KR20040018517A - 금속 절삭공구 및 도넛 형태의 커팅플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대부분이 지지공구(13)로 이루어진 금속 절삭공구에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 지지공구(13)는 커팅플레이트(10)를 수용하기 위한 리세스를 가지고, 상기 커팅플레이트(10)는 클램핑트로프(11)를 가지며, 상기 클램핑트로프(11)는 클램핑클로(16)에 의해서 지지공구(13) 내에 고정되고, 상기 클램핑클로(16)는 클램핑스크루(17)에 의해서 상기 지지공구(13) 상에 고정되고, 상기 클램핑클로(16) 상에 프레셔피이스(14)가 배치되며, 상기 프레셔피이스(14)는 상기 커팅플레이트(10)와 대향하는 하부측에서 캠을 가지고, 상기 캠은 상기 클램핑트로프(11)와 접촉하며, 상기 클램핑클로(16)는 상기 프레셔피이스(14)를 클램핑스크루(17) 쪽으로 잡아당긴다. 상기 클램핑트로프(11)는 원형으로 형성되고 중심에 구형 또는 원형 융기부(12)를 가지며, 상기 프레셔피이스(14) 상에 제공된 캠은 거기에 매칭된 원형 링(21)을 포함하고, 상기 원형 링(21)은 상기 융기부(12)를 둘러싸면서 상기 클램핑트로프(11) 내에 꽉 맞물린다.

Description

금속 절삭공구 및 도넛 형태의 커팅플레이트{METAL CUTTING TOOL AND CUTTING PLATE PROVIDED IN THE SHAPE OF A DONUT}
본 발명은 청구항 1항의 전제부에 따른 금속 절삭공구 및 관련 커팅플레이트(英:cutting plate)에 관한 것이다.
종래의 커팅인서트(여기서는 세라믹으로 만들어진 색인형(英:indexable) 커팅플레이트)는 매끈한 표면 또는 상이한 클램핑트로프(英:clamping trough)를 갖는 커팅플레이트이며, 상기 커팅플레이트는 금속 재료를 커팅하기 위해서 지지공구 내에 꽉 맞물린다. 이러한 매끈한 표면을 갖는 커팅플레이트의 단점은 장력에 관련하여 지지공구와의 포지티브한 연결이 없다는데 있다. 클램핑트로프를 갖는 커팅플레이트의 경우에는 특히 추가적으로 포지티브한 연결이 존재하긴 하지만, 클램핑 부재가 클램핑트로프 내에 클램핑되면서 발생하는 힘에 의해서 커팅플레이트가 비교적 작은 표면에 대하여 매우 강한 하중을 받게 된다. 이로 인해 커팅플레이트 내에 응력이 발생하거나 심지어는 파손이 초래될 수도 있다. 또한 오늘날의 클램핑 시스템의 경우에는, 하나의 시스템 내에 모든 긍정적 인자들을 다 포함시킬 수는 없다.
EP 0 753 366 B1에는 대부분이 지지공구로 이루어진 금속 절삭공구가 공지되어 있으며, 상기 지지공구는 커팅플레이트를 수용하기 위한 리세스를 가지며, 상기커팅플레이트는 클램핑트로프를 가지며, 상기 클램핑트로프는 클램핑클로(英:clamping claw)에 의해서 지지공구 내에 고정되고, 상기 클램핑클로는 클램핑스크루(英:clamping screw)에 의해서 지지공구 상에 고정된다. 상기 클램핑클로 상에 프레셔피이스(英:pressure piece)가 제공되고, 상기 프레셔피이스는 커팅플레이트와 대향하는 하부측에서 캠(英:cam)을 가지며, 상기 캠은 클램핑트로프와 꽉 맞물린다. 또한 상기 클램핑클로는 프레셔피이스를 클램핑스크루쪽으로 잡아당긴다.
