KR102177973B1 - 칩 제어 설비를 포함하는 마감 깊이 선삭용 인서트 - Google Patents

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이스카 엘티디.
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Abstract

마감 깊이 선삭용 인서트(10)는 칩 제어 설비(20)를 포함한다. 칩 제어 설비는 중간 깊이 가공 작업을 위한 중간 돌기(34) 및 마감 깊이 가공 작업을 위한 마감 돌기(36)를 포함한다. 마감 돌기는 인서트의 중간 돌기와 코너(18) 사이에 위치된다. 마감 돌기는 또한, 정면 마감 편향체 표면(58) 및 정면 마감 편향체 표면으로부터 중간 돌기 쪽으로 연장하는 제1(62A) 및 제2(62B) 릴리프 표면을 포함한다.

Description

칩 제어 설비를 포함하는 마감 깊이 선삭용 인서트 {FINISH DEPTH TURNING INSERT COMPRISING A CHIP CONTROL ARRANGEMENT}
본 출원의 요지는 가공 작업용 인서트, 특히 마감 깊이 가공 작업을 위한 칩 제어 설비를 포함하는 선삭용 인서트에 관한 것이다.
선삭용 인서트 및 그의 칩 제어 설비에 관한 많은 공보 중에서, US 4,941,780 호는 마감, 중간 및 초벌 깊이 가공 작업용으로 구성된 인서트를 제공하도록 설계되는 다수의 중요한 칩 제어 설비를 설명한다.
본 출원에서, 마감 가공 작업은 0.3 mm 내지 2.0 mm의 절삭 깊이를 갖는 것으로, 중간 가공 작업은 2.0 mm 초과 4.0 mm 미만의 깊이를 갖는 것으로, 그리고 초벌 가공 작업은 4.0 mm 초과의 깊이를 갖는 것으로 고려된다.
US 4,941,780 호의 요지와는 달리, 본 출원의 요지는 인접한 중간 깊이 범위(즉, 3.0 mm 까지의 깊이)와 부수적으로 중복되는 추가의 특징을 갖는 마감 깊이 가공 작업용으로 특별하게 설계된다.
본 발명의 목적은 신규하고 개선된 칩 제어 방치를 제공하고자 하는 것이다.
본 출원의 요지에 따른 칩 제어 설비는 특히 스테인리스 강에 대한, 비교적 긴 공구 수명 및 마감 깊이 범위와 인접한 중간 깊이 범위에서 양호한 버어(burr) 성능을 제공하도록 발전되었다.
본 출원의 요지의 제1 양태에 따라서, 칩 제어 설비를 포함하는 마감 깊이 선삭용 인서트가 제공되며, 칩 제어 설비는 중간 돌기(즉, 중간 깊이 가공 작업에서 칩을 제어하도록 구성되는 돌기) 및 중간 돌기와 코너 사이에 위치되는 마감 돌기(즉, 마감 깊이 가공 작업에서 칩을 제어하도록 구성되는 돌기)를 포함한다. 마감 돌기는 또한, 정면 마감 편향체 표면 및 정면 마감 편향체 표면으로부터 중간 돌기쪽으로 연장하는 제1 및 제2 릴리프 표면을 포함한다.
본 출원의 요지의 다른 양태에 따라서, 사이에 위치되는 기준 평면을 규정하며 함께 평행하게 연장하는, 대향하는 제1 및 제2 표면; 상기 제1 및 제2 표면에 연결되는 주변으로 연장하는 주변부 표면; 상기 제1 표면에서 코너 반경을 규정하는 제1 코너; 상기 제1 표면과 주변부 표면 사이에 형성되며 상기 제1 코너를 따라 연장할 뿐만 아니라 상기 제1 코너의 상이한 측면에 연결되고 상이한 측면으로부터 연장하는 제1 및 제2 에지 부분을 따라 연장하는 절삭 에지; 및 제1 표면에 형성되는 칩 제어 설비를 포함하는 마감 깊이 선삭용 인서트가 제공되며; 상기 기준 평면은 상기 기준 평면으로부터 제1 표면 쪽으로 수직하게 지향되는 상부 방향; 상기 상부 방향과 반대인 하부 방향; 및 상기 기준 평면에 수직하고 제1 코너를 이등분하는 이등분 평면을 규정하며; 상기 이등분 평면은 상기 인서트 내측으로 지향되고 기준 평면과 평행한 내부 방향을 규정하며; 상기 칩 제어 설비는 이등분 평면에 대해 대칭이며, 중간 돌기; 및 상기 중간 돌기와 제1 코너 사이에 위치되는 마감 돌기를 포함하며; 상기 중간 돌기는 각각 제1 및 제2 에지 부분을 향하는 제1 및 제2 중간 편향체 표면; 및 상기 제1 및 제2 중간 편향체 표면에 연결되고 상기 절삭 에지보다 기준 평면으로부터 더 멀리 위치되는 중간 상부 표면을 포함하며; 상기 마감 돌기는 정면 마감 편향체 표면; 상기 중간 돌기로 연장하는 후면 표면; 상기 정면 마감 편향체 표면으로부터 후면 표면으로 연장하고 각각 상기 제1 및 제2 에지 부분을 향하는 제1 및 제2 릴리프 표면; 및 상기 정면 마감 편향체 표면, 상기 후면 표면 및 상기 제1 제2 릴리프 표면에 연결되고 상기 절삭 에지보다 기준 평면에 더 가깝게 위치되는 마감 정점부를 포함한다.
칩 제어 설비 내의 각각의 요소가 바람직한 기능을 제공하지만, 위의 양태에서의 임의의 특징이 우수한 버어 성능과 함께 마감 깊이 범위에서 전체 공구 수명에 대한 가장 양호한 결과의 획득에 기여할 수 있다는 것이 설계 이후에 그리고 여러 상이한 설계에 대한 시험 이후에 발견되었음을 이해할 것이다.
