KR20030067741A - 인덱서블 밀링 인써트 - Google Patents

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KR20030067741A
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Abstract

본 발명은, 다각형의 기본형상을 갖는 인덱서블 밀링 인써트(3)로서, 1쌍은 두 예각의 코너(15)와, 다른 한 쌍은 두 둔각의 코너(16)와 서로 만나는 4개의 주변 측면을 포함하는 상기 밀링 인써트에 관한 것이다. 인써트의 최상부측상의 칩면(17)과 상기 주변측면을 따르는 플랭크면(18) 사이에는, 한편으로는 주에지부(20)를, 다른 한편으로는 예각 코너(15)와 연접하여 형성되는 둥근 부에지부(21)를 개별적으로 포함하는 커팅에지(19)가 형성되어 있다. 본 발명은, 개별 주에지부(20)가 약간 원호형상이고, 상기 인써트의 저부측내 적어도 하나의 연결면(4)이 테이퍼진 단면형상을 갖는 홈에 의하여 이격되는 평행한 복수의 융기부를 포함하는 형태로 형성되어, 커팅인써트가 구비되는(cutting-insert-carrying) 밀링헤드의 칩 채널에 인접한 유사 연결면과 상호작동하도록 되어 있는 결합(combination)을 특징으로 한다.

Description

인덱서블 밀링 인써트{INDEXABLE MILLING INSERT}
위에서 개략적으로 설명한 종류의 인서트는 통상적으로 공작물에 비교적 얇은 벽에 의하여 경계지워지는 셀 또는 캐비티를 생성시키기 위한 라우터 타입의 밀링 툴에 사용된다. 이러한 종류의 밀링 툴은 특히 항공기의 건조에 사용되는 종류의 경량의 골격(framework) 구성요소를 제공하는 목적을 갖는 알루미늄을 기계가공하는데 흔히 사용된다. 이러한 상황에 있어, 밀링 툴 및 그것의 인써트를 만듦에있어서의 여러 다양한 요건들이 있으며, 그 중 가장 중요한 것은 높은 칩제거의 능력 및 셀을 형성하는 벽의 적절한 표면 구조이다.
이미 공지되어 있는 라우터 커터용 인써트는, 개별 인써트의 저부측이 시트의 편평한 저부측에 대하여 가압되는 동시에, 하나 이상의 지지측면이 시트의 지지측벽에 대하여 가압되는 식으로 인써트를 부속 인써트 시트 또는 착용부(seating)에 장착하기 위하여, 편평한 저부측 및 편평한 지지측면을 갖도록 형성되어 있다. 이러한 종류의 인써트들은 보통의 회전속도로 커터를 작동시킴으로써 그들이 보통의 절삭속도에서 작동하는 한 최상의 경우에 허용가능한 표면 평활도를 제공할 수도 있다. 하지만, 관련 기술분야에서는, 훨씬 더 빠른 절삭작업을 지향하려는 상황전개가 강하게 추진되고 있다. 따라서, 알루미늄 밀링에 있어서, 이미 현재에도 밀링기구의 회전속도가 25000r/min를 초과하도록, 기계가공이 10,000m/min정도 이상의 속도, 즉 주속(peripheral speed)으로 수행되고 있다. 이러한 조건하에서는, 밀링가공된 셀을 경계짓는 벽상에 적절한 표면을 얻기가 어렵다고 판명되었다. 이러한 어려움들은 인써트가 제 위치로부터 벗어나려는 경향, 즉 작용 에지(active edge), 보다 정확하게는 그것의 주에지부가 소정의 이론적인 제 위치에서 유지되지 못한다는 사실에서 기인하는 것이다. 즉, 개별 인써트는 부속 밀링헤드에 대하여 제어불능의 방식으로 움직일 것이다. 이로 인한, 인써트의 주에지부에 의하여 기계가공된 표면의 불균일성은 더이상 언급할 필요가 없다. 소정의 경우에는, 서로 소정의 각도로 연장되는 평면 스트립 또는 리본형 부분의 표면들이 제작된다(단면에서 봤을 때, 표면이 지그재그의 형상 또는 여타의 비규칙적인 형상이 됨). 다른 경우에는, 볼록하게 만곡된 단면형상으로, 안쪽을 향하는 얇은 플루트 형성체에 의하여 이격되는 가늘고 긴 부분면으로서 형성될 수도 있다. 상기 플루트 형성체는 벽 재료에 크랙을 발생시킬 수 있다.
