KR20130057406A - 절삭 인서트 및 밀링 공구 - Google Patents

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Abstract

정면 밀링 및 램핑용 절삭 인서트 (10) 는 상부 연장 평면을 규정하는 상측면 (21), 상부 연장 평면과 평행한 하부 연장 평면을 규정하는 하측면 (22) 및, 절삭 인서트 둘레에 연장되는 날 측면 (30) 을 포함한다. 중심 축선 (A) 은 상부 및 하부 연장 평면을 통하여 수직으로 연장된다. 상부 절삭날 (23) 은 중심 축선에 대해 결정각에 대응하는 동일한 길이를 가지는 4 개의 상부 절삭날부 (24) 를 형성한다. 하부 절삭날 (25) 은 중심 축선에 대해 상기 결정각에 대응하는 동일한 길이를 가지는 4 개의 하부 절삭날부 (26) 를 형성한다. 각각의 상부 절삭날부는 0 초과 상기 결정각 미만인 변위각으로 하부 절삭날부 중 하나에 관해 중심 축선에 대해 각도상 변위된다.

Description

절삭 인서트 및 밀링 공구{A CUTTING INSERT AND A MILLING TOOL}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따라 칩 제거 기계가공하도록 그리고 가공물의 정면 밀링 및 램핑 (ramping) 을 위해 커터 본체에 장착되도록 구성된 절삭 인서트에 관한 것이다. 이러한 절삭 인서트는 US 2010/0303563 에 개시된다. 또한 본 발명은, 커터 본체와 다수의 이러한 절삭 인서트를 포함하는, 청구항 15 에 따른 밀링 공구에 관한 것이다.
본 발명의 절삭 인서트에서, 칩 형성 구성을 포함한 기하학적 구조는 절삭 인서트의 상측면과 하측면에 위치한다. 이것은 예를 들어 US 2010/0129166 에 나타낸 것과 같은 절삭 인서트의 주연에 위치한 기하학적 구조를 가지는 종래 기술에 따른 절삭 인서트와 다르다.
US 2010/0303563 은 정면 밀링, 슬롯 밀링, 플런지 밀링 및 램핑과 같은 밀링 작동을 위해 구성된 절삭 인서트를 개시한다. 공지된 절삭 인서트는 상부 연장 평면을 규정하는 상측면 및 상부 연장 평면과 평행한 하부 연장 평면을 규정하는 하측면을 포함한다. 중심 축선은 상부 연장 평면 및 하부 연장 평면을 통하여 수직으로 연장된다. 상부 절삭날은 상측면 둘레에 연장되고 3 개 이상의 상부 절삭날부를 형성하고, 각각의 상부 절삭날부는 중심 축선에 대해 결정각 (determined angle) 에 대응하는 길이를 가진다. 하부 절삭날은 하측면 둘레에 연장되고 3 개 이상의 하부 절삭날부를 형성하고, 각각의 하부 절삭날부는 중심 축선에 대해 상기 결정각에 대응하는 길이를 가진다. 날 측면은 절삭 인서트 둘레에 연장된다.
US 2010/0303563 의 절삭 인서트는 칩 표면을 형성하는 상측면과 적어도 하나의 상부 절삭날부, 또는 칩 표면을 형성하는 하측면과 적어도 하나의 하부 절삭날부로 절삭할 수 있도록 인덱스 가능 (indexable) 하다. 각각의 상부 절삭날부의 길이는 각각의 하부 절삭날부의 길이와 동일하다.
더욱이, US 2010/0303563 의 절삭 인서트의 상측면은, 상측면이 하측면의 거울상을 형성하도록, 절삭 인서트의 가상 중간면에서 중심 축선에 수직으로 연장되는 축선에 대해 하측면에 관하여 비틀림 또는 회전된다. 이 구성 덕분에, 절삭 인서트는 싱글-핸드형 (single-handed) 이다.
표준 네거티브 정사각형 절삭 인서트의 경우에는, 커터 본체에서의 절삭 인서트의 위치를 변경하지 않으면서 인서트의 릴리프 (relief) 로 교대식 (alternating) 고속 이송 (high-feed) 정면 밀링과 램핑을 허용하는 커터 본체에서의 절삭 인서트의 고유의 축선 방향 및 반경 방향 위치를 얻을 수 없다. 문제점은 여유각으로 인해 릴리프가 자연스러운 포지티브 인서트와 동일하지 않다.
본 발명의 목적은 위에서 검토된 문제점들을 극복하고 모든 절삭날이 복잡한 밀링 작동에서 효율적으로 사용될 수 있도록 하는 인덱서블 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
이 목적은 처음에 규정된 절삭 인서트에 의해 달성되는데, 이 절삭 인서트는 0 (zero) 초과 상기 결정각 미만인 변위각으로 하부 절삭날부 중 하나에 관하여 중심 축선에 대해 각각의 상부 절삭날부가 각도상 변위되는 것을 특징으로 한다.
