KR20230152657A - 금속 절삭 밀링 공구 - Google Patents

Abstract

금속 절삭 밀링 공구 (100) 는, 회전 방향으로 중심축 (C) 을 중심으로 회전가능한 본체를 포함하고, 상기 본체는 전방 단부 (106), 상기 전방 단부 (106) 로부터 축방향 후방으로 연장되는 복수의 랜드 부분들 (156) 및 상기 전방 단부로부터 축방향 후방으로 연장되는 복수의 칩 룸들 (146) 을 포함하고, 복수의 칩 룸들의 각각의 칩 룸 (146) 은 상기 복수의 랜드 부분들 중 2 개의 인접한 랜드 부분들 (156) 사이에 위치되고, 상기 복수의 랜드 부분들의 각각의 랜드 부분 (156) 은 회전 방향으로 볼 때 선단 표면 (157) 및 후단 표면 (158) 에 의해 한정되고, 선단 표면 (157) 은 회전방향으로 후단 표면 (158) 의 전방에 있고, 반경방향 외부 및 전방 영역에서 선단 표면 (157) 의 일부로서 각각의 랜드 부분 (156) 은 절삭 인서트 (114) 를 수용하기 위한 인서트 시트 (110) 를 포함하고, 상기 중심축 (C) 에 수직인 평면에서, 상기 밀링 공구 (100) 의 상기 전방 단부 (106) 에서, 제 1 랜드 부분 (156) 의 상기 인서트 시트 (110) 에서의 반경방향 외부 지점과 교차하는 반경과 제 2 랜드 부분 (156) 의 상기 인서트 시트 (110) 에서의 대응하는 지점과 교차하는 반경 사이의 각도는 상기 제 1 랜드 부분 (156) 에 대한 시트 피치 각도들 (α) 을 규정하고, 상기 제 1 랜드 부분 및 제 2 랜드 부분 (156) 은 상기 회전 방향으로 인접한 연속적인 랜드 부분들이고, 상기 복수의 랜드 부분들 중 적어도 3 개의 상이한 랜드 부분들 (156) 은 값이 상이한 시트 피치 각도들 (α) 을 가지며, 상기 밀링 공구의 상기 전방 단부에서, 각각의 랜드 부분 (156) 은 각각의 랜드 부분 (156) 에 대해 상기 인서트 시트 (110) 와 상기 후단 표면 (158) 사이에서 상기 밀링 공구 (100) 의 반경방향 주변부를 따라 원주방향 거리에 의해 한정되는 각각의 원호 길이 (AL) 를 가지고, 최장 원호 길이 (AL) 는 최단 원호 길이 (AL) 보다 최대 10% 더 긴 것을 특징으로 한다.

Description

금속 절삭 밀링 공구

본 발명은 금속 절삭 밀링 공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용시 진동을 억제하기 위한 차등 피치 (differential pitch) 를 갖는 금속 절삭 밀링 공구에 관한 것이다.

채터 (chatter) 로도 알려진 진동은 티타늄, 강, 알루미늄 및 주물과 같은 재료의 밀링 동안 일반적인 문제이다. 진동은 가공물과 밀링 공구 사이의 상대 이동에 대응하고 기계가공된 표면에서 원하지 않는 요철/파형을 초래한다.

진동에 관한 문제는 차동 피치를 사용함으로써 어느 정도 해결될 수 있다. 차동 피치는 밀링 공구의 원주 주위에 인접한 2 개의 절삭 인서트들 사이에 다른 각도가 있음을 의미한다. 차동 피치를 가짐으로써 절삭 인서트들의 결합 빈도가 변화될 수 있고, 이는 밀링 공구의 자체 진동의 위험을 감소시키고, 따라서 진동들이 감소될 수 있다.

EP 2335853 는 차동 피치를 갖는 밀링 공구를 개시한다. 개시된 밀링 공구는 밀링 공구의 원주를 따라 절삭 인서트들 사이에 다른 각도들을 가짐으로써 차동 피치를 포함한다. 절삭 인서트들은 또한 더 균일한 칩 두께 및 그에 따라 절삭 인서트들 상의 감소된 부하를 달성하기 위해 회전축으로부터 상이한 반경방향 거리들에 위치된다.

이러한 공지된 공구는 대부분의 적용에 대해 잘 작동한다. 그러나, 특정 적용에서, 공구는 때때로 공구 고장을 초래할 수 있는 밸런싱 및 강도와 관련된 문제를 가질 수 있다.

따라서, 밀링 공구에서 차동 피치를 여전히 유지하면서 전술한 문제점들 중 일부를 완화하기 위한 금속 절삭 밀링 공구의 개선이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 언급된 문제점들 중 일부를 완화시키는 차등 피치를 갖는 개선된 금속 절삭 밀링 공구를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 전술한 목적은 청구항 1 에 규정된 특징들을 갖는 금속 절삭 밀링 공구에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 금속 절삭 밀링 공구는, 회전 방향으로 중심축을 중심으로 회전가능한 본체를 포함하고, 상기 본체는 전방 단부, 상기 전방 단부로부터 축방향 후방으로 연장되는 복수의 랜드 부분들 및 상기 전방 단부로부터 축방향 후방으로 연장되는 복수의 칩 룸들을 포함한다. 복수의 칩 룸들의 각각의 칩 룸은 복수의 랜드 부분들 중 2 개의 인접한 랜드 부분들 사이에 위치된다. 복수의 랜드 부분들의 각각의 랜드 부분은 회전 방향으로 볼 때 선단 및 후단 표면에 의해 한정되고, 선단 표면은 후단 표면 보다 회전방향으로 전방에 있고, 반경방향 외부 및 전방 영역에서 선단 표면의 일부로서 각각의 랜드 부분은 절삭 인서트를 수용하기 위한 인서트 시트를 포함한다. 중심축에 수직인 평면에서, 밀링 공구의 전방 단부에서, 제 1 랜드 부분의 인서트 시트의 반경방향 외부 지점을 교차하는 반경과 제 2 랜드 부분의 인서트 시트의 대응 지점을 교차하는 반경 사이의 각도는 제 1 랜드 부분에 대한 시트 피치 각도를 규정한다. 제 1 랜드 부분 및 제 2 랜드 부분은 회전 방향으로 인접한 연속적인 랜드 부분들이다. 복수의 랜드 부분들 중 적어도 3 개의 상이한 랜드 부분들은 값이 상이한 시트 피치 각도들을 갖는다. 밀링 공구의 전방 단부에서, 각각의 랜드 부분은 각각의 랜드 부분에 대해 인서트 시트와 후단 표면 사이에서 밀링 절삭기의 반경방향 주변부를 따라 원주방향 거리에 의해 한정되는 각각의 원호 길이를 갖는다. 최장 원호 길이는 최단 원호 길이보다 최대 10% 더 길다.

