KR102646974B1 - 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 및 날끝 교환식 절삭 공구 - Google Patents

Abstract

축선 둘레로 홀더 회전 방향으로 회전되는 홀더 본체 (1) 의 선단 외주부에, 홀더 회전 방향을 향하는 장착 시트 바닥면과, 홀더 본체 (1) 의 외주 측을 향하는 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 과, 이들이 교차하는 우각부에 형성되는 제 1 플랭크부 (3d) 를 구비한 인서트 장착 시트 (3) 가 형성되고, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측에는, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 로부터 직경 방향 내주 측으로 2 ㎜ 이하의 범위에 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 를 갖고 내주 측을 향함에 따라 축선 방향 후단 측을 향하는 경사면 (6) 이 형성되고, 축선을 따른 단면에 있어서의 경사면 (6) 의 축선에 수직인 평면 (R) 에 대한 경사각 (θ) 이 20°이상 50°이하가 된다.

Description

날끝 교환식 절삭 공구 홀더 및 날끝 교환식 절삭 공구

본 발명은, 축선 둘레로 공구 회전 방향으로 회전되는 홀더 본체의 선단 외주부에, 절삭날을 구비한 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되는 인서트 장착 시트가 형성된 날끝 교환식 절삭 공구 홀더, 및, 이것을 구비하는 날끝 교환식 절삭 공구에 관한 것이다.

본원은, 2020년 2월 13일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2020-022579호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

이와 같은 날끝 교환식 절삭 공구 홀더로는, 예를 들어 특허문헌 1 에, 축선 둘레로 회전되는 공구 본체의 외주에 형성된 인서트 장착 시트에, 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되는 날끝 교환식 절삭 공구의 공구 본체가 기재되어 있다. 상기 인서트 장착 시트는, 절삭 인서트의 착좌면이 착좌하는 장착 시트 바닥면과, 인서트 구속면인 절삭 인서트의 적어도 2 개의 측면이 맞닿는 공구 외주 측을 향하는 장착 시트 벽면 및 공구 선단 측을 향하는 장착 시트 벽면을 구비하고 있다.

또, 이 특허문헌 1 의 도 7 을 참조하면, 인서트 장착 시트의 장착 시트 바닥면과 2 개의 장착 시트 벽면이 교차하는 우각부, 및 2 개의 장착 시트 벽면끼리가 교차하는 우각부에는, 이들 장착 시트 바닥면과 장착 시트 벽면에 대해 오목한 오목부가 형성되어 있는 것이 간파된다. 이와 같은 오목부는, 절삭 인서트의 착좌면과 2 개의 측면의 교차 능선부, 및 2 개의 측면끼리의 교차 능선부가 인서트 장착 시트와 간섭하여 절삭 인서트의 장착이 불안정해지는 것을 피하기 위한 플랭크부로서 형성되어 있다.

일본 공개특허공보 2017-164849호

그런데, 이 특허문헌 1 에 기재된 날끝 교환식 절삭 공구 홀더에서는, 이 특허문헌 1 의 상기 도 7 에 나타내는 바와 같이, 인서트 장착 시트의 공구 외주 측을 향하는 장착 시트 벽면의 공구 내주 측의 공구 본체의 선단면에는, 경사면이 형성되어 있다. 이 경사면은, 상기 축선 방향 선단 측에 단부 가장자리를 갖고 상기 홀더 본체의 내주 측을 향함에 따라 상기 축선 방향 후단 측을 향한다. 여기서, 이 특허문헌 1 에 기재된 공구 본체에서는, 이 경사면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리는, 상기 도 7 에 나타내는 바와 같이 인서트 장착 시트의 공구 외주 측을 향하는 장착 시트 벽면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리와 일치되어 있다.

이와 같은 경사면은, 절삭 인서트의 절삭날로부터 작용하는 공구 내주 측으로의 절삭 부하를 받는 것이 된다. 종래는 상기 축선을 따른 단면 (斷面) 에 있어서의 축선에 수직인 평면에 대한 이 경사면의 경사각을, 최대한 작게 함으로써, 인서트 장착 시트의 공구 외주 측을 향하는 장착 시트 벽면의 공구 내주 측에 있어서의 공구 본체의 두께를 크게 확보하고 있다. 이로써 홀더의 강성을 높여, 공구 내주 측으로의 절삭 부하에 견디는 것이 기술적 상식으로 되어 있었다. 이와 같은 날끝 교환식 절삭 공구 홀더에서는, 상기 경사각이 0°로 되어 있다. 즉 인서트 장착 시트의 공구 외주 측을 향하는 벽면의 공구 내주 측의 홀더 본체 선단면이 전면적으로 축선에 수직인 평면상으로 형성된 것도 보인다.

그러나, 본 발명의 발명자가 이와 같은 날끝 교환식 절삭 공구 홀더에 대해 예의 연구를 거듭했는데, 하기의 것을 알았다. 즉, 이와 같이 경사면의 상기 경사각을 작게 하여 인서트 장착 시트의 공구 외주 측을 향하는 장착 시트 벽면의 홀더 본체 내주 측의 강성을 높이면, 절삭날로부터 절삭 인서트를 개재하여 홀더 본체 내주 측에 작용하는 절삭 부하에 의한 응력이, 플랭크부에 집중되어 버린다. 이 플랭크부는, 이 인서트 장착 시트의 공구 외주 측을 향하는 장착 시트 벽면과 장착 시트 바닥면이 교차하는 우각부에 형성된 오목한 곳이다. 그리고, 이와 같이 플랭크부에 응력이 집중되면, 이 플랭크부로부터 홀더 본체의 파손이 생길 우려가 있다.

본 발명은, 이와 같은 배경하에 이루어진 것이다. 본 발명은, 인서트 장착 시트의 홀더 회전 방향을 향하는 장착 시트 바닥면과 홀더 본체 외주 측을 향하는 장착 시트 벽면이 교차하는 우각부에 형성된 플랭크부에, 절삭 부하에 의한 응력이 집중되는 것을 피할 수 있어, 이 플랭크부로부터의 홀더 본체의 파손을 방지하는 것이 가능한 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 및 날끝 교환식 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

여기서, 본 발명의 발명자가, 이와 같은 날끝 교환식 절삭 공구 홀더에 대해 더욱 연구를 거듭한 결과, 하기의 지견을 얻기에 이르렀다. 즉, 상기 서술한 종래의 기술적 상식과 같이 상기 경사면의 경사각을 작게 하여 인서트 장착 시트의 홀더 본체 외주 측을 향하는 장착 시트 벽면의 홀더 본체 내주 측의 강성을 높이는 것이 아니라, 반대로 상기 축선을 따른 단면에 있어서의 축선에 수직인 평면에 대한 이 경사면의 경사각을, 소정의 범위에서 크게 한다. 이로써, 제 1 장착 시트 벽면의 홀더 본체 내주 측에 어느 정도의 탄성을 갖게 하여, 응력을 인서트 장착 시트의 전체로 분산시킬 수 있다. 또, 인서트 장착 시트의 홀더 회전 방향을 향하는 장착 시트 바닥면과 홀더 본체 외주 측을 향하는 장착 시트 벽면이 교차하는 우각부에 형성된 플랭크부에, 절삭 부하에 의한 응력이 집중되는 것을 피하는 것이 가능해진다.