특히, 이론에 구속됨이 없이, 마감 돌기의 제거된 측면 표면("릴리프 표면(relief surface)")(그 감소된 재료는 그에 인접한 절삭 에지의 기능을 위한 충분한 공간을 제공함)과 함께 마감 돌기(구조 강도를 증가시키고 그에 의해서 그에 인접한 절삭 에지에서의 칩핑(chipping)을 감소시키는 여분의 재료)의 제공 조합이 시험된 다른 설계들에 대해 이러한 설계의 우수한 결과를 얻는데 중요했다고 여겨진다.
위에서 말한 것은 개요이며 위의 임의의 양태는 이 아래에 설명되는 임의의 특징을 더 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 특히, 다음의 특징은 단독으로 또는 조합되어 위의 임의의 양태에 적용될 수 있다.
A. 인서트는 대향하는 제1 및 제2 표면을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 표면은 서로 평행할 수 있다. 인서트는 제1 및 제2 표면에 연결되는 주변으로 연장하는 주변부 표면을 포함할 수 있다.
B. 인서트의 제1 및 제2 표면은 이들 사이에 위치되고 이들과 평행하게 연장하는 기준 평면(PR)을 규정한다. 기준 평면은 기준 평면으로부터 제1 표면 쪽으로 수직하게 지향되는 상부 방향; 상부 방향과 반대인 하부 방향; 및 기준 평면에 수직하고 코너를 이등하는 이등분 평면을 규정할 수 있다. 기준 평면은 제1 표면과 제2 표면 사이의 중간에 위치될 수 있다.
C. 인서트는 제1 표면에서 코너 반경을 규정하는 코너를 포함할 수 있다.
D. 절삭 에지는 제1 표면과 주변 표면 사이에 형성될 수 있다.
E. 절삭 에지는 코너를 따라서 연장할 뿐만 아니라 코너의 상이한 측면에 연결되고 그로부터 연장하는 제1 및 제2 에지 부분을 따라 연장할 수 있다.
F. 각각의 제1 및 제2 에지 부분은 오목한 리세스로 형성될 수 있다. 오목한 리세스는 마감 및/또는 중간 돌기 쪽으로 칩을 지향시키도록 구성될 수 있다. 달리 말하면, 오목한 리세스는 칩을 공작물로부터 멀어지게 지향시키도록 구성될 수 있다.
G. 이등분 평면은 인서트의 내측으로 지향되고 기준 평면과 평행한 내부 방향을 규정할 수 있다. 칩 제어 설비는 이등분 평면에 대해 대칭일 수 있다.
H. 인서트는 칩 제어 설비를 포함할 수 있다. 칩 제어 설비는 인서트의 제1 표면에 형성될 수 있다. 제1 표면에 있는 인서트의 각각의 코너에 또는 그의 제1 및 제2 표면 모두에 있는 인서트의 모든 코너에 형성되는, 본 발명의 요지에 따른 다른 칩 제어 설비가 있을 수 있다.
I. 칩 제어 설비는 중간 돌기, 및 중간 돌기와 코너 사이에 위치되는 마감 돌기를 포함할 수 있다.
J. 중간 돌기는 마감 돌기 쪽으로 테이퍼질 수 있다. 중간 상부 표면의 평면도에서, 중간 돌기는 마감 돌기 쪽으로 테이퍼질 수 있다. 또한, 그와 같은 도면에서, 중간 돌기는 직선 에지 또는 오목한 에지를 포함할 수 있다. 그와 같은 형상은 중간 돌기와 절삭 에지 사이에 더 많은 칩 공간을 제공하는데 유리할 수 있다.
K. 중간 돌기는 각각 제1 및 제2 에지 부분을 향하는 제1 및 제2 중간 편향체 표면을 포함할 수 있다.
L. 중간 돌기는 제1 및 제2 중간 편향체 표면에 연결되고 절삭 에지보다 기준 평면으로부터 더 멀리 위치되는 중간 상부 표면을 포함할 수 있다. 인서트가 양면인 실시예에서, 중간 상부 표면은 베어링 표면의 일부를 구성할 수 있다. 베어링 표면은 대부분의 제1 표면 위로 연장할 수 있다. 베어링 표면은 각각의 음의 에지(negative edge)에 인접한 볼록한 부분을 포함할 수 있다.
M. 중간 돌기는 정면 중간 편향체 표면을 포함할 수 있다. 정면 중간 편향체 표면은 중간 상부 표면으로 상부 및 내부 방향으로 연장할 수 있다.
N. 중간 돌기는 중간 돌기 선단부를 포함할 수 있다.
O. 마감 돌기는 정면 마감 편향체 표면을 포함할 수 있다.
P. 마감 돌기는 제1 및 제2 릴리프 표면을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 릴리프 표면은 정면 마감 편향체 표면으로부터 후면 표면으로 연장할 수 있다. 제1 및 제2 릴리프 표면은 각각 제1 및 제2 에지 부분을 향할 수 있다. 각각의 릴리프 표면은 관련 에지 부분에 대해 수직하게 취한 단면에서 평면 또는 볼록한 형상일 수 있다. 관련 에지 부분에 대해 수직하게 취한 단면에서, 각각의 릴리프 표면은 오목한 형상의 랜드와 마감 정점부 사이에 연결될 수 있다.
Q. 마감 돌기는 마감 정점부로부터 중간 돌기로 연장하는 후면 표면을 포함할 수 있다.
R. 마감 돌기는 마감 정점부를 포함할 수 있다. 마감 정점부는 정면 마감 편향체 표면, 후면 표면 그리고 마감 돌기의 제1 및 제2 릴리프 표면에 연결될 수 있다. 달리 말하면, 마감 돌기는 피라미드 형상을 가질 수 있다. 마감 정점부는 절삭 에지보다 기준 평면에 더 가깝게 위치될 수 있다.
