KR20010074934A - 회전 밀링 공구용 인덱서블 인써트 - Google Patents

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Abstract

커팅 인써트가 상부 칩 표면(16), 바닥면(17) 및 그들 사이의 측면(18, 19)로 구성된다. 각 단부면에서, 커팅 인써트는 축방향으로 돌출된 부분(22, 23)을 가지며, 각각은 베벨면(26, 27)으로 나타난다. 주 절삭날(24, 25)은 칩 표면(16) 및 측면(18, 19)사이의 교점에 제공된다. 각 측면상에 나선형으로 꼬인 부차적인 클리어런스면으로 연장되는 스텝 클리어런스를 통하여 절삭 깊이의 증가와 함께 칩 각도가 증가하는 클리어런스면(30)이 돌출부상에 제공된다. 상부면(16)은 주 절삭날(24, 25)을 따라, 내부로 연장되는 일정한 폭을 가진 평탄한 경사면(34, 35)을 포함하며 위로 경사진 제 2 칩 브레이커면(36, 37)과 교차한다. 상기 실시예에 의해서, 기다란 칩 생성 피삭물 물질에서의 가공을 향상시키는 큰 절삭 속도에서 좀더 최적화된 칩 성형과 조합되는 물결 형상의 가장자리 선을 따른 일정한 기능을 하는 날이 얻어진다.

Description

회전 밀링 공구용 인덱서블 인써트{INDEXABLE INSERT FOR ROTARY MILLING TOOLS}
밀링 인써트는 일반적으로 절삭 재료 성형 분말을 성형 가압 및 소결하여 제조된다. 오늘날, 포지티브 경사각을 가지는 포지티브 절삭 날에 관한 개발이 집중되어 있는 바, 이들 공구가 공작 기계에 필요한 절삭력 및 전력 공급을 절감시킬 수 있는 동시에 바람직하지 않은 진동을 감소시킬 수 있기 때문이다. 흔히 포지티브 축방향 각 및 그와 동시에 네거티브 반지름방향 각을 내포한 기하학적 구조를 가지는 공구를 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 어떤 경우에는, 칩 이송이 매우 잘되는 나선형 칩을 얻기 위하여 포지티브 축방향 각 및 0 도의 반지름방향 각의 조합이 이용될 수 있다. 커팅 인써트는 통상적으로 칩 이송이 문제없이 잘 되도록 중앙의 잠금 스크루에 의해 클램핑된다.
현존하는 통상의 엔드밀용 인덱서블 인써트에서의 단점 중 하나는 칩이 엉키는 문제를 완벽하게 피할 수 없다는 것이었다. 상기 문제점은 특히 긴 칩을 생성하는 재료의 가공시에 발생한다. 상기 문제점의 해결책으로 절삭날이 나선형으로 만곡된 커팅 인써트를 사용하는 것이 제안되었다. EP-A-416 901에서 이러한 공구를 도시 및 기술한다. 이러한 나선형 절삭날에 의하여, 최대의 절삭력이 직선절삭날에 생기는 절삭력보다는 낮은 값을 가지는 경사진 만곡부에 의해 피삭물과 좀 더 용이하게 맞물릴 수 있다. 상기 공구는 이러한 방식으로 어느 정도의 좀더 나은 안정성을 얻었지만 중앙홀을 가진 인써트를 사용할 때, 특히 기다란 칩을 생성하는 재료의 가공시 칩이 엉키는 문제는 해결되지 못한채 남아있다.
본 발명은 금속 피삭물을 가공하는 회전 밀링 공구에 응용되는 새로운 형태의 다각형 커팅 인써트에 관련된 것이다. 특히, 본 발명은 평탄 밀링용 엔드밀 및 밀링 커터 모두에 유용하도록 기하학적으로 최적화된 인써트 구조를 가지는 새로운 형태의 커팅 인써트에 관련된 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 클램핑된 커팅 인써트를 가진 밀링 본체의 측면도.
도 2는 도 1에 따른 공구의 다른 부분 측면도.
도 3은 도 1 내지 도 2에 따른 커팅 인써트의 끝단면도.
