KR102253026B1

KR102253026B1 - 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭공구

Info

Publication number: KR102253026B1
Application number: KR1020190134566A
Authority: KR
Inventors: 이남선; 남기찬; 오민석
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-05-17
Also published as: KR20210050219A; WO2021085826A1; CN114616064A; DE112020004473T5; US20220395915A1

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 상면, 하면, 측면, 절인을 포함하고, 절삭공구에 장착되는 원형 양면형 절삭인서트로서, 상기 측면에는 복수 개의 여유면과 복수 개의 체결면이 위치하고, 상기 복수 개의 체결면 중에서 상기 절삭인서트를 상기 절삭공구에 장착 시 상기 절삭공구와 접촉하는 체결면은, 경사면으로 작용하는 상기 상면 또는 상기 하면에 대하여 예각을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

절삭 인서트 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 피삭재를 깎는 절인(절삭날)을 포함한다.

도 에는 종래의 절삭 인서트의 한 예로서, 한국특허공개공보 제2010-0124637호에 개시된 절삭 인서트가 도시되어 있다.

이 절삭 인서트는 소위, R타입 인덱서블 인서트(R-type indexible insert)로서, 상면 및 하면이 원형으로 형성되어 있어, 절삭 가공시 절삭날에 절삭부하가 가해지면 회전에 매우 취약하다. 그리고 절삭을 수행하는 중에 인서트가 회전하게 되면, 절삭 인서트가 장착된 절삭공구(공구홀더)의 시트부의 마모 및 체결력 저하가 나타한다. 그리고 이는 절삭공구에 필연적으로 진동 및 돌발 파손을 야기함에 따라 안정적인 공구 수명을 확보할 수 없다. 또한, 근래의 R타입 절삭 인서트는 경제성 향상을 위해 주로 양면형으로 제작되는데 이 때문에 상술한 바와 같이, 절삭공구와의 체결력 저하 문제가 심화된다.

한국특허공개공보 제10-2010-0124637호 (공개일: 2010. 11. 29.)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 절삭공구에 안정적으로 체결될 수 있고 상,하면 모두 균일한 체결력을 확보할 수 있는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 상면, 하면, 측면, 절인을 포함하고, 절삭공구에 장착되는 원형 양면형 절삭인서트로서, 상기 측면에는 복수 개의 여유면과 복수 개의 체결면이 위치하고, 상기 복수 개의 체결면 중에서 상기 절삭인서트를 상기 절삭공구에 장착 시 상기 절삭공구와 접촉하는 체결면은, 경사면으로 작용하는 상기 상면 또는 상기 하면에 대하여 예각을 이루며, 상기 절인은 부절인과, 상기 부절인에 이어지는 주절인을 포함하며, 상기 주절인은 상기 부절인의 일단으로부터 연장되고 상기 부절인의 일단으로부터 멀어질수록 상기 절삭 인서트의 횡방향 중심축에 가까워지게 하향 경사진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수 개의 체결면은 6개 이상의 짝수 개가 형성되고, 이 중 절반의 체결면은 상기 상면에 대해 예각을 이루고, 나머지 절반의 체결면은 상기 하면에 대해 예각을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상면에 대해 예각을 이루는 상기 절반의 체결면 각각은 상기 하면에 대해 예각을 이루는 상기 나머지 절반의 체결면 각각과 서로 이웃하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상면에 대해 둔각을 이루는 상기 절반의 체결면은 그 폭이 상기 상면으로 갈수록 증가하고, 상기 하면에 대해 둔각을 이루는 상기 절반의 체결면은 그 폭이 상기 하면으로 갈수록 증가하며, 상기 복수 개의 체결면과 상기 복수 개의 여유면의 경계에는 상기 복수 개의 체결면이 상기 복수 개의 여유면과 단차를 이루도록 천이구간이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭 인서트를 하면에서 바라볼때의 상기 하면은, 상기 절삭 인서트를 상면에서 바라볼 때의 상기 상면에 대하여 상기 절삭 인서트의 종방향 중심축을 중심으로 미리 정해진 각도로 상대적으로 회전시킨 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 미리 정해진 각도는 45도인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭 인서트는, 부절인 및 상기 부절인에 이어지는 주절인을 구비하고, 상기 부절인의 하측에 상기 부절인여유면이 구비되고, 상기 부절인여유면의 하측에 상기 체결면이 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부절인은 상기 절삭 인서트를 상기 상면 또는 상기 하면에서 내려다볼 때, 직선인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체결면의 타단은 상기 절삭 인서트의 표면에 단차 없이 이어지는 것을 특징으로 한다.

