KR20050013631A

KR20050013631A - 비대칭 절삭 코너를 갖춘 양면 인덱서블 절삭 인서트

Info

Publication number: KR20050013631A
Application number: KR10-2004-7021158A
Authority: KR
Inventors: 노르스트룀토마스; 욘손마트스
Original assignee: 쎄코 툴스 에이비
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-02-04
Also published as: EP1539413B1; SE0201985L; EP1539413B9; WO2004002664A2; EP1539413A2; CN102500779B; KR101087513B1; CN1662335A; US7118312B2; ATE520490T1; US20050254908A1; SE525829C2; SE0201985D0; KR20100120240A; WO2004002664A3; CN102500779A

Abstract

본 발명은 칩 제거 기계가공용 인덱서블 인서트에 관한 것이다. 절삭 인서트 (10) 는 음의 다각형 기본형상을 가지고 절삭 코너 (17) 를 포함한다. 각 절삭 코너는 노즈날 (18) 과 부절삭날 (19; 19') 을 포함한다. 노즈날은 주절삭날 (15A, 15B) 과 부절삭날에 연결된다. 상기 절삭 코너의 이등분선 (B) 은 노즈날을 가로지른다. 절삭 인서트의 상부면 (11) 과 에지면 (13) 사이의 천이부에는 상부 절삭날 (15A, 15B) 이 형성된다. 하부면 (12) 과 에지면 (13) 사이의 천이부에는 하부 절삭날이 형성된다. 상기 상부 및 하부면 (11, 12) 은 일위치에서 경사면을, 다른 위치에서는 지지면을 구성하며, 상기 에지면 (13) 은 에지면을 구성한다. 각 절삭 코너 (17) 는 이 절삭 코너의 이등분선 (B) 에 대하여 비대칭이다. 노즈날 (18) 은 부절삭날의 반경 (R2) 보다 작은 반경 (R1) 으로 형성된다. 각 상부 및 하부면 (11, 12) 은 평면 (P) 과 적어도 부분적으로 접촉하는 다수의 노즈날 (18) 을 포함한다. 평면 (P) 에 수직하고 부절삭날 (19) 의 접선방향으로 있는 가상선 (L) 은 에지면 (13) 을 가로지른다. 부절삭날 (19) 은 곡선형으로 되어있다. 또한, 본 발명은 칩 제거 기계가공하기 위한 절삭 인서트의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

비대칭 절삭 코너를 갖춘 양면 인덱서블 절삭 인서트{A DOUBLE-SIDED INDEXABLE CUTTING INSERT WITH ASSYMETRIC CUTTING CORNERS}

금속가공용 공구에서는, 초경합금 또는 입방정 질화붕소 등과 같은 경질의 내마모성 재료로 된 인덱서블 비대칭 인서트를 사용하였다. 절삭 인서트를 단지 일 공급방향으로만 사용하는 많은 실시형태가 있었다. 통상적으로, 오른손 또는 왼손 인서트라 지칭하며, 이 인서트는 절삭 코너의 이등분선에 대하여 비대칭 형상으로 된 칩 브레이커 (chip breakers) 및/또는 주변부를 포함한다. 이러한 절삭 인서트는 단지 일 공급방향으로만 적합하다.

비대칭 절삭 코너를 갖춘 인덱서블 인서트의 예로서는, US-A-3 955 259, SE 517274 (WO 0047405), GB 1443743, 및 US-A-3 229 349 에 개시되어 있다.

본 발명은 칩 제거 기계가공용 절삭 인서트 (cutting insert) 및 첨부된 독립 청구항 제 1 항 및 제 9 항의 전제부에 따른 절삭 인서트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

