KR20230153357A - 금속 절삭 밀링 공구 - Google Patents

Abstract

금속 절삭 밀링 공구 (100) 로서, 회전 방향으로 중심축 (C) 을 중심으로 회전가능한 보디를 포함하고, 상기 보디는, 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 랜드 부분들의 각각의 랜드 부분 (156) 은 회전 방향에서 볼 때 선단 표면 (157) 및 후단 표면 (158) 에 의해 한정되고, 상기 선단 표면 (157) 은 상기 후단 표면 (158) 의 회전방향 전방에 있으며, 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 복수의 칩 룸들의 각각의 칩 룸 (146) 은 상기 복수의 랜드 부분들 중 2개의 인접한 랜드 부분들 (156) 사이에 위치되고, 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 한정되며, 상기 제 1 랜드 부분 (156) 은 상기 제 2 랜드 부분 (156) 의 회전방향 전방에 있고, 상기 중심축 (C) 에 수직인 단면에서 볼 때, 각각의 칩 룸 표면은 최소 반경 (r) 을 갖는 곡률을 갖고, 제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 및 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 이 제 1 단면에서의 최소 반경 (r1) 보다 크고, 상기 제 1 단면은 상기 제 2 단면 및 상기 제 3 단면의 축방향 전방에 있는 것을 특징으로 하는, 금속 절삭 밀링 공구.

Description

금속 절삭 밀링 공구

본 발명은 전방 단부 표면 및 전방 단부 표면으로부터 축방향 후방으로 연장되는 외피 표면을 가지며 중심축을 중심으로 미리 결정된 방향으로 회전 가능한 기본 보디를 포함하는 타입의 칩 제거 기계가공용의 금속 절삭 밀링 공구에 관한 것이다. 밀링 공구는, 워크피스로부터 재료를 제거하기 위한 절삭날들을 가지며 주변으로 이격된 시트들 내에 장착되는 절삭 인서트들을 수용하기 위한 인서트 시트를 더 포함한다.

금속 절삭 밀링 공구는 절삭 인서트를 수용하고 밀링된 칩을 작업 표면으로부터 멀어지게 운반하기 위한 칩 룸을 구비한다. 밀링 공구에 칩 룸을 설계할 때에는 항상 절충이 필요하다. 절삭 인서트는 바람직하게는 칩 룸에 끼워져야 하고, 또한 밀링된 칩을 작업 표면으로부터 멀어지게 운반하기에 충분한 룸이 존재할 필요가 있다. 그러나, 이러한 언급된 사항들을 고려하는 설계는 밀링 공구의 다른 부분들에서의 강도에 대한 문제들을 가질 것이다.

따라서, 절삭 인서트를 수용하기에 충분히 큰 칩 룸을 여전히 가지면서 밀링 공구의 강도를 향상시키기 위해 금속 절삭 밀링 공구의 개선이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제들 중 일부를 완화하는 개선된 금속 절삭 밀링 공구를 제공하는 것이다.

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

본 발명에 따른 금속 절삭 밀링 공구는, 회전 방향으로 중심축 (C) 을 중심으로 회전가능한 보디를 포함하고, 상기 보디는, 전방 단부, 상기 전방 단부로부터 축방향 후방으로 연장되는 복수의 랜드 부분들, 상기 전방 단부로부터 축방향 후방으로 연장되는 복수의 칩 룸들을 포함한다. 복수의 랜드 부분들의 각각의 랜드 부분은 회전 방향에서 볼 때 선단 표면 및 후단 표면에 의해 한정되고, 선단 표면은 후단 표면의 회전방향 전방에 있으며, 반경방향 외부 및 전방 영역에서 선단 표면의 일부로서 각각의 랜드 부분은 절삭 인서트를 수용하기 위한 인서트 시트를 포함한다. 복수의 칩 룸들의 각각의 칩 룸은 복수의 랜드 부분들 중 2개의 인접한 랜드 부분들 사이에 위치되고, 각각의 칩 룸은 제 1 랜드 부분의 후단 표면, 제 2 랜드 부분의 선단 표면, 및 후단 표면과 선단 표면 사이에 위치된 바닥 표면을 포함하는 칩 룸 표면에 의해 한정된다. 제 1 랜드 부분은 제 2 랜드 부분의 회전방향 전방에 있고, 중심축에 수직인 단면에서 볼 때, 각각의 칩 룸 표면은 최소 반경을 갖는 곡률을 갖는다. 제 2 단면에서의 최소 반경 및 제 3 단면에서의 최소 반경이 제 1 단면에서의 최소 반경보다 크고, 제 1 단면은 제 2 단면 및 제 3 단면의 축방향 전방에 있다.