중심 축선을 중심으로 그리고 중심 축선과 직각을 이루는 축선을 중심으로 회전시킴으로써 인덱스 가능한 이러한 절삭 인서트에 의하여, 상측면과 하측면에 대해 모든 절삭날부는, 정면 밀링과 램핑을 포함한 다양한 복잡한 밀링 작동에서, 특히 일 방향으로의 정면 밀링과 반대 방향으로의 램핑을 포함하는 조합된 작동에서, 효율적으로 사용될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 해결법은, 각도상 변위되거나, 하나의 절삭 인서트에 대해 다른 하나의 절삭 인서트가 비틀린, 즉 상측면을 형성하는 절삭 인서트와 하측면을 형성하는 절삭 인서트 사이에 각도상 오프셋을 가지는 2 개의 절삭 인서트를 조립하는데 있다. 이 구성 덕분에, 릴리프가 보장되고, 즉 하나 이상의 상부 절삭날부가 활성 (active) 절삭 위치에 있고 가공물과 맞물릴 때 하부 절삭날부 중 어느 것도 또는 절삭 인서트의 어떤 다른 부분도 가공물을 간섭하지 않는 것이 보장된다. 상부 및 하부 절삭날부의 각도상 변위는 상부 절삭날의 가공 영역으로부터 하부 절삭날을 자유롭게 하도록 허용한다. 결과적으로, 하부 절삭날부는 비활성 (passive) 위치에 있고 기계가공을 위해 사용되지 않을 때 보호된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 날 측면은 절삭 인서트 둘레에 연장되고 날 측면을 상부 절삭날에 연관된 상부 측면부 및 하부 절삭날에 연관된 하부 측면부로 분할하는 천이부를 포함한다. 2 개의 측면부를 링크하는 천이부는 필릿 (fillet) 일 수도 있다. 천이부는 상부 측면부를 하부 측면부로부터 분리하고, 그러면 이것은 절삭 인서트의 여유 (clearance) 및 지지에 대해 서로 독립적으로 구성될 수도 있다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 상부 측면부는 상부 절삭날부 각각에 연관된 적어도 2 개의 상부 측면을 포함하고, 하부 측면부는 하부 절삭날부 각각에 연관된 적어도 2 개의 하부 측면을 포함한다. 유리하게는, 각각의 상하부 측면은 상기 인덱스 위치 중 하나에서 여유면을 형성하도록 구성되고 상기 인덱스 위치 중 다른 하나에서 지지면을 형성하여서 커터 본체에 장착될 때 상기 커터 본체의 지지면에 접하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 상부 측면부는 상부 연장 평면과 예각을 형성하고, 하부 측면부는 하부 연장 평면과 예각을 형성한다. 유리하게는, 각각의 상부 측면은 연관된 상부 절삭날부에 대해 상부 연장 평면과 예각을 형성할 수도 있고 각각의 하부 측면은 연관된 하부 절삭날부에 대해 하부 연장 평면과 예각을 형성할 수도 있다. 그 결과, 절삭 인서트는 모든 상부 절삭날부 및 모든 하부 절삭날부에 대해 포지티브 절삭 기하학적 구조를 가질 것이다. 예각은 다른 측면 면에 대해 동일하거나, 다른 측면 면에 대해 상이할 수도 있다.
따라서, 절삭 인서트는 자연 릴리프를 가지는 포지티브 인서트 및, 커터 본체에서 절삭 인서트의 위치를 변경하지 않으면서 교대식 램핑과 정면 밀링을 수행할 수 있도록 2 배 초과의 절삭날부를 가지는 네거티브 가역 인서트의 장점을 조합한다. 따라서, 특히 유리한 해결법은 하나의 절삭 인서트가 다른 하나의 절삭 인서트에 대해 비틀린, 즉 절삭 인서트 사이에 각도상 오프셋 또는 변위를 가지는 2 개의 포지티브 절삭 인서트를 조립하는데 있다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 천이부는 상하부 연장 평면에 평행한 방향에서 보았을 때 파형 형상 (wave-like shape) 또는 파 형상 (wave shape) 을 가진다. 파형 형상은 규칙적일 필요는 없다. 파형 형상은 날 측면의 1/2 폭을 초과하는 플랭크 (flank) 마모를 허용하는 측면을 가지도록 사인파 모양으로 진행할 수도 있다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 천이부는 절삭 인서트 둘레에 연장되는 그루브를 포함한다. 전체 절삭 인서트 둘레에서 날 측면을 따라 연장되는 이러한 그루브는 상부 측면부 및 하부 측면부의 완전한 상호 분리를 제공한다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 변위각은 0 초과 상기 결정각의 50 % 미만이고, 바람직하게 0 초과 상기 결정각의 40 % 미만이고, 보다 바람직하게 0 초과 상기 결정각의 30 % 미만이고, 그리고 가장 바람직하게 0 초과 상기 결정각의 20 % 미만이다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 상부 절삭날부와 하부 절삭날부는 동일하다. 