KR20050101334A - 절삭 공구 및 절삭 공구용 카트리지 - Google Patents

절삭 공구 및 절삭 공구용 카트리지 Download PDF

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Abstract

카트리지에 고정된 분리 가능한 커팅 인서트를 사용하는 금속 절삭 작업용 절삭 공구. 카트리지는 카트리지의 관통 보어에 수용되는 클램핑 스크류에 의해 정상 비확장 상태과 편의된 확장 상태 사이에서 탄성적으로 변환 가능한 클램핑 부분을 갖는다. 클램핑 부분은 정상 비확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안으로 활주 가능하게 삽입될 수 있고, 편의된 확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안에 고정 보유된다.

Description

절삭 공구 및 절삭 공구용 카트리지{CUTTING TOOL AND CARTRIDGE THEREFOR}
본 발명은 금속 소재(workpiece)를 가공하기 위한 절삭 공구에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 공구 본체에 장착된 카트리지에 고정된 교체 가능한 절삭 인서트들을 가진 회전식 절삭 공구에 관한 것이다.
커팅 인서트 베어링 카트리지를 가진 종래의 절삭 공구들은 카트리지를 절삭 공구 본체에 고정하기 위한 다양한 수단을 사용한다. 어떤 절삭 공구들에서는 나사 보어들이 절삭 공구 본체에 구비되어 있고 대응되는 관통 보어들이 카트리지에 구비되어 있다. 카트리지는 스크류에 의해 절삭 공구 본체에 고정된다. 공구 본체에 있는 나사 보어는 제조하기 위해 다양한 금속 절삭 작업을 요구할 뿐만 아니라, 나사 보어의 존재로 공구 본체가 약해질 수 있다. 또한, 절삭 공구의 손상 시, 스크류의 파손된 부분이 나사 보어 안에 들어갈 수 있다. 다른 절삭 공구에서, 웨지와 스크류의 결합이 사용되고, 이로 인해 웨지를 위한 여분의 공간이 요구되고 카트리지와 그에 따른 커팅 인서트의 원주 피치를 제한한다(즉, 절삭 공구의 원주면 주위에 위치한 커팅 인서트의 개수가 제한된다). 또한 공구 본체의 카트리지 포켓에 보유된 카트리지, 또는 카트리지/웨지 결합을 사용하고 커팅 인서트가 카트리지 포켓에 부분적으로 위치하는 공지된 절삭 공구들이 있다. 이것은 커팅 인서트의 결합 구조를 제한할 뿐만 아니라 커팅 인서트가 카트리지 포켓에 위치하지 않는다면 커팅 인서트의 원주 피치를 제한하는 것보다 더 많은 공간을 차지한다.
다른 절삭 공구, 특히 얇은 블레이드형 슬로팅 커터(slotting cutter)와 홀더 블레이드에서는, 커팅 인서트가 세그먼트의 리세스에 위치하고 세그먼트가 탄성 이동이 가능한 턱들 사이의 리세스에 위치하는 탄성 클램핑 수단에 대체로 의지하는, 쐐기 또는 세그먼트(segment)로 알려진, 카트리지가 사용된다. 그러나, 이 세그먼트들은 리세스 밖으로 없어질 수 있기 때문에 고속 회전 공구에 적합하지 않다. 또한, 세그먼트의 측방향 이동을 피하기 위해, 접촉하는 턱과 세그먼트의 표면들이 "V형"으로 맞물린다. 이것은 공구 본체에 대한 세그먼트의 어떤 측방향 조절도 방지한다.
본 발명의 목적은 앞서 언급된 단점을 극복하거나 상당히 감소시키는 카트리지와 인서트-베어링 카트리지를 사용하는 절삭 공구를 제공하는 것이다.
본 발명을 더 잘 이해하고 본 발명이 어떻게 실제로 실시되는 지를 보여주기 위해, 첨부된 도면들이 참조될 것이다.
도1은 본 발명에 따른 카트리지를 사용하는 디스크형 밀링 커터의 사시도이고, 4개의 카트리지 포켓과 2개의 카트리지가 도시되어 있다.
도2는 도1에 도시된 디스크형 밀링 커터의 측면도이다.
도3은 도1에 도시된 밀링 커터의 부분 분해도이다.
도4는 본 발명에 따른 카트리지의 측면도이다.
도5는 클램핑 스크류를 포함하는 본 발명에 따른 카트리지의 측면도이다.
도6은 본 발명에 따른 카트리지의 하부 사시도이다.
도7은 본 발명에 따른 카트리지의 상부 사시도이다.
도8A는 관통 보어(through bore)의 외부에 위치한 너트와 클램핑 스크류와 함께 도시된 도4의 선 VIII-VIII을 따른 카트리지의 단면도이다.
