KR102150132B1 - 양면형 인덱서블 선삭 인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 코너들, 주변 클리어런스 표면, 및 동일한 상부와 하부 측들을 포함하는 다각형 기본 형상을 갖는 양면형 인덱서블 선삭 인서트에 관한 것이고, 동일한 상부와 하부 측들에는 서로에 대해 그리고 기준 평면 사이의 중간에 위치되고 클리어런스 표면이 직각으로 연장되는 중립 평면에 대해 평행한 기준 평면에 위치된 지지 표면들이 포함된다. 하부 측 뿐만 아니라 상부 측을 따라, 코너에 위치된 노우즈날 (14) 및 두개의 메인날들 (15) 을 개별적으로 포함하는 1 차 절삭날들 (12) 이 존재하고, 두개의 메인날들 (15) 은 코너를 향해 모이고 중립 평면에 관해 경사진 노우즈 평면에 위치되고, 보조 절삭날들 (19) 로 변형되고, 보조 절삭날들 (19) 은 중립 평면에 대해 평행하게 진행하고 선삭 인서트의 동일한 측을 따라 각각의 쌍의 1 차 절삭날들을 구분짓고, 칩-지향 안내 표면들 (24, 25, 21) 은 절삭날들의 칩 표면들 (16a, 16b, 16c) 내측에 위치된다. 본 발명에 따르면, 1 차 절삭날 (12) 은 칩 표면 (16a) 과 클리어런스 표면 사이의 절삭날의 웨지 각도가 두개의 메인날들 (15) 뿐만 아니라 노우즈날 (14) 을 따른 임의의 단면들에서 예각인 한, 일반적으로 포지티브 절삭 지오메트리를 갖는다. 그러한 방식으로, 1 차 절삭날은 용이하게 절삭하게 되고 내측에 존재하는 안내 표면에 의해 신중하지만 확실한 방식으로 안내될 수 있는 칩을 생성한다.

Description

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

본 발명은, 다각형 기본 형상을 갖는 양면형 인덱서블 선삭 인서트로서, 상기 인서트는 복수의 코너들, 주변 클리어런스 표면, 및 동일한 상부 및 하부 측들을 포함하고, 동일한 상부 및 하부 측들에는 서로에 대해 그리고 기준 평면들 사이의 중간에 위치되는 중립 평면에 대해 평행한 기준 평면들에 위치된 평평한 지지 표면들로서, 클리어런스 표면이 중립 평면을 향해 직각으로 연장되는 상기 평평한 지지 표면들, 하부 측 뿐만 아니라 상부 측을 따라 형성되고, 코너에 위치되는 노우즈날, 및 코너를 향해 모이고 이등분선에 관해 벗어나는 두개의 메인날들을 개별적으로 포함하는 복수의 1 차 절삭날들이 포함되고, 상기 노우즈날은 전방 칩 부분 표면 및 클리어런스 표면의 볼록한 부분 사이에 형성되고 따라서 아치형 절삭날 라인을 갖는 한편, 메인 절삭날들은 측방향 칩 부분 표면들과 클리어런스 표면의 평평한 부분들 사이에 형성되고 따라서 직선 절삭날 라인들을 갖고, 적어도 상기 메인날들은, 각각의 기준 평면의 방향으로 상기 중립 평면에 관해 경사지는 공통의 코너 평면에 위치된 그 절삭날 라인들을 갖고, 보조 절삭날들로 변형되고, 상기 보조 절삭날들은 중립 평면 (NP) 에 대해 평행하게 진행하고 코너들에 위치된 쌍들의 1 차 절삭날들을 구분짓고, 칩-제어 안내 표면들이 상기 칩 부분 표면들 내측에 위치되는 다각형 기본 형상을 갖는 양면형 인덱서블 선삭 인서트에 관한 것이다.

일반적으로 선삭에 관해

본 발명의 이해를 용이하게 하도록, 선삭 공구 (1) 가 작업편 (2) 의 통상적인, 외측의 기계 가공 중으로 일반적으로 예시되는 첨부된 도 1 을 설명함으로써 참조가 행해진다. 공구 (1) 는 본 발명에 따라 제조된 교체 가능한 선삭 인서트 (4) 뿐만 아니라 홀더 (3) 를 포함한다. 이러한 경우에, 작업편 (2) 은 공구가 작업편 (2) 의 중앙 축 (C1) 에 대해 평행하게 종방향으로, 보다 정확하게 화살표 (F) 의 방향으로 이송됨과 동시에 (회전 방향 (R) 으로) 회전된다. 회전 당 종방향 이송은 f 로 나타내는 한편, 절삭 깊이는 a_p 로 나타낸다. 종방향 이송의 방향과 선삭 인서트에 포함된 메인날 사이의 진입 각도는 κ 로 나타낸다. 도시된 실시예에서, κ 는 95°에 달한다. 또한 도시된 선삭 인서트 (4) 는 마름모형 기본 형상을 갖고 80°의 각도를 갖는 두개의 예각 코너들 및 100°의 각도를 갖는 두개의 둔각 코너들을 포함한다는 것에 유념해야 한다. 그러한 방식으로, 선삭 인서트와 작업편의 생성된 표면 사이에 5°의 공구 백 클리어런스 (σ) 가 얻어진다. 일반적으로, 홀더 (3) 는 스틸로 그리고 선삭 인서트 (4) 는 시멘트 카바이드 등으로 제작된다.

선삭을 포함하는 금속의 모든 종류의 칩 제거 기계 가공에서, 칩이 "구부러져 생성되는 (is born crooked)" 법칙이 적용되고, 즉, 제거 순간 직후, 칩은 만곡되는 고유의 속성 (inherent aim) 을 갖는다. 칩의 형상, 무엇보다, 칩의 곡률 반경은, 몇몇 인자들에 의해 결정되고, 선삭과 관련되어 인자 중 가장 중요한 것은 작업편의 재료 뿐만 아니라 공구의 이송, 절삭날의 레이크 각도, 논의되는 절삭 깊이이다. 제거 후, 칩은 절삭날의 각각의 극소수 부분에 대해 직각으로 이동할 것이다. 절삭날이 직선이라면, 따라서 칩은 평평하거나 또는 횡단면이 직사각형으로 되지만, 칩이 전체적으로 또는 부분적으로 아치형이라면, 또한 칩은 횡단면이 전체적으로 또는 부분적으로 아치형으로 된다.

선삭 방법에서 가장 중요한 또 다른 인자는 절삭날들의 소위 절삭 지오메트리의 선택이다. 절삭날들의 두개의 범주들, 즉 한편으로 포지티브 절삭 지오메트리를 갖는 절삭날들 및 다른 한편으로 음의 절삭 지오메트리를 갖는 절삭날들은 본 기술 분야의 당업자에 의해 구별된다. 첫번째 언급된 경우에, 절삭날을 함께 형성하는 칩 표면과 클리어런스 표면 사이의 절삭날의 웨지 각도는 90°보다 작고 즉, 예각인 한편, 두번째 경우에서의 절삭날의 웨지 각도는 90°(또는 이상) 에 달한다. 포지티브 절삭 지오메트리를 갖는 절삭날 및 음의 절삭 지오메트리를 갖는 절삭날 사이의 차이는 첫번째 언급된 절삭날이 칩과 생성된 표면 사이에 박혀들어감 (wedging in) 으로써 칩을 들어올릴 수 있는 한편, 최후에 언급된 절삭날은 칩을 전단 절단하면서 자신의 전방으로 칩을 민다는 점이다. 따라서, 포지티브 절삭날들은 일반적으로 음의 절삭날들보다 용이하게 절삭하게 되고, 최후에 언급된 절삭날로부터 칩보다 큰 곡률 반경들을 갖는 칩들을 생성한다.

선삭과 관련되어 생성되는 칩 본질의 부가적인 배경 기술의 이해를 제공하기 위해, 상이한 폭/두께를 구비한 칩들은 상이한 굽힘성을 갖는다는 사실을 설명하도록 본 기술 분야의 당업자에 의해 사용되는 유사한 비유가 참조된다. 따라서, 얇은 그리고 협소한 칩은 가느다란 풀잎 (blade of grass) 에 비교될 수 있는 한편, 두꺼운 칩은 강성의 리드 (reed) 에 비교될 수 있다. 풀잎과 유사하게 얇은 칩은 근접한 다소 가파른 기울기의 안내 표면의 형태의 방해물을 향해 이동한다면 특별한 어려움 없이 굽혀질 수 있는 한편, 강성의 리드형 칩은 동일한 조건 하에서 오버 브레이킹되어 버릴 것이다; 이는 가능하게는 고착과 동반된 고열의 발생 뿐만 아니라 높은 소음 레벨, 큰 절삭력들, 선삭 인서트의 짧은 사용 수명에 이르게 하는 것이다.