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

절삭 인서트를 절삭공구에 체결할 때, 쐐기형 체결구조를 달성할 수 있어 매우 견고한 체결력을 확보할 수 있다.

체결면이 경사면에 가까워질수록 그 폭이 넓어짐에 따라, 절삭 인서트의 소재 제거량을 최소화 하여, 절삭 인서트의 전체 강성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 체결면을 부절인의 여유면 아래에 형성할 수 있고, 또한 이러한 형상을 측면을 따라, 동일하게 배치할 수 있으므로, 부절인의 아래 쪽에 항상 체결면이 위치할 수 있고, 절삭공구와의 체결력을 균일하게 확보할 수 있다.

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

도 1의 (a)는 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트의 평면도이고, 도 1의 (b)는 정면도이다.
도 2는 도 1의 절삭 인서트의 사시도이다.
도 3의 (a)는 도 2의 A-A 방향으로의 단면도이고, 도 3의 (b)는 도 2의 B-B 방향으로의 단면도이다.
도 4는 도 3의 (a)의 P 부분의 확대도이다.
도 5는 도 1의 절삭 인서트의 체결면의 폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 절삭 인서트에 대비되는 절삭 인서트의 한 예이다.
도 7의 (a)는 도 6의 절삭 인서트의 상면 평면도이고, 도 7의 (b)는 도 6의 절삭 인서트의 하면 평면도이다.
도 8의 (a)는 도 1의 절삭 인서트의 상면 평면도이고, 도 8의 (b)는 도 1의 절삭 인서트의 하면 평면도이다.
도 9는 도 1의 절삭 인서트가 절삭공구에 장착된 예시도이다.
도 10은 도 1의 절삭 인서트가 도 9의 절삭공구에 쐐기 결합된 모습을 나타낸다.
도 11은 도 9의 절삭공구의 세부 구성도이다.
도 12는 종래의 절삭 인서트를 나타낸다.

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 1의 (a)는 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트(100)의 상면 평면도이고, 도 1의 (b)는 절삭 인서트(100)의 정면도이다.

본 절삭 인서트(100)는 절삭공구(200)에 장착되는 양면형 절삭 인서트(double sided cutting insert)로서, 상면(1), 하면(2), 및 측면(4)을 포함한다. 그리고 절삭공구에 체결시 체결볼트(F)가 장착되는 관통구멍(3)이 상면(1)으로부터 하면(2)을 관통하여 형성된다.

상면(1) 및 하면(2)은 도 1에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(100)를 상면(1) 또는 하면(2)를 내려다본 평면도 상에서, 대략 원형 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 본 절삭 인서트(100)는 상면(1) 및 하면(2)을 경사면으로 각각 사용할 수 있는 양면형 절삭 인서트이다.

측면(4)에는 복수 개의 여유면(41)과 복수 개의 체결면(42)이 위치한다. 예시적으로 본 실시예에는 8개의 체결면(42)이 형성되어 있다.

한편, 복수 개의 체결면(42) 중에서 절삭 인서트(100)를 절삭공구에 장착 시 절삭공구와 접촉하는 체결면은, 경사면으로 작용하는 상면(1) 또는 하면(2)에 대하여 예각을 이룬다. 즉, 이들 체결면은 소위, 역 포지티브 타입(reversely positive type)으로 형성된다. 참고로, 이들 체결면이 둔각을 이루는 경우 포지티브 타입(positive type)으로 지칭되고, 직각을 이루는 경우 네거티브 타입(negative type)으로 지칭된다.

