KR20060016073A - 칩 제거 기계가공용 절삭 인서트를 구비한 회전식 절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 가능한 기본체 (1) 와, 복수의 절삭 인서트 (2) 를 구비하고, 상기 절삭 인서트가 기본체상의 전방 끝면 (3) 과 둘레면 (4) 사이의 천이부분에서 형성된 칩 채널 (8) 에 인접한 절삭 시트에서 고정될 수 있는 밀링 절삭기에 관한 것이다. 절삭 인서트 (2) 는 정사각형의 기본 형상을 갖고 서로 평행하게 쌍을 이루는 주 절삭날 (18) 을 구비함으로써 4개의 다른 위치에서 인덱싱 가능하다. 상기 절삭 인서트 (2) 상의 개별 주 절삭날 (18) 과 부속 코너 (19) 사이에서, 상기 와이퍼 날 (20) 은 상기 와이퍼 날의 가상 연장선이 주 절삭날에 대하여 예각 (κ) 을 형성하도록 경사지게 연장되어 있다. 절삭 인서트가 절삭 시트 (7) 에 고정되면, 제 1 쌍의 평행한 주 절삭날 (18b, 18d) 은 상기 가상 연장선 (F) 에 대한 주 절삭날과 동일하게 기본체의 중심축선 (C) 에 대하여 예각 (κ) 으로 연장되어 있다. 이런 식으로, 전방 주 절삭날 (18a) 의 내부 와이퍼 날 (20a) 은 기계가공시 편평한 표면 (30) 을 형성하도록 중심축선 (C) 에 수직인 평면에서 배향하게 될 것이다. 동시에, 다른 와이퍼 날 (20b) 은 중심축선 (C) 과 동심인 가상의 원통을 따라 외부 코너를 향하게 된다.

Description

칩 제거 기계가공용 절삭 인서트를 구비한 회전식 절삭 공구 {ROTATABLE CUTTING TOOL TOGETHER WITH CUTTING INSERT FOR CHIP REMOVING MACHINING}

본 발명은, 제 1 양태에 있어서, 칩 제거 기계가공용 회전식 절삭 공구에 관한 것으로, 이 절삭 공구는, 기하학적 중심 축선을 중심으로 회전 가능한 기본체 (basic body) 와, 원주방향으로 서로 이격된 복수의 착탈 가능한 절삭 인서트를 포함하고, 이 절삭 인서트는 기본체상에서 전방 끝면과 둘레면 사이의 천이부분 (transition) 에 형성된 칩 채널에 인접한 절삭 시트 (seats) 에 개별적으로 고정가능하며, 개별 절삭 인서트는 정사각형의 기본 형상을 갖고 서로 평행하게 쌍을 이루는 주 절삭날 (major cutting edges) 을 구비함으로써 4개의 다른 위치에서 인덱싱 가능하다.

또한, 본 발명은, 제 2 양태에 있어서, 회전식 절삭 공구용 절삭 인서트에 관한 것이다.

절삭 또는 칩 제거 기계가공을 위한 현대의 기술에서는 여러 가지의 상이한 밀링 공구가 개시되어 있고, 이러한 밀링 공구에 의해 모든 금속 공작물이 다양한 방식으로 기계가공될 수 있다. 밀링 공구가 사용될 때, 해당 기계가공 작업을 포괄적인 뜻의 "밀링" 이라고 하는 것은 당연하다. 하지만, 어떠한 경우에는, 즉, 밀링 공구가 공작물에 구멍을 리세스 가공하는데 사용될 때, 기계가공 작업은 드릴 가공의 특징을 갖는다.

진정한 밀링을 위한 일반적인 방법으로서는 정면 밀링 (face milling) 이 있다. 이와 관련하여, 밀링 공구는 그 회전 축선에 대하여 측면으로 또는 반경방향으로 이동되고, 칩 제거 기계가공은 공구의 전방 끝면을 따라 절삭날이 공작물에 바람직한 편평한 표면을 형성함과 동시에, 절삭 인서트의 주변 절삭날에 의해 실시된다. 축방향으로의 절삭 깊이는 주변의 절삭날이 재료를 얼마나 깊이 절삭하느냐에 따라 결정된다. 칩 두께는 절삭 인서트가 공작물에 대하여 어떻게 절입되느냐에 따라 변한다. 이 점에서, 기계 가공된 편평한 표면과, 주 절삭날에 의해 형성된 표면 사이에서 측정된 절삭 인서트의 설치각 (κ) 의 크기는 정면 밀링에 있어서 중요하다. 최근의 정면 밀링에 있어서, 설치각은 90도 내지 45도의 범위에서 변한다. 아주 동일한 절삭 깊이에서, 더 큰 각 (90도) 은 비교적 두껍고 좁은 칩을 발생시키는 반면, 더 작은 각 (45도) 은 더 얇고 더 넓은 칩을 발생시킨다.

다른 밀링 방법으로는 플런지 컷 밀링 (plunge-cut milling) 이 있다. 이런 경우에, 밀링 절삭기는 재료가 제거되어야 하는 공작물의 표면을 따라 축선방향으로 이동되고, 이 표면에는 반원통형 또는 오목하게 구부러진 홈이 남아있게 된다. 이때, 절삭날에 의한 칩 제거는 주변 절삭날에 의한 것 보다 오히려 공구의 전방 끝면을 따라서 이루어진다.

