KR20000061033A - 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀 - Google Patents

인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀 Download PDF

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Abstract

실제절삭을 수행하는 절삭 인써트를 스크루와 클램프를 이용하여 몸체내부에 간단하면서도 신속, 정밀, 강력하게 고정시킴으로써, 가공 정도(精度), 가공 면조도, 고절입 가공능력을 향상시킨 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀이 개시된다. 본 발명에 따르면, 절삭 인써트의 후방단부와 몸체 내에 브이(V)자 형상의 기준면을 각각 마련하고, 몸체의 헤드에 삽입된 절삭 인써트의 인써트 경사면에 클램프 스크루와 멈춤링의 공동작용에 의해서 상하로 이동시킬수 있는 클램프의 돌출단부를 접촉시킴으로써, 인써트 기준면을 몸체의 슬롯 기준면과 강력하게 밀착시켜줌과 동시에 인써트를 고정시켜준다. 이에 추가적으로, 절삭 인써트와 몸체에 별도로 마련된 관통구들에 체결되는 체결 스크루를 마련하고 이 체결 스크루를 조여줌으로써, 몸체의 상면과 하면의 탄성변형을 유도하고 그 결과로서 발생되는 고정력이 절삭 인써트에 추가로 전달되게 하여 강력한 클램핑이 가능하게 한다.

Description

인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀{Indexable-type milling ball endmill}
본 발명은 공작기계에 장착시켜서 피삭재의 일정부위를 절삭하기 위한 절삭공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실제절삭을 수행하는 절삭 인써트를 스크루와 클램프를 이용하여 몸체내부에 간단하면서도 신속, 정밀, 강력하게 고정시킴으로써, 가공 정도(精度), 가공 면조도, 고절입 가공능력을 향상시킨 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀에 관한 것이다.
일반적으로, 절삭 공구는 주로 철계, 비철계 금속의 절삭에 이용되는 것으로서, 통상적으로 공작 기계에 장착되어 피삭재를 원하는 형상으로 가공하기 위하여 절삭을 수행하는 공구이다. 통상적으로, 이러한 절삭 공구는 절인(cutting edge)을 가지고 있는 절삭 인써트와 이 절삭 인써트를 고정시켜주는 몸체로 이루어진다. 또한, 절삭공구는 절삭 인써트를 몸체에 고정시켜주는 방법에 따라서 브레이징 타입(Brazing type)과 인덱서블 타입(Indexable type)으로 나눌수 있는데, 브레이징 타입은 절삭 인써트를 몸체의 일부분에 브레이징 용접하여 영구히 고정시키는 것이며, 인덱서블 타입은 몸체에 구비되는 고정장치를 이용하여 절삭 인써트를 몸체에 장·탈착시키는 것이다.
한편, 절삭공구를 이용하여 금속을 절삭하는 방법으로는 크게 두가지를 들 수 있는데, 첫째로는 회전하는 금속제의 피가공물에 절삭공구의 절인부분을 접촉시켜서 절삭을 수행하는 것이다. 둘째로는, 절삭날을 가진 공구, 즉 절삭 인써트를 공구용 홀더를 이용하여 공작기계에 고정시킨후, 이러한 상태하에서 절삭공구를 회전시키면서 미리 고정된 피가공물에 접촉시켜 피가공물을 원하는 모양으로 가공하는 것이다.
주로 스틸(탄소강, 합금강, 금형강)로 이루어진 금형 또는 구형상의 부속품을 절삭가공할 경우에는 상기 절삭방법중 두번째 방법을 이용하는데, 이때 가공상의 특징으로는 대개 완성가공으로 고정밀 가공이 요구되고 구형상 가공의 특징인 절삭부하가 크게 걸리는 것을 들 수 있으며, 또한 무인 및 고속가공이 수반되기 때문에 이에 상응하는 고정도(高精度), 고강성 및 안정성을 갖는 절삭공구를 필요로 하게된다.
그런데, 상기 절삭가공시에 인덱서블 타입의 절삭공구를 이용할 경우에는, 인써트의 절인부가 마모되어 수명이 다하였을 때 새로운 인써트로 교체하여 사용할 수 있는 장점이 있는 반면에, 자칫 고정장치가 불완전할 경우에 인써트의 장·탈착시 및 절삭가공시 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 인덱서블 타입의 절삭공구가 갖춰야 할 조건을 정리하면 다음과 같다.
먼저, 기능적인 면을 고려하면, 불완전한 고정장치가 사용될 경우에는 인써트를 몸체에 삽입시킨후 몸체와 인써트 중심의 불일치로 인하여 정밀한 쎄팅이 되지 못해서 피삭재 가공치수의 불량이 야기될 수 있다. 또한, 고정력이 약할 경우에 절삭가공시의 절삭부하에 의해서 인써트가 돌출되어 파손될 수 있고, 공작물의 과절삭(over cutting)이 발생하는 등의 심각한 문제가 대두된다. 따라서, 고정밀, 고강성, 고효율의 고정장치 개발이 필요하다.