본 발명은, 다각형의 기본형상 및 대체로 포지티브한 기하학적구조(geometry)를 갖는 인덱서블 밀링 인써트(indexable milling insert)로서, 최상부측, 저부측 및, 4개의 주변측면으로서, 1쌍의 상호 대향하고 있는 제1측면이 두 예각의 코너 및 두 둔각의 코너에서 1쌍의 상호 대향하고 있는 제2측면과 만나는 상기 4개의 주변측면을 포함하고, 또한 인써트의 최상부측의 칩면과 상기 주변측면들을 따르는 플랭크 면 사이에 형성되는 2개의 재료 커팅에지를 포함하며, 상기 에지들은 개별적으로, 한편으로는 주에지부(major edge portion)를, 다른 한편으로는 예각 코너와 연접하여 형성되는 둥근 부에지부(minor edge portion)를 포함하고, 상기 부에지부는 상기 주에지부의 연장부로 연장되는 상기 인덱서블 밀링 인써트에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 밀링헤드 및 상기 밀링헤드에 포함하는 인써트를 구비한 밀링 툴의 사시도,
도 2는 인써트를 밀링헤드의 일 끝단부를 도시한, 부분적으로 절개한 확대끝단면도,
도 3은 공작물의 밀링가공된 셀과 관련하여 도시된 밀링 툴의 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 인써트를 위로부터 그리고 짧은쪽 끝단부에서 비스듬히 본 사시도,
도 5는 긴쪽에서 본 상기 인써트의 사시도,
도 6은 상기 인써트의 아래에서 본 평면도,
도 7은 인써트의 측면도,
도 8은 상기 인써트를 위에서 본 평면도,
도 9는 고정 스크루와 함께 도시된 인써트의 단면도,
도 10은 인써트의 끝단면도,
도 11은 인써트에 포함되는 2개의 주에지부에서 원호형상부를 과장되게 표면한 개략적인 평면도,
도 12는 인써트의 융기된 연결면의 바람직한 디자인을 나타내는, 고배율로 확대한 단면도이다.
본 발명의 목적은 상술된 단점을 제거하고, 서두에 언급했던 형태의 개선된 밀링 인써트를 제공하는 것이다. 즉, 본 발명의 주목적은 인써트의 주에지부에 의하여 기계가공된 재료면의 형상이 제어되고 정확한 방식으로 결정될 수 있도록 하는 인써트를 제공하는 것이다. 부가적인 목적은 부속 밀링헤드와의 상호작동에 있어, 밀링가공된 셀 또는 캐비티와 관련하여 얇은 벽 및 소위 플로어를 얻는 한편, 고속 밀링작업 및 미세한 제작공차를 유지할 수 있는 밀링 인써트를 제공하는 것이다. 따라서, 밀링헤드가 높은 회전속도, 예를 들어 25,000r/min 이상으로 구동되는 경우에도, 인써트가 기하학적 구조 및 정확한 제 위치를 신뢰성 있게 유지할 수 있어야 한다. 본 발명의 또 다른 목적은, 동적으로 안정하고 제어가능한 방식으로 공작물내에서 재료를 들이거나 내보낼 수 있고 소위 램핑(ramping)을 위하여 사용될 수 있는 밀링인써트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 적은 에너지를 소비하는, 즉 높은 효율로 재료를 밀링가공할 수 있는 인써트를 제공하는 것이다. 또한, 상기 인써트는 비교적 낮은 탄성계수를 갖는 재료, 예를 들면, 알루미늄 등과 같은 재료를 효율적으로 기계가공할 수 있어야 한다.
본 발명에 따르면, 적어도 상기한 주목적은 청구항 제1항의 특징규정부에 제시된 특징들에 의하여 달성된다. 종속항에는 본 발명의 바람직한 실시예들이 더욱 상세히 정의되어 있다.
본 발명은 칩제거기계가공 분야에서는 이미 개별적으로 공지되어 있는 각각의 특징들, 즉 한편으로는 주에지부가 아치형상으로 되어 있는 커팅에지, 다른 한편으로는 인써트 저부측상에 형성된 톱니형상의 연결면의 특징들의 독특한 조합에 기반을 두고 있다. (칩제거가공의 대부분을 담당하는) 커팅에지의 주에지부가 아치형상이라는 사실로 인해, 인써트 그 자체 및 밀링헤드의 개별 인써트시트는 뚜렷하게(marked) 포지티브한 기하학적 구조로 제공될 수 있다. 동시에, 인써트의 저부측상에 형성된 융기부가 제공되는 연결면이 밀링헤드상에 대응되는 연결면과 상호작동하여 소정의 위치에 인써트를 견고하고 정확하게 고정시킬 수 있도록 한다. 이는, 그 사이에 커팅에지의 원호형 주에지부가 연장되는 2개의 끝단점들이 명확히 정의된 반경방향 위치에 배치되고, 상기 위치에서 장기간 유지될 수 있다는 것을 의미한다.
