KR20090033324A - 홈이 파인 모서리들을 가지는 절삭 인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이크면(20), 안착면(25), 그리고 상기 레이크면과 상기 안착면의 사이에 연장되어 있는 복수의 플랭크면들(30a-30d)을 가지는 절삭 인서트(10)에 관한 것이다. 상기 레이크면과 상기 복수의 플랭크면들의 교차점은 복수의 절삭날들(35a-35d)을 한정한다. 상기 인서트(10)의 상기 레이크면(20)은 모서리 절삭날들(45a-45d)을 한정하기 위해 측면 절삭날들(35a-35d)의 교차점에 형성되는 복수의 모서리 영역들(40a-40d)을 가진다. 적어도 하나의 모서리 영역(40a-40d)에 있는 상기 모서리 절삭날(45a-45d)은 상기 인서트의 측면에서 볼 때 홈이 파인 외형(50a)을 가진다. 상기 홈이 파인 외형(50a)은 오목한 형상을 가지고 상기 절삭날(45a)로부터 내측으로 연장되어 있다. 상기 절삭날에서, 상기 홈은 원뿔부(55a)를 한정하기 위한 원뿔 형상을 가지며, 상기 절삭날로부터 더 내측으로 상기 홈은 원통부(60a)를 한정하기 위해 원통 형상을 가질 수도 있다.

절삭 인서트, 레이크면, 안착면, 플랭크면, 절삭날, 모서리

Description

홈이 파인 모서리들을 가지는 절삭 인서트{Cutting insert with recessed corners}

본 발명은 일반적으로 금속가공 작업에 사용되는 절삭 인서트에 관한 것이며, 보다 상세하게는 절삭 인서트에 있는 칩 유동 제어 특성들에 관한 것이다.

절삭 인서트들은 잘 알려져 있으며 상기 절삭 인서트들의 대부분은 폐기되는 디자인을 가진다. 이와 같은 인서트들은 공구 홀더에 분리 가능하게 고정되고 인서트들이 무뎌지거나 이가 빠질 때 폐기된다. 인서트가 절삭 위치에 선택적으로 나타나도록 하기 위해 적어도 두 개의 절삭날들을 가질 수 있도록, 폐기되는 인서트들은 보통 인덱스 가능하고/하거나 인버트 가능하다. 복수의 절삭날들을 가지는 인덱스 가능하고/하거나 인버트 가능한 인서트는 하나의 절삭날이 사용되었을 때 상기 인서트는 간단하게 다음의 사용 가능한 절삭날로 인덱스되거나 인버트될 수 있기 때문에 더 경제적이다. 이와 같은 특성은 인서트들을 제작하는데 드는 재료들의 높은 가격을 고려할 때 특히 중요하다.

금속 가공의 주요 목적은 새로운 가공물의 표면에 형상을 만드는 것이다. 에너지의 소비가 주로 상기 칩의 형성과 이동에서 일어나기 때문에, 칩은 폐기물이지만, 가공 공정 동안의 칩의 형성에 많은 주의가 기울여진다. 따라서, 금속가공 작 업의 본질적인 특성은 효과적인 칩 유동이다. "절삭 인서트와 이를 제조하는 방법" 이라는 명칭의 미국특허 제 6,769,844호는 절삭날들 사이에 구비된 깎아낸 모서리(chamfered corner)를 가지는 볼록한 와이퍼 절삭날을 가지는 절삭 인서트를 알려준다. 상기 특허는 본 출원의 출원인에게 양도되었고 여기에 참조자료로서 첨부된다.

칩 유동 제어가 금속 절삭 작업들에 중요한 고려사항이기 때문에, 절삭 인서트들을 사용하기 위한 개선된 칩 유동 제어 표면들을 개발하는 것은 금속 절삭 기술분야에서 오래된 목표였다.

본 발명은 레이크면, 안착면(seating surface), 및 상기 레이크면과 상기 안착면 사이에 연장되어 있는 복수의 플랭크면들(flank faces)을 포함하는 절삭 인서트에 관한 것이다. 상기 레이크면과 상기 복수의 플랭크면들의 교차점은 복수의 측면 절삭날들을 한정한다. 몸체의 상기 레이크면은 모서리 절삭날들을 한정하기 위해 측면 절삭날들의 교차점에 형성된 복수의 모서리 영역들을 가진다. 적어도 하나의 모서리 영역에 있는 상기 모서리 절삭날은 상기 인서트의 측면에서 볼 때 홈이 파인 외형을 가진다. 상기 홈이 파인 외형은 오목한 형상을 가지고 상기 절삭날로부터 내측으로 연장된다. 상기 절삭날에서, 상기 홈은 원뿔부를 한정하는 원뿔 형상을 가지며. 상기 절삭날로부터 더 내측에 상기 홈은 원통부를 한정하는 원통 형상을 가질 수도 있다.

