KR20150083032A - 밀링 공구 - Google Patents

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스테판 로만
페르 빅룬드
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산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

페이스 밀링 공구 (101) 는 공구가 회전할 수 있는 중심 회전 축선 (C1) 및 공구의 전방 단부 (104) 와 엔벨로프 표면 (106) 사이의 전이부에 형성된 적어도 하나의 인서트 시트를 구비하는 공구 본체 (102) 를 포함한다. 공구는 또한 인서트 시트에 장착된 적어도 하나의 절삭 인서트 (1) 를 포함하고, 절삭 인서트는 상부 연장 평면을 규정하는 상부 측, 상부 측의 둘레 주위에서 연장하는 절삭 에지, 인서트 시트의 바닥 지지 표면을 향하여 지향된 하부 연장 평면을 규정하는 하부 측을 포함한다. 상부 연장 평면 및 하부 연장 평면을 통해서 중심 축선이 수직으로 연장한다. 공구는, 주 절삭 에지 부분이 80°보다 작은 진입 각도 k 에 있도록, 상부 연장 평면이 반경방향 팁핑-인 각도 -60°≤ γf ≤ -25°및 축방향 팁핑-인 각도 -20°≤ γm ≤ 0°에 있도록, 그리고 주 절삭 에지 부분의 경사 각도가 15°≤ λ ≤ 50°의 범위내에 있도록 구성된다.

Description

밀링 공구{A MILLING TOOL}
본 발명은 공구 본체와 적어도 하나의 절삭 인서트를 포함하는 청구항 1 의 전제부에 따른 칩제거 기계가공을 위해 구성된 페이스 밀링 공구에 관한 것이다.
칩제거 기계가공을 위해 구성된 공지된 유형의 페이스 밀링 공구는 일반적으로 전방 단부 및 후방 단부를 구비하는 공구 본체를 포함하고, 전방 단부와 후방 단부 사이에서는 중심 회전 축선이 연장하고, 중심 회전 축선 주위에서는 공구가 회전 방향으로 회전할 수 있다. 전방 단부와, 공구 본체의 전방 단부와 후방 단부 사이에서 연장하는 엔벨로프 표면과의 사이의 전이부에는 적어도 하나의 인서트 시트가 형성된다. 각각의 인서트 시트는 바닥 지지 표면을 포함하고, 공구의 회전 방향에서 적어도 하나의 인서트 시트의 전방에는 칩 포켓이 제공된다. 공구는 또한 적어도 하나의 인서트 시트에 고정 장착된 적어도 하나의 절삭 인서트를 포함한다. 각각의 절삭 인서트는 상부 연장 평면을 규정하는 상부 측, 및 상부 측의 둘레 주위에서 연장하는 절삭 에지를 포함한다. 인서트는 또한, 상부 연장 평면에 대해 평행한 하부 연장 평면을 규정하는 하부 측을 포함하고, 하부 측은 인서트 시트의 바닥 지지 표면을 향하여 지향된 지지면을 포함한다. 상부 연장 평면 및 하부 연장 평면을 통해서는 중심 축선이 수직으로 연장된다.
US5807031 은 전술한 유형의 밀링 공구를 개시하고 있다. 공구는 주 절삭 에지 부분이 80°보다 작은 진입 각도 k 에 있도록 구성되어 있다. 절삭 인서트의 상부 연장 평면은 반경방향 팁핑-인 각도 (반경방향 레이크 각도) γf 및 축방향 팁핑-인 각도 (축방향 레이크 각도) γm 에 있고, 주 절삭 에지 부분은 주 절삭 에지 부분에 대해 접하는 평면에서 측정했을 때에 공구의 중심 회전 축선에 대해서 경사 각도 λ 에 있다. 절삭 인서트의 경사 각도가 포지티브이고 5°이상으로 설정되도록 형성된 경우, 축방향 및 반경방향 팁핑-인 각도가 네거티브임에도 불구하고 예각의 진입 각도로 네거티브 양면형 절삭 인서트를 이용하여 스파이럴 칩이 배출될 수 있음이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은, 적어도 일부 양태에서 개선된 절삭 거동을 갖는 밀링 공구를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은, 뛰어난 칩 형성 및 칩 배출 특성 뿐만 아니라 절삭 에지의 개선된 인성 거동 및 더욱 평활한 기계가공을 달성할 수 있고 이에 따라 진동의 감소 및 공구의 소음 레벨의 저하를 달성할 수 있는 밀링 공구를 제공하는 것이다.
