KR20190129091A

KR20190129091A - 절삭 인서트 및 날끝 교환식 절삭 공구

Info

Publication number: KR20190129091A
Application number: KR1020197030269A
Authority: KR
Inventors: 히로토 사이토; 쇼우지로우 도우마
Original assignee: 미츠비시 히타치 쓰루 가부시키가이샤
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2019-11-19
Also published as: CN110087808B; WO2019088125A1; US11813678B2; EP3705218A4; CN110087808A; US20200023444A1; JPWO2019088125A1; EP3705218A1; JP6531883B1; KR102193809B1

Abstract

이 절삭 인서트에서는, 2 개의 다각형면 (12) 과, 플랭크면 (14) 이 형성되는 측면 (13) 과, 레이크면과 플랭크면 (14) 의 교차 능선부에 형성되는 절삭날 (15) 을 갖는 다각형 판상의 인서트 본체 (11) 를 구비하고, 인서트 본체 (11) 는, 인서트 중심선 (L) 에 관하여 회전 대칭 형상이고, 다각형면 (12) 에 관하여 표리 반전 대칭 형상이고, 절삭날 (15) 은, 코너날 (15a) 과, 코너날 (15a) 의 일단으로부터 연장되는 주절삭날 (15b) 과, 주절삭날 (15b) 의 일단으로부터 주절삭날 (15b) 과 둔각으로 교차하는 방향으로 연장되는 와이퍼날 (15c) 을 구비하고, 와이퍼날 (15c) 로부터 코너날 (15a) 의 일단측을 향하여 주절삭날 (15b) 에 걸치는 범위에, 인서트 중심선 (L) 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각이 와이퍼날 (15c) 로부터 코너날 (15a) 의 일단측을 향함에 따라서 연속적으로 정각으로부터 0°를 거쳐 부각으로 점차 감소되는 제 1 영역이 형성된다.

Description

절삭 인서트 및 날끝 교환식 절삭 공구

본 발명은 날끝 교환식의 엔드 밀 등의 날끝 교환식 절삭 공구에 착탈 가능하게 장착되어, 특히 고이송 가공을 행하는 데 바람직한 절삭 인서트, 및 이와 같은 절삭 인서트를 착탈 가능하게 장착한 날끝 교환식 절삭 공구에 관한 것이다.

본원은 2017년 11월 2일에, 일본에 출원된 일본 특허출원 2017-213262호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

이와 같은 고이송 가공을 행하는 절삭 인서트로는, 예를 들어 특허문헌 1 에, 도 12 에 나타내는 바와 같이 인서트 본체 (1) 가 3 개의 모서리부를 구비한 2 개의 대략 삼각 형상을 이루는 2 개의 삼각형면 (2) 을 갖는 삼각형 판상의 절삭 인서트가 기재되어 있다. 또, 특허문헌 1 에는, 이 절삭 인서트의 1 개의 삼각형면 (2) 을 레이크면으로 하여 공구 회전 방향을 향하게 하고, 이 1 개의 삼각형면 (2) 의 1 개의 모서리부에 형성된 코너날 (3) 을 공구 본체의 외주측 (도 12 에 있어서 우측) 을 향하게 함과 함께, 이 1 개의 코너날 (3) 의 일단으로부터 연장되는 주절삭날 (4) 을 공구 본체의 선단 외주측을 향하게 하고, 추가로 이 주절삭날 (4) 의 일단으로부터 연장되는 부절삭날 (와이퍼날) (5) 을 공구 본체의 회전축선과 수직인 평면 상에 대략 위치시켜 착탈 가능하게 장착된 날끝 교환식 절삭 공구도 기재되어 있다.

이와 같은 절삭 인서트에서는, 공구 본체의 선단측으로 향해져 공구 본체의 외주측을 향함에 따라서 상기 회전축선과 수직인 평면에 대해서 완만한 각도로 후단측을 향하게 되는 주절삭날 (4) 에 의해서, 이 주절삭날 (4) 의 공구 본체 내주측 (도 12 에 있어서 좌측) 이나 상기 와이퍼날 (5) 에서는 두께가 얇은 절삭 부스러기가 생성되게 된다. 이 때문에, 공구 본체를 높은 이송량으로 송출해도 절삭 저항이 증대되는 것을 억제할 수 있어, 금형 등의 가공에 있어서 효율적인 절삭 가공을 행할 수 있다.

일본 특허공보 제5983901호

그런데, 이 특허문헌 1 에 기재된 절삭 인서트에 있어서는, 그 특허문헌 1 의 도 6 이나 도 10 에 나타내는 바와 같이, 상기 와이퍼날 (5) 의 위치에 있어서의 플랭크면의 플랭크각이 0°이다. 또, 와이퍼날 (5) 이외의 주절삭날 (4) 이나 코너날 (3) 의 플랭크면은 이들 주절삭날 (4) 및 코너날 (3) 로부터 멀어져 반대의 삼각형면측을 향함에 따라서 인서트 본체 (1) 의 외측으로 돌출되도록 볼록하게 굽어 있어, 플랭크각은 부각 (負角) 으로 되어 있다.

여기서, 도 13 에 부호 A 로 나타내는 것은, 도 12 에 나타낸 특허문헌 1 에 기재된 절삭 인서트에 있어서, 레이크면으로 되는 삼각형면 (2) 의 중심을 통과하는 인서트 중심선 L 을 따라서 주절삭날 (4) 과는 반대측의 와이퍼날 (5) 의 단부 (端部) 를 통과하는 단면 (斷面) 을 기준의 0°위치로 하고, 이 기준의 단면으로부터 도 12 에 있어서 인서트 중심선 L 을 중심으로 반시계 회전 방향으로 120°의 위치에 있는 다른 와이퍼날 (5) 의 단부까지의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크각을 5°씩 계산하여 나타낸 것이다. 이 도 13 에서 알 수 있는 바와 같이 와이퍼날 (5) 의 영역에서는 상기 플랭크각은 0°이고, 주절삭날 (4) 의 영역 (단면 각도가 15°이상인 영역) 으로 들어가면 플랭크각은 점차 부각측으로 커지고, 코너날 (3) 을 넘은 위치 (단면 각도 70°의 위치) 에서 다시 상기 플랭크각은 0°로 돌아와 있다.

이 때문에, 이들 플랭크면이 피삭재의 가공면과 간섭하는 것을 피하려면, 레이크면으로 되는 삼각형면 (2) 을 공구 본체의 선단측으로 향해지는 와이퍼날 (5) 이나 주절삭날 (4) 로부터 공구 본체 후단측을 향하게 함에 따라서 공구 회전 방향측으로 크게 경사지도록 하여 절삭 인서트를 장착해야만 한다. 이 때문에, 와이퍼날 (5) 이나 주절삭날 (4) 의 축방향 레이크각은 부각, 혹은 부각측으로 큰 각도가 되어 예리함이 둔해져 버리는 것을 피할 수 없다. 따라서, 절삭 부스러기의 두께가 얇아도, 절삭 저항의 증대를 충분히 억제할 수 없게 되어, 고이송 가공에 있어서 공구 본체의 채터 진동이나 휨에 의한 가공 정밀도의 저하를 초래할 우려가 있다. 또, 절삭 부스러기가 무리하게 컬되기도 하기 때문에, 절삭 부스러기 막힘을 일으킬 우려가 있다.

