KR20140078727A

KR20140078727A - 소형화 절단 판

Info

Publication number: KR20140078727A
Application number: KR1020147012267A
Authority: KR
Inventors: 라오우프 벤 아모르
Original assignee: 세람테크 게엠베하
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-06-25
Also published as: CN103987480A; US20140234041A1; DE102012218193A1; KR101990608B1; HUE051769T2; JP2014528362A; US9770762B2; EP2763809B1; DK2763809T3; EP2763809A1; ES2817782T3; PT2763809T; WO2013050520A1; JP6138139B2; SI2763809T1; CN103987480B; PL2763809T3

Abstract

본 발명은 칩-제거 절단 공구용 절단 판(4)에 관한 것이며, 상기 절단 판은 절단 판의 상부 면(9) 및 절단 판의 바닥 면(10), 하나 또는 그보다 많은 측면(13)들, 절단 판의 상부 면(9)과 하나 또는 그보다 많은 측면(6) 사이의 전이부에 있는 절단 에지(6)들, 및 절단 판의 상부 면(9)에 있고 외경(d1)을 가지는 원형 칩 오목부(1)를 포함한다. 제조 비용들을 감소시키기 위해서, 본 발명에 따라 다음 사항, 즉 2 mm < d1 ≤ 6 mm, 바람직하게 2 mm < d1 < 5 mm가 칩 오목부(1)의 외경(d1)에 적용된다.

Description

소형화 절단 판 {MINIATURIZED CUTTING PLATE}

본 발명은 칩-제거 절단 공구용 절단 판에 관한 것으로서, 상기 절단 판은 절단 판의 상부 측 및 절단 판의 바닥 측, 하나 또는 그보다 많은 측면들, 절단 판의 상부 측으로부터 측면(들)으로의 전이부에 있는 절단 에지들 및 절단 판의 상부 측에 있고 외경(d1)을 구비한 원형의 클램핑 홈통(trough)을 가진다.

교체가능한 절단 인서트로서 또한 공지된 그러한 절단 판은 EP 1 414 607 B1호에 설명되어 있다. 절단 판들은 절단 판들을 수용하기 위한 판 시트를 가지는, 본질적으로 지지 공구로 구성되는 칩-제거 절단 공구용으로 사용된다. 절단 판은 지지 공구 내에 캠을 갖춘 클램핑 클로(claw)에 의해 유지되며, 여기서 클램핑 클로는 클램핑 볼트에 의해 지지 공구 상에 고정된다. 클램핑 클로에는 캠이 제공되며, 그 캠은 클램핑 홈통 내에 결합하며 절단 판을 향하는 바닥 측에 직접적으로 또는 가압 편(piece)에 의해 절단 판을 고착시킨다. 클램핑 홈통은 중심부에 너브(nub)를 갖춘 원형 형상을 가지며, 너브의 선단부는 홈통의 바닥 위에 그리고 절단 판의 상부 측/절단 판의 바닥 측 아래에 배열된다.

매우 취성의 절단 재료들로 만들어지는 절단 판들은 바람직하게, 위에서 설명된 소위 홈통 장력에 의해서 지지 공구 내에 고정된다. 이는 보통 횡단면의 약화와 관련된 펀칭 응력들을 피하는 것을 가능하게 한다. 이러한 약화는 대응 하중 하에서 절단 판의 파괴를 초래할 수 있다.

