KR20140095022A

KR20140095022A - 칩 제거 기계가공용의 밀링 공구

Info

Publication number: KR20140095022A
Application number: KR1020140006656A
Authority: KR
Inventors: 안데르스 노르슈테트; 울릭 순비우스
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2014-07-31
Also published as: EP2759363B1; US20140205387A1; CN103934494B; JP6309280B2; EP2759363A1; SE1350072A1; SE536855C2; US9475137B2; CN103934494A; BR102014001182A2; RU2014101972A; JP2014140956A

Abstract

본 발명은 밀링 공구에 관한 것으로, 이 밀링 공구는 밀링 인서트 (2) 를 구비하고, 밀링 인서트 아래에는 심 플레이트 (3) 가 있고, 심 플레이트의 주요 기능은 인서트 파손의 경우에 공구의 기본 보디를 보호하는 것이다. 본 발명에 따르면, 심 플레이트 (3) 는 융기부 (20) 를 구비하고, 융기부는 보조 절삭 에지 (31) 를 구비하고, 보조 절삭 에지는, 공구의 조립 상태에서, 작용상태의 칩 제거 절삭 에지 (28a) 의 반경방향 내측에 위치하는 비작용 절삭 에지 (28b) 를 따라 위치한다. 보조 절삭 에지 (31) 에 의해, 밀링 공구는 밀링 인서트의 비작용 절삭 에지가 손상되는 위험없이 램핑 작업에 활용될 수 있다.

Description

칩 제거 기계가공용의 밀링 공구{A MILLING TOOL FOR CHIP REMOVING MACHINING}

본 발명은, 밀링 공구로서, 제 1 중심 축선을 중심으로 회전할 수 있는 기본 보디를 포함하고, 기본 보디는, 중심 축선에 관하여 회전 대칭인 엔벨로프 표면이 사이에 있는 전방 단부 및 후방 단부, 및 엔벨로프 표면과 전방 단부 사이의 주변 천이부에 형성된 착좌부를 포함하고, 착좌부는, 한편으로, 착좌부의 바닥에 대해 가압되는 하부측, 지지 표면이 형성된 상부측, 및 상부측과 하부측 사이에서 연장하는 측부 표면을 포함하는 반영구적으로 고정된 심 (shim) 플레이트, 및 다른 한편으로, 교대로 사용가능한 다수의 절삭 에지를 통해 측방 클리어런스 표면으로 변모되는 상부측, 및 심 플레이트의 상부측에 대면하는 하부측을 포함하는 교체가능한 밀링 인서트를 수용하고, 개별적인 절삭 에지는 기본 보디에서의 밀링 인서트의 공간 위치를 규정하는 제 2 중심 축선으로부터 등거리로 떨어져 있고, 기본 보디로부터 축방향으로 가장 멀리 이격된 2 개의 절삭 에지 중의 하나의 절삭 에지는 다른 절삭 에지가 비작용 상태로 됨과 동시에 칩 제거 중에 작용상태로 되도록 다른 절삭 에지의 반경방향 외측에 위치하는 타입의 밀링 공구에 관한 것이다.

당해 종류의 밀링 공구 또는 밀링 커터는 강, 주철, 스테인리스강, 알루미늄, 티타늄, 놋쇠 (yellow metal) 등과 같은 금속으로 된 작업편을 칩 제거 기계가공하는데 적합하다. 또한, 이들 공구는 상이한 타입의 복합재료에서의 밀링용으로 사용될 수도 있다. 여기서, 공구의 기본 보디는 보통은 강으로 제조되는 반면에, 밀링 인서트는 더 경질의 재료, 특히 초경합금으로 제조된다는 것에 주목해야 한다. 또한, 유리하게는 심 플레이트도 초경합금으로 제조된다.

교체가능한 밀링 인서트들 아래에 배치되는 심 플레이트들을 가지는 밀링 커터에서, 개별 심 플레이트는 인서트의 파손의 경우에 심각한 손상을 방지함에 있어서 (또는 적어도 가능한 한 상쇄시킴에 있어서) 중요한 기능을 한다. 즉, 협력 작동하는 밀링 인서트가 예컨대 파단 또는 예기치 못한 결함의 결과로서 작업중에 갑자기 절삭 능력을 상실하는 경우에는, 밀링 커터의 기본 보디가 작업편에 파고 들어가 적절한 기본 보디 뿐만 아니라 구동 스핀들 및 이와 협력 작동하는 기계 공구의 부품들에 값비싼 손상을 초래할 수도 있다. 이러한 이유로, 회전적으로 밀링 인서트의 칩 제거 절삭 에지의 후방에 위치한 심 플레이트의 에지 부분이 한편으로는 기본 보디의 엔벨로프 표면에 관하여 거리를 두고서 반경방향으로 돌출하고 다른 한편으로는 밀링 커터의 회전중에 절삭 에지에 의해 그려지는 쓸려진 영역 (swept area) 안에 위치하도록, 심 플레이트가 보통은 장착된다. 통상의 상태 중에는, 즉 밀링 인서트가 정상으로 작동하는 한은, 회전적으로 심 플레이트의 후방에 위치한 기본 보디의 엔벨로프 표면이 심 플레이트의 에지 부분에 의해 그려진 가상의 원의 반경방향 내측에 있음과 동시에, 심 플레이트의 주변 에지 부분이 작업편에서의 생성된 표면을 클리어링한다. 그러므로, 인서트 파손이 발생하더라도, 회전하는 기본 보디가 작업편에 파고 들어가는 일이 없이 심 플레이트의 주변 에지 부분이 작업편으로부터 칩을 제거하기 시작할 수 있다. 환언하면, 심 플레이트의 상기 에지 부분은, 더 광범위한 공구 및 기계의 파손이 발생하기 이전에 밀링 작업을 중단하는데 필요한 짧은 시간 동안에, 밀링 인서트의 칩-제거 기능을 어느 정도 맡을 수 있다. 심 플레이트의 다른 기능은 밀링 인서트를 위해 신뢰가능하고 정확하게 위치된 장기간의 바닥 지지부를 형성하는 것이다. 이런 이유로, 심 플레이트는, 강 또는 알루미늄으로 대부분 이루어지는 기본 보디의 재료보다 더 경질인 초경합금과 같은 재료로 보통은 제조된다. 심 플레이트는, 보통은, 밀링 인서트를 고정하기 위해 한편으로는 밀링 인서트의 착좌부의 바닥에 개방 형성된 구멍의 암나사에 조여지는 수나사 및 다른 한편으로는 조임 스크류의 수나사가 조여질 수 있는 암나사를 포함하는 관형 스크류를 통해, 기본 보디와 반영구적으로 연결된다. 양호한 조건하에서 교체될 필요없이 기본 보디의 전체 수명에 걸쳐 기능할 수 있는 심 플레이트에 대조하여, 밀링 인서트는 반복되는 상황에 교체된다. 심 플레이트의 지지 표면의 상부측의 균일하지 않은 마모를 회피하기 위하여, 이는 밀링 인서트의 하부측이 심 플레이트의 반경방향 외부 에지 부분의 외측에서 짧은 거리 (0.1 - 0.2 mm) 로 반경방향으로 돌출하도록 허용됨과 동시에 정면 연삭된다. 이러한 방식으로, 대다수의 밀링 인서트가 심 플레이트의 상부측을 점차로 압인하여 변형시키는 것이 회피된다. 심 플레이트에 초경합금을 사용하면, 초경합금의 열전도 계수가 강의 열전도 계수보다 더 크기 때문에 밀링 인서트로부터의 열 방산이 촉진되는 이점이 있다.