따라서, 절삭 인서트의 각각의 절삭날부는 길이 및 형상에 있어서 절삭 인서트의 모든 다른 절삭날부와 동일하다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 상기 인덱스 위치 중 하나에서 상부 절삭날부 중 하나가 주 절삭날을 형성하고 인접한 상부 절삭날부가 부 절삭날을 형성하도록 상부 절삭날이 구성되고, 상기 인덱스 위치 중 다른 하나에서 하부 절삭날부 중 하나가 주 절삭날을 형성하고 인접한 하부 절삭날부가 부 절삭날을 형성하도록 하부 절삭날이 구성된다. 예를 들어, 주 절삭날이 실질적으로 정면 밀링을 수행할 수도 있고, 반면에 인접한 부 절삭날이 램핑을 수행할 수도 있다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 상부 절삭날은 3 개의 상부 절삭날부를 포함하고 하부 절삭날은 3 개의 하부 절삭날부를 포함한다. 하지만, 또한, 상부 절삭날과 하부 절삭날은 각각 4 개, 5 개 이상의 상부 절삭날부와 하부 절삭날부를 포함할 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 절삭 인서트에는 삼각형, 정사각형, 오각형 등의 형상과 같은 다양한 기하학적 형상이 적용될 수 있다. 또한, 단지 2 개의 상부 절삭날부와 2 개의 하부 절삭날부를 구비한 절삭 인서트가 가능하다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 절삭 인서트는 싱글-핸드형이고, 즉 절삭 인서트가 상측면 및 하측면에 동일한 절삭 기하학적 구조를 제공하고, 상부 날과 하부 날이 활성 절삭 위치에 있는지에 관계없이 동일한 방향으로 커터 본체를 회전시키는데 사용될 수 있다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 절삭 인서트는 상기 가공물의 교대식 정면 밀링과 램핑을 수행하도록 구성된다.
또한, 본원의 목적은 절삭 인서트가 커터 본체에 장착되고 상기 가공물의 교대식 정면 밀링과 램핑을 수행할 수 있도록 구성된 처음에 정의된 밀링 공구에 의해 달성된다.
이제, 본 발명은 본원에 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시형태에 대한 다음 설명에 의하여 보다 자세히 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 복수의 절삭 인서트를 지니는 커터 본체를 구비한 밀링 공구의 사시도를 나타낸다.
도 2 는 도 1 의 커터 본체의 측면도를 나타낸다.
도 3 은 도 1 의 커터 본체의 정면도를 나타낸다.
도 4 는 제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 5 는 도 4 의 절삭 인서트의 측면도를 나타낸다.
도 6 은 도 4 의 절삭 인서트의 정면도를 나타낸다.
도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 8 은 도 7 의 절삭 인서트의 측면도를 나타낸다.
도 9 는 도 7 의 절삭 인서트의 정면도를 나타낸다.
도 10 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 11 은 도 10 의 절삭 인서트의 측면도를 나타낸다.
도 12 는 도 10 의 절삭 인서트의 정면도를 나타낸다.
도 13 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 14 는 도 13 의 절삭 인서트의 측면도를 나타낸다.
도 15 는 도 13 의 절삭 인서트의 정면도를 나타낸다.
도 16 은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 절삭 인서트의 사시도를 나타낸다.
도 17 은 도 16 의 절삭 인서트의 측면도를 나타낸다.
도 18 은 도 16 의 절삭 인서트의 정면도를 나타낸다.
도 19 는 가공물의 기계가공 중 도 1 의 밀링 공구의 사시도를 나타낸다.
도 20 은 도 19 의 공구와 가공물의 측면도를 나타내는데, 가공물은 단면도로 나타나 있다.
도 1 은 교대식 정면 밀링과 램핑을 수행하는데 사용되도록 구성된 밀링 공구의 일부를 형성하는, 공작 기계용 커터 본체 (1) 를 나타낸다. 램핑하는 동안, 밀링 공구는 측방향과 전진 방향으로 동시에 이송된다. 밀링 공구는 특히 강, 알루미늄 등과 같은 금속 재료로 된 가공물의 칩 제거 기계가공용으로 구성된다.
커터 본체 (1) 는 공작 기계 (미도시) 에 연결되도록 된 후방 연결면 (2) 또는 공작 기계에 연결될 중간 공구 요소 (미도시) 를 가진다. 커터 본체 (1) 는 또한 후면 (2) 에 대향한 정면 (3) 및, 후면 (2) 과 정면 (3) 사이에서 커터 본체 (1) 둘레에 연장되는 주연면 (4) 을 가진다. 커터 본체 (1) 는, 커터 본체 (1) 의 종방향 중심 축선을 또한 형성하는 회전 축선 (C1) 을 중심으로 회전 방향 (R1) 으로 회전하도록 구성된다. 회전 축선 (C1) 은 후면 (2) 및 정면 (3) 을 통하여, 바람직하게는 후면과 정면에 수직으로, 그리고 주연면 (4) 과 평행하게 연장된다.
