KR102655923B1 - 공구 보디 및 밀링 공구 - Google Patents
공구 보디 및 밀링 공구 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 밀링 공구 (1) 용의 공구 보디 (2) 에 관한 것으로, 이 공구 보디는, 전방 단부 (3) 및 후방 단부 (4) 로서, 이들 사이에 중앙 축선 (C) 및 주변 엔벨로프 표면 (5) 이 연장되고, 공구 보디 (2) 가 상기 중앙 축선 (C) 주위에서 회전 방향 (R) 으로 회전하도록 구성되어 있는, 상기 전방 단부 (3) 및 후방 단부 (4); 절삭 인서트 (7) 를 지지하도록 구성되는 적어도 하나의 인서트 시트 (6); 벽 표면 (9) 에 의해 경계지어지며 상기 회전 방향으로 상기 인서트 시트 (6) 의 전방에 제공되는 칩 포켓 (8) 을 포함하고, 상기 벽 표면의 적어도 일부에는 복수의 제 1 홈들 및 제 2 홈들을 포함하는 표면 패턴이 형성되고, 상기 제 2 홈들은 상기 제 1 홈들을 교차하고, 상기 제 1 홈들의 각각의 홈 및/또는 상기 제 2 홈들의 각각의 홈은 오목한 홈 프로파일을 갖는다.
Description
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 밀링 공구용의 공구 보디 및 이러한 공구 보디를 포함하는 밀링 공구에 관한 것이다. 본 발명은 또한 밀링 공구용의 공구 보디를 제조하는 방법에 관한 것이다.
특정 밀링 응용분야 및 공작물 재료의 경우, 칩 포켓을 통해 배출되는 동안 칩이 막힐 위험이 있다. 이로 인해 칩 걸림이 발생하며, 이는 밀링 공구 파손 및 기계가공 표면의 품질 저하와 같은 문제를 유발할 수 있다. 따라서 밀링 공구의 절삭 날 앞에 제공되는 칩 배출용의 칩 포켓은 칩 걸림의 위험을 최소화하도록 설계되어야 한다.
EP1654085 는 공구 보디 및 그 안에 장착된 복수의 절삭 인서트를 포함하는 밀링 공구를 개시한다. 각 절삭 인서트 앞에는, 기계가공 중에 형성된 칩을 배출하기 위한 칩 포켓이 제공된다. 칩 포켓을 한정하는 벽 표면에는, 홈들을 따라 연장되는 연속 리지 (ridge) 에 의해 분리된 복수의 매끄러운 홈들이 형성된다. 그러나, 칩이 리지에 계속 마찰되고, 그럼으로써 칩 유동이 느려질 위험이 있다.
적어도 일부 양태에서 밀링 공구를 위한 개선된 공구 보디를 제공하는 것이 바람직하다. 특히, 기계가공 중에 칩 배출 공정에서 마찰 감소에 기여하는 공구 보디를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 적어도 일부 양태에서 밀링 공구용의 공구 보디를 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
이러한 문제를 더 잘 해결하기 위해, 초기에 정의된 밀링 공구용의 공구 보디가 제공된다. 이 공구 보디는 다음의 것을 포함한다:
- 전방 단부 및 후방 단부로서, 이들 사이에 중앙 축선 및 주변 엔벨로프 표면이 연장되고, 상기 공구 보디는 상기 중앙 축선 주위에서 회전 방향으로 회전하도록 구성되어 있는, 상기 전방 단부 및 후방 단부,
- 상기 전방 단부와 상기 주변 엔벨로프 표면 사이의 전이부에 형성된 적어도 하나의 인서트 시트로서, 상기 인서트 시트는 그 안에 장착되도록 되어 있는 절삭 인서트를 지지하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 인서트 시트,
- 상기 회전 방향으로 상기 인서트 시트의 전방에 제공되는 칩 포켓으로서, 상기 칩 포켓은 벽 표면에 의해 경계지어지는, 상기 칩 포켓.
상기 공구 보디는, 상기 벽 표면의 적어도 일부에는 복수의 제 1 홈들 및 제 2 홈들을 포함하는 표면 패턴이 형성되고, 상기 제 2 홈들은 상기 제 1 홈들을 교차하고, 상기 제 1 홈들의 각각의 홈 및/또는 상기 제 2 홈들의 각각의 홈은 오목한 홈 프로파일을 갖는 것을 특징으로 한다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 제안된 공구 보디를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 다음을 포함한다:
- 공구 보디 블랭크를 제공하는 단계,
- 칩 포켓을 형성하는 공간을 생성하기 위해 제 1 공구에 의해 상기 공구 보디 블랭크로부터 재료를 제거하는 단계,
- 인서트 시트를 기계가공하는 단계,
- 제 1 볼-노즈 밀링 커터로 벽 표면에 제 1 홈들을 생성하는 단계,
- 제 2 홈들이 상기 제 1 홈들과 교차하여 표면 패턴을 형성하도록 제 2 볼-노즈 밀링 커터로 상기 벽 표면에 상기 제 2 홈들을 생성하는 단계로서, 상기 제 2 볼-노즈 밀링 커터는 바람직하게는 상기 제 1 볼-노즈 밀링 커터와 동일한 밀링 커터인, 상기 제 2 홈들을 생성하는 단계,
- 선택적으로, 연마하고 그리고/또는 임의의 다른 최종 처리를 적용하여 홈들 사이의 날카로운 스캘럽 (scallops) 을 디버링 (deburring) 하고 그리고/또는 둥글게 처리 (rounding off) 하는 단계.