도 1a 는 본 발명에 따른 삼각형 인덱서블 인서트의 평면도,

도 1b 는 도 1a 의 IB-IB 선을 따른 인덱서블 인서트의 단면도,

도 1c 는 도 1a 의 IC-IC 선을 따른 인덱서블 인서트의 단면도,

도 1d 는 도 1a 의 ID-ID 선을 따른 인덱서블 인서트의 단면도,

도 1e 는 도 1a 에서 절삭 코너의 확대도,

도 1f 는 절삭 코너의 사시도,

도 1g 는 인덱서블 인서트의 사시도,

도 2a 는 가공물을 종방향 선삭가공할 시 인덱서블 인서트의 도면,

도 2b 는 가공물을 횡방향 선삭가공할 시 인덱서블 인서트의 도면,

도 2c 는 선반상의 가공물을 모방선삭할 시 인덱서블 인서트의 도면,

도 3a 는 본 발명에 따른 마름모형 인덱서블 인서트의 평면도,

도 3b 는 도 3a 의 절삭 코너의 확대 사시도,

도 3c 는 도 3a 의 IIIC-IIIC 선을 따른 인덱서블 인서트의 단면도,

도 3d 는 도 1a 의 IC-IC 선을 따른 인덱서블 인서트의 단면도, 및

도 3e 는 도 1a 의 IIIE-IIIE 선을 따른 인덱서블 인서트의 단면도.

본 발명의 일 목적은 상기 단점을 피할 수 있는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단지 왼손 또는 오른손 구성으로 된 인덱서블 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 절삭 인서트의 양측을 이용할 수 있는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 절삭 인서트를 제조하는 효과적인 방법을 제공하는 것이다.

이는, 첨부된 청구항에 따른 특징을 가진 절삭 인서트에 의해 실현된다.

본 발명에 따른 인덱서블 인서트의 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 이하에 설명된다.

도 1a ~ 도 1g 의 인덱서블 인서트 (10) 는 선삭 또는 밀링가공 용도이다. 오른손 구성으로 도시된 절삭 인서트는, 실질적으로 삼각형의 기본형상으로 되어 있고, 상부면 (11), 하부면 (12), 및 이 상부면 (11) 과 하부면 (12) 각각을 실질적으로 연결하는 3 개의 에지면 (edge surfaces ; 13) 을 포함한다. 절삭 인서트 (10) 는 음의 형상 (negative geometry) 을 가지는데, 즉 각 에지면 (13) 이 상부면 (11) 또는 하부면 (12) 과 일치하는 평면 (P) 에 대하여 수직한데, 이는 절삭 인서트가 이 절삭 인서트의 주변부 또한 절삭 코너에서 실질적으로 일정한 여유각 (clearance angle) 을 가진다는 것을 의미한다. 절삭 인서트는 소결된 초경합금 (예를 들어 WC+Co), 입방정 질화붕소 (CBN), 또는 이 CBN 과 초경합금의 혼합물로 이루어지고, 여기서 절삭 코너는 CBN 플레이트로 이루어진다.

상부면 (11) 은 경사면 (rake face) 을 구성하고, 에지면 (13) 은 에지면을 구성한다. 절삭 인서트의 상부면 (11) 과 에지면 (13) 사이의 천이부에는 상부 주절삭날 (major cutting edge; 15A) 이 형성되어 있다. 하부면 (12) 과 에지면 (13) 사이의 천이부에는 하부 절삭날 (16A) 이 형성되어 있다. 상기 상부면(11) 과 하부면 (12) 은, 칩 형성 기계가공시 상부면 (11) 이 작동될 때 일위치에서 경사면을 구성하고, 절삭 인서트가 뒤집어진 경우에는 지지면을 구성한다. 각 상부면 (11) 과 하부면 (12) 은, 주변부에 에지 강화 챔퍼 (14) 가 형성된 편평면을 포함한다.

절삭 인서트 (10) 는 3 개의 절삭 코너 (17) 를 갖는다. 각 절삭 코너 (17) 는 노즈날 (nose edge; 18) 과 부절삭날 (minor cutting edge; 19) 을 포함한다. 노즈날 (18) 은 연결된 주절삭날 (15A) 과 부절삭날 (19) 에 연결된다. 부절삭날 (19) 은, 또한 다듬질날 (finishing edge) 또는 와이퍼 (wiper) 라고 지칭할 수 있고, 관련되지 않은 주절삭날 (15B) 에 연결된다.

절삭 코너 (17) 는, 주절삭날 (15A, 15B) 에 대하여 코너를 동일부 (이 경우에서는 각각 30 도) 로 나누는 이등분선 (B) 을 갖는다. 이등분선 (B) 은 상부면 (11) 과 하부면 (12) 둘 다에서 노즈날 (18) 을 가로지른다. 각 절삭 코너 (17) 는 날 (15A, 18, 19, 15B) 의 형상에 상관없이 이등분선 (B) 에 대하여 비대칭으로 되어 있다.