그래서, 상기 과제를 해결하여, 이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 양태는, 축선 둘레로 홀더 회전 방향으로 회전되는 홀더 본체의 선단 외주부에, 절삭날을 구비한 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되는 인서트 장착 시트가 형성된 날끝 교환식 절삭 공구 홀더로서, 상기 인서트 장착 시트는, 상기 홀더 회전 방향을 향하여 상기 절삭 인서트의 착좌면이 착좌되는 장착 시트 바닥면과, 이 장착 시트 바닥면으로부터 상기 홀더 회전 방향을 향하여 연장되고 상기 절삭 인서트의 상기 홀더 본체의 내주 측을 향하는 제 1 측면이 맞닿아지고, 상기 홀더 본체의 외주 측을 향하는 제 1 장착 시트 벽면과, 이 제 1 장착 시트 벽면과 상기 장착 시트 바닥면이 교차하는 우각부에 형성되고 상기 제 1 장착 시트 벽면과 상기 장착 시트 바닥면에 대해 오목한 제 1 플랭크부를 적어도 구비하고, 상기 제 1 장착 시트 벽면의 상기 홀더 본체의 내주 측에는, 이 제 1 장착 시트 벽면의 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리로부터 상기 축선에 대한 직경 방향 내주 측으로 2 ㎜ 이하의 범위에 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리를 갖고 상기 홀더 본체의 내주 측을 향함에 따라 상기 축선 방향 후단 측을 향하는 경사면이 형성되어 있고, 상기 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 경사면의 상기 축선에 수직인 평면에 대한 경사각 θ 가 20°이상 50°이하로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 날끝 교환식 절삭 공구의 하나의 양태는, 상기 서술한 날끝 교환식 절삭 공구 홀더와, 상기 절삭날을 갖고 상기 인서트 장착 시트에 착탈 가능하게 장착되는 절삭 인서트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 및 날끝 교환식 절삭 공구에 있어서는, 경사면의 상기 경사각 θ 가 20°이상 50°이하로 비교적 크게 설정되어 있다. 따라서, 이로써 상기 서술한 바와 같이 절삭 부하에 의한 응력을 인서트 장착 시트의 전체에 분산시켜 받을 수 있다. 홀더 본체 외주 측을 향하는 제 1 장착 시트 벽면과 장착 시트 바닥면이 교차하는 우각부에 형성된 제 1 플랭크부에서 응력이 최대가 되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 이 제 1 플랭크부로부터의 홀더 본체의 파손을 방지하여 장기에 걸쳐 안정적인 절삭 가공을 실시하는 것이 가능해진다.

즉, 이 경사각 θ 가 20°를 하회하는 정도로 작으면, 상기 지견에 근거하여, 후술하는 실시예에서 실증하는 바와 같이 제 1 플랭크부에 있어서의 응력의 최대값을 저감하는 것이 곤란해진다. 또, 홀더 본체의 선단면과 가공면 사이의 공간 영역에 있어서의 축선 방향의 간격이 작아지고, 이 공간 영역에 절삭에 의해 생성된 절삭 부스러기가 말려들어가면 절삭 부스러기가 압축되어 절삭 부스러기 배출성이 손상될 우려가 있다. 또, 이 경사각 θ 가 50°를 상회하는 정도로 커도, 제 1 장착 시트 벽면의 홀더 본체의 내주 측의 두께가 작아지는 것에 의한 강성 부족에 의해, 응력의 최대값이 높아지기 쉬워져 버린다. 또한, 이 경사각 θ 는, 20°이상 40°이하인 것이 바람직하고, 25°이상 35°이하인 것이 보다 바람직하다.

또, 이 경사면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리가, 제 1 장착 시트 벽면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리로부터, 축선에 대한 직경 방향 내주 측으로 2 ㎜ 를 초과하는 범위에 형성되어 있으면, 하기의 우려가 있다. 즉, 이 축선에 대한 직경 방향 내주 측에 2 ㎜ 를 초과하는 부분에서 제 1 장착 시트 벽면의 홀더 본체 내주 측의 강성이 지나치게 높아져, 제 1 플랭크부에 있어서의 응력의 최대값을 저감할 수 없게 될 우려가 있다.

또한, 제 1 장착 시트 벽면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리부터 경사면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리까지의 축선에 대한 직경 방향의 간격은, 부분적으로, 또는 전체적으로 0 ㎜ 여도 된다. 즉 제 1 장착 시트 벽면과 경사면이, 부분적으로, 혹은 후술하는 홀더 선단 외주면을 개재하지 않고 전체적으로 직접 교차하고 있어도 된다.

또, 상기 경사면의 상기 홀더 본체의 내주 측에, 상기 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 축선에 수직인 평면에 대한 경사각이 0°, 또는 20°미만의 범위 내에서 상기 홀더 본체의 내주 측을 향함에 따라 상기 축선 방향 후단 측을 향하는 홀더 선단 내주면이, 상기 경사면과 교차하도록 형성되어 있어도 된다. 이 경우에는, 상기 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 홀더 선단 내주면과 상기 경사면의 교점과, 상기 경사면의 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리의 상기 축선 방향의 간격 h (㎜) 가, 상기 제 1 장착 시트 벽면의 상기 홀더 회전 방향 측의 단부 가장자리의 길이 L (㎜) 에 대해 이루는 비 h/L 이 0.1 이상 0.45 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.

이 비 h/L 이 0.1 을 하회하는 정도로 작으면, 제 1 장착 시트 벽면의 홀더 본체 내주 측에 부여되는 탄성이 불충분해져 응력 분산 효과가 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 한편, 이것과는 반대로, 이 비 h/L 이 0.45 를 상회하는 정도로 크면, 제 1 장착 시트 벽면의 축선 방향의 길이에 대해 홀더 본체 내주 측의 두께가 얇아지는 영역이 많아져, 강성이 부족하여 제 1 장착 시트 벽면에 변형 등의 열화를 초래할 우려가 있다. 또한, 이 비 h/L 은, 0.1 이상 0.35 이하로 되어 있는 것이 보다 바람직하고, 0.15 이상 0.30 이하로 되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 경사면은, 상기 축선을 중심으로 하는 원추면상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 경사면을 정확하게 20°이상 50°이하의 경사각 θ 로 형성할 수 있다. 단, 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 경사면의 축선에 수직인 평면에 대한 경사각 θ 가 20°이상 50°이하로 되어 있으면, 경사면은 이 축선을 따른 단면에 있어서 볼록 곡선상이나 오목 곡선상으로 형성되어 있어도 되고, 또 복수 단 (段) 의 꺾은선상으로 형성되어 있어도 된다.

한편, 상기 경사면의 상기 홀더 본체의 외주 측에는, 상기 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 축선에 수직인 평면에 대한 경사각이 0°, 또는 20°미만의 범위 내에서 상기 홀더 본체의 내주 측을 향함에 따라 상기 축선 방향 후단 측을 향하는 홀더 선단 외주면이 배치되고, 상기 홀더 선단 외주면은, 상기 경사면의 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리와, 상기 제 1 장착 시트 벽면의 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리 사이에 형성되어 있어도 된다.

이와 같은 홀더 선단 외주면이, 경사면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리와 제 1 장착 시트 벽면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리 사이에 부분적으로라도 형성되어 있으면, 하기의 효과가 얻어진다. 즉, 예를 들어, 경사면과 제 1 장착 시트 벽면이 직접 교차하고 있고, 경사면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리와 제 1 장착 시트 벽면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리가 전체 길이에 걸쳐 일직선상으로 일치하고 있는 경우에 비해, 본 발명의 상기 구성에 의하면, 이들 제 1 장착 시트 벽면과 경사면의 교차 능선에 절삭 부하에 의해 변형이 생기는 사태가 되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명은 상기 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 경사면의 형상에 특징을 발견하고 있다. 그 때문에, 상기 축선을 따른 단면에 있어서, 상기 축선에 수직인 평면이 상기 홀더 본체에 존재하지 않아도 된다. 그 경우는, 상기 경사면의 상기 축선에 수직인 가상 평면에 대한 경사각을 경사각 θ 로 한다.