다른 밀링 방법으로는 풀 홀 나선형 밀링 (full-hole helix milling) 이 있 다. 이 방법은, 보다 정확하게는, 상기 공구가, 공작물을 향하여 축선방향으로 절입되어, 형성될 구멍의 중심 주변에 원형, 나선형 또는 나선형 경로로 그 이동이 설정된다는 사실에 의해서 큰 구멍의 리세스 가공을 가능하게 하고, 게다가 공구 자체보다 더 큰 직경의 구멍을 제공할 수 있다. 따라서, 이런 경우에, 상기 공구는 축선방향 뿐만 아니라 반경방향으로도 이동한다.

다른 밀링 방법으로는 소위 경사 가공 (ramping) 이 있다. 이러한 밀링의 목적은 상기 공구의 회전 축선에 대하여 직각 이외의 다른 각도로 연장되는 기계가공된 표면을 제공하는데 있다. 따라서, 이러한 경우에, 밀링 공구는 축선방향 뿐만 아니라 반경방향으로 동시에 이동된다. 종래에는, 경사 가공에 의해, 공작물에 얕은 직선 홈, 즉 구부러진 바닥부와 2개의 직선 측면 표면 또는 흔히 말하는 숄더에 의해 한정되는 홈을 제공하면서, 상기 공구가 회전 축선에 대하여 반경방향으로 직선 경로로 삽입된다. 따라서, 경사 가공 및 풀 홀 나선형 밀링은 서로 밀접한 관련이 있고, 이 방법간의 유일한 차이점은, 한가지 경우에는, 밀링으로 아치형, 통상적으로 원형의 아크형 숄더를 형성하고, 또한 다른 경우에는, 직선의 숄더를 형성하는 것이다. 다시 말해서, 풀 홀 나선형 밀링은 경사 가공의 특별한 경우일 수 있고, 그 이유는 양 경우에 있어서 밀링 공구가 축선방향으로 뿐만 아니라 측면으로도 이동되기 때문이다.

전술한 밀링 방법을 위한 종래에 알려진 밀링 공구는, 특정한 적용 분야에 따라 대부분 다른 구성을 갖는다. 일반적으로, 주로 축선방향 이송 운동에만 노출되는 밀링 공구 (플런지 컷 밀링용 밀링 절삭기 등) 와, 주로 반경방향 이송 운동에 노출되는 밀링 공구 (정면 밀링 절삭기 등) 사이에는 분할선 작업과 같은 것이 고려될 수 있다. 처음에 언급한 경우에서, 밀링 공구는 어떠한 문제없이 직경에 비하여 상당히 긴 길이로 형성될 수 있다. 플런지 컷 밀링용 밀링 절삭기는, 예를 들어, 길이/직경비가 최대 6 이다, 즉 공구의 길이가 직경의 6 배에 달할 수 있다. 하지만, 큰 횡력 (lateral force) 에 노출된 밀링 공구는 길게 형성될 수 없다. 예를 들어, 칩 제거 절삭날의 설치각이 45도인 정면 밀링 절삭기는 2 또는 3 보다 큰 길이/직경비로 작동될 수 없다. 90도의 설치각에서, 상기 비는 더 작아지게 된다. 이러한 차이가 생기는 이유는 칩 두께 방향으로 공구의 강성이 항상 존재하기 때문이다. 따라서, 다중작동식 기계의 밀링시, 밀링 속도는 시스템 공구/스핀들의 동적 안정성에 의해 제한된다.

절삭 깊이가 일정한 값을 초과하면, 피드백 진동, 흔히 말하는 재생 효과 (regenerative effect) 를 유발한다. 공구가 진동하게 되면, 절삭날이 공작물에 파동형 표면을 절삭하게 되고, 동일한 절삭날이 그 후, 여전히 진동하면서, 상기 파동형 표면을 절삭할 때 다양한 칩 두께를 갖는 칩이 발생하게 된다. 칩 두께가 변함으로써 절삭력이 변하게 되고, 이는 다시 시스템 공구/스핀들을 진동시키게 된다. 진동 레벨은 실제로 기계가공을 실시하는 것이 불가능할 정도로 높아질 수 있다. 재생 진동은 칩 두께 방향으로 증가된다. 이러한 이유로, 절삭 인서트의 설치각이 작은 비교적 긴 공구 (최대 6×D) 는 상당한 밀링 속도로 작동될 수 있는 반면, 더 큰 설치각 (45 ~ 90도) 을 갖는 공구는 단지 최대 3×D 의 길이로 작동될 수 있다. 전술한 재생 효과는, 큰 횡력에 노출되는 밀링 공 구가 상당한 길이를 갖도록 형성될 수 없는 이유 중의 하나이다.

사용자에게 있어서, 즉 공학분야의 다른 관계자들에게 있어서, 다양한 밀링 방법 중 각각의 방법에 대해서 다른 타입의 공구가 필요하다는 단점을 가지는 것은 당연하다. 이러한 필요성은, 다른 치수의 여러 가지의 다른 밀링 절삭기가 구입되어 재고로 확보해야 한다는 사실 뿐만 아니라 다른 밀링 절삭기가 빠르게 소비되는 다른 형태의 절삭 인서트를 포함한다는 사실 때문에 불리하다. 이에 따라, 재고 확보와, 이와 관련된 관리는 광범위해지고 있다.