구조들의 관련된 구성요소들의 작동 방법들 및 기능들과 부품들의 결합과 제작의 경제성뿐만 아니라, 본 발명의 이러한 특성들 및 다른 특성들은 모두 본 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들을 참조하여 다음의 설명과 첨부된 청구항들을 고려하면 더욱 명백하게 될 것이고, 동일한 참조번호들은 다양한 도면들에서 상응하는 부품들을 가리킨다. 본 명세서와 청구항들에서 사용되는 것처럼, "하나의(a)", "하나의(an)"와 "상기(the)"의 단수형은 문맥이 분명하게 다르게 지시하지 않는다면 복수의 지시대상들을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 사시도이며;

도 2A는 도 1에서 화살표 ("2")를 따라 볼 때 모서리 영역의 확대된 사시도이며;

도 2B는 도 2A에서 강조된 상기 모서리의 평면도이며;

도 3은 도 2B의 3-3 선을 따른 상기 절삭 인서트의 단면도이며;

도 4는 도 1의 상기 절삭 인서트의 평면도이며;

도 5는 모서리에서 보여지는 도 1의 절삭 인서트의 측면도이며;

도 6은 측면에서 보여지는 도 1의 절삭 인서트의 측면도이며;

도 7은 도 2B의 3-3 선을 따른 상기 절삭 인서트의 단면도이지만, 상기 인서트가 상기 절삭날에 인접한 랜드를 가지는 또 다른 실시예를 보이며; 그리고

도 8은 가공대상물을 가공하기 위해 본 발명에 따른 상기 절삭 인서트를 이용하는 회전식 공구 홀더의 사시도이다.

아래에서 설명을 위한, "상부의", 하부의", "우측의", "좌측의", "수직의", "수평의", "상면의", "하면의", 및 "측면의", "길이방향의" 라는 용어들과 이들의 파생어들은 도면들에서의 방향으로서 본 발명에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 명확히 반대로 설명된 것을 제외하고 다양한 대체 변형들을 가정할 수도 있다고 이해될 것이다. 또한 첨부된 도면들에 도시되고 다음의 명세서에 설명되는 구체적인 장치들은 단순히 본 발명의 실시예들이라고 이해되어야 할 것이다. 따라서, 여기에 개시된 상기 실시예들과 관련되는 특정의 치수들 및 다른 물리적인 특징들은 제한적인 것으로써 간주되지 않는다.

도 1을 보면, 절삭 인서트(10)는 레이크면(20)과 안착면(25)으로 구성되는 몸체(15)를 가진다. 복수의 플랭크면들(30a-30d)은 상기 레이크면(20)과 상기 안착면(25) 사이에 연장되어 있다. 복수의 측면 절삭날들(35a-35d)은 상기 레이크면(20)과 상기 복수의 플랭크면들(30a-30d)의 교차점으로 한정된다. 상기 레이크면(20)은 모서리 절삭날들(45a-45d)을 한정하는 상기 측면 절삭날들(35a-35d)의 교차점에 형성되는 복수의 모서리 영역들(40a-40d)을 가진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(15)는 대체로 정사각형 형상을 가진다. 그러나, 팔각형과 오각형을 포함하여, 상기 절삭 인서트(10)를 위한 다양한 다른 절삭 구조들이 고려될 수 있으므로 이는 제한적으로 해석되지는 않는다. 여기에 설명된 각각의 절삭날들이 운전 또는 동작 위치에서 인덱스될 수 있고 본 기술분야에서 잘 알려진 형태의 절삭공구에서 효과적으로 사용될 수 있다는 것이 더 인정되어야 한다. 상기 절삭 인서트(10)을 위한 하나의 특별한 사용은 플런지 밀링 커 터(plunge milling cutter)와 함께 사용될 수도 있다는 것이다.

단순화하기 위해, 모서리 영역(40a)은 이와 같은 상세한 사항들이 상기 인서트(10)의 나머지 모서리 영역들(40b-40d)에도 적용될 수 있다는 이해를 가지고 아래에서 논의될 것이다.

도 2A와 도 5를 보면, 상기 모서리 영역(40a)에 있는 상기 모서리 절삭날(45a)은 상기 몸체(15)의 측면에서 볼 때 홈이 파인 외형(50a)을 가진다. 도 2A와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 홈이 파인 외형(50a)은 오목한 형상을 가진다. 도 2A와 도 2B을 보면, 상기 홈이 파인 외형(50a)은 상기 모서리 절삭날(45a)로부터 내측으로 연장되어 있다. 상기 홈이 파인 외형(50a)은 상기 모서리 절삭날(45a)로서부터 상기 레이크면(20)을 향해서 내측으로 연장되어 있다. 도 2A와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 홈이 파인 외형(50a)은 원뿔부(55a)를 한정하는 원뿔 형상을 가진다. 잠시 도 2B를 보면, 상기 원뿔부(55a)는 약 0.002 내지 0.03인치의 거리("A")만큼 상기 모서리 절삭날(45a)에서부터 내측으로 연장되어 있고 바람직하게는 약 0.005 내지 0.006인치의 범위 안에 있다.