다음으로, 경제적인 면을 고려하면, 고정장치에 따라서 인써트와 몸체를 제작하여야 하기 때문에 이들의 형상이 복잡하여 제작성이 떨어질 수 있고, 절삭공구의 고정을 위해서 절삭가공에 불필요한 부분까지 제작해야 하며, 그 결과로서 생산원가가 상승되어 경제성이 저하될 수 있다. 따라서, 단순구조를 가지며 제작성이 용이하면서도 절삭공구의 고정기능을 충분히 수행할 수 있는 고정장치의 개발이 필요하다.
끝으로, 인써트의 장·탈착이 용이하게 이루어질 수 있고 빠른시간안에 교체가 가능해야 한다.
현재까지, 이상에서 언급한 바와 같은 요구조건들을 충족시킬 수 있는 절삭공구를 개발하려는 많은 노력들이 이루어져 왔다.
도 5a에서 도 7b까지는 종래기술에 따른 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀들의 결합상태를 나타낸 평면도와 단면도들이다.
먼저, 도 5a 및 5b에 도시된 밀링 볼 엔드밀(10)은 길다란 몸체(12) 및 이에 체결되는 절삭 인써트(14)를 구비한다. 절삭 인써트(14)는 몸체(12)의 선단부 내측에 종방향으로 연장하여 형성된 슬롯(16) 내에 삽입된다. 몸체(12)와 절삭 인써트(14)에는 수직한 제 1 관통구(11)와 제 2 관통구(13)가 각각 형성된다. 절삭 인써트(14)는 절삭 인써트(14)가 몸체(12)의 슬롯(16) 내로 끼워맞추어진 상태에서 수직하게 일렬로 정렬된 제 1 관통구(11)와 제 2 관통구(13)를 지나는 체결 스크루(18)에 의해서 몸체(12) 내에 고정된다.
그런데, 이렇게 구성된 종래의 밀링 볼 엔드밀(10)은 절삭 인써트(14)를 몸체(12)에 체결시키거나 몸체(12)로부터 분리시킬 때 작업의 편리성은 좋지만, 정확한 쎄팅을 위해서 절삭 인써트(14)의 내경과 체결 스크루(18)의 외경을 정밀하게 연삭해야하기 때문에 제작이 용이하지 못하고 경제성이 떨어진다. 또한, 체결 스크루(18)의 삽입을 위해서는 인써트(14) 내경의 끼워맞춤 허용공차가 있어야 하기 때문에, 정확한 쎄팅에는 한계가 있어서 정밀가공이 불가능하다.
다음으로, 도 6a 및 6b에 도시된 밀링 볼 엔드밀(20)은 길다란 몸체(22) 및 이에 체결되는 절삭 인써트(24)를 구비한다. 절삭 인써트(24)는 일측면에 측면인(29)을 구비하며, 몸체(22)의 선단부 내측에 종방향으로 연장하여 형성된 슬롯(26) 내에 삽입된다. 몸체(22) 내로 삽입되는 절삭 인써트(24)의 삽입단부에는 브이(V)형상의 기준면(28a,28b)이 형성된다.
몸체(22)에는 수직한 제 1 관통구(21a)와 제 2 관통구(21b)가 형성되고, 절삭 인써트(24)에는 제 3 관통구(23a)와 제 4 관통구(23b)가 형성된다. 절삭 인써트(24)는 절삭 인써트(24)가 몸체(22)의 슬롯(26) 내로 끼워맞추어진 상태에서 수직하게 일렬로 정렬된 제 1 관통구(21a)와 제 3 관통구(23a)를 지나는 제 1 체결 스크루(25), 및 제 2 관통구(21b)와 제 4 관통구(23b)를 지나는 제 2 체결 스크루(27)에 의해서 몸체(22) 내에 고정된다.
그런데, 이렇게 구성된 종래의 밀링 볼 엔드밀(20)은 절삭 인써트(24)의 삽입단부에 브이(V)형상의 기준면(28a,28b)을 형성하여 절삭 인써트(24)의 정확한 세팅 및 강력한 클램핑이 가능하여 기능성은 좋으나, 고정장치의 특성상 절삭 인써트(24)의 형상이 절삭에 거의 사용되지 않는 측면인(29)까지 구성되어 있어서 불필요하게 형상이 커지게 되어 제작이 어렵고 제작공수가 많아져서 원가가 상승하여 경제성이 떨어진다. 또한, 절삭 인써트(24)의 세팅을 위해서 제 2 체결 스크루(27)가 절삭 인서트(24)의 제 4 관통구(23b) 내로 완전하게 삽입되어야 하기 때문에, 절삭 인써트(24)의 형상이 불필요하게 길어져서 경제성이 떨어진다. 게다가, 절삭 인써트(24)의 교체를 위해서는 제 1 체결 스크루(25)와 제 2 체결 스크루(27)를 모두 풀어주어야 하기 때문에 교체시간이 오래걸리고 편리성도 떨어진다.
