KR102263555B1 - 금속 절삭 인서트 및 밀링 공구 - Google Patents

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KR102263555B1 KR1020150001353A KR20150001353A KR102263555B1 KR 102263555 B1 KR102263555 B1 KR 102263555B1 KR 1020150001353 A KR1020150001353 A KR 1020150001353A KR 20150001353 A KR20150001353 A KR 20150001353A KR 102263555 B1 KR102263555 B1 KR 102263555B1
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Abstract

밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트 (1) 는, 상부 연장 평면을 규정하는 상면 (2), 및 상부 연장 평면에 평행한 하부 연장 평면을 규정하는 하면 (3) 을 포함한다. 중심 축선 (C2) 은 상부 및 하부 연장 평면을 통하여 수직으로 연장된다. 측면 (4) 은 상면과 하면을 연결하고, 측면은 복수의 상부 메인 여유면들 (5) 과 이차 여유면들 (6a, 6b) 을 포함한다. 적어도 6 개의 동일한 교번식으로 사용가능한 상부 절삭 에지들 (7) 이 상면 둘레에 연장된다. 각각의 절삭 에지는 칩 제거 메인 절삭 에지 부분 및 적어도 하나의 이차 절삭 에지 부분을 포함하고, 메인 절삭 에지 부분은 상면과 상기 상부 메인 여유면들 중 하나 사이의 천이부에 형성되고, 이차 절삭 에지 부분은 2 개의 메인 절삭 에지 부분들 사이의 상기 이차 여유면들 중 하나와 상면 사이의 천이부에 형성된다. 상부 메인 여유면들은 측입면도로 보았을 때 상부 연장 평면에 대해 둔각의 내부 각도 (α) 로 형성된다.

Description

금속 절삭 인서트 및 밀링 공구{A METAL CUTTING INSERT AND A MILLING TOOL}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 밀링에 의한 금속 가공물의 칩 제거 기계가공을 위해 구성된 절삭 인서트에 관한 것이다. 본 발명은 또한 공구 보디와 적어도 하나의 이러한 절삭 인서트를 포함하는 청구항 18 의 전제부에 따른 밀링 공구에 관한 것이다.
금속 가공물들의 칩 제거 기계가공을 위한 밀링 공구들은 일반적으로 회전가능한 공구 보디, 및 초경 합금, 세라믹, 또는 그밖의 경질 재료로 만들어진 복수의 교체가능한 절삭 인서트들로 이루어진다. 절삭 인서트들은 밀링 공구에서 사용시 상당히 마모되기 때문에, 절삭 인서트의 사용 수명을 연장시키도록 인서트가 가능한 한 많은 에지들을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 절삭 인서트들은 종종 인서트의 상면과 하면 모두를 따라 절삭 에지들이 형성된 양면형으로 만들어져서, 인서트당 절삭 에지들의 개수를 두 배로 한다.
칩 제거 기계가공을 위해 구성된 정면 밀링 공구 및 면당 7 개의 메인 절삭 에지들을 갖는 양면형 절삭 인서트가 EP2022584 에 개시된다. 밀링 공구는, 전방 단부와 후방 단부를 구비한 공구 보디를 포함하고, 전방 단부와 후방 단부 사이에 중심 회전 축선이 연장되고 중심 회전 축선 둘레에서 공구는 회전 방향으로 회전가능하고 중심 회전 축선과 엔벨로프면은 동심을 이룬다. 여러 개의 인서트 착좌부들이 전방 단부와 엔벨로프면 사이의 천이부에 형성된다. 각각의 인서트 착좌부는 바닥 지지면, 및 적어도 하나의 측면 지지면을 구비한 측면 지지부를 포함한다. 칩 포켓은 공구의 회전 방향으로 각각의 인서트 착좌부 전방에 제공된다. 공구는 인서트 착좌부들에 단단히 분리가능하게 장착되는 여러 개의 절삭 인서트들을 추가로 포함한다.
EP2022584 에 개시된 절삭 인서트는 상부 연장 평면을 규정하는 상면, 및 상부 연장 평면에 평행한 하부 연장 평면을 규정하는 하면을 포함하고, 중심 축선은 상부 연장 평면과 하부 연장 평면을 통하여 수직으로 연장된다. 측면은 상면과 하면을 연결하고, 측면은 복수의 메인 여유면 및 이차 여유면을 포함한다. 7 개의 동일한 교번식으로 사용가능한 상부 절삭 에지들은 상면 둘레에 연장되고, 각각의 절삭 에지는 칩 제거 메인 절삭 에지 부분 및 이차 절삭 에지 부분을 포함하고, 메인 절삭 에지 부분은 상면과 상기 메인 여유면들 중 하나 사이의 천이부에 형성되고, 이차 절삭 에지 부분은 2 개의 메인 절삭 에지 부분들 사이의 구역에서 상면과 상기 이차 여유면들 중 하나 사이의 천이부에 형성된다. 밀링 인서트는, 여유면들이 인서트의 상부 연장 평면과 하부 연장 평면에 대해 직각으로 형성되는 종래의 네거티브 기하학적 구조를 갖는다. 메인 절삭 에지가 밀링 공구의 회전 축선에 대해 40° ~ 44°의 코너 각도를 이루도록 절삭 인서트는 밀링 공구의 공구 보디에 장착된다. 다시 말해서, 메인 절삭 에지와 밀링 공구의 공급 방향 사이의 진입 각도 (κ) 는 46° ~ 50° 이다. 절삭 인서트는 곡선형 절삭 에지들을 추가로 가지고, 이 절삭 에지들은 또한 네거티브의 축선방향 및 적당하게 네거티브한 반경방향의 티핑-인 (tipping-in) 각도 (레이크 각도) 에 대해 메인 절삭 에지의 포지티브 유효 경사 각도를 보장하는 역할을 한다. 이것은 적당한 절삭 깊이에 대해 공구의 칩 형성 특성을 개선한다. 하지만, 유효 경사 각도는, 심지어 곡선형 절삭 에지들로도, 단지 적당히 포지티브이다. 칩 형성 및 제어 뿐만 아니라 절삭 에지들의 인성 거동 및 공구의 소음 레벨에 대한 절삭 특징과 같은 작은 유효 경사 각도와 연관된 결점들은 따라서 EP2022584 에 개시된 절삭 인서트 및 밀링 공구에 존재한다.
