KR20040071119A - 선삭용 인덱서블 인서트 - Google Patents

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KR20040071119A
KR20040071119A KR10-2004-7004242A KR20047004242A KR20040071119A KR 20040071119 A KR20040071119 A KR 20040071119A KR 20047004242 A KR20047004242 A KR 20047004242A KR 20040071119 A KR20040071119 A KR 20040071119A
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발레나이트 엘엘씨
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Abstract

선삭용 인덱서블 인서트는 측면 (14 ~ 24) 에 의해 연결된 다각형상의 주요 상면 (10) 과 하면 (12) 을 구비한다. 인서트 코너 (72 ~ 82) 는 다각형 표면의 각 코너에서 인서트 측면들간의 교차에 의해서 한정되며, 인서트 코너는 코너의 노즈를 한정하는 비교적 작은 반경 (Rn) 의 곡률을 가진다. 인서트는 적어도 부분적으로 대칭적이고 다수의 동일한 절삭날 (30 ~ 46) 을 가진다. 동일한 절삭날의 코너 노즈에 인접하게는, 인서트 코너의 반경에 연결되고 코너 반경 (Rn) 보다 큰 반경 (Rw) 에 의해서 한정되는 1 이상의 곡선 세그먼트 (100, 102) 와, 인서트 측면과 작은 각도 (108) 로 교차하는 1 이상의 직선 세그먼트 (104, 106) 를 포함하는 와이핑 표면이다.

Description

선삭용 인덱서블 인서트{INDEXABLE TURNING INSERT}
본 발명의 주요 관심사인 인덱서블 인서트는 측면에 의해 연결된 다각형상의 상면과 하면을 구비하고, 다각형 표면과 측면의 적어도 일부분의 교차에 의해서 인서트의 절삭날을 형성한다. 통상적으로, 다각형 표면의 코너에서 측면이 교차하여 형성된 인서트 코너에서 절삭가공되도록 선삭 작업이 실시되고, 이러한 인서트 코너는 가공물이 회전함에 따라 가공물의 표면을 따라서 가로지르게된다. 공지된 바와 같이, 상기 방식으로 실시된 선삭 작업으로, 도 1 에 도시된 바와 같이, 가공물의 표면에 홈이 형성되게 된다. 상기 홈에 의한 표면 거칠기가 허용되지 않는 경우에는, 상기 표면 거칠기를 감소 또는 제거하기 위해서 연삭 등의 추가적인 기계가공 작업이 실시되어야 한다. 상기 절삭가공이 실시되는 인서트 코너는 날카롭게 되지 않고 굴곡되어 있는데, 코너의 반경은 하중을 받는 코너에 칩핑과 파손에 대한 저항성을 부여해준다. 또한, 특정한 선삭 작업 조건에서 사용되는 특정한 인서트 스타일과 크기에 대해서는, 코너 반경이 커질수록 가공물 표면의 홈 깊이가 더 작아지는 것이 알려져 있다. 그럼에도 불구하고, 어떠한 경우에서는 가공물 표면에 비교적 날카로운 코너가 필요한 경우처럼 코너의 반경을 작게 유지할 것이 요구된다. 따라서, 선삭 공구에 대한 서로 상반되는 요구, 즉 거의 홈이 형성되지 않거나 전혀 홈이 형성되지 않은 표면을 형성하기를 원하는 요구와, 비교적 날카로운 코너를 필요로 하는 가공물의 형상을 정확하게 가공하기 위해서 작은 코너 반경을 유지하기를 원하는 요구가 있다.
