KR20140020192A

KR20140020192A - 절삭공구 조립체

Info

Publication number: KR20140020192A
Application number: KR1020130090238A
Authority: KR
Inventors: 최창희; 박창규
Original assignee: 대구텍 유한회사
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2014-02-18
Also published as: JP2015523229A; CN104507604B; US20150151364A1; KR20150037791A; JP5932154B2; CN104507604A; US9868157B2; WO2014025187A1; DE112013003935T5

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구 조립체는, 바닥벽과 2개 이상의 측벽과 상기 측벽 사이의 코너부를 가지는 인서트포켓과, 바닥벽으로부터 경사지게 연장하는 클램프 핀 홀과, 클램프 핀 홀에 대해 경사져 있고 내측 단부에서 클램프 핀 홀의 하측과 만나는 나사공을 구비하는 커터본체와; 클램프 핀 홀에 삽입되고 길이방향으로 연장하는 중심축(C1)을 가지는 핀 바디와, 중심축(C1)에 대해 각도(α)를 이루는 중심축(C2)를 따라 연장하고 코너부를 향하는 가압면을 가지는 헤드와, 핀 바디의 하측에 형성되는 노치를 구비하는 클램프 핀과; 상면과, 하면과, 상면과 하면 사이에 위치하고 측벽과 접촉하는 측면과, 헤드의 가압면이 접촉하는 내주면을 가지는 보어를 구비하는 절삭인서트와; 나사공에 체결되고, 클램프 핀의 노치와 맞물려서 클램프 핀의 헤드를 인서트포켓의 바닥벽 쪽으로 가압하는 세트 스크류를 포함한다. 인서트포켓의 측벽이 절삭인서트의 측면과 접하는 제1 접촉부(P3) 및 헤드의 가압면이 보어의 내주면과 접하는 제2 접촉부(P4)는 모멘트가 절삭인서트에서 제1 접촉부(P3)를 중심으로 인서트포켓의 바닥벽을 향해 절삭인서트에 작용하도록 위치한다.

Description

절삭공구 조립체{CUTTING TOOL ASSEMBLY}

본 발명은 절삭인서트를 커터본체에 고정하는 클램프 핀을 구비하는 절삭공구 조립체에 관한 것이다.

선삭가공 또는 밀링가공 등에 사용되는 절삭공구는 공구헤드 또는 커터본체에 교체가능하게 장착되는 절삭인서트를 가진다. 도 1은 종래의 절삭공구를 도시한다. 도 1을 참조하면, 절삭공구(30)는, 공구헤드(31)와, 절삭인서트(32)와, 틸트 핀 장치와, 클램프(36)를 가진다. 틸트 핀 장치는 틸트 핀(33)과, 중간부(34)와, 스크류(35)로 이루어진다. 스크류(35)가 공구헤드(31)에 체결됨에 따라, 중간부(34)가 틸트 핀(33) 쪽으로 밀리게 되고, 이에 따라 틸트 핀(33)이 절삭인서트(32)를 시트(37) 쪽으로 가압한다. 클램프(36)가 칩브레이커(38)를 통해 절삭인서트(32)를 눌러서, 절삭인서트(32)가 공구헤드(31)에 고정된다.

도 2는 또 다른 종래의 절삭공구로서 밀링커터를 도시한다. 도 2를 참조하면, 밀링커터(40)는 커터본체(41)와, 절삭인서트(42)와, 클램프 스터드(43)와, 세트 스크류(44, set screw)를 가진다. 클램프 스터드(43)는 바디(43a)와, 헤드(43b)를 가진다. 절삭인서트(42)가 커터본체(41)에 형성된 인서트 포켓(41a)에 놓인 후, 클램프 스터드(43)의 바디(43a)가 절삭인서트(42)를 관통하여 커터본체(41)에 형성된 홀(41b)에 삽입된다. 그 후에, 세트 스크류(44)가 클램프 스터드(43)의 바디(43a)와 맞물려 클램프 스터드(43)를 홀(41b)을 따라 하방으로 이동시킨다. 따라서, 헤드(43b)가 절삭인서트(42)를 커터본체(41)를 향해 가압하여, 절삭인서트(42)가 커터본체(41)에 고정된다.

(특허문헌 1) US 3,316,616

도 1의 절삭공구(30)에 있어서, 절삭인서트(32)를 공구헤드(31)로부터 분리하기 위해서는 클램프(36) 및 칩브레이커(38)가 우선 제거되어야 한다. 따라서, 절삭인서트(32)의 교체가 번거롭고 절삭인서트(32)를 교체하는데 많은 시간이 소요된다. 또, 도 1의 절삭공구에는 포지티브 여유각을 가지는 절삭인서트가 장착될 수 있는데, 중간부(34)가 틸트 핀(33)을 과도하게 압박하게 되면, 포지티브 여유각의 절삭인서트가 상방으로 이동하여, 시트(37)로부터 이격될 수 있다. 따라서, 절삭인서트(32)와 공구헤드(31)간의 클램핑력이 약해질 수 있다.

