KR102293718B1 - 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 절삭 인서트는, 상면과, 하면과, 측면과, 상기 상면과 상기 측면의 연결부에 형성된 제1 절삭날과, 상기 하면과 상기 측면의 연결부에 형성된 제2 절삭날을 포함하며, 상기 제1 절삭날은 제1 내측 절삭날과, 상기 제1 내측 절삭날에 이어지는 제1 외측 절삭날을 구비하고, 상기 측면은, 주측면과 부측면을 포함하며, 상기 주측면은 상기 제1 내측 절삭날에 이어지는 제1 여유면과, 상기 제1 외측 절삭날에 이어지는 제2 여유면을 포함하고, 상기 제1 여유면과 상기 제2 여유면은 그 연장선이 상기 상면의 연장선과 이루는 내측 각도가 예각을 형성한다.

Description

절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭공구{Cutting insert and Tool having the same mounted thereon}

본 발명은 절삭 인서트 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 절삭날을 포함한다.

도 9 및 도 10에는 종래의 절삭 인서트의 한 예로서, 한국공개특허공보 제2017-0097042호에 개시된 절삭 인서트가 도시되어 있다. 참고로, 도 10 및 도 11은 상기 한국공개특허공보의 도 2a 및 도 2b에 각각 대응하는 것으로서, 설명의 편의상 도면부호 등은 수정 없이 그대로 표시하였다. 그리고 후술되는 본 발명의 설명에 사용된 도면부호와 동일한 도면부호를 사용하더라도 동일한 구성요소를 지칭하는 것은 아니다.

이러한 종래의 절삭 인서트는, 제1 이송 하위-표면(20C1)과 제1 램핑 하위-표면(20A1)이 모두 제1 및 제2 맞닿음 표면(80A, 80B)에 대하여 직각을 이루고 있어, 절삭날의 여유각을 추가로 확보하고자 할 경우 절삭공구에서의 축방향 경사각을 훼손시키게 되어 절삭 성능이 떨어지게 되는 문제점이 있다.

또한, 절삭공구에 장착시, 피삭재로 인하여 절삭 인서트에 작용하는 주분력으로 인해 절삭 인서트가 들리는 문제에 효과적으로 대처할 수 없는 문제점이 있다. 참고로, 주분력은 절삭 가공 시 절삭 방향과 평행하게 절삭공구에 작용하는 절삭저항을 지칭한다.

또한, 제1 이송 하위 날(28C1)과 제1 램핑 하위 날(28A1)이 동일한 여유각으로 형성되어, 특히 칩 배출이 중요한 램핑 가공 시 칩이 원활하게 배출되지 못하는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제2017-0097042호(공개일: 2017. 8. 25.)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고이송 밀링 가공, 특히 램핑 가공시 칩 배출을 쉽게 하고, 이를 통하여 피삭재의 면조도 향상 등 절삭성을 개선한 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 상면과, 하면과, 상기 상면 및 상기 하면을 이어주는 측면과, 상기 상면과 상기 측면의 연결부에 형성된 제1 절삭날과, 상기 하면과 상기 측면의 연결부에 형성된 제2 절삭날과, 상기 측면을 관통하는 체결홀을 포함하는 절삭 인서트로서, 상기 제1 절삭날은 제1 내측 절삭날과, 상기 제1 내측 절삭날에 이어지는 제1 외측 절삭날을 구비하고, 상기 측면은, 주측면과 부측면을 포함하며, 상기 주측면은 상기 제1 내측 절삭날에 이어지는 제1 여유면과, 상기 제1 외측 절삭날에 이어지는 제2 여유면을 포함하고, 상기 제1 여유면과 상기 제2 여유면은 포지티브 타입(positive type)으로 형성되어 그 연장선이 상기 상면의 연장선과 이루는 내측 각도가 예각을 이루고, 상기 절삭 인서트는 상기 체결홀을 수직으로 관통하는 가상의 제1 중심축을 중심으로 180°회전 대칭되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 여유면의 여유각은 상기 제2 여유면의 여유각보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭 인서트의 높이 방향을 기준으로 할 때, 상기 제1 여유면의 높이 방향으로의 폭은 상기 제2 여유면의 높이 방향으로의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭 인서트의 높이 방향을 기준으로 할 때, 상기 제1 중심축을 중심으로 상기 제2 여유면과 180°회전 대칭되는 제3 여유면이 상기 제1 여유면에 이어지고, 상기 제1 중심축을 중심으로 상기 제1 여유면과 180°회전 대칭되는 제4 여유면이 상기 제2 여유면에 이어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3 여유면의 연장선과, 상대적으로 멀리 떨어져 있는 상기 부측면의 연장선이 서로 이루는 각도는 예각인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 여유면의 여유각은 상기 제2 여유면의 여유각과 서로 동일한 것을 특징으로 한다.

