KR102377065B1 - 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트는 상면, 하면, 측면, 절인, 그리고 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 체결구멍을 포함하는 양면형 절삭인서트로서, 상기 상면은 상기 체결구멍을 둘러싸고 평탄한 단일의 상면보스부를 구비하고, 상기 절인은 주절인, 상기 주절인에 이어지는 코너절인, 상기 코너절인에 이어지는 부절인, 그리고 상기 부절인에 이어지는 변부를 구비하고, 상기 주절인에 이어지는 제1 주절인여유면은 상기 상면보스부의 연장선과 예각을 이루고, 상기 부절인에 이어지는 부절인칩브레이커면은 상기 코너절인으로부터 멀어질수록 상기 상면보스부의 연장선과 이루는 각도가 점점 증가하고, 상기 절삭인서트를 상기 상면에서 바라볼 때, 상기 변부에 이어지는 변부표면은 오목하게 요입된 것을 특징으로 한다.

Description

절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구{Cutting insert and Tool mounted withthere}

본 발명은 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구에 관한 것이다.

일반적으로, 절삭인서트는, 공작 기계에 장착된 절삭공구에 체결되어 철, 비철금속, 비금속 재료 등으로 구성된 기계 부품 등의 피삭재를 절삭 가공하는데 사용된다. 이러한 절삭인서트는, 상면과, 이와 반대 방향을 향하는 하면과, 그리고 상면과 하면을 연결하는 측면과, 그리고 상면과 측면 사이의 경계부를 이루며 실질적으로 피삭재를 깎는 절인을 포함한다.

한편, 스테인리스스틸과 같이 내열성을 가지고 질긴 성질의 피삭재를 가공할 때 가장 큰 문제는 칩 처리성이 나쁘다는 것이다. 질기고 용착성이 강한 피삭재를 가공하기 위해서는 공구의 절미를 좋게 하고 칩포켓을 크게 확보해 주어야한다.

도 12 및 도 13에는 일본공개특허공보 제2014-136264호에 개시된 절삭인서트가 도시되어 있다. 참고로, 도 12 및 도 13은 상기 일본공개특허공보의 도 9 및 도 10에 각각 대응하는 것으로서, 설명의 편의를 위해, 상기 일본공개특허공보에 사용된 도면부호가 수정 없이 그대로 사용되었으며, 이들 도면부호는 후술되는 본 발명의 실시예의 설명에 사용된 도면부호와 중복되더라도 동일 구성요소를 지칭하는 것은 아니다.

이러한 기존의 절삭인서트는 절미를 향상시키기 위해 헬릭스 타입의 경사절인 구조를 채택하였으나 이에 따라 상면체결면(13)이 절인의 최저부위보다 높게 형성되며, 또한 부절인(9)의 칩브레이커면이 단일의 각도로 형성되어 있다. 따라서, 기존의 절삭인서트는 절미를 향상시킬 수 있으나, 칩브레이커면과 절인의 형상에 칩 유동을 고려하지 않아 난삭재 가공에 적합하지 않는 문제점이 있었다.