게다가, 도 2B를 보면, 상기 원뿔부(55a)는 약 5 내지 45도를 가지는, 바람직하게는 약 20도의 각도를 가지는, 원뿔각("B")을 가질 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 원뿔의 중심 축(L)은 상기 몸체(15)의 상기 안착면(25)과 평행한 직선(26)과 약 2 내지 30도인, 바람직하게는 약 5 내지 10도인, 각("C")을 형성할 수도 있다.

도 2B에 도시된 바와 같이, 상기 홈이 파인 외형(50a)은 상기 레이크면(20) 의 전체 폭(W)에 걸쳐 내측으로 연장되어 있다.

게다가 도 2B에 도시된 바와 같이, 상기 홈이 파인 외형(50a)은 상기 레이크면(20)의 안에 홈이 파여지고 상기 원뿔부(55a)의 내측으로 위치된 원통부(60a)를 포함할 수도 있다. 혼합부(65a)는 이 부분들 사이의 부드러운 전환을 제공하기 위해 상기 원뿔부(55a)를 상기 원통부(60a)와 연결시킬 수도 있다.

도 5 및 도 6을 보면, 상기 모서리 영역(40a)에 인접한 상기 절삭날들(35a, 35b)은, 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 측면에서 볼 때 직선이거나 돌출될 수도 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같은 절삭날(35a)은 대략 8인치인 곡률 반경(R)을 가질 수도 있다. 잠시 도 3을 보면, 상기 레이크면(20)은 상기 절삭날(35a)에서 내측으로 연장될 때에 볼록한 외형을 또한 가질 수도 있다는 것이 쉽게 상상될 수 있다.

지금까지 상기 레이크면(20)에 직접적으로 인접한 절삭날(35a)이 논의되었고 여기서 상기 레이크면은 양의 레이크면 각(positive rake face angle)을 가지므로 상기 절삭날(35a)은 상대적으로 날카롭고 상기 날은 상기 절삭날(35a)의 강도를 증가시키도록 상기 날의 위에 반경을 제공하기 위해 연마될 수도 있다. 도 7을 보면, 상기 절삭날(35a)과 상기 레이크면(20) 사이에 랜드(70)를 도입하는 것이 전적으로 가능함으로써 절삭날(35a)과 같은 상기 절삭날들에 추가적인 강도를 제공한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 홈이 파인 외형(50a)은 상기 모서리 절삭날(45a)에서부터 상기 레이크면(20)을 향해서 내측으로 연장되어 있다. 특히, 상기 홈이 파인 외형(50a)은 상기 레이크면(20)으로 연장되는 상기 원뿔부(55a)를 가진 상기 절삭날(45a)에서부터 내측으로 연속되어 있다. 그 후에, 상기 홈이 파인 외형(50a)은 상기 혼합부(65a)로 그리고 상기 원통부(60a)를 향해 내측으로 계속해서 연장되어 있다. 작동 중에, 상기 절삭날(45a)은 상기 절삭날(35)을 뒤따르고 절삭 칩을 들어올려서 가공대상물로부터 이탈되게 유동시킨다.

도 6을 보면, 각각의 플랭크면, 예를 들어 플랭크면(30d)는 대체로 평평하고 상기 절삭날(35)들에 의해 한정되는 통상의 평면에 수직인 선과 약 0 내지 30도의, 바람직하게는 약 11 내지 20도의, 클리어런스 각("F")을 형성한다.

도 8은 공구 홀더에 설치되어 가공대상물을 가공하는 상기 절삭 인서트(10)를 나타낸다. 특히, 도 8은 밀링 커터(100)에 설치된 상기 절삭 인서트(10)를 도시하고 있다. 상기 밀링 커터(100)는 길이방향 축(110)을 따라 연장되고 제1단부(115)를 가지는 몸체(105)로 구성된다. 홈(120)은 상기 제1단부(115)로 연장되어 있고 상기 절삭 인서트(10)를 받아들이도록 제조된 인서트 포켓(125)을 가진다. 상기 절삭 인서트(10)는 상기 홈(120)의 상기 포켓(125)에 있는 바닥을 통해 연장되는 나사공(미도시)에 나사로 맞물릴 수 있는 설치용 나사(132)를 수용하도록 이를 관통해 연장되어 있는 구멍(80)(도 4)을 가질 수도 있다. 이런 장치를 이용하여, 상기 밀링 커터(100)는 시계 회전방향으로 길이방향 축(110)에 대하여 회전될 수도 있으므로 상기 절삭 인서트(10)는 원하는 형상으로 상기 가공대상물(130)을 형성시키기 위해 가공대상물(130)에 물리게 된다.

