KR20130094737A

KR20130094737A - 노치를 갖는 절삭 인서트를 클램핑하기 위한 너브를 구비한 공구 홀더

Info

Publication number: KR20130094737A
Application number: KR1020130013570A
Authority: KR
Inventors: 존 쥴리어스 쥬니어 바카; 애시윈 드와라카에쉬 무랄리; 켄트 피터 미즈갈스키
Original assignee: 케나메탈 아이엔씨.
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2013-08-26
Also published as: US8727674B2; DE102013101102A1; JP2013166237A; SE1350165A1; CN103252510A; US20130216320A1; DE102013101102B4

Abstract

공구 홀더는 인서트 수용 포켓을 가지는 공구 홀더 몸체와 절삭 인서트를 클램핑하기 위한 클램프를 포함한다. 클램프는 클램프가 인서트와 가압-맞물림될 때 절삭 인서트에 있는 한 쌍의 노치들과 맞물리는, 하향으로 연장되는 한 쌍의 너브들을 포함하며, 그에 의해 공구 홀더의 인서트 수용 포켓 내에 절삭 인서트를 견고하게 클램핑한다.

Description

노치를 갖는 절삭 인서트를 클램핑하기 위한 너브를 구비한 공구 홀더{TOOL HOLDER WITH NUBS FOR CLAMPING A CUTTING INSERT WITH NOTCHES}

본 발명은 절삭 인서트를 클램핑하기 위한 공구 홀더에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 "도그본(dogbone)" 절삭 인서트를 공구 홀더에 견고하게 클램핑하기 위한 공구 홀더에 관한 것이다.

일반적으로, 공구 홀더 메커니즘은 절삭 인서트와 접촉하게 잠금 핀을 틸팅하기 위해 이의 축이 잠금 핀 수용 홀의 나사산부로부터 편향되는 원뿔형 구멍을 이용한다. 원뿔형 구멍의 위치는, 잠금 핀의 원하는 틸팅을 달성하기 위한 것이라면, 비교적 작은 허용오차 내에 유지되어야 하기 때문에 이 디자인들은 기계 가공하기가 어렵다. 그러므로, 제조하기 쉽고 개선된 제조 허용오차를 가지는 인서트를 클램핑하기 위한 공구 홀더를 제공할 필요가 있다. 클램핑 공구 홀더의 예들은 미국 특허번호 6,457,914와 7,547,163에서 보여진다.

미국 특허번호 6,457,914, 및 미국 특허번호 7,547,163

본 발명은 절삭 인서트를 클램핑하기 위한 개선된 공구 홀더를 제공함을 목적으로 한다.

더 비용 효율적인 인서트를 클램핑하는 문제는 절삭 인서트의 반대쪽 측면들 위에 있는 한 쌍의 노치들 및 인서트를 일정한 위치에 견고히 고정하기 위해 노치들과 맞물리는 클램프 위에 있는 상응하는 한 쌍의 너브들을 제공함으로써 해결된다.

본 발명의 일 형태에서, 한 쌍의 노치들을 가지는 인서트를 분리 가능하게 클램핑하기 위한 공구 홀더는 홀더 몸체의 전방 단부에 형성되고 인서트를 수용하기 위한 바닥면 및 적어도 하나의 측벽을 가지는 인서트 수용 포켓을 포함하는 공구 홀더 몸체로서, 공구 홀더 몸체의 평면에 대해 일정한 각도를 형성하는 중심축을 가지는 클램프 고정 구멍을 더 포함하는 공구 홀더 몸체; 공구 홀더 몸체에 배치되는 클램프로서, 클램프는 상부 표면, 전방 하측면과 후방 하측면, 및 클램프를 관통하여 형성되는 통공을 포함하며, 하향으로 연장되는 한 쌍의 너브들을 가지는 코 부분(nose portion)을 포함하는 클램프; 및 클램프의 통공을 통해 삽입될 수 있고 클램프를 인서트와 가압-맞물림(pressing engagement)되도록 공구 홀더 몸체의 클램프 고정 구멍에 적어도 부분적으로 수용될 수 있는 클램프 스크류를 포함하며, 여기서 클램프의 한 쌍의 너브들은 클램프가 인서트와 가압-맞물림될 때 절삭 인서트에 있는 한 쌍의 노치들과 맞물리며, 그에 의해 공구 홀더의 인서트 수용 포켓에 절삭 인서트를 견고히 클램핑한다.

