KR20120060908A - 절삭 인서트 및 절삭 공구 - Google Patents

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카즈유키 우노
나오토 니시야
코이치 후루야
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가부시키가이샤 탕가로이
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Abstract

본 발명은 피삭재의 파일럿 홀의 내벽면 가공에 적합한 절삭 인서트(10)를 제공한다. 대략 다각형 판형상의 절삭 인서트(10)의 적어도 한쪽 다각형면의 코너부(12)에 홈(16)이 형성되고, 코너부(12)를 사이에 끼우고 인접하는 측면의 교차 능선부에 형성된 선단 절삭날(13b) 및 외주 절삭날(14b)의 교차부에 이 외주 절삭날에 둔각으로 교차하면서 홈(16)에 교차하는 서브 절삭날(15b)이 형성된다. 홈(16) 중 적어도 선단 절삭날(13b)의 코너부(12) 근방 및 서브 절삭날에 인접하는 영역에 이들 절삭날(13b, 15b)로부터 멀어질수록 점차 다른 쪽 다각형면에 접근하는 하향 경사면(16a)을 포함하는 절삭면(17)이 형성된다. 하향 경사면(16a)의 최대 경사 방향(M)과 선단 절삭날(13b)을 따르는 방향이 이루는 각도(α)는 상기 방향(M)과 서브 절삭날(15b)을 따르는 방향이 이루는 각도(β)보다 크다.

Description

절삭 인서트 및 절삭 공구{Cutting Insert and Cutting Tool}
본 발명은 피삭재의 파일럿 홀(pilot hole)의 내벽면을 절삭하는 절삭 인서트 및 이러한 절삭 인서트를 장착하는 절삭 공구에 관한 것이다.
피절삭재에 설치된 파일럿 홀의 내벽면을 절삭 가공하여 가공 구멍을 형성하는, 이른바 보링(boring) 가공에 사용되는 절삭 인서트 및 이것을 장착한 절삭 공구가 제안되어 있다. 이러한 종류의 절삭 인서트 및 절삭 공구 중에서 가공 구멍 내벽면의 면조도를 매끄럽게 하는 기술이 일본공개특허공보 2007-283467호에 개시되어 있다.
일본공개특허공보 2007-283467호에 기재된 절삭 인서트는, 외형이 다각형 평판 형상을 이루며 두 개의 다각형면과 이들 두 개의 다각형면과 직교하는 측면을 가지고, 상기 다각형면과 상기 측면의 교차 능선부에 절삭날이 설치되어 있으며, 상기 다각형면의 모서리부에는 코너(R)부가 형성되고, 상기 모서리부에서 교차하는 한 쌍의 상기 절삭날 중 적어도 하나의 절삭날과 이 코너(R)부 사이에는 상기 다각형면에 대향하는 쪽에서 볼 때, 상기 하나의 절삭날보다 안쪽으로 기울어진 직선날이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 일본공개특허공보 2007-283467호에 기재된 절삭 공구는, 상기 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되고, 피절삭재에 설치된 파일럿 홀의 내벽면을 상기 절삭 인서트의 상기 절삭날에 의하여 절삭 가공하여 가공 구멍을 형성하는 절삭 공구로서, 축선 둘레로 회전되는 공구 본체를 가지며, 이러한 공구 본체의 선단부 외주에 오목부가 형성되고, 이들 오목부의 공구 회전방향 후방측에 설치 시트가 형성되며, 상기 절삭 인서트의 상기 다각형면 중 하나가 공구 회전방향 전방측을 향하고, 상기 모서리부 중 하나가 상기 공구 본체 직경방향 바깥쪽 및 상기 공구 본체 선단측으로 돌출되도록, 그리고 상기 직선날이 상기 공구 본체 직경방향 바깥쪽을 향하도록 하여 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
일본공개특허공보 2007-283467호에 기재된 절삭 인서트에 관하여 다음 사항이 기재되어 있다. 이 절삭 인서트의 다각형면에 이 다각형면의 변모서리부를 따라서 연장되어 상기 다각형면에서 오목한 브레이커 홈과, 상기 다각형면 중앙부에서 각 변모서리부를 향하여 연장되어 상기 브레이커 홈을 분할하는 리브부를 형성한다. 그리고, 이러한 브레이커 홈에 상기 측면에 대향하는 쪽에서 볼 때, 상기 모서리부로부터 멀어질수록 이 브레이커 홈이 형성된 상기 다각형면에서 점차 후퇴하도록 경사진 경사면을 구비하고, 이 경사면과 상기 측면의 교차 능선부에 절삭날을 형성한다. 이렇게 함으로써, 공구 본체 직경방향 바깥쪽을 향하여 외주 여유면이 된 측면에 여유가 주어지도록 하여 절삭 인서트를 장착하여도, 공구 본체 선단측을 향한 메인 절삭날의 레이디얼 레이크(radial rake) 각을 정면에 설정할 수 있다. 따라서, 메인 절삭날의 절삭도를 향상시켜서 절삭 저항을 대폭 저감하며, 공구 본체의 진동을 방지하여 절삭 가공을 정밀하게 할 수 있는 동시에, 절삭 인서트의 파손 등을 방지할 수 있다. 또한, 메인 절삭날의 절삭도를 향상시킴으로써 절삭 가공 후의 가공면의 면조도를 향상시킬 수 있다.