도8B는 관통 보어의 안에 위치한 너트와 클램핑 스크류와 함께 도시된 도4의 선 VIII-VIII을 따른 카트리지의 단면도이다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 커팅부를 가진 공구 본체를 포함하는 금속 절삭 작업용 절삭 공구이며, 상기 적어도 하나의 커팅부는 카트리지 포켓과, 분리 가능한 커팅 인서트가 보유된 인서트 포켓을 가진 인서트 베어링 부분과 클램핑 부분을 포함하는 카트리지를 포함하고, 상기 클램핑 부분은 정상 비확장 상태과 편의된 확장 상태 사이에서 탄성적으로 변환 가능하고, 상기 클램핑 부분은 정상 비확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안으로 활주 가능하게 삽입될 수 있고, 편의된 확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안에 고정 보유되고, 상기 인서트 포켓과 상기 커팅 인서트는 상기 카트리지 포켓의 외부에 위치하는 절삭 공구가 제공된다.
본 발명에 의하면, 카트리지 포켓은 공구 본체에 형성된 두 개의 실질적으로 동일한 형상의 마주하는 옆구멍에 의해 한정되는 대체로 오목한 내부 표면을 가진 공구 본체에 절개부를 포함하고, 상기 카트리지 포켓은 공구 본체의 원주측 표면 밖으로 열려있고, 상기 내부 표면은 후방 표면부터 원주측 표면까지 뻗은 마주하는 상부와 하부 표면들을 포함한다.
또한, 본 발명에 의하면, 카트리지는 상기 카트리지 포켓의 측방향 변위 축선을 따라 상기 옆구멍들 중 하나를 통해 상기 카트리지 포켓 안으로 활주 가능하게 삽입될 수 있다.
매우 일반적으로, 측방향 변위 축선은 카트리지 포켓의 내부 표면에 평행하다.
본 발명에 의하면, 상기 상부 표면의 일부는 상기 카트리지 포켓의 후방 표면에 수직인 선에 대해 경사진 상부 지지 표면을 포함하고, 상기 하부 표면은 두 개의 하부 지지 표면과, 상기 원주측 표면에 인접한 제1 전방 지지 표면과, 후방 표면에 인접한 제1 후방 지지 표면을 포함하고, 상기 제1 전방 및 후방 지지 표면들은 상기 선에 대해 경사져 있다.
바람직하게는, 제1 전방 및 후방 지지 표면들은 중앙의 함몰된 표면에 의해 분리된다.
필요하다면, 상기 하부 표면은 적어도 두 개의 제2 지지 표면, 제1 전방 지지 표면과 원주측 표면 사이에 위치한 제2 전방 지지 표면과 제1 후방 지지 표면과 중앙의 함몰된 표면 사이에 위치한 제2 후방 지지 표면을 더 포함하고, 상기 제2 전방 및 후방 지지 표면은 상기 선에 대해 경사져 있다.
본 발명에 의하면, 상기 카트리지는 윗면과, 바닥면과, 그 사이에 뻗은 원주측면을 포함하고, 상기 원주측면은 마주하는 앞면과 뒷면과, 앞면과 뒷면 사이에 뻗은 두 개의 평행한 측면들을 포함하고, 슬릿은 상기 측면들 사이에서 상기 클램핑 부분을 가로지르고 상기 뒷면 밖으로 열려 있고, 상기 슬릿은 상기 클램핑 부분을 하부 받침턱에 탄성적으로 연결된 상부 클램핑 턱으로 나누고, 상기 슬릿에 부분적으로 위치한 관통 보어는 상기 클램핑 부분을 가로지른다.
전형적으로, 상기 관통 보어는 두 개의 단부 영역, 한 측면에 외부로 열린 제1 단부 영역과 마주하는 측면에 외부로 열린 제2 단부 영역을 가진 실린더형 중앙 영역을 갖는다.
바람직하게는, 관통 보어의 각각의 단부 영역은 상기 카트리지의 측면에서 볼 때 약간 타원형이고, 두 개의 지름, 상기 슬릿에 평행한 주 지름과 상기 슬릿에 수직인 부 지름에 의해 한정되고, 상기 주 지름은 상기 부 지름보다 더 크다.
본 발명에 의하면, 상기 클램핑 턱의 윗면의 전방 부분은 상기 카트리지 포켓의 상부 지지 표면에 인접하는 상부 인접 표면을 구성하고, 상기 카트리지의 바닥면은 상기 카트리지 포켓의 하부 표면의 두 개의 하부 지지 표면과 대응되고 결합되는 두 개의 바닥 인접 표면을 구비하고, 상기 상부 인접 표면과 바닥 인접 표면들은 각각 상부 지지 표면과 하부 지지 표면에 맞는 형태로 경사져 있다.
바람직하게는, 상기 바닥 인접 표면들은 상기 바닥면의 중앙의 함몰부에 의해 분리되어 있다.
필요하다면, 상기 바닥면은 두 개의 제2 인접 표면, 상기 제1 전방 인접 표면과 상기 앞면 사이에 위치한 제2 전방 인접 표면과 상기 제1 후방 인접 표면과 상기 중앙의 함몰부 사이에 위치한 제2 후방 인접 표면을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 상부 인접 표면과 하부 인접 표면들은 각각 상기 상부 지지 표면과 하부 지지 표면들에 맞는 형태로 경사져 있다.
매우 일반적으로, 상기 카트리지가 상기 카트리지 포켓에 고정 보유되어 상기 카트리지의 뒷면은 상기 카트리지 포켓의 후방 표면에 인접하고, 상기 카트리지의 상부 인접 표면은 상기 카트리지 포켓의 상부 지지 표면에 인접하고, 상기 카트리지의 바닥면의 적어도 두 개의 인접 표면은 상기 카트리지 포켓의 하부 표면의 대응하는 적어도 두 개의 지지 표면에 인접한다.
