KR20170004035A - 유체 소통 구조를 갖는 절삭 공구 및 절삭 인서트 - Google Patents

유체 소통 구조를 갖는 절삭 공구 및 절삭 인서트 Download PDF

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KR20170004035A
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Abstract

절삭 공구가 상면, 저면, 클램프에 접하는 클램핑 표면, 절삭날, 인서트를 통해 저면으로부터 클램핑 표면까지 연장되는 구멍, 및 클램핑 표면으로부터 절삭날의 근처까지 연장된 채널을 포함하는 절삭 인서트, 및 인서트를 수용하기 위한 포켓을 갖는 공구홀더 보디, 클램프 표면에 접촉하고 포켓에서 인서트를 클램핑하기 위한 클램프, 및 인서트의 구멍과 유체 소통하는 보디의 공구홀더 통로를 포함하는 공구홀더를 포함한다. 또한, 절삭 인서트가 제공된다.

Description

유체 소통 구조를 갖는 절삭 공구 및 절삭 인서트{CUTTING TOOL AND CUTTING INSERT WITH FLUID FLOW STRUCTURES}
본 발명은 일반적으로 절삭 공구 및 절삭 인서트, 더 구체적으로는 유체 소통 채널을 갖는 절삭 공구 및 인서트에 관한 것이다.
절삭 인서트의 절삭날에 윤활 및/또는 냉각 유체를 제공하기 위한 종래 기술은 전형적으로 절삭 인서트용 공구 홀더의 개구를 통해 또는 절삭날을 향하는 분사 노즐을 통해 유체를 도입하는 것을 포함한다. 몇몇의 절삭 인서트는 인서트에 형성된 채널을 포함하고, 채널은 공구홀더 보디에 제공된 채널과 유체 소통하며 채널로부터 유체의 도입을 용이하게 한다. 절삭 인서트에서의 이러한 유체 소통 채널의 제공은 인서트의 제조를 실질적으로 복잡하게 하는 경향이 있고, 채널로 인해 인서트가 약해질 수 있다. 제조 복잡성을 최소화하며 인서트의 절삭날로의 유체의 도입을 용이하게 하는 절삭 공구 및 절삭 인서트를 제공하는 것이 바람직하다. 실질적으로 인서트의 강도를 훼손하지 않으면서 절삭날로의 유체의 도입을 용이하게 하는 절삭 공구 및 절삭 인서트를 제공하는 것이 또한 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 절삭 인서트는 상면, 저면, 클램프에 접하는 클램핑 표면, 절삭날, 인서트를 통해 저면으로부터 클램핑 표면까지 연장된 구멍, 및 클램핑 표면으로부터 절삭날의 내측 근처의 지점까지 연장된 채널을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 절삭 공구는, 상면, 저면, 클램핑 표면, 절삭날, 인서트를 통해 저면으로부터 클램핑 표면까지 연장된 구멍, 및 클램핑 표면으로부터 절삭날 근처까지 연장된 채널을 포함하는 절삭 인서트; 및 인서트를 수용하기 위한 포켓을 갖는 공구홀더 보디, 클램프 표면과 접촉하고 포켓에서 인서트를 클램핑하기 위한 클램프, 및 인서트의 구멍과 유체 소통하는 보디의 공구홀더 통로를 포함하는 공구홀더를 포함한다.
본 발명의 특징 및 이점은, 도면 (유사한 도면부호는 유사한 부재를 나타냄) 과 함께 이하의 상세한 설명을 통해 잘 이해될 것이다.
도 1a 는 본 발명의 일 태양에 따른 절삭 공구의 일부의 측단면도이고, 도 1b 및 도 1c 는, 각각, 본 발명의 일 태양에 따른 절삭 공구의 구성부품의 측면도 및 평면도이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d 는, 각각, 본 발명의 일 태양에 따른 인서트의 평면도, 측면도, 측단면도 및 부분 측단면도이다.