도 2의 밀링커터(40)에 있어서, 절삭인서트(42)를 커터본체(41)로부터 분리하기 위해서는 클램프 스터드(43)가 커터본체(41)의 홀(41b)로부터 완전히 분리되어야 한다. 이 또한 절삭인서트(42)의 교체를 번거롭게 하며, 절삭인서트(42)의 교체에 많은 시간이 소요된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 절삭인서트의 타입(예컨대, 네가티브형 절삭인서트, 포지티브형 절삭인서트, 양면형 절삭인서트)에 관계없이 클램프 핀을 통해 절삭인서트를 커터본체에 확실하게 고정할 수 있는 절삭공구 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용 편의성을 향상하기 위한 것으로 클램프 핀을 커터본체로부터 완전히 분리하지 않고도 절삭인서트의 방향을 바꾸거나 절삭인서트를 교체할 수 있는 절삭공구 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구 조립체는, 바닥벽과 2개 이상의 측벽과 측벽 사이의 코너부를 가지는 인서트포켓과, 바닥벽으로부터 경사지게 연장하는 클램프 핀 홀과, 클램프 핀 홀에 대해 경사져 있고 내측 단부에서 클램프 핀 홀의 하측과 만나는 나사공을 구비하는 커터본체와; 클램프 핀 홀에 삽입되고 길이방향으로 연장하는 중심축(C1)을 가지는 핀 바디와, 중심축(C1)에 대해 각도(α)를 이루는 중심축(C2)을 따라 연장하고 인서트 포켓의 코너부를 향하는 가압면을 가지는 헤드와, 바디의 하측에 형성되는 노치를 구비하는 클램프 핀과; 상면과, 하면과, 상면과 하면 사이에 위치하고 인서트 포켓의 측벽과 접촉하는 측면과, 헤드의 가압면이 접촉하는 내주면을 가지는 보어를 구비하는 절삭인서트와; 나사공에 체결되고, 클램프 핀의 노치와 맞물려서 클램프 핀의 헤드를 인서트포켓의 바닥벽 쪽으로 가압하는 세트 스크류를 포함한다. 절삭인서트의 측면이 인서트포켓의 측벽과 접촉하는 제1 접촉부(P3) 및 헤드의 가압면이 보어의 내주면과 접촉하는 제2 접촉부(P4)는 모멘트가 제1 접촉부(P3)를 중심으로 인서트포켓의 바닥벽을 향해 절삭인서트에 작용하도록 위치한다.

제1 접촉부(P3)는 제2 접촉부(P4)보다 바닥벽으로부터 더 높다.

헤드는 코너부를 향하도록 중심축(C2)을 중심으로 각도(γ)만큼 비틀려 있다. 각도(γ)는 0 내지 90도의 범위이다.

측벽 중 제1 접촉부(P3)를 제외한 부분의 전부 또는 일부가 측면에 대해 각도(ε, ε')만큼 이격되어 있다. 각도(ε)는 1도 이하이다.

보어의 내주면은 보어의 중심축(C3)에 대해 각도(δ)를 이루도록 경사져 있다. 각도(δ)는 10 내지 60도, 바람직하게는 15 내지 30도의 범위이다.

각도(α)는 30 내지 60도, 바람직하게는 40 내지 45도의 범위이다.

헤드의 가압면과 보어의 내주면 사이의 접촉각(β)은 60 내지 150도의 범위이다. 헤드의 가압면은 보어의 내주면과 각도(β)의 범위 내에서 적어도 부분적으로 접한다.

절삭공구 조립체는 클램프 핀 홀의 폐쇄단부와 핀 바디의 하단부 사이에 배치되는 스프링을 더 포함한다.

핀 바디는 노치의 반대 쪽에서 핀 바디의 외주면으로부터 돌출하고 핀 바디의 길이방향을 따라 연장하는 위치결정용 릿지를 포함한다.

핀 바디는 노치의 반대 쪽에서 핀 바디로부터 돌출하는 스토퍼 돌기를 포함한다. 스토퍼 돌기는 핀 바디의 길이방향에서 노치의 골부보다 상측에 위치한다.

클램프 핀 홀과 핀 바디는 타원형 또는 경주트랙형상의 횡단면을 가진다.

실시예의 절삭공구 조립체에 의하면, 인서트포켓의 측벽이 절삭인서트의 측면과 접하는 제1 접촉부 및 헤드의 가압면이 보어의 내주면과 접하는 제2 접촉부는 모멘트가 제1 접촉부를 중심으로 인서트포켓의 바닥벽을 향해 절삭인서트에 작용하도록 위치한다. 또한, 바닥벽으로부터의 제1 접촉부의 높이는 바닥벽으로부터의 제2 접촉부의 높이보다 크다. 따라서, 클램프 핀의 헤드는 절삭인서트의 측면을 인서트포켓의 측벽을 향해 압박함과 동시에 절삭인서트를 인서트포켓의 바닥벽을 향해 압박한다. 그러므로, 클램프 핀은 절삭인서트의 타입에 관계없이 절삭인서트를 인서트포켓에 견고하게 고정할 수 있다.