포켓 또는 카운터싱크가 작업편의 표면에 생성되고 밀링 커터가 측부로부터 작업편에 진입할 수 없는 밀링 작업에서는, 소위 램핑 (ramping) 에 의지해야 한다. 이는 밀링 커터가 횡방향 이송 운동 뿐만 아니라 축방향 이송 운동을 받는다는 것을 의미하며, 이는 회전중의 밀링 커터가 재료에서 비스듬히 하향 이동한다는 것을 암시한다. 이와 관련하여, 해당 램핑 각도에 따라서는 당업자에 의해 "백-커팅 (back-cutting)" 으로 명명된 현상의 위험이 발생하며, 이는, 밀링 인서트의 제로 포인트의 반경방향 내측에 위치한 비작용 (그리고 미사용될 수도 있는) 절삭 에지 및 이에 연결된 클리어런스 표면이 의도치 않게 작업편의 재료에 접촉하여 작업편의 재료에 의해 마모된다는 것을 의미한다. 때때로 백-커팅이 단면형 밀링 인서트를 구비한 밀링 커터에 이미 마모 손상을 불러일으킬 수도 있을지라도, 밀링 인서트가 양면형이고 역전가능한 경우에는 손상의 위험이 더 빈번해지고 더 심각해진다. 이러한 경우에서는, 밀링 인서트의 클리어런스 표면이 작업편의 재료에 간섭하는 경우에, 클리어런스 표면을 따르는 축방향 연장 표면 층이 벗겨져 각각의 절삭 에지에 만입부를 남기기 때문에, 작용 칩 제거 절삭 에지의 반경방향 내부 및 이와 동일한 상부측에 위치한 비작용 절삭 에지 및 밀링 인서트의 하부측을 따르는 유사한 절삭 에지가 망가질 수도 있다. 백-커팅을 고려할 수 있다고 하여도, 비작용 절삭 에지 및 밀링 인서트의 하부측을 따르는 유사한 절삭 에지에 뿐만 아니라 기본 보디에도 손상이 발생하여, 공구의 가장 비싼 부분인 기본 보디를 사용할 수 없게 된다.

또한, 밀링 커터와 작업편 사이의 램핑 운동이 고의일 수도 있고 고의가 아닐 수도 있다는 것이 언급되어야 한다. 고의적인 램핑은 작업편의 표면에 카운터싱크를 형성할 의식적인 목적으로 발생한다. 해당 기계를 통해, 이후에 밀링 커터는, 횡방향 힘 성분 또는 이송 운동 이외에, 축방향 힘 성분 또는 이송 운동을 받게 된다. 이러한 경우, 밀링 커터는, 아주 흔히 상기 목적용으로 특별히 설계되며, 더 정확하게는 작용 및 비작용 절삭 에지 사이에 있는 절삭 에지 부분 및/또는 비작용 절삭 에지 후방의 비교적 큰 기능적 클리어런스를 가지는 단면형 밀링 인서트를 구비한다. 그러나, 더불어, 작업편이 불안정하게 클램핑되는 경우에, 또한 의도치 않은 램핑이 현상으로서 존재할 수도 있다. 그러한 경우, 적절한 작업편이 움직여 세팅될 수도 있다; 그러나, 이는, 작지만 그럼에도 불구하고 밀링 커터가 표면 재료내에 잠기다가 말다가 한다는 것을 의미한다.

본 발명의 목적은, 인서트 파손의 경우에 공구의 기본 보디에 대한 손상을 방지하는 전통적인 목적을 가지는 심 플레이트가 설계된 밀링 공구에 의해 램핑 작업을 할 수 있도록 하는 것이다. 더 정확하게는, 본 발명은, 칩 제거에 활용되지 않았던 미사용 및 비작용 절삭 에지 그리고 밀링 커터 보디를 보호하고, 그렇게 함으로써, 고의적인 또는 고의가 아닌 램핑 운동이 발생하는 경우, 인덱싱 이후에 모든 절삭 에지 및 일반 공구의 최적한 내구성을 보장하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 전술한 목적은, 심 플레이트에는 보조 절삭 에지를 포함하는 융기부가 형성되어 있고, 보조 절삭 에지는 칩 표면과 클리어런스 표면 사이에서 경계가 정해지고, 밀링 인서트의 비작용 절삭 에지의 영역에 위치하고, 밀링 인서트의 비작용 절삭 에지에 관하여 측방으로 돌출되어 있음으로써 달성된다.

