KR20160100404A

KR20160100404A - 인서트 및 날끝 교환식 회전 절삭 공구

Info

Publication number: KR20160100404A
Application number: KR1020167020243A
Authority: KR
Inventors: 쇼지로 도마
Original assignee: 미츠비시 히타치 쓰루 가부시키가이샤
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-08-23
Also published as: EP3100811A1; EP3100811A4; US10189097B2; CN105934301A; JP5790903B1; WO2015115379A1; KR101845366B1; JPWO2015115379A1; CN105934301B; EP3100811B1; US20170008099A1

Abstract

본 발명은 상면의 한 쌍의 코너 날에 인접하는 장변 능선 및 단변 능선의 일부에 각각 아래쪽으로 경사진 주절삭 날 및 부절삭 날을 가지고, 주절삭 날은 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날로 이루어지고, 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날은, 제2 직선형 절삭 날이 가장 바깥쪽에 위치하도록, 평면에서 볼 때 내측을 향한 둔각의 교차각으로 꺾은 선형으로 연결되어 있고, 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₁, β₂, β₃이 β₁>β₂>β₃의 관계를 만족시키는 대략 평행사변형장의 인서트에 관한 것이다.

Description

인서트 및 날끝 교환식 회전 절삭 공구{INSERT AND CUTTING EDGE-REPLACEABLE ROTARY CUTTING TOOL}

본 발명은 난삭재(難削材)의 절삭 가공에 바람직한 인서트, 및 이 인서트를 착탈 가능하게 장착한 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 관한 것이다.

초경합금제(超硬合金製) 인서트를 공구 본체에 착탈 가능하게 장착한 날끝 교환식 회전 절삭 공구는 피삭재(被削材)를 고능률로 절삭할 수 있으나, 절삭 가공 부하에 의한 절삭 날의 경사면 및 여유면의 조기의 마모나 절삭 날의 치핑(chipping) 및 결손(缺損)에 의하여, 인서트의 수명이 저하되는 문제가 있다. 특히, 스테인레스강, Ni기 합금(예를 들면, 인코넬, 등록상표) 등의 내열합금, Ti합금 등의 난삭재의 절삭 가공에서는, 인서트의 수명 저하가 현저했다. 인서트의 수명을 연장시키기 위해서, 인서트에 대하여 각종 개선이 제안되어 있다.

일본공개특허 제2003-260607호는, 날끝 강도를 충분히 확보하면서 절삭 저항이 저감된 인서트로서, 도 25에 나타낸 바와 같이, 대략 평행사변형 평판형의 인서트 본체의 코너부에 노즈(nose)부(112)를 가지고, 노즈부(112)를 사이에 두고 인접하는 한 쌍의 여유면(113, 114)과 상면이 이루는 능선에 장변(長邊) 측 절삭 날(115)과 단변(短邊) 측 절삭 날(116)이 형성된 인서트로서, 장변 측 절삭 날(115)은 노즈부(112)로부터 이격됨에 따라 바닥면(117) 방향으로 경사지고, 또한 노즈부(112)로부터 순서대로 완만한 돌출된 원호형 절삭 날(118) 및 직선형 절삭 날(119)로 이루어지고, 돌출된 원호형 절삭 날(118)은 상단(上段) 여유면(121) 및 하단(下段) 여유면(120)을 가지는 인서트를 제안하고 있다. 하단 여유면(120)은 상단 여유면(121)보다 큰 여유각을 가지므로, 큰 절삭 가공 부하가 걸린 돌출된 원호형 절삭 날(118)의 강도를 저하시키지 않고, 충분한 여유각을 확보할 수 있다. 그러나, 장변 측 절삭 날(115) 전체에 원호형 절삭 날(118) 및 직선형 절삭 날(119)로 이루어지는 절삭 날을 가지므로, 특히 직선형 절삭 날(119)의 부분에서 충분한 강도를 확보할 수 없다. 또한, 돌출된 원호형 절삭 날(118)을 양호한 정밀도로 마무리 가공하기 위해서는, 가공 비용이 높다는 문제가 있다.

일본공개특허 제2008-213078호는, 도 26에 나타낸 바와 같이, 상면 및 측면에 경사면(202) 및 여유면(204)을 가지는 대략 평행사변형 평판형의 인서트 본체(201)와, 경사면(202)과 여유면(204) 사이에 코너 날(206)로부터 둔각(鈍角) 코너부(209)까지 연장되는 완만한 볼록 곡선형의 주절삭(main cutting) 날(207)과, 클램프(clamp) 나사를 삽통하기 위해 상면으로부터 측면까지 관통하는 장착공(205)과 부절삭(auxiliary cutting) 날(208)을 가지고, 여유면(204)은 주절삭 날(207) 측으로부터 순서대로 비틀림면부(204A), 오목 곡면부(204B) 및 평면부(204C)로 이루어지고, 절삭 날(207)의 강도를 높이기 위해 오목 곡면부(204B)의 곡률 반경이 코너 측보다 중앙부에서 큰 인서트를 제안하고 있다. 이 인서트에서는, 비틀림면부(204A)에 의해 코너 날(206)로부터 둔각 코너부(209)를 향함에 따라 주절삭 날(207)의 여유각은 점차 크게 되어 있다. 그러나, 이와 같은 주절삭 날(207)에서는, 절삭 가공 부하가 가장 큰 코너 날(206) 부근에서 충분한 여유각을 갖지 않기 때문에, 절삭 날 강도가 충분하지 않다. 또한, 볼록 곡선형의 주절삭 날(207)을 양호한 정밀도로 마무리 가공하기 위해서는, 가공 비용이 높다는 문제가 있다.

일본공개특허 제2006-75913호는, 도 27에 나타낸 바와 같이, 대략 정삼각형 평판형의 인서트 본체(301)의 각 코너 날(307)의 일단에 주절삭 날(309) 및 부절삭 날(310)이 연결되어 있고, 상면(302)에 주절삭 날(309) 및 부절삭 날(310)의 경사면(306)을 가지고, 또한 측면에 여유면(304)을 가지고, 주절삭 날(309)이 제1 직선형 절삭 날부(309A) 및 제2 직선형 절삭 날부(309B)로 이루어지고, 부절삭 날(310)이 제3 직선형 절삭 날부로 이루어지고, 이로써 주절삭 날(309)이 둔각으로 교차하는 복수의 직선형 절삭 날부가 꺾은 선형으로 연결된 형상인 인서트를 제안하고 있다. 이와 같은 형상에 의해, 절삭 날의 전체 길이를 짧게 할 수 있어 절삭 저항의 저감이나 변동 억제를 도모하면서, 또한 직선형 절삭 날의 교점에서 절삭칩의 분단을 도모할 수도 있다. 그러나, 주절삭 날(309)을 구성하는 제1 및 제2 직선형 절삭 날(309A, 309B)의 여유각에 대하여 어떠한 기재도 없다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은, 절삭 저항의 증대 및 변동을 방지하면서 절삭 성능(cutting performance)이 양호하며, 또한 절삭 날의 강도를 향상시킨 인서트를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은, 이러한 인서트를 착탈 가능하게 장착한 날끝 교환식 회전식 절삭 공구를 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트는, 대략 평행사변형상의 상면 및 하면과, 상기 상면으로부터 상기 하면까지 관통하는 나사 삽통공을 가지고,

상기 상면의 한 쌍의 코너부에 코너 날을 가지고,

상기 코너 날에 인접하는 장변 능선 및 단변 능선의 일부에, 각각 아래쪽으로 경사진 주절삭 날 및 부절삭 날을 가지고,

상기 상면은 상기 주절삭 날 및 상기 부절삭 날의 경사면을 가지고,

상기 측면은 상기 주절삭 날 및 상기 부절삭 날의 여유면을 가지고,

상기 주절삭 날은 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날로 이루어지고,

상기 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날은, 상기 제2 직선형 절삭 날이 가장 외측에 위치하도록, 평면에서 볼 때 내측을 향한 둔각의 교차각으로 꺾은 선형으로 연결되어 있고,

상기 제1 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₁, 상기 제2 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₂, 및 상기 제3 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₃은, β₁>β₂>β₃의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 한다.