본 발명의 목적은 간단한 부품들을 이용하여 가능한한 많은 긍정적 인자들을 하나의 시스템 내에 통합시켜서, 상기 인자들의 조합에 의해 최적의 클램핑 상황을 달성하는데 있다. 이때 상이한 부품들의 제조공차가 보정되어야만 하고, 제어된 장력 제한부와의 포지티브한 연결이 달성되어야만 하며, 사용시 발생하는 장력 손실을 막기 위해서 부품들의 형상이 커팅시 작용하는 힘에 반하는 것을 기초로 제공되어야만 한다.
본 발명에 따르면 상기 목적은 청구항 1항의 특징부에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면 클램핑트로프가 원형(英:circular)으로 형성되면서, 중심에 구형(英:spherical) 또는 원형 융기부를 갖는다. 프레셔피이스 상에 제공된 캠은 상기 캠에 매칭된 원형 링을 포함하고, 상기 원형 링은 융기부를 둘러싸면서 클램핑트로프 내에 꽉 맞물린다. 이러한 방식으로 커팅플레이트가 지지공구 내에 최적으로 맞물리게 된다.
바람직한 실시예에서는, 클램핑클로가 프레셔피이스 상에 존재하는 하부측에서 구형 융기부를 가지며, 상기 구형 융기부는 프레셔피이스 상의 구형 홈 내로 삽입된다.
여기서 바람직하게는 클램핑클로 상에 제공된 구형 융기부가 프레셔피이스 내에 제공된 구형 홈 보다 큰 반경을 가짐으로써, 외부 에지에 의한 힘 전달이 이루어질 수 있다.
프레셔피이스는 스크루에 의해서 클램핑클로 상에 간극을 두고 고정된다.
이때 부딪치는 가루로부터 클램핑클로를 보호하기 위해서 프레셔피이스는 바람직하게 단부측에 융기부를 갖는다.
바람직하게는 프레셔피이스가 경질합금, HSS 또는 세라믹과 같은 내마모성 재료로 이루어진다.
바람직한 실시예에서는, 노출 부분이 프레셔피이스 상의 링을 중심적으로 또는 동심적으로 둘러싸고, 지지면이 이러한 노출 부분을 중심적으로 또는 동심적으로 둘러싸며, 상기 지지면은 링의 중심쪽으로 가면서 일정한 각도로 상승한다.
바람직하게는 클램핑클로가 장력 제한부를 갖는 경사면에 의해서 지지공구 상에서 가이드된다.
대안적인 실시예에서는, 클램핑클로가 두 개의 경사면에 의해서 지지공구 상에서 가이드되며, 상기 두 개의 경사면은 평행하게 연장되고 슬릿에 의해서 서로 분리된다.
바람직하게는 두 개의 경사면이 클램핑클로의 종축에 대해 10°내지 45°의 각도로 연장된다.
바람직하게는 두 개의 경사면이 원통형 표면을 가지며, 지지공구는 상기 원통형 표면에 매칭된 원통형 표면을 갖는다.
본 발명에 따른 커팅플레이트는 클램핑트로프를 가지며, 상기 클램핑트로프는 원형으로 형성되면서, 중심에 구형 또는 원형 융기부를 가지며 절삭공구 내에 삽입될 수 있다.
상기 커팅플레이트는 바람직하게는 색인형 커팅플레이트로서 형성된다.
도면을 참고로 본 발명의 또 다른 특징들을 살펴보면 다음과 같다. 즉
도 1은 본 발명에 따른 커팅플레이트의 사시도이고,
도 2는 삽입된 커팅플레이트를 갖는 절삭공구의 사시도이며,
도 3은 도 2에 따른 절삭공구의 분해 사시도이고,
도 4는 도 2에 따른 절삭공구의 단면도이며,
도 5는 클램핑클로-프레셔피이스-커팅플레이트의 조합의 확대도이고,
도 6은 클램핑트로프의 단면도이며,
도 7은 프레셔피이스의 상부측의 사시도이고,
도 8은 프레셔피이스의 하부측의 사시도이며,
도 9는 클램핑클로의 사시도이고,
도 10은 클램핑클로-프레셔피이스-커팅플레이트의 확대된 단면도이다.