일 실시형태에서, 심 플레이트의 보조 절삭 에지는 기준 평면에 위치한 평평한 지지 표면에 의해 규정되는 심 플레이트의 상부측에 관하여 예각을 형성하는 클리어런스 표면에 의해 포지티브 절삭 기하학적 형상을 갖는다. 이러한 방식으로, 보조 절삭 에지와 기계가공된 재료 표면 사이에 양호한 기능적 클리어런스가 보장된다.

다른 실시형태에서, 보조 절삭 에지의 칩 표면은 외부 절삭 에지선으로부터 지지 표면보다 더 높은 레벨에 위치하는 크레스트를 가지는 리지까지 연장되고, 리지는, 하강 플랭크 표면을 통해, 지지 표면 아래의 레벨에 위치하는 바닥을 가지는 카운터싱크로 변모된다. 상기 리지는, 더 정확하게는 보조 절삭 에지에 의해 제거되는 칩을 보호되어야 하는 비작용 절삭 에지로부터 멀어지게 안내함으로써, 양면형 밀링 인서트의 하향 대면하는 비작용 절삭 에지를 또한 보호한다.

다른 실시형태에서, 보조 절삭 에지의 칩 표면의 단면은 오목한 아치형일 수도 있다. 이러한 칩 표면은 제거되는 칩의 빠른 말림 (convolution) 을 제공하여, 밀링 인서트로부터 멀어지게 칩을 안내하는데 상당히 기여한다.

유리하게는, 보조 절삭 에지는 심 플레이트의 총 둘레의 1/8 이상인 길이를 갖는다. 이러한 방식으로, 프리-커팅 (free-cutting) 이 기본 보디로부터 축방향으로 가장 멀리 위치한 부분을 따라 밀링 인서트의 비작용 절삭 에지를 보호하도록 충분히 커지는 것이 보장된다. 이러한 방식으로, 비작용 절삭 에지는 적어도 적절한 절삭 깊이와 관련하여 보호된다. 더 큰 절삭 깊이에서도 밀링 인서트의 비작용 절삭 에지를 보호하기 위해, 보조 절삭 에지의 길이는 심 플레이트의 둘레의 대략 1/4 까지 증가될 수 있다.

바람직하게는 윤곽 밀링을 위한 일 실시형태에서, 밀링 인서트는 둥근 기본 형상을 가지고, 심 플레이트의 보조 절삭 에지는 아치형의 절삭 에지선에 의해 결정되는 초승달 모양의 윤곽 형상을 가지는 칩 표면을 구비한다. 보조 절삭 에지의 상기 윤곽 형상에 의해, 보조 절삭 에지가 포함되는 융기부를 크게 만들어서 밀링 작업을 방해하게 할 필요없이 밀링 인서트의 비작용 절삭 에지를 신뢰적인 방식으로 보호하는 것이 달성된다.

다른 실시형태에서, 밀링 인서트는 다각형 기본 형상이고, 평평한 클리어런스 표면을 가지는 직선형의 절삭 에지를 포함하고, 심 플레이트의 보조 절삭 에지는 평평한 측부 표면에 의해 경계가 정해짐으로써 마찬가지로 직선형이다. 이러한 방식으로, 정면 밀링 또는 엔드 밀링을 위한 밀링 인서트의 비작용 절삭 에지가 인덱싱 이전에 효과적으로 보호될 수 있다.

도 1 은 2 개의 밀링 인서트를 구비한 본 발명에 따른 밀링 공구의 앙시도이다.
도 2 는 밀링 공구의 측면도이다.
도 3 은 밀링 공구를 아래에서 바라 본 단부도이다.
도 4 는 한편으로 밀링 공구의 기본 보디의 착좌부 및 다른 한편으로 전개된 밀링 인서트 그리고 밀링 인서트와 상호작용하는 심 플레이트를 도시한 확대 사시 전개도이다.
도 5 는 측방에서 바라 본 기본 보디, 밀링 인서트 및 심 플레이트를 도시한 추가의 전개도이다.
도 6 은 한편으로 개별 착좌부 및 다른 한편으로 2 개의 상이한 방향에서 바라 본, 착좌부에 장착될 수 있는 심 플레이트를 도시한 추가의 확대 사시 전개도이다.
도 7 은 심 플레이트를 아래에서 바라 본 평면도이다.
도 8 은 심 플레이트를 위에서 바라 본 평면도이다.
도 9 는 도 8 의 IX-IX 확대 단면도이다.
도 10 은 개별 밀링 인서트의 평면도 (위 또는 아래에서 고려하였는지에 무관함) 이다.
도 11 은 도 10 의 XI-XI 확대 단면도이다.
도 12 는 심 플레이트에 부착된 밀링 인서트를 위에서 바라 본 평면도이다.
도 13 은 도 12 의 XIII-XIII 확대 측면도이다.
도 14 는 도 12 의 XIV-XIV 의 확대 단면도이다.
도 15 는 도 14 의 XV 의 추가의 확대 세그먼트이다.
도 16 은 밀링 인서트 및 심 플레이트가 도면의 평면에 있는 것으로 추정한, 도 14 의 XVI-XVI 평면도 (도 8 참조) 이다.
도 17 은 도 16 에 대응하는 도면으로, 작업편의 밀링중에 기본 보디에서 팁핑-인 (tipping-in) 공간 위치에 있는 밀링 인서트 및 심 플레이트를 도시한 것이다.
도 18 은 위에서 평면도로 도시한 그리고 단면으로 도시한 심 플레이트에 포함되는 융기부의 구성을 도시하는 개략적인 전개도이다.
도 19 및 도 20 은 작업편의 평범한 정면 밀링중에 밀링 커터에 포함되는 2 개의 밀링 인서트를 도시한 개략적인 도면으로, 우측의 밀링 인서트는 회전방향의 전방에서 고려한 것이고, 좌측의 밀링 인서트는 후방에서 고려한 것이다.
도 21 및 도 22 는 램핑중에 본 발명에 따른 밀링 공구의 기능을 도시하는 2 개의 개략적인 도면으로, 2 개의 밀링 인서트는 도면의 평면에 대해 가까운 측에서 바라 본 것으로 도시된다.
도 23 및 도 24 는 동일한 밀링 인서트를 먼 측에서 바라 본 것으로 도시한 것이다.
도 25 는 본 발명에 따른 밀링 공구의 대안의 실시형태를 도시한 사시 전개도이다.
도 26 은 도 25 에 따른 밀링 공구의 기본 보디에 포함된 착좌부 및 착좌부에 장착될 수 있는 심 플레이트의 확대 사시도이다.
도 27 은 도 26 의 심 플레이트의 확대 평면도이다.
도 28 은 동일한 밀링 공구에 포함되는 밀링 인서트의 평면도이다.