발명의 목적 및 특징

본 발명의 목적은 전술한 종래의 단점을 해소하고 개선된 밀링 공구를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명의 주요한 목적은, 많은 다른 밀링 및/또는 드릴링 방법 및 전술한 주요 밀링, 즉 정면 밀링, 플런지 컷 밀링, 경사 가공, 및/또는 풀 홀 나선형 밀링에 광범위하게 사용가능하고 밀링에 적합한 절삭 공구를 제공하는 것이다. 따라서, 평활도가 큰 원통형 표면 뿐만 아니라 편평한 표면을 형성하기 위해서 아주 동일한 공구가 사용될 수 있어야 한다.

본 발명에 따르면, 전술한 목적은 청구범위 제 1 항의 특징부에서 한정된 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 절삭 공구의 바람직한 실시예는 종속항인 청구범위 제 2 항 내지 제 6 항에서 더 한정된다.

또한, 본 발명의 제 2 양태는, 공구의 기본체와 결합하여 다른 밀링 방법과 관련하여 광범위하게 사용할 수 있는 절삭 인서트를 제공하는 것이다. 이 점에서, 다른 목적은, 구조적으로 간단하고 4개의 다른 위치에서 인덱싱 가능함으로써 최적으로 사용할 수 있는 절삭 인서트를 제공하는데 있다. 다시 말해서, 절삭 인서트가 폐기되기 전에 4개의 다른 절삭날이 사용될 수 있어야 한다. 이러한 목적들은 청구범위 제 7 항 내지 제 13 항에 따른 절삭 인서트에 의해 달성된다.

발명의 개요

본 발명은 2가지 본질적인 방식의 결합에 근거한 것이고, 2가지 본질적인 방식으로는, 한편으로는, 코너에 인접해 있는 각각의 주 절삭날이 주 절삭날에 대하여 정해진 각도로 와이퍼 날에 이어지는 4개의 주 절삭날을 구비한 정사각형 형상의 절삭 인서트를 사용하는 것과, 다른 한편으로는, 기본체의 절삭 시트가 주 절삭날에 대한 설치각이 5 ∼ 15도, 적당하게는 8 ∼ 12도 범위, 다시 말해서 종래의 각도 45도와 90도, 90도 보다 훨씬 작도록 각각 형상화되어 위치된 기본체를 사용하는 것이 있다. 따라서, 다른 절삭 인서트에 형성되고, 기본체의 전방 끝면에 대하여 매우 한정된 각도로 경사진 주 절삭날은 종래의 정면 밀링에 사용될 수 있다. 이런 정면 밀링이 한정된 절삭 깊이를 지니고 있는 것은 사실이지만, 칩이 얇아짐으로 인하여, 그 대신에 치부 공급율 (tooth supply rate) 이 실질적으로 증가될 수 있다. 상기 밀링 공구는 또한 플런지 컷 밀링 또는 이 공구가 전체적으로나 또는 부분적으로 축선방향으로 이동되는 다른 밀링에 사용될 수 있다. 따라서, 칩 제거는 전방 주 절삭날의 길이의 대부분을 따라 실시되고, 상기 공구의 회전 축선과 평행한 주변 와이퍼 날은 원통형 표면을 형성한다. 상기 공구의 축선 이송 방향에서 볼 때 와이퍼 날로부터 후방으로 부속 주 절삭날이 이렇게 형성된 원통형 표면으로부터 여유를 가지면서 연장되어 있다.

배경기술의 개요

미국 특허 제 6,413,023 호에 의하면, 절삭 인서트를 구비하고 있는 밀링 공구가 이미 공지되어 있고, 상기 절삭 인서트의 주 절삭날은 3 ∼ 35도의 범위로 설치각 (κ) 을 갖는다. 하지만, 이런 경우에, 주 절삭날은 매우 짧고 (절삭 인서트의 폭의 절반 미만), 그 양 끝이 아치형 날 부분과 연결되어 있다. 이러한 사실은 절삭 인서트가 플런지 컷 밀링과 같은 축선방향 밀링 및 정면 밀링시 원통형 표면 및 편평한 표면의 어떠한 것도 형성할 수 없다는 것을 의미한다. 그러므로, 문제의 밀링 공구는 본 발명에 따른 공구의 특징을 나타내는 광범위한 방식으로 사용될 수 없다.

또한, 미국 특허 제 4,681,488 호에 의하면, 종래의 밀링 공구용 절삭 인서트가 공지되어 있고, 이 절삭 인서트는 정사각형의 기본 형상을 갖고, 상응하는 수의 기다란 주 절삭날과 예각으로 위치된 4개의 와이퍼 날을 구비하고 있다. 하지만, 이런 경우에, 상기 각도는 약 15 도 이상이다. 이런 이유로, 예를 들어, 정면 밀링 또는 경사 가공과 관련하여 피드백 진동이 발생될 위험이 있으므로, 상기 절삭 인서트는 본 발명의 특징을 나타내는 형태의 범용 밀링 공구에는 적당하지 않다.

도 1 은 복수의 절삭 인서트를 구비하고 있지만, 그 중 하나의 절삭 인서트가 기본체로부터 제거되어 있는 본 발명에 따른 공구에 포함된 기본체를 도시하는 확대 사시도.