도 1은 커팅인서트 또는 금속공작물의 절삭가공을 위한 색인형 커팅플레이트로서 형성된 커팅플레이트(10)를 도시한 것이다. 상기 커팅플레이트(10)는 중심에 원형 클램핑트로프(11)를 가지며, 상기 클램핑트로프의 중심에는 구형 또는 원형융기부(12)가 배치된다. 이러한 클램핑트로프(11) 및 융기부(12)는 커팅플레이트를 적합한 지지공구 상의 꼭 들어맞는 수용부(여기서는 플레이트시트(英:plate seat)라고 함) 내에 고정시키기 위해서 사용되어야만 한다.
도 2는 지지공구(13)에 클램핑된 상태의 커팅플레이트(10)의 사시도이다. 여기서는 특히 프레셔피이스(14)(도 3 참조)가 주목되는데, 상기 프레셔피이스(14)는 하부측에서 커팅플레이트 내에 제공된 클램핑트로프에 대향하는 형태를 갖는다. 여기서 클램핑스크루(17)를 꽉 죄면서 발생되는 장력이 클램핑클로(16)를 통해서 커팅플레이트(10)로 전달된다. 상기 클램핑클로가 커팅플레이트 상에 존재하는 하부측에 구형 융기부(18)를 갖게 되는 것이 특징적이며, 상기 구형 융기부(18)는 프레셔피이스(14)의 구형 홈(19) 내로 돌출하여서, 스크루(15)에 의해서 간극을 두고 고정된다.
도 4는 플레이트시트의 횡단면을 도시하는데, 이는 클램핑 부재들의 조합을 보여준다. 클램핑스크루(17)를 꽉 죄면 클램핑클로(16)가 하부로 이동되고, 이와 동시에 지지공구 내 유사한 경사면에 접하는 경사면(20)에 의해서 후방으로 슬라이딩한다. 상기 클램핑클로가 구형 융기부(18) 및 프레셔피이스의 융기부(21)에 의해서 커팅플레이트의 트로프 내로 포지티브하게 맞물리며, 이때 상기 원형 융기부(18) 상에서 상기 경사면의 맞은편에 있는 측면이 이때 발생하는 장력에 의해서 구형 홈(19)을 통해 프레셔피이스(14)와 포지티브하게 연결되기 때문에, 플레이트시트 에지 내부로 측방향으로 실행되는 운동이 개별 클램핑 부재를 통해서 커팅플레이트로 전달된다. 이에 관해서는 도 10에서도 알 수 있다. 클램핑클로의이러한 지렛대 운동은 장력 제한부(22)에 도달하면 증대된다. 프레셔피이스(14)는 커팅플레이트에 대해 좀 더 큰 압력을 가하고 지지면(23)에 의해서 커팅플레이트의 표면을 추가적으로 누른다. 이러한 조합의 두드러진 특징은, 모든 부재의 결합시에 주어진 형태 및 경사면에 의해서 더 이상은 커팅플레이트가 플레이트시트로부터 빠지는 일이 발생할 수 없다는데 있다.
도 5는 클램핑클로-프레셔피이스-커팅플레이트의 조합을 확대한 것이다.
도 6은 커팅플레이트의 원형 트로프(11)의 단면을 도시한다. 상기 트로프(11)의 중심에는 원형 또는 구형 융기부(12)가 제공된다. 여기서는 상기 융기부(12)가 구 형태를 가지며 트로프 바닥의 상부 및 커팅플레이트 표면의 하부에 놓인다는 사실이 특징적이다. 트로프 윤곽은 횡단면으로 볼 때 원형이고 구의 수직축에서 약간 연장되므로, 이는 도넛을 굽는 틀을 연상시킨다.
