KR20080038259A - 밀링 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공구 생크(1)와 커터 영역(2)을 구비하며 회전축(D)을 갖는 밀링 공구에 관한 것이다. 상기 커터 영역은 상기 회전축(D)에 대하여 대략적으로 수직으로 연장하며 경계 상에서 주 절삭날(4)과 연결되고 중심에서 부 절삭날(5)과 연결되는 적어도 하나의 평면 절삭날(3)을 갖는다. 상기 부 절삭날(5)은 상기 회전축(D) 방향으로 상기 평면 절삭날(5)에 대하여 후방으로 오프셋되어 있다. 본 발명에 따르면 상기 평면 절삭날(3)과 상기 부 절삭날(5) 사이의 변이 구역에, 절삭날부로서 생성되는 노치가 형성된다. 상기 노치(6)의 최후방 지점(7)이, 상기 회전축(D) 방향의 단부 도면에서 보여지는 바와 같이, 상기 부 절삭날(5)의 최전방 지점(8)의 후방에 위치하며, 상기 평면 절삭날(3)과 상기 노치(6) 중 인접한 부분 사이의 각도(α)는 90° 내지 175°의 범위 내에 있으며, 상기 평면 절삭날(3)과 상기 노치(6) 중 상기 부 절삭날(5)에 인접한 부분 사이의 각도(β)는 3° 내지 90°의 범위 내에 있으며, 상기 노치(6) 중 상기 부 절삭날(5)에 인접한 부분과 상기 부 절삭날(5) 사이의 각도(γ)는 90° 내지 177°의 범위 내에 있다.

밀링, 공구, 커터, 절삭날, 노치

Description

밀링 공구 {MILLING TOOL}

본 발명은 회전축를 갖는 공구 생크와, 상기 회전축(D)에 대하여 대략적으로 수직으로 연장하며 경계 상에서 주 절삭날과 연결되고 중심에서 부 절삭날과 연결되는 적어도 하나의 평면 절삭날을 갖는 커터 영역을 구비하며, 상기 부 절삭날은 상기 회전축 방향으로 상기 평면 절삭날에 대하여 후방으로 오프셋되어 있는 밀링 공구에 관한 것이다.

이와 같은 형태의 밀링 공구는 플런징 공정에 자주 사용되며, 즉, 상기 밀링 공구는 원하는 깊이로 가공될 공작물의 표면 내로 원형으로 또는 경사지게 플런징하며, 측방 이동에 의하여, 절삭될 추가 재료를 제거한다. 상기 플런징 공정에서, 주 절삭날과 평면 절삭날은, 그 사이에 위치하는 코너 영역과 함께, 주 절삭 방향으로 미리 절삭을 행함과 동시에 주 절삭 작업을 행하고, 상기 평면 절삭날과 상기 부 절삭날을 갖는 커터의 기하학적 형상의 트레일링 영역은 상기 주 절삭 방향의 반대 측에서 결합을 하게 된다.

상기 커터 영역이 교환 가능한 인덱서블 절삭 플레이트에 의하여 형성되는 이러한 밀링 공구는, 예를 들어, EP-A-0 416 901 또는 EP-A-0 457 488에 기재되어 있다.

특히, 경사지게 연장하는 부 절삭날의 경우 및/또는 이러한 형태의 밀링 공구의 경사 플런징 공정의 경우에, 상기 공구에 반경 방향으로 작용하며 진동을 야기하는 상기 공구로부터 측방향의 반통과력을 발생시키는 절삭저항(cutting force)이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 플런징(plunging) 공정 동안에 진동과 관련된 바람직하지 않은 반경 방향 반통과력이 방지되는 밀링 공구를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 평면 절삭날과 부 절삭날 사이의 변이 구역에, 절삭날부로서 형성되며 그 최후방 지점이, 회전축(D) 방향의 단부 도면에서 보여지는 바와 같이, 상기 부 절삭날의 최전방 지점의 후방에 위치하는 적어도 하나의 노치가 형성되며, 상기 평면 절삭날과 상기 노치의 인접부 사이의 각도(α)는 90° 내지 175°의 범위 내에 있으며, 상기 평면 절삭날과 상기 노치 중 상기 부 절삭날에 인접한 부분 사이의 각도(β)는 3° 내지 90°의 범위 내에 있으며, 상기 노치 중 상기 부 절삭날에 인접한 부분과 상기 부 절삭날 사이의 각도(γ)는 90° 내지 177°의 범위 내에 있게 함으로써 달성된다.