선삭과 관련하여, 칩 제어 및 칩 배출은 기계 가공 결과에 대해서 뿐만 아니라, 효율적이고 문제없는 작동에 대해 매우 중요하다. 제거된 칩이 임의의 안내 표면 또는 칩 브레이커에 의해 안내되지 않는다면, 칩은 제어 불가능하고 예상 불가능한 방식으로 전개될 것이다. 따라서, 얇고 굽힘 가능한 칩들 (풀잎들을 참조) 은 작업편의 생성된 표면 상에 충격을 주어 작업편의 생성된 표면을 손상시킬 수 있고 기계 가공이 발생하는 기계 내에 포함된 다른 구성 요소들 또는 공구에서 - 적지 않게 - 얽혀버리는 상당한 직경을 갖는 긴 전화기 코드와 같은 나사 형태들로 감겨질 수 있다. 보다 두껍고 보다 강성인 칩이, 다른 한편으로, 제거 후에 바로 가파른 기울기의 안내 표면 상에 충돌한다면, 칩-안내 표면들에서 이른 마모 손상의 위험 뿐만 아니라 칩의 오버 브레이킹의 경향, 고착을 수반할 수 있고 선삭 인서트가 무딘-절삭으로 되는 극도의 열발생과 같은 다른 문제점들이 발생할 것이다. 따라서, 칩이 예를 들면 감겨지거나 부서짐으로써 보다 작은 파편들로 파괴될 수 있거나 또는 선삭 인서트의 클리어런스 표면 상에 충돌하게 되어 선삭 인서트에 대해 조각들로 파괴되는 방식으로, 안내 표면들이 절삭날의 절삭날 라인으로부터 그러한 거리에 위치되고 칩이 멀리 신중하게 안내되는 그러한 경사 각도를 갖는다면, 최적의, 바람직한 칩 제어가 얻어진다. - 짧은 파편들 보다 오히려 - 나선형 칩들이 뜻하지 않게 형성될 지라도, 칩들은 작은 직경 및 제한된 길이를 갖는 것이 바람직하다.

이러한 연유로, 양호한 칩 제어 및 칩 배출이 밀봉 가능한 하우징들에 위치되고 주기적으로 무인화되는 현대의, 소프트웨어 제어되는 선삭 기계들에서 특히 중요하다는 점에 유념해야 한다. 칩들이 다루기 힘든 칩 얽힘을 형성하기 보다는 기계 내에 포함되는 컨베이어를 통해 멀리 운반될 수 있는 보다 작은 파편들 (또는 짧은 나사 형태들) 로 분할되지 않는다면, 최후에 언급된 칩들은 기계가 무인화될 때 기계에 대해 정지 및 심각한 손상을 빠르게 발생시킬 수 있다.

처음에 일반적으로 언급된 종류의 양면형 선삭 인서트는 US 4411565 에 앞서 공지되어 있다. 상기 공지된 선삭 인서트의 일반적인 장점은 1 차 절삭날의 두개의 직선 메인날들이 선삭 인서트의 중립 평면에 관해 각지게 경사진 공통의 코너 평면에 위치된다는 점이다. 그러한 방식으로, 작용하는 직선 메인날은 상기 코너에서 각각 메인날 및 노우즈날을 연결하는 클리어런스 부분 표면들 - 각각 평평하고 아치형임 - 이 작업편으로부터 양호한 클리어런스를 얻는 동시에 회전하는 작업편에 관해 바람직한 방식으로 수평으로 배향될 수 있다. 그러나, 공지된 선삭 인서트의 난처한 단점은 1 차 절삭날을 함께 형성하는 두개의 메인날들 뿐만 아니라 노우즈날도, 서로 90°의 각도로 형성되고, 즉, 1 차 절삭날을 따르는 절삭날의 웨지 각도가 전체적으로 90°에 달하는 칩 표면들과 클리어런스 표면들 사이에 형성되므로 음의 절삭 지오메트리를 갖는다는 점이다. 이는 1 차 절삭날이 강하게 되지만, 다른 한편으로 포지티브 절삭 지오메트리를 갖는 절삭날보다 상당히 무디게 절삭하게 된다는 것을 의미한다는 사실이다. 이러한 음의 절삭 지오메트리는 절삭날이 기계 가공된 재료 내로 파고 들어가고 작업편을 따라 개시된 패스 (pass) 를 불연속적이게 할 수 있다는 사실의 결과로서 무엇보다도 마무리 선삭 또는 작은 또는 중간 크기의 절삭 깊이들을 갖는 중간 선삭과 관련하여 특히 단점을 갖는다. 또한, 칩-지향 안내 표면들이 포함된 랜드들 또는 칩-형성기들은 웨지-형상이고 (평면도로 봤을 때), 칩 표면들 및 안내 표면들은 칩들이 안내 표면들까지 이르기 전 임의의 기초 지지부 없이 통과해야 하는 횡단면이 V-형상의 슈트들 (chutes) 을 통해 분리된다. 더욱이, 개별적인 안내 표면은 절삭 깊이 및 이송이 클 때 생성된 그러한 두껍고 강성의 칩들 (리드를 참조) 이 상당한 열 발생 하에서 큰 힘으로써 안내 표면 상에 충돌하는 것을 수반하는 것인 매우 가파른 각도 (45°) 로 상승한다. 또한 노우즈날로부터 가장 멀리 위치된 안내 표면이 절삭날의 절삭날 라인 근처에 위치된다는 사실은 상기 문제점에 현저하게 기여한다; 이는 안내 표면들 상에 충돌할 때 넓고, 두꺼운 칩이 제거 순간 이후에 (칩은 빨갛게 가열되고 가소성으로 됨) 인지 가능하게 냉각되도록 시간을 갖지 않았다는 것을 의미한다.

본 발명의 목적들 및 특성들

본 발명은 US 4411565 에 공지된 선삭 인서트의 상기-언급된 단점을 제거하고 개선된, 양면형 선삭 인서트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명의 기본 목적은 양호한 칩 제어를 갖고 작업편으로부터의 양호한 클리어런스를 갖는 용이하게 절삭하는 양면형 선삭 인서트를 제공하는 것이다. 추가의 목적은 작은 또는 중간 크기의 절삭 깊이들에서 용이하게-절삭하는 특성들은 강도가 특히 요구될 때, 즉 절삭 깊이가 크고 칩이 넓고 강성일 때 강도에 따라 조합되는 선삭 인서트를 제공하는 것이다. 양호한 칩 제어는 칩이 작은, 중간 크기의, 또는 큰 절삭 깊이들에서 생성되는 지에 무관하게 신중하지만 확실한 칩의 안내를 얻어야만 한다. 환언하면 얇고 용이하게 굽힘 가능한 칩들 (풀잎들) 은 제거의 순간 바로 직후에, 주목할만 하고 용이한 안내를 얻어야만 하는 한편, 넓고 강성인 칩들 (리드) 은 칩-지향 안내 표면에 이르기 전 큰 곡률 반경을 전개하는 것을 허용해야만 한다; 모든 것은 오버 브레이킹 및 해로운 열 발생을 회피하기 위한 목적이다.

본 발명에 따르면, 적어도 기본 목적은 개별적인 메인날의 칩 부분 표면과 클리어런스 부분 표면 사이의 절삭날의 웨지 각도 뿐만 아니라, 노우즈날의 칩 부분 표면과 클리어런스 부분 표면 사이의 절삭날의 웨지 각도가 각각의 절삭날 라인들을 갖는 임의의 단면들에서 예각인 한, 일반적으로 포지티브 절삭 지오메트리를 갖는 개별적인 1 차 절삭날에 의해 달성된다. 그러한 방식으로, 1 차 절삭날은 논의되는 절삭 깊이와 무관하게 효율적인 칩 제거를 보장하는 그 전체 절삭날 라인을 따라 용이하게 절삭하게 된다.

바람직한 실시형태에서, 메인날들의 절삭날 라인들 뿐만 아니라 노우즈날의 절삭날 라인은 중립 평면에 대해 경사진 코너 평면에 집합적으로 위치된다. 이는 개별적인 메인날 뿐만 아니라 노우즈날이 효율적으로 작동할 수 있는 최적의 공간 위치 내로 선삭 인서트가 팁핑될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 방식으로, 전체 1 차 절삭날을 갖는 코너 평면은 양면형 선삭 인서트가 작업편과 클리어런스 표면 사이에 클리어런스를 제공하도록 상기 공간 위치 내로 팁핑될 때 작업편에 관해 본질적으로 수평으로 배향될 수 있다. 환언하면 보다 바람직한 레이크 각도가 절삭력들, 소음, 및 열 발생을 추가로 감소시키도록 전체 1 차 절삭날을 따라 얻어질 수 있다.

추가의 실시형태에서, 1 차 절삭날의 절삭날의 웨지 각도는 메인날들 사이의 이등분선을 따르는 단면에서의 가장 작은 값으로부터 개별적인 보조 절삭날에 근접하면서 가장 큰 값으로 증가할 수 있다. 이러한 방식으로, 절삭날은 선삭 인서트 상에 즉 노우즈날을 따라 응력들이 최소화되는 최적의, 포지티브 절삭 지오메트리를 얻는 한편, 1 차 절삭날의 강도는 더욱 요구된다면, 즉 메인날들을 따라 증가된다.