도 7에는 프레셔피이스(14)의 상부측이 도시되며, 상기 상부측은 구관(球冠)(19) 또는 구형 함몰부 또는 홈을 갖는다는 것이 특징적이다.
도 8에는 프레셔피이스(14)의 하부측이 도시되고, 상기 하부측은 커팅플레이트 상의 클램핑트로프에 대향하는 도넛 형태의 융기부(21)를 갖는다는 것이 특징적이다. 또 다른 특징은 도넛 중심쪽으로 가면서 일정한 각도로 상승하는 지지면(23) 및 노출 부분(25)이 제공된다는 것이고, 상기 노출 부분(25)은 커팅플레이트의 트로프 에지가 표면 접촉으로 인한 손상 및 불충분한 시팅(英:seating)을 갖지 않도록 보호한다. 이에 관해서는 도 10에서도 알 수 있다.
프레셔피이스의 또 다른 특징은, 그것의 재료가 경질 합금, HSS 또는 세라믹과 같은 내마모성 재료이며, 외부 윤곽에서 커팅시 형성되는 가루로부터 클램핑트로프를 보호하는 융기부(24)를 갖는다는데 있다(도 7 참조). 구형/구관형 연결부는 또한 클램핑 부재와 커팅플레이트 간의 제조공차 및 위치를 보정하기 위해 사용된다.
도 9는 원형 융기부(18)를 갖는 클램핑클로의 하부측을 도시한다. 또한 이러한 구의 특징은, 원형/구관형 외부 에지(26)에 의한 힘 전달을 가능하게 하고(도 10 참조) 구관 바닥 및 구의 꼭대기에 점 형태의 하중이 발생하지 않도록 하기 위해서, 구의 직경이 프레셔피이스(14) 내 구관의 직경 보다 약간 더 크다는 점이다. 또 다른 특징은 클램핑클로 상의 경사면(20)이 제공된다는 것이며, 상기 경사면(20)은 지지공구 내에 제공된 경사면 위로 가이드된다. 이러한 경사면들은 클램핑스크루를 죌 때 클램핑 부재의 측방 운동을 가능하게 하고, 이러한 측방 운동은 커팅플레이트를 플레이트시트의 에지쪽으로 끌어당겨야만 한다. 이러한 클램핑클로는 비교적 작은 치수의 지지공구에 맞게 결정된다.
도 11은 구형 융기부(18)를 갖는 클램핑클로(16)의 하부측의 또 다른 변형예이다. 이러한 클램핑클로(16)는 구조적으로 비교적 큰 부재를 내장할 수 있는 치수를 갖는 지지공구에 맞게 결정된다. 이러한 클램핑클로의 특징은 후방 영역에서 도 9와는 다른 형태의 경사면(26)을 갖는다는데 있다. 상기 경사면(26)은 도 12에서 도시된 바와 같이 슬릿(27)에 의해 분리되어서 10°내지 45°의 각도로 연장된다. 이러한 두 개의 경사면(26)의 특징은 원통형 표면(28)을 갖는다는 것이다. 이러한 원통형 표면(28)은, 클램핑스크루를 죌 때 클램핑클로의 측방 운동뿐만 아니라 상응하는 지지공구(13) 상의 고유 리세스(29) 내에서 자체 중심화(英:self-centering)를 달성하는 효과를 갖는다. 이에 관해서는 도 13을 참조하면 된다.
도 13의 지지공구(13) 상에 제공된 리세스(29)에서는 서로 평행하게 연장되는 두 개의 경사면(30)의 원통형 표면이 특징적이며, 상기 원통형 표면은 클램핑클로의 원통형 표면(28) 보다 약간 더 큰 반경을 갖도록 설계된다. 이로 인해 두 개의 경사면의 경계선이 가까워지고, 접촉될 원통형 표면(28 및 30)이 자체 중심화를 달성하면서 슬라이딩하게 된다. 도 14는 클램핑클로와 지지공구의 조합을 횡단면으로 도시한 것이다.