본 발명자들은 이 구성이 밀링 절삭기의 균형 문제 및 일부 랜드 부분이 다른 랜드 부분들보다 상당히 작은 강도를 갖는 문제를 완화시킨다는 것을 인식하였다. 각각의 랜드 부분에 대한 원호 길이가 모든 다른 랜드 부분들과 비교하여 최대 10% 만큼 상이하기 때문에, 모든 인서트 시트들 뒤의 재료의 양은 대략 동일하다. 이 재료는 밀링 절삭기의 중심축에서 가장 멀리 위치하므로, 절삭기의 균형에 큰 영향을 미친다. 원호 길이가 랜드 부분들 사이에서 최대 10% 만큼 상이하다는 것은, 일반적으로 진동을 감소시키기 위한 차동 피치를 달성하기 어렵다는 것을 의미한다. 그러나, 값이 상이한 시트 피치 각도들을 갖는 본 구성은 이러한 문제점을 경감시키고, 랜드 부분들 사이의 강도가 균일하게 분포되고 랜드 부분들 중 어느 것도 다른 랜드 부분들보다 상당히 약하지 않는 균형 잡힌 밀링 공구를 가지면서 차동 피치를 달성할 수 있게 한다.

값이 상이한, 즉 동일하지 않은 적어도 3 개의 시트 피치 각도를 갖는 것은 진동을 감소시키기 위해 밀링 공구가 차동 피치를 가능하게 하는 것을 보장한다.

인서트 시트는, 보다 구체적으로 인서트 시트의 바닥, 즉 절삭 인서트의 하부측과 접촉하는 인서트 시트의 표면을 지칭한다. 절삭 인서트의 하부측은 상부측이 경사면을 포함하는 절삭 인서트의 상부측에 대향하는 표면으로서 규정된다. 인서트 시트는 하나의 평평한 표면일 필요는 없지만, 평평한 하부측을 갖는 절삭 인서트와 접촉할 인서트 시트 바닥 상의 지점들에 의해 둘러싸인 영역으로서 규정된다. 따라서, 인서트 시트는 예를 들어 인서트 시트의 외부 지점들만이 절삭 인서트와 접촉하는 오목한 표면일 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 밀링 공구는 인서트 시트들 각각에 하나 위치되는 절삭 인서트들을 더 포함하고, 모든 절삭 인서트들은 동일하다.

일반적으로, 사용되는 절삭 인서트는 임의의 유형일 수 있고, 반드시 동일할 필요는 없다. 그러나, 모두 동일한 두께를 갖는 절삭 인서트들을 사용하는 것이 바람직하다. 모두 동일한 절삭 인서트들을 사용하는 것이 더 바람직하다.

이러한 구성은 모든 절삭 인서트들이 동일한 두께를 갖는다는 것을 암시하며, 이는 절삭 인서트들의 절삭날들에 대한 피치 각도들이 최적화된 시트 피치 각도들과 동일할 것이라는 것을 초래한다. 이는 밀링 절삭기의 사용 동안 진동의 더 나은 감소를 야기한다. 모든 인서트들이 동일하게 되면 또한 인서트들이 교환될 때 인서트들의 취급을 크게 단순화시킨다.

일 실시형태에 따르면, 중심축에 수직인 평면에서, 밀링 공구의 전방 단부에서, 인접한 랜드 부분의, 절삭 인서트의 상부측에 평행한 라인 및 절삭 인서트와 동일한 칩 룸과 연관된 후단 표면에 평행한 라인은 각각의 절삭 인서트에 대한 개방 각도를 규정한다. 적어도 3 개의 개방 각도는 값이 다르고, 즉 동일하지 않다.

이러한 구성은 밀링 공구의 사용 동안 진동의 더 나은 감소를 달성하면서 유사한 길이의 원호 길이를 가질 수 있게 한다.

바람직하게는, 모든 개방 각도는 값이 상이하다.

이러한 구성에 의해, 밀링 공구의 사용 중 진동의 더욱 양호한 감소가 달성된다.

일 실시형태에 따르면, 모든 개방 각도는 60 ~ 100° 이내이다.

이 실시형태는 최대 5 개의 절삭 인서트들을 갖는 밀링 공구들에만 적용된다.

이러한 구성으로, 칩 룸은 기계가공된 표면으로부터 칩들을 효율적으로 운반할 수 있을 정도로 충분히 크고, 동시에 밀링 공구의 강도를 유지하기 위해 밀링 공구에 충분한 양의 재료가 유지된다.