바람직하게는, 상기 클램핑 부분은 상기 관통 보어 안에 전부 보유된 클램핑 스크류를 조임으로써 상기 정상 비확장 상태부터 상기 편의된 상태까지 전환될 수 있다.
더 바람직하게는, 상기 클램핑 스크류는 원추형 헤드와 나사형 자유단을 가지고, 마디가 많은 원추형 표면을 가진 너트는 상기 자유단에 나사 연결되어서 상기 클램핑 스크류의 원추형 헤드는 상기 관통 보어의 두 개의 단부 영역의 제1 단부 영역에 위치하고, 상기 너트는 상기 제2 단부 영역에 위치한다.
본 발명에 의하면, 금속 절삭 작업용 절삭 공구의 카트리지 포켓 안에 고정되는 카트리지이며, 분리 가능한 커팅 인서트가 보유된 인서트 포켓을 가진 인서트 베어링 부분과 클램핑 부분을 포함하는 카트리지를 포함하고, 상기 클램핑 부분은 정상 비확장 상태과 편의된 확장 상태 사이에서 탄성적으로 변환 가능하고, 상기 클램핑 부분은 정상 비확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안으로 활주 가능하게 삽입될 수 있고, 편의된 확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안에 고정 보유되고, 상기 인서트 포켓과 상기 커팅 인서트는 상기 카트리지 포켓의 외부에 위치한다.
도면을 보면 도1 내지 도3에 본 발명에 따른 절삭 공구(cutting tool)(10)가 도시되어 있다. 본 발명을 설명하기 위해 선택된 특정한 절삭 공구는 두 개의 대체로 평행한 단부면(14', 14")(단부면(14")은 공구 본체(12)의 가려진 쪽에 있어서 도면에 도시않음)과 단부면(14', 14")사이에 뻗은 원주 측면(16)을 가진 공구 본체(12)를 포함하는 디스크형 밀링 커터이다. 공구 본체(12)는 원주 방향으로 이격된 복수의 커팅부(13)을 구비하고 있으며, 각각의 커팅부(13)는 인서트 베어링 카트리지(20)를 보유한 카트리지 포켓(18)을 포함한다.
또한 도4 내지 도8을 참조한다. 각각의 카트리지 포켓(18)은 공구 본체(12)의 단부면(14', 14")에 형성된 두 개의 실질적으로 동일한 형상의 마주하는 측면 구멍(26', 26")과 공구 단부(12)의 원주 측면(16)에 형성된 앞구멍(28)에 의해 한정되는 대체로 오목한 내부 표면(24)을 가진 오픈 엔디드 하우징(open ended housing)을 구성하는, 공구 본체(12) 내의 관통 절개부(through going cutout)(22), 또는 홈에 의해 형성된다. 내부 표면(24)은 후면(30)과 후면(30)에서부터 공구 본체(12)의 원주 측면(16)까지 뻗은 마주하는 상부 및 하부 표면(32, 34)를 포함한다. 따라서, 절개부(22)는 공구 본체(12)의 원주 측면(16)과 두 개의 단부면(14', 14") 밖으로 열려 있는 세 측면(26', 26", 28)에서 열려 있다. 상부 표면(32)은 하부 표면(34)을 향해 돌출된 상부 표면 돌출부(40)에 의해 분리된 전방 상부 표면(38)과 후방 상부 표면(36)으로 나누어진다. 후방 상부 표면(36)은 후면(30)에 인접하고 이와 합체되고, 전방 상부 표면(38)은 공구 본체(12)의 원주 측면(16)에 인접하고 이와 합체된다. 후방 상부 표면(36)은 상부 표면 돌출부(40)와 함께 리세스(42)를 형성하고, 그 전방부는 카트리지 포켓(18)의 후면(30)에 수직한 선(L)에 대해 경사진 상부 지지 표면(44)을 구성한다. 전방 상부 표면(38)은 오목하게 형성되어 있고, 절삭 작업 중에 소재로부터 제거된 칩들을 위한 칩 통로를 형성한다.