본 발명은, 이와 같은 배경하에 이루어진 것으로서, 고이송 가공에 있어서 절삭 저항의 증대를 확실하게 억제할 수 있어 우수한 가공 정밀도를 얻을 수 있음과 함께, 절삭 부스러기 막힘을 방지하는 것도 가능한 절삭 인서트를 제공하고, 또 이와 같은 절삭 인서트를 착탈 가능하게 장착한 날끝 교환식 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 절삭 인서트는, 다각 형상으로 형성된 2 개의 다각형면으로서, 일방이 레이크면으로 되었을 때에 타방이 착좌면으로 되는 상기 2 개의 다각형면과, 이들 2 개의 다각형면의 주위에 배치되어 그 다각형면의 상기 레이크면과 교차하는 플랭크면이 형성되는 측면과, 상기 레이크면과 상기 플랭크면의 교차 능선부에 형성되는 절삭날을 갖는 다각형 판상의 인서트 본체를 구비한 절삭 인서트이다. 상기 인서트 본체는, 상기 2 개의 다각형면의 중심을 통과하는 인서트 중심선에 관하여 회전 대칭 형상이다. 이들 2 개의 다각형면에 관하여 표리 반전 대칭 형상이고, 상기 절삭날은, 상기 다각형면의 모서리부에 위치하는 코너날과, 이 코너날의 일단으로부터 연장되는 주절삭날과, 이 주절삭날의 일단으로부터 그 주절삭날과 둔각으로 교차하는 방향으로 연장되는 와이퍼날을 적어도 구비한다. 상기 와이퍼날로부터 상기 코너날의 일단측을 향하여 상기 주절삭날에 걸치는 범위에는 제 1 영역 (플랭크면 점감 영역) 이 형성되고, 상기 제 1 영역에서는 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 상기 와이퍼날로부터 상기 코너날의 일단측을 향함에 따라서 연속적으로 정각 (正角) 으로부터 0°를 거쳐 부각으로 점차 감소된다.

또, 본 발명의 날끝 교환식 공구는, 축선 둘레로 회전되는 공구 본체의 선단부 외주에 형성된 인서트 장착 시트에, 이와 같은 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되고, 상기 절삭 인서트는, 상기 2 개의 다각형면 중의 일방의 다각형면을 레이크면으로 하여 공구 회전 방향을 향하게 하고, 이 일방의 다각형면의 1 개의 상기 코너날을 상기 공구 본체의 외주측을 향하게 함과 함께, 이 1 개의 상기 코너날의 일단으로부터 연장되는 1 개의 상기 주절삭날을 상기 공구 본체의 선단측을 향하게 하고, 또한 이 1 개의 상기 주절삭날의 일단으로부터 연장되는 1 개의 와이퍼날을 상기 축선과 수직인 평면에 대해서 오목각이 2°이하가 되도록 배치되어 있다.

상기 절삭 인서트 및 날끝 교환식 절삭 공구에 있어서는, 절삭 인서트의 와이퍼날로부터 코너날의 일단측을 향하여 주절삭날에 걸치는 범위에, 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 와이퍼날로부터 코너날의 일단측을 향함에 따라서 연속적으로 정각으로부터 0°를 거쳐 부각에 이르는 제 1 영역이 형성되어 있다. 즉 와이퍼날로부터 코너날의 일단측을 향하여 상기 플랭크각이 0°가 될 때까지는, 와이퍼날 및 주절삭날의 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 플랭크각은 정각이다.

따라서, 상기 날끝 교환식 절삭 공구에 있어서, 공구 본체의 선단측으로 향해지는 와이퍼날과 주절삭날의 공구 본체 내주측의 부분으로부터 공구 본체 후단측을 향하여 레이크면으로 되는 일방의 다각형면을, 공구 회전 방향측으로 크게 경사지게 하지 않아도, 이들 와이퍼날 및 주절삭날의 공구 본체 내주측의 플랭크면이 피삭재의 가공면과 간섭하는 것을 피할 수 있다. 이 때문에, 이들 와이퍼날 및 주절삭날의 공구 본체 내주측의 부분에 날카로운 예리함을 확보할 수 있어 절삭 저항의 증대를 확실하게 억제할 수 있고, 고이송 가공에 있어서의 공구 본체의 채터 진동이나 휨을 방지하여 우수한 가공 정밀도를 얻을 수 있다. 또, 절삭 부스러기가 무리하게 컬되는 경우도 없어지기 때문에, 절삭 부스러기 막힘을 방지할 수도 있다.

그 한편으로, 공구 본체의 외주측으로 향해지는 주절삭날의 코너날측에서는, 내주측과는 반대로 두께가 두꺼운 절삭 부스러기가 생성되게 되어, 절삭날에 대한 절삭 부하가 커진다. 이에 비해서, 상기 구성의 절삭 인서트 및 날끝 교환식 절삭 공구에서는, 이 주절삭날의 코너날측에서는 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 플랭크면의 플랭크각은 0°로부터 부각측으로 점감되어 간다. 따라서, 이에 수반하여, 주절삭날의 날붙이각은 코너날측을 향하여 점차 증대되어 가기 때문에, 이와 같은 큰 절삭 부하에 대해서 충분한 절삭날 강도를 확보할 수 있어, 절삭날에 치핑이나 결손 등이 발생되는 사태를 방지하는 것이 가능해진다.

상기 제 1 영역에 있어서는, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 ＋8°∼ -6°의 범위 내에서 점감되어 있는 것이 바람직하다. 상기 와이퍼날의 날 길이를 이등분하는 위치에 있어서는, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이, ＋0.5°∼ ＋8°의 범위인 것이 바람직하다. 이들 제 1 영역의 상기 플랭크각이나 와이퍼날의 날 길이를 이등분하는 위치에 있어서의 플랭크각이 상기 범위를 상회하면, 절삭날의 날붙이각이 작아져 두께가 얇은 절삭 부스러기가 생성되는 경우여도 치핑이나 결손을 발생시키기 쉬워질 우려가 있다. 그 한편으로, 이들 상기 플랭크각이 상기 범위를 하회하면, 인서트 본체를 크게 경사지게 하지 않으면 플랭크면과 피삭재의 간섭을 방지할 수 없게 되어, 절삭 저항의 증대를 초래할 우려가 발생된다. 상기 제 1 영역에 있어서는, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 ＋7°∼ -5°의 범위 내에서 점감되어 있는 것이 더욱 바람직하고, ＋6°∼ -4°의 범위 내에서 점감되어 있는 것이 한층 바람직하다. 단, 이것에 한정되지는 않는다. 마찬가지로, 상기 와이퍼날의 날 길이를 이등분하는 위치에 있어서는, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이, ＋0.5°∼ ＋7°의 범위인 것이 더욱 바람직하고, ＋0.5°∼ ＋6°의 범위인 것이 한층 바람직하다. 단, 이것에 한정되지는 않는다.

그런데, 이와 같은 절삭 인서트를 장착한 날끝 교환식 절삭 공구는, 공구 본체를 축선 둘레로 회전시키면서 그 축선과 수직인 방향으로 송출하여 고이송 가공을 행하는 것 외에, 공구 본체를 축선 방향 선단측으로도 송출하여 피삭재에 음각 (陰刻) 을 행하는 램핑 가공 혹은 경사 가공에 사용되는 경우도 있다. 그리고, 이 경우에는, 와이퍼날의 공구 본체 내주측에 인접하는 부분, 즉 도 12 에 있어서 상측의 코너날 (3) 에 관해서는 단면 위치의 각도가 85°부근부터 120°까지의 범위의 부분도 절삭에 사용되게 된다. 그런데, 특허문헌 1 에 기재된 절삭 인서트에서는, 도 13 에 나타낸 바와 같이 이 부분에 있어서의 플랭크면의 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 플랭크각도 0°이기 때문에, 역시 절삭 인서트를 크게 경사지게 하지 않으면 플랭크면과 피삭재의 가공면의 간섭을 피하할 수 없어, 절삭 저항의 증대를 초래하게 된다.