이 목적은 초기에 규정된 밀링 커터에 있어서, 축방향 팁핑-인 각도 γm 는 -20°≤ γm ≤ 0°의 범위내에 있고, 반경방향 팁핑-인 각도 γf 는 -60°≤ γf ≤ -25°의 범위내에 있고, 경사 각도 λ 는 15°≤ λ ≤ 50°의 범위내에 있음으로써 달성된다. 예각의 진입 각도에 대하여, 네거티브 반경방향 팁핑-인 각도가 커질 수록 포지티브 경사 각도 λ 가 커진다. 전술한 범위내의 큰 경사 각도 λ 는 절삭 인서트가 공작물에 점차로 진입된 이후에 평활한 기계가공에 기여한다. 보다 구체적으로는, 주 절삭 에지 부분의 상부 단부가 진입하기 전에, 먼저 생성된 표면에 가장 근접한 칩제거 주 절삭 에지 부분의 하부 단부가 공작물에 진입한다. 이는 진동을 감소시키며 그럼으로써 공구의 소음 레벨을 감소시킨다. 또한, 특히, 생성된 칩이 그의 최대 두께를 갖는 커트의 끝에서, 큰 경사 각도를 갖는 공구가 요구 작업에 있어서 개선된 인성 거동을 나타내는 경향이 있음으로 인해 주 절삭 에지 부분의 인성 거동이 개선된다.
본 발명에 따른 공구의 큰 네거티브 반경방향 팁핑-인 각도 γf 에 의한 또 다른 이점은 용이하게 접근가능한 인서트 시트에 있으며, 이는 공구의 제조를 더 용이하게 하며 그럼으로써 공구의 제조 비용을 감소시키며, 또한 절삭 인서트의 변경시에 또는 상이한 인덱스 위치로의 인덱서블 절삭 인서트의 회전시에 유리하다. 큰 직경 및 나사 장착 절삭 인서트를 갖는 밀링 공구의 경우, 큰 네거티브 반경방향 팁핑-인 각도 및 그에 따른 용이하게 접근가능한 인서트 시트는 나사산구비 나사 구멍을 형성함에 있어 향상된 가능성을 제공한다. 그러므로, 공구당 많은 수의 절삭 인서트를 달성하는 것이 가능하다.
일 실시형태에 따르면, 절삭 인서트는 상부 연장 평면 및 하부 연장 평면에서 동일하거나 본질적으로 동일한 둘레를 갖는다. 따라서, 절삭 인서트는 네거티브 기본 형상을 갖고, 그럼으로써 절삭 에지가 절삭 인서트의 상부 측 및 하부 측 주위에서 연장하게 된다. 이 실시형태의 바람직한 변형예에 따르면, 절삭 인서트는 하부 측의 둘레 주위에서 또한 연장되는 절삭 에지를 갖는 양면형이다. 이는 절삭 인서트의 수명을 두 배로 함으로써 더 경제적인 공구를 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 절삭 인서트의 상부 측과 하부 측은 여유면을 포함하는 적어도 하나의 측면에 의해 연결되고, 주 절삭 에지 부분은 여유면과 상부 측 사이의 전이부에 형성되고, 여유면은 측면도에서 볼 때 상부 연장 평면 (PU) 에 대해서 둔각의 내각으로 형성된다. 환언하면, 여유면이 외측으로 경사진다. 이는 수직 여유면을 갖는 절삭 인서트에 비해 주 절삭 에지 부분 뒤에서 여유각을 감소시키고, 절삭 에지의 강도에 기여한다. 여유각은 한편으로는 회전적으로 칩제거 주 절삭 에지 부분 뒤에 위치된 주 여유면과 다른 한편으로는 이에 의해 형성된 일반적으로 원추형의 표면 사이의 각도이다. 바람직하게는, 둔각의 내각은 에지 강도의 절충없이 충분한 여유를 얻기 위해, 93°- 118°, 보다 바람직하게는 98°- 114°범위이어야 한다.
일 실시형태에 따르면, 절삭 인서트는 복수의 인덱스 위치와 인덱싱가능하고, 각각의 인덱스 위치는 주 절삭 에지 부분을 포함한다. 이는 절삭 인서트의 수명을 연장시키고, 따라서 더 경제적인 공구를 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 절삭 인서트는, 그 상부 측에서, 적어도 5 개의 주 절삭 에지 부분, 바람직하게는 적어도 7 개의 주 절삭 에지 부분을 포함한다. 더 많은 수의 절삭 에지는 더 적은 수의 에지를 갖는 절삭 인서트와 비교하여 절삭 인서트의 수명을 연장시킨다.