카트리지 표면(18)의 하부 표면(34)은 네 개의 하부 지지 표면(46, 48, 50, 52)과, 공구 본체(12)의 원주 측면(16)에 인접한 한 쌍의 전방 지지 표면(46, 48)과, 후면(30)에 인접한 한 쌍의 후방 지지 표면(50, 52)을 구비한다. 전방 및 후방 지지 표면은 중앙의 함몰된 표면(54)에 의해 떨어져 있다. 두 개의 전방 지지 표면 중에, 공구 본체(12)의 원주 측면(16)에 가까운 것은 제2 전방 지지 표면(46)을 구성하고, 다른 하나는 제1 전방 지지 표면(48)을 구성한다. 유사하게, 카트리지 포켓(18)의 후면(30)에 가까운 후방 지지 표면은 제1 후방 지지 표면(50)을 구성하고, 다른 후방 지지 표면은 제2 후방 지지 표면(52)을 구성한다. 하부 지지 표면(46, 48, 50, 52)은 카트리지 포켓(18)의 후면(30)에 수직인 선(L)에 대하여 기울어져 있다. 상부 지지 표면(44)와 각각의 하부 지지 표면(46, 48, 50, 52)의 경사는 이 표면들이 앞으로, 즉 후면(30)에서부터 앞구멍(28)으로의 방향으로, 테이퍼진 관련된 가상 웨지(W1, W2, W3, W4)(도2에 점선으로 도시)의 마주하는 표면들에 놓여 있기 때문이다. 다시 말해, 상부 표면(44)과 각각의 하부 지지 표면(46, 48, 50, 52)은 카트리지 포켓(18) 내의 카트리지(20)를 보유하기 위한 메카니즘의 부분을 형성하는 오픈 엔디드 웨지(open ended wedge) 구조를 형성하고, 이것은 이하에서 더 상세히 설명될 것이다. 상기 용어 상부, 전방, 하부 및 후방은 전체적으로 제한되지 않고, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 대체로 배향된 카트리지(20)를 참고하면 각각의 카트리지 포켓(18)에 대하여 한정되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
각각의 카트리지(20)는 상부와 하부의 마주하는 표면(56, 58)과 그 사이에 뻗은 원주 측면(60)을 포함한다. 원주 측면(60)은 전방과 후방의 마주하는 표면(62, 64)과, 전방과 후방의 표면(62, 64) 사이에 뻗은 두 개의 평행한 측면(66', 66")을 포함한다. 매우 일반적으로, 카트리지(20)는 후방 클램프 부분(68)과 전방 인서트 베어링 부분(70)을 포함한다. 인서트 베어링 부분(70)은 보유되는 커팅 인서트(74)의 형상에 따라 어떤 요구되는 형상일 수 있는 인서트 포켓(72)을 구비하고 있다. 절삭 공구(10)는 금속 절삭 작업을 위한 것이고, 커팅 인서트(74)는, 일반적으로 바인더 내의 카바이드 분말을 소결하고 폼 프레스(form press)함으로써, 시멘티드 카바이드와 같은 매우 단단하고 내마모성인 재료로 제조되어 있다.
카트리지(20)는 측면(66',66") 사이에서 클램핑 부분(68)을 가로지르는 슬릿(76)을 가진다. 슬릿(76)은 측면(66', 66")과 뒷면(62)으로 열려 있다. 카트리지(20)의 측면에서 보면, 슬릿(76)은 뒷면(62)의 뒷구멍(78)에서부터 앞면(64)을 향해 대체로 위로, 즉 윗면(56)을 향해 경사지게 뻗어 있고, 대체로 원형인 말단부(80)에서 끝난다. 따라서, 뒷구멍(78)은 대체로 원형인 말단부(80)보다 바닥면(58)에 가깝다. 슬릿(76)은 좁은 목 영역(86)을 통해 하부 받침턱(84)에 탄성적으로 연결된 상부 클램핑 턱(82)으로 클램핑 부분(68)을 나눈다.
관통 보어(88)는 한 측면(66')에서부터 다른 측면(66")까지 카트리지(20)의 클램핑 부분(68)을 가로지른다. 관통 보어(88)는 부분적으로 받침턱(84)과, 부분적으로 슬릿(76)과, 부분적으로 클램핑 턱(82)에 위치되어 있고 슬릿(76)을 두 부분, 전방부(90)와 후방부(92)로 나눈다. 관통 보어(88)는 두 개의 단부 영역, 한 측면(66')에서 외부로 열린 제1 단부 영역(96)과 마주하는 측면(66")에서 외부로 열린 제2 단부 영역(98)을 가진 실린더형 중앙부(94)를 가진다. 카트리지(20)의 측면에서 보면, 관통 보어(88)의 각각의 단부 영역(96, 98)은 두 개의 지름, 슬릿(76)에 평행한 주 지름(D1)과 슬릿(76)에 수직인 부 지름(D2)에 의해 형성되는 형상에서 약간 타원형이다. 주 지름은 부 지름보다 더 크다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 배치는 관통 보어(88)에 적용되는 클램핑 힘들이 바람직한 방향을 가리키도록 보장한다.
카트리지 포켓(18) 안에 카트리지(20)를 고정되게 보유하기 위해, 카트리지(20)의 바닥면(58)은 카트리지 포켓(18)의 하부 표면(34)의 네 개의 하부 지지 표면(46, 48, 50, 52)과 대응되고 결합되는 네 개의 바닥 인접 표면(100, 102, 104, 106)을 구비한다. 네 개의 바닥 인접 표면(100, 102, 104, 106)은 앞면(64)에 인접한 한 쌍의 전방 바닥 인접 표면(100,102)과 뒷면(62)에 인접한 한 쌍의 후방 바닥 인접 표면(104,106)으로 나누어지고, 상기 두 쌍의 인접 표면은 바닥면(58)의 중앙 경감부(108)에 의해 떨어져 있다. 두 개의 전방 바닥 인접 표면(100,102) 중에서, 앞면(64)에 가까운 것은 제2 전방 인접 표면(100)을 구성하고, 반면 다른 전방 바닥 인접 표면은 제1 전방 인접 표면(102)을 구성한다. 두 개의 후방 바닥 인접 표면(104, 106)중에서, 카트리지(20)의 뒷면(62)에 가까운 후방 인접 표면은 제1 후방 인접 표면(104)을 구성하고, 반면 다른 후방 바닥 인접 표면은 제2 후방 인접 표면(106)을 구성한다.