도 2 는 상기 공구의 전방 끝면을 도시하는 도면,

도 3 은 공작물의 정면 밀링중인 상기 공구의 측면도,

도 4 는 위로부터 비스듬하게 본 상기 공구에 포함된 절삭 인서트의 사시도,

도 5 는 아래로부터 비스듬하게 절삭 인서트를 도시하는 사시도,

도 6 은 위에서 본 절삭 인서트의 평면도,

도 7 은 아래에서 본 절삭 인서트의 평면도,

도 8 은 절삭 인서트의 측면도,

도 9 는 기본체에 장착된 절삭 인서트의 개략도,

도 10 은 확대된 절삭 인서트를 통하여 절삭 인서트상의 여러 가지 여유각을 예시하는 부분단면도,

도 11 은 정면 밀링중인 상기 공구의 기능을 도시하는 부분도,

도 12 는 플런지 컷 밀링중인 상기 공구를 도시하는 부분도,

도 13 은 경사 가공에 의해서 단면으로 도시된 공작물의 기계가공중인 상기 공구를 도시하는 측면도,

도 14 는 정반대 방향에서 상기 공구를 도시하는 측면도.

도 1 ∼ 도 3 에 도시된 상기 공구는 기본체 (1) 와, 원주방향으로 서로 이격된 착탈 가능한 복수의 절삭 인서트 (2) 를 포함한다. 상기 기본체 (1) 는, 또한, 절삭기 헤드라고 불려지며, 회전 대칭인 기본 형상을 갖고, 그리고 전방 끝 면 (3) 과, 회전 대칭형 둘레면 (4) 과, 홈 (6) 과 같은 상기 기본체를 구동 스핀들에 연결하는 수단을 구비한 후방 끝면 (5) 을 구비하고 있다. 상기 기본체는 기하학적 중심축선 (C) 을 중심으로 회전 가능하다. 각각의 개별 절삭 인서트 (2) 는 전방 끝면 (3) 과 둘레면 (4) 사이의 천이부분에서 칩 채널 (8) 에 인접한 절삭 시트 (7) 에서 고정될 수 있다. 도시된 실시예에서, 개별 절삭 인서트는 나사 (9) 에 의해서 고정되고, 이 나사는 절삭 인서트의 중앙 구멍 (10) 을 통해서 삽입되어 나사 구멍 (11) 에서 조여지고, 상기 나사 구멍은 절삭 시트 (7) 의 바닥면 (12) 에 있다. 상기 실시예에서, 개별 절삭 시트 (7) 는 서로 일정한 각도로 향하는 2개의 측면 지지면 (13, 14) 에 의해서 형성되고, 이 측면 지지면에 대하여 절삭 인서트의 측면이 가압될 수 있다. 하지만, 이와 관련하여, 절삭 인서트와 기본체 간의 내토크성 연결 (torque resistant connection) 은 상기 측면 지지면 (13, 14) 에 의한 것 이외에 다른 방식, 예를 들어, 상기 절삭 인서트와 바닥면 (12) 사이의 경계면에서 흔히 말하는 러지 치부 (rudge teeth) 에 의해서 제공될 수 있다는 것을 나타내고 있다. 나사 이외의 다른 수단에 의해서 절삭 인서트를 고정하는 것도 또한 실현 가능하다.

이제, 개별 절삭 인서트 (2) 를 상세하게 예시하는 도 4 ∼ 도 10 을 참조하여 설명한다. 상기 절삭 인서트는 상부면 (15), 바닥면 (16) 및 4개의 측면 (17) 에 의해서 범위가 정해진다. 상기 상부면 (15) 과 상기 측면 (17) 사이의 천이부분에 일직선인 4개의 주 절삭날 (18) 이 형성되고, 이 주 절삭날은 코너 (19) 에 의해서 서로 이격되어 있다. 절삭 인서트의 기본 형상은 정사각형인 데, 다시 말해서 폭 치수 (W) 가 동일하다. 정사각형 형상이라는 것은 주 절삭날 (18) 의 마주보는 쌍이 서로 평행한 것을 의미한다. 실제로, 절삭 인서트의 폭 (W) 은 다양하게 변경시킬 수 있지만, 일반적으로 6 ∼ 20㎜, 또는 9 ∼ 15㎜ 범위내이다.

절삭 인서트를 포함하여 지금까지 설명한 도시된 공구에 대하여는 실질적으로 이전에 공지되어 있다.

본 발명의 신규한 특징은 상기 절삭 인서트 상의 개별 주 절삭날 (18) 과 부속 코너 (19) 사이에서 와이퍼 날 (20) 이 연장되어 있고, 이 와이퍼 날은 주 절삭날보다 짧고 와이퍼 날의 가상 연장선 (F) 이 주 절삭날에 대하여 예각 (κ) 을 형성하도록 주 절삭날에 대하여 경사져 있다는 것이다 (도 9 참조). 또한, 절삭 인서트 (7) 가 절삭 시트 (7) 에 고정되면, 제 1 쌍의 평행한 주 절삭날 (18b, 18d) 은 상기 가상 연장선 (F) 에 대한 주 절삭날과 동일하게 기본체의 중심축선 (C) 에 대하여 예각 (κ) 으로 연장되어 있다. 이런 식으로, 전방 주 절삭날 (18a) 의 내부 와이퍼 날 (20a) (도 9 참조) 은 다른 와이퍼 날 (20b) 이 중심축선 (C) 과 동심인 가상 원통을 따라 배향됨과 동시에, 기계가공시 편평한 표면을 형성하기 위하여 중심축선 (C) 에 수직인 평면내에 배향하게 된다.

