KR20240089715A - 기계가공용 도구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업물을 기계가공하기 위한 도구(10)에 관한 것이다. 도구(10)는 내부 냉각제 채널(66)을 가진 도구 홀더(12) 및 도구 홀더(12)에 탈착 가능하게 고정된 절삭 인서트(14)를 포함한다. 절삭 플레이트(14) 위쪽에 배치된 도구 홀더(12)의 상부 구조체(64)와 상단 측면(56) 사이에 갭(58)이 제공되되, 상기 상부 구조체 위에는 냉각제 채널(66)의 냉각제 유출부 개구(70)가 배치된다. 갭(58)으로부터의 칩 유동을 개선시키기 위해, 갭(58)의 높이는 전방 측면을 향하여 더 커지게 된다.

Description

기계가공용 도구

본 발명은 작업물(workpiece)을 기계가공하기 위한 도구에 관한 것이다. 이 도구는 바람직하게는 회전 도구이다.

본 발명에 따른 도구는 도구 홀더, 및 클램핑 수단에 의해 상부에 탈착 가능하게 배치된 절삭 인서트(cutting insert)를 포함한다. 절삭 인서트는 바람직하게는 인덱스 가능 절삭 인서트로 구성된다.

내부 냉각제 채널이 도구 홀더의 내부에 제공되고, 내부 냉각제 채널에 의해 냉각제와 윤활제(이하에 간단히 "냉각제"로 지칭됨)가 기계가공 지점의 구역으로, 즉, 기계가공을 위해 사용되는 절삭 인서트의 절삭 에지의 구역으로 수송될 수 있다.

종래 기술로부터 이미 알려진 예시적인 일반적인 도구는 "클램핑 홀더(356)" 및 "인덱스 가능 절삭 인서트(315)"라는 유형 명칭하에 출원인에 의해 판매되는 도구이다. 이러한 종류의 도구의 전방 부분은 도 8에 상세히 도시된다.

도 8에 도시된 도구는 홈 가공에 특히 적합한 회전 도구이다. 이 경우에 절삭 인서트는 도구 홀더에 제공된 절삭 인서트 리셉터클로 횡방향으로 삽입되고 클램핑 나사에 의해 상기 절삭 인서트 리셉터클에 고정된다. 한편으로는, 이 클램핑 나사는 평평한 표면이 뒷면에 제공되는, 절삭 인서트 리셉터클의 기저부로 절삭 인서트를 밀어 넣는다. 다른 한편으로는, 클램핑 나사는 절삭 인서트 리셉터클의 대응하는 상대 베어링 표면에 대해 서로 비스듬하게 이어지는 2개의 베어링 표면을 사용하여 절삭 인서트를 지엽적으로 밀어 넣는다. 이들 베어링 표면에 대향하는 절삭 인서트의 상부 측면에서, 절삭 인서트가 마찬가지로 도구 홀더에 의해 적어도 부분적으로 덮이지만, 절삭 인서트는 이 상부 측면에서 도구 홀더를 지지하지 않는다. 냉각제 유출부 개구는 도구 홀더의 이 상부 구역에 배치되고, 이 유출부 개구는 이로부터 나오는 냉각제가 활성 절삭 에지의 구역의 절삭 인서트의 상부 측면에 부딪히는 방식으로 배향된다. 따라서 절삭 인서트의 냉각은 활성 절삭 에지와 매우 가까이에서 발생한다.

본 경우에, 용어 "활성" 절삭 에지는 각각의 클램프에서 작업물을 기계가공하는 데 사용되는 절삭 인서트의 절삭 에지를 나타내도록 사용된다. 도 8에 도시된 예에서, 절삭 인서트는 작업물을 기계가공하기 위해 또한 사용될 수 있는 2개의 추가의 절삭 에지를 갖지만, 절삭 인서트 리셉터클 내의 도 8에 도시된 위치에 배치되고 이 위치에서 "비활성" 상태이다.