이와 같은 경우에, 상기 구성의 절삭 인서트에서는, 상기 절삭날에, 상기 코너날의 타단으로부터, 그 코너날의 타단측에 인접하는 다른 절삭날의 상기 와이퍼날과 둔각으로 교차하는 방향으로 연장되는 부절삭날을 추가로 구비하고, 이 부절삭날 중, 상기 코너날의 타단으로부터 연장되는 범위에는 제 2 영역 (플랭크각 점증 영역) 을 형성하고, 이 제 2 영역에서는 그 코너날의 타단으로부터 멀어짐에 따라서 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각을 정각측으로 점차 증대시킴과 함께, 이 제 2 영역으로부터 상기 다른 절삭날측을 향하는 범위에는 제 3 영역 (플랭크각 안정 영역) 을 형성하고, 이 제 3 영역에서는 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 정각이고, 상기 인서트 중심선을 사이에 두는 단위 협각마다의 플랭크각의 증감률이 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역보다 작게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 절삭에 사용되는 와이퍼날의 공구 본체 내주측에 위치하게 되는 부절삭날은, 이 공구 본체 내주측에 위치하는 코너날의 타단으로부터 멀어져 절삭에 사용되는 와이퍼날측을 향함에 따라서, 먼저 제 2 영역에 있어서 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 플랭크면에 플랭크각이 정각측으로 점증된다. 이어서, 제 3 영역에 있어서 상기 플랭크각이 정각측인 상태에서, 단위 협각마다의 플랭크각의 증감률이 제 1 영역 및 제 2 영역보다 작은 범위에서 안정된다. 따라서, 램핑 가공시에 와이퍼날의 공구 본체 내주측에 인접하게 되는 부절삭날 부분에서는, 이 제 3 영역에 있어서 상기 플랭크각이 정각에서 안정되어 있기 때문에, 절삭 인서트를 크게 경사지게 할 필요가 없어져, 절삭 저항의 증대를 초래하는 경우도 없다.

또, 특히 이 경우에는, 상기 제 3 영역의 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각보다, 상기 와이퍼날의 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각을 부각측으로 작게 함으로써, 와이퍼날의 날붙이각을 확보하여 절삭날 강도를 유지할 수 있다. 또한, 이 제 3 영역에 있어서도, 부절삭날의 날붙이각의 확보와 절삭 저항의 저감을 양립하려면, 상기 부절삭날의 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각은 ＋6°∼ ＋15°의 범위 내인 것이 바람직하다. 특히, 이 플랭크각이 ＋15°를 상회하면 와이퍼날과 둔각으로 교차하는 부절삭날에 응력 집중이 생길 우려가 있어 바람직하지 않다. 이 플랭크각은 ＋7°∼ ＋14°의 범위 내인 것이 더욱 바람직하고, ＋8°∼ ＋13°의 범위 내인 것이 한층 바람직하다. 단, 이에 한정되지 않는다.

또한, 이렇게 하여 제 3 영역을 형성한 경우에는, 상기 다각형면에, 상기 인서트 중심선과 수직인 평면부와, 이 평면부로부터 상기 코너날측을 향함에 따라서 상기 인서트 중심선 방향으로 돌출되도록 경사지는 경사부를 형성하고, 상기 절삭날 중, 상기 코너날과, 상기 주절삭날과, 상기 부절삭날 중의 상기 제 2 영역에 위치하는 부분은, 상기 경사부와 상기 플랭크면의 교차 능선부에 형성하는 한편, 상기 부절삭날 중의 상기 제 3 영역에 위치하는 부분은, 상기 평면부와 상기 플랭크면의 교차 능선부에 형성하는 것이 바람직하다.

이로써, 플랭크각이 부각이 되는 코너날과, 주절삭날 및 부절삭날 중 코너날측을 향하여 플랭크각이 부각측으로 커지는 부분에서는, 공구 본체에 장착했을 때에 인서트 본체를 크게 경사지게 하지 않아도 축방향 레이크각을 정각측으로 크게 할 수 있다. 이 때문에, 더욱 날카로운 예리함을 확보할 수 있음과 함께, 절삭 부스러기가 무리하게 컬되는 것도 확실하게 방지하여 절삭 부스러기 막힘을 방지할 수 있다. 그 한편으로, 플랭크각이 정각인 제 3 영역에서는, 절삭날의 날붙이각을 보다 크게 확보할 수 있어, 절삭날 강도를 확실하게 유지하는 것이 가능해진다.

추가로 또, 상기 인서트 본체의 측면에는, 상기 2 개의 다각형면측의 상기 플랭크면 사이에, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서 그 인서트 중심선 방향으로 연장되는 복수의 인서트 구속면을 형성하고, 이들 복수의 인서트 구속면을 상기 인서트 중심선 방향에서 보았을 때 서로 교차하는 방향으로 형성함으로써, 이 인서트 구속면을 인서트 장착 시트의 벽면에 맞닿게 하여 인서트 본체의 인서트 중심선 둘레의 회전을 구속할 수 있어, 더욱 안정적인 절삭 가공을 행할 수 있다.

한편, 특허문헌 1 에 기재된 절삭 인서트와 마찬가지로, 상기 인서트 본체가, 상기 2 개의 다각형면이 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상인 경우에는, 상기 제 1 영역은, 상기 인서트 중심선 방향으로 상기 다각형면과 대향하는 방향에서 보았을 때, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 상기 와이퍼날로부터 상기 코너날의 일단측을 향하여 부각측으로 점감되기 시작하는 위치로부터 정각측으로 증가하기 시작하는 위치까지의 상기 인서트 중심선을 사이에 두는 협각의 범위가, 50°∼ 65°의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.

또, 마찬가지로 상기 인서트 본체가, 상기 2 개의 다각형면이 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상인 경우에, 상기 제 1 영역 중 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 부각이 되는 범위는, 상기 인서트 중심선 방향으로 상기 다각형면과 대향하는 방향에서 보았을 때, 상기 와이퍼날의 날 길이를 이등분하는 위치로부터 상기 코너날의 일단측을 향하여 상기 인서트 중심선을 사이에 두는 협각이, 20°∼ 70°의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 마찬가지로 상기 인서트 본체가, 상기 2 개의 다각형면이 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상인 경우에, 상기 제 1 영역 중 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 부각이 되는 범위는, 상기 인서트 중심선 방향으로 상기 다각형면과 대향하는 방향에서 보았을 때, 상기 인서트 중심선을 사이에 두는 협각의 범위가, 25°∼ 55°의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.

이들 협각이 각각 상기 범위 내보다 작으면, 제 1 영역에 있어서 플랭크각이 점감되는 비율이 지나치게 커지게 되어 플랭크면이 크게 비틀리게 되고, 절삭날에 응력 집중이 일어나 결손이나 치핑이 쉽게 발생하게 될 우려가 있다. 또, 이들 협각이 상기 범위보다 크면, 반대로 점감된 플랭크각이 다시 증가하는 영역에 있어서의 협각의 범위가 작아져, 이 영역에 있어서의 절삭날에 응력의 집중이 쉽게 일어나게 될 우려가 있다. 또한, 이 중, 인서트 본체가, 2 개의 다각형면이 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상인 경우에, 상기 제 1 영역 중 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 부각이 되는 범위는, 상기 인서트 중심선 방향으로 상기 다각형면과 대향하는 방향에서 보았을 때의 상기 인서트 중심선을 사이에 두는 협각의 범위로서, 27°∼ 55°의 범위 내로 되어 있는 것이 더욱 바람직하고, 30°∼ 55°의 범위 내로 되어 있는 것이 한층 바람직하다. 단, 이것에 한정되지는 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 공구 본체의 내주측에 위치하는 와이퍼날 및 주절삭날에 날카로운 예리함을 확보할 수 있어 절삭 저항의 증대를 확실하게 억제하고, 고이송 가공에 있어서 우수한 가공 정밀도를 얻을 수 있음과 함께, 절삭 부스러기 막힘을 방지할 수도 있다. 그 한편으로, 공구 본체의 외주측으로 향해지는 주절삭날의 코너날측에서는, 충분한 절삭날 강도를 확보할 수 있어, 절삭날에 치핑이나 결손 등이 발생되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