일 실시형태에 따르면, 인서트 시트들은 각각 절삭 인서트들 중 하나를 고정하기 위한 스크류 구멍을 포함하고, 상기 스크류 구멍은 인서트 시트를 가로질러 연장된다. 모든 스크류 구멍은 관통 구멍이다.

절삭 인서트들은 많은 방식으로, 즉 절삭 인서트 내의 중심 구멍을 통과하고 인서트 시트로부터 연장되는 블라인드 구멍 또는 관통 구멍 내로 삽입되는 스크류와 같은 체결 요소에 의해 또는 클램핑에 의해 인서트 시트에 고정될 수 있다. 바람직하게는, 절삭 인서트들은 나사가공된 관통 구멍들에 삽입되는 스크류들에 의해 고정된다.

이러한 구성의 장점은, 드릴링과 스크류 구멍의 나사가공이 두 방향으로부터 만들어질 수 있기 때문에, 밀링 공구의 제조가 단순화된다는 것이다. 다른 장점은, 스크류 구멍을 더 길게 할 수 있고, 더 긴 스크류를 사용할 수 있다는 것이다. 이는 인서트 시트들에서 절삭 인서트들의 안정성을 향상시킬 것이다.

바람직하게는, 모든 스크류 구멍들은 각각의 인서트 시트에 대해 동일한 각도로 연장된다.

일 실시형태에 따르면, 모든 스크류 구멍들은 회전 방향으로 칩 룸으로부터 인접한 칩 룸으로 연장된다. 따라서, 스크류 구멍들은 하나의 칩 룸에서 개구들을 갖고 인접한 칩 룸에서 그들의 단부 지점을 갖는다.

일 실시형태에 따르면, 최장 스크류 구멍은 최단 스크류 구멍보다 최대 10% 더 길다.

바람직하게는, 최장 스크류 구멍은 최단 스크류 구멍보다 최대 5% 더 길다.

최장 스크류 구멍이 최단 스크류 구멍보다 최대 10% 더 긴 것과 스크류 구멍들이 인서트 시트들에 대해 가로지르는 것의 조합은, 모든 스크류 구멍들이 그 각각의 칩 룸 또는 랜드 부분의 각각의 원호 길이에서 대략 동일한 위치에서 종료할 것임을 의미한다. 이는, 구멍들을 드릴링하거나 나사가공하기 위한 정확한 위치에 제조 로봇을 위치하는 것이 더 쉬워지므로, 밀링 공구의 제조를 단순화시킨다.

일 실시형태에 따르면, 최장 원호 길이는 최단 원호 길이 보다 최대 5% 더 길다.

이러한 구성에 의해, 밀링 절삭기의 균형이 더욱 향상될 것이고, 랜드 부분들 사이의 강도는 더욱 동일할 것이다.

일 실시형태에 따르면, 최단 원호 길이는 적어도 절삭 인서트들의 두께 만큼 길다.

이러한 구성은 아크 길이 및 그에 따른 랜드 부분의 두께가 인서트 시트에서 절삭 인서트를 안정화시키기에 충분히 긴 길이의 스크류 구멍 및 스크류를 구비하기에 충분하도록 보장한다.

보다 더 바람직한 것은 절삭 인서트의 두께의 적어도 1.5 배인 최단 원호 길이를 갖는 것이다.

절삭 인서트의 두께는 절삭 인서트의 상부측과 절삭 인서트의 하부측 사이의 거리로 규정된다.

일 실시형태에 따르면, 최대 시트 피치 각도는 최소 시트 피치 각도보다 적어도 5° 더 크다.

이러한 구성은 진동을 감소시키는 밀링 공구의 경향을 더욱 향상시킨다.

일 실시형태에 따르면, 최대 시트 피치 각도는 최소 시트 피치 각도보다 적어도 8° 더 크다.

이러한 구성은 진동을 감소시키는 밀링 공구의 경향을 더욱 더 향상시킨다.

일 실시형태에 따르면, 모든 시트 피치 각도는 상이한 값들을 갖는다.

이러한 구성은 진동을 감소시키는 밀링 절삭기의 경향을 더욱 더 향상시킨다.

일 실시형태에 따르면, 모든 절삭 인서트들은 중심축으로부터 동일한 반경방향 거리에 위치된다.

이러한 구성은, 사용되는 어떤한 치형부 이송 및 이송 속도에 관계없이, 밀링 중에 모든 절삭 인서트들이 작동되도록 보장한다.

일 실시형태에 따르면, 인덱서블 밀링 공구는 단부 밀링 공구 (end milling tool) 이다.

이러한 구성은 밀링 절삭기가 정사각형 숄더 밀링 또는 정면 밀링을 수행하기에 적합하다는 것을 보장한다.

일 실시형태에 따르면, 인덱서블 밀링 공구는 슬롯 밀링 공구이다.

이러한 구성은 밀링 절삭기가 슬롯 밀링 작업들에 적합함을 보장한다.

본 발명의 다른 장점은 아래의 설명으로부터 나타날 것이다.

본 발명의 실시형태들은 이제 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명될 것이다:
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 절삭 밀링 공구의 측면도이다.
도 2 는 절삭 인서트들이 밀링 공구에 부착된 도 1 에 도시된 금속 절삭 밀링 공구의 다른 측면도이다.
도 3 은 밀링 공구의 전방 단부를 도시하는 도 2 에 도시된 금속 절삭 밀링 공구의 단부도이다.
도 4a ~ 도 4c 는 도 1 에 나타낸 바와 같은 금속 절삭 밀링 공구의 단면도이다.
도 5 는 도 1 에 나타낸 바와 같은 금속 절삭 밀링 공구의 단면도이다.

다음의 규정들은 모든 실시형태들에 대해 유효하다.