다른 실시형태에서, 메인날은 아치형 전이날을 통해 보조 절삭날로 변형되고, 전이날의 절삭날의 웨지 각도는 개별적인 메인날로부터 보조 절삭날을 향하는 방향으로 연속적으로 증가한다. 그러한 방식으로, 절삭날의 웨지 각도는 전이부가 평탄해지고 이로써 칩에 대해 완만해짐과 동시에, 최후에 언급된 절삭날에 최적의 강도를 부여하기 위해 예각인 메인날로부터 보조 절삭날을 따라 90°로 증가될 수 있다. 뿐만 아니라 아치형 (매끄러운) 전이날은 메인날과 보조 절삭날 사이의 아치형 전이날에 의해 절삭날 라인에 형성된 (매끄러운) 파형부에 의해 증가된 사용 수명 및 개선된 절삭 특성들을 수반할 수 있다.

추가의 실시형태에서, 칩-안내 표면들은 0.400 mm 이하에 달하는 높이 (= 보조 절삭날들에 대해 공통인 평면과 선삭 인서트의 지지 표면들 사이의 레벨 차이) 를 가질 수 있다. 가장 적절하게, 상기 높이는 최대 0.300 mm 에 달한다. 이러한 칩-안내 플랭크 표면들의 높이의 최대화는 강성의 칩들이 유리하게 큰 곡률 반경을 전개하게 허용함으로써 무엇보다도 칩들의 신중한 안내에 상당히 기여한다.

다른 실시형태에서, 칩-지향 (chip-directing) 또는 칩-브레이킹 안내 표면들은 중립 평면에 관해 30°이하에 달하는 피치 각도로 경사진다. 그러한 방식으로, 신중하지만 - 확실한 - 칩의 안내는 칩이 용이하게 굽힘 가능하거나 또는 보다 강성인지와 무관하게 보장된다.

일 실시형태에서, 칩을 위한 안내 표면들은 한편으로, 메인날들 사이의 이등분선을 따라 노우즈날 뒤에 위치되는 노브에 포함된 브레스트 표면, 및 다른 한편으로, 노브 뒤에 위치된 랜드에 포함되고 또한 지지 표면이 포함되는 한쌍의 플랭크 표면들이고, 브레스트 표면은 볼록한 아치형이고 이등분선에 대해 횡방향으로 진행하는 길이 연장부를 갖고, 브레스트 표면은 이등분선을 따른 가장 큰 값으로부터 이등분선에 대해 직각인 단면에서 가장 작은 값으로 감소하는 각으로 경사지는다. 환언하면 브레스트 표면의 길이 연장부는 표면이 두개의 단부 지점들을 향해 보다 평평하게 됨과 동시에 이등분선에 관해 횡방향으로 존재한다. 그러한 방식으로, 노브의 브레스트 표면은 노브의 단부 부분들이 보다 넓고 보다 강성의 칩들에 대해 임의의 갑작스럽게 발생하는 방해물을 형성하지 않음과 동시에 얇은 칩들의 빠르고, 확실한 안내를 보장한다.

추가의 실시형태에서, 노브 뒤에 거리를 두어, 제 2 브레스트 표면이 형성되고, 그 상부 부분은 제 1 브레스트 표면의 상부 부분보다 높은 레벨에 위치된다. 그러한 방식으로, 얇은 칩이 제 1 브레스트 표면에 의해 안내되지 않고 뜻하지 않게 제 1 브레스트 표면을 통과 또는 "점프 오버" ("jump over") 할지라도 - 후방의 보다 높은 브레스트 표면에 의해 - 얇은 칩은 안내를 받는 것이 보장된다.

또 다른 실시형태에서, 코너 평면은 6-11°의 중립 평면에 관한 경사 각도, 예를 들면 8.5°의 경사 각도를 갖는다. 그러한 방식으로, 만족스러운 클리어런스가 팁핑 인된 공간 위치에서의 선삭 인서트와 작업편 사이에서 보장된다. 경사가 이를 넘는다면, 특히 코너 평면의 연장부가 상대적 크다면, 코너 평면의 연장부를 넘는 절삭 깊이들에서 칩들의 오버 브레이킹의 위험이 존재한다. 앞서 지적된 바와 같이, 양면형 선삭 인서트의 지지 표면들은 보조 절삭날 이상의 너무 높은 레벨에 위치되어서는 안된다.

추가의 실시형태에서, 1 차 절삭날 및 코너 평면은 노우즈날의 반경의 최대 2-5 배의 절삭 깊이에서 달하는 연장부, 예를 들면 노우즈날의 반경의 거의 3.75 배의 절삭 깊이에 달하는 최대 연장부를 갖는다. 그럼에도 불구하고 이러한 방식으로, 상기 칩들의 오버 브레이킹의 위험은 이로써 상기 지지 표면들이 보조 절삭날 이상의 너무 높은 레벨에 위치될 필요가 없기 때문에 감소될 수 있다.

또 다른 실시형태에서, 선삭 인서트는 절삭날 라인으로부터 칩-제어 안내 표면까지 직각 방향으로의 거리를 갖고, 상기 거리는 절삭 깊이가 1 차 절삭날 및 코너 평면의 연장부를 초과할 때 절삭 깊이와 함께 증가한다. 또한, 이러한 방식으로, 넓은 칩들이 칩-지향 안내 표면에 이르기 전에 큰 곡률 반경을 전개하기 위해 허용되도록 거리가 보다 넓은 칩들에 대해 증가하므로 오버 브레이킹의 위험은 감소될 수 있다.

종래 기술의 추가의 설명

US 4056872 에서, 다각형, 양면형 선삭 인서트가 개시되고, 그 개별적인 1 차 절삭날은 선삭 인서트의 중립 평면에 관해 경사진 공통의 노우즈날로부터 벗어나는 두개의 직선 메인날들을 포함한다. 그러나, 이러한 경우에, 모든 보조 절삭날은 선삭 인서트의 동일한 측을 따라 코너들의 쌍들 사이에서 둔각이다. 따라서, 메인날들은 서로 직선으로 변형되는 부속 노우즈날들로부터 중앙의 지점으로 전체적으로 연장된다. 이는 중앙의 랜드의 칩-안내 플랭크 표면들이 높아지고 절삭날 라인 바로 내측에서 매우 가파른 각도로 상승한다는 것을 의미한다. 따라서, 모든 폭넓고 강성의 칩은 큰 힘으로써 플랭크 표면 내로 빠르게 파고들어 오버 브레이킹 및 극도의 열발생의 명백한 위험을 발생시킨다.

도 1 은 상기 언급된 선삭의 일반적인 코스의 개략도이고,
도 2 는 본 발명에 따른 선삭 인서트의 사시도이고,
도 3 은 도 2 에 따른 선삭 인서트의 위에서부터의 평면도이고,
도 4 는 동일한 선삭 인서트의 확대된 측면도이고,
도 5 는 코너에 근접한 선삭 인서트의 구성을 도시하는 추가의 확대된 조감도이고,
도 6 은 도 5 와 동일한 위에서부터의 평면도이고,
도 7 은 도 6 의 단면 (VII-VII) 이고,
도 8-도 11 은 선삭 인서트의 주변을 따라 상이한 세그먼트들에서의 절삭날의 웨지 각도를 도시하는 횡단면도이고,
도 12 는 선삭 인서트의 상부 측에 포함된 상이한 부분들 사이의 레벨 차이들을 도시하는 도 7 에 상응하지만 확대된 단면도이고,
도 13 은 칩-안내 노브에 포함된 제 1 브레스트 표면 및 제 2 브레스트 표면의 지오메트리 형상을 도시하는 매우 확대된 상세도이고,
도 14 는 도 13 의 종방향 단면 (XIV-XIV) 이고,
도 15 는 도 13 의 매우 확대된 단면 (XV-XV) 이고,
도 16 은 도 13 의 유사한 단면 (XVI-XVI) 이고,
도 17 은 1 차 절삭날의 노우즈날에 관해 두개의 브레스트 표면들의 위치를 예시하는 상세 평면도이고,
도 18 은 1 차 절삭날이 선삭 인서트의 중립 평면에 관해 어떻게 각지는 지를 도시하는 부분 조감도이고,
도 19 는 작업편의 기계 가공 중의 본 발명에 따른 선삭 인서트 뿐만 아니라 관형 작업편을 도시하는 부분적인 단면 사시도이고,
도 20 은 선삭 중에 작업편에서의 선삭 인서트의 맞물림을 도시하는 또 다른 시점으로부터의 유사한 사시도이고,
도 21 은 도 20 과 동일한 맞물림을 도시하는 추가의 확대된 사시도이고.
도 22-도 24 는 상이한 절삭 깊이들에서의 선삭 중의 선삭 인서트를 도시하는 절단 사시도들이고,
도 25 는 코너에서 선삭 인서트의 클리어런스를 도시하는 확대된 상세도이다.