본 발명의 일 태양에 따른 예시적인 절삭 공구 (21) 를 도 1a 에 나타내었다. 절삭 공구 (21) 는 상면 (25) 및 저면 (27) 을 포함하는 절삭 인서트 (23) 를 포함한다. 또한, 절삭 인서트 (23) 는 클램프 (31) 에 접하는 클램핑 표면 (29) 및 절삭날 (33) 을 포함한다. 인서트 (23) 를 통해 저면 (27) 으로부터 클램핑 표면 (29) 까지 구멍 (35) 이 연장된다. 클램핑 표면 (29) 으로부터 절삭날 (33) 의 내측 근처의 지점까지 채널 (37) 이 연장된다.
또한, 절삭 공구 (21) 는, 공구홀더 보디 (41) 를 포함하는 공구홀더 (39) 를 포함하고, 공구홀더 보디는 인서트 (23) 가 수용되는 포켓 (43) 을 갖는다. 또한, 공구홀더 (39) 는, 클램핑 표면 (29) 과 접촉하고 또한 포켓 (43) 에서 인서트를 클램핑하기 위한 클램프 (31) 를 포함한다. 또한, 공구홀더 (39) 는 보디 (41) 에 공구홀더 통로 (45) 를 포함하며, 공구홀더 통로는 인서트 (23) 의 구멍 (35) 과 유체 소통한다. 클램핑 부재를 통과시키기 위한 구멍을 갖는 많은 인서트 타입이 이미 제조된 것처럼, 인서트 (23) 를 통해 저면 (27) 으로부터 클램핑 표면 (29) 까지 연장된 구멍 (35) 을 통해 공구홀더 통로 (45) 로부터 연장되는 유체 유동 통로 (P), 및 클램핑 표면 (29) 으로부터 절삭날 (33) 근처의 지점까지 연장된 채널 (37) 을 절삭 공구 (21) 및 절삭 인서트 (23) 에 제공함으로써, 제조 복잡성을 최소화하고 인서트의 강도를 실질적으로 손상시키지 않는 방식으로, 유체가 인서트의 절삭날까지 도입될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c 에 나타낸 절삭 공구 (21) 및 절삭 공구의 구성부품에서, 클램프 (31) 는 클램핑 표면 (29) 과 접촉하기 위한 아암 클램핑 표면 (49) 을 갖는 클램핑 아암 (47) 을 포함할 수 있다. 도 1a 에 도시된 인서트 (23) 에서, 클램핑 표면 (29) 이 절두 원뿔의 형태인 경우, 아암 클램핑 표면 (49) 의 후단부 (51) 가 부분적으로 구형이거나 또는 원뿔 또는 절두 원뿔의 형태와 같이 통상적으로 둥글게 되어서, 클램핑 표면 (29) 과 아암 클램핑 표면 (49) 사이에 실질적으로 선 접촉이 이루어진다.
종래 아암 클램핑타입 클램프의 경우에서처럼, 공구홀더 (39) 의 보디 (41) 에 클램핑 아암 (47) 을 고정하는 볼트 (53) 가 조여지는 때, 아암은 선회하는 경향이 있고, 아암 클램핑 표면 (49) 은 볼트 (53) 를 향해 포켓 (43) 의 코너 (55) 로 인서트 (23) 를 미는 경향이 있다. 도 1c 에 도시된 바와 같이, 통상적으로, 인서트 (23) 의 날 표면 (59) 에 있는 적어도 2 개의 측 인서트 지지 지점 또는 영역 (57a, 57b) 이 포켓의 측 표면 (63) 에 있는 해당 맞닿음 지점 또는 영역 (61a, 61b) (점선으로 나타냄) 과 접촉한다. 클램핑 아암 (47) 의 전방 부분 (65) 은, 아암 클램핑 표면 (49) 의 후단부 (51) 가 인서트 (23) 의 클램핑 표면 (29) 과 접촉할 때, 클램핑 아암이 구멍 (35) 과 채널 (37) 사이의 유동 소통을 막지 않도록 리세스 (67) 를 포함할 수 있다.