클램핑 턱(82)은 카트리지(20)의 윗면(56)의 부분을 형성하는 윗면(110)을 가진다. 클램핑 턱(82)의 윗면(110)은 카트리지(20)의 측면에서 볼 때 대체로 볼록하고, 그러한 형상을 가지고 있어서 카트리지(20)가 카트리지 포켓(18)에 고정될 때 클램핑 턱(82)의 윗면(110)의 전방부는 카트리지 포켓(18)의 상부 지지 표면(44)에 인접하는 상부 인접 표면(112)를 구성한다. 상부 인접 표면(112)과 하부 인접 표면(100, 102, 104, 106)은 상부 지지 표면(44)와 하부 지지 표면(46, 48, 50, 52) 각각에 맞는 형태로 뒷면(62)에 수직인 선(L')에 대해 기울어져 있다(즉, 상부 및 하부 인접 표면(112, 100, 102, 104, 106)은 전방으로 테이퍼되어 있다). 다시 말해, 상부 및 하부 인접 표면은, 카트리지(20)의 뒷면(62)으로부터 그 앞면(64)을 향하는 방향으로 테이퍼되고 카트리지 포켓(18) 내의 카트리지(20)를 웨지형으로 보유하기 위해 카트리지 포켓(18)의 상부 및 하부 지지 표면(44, 46, 48, 50, 52)의 오픈 엔디드 웨지 구조와 협동 작용하는 오픈 엔디드 웨지 구조의 표면에 놓여 있다.
도2에서 볼 수 있는 바와 같이, 디스크형 밀링 커터(10)의 측면에서 볼 때, 카트리지(20)의 뒷면(62)과 바닥면(58)과 클램핑 턱(82)의 형상이 각각 카트리지 포켓(18)의 후방 표면(30)과 하부 표면(34)과 후방 상부 표면(32)의 형상과 대체로 맞는다. 따라서, 카트리지 포켓(18)과 카트리지(20)의 협동 작용하는 오픈 웨지 구조의 맞물리는 표면의 결과로, 카트리지 포켓(18) 내에 카트리지(20)를 위치시키기 위해, 카트리지(20)는 카트리지 포켓(18)의 측방향 변위(A)의 축선을 따라 옆구멍(26', 26") 중 하나를 통하여 카트리지 포켓(18) 안으로 활주하여 삽입되어야 한다. 카트리지(20)와 카트리지 포켓(18)의 크기는 카트리지(20)가 카트리지 포켓(18) 안에 위치하여 카트리지(20)가 카트리지 포켓(18)에 대하여 요구되는 위치로 측방향으로 활주하여 이동할 수 있도록 되어 있다.
카트리지(20)를 요구되는 위치에 위치시키고, 원추형 헤드(116)와 나사형 자유단(118)을 가진 클램핑 스크류(114)는 한 측면(66')에서부터 관통 보어(88) 안으로 삽입되고, 마디가 많은 원추형 표면(122)을 가진 너트(120)는 카트리지(20)의 마주하는 측면(66')에서 클램핑 스크류(114)의 자유단(118)에 나사 결합되어서 클램핑 스크류(114)의 원추형 헤드(116)는 관통 보어(88)의 두 개의 단부 영역 중 제1 단부 영역(96)에 위치하고, 너트(120)는 제2 단부 영역(98)에 위치한다. 클램핑 스크류(114)는, 카트리지(20)가 카트리지 포켓(18)에 위치할 때 카트리지 포켓(18)의 측방향 변위 축선(A)에 평행하게 되는 축선(A')을 가진다.
클램핑 스크류(114)가 조여짐에 따라, 너트(120)는 제2 단부 영역(98)의 표면과 너트(120)의 마디가 많은 원추형 표면(122) 사이의 마찰에 때문에 제2 단부 영역(98) 안에 박히게 된다. 관통 보어(88)의 두 개의 단부 영역(96,98)이 타원형이라는 사실 때문에, 크램핑 스크류(114)의 헤드(116)와 너트(120)는 단부 영역(96,98)의 부 지름(D2) 주위에서 중심을 맞춘 단부 영역(96,98)의 인접 섹션(124)을 따라 위치하여 단부 영역(96,98)에 인접한다. 그 결과, 클램핑 스크류 헤드(116)과 너트(120)에 의해 각각의 인접 섹션(124)에 작용되는 힘은 부 지름(D2)과 일치하는 선을 따르는 방향을 향한다. 클램핑 스크류(114)가 조여짐에 따라, 클램핑 턱(82)은 받침턱(84)으로부터 밖으로 힘을 받고 이에 대응하여 슬릿(76)의 폭은 증가한다. 따라서, 클램핑 스크류(114)를 조이는 것은 카트리지(20)를 정상 비확장 상태로부터 편의된 확장 상태로 변환한다. 클램핑 스크류(114)가 조여지지 않을 때, 카트리지(20)는 정상 비확장 상태로 돌아간다.