도 2-도 4 에서는, 선삭 인서트 (4) 가 다각형 기본 형상을 갖고 전체적으로 도면 부호 5a 및 5b 로 각각 나타내는 한쌍의 대향하는 상부 및 하부 측들을 포함한다는 것이 알 수 있다. 선삭 인서트는 상부 및 하부 측들이 동일한 한, 양면형이다. 이러한 이유로, 상부 측 (5a) 만이 이후로 상세하게 설명될 것이다.

이러한 경우에, 상부 측 (5a) 에는 선삭 인서트가 꺼꾸로 선삭할 때 지지 표면으로서 역할을 하고 공구 홀더 (3) 의 시트 내에 적용되는 평평한 표면 (8) 을 개별적으로 포함하는 복수의 상호 분리된 랜드들 (6, 7) 이 포함된다. 총 여덟개의 랜드들 중 네개의 랜드들, 즉 랜드들 (6) 은 선삭 인서트의 코너들 영역에 위치되는 한편, 랜드들 (7) 은 두개의 코너 랜드들 (6) 사이의 거의 중간에 위치된다. 선삭 인서트의 각각 상부 측 및 하부 측을 따라 모든 지지 표면들 (8) 은 부속 시트의 평평한 바닥 표면에 대해 동시에 인접할 수 있도록 각각 공통의 평면 (US 및 LS) 에 위치된다. 중립 평면 (NP) 은 평면들 (US 및 LS) 사이의 중간에 그리고 평면들 (US 및 LS) 에 대해 평행하게 위치된다. 이후에 설명되고 선삭 인서트의 형상을 결정하는 지오메트리 특성들은 이러한 중립 평면 (NP) 에 관련된다.

실시예에서, 선삭 인서트는 마름모형이고 쌍으로 서로 대향하는 네개의 코너들 (J1, J2, J3, 및 J4) (도 2 참조) 을 포함한다. 코너들 (J1, J2) 에서, 선삭 인서트는 예각인 한편, 코너들 (J3, J4) 은 둔각이다. 코너 각도들이 변경될 수 있지만, 이러한 경우에, 예각인 각도들은 80°이고 둔각인 각도들 100°이다. 상부와 하부 측들 (5a, 5b) 사이에는, 도면 부호 9 로 전체적으로 나타내고 복수의 부분 표면들, 즉 코너들에 위치되고 근접한, 평평한 표면들 (10) 사이의 둥근 전이부를 형성하는 네개의 볼록한 표면들 (11) 및 네개의 평평한 표면들 (10) 을 포함하는 원주 클리어런스 표면이 연장된다. 도 3 에서, 도면 부호 B1 은 예각으로 각진 코너들 (J1, J2) 의 이등분선을 나타내는 한편, 도면 부호 B2 는 둔각으로 각진 코너들 (J3, J4) 의 이등분선을 나타낸다. 선삭 인서트들의 크기를 분류하도록 일반적으로 사용되는 타입의 내접원은 도면 부호 IC 로 나타낸다. 실제적으로, 논의되는 종류의 선삭 인서트들의 IC 척도 (measure) 는 6-25 mm 의 범위 내일 수 있다. 상부 측 (5a) 을 따르는 절삭 팁 (이후에 설명됨) 과 보다 낮은 평면 (LS) 사이의 축방향 거리 (레벨 차이) 로 규정되는 바와 같이 선삭 인서트의 두께 (t) (도 4 를 참조) 는 IC 척도보다 상당히 작다. 도면들의 기초를 형성하는 프로토타입 실시형태에서, IC 척도는 12.7 mm 에 달하고 두께 (t) 는 4.76 mm 에 달한다.

각각 개별적인 상부 및 하부 측을 따라, 둔각인 코너들 (J3, J4) 사이의 이등분선 (B2) 뿐만 아니라 예각인 코너들 (J1, J2) 사이의 이등분선 (B1) 을 따라 위치되는 직경 방향으로 대향된 두쌍의 절삭날들 (12) 이 형성된다. 이들 절삭날들 (12) 중, 코너들 (J1, J2) 에 위치된 절삭날들이 본 발명의 명세서에서 가장 중요하다. 모든 네개의 절삭날들은 그 자체로서 사용 가능하지만, 한쌍만이 동일한 공구 홀더 (3) 에서 사용될 수 있다. 이러한 이유로, 예각 코너들 (J1, J2) 에서의 절삭날들만이 상세히 설명될 것이다.

형식상, 지금부터 본 절삭날들 (12) 이 이후에 "1 차 절삭날들" 로 명명된다는 것에 유념해야 한다.

도 5 및 도 6 에서 알 수 있는 바와 같이, 개별적인 1 차 절삭날 (12) 은 세개의 부분 날들, 즉 코너에 위치된 노우즈날 (14) 뿐만 아니라 두개의 메인날들 (15) 을 포함하고, 두개의 메인날들 (15) 은 코너를 향해 모이고 전체적으로 도면 부호 16 으로 나타낸 칩 표면과 클리어런스 표면 (9) 의 부분 표면들 (10, 11) 사이에 개별적으로 형성된다. 이들 부분 표면들 중, 표면들 (10) 은 평평하고, 따라서 개별적인 메인날 (15) 은 평면도로 봤을 때 직선이 되는 한편, 부분 표면 (11) 은 볼록한 아치형, 예를 들면, 부분적으로 원통형이고, 노우즈날 (14) 은 평면도로 봤을 때 아치형, 예를 들면, 부분적으로 원형이다. 노우즈날 (14) 의 볼록한 클리어런스 표면 (11) 은 수직 경계 라인들 (17) 을 통해 평평한 클리어런스 부분 표면들 (10) 로 변형된다. 도 5 에서, 도면 부호 EL 은 전체적으로 선삭 인서트의 상부 측 (또는 칩 면) 과 클리어런스 표면 사이에 원주 절삭날 라인을 나타낸다. 또한 도면 부호들 14 및 15 은 도면 부호 EL 로 나타낸 절삭날 라인을 가리키지만, 그러한 절삭 날들은 칩 표면과 클리어런스 부분 표면 사이에 경계지워진 재료부들로 구성되고, 최후에 언급한 칩 표면과 클리어런스 부분 표면들은 절삭날 라인을 따라 서로 만난다는 것에 유념해야 한다.

도면 부호 16 으로 전체적으로 나타낸 칩 표면은 복수의 부분 표면들, 즉 노우즈날 (14) 뒤의 제 1 칩 부분 표면 (16a), 메인날들 (15) 에 근접한 두개의 칩 부분 표면들 (16b), 보조 절삭날들 (19) 에 근접한 두개의 칩 부분 표면들 (16d) 뿐만 아니라 전이날들 (18) 에 근접한 두개의 칩 부분 표면들 (16c) 을 포함한다. 또한, 절삭날 라인 (EL) 의 아치형 부분 (칩 부분 표면 (16a) 과 클리어런스 부분 표면 (11) 사이) 은 도면 부호 EL14 로 나타내는 한편, 절삭날 라인의 직선 부분들 (칩 부분 표면들 (16b) 과 클리어런스 부분 표면들 (10) 사이) 은 도면 부호 EL15 로 나타낸다.

중간 크기의 절삭 깊이들 (1-2 mm) 에서, 주된 칩 제거는 개별적인 메인날 (15) 에 의해 실행되는 한편, 노우즈날 (14) 은 한편으로, 작은 절삭 깊이들 (0.5-0.8 mm) 에서 단독으로 작동하고, 다른 한편으로, 두개의 메인날들 (15) 중 하나가 작용하는 (보다 큰 절삭 깊이들에서) 지에 무관하게 작업편의 생성된 표면을 와이핑 오프 (wiping off) 하는 목적을 갖는다.

도 2 및 도 3 에서, 또한 선삭 인서트는 중앙의 관통 구멍 (18) 을 포함하고, 관통 구멍 (18) 의 중앙 축은 도면 부호 C2 로 나타낸다는 것을 알 수 있다. 이러한 구멍은 공구 보유기의 시트에 선삭 인서트를 고정하기 위한 나사의 수용을 위해 의도된 것이다. 또한 중앙 축 (C2) 은 전체적으로 선삭 인서트의 지오메트리 중앙을 형성한다. 두개의 코너들 (J1 및 J2) 이 중앙 축 (C2) 으로부터 등간격으로 분리된다는 것은 자명하다. 또한 중앙 축 (C2) 으로부터 두개의 코너들 (J3, J4) 까지의 방사상 거리들은 동등하게 크지만, 코너들 (J1, J2) 까지의 거리들보다 작다. 이러한 연유로, 또한 선삭 인서트는 나사들, 예를 들면, 클램프들, 레버들 등 이외의 다른 수단에 의해 고정될 수 있다는 것이 언급되어야 한다. 그러한 경우들에서, 선삭 인서트는 구멍들 없이 제작될 수 있다.

