KR20210040288A

KR20210040288A - 내부 냉각을 위한 공구 및 절삭 인서트, 그리고 그 제조방법

Info

Publication number: KR20210040288A
Application number: KR1020207037110A
Authority: KR
Inventors: 게르숀 하리프
Original assignee: 노 스크류 엘티디.
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2021-04-13
Also published as: WO2019224825A3; CN112188942A; US20210205895A1; EP3801960A2; US20230356303A1; WO2019224825A2; IL278910A; CA3100824A1; CN112188942B; CN116944539A; AU2019273866A1; JP2021524389A

Abstract

상부면, 하부면, 및 그 사이에 걸쳐있는 측면을 포함하며, 상기 측면은 하나 이상의 이송방향-대면 측면 및 하나 이상의 반경방향-대면 측면을 포함하는 절삭 인서트가 제공된다. 상기 상부면에는 칩 브레이커를 각각 구성하고 상기 이송방향-대면 측면 중 하나에 평행하고 인접하게 배치되는 하나 이상의 선형 홈이 형성된다. 상기 칩 브레이커는 각각의 이송방향-대면 측면의 전체 길이를 따라 일정한 프로파일을 특징으로 한다. 각각의 상기 이송방향-대면 측면은 상기 상부면에 대해 예각의 이송방향-각도로 배치되고, 각각의 상기 반경방향-대면 측면은 상기 상부면에 대해 예각의 반경방향-각도로 배치되고, 상기 이송방향-각도는 상기 반경방향-각도보다 크다.

Description

내부 냉각을 위한 공구 및 절삭 인서트, 그리고 그 제조방법

현재 개시된 주제는 절삭공구에 관한 것으로서, 특히 절삭공구 홀더 및 교체 가능한 절삭 인서트를 포함하는 절삭공구에 관한 것이다.

절삭공구는 통상 기계가공 작업에 사용되고 있다. 이러한 절삭공구는 전형적으로 절삭공구 홀더 및 그 위에 장착되는 교체 가능한 절삭 인서트를 포함한다. 절삭 인서트는 실제 가공을 수행하므로, 이로 인해 마모될 수 있다. 이러한 마모는 예를 들어 열, 기계적 응력 등으로 인해 발생한다.

전형적인 사용에 있어서, 일단 절삭 인서트가 필요한 기능을 수행하는 데 더 이상 효과적이지 않을 정도로 충분히 마모되면, 가공 작업이 중단되고, 절삭 인서트가 교체된다.

현재 개시된 주제의 일 측면에 따르면, 절삭공구 홀더에 장착되는 절삭 인서트를 포함하는 절삭공구가 제공되며,

절삭 인서트는 상부면, 하부면, 및 그 사이에 걸쳐있는 측면을 포함하고, 측면은 하나 이상의 이송방향-대면 측면 및 하나 이상의 반경방향-대면 측면을 포함하고, 상부면에는 칩 브레이커를 각각 구성하고 이송방향-대면 측면 중 하나에 평행하고 인접하게 배치되는 하나 이상의 선형 홈이 형성되고, 칩 브레이커는 각각의 이송방향-대면 측면의 전체 길이를 따라 일정한 프로파일을 가지고 있고, 각각의 이송방향-대면 측면은 상부면에 대해 예각의 이송방향-각도로 배치되고, 각각의 반경방향-대면 측면은 상부면에 대해 예각의 반경방향-각도로 배치되고, 이송방향-각도는 반경방향-각도보다 크며;

절삭공구 홀더는 절삭 작업 동안에 반경방향으로 전진하도록 구성되고, 절삭공구 홀더는 베이스, 그로부터 위쪽으로 연장되고 반경방향을 가로질러 배치되는 반경방향-대면 측벽, 및 베이스로부터 위쪽으로 연장되고 반경방향-대면 측벽을 가로질러 배치되는 이송방향-대면 측벽을 포함하고, 인서트 시트 공간은 베이스 위에서 그리고 측벽들 사이에서 규정되고, 베이스는 반경방향을 가로지르고 이송방향-대면 측벽에 직각인 제1 축선을 중심으로 반경방향-대면 측벽으로부터 멀어지는 방향으로 위쪽으로 기울어지며;

절삭 인서트는 그 하부면이 베이스를 향하는 상태로 인서트 시트 공간 내에 수용된다.

절삭 인서트는 절삭공구 홀더의 인서트 시트 공간에 장착되어서, 하나 이상의 반경방향-대면 측면이 절삭공구 홀더의 반경방향-대면 측벽에 평행하게 배치되도록 할 수 있다.

절삭 인서트는 대향 배치된 이송방향-대면 측면 및 대향 배치된 반경방향-대면 측면을 포함할 수 있다.

절삭 인서트는 내부에 형성된 캐비티를 더 포함할 수 있고, 캐비티는 하부면에 형성된 개구부를 가지고 있고 절삭날에 인접하게 배치되는 그 상단부(즉, 캐비티의 상단부)를 향하여 위쪽으로 수렴하고, 측면과 캐비티의 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정한다.

절삭 인서트는 캐비티의 상단부로부터 캐비티 내로 돌출하는 하나 이상의 리브를 더 포함할 수 있다.

절삭공구 홀더의 베이스는 제1 축선에 직각이고 반경방향에 평행한 제2 축선을 중심으로 이송방향-대면 측벽으로부터 멀어지는 방향으로 위쪽으로 더 기울어질 수 있고, 여기서 제1 축선에 대한 기울어짐은 제2 축선에 대한 기울어짐보다 더 큰 각도로 기울어진다.

절삭공구 홀더는 워크피스 축선을 중심으로 회전하는 워크피스를 향하여 전진하도록 구성될 수 있고, 절삭평면은 반경방향에 평행한 워크피스 축선을 통과하고, 제1 축선은 절삭평면에 평행하다.

절삭공구는 선삭 작업(turing operation)을 수행하도록 구성될 수 있다.

현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 상부면, 하부면, 및 그 사이에 걸쳐있는 측면을 포함하는 절삭 인서트로서, 측면은 하나 이상의 이송방향-대면 측면 및 하나 이상의 반경방향-대면 측면을 포함하는 절삭 인서트가 제공되며,

상부면에는 칩 브레이커를 각각 구성하고 이송방향-대면 측면 중 하나에 평행하고 인접하게 배치되는 하나 이상의 선형 홈이 형성되고, 칩 브레이커는 각각의 이송방향-대면 측면의 전체 길이를 따라 일정한 프로파일을 특징으로 하며,

각각의 이송방향-대면 측면은 상부면에 대해 예각의 이송방향-각도로 배치되고, 각각의 반경방향-대면 측면은 상부면에 대해 예각의 반경방향-각도로 배치되고, 이송방향-각도는 반경방향-각도보다 크다.

현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 절삭공구를 형성하기 위해 절삭 인서트를 유지하고, 절삭 작업 동안에 반경 방향으로 전진하도록 구성된 절삭공구 홀더가 제공되며, 절삭공구 홀더는 베이스, 그로부터 위쪽으로 연장되고 반경방향을 가로질러 배치되는 반경방향-대면 측벽, 및 베이스로부터 위쪽으로 연장되고 반경방향-대면 측벽을 가로질러 배치되는 이송방향-대면 측벽을 포함하고, 인서트 시트 공간은 베이스 위에서 그리고 절삭 인서트를 내부에 수용하기 위하여 측벽들 사이에서 규정되며,

베이스는 반경방향을 가로지르고 이송방향-대면 측벽에 직각인 제1 축선을 중심으로 반경방향-대면 측벽으로부터 멀어지는 방향으로 위쪽으로 기울어진다.

베이스는 제1 축선에 직각이고 반경방향에 평행한 제2 축선을 중심으로 이송방향-대면 측벽으로부터 멀어지는 방향으로 위쪽으로 더 기울어지고, 여기서 제1 축선에 대한 기울어짐은 제2 축선에 대한 기울어짐보다 더 큰 각도로 기울어진다.

절삭공구 홀더는 선삭 작업(turing operation)을 수행하도록 구성될 수 있다.

현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 절삭 인서트를 제작하는 방법이 제공되며, 절삭 인서트는 상부면, 하부면, 및 그 사이에 걸쳐있는 측면을 포함하고, 측면은 하나 이상의 이송방향-대면 측면 및 하나 이상의 반경방향-대면 측면을 포함하고, 방법은 다음 단계들을 포함한다:

- 중간 인서트를 제공하는 단계; 및

- 볼록한 절삭공구를 상부면을 따라 이송방향-대면 표면 중 적어도 하나에 평행하고 인접하게 통과시켜, 선형의 칩 브레이커를 형성하는 단계;

여기서 칩 브레이커는 각각의 이송방향-대면 측면의 전체 길이를 따라 일정한 프로파일을 특징으로 한다.

하나 이상의 이송방향-대면 측면은 상부면에 대해 예각의 이송방향-각도로 배치될 수 있고, 각각의 반경방향-대면 측면은 상부면에 대해 예각의 반경방향-각도로 배치되고, 이송방향-각도는 반경방향-각도보다 크다.