끝으로, 도 7a 및 7b에 도시된 밀링 볼 엔드밀(30)은 길다란 몸체(32) 및 이에 체결되는 절삭 인써트(34)를 구비한다. 절삭 인써트(34)는 몸체(32)의 선단부 내측에 종방향으로 연장하여 형성된 슬롯(36) 내에 삽입되고, 절삭 인써트(34)의 삽입단부는 슬롯(36) 내에서 절삭 인써트(34) 후방에 삽입된 브이(V)형상의 인써트 홀더(37)에 의해서 슬롯(36) 내에 단단히 고정된다. 몸체(32) 내로 삽입되는 절삭 인써트(34)의 삽입단부에는 브이(V)형상의 기준면(38a,38b)이 형성된다.
몸체(32)에는 수직한 제 1 관통구(31a)와 제 2 관통구(31b)가 형성되고, 절삭 인써트(34)에는 제 3 관통구(33)가 형성된다. 절삭 인써트(34)는 절삭 인써트(34)가 몸체(32)의 슬롯(36) 내로 끼워맞추어진 상태에서 수직하게 일렬로 정렬된 제 1 관통구(31a)와 제 3 관통구(33)를 지나는 체결 스크루(35)에 의해서 몸체(32) 내에 고정된다. 슬롯(36) 내에 삽입된 인써트 홀더(37)는 제 2 관통구(31b)내로 삽입되는 고정 스크루(39)에 의해서 고정된다.
그런데, 이렇게 구성된 종래의 밀링 볼 엔드밀(30)은 구조가 너무 복잡하여 경제성이 떨어진다. 또한, 1개의 체결 스크루(35)를 이용하여 절삭 인써트(34)를 고정시킴과 동시에 브이(V)형상의 기준면(38a,38b)을 쎄팅하도록 고안되어 있으나, 기준면(38a,38b)를 강력하게 밀착시켜주는 힘이 전혀 없기 때문에 절삭가공시에 절삭 인써트(34)가 탈락될 수 있는 결점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 절삭을 수행하는 절삭 인써트를 스크루와 클램프를 이용하여 몸체내부에 간단하면서도 신속, 정밀, 강력하게 고정시킴으로써, 가공 정도(精度), 가공 면조도, 고절입 가공능력을 향상시킨 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀을 제공하려는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀의 분해 사시도,
도 2a는 도 1에 도시된 몸체의 평면도,
도 2b는 도 1에 도시된 몸체의 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 절삭 인써트의 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 밀링 볼 엔드밀의 결합상태를 나타낸 단면도, 그리고
도 5a에서 도 7b까지는 종래기술에 따른 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀들의 결합상태를 나타낸 평면도와 단면도들이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10,20,30,50 : 밀링 볼 엔드밀 12,22,32,52 : 몸체
14,24,34,70 : 절삭 인써트 16,26,36,56 : 슬롯
18,35,90 : 체결 스크루 25 : 제 1 체결 스크루
27 : 제 2 체결 스크루 28a,28b,38a,38b : 기준면
37 : 인써트 홀더 51a,51b : 슬롯 기준면
54 : 헤드 55 : 클램프 안착부
57 : 제 1 스크루 삽입공 62 : 제 2 스크루 삽입공
71a,71b : 인써트 기준면 74 : 인써트 관통구
76 : 인써트 경사면 80 : 클램프
84 : 연장부 86 : 돌출단부
88 : 멈춤링 94 : 클램프 스크루
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,
헤드부에 종방향으로 일정길이만큼 형성된 슬롯, 상기 슬롯의 후방에서 상기 슬롯으로부터 종방향으로 일정길이만큼 연장된 탄성 유도홈 및 상기 헤드부의 선단에 형성된 반원형의 만곡부를 구비하고, 상기 만곡부의 후방단부 위치에서 상기 슬롯 내에는 브이(V)자 형상의 슬롯 기준면이 형성되고, 상기 만곡부와 상기 슬롯 기준면 사이의 위치에는 제 1 스크루 삽입공이 수직하게 형성되며, 상기 슬롯 기준면 후방의 위치에는 클램프 안착부가 형성되고, 상기 클램프 안착부의 바로 아래에는 제 2 스크루 삽입공이 상기 클램프 안착부와 연통하도록 수직하게 형성된, 공작기계의 종축을 중심으로 회전하기에 적합한 길다란 몸체;
절삭가공을 수행하는 에스(S)자 형상의 절인을 구비하며, 상기 절인에 대향하는 후방위치에 상기 슬롯 기준면에 대응하는 형상을 갖는 인써트 기준면이 형성되고, 중앙에는 인써트 관통구가 수직하게 형성되며, 상부면 상에서 상기 인써트 기준면 사이에 있는 직선의 기준면 경계부 근처에는 상기 인써트 관통구쪽으로 기울어진 인써트 경사면이 형성된, 상기 몸체에 체결되어 철계 또는 비철계 금속의 절삭가공을 수행하기 위한 절삭 인써트; 및
상기 절삭 인써트를 상기 슬롯 내에 탈착가능하게 장착시키기 위한 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀을 제공한다.