양호한 실시예의 PcBN[다결정 입방정 질화붕소(polycrystalline cubic boron nitride)] 절단 판들의 경우에, 절단 판들의 체적은 제작 비용에 관해 특히 중요하다. 작은 절단 판들은 확실한 비용 감소와 따라서 수익성의 증가를 의미한다. PcBN은 제한된 인성을 갖춘 세라믹 절단 재료들의 군에 속한다. 보다 작은 절단 판들 내부에서의 절단 구멍들의 작업은 보통 공정 신뢰도의 측면들에서 희생을 수반하며, 이는 절단 판의 빈번한 파괴를 초래한다. 예를 들어, 기어 부품들 및 베어링 부품들의 하드 터닝(hard turning)과 같은 특정 기계가공 작업들에서, 세라믹 절단 재료들과 PcBN 절단 재료들이 모두 사용될 수 있다. 전술한 절단 재료들로 만들어진 절단 판들의 신뢰성 있는 교환가능성을 부여하는 공지된 폼-피팅(form-fitting) 홈통 클램핑 시스템은 없다. 판 시트 내에 절단 판들의 안전한 고착은 공구 시스템들의 안전한 기능성을 위한 근본적인 필요조건들이다. 교환가능성을 보장하는 공구 시스템들을 위한 클램핑 홈통의 설계에 있어서, 세라믹 내부로 홈통의 압축 가능성뿐만 아니라 최소 체적에 관해 관심을 가져야 하며, 이는 복잡한 과정으로 매우 경질의 PcBN으로부터 제거되어야 한다. PcBN은 다결정 입방정 질화붕소이다.

본 발명의 목적은 제작 비용들을 감소시키기 위해서 청구항 1의 전제부에 따른 절단 판을 개선하고자 하는 것이다.

이러한 목적은 소형화된 절단 판에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명에 따라서, 이러한 목적은 클램핑 홈통의 외경(d1)이 2 mm < d1 ≤ 6 mm, 바람직하게 2 mm < d1 < 5 mm이라는 사실에 의해 달성된다. 놀랍게도, 그와 같은 작은 클램핑 홈통들을 갖춘 절단 판들이 공구 내에 신뢰성 있고 안전하게 클램핑될 수 있고 기계가공 중에 판 시트로부터 빠져나오지 않는 것이 발견되었다. 이들 작은 클램핑 홈통들을 갖춘 절단 판들은 클램핑 홈통 위에서 장력이 발생하기 때문에 작은 규모로 제작될 수 있다. 보다 작은 절단 판들은 재료를 덜 필요로 해서, 제작 비용들이 최소화된다.

클램핑 효과를 개선하기 위해서, 너브의 선단부가 클램핑 홈통의 바닥 위에 그리고 절단 판의 상부 측 아래에 위치되도록 내측 원형 너브가 클램핑 홈통 내에 배열되며, 여기서 너브는 클램핑 홈통의 바닥으로부터 너브의 선단부까지의 높이(h) 및 외경(d2)을 가지며, 외경(d2)은 너브의 외경(d2)을 위해 0.8 mm < d2 < 3.5 mm를 갖는 너브의 절반 높이(h)에서 측정된 것이다. 클램핑은 클램핑 홈통의 크기와 관련하여 이들 너브들 및 이들의 크기에 대해 최적화된다.

절단 판은 바람직하게, 절단 판의 상부 측에 있는 것과 동일한, 절단 판의 바닥 측에 있는 클램핑 홈통을 가지며 따라서 교체가능한 절단 인서트이다.

바람직한 실시예에서, 절단 판은 PcBN[다결정 입방정 질화붕소(polycrystalline cubic boron nitride)]으로 만들어진다. 이는 매우 고가의 재료이어서, 보다 작은 절단 판들은 확실한 비용 감소를 허용한다.

바람직한 실시예에서, 클램핑 홈통은 V < 8 ㎣, 바람직하게 V < 6 ㎣의 체적(V)을 가진다. EP 1 414 607 B1호에 설명된 바와 같은 최근 기술에 따른 클램핑 홈통들의 체적은 예를 들어, 다수 배 더 크다.

절단 판의 클램핑 상태에서 너브 위로 클램핑 클로의 캠의 미끄러짐을 방지하기 위해서, 그리고 압축 가능성을 증가시키기 위해서, 너브의 선단부는 바람직하게, 너브 각도(α1)로 절단 판의 상부 측에 대해 수직하게 경사진 플랭크를 통해서 클램핑 홈통의 바닥으로 전개됨으로써, 너브 각도(α1)에 대해 다음 사항, 즉 7° < α1 < 55°및 바람직하게 7° < α1 < 35°가 유지된다.