일 실시형태에 따르면, 경사 각도 λ 는 20°≤ λ ≤ 50°의 범위내에 있다. 이 범위 내에서, 경사 각도는 절삭 에지의 양호한 인성 거동 및 평활한 기계가공에 최적화된다. 대부분은 더 높은 범위의 경사 각도를 갖는 것이 바람직하지만, 작은 진입 각도 k 를 갖는 공구에서 큰 경사 각도 λ 를 달성하는 것을 더 용이하게 하는, 진입 각도 k 와 경사 각도 λ 간의 기하학적 관계가 존재한다.
일 실시형태에 따르면, 축방향 팁핑-인 각도 γm 은 -20°≤ γm ≤ -2°, 바람직하게는 -18°≤ γm ≤ -4°이다. 축방향 팁핑-인 각도는 코너 반경을 갖는 곡선형 에지 또는 표면-와이핑 에지 형태의 보조 절삭 에지 뒤의 클리어런스를 결정하기 때문에, 사용된 절삭 인서트에 대한 적합한 클리어런스를 달성하도록 조정되어야 한다. 회전적으로 보조 절삭 에지 뒤의 여유면과 상부 연장 평면 사이에 직각을 갖는 절삭 인서트가 사용되는 경우, 충분한 그러나 감소된 에지 강도에 의한 문제를 초래하지 않도록 충분히 작은 클리어런스를 얻기 위해 축방향 팁핑-인 각도는 -12°≤ γm ≤ -4°의 범위내에 유지되는 것이 바람직하다. 회전적으로 보조 절삭 에지 뒤의 여유면과 상부 연장 평면 사이에 약간의 둔각의 각도를 갖는 절삭 인서트의 경우에는, 충분한 클리어런스를 달성하기 위해 범위는 더욱 네거티브한 각도로 전환될 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 반경방향 팁핑-인 각도 γf 는 -50°≤ γf ≤ -30°의 범위내에 있다. 이 범위내에서, 예각의 진입 각도 k 에 대해 적절한 경사 각도 λ 가 달성될 수 있다. 일반적으로, 더 적은 진입 각도 k 에 대해, 반경방향 팁핑-인 각도 γf 는 전술한 범위내에서 더 큰 네거티브 각도로 설정될 수 있고, 그럼으로써 공구의 레이크 각도 및 여유각의 절충없이 더 큰 포지티브 경사 각도 λ 를 얻을 수 있다. 바람직하게는, 반경방향 팁핑-인 각도 γf 는 -50°≤ γf ≤ -35°의 범위내에 있다.
일 실시형태에 따르면, 진입 각도 k 는 10°≤ k ≤ 65°의 범위내에 있다. 이 범위내에서, 네거티브 반경방향 팁핑-인 각도가 경사각도에 미치는 영향이 특히 두드러진다. 더욱 네거티브한 반경방향 팁핑-인 각도는 더욱 포지티브한 경사각도에 기여한다. 진입 각도가 더 적을 수록 그리고 반경방향 팁핑-인 각도가 더 네거티브일 수록, 최종 경사 각도는 더 커지게 된다. 약 25°와 같은 작은 진입 각도 k 는 일반적으로 낮은 절삭 깊이의 고속-이송 밀링에 적합한 한편, 약 45°와 같은 상한에 더 근접한 진입 각도는 큰 절삭 깊이 및 저속 이송 속도의 경우에 더 적합하다. 바람직하게는, 진입 각도 k 는 20°≤ k ≤ 50°의 범위내에 있다.
일 실시형태에 따르면, 인서트 시트의 바닥 지지 표면은 절삭 인서트의 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 평행한 평면에서 연장된다. 이러한 방식으로, 축방향 및 네거티브 팁핑-인 각도가 심 (shim) 을 사용하지 않고 달성될 수 있다. 물론, 팁핑-인 각도를 조정하도록 심을 사용하는 것도 가능하다.
일 실시형태에 따르면, 절삭 인서트의 상부 측은 상부 연장 평면 (PU) 과 평행하게 연장되는 상부 베이스 표면을 포함하고, 상부 베이스 표면은 주 절삭 에지 부분에 대하여 오목하게 되어 있다. 이 실시형태에서는, 포지티브 레이크 각도를 달성하는 것이 가능하고, 따라서 칩 형성 및 칩 배출의 향상, 절삭력의 감소 그리고 소비 전력의 감소가 가능하다. 일반적으로, 더 큰 네거티브 반경방향 팁핑-인 각도 γf 는 칩 배출 문제를 방지하기 위해 상부 표면에 더 깊은 리세스를 필요로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 밀링 공구의 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 밀링 공구의 단부도이다.