상기 고정수단은,
상기 클램프 안착부 내에 놓이는 본체 및 상기 연결부 내에 놓이고 상기 본체의 일측으로부터 방사상 외부로 일정길이만큼 연장된 노우즈(nose) 형상의 연장부를 구비하며, 상기 연장부의 끝단에는 일정한 접촉면적이 유지되도록 만곡된 돌출단부가 형성되고, 상기 본체의 중앙에는 클램프 관통공이 형성되며, 상기 클램프 관통공의 상측에는 스크루 안착부가 방사상 안쪽으로 경사지게 형성된, 상기 절삭 인써트를 상기 몸체에 체결시키기 위한 클램프;
하부에 제 1 나사부를 구비하며, 상기 절삭 인써트를 상기 슬롯 내에 삽입한 상태에서 일렬로 정렬된 상기 제 1 스크루 삽입공과 상기 인써트 관통구 내로 삽입되는 체결 스크루; 및
하부에 제 2 나사부를 구비하며, 상기 클램프 안착부와 상기 연결부 내로 상기 본체와 상기 연장부를 위치시킨 상태에서 일렬로 정렬된 상기 클램프 관통공과 상기 제 2 스크루 삽입공 내로 삽입되는 접시머리 형상의 클램프 스크루를 포함한다.
상기 스크루 안착부는 상기 클램프 스크루의 상기 접시머리 형상과 동일한 형상으로 이루어지고, 상기 클램프 스크루의 중간 외주면 상에는 멈춤링이 끼워지는 멈춤링 삽입홈이 형성된다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 절삭 인써트의 후방단부와 몸체 내에 브이(V)자 형상의 기준면을 각각 마련하고, 몸체의 헤드에 삽입된 절삭 인써트의 인써트 경사면에 클램프 스크루와 멈춤링의 공동작용에 의해서 상하로 이동될 수 있는 클램프의 돌출단부를 접촉시켜서 인써트 기준면을 몸체의 슬롯 기준면과 강력하게 밀착시켜줌과 동시에 인써트를 고정시켜준다. 또한, 절삭 인써트와 몸체에 별도로 마련된 관통구들에 체결되는 체결 스크루를 마련하고 이 체결 스크루를 조여줌으로써, 몸체의 상면과 하면의 탄성변형을 유도하고 그로인하여 발생하는 고정력을 절삭 인써트에 추가로 전달되게 하여 강력한 클램핑이 가능하게 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀을 상세히 설명하면 다음과 같다.
일반적으로 기계·전자 산업분야에서 완성품(자동차, 산업기계, TV, 전화기등)을 제작하기 위해서는 각각의 부속품이 필요하고, 이러한 부속품을 제작하기 위한 방법은 부속품과 동일한 형상의 금형을 이용하는 방식과 직접 부속품을 절삭가공하는 두가지 방식으로 나눌수가 있다. 그런데, 재질이 주로 스틸로 이루어진 금형을 부속품과 동일한 형상으로 만들기 위해서는 모방(곡선) 절삭가공이 필요하고, 모방가공을 하기 위해서는 구형상의 절삭공구가 필요하다. 또한, 직접 부속품을 절삭가공하는 경우에도 피삭재가 구형상일 경우에는 동일한 모양의 절삭공구, 즉 구형상의 절삭공구가 필요하게 된다.
따라서, 본 발명은 금형 및 구형상의 부속품을 제작하는데 필수적으로 사용되고 기계·전자등의 전분야에 걸쳐서 매우 폭넓게 사용될 수 있는 밀링 볼 엔드밀을 제공하려는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀의 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 밀링 볼 엔드밀(50)은 주로 공작기계(도시되지 않음)의 종축을 중심으로 회전하기에 적합한 길다란 몸체(52), 이러한 몸체(52)에 체결되어 철계 또는 비철계 금속의 절삭가공을 실질적으로 수행하는 절삭 인써트(70) 및 절삭 인써트(70)를 몸체(52)에 단단히 체결시키기 위한 클램프(80)를 구비한다. 본 발명에 따른 밀링 볼 엔드밀(50)에서는 절삭 인써트(70)의 장·탈착을 위해서 몸체(52)의 탄성변형을 이용하기 때문에, 몸체(52)는 오랜기간동안 반복적으로 절삭 인써트(70)를 장·탈착시켜도 탄성을 유지할 수 있는 합금강으로 제조하는 것이 바람직하다.
도 2a는 도 1에 도시된 몸체의 평면도이고, 도 2b는 도 1에 도시된 몸체의 단면도이다.