밀링 공구는 커터 본체 (1) 에 장착된 복수의 절삭 인서트 (10) 를 포함한다. 절삭 인서트 (10) 는 교체 가능하다. 절삭 인서트 (10) 는 경질 금속, 초경합금, 세라믹 등과 같은 커터 본체 (1) 보다 더 경질의 재료로 제조된다. 커터 본체 (1) 는 강으로 제조될 수도 있다.
커터 본체 (1) 는 복수의 리세스 (11) 를 포함하는데, 각각의 리세스는 절삭 인서트 (10) 각각을 수용하도록 구성된다. 도 1 내지 도 3 에 나타낸 실시형태에서, 밀링 공구는 4 개의 절삭 인서트 (10) 와 4 개의 리세스 (11) 를 포함한다. 밀링 공구는 4 개 미만 또는 4 개 초과의 절삭 인서트 (10) 와 리세스 (11), 예를 들어 3 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개 등의 절삭 인서트 (10) 와 리세스 (11) 를 포함할 수도 있다.
각각의 리세스 (11) 는 절삭 인서트 (10) 를 위한 시트부 (12) 를 포함한다. 시트부 (12) 는 절삭 인서트 (10) 를 위한 지지부를 형성하도록 구성된다. 절삭 인서트 (10) 중 하나가 시트부 (12) 옆에 도시되어 있는 도 1 에서 볼 수 있듯이, 시트부 (12) 는 바닥 지지면 (13), 주 측면 지지면 (14) 과 부 측면 지지면 (15) 을 포함한다. 절삭 인서트 (10) 는, 시트부 (12) 에 장착되었을 때, 도 1 내지 도 3 에서 볼 수 있듯이, 주연면 (4) 너머로 측방향으로 그리고 정면 (3) 너머로 전방으로 연장된다. 절삭 인서트 (10) 는, 커터 본체 (1) 에 장착되었을 때, 회전 축선 (C1) 주위의 원형 경로를 따라 배치된다. 원형 경로는 회전 축선 (C1) 에 수직한 평면에서 연장된다.
도 1 내지 도 3 에 나타낸 실시형태에서, 절삭 인서트 (10) 는, 절삭 인서트 (10) 에서 중심 구멍 (17) (도 4 내지 도 6 참조) 을 통하여 바닥 지지면 (13) 을 관통하는 체결 구멍 (18) 안으로 연장되는 체결 나사 (16) 에 의하여 각각의 시트부 (12) 에 고정된다.
게다가, 절삭 인서트 (10) 는 절삭 인서트 (10) 와 맞물리는 클램핑 암 (19) 을 가지는 클램프에 의하여 더 고정된다.
도 1 내지 도 3 에서 커터 본체 (1) 에 장착된 절삭 인서트 (10) 의 제 1 실시형태는 도 4 내지 도 6 에 보다 자세히 나타나 있다. 절삭 인서트 (10) 는 상부 연장 평면 (U) 을 규정하는 상측면 (21) 및, 상부 연장 평면 (U) 에 평행한 하부 연장 평면 (L) 을 규정하는 하측면 (22) 을 포함한다. 중심 축선 (A) 은 상부 연장 평면 (U) 과 하부 연장 평면 (L) 을 통하여 수직으로 연장된다. 중심 구멍 (17) 은 그 중심 구멍 (17) 과 평행하게 그리고 동심으로 상측면 (21) 및 하측면 (22) 을 통하여 연장된다.
상부 절삭날 (23) 은 상측면 (21) 둘레에 연장되고 4 개의 상부 절삭날부 (24) 를 형성한다. 각각의 상부 절삭날부 (24) 는 중심 축선 (A) 에 대해 결정각 (α) 에 대응하는 길이를 가진다. 하부 절삭날 (25) 은 하측면 (22) 둘레에 연장되고 4 개의 하부 절삭날부 (26) 를 형성한다. 각각의 하부 절삭날부 (26) 는 또한 중심 축선 (A) 에 대해 상기 결정각 (α) 에 대응하는 길이를 가진다. 4 개의 상부 절삭날부 (24) 와 4 개의 하부 절삭날부 (26) 를 갖고 전체 형상이 정사각형인 제 1 실시형태의 절삭 인서트 (10) 의 경우, 결정각 (α) 은 90°이다. 절삭날부 (24, 26) 사이의 천이부는 도 6 에서 분명히 볼 수 있는 것처럼 라운딩 되어있다. 이것은 각각의 절삭날부 (24, 26) 의 2 개의 대향 단부를 약간 만곡시킴으로써 달성된다. 만곡된 단부 외에도, 절삭날부 (24, 26) 는 만곡된 단부 사이에 약간 볼록한 곡률부 (curvature) 를 또한 포함한다.