용어

본 발명을 상세히 설명하기 전에, 개념의 명료함을 위해, 본 발명을 이해하는데 필요한 정확한 개념을 분명히 하고자 한다. 일 특징이 "공칭 (nominal)" 이라고 설명된 경우, 이는 단지 공구의 기본 보디에 결합되지 않는 것과 같이 개별 밀링 인서트에 관한 것이지만, 이러한 특징이 "기능적 (functional)" 이라고 칭해진 경우에는 이는 공구의 조립 상태, 즉 밀링 인서트가 기본 보디의 착좌부에 장착된 상태에 관한 것이다. 또한, "제로 포인트 (zero point)" 라는 개념은 공구의 기본 보디로부터 축방향으로 가장 멀리 이격된 작용 절삭 에지를 따르는 포인트에 대해 사용된다. "포지티브 (positive)" 및 "네거티브 (negative)" 라는 속성은, 각각, 밀링 인서트의 (공칭 또는 기능적) 절삭 기하학적 형상과 관련하여 그리고 공구의 기본 보디에서의 장착된 밀링 인서트의 공간 위치의 지시와 관련하여 당업자에 의해 사용된다. 공칭 절삭 기하학적 형상이 포지티브인 경우, 절삭 에지의 클리어런스 표면은 밀링 인서트의 상부측과 예각을 형성한다. 그러나, 네거티브인 경우에는, 클리어런스 표면은 상부측과 90°의 (또는 그 이상의) 각도를 형성한다. 기본 보디에서의 밀링 인서트의 공간 위치 또는 팁핑-인 (tipping-in) 위치는, 포지티브 또는 네거티브일 수 있을 뿐만 아니라 중립일 수도 있는 축방향 및 반경방향 팁핑-인 각도에 의해 결정된다. 예컨대, 축방향 팁핑-인 각도가 네거티브인 경우, 밀링 인서트의 평면은 밀링 커터의 회전방향에 관해 상방/전방 방향으로 기울고, 밀링 인서트의 제 2 중심 축선은 회전방향에 관해 상방/후방으로 기운다. 그러나, 축방향 팁핑-인 각도가 포지티브인 경우, 밀링 인서트의 평면은 상방/후방 방향으로 기운다. 유사하게, 반경방향으로 네거티브인 팁핑-인 각도는 밀링 인서트의 평면이 회전방향에 관해 내방/전방으로 경사진 것을 의미하는 한편, 평면이 내방/후방으로 경사지면 반경방향 팁핑-인 각도는 포지티브이다. 또한, "단면형 (single-sided)" 및 "양면형 (double-sided)" 이라는 개념은, 각각, 밀링 인서트에서 찾아볼 수 있다. 밀링 인서트가 단면형인 경우, 사용가능한 절삭 에지는 밀링 인서트의 상부측을 따라서만 찾아볼 수 있고, 공칭 절삭 기하학적 형상은 보통은 포지티브이다. 그러나, 양면형 밀링 인서트는 상부측을 따라서 그리고 하부측을 따라서 사용가능한 절삭 에지를 포함한다. 따라서, 밀링 인서트는 역전가능하고, 밀링 인서트의 공칭 절삭 기하학적 형상은 대부분은 네거티브이다.

본 발명의 개요 및 일반 사상

본 발명은, 밀링 공구가 고의적으로 또는 의도치않게 램핑되더라도, 전통적인 목적에 유용한 심 플레이트를 기본 보디 및 비작용, 미사용 절삭 에지를 보호하기 위해 활용하는 아이디어에 기초한 것이다. 보통은, 밀링 커터용의 심 플레이트는 밀링 인서트의 재료와 동일하거나 유사한 경질의 재료, 특히 초경합금으로 제조된다. 이러한 초경합금의 플레이트에 보조 절삭 에지를 형성하고 이 보조 절삭 에지를 당분간 비작용인 밀링 인서트의 절삭 에지에 인접하여 위치시킴으로써, 예정된 인덱싱을 위해 온전하게 보존되도록 하기 위해 기본 보디 뿐만 아니라 당분간 비작용인 절삭 에지를 전체적으로 보호할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명 및 가능한 실시형태

도 1 내지 5 에는 본 발명에 따라 제조된 밀링 공구가 일반적으로 도시되어 있으며, 이 밀링 공구는, 밀링 커터 헤드 형태의 기본 보디 (1) 이외에, 다수의 밀링 인서트 (2) 를 포함하며, 밀링 인서트들 중의 각 밀링 인서트는 심 플레이트 (3) 와 상호작용한다. 기본 보디 (1) 는 전방 단부 (4) 및 후방 단부 (5) 를 포함하고, 이 전방 단부와 후방 단부 사이에는 제 1 중심 축선 (C1) 이 연장하고, 기본 보디는 제 1 중심 축선을 중심으로 회전할 수 있다. 전방 단부 (4) 와 후방 단부 (5) 사이에는 도면부호 6 으로 나타낸 엔벨로프 표면이 존재하고, 이 엔벨로프 표면은 제 1 중심 축선 (C1) 에 관하여 일반적으로 회전 대칭이다. 밀링 인서트의 개수는 위로 그리고 아래로 변할 수 있으나, 도시된 실시형태에서 공구는 2 개의 밀링 인서트 (2) 를 갖는 것으로 예시된다. 엔벨로프 표면 (6) 과 전방 단부 (4) 사이의 주변 천이부에는 각각의 밀링 인서트를 위해 도면부호 7 로 나타낸 착좌부 (도 4 및 도 5 참조) 가 형성되어 있고, 이 착좌부는 밀링 인서트 (2) 뿐만 아니라 심 플레이트 (3) 를 수용할 수도 있다. 개별 착좌부 (7) 에는, 평평한 바닥 표면 (8) 이 포함된다. 통상의 방식에서, 심 플레이트 (3) 는 착좌부에 반영구적으로 고정되어 바닥 표면 (8) 에 대해 가압된다. 예에서, 이러한 고정은 착좌부의 바닥 표면 (8) 에 개방 형성되는 구멍 (10) 에 포함된 암나사에 조여질 수 있는 수나사를 가지는 관형 스크류 (9) 에 의해 제공된다. 그 다음에, 빈번한 교체를 필요로 하는 밀링 인서트 (2) 가 관형 스크류 (9) 의 암나사에서 조여질 수 있는 수나사를 가지는 스크류 형태의 조임 장치 (11) 에 의해 심 플레이트에 체결된다. 스크류 (9 및 11) 의 통과를 허용하기 위해, 심 플레이트 및 밀링 인서트에는 각각 관통 구멍 (12, 13) 이 형성되어 있다.