도 1 은, 본 발명의 절삭 인서트의 일 실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 실시형태를 인서트 중심선 방향에서 본 평면도이다.
도 3 은, 도 2 에 있어서의 X 화살표선 방향에서 본 측면도이다.
도 4 는, 도 2 에 있어서의 Y 화살표선 방향에서 본 측면도이다.
도 5 는, 도 2 에 있어서의 AL 단면도이다.
도 6 은, 도 2 에 있어서의 BL 단면도이다.
도 7 은, 도 2 에 있어서의 CL 단면도이다.
도 8 은, 도 2 에 있어서의 DL 단면도이다.
도 9 는, 도 2 에 있어서의 EL 단면도이다.
도 10 은, 도 1 에 나타내는 실시형태의 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되는 날끝 교환식 절삭 공구의 공구 본체의 사시도이다.
도 11 은, 도 1 에 나타내는 실시형태의 절삭 인서트가 도 10 에 나타내는 공구 본체에 착탈 가능하게 장착된 날끝 교환식 절삭 공구의 사시도이다.
도 12 는, 특허문헌 1 에 기재된 절삭 인서트의 평면도이다.
도 13 은, 도 1 에 나타내는 실시형태의 절삭 인서트와 도 12 에 나타내는 절삭 인서트의 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 플랭크각을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 10 은, 본 발명의 절삭 인서트의 일 실시형태를 나타내는 것이고, 도 10 은, 이 실시형태의 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되는 날끝 교환식 절삭 공구의 공구 본체를 나타내는 것이며, 도 11 은, 이 공구 본체에 상기 실시형태의 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착된 본 발명의 날끝 교환식 절삭 공구의 일 실시형태를 나타내는 것이다. 본 실시형태의 절삭 인서트는, 초경합금 등의 경질 재료에 의해서 형성된 다각형 판상의 인서트 본체 (11) 를 구비하고 있다. 이 인서트 본체 (11) 는, 2 개의 다각형면 (12) 이 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상으로서, 이들 2 개의 다각형면 (12) 의 중심을 통과하는 인서트 중심선 L 에 관하여 회전 대칭 형상임과 함께, 2 개의 다각형면 (12) 에 관하여 표리 반전 대칭 형상이다.

이들 2 개의 다각형면 (12) 은, 도 11 에 나타내는 바와 같이 날끝 교환식 절삭 공구의 공구 본체 (21) 에 장착되었을 때, 일방의 다각형면 (12) 이 레이크면으로 됨과 함께, 타방의 다각형면 (12) 은 공구 본체 (21) 에 형성된 인서트 장착 시트 (22) 에 대한 착좌면으로 된다. 이들 2 개의 다각형면 (12) 의 주위에 배치되는 인서트 본체 (11) 의 측면 (13) 에는, 2 개의 다각형면 (12) 의 레이크면과 교차하는 플랭크면 (14) 이 형성되고, 이들 레이크면 (다각형면 (12)) 과 플랭크면 (14) 의 교차 능선부에 절삭날 (15) 이 형성된다. 또한, 2 개의 다각형면 (12) 의 중앙부에는, 인서트 본체 (11) 를 인서트 장착 시트 (22) 에 장착하기 위한 인서트 중심선 L 을 중심으로 한 단면 원형의 장치공 (16) 이, 인서트 본체 (11) 를 상기 인서트 중심선 L 방향으로 관통하여 개구되어 있다.

절삭날 (15) 은, 인서트 중심선 L 방향에서 보았을 때, 다각형면 (12) 의 3 개의 모서리부에 배치되는 원호 등의 볼록 곡선상을 이루는 코너날 (15a) 과, 이 코너날 (15a) 의 일단 (도 2 에 있어서 인서트 중심선 L 을 중심으로 시계 회전 방향측의 단부) 으로부터 코너날 (15a) 에 접하여 연장되는 주절삭날 (15b) 과, 이 주절삭날 (15b) 의 일단에 있어서 주절삭날 (15b) 과 둔각으로 교차하는 방향으로 연장되는 와이퍼날 (15c) 을 구비하고 있다. 인서트 중심선 L 방향에서 보았을 때, 주절삭날 (15b) 은 직선상 또는 코너날 (15a) 이 이루는 볼록 곡선보다 곡률 반경이 큰 볼록 곡선상이고, 와이퍼날 (15c) 은 직선상 또는 주절삭날 (15b) 이 이루는 볼록 곡선보다 곡률 반경이 큰 볼록 곡선상이다. 또, 절삭날 (15) 은 추가로, 인서트 중심선 L 방향에서 보았을 때 직선상이고, 코너날 (15a) 의 타단으로부터 코너날 (15a) 에 접하여 연장되는 부절삭날 (15d) 을 구비하고 있고, 이 부절삭날 (15d) 은 1 개의 절삭날 (15) 의 타단측 (도 2 에 있어서 반시계 회전 방향측) 에 인접하는 다른 절삭날 (15) 의 와이퍼날 (15c) 과 둔각으로 교차하는 방향으로 연장되어 있다.

플랭크면 (14) 은, 인서트 본체 (11) 의 측면 (13) 중, 2 개의 다각형면 (12) 측의 가장자리부에 형성되어 있고, 이들 플랭크면 (14) 사이에는, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서 인서트 중심선 L 방향으로 연장되는 복수의 인서트 구속면 (17) 이, 인서트 중심선 L 방향에서 보았을 때 서로 교차하는 방향으로 형성되어 있다. 이들 인서트 구속면 (17) 은, 본 실시형태에서는 인서트 중심선 L 과 평행한 평면상으로서, 주절삭날 (15b) 과 부절삭날 (15d) 의 인서트 중심선 L 방향의 내측에 형성되어 있고, 인접하는 인서트 구속면 (17) 사이에 있어서 코너날 (15a) 의 인서트 중심선 L 방향 내측에 위치하는 부분은 볼록 곡면으로 이어져 있다.

또, 레이크면으로 되는 상기 다각형면 (12) 에는, 상기 장치공 (16) 의 개구부의 둘레에 인서트 중심선 L 과 수직인 평면부 (12a) 가 형성됨과 함께, 코너날 (15a) 측에는, 이 평면부 (12a) 로부터 코너날 (15a) 측을 향함에 따라서 인서트 중심선 L 방향으로 돌출되도록 경사지는 경사부 (12b) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 절삭날 (15) 중, 코너날 (15a) 및 주절삭날 (15b) 의 전체 길이와, 와이퍼날 (15c) 의 주절삭날 (15b) 과 교차하는 측의 일부와, 부절삭날 (15d) 의 코너날 (15a) 에 접하는 측의 일부가 경사부 (12b) 와 플랭크면 (14) 의 교차 능선부에 형성되고, 와이퍼날 (15c) 과 부절삭날 (15d) 의 나머지의 부분은 평면부 (12a) 와 플랭크면 (14) 의 교차 능선부에 형성되어 있다. 따라서, 절삭날 (15) 은, 코너날 (15a) 이 인서트 중심선 L 방향으로 가장 돌출되고, 주절삭날 (15b) 및 와이퍼날 (15c) 과 부절삭날 (15d) 을 따라서 코너날 (15a) 로부터 멀어짐에 따라서 인서트 중심선 L 방향으로 점차 후퇴하고, 와이퍼날 (15c) 을 대략 이등분하는 위치로부터 부절삭날 (15d) 의 도중에 걸쳐서 인서트 중심선 L 방향으로 가장 후퇴한다.

그리고, 상기 플랭크면 (14) 은, 와이퍼날 (15c) 로부터 코너날 (15a) 의 일단측을 향하여 주절삭날 (15b) 에 걸치는 범위에, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 연속적으로 정각으로부터 0°를 거쳐 부각에 이르는 제 1 영역 (14A) 을 구비하고 있다. 이 제 1 영역 (14A) 에 있어서는, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 ＋8°∼ -6°의 범위 내에서 점감되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 서술한 도 13 에 부호 B 로 나타내는 것은, 본 실시형태의 절삭 인서트에 있어서 인서트 중심선 L 을 따라서 와이퍼날 (15c) 의 날 길이를 이등분하는 위치를 통과하는 단면을 기준의 0°위치로 하고, 이 기준의 단면으로부터 도 2 에 있어서 인서트 중심선 L 을 중심으로 반시계 회전 방향으로 120°의 위치에 있는 상기 다른 절삭날 (15) 의 와이퍼날 (15c) 의 날 길이를 이등분하는 위치까지의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크각을 5°씩 계산하여 나타낸 것이다. 이에 따르면, 본 실시형태에서는 단면 위치의 각도가 5°∼ 55°인 범위가 플랭크각 점감 영역 (14A) 이 된다.