구체적으로, 도 3의 (a) 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상면(1)이 경사면 즉, 절삭가공시 칩(chip)이 타고 흐르는 경사면으로 작용하는 경우, 체결면(421;42)은 절삭 인서트(100)의 횡방향 중심선(C1)에 대하여 예각(α)을 이룬다. 여기서, 체결면(421)과 절삭 인서트(100)의 횡방향 중심선(C1)이 서로 이루는 각도라 함은, 체결면(421)의 연장선(L1)과 절삭 인서트의 횡방향 중심선(C1)이 교차하면서 형성하는 각도 중에서, 상면(1)을 향하고 있는 부분의 각도(α)를 지칭한다.

마찬가지로, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 하면(2)이 경사면으로 작용하는 경우, 체결면(422;42)은 절삭 인서트(100)의 횡방향 중심선(C1)에 대하여 예각(β)을 이룬다. 이들 예각들(α,β)은 서로 동일한 것이 바람직하다.

한편, 이들 복수 개의 체결면(42)은 6개 이상 짝수 개로 형성될 수 있다. 본 실시예의 절삭 인서트(100)는 양면형 절삭 인서트이므로, 그 용도를 고려할 때 4코너를 사용하는 편면형 절삭 인서트에 비하여 사용되는 코너 수를 증가시켜야 한다. 그러므로 상면, 하면 기준으로 각각 적어도 3코너 이상이 사용 가능하여야 총 6코너를 사용할 수 있으므로, 편면형 4코너 절삭 인서트에 비하여 양면형 절삭 인서트는 경제성을 가지게 된다. 따라서, 총 6개 이상의 체결면(42)을 구비하여야, 상면 기준 3코너, 하면 기준 3코너, 총 6개의 코너를 사용할 수 있게 된다. 참고로, 본 실시예에서는 예시적으로 8개의 체결면(42)이 형성되어 있어, 상면 기준 4코너, 하면 기준 4코너, 총 8개의 코너를 사용할 수 있다.

그리고 이 중 절반의 체결면(421)은 상면(1)에 대해 예각(α)을 이루고, 나머지 절반의 체결면(422)은 하면(2)에 대해 예각(β)을 이룬다.

또한, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상면(1)에 대해 예각(α)을 이루는 이들 절반의 체결면(421) 각각은 하면(2)에 대해 예각(β)을 이루는 이들 나머지 절반의 체결면(422) 각각과 서로 이웃한다. 즉, 체결면(421)의 양 쪽에는 체결면(422)이 위치하고, 체결면(422)의 양 쪽에는 체결면(421)이 위치한다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 체결면(42)은 경사면으로 작용하는 면을 위쪽에 위치하도록 절삭 인서트를 배치할 때, 체결면(421)은 위쪽으로 갈수록 그 폭이 증가한다. 예를 들어, 상면(1)이 경사면으로 작용하는 경우, 체결면(421)은 상면(1) 쪽에 가까워질수록 그 폭이 넓어지고, 하면(2)이 경사면으로 작용하는 경우, 체결면(422)은 하면(2) 쪽에 가까워질수록 그 폭이 넓어진다. 이에 따라, 절삭 인서트의 제작시, 소재 제거량을 최소화 하여, 절삭 인서트의 전체 강성 저하를 방지할 수 있다. 만일, 본 실시예의 절삭 인서트(100)와는 달리, 체결면(42)의 폭을 절삭 인서트의 상,하 방향으로 일정하게 형성할 경우, 절삭 인서트의 소재 제거량이 상대적으로 증가되어, 결과적으로 절삭 인서트의 강성 저하를 일으키는 문제점이 발생한다.

또한, 본 절삭 인서트에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 체결면(421)과 여유면(411)의 경계에는 단차가 형성되도록 천이구간(43)이 형성된다. 이러한 천이구간(43)은 절삭공구와의 체결안정성을 높이도록 체결면(421)을 편평하게 형성하기 위한 것이다. 이를 통하여, 체결면(421)의 일단은 여유면(411)에 대해서는 단차를 형성하고 그 반대편의 타단은 절삭 인서트의 표면(측면)에 단차 없이 이어지게 된다. 따라서, 체결면(421) 형성시 소재 제거량을 최소화하여 절삭 인서트의 강성을 해치지 않고 편형하게 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 절삭 인서트(100)는 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 부절인여유면(411)이 부절인(51)으로부터 절삭 인서트(100)의 높이 방향으로 하방으로 연장되는데, 이때 하면(2)은 상면(1)에 대하여 미리 정해진 각도(θ)로 상대적으로 회전시켜 위치할 수 있다. 여기서, 이 각도(θ)는 예시적으로 10~60°사이, 바람직하게는 45°로 미리 설정될 수 있다. 참고로, 도 8의 (a)는 도 1의 절삭 인서트의 상면 평면도이고, 도 8의 (b)는 도 1의 절삭 인서트의 하면 평면도를 각각 나타내는데, 여기서 라인(CL1)은 절삭 인서트의 중심을 상하로 가로지르는 수직선을 나타내고, 라인(CL2)는 절삭 인서트(100)의 특정포인트(O)가 상대적으로 회전한 지점(Q)을 절삭 인서트의 중심포인트(O)와 연결한 선을 나타낸다.

