KR20200075825A - 선삭 인서트 - Google Patents
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Abstract
선삭 인서트 (1) 는 상부면 (8) 과 반대편의 저부면 (9) 을 포함하며, 상부면 (8) 과 저부면 (9) 에 평행하게 그리고 이들 사이에 기준 평면 (RP) 이 위치된다. 노즈부 (15) 가 볼록한 노즈 절삭날 (10), 제 1 절삭날 (11) 및 제 2 절삭날 (12) 을 포함한다. 노즈 절삭날 (10) 은 제 1 절삭날 (11) 과 제 2 절삭날 (12) 을 연결한다. 제 1 절삭날 (11) 과 제 2 절삭날 (12) 은 서로에 대해 71 ~ 85°의 노즈 각도 (α) 를 형성한다. 노즈부 (15) 는 제 1 절삭날 (11) 에 인접하는 볼록한 제 3 절삭날 (60) 및 볼록한 제 3 절삭날 (60) 에 인접하는 제 4 절삭날 (61) 을 포함한다. 제 4 절삭날 (61) 은 이등분선에 대해 10 ~ 30° 의 각도 (β) 를 형성한다. 제 4 절삭날 (61) 의 적어도 일부로부터 기준 평면 (RP) 까지의 거리는 노즈 절삭날 (10) 로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다.
Description
본 발명은 금속 절삭의 기술 분야에 속한다. 더 구체적으로, 본 발명은 CNC 기계와 같은 기계에서 금속 절삭에 사용되는 선삭 인서트의 분야에 속한다.
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 선삭 인서트에 관한 것이다. 다시 말해, 본 발명은 상부면; 반대편의 저부면; 상부면과 저부면을 연결하는 측면; 볼록한 노즈 절삭날, 제 1 절삭날 및 제 2 절삭날을 포함하는 노즈부를 포함하는 선삭 인서트에 관한 것으로, 상부면과 저부면 사이에 이들에 평행하게 기준 평면이 위치되며, 기준 평면에 수직하게 중심 축선이 연장되고, 노즈 절삭날은 제 1 절삭날과 제 2 절삭날을 연결하며, 상면도에서, 제 1 절삭날과 제 2 절삭날은 서로에 대해 71 ~ 85°의 노즈 각도를 형성하고, 제 1 절삭날과 제 2 절삭날로부터 등거리에 이등분선이 연장되며, 노즈부는 제 1 절삭날에 인접하는 볼록한 제 3 절삭날 및 볼록한 제 3 절삭날에 인접하는 제 4 절삭날을 포함하고, 상면도에서, 제 4 절삭날은 이등분선에 대해 10 ~ 30°의 각도를 형성하며, 볼록한 제 3 절삭날 및 제 4 절삭날은 전이점에 의해 연결된다.
이러한 선삭 인서트는 EP3153261A1 에 개시되어 있다. 금속 가공물의 선삭 시, 금속 가공물은 중심 축선을 중심으로 회전한다. 금속 가공물은 척 또는 조 (jaws) 에 의해 또는 다른 수단에 의해 일 단부에서 클램핑되고, 이 수단은 회전한다. 클램핑되는 가공물의 단부는 클램핑 단부 또는 구동 단부로 불릴 수 있다. 안정적인 클램핑을 위해, 금속 가공물의 클램핑 단부 또는 구동 단부는 금속 가공물의 반대편 단부보다 더 큰 직경을 갖고/갖거나 클램핑 단부와 반대편 단부 사이에 위치된 금속 가공물의 일부의 더 큰 직경을 갖는다. 대안적으로, 금속 가공물은 기계가공 (즉, 금속 절삭) 작업 전에 일정한 직경을 갖는다. 선삭 인서트는 금속 가공물에 대해 이동된다. 이 상대 운동은 이송 (feed) 으로 불린다. 선삭 인서트의 운동은 금속 가공물의 중심 축선에 평행한 방향에 있을 수 있고, 이는 일반적으로 종방향 이송 또는 축선방향 이송으로 불린다. 또한, 선삭 인서트의 운동은 금속 가공물의 중심 축선에 수직인 방향일 수 있고, 이는 일반적으로 반경방향 이송 또는 페이싱 (facing) 으로 불린다. 다른 운동 각도도 또한 가능하며, 이는 일반적으로 모방절삭 (copying) 또는 모방선삭으로 알려져 있다. 선삭 인서트의 상대 운동 중, 금속 가공물로부터의 재료는 칩 형태로 제거된다. 칩은 기계가공된 표면의 불량한 표면 마무리를 제공하지 않고/않거나 칩 재밍 (jamming) 을 방지하는 형상 또는 이동 방향을 갖고/갖거나 짧은 것이 바람직하다.
EP3153261A1 의 선삭 인서트는 금속 가공물에서 외부 90°코너를 기계가공할 때의 단점을 극복하기 위한 것이다. 상기 선삭 인서트는 축선방향 선삭 (종방향 선삭), 즉 선삭 인서트의 이동이 금속 가공물의 중심 축선에 평행한 방향에 있는 선삭에서 사용될 수 있다. 상기 선삭 인서트는 양호한 공구 수명을 제공한다.
본 발명자들은 특정 절삭 조건 하에서 칩 제어 및/또는 칩 브레이킹이 종방향 선삭에서 더욱 개선될 수 있다는 것을 발견하였다.
특히, 낮은 (45°미만) 진입 각도 및 높은 절삭 깊이의 종방향 선삭에서 그리고/또는 예컨대 기계가공된 표면의 표면 거칠기가 중요하지 않은 거친 (roughing) 작업에서 칩 제어 및/또는 칩 브레이킹을 개선할 필요가 있다. 가공물 재료가 예를 들어 저탄소 (최대 0.20 중량% 탄소 함량) 강 (예컨대, EN 10025-2: 2004 에 따른 S355J2), 티타늄 (적어도 80 중량% 의 티타늄 함량을 갖는 티타늄 합금) 또는 니켈계 (적어도 40 중량% 니켈 함량) 내열 초합금 (heat resistant super alloy) (특히 제 2 원소로서 크롬을 갖는 합금, 특히 인코넬 718 과 같은 인코넬 합금) 인 때와 같이 가공물 재료의 칩 브레이킹 특성이 낮은 때 상기한 필요가 존재한다. 낮은 (45°미만) 진입 각도의 종방향 선삭에서 낮은 절삭 깊이에서 양호한 표면 마무리뿐만 아니라 양호한 칩 브레이킹 및/또는 칩 제어를 획득하는 것이 또한 필요하다.
본 발명의 목적은 전술한 양태들 중 적어도 일부에서 개선을 제공하는 것이다. 이는 노즈 절삭날로부터의 거리가 증가함에 따라 제 4 절삭날의 적어도 일부로부터 기준 평면까지의 거리가 증가하는 전술한 선삭 인서트에 의해 달성된다.
이러한 인서트에 의해, 본 발명자들은 선삭 인서트가 종방향 선삭에서 낮은 (45°미만) 진입 각도로 사용될 수 있기 때문에 인서트 마모가 낮다는 것을 발견했다. 비교적 큰 노즈 각도는 노즈 절삭날에서 감소된 인서트 마모를 제공한다. 노즈 각도는 85°이하로 충분히 작아서, 90°코너가 기계가공될 수 있다.
본 발명자들은, 종방향 선삭, 즉 축선방향 선삭의 경우, 특정 그룹의 금속이 45°미만, 그리고 특히 특히 3 ~ 35°의 낮은 진입 각도를 사용할 때 이송 방향과 동일한 방향으로 칩을 지향시키는 경향이 있다는 것을 발견했다. 이러한 조건 하에서, 본 발명자들은 칩 브레이킹이 불량하다는 것을 발견했다. 본 발명자들은, 이러한 조건 하에서 전술한 선삭 인서트를 사용함으로써, 특히 적어도 1 mm 의 절삭 깊이에서 칩 브레이킹이 놀랍게도 상당히 개선된다는 것을 발견하였다.