노우즈날 (14) 과 함께, 개별적인 1 차 절삭날 (12) 을 형성하는 두개의 메인날들 (15) 은 중립 평면 (NP) 에 관해 경사진 공통의 평면 (CP) (이후에 "코너 평면" 으로 명명함) 에 위치된다. 따라서, 개별적인, 직선 메인날 (15) 은 약간 아치형 전이날 또는 중간 날 (18) 을 통해 마찬가지로 직선 보조 절삭날 (19) 로 변형된다. 절삭날들 (15, 18, 19) 이 평면도로 보여질 때 (예를 들면, 도 3 또는 도 6 에 따라), 평평한 클리어런스 부분 표면 (10) 상에서 동일한 가장자리로 인해 그 절삭날 라인들은 공통의 직선 라인을 따른다. 측으로부터 봤을 때, 그러나, 중간 날 (18) 은 약간 아치형의 내측의 칩 부분 표면 (16c) 의 결과로서 약간 아치형인 한편, 측으로부터 봤을 때 보조 절삭날 (19) 뿐만 아니라 메인날 (15) 의 절삭날 라인들 (EL15 및 EL19) 은 보다 정확하게 도면 부호 16b 및 16d 로 나타낸 평평한 칩 부분 표면들의 결과로서 직선이다. 이러한 연유로, 상이한 칩 부분 표면들 (16a, 16b, 16c, 및 16d) 은 구성 라인들에 의해 분리되어 도시된다는 것에 유념해야 한다. 그러나, 이는 부분 표면들의 존재의 이해를 제공하는 목적만을 갖는다. 실제적으로, 논의되는 부분 표면들은 육안으로 감지할 수 없는 하나의 연속적인, 매끄러운 칩 표면에 포함된다.

이러한 연유로, 경사진 코너 평면 (CP) 은 경사진 코너 평면 (CP) 내측에 위치된 개별적인 칩 부분 표면 (16a 및 16b) 의 임의의 부분에 의해서보다 절삭날 부분 라인들 (EL14 및 EL15) 에 의해서 규정된다는 것에 유념해야 한다.

보조 절삭날들 (19) (도 4 및 도 5 를 참조) 은 중립 평면 (NP) 에 대해 평행하게 진행하고 지지 표면들 (8) 의 평면 US (또는 LS) 에 관해 카운터싱크된 (countersunk) 공통의 기준 평면 (RP) 에 위치된다.

본 발명에서 중요한 특성은 도 8-도 12 에서 확대된 단면들로부터 볼 수 있는 바와 같이, 보다 정확하게 노우즈날 (14) 과 함께 1 차 절삭날 (12) 을 형성하는, 두개의 메인날들 (15) 이 절삭날의 예각 웨지 각도를 갖는 한, 1 차 절삭날 (12) 이 전체적으로 포지티브 절삭 지오메트리를 갖는다는 점이다. 따라서, 프로토타입 실시형태에서, 단면 (VII) 에서의 절삭날의 웨지 각도 (α₁) (도 6 및 도 12 를 참조) 는 81.5°에 달하고, 즉 그 여각은 8.5°에 달한다. 단면 (VII) 으로부터, 노우즈날 (14) 의 절삭날의 웨지 각도는 경계 라인 (17) 에 의해 규정된 단부까지 81.5°로부터 84.5°로 연속적으로 증가한다. 단면들 (VIII 및 IX) 에서, 즉, 메인날 (15) 을 따라, 절삭날의 웨지 각도 (α₂) 는 일정하고 84.5°(여각 = 5.5°) 에 달한다. 그 이후에, 각도 (α₃) 는 중간 날 (18) 을 따라 다시 연속적으로 증가하여 결국 전체 보조 절삭날 (19) 을 따라 일정한 절삭날의 웨지 각도 (α₄) 인 90°에 이른다. 이는 최후에 언급된 보조 절삭날 (19) 의 절삭 지오메트리가 음이라는 것을 의미하지만, 그러나 이는 이러한 영역에서 칩에 의해 선삭 인서트가 큰 응력들을 받는 점과 관련하여 보조 절삭날을 따라 제거되는 칩의 일부가 항상 폭넓고 강성인 한, 이점을 갖는다는 사실이다. 이러한 이유로, 절삭날의 웨지 각도 (α₄) 는 보조 절삭날 (19) 만을 따라 직각인 것이 바람직한데, 그 이유는 이러한 경우에 특히 강하기 때문이다.

각각의 1 차 절삭날 (12) 에 대해, 뒤에 존재하는 랜드 (6) 뿐만 아니라 노브 (20) 에 포함되는 안내 표면들의 형태로 칩-제어 수단이 존재한다.

또한 노브 (20) 의 형상은 가상의 구성 라인들, 즉 보다 낮은 경계 라인 (22) 및 상부 경계 라인 (23) (도 5 및 도 13 을 참조) 에 의해 명백하게 된다. 이들 중, 보다 낮은 경계 라인 (22) 은 노브가 둘러싸는 칩 부분 표면들 (16a, 16b) 에 관해 상승하기 시작하는 곳을 나타내는 한편, 상부 경계 라인 (23) 은 상부 경계 라인으로부터 노브의 보다 낮은 부분을 구별한다. 도 13 및 도 14 의 확대된 지오메트리 예시로부터, 전향으로/하향으로 경사지는 브레스트 표면 (24) 은 노브의 상부와 보다 낮은 부분들 사이의 전이부에 포함된다는 것을 알 수 있다. 상기 브레스트 표면 (24) 은 전체적으로 길쭉하고 볼록한 아치형 형상을 갖는다. 세장형의 연장부는 보다 정확하게 아치형의, 보다 낮은 경계 라인 (22) 이 이등분선 (B1) 을 따라 위치된 정점 (AP) 을 갖고 두개의 거울 대칭적인 원호 부분 라인들을 포함하는 한, 이등분선 (B1) 에 관해 횡방향으로 존재하고, 두개의 거울 대칭적인 원호 부분 라인은 정점 (AP) 로부터 직선 기준 라인 (RL) 을 따라 위치되는 한쌍의 대향하는 단부 지점들 (EP1) 로 연장되고, 직선 기준 라인 (RL) 은 단부 지점들 (EP1) 사이의 중간 지점 (MP1) 에서 직각으로 이등분선을 교차시킨다. 브레스트 표면 (및 노브의) 의 폭을 결정하는 단부 지점들 (EP1) 사이의 거리는 지점들 (MP1 과 AP) 사이의 거리보다 크다.

도시된 바람직한 실시형태에서, 브레스트 표면 (24) 은 또한 중앙 지점 (MP1) 과 개별적인 단부 지점 (EP1) 사이의 거리가 MP1 와 AP 사이의 거리보다 다소 큰 그러한 큰 폭을 갖는다. 브레스트 표면 (24) 의 또 다른 특성은 그 경사 각도 (β₁) 가, 중앙 지점 (MP1) 을 통과하는 임의의 수직 단면들에 있어서, 이등분선 (B1) 을 따르는 단면에서 가장 큰 값으로부터 개별적인 단부 지점 (EP1) 을 통과하는 단면에서 가장 작은 값으로 감소한다는 점이다. 환언하면 경사는 AP 로부터 EP1 를 향하는 방향에서 보다 평평하게 된다. 노브 및 그 브레스트 표면의 이러한 형상에 의해, 메인날 (15) 및 가능하게는 절삭날들 (18 및 19) 에서의 그 연장부를 따라 주로 제거되는 상대적으로 폭넓고 강성인 칩은, 칩이 노브의 측을 따라 위로 연속적으로 슬라이딩할 때 신중한 안내를 받게된다는 이점이 얻어진다. 그러한 칩들의 오버 브레이킹에 대해 대항하도록, 노브 (20) 의 크라운 (crown) 또는 상부 부분은 둘러싸는 칩 표면 이상의 추가의 적절한 높이를 갖는다. 또한 노브 (20) 의 이차원의 아치형 형상은 이등분선을 따르는 곡률 반경 (r₂)(도 14 를 참조) 보다 큰 노브의 측방향으로의 곡률 반경 (r₁)(도 15 를 참조) 으로서 설명될 수 있다.