본 발명의 다른 형태에서, 공구 홀더용 절삭 인서트는 인서트에 형성되는 한 쌍의 노치들을 포함하며, 각각의 노치는 전방 표면, 후방 표면 및 이들 사이에 있는 루트(root)를 가지며, 루트는 최소 반경을 가진다.

본 발명의 다른 형태에서, 절삭 인서트는 한 쌍의 노치를 포함하며, 공구 홀더는 코 부분으로부터 하향으로 연장되는 한 쌍의 너브들을 가지는 클램프를 포함하는, 공구 홀더에 절삭 인서트를 클램핑하는 방법으로서:

이 방법은 공구 홀더의 인서트 수용 포켓 내에 절삭 인서트를 배치하는 단계;

공구 홀더의 클램프 고정 구멍과 클램프의 통공을 정렬시키는 단계; 및

클램프를 인서트와 가압-맞물림되게 하기 위해 클램프 스크류가 공구 홀더의 클램프 고정 구멍에 적어도 부분적으로 수용되도록 클램프의 통공에 클램프 스크류를 삽입하는 단계를 포함하며,

여기서 클램프의 한 쌍의 너브들은 클램프가 인서트와 가압-맞물림될 때 절삭 인서트의 위에 있는 한 쌍의 노치들과 맞물리며, 그에 의해 공구 홀더의 인서트 수용 포켓에 절삭 인서트를 견고하게 클램핑한다.

본 발명의 다양한 실시예들이 도시되지만, 도시된 특정한 실시예들이 청구항들을 한정하는 것으로 해석되지 말아야 된다. 다양한 변경들과 변형들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있다는 것이 예상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 홀더 및 절삭 인서트의 분해 측면 등각도이다.
도 2는 조립될 때 도 1의 공구 홀더 및 절삭 인서트의 등각도이다.
도 3은 공구 홀더의 클램프와 절삭 인서트의 부분 확대 평면도이다.
도 4는 도 3의 라인 4-4를 따라 취해진, 클램핑되지 않은 위치에 있는 공구 홀더의 부분 절단 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른, 하향으로 연장되는 너브들을 가지는 클램프와 노치들을 가지는 절삭 인서트의 확대 등각도이다.
도 6은 본 발명에 따른, 클램핑된 위치에 있는 공구 홀더의 부분 확대 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른, 클램핑되지 않은 위치에 있을 때의 클램프와 절삭 인서트의 확대 등각도이다.
도 8은 본 발명에 따른, 클램핑된 위치에 있을 때의 클램프와 절삭 인서트의 확대 등각도이다.

이제 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 공구 홀더(10)가 도시된다. 클램핑 공구 홀더(10)는 공구 홀더 몸체의 전방 단부의 코너에서 공구 홀더 몸체의 상부 표면(16)에 형성되는 인서트 수용 포켓(14)을 가지는 공구 홀더 몸체(12)를 포함한다. 인서트 수용 포켓(14)은 바닥면(18), 및 측벽들(20) 사이의 교차점에서 정점(21)을 형성하고, 서로 각을 형성하는 측벽들(20a, 20b)을 가진다.

도시된 실시예에서, 절삭 인서트(22)는 일반적으로 다이아몬드 형상이고, 인서트(22)의 두 개의 반대쪽 측면들에 형성되는 한 쌍의 노치들(24, 25)을 가지며, 그에 의해 절삭 인서트(22)가 "도그본" 형상을 가진다. 다시 말해서, 도시된 절삭 인서트는 노치들(24, 25)이 인접한 측면들의 반대쪽 코너에 형성되는 네 개의 측면들을 가진다. 그러나, 절삭 인서트는 삼각형, 사각형, 오각형 등과 같은 임의의 다각형 형상을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 절삭 인서트(22)는 노치가 삼각형의 하나 이상의 측면들에 위치될 수 있는 삼각형 형상일 수 있다. 다시 말해서, 노치들은 측면을 따라서, 예를 들면, 홀수의 측면을 가지는 절삭 인서트에 대해 중간에, 위치될 수 있으며, 짝수의 측면을 가지는 절삭 인서트에 대해 인접한 측면들의 코너들에 위치될 수 있다.