이러한 인서트에 의해, 칩 브레이킹 및/또는 칩 제어는 높은 절삭 깊이의 축선방향 이송, 즉 종방향 선삭에서 그리고/또는 기계가공된 표면의 표면 거칠기가 중요하지 않은 거친 작업에서 개선된다. 본 발명자들은, 이러한 선삭 인서트에 의해, 또한 예컨대 저탄소 강 및 불량한 칩 브레이킹 경향을 갖는 다른 재료에서도 칩이 클록스프링 형상을 이루며 파괴되는 높은 경향을 갖는다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은, 다듬질 공형 (finishing pass) 이 뒤따르는 거친 작업에서, 칩은 바람직하지는 않지는 대안적으로는 기계가공된 표면과의 접촉에 의해 파괴되지 않을 수 있다는 것을 발견하였다. 이로써 표면 거칠기가 감소하지만, 이는 표면이 추가적인 다듬질 공형에서 기계가공된다면 거의 또는 전혀 중요하지 않다. 이는 기계가공된 표면의 표면 마무리 요건이 덜 엄격한 경우에도 마찬가지이다. 본 발명자들은, 제 4 절삭날이 15 ~ 35°, 바람직하게는 20 ~ 30°의 진입 각도에서 활성인 높은 절삭 깊이에서, 노즈 절삭날로부터의 거리가 증가할수록 제 4 절삭날의 적어도 일부로부터 기준 평면까지의 거리가 증가하도록 제 4 절삭날을 배치함으로써 칩 브레이킹이 상당히 개선된다는 것을 발견하였다. 기계가공된 금속 가공물이 전술한 금속과 같이 낮은 칩 브레이킹 특성을 갖는 것인 때, 개선이 특히 상당한 것으로 밝혀졌다.
제 4 절삭날은 주 절삭날이도록 배치되고, 즉 축선방향 선삭 시에 금속 가공물 재료의 대부분을 제거한다. 이러한 작동에서, 제 4 절삭날은 20 ~ 40°의 진입 각도를 형성하도록 배치된다. 노즈 절삭날로부터의 거리가 증가할수록 제 4 절삭날로부터 기준 평면까지의 거리가 감소하는 것은, 칩 제어를 훨씬 더 개선하는 추가적인 효과를 제공한다.
상부면은 경사면을 포함한다. 저부면은 안착면을 포함한다. 환언하면, 저부면의 적어도 일부는 공구 보디의 안착면 또는 공구 보디의 시트에 위치된 심 (shim) 과 접촉하도록 배치된다. 기준 평면으로부터 상부면 및 저부면까지의 거리가 동일하거나 실질적으로 동일하도록 기준 평면은 상부면과 저부면 사이의 중간에 있다.
상부면 및 저부면은 동일하거나 상응하는 방식으로 성형될 수 있다. 환언하면, 선삭 인서트는 기준 평면에 대해 대칭이다. 이러한 선삭 인서트에 의해, 선삭 인서트의 용도가 증가될 수 있다.
바람직하게는, 저부면 면적은 상부면 면적보다 작으며, 상기 면적들은 기준 평면 상에 투영된다. 포지티브 선삭 인서트인 그러한 선삭 인서트에 의해, 접근성이 개선되고, 절삭력이 감소될 수 있다.
저부면은 편평하고, 기준 평면에 평행할 수 있다. 저부면은 예를 들어 하나 이상의 그루브 또는 리지 형태의, 하나 이상의 인서트 로킹 수단을 포함할 수 있다.
중심 축선은 인서트의 기하학적 중심을 통과한다. 바람직하게는 중심 축선은 상부면과 저부면에 개구를 갖는 관통 구멍의 중심 축선과 일치한다. 기준 평면은 상기 중심 축선에 수직이다. 노즈 절삭날은 선삭 인서트의 최원위 부분을 형성하고, 환언하면, 노즈 절삭날은 중심 축선으로부터 가장 먼 거리에 위치되는 절삭 인서트의 부분이다. 노즈부는 제 1, 제 2 및 노즈 절삭날들 사이에서 상부면에 경사면이 형성되는 절삭 인서트의 주변 부분이다. 노즈 절삭날은 제 1 및 제 2 절삭날들 사이에 중심을 갖는 원호 또는 원의 일부의 형상을 가지며, 여기서 원은 바람직하게는 0.2 ~ 2.0 mm 의 반경을 갖는다. 환언하면, 노즈 절삭날은 바람직하게는 0.2 ~ 2.0 mm 의 곡률 반경을 갖는 볼록한 절삭날이다. 71 ~ 85°의 노즈 각도는 선삭 인서트의 어떠한 방향 전환 없이 선삭 인서트의 하나의 노즈부로 90°코너, 즉 서로 수직인 두 벽면을 기계가공할 수 있다는 이점을 제공한다. 대안적으로, 71 ~ 85°의 노즈 각도는 각도 71 ~ 85°의 원호 형상을 갖는 노즈 절삭날과 동일하다. 노즈 절삭날은 완전한 원호에서 약간 벗어나는 형상을 가질 수도 있다. 상면도는, 상부면이 관찰자를 향하며 저부면이 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 도면이다. 제 1 절삭날과 제 2 절삭날은 바람직하게는 상면도에서 직선형이다. 제 1 절삭날과 제 2 절삭날이 직선형이 아니라면, 예컨대 약간 볼록, 약간 오목, 또는 톱니 형상이라면, 각도는 각각 제 1 절삭날과 제 2 절삭날의 단부 지점들 사이의 직선들을 이용하여 측정된다. 제 1 및 제 2 절삭날은 바람직하게는 0.5 ~ 20.0 mm, 더 바람직하게는 1.0 ~ 3.0 mm 의 길이를 갖는다. 제 4 절삭날의 적어도 일부, 바람직하게는 50% 초과, 더 바람직하게는 90% 초과는 측면도에서 노즈 절삭날로부터 멀어지게 기준 평면 및 저부면으로부터 멀어지도록 경사져 있다. 제 4 절삭날은 바람직하게는 기준 평면에 대해 1 ~ 5°의 각도를 형성한다.
바람직하게는, 선삭 인서트는 추가적인 노즈 절삭날을 포함하는 제 2 노즈부를 포함한다. 그러한 경우, 모든 노즈 절삭날들은 바람직하게는 기준 평면에 평행한 공통 평면에 위치된다.
절삭날은 경사면 및 여유면에 접경하는 선삭 인서트의 날이다.
선삭 인서트는 바람직하게는 초경합금과 같은 내마모성 재료로 제조되거나 내마모성 재료를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 볼록한 제 3 절삭날의 적어도 일부로부터 기준 평면까지의 거리는 노즈 절삭날로부터의 거리가 증가함에 따라 감소한다.
이러한 선삭 인서트에 의해, 칩 제어는 특히 더 낮은 절삭 깊이에서 더욱 개선된다. 바람직하게는, 제 3 절삭날은 기준 평면에 대해 1 ~ 6°의 각도를 형성한다.
그러한 선삭 인서트에 의해, 칩의 폭이 감소된다.
일 실시형태에 따르면, 제 3 및 제 4 절삭날의 최저점은 전이점이거나, 또는 전이점으로부터 1.00 mm 이내, 바람직하게는 0.5 mm 이내의 지점이다.
바람직하게는, 기준 평면으로부터 제 3 및 제 4 절삭날의 최저점까지의 거리는 기준 평면으로부터 노즈 절삭날까지의 거리보다 더 짧은, 바람직하게는 0.1 ~ 0.2 mm 더 짧다.