노즐날 (18) 은 곡선형으로 되어 있고 반경 (R1) 으로 형성될 수 있다. 부절삭날 (19) 도 곡선형으로 되어 있고 반경 (R2) 으로 형성될 수 있다. 반경 (R1) 은 부절삭날의 반경 (R2) 보다 작게 되어 있다. 부절삭날 (19) 은 관련되지 않은 주절삭날 (15B) 에 반경 (R3) 으로 연결된다. 반경 (R3) 은 부절삭날의 반경 (R2) 보다 작지만 반경 (R1) 보다 크게 되어 있다.

각 상부 및 하부면 (11, 12) 은 평면 (P) 과 적어도 부분적으로 접촉하는 3개의 노즈날을 포함한다. 이 경우에 있어서, 평면 (P) 은 상부면과 하부면 둘 다와 평행하게 되어 있다.

평면 (P) 에 수직하고 부절삭날 (19) 의 접선방향으로 되어 있는 가상선 (L) 은, 부절삭날로부터의 거리 (L1) 에서 에지면 (13) 을 가로지른다. 거리 (L1) 는 절삭 인서트의 두께 (L2) 의 약 절반으로 되어 있다 (도 1g 참조). 가상선 (L) 은 절삭 인서트의 두께 (L2) 의 약 절반에 대해서는 에지면 (13) 과 일치한다. 에지면 (13) 은 절삭 코너의 이등분선 양측에서 단차부 (step; 20A, 20B) 를 갖는다. 단차부 (20A, 20B) 는 평면 (P) 에 대하여 실질적으로 평행하다. 절삭날의 가능한 파괴시 이 파괴를 제어하여 절삭 인서트의 하부가 손상되지 않게 유지하는 파괴 표시부를 형성하기 위해서, 단차부 (20A, 20B) 는 이 단차부 (20A, 20B) 의 옆에 있는 에지면 (13) 과 함께 예리한 코너 (21) 를 형성한다.

절삭 코너에서 단지 3 반경을 갖는 소정의 방향으로 배향된 양면 와이퍼 인서트는, NC 프로그램을 보정할 필요도 없이 가공물 (30) 내에 반경 또는 숄더를 정확한 형상으로 형성할 수 있는 장점, 즉 절삭 인서트가 ISO 표준에 따른 노즈날을 갖춘 표준형 선삭 인서트와 동일한 형상으로 가공물을 형성할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이는, 절삭 인서트로서 동시에 종방향 선삭시 와이퍼 효과를 가질 수 있는데, 즉 절삭 인서트가 표준 기준에 따른 노즈 반경을 갖춘 표준형 선삭 인서트와 동일한 형상으로 가공물을 형성할 수 있다. 또한, 이러한 방식으로 형성된 절삭 인서트는, 서로 5 반경을 갖춘 종래의 와이퍼 인서트보다, 양호한 표면을 형성할 시 바람직한 더 작은 반경방향 절삭력을 제공한다.

따라서, 본 발명의 목적은 단지 두께 절반만을 형성함으로써 상기 종류의 문제점을 해결하여 단지 왼손 또는 오른손 구성의 양면 와이퍼 인서트를 형성하는 것이다. 단차부 (20A, 20B) 는 효과적인 방식으로 하부 에지 (subjacent edge) 를 보호한다. CBN 인서트 등의 절삭 인서트가 값비싸기 때문에, 작동자는 종종 매우 장기간 기계가공하게 된다. 와이퍼 없는 이러한 작업은 선삭 선반에서 많은 측정 교정을 수반하게 된다. CBN 인서트는 상당한 마모 이후에라도 이러한 측정을 잘 유지한다. 최종적으로, 이 인서트는 고장나게 된다. 본 발명에 따른 인덱서블 인서트는 하부의 절삭날이 보호됨을 보장해준다.

도 2a 에서는 도 2a 의 화살표에 따른 공급 방향으로 가공물 (30) 을 종방향 선삭할 시 인덱서블 인서트를 도시하였다. 도 2b 에서는 가공물 (30) 을 횡방향 선삭 할 시 인덱서블 인서트 (10) 를 도시하였고, 부절삭날은 실질적으로 동일부를 기계가공하지 않는다. 도 2c 에서는 선반상의 가공물 (30) 을 모방선삭할 시 인덱서블 인서트를 도시하였다.