클램핑 아암을 갖는 클램핑 대신, 클램프는 인서트의 구멍을 통해 연장되어 공구홀더의 나사산형성 개구에 맞물리는 클램핑 표면을 갖는 볼트와 같은 다른 적절한 형태를 가질 수 있다. 볼트는 채널까지 구멍을 통한 유체 유동을 허용하는 통로를 구비할 수 있다. 유체를 채널 내로 편향시키기 위한 편향 (deflecting) 표면이 볼트에, 예컨대 볼트의 헤드 아래에서 볼트 내 통로의 상부에 제공되거나, 또는 공구홀더에 또는 예컨대 볼트에 의해 고정될 수 있는 개별 부재에 개별적으로 제공될 수 있다.
도 1a 및 도 1b 에 나타낸 바와 같이, 공구홀더 (39) 는 포켓 (43) 에 배치된 심 (shim) (69) 을 포함할 수 있다. 도 1a 에 나타낸 바와 같이, 공구홀더 통로 (45) 는 심 (69) 을 통해 적어도 일부 연장된다. 심 (69) 의 구멍 (73) 을 통해 그리고 공구홀더 보디 (41) 의 개구 (75) 내로 부속품 (fitting) (71) 이 연장될 수 있다. 부속품 (71) 은 볼트일 수 있고, 개구 (75) 는 볼트와 맞물리는 나사산형성 개구일 수 있지만, 도 1a 는, 단지 심의 구멍 (73) 을 통해 개구 내로 연장되어 있으며 또한 냉각 및/또는 윤활 유체 (예컨대, 액체, 공기 등) 의 저장소에 연결된 호스의 부속품에 개방 단부를 연결하거나 또는 공구홀더 통로 (45) 의 일부를 형성하는 공구홀더의 보디의 개구 (81) 에 호스의 부속품을 연결하는 등으로써 유체의 근원 (S) 과 유동 소통하는 개방 단부 (77) 를 포함하는 부속품을 보여준다. 공구홀더 통로 (45) 는 적어도 일부 심 (69) 의 구멍 (73) 을 통해 연장될 수 있고, 적어도 일부 부속품 (71) 을 통해 연장될 수 있다. 부속품 (71) 은 심 (69) 의 구멍 (73) 을 완전히 통과하는 것이 방지되는 확장 단부 (79) 를 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2c 에 도시된 바와 같이, 인서트 (23) 의 구멍 (35) 은 길이를 따라 직경이 실질적으로 일정한 제 1 부분 (83) 및 적어도 길이의 일부에서 직경이 변하는 제 2 부분 (85) 을 포함한다. 통상적으로, 구멍 (35) 의 제 2 부분 (85) 은 구멍 (35) 의 축선과 각 θ (도 2d 에서는 45°의 각도) 를 이루는 절두원뿔형 부분 또는 실질적으로 절두원뿔형인 부분이다. 제 2 부분 (85) 은 적어도 클램핑 표면 (29) 의 일부를 포함할 수 있고, 통상적으로 클램핑 표면은 채널 (37) 에 의해 중단되는 실질적으로 매끄러운 표면을 포함한다. 여기서 "매끄러운" 이라는 표현은 높은 표면 조도 (roughness) 또는 불규칙을 나타내지 않는 직접 압착된 (directly pressed) 표면과 같은 표면을 의미한다. 또한, 구멍 (35) 의 제 1 부분 (83) 은 적어도 클램핑 표면 (29) 의 일부를 형성할 수 있다. 도 1a 에 도시된 바와 같이, 아암 클램핑 표면 (49) 의 후단부 (51) 가 인서트의 구멍 (35) 의 제 1 부분 (83) 과 접하게 되는 제 1 부분 (87), 및 구멍의 제 2 부분 (85) 과 접하게 되는 절두원뿔형 부분 (89) 을 포함한다. 아암 클램핑 표면 (49) 의 전방 부분 (65) 에 리세스 (67) 를 형성함으로써, 채널 (37) 을 막지 않도록 하는 리세스의 위치결정이 보장될 수 있다.