Claims (15)

  1. 대부분이 지지공구(13)로 이루어진 금속 절삭공구에 관한 것으로서, 상기 지지공구(13)는 커팅플레이트(10)를 수용하기 위한 리세스를 가지고, 상기 커팅플레이트(10)는 클램핑트로프(11)를 가지며, 상기 클램핑트로프(11)는 클램핑클로(16)에 의해서 지지공구(13) 내에 고정되고, 상기 클램핑클로(16)는 클램핑스크루(17)에 의해서 상기 지지공구(13) 상에 고정되고, 상기 클램핑클로(16) 상에 프레셔피이스(14)가 배치되며, 상기 프레셔피이스(14)는 상기 커팅플레이트(10)와 대향하는 하부측에서 캠을 가지고, 상기 캠은 상기 클램핑트로프(11)와 접촉하며, 상기 클램핑클로(16)는 상기 프레셔피이스(14)를 클램핑스크루(17) 쪽으로 잡아당기는, 금속 절삭공구에 있어서, 상기 클램핑트로프(11)는 원형으로 형성되고 중심에 구형 또는 원형 융기부(12)를 가지며, 상기 프레셔피이스(14) 상에 제공된 캠은 거기에 매칭된 원형 링(21)을 포함하고, 상기 원형 링(21)은 상기 융기부(12)를 둘러싸면서 상기 클램핑트로프(11) 내에 꽉 맞물리는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 클램핑클로(16)가 상기 프레셔피이스(14) 상에 존재하는 하부측에서 구형 융기부(18)를 가지며, 상기 구형 융기부(18)가 상기 프레셔피이스(14) 상의 구형 홈(19) 내부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 클램핑클로(16) 상의 구형 융기부(18)가 상기 프레셔피이스(14) 내에 제공된 구형 홈(19) 보다 큰 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레셔피이스(14)가 스크루(15)에 의해서 상기 클램핑클로(16) 상에 간극을 두고 고정되는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레셔피이스(14)가 부딪치는 가루로부터 상기 클램핑클로(16)를 보호하기 위하여 단부측에 융기부(24)를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레셔피이스(14)가 경질 합금, HSS 또는 세라믹과 같은 내마모성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    노출 부분(25)이 상기 프레셔피이스(14) 상의 링(21)을 중심적으로 또는 동심적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  8. 제 7항에 있어서,
    지지면(23)이 상기 노출 부분(25)을 중심적으로 또는 동심적으로 둘러싸며, 상기 지지면(23)이 상기 링(21)의 중심쪽으로 가면서 일정한 각도로 상승하는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑클로(16)가 장력 제한부(22)를 갖는 경사면(20)에 의해서 상기 지지공구(13) 상에서 가이드되는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  10. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑클로(16)가 두 개의 경사면(28)에 의해서 상기 지지공구(13) 상에서 가이드되며, 상기 두 개의 경사면(28)은 평행하게 연장되고 슬릿(27)에 의해서 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 두 개의 경사면이 상기 클램핑클로의 종축에 대해 10°내지 45°의 각도로 연장되는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 두 개의 경사면(28)이 원통형 표면을 가지며, 상기 지지공구(13)가 상기 원통형 표면에 매칭된 원통형 표면(30)을 갖는 것을 특징으로 하는 금속 절삭공구.
  13. 클램핑트로프(11)를 포함하는 커팅플레이트에 있어서,
    상기 클램핑트로프(11)가 원형으로 형성되면서, 중심에 구형 또는 원형 융기부(12)를 갖는 것을 특징으로 하는 커팅플레이트.
  14. 제 13항에 있어서,
    색인형 커팅플레이트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 커팅플레이트.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 절삭공구에서 사용되는 것을 특징으로 하는 커팅플레이트.
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