KR20140002630A

KR20140002630A - 인서트

Info

Publication number: KR20140002630A
Application number: KR1020137009945A
Authority: KR
Inventors: 타츠야 오가타
Original assignee: 다이쇼와 세이키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2014-01-08
Also published as: EP2626158A4; CN103221167B; KR101743096B1; CN103221167A; EP2626158B1; TW201235133A; EP2626158A1; US20130243537A1; JP5589244B2; JP2012081526A; TWI513528B; WO2012046485A1; US9782844B2

Abstract

피절삭재료의 경도에 따른 경사각을 설정할 수 있고 또한 절삭날부의 강도를 높여도 재료 비용의 상승을 억제할 수 있는 인서트를 제공한다. 다각 형상을 이루고 다각형의 적어도 한 변에 절삭날부(3)를 구비하고, 절삭날부(3)가 두께 방향의 일방측의 면에 형성된 볼록부를 갖는 경사면(12)과, 두께 방향의 일방측의 면에 대하여 교차하는 면에 형성된 오목부를 갖는 여유면(11)으로 형성된 오목 형상의 절삭날(4)을 구비한다.

Description

인서트{INSERT}

본 발명은 다각 형상을 이루고 상기 다각형의 적어도 한 변에 절삭날부가 형성된 인서트에 관한 것이다.

종래의 인서트로서는 두께 방향의 양측면이 편평한 평판 형상으로 형성되고, 그 편평한 면 중 한 쪽의 면에 경사면이 형성된 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제 2000-71107 호 공보

종래의 인서트는 경사면이 인서트의 편평한 면과 동일한 면에 또는 홈형상으로 형성되어 있다. 따라서, 예를 들면 피절삭재료의 경도 등에 따른 경사각을 얻고자 하면 인서트의 회전 절삭 공구에 대한 고정 자세 그 자체를 적절히 설정할 필요가 있다.

또한, 경사면이 인서트의 편평한 면으로 형성되어 있기 때문에 절삭날부의 강도를 높이기 위해서는 인서트의 두께를 전체적으로 두껍게 할 필요가 있고, 특히 인서트를 소결 금속 등으로 형성할 경우에 재료 비용이 상승한다는 결점이 있다.

또한, 종래의 인서트는 하나의 인서트에 대하여 하나의 절삭날부가 형성되어 있기 때문에 가공 작업시에 인서트의 교환 빈도가 높게 되어 있었다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 인서트의 회전 절삭 공구에 대한 고정 자세를 일정하게 하면서 피절삭재료에 따른 경사각을 설정할 수 있고 또한 인서트의 사용 효율을 높일 수 있는 인서트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 인서트의 제 1 특징 구성은 다각 형상을 이루고 상기 다각형의 적어도 한 변에 절삭날부를 구비하고,

상기 절삭날부가 두께 방향의 일방측의 면에 형성된 볼록부를 갖는 경사면과, 상기 두께 방향의 일방측의 면에 대하여 교차하는 면에 형성된 오목부를 갖는 여유면으로 형성된 오목 형상의 절삭날을 구비한 점에 있다.

본 구성과 같이, 볼록부를 갖는 형상으로 경사면을 형성함으로써 인서트가 회전 절삭 공구에 대하여 경사져서 고정되지 않더라도 소정의 경사각을 얻을 수 있다.

또한, 경사면이 형성되는 볼록부는 인서트의 두께에 따라 상기 볼록부의 두께를 가한 상태로 형성되기 때문에 여기에 형성되는 절삭날부의 강도가 높게 된다.

그리고, 다각 형상을 갖는 인서트의 각 변에 절삭날부를 형성할 수 있기 때문에 하나의 인서트를 절삭날부의 수만큼 반복해서 이용할 수 있다. 이 결과, 절삭 작업의 가공 효율이 향상되고 가공 비용을 저감화할 수 있다.