이를 통하여, 도 1의 (b) 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 절삭 인서트(100)의 체결면(421)을 부절인(51)의 여유면(411) 아래에 형성할 수 있고, 또한 이러한 형상을 측면(4)을 따라, 동일하게 배치할 수 있다. 따라서, 부절인(51)의 아래 쪽에 항상 체결면(421)이 위치할 수 있고, 이를 통해 절삭공구(200)와의 체결력을 균일하게 확보할 수 있다.

이에 반하여, 도 6 및 도 7의 절삭 인서트(300)에서는, 부절인여유면(611)이 부절인(61)으로부터 절삭 인서트(300)의 높이 방향으로 하방으로 연장되는데, 이때 본 절삭 인서트(100)와는 달리, 절삭 인서트(300)의 상면(60) 및 하면(70)을 서로 상대적으로 회전시키지 않고 동일하게 배치할 경우에는, 상면(60)이 경사면으로 작용할 때의 체결면(621)과, 하면(70)이 경사면으로 작용할 때의 체결면(622)이 서로 다른 형상을 가지게 된다. 또한, 상면(60)이 경사면으로 작용할 때는, 체결면(621)이 주절인(61)의 아래 쪽에 위치하고, 하면(70)이 경사면으로 작용할 때는, 체결면(622)이 부절인(61)의 아래 쪽에 위치한다. 따라서, 체결면(621,622)의 형상, 폭 등이 절삭 인서트(300)의 측면(80) 둘레를 따라 서로 다르게 형성되므로 인해 균일한 체결력을 확보하기 어려워 결과적으로 체결 안정성이 떨어지는 문제점을 안고 있다.

본 절삭 인서트(100)는 상면(1) 및 하면(2)에 부절인(51)과, 부절인(51)에 이어지는 주절인(52)을 각각 구비한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이들 주절인(52)은 각각의 코너에 하나씩 위치하고 90°간격으로 형성되며, 마찬가지로 부절인(51)도 90°간격으로 형성되어 있다. 주절인(52)은 부절인(51)의 일단으로부터 연장되고 부절인(51)의 일단으로부터 멀어질수록 절삭 인서트의 횡방향 중심축(C1)에 가까워지게 하향 경사지게 형성된다. 이를 통하여 절삭 가공시 주절인(52)에 가해지는 절삭 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 부절인(51)은 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트를 상면(1) 또는 하면(2)에서 내려다볼 때, 직선을 이룬다. 이를 통하여, 곡선 대비 피삭재의 면조도를 우수하게 가공할 수 있다.

또한, 도 1의 (b) 및 도 10을 참고하면, 상면(1)에 위치하는 부절인(51)의 하측에 부절인여유면(411)이 구비되고, 부절인여유면(411)의 바로 하측에 체결면(421)이 위치한다. 이를 통하여, 예를 들면, 상면(1)이 경사면으로 작용하도록 절삭 인서트(100)를 절삭공구에 체결할 때, 부절인(51)의 하측에 위치하고 역포지티브 타입의 체결면(421)에 절삭공구(200)가 접촉하는 관계로, 쐐기형 체결구조(γ < 90°)를 달성할 수 있어 매우 견고한 체결력을 확보할 수 있다. 한편, 주절인(52)의 하측에는 주절인여유면(412)이 구비되어 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 체결면(421)이 부절인(51)의 바로 아래(도 9에서 지면으로 들어가는 방향 기준)에 위치하므로, 사용자가 육안으로도 절삭공구(200)에 대한 절삭 인서트(100)의 체결 위치를 쉽게 확인할 수 있어, 작업 속도 및 작업 편의성이 향상된다.