실시예의 절삭공구 조립체에 의하면, 클램프 핀이 커터본체에 삽입된 상태에서 절삭인서트가 장착되거나 분리될 수 있다. 따라서, 작업자는 클램프 핀을 커터본체로부터 완전히 분리하지 않고도 절삭인서트의 방향을 바꾸거나 절삭인서트를 교체할 수 있다.

도 1은 종래의 절삭공구를 보인 단면도이다.
도 2는 또 다른 종래의 절삭공구를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구 조립체를 보인 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 인서트포켓을 보인 확대 사시도이다.
도 5는 도 3의 클램프 핀을 보인 사시도이다.
도 6은 도 3의 클램프 핀의 다른 방향에서의 사시도이다.
도 7은 도 3의 클램프 핀을 보인 측면도이다.
도 8은 도 3의 클램프 핀을 보인 평면도이다.
도 9는 도 5의 9-9선을 따른 단면도이다.
도 10은 도 3의 절삭인서트를 보인 사시도이다.
도 11은 도 10의 11-11선을 따른 단면도이다.
도 12는 절삭인서트가 인서트포켓에 장착되어 있는 절삭공구 조립체의 부분 평면도이다.
도 13은 절삭인서트의 장착예 및 분리예를 보인 단면도이다.
도 14는 도 12의 14-14선을 따른 단면도이다.
도 15는 제1 측벽의 다른 예를 보인 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭공구 조립체의 클램프 핀을 보인 측면도이다.
도 17은 도 16의 17-17선을 따른 단면도이다.
도 18은 도 16의 클램프 핀이 커터 본체에 장착되어 있는 것을 보인 단면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 절삭공구 조립체의 실시예를 설명한다. 도면 중 동일 또는 대응하는 부분에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다.

여기에 개시된 실시예에 따른 절삭공구 조립체는 피삭재의 바닥면 및 접선방향 면을 절삭하는 밀링커터로서 사용될 수 있다. 실시예에 따른 절삭공구 조립체의 적용예가 이러한 밀링커터에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따른 절삭공구 조립체는 다양한 금속절삭가공의 공구로서 사용될 수 있다.

도 3 내지 도 15를 참조하여 일 실시예에 따른 절삭공구 조립체를 설명한다. 도 3을 참조하면, 절삭공구 조립체(100)는 커터본체(110)와, 클램프 핀(120)과, 절삭인서트(130)와, 세트 스크류(140)와, 스프링(150)을 포함한다.

커터본체(110)는 예컨대 밀링머신의 회전축에 장착된다. 커터본체(110)는 복수개의 인서트포켓(111)과, 각 인서트 포켓에 관련된 클램프 핀 홀(112)과, 각 인서트 포켓에 관련된 나사공(113)을 포함한다.

각 인서트포켓(111)은 절삭인서트(130)를 수용하도록 구성된다. 도 4를 참조하면, 인서트포켓(111)은 편평한 바닥벽(111a)과, 제1 측벽(111b)과, 제2 측벽(111c)과, 코너부(111d)를 구비한다. 절삭인서트(130)의 상면(131)에 위치하는 절삭에지가 피삭재를 절삭하도록 절삭인서트(130)가 인서트포켓(111)에 장착되면, 바닥벽(111a)은 절삭인서트(130)의 하면(132)과 접하고, 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)은 절삭인서트(130)의 측면(133)과 접한다. 인서트포켓(111)은 바닥벽(111a)과 제1 측벽(111b) 사이에 형성되는 제1 여유 홈(111e)과, 바닥벽(111a)과 제2 측벽(111c) 사이에는 형성되는 제2 여유 홈(111f)을 가진다.

제1 및 제2 측벽(111b, 111c)은 바닥벽(111a)에 대해 소정의 각으로 경사져 있다. 바닥벽(111a)과 제1 및 제2 측벽(111b, 111c) 사이의 각도는 절삭인서트(130)의 하면(132)과 측면(133) 사이의 각도에 의해 결정된다. 예컨대, 절삭인서트(130)가 포지티브 여유각을 가지는 경우(즉, 절삭인서트(130)의 상면(131)과 측면(133)이 예각을 이루는 경우), 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)은 바닥벽(111a)에 대해 둔각으로 경사진다. 제1 측벽(111b)과 제2 측벽(111c)은 이들 사이에 소정의 각도를 이루고 있다. 제1 측벽(111b)과 제2 측벽(111c) 사이의 각도는 절삭인서트(130)의 상면(131) 또는 하면(132)의 평면형상에 따라 결정된다. 예컨대, 상면(131) 또는 하면(132)이 사각형의 평면형상을 가지는 경우, 제1 측벽(111b)과 제2 측벽(111c)은 이들 사이에 직각을 이룬다. 코너부(111d)는 제1 측벽(111b)과 제2 측벽(111c)의 사이에 위치한다.