도 3 은 도 1 의 밀링 공구의 측면도이다.
도 4 는 도 1 의 밀링 공구의 분해 사시도이다.
도 5 는 도 1 의 밀링 공구의 부분 측면도에서의 축방향 팁핑-인 각도를 나타낸다.
도 6 은 도 1 의 밀링 공구의 부분 평면도에서의 반경방향 팁핑-인 각도를 나타낸다.
도 7 은 도 1 의 밀링 공구의 부분 측면도에서의 진입 각도를 나타낸다.
도 8 은 도 1 의 밀링 공구의 부분 사시도에서의 경사 각도를 나타낸다.
도 9 는 본 발명에 따른 밀링 공구에 사용하기 위한 절삭 인서트의 사시도이다.
도 10 은 도 8 의 절삭 인서트의 측면도이다.
본 발명의 실시형태에 따른 페이스 밀링 공구 (101) 가 도 1 내지 4 에 도시된다. 밀링 공구 (101) 는 공구 본체 (102) 및 6 개의 절삭 인서트 (1) 를 포함한다. 공구 본체 (102) 는 전방 단부 (104) 및 후방 단부 (105) 를 포함하고, 이 전방 단부와 후방 단부 사이에는 중심 회전 축선 (C1) 이 연장된다. 공구는 중심 회전 축선 (C1) 을 중심으로 회전 방향 (R) 으로 회전할 수 있으며, 엔벨로프 표면 (106) 은 중심 회전 축선 (C1) 과 동심이다. 전방 단부 (104) 와 엔벨로프 표면 (106) 사이의 전이부에는 6 개의 인서트 시트 (107) 가 형성된다. 각각의 인서트 시트 (107) 는 바닥 지지 표면 (108), 2 개의 측면 지지 표면을 포함하는 측면 지지부 (109), 공구 (101) 의 회전 방향 (R) 에서 인서트 시트의 앞에 제공된 칩 포켓 (110) 을 포함한다. 절삭 인서트 (1) 는 나사 (111) 에 의해 인서트 시트 (107) 에서 확실하게 그리고 탈착가능하게 장착된다.
본 발명에 따른 밀링 공구에 사용하기에 적합한 절삭 인서트 (1) 는 도 9 내지 10 에서 더 상세히 도시된다. 절삭 인서트 (1)는 인덱서블형이고 양면형이며, 또한 상부 연장 평면 (PU) 을 규정하는 상부 측 (2), 및 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 평행한 하부 연장 평면 (PL) 을 규정하는 하부 측 (3) 을 포함한다. 상부 측 (2) 의 둘레 주위에서 상부 절삭 에지 (7) 가 연장되고, 하부 측 (3) 의 주위에서 하부 절삭 에지 (7) 가 연장된다. 상부 측 (2) 은 오목한 상부 베이스 표면 (11) 을 포함한다. 오목한 베이스 표면 (11) 과 절삭 에지 (7) 사이에서는 경사진 칩 표면 (12) 이 연장된다. 절삭 인서트는 양면형이기 때문에, 또한 하부 측 (3) 은, 인서트 시트 (107) 의 바닥 지지 표면 (108) 을 향하여 지향되고 바닥 지지 표면에 대해 놓이는 지지면으로서 기능하는 오목한 베이스 표면을 포함한다. 상부 연장 평면 (PU) 및 하부 연장 평면 (PL) 을 통해서는 중심 축선 (C2) 이 수직으로 연장된다.