US 6,102,630에는, 저부측에 툴의 연결면과 상호작동하도록 되어 있는 융기된 유사 연결면을 갖는 밀링 인써트가 이미 공지되어 있다. 하지만, 이 경우에도 인써트의 주에지부는 직선이다.
도 1은, 회전대칭인 기본형상을 갖는 헤드(1) 형태의 밀링 툴로서, 그 외피에 2개의 채널(2)이 형성되어 있는 툴을 나타내고 있다. 상기 칩 채널 중 하나에, 본 발명에 따른 인써트(3)가 장착된다. 도 2에서는, 저부측의 인써트(3)가 어떻게 적어도 하나의 연결면(4)을 가지는 지를 알 수 있으며, 상기 연결면(4)이 홈에 의하여 이격되어 있고 테이퍼진 단면형상을 갖는 복수의 평행 융기부를 포함하는 형태로 되어 있다는 것을 알 수 있다. 상기 연결면은 칩 채널(2)의 인써트 시트 또는 착용부를 형성하는 상기 연결면(4)과 유사하게 융기된 연결면(5)과 상호작동하도록 되어 있다.
도 3에는, 밀링 툴이, 측벽(7) 및 소위 플로어(8)에 의하여 경계지워진 캐비티, 즉 셀(6)이 밀링가공되어 있는 공작물과 관련하여 도시되어 있다. 측벽(7)의 내면은 참조부호 9로 표기되어 있는 한편, 플로어(8)의 윗면은 10으로 표기되어 있다.
툴의 기하학적 구조는 장착된 상태의 인써트(3)가 작지 않은 축선방향 및 반경방향의 각도를 가지므로, 두드러지게 포지티브(positive)하다는 것을 이해해야 한다. 이는 밀링헤드의 회전축선에 대한 인써트 시트 또는 연결면(5)의 각도에 의하여 결정된다. 바람직한 실시예에서는, 접촉면(5)의 축선방향의 각은 10-15°의 범위내에 있는 한편, 반경방향의 각은 10-25°의 범위내에 있을 수 있다.
이제, 본 발명에 따른 인써트의 디자인을 상세히 예시하고 있는 도 4 내지 도 12를 참조하기로 한다. 인써트는 다각형의 기본형상 및 전반적으로 참조부호 11로 표기한 최상부측, 저부측(12) 및 주변의 4개의 측면(13,14)를 가진다. 상기 주변 측면들 중에서, 서로 대향하고 있는 1쌍의 제1측면(13)은 한편으로는 예각의 두 코너(15)에서 대향하고 있는 1쌍의 제2측면(14)과, 다른 한편으로는 둔각의 두 코너(16)에서 만난다. 대략적으로 참조부호 19로 표기한 커팅에지는 인써트 최상부측의 칩면(17)과 주변 측면을 따르는 플랭크면(18) 사이에 형성된다. 이들은 이후에 제1커팅에지(primary cutting edges)라 칭한다. 각각의 개별 제1커팅에지(19)는 주에지부(major edge portion:20), 및 예각의 코너(15)와 연접하여 형성된 현저히 둥근, 예를 들어 부분적으로 원형의 형상을 갖는 부에지부(minor edge portion:21)를 포함한다. 주에지부(20)는 제1끝단점, 즉 전방끝단점(22)으로부터 후방끝단점(23)까지 연장되어 있다. 둥근 부에지부(21)는 주에지부(20)의 연장부, 보다 정확하게는 지점 22로부터 지점 23의 부분까지 연장되어 있다.
도시된 바람직한 실시예에서는, 2개의 주에지부(20)가 인써트의 긴쪽 측면(13)을 따라 연장되어 있는, 장사방형(rhomboidal)의 기본형상을 가진다. 도 6 및 도 8에는, 제1좌표축선, 즉 X축선과 제2좌표축선, 즉 Y축선을 갖도록 표현된 좌표계에 삽입된 인써트가 도시되어 있다. 인써트의 형상은 상기 두 좌표축선에 대하여 대칭형이다.