본 발명의 목적은, 위에서 검토한 문제점들을 극복하고, 절삭 에지들의 개선된 인성 거동, 개선된 칩 형성 및 제어, 및 보다 낮은 소음 레벨을 발생시키는 보다 원활한 기계가공을 달성할 수 있는 절삭 인서트 및 정면 밀링 공구를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 이 목적은, 상기 상부 메인 여유면들 각각이 측입면도로 보았을 때 상부 연장 평면에 대해 둔각의 내부 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는, 처음에 규정된 절삭 인서트에 의해 달성된다. 다시 말해서, 상부 메인 여유면은 바깥쪽으로 경사져 있다. 이 구성으로, 축선방향의 티핑-인 각도, 또는 축선방향의 레이크 각도가 중립이거나 네거티브이고, 반경방향의 티핑-인 각도, 또는 반경방향의 레이크 각도는 강하게 네거티브이고, 진입 각도는 예각이도록 구성된 정면 밀링 공구에서 메인 절삭 에지의 경사 각도는 강하게 포지티브이도록 설정될 수도 있다. 다시 말해서, 절삭 인서트는 극도로 네거티브의 반경방향의 티핑-인 각도 (즉, 적어도 -25° 및 최대로 극도의 -60°) 로 정면 밀링 공구에 장착되도록 구성되고, 이것은 중립 내지 적당한 네거티브의 축선방향의 티핑-인 각도 (즉 0°~ -20°) 와 조합하여 정면 밀링 공구의 메인 절삭 에지 부분에서 매우 포지티브한 경사 각도를 달성한다. 예각의 진입 각도 (정면 밀링 공구에 전형적임) 는 메인 절삭 에지 부분에서 포지티브 경사도를 얻기 위한 전제조건이다. 따라서, 네거티브의 반경방향의 티핑-인 각도는 메인 절삭 에지 부분에서 (즉, 숄더 밀링 공구에서) 90°의 진입 각도로 메인 절삭 에지 부분에서 어떠한 포지티브 경사도에도 기여하지 않을 것이다. 정면 밀링 공구 상의 메인 절삭 에지 부분에서 포지티브 경사도는 보다 네거티브한 반경방향의 티핑-인 각도 및/또는 감소된 진입 각도로 증가할 것이다. 메인 절삭 에지의 강하게 포지티브한 경사 각도로, 정면 밀링 공구는 보다 원활하게 작동하는데 왜냐하면 메인 절삭 에지 부분이 점차 가공물로 진입하여서, 보다 낮은 소음 레벨 및 절삭 에지들의 개선된 인성 거동을 제공하기 때문이다. 더욱이, 칩 형성이 우수하여, 용이하게 배출되는 나선형 칩들을 제공한다. 큰 경사 각도를 가질 가능성 때문에, 본 발명에 따른 절삭 인서트는, 포지티브 기하학적 구조를 가져서 큰 경사 각도를 가지는 단면형 절삭 인서트와 유사한 절삭 특징을 갖는다. 이러한 인서트와 유사하게, 그것은 듀플렉스 스테인리스 강과 같은 스테인리스 강에서 정면 밀링에 적합하다. 하지만, 본 발명에 따른 절삭 인서트의 네거티브 기하학적 구조는 절삭 인서트마다 더 많은 절삭 에지들을 가능하게 하고 따라서 또한 단면형 포지티브 절삭 인서트보다 경제적으로 더 양호한 공구를 가능하게 한다. 본 발명에 따른 절삭 인서트는, (예컨대, 93° ≤ α ≤ 118° 범위 내, 바람직하게 98° ≤ α ≤ 118° 또는 100° ≤ α ≤ 118°범위 내의 둔각의 내부 각도 (α) 로) 메인 여유면들을 바깥쪽으로 경사지게 함으로써 극도로 네거티브한 반경방향의 티핑-인 각도를 위해 구성된다. 이것은 네거티브 반경방향의 티핑-인 각도로 메인 절삭 에지 부분에서 강도를 증가시킨다. 바깥쪽으로 경사진 메인 여유면들은 더욱이 메인 절삭 에지 부분을 따라 상부 연장 평면에 대해 비교적 큰 칩 면 각도 (φ1; 예컨대, 35° ≤ φ1 ≤ 55°, 보다 바람직하게 40° ≤ φ1 ≤ 55° 범위 내) 를 가지는 칩 면으로 상면을 형성하는 것을 가능하게 한다. 그리하여 칩 면은 극도로 네거티브한 반경방향의 티핑-인 각도에도 불구하고 포지티브 레이크 각도를 제공할 수도 있고, 반면에 바깥쪽으로 경사진 메인 여유면은 알맞은 절삭 에지 각도 (즉, 메인 여유면과 칩 면 사이의 각도) 를 유지하고, 메인 절삭 에지 부분에서 강도는 그렇게 하여 유지된다.
일 실시형태에 따르면, 상부 연장 평면과 각각의 상기 상부 메인 여유면 사이의 내부 각도 (α) 는 93° ≤ α ≤ 118° 의 범위 내에 있다. 93° 보다 작은 각도는, 한편으로는 회전으로 칩 제거 메인 절삭 에지 부분 뒤에 로케이팅되는 메인 여유면과 다른 한편으로는 이것에 의해 발생되는 일반적인 원추형 면 사이에 너무 큰 간극을 유발할 수도 있다. 93° 보다 작은 각도는 또한 절삭 인서트의 강도를 감소시킬 것이다. 118° 보다 큰 각도는 대신에 불충분한 간극을 제공할 수도 있다. 하한치는, 네거티브의 반경방향의 티핑-인 각도에서 보다 큰 칩 면 각도를 제공할 가능성과 증가된 강도를 제공하도록, 바람직하게 적어도 98° 또는 적어도 100°로 증가될 수도 있다. 그러므로, 바람직한 실시형태에 따르면, 내부 각도 (α) 는 98° ≤ α ≤ 118° 또는 100° ≤ α ≤ 118° 의 범위 내에 있고, 바람직하게 98° ≤ α ≤ 114° 또는 100° ≤ α ≤ 114°의 범위 내에 있고, 이 범위에서 강도와 간극은 (예컨대, -30° ~ -50°의 서브 범위 내의 네거티브 반경방향의 티핑-인 각도로) 최적화될 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 상면은 상부 연장 평면과 평행하게 연장되는 리세스가공된 상부 베이스면, 및 상부 절삭 에지들과 상부 베이스면 사이에 연장되는 상부 칩 면을 포함한다. 리세스가공된 상부 베이스면은 칩 면 각도와 포지티브 레이크 각도를 달성하는 편리한 방식으로, 개선된 칩 형성, 보다 낮은 절삭력, 따라서 또한 감소된 동력 소비를 유발한다. 바람직하게, 칩 면 각도 (φ1) 는, 메인 절삭 에지 부분을 따라 상부 연장 평면에 대해, 35° ≤ φ1 ≤ 55°의 범위 내에 있고, 보다 바람직하게 40° ≤ φ1 ≤ 55°의 범위 내에 있다.
일 실시형태에 따르면, 상면은 상부 절삭 에지들을 상부 칩 면과 연결하는 적어도 하나의 상부 보강 랜드를 추가로 포함한다. 적어도 하나의 보강 랜드는, 메인 절삭 에지 부분 내에서 적어도 부분적으로, 단면도로 보았을 때 상부 메인 여유면과 칩 면 사이의 내부 각도인 메인 절삭 에지 각도를 증가시키고, 그리하여 절삭 에지의 강도를 증가시킨다. 보강 랜드는 또한 칩 면으로부터 이격되게 칩을 가이드하도록 역할을 하여서, 마찰을 감소시키고 그리하여 또한 열 발생을 감소시킨다. 이 실시형태는 높은 부하에서 작동하기에 특히 유리하다. 보강 랜드의 폭 및 각도는 달라질 수도 있지만, 일반적으로 보다 넓은 보강 랜드는 보다 높은 부하에서 작업을 가능하게 한다. 또한, 하나 초과의 보강 랜드들, 예를 들어, 서로 연결되고 상부 연장 평면에 대해 약간 상이한 각도로 배열되는 2 개의 보강 랜드들을 가질 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 이차 여유면들 각각은 측입면도로 보았을 때 상부 연장 평면에 대해 내부 각도 (β) 로 형성되고, β < α 이다. 상부 메인 여유면보다 상부 연장 평면에 대해 보다 작은 각도로, 이차 에지 부분 뒤에 회전으로 로케이팅되는 상부 이차 여유면을 형성함으로써, 네거티브 축선방향의 티핑-인 각도가, 본질적으로 회전으로 메인 절삭 에지 부분 뒤에 있고 회전으로 이차 절삭 에지 부분 뒤에 있는 간극을 달성할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상부 이차 절삭 에지의 적어도 일부 아래에서 상부 연장 평면과 이차 여유면 사이의 내부 각도 (β) 는 85° ≤ β ≤ 100° 의 범위 내에 있다. 이 범위 내에서, 이차 에지 부분 뒤의 간극은 중립 (0°) 내지 약간 네거티브한 축선방향의 티핑-인 각도에 대해 최적화된다.
일 실시형태에 따르면, 절삭 인서트는 적어도 7 개의 동일한 교번식으로 이용가능한 상부 절삭 에지들을 포함한다. 다수의 절삭 에지들은, 보다 적은 수의 에지들을 갖는 절삭 인서트와 비교해 절삭 인서트의 사용 수명을 연장시킨다.
일 실시형태에 따르면, 절삭 인서트는 하면이 상면과 동일한 양면형이다. 이것은 사용가능한 절삭 에지들의 개수를 두 배로 하고 따라서 또한 단면형 절삭 인서트와 비교해 사용 수명을 두 배로 한다.
일 실시형태에 따르면, 측면은 복수의 리세스가공된 지지면들을 포함한다. 지지면들에 리세스가공함으로써, 총 지지면 면적이 증가되도록 지지면들의 길이가 증가될 수도 있다. 그리하여, 라운드형 또는 평면형일 수도 있는 리세스가공된 지지면들은, 절삭 인서트가 밀링 공구의 일부를 형성할 때, 공구 보디의 인서트 착좌부에서 절삭 인서트의 국부화 (localisation) 를 개선하고, 인서트 착좌부 내에서 절삭 인서트의 회전을 방지하는 역할을 한다.
