KR102144905B1 - 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트는 상면, 하면, 측면, 절인, 그리고 상기 측면을 관통하는 체결구멍을 포함하는 양면형 절삭인서트로서, 상기 상면에는 상기 절인에서 상기 상면의 중심방향으로 상향 경사진 상면체결면을 포함하고, 상기 하면은 상기 절인에서 상기 체결구멍 방향으로 하향 경사진 하면체결면을 포함하고, 상기 절삭인서트를 절삭공구에 장착 시 상기 하면체결면에 의해 상기 절삭공구에 쐐기 형상으로 체결되고, 상기 상면은 그 중심점을 기준으로 180도 회전 대칭되고, 상기 측면은 상기 체결구멍을 관통하는 중심축을 중심으로 180도 회전 대칭되는 것을 특징으로 한다.

Description

절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구{Cutting insert and Tool mounted withthere}

본 발명은 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구에 관한 것이다.

일반적으로, 절삭 인서트는, 공작 기계에 장착된 절삭 공구에 체결되어 철, 비철금속, 비금속 재료 등으로 구성된 기계 부품 등의 피삭재를 절삭 가공하는데 사용된다.

이러한 절삭 인서트는, 상면과, 이와 반대 방향을 향하는 하면과, 그리고 상면과 하면을 연결하는 측면과, 그리고 상면과 측면 사이의 경계부를 이루며 실질적으로 피삭재를 깎는 절인을 포함한다.

한편, 도 7 내지 도 9에는 한국공개특허 제2010-0132830호에 개시된 절삭 인서트가 도시되어 있다. 참고로, 도 7, 도 8, 도 9는 상기 한국공개특허의 도 8, 도 13, 도 7에 각각 대응하는 것으로서, 설명의 편의를 위해, 상기 한국공개특허공보에 사용된 도면부호가 수정 없이 그대로 사용되었으며, 이들 도면부호는 후술되는 본 발명의 설명에 사용된 도면부호와 중복되더라도 동일 구성요소를 지칭하는 것은 아니다.

절삭 인서트(20)는 다각형 형상의 상부면(21)과, 인서트 시트의 하부 지지면에 의해 지지되는 하부면(22)과, 상부면과 하부면 사이를 연결하는 복수의 측면(23)을 포함한다.

절삭 인서트(20)의 상부면(21)은 복수의 중심 방향 경사면을 구비하는 오목부(25)를 포함한다.

웨지(50)는, 절삭 인서트(20)의 중심방향 경사면과 접촉하여 절삭 인서트(20)의 측면들 중 두 개의 측면이 각각 인서트 시트의 반경 방향 내측면 및 측방 지지면에 의해 지지되도록 절삭 인서트(20)를 가압하는 돌출부(55)를 구비한다.