도 9 내지 도 11에는 본 발명의 실시예에 따른 절삭 인서트(100)가 장착되는 절삭공구(200)를 나타낸다.

도 11을 참고하면, 절삭 인서트(100)가 장착되는 절삭공구(200)의 포켓부(201)는 절삭 인서트(100)의 체결면(421)에 각각 접촉하는 체결면시트부(202,203)와, 절삭 인서트(100)의 상면(1) 또는 하면(2)과 접촉하는 상하면시트부(205)와, 체결볼트(B)가 장착되는 체결홀(204)을 구비한다.

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...절삭 인서트, 200...절삭공구
1...상면, 2...하면
3...관통구멍
4...측면
41...여유면, 42...체결면
411...부절인여유면, 412...주절인여유면
51...부절인, 52...주절인

Claims

상면, 하면, 측면, 절인을 포함하고, 절삭공구에 장착되는 원형 양면형 절삭인서트로서,
상기 측면에는 복수 개의 여유면과 복수 개의 체결면이 위치하고,
상기 복수 개의 체결면 중에서 상기 절삭인서트를 상기 절삭공구에 장착 시 상기 절삭공구와 접촉하는 체결면은, 경사면으로 작용하는 상기 상면 또는 상기 하면에 대하여 예각을 이루고,
상기 복수 개의 체결면은 6개 이상의 짝수 개가 형성되고,
이 중 절반의 체결면은 상기 상면에 대해 예각을 이루고, 나머지 절반의 체결면은 상기 하면에 대해 예각을 이루며,
상기 절인은 부절인과, 상기 부절인에 이어지는 주절인을 포함하며, 상기 주절인은 상기 부절인의 일단으로부터 연장되고 상기 부절인의 일단으로부터 멀어질수록 상기 절삭 인서트의 횡방향 중심축에 가까워지게 하향 경사지고,
상기 상면에 대해 예각을 이루는 상기 절반의 체결면 각각은, 상기 하면에 대해 예각을 이루는 상기 나머지 절반의 체결면 각각과 서로 교호되게 바로 이웃하고, 이들 상기 절반의 체결면 각각과, 상기 나머지 절반의 체결면 각각의 사이에는 다른 체결면이 존재하지 않으며,
상기 부절인의 하측에 부절인여유면이 구비되고, 상기 부절인여유면의 바로 하측에 상기 체결면이 위치하고,
상기 상면에 대해 예각을 이루는 상기 절반의 체결면은 그 폭이 상기 상면으로 갈수록 증가하고, 상기 하면에 대해 예각을 이루는 상기 절반의 체결면은 그 폭이 상기 하면으로 갈수록 증가하며,
상기 부절인여유면은 상기 상면에서 상기 하면 방향으로 갈수록 그 횡방향 폭이 일정하고 상기 절삭인서트의 횡방향 중심선에 대하여 직각을 이루는
절삭 인서트.
삭제
제1항에서,
상기 복수 개의 체결면과 상기 복수 개의 여유면의 경계에는 상기 복수 개의 체결면이 상기 복수 개의 여유면과 단차를 이루도록 천이구간이 형성된
절삭 인서트.
제1항에서,
상기 절삭 인서트를 하면에서 바라볼때의 상기 하면은, 상기 절삭 인서트를 상면에서 바라볼 때의 상기 상면에 대하여 상기 절삭 인서트의 종방향 중심축을 중심으로 미리 정해진 각도로 상대적으로 회전시킨 형상을 가지는
절삭 인서트.
제4항에서,
상기 미리 정해진 각도는 45도인 절삭 인서트.
삭제
제1항에서,
상기 부절인은 상기 절삭 인서트를 상기 상면 또는 상기 하면에서 내려다볼 때, 직선인 절삭 인서트.
제3항에서,
상기 체결면의 타단은 상기 절삭 인서트의 표면에 단차 없이 이어지는 절삭 인서트.
제1항, 제3항 내지 제5항, 제7항, 그리고 제8항 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트가 장착되는 절삭공구.