도 2c 에 도시된 바와 같이, 채널 (37) 은 반경 (R) 을 가질 수 있고, 채널의 깊이는 통상적으로 클램핑 표면 (29) 에 있는 채널의 제 1 단부 (91) 에서 절삭날 (33) 의 내측 근처에 있는 제 2 단부 (93) 에서보다 더 깊다. 채널의 제 1 단부 (91) 에서의 채널 (37) 의 깊이는 구멍 (35) 의 제 2 부분 (85) 의 깊이보다 더 깊을 수 있다. 도 1 에 나타낸 인서트 (23) 에서, 채널의 제 2 단부 (93) 가 절삭날 (33) 앞에서 상면 (25) 에 통합되도록, 채널 (37) 의 깊이가 절삭날을 향해 감소한다. 상면 (25) 은 절삭날 (33) 과 채널 (37) 의 제 2 단부 (93) 사이에 보강 형상부 또는 랜드 (land) 표면 (95) 을 포함한다. 채널 (37) 의 양측 (opposite sides) 에 칩브레이커 (97) 가 제공될 수 있다.
예컨대 도 2a 내지 도 2c 에서 볼 수 있는 것처럼 적어도 2 개의 절삭날 (33) 을 포함하는 인서트 (23) 에서, 적어도 2 개의 채널 (37) (도 2a 및 도 2c 에 도시됨) 이 제공될 수 있고, 적어도 2 개의 채널 중 적어도 하나의 채널이 클램핑 표면 (29) 으로부터 각 절삭날 (33) 의 내측 근처까지 연장될 수 있다. 도 1a 에서 보았을 때 아암 클램핑 표면 (49) 아래에 채널 (37) 의 일부 또는 전부가 배치될 수 있다. 원한다면, 각 절삭날 근처에 부가적인 채널을 형성할 수 있다. 단 하나의 절삭날을 포함하는 인서트에서, 예컨대, 적어도 하나의 채널이 클램핑 표면으로부터 절삭날 근처까지 연장되고, 원한다면, 부가적인 채널이 형성될 수 있다.
도 1a 내지 도 2d 가 단측 (single sided) 절삭 인서트를 보여주지만, 인서트가 양측 (double sided) 인서트일 수 있다고 생각된다. 도 1a 및 도 1c 는 선삭 작업에서 이용되는 절삭 공구 및 인서트를 보여주지만, 절삭 공구 및 인서트는 임의의 절삭 작업에 이용될 수 있다고 생각된다.
본 명세서에서, "구비하는" 과 같은 용어의 이용은 개방적 (open-ended) 인 것으로서, "포함하는" 과 같은 용어와 동일한 의미를 가지며, 다른 구조, 재료 또는 작용의 존재를 배제하려는 것이 아니다. 이와 유사하게, "할 수 있다" 와 같은 용어의 사용은 개방적인 것으로서, 구조, 재료 또는 작용이 불가피하지 않다는 것을 반영하려는 것은 아니지만, 그러한 용어를 사용하지 않는 것이 그 구조, 재료 또는 작용이 본질적이라는 것을 나타내려는 것도 아니다. 그 구조, 재료 또는 작용이 현재 본질적이라고 생각되는 한도에서는, 그러하다고 간주된다.
바람직한 실시형태에 따라 본 발명을 설명 내지 묘사하였지만, 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 수정 및 변형이 이루어질 수 있다.
본 출원의 우선권 주장의 기초가 되는 스웨덴 특허출원 제 0950092-7 호의 개시내용이 여기서 참조로 인용된다.