일 실시형태에 따르면, 메인 절삭 에지 부분은 직선형이거나 본질적으로 직선형이다. 이러한 절삭 인서트는 일반적으로 곡선형 메인 절삭 에지 부분을 갖는 절삭 인서트보다 메인 절삭 에지 부분의 전체 길이를 따라 보다 양호한 칩 형성을 제공한다. 그리하여, 동일한 절삭 인서트는, 칩 형성 문제 없이, 상이한 절삭 깊이에 사용될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 메인 절삭 에지 부분의 단부 부분이 상부 연장 평면에 대해 연속 이차 절삭 에지 부분 아래에 로케이팅되도록 인서트의 측입면도에서 보았을 때 메인 절삭 에지 부분의 단부 부분은 리세스를 형성한다. 메인 절삭 에지 부분의 단부는, 메인 절삭 에지 부분이 활성일 때, 본원에서 최대 절삭 깊이를 지정하고, 연속 이차 절삭 에지 부분은 (다음 연속 인덱스 위치에서) 절삭 인서트의 다음 메인 절삭 에지 부분과 연관된 (또는 함께 사용하도록 된) 이차 절삭 에지 부분을 지정한다. 더욱이, 메인 절삭 에지 부분의 단부 부분은 메인 절삭 에지 부분의 비교적 작은 부분 (메인 절삭 에지 부분의 전체 길이의 최대로 20 %) 을 지정한다. 이로써, 실시형태는, 가공물과 활성 이차 절삭 에지 부분 내부에 반경방향으로 로케이팅되는 비활성 메인 절삭 에지 부분 사이에 신뢰성있는 간극을 달성할 수 있다. 다시 말해서, 비활성 메인 절삭 에지 부분의 단부 부분에 형성된 리세스는 밀링 중 활성 이차 절삭 에지 부분 내부에 반경방향으로 간극을 평면 기계가공면에 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 메인 절삭 에지 부분의 단부 부분에서 메인 여유면의 단부 부분은 잔류 메인 여유면의 둔각의 내부 각도보다 작은 내부 각도를 갖는다. 앞의 실시형태에서처럼, 메인 절삭 에지 부분의 단부는, 메인 절삭 에지 부분이 활성일 때, 본원에서 최대 절삭 깊이를 지정하고, 메인 절삭 에지의 단부 부분은 메인 절삭 에지 부분의 비교적 작은 부분 (즉, 메인 절삭 에지 부분의 전체 길이의 20 % 이하) 이다. 이 실시형태는, 활성 이차 절삭 에지 부분 내부에 반경방향으로 신뢰성있는 간극을 달성하는 다른 방식 또는 추가 방식이다. 따라서, 간극은 비활성 메인 절삭 에지 부분의 단부 부분에서 국부적으로 메인 여유면의 내부 각도를 감소시킴으로써 달성된다. 이것은 예컨대 단부 부분에서 감소된/보다 작은 내부 각도를 달성하기 위해서 (절삭 인서트를 프레싱 및 소결한 후) 여유면을 연삭함으로써 달성될 수도 있다. 상부 연장 평면과 메인 여유면의 단부 부분 사이의 내부 각도는 85°~ 100°의 범위 내에 있을 수도 있고, 바람직하게 대략 90°(±2°) 이다.
일 실시형태에 따르면, 메인 절삭 에지 부분이 메인 절삭 에지 부분의 단부를 향한 방향으로 상부 연장 평면에 대해 하강하도록 절삭 인서트의 측입면도에서 보았을 때 메인 절삭 에지 부분은 경사져 있고, 메인 절삭 에지 부분의 단부 부분은 상부 연장 평면에 대해 연속 이차 절삭 에지 부분 아래에 로케이팅된다. 앞서 언급한 대로, 메인 절삭 에지 부분의 단부는, 메인 절삭 에지 부분이 활성일 때, 본원에서 최대 절삭 깊이를 지정하고, 연속 이차 절삭 에지 부분은 (다음 인덱스 위치에서) 절삭 인서트의 다음 메인 절삭 에지 부분과 연관된 (함께 사용하도록 된) 이차 절삭 에지 부분을 지정한다. 이 실시형태는 또한 밀링 중 가공물과 인접한 활성 이차 절삭 에지 부분 내부에 반경방향으로 위치한 비활성 메인 절삭 에지 부분 사이에 신뢰성있는 간극을 달성한다. 비활성 메인 절삭 에지 부분의 적어도 단부 부분, 특히 활성 이차 절삭 에지 부분에 인접한, 비활성 메인 절삭 에지 부분의 메인 여유면이 밀링 중 가공물과 충돌할 위험이 있을 수도 있다. 이로써, 단부 부분이 상부 연장 평면에 대해 연속 (활성) 이차 절삭 에지 부분 아래에 위치하도록 (비활성) 메인 절삭 에지 부분을 경사지게 함으로써 간극이 달성된다. 메인 절삭 에지 부분은 절삭 에지의 전체 길이를 따라 일정한 경사도를 가지는 스트레이트 에지로서 형성될 수도 있고, 또는 단부 부분이 연속 이차 절삭 에지 부분 아래에 로케이팅되도록 메인 절삭 에지 부분은 절삭 인서트의 측입면도에서 부분적으로 경사지거나 만곡될 수도 있다. 하지만, 단부 부분은 또한 연속 이차 절삭 에지 부분에 연결된 상승 천이 에지를 포함할 수도 있다. 천이 에지는 비교적 짧고 급격하고/날카로운 코너들을 회피하고 절삭 에지 부분들 사이의 천이부에서 절삭 에지 선의 강도를 증가시킬 뿐만 아니라, 절삭 인서트의 제조를 용이하게 하도록 상이한 절삭 에지 부분들을 원활하게 연결하는데 일반적으로 사용된다.
일 실시형태에 따르면, 이차 절삭 에지 부분은 2 개의 인접한 메인 절삭 에지 부분들 사이에 연장되고 적어도 하나의 곡률 반경을 가지는 곡선형 에지 부분의 형태이다. 메인 절삭 에지 부분이 표면 와이핑 이차 에지들을 갖는 절삭 인서트와 비교해 비교적 길기 때문에 이러한 절삭 인서트는 예를 들어 큰 절삭 깊이에 유용하다. 그것은 또한 강한 코너 구역들을 가지고 표면 와이핑 이차 에지들을 갖는 절삭 인서트들과 비교해 기능적으로 감소된 절삭력을 제공할 수도 있다. 곡선형 에지 부분의 보다 큰 곡률 반경은 보다 강한 코너 구역을 제공한다. 절삭 인서트가 곡선형 에지 부분들을 가지는 경우에, 이차 여유면들과 메인 여유면들 사이의 천이부들은 보통 점진적이어서, 천이부를 만드는 날카로운 에지는 없다. 이 경우에, 이차 여유면은 회전으로 이차 절삭 에지 부분 뒤에 있는 면 부분이고, 메인 여유면은 회전으로 메인 절삭 에지 부분 뒤에 있는 면 부분이라는 것을 이해해야 한다.
일 실시형태에 따르면, 이차 절삭 에지 부분은 2 개의 인접한 메인 절삭 에지 부분들 사이에 형성된 적어도 하나의 패싯이 있는 (facetted) 에지 부분의 형태이다. 이러한 패싯이 있는 에지 부분은 예를 들어 코너 생성 에지 부분으로서 역할을 할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 이차 절삭 에지 부분은 표면 와이핑 이차 에지의 형태이다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트는 평면 표면들을 생성하는데 사용될 수도 있고 바람직하게 다듬질 작동에 사용된다. 표면 와이핑 이차 에지가 메인 절삭 에지 부분과 이루는 각도는 밀링 공구의 상이한 진입 각도들에 대해 적합화될 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 각각의 상부 절삭 에지는 평면도로 보았을 때 서로에 대해 각도를 이루며 형성된 제 1 및 제 2 표면 와이핑 이차 에지를 포함한다. 이 실시형태에서, 상이한 진입 각도들을 가지는 밀링 공구들을 이용한 표면 다듬질 작동에서 동일한 절삭 인서트를 사용할 수 있다. 또한, 제 1 이차 에지가 표면 와이핑 이차 에지로서 사용될 때, 제 2 이차 에지가 코너 생성 에지로서 기능을 하도록 이차 에지들을 형성할 수 있다. 이것은, 예를 들어 에지 프리터링 (frittering) 의 위험을 감소시키도록 주철을 가공할 때 유리할 수도 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 전술한 목적은, 공구가 적어도 하나의 인서트 착좌부에 단단히 분리가능하게 장착되는 본 발명에 따른 적어도 하나의 절삭 인서트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 처음에 규정된 정면 밀링 공구에 의해 달성된다.