절삭 인서트 (1) 의 상부 측 (2) 과 하부 측 (3) 은 측면 (4) 에 의해 연결되는데, 이 측면은 수개의 주 여유면 (5, 15) 및 보조 여유면 (6a, 6b, 16a, 16b) 을 포함한다. 절삭 에지 (7) 는 7 개의 본질적으로 직선형인 칩제거 주 절삭 에지 부분 (8) 을 포함하고, 각각의 주 절삭 에지 부분 (8) 에 대해, 제 1 및 제 2 의 보조 절삭 에지 부분 (9, 10) 이 상이한 진입 각도 k 를 위해 구성된 표면-와이핑 에지로서 형성된다. 각각의 주 절삭 에지 부분 (8) 은 상부 측 (2) 과, 상부 주 여유면들 (5) 중의 하나의 상부 주 여유면과의 사이의 전이부에 형성된다. 제 1 의 보조 절삭 에지 부분 (9) 은 상부 측 (2) 과, 2 개의 주 절삭 에지 부분들 (8) 간의 영역, 즉 절삭 인서트 (1) 의 코너 영역의 제 1 의 상부 보조 여유면 (6a) 과의 사이의 전이부에 형성된다. 제 2 의 보조 절삭 에지 부분 (10) 은 상부 측 (2) 과 제 2 의 상부 보조 여유면 (6b) 과의 사이의 전이부에 형성된다. 이 실시형태에서의 절삭 인서트 (1)는 또한, 절삭 인서트의 지지 표면 (14) 과 측면 지지부 (109) 의 접촉 면적을 늘림으로써 인서트 시트 (107) 에서 절삭 인서트 (1) 를 안정시키면서 절삭 인서트 주위에서 "웨이스트 (waist)" 를 형성하는 수개의 오목한 지지 표면 (14) 을 그 측면 (4) 에 갖는다. 그럼으로써, 중심 축선 (C2) 을 중심으로 하는 절삭 인서트 (1) 의 회전이 방지된다.
도 9 내지 10 에서 볼 수 있는 바와 같이, 주 여유면 (5) 은 측면도에서 볼 때 상부 연장 평면 (PU) 에 대하여 둔각의 내각으로 형성되어 있다. 이 실시형태예에서, 내각은 107°이다. 보조 여유면 (6a, 6b) 은 측면도에서 볼 때 상부 연장 평면 (PU) 에 대하여 덜 둔각의 내각으로 형성된다.
도 1 내지 4 에 도시된 공구는 주 절삭 에지 부분 (8) 이 약 42°의 진입 각도 (k) 에 있도록 구성되어 있다. 에지가 직선형인 경우에도, 진입 각도는 에지를 따라 변화한다. 진입 각도 (k) 는 측면도 (도 7 참조) 에 도시된 바와 같이 주 절삭 에지 부분 (8) 이 밀링 공구의 이송 방향과 이루는 각도이다. 더 구체적으로, 진입 각도 (k) 는 기준 평면 (Pref2) 에서 측정된 평면 (Ptan) 과 평면 (Pf) 사이의 각도로서 규정되며, 평면들 Ptan, Pf 및 Pref2 는 후술한다. 이 진입 각도에서, 제 2 의 보조 절삭 에지 부분 (10) 은 표면-와이핑 보조 에지로서 작용하는 한편, 제 1 의 보조 절삭 에지 부분 (9) 은 코너 에지로서 작용한다. 절삭 인서트 (3) 는, 상부 연장 평면 (PU) 이 -35°의 네거티브 반경방향 팁핑-인 각도 (γf) 에 있도록 팁핑-인된다. 도 6 에 도시된 반경방향 팁핑-인 각도 (γf) 는 평면도에서 볼 때 공구의 반경방향 벡터 (r) 를 따르는 선과 상부 연장 평면 (PU) 사이의 각도이다. 더 구체적으로는, 반경방향 팁핑-인 각도 (γf) 는 중심 회전 축선 (C1) 에 수직한 평면 (Pf) 을 취하고, 지점 (pk) 을 지나쳐서, 평면 (Pf) 에서, 평면 (Pf) 에서 바라 본 도 6 에 도시된 바와 같이 상부 연장 평면 (PU) 과 기준 평면 (Pref) 사이의 각도를 측정하여 얻어진다. 기준 평면 (Pref) 은 중심 회전 축선 (C1) 및 중심 회전 축선 (C1) 에 수직이고 지점 (pk) 를 지나는 반경방향 벡터 (r) 에 의해 스패닝된 평면이다. 공구의 반경은 중심 회전 축선 (C1) 과 지점 (pk) 사이에서 측정되며, 절삭 인서트는 절삭 인서트 (1) 의 표면 와이핑 에지 (10) 와 주 절삭 에지 부분 (8) 사이의 전이부에 위치된다. 네거티브 반경방향 팁핑-인 각도 (γf) 에 의해, 상부 연장 평면 (PU ) 은 공구의 중심 회전 축선 (C1) 에 대해서 외향하여 지향된다.