본 발명의 제 2 특징 구성은 상기 경사면을 각종 치수의 절삭날부가 등고선 형상으로 적층한 상태가 되도록 형성한 점에 있다.

본 구성에 의하면 하나의 볼록부에 대하여 다른 곡률을 갖는 오목 형상의 절삭날을 형성할 수 있다. 예를 들면, 다른 곡률의 연삭 공구 등을 이용해서 볼록부를 깎음으로써 경사각이 같은 각종 절삭날을 얻을 수 있다. 따라서, 다각 형상의 각 변에 동일한 곡률의 절삭날부를 형성할 수도 있고 각각 다른 곡률의 절삭날부를 형성할 수도 있다. 이와 같은 본 구성에 의하면 코스트 퍼포먼스(Cost Performance)가 뛰어난 인서트를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 3 특징 구성은 상기 여유면이 상기 절삭날부로부터 상기 두께 방향의 타방측의 면을 향해서 연장되는 오목형상 면이고, 상기 두께 방향에 수직한 상기 오목형상 면의 단면 형상이 상기 절삭날부로부터 상기 타방측의 면을 향하는 어떤 위치에 있어서도 동일하게 형성되거나, 또는 상기 두께 방향에 수직한 상기 오목형상 면의 단면 형상이 상기 절삭날부로부터 상기 타방측의 면에 근접할수록 오목 형상의 곡률이 작아지도록 형성되어 있는 점에 있다.

본 구성에 의하면 여유면을 형성하기 위해 예를 들면 형성되는 절삭날의 곡률을 갖는 원통 형상의 회전 연삭 공구 등을 이용함으로써 절삭날의 형성과 동시에 여유면을 형성할 수 있다. 따라서, 인서트의 제조 효율이 향상된다. 이 여유면이 절삭날부로부터 상기 타방측의 면에 근접할수록 오목 형상의 곡률이 작아지는 것이면 가공 대상물과 여유면의 클리어런스를 보다 크게 확보할 수 있다. 따라서, 인서트와 가공 대상물의 간섭이 확실하게 방지할 수 있고 고품질의 R부 가공을 행할 수 있다. 이와 같이 여유면의 곡률이 변화될 경우라도 예를 들면 원추 형상의 연삭 공구 등을 이용함으로써 절삭날부와 여유면을 동시에 형성할 수 있다.

도 1은 인서트(스로우 어웨이 칩)의 평면도로, 도 1(a)는 4개의 절삭날부 각각이 R 가공 치수가 동일한 오목 형상의 절삭날을 구비했을 경우의 평면도이고, 도 1(b)는 4개의 절삭날부 각각이 R 가공 치수가 절삭날부마다 다른 오목 형상의 절삭날을 구비했을 경우의 평면도이다.
도 2(a)는 절삭날부의 확대 평면도, 도 2(b)는 도 2(a)에 있어서의 IIb-IIb선 단면도이다.
도 3은 절삭날부를 형성하기 전의 블랭크를 나타내는 사시도이다.
도 4는 블랭크의 평면도이다.
도 5는 블랭크의 측면도이다.
도 6은 도 4에 있어서의 VI-VI선 단면도이다.
도 7은 회전 절삭 공구의 헤드에 고정된 인서트를 나타내고, 도 7(a)는 평면도, 도 7(b)는 측면도이다.
도 8은 제 2 실시형태의 인서트의 평면도이다.
도 9는 도 8에 있어서의 IX-IX선 단면도이다.
도 10은 제 2 실시형태의 인서트에 절삭날부를 새롭게 형성한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10에 있어서의 XI-XI선 단면도이다.
도 12는 제 2 실시형태의 인서트의 절삭날부를 형성하기 전의 블랭크의 평면도이다.
도 13은 제 2 실시형태의 인서트의 절삭날부를 형성하기 전의 블랭크의 측면도이다.
도 14는 도 12에 있어서의 XIV-XIV선 단면도이다.