최근에, 선삭용 인서트는, 선삭용 인덱서블 인서트를 위한 비교적 작은 코너 반경과 개선된 표면 다듬질에 대한 서로 상반적인 요구를 처리하는데 이용가능하게 제조되고 있다. 상기 인서트에서, 코너 반경은 작게 유지되고, 이 코너 반경에 인접하게는, 홈의 크기를 감소시키도록 가공물과 인서트의 접촉면적을 증가시키기 위한 측면 세그먼트가 제공된다. 코너 반경에 인접하여 곡선 세그먼트가 제공된 선삭용 인서트가 현재 알려져 있고, 이 곡선 세그먼트의 반경은 코너 반경보다 더 크다. 또한, 코너 반경과 측면 사이에 직선 세그먼트가 개재되는 선삭용 인덱서블 인서트가 알려져 있고, 상기 직선 세그먼트는 곡선 코너와 함께 매끄럽게 이어져 있고 작은 각도로 측면과 교차한다. 상기 세그먼트, 즉 곡선 세그먼트 또는 직선 세그먼트는, 이러한 세그먼트가 없는 절삭 인서트의 성능과 비교해볼 때, 인서트에 의해 형성된 홈의 크기를 감소시키는 작용을 하므로 "와이퍼 (wipers)" 라고 알려져 있다. 공지된 와이퍼는 개선된 절삭가공 성능을 달성하지만, 절삭 공구로부터의 재료 제거율을 증가시키고자 하는 소망으로 인하여, 보다 더 성능을 개선시킬 필요성이 있다.
본 발명은 절삭 공구용 인덱서블 인서트 (indexable insert), 즉 사용시 각 방향에서 1 이상의 절삭날 (cutting edges) 이 노출되도록 절삭 공구내에 여러 방향으로 장착하기에 적절하고 또한 다수의 절삭날을 갖춘 절삭 인서트에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 선삭 (turning) 작업용 인덱서블 인서트에 관한 것이다.
도 1 은 선삭용 인서트와 가공물간의 접촉을 확대한 도면,
도 2a ~ 도 2c 는 선삭용 인덱서블 인서트의 공지된 형상을 도시한 도면,
도 3 은 도 1c 에서 인서트 코너의 단면도, 및
도 4 는 본 발명에 따른 인서트의 코너 노즈와 와이퍼의 확대도.
본 발명의 목적은, 비교적 작은 코너 반경과 이 코너에 인접한 다수의 세그먼트 와이퍼를 갖춘 선삭용 인덱서블 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 비교적 작은 코너 반경과, 이 코너에 인접한 비교적 큰 반경을 가진 곡선 세그먼트와, 이 곡선 세그먼트에 인접하고 인서트 측면과 작은 각도로 교차하는 직선 세그먼트를 포함하는 와이퍼를 갖춘 선삭용 인덱서블 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적과 장점은 첨부된 도면과 이후의 설명으로부터 명백할 것이다.
전술한 목적에 따라서, 본 발명은 측면에 의해 연결된 다각형상의 주 상면과 하면을 가진 선삭용 인덱서블 인서트를 제공한다. 인서트 코너는 다각형 표면의 각 코너에서 인서트 측면들간의 교차에 의해 형성되고, 이 인서트 코너는 이 코너의 노즈 (nose) 를 한정하는 비교적 작은 반경의 곡선을 가지고 있다. 코너 노즈에 인접하게는 다수의 세그먼트로 된 와이퍼가 있고, 이 와이퍼는, 코너 반경과 연결되고 코너 반경보다 큰 반경에 의해 한정되는 1 이상의 곡선 세그먼트와, 인서트의 측면과 작은 각도로 교차하는 1 이상의 직선 세그먼트를 포함한다.
선삭시, 절삭 인서트의 노출된 코너 부근에서 절삭이 이루어지고, 도 1 에서 가공물 (1) 과 인서트 (2) 로 도시된 바와 같이, 가공물에 대하여 인서트의 최전방부가 인서트의 노즈이다. 화살표 (Fd) 로 표시된 이송 및 화살표 (w) 로 표시된 가공물의 회전에 의해서, 인서트 (1) 와 가공물 (2) 간의 상대 운동이 발생된다. 도 1 에 확대하여 도시된 바와 같이, 인서트의 노즈 뒤에 있는 가공물의 표면 (100) 에는 홈이 형성되어 있고, 이 홈은 홈의 선형 깊이 "d" 로 측정된 가공물의 표면 거칠기를 한정한다. 이송과 회전의 결합, 및 선두 절삭날 (도 1 에서 절삭날 (30)) 뒤에 있는 가공물의 표면과 인서트 노즈와의 제한된 접촉영역으로 인하여, 상기 홈이 형성된다.