본 발명에 따르면, 각도 (κ) 는 15도 이하이어야 하고, 적당하게는 12도 이하이어야 한다. 각도 (κ) 의 하한치는 5도 이상이어야 하고, 적당하게는 7도 이상이어야 한다. 실제로, 각도 (κ) 는 대략 10도이다.

주 절삭날 (18) 뿐만 아니라 와이퍼 날 (20) 은, 반드시 그렇지는 않지만, 이들이 한편으로는 절삭 인서트의 상부면에 의해서 형성된 공통 평면내에 위치하고, 다른 한편으로는 상부면에 대하여 90도 각도를 이루는 평면에서 직선이 되는 모든 치수가 일직선인 것이 유리하다. 하지만, 와이퍼 날이 일직선임과 동시에, 주 절삭날 (18) 을 약간 아치형, 특히 볼록한 아치형으로 형성하는 것도 또한 실현가능하다.

도 6 에서는 주 절삭날에 의해서 형성된 정사각형에 대하여 상기 각도 (κ) 로 회전된 가상의 기하학적 정사각형 (Q) 에 모든 와이퍼 날 (20) 이 내접되는 것을 도시하고 있다. 상기 가상 정사각형 (Q) 은 절삭 인서트 자체와 동일한 폭 치수 (W) 를 갖는다.

코너 (19) 는, 반드시 그렇지는 않지만, 볼록하게 구부러진 형상을 갖도록 형성되는 것이 유리하다. 보다 정확하게는, 코너는 볼록하게 구부러진 절삭 날의 형상으로 되어 있고, 그 반경은 R₁ 으로 표시된다. 각각의 코너 절삭 날과 관련하여, 특정한 보강 챔퍼 (33) 가 형성되어 있다.

코너 절삭 날 (19) 과, 와이퍼 날 (20) 로의 천이부분 사이에서 개별 와이퍼 날 (20) 의 길이는 주 절삭날 (18) 의 길이의 7% 이상이고 25% 이하이어야 한다. 바람직하게는, 와이퍼 날 (20) 의 길이는 주 절삭날의 길이의 10 ∼ 20% 범위내 일 수 있다. 하지만, 절대치로, 와이퍼 날 (20) 은 절삭 인서트의 치수와 상관없이 항상 0.5mm 이상의 길이를 가져야 한다.

도 4 ∼ 도 10 에서 명확하게 도시된 바와 같이, 절삭 인서트의 4개의 측면 (17) 의 각각에는 다른 여유각 (α₁, α₂) 을 갖는 2개의 여유면 (21, 22) 이 형성되어 있다. 실제로, 절삭 인서트의 상부면에 인접한 상당히 얇은 제 1 여유면 (21) 에 대한 여유각 (α₁) 은 대략 7도이지만, 제 2 여유면 (22) (절삭 인서트의 바닥면 (16) 과 차단선 (23) 사이에서 연장됨) 에 대한 여유각 (α₂) 은 더 크고, 예를 들어, 10도일 수 있다. 개별 측면 (17) 을 따라 가운데에 카운터싱크 (countersink) 가 형성되어 있고, 이 카운터싱크는 2개의 측면과 편평한 표면 (24) 에 의해서 형성되고, 이 편평한 표면은 실제 여유면 (21, 22) 보다 한층 더 큰 여유각 (α₃) 을 갖는다. 상기 여유각 (α₃) 은 예를 들어, 대략 15도이다. 절삭 인서트의 바닥면과 차단선 (23) 사이에 카운터싱크 (24) 가 존재함으로써, 각각의 제 2 여유면 (22) 은 2개의 더 작은 부분 표면 (25) 으로 나누어진다. 이런 식으로, 상기 절삭 시트의 지지면 (13, 14) 에 대하여 절삭 인서트의 측면이 보다 확실하게 접촉되도록 보장하고, 그리고 공구의 정밀도가 절삭 인서트의 연삭을 필요로 하는 경우에 연삭 시간이 감소된다.

계속해서 도 4 ∼ 도 10 을 참조하여 설명하면, 여기에서는 구부러진 코너 절삭 날 (19) 이 볼록하게 구부러진 표면 부분 (26) 과 관련하여 형성되는 것을 나타내고 있고, 이 구부러진 표면 부분은, 한편으로는 주 절삭날 (18) 과 관련된 여유면 (21) 과, 다른 한편으로는 와이퍼 날 (20) 과 관련된 편평한 여유면 (27) 사이에서 전이면을 형성하고 있다. 와이퍼 날 (20) 에 대한 여유면 (27) 과 주 절삭날 (18) 에 대한 바로 옆의 여유면 (21) 사이에는 약간 볼록하게 구부러진 여 유면 (28) 이 또한 있고, 이 여유면은 각각의 주 절삭날 (18) 이 반경 R₂ 를 갖는 약간 구부러지고 짧은 날 부분 (34) 에 의해서 부속 와이퍼 날 (20) 로 이어지는 것을 보장한다. 특히, 각각의 코너 절삭 날은 원호형상 (반경 R₁ 을 가짐) 이고, 한편으로는 주 절삭날 (18) 로, 그리고 다른 한편으로는 와이퍼 날 (20) 에 직접 이어지는 것을 나타내고 있다.