각각의 노치들(24, 25)은 전방 표면(24a, 25a)(즉, 공구 홀더(10)의 전방 단부에 더 가까이 있는), 후방 표면(24b, 25b)(즉, 공구 홀더(10)의 후방 단부에 더 가까이 있는), 및 표면들(24a, 24b 및 25a, 25b) 사이에 있으며 약 0.002 인치(0.05mm)(도 3)의 최소 반경을 가지는 루트(24c, 25c)를 가진다. 루트들(24c, 25c)의 반경은 절삭 인서트(10)의 응력을 감소시키는데 효과적이다. 도시된 절삭 인서트(22)에서, 루트들(24c, 25c)은 도 3에 도시된 바와 같이 일반적으로 Y축과 평행한 평면(27)(즉, X축에 직각인)을 따라 위치된다. 절삭 인서트는 두 개의 노치들로 한정되지 않으며, 추가적인 개수의 노치들이 절삭 인서트(22)의 구조적인 완전성에 영향을 주지 않는 한, 또한 더 많은 노치들을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 선택적인 시트 부재(26)가 포켓(14)에 설치될 때 절삭 인서트(22)를 지지하기 위해 절삭 인서트(22)와 포켓(14)의 바닥면(18) 사이에 배치될 수 있다.

내부에 나사산이 형성된 구멍(28)이 포켓(14)의 바닥면(18)에 형성되며, 구멍(30)은 시트 부재(26)를 관통하여 형성된다. 시트 부재(26)는 구멍(30)을 통해 삽입되고 나사산이 형성된 구멍(28)에 나사 결합되는 나사(32)에 의해 인서트 수용 포켓(14)에 단단히 고정된다. 대안의 실시예에서, 인서트(22)는 시트 부재(26)와 헤드 나사(32)를 사용하지 않고 포켓(14)의 바닥면(18)에 배치될 수 있다. 이 대안의 실시예에서, 공구 홀더 몸체(12)에 나사산이 형성된 구멍(28)을 반드시 포함할 필요는 없다.

도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 공구 홀더(10)는 포켓(14)에 대해 공구 홀더 몸체(12)의 후방측으로 배치되는 공구 홀더 몸체(12)의 상부 표면(16)의 부분에 형성되고 인서트 수용 포켓(14)으로부터 멀어지는 방향으로 내측으로 경사진 경사면(34)을 포함한다. 내부에 나사산이 형성된 클램프 고정 구멍(36)은 공구 홀더(10)에 형성되며, 경사면(34)과 인서트 수용 포켓(14) 사이에 위치된다. 경사면(34)은 클램프 고정 구멍(36)의 중심축(66)에 대해 소정의 각도(35)로 형성된다. 일 실시예에서, 각도(35)는 약 24도이다. 이 실시예에서, 클램프 고정 구멍(36)의 중심축(66)은 몸체(12)의 상부 표면(16)에 의해 형성된 평면(70)에 대해 직각이 아닌 각도(68)를 형성한다.

공구 홀더(10)는 공구 홀더(10)의 몸체(12)에 형성된 핀 수용 구멍(38)을 더 포함한다. 핀 수용 구멍(38)은 클램프(40)가 인서트(22)를 하부와 후방으로 가압할 때 클램프(40)와 공구 홀더 몸체(12)의 정렬을 유지한다. 도시된 실시예에서, 경사면(34)은 핀 수용 구멍(38)과 클램프 고정 구멍(36) 사이에 위치된다. 또는, 핀 수용 구멍(38)은 경사면(34)과 클램프 고정 구멍(36) 사이에 위치될 수 있다. 이 실시예에서, 핀 수용 구멍(38)의 중심축(72)은 클램프 고정 구멍(36)의 중심축(66)에 대해 대체로 평행이다. 그러므로, 핀 수용 구멍(38)의 중심축(72)은 몸체(12)의 평면(70)에 대해 직각이 아닌 각도(68)를 형성한다.

