KR20180098665A

KR20180098665A - 날끝 교환식 회전 절삭 공구 및 인서트

Info

Publication number: KR20180098665A
Application number: KR1020187022108A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 기우치; 요시유키 고바야시; 다카오 나카미가와; 후미히코 이나가키; 유우키 하야시
Original assignee: 미츠비시 히타치 쓰루 가부시키가이샤
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2018-09-04
Also published as: EP3415256B1; EP3415256A4; CN108290233A; CN108290233B; WO2017138170A1; US10688570B2; EP3415256A1; KR102074650B1; US20190047062A1

Abstract

가상 평면 (VS) 내에 있어서, 기준면 (Pr) 에 대해 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 이 경사지는 각도를 방사 방향 레이크각 (δ), 기준면 (Pr) 에 투영한 가상 직선 (VL) 이 회전 중심축에 대해 경사지는 각도를 방사 각도 (θ), 방사 각도 (θ) 가 5°가 된 가상 직선 (VL) 이 코너 R 절삭날 (13) 에 교차하는 점을 기준점 (RP) 으로 하여, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각이 정의 값을 갖고, 경계점 (Q) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar1) 이 정의 값을 갖고, 기준점 (RP) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar2) 이 부의 값을 갖고, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 전체 영역 중, 적어도 경계점 (Q) 과 기준점 (RP) 사이의 영역에 있어서의 방사 방향 레이크각 (δ) 이 부의 값을 갖고, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 경계점 (Q) 보다 기준점 (RP) 에 있어서 작다.

Description

날끝 교환식 회전 절삭 공구 및 인서트

본원 발명은, 피삭재에 정면 절삭 가공 (평면 가공) 이나 측면 중마무리 가공 등을 실시하는 데에 바람직한 절삭 가공용의 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 절삭 공구, 및 인서트에 관한 것이다.

본원은 2016년 2월 12일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2016-025175호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 예를 들어 금형 등의 피삭재에, 정면 절삭 가공이나 측면 중마무리 가공 등을 실시하는 경우에 있어서, 예를 들어 하기 특허문헌 1 에 기재되는 바와 같은 솔리드 타입의 래디우스 엔드 밀이 사용되고 있다.

또, 날끝 교환식의 래디우스 엔드 밀로는, 회전 중심축 둘레로 회전되는 원주상의 홀더 본체와, 그 홀더 본체의 선단부에 형성된 슬릿에 착탈 가능하게 장착됨과 함께, 홀더 본체의 선단부로부터 선단측 및 직경 방향 외측을 향하여 절삭날부를 돌출시키는 인서트를 구비한 구성이 주지된 바이다.

날끝 교환식 래디우스 엔드 밀의 절삭날부에는, 회전 중심축 방향을 따르도록 연장되는 외주 절삭날과, 회전 중심축에 직교하는 직경 방향을 따르도록 연장되는 바닥 절삭날과, 바닥 절삭날의 직경 방향의 외단과 외주 절삭날의 회전 중심축 방향의 선단을 연결함과 함께, 홀더 본체의 선단 외주측을 향하여 볼록해지는 원호상으로 형성된 코너 R 절삭날이 포함된다.

일본 공개특허공보 2014-97574호 (A)

그러나, 종래의 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀에서는, 하기의 과제를 가지고 있었다.

예를 들어, 피삭재에 대해 심조 (深彫) 가공을 실시하거나, 등고선 가공 등의 모방 가공을 실시하거나 하는 경우에 있어서, 공구 돌출이 길게 설정되는 경우가 있다. 「공구 돌출이 길어진다」 이란, 예를 들어 L/D 가 4 이상인 경우이고, L 값은 공구의 회전 중심축선 방향의 길이, D 값은 공구 절삭날의 회전 궤적의 직경이다.

또, 피삭재로서, 인성이 높은 금속 재료 (이른바 끈적끈적한 재료) 나, 고경도재 (예를 들어 로크웰 경도가 40 HRC 이상인 재료) 등이 사용되는 경우가 있다. 이와 같은 피삭재로는, 예를 들어, 히타치 금속 주식회사 제조의 DAC-MAGIC (등록상표) 이나 다이도 특수강 주식회사 제조의 DH31 등의 연성이 높은 고기능 다이스강 등을 들 수 있다.

이와 같은 절삭 조건이나 피삭재에 있어서, 절삭 가공을 실시할 때, 코너 R 절삭날 중, 피삭재의 평면 (예를 들어 피삭재의 금형에 심조 가공하는 오목소의 저면 등) 을 정면 절삭 가공하는 바닥 절삭날 근방에 있어서는, 피삭재에의 달라붙음시에 날끝이 피삭재의 내부에 들어가도록 끌려가는 (멋대로 파고들게 되는) 현상이 발생하기 쉽다. 절삭날이 멋대로 파고들게 되면, 치핑이 생기기 쉬워지거나, 채터 진동이 발생하기 쉬워지거나 한다.

또, 코너 R 절삭날 중, 피삭재의 입벽면 (예를 들어 상기 오목소의 내벽면 등) 을 측면 중마무리 가공하는 외주 절삭날 근방에 있어서는, 절삭 가공시에 피삭재로부터 공구에 대해 반력 (공구를 입벽면으로부터 이간시키는 방면의 힘) 이 작용한다. 특히, 공구 돌출이 긴 가공에서는, 이와 같은 공구 직경 방향에의 반력에 의해 공구에 휨이 생기기 쉬웠다.

본원 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 인성이 높은 금속 재료나 고경도재로 이루어지는 피삭재에 공구 돌출이 긴 (예를 들어 L/D 가 4 이상) 절삭 가공을 실시하는 경우에도, 채터 진동이나 휨의 발생을 억제할 수 있고, 또한 치핑의 발생을 방지할 수 있어, 고정밀한 절삭 가공을 고능률로 또한 장기에 걸쳐 안정적으로 실시하는 것이 가능한 날끝 교환식 회전 절삭 공구, 및 인서트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명의 일 양태는, 공구 본체의 선단부에 형성한 장착 시트에, 절삭날부를 갖는 인서트를 자유롭게 착탈할 수 있게 장착하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구로서, 상기 장착 시트는, 상기 공구 본체의 선단부에, 공구의 회전 중심축을 포함하여 상기 회전 중심축에 직교하는 직경 방향으로 연장되어 형성된 슬릿상의 인서트 끼워 맞춤 홈과, 상기 인서트 끼워 맞춤 홈에 삽입된 상기 인서트를 고정시키기 위한 고정용 나사를 구비하고, 상기 인서트의 절삭날부는, 상기 회전 중심축 방향을 따르도록 연장되는 외주 절삭날과, 상기 외주 절삭날의 레이크면과, 상기 직경 방향을 따르도록 연장되는 바닥 절삭날과, 상기 바닥 절삭날의 레이크면과, 상기 바닥 절삭날의 상기 직경 방향의 외단과 상기 외주 절삭날의 상기 회전 중심축 방향의 선단을 연결함과 함께, 상기 공구 본체의 선단 외주측을 향하여 볼록해지는 원호상으로 형성된 코너 R 절삭날과, 상기 코너 R 절삭날의 레이크면과, 적어도 상기 코너 R 절삭날의 레이크면에 형성된 면취면과, 상기 바닥 절삭날의 레이크면의 상기 회전 중심축 방향의 기단측에 형성된 절삭 조각 배출 홈과, 상기 외주 절삭날의 레이크면의 상기 직경 방향의 내측에 형성된 절삭 조각 배출 홈을 구비하고, 상기 코너 R 절삭날 상의 소정의 점 및 상기 회전 중심축을 포함하는 기준면에 대해 수직이고, 또한 상기 코너 R 절삭날의 원호 중심점과 상기 소정의 점을 지나는 가상 직선을 포함하는 가상 평면 내에 있어서, 상기 기준면에 대해 상기 코너 R 절삭날의 레이크면이 경사지는 각도인 진 (眞) 레이크각을 방사 방향 레이크각으로 정의하고, 상기 기준면에 투영한 상기 가상 직선이, 상기 기준면 내에 있어서, 상기 회전 중심축에 대해 경사지는 각도를 방사 각도로 정의하고, 상기 방사 각도가 5°가 된 상기 가상 직선이, 상기 코너 R 절삭날에 교차하는 점을 기준점으로 정의하고, 상기 외주 절삭날의 비틀림각이 정 (正) 의 값을 갖고, 상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 경계점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각이 정의 값을 갖고, 상기 기준점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각이 부 (負) 의 값을 갖고, 상기 코너 R 절삭날의 날 길이 전체 영역 중, 적어도 상기 경계점과 상기 기준점 사이의 영역에 있어서의 상기 방사 방향 레이크각이 부의 값을 갖고, 상기 기준점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 상기 방사 방향 레이크각이, 상기 경계점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 상기 방사 방향 레이크각보다 작은 것을 특징으로 한다 (이하, 「본원 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구」 라고 칭한다).

또, 본원 발명의 일 양태의 인서트 (이하, 「본원 발명의 인서트」 라고 칭한다) 는, 상기 서술한 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 사용되는 것을 특징으로 하고 있다.

본원 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구 및 인서트는, 외주 절삭날의 비틀림각이 정의 값을 가지고 있고, 이 외주 절삭날과, 원호상의 코너 R 절삭날의 경계점 (최외주 위치) 에 있어서의 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각도 정의 값을 가지고 있다. 요컨대, 외주 절삭날의 비틀림각, 및, 코너 R 절삭날에 있어서의 외주 절삭날 근방의 축 방향 레이크각이 함께 포지티브각이다.

따라서, 절삭 가공시에 생긴 절삭 조각이 효율적으로 공구 선단으로부터 기단측으로 이송되어, 절삭 조각 배출성이 좋다. 특히, 피삭재의 입벽면 (예를 들어 피삭재의 금형에 심조 가공하는 오목소의 내벽면 등. 일반적으로 수평면에 수직인 벽면이고, 연직면) 을, 측면 중마무리 가공할 때의 절삭 조각 배출성이 양호하게 유지되어, 절삭 속도를 높일 수 있고, 가공 능률이 향상된다.

또, 코너 R 절삭날과 바닥 절삭날의 경계점 (최선단 위치) 으로부터, 코너 R 절삭날 상을 외주 절삭날을 향하여 방사 각도 5°만큼 이간한 기준점에 있어서는, 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각이 부의 값을 가지고 있다. 요컨대, 코너 R 절삭날에 있어서의 바닥 절삭날 근방의 축 방향 레이크각이 네거티브각이다.

또한, 본원 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 대한 방사 각도의 정의에 기재에 있어서 「기준면에 투영한 가상 직선」 이란, 기준면에 대해 수직으로, 가상 직선을 투영시키는 것을 가리킨다.

코너 R 절삭날에 있어서의 바닥 절삭날 근방은, 피삭재의 평면 (예를 들어 피삭재의 금형에 심조 가공하는 오목소의 저면 등. 일반적으로 수평면) 을 정면 절삭 가공할 때, 피삭재에 달라붙는 부분이다. 요컨대 본원 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구에서는, 코너 R 절삭날에 있어서, 평면 가공시에 피삭재에 달라붙는 부분이 네거티브각으로 되어 있으므로, 절삭날의 날끝이 피삭재의 내부에 들어가도록 끌려가는 현상 (절삭날의 멋대로 파고듦) 이 억제되어, 치핑이 방지된다.

또, 코너 R 절삭날에 있어서의 바닥 절삭날 근방의 축 방향 레이크각이 네거티브각으로 되어 있으면, 피삭재의 평면 (가공면) 으로부터 공구에 대해서는, 회전 중심축 방향의 기단측을 향한 반력이 작용하기 쉬워진다. 요컨대, 절삭 가공시에 있어서, 항상 공구를 회전 중심축 방향으로 압축시키는 절삭 저항 (압축력) 이 작용하므로, 특히 공구 돌출이 긴 (예를 들어 L/D 가 4 이상) 절삭 가공을 실시하는 경우에도, 채터 진동이 효과적으로 억제되어, 가공면 정밀도가 향상된다.

또한 상기 서술한 바와 같이, 코너 R 절삭날 중, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점에 있어서 축 방향 레이크각이 정의 값으로 되고, 기준점에 있어서 축 방향 레이크각이 부의 값으로 되어 있으면, 코너 R 절삭날에 있어서 경계점과 기준점 사이에 위치하는 영역 (중간 부분) 에는, 축 방향 레이크각이 정으로부터 부로 변화하는 최볼록점이 형성된다.

최볼록점은, 코너 R 절삭날 및 외주 절삭날의 날 길이 전체 영역 중, 공구 회전 방향으로 가장 돌출되어 배치된다.

코너 R 절삭날의 최볼록점은, 절삭 가공시에 있어서, 피삭재에 최초로 달라붙기 시작하는 지점이 된다. 코너 R 절삭날은 원호상을 이루고 있기 때문에, 그 코너 R 절삭날 상에 배치된 최볼록점에 대해서도, 공구 회전 방향을 향하여 볼록해지는 원호상으로 되어 있다. 이 때문에, 최볼록점이, 예를 들어 피삭재의 가공 경화층을 깎는 절삭날 경계부에 위치했을 경우에도, 달라붙음시의 내충격성을 높일 수 있어, 날끝 강도가 확보된다.

