KR20000069339A - 절삭 공구 조립체와 이를 위한 절삭 삽입체 - Google Patents

Abstract

오목한 옆날(13)과 예각의 삽입체 절삭 모서리(17)를 구비한 대체로 사각형의 절삭 삽입체(13)를 교환 가능하게 수용하는 공구 홀더를 포함하고, 제한된 최대 절삭 깊이를 갖는 계단형 직각 견부를 공작물 상에 선삭하는 절삭 공구 조립체(1, 1').

Description

절삭 공구 조립체와 이를 위한 절삭 삽입체{CUTTING TOOL ASSEMBLY AND CUTTING INSERT THEREFOR}

공작물 상에 계단형 직각 견부의 선삭을 위한 절삭 공구 조립체는 예각의 작동 삽입체 절삭 모서리(cutting corner), 비작동 절삭날(cutting edge)을 따른 공구 후방 여유각(back clearance angle, K_n) 및 작동 절삭날을 따른 둔각의 진입각(entering angle, K)을 갖는 절삭 삽입체를 요구한다. 이와 같은 진입각은 견부를 직각화하기 위한 외향 이송 이동, 특히 외부 종방향 선삭 작업의 경우의 외향 반경 방향 이송 이동 및 외부 반경 방향 선삭 작업의 경우의 외향 축방향 이송 이동을 가능하게 한다.

이러한 제한을 고려하여, 계단형 직각 견부의 선삭을 위한 절삭 삽입체는 장사방형 또는 삼각형이고, 이로써 단면형(single-sided)일 경우 각각 두 개 또는 세 개의 인덱싱 가능한 삽입체 절삭 모서리를 가진다. 이와 같은 절삭 삽입체는 예를 들어, 유럽 특허 공개 공보 제0 162 029 A2호에 도시 및 기재된 바와 같이, 각각의 삽입체 절삭 모서리는 중앙이 함몰된 삽입체 측면들 사이의 연결부에서 돌출된 노우즈부로서 형성된다. 바람직하게는, 절삭 삽입체는 각각 네 개 또는 여섯 개의 인덱싱 가능한 삽입체 절삭 모서리들이 각각 형성되기 위해 양면형(double-sided)이다.

본 발명은 선삭 가공용 절삭 공구 조립체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 계단형 직각 견부(stepped square shoulder)를 선삭하기 위한 절삭 공구 조립체와 이를 위한 절삭 삽입체에 관한 것이다.

본 발명의 보다 양호한 이해를 위해 그리고 본 발명이 실제로 수행되는 방법을 나타내기 위해 첨부 도면을 참조하기로 한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예를 따라, 공작물 상에의 계단형 직각 견부의 외부 종방향 선삭용 절삭 공구 조립체의 평면도이다.

도2는 도1의 절삭 공구 조립체의 작동 삽입체 절삭 모서리의 확대도이다.

도3과 도4는 도1의 절삭 공구 조립체의 각각 측면도와 단부도이다.

도5는 본 발명의 제2 실시예를 따라, 공작물 상에의 계단형 직각 견부의 외부 면 선삭용 절삭 공구 조립체의 평면도이다.

도6은 도5의 절삭 공구 조립체의 작동 삽입체 절삭 모서리의 확대도이다.

도7은 도1과 도5의 절삭 공구 조립체에 사용되는 절삭 삽입체의 평면도이다.

도8 내지 도10은 도7의 선 E-E를 따른 절삭 삽입체의 다양한 가능한 단면이다.

본 발명의 목적은 보다 인덱싱 가능한 삽입체 절삭 모서리가 형성된 절삭 삽입체와 사용되도록 되어 있고, 계단형 직각 견부를 선삭하기 위한 절삭 공구 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 넓은 태양에 따르면, 대체로 오목한 작동 절삭날과 비작동 절삭날의 연결부에서 예각의 삽입체 절삭 모서리가 제공된 절삭 삽입체를 교환 가능하게 수용하기 위한 공구 홀더를 포함하고, 공작물 상에 계단형 직각 견부를 선삭하기 위한 절삭 공구 조립체에 있어서,

상기 절삭 삽입체는 대체로 사각형이고, 상기 절삭 삽입체는 절삭 공구 조립체의 평면도에서 상기 절삭날을 따른 동일한 거리에서 상기 작동 절삭날과 계단형 직각 견부의 제1 면 사이의 간극이 상기 비작동 절삭날과 계단형 직각 견부의 제2 면 사이의 간극보다 작도록 배치되며, 상기 제1 면으로부터 최소 간극을 두고 있는 작동 절삭날을 따른 위치는 절삭 공구 조립체의 최대 절삭 깊이를 절삭 삽입체의 측면의 길이보다 작게 제한하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체가 제공된다.