모든 기계가공 예에서, 절삭 인서트는 93°의 설정각, 각각 6°의 여유각과 부인서트각으로 인서트 홀더에 장착된다.

인덱서블 인서트 (10) 는 다음의 방법으로 제조된다. 두께 (L2) 및 이와 동일한 크기의 측면을 가지고 CBN 등의 경질의 내마모성 재료로 된 다각형 플레이트는 고정구 (fixture) 에 체결된다. 에지면은 종래 방식으로 전체 두께에 걸쳐서 연삭된다. 적어도 제 1 코너부가, 바람직하게는 연삭에 의해 기계가공되어서, 두께의 대략 절반에 대응하는 제 1 영역에 둥글게 된 노즈날 (18) 과 부절삭날 (19) 을 형성하게 된다. 플레이트의 다른 코너부상에서 대응하는 기계가공을 수행한 후 다각형 플레이트의 상측이 아래로 180°회전하는 것이 적절하다. 이 플레이트는, 코너부의 일부, 즉 적어도 제 1 코너부를 바람직하게는 연삭에 의해 기계가공하기 위해서, 고정구에 다시 체결되어서, 두께의 대략 절반에 해당하는 제 2 영역에 둥글게 된 노즈날 (18) 과 부절삭날 (19) 을 형성하게 된다. 그 후, 노즈날 (18) 을 기계가공하여 부절삭날의 반경 (R2) 보다 작은 반경 (R1) 을 형성하는 것이 유리하다. 한번의 설정으로 절반부 중 하나의 절반부 모두를 연삭하는 것이 가장 적절하다.

도 3a ~ 도 3e 에서 인덱서블 인서트 (10') 는 선삭 또는 밀링 용도이다. 절삭 인서트는 2 개의 절삭 코너 (17') 와 4 개의 절삭날부를 갖춘 실질적으로 마름모형의 기본형상을 갖고 있다. 동일한 도면 부호는 전술한 바와 동일함을 나타낸다. 당해 절삭 인서트 (10') 가 상기 절삭 인서트 (10) 와 다른 점은, 기본형상 이외에도, 절삭 코너 (17') 에서 에지면 (13') 의 형상에 있다. 당해 절삭 인서트 (10') 는 사출성형 또는 직접 압착되고, 절삭 코너의 에지면 (13') 은 이 절삭 코너의 맞은편 절삭날들 사이에 연속적인 또는 무단차 (stepless) 천이부를 갖는다. 절삭 코너 (17) 는 노즈날 (18') 과 부절삭날 (19') 을 갖는다. 노즈날 (18') 은 관련된 주절삭날 (15A') 과 부절삭날 (19') 에 연결된다. 부절삭날 (19') 은 관련되지 않은 주절삭날 (15B') 에 연결된다. 평면 (P') 에 수직하고 부절삭날 (19') 의 접선방향으로 되어 있는 가상선 (L') 은, 도 3d 에 따라서, 에지면 (13') 을 가로지른다. 양 노즈날 (18') 의 접선방향으로 되어있고 가상선 (L') 에 대응하는 선은, 도 3c 에 따라서, 이등분선 (B) 의 평면에서 에지면 (13') 의 중심으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 형성되어 있다. 전술한 절삭 인서트 (10') 에서, 에지면 (13') 은 오목하다.

또한, 절삭 인서트 (10') 는 이 절삭 인서트 (10') 를 인서트 홀더에 고정시켜주는 고정 나사 (도시하지 않음) 를 수용하는 관통구를 구비한다.

따라서, 본 발명은, 동일한 방향으로 기계가공하기 위한 절삭 인서트의 양측을 사용할 수 있도록 하는 단지 왼손 또는 단지 오른손 구성으로 된 인덱서블 비대칭 절삭 인서트에 관한 것이다. 또한, 양면 절삭 인서트를 제조하는 효과적인 방법을 제공한다.

본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않지만 첨부된 청구항의 범위내에서 변경될 수 있다. 절삭 인서트는 다른 다각형 기본 형상, 즉 정사각형, 사각형, 오각형, 육각형 또는 팔각형의 기본 형상으로 될 수 있다. 절삭 인서트 (10) 에는 고정 나사를 수용하기 위한 관통구가 형성될 수 있다.