도 4, 도 13 및 도 14를 참조하면, 클램프 핀 홀(112)은 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)으로부터 커터본체(110)의 내측으로 경사지게 연장한다. 클램프 핀 홀(112)은 클램프 핀(120)의 핀 바디(121)를 수용한다. 클램프 핀 홀(112)에는 클램프 핀(120)의 릿지(123)가 끼워지는 위치결정용 홈(112a)이 구비된다. 나사공(113)은 커터본체(110)의 외주면으로부터 커터본체(110)의 내측으로 경사지게 연장한다. 또, 나사공(113)은 클램프 핀 홀(112)에 대해 소정의 각도로 경사져 있다. 나사공(113)은 클램프 핀 홀(112)의 하측에서 클램프 핀 홀(112)과 만난다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 클램프 핀(120)은 핀 바디(121)와, 헤드(122)와, 릿지(123)와, 노치(124)를 포함한다. 핀 바디(121)는 대략 원형의 횡단면을 가지는 막대의 형상을 가지며, 클램프 핀 홀(112)에 삽입된다. 핀 바디(121)는 하단에 스프링 가이드(121a)를 구비한다. 스프링가이드(121a)는 핀 바디(121) 보다 작은 직경을 가진다.

도 12 및 도 14에 도시된 바와 같이, 헤드(122)는 절삭인서트(130)의 보어(134)의 내주면(134a)과 그 적어도 일부에서 접촉하여 절삭인서트(130)를 인서트포켓(111)의 코너부(111d)를 향해 가압하면서 인서트 포켓(111)의 바닥벽(111a)으로도 가압한다. 헤드(122)는 핀 바디(121)의 상단으로부터 경사지게 연장한다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 헤드(122)의 중심축(C2)은 핀 바디(121)의 중심축(C1)에 대해 소정의 각도(α)를 이룬다. 바람직하게는, 각도(α)는 30 내지 60도의 범위이다. 각도(α)가 30도 미만인 경우에는, 클램프 핀(120)을 고정하기 위한 세트 스크류(140)를 배치하기 위한 공간확보가 어려워진다. 이 경우, 세트 스크류(140)는 짧게 설계되어야 하며, 이로 인해 클램프 핀(120)과 세트 스크류(140) 간의 체결력이 약해질 수 있다. 또, 이 경우에, 절삭가공 중 세트 스크류(140)가 나사공(113)으로부터 풀리거나 분리될 수 있다. 반면, 각도(α)가 60도 초과인 경우에는, 클램프 핀 홀(112)과 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)이 이루는 각도가 작아져, 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a) 부근에서 커터본체(110)의 강도가 약해질 수 있다. 또, 이 경우에, 클림프 핀(120)이 절삭인서트(130)에 가하는 가압력이 측면(133) 쪽으로 치우치게 되어, 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)과 절삭인서트(130)의 하면(132)을 이격시킬 수 있다. 더 바람직하게는, 각도(α)는 40 내지 45도의 범위이다. 각도(α)가 40 내지 45도의 범위인 경우, 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)과 절삭인서트(130)의 바닥벽(111a) 사이의 밀착력이 최대가 되고, 세트 스크류(140)의 배치를 위한 공간 확보에도 유리하다.

헤드(122)는 보어(134)의 내주면(134a)과 접촉하는 소정 중심각(또는 접촉각)(β)(도 8 참조)을 가지는 원호 형상의 가압면(122a)을 가진다. 중심각(β)은 60 내지 150도의 범위이다. 중심각(β)이 60도 미만인 경우에, 헤드(122)와 보어(134)의 내주면(134a) 사이의 접촉 부분(예컨대, 선 또는 면)의 길이가 짧아져서, 헤드(122)에 의해 절삭인서트(130)에 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)을 향해 가해지는 가압력이 작아진다. 또는, 중심각(β)이 지나치게 작아지면, 헤드(122)에 의해 절삭인서트(130)에 제1 측벽(111b) 및 제2 측벽(111c)을 향해 가해지는 가압력 중 적어도 하나가 존재하지 않을 수도 있다. 따라서, 클램프 핀(120)과 절삭인서트(130) 사이의 클램핑력이 약해질 수 있다. 중심각(β)이 커질수록, 헤드(122)와 보어(134)의 내주면(134a) 사이의 접촉 부분이 길어지고, 절삭인서트(130)를 인서트포켓(111)에 클램핑하는 힘이 커진다. 하지만, 중심각(β)이 150도를 초과하는 경우, 헤드(122)의 크기가 보어(134)의 내경 보다 커져서, 클램프 핀(120)을 클램프 핀 홀(112)로부터 분리하지 않고는 절삭인서트(130)를 인서트포켓(111)에 장착하거나 그로부터 분리하기 어려워진다.

일 예로서, 가압면(122a)은 부분적으로 구면형상을 가질 수 있다. 즉, 가압면(122a)은, 도 7에 도시된 바와 같이 측면에서 보았을 때 소정의 곡률반경(R1)으로 만곡되어 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 상측에서 보았을 때에도 소정의 곡률반경(R2)으로 만곡되어 있다. 이러한 예의 가압면(122a)은 보어(134)의 내주면(134a)과 선접촉하며, 상기 선접촉은 원호 형상을 취한다.

또 하나의 예로서, 가압면(122a)은 측면에서 보았을 때 직선이고, 상측에서 보았을 때 곡률반경(R2)으로 만곡될 수 있다. 이러한 예의 가압면은 보어(134)의 내주면(134a)과 면접촉하게 되며, 상기 면접촉은 원추의 빗면의 형상을 취한다.