볼록한 절삭공구는 그라인더일 수 있다.

현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 절삭 인서트를 제작하는 방법이 제공되며, 절삭 인서트는 상부면, 하부면, 그 사이의 측면, 및 상부면과 측면의 일부에 규정되는 절삭날을 포함하고, 절삭 인서트는 내부에 형성된 캐비티를 더 포함하고, 캐비티는 하부면에 형성된 개구부를 가지고 있고 절삭날에 인접하게 배치되는 그 상단부(즉, 캐비티의 상단부)를 향하여 위쪽으로 수렴하고, 측면과 캐비티의 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정하며, 방법은 다음 단계들을 포함한다:

- 절삭 인서트 및 얇은-벽 구조의 외부면으로부터 돌출하는 돌출부를 포함하는 중간 인서트를 제공하는 단계; 및

- 돌출부를 제거하는 단계.

돌출부는 홈이 형성된 연삭공구로 제거될 수 있다.

현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 절삭 인서트를 장착하기 위하여 말단에 형성되는 인서트 시트 공간을 갖는 본체를 포함하는 절삭공구 홀더가 제공되며, 본체는 베이스 및 인서트 시트 공간을 규정하는 적어도 하나의 측벽을 포함하며, 절삭공구 홀더는 인서트 시트 공간 내로 돌출하는 노즐을 더 포함하고, 노즐은 인서트 시트 공간 내에 배치되는 제1 단부에 오리피스를 포함하고 제2 단부에서 냉각 매체를 제공하도록 구성되는 냉각 제공 장치와 유체 연통한다.

노즐은 베이스로부터 돌출할 수 있다.

노즐은 베이스로부터 이격된 지점에서 인서트 시트 공간에 개방될 수 있다.

오리피스는 측벽 높이의 절반 이상인 거리에서 베이스 위에 배치될 수 있다.

노즐은 베이스에 대해 경사지게 배치될 수 있다.

절삭공구 홀더는 인서트 시트 공간에 개방된 유체 배출구를 더 포함할 수 있다.

노즐은 본체의 단일 요소로서 형성되거나, 본체에 부착 가능할 수 있다.

냉각 제공 장치는, 노즐을 빠져 나간 후 난류가 발생하도록 냉각 매체를 제공하도록 구성될 수 있다.

현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 상부면, 하부면, 그 사이의 측면, 및 상부면과 측면의 일부에 규정되는 절삭날을 포함하는 절삭 인서트가 제공되며, 절삭 인서트는 내부에 형성된 캐비티를 더 포함하고, 캐비티는 하부면에 형성된 개구부를 가지고 있고 절삭날에 인접하게 배치되는 그 상단부(즉, 캐비티의 상단부)를 향하여 위쪽으로 수렴하고, 측면과 캐비티의 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정하며, 절삭 인서트는 캐비티의 상단부와 측면과의 사이에 걸쳐있는 하나 이상의 보조 배출구멍을 더 포함한다.

개구부는 냉각 매체를 위한 입구 및 출구를 형성할 수 있고, 보조 배출구멍의 전체 단면적은 개구부에 의해 규정되는 출구의 단면적보다 작다.

절삭 인서트는 하부면에 인접한 측면에 적어도 부분적으로 형성되는 하나 이상의 배출 아웃렛을 더 포함할 수 있다.

현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 바와 같은 절삭공구 홀더, 및 인서트 시트 공간에 장착되는 전술한 바와 같은 절삭 인서트를 포함하는 절삭공구가 제공되며, 절삭공구 홀더의 노즐은 절삭 인서트의 캐비티 내로 돌출한다.

현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 절삭 작업을 수행하는 방법이 제공되며, 방법은 다음 단계들을 포함한다:

- 전술한 바와 같은 절삭공구를 제공하는 단계;

- 워크피스에 대해 절삭 작업을 수행하는 단계; 및

- 절삭 작업을 수행하는 동안 노즐을 통해 절삭 인서트의 캐비티에 냉각 매체를 제공하는 단계.

냉각 매체는 노즐을 빠져나갈 때 액체상태의 질소일 수 있다.

냉각 매체는 최대 25 atm의 압력으로 제공될 수 있다.

냉각 매체는 0.5 리터/분보다 작은 속도로 제공될 수 있다.

냉각 매체는 노즐을 빠져나간 후에 난류가 발생하는 압력으로 제공될 수 있다.

현재 개시된 주제의 또 다른 측면에 따르면, 상부면, 하부면, 그 사이의 측면, 및 상부면과 측면의 일부에 규정되는 절삭날을 포함하는 절삭 인서트가 제공되며. 절삭 인서트는 내부에 형성된 캐비티를 더 포함하고, 캐비티의 내부면은 측면에 인접한 전방 내부면 및 후방 내부면을 포함하고, 전방 및 후방 내부면은 하부면에 형성되는 개구부 사이에 걸쳐있고 절삭날에 인접하게 배치되는 내부면의 상단부를 향하여 위쪽으로 수렵되고, 측면과 캐비티의 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정하며, 절삭 인서트는 상단부로부터 캐비티 내로 돌출하는 하나 이상의 리브를 더 포함하며;

리브의 적어도 일부는, 후방 내부면에 더욱 가까운 원위 부분의 제1 부분에서 첨단형(cuspated) 에지를 형성하고, 서로로부터 이격됨과 함께 전방 내부면에 더욱 가까운 원위 부분의 제2 부분에서 바닥-대면 표면을 가지는 측면을 특징으로 한다.

여기에 개시된 주제를 더욱 잘 이해하고 그것이 실제로 어떻게 수행될 수 있는지 예시하기 위해서, 실시형태들이 첨부된 도면을 참조하여 단지 비-제한적인 예로서 이하에 설명될 것이다.
도 1은 현재 개시된 주제에 따른 절삭공구의 일례의 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 절삭공구의 절삭 인서트의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 II-II 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 2c는 도 2a에 도시된 절삭 인서트의 캐비티의 하부 사시도이다.
도 2d는 도 2a에 도시된 절삭 인서트의 다른 예의 캐비티의 하부 사시도이다.
도 2e는 도 2d의 II-II 선을 따라 취해진 부분 사시도이다.
도 3a 내지 3e는 도 2a에 도시된 절삭 인서트의 상이한 예의 상부 전방 코너의 부분 단면도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 절삭공구의 절삭공구 홀더의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 IV-IV 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 5a는 도 4a에 도시된 절삭공구 홀더의 노즐의 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 V-V 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 6은 도 1의 VI-VI 선을 따라 취해진 확대 단면도이다.
도 7a는 절삭 인서트를 제조하는 방법을 도시한다.
도 7b는 도 7a에 예시된 방법과 함께 사용하기 위한 중간 인서트의 사시도이다.
도 7c는 도 7b의 VII-VII 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 7d는 도 7b에 도시된 중간 인서트의 돌출부를 제거하는 평면도이다.
도 8a는 현재 개시된 주제에 따른 절삭공구의 다른 예를 도시한다.
도 8b는 도 8a에 도시된 절삭공구의 절삭 인서트의 사시도이다.
도 8c 및 8d는, 각각, 도 8b에 도시된 절삭 인서트의 반경방향 및 이송방향 측면도이다.
도 8e 및 8f는, 각각, 절삭 작업 동안의, 도 8a에 도시된 절삭공구의 후방 사시도 및 측면도이다.
도 8g 및 8h는, 각각, 도 8a에 도시된 절삭공구의 절삭공구 홀더의 사시도 및 이송방향 측면도이다.
도 8i 및 8j는, 각각, 절삭공구 홀더에 장착될 때 절삭 인서트의 측면에 의해 규정되는 여유각을 도시하는, 절삭공구의 반경방향 및 이송방향 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전체적으로 10으로 표시된 절삭공구가 제공된다. 절삭공구(10)는 절삭공구 홀더(14)에 견고하게 장착되는 (예를 들어, 그 전체 내용이 여기에 참조로서 편입되어 있는 US 2016/0368061에 설명 및/또는 도시된 바와 같은) 절삭 인서트(12)를 포함한다. 절삭공구(10)는 절삭 인서트(12)와 절삭공구 홀더(14) 사이에 배치된, 예를 들어 위디어(widia)로 만들어지는 베이스 플레이트(16)를 더 포함할 수 있다. 절삭 인서트(12) 및/또는 절삭공구 홀더(14)의 특징에 대한 본 명세서에서의 설명은 절삭공구(10)가 절삭공구 홀더(14)에 견고하게 장착되는 절삭 인서트(12)를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 절삭공구(10)는 절삭 인서트(12)와 절삭공구 홀더(14) 사이에 배치된, 예를 들어 위디어(widia)로 만들어지는 베이스 플레이트(16)를 더 포함할 수 있다. 절삭 인서트(12) 및/또는 절삭공구 홀더(14)의 구성 요소로서, 첨부된 도면을 참조 및/또는 첨부된 도면에 도시되고/되거나 첨부된 청구범위에 언급된, 본 명세서에서 설명되는 특징들은 베이스 플레이트(16)에 제공될 수 있음을 이해할 것이며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(12)는 상부면(18), 하부면(20) 및 그 사이에 걸쳐있는 측면(22)을 포함한다. 절삭 인서트(12)가 절삭공구 홀더(14)에 장착될 때, 상부면(18)의 일부는 레이크(rake) 표면을 구성하고, 측면(22)의 일부는 릴리프(relief) 표면을 구성하며, 레이크 표면 및 릴리프 표면(즉, 상부면 및 측면)의 교차부분에서 절삭날(24)이 규정(defined)되며, 하부면(20)은 전형적으로 절삭공구 홀더에 대해 평평하게 유지된다. 절삭 인서트(12)는, 예를 들어, 상부면(18) 주변의 적어도 일부의 주위에 형성된 만곡된 채널로 형성되는 칩 브레이커(25)를 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 설명 및 청구범위에서, 상부, 하부, 위쪽, 아래쪽 등과 같은 방향과 관련된 용어 및 그와 유사/관련한 용어는, 달리 표시되지 않거나 문맥상 명확하지 않는다면, 절삭공구(10) 및 그 구성 요소의 전형적인 사용에 기초하여 첨부된 도면에 있어서의 배향을 참조하여 사용된다는 것을 알 수 있을 것이며, 구성 요소를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 마찬가지로, 전방(및 그와 관련한 용어)은 워크피스를 향하는 방향을 나타내고, 후방(및 그와 관련한 용어)은 워크피스에서 멀어지는 방향을 나타낸다.