상술한 절삭 인서트가 장착되는 절삭공구로서, 상기 절삭 인서트가 장착되는 복수 개의 포켓부를 포함하며, 상기 포켓부는 상기 절삭 인서트의 제3 여유면을 지지하는 제3 여유면 시트부(seat portion)와, 상기 절삭 인서트의 부측면을 지지하는 부측면 시트부와, 상기 절삭 인서트의 하면을 지지하는 하면 시트부와, 상기 절삭 인서트의 체결홀을 관통하는 체결볼트에 장착되는 나사구멍을 포함하며, 상기 제3 여유면 시트부의 연장선과 상기 하면 시트부의 연장선은 예각을 형성하여 상기 절삭 인서트는 쐐기 구조로 장착되고, 상기 부측면 시트부의 연장선과 상기 제3 여유면 시트부의 연장선은 예각을 형성하여 상기 절삭 인서트는 쐐기 구조로 장착되어, 2중의 쐐기 구조를 구현하는 것을 특징으로 한다.

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

본 절삭 인서트는 제1, 2 여유면을 상면과 예각을 이루도록 함으로써, 절삭공구에 장착시 주측면 여유각을 더 크게 설정할 수 있고, 증가한 여유각만큼 축방향 경사각을 증가시킬 수 있으므로 절삭공구 장착 시 절삭 인서트의 경사각이 커져, 절삭성이 좋아지는 효과가 있다.

또한, 본 절삭 인서트를 장착시 절삭공구에서 제3 여유면 시트부와 부측면 시트부의 연장선이 이루는 각도는 예각이고, 또한 하면 시트부와 제3 여유면 시트부의 연장선이 이루는 각도도 예각을 이루어, 절삭 인서트의 체결 시 결과적으로 이중의 쐐기 구조를 형성함으로써, 절삭 인서트를 견고하게 절삭 공구에 고정할 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 인서트이고, 도 1의 (b)는 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 2는 도 1의 절삭 인서트의 여유각을 보여주기 위한 도면으로서, 도 2의 (a)는 제1 여유면의 여유각을 나타내고, 도 2의 (b)는 제2 여유면의 여유각을 나타낸다.
도 3은 도 1의 절삭 인서트의 정면도이다.
도 4는 도 1의 절삭 인서트에서 제3 여유면과 부측면이 이루는 각도를 나타낸다.
도 5는 도 1의 절삭 인서트가 절삭공구에 쐐기 구조로 장착된 모습을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 인서트를 나타낸다.
도 7의 (a)는 본 발명의 실시예들에 따른 절삭 인서트에서 축방향 경사각이 개선된 모습을 나타내고, 도 7의 (b)는 종래의 절삭 인서트를 나타낸다.
도 8은 도 1의 절삭 인서트가 장착되는 절삭공구의 나타낸다.
도 9 및 도 10은 종래의 절삭 인서트의 정면도, 측면도를 각각 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 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트(100)는 양면형 절삭 인서트로서, 상면(1)과, 하면(2)과, 상면(1) 및 하면(2)을 이어주는 측면(3)과, 상면(1)과 측면(3)의 연결부에 형성된 제1 절삭날(4)과, 하면(2)과 측면(3)의 연결부에 형성된 제2 절삭날(5)과, 측면(3)을 관통하는 체결홀(6)을 포함한다.

제1 절삭날(4)은 제1 내측 절삭날(41)과, 제1 내측 절삭날(41)에 이어지는 제1 외측 절삭날(42)과, 제1 외측 절삭날(42)에 이어지는 제1 측면 절삭날(43)을 구비한다.