상기 날끝 교환식 절삭 공구 홀더에 있어서, 상기 경사면의 상기 홀더 본체의 내주 측에는, 홀더 선단 내주면이 배치되고, 상기 축선을 따른 단면에 있어서, 상기 축선에 수직인 가상 평면에 대한 상기 홀더 선단 내주면의 경사각 θ2 는, 상기 경사각 θ 이하이며, 상기 홀더 선단 내주면은, 상기 축선과 수직인 방향으로 확장되는 평면상 또는 상기 축선을 중심으로 하는 원추면상의 제 1 내주면부와, 상기 축선에 대한 직경 방향에 있어서 상기 제 1 내주면부와 상기 경사면 사이에 배치되고, 상기 제 1 내주면부와 상기 경사면에 접속되는 제 2 내주면부를 갖고, 상기 제 2 내주면부는, 상기 축선을 따른 단면에 있어서 오목 곡선상을 이루는 것으로 해도 된다.

이 경우, 오목 곡면상의 제 2 내주면부에 의해, 홀더 선단 내주면과 경사면의 교점이 매끄럽게 접속된다. 이 때문에, 절삭 부하에 의한 응력이 이 교점에 집중되는 것이 억제된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 인서트 장착 시트의 제 1 장착 시트 벽면과 장착 시트 바닥면이 교차하는 우각부에 형성된 제 1 플랭크부에, 절삭 부하에 의한 응력이 집중되는 것을 방지하고, 응력을 인서트 장착 시트의 전체로 분산시켜 받을 수 있다. 이로써, 이 제 1 플랭크부로부터의 홀더 본체의 파손을 방지할 수 있어, 장기에 걸쳐 안정적인 절삭 가공을 실시하는 것이 가능해진다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태의 날끝 교환식 절삭 공구 홀더를 나타내는 측면도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 날끝 교환식 절삭 공구 홀더를 축선 방향 선단 측으로부터 본 저면도이다.
도 3 은, 도 2 에 있어서의 ZZ 단면도이며, 상세하게는, 제 1 장착 시트 벽면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리와, 경사면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리가 교차하는 일점을 통과하는 홀더 본체의 축선을 따른 단면도이다.
도 4 는, 도 3 에 있어서의 A 부의 확대 단면도이다.
도 5 는, 도 2 에 있어서의 B 부의 확대 저면도이다.
도 6 은, 본 발명의 일 실시형태의 날끝 교환식 절삭 공구를 나타내는 측면도이다.
도 7 은, 도 6 에 나타내는 날끝 교환식 절삭 공구를 축선 방향 선단 측으로부터 본 저면도이다.
도 8 은, 본 실시형태의 하나의 변형예의 날끝 교환식 절삭 공구 홀더를 나타내는 단면도이며, 상세하게는, 제 1 장착 시트 벽면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리와, 경사면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리가 교차하는 일점을 통과하는 홀더 본체의 축선을 따른 단면도이다.
도 9 는, 도 8 에 있어서의 C 부의 확대 단면도이다.
도 10 은, 본 실시형태의 다른 변형예의 날끝 교환식 절삭 공구 홀더의 일부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 11 은, 본 발명의 실시예에 있어서, 축선을 따른 단면에 있어서의 축선에 수직인 평면에 대한 경사면의 경사각 θ 와, 최대 응력값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 본 발명의 실시예에 있어서, 비 h/L 과, 최대 응력값의 관계를 나타내는 도면이다. 이 비 h/L 은, 축선을 따른 단면에 있어서의 홀더 선단 내주면과 경사면의 교점과, 경사면의 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리의 축선 방향의 간격 h (㎜) 가, 제 1 장착 시트 벽면의 홀더 회전 방향 측의 단부 가장자리의 길이 L (㎜) 에 대해 이루는 비이다.

도 1 ∼ 도 5 는, 본 발명의 일 실시형태의 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 를 나타낸다. 도 6 및 도 7 은, 본 발명의 일 실시형태의 날끝 교환식 절삭 공구 (30) 를 나타낸다. 날끝 교환식 절삭 공구 (30) 는, 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 와, 절삭 인서트 (20) 를 구비한다. 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 는, 홀더 본체 (1) 를 구비한다. 본 실시형태에 있어서, 홀더 본체 (1) 는, 강재 등의 금속 재료에 의해 축선 O 를 중심으로 한 원통상으로 형성되어 있다. 홀더 본체 (1) 의 후단부 (도 1, 도 3 및 도 6 에 있어서 하측 부분) 가, 아버 등을 개재하여 공작 기계의 주축에 장착되는 장착부 (2) 가 된다. 홀더 본체 (1) 의 선단부 (도 1, 도 3 및 도 6 에 있어서 상측 부분) 는, 절삭날부 (4) 가 된다. 절삭날부 (4) 에는, 절삭날 (21) 을 구비한 절삭 인서트 (20) 가 착탈 가능하게 장착되는 인서트 장착 시트 (3) 가 형성된다.

본 실시형태에서는, 공구 중심축이 연장되는 방향, 즉 축선 O 가 연장되는 방향을, 축선 O 방향이라고 부른다. 축선 O 방향 중, 장착부 (2) 로부터 절삭날부 (4) 를 향하는 일방 측을, 축선 O 방향 선단 측 또는 선단 측이라고 부르고, 절삭날부 (4) 로부터 장착부 (2) 를 향하는 타방 측을, 축선 O 방향 후단 측 또는 후단 측이라고 부른다.

축선 O 와 직교하는 방향을, 축선 O 에 대한 직경 방향, 또는 직경 방향이라고 부른다. 직경 방향 중, 축선 O 에 가까워지는 방향을, 직경 방향 내주 측 또는 내주 측이라고 부르고, 축선 O 로부터 멀어지는 방향을, 직경 방향 외주 측 또는 외주 측이라고 부른다.

축선 O 둘레로 주회하는 방향을 둘레 방향이라고 부른다. 둘레 방향 중 일방 측은, 홀더 회전 방향 T 이며, 타방 측은, 홀더 회전 방향 T 와는 반대 측 요컨대 반홀더 회전 방향이다.

이와 같은 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 는, 절삭 인서트 (20) 가 인서트 장착 시트 (3) 에 장착된 상태에서, 상기 아버를 개재하여 공작 기계의 주축에 장착된다. 상세하게는, 홀더 본체 (1) 의 단차식의 내주부에 선단 측으로부터 삽입 통과된 도시되지 않은 장착 볼트가, 상기 아버의 선단부에 형성된 나사공에 박아 넣어짐으로써, 장착부 (2) 가 아버의 선단부에 장착된다.

또한, 이렇게 하여 홀더 본체 (1) 가 주축에 장착된 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 는, 축선 O 둘레로 홀더 회전 방향 T 로 회전되면서, 통상은 축선 O 에 교차하는 방향으로 송출된다. 이로써, 절삭날부 (4) 의 인서트 장착 시트 (3) 에 장착된 절삭 인서트 (20) 의 절삭날 (21) 에 의해 피삭재에 절삭 가공을 실시한다.

절삭날부 (4) 는, 홀더 본체 (1) 의 축선 O 방향 중앙부의 외주면이 내주 측으로 오목 곡면상으로 잘록해지도록 형성되어 있다. 이 잘록해진 부분에는, 홀더 본체 (1) 의 선단면에 개구하여 장착부 (2) 의 앞으로까지 연장되도록 칩 포켓 (5) 이 형성되어 있다. 칩 포켓 (5) 은, 축선 O 에 수직인 단면이 L 자상을 이룬다. 칩 포켓 (5) 이 둘레 방향으로 간격 (본 실시형태에서는 등간격) 을 두고 복수 (본 실시형태에서는 5 개) 형성되어 있다.