도 4는 본 발명의 인써트의 대안적인 실시예의 다른 부분 측면도.
도 5는 도 4에서의 V-V 선을 따른 단면도.
도 6은 도 4에서의 A-A 선을 따른 단면도.
도 7은 도 1에서의 커팅 인써트의 단면도.
도 8은 도 4에서의 C-C 선을 따른 단면도.
도 9는 도 2에서의 인써트의 끝단면도.
도 10은 도 9에서의 E-E 선을 따른 단면도.
도 11은 도 9에서의 F-F 선을 따른 단면도.
도 12는 도 9에서의 G-G 선을 따른 단면도.
이러한 관점에서, 본 발명의 목적은 경사면이 더욱 더 최적화된 외형으로 얻어지는 동시에 큰 축방향 경사로 공구내에 장착되도록 하는 물결모양 날선을 따르는 스텝 간극과 결합하여 일정한 기능성 날각을 내포하는 최적으로 개선된 기하학적 구조를 가지고 있는 EP-A-416 901에 기술된 형태의 수정된 커팅 인써트를 얻는 것이다. 본 발명의 소정의 특성은 다음의 청구항에서 좀더 정확하게 정의된다.
도 1 내지 도 2에는 본 발명에 따른 기다란 각주형 인덱서블 인써트(13)가 제공된 엔드밀의 실시예가 도시된다. 이러한 커팅 인써트는 초경합금 성형 분말이 프레스에서 소정의 형상으로 성형된 다음에 1000 ℃이상의 온도로 가마에서 소결되는 직접 프레싱법에 의해 생성된다. 소결시 생기는 수축은 프레스 장치에서의 치수결정에서 반드시 고려해야할 중요한 사항이다. 엔드밀은 기본적으로 원통형 본체(10)로 이루어지고, 원추형인 후방상부(도시되지 않음)는 공작 기계의 척 또는 스핀들내에 클램핑되도록 하여 그것의 본체가 중심축(CL) 주위로 회전하도록 할 수 있다. 엔드밀의 앞부분은 표면주위로 다수의 이격된 함몰부(11)를 가지며, 그들 각각은 바닥 지지면(14) 및 이것으로부터 곧게 선 하나이상의 측면 지지면에 의해 형성된 포켓(12)을 구비하여 그 내부의 작업 위치에서 착탈가능하게 클램핑된 인덱서블 인써트(13)를 수용한다. 대안적으로, 더 많은 개수의 커팅 인써트를 상기 밀링 본체내의 대응되는 포켓에 축방향으로 넣을 수 있다.
상기 포켓(12)의 바닥면(14)은 포지티브 축방향 각(α)을 형성하는 길이방향축에 제공되는 동시에 반지름방향 평면으로부터는 네거티브 반지름방향 각에서 제공된다. 바람직하게는, 인덱서블 인써트(13)가 인써트 중앙의 개구(15)를 통하여 수용되며 밀링 본체(10)에 나사식으로 맞물리는 클램핑 스크루(도시하지 않음)에 의하여 상기 포켓(12)내에 조여지도록 한다. 상기 개구(15)의 축은 상기 인써트의 바닥면에 수직인 것이 바람직하다. 포지티브 축방향 각(α)의 크기는 0°내지 20°, 바람직하게는 5° 내지 15°의 범위에서 선택되어야 한다. 포지티브 축방향 각(α)으로 인해 칩이 피삭물로부터 용이하게 들어올려지고 떨어지도록 할 수 있다.