도 6에서는, 바람직한 실시예로서의 인써트가 인써트의 중앙관통구멍(25)의 양 쪽에 배치된 2개의 연결면(4)을 갖는 것을 알 수 있다. 상기 두 연결면(4) 각각은 상호 평행한 홈에 의하여 이격된 복수의 융기부를 포함한다(상기 연결면(4)에 대해서는 도 12와 연관해 더욱 상세히 후술하기로 한다). 상기 융기부 및 홈들은 X축선과 평행하다. 상기 두 연결면은 구멍으로부터 소정 거리를 두고 이격되어 있다.
개별 주에지부(20)는 전방끝단점(22)이 후방끝단점(23)보다 X축선으로부터 먼 거리에 위치하도록 X축선에 대하여 대체로 비스듬히 연장되어 있다. 개별 주절삭날(20)과 X축선과의 경사각(α)(도 8 참조)은 0.5-3°, 적절하게는, 0.5-2°의 범위내에 있어야 한다. 본 예시에서는, 상기 경사각(α)이 1.8°정도이다.
본 발명의 특징적인 형태에 따르면, 커팅에지(19)의 주에지부(20)는 원호형이다. 이러한 원호의 형상은 주에지부(20)와 연결되어 있는 플랭크면(18)의 일부를 다소 두드러질 정도의 볼록한 곡률을 갖도록 만듦으로서 얻어진다. 하지만, 상기 곡률은 너무작아서 도 4 내지 도 10에서는 주에지부(20)의 원호형상을 육안으로 알아볼 수 없다. 따라서, 도 11에는 주에지부가 과장된 크기의 원호형상을 갖도록 개략적으로 도시해 놓았다. 주에지부(20)를 형성하는 원호선은 타원형의 기본형상을 가지며, 타원의 현(chord)(K)은 상술된 끝단점 22와 23 사이에서 연장된다. 본 발명에 따르면, 원호의 높이는 현(K) 길이(LK)의 0.05-1% 범위내에 있어야 한다. 구체적인 실시예에서는, 현이 20mm의 길이를 가질 때, 원호의 높이(B)가 0.02mm(=0.1%)정도 된다.
도 7에는, 연결면(4)에 포함되는 융기부의 피크 또는 최상면에 의하여 표현되어 있는 인써트의 저부측과 평행한 중립면(neutral plane)(N)이 점선으로 도시되어 있다.
이제, 밸리형(valley-like)면(26)이 카운터싱크가공 되어 있어(countersunk), 경계부와 같은(border-like) 주변의 재료부에 칩면(17)과 커팅에지(19)가 형성된 것을 확인할 수 있는 도 4 및 도 5를 참조하기로 한다. 상기 밸리면은 평면이고 중립면(N)과 평행하다. 밸리면의 중앙에는 상승된 재료부(27)가 형성된다. 인써트에 중앙구멍(25)이 형성되어 있는 본 예시에서, 상승된 재료부(27)는, 고정스크루(29)의 헤드(28)(도 9 참조)가 카운터싱크에 수납되어 보호될 수 있는 상태를 이루는 무한연장되는(endless) 칼라(collar)의 형태로 되어 있다. 따라서, 도 9에서 알 수 있듯이, 스크루헤드(28)의 최상부측은 스크루가 조여질 경우 칼라(27) 둘레의 최상부평면의 최상면(30)보다 낮은 높이에 위치한다. 칼라의 최상부평면(30)으로부터, 측면(31)이 밸리면(26)을 향하여 아랫쪽/바깥쪽으로 비스듬히 연장되어 있다. 실제에 있어, 무한연장되는 상기 측면은 개별의 작용(active) 커팅에지(19)에 의하여 분리되는 칩을 위한 칩 브레이커로서의 역할을 한다. 인써트가 장사방형의 기본형상을 갖는 본 실시예에서, 칼라(27)는 기다란 계란형상을 가지며, 대각선방향, 본질적으로는 인써트의 둔각의 코너들(16) 사이의 방향으로 연장되어 있다(도 8 참조).
도 4 및 도 5에서 더욱 명백히 알 수 있듯이, 개별 플랭크면(18)은 커팅에지(19)로부터 상기 플랭크면 아래의 좁은 대좌면(plinth surface:33)에 의하여 경계지워지는 참조부호 32의 쇼울더까지 아랫쪽으로 연장된다. 상기 대좌면(33)이 플랭크면(18)보다 큰 면적으로 되어 있으면 유리할 수 있다. 즉, 플랭크면이 상대적으로 좁다면 유리하다. 그 근거는, 플랭크면이 단순하고 효율적인 방식으로 연삭(grind)될 수 있어 좁혀진 대좌면이 플랭크면을 만드는데 큰 자유도를 제공함으로써 커팅에지에 소정의 형상을 제공할 수 있기 때문이다. 이러한 점에서 특히 자유도에 대해서는 후술하기로 한다.