홈들 덕분에, 밀링 중에 칩 포켓을 통해 배출되는 칩과 칩 포켓의 전방 벽 표면 사이의 접촉 면적이 감소한다. 따라서 마찰 및 결과적으로 칩 걸림의 위험이 줄어들고, 칩이 표면 패턴 위에서 매끄럽게 유동한다. 제 1 및 제 2 홈들이 교차하기 때문에, 연속적인 리지들에 의해 분리된 비교차 홈들을 갖는 표면 패턴에 비해 칩이 홈들 사이의 돌출부/리지에 마찰될 위험이 감소된다. 또한, 제 1 및 제 2 홈들이 교차하기 때문에, 습식 기계가공 중에 냉각제/윤활제가 외부 장치를 통해 또는 공구 보디에 배열된 내부 냉각제 채널을 통해 공구 및 절삭 영역에 적용될 때에, 벽 표면에 걸친 냉각제/윤활제의 분포가 개선되어서 칩이 표면 패턴 위에서 매끄럽게 유동한다.
공구 보디에는 벽 표면에 그리고/또는 인서트 시트와 관련된 표면에 그리고/또는 공구 보디의 전방 단부에 출구를 갖는 내부 냉각제 채널 또는 채널들이 제공될 수 있다. 출구 또는 냉각제 채널이 공구 보디의 전방 단부에 배치되어 있거나 냉각제 제트가 인서트 시트에 장착된 절삭 인서트를 향하도록 배치되어 있어도 그리고 냉각제/윤활제가 외부 장치를 통해 공급되어도, 냉각제/윤활제는 칩 포켓의 벽 표면에 튀어 나와 설명된 효과가 얻어진다. 바람직하게는, 냉각제 채널의 출구는 표면 패턴을 갖는 벽 표면의 일부에 배열된다.
홈들은 볼-노즈 밀링 공구를 사용하여 형성될 수 있으며, 이웃하는 홈들 사이에 스캘럽 및 오목한 홈 프로파일을 생성한다. 홈들에는 또한 2 개의 이웃하는 제 1 홈들 사이 및/또는 2 개의 이웃하는 제 2 홈들 사이의 전이 표면이 형성될 수 있다. 홈들이 형성되었을 때, 날카로운 스캘럽 및/또는 날카로운 모서리를 둥글게 하고 그리고/또는 존재할 수 있는 버어를 제거하고 그리고/또는 매끄러운 표면 마감을 얻기 위하여 칩 포켓의 전방 벽 표면이 연마될 수도 있다. 연마는 사용할 수 있는 유일한 방법이 아니다. 블라스팅, 숏 피닝 또는 날카로운 스캘럽을 둥글게 만드는 임의의 다른 방법과 같은 다른 방법을 사용할 수 있다. 열적 디버링 (deburring) 과 같은 디버링 공정도 사용될 수 있다. 이들 방법의 조합은 또한, 날카로운 스캘럽을 둥글게 하고 그리고/또는 버어를 제거하고 그리고/또는 벽 표면 및/또는 벽 표면 재료의 바람직한 특성을 생성하기 위해 사용될 수도 있다. 벽 표면에 코팅, 바람직하게는 내마모성 코팅을 적용하는 것도 가능하다.
오목한 홈 프로파일에 의해, 여기에서는, 홈의 길이 연장부에 직교하는 평면에서 취해진 단면에서 볼 때, 홈의 표면은 오목한 형상을 갖는 것으로 의도된다. 오목한 홈 프로파일의 형상은 바람직하게는 그러나 필수적이지는 않게 각각 모든 제 1 홈들 및/또는 모든 제 2 홈들에 대해 동일하거나 본질적으로 동일할 수 있다 (즉, 제조 공차 내에서). 바람직하게는, 제 1 홈들 및 제 2 홈들을 포함하는 모든 홈들은 동일하거나 본질적으로 동일한 오목한 홈 프로파일의 형상을 갖는다.
