 및 상기 커터 보디의 축선방향 단부에 배치된 톱니형 착좌부에 장착되는 칩형성 기계가공용 적어도 하나의 인덱서블 단부 절삭 인서트를 포함하는 절삭 공구가 또한 개시된다. 절삭 인서트는 상면, 저면, 및 상기 상면에 상호 연결되어 그와 함께 대응 절삭날을 형성하는 적어도 3 개의 측면을 구비하는 다각형 형상의 보디를 포함한다. 저면은 개별 절삭날에 인접하게 배치되는 톱니부의 복수의 세트를 내부에 갖도록 형성된다. 각 세트의 모든 톱니부는 서로 평행하게 배향되고, 개별 절삭날에 대해 횡방향으로 연장된다. 각 세트의 톱니부는 적어도 2 개의 다른 세트의 톱니부에 평행하지 않게 배향된다. 톱니형 착좌부는 절삭날에 대해 단 하나의 횡방향으로 연장되는 톱니부를 포함하고, 상기 톱니부는 절삭 인서트가 커터 보디의 횡방향으로 향하는 표면에 대해 가압될 수 있도록 (예컨대, 장착 나사에 의해), 단지 그러한 횡방향으로 연장되는 절삭 인서트의 톱니부와 치합된다.

길이방향 축선을 규정하고 절삭 인서트를 장착하도록 되어 있는 착좌부를 형성하는 커터 보디가 또한 개시된다. 착좌부는 커터 보디의 전방 길이방향 단부에 배치되는 단부 착좌부를 포함하고, 단부 착좌부는 복수의 톱니부를 포함한다. 커터 보디에 형성된 모든 톱니부는 서로 평행하게 배향되고 상기 길이방향 축선에 대해 횡방향으로 연장된다.

첨부 도면 (첨부 도면에서 유사한 도면부호는 유사한 부재를 나타냄) 을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽을 수 있다.

도 1 은, 전방 절삭 인서트들 중 하나가 인서트용 착좌부를 형성하는 심 (shim) 을 따라 설치되는 과정 중에 있는, 긴 에지 밀링 커터의 전방 사시도이다.
도 2 는, 도 1 의 절삭 인서트 및 심의 분해 사시도이다.
도 3 은, 도 1 의 절삭 인서트의 저부 사시도이다.
도 4 는, 제 1 심 실시형태에 장착된 절삭 인서트의 측 입면도이다.
도 5 는, 제 2 심 실시형태에 장착된 절삭 인서트의 측 입면도이다.
도 6 은, 제 3 심 실시형태에 장착된 절삭 인서트의 측 입면도이다.
도 7 은, 커터 보디에 직접 형성된 톱니형 착좌부 (serrated seat) 를 보여주는, 긴 에지 밀링 커터의 측 입면도이다.
도 8 은, 착좌 톱니부와 커터 보디의 길이방향 축선 사이의 제 1 관계를 보여주는 커터 보디의 개략도이다.
도 9 는, 착좌 톱니부와 커터 보디의 길이방향 축선 사이의 제 2 관계를 보여주는 보여주는 커터 보디의 개략도이다.
도 10 은, 저면에 형성된 복수의 세트의 톱니부를 갖는 정사각형 절삭 인서트의 저부 평면도이다.
도 11 은, 커터 보디의 포켓에 배치된 심에 장착된 도 10 의 정사각형 절삭 인서트를 보여주는 측 입면도이다.
도 12 는, 저면에 복수의 세트의 평행한 톱니부를 갖는 삼각형 절삭 인서트의 저부 평면도이다.

이하에서 설명하는 바와 같이, 예컨대 밀링 커터용 커터 보디와 같은 커터 보디의 전방 축선방향 단부에 배치된 개별 착좌부에 장착되는 절삭 인서트는, 착좌부의 대응 톱니부와 치합하는 톱니부를 포함한다. 톱니부는 밀링 작업 동안 인서트에 가해지는 축선방향 뒤쪽을 향하는 힘에 저항하도록 배향된다. 즉, 톱니부는 커터 보디의 길이방향 축선에 대해 횡방향으로 배향된다.