S. 이등분 평면을 따라서, 칩 제어 설비는 절삭 에지에 연결되고 그로부터 홈으로 연장하는 랜드를 규정할 수 있다. 명세서와 청구범위의 목적을 위한 홈은 가장 낮은 지점을 의미한다. 랜드는 이등분 평면을 따르는 형상과 유사한 형상으로 절삭 에지의 길이를 따라서 연장할 수 있다. 이등분 평면을 따라서, 랜드는 하부 방향 및 내부 방향으로 절삭 에지로부터 홈으로 연장할 수 있다. 이론에 구속됨이 없이, 랜드의 친밀한 하부 및 내부 경사(즉, 먼저 기준 평면과 평행하게 연장하고 그 후에 하부 및 내부 방향으로 하강하는 중립 랜드가 없는)는 버어 성능을 개선하는데 유리할 수 있다고 여겨진다. 전체 절삭 에지를 따라서, 랜드는 하부 및 내부 방향으로 절삭 에지로부터 홈으로 연장할 수 있다.
T. 정면 마감 편향체 표면은 이등분 평면과 절삭 에지의 코너 교차점으로부터의 코너 반경의 두 배 미만의 거리 내에서 홈에 연결될 수 있다. 바람직하게, 정면 마감 편향체 표면은 교차점으로부터의 단일 코너 반경의 거리 내에서 홈에 연결될 수 있다. 가장 양호한 실험 결과는 홈에 대한 정면 마감 편향체 표면의 연결 전체가 교차점으로부터의 단일 코너 반경의 거리 내에 있을 때 달성되었다.
U. 이등분 평면을 따라서, 정면 마감 편향체 표면은 단지 내부 방향만으로 또는 내부 및 상부 방향 모두로 홈으로부터 마감 정점부로 연장할 수 있다. 이론에 구속됨이 없이, 내부 및 상부 방향으로 연장하는 정면 마감 편향체 표면이 단지 내부 방향으로만 연장하는 것보다 더 양호한 성능을 제공할 수 있다고 여겨진다.
V. 정면 마감 편향체 표면은 평면일 수 있다.
W. 제1 및 제2 릴리프 표면은 정면 마감 편향체 표면보다 절삭 에지로부터 더 멀리 위치될 수 있다.
X. 각각의 제1 및 제2 릴리프 표면과 그에 인접한 절삭 에지 사이의 거리(예를 들어, 제1 릴리프 표면과 절삭 에지의 제1 에지 부분 사이의 거리)는 정면 마감 편향체 표면과 상기 각각의 제1 및 제2 릴리프 표면 사이의 증가하는 거리에 따라 증가할 수 있다.
Y. 제1 및 제2 릴리프 표면은 세장형 형상을 가질 수 있다.
Z. 제1 표면의 평면도(예를 들어, 도 2 또는 도 4a)에서, 제1 및 제2 릴리프 표면은 모두 이등분 평면과 각각의 릴리프 표면 사이에 위치될 수 있다. 각각의 릴리프 표면은 기준 평면에 수직하고 이등분 평면과 절삭 에지의 코너 교차점을 통과할 수 있다. 각각의 릴리프 평면은 이등분 평면과 관련 에지 부분에 수직하게 연장하는 에지 평면 사이에 형성되는 에지 각보다, 이등분 평면에 대해 더 작은 릴리프 각을 형성할 수 있다. 제1 표면의 평면도에서, 제1 및 제2 릴리프 표면은 모두 이등분 평면과 각각의 릴리프 평면 사이에 위치될 수 있다. 각각의 릴리프 평면은 기준 평면에 수직하며 이등분 평면과 절삭 에지의 코너 교차점을 통과한다. 각각의 릴리프 평면은 이등분 평면과 관련 에지 부분에 수직하게 연장하는 에지 평면 사이에 형성되는 에지 각보다, 이등분 평면에 대해 더 작은 릴리프 각을 형성할 수 있다. 15°내지 45°의 릴리프 각이 실현가능하다고 여겨지며 20°내지 30°의 릴리프 각이 가장 양호한 결과를 제공하는 것으로 여겨진다.
AA. 이등분 평면을 따라서, 경사각(즉, 랜드와 기준 평면(PR) 사이에 측정된)은 5°내지 25°일 수 있다. 전체 절삭 에지에 따른 경사각은 5°내지 25°일 수 있다. 바람직하게, 이등분 평면에서 및/또는 전체 절삭 에지에 따른 경사각은 12°내지 20°일 수 있다. 실험 결과를 고려하여, 이등분 평면에서 및/또는 전체 절삭 에지에 따른 경사각으로 가장 바람직한 범위는 12°내지 20°이라고 여겨진다. 후자의 범위가 가장 양호한 버어 성능 결과를 제공할 수 있지만, 초벌 깊이 가공 작업에 사용된다면 받아들일 수 없는 성능을 초래할 것이라는 것이 이해될 것이다. 양의 경사각을 증가시키는 것이 더 얕은 깊이의 가공에는 유지할 수 있지만 더 깊은 가공에는 치명적일 수 있다. 예를 들어, 5°의 경사각은 마감 및 중간 깊이 작업용으로 받아들일 수 있는 결과를 제공할 수 있지만, 초벌 깊이 작업용으는 부진한 결과를 제공하며, 12°의 경사각은 마감 내지 중간 깊이 작업용으로 훨씬 더 양호한 결과를 제공하는 것을 발견했지만, 초벌 깊이 작업에 사용되는 경우에는 받아들일 수 없는 성능을 초래할 것으로 예상될 수 있다. 위에서 언급한 경사각은 전체 절삭 에지에 따른 것일 수 있다.