하지만, 일본공개특허공보 2007-283467호에 기재된 절삭 인서트에서는, 공구 본체 직경방향 바깥쪽을 향한 직선날에 있어서, 브레이커 홈에 형성된 경사면(절삭면)과 측면(여유면)이 이루는 각도(웨지각(wedge angle))가 감소하므로, 이 직선날의 절삭날 강도가 현저하게 저하된다. 이 때문에, 조기에 상기 절삭날에 칩핑이나 결손이 발생하여, 가공 구멍 내벽면의 면조도를 장기에 걸쳐서 양호하게 유지할 수 없다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 피삭재의 파일럿 홀의 내벽면을 가공하기에 적합한 절삭 인서트 및 이러한 절삭 인서트를 장착하는 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 실시형태는,
대략 다각형 판형상을 이루고, 상기 다각형면의 적어도 한쪽 다각형면의 코너부 및 상기 코너부로부터 연장되는 변모서리부에 형성되어 있어 상기 한쪽 다각형면보다 다른 쪽 다각형면을 향하여 오목한 홈을 구비한 절삭 인서트로서,
상기 대향하는 다각형면 사이로 연장되는 적어도 한쪽 측면에 형성된 선단 여유면과 상기 홈의 교차 능선부에 형성된 선단 절삭날과,
상기 선단 여유면이 되는 측면에 인접하는 다른 쪽 측면에 형성된 외주 여유면과 상기 홈의 교차 능선부에 형성된 외주 절삭날과,
상기 다각형면에 대향하는 쪽에서 볼 때, 상기 선단 절삭날과 상기 외주 절삭날의 교차부에 상기 외주 절삭날에 둔각으로 교차하면서 상기 홈에 연결 설치된 서브 절삭날을 구비하고,
상기 홈은 적어도 상기 선단 절삭날 및 서브 절삭날의 상기 코너부 근방 영역에서는, 상기 선단 절삭날로부터 멀어질수록 점차 상기 다른 쪽 다각형면에 접근하는 하향 경사면을 포함하는 절삭면을 구비하며,
상기 하향 경사면의 최대 경사 방향과 상기 선단 절삭날을 따르는 방향이 이루는 각도(α)는 상기 최대 경사 방향과 상기 서브 절삭날을 따르는 방향이 이루는 각도(β)보다 큰 절삭 인서트이다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 절삭 인서트의 선단 절삭날과 외주 절삭날의 교차부에 형성된 서브 절삭날이 가공 구멍 내벽면을 평활하게 절삭함으로써, 이 가공 구멍 내벽면의 면조도가 양호해진다.
선단 절삭날에 인접하는 홈은, 적어도 상기 선단 절삭날 및 서브 절삭날의 상기 코너부 근방 영역에서는, 상기 선단 절삭날로부터 멀어질수록 점차 상기 다른 쪽 다각형면에 접근하는 하향 경사면을 포함하는 절삭면을 구비한다. 따라서, 적어도 상기 영역에서의 절삭면의 경사각이 정면이 되기 때문에, 절삭도가 양호해져서 절삭 저항의 저감이 도모된다. 또한, 상기 홈은 상기 영역에서 생성하는 절삭 부스러기를 작게 함으로써, 절삭 부스러기 막힘을 방지하여 원활한 절삭 부스러기의 배출을 가능하게 한다.
홈이 형성되는 다각형면에 대향하는 쪽에서 볼 때, 절삭면을 구성하는 하향 경사면의 최대 경사 방향과 선단 절삭날을 따르는 방향이 이루는 각도(α)는, 상기 최대 경사 방향과 서브 절삭날을 따르는 방향이 이루는 각도(β)보다 크다. 따라서, 선단 절삭날에 직교하는 단면에 있어서 비교적 큰 양(+)의 경사각이 주어지는 한편, 서브 절삭날에 직교하는 단면에서 비교적 작은 양의 경사각이 주어진다. 이에 따라, 주로 절삭을 담당하는 선단 절삭날의 절삭도가 특히 양호해지므로, 절삭 저항을 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 서브 절삭날의 절삭날 강도의 저하가 방지되어, 서브 절삭날의 급속한 마모의 진행, 칩핑 및 결손이 방지되므로, 장기에 걸쳐서 양호한 가공 구멍 내벽면의 면조도를 유지할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태는, 상기 선단 절삭날은 상기 코너부로부터 멀어질수록 상기 다른 쪽 다각형면을 향하여 점차 하강하도록 경사지는 본 발명의 제 1 실시형태의 절삭 인서트이다.
본 발명의 제 3 실시형태는, 상기 홈의 하향 경사면 중 적어도 상기 서브 절삭날에 이어지는 영역이 평탄면으로 형성되어 있는 본 발명의 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 절삭 인서트이다.
본 발명의 제 4 실시형태는, 본 발명의 제 1 실시형태 내지 제 3 실시형태 중 어느 하나인 절삭 인서트를 공구 본체의 선단 외주부에 착탈 가능하게 설치하고, 피삭재에 설치된 파일럿 홀의 내벽면을 넓히는 절삭 공구로서,
상기 절삭 인서트는 상기 한쪽 다각형면이 공구 회전방향 전방측을 향하고, 상기 코너부가 상기 공구 본체의 중심선 방향 선단측이면서 직경방향 바깥쪽으로 돌출되며, 상기 코너부로부터 각각 연장되는 선단 절삭날 및 서브 절삭날이 상기 공구 본체의 선단면 및 외주면으로부터 돌출되고, 상기 서브 절삭날이 상기 중심선과 대략 평행하게 연장되도록 상기 공구 본체에 장착되며,
더욱이, 적어도 상기 선단 절삭날의 상기 코너부 근방의 영역에 인접하는 절삭면의 축방향 경사각이 상기 서브 절삭날에 인접하는 절삭면의 직경방향 경사각보다 큰 절삭 공구이다.