각각의 상부 절삭날부 (24) 의 길이는 각각의 다른 상부 절삭날부 (24) 의 길이와 동일하다. 각각의 하부 절삭날부 (26) 의 길이는 각각의 다른 하부 절삭날부 (26) 의 길이와 동일하다. 더욱이, 각각의 상부 절삭날부 (24) 의 길이는 각각의 하부 절삭날부 (26) 의 길이와 동일하다. 환언하면, 나타낸 실시형태에서, 모든 절삭날부 (24, 26) 는 절삭날부 (24, 26) 의 길이와 형상에 있어서 동일하다. 하측면 (22) 이 중심 축선 (A) 과 직각을 이루는 가상 축선을 중심으로 180°로 회전된다는 점에서, 하측면 (22) 을 상측면 (21) 의 거울상으로 볼 수 있다.
절삭 인서트 (10) 는 상이한 인덱스 위치로 인덱스 가능하다. 일 인덱스 위치에서, 상부 절삭날 (23) 이 절삭하고 있고, 여기에서 상측면 (21) 은 칩 표면 또는 경사면을 형성하고, 하측면 (22) 은 시트부 (12) 의 바닥 지지면 (13) 에 놓인 지지면을 형성한다. 다른 인덱스 위치에서, 하부 절삭날 (25) 이 절삭하고 있고, 여기에서 하측면 (22) 은 칩 표면 또는 경사면을 형성하고, 상측면 (21) 은 시트부 (12) 의 바닥 지지면 (13) 에 놓인 지지면을 형성한다. 상측면 (21) 및 하측면 (22) 에 의해 또는 상측면 및 하측면에 형성된 칩 표면은, 제 1 실시형태에서, 특히 도 4 에서 볼 수 있듯이 유리한 칩 형성 성질을 제공하도록 함몰되어 (depressed) 있다.
인덱스 위치 중 하나에서 상부 절삭날부 (24) 중 하나가 주 절삭날을 형성하고 인접한 상부 절삭날부 (24) 는 부 절삭날을 형성하도록 상부 절삭날 (23) 이 구성되고, 특히 가공물 (W) 과 맞물린 절삭 인서트 (10) 를 도시한 도 19 및 도 20 을 참조한다. 명료성을 위해, 절삭 깊이는 과장되어 있다. 밀링 공구가 도 20 에서 우측으로 이동할 때 주 절삭날은 정면 밀링을 수행한다. 밀링 공구가 도 20 에서 좌측으로 이동할 때, 인접한 부 절삭날은 램핑을 수행한다. 마찬가지로, 인덱스 위치 중 다른 하나에서 하부 절삭날부 (26) 중 하나가 주 절삭날을 형성하고 인접한 하부 절삭날부 (26) 가 부 절삭날을 형성하도록 하부 절삭날 (25) 이 구성된다. 전술한 볼록한 곡률부가 유리하고, 이로 인해 절삭날부 (24, 26) 가 가공물 (W) 의 바닥면의 알맞은 정면 밀링 및 가공물 (W) 의 측방향 표면의 알맞은 측방향 밀링에 적합하다.
날 측면 (30) 은 절삭 인서트 (10) 둘레에 연장된다. 날 측면 (30) 은, 절삭 인서트 (10) 둘레에 연장되고 날 측면 (30) 을 상부 측면부 (31) 및 하부 측면부 (32) 로 분할하는 천이부를 포함한다. 상부 측면부 (31) 는 상부 절삭날 (23) 에 연관되거나 연결된다. 하부 측면부 (32) 는 하부 절삭날 (25) 과 연관되거나 연결된다.
상부 측면부 (31) 는 상부 절삭날부 (24) 의 각각에 연관된 4 개의 상부 측면 (34) 을 포함한다. 하부 측면부 (32) 는 하부 절삭날부 (26) 의 각각에 연관된 4 개의 하부 측면 (36) 을 포함한다.
상부 측면 (34) 과 하부 측면 (36) 각각은 상기 인덱스 위치 중 하나에서 여유면을 형성하도록 구성되고, 상기 인덱스 위치 중 다른 하나에서 지지면을 형성하도록 구성되는데, 절삭 인서트 (10) 가 시트부 (12) 에 장착될 때 커터 본체 (1) 의 시트부 (12) 중 하나의 주 측면 지지면 (14) 또는 부 측면 지지면 (15) 에 접한다.