또, 본 실시형태에서는, 상기 부절삭날 (15d) 중, 코너날 (15a) 의 타단으로부터 연장되는 범위에는, 이 코너날 (15a) 의 타단으로부터 멀어짐에 따라서 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θB 가 정각측으로 점차 증대되는 제 2 영역 (14B) 이 형성되어 있다. 또한, 이 제 2 영역 (14B) 으로부터 상기 다른 절삭날 (15) 측을 향하는 범위에는, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θC 가 정각이고, 인서트 중심선 L 을 사이에 두는 단위 협각마다의 플랭크각 θC 의 증감률이 제 1 영역 (14A) 및 제 2 영역 (14B) 보다 작은 제 3 영역 (14C) 이 형성되어 있다.

따라서, 도 13 에 의하면, 본 실시형태에서는 단면 위치의 각도가 55°∼ 80°또는 85°정도까지의 범위가 제 2 영역 (14B) 으로 되고, 단면 위치의 각도가 80°또는 85°∼ 110°까지의 범위가 제 3 영역 (14C) 으로 된다. 그리고, 본 실시형태에서는, 부절삭날 (15d) 중 제 2 영역 (14B) 에 위치하는 부분이, 다각형면 (12) 중 상기 경사부 (12b) 와 플랭크면 (14) 의 교차 능선부에 형성되는 한편, 부절삭날 (15d) 중 제 3 영역 (14C) 에 위치하는 부분이, 다각형면 (12) 의 상기 평면부 (12a) 와 플랭크면 (14) 의 교차 능선부에 형성된다.

또한, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 이 부절삭날 (15d) 의 제 3 영역 (14C) 으로부터 다른 절삭날 (15) 의 와이퍼날 (15c) 을 향해서는 플랭크각이 급격하게 감소되고, 와이퍼날 (15c) 의 영역 (14D) 에서 플랭크각 θD 는 정각의 범위에서 다시 안정되고나서 다른 절삭날 (15) 의 제 1 영역 (14A) 에 이른다. 따라서, 상기 제 3 영역 (14C) 의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 부절삭날 (15d) 의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θC 는, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 와이퍼날 (15c) 의 영역 (14D) 의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θD 보다 정각측으로 크다.

여기서, 이 제 3 영역 (14C) 에 있어서, 부절삭날 (15d) 의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θC 는 ＋6°∼ ＋15°의 범위 내인 것이 바람직하다. 또, 와이퍼날 (15c) 의 날 길이를 이등분하는 위치 (단면 위치의 각도가 기준의 0°의 위치) 에 있어서, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θD 는 ＋0.5°∼ ＋8°의 범위 내인 것이 바람직하고, 부절삭날 (15d) 의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θC 보다 부각측으로 큰 것이 바람직하다.

또한, 인서트 본체 (11) 가 상기 2 개의 다각형면 (12) 에 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상인 본 실시형태의 절삭 인서트에 있어서는, 도 13 에 나타내는 바와 같이 상기 제 1 영역 (14A) 은, 인서트 중심선 L 방향으로 다각형면 (12) 과 대향하는 방향에서 보았을 때, 와이퍼날 (15c) 로부터 코너날 (15a) 의 일단측을 향하여, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 부각측으로 점감되기 시작하는 위치로부터 정각측으로 증가하기 시작하는 위치까지의 인서트 중심선 L 을 사이에 두는 협각 α 의 범위가, 50°∼ 65°의 범위 내로 되는 것이 바람직하다.

또, 마찬가지로 인서트 본체 (11) 가 상기 2 개의 다각형면 (12) 에 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상인 본 실시형태의 절삭 인서트에 있어서는, 상기 제 1 영역 (14A) 중 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θB 가 부각이 되는 범위는, 인서트 중심선 L 방향으로 다각형면 (12) 과 대향하는 방향에서 보았을 때, 와이퍼날 (15c) 의 날 길이를 이등분하는 위치로부터 코너날 (15a) 의 일단측을 향하여 인서트 중심선 L 을 사이에 두는 협각 β 가, 20°∼ 70°의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 마찬가지로 인서트 본체 (11) 가 상기 2 개의 다각형면 (12) 에 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상인 본 실시형태의 절삭 인서트에 있어서는, 상기 제 1 영역 (14A) 중 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 부각이 되는 범위는, 인서트 중심선 L 방향으로 다각형면 (12) 과 대향하는 방향에서 보았을 때의 인서트 중심선 L 을 사이에 두는 협각 γ 의 범위가, 25°∼ 55°의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 이와 같은 초경합금 등의 경질 재료에 의해서 형성된 절삭 인서트의 인서트 본체 (11) 는, 분말 야금 기술의 기본적인 공정을 따라서 제조된다. 즉, 인서트 본체 (11) 가 초경합금제인 경우에는, 탄화 텅스텐 분말과 코발트 분말을 주성분으로 하고, 필요에 따라서 크롬이나 탄탈 등을 부성분으로 하는 과립상의 조립 분말을 사용하여, 금형을 사용한 분말 프레스 성형을 행한다. 이렇게 하여 얻어진 프레스 성형체는, 적절한 분위기와 온도로 제어된 소결로 내에서 소정 시간 소결됨으로써, 인서트 본체 (11) 가 되는 소결체를 제조할 수 있다. 절삭 인서트의 기본적 형상은 상기 금형의 설계에 의해서 반영되고, 절삭 인서트의 상세 형상은 금형 성형에 의해서 얻어진다. 추가로, 절삭 인서트의 날끝 형상의 고정밀화를 도모하기 위해서, 필요에 따라서 연삭 지석을 사용한 연삭 가공이나, 경질 지립을 내포한 브러시에 의한 날끝 처리이거나, 유리 (遊離) 지립법을 이용한 웨트 블라스트에 의한 날끝 처리를 실시하거나 하기도 한다.

이와 같은 본 실시형태의 절삭 인서트는, 도 10 에 나타내는 바와 같은 날끝 교환식 절삭 공구의 공구 본체 (21) 의 선단부 외주에 형성된 상기 인서트 장착 시트 (22) 에 착탈 가능하게 장착되고, 도 11 에 나타내는 바와 같은 본 발명의 일 실시형태의 날끝 교환식 절삭 공구를 구성한다. 이 공구 본체 (21) 는 축선 O 를 중심으로 한 개략 원통상을 이루고 있고, 절삭 가공시에는 그 후단부가 공작 기계의 주축에 파지되어 축선 O 둘레로 공구 회전 방향 T 로 회전되고, 상기 절삭 인서트에 의해서 피삭재에 절삭 가공을 행한다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 축선 O 가 연장되는 방향 중, 공구 본체 (21) 에 있어서 인서트 장착 시트 (22) 에 접근하는 방향 (도 10 및 도 11 에 있어서 우상으로부터 좌하를 향하는 방향) 을 선단측이라고 하고, 공구 본체 (21) 에 있어서 인서트 장착 시트 (22) 로부터 이간되는 방향 (도 10 및 도 11 에 있어서 좌하로부터 우상을 향하는 방향) 을 후단측이라고 한다. 또, 축선 O 와 직교하는 방향을 직경 방향이라고 한다. 또한, 직경 방향 중 축선 O 에 접근하는 방향을 내주측이라고 하고, 축선 O 로부터 이간되는 방향을 외주측이라고 한다.