상기 주절삭 날은 상기 장변 능선의 전체 길이의 1/3∼3/4의 길이를 가지는 것이 바람직하다.

상기 제1 직선형 절삭 날의 길이 L₁ 및 상기 제2 직선형 절삭 날의 길이 L₂는 L₁≤L₂의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

상기 장변 능선은, 상기 제3 직선형 절삭 날에 연결되는 절삭 날이 없는 제1 이음 능선부 및 제2 이음 능선부를 가지고, 상기 제1 이음 능선부는, 상기 제3 직선형 절삭 날에 평면에서 볼 때 내측에 둔각으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.

상기 제1 이음 능선부의 상면과 측면이 이루는 각도 θ₁은 θ₁>β₁의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

상기 제1 이음 능선부는, 측면에서 볼 때, 점 S에서 제3 직선형 절삭 날과 매끄럽게 연결되면서 또한 위쪽으로 완만하게 볼록한 곡선형이며, 상기 제3 직선형 절삭 날과의 연결점 R에서의 상기 제2 직선형 절삭 날과 수직선의 교차각 α₃, 및 상기 제3 직선형 절삭 날과의 연결점 S에서의 상기 제1 이음 능선부와 수직선의 교차각 α₄는, α₃<α₄≤90°의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

상기 제2 이음 능선부에 접하는 절결면(notched surface)과 측면이 이루는 각도 θ₂는 θ₂>β₁의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 이음 능선부에 접하는 절결면과 측면이 이루는 각도 θ₂는 θ₂>β₁의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 실시 형태에 의한 인서트에서는, 상기 제1 이음 능선부의 양단부에서의 상면과 측면의 교차각이 90°보다 크게 되도록, 상기 제1 이음 능선부의 양단부(兩端部) 사이의 상면부에, 상기 나사 삽통공 측이 높은 경사면이 형성되어 있다.

본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트에서는,

측면에서 볼 때 상기 제1 이음 능선부의 단부 S에서 가장 높아지도록 상기 단부 S로부터 상기 제2 이음 능선부의 단부 U까지 연장되는 경사면이, 상기 상면에 형성되어 있고,

상기 경사면에, 상기 제1 및 제2 이음 능선부에 접하는 절결면이 형성되어 있고,

상기 절결면의 폭은, 상기 단부 S 및 상기 단부 U에서 대략 0으로, 상기 제1 및 제2 이음 능선부의 연결점 T에서 최대로 되도록, 상기 단부 S로부터 상기 연결점 T까지 연속적으로 증대하고, 상기 연결점 T로부터 상기 단부 U까지 연속적으로 감소하고 있다.

상기 제1 이음 능선부와 상기 제2 이음 능선부가 이루는 측면에서 볼 때의 각도 γ(직선 ST와 직선 TU의 교차각이라고 정의함)는 160°∼176°인 것이 바람직하다.

본 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기 인서트를 인서트 장착 시트에 클램프 나사에 의해 착탈 가능하게 고정한 것이며, 상기 제2 직선형 절삭 날이 최외주에 위치하고, 또한 회전 축심 O와 평행한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인서트는, 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날을 꺾은 선형으로 연결한 주절삭 날을 가지고, 평면에서 볼 때 제2 직선형 절삭 날이 가장 외측에 위치하고, 또한 제1 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₁, 제2 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₂, 및 제3 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₃이 β₁>β₂>β₃의 관계를 만족시키므로, 절삭 저항을 작게 해도 주절삭 날의 강도가 높고, 난삭재와 같이 절삭 부하가 큰 피삭재의 수직 벽면을 고품위로 절삭 가공할 수 있다. 또한, 주절삭 날을 꺾은 선형으로 함으로써, 피삭재와의 접촉 길이를 짧게 할 수 있고, 인서트로의 열의 유입을 억제할 수 있고, 이로써 장수명화가 가능하다.

또한, 제1 이음 능선부에 접하는 상면과 측면의 각도 θ₁을 주절삭 날의 최대 날끝각 β₁보다 크게 함으로써, 주절삭 날과 제1 이음 능선부의 연결부 S 근방의 강도가 향상되므로, 내치핑성(chipping resistance)이 향상된다.

주절삭 날의 길이를 장변 능선의 전체 길이 A의 1/3∼3/4으로 짧게 함으로써, 주절삭 날에 걸리는 절삭 저항을 저감할 수 있고, 또한 인서트로의 열의 유입을 억제할 수 있다.

제1 및 제2 이음 능선부에 접하는 상면에 각각 절결면을 형성하고, 또한 절결면의 폭을, 제1 이음 능선부의 단부 S 및 제2 이음 능선부의 단부 U에서 대략 0으로, 제1 및 제2 이음 능선부의 연결점 T에서 최대로 되도록, 단부 S로부터 연결점 T까지 연속하여 증대시키고, 연결점 T로부터 단부 U까지 연속하여 감소시키면, 주절삭 날과 제1 이음 능선부의 연결부 S 근방의 강도가 더욱 상승하여, 내치핑성이 더욱 향상된다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트를 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트를 나타낸 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트를 나타낸 측면도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트를 나타낸 정면도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트의 점 M₁에서의 날끝각 β₁'를 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트의 점 M₂에서의 날끝각 β₂'를 나타낸 부분 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트의 점 M₃에서의 날끝각 β₃'를 나타낸 부분 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트의 β₁∼β₄ 및 θ₁∼θ₃의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트의 점 M₄에서의 제1 이음 능선부의 능선각 θ₁'를 나타낸 부분 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트의 점 M₅에서의 제1 이음 능선부의 능선각 θ₂'를 나타낸 부분 단면도이다.
도 11은, 도 3의 원 F에 나타낸 부분에서의 절삭 날 및 제1 및 제2 이음 능선부를 나타낸 부분 확대도이다.
도 12는, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 인서트를 나타낸 평면도이다.
도 13은, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 인서트의 점 M₄에서의 제1 이음 능선부의 능선각 θ₁'를 나타낸 부분 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 인서트의 β₁∼β₄ 및 θ₁∼θ₃의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 15는, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트를 나타낸 사시도이다.
도 16은, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트를 나타낸 평면도이다.
도 17은, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트를 나타낸 측면도이다.
도 18은, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트를 나타낸 정면도이다.
도 19는, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트의 점 M₄에서의 제1 이음 능선부의 능선각 θ₁'를 나타낸 부분 단면도이다.
도 20은, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트의 점 M₅에서의 제1 이음 능선부의 능선각 θ₂'를 나타낸 부분 단면도이다.
도 21은, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트의 일례의 β₁∼β₄ 및 θ₁∼θ₃의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 22는, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트의 다른 예의 β₁∼β₄ 및 θ₁∼θ₃의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 23은, 본 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구를 구성하는 공구 본체의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 24는, 도 23에 나타낸 공구 본체에 본 발명의 인서트를 장착하여 이루어지는 날끝 교환식 회전 절삭 공구를 나타낸 사시도이다.
도 25는, 일본공개특허 제2003-260607호에 기재된 인서트를 나타낸 측면도이다.
도 26은, 일본공개특허 제2008-213078호에 기재된 인서트를 나타낸 사시도이다.
도 27은, 일본공개특허 제2006-75913호에 기재된 인서트를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 이하 상세하게 설명하지만, 일 실시 형태의 설명은 특별히 단서가 없으면 다른 실시 형태에도 적용된다. 어느 실시 형태에도 공통의 부위에는 동일한 참조부호를 부여한다.