예컨대 밀링 인서트 (2) 용의 제 2 중심 축선은 C2 로 나타낸다. 심 플레이트 (3) 의 구멍 (12), 및 구멍 (10) 의 단독 중심 축선은 각각 C3 및 C4 로 나타낸다. 각각의 착좌부 (및 밀링 인서트) 의 전방의 영역에는, 또한 통상의 칩 채널 (도면부호 미도시) 이 존재한다.

도 2 에서 α 는 밀링 인서트 (2) 의 축방향 팁핑-인 각도를 나타내고, 도 3 에서 β 는 밀링 인서트의 반경방향 팁핑-인 각도를 나타낸다. 예시된 밀링 인서트들은 양면형이고 역전가능하기 때문에, 축방향 팁핑-인 각도 (α) 및 반경방향 팁핑-인 각도 (β) 는 이 경우에 네거티브이다. 예에서, α 는 -5°이고, β 는 -6°이다. 축방향 팁핑-인 각도 및 반경방향 팁핑-인 각도가 네거티브인 공간 위치에 밀링 인서트를 위치시킴으로써, 밀링 인서트는 작용상태의 칩 제거 절삭 에지를 따라 양호한 기능적 클리어런스를 얻게 된다.

이제, 착좌부 (7) 및 착좌부의 바닥에 장착될 수 있는 심 플레이트 (3) 의 구성을 도시하는 도 6 내지 도 8 을 참조한다. 심 플레이트는 도면부호 14 (도 8 참조) 로 나타낸 상부측, 하부측 (15), 및 상부측과 하부측 사이에서 연장하는 측부 표면 (16) 을 포함한다. 심 플레이트의 윤곽 형상은, 더 정확하게는 측부 표면 (16) 이 둥글다는 사실에 의해, 대부분은 밀링 인서트의 둥근 형상을 따른다. 그러나, 심 플레이트에는 도 7 에서 볼 수 있는 바와 같이 서로에 관하여 직각으로 연장하는 2 개의 평평한 부분 표면 (17a, 17b) 이 형성된다. 이들 표면은, 착좌부 (7) 에 포함되고 서로 직각으로 연장하는 2 개의 측부 지지 표면 (18a, 18b) 에 대해 가압될 수 있는 측부 접촉 표면으로서 작용한다. 도 6 에서 볼 수 있는 바와 같이, 측부 지지 표면 (18a, 18b) 은 오목한 클리어런스 표면 (19) 을 통해 바닥 표면 (8) 으로부터 레벨 방식으로 분리되어 있다. 심 플레이트가 관형 스크류 (9: 도 5 참조) 에 의해 고정되는 때에, 측부 접촉 표면 (17a, 17b) 은 측부 지지 표면 (18a, 18b) 에 대해 밀접하여 가압되고, 그럼으로써 심 플레이트의 회전이 방지된다.

심 플레이트 (3) 에는 측부 표면 (16) 의 나머지에 관하여 돌출하는 융기부 (20) 가 또한 포함되는데, 이 융기부는 본 발명을 특징짓고 이에 대해서는 후술한다.

상부측 (14: 도 8 참조) 에는 링 모양이고 동심인 복수의 부분 표면이 포함되는데, 도면부호 21 중의 하나는 평평한 지지 표면을 형성하고, 이 지지 표면에는 밀링 인서트의 하부측이 맞닿을 수 있다. 도 9 에서 볼 수 있는 바와 같이, 지지 표면 (21) 은 상부측의 일반적으로 평평한 형상을 규정하는 기준 평면 (RP) 에 위치한다. 반경방향 내부 링 표면 (22) 은 관형 스크류 (9) 에 포함된 헤드 (23) 를 위한 숄더 표면으로서 작용한다. 주변 부분 표면 (24) 은 지지 표면 (21) 에 관하여 카운터싱크된다.

착좌부 (7) 와 관련해서는, 착좌부가 밀링 인서트 (2) 용의 2 개의 측부 지지 표면 (25a, 25b) 을 또한 포함한다는 것을 주목해야 한다. 이들 표면은 밀링 인서트의 둥근 형상을 따르도록 아치형이고 추가의 오목한 클리어런스 표면 (19) 을 통해 심 플레이트의 측부 지지 표면 (18a, 18b) 으로부터 레벨 방식으로 분리되어 있다.

이제, 예시된 밀링 인서트의 구성을 도시하는 도 10 및 도 11 을 참조한다. 앞서 언급한 바와 같이, 밀링 인서트 (2) 는 둥글고 양면형이며 또한 네거티브 절삭 기하학적 형상을 갖는다. 따라서, 밀링 인서트에는 동일하고 상호 평행한 2 개의 칩 표면이 형성되고, 이들 칩 표면 사이에는 무단의 원통형 클리어런스 표면 (26) 이 연장한다. 기능적인 관점에서 2 개의 칩 표면을 구분하기 위해, 2 개의 칩 표면은 차후로 상부측 (27a) 과 하부측 (27b) 으로 각각 명명한다. 각각의 칩 표면은 주변의 무단 에지 또는 절삭 에지 (28) 를 포함하는데, 이 절삭 에지는 아치형 단면의 칩 표면 (29) 과 클리어런스 표면 (26) 사이에서 경계가 정해진다. 칩 표면 (29) 내측에는 평평한 링 모양의 접촉 표면 (30) 이 있는데, 이 접촉 표면은 심 플레이트 (3) 의 상부의 평평한 지지 표면 (21) 에 대해 가압될 수 있다. 밀링 인서트의 장착 상태에서, 상부 접촉 표면 (30) 은 상부 기준 평면 (URP) 에 위치하는 한편, 밀링 인서트의 하부측 (27b) 에 포함된 대응 접촉 표면은 하부 기준 평면 (LRP) 에 위치한다. 도 11 에서 명확하게 보는 바와 같이, 개별 에지 (28) 는 내측의 지지 표면 (30) 보다 더 높은 레벨에 위치한다; 즉, 내측의 지지 표면은 개별 에지에 관하여 카운터싱크되어 있다.