착좌부가 배치되는 커터 보디 (12) 로 구성되는 긴 에지 밀링 공구 (10) 가 도 1 에 도시되어 있고, 상기 착좌부에는 개별 절삭 인서트 (14) 가 장착 나사 (16) 에 의해 고정된다. 이 나사는 인서트에 형성된 관통구멍을 가로지르고, 커터 보디에 형성된 나사 구멍에 나사식으로 (threadedly) 고정된다. 인서트 (14) 는 커터 보디의 길이방향 축선 (A) 주위에 나선형으로 배치되는 복수의 절삭 플루트 (18) 를 형성하도록 배치된다. 절삭 작업 동안 작업편으로부터 분리된 칩 (도시 안 됨) 을 배출하기 위해 플루트 (18) 에 인접하게 나선형 채널 (22) 이 배치된다.

인서트 (14) 는 커터 보디의 전방 축선방향 단부에 위치되는 전방 인서트 (또는 단부 인서트) (14A) 를 포함한다. 여기서 이미 설명한 바와 같이, 밀링 커터의 모든 인서트는, 커터 보디의 길이방향 축선에 대체로 평행하게 배향되는 작동 축선방향 절삭날의 존재로 인해, 밀링 작업 동안 반경방향 안쪽을 향하는 절삭력을 받는다. 그렇지만, 전방 인서트 (14A) 는 전방 인서트의 작동 횡방향 절삭날의 존재로 인해 축선방향 뒤쪽을 향하는 강한 절삭력을 또한 받는다. 본 개시는, 전방 인서트에 특별히 배향된 톱니부를 제공하고 개별 착좌부를 제공함으로써, 전방 인서트에 가해지는 이러한 축선방향 힘들에 효과적이고 경제적인 방식으로 저항하는 방법을 설명한다.

후술하는 바와 같이 인서트가 다른 형상 (정사각형, 삼각형 등) 을 가질 수 있지만, 각각의 전방 인서트 (14A) 는 일반적으로 정사각형이 아닌 직사각형 형상의 보디를 포함한다. 인서트 (14) 는 복수의 긴 측면 (46) 및 짧은 측면 (48) 을 포함하는 측면에 의해 서로 연결된 상면 (42) 및 저면 (44) 을 또한 포함한다. 긴 측면은 상면과 만나서 2 개의 주 절삭날 (50) 을 형성하고, 짧은 측면은 상면과 만나서 2 개의 부 절삭날 (52) 을 형성한다. 부 절삭날 (52) 은 주 절삭날보다 더 짧고, 각각의 부 절삭날은 인서트의 개별 코너에서 주 절삭날 쌍방과 만난다. 고정 나사 (16) 를 수용하기 위해 인서트의 기하학적 중심을 통해 관통구멍 (54) 이 연장된다.

인서트의 가상의 길이방향 이등분선 (B) 이 부 절삭날 (52) 을 통해 그리고 관통구멍 (54) 의 중심을 통해 연장되고, 인서트를 인서트의 긴 방향으로 이등분한다. 따라서, 부 절삭날 (52) 은 이등분선 (B) 에 대해 횡방향으로 연장되고, 주 절삭날 (50) 은 이등분선에 대체로 평행하게 연장된다. 주 및 부 절삭날의 쌍들 중 일방을 절삭 위치에 위치시키기 위해 인서트가 180°회전될 수 있다는 점에서, 인서트는 인덱서블형이다.

각각의 전방 인서트 (14A) 의 상면 (42) 은 가상의 이등분선 (B) 을 중심으로 실질적으로 대칭인 형상이다. 저면 (44) 은, 이등분선 (B) 에 대해 횡방향으로 연장되는 복수의 톱니부 (60) 를 규정하고 또한 후술하는 바와 같이 착좌부의 톱니부 (80 또는 80A) 와 치합하는 평행한 교호 오목부 및 돌출부를 포함한다. 바람직하게는, 힘-저항 영역을 최대화하기 위해 표면 (44) 의 전체 영역이 톱니형이다. 톱니부 (60) 는 이등분선 (B) 과 각도 α 를 형성하고, 따라서 축선 (A) 과 각도 α 를 또한 형성한다. 예컨대, 각도 α 는, 축선방향 뒤쪽을 향하는 절삭력에 대한 최대 저항을 제공하기 위해, 도 8 에 도시된 것처럼 실질적으로 90°일 수 있다. 그렇지만, 도 9 에 도시된 것처럼, 각도 α 는 예각일 수 있고, 대략 30°만큼 작을 수 있다. 예각의 경우에, 톱니부의 경사는 도 9 에 도시된 것처럼 각 톱니부의 반경방향 외측 단부가 톱니부의 반경방향 내측 단부보다 더 전방에 배치되도록 되는 것이 바람직하다. 따라서, 인서트에 작용하는 축선방향 뒤쪽을 향하는 절삭력은 커터 보디에 대해 반경방향 안쪽으로 절삭 인서트를 가압하는 경향이 있는 반경방향 안쪽 부품이 절삭 작업 동안 인서트의 진동에 더 효과적으로 저항하게 할 것이다.