도 1내지 도 2b를 참조하면, 몸체(52)의 헤드(54) 내에는 절삭 인써트(70)를 수용하기 위한 슬롯(56)이 종방향으로 일정길이만큼 형성된다. 이때, 절삭 인써트(70)의 높이(H)(도 4 참조)와 슬롯(56)의 상하간격(G)(도 2b 참조)의 공차는 가급적 작게 설계하는 것이 고정력을 향상시키기는데 있어서 효과적이다. 바람직하게는, 절삭 인써트(70)의 높이가 슬롯(56)의 상하 간격보다 약 10∼30μ 정도로 작게 설계한다. 만약, 이 수치보다 클경우에는 헤드(54)의 상면(56a)과 하면(56b) 사이의 탄성 변위량이 커져서 그에따른 클램프력의 손실을 가져오게 되고, 그 결과 클램핑력의 약화로 인하여 절삭가공시 문제가 야기될 수도 있다.
한편, 헤드(54)의 내측에서 슬롯(56)의 후방에는 슬롯(56)의 상하간격(G) 보다 작은 상하간격을 갖는 탄성 유도홈(60)이 슬롯(56)으로부터 연장하여 형성된다. 헤드(54)의 선단에는 반원형의 만곡부(53)가 형성된다. 만곡부(53)는 몸체(52)의 헤드(54) 내에 장착된 절삭 인써트(70)를 이용하여 철계 또는 비철계 금속을 절삭가공할 때 형성되는 절삭칩이 자연스럽게 배출되도록 만곡된 것이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 만곡부(53)의 후방단부 위치에서 슬롯(56) 내에는 슬롯 기준면(51a,51b)이 형성된다. 슬롯 기준면(51a,51b)은 슬롯(56) 내로 삽입되는 절삭 인써트(70)의 정밀한 쎄팅이 가능하게 하기 위한 것으로, 절삭 인써트(70)의 볼록한 인써트 기준면(71a,71b)(도 4 참조)에 대응하는 형상을 갖는다. 즉, 슬롯 기준면(51a,51b)은 헤드(54)의 양측에서 만곡부(53)의 후방단부 위치로부터 밀링 볼 엔드밀(50)의 중심라인(CL) 쪽으로 절개하여 형성된다. 따라서, 슬롯 기준면(51a,51b)은 브이(V)자 형상을 이루게 된다.
한편, 만곡부(53)과 슬롯 기준면(51a,51b) 사이의 위치에는 제 1 스크루 삽입공(57)이 수직하게 형성된다. 제 1 스크루 삽입공(57) 내로는 절삭 인써트(70)를 헤드(54)에 결합시키기 위한 체결 스크루(90)가 삽입된다. 체결 스크루(90)의 하부에는 제 1 나사부(92)가 형성된다. 제 1 스크루 삽입공(57)의 상측에는 체결 스크루(90)의 접시머리 형상과 동일한 형상으로 이루어진 경사부(59)가 형성된다.
제 1 스크루 삽입공(57)은 밀링 볼 엔드밀(50)의 중심라인(CL)을 따라서 종방향으로 형성된 연결부(58)를 통해서 클램프 안착부(55)와 연통한다. 클램프 안착부(55)는 슬롯 기준면(51a,51b)의 후방 위치에 형성되며, 절삭 인써트(70)가 슬롯(56) 내로 장착된 상태하에서 절삭 인써트(70)를 고정지지하기 위한 클램프(80)의 본체(81)를 수용한다. 클램프 안착부(55)의 바로 아래에는 제 2 스크루 삽입공(62)이 클램프 안착부(55)와 연통하도록 수직하게 형성된다. 제 2 스크루 삽입공(62)에는 클램프 스크루(94)의 제 2 나사부(95)가 삽입된다. 클램프 스크루(94)의 중간 외주면 상에는 멈춤링 삽입홈(96)이 형성된다. 멈춤링 삽입홈(96)에는 멈춤링(88)이 끼워진다. 클램프(80)는 클램프 스크루(94)와 멈춤링(88)의 공동작용에 의하여 연결부(58)와 클램프 안착부(55) 내에서 상하방향으로 이동이 가능하다.
한편, 헤드(54)의 클램프 안착부(55) 상에 놓이는 클램프(80)는 일체로 형성된 본체(81) 및 연장부(84)를 구비한다. 연장부(84)는 본체(81)의 일측으로부터 방사상 외부로 일정길이만큼 연장된다. 연장부(84)는 노우즈(nose) 형상을 가지며, 연장부(84)의 끝단에는 일정한 접촉면적이 유지되도록 만곡된 돌출단부(86)가 형성된다. 본체(81)의 중앙에는 클램프 관통공(82)이 형성되고, 클램프 관통공(82)의 상측에는 스크루 안착부(83)가 방사상 안쪽으로 경사지게 형성된다. 스크루 안착부(83)는 클램프 관통공(82) 내로 삽입되는 클램프 스크루(94)의 접시머리 형상과 동일한 형상으로 이루어진다. 따라서, 절삭 인써트(70) 장착후에 클램프 스크루(94)의 머리부분이 스크루 안착부(83) 상에 놓이면, 클램프(80)가 좌우 요동없이 안정되게 고정 지지된다.