본 발명자들은 이러한 구성이 절삭 인서트를 수용하기에 충분히 큰 칩 룸을 갖는 밀링 공구를 여전히 가지면서 밀링 공구의 강도를 향상시키는 문제를 완화시킨다는 것을 깨달았다. 제 1 단면에서의 비교적 작은 반경은 밀링 공구의 전방 단부에 가장 가까운 영역에서 깊은 칩 룸을 갖는 것을 가능하게 할 것이고, 여기서 칩 룸이 비교적 작은 반경으로 인해 좁기 때문에 밀링 공구로부터 너무 많은 재료를 제거함이 없이, 절삭 인서트들이 통상적으로 위치된다. 이는 칩 룸 내에 절삭 인서트들을 끼울 수 있게 한다. 밀링 공구로부터 다량의 재료를 제거하는 것은 밀링 공구의 강도를 감소시킨다. 제 2 단면 및 제 3 단면에서 비교적 큰 반경을 갖는 것은 제 1 단면에 비해 밀링 공구의 전방 단부로부터 더 먼 영역에 얕은 칩 룸을 갖는 것을 가능하게 할 것이다. 이 영역에서 더 큰 반경 및 더 얕은 칩 룸들을 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 반경을 갖고 제 2 단면과 제 3 단면에서 더 큰 반경을 갖는 조합은 절삭 인서트를 수용하기에 충분히 큰 칩 룸을 여전히 가지면서 밀링 공구의 강도를 향상시킨다.

칩 룸의 바닥 표면은 후단 표면과 선단 표면이 만나는 중심축에 수직인 각각의 단면의 일부이다. 각각의 단면에서, 각각의 칩 룸 표면의 최소 반경을 갖는 곡률은 칩 룸의 바닥 표면에서 발견된다. 바닥 표면은 또한 바람직하게는 밀링 공구의 중심축에 가장 가까운 각각의 단면의 부분이다.

인서트 시트는 인서트 시트의 바닥, 즉 절삭 인서트의 하부 측면과 접촉하는 인서트 시트의 표면을 보다 구체적으로 지칭한다. 절삭 인서트의 하부 측면은 절삭 인서트의 상부 측면 반대편의 표면으로서 규정되고, 상부 측면은 레이크 표면(rake surface)을 포함한다. 인서트 시트는 반드시 하나의 평평한 표면일 필요는 없으며, 평평한 하부 측면을 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.

축방향 전방은 밀링 공구의 전방 단부에 더 가깝게 있는 것을 지칭한다.

일 실시형태에 따르면, 제 1 단면은 인서트 시트의 축방향 길이를 따라 축방향으로 위치되고, 제 2 단면 및 제 3 단면은 인서트 시트의 축방향 길이보다 전방 단부로부터 축방향으로 더 멀리 위치된다.

이러한 구성은 인서트 시트가 위치되는 축방향 위치에서 반경이 비교적 작고 밀링 공구의 전방 단부로부터 더 먼 축방향 위치에서 비교적 더 큰 것을 보장한다. 이는 전방 단부에 절삭 인서트를 수용하는 깊이를 갖는 칩 룸을 갖는 동시에 밀링 공구의 강도에 대해 최적화된 밀링 공구를 갖는 것을 가능하게 한다.

인서트 시트의 축방향 길이는 인서트 시트가 그의 연장부를 갖는 축방향 거리를 지칭한다.

일 실시형태에 따르면, 제 3 단면에서의 최소 반경은 제 2 단면에서의 최소 반경보다 크다.

일 실시형태에 따르면, 최소 반경은 제 2 단면에서의 최소 반경과 제 3 단면에서의 최소 반경 사이에서 엄격하게 증가한다.

일 실시형태에 따르면, 최소 반경은 제 2 단면에서의 최소 반경과 제 3 단면에서의 최소 반경 사이에서 선형적으로 증가한다.

이러한 구성에 의하면, 최소 반경이 밀링 공구의 전방 단부로부터 더 멀어질수록 점점 더 커지기 때문에 밀링 공구의 훨씬 더 양호한 강도가 달성된다. 이는 밀링 공구의 강도를 향상시키고, 반경의 매끄러운 증가는 크랙 개시점이 생성되지 않음을 보장한다.