[1] 인서트

본 발명의 인서트는, 초경합금, 세라믹스 등의 경질 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 초경합금제의 인서트는, WC 분말 및 Co 분말을 주성분으로 하는 혼합 분말을 프레스 성형하고, 이어서, 약 1300℃의 온도에서 소결함으로써 제조할 수 있다.

(A) 제1 실시 형태

도 1∼도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 인서트(1)를 나타낸다. 이 인서트(1)는, 대향하는 상면(2) 및 하면(3)과, 상면(2)으로 하면(3)을 연결하는 한 쌍의 긴 측면(4a, 4a) 및 한 쌍의 짧은 측면(4b, 4b)과, 인서트(1)의 대략 중앙부에서 상면(2)으로부터 하면(3)까지 관통하는 나사 삽통공(5)을 구비하는 대략 평행사변형의 평판형의 외형을 가진다. 인서트(1)의 하면(3)은, 후술하는 바와 같이 공구 본체의 착좌면에 밀착되는 평면형 바닥면이다. 나사 삽통공(5)은, 인서트(1)를 클램프 나사(38)로 공구 본체의 인서트 장착 시트(33)(도 23 참조)에 고정할 때 클램프 나사(38)가 관통하는 구멍이다. 클램프 나사(38)의 체결에 의해 인서트(1)를 인서트 장착 시트(33)에 고정했을 때, 인서트(1)의 평탄한 하면(3)은 인서트 장착 시트(33)의 착좌면(34)에 밀착된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상면(2)과 측면의 능선(6)은, 긴 측면(4a, 4a)에 접하는 한 쌍의 대향하는 장변 능선(6a, 6a)과, 짧은 측면(4b, 4b)에 접하면서 또한 장변 능선(6a, 6a)과 교차하는 한 쌍의 대향하는 단변 능선(6b, 6b)으로 이루어진다. 각 장변 능선(6a, 6a)의 전체 길이 A는, 나사 삽통공(5)의 중심 C₀을 통과하는 중심선 H₁에 평행한 한 쌍의 짧은 측면(4b, 4b)의 간격을 나타낸다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 장변 능선(6a, 6a)과 단변 능선(6b, 6b)가 교차하는 4개의 코너부는, 각각 나사 삽통공(5)의 중심 C₀에 대하여 대칭인 한 쌍의 제1 원호형 코너부(7a1, 7a2) 및 한 쌍의 제2 원호형 코너부(7b1, 7b2)로 이루어진다. 각 제1 원호형 코너부(7a1, 7a2)에서는 장변 능선(6a)과 단변 능선(6b)은 예각으로 교차하고 있고, 각 제2 원호형 코너부(7b1, 7b2)에서는 장변 능선(6a)과 단변 능선(6b)은 둔각으로 교차하고 있다.

(1) 절삭 날

도 2에 나타낸 바와 같이, 장변 능선(6a)과 단변 능선(6b)이 예각으로 교차하는 각 제1 원호형 코너부(7a1, 7a2)의 능선에는, 원호형 코너 날(8)이 형성되어 있고, 코너 날(8)의 일단(P)으로부터 연장되는 장변 능선(6a)에 주절삭 날(9)이 형성되어 있다. 한편, 장변 능선(6a)과 단변 능선(6b)이 둔각으로 교차하는 제2 원호형 코너부(7b1, 7b2)의 능선은 절삭 날을 포함하고 있지 않다. 각 장변 능선(6a)은 주절삭 날(9)을 가지고, 각 단변 능선(6b)은 부절삭 날(15)을 가진다.

(a) 주절삭 날

주절삭 날(9)은, 장변 능선(6a)에 따라 점 P[코너 날(8)의 일단]로부터 점 Q까지 연장되는 길이 L₁의 제1 직선형 절삭 날(10)과, 점 Q로부터 점 R까지 연장되는 길이 L₂의 제2 직선형 절삭 날(11)과, 점 R로부터 점 S까지 연장되는 길이 L₃의 제3 직선형 절삭 날(12)로 이루어지는 꺾은 선형의 절삭 날이다. 그리고, 길이 L₁, L₂, L₃는 중심선 H₁에 따른 길이이다. 제1 직선형 절삭 날(10)은, 코너 날(8) 측의 단부 P가 제2 직선형 절삭 날(11) 측의 단부 Q보다 나사 삽통공(5) 측에 위치하도록, 중심선 H₁에 평행한 직선 H₁'에 대하여 내측으로 경사져 있고, 점 Q에서 둔각의 교차각 δ₁[나사 삽통공(5) 측]으로 제2 직선형 절삭 날(11)과 연결되어 있다. 또한, 제2 직선형 절삭 날(11)은, 점 R에서 둔각의 교차각 δ₂[나사 삽통공(5) 측]로 제3 직선형 절삭 날(12)과 연결되어 있다. 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12) 중 제2 직선형 절삭 날(11)이 인서트(1)의 가장 외측에 위치한다.

가장 큰 절삭 가공 부하가 걸린 제1 직선형 절삭 날(10)은 코너 날(8)로부터 외측으로 경사져 있다. 제1 직선형 절삭 날(10)의 직선 H₁'에 대한 경사각 δ₃은 1.0°∼3.0°가 바람직하고, 1.5°∼2.5°가 더욱 바람직하다.

제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)의 교차각 δ₁, δ₂는 δ₁≤δ₂<180°의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 교차각 δ₁은 176.1°∼179.5°인 것이 바람직하고, 177.6°∼178.0°인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 교차각 δ₂는 176.1°∼179.5°인 것이 바람직하고, 178.5°∼178.9°인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 교차각 δ₁, δ₂로 접속하는 직선형의 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)로 이루어지는 꺾은 선형의 주절삭 날(9)은, 절삭 가공에 의해 생성된 절삭칩의 분단 및 뒤쪽(위쪽)으로의 안정된 배출을 가능하게 하는 데에다, 볼록 곡선형의 주절삭 날보다 짧게 할 수 있고, 절삭 저항의 변동폭도 작게 할 수 있다. 절삭칩의 배출이 용이해져, 공구 본체(31)나 피삭재의 가공면의 손상 방지가 도모된다. 이와 같은 주절삭 날(9)을 가지는 인서트(1)를 장착한 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 주로 피삭재의 직립(uprising) 벽면, 특히 수직인 벽면의 절삭에 바람직하다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제3 직선형 절삭 날(12)의 단부 S로부터 계속되는 절삭 날을 갖지 않는 장변 능선부(6a1)는, 점 S로부터 점 T까지 연장되는 제1 이음 능선부(13)와, 점 T로부터 점 U[제2 코너부(7b1)의 일단]까지 연장되는 제2 이음 능선부(14)로 이루어진다. 제1 및 제2 이음 능선부(13, 14)는 절삭 날을 갖지 않기 때문에, 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)보다 내측(중심선 H₁의 측)에 위치한다.

주절삭 날(9)을 가지는 인서트(1)를 장착한 공구를 피삭재(예를 들면, 난삭재)의 직립벽의 절삭 가공에 사용하는 경우, 장변 능선(6a)의 전체 길이에 걸쳐서 주절삭 날(9)이 형성되어 있으면, 주절삭 날(9)에 걸리는 절삭 가공의 부하가 지나치게 커서 주절삭 날(9)이 손상되거나, 채터(chatter) 진동에 의해 절삭 가공면의 정밀도가 저하된다. 따라서, 본 발명의 인서트(1)에서는, 장변 능선(6a)의 전체 길이에 걸쳐서 주절삭 날(9)이 연장되지 않는다.