또, 코너 R 절삭날의 날 길이 전체 영역 중, 적어도 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점으로부터, 기준점까지의 사이의 영역에 있어서의 방사 방향 레이크각이, 부의 값을 가지고 있다. 요컨대, 코너 R 절삭날의 날 길이의 대략 전체 영역 (코너 R 절삭날의 중심각 90°중 85°이상의 영역) 에 걸쳐, 방사 방향 레이크각이 네거티브각으로 되어 있다.

이로써, 코너 R 절삭날의 날끝각을, 날 길이의 대략 전체 영역에서 크게 확보할 수 있어, 날끝 강도가 현저하게 높아진다. 특히, 등고선 가공 등의 모방 가공을 실시하는 경우에는, 코너 R 절삭날의 날 길이 영역의 각 지점에 대해 국부적으로 강한 충격이 작용하는 경우가 있지만, 이와 같은 경우에도, 안정적으로 절삭날의 치핑을 방지할 수 있다.

또, 코너 R 절삭날의 방사 방향 레이크각이, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점보다 기준점에 있어서 작게 되어 있다. 요컨대, 코너 R 절삭날에 있어서 바닥 절삭날 근방에 위치하는 기준점의 방사 방향 레이크각이 부의 값이 되고, 또한 작게 되어 있으므로, 평면 가공시의 절삭날의 멋대로 파고듦을 억제하여 치핑을 방지하는 효과나, 채터 진동을 억제하는 효과가 각별히 현저한 것이 된다.

특히, 피삭재로서, 인성이 높은 금속 재료 (이른바 끈적끈적한 재료) 나, 고경도재 (예를 들어 로크웰 경도가 40 HRC 이상인 재료) 등을 절삭 가공하는 경우에도, 날끝 강도가 충분히 확보되어, 공구 수명이 연장되고, 또한 가공면 품위가 양호하게 유지된다. 또한, 이와 같은 피삭재로는, 예를 들어, 히타치 금속 주식회사 제조의 DAC-MAGIC (등록상표) 나 다이도 특수강 주식회사 제조의 DH31 등의 연성이 높은 고기능 다이스강 등을 들 수 있다.

또, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점에 있어서의, 코너 R 절삭날의 방사 방향 레이크각에 대해서는, 부의 값으로 하면서도 상기 기준점보다는 정각측 (포지티브각측) 에 가깝게 할 수 있다. 이로써, 측면 중마무리 가공시에 있어서, 코너 R 절삭날에 있어서의 외주 절삭날 근방에서의 예리함을 확보할 수 있고, 입벽면에의 달라붙음을 양호하게 할 수 있다.

따라서, 절삭 가공시에 피삭재로부터 공구에 대해, 반력 (공구를 입벽면으로부터 이간시키는 방면의 힘) 이 작용하기 어려워지게 된다. 특히, 공구 돌출이 긴 절삭 가공이어도, 공구 직경 방향을 향한 반력이 작용하기 어려워지기 때문에, 공구에 휨이 발생하는 것을 현저하게 억제할 수 있어, 입벽면의 가공면 정밀도가 향상된다.

이상으로부터 본원 발명에 의하면, 인성이 높은 금속 재료나 고경도재로 이루어지는 피삭재에 공구 돌출이 긴 (예를 들어 L/D 가 4 이상) 절삭 가공을 실시하는 경우에도, 채터 진동이나 휨의 발생을 억제할 수 있고, 또한 치핑의 발생을 방지할 수 있어, 정밀도가 높은 절삭 가공을 장기에 걸쳐 안정적으로 실시할 수 있다. 또, 이와 같이 채터 진동이나 휨이 억제되고, 또한 날끝 강도가 높아져 있기 때문에, 절삭 속도를 높여 가공 능률을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기 코너 R 절삭날의 날 길이 전체 영역에 있어서, 상기 방사 방향 레이크각이 부의 값으로 되는 것이 바람직하다.

이 경우, 코너 R 절삭날의 중심각 90°전체 영역에 걸쳐, 방사 방향 레이크각이 네거티브각이므로, 코너 R 절삭날의 날끝각을, 그 날 길이 전체 영역에 있어서 크게 확보할 수 있어, 절삭날 강도를 확실하게 높일 수 있다. 따라서, 절삭 가공의 종류에 상관없이, 코너 R 절삭날의 치핑을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기 면취면이, 상기 코너 R 절삭날의 날 길이 전체 영역을 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우, 절삭 가공시에, 코너 R 절삭날의 날 길이 영역 중 어느 부분에서 절삭 조각이 생성되어도, 이들 절삭 조각이 면취면에 찰과하여 배출된다. 따라서, 코너 R 절삭날의 레이크면을, 1 개의 평면이나 곡면으로 구성되는 면취면에 의해 심플하게 형성하여, 절삭 조각 배출성을 안정시킬 수 있다.

또, 코너 R 절삭날의 레이크면을, 1 개의 면취면에 의해 형성할 수 있기 때문에, 코너 R 절삭날의 날 길이 전체 영역에 있어서, 날끝각이 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있어, 날끝 강도를 보다 안정적으로 높일 수 있다.

또, 공구의 제조시에 있어서는, 면취면을 개시 가공 등에 의해 연삭하여, 코너 R 절삭날을 일 공정으로 간단하게 형성할 수 있어, 제조가 용이하다. 요컨대 이 경우, 면취면은, 코너 R 개시라고 부를 수 있다.

또, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기 면취면이, 상기 코너 R 절삭날의 레이크면으로부터, 상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 상기 경계점을 상기 회전 중심축 방향의 기단측을 넘어, 상기 외주 절삭날의 레이크면에도 형성되어 있는 것이 바람직하다.

일반적으로, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점은, 서로 형상이 상이한 2 개의 절삭날이 접속되는 부분이므로, 이 경계점을 사이에 두고 회전 중심축 방향의 선단측과 기단측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 변화한다. 이 때문에, 절삭 가공시에는, 상기 경계점 근방의 절삭 부하가 커지기 쉽다.

그래서, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구에서는, 코너 R 절삭날의 레이크면으로부터, 상기 경계점을 넘어 외주 절삭날의 레이크면까지 면취면을 형성하는 것으로 하였다. 요컨대 이 경우, 상기 경계점 근방에 있어서, 절삭날의 레이크면은 1 개의 면취면에 의해 형성된다.

이로써, 상기 경계점을 사이에 둔 회전 중심축 방향의 선단측과 기단측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것이 억제되어, 이 경계점 근방에 큰 절삭 부하가 작용하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 접속 부분에 있어서의 날끝 강도가 현저하게 높아짐과 함께, 공구 수명이 연장된다.

또한, 예를 들어, 절삭 가공시에 있어서 회전 중심축 방향에의 절입량 (ap) 이, 코너 R 절삭날의 반경과 동일하게 설정된 경우에는, 상기 경계점 근방이, 직전에 가공된 가공 경화층에 절입되게 되어, 경계점 근방에의 절삭 부하가 특히 높아지는 경향이 있지만, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 구성에 의하면, 이와 같은 경우에도 절삭날의 날끝 강도가 충분히 확보된다.

또, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기 면취면이, 상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 상기 경계점으로부터 상기 회전 중심축 방향의 기단측을 향하여 연장되는 길이가, 상기 코너 R 절삭날의 반경을 r 로 하여, 0.02r 이상 0.5r 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는, 0.05r 이상 0.5r 이하이고, 더욱 더 바람직한 범위는 0.1r 이상 0.5r 이하이다.

이 경우, 면취면이, 코너 R 절삭날의 레이크면으로부터, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점을 회전 중심축 방향의 기단측을 넘어 외주 절삭날의 레이크면으로 연장되는 길이가, 경계점으로부터의 거리로 0.02r 이상 0.5r 이하로 되어 있으므로, 상기 서술한 경계점 근방의 절삭 부하를 억제하는 효과를 얻을 수 있으면서, 공구 직경이 작아져 버리는 것을 억제할 수 있다.

상기 길이가 0.02r 이상임으로써, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점은, 서로 형상이 상이한 2 개의 절삭날이 접속되는 부분이므로, 상기 경계점을 사이에 둔 회전 중심축 방향의 선단측과 기단측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것이 억제되고, 절삭 가공시에는, 이 경계점 근방에 큰 절삭 부하가 작용하는 것을 방지하는 것을 기대할 수 있다.

또, 상기 길이가 0.02r 이상임으로써, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점 근방에 있어서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것을 확실하게 방지하여, 경계점 근방의 절삭 부하를 억제하는 효과가 얻어진다.

또, 상기 길이가 0.1r 이상임으로써, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점 근방에 있어서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것을 확실하게 방지하여, 절삭 부하를 억제할 수 있다는 효과가 더욱 안정된다.

또, 상기 길이가 0.5r 이하임으로써, 면취면을 형성한 것에 의해 외주 절삭날을 공구 회전 방향과는 반대측을 향하여 지나치게 후퇴시켜 버리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 일반적으로 외주 절삭날의 플랭크면에는 플랭크각이 부여되어 있기 때문에, 외주 절삭날의 레이크면에 큰 면취면을 형성하면, 그 만큼, 외주 절삭날이 공구 회전 방향과는 반대측을 향하여 후퇴된다. 이 경우, 외주 절삭날의 외경이 가공 정밀도에 영향을 미칠수록 작아지기 쉬우므로, 바람직하지 않다. 그래서, 상기 길이를 0.5r 이하로 함으로써, 절삭 정밀도에 영향을 미칠 정도의 공구 직경의 감소를 억제할 수 있다.

또, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기 면취면이, 상기 코너 R 절삭날의 레이크면으로부터, 상기 코너 R 절삭날과 상기 바닥 절삭날의 경계점을 상기 직경 방향의 내측을 넘어, 상기 바닥 절삭날의 레이크면에도 형성되어 있는 것이 바람직하다.

일반적으로, 코너 R 절삭날과 바닥 절삭날의 경계점은, 서로 형상이 상이한 2 개의 절삭날이 접속되는 부분이므로, 이 경계점을 사이에 두고 직경 방향의 내측과 외측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 변화한다. 이 때문에, 절삭 가공시에는, 상기 경계점 근방의 절삭 부하가 커지기 쉽다.

그래서, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구에서는, 코너 R 절삭날의 레이크면으로부터, 상기 경계점을 넘어 바닥 절삭날의 레이크면까지 면취면을 형성하는 것으로 하였다. 요컨대 이 경우, 상기 경계점 근방에 있어서, 절삭날의 레이크면은 1 개의 면취면에 의해 형성된다.

이로써, 상기 경계점을 사이에 둔 직경 방향의 내측과 외측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것이 억제되어, 이 경계점 근방에 큰 절삭 부하가 작용하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 코너 R 절삭날과 바닥 절삭날의 접속 부분에 있어서의 날끝 강도가 현저하게 높아짐과 함께, 공구 수명이 연장된다.

또, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기 코너 R 절삭날 및 상기 외주 절삭날 중, 상기 코너 R 절삭날 상에, 상기 회전 중심축 둘레를 따른 둘레 방향 중 공구 회전 방향을 향하여 가장 돌출되는 최볼록점이 배치되고, 상기 최볼록점은, 상기 코너 R 절삭날 상에 있어서 상기 방사 각도로 40°이상 55°이하의 범위에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 의하면, 코너 R 절삭날의 최볼록점이, 방사 각도로 40°이상 55°이하의 범위에 배치되어 있으므로, 코너 R 절삭날의 바닥 절삭날 근방에 있어서의 축 방향 레이크각을 확실하게 네거티브각으로 하여 상기 서술한 작용 효과를 발휘하면서, 절삭 조각 배출성을 높일 수 있다.

즉, 코너 R 절삭날의 최볼록점이, 방사 각도로 40°이상의 위치에 있음으로써, 최볼록점이 바닥 절삭날에 지나치게 가까워지는 것을 방지하여, 코너 R 절삭날의 기준점에 있어서의 축 방향 레이크각을 확실하게 부의 값으로 할 수 있다. 이로써, 상기 서술한 치핑을 방지하는 효과나, 채터 진동을 억제하는 효과가 안정적으로 얻어진다.

또 절삭 가공시에 있어서, 코너 R 절삭날의 최볼록점으로부터 개시된 절삭은, 공구의 회전과 함께 회전 중심축 방향의 선단측과 기단측으로, 절삭 범위가 확대되어 간다. 요컨대, 코너 R 절삭날의 최볼록점보다 선단측 부분에서는, 축 방향 레이크각이 부의 각도로 설정되어 있기 때문에, 절삭 조각은 공구 선단측을 향하고자 한다. 또, 코너 R 절삭날의 최볼록점보다 기단측 부분 및 외주 절삭날에서는, 축 방향 레이크각이 정의 각도로 설정되어 있기 때문에, 절삭 조각은 공구 기단측을 향한다.

그리고, 코너 R 절삭날의 최볼록점이, 방사 각도로 55°이하의 위치에 있음으로써, 최볼록점을 코너 R 절삭날 중에서도 공구 선단측에 가깝게 하는 것이 가능해진다. 이로써, 공구 기단측을 향하여 배출되는 절삭 조각량의 비율을 증대시켜, 절삭 조각 배출성을 높일 수 있다.

또, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 상기 경계점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각의 크기가, 상기 외주 절삭날의 비틀림각의 크기를 100 ％ 로 하여, 90 ％ 이상 110 ％ 이하인 것이 바람직하다.

일반적으로, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점은, 서로 형상이 상이한 2 개의 절삭날이 접속되는 부분이므로, 이 경계점을 사이에 두고 회전 중심축 방향의 선단측과 기단측에서, 축 방향 레이크각이 변화한다.