표면 패턴 덕분에, 칩 포켓의 기계가공이 보다 비용 효율적으로 수행될 수 있다. 기존의 공구 보디, 즉 평평한 벽 표면을 갖거나 연속 리지들에 의해 분리된 비교차 홈들을 갖는 표면 패턴을 갖는 공구 보디에서는, 벽 표면은 칩 걸림의 위험을 방지하기 위해서는 특정 표면 특성을 가져야만 한다. 이러한 표면 요건은 기계가공 경제성과 최종 밀링 공구의 가격에 부정적인 영향을 미친다. 예를 들어, 벽 표면에 필요한 표면 마감을 얻으려면, 절단 데이터를 낮게 유지해야 하고 최종적인 값비싼 마감 작업이 포함되어야 한다. 동시에, 칩 포켓의 기계가공에 사용되는 공구의 마모가 감시되어야 하고 낮게 유지되어야 하는데, 이는 높은 공구 교체 빈도로 이어진다. 그러나, 제안된 공구 보디의 표면 패턴 덕분에, 칩 포켓의 공간이 생성되는 제 1 제조 단계에서 뿐만 아니라 마감 작업 중에, 즉 홈들의 기계가공 중에도 기계가공 시간이 줄어들 수 있다. 이는 볼-노즈 밀링 공구의 전방 단부가 홈을 만드는데 사용되어, 볼-노즈 밀링 공구에 의해 생성된 칩이 얇아짐에 따라 높은 절삭 데이터를 허용하고 볼-노즈 밀링 공구에 작용하는 힘의 방향이 바람직하기 때문이다.
일 실시형태에 따르면, 각각의 제 1 홈 및/또는 각각의 제 2 홈에 대해, 홈의 길이 연장부에 직교하는 단면도에서 볼 때, 오목한 홈 프로파일은 제 1 단부 지점과 제 2 단부 지점 사이에서 연장하고, 제 1 단부 지점에서의 오목한 홈 프로파일에 대한 제 1 접선 및 제 2 단부 지점에서의 오목한 홈 프로파일에 대한 제 2 접선은 오목한 홈 프로파일 아래에서 교차하고, 제 1 접선 및 제 2 접선에 의해 형성된 각도 δ 는 90° ≤ δ ≤ 175°, 바람직하게는 110° ≤ δ ≤ 170°이도록 되어 있다. 각 간격 내에서, 특히 오목한 홈 프로파일이 원호 또는 타원형 호의 형상을 갖는 경우, 홈은 비교적 얕고 넓다. 이는 칩이 홈들 내에서 막힐 위험이 최소화됨을 의미한다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 홈들은 2 개의 이웃하는 제 1 홈들이 서로 바로 인접하도록 배열된다. 제 1 홈들의 길이 연장부에 직교하는 단면도에서 볼 때, 각각의 2 개의 이웃하는 제 1 홈들은, 예를 들어 볼-노즈 밀링 공구를 사용하여 밀링하는 동안 형성되고 차후에 연마되는 스캘럽과 같이, 오목한 홈 프로파일의 곡률 반경과 비교하여 상대적으로 작은 곡률 반경을 가진 볼록한 둥근 부분에 의해 연결된다. 바로 인접한 홈들은 칩 배출중에 마찰을 감소시킨다. 제 2 홈들은 또한 서로 바로 인접할 수 있거나, 대안적으로는 제 1 홈들을 따라 연장되며 리지가 형성되도록 하는 거리만큼 분리될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 오목한 홈 프로파일은 호 형상이다. 호는 바람직하게는 볼-노즈 밀링 공구를 사용하여 쉽게 생성되는 원호일 수 있다. 오목한 프로파일은 또한 타원 호의 형상을 가질 수 있거나, 포물선의 형상 또는 포물선의 일부 또는 이와 유사한 형상을 가질 수 있다. 이러한 프로파일은 근사 프로파일이 변경되지 않은 각도 δ 값을 갖는 원호에 의해 근사화될 수 있다. 볼-노즈 밀링 공구는 타원 호의 프로파일 또는 포물선 또는 유사한 형상을 생성할 수 있는 전방을 가질 수 있으며, 이러한 프로파일이 또한 생성되어 사용될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 호 형상의 오목한 홈 프로파일의 곡률 반경 또는 대략적인 곡률 반경은 1-6 mm 의 범위 내에 있다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 홈들의 오목한 홈 프로파일의 곡률 반경 또는 대략적인 곡률 반경은 (제조 공차 내에서) 제 2 홈들의 오목한 홈 프로파일의 곡률 반경 또는 대략적인 곡률 반경과 동일하다. 이는 제 1 및 제 2 홈들이 동일한 볼-노즈 밀링 공구를 사용하여 형성될 수 있기 때문에 바람직하다.
일 실시형태에 따르면, 벽 표면은 인서트 시트를 향하는 전방 벽 표면을 포함하고, 표면 패턴은 전방 벽 표면의 적어도 일부, 바람직하게는 전방 벽 표면의 주요 부분, 더욱 바람직하게는 전체 전방 벽 표면, 보다 바람직하게는 벽 표면의 주요 부분, 더욱더 바람직하게는 전체 벽 표면을 덮는다.