이미 지적했듯이, 인써트는 조립된 상태에서 (10-15°범위내의) 두드러진 축선방향의 각을 가진다. 소정의 원호 높이(B)를 갖는 타원형 원호형상이 되도록 주에지부(20)를 형성시킴으로써, 상기 인써트가 이론적으로는, 밀링가공된 셀(6)을경계짓는 벽(7)(도 3 참조)상에 전체적으로 평면이면서 매끈한 내측면(9)을 생성시킬 수 있다. 하지만, 실제의 밀링가공동안에는, 커팅에지의 이론상의 움직임 경로로부터의 편차가 발생될 수 있다. 기계가공된 면(9), 예를 들어 안쪽으로 개방된 크랙 생성 플루트 형성부와 함께 볼록하게 만곡된 표면부의 형태에서의 결함을 피하기 위하여, 주에지부(20)는 전체적으로 편평한 면(9)을 만들기 위해 이론적인 원호 높이보다는 약간 큰 원호 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 주에지부(20)에 과대화된 원호 높이가 주어지는 경우에, 이는 벽(7)으로부터 바깥쪽을 향해 있는 피크들(9") 사이에 오목하게 만곡된 부분면(9')을 생성시킬 것이다. 도 3에서는, 상기 오목하게 만곡된 부분면(9')이 과장된 스케일로 도시되어 있다. 이렇듯 아주 미세하게 나타나는 오목부들을 갖는 기계가공면은 볼록하게 만곡된 부분면을 가지는 기계가공면에 비해 바람직하다. 특히, 항공기산업에서, 알루미늄의 지지요소들이 중실의 공작물에 캐비티 또는 셀을 밀링가공함으로써 형성되는 경우에, 도 3에 나타낸 형태의 부분적으로 오목한 표면들이 바람직하다.
이미 상술하였듯이, 2개의 커팅에지(19)는 제1커팅에지를 형성한다. 부속 칩면들(17)과 함께 상기 제1커팅에지들 사이에는, 밸리면(26)을 둘러싼 경계부형 재료부가 카운터싱크가공 되어 있다. 보다 정확하게는, 칩면(17)에 대하여 2개의 제2커팅에지(35)와 연접한 2개의 제2칩면(34)이 카운트싱크가공 되어 있다.
개별 제1커팅에지(19)는 -필수적인 것은 아니지만- 예리하게 연삭되는 것, 보다 정확하게는 연삭된 칩면(17)과 플랭크면(18)만큼 예리하게 연삭되는 것이 유리하다. 본 명세서에서는, 개별 칩면(17)이 전체적으로 평면이며, 중립면(N)에 대하여 2개의 상이한 방향으로 경사져 있다는 점을 이해해야 한다. 따라서, 칩면(17)은 상기 칩면 중 부에지부(21)와 인접한 전방부가 상기 칩면의 후방부보다 중립면(N)으로부터 먼 거리에 위치하도록 실질적으로 축선방향인 제1방향으로 경사져 있다. 상기 축선방향으로의 경사각은 도 7에 β로 표기되어 있다. 상기 각(β)은 1-10°, 적절하게는 3-5°범위내에 있을 수 있으며, 본 예시에서는 4°정도이다.
칩면(17)은 중립면과 X축선에 가장 가깝게 자리한 끝단부(지점 24) 사이의 거리가 중립면과 칩면의 다른 부분들 사이의 거리보다 작도록 실질적으로 반경방향인 제2방향으로 경사져 있다. 그 경사각은 σ로 표기되어 있다. 해당 각도 σ는 2-15°, 적절하게는 8-12°의 범위내에 있을 수 있다. 본 예시에서는 10°정도이다.
제1칩면(17) 및 제2칩면(34)은 내측으로 밸리면(26)을 향하여 아랫쪽/안쪽으로 비스듬히 연장되는 전이면(36)으로 변형된다는 것을 이해해야 한다. 상기 전이면(36)은 오목하게 만곡되는 것이 유리할 수 있다. 제1커팅에지(19)가 예리하게 연삭되었는지의 여부와는 무관하게 제2커팅에지(35)는, 필요하다면 연삭하지 않고 남겨둘 수도 있다. 하지만, 제2커팅에지는 편식연삭(single-ground), 보다 정확하게는 플랭크면(37)만을 연삭할 수도 있다. 칩면(34)은 프레스 몰딩과 관련하여 직접적으로 얻어지는 오목하게 만곡된 형상으로 이루어지는 것이 유리할 수도 있다.