구체적으로, 외주 절삭날의 비틀림각 (축 방향 레이크각에 상당) 에 대해, 상기 경계점에 있어서의 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각이 작아져 있으면, 경계점 근방에서 절삭날이 공구 회전 방향을 향하여 돌출되는 볼록 형상으로 형성된다. 또, 외주 절삭날의 비틀림각에 대해, 상기 경계점에 있어서의 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각이 커져 있으면, 경계점 근방에서 절삭날이 공구 회전 방향과는 반대측을 향하여 움푹 패인 오목 형상으로 형성된다.

상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 의하면, 외주 절삭날의 비틀림각의 크기를 100 ％ 로 하여, 상기 경계점에 있어서의 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각이 90 ％ 이상 110 ％ 이하이므로, 이 경계점 근방에 있어서 절삭날이 볼록 형상이나 오목 형상이 되는 것을 억제하여, 외주 절삭날과 코너 R 절삭날을 매끄럽게 접속할 수 있다. 이로써, 경계점 근방에 큰 절삭 부하가 작용하는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기 방사 방향 레이크각은, 상기 코너 R 절삭날 중, 상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 상기 경계점과, 상기 기준점 사이에 위치하는 영역에 있어서 최대값이 되는 것이 바람직하다.

코너 R 절삭날 중, 축 방향 레이크각이 정의 값이 된 외주 절삭날의 경계점과, 축 방향 레이크각이 부의 값이 된 기준점 사이에 위치하는 영역 (중간 부분) 은, 공구 회전 방향으로 가장 돌출되어 배치되는 부분 (최볼록점) 을 포함하여, 피삭재에 달라붙기 시작하는 지점이 된다.

코너 R 절삭날에 있어서, 상기 영역의 방사 방향 레이크각이 최대값으로 되어 (요컨대 정각측으로 가장 크다) 있으면, 이 영역의 예리함을 높일 수 있다. 요컨대, 피삭재에의 달라붙음을 양호하게 할 수 있고, 이로써 채터 진동이 억제되어, 가공면 정밀도가 향상된다.

상세하게는, 예를 들어, 코너 R 절삭날과 바닥 절삭날의 경계점에 가까운 기준점의 방사 방향 레이크각 (진 레이크각) 을 α, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점에 있어서의 방사 방향 레이크각 (진 레이크각) 을 β, 상기 영역 (중간 부분) 에 있어서의 방사 방향 레이크각 (진 레이크각) 의 최대값을 γ 로 했을 때, 방사 방향 레이크각 α, 방사 방향 레이크각 β, 및 방사 방향 레이크각 γ 는, 모두 부의 값을 갖고, 방사 방향 레이크각 α 값, β 값, γ 값의 절대값을, 각각 ｜α｜, ｜β｜, ｜γ｜ 로 했을 때, ｜α｜ > ｜β｜ > ｜γ｜ 의 관계를 갖는다.

본원 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구 및 인서트에 의하면, 인성이 높은 금속 재료나 고경도재로 이루어지는 피삭재에 공구 돌출이 긴 (예를 들어 L/D 가 4 이상) 절삭 가공을 실시하는 경우에도, 채터 진동이나 휨의 발생을 억제할 수 있고, 또한 치핑의 발생을 방지할 수 있어, 고정밀한 절삭 가공을 고능률로 또한 장기에 걸쳐 안정적으로 실시하는 것이 가능하다.

도 1 은, 본원 발명의 일 실시형태에 관련된 날끝 교환식 회전 절삭 공구를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 평면도이다.
도 3 은, 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 측면도이다.
도 4 는, 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 정면도이다.
도 5 는, 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 장착되는 인서트를 나타내는 사시도이다.
도 6 은, 도 5 와는 상이한 각도에서 인서트를 본 사시도이다.
도 7 은, 인서트의 평면도이다.
도 8 은, 인서트의 정면도이다.
도 9 는, 인서트의 측면도이다.
도 10 은, 도 7 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 11 은, 도 8 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 12 는, 도 9 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 13 은, 코너 R 절삭날 근방의 확대도이다.
도 14 는, 코너 R 절삭날의 최볼록점을 설명하는 측면도이다.
도 15 는, 코너 R 절삭날의 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 16 은, 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 코너 R 절삭날에 있어서의, 방사 방향 레이크각 및 방사 각도를 설명하는 도면이다.
도 17 은, 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 코너 R 절삭날에 있어서의, 방사 방향 레이크각의 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 18 은, 종래예 3 의 인서트를 나타내는 사시도이다.
도 19 는, 본 발명예 1, 비교예 2, 종래예 3 의 각 인서트에 의한 절삭 조건 1 을 사용한 입벽 측면부의 등고선 가공에 있어서, 절삭 거리 (m) 를 증가시키면서 소정의 간격마다, 플랭크면 최대 마모폭 VBmax (㎜) 를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 20 은, 절삭 시험에 있어서, 절삭날이 수명에 이르렀을 때의 절삭날의 손상 상태의 사진을 나타내는 도면이다.
도 21 은, 절삭 시험에 있어서의 절삭날의 손상 상태의 시간 경과적 변화를 관찰한 사진을 나타내는 도면이다.
도 22 는, 본 발명예 1, 비교예 2, 종래예 3 의 각 인서트에 의한 절삭 조건 2 를 사용한 정면 절삭 (프레이즈) 가공에 있어서, 절삭 거리 (m) 를 증가시키면서 소정의 간격마다, 플랭크면 최대 마모폭 VBmax (㎜) 를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 본원 발명의 일 실시형태에 관련된 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 이다. 이 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 은, 특히, 공구 돌출이 긴 (L/D 가 4 이상) 절삭 조건에 있어서 실시되는, 피삭재의 정면 절삭 가공 (평면 가공) 및 측면 중마무리 가공 등에 적합하다. 또한, 상기 L 값은 공구의 회전 중심축 (C) 방향의 길이이고, 상기 D 값은, 공구 절삭날의 회전 궤적의 직경이다.

[날끝 교환식 래디우스 엔드 밀의 개략 구성]

도 1 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 은, 대략 원주상을 이루는 공구 본체 (1) 와, 공구 본체 (1) 의 회전 중심축 (C) 방향의 선단부 (2) 에 형성된 장착 시트 (3) 에 자유롭게 착탈할 수 있게 장착되고, 절삭날부 (4) 를 갖는 인서트 (5) 를 구비하고 있다.

공구 본체 (1) 의 회전 중심축 (C) 방향의 기단부에는, 도시되지 않은 생크부가 이 공구 본체 (1) 와 일체로 형성되어 있다.

본 실시형태의 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 은, 강재나 초경합금 등으로 형성된 공구 본체 (1) 와, 초경합금 등으로 형성된 인서트 (5) 를 구비하고 있고, 회전 중심축 (C) 둘레로 회전되는 공구 본체 (1) 의 선단부 (2) 에 형성된 장착 시트 (인서트 장착 시트) (3) 에, 판상을 이루는 인서트 (5) 가 그 인서트 중심축 (인서트 (5) 에 형성된 절삭날부 (4) 의 대칭축) 을 공구의 회전 중심축 (C) 에 일치시킨 상태에서, 착탈 가능하게 장착된다.

장착 시트 (3) 에 장착된 인서트 (5) 는, 그 절삭날부 (4) 가, 공구 본체 (1) 의 선단측 및 직경 방향 외측으로 돌출되어 배치된다.

날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 은, 그 공구 본체 (1) 의 기단부 (생크부) 가, 척을 개재하여 간접적으로, 또는 직접적으로, 공작 기계의 주축 (도시 생략) 에 장착되고, 주축이 회전 구동됨에 수반하여, 회전 중심축 (C) 둘레의 공구 회전 방향 (R) 으로 회전되어, 금속 재료 등으로 이루어지는 피삭재에 전삭 가공 (밀링 가공) 을 실시한다.

[본 실시형태에서 사용하는 방면 (방향) 의 정의]

본 실시형태에 있어서는, 공구 본체 (1) 의 회전 중심축 (C) 이 연장되는 방향, 요컨대 회전 중심축 (C) 에 평행한 방향을, 회전 중심축 (C) 방향이라고 한다. 또, 회전 중심축 (C) 방향 중, 공구 본체 (1) 의 생크부로부터 장착 시트 (3) 를 향하는 방향을 선단측 (도 2 및 도 3 에 있어서의 하측) 이라고 하고, 장착 시트 (3) 로부터 생크부를 향하는 방향을 기단측 (도 2 및 도 3 에 있어서의 상측) 이라고 한다.

또, 회전 중심축 (C) 에 직교하는 방향을 직경 방향이라고 한다. 직경 방향 중, 회전 중심축 (C) 에 접근하는 방향을 직경 방향의 내측이라고 하고, 회전 중심축 (C) 으로부터 이간되는 방향을 직경 방향의 외측이라고 한다.

또, 회전 중심축 (C) 둘레로 주회 (周回) 하는 방향을 둘레 방향이라고 한다. 둘레 방향 중, 절삭시에 주축의 회전 구동에 의해 공구 본체 (1) 가 회전되는 방면을 공구 회전 방향 (R) 이라고 하고, 이것과는 반대의 회전 방향을, 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측 (요컨대 반공구 회전 방향) 이라고 한다.

또한, 상기한 방면 (방향) 의 정의는, 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 전체에 있어서 적용되는 것은 물론이거니와, 이 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 의 회전 중심축 (C) 에 대해 인서트 중심축이 일치되는 (동축에 배치되는) 인서트 (5) 에 있어서도, 동일하게 적용된다. 따라서, 인서트 (5) 를 나타내는 도 7 ∼ 도 9 에 있어서는, 인서트 중심축을, 회전 중심축 (C) 과 동일한 부호 C 를 사용하여 나타낸다.

[장착 시트]

도 1 ∼ 도 4 에 있어서, 장착 시트 (3) 는, 공구 본체 (1) 의 선단부 (2) 에, 공구의 회전 중심축 (C) 을 포함하여 직경 방향으로 연장되어 형성된 슬릿상의 인서트 끼워 맞춤 홈 (7) 과, 인서트 끼워 맞춤 홈 (7) 에 삽입된 인서트 (5) 를 고정시키기 위한 고정용 나사 (8) 를 구비하고 있다.

인서트 끼워 맞춤 홈 (7) 은, 공구 본체 (1) 의 선단면에 개구되고, 공구 본체 (1) 의 직경 방향으로 연장되어 공구 본체 (1) 의 외주면에도 개구되어 있다. 인서트 끼워 맞춤 홈 (7) 은, 공구 본체 (1) 의 선단면으로부터 기단측을 향하여 소정의 길이 (깊이) 로 형성된 슬릿상을 이루고 있다.

공구 본체 (1) 의 선단부 (2) 에 슬릿상의 인서트 끼워 맞춤 홈 (7) 을 형성함으로써, 공구 본체 (1) 의 선단부 (2) 는 2 개로 분할되어, 1 쌍의 선단 반체부가 형성되어 있다. 또, 선단부 (2) 에는, 선단 반체부의 일방의 표면부로부터, 인서트 끼워 맞춤 홈 (7) 과 교차하여 타방의 선단 반체부 내에 이르도록, 인서트 고정용 나사공이 형성되어 있다. 이 인서트 고정용 나사공의 나사 중심축은, 선단부 (2) 에 있어서 인서트 끼워 맞춤 홈 (7) 이 공구 본체 (1) 의 직경 방향으로 연장되는 방면에 대해, 직교하는 방향으로 연장되어 있다.

또, 일방의 선단 반체부를 지나, 타방의 선단 반체부 내에 이르는 인서트 고정용 나사공의 내주면에는, 고정용 나사 (8) 의 수나사부와 나사 결합하는 암나사부가 형성되어 있다.

[인서트]

도 5 ∼ 도 9 에 나타내는 바와 같이, 인서트 (5) 는, 대략 평판 형상을 이루고 있고, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 두께 (T) 를 가지고 있다. 인서트 (5) 는, 그 인서트 (5) 를 장착 시트 (3) 에 고정시키기 위한 고정용 나사 (8) 가 삽입되는 나사 삽통공 (18) 과, 피삭재에 절입 절삭 가공을 실시하기 위한 절삭날부 (4) 를 구비하고 있다.

인서트 (5) 는, 두께 방향을 향하는 1 쌍의 외측면부 (5a, 5b) 를 갖는다. 나사 삽통공 (18) 은, 일방의 외측면부 (5a) 로부터 타방의 외측면부 (5b) 를 향하여 관통하는 관통공이다. 나사 삽통공 (18) 에는, 인서트 (5) 를 장착 시트 (3) 에 장착하여 고정시킬 때에 고정용 나사 (8) 가 삽입 통과된다.

절삭날부 (4) 는, 공구 회전 방향 (R) 을 향하는 레이크면과, 레이크면에 교차하여 직경 방향 외측 또는 선단측을 향하는 플랭크면과, 레이크면과 플랭크면의 교차 능선에 형성되는 절삭날을 구비하고 있다.

상기 절삭날에는, 외주 절삭날 (9) 과, 바닥 절삭날 (11) 과, 코너 R 절삭날 (13) 이 포함된다. 상기 절삭날은, 외주 절삭날 (9), 바닥 절삭날 (11) 및 코너 R 절삭날 (13) 을 구비함으로써, 전체적으로 대략 L 자상을 이루고 있다. 또, 각 절삭날 (9, 11, 13) 에 대해, 레이크면 및 플랭크면이 각각 인접 배치된다.