인서트 장착 시트 (3) 는, 이들 칩 포켓 (5) 의 홀더 회전 방향 T 를 향하는 벽면의 선단부에 배치되고, 홀더 본체 (1) 의 선단면과 외주면에 개구하는 오목한 곳으로서 형성되어 있다. 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 초경합금 등의 경질 재료에 의해 형성된 대략 정방형 판상의 절삭 인서트 (20) 가, 인서트 장착 시트 (3) 에 장착된다. 즉, 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 는, 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 배치되는 복수의 인서트 장착 시트 (3) 를 갖고, 각 인서트 장착 시트 (3) 에는 각각, 절삭 인서트 (20) 가 장착된다. 요컨대 날끝 교환식 절삭 공구 (30) 는, 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 배치되는 복수의 절삭 인서트 (20) 를 구비한다.

이와 같은 절삭 인서트 (20) 를 장착하기 위해, 도 1 ∼ 도 5 에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 인서트 장착 시트 (3) 는, 장착 시트 바닥면 (3a) 과, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 과, 제 2 장착 시트 벽면 (3c) 을 구비한다. 장착 시트 바닥면 (3a) 은, 칩 포켓 (5) 의 홀더 회전 방향 T 를 향하는 벽면으로부터 홀더 회전 방향 T 와는 반대 측에 일단 (一段) 오목하게 형성되고, 홀더 회전 방향 T 를 향한다. 장착 시트 바닥면 (3a) 은, 대략 정방형상이다. 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 은, 이 장착 시트 바닥면 (3a) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측의 변릉부 (邊稜部) 로부터 홀더 회전 방향 T 측으로 연장된다. 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 은, 홀더 본체 (1) 의 외주 측을 향한다. 제 2 장착 시트 벽면 (3c) 은, 장착 시트 바닥면 (3a) 의 홀더 본체 (1) 후단 측의 변릉부로부터 홀더 회전 방향 T 측으로 연장된다. 제 2 장착 시트 벽면 (3c) 은, 홀더 본체 (1) 선단 측을 향한다.

또, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 과 장착 시트 바닥면 (3a) 이 교차하는 우각부에는, 이들 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 과 장착 시트 바닥면 (3a) 에 대해 오목 원통면상으로 오목한 제 1 플랭크부 (3d) 가 형성되어 있다. 제 2 장착 시트 벽면 (3c) 과 장착 시트 바닥면 (3a) 이 교차하는 우각부에는, 이들 제 2 장착 시트 벽면 (3c) 과 장착 시트 바닥면 (3a) 에 대해 오목 원통면상으로 오목한 제 2 플랭크부 (3e) 가 형성되어 있다. 또한, 제 1, 제 2 장착 시트 벽면 (3b, 3c) 끼리가 교차하는 우각부에는, 이들 제 1, 제 2 장착 시트 벽면 (3b, 3c) 에 대해 오목 원통면상으로 오목한 제 3 플랭크부 (3f) 가 형성되어 있다. 즉 인서트 장착 시트 (3) 는, 제 1 플랭크부 (3d) 와, 제 2 플랭크부 (3e) 와, 제 3 플랭크부 (3f) 를 구비한다.

또한, 도 6 에 나타내는 바와 같이 절삭 인서트 (20) 는, 제 1 정방형면 (22) 과, 제 2 정방형면 (23) 과, 장착공 (24) 을 갖는다. 제 1 정방형면 (22) 은, 홀더 회전 방향 T 를 향해져 레이크면이 된다. 제 2 정방형면 (23) 은, 홀더 회전 방향 T 와는 반대 측을 향해지고, 장착 시트 바닥면 (3a) 에 밀착되는 착좌면이 된다. 장착공 (24) 은, 제 1 정방형면 (22) 의 중앙부로부터 제 2 정방형면 (23) 의 중앙부에 관통하여 형성된다. 또 도 3 에 나타내는 바와 같이, 인서트 장착 시트 (3) 는, 나사공 (3g) 을 갖는다. 나사공 (3g) 은, 장착 시트 바닥면 (3a) 의 중앙부에 형성되어 있다. 절삭 인서트 (20) 는, 상기 장착공 (24) 에 제 1 정방형면 (22) 으로부터 삽입 통과된 클램프 나사 (25) 가 나사공 (3g) 에 박아 넣어짐으로써, 인서트 장착 시트 (3) 에 착탈 가능하게 장착된다.

또 도 6 에 나타내는 바와 같이, 절삭 인서트 (20) 는, 제 1 측면 (26) 과, 제 2 측면 (27) 을 갖는다. 상기 서술한 바와 같이 절삭 인서트 (20) 의 착좌면이 되는 제 2 정방형면 (23) 이 장착 시트 바닥면 (3a) 에 밀착한 상태에서, 절삭 인서트 (20) 의 제 1 측면 (26) 은, 홀더 본체 (1) 의 내주 측을 향한다. 제 1 측면 (26) 은 인서트 장착 시트 (3) 의 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 에 맞닿게 된다. 절삭 인서트 (20) 의 제 2 측면 (27) 은, 홀더 본체 (1) 후단 측을 향한다. 제 2 측면 (27) 은 인서트 장착 시트 (3) 의 제 2 장착 시트 벽면 (3c) 에 맞닿게 된다. 그리고, 상기 클램프 나사 (25) 를 나사공 (3g) 에 박아 넣음으로써, 절삭 인서트 (20) 의 제 1, 제 2 측면 (26, 27) 이 인서트 장착 시트 (3) 의 제 1, 제 2 장착 시트 벽면 (3b, 3c) 에 가압되고, 절삭 인서트 (20) 는 고정된다.

한편, 도 1 ∼ 도 5 에 나타내는 바와 같이 홀더 본체 (1) 의 선단면에는, 홀더 본체 (1) 의 내주 측을 향함에 따라 축선 O 방향 후단 측을 향하는 경사면 (6) 이 형성되어 있다. 경사면 (6) 은, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측에 배치된다. 경사면 (6) 은, 이 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 로부터 축선 O 에 대한 직경 방향 내주 측으로 2 ㎜ 이하의 범위에, 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 를 갖는다. 그리고, 도 4 에 나타내는 바와 같이 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 경사면 (6) 의 축선 O 에 수직인 평면 R 에 대한 경사각 θ 는, 20°이상 50°이하로 되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 홀더 본체 (1) 의 선단면에 있어서 경사면 (6) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측에, 홀더 선단 내주면 (7) 이 경사면 (6) 과 교차하도록 형성되어 있다. 홀더 선단 내주면 (7) 은, 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 축선 O 에 수직인 평면 R 에 대한 경사각이 0°, 또는 20°미만의 범위 내에서 홀더 본체 (1) 의 내주 측을 향함에 따라 축선 O 방향 후단 측을 향한다.

특히, 본 실시형태에 있어서의 홀더 선단 내주면 (7) 은, 축선 O 에 수직인 평면 R 에 대한 경사각이 0°의 평면상으로 되어 있고, 즉 도 4 에 나타내는 바와 같이 축선 O 에 수직인 평면 R 과 일치되어 있다. 따라서, 도 4 에 있어서 경사면 (6) 의 상기 경사각 θ 는, 이 홀더 선단 내주면 (7) 에 대한 경사각 θ 로 되어 있다.