상기 평면 절삭날과 상기 부 절삭날 사이의 특별한 노치로 인하여, 공작물에 커터의 기하 형상을 각인할 수 있으며, 이는 반경 방향으로 상기 공구의 안정화를 가져온다. 따라서, 절삭이 행하여지는 동안에 보다 전진이 용이하고 상기 공구의 공작물에 대한 플런징 공정 동안에 보다 큰 각도의 경사가 가능하여지도록, 상기 공구는 진동 없이 원활하게 이동을 한다. 더욱이, 본 발명에 따른 공구는, 예를 들어, 터빈 블레이드 또는 일체 요소의 밀링 작업을 위하여, 보다 긴 돌출부를 갖도록 형성될 수 있다.

상기 기재된 각도는 특정한 범위 내에 있는 것이 중요하다.

상기 평면 절삭날과 상기 노치 중 인접한 부분 사이의 각도(α)가 90°보다 작으면, 절삭력 분포와 칩의 형성이 바람직하지 않게 이루어진다. 이 각도가 175° 이상이면, 상기 노치에 의하여 양호한 안정 효과가 충분히 달성되지 않는다.

상기 평면 절삭날과 상기 노치 중 상기 부 절삭날에 인접한 부분 사이의 각도(β)가 3°보다 작으면, 마찬가지로 양호한 안정성이 충분히 달성되지 않는다. 이 각도가 90°보다 크면, 특히 상기 평면 절삭날에 대하여 경사지게 연장하는 부 절삭날의 경우에, 상기 부 절삭날과 상기 노치 중 인접한 부분 사이의 변이 구역에 균열이 발생될 위험성이 있다.

상기 노치 중 상기 부 절삭날에 인접한 부분과 상기 부 절삭날 사이의 각도(γ)가 177°보다 크면, 절삭 중에 상기 공구의 안정성이 충분히 확보되지 않는 반면, 상기 각도(γ)가 90° 이하인 경우에는, 다시 상기 부 절삭날과 상기 노치 중 인접한 부분 사이의 변이 구역의 균열이 발생될 위험성이 있다.

상기 밀링 공구 상에서 이러한 각도의 정확한 결정은, 상기 주 절삭날과 상기 평면 절삭날 사이의 절삭 코너와 상기 밀링 공구의 회전축을 통하여 연장하는 가상면에 수직인 도면에서 가장 적절히 수행될 수 있다. 상기 절삭날의 모든 지점은 이 평면에 투사되며, 이에 의해 발생하는 상기 절삭날의 윤곽 형상은 상기 각도를 결정하기 위한 기초가 된다.

본 발명에 따른 밀링 공구는, 보다 높은 수준의 작동 신뢰성과 함께, 보다 긴 수명을 갖게 된다.

상기 노치 자체의 형상은 상이하게 결정될 수 있다. 전반적으로, V자 형상, 원호 형상, 또는 사다리꼴 형상의 노치가 고려되어질 수 있다. 이 경우에, 상기 노치 중 상기 평면 절삭날에 인접한 부분과 상기 부 절삭날에 인접한 부분의 각도는 특정한 범위 내에 있는 것이 중요하다. 원호 형상의 노치의 경우에, 상기 부 절삭날과 상기 평면 절삭날 사이의 변이 영역에서의 접선이 본 발명에 따른 범위 내에서의 상기 각도의 고정을 결정한다.

바람직한 범위 내에서, 이 경우에 있어서, 상기 평면 절삭날과 상기 노치 중 상기 인접한 부분 사이의 각도(α)는 120° 내지 150°의 범위 내에 있으며, 상기 평면 절삭날과 상기 노치 중 상기 부 절삭날 사이의 각도(β)는 10° 내지 45°의 범위 내에 있다.

상기 노치의 깊이는 상기 커터 영역의 크기에 따라 결정되며, 한편으로는, 가능한 한 깊이가 얕아야 하고, 다른 한편으로는, 그럼에도 불구하고, 절삭이 행해지는 동안에 상기 공구의 양호한 안정성이 충분히 확보되게 하여야 한다.