톱니부 (60) 는 이등분선 (B) 을 따라 이격되어서, 이등분선 (B) 의 방향에서 고려하였을 때, 관통구멍 (54) 의 각 측에 하나 이상의 톱니부가 배치된다. 관통구멍의 각 측에 임의의 개수의 톱니부가 존재할 수 있고, 한 측에 다른 측보다 더 많은 톱니부가 존재할 수 있다.

톱니부 (60) 는 미국특허 제 6,921,234 호 (그 개시 내용을 여기서 참조로써 원용함) 에 개시된 임의의 구성과 같은 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 인서트 (14A) 는 커터 보디에 배치된 착좌부에 장착된다. 착좌부 (80) 는 도 7 에 도시된 바와 같이 커터 보디 (12) 에 직접 형성될 수 있고, 또는 착좌부 (80A) 는 도 1, 2 및 4 ~ 6 에 도시된 바와 같이 커터 보디와 인서트 사이에 배치되는 심 (70) 에 의해 형성될 수 있다.

착좌부가 심 (70) 에 의해 규정되는 경우를 먼저 설명한다. 심은 커터 보디 (12) 와 전방 인서트 (14A) 사이에 배치되는 것이 바람직한데, 전방 인서트 아래에 배치되는 커터 보디의 부분이 비극적인 인서트 고장의 경우에 손상에 특히 민감하기 때문이다. 그렇지만, 대안적으로, 심이 다른 인서트를 위해 제공될 수도 있다.

각각의 심은 세로 방향 (D) 을 규정하고, 제 1 및 제 2 부분 (72, 74) 을 포함한다. 세로 방향 (D) 은 커터 보디의 축선 (A) 에 실질적으로 평행하게 배향된다. 제 1 부분 (72) 은 실질적으로 평행한 상면 (76) 및 하면 (78) 을 갖는다. 하면 (78) 은 매끄럽고, 상면 (76) 은 세로 방향 (D) 에 대해 횡방향으로, 즉 인서트의 톱니부의 각도 (α) 에 대응하는 각도로 연장되는 복수의 톱니부 (80) 를 갖도록 형성된다. 제 2 부분 (74) 은 제 1 부분의 전방 단부에 배치되고, 하면 (78) 을 넘어 연장되는 후향 돌출 립 (75) 을 형성한다. 그 립은 커터 보디의 축선 방향에서 심을 정확히 위치결정하기 위해 그리고 절삭 인서트에 의해 심에 전달되는 축선방향 뒤쪽을 향하는 힘에 저항하기 위해 커터 보디의 섹션 (82) 위에 가로놓이고 그 섹션 (82) 과 결합한다 (도 1). 또한, 립은 절삭 인서트의 비극적인 고장의 경우 아래에 놓인 커터 보디의 섹션에 어느 정도의 추가 보호를 제공할 수 있다. 립 (75) 은 상면 (76) 및 후면 (78) 의 전방 단부로부터 각각 연장되는 전면 (84) 및 후면 (86) 을 포함한다. 후면 (86) 은 바람직하게는 하향 연장되고, 커터 보디의 대응하게 각진 섹션 (82) 과 결합하도록 앞쪽으로, 즉 하면 (78) 으로부터 멀어지도록 도 4 에 도시된 바와 같이 둔각 (δ) 으로 경사진다.