절삭 인서트상의 각각의 코너와 관련하여, 절삭 인서트의 바닥면까지 연장되는 챔퍼면 (35) (도 4 및 도 5 참조) 이 형성된다. 보다 정확하게는, 상기 챔퍼면 (35) 은 바닥면으로부터 절삭 인서트의 바닥면과 차단선 (23) 사이의 거의 중간에 위치된 지점까지 형성된다. 상기 챔퍼면이 존재함으로써, 작은 공구 직경에서도 역시 절삭 시트에 장착된 절삭 인서트에 대해서 여유가 보장된다.

이하에서, 폭 (W) 이 9.4m 인 절삭 인서트에 대한 구체적인 치수예가 나와 있다. 이와 관련하여, 절삭 인서트는 4.0mm 의 두께 (T) (상부면 (15) 와 바닥면 (16) 사이에서 계산됨) 를 갖는다. 다시 말하면, 절삭 인서트의 두께는 절삭 인서트의 폭의 절반 보다 약간 더 작다. 구멍 (10) 의 내경은 4.1mm 이다. 각도 (κ) 는 10도이다. 주 절삭날 (18) 의 길이는 6.0mm 인데, 와이퍼 날 (20) 의 길이는 0.8mm 이다. 반경 R₁ 은 1mm 이고, 반경 R₂ 는 2mm 이다.

도 2 에는 개별 절삭 인서트 (2) 가 포지티스 방사상 각도 (γ) 로 어떻게 위치되어 있는지가 도시되어 있다. 실제로, 상기 각도 (γ) 는 2도이다. 도 2 에는 또한 밀링 공구의 회전방향이 화살표 A 로 도시되어 있다.

도 3 에는 공작물 (29) 을 기계가공중인 공구가 도시되어 있다. 보다 정확하게는, 상기 공구는 공작물의 정면 밀링중인 상태가 도시되어 있고, 상기 공구는 화살표 B 로 표시된 바와 같이, 반경방향으로 측면으로, 보다 정확하게는 회전 축선 (C) 에 수직으로 이동된다. 이와 관련해서, 공작물로부터의 칩 제거는 설치각 (κ) 을 가지면서 전방으로 향하고 있는 주 절삭날 (18a) 에 의해 이루어지고, 이와 동시에 각각의 내부 와이퍼 날 (20A) 은 편평하고 매끄러운 표면 (30) 을 형성하게 된다.

또한, 도 11 에는 화살표 B 방향으로 정면 밀링중인 공구가 도시되어 있고, 여기서, 칩 (31) 이 내부 와이퍼 날 (20a) 이 편평하고 매끄러운 표면 (30) 을 형성함과 동시에 전방 주 절삭날 (18a) 에 의해서 어떻게 분리되는지가 나타나 있다. 이런 밀링 가공시, 절삭 깊이는 칩 (31) 의 폭 (G) 이 상기 주 절삭날 (18a) 의 길이를 초과하지 않을 정도로 설정된다. 실제로, 이것은 절삭 깊이가 깊지 않고 알맞다는 것을 의미한다. 하지만, 이는 치부 공급율을 실질적으로 증가시킴으로써 충분히 보상될 수 있다.

도 12 에는 플런지 컷 밀링의 형태로 다른 밀링 방법이 도시되어 있다. 이와 관련해서, 공구의 이송방향은 화살표 D 로 표시된 바와 같이, 축선방향이다. 이런 경우에, 칩 제거는 외부의 주변 와이퍼 날 (20b) 이 공작물에서 원통형 표면 (32) 을 형성함과 동시에 전방의 주 절삭날 (18a) 의 대부분을 따라서 발생한다. 이와 관련해서, 와이퍼 날 (20b) 에 인접한 주 절삭날 (18b) 은 형성된 원통형 표면 (32) 으로부터 보다 정확하게는 상기 설치각 (κ) 과 동일한 여유각을 갖는다.

따라서, 도 11 과 도 12 간의 비교로부터 본 발명에 따른 공구가 광범위한 방식으로, 정면 밀링에서와 같이 단지 편평하고 매끄러운 표면 (30) 을 형성하는데 사용되고, 또한, 필요하다면, 원통형 표면 (32) 을 형성하기 위하여 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.

마지막으로, 도 13 및 도 14 를 참조하여 설명하면, 여기에는 흔히 말하는 경사 가공중인 공구를 예시하고 있다. 이런 경우에, 화살표 E (화살표 E 는 명확하게 하기 위하여 과장되게 경사진 각도로 표시됨) 로 표시된 바와 같이, 공구는 중심축선에 대하여 측면으로 또는 반경방향으로 이동되고, 또한, 동시에, 축선방향으로도 이동된다. 도 13 및 도 14 에서 다른 절삭 인서트를 구별하기 위하여, 먼저, 예를 들어, 아래로부터 전방 끝면에서 본 밀링 공구를 예시하는 도 2 를 참조해야 한다. 따라서, 공구가 도 2 에 따른 평면으로부터 도 13 에 따른 위치로 180도 위로 회전되면, 절삭 인서트 (2a) 는 오른쪽에, 그리고 절삭 인서트 (2c) 는 왼쪽에 위치될 것이고, 이들 사이의 중간에 절삭 인서트 (2d) 가 위치된다. 도 14 에 따라서 뒤에서 보면, 절삭 인서트 (2a) 는 왼쪽에, 그리고 홈 (2c) 은 오른쪽에 나타나 있고, 이들 사이의 중간에 절삭 인서트 (2b) 가 나타나 있다. 이는 공작물 (29) 을 가로지르는 단면이 절삭 인서트 (2a, 2c) 사이에 있고, 절삭 인서트 (2b, 2d) 는 공작물을 가로지르는 단면보다 관찰자에게 더 가깝게 위치되어 있음을 나타낸다.