절삭 인서트(12)는 전체적으로 26으로 표시된 내부 캐비티를 갖도록 형성된다. 캐비티(26)는 절삭 인서트(12)의 하부면(20)에 형성된 개구부(28)를 포함하여, 그 하부면으로부터 캐비티로의 접근을 제공한다. 절삭 인서트(12)가, 예를 들어 전술한 바와 같이, 절삭공구 홀더(14)에 장착될 때, 캐비티(26)의 개구부(28)는 절삭공구 홀더(14)에 인접한다. 캐비티(26)의 전방 및 후방 내부면(30a, 30b)은 그 상단부(32)를 향하여 수렴해서, 캐비티의 폭은 높이를 따라 감소하게 된다. (본 개시에서, 전체 내부면은 참조번호 30을 사용하여 표시된다.) 그러한 캐비티(26)의 형상은 내부로의 냉각 매체(전형적으로 유체, 예를 들어 물이지만, 기체 또는 액체와 같은 다른 임의의 적절한 유체가 사용될 수 있음)의 연속적인 도입 및 절삭 작업 동안 (예를 들어, 도 6에서 화살표 A로 표시된 유동 경로를 따른) 그것의 동시 배출을 용이하게 한다. 따라서, 개구부(28)는 캐비티(26)의 입구 및 출구를 구성할 수 있다.

캐비티(26)는, 이 캐비티(26)의 상단부(32)가 절삭날(24)에 인접하도록 형성되며, 예를 들어 캐비티의 전방 내부면(30a)과 측면(22)의 전방은 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정한다.

본 명세서의 설명 및 첨부된 청구범위에서, 캐비티의 일부에 인접한 절삭날(24)의 설명/인용, 절삭 인서트(12)의 외부면과 캐비티(26)의 일부와의 사이의 얇은-벽 구조, 및 (예를 들어, 문맥 상 명백한 바와 같은) 또 다른 유사한 설명/언급은, 절삭 작업 도중에 캐비티 내로의 액체, 기체, 그것들의 조합 등과 같은 냉각 매체의 도입이 예를 들어 절삭날의 부근에서 절삭 인서트의 온도를 크게 감소시키도록, 절삭 인서트의 외부면과 캐비티 사이의 재료의 양은 충분히 작다는, 절삭 인서트의 구성에 대해 언급되는 바와 같이, 통상의 기술자에게 명확하게 전달된다는 것을 이해할 것이다. 온도 감소의 중요성은, 예를 들어, 절삭 인서트의 유효 수명이 적어도 절삭날 근처에 얇은-벽 구조를 제공함으로써 발생할 수 있는 구조적 온전함의 손실로 인해 감소되는 것만큼은 증가한다는 것에 있다. 예를 들어 캐비티(26)의 상단부(32)와 절삭날(24) 사이 및/또는 캐비티의 전방면(30a)과 측면(22)의 전방 사이의 얇은-벽 구조의 두께는, 예를 들어, 절삭 인서트(12)의 높이(즉, 상부면과 하부면(18, 20) 사이의 거리)의 절반 이하일 수 있다. 몇몇 예에 따르면, 1/3 이하이다. 다른 예에 따르면, 절삭 인서트(12)의 높이의 1/4, 1/5, 1/10, 또는 그 이하이다.

몇몇 예에 따르면, 얇은-벽 구조의 두께는 가장 얇은 지점에서 2mm를 초과하지 않는다. 다른 예에 따르면, 얇은-벽 구조의 두께는 가장 얇은 지점에서 1mm를 초과하지 않는다. 또 다른 예에 따르면, 얇은-벽 구조의 두께는 가장 얇은 지점에서 0.5mm를 초과하지 않는다.

도 2c에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 예에 따르면, 하나 이상의 리브(34)(본 명세서에서 단일의 요소, 예를 들어, 리브에 대한 언급은, 준용하여, 특별히 언급되지 않는 한, 그러한 요소 중 하나 이상이 제공되는 예를 암묵적으로 포함하는 것으로 이해되어야 함)가 캐비티(26)의 내부면(들)(30a, 30b)에, 예를 들어 그 상단부(32)에 또는 그 근처에 형성될 수 있다. 그러한 리브(34)는 절삭날(24) 부근에서 얇은-벽 구조의 두께를 감소시키는 것을 용이하게 할 수 있고, 절삭 작업 동안에 발생하는 힘을 견디기 위해 필요한 두께를 더욱 감소시킬 수 있다. 또한, 리브(34)를 제공하는 것은 캐비티(26)의 내부면(들)(30a, 30b)의 표면적을 증가시켜, 냉각 매체에 의한 보다 효율적인 냉각을 촉진한다.

몇몇 예에 따르면, 도 2d 및 2e에 도시된 바와 같이, 각각의 리브(34)는 대향 배치된 측면(34a)을 포함할 수 있다. 측면(34a)의 원위 단부(distal ends), 즉 캐비티(26) 내로 가장 멀리 돌출된 부분은, 캐비티(26)의 후방 내부면(30b)에 인접한 리브(34)의 원위 부분의 제1 부분을 따라 연장하는 첨단형(cuspated) 에지(35a)를 형성하도록 만난다. 또한, 이들 예에 따르면, 캐비티(26)의 전방 내부면(30a)에 인접하는 리브(34)의 원위 부분의 제2 부분은 바닥-대면(bottom-facing)(즉, 일반적으로 절삭 인서트(12)의 하부면(20)을 향하여 배치되는) 표면(35b)으로 형성된다. 바닥-대면 표면(35b)에 인접한 측면(34a)의 원위 단부의 부분은 서로 이격되어, 그 사이에 두께를 갖는 리브(34)를 발생시킨다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 리브(34)는 특히 인장 강도와 관련하여 이 영역에서 강화되며, 그 중요성은 아래에서 논의된다.

냉각 매체가 캐비티(26)의 후방 내부면(30b)을 따르는 방향으로부터 리브(34)를 향할 때(예를 들어, 도 4a 내지 6에 도시된 것을 참조하여 후술하는 노즐(50)을 사용), 그 속도는 리브에 처음으로 충돌할 때 매우 빠르며, 이는 캐비티의 후방 내부면에 인접한 리브(34)의 원위 부분의 제1 부분에서 발생한다. 따라서, 이에 의해 제공되는 냉각은 상대적으로 높다. 그러나, 냉각 매체가 리브(34)의 측면(34a)을 따라 캐비티(26)의 전방 내부면(30a)을 향해 유동함에 따라, 상당히 느려진다. 이것은, 리브(34)로부터 열을 추출함에 따라 냉각 매체의 온도 상승과 함께, 냉각 매체가 캐비티(26)의 전방 내부면(30a)에 인접한 리브의 원위 부분의 제2 부분에 접근함에 따라 상당히 적은 양의 냉각을 제공하게 하는 결과를 초래한다. 또한, 예를 들어 리브(34)가 칩 브레이커(25) 아래에 배치되는 절단 작업 동안, 내부면으로부터 가장 멀리 배치된 리브의 부분이 가장 많은 응력을 받는 것으로 밝혀졌다.