시트 피치 각도 (α) 는 제 1 랜드 부분의 인서트 시트에서 반경방향 외부 지점과 교차하는 반경과 제 2 랜드 부분에서 대응하는 지점과 교차하는 반경 사이의 각도로 규정되며, 여기서 제 1 랜드 부분 및 제 2 랜드 부분은 회전 방향으로 인접한 연속적인 랜드 부분들이다.

원호 길이 (AL) 는 각각의 랜드 부분에 대한 후단 표면과 인서트 시트 사이의 밀링 공구의 반경방향 주변부를 따른 원주방향 거리로서 각각의 랜드 부분에 대한 밀링 공구의 전방 단부에 규정된다.

피치 각도 (β) 는 중심축 (C) 에 수직인 평면에서 밀링 공구의 전방 단부에 있는 제 1 절삭 인서트의 상부측에 평행한 라인과 제 2 인서트의 상부측에 유사한 평행 라인 사이의 각도로 규정되고, 여기서 제 2 인서트는 밀링 공구의 회전 방향으로 인접한 연속적인 인서트이다.

각각의 절삭 인서트에 대한 개방 각도 (γ) 는 중심축 (C) 에 수직인 평면에서 밀링 공구의 전방 단부에서 절삭 인서트의 상부측에 평행한 라인과, 인접한 랜드 부분의, 절삭 인서트와 동일한 칩 룸에 관련된 후단 표면에 평행한 라인 사이의 각도로 규정된다.

이제 본 발명에 따른 일 실시형태를 도시하는 도 1 및 도 2 을 참조한다. 도면에서, 일반적으로 100 으로 표시된 금속 절삭 밀링 공구가 도시된다. 금속 절삭 밀링 공구 (100) 는 회전가능한 공구 홀더 (미도시) 내의 부착을 위한 후방 단부 (104), 전방 단부 (106) 및 주변 포위 표면 (108) 을 갖는다. 이 실시형태에서, 주변 포위 표면 (108) 은 전방 단부 (106) 에 가장 가까운 영역에서 일반적으로 원통형이고 원통형 영역에 근접한 영역에서 일반적으로 원추형이다.

밀링 공구는 중심축 (C) 을 규정하며, 중심축은 또한 밀링 공구가 회전 방향 (R) 으로 회전하는 종축이다. 이하의 설명에서, 축방향으로 연장되는 방향은 중심축 (C) 에 실질적으로 평행한 방향이고, 반경방향으로 연장되는 방향은 중심축 (C) 에 실질적으로 수직인 방향이다.

금속 절삭 공구 (100) 는 기계가공된 작업 표면으로부터 멀리 밀링된 칩들을 운반하기 위한 접선방향으로 이격된 칩 룸들 (146) 을 더 포함한다. 각각의 칩 룸 (146) 사이에 랜드 부분 (156) 이 위치된다. 랜드 부분들 (156) 은 중심축 (C) 으로부터 반경방향으로 연장되는 윙들로서 기능한다. 랜드 부분들 (156) 은 밀링 공구 (100) 의 반경방향 외주부를 형성한다. 도시된 실시형태에서, 랜드 부분들 (156) 의 외주부는 전방 단부 (106) 에 가장 가까운 영역에서 축방향으로 연장되고, 또한 후방 단부 (104) 까지 랜드 부분들 (156) 의 외주부는 중심축 (C) 에 접근한다.

각각의 랜드 부분 (156) 은 선단 표면 (157) 및 후단 표면 (158) 에 의해 회전 방향 (R) 으로 한정된다. 선단 표면 (157) 은 후단 표면 (158) 보다 회전방향으로 전방이다. 각각의 선단 표면 (157) 은 대응하는 칩 룸 (146) 의 경계 표면의 일부 및 대응하는 랜드 부분 (156) 의 경계 표면의 일부를 형성한다. 여기서 대응하는 것은, 도면들에서 "a" 로 표시된 특징들이 "a" 로 표시된 다른 특징들과 연관되고 "b" 로 표시된 특징들이 "b" 로 표시된 다른 특징들과 연관되는 것 등을 지칭한다. 각각의 선단 표면 (158) 은 칩 룸 (146) 의 한정 표면의 일부를 형성하는데, 후단 표면 (158b) 은 칩 룸 (146a) 의 한정 표면의 일부를 형성하고, 후단 표면 (158c) 은 칩 룸 (146b) 의 한정 표면의 일부를 형성하는 등이다. 더욱이, 각각의 후단 표면 (158) 은 대응하는 랜드 부분 (156) 의 한정 표면의 일부를 형성한다.

각각의 선단 표면 (157) 은 분리가능하게 장착된 절삭 인서트들 (114) 을 위한 인서트 시트 (110) 를 갖는다. 이 실시형태에서, 모든 절삭 인서트들 (114) 은 밀링 공구 (100) 의 전방 단부 (106) 에 위치된다. 밀링 공구 (100) 가 정면 밀링에 사용되면, 각각의 절삭 인서트 (114) 는 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 절삭날을 갖는다. 밀링 공구 (100) 가 정사각형 숄더 밀링에 사용되면, 각각의 절삭 인서트는 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 절삭날 및 축방향으로 연장되는 하나의 절삭날을 갖는다. 정면 밀링 및 정사각형 숄더 밀링은 본 명세서에서 총괄적으로 단부 밀링으로 지칭된다.