상부 측면부 (31) 는 상부 연장 평면 (U) 과 예각을 형성하고, 하부 측면부 (32) 는 하부 연장 평면 (L) 과 예각을 형성한다 (특히 도 5 참조). 보다 구체적으로, 각각의 상부 측면 (34) 은 연관된 상부 절삭날부 (24) 에 대해 상부 연장 평면 (U) 과 예각을 형성하고, 각각의 하부 측면 (36) 은 연관된 하부 절삭날부 (26) 에 대해 하부 연장 평면 (L) 과 예각을 형성한다. 그 결과로서, 절삭 인서트 (10) 는 모든 상부 절삭날부 (24) 와 모든 하부 절삭날부 (26) 에 대해 포지티브 절삭 기하학적 구조를 가질 것이다. 예각은 다른 측면에 대해 동일하거나 다른 측면에 대해 상이할 수 있다.
도 4 및 도 5 에서 볼 수 있듯이, 천이부는 상부 연장 평면 (U) 과 하부 연장 평면 (L) 에 평행한 방향에서 보았을 때 파형 형상을 가진다. 파형 형상은, 피크 중 하나와 인접한 밸리 (valley) 사이의 거리가 상기 하나의 피크와 다른 인접한 밸리 사이의 거리보다 짧다는 의미에서 불규칙적이다. 천이부는 제 1 실시형태에서 전체 날 측면 (30) 을 따라 천이 영역 (40) 의 길이를 따라 균일한 폭을 가지는 천이 영역 (40) 으로서 구성된다. 천이 영역 (40) 의 폭은 제 1 실시형태에서 상부 측면부 (31) 및 하부 측면부 (32) 의 폭보다 훨씬 더 작다.
특히 도 6 에서 볼 수 있듯이, 각각의 상부 절삭날부 (24) 는 0 보다 크고 결정각 (α) 미만인 변위각 (β) 으로 하부 절삭날부 (26) 중 하나에 관해 중심 축선 (A) 에 각도상 변위된다. 유리하게도 변위각 (β) 은 결정각 (α) 보다 작거나 훨신 더 작을 수도 있음에 주목해야 한다. 특히, 변위각 (β) 은 0 보다 크고 결정각 (α) 의 50 % 미만일 수도 있고, 바람직하게 0 보다 크고 결정각 (α) 의 40 % 미만일 수도 있고, 보다 바람직하게 0 보다 크고 결정각 (α) 의 30 % 미만일 수도 있고, 또는 가장 바람직하게 0 보다 크고 결정각 (α) 의 20 % 미만일 수도 있다.
변위각 (β) 은 절삭날부 (24, 26) 의 개수 또는 절삭 인서트 (10) 의 전체 형상, 즉 중심 축선 (A) 방향을 따라 위에서 보았을 때 절삭 인서트 (10) 가 삼각형 형상, 정사각형 형상, 오각형 형상 등을 가지는지에 따른다. 절삭날부 (24, 26) 가 더 많아질수록, 변위각 (β) 의 상한치는 더 작아진다.
그 결과로서, 상측면 (21) 은 전술한 대로 중심 축선 (A) 과 직각을 이루는 가상 축선 둘레에서 하측면 (22) 에 관해 180° 회전할 뿐만 아니라, 변위각 (β) 으로 하측면 (22) 에 관해 중심 축선 (A) 을 중심으로 회전된다. 이 구성으로 그리고 상측면 (21) 과 하측면의 동일한 구성으로 인해, 절삭 인서트 (10) 는 싱글-핸드형이고, 즉 밀링 공구와 커터 본체 (1) 는 다른 절삭 인서트 (10) 의 인덱스 위치에 독립적으로 동일한 회전 방향 (R1) 으로 항상 회전할 것이다.
도 19 및 도 20 은 일 방향으로의 정면 밀링과 반대 방향으로의 램핑을 포함하는 가공물 (W) 의 기계가공 작동에서 제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트 (10) 를 구비한 밀링 공구를 도시한다. 절삭 인서트 (10) 의 상측면 (21) 이 가공물 (W) 과 맞물리고, 밀링 공구가 수평 이동할 때 상부 절삭날부 (24) 중 하나가 가공물에 만들어진 리세스의 바닥을 기계가공하는 주 절삭날을 형성하고, 반면에 밀링 공구가 램핑될 때, 즉 측방향으로 그리고 하향 이동할 때 인접한 상부 절삭날부 (24) 가 가공물의 리세스의 바닥면을 기계가공하는 부 절삭날을 형성하는 것을 알 수 있다. 절삭 인서트 (10) 의 다른 부분뿐만 아니라 하부 절삭날 (25) 은 가공물과 맞물리지 않는다는 것을 또한 알 수 있다. 상측면 (21) 에 관한 하측면 (22) 의 변위 때문에, 하부 절삭날은 따라서 가공물 (W) 과 어떠한 접촉도 하지 않을 것이다.
이제, 절삭 인서트 (10) 의 추가 실시형태가 기술될 것이다. 동일한 도면 부호는 나타낸 모든 실시형태에서 동일하거나 유사한 요소를 지시한다는 것을 주목해야 한다.