특정 경우에, 너브 각도(α1)는 다음과 같이, 즉 27° < α1 < 28°로 선택되었다. 너브 위로 클램핑 클로의 캠의 미끄럼은 임의의 적용 경우에도 발생하지 않았다.

압축 가능성은 α1 < 7°와 비교할 때 모든 이들 각도들에 대해 확실하게 개선된다. 중심에 배열된 너브에 대한 최근 기술에 따른 공지된 응력들은 훨씬 더 적다. 최근 기술에 따라서, 각도(α1)는 α1 ≫ 45°, 즉 보통 60°또는 그 보다 크다. 그와 같은 낮은 고도의 경우에, 압축 가능성이 최적이나 부착 효과 및 따라서 안전한 수축 그리고 또한 사용 중의 ㎛ 범위의 이동들에 대한 절단 판의 고정이 제공되지 않는다. 클램핑 클로(5)의 너브(11)는 또한 평탄한 너브 위로 미끄러질 수 있다.

너브가 공간의 결핍으로 인해 매우 작은 직경(d2)을 갖는 지지 요소이므로, 강성이 힘(F1)을 전달시키기에 충분하도록 기하학적으로 설계되어야 한다. 특히 직경(d2) 대 높이의 비(도 1 참조)가 필요조건들에 적응되어야 한다. 바람직하게, 너브의 높이(h)에 대해, 즉 지면으로부터 너브의 선단부까지의 거리에 대해 다음 관계, 즉 2 ×d2 ≥ h ≥ 0.4 ×d2가 유지된다.

너브의 선단부는 바람직하게, 전이부의 반경(r1)을 통해 플랭크로 전개되며, 플랭크는 전이부 반경(r2)을 통해 클램핑 홈통의 바닥으로 전개되며, 칩 반경의 바닥은 전이부 반경(r3)을 통해 측면 플랭크로 전개되어서, 클램핑 홈통의 바닥을 절단 판의 상부 측/바닥 측에 연결하며, 여기서 반경(r1,r2,r3)들은 0.05 mm 내지 0.6 mm, 바람직하게 0.2 내지 0.3 mm이다.

이는 강도를 증가시키기 위해서 유리하다. 전이부 반경(r1,r2,r3)들은 특정 크기를 달성해야 하는데, 그렇지 않으면 정격 파괴 지점들이 형성되기 때문이다. 반경(r1)은 특히 클램핑 클로 상의 캠과 클램핑 홈통 내의 너브 사이에 클램핑 표면이 형성될 수 있도록 선택될 것이다. 클램핑 라인 또는 심지어 클램핑 지점은 증가된 응력을 초래할 것이다. 그러므로, 반경(r1 내지 r3)들은 0.05 mm 내지 0.6 mm, 바람직하게 0.2 내지 0.3 mm이다. 따라서 클램핑 클로의 캠의 가압 표면과 연관하여 충분한 강도를 부여하는 충분히 큰 강성을 생성하는 것이 가능하다. 취성 세라믹이 압축 응력 하에 있도록 기하학적으로 설계된다.

여기서 설명된 바와 같은 본 발명에 따른 절단 판의 하나의 용도는 절단 판의 절단 에지로부터 보았을 때 클램핑 클로 상에 노즈부(nose)를 갖춘 클램핑 홈통의 전방에 있는 절단 판의 상부 측/바닥 측에 놓이며 클램핑 홈통 내에 결합되는 캠이 배열되는 클램핑 클로에 의해 클램핑하기 위한 것이다.

바람직한 용도에서, 절단 에지로부터 12.7 mm의 내접원을 갖춘 절단 판들 상의 클램핑 클로의 노즈부까지의 거리("a")는 2.2 mm 이상이며, 12.7 mm보다 더 작은 내접원을 갖춘 절단 판들에 대해서는 1.3 mm 이상이다.

절단 판은 바람직하게 경화된 강을 기계가공하기 위해 사용된다.

이러한 설명에서 사용된 용어들은 이제 아래에서 정의될 것이다.

각도(α1)는 절단 판의 상부 측에 수직한 너브의 플랭크의 경사를 설명한다.