여기서, 본 실시형태에서는, 도 4 에 나타내는 간격 h (㎜) 가, 도 1 에 나타내는 길이 L (㎜) 에 대해 이루는 비 h/L 이, 0.1 이상 0.45 이하로 되어 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이 간격 h 는, 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 홀더 선단 내주면 (7) 과 경사면 (6) 의 교점 Q 와, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 의 축선 O 방향의 간격이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이 길이 L 은, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 회전 방향 T 측의 단부 가장자리 (3b2) 의 길이이다.

또, 본 실시형태에서는, 도 2, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 와, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 는, 이들 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 과 경사면 (6) 의 홀더 회전 방향 T 측에 있어서 일점 M 에서 일치하도록 하여 교차하고 있다.

한편, 본 실시형태에서는, 이 일점 M 보다 홀더 회전 방향 T 와는 반대 측에 있어서, 홀더 본체 (1) 의 선단면에는, 경사면 (6) 의 홀더 본체 (1) 의 외주 측에, 홀더 선단 외주면 (8) 이 배치되어 있다. 홀더 선단 외주면 (8) 은, 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 축선 O 에 수직인 평면에 대한 경사각이 0°, 또는 20°미만의 범위 내에서 홀더 본체 (1) 의 내주 측을 향함에 따라 축선 O 방향 후단 측을 향한다. 홀더 선단 외주면 (8) 이, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 와, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 사이에 형성되어 있다.

이 홀더 선단 외주면 (8) 은, 축선 O 방향 선단 측에서 볼 때 도 2 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 대략 삼각형상으로 형성되어 있다. 홀더 선단 외주면 (8) 은, 상기 일점 M 으로부터 홀더 회전 방향 T 와는 반대 측을 향함에 따라 축선 O 에 대한 직경 방향의 폭이 점차 커진다. 이 홀더 선단 외주면 (8) 의 홀더 회전 방향 T 와는 반대 측의 단부는, 제 3 플랭크부 (3f) 의 홀더 본체 (1) 의 선단면에 있어서의 개구부에 교차하여 끊어져 있다.

단, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 는, 상기 서술한 바와 같이 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 로부터 축선 O 에 대한 직경 방향 내주 측으로 2 ㎜ 이하의 범위에 위치하고 있다. 이 때문에, 이 홀더 선단 외주면 (8) 의 축선 O 에 대한 직경 방향의 폭은 2 ㎜ 를 초과하는 경우는 없다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 홀더 선단 외주면 (8) 도, 홀더 선단 내주면 (7) 과 동일하게 축선 O 에 수직인 평면상으로 되어 있다. 한편, 본 실시형태에 있어서의 경사면 (6) 은, 축선 O 를 중심으로 하는 원추면상으로 형성되어 있다. 따라서 경사면 (6) 과 홀더 선단 외주면 (8) 의 교차 능선이 되는, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 는, 축선 O 를 중심으로 한 하나의 원주 상에 위치하게 된다.

이와 같이 구성된 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 및 날끝 교환식 절삭 공구 (30) 에 있어서는, 홀더 본체 (1) 의 선단면에 있어서, 축선 O 를 따른 종단면에서 볼 때, 축선 O 에 수직인 평면 R (본 실시형태에서는, 홀더 선단 내주면 (7)) 에 대한 경사면 (6) 의 경사각 θ 가, 20°이상 50°이하로 비교적 크게 설정되어 있다.

이 때문에, 절삭 인서트 (20) 에 작용하는 절삭 부하에 의한 응력을 인서트 장착 시트 (3) 의 전체로 분산시킬 수 있다. 인서트 장착 시트 (3) 의 제 1 플랭크부 (3d) 에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 이 제 1 플랭크부 (3d) 로부터의 홀더 본체 (1) 의 파손을 방지하여, 장기에 걸쳐 안정적인 절삭 가공을 실시하는 것이 가능해진다.

여기서, 이 경사각 θ 가 20°를 하회하는 정도로 작으면, 제 1 플랭크부 (3d) 의 최대 응력값을 저감하는 것이 곤란해진다. 또, 경사각 θ 가 20°를 하회하면, 홀더 본체 (1) 의 선단면과 피삭재의 가공면 사이의 공간 영역에 있어서의 축선 O 방향의 간격이 작아진다. 이 때문에, 절삭에 의해 생성된 절삭 부스러기가 이 공간 영역에 말려들어가면, 절삭 부스러기가 압축되어 절삭 부스러기 배출성이 손상될 우려가 있다.

한편, 반대로 이 경사면 (6) 의 상기 경사각 θ 가 50°를 상회하는 정도로 크면, 인서트 장착 시트 (3) 의 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측의 두께가 작아져, 강성이 부족한 것에 의해 응력이 집중되기 쉬워져 버린다.

또한, 본 실시형태에서는, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 와, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 사이에 상기 홀더 선단 외주면 (8) 이 형성되어 있다. 이 홀더 선단 외주면 (8) 의 축선 O 에 대한 직경 방향의 폭, 즉 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 와, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 의 축선 O 에 대한 직경 방향의 간격이, 2 ㎜ 를 상회하면, 하기의 우려가 있다. 즉, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측의 두께가 두꺼워져 강성이 높아져, 응력을 분산시킬 수 없게 될 우려가 있다. 이 때문에, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 는, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 로부터 축선 O 에 대한 직경 방향 내주 측으로 2 ㎜ 이하의 범위에 위치하도록 형성된다.

또, 본 실시형태에서는, 상기 경사면 (6) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측에, 홀더 선단 내주면 (7) 이 경사면 (6) 과 교차하도록 형성되어 있다. 홀더 선단 내주면 (7) 은, 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 축선 O 에 수직인 평면에 대한 경사각이 0°, 또는 20°미만의 범위 내에서 홀더 본체 (1) 의 내주 측을 향함에 따라 축선 O 방향 후단 측을 향한다. 이 때문에, 경사면 (6) 이 경사각 θ 인 채 원통상의 홀더 본체 (1) 의 내주부에 도달하는 것을 피할 수 있어, 필요 이상으로 홀더 본체 (1) 의 절삭날부 (4) 의 강성이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이와 같이 경사면 (6) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측에, 경사면 (6) 과 교차하는 홀더 선단 내주면 (7) 을 형성한 경우에는, 하기의 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시형태와 같이 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 홀더 선단 내주면 (7) 과 경사면 (6) 의 교점 Q 와, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 의 축선 O 방향의 간격 h (㎜) 가, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 회전 방향 T 측의 단부 가장자리 (3b2) 의 길이 L (㎜) 에 대해 이루는 비 h/L 은, 0.1 이상 0.45 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.

이 비 h/L 이 0.1 을 하회하는 정도로 작으면, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측에 부여되는 탄성이 불충분해져 응력 분산 효과가 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 한편, 이것과는 반대로, 이 비 h/L 이 0.45 를 상회하는 정도로 크면, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향의 길이인 단부 가장자리 (3b2) 의 길이 L (㎜) 에 대해 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측의 두께가 얇아져, 강성이 부족해 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 에 변형 등의 열화를 초래할 우려가 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 경사면 (6) 이 축선 O 를 중심으로 하는 원추면상으로 되어 있다. 축선 O 를 따른 단면에 있어서 경사면 (6) 은, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이 일정한 경사각 θ 로 직선상으로 홀더 본체 (1) 의 내주 측을 향함에 따라 축선 O 방향 후단 측을 향한다. 이 때문에, 경사면 (6) 을 형성할 때에, 그 경사각 θ 를 정확하게 20°이상 50°이하로 설정하는 것이 가능해진다.