본 실시형태의 인서트 (5) 는, 2 매 칼날의 절삭 인서트이고, 외주 절삭날 (9), 바닥 절삭날 (11) 및 코너 R 절삭날 (13) 을 구비한 상기 절삭날을 2 세트 갖고, 이 2 세트의 절삭날은 회전 중심축 (C) 을 중심으로 하여, 180°회전 대칭으로 배치되어 있다.

[외주 절삭날]

도면 중에 나타내는 부호 「9」 는, 인서트 (5) 의 외주 절삭날 (9) 이다. 외주 절삭날 (9) 은, 회전 중심축 (C) 방향을 따르도록 연장되어 있다. 상세하게는, 외주 절삭날 (9) 은, 코너 R 절삭날 (13) 에 접속하는 그 선단으로부터 기단측을 향함에 따라, 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측을 향하여, 나선상으로 비틀어져 연장되어 있다.

요컨대 도 3 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각 (축 방향 레이크각에 상당) ε 은, 정의 값 (포지티브각) 으로 되어 있다. 또, 본 실시형태의 예에서는, 외주 절삭날 (9) 의 직경 방향 레이크각 (중심 방향 레이크각. 레이디얼 레이크) 은, 후술하는 면취면 (15) 에 대응하는 부분을 제외하고, 정의 값으로 되어 있다. 단 이것에 한정되는 것은 아니며, 외주 절삭날 (9) 의 직경 방향 레이크각은 0°나 부의 값이어도 된다.

장착 시트 (3) 에 인서트 (5) 를 장착하여 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 을 회전 중심축 (C) 둘레로 회전시키면, 1 쌍의 외주 절삭날 (9) 의 회전 궤적은, 원통상으로 형성된다.

인서트 (5) 를 공구 본체 (1) 의 장착 시트 (3) (인서트 끼워 맞춤 홈 (7)) 에 장착했을 때, 외주 절삭날 (9) 과 코너 R 절삭날 (13) 의 경계점 (Q), 및 외주 절삭날 (9) 은, 회전 중심축 (C) 에 대한 수선 방향 (요컨대 직경 방향) 의 최외주에 위치한다.

도 10, 도 12 및 도 13 에 나타내는 바와 같이, 경계점 (Q) 에 있어서, 외주 절삭날 (9) 의 선단과, 코너 R 절삭날 (13) 의 기단이 접속하고 있다. 요컨대, 경계점 (Q) 으로부터 기단측을 향하는 절삭날이 외주 절삭날 (9) 이고, 경계점 (Q) 으로부터 선단측을 향하는 절삭날이 코너 R 절삭날 (13) 이다.

도 7, 도 10 및 도 13 에 나타내는 바와 같이, 외주 절삭날 (9) 의 직경 방향 내측에는, 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10) 이 인접 배치되어 있다. 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10) 의 직경 방향 내측에는, 절삭 조각 배출 홈 (17) 이 형성되어 있다. 절삭 조각 배출 홈 (17) 은, 회전 중심축 (C) 방향을 따르도록 연장되어 있다.

상세하게는, 절삭 조각 배출 홈 (17) 의 직경 방향 외측의 단 가장자리에 외주 절삭날 (9) 이 위치하고 있고, 절삭 조각 배출 홈 (17) 에 있어서 외주 절삭날 (9) 에 인접하는 부분에, 외주 절삭날 (9) 을 따라 연장되는 레이크면 (10) 이 형성되어 있다.

외주 절삭날 (9) 의 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측에는, 공구 회전 방향 (R) 을 향하는 외주 절삭날 (9) 의 플랭크면이 인접 배치되어 있다. 상기 플랭크면은, 직경 방향 외측을 향하여 형성되어 있고, 외주 절삭날 (9) 로부터 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측을 향함에 따라 직경 방향 내측을 향하도록 경사져 있고, 플랭크각이 부여되어 있다.

[바닥 절삭날]

도면 중에 나타내는 부호 「11」 은, 인서트 (5) 의 바닥 절삭날 (11) 이다. 바닥 절삭날 (11) 은, 직경 방향을 따르도록 연장되어 있다. 상세하게는, 바닥 절삭날 (11) 은, 그 코너 R 절삭날 (13) 에 접속 (인접) 하는 직경 방향 외단으로부터 직경 방향의 내측을 향함에 따라, 기단측을 향하여 연장되어 있고, 회전 중심축 (C) 에 수직인 평면 (수평면) 에 대해 약간 경사져 있다.

본 실시형태의 예에서는, 바닥 절삭날 (11) 의 축 방향 레이크각 (액시얼 레이크) 은 0°로 되어 있다. 단 이것에 한정되는 것은 아니며, 바닥 절삭날 (11) 의 축 방향 레이크각은, 부의 값이나 정의 값이어도 된다. 또, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 바닥 절삭날 (11) 의 직경 방향 레이크각은 0°로 되어 있다. 단 이것에 한정되는 것은 아니며, 바닥 절삭날 (11) 중, 예를 들어 코너 R 절삭날 (13) 과의 접속 부분을 다른 부위와는 상이한 방면으로 늘림으로써, 상기 접속 부분의 직경 방향 레이크각을, 부의 값이나 정의 값으로 해도 된다.

장착 시트 (3) 에 인서트 (5) 를 장착하여 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 을 회전 중심축 (C) 둘레로 회전시키면, 1 쌍의 바닥 절삭날 (11) 의 회전 궤적은 대략 원추상으로 형성된다.

인서트 (5) 를 공구 본체 (1) 의 장착 시트 (3) (인서트 끼워 맞춤 홈 (7)) 에 장착했을 때, 코너 R 절삭날 (13) 과 바닥 절삭날 (11) 의 경계점 (P) 은, 회전 중심축 (C) 방향의 최선단에 위치한다.

도 10, 도 11 및 도 13 에 나타내는 바와 같이, 경계점 (P) 에 있어서, 바닥 절삭날 (11) 의 직경 방향 외단과, 코너 R 절삭날 (13) 의 직경 방향 내단이 접속되어 있다. 요컨대, 경계점 (P) 으로부터 직경 방향 내측을 향하는 절삭날이 바닥 절삭날 (11) 이고, 경계점 (P) 으로부터 직경 방향 외측을 향하는 절삭날이 코너 R 절삭날 (13) 이다.

도 7, 도 10 및 도 13 에 나타내는 바와 같이, 바닥 절삭날 (11) 의 기단측에는, 공구 회전 방향 (R) 을 향하는 바닥 절삭날 (11) 의 레이크면 (12) 이 인접 배치되어 있다. 바닥 절삭날 (11) 의 레이크면 (12) 의 기단측에는, 절삭 조각 배출 홈 (16) 이 형성되어 있다. 절삭 조각 배출 홈 (16) 은, 회전 중심축 (C) 방향을 따르도록 연장되어 있다.

상세하게는, 절삭 조각 배출 홈 (16) 의 선단측의 단 가장자리에 바닥 절삭날 (11) 이 위치하고 있고, 절삭 조각 배출 홈 (16) 에 있어서 바닥 절삭날 (11) 에 인접하는 부분에, 바닥 절삭날 (11) 을 따라 연장되는 레이크면 (12) 이 형성되어 있다.

바닥 절삭날 (11) 의 절삭 조각 배출 홈 (16) 은, 외주 절삭날 (9) 의 절삭 조각 배출 홈 (17) 의 직경 방향 내측에 인접 배치되어 있고, 이들 절삭 조각 배출 홈 (16, 17) 끼리는 서로 상이한 면에 의해 형성되어 있다. 본 실시형태의 예에서는, 외주 절삭날 (9) 에 인접하는 절삭 조각 배출 홈 (17) 이 오목 곡면상을 이루고 있고, 바닥 절삭날 (11) 에 인접하는 절삭 조각 배출 홈 (16) 이 평면상을 이루고 있다.

바닥 절삭날 (11) 의 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측에는, 바닥 절삭날 (11) 의 플랭크면이 인접 배치되어 있다. 상기 플랭크면은, 선단측을 향하여 형성되어 있고, 바닥 절삭날 (11) 로부터 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측을 향함에 따라 기단측을 향하도록 경사져 있고, 플랭크각이 부여되어 있다.

[코너 R 절삭날]

도면 중에 나타내는 부호 「13」 은, 인서트 (5) 의 바닥 절삭날 (11) 과 외주 절삭날 (9) 을 연결하는 코너 R 절삭날 (13) 이다. 도 10 및 도 13 에 나타내는 바와 같이, 코너 R 절삭날 (13) 은, 바닥 절삭날 (11) 의 직경 방향의 외단과 외주 절삭날 (9) 의 선단을 접속하고 있음과 함께, 공구 본체 (1) 의 선단 외주측을 향하여 볼록해지는 원호상으로 형성되어 있다.

장착 시트 (3) 에 인서트 (5) 를 장착하여 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 을 회전 중심축 (C) 둘레로 회전시키면, 1 쌍의 코너 R 절삭날 (13) 의 회전 궤적 (회전 궤적의 회전 중심축 (C) 을 포함하여 회전 중심축 (C) 방향에 평행한 단면 형상) 은, 선단측을 향함에 따라 점차 축경하는 통상으로 형성되고, 그 단면이 1/4 원호상을 이룬다.

인서트 (5) 를 공구 본체 (1) 의 장착 시트 (3) (인서트 끼워 맞춤 홈 (7)) 에 장착했을 때, 코너 R 절삭날 (13) 은, 바닥 절삭날 (11) 의 직경 방향 외단에 위치하는 공구의 최하점 (경계점 (P)) 으로부터 외주 절삭날 (9) 의 선단에 위치하는 공구의 최외주점 (경계점 (Q)) 까지를 연결하는 원호날이 된다.

코너 R 절삭날 (13) 의 직경 방향 내측 또한 기단측에는, 공구 회전 방향 (R) 을 향하는 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 이 인접 배치되어 있다. 본 실시형태의 예에서는, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 이, 1 개의 평면 또는 곡면으로 이루어지는 면취면 (15) 에 의해 형성되어 있다. 면취면 (15) 은, 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10), 바닥 절삭날 (11) 의 레이크면 (12) 및 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 중, 적어도 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 에 형성된다. 면취면 (15) 에 대해서는 별도로 후술한다.

코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 의 기단측에는, 절삭 조각 배출 홈 (17) 이 연속되어 있고, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 의 직경 방향 내측에는, 절삭 조각 배출 홈 (16, 17) 이 연속되어 있다.

코너 R 절삭날 (13) 의 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측에는, 코너 R 절삭날 (13) 의 플랭크면이 인접 배치되어 있다. 상기 플랭크면은, 공구 본체 (1) 의 선단 외주측을 향하여 볼록해지는 곡면상을 이루고 있음과 함께, 직경 방향 외측 또한 선단측을 향하여 형성되어 있다. 상기 플랭크면은, 코너 R 절삭날 (13) 로부터 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측을 향함에 따라 직경 방향 내측 또한 기단측을 향하도록 경사져 있고, 플랭크각이 부여되어 있다.

여기서, 본 실시형태의 특별한 기술적 특징을 설명함에 있어서, 도 16 을 참조하여, 「방사 방향 레이크각 (δ)」, 「방사 각도 (θ)」 및 「기준점 (RP)」 등에 대해 미리 정의한다.

도 16 에 나타내는 부호 「Pr」 은, 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 의 공구의 주운동 방향 (공구 회전 방향 (R)) 에 수직인 기준면이다. 기준면 (Pr) 은, 회전 중심축 (C) 을 포함하는 가상의 평면이고, 본 실시형태에서는 도 16 에 나타내는 바와 같이, 코너 R 절삭날 (13) 상의 소정의 점 (A) 을 그 면내에 포함하고 있다. 또, 도 16 의 좌측 상단도는, 기준면 (Pr) 에 수직인 면에서 본 인서트의 코너 R 절삭날부 근방의 확대도이다.

부호 「O」 는, 코너 R 절삭날 (13) 의 원호 중심점이다.

부호 「VL」 은, 코너 R 절삭날 (13) 의 원호 중심점 (O) 과 코너 R 절삭날 (13) 의 소정의 점 (A) 을 지나는 가상 직선이다.

부호 「VS」 로 나타내는 인서트 (5) 의 단면 (해칭한 면) 은, 기준면 (Pr) 에 대해 수직이고, 또한 가상 직선 (VL) 을 포함하는 가상 평면이다.

부호 「δ」 로 나타내는 것은, 가상 평면 (VS) 내에 있어서, 기준면 (Pr) 에 대해 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 이 경사지는 각도 (가상 직선 (VL 과 레이크면 (14) 이 이루는 각도)) 인 방사 방향 레이크각이다. 방사 방향 레이크각 (δ) 은 진 레이크각이다. 본 실시형태에서는, 코너 R 절삭날 (13) 상의 소정의 점 (A) 이, 이 코너 R 절삭날 (13) 상을 이동함으로써, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 변화한다. 바꾸어 말하면, 점 (A) 의 코너 R 절삭날 (13) 상의 위치에 따라, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 상이하다.

부호 「η」 로 나타내는 것은, 코너 R 절삭날 (13) 의 소정의 점 (A) 에 있어서의 플랭크각이고, 바꾸어 말하면, 가상 평면 (VS) 에 있어서 가상 직선 (VL) 에 직교하는 직선과 코너 R 절삭날 (13) 의 플랭크면이 이루는 각도이다.