BB. 인서트는 다른 코너에 인접하고 추가의 절삭 에지로 형성되는 추가의 코너를 포함할 수 있다. 인서트는 제1 표면과 주변부 표면을 따라 그리고 코너의 절삭 에지들 사이에 형성되는 음의 경사각 에지를 더 포함할 수 있다. 달리 말하면, 인서트의 두 개의 에지 부분을 연결하는 음의 경사각 에지가 있을 수 있다. 그와 같은 음의 경사각 에지가 칩 해머링(chip hammering)을 감소시키는데 유리할 수 있지만, 그와 같은 특징은 초벌 깊이 작업에 사용되는 경우에 인서트가 받아들일 수 없는 성능을 갖게 할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
CC. 인서트는 중간 돌기에 연결되고 그로부터 하부 방향뿐만 아니라 각각 제1 및 제2 에지 부분 쪽으로 연장하는 제1 및 제2 중간 안내 표면(즉, 제1 중간 안내 표면은 하부 방향으로 그리고 제1 에지 부분 쪽으로 연장함)을 포함할 수 있다. 각각의 제1 및 제2 중간 안내 표면은 각각의 제1 및 제2 안내 돌기의 일부일 수 있다. 각각의 안내 돌기는 선단부(또는 "안내 돌기 선단부(guide protuberance tip)")를 포함할 수 있다. 각각의 중간 안내 표면은 웨지-형상의 안내 돌기의 표면일 수 있다. 각각의 안내 돌기는 안내 정점부를 포함할 수 있다. 각각의 중간 안내 표면은 관련 안내 정점부로부터 하부로 연장할 수 있다.
DD. 칩들이 다가오는 공작물 쪽으로 칩을 다시 재지향시키는 것을 피하기 위해서, 제1 및 제2 중간 안내 표면은 각각 그에 인접한 에지 부분으로부터 이격될 수 있다. 더 정확하게, 각각의 안내 돌기 선단부와 중간 돌기 선단부는 동등한 거리만큼 동일한 에지 부분으로부터 멀리 이격될 수 있다.
EE. 안내 돌기 선단부와 중간 돌기 선단부는 동등한 거리만큼 동일한 인접 에지 부분으로부터 멀리 이격된다.
FF. 거리(D1)는 이등분 평면과 절삭 에지의 코너 교차점으로부터 제1 및 제2 중간 안내 표면 중의 하나까지로 규정되며, 거리(D2)는 동일한 코너 교차점으로부터 정면 중간 편향체 표면(42) 상의 가장 가까운 지점까지로 규정된다. 거리(D1)는 거리(D2)의 3 내지 5배(3·D2≤D1≤5·D2)이다.
GG. 거리(D3)는 관련 에지 부분과 평행하게 측정한, 이등분 평면과 절삭 에지의 코너 교차점으로부터 제1 및 제2 중간 안내 표면 중의 하나까지로 규정되며, 평행 거리(D4)는 인접한 그러한 코너 교차점들 사이의 인서트 에지의 전체 길이로서 규정된다. 바람직하게는, 1/8·D4≤D3≤1/3·D4.
본 출원의 요지를 더 양호하게 이해하기 위해서, 그리고 본 출원의 요지가 실제로 어떻게 수행되는 지를 보여주기 위해서, 이후 첨부 도면에 대한 참조가 이루어질 것이다.
도 1은 본 출원의 요지에 따른 인서트의 상부 사시도이며,
도 2는 도 1의 인서트의 제1 표면에 대한 평면도이며,
도 3은 도 2의 3-3 선에 따라 취한 횡단면도이며,
도 4a는 도 2의 인서트의 하부 좌측 부분에 위치된 일부분에 대한 확대도이며,
도 4b는 도 4a의 일부분에 대한 상부 사시도이며,
도 5a는 도 2의 5A 선에 따라 취한 제1 표면에 대한 개략적인 횡단면이며,
도 5b는 도 2의 5B 선에 따라 취한 제1 표면에 대한 개략적인 횡단면이며,
도 5c는 도 2의 5C 선에 따라 취한 제1 표면에 대한 개략적인 횡단면이며,
도 6은 실험 결과에 대한 사진이다.
가공 작업을 위한 마감 깊이 터닝 인서트(10)를 예시하는 도 1 내지 도 3에 대한 참조가 이루어졌다. 인서트(10)는 통상적으로, 탄화물을 폼-프레싱(form-pressing)하고 그 후에 탄화물을 결합제로 소결함으로써 또는 분말 사출 성형 방법에 의해서 초경 합금(cemented carbide)과 같은 초경질 내마모성 재료로 만들어진다.
도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 인서트(10)는 대향하는 제1 및 제2 표면(12,14) 및 제1 및 제2 표면(12,14)에 연결되는, 주변으로 연장하는 주변 표면(16)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 표면(12,14)은 이들 사이의 중간에 위치되고 이들 사이로 평행하게 연장하는 기준 평면(PR)을 규정할 수 있다.
기준 평면(PR)은 기준 평면(PR)으로부터 제1 표면(12)으로 수직하게 지향되는 상부 방향(DU), 및 상부 방향(DU)과 반대인 하부 방향(DD)을 규정할 수 있다. 기준 평면(PR)은 단지 상부 및 하부 방향(DU,DD)의 방위만을 규정하는데 사용되며 그의 출발 지점을 나타내지 않는 것으로 이해될 것이다.
인서트(10)는 적어도 하나의 코너(18A,18B,18C,18D)를 포함한다.
인서트(10)는 코너(18A) 및 제1 표면(12)과 관련되는 적어도 하나의 칩 제어 설비(20)를 포함한다. 달리 언급하지 않는 한, 다음의 설명은 단지 하나의 칩 제어 설비(즉, 도면 부호 "20"으로 지정된 장치)에만 관심을 둘 것이지만, 제1 및 제2 표면(12,14)의 어느 한쪽 또는 모두에 있는 인서트(10)의 각각의 코너가 대응하는 칩 제어 설비를 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 어떤 경우에도, 해당 예에서 인서트(10)는 그의 각각의 코너에 그리고 각각의 코너의 제1 및 제2 표면 모두에 대응하는 칩 제어 설비, 즉 그러한 8 개의 장치를 가진다. 제1 표면(12)(및 도시된 예에서 제2 표면(14))이 경사 표면(rake surface)이며, 그 경사 표면 위에서 절삭 공작물(workpiece)(도시 않음)로부터 절삭된 칩(도시 않음)이 유동한다. 주변부 표면(16)이 인서트(10)의 릴리프 표면을 구성한다는 것이 이해될 것이다.
도 4a를 참조하면, 코너(18A는 코너 반경(RC)을 규정할 수 있다. 더 정확하게, 코너 반경(RC)은 제1 표면(12)의 평면도에서 코너(18A)의 내접원(CI)의 반경이다.