상기 부 절삭날의 최전방 지점에 대한 상기 노치의 최대 깊이(t)가 0.1mm 내지 1mm의 범위 내에 있으면, 특히 유리하다는 점이 증명되었다.

본 발명에 따른 밀링 공구의 상기 커터의 기하학적 형상은 하나 또는 그 이상의 교환 가능한 절삭 인서트에 의하여 특히 유리하게 수행될 수 있으며, 특히, 이러한 절삭 인서트는 상기 부 절삭날이 상기 평면 절삭날과 실질적으로 평행하게 연장하는, 실질적으로 직사각형의 기초 형상, 또는 상기 부 절삭날이 상기 평면 절삭날에 대하여 경사각을 가지고서 연장하는 실질적으로 사방형의 기초 형상을 갖는다.

상기 사방형의 기초 형상의 경우에, 상기 평면 절삭날에 대하여 20° 내지 40°의 범위 내의 각도(δ)에서 상기 부 절삭날의 방향을 결정하고, 140° 내지 150°의 범위 내의 각도(α)와 10°내지 30°의 범위 내의 각도(β)를 갖는 V자 형상의 노치를 형성하는 것이 특히 유리하다는 점이 증명되었다.

도 1은 교체 가능한 절삭 인서트를 갖는 본 발명에 따른 밀링 공구의 사시도이다.

도 2는 도 1에 따른 밀링 공구의 커터 영역의 확대도이다.

도 3은 도 1 및 도 2에 따른 밀링 공구용의 절삭 인서트의 사시도이다.

도 4는 도 3에 따른 절삭 인서트의 평면도이다.

도 5는 도 4에 따른 절삭 인서트를 상세히 보여주는 평면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 변형예를 상세히 보여주는 평면도이다.

도 7a 내지 도 7d는 상이한 형상의 노치를 갖는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 추가적인 변형예를 보여주는 도면이다.

도 8은 통합된 커터 영역을 갖는 콤팩트한 변형예에서 본 발명에 따른 밀링 공구의 사시도이다.

도 9는 도 8에 따른 밀링 공구의 커터 영역의 확대도이다.

도 1 및 도 2는 교체 가능한 절삭 인서트(9)용의 밀링 공구의 본 발명에 따른 커터 영역(2)을 도시한다. 명료한 도시를 위하여, 본 발명에 따른 각도(α,β,γ,δ)는 상기 절삭 인서트를 구비하는 상기 밀링 공구에 도시되지 않았으며, 그 대신에, 지지면(10)에 수직인 도면에서, 상기 밀링 공구의 상기 지지면이 축방향으로 경사진 세팅 각도로 인하여, 상기 밀링 공구에서 측정된 각도에 대하여 중요하지 않은 정도의 각도의 변화가 절삭 인서트(9) 자체에 발생한다. 상기 커터 영역(2)은 상기 밀링 공구의 회전축(D)에 대하여 대략적으로 수직으로 연장하는 평면 절삭날(3)을 갖는다. 상기 회전축에 대하여 대략적으로 수직이라 함은, 밀링 가공되는 표면을 가능한 한 평면으로 하기 위하여, 그 목적은 상기 회전축에 대하여 정확히 수직으로 연장하는 평면 절삭날(3)을 갖는 것임에도 불구하고, 용이한 절삭을 위하여 실제적으로 최대 1°정도의 차이만큼의 작은 각도가 유지되어야 한다는 것을 의미한다. 상기 평면 절삭날(3)은 경계선 상에서, 원의 원호의 형태로 설계된 절삭 코너를 거쳐, 대략적으로 상기 회전축(D)의 방향으로 연장하는 주 절삭날(4)과 연결된다. 상기 주 절삭날(4)이 상기 평면 절삭날(3)과 큰 변이 반경을 갖고서 연결되는 인덱서블 절삭 플레이트를 형성하는데 있어서, 상기 평면 절삭날(3)은 상기 변이 반경의 짧은 단부로 제한될 수 있다. 중앙에서, 상기 회전축(D)의 방향으로, 상기 평면 절삭날(3)에 대하여 35°의 각도(δ)로 연장하는 상기 부 절삭날(5)과 상기 평면 절삭날(3)이 연결된다. 상기 각도는 도 5에서 상세히 볼 수 있다.