인덱서블 인써트(13)는 스웨덴 특허 출원 9801576-1에 기술된 방식으로 표면이 서로 떨어지는 각도로 된 상부면(16) 및 바닥면(17), 기본적으로 평행한 두 개의 직사각형 측면을 포함하는 본질적으로 평행사변형으로 만들어진다. 상기 상부면 및 바닥면사이에는 상기 상부면 및 바닥면에서부터 실질적으로 수직방향인 2 개의 단부면(20, 21) 및 2 개의 길이방향 측면(18, 19)이 연장되고 상기 측면(18, 19)은 횡방향으로 연장되는 단부면(20, 21)보다는 길이방향으로 매우 길게 연장된다. 이들 측면(18, 19)은 상부면(16)으로부터 예각, 바닥면(17)으로부터 둔각으로 경사짐과 동시에 실제의 절삭 코너쪽으로 증가된 폭을 가진다. 직경방향으로 대향 코너에 위치된 단부면은 상기 인써트의 잔여부분으로부터 축방향으로 돌출한 부분(22, 23)상에 제공된다. 커팅 인써트의 측면(18, 19) 및 상부면(16)사이의 교선 각각은 주 절삭날(24 및 25)을 형성하는 반면에 상기 부분(22, 23) 및 상부면(16)사이의 교차부분은 기계 가공면을 평탄하게 하여 향상된 표면 마무리를 얻도록 의도된 상기 각각의 돌출 부분(22, 23)상의 상기 주 절삭날에 대하여 실질적으로 직각으로 형성된 베벨면(26, 27)을 구성한다. 주 절삭날 및 상기 베벨면은 피삭물의 가공시 0.4 내지 6.4㎜의 반경을 가지는 만곡부가 얻어지도록 곡률이 선택되는 부드럽게 만곡된 코너날(28 및 29)의 각 코너에서 분리된다. 날의 강도를 강화하기 위하여 주 절삭날(24, 25)을 따라 적당한 폭을 갖는 좁은 챔퍼(30)를 주는 한편, 상기 제 1 베벨면(26, 27)을 따라 조금 더 넓은 베벨면(31)을 제공하며, 상기 베벨면(31)은 실질적으로 일정한 폭으로 전체 단부면(20, 21)을 따라 이어진다. 부가적으로, 베벨면(26, 27)의 인근에 부드럽게 만곡된 날 부분(26a, 27a)이 존재한다. 이러한 날 부분(26a, 27a)은 축방향 램핑 및 드릴링에서 활성 날이 되도록 의도된다. 이러한 만곡 반경은 베벨면에서 좀더 떨어진 위치에서 연속적으로 커지게된다.
길이방향 측면(18, 19)은 절삭 코너 및 만곡 코너날(28, 29)이 커팅 인써트의 높아진 부분상에 위치하게 되도록 활성 절삭 코너쪽으로 증가된 폭을 갖도록 설계된다. 동시에 커팅 인써트는 측면(18, 19) 및 단부면(20, 21) 모두가 커팅 인써트의 상부면(16)에 대하여 전체 절삭날에 걸쳐 양의 클리어런스각을 나타내도록 형성된다. 더욱 더 특징적인 것은, 상기 커팅 인써트의 길이방향 측면(18, 19)이 전체의 주절삭날(24)을 따라 물결형상의 주 클리어런스면(32)을 갖고, 한쪽 단부면(21)으로 부터는 축방향의 큰 경사를 가지며 다른 단부면(20)을 대하여는 아래쪽을 향하도록 되어 있는 것이다. 상기 주요 클리어런스면(32)은 소정의 반경을 가지는 스텝 클리어런스를 통하여 절삭 깊이가 증가함에 따라 클리어런스 각도가증가되도록 형성된 나선형으로 비틀린 부차적 클리어런스면(18)내로 연장되는 인써트의 나머지부분으로부터 횡방향으로 돌출되는 부분상에 제공된다. 상기 주요 클리어런스면(32) 및 인접한 주 절삭날(24, 25)은 길이방향으로 부드럽게 S자로 만곡된다. 상기 주요 클리어런스면(32)은 그 전체 길이를 따라 실질적으로 일정한 폭을 가지도록 형성된다.
상기 인써트의 상부면(16)의 상세한 형태는 도 2, 도 4, 도 9에 그리고 도 5 내지 도 9 및 도 10 내지 도 12의 해당 단면도로부터 잘 나타나 있다. 따라서, 상부면은 중심홀(15)주위에 함몰된 평탄 중심면(33)을 가진다. 주위 표면은 그로부터 높게 되어 있다. 챔퍼(30)옆의 모든 주 절삭날인근에는, 주요 경사면으로 역할을 하도록 길이방향으로 나선형상으로 형성된 비스듬한 하향 경사면(34, 35)이 마련된다. 이러한 경사면(34, 35)은 전체 주 절삭날(24, 25)을 따라 일정한 폭을 가진다.