따라서, 리브(34)는, 도 2d 및 2e를 참조하여 전술한 바와 같이 그리고 도시된 바와 같이, 특히 리브의 원위 부분의 제1 부분(즉, 캐비티의 후방 내부면에 인접해 있음)에 의해 경험되는 응력 수준과 비교하여, 특히 절단 작업 동안에 높은 수준의 응력을 받는 영역에서 강화된다는 것을 특징으로 한다. 리브(34)의 이 영역은 전술한 바와 같이 냉각 매체에 의해 제공되는 냉각에 크게 기여하지 않기 때문에, 리브의 증가된 두께는 리브에 의해 제공되는 냉각에 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나, 전형적으로 가장 높은 수준의 응력을 경험하는 영역에서의 증가된 인장 강도는 절삭 인서트(12)의 효과를 증가시킬 수 있다.

도 2d 및 2e는 절삭 인서트(12)가 3개의 리브(34)를 포함하는 예를 도시하고 있지만, 절삭 인서트는, 현재 개시된 주제의 범위를 벗어나지 않으면서, 하나 또는 임의의 다른 적절한 수의 리브를 구비할 수 있음을 이해할 것이다. 더욱이, 리브(34)는 중앙에, 예를 들어 캐비티(26) 내에서 대칭적으로 위치되거나, 중심을 벗어난, 즉 그 내부에 비대칭적으로 위치될 수 있다. 하나 이상의 리브(34)의 위치 선택은 냉각의 제공을 최적화하고 절삭 인서트의 강도를 최적화하기 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 사용 중에 절삭날(24)의 중심을 벗어난 부분이 작업을 수행하기 위해 워크피스와 접촉하는 경우에, 리브(34)를 중심에서 벗어나게 제공하는 것이 유용할 수 있으며; 따라서, 예를 들어, 증가된 기계적 강도 및/또는 방열을 위한 표면적은 절단 작업에 있어서 맞물리는 절단날의 부분에 가능한 한 가깝게 제공될 수 있다.

전술한 바와 같은 에지 표면(34b)을 포함하는 하나 이상의 리브(34)는, 예를 들어 특허문헌 US 2016/0368061에 설명된, 임의의 적절한 절삭 인서트의 일부로서 제공될 수 있음을 이해할 것이다.

절삭 인서트(12)는, 예컨대 그 상단부(32)에서 또는 그 근처에서(예를 들어, 절삭 인서트가 리브뿐만 아니라 하나 이상의 보조 배출구멍을 모두 포함하는 예에 따르면, 리브(34)의 적어도 일부와 동일한 높이에서) 캐비티(26)와 절삭 인서트(12)의 외부면과의 사이에 걸쳐있는 하나 이상의 보조 배출구멍(36)을 더 포함할 수 있다. 보조 배출구멍(36)은, 예를 들어 캐비티(26)와 측면(22) 사이에 형성된 얇은-벽 구조의 강도를 유지하기 위해, 둥근 모양과 같은 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다.

냉각 매체가 캐비티(26) 내에 제공 될 때, 그 작은 일부가 보조 배출구멍(36)을 통해 빠져 나가, 예를 들어 특히 절삭날(24) 근처의 영역에서 절삭 인서트(12)의 추가 냉각을 제공한다. 몇몇 예에 따르면, 보조 배출구멍(36)은 외부 단부에서 절삭 인서트(12)의 측면(22)(즉, 릴리프 표면)으로 개방된다. 따라서, 이것들은 캐비티(26) 내부로부터 워크피스에 직접 냉각 매체를 공급하는 것을 용이하게 하여, 그것을 냉각시킬 수 있다. 나아가서, 보조 배출구멍(36)을 통해 빠져 나온 냉각 매체의 일부는 측면(22)과 접촉할 수 있고, 그에 따라 외부로부터 절삭 인서트(12)를 더욱 냉각시킬 수 있다. 또한, 절단 작업 동안에 캐비티(26) 내로 도입된 냉각 매체의 일부가 보조 배출구멍(36)을 통해 빠져 나가기 때문에, 캐비티 (26)로의 냉각 매체 도입 속도가 증가될 수 있다.

보조 배출구멍(36)은 캐비티(26)의 개구부(28)보다 훨씬 작은 단면적을 갖기 때문에, 캐비티 내부의 냉각 매체의 단지 작은 일부만이 통과할 수 있다(한편, 그 나머지는 개구부를 통해 빠져 나감)는 것을 알 수 있을 것이며; 따라서, 절삭 인서트(12)의 온도를 낮추기 위해 절삭 작업 동안에 캐비티(26) 내로 도입된 대부분의 냉각 매체는 개구부(28)를 통해 빠져 나가고, 단지 그 작은 일부만이 보조 배출구멍(36)을 통해 빠져 나간다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 보조 배출구멍(36)은 실질적으로 수평(즉, 상부면 및/또는 하부면(18, 20)에 평행)이고 일정한 단면을 가질 수 있고/있거나, (각각 도 3b 및 3c에 도시된 바와 같이) 위쪽으로 또는 아래쪽으로 경사지게 제공될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 보조 배출구멍(36)은, 방향에 관계없이, (예를 들어, 도 3d 및 3e에 각각 도시된 바와 같이) 그 길이를 따라 증가하거나 감소하는 단면적을 특징으로 할 수 있다.

몇몇 예에 따르면, 절삭 인서트(12)는 캐비티(26)의 바닥 부분과 유동 연통(flow communication)하는 (예를 들어, 개방되는) 하나 이상의 배출 아웃렛(38)을 더 포함한다. 배출 아웃렛(38)은 냉각 매체가 공급될 때 사용 중에 캐비티(26)로부터 냉각 매체의 배출을 용이하게 한다. 배출 아웃렛은 절삭 인서트(12)의 표면(22)에 적어도 부분적으로 형성되어, 하부면(20)을 통한 유체 경로를 이용할 수 없는 경우에도 배출되는 냉각 매체가 방출되도록 한다.

절삭 인서트(12)는, 현재 개시된 주제의 범위를 벗어나지 않으면서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 장착구멍(40)을 포함하는, 통상의 기술자에 의해 인식되는 다른 특징을 포함할 수 있다.

도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 절삭공구 홀더(14)는, 그 말단에 형성되는, 절삭 인서트(12)를 장착하기 위한 인서트 시트 공간(44)을 갖는 본체(42)를 포함한다. 인서트 시트 공간(44)은 베이스(46)와 그로부터 일반적으로 위쪽으로 연장되는 2개의 측벽(48)과의 사이에 형성된다. 베이스(46) 및 측벽(48)은 각각 절삭 인서트(12)의 하부면 및 후방 측면(20, 22)에 대응하여 형성될 수 있다. (도 4에 도시된 예에서, 베이스(46)는, 절삭 인서트(12)의 하부면(20)에 대응하는 상부 표면을 갖는, 도시되지 않은 베이스 플레이트(16)의 베이스에 대응한다.)

절삭공구 홀더(14)는 예를 들어 베이스(46)로부터 인서트 시트 공간(44)으로 돌출하는 냉각 노즐(50)을 더 포함한다. 노즐(50)은 본체(42)의 일체형 요소로 형성될 수도 있고, 본체(42)에 대하여 탈부착되도록 구성될 수도 있다. 몇몇 예에 따르면, 노즐(50)은 베이스(46)에 대해 원위 방향으로 기울어져 있다. 노즐(50)은 공급된 유체가 캐비티(26)의 후방 내부면(30b)을 따라 캐비티의 상단부(32)를 향해 분사되도록 배치될 수 있다.

도 5a 및 5b에서 더욱 잘 알 수 있는 바와 같이, 노즐(50)은, 냉각 매체가 노즐로 들어가는 입구 오리피스(53)와, 후술하는 바와 같이, 냉각 매체가 노즐을 빠져 나와 절삭 인서트(12)의 캐비티(26)에 제공되는 출구 오리피스(52)와의 사이에 걸쳐있는 관통 보어(51)를 포함한다. 예컨대 길이에 따른 프로파일과 같은 보어(51)의 형상은, 예를 들어 아래에 언급된 하나 이상의 고려사항에 대한, 예를 들어 하나 이상의 소망하는 유동 특성(예컨대, 압력, 레이놀즈(Reynolds) 수, 딘(Dean) 수 등)을 갖는 냉각 매체를 제공하는 것을 용이하게 하기 위해, 임의의 적절한 설계에 따른 것일 수 있다. 또한, 노즐(50)은, 예를 들어, 절삭공구 홀더(14)의 본체(42)에 대한 설치/제거를 용이하게 하기 위해, 렌치와 같은 외부 도구에 의한 파지를 허용하기 위해서, 복수(특히 짝수)의 외주 평면(57)을 포함하는 파지부(55)를 포함할 수 있다(이러한 선택적 특징은 전형적으로 포함되는 것은 아니며, 예를 들어 노즐은 본체(42)의 단일 요소로서 형성됨을 이해할 것이다).

몇몇 예에 따르면, 노즐(50)은 측벽(48)의 높이의 절반 이상으로 베이스(46) 위로 연장되어, 절삭 인서트(12)가 인서트 시트 공간(44) 내에 장착될 때 캐비티(26) 내에서 상당 거리 돌출하도록, 즉, 출구 오리피스(52)가 그 내부 깊숙이 배치되도록 한다.