환언하면, 측면도에서, 제 3 및 제 4 절삭날 각각은 전이점으로부터 또는 전이점 근처, 즉 전이점으로부터 1.00 mm 이내의 지점으로부터 상향 경사진다.
그러한 선삭 인서트에 의해, 칩 브레이킹은 더욱 개선된다.
일 실시형태에 따르면, 상부면은 돌출부를 포함하고, 돌출부는 제 4 절삭날을 향하는 칩 브레이커 벽을 포함하고, 칩 브레이커 벽은 상부 경계선과 하부 경계선 사이에 배치된다.
그러한 선삭 인서트에 의해, 칩 브레이킹은 더욱 개선된다.
돌출부는 상부면의 주위 부분들보다 기준 평면으로부터 더 멀리 연장된다. 돌출부는 바람직하게는 이등분선을 따른 연장부를 갖는다. 돌출부는 노즈 절삭날, 제 1 절삭날, 제 2 절삭날, 제 3 절삭날 및 제 4 절삭날로부터 이격된다.
바람직하게는, 선삭 인서트는 포지티브 레이크 각도를 포함하며, 이는 바람직하게는 8 ~ 20°의 범위 내이다. 환언하면, 바람직하게는 상부면은 아래쪽으로, 즉 기준 평면을 향해, 절삭날로부터 하부 경계선을 향해 경사진다. 그러한 선삭 인서트에 의해, 칩 브레이킹은 더욱 개선된다. 그러한 선삭 인서트에 의해, 절삭력이 감소된다.
바람직하게는, 상면도에서 하부 경계선과 제 4 절삭날 사이의 거리는 일정하거나 실질적으로 일정하다. 상기 거리는 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 mm 의 범위 내이다.
일 실시형태에 따르면, 상부 경계선과 하부 경계선 사이의 거리는 노즈 절삭날로부터 멀어질수록 감소하며, 상기 거리는 제 4 절삭날에 수직인 상면도에서 측정된다.
일 실시형태에 따르면, 상부 경계선과 제 4 절삭날 사이의 거리는 노즈 절삭날로부터 멀어질수록 감소하며, 상기 거리는 기준 평면에 수직이며 제 4 절삭날에 수직인 평면에서 측정된다.
그러한 선삭 인서트에 의해, 칩 브레이킹은 더욱 개선된다.
상기 거리는 바람직하게는 0.3 ~ 0.5 mm 의 최대값으로부터 0.0 ~ 0.1 mm 의 최소값까지 감소한다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 절삭날로부터 기준 평면까지의 거리는 노즈 절삭날로부터의 거리가 증가함에 따라 감소한다.
그러한 선삭 인서트에 의해, 제 1 절삭날이 활성이도록 축선방향 선삭 시에 특히 낮은 절삭 깊이에서, 칩 제어가 더욱 개선된다.
제 1 절삭날로부터 기준 평면까지의 거리는 노즈 절삭날로부터의 거리가 증가할수록 감소하고, 즉, 제 1 절삭날의 다른 지점들로부터 기준 평면까지의 거리는 이 거리가 노즈 절삭날로부터의 거리가 증가할수록 감소하는 방식으로 달라진다. 환언하면, 제 1 절삭날은 측면도에서 기준 평면을 향해 경사진다. 환언하면, 노즈 절삭날은 제 1 절삭날의 적어도 대부분보다 기준 평면으로부터 더 먼 거리에 위치된다.
바람직하게는, 제 1 절삭날은 기준 평면에 대해 1 ~ 6°의 각도를 형성한다.
일 실시형태에 따르면, 선삭 인서트는 제 2 노즈부를 포함하고, 상면도에서 선삭 인서트는 120°또는 180°대칭이거나 실질적으로 120°또는 180°대칭이다.
선삭 인서트는 120°또는 180° 대칭이고, 환언하면, 선삭 인서트가 중심 축선 (A1) 을 중심으로 120°또는 180° 회전되면, 선삭 인서트는 동일하다. 환언하면, 적어도 2 개의 반대편 노즈부들은 동일하다.
일 실시형태에 따르면, 노즈부는 이등분선에 대하여 대칭이거나 실질적으로 대칭이다.
따라서, 각각의 노즈부는 이등분선에 대해 대칭이고, 즉 각각의 노즈부는 이등분선을 포함하며 기준 평면에 수직인 평면에 비추어진 형상을 갖는다. 환언하면, 이등분선의 일 측에 위치된 노즈부의 절반은 이등분선의 반대 측에 위치된 노즈부의 다른 절반의 거울 형상이다. 이 의미에서 대칭은 절삭날의 형상과 연장부 및 상부면의 토포그래피, 예컨대 칩 브레이커 포메이션이다.
일 실시형태에 따르면, 상면도에서 제 1, 제 2 및 제 4 절삭날은 선형 또는 직선형이거나 실질적으로 선형 또는 직선형이다.
그러한 선삭 인서트에 의해, 절삭력 방향 및/또는 칩 유동 방향은 절삭 깊이, 즉 절삭부의 깊이에 덜 의존할 것이다.
이 문맥에서, 200 ㎜ 보다 큰 오목한 또는 볼록한 곡률 반경은 직선형 또는 선형으로 간주된다. 제 1, 제 2 및 제 4 절삭날 중 임의의 절삭날이 200 ㎜ 보다 큰 곡률 반경을 갖는다면, 이 곡률 반경은 제 3 절삭날의 곡률 반경보다 실질적으로 크거나 또는 10 배 더 크다.
제 4 절삭날은 바람직하게는 상면도에서 4 ~ 25 mm, 더 바람직하게는 6 ~ 10 mm 의 길이를 갖는다. 상면도에서 제 4 절삭날의 길이는 제 1 절삭날의 길이보다 더 크고, 바람직하게는 3 ~ 7 배 더 크고, 보다 더 바람직하게는 4 ~ 5 배 더 크다.
상면도에서, 이등분선에 수직이며 중심 축선과 교차하는 선을 따라 측정된 선삭 인서트는 8 ~ 20 mm, 더 바람직하게는 9 ~ 13 mm 의 폭을 갖는다.
일 실시형태에 따르면, 상면도에서 제 3 절삭날의 곡률 반경은 노즈 절삭날의 곡률 반경보다 더 크다.
그러한 선삭 인서트에 의해, 인서트 마모, 특히 제 3 절삭날에서의 마모가 감소된다.
일 실시형태에 따르면, 선삭 공구는 선삭 인서트 및 공구 보디를 포함하고, 공구 보디는 전방 단부, 반대편의 후방 단부, 전방 단부로부터 후방 단부까지 연장되는 종방향 축선을 따른 주 연장부, 상면도에서 활성 노즈부의 제 4 절삭날로부터 공구 보디의 종방향 축선까지의 거리가 활성 노즈부의 제 2 절삭날로부터 공구 보디의 종방향 축선까지의 거리보다 짧도록 선삭 인서트가 장착될 수 있는 전방 단부에 형성된 인서트 시트를 포함하고, 활성 노즈부의 이등분선이 종방향 축선 (A2) 에 대해 40 ~ 50°의 각도를 형성한다.
그러한 선삭 공구에 의해, 제 4 절삭날이 활성이도록 절삭 깊이가 충분히 클 때, 금속 가공물의 회전 축선에 평행하며 공구 보디의 종방향 축선에 수직인 방향으로 선삭 공구가 이동할 때 성능은 더욱 개선된다. 진입 각도가 10°미만이라면, 칩의 폭이 너무 넓어져서, 불량한 칩 제어를 유발하고, 진동 위험이 증가할 것이다. 또한, 절삭 깊이가 덜 생길 수 있다. 진입 각도가 45°초과라면, 인서트 마모가 증가할 것이다.