본 발명은, 절삭 공구 조립체의 최초 이송 방향에 대해 대체로 가로지르는 방향으로의 최대 요구 절삭 깊이가 절삭 삽입체의 측면의 길이보다 작은 경우에, 오목한 옆날(side edge)을 가진 완전히 인덱싱 가능한 대체로 사각형인 절삭 삽입체가 공작물 상에 계단형 직각 견부의 선삭을 위해 사용될 수 있다는 사실에 기초를 두고 있다.

본 발명의 추가의 태양에 따르면, 대체로 사각형인 상부면과, 하부면과, 인접한 측방향 부분 사이에서 중앙 부분을 각각 가지는 네 개의 대체로 오목한 옆날에서 상기 상부면과 교차하는 측면을 포함하고, 인접한 측방향 부분의 각각의 쌍이 예각의 삽입체 절삭 모서리에서 만나는 절삭 삽입체에 있어서,

각각의 상기 중앙 부분은 대체로 직선이고, 각각의 상기 예각의 삽입체 절삭 모서리의 각은 약 83°± 5°의 범위 안에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체가 제공된다.

그러나, 청구항 제4항의 전제부에 따른 절삭 삽입체는 절삭날의 전체 길이가 작동되는 것을 요구하는 드릴링 작업에 대하여 미국 특허 제5,503,509호의 도3을 참조하여 도시 및 기재되었다. 도시된 바와 같이, 절삭 삽입체의 옆날은 대체로 직선인 중앙 부분을 가지지 못하고, 더욱이 "C"로 표시되는 각각의 예각의 삽입체 절삭 모서리의 각은 70°의 범위 내이다.

본 발명에 따른 절삭 삽입체는 각각의 옆날이 대체로 직선인 중앙 부분을 가지고, 예각의 삽입체 절삭 모서리의 각이 83°± 5°의 범위에 있는 것을 특징으로 한다. 이 구조는 한편으로는, 삽입체 절삭 모서리 및 단면적이 최소가 되는 가장 약한 부분, 즉 관통 구멍(bore) 모두에서 절삭 삽입체의 강도를 최대화하고, 한편으로는 절삭 삽입체가 공구 홀더에 적절히 장착될 때 작동 삽입체 절삭 모서리의 각이 예각으로 유지되도록 한다.

바람직하게는, 절삭 삽입체는 양면형이고, 이로써 총 여덟 개의 인덱싱 가능한 삽입체 절삭 모서리가 형성된다. 절삭 삽입체는 음형 릴리프 플랭크 형상(negative relief flank geometry) 또는 이중의 양형 릴리프 플랭크 형상(double positive relief flank geometry)의 두 가지가 가능하다. 이와 다르게, 절삭 삽입체는 단면형 및 양형 릴리프 플랭크 형상이 가능하다.

도1 내지 도4를 보면, 절삭 공구 조립체(1)는 이후 명세서에 기재된 바와 같이, 회전축(A)에 대해 회전 가능한 공작물(W) 상에서 제한된 반경 방향 절삭 깊이까지의 계단형 직각 견부의 외부 종방향 선삭에 적합하게 되어 있다.

절삭 공구 조립체(1)는 클램핑 장치(5, 도시 않됨)를 통해 고정된 도7 내지 도9에 도시된 형태의 상기 양면형 절삭 삽입체(4)를 교환 가능하게 수용하기 위하여 선단부(leading end)에서 삽입체 수용 포켓(3)이 구비된 이중의 음형 레이크 공구 홀더(double negative rake holder, 2)를 포함한다.

절삭 공구 조립체(1)는 오목한 비작동 절삭날(8)과 오목한 작동 절삭날(10)의 연결부에 있는 예각의 작동 삽입체 절삭 모서리(7)를 공작물(W)에 대해 제공하고, 절삭날(10)은 작동 삽입체 절삭 모서리(7)에 인접한 측방향 부분(10A)을 가진다.