단, 본 실시형태에서는 이와 같이 경사면 (6) 이 축선 O 를 중심으로 하는 원추면상으로 형성되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 경사면 (6) 의 축선 O 에 수직인 평면 R 에 대한 경사각 θ 가 20°이상 50°이하로 되어 있으면, 경사면 (6) 은 축선 O 를 따른 단면에 있어서 볼록 곡선상이나 오목 곡선상으로 형성되어 있어도 되고, 또 복수 단의 꺾은선상으로 형성 되어 있어도 된다.

또한, 본 실시형태에서는, 홀더 본체 (1) 의 선단면의 경사면 (6) 보다 외주 측에, 홀더 선단 외주면 (8) 이 형성되어 있다. 홀더 선단 외주면 (8) 은, 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 축선 O 에 수직인 평면 R 에 대한 경사각이 0°, 또는 20°미만의 범위 내에서 홀더 본체 (1) 의 내주 측을 향함에 따라 축선 O 방향 후단 측을 향한다. 따라서, 이 홀더 선단 외주면 (8) 은, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 와, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 사이에 형성되게 된다.

이 때문에, 예를 들어, 홀더 본체 (1) 의 선단면에 있어서 경사면 (6) 과, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 이 1 개의 교차 능선으로 직접 교차하고 있고, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 와, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 가 전체 길이에 걸쳐 상기 교차 능선으로 일직선상으로 일치하고 있는 경우에 비해, 본 실시형태에 의하면 하기의 효과가 얻어진다. 즉 본 실시형태에서는, 이들 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 과 경사면 (6) 의 교차 능선에 절삭 부하에 의해 변형이 생기는 것을 방지할 수 있어, 더욱 장기에 걸쳐 안정적인 절삭 가공을 실시하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에서는, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 와, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 가, 이들 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 과 경사면 (6) 의 홀더 회전 방향 T 측에 있어서 일점 M 에서 일치하도록 하여 교차하고 있다. 그리고, 이 일점 M 보다 홀더 회전 방향 T 와는 반대 측에 홀더 선단 외주면 (8) 이 형성되어 있다. 이것에 한정되지 않고, 이 홀더 선단 외주면 (8) 의 축선 O 에 대한 직경 방향의 폭이 2 ㎜ 를 상회하지 않으면, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 와, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 는 교차하지 않아도 된다. 즉, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (3b1) 의 전체 길이에 걸쳐 홀더 선단 외주면 (8) 이 형성되어 있어도 된다.

도 8 ∼ 도 10 은, 본 실시형태의 변형예의 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 를 나타내는 단면도이다. 구체적으로, 도 8 및 도 9 는, 하나의 변형예를 나타내고, 도 10 은, 다른 변형예를 나타낸다. 또한, 이들 변형예의 도시에 있어서는, 전술한 본 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 하기에서는 주로 상이한 점에 대해 설명한다.

이들 변형예에 있어서, 경사면 (6) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측에는, 홀더 선단 내주면 (7) 이 배치된다. 도 8 ∼ 도 10 에 나타내는 바와 같이 축선 O 를 따른 단면에 있어서, 축선 O 에 수직인 평면이란 가상 평면 R 로 해도 되고, 가상 평면 R 에 대한 홀더 선단 내주면 (7) 의 경사각 θ2 는, 경사면 (6) 의 상기 가상 평면 R 에 대한 경사각 θ 이하이다 (도 10 참조). 그리고, 홀더 선단 내주면 (7) 은, 제 1 내주면부 (7a) 와, 제 2 내주면부 (7b) 를 갖는다.

도 8 및 도 9 에 나타내는 하나의 변형예에서는, 제 1 내주면부 (7a) 가, 축선 O 와 수직인 방향으로 확장되는 평면상이다. 즉 이 변형예에서는, 제 1 내주면부 (7a) 가, 축선 O 에 수직인 가상 평면 R 의 일부에 상당한다. 단 이것에 한정되지 않고, 제 1 내주면부 (7a) 는, 축선 O 를 중심으로 하는 원추면상이어도 된다. 도 10 에 나타내는 다른 변형예에서는, 제 1 내주면부 (7a) 는, 직경 방향 내주 측을 향함에 따라 축선 O 방향 후단 측에 위치하는 원추면상이다. 혹은, 특별히 도시되지 않지만, 제 1 내주면부 (7a) 는, 직경 방향 내주 측을 향함에 따라 축선 O 방향 선단 측에 위치하는 원추면상이어도 된다.

제 2 내주면부 (7b) 는, 축선 O 에 대한 직경 방향에 있어서 제 1 내주면부 (7a) 와 경사면 (6) 사이에 배치된다. 제 2 내주면부 (7b) 는, 오목 곡면상이다. 제 2 내주면부 (7b) 는, 축선 O 를 따른 단면에 있어서 오목 곡선상을 이룬다. 제 2 내주면부 (7b) 는, 제 1 내주면부 (7a) 와 경사면 (6) 에 접속된다.

구체적으로, 제 2 내주면부 (7b) 의 외주 측의 단부는, 경사면 (6) 의 내주 측의 단부에 교점 Q 를 개재하여 접속된다. 도 9 및 도 10 에 나타내는 각 변형예에서는, 축선 O 를 따른 종단면에서 볼 때, 제 2 내주면부 (7b) 의 외주 측의 단부에 있어서의 접선이, 경사면 (6) 과 일치한다. 요컨대 제 2 내주면부 (7b) 와 경사면 (6) 은, 서로 접하도록 매끄럽게 접속된다. 단 이것에 한정되지 않고, 상기 종단면에서 볼 때, 제 2 내주면부 (7b) 의 외주 측의 단부에 있어서의 접선은, 경사면 (6) 과 일치하지 않아도 된다.

또, 제 2 내주면부 (7b) 의 내주 측의 단부는, 제 1 내주면부 (7a) 의 외주 측의 단부와 접속된다. 도 9 에 나타내는 하나의 변형예에서는, 상기 종단면에서 볼 때, 제 2 내주면부 (7b) 의 내주 측의 단부에 있어서의 접선이, 제 1 내주면부 (7a) 와 일치하고 있지 않다. 단 이것에 한정되지 않고, 도 10 에 나타내는 다른 변형예와 같이, 상기 종단면에서 볼 때, 제 2 내주면부 (7b) 의 내주 측의 단부에 있어서의 접선이, 제 1 내주면부 (7a) 와 일치해도 된다. 즉, 제 2 내주면부 (7b) 와 제 1 내주면부 (7a) 는, 서로 접하도록 매끄럽게 접속되어도 된다.

도 8 ∼ 도 10 에 나타내는 각 변형예에 의하면, 오목 곡면상의 제 2 내주면부 (7b) 에 의해, 홀더 선단 내주면 (7) 과 경사면 (6) 의 교점 Q 가 매끄럽게 접속된다. 이 때문에, 절삭 부하에 의한 응력이 이 교점 Q 에 집중되는 것이 억제된다.

본 발명은, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서, 전술한 실시형태 및 변형예 등에서 설명한 각 구성을 조합하여도 되고, 또, 구성의 부가, 생략, 치환, 그 밖의 변경이 가능하다. 또 본 발명은, 전술한 실시형태 등에 의해 한정되지 않고, 청구 범위에 의해서만 한정된다.