도 2에서, 기준 평면(PR)에 수직하고 코너(18A)를 이등분하는(즉, 코너(18A)를 동일한 절반으로 나누는) 이등분 평면(PB)이 도시된다. 칩 제어 설비(20)는 바람직하게, 이등분 평면(PB)에 대해 대칭일 수 있다.
이등분 평면(PB)은 인서트(10)의 내부 쪽으로 향하고 기준 평면(PR)과 평행한 내부 방향(DI)(도 2,도 3)을 규정한다.
도 4b를 또한 참조하면, 절삭 에지(22)가 제1 표면(12)과 주변부 표면(16) 사이에 형성된다. 더 정확하게, 절삭 에지(22)는 제1 및 제2 에지 부분(24A,24B)을 따라 각각 위치되는 제1 및 제2 보조-절삭 에지(22A,22B), 및 코너(18A)를 따라 연장하고 제1 및 제2 보조-절삭 에지(22A,22B)에 연결되는 제3 보조-절삭 에지(22C)를 포함할 수 있다. 제3 보조-절삭 에지(22C) 그리고 제1 및 제2 보조-절삭 에지(22A,22B)의 제1및 제2 연결 지점(26A,26B)(도 4a)는 코너(18A)의 곡률이 직선의(제1 표면의 평면도에서) 제1 및 제2 에지 부분(24A,24B)으로 전환되는 곳에 위치된다.
상이한 코너의 대응하는 특징은 공통의 참조 부호로 동일시되며 하나 이상의 아포스트로피가 덧붙여진다(예를 들어, 코너(18B)의 제2 보조-절삭 에지는 22B'로 지시된다).
도 1에 주목하면, 인접한 코너들, 즉 18A 및 18B로 지시된 코너들 사이에는 제1 표면(12)과 주변부 표면(16)에 그리고 코너(18A,18B)의 절삭 에지(22A,22B') 사이에 형성되는 음의 경사각 에지(28)가 있을 수 있다.
각각의 절삭 에지(22)는 음의 경사각 에지(28)로부터 멀리 이격된 지점에서 종료될 수 있다.
각각의 제1 및 제2 에지 부분(24A,24B)을 따라서, 그의 측면도 또는 사시도(도 4b)에서 오목한 리세스(30A,30B)가 형성될 수 있다.
인서트(10)는 예를 들어, 관통 구멍(32)이 형성됨으로써 스크류(도시 않음)를 통해 공구에 고정되도록 구성될 수 있다. 관통-구멍(32)은 인서트(10)의 중심에 위치될 수 있다. 관통-구멍(32)은 제1 및 제2 표면(10,12)으로 개방될 수 있다.
인서트 축선(AI)은 인서트(10)의 중심을 통해 연장할 수 있다. 인서트 축선(AI)은 관통-구멍(32)의 중심을 통해 연장할 수 있다. 인서트 축선(AI)은 기준 평면(PR)에 수직할 수 있다.
도 1을 참조하면, 칩 제어 설비(20)는 중간 돌기(34) 및 중간 돌기(34)와 코너(18A) 사이에 위치되는 마감 돌기(36)를 포함할 수 있다. 칩 제어 설비(20)는 또한, 제1 및 제2 중간 안내 표면(36A,36B)을 포함할 수 있다.
중간 돌기(34)는 중간 깊이 절삭 작업 중에 칩(도시 않음)을 제어하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 중간 안내 표면(36A,36B)은 중간 깊이 절삭 작업 중에 칩을 중간 돌기(34)로 안내하도록 구성될 수 있다.
유사하게, 마감 돌기(36)는 마감 깊이 절삭 작업 중에 칩(도시 않음)을 제어하도록 구성될 수 있다.
중간 돌기(34)는 각각 제1 및 제2 에지 부분(24A,24B)을 향하는 제1 및 제2 중간 편향체 표면(38A,38B), 제1 및 제2 중간 편향체 표면(38A,38B)에 연결되는 중간 상부 표면(40), 및 정면 중간 편향체 표면(42)을 포함할 수 있다.
도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 중간 돌기(34)는 마감 돌기(36) 쪽으로 테이퍼질 수 있다.
화살표(41)는 중간 돌기(34)가 약간의 오목부를 가지는 곳의 영역을 나타낸다.
본 예에서, 인서트(10)가 양면이기 때문에, 중간 상부 표면(40)은 인서트(10)를 공구(도시 않음) 상에 장착하기 위한 베어링 표면(44)의 일부를 구성할 수 있다. 더 구체적으로, 인서트(10)는 단지 베어링 표면(44)만을 통해서 인서트를 장착하도록 구성될 수 있다. 따라서, 베어링 표면(44)은 연마될 수 있다. 베어링 표면(44)은 대부분의 제1 표면(12) 위로 연장할 수 있다. 베어링 표면(44)의 장착 면적을 증가시키기 위해서, 각각의 음의 에지(28)에 인접한 돌출 부분(46)을 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2 중간 안내 표면(36A,36B)은 중간 돌기(34)에 연결될 수 있으며 그로부터 하부 방향(DD)으로뿐만 아니라 각각 제1 및 제2 에지 부분(22A,22B) 쪽으로 연장할 수 있다. 제1 중간 안내 표면(36A)은 제2 에지 부분(24B) 쪽으로 항하며 제2 중간 안내 표면(36B은 제1 에지 부분(24A) 쪽으로 향할 수 있다.
각각의 중간 안내 표면(36A,36B)은 웨지-형상의 안내 돌기(48A,48B)의 표면일 수 있다. 각각의 안내 돌기(48A,48B)는 안내 정점부(50A,50B)를 더 포함할 수 있다.