측면(3)은, 주측면(31)과 부측면(32)을 포함한다. 주측면(31)과 상면(1)의 교차부에는 제1 내측 절삭날(41)과 제1 외측 절삭날(42)이 형성되고, 부측면(32)과 상면(1)의 교차부에는 제1 측면 절삭날(43)이 형성된다.

주측면(31)은 제1 내측 절삭날(41)에 이어지는 제1 여유면(311)과, 제1 외측 절삭날(42)에 이어지는 제2 여유면(312)을 포함한다.

제1 여유면(311)과 제2 여유면(312)은 소위, 포지티브 타입(positive type)으로 형성된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상면(1)의 연장선과 제1, 2 여유면(311, 312)의 연장선이 형성하는 각각의 내측 각도(α,β)는 예각을 형성한다.

일반적으로, 밀링 커터의 절삭 가공 시 절삭 성능은 절삭공구에 장착된 절삭 인서트가 형성하는 축방향 경사각이 양의 각도로 커질수록 향상되는데, 이때 축방향 경사각이 양의 각도로 커질수록, 주측면의 여유각이 작아지는 문제점이 있다. 따라서 절삭 인서트 장착 시 주측면의 여유각과 축방향 경사각 사이의 이러한 상관관계를 고려하여 적절한 각도로 절삭 인서트를 절삭공구에 장착하는 게 중요하다.

본 절삭 인서트(100)에서는 이러한 점을 고려하여 주측면(31) 즉, 제1, 2 여유면(311, 312)이 상면(1)과 예각(α)을 이룬다(포지티브 타입, positive type).

도 7의 (a)에는 본 절삭 인서트(100)가 절삭공구에 장착된 상태를, 도 7의 (b)에는 주측면의 연장선이 상면의 연장선과 직각(네거티브 타입, negative type)을 이루는 종래의 절삭 인서트(300)가 절삭공구에 장착된 상태를 나타낸다. 도 7에서, C는 본 절삭 인서트(100)와 종래 절삭 인서트(300)의 여유각을, D는 종래 절삭 인서트(300)의 축방향 경사각을, E는 본 절삭 인서트(100)의 여유각을 각각 나타내며, 각도(α) + 각도(E) = 90°의 관계식을 가진다. 따라서, 종래의 절삭 인서트(300)에 비하여, 본 절삭 인서트(100)는 절삭공구에 장착 시 종래의 절삭 인서트(300)와 동일한 여유각(C)을 유지하면서도 축방향 경사각(F)을 E°만큼 더 크게 설정할 수 있다.

즉, 본 절삭 인서트는 축방향 경사각을 E°만큼 증가시킬 수 있으므로 절삭공구 장착 시 절삭 인서트의 경사각이 커져, 절삭성이 좋아지는 효과가 있다. 이에 반하여, 도 7의 (b)에 도시된 종래의 절삭 인서트(300)는 주측면 여유각의 설정에 제한이 있어, 절삭성과 관련된 축방향 경사각을 크게 하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 절삭 인서트(100)를 절삭공구에 장착할 때, 제2 여유면(312)과 180°회전 대칭하는 제3 여유면(313)과 하면(2)이 이루는 각도가 예각(M1)이 되게 함으로써, 절삭 인서트(100)가 절삭공구에 쐐기 구조로 견고히 고정되게 하여 절삭 가공 시 주분력(F1)으로 인해 절삭 인서트가 들리는 현상을 감소시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 절삭 인서트(100)는 체결홀(6)을 수직으로 관통하는 가상의 제1 중심축(C1)을 중심으로 180°회전 대칭하고(도 1의 (a)), 상면(1)의 중심을 수직으로 관통하는 가상의 제2 중심축(C2)을 중심으로 180°회전 대칭한다(도 1의 (b)). 또한 부측면(32)의 중심을 수직으로 관통하는 가상의 제2 중심축(C3)을 중심으로 180°회전 대칭한다(도 1의 (b)).

특히, 본 절삭 인서트(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 여유면(311)의 여유각(B)과 제2 여유면(312)의 여유각(A)은 서로 다르게 형성된다. 구체적으로, 제1 여유면(311)의 여유각(B)은 제2 여유면(312)의 여유각(A)보다 크게 형성된다(B > A). 이로 인해 절삭 인서트(100)의 높이 방향(도 3의 y축 방향)으로 제1 여유면(311)의 높이(y축 방향으로의 폭)는 제2 여유면(312)의 높이(y축 방향으로의 폭)보다 작게 형성된다.