일본공개특허공보 제2014-136264호(2014.7.28.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 칩 유동시 걸리는 부분이 없도록 절삭인서트를 구성하여, 양호한 칩 유동성을 확보할 수 있는 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트는 상면, 하면, 측면, 절인, 그리고 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 체결구멍을 포함하는 양면형 절삭인서트로서, 상기 상면은 상기 체결구멍을 둘러싸고 평탄한 단일의 상면보스부를 구비하고, 상기 절인은 주절인, 상기 주절인에 이어지는 코너절인, 상기 코너절인에 이어지는 부절인, 그리고 상기 부절인에 이어지는 변부를 구비하고, 상기 주절인에 이어지는 제1 주절인여유면은 상기 상면보스부의 연장선과 예각을 이루고, 상기 부절인에 이어지는 부절인칩브레이커면은 상기 코너절인으로부터 멀어질수록 상기 상면보스부의 연장선과 이루는 각도가 점점 증가하고 상기 절삭인서트를 상기 상면에서 바라볼 때, 상기 변부에 이어지는 변부표면은 오목하게 요입된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주절인의 주절인칩브레이커면은 상기 코너절인으로부터 멀어질수록 상기 상면보스부의 연장선과 이루는 각도가 점점 감소하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부절인의 부절인여유면은 상기 상면보스부의 연장선과 직각을 형성하고, 상기 코너절인의 코너절인여유면과 상기 상면보스부의 연장선이 이루는 각도는 상기 코너절인을 따라 변하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭인서트를 측면에서 볼 때, 상기 주절인은 상기 코너절인으로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사지고, 상기 상면보스부는 상기 주절인의 최저 부위보다 높지 않은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭인서트를 측면에서 볼 때, 상기 부절인은 상기 코너절인으로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사지고, 상기 부절인에 이어지는 변부는 상기 하면 방향으로 오목한 곡선을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭인서트는, 상기 체결구멍의 중심을 관통하는 제1 중심축에 대해 180° 회전 대칭이고, 상기 측면의 중심을 관통하는 제2 중심축에 대해 180° 회전 대칭인 것을 특징으로 한다.

상술한 절삭인서트가 장착된 절삭공구는 플랜지부와 선단부를 구비하는 본체, 상기 본체로부터 방사상으로 돌출되고 미리 정해진 간격으로 서로 이격되며, 상기 절삭인서트가 장착되는 시트부를 구비하는 복수 개의 인서트장착부를 포함하며, 상기 절삭공구를 측면에서 바라볼 때, 상기 복수 개의 인서트장착부의 상면은 곡면으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.

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

부절인칩브레이커면은 코너절인으로부터 멀어질수록 상면보스부와 이루는 각도가 증가하고, 상면에서 바라볼 때, 변부표면은 오목하게 요입(凹入)되어 있어, 피삭재 가공시 피삭재로부터 발생하는 칩이 유동하는 방향에서의 걸림을 최소화함으로써 양호한 칩처리성을 확보할 수 있다.

또한, 주절인의 주절인칩브레이커면은 코너절인으로부터 멀어질수록 상면보스부의 연장선과 이루는 각도가 감소함으로써, 고절입 가공시 주절인의 인선 강성을 확보할 수 있다.

또한, 본 절삭인서트를 측면에서 볼 때, 주절인은 코너절인으로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사지고, 상면보스부는 주절인의 최저 부위보다 높지 않아, 절삭가공시 칩이 상면보스부에 부딪히는 것을 최소화하여 칩의 유동성을 양호하게 만들어준다.

또한, 본 절삭인서트를 측면에서 볼 때, 부절인은 코너절인으로부터 멀어지는 방향으로 상면에서 하면 방향으로 하향 경사지고, 부절인에 이어지는 변부는 하면 방향으로 오목한 곡선을 이루고 있어, 절삭가공시 칩이 변부에 걸리는 것을 최소화하여 칩의 유동성을 양호하게 만들어준다.

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

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 절삭인서트를 상면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 2의 P-P 방향으로의 단면도이다.
도 4는 도 1의 절삭인서트의 부절인브레이커면의 여유각 변동을 보여주는 부분 확대도이다.
도 5는 도 1의 절삭인서트의 주절인브레이커면의 여유각 변동을 보여주는 부분 확대도이다.
도 6은 도 1의 절삭인서트의 주절인여유면과 코너절인여유면의 각도를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 1의 절삭인서트의 측면도이다.
도 8은 도 1의 절삭인서트가 장착되는 절삭공구의 사시도이다.
도 9는 도 8의 절삭공구를 플랜지부와 선단부에서 각각 바라본 도면이다.
도 10은 도 1의 절삭인서트와 도 8의 절삭공구가 결합한 모습을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 1의 절삭인서트의 효과를 보여주는 모식도이다.
도 12 및 도 13은 종래의 절삭인서트의 한 예를 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.

