KR19990087448A - 둥근 모서리를 가진 절삭 인서트 - Google Patents
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Abstract
평면 밀링용 밀링 커터에 사용되는 절삭 인서트(1)는 상부면, 하부면 및 측면을 갖고, 상부면(5) 및 인접 측면(7) 간의 교차부에 의해 형성된 적어도 한 쌍의 주절삭날(10) 및 부절삭날(11)을 갖는다. 절삭날들(10, 11)은 비교적 큰 반경의 절삭 모서리부(12)에서 합쳐지는데, 그 모서리부에는 인서트의 상부면(5)에 형성된 랜드(15)가 구비되어 있다. 랜드(15)는 주절삭날(10)에 인접한 모서리부(12) 영역에서의 음의 값에서부터 부절삭날(11)에 인접한 모서리부(12) 영역에서의 양의 값으로 연속적으로 변화하는 경사각으로 인서트 하부면에 대해서 기울어져 있다.
Description
<발명의 분야>
본 발명은 밀링 커터, 특히 평면 밀링 커터에 사용되는 절삭 인서트(cutting insert)에 관한 것이다. 절삭 인서트는 주절삭날 및 부절삭날을 가지고 있는 것으로서, 절삭 작동시, 주절삭날은 피절삭물의 표면에 대해 횡방향으로 위치하여 주연부를 절삭하며, 부절삭날은 피절삭물 표면에 대해서 실질적으로 평행하게 위치하여 표면 마무리를 위한 와이퍼(wiper)로서 역할을 한다.
<발명의 배경>
평면 밀링 작업에서, 특히 주철로 되어 있고 평면 밀링 커터의 직경보다 작은 표면 폭을 가진 엔진 블록의 경우에는, 작업 중인 절삭 인서트가 피절삭물의 가장자리로 접근할수록 크기가 연속적으로 감소하는 피절삭물 가장자리에 인접한 피절삭물의 미절삭 부분이 크기가 너무 작아 그 부분에 작용하는 절삭력을 더 이상 견디지 못할 때 전단되는 것과 관련한 이른바 프리터링(frittering)또는 칩핑(chipping) 문제가 있다. 그로 인해서 피절삭물 가장자리에 인접한 가공 표면의 품질이 필연적으로 나빠지게 된다.
이러한 영향을 감소시키기 위해 비교적 큰 반경의 모서리 부에서 합쳐지는 주절삭날 및 부절삭날을 가진 절삭 인서트가 마련된다. 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 작업 중인 모서리부 A가 비교적 큰 반경을 가지므로, 인서트 절삭날 C가 피절삭물 표면 W에 대해서 경사진 리이드각 B는 절삭날이 피절삭물 가장자리 D로 접근할수록 연속적으로 감소한다. 이로 인하여, 피절삭물의 미절삭 부분 E에 작용하는 절삭력이 감소하고 칩핑의 위험이 줄어든다.
본 발명의 목적은 인서트의 수명을 희생시키지 않고 칩핑 효과를 더욱 감소시킬 수 있는 절삭 인서트를 마련하는 것이다.
<발명의 요약>
본 발명에 따르면, 평면 밀링용 밀링 커터에 사용되는 절삭 인서트가 마련되는데, 상기 인서트는 상부면, 하부면 및 측면들을 갖고 상부면과 인접 측면 사이의 교차 부에 의해 형성된 적어도 한 쌍의 주절삭날 및 부절삭날과, 비교적 큰 반경을 갖고 인서트의 상부면에 형성된 랜드를 구비한 절삭 모서리부에서 합쳐지는 절삭날들을 가지며, 상기 랜드는 주절삭날에 인접한 모서리부 영역에서의 음의 값으로부터 부절삭날에 인접한 모서리부 영역에서의 양의 값으로 연속적으로 변화하는 경사각으로 인서트 하부면에 대하여 기울어져 있다.