실시예 1

다음으로, 상기 서술한 실시형태에 근거하여, 본 발명의 실시예를 들어 설명한다. 먼저 실시예 1 에서는, 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 경사면 (6) 의 축선 O 에 수직인 평면 R 에 대한 경사각 θ 와, 최대 응력값의 관계를 설명한다. 본 실시예 1 에서는, 인서트 장착 시트 (3) 에 장착된 절삭 인서트 (20) 의 절삭날 (21) 의 직경 (절삭날 (21) 의 외주단이 축선 O 둘레로 이루는 원의 직경) 이 63 ㎜ 가 되는 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 및 날끝 교환식 절삭 공구 (30) 를 준비하였다. 그리고, 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 및 날끝 교환식 절삭 공구 (30) 에 있어서, 경사면 (6) 의 경사각 θ (°) 를 10°내지 70°의 범위에서 변화시켰을 때에, 최대 응력값 (㎫) 가 어떻게 추이하는지를, 유한 요소 해석 시뮬레이션 소프트를 사용하여 유한 요소 해석 (이하, CAE 해석이라고 칭한다.) 에 의해 확인하였다.

또한, 이 CAE 해석에서 부하하는 응력값은, 실측한 최대 저항값으로부터 산출하였다. 구체적으로는, 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 의 홀더 본체 (1) 에 1 개의 절삭 인서트 (20) 를 장착하고, 경도 32HRC 의 피삭재에 대해, 절삭 속도 Vc = 140 m/min, 1 날당의 이송량 fz = 2.0 ㎜/t, 축선 O 방향의 절입 깊이 ap = 1.0 ㎜, 축선 O 에 대한 반경 방향의 절입 깊이 ae = 45 ㎜ 의 절삭 조건으로 절삭 시험을 실시하여, 최대 저항값 4517.2 N 을 얻었다.

또한, 최대 저항값 4517.2 N 의 분력이, 주분력 3965.3 N, 배분력 2164.3 N 인 점에서, CAE 해석에서는 하기의 각 응력값을 사용하였다. 즉, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 및 장착 시트 바닥면 (3a) 에 주분력 3965.3 N 을 각 면의 면적으로 제산하여 얻은 응력값을 사용하고, 제 2 장착 시트 벽면 (3c) 에 배분력 2164.3 N 을 축선 O 방향의 구속면의 면적으로 제산하여 얻은 응력값을 사용하였다. 또, 홀더 본체 (1) 의 재질의 설정은 영률 210 GPa, 푸아송비 0.3 의 강재로 하여, CAE 해석을 실시하였다. 이 결과를 도 11 에 나타낸다.

또한, 이 CAE 해석에 있어서의 해석 조건에서는, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 의 위치는 축선 O 로부터 반경 19.17 ㎜ 의 원주 상에 고정하였다. 또, 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 홀더 선단 내주면 (7) 과 경사면 (6) 의 교점 Q 와, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 의 축선 O 방향의 간격 h (㎜) 가 1.28 ㎜ 가 되도록 하여, 경사각 θ 를 변화시켰다. 또, 홀더 본체 (1) 의 선단면의 홀더 선단 내주면 (7) 과 홀더 선단 외주면 (8) 은, 모두 축선 O 에 수직인 평면이다.

여기서, 최대 응력값 (㎫) 이란, 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 의 홀더 본체 (1) 의 파손의 지표이다. 이것은, 전삭 가공에 있어서 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 의 홀더 본체 (1) 의 파손은, 절삭 가공 시에 피삭재에 대해 날끝 교환식 절삭 공구 (30) 가 단속적으로 접하는 것에 의한 반복 피로가 주된 요인이기 때문이다. 반복 피로가 일어나는 것은, 반복 응력을 받기 쉬운 부분이며, 즉 최대 응력값이 나타나는 부분이다. 이 때문에, 이 최대 응력값이 홀더 본체 (1) 의 파손의 지표가 된다.

도 11 에 나타낸 결과로부터, 경사면 (6) 의 경사각 θ 가 20°이상 50°이하인 경우는, 최대 응력값이 대략 500 ㎫ 이하로 억제되어 있어, 최대 응력값이 저감되어 있는 것을 알 수 있다.

이에 대하여, 경사각 θ 가 20°미만인 10°인 경우에는 최대 응력값이 500 ㎫ 를 초과하고 있어, 최대 응력값의 저감이 불충분하였다. 또, 이 경사각 θ 가 20°미만인 경우에는, 경사면 (6) 이, 절삭 가공에 의해 형성된 피삭재의 가공면 (바닥면) 에 가까워져 홀더 본체 (1) 의 선단면 측의 공간 영역이 좁아진다. 이 때문에, 이 공간 영역에 절삭 가공에 의해 생성된 절삭 부스러기가 눌려 찌그러지고 압축되어, 절삭 부스러기 배출성에 악영향을 줄 우려도 있다.

한편, 경사면 (6) 의 경사각 θ 가 50°를 상회하는 60°인 경우에는, 경사면 (6) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측의 두께가 얇아짐으로써, 최대 응력값이 단번에 1500 ㎫ 정도로 급등한다. 절삭 부하에 의한 응력의 집중에 의해 제 1 플랭크부 (3d) 로부터의 홀더 본체 (1) 의 파손이 발생하기 쉬워지는 것을 알 수 있다.

실시예 2

다음으로, 역시 상기 서술한 실시형태에 근거하여, 비 h/L 과 최대 응력값 (㎫) 의 관계에 대해, 실시예 2 로서 설명한다. 비 h/L 은, 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 홀더 선단 내주면 (7) 과 경사면 (6) 의 교점 Q 와, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 의 축선 O 방향의 간격 h (㎜) 가, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 회전 방향 T 측의 단부 가장자리 (3b2) 의 길이 L (㎜) 에 대해 이루는 비이다. 또한, CAE 해석의 설정 조건은 실시예 1 과 마찬가지이다.

이 실시예 2 에서도, 인서트 장착 시트 (3) 에 장착된 절삭 인서트 (20) 의 절삭날 (21) 의 직경이 63 ㎜ 가 되는 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 및 날끝 교환식 절삭 공구 (30) 를 준비하였다. 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 (10) 및 날끝 교환식 절삭 공구 (30) 에 있어서, 경사면 (6) 의 경사각 θ (°) 를 30°로 고정함과 함께, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 회전 방향 T 측의 단부 가장자리 (3b2) 의 길이 L (㎜) 을 6.85 ㎜ 로 고정하였다. 그리고, 홀더 선단 내주면 (7) 의 축선 O 방향의 위치를 조절하여, 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 홀더 선단 내주면 (7) 과 경사면 (6) 의 교점 Q 와, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 의 축선 O 방향의 간격 h (㎜) 를 변화시켰을 때에, 최대 응력값 (㎫) 가 어떻게 추이하는지를, CAE 해석에 의해 시뮬레이션하였다. 이 결과를 도 12 에 나타낸다.

또한, 이 실시예 2 에 있어서의 CAE 해석에 있어서의 해석 조건에서도, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 의 위치는 축선 O 로부터 반경 19.17 ㎜ 의 원주 상이다. 또, 홀더 본체 (1) 의 선단면의 홀더 선단 내주면 (7) 과 홀더 선단 외주면 (8) 은, 모두 축선 O 에 수직인 평면이었다.

도 12 에 나타낸 결과로부터, 상기 서술한 바와 같이 길이 L (㎜) 이 6.85 ㎜ 인 경우에, 간격 h (㎜) 가 0.78 ㎜ ∼ 2.78 ㎜ 일 때에, 비 h/L 이 0.1 이상 0.45 이하가 된다. 비 h/L 이 0.1 이상 0.45 이하인 경우에는, 최대 응력값이 대략 460 ㎫ 이하의 범위이며, 응력이 분산되어 최대 응력값이 저감되어 있는 것을 알 수 있다.

이에 대하여, 간격 h 가 0.28 ㎜ 인 경우에는, 비 h/L 이 0.1 을 하회하는 0.04 가 된다. 이 경우, 최대 응력값이 단번에 500 ㎫ 이상으로 급등한다. 간격 h (㎜) 가 작게 됨으로써 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측의 강성이 높아져, 응력이 충분히 분산되지 않는 것을 알 수 있다.