부호 「θ」 로 나타내는 것은, 가상 직선 (VL) 이 회전 중심축 (C) 에 대해 경사지는 각도인 방사 각도이다. 상세하게는, 방사 각도 (θ) 는, 기준면 (Pr) 에 투영한 가상 직선 (VL) (즉, 도 16 에 있어서의 가상 직선 (VL)) 이, 이 기준면 (Pr) 내에 있어서, 회전 중심축 (C) 에 대해 경사지는 각도이다. 또한, 상기 「기준면 (Pr) 에 투영한 가상 직선 (VL)」 이란, 기준면 (Pr) 에 대해 수직으로, 가상 직선 (VL) 을 투영시키는 것을 가리킨다.

부호 「RP」 로 나타내는 것은, 방사 각도 (θ) 가 소정의 값 (방사 각도 (θ_RP)) 으로 된 가상 직선 (VL) 이, 코너 R 절삭날 (13) 에 교차하는 점이다. 본 실시형태에서는, 방사 각도 (θ_RP) 가 5°가 된 상기 교차하는 점을, 기준점 (RP) 이라고 부른다.

그리고, 도 12 및 도 14 에 나타내는 바와 같이, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar1) 은, 정의 값을 가지고 있다.

또, 도 10 및 도 16 에 있어서, 기준점 (RP) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar2) (도시 생략) 은 부의 값을 가지고 있다. 또, 본 실시형태의 예에서는, 코너 R 절삭날 (13) 과 바닥 절삭날 (11) 의 경계점 (P) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각도, 미시적으로는 부의 값으로 되어 있다.

도 17 에 나타내는 바와 같이, 코너 R 절삭날 (13) 의 방사 방향 레이크각 (δ) 은, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 전체 영역 (방사 각도 (θ) 가 0 ∼ 90°인 범위) 중, 적어도 경계점 (Q) 과 기준점 (RP) 사이의 영역에 있어서, 부의 값을 가지고 있다. 본 실시형태의 예에서는, 방사 방향 레이크각 (δ) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 전체 영역에 있어서, 부의 값을 가지고 있다. 요컨대, 코너 R 절삭날 (13) 의 양단 (경계점 Q, P) 간의 전체 영역에서, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 부각이다.

또, 기준점 (RP) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 방사 방향 레이크각 (δ) 이, 경계점 (Q) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 방사 방향 레이크각 (δ) 보다 작게 되어 있다. 또, 본 실시형태의 예에서는, 코너 R 절삭날 (13) 과 바닥 절삭날 (11) 의 경계점 (P) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 방사 방향 레이크각 (δ) 이, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 방사 방향 레이크각 (δ) 보다 작게 되어 있다.

구체적으로 본 실시형태에서는, 도 17 에 있어서 방사 방향 레이크각 (δ) 이, 경계점 (P) (θ = 0°) 에 있어서 -8°로 되고, 기준점 (RP) (θ = 5°) 에 있어서 -7°로 되고, 경계점 (Q) (θ = 90°) 에 있어서 -3°로 되어 있다. 요컨대, 코너 R 절삭날 (13) 중, 바닥 절삭날 (11) 에 접근 배치되는 경계점 (P) 및 기준점 (RP) 에 있어서의 방사 방향 레이크각 (δ) 이, 코너 R 절삭날 (13) 중, 외주 절삭날 (9) 에 접근 배치되는 경계점 (Q) 에 있어서의 방사 방향 레이크각 (δ) 에 대해, 부각측 (네거티브각측) 으로 2 배 이상 크게 되어 있다.

방사 방향 레이크각 (δ) 은, 코너 R 절삭날 (13) 중, 경계점 (P) 에 있어서 최소값으로 되어 있다. 또, 방사 방향 레이크각 (δ) 은, 코너 R 절삭날 (13) 중, 경계점 (Q) 과 기준점 (RP) 사이에 위치하는 영역 (중간 부분) 에 있어서 최대값으로 되어 있다. 또한, 중간 부분이란 코너 R 절삭날 (13) 중 경계점 (Q) 및 기준점 (RP) 을 제외한 영역 (0°< θ < 90°) 이다.

도 17 에 나타내는 예에서는, 방사 방향 레이크각 (δ) 의 최대값은, 코너 R 절삭날 (13) 중, 방사 각도 (θ) 로 30°이상 50°이하의 범위로 설정되어 있다. 바꾸어 말하면, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 최대값이 되는 점이, 코너 R 절삭날 (13) 중 방사 각도 (θ) 가 30°이상 50°이하인 영역에 위치하고 있다. 구체적으로는, 방사 각도 (θ) 가 40°부근에 있어서, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 최대값 (-0.8°) 으로 되어 있다.

상세하게는, 예를 들어, 코너 R 절삭날 (13) 과 바닥 절삭날 (11) 의 경계점 (P) 에 가까운 기준점 (RP) 의 방사 방향 레이크각을 α, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 에 있어서의 방사 방향 레이크각을 β, 상기 영역 (중간 부분) 에 있어서의 방사 방향 레이크각의 최대값을 γ 로 했을 때, 방사 방향 레이크각 α, 방사 방향 레이크각 β, 및 방사 방향 레이크각 γ 는, 모두 부의 값을 갖고, 방사 방향 레이크각 α 값, β 값, γ 값의 절대값을, 각각 ｜α｜, ｜β｜, ｜γ｜ 로 했을 때, ｜α｜ > ｜β｜ > ｜γ｜ 의 관계를 갖는다.

도 14 에 나타내는 바와 같이, 코너 R 절삭날 (13) 및 외주 절삭날 (9) 중, 코너 R 절삭날 (13) 상에는, 공구 회전 방향 (R) 을 향하여 가장 돌출되는 최볼록점 (M) 이 배치되어 있다. 최볼록점 (M) 은, 코너 R 절삭날 (13) 상에 위치하고 있으므로, 공구 회전 방향 (R) 을 향하여 볼록해지는 원호상을 이루고 있다.

도 15 에 나타내는 것은, 본 실시형태의 코너 R 절삭날 (13) 의 변형예이다. 이 변형예에서는, 최볼록점 (M) 이, 코너 R 절삭날 (13) 상에 있어서 방사 각도 (θ) 로 40°이상 55°이하의 범위에 배치되어 있다. 구체적으로, 도시된 예에서는 최볼록점 (M) 이, 방사 각도 (θ) 로 53°이다.

또, 도 15 의 변형예에서는, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar1) 의 크기가, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각 (ε) 의 크기를 100 ％ 로 하여, 90 ％ 이상 110 ％ 이하로 되어 있다. 구체적으로, 본 변형예에서는, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각 (ε) 이 15°이고, 코너 R 절삭날 (13) 의 경계점 (Q) 에 있어서의 축 방향 레이크각 (Ar1) 이 14°이다.

[면취면]

도 10, 도 13 및 도 16 에 나타내는 바와 같이, 면취면 (15) 은, 코너 R 절삭날 (13) 에 인접 배치되어 있고, 코너 R 절삭날 (13) 을 따라 연장되어 있다. 본 실시형태에서는, 면취면 (15) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 전체 영역을 포함하고 있다. 요컨대 면취면 (15) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 전체 영역에 걸쳐 형성되어 있다.

구체적으로, 도 10 및 도 13 에 나타내는 바와 같이 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 을 정면으로 보았을 때, 면취면 (15) 은, 코너 R 절삭날 (13) 과 원호 중심점 (O) 사이에 위치하는 점 (G) 과 경계점 (P) 을 연결하는 곡선상 능선, 코너 R 절삭날 (13), 및 외주 절삭날 (9) 상에 있어서 코너 R 절삭날 (13) 에 접근하여 배치되는 점 (F) 과 상기 점 (G) 을 연결하는 곡선상 능선의 3 개의 곡선으로 둘러싸인 영역으로 형성되어 있다. 본 실시형태의 예에서는, 면취면 (15) 이, 상기 3 개의 곡선에 둘러싸여 형성된 평면 영역으로 되어 있다. 또한, 상기 점 (G) 에 있어서, 1 쌍의 절삭 조각 배출 홈 (16, 17) 및 면취면 (15) 의 합계 3 면이 서로 접하고 있다.

본 실시형태에서는, 면취면 (15) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 으로부터, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 을 회전 중심축 (C) 방향의 기단측을 넘어, 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10) 에도 형성되어 있다. 구체적으로, 도 10 에 있어서 면취면 (15) 이, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 으로부터 회전 중심축 (C) 방향의 기단측을 향하여 연장되는 길이 (W) 는, 코너 R 절삭날의 반경을 r 로 하여, 0.02r 이상 0.5r 이하이다.

도시된 예에서는, 면취면 (15) 의 폭이, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 방향을 따라, 경계점 (P) 으로부터 경계점 (Q) 및 점 (F) 을 향함에 따라 점차 좁아지고 있다.

[본 실시형태에 의한 작용 효과]

이상 설명한 본 실시형태의 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (6) 및 인서트 (5) 는, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각 (ε) 이 정의 값을 가지고 있고, 이 외주 절삭날 (9) 과, 원호상의 코너 R 절삭날 (13) 의 경계점 (Q) (최외주 위치) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar1) 도 정의 값을 가지고 있다. 요컨대, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각 (ε), 및 코너 R 절삭날 (13) 에 있어서의 외주 절삭날 (9) 근방의 축 방향 레이크각 (Ar1) 이 함께 포지티브각이다.

또, 코너 R 절삭날 (13) 과 바닥 절삭날 (11) 의 경계점 (P) (최선단 위치) 으로부터, 코너 R 절삭날 (13) 상을 외주 절삭날 (9) 을 향하여 방사 각도 (θ_RP) = 5°만큼 이간한 기준점 (RP) 에 있어서는, 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar2) 이 부의 값을 가지고 있다. 요컨대, 코너 R 절삭날 (13) 에 있어서의 바닥 절삭날 (11) 근방의 축 방향 레이크각 (Ar2) 이 네거티브각이다.

코너 R 절삭날 (13) 에 있어서의 바닥 절삭날 (11) 근방은, 피삭재의 평면 (예를 들어 피삭재의 금형에 심조 가공하는 오목소의 저면 등. 일반적으로 수평면) 을 정면 절삭 가공할 때, 피삭재에 달라붙는 부분이다. 요컨대 본 실시형태에서는, 코너 R 절삭날 (13) 에 있어서, 평면 가공시에 피삭재에 달라붙는 부분이 네거티브각으로 되어 있으므로, 절삭날의 날끝이 피삭재의 내부에 들어가도록 끌려가는 현상 (절삭날의 멋대로 파고듦) 이 억제되어, 치핑이 방지된다.

또, 코너 R 절삭날 (13) 에 있어서의 바닥 절삭날 (11) 근방의 축 방향 레이크각 (Ar2) 이 네거티브각으로 되어 있으면, 피삭재의 평면 (가공면) 으로부터 공구에 대해서는, 회전 중심축 (C) 방향의 기단측을 향한 반력이 작용하기 쉬워진다. 요컨대, 절삭 가공시에 있어서, 항상 공구를 회전 중심축 (C) 방향으로 압축시키는 절삭 저항 (압축력) 이 작용하므로, 특히 공구 돌출이 긴 (예를 들어 L/D 가 4 이상) 절삭 가공을 실시하는 경우에도, 채터 진동이 효과적으로 억제되어, 가공면 정밀도가 향상된다.

또한 상기 서술한 바와 같이, 코너 R 절삭날 (13) 중, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 에 있어서 축 방향 레이크각 (Ar1) 이 정의 값으로 되고, 기준점 (RP) 에 있어서 축 방향 레이크각 (Ar2) 이 부의 값으로 되어 있으면, 코너 R 절삭날 (13) 에 있어서 경계점 (Q) 과 기준점 (RP) 사이에 위치하는 영역 (중간 부분) 에는, 축 방향 레이크각이 정으로부터 부로 변화하는 최볼록점 (M) 이 형성된다.

최볼록점 (M) 은, 코너 R 절삭날 (13) 및 외주 절삭날 (9) 의 날 길이 전체 영역 중, 공구 회전 방향 (R) 에 가장 돌출되어 배치된다.

코너 R 절삭날 (13) 의 최볼록점 (M) 은, 절삭 가공시에 있어서, 피삭재에 최초로 달라붙기 시작하는 지점이 된다. 코너 R 절삭날 (13) 은 원호상을 이루고 있기 때문에, 그 코너 R 절삭날 (13) 상에 배치된 최볼록점 (M) 에 대해서도, 공구 회전 방향 (R) 을 향하여 볼록해지는 원호상으로 되어 있다. 이 때문에, 최볼록점 (M) 이, 예를 들어 피삭재의 가공 경화층을 깎는 절삭날 경계부에 위치했을 경우에도, 달라붙음시의 내충격성을 높일 수 있어, 날끝 강도가 확보된다.

또, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 전체 영역 중, 적어도 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 으로부터, 기준점 (RP) 까지의 사이의 영역에 있어서의 방사 방향 레이크각 (δ) 이 부의 값을 가지고 있다. 요컨대, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이의 대략 전체 영역 (코너 R 절삭날 (13) 의 중심각 90°중 85°이상의 영역) 에 걸쳐, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 네거티브각으로 되어 있다.