플랭크면(18)의 클리어런스 각(Ω)(도 10 참조)은 15-30°, 적절하게는 20-25°의 범위내에 있는 것이 유리할 수 있다. 본 예시에서, 상기 클리어런스 각(Ω)은 25°정도이다. 따라서, 각도 σ가 10°정도 된다면, 주에지부(19)에 인접한 면 17과 18 사이의 예각은 55°가 된다. 즉, 인써트는 매우 포지티브한 커팅구조를 가진다.
이제, 연결면(4,5)의 특징을 보다 상세히 예시한 도 9, 도 10 및 도 12를 참조하기로 한다. 인써트 저부측에 존재하는 이격된 2개의 연결면(4) 각각은 홈(39)에 의하여 이격되어 있는 세장형의 상호 평행한 복수의 융기부(38)를 포함한다. 개별 융기부는 테이퍼진 단면형상으로 되어 있다. 보다 정확하게는, 개별 융기부들은 최상면(40)(도 12 참조) 및 서로 60°각도로 경사져 있는 2개의 플랭크(41)에 의하여 경계지워져 있다. 유사한 방식으로, 밀링헤드에 형성된 연결면(5)은 홈(43)에 의하여 이격되고 최상면(44) 및 플랭크(45)에 의하여 경계지워지는 복수의 평행한 융기부(42)를 포함한다. 본 명세서에서, (통상적으로 초경합금 등으로 이루어질 수 있는) 인써트(3)의 재료는 일반적인 (강이나 알루미늄 등으로 이루어질 수 있는) 밀링헤드의 재료보다 상당히 경질이라는 점을 이해해야 한다. 여기서, 인써트는 융기된 연결면을 갖는 중간의 심(shim) 위에 장착될 수도 있다는 점을 이해해야 한다.
도 12에 나타낸 연결면(4,5)의 바람직한 실시예에서는, 볼록하게 만곡된 형상을 갖는 표면부(46)가 융기부(38)의 플랭크(41)상에 형성되어 있으며, 상기 표면부는 각 융기부의 상호작동 플랭크들 사이에 제대로 접촉점이 형성되도록 보장한다. 실제로는, 상기 만곡된 표면부는 대단히 작다. 즉, 원호 높이는 상기 표면의 경계에지들 사이에 구성된 현의 길이의 0.5-5%정도이며, 절대측정치로 표면된 원호높이는 0.0015-0.015mm의 범위내에서 가변적이다.
도 12에 따른 연결면(4,5)의 바람직한 실시예는 본 출원인이 ""란 명칭의, 스웨덴특허로 동시에 출원한 명세서에 상세히 설명되어 있다. 상기 병행(parallel) 특허출원은 본 명세서에 참조를 위해 채용되어 있다.
이후에는, 본 발명에 따른 밀링 인써트의 치수 및 각도와 관련하여 구체적인 실시예에 대한 설명이 이어진다. 인써트는 30mm의 길이(L),(도 8 참조), 16mm의 폭(W), 그리고 5mm정도의 두께(T)로 이루어져 있다. 인써트 각 예각 코너에 있는 개별 부에지부(21)의 반경(R)은 5mm이다. 이러한 구성에 있어, (직선인) 개별 제2커팅에지(35)와 Y축선 사이의 경사각(τ)은 28°정도이다. 상술된 바와 같이, 각도 α는 1.8°, 각도 β는 4°, 각도 δ는 10°, 그리고 각도 Ω는 25°정도이다. 중앙의 회전대칭 형상의 구멍(25)은 인써트의 최상부로부터 저부측을 향한 방향으로 테이퍼져 있다. 가장 큰 구멍의 직경(D1)은 8mm정도인 반면, 가장 작은 직경(D2)은 5.7mm정도이다. 조임(tightening)시에, 스크루헤드(28)의 원뿔형상면이 상기 구멍의 볼록하게 만곡된 맞댐면(47)에 대하여 가압된다.