한편, 본 실시예에서 양면형 절삭인서트라 함은, 하면이 절삭공구와의 체결면으로 사용될 경우에는, 상면이 경사면으로 사용되고, 반대로 절삭인서트의 상, 하면을 뒤집어서 상면이 절삭공구와의 체결면으로 사용될 경우에는 하면이 경사면으로 사용될 수 있는 절삭인서트를 지칭한다. 따라서, 이하에서는 설명의 편의상, 상면을 경사면(rake surface)으로, 그 반대편에 위치하는 하면을 절삭공구와의 체결면(mounting surface)으로 사용하는 경우를 예시적으로 설명하나, 이를 뒤집어서 사용하는 경우에도 동일한 설명이 적용될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트(이하, 간단히 본 '절삭인서트'라 한다)는 양면형 절삭인서트로서, 상면(1), 하면(2), 측면(3), 절인(4), 그리고 상면(1) 및 하면(2)을 관통하는 체결구멍(5)을 포함한다.

본 절삭인서트는 상면에서 볼 때(도 2 참조), 예시적으로 대략 사각형 형상을 가지며, 4개의 코너 각각에는 피삭재 절삭시 절삭에 관여하는 코너절인(active corner edge)(42)과, 절삭에 관여하지 않는 비사용 코너절인(inactive corner edge)(45)이 위치한다. 따라서, 본 절삭인서트는 양면의 총 8개의 코너를 사용할 수 있다.

상면(1)은 체결구멍(5)을 둘러싸고 평탄한 상면보스부(11)를 구비한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상면보스부(11)는 측면(3)의 중심을 관통하는 가상의 제2 중심축(C2)에 평행하다.

절인(4)은 주절인(41), 주절인에 이어지는 코너절인(42), 그리고 코너절인에 이어지는 부절인(43)을 포함한다. 그리고 부절인(43)에 이어지는 변부(44)가 구비된다.

주절인(41)은 도 7에 도시된 바와 같이, 본 절삭인서트를 측면에서 볼 때, 코너절인(42)으로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사지고, 상면보스부(11)는 주절인(41)의 최저 부위보다 높지 않은 것이 특징이다. 이를 통하여, 절삭가공시 칩이 상면보스부(11)에 부딪히는 것을 최소화하여 칩의 유동성을 양호하게 만들어준다.

또한, 부절인(43)은 본 절삭인서트를 측면에서 볼 때(도 7 참조), 코너절인(42)으로부터 멀어지는 방향(즉, 비사용 코너절인(45)에 가까워지는 방향)으로 상면에서 하면 방향으로 하향 경사지고, 부절인(43)에 이어지는 변부(44)는 하면(2) 방향으로 오목한 곡선을 이루고 있다. 이 또한, 절삭가공시 칩이 변부(44)에 걸리는 것을 최소화하여 칩의 유동성을 양호하게 만들어준다.

한편, 측면(3)은 주절인(41)에 이어지는 주절인여유면(31), 코너절인(42)에 이어지는 코너절인여유면(32), 부절인(43)에 이어지는 부절인여유면(33)을 포함한다(도 1 참조).

도 3에 도시된 바와 같이, 주절인(41)에 이어지는 제1 주절인여유면(31)은 역 포지티브 타입(reversely positive type)으로 형성된다. 즉, 상면보스부의 연장선(또는, 제2 중심축(C2)의 평행선(C2'))과, 제1 주절인여유면(31)의 연장선이 이루는 각도(α)가 예각이다. 여기서, 제2 중심축(C2)의 평행선(C2')과, 제1 주절인여유면(31)의 연장선이 이루는 각도(α)는 제1 중심축(C1) 방향의 내측 각도를 의미한다. 후술하는 측면(3)의 다른 표면들의 각도를 정의할 때 동일 기준이 적용된다.