일 실시형태에 따르면, 표면 패턴은 제 1 홈과 제 2 홈 사이에 형성된 복수의 돌출부들을 포함하고, 각각의 돌출부는 2 개의 이웃하는 제 1 홈들 및 2 개의 이웃하는 제 2 홈들에 의해 한정된다. 여기서 돌출부는, 홈들의 바닥 레벨에 대해 돌출된 것으로서 이해되어야 한다. 볼-노즈 밀링 공구를 사용하여 표면 패턴을 형성하는 경우, 돌출부들은 홈의 밀링시에 생성되는 스캘럽의 형태일 수 있다. 바람직하게는, 날카로운 스캘럽 및/또는 날카로운 모서리를 둥글게 하기 위해 표면이 연마된다. 바람직하게는, 각각의 돌출부의 모든 표면들은 나중에 연마되거나 연마될 수도 있는 제 1 홈들 및 제 2 홈들의 일부를 형성한다. 홈들이 바로 인접한 것과 같이 서로 비교적 가깝다면, 각각의 돌출부는 평행사변형 형태의 베이스 및 돌출부의 뾰족한 (둥근) 상단으로 수렴하는 4 개의 둥근 측표면을 갖게 된다. 측표면은 제 1 및 제 2 홈의 일부를 형성한다. 홈들이 서로 비교적 가깝지 않은 경우, 뾰족한 상부 대신에 돌출부는 상부 플래토로 수렴하는 4 개의 둥근 측표면에 의해 한정된 상부 플래토를 가질 수 있다. 이러한 경우 상부 플래토는 가장 큰 면이 3 mm 이하인 평행사변형의 형태이다. 돌출부의 플래토 및/또는 측표면 및/또는 가장자리 및/또는 뾰족한 상부는 연마되어 둥글게 될 수 있다. 위에서 언급했듯이, 다른 후처리도 사용될 수 있다. 돌출부의 형태와 모양은 칩 포켓의 벽 표면에 걸쳐 다양할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 각각의 돌출부는 제 1 홈을 따라 연장하는 리지를 형성한다. 이 경우, 제 2 홈들 사이의 거리는 제 1 홈들 사이의 거리보다 클 수 있고 그리고/또는 제 2 홈들 사이의 거리는 제 1 홈들보다 얕을 수 있다. 리지의 길이는 제 2 홈들 사이의 거리 및 제 2 홈들의 깊이 및 곡률에 의해 결정된다. 제 2 홈들 사이의 거리가 3 mm 이하인 경우, 리지의 길이는 적어도 3 mm 미만이다.
일 실시형태에 따르면, 각각의 돌출부는 제 1 또는 제 2 홈들의 길이 연장부에 직교하는 단면도에서 볼 때 둥근 상부를 갖는다. 이는 예를 들어 앞서 설명한 바와 같이 연마 또는 임의의 다른 후처리를 통해 얻어질 수 있다. 둥근 상부는 칩 배출시에 마찰을 줄여준다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 홈들은 0.5-3 mm 의 제 1 거리 (d1) 만큼 이격되고 그리고/또는 제 2 홈들은 0.5-3 mm 의 제 2 거리 (d2) 만큼 이격된다. 제 1 거리는 제 2 거리와 같을 수 있지만, 제 1 거리와 다를 수도 있다. 제 1 거리는 제 1 홈들의 세트 내에서 동일할 수 있으므로, 제 1 홈들은 등간격이 된다. 그러나, 홈들이 형성되는 벽 표면은 종종 만곡되기 때문에, 제 1 거리는 제 1 홈들의 세트 내에서 그리고 상응하게 제 2 홈들의 세트 내에서 약간 다를 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 전방 벽 표면의 적어도 일부에서 제 1 홈들은 서로 평행하고 그리고/또는 제 2 홈들은 서로 평행하다. 바람직하게는, 적어도 이웃하는 제 1 홈들 및/또는 이웃하는 제 2 홈들은 서로 평행하거나 본질적으로 평행하다.
일 실시형태에 따르면, 평면형인 또는 본질적으로 평면형인 벽 표면 부분에서, 제 2 홈들은 제 1 홈들에 대해 각도 α 로 연장되며, 여기서 각도 α 는 30-90°, 바람직하게는 60-90°의 범위 내에 있다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 홈들 및/또는 제 2 홈들의 최대 깊이는 0.03-0.20 mm, 바람직하게는 0.05-0.15 mm 의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 홈들 사이의 깊이와 거리 사이의 비율은 제 1 홈들 및 제 2 홈들 모두에 대해 0.020-0.20 의 범위 내에 있다.