본 발명의 이 제 2 양태의 실시형태에 따르면, 메인 절삭 에지 부분이 80°보다 작은 진입 각도 (κ) 를 이루고 절삭 인서트의 상부 연장 평면이 한편으로는 -60° ≤ γf ≤ -25°범위 내의 반경방향의 티핑-인 각도 (γf) 로 반경방향으로 티핑 인되고 다른 한편으로는 -20° ≤ γm ≤ 0°범위 내의 축선방향의 티핑-인 각도 (γm) 로 축선방향으로 티핑 인되도록 공구가 구성된다. 이러한 공구에 의하여, 메인 절삭 에지 부분의 강한 포지티브 경사 각도를 달성할 수 있어서, 전술한 장점들을 달성한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 2 는 도 1 의 절삭 인서트의 측면도를 나타낸다.
도 3 은 도 1 의 절삭 인서트의 부분 상면도를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c 는, 각각, 도 3 의 Ⅳa 선, Ⅳb 선, 및 Ⅳc 선을 따라서 본 부분 단면도들을 나타낸다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 6 은 도 5 의 절삭 인서트의 측면도를 나타낸다.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 8 은 도 7 의 절삭 인서트의 부분 상면도를 나타낸다.
도 9a 내지 도 9c 는 각각 도 8 의 Ⅸa - Ⅸa 선, Ⅸb - Ⅸb 선으로부터 그리고 Ⅸc-IXc 선을 따라서 본 부분 측면도들 및 단면도를 나타낸다.
도 10 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 11 은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 12 는 도 11 의 절삭 인서트의 상면도를 나타낸다.
도 13 은 도 12 의 선을 따라서 본 단면도를 나타낸다.
도 14 는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 15 는 본 발명에 따른 밀링 공구의 사시도를 나타낸다.
도 16 은 도 15 의 밀링 공구의 측면도를 나타낸다.
도 17 은 도 15 의 밀링 공구의 부분 측면도에서 축선방향의 티핑-인 각도를 나타낸다.
도 18 은 도 15 의 밀링 공구의 부분 평면도에서 반경방향의 티핑-인 각도를 나타낸다.
도 19 는 도 15 의 밀링 공구의 부분 측면도로 진입 각도를 나타낸다.
도 20 은 도 15 의 밀링 공구의 부분 사시도로 경사 각도를 나타낸다.
도 21a 및 도 21b 는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 7 실시형태를 나타낸다.
도 22a 및 도 22b 는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 8 실시형태를 나타낸다.
도 23a 및 도 23b 는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 9 실시형태를 나타낸다.
도 24a 및 도 24b 는, 각각, 제 9 실시형태의 경사진 메인 절삭 에지 부분과 이차 절삭 에지 부분 사이의 천이부의 제 10 실시형태 및 제 11 실시형태를 나타낸다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트는 도 1 내지 도 4 에 나타나 있다. 절삭 인서트 (1) 는 다각형 기본 형상을 갖는 양면형이고 상부 연장 평면 (PU) 을 규정하는 상면 (2), 및 상부 연장 평면 (PU) 과 평행한 하부 연장 평면 (PL) 을 규정하는 동일한 하면 (3) 을 포함한다. 중심 축선 (C2) 은 상부 연장 평면 (PU) 과 하부 연장 평면 (PL) 을 통하여 수직으로 연장된다. 상면 (2) 과 하면 (3) 은 측면 (4) 에 의해 연결되고, 측면은 여러 개의 메인 여유면들 (5, 15) 및 이차 여유면들 (6a, 6b, 16a, 16b) 을 포함한다. 상면 (2) 둘레에, 7 개의 동일한 교번식으로 사용가능한 절삭 에지들 (7) 이 연장된다. 각각의 절삭 에지는 본질적으로 직선형인 칩 제거 메인 절삭 에지 부분 (8), 및 표면 와이핑 에지들로서 형성된 제 1 및 제 2 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 을 포함한다. 메인 절삭 에지 부분 (8) 은 상면 (2) 과 상부 메인 여유면들 (5) 중 하나 사이의 천이부에 형성된다. 제 1 이차 절삭 에지 부분 (9) 은, 2 개의 메인 절삭 에지 부분들 (8) 사이의 구역에서, 즉, 절삭 인서트 (1) 의 코너 구역에서 상면 (2) 과 제 1 상부 이차 여유면 (6a) 사이의 천이부에 형성된다. 제 2 이차 절삭 에지 부분 (10) 은 상면 (2) 과 제 2 상부 이차 여유면 (6b) 사이의 천이부에 형성된다. 절삭 인서트 (1) 가 대략 25°의 진입 각도 (κ) 로 밀링 공구에 장착될 때 제 1 이차 절삭 에지 부분 (9) 은 여기에서 표면 와이핑 이차 에지로서 역할을 하도록 구성된다. 대신에, 절삭 인서트 (1) 가 대략 42°의 진입 각도 (κ) 로 밀링 공구에 장착된다면, 제 1 이차 절삭 에지 부분 (9) 은 코너 에지로서 역할을 하고, 이 진입 각도에서 제 2 이차 절삭 에지 부분 (10) 은 표면 와이핑 이차 에지로서 역할을 하도록 구성된다. 따라서, 이 실시형태에 따른 밀링 인서트 (1) 는 2 가지 상이한 진입 각도들에 사용될 수 있다. 메인 절삭 에지 부분 (8), 제 1 이차 절삭 에지 부분 (9), 제 2 이차 절삭 에지 부분 (10) 과 다음 메인 절삭 에지 부분 (8) 사이의 에지 부분들은 반경방향의 천이부들로서 형성된다.
절삭 인서트 (1) 는 상부 연장 평면 (PU) 과 평행하게 연장되는 리세스가공된 상부 베이스면 (11) 을 추가로 포함한다. 상부 칩 면 (12) 은 상부 절삭 에지들 (7) 과 상부 베이스면 (11) 사이의 구역에 연장된다. 더욱이, 절삭 에지들 (7) 과 베이스면 (11) 사이에, 보강 랜드 (13) 가 연장된다. 이 제 1 실시형태에서 절삭 인서트 (1) 는 또한, 그것의 측면 (4) 에, 여러 개의 리세스가공된 지지면들 (14) 을 포함하고 이 지지면들은 절삭 인서트 둘레에 "웨이스트 (waist) " 를 형성한다. 도 4a 및 도 4b 에서 볼 수 있듯이, 메인 절삭 에지 부분들 (8) 중 하나 아래에서 중심 축선 (C2) 으로부터 리세스가공된 지지면 (14) 까지 측정된 반경방향의 거리는 중심 축선 (C2) 으로부터 메인 절삭 에지 부분 (8) 까지 반경방향의 거리와 동일하다. 하지만, 코너 구역에서, 리세스가공된 지지면 (14) 과 중심 축선 (C2) 사이의 대응하는 거리는 중심 축선 (C2) 으로부터 이차 절삭 에지 부분들 (9, 10) 까지 거리보다 작다. 천이면들은 리세스가공된 지지면 (14) 과 여유면들 (5, 6a, 6b) 사이에 형성된다.
도 2 에서 볼 수 있듯이, 메인 여유면 (5) 은 측입면도로 보았을 때 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 둔각의 내부 각도 (α) 로 형성된다. 도 4a 에서, 메인 여유면을 가로질러서 본 부분 단면도는 둔각 (α) 을 나타낸다. 이 실시형태에서, 내부 각도 (α) 는 107°이다. 이차 여유면들 (6a, 6b) 은 측입면도로 보았을 때 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 내부 각도 (β1, β2) 로 형성된다. 이것은 도 4b 에서 각도 β2 = 97°로 형성된 상부 제 2 이차 여유면 (6b) 에 대한 단면도로 나타나 있고, 도 4c 에서 각도 β1 = 90.5°로 형성된 상부 제 1 이차 여유면 (6a) 에 대한 단면도로 나타나 있다.