도 3은 도 1에 도시된 절삭 인써트의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 절삭 인써트(70)는 철계 또는 비철계 금속의 절삭가공을 수행하기 위해서 탄화 텅스텐 계열의 초경합금을 사용하여 제조되거나, 또는 초경합금에 PVD나 CVD코팅공법을 이용하여 세라믹계열의 피막을 입힌 재질을 사용하여 제조된다.
절삭 인써트(70)는 실제로 절삭가공을 수행하는 에스(S)자 형상의 절인(72)을 구비한다. 절인(72)에 대향하는 절삭 인써트(70)의 후방에는 브이(V)자 형상의 인써트 기준면(71a,71b)이 형성된다. 위에서 언급한 바와 같이, 인써트 기준면(71a,71b)은 절삭 인써트(70)를 몸체(52)의 헤드(54)에 형성된 슬롯(56) 내로 삽입하는 경우에 절삭 인써트(70)의 정밀한 세팅이 가능하도록 절삭 인써트(70)의 슬롯 기준면(51a,51b) 형상에 대응하는 형상을 갖는다.
절삭 인써트(70)의 중앙에는 인써트 관통구(74)가 형성된다. 인써트 관통구(74)에는 체결 스크루(90)(도 1 참조)가 삽입된다. 절삭 인써트(70)의 상부면(73) 상에서, 인써트 기준면(71a,71b) 사이에 있는 직선의 기준면 경계부(75) 근처에는 인써트 관통구(74)쪽으로 기울어진 인써트 경사면(76)이 형성된다. 즉, 인써트 경사면(76)은 기준면 경계부(75)의 인접위치에서 인써트 관통구(74)쪽으로 일정한 각도로 경사지게 깍여져서 인써트 관통구(74)와 만난다. 인써트 경사면(76)은 절삭 인써트(70)를 헤드(54)의 슬롯(56) 내로 삽입한 상태에서 클램프(80)를 헤드(54)의 클램프 안착부(55)에 위치시킬 때 클램프(80)의 돌출단부(86)와 접촉하며, 돌출단부(86)에 가해지는 클램핑력의 방향을 도 4의 에이(A) 방향으로 유도하는 기능을 수행한다.
도 4는 도 1에 도시된 밀링 볼 엔드밀의 결합상태를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하여 전술한 바와 같은 구성을 갖는 밀링 볼 엔드밀(50)의 결합과정을 간략하게 설명한다.
먼저, 절삭 인써트(70)를 헤드(54)에 형성된 슬롯(56) 내에 삽입한다. 이때, 절삭 인써트(70)의 인써트 기준면(71a,71b)이 슬롯(56)의 슬롯 기준면(51a,51b)에 각각 밀착되도록 삽입한다. 그런후에, 헤드(54)의 클램프 안착부(55) 내로 클램프(80)를 위치시킨다. 이때, 클램프(80)는 클램프(80)의 연장부(84)가 헤드(54)의 연결부(58) 내에 놓이고 연장부(84)의 돌출단부(86)가 절삭 인써트(70)의 인써트 경사면(76) 상에 놓이는 상태로 배치된다.
이러한 상태에서, 일렬로 정렬된 클램프 관통공(82)과 제 2 스크루 삽입공(62) 내로 접시머리 형상의 클램프 스크루(94)를 삽입한후 클램프 스크루(94)의 머리부가 클램프(80)의 스크루 안착부(83) 상에 밀착되도록 조여주면, 절삭 인써트(70)의 인써트 경사면(76) 상에 놓인 연장부(84)의 돌출단부(86)가 인써트 경사면(76)에 에이(A) 방향과 비(B) 방향, 즉 절삭 인써트(70)의 삽입방향과 수직 하방향으로 일정한 가압력을 작용시키게 된다.
다음에는, 일렬로 정렬된 제 1 스크루 삽입공(57)과 인써트 관통구(74) 내로 접시머리 형상의 체결 스크루(90)를 삽입한후 체결 스크루(90)의 머리부가 제 1 스크루 삽입공(57)의 경사부(59) 상에 밀착되도록 조여주면, 헤드(54) 내에 형성된 탄성 유도홈(60)의 작용으로 인하여 헤드(54)의 선단에 형성된 상면(56a)과 하면(56b)이 탄성변형을 통해서 씨(C) 방향과 디(D) 방향으로 절삭 인써트(70)에 체결 스크루(90)의 체결력을 전달한다.
결과적으로, 본 발명에 따른 밀링 볼 엔드밀(50)에서는, 클램프(80)에 의해서 비(B) 방향으로 가해지는 클램핑력과 체결 스크루(90)에 의해서 씨(C)와 디(D) 방향으로 가해지는 체결력이 결합됨으로써, 절삭 인써트(70)의 고정력이 배가되어 강력한 클램핑 기능이 이루어진다. 그 결과, 절삭 인써트(70)가 슬롯(56) 내에 단단하게 고정된다.