도 2a ~ 도 2c 를 참조하면, 선삭용 인서트의 공지된 형상은 다이아몬드형 (도 2a), 육각형 (도 2b), 및 장사방형(長斜方形) (도 2c) 을 포함한다. 인서트의 공통적인 부위는 각각의 도 2a ~ 도 2c 에서 동일한 도면부호로 도시되었다. 도 2a 와 도 2b 에 도시된 인서트는, 예를 들어 나사가공된 체결구로 인서트를 홀더에 고정시키는 장착구 (50) 를 포함한다. 장착구 (50) 는 종래 기술에 공지된 바와 같이 특정한 체결구를 위한 결합면을 포함할 수 있다. 상면 (10) 과 하면 (12) 은 다각형상이고 측면 (14~ 24) (측면 (22, 24) 은 도 2b 에서만 도시됨) 으로 연결된다. 측면 (14 ~ 24) 은 상면 (10) 과 하면 (12) 에 수직하다. 인서트 코너 (72 ~ 82) (코너 (80, 82) 는 도 2b 에서만 도시됨) 는 상면 (10) 과 하면 (12) 의 코너에서 측면들과의 교차에 의해 형성된다. 다각형 표면의 코너의 끼인각이 예각이 되는 적어도 인서트 코너는, 코너의 이등분선에 그 중심을 둔 곡선 세그먼트 (curved segment) 를 포함하고, 이 곡선 세그먼트는 인서트 코너의 노즈를 포함한다.
도 2a ~ 도 2c 를 계속 참조하면, 절삭날 (30 ~ 46) (절삭날 (40 ~ 46) 은 도 2b 에서만 도시됨) 은 상면 (10) 및/또는 하면 (12) 과 측면 (14 ~ 24) 의 적어도 일부와의 교차에 의해 형성된다. 상면 (10) 과 하면 (12) 둘 다에 절삭날이 제공된 인서트는, 상기 절삭날 중 선택하여 노출시키도록 장착될 수 있다. 일반적으로, 다각형 인서트는, 사용시 인서트가 홀더내에 특정한 방향으로 배향될 때 노출될 수 있는 다수의 동일한 절삭날을 제공하도록 적어도 부분적으로 대칭적이다. 완전히 대칭적인 인서트의 모든 절삭날은 동일할 수 있다. 적어도 부분적으로 대칭인 인서트는, 단일 인서트가 홀더내에 장착되어 사용할 시 선택된 동일한 절삭날을 나타내기 위해서 회전 또는 "인덱싱" 될 수 있다는 점에서, "인덱서블" 인서트라고 한다. 따라서, 도 2a 와 도 2c 에 도시된 인서트 형상은 8 개의 동일한 절삭날을 가질 수 있고, 도 2b 에 도시된 인서트 형상은 12 개의 동일한 절삭날을 가질 수 있다.
도 2c 를 계속 참조하면, 절삭날로부터 내부쪽으로 랜드 (54 ~ 60) 가 있다. 랜드 (54 ~ 60) 는, 통상적으로 폭 Lw (도 3 참조) 를 가진 편평한 형상이고, 인서트의 경사면에 릴리프 (relief), 즉 절삭날의 내부쪽 가공물과 경사면 사이에 틈을 제공하는 작은 각도로, 상면 (10) 의 평면으로부터 절삭날 (30 ~ 36) 의 내부쪽으로 경사져 있다. 랜드 (54 ~ 60) 에 인접하게 칩 제어 홈 (62 ~ 68) 이 제공되고, 이 칩 제어 홈은 상면 (10) 의 평면으로부터 점차적으로 경사져 있다. 도 3 (라인 3-3 을 따른 인서트 코너 (76) 의 단면도) 에 도시된 바와 같이, 홈 (66) 의 바닥은 상면 (10) 과 교차하는 칩 제어 벽 (70) 과 연결된다. 홈 (62 ~ 68) 과, 관련된 칩 제어 벽은, 도 2c 에 도시된 바와 같이 연속될 수 있고, 또는 적어도 절삭날의 일부분을 따라서 돌출부 및 리세스 (비도시) 를 포함할 수 있고, 이 돌출부와 리세스는, 공지된 바와 같이, 기계가공시 칩의 형성 및 파손을 돕기 위한 것이다. 더욱이, 칩 제어 홈 (62 ~ 68) 및 칩 제어 벽 (70) 은 곡선 부분이나 세그먼트, 및 가공물로부터 칩의 형성과 배출을 개선시키기 위해 평면 세그먼트와 곡선 부위 또는 곡선 세그먼트를 포함할 수 있다.