본 발명은 또한 제안된 공구 보디 및 하나 이상의 인서트 시트에 장착된 하나 이상의 절삭 인서트를 포함하는 밀링 공구에 관한 것이다. 이러한 밀링 공구의 장점 및 유리한 특징은 공구 보디에 대한 위의 설명에서 나타난다.
본 발명의 추가적인 유리한 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명으로부터 나타날 것이다.
본 발명의 실시형태들은 첨부된 도면을 참조하여 예에 의해 이하에서 설명 될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 밀링 공구를 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 공구 보디의 표면 패턴의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 3 은 도 2 의 표면 패턴을 보여주는 평면도이고,
도 4 는 도 2 에서와 같이 부분적으로 생성된 표면 패턴을 나타내는 사시도이고,
도 5 는 도 3 의 V-V 선을 따르는 단면도이고,
도 6 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 공구 보디를 나타내는 사진이고,
도 7 은 도 6 의 공구 보디의 벽 표면의 스캔 이미지이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 밀링 공구를 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 공구 보디의 표면 패턴의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 3 은 도 2 의 표면 패턴을 보여주는 평면도이고,
도 4 는 도 2 에서와 같이 부분적으로 생성된 표면 패턴을 나타내는 사시도이고,
도 5 는 도 3 의 V-V 선을 따르는 단면도이고,
도 6 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 공구 보디를 나타내는 사진이고,
도 7 은 도 6 의 공구 보디의 벽 표면의 스캔 이미지이다.
본 발명의 실시형태에 따른 공구 보디 (2) 를 포함하는 밀링 공구 (1) 가 도 1 에 개략적으로 도시되어 있고, 다른 실시형태에 따른 공구 보디 (2) 가 도 6 에 도시되어 있다. 두 실시형태에서, 공구 보디 (2) 는 전방 단부 (3) 및 후방 단부 (4) 를 포함하고 이들 사이에서 중앙 축선 (C) 과 주변 엔벨로프 표면 (5) 이 연장한다. 공구 보디 (2) 는 중앙 축선 (C) 을 중심으로 회전 방향 (R) 으로 회전하도록 구성된다.
복수의 인서트 시트 (6) 가 전방 단부 (3) 와 주변 엔벨로프 표면 (5) 사이의 전이부에 형성된다. 각각의 인서트 시트 (6) 는 그 안에 장착되도록 되어 있는 절삭 인서트 (7) 를 지지하도록 구성된다. 칩 포켓 (8) 은 회전 방향 (R) 으로 각 인서트 시트 (6) 의 전방에 제공되고, 칩 포켓 (8) 은 회전 방향 (R) 에서 인서트 시트 (6) 와 마주하는 전방 벽 표면 (10) 을 포함하여 벽 표면 (9) 에 의해 한정된다. 절삭 인서트 (7) 는 여기서는 나사 형태인 체결 부재 (11) 를 사용하여 인서트 시트 (6) 에 체결되도록 되어 있다. 중앙 축선 (C) 을 따라 그리고 전방 단부 (3) 를 향해 볼 때, 도 1 의 밀링 공구 (1) 의 칩 포켓 (8) 은 실질적으로 U자형 형상이다. 그러나, 칩 포켓은 훨씬 더 개방적이고 다른 형상을 가질 수 있다.
벽 표면 (9) 은 곡선형이고 바람직하게는 볼-노즈 밀링에 이은 연마에 의해 형성되는 표면 패턴에 의해 덮인다. 표면 패턴은 도 2 내지 5 에 더 자세히 나와 있으며, 여기서 표면 패턴은 평평한 표면에 표시된다.
표면 패턴은, 제 1 길이 연장부 (L1) 에 대해 전방 벽 표면 (10) 의 적어도 일부에서 평행하게 연장되거나 벽 표면 (9) 이 만곡되어 있기 때문에 본질적으로 평행하게 연장되는 복수의 제 1 홈들 (12, 12a-e), 및 전방 벽 표면 (10) 의 적어도 일부에서 제 2 길이 연장부 (L2) 에 대해 평행하게 또는 본질적으로 평행하게 연장되는 복수의 제 2 홈들 (13, 13a-e) 에 의해 형성된다. 예를 들어, 각각의 2 개의 이웃하는 제 1 홈들 (12), 예를 들어 홈들 (12a, 12b), 또는 제 2 홈들 (13), 예를 들어 홈들 (13a, 13b) 은 본질적으로 평행하게 연장될 수 있는 한편, 벽 표면 (9) 의 대향 단부들에 위치한 제 1 홈들 (12) 은 곡선형 벽 표면 (9) 으로 인해 비평행 연장부를 가질 수 있다. 제 2 홈들 (13) 은 제 1 홈들 (12) 과 교차하고 제 1 홈들 (12) 에 대해 각도 α 로 연장된다. 도시된 실시형태에서, α = 37°이다. 제 1 홈들 (12) 및 제 2 홈들 (13) 의 각각의 홈은 오목한 홈 프로파일 (17) 을 갖는다. 즉, 제 1 홈들 (12) 중 하나의 제 1 홈의 제 1 길이 연장부 (L1) 에 직교하는 단면에서, 제 1 홈 (12) 의 표면은 오목한 곡선으로 설명될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 제 1 및 제 2 홈들 (12, 13) 은 동일한 형상의 오목한 홈 프로파일 (17) 을 가지며, 오목한 홈 프로파일 (17) 은 곡률 반경 R1 (제 1 홈 (12)) = R2 (제 2 홈 (13)) = 1.5 mm 를 갖는 원호로 설명될 수 있다.