절삭 인서트 (1) 는 상이한 인덱스 위치들로 날교환가능하다. 일 인덱스 위치에서, 상부 절삭 에지들 (7) 중 하나는 절삭하고, 상면 (2) 은 부분적으로 레이크면을 형성하고 하면 (3) 은 밀링 공구의 인서트 착좌부의 바닥 지지면에 놓여있는 지지면을 형성한다. 다른 인덱스 위치에서, 하면 (3) 둘레에 연장되는 다수의 하부 절삭 에지들 (17) 중 하나는 절삭하고, 하면 (3) 은 부분적으로 레이크면을 형성하고, 상면 (2) 은 인서트 착좌부의 바닥 지지면에 놓여있는 지지면을 형성한다.
도 15 내지 도 18 은 본 발명에 따른 밀링 공구 (101) 에 장착되는 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예 (variety) 에 따른 절삭 인서트 (1) 를 나타낸다. 밀링 공구 (101) 는 공구 보디 (102) 및 여러 개의 절삭 인서트들 (1) 을 포함한다. 공구 보디 (102) 는 전방 단부 (104) 와 후방 단부 (105) 를 포함하고, 그 사이에 중심 회전 축선 (C1) 이 연장된다. 공구는 중심 회전 축선 (C1) 둘레에서 회전 방향 (R) 으로 회전가능하고 엔벨로프면 (106) 은 축선 (C1) 과 동심을 이룬다. 여러 개의 인서트 착좌부들 (107) 이 전방 단부 (104) 와 엔벨로프면 (106) 사이의 천이부에 형성된다. 각각의 인서트 착좌부 (107) 는, 절삭 인서트 (1) 의 하면 (3) 이 놓여있는 바닥 지지면, 리세스가공된 지지면들 (14) 중 2 개가 놓여있는 2 개의 측면 지지면들을 포함하는 측면 지지부, 및 공구의 회전 방향 (R) 으로 인서트 착좌부 (107) 의 전방에 제공된 칩 포켓 (110) 을 포함한다. 절삭 인서트들 (1) 은 스크류 (111) 에 의하여 인서트 착좌부들 (107) 에 단단히 분리가능하게 장착된다.
도 15 내지 도 19 에 나타낸 공구는, 칩 제거 메인 절삭 에지 부분 (8) 이 대략 42°의 진입 각도 (κ) 를 이루어서, 제 1 이차 절삭 에지 부분 (9) 이 코너 에지로서 역할을 하고, 제 2 이차 절삭 에지 부분 (10) 이 표면 와이핑 이차 에지로서 역할을 하도록 구성된다. 진입 각도 (κ) 는, 도 19 에 나타낸 것처럼, 측입면도로 보았을 때 메인 절삭 에지 부분 (8) 이 밀링 공구의 공급 방향과 이루는 각도이다. 진입 각도 (κ) 는 보다 구체적으로 기준 평면 (Pref2) 에서 측정된 평면 (Ptan) 과 평면 (Pf) 사이의 각도로 규정되고, 평면들 (Ptan, Pf, Pref2) 은 하기에서 규정될 것이다. 에지가 스트레이트형일지라도, 진입 각도는 에지를 따라 바뀐다. 상부 연장 평면 (PU) 이 -35°의 네거티브 반경방향의 티핑-인 각도 (γf) 를 이루도록 절삭 인서트 (1) 는 티핑 인된다. 도 18 에 나타낸 반경방향의 티핑-인 각도 (γf) 는 평면도로 보았을 때 상부 연장 평면 (PU) 과 공구의 반경방향 벡터 (r) 를 따르는 선 사이의 각도이다. 보다 구체적으로, 반경방향의 티핑-인 각도 (γf) 는, 중심 회전 축선 (C1) 에 법선인 평면 (Pf) 을 취해 지점 (pk) 을 통과함으로써 획득되고, 평면 (Pf) 에서, 평면 (Pf) 에서의 도면인 도 18 에 나타낸 것처럼 기준 평면 (Pref) 과 상부 연장 평면 (PU) 사이의 각도를 측정한다. 기준 평면 (Pref) 은, 중심 회전 축선 (C1) 및 중심 회전 축선 (C1) 에 수직인 반경방향의 벡터 (r) 에 의해 걸쳐 있고 지점 (pk) 을 통과하는 평면이다. 공구의 반경 (r) 은 중심 회전 축선 (C1) 과 지점 (pk) 사이에서 측정되고, 이 지점은 이 절삭 인서트 (1) 에 대해 메인 절삭 에지 부분 (8) 과 인접한 제 2 이차 절삭 에지 부분 (10), 이 실시형태에서, 표면 와이핑 이차 에지 사이의 천이부에 로케이팅된다. 네거티브의 반경방향의 티핑-인 각도 (γf) 로, 상부 연장 평면 (PU) 은 공구의 중심 회전 축선 (C1) 에 대해 바깥쪽으로 향한다. 상부 연장 평면 (PU) 이 -10°의 네거티브 축선방향의 티핑-인 각도 (γm) 를 이루도록 절삭 인서트 (1) 는 추가로 티핑 인된다. 도 17 에 나타낸 축선방향의 티핑-인 각도 (γm) 는, 상부 연장 평면 (PU) 과 공구의 중심 회전 축선 (C1) 사이의 각도이다. 보다 구체적으로, 축선방향의 티핑-인 각도 (γm) 는 평면 (Pm; 미도시) 에서 상부 연장 평면 (PU) 과 기준 평면 (Pref) 사이의 각도를 측정함으로써 획득되고, 평면 (Pm) 은 중심 회전 축선 (C1) 에 평행한 상부 연장 평면 (PU) 에 수직이고, 지점 (pk) 을 통과한다. 네거티브 축선방향의 티핑-인 각도 (γm) 로, 상부 연장 평면 (PU) 은 밀링 공구의 전방 단부 (104) 를 향해 경사져 있다. 대략 42°의 진입 각도 (κ), -35°의 반경방향 티핑-인 각도 (γf) 및 -10°의 축선방향 티핑-인 각도 (γm) 로, 메인 절삭 에지 부분 (8) 은 대략 20°의 경사 각도 (λ) 를 이룬다. 도 20 에 나타낸 경사 각도 (λ) 는, 지점 (pa) 에서 메인 절삭 에지 부분 (8) 또는 그 지점에서 메인 절삭 에지 부분 (8) 에 대한 접선 (t) 이 제 2 기준 평면 (Pref2) 과 이루는 각도이다. 제 2 기준 평면 (Pref2) 은 중심 회전 축선 (C1) 과 평행하고 이를 포함하고 메인 절삭 에지 부분 (8) 에서 지점 (pa) 을 포함한다. 경사 각도 (λ) 는 접평면 (Ptan) 에서 측정된다. 접평면 (Ptan) 은 지점 (pa) 에서 메인 절삭 에지 부분 (8) 에 접하고 제 2 기준 평면 (Pref2) 에 수직이다. 도 20 에서, 경사 각도 (λ) 는, 접평면 (Ptan) 에 법선인 선을 따라, 공구 (101) 의 전방 단부 (104) 아래에서부터 메인 절삭 에지 부분 (8) 을 바라보아 나타낸다. 제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 에 대해, 경사 각도 (λ) 는 메인 절삭 에지 부분 (8) 을 따라 대략 일정한데, 왜냐하면 메인 절삭 에지 부분 (8) 은 본질적으로 직선형이기 때문이다. 곡선형 메인 절삭 에지 부분에 대해, 경사 각도는 에지를 따라 변할 것이다.