헤드(122)는 핀 바디(121)의 중심축(C1)에 대해 각도(α)를 가지는 중심축(C2)을 가진다. 헤드(122)는 중심축(C2)을 중심으로 핀 바디(121)에 대하여 소정의 각도(γ)만큼 비틀려 있다. 도 8을 참조하면, 헤드(122)의 상단면의 이등분선(L)은 핀 바디(121)의 중심축(C1)에 대해 각도(γ)를 이룬다. 또는, 헤드(122)는 핀 바디(121)의 중심축(C1)에 대해 도 8에 도시된 비틀림 방향의 반대방향으로 각도(γ)로 비틀려 있을 수 있다. 또, 각도(γ)는 0 내지 90도의 범위로 설정될 수 있다. 핀 바디(121)가 클램프 핀 홀(112)에 삽입되고 헤드(122)가 절삭인서트(130)의 보어(134)에 삽입된 상태에서 (도 12 참조), 가압면(122a)은 인서트포켓(111)의 코너부(111d)를 향한다. 세트 스크류(140)가 나사공(113)에 체결됨에 따라, 헤드(122)는 절삭인서트(130)의 측면(133)을 인서트포켓(111)의 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)을 향해 압박한다. 따라서, 절삭인서트(130)의 측면(133)과 제1 및 제2 측벽(111b, 111c) 사이의 확실한 접촉이 유지될 수 있다.

릿지(123)는 핀 바디(121)의 길이방향을 따라 핀 바디(121)의 전체 길이에 걸쳐 연장한다. 또한, 릿지(123)는 핀 바디(121)로부터 방사상으로 돌출되어 있다 (도 9 참조). 릿지(123)는 클램프 핀 홀(112)의 위치결정용 홈(112a)에 삽입되어 클램프 핀(120)이 클램프 핀 홀(112)에 대해 회전하지 않도록 클램프 핀(120)의 위치를 결정한다. 핀 바디(121)의 강도가 노치(124)로 인해 감소될 수 있지만, 릿지(123)가 핀 바디(121)의 강도를 높일 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 노치(124)는 릿지(123)의 반대쪽에서 핀 바디(121)의 하측 부근에 위치한다. 노치(124)는 대략 V자형으로 핀 바디(121)에서 절결된 부분이며, 2개의 사면(124a, 124b)과 2개의 사면(124a, 124b) 사이의 골부(124c)를 가진다. 노치(124)는 사면(124a, 124b) 사이에서 세트 스크류(140)의 일부를 수용한다. 세트 스크류(140)는 그 단부에서 노치(124)와 맞물린다. 세트 스크류(140)는 그 단부면(140a)에서 노치(124)의 사면(124a)과 접촉한다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 절삭인서트(130)는 사각형의 상면(131)과, 사각형의 하면(132)과, 상면(131)과 하면(132)의 사이에 위치하는 측면(133)과, 상면(131)과 하면(132)을 관통하는 보어(134)를 구비한다. 상면(131)과 측면(133)의 사이에는 절삭에지(135)가 형성되어 있다. 하면(132)은 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)과 접한다. 측면(133)은 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)과 접한다. 보어(134)의 횡단면형상은 원형, 다각형, 또는 모퉁이가 라운드된 다각형을 포함할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 측면(133)은 상면(131)과 예각을 이루고 하면(132)과 둔각을 이룬다. 보어(134)의 내주면(134a)은 보어(134)의 중심축(C3)에 대해 소정의 각도(δ)를 이룬다. 각도(δ)는 10 내지 60도의 범위이다. 각도(δ)가 10도 미만인 경우에, 가압면(122a)과 보어(134)의 내주면(134a)이 접하는 부분으로부터 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)에 작용하는 힘은 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)에 작용하는 힘에 비해 작아진다. 따라서, 클램프 핀(120)의 헤드(122)에 의한 절삭인서트(130)를 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)을 향해 가압하는 가압력이 약해질 수 있다. 각도(δ)가 60도 초과인 경우에, 가압면(122a)과 보어(134)의 내주면(134a)이 접하는 부분으로부터 인서트포켓(111)의 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)에 작용하는 힘은 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)에 작용하는 힘에 비해 작아진다. 따라서, 클램프 핀(120)의 헤드(122)에 의한 절삭인서트(130)를 인서트포켓(111)의 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)을 향해 가압하는 힘이 약해질 수 있다.

이 실시예는 대략 사각형의 상면 및 하면을 가지는 절삭인서트(130)를 포함한다. 다른 실시예의 절삭공구 조립체는 삼각형이나 오각형과 같은 다각형의 절삭인서트를 포함할 수 있다. 또, 실시예에 따른 절삭공구 조립체에 채용되는 클램프 핀은 절삭인서트를 스크류에 의해 커터본체에 고정하는 종래의 절삭공구에 적용될 수 있다.