절삭 인서트들 (114) 은, 본 실시형태에서 밀링 공구 (100) 내의 스크류 구멍 (112) 을 통하여 그리고 절삭 인서트들 내의 관통 중심 구멍에 위치되는 체결 나사에 의해 장착된다. 도시된 실시형태에서, 각각의 스크류 구멍 (112) 은 대응하는 인서트 시트 (110) 를 가로질러 연장되고, 각각의 스크류 구멍 (112) 은 관통 구멍이다. 각각의 관통 스크류 구멍 (112) 은 인서트 시트 (110) 에서 시작하여 랜드 부분 (156) 의 반경방향 외부 표면에, 후단 표면 (158) 에 또는 부분적으로 랜드 부분 (156) 및 부분적으로 후단 표면 (158) 에서 종료된다고 할 수 있다. 나중에 상세하게 설명되는 바와 같이, 모든 스크류 구멍들 (112) 은 대응하는 절삭 인서트 (114) 에 대해 대략 동일한 위치에서 대략 동일한 길이 및 단부를 가질 것이고, 즉 스크류 구멍 (112) 단부는 메인 전방 단부 (106) 로부터 대략 동일한 축방향 위치에 있고 각각의 스크류 구멍 (112) 에 대해 각각의 인서트 시트 (110) 로부터 대략 동일한 접선방향 거리에 있을 것이다. 도시된 실시형태에 따르면, 최장 스크류 구멍은 최단 스크류 구멍보다 최대 10% 더 길다. 보다 바람직하게는, 최장 스크류 구멍은 최단 스크류 구멍보다 최대 5% 더 길다. 도시된 실시형태에서, 모든 스크류 구멍 (112) 은 각각의 인서트 시트 (110) 에 대해 동일한 각도로 연장된다. 스크류 구멍들 (112) 이 관통 구멍으로 형성된다는 사실은 밀링 공구 (100) 의 제조를 단순화하고 구멍의 양측에서 나사가공이 형성될 수 있기 때문에 더 긴 스크류 나사산을 가질 수 있게 한다. 스크류 나사산이 더 길수록 인서트 시트 (110) 에 보다 견고하고 안정적으로 장착되는 절삭 인서트 (114) 를 가질 수 있다. 관통 구멍 구성은 또한 스크류가 구멍에 박히면 스크류가 뒤쪽에서 밀릴 수 있기 때문에 절삭 인서트들 (114) 을 교체하는 것을 단순화한다. 모든 스크류 구멍들 (112) 이 대략 동일한 길이를 가지고 그리고 대략 동일한 상대 위치에서 종료하는 특징으로부터의 장점은, 구멍들의 드릴링 및 나사결합이 모든 스크류 구멍들 (112) 에 대해 동일한 공구로 제조될 수 있기 때문에 제조가 크게 간단화되고, 이 프로세스는 통상적으로 자동 로봇에 의해 제조되고, 로봇 아암의 위치결정은 모든 스크류 구멍들 (112) 이 대략 동일한 상대 위치에서 종료되면 더 간단해진다는 것이다.

이제 도 3 을 참조하면, 이는 도 1 및 도 2 로부터의 밀링 공구 (100) 의 단부도를 도시한다. 시트 피치 각도 (α) 는 제 1 랜드 부분 (156) 의 인서트 시트 (110) 에서 반경방향 외부 지점과 교차하는 반경과 제 2 랜드 부분 (156) 에서 대응하는 지점과 교차하는 반경 사이의 각도로 규정되며, 여기서 제 1 랜드 부분 및 제 2 랜드 부분은 회전 방향으로 인접한 연속적인 랜드 부분들이다.

적어도 3 개의 시트 피치 각도 (α) 는 값이 다르고, 즉 동일하지 않다. 보다 바람직하게는 시트 피치 각도들 (α) 중 4 개는 값이 상이하고, 가장 바람직하게는 시트 피치 각도 (α) 모두는 값이 상이하다. 바람직하게는, 최대 시트 피치 각도 (α) 는 최소 시트 피치 각도보다 적어도 5° 더 크다. 보다 바람직하게는, 최대 시트 피치 각도 (α) 는 최소 시트 피치 각도보다 적어도 8° 더 크다. 이러한 구성은 절삭 인서트들 (114) 사이의 차동 피치를 갖는 밀링 공구 (100) 를 가질 수 있게 하는데, 즉 절삭 인서트들의 결합 빈도는 밀링 공구가 회전하고 작업 재료를 기계가공할 때 변한다. 이는 밀링 공구 (100) 의 자체 진동의 위험을 감소시키고, 따라서 진동이 감소된다. 값이 다른 시트 피치 각도 (α) 의 수가 더 크고, 최대 시트 피치 각도와 최소 시트 피치 각도 사이의 차이가 더 클수록 진동을 감소시키는 경향이 더 양호할 것이다.

원호 길이 (AL) 는 각각의 랜드 부분 (156) 에 대한 후단 표면 (158) 과 인서트 시트 (110) 사이의 밀링 절삭기의 반경방향 주변부를 따른 원주방향 거리로서 각각의 랜드 부분 (156) 에 대한 밀링 공구 (100) 의 전방 단부 (106) 에 규정된다. 최대 원호 길이 (AL) 는 최소 원호 길이 (AL) 보다 최대 10% 더 길다. 바람직하게는, 최대 원호 길이 (AL) 는 최소 원호 길이 (AL) 보다 최대 5% 더 길다. 이러한 구성에 의해, 밀링 공구 (100) 의 균형이 개선되고, 개별 랜드 부분들 (156) 은 차동 피치를 갖는 공지된 밀링 공구들에 비해 더 균일한 강도를 가질 것이다. 모든 인서트 시트들 (110) 뒤의 재료의 양은 차동 피치를 갖는 공지된 밀링 공구들에 비해 더 균일할 것이고, 이 재료가 밀링 공구 (100) 의 중심축 (C) 으로부터 가장 멀리 위치되기 때문에 이는 밀링 공구 (100) 의 균형에 큰 정도로 영향을 미친다. 더욱이, 모든 랜드 부분들 (156) 에 대해 충분한 강도를 확보하기 위해, 최단 원호 길이 (AL) 는 바람직하게는 적어도 절삭 인서트들 (114) 의 두께만큼 길다. 절삭 인서트 (114) 의 두께는 절삭 인서트의 상부측과 절삭 인서트의 하부측 사이의 거리로 규정된다.