도 7 내지 도 9 는 절삭 인서트 (10) 의 제 2 실시형태를 나타내는데, 이것은 천이부가 절삭 인서트 (10) 둘레에 연장되는 그루브 (41) 를 포함한다는 점에서 제 1 실시형태와 상이하다. 환언하면, 천이 영역 (40) 은 그루브로서 구성된다. 또한 제 2 실시형태에서, 천이부 또는 그루브 (41) 는 천이 영역 (40) 의 길이를 따라 균일한 폭을 가진다. 제 1 실시형태와 달리, 상부 연장 평면 (U) 및 하부 연장 평면 (L) 에 평행한 방향에서 보았을 때 그루브는 훨씬 더 얕은 파형 형상을 가진다.
도 10 내지 도 12 는 절삭 인서트 (10) 의 제 3 실시형태를 나타내는데, 이것은 절삭 인서트 (10) 가 단지 3 개의 상부 절삭날부 (24) 와 3 개의 하부 절삭날부 (26) 를 가져서 전체 삼각형 형상이고 결정각 (α) 이 120°라는 점에서 제 1 및 제 2 실시형태와 상이하다. 또한 제 3 실시형태에서, 천이 영역 (40) 은 불규칙적인 파형 형상을 가진다.
도 13 내지 도 15 는 절삭 인서트 (10) 의 제 4 실시형태를 나타내는데, 이것은 절삭 인서트 (10) 가 5 개의 상부 절삭날부 (24) 와 5 개의 하부 절삭날부 (26) 를 가져서 전체 오각형 형상이고 결정각 (α) 은 72°라는 점에서 선행 실시형태와 상이하다. 천이 영역 (40) 은 불규칙적인 파형 형상을 가진다.
도 16 내지 도 18 은 절삭 인서트 (10) 의 제 5 실시형태를 나타내는데, 이것은 절삭 인서트 (10) 가 평평한 상측면 (21) 및 평평한 하측면 (22) 을 가진다는 점에서 제 1 및 제 2 실시형태와 상이하다. 또한, 제 1 및 제 2 실시형태와 달리, 절삭날부 (24, 26) 는 약간 만곡된 단부 사이에서 직선형이다. 더욱이, 제 5 실시형태에서, 연관된 상부 절삭날부 (24) 에 대해 각각의 상부 측면 (34) 과 상부 연장 평면 (U) 사이 및, 연관된 하부 절삭날부 (26) 에 대해 각각의 하부 측면 (36) 과 하부 연장 평면 (L) 사이에 형성된 예각은 다른 측면들에 대해 상이하다.
본 발명은 개시된 실시형태로 제한되지 않지만 다음 청구항의 범위 내에서 변경 및 수정될 수도 있다. 예를 들어, 절삭 인서트 (10) 에 단지 2 개의 상부 절삭날부 및 단지 2 개의 하부 절삭날부를 제공할 수 있다. 바람직하게, 그러면 절삭날부는 볼록하게 구부러질 것이다. 또한, 절삭 인서트 (10) 는 5 개 초과의 상부 절삭날부 및 5 개 초과의 하부 절삭날부, 예를 들어 6 개, 7 개, 8 개 이상을 포함할 수도 있다.
1 커터 본체
2 후면
3 정면
4 주연면
10 절삭 인서트
11 리세스
12 시트부
13 바닥 지지면
14 주 측면 지지면
15 부 측면 지지면
16 체결 나사
17 중심 구멍
18 체결 구멍
21 상측면
22 하측면
23 상부 절삭날
24 상부 절삭날부
25 하부 절삭날
26 하부 절삭날부
30 날 측면
31 상부 측면부
32 하부 측면부
34 상부 측면
36 하부 측면
40 천이 영역
41 그루브
A 중심 축선
C1 회전 축선
R1 회전 방향
W 가공물
α 결정각
β 변위각

Claims (15)

  1. 칩 제거 기계가공하도록 그리고 가공물 (W) 의 정면 밀링 및 램핑 (ramping) 을 위해 커터 본체 (1) 에 장착되도록 구성된 절삭 인서트 (10) 로서,
    상부 연장 평면 (U) 을 규정하는 상측면 (21);
    상기 상부 연장 평면 (U) 과 평행을 이루는 하부 연장 평면 (L) 을 규정하는 하측면 (22),
    상기 상측면 (21) 둘레에 연장되고 적어도 2 개의 상부 절삭날부들 (24) 을 형성하고, 각각의 상부 절삭날부는 상기 상부 연장 평면 (U) 및 상기 하부 연장 평면 (L) 을 통하여 수직으로 연장되는 중심 축선 (A) 에 대해 결정각 (determined angle) (α) 에 대응하는 길이를 가지는 상부 절삭날 (23),
    상기 하측면 (22) 둘레에 연장되고 적어도 2 개의 하부 절삭날부들 (26) 을 형성하고, 각각의 하부 절삭날부는 상기 중심 축선 (A) 에 대해 상기 결정각 (α) 에 대응하는 길이를 가지는 하부 절삭날 (25), 및
    상기 절삭 인서트 (10) 둘레에 연장되는 날 측면 (30) 을 포함하고,
    상기 절삭 인서트 (10) 는, 칩 표면을 형성하는 상기 상측면 (21) 과 상기 상부 절삭날부들 (24) 중 적어도 하나 또는 칩 표면을 형성하는 상기 하측면 (22) 과 하부 절삭날부들 (26) 중 적어도 하나로 절삭할 수 있도록 상이한 인덱스 위치들로 인덱스 가능하고, 상기 상부 절삭날부들 (24) 각각의 길이는 상기 하부 절삭날부들 (26) 각각의 길이와 동일하고,