몇몇 예에 따르면, 절삭공구 홀더(14)는 일반적으로 54로 표시된 냉각 제공 장치를 더 포함한다. 냉각 제공 장치(54)는, 노즐(50)에 대한 토출 단부에서 그리고 냉각 매체 공급원(미도시)에 대한 공급 단부에서, 예를 들어 본체(42)의 길이를 따라 연결되거나 연결될 수 있는 도관(56)을 포함할 수 있다.

냉각 매체 공급원은, 예를 들어, 특정 용량으로 냉각 제공 장치(54)에 냉각 매체를 제공하도록 구성되는, 통상의 기술자에게 공지된 것과 같은 펌프를 포함할 수 있다. 몇몇 예에 따르면, 냉각 매체 공급원은 이에 의해 공급되는 냉각 매체의 압력을 증가시키도록 구성되는 추가 부스터, 예를 들어 전기 압력 부스터를 더 포함한다. 다른 예에 따르면, 냉각 매체 공급원은, 냉각 매체의 압력을 증가시키기 위해서 공급 속도가 낮아지도록 작동될 수 있다(예컨대, 20바의 압력에서 50리터/분의 냉각 매체를 제공하도록 구성되는 펌프는, 100바의 압력에서 1리터/분의 냉각 매체를 제공하도록 작동할 수 있다).

절삭공구 홀더(14)는 인서트 시트 공간(44)에 개방된, 스크류(60)와 같은 체결 부재를 수용하고 그 내부에 고정하기 위한 체결 보어(58)를 포함할 수 있다. 체결 보어(58)는, 예를 들어 당해 분야에서 공지된 바와 같은, 임의의 적절한 설계에 따라 제공될 수 있다. 절삭공구 홀더(14)는, 예를 들어 노즐(50)로부터 원위방향으로 삽입 시트 공간(44)에 개방된 유체 배출구(62)를 더 포함할 수 있으며, 이는 사용 중에 캐비티(26)로부터 냉각 매체의 배출을 용이하게 하도록 구성되고, 냉각 매체는 노즐을 통해 공급된다. 유체 배출구(62)는 배출 도관(도시생략)에 연결되거나 절삭공구 홀더(14) 아래에서 개방되어 냉각 매체가 그로부터 자유롭게 배출 될 수 있다. 캐비티(26) 내의 냉각 매체의 유동 경로는, 노즐(50) 및 유체 배출구(62)의, 위치를 포함하는 파라미터에 의해 적어도 부분적으로 영향을 받을 수 있다는 것을 이해할 것이다.

절삭공구(10)는 (예를 들어, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 위에서 설명되고 도시된 바와 같이) 하나 이상의 배출 아웃렛(38)이 형성된 절삭 인서트를 구비할 수 있고, 절삭공구 홀더는 현재 개시된 주제의 범위를 벗어나지 않으면서 유체 배출구(62) 또는 양자 모두를 포함하는 것을 이해할 것이다.

사용시, 예를 들어 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(12)는 인서트 시트 공간(44)에 삽입되고, 예를 들어 나사(60)를 절삭 인서트의 장착 구멍(40)을 통해 통과시키고 절삭공구 홀더(14)의 체결 보어(58)에 체결함으로써 고정된다. 절삭 인서트(12)의 하부면(20)은 절삭공구 홀더의 베이스(46)에 정합되어 있고, 후방 측면(22)은 그 측벽(48)에 대해 정합되어 있다.

이러한 자세로, 노즐(50)은 절삭 인서트(12)의 캐비티(26) 내로 연장되며, 몇몇 예에 따르면, 캐비티의 상단부(32)를 향하여 배향되고/되거나 그에 가깝게 배치된다. 캐비티(26)의 상단부(32)가 절삭 인서트의 절삭 날(24)에 인접하므로, 냉각 매체가 상단부(32)에 도달하기 전에 통과해야 하는(따라서 가열되는) 캐비티(26) 내의 거리를 감소시키는 것은, 더욱 낮은 온도의 냉각 매체를 공급하는 결과는 초래하여, 냉각 효율을 증가시킨다.

또한, 오리피스(52)가 절삭 인서트(12)의 캐비티(26) 내에 배치되도록 배열되는 노즐(50)을 통해 냉각 매체를 제공하는 것은, 그 내부의 냉각 매체의 흐름을 더욱 양호하게 제어하는 능력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 냉각 매체가 노즐(50)의 오리피스(52)와 상단부(32) 사이의 캐비티(26) 내에서 횡단해야 하는 거리가 감소됨에 따라, 마찬가지로 난류가 감소될 수 있으며, 이는 냉각 효율을 증가시킬 수 있다.

몇몇 예들에 따르면, 냉각 매체는 액체이고, 오리피스(52)에서 캐비티(26)로 빠져 나갈 때 난류가 발생하여 액체 내에 작은 증기 캐비티를 형성하도록 하는 압력으로 제공된다. 증기 캐비티는 미세기포 방출 비등(boiling)에 기여할 수 있으며, 이는 냉각 효율을 증가시킨다. 증기 캐비티의 형성 및 파라미터는 노즐(50)의 설계, 그에 의해 공급되는 냉각 매체의 압력, 및 냉각 매체 자체의 파라미터에 의해 영향을 받을 수 있다.

냉각 매체는 액체 질소로 제공될 수 있다. 액체 질소는 임의의 적절한 압력, 예를 들어 약 25atm까지 제공될 수 있다. 질소가 비등하면 질소의 기화열로 인해 상대적으로 많은 양의 열이 제거된다(즉, 다량의 냉각이 이루어진다). 더욱이, 이것은 질소의 비등점인 극히 낮은 온도, 즉 대략 -196℃에서 발생한다. 따라서, 질소가 액체로서 캐비티(26) 내로 도입되고, 가능한 한 내부면(30)에 가깝게 또는 심지어 그것과 접촉하는 것이 유리하다. 따라서, 노즐(50)은 캐비티(26) 내로 깊숙이 연장될 수 있어, 액체 질소의 비등이 캐비티에 들어간 직후 발생할 수 있다. 액체 질소를 냉각 매체로 사용함으로써 제공되는 냉각 량이 매우 높기 때문에, 제공에 필요한 양은 비교적 적을 수 있다. 예를 들어, 적절한 냉각을 제공하기 위해 약 0.5 리터/분 미만이 필요할 수 있다. 따라서, 노즐(50)의 출구 오리피스(52)는 예를 들어 직경이 약 0.2mm로 매우 작을 수 있다.

본 명세서에서는 절삭 인서트(12)가 각각의 절삭날(24)에 대응하는 캐비티(26)를 포함하는 것으로 첨부 도면을 참조하고 도시하여 설명되지만, 절삭 인서트는 그와 관련된(즉, 사용 중에 절삭날에 내부 냉각을 제공하도록 형성되는) 캐비티를 갖는 절삭날을 규정하는 하나 이상의 코너 및 그러한 캐비티가 없는 하나 이상의 절삭날을 포함하는 현재 개시된 주제에 따라 제공될 수 있음을, 즉, 내부 냉각은 전부가 아닌 일부 절삭날에만 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 관련 캐비티가없는 절삭날은 전술한 바와 같은 노즐(50)이 없는 절삭공구 홀더에, 또는 전술한 바와 같은 절삭공구 홀더(14)에 장착해야 할 필요가 있을 수 있으며, 여기서 노즐은 제거됨(이것이 가능한 예에 따라)을 이해할 수 있을 것이다.

예를 들어 특허문헌 US 2016/0368061 또는 내부 냉각을 용이하게 할 수 있는 캐비티를 포함하는 또 다른 문헌에 개시된 임의의 설계에 따른 절삭 인서트는, 절삭날의 일부가 냉각 캐비티와 관련되도록, 그리고 절삭날의 일부가 냉각 캐비티와 관련되지 않도록 제공될 수 있음을 더 이해할 것이다.

몇몇 예에 따르면, 예를 들어 도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(12), 또는 얇은-벽 구조를 포함하는 임의의 다른 절삭 인서트의 제조를 위한 방법(100)이, 예를 들어 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에서 설명되고 이들 도면에 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. (간결함을 위해, 방법(100)은 사각형 절삭 인서트(12)를 사용하여 예시되며; 도 2a에 도시된 것을 포함하는 임의의 절삭 인서트에 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다.)