이하에 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

[제 1 실시형태]

도 1, 도 2에 본 발명에 의한 인서트의 일례를 나타낸다. 인서트(A)는 도 7에 나타내는 바와 같이 피절삭재료(D)의 모서리부를 R 형상(곡면 형상)으로 모따기 가공하기 위해서 회전 절삭 공구(C)에 고정된다. 인서트(A)는 예를 들면 초경 합금 등을 이용해서 형성한다.

인서트(A)는 평면으로 볼 때 거의 정사각형으로 형성된 기체부(1)가 구비되어 있다. 기체부(1)의 중앙에는 기체부(1)를 회전 절삭 공구(C)에 고정하기 위한 하나의 고정용 구멍부(2)가 형성되어 있다. 기체부(1)의 각 한변에는 4개의 절삭날부(3)를 구비하고 있다.

도 1(a)에는 기체부(1)의 각 변마다 동일한 R 가공 치수(곡면의 곡률)의 오목 형상의 절삭날(4)을 구비한 예를 나타낸다. 한편, 도 1(b)에는 각 변마다 다른 R 가공 치수를 갖는 절삭날(4)을 형성한 예를 나타낸다.

도 3~도 6은 상기 절삭날부(3)를 형성하기 전의 블랭크(B)를 나타낸다. 네 변의 각각에는 경사면 형성용의 볼록면부(5)가 블랭크(B)의 두께 방향으로 돌출되어 있다.

기체부(1)는 두께 방향을 따른 표면측과 이면측에 서로 평행한 편평한 형상의 표면(6)과 이면(7)을 구비하고 있다. 이들 표면(6) 및 이면(7)의 둘레 가장자리에는 평면 형상의 4개의 측면(8)을 구비하고 있다. 이 측면(8)은 기체부(1)의 두께 방향에 대하여 조금 경사져 있고 전체적으로 이면(7)의 측일수록 오므라든 거의 원추대 형상으로 되어 있다.

한 쌍의 표면(6) 및 이면(7) 중 표면(6) 각각의 변에 볼록면부(5)가 돌출되어 있다. 이 볼록면부(5)가 후술하는 경사면(12)이 된다. 한 쪽의 이면(7)은 도 7에 나타내는 바와 같이 회전 절삭 공구(C)의 고정 시트(9)에 형성된 고정 시트면(9a)에 접촉하고 칩 고정면으로서 기능한다.

볼록면부(5)는 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이 거의 원추 형상으로 형성되어 있다. 그러나, 이 볼록면부(5)는 정확한 원추 형상이 아니다. 도 4에 나타내는 바와 같이 볼록면부(5)라는 한정된 범위 중에서 소정의 곡률의 절삭날(4)을 형성해야만 하고, 도 4에 나타낸 바와 같이 각 절삭날(4)의 예상 에지를 비교하면 기준선(X)을 따르는 방향에 있어서의 각 에지끼리의 폭은 기준선(X)에 수직한 방향을 따르는 각 에지끼리의 폭보다도 좁다. 이것은 각종 사이즈의 절삭날(4)을 연삭 가공 등 할 때에 기체부(1)에 대한 연삭량을 적게 해서 가공량 그 자체를 저감화하거나 기체부(1)의 볼륨의 감소를 적게 해서 강도 유지를 도모할 필요가 있기 때문이다. 이와 같이 볼록면부(5)는 상기 각 형상의 절삭날부가 형성되는 예상 에지를 서로 겹쳐진 형상이 된다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이 각 볼록면부(5)의 기준선(X)은 기체부(1)의 중심 위치에 설치된 고정용 구멍부(2)에 대하여 거리(e)만큼 오프셋되어 있다.