그러나 절삭 인서트(20)를 절삭공구에 체결하기 위하여 웨지(50), 웨지를 수용하는 슬롯(30) 등 여러 구성요소가 복잡하게 사용되고 있으며, 이로 인해 절삭공구의 강성을 떨어뜨리고 또한 절삭인서트 교체 시 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제2010-0132830호 (공개일: 2010. 12. 20.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 복잡한 부품을 사용하지 않고 스크루만으로 절삭인서트를 절삭공구에 안정적으로 간단히 체결할 수 있도록 체결성을 향상시키고, 또한 칩 유동에 의한 체결면 마모를 방지할 수 있는 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트는 상면, 하면, 측면, 절인, 그리고 상기 측면을 관통하는 체결구멍을 포함하는 양면형 절삭인서트로서, 상기 상면에는 상기 절인에서 상기 상면의 중심방향으로 상향 경사진 상면체결면을 포함하고, 상기 하면은 상기 절인에서 상기 체결구멍 방향으로 하향 경사진 하면체결면을 포함하고, 상기 절삭인서트를 절삭공구에 장착 시 상기 하면체결면에 의해 상기 절삭공구에 쐐기 형상으로 체결되고, 상기 상면은 그 중심점을 기준으로 180도 회전 대칭되고, 상기 측면은 상기 체결구멍을 관통하는 중심축을 중심으로 180도 회전 대칭되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상면체결면 및 상기 하면체결면은 서로 180도 간격으로 이격되고 평면으로 이루어진 2개의 부분 상면체결면 및 2개의 부분 하면체결면을 각각 포함하고, 2개의 상기 부분 상면체결면 및 2개의 상기 부분 하면체결면의 연장선들은 V 자 형상의 돌출 형상을 각각 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상면 및 상기 하면에는 상기 절인에 이어지는 칩브레이커면이 구비되고, 상기 칩브레이크면은 오목하게 함몰된 홈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 칩브레이크면과 상기 상면체결면 사이에는 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌기부의 일단은 상기 상면체결면에 연결되고 타단은 상기 홈부에 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절인은 주절인, 부절인, 코너절인을 포함하며, 상기 측면은 주측면과 부측면과 코너측면을 구비하며, 상기 주측면은 상기 상면에서 상기 하면 방향으로 상기 주절인에 이어진 제1 주측면, 제2 주측면, 상기 하면의 주절인에 이어진 제3 주측면으로 순차적으로 형성되며, 상기 부측면은 상기 부절인에 이어지며, 상기 코너측면은 상기 코너절인에 이어지며, 상기 주측면 중에서 상기 제2 주측면이 절삭공구에 접촉하고, 상기 제1,3 주측면은 여유면에 해당하며, 상기 제2 주측면은 네거티브 타입이고, 상기 제1,3 주측면은 역 포지티브 타입인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌기부는 절삭에 참여하는 상기 주절인 및 상기 부절인을 모두 커버함으로써 상기 상면체결면을 칩으로부터 보호하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코너절인이 위치하는 코너의 각도는 예각으로 형성되어 절삭공구에 장착시 쐐기 결합을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 절삭공구는 상술된 절삭인서트가 장착되는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 절삭인서트는 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은, 하면체결면을 V자 형상으로 아래쪽으로 볼록하게 돌출된 형상으로 형성하여 절삭인서트를 절삭공구에 장착 시 쐐기형상으로 절삭공구의 장착면에 체결함으로써, 생산성 향상을 위해 점점 고속화되는 머시닝센터의 절삭공구에 스크루만으로도 절삭인서트를 안정적으로 체결할 수 있다.

또한, 절삭 가공시, 피삭재로부터 분리된 유동 칩이 체결면을 접촉하면서 타격하여 체결면을 마모시키는 것을 돌기부가 효과적으로 방지한다. 즉, 돌기부는 절인으로부터 발생하는 유동 칩이 체결면을 타격하는 것을 방지할 수 있으며, 상,하면으로부터 돌출되게 형성함으로써 절삭인서트의 강성을 증대시킬 수 있다.

또한, 칩브레이크면에 홈부를 형성함으로써 절인으로부터 유동되는 칩이 급격히 말리도록 한다.

한편, 본 발명은 명시적으로 기재되지는 않았지만 상술한 구성으로부터 기대할 수 있는 다른 효과도 물론 포함한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 절삭인서트의 상면 평면도이다.
도 3은 도 1의 절삭인서트의 부측면 평면도이다.
도 4는 도 2의 A-A 방향으로의 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B 방향으로의 단면도이다.
도 6은 도 1의 절삭인서트가 절삭공구에 장착된 모습을 나타낸다.
도 7은 종래의 절삭인서트의 사시도이다.
도 8은 도 7의 절삭인서트를 절삭공구에 장착하는데 사용되는 웨지를 나타낸다.
도 9는 도 7의 절삭인서트가 도 8의 웨지를 사용하여 절삭공구에 장착된 모습을 나타내는 단면도이다.

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

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트(100)는 양면형 절삭인서트(double sided cutting insert)(이하, '절삭인서트'라 한다)로서, 상면(1), 하면(2), 측면(3), 절인(4), 그리고 체결구멍(5)을 포함한다. 본 절삭인서트(100)는 체결구멍(5)이 측면(3)을 관통하는 소위, 탄젠셜 타입(tangential type)의 절삭인서트에 해당한다.