본 발명에 따른 밀링 인써트의 장점
본 발명에 따른 인써트의 실질적인 장점은 작용 커팅에지의 주에지부가 그것의 원호형상으로 인해 바람직한 표면(전체적으로 편평하거나 도 3에 따른 오목한 부분면)을 생성시키는 동시에, 융기부에 의하여 형성되는 연결면(들)이 밀링헤드의대응하는 연결면과의 상호작동에 있어 밀링헤드의 중심선 또는 회전축선에 대하여 주에지부를 정확하고 명확한 위치에 자리하도록 한다는 점이다. 연결면(4,5)에 의하여 얻어지는 인써트의 비탄성적인 고정에 의해, 주에지부의 대향하는 두 끝단점(22,23) 사이의 반경방향 거리가 초기에 매우 정확하게 고정될 뿐 아니라 작동중에도 일정하게 유지될 수 있다. 또 다른 실질적인 장점은 인써트의 자체 커팅구조에 의해서도 얻어지고 포지티브한 툴의 구조(즉, 인써트시트가 축선방향 및 반경방향으로 각이 져 있다는 사실)에 의해서도 얻어지는 두드러진 포지티브 구조가 인써트 및 밀링 툴의 칩제거 능력을 크게 신장시키는 동시에, 밀링가공과 관련하여 기계가공된 표면의 바람직한 구조를 직접적으로 얻을 수 있다는 점이다. 즉, 밀링가공된 표면의 후처리가 필요없다. 본 명세서에서는, 종래 방식의 작용 커팅에지의 둥근 부에지부가 밀링가공된 셀의 플로어상에 편평한 면(10)을 생성시킨다는 것을 이해해야 한다. 또 다른 실질적인 장점은 인써트에 매우 예리한 커팅에지가 쉽게 제공될 수 있다는 점, 보다 정확하게는 각각의 커팅에지에 부착되는 칩면 및 클리어런스 면을 간단히 연삭함으로써 상기 에지가 제공될 수 있다는 점이다. 이에 의해, 플랭크면 아래의 좁은 대좌면은 연삭작업이 최소의 에너지를 소비하면서 빠르고 쉽게 수행될 수 있도록 보장한다. 또한, 에지 작용에 의하여 서로에 맞물리는 상호작동 연결면이 신뢰도가 매우 높은 방식으로, 밀링헤드의 인써트시트에 인써트를 고정시킨다는 점을 이해해야 한다. 즉, 밀링헤드가 매우 높은 회전속도, 예를 들어 10,000r/min 이상으로 구동되는 경우에 발생할 수 있는 큰 원심력이 가해지는 경우에도, 인써트가 제 위치에서 유지된다.
본 발명은 상술되고 도면에 나타낸 실시예로만 제한되는 것은 아니다. 따라서, 2개의 커팅에지와 관련하여, 예를 들어 연삭이나 강화용 챔퍼가공면을 형성시키는 또 다른 방식도 실행가능하다. 또한, 커팅에지에 인접한 칩면을 폴리싱하는 것도 실행가능하다. 또한, 본 발명은 고정스크루용 구멍이 제공되는 인써트와는 다른 인써트에 적용될 수도 있다. 예를 들면, 클램프에 의하여 인써트가 고정될 수도 있다. 이러한 경우에, 그 형상이 클램프 노즈의 형상과 잘 맞는 카운터싱크나 시트가 구비되도록 인써트의 밸리면상에 높이를 높인 재료부를 형성시킬 수도 있다. 오목하게 만곡된 플랭크면을 갖는 융기부가, 인써트의 면 또는 연결면으로 바람직하기는 하나, 종래형태의 편평한 플랭크를 갖는 융기부를 형성시키는 것도 실행가능하다. 또한, 인써트가 장사방형 대신 사방형(rhombic)의 형상으로 이루어질 수도 있다. 본 발명에 따른 인써트, 특히 알루미늄과 같은 상당히 연질인 재료의 기계가공용 인써트에 대하여 상술하였으나, 상기 인써트는 부속 밀링커터와 함께 강, 티탄 등과 같은 여타의 적절한 금속재료의 기계가공용으로 사용될 수도 있다.