활성 절삭 에지에 대한 냉각제 유출부의 근접성으로 인해, 이 도구의 냉각은 확실히 유리한 것으로 입증되었다.

절삭 인서트가 절삭 인서트의 상부 측면에서 도구 홀더를 지지하지 않는다는 사실로 인해, 절삭 인서트와 도구 홀더 사이의 작은 갭이 절삭 인서트의 상부 측면과 냉각제 유출부 아래의 도구 홀더의 대향하는 벽 부분 사이에 생성된다.

이 작은 갭에 칩이 어느 정도 축적되고 이것이 절삭 인서트에 손상을 유발할 수 있다는 것이 관찰되었다. 이것은 심지어 칩이 말 그대로 이 갭으로 밀어 넣어지고 절삭 인서트를 파괴하는 일 없이 절삭 인서트를 교체하는 것이 거의 불가능하다는 것을 의미할 수 있다.

이 문제를 해결하기 위해, 처음에는 절삭 인서트를 상부 측면에서도 클램핑하여, 이 갭을 폐쇄하는 것이 명백해 보인다. 그러나, 도 8에 도시된 클램핑 유형에 대해, 절삭 인서트가 총 4개 측면(3개의 주변 베어링 지점 및 1개의 후면 베어링 지점)에서 도구 홀더를 지지할 것이므로 이것은 정적인 초과 결정을 초래한다. 따라서, 2개의 하부 베어링 지점 중 1개는 생략되어야 할 것이다. 그러나, 기계가공력의 대부분이 일반적으로 절삭 인서트를 하향으로 밀기 때문에, 이것은 사용 동안 하중으로 인해 절삭 인서트가 절삭 인서트 리셉터클 밖으로 튀어나갈 위험이 있을 것이고, 이는 기어코 방지되어야 한다.

단순히 절삭 인서트의 상부 측면과 이 상부 측면에 대향하는 도구 홀더의 구조 사이의 갭을 넓혀서, 칩이 갭에 끼일 가능성을 낮추거나 갭에서 더 쉽게 제거될 수 있도록 하는 반대 아이디어는, 이 경우에 냉각제 채널 또는 냉각제 유출부 개구가 방해를 받거나 도구 홀더의 전체 구조를 확장해야 하므로 실현 가능하지 않고, 이는 결국 공간 제약으로 인해 가능하지 않다.

그 결과, 일부 제작업체는 절삭 인서트 위쪽의 도구 홀더 구조를 완전히 제거하고 내부 냉각제 채널의 냉각제 유출부 개구를 횡방향으로 변위시키는 것을 선택했다. 이러한 종류의 구성이 도 9에 개략적으로 도시된다.

이것은 절삭 인서트의 상부 측면 위쪽의 공간이 실질적으로 자유롭기 때문에, 도구 홀더의 상부 구조와 절삭 인서트의 상부 측면 사이에 더 이상 갭이 없음을 의미한다. 따라서, 앞서 언급된 칩 축적 문제는 더 이상 발생하지 않는다. 절삭 인서트 리셉터클의 절삭 인서트 클램핑 특성이 또한 도 8에 도시된 것과 동일하게 유지될 수 있다.

그러나, 도 9에 도시된 구성의 단점은 냉각제가 이제 활성 절삭 에지를 향하여 비스듬하게 분무되어야 한다는 것이고, 이는 냉각제가 기계가공 중인 작업물에 의해 가려지기 때문에 활성 절삭 에지에 거의 도달할 수 없으므로, 특히 깊은 홈에서 또는 숄더에서 작업할 때 문제가 될 수 있다.