제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)을 꺾은 선형으로 연결한 주절삭 날(9)의 길이 A₁은, 장변 능선(6a)의 전체 길이 A에 대하여, A₁/A=1/3∼3/4의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. A₁/A가 3/4를 넘으면, 주절삭 날(9)에 작용하는 절삭 가공 부하가 지나치게 커져, 주절삭 날(9)이 손상되거나, 채터링 진동이 발생할 우려가 있다. 한편, A₁/A가 1/3 미만이면 주절삭 날(9)이 지나치게 짧고, 절삭 효율이 낮아질 뿐만 아니라, 절삭 가공 부하가 짧은 주절삭 날(9)에 지나치게 집중된다.

제2 직선형 절삭 날(11)이 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 회전 축심 O와 평행하게 되도록 인서트(1)를 공구 본체(31)의 인서트 장착 시트(33)에 장착한 공구를 사용하여 피삭재의 직립벽을 절삭 가공하는 경우, (a) 주로 제2 직선형 절삭 날(11)이 피삭재의 직립벽의 절삭 가공에 사용되고, (b) 3개의 직선형 절삭 날(10, 11, 12)의 회전 궤적이 회전 축심 O를 중심으로 하는 원통면에 근사한 면으로 되므로, 3개의 직선형 절삭 날(10, 11, 12)에 의한 가공면의 단차가 작게 억제되어, 높은 정밀도 및 면 품질의 절삭 가공을 행할 수 있다.

피삭재의 직립벽을 높은 정밀도로 절삭 가공하기 위해서는, 3개의 직선형 절삭 날(10, 11, 12) 중, 중앙의 제2 직선형 절삭 날(11)을 주로 사용하는 것이 바람직하므로, 제1 직선형 절삭 날(10)의 길이 L₁ 및 제2 직선형 절삭 날(11)의 길이 L₂는 L₁≤L₂의 관계를 만족하고, 제3 직선형 절삭 날(12)의 길이 L₃)는 제1 직선형 절삭 날(10)의 길이 L₁ 이하인 것이 바람직하다.

제3 직선형 절삭 날(12)에 점 S에서 연결되는 이음 능선(6a1)은 제1 이음 능선부(13) 및 제2 이음 능선부(14)로 이루어진다. 절삭 날을 갖지 않는 제1 이음 능선부(13)가 피삭재의 가공면에 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 제1 이음 능선부(13)는 제3 직선형 절삭 날(12)에 대하여 내측[나사 삽통공(5)의 측]에 교차각 δ₄만큼 경사져 있는 것이 바람직하다. 교차각 δ₄는 183°∼187°가 바람직하고, 184°∼186°가 더욱 바람직하다. 마찬가지로 절삭 날을 갖지 않는 제2 이음 능선부(14)가 제1 이음 능선부(13)에 대하여 내측으로 경사져 있으면, 피삭재의 가공면과의 접촉을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 제2 이음 능선부(14)와 제1 이음 능선부(13)의 교차각 δ₅는 165°∼178°가 바람직하다. 그리고, 제1 이음 능선부(13)의 길이 L₄는 제3 직선형 절삭 날(12)의 길이 L₃의 90∼110%인 것이 바람직하다.

(b) 부절삭 날

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 인서트(1)는 단변 능선(6b)에 코너 날(8)의 타단 V로부터 연장되는 길이 L₅[단변 능선(6b)에 따른 길이]의 부절삭 날(15)을 가진다. 부절삭 날(15)은 직선형 또는 완만한 볼록 곡선형이다. 인서트(1)를 장착한 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 의해 피삭재를 절삭 가공할 때, 부절삭 날(15)은 피삭재의 바닥면을 절삭한다. 부절삭 날(14)의 타단 W는, 절삭 날을 갖지 않는 단변 능선부(6b1)에 연결되어 있고, 단변 능선부(6b1)는 코너부(7b2)(7 b1)의 일단 X에 연결되어 있다. 부절삭 날(15)은 경사면(20) 및 여유면(20a)을 가진다.

(2) 인서트의 상면

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 인서트(1)는 중앙부에 상면(2)으로부터 하면(3)까지 관통하는 나사 삽통공(5)을 가진다. 나사 삽통공(5)은, 인서트(1)를 공구 본체(31)의 인서트 장착 시트(33)에 고정시키기 위한 클램프 나사(38)가 삽통하는 구멍이다.

도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 인서트(1)의 상면(2)은, 각 코너부(7a1, 7a2, 7b1, 7b2) 및 그 근방 영역이 중앙부[나사 삽통(5)의 개구부 근방]보다 높아져 있고, 각 코너 날(8)로부터 연장되는 주절삭 날(9)의 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)은 아래쪽으로 경사지고(점 P보다 점 Q가 낮고, 점 Q보다 점 R이 낮고, 점 R보다 점 S가 낮음), 또한 코너 날(8)에 연결되는 부절삭 날(15) 및 단변 능선부(6b1)도 코너 날(8)로부터 아래쪽으로 경사져 있다(점 V보다 점 W가 낮고, 점 W보다 점 X가 낮음). 그러므로, 코너 날(8)의 경사면(16a), 제1 직선형 절삭 날(10)의 경사면(17), 제2 직선형 절삭 날(11)의 경사면(18), 제3 직선형 절삭 날(12)의 경사면(19), 및 부절삭 날(15)의 경사면(20)은 중심 C₀를 향해 아래쪽으로 경사져 있다. 그리고, 제3 직선형 절삭 날(12)에 연결되는 제1 이음 능선부(13)도 점 T까지 아래쪽으로 경사져 있지만, 점 T로부터 점 U까지 연장되는 제2 이음 능선부(14)는 하면(3)에 평행하다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상면(2)의 일부를 구성하는 평탄한 상면부(22a, 22b)는 바닥면(3)에 평행하고, 또한 이들의 경사면에 연결된다.

(3) 인서트의 측면

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 코너부(7a1)는 코너 날(8)에 접하는 여유면(16b)을 가지고, 장변 능선(6a)에 접하는 긴 측면(4a)은, 평탄한 구속면(23), 제1 직선형 절삭 날(10)의 여유면(24), 제2 직선형 절삭 날(11)의 여유면(25), 제3 직선형 절삭 날(12)의 여유면(26), 및 제1 이음 능선부(13)에 접하는 측면부(27)를 가지고, 단변 능선(6b)에 접하는 측면부(4b)는, 부절삭 날(15)의 여유면(20a)을 가진다.

구속면(23)은, 인서트(1)를 공구 본체(31)의 인서트 장착 시트(33)에 고정했을 때, 인서트 장착 시트(33)의 장변 구속 벽면(36)(도 23 참조)에 견고하게 밀착된다. 각 직선형 절삭 날(10, 11, 12)의 날끝각을 크게 하여, 강성(剛性)(강도)을 높이기 위하여, 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)과 구속면(23) 사이의 여유면(24, 25, 26)은, 도 4에 나타낸 바와 같이 인서트(1)의 바깥쪽으로 경사져 있다. 제1 이음 능선부(13)의 강성(강도)을 높이기 위하여, 측면부(27)도 인서트(1)의 바깥쪽으로 경사져 있다. 그리고, 각 여유면(24, 25, 26)은, 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)의 각각에 접하는 제1 여유면(24a, 25a, 26a)과, 구속면(23)에 접하는 만곡형의 제2 여유면(24b, 25b, 26b)으로 이루어진다. 또한, 제1 이음 능선부(13)의 측면부(27)도, 제1 측면부(27a)와 제2 측면부(27b)로 이루어진다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 측면부(4b)는, 부절삭 날(15)의 여유면(20a)이면서, 또한 인서트(1)를 공구 본체(31)의 인서트 장착 시트(33)에 고정했을 때 인서트 장착 시트(33)의 단변 구속 벽면(37)(도 23 참조)에 견고하게 밀착되는 구속면으로서도 기능한다.