따라서, 절삭 인서트(100)를 장착 시에, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내측 절삭날(41)이 위치한 제1 여유면(311)이 제1 외측 절삭날(42)이 위치한 제2 여유면(312)보다 피삭재와의 여유각이 더 커서, 램핑(ramping) 가공 시 더 큰 여유각으로 인해 칩을 쉽게 배출할 수 있으므로, 본 절삭 인서트(100)는 더 안정적인 램핑 가공을 가능하게 한다.

본 절삭 인서트(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상면(1)에서 하면(2) 방향 즉, 절삭 인서트의 높이 방향(도 3에서 y축 방향)으로, 제1 여유면(311)에는 제3 여유면(313)이 이어지는데, 제3 여유면(313)은 제1 중심축(C1)을 중심으로 제2 여유면(312)과 180°회전 대칭된다. 그리고 제2 여유면(312)에는 제4 여유면(314)이 이어지는데, 제4 여유면(314)은 제1 중심축(C1)을 중심으로 제1 여유면(311)과 회전 대칭된다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 절삭 인서트(100)에서, 제3 여유면(313)과, 제3 여유면(313)과 상대적으로 먼 쪽에 위치하는 부측면(32)의 연장선이 서로 이루는 각도는 예각(M2)이다.

따라서, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 절삭공구에 체결 시 절삭공구의 체결면과 더불어 쐐기 결합을 형성하게 된다. 참고로, 절삭가공시 이송분력(F2)이 작용하여 절삭 인서트에는 시계 방향으로의 모멘트, 즉 회전력이 발생한다. 이 회전력으로 인해 절삭 인서트가 들어올려 지는 현상이 발생하고, 가공이 반복됨에 따라 절삭날의 위치 변경으로 인해, 절삭날의 일부가 미세하게 탈락하는 칩핑(chipping) 및 파손이 발생하는 문제점이 생긴다. 그러나 본 절삭 인서트(100)는 쐐기 구조로 절삭공구에 견고히 지지가 되어 절삭 인서트가 들어올려지는 현상을 방지함으로써 칩핑 및 파손을 효과적으로 예방할 수 있다.

이하에서는 도 6을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 인서트(200)에 대하여 설명한다. 설명의 편의상, 상술한 절삭 인서트(100)와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 차이가 나는 구성을 위주로 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(200)에서 제1 여유면(311)의 여유각은 제2 여유면(312)의 여유각과 동일하다. 따라서, 절삭 인서트(100)의 높이 방향으로 제1 여유면(311)의 높이는 제2 여유면(312)의 높이와 동일하다.

마찬가지로, 절삭 인서트(200)도 제1 중심축(C1), 제2 중심축(C2), 제3 중심축(C3)에 대해 180°회전 대칭이다.

이하에서는 본 절삭 인서트가 장착되는 절삭공구(400)에 대하여 설명한다. 설명의 편의상, 상술된 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트(100)가 장착되는 절삭공구(400)를 예시적으로 설명한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 절삭공구(400)는 절삭 인서트(100)가 장착되는 복수 개의 포켓부(401)를 구비한다.

이 포켓부(401)는 절삭 인서트(100)의 제3 여유면(313)을 지지하는 제3 여유면 시트부(seat portion)(402)와, 절삭 인서트(100)의 부측면(32)을 지지하는 부측면 시트부(403)와, 절삭 인서트(100)의 하면(2)을 지지하는 하면 시트부(404)를 포함한다. 또한, 절삭 인서트(100)의 체결홀(6)을 관통하는 체결볼트(500)에 장착되는 나사구멍(405)을 포함한다.

상술한 바와 같이, 절삭공구(400)에서 제3 여유면 시트부(402)와 부측면 시트부(403)의 연장선이 이루는 각도는 예각이고(도 5의 (b) 참조), 또한 하면 시트부(404)와 제3 여유면 시트부(402)의 연장선이 이루는 각도도 예각을 이루어(도 5의 (a) 참조), 절삭 인서트를 절삭공구에 체결할 때 이중의 쐐기 구조를 형성함으로써, 절삭 인서트를 견고하게 절삭 공구에 고정할 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.