활성 노즈부는, 즉 활성 위치에 있는 노즈부는, 장착 상태에서, 상면도에서 공구 보디의 후방 단부에 대해 그리고 공구 보디의 종방향 축선에 대해 최원위에 있는 선삭 인서트의 부분인 노즈 절삭날을 포함하는 노즈부이다. 활성 노즈부의 제 1 절삭날이 공구 보디의 종방향 축선에 대해 형성하는 각도는, 활성 노즈부의 제 2 절삭날이 공구 보디의 종방향 축선에 대해 형성하는 각도보다 더 크다. 활성 노즈부의 제 4 절삭날이 공구 보디의 종방향 축선에 대해 형성하는 각도는, 활성 노즈부의 제 2 절삭날이 공구 보디의 종방향 축선에 대해 형성하는 각도보다 더 크다. 장착 상태에서 선삭 인서트의 중심 축선은 공구 보디의 종방향 축선에 대해 수직 또는 실질적으로 수직이거나, 또는 수직으로부터 +/- 20°이다. 공구 보디의 인서트 시트는 선삭 인서트가 장착될 수 있는 개방 공동 또는 컷아웃이다. 인서트를 장착하기 위한 수단의 예는 나사 및 톱-클램프를 포함한다. 공구 보디의 후방 단부는 활성 노즈 절삭날로부터 가장 먼 거리에 위치된 공구 보디의 부분이다. 공구 보디의 후방 단부는 기계 공구, 예컨대 선삭 선반, 바람직하게는 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 선반에 장착되거나 연결된다.
일 실시형태에 따르면, 선삭 공구로 금속 가공물 상에 원통형 표면을 생성하는 방법은, 금속 가공물을 회전 축선을 중심으로 회전시키는 단계, 금속 가공물의 회전 축선에 대해 제 2 절삭날이 형성하는 각도보다 금속 가공물의 회전 축선에 대해 제 1 절삭날이 더 작은 각도를 형성하도록 활성 노즈부의 제 1 절삭날을 위치결정하는 단계, 금속 가공물의 회전 축선에 수직으로 공구 보디의 종방향 축선을 위치결정하는 단계, 및 제 1 절삭날이 활성이며 선삭 인서트의 이동 방향에서 표면 생성 노즈 절삭날 앞에 있고, 제 4 절삭날이 10 ~ 45°의 진입 각도에서 활성이며, 제 3 및 제 4 절삭날의 최저점이 활성이고, 원통형 표면이 형성되도록, 회전 축선에 평행한 방향으로 선삭 인서트를 이동시키는 단계를 포함한다.
환언하면, 선삭 공구가 공구 보디의 종방향 축선 (A2) 에 수직인 방향으로 이동할 일 때, 제 4 절삭날은 10 ~ 45°, 훨씬 더 바람직하게는 20 ~ 30°의 진입 각도를 형성한다.
원통형 표면은, 금속 가공물의 회전 축선을 따라 연장부를 가지며 금속 가공물의 회전 축선으로부터 일정한 거리에 위치되는 표면이다. 일정한 거리는 파고가 0.10 ㎜ 미만인 파형 표면을 의미한다. 활성 노즈부는, 절삭 동안 노즈부가 금속 가공물로부터 칩을 절삭하는 적어도 하나의 절삭날을 포함하도록 위치결정되는 노즈부이다. 활성 노즈부는, 선삭 인서트가 하나 초과의 노즈부를 포함하는 경우에, 임의의 다른 노즈부보다 금속 가공물의 회전 축선에 더 가깝게 그리고 금속 가공물의 제 1 단부에 더 가깝게 위치결정된다. 제 4 절삭날이 활성이라는 것은, 제 4 절삭날이 금속 가공물로부터 칩을 절삭한다는 것을 의미한다. 제 1 절삭날은 활성이다. 또한, 활성 제 1 절삭날에 인접한 노즈 절삭날의 부분은 활성이다. 제 1 절삭날과 동일한 노즈부에 형성된 제 2 절삭날은 제 1 절삭날이 활성인 동시에 비활성이다. 선삭 인서트의 이동은 일반적으로 이송, 이 경우에는 축선방향 이송으로 알려져 있다. 축선방향 이송은 바람직하게는, 예컨대 척 또는 조와 같은 클램핑 수단에 의해 클램핑되는 가공물의 단부로부터 멀어지는 방향에 있다.
상기 방법은 바람직하게는 이송 속도를 0.3 mm/rev. 초과, 바람직하게는 1.3 mm/rev. 미만, 보다 더 바람직하게는 0.55 ~ 1.2 mm/rev. 범위 내로 설정하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 바람직하게는 절삭 깊이를 적어도 0.4 mm, 바람직하게는 5.0 mm 미만, 보다 더 바람직하게는 0.5 ~ 4.0 mm 의 범위 내로 설정하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 바람직하게는 절삭 속도를 30 ~ 1000 m/min 의 범위 내, 바람직하게는 40 ~ 800 m/min 의 범위 내로 설정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 제 1 절삭날이 2.5 ~ 7.5°, 보다 더 바람직하게는 4 ~ 6°의 진입 각도를 형성하도록 제 1 절삭날을 배치하는 추가적인 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 원통형 표면과 전이점 사이의 반경방향 거리를 0.4 ~ 2.0 mm, 보다 더 바람직하게는 0.4 ~ 1.0 mm 의 범위 내로 설정하는 추가적인 단계를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 방법은 선삭 공구의 모든 다른 부분보다 공구 보디의 종방향 축선으로부터 더 큰 거리에 노즈 절삭날을 위치결정하는 단계를 더 포함한다.
그러한 방법에 의해, 이전 또는 이후 기계가공 단계는 제 2 절삭날이 활성이 되도록 아웃페이싱 (out-facing) 형태일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 방법은 다음의 그룹들: a) 최대 0.20 중량% 의 탄소 함량을 갖는 강, b) 적어도 80 중량% 의 티타늄 함량을 갖는 티타늄 합금을 포함하는 티타늄. 또는 c) 적어도 40 중량% 의 니켈 함량을 갖는 내열 초합금 중 어느 하나로부터 가공물 재료를 선택하는 단계를 더 포함한다.
그러한 방법에 의해, 칩 브레이킹의 개선이 특히 현저하다.
일 실시형태에 따르면, 상기 방법은 컴퓨터 수치 제어 선반을 제공하는 단계를 더 포함하고, 공구 보디의 이동 및 금속 가공물의 회전은 컴퓨터 수치 제어 선반에 의해 제어된다.
일 실시형태에 따르면, 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 수치 제어 선반에 의해 실행될 때에 컴퓨터 수치 제어 선반이 전술한 방법을 수행하게 하는 명령을 갖는다.
컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수도 있다. 대안적으로, 데이터 스트림이 컴퓨터 프로그램을 나타낼 수도 있다.
이제 본 발명의 상이한 실시형태의 설명 및 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명할 것이다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트를 도시한 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 선삭 인서트의 상면도이다.
도 3 은 도 1 의 선삭 인서트의 정면도이다.
도 4 는 도 3 에 도시된 도면에 수직인, 도 1 의 선삭 인서트의 측면도이다.
도 5 는 도 1 의 선삭 인서트의 추가적인 측면도이며, 우측 제 4 절삭날이 도면에 수직인 평면에서 연장된다.
도 6 은 도 1 의 선삭 인서트를 포함하는 선삭 공구를 사용한 선삭 방법을 보여주는 개략도이다.
도 7 은 도 5 에서 좌측 노즈부의 확대도이다.
도 8 은 공지된 선삭 인서트를 사용한 선삭으로부터의 칩 차트이다.
도 9 는 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트를 사용한 선삭으로부터의 칩 차트이다.