(4) 날끝각, 능선각 및 경사각

인서트(1)를 사용하여 피삭재의 직립벽을 절삭 가공할 때, 주절삭 날(9)에 걸리는 절삭 가공 부하에 의하여, 제3 직선형 절삭 날(12)과 제1 이음 능선부(13)의 연결부 S로부터 제1 이음 능선부(13)에 걸쳐 응력이 집중하고, 큰 마모가 발생되기 쉽다. 또한, 절삭 가공 중에 절삭칩이 말려 들어갔을 때, 제3 직선형 절삭 날(12)과 제1 이음 능선부(13)의 연결부 S 근방에 결손이 발생하기 쉽다. 이와 같은 문제점을 방지하기 위하여, 본 발명의 인서트(1)의 각 절삭 날의 날끝각, 이음 능선부의 능선각, 및 이들의 경사각을 이하와 같이 조정한다.

(a) 주절삭 날의 날끝각

도 5∼도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 인서트(1)는, 주절삭 날(9)의 날끝각이 점 P로부터 점 R까지 연속적으로(직선으로) 감소하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)의 날끝각은 점 P로부터 점 R까지 연속적으로 감소한다. 여기서, 용어 「날끝각」은, 각 절삭 날의 직교 단면에서의 경사면과 여유면의 교차각을 의미한다. 각 직선형 절삭 날의 날끝각은 양단에서 상이하므로, 편의상 코너 날(8) 측의 단부에서의 날끝각을 각 직선형 절삭 날의 날끝각이라고 정의한다.

점 P에서 제1 직선형 절삭 날(10)의 경사면(17)과 여유면(24)[제1 여유면(24a)]이 이루는 날끝각을 β₁로 하고, 점 Q에서 제2 직선형 절삭 날(11)의 경사면(18)과 여유면(25)[제2 여유면(25a)]이 이루는 날끝각을 β₂로 하고, 점 R 및 점 S에서 제3 직선형 절삭 날(12)의 경사면(19)과 여유면(26)[제3 여유면(26a)]이 이루는 날끝각을 β₃ 및 β₄로 한다. 날끝각 β₁, β₂, β₃ 및 날끝각 β₄를 구하는 경우, 먼저 도 5∼도 7에 나타낸 바와 같이 점 P와 점 Q의 중점 M₁, 점 Q와 점 R의 중점 M₂, 점 R과 점 S의 중점 M₃에서의 날끝각 β₁', β₂', β₃'를 구하고, 도 8에 플로팅(plotting)한다. 도 8로부터 날끝각 β₁, β₂, β₃ 및 날끝각 β₄를 알 수 있다.

제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)의 날끝각 β₁, β₂, β₃은 β₁>β₂>β₃의 관계를 만족시킬 필요가 있다. 절삭 날의 강도는 날끝각에 의해 확보되므로, 주절삭 날(9)을 사용하여 피삭재의 직립벽을 절삭 가공할 때 피삭재에 최초로 접촉하는 제1 직선형 절삭 날(10)은, 최대 날끝각 β₁때문에 가장 고강도이다. 한편, 제3 직선형 절삭 날(12)은 최소 날끝각 β₃을 가지므로, 절삭 저항이 작고 양호한 절삭 성능을 얻을 수 있다. 이로써, 제3 직선형 절삭 날(12)에 의한 피삭재의 가공면 거칠기를 작게 할 수 있고, 또한 피삭재와의 경계부에 발생하는 버(burr)를 적게 할 수 있다. 또한, 제2 직선형 절삭 날(11)의 날끝각 β₂가, 제1 직선형 절삭 날(10)의 날끝각 β₁과 제3 직선형 절삭 날(12)의 날끝각 β₃의 중간이므로, 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날(10, 11, 12)의 절삭 저항은 안정적으로 변동한다. β₁>β₂>β₃의 조건을 만족시키기 위해서는, 구체적으로는 β₁은 67°∼82°가 바람직하고, β₂는 65°∼80°가 바람직하고, β₃은 63°∼78°가 바람직하다.

(b) 이음 능선부

제1 이음 능선부(13)에 접하는 상면부(21)(도 2 참조)와 측면부(27)(도 3 참조)가 이루는 단부 S에서의 능선각(날끝각에 상당함)을 θ₁로 하고, 제2 이음 능선부(14)의 상면부(22a)(도 2 참조)와 측면부(29)(도 3 참조)가 이루는 단부 T 및 U에서의 능선각(날끝각에 상당함)을 θ₂ 및 θ₃으로 한다. 상기와 동일하게, 먼저 점 S와 점 T의 중점 M₄, 및 점 T와 점 U의 중점 M₅에서의 능선각 θ₁' 및 θ₂'를 구하고, 도 8에 플로팅하면. 도 8로부터 능선각 θ₁, θ₂ 및 θ₃을 알 수 있다.

제1 이음 능선부(13)에 접하는 상면부(21)(도 2 참조)와 측면부(27)(도 3 참조)가 이루는 단부 S에서의 능선각 θ₁(날끝각에 상당함)을 도 9에 나타내고, 제2 이음 능선부(14)의 상면부(22a)(도 2 참조)와 측면부(29)(도 3 참조)가 이루는 단부 T에서의 능선각 θ₂(날끝각에 상당함)을 도 10에 나타낸다. 주절삭 날(9)을 사용하여 피삭재의 직립벽을 절삭 가공할 때, 제3 직선형 절삭 날(12)과 제1 이음 능선부(13)의 연결점 S 및 그 근방에 큰 절삭 부하가 걸리므로, 제1 이음 능선부(13)의 단부 S에서의 능선각 θ₁과 제1 직선형 절삭 날(10)의 날끝각 β₁은 θ₁>β₁의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. θ₁>β₁의 관계를 만족시키기 위하여, 제1 이음 능선부(13)의 상면부(21)를 수평한 상면부(22a)와 동일면으로 하는 것이 바람직하다. θ₁>β₁이기 때문에, 제1 이음 능선부(13)의 단부 S에서의 능선각 θ₁은 제3 직선형 절삭 날(12)의 단부 S에서의 날끝각 β₄보다 현저하게 커지고, 점 S에 가까운 주절삭 날(9) 및 제1 이음 능선부(13)의 부분의 결손 등을 방지할 수 있다.

제2 이음 능선부(14)의 능선각 θ₂와 제1 직선형 절삭 날(10)의 날끝각 β₁도 θ₂>β₁의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 여유면(측면)은 한쪽의 코너부(7a1)로부터 다른 쪽의 코너부(7b1)에 걸쳐 서서히 내측으로 경사져 있으므로, θ₂는 θ₁보다 약간 작아진다.

제1 직선형 절삭 날(10)의 단부 P에서의 날끝각 β₁, 제2 직선형 절삭 날(11)의 단부 Q에서의 날끝각 β₂ 및 제3 직선형 절삭 날(12)의 단부 R 및 단부 S에서의 최소 날끝각 β₃ 및 β₄와, 제1 이음 능선부(13)의 단부 S에서의 능선각 θ₁ 및 제2 이음 능선부(14)의 단부 T 및 U에서의 능선각 θ₂ 및 θ₃을 도 8에 나타낸다. 도 8에 나타낸 예에서는, β₁은 68°이며, β₂는 66°이며, β₃은 64°이며, β₄[제3 직선형 절삭 날(12)의 단부 S에서의 날끝각]은 62°이다. 또한, θ₁은 88°이며, θ₂ 는 85°이다.