제 1 홈들 (12) 은 2 개의 이웃하는 제 1 홈들 (12a, 12b) 이 서로 바로 인접하도록 배열된다. 이는, 3 개의 제 1 홈들 (12a, 12b, 12c) 및 3 개의 교차하는 제 2 홈들 (13a, 13b, 13c) 을 포함하여 부분적으로만 생성된 표면 패턴을 도시하는 도 4 에서 명확하게 볼 수 있다. 이웃하는 제 1 홈들 (12a, 12b) 이 바로 인접하는 한편, 이웃하는 제 2 홈들 (13b, 13c) 은 제 2 홈들 (13b, 13c) 을 따라 연장하는 평평한 상부 표면을 갖는 리지 (18) 에 의해 분리된다. 제 1 홈들 (12) 은 제 1 거리 d1 = 1.1 mm 만큼 등간격이고 (도 3 참조) 깊이 h1 = 0.11 mm 를 갖는다 (도 5 참조) . 제 2 홈들 (13) 은 제 2 거리 d2 = 1.8 mm 만큼 등간격이고 (도 3 참조) 깊이 h2 = 0.10 mm (미도시) 를 가지며, 즉 제 1 홈들 (12) 보다 약간 더 작다. 깊이 h1 및 h2 는 표면 패턴내에서 변할 수 있다.
2 개의 이웃하는 제 1 홈들 (12) 및 2 개의 이웃하는 제 2 홈들 (13) 에 의해 한정되는 돌출부 (14, 14a-c) 가 형성된다. 예를 들어, 도 3 에 도시된 바와 같이, 돌출부 (14b) 는 제 1 홈들 (12b, 12c) 및 제 2 홈들 (13b, 13c) 에 의해 한정된다. 제 1 홈들 (12) (도 5 참조) 중 하나의 제 1 홈의 제 1 길이 연장부 (L1) 에 직교하는 단면에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 돌출부 (14) 는, 오목한 홈 프로파일의 1.5 mm 의 곡률 반경 R1 과 비교하여, 도시된 실시형태에서 0.08 mm 로 비교적 작은 곡률 반경으로 볼록하게 둥글어진다. 각각의 돌출부 (14) 는, 평평한 상부 표면을 갖고 제 1 길이 방향 (L1) 으로 연장하는 리지를 형성한다. 리지는 제 2 홈들 (13) 에 의해 각 측에서 부러지고 도시된 실시형태에서 제 1 길이 방향 (L1) 으로 대략 0.5 mm 의 길이를 갖는다.
밀링 공구 (1) 에는 내부 냉각제 채널 시스템이 제공된다. 적어도 하나의 냉각제 채널은 칩 포켓 (8) 에 적어도 하나의 출구 (20) 를 갖는다. 내부 냉각제 채널 시스템은 임의의 알려진 종류일 수 있다.
제 1 홈들 (12d) 중 하나의 제 1 홈의 길이 연장부 (L1) 에 직교하는 도 5 의 단면에서 볼 수 있는 바와 같이, 오목한 홈 프로파일 (17) 은 제 1 단부 지점 (15) 과 제 2 단부 지점 (16) 사이에서 연장된다. 제 1 단부 지점 (15) 에서의 오목한 홈 프로파일에 대한 제 1 접선 (z1) 및 제 2 단부 지점 (16) 에서의 오목 홈 프로파일에 대한 제 2 접선 (z2) 은 오목한 홈 프로파일 (17) 아래에서 교차한다. 제 1 접선 (z1) 과 제 2 접선 (z2) 에 의해 형성된 각도 δ 는 90° ≤ δ ≤ 175°, 바람직하게는 110° ≤ δ ≤ 170°이도록 되어 있다. 도시된 실시형태에서, δ = 136°이다. 제 2 홈들 (13) 에 대해서도 상응하는 각도가 규정될 수 있다 (미도시).
제 1 홈들 (12) 에 대해, 각도 δ 는 다음과 같이 정의될 수 있다:
여기서 h1c 는 오목한 프로파일의 깊이이고 연마 전에 h1 과 같다. 연마 후, 볼록한 둥근 부분의 높이가 포함되지 않으므로 h1c 는 h1 보다 작다.