이와 같이 함으로써 절삭날(4)을 가공할 경우에 절삭날(4)과 고정용 구멍부(2)의 간격이 넓어지고, 절삭날(4)의 가공가능한 사이즈 폭을 확대할 수 있다. 또한, 절삭날(4)을 오프셋해서 형성하고 있으면, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 회전 절삭 공구(C)에 인서트(A)를 장착했을 때 회전 절삭 공구(C)의 회전 중심으로부터 절삭날(4)까지의 회전 반경이 짧아진다. 이 결과, 가공시에 절삭날(4)이 피절삭재료(D)로부터 받는 가공 반력이 작아져서 회전 절삭 공구(C)가 구비해야 할 구동 토크를 저감화할 수 있다.

기체부(1)의 측면(8)에는 볼록면부(5)의 정점(Q)으로부터 이면(7)을 향해서 넓어진 오목형상 면(10)이 형성되어 있다.

이 오목형상 면(10)은 예를 들면 소정의 원추면의 일부로 형성한다. 도 5에 나타내는 바와 같이 이면(7)에 있어서의 오목형상 면(10)의 간격(T)은 표면(6)에 있어서의 볼록면부(5)의 간격(U)과 비교해서 그 이상으로 형성되어 있다. 상기 볼록면부(5)의 이면측에는 절삭날(4)의 사이즈에 맞춘 여유면(11)을 형성하지만 상기 오목형상 면(10)은 여유면(11)의 가공에 앞서 기체부(1)의 측면(8)을 파낸 것이다.

상기 간격(T)을 간격(U)의 사이즈 이상으로 형성한 것은 예를 들면 나중에 절삭날(4)을 가공할 때에 이용하는 연삭 공구의 상황 등에 따른다. 절삭날(4)을 가공하기 위해서는 예를 들면 절삭날(4)의 곡률을 갖는 원통 형상의 숫돌 등을 이용하고, 이것을 소정의 여유각으로 경사지게 한 상태에서 측면(8)을 깎아간다. 간격(U)의 폭 전체의 절삭날(4)을 가공할 경우에는 측면(8)을 연삭하는 양이 최대가 된다. 이 경우, 측면(8)의 이면측도 당연히 깎이기 때문에 해당 부분을 미리 오목 형상으로 형성하고 있어 가공 효율의 향상이 도모된다.

도 2(a), 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 인서트(A)의 볼록면부(5)에 절삭날(4)이 형성되면 볼록면부(5) 중 잔존한 부분이 경사면(12)이 되고 그 이면측이 여유면(11)이 된다. 이 여유면(11)은 오목형상 면(10)의 일부를 더욱 연삭해서 형성된다. 예를 들면, 회전 숫돌 등을 오목형상 면(10)의 측으로부터 압박해서 여유면(11)을 형성한다. 볼록면부(5) 중 연삭되지 않은 부분이 경사면(12)이 되고 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 오목 형상의 절삭날(4)이 형성된다.

또한, 도 3에 나타내는 바와 같이 측면(8)측으로부터 여유면(11)을 보았을 때 여유면(11)의 중앙부에는 원통 형상 여유면(11a)을 형성하고 그 양측에 평면 형상 여유면(11b)을 형성한다. 원통 형상 여유면(11a)은 예를 들면 상기 회전 숫돌 등을 단지 압박한 부위이다. 이 결과, 도 2(a), 도 3에 나타내는 바와 같이 상기 원통 형상 여유면(11a)에 대응하는 절삭날(4)은 원호 형상 절삭날(4a)이 된다. 엄밀하게는 상기 원호 형상 절삭날(4a)은 완전한 원호 형상이 아니지만 이하에 있어서는 편의상 원호 형상으로 한다.

한편, 도 2(b), 도 3에 나타내는 바와 같이 원통 형상 여유면(11a)에 인접하는 상태로 평면 형상 여유면(11b)이 형성되어 있다. 이 결과, 상기 원호 형상 절삭날(4a)의 양쪽 외측에는 직선 형상 절삭날(4b)이 형성된다. 또한, 이 직선 형상 절삭날(4b)도 곡면 상의 볼록면부(5)의 표면에 형성되기 때문에 엄밀하게는 직선 형상이 아니다. 그러나, 이하에 있어서는 편의상 직선 형상 절삭날(4b)로 한다.