(c) 제3 직선형 절삭 날 및 제1 이음 능선부의 경사각

점 S가 각이 져 있으면 절삭 가공 부하에 의해 결손 등이 발생하기 쉽기 때문에, 도 11에 나타낸 바와 같이 제3 직선형 절삭 날(12)과 제1 이음 능선부(13)는 단부 S에서 매끄럽게 연결되어 있는 것이 바람직하고, 제1 이음 능선부(13)는 완만한 볼록 곡선형 또는 원호형(이하, 통합하여 「볼록 곡선형」이라고 함)인 것이 바람직하다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 제3 직선형 절삭 날(12)은 점 R에서 수직선 H₃[인서트(1)의 하면(3)과 직교함]에 대하여 각도 α₃만큼 경사져 있고, 제1 이음 능선부(13)는 점 S에서 수직선 H₄에 대하여 각도 α₄만큼 경사져 있다. 그리고, 경사각 α₄는, 도 11에 나타낸 바와 같이 단부 S에서의 제1 이음 능선부(13)의 접선이 수직선 H₄과 이루는 교차각으로 한다.

제1 이음 능선부(13)는, 점 S에서 제3 직선형 절삭 날(12)으로 매끄럽게 연결되면서 또한 위쪽으로 완만하게 볼록한 곡선형이며, 또한 단부 S에서의 경사각 α₄가 제3 직선형 절삭 날(12)의 점 R에서의 경사각 α₃에 대하여, α₃<α₄≤90°의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 경사각 α₄가 90°을 넘으면, 제3 직선형 절삭 날(12)과 제1 이음 능선부(13)의 접속부 S가 각이 진 형상으로 되어, 여기로부터 치핑이 발생하기 쉬워진다.

제1 이음 능선부(13)가 위쪽으로 완만하게 볼록한 곡선형이면, 연결점 S를 각지게 하지 않고 제1 이음 능선부(13)의 부분을 직선형으로 한 경우보다 두껍게 할 수 있으므로, 제1 이음 능선부(13)의 강도가 향상되어, 연결점 S 근방의 치핑의 발생을 방지할 수 있다. 제1 이음 능선부(13)에 접하는 상면부(21)도 위쪽으로 완만하게 볼록하게 하면, 제1 이음 능선부(13)의 강도를 더욱 높일 수 있다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 완만한 상방 볼록 곡선형의 제1 이음 능선부(13)가 원호형인 경우, 그 반경 r₁은, 장변 능선(6a)의 전체 길이 A의 1/3∼2인 것이 바람직하다.

완만한 상방 볼록 곡선형의 제1 이음 능선부(13)와 제2 이음 능선부(14)의 연결점 T는 각이 지기 때문에, 도 11에 나타낸 바와 같이, 미소한 반경 r₂(예를 들면, 1.0㎜ 정도)의 원호로 제1 이음 능선부(13)와 제2 이음 능선부(14)를 매끄럽게 연결하는 것이 바람직하다. 또한, 도 11에 나타내고 있지 않지만, 주절삭 날(9)이 일정한 각도로 아래쪽으로 경사지도록, 제1 직선형 절삭 날(10)의 양단부 P, Q에서의 경사각 α₁, α₂[제1 직선형 절삭 날(10)과 수직선의 교차각]는, 경사각 α₃과 같은 것이 바람직하다.

(B) 제2 실시 형태

제2 실시 형태의 인서트(101)는, 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 제1 이음 능선부(13)의 양단부 S, T에서의 상면과 측면의 교차각이 90°보다 크게 되도록, 제1 이음 능선부(13)의 양단부 S, T 사이의 상면부에, 나사 삽통공(5)의 측이 높은 경사면(21a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 점 S에서의 제1 이음 능선부(13)의 경사면(21a)과 측면부(27)[제1 측면부(27a)]의 교차각(능선각) θ₁은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 90°보다 크다. 구체적으로는, 능선각 θ₁은 100°≤θ₁≤120°가 바람직하고, 105°∼115°가 보다 바람직하다. 제2 실시 형태에서도, 여유면(측면)은 한쪽의 코너부(7a1)로부터 다른 쪽의 코너부(7b1)에 걸쳐 서서히 내측으로 경사져 있으므로, θ₂는 θ₁보다 약간 작아진다. 도 14에 나타낸 예에서는, β₁∼β₄는 도 8과 같지만, θ₁은 110°이며, θ₂는 108°이다. 큰 능선각 θ₁ 때문에, 점 S 근방에서의 제1 이음 능선부(13)는 더욱 강화되고, 절삭칩의 말려 들어감에 의한 치핑에 대하여 저항력이 증대된다.

(C) 제3 실시 형태

도 15∼도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 인서트(201)를 나타낸다. 이 인서트(201)는, 단부 S로부터 연장되는 제1 이음 능선부(13) 및 제2 이음 능선부(14)의 강도를 향상시키기 위하여, (a) 상면부(22a)를 점 S에서 가장 높게 점 U에서 가장 낮은 경사면으로 하고, 또한 (b) 상면부(22a)에, 제1 및 제2 이음 능선부(13, 14)에 접하는 절결면을 형성한 것을 특징으로 한다. 상면부(22a)는 측면에서 볼 때(도 17)에는 경사져 있지만, 도 16의 가로 방향에서는 바닥면과 평행하다. 상기한 점 (a) 및 (b) 이외의 제3 실시 형태의 인서트(201)는 제1 실시 형태의 인서트(1)와 동일하므로, 이들에 대해서만 이하 상세하게 설명한다.

제1 및 제2 이음 능선부(13, 14)에 접하도록 상면부(22a)에 형성된 절결면은, 제1 이음 능선부(13)에 접하는 절결면부(13a)와, 제2 이음 능선부(14)에 접하는 절결면부(14a)로 이루어진다. 절결면부(13a)의 폭 K1은 가장 높은 단부 S에서는 대략 0으로, 단부 T를 향해 연속적으로 넓어지고, 단부 T에서 최대로 된다. 단부 T에서는, 절결면부(13a)의 폭 K1과 절결면부(14a)의 폭 K2는 같다. 절결면부(14a)의 폭 K2는 단부 T로부터 단부 U에 걸쳐 연속적으로 좁아지고, 가장 낮은 단부 U에서 대략 0으로 된다.

절결면부(13a)의 폭 K1이 단부 S에서 대략 0이므로, 제1 이음 능선부(13)는 단부 S에서 가장 두껍게 되고, 그만큼 고강도로 된다. 따라서, 주절삭 날(9)을 사용하여 난삭재의 직립벽의 절삭 가공을 행할 때, 절삭칩의 말려 들어감이 있어도, 내 치핑성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한, 단부 T에 있어서 절결면부(14a)의 폭 K2값을 절결면부(13a)의 폭 K1값과 동등하게 함으로써, 절결면이 넓어지므로, 절삭칩의 말려 들어감을 억제할 수 있다.

제1 이음 능선부(13)와 제2 이음 능선부(14)가 이루는 측면에서 볼 때의 각도(절결 각) γ를 직선 ST와 직선 TU의 교차각으로 정의하면, γ는 160°∼176°인 것이 바람직하고, 165°∼171°인 것이 보다 바람직하다.