밀링 인서트가 밀링 인서트의 직경의 절반에 가까운 절삭 깊이를 위해 사용되어야 하는 경우에는, 에지 또는 절삭 에지 (28) 의 4 개의 1/4 원형 부분이 대안적으로 칩 제거를 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 각각의 칩 표면을 따라서, 접선방향으로 이격된 4 개의 절삭 에지 (28a, 28b, 28c, 28d) 가 활용될 수 있다. 명확하게 표시된 점들에 의해 구분되는 4 개의 절삭 에지중, 절삭 에지 (28a) 는 칩 제거인 것으로 여겨지고, 다른 절삭 에지들은 비작용상태에 있다. 4 개의 절삭 에지 (28a, 28b, 28c, 28d) 모두는 구멍 (13) 의 중심 축선을 동시에 형성하는 제 2 중심 축선 (C2) 으로부터 반경방향으로 등거리로 떨어져 있다. 이와 관련하여, 밀링 인서트가 스크류 이외에 다른 방식으로 고정될 수도 있고 따라서 밀링 인서트가 중앙 구멍을 반드시 가질 필요는 없다는 것을 주목해야 한다.

이제, 심 플레이트 (3) 의 상부에 위치된 밀링 인서트 (2) 를 도시하는 도 12 내지 도 16 을 참조한다. 이 상태에서, 중심 축선들 (C2, C3 및 C4) 은 서로 일렬로 도시된다. 심 플레이트 (3) 의 윤곽 형상이 점선으로 도시되어 있는 도 16 에서 보는 바와 같이, 밀링 인서트의 직경 (D1) 이 심 플레이트의 직경 (D2) 보다 다소 더 크다. 환언하면, 밀링 인서트 (2) 는 심 플레이트 (3) 의 둥근 측부 표면 (16) 에 관하여 반경방향으로 내밀고 있다. 그러나, 이는 심 플레이트의 둘레의 대략 3/4 을 따라 단지 연장하고, 대략 1/4 은 융기부 (20) 에 의해 점유되는데, 융기부에 대해서는 또한 도 18 을 참조하여 상세히 후술한다.

본 발명에 따르면, 융기부 (20: 도 15 참조) 에는 도면부호 31 로 나타낸 보조 절삭 에지가 형성되어 있고, 이 보조 절삭 에지는 절삭 에지선 (34) 을 따라서 서로 만나는 칩 표면 (32) 과 클리어런스 표면 (33) 사이에서 경계가 정해진다. 도시된 바람직한 실시형태에서, 보조 절삭 에지 (31) 는 클리어런스 표면 (33) 이 기준 평면 (RP) 에 의해 규정되는 상부측과 예각 (γ) 을 형성한다는 사실에 의해 포지티브 절삭 기하학적 형상을 갖는다. 예에서, γ 는 대략 88°이고, 따라서 공칭 클리어런스 각도 (δ) 는 대략 2°이다. 이와 관련하여, 기능적인 클리어런스 각도는 밀링 인서트의 네거티브 축방향 팁핑-인 각도 (α) 의 결과로서 상당히 더 커진다는 것을 주목해야 한다.

도 16 과 관련해서는, 절삭 에지 (28a) 가 작업중의 밀링 인서트의 작용상태의 칩 제거 절삭 에지임을 주목해야 한다. 이는 기본 보디 (1) 로부터 축방향으로 가장 멀리 이격된 제로 포인트 0 로부터 반경방향 외측/상방으로 연장한다. 그러나, 제로 포인트 0 의 반경방향 내측에 위치하는 절삭 에지 (28b) 는 비작용 상태이다. 융기부 (20) 에 포함된 보조 절삭 에지 (31) 의 주요 기능은 백-커팅과 관련한 손상으로부터 비작용 절삭 에지 (28b) 를 보호하는 것이다. 단지 이러한 목적을 위해서는, 보조 절삭 에지 (31) 가 밀링 인서트 (2) 의 클리어런스 표면 (26) 에 관하여 반경방향으로 돌출하는 것으로 충분하다. 그러나, 심 플레이트 (3) 를 향해 하향 대면하는 밀링 인서트 (2) 의 비작용 절삭 에지를 또한 보호하기 위하여, 융기부는 돌출 리지 (35) 를 구비한다. 도 15 에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 보조 절삭 에지의 칩 표면 (32) 은 반경방향 외부 절삭 에지선 (34) 으로부터 슬로프 표면 (37a) 을 통해 리지 (35) 상의 크레스트 (36) 까지 연장한다. 크레스트 (36) 로부터, 리지 (35) 는, 비교적 가파른 하강 플랭크 표면 (37b) 을 통해, 심 플레이트의 상부측에서 슈트 또는 카운터싱크 (38) 로 변모된다. 지지 표면 (21) 과 동일 높이에 위치한 기준 평면 (RP) 과 관련하여, 보조 절삭 에지 (31) 의 절삭 에지선 (34) 뿐만 아니라 리지의 크레스트 (36) 는 상승해 있다. 더 정확하게는, 절삭 에지선은 기준 평면 위에서 리지의 크레스트 (36) 의 레벨보다 다소 더 낮은 레벨에 위치한다. 도 15 에서는, 플랭크 표면 (37b) 이 밀링 인서트 (2) 의 클리어런스 표면 (26) 의 반경방향 외측에 위치한다는 것을 추가로 주목해야 한다. 더욱이, 슈트의 바닥 (38) 은 기준 평면 (RP) 및 밀링 인서트의 하향 대면 절삭 에지 (23) 아래에 위치한다. 보조 절삭 에지 (31) 에 의해 작업편으로부터 제거되는 칩은, 마찬가지로 비작용 절삭 에지 (28b) 아래에 위치한 하향 대면하고 비작용인 절삭 에지에 영향을 미치지 않고서, 리지 (35) 의 슬로프 표면 (37a) 을 통해, 밀링 인서트의 클리어런스 표면 (26) 을 향하여 상방으로 향하게 된다.