한편, 양면형 절삭인서트라 함은, 하면이 절삭공구와의 체결면으로 사용될 경우에는, 상면이 경사면으로 사용되고, 반대로 절삭인서트의 상,하면을 뒤집어서 상면이 절삭공구와의 체결면으로 사용될 경우에는 하면이 경사면으로 사용될 수 있는 절삭인서트를 지칭한다. 따라서, 이하에서는 설명의 편의상, 도 1에 도시된 바와 같이, 상면(1)을 경사면(rake surface)으로, 그 반대편에 위치하는 하면(2)을 절삭공구와의 체결면(mounting surface)으로 사용하는 경우를 예시적으로 설명하나, 이를 뒤집어서 사용하는 경우에도 동일한 설명이 적용될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절인(4)은 주절인(41), 부절인(42), 코너절인(43)을 포함하며, 측면(3)은 주측면(31)과 부측면(32)과 코너측면(33)을 구비하며, 주측면(31)은 상면(1)에서 하면(2) 방향으로 주절인(41)에 이어진 제1 주측면(311)과, 제1 주측면(311)에 이어진 제2 주측면(312)과, 제2 주측면(312)에 이어지고 하면(2)의 주절인에 이어진 제3 주측면(313)으로 순차적으로 형성된다. 그리고 부측면(32)은 부절인(42)에 이어진다. 코너측면(33)은 코너절인(43)에 이어진다.

한편, 제1,3 주측면(311,313)은 주절인(41)에 대한 여유면으로서 역할을 하고, 제2 주측면(312)은 후술하는 절삭공구에 장착면으로서 역할을 한다. 그리고 이들 제1,3 주측면(311,312)은 역 포지티브 타입으로 형성되고, 제2 주측면(312)은 네거티브 타입으로 형성될 수 있다. 여기서, '네거티브 타입(negative type)'이라 함은 도 3에 도시된 바와 같이, 해당 면의 연장선이 체결구멍(5)의 중심축(Y)과 직각을 이루는 경우를 지칭하고, '역 포지티브 타입(reversely positive type)'이란 해당 면의 연장선(가상선 B)과 체결구멍(5)의 중심축(Y)이 예각(α)을 이루도록 여유면이 기울어져 있는 경우를 지칭하며, 반대로, 둔각을 이룰 경우에는 포지티브 타입(positive type)으로 지칭한다.

상면(1)에는 주절인(41) 측에서 상면(1)의 중심 방향(X축)으로 상향 경사진 상면체결면(11,12)을 포함한다. 이들 상면체결면(11,12)은 평면인 것이 바람직하다.

참고로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 절삭인서트(100)는 상면(1)을 내려다보는 평면도에서, 대략 평행사변형 형상일 수 있으며, 중심점(O)(Z축)을 중심으로 하여 180도 회전 대칭일 수 있다. 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 체결구멍(5)의 중심축(Y)을 중심으로 180도 회전 대칭이고, 또한 중심축(Y)에 수직으로 만나며 코너측면(32)를 관통하는 중심축(X)을 중심으로 180도 회전 대칭일 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 상면체결면(11,12)은 180도 간격으로 떨어진 2개의 부분 상면체결면(11,12)을 포함할 수 있다. 물론, 필요에 따라서는 서로 분리되지 않은 단일의 상면체결면으로 구성할 수도 있을 것이다.

이를 통하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 하면(2)에서 상면체결면(11)에 대응하는 하면체결면(21)과, 상면체결면(12)에 대응하는 하면체결면(22)에 의해 하면(2)은 이들의 연장선에 의해 V자 형상으로 아래쪽으로 볼록하게 돌출된 형상을 가지게 되며(즉, 하면체결면(21,22)의 연장선들(L1, L2)이 180도보다 작은 각도를 형성), 절삭인서트(100)를 절삭공구(C)에 장착 시 쐐기형상으로 절삭공구(C)의 장착면에 체결될 수 있다. 이를 통하여, 절삭인서트(100)와 절삭공구(C) 사이의 체결력을 대폭 향상시킬 수 있으므로, 생산성 향상을 위해 점점 고속화되는 머시닝센터의 절삭공구에 스크루만으로도 절삭인서트를 안정적으로 체결할 수 있다.