본 발명의 개발 작업 중에, 노브 (20) 및 그 브레스트 표면 (24) 은 절삭 깊이가 작고 이송이 상대적으로 클 때 생성되는 그러한 협소한 칩들, 즉, 협소하고 두꺼운 칩들을 위해 원하는 칩 안내 능력을 항상 부여하지는 않는다는 것이 규명되었다. 따라서, 그러한 칩들은 원하는 방향으로 칩을 안내할 수 있는 칩 안내 능력 없이 브레스트 표면을 통과하는 ("점프 오버 (jump over)") 경향을 갖는다. 이러한 위험을 제거하도록, 또한 본 발명에 따른 선삭 인서트는 제 1 브레스트 표면 (24) 뒤에 어떤 거리에 위치되고, 제 1 브레스트 표면의 상부 부분보다 높은 레벨에 위치된 그 상부 부분을 갖는 제 2 브레스트 표면 (25) (도 5 및 도 6 을 참조) 를 갖도록 형성될 수 있다. 도시된 바람직한 실시형태에서, 노브 (20) 및 랜드 (6) 는 전체적으로 도면 부호 26 으로 나타내고 노브 (20) 의 크라운 아래의 레벨에 위치된 밸리 (27) (또한 도 12 를 참조) 의 가장 낮은 단부로부터, 랜드 (6) 의 상부 지지 표면 (8) 을 갖는 레벨의 가장 높은 단부로 상승하는 리지를 통해 통합된다. 리지 (26) 는 다른 관점에서 랜드 (6) 의 경계를 정하는 플랭크 표면들 (29) 의 전향으로의 연장부에서 (도 6 을 참조) 뿐만 아니라 공통의 (가상의) 크레스트 라인 (28) 으로부터 하향으로 연장되는 상기 언급된 플랭크 표면들 (21) 에 의해 주로 경계지워진다. 제 2 브레스트 표면 (25) 은 리지 (26) 상에 형성되고 (도 5 및 도 6 을 참조) 크레스트 (crest) 라인 (28) 을 향해 후향 방향으로 테이퍼지는 캠 (30) 에 포함된다.

또한 랜드 (6) 의 후방 부분이 자전거 안장과 같은 윤곽 형상을 갖는다는 것에 주목해야 한다. 따라서 지지 표면 (8) 의 후방의 넓은 세그먼트는 측방향으로 양호한 지지부를 부여할 것이다.

지금부터 개별적인 코너들 (J1, J2) 에 근접한 선삭 인서트의 상부 측의 지형 (topography) 을 결정하는 표면부들 사이의 레벨 차이들을 예시하는 도 12 가 참조된다. 앞서 언급된 프로토타입 실시형태 (IC = 12.7 mm 및 t = 4.76 mm) 에서, 랜드 (6) 의 지지 표면 (8) 과 기준 평면 (RP) 사이의 레벨 차이 (H1) 는 0.300 mm 에 달하고, 노우즈날 (14) 의 절삭 팁 (S) 과 기준 평면 (RP) 사이의 레벨 차이 (H2) 는 0.200 mm 에 달한다. 기준 평면 (RP), 차례로, 경계 라인 (22) (브레스트 표면 (24) 과 칩 부분 표면 (16a) 사이에 움푹 꺼져 위치됨), 리지 (26) 의 가장 낮은 지점 (노브 (20) 의 뒷측과 제 2 브레스트 표면 (25) 사이의 밸리 (27) 에 위치됨), 노브 (20) 의 크라운 및 캠 (30) 의 크레스트 사이의 상응하는 레벨 차이들은 도면 부호 H3, H4, H5 및 H6 로 각각 나타낸다. 프로토타입 실시형태에서, H3 는 0.144 mm, H4 는 0.181 mm, H5 는 0.198 mm, 및 H6 는 0.249 mm 에 달한다. 따라서 제 2 후방 브레스트 표면 (25) 은 제 1 전방 브레스트 표면 (24) 보다 0.051 mm (0.249 mm - 0.198 mm) 높게 돌출하게 된다. 따라서 확실한 안내를 받지 못하는 전방 브레스트 표면 (24) 을 통과하는 협소한 칩들은 돌출된 제 2 브레스트 표면 (25) 상에 보다 확실히 충돌하고 제 2 브레스트 표면 (25) 에 의해 측향으로 안내될 것이다.

제 1 브레스트 표면 (24) 과 유사하게, 제 2 브레스트 표면 (25) 은 이등분선 (B1) 에 관해 횡방향으로 존재할 뿐만 아니라 전체적으로 길쭉하고 볼록한 아치형 형상을 갖는다. 제 2 브레스트 표면 (25) 의 형상 및 위치는 도 13-도 17 에서 보다 상세하게 알 수 있다. 도 13 및 도 14 에서 최적으로 알 수 있는 바와 같이, 브레스트 표면 (25) 은 두개의 경계 라인들 (35, 36) 사이에 경계지워진 긴 협소한 전이부 표면 (25a) (소위 반경 전이부) 로부터 하향으로/전향으로 연장된다. 전이부 표면은 MP1 과 마찬가지로, 이등분선 (B1) 을 따라 위치된 중앙 지점 (MP2) 이 존재하는 두개의 단부 지점들 (EP2) 사이로 연장된다. 단부 지점들 (EP2) 사이의 거리는 W2 로 나타낸 제 2 브레스트 표면의 폭을 규정한다. 제 2 브레스트 표면 (25) 의 경사의 전체적인 각도 (β₂) 는 실시예에서, 제 1 브레스트 표면 (24) 의 경사 각도 (β₁) 보다 다소 크다. 실시예에서, β₂ 는 따라서 34°에 달하고, β₁ 은 27°에 달한다.

이어서 도 13 및 도 14 를 참조하면, 노브 (20) 의 크라운의 가장 높은 지점 (TP) 은 브레스트 표면 (24) 의 폭 (W1) 을 결정하는 두개의 단부 지점들 (EP1) 사이로 진행하는 횡단면 (XV-XV) 의 다소 전방에 -형식상- 위치된다는 것을 염두해야 한다.

도 15 에서는, 노브 (20) 의 크라운이 크라운의 중간으로부터 단부 지점들 (EP1) 을 향해 연속적으로 얼마나 보다 평평한 형상을 갖는지가 도시된다. 중간 영역에서, 크라운 (및 이로써 제 1 브레스트 표면 (24)) 은 따라서 r₁ 으로 나타낸 비교적 큰 곡률 반경을 갖는다. 도 15 에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 뒤에 존재하는 제 2 브레스트 표면 및 그 전이부 표면 (25a) 은 제 1 브레스트 표면에 관해 (앞선 실시예에 따르면 0.051 mm) 돌출된다.

도 16 에서는 (도 13 의 단면 (XVI-XVI) 을 참조), 한편으로, 제 2 브레스트 표면 (25) 의 상부 부분 (25a) 이 이등분선 (B1) 을 따라 밸리 (27) 의 가장 낮은 레벨보다 얼마나 상당히 높은 레벨에 위치되고, 다른 한편으로, 제 2 브레스트 표면 (25) 의 폭 (W2) 이 제 1 브레스트 표면의 폭 (W1) 보다 얼마나 상당히 작은지가 도시된다. 실시예에서, W1 은 1.0 mm, 그리고 W2 는 0.6 mm 에 달한다. 폭 (W2) 은 최후에 언급된 값으로부터 낮아질 뿐만 아니라 높아지게 변할 수 있다. 그러나, W2 는 바람직하게 W1 의 적어도 50　% 에 달해야 한다.

도 17 에서는, 두개의 브레스트 표면들 (24, 25) 의 위치가 노우즈날 (15) 에 관해 예시된다. 실시예에서, 코너 반경 (r_n) 은 0.8 mm 에 달하고, 노우즈날 (14) 내측의 섹터는 100°(180°-80°) 의 원호 각도를 갖는다. 도 17 에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 절삭 팁 (S) 과 중앙 (MP1) 사이의 방사상 거리는 반경 (r_n) 보다 작다. 실시예에서, 따라서 L1 은 거의 0.7 mm 에 달한다. 환언하면 제 1 브레스트 표면 (24) 은 노우즈날 (15) 을 따라서만 주로 제거되는 협소한 타입의 칩에 의해 빠르게 부딪히도록 (hit) 되도록 노우즈날 (15) 근처에 위치된다. 또한, 제 2 브레스트 표면 (25) 은 결국 거리 (L2) 가 거리 (L1) 보다 작은 한, 전방 브레스트 표면 (24) 근처에 위치된다. 실시예에서, L2 는 0.3 mm 에 달하고, 즉 척도 (L1) 의 반보다 작다. 이러한 연유로, 제 2 브레스트 표면 (25) (도 6 을 참조) 은 평평한 지지 표면 (8) 의 전방 부분의 전방에서 상당한 거리에 위치된다는 것에 염두해야 한다. 따라서, 최후에 언급된 거리는 절삭 팁 (S) 과 제 2 브레스트 표면 (25) 사이의 거리 (L1 + L2) 보다 다소 크다. 제 1 브레스트 표면 (24) 또는, 모든 경우에서, 뒤에 존재하는 브레스트 표면 (25) 에 의해 안내받은 칩들은, 지지 표면 (8) 까지 이르기 전에 따라서 적시에 측향으로 안내될 것이다. 환언하면 칩들은 선삭 인서트의 인버전 후에 제 2 브레스트 표면 (25) 이 사용된다면 지지 표면 (8) 에 손상을 줄 수 없는 측향으로 안내된다.