대안적으로, 후면 (86) 은 도 6 에 도시된 바와 같이 하면 (78) 에 수직하게 배향되거나, 또는 뒤쪽으로, 즉 심의 후방 단부를 향해 도 5 에 도시된 바와 같이 하면 (78) 과 예각 (β) 을 형성하도록 경사질 수 있다.

고정 나사 (16) 를 수용하도록 되어 있는 관통구멍 (90) (도 2) 이 상면 (76) 으로부터 심을 통해 하면 (78) 까지 연장된다. 심의 톱니부 (80) 는 인서트의 톱니부 (60) 와 치합하도록 구성된다. 따라서, 톱니부 (80) 는 톱니부 (60) 의 배향에 따라 세로 방향 (D) 에 수직하게 (따라서, 축선 (A) 에 수직하게) 또는 세로 방향 (D) 에 대해 45°각도로 (따라서, 축선 (A) 와 45°각도로) 배향될 수 있다.

톱니부 (60) 의 경우에서처럼, 톱니부 (80) 의 일부는, 세로 방향 (D) 에서 고려하였을 때, 관통구멍 (90) 의 일 측에 배치되고, 다른 일부는 관통구멍 (90) 의 다른 측에 배치된다.

밀링 작업 동안, 단부 절삭 인서트에 가해지는 축선방향 뒤쪽을 향하는 힘은 톱니부 (60, 80) 를 통해 심에 전달되고, 그 다음 이 힘은 립 (75) 에 의해 커터 보디로 전달되어, 커터 보디에 의해 저항을 받는다.

립 (75) 대신에, 심은 심에 전달되는 축선방향 뒤쪽을 향하는 절삭력에 저항하도록 포켓의 벽과 결합하게 커터 보디의 포켓 내에 장착될 수 있다.

심이 제공되지 않는 경우, 즉 커터 보디에 직접 인서트 착좌부가 형성되는 경우, 도 7 에 도시된 것처럼 커터 보디에 직접 톱니부 (80a) 가 형성될 것이다. 톱니부 (60, 80, 80a) 의 경우에서처럼, 그러한 톱니부 (80a) 는 길이방향 축선 (A) 에 대해 30 ~ 90°의 각도를 형성할 것이다. 구멍 (92) 과 톱니부 (80a) 의 관계는 전술한 관통구멍 (90) 과 톱니부 (82) 의 관계와 동일할 것이다.

전술한 바와 같이, 각각의 전방 인서트 (14A) 는 고정 나사 (16) 를 수용하는 관통구멍 (54) 을 갖는다. 그 나사 (16) 는 인서트 구멍 (54) 의 측면에 맞닿는 헤드 (100) 를 갖는다 (도 4 참조). 나사 (16) 는 커터 보디의 나사산구비 구멍 (92) 에 나사식으로 수용되는 나사-나사산구비 단부 (102) 를 또한 갖는다. 일단 인서트가 착좌부에 장착되면 (착좌부가 심에 의해 형성되는지 또는 커터 보디에 직접 형성되는지의 여부에 상관없이), 인서트 톱니부 (60) 와 착좌부 톱니부 (80 또는 80a) 가 치합되고, 인서트가 커터 보디에 인접하도록 반경방향으로 밀리고, 나사산구비 구멍 (92) 의 중심이 관통구멍 (54) 의 중심과 정확히 정렬되지 않는 것이 바람직하다. 오히려, 도 4 에 도시된 것처럼, 이 중심들은 거리 (d) 만큼 반경방향으로 약간 오프셋된다. 오프셋은, 고정 나사가 설치되는 때에 고정 나사의 헤드 (100) 가 축선방향 앞쪽 부품 및 반경방향 바깥쪽 부품을 갖는 방향으로 탄성적으로 약간 굽혀질 방향으로 이루어진다. 결과적으로, 나사가 반경방향 안쪽으로 그리고 축선방향 뒤쪽으로 굽혀지지 않은 형상으로 되돌아오는 경향이 있으므로, 진동에 대한 인서트의 안정성을 향상시키기 위해 커터 보디의 횡방향으로 향하는 표면 (93) 에 대해 (도 1 및 도 7 참조) 일반적으로 축선방향 뒤쪽으로 그리고 일반적으로 반경방향 안쪽으로 인서트를 가압하는 인서트에 초기 응력 (prestress) 를 생성할 것이다.