도 1 을 참조하면, 공지된 선삭용 인서트는, 이 인서트와 가공물의 제한된 접촉영역과 이송 및 가공물의 회전의 결합에 따라서, 가공물 표면에 홈을 형성한다. 비교적 작은 인서트의 코너 반경을 동시에 유지하면서 접촉면적을 증가시키기 위해서, 노즈에 인접한 인서트 측면에 와이핑 표면 또는 "와이퍼" 가 부가된다. 공지된 와이핑 표면은, 노즈 및 인서트 측면과 연결된 곡선 세그먼트 또는 직선 세그먼트일 수 있다. 본 발명에 따라서, 비교적 큰 반경의 곡선 세그먼트 및 편평부를 포함하는 와이퍼가 부가된다. 도 4 를 참조하면, 도 1c 의 코너 (76) 등의 코너의 평면도를 확대 도시하였다. 도 4 의 노즈 (98) 의 범위가 제 1 및 제 2 와이핑 표면에 의해 한정되지만, 일부 인서트 형상에 있어서는 단지 단일의 와이핑 표면이 노즈의 범위를 한정할 수 있음을 이해해야 한다.
계속해서 도 4 를 참조하면, 반경 (Rn) 을 갖는 노즈 (98) 는 곡선 세그먼트 (100, 102) 에 연결되고, 이 곡선 세그먼트의 반경 (Rw) 은 노즈 반경 (Rn) 보다 크며 도시된 바와 같이 서로 동일하다. 곡선 세그먼트 각각은 노즈 반경과 연결되고 노즈의 범위를 한정하면서 이 노즈로부터 측면을 따라서 연장한다. 직선 세그먼트 (104 ~ 106) 는 곡선 세그먼트 (100, 102) 와 측면 (18, 20) 사이에 각각 위치된다. 도 4 로부터, 노즈로부터 가장 멀리 있는 각각의 곡선 세그먼트의 말단은 이 굴곡 말단에서 측면의 연장부로부터 삽입되어 있는 것을 알 수 있다. 각각의 편평부는 곡선 세그먼트의 말단에서 측면까지 와이퍼 일부를 형성하며, 관련된 측면과는 2 ~ 4 도의 작은 각도 (108) 로 교차한다.
출원인은, 표 1 ~ 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 와이퍼가 단지 곡선 세그먼트 또는 직선 세그먼트만을 포함하는 종래의 와이퍼와 비교하여 개선된 절삭가공 성능을 제공해준다는 것을 알게 되었다. 표 1 ~ 4 에서, "와이퍼 폭" 은 도 4 에 도시된 치수 "W" 에 대응하고, 이 치수는 시험된 각 인서트의 와이퍼 세그먼트의 전체 범위에 사용되며, 표면 다듬질은 도 1 에 도시된 홈의 깊이 "d" 에 대응하고, 노즈 반경은 도 4 에 도시된 반경 (Rn) 에 대응한다. 전술한 특성의 선삭용 인덱서블 인서트가, 600 surface feet/minute 의 표면 속도에서, 다양한 절삭 깊이 (DOC) 에서, 및 이송속도 (회전당 인치 "IPR") 범위에서, 1045 강철로 제조된 가공물의 선삭 시험에 사용되었다.
표 1 ~ 4 로부터, 본 발명에 따라 곡선 세그먼트와 직선 세그먼트를 갖는 와이퍼를 구비한 인서트 #4 가 시험 절삭 깊이 (DOC) 의 범위에 걸쳐서 최고의 전체 성능을 나타내었다. 더욱이, 표 1 ~ 4 의 데이터로부터, 본 발명에 따른 와이퍼는 비교적 큰 전체 와이퍼 폭을 제공하면서 비교적 작은 노즈 반경을 유지함을 알 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시형태와 그의 상세한 설명을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 상세한 설명부에만 한정되지 않는다. 대신에, 본 발명은 첨부된 청구항의 폭넓음과 관점 및 모든 그의 동등물에 의해서 한정되도록 하였다.