한편, 에이(A) 방향으로 작용하는 클램프력은 우선적으로 절삭 인써트(70)를 슬롯 기준면(51a,51b) 쪽으로 당겨주어 절삭 인써트(70)의 밀착을 통한 정밀한 쎄팅기능을 수행하지만, 클램프(80)의 돌출단부(86)가 절삭 인써트(70)의 인써트 경사면(76)에 3∼5㎜ 정도의 길이방향으로 선 접촉을 할수 있게하기 때문에, 절삭부하에 기인하는 절삭 인써트(70)의 회전으로 인하여 절삭 인써트(70)가 몸체 밖으로 이탈되는 현상을 방지한다.
철계 또는 비철계 금속의 절삭가공후에 몸체(52)의 헤드(54)로부터 절삭 인써트(70)를 탈착시키기 위해서는, 먼저 체결 스크루(90)를 풀어준다, 그러면, 헤드(54)의 상면(56a)과 하면(56b)이 탄성에 의해서 원래의 위치로 되돌아온다. 이때, 클램프 스크루(94)를 2∼3회전 정도 풀어주면, 절삭 인써트(70)에 가해지는 클램프(80)의 클램핑력이 해제되고, 그 결과 절삭 인써트(70)는 슬롯(56)으로부터 부드럽게 탈착될 수 있다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀(50)은 클램프(80)를 이용하여 몸체(52)의 헤드(54) 내에 절삭 인써트(70)를 고정시켜주고 클램프(80)의 연장부(84)와 돌출단부(86)를 이용하여 절삭 인써트(70)의 인써트 경사면(76)을 누름 고정시키기 때문에, 2개의 체결 스크루를 이용하여 절삭 인써트를 고정시키는 종래의 밀링볼 엔드밀에 비해서 절삭 인써트(70)의 길이를 단축시킬 수 있는 잇점이 있다.
또한, 절삭 인써트(70)의 인써트 경사면(76)에 클램프(80)의 돌출단부(86)를 접촉시키기 때문에 정밀가공이 아니어도 절삭 인써트(70)의 쎄팅 및 클램핑 기능을 수행하는데 전혀 문제가 없다. 게다가, 체결 스크루(90)의 제 1 나사부(92)가 통과하는 절삭 인써트(70)의 인써트 관통구(74)도 체결 스크루(90)의 체결력을 씨(C) 방향과 디(D) 방향으로만 전달하면 되기 때문에, 인써트 관통구(74)의 내경을 체결 스크루(90)의 외경보다 상당히 크게 제작하여도 절삭 인써트(70)의 고정기능에는 전혀 문제가 없다. 따라서, 인써트 관통구(74)에 대한 정밀가공이 필요없으므로 절삭 인써트(70)의 제작이 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 밀링 볼 엔드밀(50)은 정밀 쎄팅이 가능하여 절삭 인써트(70)의 쎄팅시 런아웃(runout) 정도가 우세하여 절삭가공 수행시 공작물의 가공정밀도 및 가공 면조도등이 향상되며, 강력 클램핑으로 고속, 고이송, 고절입 가공이 가능하기 때문에 작업시간을 단축시킬수가 있다. 또한, 절삭 인써트의 수명이 향상되고, 안정된 절삭을 수행하기 때문에 무인가공 또는 자동화 시스템에 적용시 더욱 효과적이다.
게다가, 클램프(80)를 고정시키기 위한 클램프 스크루(94)를 약 2∼3회전만 풀어주어도 절삭 인써트(70)를 탈착 시킬수 있기 때문에, 절삭 인써트(70)의 교체시간이 단축된다.