일 실시형태에 따르면, 최소 반경은 인서트 시트의 축방향 길이를 따라 모든 단면들에서 대략 일정하다.

이러한 구성은 제 1 단면에서 최적 반경을 보장하는데, 이는 이 반경이 절삭 인서트를 수용하기에 충분히 깊은 칩 룸 깊이를 달성하도록 최적으로 설정되어야 하기 때문이다.

일 실시형태에 따르면, 제 3 단면에서의 최소 반경은 제 1 단면에서의 최소 반경보다 2 내지 4 배 크다.

일 실시형태에 따르면, 제 3 단면에서의 최소 반경은 2 와 10 mm 사이이다.

더 바람직하게는, 제 3 단면에서의 최소 반경은 3 과 8 mm 사이이다.

이러한 구성에 의해, 칩 룸들이 표준 절삭 인서트들을 수용하기에 충분히 크고, 여전히 불필요한 양의 재료가 밀링 공구로부터 제거될 만큼 크지 않다는 것이 보장된다. 제 3 단면에서의 최소 반경과 제 1 단면에서의 최소 반경 사이의 특정 비율은 반경이 크랙 개시점이 생성되기에 너무 빨리 변하지 않고 여전히 밀링 공구의 최적화된 강도를 달성하기에 칩 룸의 축방향 길이를 따라 충분히 변하는 것을 보장한다.

일 실시형태에 따르면, 제 3 단면에서의 칩 룸의 깊이는 제 1 단면에서의 칩 룸의 깊이보다 작다.

깊이는 칩 룸 표면의 바닥 표면으로부터 밀링 공구의 주변 표면의 가상의 원주방향 연장부까지의 최단 거리, 즉 2개의 인접한 랜드 부분들이 가상의 원호에 의해 연결될 때 획득되는 원형 원호로서 각각의 단면에서 규정된다.

밀링 공구의 중심축으로부터 바닥 표면까지의 반경방향 거리는 제 1 단면에서보다 제 3 단면에서 더 크다.

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

일 실시형태에 따르면, 제 2 단면과 제 3 단면 사이의 모든 단면에서 칩 룸의 바닥 표면은 칩 룸의 길이 방향에 실질적으로 평행한 단면에서 원형 원호의 형상을 갖는다.

칩 룸의 길이 방향은 제 2 단면에서의 최소 반경 및 제 3 단면에서의 최소 반경을 지나가는 라인의 방향이다.

이러한 구성은, 밀링 공구의 전방 단부에 가까운 비교적 큰 깊이를 갖는 칩 룸으로부터 밀링 공구의 전방 단부로부터 축방향으로 더 먼 비교적 작은 깊이를 갖는 칩 룸으로의 매끄러운 전이를 가능하게 한다. 이러한 매끄러운 전이는 크랙 개시점들에 대한 위험을 최소화한다.

일 실시형태에 따르면, 제 2 단면에서, 칩 룸은 인서트 시트의 가상 축방향 연장부에 위치된 영역으로 원주 방향으로 연장된다.

이러한 구성은, 인서트 시트의 직접적인 축방향 부근에 또한 이에 따라서 절삭 인서트들의 축방향 연장부에 암묵적으로 충분한 칩 룸 공간이 있음을 보장하고, 여기서 작업 표면으로부터 멀리 칩들을 효과적으로 운반하기 위해 충분히 큰 칩 룸이 필요하다.

가상의 축방향 연장부는 인서트 시트와 동일한 원주방향 위치를 차지하고 인서트 시트보다 전방 단부로부터 축방향으로 더 멀리 있는 영역을 지칭한다.

이제 본 발명의 실시형태들이 첨부 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 내지 도 4c 는 도 1 에 나타낸 바와 같은 금속 절삭 밀링 공구의 단면도들이다.
도 5 는 도 1 에 나타낸 바와 같은 금속 절삭 밀링 공구의 단면도이다.

다음의 규정들이 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 밀링 공구의 전방 단부에서, 각각의 랜드 부분에 대한 후단 표면과 인서트 시트 사이의 밀링 공구의 반경방향 주변부를 따른 원주방향 거리로서 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 각도로서 규정된다.