클램핑 스크류(114)가 처음 조여질 때, 카트리지(20)의 바닥면(58)의 제1 인접 표면(102,104)만이 카트리지(18)의 하부 표면(34)의 제1 지지 표면(48,50)에 인접한다. 또한, 카트리지(20)의 뒷면(62)은 카트리지 포켓(18)의 후방 표면(30)과 인접하고 카트리지(20)의 상부 인접 표면(112)은 카트리지 포켓(18)의 상부 지지 표면(44)과 인접한다. 클램핑 스크류(114)가 더 조여짐에 따라, 카트리지(20)의 바닥면(58)의 제2 인접 표면(100,106)은 카트리지 포켓(18)의 하부 표면(34)의 제2 지지 표면(46,52)과 변형을 통해 접촉하게 되고, 카트리지(20)는 카트리지 포켓(18) 안에 고정되어 웨지된다. 일반적으로, 카트리지(20)는 제1 인접 표면(102,104)과 제1 지지 표면(48,50)만이 인접하여 카트리지 포켓(18) 안에 고정되어 웨지될 수 있다. 그러나, 큰 힘의 존재로 카트리지(20)와 카트리지 포켓(18)에 부가적인 제2 인접 표면(100,106)과 제2 지지 표면(46,52)을 각각 제공하는 것이 바람직하다. 카트리지(20)의 바닥면과 카트리지 포켓(18)의 하부면에 각각 인접면과 지지면들을 더 부가하는 것을 가능하지만, 그것들이 높은 정도의 정확성으로 제조되지 않는다면 일반적으로 제조 공차 때문에 그것들이 인접하지 않게 되기 때문에 카트리지 포켓(18) 내에 카트리지(20)를 고정하는 데에 대체로 도움이 되지 않을 것이다. 매우 일반적으로, 정상 비확장 상태에서 편의된 확장 상태까지 수백분의 일 밀리미터만큼 클램핑 턱(82)이 이동하는 것은 카트리지 포켓(18)안에 카트리지(20)를 고정 보유하는 것을 보장하기에 충분하다.
도면에서 명확히 볼 수 있듯이, 카트리지(20)가 카트리지 포켓(18)에 고정되어 보유될 때 인서트 포켓(72)과 커팅 인서트(74)는 카트리지 포켓(18)의 외부에 위치한다. 카트리지(20)의 클램핑 부분(68)만이 카트리지 포켓(18) 안에 위치한다. 관통 보어(88)는 카트리지(20)의 클램핑 부분(68)에 전부 위치한다. 그 결과, 클램핑 스크류(114)는 카트리지(20)의 클램핑 부분(68)에 전부 위치하고 카트리지(20)의 클램핑 부분(68)과 인서트 베어링 부분(70) 사이의 완전한 기능의 분리가 있다. 커팅 인서트는 커팅 인서트(74)의 관통 보어(130) 안에 수용되는 고정 스크류(128)에 의해 인서트 포켓(72)에 고정되고 인서트 포켓(72)의 나사 보어(132)에 나사식으로 수용된다. 카트리지(20)는 카트리지(20)의 클램핑 부분(68)과 인서트 베어링 부분(70) 사이의 완전한 기능의 분리 때문에 인서트 포켓(72) 안에 보유된 커팅 인서트(74)를 갖거나, 인서트 포켓(72) 안에 보유된 커팅 인서트(74)를 갖지 않고, 카트리지 포켓(18) 안에 위치하여 고정되게 보유될 수 있다.
도6에 도시된 바와 같이, 카트리지(20)의 바닥면(58)의 인접 표면(100,102,104,106)은 카트리지(20)의 앞면과 뒷면(64, 62) 사이에 뻗은 중앙 홈(126)에 의해 두 개의 바깥 부분으로 나누어진다. 이것은 카트리지(20)의 바닥면(58)의 인접 표면(100,102,104,106)과 카트리지 포켓(18)의 하부 표면(34)의 지지 표면(46,48,50,52) 사이의 접촉이 이 바깥 부분에서 잘 형성되어 있다는 것을 의미하고, 그에 따라 커팅 인서트(17)의 위치는 소정의 위치에 잘 형성되는 것을 보장한다.
카트리지(20)는 공구 본체(12)에 연결된 외부 클램프의 필요없이 그리고 카트리지(20)를 공구 본체(12)에 스크류 연결하기 위한 어떠한 형태의 고정 스크류의 필요없이 카트리지 포켓(18) 안에 보유된다. 이로 인해 공간이 절약되고, 공구 본체(12)의 원주측 주위에 카트리지(20)의 원주 공간의 피치가 증가할 수 있다. 또한, 카트리지(20)의 측방향 위치는 클램핑 스크류(114)를 완전히 제거하지는 않고 느슨하게 하고, 카트리지(20)를 새 위치로 활주하여 조절하고, 마지막에 클램핑 스크류(114)를 조임으로써 쉽게 조절될 수 있다. 이것은 카트리지(20)의 위치를 잘 조정할 수 있을 뿐만 아니라 번갈아 좌우로 카트리지(20)를 사용하고 번갈아 카트리지(20)의 측방향 위치를 알맞게 조절함으로써 효과적인 절삭날의 폭 조절을 할 수 있다.