절삭 인서트 (3) 는, 상부 연장 평면 (PU) 이 -10°의 네거티브 축방향 팁핑-인 각도 (γm) 에 있도록 또한 팁핑-인된다. 도 5 에 도시된 축방향 팁핑-인 각도 (γm) 는 공구의 중심 회전 축선 (C1) 과 상부 연장 평면 (PU) 사이의 각도이다. 더 구체적으로는, 축방향 팁핑-인 각도 (γm) 은 평면 (Pm: 미도시) 에서 상부 연장 평면 (PU) 과 기준 평면 (Pref) 사이의 각도이며, 평면 (Pm) 은 중심 회전 축선 (C1) 에 평행하고 지점 (pk) 를 지나치는 상부 연장 평면 (PU) 에 수직하다. 네거티브 축방향 팁핑-인 각도 (γm) 에 의해, 상부 연장 평면 (PU) 은 밀링 공구의 전방 단부 (104) 를 향하여 경사진다. 약 42°의 진입 각도 (k), -35°의 반경방향 팁핑-인 각도 (γf) 및 -10°의 축방향 팁핑-인 각도 (γm) 에 의해, 주 절삭 에지 부분 (8) 이 약 20° 의 경사 각도 (λ) 에 있다. 도 8 에 도시된 경사 각도 (λ) 는, 지점 (pa) 에서 주 절삭 에지 부분 (8) 또는 그 지점에서 주 절삭 에지 부분 (8) 에 대한 접선 (t) 이 제 2 기준 평면 (Pref2) 과 이루는 각도이다. 제 2 기준 평면 (Pref2) 은 중심 회전 축선 (C1) 에 평행하고 중심 회전 축선 (C1) 을 포함하고, 주 절삭 에지 부분 (8) 상의 지점 (pa) 을 포함한다. 경사 각도 (λ) 는 접선 평면 (Ptan) 에서 측정된다. 접선 평면 (Ptan) 은 지점 (pa) 에서 주 절삭 에지 부분 (8)에 접하고, 제 2 기준 평면 (Pref2) 에 수직하다. 도 8 에서, 경사 각도 (λ) 는 접선 평면 (Ptan) 에 수직인 선을 따라, 공구 (101) 의 전방 단부 (104) 아래로부터 주 절삭 에지 부분 (8) 을 바라 보고서 도시된다.
제 1 실시형태에 따른 절삭 인서트 (1) 의 경우, 주 절삭 에지 부분 (8) 이 본질적으로 직선형이기 때문에, 경사 각도 (λ) 는 주 절삭 에지 부분 (8) 을 따라 거의 일정하다. 만곡된 주 절삭 에지 부분에 대해서는, 경사 각도는 에지를 따라 달라진다. 접선 평면 (Ptan) 은 그런 경우에 경사 각도 (λ) 의 판정이 필요시 되는 주 절삭 에지상의 지점에서 주 절삭 에지 부분에 대한 접선 평면으로서 취해져야 한다.
도 9 내지 10 에서 볼 수 있는 바와 같이, 주 여유면 (5) 은 측면도에서 볼 때 상부 연장 평면 (PU) 에 대하여 둔각의 내각으로 형성되어 있다. 이 실시형태에서, 내각은 107°이다. 보조 여유면 (6a, 6b) 은 측면도에 도시된 바와 같이 상부 연장 평면 (PU) 에 대하여 덜 둔각의 내각으로 형성된다. 도시된 실시형태에서, 공구의 회전 방향 (R) 에 있어서 주 절삭 에지 부분 (8) 뒤의 클리어런스는 상부 연장 평면 (PU) 과 상부 주 여유면 (5) 사이의 둔각의 내각에 관하여 최적화되어서, 절삭 인서트 (1) 는 여전히 충분한 클리어런스를 제공하면서 높은 강도를 갖는다. 표면-와이핑 보조 절삭 에지 (10) 뒤의 클리어런스는 네거티브 축방향 팁핑-인 각도 (γm) 덕분에 충분하다. 상부 연장 평면 (PU) 과 여유면 (5, 6a, 6b) 사이의 내각에 대해 선택된 값들에 의해, 보조 절삭 에지 부분 (9, 10) 및 주 절삭 에지 부분 (8) 뒤의 클리어런스는 도시된 실시형태에서 적절한 범위내에 있다. 오목한 상부 베이스 표면 (11) 은 큰 네거티브 반경방향 팁핑-인 각도 (γf) 에도 불구하고 포지티브 레이크 각도가 달성되는 것을 보장하며, 따라서 양호한 칩 배출 특성을 보장한다.