본 발명은 현재 가장 실제적이고 바람직한 실시예들이라고 생각되는 것을 기초로 설명을 하기 위해서 상세하게 기술되었지만, 이와 같은 상세한 사항은 오직 설명만을 위한 것이고 본 발명은 개시된 상기 실시예들에 한정되지 않는다는 것으로 이해되어야 하며, 반대로, 본 발명은 첨부된 청구항들의 정신과 범위의 안에 있는 변경들 및 균등한 장치들을 포함하도록 의도된 것이다. 예를 들어, 본 발명은, 가능한 정도까지, 어떤 실시예의 하나 이상의 특징들이 어떤 다른 실시예의 하나 이상의 특징들과 결합될 수 있다는 것을 고려하고 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (19)

1. 몸체를 가지는 절삭 인서트에 있어서,

   a) 레이크면;

   b) 안착면; 및

   c) 상기 레이크면과 상기 안착면의 사이에 연장되어 있고, 복수의 플랭크면들과 상기 레이크면의 교차점이 복수의 측면 절삭날들을 한정하는 상기 복수의 플랭크면들을 포함하고;

   d) 상기 몸체의 상기 레이크면은 모서리 절삭날들을 한정하기 위해 측면 절삭날들의 교차점에 형성되는 복수의 모서리 영역들을 가지며, 적어도 하나의 모서리 영역에 있는 상기 모서리 절삭날은 상기 인서트 몸체의 측면에서 볼 때 홈이 파인 외형을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 홈이 파인 외형은 오목한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
3. 제2항에 있어서,

   상기 홈이 파인 외형은 상기 절삭날로부터 내측으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
4. 제3항에 있어서,

   각각의 모서리 영역은 상기 모서리 절삭날로부터 내측으로 연장되어 있는 랜드를 가지고, 상기 홈이 파인 외형은 상기 랜드로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
5. 제4항에 있어서,

   상기 홈이 파인 외형은 상기 절삭날로부터 내측으로 연장되어 있고 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
6. 제3항에 있어서,

   상기 홈이 파인 외형은 상기 인서트 몸체의 상기 레이크면으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
7. 제6항에 있어서,

   상기 홈이 파인 외형은 상기 절삭날로부터 내측으로 연장되어 있고 원뿔부를 한정하기 위해 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
8. 제7항에 있어서,

   상기 원뿔부는 상기 절삭날로부터 내측으로 약 0.002 내지 0.030 인치 연장 되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
9. 제7항에 있어서,

   상기 원뿔부는 약 5 내지 45도의 원뿔각을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
10. 제9항에 있어서,

    상기 원뿔부는 중심 축을 가지며 상기 중심 축은 상기 안착면과 약 2 내지 30도의 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
11. 제7항에 있어서,

    상기 홈이 파인 외형은 상기 레이크면의 전체 폭에 걸쳐 내측으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
12. 제11항에 있어서,

    상기 홈이 파인 외형은 상기 원뿔부의 내측으로 상기 레이크면의 안에서 홈이 파인 원통부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
13. 제12항에 있어서,

    상기 원뿔부를 상기 원통부에 연결시키는 혼합부를 더 포함하는 것을 특징으 로 하는 절삭 인서트.
14. 제1항에 있어서,

    상기 모서리 영역들 사이에 있는 상기 절삭날들은 측면에서 볼 때 볼록한 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
15. 제14항에 있어서,

    상기 절삭날들이 연마되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
16. 제14항에 있어서,

    상기 레이크면은 상기 절삭날로부터 내측으로 연장될 때 볼록한 외형을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
17. 제1항에 있어서,

    상기 플랭크면들은 대체로 평평한 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
18. 제1항에 있어서,

    상기 몸체는 대체로 정사각형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
19. 몸체를 가지는 절삭 인서트에 있어서,

    경사부를 가지는 레이크면;

    적어도 하나의 프랭크면이 양의 클리어런스 각을 가지는 복수의 프랭크면들;

    상기 레이크면과 상기 복수의 플랭크면들 중의 하나 사이의 교차점에 형성되고, 서로 인접한 적어도 두 개의 측면 절삭날들; 및

    상기 두 개의 인접한 측면 절삭날들의 교차점에 형성되는 적어도 하나의 모서리 절삭날을 포함하며, 일반적으로 원뿔 형상을 가지는 홈이 파인 모서리부가 상기 적어도 하나의 모서리 절삭날에 제공되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.

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