모든 선삭 인서트 도면은 일정한 비율로 도시되어 있다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트를 도시한 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 선삭 인서트의 상면도이다.
도 3 은 도 1 의 선삭 인서트의 정면도이다.
도 4 는 도 3 에 도시된 도면에 수직인, 도 1 의 선삭 인서트의 측면도이다.
도 5 는 도 1 의 선삭 인서트의 추가적인 측면도이며, 우측 제 4 절삭날이 도면에 수직인 평면에서 연장된다.
도 6 은 도 1 의 선삭 인서트를 포함하는 선삭 공구를 사용한 선삭 방법을 보여주는 개략도이다.
도 7 은 도 5 에서 좌측 노즈부의 확대도이다.
도 8 은 공지된 선삭 인서트를 사용한 선삭으로부터의 칩 차트이다.
도 9 는 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트를 사용한 선삭으로부터의 칩 차트이다.
모든 선삭 인서트 도면은 일정한 비율로 도시되어 있다.
이제, 도 1-5 및 도 7 을 참조하는데, 이들은 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트 (1) 를 도시한다. 선삭 인서트 (1) 는 상부면 (8) 과 반대편의 저부면 (9) 을 포함하며, 상부면 (8) 과 저부면 (9) 에 평행하게 그리고 이들 사이에 기준 평면 (RP) 이 위치된다. 상부면 (8) 은 경사면이거나 경사면을 포함한다. 저부면 (9) 은 안착면으로서 기능한다. 중심 축선 (A1) 이 기준 평면 (RP) 에 수직으로 연장된다. 상부면 (8) 및 저부면 (9) 에 개구를 갖는 나사 구멍이 중심 축선 (A1) 과 동심이다.
측면 (13) 이 상부면 (8) 과 저부면 (9) 을 연결한다. 노즈부 (15) 가 볼록한 노즈 절삭날 (10), 제 1 절삭날 (11) 및 제 2 절삭날 (12) 을 포함한다. 노즈 절삭날 (10) 은 제 1 절삭날 (11) 과 제 2 절삭날 (12) 을 연결한다. 상면도에서, 도 2 에 보여진 바와 같이, 동일한 노즈부 (15) 상의 제 1 절삭날 (11) 및 제 2 절삭날 (12) 은 서로에 대해 71 ~ 85°의 노즈 각도 (α) 를 형성하고, 도 2 에서의 노즈 각도 (α) 는 80°이다.
상면도에서, 노즈부의 일부인 노즈 절삭날 (10) 은 중심 축선 (A1) 으로부터 가장 큰 거리에, 즉 제 2 노즈부 (15') 의 일부인 노즈 절삭날을 제외하고는 선삭 인서트의 모든 다른 부분보다 중심 축선 (A1) 으로부터 더 큰 거리에 위치된다.
상면도에서, 제 1 절삭날 (11) 및 제 2 절삭날 (12) 과 각각 일치하는 가상선들은 선삭 인서트 (1) 외부의 지점에 수렴한다. 제 1 절삭날 (11) 및 제 2 절삭날 (12) 로부터 등거리에 이등분선 (7) 이 연장된다. 이등분선 (7) 은 노즈 절삭날 (10) 의 중심 및 선삭 인서트 (1) 의 중심 축선 (A1) 과 교차한다.
노즈부 (15) 는 제 1 절삭날 (11) 에 인접하는 볼록한 제 3 절삭날 (60) 및 볼록한 제 3 절삭날 (60) 에 인접한 제 4 절삭날 (61) 을 포함한다. 상면도에서, 도 2 에서처럼, 제 4 절삭날 (61) 은 이등분선 (7) 에 대해 10 ~ 30°의 각도 (β) 를 형성한다. 볼록한 제 3 절삭날 (60) 및 제 4 절삭날 (61) 은 전이점 (20) 에 의해 연결된다.
제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트 (1) 는 편면형 선삭 인서트 또는 포지티브 선삭 인서트이다. 측면 (13) 은 상부면 (8) 으로부터 저부면 (9) 까지 안쪽으로 테이퍼진 여유면들을 포함한다. 여유면 배치의 이점은, 작은 금속 가공물 직경에서 아웃-페이싱이 수행될 수 있으며 아웃-페이싱에서 더 큰 절삭 깊이가 가능하다는 것이다.
도 3-5 및 도 7 에 보여진 것처럼, 제 4 절삭날 (61) 의 적어도 일부로부터 기준 평면 (RP) 까지의 거리는 노즈 절삭날 (10) 로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 제 3 절삭날 (60) 의 적어도 일부로부터 기준 평면 (RP) 까지의 거리는 노즈 절삭날 (10) 로부터의 거리가 증가함에 따라 감소한다. 도 3-5 및 도 7 에 도시된 측면도에서, 제 3 및 제 4 절삭날 (60, 61) 의 최저점은 전이점 (20), 또는 전이점 (20) 으로부터 1.00 이내의 지점이다. 제 1 절삭날 (11) 로부터 기준 평면 (RP) 까지의 거리는 노즈 절삭날 (10) 로부터의 거리가 증가함에 따라 감소한다.
예컨대 도 2 에 보여진 것처럼, 상부면 (8) 은 돌출부 (30) 를 포함한다. 돌출부 (30) 는 제 4 절삭날 (61) 을 향하는 칩 브레이커 벽 (34) 을 포함한다. 칩 브레이커 벽 (34) 은 상부 경계선 (21) 과 하부 경계선 (22) 사이에 배치된다. 상부 경계선 (21) 과 하부 경계선 (22) 사이의 거리는 노즈 절삭날 (10) 로부터 멀어질수록 감소하며, 이 거리는 제 4 절삭날 (61) 에 수직인 상면도에서 측정된다. 상기 상부 및 하부 경계선 (21, 22) 은 상면도에서 바람직하게는 직선형 또는 실질적으로 직선형이다. 상면도에서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 경계선 (21, 22) 은 3 ~ 15°, 바람직하게는 6 ~ 10°의 각도 (γ) 를 형성한다.
돌출부 (30) 의 상부면은 편평하고 기준 평면 (RP) 에 평행하다. 돌출부 (30) 는 기준 평면 (RP) 으로부터 최대 거리에 위치되는 선삭 인서트 (1) 의 상부면 (8) 의 일부이다.
상면도에서, 도 2 에 보여진 것처럼, 제 4 절삭날 (61) 로부터 제 1 칩 브레이커 벽 (34) 의 상부 경계선 (21) 까지의 거리는 노즈 절삭날 (10) 로부터 멀어질수록 감소한다.
예를 들어 도 5 에 보여진 바와 같이, 상부 경계선 (21) 과 제 4 절삭날 (61) 사이의 거리 (D1) 는 노즈 절삭날 (10) 로부터 멀어질수록 감소하며, 상기 거리 (D1) 는 기준 평면 (RP) 에 수직이며 제 4 절삭날 (61) 에 수직인 평면에서 측정된다. 상기 상부 경계선 (21) 은 바람직하게는 기준 평면에 평행한 평면에서 연장된다. 상기 거리 (D1) 는 0.3 ~ 0.5 mm 의 최대값으로부터 0.0 ~ 0.1 mm 의 최소값까지 감소한다.
선삭 인서트 (1) 는 노즈부 (15) 및 반대편의 제 2 노즈부 (15') 를 포함한다. 다시 말해, 선삭 인서트는 선삭 인서트 (1) 의 중심 축선 (A1) 을 중심으로 서로에 대해 180°로 형성된 2 개의 반대편의 동일한, 또는 실질적으로 동일한, 노즈부 (15, 15') 를 포함한다. 따라서, 도 2 에 도시된 상면도에서, 선삭 인서트 (1) 는 180°대칭이다. 제 1, 제 2 및 제 4 절삭날 (11, 12, 61) 은 선형 또는 직선형 또는 실질적으로 선형 또는 직선형이다. 노즈부 (15) 는 이등분선 (7) 에 관하여 대칭이다. 또한, 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 3 절삭날 (60) 의 곡률 반경은 노즈 절삭날 (10) 의 곡률 반경보다 크다.