Claims (13)

  1. 상면 (25), 저면 (27), 클램프 (31) 에 접하는 클램핑 표면 (29) 및 절삭날 (33) 을 포함하는 절삭 인서트 (23) 에 있어서, 상기 인서트 (23) 를 통해 저면 (27) 으로부터 구멍 (35) 이 연장되며 적어도 클램핑 표면 (29) 의 일부를 형성하고, 상기 인서트는 클램핑 표면 (29) 으로부터 절삭날 (33) 의 내측 근처의 지점까지 연장된 채널 (37) 을 포함하고, 상기 채널 (37) 의 깊이가 절삭날 (33) 의 근처에서보다 클램핑 표면 (29) 에서 더 깊고, 상기 채널 (37) 의 제 2 단부 (93) 가 절삭날 (33) 앞에서 상면 (25) 에 통합되도록 상기 채널 (37) 의 깊이가 절삭날 (33) 을 향해 감소하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트 (23).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구멍 (35) 은 길이를 따라 직경이 실질적으로 일정한 제 1 부분 (83) 및 적어도 길이의 일부에서 직경이 변하는 제 2 부분 (85) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트 (23).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 부분 (85) 은 실질적으로 절두원뿔형인 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트 (23).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 클램핑 표면 (29) 은 채널 (37) 에 의해 중단되는 실질적으로 매끄러운 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트 (23).
  5. 제 1 항에 있어서, 구멍 (35) 의 제 1 부분 (83) 이 적어도 클램핑 표면 (29) 의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트 (23).
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 상면 (25) 은 절삭날 (33) 과 채널 (37) 의 제 2 단부 (93) 사이에 랜드 표면 (95) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트 (23).
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 인서트 (23) 는 채널 (37) 의 양측에 칩브레이커 (97) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트 (23).
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 인서트 (23) 는 적어도 2 개의 절삭날 (33) 및 적어도 2 개의 채널 (37) 을 포함하고, 적어도 2 개의 채널 (37) 중 적어도 하나의 채널 (37) 이 클램핑 표면 (29) 으로부터 각 절삭날 (33) 의 내측 근처까지 연장되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트 (23).
  9. 상면 (25), 저면 (27), 클램핑 표면 (29), 및 절삭날 (33) 을 포함하는 절삭 인서트 (23); 및 인서트 (23) 를 수용하기 위한 포켓 (43) 을 갖는 공구홀더 보디 (41), 및 클램프 표면 (29) 과 접촉하고 포켓에서 인서트 (23) 를 클램핑하기 위한 클램프 (31) 를 포함하는 공구홀더 (39) 를 포함하는 절삭 공구 (21) 에 있어서, 상기 인서트 (23) 를 통해 저면 (27) 으로부터 구멍 (35) 이 연장되며 적어도 클램핑 표면 (29) 의 일부를 형성하고, 상기 인서트는 클램핑 표면 (29) 으로부터 절삭날 (33) 의 내측 근처의 지점까지 연장된 채널 (37) 을 포함하고, 상기 채널 (37) 의 깊이가 절삭날 (33) 의 근처에서보다 클램핑 표면 (29) 에서 더 깊고, 상기 채널 (37) 의 제 2 단부 (93) 가 절삭날 (33) 앞에서 상면 (25) 에 통합되도록 상기 채널 (37) 의 깊이가 절삭날 (33) 을 향해 감소하고, 상기 공구홀더는 인서트 (23) 의 구멍 (35) 과 유체 소통하는 보디 (41) 의 공구홀더 통로 (45) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 (21).
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 클램프 (31) 는 클램핑 표면 (29) 과 접촉하기 위한 아암 클램핑 표면 (49) 을 갖는 클램핑 아암 (47) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 (21).
  11. 제 10 항에 있어서, 구멍 (35) 으로부터 채널 (37) 로의 유체 유동을 용이하게 하기 위해, 클램핑 아암 (49) 의 전방 부분 (65) 이 리세스 (67) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 (21).
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 채널 (37) 은 아암 클램핑 표면 (49) 의 아래에 적어도 일부 배치되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 (21).
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 공구홀더 (39) 는 포켓 (43) 에 배치된 심 (69) 을 포함하고, 상기 공구홀더 통로 (45) 는 심 (69) 을 통해 적어도 일부 연장되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 (21).
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