피치 각도 (β) 는 중심축 (C) 에 수직인 평면에서 밀링 공구의 전방 단부에 있는 제 1 절삭 인서트 (114) 의 상부측에 평행한 라인과 제 2 인서트의 상부측에 유사한 평행 라인 사이의 각도로 규정되고, 여기서 제 2 인서트는 밀링 공구 (100) 의 회전 방향으로 인접한 연속적인 인서트이다. 서로 모두 동일한 절삭 인서트들 (114) 을 사용함으로써, 피치 각도들 (β) 은 대응하는 시트 피치 각도들 (α) 과 동일할 것이다. 이는 시트 피치 각도들 (α) 이 차동 피치 및 진동 감소에 관하여 최적화되기 때문에 큰 장점이다. 모든 절삭 인서트들 (114) 을 동일하게 하는 것은 또한 절삭 인서트들 (114) 이 교체될 때 인서트들의 취급을 단순화하는데, 이는 상이한 유형의 절삭 인서트들이 혼합될 위험이 제거되기 때문이다.

절삭 인서트들 (114) 은 바람직하게는 또한 중심축 (C) 으로부터 동일한 반경방향 거리에 모두 위치된다. 이의 장점은, 사용되는 어떤한 치형부 이송 및 이송 속도에 관계없이, 밀링 중에 모든 절삭 인서트들 (114) 이 작동되는 것이다.

각각의 절삭 인서트 (114) 에 대한 개방 각도 (γ) 는 중심축 (C) 에 수직인 평면에서 밀링 공구의 전방 단부 (106) 에서 절삭 인서트 (114) 의 상부측에 평행한 라인과, 인접한 랜드 부분 (156) 의, 절삭 인서트 (114) 와 동일한 칩 룸 (146) 에 관련된 후단 표면 (158) 에 평행한 라인 사이의 각도로 규정된다. 개방 각도들 (γ) 의 적어도 3 개, 바람직하게는 모두는 값이 상이하다. 더욱이, 개방 각도들 (γ) 의 범위는 60 ~ 100° 이내이다. 이러한 구성은 진동들을 감소시키는 밀링 공구들 (100) 의 능력을 더욱 더 향상시킨다.

도 4 는 도 1 에 도시된 밀링 공구 (100) 로부터의 단면을 도시한다. 각각의 칩 룸 (146) 은 제 1 랜드 부분 (156) 의 후단 표면 (158), 제 2 랜드 부분 (156) 의 선단 표면 (157), 및 후단 표면 (158) 과 선단 표면 (157) 사이에 위치된 바닥 표면을 포함하는 칩 룸 표면에 의해 한정된다. 여기서, 제 1 랜드 부분 (156) 은 제 2 랜드 부분의 회전방향 전방에 있다. 각각의 칩 룸 (146) 의 최소 곡률 반경 (r) 은 밀링 공구 (100) 의 전방 단부 (106) 로부터 다양한 거리에서 3 개의 상이한 단면들로 도시되어 있다. 단면들은 중심축 (C) 에 수직이다. 제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 및 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 은 제 1 단면에서의 최소 반경 (r1) 보다 크다. 제 1 단면은 제 2 단면 및 제 3 단면의 축방향으로 전방에 있다.

이러한 구성은 절삭 인서트 (114) 를 수용하기에 충분히 큰 칩 룸 (146) 을 갖는 밀링 공구를 여전히 가지면서 밀링 공구의 강도를 향상시키는 문제를 완화시킨다. 제 1 단면에서의 비교적 작은 반경 (r1) 은 밀링 공구 (100) 의 전방 단부 (106) 에 가장 가까운 영역에서 깊은 칩 룸 (146) 을 갖는 것을 가능하게 할 것이고, 여기서 칩 룸 (146) 이 비교적 작은 반경 (r1) 으로 인해 좁기 때문에 밀링 공구 (100) 로부터 너무 많은 재료를 제거하지 않고, 절삭 인서트 (114) 가 통상적으로 위치된다. 이는 칩 룸 (146) 내에 절삭 인서트들 (114) 을 끼울 수 있게 한다. 밀링 공구 (100) 로부터 많은 양의 재료를 제거하는 것은 밀링 공구의 강도를 감소시킨다. 제 2 단면 및 제 3 단면에서 비교적 큰 반경 (r2, r3) 을 갖는 것은 제 1 단면에 비해 밀링 공구의 전방 단부 (106) 로부터 더 먼 영역에 얕은 칩 룸 (146) 을 갖는 것을 가능하게 할 것이다. 이 영역에서 더 큰 반경 및 더 얕은 칩 룸들 (146) 을 갖는 것은 강도가 가장 중요한 단면에서 밀링 공구로부터 많은 재료를 제거하지 않는다. 더 큰 반경은 또한 작은 반경보다 크랙 개시에 더 저항적이다. 따라서, 제 1 단면에서 비교적 작은 반경 (r1) 을 갖고 제 2 단면과 제 3 단면에서 더 큰 반경 (r2, r3) 을 갖는 조합은 절삭 인서트 (114) 를 수용하기에 충분히 큰 칩 룸 (146) 을 여전히 가지면서 밀링 공구의 강도를 향상시킨다.