본 발명은 어느 정도의 특이성으로 설명되었지만, 청구된 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경과 수정이 가능하다고 이해되어야 한다. 특히, 본 발명은 디스크형 공구 본체(12)를 가진 밀링 커터에 대하여 설명되고 예증되었지만, 본 발명은 페이스 밀(face mills)과 확장형 플룻 밀링 커터(extended flute milling cutters)와 같은 다른 밀링 커터들에도 동일하게 적용된다.

Claims (24)

  1. 적어도 하나의 커팅부를 가진 공구 본체를 포함하는 금속 절삭 작업용 절삭 공구이며,
    상기 적어도 하나의 커팅부는 카트리지 포켓과,
    분리 가능한 커팅 인서트가 보유된 인서트 포켓을 가진 인서트 베어링 부분과 클램핑 부분을 포함하는 카트리지를 포함하고,
    상기 클램핑 부분은 정상 비확장 상태과 편의된 확장 상태 사이에서 탄성적으로 변환 가능하고,
    상기 클램핑 부분은 정상 비확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안으로 활주 가능하게 삽입될 수 있고, 편의된 확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안에 고정 보유되고, 상기 인서트 포켓과 상기 커팅 인서트는 상기 카트리지 포켓의 외부에 위치하는 절삭 공구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카트리지 포켓은 공구 본체에 형성된 두 개의 실질적으로 동일한 형상의 마주하는 옆구멍에 의해 한정되는 대체로 오목한 내부 표면을 가진 공구 본체에 절개부를 포함하고, 상기 카트리지 포켓은 공구 본체의 원주측 표면 밖으로 열려있고, 상기 내부 표면은 후방 표면부터 원주측 표면까지 뻗은 마주하는 상부와 하부 표면들을 포함하는 절삭 공구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 카트리지 포켓의 측방향 변위 축선을 따라 상기 옆구멍들 중 하나를 통해 상기 카트리지 포켓 안으로 활주 가능하게 삽입될 수 있는 절삭 공구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 측방향 변위 축선은 상기 카트리지 포켓의 내부 표면에 평행한 절삭 공구.
  5. 제2항에 있어서, 상기 상부 표면의 일부는 상기 카트리지 포켓의 후방 표면에 수직인 선에 대해 경사진 상부 지지 표면을 포함하고,
    상기 하부 표면은 두 개의 하부 지지 표면과, 상기 원주측 표면에 인접한 제1 전방 지지 표면과, 후방 표면에 인접한 제1 후방 지지 표면을 포함하고,
    상기 제1 전방 및 후방 지지 표면들은 상기 선에 대해 경사진 절삭 공구.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 전방 및 후방 지지 표면들은 중앙의 함몰된 표면에 의해 분리된 절삭 공구.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하부 표면은 적어도 두 개의 제2 지지 표면, 제1 전방 지지 표면과 원주측 표면 사이에 위치한 제2 전방 지지 표면과 제1 후방 지지 표면과 중앙의 함몰된 표면 사이에 위치한 제2 후방 지지 표면을 더 포함하고,
    상기 제2 전방 및 후방 지지 표면은 상기 선에 대해 경사진 절삭 공구.
  8. 제7항에 있어서, 상기 카트리지는 윗면과, 바닥면과, 그 사이에 뻗은 원주측면을 포함하고,
    상기 원주측면은 마주하는 앞면과 뒷면과, 앞면과 뒷면 사이에 뻗은 두 개의 평행한 측면들을 포함하고, 슬릿은 상기 측면들 사이에서 상기 클램핑 부분을 가로지르고 상기 뒷면 밖으로 열려 있고, 상기 슬릿은 상기 클램핑 부분을 하부 받침턱에 탄성적으로 연결된 상부 클램핑 턱으로 나누고, 상기 슬릿에 부분적으로 위치한 관통 보어는 상기 클램핑 부분을 가로지르는 절삭 공구.
  9. 제8항에 있어서, 상기 관통 보어는 두 개의 단부 영역, 한 측면에 외부로 열린 제1 단부 영역과 마주하는 측면에 외부로 열린 제2 단부 영역을 가진 실린더형 중앙 영역을 가지는 절삭 공구.
  10. 제9항에 있어서, 상기 관통 보어의 각각의 단부 영역은 상기 카트리지의 측면에서 볼 때 약간 타원형이고, 두 개의 지름, 상기 슬릿에 평행한 주 지름과 상기 슬릿에 수직인 부 지름에 의해 한정되고, 상기 주 지름은 상기 부 지름보다 더 큰 절삭 공구.
  11. 제10항에 있어서, 상기 클램핑 턱의 윗면의 전방 부분은 상기 카트리지 포켓의 상부 지지 표면에 인접하는 상부 인접 표면을 구성하고, 상기 카트리지의 바닥면은 상기 카트리지 포켓의 하부 표면의 두 개의 하부 지지 표면과 대응되고 결합되는 두 개의 바닥 인접 표면을 구비하고, 상기 상부 인접 표면과 바닥 인접 표면들은 각각 상부 지지 표면과 하부 지지 표면에 맞는 형태로 경사진 절삭 공구.