게다가, 공구 홀더(10)에 있는 핀 수용 구멍(38)의 중심축(72)은 클램프 고정 구멍(36)의 중심축(66)에 대해 대체로 평행이다. 다시 말해서, 각도(74)는 각도(68)와 대체로 같다. 그 결과로, 클램프 고정 구멍(36)과 핀 수용 구멍(38)의 중심축들(66, 72)은 서로 교차하지 않는다. 그러나, 다른 실시예에서, 각도(74)는 중심축들(66, 72)이 서로 교차하도록 각도(68)와 다를 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 공구 홀더(10)는 포켓(14)에 절삭 인서트(22)를 견고하게 클램핑하기 위한 클램프(40)를 포함한다. 클램프(40)는 낮은 형상 디자인을 제공하기 위해 테이퍼진 전방 부분(42)과 테이퍼진 측면 부분들(42a, 42b)을 가지는 그 측면 형상이 일반적으로 C 형상이다. 낮은 형상 디자인은 절삭 공정 중에 칩의 제거를 용이하게 한다. 이의 길이방향 축을 따라 더 큰 치수를 가지는 비원형(non-circular) 또는 타원형 형상의 통공(44)이 클램프(40)의 중심에 형성된다. 비원형의 통공(44)은 이의 길이방향 축을 따라 클램프(40)의 약간의 이동을 허용하지만, 클램프(40)의 길이방향 축에 직각으로 그 만큼의 이동을 허용하지 않는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통공(44)은 이의 중심축이 공구 홀더 몸체(12)의 클램프 고정 구멍(36)의 중심축(66)과 대체로 동심원이 되도록 형성된다. 클램프(40)는 또한 도 5에 도시된 바와 같이 상부 표면(40a), 대체로 평평한 전방 하측면(40b) 및 대체로 평평한 후방 하측면(40c)을 포함한다.

클램프(40)의 전방 단부는 인서트(22)의 상부 표면(23)(즉, 절삭 인서트가 포켓에 설치될 때 상향으로 대면하는 표면)과 맞물려 고정되도록 하측면(46a)을 가지는 굽은 코 부분(46)을 포함한다. 코 부분(46)의 전방 하측면(46a)은 인서트(22)의 상부 표면(23)에 대해 클램프(40)의 하향 힘 및 후향 힘을 분배하는데 도움을 준다. 클램프(40)의 전방 하측면(40b)은 코 부분(46)의 전방 하측면(46a)이 인서트(22)의 상부 표면(23)과 맞물릴 때 인서트(22)와 맞물리지 않게 하기 위해 코 부분(46)의 전방 하측면(46a)보다 그 높이가 더 높게 형성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 형태는 클램프(40)가 인서트(22)와 가압-맞물림될 때 클램프(40)의 코 부분(46)의 전방 하측면(46a)만이 인서트(22)의 상부 표면(23)과 접촉한다는 것이다. 다시 말해서, 클램프(40)가 인서트(22)와 가압-맞물림될 때 전방 하측면(46a)은 인서트(22)의 상부 표면(23)에 대해 일정한 각도(80)를 형성한다. 본 발명의 또 다른 형태는 클램프(40)의 너브들(48, 49)과 전방 하측면(46a)을 인서트(22)와 가압-맞물림되게 하기 위해 클램프 스크류(52)의 전방 하측면(53a)만이 클램프(40)의 상부 표면(40a)과 맞물리게 된다는 것이다. 다시 말해서, 클램프(40)가 인서트(22)와 가압-맞물림될 때 전방 하측면(53a)은 클램프(40)의 상부 표면(40a)에 대해 일정한 각도(82)를 형성한다.

다른 형태에서, 클램프(40)의 코 부분(46)은 공구 홀더(10)가 클램핑된 위치에 있게 될 때 인서트(22)의 노치들(24, 25)과 맞물리는 하향으로 연장되는 한 쌍의 너브들(48, 49)을 포함한다. 각각의 너브(48, 49)는 전방 표면(48a, 49a)과 후방 표면(48b, 49b)을 포함한다. 클램프 고정 구멍(36)과 핀 수용 구멍(38)의 중심축들(66, 72)은 너브들(48, 49)(도 5)의 수직 축(76)(즉, Z축에 평행한)에 대해 일정한 각도들(62, 64)(도 4)에 있다. 일 실시예에서, 각도들(62, 64)은 대략 20도이며, 이들은 너브들(48, 49)의 후방 표면들(48b, 49b)이 노치들(24, 25)의 후방 표면들(24b, 25b)과 맞물리며, 인서트(22)에 대해 하향 힘과 후향 힘을 가하게 하며, 그에 의해 인서트(22)가 포켓(14)에 견고하게 클램핑되게 한다. 이 하향 힘 및 후향 힘은 포켓(14)의 정점(21)과 정렬될 수 있거나 정렬되지 않을 수 있다.