도 6 에 도시된 공구 보디 (2) 의 벽 표면 (9) 의 일부의 스캔 이미지가 도 7 에 도시되어 있다.
공구 보디 (2) 는 다음의 단계들을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
- 공구 보디 블랭크를 제공하는 단계,
- 칩 포켓 (8) 을 형성하는 공간을 생성하기 위해 제 1 공구에 의해 상기 공구 보디 블랭크로부터 재료를 제거하는 단계,
- 인서트 시트 (6) 를 기계가공하는 단계,
- 제 1 볼-노즈 밀링 커터로 칩 포켓 (8) 의 벽 표면 (9) 에 제 1 홈들 (12, 12a-e) 을 기계가공하는 단계,
- 제 2 홈들 (13, 13a-e) 이 상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 과 교차하여 표면 패턴을 형성하도록 제 2 볼-노즈 밀링 커터로 상기 칩 포켓 (8) 의 상기 벽 표면 (9) 에 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 을 기계가공하는 단계로서, 상기 제 2 볼-노즈 밀링 커터는 바람직하게는 상기 제 1 볼-노즈 밀링 커터와 동일한 밀링 커터인, 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 을 기계가공하는 단계,
- 바람직하게는, 그러나 필수적이지는 않게, 연마하고 그리고/또는 임의의 다른 최종 처리를 적용하여 홈들 (12, 12a-e, 13, 13a-e) 사이의 날카로운 스캘럽 (scallops) 을 디버링 (deburring) 하고 그리고/또는 둥글게 처리 (rounding off) 하는 단계.
인서트 시트 (6) 를 기계가공하는 단계는 홈들을 기계가공하는 단계 이전 또는 이후에 수행될 수 있다.
도 1 에 도시된 밀링 공구를 사용하여 공작물을 가공하는 동안, 칩은 절삭 인서트 (7) 의 절삭 날에 의해 공작물로부터 제거되고 작업 영역으로부터의 배출 동안에 칩 포켓 (8) 의 전방 벽 표면 (10) 에 부딪힌다. 표면 패턴 덕분에, 칩과 전방 벽 표면 (10) 사이의 접촉 면적이 감소된다. 칩이 전방 벽 표면 (10) 을 따라 위로 이동할 때에 발생하는 마찰도 결과적으로 감소되고, 매끄러운 칩 배출이 달성되어, 칩 걸림의 위험이 최소화된다.
본 발명은 물론 개시된 실시형태에 제한되지 않고, 다음의 청구범위의 범위 내에서 변경 및 수정될 수 있다. 예를 들어, 공구 보디의 인서트 시트의 수뿐만 아니라 절삭 인서트의 형상도 다양할 수 있다. 표면 패턴은 오직 전방 벽 표면 또는 전방 벽 표면의 일부와 같이 벽 표면의 일부에만 형성될 수도 있다.
Claims (16)
- 밀링 공구 (1) 용의 공구 보디 (2) 로서, 상기 공구 보디는
- 전방 단부 (3) 및 후방 단부 (4) 로서, 이들 사이에 중앙 축선 (C) 및 주변 엔벨로프 표면 (5) 이 연장되고, 상기 공구 보디 (2) 는 상기 중앙 축선 (C) 주위에서 회전 방향 (R) 으로 회전하도록 구성되어 있는, 상기 전방 단부 (3) 및 후방 단부 (4),
- 상기 전방 단부 (3) 와 상기 주변 엔벨로프 표면 (5) 사이의 전이부에 형성된 적어도 하나의 인서트 시트 (6) 로서, 상기 인서트 시트 (6) 는 그 안에 장착되도록 되어 있는 절삭 인서트 (7) 를 지지하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 인서트 시트 (6),
- 상기 회전 방향 (R) 으로 상기 인서트 시트 (6) 의 전방에 제공되는 칩 포켓 (8) 으로서, 상기 칩 포켓 (8) 은 벽 표면 (9) 에 의해 경계지어지는, 상기 칩 포켓 (8) 을 포함하고,
상기 벽 표면 (9) 의 적어도 일부에는 복수의 제 1 홈들 (12, 12a-e) 및 제 2 홈들 (13, 13a-e) 을 포함하는 표면 패턴이 형성되고, 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 은 상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 과 교차하고, 상기 제 1 홈들 (12) 의 각각의 홈 및/또는 상기 제 2 홈들 (13) 의 각각의 홈은 오목한 홈 프로파일 (17) 을 갖는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항에 있어서,
각각의 제 1 홈 (12, 12a-e) 및/또는 각각의 제 2 홈 (13, 13a-e) 에 대해, 홈 (12, 12a-e, 13, 13a-e) 의 길이 연장부 (L1, L2) 에 직교하는 단면도에서 볼 때, 상기 오목한 홈 프로파일 (17) 은 제 1 단부 지점 (15) 과 제 2 단부 지점 (16) 사이에서 연장되고, 상기 제 1 단부 지점 (15) 에서의 상기 오목한 홈 프로파일 (17) 에 대한 제 1 접선 (z1) 및 상기 제 2 단부 지점 (16) 에서의 상기 오목한 홈 프로파일 (17) 에 대한 제 2 접선 (z2) 은 상기 오목한 홈 프로파일 (17) 아래에서 교차하고, 상기 제 1 접선 (z1) 및 상기 제 2 접선 (z2) 에 의해 형성된 각도 δ 는 90° ≤ δ ≤ 175°, 또는 110° ≤ δ ≤ 170°이도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 은 2 개의 이웃하는 상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 이 서로 바로 인접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항에 있어서,
상기 오목한 홈 프로파일 (17) 은 원호 형상인 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 4 항에 있어서,