각도(α2)는 절단 판의 표면에 대해 수직하게 측정된, 클램핑 홈통의 에지로부터 클램핑 홈통의 바닥까지의 클램핑 홈통의 경사를 설명한다.

부호 h는 클램핑 홈통의 바닥으로부터 너브의 최고 지점, 즉 너브의 선단부까지의 너브의 높이를 나타낸다.

R1은 헤드, 즉 너브의 선단부가 [각도(α1)에 의해 설명된]너브의 플랭크 내측으로 전개되는 반경이다.

R2은 [각도(α1)에 의해 설명된]너브의 플랭크가 클램핑 홈통의 바닥으로 전개되는 반경이다.

R3는 클램핑 홈통의 바닥이 각도(α2)에 의해 설명되는, 클램핑 홈통의 플랭크 내측으로 전개되는 반경이다.

본 발명은 본 발명에 따른 절단 판을 통한 횡단면을 각각 도시하는 두 개의 도면들에 기초하여 아래에서 더 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 절단 판(4)의 중심(8)을 통한 단면도를 도시하며,
도 2는 설치된 상태, 즉 클램핑 클로(5)에 의해 결합된 동일한 절단 판(4)을 도시한다.

절단 판(4)(도 1 및 도 2 참조)이 더 작으면 작을수록 클램핑 홈통(1)의 설계에 이용가능한 공간이 또한 더 작아진다. 이용가능한 공간은 절단 에지(6)로부터의 클램핑 클로(5)의 노즈부(12)의 거리(a)가 고려될 때(도 2 참조) 더 감소된다. 부가로, 높은 정밀도의 구성요소들의 경우에, ㎛ 범위의 절단 판(4)의 이동들이 허용되지 않는다. 안전한 고착에는 클램핑 클로(5)에의 절단 판(4)의 폼-피팅 연결을 요구한다. 장력 면(7)이 절단 판(4)의 중심(8)의 전방에 놓일 때, 소위 파괴의 위험이 감소된다. 파괴는 캠(11)(도 2 참조)이 피가공재를 기계 가공할 때 클램핑 클로(5) 상에서 너브(2) 위로 미끄럼하는 것을 의미한다. 이 문맥에서 "중심의 전방에"는 캠(11)이 절단 에지(6)를 향하는 클램핑 홈통(1)의 측에서 클램핑 홈통(1)에 결합하는 것을 의미한다. 너브(2)의 특별한 설계로 인해, 이는 본 발명에 따라 감소될 수 있다. 너브(2)는 또한, 고도로서 지칭된다.

그러므로, 본 발명의 요지는 본 발명에 따른 클램핑 홈통(1)을 갖춘 소형화된 절단 판(4)이다. 클램핑 홈통(1)은 d1 ≤ 6mm(≤는 "보다 작거나 같음"을 나타냄), 바람직하게 2 < d1 < 5 mm의 직경(d1)을 가진다(도 1 참조). 안전한 클램핑을 보장하기 위해서, 너브(2)의 각도(α1)는 α1 < 55°가 되도록 선택된다. 상기 각도는 바람직하게 7°< α1 < 35°사이이다. 도 1 및 도 2의 특정 경우에, 각도 27°< α1 < 28°가 설정되었다. 이는 클램핑 클로(5)의 캠(11)이 너브(2) 위로 미끄러지는 것을 방지한다. 클램핑 클로(5) 상의 캠(11)은 힘(F2)이 관여한다(도 2 참조). 세라믹의 경우에, 압축 가능성은 α1 < 7°와 비교할 때 확실하게 개선된다. 최신 기술에 따라 공지된 응력들은 중심에 배열된 고도보다 확실히 더 작다. 최신 기술에 따라 공지된 각도(α1)는 α1 ≫ 45°이며 60°또는 그초과에 달한다. 그와 같이 낮은 고도들의 경우에, 압축 가능성이 최적화되나 부착 효과 및 따라서 안전한 수축 그리고 또한 사용 중 ㎛ 이동들에 대한 절단 판(4)의 고정이 달성되지 않는다. 클램핑 클로(5)의 캠(11)은 또한 더 낮은 고도에 대해서 미끄럼할 수 있다.