이제 본 발명에 따른 일 실시형태를 도시하는 도 1 및 도 2 를 참조한다. 도면에 금속 절삭 밀링 공구 (100) 가 도시되어 있다. 금속 절삭 밀링 공구 (100) 는 회전가능한 공구 홀더 (미도시) 내의 부착을 위한 후방 단부 (104), 전방 단부 (106) 및 주변 위피 표면 (108) 을 갖는다. 이 실시형태에서, 주변 외피 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 연장된다고 언급되는 방향은 중심축 (C) 에 실질적으로 평행한 방향이고, 반경방향으로 연장된다고 언급되는 방향은 중심축 (C) 에 실질적으로 수직인 방향이다.

금속 절삭 공구 (100) 는 밀링된 칩들을 기계가공된 작업 표면으로부터 멀어지게 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 대응하는은, 도면들에서 "a" 로 표시된 특징들이 "a" 로 표시된 다른 특징들과 연관되고 "b" 로 표시된 특징들이 "b" 로 표시된 다른 특징들과 연관된다는 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 스퀘어 숄더 밀링 (square shoulder milling) 에 사용되면, 각각의 절삭 인서트는 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 절삭날 및 축방향으로 연장되는 하나의 절삭날을 갖는다. 정면 밀링 및 스퀘어 숄더 밀링은 본 명세서에서 총괄적으로 단부 밀링으로 지칭된다.

절삭 인서트들 (114) 은, 본 실시형태에서 밀링 공구 (100) 의 나사 구멍 (112) 을 통해 그리고 절삭 인서트들의 관통 중심 구멍에 위치되는 체결 나사들에 의해 장착된다. 도시된 실시형태에서, 각각의 나사 구멍 (112) 은 대응하는 인서트 시트 (110) 를 가로질러 연장되고, 각각의 나사 구멍 (112) 은 관통 구멍이다. 각각의 관통 나사 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 나사 구멍들 (112) 은 대응하는 절삭 인서트 (114) 에 대해 대략 동일한 위치에서 대략 동일한 길이 및 단부를 가질 것이고, 즉 나사 구멍 (112) 단부는 메인 전방 단부 (106) 로부터 대략 동일한 축방향 위치에 있고 각각의 나사 구멍 (112) 에 대해 각각의 인서트 시트 (110) 로부터 대략 동일한 접선방향 거리에 있을 것이다. 도시된 실시형태에 따르면, 최장 나사 구멍은 최단 나사 구멍보다 최대 10% 더 길다. 보다 바람직하게는, 최장 나사 구멍은 최단 나사 구멍보다 최대 5% 더 길다. 도시된 실시형태에서, 모든 나사 구멍 (112) 은 각각의 인서트 시트 (110) 에 대해 동일한 각도로 연장된다. 나사 구멍 (112) 이 관통 구멍으로서 형성된다는 것은 밀링 공구 (100) 의 제조를 단순화하고, 구멍의 양측으로부터 나사가공이 이루어질 수 있기 때문에 더 긴 나사산을 갖는 것을 가능하게 한다. 나사산이 더 길수록 인서트 시트 (110) 에 더 견고하게 그리고 안정적으로 장착되는 절삭 인서트 (114) 를 가질 수 있다. 관통 구멍 구성은 또한 나사가 구멍에 박히면 나사가 뒤쪽에서 밀릴 수 있기 때문에 절삭 인서트들 (114) 을 교체하는 것을 단순화한다. 모든 나사 구멍들 (112) 이 대략 동일한 길이를 가지고 그리고 대략 동일한 상대 위치에서 종료하는 특징으로부터의 장점은, 구멍들의 드릴링 및 나사결합이 모든 나사 구멍들 (112) 에 대해 동일한 공구로 제조될 수 있기 때문에 제조가 크게 간단화되고, 이 프로세스는 통상적으로 자동 로봇에 의해 제조되고, 로봇 아암의 위치결정은 모든 나사 구멍들 (112) 이 대략 동일한 상대 위치에서 종료되면 더 간단해진다는 것이다.

이제 도 3 을 참조하며, 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.