본 발명의 중요한 구성적 특징은 전방의 코너 절삭 날 (18) 과 관련해서 각각의 내부 코너 절삭 날 (19) 이 기본체의 전방 끝면 (3) 에 대하여 일정한 여유를 갖는다는 것이다. 이러한 사실은 코너 절삭 날 (19) 이 부속 절삭 시트 (7) 의 측면 지지면 (14) 에 인접해 있는 전방 가장자리 (37) 로부터 축선방향으로 일정한 거리 떨어져 어떻게 위치되어 있는지를 나타내는 도면 부호 36 을 통하여 도 1 에 가장 명확하게 나타나 있다. 절삭 인서트의 코너가 전방 끝면 (3) 에 대하여 상기 여유를 갖기 때문에, 안쪽에 있는 코너 절삭 날 (19) 뿐만 아니라 주 절삭날의 일정한 부분도 칩을 제거할 수 있도록 노출된다.

이제 다시 도 13 및 도 14 를 참조하여 설명하면, 여기서 경사 가공중인 공구의 작용을 예시하고 있다. 정면 밀링과 동일한 방식으로, 매 순간마다 방사상의 이송방향 (화살표 E 참조) 으로 전방으로 가장 멀리 있는 절삭 인서트 (실시예에서 절삭 인서트 (2a)) 가 그 주 절삭날 (18a) 을 따라서 공작물로부터 재료를 제거하고, 절삭 인서트는 편평한 표면 (30a) 을 남겨 놓는다. 하지만, 이송동안 반경방향과 축선방향으로 이동되는 기본체로 인하여, 상기 기계가공된 표면 (30a) 은 중심축선 (C) 에 수직인 가상 평면과 일정한 각도 (λ) 를 이루게 된다. 하지만, 경사진 표면 (30a) 과 상기 가상 평면 사이에 남아 있는 재료는 기본체의 정반대 측면에 순간적으로 위치된 절삭 인서트, 예를 들어 절삭 인서트 (2c) 에 의해서 제거되고, 부속 와이퍼 날 (20a) 과 함께 내부 코너 절삭 날 (19a) 로 남아 있는 재료를 제거하게 된다. 다시 말해서, 경사 가공시 밀링 절삭기는 재료에 대한 염려 없이 절삭할 수 있다.

중심축선 (C) 과 평행한 주변 와이퍼 날 (20b) 은 단지 원통형 표면만을 형성하는 것은 아니다. 따라서, 와이퍼 날 (20b) 은 정면 밀링, 경사 가공 및 나 선형 밀링시, 항상 회전축선 또는 중심축선과 평행하고, 그리고 정면 밀링과 반경방향의 경사 가공시 일직선 또는 편평한 숄더를 형성할 것이다.

일반적인 유용성 이외에, 본 발명에 따른 밀링 공구의 다른 이점은 정사각형 형상에 의해서 절삭 인서트가 4개의 다른 위치에서 인덱싱 가능하다는 것이다. 이러한 사실은 절삭 인서트가 케이스 별로 선택된 밀링 방법에 상관없이 폐기전에 최적으로 이용될 수 있다는 것을 의미한다.

도면 부호의 간단한 설명

1 : 기본체 2 : 절삭 인서트

3 : 전방 끝면 4 : 둘레면

5 : 후방 끝면 6 : 홈

7 : 절삭 시트 8 : 칩 채널

9 : 나사 10 : 구멍

11 : 나사 구멍 12 : 바닥면

13 : 측면 지지면 14 : 측면 지지면

15 : 절삭 인서트의 상부면 16 : 절삭 인서트의 바닥면

17 : 절삭 인서트의 측면 18 : 주 절삭날

19 : 코너 날 20 : 와이퍼 날

21 : 제 1 여유면 22 : 제 2 여유면

23 : 차단선 24 : 카운터싱크면

25 : 부분 측면 26 : 구부러진 표면부분

27 : 편평한 여유면 28 : 구부러진 여유면

29 : 공작물 30 : 형성된 편평한 표면

31 : 칩 32 : 형성된 원통형 표면

33 : 보강 챔퍼 34 : 천이 날 부분

35 : 챔퍼면 36 : 여유 높이

37 : 측면 지지면상의 가장자리

Claims (13)

1. 기하학적 중심축선 (C) 을 중심으로 회전 가능한 기본체 (1) 와, 상기 기본체의 전방 끝면 (3) 과 둘레면 (4) 사이의 천이부분에서 형성된 칩 채널 (8) 에 인접한 절삭 시트 (7) 에서 단독으로 고정될 수 있는 원주방향으로 서로 이격된 착탈 가능한 복수의 절삭 인서트 (2) 를 포함하고, 또한, 상기 개별 절삭 인서트 (2) 가 정사각형의 기본 형상을 갖고, 그리고 서로 평행하게 쌍을 이루는 주 절삭날 (18) 을 구비함으로써 4개의 다른 위치에서 인덱싱 가능한 칩 제거 기계가공용 회전식 절삭 공구에 있어서,