도 7 에 도시된 바와 같은 측면도에서, 제 4 절삭날 (61) 은 상향 경사지고, 따라서 제 4 절삭날 (61) 의 최저점은 노즈 절삭날 (10) 에 더 가깝다. 다시 말해, 제 4 절삭날 (61) 로부터 기준 평면 (RP) 까지의 거리는, 이 거리가 노즈 절삭날 (10) 로부터의 거리가 증가할수록 증가하도록 달라진다.
또한, 제 1, 제 2 및 제 3 절삭날 (10, 11, 60) 은 측면도에서 하향 경사지고, 즉 제 4 절삭날 (61) 와 비교하여 반대 방향으로 경사지고, 따라서 저부면 (9) 에 관하여, 노즈 절삭날 (10) 은 제 1 및 제 2 절삭날 (11, 12) 보다 더 멀리 있으며, 또한 제 3 절삭날 (60) 보다 더 멀리 있다. 이 문맥에서, 절삭날이 다른 절삭날보다 더 멀리 있다는 것은 상기 절삭날들의 개별 중간 점들을 나타낸다.
각 쌍의 제 1 및 제 2 절삭날 (11, 12) 로부터 등거리에 이등분선들 (7) 이 연장된다. 각각의 이등분선 (7) 은 중심 축선 (A1) 과 교차하고, 이등분선들 (7) 은 공통 방향으로 연장된다.
도 6 에, 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트 (1) 및 공구 보디 (2) 를 포함하는 선삭 공구 (3) 가 도시되어 있다. 공구 보디는 강으로 이루어져 있다. 공구 보디 (2) 는 전방 단부 (44) 및 반대편의 후방 단부 (도시되지 않음) 를 포함한다. 공구 보디 (2) 의 주 연장부는 전방 단부 (44) 로부터 후방 단부로 연장되는 종방향 축선 (A2) 을 따른다. 전방 단부 (44) 에 인서트 시트 (4) 가 형성된다. 선삭 인서트 (1) 는, 상면도에서, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 활성 (active) 노즈부 (15) 의 제 4 절삭날 (61) 로부터 공구 보디의 종방향 축선 (A2) 까지의 거리가 활성 노즈부 (15) 의 제 2 절삭날 (12) 로부터 공구 보디의 종방향 축선 (A2) 까지의 거리보다 더 짧도록 인서트 시트 (4) 에 장착되거나 장착 가능하다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 반대편의 비활성 (inactive) 노즈부 (15') 보다 회전 축선 (A3) 에 더 가까이 위치된 하나의 노즈부 (15) 가 활성이다. 활성은 노즈부가 금속 가공물 (50) 로부터 칩을 절삭하는 데 사용될 수 있도록 배치된 것을 의미한다.
활성 노즈부 (15) 의 이등분선 (7) 은 종방향 축선 (A2) 에 대해 40 ~ 50°의 각도 (θ) 를 형성한다.
활성 노즈부 (15) 의 제 4 절삭날 (61) 로부터 공구 보디의 종방향 축선 (A2) 까지의 거리는, 동일한 활성 노즈부 (15) 의 제 2 절삭날 (12) 로부터 공구 보디의 종방향 축선 (A2) 까지의 거리보다 더 짧다.
상면도에서 본 선삭 인서트 (1) 는 선삭 인서트 (1) 의 중심 축선 (A1) 과 일치하거나 실질적으로 일치하는 중심 축선을 갖는 나사 (도시되지 않음) 에 의해 공구 보디 (2) 의 인서트 시트 (4) 또는 포켓에 단단히 그리고 제거 가능하게 클램핑된다.
공구 보디 (2) 는 적어도 부분적으로 정사각형 생크의 형태일 수 있으며, 이는 종방향 축선 (A2) 에 수직인 평면에서의 단면에서 정사각형 형상이다. 정사각형의 변은 예를 들어 25 mm 의 길이를 가질 수 있다. 대안적으로, 공구 보디는 단면에서 직사각형일 수 있다. 대안적으로, 공구 보디는 상이한 단면에서의 형상이 달라지는 임의의 다른 적합한 형상으로 구성될 수 있다. 종방향 축선 (A2) 은 이러한 단면의 중심에 위치된다. 공구 보디는 예를 들어 CNC 기계의 공구 스핀들에 클램핑되기에 적합한 실질적으로 원추형 또는 실질적으로 절두원추형 또는 테이퍼진 후방 부분을 포함하는 형상을 가질 수 있다. 그러한 경우에, 종방향 축선 (A2) 은 그 원추의 중심에 위치된다. 예를 들어, 공구 보디의 후방 부분은 ISO 26623 에 따라 또는 "CAPTO" 라는 이름으로 당업계에 알려진 다른 방식으로 성형될 수 있다.
도 6 에는, 선삭 공구 (3) 에 의해 금속 가공물 (50) 상에 원통형 표면 (53) 을 생성하는 방법이 도시되어 있다. 금속 가공물 (50) 은 회전 축선 (A3) 을 중심으로 회전한다. 활성 노즈부 (15) 의 제 1 절삭날 (11) 은 제 1 절삭날 (11) 이 금속 가공물 (50) 의 회전 축선 (A3) 에 대해 제 2 절삭날 (12) 에 의해 형성된 각도보다 금속 가공물 (50) 의 회전 축선 (A3) 에 대해 더 작은 각도를 형성하도록 위치결정된다. 공구 보디 (2) 의 종방향 축선 (A2) 은, 금속 가공물 (50) 의 회전 축선 (A3) 에 수직인, 일정한 각도로 위치결정된다. 선삭 인서트 (1) 는, 제 1 절삭날이 활성이며 선삭 인서트 (1) 의 이동 방향으로 표면 생성 노즈 절삭날 (10) 앞에 있도록 회전 축선 (A3) 에 평행한 방향 (F1) 으로 이동된다. 제 4 절삭날 (61) 은 10 ~ 45°의 진입 각도 (κ1) 에서 활성이어서, 제 3 및 제 4 절삭날 (60, 61) 의 최저점이 활성이고, 원통형 표면 (53) 이 형성된다. 전이점 (20) 은 도 6 에 도시된 바와 같이 활성이다.
노즈 절삭날 (10) 은 선삭 공구 (3) 의 모든 다른 부분보다 공구 보디 (2) 의 종방향 축선 (A2) 으로부터 더 큰 거리에 위치결정된다. 이러한 배치에 의해, 선삭 공구 (3) 는 회전 축선 (A3) 에 대한 종방향 축선 (A2) 의 방향 전환 없이 회전 축선 (3) 에 수직이며 그로부터 멀어지는 추가적인 이송 방향으로의 선삭에 사용될 수 있다.
절삭 깊이는 원통형 표면 (53) 과 표면 (52) 사이의, 회전 축선 (A3) 으로부터의 거리 차이에 의해 정의된다. 표면 (52) 은 선삭 방법에서 선삭 공구 (3) 에 의해 기계가공될 금속 가공물 (50) 의 표면이다. 표면 (52) 은 원통형이거나 실질적으로 원통형일 수 있어서, 일정하거나 실질적으로 일정한 절삭 깊이를 초래한다. 대안적으로, 표면 (52) 은 회전 축선을 따라 달라지는 회전 축선 (52) 까지의 거리를 가질 수 있어서, 방법 중에 달라지는 절삭 깊이를 초래한다.