이로써, 코너 R 절삭날 (13) 의 날끝각을, 날 길이의 대략 전체 영역에서 크게 확보할 수 있어, 날끝 강도가 현저하게 높아진다. 특히, 등고선 가공 등의 모방 가공을 실시하는 경우에는, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 영역의 각 지점에 대해 국부적으로 강한 충격이 작용하는 경우가 있지만, 이와 같은 경우에도, 안정적으로 절삭날의 치핑을 방지할 수 있다.

또, 코너 R 절삭날 (13) 의 방사 방향 레이크각 (δ) 이, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 보다, 기준점 (RP) 에 있어서 작게 되어 있다. 요컨대, 코너 R 절삭날 (13) 에 있어서 바닥 절삭날 (11) 근방에 위치하는 기준점 (RP) 의 방사 방향 레이크각 (δ) 이 부의 값이 되고, 또한 작게 되어 있으므로, 평면 가공시의 절삭날의 멋대로 파고듦을 억제하여 치핑을 방지하는 효과나, 채터 진동을 억제하는 효과가 각별히 현저한 것이 된다.

특히, 피삭재로서, 인성이 높은 금속 재료 (이른바 끈적끈적한 재료) 나, 고경도재 (예를 들어 로크웰 경도가 40 HRC 이상인 재료) 등을 절삭 가공하는 경우에도, 날끝 강도가 충분히 확보되어, 공구 수명이 연장되고, 또한 가공면 품위가 양호하게 유지된다. 또한, 이와 같은 피삭재로는, 예를 들어, 히타치 금속 주식회사 제조의 DAC-MAGIC (등록상표) 이나 다이도 특수강 주식회사 제조의 DH31 등의 연성이 높은 고기능 다이스강 등을 들 수 있다.

또, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 에 있어서의, 코너 R 절삭날 (13) 의 방사 방향 레이크각 (δ) 에 대해서는, 부의 값으로 하면서도 기준점 (RP) 보다는 정각측 (포지티브각측) 에 가깝게 할 수 있다. 이로써, 측면 중마무리 가공시에 있어서, 코너 R 절삭날 (13) 에 있어서의 외주 절삭날 (9) 근방에서의 예리함을 확보할 수 있어, 입벽면에의 달라붙음을 양호하게 할 수 있다.

따라서, 절삭 가공시에 피삭재로부터 공구에 대해, 반력 (공구를 입벽면으로부터 이간시키는 방면의 힘) 이 작용하기 어려워진다. 특히, 공구 돌출이 긴 절삭 가공이어도, 공구 직경 방향을 향한 반력이 작용하기 어려워지기 때문에, 공구에 휨이 발생하는 것을 현저하게 억제할 수 있어, 입벽면의 가공면 정밀도가 향상된다.

이상으로부터 본 실시형태에 의하면, 인성이 높은 금속 재료나 고경도재로 이루어지는 피삭재에 공구 돌출이 긴 (예를 들어 L/D 가 4 이상) 절삭 가공을 실시하는 경우에도, 채터 진동이나 휨의 발생을 억제할 수 있고, 또한 치핑의 발생을 방지할 수 있어, 정밀도가 높은 절삭 가공을 장기에 걸쳐 안정적으로 실시할 수 있다.

또, 이와 같이 채터 진동이나 휨이 억제되고, 또한 날끝 강도가 높아져 있기 때문에, 절삭 속도를 높여 가공 능률을 향상시킬 수 있다.

또 본 실시형태에서는, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 전체 영역에 있어서, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 부의 값으로 되어 있다.

즉, 코너 R 절삭날 (13) 의 중심각 90°전체 영역에 걸쳐, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 네거티브각이므로, 코너 R 절삭날 (13) 의 날끝각을, 그 날 길이 전체 영역에 있어서 크게 확보할 수 있고, 절삭날 강도를 확실하게 높일 수 있다. 따라서, 절삭 가공의 종류에 상관없이, 코너 R 절삭날 (13) 의 치핑을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또 본 실시형태에서는, 면취면 (15) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 전체 영역을 포함하고 있다.

이로써, 절삭 가공시, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 영역의 어느 부분에서 절삭 조각이 생성되어도, 이들 절삭 조각이 면취면 (15) 에 찰과하여 배출된다. 따라서, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 을, 1 개의 평면이나 곡면으로 구성되는 면취면 (15) 에 의해 심플하게 형성하여, 절삭 조각 배출성을 안정시킬 수 있다.

또, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 을, 1 개의 면취면 (15) 에 의해 형성할 수 있기 때문에, 코너 R 절삭날 (13) 의 날 길이 전체 영역에 있어서, 날끝각이 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있어, 날끝 강도를 보다 안정적으로 높일 수 있다.

또, 공구의 제조시에 있어서는, 면취면 (15) 을 개시 가공 등에 의해 연삭하고, 코너 R 절삭날 (13) 을 일 공정으로 간단하게 형성할 수 있어, 제조가 용이하다. 요컨대 이 경우, 면취면 (15) 은, 코너 R 개시라고 부를 수 있다.

또 본 실시형태에서는, 면취면 (15) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 으로부터, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 을 회전 중심축 (C) 방향의 기단측을 넘어, 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10) 에도 형성되어 있으므로, 하기의 작용 효과를 발휘한다.

일반적으로, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 은, 서로 형상이 상이한 2 개의 절삭날이 접속되는 부분이므로, 이 경계점 (Q) 을 사이에 두고 회전 중심축 (C) 방향의 선단측과 기단측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 변화한다. 이 때문에, 절삭 가공시에는, 경계점 (Q) 근방의 절삭 부하가 커지기 쉽다.

그래서, 본 실시형태에서는, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 으로부터, 경계점 (Q) 을 넘어 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10) 까지 면취면 (15) 을 형성하는 것으로 하였다. 요컨대 이 경우, 경계점 (Q) 근방에 있어서, 절삭날의 레이크면은 1 개의 면취면 (15) 에 의해 형성된다.

이로써, 경계점 (Q) 을 사이에 둔 회전 중심축 (C) 방향의 선단측과 기단측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것이 억제되어, 이 경계점 (Q) 근방에 큰 절삭 부하가 작용하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 접속 부분에 있어서의 날끝 강도가 현저하게 높아짐과 함께, 공구 수명이 연장된다.

또한, 예를 들어, 절삭 가공시에 있어서 회전 중심축 (C) 방향에의 절입량 (ap) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 반경 r 과 동일하게 설정된 경우에는, 경계점 (Q) 근방이, 직전에 가공된 가공 경화층에 절입되게 되어, 경계점 (Q) 근방에의 절삭 부하가 특히 높아지는 경향이 있지만, 본 실시형태의 상기 구성에 의하면, 이와 같은 경우에도 절삭날의 날끝 강도가 충분히 확보된다.

또, 면취면 (15) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 으로부터, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 을 회전 중심축 (C) 방향의 기단측을 넘어 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10) 으로 연장되는 길이 (W) 가, 경계점 (Q) 으로부터의 거리로 0.02r 이상 0.5r 이하로 되어 있으므로, 상기 서술한 경계점 (Q) 근방의 절삭 부하를 억제하는 효과를 얻을 수 있으면서, 공구 직경이 작아져 버리는 것을 억제할 수 있다.

즉, 길이 (W) 가 0.02r 이상임으로써, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 근방에 있어서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것을 확실하게 방지하여, 절삭 부하를 억제할 수 있다는 효과가 안정된다.

또, 길이 (W) 가 0.5r 이하임으로써, 면취면 (15) 을 형성함으로써 외주 절삭날 (9) 을 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측을 향하여 지나치게 후퇴시켜버리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 일반적으로 외주 절삭날 (9) 의 플랭크면에는 플랭크각이 부여되어 있기 때문에, 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10) 에 큰 면취면 (15) 을 형성하면, 그 만큼, 외주 절삭날 (9) 이 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측을 향하여 후퇴된다. 이 경우, 외주 절삭날 (9) 의 외경이 가공 정밀도에 영향을 미칠수록 작아지기 쉬우므로 바람직하지 않다. 그래서, 길이 (W) 를 0.5r 이하로 함으로써, 절삭 정밀도에 영향을 미칠 정도의 공구 직경의 감소를 억제할 수 있다.

또 본 실시형태에서는, 코너 R 절삭날 (13) 및 외주 절삭날 (9) 중, 코너 R 절삭날 (13) 상에, 공구 회전 방향 (R) 을 향하여 가장 돌출되는 최볼록점 (M) 이 배치되고, 도 15 에 나타내는 변형예에서는 최볼록점 (M) 이, 코너 R 절삭날 (13) 상에 있어서 방사 각도 (θ) 로 40°이상 55°이하의 범위에 배치되어 있으므로, 코너 R 절삭날 (13) 의 바닥 절삭날 (11) 근방에 있어서의 축 방향 레이크각 (Ar2) 을 확실하게 네거티브각으로 하여 상기 서술한 작용 효과를 발휘하면서, 절삭 조각 배출성을 높일 수 있다.

즉, 코너 R 절삭날 (13) 의 최볼록점 (M) 이, 방사 각도 (θ) 로 40°이상의 위치에 있음으로써, 최볼록점 (M) 이 바닥 절삭날 (11) 에 지나치게 가까워지는 것을 방지하여, 코너 R 절삭날 (13) 의 기준점 (RP) 에 있어서의 축 방향 레이크각 (Ar2) 을 확실하게 부의 값으로 할 수 있다. 이로써, 상기 서술한 치핑을 방지하는 효과나, 채터 진동을 억제하는 효과가 안정적으로 얻어진다.

또 절삭 가공시에 있어서, 코너 R 절삭날 (13) 의 최볼록점 (M) 으로부터 개시된 절삭은, 공구의 회전과 함께 회전 중심축 (C) 방향의 선단측과 기단측으로, 절삭 범위가 확대되어 간다. 요컨대, 코너 R 절삭날 (13) 의 최볼록점 (M) 보다 선단측 부분에서는, 축 방향 레이크각이 부의 각도로 설정되어 있기 때문에, 절삭 조각은 공구 선단측을 향하고자 한다. 또, 코너 R 절삭날 (13) 의 최볼록점 (M) 보다 기단측 부분 및 외주 절삭날 (9) 에서는, 축 방향 레이크각이 정의 각도로 설정되어 있기 때문에, 절삭 조각은 공구 기단측을 향한다.

그리고, 코너 R 절삭날 (13) 의 최볼록점 (M) 이, 방사 각도 (θ) 로 55°이하의 위치에 있음으로써, 최볼록점 (M) 을 코너 R 절삭날 (13) 중에서도 공구 선단측에 가깝게 하는 것이 가능해진다. 이로써, 공구 기단측을 향하여 배출되는 절삭 조각량의 비율을 증대시켜, 절삭 조각 배출성을 높일 수 있다.

또, 도 15 에 나타내는 변형예에서는, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar1) 의 크기가, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각 (ε) 의 크기를 100 ％ 로 하여, 90 ％ 이상 110 ％ 이하로 되어 있으므로, 하기의 작용 효과를 발휘한다.

일반적으로, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 은, 서로 형상이 상이한 2 개의 절삭날이 접속되는 부분이므로, 이 경계점 (Q) 을 사이에 두고 회전 중심축 (C) 방향의 선단측과 기단측에서, 축 방향 레이크각이 변화한다.

구체적으로, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각 (ε) 에 대해, 경계점 (Q) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar1) 이 작아지고 있으면, 경계점 (Q) 근방에서 절삭날이 공구 회전 방향 (R) 을 향하여 돌출되는 볼록 형상으로 형성된다. 또, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각 (ε) 에 대해, 경계점 (Q) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar1) 이 커지고 있으면, 경계점 (Q) 근방에서 절삭날이 공구 회전 방향 (R) 과는 반대측을 향하여 움푹 패인 오목 형상으로 형성된다.

도 15 의 변형예에 의하면, 외주 절삭날 (9) 의 비틀림각 (ε) 의 크기를 100 ％ 로 하여, 경계점 (Q) 에 있어서의 코너 R 절삭날 (13) 의 축 방향 레이크각 (Ar1) 이 90 ％ 이상 110 ％ 이하이므로, 이 경계점 (Q) 근방에 있어서 절삭날이 볼록 형상이나 오목 형상이 되는 것을 억제하여, 외주 절삭날 (9) 과 코너 R 절삭날 (13) 을 매끄럽게 접속할 수 있다. 이로써, 경계점 (Q) 근방에 큰 절삭 부하가 작용하는 것을 방지할 수 있다.

또 본 실시형태에서는, 방사 방향 레이크각 (δ) 이, 코너 R 절삭날 (13) 중, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 과, 기준점 (RP) 사이에 위치하는 영역에 있어서 최대값이 되므로, 하기의 작용 효과를 발휘한다.

코너 R 절삭날 (13) 중, 축 방향 레이크각 (Ar1) 이 정의 값이 된 외주 절삭날 (9) 과의 경계점 (Q) 과, 축 방향 레이크각 (Ar2) 이 부의 값이 된 기준점 (RP) 사이에 위치하는 영역 (중간 부분) 은, 공구 회전 방향 (R) 에 가장 돌출되어 배치되는 부분 (최볼록점 (M)) 을 포함하여, 피삭재에 달라붙기 시작하는 지점이 된다.

코너 R 절삭날 (13) 에 있어서, 상기 영역의 방사 방향 레이크각 (δ) 이 최대값으로 되어 (요컨대 정각측으로 가장 크다) 있으면, 이 영역의 예리함이 높아진다. 요컨대, 피삭재에의 달라붙음을 양호하게 할 수 있고, 이로써 채터 진동이 억제되어, 가공면 정밀도가 향상된다.