Claims

칩 제거 기계가공용 양면 인덱서블 절삭 인서트로서,

상기 절삭 인서트 (10; 10') 는 음의 다각형 기본 형상으로 되어 있고 절삭 코너 (17; 17') 를 포함하며, 각 절삭 코너는 노즈날 (18; 18') 과 부절삭날 (19; 19') 을 포함하고, 상기 노즈날은 주절삭날 (15A, 15B; 15A', 15B') 과 부절삭날에 연결되며, 상기 절삭 코너의 이등분선 (B) 이 노즈날을 가로지르고, 절삭 인서트의 상부면 (11; 11') 과 에지면 (13; 13') 사이의 천이부에는 상부 절삭날 (15A, 15B; 15A', 15B') 이 형성되며, 하부면 (12; 12') 과 에지면 (13; 13') 사이의 천이부에는 하부 절삭날이 형성되고, 상기 상부 및 하부면 (11, 12) 은 일위치에서 경사면을, 다른 위치에서는 지지면을 구성하며, 상기 에지면 (13; 13') 은 에지면을 구성하고, 각 절삭 코너 (17; 17') 는 이 절삭 코너의 이등분선 (B) 에 대하여 비대칭이며, 노즈날 (18; 18') 은 부절삭날의 반경 (R2) 보다 작은 반경 (R1) 으로 형성되고, 각 상부 및 하부면 (11, 12; 11', 12') 은 평면 (P; P') 과 적어도 부분적으로 접촉하는 다수의 노즈날 (18; 18') 을 포함하는 절삭 인서트에 있어서,

평면 (P; P') 에 수직하고 부절삭날 (19; 19') 과 접촉하는 가상선 (L; L') 이 에지면 (13; 13') 을 가로지르고, 부절삭날 (19; 19') 은 곡선형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서, 상기 가상선 (L) 은, 절삭 인서트의 두께 (L2) 의 약 절반이 되는 부절삭날로부터의 거리 (L1) 에서 에지면 (13) 을 가로지르는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서, 상기 가상선 (L) 은 절삭 인서트의 두께 (L2) 의 약 절반에 대해서는 에지면 (13) 과 일치하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에지면 (13) 은 절삭 코너의 이등분선 (B) 의 양측에서 단차부 (20A, 20B) 를 구비하고, 상기 단차부는 평면 (P) 에 대하여 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 4 항에 있어서, 상기 단차부 (20A, 20B) 는 파괴 표시부를 형성하기 위해서 이 단차부 (20A, 20B) 아래의 에지면 (13) 과 함께 예리한 코너 (21) 를 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 인서트는 이 절삭 인서트 주위에서 실질적으로 일정한 여유각을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 인서트는 입방정 질화붕소 (CBN), 또는 이 CBN 과 초경합금의 혼합물로 이루어지고, 여기서 절삭 코너는CBN 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이등분선 (B) 은 상부면 및 하부면 (11, 12; 11', 12') 둘 다에서 노즈날 (18; 18') 을 가로지르는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
두께 (L2) 및 이와 동일한 크기의 측면을 가지고 경질의 내마모성 재료로 형성되며 다수의 코너부를 포함하는 다각형 플레이트로부터 칩 제거 기계가공용 절삭 인서트를 제조하는 방법으로서,

- 상기 플레이트를 고정구에 체결하는 단계,

- 바람직하게는 연삭에 의해 1 이상의 코너부를 기계가공하여, 두께 (L2) 의 대략 절반에 대응하는 제 1 영역에 둥글게 된 노즈날 (18), 부절삭날 (19), 및 에지면 (13) 을 형성하는 단계,

- 다각형 플레이트를 뒤집어서 고정구에 다시 체결하는 단계, 및

- 바람직하게는 연삭에 의해 코너부를 기계가공하여, 두께 (L2) 의 대략 절반에 대응하는 제 2 영역에 둥글게 된 노즈날 (18), 부절삭날 (19), 및 에지면 (13) 을 형성하는 단계를 포함하며,

- 제 1 및 제 2 영역에 대한 상기 기계가공으로 양면 인덱서블 절삭 인서트가 얻어지고,

노즐날 (18) 을 포함하는 평면 (P) 에 수직하고 부절삭날 (19) 과 접촉하는가상선 (L) 이 에지면 (13) 을 가로지르도록 하는 방법.
제 9 항에 있어서,

- 노즈날 (18) 을 기계가공하여 부절삭날의 반경 (R2) 보다 작은 반경 (R1) 을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.