도 6 에서 우측을 향하는 이송 방향 (F1) 은 회전 축선 (A3) 에 평행하고, 바람직하게는 CNC 선반에 클램핑되는 금속 가공물 (50) 의 단부로부터 멀어진다. 금속 가공물 (50) 은 바람직하게는 클램핑 조 (도시되지 않음) 에 의해 클램핑되며, 이는 도 6 에서 좌측을 향하는, 하나의 제 1 단부에서 금속 가공물 (50) 의 외부 표면에 대해 가압된다. 도 6 에서 우측을 향하는, 금속 가공물 (50) 의 반대편 제 2 단부는 바람직하게는 자유 단부이다.
상기 이송 방향에서, 제 4 절삭날 (61) 은 10 ~ 45°, 바람직하게는 20 ~ 40°의 진입 각도 (κ1) (도 6 에서 30°임) 에서 활성이다. 제 4 절삭날 (61) 은 상기 이송 방향 (F1) 에서 주 절삭날이고, 즉 대부분의 칩이 적어도 중간 내지 높은 절삭 깊이에서 제 4 절삭날 (61) 에 의해 절삭된다. 더 적은 정도로, 제 3 절삭날 (60), 제 1 절삭날 (11) 및 노즈 절삭날 (10) 이 또한 활성이다. 제 1 절삭날 (11) 은 상기 이송 방향 (F1) 에서 노즈 절삭날 (10) 앞에 있다. 선삭 인서트의 모든 부분이 상기 이송 방향 (F1) 에서 활성 노즈 절삭날 (10) 앞에 있다. 활성 노즈부 (15) 에 형성된 제 2 절삭날 (11) 은 비활성이다.
축선방향 선삭, 즉 도 6 에 도시된 종방향 선삭 방법에서, 칩은 칩 브레이커 벽 (34) 뿐만 아니라 제 1, 제 3 및 제 4 절삭날 (11, 60, 61) 모두에 의해 컬링 및/또는 지향되고, 예를 들어 칩 자체와의 접촉에 의해 파괴될 수도 있다. 대안적으로, 그리고 특히 가공물 재료가 긴 치핑 재료이고/이거나 낮은 칩 파괴 특성을 갖는 경우, 칩은 기계가공 표면 (53) 에 대해 파괴될 수 있다.
도 6 에서 노즈 절삭날에 의해 적어도 부분적으로 생성되거나 형성된 원통형 표면 (53) 또는 회전 대칭 표면은 작은 마루와 골을 갖는 파형 형상을 가지며, 파형 형상은 노즈 곡률 반경과 이송 속도에 의해 적어도 부분적으로 영향을 받는다. 파고는 0.10 mm 미만, 바람직하게는 0.05 mm 미만이다. 이런 의미에서 스레드 프로파일은 원통형 표면 (53) 이 아니다.
도 6 에 나타낸 가공물 재료 (50) 는 바람직하게는 다음의 그룹들 중 하나이다: a) 최대 0.20 중량% 의 탄소 함량을 갖는 강, b) 티타늄, 또는 c) 적어도 40 중량% 의 니켈 함량을 갖는 내열 초합금.
이제, 도 8 및 도 9 를 참조한다. 도 8 및 도 9 의 유일한 차이점은 칩의 형상이 상이하다는 것이며, 도 8 은 EP3153261A1 (도 11a-e) 에 따른 선삭 인서트로부터의 칩 차트인 반면, 도 9 는 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트로부터의 칩 차트이다. 두 인서트는 반대편 노즈 절삭날들 사이의 상면도에서의 거리가 24 ~ 26 mm 이다. 칩 차트는 도 6 에 도시된 바와 같은 선삭에서 나온 것이다. 축은 다음과 같다: x 축은 이송 속도; 좌측에서 우측으로 0.3; 0.5; 0.7; 1.0 및 1.2 mm/rev.. y 축은 절삭 깊이를 나타내며; 바닥에서 위쪽으로 0.5; 1.0; 2.0; 3.0 및 4.0 mm. 가공물 재료는 표준 EN 10025-2: 2004 에 따른 S355J2 로 지정된 저탄소 강이다. 칩 차트에서 볼 수 있듯이, 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트로부터의 칩 (도 9) 은 특히 0.55 ~ 1.2 mm/rev. 의 이송 속도에서 그리고 특히 0.5 ~ 4.0 mm 의 절삭 깊이에서, 공지된 선삭 인서트 (도 8) 에 비해 개선된다 (더 짧은 칩).
도 6 에 도시된 선삭 방법은 바람직하게는 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 선반을 사용하여 수행되며, 공구 보디 (2) 의 이동 및 금속 가공물 (50) 의 회전은 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 선반에 의해 제어된다. CNC 선반은 컴퓨터 프로그램으로부터의 명령을 실행한다. 다시 말해, 상기 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 선반에 의해 실행되는 때에 컴퓨터 수치 제어 (CNC) 선반이 전술한 그리고/또는 도 6 에 도시된 바와 같은 방법을 수행하게 하는 명령을 갖는다. 컴퓨터 프로그램은 프로세서 판독가능 매체에 저장될 수도 있다. 대안적으로, 데이터 스트림이 컴퓨터 프로그램을 나타낼 수도 있다.
이제, 제 2 실시형태에 따른 선삭 인서트 (도시되지 않음) 를 참조한다. 제 2 실시형태에 따른 선삭 인서트는 양면형이거나, 뒤집힌 위치에서 사용 가능하여서, 상부면 (8) 과 저부면 (9) 이 동일하다. 상부면 (8) 과 저부면 (9) 의 면적은 크기가 동일하다. 선삭 인서트는 기준 평면에 대해 거울 대칭이다. 선삭 인서트의 측면은 선삭 인서트의 중심 축선에 평행한 선을 따라 연장된다. 모든 다른 양태에서, 제 2 실시형태에 따른 선삭 인서트는 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트와 동일하거나 실질적으로 유사하다.
이제, 제 3 실시형태에 따른 선삭 인서트를 참조한다. 제 3 실시형태에 따른 선삭 인서트는 3 개의 노즈부를 포함한다. 상기 선삭 인서트는 120°대칭이다. 다시 말해, 상면도에서, 선삭 인서트는 중심 축선을 중심으로 120°또는 240°만큼 회전되면 동일하거나 실질적으로 동일하다. 모든 다른 양태에서, 제 3 실시형태에 따른 선삭 인서트는 제 1 실시형태에 따른 선삭 인서트에 부합한다.
모든 실시형태에서, 제 1 절삭날 (11) 과 제 2 절삭날 (12) 사이의 각도인 노즈 각도 (α) 는 75 ~ 85°이고, 각도 β 는 10 ~ 20°이며, 노즈 절삭날 (10) 의 상면도에서의 곡률 반경은 제 3 절삭날의 곡률 반경보다 더 작다. 모든 절삭날들 사이의 전이부는 날카로운 코너 없이 매끄럽다. 비교적 큰 노즈 각도 (α) 를 가짐으로써, 노즈 절삭날 (10) 의 강도는 증가하여, 마모가 적어진다. 비교적 큰 노즈 각도 (α) 를 가짐으로써, 제 1 절삭날 (11) 의 진입 각도가 2.5 ~ 7.5°로 비교적 작아서, 제 1 절삭날의 마모가 감소한다. 노즈 절삭날 (10) 의 비교적 작은 곡률 반경을 가짐으로써, 부품에 작은 반경을 기계가공할 수 있고, 선삭 인서트 (1) 는 더 넓은 범위의 형상을 기계가공하는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 개시된 실시형태로 제한되지 않으며, 하기 청구항들의 범위 내에서 변경 및 수정될 수 있다. 상부, 저부 등과 같은 단어는 당업자가 이해하는 바와 같이 해석되어야 한다. 상면도라는 표현은 도 2 에 보여진 도면과 같이 이해되어야 한다.