도2에 도시된 바와 같이, 절삭 삽입체(4)는 절삭날(8)과 절삭날(10)을 따른 동일한 거리(X)에서 절삭날(10)과 견부의 단부면 사이의 간극(d₁)이 절삭날(8)과 견부의 원통면 사이의 간극(d₂)보다 작도록 배치되는데, 직각 견부의 단부면과 원통면은 각각 직각 견부의 제1 면과 제2 면을 구성한다.

그러므로, 이 배열에서 비작동 절삭날의 말단부(8B)는 견부의 원통면으로부터 후방 간극(back clearance, C)을 가지는 한편, 작동 절삭날의 측방향 부분(10A)은 외향 반경 방향 이송 이동(P)을 가능하게 하는 둔각의 진입각(K)의 범위를 정한다.

도1과 도2에 도시된 바와 같이, 작동 절삭날(10)의 오목부에 의해, 견부의 단부면으로부터 최소 간극이 있는 작동 절삭날을 따른 위치가 있다. 이는 계단형 견부가 방향(P)으로 직각화될 때 절삭 공구 조립체(1)의 최대 반경 방향 절삭 깊이를 절삭 삽입체의 측면의 길이보다 작도록 제한한다.

각각 도3과 도4에 도시된 바와 같이, 공구 홀더(2)에 의해 부여된 전형적인 경사각(rake angle)들은 절삭날(8)의 노출된 측면(9)을 따른 릴리프를 제공하는 소위 "음형 상면 경사각(negative back rake angle, α₁)"과, 공작물로부터 절삭날(10)의 노출된 측면(11)을 따른 릴리프를 제공하는 소위 "음형 측면 경사각(negative side rake angle, α₂)"이다. 경사각의 전형적인 값은 α₁ α₂ 6°이다.

도5와 도6을 보면, 동일한 절삭 삽입체(4)가 구비된 절삭 공구 조립체(1')는 회전축(B)에 대해 회전 가능한 공작물(W') 상에 계단형 직각 견부(S')를 외부 면 선삭하도록 되어 있다. 이 배열에서, 절삭 삽입체(4)는 절삭날(8')과 절삭날(10')을 따른 동일한 거리(X)에서 작동 절삭날(8')과 견부의 원통면 사이의 간극(d₃)이 비작동 절삭날(10')과 견부의 단부면 사이의 거리(d₄)보다 작도록 배치되는데, 직각 견부의 원통면과 단부면은 각각 제1 면과 제2 면을 구성한다.

도6에 도시된 바와 같이, 결과적으로 절삭날의 말단부(10'B)는 견부의 단부면으로부터 간극(C')을 갖는 한편, 작동 삽입체 절삭 모서리(7')에 인접한 작동 절삭날의 측방향 부분(8'A)은 외부 축방향 이송 이동(Q)을 가능하게 하는 둔각의 진입각(K)의 범위를 정한다.

그러므로 도5에 도시된 바와 같이, 이 경우에서 작동 절삭날(8')의 오목부에 의해, 견부의 원통면으로부터 최소 간극이 있는 작동 절삭날을 따른 위치가 있다. 이는 계단형 견부가 방향(Q)으로 직각화될 때 절삭 공구 조립체(1')의 최대 축방향 절삭 깊이를 절삭 삽입체의 측면의 길이보다 작도록 제한한다.

도7을 보면, 일반적으로 사각형 절삭 삽입체(13)는 중앙 관통 구멍(14) 및 네 개의 옆날(16)을 갖는 상부면(15)을 구비하고, 인접한 옆날(16)의 각각의 쌍은 삽입체 절삭 모서리(17)에서 만난다.

각각의 옆날(16)은 평면도에서 절삭 삽입체(13)가 내부에서 내접된 가상의 사각형(20)의 한 측면을 구성하는 소정 길이(L)의 가상선(19)에 대해 만입되어 있다.

각각의 옆날(16)은 인접한 측방향 부분(22)들 사이에서 직선 중앙 부분(21)을 가지고, 측방향 부분(22)은 절삭 공구 조립체(1, 1')의 측면 부분(10A, 8'A)을 각각 구성한다. 인접한 측방향 부분(22)들의 연결부는 예각인 83°의 삽입체 절삭 모서리 각(B)을 한정한다.

각각의 중앙 부분(21)은 관통 구멍(14)과 동일 공간 상에서 연장되고, 가상으로 도시된 중앙원(23)에 접한다.