칩 룸 (146) 의 바닥 표면은 후단 표면 (158) 과 선단 표면 (157) 이 만나는 중심축 (C) 에 수직인 각각의 단면의 일부이다. 각각의 단면에서, 각각의 칩 룸 표면의 최소 반경 (r) 을 갖는 곡률은 칩 룸 (146) 의 바닥 표면에서 발견된다. 바닥 표면은 또한 바람직하게는 밀링 공구 (100) 의 중심축 (C) 에 가장 가까운 각각의 단면의 부분이다.

바람직하게는, 제 1 단면은 인서트 시트 (110) 의 축방향 길이를 따라 축방향으로 위치되고, 제 2 단면 및 제 3 단면은 인서트 시트 (110) 의 축방향 길이보다 전방 단부 (106) 로부터 축방향으로 더 멀리 위치된다. 바람직하게는, 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 은 제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 보다 크다. 따라서, 반경은 바람직하게는 r3 > r2 > r1 의 관계를 갖는다. 따라서, 칩 룸 (146) 의 곡률의 최소 반경 (r1, r2, r3) 은 밀링 공구 (100) 의 후방 단부 (104) 에 가까워질 때 증가한다. 바람직하게는, 최소 반경 (r) 은 제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 과 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 사이에서 엄격하게 증가한다. 보다 바람직하게는, 최소 반경 (r) 은 제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 과 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 사이에서 선형적으로 증가한다.

인서트 시트 (110) 의 축방향 길이는 인서트 시트 (110) 가 그 연장부를 갖는 축방향 거리를 지칭한다.

일 실시형태에서, 제 1 단면에서의 최소 반경 (r1) 은 인서트 시트 (110) 의 전체 축방향 길이를 따라 대략 일정하다. 바람직하게는, 제 3 단면에서 최소 반경 (r3) 은 2 내지 10 mm 이다. 보다 바람직하게는, 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 은 제 1 단면에서의 최소 반경 (r1) 보다 2 ~ 4 배 더 크다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 제 3 단면에서의 칩 룸 (146) 의 깊이는 제 1 단면에서의 칩 룸의 깊이보다 작다.

깊이는 칩 룸 표면의 바닥 표면으로부터 밀링 공구 (100) 의 주변 포위 표면 (108) 의 가상의 원주방향 연장부까지의 최단 거리, 즉 2 개의 인접한 랜드 부분들 (156) 이 가상의 원호에 의해 연결될 때 획득되는 원형 원호로서 각각의 단면에서 규정된다.

이러한 구성은 칩 룸이 밀링 공구의 전방 단부로부터 먼 단면에서 불필요한 깊이를 갖지 않는 것을 보장한다. 칩 룸의 깊이가 작을수록 밀링 공구의 강도가 증가한다.

밀링 공구 (100) 의 중심축 (C) 으로부터 바닥 표면까지의 반경방향 거리는 제 1 단면에서보다 제 3 단면에서 더 크다.

바람직하게는, 제 2 단면과 제 3 단면 사이의 모든 단면에서 칩 룸 (146) 의 바닥 표면은 칩 룸 (146) 의 길이 방향에 실질적으로 평행한 단면에서 원형 원호 (r4) 의 형상을 갖는다.

칩 룸 (146) 의 길이 방향은 제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 및 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 을 지나는 라인 방향이다.

이러한 구성은, 밀링 공구 (100) 의 전방 단부 (106) 에 가까운 비교적 큰 깊이를 갖는 칩 룸 (146) 으로부터 밀링 공구 (100) 의 전방 단부로부터 축방향으로 더 먼 비교적 작은 깊이를 갖는 칩 룸으로의 매끄러운 전이를 가능하게 한다. 이러한 매끄러운 전이는 크랙 개시 지점들에 대한 위험을 최소화한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 칩 룸 (146) 은 바람직하게는 원주 방향으로 인서트 시트 (110) 의 가상의 축방향 연장부에 위치된 영역까지 연장된다.

가상의 축방향 연장부는 인서트 시트 (110) 와 동일한 원주방향 위치를 차지하고 인서트 시트 (110) 보다 전방 단부 (106) 로부터 축방향으로 더 멀리 있는 영역을 지칭한다.

이러한 구성은, 인서트 시트 (110) 의 직접적인 축방향 부근에 또한 이에 따라서 절삭 인서트들 (114) 의 축방향 연장부에 암묵적으로 충분한 칩 룸 공간이 있음을 보장하고, 여기서 작업 표면으로부터 멀리 칩들을 효과적으로 운반하기 위해 충분히 큰 칩 룸 (146) 이 필요하다.

본 문서에 개시된 바와 같은 칩 룸 (146) 의 형상은 자유 형태 볼 노즈 밀링에 의해 가능해진다.

도 1 내지 도 3 과 관련하여 개시된 차등 피치 발명은, 이들 아이디어의 조합된 장점을 갖는 밀링 공구를 달성하기 위해 도 1, 도 4 및 도 5 와 관련하여 개시된 바와 같은 칩 룸 (146) 의 형태에 관한 본 발명과 조합될 수 있다.

본 발명은 5 개의 절삭 인서트들 (114) 을 갖는 밀링 공구 (100) 상에 통합된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 8, 10, 12 또는 20 개 등이지만 이에 한정되지 않는 다른 개수의 절삭 인서트들 (114) 을 갖는 밀링 공구들 (100) 에 대해 본 발명의 실시형태들을 구현하는 것도 동일하게 가능하다. 절삭 인서트들 (114) 의 최소 개수는 3 개이다.

본 발명은 단부 밀링 공구에 통합된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 도시된 실시형태들 중 일부는 슬롯 밀링 공구 상에서 구현하는 것이 동일하게 가능하다.