끝으로, 본 발명에 따른 밀링 볼 엔드밀(50)은 소모품인 절삭 인써트(70)의 제작이 용이하고 실제 절삭가공이 수행되는 절인(72)을 위주로한 제작이 가능하기 때문에, 제조원가의 절감을 통해서 값싸고 품질이 우수한 제품을 사용자에게 제공할 수가 있으므로, 사용자의 원가절감 및 생산성 향상을 유도할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 헤드부에 종방향으로 일정길이만큼 형성된 슬롯, 상기 슬롯의 후방에서 상기 슬롯으로부터 종방향으로 일정길이만큼 연장된 탄성 유도홈 및 상기 헤드부의 선단에 형성된 반원형의 만곡부를 구비하고, 상기 만곡부의 후방단부 위치에서 상기 슬롯 내에는 브이(V)자 형상의 슬롯 기준면이 형성되고, 상기 만곡부와 상기 슬롯 기준면 사이의 위치에는 제 1 스크루 삽입공이 수직하게 형성되며, 상기 슬롯 기준면 후방의 위치에는 클램프 안착부가 형성되고, 상기 클램프 안착부의 바로 아래에는 제 2 스크루 삽입공이 상기 클램프 안착부와 연통하도록 수직하게 형성된, 공작기계의 종축을 중심으로 회전하기에 적합한 길다란 몸체;
    절삭가공을 수행하는 절인을 구비하며, 상기 절인에 대향하는 후방위치에 상기 슬롯 기준면에 대응하는 형상을 갖는 인써트 기준면이 형성되고, 중앙에는 인써트 관통구가 수직하게 형성되며, 상부면 상에서 상기 인써트 기준면 사이에 있는 직선의 기준면 경계부 근처에는 상기 인써트 관통구쪽으로 기울어진 인써트 경사면이 형성된, 상기 몸체에 체결되어 철계 또는 비철계 금속의 절삭가공을 수행하기 위한 절삭 인써트; 및
    상기 절삭 인써트를 상기 슬롯 내에 탈착가능하게 장착시키기 위한 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬롯 기준면은 상기 헤드부의 양측에서 상기 만곡부의 상기 후방단부 위치로부터 상기 밀링 볼 엔드밀의 중심라인 쪽으로 절개하여 형성되고, 상기 제 1 스크루 삽입공과 상기 클램프 안착부는 상기 중심라인을 따라서 종방향으로 형성된 연결부를 통해서 서로 연통하며, 상기 제 1 스크루 삽입공의 상측에는 방사상 내부로 경사지게 형성된 경사부가 구비되고, 상기 절삭 인써트의 높이는 상기 슬롯의 상하간격보다 10∼30μ 정도로 작으며, 상기 탄성 유도홈의 상하간격은 상기 슬롯의 상하간격 보다 작은 것을 특징으로 하는 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 고정수단은,
    상기 클램프 안착부 내에 놓이는 본체 및 상기 연결부 내에 놓이고 상기 본체의 일측으로부터 방사상 외부로 일정길이만큼 연장된 노우즈(nose) 형상의 연장부를 구비하며, 상기 연장부의 끝단에는 일정한 접촉면적이 유지되도록 만곡된 돌출단부가 형성되고, 상기 본체의 중앙에는 클램프 관통공이 형성되며, 상기 클램프 관통공의 상측에는 스크루 안착부가 형성된, 상기 절삭 인써트를 상기 몸체에 체결시키기 위한 클램프;
    하부에 제 1 나사부를 구비하며, 상기 절삭 인써트를 상기 슬롯 내에 삽입한 상태에서 일렬로 정렬된 상기 제 1 스크루 삽입공과 상기 인써트 관통구 내로 삽입되는 체결 스크루; 및
    하부에 제 2 나사부를 구비하며, 상기 클램프 안착부와 상기 연결부 내로 상기 본체와 상기 연장부를 위치시킨 상태에서 일렬로 정렬된 상기 클램프 관통공과 상기 제 2 스크루 삽입공 내로 삽입되는 클램프 스크루를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 스크루 안착부는 상기 클램프 스크루의 머리 형상과 동일한 형상으로 이루어지고, 상기 클램프 스크루의 중간 외주면 상에는 멈춤링이 끼워지는 멈춤링 삽입홈이 형성되고, 상기 클램프는 상기 클램프 안착부와 상기 연결부 내에 상기 본체와 상기 연장부를 위치시킨 상태에서 상기 클램프 스크루와 상기 멈춤링의 공동작용에 의하여 상하방향으로 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 체결 스크루는 접시머리 형상의 머리부를 구비하며, 상기 절삭 인써트를 상기 슬롯 내에 장착시키기 위해서 상기 체결 스크루를 상기 제 1 스크루 삽입공 내로 삽입한후, 상기 머리부와 동일한 형상으로 이루어진 상기 제 1 스크루 삽입공의 상기 경사부 상에 상기 머리부가 밀착되도록 상기 체결 스크루를 조여주면, 상기 헤드 내에 형성된 상기 탄성 유도홈의 작용으로 인하여 상기 헤드의 선단에 형성된 상면과 하면이 서로 가까워지는 방향으로 탄성변형되면서 상기 인써트에 체결력이 전달되는 것을 특징으로하는 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 인써트 경사면은 상기 기준면 경계부의 인접위치에서 상기 인써트 관통구쪽으로 일정한 각도로 경사지게 깍여져서 상기 인써트 관통구와 만나며, 상기 절삭 인써트를 상기 슬롯 내로 삽입한 상태에서 상기 클램프의 상기 본체와 상기 연장부를 상기 클램프 안착부와 상기 연결부 내에 위치시킨후 상기 클램프 관통공과 상기 제 2 스크루 삽입공 내로 상기 클램프 스크루를 삽입하여 상기 클램프 스크루의 머리부가 상기 스크루 안착부 상에 밀착되도록 조여주면, 상기 인써트 경사면 상에 놓이는 상기 돌출단부가 수직 하방향과 상기 절삭 인써트의 삽입방향으로 상기 인써트 경사면에 일정한 클램핑력을 작용시키게 되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 타입의 밀링 볼 엔드밀.
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