이를 통하여, 주절인(41)의 강성을 확보할 수 있다. 참고로, 본 실시예에서 주절인(41)에 이어지는 주절인여유면(31)은 3단으로 구성되고, 구체적으로 상면(1)에서 하면(2) 방향으로 제1 주절인여유면(31), 제2 주절인여유면(32), 그리고 제3 주절인여유면(33)을 구비한다. 여기서 제3 주절인여유면(33)은 하면이 경사면으로 사용될 때 주절인여유면으로 작용한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 부절인(43)에 이어지는 부절인칩브레이커면(14)은 코너절인(42)으로부터 멀어질수록(즉, 비사용 코너절인(45)에 가까워질수록) 상면보스부(11)와 이루는 각도가 증가한다(즉, θ1 < θ2 < θ3). 또한, 상면에서 바라볼 때, 부절인(43)에 이어지는 변부(44)의 변부표면(15)은 오목하게 요입(凹入)되어 있다. 이를 통하여, 피삭재 가공시 피삭재로부터 발생하는 칩이 유동하는 방향에서의 걸림을 최소화 또는 방지 함으로써 양호한 칩처리성을 확보할 수 있다.

참고로, 도 11의 (a), (b)는 본 실시예와는 달리, 부절인(43')에 이어지는 부절인칩브레이커면(14')은 각도가 일정하게 유지되고, 또한 변부(44')와 이어지는 변부표면(15')이 오목하게 요입되지 않은 경우, 칩이 변부표면(15')을 타격하면서 유동되어 그 표면이 마모되고(도 11의 (b)), 이로 인해 칩이 원활히 컬링되지 않고 트위스트 되는 부정적인 효과가 야기됨을 보여주는 시뮬레이션 결과(도 11의 (a))가 도시되어 있다.

이에 반하여, 도 11의 (c), (d)는 본 실시예에서 칩이 변부표면(15)을 타격하지 않고 유동되어 그 표면이 마모되지 않고(도 11의 (d)), 이로 인해 칩이 원활히 컬링 되면서 트위스트 되지 않고 양호하게 유동하는 것을 보여주는 시뮬레이션 결과(도 11의 (c))가 도시되어 있다.

한편, 주절인(41)의 주절인칩브레이커면(11)은 도 5에 도시된 바와 같이, 코너절인(42)으로부터 멀어질수록 상면보스부(11)의 평행선과 이루는 각도가 감소한다(즉, λ1 > λ2 > λ3). 이를 통하여, 고절입 가공시 주절인(41)의 인선 강성을 확보할 수 있다.

부절인(43)의 부절인여유면(32)은 상면보스부(11)의 연장선과 이루는 각도(β)는 직각을 형성한다(소위, 네거티브 타입(negative type)). 이를 통하여, 부절인(43)의 인선 강성을 확보할 수 있다(도 6의 (b) 참조).

코너절인(42)의 코너절인여유면(33)과 상면보스부(11)의 연장선이 이루는 각도(γ)는 고정되지 않고 코너절인(42)을 따라 변하는데, 각도(γ)는 직각(네거티브 타입)에서 둔각(소위, 역 포지티브 타입)의 값을 가질 수 있다. 이를 통하여 코너절인(42)의 인성 강성을 증대시킬 수 있다(도 6의 (c) 참조).

한편, 본 절삭인서트는 도 1에 도시된 바와 같이, 체결구멍(5)의 중심을 관통하는 제1 중심축(C1)에 대해 180° 회전 대칭이고, 측면(3)의 중심을 관통하는 제2 중심축(C1)에 대해 180° 회전 대칭일 수 있다.

상술한 바와 같이, 스테인리스스틸 가공은 절미가 좋은 절삭인서트를 사용함에 따라 가공 경화층에 의한 절삭인서트의 파손 가능성도 증가하는데, 본 실시예에 따른 절삭인서트는, 주절인을 역 포지티브 타입으로, 부절인을 네거티브 타입으로, 코너절인의 여유면은 여유각이 고정되지 않은 가변 여유면으로 구성하여 절삭인서트의 파손 가능성을 감소시킬 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트가 장착되는 절삭공구(200)에 대해 설명한다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 절삭공구(200)는 본체(201)와, 본체(201)에 결합하는 복수 개의 인서트장착부(202)를 구비한다.

본체(201)는 플랜지부(2011)와 선단부(2012)를 구비한다.