제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 가 전술한 대로 밀링 공구 (101) 에 장착된 상태에서, 절삭 인서트 (1) 가 여전히 충분한 간극을 제공하면서 높은 강도를 가지도록 공구의 회전 방향 (R) 으로 메인 절삭 에지 부분 (8) 뒤의 간극은 둔각의 내부 각도 (α) 에 대해 최적화된다. 표면 와이핑 이차 절삭 에지 (10) 뒤의 간극은 네거티브 축선방향의 티핑-인 각도 (γm) 때문에 충분하다. 내부 각도들 (α, β1, β2) 에 대해 선택된 값들로, 메인 절삭 에지 부분 (8) 과 이차 절삭 에지들 (9, 10) 뒤의 간극은 적합한 범위에 있다. 리세스가공된 상부 베이스면 (11) 은, 큰 네거티브 반경방향의 티핑-인 각도 (γf) 에도 불구하고 포지티브 레이크 각도가 달성되도록 보장한다. 이 목적을 위해, 베이스면 (11) 은 이 실시형태에서 메인 절삭 에지 부분 (8) 으로부터 1.2 ㎜ 의 거리에 형성된다. 칩 면 (12) 은, 상부 연장 평면 (PU) 에 대해, 40°~ 55°, 여기에서는 대략 44° 의 각도 (φ1) 로 경사진 메인 절삭 에지 (8) 의 메인 부분에 있다. 보강 랜드 (13) 는, 도 4a 에 나타난 것처럼, 25°~ 45°의 각도 (φ2) 를 이룬다. 절삭 인서트 (1) 의 측면 (4) 에 형성된 리세스가공된 지지면들 (14) 은, 밀링 공구 (101) 의 측면 지지면들에 놓여있는 넓은 지지 면적을 제공한다. 이것은 밀링 공구 (101) 의 인서트 착좌부 (107) 내에서 절삭 인서트 (1) 의 회전을 방지한다.
제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 가 장착되는 밀링 공구는, 그 대신, 대략 25°의 진입 각도 (κ) 를 위해 구성될 수도 있고, 이 경우에 제 1 이차 절삭 에지 부분 (9) 은 표면 와이핑 이차 에지로서 역할을 한다. 제 2 이차 절삭 에지 부분 (10) 은 절삭 에지로서 활성이 아닌 적당한 절삭 깊이를 위한 것이다. 하지만, 절삭 깊이가 깊다면, 활성 메인 절삭 에지 부분 (8) 에 인접한 제 2 이차 절삭 에지 부분 (10) 은 메인 절삭 에지 부분 (8) 의 연장부로서 사용될 수도 있다. 대략 25°의 진입 각도 (κ) 에 대해, 축선방향의 티핑-인 각도 (γm) 는 -17°로 설정될 수도 있고 반경방향의 티핑-인 각도 (γf) 는 -45°로 설정될 수도 있고, 이 경우에 경사 각도 (λ) 는 대략 33°이다. 경사 각도 (λ) 가 15° ≤ λ ≤ 50°의 범위 내에 있도록 반경방향 및 축선방향 티핑-인 각도를 조절하는 것이 바람직하다.
절삭 인서트 (1) 의 추가 실시형태들이 이하 설명될 것이다. 개시된 모든 실시형태들에서 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 요소를 지정하는 것에 유념해야 한다.
본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 2 실시형태는 도 5 및 도 6 에 나타나 있다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 는, 그것이 리세스가공된 지지면들이 없다는 점에서, 제 1 실시형태의 절삭 인서트와 단지 상이하다. 그 대신, 측면 (4) 은 리세스들 없이 상부 절삭 에지들 (7) 로부터 하부 절삭 에지들 (17) 로 연장되고, 상부 여유면들 (5, 6a, 6b) 및 하부 여유면들 (15, 16a, 16b) 을 포함한다. 측면 (4) 은 또한 메인 여유면들 (5, 15) 사이에 연장되는 리세스가공되지 않은 지지면들 (14) 을 포함한다.
본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 3 실시형태는 도 7 내지 도 9 에 나타나 있다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 는 또한 양면형이고 날교환가능하며 그것이 메인 절삭 에지 부분 (8) 과 표면 와이핑 이차 에지의 형태인 하나의 이차 절삭 에지 부분 (9) 을 각각 구비하는 상부 절삭 에지들 (7) 을 포함한다는 점에서 제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트와 상이하다. 이차 절삭 에지 부분 (9) 과 후속 메인 절삭 에지 부분 (8) 사이에 반경방향의 천이부가 있다. 절삭 인서트 (1) 가 양면형이므로, 하면 (3) 은 상면 (2) 과 동일하고, 하부 절삭 에지들 (17) 은 하면 (3) 둘레에 연장된다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 는, 또한, 그것이 보강 랜드가 없다는 점에서 제 1 실시형태와 상이하다. 그 대신, 칩 면 (12) 이 상부 절삭 에지들 (7) 과 리세스가공된 상부 베이스면 (11) 사이에 연장된 상태로 상면 (2) 이 형성된다. 절삭 인서트 (1) 는 또한 측면 (4) 의 설계에서 상이하다. 여기에서, 측면 (4) 은 상부 및 하부 메인 여유면들 (5, 15), 및 상부 이차 절삭 에지 부분 (9) 과 대응하는 하부 이차 절삭 에지 부분 (19) 사이에 완전히 연장되는 이차 여유면 (6) 을 포함한다. 리세스가공된 지지면들 (14) 은 라운드형이고 단지 상부 메인 절삭 에지 부분들 (8) 아래에 형성된다. 도 9a 내지 도 9c 에서 볼 수 있듯이, 상부 메인 여유면은 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 107°의 둔각의 내부 각도 (α) 로 형성되고, 이차 여유면 (6) 은 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 거의 직각의 내부 각도 (β) 로 형성된다. 이 각도들로, 약간 네거티브한 축선방향의 티핑-인 각도와 강한 네거티브의 반경방향의 티핑-인 각도에서, 메인 절삭 에지 부분 (8) 과 이차 절삭 에지 부분 (9) 뒤의 간극들이 적합한 범위 내에 있도록 절삭 인서트는 최적화된다.
본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 4 실시형태는 도 10 에 나타나 있다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 는, 그것이 리세스가공된 지지면들이 없다는 점에서 제 3 실시형태에 따른 절삭 인서트와 단지 상이하다. 그 대신, 측면 (4) 은 리세스들 없이 상부 절삭 에지들 (7) 로부터 하부 절삭 에지들 (17) 로 연장되고, 상부 메인 여유면들 (5), 하부 메인 여유면들 (15), 메인 여유면들 (5, 15) 사이에 연장되는 리세스가공되지 않은 지지면들 (14), 및 상부 및 하부 이차 여유면들 (6, 16) 을 포함한다.
본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 5 실시형태는 도 11 내지 도 13 에 나타나 있다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 는, 표면 와이핑 이차 절삭 에지 대신에, 이차 절삭 에지 부분 (9) 이 곡률 반경을 규정하는 코너 반경을 갖는 곡선형 절삭 에지 (9) 로서 형성된다는 점에서 제 3 실시형태와 상이하다. 곡선형 절삭 에지 부분 (9) 은 2 개의 인접한 메인 절삭 에지 부분들 (8) 사이에 연장된다. 절삭 인서트는 또한 그것이 상부 절삭 에지들 (7) 과 상부 칩 면 (12) 사이에 연장되는 보강 랜드 (13) 를 포함한다는 점에서 제 3 실시형태와 상이하다. 제 3 실시형태에서처럼, 측면 (4) 은 상부 메인 여유면들 (5) 아래에 라운드형 리세스가공된 지지면들 (14) 이 형성된다. 이차 여유면 (6) 은 메인 여유면 (5) 과 이차 여유면 (6) 사이에 점진적 천이부를 가지고 곡면으로서 형성된다. 제 5 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 는 코너 반경을 가지는 곡선형 절삭 에지들 (9) 이 형성되므로, 이 실시형태에 따른 절삭 인서트는 도 12 에 나타낸 선, 즉 곡선형 절삭 에지 (9) 를 2 개의 동일한 부분들로 자르는 이등분선에 대해 거울 대칭을 갖는다. 도 13 에서 볼 수 있듯이, 이등분선 아래에서 이차 여유면 (6) 은 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 직각 (β) 으로 형성되고, 메인 여유면 (5) 은 대략 107°의 둔각의 내부 각도 (α) 로 형성된다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 가 -35°의 네거티브의 반경방향의 티핑-인 각도 (γf) 와 -10°의 네거티브의 축선방향의 티핑-인 각도 (γm) 로 밀링 공구에 장착된 상태에서, 메인 절삭 에지 부분 (8) 과 이차 절삭 에지 부분 (9) 양자 뒤의 기능적 간극은 대략 10°이다.
본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 6 실시형태는 도 14 에 나타나 있다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 는, 그것이 리세스가공된 지지면들이 없고 그 대신 상부 메인 여유면들 (5) 아래에 리세스가공되지 않은 지지면들 (14) 을 가진다는 점에서 제 5 실시형태와 단지 상이하다.