제거될 체적은 본 발명에 따른 클램핑 홈통(1)의 작은 직경(d1)으로 인해 감소된다. PcBN으로의 작업시 그와 같은 클램핑 홈통(1)들은 보통 복잡한 레이저 방법들에 의해 생성된다. 전통적인 클램핑 홈통(1)들과 비교할 때, 체적은 부가의 경제적 이점들이 달성되도록 40% 넘게 감소될 수 있다. 너브(2)가 지지 요소이고 공간 결핍으로 인한 매우 작은 직경(d2)을 갖기 때문에, 힘(F1)의 전달을 위해 강성이 충분하도록 기하학적으로 설계되어야 한다. 특히 높이(h)에 대한 직경(d2)의 비는 필요조건들에 적응되어야 한다. d/h의 비는 1 대 2 까지일 수 있다. d/h의 비는 바람직하게 1 : 1이다. 이러한 특정 경우에, d/h의 비는 1 : 0.5이다. 강도를 증가시키기 위해서, 전이부 반경(r1 내지 r3)(도 1 참조)은 특정 크기를 달성해야 한다. 그렇지 않으면, 정격 파괴 지점들이 형성된다. 특히 반경(r1)은 장력 면(7)이 클램핑 클로(5) 상의 캠(11)과 너브(2) 사이에 형성될 수 있도록 선택될 것이다. 장력 라인 또는 심지어 장력 지점이 증가된 응력들을 초래할 것이다. 반경(r1 내지 r3)들은 0.05 mm 내지 0.6 mm, 바람직하게 0.2 mm 내지 0.3 mm이다. 따라서, 충분히 큰 강성이 생성될 수 있으며, 이는 클램핑 클로(5)의 캠(11)의 비압축 구역과 연관하여 적절한 강도를 부여한다. 취성 세라믹이 압축 응력을 받도록 기하학적으로 설계된다. 이러한 방식으로 홈통 크기 d1 = 3 mm(이는 이러한 특히 바람직한 경우에)를 신뢰성 있게 달성하는 것이 가능하다. 그러므로, 교체가능한 절단 인서트의 중심(8)의 전방에 있는 클램핑 클로(5)의 노즈부(12)의 지지 표면(F1 참조)은 절단 에지로부터 임계 거리 "a"를 수용해야함이 없이도 가능하다.

클램핑 홈통(1)의 체적(V)은 바람직하게 V < 8 ㎣ 그리고 특히 바람직하게 V < 6 ㎣이다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 위에서 본 본 발명에 따른 절단 판(4)의 다양한 실시예들을 도시한다. 도 3a는 원형 클램핑 홈통(1) 및 그 클램핑 홈통 내에 배열되는 너브(2)를 갖춘 삼각형 절단 판(4)을 도시한다. 도 3b는 원형 클램핑 홈통(1) 및 그 클램핑 홈통 내에 배열되는 너브(2)를 갖춘 사각형 절단 판(4)을 도시한다. 도 3c는 원형 클램핑 홈통(1) 및 그 클램핑 홈통 내에 배열되는 너브(2)를 갖춘 원통형 절단 판(4)을 도시한다.