음에서 양으로 인서트 모서리부의 랜드 경사의 연속적인 변화는, 랜드가 대부분 변하지 않고 인서트 절삭날을 보강하기 위해 인서트 절삭날을 따라 유효 쐐기각이 증가하는 방향으로 기울어져 있는 케이-랜드(K-land)로 알려진 특정 종류의 절삭 인서트에서의 일반적인 랜드 구조와는 다르다. 그러나 본 발명에 있어서, 랜드 설계는 절삭 작업 중에 인서트 모서리부가 피절삭물 가장자리로 접근하고 피절삭물의 미절삭 부분의 크기 및 그에 따른 강도가 연속적으로 감소함에 따라 모서리부의 랜드와 그에 따라 피절삭물의 미절삭 부분에 작용하는 절삭력의 방향이 연속적으로 변하고, 그로 인하여 칩핑의 위험이 필연적으로 감소하도록 되어 있다. 한편, 랜드가 모서리부의 일부분을 따라서만 양의 경사를 가지고 나머지 부분에서는 음의 경사를 가짐으로 인해 모서리부가 충분히 강하게 유지되는 것이 보장된다.
따라서, 본 발명의 절삭 인서트에서, 모서리부가 큰 곡률반경을 가진다는 것은 절삭 모서리가 피절삭물의 가장자리로 접근할 수록 리이드각의 점진적 감소를 보장해 줄 뿐 아니라, 모서리부의 레이크면 상에 비틀린 형상의 랜드 형성을 가능케 해 주고, 따라서 칩핑 효과가 근본적으로 감소된다.
모서리부의 중심점과 부절삭날 간의 거리는 모서리부의 반경보다 작은 것이 바람직하다.
주절삭날은 모서리부에 접하는 방향을 취하고 모서리부와 매끄럽게 합쳐지며 음의 랜드를 구비하는 것이 바람직한데, 상기 모서리부의 랜드는 상기 주절삭날의 랜드와 매끄럽게 합쳐진다. 부절삭날도 랜드를 구비할 수 있다. 이 랜드가 양일 때에는 모서리부의 인접 영역의 양의 랜드와 매끄럽게 만난다.
<도면의 간단한 설명>
본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 발명의 실제 수행 방법에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1a 및 도1b는 본 발명에서 언급한 종류의 절삭 인서트의 모서리부가 절삭 작업 중에 피절삭물의 가장자리에 접근할 때의 여러 순간들을 도시한 개략도.
도2a는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 평면도.
도2b는 도2a에 도시된 절삭 인서트의 선 II - II에 따른 단면도.
도2c는 도2a에 도시된 인서트의 사시도.
도2d는 도2a에 도시된 인서트의 측면도.
도3은 도2a의 절삭 인서트의 영역 III을 도시한 확대도.
도4, 도5, 도6, 도7, 도8 및 도9는 도3에 도시된 바와 같이 모서리부의 중심점 O와 점 P4, P5, P6, P7, P8 및 P9를 연결하는 반경선에 따른 단면도.
도10은 도4 및 도5에서의 모서리부가 도1a에 도시된 바와 같이, 절삭되는 피절삭물의 가장자리 부근에 위치할 때 절삭 인서트를 도시한 측면도.
도11은 도8 및 도9에서의 모서리부가 도1b에 도시된 바와 같이, 절삭되는 피절삭물의 가장자리 부근에 위치할 때 절삭 인서트를 도시한 측면도.
<양호한 실시예의 상세한 설명>
도1a 및 도1b는 피절삭물 W의 평면 밀링중에, 본 발명에서 언급한 종류의 절삭 인서트의 모서리부 A를 도시한다. 도1b에는 인서트의 모서리부 A의 큰 반경으로 인하여 도1a에 도시된 것과 비교하여, 절삭날 C가 피절삭물 가장자리 D로 접근함에 따라 피절삭물면에 대한 모서리부 A의 절삭날 C의 리이드각 경사 B가 어떻게 감소하고 그로 인하여 가장자리 D에서의 칩핑 효과가 줄어드는지 도시한다.