원호 형상의 상기 오목한 홈 프로파일 (17) 의 곡률 반경 (R1, R2) 은 1-6 mm 의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 의 상기 오목한 홈 프로파일 (17) 의 곡률 반경 (R1) 은 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 의 상기 오목한 홈 프로파일 (17) 의 곡률 반경 (R2) 과 동일한 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항에 있어서,
상기 벽 표면 (9) 은 상기 인서트 시트를 향하는 전방 벽 표면 (10) 을 포함하고, 상기 표면 패턴은 상기 전방 벽 표면 (10) 의 적어도 일부, 또는 상기 전방 벽 표면 (10) 의 주요 부분, 또는 전체 전방 벽 표면 (10), 또는 상기 벽 표면 (9) 의 주요 부분, 또는 전체 벽 표면 (9) 을 덮는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항에 있어서,
상기 표면 패턴은 상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 과 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 사이에 형성된 복수의 돌출부 (14, 14a-d) 를 포함하고, 각각의 돌출부 (14, 14a-d) 는 2 개의 인접한 제 1 홈들 (12, 12a-e) 및 2 개의 인접한 제 2 홈들 (13, 13a-e) 에 의해 경계지어지는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 8 항에 있어서,
각각의 돌출부 (14, 14a-d) 는 상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 을 따라 연장하는 리지 (ridge) 를 형성하는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 8 항에 있어서,
각각의 돌출부 (14) 는, 상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 또는 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 의 길이 연장부 (L1, L2) 에 직교하는 단면도에서 볼 때, 라운딩된 상부를 갖는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 은 0.5-3 mm 의 제 1 거리 (d1) 만큼 이격되어 있고 그리고/또는 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 은 0.5-3 mm 의 제 2 거리 (d2) 만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항에 있어서,
상기 벽 표면 (9) 의 적어도 일부, 또는 전방 벽 표면 (10) 의 일부에서 상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 은 서로 평행하고 그리고/또는 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항에 있어서,
평면형인 또는 본질적으로 평면형인 벽 표면 부분에서, 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 은 상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 에 대해 각도 α 로 연장되고, 상기 각도 α 는 30-90°, 또는 60-90°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 및/또는 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 의 최대 깊이는 0.03-0.20 mm, 또는 0.05-0.15 mm 의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 공구 보디. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 공구 보디 (2) 및 적어도 하나의 인서트 시트 (6) 에 장착된 적어도 하나의 절삭 인서트 (7) 를 포함하는 밀링 공구 (1).
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 공구 보디 (2) 의 제조 방법으로서,
- 공구 보디 블랭크를 제공하는 단계,
- 칩 포켓 (8) 을 형성하는 공간을 생성하기 위해 제 1 공구에 의해 상기 공구 보디 블랭크로부터 재료를 제거하는 단계,
- 인서트 시트 (6) 를 기계가공하는 단계,
- 제 1 볼-노즈 밀링 커터로 벽 표면 (9) 에 제 1 홈들 (12, 12a-e) 을 생성하는 단계,
- 제 2 홈들 (13, 13a-e) 이 상기 제 1 홈들 (12, 12a-e) 과 교차하여 표면 패턴을 형성하도록 제 2 볼-노즈 밀링 커터로 상기 벽 표면 (9) 에 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 을 생성하는 단계로서, 상기 제 2 볼-노즈 밀링 커터는 상기 제 1 볼-노즈 밀링 커터와 동일한 밀링 커터인, 상기 제 2 홈들 (13, 13a-e) 을 생성하는 단계,
- 선택적으로, 연마하고 그리고/또는 임의의 다른 최종 처리를 적용하여 홈들 (12, 12a-e, 13, 13a-e) 사이의 날카로운 스캘럽 (scallops) 을 디버링 (deburring) 하고 그리고/또는 둥글게 처리 (rounding off) 하는 단계를 포함하는 공구 보디의 제조 방법.
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