이에 더하여, 도 3을 참조하면, 본 절삭인서트(100)의 제2 주측면(312)은 네거티브 타입(negative type)으로 형성된다. 따라서, 절삭인서트(100)를 절삭공구(C)에 장착 시에, 절삭공구(C)와의 체결면적을 최대한 넓게 확보할 수 있어, 상술한 하면의 쐐기 형상의 결합에 더하여 체결안정성을 더욱 향상시킬 수 있다. 한편, 주절인(41)에 이어지는 주절인여유면 즉, 제1 주측면(311)은 역 포지티브 타입으로 형성하여, 절인의 두께를 증가시켜 강성을 증대시켰다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 절삭인서트(100)는 상,하면에 각각 2개의 코너(R)를 사용할 수 있으므로 총 4개의 코너를 절삭 시 활용할 수 있으며, 각각의 코너(R)의 각도(β)는 직각으로 형성되어 있으나, 90도보다 작게 형성하여 절삭공구에 장착 시에 쐐기 효과를 얻어 체결 안정성을 증대시킬 수도 있다.

도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상면(1)에는 피삭재로부터 분리되어 나오는 칩을 유동시켜주는 칩브레이크면(13)이 절인(4)에 이어지게 형성될 수 있다.

또한, 칩브레이크면(13)에는 오목하게 함몰된 홈부(14)가 형성될 수 있다.

본 절삭인서트(100)로 피삭재를 가공할 때, 주절인(41)에서 코너(R)에 가까운 부위에 절삭저항이 주로 발생하고 칩이 생성되어 유동하는 것을 고려하여, 칩브레이크면(13)의 홈부(14)는 도 2에 도시된 바와 같이, 코너(R)에 가까운 주절인(41)에 이격되게 미리 정해진 길이로 형성시킬 수 있다. 이를 통하여 홈부(14) 형성 시, 절삭인서트의 상면(1)에서의 소재 제거량을 최소화하여 절삭인서트의 강성을 유지할 수 있다.

칩브레이크면(13)과 상면체결면(12) 사이에는 돌기부(6)가 형성될 수 있다. 여기서, 돌기부(6)의 일단(도 5에서 우측 단부)은 홈부(14)에 부드럽게 이어지고, 돌기부(6)의 타단(도 5에서 좌측 단부)은 상면체결면(12)에 부드럽게 이어질 수 있다.

이를 통하여, 절삭 가공시, 피삭재로부터 분리된 칩이 칩브레이크면(13)의 홈부(14)를 거쳐 유동되게 함으로써 칩이 급격하게 말리도록 하며, 또한 칩브레이크면(13)으로부터 유동되는 칩이 체결면(12)을 접촉하면서 타격하여 체결면(12)을 마모시키는 것을 돌기부(6)가 효과적으로 방지할 수 있다. 돌기부(6)의 일단은 홈부(14)에 바로 이어지게 하거나 홈부(14)로부터 이격되게 형성할 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상면을 내려다볼 때, 돌기부(6)는 한쪽 모서리에서 반대쪽 모서리에 인접하도록 주절인(41), 코너절인(43), 부절인(42)을 따라 연장될 수 있으며, 이를 통하여 절삭가공 시 실질적으로 절삭에 참여하는 절인(4)의 대부분을 커버하여, 이들로부터 발생하는 유동 칩이 체결면(11,12)을 타격하는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 본 절삭인서트에는 상술한 바와 같이 형성된 2개의 돌기부(6)가 중심점(O)을 중심으로 180도 대칭되게 형성되어 있다.

한편, 본 절삭인서트(100)는 상면(1) 및 하면(2)이 동일한 형상을 가질 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 절삭인서트(100)가 장착되는 절삭공구(C)에 대해 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 절삭공구(C)는 절삭인서트(100)가 장착되는 복수 개의 포켓(200)을 구비한다.

각각의 포켓(200)은 절삭인서트(100)의 하면(2)의 체결면(11,21)에 접촉하는 체결면시트(201), 절삭인서트(100)의 제2 주측면(312)에 접촉하는 여유면시트(202), 절삭인서트(100)의 부측면(32)이 접하는 부측면시트(203), 그리고 체결볼트가 고정되는 홀(204)을 구비한다.