보조 절삭 에지 (31) 의 칩 표면 (32) 이 도시된 예에서 본질적으로 평평할 지라도, 보조 절삭 에지의 칩 표면은 단면으로 볼 때에 오목한 아치형이다.

2 개의 단부 지점 (39, 40: 도 18 참조) 사이에서 절삭 에지선 (34) 의 연장에 의해 결정되는 보조 절삭 에지 (31) 의 길이는 심 플레이트의 총 둘레의 1/8 이상이어야 한다. 다른 한편으로, 이 길이는 둘레의 1/4 을 본질적으로 초과해서는 안된다.

도시된 예에서, 밀링 인서트의 기본 형상이 둥글면, 보조 절삭 에지는 아치형의 절삭 에지선 (34) 에 의해 결정되는 초승달 모양의 윤곽 형상을 갖는다.

본 발명의 기능 및 이점

도 19 내지 도 24 와 관련하여 본 발명의 기능을 더욱 상세히 설명하기 이전에, 개별 밀링 인서트 및 상호 작용하는 심 플레이트는 도 17 에서 기본 보디의 팁핑-인 공간 위치에 있는 것으로 도시된 것을 주목해야 한다. 반경방향 내부 절삭 에지 (28b) 가 비작용상태이고 보호되어야 함과 동시에, 기능적으로 하부에 있는 (즉, 기본 보디로부터 축방향으로 가장 멀리 이격된) 2 개의 절삭 에지들중 반경방향 외측 절삭 에지, 즉 절삭 에지 (28a) 가 작용상태로 칩 제거한다는 것이 되풀이되어야 한다. 보조 절삭 에지 (31) 는 밀링 인서트 (2) 의 절삭 에지 (28b) 에 인접하여 위치한다.

도 19 및 도 20 에는, 작업편의 조 (rough) 밀링, 즉 작업편으로부터 평평한 표면 층을 제거하기 위한 밀링중의 둥근 밀링 인서트 (2) 가 도시되어 있다. 이 경우, 관습적인 회전 (R) 이외에, 밀링 커터는 횡방향 이송 운동 (F) 을 받고, 그럼으로써 작업편에는 중심 축선 (C1) 에 직교하여 연장하는 평평한 표면 (S) 이 생성된다. 이는, 제로 포인트 0 로부터 반경방향 외측/상방으로 연장하는 칩 제거 절삭 에지 (28a) 에 의해 발생한다. 그러나, 내측의 절삭 에지 (28b) 는 비작용상태에 있다. 밀링 인서트가 절반의 회전을 하고 도 19 에 따른 좌측 위치에 도달하는 때에, 반경방향 외부 절삭 에지 (28a) 및 반경방향 내부 절삭 에지 (28b) 는 생성된 평평한 표면 (S) 을 클리어링한다.

밀링 커터가 램핑용으로 사용되는 때에는 도 21 내지 도 24 에 도시된 바와 같이 다르다. 더 정확하게는, 여기에는 본 발명에 따라 제조된 밀링 커터, 즉 개별 심 플레이트가 전술한 유형의 보조 절삭 에지를 가지는 밀링 커터가 설명되어 있다. 이 경우, 밀링 커터는 횡방향 이송 운동 (F) 뿐만 아니라 축방향 이송 운동 (A) 을 받는다. 이러한 방식으로, 밀링 커터는 또한 작업편의 표면에서 하향 이동하며, 그럼으로써, 생성된 표면 (S) 이 기본 보디의 중심 축선 (C1) 에 직교하는 평면에 관하여 더 정확하게는 적당한 각도 (램핑 각도) 로 경사지게 된다. 그러므로, 임의의 절삭 심 플레이트가 없는 밀링 인서트가 도 21 의 우측 위치로부터 좌측 위치로 회전하는 절반의 회전중에, 재료 (즉, 강) 는, 램핑 각도에 따라, 반경방향 내부 절삭 에지 (28b) 를 따라 오르기 시작하고 그리고/또는 반경방향 내부 절삭 에지에 인접한 클리어런스 표면 (26) 과 접촉하게 된다. 이러한 이유로, 작용 절삭 에지 (28a) 와 동일한 상부측에 위치한 비작용 절삭 에지 (28b) 뿐만 아니라 동일한 섹터에서 심 플레이트에 대면하는 절삭 에지가 손상될 위험이 있을 수도 있다. 즉 클리어런스 표면 (26) 을 따르는 표면 부분이 작업편 재료에 대한 쓸림 (chafing) 에 의해 마모된다면, 상기 표면 손상이 심 플레이트에 대면하는 절삭 에지에 또한 전파되어 그 마이크로 기하학적 형상을 파손할 수도 있다.

그러나, 심 플레이트에 형성된 융기부 (20) 및 심 플레이트에 포함된 보조 절삭 에지 (31) 의 존재에 의해, 램핑중에, 보조 절삭 에지는 초승달 단면 모양의 표면 부분을 절삭하게 되고, 이는 후속의 비작용 절삭 에지가 잘려서 쓸려진 영역 부분을 지나는 때에 재료 표면을 클리어링하는 것을 보증한다.

이제, 밀링 인서트 (2) 가 둥근 형상 대신에 다각형 기본 형상을 가지는 대안의 실시형태를 도시하는 도 25 내지 도 28 을 참조한다. 더 정확하게는, 밀링 인서트는 양면형이고 4 각형이다; 즉, 각각의 칩 표면을 따라 4 개의 사용가능한 절삭 에지를 포함한다. 밀링 인서트의 4 각형 형상의 결과로서, 클리어런스 표면 (26) 이 평평한 한은 절삭 에지는 본질적으로 직선형이다.