상기 평면 절삭날(3)과 부 절삭날(5) 사이의 변이 구역에는, 절삭날부로서 생성되며, 상기 회전축(D)에서 볼 수 있는 바와 같이, 그 최후방 지점(7)이 상기 부 절삭날(5)의 최전방 지점(8)의 뒤에 위치하는 V자 형상의 노치(6)가 형성되어 있다.

상기 연관된 각도를 이용한 상기 노치(6)의 정확한 설계는, 본 발명에 따른 상기 밀링 공구의 상기 절삭 인서트(9)가 도 1 및 도 2와 같이 도시되어 있는 도 3 및 도 4로부터 알 수 있다. 상기 노치(6) 중 상기 평면 절삭날(3)에 인접한 부분은 상기 평면 절삭날(3)과 145°의 각도(α)를 형성한다.

상기 노치(6) 중 상기 부 절삭날(5)에 인접한 부분은 상기 평면 절삭날(3)과 11°의 각도(β)를 형성한다.

원칙적으로, 상기 절삭 인서트(9)는 서로 반대로 놓여 있는 2개의 동일한 절삭날 배열을 갖는 양의 인덱서블 절삭 플레이트로서 설계되며, 즉, 상기 인덱서블 절삭 플레이트가 회전되어 2회 사용될 수 있도록, 모든 절삭날 또는 절삭날부(3,4,5,6)는 서로에 대하여 거울-대칭적으로 반대로 놓여 있는 2개의 측방에서 전면(11)과 플랭크(12,12a)의 교차지점에 단지 형성된다.

상기 인덱서블 절삭 플레이트가 뒤집히고 회전되어 결과적으로 4회 사용될 수 있도록, 추가적으로, 절삭날 또는 절삭날부가 상기 지지면(10)과 상기 플랭크의 교차 지점에 또한 형성되는 부 인덱서블 절삭 플레이트로서의 변형예도 유사하게 고려될 수 있다.

도 3으로부터, 상기 절삭 인서트(9)의 상기 지지면(10)과 상기 반대측 전 면(11)은 플랭크(12,12a,12b)에 의하여 서로 연결되며, 상기 개별적인 절삭날 또는 절삭날부(3,4,5,6)는 상기 플랭크(12,12a)와 상기 전면 사이의 교차 지점에 형성된다.

상기 노치(6)의 상기 후방 지점(7)은, 상기 절삭 인서트(9)의 종방향 축에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 부 절삭날(5)의 상기 최전방 지점(8)의 후방에 위치한다. 상기 평면 절삭날(3), 상기 부 절삭날(5), 및 상기 주 절삭날(4)의 영역에서, 상기 플랭크(1)가 상부 협소부(12a)와 셋-백 하부 광역부(12b)를 갖는 2개의 부분으로 나누어지는 반면, 노치(6)로서 설계되는 상기 절삭날부의 영역에서, 상기 플랭크(12)는 균일한 클리어런스 각도를 갖는 단일 부품으로서 형성된다.

응력을 최대로 받기 쉬운 상기 절삭날의 영역에서, 절삭을 수행하는 동안에 상기 절삭 인서트가 충분한 클리어런스를 가지며 상기 절삭날이 우수한 안정성을 갖도록 하기 위하여, 상기 플랭크부(12a)의 상기 플랭크 각도는 상기 플랭크부(12b)의 상기 플랭크 각도보다 작다.

도 6은 상기 부 절삭날(5)이 상기 평면 절삭날(3)과 평행하게 연장하며, 따라서, 이러한 2개의 절삭날이 서로 이루는 각도(δ)가 0°에 이르는, 본 발명에 따른 밀링 공구용의 절삭 인서트(9)의 변형예를 도시하고 있다.

도 7a 내지 도 7d는 상기 노치(6)가 설계될 수 있는 방법에 대한 추가적인 가능한 변형예를 보여주며, 본 발명은 이러한 변형예에 어떤 식으로든지 한정되지 않는다.

이 경우에, 각각의 노치(6) 중 상기 평면 절삭날(3) 또는 상기 부 절삭날(5) 에 인접한 부분 또는 상기 변이 지점에의 그 접선은 청구된 범위 내에서 각도 범위를 갖는다.