여기서, 포켓(200)의 체결면시트(201)는 절삭인서트(100)의 하면(2)의 볼록한 형상에 대응하여 오목하게 형성된다. 따라서, 쐐기 구조로 절삭인서트(100)가 절삭공구(C)의 포켓(200)에 장착되므로 체결력을 증대시켜 고속가공 환경에서도 절삭인서트를 안정적으로 절삭공구에 체결할 수 있다. 이에 더하여, 절삭인서트(100)의 제2 주측면(312)을 네거티브 타입으로 형성하여 절삭공구 포켓(200)의 여유면시트(202)에 접촉하는 면적을 최대로 함으로써, 체결안정성을 더욱 증대시킬 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...절삭인서트
1...상면, 2...하면
11,12...상면체결면, 21,22...하면체결면
13...칩브레이크면, 14...홈부
3...측면
31...주측면,
311...제1 주측면, 312...제2 주측면
313...제3 주측면
32...부측면, 33...코너측면
4...절인
41...주절인, 42...부절인
43...코너절인
6...돌기부
C...절삭공구

Claims (9)

1. 상면, 하면, 측면, 절인, 그리고 상기 측면을 관통하는 체결구멍을 포함하는 양면형 절삭인서트로서,
   상기 상면에는 상기 절인에서 상기 상면의 중심방향으로 상향 경사진 상면체결면을 포함하고,
   상기 하면은 상기 절인에서 상기 체결구멍 방향으로 하향 경사진 하면체결면을 포함하고,
   상기 절삭인서트를 절삭공구에 장착 시 상기 하면체결면에 의해 상기 절삭공구에 쐐기 형상으로 체결되고,
   상기 상면은 그 중심점을 기준으로 180도 회전 대칭되고, 상기 측면은 상기 체결구멍을 관통하는 중심축을 중심으로 180도 회전 대칭되며,
   상기 절인은 주절인, 부절인, 코너절인을 포함하며, 상기 측면은 주측면과 부측면과 코너측면을 구비하며, 상기 주측면은 상기 상면에서 상기 하면 방향으로 상기 주절인에 이어진 제1 주측면, 제2 주측면, 상기 하면의 주절인에 이어진 제3 주측면으로 순차적으로 형성되며, 상기 부측면은 상기 부절인에 이어지며, 상기 코너측면은 상기 코너절인에 이어지며,
   상기 주측면 중에서 상기 제2 주측면이 절삭공구에 접촉하고, 상기 제1,3 주측면은 여유면에 해당하며,
   상기 제2 주측면은 네거티브 타입이고, 상기 제1,3 주측면은 역 포지티브 타입인
   절삭인서트.
2. 제1항에서,
   상기 상면체결면 및 상기 하면체결면은 서로 180도 간격으로 이격되고 평면으로 이루어진 2개의 부분 상면체결면 및 2개의 부분 하면체결면을 각각 포함하고,
   2개의 상기 부분 상면체결면 및 2개의 상기 부분 하면체결면의 연장선들은 V 자 형상의 돌출 형상을 각각 가지는 절삭인서트.
3. 제2항에서,
   상기 상면 및 상기 하면에는 상기 절인에 이어지는 칩브레이커면이 구비되고,
   상기 칩브레이크면은 오목하게 함몰된 홈부를 포함하는
   절삭인서트.
4. 제3항에서,
   상기 칩브레이크면과 상기 상면체결면 사이에는 돌기부가 형성되는 절삭인서트.
5. 제4항에서,
   상기 돌기부의 일단은 상기 상면체결면에 연결되고 타단은 상기 홈부에 연결되는 절삭인서트.
6. 삭제
7. 제5항에서,
   상기 돌기부는 절삭에 참여하는 상기 주절인 및 상기 부절인을 모두 커버함으로써 상기 상면체결면을 칩으로부터 보호하는 절삭인서트.
8. 제5항에서,
   상기 코너절인이 위치하는 코너의 각도는 예각으로 형성되어 절삭공구에 장착시 쐐기 결합을 이루는 절삭인서트.
9. 제1항 내지 제5항, 제7항, 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 절삭인서트가 장착되는 절삭공구.

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