    각각의 상부 절삭날부 (24) 는, 0 초과 상기 결정각 (α) 미만인 변위각 (β) 으로, 상기 하부 절삭날부들 (26) 중 하나에 관해 상기 중심 축선 (A) 에 대해 각도상 변위되는 절삭 인서트 (10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 날 측면 (30) 은, 상기 절삭 인서트 (10) 둘레에 연장되고 상기 날 측면 (30) 을 상기 상부 절삭날 (23) 에 연관된 상부 측면부 (31) 및 상기 하부 절삭날 (25) 에 연관된 하부 측면부 (32) 로 분할하는 천이부를 포함하는 절삭 인서트 (10).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 측면부 (31) 는 상기 상부 절삭날부들 (24) 각각에 연관된 적어도 2 개의 상부 측면들 (34) 을 포함하고,
    상기 하부 측면부 (32) 는 상기 하부 절삭날부들 (26) 각각에 연관된 적어도 2 개의 하부 측면들 (36) 을 포함하는 절삭 인서트 (10).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 측면들 (34, 36) 각각은 상기 인덱스 위치들 중 하나에서 여유면을 형성하도록 그리고 상기 인덱스 위치들 중 다른 하나에서 지지면을 형성하여서 상기 커터 본체 (1) 에 장착되는 때 상기 커터 본체 (1) 의 지지면 (14, 15) 에 접하도록 구성되는 절삭 인서트 (10).
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 측면부 (31) 는 상기 상부 연장 평면 (U) 과 예각을 형성하고, 상기 하부 측면부 (32) 는 상기 하부 연장 평면 (L) 과 예각을 형성하는 절삭 인서트 (10).
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천이부는, 상기 상부 및 하부 연장 평면들 (U, L) 에 평행한 방향에서 보았을 때, 파형 (wave-like) 형상을 가지는 절삭 인서트 (10).
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천이부는 상기 절삭 인서트 (10) 둘레에 연장되는 그루브 (41) 를 포함하는 절삭 인서트 (10).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변위각 (β) 은 0 초과 상기 결정각 (α) 의 50 % 미만인 절삭 인서트 (10).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 절삭날부들 (24) 과 상기 하부 절삭날부들 (26) 은 동일한 절삭 인서트 (10).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 절삭날 (23) 은, 상기 인덱스 위치들 중 하나에서 상기 상부 절삭날부들 (24) 중 하나가 주 절삭날을 형성하고 인접한 상부 절삭날부 (24) 가 부 절삭날을 형성하도록 구성되고,
    상기 하부 절삭날 (25) 은, 상기 인덱스 위치들 중 다른 하나에서 상기 하부 절삭날부들 (26) 중 하나가 주 절삭날을 형성하고 인접한 하부 절삭날부 (26) 가 부 절삭날을 형성하도록 구성되는 절삭 인서트 (10).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 절삭날 (23) 은 3 개의 상부 절삭날부들 (24) 을 포함하고, 상기 하부 절삭날 (25) 은 3 개의 하부 절삭날부들 (26) 을 포함하는 절삭 인서트 (10).
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 절삭날 (23) 은 4 개의 상부 절삭날부들 (24) 을 포함하고, 상기 하부 절삭날 (25) 은 3 개의 하부 절삭날부들 (26) 을 포함하는 절삭 인서트 (10).
  13. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 절삭날 (23) 은 5 개의 상부 절삭날부들 (24) 을 포함하고, 상기 하부 절삭날 (25) 은 3 개의 하부 절삭날부들 (26) 을 포함하는 절삭 인서트 (10).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트 (10) 는 싱글-핸드형 (single-handed) 인 절삭 인서트 (10).
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 다수의 절삭 인서트들 (10) 및 커터 본체 (1) 를 포함하는 밀링 공구로서,
    상기 절삭 인서트들 (10) 은 상기 커터 본체 (1) 에 장착되고 가공물 (W) 의 교대식 정면 밀링과 램핑을 수행할 수 있도록 구성되는 밀링 공구.
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