칩이 다가오는 공작물 쪽으로 칩이 다시 재지향되는 것을 피하기 위해서, 제1 및 제2 중간 안내 표면(36A,36B)은 각각 그에 인접한 대응하는 에지 부분(24A,24B)으로부터 이격될 수 있다. 바람직하게, 안내 돌기(48A,48B)의 각각의 선단부(즉, 제1 또는 제2 안내 선단부(52A,52B), 도 2)는 칩이 대략 동일한 시간에 양측 선단부(예를 들어, 52A,54)에 도달하는 것을 허용하기 위해서, 그에 인접한 에지 부분으로부터 중간 돌기(34)의 중간 선단부(도 4A)와 동일한 거리만큼 멀리 이격될 수 있다. 달리 말하면, 제1 이격 거리(L1)(중간 선단부(54)로부터 제1 에지 부분(24A)까지)가 제2 이격 거리(L2)(제1 안내 선단부(52A)로부터 제1 에지 부분(24A)까지)와 동일한 크기임을 예를 들어, 도 2에서 볼 수 있다.
제1 및 제2 중간 안내 표면(36A,36B)은 이등분 평면(PB)의 코너 교차점(56)과 절삭 에지(22)로부터의 거리(D1)(도 2)이다. 정면 중간 편향체 표면(42) 상의 가장 가까운 지점은 코너 교차점(56)으로부터 거리(D2)(도 4a)에 있을 수 있다. 거리(D1)의 크기는 바람직하게 거리(D2)의 3 내지 5배(3·D2≤D1≤5·D2)이다.
거리(D3)(단지 가시성의 용이함을 위해서 도 2에서 코너(18B)로 지칭됨)는 관련된 코너 교차점(56')으로부터 그의 관련된 제1 안내 표면(36A')까지로 규정되며, 이는 관련된 에지 부분(24B')과 평행하게 측정된다. 평행한 거리(D4)는 인접한 코너 교차점(56,56')(즉, 이등분선과 절삭 에지의 교차점)들 사이의 인서트 에지의 전체 길이로서 규정된다. 바람직하게, 1/8·D4≤D3≤1/3·D4. 인서트의 측면의 전체 길이에 비해서 코너로부터 안내 표면의 거리를 감소시키는 것으로 더 많은 면적이 베어링 표면의 부분으로서 설계되는 것이 가능할 수 있으며 그러므로 인서트의 안정성에 기여할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 4a 및 도 4b에 주목하면, 마감 돌기(36)는 정면 마감 편향체 표면(58), 후면 표면(60), 정면 마감 편향체 표면(58)으로부터 후면 표면(60)으로 연장하는 제1 및 제2 릴리프 표면(62A,62B), 및 마감 정점부(64)를 포함할 수 있다.
칩 제어 설비(20)는 절삭 에지(22)에 연결되고 그로부터 홈(68)으로 연장하는 랜드(66)를 추가로 규정한다.
정면 마감 편향체 표면(58)은 홈(68)에 연결될 수 있다. 정면 마감 편향체 표면(58)은 정면 마감 편향체 표면(58)의 제1 및 제2 하부 극단점(70A,70B)으로부터 제1 및 제2 하부 극단점(70A,70B) 사이로 연장하는 정면 마감 편향체 하부 에지(70C)를 따라서 연결될 수 있다.
후면 표면(60)은 마감 정점부(64)로부터 중간 돌기(34)로 연장할 수 있다. 더 정확하게, 후면 표면(60)은 정면 중간 편향체 표면(42)으로 연장할 수 있다.
제1 및 제2 릴리프 표면(62A,62B)은 정면 마감 편향체 표면(58)으로부터 후면 표면(60)으로 연장할 수 있으며 각각 제1 및 제2 에지 부분(24A,24B)을 향할 수 있다. 릴리프 표면이 에지 부분을 "향한다(face)"라고 말할 때, 이는 예로서 제1 릴리프 표면(62A)을 사용하는 평면도에서 제1 릴리프 표면(62A)이 제1 에지 부분(24A) 쪽으로, 즉 일반적으로 화살표(72)의 방향으로 향하는 것을 의미한다고 이해할 것이다. 부언하면, 예를 들어, 화살표(72)가 제1 에지 부분(24A)의 "위쪽"(즉, 도 4a의 페이지 밖으로) 3차원 방향으로 지향시키는 릴리프 표면의 곡률이 존재하든 그렇지 않든, 이는 여전히 제1 에지 부분(24A)을 향하는 것(즉, 평면도에서)으로서 고려된다. 예를 들어, 볼록한 형상 또는 다른 제거되지 않은 형상(즉, 평면도에서)으로 형성되는, 화살표(74)의 방향, 즉 제3 보조-절삭 에지(22C) 쪽으로 향하는 표면은 에지 부분을 향하는 것으로서 간주되지 않을 것이다. 그러한 볼록한 형상 또는 다른 제거되지 않은 형상은 제1 에지 부분(24A)과 마감 돌기(36) 사이의 면적을 과도하게 감소시킬 수 있으며, 그에 의해 덜 효과적인 가공을 초래한다.
그러나, 횡단면 또는 도 4b에 도시된 것과 유사한 측면 사시도에서, 각각의 릴리프 표면(62A,62B)은 평면 또는 볼록한 형상일 수 있다.
각각의 릴리프 표면(62A,62B)은 오목한 형상의 랜드(76A,76B)와 마감 정점부(64) 사이에 연결될 수 있다.
릴리프 표면(62A,62B)은 절삭 에지(22)로부터 정면 마감 편향체 표면(58)보다 더 멀리 위치될 수 있다. 예를 들어, 제1 하부 극단점(70A)은 절삭 에지(22)로부터 거리(78A)에 있는 것으로 도시된 반면에, 제1 릴리프 표면(62A)으로부터 절삭 에지(22)까지의 각각의 다음 거리(78B, 78C 및 78D로 지시됨)는 크기가 점진적으로 더 커지는 것으로 도시되며 그 모든 거리는 거리(78A)보다 더 크다.