상기 절삭 공구에 따르면, 선단 절삭날에 의하여 파일럿 홀의 내벽면을 넓힘으로써, 가공 구멍은 원하는 내부 직경으로 완성된다. 또한, 공구 본체의 외주면으로부터 돌출되는 서브 절삭날을 공구 본체의 중심선과 대략 평행하게 연장함으로써, 가공 구멍 내벽면을 평활하게 완성할 수 있다.
적어도 선단 절삭날의 코너부 근방 영역에 인접하는 홈에 절삭면의 축방향 경사각이 서브 절삭날에 인접하는 절삭면의 직경방향 경사각보다 크기 때문에, 선단 절삭날의 절삭도가 양호해지는 한편, 서브 절삭날의 절삭날 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 주로 절삭을 담당하는 선단 절삭날의 절삭 저항이 저감되는 동시에, 서브 절삭날에 의한 가공 구멍 내벽면의 면조도가 장기에 걸쳐서 양호해진다.
본 발명의 제 5 실시형태는, 적어도 상기 선단 절삭날의 상기 코너부 근방 영역에 인접하는 절삭면의 축방향 경사각이 양인 본 발명의 제 4 실시형태의 절삭 공구이다.
본 발명에 따르면, 피삭재의 파일럿 홀의 내벽면을 가공하기에 적합한 절삭 인서트, 및 이러한 절삭 인서트를 장착하는 절삭 공구를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 절삭 인서트의 정면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 절삭 인서트의 평면도이다.
도 3은 도 2에서의 D1 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 4는 도 2에서의 IV 부분 확대도이다.
도 5는 도 2에서의 V-V선 단면의 확대도이다.
도 6은 도 2에서의 VI-VI선 단면의 확대도이다.
도 7은 도 2에서의 VII-VII선 단면의 확대도이다.
도 8은 도 1에 나타내는 절삭 인서트를 장착한 절삭 공구를 중심선 방향 선단측에서 본 도면이다.
도 9는 도 8에 나타내는 절삭 공구를 중심선에 직교하는 방향에서 본 일부 단면을 포함하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 절삭 인서트의 정면도이다.
도 11은 도 10에 나타내는 절삭 인서트의 평면도이다.
도 12는 도 10에서의 D2 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 13은 도 10에서의 XIII 부분 확대도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 절삭 인서트의 변형예를 설명하는 정면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 절삭 인서트의 또 다른 변형예를 설명하는 정면도이다.
도 16은 도 10에 나타내는 절삭 인서트를 장착한 절삭 공구를 중심선 방향 선단측에서 본 도면이다.
도 17은 도 16에 나타내는 절삭 공구를 중심선에 직교하는 방향에서 본 도면이다.
다음에 본 발명의 일 실시형태에 따른 절삭 인서트(10)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 절삭 인서트(10)는 대략 직사각형 판형상을 이루고, 상기 직사각형면으로 이루어지는 윗면(11a) 및 아랫면(11b) 중 적어도 한쪽에 형성된 홈(16)을 구비하고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 윗면(11a)에 형성된 각 홈(16)은 윗면(11a)에 대향하는 측에서 볼 때, 각 코너부(12)를 꼭지점으로 한 대략 삼각형을 나타내고 있고, 윗면(11a)과, 코너부(12)를 사이에 끼우고 인접하는 한 쌍의 측면과의 양쪽에 교차하도록 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 홈(16)은 윗면(11a)에 있는 4곳의 코너부(12) 및 아랫면(11b)에 있는 4곳의 코너부(12)에 형성되어 있다. 즉, 홈(16)은 윗면, 아랫면에 있는 8곳의 모든 코너부(12)에 형성되어 있다. 윗면(11a) 및 아랫면(11b)의 마주보는 각 코너부에 있어서 쌍을 이루는 홈(16)끼리는 회전 대칭의 관계에 있고, 인접하는 코너부에 있어서 쌍을 이루는 홈(16)끼리는 선대칭의 관계에 있다. 윗면(11a)에 형성된 각 홈(16)은 대향하는 아랫면(11b)측에 함몰되는 홈벽면을 가지고 있다.
윗면, 아랫면(11a, 11b)의 긴변부에서 이 윗면, 아랫면(11a, 11b)에 대략 직교하는 비교적 대형의 직사각형면으로 구성되는 측면에는 선단 여유면(13a)이 형성되고, 윗면, 아랫면(11a, 11b)의 짧은변부에서 이 윗면, 아랫면(11a, 11b)에 대략 직교하는 비교적 소형의 직사각형면으로 구성되는 측면에는 외주 여유면(14a)이 형성되어 있다. 더욱이, 도 3에 도시하는 바와 같이, 서로 인접하는 선단 여유면(13a)과 외주 여유면(14a)의 교차부에는 모따기 형상의 서브 여유면(15a)이 형성되어 있다. 서브 여유면(15a)과 외주 여유면(14a)은 둔각으로 교차하고 있으며, 본 실시형태에서는 양자가 155°의 각도로 교차하고 있다. 홈(16)과 선단 여유면(13a)의 교차 능선부에는 선단 절삭날(13b)이 형성되고, 홈(16)과 외주 여유면(14a)의 교차 능선부에는 외주 절삭날(14b)이 형성되며, 홈(16)과 서브 여유면(15a)의 교차 능선부에는 서브 절삭날(15b)이 형성되어 있다. 이러한 경우, 윗면(11a) 및 아랫면(11b)의 긴변부에는 상기 긴변부의 두 개의 코너부로부터 각각 연장되는 한 쌍의 선단 절삭날(13b)이 형성되어 있다. 상기 한 쌍의 선단 절삭날(13b) 중 하나의 선단 절삭날(13b)은 오른손으로 사용되고, 다른 쪽 선단 절삭날(13b)은 왼손으로 사용되게 된다.