한편, 간격 h 가 3.28 ㎜ 인 경우에는, 비 h/L 이 0.45 를 상회하는 0.48 이 된다. 이 경우에도, 최대 응력값은 460 ㎫ 를 약간이지만 상회하고 있고, 비 h/L 이 0.1 이상 0.45 이하인 경우에 비해, 응력의 분산이 불충분한 것을 알 수 있다. 또, 이 경우에는, 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 회전 방향 T 측의 단부 가장자리 (3b2) 의 길이 L (㎜) 에 대해, 간격 h (㎜) 즉 경사면 (6) 의 축선 O 방향의 높이가 커진다. 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 본체 (1) 의 내주 측의 두께가 얇아지는 영역이 많아지므로, 이 영역에 있어서 홀더 본체 (1) 의 강성이 부족하여 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 에 변형 등의 열화를 초래할 우려가 있다.

본 발명의 날끝 교환식 절삭 공구 홀더 및 날끝 교환식 절삭 공구에 의하면, 인서트 장착 시트의 제 1 장착 시트 벽면과 장착 시트 바닥면이 교차하는 우각부에 형성된 제 1 플랭크부에, 절삭 부하에 의한 응력이 집중되는 것을 방지하여, 응력을 인서트 장착 시트의 전체에 분산시켜 받을 수 있다. 이로써, 이 제 1 플랭크부로부터의 홀더 본체의 파손을 방지할 수 있어, 장기에 걸쳐 안정적인 절삭 가공을 실시하는 것이 가능해진다. 따라서, 산업상 이용가능성을 갖는다.

1 : 홀더 본체
2 : 장착부
3 : 인서트 장착 시트
3a : 장착 시트 바닥면
3b : 제 1 장착 시트 벽면
3b1 : 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리
3b2 : 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 회전 방향 T 측의 단부 가장자리
3c : 제 2 장착 시트 벽면
3d : 제 1 플랭크부
3e : 제 2 플랭크부
3f : 제 3 플랭크부
4 : 절삭날부
5 : 칩 포켓
6 : 경사면
7 : 홀더 선단 내주면
7a : 제 1 내주면부
7b : 제 2 내주면부
8 : 홀더 선단 외주면
10 : 날끝 교환식 절삭 공구 홀더
20 : 절삭 인서트
21 : 절삭날
23 : 제 2 정방형면 (착좌면)
26 : 제 1 측면
30 : 날끝 교환식 절삭 공구
O : 홀더 본체 (1) 의 축선
T : 홀더 회전 방향
θ : 경사면 (6) 의 경사각
θ2 : 홀더 선단 내주면 (7) 의 경사각
P : 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리
Q : 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 홀더 선단 내주면 (7) 과 경사면 (6) 의 교점
R : 축선 O 에 수직인 평면 (홀더 선단 내주면)
L : 제 1 장착 시트 벽면 (3b) 의 홀더 회전 방향 T 측의 단부 가장자리 (3b2) 의 길이
h : 축선 O 를 따른 단면에 있어서의 홀더 선단 내주면 (7) 과 경사면 (6) 의 교점 Q 와, 경사면 (6) 의 축선 O 방향 선단 측의 단부 가장자리 (P) 의 축선 O 방향의 간격

Claims (7)

1. 축선 둘레로 홀더 회전 방향으로 회전되는 홀더 본체의 선단 외주부에, 절삭날을 구비한 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되는 인서트 장착 시트가 형성된 날끝 교환식 절삭 공구 홀더로서,
   상기 인서트 장착 시트는,
   상기 홀더 회전 방향을 향해 상기 절삭 인서트의 착좌면이 착좌되는 장착 시트 바닥면과,
   이 장착 시트 바닥면으로부터 상기 홀더 회전 방향을 향하여 연장되고 상기 절삭 인서트의 상기 홀더 본체의 내주 측을 향하는 제 1 측면이 맞닿게 되고, 상기 홀더 본체의 외주 측을 향하는 제 1 장착 시트 벽면과,
   이 제 1 장착 시트 벽면과 상기 장착 시트 바닥면이 교차하는 우각부에 형성되고 상기 제 1 장착 시트 벽면과 상기 장착 시트 바닥면에 대해 오목한 제 1 플랭크부를 적어도 구비하고,
   상기 제 1 장착 시트 벽면의 상기 홀더 본체의 내주 측에는, 이 제 1 장착 시트 벽면의 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리로부터 상기 축선에 대한 직경 방향 내주 측으로 2 ㎜ 이하의 범위에 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리를 가지고 상기 홀더 본체의 내주 측을 향함에 따라 상기 축선 방향 후단 측을 향하는 경사면이 형성되어 있고,
   상기 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 경사면의 상기 축선에 수직인 평면에 대한 경사각 θ 가 20°이상 50°이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 절삭 공구 홀더.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 경사면의 상기 홀더 본체의 내주 측에는, 상기 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 축선에 수직인 평면에 대한 경사각이 0°, 또는 20°미만의 범위 내에서 상기 홀더 본체의 내주 측을 향함에 따라 상기 축선 방향 후단 측을 향하는 홀더 선단 내주면이, 상기 경사면과 교차하도록 형성되어 있고,
   상기 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 홀더 선단 내주면과 상기 경사면의 교점과, 상기 경사면의 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리의 상기 축선 방향의 간격 h (㎜) 가, 상기 제 1 장착 시트 벽면의 상기 홀더 회전 방향 측의 단부 가장자리의 길이 L (㎜) 에 대해 이루는 비 h/L 이 0.1 이상 0.45 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 절삭 공구 홀더.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 경사면은, 상기 축선을 중심으로 하는 원추면상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 절삭 공구 홀더.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 경사면은, 상기 축선을 중심으로 하는 원추면상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 절삭 공구 홀더.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 경사면의 상기 홀더 본체의 외주 측에는, 상기 축선을 따른 단면에 있어서의 상기 축선에 수직인 평면에 대한 경사각이 0°, 또는 20°미만의 범위 내에서 상기 홀더 본체의 내주 측을 향함에 따라 상기 축선 방향 후단 측을 향하는 홀더 선단 외주면이 배치되고,
   상기 홀더 선단 외주면은, 상기 경사면의 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리와, 상기 제 1 장착 시트 벽면의 상기 축선 방향 선단 측의 단부 가장자리 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 절삭 공구 홀더.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 경사면의 상기 홀더 본체의 내주 측에는, 홀더 선단 내주면이 배치되고,
   상기 축선을 따른 단면에 있어서, 상기 축선에 수직인 가상 평면에 대한 상기 홀더 선단 내주면의 경사각 θ2 는, 상기 경사각 θ 이하이며,
   상기 홀더 선단 내주면은,
   상기 축선과 수직인 방향으로 확장되는 평면상 또는 상기 축선을 중심으로 하는 원추면상의 제 1 내주면부와,
   상기 축선에 대한 직경 방향에 있어서 상기 제 1 내주면부와 상기 경사면 사이에 배치되고, 상기 제 1 내주면부와 상기 경사면에 접속되는 제 2 내주면부를 갖고,
   상기 제 2 내주면부는, 상기 축선을 따른 단면에 있어서 오목 곡선상을 이루는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 절삭 공구 홀더.
7. 제 1 항에 기재된 날끝 교환식 절삭 공구 홀더와,
   상기 절삭날을 갖고 상기 인서트 장착 시트에 착탈 가능하게 장착되는 절삭 인서트를 구비하는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 절삭 공구.

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