공구 본체 (21) 의 선단부 외주에는 복수 (본 실시형태에서는 5 개) 의 칩 포켓 (23) 이 형성되고 있고, 인서트 장착 시트 (22) 는, 이들 칩 포켓 (23) 의 공구 회전 방향 T 를 향하는 벽면의 선단부 외주에 형성되어 있다. 인서트 장착 시트 (22) 는, 공구 회전 방향 T 측을 향하는 평면상의 바닥면 (22a) 과, 이 바닥면 (22a) 으로부터 공구 회전 방향 T 측으로 간격을 두고 배치되어 인서트 본체 (11) 의 상기 인서트 구속면 (17) 에 맞닿을 수 있는 복수의 평면상의 벽면 (22b) 을 구비하고 있다. 바닥면 (22a) 에는, 상기 장치공 (16) 에 삽입 통과된 클램프 나사 (24) 가 비틀려 넣어지는 나사공 (22c) 이 형성되어 있다.

이와 같은 인서트 장착 시트 (22) 에, 본 실시형태의 절삭 인서트는, 인서트 본체 (11) 의 일방의 다각형면 (12) 을 레이크면으로서 공구 회전 방향 T 측을 향하게 함과 함께, 타방의 다각형면 (12) 의 평면부 (12a) 를 인서트 장착 시트 (22) 의 바닥면 (22a) 에 밀착시켜 착좌된다. 또한, 인서트 본체 (11) 는, 상기 일방의 다각형면 (12) 의 1 개의 모서리부에 위치하는 코너날 (15a) 을 공구 본체 (21) 의 외주측으로 돌출시킴과 함께, 이 코너날 (15a) 의 일단으로부터 연장되는 주절삭날 (15b) 을 공구 본체 (21) 의 선단측을 향하게 하고, 또 이 주절삭날 (15b) 의 일단으로부터 연장되는 와이퍼날 (15c) 을 축선 O 와 수직인 평면에 대해서 오목각이 2°이하가 되도록 배치하여, 장치공 (16) 에 삽입 통과된 클램프 나사 (24) 를 나사공 (22c) 에 비틀어 넣음으로써 고정된다. 즉, 와이퍼날 (15c) 은, 축선 O 와 수직인 평면을 따라서 배치되거나, 또는 이 평면에 대해서 2°이하의 각도로 공구 본체 (21) 의 내주측을 향함에 따라서 후단측을 향하도록 경사지게 배치된다. 이 때, 절삭에 사용되지 않는 절삭날 (15) 에 연속되는 측면 (13) 의 인서트 구속면 (17) 은 인서트 장착 시트 (22) 의 벽면 (22b) 에 맞닿게 하여, 인서트 중심선 L 둘레의 인서트 본체 (11) 의 회전이 구속된다.

이와 같이 절삭 인서트가 장착된 날끝 교환식 절삭 공구는, 통상적인 절삭시에는 축선 O 둘레로 회전되면서 그 축선 O 와 수직인 방향으로 송출되고, 오로지 공구 본체 (21) 의 외주측으로 돌출된 코너날 (15a) 과, 이 코너날 (15a) 의 일단에 연속되는 주절삭날 (15b) 및 와이퍼날 (15c) 에 의해서 피삭재를 절삭한다. 주절삭날 (15b) 은 직선상 또는 코너날 (15a) 보다 곡률 반경이 큰 볼록 곡선상을 이루고 있기 때문에, 와이퍼날 (15c) 도 포함하여 공구 본체 (21) 의 내주측 부분에 의해서 생성되는 절삭 부스러기의 두께가 얇고, 공구 본체 (21) 를 높은 이송량으로 송출해도 절삭 저항이 증대되는 것을 억제할 수 있다.

그리고, 추가로 상기 구성의 절삭 인서트 및 날끝 교환식 절삭 공구에 있어서는, 절삭 인서트의 와이퍼날 (15c) 로부터 코너날 (15a) 의 일단측을 향하여 주절삭날 (15b) 에 걸치는 범위에, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 연속적으로 정각으로부터 0°를 거쳐 부각에 이르는 제 1 영역 (14A) 이 형성되어 있다. 따라서, 이 제 1 영역 (14A) 에 있어서 플랭크각 θA 가 0°가 될 때까지는, 와이퍼날 (15c) 및 주절삭날 (15b) 의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크각 θA 는 정각이고, 즉 도 5 에 나타내는 바와 같이 동일 단면에 있어서 플랭크면 (14) 은 절삭날 (15) 을 통과하는 인서트 중심선 L 과 평행한 직선에 대해서 절삭날 (15) 로부터 멀어짐에 따라서 점차 후퇴하도록 경사져 있다.

따라서, 플랭크면 (14) 과 피삭재의 가공면의 간섭을 방지하기 위해서, 이들 주절삭날 (15b) 및 와이퍼날 (15c) 로부터 공구 본체 (21) 의 후단측을 향함에 따라서 인서트 본체 (11) 의 레이크면으로 되는 일방의 다각형면 (12) 을 공구 회전 방향 T 측으로 경사지게 하는 경우여도, 이 일방의 다각형면 (12) 을 크게 경사지게 하지 않고 간섭을 방지할 수 있다. 이 때문에, 이들 주절삭날 (15b) 및 와이퍼날 (15c) 에 날카로운 예리함을 확보할 수 있어, 확실하게 절삭 저항의 증가를 방지할 수 있음과 함께, 절삭 부스러기가 무리하게 컬되는 경우도 없어지기 때문에, 절삭 부스러기 막힘이 발생되는 것도 방지할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 이들 주절삭날 (15b) 과 와이퍼날 (15c) 의 주절삭날 (15b) 측의 부분이, 다각형면 (12) 의 경사부 (12b) 에 형성되어 있기 때문에, 추가로 절삭 저항의 저감을 도모할 수 있다.

그 한편으로, 주절삭날 (15b) 의 공구 본체 (21) 외주측으로부터 코너날 (15a) 에 걸쳐서는, 두께가 두꺼운 절삭 부스러기가 생성되어 절삭날 (15) 에 큰 절삭 부하가 작용하는데, 이에 비해서 상기 구성의 절삭 인서트 및 날끝 교환식 절삭 공구에서는, 주절삭날 (15b) 의 코너날 (15a) 측 및 코너날 (15a) 의 주변에서는 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 부각이다. 즉, 도 6 이나 도 7 에 나타내는 바와 같이 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서 절삭날 (15) 을 통과하는 인서트 중심선 L 과 평행한 직선에 대해서 플랭크면 (14) 은 절삭날 (15) 로부터 멀어짐에 따라서 점차 돌출되도록 경사져 있다. 이 때문에, 절삭날 (15) 의 날붙이각, 즉 레이크면과 플랭크면 (14) 이 이루는 교차각을 크게 확보할 수 있어, 상기 서술한 바와 같은 큰 절삭 부하에 대한 충분한 절삭날 강도를 유지할 수 있고, 절삭날 (15) 에 치핑이나 결손 등이 발생되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

또한, 이 제 1 영역 (14A) 에 있어서는, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 ＋8°∼ -6°의 범위 내로 점감되어 있는 것이 바람직하다. 또, 와이퍼날 (15c) 의 날 길이를 이등분하는 위치에 있어서는, 마찬가지로 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θD 는 ＋0.5°∼ ＋8°의 범위인 것이 바람직하다. 이들 제 1 영역 (14A) 에 있어서의 절삭날 (15) 의 플랭크각 θA 나 와이퍼날 (15c) 의 플랭크각 θD 가 상기 범위보다 정각측으로 크면, 절삭날 (15) 의 날붙이각이 작아져 치핑이나 결손을 발생시키기 쉬워질 우려가 있다. 한편, 반대로 제 1 영역 (14A) 에 있어서의 절삭날 (15) 의 플랭크각 θA 나 와이퍼날 (15c) 의 플랭크각 θD 가 상기 범위보다 부각측으로 크면, 인서트 본체 (11) 를 크게 경사지게 하지 않으면 플랭크면 (14) 과 피삭재의 간섭을 방지할 수 없게 될 우려가 발생한다. 또한, 제 1 영역 (14A) 에 있어서, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 는, ＋7°∼ -5°의 범위 내에서 점감되어 있는 것이 더욱 바람직하고, ＋6°∼ -4°의 범위 내에서 점감되어 있는 것이 한층 바람직하다. 단, 이것에 한정되지는 않는다. 마찬가지로, 와이퍼날 (15c) 의 날 길이를 이등분하는 위치에 있어서는, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θD 가, ＋0.5°∼ ＋7°의 범위인 것이 더욱 바람직하고, ＋0.5°∼ ＋6°의 범위인 것이 한층 바람직하다. 단, 이것에 한정되지는 않는다.