  12. 제11항에 있어서, 상기 바닥 인접 표면들은 상기 바닥면의 중앙의 함몰부에 의해 분리되어 있는 절삭 공구.
  13. 제12항에 있어서, 상기 바닥면은 두 개의 제2 인접 표면, 상기 제1 전방 인접 표면과 상기 앞면 사이에 위치한 제2 전방 인접 표면과 상기 제1 후방 인접 표면과 상기 중앙의 함몰부 사이에 위치한 제2 후방 인접 표면을 더 포함하는 절삭 공구.
  14. 제13항에 있어서, 상기 상부 인접 표면과 하부 인접 표면들은 각각 상기 상부 지지 표면과 하부 지지 표면들에 맞는 형태로 기울어진 절삭 공구.
  15. 제14항에 있어서, 상기 카트리지가 상기 카트리지 포켓에 고정 보유되어 상기 카트리지의 뒷면은 상기 카트리지 포켓의 후방 표면에 인접하고, 상기 카트리지의 상부 인접 표면은 상기 카트리지 포켓의 상부 지지 표면에 인접하고, 상기 카트리지의 바닥면의 적어도 두 개의 인접 표면은 상기 카트리지 포켓의 하부 표면의 대응하는 적어도 두 개의 지지 표면에 인접하는 절삭 공구.
  16. 제15항에 있어서, 상기 클램핑 부분은 상기 관통 보어 안에 전부 보유된 클램핑 스크류를 조임으로써 상기 정상 비확장 상태부터 상기 편의된 상태까지 전환될 수 있는 절삭 공구.
  17. 제16항에 있어서, 상기 클램핑 스크류는 원추형 헤드와 나사형 자유단을 가지고, 마디가 많은 원추형 표면을 가진 너트는 상기 자유단에 나사 연결되어서 상기 클램핑 스크류의 원추형 헤드는 상기 관통 보어의 두 개의 단부 영역의 제1 단부 영역에 위치하고, 상기 너트는 상기 제2 단부 영역에 위치하는 절삭 공구.
  18. 금속 절삭 작업용 절삭 공구의 카트리지 포켓 안에 고정되는 카트리지이며,
    상기 카트리지는 분리 가능한 커팅 인서트가 보유된 인서트 포켓을 가진 인서트 베어링 부분과 클램핑 부분을 포함하고,
    상기 클램핑 부분은 정상 비확장 상태과 편의된 확장 상태 사이에서 탄성적으로 변환 가능하고,
    상기 클램핑 부분은 정상 비확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안으로 활주 가능하게 삽입될 수 있고, 편의된 확장 상태에 있을 때 상기 카트리지 포켓 안에 고정 보유되고, 상기 인서트 포켓과 상기 커팅 인서트는 상기 카트리지 포켓의 외부에 위치하는 카트리지.
  19. 제18항에 있어서, 상기 카트리지는 윗면과, 바닥면과, 그 사이에 뻗은 원주측면을 포함하고,
    상기 원주측면은 마주하는 앞면과 뒷면과, 앞면과 뒷면 사이에 뻗은 두 개의 평행한 측면들을 포함하고, 슬릿은 상기 측면들 사이에서 상기 클램핑 부분을 가로지르고 상기 뒷면 밖으로 열려 있고, 상기 슬릿은 상기 클램핑 부분을 하부 받침턱에 탄성적으로 연결된 상부 클램핑 턱으로 나누고, 상기 슬릿에 부분적으로 위치한 관통 보어는 상기 클램핑 부분을 가로지르는 카트리지.
  20. 제19항에 있어서, 상기 관통 보어는 두 개의 단부 영역, 한 측면에 외부로 열린 제1 단부 영역과 마주하는 측면에 외부로 열린 제2 단부 영역을 가진 실린더형 중앙 영역을 가지는 카트리지.
  21. 제20항에 있어서, 상기 관통 보어의 각각의 단부 영역은 상기 카트리지의 측면에서 볼 때 약간 타원형이고, 두 개의 지름, 상기 슬릿에 평행한 주 지름과 상기 슬릿에 수직인 부 지름에 의해 한정되고, 상기 주 지름은 상기 부 지름보다 더 큰 카트리지.
  22. 제21항에 있어서, 상기 클램핑 턱의 윗면의 전방 부분은 상부 인접 표면을 구성하고, 상기 카트리지의 바닥면은 두 개의 바닥 인접 표면을 구비하고, 상기 상부 인접 표면과 바닥 인접 표면들은 상기 카트리지의 뒷면에 수직인 선에 대해 경사진 카트리지.
  23. 제22항에 있어서, 상기 바닥 인접 표면들은 상기 바닥면의 중앙의 함몰부에 의해 분리되어 있는 카트리지.
  24. 제23항에 있어서, 상기 바닥면은 두 개의 제2 인접 표면, 상기 제1 전방 인접 표면과 상기 앞면 사이에 위치한 제2 전방 인접 표면과 상기 제1 후방 인접 표면과 상기 중앙의 함몰부 사이에 위치한 제2 후방 인접 표면을 더 포함하는 카트리지.
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