심이 채용되는 때, 심이 없는 실시형태에 비해 더 긴 나사 (16) 를 사용할 수 있기 때문에, 나사 (16) 의 굽힘 정도 (따라서, 초기 응력의 강도) 가 더 클 것이라는 것을 이해하여야 한다.

이전의 설명으로부터, 전방 인서트 (14A) 가 커터 보디 (12) 에 설치되는 때, 인서트 톱니부 (60) 와 착좌 톱니부 (80 또는 80a) 사이의 치합 결합은 인서트가 밀링 작업 동안 전방 (14A) 에 가해지는 축선방향 뒤쪽으르 향하는 비교적 강한 힘에 효과적으로 저항할 수 있게 할 것이라는 것을 인식할 수 있다. 심이 채용되는 경우, 툴 공구와 립 (75) 의 결합은 축선방향 뒤쪽을 향하는 절삭력이 심으로부터 커터 보디에 전달될 수 있게 한다.

앞에서 지적한 바와 같이, 절삭 인서트는 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 10 에 정사각형 절삭 인서트 (200) 가 도시되어 있고, 본 절삭 인서트는 4 개의 절삭날 (202a~d) 을 갖고, 따라서 4 개의 절삭 위치 사이에서 인덱싱 가능하고, 절삭날들 중 하나의 절삭날이 커터 보디의 길이방향 축선에 대체로 평행하게 배향되는 작동 절삭날을 구성한다. 인서트 (200) 는 인서트의 저면에 배치되고 개별 절삭날 (202a~d) 에 연관된 4 개의 세트의 평행한 톱니부 (204a~d) 를 갖는다. 각 세트의 톱니부는 2 개의 다른 세트의 톱니부에 평행하지 않게 연장되고, 개별 절삭날에 가해지는 축선방향 절삭력에 저항하도록 개별 절삭날에 대해 횡방향으로 배향된다. 각 세트의 톱니부는 점진적인 (graduated) 길이를 갖고, 더 긴 톱니부가 인서트의 관통구멍 (206) 에 인접하게 위치되고, 가장 짧은 톱니부가 절삭날의 개별 단부에 배치된다. 구멍 (206) 을 향해 연장되는 각 세트 중 중앙에 위치된 톱니부가 상기 구멍과 만나서 양 단부가 개방될 수 있지만, 톱니부 각각은 일 단부가 폐쇄된다.

인서트 (200) 용 인서트 착좌부는, 커터 보디의 횡방향으로 향하는 표면에 대해 인서트가 가압될 수 있게 하면서, 축선방향 절삭력에 저항할 수 있도록 구성된다. 그러한 착좌부의 예가 심에 의해 또는 커터 보디 자체에 의해 형성될 수 있다. 착좌부는 커터 보디의 축선 (A) 에 대해 횡방향으로 배향되는 2 개의 평행한 세트의 톱니부를 구비하고, 따라서 어느 절삭날이 작동 절삭날을 구성하는지에 따라 인서트의 톱니부 (204a, 204c) (동일한 방향으로 연장됨) 또는 인서트의 톱니부 (204b, 204d) (동일한 방향으로 연장됨) 중 일방과 치합한다. 2 개의 치합하지 않은 세트의 인서트의 톱니부는 착좌부의 비톱니형 영역, 예컨대 오목 영역에 수용되고, 따라서 비작동 (deactivated) 상태이고, 즉 커터 보디를 향한 인서트의 방해 운동 (obstructing movement) 을 행할 수 없다. 따라서, 인서트는 전술한 바와 같이 장착 나사에 의해 커터 보디의 횡방향으로 향하는 표면에 대해 가압될 수 있다.

절삭날에 수직하게 배향되는 것 대신에, 톱니부 (204a~d) 의 세트는 앞에서 설명한 바와 같이 개별 절삭날에 대해 대략 30°이상의 예각으로 배향될 수 있다. 그 경우, 착좌부는 작동 절삭날과 연관된 톱니부와 치합하도록 배치되는 톱니부의 단 하나의 세트를 갖는다. 착좌부는 인서트의 다른 2 개의 세트의 톱니부를 수용하여 작동시키지 않기 위한 2 개의 비톱니형 영역을 또한 포함한다. 따라서, 장착 나사에 의해 커터 보디에 대해 가압되는 인서트의 능력이 보장된다.