1. 상면
2. 하면
3. 측면
31. 주측면
311. 제1 여유면, 312. 제2 여유면
313. 제3 여유면, 314. 제4 여유면
32. 부측면
4. 제1 절삭날
41. 제1 내측 절삭날, 42. 제1 외측 절삭날
5. 제2 절삭날
6. 체결홀

Claims (9)

1. 상면과, 하면과, 상기 상면 및 상기 하면을 이어주는 측면과, 상기 상면과 상기 측면의 연결부에 형성된 제1 절삭날과, 상기 하면과 상기 측면의 연결부에 형성된 제2 절삭날과, 상기 측면을 관통하는 체결홀을 포함하는 절삭 인서트로서,
   상기 제1 절삭날은 제1 내측 절삭날과, 상기 제1 내측 절삭날에 이어지는 제1 외측 절삭날을 구비하고,
   상기 측면은, 주측면과 부측면을 포함하며,
   상기 주측면은 상기 제1 내측 절삭날에 이어지는 제1 여유면과, 상기 제1 외측 절삭날에 이어지는 제2 여유면을 포함하고,
   상기 제1 여유면과 상기 제2 여유면은 포지티브 타입(positive type)으로 형성되어 그 연장선이 상기 상면의 연장선과 이루는 내측 각도가 예각을 이루고,
   상기 절삭 인서트는 상기 체결홀을 수직으로 관통하는 가상의 제1 중심축을 중심으로 180°회전 대칭되고,
   상기 절삭 인서트의 높이 방향으로, 상기 제1 중심축을 중심으로 상기 제2 여유면과 180°회전 대칭되는 제3 여유면이 상기 제1 여유면에 이어지고, 상기 제1 중심축을 중심으로 상기 제1 여유면과 180°회전 대칭되는 제4 여유면이 상기 제2 여유면에 이어지는
   절삭 인서트.
2. 제1항에서,
   상기 제1 여유면의 여유각은 상기 제2 여유면의 여유각보다 큰 절삭 인서트.
3. 제2항에서,
   상기 절삭 인서트의 높이 방향을 기준으로 할 때, 상기 제1 여유면의 높이 방향으로의 폭은 상기 제2 여유면의 높이 방향으로의 폭보다 작은
   절삭 인서트.
4. 삭제
5. 제3항에서,
   상기 제3 여유면의 연장선과, 상대적으로 멀리 떨어져 있는 상기 부측면의 연장선이 서로 이루는 각도는 예각인
   절삭 인서트.
6. 제1항에서,
   상기 제1 여유면의 여유각은 상기 제2 여유면의 여유각과 서로 동일한 절삭 인서트.
7. 제6항에서,
   상기 제2 여유면의 연장선과, 상대적으로 멀리 떨어져 있는 상기 부측면의 연장선이 서로 이루는 각도는 예각인
   절삭 인서트.
8. 제7항에서,
   상기 절삭 인서트의 높이 방향으로, 상기 제1 중심축을 중심으로 상기 제2 여유면과 180°회전 대칭되는 제3 여유면이 상기 제1 여유면에 이어지고, 상기 제1 중심축을 중심으로 상기 제1 여유면(311)과 180°회전 대칭되는 제4 여유면(314)이 상기 제2 여유면에 이어지는
   절삭 인서트.
9. 제5항 또는 제7항에 따른 절삭 인서트가 장착되는 절삭공구로서,
   상기 절삭 인서트가 장착되는 복수 개의 포켓부를 포함하며, 상기 포켓부는
   상기 절삭 인서트의 제3 여유면을 지지하는 제3 여유면 시트부(seat portion)와,
   상기 절삭 인서트의 부측면을 지지하는 부측면 시트부와,
   상기 절삭 인서트의 하면을 지지하는 하면 시트부와,
   상기 절삭 인서트의 체결홀을 관통하는 체결볼트에 장착되는 나사구멍
   을 포함하며,
   상기 제3 여유면 시트부의 연장선과 상기 하면 시트부의 연장선은 예각을 형성하여 상기 절삭 인서트는 쐐기 구조로 장착되고, 상기 부측면 시트부의 연장선과 상기 제3 여유면 시트부의 연장선은 예각을 형성하여 상기 절삭 인서트는 쐐기 구조로 장착되어, 이중의 쐐기 구조를 구현하는
   절삭공구.
   

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