도2a, 도2b, 도2c 및 도2d는 본 발명에 따른 절삭 인서트(1)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(1)는 양면을 갖고 각 측면마다 3개의 동형인 인덱스 가능한 측면 에지(2, 3, 4)로 된 삼각형을 취하며, 각각의 측면 에지는 상부면(5) 또는 하부면(지시되어 있지 않음)과 인접한 측면(7)중 하나와의 교차부에 형성된다. 인서트의 모든 측면 에지는 동일하므로 한 측면 에지 즉, 측면 에지(2)에 대해서만 설명한다.
측면 에지(2)는 인접 주인서트 모서리(8)들 사이에 포함되어 있고, 실질적으로 중앙에 위치하고 각 측면에서 부절삭날(11)에 합쳐지는 주절삭날(10)을 포함하며, 주절삭날과 부절삭날의 연장부 사이의 각은 약 45°이다.
도2c 및 도2d에 도시된 것처럼, 각각의 주절삭날(10)은 일반적으로 오목하며, 중심 성분 절삭날(14)과, 직선형이고 인서트 하부면과 중심 성분 절삭날(14) 쪽으로 경사져 있는 측면 성분 절삭날(16)을 포함하고 있다. 직선형인 측면 성분 절삭날로 인하여, 공구에 장착했을 때 인서트의 일정하고 비교적 큰 축방향 레이크각을 제공할 수 있다.
도2a에 도시되어 있고 도3에서 더 잘 도시되어 있는 것과 같이, 각각의 부절삭날(11)은 절삭 모서리부(12)에서 주절삭날과 만난다. 모서리부(12)는 곡선 모양이고 되도록이면 0.5 mm보다 큰 반경 R을 가지고 있다. 주절삭날(10)은 모서리부(12)에 대해 접하는 방향을 취한다. 부절삭날(11)은 모서리부(12)에 대해 접하지 않는 것이 바람직하고, 모서리부(12)의 중심점 O와 부절삭날(11) 간의 거리는 모서리부(12)의 반경 R보다 작다. 그로 인하여 절삭 작업 중에, 주절삭날에 의해서 그리고 모서리부에 의한 칩 절삭은 부절삭날(11)과 합쳐지는 점(13) 부근 영역에서 종결된다.
도3에 도시된 것처럼, 절삭 인서트(1)의 상부면(5)은 주절삭날(10)을 따라 형성된 랜드부(20), 부절삭날(11)을 따라 형성된 랜드부(21), 모서리부(12)를 따라 형성된 랜드부(22)를 구비한 랜드(15)를 가지고 있다.
절삭 모서리의 중심점 O와 점 P4, P5, P6, P7, P8 및 P9를 통과하는 반경선을 따라 모서리부(12)의 단면도를 도시하고 있는 도4 내지 도9에 도시된 것처럼, 랜드(15)의 경사각 γ는 주절삭날(10)에 인접한 모서리부(12)의 점 P4, P5, P6들에서의 음의 값(γ1, γ2, γ3)으로부터 부절삭날(11)에 인접한 모서리부(12)의 점 P8 및 P9에서의 양의 값(γ4, γ5)까지 연속적으로 변한다. 도7은 주절삭날(10)보다 부절삭날(11)에 더 근접하여 위치하는 것이 바람직한 전이 영역에서 랜드부(22)의 중립 방향을 보여주고 있다. 주절삭날(10)을 보강하기 위해 이의 랜드부(20)는 음으로 되는 것이 바람직하고, 모서리부의 랜드부(22)와 매끄럽게 합쳐진다. 부절삭날(11)의 랜드부(21)는 특히 인서트가 공구에 장착되는 방식에 따라 요구되는 어떠한 경사도 가질 수 있다. 설명된 실시예에서 부절삭날(11)의 랜드부(21)는 양이고 모서리부(12)의 랜드부(22)와 매끄럽게 합쳐진다.
도3에 도시된 것처럼, 랜드(15)는 주절삭날(10) 부근의 최소값에서부터 부절삭날(11) 부근의 최대값까지 변화하는 폭을 가지고 있다. 랜드 폭의 범위는 0.05 내지 0.35 mm이다.