정사각형 인서트 (200) 용 착좌부가 심 (210) 에 의해 형성되는 경우, 심은 축선방향 뒤쪽을 향하는 절삭력을 임의의 적절한 방식으로 (예컨대, 전술한 립 (75) 에 의해 또는 도 11 에 도시된 것처럼 포켓 (214) 의 벽 (212) 에 결합함으로써) 커터 보디에 전달하도록 구성될 수 있다.

절삭 인서트를 위한 다른 가능한 형상이 도 12 에 도시된 것처럼 삼각형이다. 그 경우, 삼각형 인서트 (300) 는 3 개의 절삭날 (302a~c) 을 갖고, 3 개의 절삭 위치 사이에서 인덱싱 가능하다. 개별 절삭날을 위해 3 개의 세트의 톱니부 (304a~c) 가 제공된다. 각 세트의 톱니부는 다른 세트의 톱니부에 평행하지 않게 배향된다. 커터 보디의 대응하는 착좌부는 단 하나의 세트의 톱니부, 즉 작동 절삭날에 연관된 톱니부와 치합하기 위한 단 하나의 세트의 톱니부를 갖는다. 착좌부는 다른 톱니부를 수용하기 위한 2 개의 큰 리세스를 또한 포함한다.

여기서 개시된 밀링 공구 예는 긴 에지 밀링 작업용이지만, 여기서 개시된 양태가 정면 밀링 및 엔드 밀링과 같은 다른 밀링 작업에도 유용하다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 그러한 양태는 밀링 이외에, 선삭 및 보링 작업과 같이 축선방향 큰 힘에 저항하여야 하는 칩형성 기계가공의 유형에서도 또한 유용하다.

여기서 바람직한 실시형태를 설명하였지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 특별히 설명되지 않은 부가, 삭제, 수정 및 치환이 첨부된 청구항의 범위로부터 벗어남이 없이 행해질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

본 출원의 우선권 주장의 기초가 되는 미국특허출원 제 13/045,637 호의 개시 내용은 여기서 참조로서 원용된다.

Claims (28)