단계 110에서, 중간 인서트(12')가 임의의 적절한 방식으로 제작된다. 몇몇 예에 따르면, 중간 인서트(12')는 프레스 몰드로 만들어진다. 최종 절삭 인서트(12)의 특징에 더하여, 예를 들어 도 2a 내지 3e를 참조하여 위에서 설명되고 도시된 바와 같이, 중간 인서트(12')는 돌출부(70)를 포함한다. 돌출부(70)는 절삭 인서트(12)의 외부면으로부터, 예를 들어 그 측면(22)으로부터 외측으로 돌출되어, 도 7c에서 점선으로 표시된 바와 같이 측면의 위로 연장되며, 측면과 단일 요소로 형성된다. 특히, 돌출부(70)는 얇은-벽 구조의 가장 얇은 부분에 인접하게, 즉 절삭 인서트(12)의 캐비티(26)와 측면(22)이 서로 가장 근접하는 부근에 제공될 수 있다. 전형적으로, 이것은 절삭날(24)에 가깝지만 다른 영역에서도 가능하다.

절삭 인서트(12)가 보조 배출구멍(36)들을 포함하고 돌출부(70)가 보조 배출구멍들과 겹치는 예에 따르면, 이것들이 돌출부를 통해 연장될 수 있거나(즉, 중간 인서트(12')에 관통 구멍으로서 형성됨), 또는 형성될 절삭 인서트(12)의 측면(22)을 지나는 (도 7c에서 파선으로 표시됨; 즉, 중간 인서트에서 블라인드 구멍으로서 형성됨) 것을 이해할 것이다

단계 120에서, 돌출부(70)가 제거되어 절삭 인서트(12)가 완성된다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 돌출부는 예를 들어 절삭 인서트의 측면(22)의 형상에 대응하는 홈(74)이 형성된 회전 연삭공구(72)(즉, 오목한 연삭공구)를 사용하여 연삭될 수 있다.

이 방법은 칩 브레이커의 적어도 일부를 형성하는 데에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 중간 인서트(12')의 상부면은, 도 7b에서 76으로 표시된 영역에서, 절삭날 위로 평평하게 또는 볼록하게 형성될 수 있다. 볼록한 절삭공구, 예를 들어 그라인더와 같은 절삭공구는 절삭 인서트(12)의 칩 브레이커를 형성하기 위해 상부면의 이 부분을 제거할 수 있다. 몇몇 예에 따르면, 절삭공구는 상부면에 평행하고 그에 수직인 평면에 직각이고(또는 횡단) 절삭날에 인접한 평면 측면(22)에 의해 형성된 각도를 양분하는 방향으로 통과한다. 몇몇 예에 따르면, 절삭날은 이러한 방향으로 선형으로 연장된다. 몇몇 예에 따르면, 예를 들어 이와 같이 형성된 절삭날(24)은 그에 바로 인접한 측면(22)보다 높게 연장될 수 있다.

이 방법은, 예를 들어 얇은-벽 구조가 형성된 영역에서 절삭 인서트(12)의 측면, 상부면(예컨대, 칩 브레이커), 및/또는 임의의 다른 부분을 형성하기 위해, 예를 들어 전술한 바와 같이 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 2a 내지 3e를 참조하여 위에서 설명되고 도시된 바와 같은 절삭 인서트(12)를 제작하기 위해서 도 7a 내지 7d를 참조하여 위에서 설명되고 도시된 바와 같은 방법을 사용하는 것은, 예를 들어 얇은-벽 구조의 구조적 결함으로 인해 발생하는, 절삭 인서트(12)를 프레스-성형하는 것과 관련될 수 있는 어려움의 극복을 용이하게 한다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 전체적으로 110으로 표시된 절삭공구가 제공될 수 있다. 절삭공구(110)는 절삭공구 홀더(114)에 견고하게 장착된 절삭 인서트(112)를 포함한다. 예를 들어 widia로 만들어진 베이스 플레이트(도시되지 않음)가 선택적으로 제공될 수 있으며, 절삭 인서트(112)와 절삭공구 홀더(114) 사이에 배치될 수 있다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(112)는 상부면(118), 하부면(120), 및 이송방향-대면 측면(l22a)들과 그 사이에 걸쳐있는 반경방향-대면 측면(l22b)들을 포함한다. (본 명세서 및 첨부된 청구항에서, 이송방향-대면 측면(l22a) 및 반경방향-대면 측면(l22b)은 총괄적으로 측면으로 지칭될 수 있고/있거나 참조번호 122로 표시될 수 있으며; 이송방향-대면 및 반경방향-대면 측면(l22a, l22b)에는 각각 동일한 명칭이 부여된다.) 절삭 인서트(112)가 절삭공구 홀더(114)에 장착될 때, 상부면(118)의 일부는 레이크 표면을 구성하고, 측면(122)의 일부는 릴리프 표면을 구성하며, 여기서 절삭날(124)은 레이크 표면과 릴리프 표면의 교차점에서 그 사이에서 규정된다. 하부면(120)은 전형적으로 절삭공구 홀더에 대해 평평하게 유지된다.

도 8c 및 8d에 도시된 바와 같이, 이송방향-대면 측면(l22a)들은 상부면(118)과 예각(θ_feed)을 각각 형성하도록 배치될 수 있고, 반경방향-대면 측면(l22b)들은 상부면(118)과 예를 들어 예각(θ_feed)보다 작은 예각(θ_radial)을 형성하도록 배치될 수 있으며, 다시 말해서, 반경방향-대면 측면(122b)은 이송방향-대면 측면보다 큰 각도로 하부면(120)을 향하여 내측으로 경사질 수 있다.

상부면(118)은 하나 이상의 칩 브레이커(125)를 포함하고, 각각은 이송방향-대면 측면(l22a)에 평행하게 형성되고 그에 인접하게 배치된 선형 홈을 포함한다. 각각의 칩 브레이커(125)의 단부(180)는, 예를 들어 절삭날(124)에서, 측면(122)에 개방되며, 다시 말해서 칩 브레이커(125)의 프로파일은 각각의 이송방향-대면 측면(l22a)의 전체 길이를 따라 일정하다. (본 명세서 및 첨부된 청구항에서, 칩 브레이커(125)가 일정한 프로파일을 갖는 것으로 설명되거나 언급될 때, 이는, 예를 들어 상부면(118)의 모서리의 곡선 형태로 인해, 프로파일의 일부만을 특징으로 하는 칩 브레이커 부분이, 완전한 프로파일을 특징으로 하는 칩 브레이커 부분의 상응하는 부분과 그 프로파일이 동일하게 되도록 형성되는 것을 포함한다. 칩 브레이커(125)의 상부 외측 에지(182)는 이송방향-대면 측면(122a)과 각도(θ_breaker)를 형성한다.

도 8e 및 8f에서, W로 표시된 워크피스는 워크피스 축선(X)을 중심으로 회전되고, 절삭공구(110)는 특히 화살표 A로 표시된 바와 같이 워크피스 축선(X)을 가로지르는 반경방향으로 전진할 수 있다. 절삭평면(C)은 워크피스 축선(X)를 통과하고 반경 방향(A)에 평행한 것으로 규정된다. 절삭 평면이라는 용어 및 그 식별은 제한적인 의미가 아니라 현재 개시된 주제를 설명하기 위해 채용되었음을 이해할 수 있을 것이며; 실제로, 절삭공구(110)는 절삭평면(C) 상에 위치하지 않는 지점에서 워크피스(W)와 접촉할 수 있다. 마찬가지로, 절삭공구(110)는 화살표(A)로 표시된 것과 약간 상이한 방향을 따라 반경방향으로 전진할 수 있다.

도 8g 및 8h에 도시된 바와 같이, 절삭공구 홀더(114)에는, 칩 브레이커(125)가 도시된 바와 같이 일반적인 반경 방향으로 정렬되도록, 사용 중 절삭 인서트(112) 및 선택적인 베이스 플레이트를 내부에 수용하기 위한 인서트 시트 공간(144)이 형성된다. 인서트 시트 공간(144)은 베이스(146) 위에서 그리고 이송방향-대면 측벽(l48a)과 그로부터 위쪽으로 연장되는 반경방향-대면 측벽(l48b)과의 사이에서 규정된다. (본 명세서 및 첨부된 청구항에서, 이송방향-대면 측면 및 반경방향-대면 측벽(l48a, l48b)은 총칭하여 측벽으로 지칭될 수 있고/있거나 참조번호 148로 표시될 수 있다.) 베이스(146)는 실질적으로 평면일 수 있고, 도 8h에 가장 잘 도시된 바와 같이, 절삭평면(C)에 대해 경사질 수 있다.

절삭 인서트(112)는, 이송방향-대면 측면(l22a)이 이송방향-대면 측벽(l48a)에 평행하게 배치되고 반경방향-대면 측면(l22b)이 반경방향-대면 측벽(l48b)에 평행하게 배치되도록, 인서트 시트 공간(144)에 장착될 수 있다.

몇몇 예에 따르면, 베이스(146)는, 인서트(112)가 위에서 설명되고 첨부 도면에 도시된 바와 같이 인서트 시트 공간(144) 내에 수용될 때, 칩 브레이커(125)의 길이방향 축선(즉, 그 상부 외측 에지(182)에 평행함)은 워크피스를 향하여 위쪽으로 경사지며, 다시 말해서 베이스는 반경방향-대면 측면(l22b)에 수직인 축선을 중심으로 절삭평면(C)에 대해 경사진다.