세트 스크류(140)는 나사공(113)과 나사결합하여 클램프 핀(120)을 커터본체(110)에 고정한다. 세트 스크류(140)가 나사공(113)으로부터 완전히 분리가 되지 않더라도, 클램프 핀(120)은 클램프 핀 홀(112)을 따라 어느 정도 상방으로 이동가능하다. 따라서, 작업자는 세트 스크류(140)를 조금만 풀어서 절삭인서트(130)를 신속하게 교체할 수 있다.

스프링(150)은 클램프 핀 홀(112)의 폐쇄단부에 위치한다. 스프링(150)에는 스프링 가이드(121a)가 삽입된다. 클램프 핀(120)이 스프링(150)에 의해 탄력적으로 지지되어 클램프 핀 홀(112)에 위치하므로, 절삭인서트(130)의 장착 및 분리시 클램프 핀(120)을 클램프 핀 홀(112)에 대해 고정할 필요가 없다. 따라서, 작업자는 절삭인서트(130)를 용이하게 장착하고 분리할 수 있다. 이 실시예는 클램프 핀(120)을 탄력적으로 지지하는 요소로서 스프링(150)을 포함하지만, 다른 실시예는 스프링(150) 대신에 고무와 같은 탄성부재를 포함할 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하여, 절삭인서트의 장착예 및 분리예에 대해 설명한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 클램프 핀(120)의 핀 바디(121)가 클램프 핀 홀(112)에 삽입되고 스프링 가이드(121a)가 스프링(150)에 삽입된다. 그리고, 세트 스크류(140)가 나사공(113)에 체결되어 그 단부면(140a)이 노치(124)와 맞물린다. 그러면, 클램프 핀(120)은 스프링(150)에 의해 탄력적으로 지지되고 세트 스크류(140)에 의해 클램프 핀 홀(112)로부터 이탈되지 않는다. 절삭인서트(130)는 보어(134)에 헤드(122)가 삽입되면서 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)에 안착된다. 그 후, 세트 스크류(140)가 나사공(113)에 더 체결됨에 따라 클램프 핀(120)은 세트 스크류(140)와의 맞물림에 의해 클램프 핀 홀(112)을 따라 하방으로 이동한다. 이 과정에서, 스프링(150)이 압축된다. 또한, 절삭인서트(130)의 측면(133)이 인서트포켓(111)의 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)과 접촉하게 되고, 헤드(122)의 가압면(122a)이 보어(134)의 내주면(134a)과 접촉하게 된다. 세트 스크류(140)가 더욱더 체결되면, 헤드(122)가 절삭인서트(130)를 코너부(111d), 바닥벽(111a) 및 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)을 향해 압박한다. 그 결과, 절삭인서트(130)는 클램프 핀(120)에 의해 인서트포켓(111)에 도 14에 도시된 바와 같이 고정된다.

도 14의 상태로부터 절삭인서트(130)를 회전시키거나 교체하기 위해서는, 작업자는 세트 스크류(140)를 약간 풀기만 하면 된다. 세트 스크류(140)가 풀리면, 클램프 핀(120)은 스프링(150)의 탄성복원력에 의해 상방으로 클램프 핀 홀(112)을 따라 이동한다. 이 상태에서, 작업자는 절삭인서트(130)를 회전시키거나 새로운 절삭인서트로 교체한 후 전술한 절차에 따라 절삭인서트(130)를 장착할 수 있다.

절삭인서트가 인서트포켓에 클램프 핀에 의해 고정된 상태에서의 클램프 핀 및 절삭인서트에 작용하는 힘에 대해 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다.

나사공(113)의 중심축(C4)은 핀 바디(121)의 중심축(C1)에 대해 소정의 각도로 경사져 있다. 세트 스크류(140)가 클램프 핀(120)을 나사공(113)의 경사진 방향으로 압박하면, 핀 바디(121)는 제1 지점(P1) 및 제2 지점(P2)에서 클램프 핀 홀(112)과 접촉한다. 또한, 절삭인서트(130)의 측면(133)이 인서트포켓(111)의 제1 측벽(111b)과 제1 접촉부(P3)에서 접촉하고, 헤드(122)의 가압면(122a)이 보어(134)의 내주면(134a)과 제2 접촉부(P4)에서 접촉한다. 측면(133)은 제1 접촉부(P3)에서 제1 측벽(111b)과 선접촉 또는 면접촉한다. 가압면(122a)은 제2 접촉부(P4)에서 내주면(134a)과 선접촉 또는 면접촉한다. 제1 접촉부(P3) 및 제2 접촉부(P4)는 모멘트가 절삭인서트(130)에서 제1 접촉부(P3)를 중심으로 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)을 향해(도 14에 도시된 예에서, 시계방향으로) 작용하도록 위치한다. 예컨대, 도 14에 도시된 바와 같이, 모멘트는 제2 접촉부(P4)에서 화살표 방향으로 작용한다. 상기 화살표 방향은 제1 접촉부(P3)을 원심으로 하고 제1 접촉부(P3)와 제2 접촉부(P4)사이의 거리를 반경으로 하는 가상원에서 제2 접촉부(P4)에서 접선방향을 가리킨다. 바람직하게는, 제1 접촉부(P3)는 제2 접촉부(P4) 보다 바닥벽(111a)으로부터 더 높게 위치한다. 이를 위해, 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)의 바닥벽(111a)으로부터의 높이는 절삭인서트(130)의 높이 보다 작아야 한다. 바닥벽(111a)으로부터의 제1 접촉부(P3) 및 제2 접촉부(P4)의 높이 차이가 커질수록 절삭인서트(130)에 작용하는 모멘트가 강해진다. 따라서, 상기 높이 차이가 큰 경우, 절삭인서트(130)의 하면(132)이 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)에 밀착되며, 클램프 핀(120)에 의한 클램핑력이 증가한다.