이러한 관점에서, 목적은 이전에 언급된 문제를 해결할 수 있는 위에서 언급한 종류의 도구를 제공하는 것이다. 특히, 절삭 인서트의 상부 측면과 도구 홀더 사이에 칩이 쌓여 바람직하지 않은 방식으로 내부로 밀어 넣어지는 것을 방지해야 한다. 그럼에도 불구하고 냉각제 공급은 절삭 에지에 가능한 한 가까워야 하며, 절삭 인서트를 도구 홀더에 클램핑하는 안정적인 방법이 분명히 보장되어야 한다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 제1항에 따른 도구에 의해 달성된다. 이 도구는 다음의 특징을 나타낸다:

- 제1 측면, 대향 제2 측면 및 제1 측면과 제2 측면 사이에서 연장되는 원주면을 가진 절삭 인서트로서, 제1 절삭 인서트 베어링 부분과 이에 횡방향으로 연장되는 제2 절삭 인서트 베어링 부분은 원주면 상에 배치되고, 제3 절삭 인서트 베어링 부분은 제2 측면 상에 배치되고, 절삭 인서트는 원주면의 부분을 형성하고 제1 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분으로부터 멀어지는 상부 측면 상에 배치된 활성 절삭 에지를 갖는, 절삭 인서트;

- 적어도 상대적 오목부로 구성된 절삭 인서트 리셉터클을 가진 도구 홀더로서, 절삭 인서트 리셉터클은, 절삭 인서트의 제1 부분이 오목부에 배치되고, 활성 절삭 에지가 배치되는, 절삭 인서트의 제2 부분이 절삭 인서트 리셉터클의 외부에 위치되고 도구 홀더로부터 적어도 부분적으로 돌출되는 방식으로 절삭 인서트를 수용하도록 구성되고, 절삭 인서트 리셉터클은 오목한 기저부 및 이에 횡방향으로 연장되는 복수의 벽에 의해 획정되고, 제1 홀더 베어링 부분은, 절삭 인서트의 조립된 상태에서, 제1 홀더 베어링 부분이 제1 절삭 인서트 베어링 부분을 지지하는 이 벽 중 제1 벽 상에 배치되고, 제2 홀더 베어링 부분은, 절삭 인서트의 조립된 상태에서, 제2 홀더 베어링 부분이 제2 절삭 인서트 베어링 부분을 지지하는 이 벽 중 제2 벽 상에 배치되고, 제3 홀더 베어링 부분은, 절삭 인서트의 조립된 상태에서, 제3 홀더 베어링 부분이 제3 절삭 인서트 베어링 부분을 지지하는 오목한 기저부에 배치되고, 전술한 벽 중 제1 및 제2 벽에 횡방향으로 연장되는 제3 벽은 절삭 인서트의 조립된 상태에서 절삭 인서트의 상부 측면과 반대편에 있고, 도구 홀더는 절삭 인서트의 조립된 상태에서 절삭 인서트의 상부 측면을 향하여 배향되는 냉각제 유출부 개구로 개방되는 내부 냉각제 채널을 더 포함하는, 도구 홀더; 및

- 절삭 인서트의 제1 측면에서 시작하여, 절삭 인서트에 제공되고 도구 홀더에 탈착 가능한 방식으로 절삭 인서트를 체결하고 도구 홀더의 대응하는 3개의 홀더 베어링 부분에 대해 3개의 절삭 인서트 베어링 부분으로 절삭 인서트를 가압하도록, 제1 및 제2 측면을 관통하는 개구에 삽입되도록 구성되는 클램핑 수단을 포함하되;

절삭 인서트의 조립된 상태에서, 절삭 인서트 리셉터클의 제3 벽은, 갭이 절삭 인서트 리셉터클의 제3 벽과 절삭 인서트의 상부 측면 사이에 제공되는 방식으로, 절삭 인서트의 상부 측면의 반대편에 있고, 이 갭의 높이는 개구의 길이방향 축과 평행한 갭 깊이 방향을 따라, 절삭 인서트의 제2 측면에서 시작하여 절삭 인서트의 제1 측면을 향하여 증가되고, 갭의 높이는 절삭 인서트 리셉터클의 제3 벽으로부터 절삭 인서트의 상부 측면의 거리로서 규정되는 것을 특징으로 한다.