밀링 공구의 제 2 실시형태 (미도시) 에서, 상기와 동일한 절삭 인서트 (1) 가 사용되지만, 공구는 25°의 진입 각도 (k) 에 대해 구성되며, 이 경우, 제 1 의 보조 절삭 에지 부분 (9) 은 표면-와이핑 보조 에지로서 작용한다. 제 2 의 보조 절삭 에지 부분 (10) 은 적당한 절삭 깊이에 대해서는 절삭 에지로서 작용하지 않는다. 그러나, 작용 주 절삭 에지 부분 (8) 에 인접한 제 2 의 보조 절삭 에지 부분 (10) 은 절삭 깊이가 큰 경우에 주 절삭 에지 부분 (8) 의 연장으로서 사용될 수 있다. 25°의 진입 각도 (k) 에 대해, 이 실시형태에서의 축방향 팁핑-인 각도 (γm) 는 -17°로 설정되고 반경방향 팁핑-인 각도 (γf) 는 -45°로 설정되며, 그 경우, 주 절삭 에지 부분 (8) 의 경사 각도 (λ) 는 대략 33°이다. 표면-와이핑 보조 에지 (9) 뒤에 위치한 보조 여유면 (6a) 과 상부 연장 평면 (PU) 사이의 내각은 비교적 큰 네거티브 축방향 팁핑-인 각도 (γm) 에 의해 표면-와이핑 보조 에지 (9) 뒤의 적절한 클리어런스를 달성하기 위해 약간 둔각이다. 25°의 진입 각도를 갖는 공구는 높은 이송 속도 및 비교적 작은 절삭 깊이의 밀링에 적합하다.
본 발명에 따른 공구의 반경방향 및 축방향 팁핑-인 각도는 경사 각도 (λ) 가 15°≤ λ ≤ 50°, 바람직하게는 20°≤ λ ≤ 50° 범위내에 있도록 조정되어야 한다.
본 발명은 개시된 실시형태에 한정되지 않고, 후속의 청구범위의 범위내에서 변경되거나 수정될 수 있다. 예를 들어, 사용된 절삭 인서트는 사각형, 마름모꼴, 원형, 또는 전술한 것과는 상이한 수의 주 절삭 에지 부분을 갖는 다각형과 같은 상이한 형상의 절삭 인서트일 수도 있다. 특히, 절삭 인서트는 하나 초과의 진입 각도를 위해 사용될 수 있는 조합형 절삭 인서트로서 구성될 필요는 없다. 또한, 상기 예시된 것들 이외의 다른 진입 각도를 위한 공구를 구성하는 것도 가능하다. 더욱이, 사용된 절삭 인서트는 주 절삭 에지 부분을 따라 변화하는 클리어런스를 가져오는 인서트일 수도 있다. 또한, 절삭 인서트는, 나사로 장착되는 대신에, 예를 들어 클램프에 의해 고정될 수도 있다. 물론, 공구는 좌측 회전 또는 우측 회전을 위해 설계될 수도 있다.
1 : 절삭 인서트
2 : 상부 측
3 : 하부 측
4 : 측면
5 : 상부 주 여유면
6a, 6b : 상부 보조 여유면
7 : 상부 절삭 에지
8 : 상부 주 절삭 에지 부분
9 : 상부 보조 절삭 에지 부분
10 : 상부 보조 절삭 에지 부분
11 : 베이스 표면
12 : 칩 표면
14 : 지지 표면
15 : 하부 주 여유면
16a, 16b : 하부 보조 여유면
17 : 하부 절삭 에지
101 : 밀링 공구
102 : 공구 본체
104 : 전방 단부
105 : 후방 단부
106 : 엔벨로프 표면
107 : 인서트 시트
108 : 바닥 지지 표면
109 : 측면 지지부
110 : 칩 포켓
111 : 나사
PU : 상부 연장 평면
PL : 하부 연장 평면
Pref : 기준 평면
Pref2 : 제 2 기준 평면
Ptan : 접선 평면
Pf : 평면
Pm : 평면
pk : 지점
pa : 지점
C1 : 밀링 공구의 중심 회전 축선
C2 : 절삭 인서트의 중심 축선
r : 반경방향 벡터
t : 접선
k : 진입 각도
λ : 경사 각도
γf : 반경방향 팁핑-인 각도
γm : 축방향 팁핑-인 각도

Claims (14)

  1. 칩제거 기계가공을 위한 페이스 밀링 공구 (101) 로서,
    공구 본체 (102), 및
    적어도 하나의 절삭 인서트 (1) 를 포함하고,
    상기 공구 본체 (102) 는 전방 단부 (104) 및 후방 단부 (105) 를 포함하고, 상기 전방 단부와 상기 후방 단부 사이에서는 중심 회전 축선 (C1) 이 연장되고, 상기 중심 회전 축선의 주위에서는 상기 공구 (101) 가 회전 방향 (R) 으로 회전할 수 있고, 상기 전방 단부 (104) 와, 상기 공구 본체 (102) 의 상기 전방 단부 (104) 와 상기 후방 단부 (105) 사이에서 연장하는 엔벨로프 표면 (106) 과의 사이의 전이부에는 적어도 하나의 인서트 시트 (insert seat : 107) 가 형성되고, 상기 적어도 하나의 인서트 시트 (107) 는 바닥 지지 표면 (108) 을 포함하고, 상기 공구의 상기 회전 방향 (R) 에서 상기 적어도 하나의 인서트 시트 (107) 의 전방에는 칩 포켓 (110) 이 제공되고,