도 6-12 에서, 단면 (VII) 에서 절삭날의 웨지 각도 (α₁) 는 81.5°(그 여각은 8.5°에 달함) 에 달한다는 것을 알 수 있다. 실시예에서, 칩 부분 표면 (16a) 은 평평한 표면 (또한 약간 아치형일 수 있음) 의 형태이다. 이는 기준 평면 (RP) (중립 평면 (NP) 뿐만 아니라) 과 관련된 코너 평면 (CP) 의 경사 각도 (또한 도 18 을 참조) 가 8.5°에 달한다는 것을 의미한다. 단면 (VII) 으로부터, 절삭날의 웨지 각도 (α₁) 는 단면 (VIII) 을 향해, 보다 정확하게 84.5°의 값 (α₂) 으로 증가한다. 이러한 각도는 전체 메인날 (15) (도 8 및 도 9 를 참조) 을 따라 일정하다. 아치형 칩 부분 표면 (16b) 을 따라 위치된 중간 날 (18) 을 따라, 절삭날의 웨지 각도 (α₃) 는 중간 날 (18) 이 보조 절삭날 (19) 로 변형되는 (도 11 을 참조) 세그먼트에서 84.5 °로부터 90 °로 연속적으로 증가한다. 실시예에서, 이로써 보조 절삭날 (19) 이 자체로 음의 절삭 지오메트리를 갖지만 절삭날들 (14, 15, 18) 보다 상당히 큰 강도를 갖는 점과 관련하여, 절삭날의 웨지 각도 (α₄) 는 전체 보조 절삭날 (19) 을 따라 일정하게 90°이다.

본 발명의 기능

본 발명에 따른 선삭 인서트의 기능을 설명하도록, 도 19-도 25 가 참조되고, 도면들 중 도 19 는 도면 부호 HP 로 나타낸 수평 평면에 포함되는 중앙 축 (C1) 상에서 회전되는 작업편 (2) 을 예시한다. 작업편의 기계 가공은 화살표 (F) 의 방향으로 그 종방향 이송 중에 도면 부호 CH 로 나타낸 칩을 생성하는 선삭 인서트 (4) 에 의해 실행된다. 선삭 중에, 선삭 인서트 (4) 는 (도 1 에 따른 부속 홀더 (3) 를 통해) 1 차 절삭날 (12) 의 두개의 직선 메인날들 (15), 보다 정확하게 그 절삭날 라인들 (EL15) 이 수평 평면 (HP) 에 위치되는 공간 위치에 팁핑 인 (tipped-in) 되고, 작용하는 메인날 (15) 뿐만 아니라 노우즈날 (14) 은 포지티브 절삭 지오메트리를 제공한다. 동시에, 선삭 인서트의 클리어런스 표면 (9) (NP 에 대해 직각이지만, 칩 부분 표면 (16b) 에 관해 각짐) 은 기계 가공을 받는 링-형상의 표면들 (SA) (평평함) 및 링-형상의 표면들 (SB) (오목함) 로부터 명백하다. 단면 (VII) 에서의 α₁ (도 12 를 참조) 는 81.5°에 달하고 노우즈에서의 선삭 인서트의 클리어런스 부분 표면 (11) 과 오목한 표면 (SB) 사이의 클리어런스 각도 (λ) (도 25 를 참조) 는 90°- 81.5°=8.5°에 달할 것이다. 또한 상응하는 클리어런스 (도시 생략) 는 보다 정확하게 단면 (IX) 에서 절삭날의 웨지 각도 (도 9) 에 대해 여각인, 즉 실시예에서 90°- 84.5°= 5.5°인 클리어런스 각도로 평평한 표면 (SA) 에 관해 얻어진다.

도 22-도 24에서, 선삭이 어떻게 상이한 절삭 깊이들 (a_p) 에서 실행되는 지가 도시된다. 도 22 에서, 절삭 깊이 (a_p1) 는 최소이고, 예를 들면, 대략 0.5-0.8 mm 이다. 이러한 연유로, 칩 제거는 노우즈날 (14) (상기 실시예에서 0.8 mm 의 반경을 가짐) 을 따라서만 본질적으로 실행된다. 칩의 극소수 부분들이 절삭날에 대해 직각으로 지향되는 원리로 인해, 칩은 이러한 경우에 횡단면으로 아치형으로 되고 이등분선 (B1) 에 대해 매우 적절한 각도로 칩 유동 방향을 얻는다. 제거 순간 이후에, 칩은 칩 부분 표면 (16a) 을 따라 노브 (20) 의 전방 브레스트 표면 (24) 상에 조금 뒤에 (거리 (L1) 를 참조) 충돌한다. 뜻밖에 칩이 상기 브레스트 표면 (24) 에 의해 원하는 안내를 받지 못한다면, 칩은 후향으로 추가로 진행되어, 이후 보다 높은 곳에 위치된 후방 브레스트 표면 (25) 상에 충돌하고, 이는 보다 높은 신뢰성으로 칩을 측향으로 멀리 (도 19 에 나타낸 방식으로) 안내할 것이다. 그러한 방식으로, 칩은 예를 들면, 랜드 (6) 의 뒤 또는 측에서 칩 표면에 대해 또는 선삭 인서트의 연결 클리어런스 표면 (9) 에 대해 급강하함 (diving in) 으로써 단편들로 부서지거나 또는 산산 조각날 것이다.

도 22 및 도 23 에 따른 실시예들에서, 절삭 깊이들 (a_p2 및 a_p3) 은 보다 크다. 이는 한편으로 칩의 주요한 부분이 직선 메인날 (15) 및 또한 다양한 정도로 절삭날들 (18 및 19) 을 따라 제거되고, 다른 한편으로 절삭 깊이가 증가할수록 칩 유동 방향이 변하고 이등분선 (B1) 에 대해 증가하는 각도를 형성한다는 것을 의미한다. 뿐만 아니라, 칩은 그러나 노우즈날 (14) 에 의해 생성된 굽은 형상을 갖는 가는 (날카로운) 날부를 제외하고는 그 횡단면의 주요한 부분에서 평평하거나 또는 직사각형으로 된다. 이는 증가하는 절삭 깊이에 따라 칩의 보다 큰 부분이 플랭크 표면 (21) 상에 충돌하여 플랭크 표면 (21) 에 의해 안내되는 것을 의미한다. 절삭 깊이 뿐만 아니라 이송이 증가한다면, 이때 칩의 강성은 제 1 실시예에서보다 상당히 증가하게 된다 (리드/풀잎을 참조). 그러나, 증가된 강성에도 불구하고, 칩은 무엇보다도 절삭 깊이가 증가함에 따라 증가하는 절삭날 라인으로부터 플랭크 표면 (21) 까지의 직각의 거리의 결과로서, 또한 상대적으로 평평하고, 즉 적절한 피치 각도들로 상승된 노브 (20) 및 캠 (30) 의 측 표면들 뿐만 아니라 플랭크 표면 (21) 의 결과로서, 신중하지만 확실한 방식으로 안내될 것이다. 노브 (20) 는 지점 (TP) 에서 가장 높은 곳이고 단부 지점들 (EP) 을 향해 연속적으로 감소한다. 이러한 이유로, 이들 표면들은 보다 두꺼운 칩이 오버 브레이킹될 수 있는 임의의 갑작스런 방해물들을 제공하지 않는다. 이러한 연유로, 제 1 브레스트 표면 (24) 보다 높게 (0.051 mm) 돌출된 제 2 브레스트 표면 (25) 에도 불구하고, 보다 정확하게 직선 절삭날 라인으로부터 평평한 클리어런스 부분 표면 (10) 을 따라 보다 큰 측방향 거리에 위치된 캠 및 캠의 가장 높은 크레스트로부터 평평하게 하향으로 경사지는 그 플랭크 표면들의 결과로서, 캠 (30) 및 캠에 포함된 제 2 브레스트 표면 (25) 이 오버 브레이킹의 임의의 위험의 원인으로 되지 않는다는 것이 특히 강조되어야 한다. 뿐만 아니라, 제 2 브레스트 표면 (25) 은 제한된 폭 (W2) 을 갖는다. 게다가, 플랭크 표면들 (21) 이 도 12 에 따른 실시예와 같이 0.400 mm 이하, 적절히 0.300 mm 의 높이를 갖는다는 사실이 중요하다.

본 발명의 이점은 1 차 절삭날 (노우즈날 + 메인날) 이 그 포지티브 절삭 지오메트리의 결과로서 용이한 절삭을 하게 된다는 점이다. 뿐만 아니라, 선삭 인서트의 칩-안내 능력은 변하는 절삭 깊이들, 변하는 이송, 및 상이한 재료들의 기계 가공 (그 고유한 성질들이, 예를 들면 곡률 반경들의 관점에서 가장 변하는 특성을 칩에 부여할 수 있음) 과 같은 실제적인 선삭 중에 발생할 수 있는 모든 변하는 조건들 중에 양호하고 신뢰성을 준다. 특히, 작은 절삭 깊이들에서 칩 형성 뿐만 아니라 칩 제거는 악영향을 주는 큰 절삭 깊이의 칩 형성없이 본질적으로 개선된다.