1. 한 쌍의 긴 측면 (46) 및 한 쌍의 짧은 측면 (48) 에 의해 서로 연결된 상면 (42) 및 저면 (44) 을 구비하는 다각형 형상의 보디를 포함하는 칩형성 기계가공용 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 로서,
   상기 긴 측면 (46) 은 상기 상면 (42) 과 만나서 상기 상면과 함께 한 쌍의 주 절삭날 (50) 을 형성하고,
   상기 짧은 측면 (48) 은 상기 상면 (42) 과 만나서 상기 상면과 함께 한 쌍의 부 절삭날 (52) 을 형성하고,
   상기 부 절삭날 (52) 은 상기 주 절삭날 (50) 보다 더 짧고, 주 절삭날 (50) 쌍방과 만나고,
   상기 상면 (42) 은 상기 부 절삭날 (52) 쌍방을 통해 연장되는 상기 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 의 가상의 이등분선 (B) 을 중심으로 실질적으로 대칭인 형상이고,
   상기 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 는 한 쌍의 주 절삭날 및 부 절삭날 (50, 52) 을 절삭 위치에 위치시키기 위해 180°회전될 수 있고,
   상기 저면 (44) 은, 내부에 형성되는 복수의 톱니부 (60) 를 구비하도록 형성되고,
   상기 저면 (44) 에 형성된 모든 톱니부 (60) 는 서로 평행하게 배향되고 상기 이등분선 (B) 에 대해 횡방향으로 연장되고,
   상기 톱니부 (60) 의 각각은 상기 이등분선 (B) 과 30°~ 90°의 각도 (α) 를 형성하고,
   상기 각도 (α) 가 예각인 경우에, 상기 톱니부는 상기 절삭 위치의 상기 한 쌍의 주 절삭날 및 부 절삭날 (50, 52) 사이의 교차부를 향해 경사지는, 칩형성 기계가공용 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 각도 (α) 는 실질적으로 90°인, 칩형성 기계가공용 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A).
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 상면 (42) 으로부터 상기 저면 (44) 까지 상기 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 의 기하학적 중심을 통해 관통구멍 (54) 이 연장되고,
   상기 이등분선 (B) 을 따라 이격되고 상기 관통구멍 (54) 의 양측 각각에 위치되는 적어도 2 개의 상기 톱니부 (60) 가 존재하는, 칩형성 기계가공용 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A).
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 톱니부 (60) 는 상기 저면 (44) 의 실질적으로 전체 영역에 형성되는, 칩형성 기계가공용 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A).
5. 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 용 착좌부를 규정하는 심 (shim; 70) 으로서,
   상기 심 (70) 은 제 1 부분 (72) 및 제 2 부분 (74) 을 포함하고,
   상기 제 1 부분 (72) 은 실질적으로 평행한 상면 (76) 및 하면 (78) 을 갖고, 상기 심 (70) 의 세로 (fore-aft) 방향 (D) 을 따라 이격된 전방 단부 및 후방 단부를 규정하고,
   상기 상면 (76) 은 복수의 톱니부 (80A) 를 포함하고,
   상기 상면 (76) 에 형성된 모든 톱니부 (80A) 는 서로 평행하게 배향되고, 상기 세로 방향 (D) 에 대해 횡방향으로 연장되고,
   상기 제 2 부분 (74) 은 상기 제 1 부분 (72) 의 전방 단부에 배치되고, 상기 하면 (78) 을 넘어 하향 돌출하는 립 (lip; 75) 을 형성하고,
   상기 톱니부 (80A) 는 상기 심 (70) 의 세로 방향 (D) 과 30°~ 90°의 각도를 형성하는, 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 용 착좌부를 규정하는 심 (70).
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 부분 (72) 은 상기 상면 (76) 및 상기 하면 (78) 을 통해 연장되는 관통구멍 (90) 을 포함하는, 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 용 착좌부를 규정하는 심 (70).
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 립 (75) 은 상기 상면 (76) 및 상기 하면 (78) 으로부터 각각 연장되는 전면 (84) 및 후면 (86) 을 포함하고,
   상기 후면 (86) 은 상기 상면 (76) 에 대해 실질적으로 수직하게 배향되는, 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 용 착좌부를 규정하는 심 (70).
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 립 (75) 은 상기 상면 (76) 및 상기 하면 (78) 으로부터 각각 연장되는 전면 (84) 및 후면 (86) 을 포함하고,
   상기 후면 (86) 은 상기 하면 (78) 과 사각 (β) 을 형성하는, 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 용 착좌부를 규정하는 심 (70).
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 립 (75) 은 상기 상면 (76) 및 상기 하면 (78) 으로부터 각각 연장되는 전면 (84) 및 후면 (86) 을 포함하고,
   상기 후면 (86) 은 상기 하면 (78) 과 예각을 형성하는, 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 용 착좌부를 규정하는 심 (70).