제1 측벽(111b) 중 제1 접촉부(P3)를 제외한 부분의 전부 또는 일부가 절삭인서트(130)의 측면(133)에 대해 각도(ε, ε')만큼 이격되어 있다. 일 실시예에 있어서, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 측벽(111b)은 단일면으로 형성되어 측면(133)과 선접촉한다. 이 경우에, 각도(ε)는 제1 접촉부(P3)를 중심으로 하는 제1 측벽(111b)과 측면(133) 사이의 끼인각이다. 다른 실시예에 있어서, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 측벽(111b')은 제1 상측 측벽(111ba')과 제1 하측 측벽(111bb')을 포함하며, 제1 측벽(111b')의 제1 상측 측벽(111ba')이 측면(133)과 면접촉한다. 이 경우에, 각도(ε')는 제1 접촉부(P3)의 가장 낮은 지점(P3')을 중심으로 하는 제1 하측 측벽(111bb')과 측면(133) 사이의 끼인각이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 측면(133)이 제1 측벽(111b')과 부분적으로 면접촉하는 경우에, 상기 지점(P3')이 제2 접촉부(P4)의 어느 지점 보다 더 높게 위치하여야 한다. 이 각도(ε, ε')로 인해, 제1 접촉부(P3) 또는 지점(P3')을 중심으로 하여 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)을 향하는 절삭인서트(130)에 작용하는 모멘트가 더욱 강해진다. 따라서, 절삭인서트(130)의 하면(132)이 인서트포켓(111)의 바닥벽(111a)에 그리고 절삭인서트(130)의 측면(133)이 제1 및 제2 측벽(111b, 111c)에 더욱더 밀착될 수 있다. 각도(ε)는 인서트포켓(111) 및 절삭인서트(130)의 허용공차를 고려하여 1도 이하가 될 수 있다.

도 16 내지 도 18을 참조하여 절삭공구 조립체의 다른 실시예를 설명한다.

도 16 내지 도 18은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭공구 조립체의 클램프 핀(220)을 도시한다. 클램프 핀(220)은 핀 바디(221)와, 헤드(122)와, 스토퍼 돌기(223)와, 노치(124)를 포함한다. 이 실시예의 클램프 핀(220)의 헤드(122) 및 노치(124)는 도 3 내지 도 15에 도시된 실시예의 클램프 핀(120)의 헤드(122) 및 노치(124)와 동일한 구성을 가진다.

인서트포켓(111)의 클램프 핀 홀(212)에 삽입되는 핀 바디(221)는 타원형, 경주트랙 형상 등의 횡단면을 가지며(도 17 참조), 클램프 핀 홀(212) 또한 핀 바디(221)의 횡단면 형상에 대응하는 횡단면을 가진다. 여기서, 경주트랙 형상은 사각형의 마주하는 양변의 각각에 반원이 이어지는 형상을 말한다. 핀 바디(221)와 클램프 핀 홀(212)이 타원형 또는 경주트랙형상의 횡단면 형상을 가지므로, 핀 바디(221)가 클램프 핀 홀(212)에 삽입되면, 클램프 핀(220)은 클램프 핀 홀(212)에 대해 회전할 수 없게 된다. 또, 타원형 또는 경주트랙형상의 횡단면 형상으로 인해, 노치(124)로 인해 취약해지는 핀 바디(221)의 강도가 보강될 수 있다.

스토퍼 돌기(223)는 노치(124)의 반대쪽에 위치하며 핀 바디(221)의 외주면으로부터 돌출한다. 핀 바디(221)의 길이방향에서의 스토퍼 돌기(223)의 길이는 핀 바디(221)의 전체 길이에 비해 비교적 짧다. 스토퍼 돌기(223)는 핀 바디(221)의 길이방향에서 노치(124)의 골부(124c)보다 상측에 위치한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 커터 본체(110)의 클램프 핀 홀(212)에는 스토퍼 돌기(223)를 수용하기 위한 리세스(212a)가 형성되어 있다. 절삭가공 도중 핀 바디(221)는 노치(124) 부근에서 파단될 수 있고, 노치(124)의 위쪽의 파단된 핀 바디(221)의 일부가 클램프 핀 홀(212)로부터 빠져나올 수 있다. 그러나, 이와 같이 핀 바디(221)가 파단되어도, 핀 바디(221)의 파단된 일부에 위치하는 스토퍼 돌기(223)가 클램프 핀 홀(212)의 리세스(212a)에 걸리게 되므로, 상기 핀 바디(221)의 파단된 일부는 클램프 핀 홀(212)로부터 빠져나올 수 없다.