[본원 발명에 포함되는 그 밖의 구성]

또한, 본원 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본원 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 전술한 실시형태에서는, 면취면 (15) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 으로부터, 코너 R 절삭날 (13) 과 외주 절삭날 (9) 의 경계점 (Q) 을 회전 중심축 (C) 방향의 기단측을 넘어, 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10) 에도 형성되어 있는 것으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 면취면 (15) 은, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 에 형성되는 한편, 외주 절삭날 (9) 의 레이크면 (10) 에는 형성되어 있지 않아도 된다.

또, 특별히 도시되어 있지 않지만, 면취면 (15) 이, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 으로부터, 코너 R 절삭날 (13) 과 바닥 절삭날 (11) 의 경계점 (P) 을 직경 방향의 내측을 넘어, 바닥 절삭날 (11) 의 레이크면 (12) 에도 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 하기의 작용 효과를 발휘한다.

일반적으로, 코너 R 절삭날 (13) 과 바닥 절삭날 (11) 의 경계점 (P) 은, 서로 형상이 상이한 2 개의 절삭날이 접속되는 부분이므로, 이 경계점 (P) 을 사이에 두고 직경 방향의 내측과 외측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 변화한다. 이 때문에, 절삭 가공시에는, 경계점 (P) 근방의 절삭 부하가 커지기 쉽다.

그래서, 코너 R 절삭날 (13) 의 레이크면 (14) 으로부터, 경계점 (P) 을 넘어 바닥 절삭날 (11) 의 레이크면 (12) 까지 면취면을 형성하는 것으로 하면, 경계점 (P) 근방에 있어서, 절삭날의 레이크면은 1 개의 면취면 (15) 에 의해 형성된다.

이로써, 경계점 (P) 을 사이에 둔 직경 방향의 내측과 외측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것이 억제되어, 이 경계점 (P) 근방에 큰 절삭 부하가 작용하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 코너 R 절삭날 (13) 과 바닥 절삭날 (11) 의 접속 부분에 있어서의 날끝 강도가 현저하게 높아짐과 함께, 공구 수명이 연장된다.

또, 전술한 실시형태에서는, 방사 방향 레이크각 (δ) 의 최대값이, 코너 R 절삭날 (13) 중, 방사 각도 (θ) 로 30°이상 50°이하의 범위로 설정되어 있는 것으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 방사 방향 레이크각 (δ) 의 최대값은, 방사 각도 (θ) 로 30°미만이나, 50°를 초과하여 설정되어도 된다. 예를 들어, 방사 각도 (θ) 가 90°일 때, 방사 방향 레이크각 (δ) 이 최대값으로 되어 있어도 된다.

또한, 전술한 실시형태에 있어서, 인서트 (5) 의 기체의 재질은, 탄화텅스텐 (WC) 과 코발트 (Co) 를 함유하는 초경합금 외에, 예를 들어, 서멧, 고속도강, 탄화티탄, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 및 이들의 혼합체로 이루어지는 세라믹스, 입방정 질화붕소 소결체, 다이아몬드 소결체, 다결정 다이아몬드 혹은 입방정 질화붕소로 이루어지는 경질상과, 세라믹스나 철족 금속 등의 결합상을 초고압하에서 소성하는 초고압 소성체를 사용하는 것도 가능하다.

또, 공구 본체 (1) 와 생크부는, 예를 들어, SKD61 등의 합금 공구강으로 제조하는 경우와, 공구 본체 (1) 를 SKD61 등의 합금 공구강으로 하고, 초경합금으로 제조한 생크부를 공구 본체 (1) 에 접합한 초경 생크 타입을 사용하는 것도 가능하다.

그 밖에, 본원 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서, 전술한 실시형태, 변형예 및 추기 사항 등에서 설명한 각 구성 (구성 요소) 을 조합해도 되고, 또, 구성의 부가, 생략, 치환, 그 밖의 변경이 가능하다. 또 본원 발명은, 전술한 실시형태에 의해 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 의해서만 한정된다.

실시예

이하, 본원 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 단 본원 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[날끝 교환식 래디우스 엔드 밀의 제조 및 절삭 시험]

먼저, 본원 발명의 실시형태로서, 본 발명예 1 의 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀을 준비하였다. 공구 본체는, 날끝 직경 (날 직경) 이 φ20 ㎜, 생크 직경이 φ20 ㎜, 전체 길이 220 ㎜, 수하 (首下) 길이 120 ㎜, 수하 직경이 φ19 ㎜ 가 된 초경 생크 타입을 사용하였다.

공구 본체의 기재는, 초경합금과 SKD61 상당재를 브레이징재로 접합한 기재를 사용하여, 선반 가공에 의해 외관 형상을 조정한 후, 생크부를 연마 가공에 의해 마무리하였다. 또, 장착 시트의 인서트 고정부는 머시닝 센터로 프레이즈 가공에 의해 형성하였다. 인서트를 착탈하기 위한 고정용 나사는, 호칭 직경이 M6, 피치가 0.75 ㎜ 인 나사 사이즈를 사용하였다.

인서트의 기재는, WC-Co 계의 초경합금제로 하고, 인서트 표면의 코팅 피막에는, TiSi 계의 질화물 피막을 실시하였다.

인서트의 형상은 도 5 에 나타내는 바와 같이 대략 평판 형상이고, 코너 R 절삭날의 r 치수가 1 ㎜, 두께 치수 T 값이 5.2 ㎜, 인서트 측면시에 있어서의 외주 절삭날의 길이는 7 ㎜, 이 인서트 측면시에 있어서의 외주 절삭날의 축 방향 레이크각 (요컨대 비틀림각 (ε)) 을 정의 값으로 15 도로 설정하였다.

바닥 절삭날은, 그 바닥 절삭날과 코너 R 절삭날의 경계점을 지나 회전 중심축에 수직인 수평면에 대해, 경계점으로부터 직경 방향 내측을 향함에 따라 점차 회전 중심축 방향의 기단측을 향하여 연장되도록 경사지고, 이 경사지는 각도인 정의 중저 구배각을 3 도로 설정하였다.

본 발명예 1 의 인서트 형상을 나타내는 주된 파라미터는, 코너 R 절삭날의 경계점 (Q) 의 위치에 있어서의 축 방향 레이크각 (Ar1) 을 14 도, 경계점 (P) 의 위치에 있어서의 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각 (Ar2) 을 -8 도로 설정하였다.

도 10 에 나타내는 경계점 (Q) 은, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점이고, 회전 중심축 둘레의 절삭날의 회전 궤적에 있어서, 외주 절삭날의 최외주점이기도 하다. 이와 같은 이론상 (이상) 의 경계점 (Q) 은, 코너 R 절삭날에 있어서는 방사 각도 (θ) = 90 도가 되는 점이다.

본원 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구에서는, 코너 R 절삭날의 레이크면으로부터, 경계점을 넘어 외주 절삭날의 레이크면까지 면취면을 형성하였다. 이 면취면이, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점으로부터 회전 중심축 방향의 기단측을 향하여 연장되는 길이를 W 값으로 했을 때, W 값이 코너 R 절삭날의 반경을 r 로 하여, 0.02r 이상, 0.50r 이하로 하는 것이 바람직하다.

이로써, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점은, 서로 형상이 상이한 2 개의 절삭날이 접속되는 부분이므로, 상기 경계점을 사이에 둔 회전 중심축 방향의 선단측과 기단측에서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것이 억제되어, 절삭 가공시에는, 이 경계점 근방에 큰 절삭 부하가 작용하는 것을 방지하는 것을 기대할 수 있기 때문이다.

W 값의 길이가 0.02r 이상임으로써, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 경계점 근방에 있어서, 축 방향 레이크각이나 직경 방향 레이크각, 날끝각 등이 크게 변화하는 것을 확실하게 방지하여, 경계점 근방의 절삭 부하를 억제하는 효과가 얻어지기 때문에 바람직하다.

또, W 값의 길이가 0.50r 이하임으로써, 면취면을 형성함으로써 외주 절삭날을 공구 회전 방향과는 반대측을 향하여 지나치게 후퇴시켜 버리는 것에 의한 절삭 가공 정밀도에 영향을 미칠 정도의 공구 직경의 감소를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.

상기를 감안하여, 본 발명예 1 에서는, W 값은 0.05r 에 상당하는 0.05 ㎜ 가 되도록 인서트를 제조하였다.

본 발명예 1 의 코너 R 절삭날에 있어서의, 방사 방향 레이크각 (δ) 의 프로파일을 도 17 에 나타낸다. 본 발명예 1 의 코너 R 절삭날의 방사 각도 (θ) 40°에 있어서의 절삭날 단면의 모식도를 도 16 에 나타낸다 (도 16 의 우측 하단도).

도 17 로부터, 본 발명예 1 의 방사 각도 (θ) 가 0 도일 때 (경계점 (P)) 의 방사 방향 레이크각의 δ 값을 -8 도, 방사 각도 (θ) 가 5 도일 때 (기준점 (RP)) 의 방사 방향 레이크각의 α 값을 -7 도, 방사 각도 (θ) 가 90 도일 때 (경계점 (Q)) 의 방사 방향 레이크각의 β 값을 -3 도로 하였다. 방사 각도 (θ) 가 40 도인 위치에 있어서, 방사 방향 레이크각 (δ) 은 최소값을 가졌다. 이 때의 방사 방향 레이크각 (δ) 은 -0.8 도이다.

다음으로, 기본적인 구성 요소는 본 발명예 1 에 준거시켜 비교예 2 를 제조하였다. 비교예 2 의 코너 R 절삭날에 있어서의, 방사 각도 (θ) 가 5°일 때 (기준점 (RP)) 의 방사 방향 레이크각의 α 값을 -3 도, 방사 각도 (θ) 가 90°일 때 (경계점 (Q)) 의 방사 방향 레이크각의 β 값을 -8 도로 하였다.

또 본 발명예 1, 비교예 2 와의 성능을 비교하기 위해, 종래예 3 의 인서트를 준비하였다. 종래예 3 의 인서트는, 미츠비시 히타치 툴 주식회사 제조의 인서트이다. 형식명은, 래디우스 프리시전, ARPF 형의 ZCFW200-R1.0, PTH08M 타입이다.

종래예 3 의 인서트는, 본 발명예 1 의 인서트와 대략 동 형상의 동 재질로 제조되어 있다. 단, 종래예 3 은 본원 발명의 특별한 구성을 갖지 않고, 구체적으로는, 코너 R 절삭날의 면취면을 갖고 있지 않기 때문에, 코너 R 절삭날의 제원 (諸元) 이 본원 발명과는 상이하다. 비교예 3 은, 바닥 절삭날의 레이크면과, 코너 R 절삭날의 레이크면과, 외주 절삭날을 동일 평면에 형성하고, 그 축 방향 레이크각은 0 도로 설정하였다. 또한 바닥 절삭날의 레이크면과, 코너 R 절삭날의 레이크면은, 바닥 절삭날의 레이크면의 기단측으로 연장되는 절삭 조각 배출 홈과도 동일 평면에 형성하였다. 종래예 3 의 인서트의 기재는, WC-Co 계의 초경합금제, 인서트 표면의 코팅 피막에는, TiSi 계의 질화물 피막을 실시하고 있다. 인서트의 형상은 도 18 에 나타내는 바와 같이 대략 평판 형상이고, 코너 R 절삭날의 r 치수가 1 ㎜, 두께 치수 T 값이 5.2 ㎜, 인서트 측면시에 있어서의 외주 절삭날의 길이는 6 ㎜, 외주 절삭날의 축 방향 레이크각을 0 도, 바닥 절삭날은, 정의 중저 구배각을 1 도로 설정하고 있다.

이와 같이 제조한 본 발명예 1, 비교예 2, 종래예 3 의 인서트를, 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀의 공구 본체에 장착하고, 절삭 평가를 실시하였다. 각각의 인서트를 장착한 공구 본체는, 공구 유지 도구인 척에 장착한 후, 프레이즈반의 주축에 장착하였다. 하기 2 방법의 절삭 조건을 사용하여 절삭 가공을 실시하였다.

그 때, 절삭 거리 (m) 를 증가시켜 갔을 때의 플랭크면 최대 마모폭 VBmax (㎜) 를 소정의 간격마다 측정하였다. 절삭날의 수명은, 이 VBmax 값이 0.2 (㎜) 에 도달한 시점에서 판단하였다. 또, 절삭날이 수명에 이르렀을 때의 절삭날의 손상 상태를 사진 촬영하였다. 그 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.

여기서 말하는 플랭크면 최대 마모폭 VBmax (㎜) 란, 절삭 가공에 기여하고 있는 절삭날의 플랭크면을 관찰했을 때, 마모폭의 최대값을 측정한 것이다.

실험에는, 피삭재의 재료로서 크롬 합금 스테인리스 공구 강재, 치수는 100 × 100 × 250 (㎜) 을 사용하였다. 이 피삭재를 사용하여, 하기 2 방법의 절삭 조건으로 가공을 실시하였다. 그 하나는, 측면 숄더 절삭 중마무리 가공으로서 입벽 가공을 실시하고, 상면부로부터 깊이 방향으로 입벽 측면부를 형성하였다. 타방의 하나는, 정면 절삭 (프레이즈) 가공으로서 저면 가공을 실시하였다.