클램프(40)는 클램프 고정 구멍(36)에 대해 하향으로 그리고 후방으로 돌출되도록 이의 근접 단부에 형성되는 경사면(50)을 가진다. 경사면들(34, 50)은 공구 홀더(10)가 클램핑되지 않은 위치로부터 클램핑된 위치로 그리고 그 반대로 이동될 때 램프 표면들로 작용을 한다. 그러나, 경사면(50)은 공구 홀더(10)의 경사면(34)의 각도(35)와는 약간 다른, 클램프 고정 구멍(36)의 중심축(66)에 대해 일정한 각도(37)로 형성된다. 일 실시예에서, 각도(37)는 대략 24도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각도들(35, 37) 사이의 이런 차이는 공구 홀더(10)가 클램핑되지 않은 위치로부터 클램핑된 위치로 이동될 때 클램프(40)가 피봇점(39)을 중심으로 회전하게 한다. 도시된 실시예에서, 피봇점(39)은 공구 홀더(10)의 경사면(34)과 상부 표면(16) 사이의 교차점에 위치된다. 클램프(40)의 이런 회전 작동은 클램프(40)를 인서트(22)와 가압-맞물림되게 할 때 클램프(40)가 하향과 후방으로 힘을 더 가하게 하며, 그에 의해 본 발명의 "후퇴(pull back)" 특성을 향상시킨다.

클램프 고정 구멍(36)과 경사면들(34, 50) 사이의 상대 각도는 인서트(22)에 대해 원하는 하향 힘 및/또는 후향 힘을 제공하기 위해 "조정"될 수 있는 것이 주목되어야 한다. 일 실시예에서, 경사면들(34, 50)에 대한 클램프 고정 구멍(36)의 각도는 인서트(22)에 대한 후향 힘보다 하향 힘을 조금 더 많이 제공하기 위해서 클램프 고정 구멍(36)의 중심축(66)에 대해 대략 24도이다. 그러나, 클램프 고정 구멍(36)과 경사면들(34, 50) 사이의 상대 각도는 인서트(22)에 대해 후향 힘에 대한 하향 힘의 원하는 비율을 제공하기 위해서 임의의 원하는 각도일 수 있다는 것이 이해될 것이다.

클램프(40)는 또한 클램프(40)의 경사면(50)과 후방 표면(40d) 사이에 위치되는 핀 수용 슬롯(63)을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 클램프(40)의 핀 수용 슬롯(63)은 이의 축이 공구 홀더(10)의 몸체(12)의 핀 수용 구멍(38)의 축과 대체로 동심원이 되도록 형성된다. 핀 수용 슬롯(63)은 이의 길이방향 축을 따라 더 큰 치수를 가지며 비원형이거나 타원형의 형상일 수 있다. 비원형인 핀 수용 슬롯(63)은 이의 길이?향 축을 따라 약간의 이동을 허용하지만, 길이방향 축에 대해 직각으로 그 만큼의 이동을 허용하지 않는다. 클램프(40)를 느슨하게 하거나 조이기 위해 클램프 스크류(52)를 회전시킬 때 클램프(40)가 원주 방향으로(클램프 스크류(52)의 이동 방향에 대해 직각인 방향으로) 회전하거나 돌려지는 것을 방지하기 위해 안내 핀(60)이 핀 수용 구멍(38)과 핀 수용 슬롯(63) 내에 배치된다. 안내 핀(60)이 솔리드 핀으로 형성될 수 있지만, 안내 핀(60)은 바람직하게는 공구 홀더(10)의 디자인의 변형과 마모를 허용하기 위해 구부러지거나, 확장되거나 압축될 수 있는 슬롯형 스프링 핀으로 형성된다. 구체적으로는, 공구 홀더 몸체(12)와 클램프(40)의 제조 허용오차 및 마모(즉, 정렬 크리프(alignment creep))에 기인하여 초래될 수 있는, 구멍들(36, 38)의 축들(66, 72)의 상대 각도의 변화를 각각 상쇄하도록 통공(44), 공구 홀더 몸체(12)의 구멍(36)과 핀 수용 구멍(38), 및 클램프(40)의 핀 수용 슬롯(63)의 상대 위치를 유지하기 위해, 슬롯형 스프링 핀(60)이 구부러질 수 있다. 안내 핀(60)은 공구 홀더 몸체(12)의 핀 수용 구멍(38)에 압입될 수 있다. 클램프(40)가 원주 방향으로 회전되거나 돌려지는 것을 방지하면서 클램프(40)가 인서트(22)로부터 멀어지게 이동되게 허용하도록, 안내 핀(60)의 길이가 선택된다.