복수 개의 인서트장착부(202)는 본체(201)로부터 방사상으로 돌출되고 미리 정해진 간격으로 서로 이격되며, 절삭인서트(100)가 장착되는 시트부(2021)를 구비한다.

특히, 절삭공구(200)를 측면에서 바라볼 때, 복수 개의 인서트장착부(202)의 상면(2022)은 곡면으로 오목하게 형성된 것이 특징이다(도 10 참조). 이를 통하여, 절삭공구의 하중을 감소시켜, 가공시 부하를 감소시킬 수 있고, 또한 칩 유동성을 양호하게 확보할 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.

100...절삭인서트
1...상면
11...상면보스부
2...하면
3...측면
31...주절인여유면, 32...코너절인여유면
33...부절인여유면
4...절인
41...주절인, 42...코너절인
43...부절인, 44...변부
45...비사용 코너절인
5...체결구멍
200...절삭공구
201...본체, 202...인서트장착부

Claims (7)

1. 상면, 하면, 측면, 절인, 그리고 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 체결구멍을 포함하는 양면형 절삭인서트로서,
   상기 상면은 상기 체결구멍을 둘러싸고 평탄한 단일의 상면보스부를 구비하고,
   상기 절인은 주절인, 상기 주절인에 이어지는 코너절인, 상기 코너절인에 이어지는 부절인, 그리고 상기 부절인에 이어지는 변부를 구비하고,
   상기 주절인에 이어지는 제1 주절인여유면은 상기 상면보스부의 연장선과 예각을 이루고,
   상기 부절인에 이어지는 부절인칩브레이커면은 상기 코너절인으로부터 멀어질수록 상기 상면보스부의 연장선과 이루는 각도가 점점 증가하고,
   상기 절삭인서트를 상기 상면에서 바라볼 때, 상기 변부에 이어지는 변부표면은 오목하게 요입된 것
   을 특징으로 하는 절삭인서트.
2. 제1항에서,
   상기 주절인의 주절인칩브레이커면은 상기 코너절인으로부터 멀어질수록 상기 상면보스부의 연장선과 이루는 각도가 점점 감소하는 것
   을 특징으로 하는 절삭인서트.
3. 제1항에서,
   상기 부절인의 부절인여유면은 상기 상면보스부의 연장선과 직각을 형성하고,
   상기 코너절인의 코너절인여유면과 상기 상면보스부의 연장선이 이루는 각도는 상기 코너절인을 따라 변하는 것
   을 특징으로 하는 절삭인서트.
4. 제1항에서,
   상기 절삭인서트를 측면에서 볼 때,
   상기 주절인은 상기 코너절인으로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사지고,
   상기 상면보스부는 상기 주절인의 최저 부위보다 높지 않은 것
   을 특징으로 하는 절삭인서트.
5. 제1항에서,
   상기 절삭인서트를 측면에서 볼 때,
   상기 부절인은 상기 코너절인으로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사지고, 상기 부절인에 이어지는 변부는 상기 하면 방향으로 오목한 곡선을 이루는 것
   을 특징으로 하는 절삭인서트.
6. 제1항에서,
   상기 절삭인서트는,
   상기 체결구멍의 중심을 관통하는 제1 중심축에 대해 180° 회전 대칭이고,
   상기 측면의 중심을 관통하는 제2 중심축에 대해 180° 회전 대칭인 것
   을 특징으로 하는 절삭인서트.
7. 제1항에 따른 절삭인서트가 장착된 절삭공구에 있어서,
   플랜지부와 선단부를 구비하는 본체,
   상기 본체로부터 방사상으로 돌출되고 미리 정해진 간격으로 서로 이격되며, 상기 절삭인서트가 장착되는 시트부를 구비하는 복수 개의 인서트장착부
   를 포함하며,
   상기 절삭공구를 측면에서 바라볼 때,
   상기 복수 개의 인서트장착부의 상면은 곡면으로 오목하게 형성된 것
   을 특징으로 하는 절삭공구.

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