이들 평면 형상 여유면(11b) 및 직선 형상 절삭날(4b)은 피절삭재료(D)의 모서리부를 모따기 가공했을 때에 가공한 곡면과 미가공의 평면을 매끄럽게 연속시키기 위한 것이다. 이러한 평면 형상 여유면(11b) 및 직선 형상 절삭날(4b)은 예를 들면 원통 형상의 회전 숫돌을 측면(8)에 일단 압박시켜 소정의 깊이까지 원호 형상 절삭날(4a) 및 원통 형상 여유면(11a)을 형성한 후, 이 위치를 기준으로 해서 좌우의 소정 방향으로 회전 숫돌을 평행 이동시킴으로써 형성한다.

원통 형상 여유면(11a)을 형성하는 공구의 외경을 여러 가지로 설정함으로써 치수·형상이 일정한 블랭크(B)를 이용해서 여러 가지의 R 가공 치수의 절삭날(4)을 형성할 수 있다.

도 7은 회전 절삭 공구(C)의 헤드(13)에 대한 인서트(A)의 고정 구조를 나타낸다.

헤드(13)는 도면 중의 화살표(a)의 방향으로 회전하고 인서트(A)를 고정하는 고정 시트(9)를 구비하고 있다. 이 고정 시트(9)는 기체부(1)의 이면(7)을 밀착시키는 고정 시트면(9a)과, 기체부(1)의 서로 이웃하는 두 변의 측면(8)을 밀착시켜서 기체부(1)를 회전 방지하도록 서로 교차한 회전 방지용 시트면(9b)으로 이루어진다. 도 7(a)에서는 회전 방지용 시트면(9b)을 헤드(13)의 회전축심(Z)에 대하여 45도의 각도로 교차하는 자세로 형성되어 있다. 또한, 고정 시트면(9a)은 헤드(13)의 회전축심(Z)과 평행하게 설치되어 있다.

고정 시트면(9a)에는 축심이 고정 시트면(9a)에 대하여 직교하도록 형성된 고정용 암나사 구멍(14)이 개구하고 있다. 기체부(1)의 고정용 구멍부(2)에 고정 볼트(15)를 삽입통과시키고 고정용 암나사 구멍(14)에 맞물리게 하여 인서트(A)를 고정한다. 고정 상태에서는 두 변의 측면(8)이 헤드(13)의 직경 방향 외측으로 돌출된다. 이에 따라, 헤드(13)의 하측을 향하는 절삭날(4) 및 상측을 향하는 절삭날(4)의 어느 것에 대해서도 피절삭재료(D)를 모따기 가공할 수 있다.

고정 볼트(15)의 머리부(15a)는 원추대 형상을 나타낸다. 고정용 암나사 구멍(14)과 고정용 구멍부(2)는 서로 편심되어 있고, 고정 볼트(15)를 고정용 암나사 구멍(14)에 단단히 조이면 머리부(15a)의 원추 형상의 부분이 고정용 구멍부(2)에 형성된 경사면에 접촉해서 인서트(A)를 회전 방지용 시트면(9b)측에 압박한다.

또한, 본 발명의 인서트 재료를 이용해서 피절삭재료(D)의 모서리부를 모따기 가공할 경우 피절삭재료(D)에 대하여 절삭날(4)의 모든 부위의 경사각이 동일하게 되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 7(a)를 보면 절삭날(4) 각각의 위치와 헤드(13)의 회전축심(Z)의 거리는 연속적으로 변화되는 것을 알 수 있다. 한편, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 인서트(A)의 평면 방향을 따라 회전축심(Z)의 위치를 보면 절삭날(4)의 위치와 회전축심(Z)의 위치가 오프셋되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 절삭날(4)에 의해 피절삭재료(D)를 가공할 때 절삭날(4) 각각의 부위에 있어서의 경사각은 다른 것이 된다. 따라서, 볼록면부(5)를 형성할 때에 미리 절삭날(4)이 회전축심(Z)에 대하여 어디에 위치하는가에 따라 볼록면부(5)의 형상을 연구해 두어도 좋다.