핀 수용 슬롯(63)의 더 작은 폭은 핀 수용 슬롯(63) 내에서 안내 핀(60)의 자유로운 이동을 허용하도록 안내 핀(60)의 직경보다 약간 더 클 수 있다는 것이 이해될 것이다. 핀 수용 슬롯(63)과 안내 핀(60)은 볼록하거나, 오목하거나, 상보적인 외형을 가진 표면들을 가지는 경사면들(34, 50)을 형성함으로써 제거될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이와 반대로, 경사면들(34, 50)이 제거될 수 있으며, 안내 핀(60)과 일체로 만들어지거나, 종래의 공구 홀더를 개량할 때 별도의 구성요소로서 부착될 수 있다.

도 1 및 6에 도시된 바와 같이, 클램프(40)는 헤드 부분(53), 어깨부(54) 및 나사형성 부분(56)을 가지는 클램프 스크류(52)에 의해 공구 홀더 몸체(12)에 고정된다. 헤드 부분(53)은 클램프 고정 구멍(36)의 중심축(66)에 대해 대체로 직각인 하측면(53a)을 포함한다. 그러나, 클램프(40)의 상부 표면(40a)은 공구 홀더(10)가 클램핑된 위치에 위치될 때 하측면(53a)에 대해 일정한 각도를 형성한다. 그 결과로, 공구 홀더(10)가 클램핑된 위치에 있게 될 때, 하측면(53a)의 전방 부분만이 클램프(40)의 상부 표면(40a)과 맞물린다.

공구 홀더(10)의 조립 중에, 나사형성 부분(56)은 통공(44)을 통해 삽입되며, 나사산이 형성된 클램프 고정 구멍(36)에 나사 결합된다. 공구 홀더(10)의 디자인의 변동, 즉, 제조 허용오차를 허용하기 위해, 구멍(36)의 나사산들은 클램프 스크류(52)의 나사산들보다 조금 더 클 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 7 및 8을 참조하면, 클램프(40)를 사용하는 공구 홀더(10)의 클램핑 작동이 이제 설명될 것이다. 도 7은 클램핑되지 않은 위치의 공구 홀더(10)를 도시하며, 도 8은 클램핑된 위치의 공구 홀더(10)를 도시한다. 통상적으로, 절삭 인서트를 새로운 것으로 교체할 때만 클램핑 작동이 요구되기 때문에, 도 8에 도시된 클램핑 위치로부터 도 7에 도시된 클램핑되지 않은 위치로 클램프(40)를 상향으로 이동시키는 것이 보통은 필요하지 않다. 그러므로, 클램프 스크류(52)가 도 7에 도시된 상태로부터 더 느슨해지는 것을 방지하기 위해 정지 부재(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.

도 7에 도시된 클램핑되지 않은 위치로부터, 클램프 고정 구멍(36)에 클램프 스크류(52)를 나사 결합시키고 클램프(40)가 인서트(22)에 대해 하향 및 후방으로 이동되게 하기 위해, 클램프 스크류(52)가 시계방향으로 회전된다. 클램프(40)는 공구 홀더(10)의 몸체(12)의 핀 수용 구멍(38)의 축을 따라 하향과 후방으로 이동될 때 안내 핀(60)에 의해 안내된다. 클램프(40)의 너브들(48, 49)은 포켓(14)의 정점(21)과 정렬될 수 있거나 정렬되지 않을 수 있는 방향으로 이동된다는 것이 주목되어야 한다.

클램프(40)가 클램프 스크류(52)를 회전시킴으로써 더 조여질 때, 너브들(48, 49)의 후방 표면들(48b, 49b)은 인서트(22)의 노치들(24, 25)의 후방 표면들(24b, 25b)과 확실히 맞물린다. 게다가, 클램핑된 위치에 있을 때, 코 부분(46)의 전방 하측면(46a)만이 인서트(22)의 상부 표면(23)과 맞물린다. 하측면(40b)의 높이가 클램프(40)의 코 부분(46)의 하측면(46a)보다 더 높기 때문에, 클램프(40)의 전방 하측면(40b)은 인서트(22)와 맞물리지 않는다는 것이 주목된다. 다시 말해서, 클램프(40)가 인서트(22)와 가압-맞물림될 때, 전방 하측면(46a)은 인서트(22)의 상부 표면(23)에 대해 일정한 각도(80)를 형성한다(도 6).