   상기 절삭 인서트 (2) 상의 각각의 주 절삭날 (18) 과 부속 코너 (19) 사이에서 와이퍼 날 (20) 이 연장되어 있고, 이 와이퍼 날은 주 절삭날보다 짧고 와이퍼 날의 가상 연장선 (F) 이 주 절삭날에 대하여 예각 (κ) 을 형성하는 것과 동일하게 경사져 있고, 또한, 절삭 인서트가 절삭 시트 (7) 에 고정되면, 제 1 쌍의 평행한 주 절삭날 (18b, 18d) 은 상기 가상 연장선 (F) 에 대한 주 절삭날과 동일하게 기본체의 중심축선 (C) 에 대하여 예각 (κ) 으로 연장되어 있고, 이에 따라, 전방 주 절삭날 (18a) 의 내부 와이퍼 날 (20a) 은 외부 코너 (19b) 에 인접한 다른 와이퍼 날 (20b) 이 중심축선 (C) 과 평행하게 배향함과 동시에, 중심축선 (C) 에 수직인 평면내에 배향되는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전식 절삭 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각도 (κ) 가 15도 이하인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전식 절삭 공구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각도 (κ) 가 5도 이상인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전식 절삭 공구.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 시트 (7) 가 바닥면 (12) 뿐만 아니라 서로 수직으로 연장되는 2개의 측면 지지면 (13, 14) 에 의해서 범위가 정해지고, 이중 하나의 측면 지지면 (14) 이 절삭 인서트 상의 주 절삭날이 와이퍼 날 (20) 의 가상 연장선 (F) 에 대하여 형성되는 각도와 동일하게 기본체의 중심축선 (C) 에 대하여 예각 (κ) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전식 절삭 공구.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 절삭 인서트의 코너가 볼록한 아치형 날 (19) 로 이루어져 있고, 이 날이 주 절삭날 (18) 과 와이퍼 날 (20) 에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전식 절삭 공구.
6. 제 5 항에 있어서, 경사 가공시 상기 절삭 인서트 (2) 에 있는 내부 코너 날 (19a) 의 적어도 일부분을 따라 칩을 제거할 수 있도록, 절삭 인서트가 절삭 시트 (7) 에 장착되면, 기본체 (1) 의 전방 끝면 (3) 으로부터 축선방향으로 전방으로 일정한 거리 (36) 만큼 돌출하게 되는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 회전식 절삭 공구.
7. 한 쌍의 마주보는 상부면 (15) 및 바닥면 (16) 과, 4개의 측면 (17) 을 포함하고, 또한, 상기 측면은 적어도 상기 상부면과 바닥면 중의 어느 하나로의 천이부분에서 4개의 주 절삭날 (18) 을 형성하고, 또한, 상기 주 절삭날은 코너 (19) 에 의해서 서로 이격되어 있으면서 서로 평행하게 쌍을 이루는 정사각형의 기본 형상을 갖는 회전식 절삭 공구용 절삭 인서트에 있어서,

   각각의 주 절삭날 (18) 과 여기에 연결된 코너 (19) 사이에서, 와이퍼 날 (20) 이 형성되고, 이 와이퍼 날은 주 절삭날 (18) 보다 짧고 와이퍼 날의 가상 연장선 (F) 이 주 절삭날에 대하여 5도 이상이고 15도 이하인 예각 (κ) 을 형성하는 것과 동일하게 경사져 있고, 모든 와이퍼 날 (20) 이 주 절삭날 (18) 에 의해서 형성된 정사각형과 관련하여 상기 각도 (κ) 로 회전된 가상의 기하학적 정사각형 (Q) 에 내접되는 것을 특징으로 하는 회전식 절삭 공구용 절삭 인서트.
8. 제 7 항에 있어서, 각각의 개별 코너가 볼록하게 구부러진 절삭 날 (19) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전식 절삭 공구용 절삭 인서트.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 와이퍼 날 (20) 이 모든 날 (18, 19, 20) 에 공통인 평면 내에서 뿐만 아니라 투영시에도 직선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 회전식 절삭 공구용 절삭 인서트.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 와이퍼 날 (20) 의 길이가 주 절삭날 (18) 의 길이의 7% 이상이고 25% 이하인 것을 특징으로 하는 회전식 절삭 공구용 절삭 인서트.
11. 제 7 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 인서트 상의 상기 개별 측면 (17) 이 제 1 여유각 (α₁) 을 갖는 제 1 여유면 (21) 과, 상기 제 1 여유면과는 다른 여유각 (α₂) 으로 향하는 제 2 여유면 (22) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 절삭 공구용 절삭 인서트.
12. 제 7 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 측면 (17) 에는 공통 평면에서 위치된 2개의 부분 측면 (25) 을 분리하는 카운터싱크 (24) 가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전식 절삭 공구용 절삭 인서트.
13. 제 7 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 2개의 바로 인접한 측면 (17) 사이의 각각의 코너 천이부분에는 바닥면까지 연장되는 챔퍼면 (35) 이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전식 절삭 공구용 절삭 인서트.

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