도 19∼도 22에 나타낸 바와 같이, 제1 이음 능선부(13)의 절결면부(13a)와 측면부(27)가 이루는 점 S에서의 능선각 θ₁은 θ₁>β₁의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 또한, 제2 이음 능선부(14)의 절결면부(14a)와 측면부(29)가 이루는 점 T에서의 능선각 θ₂도 θ₂>β₁의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. θ₁과 θ₂의 관계는, 도 21에 나타낸 바와 같이 θ₁>θ₂이어도 되고, 도 22에 나타낸 바와 같이 θ₂>θ₁이어도 된다. 도 21에 나타낸 경우, θ₁은 105°∼120°가 바람직하고, θ₂는 100°∼110°가 바람직하다. 도 22에 나타낸 경우, θ₁은 105°∼120°가 바람직하고, θ₂는 110°∼120°가 바람직하다. 제2 이음 능선부(14)의 절결면부(14a)와 측면부(29)가 이루는 점 U에서의 각도 θ₃은 특별히 한정되지 않고, 100°∼120°의 범위 내이면 된다.

θ₁>β₁의 관계를 만족시킴으로써, 제1 이음 능선부(13)의 점 S 근방의 강도를 높게 유지할 수 있다. 또한, θ₂>β₁의 관계를 만족시킴으로써, 제2 이음 능선부(14)의 점 T 근방의 강도를 높게 유지할 수 있다. θ₁>β₁ 및 θ₂>β₁의 관계를 만족시킴으로써, 제1 및 제2 이음 능선부(13, 14)의 전체가 고강도화되어, 결손 등의 발생을 방지할 수 있다.

절결면부(13a, 14a)의 가로 방향 경사각에 따라, 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이 제1 및 제2 이음 능선부(13, 14)의 능선각 θ₁, θ₂가 변경된다. 따라서, 원하는 능선각 θ₁, θ₂에 따라, 절결면부(13a, 14a)의 가로 방향 경사각을 결정하면 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 모든 실시 형태의 인서트(1)는 2코너형(two-corner type)이며, 인서트 장착 시트(33)에 고정된 인서트(1)의 한쪽의 코너 날(8) 및 그 양측의 주절삭 날(9) 및 부절삭 날(15) 중 어느 하나가 절삭 가공에 의해 마모되면, 인서트 장착 시트(33)로의 고정을 해제하여 인서트(1)를 180° 회전한 후 재장착되어, 사용하지 않은 코너 날(8) 및 그 양측의 주절삭 날(9) 및 부절삭 날(15)을 사용할 수 있다.

[2] 날끝 교환식 회전 절삭 공구

본 발명의 인서트(1)를 착탈 가능하게 장착하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구는 어떠한 날의 직경이어도 되고, 예를 들면, 8㎜ 이상으로 할 수 있다. 도 23에 나타낸 바와 같이, 날끝 교환식 회전 절삭 공구를 구성하는 공구 본체(31)는 생크부(shank portion)(32) 및 복수의 인서트 장착 시트(33)를 가지고, 각 인서트 장착 시트(33)는, 인서트(1)의 하면(3)이 밀착되는 평탄한 착좌면(34)과, 인서트(1)를 고정하는 클램프 나사(38)(도 24 참조)가 나사결합하도록 착좌면(34)에 형성한 나사 구멍(35)과, 인서트(1)의 긴 측면이 맞닿는 장변 구속 벽면(36)과, 인서트(1)의 짧은 측면이 맞닿는 단변 구속 벽면(37)을 가진다. 도 23에 나타낸 참조부호 O는 날끝 교환식 회전 절삭 공구(30)의 회전 중심축이다.

도 24는, 도 23에 나타낸 공구 본체(31)에 인서트(1)를 고정한 날끝 교환식 회전 절삭 공구(30)를 나타낸다. 참조부호 Y는 가공기에 장착한 날끝 교환식 회전 절삭 공구(30)의 회전 방향을 나타낸다. 날끝 교환식 회전 절삭 공구(30)에서는, 인서트(1)의 주절삭 날(9)은 공구 본체(31)의 외주측에 위치하고, 부절삭 날(15)은 공구 본체(31)의 선단면 측에 위치한다.

도 24에 나타낸 날끝 교환식 회전 절삭 공구(30)는 3개의 인서트 장착 시트(33)를 갖지만, 인서트 장착 시트(33)의 수는 한정적이지 않고, 공구 본체(31)의 날의 직경에 따라 2∼5개로 할 수 있다. 날끝 교환식 회전 절삭 공구(30)에 있어서, 각 인서트(1)의 축 방향 경사각을 18°±3° 정도로 크게 함으로써, 난삭재의 절삭 저항을 저감할 수 있다.

본 발명의 인서트(1)를 클램프 나사(38)에 의해 인서트 장착 시트(33)에 고정했을 때, 주절삭 날(9)을 구성하는 3개의 직선형 절삭 날(10, 11, 12) 중 제2 직선형 절삭 날(11)은, 회전 축심 O와 평행하게 또한 공구 본체(31)의 최외주에 위치하는 것이 바람직하다. 그러므로, 인서트(1)의 각 부분의 형상 및 사이즈를 적절히 조정한다.

날끝 교환식 회전 절삭 공구(30)를 사용하여 피삭재의 직립벽을 절삭 가공할 때, 제2 직선형 절삭 날(11)을 주요한 절삭 날로서 사용할 수 있으므로, 피삭재의 가공면을 양호하게 할 수 있고, 또한 절삭 저항을 저감할 수 있다. 또한, 주절삭 날(9)을 3개의 직선형 절삭 날(10, 11, 12)을 꺾은 선형으로 연결한 구성으로 함으로써, 절삭 가공에 의해 생성되는 절삭칩이 분단되어 양호하게 배출된다.

통상 인서트 장착 시트(33)에 장착한 인서트(1)의 장착 위치가 정확한가의 여부를 화상 검출 장치 등을 사용하여 확인하지만, 본 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구(30)에서는 제2 직선형 절삭 날(11)이 회전 축심 O와 평행하므로, 확인 작업이 용이하다. 또한, 제2 직선형 절삭 날(11)이 회전 축심 O와 평행하므로, 날끝 교환식 회전 절삭 공구(30)를 장착한 NC 제어의 가공기에 의해 절삭 공구(30)의 동작 제어가 용이하게 되고, 또한 NC 제어용 프로그램도 간소화된다.