상기 노치(6)는, 도 7a에서 원호의 형태로 설계되었으며, 도 7b에서는 타원형이며, 도 7c에서는 사다리꼴이며, 도 7d에서는 합성된 곡선 형상이다.

도 8 및 도 9는, 예를 들어, 스틸이나 하드 메탈로 형성된 콤팩트 밀링 공구에서 본 발명에 따른 커터 영역(2)을 도시하고 있으며, V자 형상의 노치(6)가 상기 평면 절삭날(3)과 상기 부 절삭날(5) 사이에서 다시 형성된다. 상기 노치(6) 중 상기 평면 절삭날(3)에 인접한 부분은 상기 평면 절삭날(3)과 145°의 각도(α)를 이루며, 상기 노치(6) 중 상기 부 절삭날(5)에 인접한 부분은 상기 평면 절삭날(3)과 11°의 각도(β)를 이룬다.

상기 노치(6) 중 상기 부 절삭날(5)과 인접한 부분과 상기 부 절삭날(5) 사이의 각도(γ)는 134°에 이른다.

상기 평면 절삭날(3)에 대하여 약간 들어간 상기 부 절삭날(5)은, 상기 각도(δ)가 0°가 되도록, 상기 평면 절삭날(3)과 평행하게 연장한다.

Claims (8)

1. 회전축(D)을 갖는 공구 생크(1)와, 상기 회전축(D)에 대하여 대략적으로 수직으로 연장하며 경계 상에서 주 절삭날(4)과 연결되고 중심에서 부 절삭날(5)과 연결되는 최소한 하나의 평면 절삭날(3)을 갖는 커터 영역(2)을 구비하며, 상기 부 절삭날(5)은 상기 회전축(D) 방향으로 상기 평면 절삭날(3)에 대하여 후방으로 오프셋되어 있는 밀링 공구에 있어서, 상기 평면 절삭날(3)과 상기 부 절삭날(5) 사이의 변이 구역에, 절삭날부로서 형성되며 그 최후방 지점(7)이, 상기 회전축(D) 방향의 단부 도면에서 보여지는 바와 같이, 상기 부 절삭날(5)의 최전방 지점(8)의 후방에 위치하는 최소한 하나의 노치(6)가 형성되며, 상기 평면 절삭날(3)과 상기 노치(6)중 인접한 부분 사이의 각도(α)는 90° 내지 175°의 범위 내에 있으며, 상기 평면 절삭날(3)과 상기 노치(6) 중 상기 부 절삭날(5)에 인접한 부분 사이의 각도(β)는 3° 내지 90°의 범위 내에 있으며, 상기 노치(6) 중 상기 부 절삭날(5)에 인접한 부분과 상기 부 절삭날(5) 사이의 각도(γ)는 90° 내지 177°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각도(α)는 120° 내지 150° 의 범위 내에 있으며, 상기 각도(β)는 8° 내지 35°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부 절삭날(5)의 상기 최전방 지점(8) 에 대한 상기 노치(6)의 최대 깊이(t)는 0.1mm 내지 1mm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부 절삭날(5)은 상기 평면 절삭날(3)에 대하여 20° 내지 40°의 범위 내의 각도(δ)로 연장하며, 상기 노치(6)는 140° 내지 150°의 범위 내의 각도(α)와 10° 내지 30°의 범위 내의 각도(β)를 갖는 V자 형상으로 설계되는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서, 상기 커터 영역(2)은 최소한 하나의 교환 가능한 절삭 인서트(9)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 절삭 인서트(9)는 실질적으로 직사각형의 기초 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 절삭 인서트(5)는 실질적으로 사방형의 기초 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 밀링 공구에 사용되는 절삭 인서트(9)에 있어서, 상기 절삭 인서트(9)는 지지면(10), 상기 지지면(10)과 반대 방향에 위치하는 정면(11), 및 상기 지지면(10)과 상기 정면(11)을 연결하는 플랭크(12,12a,12b)를 구비하며, 상기 각각의 절삭날 또는 절삭날부(3,4,5,6)는 최소한 상기 플랭크(12,12a)와 상기 정면(11) 사이의 교차 지점에 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.

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