클램프(40)가 더 조여지면, 클램프 스크류(52)의 하측면(53a)은 클램프(40)의 상부 표면(40a)과 맞물리며, 나아가 클램프(40)의 전방 하측면(46a)이 인서트(22)의 상부 표면(23)에 대하여 가압을 하게 한다. 게다가, 포켓(14)에 인서트(22)를 더 고정하도록 클램프(40)가 인서트(22)를 하향과 후방으로 가압하게 하기 위해, 경사면들(34, 50)은 피봇점(39)에 대한 램프로서 작용을 한다.

공구 홀더 몸체(12)로부터 인서트(22)를 분리할 때, 클램프 스크류(52)는 도 4에 도시된 바와 같이 클램프(40)를 상승시키는데 도움을 주도록 링(58)이 클램프(40)의 레지(44a)와 맞물리게 하기 위해 반시계 방향으로 회전된다. 클램프 스크류(52)가 더 회전되면, 경사면(50)은 경사면(34)으로부터 분리된다. 이런 분리된 상태에서, 클램프(40)의 코 부분(46)은 인서트(22)가 쉽게 제거될 수 있고 새로운 인서트(22)로 교체될 수 있도록 인서트(22)의 위에 배치된다. 따라서, 클램프(40)는 인서트(22)에 대한 교체 작동이 효과적으로 실행될 수 있도록 분리된다.

위에서 설명한 바와 같이, 종래의 공구 홀더와 비교할 때, 공구 홀더(10)는 더 큰 강성에 기인하여, 인서트의 충돌로 인한 파손을 감소시키는 이점을 제공한다. 게다가, "도그본" 절삭 인서트가 동일한 구조적 형상을 가지는 종래의 인서트에 비하여 더 적은 재료를 필요로 하기 때문에, 절삭 인서트(22)는 비용/가격 경쟁력을 가진다. 즉, "도그본" 다이아몬드 형상의 인서트는 동일한 크기의 다이아몬드 형상의 인서트에 비하여 더 적은 재료를 가진다. 게다가, 공구 홀더(10)는 절삭 인서트의 상부뿐만 아니라 측면들을 클램핑하기 때문에 종래의 공구 홀더보다 더 양호한 강성을 제공한다. 더 나아가, "도그본" 절삭 인서트(22)와 공구 홀더(10)의 클램프(40)가 미국 특허번호 6,457,914 및 7,547,163에 설명된 것들과 같은 몇몇의 종래의 클램핑 공구 홀더들을 개량할 수 있기 때문에, 비용/가격 경쟁력이 종래의 공구 홀더들에서 실현될 수 있다.

여기에서 언급된 특허와 간행물은 참고로 여기에 포함된다.

현재 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 내에서 다르게 구현될 수 있다.