[제 2 실시형태]

도 8~도 11에 인서트(A)의 다른 실시형태를 도시한다.

여기에서는 기체부(1)의 각 변마다 경사면 형성용 볼록면부(5)를 복수 형성된다. 예를 들면, 볼록면부(5)로서 외측 볼록면부(51)와 내측 볼록면부(52)를 형성하고 그 사이에 단차부(16)를 형성한다. 도 8 및 도 9는 외측 볼록면부(51)에 절삭날(4)을 형성한 예를 나타내고 있고, 도 10 및 도 11은 내측 볼록면부(52)에 절삭날(4)을 형성한 예를 나타내고 있다. 또한, 볼록면부는 2개 이상 형성되는 것이여도 좋다.

이와 같이, 미리 다른 절삭날(4)의 형성 영역을 구분해 두면 사용자가 블랭크에 절삭날(4)을 가공할 때의 목표가 되어서 편리하다. 예를 들면, 절삭날(4)의 곡률의 선택이 용이하게 될 뿐만 아니라 연삭 공구를 인서트(A)에 압박할 때에는 각 등고선이 표식이 되어서 적정한 위치에 절삭날(4)을 형성할 수 있다.

[제 3 실시형태]

도 12~도 14는 절삭날(4)을 형성하기 전의 인서트(A)를 나타낸다.

여기서는 외측 볼록면부(51)와 내측 볼록면부(52) 사이의 단차부(16)가 기체부(1)의 표면(6) 그 자체로 형성되어 있다. 따라서, 표면(6)에 대하여 외측 볼록면부(51)의 높이와 내측 볼록면부(52)의 높이의 차이가 작다.

상기 인서트(A)는 예를 들면 주조나 소결에 의해 형성된다. 외측 볼록면부(51)와 내측 볼록면부(52) 사이의 오목부는 주조시 등에 한 번에 형성하는 것이여도 좋고, 일단 인서트(A)의 블랭크재를 형성한 후 오목부의 부분만큼을 연삭 등에 의해 형성해도 좋다.

[기타 실시형태]

상기 각 실시형태에 있어서는 절삭날 형상으로서 단일의 R(원의 일부) 형상을 갖는 것을 나타냈다. 그러나, 상기 형상에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 복수의 R 형상을 복합해서 형성된 오목 형상의 절삭날 등이여도 좋다.

본 발명은 다각형의 적어도 한 변에 절삭날부가 형성된 인서트에 널리 적용할 수 있다.

Claims

다각 형상을 이루고 상기 다각형의 적어도 한 변에 절삭날부를 구비하고,
상기 절삭날부는 두께 방향의 일방측의 면에 형성된 볼록부를 갖는 경사면과, 상기 두께 방향의 일방측의 면에 대하여 교차하는 면에 형성된 오목부를 갖는 여유면으로 형성된 오목 형상의 절삭날을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 경사면은 각종 치수의 절삭날부를 등고선 형상으로 적층한 상태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인서트.
상기 여유면은 상기 절삭날부로부터 상기 두께 방향의 타방측의 면을 향해서 연장되는 오목형상 면이고, 상기 두께 방향에 수직한 상기 오목형상 면의 단면 형상이 상기 절삭날부로부터 상기 타방측의 면을 향하는 어느 위치에서도 동일하게 형성되거나, 또는 상기 두께 방향에 수직한 상기 오목형상 면의 단면 형상이 상기 절삭날부로부터 상기 타방측의 면에 근접할수록 오목 형상의 곡률이 작아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인서트.