모든 도면들에서, 본 절삭날들은 칩 표면 및 클리어런스 표면이 얇은 라인, 즉 절삭날 라인으로 모이는 한, 날카로운 날형으로 도시된다. 실제적으로, 상기 절삭날 라인은 예를 들면, 브러싱 또는 극도로 협소하고 강화한 챔퍼 표면 (최대 폭 0.05 mm) 에 의해 보다 강하게 제조될 수 있다.

본 발명의 실시 가능한 변경예들

본 발명은 상기 설명되고 도면들에 도시된 실시형태에만 제한되지 않는다. 따라서, 칩-형성 수단의 칩-지향 안내 표면들은 다양한 방식들로 변경될 수 있다. 예를 들면, 얇은 칩들을 위해 최전방에 의도된 브레스트 표면을 포함하는 전방 노브는 보다 넓고 보다 강성의 칩들을 안내하는 목적을 갖는 플랭크 표면들을 포함하는 뒤쪽의 랜드의 부분으로부터 분리될 수 있다. 또한 지지 표면을 동시에 포함하는 그러한 랜드들들 이외의 돌출된 부재들 상에 상기 플랭크 표면들을 형성하는 것이 실시 가능하다. 또한, 사각형 이외의 또 다른 기본 형상, 예를 들면 삼각형을 갖는 선삭 인서트들을 본 발명에 적용하는 것이 가능하다. 추가로 지지 표면들이 위치된 평면 아래의 적절한 레벨에 위치된 선삭 인서트의 보조 절삭날은 또한 완전한 직선 대신에 약간 캠버형 (cambered) 일 수 있다는 것이 언급되어야 한다. 또한 적절한, 포지티브 절삭 지오메트리를 갖는, 예를 들면, 87-90°의 범위 내의 절삭날의 웨지 각도의 형상을 갖는 보조 절삭날을 형성하는 것이 실시 가능하다.

Claims (13)

1. 다각형 기본 형상을 갖는 양면형 인덱서블 선삭 인서트로서,
   상기 선삭 인서트는 복수의 코너들 (J1, J2, J3, J4), 주변 클리어런스 표면 (9), 및 동일한 상부 및 하부 측들 (5a, 5b) 을 포함하고,
   상기 동일한 상부 및 하부 측들 (5a, 5b) 에는,
   서로에 대해 그리고 기준 평면들 사이의 중간에 위치되는 중립 평면 (NP) 에 대해 평행한 기준 평면들 (US, LS) 에 위치된 평평한 지지 표면들 (8) 로서, 상기 클리어런스 표면 (9) 이 상기 중립 평면 (NP) 을 향해 직각으로 연장되는, 상기 평평한 지지 표면들 (8), 및
   하부 측 뿐만 아니라 상부 측을 따라 형성되고, 코너에 위치되는 노우즈날 (14), 및 상기 코너를 향해 모이고 이등분선 (B1) 에 관해 벗어나는 두개의 메인날들 (15) 을 개별적으로 포함하는 복수의 1 차 절삭날들 (12) 이 포함되고,
   상기 노우즈날 (14) 은 전방 칩 부분 표면 (16a) 및 상기 클리어런스 표면 (9) 의 볼록한 부분 (11) 사이에 형성되고 따라서 아치형 절삭날 라인 (EL14) 을 갖는 한편, 메인날들 (15) 은 측방향 칩 부분 표면들 (16b) 과 상기 클리어런스 표면 (9) 의 평평한 부분들 (10) 사이에 형성되고 따라서 직선 절삭날 라인들 (EL15) 을 갖고,
   적어도 상기 메인날들 (15) 은, 각각의 상기 기준 평면 (US, LS) 의 방향으로 상기 중립 평면 (NP) 에 관해 경사지는 공통의 코너 평면 (CP) 에 위치된 그 절삭날 라인들 (EL15) 을 갖고, 보조 절삭날들 (19) 로 변형되고, 상기 보조 절삭날들은 상기 중립 평면 (NP) 에 대해 평행하게 진행하고 코너들에 위치된 쌍들의 1 차 절삭날들 (12) 을 구분짓고, 칩-제어 안내 표면들이 상기 칩 부분 표면들 (16a, 16b) 내측에 위치되고,
   개별적인 상기 메인날 (15) 의 상기 칩 부분 표면과 클리어런스 부분 표면 (16b, 10) 사이에서의 절삭날의 웨지 각도 (α₂) 뿐만 아니라, 상기 노우즈날 (14) 의 상기 칩 부분 표면과 클리어런스 부분 표면 (16a, 11) 사이의 절삭날의 웨지 각도 (α₁) 가 각각의 절삭날 라인들 (EL15, EL14) 을 따른 임의의 단면들에서 예각인 한, 개별적인 상기 1 차 절삭날 (12) 은 일반적으로 포지티브 절삭 지오메트리를 갖고,
   상기 안내 표면들은 한편으로, 상기 메인날들 (15) 사이의 상기 이등분선 (B1) 을 따라 상기 노우즈날 (14) 뒤에 위치된 노브 (20) 에 포함된 제 1 브레스트 (breast) 표면 (24), 및 다른 한편으로, 상기 노브 (20) 의 뒤에 위치된 랜드 (6) 에 포함되고 상기 지지 표면 (8) 이 포함되는 한쌍의 플랭크 표면들 (21) 을 포함하고, 상기 제 1 브레스트 표면 (24) 은 볼록한 아치형이고 상기 이등분선 (B1) 에 대해 횡방향으로 진행하는 길이 연장부를 갖고, 상기 제 1 브레스트 표면 (24) 은 상기 이등분선 (B1) 을 따른 가장 큰 값 (β₁) 으로부터 상기 이등분선에 대해 직각인 단면 (XV-XV) 에서 가장 작은 값으로 감소하는 각도로 경사지고,
   상기 노브 (20) 뒤에 거리를 두어, 제 2 브레스트 표면 (25) 이 형성되고, 상기 제 2 브레스트 표면 (25) 의 상부 부분은 제 1 브레스트 표면 (24) 의 상부 부분보다 높은 레벨에 위치되고, 상기 제 2 브레스트 표면 (25) 은 상기 제 1 브레스트 표면 (24) 의 폭보다 작지만 상기 제 1 브레스트 표면 (24) 의 폭의 적어도 50　% 에 달하는 폭 (W2) 을 갖는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인날들 (15) 의 상기 절삭날 라인들 (EL15) 뿐만 아니라, 상기 노우즈날 (14) 의 상기 절삭날 라인 (EL14) 이 상기 코너 평면 (CP) 에 집합적으로 위치되는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 1 차 절삭날 (12) 의 절삭날의 웨지 각도 (α) 는 상기 메인날들 (15) 사이의 이등분선 (B1) 을 따르는 단면 (VII) 에서의 가장 작은 값 (α₁) 으로부터 개별적인 상기 보조 절삭날 (19) 에 보다 근접하면서 가장 큰 값 (α₂) 으로 증가하는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
4. 제 1 항에 있어서,
   개별적인 상기 메인날 (15) 은 아치형 전이날 (18) 을 통해 상기 보조 절삭날 (19) 로 변형되고, 상기 전이날 (18) 의 절삭날의 웨지 각도는 (α₃) 는 상기 메인날 (15) 로부터 상기 보조 절삭날 (19) 을 향하는 방향으로 연속적으로 증가하는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조 절삭날들 (19) 에 대해 공통인 기준 평면 (RP) 과 상기 지지 표면 (8) 사이의 레벨 차이는 0.400 mm 이하에 달하는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   칩-지향 (chip-directing) 안내 표면들은 상기 중립 평면에 관해 30°이하에 달하는 피치 각도로 경사지는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 코너 평면 (CP) 은 6-11°의 상기 중립 평면 (NP) 과 관련한 경사 각도를 갖는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 중립 평면 (NP) 에 관한 상기 코너 평면 (CP) 의 경사 각도는 8.5°인, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1 차 절삭날 (12) 및 상기 코너 평면 (CP) 은 상기 노우즈날의 반경 (r_n) 의 최대 2-5 배의 절삭 깊이 (a_p) 에 달하는 연장부를 갖는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 1 차 절삭날 (12) 및 코너 평면 (CP) 의 상기 연장부는 상기 노우즈날의 반경 (r_n) 의 거의 3.75 배의 절삭 깊이 (a_p) 에 달하는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 절삭날 라인 (EL) 으로부터 상기 칩-제어 안내 표면까지의 직각 방향으로의 거리는 절삭 깊이가 상기 1 차 절삭날 (12) 및 코너 평면 (CP) 의 연장부를 초과할 때 상기 절삭 깊이 (a_p) 와 함께 증가하는, 양면형 인덱서블 선삭 인서트.

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