Claims

한 쌍의 노치(notch)들을 갖는 절삭 인서트(cutting insert)를 클램핑(clamping)하기 위한 공구 홀더(tool holder)로서,
상기 공구 홀더는:
인서트 수용 포켓(insert-receiving pocket)을 포함하는 공구 홀더 몸체(tool holder body)로서, 상기 인서트 수용 포켓은 상기 공구 홀더 몸체의 전방 단부에 형성되고, 상기 인서트 수용 포켓은 상기 절삭 인서트를 수용하기 위한 적어도 하나의 측벽 및 바닥면을 가지는, 공구 홀더 몸체;
상기 공구 홀더 몸체에 배치된 클램프(clamp)로서, 상기 클램프는 상부 표면, 전방 하측면과 후방 하측면, 및 클램프를 관통해서 형성되는 통공(aperture)을 포함하며, 상기 클램프는 하향으로 연장되는 한 쌍의 너브(nub)들을 갖는 코 부분(nose portion)을 포함하는, 클램프; 및
상기 클램프의 상기 통공을 통해 삽입될 수 있는 클램프 스크류(clamp screw)로서, 상기 클램프 스크류는 상기 클램프를 상기 절삭 인서트와 가압-맞물림(pressing engagement)되게 하기 위해 상기 공구 홀더 몸체의 클램프 고정 구멍(clamp-securing bore) 안에 적어도 부분적으로 수용될 수 있는, 클램프 스크류;를 포함하며,
상기 클램프의 상기 한 쌍의 너브들은, 상기 클램프가 상기 절삭 인서트와 가압-맞물림될 때 상기 절삭 인서트에 있는 상기 한 쌍의 노치들과 맞물림으로써, 상기 절삭 인서트를 상기 공구 홀더의 상기 인서트 수용 포켓에 견고하게 클램핑시키는, 공구 홀더.
제1항에 있어서,
상기 클램프의 각각의 너브는 전방 표면과 후방 표면을 가지고,
상기 절삭 인서트의 각각의 노치는 전방 표면과 후방 표면을 가지며,
상기 각각의 너브의 후방 표면은 상기 클램프가 상기 절삭 인서트와 가압-맞물림될 때 상기 각각의 노치의 상기 후방 표면과 맞물리는, 공구 홀더.
제1항에 있어서,
상기 공구 홀더 몸체는 상기 클램프 고정 구멍의 중심축에 대해 소정의 각도를 가지는 경사면(inclined surface)을 포함하며,
상기 클램프는 상기 공구 홀더 몸체의 상기 경사면의 상기 소정의 각도와 상이한 소정의 각도로 형성되는 경사면을 더 포함하여, 상기 클램프가 상기 절삭 인서트와 가압-맞물림될 때 상기 클램프가 피봇점(pivot point)을 중심으로 회전되게 하는, 공구 홀더.
제1항에 있어서,
상기 공구 홀더 몸체는, 상기 공구 홀더 몸체의 평면에 대해 소정의 각도로 형성되는 중심축을 가지는 핀 수용 구멍(pin-receiving bore)도 포함하는, 공구 홀더.
제4항에 있어서,
상기 핀 수용 구멍의 상기 중심축은 상기 클램프 고정 구멍의 상기 중심축과 실질적으로 평행한, 공구 홀더.
제1항에 있어서,
상기 클램프의 상기 통공은 그 길이방향 축을 따른 상기 클램프의 이동을 허용하도록 타원형(oblong)의 형상을 갖는, 공구 홀더.
제1항에 있어서,
상기 클램프 스크류는 헤드 부분(head portion), 어깨부, 및 나사형성 부분(threaded portion)을 더 포함하는, 공구 홀더.
제7항에 있어서,
상기 헤드 부분은 상기 클램프가 상기 절삭 인서트와 가압-맞물림될 때 상기 클램프의 상부 표면에 대해 소정의 각도를 형성하는 하측면을 포함하는, 공구 홀더.
공구 홀더용 절삭 인서트로서, 상기 절삭 인서트에는 한 쌍의 노치들이 형성되고, 각각의 상기 노치는 전방 표면, 후방 표면 및 이들 사이에 있는 루트(root)를 가지며, 각각의 상기 루트는 최소 반경을 가지는, 공구 홀더용 절삭 인서트.
제9항에 있어서,
상기 최소 반경은 0.002 인치인, 공구 홀더용 절삭 인서트.
제9항에 있어서,
상기 각각의 노치는, 상기 클램프가 상기 절삭 인서트와 가압-맞물림될 때 상기 공구 홀더의 클램프에서 개별 너브의 후방 표면과 맞물려서, 상기 절삭 인서트가 상기 공구 홀더의 인서트 수용 포켓 안에 견고하게 클램핑되게 하는, 공구 홀더용 절삭 인서트.
절삭 인서트를 공구 홀더에 클램핑하는 방법으로서, 상기 절삭 인서트는 한 쌍의 노치들을 포함하고, 상기 공구 홀더는 코 부분으로부터 하향으로 연장되는 한 쌍의 너브들을 가지는 클램프를 포함하며,
상기 방법은:
상기 공구 홀더의 인서트 수용 포켓 내에 상기 절삭 인서트를 배치하는 단계;
상기 공구 홀더의 클램프 고정 구멍과 상기 클램프의 통공을 정렬시키는 단계; 및
상기 클램프를 상기 절삭 인서트와 가압-맞물림되게 하기 위해서, 클램프 스크류가 상기 공구 홀더의 상기 클램프 고정 구멍 안에 적어도 부분적으로 수용되도록, 상기 클램프의 상기 통공 안으로 상기 클램프 스크류를 삽입하는 단계;를 포함하며,
상기 클램프의 상기 한 쌍의 너브들은, 상기 클램프가 상기 절삭 인서트와 가압-맞물림될 때 상기 절삭 인서트에 있는 상기 한 쌍의 노치들과 맞물려서, 상기 절삭 인서트가 상기 공구 홀더의 상기 인서트 수용 포켓 안에 견고하게 클램핑되게 하는, 절삭 인서트를 공구 홀더에 클램핑하는 방법.