1, 101 : 인서트
2 : 상면
3 : 하면
4a : 긴 측면
4b : 짧은 측면
5 : 나사 삽통공
6 : 능선
6a : 장변 능선
6a1 : 절삭 날을 갖지 않는 장변 능선부
6b : 단변 능선
6b1 : 절삭 날을 갖지 않는 단변 능선부
7a1, 7a2, 7b1, 7b2 : 코너부
8 : 코너 날
9 : 주절삭 날
10 : 제1 직선형 절삭 날
11 : 제2 직선형 절삭 날
12: 제3 직선형 절삭 날
13 : 제1 이음 능선부
13a : 제1 이음 능선부에 접하는 절결면부
14 : 제2 이음 능선부
14a : 제2 이음 능선부에 접하는 절결면부
15 : 부절삭 날
16a : 코너 날의 경사면
16b : 코너 날의 여유면
17 : 제1 직선형 절삭 날의 경사면
18 : 제2 직선형 절삭 날의 경사면
19 : 제3 직선형 절삭 날의 경사면
20 : 부절삭 날의 경사면
20a : 부절삭 날의 여유면
21 : 제1 이음 능선부에 접하는 상면부
22a, 22b: 평탄한 상면부
23 : 평탄한 구속면
24 : 제1 직선형 절삭 날의 여유면
24a : 제1 직선형 절삭 날의 제1 여유면
24b : 제1 직선형 절삭 날의 제2 여유면
25 : 제2 직선형 절삭 날의 여유면
25a : 제2 직선형 절삭 날의 제1 여유면
25b : 제2 직선형 절삭 날의 제2 여유면
26 : 제3 직선형 절삭 날의 여유면
26a : 제3 직선형 절삭 날의 제1 여유면
26b : 제3 직선형 절삭 날의 제2 여유면
27 : 제1 이음 능선부에 접하는 측면부
27a : 제1 이음 능선부의 제1 여유면
27b : 제1 이음 능선부의 제2 여유면
29 : 제2 이음 능선부에 접하는 측면부
30 : 날끝 교환식 회전 절삭 공구
31 : 공구 본체
32 : 생크부
33 : 인서트 장착 시트
34 : 착좌면
35 : 나사 구멍
36 : 장변 구속 벽면
37 : 단변 구속 벽면
38 : 클램프 나사
A : 장변 능선의 전체 길이
A₁ : 주절삭 날의 길이
B : 단변 능선의 전체 길이
C₀ : 나사 삽통공의 중심
H₃, H₄, H₅ : 인서트의 하면에 직교하는 직선(수직선)
K₁ : 제1 이음 능선부에 접하는 절결면의 폭
K₂ : 제2 이음 능선부에 접하는 절결면의 폭
L₁ : 제1 직선형 절삭 날의 길이
L₂ : 제2 직선형 절삭 날의 길이
L₃ : 제3 직선형 절삭 날의 길이
L₄ : 제1 이음 능선부의 길이
L₅ : 부절삭 날의 길이
O : 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 회전 축심
O₁ : 원호형의 제1 이음 능선부의 원의 중심
P, Q, R, S, T, U, V, W, X : 직선형 절삭 날 및 이음 능선부의 단부(연결점)
Y : 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 회전 방향
r₁ : 제1 이음 능선부의 원호의 반경
r₂ : 단부 T에서의 원호의 반경
α₃ : 단부 R에서 제3 직선형 절삭 날과 수직선 H₃이 이루는 교차각(경사각)
α₄ : 단부 S에서 제4 직선형 절삭 날과 수직선 H₄가 이루는 교차각(경사각)
β₁ : 제1 직선형 절삭 날의 점 P에서의 날끝각
β₂ : 제2 직선형 절삭 날의 점 Q에서의 날끝각
β₃ : 제3 직선형 절삭 날의 점 R에서의 날끝각
β₄ : 제3 직선형 절삭 날의 점 S에서의 날끝각
δ₁ : 제1 직선형 절삭 날과 제2 직선형 절삭 날의 교차각(나사 삽통공 측)
δ₂ : 제2 직선형 절삭 날과 제3 직선형 절삭 날의 교차각(나사 삽통공 측)
δ₃ : 제1 직선형 절삭 날과 직선 H₁'의 교차각
δ₄ : 제3 직선형 절삭 날과 제1 이음 능선부의 교차각(나사 삽통공 측)
δ₅ : 제1 이음 능선부와 제2 이음 능선부의 교차각(나사 삽통공 측)
θ₁ : 제1 이음 능선부의 점 S에서의 능선각
θ₂ : 제2 이음 능선부의 점 T에서의 능선각
θ₃ : 제2 이음 능선부의 점 U에서의 능선각

Claims

대략 평행사변형상의 상면 및 하면과, 상기 상면으로부터 상기 하면까지 관통하는 나사 삽통공을 가지는 인서트로서,
상기 상면의 한 쌍의 코너부에 코너 날을 가지고,
상기 코너 날에 인접하는 장변 능선 및 단변 능선의 일부에, 각각 아래쪽으로 경사진 주절삭(main cutting) 날 및 부절삭(auxiliary cutting) 날을 가지고,
상기 상면은 상기 주절삭 날 및 상기 부절삭 날의 경사면을 가지고,
상기 측면은 상기 주절삭 날 및 상기 부절삭 날의 여유면(flanks)을 가지고,
상기 주절삭 날은 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날로 이루어지고,
상기 제1 직선형 절삭 날∼제3 직선형 절삭 날은, 상기 제2 직선형 절삭 날이 가장 외측에 위치하도록, 평면에서 볼 때 내측을 향한 둔각의 교차각으로 꺾은 선형으로 연결되어 있고,
상기 제1 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₁, 상기 제2 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₂, 및 상기 제3 직선형 절삭 날의 경사면과 여유면이 이루는 날끝각 β₃은, β₁>β₂>β₃의 관계를 만족시키는,
인서트.
제1항에 있어서,
상기 주절삭 날이 상기 장변 능선의 전체 길이의 1/3∼3/4의 길이를 가지는, 인서트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 직선형 절삭 날의 길이 L₁ 및 상기 제2 직선형 절삭 날의 길이 L₂가 L₁≤L₂의 관계를 만족시키는, 인서트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장변 능선은, 상기 제3 직선형 절삭 날에 연결하는 절삭 날이 없는 제1 이음 능선부 및 제2 이음 능선부를 가지고,
상기 제1 이음 능선부는, 상기 제3 직선형 절삭 날에 평면에서 볼 때 내측에 둔각으로 연결되어 있는, 인서트.
제4항에 있어서,
상기 제1 이음 능선부의 상면과 측면이 이루는 각도 θ₁은 θ₁>β₁의 관계를 만족시키는, 인서트.
제5항에 있어서,
상기 제2 이음 능선부에 접하는 절결면(notched surface)과 측면이 이루는 각도 θ₂가 θ₁>β₁의 관계를 만족시키는, 인서트.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 이음 능선부는, 측면에서 볼 때, 점 S에서 제3 직선형 절삭 날과 매끄럽게 연결되면서 또한 위쪽으로 완만하게 볼록한 곡선형이며,
상기 제3 직선형 절삭 날과의 연결점 R에서의 상기 제2 직선형 절삭 날과 수직선의 교차각 α₃, 및 상기 제3 직선형 절삭 날과의 연결점 S에서의 상기 제1 이음 능선부와 수직선의 교차각 α₄는, α₃<α₄≤90°의 관계를 만족시키는, 인서트.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 이음 능선부의 양단부에서의 상면과 측면의 교차각이 90°보다 크게 되도록, 상기 제1 이음 능선부의 양단부 사이의 상면부에, 상기 나사 삽통공의 측이 높은 경사면이 형성되어 있는, 인서트.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
측면에서 볼 때 상기 제1 이음 능선부의 단부 S에서 가장 높아지도록 상기 단부 S로부터 상기 제2 이음 능선부의 단부 U까지 연장되는 경사면이, 상기 상면에 형성되어 있고,
상기 경사면에, 상기 제1 및 제2 이음 능선부에 접하는 절결면이 형성되어 있고,
상기 절결면의 폭은, 상기 단부 S 및 상기 단부 U에서 대략 0이며, 상기 제1 및 제2 이음 능선부의 연결점 T에서 최대로 되도록, 상기 단부 S로부터 상기 연결점 T까지 연속적으로 증대하고, 상기 연결점 T로부터 상기 단부 U까지 연속하여 감소하고 있는, 인서트.
제9항에 있어서,
상기 제1 이음 능선부와 상기 제2 이음 능선부가 이루는 측면에서 볼 때의 각도 γ(직선 ST와 직선 TU의 교차각이라고 정의함)가 160°∼176°인, 인서트.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 인서트를 인서트 장착 시트에 클램프 나사에 의해 착탈 가능하게 고정한 날끝 교환식 회전 절삭 공구로서, 상기 제2 직선형 절삭 날이 최외주에 위치하고, 또한 회전 축심 O와 평행한, 날끝 교환식 회전 절삭 공구.