제1 표면의 평면도(예를 들어, 단지 가시성의 용이함만을 위해서 코너(18D)에 있는 칩 제어 설비를 지칭하는 도 2)에서, 제1 및 제2 릴리프 표면(62A",62B")은 모두 이등분 평면(PB")과 각각의 릴리프 평면(PR") 사이에 위치될 수 있다. 릴리프 평면(PR")은 기준 평면(PR)에 수직할 수 있으며 이등분 평면(PB")과 절삭 에지(22")의 코너 교차점(56")을 통과할 수 있다. 릴리프 평면(PR")도 또한, 정면 마감 편향체 표면(58")의 최외측 지점(예를 들어, 제1 하부 극단점(70A"))을 통과할 수 있다. 각각의 릴리프 평면(PR")은 이등분 평면(PB")과 관련 에지 부분(24")에 수직하게 연장하는 에지 평면(PE ") 사이에 형성되는 에지 각(β")보다, 이등분 평면(PB")에 대해 더 작은 릴리프 각(α")을 형성할 수 있다.
이등분 평면(PB)에 따른 단면을 도시하는 도 5a를 참조하면, 기준 평면(PR)에 평행한 제1 및 제2 평행한 평면(PP1,PP2)이 또한 도시된다. 더 정확하게, 제1 평행한 평면(PP1)은 제3 보조-절삭 에지(22C)와 교차하며 제2 평행한 평면(PP2)은 중간 상부 표면(40)과 교차한다.
제3 보조-절삭 에지(22C)로부터 시작하여, 랜드(66)는 홈(68)까지 하부 및 내부 방향(DI,DU)으로 연장한다. 달리 말하면, 제3 보조-절삭 에지(22C)는 양의 경사각을 가진다. 먼저 제1 평행한 평면(PP1)에 평행하게 연장하고 그 후에 이어서 하부 및 내부 방향(DI,DU)으로 경사지는 랜드에서 보다는 이들 방향으로 연장하는 랜드에서 더 양호한 성능이 발견되었다. 전체 절삭 에지(22)는 양의 경사각을 가진다. 이등분선에서 경사각(AR1)에 바람직한 값은 15°이고, 0.5 mm 단면(AR2, 도 5b)에서는 13°이고, 1.5 mm 단면(AR3, 도 5c)에서는 16°이다. 이들 지점은 이들이 인서트(10)에 바람직한 절삭 깊이에 대응하기 때문에 중요하다. 위에서 언급한 바와 같이, 1.5 mm 단면으로부터 이격된 거리는 양의 경사각을 가질 필요가 없는데, 이는 이들이 가공용으로의 사용을 의도된 것이 아니고 다른 이득을 위해 심지어 음의 경사각을 가질 수 있기 때문이다.
정면 마감 편향체 표면(58)은 도시된 바와 같이 내부 및 상부 방향(DI,DU) 모두로 홈(68)으로부터 마감 정점부(64)로 연장할 수 있다. 정면 마감 편향체 표면(58)이 단지 내부 방향(DI)으로만 연장하더라도 정점부에 인접한 다른 면적이 홈(68)보다 더 낮을 수 있기 때문에 마감 정점부가 여전히 존재할 수 있다는 것에 주목해야 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 요지에 따른 인서트의 실험 결과로부터 생성된 칩이 도시된다.
수평축은 회전당 0.05, 0.08, 0.1, 0.15, 0.2 및 0.3 mm(mm/rev)에서의 공급 속도(f)를 나타낸다.
수직축은 0.15, 0.3, 0.5, 1, 1.5, 2 및 3 mm에서의 절삭 깊이(Ap)를 나타낸다.
도시되지 않았지만, 낮은 Ap(0.5 mm)에서의 버어는 또한 8, 16, 24 및 32분의 가공 이후에 제공되었다.
점선에 의해 도시된 바와 같이, 성능 표적 구역(target performance area)은 0.3 내지 1.5 mm의 깊이에서의 0.08 내지 0.2 mm/rev의 공급 속도에 대한 것이었다.
실험은 다음 조건(실험 재료: SUS316L, Vc= 150m/min, 습윤상태, 명칭 CNMG 431, 성공 기준: 칩 길이 L≤100mm) 하에서 수행되었다.
도 6에 도시된 바와 같이, 굵은 연속선 내에 나타낸 바와 같이, 심지어 (점선에 의해 둘러싸인) 바람직한 범위의 밖에서도, 즉 인접한 중간 깊이 범위의 조금 안쪽에서도 적합한 크기의 칩이 생성되었다.
발전된 여러 설계 및 주도 산업 경쟁자의 인서트에 대한 병행 실험(parallel testing)으로부터, 본 출원의 칩 제어 설비(20)는 Ap= 0.5 mm 및 1.5 mm에서 공구 수명과 버어의 기준에 대한 전반적으로 가장 우수한 결과를 낳다.