용어 "횡방향으로"가 반드시 직교하여 또는 수직으로를 의미하는 것이 아님에 주목해야 한다. 대신에, 평행하지 않은 임의의 배향을 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 3개의 절삭 인서트 베어링 부분과 3개의 대응하는 홀더 베어링 부분은 서로 직교하여 배향될 수 있다. 그러나, 이것은 그럴 필요가 없다; 이들은 또한 임의의 각으로 서로 비스듬하게 배향될 수 있다. 제1 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분은 바람직하게는 각각의 경우에 서로 90°미만의 각으로 비스듬하게 그리고 제3 절삭 인서트 베어링 부분에 대해 직교하여 배향된다. 따라서 바람직하게는 홀더 베어링 부분에 동일하게 적용된다.

절삭 인서트와 홀더 베어링 부분은 점 같거나 선형이거나 평면 부분으로 구성될 수 있다.

게다가, 제1 측면과 제2 측면 사이에서 연장되는 절삭 인서트의 원주 측면이 이 맥락에서 "원주면"으로 지칭되는 것에 주목해야 한다. 그러나, 이것은 평면 표면을 암시하지 않지만, 오히려 표면은 절삭 인서트의 전체 원주를 이루는 많은 부분적인 표면으로 구성되고 만곡되거나, 각지거나 임의의 방식으로 에지가 제공될 수 있다. 용어 "원주면" 대신에, 용어 "원주 측면"이 또한 일반적으로 사용될 수 있다. 유사하게, 용어 절삭 인서트의 "제1 측면" 및 "제2 측면" 대신에, "전방 측면" 및 "후방 측면"과 같은 더 일반적인 용어가 또한 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 절삭 인서트의 상부 측면과 절삭 인서트 리셉터클의 대향하는 제3 벽 사이의 갭은 갭이 전방을 향하여, 즉, 절삭 인서트의 후방 측면에서 전방 측면으로의 방향으로 넓어지는 방식으로 구성된다. 더 정확하게 말하면, 개구의 길이방향 축과 평행하게 이어지는, 갭 깊이 방향에서의 갭의 높이가 절삭 인서트의 후방 측면에서 시작하여 절삭 인서트의 전방 측면을 향하여 증가된다. 갭의 높이는 절삭 인서트 리셉터클의 제3 벽으로부터 절삭 인서트의 상부 측면의 거리로 규정된다.

절삭 인서트의 상부 측면과 절삭 인서트 리셉터클의 제3 벽 사이의 갭의 이러한 넓어짐으로 인해, 칩이 갭으로 밀어 넣어지는 일 없이 갭으로부터 앞으로(그래서 절삭 인서트의 제1 측면을 향하여) 밀려질 때 칩은 더 이상 갭에 쉽게 축적될 수 없다. 냉각제 유출부가 도 8에 도시된 바와 같이 동일한 지점에 유지되는 것이 또한 가능하다. 이것은 또한 절삭 에지와 매우 가깝게 냉각을 허용한다. 절삭 인서트를 절삭 인서트 리셉터클에 클램핑하는 방법은 또한 도 8과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이, 동일할 수 있다.

따라서 도구는 최적의 냉각으로 생성되고 극히 안정적인 인서트 시트이며, 절삭 인서트와 절삭 인서트 리셉터클 사이의 칩의 축적으로 인해 절삭 인서트 리셉터클로의 절삭 인서트의 원하지 않은 가압 문제가 해결된다.