Claims (14)

  1. 상면과 하면에 실질적으로 수직한 측면에 의해 연결된 다각형상의 상면과 하면을 갖는 선삭용 인덱서블 인서트로서,
    상면과 하면 중 하나 이상과 측면의 교차에 의해 절삭날이 한정되고, 상면과 하면의 다각형상에 의해 한정된 코너에서 측면들간의 교차에 의해 인서트 코너가 한정되며, 상기 인서트는 다수의 동일한 절삭날을 포함하고, 절삭 코너는 동일한 절삭날과 관련된 노즈를 포함하며, 또한 동일한 절삭날과 관련된 측면은 노즈에 인접한 제 1 와이핑 표면을 포함하고, 상기 제 1 와이핑 표면은 곡선 세그먼트와 직선 세그먼트를 포함하며, 상기 곡선 세그먼트는, 노즈 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 가지고, 노즈 반경과 연결되며, 동일한 절삭날을 형성하는 측면의 연장부로부터 삽입된 노즈로부터 가장 멀리 있는 말단을 구비하고, 상기 직선 세그먼트는 곡선 세그먼트로부터 인서트 측면쪽으로 연장하며 인서트 측면과 작은 각도로 교차하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서, 다각형상은 장사방형인 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 2 동일한 절삭날은 노즈를 포함하는 인서트 코너와 관련되어 있고, 상기 제 2 동일한 절삭날은 제 1 곡선 세그먼트의 반경과 동일한반경을 가진 제 2 곡선 세그먼트와 제 2 직선 세그먼트를 갖춘 제 2 와이핑 표면을 구비하며, 제 2 곡선 세그먼트는 노즈 반경과 연결되고 제 2 동일한 절삭날을 형성하는 측면의 연장부로부터 삽입된 말단까지 연장하며, 상기 제 2 직선 세그먼트는 노즈로부터 가장 멀리 있는 제 2 곡선 세그먼트의 말단으로부터 연장하여 인서트 측면과 작은 각도로 교차하는 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  4. 제 3 항에 있어서, 장사방형은 끼인 예각을 갖는 2 이상의 인서트 코너를 한정하고, 상기 인서트 코너 각각은 제 1 및 제 2 와이핑 표면에 의해 범위가 한정되는 노즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  5. 제 1 항에 있어서, 다각형상은 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  6. 제 1 항에 있어서, 다각형상은 육각형인 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  7. 제 1 항에 있어서, 각각의 동일한 절삭날에 인접하고 절삭날의 다각형 표면으로부터 관련된 동일한 절삭날의 내부쪽으로 작은 각도로 경사져 있는 랜드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  8. 제 1 항에 있어서, 각각의 동일한 절삭날 내부쪽에서 칩 제어 홈을 더 포함하고, 상기 칩 제어 홈은 절삭날의 다각형 표면으로부터 관련된 절삭날의 내부쪽으로 약간 경사진 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  9. 제 6 항에 있어서, 칩 제어 홈의 바닥으로부터 융기하고 칩 제어 홈의 내부쪽에서 절삭날의 다각형 표면과 교차하는 칩 제어 벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  10. 제 9 항에 있어서, 다각형상은 장사방형인 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  11. 제 10 항에 있어서, 제 2 동일한 절삭날은 노즈를 포함하는 인서트 코너와 관련되어 있고, 상기 제 2 동일한 절삭날은 제 1 곡선 세그먼트의 반경과 동일한 반경을 가진 제 2 곡선 세그먼트와 제 2 직선 세그먼트를 갖춘 와이핑 표면을 구비하며, 제 2 곡선 세그먼트는 노즈 반경과 연결되고 제 2 동일한 절삭날을 형성하는 측면의 연장부로부터 삽입된 말단까지 연장하며, 상기 제 2 직선 세그먼트는 노즈로부터 가장 멀리 있는 제 2 곡선 세그먼트의 말단에서부터 연장하여 인서트 측면과 작은 각도로 교차하는 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  12. 제 11 항에 있어서, 장사방형은 끼인 예각을 갖는 2 이상의 인서트 코너를한정하고, 상기 각 인서트 코너는 제 1 및 제 2 와이핑 표면에 의해 범위가 한정되는 노즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  13. 제 9 항에 있어서, 다각형상은 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
  14. 제 9 항에 있어서, 다각형상은 육각형인 것을 특징으로 하는 선삭용 인덱서블 인서트.
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