도2b 및 도4 내지 도9에 도시된 것처럼, 절삭 인서트(1)의 상부면(5)은 랜드(15)로부터 하방으로 기울어져 있고 인서트의 전체 주연을 따라 연장되는 칩형성 홈(25)이 형성되어 있다. 도2b에 도시된 것처럼, 칩형성 홈(25)은 주절삭날들을 따라 최대 깊이를 갖고, 인서트 주모서리들에서 최소 깊이를 가진다.
도10 및 도11은 도1a 및 도1b에 도시된 것처럼, 모서리부(12)가 절삭될 피절삭물 W의 가장자리 D로 접근할 때, 두 개의 상이한 절삭 순간에 있는 절삭 인서트(1)의 부분 측면도이다. 따라서 도10은 랜드부(22)가 음인 모서리부 영역이 피절삭물 가장자리 D 부근에 위치하는 순간을 도시하고, 도11은 랜드부(22)가 양인 모서리부 영역이 피절삭물 가장자리 D 부근에 위치하는 순간을 도시한다. 도시된 것처럼, 음에서 양으로의 랜드 경사 변화로 인하여, 절삭력 F와, 특히 랜드(22)에 작용하여 결과적으로는 피절삭물 W의 미절삭부 E에 작용하는 절삭력 F의 분력 F1은 그 방향을 바꾸게 되고, 그로 인하여 모서리부의 점(13)은 미절삭부 E가 분리되기 전에 피절삭물의 가장자리 D에 도달하게 된다.
상기에 설명한 여러 가지 특징에 따른 본 발명의 절삭 인서트는 도면에 도시된 것과 다른 구조를 취할 수도 있다. 따라서, 예를 들어 절삭 인서트는 반드시 삼각형이고 양면을 가질 필요는 없다.
<도면에 사용된 부호>
W 피절삭물
A 모서리부
B 리이드각
C 절삭날
D 피절삭물 가장자리
E 피절삭물의 미절삭부
1 절삭 인서트
2, 3, 4 인덱스 가능한 인서트의 측면 에지
5 인서트의 상부면
7 측면
8 주인서트 모서리
10 주절삭날
11 부절삭날
12 모서리부
13 부절삭날(11)과 합쳐지는 모서리부(12)의 점
14 주절삭날의 중심 성분
15 랜드
16 주절삭날의 측면 성분
20 주절삭날(10)의 랜드부
21 부절삭날(11)의 랜드부
22 모서리부(12)의 랜드부
25 칩형성 홈
Claims (5)
- 평면 밀링용 밀링 커터에 사용되는 절삭 인서트로서,상기 인서트는, 상부면, 하부면 및 측면들을 갖고 상부면과 인접 측면간의 교차부에 의해 형성된 적어도 한 쌍의 주절삭날 및 부절삭날과,비교적 큰 반경을 갖고 인서트의 상부면에 형성된 랜드를 구비한 절삭 모서리부에서 합쳐지는 절삭날들을 가지며,상기 랜드는 주절삭날에 인접한 모서리부 영역에서의 음의 값으로부터 부절삭날에 인접한 모서리부 영역에서의 양의 값으로 연속적으로 변화하는 경사각으로 인서트 하부면에 대해서 기울어진 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
- 제1항에 있어서, 모서리부의 중심점과 부절삭날 간의 거리가 모서리부 반경보다 작은 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
- 제1항에 있어서, 음과 양으로 기울어진 부분 간의 랜드 전이 영역이 주절삭날보다 부절삭날에 가깝게 위치한 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
- 제1항에 있어서, 주절삭날이 모서리부에 접하게 위치하여 이에 매끄럽게 합쳐지고 음의 랜드를 구비하며, 상기 모서리부의 랜드가 상기 주절삭날의 랜드와 매끄럽게 만나는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
- 제1항에 있어서, 부절삭날은 모서리부의 인접 부분의 양의 랜드와 매끄럽게 만나는 양의 랜드를 구비한 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
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