도 4에 도시된 실시예에 있어서, 경사면(34, 35)의 일부는 축방향 돌출부(22, 23)쪽으로 증가된 폭을 가지는 부차적 칩 브레이커면 구실을 하도록 의도된 상향 경사 표면(36, 37)인근에 위치되고 상기 폭은 상기 부분(22, 23)쪽으로 줄어든다. 챔퍼 및 만곡된 반경(26a, 27a)사이의 전이영역에 취해진 단면에서, 상기 경사면(36, 37)은 볼록하게 만곡된 형상을 가지고 대향 경사면(34)과의 교차부분으로 아래방향으로 쭉 이어지는 하향 경사면(38, 39)인근에서 릿지(36a, 37a)와 만난다. 인써트 중심 방향으로, 상기 부차적 칩면(36, 37)은 그 레벨이 개구(15)주위로 환상표면으로 연장되는 표면(33)과 비교하여 다소 높아지는 함몰면(40, 41)과 만나도록 연장된다. 이러한 함몰면(40, 41)은 또한 볼록하게 만곡된 표면(38, 39)의 중앙부와 인써트의 중심사이에 위치되는 전이표면이다. 표면(35 및 37)의 경사도는 그들 사이의 둔각(β)이 130° 내지 160° 바람직하게는 140° 내지 150°이어야 한다. 피삭물의 중절삭도가 덜한 때에는 좀 더 좁은 각도 범위를 선택하여야 한다. 도 4에서의 절개선 D-D에서 경사면(38)에 의해 제공되는 칩각도(γ)는 0° 내지 10° 이어야 한다. 도 2, 도 4 및 도 9에 도시된 바와 같이, 만곡 가장자리(28, 29)인근에 위치된 경사면(34, 35) 부분은 주 절삭날을 따라 연장되는 상기 표면(34, 35)의 폭보다 더욱 더 큰 폭을 가지는 한편 부드럽게 만곡되어야 한다. 결과적으로, 상기 2 차 칩면(36, 37)의 폭은 베벨면(26, 27)에 근접할 때 줄어드는 폭으로 나타날 것이다.
도 2 및 도 9에서는 인써트에 주 절삭날(24, 25)과 평행하게 연장되는 기다란 돌출부(42, 43)가 제공되고, 상기 돌출부는 볼록한 단면 형상을 가지는 한편 표면(36, 37)의 상향 경사면에 위치하는 대안적인 실시예를 나타낸다. 따라서, 돌출부(43)는 표면(35 및 37)사이의 교차선에서부터 소정의 거리에 위치되는 한편 주 절삭날(25)과 평행하고, 이와 같은 방식으로, 돌출부(42)는 표면(34, 36)사이의 교선에서부터 소정의 거리에 위치되는 한편 주 절삭날(24)과 평행하게 연장된다. 돌출부(42, 43)의 길이방향 연장은 중심 개구(15)의 직경크기보다 0.8 배 내지 1.2 배, 바람직하게는 0.9배 내지 1.1배이어야 한다.