Claims (19)

  1. 다각형의 기본형상 및 대체로 포지티브한 기하학적구조(geometry)를 갖는 인덱서블 밀링 인써트(indexable milling insert)로서, 최상부측(11), 저부측(12) 및, 4개의 주변측면(13,14)으로서, 상호 대향하고 있는 1쌍의 제1측면(13)이 2개의 예각 코너(15) 및 2개의 둔각 코너(16)에서 상호 대향하고 있는 1쌍의 제2측면(14)과 만나는 상기 4개의 주변측면(13,14)을 포함하고, 또한 인써트의 최상면상의 칩면(17)과 상기 주변측면들을 따르는 플랭크 면(18) 사이에 형성되는 2개의 재료 커팅에지(19)를 포함하며, 상기 에지들은 한편으로는 주에지부(major edge portion:20)를, 다른 한편으로는 예각 코너(15)와 연접하여 형성되는 둥근 부에지부(minor edge portion:21)를 포함하고, 상기 부에지부는 상기 주에지부(20)의 연장부로 연장되는 인덱서블 밀링 인써트에 있어서,
    개별 주에지부(20)가 적어도 부분적으로는 원호형상이고, 상기 저부측(12)내의 적어도 하나의 연결면(4)이 테이퍼진 단면형상을 갖는 홈(39)에 의하여 이격되는 평행한 복수의 융기부(38)를 포함하는 형태로 형성되고, 인써트가 구비되는(insert-carrying) 밀링헤드(1)의 칩 채널(2)과 관련하여, 유사 연결면(5)과 상호작동하도록 되어 있는 결합(combination)을 특징으로 하는 인덱서블 밀링 인써트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주에지부(20)의 원호 높이(B)는 상기 주에지부의 대향하고 있는 끝단부 22와 23 사이에서 연장되는 가상의(conceived) 현(chord)(K) 길이(Lk)의 0.05 내지 1%에 해당하는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인써트의 형상은 가상의 좌표계의 두 좌표축선, 즉 상기 연결면(4)의 융기부(38) 및 홈(39)과 평행하고 2개의 주에지부 사이의 중간정도에 위치한 제1좌표축선, 즉 X축선과 상기 X축선을 향하여 수직하게 연장되고 상기 인써트의 예각 코너들(15) 사이의 중간정도에 위치한 제2좌표축선, 즉 Y축선에 대하여 대칭이고, 상기 개별 주에지부(20)는 상기 부에지부(21)에 가장 가깝게 위치한 상기 주에지부의 전방끝단부(22)가 상기 주에지부의 후방끝단부(23)보다 X축선으로부터 먼 거리에 위치함으로써 X축선에 대하여 비스듬히 연장되는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주에지부(20)와 X축선간의 경사각(α)은 0.5 내지 3°, 적절하게는 1.5 내지 2°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인써트는 상기 원호형 주에지부(20)가 상기 인써트의 긴쪽 측면(13)을 따라 연장되는 장사방형(rhomboidal)의 기본형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개별 커팅에지(19)는 둘 모두 연삭된 칩 면 및 플랭크 면(17,18)을 연결하여 예리하게 연삭되는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개별 커팅에지(19)에 인접한 칩면(17)은 전체적으로 평면인 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 편평한 칩면(17)은 상기 인써트의 저부측(11)과 평행한 중립면(N)에 대하여 제1방향으로 경사져 있는, 즉 상기 부에지부(21)에 인접한 칩면의 전방부가 상기 칩면의 후방부보다 중립면으로부터 먼 거리에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중립면(N)에 대한 상기 칩면(17)의 경사각(β)은 1 내지 10°, 적절하게는 3 내지 5°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편평한 칩면(17)은 상기 중립면(N)에 대하여 제2방향으로 경사져 있는, 즉 상기 중립면과 상기 X축선에 가장 가깝게 자리한 칩면의 끝단부 사이의 거리가 상기 중립면과 상기 칩면의 다른 부분들 사이의 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 중립면(N)에 대한 상기 제2방향으로의 칩면(17)의 경사각(σ)은 2 내지 15°, 적절하게는 8 내지 12°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랭크면(18)은 상기 커팅에지(19)로부터 좁혀진 대좌면(33)을 경계지우는 쇼울더부(32)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 플랭크면(18)의 면적은 상기 대좌면(33)의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  14. 제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두 커팅에지(19)는 인써트 최상부측상의 밸리형면(26)이 카운터싱크가공되어 있는, 경계부와 같은 주변의 재료부에 형성되는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  15. 제14항에 있어서,
    강화된 재료부(27)는 상기 밸리면(26)의 중앙에 형성되는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 인써트는 중앙구멍(25)을 가지며, 상기 강화된 재료부는 상기 구멍(25) 주위에 형성된 칼라(27)로 이루어지며, 상기 구멍내에는 스크루헤드(28)가 카운터싱크되고 보호되는 상태로 수납될 수 있는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  17. 제5항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칼라(27)는 계란형상을 가지고 상기 인써트의 둔각 코너들(16) 사이의 방향에서 본질적으로 대각선방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 융기부가 제공되는 연결면들(4)이 상기 인써트의 중앙구멍(25)의 양측면상에, 보다 정확하게는 서로로부터 그리고 상기 구멍으로부터 정확하게 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주에지부(20)의 원호 높이(B)를 편평한 면을 생성시키는 주에지부를 위해 필요한 통상의(conceived) 공칭 원호 높이보다 크게 하여, 확대된 원호 높이로 인해 상기 주에지부가 오목하게 만곡된 표면을 생성시키는 것을 보장하는 것을 특징으로 하는 밀링 인써트.
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