선단 절삭날(13b) 및 서브 절삭날(15b)의 코너부(12) 근방 영역에서는, 상기 영역에 인접하는 홈(16)은 상기 선단 절삭날(13b)로부터 안쪽으로 멀어질수록 점차 아랫면(11b)에 근접하는 하향 경사면(16a)과, 이러한 하향 경사면(16a)의 안쪽에 연결 설치되어 있어 상기 선단 절삭날(13b)로부터 멀어질수록 점차 윗면(11a)에 접근하는 상향 경사면(16b)으로 이루어지는 절삭면(17)을 구비하고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 하향 경사면의 최대 경사 방향(M)은, 선단 절삭날(13b)을 따르는 방향 및 서브 절삭날(15b)을 따르는 방향에 대하여 경사져 있다. 상기 최대 경사 방향(M)과 선단 절삭날(13b)을 따르는 방향이 이루는 각도(α)는 상기 최대 경사 방향(M)과 서브 절삭날(15b)을 따르는 방향이 이루는 각도(β)보다 크게 되어 있다. 본 실시형태에서는 상기 각도(α)는 65°, 상기 각도(β)는 45°로 되어 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 선단 절삭날(13b)과 서브 절삭날(15b)의 교차부에서의 홈의 하향 경사면의 최대 경사 방향(M)에 평행하면서 윗면, 아랫면(11a, 11b)과 수직인 방향을 따르는 평면에서의 단면(V-V선 단면)에 있어서, 상기 하향 경사면(16a)은 선단 절삭날(13b) 및 서브 절삭날(15b)에 인접하는 영역에 형성된 평면과, 이러한 평면의 안쪽에 연결 설치되는 곡면으로 구성되어 있다. 이러한 평면과 윗면(11a)이 이루는 각도(γ), 즉 상기 평면의 윗면(11a)에 대한 경사각(γ)은 양으로 되어 있으며, 본 실시형태에서는 20°로 설정되어 있다. 홈(16)의 단면 형상은 기본적으로 도 5에 도시하는 바와 같은데, 도 2에서 알 수 있듯이, 홈(16)은 선단 절삭날(13b)에 비스듬한 방향을 따라서 연장되어 있다. 따라서, S1-S1 단면에 평행한 단면에서 관찰한 경우의 홈(16)의 단면 형상에 있어서, 선단 여유면(13b)을 따르는 방향에서 코너부(12)로부터 멀어질수록 선단 절삭날(13b)의 위치는 점차 절삭 인서트(10)의 안쪽으로 후퇴한다. 그 때문에, 선단 절삭날(13b)의 각 위치에서의 홈(16)의 단면 형상은 변화하고 있다. 즉, 도 5 내지 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 선단 여유면(13a)을 따르는 방향에서 코너부(12)로부터 멀어질수록, 도 5에 도시한 홈(16)의 기본적인 단면 형상에 대하여 하향 경사면(16a), 상향 경사면(16b)이 순서대로 점차 감소하고, 최종적으로 홈(16)은 소멸한다. 도 6 및 도 7의 점선으로 나타낸 가상단면 형상은, 도 5에 도시한 기본적인 단면 형상을 나타내고 있다. 서브 절삭날(15b)에 인접하는 영역에는 상기 평면으로 이루어지는 하향 경사면(16a)이 형성되어 있고, 이 서브 절삭날(15b)의 직선성이 유지되고 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 홈의 폭(W1)은 선단 절삭날(13b)을 따라서 코너부(12)로부터 멀어질수록 점차 작아져서 최종적으로 0이 된다. 마찬가지로 홈의 하향 경사면의 폭(W2)도 역시 선단 절삭날(13b)을 따라서 코너부(12)로부터 멀어질수록 점차 작아져서 선단 절삭날(13b)의 중간부에서 0이 된다. 이러한 중간부에서 경사각은 대략 0°로 되어 있다. 홈의 상향 경사면의 폭(W3)은 상기 중간부를 시작점으로 하여 코너부(12)로부터 멀어질수록 점차 작아져서 홈(16)이 없어지는 위치에서 0이 된다.
이상에서 설명한 홈(16)에 관한 구성은, 아랫면(11b)에 형성된 홈(16)에도 마찬가지로 구비되어 있다.
선단 여유면(13a)이 되는 대형 직사각형면으로 이루어지는 한 쌍의 측면의 중앙부에는, 상기 측면에 대하여 직각으로 관통하는 설치 구멍(18)이 형성되어 있다.
윗면(11a) 및 아랫면(11b)의 각각에 형성된 홈(16)을 제외하는 중앙부에는 대략 마름모꼴의 평면이 잔존하고 있다. 이러한 마름모꼴 평면의 예각을 이루는 한 쌍의 꼭대기부는 외주 절삭날(14b)의 중간부에 도달하고 있고, 예각을 이루는 한 쌍의 꼭대기부는 선단 절삭날(13b)의 중간부에 도달하고 있다. 이러한 마름모꼴의 평면은 선단 절삭날(13b), 외주 절삭날(14b) 및 서브 절삭날(15b)에 대하여 같은 위치 또는 높은 위치에 있어, 절삭 공구의 공구 본체(20)에 설치한 인서트 설치 시트(22)에 맞닿는 착좌면이 된다.