Claims

절단 판의 상부 측(9) 및 절단 판의 바닥 측(10), 하나 또는 그보다 많은 측면(13)들, 절단 판의 상부 측(9)으로부터 측면(6)(들)으로의 전이부에 있는 절단 에지(6)들, 및 절단 판의 상부 측(9)에 있고 외경(d1)을 구비한 원형의 클램핑 홈통(1)을 가지는 칩-제거 절단 공구용 절단 판(4)에 있어서,
클램핑 홈통(1)의 외경(d1)은 2 mm < d1 ≤ 6 mm, 바람직하게 2 mm < d1 < 5 mm인 것을 특징으로 하는,
칩-제거 절단 공구용 절단 판.
제 1 항에 있어서,
상기 클램핑 홈통(1)은 내측 원형 너브(2)를 가지며, 너브(2)의 선단부(14)는 클램핑 홈통(1)의 바닥(15) 위에 그리고 절단 판(9)의 상부 측 아래에 위치되며, 상기 너브(2)는 외경(d2) 및 상기 클램핑 홈통(1)의 바닥으로부터 너브(2)의 선단부(14)까지의 높이(h)를 가지며, 상기 외경(d2)은 너브(2)의 절반 높이(h)에서 측정되며, 상기 너브(2)의 외경(d2)은 0.8 mm < d2 < 3.5 mm인 것을 특징으로 하는,
칩-제거 절단 공구용 절단 판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절단 판(4)은 절단 판의 상부 측(9)에 있는 것과 동일한, 절단 판의 바닥 측(10)에 있는 클램핑 홈통(1)을 가지며, 따라서 교체가능한 절단 인서트인 것을 특징으로 하는,
칩-제거 절단 공구용 절단 판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절단 판(4)은 PcBN[다결정 입방정 질화붕소(polycrystalline cubic boron nitride)]으로 만들어지는 것을 특징으로 하는,
칩-제거 절단 공구용 절단 판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클램핑 홈통(1)은 V < 8 ㎣, 바람직하게 V < 6 ㎣의 체적(V)을 가지는 것을 특징으로 하는,
칩-제거 절단 공구용 절단 판.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 너브(2)의 선단부(14)는 너브 각도(α1)로 절단 판의 상부 측(9)의 수직선(16) 쪽으로 경사진 플랭크(17)를 통해서 클램핑 홈통(1)의 바닥(15)으로 전개되며, 상기 너브 각도(α1)에 대해 다음 사항, 즉 7°< α1 < 55°, 바람직하게 7°< α1 < 35°가 유지되는 것을 특징으로 하는,
칩-제거 절단 공구용 절단 판.
제 6 항에 있어서,
상기 너브 각도(α1)에 대해 다음 사항, 즉 27°< α1 < 28°가 유지되는 것을 특징으로 하는,
칩-제거 절단 공구용 절단 판.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 너브(2)의 높이(h), 즉 너브(2)의 바닥(15)으로부터 선단부(14)까지의 거리에 대해 다음 사항, 즉 2 ×d2 ≥ h ≥ 0.4 ×d2가 유지되는 것을 특징으로 하는,
칩-제거 절단 공구용 절단 판.
제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 너브(2)의 선단부(14)는 전이부 반경(r1)을 통해서 플랭크(17)로 전개되며, 상기 플랭크(17)는 전이부 반경(r2)을 통해서 클램핑 홈통(1)의 바닥(15)으로 전개되며, 클램핑 홈통(1)의 바닥(15)은 전이부 반경(r3)을 넘어서 측면 플랭크(3)로 연장하며, 상기 플랭크는 클램핑 홈통(1)의 바닥(15)을 절단 판의 상부 측/바닥 측(9,10)에 연결하며, 상기 반경(r1,r2,r3)들은 0.05 mm 내지 0.6 mm, 바람직하게 0.2 mm 내지 0.3 mm인 것을 특징으로 하는,
칩-제거 절단 공구용 절단 판.
캠(11)이 배열되고 클램핑 홈통(1)과 결합하고 클램핑 클로(5) 상에 노즈부(12)를 갖는 클램핑 클로(5)에 의해 클램핑하기 위한 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 절단 판(4)의 용도로서,
상기 클램핑 클로(5)는 상기 절단 판(4)의 절단 에지(6)로부터 보았을 때 클램핑 홈통(1)의 전방에서 절단 판의 상부 측/바닥 측(9,10) 상에 놓이는,
절단 판의 용도.
제 10 항에 있어서,
상기 절단 에지(6)로부터 클램핑 클로(5)의 노즈부(12)까지의 거리 ("a")는 12.7 mm의 내접원을 갖는 절단 판(4)들에 대해 2.2 mm 이상에 달하며 12.7 mm보다 더 작은 내접원을 갖는 절단 판(4)들에 대해서는 1.3 mm 이상에 달하는 것을 특징으로 하는,
절단 판의 용도.
경화 강의 기계 가공을 위한 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 절단 판(4)의 용도.