또, 이와 같은 절삭 인서트를 장착한 날끝 교환식 절삭 공구는, 상기 서술한 바와 같이 공구 본체 (21) 를 축선 O 와 수직인 방향으로 송출하여 절삭 가공을 행하는 것 외에, 공구 본체 (21) 를 축선 O 방향 선단측으로도 송출하여 피삭재를 음각하면서 행하는 램핑 가공 혹은 경사 가공에 사용되는 경우도 있다. 그리고, 이와 같은 경우에는, 공구 본체 (21) 의 선단측으로 향해진 와이퍼날 (15c) 보다 더욱 공구 본체 (21) 의 내주측인 부절삭날 (15d) 부분도 절삭에 사용되게 된다.

이에 비해서, 본 실시형태의 절삭 인서트 및 날끝 교환식 절삭 공구에서는, 절삭날 (15) 이, 코너날 (15a) 의 타단으로부터, 그 코너날 (15a) 의 타단측에 인접하는 다른 절삭날 (15) 의 와이퍼날 (15c) 과 둔각으로 교차하는 방향으로 연장되는 부절삭날 (15d) 을 추가로 구비하고 있다. 그리고, 이 부절삭날 (15d) 중, 코너날 (15a) 의 타단으로부터 연장되는 범위에는, 코너날 (15a) 의 타단으로부터 멀어짐에 따라서 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θB 가 정각측으로 점차 증대되는 제 2 영역 (14B) 이 형성됨과 함께, 이 제 2 영역 (14B) 으로부터 다른 절삭날 (15) 측을 향하는 범위에는, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θC 가 정각이고, 인서트 중심선 L 을 사이에 두는 단위 협각마다의 플랭크각 θC 의 증감률이 제 1 영역 (14A) 및 제 2 영역 (14B) 보다 작은 제 3 영역 (14C) 이 형성되어 있다.

이 때문에, 공구 본체 (21) 의 선단측으로 향해진 와이퍼날 (15c) 의 내주측에 인접하여 램핑 가공시에 사용되는 부절삭날 (15d) 은, 상기 제 3 영역 (14C) 에 있어서 플랭크각 θC 가 정각이고, 증감률도 작게 억제되어 안정되어 있기 때문에, 이와 같은 램핑 가공에 사용되는 경우에도 인서트 본체 (11) 를 크게 경사지게 하여 공구 본체 (21) 에 장착할 필요가 없어져, 절삭 저항을 저감하는 것이 가능해짐과 함께 절삭 부스러기 막힘을 방지할 수 있다.

또, 이와 같이 제 3 영역 (14C) 을 형성한 경우에, 본 실시형태에서는 제 3 영역 (14C) 에 있어서의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 부절삭날 (15d) 의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θC 보다, 와이퍼날 (15c) 의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θD 를 부각측으로 크게 함으로써, 와이퍼날 (15c) 에도 충분한 날붙이각을 확보하여 치핑이나 결손을 방지할 수 있다. 또한, 부절삭날 (15d) 의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θC 는 ＋6°∼ ＋15°의 범위 내인 것이 바람직하다. 특히, 이 플랭크각 θC 가 ＋15°를 상회하면 와이퍼날 (15c) 과 둔각으로 교차하는 부분에 응력 집중이 일어나 치핑이나 결손을 발생시키기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 이 부절삭날 (15d) 의 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θC 는, ＋7°∼ ＋14°의 범위 내인 것이 더욱 바람직하고, ＋8°∼ ＋13°의 범위 내인 것이 한층 바람직하다. 단, 이것에 한정되지는 않는다.

또한, 본 실시형태에서는, 부절삭날 (15d) 중 와이퍼날 (15c) 과 교차하는 부분은, 플랭크면 (14) 의 제 3 영역 (14C) 과 다각형면 (12) 중 인서트 중심선 L 과 수직인 평면부 (12a) 의 교차 능선부에 형성되어 있다. 따라서, 플랭크각 θC 가 정각측으로 가장 커지는 제 3 영역 (14C) 에 있어서도 부절삭날 (15d) 의 날붙이각은 크게 확보할 수 있어, 절삭날 강도를 확실하게 유지하여 치핑이나 결손의 발생을 방지하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시형태의 절삭 인서트에서는, 인서트 본체 (11) 의 측면 (13) 에 있어서 2 개의 다각형면 (12) 측의 플랭크면 (14) 사이에, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서 이 인서트 중심선 L 방향으로 연장되는 복수의 인서트 구속면 (17) 이, 인서트 중심선 L 방향에서 보았을 때 서로 교차하는 방향으로 형성되어 있다. 따라서, 상기 서술한 바와 같이 이들 인서트 구속면 (17) 을 인서트 장착 시트 (22) 의 벽면 (22b) 에 맞닿게 함으로써, 인서트 본체 (11) 의 인서트 중심선 L 둘레의 회전을 구속할 수 있어, 한층 안정적인 절삭 가공을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태의 절삭 인서트는, 인서트 본체 (11) 가 삼각형 판상인 것에 대해서, 상기 제 1 영역 (14A) 은, 인서트 중심선 L 방향으로 다각형면 (12) 과 대향하는 방향에서 보았을 때, 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 와이퍼날 (15c) 로부터 코너날 (15a) 의 일단측을 향하여, 부각측으로 점감되기 시작하는 위치로부터 정각측으로 증가하기 시작하는 위치까지의 인서트 중심선 L 을 사이에 두는 협각 α 의 범위가, 50°∼ 65°의 범위 내로 되어 있다. 이 때문에, 제 1 영역 (14A) 에 있어서 플랭크각 θA 가 급격하게 변화하여 플랭크면 (14) 이 크게 비틀리는 경우가 없어지고, 이로써 절삭날 (15) 에 응력 집중이 일어나 치핑이나 결손이 발생되기 쉬워지는 것을 방지할 수 있다.

또, 마찬가지로 삼각형 판상의 인서트 본체 (11) 를 갖는 본 실시형태의 절삭 인서트에서는, 제 1 영역 (14A) 중 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 부각이 되는 범위는, 인서트 중심선 L 방향으로 다각형면 (12) 과 대향하는 방향에서 보았을 때, 와이퍼날 (15c) 의 날 길이를 이등분하는 위치로부터 코너날 (15a) 의 일단측을 향하여 인서트 중심선 L 을 사이에 두는 협각 β 이, 20°∼ 70°의 범위 내로 되어 있다. 따라서, 이것에 의해서도 플랭크면 (14) 이 크게 비틀리는 것을 방지하여, 절삭날 (15) 의 응력 집중을 완화하는 것이 가능해진다.