이상에서 설명한 절삭 인서트(10)를 장착하는 절삭 공구는 도 8 및 도 9에 도시된다. 이러한 절삭 공구는 중심선(CL) 둘레로 회전하는 공구 본체(20)의 선단 외주부에 형성된 인서트 설치 시트(22)에 상기 절삭 인서트(10)를 인서트 설치 나사에 의하여 착탈 가능하게 장착하는 것이다. 공구 본체(20)는 대략 원주 형상의 강철재 등으로 구성된다. 공구 본체(20)의 기단부에는, 도시하지 않은 유지 수단에 연결하기 위한 걸어맞춤 구멍이 형성되어 있다.
공구 본체(20)의 선단 외주부에는, 공구 본체(20)의 선단면 및 외주면에 개구하는 오목부로 이루어지는 절삭 부스러기 포켓(21)이 형성된다. 본 실시형태에 따른 절삭 공구에서는, 절삭 부스러기 포켓(21)은 공구 본체(20)의 원주방향을 따라서 대략 등간격으로 5곳에 형성되어 있다.
각 절삭 부스러기 포켓(21)의 공구 회전방향(K) 후방측에는, 절삭 인서트(10)를 설치하기 위한 인서트 설치 시트(22)가 형성되어 있다. 이들 인서트 설치 시트(22)의 공구 선단 방향을 향하는 바닥면은, 공구 직경방향 바깥쪽을 향할수록 공구 기단측을 향하는 경사면이 된다. 상기 바닥면에는 인서트 설치 나사(30)를 끼우기 위한 암나사 구멍(23)이 형성되어 있다. 절삭 인서트(10)는 그 윗면(11a)을 공구 회전방향(K) 전방측에, 그 선단 여유면(13a)을 공구 선단측에, 그 외주 여유면(14a)을 공구 직경방향 바깥쪽을 향하도록 하여 인서트 설치 시트(22)에 적재된다. 절삭 인서트(10)는 공구 선단측을 향한 선단 여유면(13a)의 중앙부에 형성한 설치 구멍(18)에 인서트 설치 나사(30)를 삽통하여 인서트 설치 시트(22)의 바닥면에 형성한 암나사 구멍(23)에 나사 장착함으로써 인서트 설치 시트(22)에 착탈 가능하게 장착된다.
인서트 설치 시트(22)에 장착된 절삭 인서트(10)에 있어서, 선단 절삭날(13b)은 인서트 설치 시트(22)의 바닥면과 거의 평행하게 연장되어 있고, 공구 본체의 중심선(CL)에 직교하는 평면에 대하여 공구 직경방향 바깥쪽을 향할수록 공구 기단측을 향하도록 경사져 있다. 또한, 외주 절삭날(14b)은 공구 본체의 중심선(CL)에 대하여 공구 기단측을 향할수록 공구 직경방향 안쪽을 향하도록 경사져 있다. 코너부(12)는 공구 본체(20)의 선단 외주부보다 돌출되어 있고, 상기 코너부(12)로부터 각각 연장되는 선단 절삭날(13b) 및 서브 절삭날(15b)은 공구 본체(20)의 선단면 및 외주면으로부터 돌출되어 있다. 더욱이, 상기 서브 절삭날(15b)은 중심선(CL)에 대략 평행하게 연장되어 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 절삭 공구를 선단측에서 볼 때, 절삭 인서트(10)의 윗면(11a)은 공구 본체(20)의 중심과 상기 윗면(11a)의 코너부(12)를 연결하는 직선보다 공구 회전방향(K) 전방측으로 돌출되도록 배치된다. 즉, 절삭 인서트(10)는 그 윗면(11a)의 직경방향 경사각이 음이 되도록 배치되어 있다. 한편, 선단 절삭날(13b)의 코너부(12) 근방 영역, 바꿔 말하면 절삭 공구에서의 상기 선단 절삭날의 직경방향 바깥쪽 영역은, 상기 윗면(11a)에 대하여 공구 회전방향(K) 후방측으로 경사져 있고, 상기 영역의 직경방향 경사각(RR)은 상기 윗면(11a)의 직경방향 경사각보다 정면으로 되어 있다.
한편, 도 9에 도시하는 바와 같이, 절삭 인서트(10)의 외주 여유면(14a)이 정면에 보이도록 중심선(CL)에 직교하는 방향에서 볼 때, 절삭 인서트(10)의 윗면(11a)은 그 공구 선단측보다 공구 기단측이 상기 공구 회전방향(K) 전방측으로 돌출되도록 경사져서 배치된다. 즉, 절삭 인서트(10)는 그 윗면(11a)의 축방향 경사각이 음이 되도록 배치되어 있다. 한편, 선단 절삭날(13b) 및 서브 절삭날(15b)에 인접하는 홈의 하향 경사면(16a)으로 구성되는 절삭면 영역은 상기 윗면(11a)에 대하여 공구 회전방향(K) 후방측으로 경사져 있고, 상기 절삭면 영역의 축방향 경사각(AR)은 상기 윗면(11a)의 축방향 경사각보다 정면으로 되어 있다. 본 실시형태에서는 상기 평면의 상기 축방향 경사각(AR)은 0°보다 크게 되어 있다.