본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 7 실시형태는 도 21a 및 도 21b 에 나타나 있다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트는, 메인 절삭 에지 부분 (8) 의 단부 부분 (8a) 이 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 연속 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 아래에 로케이팅되도록 인서트의 측입면도에서 보았을 때 메인 절삭 에지 부분 (8) 의 단부 부분 (8a) 이 리세스 (8b) 를 형성한다는 점에서 제 1 실시형태의 절삭 인서트와 단지 상이하다. 가공물과 활성 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 에 인접한 비활성 메인 절삭 에지 부분 (8) 사이에 신뢰성있는 간극이 이로써 달성된다. 그러므로, 밀링 (도 19 참조) 중 활성 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 내부에서 반경방향으로 위치한 비활성 메인 절삭 에지 (8) 의 단부 부분 (8a) 에서의 리세스 (8b) 는 기계가공면 (Pf) 에 간극을 제공한다. 이 실시형태는, 또한, 절삭 인서트가 상면 (2) 에서의 7 개의 상이한 인덱스 위치들 및 하면 (3) 에서의 7 개의 상이한 인덱스 위치들에서 날교환가능하도록 하면 (3) 이 상면 (2) 과 동일한 양면형이다.
본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 8 실시형태는 도 22a 및 도 22b 에 나타나 있다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트는, 메인 절삭 에지 부분의 단부 부분 (8a) 에서 메인 여유면 (5) 의 단부 부분 (5a) 이 잔류 메인 여유면의 둔각의 내부 각도 (α) 보다 작은 내부 각도를 가진다는 점에서 제 1 실시형태의 절삭 인서트와 단지 상이하다. 메인 여유면 (5) 의 단부 부분 (5a) 이 대략 90°, 또는 이차 여유면에 제공된 내부 각도와 동일한 범위의 내부 각도를 제공받을 수도 있다. 이 실시형태는, 가공물과 활성 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 에 인접한 비활성 메인 절삭 에지 부분 (8) 사이에 신뢰성있는 간극을 달성하는 다른 방법을 제공한다. 비활성 메인 절삭 에지 (8) 의 단부 부분 (8a) 에서 메인 여유면 (5) 의 단부 부분 (5a) 은 밀링 (도 19 참조) 중 활성 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 의 내부에 반경방향으로 위치하고 기계가공면 (Pf) 을 통과한다. 이 실시형태는, 또한, 절삭 인서트가 상면 (2) 에서의 7 개의 상이한 인덱스 위치들 및 하면 (3) 에서의 7 개의 상이한 인덱스 위치들에서 날교환가능하도록 하면 (3) 이 상면 (2) 과 동일한 양면형이다.
본 발명에 따른 절삭 인서트의 제 9 실시형태는 도 23a 및 도 23b 에 나타나 있다. 이 실시형태에 따른 절삭 인서트는, 메인 절삭 에지 부분 (8') 이 메인 절삭 에지 부분 (8') 의 단부를 향한 방향으로 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 하강하도록 절삭 인서트의 측입면도로 보았을 때 메인 절삭 에지 부분 (8') 이 경사지고, 메인 절삭 에지 부분 (8') 의 단부 부분 (8a) 은 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 연속 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 아래에 로케이팅된다는 점에서 제 1 실시형태의 절삭 인서트와 단지 상이하다. 이 실시형태는 또한 밀링 중 가공물 (Pf; 도 19 참조) 과 인접한 활성 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 내부에 반경방향으로 위치하는 비활성 메인 절삭 에지 부분 사이에 신뢰성있는 간극을 달성한다. 비활성 메인 절삭 에지 부분의 적어도 단부 부분 (8a), 특히 활성 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 에 인접한 그것의 메인 여유면 (5) 이 밀링 중 가공물 (면 Pf) 과 충돌하는 위험이 있을 수도 있다. 간극은 이로써 적어도 메인 절삭 에지의 단부 부분 (8a) 이 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 연속 (활성) 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 아래에 위치하도록 (비활성) 메인 절삭 에지 (8') 부분을 경사지게 함으로써 달성된다. 도 23a 및 도 23b 는, 절삭 에지 (8') 의 전체 길이를 따라 일정한 경사도를 가지는 스트레이트 에지 (8') 로서 형성되는 메인 절삭 에지 부분을 보여준다. 하지만, 단부 부분 (8a) 이 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 아래에 로케이팅되기만 하면 절삭 인서트의 측입면도에서 메인 절삭 에지 부분은 부분적으로 경사지거나 곡선형일 수도 있다.
도 24a 및 도 24b 는, 각각, 제 9 실시형태의 경사진 메인 절삭 에지 부분 (8') 과 이차 절삭 에지 부분 (10) 사이의 천이부의 제 10 실시형태 및 제 11 실시형태를 나타낸다. 메인 절삭 에지 부분 (8') 의 단부 부분 (8a) 은 이로써 연속 이차 절삭 에지 부분 (10) 에 연결된 상승 천이 에지 (8c) 에 연결되거나 이를 포함한다. 상승 천이 에지 (8c) 는 비교적 짧고 단부 절삭 에지 부분 (8a) 을 연속 이차 절삭 에지 부분에 원활하게 연결하고 그리하여 급격한/날카로운 코너들을 회피하는데 사용된다. 이것은 절삭 에지 부분들 사이의 천이부에서 절삭 에지 선의 강도를 증가시킬 수 있다. 도 24a 에 나타낸 제 10 실시형태에서, 경사진 메인 절삭 에지 부분 (8') 의 단부 부분 (8a) 은 부분적으로 이차 절삭 에지 부분 (10) 의 마이너 (minor) 부분으로 연장되고 그리하여 이 부분을 리세스가공 (제거) 하고, 상승 천이 에지 (8c) 가 형성되고 이차 절삭 에지 부분 (10) 에 연결된다. 도 24b 에 나타낸 제 11 실시형태에서, 경사진 메인 절삭 에지 부분 (8') 의 단부 부분 (8a) 은 연속 이차 절삭 에지 부분 (10) 에 연결된 상승 천이 에지 (8c) 를 포함한다.
본 발명은 개시된 실시형태들에 제한되지 않고 하기 청구항 범위 내에서 변경되고 수정될 수도 있다. 예컨대, 절삭 에지들은 곡선형 메인 절삭 에지 부분들을 포함할 수도 있고, 절삭 인서트는 절삭 에지들이 단지 상면 둘레에만 연장되는 단면형일 수도 있고, 코너 반경을 갖는 곡선형 이차 절삭 에지 부분을 가지는 절삭 인서트는 라운드형 대신에 평면의 리세스가공된 측면 지지면들이 형성될 수도 있고, 인서트 기하학적 구조는 보강 랜드(들)를 가지거나 가지지 않을 수 있고, 보강 랜드 및/또는 칩 면은 곡면들일 수도 있고, 또는 절삭 인서트는 8 개 이상의 절삭 에지들과 같은 보다 많은 수의 절삭 에지들이 형성될 수도 있다. 절삭 인서트는 공구의 우측 회전 뿐만 아니라 공구의 좌측 회전을 위해 설계될 수도 있다. 절삭 인서트는, 또한, 스크류 장착되는 대신에, 예를 들어 클램프들에 의해 고정될 수도 있다.