Claims (17)
- 선삭 인서트 (1) 로서,
상부면 (8),
반대편의 저부면 (9),
상기 상부면 (8) 과 상기 저부면 (9) 을 연결하는 측면 (13),
볼록한 노즈 절삭날 (10), 제 1 절삭날 (11) 및 제 2 절삭날 (12) 을 포함하는 노즈부 (15)
를 포함하고,
상기 상부면 (8) 과 상기 저부면 (9) 사이에 이들에 평행하게 기준 평면 (RP) 이 위치되며,
상기 기준 평면 (RP) 에 수직하게 중심 축선 (A1) 이 연장되고,
상기 노즈 절삭날 (10) 은 상기 제 1 절삭날 (11) 과 상기 제 2 절삭날 (12) 을 연결하며,
상면도에서, 상기 제 1 절삭날 (11) 과 상기 제 2 절삭날 (12) 은 서로에 대해 71 ~ 85°의 노즈 각도 (α) 를 형성하고,
상기 제 1 절삭날 (11) 과 상기 제 2 절삭날 (12) 로부터 등거리에 이등분선 (7) 이 연장되며,
상기 노즈부 (15) 는 상기 제 1 절삭날 (11) 에 인접하는 볼록한 제 3 절삭날 (60) 및 상기 볼록한 제 3 절삭날 (60) 에 인접하는 제 4 절삭날 (61) 을 포함하고,
상면도에서, 상기 제 4 절삭날 (61) 은 상기 이등분선 (7) 에 대해 10 ~ 30°의 각도 (β) 를 형성하며,
상기 볼록한 제 3 절삭날 (60) 및 상기 제 4 절삭날 (61) 은 전이점 (20) 에 의해 연결되고,
상기 제 4 절삭날 (61) 의 적어도 일부로부터 상기 기준 평면 (RP) 까지의 거리가 상기 노즈 절삭날 (10) 로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 볼록한 제 3 절삭날 (60) 의 적어도 일부로부터 상기 기준 평면 (RP) 까지의 거리가 상기 노즈 절삭날 (10) 로부터의 거리가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
측면도에서, 상기 제 3 및 제 4 절삭날 (60, 61) 의 최저점이 상기 전이점 (20), 또는 상기 전이점 (20) 으로부터 1.00 이내의 지점인 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부면 (8) 은 돌출부 (30) 를 포함하고,
상기 돌출부 (30) 는 상기 제 4 절삭날 (61) 을 향하는 칩 브레이커 벽 (34) 을 포함하며,
상기 칩 브레이커 벽 (34) 은 상부 경계선 (21) 과 하부 경계선 (22) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 4 항에 있어서,
상기 상부 경계선 (21) 과 상기 하부 경계선 (22) 사이의 거리가 상기 노즈 절삭날로부터 멀어질수록 감소하고,
상기 거리는 상기 제 4 절삭날 (61) 에 수직인 상면도에서 측정되는 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 상부 경계선 (21) 과 상기 제 4 절삭날 (61) 사이의 거리 (D1) 가 상기 노즈 절삭날 (10) 로부터 멀어질수록 감소하고,
상기 거리 (D1) 는, 상기 기준 평면 (RP) 에 수직이며 상기 제 4 절삭날 (61) 에 수직인 평면에서 측정되는 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 절삭날 (11) 로부터 상기 기준 평면 (RP) 까지의 거리가 상기 노즈 절삭날 (10) 로부터의 거리가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선삭 인서트 (1) 는 제 2 노즈부 (15') 를 포함하고,
상면도에서, 상기 선삭 인서트 (1) 는 120°또는 180°대칭이거나 실질적으로 120°또는 180°대칭인 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즈부 (15) 는 상기 이등분선 (7) 에 관하여 대칭이거나 실질적으로 대칭인 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상면도에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 4 절삭날 (11, 12, 61) 은 선형 또는 직선형이거나 실질적으로 선형 또는 직선형인 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상면도에서, 상기 제 3 절삭날 (60) 의 곡률 반경이 상기 노즈 절삭날 (10) 의 곡률 반경보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 선삭 인서트 (1). - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 선삭 인서트 (1) 및 공구 보디 (2) 를 포함하는 선삭 공구 (3) 로서,
상기 공구 보디 (2) 는
전방 단부 (44),
반대편의 후방 단부,
상기 전방 단부 (44) 로부터 상기 후방 단부까지 연장되는 종방향 축선 (A2) 에 따른 주 연장부,
상면도에서 활성 (active) 노즈부 (15) 의 제 4 절삭날 (61) 로부터 상기 공구 보디의 종방향 축선 (A2) 까지의 거리가 활성 노즈부 (15) 의 제 2 절삭날 (12) 로부터 상기 공구 보디의 종방향 축선 (A2) 까지의 거리보다 짧도록 상기 선삭 인서트 (1) 가 장착될 수 있는 상기 전방 단부 (44) 에 형성된 인서트 시트 (4) 를 포함하고,
상기 활성 노즈부 (15) 의 이등분선 (7) 이 상기 종방향 축선 (A2) 에 대해 40 ~ 50°의 각도 (θ) 를 형성하는, 선삭 공구 (3). - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 선삭 공구 (3) 로 금속 가공물 (50) 상에 원통형 표면 (53) 을 생성하는 방법으로서,
상기 금속 가공물 (50) 을 회전 축선 (A3) 을 중심으로 회전시키는 단계,
상기 금속 가공물 (50) 의 상기 회전 축선 (A3) 에 대해 제 2 절삭날 (12) 이 형성하는 각도보다 상기 금속 가공물 (50) 의 상기 회전 축선 (A3) 에 대해 제 1 절삭날 (11) 이 더 작은 각도를 형성하도록 활성 노즈부 (15) 의 제 1 절삭날 (11) 을 위치결정하는 단계,
상기 금속 가공물 (50) 의 상기 회전 축선 (A3) 에 수직으로 공구 보디 (2) 의 종방향 축선 (A2) 을 위치결정하는 단계, 및
상기 제 1 절삭날이 활성이며 상기 선삭 인서트 (1) 의 이동 방향에서 표면 생성 노즈 절삭날 (10) 앞에 있고, 제 4 절삭날 (61) 이 10 ~ 45°의 진입 각도 (κ1) 에서 활성이며, 제 3 및 제 4 절삭날 (60, 61) 의 최저점이 활성이고, 원통형 표면 (53) 이 형성되도록, 상기 회전 축선 (A3) 에 평행한 방향 (F1) 으로 상기 선삭 인서트 (1) 를 이동시키는 단계
를 포함하는, 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 선삭 공구 (3) 의 모든 다른 부분보다 상기 공구 보디 (2) 의 종방향 축선 (A2) 으로부터 더 큰 거리에 상기 노즈 절삭날 (10) 을 위치결정하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
다음의 그룹들:
a) 최대 0.20 중량% 의 탄소 함량을 갖는 강,
b) 티타늄, 또는
c) 적어도 40 중량% 의 니켈 함량을 갖는 내열 초합금 (heat resistant super alloy)
중 어느 하나로부터 가공물 재료 (50) 를 선택하는 단계
를 더 포함하는, 방법. - 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 컴퓨터 수치 제어 선반을 제공하는 단계를 더 포함하고,
상기 공구 보디 (2) 의 이동 및 상기 금속 가공물 (50) 의 회전이 상기 컴퓨터 수치 제어 선반에 의해 제어되는, 방법. - 컴퓨터 수치 제어 선반에 의해 실행되는 때에 상기 컴퓨터 수치 제어 선반이 제 16 항에 따른 방법을 수행하게 하는 명령을 갖는 컴퓨터 프로그램.
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