각 인서트 설치 시트(22)의 공구 직경방향 안쪽에는, 미조정 쐐기 삽입홈(24)이 상기 인서트 설치 시트(22)에 인접하여 형성되어 있다. 미조정 쐐기(40)는 공구 본체(20)의 선단측에서 볼 때 대략 직사각형을 나타내고 있고, 상기 직사각형면을 관통하는 암나사 구멍에 나사 결합하는 미조정 쐐기 설치 나사(50)를 상기 미조정 쐐기 삽입홈(24)의 바닥면에 설치한 암나사 구멍(25)에 나사 장착함으로써 상기 미조정 쐐기 삽입홈(24)에 장착되어 있다. 미조정 쐐기(40)는 그 공구 직경방향 바깥쪽을 향하는 쐐기면이 절삭 인서트(10)의 공구 직경방향 안쪽을 향하는 측면에 맞닿도록 장착되어 있다. 미조정 쐐기 설치 나사(50)를 상기 미조정 쐐기 삽입홈(24)의 바닥면에 설치한 암나사 구멍(25)에 끼움으로써, 미조정 쐐기(40)는 상기 바닥면에 접근하도록 이동한다. 이러한 이동에 따라서 미조정 쐐기(40)는 그 쐐기면이 절삭 인서트(10)의 측면을 공구 직경방향 바깥쪽을 향하여 누른다. 이에 따라, 절삭 인서트(10)는 인서트 설치 시트(22)의 바닥면을 따라서 공구 직경방향 바깥쪽을 향하여 이동한다. 이에 따라, 공구 본체(20)의 중심에서 절삭 인서트(10)의 서브 절삭날(15b)까지의 거리가 증가한다.
이상에서 설명한 절삭 공구는, 그 중심선(CL) 둘레로 회전하며, 피삭재의 파일럿 홀을 따라서 이송함으로써 절삭 인서트(10)의 공구 선단측에 위치하는 선단 절삭날(13b)이 주로 파일럿 홀의 내벽면을 절삭한다. 또한, 상기 선단 절삭날(13b)의 공구 직경방향 바깥쪽에 인접하여 가공 구멍 내벽면을 형성하는 서브 절삭날(15b)은 가공 구멍 내벽면을 완성한다.
서브 절삭날(15b)이 공구 본체의 중심선(CL)에 대략 평행하게 연장됨으로써, 가공 구멍 내벽면을 상기 중심선(CL)과 평행한 방향으로 평활하게 형성하여 그 면조도가 매우 양호해진다. 상기 서브 절삭날(15b)의 공구 기단측에 인접하는 외주 절삭날(14b)은 공구 기단측으로 갈수록 점차 공구 직경방향 안쪽으로 경사져 있으므로, 가공 구멍 내벽면과의 접촉을 억제하여 절삭 저항의 저감을 가능하게 한다.
절삭 인서트(10)는 절삭에 관여하는 하나의 코너부(12)가 소모된 경우, 코너를 바꿈으로써 다른 코너부(12)를 사용하게 된다. 이러한 실시형태에서는, 윗면(11a) 및 아랫면(11b)의 각각의 마주보는 각에 있는 한 쌍의 코너부(12)를 사용함으로써, 4 코너를 사용할 수 있으므로 경제성이 높다. 도시하지 않지만, 왼손 절삭 공구에 장착하면 4코너를 더 사용할 수 있으므로 경제성이 더욱 높아진다.
절삭 인서트(10)에 있어서 적어도 선단 절삭날(13b) 및 서브 절삭날(15b)의 코너부(12) 근방 영역에서는, 이러한 근방 영역에 인접하는 홈의 하향 경사면의 최대 경사 방향(M)과 선단 절삭날(13b)을 따르는 방향이 이루는 각도(α)는, 상기 최대 경사 방향(M)과 서브 절삭날(15b)을 따르는 방향이 이루는 각도(β)보다 크게 되어 있다. 이에 따라, 선단 절삭날(13b)의 직교 단면에서의 하향 경사면(16a)의 경사각, 및 서브 절삭날(15b)의 직교 단면에서의 하향 경사면(16a)의 경사각 모두가 양이 된다. 즉, 각도(α)가 각도(β)보다 커짐으로써, 절삭면(17)의 경사각이 모두 양이 된다. 더욱이, 상기 최대 경사 방향(M)이 상기와 같이 설정됨으로써, 선단 절삭날(13b)에서의 경사각은 서브 절삭날(15b)에서의 경사각보다 커진다. 따라서, 이 절삭 인서트(10)를 절삭 공구에 장착하였을 때, 적어도 선단 절삭날(13b)의 코너부(12) 근방 영역에 인접하는 절삭면(17)의 축방향 경사각이 양이 되므로, 절삭도의 향상, 절삭 저항의 저감이 가능해진다.
한편, 서브 절삭날(15b)의 경사각은 선단 절삭날(13b)의 경사각보다 작게 설정되므로, 서브 절삭날(15b)의 절삭날 강도의 저하가 방지된다. 이에 따라, 서브 절삭날(15b)의 급속한 마모의 진행, 칩핑 및 결손이 방지되므로, 장기에 걸쳐서 양호한 가공 구멍 내벽면의 면조도를 유지할 수 있다.
상기 홈의 하향 경사면의 최대 경사 방향(M)과 선단 절삭날(13b)을 따르는 방향이 이루는 각도(α)와, 상기 최대 경사 방향(M)과 서브 절삭날(15b)을 따르는 방향이 이루는 각도(β)의 차이가 커질수록 선단 절삭날(13b)에서의 경사각이 증대되는 동시에 서브 절삭날(15b)의 절삭날 강도의 저하가 방지되게 되므로 바람직하다.