시트 피치 각도들 (α) 중 적어도 3 개는 값이 다르고, 즉 동일하지 않다. 더 바람직하게는 시트 피치 각도들 (α) 중 4 개는 값이 상이하고, 가장 바람직하게는 시트 피치 각도들 (α) 모두가 값이 상이하다. 바람직하게는, 최대 시트 피치 각도 (α) 는 최소 시트 피치 각도보다 적어도 5°더 크다. 더 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 하고, 즉 절삭 인서트들의 결합 빈도는 밀링 공구가 회전하고 작업 재료를 기계가공할 때 달라진다. 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. 최장 원호 길이 (AL) 는 최단 원호 길이 (AL) 보다 최대 10% 더 길다. 바람직하게는, 최장 원호 길이 (AL) 는 최단 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 진동을 감소시키는 밀링 공구 (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 외피 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 개시점들에 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) 에 통합된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 8, 10, 12 또는 20 개 (이에 한정되지 않음) 와 같은 다른 개수의 절삭 인서트들 (114) 을 갖는 밀링 공구들 (100) 에 대해 본 발명의 실시형태들을 구현하는 것도 동일하게 가능하다. 절삭 인서트 (114) 의 최소 개수는 3 개이다.

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

Claims (11)

1. 금속 절삭 밀링 공구 (100) 로서,
   회전 방향으로 중심축 (C) 을 중심으로 회전가능한 보디를 포함하고,
   상기 보디는
   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 랜드 부분들의 각각의 랜드 부분 (156) 은 회전 방향에서 볼 때 선단 표면 (157) 및 후단 표면 (158) 에 의해 한정되고, 상기 선단 표면 (157) 은 상기 후단 표면 (158) 의 회전방향 전방에 있으며, 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 복수의 칩 룸들의 각각의 칩 룸 (146) 은 상기 복수의 랜드 부분들 중 2개의 인접한 랜드 부분들 (156) 사이에 위치되고, 각각의 칩 룸 (146) 은 제 1 랜드 부분 (156) 의 후단 표면 (158), 제 2 랜드 부분 (156) 의 선단 표면 (157), 및 상기 후단 표면 (158) 과 상기 선단 표면 (157) 사이에 위치된 바닥 표면을 포함하는 칩 룸 표면에 의해 한정되며, 상기 제 1 랜드 부분 (156) 은 상기 제 2 랜드 부분 (156) 의 회전방향 전방에 있고, 상기 중심축 (C) 에 수직인 단면에서 볼 때, 각각의 칩 룸 표면은 최소 반경 (r) 을 갖는 곡률을 갖고,
   제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 및 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 이 제 1 단면에서의 최소 반경 (r1) 보다 크고, 상기 제 1 단면은 상기 제 2 단면 및 상기 제 3 단면의 축방향 전방에 있는 것을 특징으로 하는, 금속 절삭 밀링 공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 단면은 상기 인서트 시트 (110) 의 축방향 길이를 따라 축방향으로 위치되고, 상기 제 2 단면 및 제 3 단면은 상기 인서트 시트 (110) 의 축방향 길이보다 상기 전방 단부 (106) 로부터 축방향으로 더 멀리 위치되는, 금속 절삭 밀링 공구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 이 상기 제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 보다 큰, 금속 절삭 밀링 공구.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 최소 반경 (r) 은 상기 제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 과 상기 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 사이에서 엄격하게 증가하는, 금속 절삭 밀링 공구.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 최소 반경 (r) 은 상기 제 2 단면에서의 최소 반경 (r2) 과 상기 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 사이에서 선형적으로 증가하는, 금속 절삭 밀링 공구.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 최소 반경 (r) 은 상기 인서트 시트 (110) 의 축방향 길이를 따라 모든 단면에서 대략 일정한, 금속 절삭 밀링 공구.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 이 상기 제 1 단면에서의 최소 반경 (r1) 보다 2 내지 4 배 큰, 금속 절삭 밀링 공구.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 3 단면에서의 최소 반경 (r3) 이 2 와 10 mm 사이인, 금속 절삭 밀링 공구.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 칩 룸 (146) 의 제 3 단면에서의 깊이가 상기 칩 룸 (146) 의 제 1 단면에서의 깊이보다 작은, 금속 절삭 밀링 공구.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 단면과 상기 제 3 단면 사이의 모든 단면에서 상기 칩 룸 (146) 의 바닥 표면이 상기 칩 룸 (146) 의 길이 방향에 실질적으로 평행한 단면에서 원형 원호 (r4) 의 형상을 갖는, 금속 절삭 밀링 공구.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단면에서 상기 칩 룸 (146) 은 상기 인서트 시트 (110) 의 가상의 축방향 연장부에 위치되는 영역으로 원주 방향으로 연장되는, 금속 절삭 밀링 공구.