상술된 장치에 의하여, 새로운 인써트가 기다란 칩을 발생시키는 재료를 가공하는 슬로팅 커터에서의 난삭 작업뿐 아니라 이러한 난삭재들의 램핑 또는 엔드밀 작업에 있어 빠른 절삭 속도에서 유용하게 되는 절삭 공구에 제공된다. 동시에, 가공된 표면의 매우 높은 정밀도 및 훌륭한 마무리가 달성될 수 있다. 인써트가 엔드밀용 기다란 각주형 인써트로 기술되었는바, 제공된 상기 돌출부뿐 아니라, 주요 경사면 및 부차적 경사면의 대응 최적화가 정방형 사방형 또는 다이아몬드형 인써트 등과 같은 기타의 다각형 인써트에 유사하게 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 상부 칩 표면(16) 및 평탄한 바닥 표면(17)과 이들 사이에서 상기 상부면의 교점에 주 절삭날 및 보조 절삭날(24, 25, 26, 27)을 형성하는 복수의 주변 측표면(18, 19, 20, 21)을 포함하는 기본적으로 다각형 본체로 이루어지고 각 날은 챔퍼(30, 31)로 나타나며, 상기 보조 절삭날은 인써트 본체의 나머지로부터 축방향으로 돌출되는 부분상에 제공되며 종방향으로 연장되는 표면(18, 19)은 절삭 코너가 볼록부상에 위치되도록 활성 절삭 코너쪽으로 증가된 폭을 가지며 상기 챔퍼(30, 31)로부터 내부로 연장되는 경사면(34, 35)이 마련되며, 일 또는 수개의 상부 칩 표면은 칩 컬링 영역을 제공하기 위하여 상기 경사면내에 배치되는 한편 인써트의 중심쪽으로 연장되는 칩을 형성하는 기계 가공용 커팅 인써트에 있어서,
    a) 주변 표면(18, 19, 20, 21)이 상부 표면(16)으로부터 예각으로 경사져 적어도 2 개의 대향하는 주변 표면의 상부가 횡방향 연장부(32)상에 위치됨으로써 상기 횡방향연장부(32) 및 인근 주변 표면(18, 19)의 하부 양자에는 전체 길이방향 연장을 따라 나선형태가 제공되며,
    b) 주 절삭날(24, 25)옆에 주요 칩 브레이커면 구실을 하도록 하는 경사면(34, 35)은 전체 범위를 따라 나선형이고 전체 주 절삭날을 따라 일정한 폭을 가지며,
    c) 주요 칩 브레이커면(34, 35)은 V자형 칩 컬링 공동이 그 사이에 형성되도록 보조 칩 브레이커로서의 역할을 하도록 의도된 상향 경사면(36, 37)까지 안쪽으로 연장되는 것이 조합되어 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    날 강화 챔퍼(30)가 보조 절삭날(26, 27)을 따라 연장되는 챔퍼(31)의 폭보다 더 작은, 주 절삭날을 따르는 폭으로 나타나는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    만곡 코너 가장자리(28, 29)인근에 위치된 경사면(34, 35) 부분이 주 절삭날을 따라 연장되는 상기 표면(34, 35)의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 부드럽게 만곡된 표면 형태를 가지는 부분(34a, 35a)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보조 칩 형성 표면(36, 37)이 중간부분에서 코너 부분까지 우선 증가된 다음에 감소되는 폭을 가지고 나타나는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 칩 형성 표면(36, 37)은 베벨면(26, 27)이 만곡된 날부(26a, 27a)와 교차하는 영역과의 수평면에 있는 부분에서 실질적으로 볼록하게 만곡된 형태를가지는 아래로 경사진 표면(38, 39)에 위치되는 릿지(36a, 37a)에로 연장되는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    칩 성형 표면((35, 37) 및 (34, 36))을 포함하는 각도(β)의 크기가 130°내지 160° , 바람직하게는 140° 내지 150° 인 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    기다란 돌출부(42, 43)가 주요 및 보조 칩 성형 표면((34, 35) 및 (36, 37))사이의 교점으로부터 소정의 거리에서 상부로 경사진 칩 성형 표면(36, 37)상에 제공되는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 돌출부(42, 43)의 길이방향 연장은 인써트의 중심 개구(15) 직경크기의 0.8 내지 1.2 배, 바람직하게는 0.9 내지 1.1 배인 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    돌출부(42, 43)가 주 절삭날(24, 25)과 평행하게 배향되며, 상기 돌출부의 단면이 볼록하게 만곡된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  10. 제 1 항 내지 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    주 절삭날(24, 25)이 상기 인써트의 길이방향으로 연장되는 기다란 각주형 본체 형태인 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인써트가 바람직하게는 상기 인써트의 바닥면(17)쪽으로 수직인 방향으로 인써트를 완전히 관통하여 연장되는 중심홀(15)을 구비하는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
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