본 절삭 인서트(10)에 있어서 서브 절삭날(15b)에 인접하는 홈의 하향 경사면(16a)은 평면으로 구성되어 있으므로, 이 서브 절삭날(15b)의 직선성이 유지되고 있다. 이에 따라, 서브 절삭날(15b)에 따른 가공 구멍 내벽면의 평활성에 악영향을 미치지 않는다. 또한, 서브 절삭날(15b)을 곡선 형상으로 형성한 경우에도, 이 서브 절삭날(15b)의 곡선성이 유지되므로, 가공 구멍 내벽면의 평활성에 악형향을 미치지 않는다.
상술한 바와 같이, 홈의 하향 경사면(16a)의 최대 경사 방향(M)에 직교하는 평면으로 절단하였을 때, 홈(16)의 단면 형상은 선단 절삭날(13b)을 따르는 방향으로 변하고 있다. 선단 절삭날(13b)의 코너부(12) 근방 영역에서는, 하향 경사면(16a)으로 구성되는 절삭면(17)에 의하여 양의 경사각을 확보하고 있어 절삭 저항의 저감이 도모된다. 또한, 상기 코너부(12) 근방 영역에서는, 선단 절삭날(13b)에 직교하는 방향으로 홈(16)의 폭이 비교적 커지므로, 원활한 절삭 부스러기 배출이 가능해진다.
한편, 선단 절사날(13b)의 코너부(12)로부터 멀어진 상향 경사면(16b)으로만 구성된 영역에서는, 절삭날 강도가 높아지게 되어, 절삭 경계부에서 발생하기 쉬운 경계 마모를 방지할 수 있다. 또한, 코너부(12)로부터 멀어질수록 경사각이 작아지는 것, 및 상향 경사면(16b)이 선단 절삭날(13b)에 접근하는 것으로부터, 상향 경사면(16a)으로의 접촉에 의한 절삭 부스러기 변형이 촉진된다. 이에 따라, 절삭 부스러기는 그 폭 방향(선단 절삭날(13b)을 따르는 방향)으로 꺾어 모멘트를 받아서 조각나기 쉬워지므로, 절삭 부스러기 배출성이 양호해진다.
본 실시형태에 따른 절삭 공구에서는, 미조정 쐐기(40)를 조작함으로써, 공구 본체(20)의 중심에서 절삭 인서트(10)의 서브 절삭날(15b)까지의 거리를 바꿀 수 있다. 이에 따라, 절삭 인서트(10)의 사이즈를 변경하지 않거나, 공구 본체(20)를 변경하지 않고, 가공 구멍의 내부직경 치수를 적절하게 미조정할 수 있어, 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 공구 본체(20)의 중심에서 각 절삭용 인서트의 서브 절삭날(15b)까지의 거리가 거의 같게 갖추어진다. 이에 따라, 상기 서브 절삭날(15b)의 부담이 균등화되어, 손상의 편차가 작아지므로, 결과적으로 수명의 향상이 도모된다.
절삭 공구에 장착된 절삭 인서트(10)는, 공구 회전방향(K)을 향하는 윗면, 아랫면(11a, 11b) 사이의 두께가 선단 여유면(13a)이 되는 한 쌍의 측면 사이의 두께보다 두껍게 되어 있다. 절삭 공구에 장착되는 이러한 절삭 인서트(10)는 비교적 두께가 두꺼운 윗면, 아랫면(11a, 11b)의 마주보는 방향을 공구 회전방향(K)으로 향하고 있다. 이에 따라, 절삭 저항의 메인 분력(分力) 방향에서의 절삭 인서트(10)의 강도가 높아져서, 절삭 인서트(10)의 파손을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명을 적용한 다른 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 먼저 설명한 실시형태와 같은 구성에 대하여는 같은 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.
도 10 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 이러한 실시형태에 따른 절삭 인서트(10)는 대략 정사각형 판형상을 이루고, 한 쌍의 정사각형면으로 이루어지는 윗면(11a) 및 아랫면(11b)의 8곳의 코너부(12)에 형성된 홈(16)을 구비하고 있다.
본 절삭 인서트(10)와 같이 윗면, 아랫면(11a, 11b)이 이 윗면, 아랫면의 코너부(12)의 이등분선에 관하여 대칭 형상을 나타내는 것에 있어서는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 윗면(11a)에 형성된 홈(16)을 아랫면(11b)에 형성된 홈(16)에 대하여 상기 윗면, 아랫면(11a, 11b)의 중심에 관하여 90°위상이 어긋나게 형성할 수 있다. 이러한 경우, 윗면(11a)의 선단 절삭날(13b)의 뒷면에는, 상기 선단 절삭날(13b)을 따르는 방향으로 넓은 착좌면이 형성되므로, 이러한 절삭 인서트(10)의 착좌 안정성이 높아진다. 또한, 도 15에 예시한 바와 같이, 윗면(11a) 또는 아랫면(11b)에 형성되는 홈(16)을 이러한 절삭 인서트(10)의 중심선에 관하여 회전대칭적으로 형성할 수 있다. 이러한 경우, 각 선단 절삭날(13b)이 모두 같은 손에 형성되게 된다(도 15는 왼손을 예시한다). 윗면(11a) 또는 아랫면(11b) 중 하나의 변모서리부에는 하나의 선단 절삭날(13b)만이 형성되게 되므로, 하나의 변모서리부에 두 개의 선단 절삭날(13b)이 형성되는 절삭 인서트보다 소형화할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 절삭 인서트(10)에 있어서는 윗면(11a)과 아랫면(11b)의 (표리의) 관계, 또는 인접하는 코너부끼리의 관계에 있어서, 홈(16)의 배치를 적절히 변경할 수 있다. 또한, 각 여유면(13a, 14a, 15a), 각 절삭날(13b, 14b, 15b) 및 각 홈(16)의 구체적인 구성에 대하여는, 앞의 실시형태에서 설명한 구성과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
설치 구멍이 형성되어 있지 않은 절삭 인서트(10)는, 고정용 쐐기를 이용하여 공구 본체에 착탈 가능하게 고정된다. 즉, 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이, 인서트 설치 홈(22)의 공구 회전방향(K) 후방측에는 고정용 쐐기 삽입홈(26)이 상기 인서트 설치 시트(22)에 인접하여 형성되어 있다. 고정용 쐐기(60)는 고정용 쐐기 삽입홈(26)에 고정용 쐐기 설치 나사(70)에 의하여 설치되어 있다. 고정용 쐐기(60)는 고정용 쐐기 설치 나사(70)의 조임에 의하여 고정용 쐐기 삽입홈(26)의 바닥면측으로 이동하고, 그 쐐기면이 절삭 인서트(10)의 아랫면(11b)을 인서트 설치 시트의 벽면(공구 회전방향(K) 전방측)을 향하여 누름으로써, 절삭 인서트(10)를 착탈 가능하게 고정한다. 이러한 실시형태에 따른 절삭 공구는, 왼손을 나타내고 있는데, 당연하게도 오른손으로 변경할 수 있다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 왼손 및 오른손의 양손을 겸비한 절삭 인서트(10)를 이용하면, 절삭 공구의 손의 변경시에 절삭 인서트(10)의 변경이 불필요하게 된다.