    상기 적어도 하나의 절삭 인서트 (1) 는 상기 적어도 하나의 인서트 시트 (107) 에 고정 장착되고, 상기 적어도 하나의 절삭 인서트 (1) 는 상부 연장 평면 (PU) 을 규정하는 상부 측 (2), 상기 상부 측 (2) 의 둘레 주위에서 연장하는 절삭 에지 (7), 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 평행한 하부 연장 평면 (PL) 을 규정하는 하부 측 (3) 을 포함하고, 상기 하부 측 (3) 은 상기 인서트 시트 (107) 의 상기 바닥 지지 표면 (108) 을 향하여 지향된 지지면을 포함하고, 상기 상부 연장 평면 (PU) 및 상기 하부 연장 평면 (PL) 을 통해서 중심 축선 (C2) 이 수직으로 연장되고,
    상기 공구 (101) 는,
    주 절삭 에지 부분 (8) 이 80°보다 작은 진입 각도 k 에 있도록,
    상기 상부 연장 평면 (PU) 이 반경방향 팁핑-인 각도 γf 및 축방향 팁핑-인 각도 γm 에 있도록, 그리고
    상기 주 절삭 에지 부분 (8) 이 경사 각도 λ 에 있도록
    구성되고,
    상기 축방향 팁핑-인 각도 γm 는 -20°≤ γm ≤ 0°의 범위내에 있고,
    상기 반경방향 팁핑-인 각도 γf 는 -60°≤ γf ≤ -25°의 범위내에 있고,
    상기 경사 각도 λ 는 15°≤ λ ≤ 50°의 범위내에 있는, 페이스 밀링 공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트 (1) 는 상기 상부 연장 평면 (PU) 및 상기 하부 연장 평면 (PL) 에서 동일하거나 본질적으로 동일한 둘레를 갖는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트 (1) 는 상기 하부 측 (3) 의 둘레 주위에서 또한 연장하는 절삭 에지 (7) 를 갖는 양면형인 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트 (1) 의 상기 상부 측 (2) 과 상기 하부 측 (3) 은 여유면 (5) 을 포함하는 적어도 하나의 측면 (4) 에 의해 연결되고, 상기 주 절삭 에지 부분 (8) 은 상기 여유면 (5) 과 상기 상부 측 (2) 사이의 전이부에 형성되고, 상기 여유면 (5) 은 측면도에서 볼 때 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해서 둔각의 내각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트 (1) 는 복수의 인덱스 위치와 인덱싱가능하고, 각각의 인덱스 위치는 주 절삭 에지 부분 (8) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트 (1) 는, 그 상부 측 (2) 에서, 적어도 5 개의 주 절삭 에지 부분 (8), 바람직하게는 적어도 7 개의 주 절삭 에지 부분 (8) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경사 각도 λ 는 20°≤ λ ≤ 50° 의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축방향 팁핑-인 각도 γm 는 -20°≤ γm ≤ -2°의 범위내, 바람직하게는 -18°≤ γm ≤ -4°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반경방향 팁핑-인 각도 γf 는 -50°≤ γf ≤ -30°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반경방향 팁핑-인 각도 γf 는 -50°≤ γf ≤ -35°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진입 각도 k 는 10°≤ k ≤ 65°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진입 각도 k 는 20°≤ k ≤ 50°의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트 시트 (107) 의 상기 바닥 지지 표면 (108) 은 상기 절삭 인서트 (1) 의 상기 상부 연장 평면 (PU) 에 대해 평행한 평면에서 연장되는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트 (1) 의 상기 상부 측 (2) 은 상기 상부 연장 평면 (PU) 과 평행하게 연장되는 상부 베이스 표면 (11) 을 포함하고, 상기 상부 베이스 표면 (11) 은 상기 주 절삭 에지 부분 (8) 에 대하여 오목하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 페이스 밀링 공구.
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