<절삭 조건 1>

피삭재 : 크롬 합금 스테인리스 공구강 (플라스틱 금형 용도)

피삭재 경도 : 52HRC (로크웰 경도)

절삭 속도 (Vc) : 120 m/분

주축의 회전수 (n) : 1910 회전/분

1 날당의 이송 (fz) : 0.25 ㎜ (일정)

테이블 이송 (Vf) : 955 ㎜/분

축 방향 절입량 (ap) : 1.0 ㎜ (일정)

직경 방향 절입폭 (ae) : 0.5 ㎜ (일정)

공구 돌출 : 60 ㎜

가공 방법 : 건식, 입벽 측면부의 등고선 가공

<절삭 조건 2>

피삭재 경도 : 52HRC

절삭 속도 (Vc) : 120 m/분

주축의 회전수 (n) : 1910 회전/분

1 날당의 이송 (fz) : 0.25 ㎜ (일정)

테이블 이송 (Vf) : 955 ㎜/분

축 방향 절입량 (ap) : 0.5 ㎜ (일정)

직경 방향 절입폭 (ae) : 10 ㎜ (일정)

공구 돌출 : 60 ㎜

가공 방법 : 건식, 정면 절삭 (프레이즈) 가공

도 19 에는, 본 발명예 1, 비교예 2, 종래예 3 의 각 인서트에 의한 절삭 조건 1 을 사용한 입벽 측면부의 등고선 가공에 있어서, 절삭 거리 (m) 를 증가시키면서 소정의 간격마다, 플랭크면 최대 마모폭 VBmax (㎜) 를 측정한 결과를 나타낸다. 도 20 에는, 절삭날이 수명에 이르렀을 때의 절삭날의 손상 상태의 사진을 나타낸다.

절삭 속도 (Vc 값) 의 조건이 120 m/분인 경우에 있어서, 방사 방향 레이크각의 β 값이 -3 도를 구비한 본 발명예 1 은, VBmax 의 규정값에 도달했을 때의 절삭 거리가 264 (m) 가 되어 양호한 결과를 나타냈다. 또 β 값이 -7 도를 구비한 비교예 2 에서는, VBmax 의 규정값에 도달했을 때의 절삭 거리가 210 (m) 이 되어, 목표값의 250 (m) 을 초과할 수 없어, 만족스러운 결과를 얻을 수 없었다.

여기서, 본 발명예 1, 비교예 2 의 결과에 대해 고찰한다. 본 발명예 1 의 β 값은, 부의 값으로 하면서도 정각측에 가깝게함으로써, 측면 가공시에 있어서, 코너 R 절삭날에 있어서의 외주 절삭날 근방에서의 예리함을 확보할 수 있어, 입벽면에의 달라붙음을 양호하게 할 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 절삭 가공시에 피삭재로부터 공구에 대해, 공구를 입벽면으로부터 이간시키는 방면의 힘이 작용하기 어려워져, 채터 진동의 발생이 저감되고 가공이 안정적인 것으로 생각된다.

한편, 비교예 2 의 β 값은 네거티브 방향으로 강하게 설정했기 때문에 손상의 진행이 빨라져, 본 발명예 1 보다 단수명인 결과가 되었다. 손상 상태의 시간 경과적 변화를 관찰한 도 21 의 사진에 의하면, 초기의 절삭 거리 7.5 ㎜ 의 시점에 있어서는, 레이크면의 손상이 커지고, 계속해서 중기의 150 m 의 시점은, 초기의 레이크면 마모를 중심으로 손상 진행이 보였다. 종기에는, 레이크면의 손상이 일정역을 넘어, 플랭크면의 손상이 가속되어 간 것으로 생각된다.

또, 본 발명예 1 의 W 값의 설정은, 코너 R 절삭날과 외주 절삭날의 접속 부분에 있어서의 날끝 강도가 현저하게 높아져, 공구 수명이 연장되는 것에 유효한 것으로 생각된다. 상기로부터, 본 발명예 1 은 양호한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

또 종래예 3 에서는, 절삭 거리가 48 (m) 이 된 시점에서 관찰했을 때, 절삭날부에 큰 결손을 일으켰기 때문에, 단수명의 결과를 나타냈다. 이 이유는, 피삭재에 달라붙는 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각이, 외주 절삭날의 축 방향 레이크각 (비틀림각) 과 동일함으로써, 피삭재에의 달라붙음이 선 접촉으로 개시되기 때문에, 채터 진동의 발생률이 높은 것이 영향을 미치고 있는 것으로 생각된다.

도 22 에는, 본 발명예 1, 비교예 2, 종래예 3 의 각 인서트에 의한 절삭 조건 2 를 사용한 정면 절삭 (프레이즈) 가공에 있어서, 절삭 거리 (m) 를 증가시키면서 소정의 간격마다, 플랭크면 최대 마모폭 VBmax (㎜) 를 측정한 결과를 나타낸다. 도 20 에는, 절삭날이 수명에 이르렀을 때의 절삭날의 손상 상태의 사진을 나타낸다.

절삭 속도 (Vc 값) 의 조건이 120 m/분인 경우에 있어서, 방사 방향 레이크각의 α 값이 -7 도를 구비한 본 발명예 1 은, VBmax 의 규정값에 도달했을 때의 절삭 거리가 15.3 (m) 이 되어 양호한 결과를 나타냈다. 또 α 값이 -3 도를 구비한 비교예 2 에서는, VBmax 의 규정값에 도달했을 때의 절삭 거리가 9.8 (m) 이 되어, 목표값의 10.0 (m) 을 초과할 수 없어, 만족스러운 결과를 얻을 수 없었다.

여기서, 본 발명예 1, 비교예 2 의 결과에 대해 고찰한다. 본 발명예 1 의 α 값은 부의 값이 되고, 또한 작게 설정되어 있으므로, 평면 가공시의 절삭날의 멋대로 파고듦을 억제하여 치핑을 방지하는 효과나, 채터 진동을 억제하는 효과를 얻을 수 있어, 가공이 안정적인 것으로 생각된다.

한편, 비교예 2 의 α 값은, 부의 값으로 하면서도 정각측에 가깝게 함으로써, 평면 가공시의 치핑을 방지하는 효과나, 채터 진동을 억제하는 효과를 얻기 어려워진 것으로 생각된다. 상기로부터, 본 발명예 1 은 양호한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

또 종래예 3 에서는, 절삭 거리가 6 (m) 이 된 시점에서 관찰했을 때에 절삭날부에 큰 결손을 일으켰기 때문에, 단수명의 결과를 나타냈다. 이 이유는, 절삭 가공을 실시할 때, 피삭재의 평면을 정면 절삭 가공하는 바닥 절삭날 근방에 있어서는, 피삭재에의 달라붙음시에 날끝이 피삭재의 내부에 들어가도록 끌려가는 현상이 생기기 쉽기 때문으로 생각된다. 즉, 절삭날이 멋대로 파고들게 되면, 치핑이 발생하기 쉬워지거나, 채터 진동이 발생하기 쉬워져, 가공이 불안정하게 된 것으로 생각된다.

산업상 이용가능성

본원 발명의 날끝 교환식 회전 절삭 공구 및 인서트는, 인성이 높은 금속 재료나 고경도재로 이루어지는 피삭재에 공구 돌출이 긴 (예를 들어 L/D 가 4 이상) 절삭 가공을 실시하는 경우에도, 채터 진동이나 휨의 발생을 억제할 수 있고, 또한 치핑의 발생을 방지할 수 있어, 고정밀한 절삭 가공을 고능률로 또한 장기에 걸쳐 안정적으로 실시하는 것이 가능하다. 따라서, 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

1 공구 본체
2 선단부
3 장착 시트
4 절삭날부
5 인서트
6 날끝 교환식 래디우스 엔드 밀 (날끝 교환식 회전 절삭 공구)
7 인서트 끼워 맞춤 홈
8 고정용 나사
9 외주 절삭날
10 외주 절삭날의 레이크면
11 바닥 절삭날
12 바닥 절삭날의 레이크면
13 코너 R 절삭날
14 코너 R 절삭날의 레이크면
15 면취면 (코너 R 개시)
16, 17 절삭 조각 배출 홈
A 코너 R 절삭날 상의 소정의 점
Ar1, Ar2 축 방향 레이크각 (액시얼 레이크)
C 회전 중심축
M 최볼록점
O 원호 중심점
Pr 기준면
Q 경계점
R 공구 회전 방향
r 코너 R 절삭날의 반경
RP 기준점
VL 가상 직선
VS 가상 평면
W 길이
δ 방사 방향 레이크각 (진 레이크각)
ε 비틀림각
θ 방사 각도
θ_RP 기준점의 방사 각도

Claims

공구 본체의 선단부에 형성한 장착 시트에, 절삭날부를 갖는 인서트를 자유롭게 착탈할 수 있게 장착하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구로서,
상기 장착 시트는,
상기 공구 본체의 선단부에, 공구의 회전 중심축을 포함하여 상기 회전 중심축에 직교하는 직경 방향으로 연장되어 형성된 슬릿상의 인서트 끼워 맞춤 홈과,
상기 인서트 끼워 맞춤 홈에 삽입된 상기 인서트를 고정시키기 위한 고정용 나사를 구비하고,
상기 인서트의 절삭날부는,
상기 회전 중심축 방향을 따르도록 연장되는 외주 절삭날과,
상기 외주 절삭날의 레이크면과,
상기 직경 방향을 따르도록 연장되는 바닥 절삭날과,
상기 바닥 절삭날의 레이크면과,
상기 바닥 절삭날의 상기 직경 방향의 외단과 상기 외주 절삭날의 상기 회전 중심축 방향의 선단을 연결함과 함께, 상기 공구 본체의 선단 외주측을 향하여 볼록해지는 원호상으로 형성된 코너 R 절삭날과,
상기 코너 R 절삭날의 레이크면과,
적어도 상기 코너 R 절삭날의 레이크면에 형성된 면취면과,
상기 바닥 절삭날의 레이크면의 상기 회전 중심축 방향의 기단측에 형성된 절삭 조각 배출 홈과,
상기 외주 절삭날의 레이크면의 상기 직경 방향의 내측에 형성된 절삭 조각 배출 홈을 구비하고,
상기 코너 R 절삭날 상의 소정의 점 및 상기 회전 중심축을 포함하는 기준면에 대해 수직이고, 또한 상기 코너 R 절삭날의 원호 중심점과 상기 소정의 점을 지나는 가상 직선을 포함하는 가상 평면 내에 있어서, 상기 기준면에 대해 상기 코너 R 절삭날의 레이크면이 경사지는 각도인 진 레이크각을, 방사 방향 레이크각으로 정의하고,
상기 기준면에 투영한 상기 가상 직선이, 상기 기준면 내에 있어서, 상기 회전 중심축에 대해 경사지는 각도를, 방사 각도로 정의하고,
상기 방사 각도가 5°가 된 상기 가상 직선이, 상기 코너 R 절삭날에 교차하는 점을 기준점으로 정의하고,
상기 외주 절삭날의 비틀림각이 정의 값을 갖고,
상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 경계점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각이 정의 값을 갖고,
상기 기준점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각이 부의 값을 갖고,
상기 코너 R 절삭날의 날 길이 전체 영역 중, 적어도 상기 경계점과 상기 기준점 사이의 영역에 있어서의 상기 방사 방향 레이크각이 부의 값을 갖고,
상기 기준점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 상기 방사 방향 레이크각이, 상기 경계점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 상기 방사 방향 레이크각보다 작은 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 코너 R 절삭날의 날 길이 전체 영역에 있어서, 상기 방사 방향 레이크각이 부의 값이 되는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 면취면이, 상기 코너 R 절삭날의 날 길이 전체 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 면취면이, 상기 코너 R 절삭날의 레이크면으로부터, 상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 상기 경계점을 상기 회전 중심축 방향의 기단측을 넘어, 상기 외주 절삭날의 레이크면에도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 4 항에 있어서,
상기 면취면이, 상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 상기 경계점으로부터 상기 회전 중심축 방향의 기단측을 향하여 연장되는 길이가, 상기 코너 R 절삭날의 반경을 r 로 하여, 0.02r 이상 0.5r 이하인 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 면취면이, 상기 코너 R 절삭날의 레이크면으로부터, 상기 코너 R 절삭날과 상기 바닥 절삭날의 경계점을 상기 직경 방향의 내측을 넘어, 상기 바닥 절삭날의 레이크면에도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코너 R 절삭날 및 상기 외주 절삭날 중, 상기 코너 R 절삭날 상에, 상기 회전 중심축 둘레를 따른 둘레 방향 중 공구 회전 방향을 향하여 가장 돌출되는 최볼록점이 배치되고,
상기 최볼록점은, 상기 코너 R 절삭날 상에 있어서 상기 방사 각도로 40°이상 55°이하의 범위에 배치되는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 상기 경계점에 있어서의 상기 코너 R 절삭날의 축 방향 레이크각의 크기가, 상기 외주 절삭날의 비틀림각의 크기를 100 ％ 로 하여, 90 ％ 이상 110 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방사 방향 레이크각은, 상기 코너 R 절삭날 중, 상기 코너 R 절삭날과 상기 외주 절삭날의 상기 경계점과, 상기 기준점 사이에 위치하는 영역에 있어서 최대값이 되는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 사용되는 것을 특징으로 하는 인서트.