몇몇 특정 예에 따르면, 베이스(146)는 반경방향-대면 측면(l22b)에 수직인 축선을 중심으로 절삭평면(C)에 대해서만 경사지며, 다시 말해서 이송방향-대면 측면(122a)에 직각인 축선을 중심으로 절삭평면(C)에 대해서는 경사지지 않는다. 따라서, 도 8i에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(112)의 반경방향-대면 측면(l22b)은 워크피스(W)(즉, 수직면)와 약 5도 내지 약 7도의 반경방향 여유각(φ_radial)을 형성하도록 배치된다. 베이스는 이송방향-대면 측면(122a)에 직각인 축선을 중심으로 절삭평면(C)에 대해 경사져 있지 않으며, 이송방향-대면 측면(122a)과 워크피스(W) 사이의 이송방향 여유각(φ_feed)은, 도 8j에 도시된 바와 같이, 이송방향 대면 측면과 상부면(118) 사이의 예각(θ_feed)에 의해서만 규정된다.

언급한 바와 같이, 반경방향-대면 측면(l22b)은 이송방향-대면 측면보다 더 큰 각도로 하부면(120)을 향하여 내측으로 경사질 수 있으며, 다시 말해서 각각의 이송방향-대면 측면(122a)과 상부면(118) 사이에 형성된 예각(θ_feed)은 각각의 반경방향-대면 측면(l22b)과 상부면(118) 사이에 형성된 예각(θ_radial)보다 클 수 있다. 베이스(146)가 반경방향-대면 측면(l22b)에 직각인 축선을 중심으로 절삭평면(C)에 대해서만 경사져 있는 실시예들에 따르면, 각도들(θ_feed, θ_radial) 사이의 차이는 이들 실시예에 따른 절삭공구 홀더(114)에 장착될 때 절삭 인서트(112)의 각도 배치에 의해 적어도 부분적으로 이어질(bridged) 수 있으며, 다시 말해서 반경방향 여유각 및 이송방향 여유각(φ_radial, φ_feed)은 각도들(θ_feed, θ_radial)보다 서로 더욱 가까울 수 있고 같을 수도 있다.

도 7a 내지 7d를 참조하여 위에서 설명되고 도시된 방법이 제작을 위하여 사용될 때 도 8a 내지 8j를 참조하여 위에서 설명되고 도시된 절삭 인서트(112) 및 그와 관련한 절삭공구 홀더(114)가 특히 유용할 수 있지만, 현재 개시된 주제의 범위를 벗어나지 않고도 임의의 적절한 방법이 이들을 제조하기 위해 이용될 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는, 현재 개시된 주제의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변화, 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.