절삭 삽입체(13)는 총 여덟 개의 삽입체 절삭 모서리가 형성되도록 양면형 절삭 삽입체(double sided cutting insert)일 수 있고, 절삭 삽입체(13)는 절삭 공구 조립체(1 또는 1')와 이를 위해 적합하게 제조된 포켓 모두에서 사용되는 음형 릴리프 플랭크 형상(13A, 도8) 또는 이중의 양형 릴리프 형상(13B, 도9)의 것이다.

이와 다르게, 절삭 삽입체(13)는 네 개의 삽입체 절삭 모서리가 형성되도록 단면형 양형 절삭 삽입체(13C, 도10)일 수 있고, α₁ α₂ 0°를 가지는 중성 공구 홀더(neutral toolholder) 내에 장착되기 위한 릴리프 플랭크 형상이 만들어지며, 제한된 최대 반경 방향 또는 축방향 절삭 깊이를 갖는 계단형 직각 견부의 선삭에 적합하게 된다. 이와 다르게, 이러한 삽입체는 양형의 공구 홀더 상에 장착될 수 있도록 큰 릴리프 각을 소유할 수 있다.

본 발명은 제한된 개수의 실시예에 대해 설명되었지만, 발명의 다양한 변화, 수정 및 다른 적용이 만들어질 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 본 명세서에 도시 및 기재된 바와 같은 외부의 작동과 더불어, 유사한 절삭 공구 조립체들이 계단형 직각 견부의 내부 보링(boring)에 적합하게 될 수 있다. 게다가, 동일한 절삭 삽입체는 선삭 작업중 우측과 좌측 모든 방향에서 동일하게 채용될 수 있다. 한편, 절삭 삽입체는 예각의 삽입체 절삭 모서리 각(β)이 83°± 5°의 범위 내에 놓이도록 수정될 수 있다.

Claims (8)

1. 대체로 오목한 작동 절삭날과 비작동 절삭날의 연결부에서 예각의 삽입체 절삭 모서리를 제공하는 절삭 삽입체를 교환 가능하게 수용하는 공구 홀더를 포함하고, 공작물 상에 계단형 직각 견부를 선삭하기 위한 절삭 공구 조립체에 있어서,

   상기 절삭 삽입체는 대체로 사각형의 형상이고, 상기 절삭 삽입체는 절삭 공구 조립체의 평면도에서 상기 절삭날을 따른 동일한 거리에서 상기 작동 절삭날과 계단형 직각 견부의 제1 면 사이의 간극이 상기 비작동 절삭날과 계단형 직각 견부의 제2 면 사이의 간극보다 작도록 배치되며, 상기 제1 면으로부터 최소 간극을 두고 있는 작동 절삭날을 따른 위치는 절삭 공구 조립체의 최대 절삭 깊이를 절삭 삽입체의 측면의 길이보다 작도록 제한하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
2. 제1항에 있어서, 직각 견부의 단부면과 원통면은 각각 상기 제1 면과 제2 면을 구성하고, 제한된 최대 반경 방향 절삭 깊이의 계단형 직각 견부를 선삭하도록 된 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
3. 제1항에 있어서, 직각 견부의 원통면과 단부면은 각각 상기 제1 면과 제2 면을 구성하고, 제한된 최대 축방향 절삭 깊이의 계단형 직각 견부를 선삭하도록 된 것을 특징으로 하는 절삭 공구 조립체.
4. 대체로 사각형인 상부면과, 하부면과, 인접한 측방향 부분 사이에서 중앙 부분을 각각 가지는 네 개의 대체로 오목한 옆날에서 상기 상부면과 교차하는 측면을 포함하고, 인접한 측면 부분의 각각의 쌍이 예각의 삽입체 절삭 모서리에서 만나는 절삭 삽입체에 있어서,

   각각의 상기 중앙 부분은 대체로 직선이고, 각각의 상기 예각의 삽입체 절삭 모서리의 각은 83°± 5°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
5. 제4항에 있어서, 상기 상부면과 하부면을 가로지르는 중앙 관통 구멍을 가지고, 각각의 중앙 부분은 상기 관통 구멍과 적어도 동일 공간 상에서 연장하는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
6. 제4항에 있어서, 절삭 삽입체는 양면형이며, 음형 릴리프 플랭크 형상인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
7. 제4항에 있어서, 절삭 삽입체는 양면형이며, 이중의 양형 릴리프 플랭크 형상인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
8. 제4항에 있어서, 절삭 삽입체는 단면형이며, 양형 릴리프 플랭크 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.