Claims (15)

1. 금속 절삭 밀링 공구 (100) 로서,
   회전 방향으로 중심축 (C) 을 중심으로 회전가능한 본체를 포함하고,
   상기 본체는
   전방 단부 (106),
   - 상기 전방 단부 (106) 로부터 축방향 후방으로 연장되는 복수의 랜드 부분들 (156),
   - 상기 전방 단부 (106) 로부터 축방향 후방으로 연장되는 복수의 칩 룸들 (146)
   을 포함하고,
   - 상기 복수의 칩 룸들의 각각의 칩 룸 (146) 은 상기 복수의 랜드 부분들 중 2 개의 인접한 랜드 부분들 (156) 사이에 위치되고,
   - 상기 복수의 랜드 부분들의 각각의 랜드 부분 (156) 은 회전 방향으로 볼 때 선단 표면 (157) 및 후단 표면 (158) 에 의해 한정되고, 반경방향 외부 및 전방 영역에서, 상기 선단 표면 (157) 의 일부로서 각각의 랜드 부분 (156) 은 절삭 인서트 (114) 를 수용하기 위한 인서트 시트 (110) 를 포함하고,
   - 상기 중심축 (C) 에 수직인 평면에서, 상기 밀링 공구 (100) 의 상기 전방 단부 (106) 에서, 제 1 랜드 부분 (156) 의 상기 인서트 시트 (110) 에서의 반경방향 외부 지점과 교차하는 반경과 제 2 랜드 부분 (156) 의 상기 인서트 시트 (110) 에서의 대응하는 지점과 교차하는 반경 사이의 각도는 상기 제 1 랜드 부분 (156) 에 대한 시트 피치 각도들 (α) 을 규정하고, 상기 제 1 랜드 부분 및 제 2 랜드 부분 (156) 은 상기 회전 방향으로 인접한 연속적인 랜드 부분들이고,
   - 상기 복수의 랜드 부분들 중 적어도 3 개의 상이한 랜드 부분들 (156) 은 값이 상이한 시트 피치 각도들 (α) 을 가지며,
   - 상기 밀링 공구 (100) 의 상기 전방 단부 (106) 에서, 각각의 랜드 부분 (156) 은 각각의 랜드 부분 (156) 에 대해 상기 인서트 시트 (110) 와 상기 후단 표면 (158) 사이에서 상기 밀링 공구 (100) 의 반경방향 주변부를 따라 원주방향 거리에 의해 한정되는 각각의 원호 길이 (AL) 를 가지고,
   최장 원호 길이 (AL) 는 최단 원호 길이 (AL) 보다 최대 10% 더 긴 것을 특징으로 하는, 금속 절삭 밀링 공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속 절삭 밀링 공구 (100) 는, 상기 인서트 시트들 (110) 각각에 하나 위치되는 절삭 인서트들 (114) 을 더 포함하고, 모든 상기 절삭 인서트들 (114) 은 동일한, 금속 절삭 밀링 공구.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 중심축 (C) 에 수직인 평면에서, 상기 밀링 공구 (100) 의 상기 전방 단부 (106) 에서, 인접한 랜드 부분 (156) 의, 상기 절삭 인서트 (114) 와 동일한 칩 룸 (146) 과 연관된, 상기 절삭 인서트 (114) 의 상부측에 평행한 라인과 상기 후단 표면 (158) 에 평행한 라인은 각각의 절삭 인서트 (114) 에 대한 개방 각도 (γ) 를 규정하고, 개방 각도들 (γ) 중 적어도 3 개는 값이 상이한, 금속 절삭 밀링 공구.
4. 제 3 항에 있어서,
   모든 개방 각도들 (γ) 은 60 ~ 100° 이내인, 금속 절삭 가공 밀링 공구.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인서트 시트들 (110) 각각은 상기 절삭 인서트들 (114) 중 하나를 고정시키기 위한 스크류 구멍 (112) 을 포함하고, 상기 스크류 구멍 (112) 은 상기 인서트 시트 (110) 를 가로질러 연장되며, 모든 스크류 구멍들 (112) 은 관통 구멍들인, 금속 절삭 밀링 공구.
6. 제 5 항에 있어서,
   모든 스크류 구멍들 (112) 은 칩 룸 (146) 으로부터 인접한 칩 룸 (146) 까지 상기 회전 방향으로 연장되는, 금속 절삭 밀링 공구.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   최장 스크류 구멍 (112) 은 최단 스크류 구멍 (112) 보다 최대 10% 더 긴, 금속 절삭 밀링 공구.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 최장 원호 길이 (AL) 는 상기 최단 원호 길이 (AL) 보다 최대 5% 더 긴, 금속 절삭 밀링 공구.
9. 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 최단 원호 길이 (AL) 는 상기 절삭 인서트들 (114) 의 두께 만큼 적어도 긴, 금속 절삭 밀링 공구.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    최대 시트 피치 각도 (α) 는 최소 시트 피치 각도 (α) 보다 적어도 5° 더 큰, 금속 절삭 밀링 공구.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    최대 시트 피치 각도 (α) 는 최소 시트 피치 각도 (α) 보다 적어도 8° 더 큰, 금속 절삭 밀링 공구.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 시트 피치 각도들 (α) 은 상이한 값들을 가지는, 금속 절삭 밀링 공구.
13. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    모든 절삭 인서트들 (114) 은 상기 중심축 (C) 으로부터 동일한 반경방향 거리에 위치되는, 금속 절삭 밀링 공구.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인덱서블 밀링 공구는 단부 밀링 공구인, 금속 절삭 밀링 공구.
15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인덱서블 밀링 공구는 슬롯 밀링 공구인, 금속 절삭 밀링 공구.

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