Claims (23)

  1. 마감 깊이 선삭용 인서트로서,
    사이에 위치되는 기준 평면을 규정하며 함께 평행하게 연장하는, 대향하는 제1 및 제2 표면;
    상기 제1 및 제2 표면에 연결되는 주변으로 연장하는 주변부 표면;
    상기 제1 표면에서 코너 반경을 규정하는 제1 코너;
    상기 제1 표면과 주변부 표면 사이에 형성되며 상기 제1 코너를 따라 연장할 뿐만 아니라 제1 및 제2 에지 부분을 따라 연장하는 절삭 에지로서, 상기 제1 및 제2 에지 부분은 상기 제1 코너의 상이한 측면에 연결되고 상이한 측면으로부터 연장하는, 절삭 에지; 및
    제1 표면에 형성되는 칩 제어 설비를 포함하며;
    상기 기준 평면은:
    상기 기준 평면으로부터 제1 표면 쪽으로 수직하게 지향되는 상부 방향;
    상기 상부 방향과 반대인 하부 방향; 및
    상기 기준 평면에 수직하고 제1 코너를 이등분하는 이등분 평면을 규정하며;
    상기 이등분 평면은:
    상기 인서트 내측으로 지향되고 기준 평면과 평행한 내부 방향을 규정하며;
    상기 칩 제어 설비는 이등분 평면에 대해 대칭이며:
    중간 돌기; 및
    상기 중간 돌기와 제1 코너 사이에 위치되는 마감 돌기를 포함하며;
    상기 중간 돌기는:
    각각 제1 및 제2 에지 부분을 향하는 제1 및 제2 중간 편향체 표면; 및
    상기 제1 및 제2 중간 편향체 표면에 연결되고 상기 절삭 에지보다 기준 평면으로부터 더 멀리 위치되는 중간 상부 표면을 포함하며;
    상기 마감 돌기는:
    평면형 정면 마감 편향체 표면;
    상기 중간 돌기로 연장하는 후면 표면;
    상기 정면 마감 편향체 표면으로부터 후면 표면으로 연장하고 각각 상기 제1 및 제2 에지 부분을 향하는 제1 및 제2 릴리프 표면; 및
    상기 정면 마감 편향체 표면, 상기 후면 표면 및 상기 제1 제2 릴리프 표면에 연결되고 상기 절삭 에지보다 기준 평면에 더 가깝게 위치되는 마감 정점부를 포함하는 마감 깊이 선삭용 인서트에 있어서,
    상기 중간 돌기에 연결되고 그로부터 하부 방향뿐만 아니라 각각 제1 및 제2 에지 부분 쪽으로 연장하는 제1 및 제2 중간 안내 표면을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 중간 안내 표면은 각각 제1 및 제2 안내 돌기의 일부이며, 각각의 안내 돌기는 안내 돌기 선단부를 포함하며, 상기 중간 돌기는 중간 돌기 선단부를 포함하며, 상기 안내 돌기 선단부와 중간 돌기 선단부는 동등한 거리만큼 동일한 인접 에지 부분으로 이격되는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이등분 평면을 따라서, 상기 칩 제어 설비는 상기 절삭 에지에 연결되고 그로부터 홈으로 연장하는 랜드를 추가로 규정하며,
    상기 정면 마감 편향체 표면은 이등분 평면과 절삭 에지의 코너 교차점으로부터의 코너 반경의 두배 미만의 거리 내에서 홈에 연결되는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이등분 평면을 따라서, 상기 정면 마감 편향체 표면은 단지 내부 방향으로만 또는 내부 방향과 상부 방향 모두로 상기 홈으로부터 마감 정점부로 연장하는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  4. 제2항에 있어서, 상기 정면 마감 편향체 표면은 상기 코너 교차점으로부터의 단일 코너 반경의 거리 내에서 홈에 연결되는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  5. 제2항에 있어서, 상기 홈에 대한 정면 마감 편향체 표면의 전체 연결부는 코너 교차점으로부터의 단일 코너 반경의 거리 내에 있는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  6. 제2항에 있어서, 상기 이등분 평면을 따라서, 상기 랜드는 하부 방향과 내부 방향으로 상기 절삭 에지로부터 홈으로 연장하는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이등분 평면을 따라서, 경사각은 5°내지 25°인 마감 깊이 선삭용 인서트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전체 절삭 에지에 따른 경사각은 5°내지 25°인 마감 깊이 선삭용 인서트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전체 절삭 에지에 따른 경사각은 12°내지 20°인 마감 깊이 선삭용 인서트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 릴리프 표면은 상기 정면 마감 편향체 표면보다 절삭 에지로부터 더 멀리 위치되는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  11. 제10항에 있어서, 각각의 제1 및 제2 릴리프 표면과 그에 인접한 절삭 에지 사이의 거리는 상기 정면 마감 편향체 표면과 각각의 제1 및 제2 릴리프 표면 사이의 거리 증가와 함께 증가하는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 릴리프 표면은 세장형 형상(elongated shape)을 가지는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 표면의 평면 모습에서, 상기 제1 및 제2 릴리프 표면은 모두 이등분 평면과 각각의 릴리프 평면 사이에 위치되며, 각각의 릴리프 평면은 기준 평면에 수직하고 상기 이등분 평면과 절삭 에지의 코너 교차점을 통과하며, 각각의 릴리프 평면은 이등분 평면과 관련 에지 부분에 수직하게 연장하는 에지 평면 사이에 형성되는 에지각보다 이등분 평면에 대해 더 작은 릴리프각을 형성하는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  14. 제1항에 있어서, 상기 마감 돌기는 피라미드 형상을 가지는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 코너에 인접하고 제2 절삭 에지로 형성되는 제2 코너를 더 포함하며, 상기 인서트는 제1 표면 및 상기 절삭 에지와 추가의 제2 절삭 에지 사이의 주변부 표면을 따라 형성되는 음의 경사각 에지를 더 포함하는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중간 안내 표면은 각각 그에 인접한 에지 부분으로부터 이격되는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  18. 삭제
  19. 제1항에 있어서, 거리 D1은 이등분 평면과 절삭 에지의 코너 교차점으로부터 제1 및 제2 중간 안내 표면 중의 하나까지로 규정되며, 거리 D2는 동일한 코너 교차점으로부터 상기 중간 돌기의 정면 중간 편향체 표면(42) 상의 가장 가까운 지점까지로 규정되며, 상기 거리 D1은 상기 거리 D2의 3 내지 5배(3·D2≤D1≤5·D2)인 마감 깊이 선삭용 인서트.
  20. 제1항에 있어서, 거리 D3은 관련 에지 부분과 평행하게 측정한, 이등분 평면과 절삭 에지의 코너 교차점으로부터 제1 및 제2 중간 안내 표면 중의 하나까지로 규정되며, 평행 거리 D4는 코너 교차점과 인접한 그러한 코너 교차점 사이의 인서트 에지의 전체 길이로서 규정되며, 1/8·D4≤D3≤1/3·D4인 마감 깊이 선삭용 인서트.
  21. 제1항에 있어서, 상기 중간 상부 표면의 평면 모습에서, 상기 중간 돌기는 마감 돌기 쪽으로 테이퍼져 있는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  22. 제21항에 있어서, 상기 중간 상부 표면의 평면도에서, 상기 중간 돌기는 직선 에지 또는 오목한 에지를 포함하는 마감 깊이 선삭용 인서트.
  23. 제1항에 있어서, 각각의 상기 제1 및 제2 에지 부분은 오목한 리세스로 형성되는 마감 깊이 선삭용 인서트.
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