본 발명은 이상에서 설명한 실시형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 구성의 변경, 삭제 및 추가를 할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
예를 들어, 절삭 인서트(10)의 형상에 대하여는, 대략 삼각형 판형상, 대략 평행사변형 판형상, 대략 마름모꼴 판형상, 대략 오각형 판형상, 대략 육각형 판형상 등의 대략 다각형 판형상을 이루는 것에 적용할 수 있다. 또한, 홈의 배치에 대하여는 절삭 인서트(10)의 윗면(11a) 및 아랫면(11b) 중 적어도 어딘가 한쪽에 형성되어 있으면 좋으며, 적어도 하나의 코너부에 형성되어 있으면 좋다.
10: 절삭 인서트
11a: 윗면
11b: 아랫면
13a: 선단 여유면
13b: 선단 절삭날
14a: 외주 여유면
16: 홈

Claims (5)

  1. 대략 다각형 판형상을 이루고, 상기 다각형면의 적어도 한쪽 다각형면의 코너부 및 상기 코너부로부터 연장되는 변모서리부에 형성되어 있으며 상기 한쪽 다각형면보다 다른 쪽 다각형면을 향하여 오목한 홈을 구비한 절삭 인서트로서,
    상기 대향하는 다각형면 사이로 연장되는 적어도 한쪽 측면에 형성된 선단 여유면과 상기 홈의 교차 능선부에 형성된 선단 절삭날과,
    상기 선단 여유면이 되는 측면에 인접하는 다른 쪽 측면에 형성된 외주 여유면과 상기 홈의 교차 능선부에 형성된 외주 절삭날과,
    상기 다각형면에 대향하는 쪽에서 볼 때, 상기 선단 절삭날과 상기 외주 절삭날의 교차부에 상기 외주 절삭날에 둔각으로 교차하면서 상기 홈에 연결 설치된 서브 절삭날을 구비하고,
    상기 홈은 적어도 상기 선단 절삭날 및 서브 절삭날의 상기 코너부 근방 영역에서는 상기 선단 절삭날로부터 멀어질수록 점차 상기 다른 쪽 다각형면에 접근하는 하향 경사면을 포함하는 절삭면을 구비하며,
    상기 하향 경사면의 최대 경사 방향과 상기 선단 절삭날을 따르는 방향이 이루는 각도(α)는 상기 최대 경사 방향과 상기 서브 절삭날을 따르는 방향이 이루는 각도(β)보다 큰 절삭 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선단 절삭날은 상기 코너부로부터 멀어질수록 상기 다른 쪽 다각형면을 향하여 점차 하강하도록 경사지는 경사 부분을 가지는 절삭 인서트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 홈의 하향 경사면 중 적어도 상기 절삭날에 이어지는 영역이 평면으로 형성되어 있는 절삭 인서트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 절삭 인서트를 공구 본체의 선단 외주부에 착탈 가능하게 설치하고, 피삭재에 설치된 파일럿 홀의 내벽면을 넓히는 회전 절삭 공구로서,
    상기 절삭 인서트는, 상기 한쪽 다각형면이 공구 회전방향 전방측을 향하며, 상기 코너부가 상기 공구 본체의 회전중심 축선 방향 선단측이면서 직경방향 바깥쪽으로 돌출되고, 상기 코너부로부터 각각 연장되는 선단 절삭날 및 서브 절삭날이 상기 공구 본체의 선단면 및 외주면으로 돌출되며, 상기 서브 절삭날이 상기 회전중심 축선과 대략 평행하게 연장되도록 상기 공구 본체에 장착되고,
    더욱이, 적어도 상기 선단 절삭날의 상기 코너부 근방 영역에 인접하는 절삭면의 축방향 경사각이 상기 서브 절삭날에 인접하는 절삭면의 직경방향 경사각보다 큰 절삭 공구.
  5. 제 4 항에 있어서,
    적어도 상기 선단 절삭날의 상기 코너부 근방 영역에 인접하는 절삭면의 축방향 경사각이 양인 절삭 공구.
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