Claims

절삭공구 홀더에 장착되는 절삭 인서트를 포함하는 절삭공구로서,
상기 절삭 인서트는 상부면, 하부면, 및 그 사이에 걸쳐있는 측면을 포함하고, 상기 측면은 하나 이상의 이송방향-대면 측면 및 하나 이상의 반경방향-대면 측면을 포함하고, 상기 상부면에는 칩 브레이커를 각각 구성하고 상기 이송방향-대면 측면 중 하나에 평행하고 인접하게 배치되는 하나 이상의 선형 홈이 형성되고, 상기 칩 브레이커는 각각의 이송방향-대면 측면의 전체 길이를 따라 일정한 프로파일을 가지고 있고, 각각의 상기 이송방향-대면 측면은 상기 상부면에 대해 예각의 이송방향-각도로 배치되고, 각각의 상기 반경방향-대면 측면은 상기 상부면에 대해 예각의 반경방향-각도로 배치되고, 상기 이송방향-각도는 상기 반경방향-각도보다 크며;
상기 절삭공구 홀더는 절삭 작업 동안에 반경방향으로 전진하도록 구성되고, 상기 절삭공구 홀더는 베이스, 그로부터 위쪽으로 연장되고 상기 반경방향을 가로질러 배치되는 반경방향-대면 측벽, 및 상기 베이스로부터 위쪽으로 연장되고 상기 반경방향-대면 측벽을 가로질러 배치되는 이송방향-대면 측벽을 포함하고, 인서트 시트 공간은 상기 베이스 위에서 그리고 상기 측벽들 사이에서 규정되고, 상기 베이스는 상기 반경방향을 가로지르고 상기 이송방향-대면 측벽에 직각인 제1 축선을 중심으로 상기 반경방향-대면 측벽으로부터 멀어지는 방향으로 위쪽으로 기울어지며;
상기 절삭 인서트는 그 하부면이 상기 베이스를 향하는 상태로 상기 인서트 시트 공간 내에 수용되는, 절삭공구.
청구항 1에 있어서,
상기 절삭 인서트는 상기 절삭공구 홀더의 상기 인서트 시트 공간에 장착되어서, 하나 이상의 상기 반경방향-대면 측면이 상기 절삭공구 홀더의 상기 반경방향-대면 측벽에 평행하게 배치되도록 하는, 절삭공구.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 절삭 인서트는 대향 배치된 이송방향-대면 측면 및 대향 배치된 반경방향-대면 측면을 포함하는, 절삭공구.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절삭 인서트는 내부에 형성된 캐비티를 더 포함하고, 상기 캐비티는 상기 하부면에 형성된 개구부를 가지고 있고 상기 절삭날에 인접하게 배치되는 캐비티의 상단부를 향하여 위쪽으로 수렴하고, 상기 측면과 상기 캐비티의 상기 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정하는, 절삭공구.
청구항 4에 있어서,
상기 절삭 인서트는 상기 캐비티의 상단부로부터 상기 캐비티 내로 돌출하는 하나 이상의 리브를 더 포함하는, 절삭공구.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절삭공구 홀더의 상기 베이스는 상기 제1 축선에 직각이고 상기 반경방향에 평행한 제2 축선을 중심으로 상기 이송방향-대면 측벽으로부터 멀어지는 방향으로 위쪽으로 더 기울어지고, 여기서 상기 제1 축선에 대한 기울어짐은 상기 제2 축선에 대한 기울어짐보다 더 큰 각도로 기울어지는, 절삭공구.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절삭공구 홀더는 워크피스 축선을 중심으로 회전하는 워크피스를 향하여 전진하도록 구성되고, 절삭평면은 상기 반경방향에 평행한 상기 워크피스 축선을 통과하고, 상기 제1 축선은 상기 절삭평면에 평행한, 절삭공구.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
선삭 작업(turing operation)을 수행하도록 구성된, 절삭공구.
상부면, 하부면, 및 그 사이에 걸쳐있는 측면을 포함하는 절삭 인서트로서,
상기 측면은 하나 이상의 이송방향-대면 측면 및 하나 이상의 반경방향-대면 측면을 포함하며,
상기 상부면에는 칩 브레이커를 각각 구성하고 상기 이송방향-대면 측면 중 하나에 평행하고 인접하게 배치되는 하나 이상의 선형 홈이 형성되고, 상기 칩 브레이커는 각각의 이송방향-대면 측면의 전체 길이를 따라 일정한 프로파일을 가지고 있으며,
각각의 상기 이송방향-대면 측면은 상기 상부면에 대해 예각의 이송방향-각도로 배치되고, 각각의 상기 반경방향-대면 측면은 상기 상부면에 대해 예각의 반경방향-각도로 배치되고, 상기 이송방향-각도는 상기 반경방향-각도보다 큰, 절삭 인서트.
청구항 9에 있어서,
대향 배치된 이송방향-대면 측면 및 대향 배치된 반경방향-대면 측면을 포함하는, 절삭 인서트.
청구항 9 또는 10에 있어서,
내부에 형성된 캐비티를 더 포함하고,
상기 캐비티는 상기 하부면에 형성된 개구부를 가지고 있고 상기 절삭날에 인접하게 배치되는 캐비티의 상단부를 향하여 위쪽으로 수렴하고, 상기 측면과 상기 캐비티의 상기 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정하는, 절삭 인서트.
청구항 11에 있어서,
상기 캐비티의 상단부로부터 상기 캐비티 내로 돌출하는 하나 이상의 리브를 더 포함하는, 절삭 인서트.
절삭공구를 형성하기 위해 절삭 인서트를 유지하고, 절삭 작업 동안에 반경 방향으로 전진하도록 구성된 절삭공구 홀더로서,
상기 절삭공구 홀더는 베이스, 그로부터 위쪽으로 연장되고 상기 반경방향을 가로질러 배치되는 반경방향-대면 측벽, 및 상기 베이스로부터 위쪽으로 연장되고 상기 반경방향-대면 측벽을 가로질러 배치되는 이송방향-대면 측벽을 포함하고, 인서트 시트 공간은 상기 베이스 위에서 그리고 상기 절삭 인서트를 내부에 수용하기 위하여 상기 측벽들 사이에서 규정되며,
상기 베이스는 상기 반경방향을 가로지르고 상기 이송방향-대면 측벽에 직각인 제1 축선을 중심으로 상기 반경방향-대면 측벽으로부터 멀어지는 방향으로 위쪽으로 기울어지는, 절삭공구 홀더.
청구항 13에 있어서,
상기 베이스는 상기 제1 축선에 직각이고 상기 반경방향에 평행한 제2 축선을 중심으로 상기 이송방향-대면 측벽으로부터 멀어지는 방향으로 위쪽으로 더 기울어지고, 여기서 상기 제1 축선에 대한 기울어짐은 상기 제2 축선에 대한 기울어짐보다 더 큰 각도로 기울어지는, 절삭공구 홀더.
청구항 13 또는 14에 있어서,
워크피스 축선을 중심으로 회전하는 워크피스를 향하여 전진하도록 구성되고, 절삭평면은 상기 반경방향에 평행한 상기 워크피스 축선을 통과하고, 상기 제1 축선은 상기 절삭평면에 평행한, 절삭공구 홀더.
청구항 13 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
선삭 작업(turing operation)을 수행하도록 구성된, 절삭공구 홀더.
절삭 인서트를 제작하는 방법으로서,
상기 절삭 인서트는 상부면, 하부면, 및 그 사이에 걸쳐있는 측면을 포함하고, 상기 측면은 하나 이상의 이송방향-대면 측면 및 하나 이상의 반경방향-대면 측면을 포함하며,
상기 방법은:
- 중간 인서트를 제공하는 단계; 및
- 볼록한 절삭공구를 상기 상부면을 따라 상기 이송방향-대면 표면 중 적어도 하나에 평행하고 인접하게 통과시켜, 선형의 칩 브레이커를 형성하는 단계;
를 포함하며,
상기 칩 브레이커는 각각의 이송방향-대면 측면의 전체 길이를 따라 일정한 프로파일을 가지는, 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 절삭 인서트는 내부에 형성된 캐비티를 더 포함하고, 상기 캐비티는 상기 하부면에 형성된 개구부를 가지고 있고 상기 절삭날에 인접하게 배치되는 캐비티의 상단부를 향하여 위쪽으로 수렴하고, 상기 측면과 상기 캐비티의 상기 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정하는, 방법.
청구항 17 또는 18에 있어서,
하나 이상의 상기 이송방향-대면 측면은 상기 상부면에 대해 예각의 이송방향-각도로 배치되고, 각각의 상기 반경방향-대면 측면은 상기 상부면에 대해 예각의 반경방향-각도로 배치되고, 상기 이송방향-각도는 상기 반경방향-각도보다 큰, 방법.
청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼록한 절삭공구는 그라인더인, 방법.
절삭 인서트를 제작하는 방법으로서,
상기 절삭 인서트는 상부면, 하부면, 그 사이의 측면, 및 상기 상부면과 측면의 일부에 규정되는 절삭날을 포함하고, 상기 절삭 인서트는 내부에 형성된 캐비티를 더 포함하고, 상기 캐비티는 상기 하부면에 형성된 개구부를 가지고 있고 상기 절삭날에 인접하게 배치되는 캐비티의 상단부를 향하여 위쪽으로 수렴하고, 상기 측면과 상기 캐비티의 상기 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정하며,
상기 방법은:
- 상기 절삭 인서트 및 상기 얇은-벽 구조의 외부면으로부터 돌출하는 돌출부를 포함하는 중간 인서트를 제공하는 단계; 및
- 상기 돌출부를 제거하는 단계;
를 포함하는, 방법.
청구항 21에 있어서,
상기 돌출부는 홈이 형성된 연삭공구로 제거되는, 방법.
절삭 인서트를 장착하기 위하여 말단에 형성되는 인서트 시트 공간을 갖는 본체를 포함하는 절삭공구 홀더로서,
상기 본체는 베이스 및 상기 인서트 시트 공간을 규정하는 적어도 하나의 측벽을 포함하며, 상기 절삭공구 홀더는 상기 인서트 시트 공간 내로 돌출하는 노즐을 더 포함하고, 상기 노즐은 상기 인서트 시트 공간 내에 배치되는 제1 단부에 오리피스를 포함하고 제2 단부에서 냉각 매체를 제공하도록 구성되는 냉각 제공 장치와 유체 연통하는, 절삭공구 홀더.
청구항 23에 있어서,
상기 노즐은 상기 베이스로부터 돌출하는, 절삭공구 홀더.
청구항 23 또는 24에 있어서,
상기 노즐은 상기 베이스로부터 이격된 지점에서 상기 인서트 시트 공간에 개방되는, 절삭공구 홀더.
청구항 23 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오리피스는 측벽 높이의 절반 이상인 거리에서 상기 베이스 위에 배치되는, 절삭공구 홀더.
청구항 23 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐은 상기 베이스에 대해 경사지게 배치되는, 절삭공구 홀더.
청구항 23 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인서트 시트 공간에 개방된 유체 배출구를 더 포함하는, 절삭공구 홀더.
청구항 23 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐은 상기 본체의 단일 요소로서 형성되는, 절삭공구 홀더.
청구항 23 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐은 상기 본체에 부착 가능한 절삭공구 홀더.
청구항 23 내지 30 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 제공 장치는, 상기 노즐을 빠져 나간 후 난류가 발생하도록 상기 냉각 매체를 제공하도록 구성되는, 절삭공구 홀더.
상부면, 하부면, 그 사이의 측면, 및 상기 상부면과 측면의 일부에 규정되는 절삭날을 포함하는 절삭 인서트로서,
상기 절삭 인서트는 내부에 형성된 캐비티를 더 포함하고, 상기 캐비티는 상기 하부면에 형성된 개구부를 가지고 있고 상기 절삭날에 인접하게 배치되는 캐비티의 상단부를 향하여 위쪽으로 수렴하고, 상기 측면과 상기 캐비티의 상기 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정하며, 상기 절삭 인서트는 상기 캐비티의 상기 상단부와 상기 측면과의 사이에 걸쳐있는 하나 이상의 보조 배출구멍을 더 포함하는, 절삭 인서트.
청구항 32에 있어서,
상기 개구부는 냉각 매체를 위한 입구 및 출구를 형성하고, 상기 보조 배출구멍의 전체 단면적은 상기 개구부에 의해 규정되는 출구의 단면적보다 작은, 절삭 인서트.
청구항 32 또는 33에 있어서,
상기 하부면에 인접한 상기 측면에 적어도 부분적으로 형성되는 하나 이상의 배출 아웃렛을 더 포함하는, 절삭 인서트.
절삭공구로서,
청구항 23 내지 31 중 어느 한 항에 따른 절삭공구 홀더, 및
인서트 시트 공간에 장착되는 청구항 32 내지 34 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트
를 포함하며,
상기 절삭공구 홀더의 노즐은 상기 절삭 인서트의 캐비티 내로 돌출하는, 절삭공구.
절삭 작업을 수행하는 방법으로서, 상기 방법은:
- 청구항 35에 따른 절삭공구를 제공하는 단계;
- 워크피스에 대해 절삭 작업을 수행하는 단계; 및
- 절삭 작업을 수행하는 동안 노즐을 통해 절삭 인서트의 캐비티에 냉각 매체를 제공하는 단계
를 포함하는, 방법.
청구항 36에 있어서,
상기 냉각 매체는 상기 노즐을 빠져나갈 때 액체상태의 질소인, 방법.
청구항 37에 있어서,
상기 냉각 매체는 최대 25 atm의 압력으로 제공되는, 방법.
청구항 36 또는 37에 있어서,
상기 냉각 매체는 0.5 리터/분보다 작은 속도로 제공되는, 방법.
청구항 36 내지 39 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 매체는 상기 노즐을 빠져나간 후에 난류가 발생하는 압력으로 제공되는, 방법.
상부면, 하부면, 그 사이의 측면, 및 상기 상부면과 측면의 일부에 규정되는 절삭날을 포함하는 절삭 인서트로서,
상기 절삭 인서트는 내부에 형성된 캐비티를 더 포함하고, 상기 캐비티의 내부면은 상기 측면에 인접한 전방 내부면 및 후방 내부면을 포함하고, 상기 전방 및 후방 내부면은 상기 하부면에 형성되는 개구부 사이에 걸쳐있고 상기 절삭날에 인접하게 배치되는 상기 내부면의 상단부를 향하여 위쪽으로 수렵되고, 상기 측면과 상기 캐비티의 상기 상단부는 그 사이에 얇은-벽 구조를 규정하며, 상기 절삭 인서트는 상단부로부터 상기 캐비티 내로 돌출하는 하나 이상의 리브를 더 포함하며;
상기 리브의 적어도 일부는, 상기 후방 내부면에 더욱 가까운 원위 부분의 제1 부분에서 첨단형(cuspated) 에지를 형성하고, 서로로부터 이격됨과 함께 상기 전방 내부면에 더욱 가까운 원위 부분의 제2 부분에서 바닥-대면 표면을 가지는 측면을 특징으로 하는, 절삭 인서트.