심 플레이트가 90°의 상호 각도를 형성하는 측부 표면들을 포함하는 한은 심 플레이트 (3) 의 윤곽 형상은 밀링 인서트 (2) 의 윤곽 형상을 따른다. 심 플레이트의 4 개의 측부들중의 일 측부를 따라서는 융기부 (20) 가 형성되고, 이 융기부는 위에 있는 밀링 인서트에 관하여 측방으로 돌출하고 전술한 방식으로 보조 절삭 에지 (31) 를 포함한다. 이는, 예컨대 램핑중에 비작용 절삭 에지와 쓸려진 영역 사이에 클리어런스를 제공하기 위해, 둥근 밀링 인서트를 위한 초승달 모양의 절삭 에지와 동일한 기능을 수행한다. 따라서, 이 경우에, 본 발명은 정면 밀링 또는 엔드 밀링에 적합한 밀링 커터에 적용된다.

본 발명의 주요 이점은, 전술한 종류의 심 플레이트를 가지는 밀링 커터가 나중의 전방 인덱싱을 위한 비작용 절삭 에지의 손상없이 적어도 적당한 램핑 운동을 허용한다는 것이다.

양면형 밀링 인서트와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 단면형 밀링 인서트를 구비한 밀링 커터에 또한 적용될 수도 있다. 이러한 적용을 위해 필요한 것은, 밀링 인서트를 중심 축선 (C2) 을 따르는 평면 엘레베이션에서 고려할 때에, 심 플레이트의 보조 절삭 에지가 밀링 인서트의 비작용 절삭 에지로부터 측방으로 돌출하는 것이다.

Claims

밀링 공구로서,
제 1 중심 축선 (C1) 을 중심으로 회전할 수 있는 기본 보디 (1) 를 포함하고,
상기 기본 보디 (1) 는,
상기 중심 축선 (C1) 에 관하여 회전 대칭인 엔벨로프 표면 (6) 이 사이에 있는 전방 단부 (4) 및 후방 단부 (5), 및
상기 엔벨로프 표면과 상기 전방 단부 사이의 주변 천이부에 형성된 착좌부 (7) 를 포함하고,
상기 착좌부 (7) 는,
한편으로, 상기 착좌부 (7) 의 바닥 (8) 에 대해 가압되는 하부측 (15), 지지 표면 (21) 이 형성된 상부측 (14), 및 상기 상부측과 하부측 사이에서 연장하는 측부 표면 (16) 을 포함하는 반영구적으로 고정된 심 (shim) 플레이트 (3), 및
다른 한편으로, 교대로 사용가능한 다수의 절삭 에지 (28a, 28b, 28c, 28d) 를 통해 측방 클리어런스 표면 (26) 으로 변모되는 상부측 (30), 및 상기 심 플레이트의 상부측 (14) 에 대면하는 하부측을 포함하는 교체가능한 밀링 인서트 (2) 를 수용하고,
개별적인 상기 절삭 에지는 상기 기본 보디 (1) 에서의 상기 밀링 인서트의 공간 위치를 규정하는 제 2 중심 축선 (C2) 으로부터 등거리로 떨어져 있고,
상기 기본 보디 (1) 로부터 축방향으로 가장 멀리 이격된 2 개의 절삭 에지 (28a, 28b) 중의 하나의 절삭 에지 (28a) 는 다른 절삭 에지 (28b) 가 비작용 상태로 됨과 동시에 칩 제거 중에 작용상태로 되도록 상기 다른 절삭 에지의 반경방향 외측에 위치하고,
상기 심 플레이트 (3) 는 보조 절삭 에지 (31) 를 포함하는 융기부 (20) 를 구비하고,
상기 보조 절삭 에지 (31) 는 칩 표면 (32) 과 클리어런스 표면 (33) 사이에서 경계가 정해지고, 상기 밀링 인서트 (2) 의 비작용 절삭 에지 (28b) 의 영역에 위치하고, 상기 밀링 인서트의 비작용 절삭 에지에 관하여 측방으로 돌출된 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 심 플레이트 (3) 의 보조 절삭 에지 (31) 는 상기 지지 표면 (21) 을 따르는 기준 평면 (RP) 에 의해 규정되는 상부측에 관하여 예각 (γ) 을 형성하는 상기 클리어런스 표면 (33) 에 의해 포지티브 절삭 기하학적 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보조 절삭 에지 (31) 의 칩 표면 (32) 은 외부 절삭 에지선 (34) 으로부터 상기 지지 표면 (21) 보다 더 높은 레벨에 위치하는 크레스트 (crest: 36) 를 가지는 리지 (ridge: 35) 까지 연장되고,
상기 리지는, 하강 플랭크 표면 (37) 을 통해, 바닥을 가지는 카운터싱크 (38) 로 변모되는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 3 항에 있어서,
상기 카운터싱크 (38) 의 바닥은 상기 지지 표면 (21) 아래의 레벨에 위치하는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 보조 절삭 에지 (31) 의 칩 표면 (32) 의 단면은 오목한 아치형인 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
2 개의 단부 지점 (39, 40) 사이의 상기 절삭 에지선 (34) 의 연장에 의해 결정되는 상기 보조 절삭 에지 (31) 의 길이는 상기 심 플레이트 (3) 의 총 둘레의 1/8 이상인 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 밀링 인서트 (2) 는 둥근 기본 형상을 가지고, 상기 심 플레이트 (3) 의 보조 절삭 에지 (31) 는 아치형의 절삭 에지선 (34) 에 의해 결정되는 초승달 모양의 윤곽 형상을 가지는 칩 표면 (32) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 밀링 인서트 (2) 는 다각형의 기본 형상을 가지고, 평평한 클리어런스 표면을 가지는 직선형의 절삭 에지를 포함하고,
상기 심 플레이트 (3) 의 보조 절삭 에지 (31) 는 평평한 측부 표면에 의해 경계가 정해짐으로써 마찬가지로 직선형인 것을 특징으로 하는 밀링 공구.