이상에서 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 전술한 실시예를 참조해 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100: 절삭공구 조립체 110: 커터본체
111: 인서트포켓 111a: 바닥벽
111b: 제1 측벽 111c: 제2 측벽
111d: 코너부 111e: 제1 여유 홈
111f: 제2 여유 홈 112: 클램프 핀 홀
112a: 위치결정용 홈 113: 나사공
120: 클램프 핀 121: 핀 바디
121a: 스프링 가이드 122: 헤드
122a: 가압면 123: 릿지
124: 노치 124a, 124b: 노치의 사면
124c: 노치의 골부 130: 절삭인서트
131: 상면 132: 하면
133: 측면 134: 보어
134a: 내주면 140: 세트 스크류
150: 스프링 212a: 리세스
223: 스토퍼 돌기

Claims

바닥벽과 2개 이상의 측벽과 상기 측벽 사이의 코너부를 가지는 인서트포켓과, 상기 바닥벽으로부터 경사지게 연장하는 클램프 핀 홀과, 상기 클램프 핀 홀에 대해 경사져 있고 내측 단부에서 상기 클램프 핀 홀의 하측과 만나는 나사공을 구비하는 커터본체와,
상기 클램프 핀 홀에 삽입되고 길이방향으로 연장하는 중심축(C1)을 가지는 핀 바디와, 상기 중심축(C1)에 대해 각도(α)를 이루는 중심축(C2)을 따라 연장하고 상기 인서트포켓의 코너부를 향하는 가압면을 가지는 헤드와, 상기 핀 바디의 하측에 형성되는 노치를 구비하는 클램프 핀과,
상면과, 하면과, 상기 상면과 상기 하면 사이에 위치하고 상기 인서트포켓의 측벽과 접촉하는 측면과, 상기 헤드의 상기 가압면이 접촉하는 내주면을 가지는 보어를 구비하는 절삭인서트와,
상기 나사공에 체결되고, 상기 클램프 핀의 상기 노치와 맞물려서 상기 클램프 핀의 헤드를 상기 인서트포켓의 상기 바닥벽 쪽으로 가압하는 세트 스크류를 포함하고,
상기 절삭인서트의 상기 측면이 상기 인서트포켓의 상기 측벽과 접촉하는 제1 접촉부(P3) 및 상기 헤드의 상기 가압면이 상기 보어의 상기 내주면과 접촉하는 제2 접촉부(P4)는 모멘트가 상기 제1 접촉부(P3)를 중심으로 상기 인서트포켓의 상기 바닥벽을 향해 상기 절삭인서트에 작용하도록 위치하는,
절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 바닥벽으로부터의 상기 제1 접촉부(P3)의 높이는 상기 제2 접촉부(P4)의 상기 바닥벽으로부터의 높이보다 큰,
절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 헤드는 상기 코너부를 향하도록 상기 중심축(C2)을 중심으로 각도(γ)만큼 비틀려 있는,
절삭공구 조립체.
제3항에 있어서, 상기 각도(γ)는 0 내지 90도의 범위인,
절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 측벽 중 상기 제1 접촉부(P3)를 제외한 부분의 전부 또는 일부가 상기 측면에 대해 각도(ε, ε')만큼 이격되어 있는,
절삭공구 조립체.
제5항에 있어서, 상기 각도(ε)는 1도 이하인,
절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 보어의 상기 내주면은 상기 보어의 중심축(C3)에 대해 각도(δ)로 경사져 있는,
절삭공구 조립체.
제7항에 있어서, 상기 각도(δ)는 10 내지 60도의 범위인,
절삭공구 조립체.
제8항에 있어서, 상기 각도(δ)는 15 내지 30도의 범위인, 절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 각도(α)는 30 내지 60도의 범위인,
절삭공구 조립체.
제10항에 있어서, 상기 각도(α)는 40 내지 45도의 범위인,
절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 헤드의 상기 가압면과 상기 보어의 상기 내주면 사이의 접촉각(β)은 60 내지 150도의 범위인,
절삭공구 조립체.
제12항에 있어서, 상기 헤드의 상기 가압면은 상기 보어의 상기 내주면과 상기 접촉각(β)의 범위 내에서 적어도 부분적으로 접하는,
절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 클램프 핀 홀의 폐쇄단부와 상기 핀 바디의 하단부 사이에 배치되는 스프링을 더 포함하는,
절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 핀 바디는 상기 노치의 반대 쪽에서 상기 핀 바디로부터 돌출하고 상기 핀 바디의 길이방향을 따라 연장하는 위치결정용 릿지를 포함하는,
절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 핀 바디는 상기 노치의 반대 쪽에서 상기 핀 바디로부터 돌출하는 스토퍼 돌기를 포함하는,
절삭공구 조립체.
제16항에 있어서, 상기 스토퍼 돌기는 상기 핀 바디의 길이방향에서 상기 노치의 골부보다 상측에 위치하는,
절삭공구 조립체.
제1항에 있어서, 상기 클램프 핀 홀과 상기 핀 바디는 타원형 또는 경주트랙형상의 횡단면을 가지는,
절삭공구 조립체.