10. 길이방향 축선 (A) 을 규정하는 커터 보디 (12), 및
    상기 커터 보디 (12) 의 축선방향 단부에 배치된 톱니형 착좌부에 장착되는 칩형성 기계가공용의 적어도 하나의 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 를 포함하는 절삭 공구로서,
    상기 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 는 복수의 측면 (46, 48) 에 의해 서로 연결된 상면 (42) 및 저면 (44) 을 포함하고, 상기 복수의 측면은 상기 상면 (42) 과 만나서 상기 상면과 함께 복수의 절삭날을 형성하고, 상기 복수의 절삭날 중 하나는 상기 길이방향 축선 (A) 에 대체로 평행하게 배치되는 작동 (active) 절삭날을 구성하도록 배치되고,
    상기 저면 (44) 은 상기 톱니형 착좌부의 대응하는 톱니부 (80, 80A) 와 치합 결합하게 배치되는 복수의 평행한 톱니부 (60) 를 포함하고,
    상기 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 의 상기 저면 (44) 에 그리고 상기 톱니형 착좌부에 형성되는 모든 톱니부 (60, 80, 80A) 는 서로 평행하게 배향되고, 또한 상기 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 가 상기 커터 보디 (12) 의 횡방향으로 향하는 표면에 대해 가압되면서, 절삭 작업 동안 상기 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 에 가해지는 축선방향 뒤쪽을 향하는 힘에 저항하도록 상기 작동 절삭날 (50) 및 상기 길이방향 축선 (A) 쌍방에 대해 횡방향으로 연장되고,
    상기 톱니부 (60, 80, 80A) 는 상기 길이방향 축선 (A) 과 30°~ 90°의 각도 (α) 를 형성하고,
    상기 각도 (α) 가 예각인 경우에, 상기 톱니부의 경사는 각 톱니부의 축선방향 외측 단부가 그의 반경방향 내측 단부의 앞쪽에 배치되도록 되어 있는, 절삭 공구.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 각도 (α) 는 실질적으로 90°인, 절삭 공구.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 측면 (46, 48) 의 상기 상면 (42) 과의 교차부가 제 1 및 제 2 쌍의 주 절삭날 및 부 절삭날 (50, 52) 을 형성하고,
    상기 부 절삭날 (52) 은 상기 주 절삭날 (50) 보다 더 짧고, 각각의 부 절삭날은 주 절삭날 (50) 쌍방과 교차하고;
    상기 상면 (42) 은 부 절삭날 (52) 쌍방을 통해 연장되는 가상의 이등분선 (B) 을 중심으로 실질적으로 대칭인 형상이고,
    상기 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 및 상기 착좌부의 톱니부 (60) 는 상기 이등분선 (B) 에 대해 횡방향으로 연장되는, 절삭 공구.
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 의 관통구멍 (54) 을 통해 연장되고 상기 커터 보디 (12) 의 나사산구비 구멍 (92) 에 나사식으로 연결되는 장착 나사를 더 포함하고,
    상기 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 는 상기 장착 나사에 의해 상기 커터 보디 (12) 의 횡방향으로 향하는 표면에 대해 가압되는, 절삭 공구.
14. 제 10 항에 있어서,
    상기 착좌부는 상기 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 와 상기 커터 보디 (12) 사이에 장착되는 심 (70) 에 의해 형성되는, 절삭 공구.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 심 (70) 은, 상기 착좌부의 톱니부 (80) 가 형성되는 제 1 부분 (72), 및 상기 커터 보디 (12) 의 축선방향 단부에 위치되는 상기 제 1 부분의 전방 단부에 배치되는 제 2 부분 (74) 을 포함하고,
    상기 제 2 부분 (74) 은, 상기 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 상기 커터 보디 (12) 의 전방 단부의 아래에 놓인 부분과 결합하는 립 (75) 을 규정하는, 절삭 공구.
16. 제 10 항에 있어서,
    상기 톱니형 착좌부는 상기 커터 보디 (12) 에 직접 형성되는, 절삭 공구.
17. 제 10 항에 있어서,
    복수의 나선형 절삭 플루트 (flutes) (18) 를 형성하도록 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 뒤에 상기 커터 보디 (12) 에 배치되는 추가적인 인덱서블 단부 절삭 인서트 (14A) 를 더 포함하는, 절삭 공구.
18. 제 10 항에 있어서,
    상기 절삭 공구는 밀링 커터를 포함하는, 절삭 공구.
19. 길이방향 축선 (A) 을 규정하고 인덱서블 절삭 인서트 (14, 14A) 를 장착하도록 되어 있는 착좌부를 형성하는 커터 보디 (12) 로서,
    상기 착좌부는 상기 커터 보디 (12) 의 전방 길이방향 단부에 배치되는 단부 착좌부를 포함하고, 상기 착좌부는 복수의 톱니부 (80, 80A) 를 포함하고,
    상기 커터 보디 (12) 에 형성된 모든 톱니부 (80, 80A) 는 서로 평행하게 배향되고 상기 길이방향 축선 (A) 에 대해 횡방향으로 연장되고,
    상기 톱니부 (80, 80A) 는 상기 길이방향 축선 (A) 과 30°~ 90°의 각도 (α) 를 형성하고,
    상기 각도 (α) 가 예각인 경우에, 상기 톱니부의 경사는 각 톱니부의 축선방향 외측 단부가 그의 반경방향 내측 단부의 앞쪽에 배치되도록 되어 있는, 커터 보디 (12).
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제

Images