추가로 또, 본 실시형태에서는, 제 1 영역 (14A) 중 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 부각이 되는 범위는, 인서트 중심선 L 방향으로 다각형면 (12) 과 대향하는 방향에서 보았을 때의 인서트 중심선 L 을 사이에 두는 협각 γ 의 범위가, 25°∼ 55°의 범위 내로 되어 있고, 이것에 의해서도 절삭날 (15) 의 응력 집중을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 이들 협각 α, β, γ 가 상기 범위보다 크면, 제 2 영역 (14B) 의 범위가 작아져 부절삭날 (15d) 의 플랭크면 (14) 이 크게 비틀려 버릴 우려가 있다. 이 중, 제 1 영역 (14A) 중 인서트 중심선 L 을 따른 단면에 있어서의 플랭크면 (14) 의 플랭크각 θA 가 부각이 되는 범위는, 인서트 중심선 L 방향으로 다각형면 (12) 과 대향하는 방향에서 보았을 때의 인서트 중심선 L 을 사이에 두는 협각 γ 의 범위가, 27°∼ 55°의 범위 내인 것이 더욱 바람직하고, 30°∼ 55°의 범위 내인 것이 한층 바람직하다. 단, 이것에 한정되지는 않는다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 공구 본체의 내주측에 위치하는 와이퍼날 및 주절삭날에 날카로운 예리함을 확보할 수 있어 절삭 저항의 증대를 확실하게 억제하여, 고이송 가공에 있어서 우수한 가공 정밀도를 얻을 수 있음과 함께, 절삭 부스러기 막힘을 방지할 수도 있다. 그 한편으로, 공구 본체의 외주측으로 향해지는 주절삭날의 코너날측에서는, 충분한 절삭날 강도를 확보할 수 있어, 절삭날에 치핑이나 결손 등이 발생되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

11 : 인서트 본체
12 : 다각형면
12a : 평면부
12b : 경사부
13 : 측면
14 : 플랭크면
14A : 제 1 영역 (플랭크각 점감 영역)
14B : 제 2 영역 (플랭크각 점증 영역)
14C : 제 3 영역 (플랭크각 안정 영역)
14D : 와이퍼날 (15c) 의 영역
15 : 절삭날
15a : 코너날
15b : 주절삭날
15c : 와이퍼날
15d : 부절삭날
16 : 장치공
17 : 인서트 구속면
21 : 공구 본체
22 : 인서트 장착 시트
23 : 칩 포켓
24 : 클램프 나사
L : 인서트 중심선
θA : 제 1 영역 (14A) 에 있어서의 플랭크각
θB : 제 2 영역 (14B) 에 있어서의 플랭크각
θC : 제 3 영역 (14C) 에 있어서의 플랭크각
θD : 와이퍼날 (15c) 의 영역에 있어서의 플랭크각
O : 공구 본체 (21) 의 축선
T : 공구 회전 방향

Claims

다각 형상으로 형성된 2 개의 다각형면으로서, 일방이 레이크면으로 되었을 때에 타방이 착좌면으로 되는 상기 2 개의 다각형면과, 이들 2 개의 다각형면의 둘레에 배치되어 그 다각형면의 상기 레이크면과 교차하는 플랭크면이 형성되는 측면과, 상기 레이크면과 상기 플랭크면의 교차 능선부에 형성되는 절삭날을 갖는 다각형 판상의 인서트 본체를 구비한 절삭 인서트로서,
상기 인서트 본체는, 상기 2 개의 다각형면의 중심을 통과하는 인서트 중심선에 관하여 회전 대칭 형상임과 함께, 이들 2 개의 다각형면에 관하여 표리 반전 대칭 형상이고,
상기 절삭날은, 상기 다각형면의 모서리부에 위치하는 코너날과, 이 코너날의 일단으로부터 연장되는 주절삭날과, 이 주절삭날의 일단으로부터 그 주절삭날과 둔각으로 교차하는 방향으로 연장되는 와이퍼날을 적어도 구비하고,
상기 와이퍼날로부터 상기 코너날의 일단측을 향하여 상기 주절삭날에 걸치는 범위에는 제 1 영역이 형성되고, 상기 제 1 영역에서는 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 상기 와이퍼날로부터 상기 코너날의 일단측을 향함에 따라서 연속적으로 정각으로부터 0°를 거쳐 부각으로 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 절삭날은, 상기 코너날의 타단으로부터, 그 코너날의 타단측에 인접하는 다른 절삭날의 상기 와이퍼날과 둔각으로 교차하는 방향으로 연장되는 부절삭날을 추가로 구비하고,
이 부절삭날 중, 상기 코너날의 타단으로부터 연장되는 범위에는 제 2 영역이 형성되고, 이 제 2 영역에서는 그 코너날의 타단으로부터 멀어짐에 따라서 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 정각측으로 점차 증대됨과 함께,
이 제 2 영역으로부터 상기 다른 절삭날측을 향하는 범위에는 제 3 영역이 형성되고, 이 제 3 영역에서는 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 정각임과 함께, 상기 인서트 중심선을 사이에 두는 단위 협각마다의 플랭크각의 증감률이 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역보다 작은 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 2 항에 있어서,
상기 제 3 영역의 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각은, 상기 와이퍼날의 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각보다 정각측으로 큰 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 다각형면에는, 상기 인서트 중심선과 수직인 평면부와, 이 평면부로부터 상기 코너날측을 향함에 따라서 상기 인서트 중심선 방향으로 돌출되도록 경사지는 경사부가 형성되어 있고,
상기 절삭날 중, 상기 코너날과, 상기 주절삭날과, 상기 부절삭날 중의 상기 제 2 영역에 위치하는 부분은, 상기 경사부와 상기 플랭크면의 교차 능선부에 형성되는 한편,
상기 부절삭날 중의 상기 제 3 영역에 위치하는 부분은, 상기 평면부와 상기 플랭크면의 교차 능선부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 영역에 있어서, 상기 부절삭날의 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 ＋6°∼ ＋15°의 범위 내인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인서트 본체의 측면에는, 상기 2 개의 다각형면측의 상기 플랭크면 사이에, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서 그 인서트 중심선 방향으로 연장되는 복수의 인서트 구속면이 형성되고, 이들 복수의 인서트 구속면은 상기 인서트 중심선 방향에서 보았을 때 서로 교차하는 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 영역에 있어서는, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 ＋8°∼ -6°의 범위 내에서 점감되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 와이퍼날의 날 길이를 이등분하는 위치에 있어서, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이, ＋0.5°∼ ＋8°의 범위인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인서트 본체는, 상기 2 개의 다각형면이 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상이고,
상기 제 1 영역은, 상기 인서트 중심선 방향으로 상기 다각형면과 대향하는 방향에서 보았을 때, 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 상기 와이퍼날로부터 상기 코너날의 일단측을 향하여 부각측으로 점감되기 시작하는 위치로부터 정각측으로 증가하기 시작하는 위치까지의 상기 인서트 중심선을 사이에 두는 협각의 범위가, 50°∼ 65°의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인서트 본체는, 상기 2 개의 다각형면이 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상이고,
상기 제 1 영역 중 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 부각이 되는 범위는, 상기 인서트 중심선 방향으로 상기 다각형면과 대향하는 방향에서 보았을 때, 상기 와이퍼날의 날 길이를 이등분하는 위치로부터 상기 코너날의 일단측을 향하여 상기 인서트 중심선을 사이에 두는 협각이, 20°∼ 70°의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인서트 본체는, 상기 2 개의 다각형면이 각각 3 개의 모서리부를 갖는 삼각형 판상이고,
상기 제 1 영역 중 상기 인서트 중심선을 따른 단면에 있어서의 상기 플랭크면의 플랭크각이 부각이 되는 범위는, 상기 인서트 중심선 방향으로 상기 다각형면과 대향하는 방향에서 보았을 때, 상기 인서트 중심선을 사이에 두는 협각의 범위가, 25°∼ 55°의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
축선 둘레로 회전되는 공구 본체의 선단부 외주에 형성된 인서트 장착 시트에, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되고,
상기 절삭 인서트는,
상기 2 개의 다각형면 중 일방의 다각형면을 레이크면으로 하여 공구 회전 방향을 향하게 하고,
이 일방의 다각형면의 1 개의 상기 코너날을 상기 공구 본체의 외주측을 향하게 함과 함께,
이 1 개의 상기 코너날의 일단으로부터 연장되는 1 개의 상기 주절삭날을 상기 공구 본체의 선단측을 향하게 하고,
추가로 이 1 개의 상기 주절삭날의 일단으로부터 연장되는 1 개의 와이퍼날을 상기 축선과 수직인 평면에 대해서 오목각이 2°이하가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 절삭 공구.