1 절삭 인서트
2 상면
3 하면
4 측면
5 상부 메인 여유면
5a 상부 메인 여유면의 단부 부분
6 이차 여유면
6a, 6b 상부 이차 여유면들
7 상부 절삭 에지들
8 상부 메인 절삭 에지 부분
8' 경사진 상부 메인 절삭 에지 부분
8a 메인 절삭 에지 부분의 단부 부분
8b 단부 부분에 의해 형성된 리세스
8c 천이 에지
9 상부 이차 절삭 에지 부분
10 상부 이차 절삭 에지 부분
11 베이스면
12 칩 면
13 보강 랜드
14 지지면들
15 하부 메인 여유면
16 하부 이차 여유면
16a, 16b 하부 이차 여유면들
17 하부 절삭 에지들
18 하부 메인 절삭 에지 부분
19 하부 이차 절삭 에지 부분
101 밀링 공구
102 공구 보디
104 전방 단부
105 후방 단부
106 엔벨로프면
107 인서트 착좌부
110 칩 포켓
111 스크류
PU 상부 연장 평면
PL 하부 연장 평면
Pref 기준 평면
Pref2 제 2 기준 평면
Ptan 접평면
Pf 평면
Pm 평면
pk 지점
pa 지점
C1 밀링 공구의 중심 회전 축선
C2 절삭 인서트의 중심 축선
r 반경방향의 벡터
t 접선
κ 진입 각도
λ 경사 각도
γf 반경방향의 티핑-인 각도
γm 축선방향의 티핑-인 각도
α PU 와 메인 여유면 사이의 내부 각도
β, β1, β2 PU 와 이차 여유면 사이의 내부 각도
φ1 PU 와 칩 면 사이의 각도
φ2 PU 와 보강 랜드 사이의 각도

Claims (19)

  1. 밀링 공구 (101) 용 인덱서블 (indexable) 절삭 인서트 (1) 로서,
    상기 절삭 인서트는,
    상부 연장 평면 (PU) 을 규정하는 상면 (2);
    상기 상부 연장 평면 (PU) 과 평행한 하부 연장 평면 (PL) 을 규정하는 하면 (3) 을 포함하고,
    중심 축선 (C2) 은 상기 상부 연장 평면 (PU) 및 상기 하부 연장 평면 (PL) 을 통하여 수직으로 연장되고,
    상기 절삭 인서트는,
    상기 상면 (2) 과 상기 하면 (3) 을 연결하는 측면 (4) 으로서, 상기 측면 (4) 은 복수의 상부 메인 여유면들 (5) 및 이차 여유면들 (6; 6a, 6b) 을 포함하는, 상기 측면 (4); 및
    상기 상면 (2) 둘레에 연장되는 적어도 6 개의 동일한 교번식으로 사용가능한 상부 절삭 에지들 (7) 을 포함하고, 각각의 절삭 에지 (7) 는 칩 제거 메인 절삭 에지 부분 (8) 및 적어도 하나의 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 을 포함하고, 상기 메인 절삭 에지 부분 (8) 은 상기 상면 (2) 과 상기 상부 메인 여유면들 (5) 중 하나 사이의 천이부에 형성되고, 상기 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 은 2 개의 메인 절삭 에지 부분들 (8) 사이의 구역에서 상기 상면 (2) 과 상기 이차 여유면들 (6; 6a, 6b) 중 하나 사이의 천이부에 형성되고,
    상기 상부 메인 여유면들 (5) 각각은, 측입면도로 보았을 때, 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 둔각의 내부 각도 (α) 로 형성되고,
    상기 상부 연장 평면 (PU) 과 각각의 상기 상부 메인 여유면들 (5) 사이의 상기 내부 각도 (α) 는 98° ≤ α ≤ 118°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 밀링 공구 (101) 용 인덱서블 절삭 인서트 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 연장 평면 (PU) 과 각각의 상기 상부 메인 여유면들 (5) 사이의 상기 내부 각도 (α) 는 98° ≤ α ≤ 114° 또는 100° ≤ α ≤ 114°의 범위 내에 있는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상면 (2) 은, 상기 상부 연장 평면 (PU) 과 평행하게 연장되는 리세스가공된 상부 베이스면 (11), 및 상기 상부 절삭 에지들 (7) 과 상기 상부 베이스면 (11) 사이에 연장되는 상부 칩 면 (12) 을 포함하고, 칩 면 각도 (φ1) 는, 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 그리고 상기 메인 절삭 에지 부분 (8) 을 따라, 또는 35° ≤ φ1 ≤ 55°의 범위 내에 있고, 또는 40° ≤ φ1 ≤ 55°의 범위 내에 있는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상면 (2) 은, 상기 상부 절삭 에지들 (7) 을 상기 상부 칩 면 (12) 과 연결하는 적어도 하나의 상부 보강 랜드 (13) 를 더 포함하는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차 여유면들 (6; 6a, 6b) 각각은, 측입면도로 보았을 때, 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 내부 각도 (β) 로 형성되고, β < α 인, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 의 아래에 형성된 상기 이차 여유면들 (6; 6a, 6b) 중 적어도 하나는, 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 85° ≤ β ≤ 100°의 범위 내의 상기 내부 각도 (β) 를 이루는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트 (1) 는 적어도 7 개의 동일한 교번식으로 사용가능한 상부 절삭 에지들 (7) 을 포함하는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트 (1) 는, 상기 하면 (3) 이 상기 상면 (2) 과 동일한 양면형인, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 (4) 은 복수의 리세스가공된 지지면들 (14) 을 포함하는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 절삭 에지 부분 (8) 은 직선형 또는 본질적으로 직선형인, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 절삭 에지 부분 (8) 의 단부 부분 (8a) 이 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 연속 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 아래에 로케이팅되도록 상기 메인 절삭 에지 부분 (8) 의 상기 단부 부분 (8a) 은 상기 인서트의 측입면도에서 보았을 때 리세스 (8b) 를 형성하는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 절삭 에지 부분 (8) 의 단부 부분 (8a) 에서 상기 메인 여유면 (5) 의 단부 부분 (5a) 은 잔류 메인 여유면 (5) 의 둔각의 내부 각도 (α) 보다 작은 내부 각도를 가지는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 절삭 에지 부분 (8') 이 상기 메인 절삭 에지 부분 (8') 의 단부를 향한 방향으로 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 하강하도록 상기 메인 절삭 에지 부분 (8') 은 상기 절삭 인서트의 측입면도에서 보았을 때 경사져 있고, 상기 메인 절삭 에지 부분 (8') 의 단부 부분 (8a) 은 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 연속 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 아래에 로케이팅되는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 메인 절삭 에지 부분 (8') 의 상기 단부 부분 (8a) 은 상기 연속 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 에 연결된 상승 천이 에지 (8c) 를 포함하는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차 절삭 에지 부분 (9) 은, 2 개의 인접한 메인 절삭 에지 부분들 (8) 사이에 연장되고 적어도 하나의 곡률 반경을 가지는 곡선형 에지 부분의 형태인, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 이차 절삭 에지 부분 (9, 10) 은 표면 와이핑 이차 에지의 형태인, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  17. 제 16 항에 있어서,
    각각의 상부 절삭 에지 (7) 는, 평면도로 보았을 때, 서로에 대해 각을 이루며 형성된 제 1 및 제 2 표면 와이핑 이차 에지 (9, 10) 를 포함하는, 밀링 공구용 인덱서블 절삭 인서트.
  18. 칩 제거 기계가공을 위해 구성된 정면 밀링 공구 (101) 로서,
    전방 단부 (104) 와 후방 단부 (105) 를 구비하는 공구 보디 (102) 를 포함하고, 상기 전방 단부와 상기 후방 단부 사이에 중심 회전 축선 (C1) 이 연장되고 상기 중심 회전 축선 둘레에서 상기 공구 (101) 는 회전 방향 (R) 으로 회전가능하고, 적어도 하나의 인서트 착좌부 (107) 는 상기 공구 보디 (102) 의 상기 전방 단부 (104) 와 상기 후방 단부 (105) 사이에 연장되는 엔벨로프면 (106) 과 상기 전방 단부 (104) 사이의 천이부에 형성되고, 상기 적어도 하나의 인서트 착좌부 (107) 는 바닥 지지면을 포함하고, 칩 포켓 (110) 은 상기 공구의 회전 방향으로 상기 적어도 하나의 인서트 착좌부 (107) 전방에 제공되고,
    상기 공구 (101) 는 상기 적어도 하나의 인서트 착좌부 (107) 에 단단히 분리가능하게 장착되는 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 절삭 인서트 (1) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 정면 밀링 공구 (101).
  19. 제 18 항에 있어서,
    메인 절삭 에지 부분 (8) 이 80°보다 작은 진입 각도 (κ) 를 이루고, 상기 절삭 인서트의 상부 연장 평면 (PU) 이 한편으로는 -60° ≤ γf ≤ -25°의 범위 내의 반경방향의 티핑-인 각도 (γf ) 로 반경방향으로 티핑 인되고 다른 한편으로는 -20° ≤ γm ≤ 0°의 범위 내의 축선방향의 티핑-인 각도 (γm) 로 축선방향으로 티핑 인되도록 상기 공구가 구성되는, 정면 밀링 공구 (101).
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