바람직한 실시형태에 따르면, 갭의 높이는 갭 깊이 방향을 따라 절삭 인서트의 후방 측면에서 절삭 인서트의 전방 측면을 향하여 연속적으로 증가된다. 따라서 갭 깊이 방향을 따라 갭의 높이의 갑작스러운 변화가 없고, 절삭 인서트의 후방 측면에서 절삭 인서트의 전방 측면을 향하여 볼 때, 갭 깊이 방향을 따라 더 나아감에 따라, 갭의 높이가 더 높아진다. 그러나, 갭 깊이 방향을 따라 갭의 높이의 증가는 연속적이지 않아야 한다.

갭에 진입하는 리프팅된 칩이 상기 갭에 갇히는 것을 방지하는 것을 돕고 따라서 내부에 끼워지는 일 없이 칩이 다시 빠르게 떠나게 한다는 점에서 갭 깊이 방향을 따라 갭 높이의 연속적인 증가가 유리하다는 것을 발견했다.

또 다른 개선예에 따르면, 제3 벽은 절삭 인서트의 상부 측면 상에 배치된 제2 평면 표면에 대해 예각으로 연장되는 제1 평면 표면을 포함한다.

이 구성에서, 갭은 2개의 평면 표면에 의해 경계를 이룬다. 결과적으로, 갭은 전방을 향하여 깔때기 유사 방식으로 넓어지고, 이는 결국 갭으로부터 칩 제거와 관련하여 유리하다.

개선예에 따르면, 예각은 3° 내지 60°, 바람직하게는 10° 내지 45°, 특히 바람직하게는 15° 내지 30°이다. 15° 초과의 각은 칩이 갭에 가끔 박히게 될지라도, 자동 잠금을 방지하기 때문에 특히 바람직하다.

예각에 대한 30°의 특히 바람직한 상한은 절삭 인서트의 상부 측면 및 절삭 인서트 리셉터클의 제3 벽 상의 2개의 평면 표면의 배향의 이러한 종류에 대해, 내부 냉각제 채널 및 이의 냉각제 유출부 개구에 대해 여전히 충분한 공간이 있어서, 절삭 인서트 위쪽으로부터 절삭 에지와 가까운 냉각을 허용한다는 사실에 특히 기초한다. 추가의 개선예에 따르면, 절삭 인서트의 상부 측면 상에 제공되는 제2 평면 표면은 클램핑 수단이 도입될 수 있는 개구의 길이방향 축과 평행하다. 개구의 이러한 길이방향 축은 바람직하게는 클램핑 수단의 길이방향 축과 일치하는 개구의 대칭 축이다.

절삭 인서트 리셉터클의 제3 벽이 오목부에 배치된 절삭 인서트의 제1 부분에 속하는 절삭 인서트의 상부 측면의 부분적인 부분을 완전히 덮는 것이 또한 바람직하다.

한편으로는, 이것은 도구 홀더의 생산을 단순화하고, 다른 한편으로는, 이것은 절삭 인서트의 비활성 부분을 보호하고, 여전히 내부 냉각제 채널 및 이의 냉각제 유출부 개구에 대한 충분한 공간을 남긴다. 결과적으로, 전방을 향하는 갭의 증가된 높이에도 불구하고, 냉각제 유출부 개구는 활성 절삭 에지에 대해 중심에 배향될 수 있다.

추가의 개선예에 따르면, 갭은 2개의 평면 표면(제1 및 제2 평면 표면)에 의해 경계를 이루지 않는다. 대신에, 이 개선예에서, 제3 벽은 만곡된 표면으로 구성된다. 단면에서 보면, 이 개선예에서 제3 벽은 오목하게 만곡된 디자인을 갖는다. 단면에서 보면, 제3 벽은 반경, 타원 또는 자유형태로 구성될 수 있다. 갭으로부터 개선된 칩 제거의 전술한 효과는 또한 이 종류의 형상에 대해 발생한다.

제3 가능성은 제3 벽이 에지를 따라 서로 합쳐지는 서로 횡방향으로 배향된 2개의 표면을 포함한다는 것이다. 따라서 2개의 표면은 서로에 대해 각을 이룬다. 이 방식으로, 갭의 높이가 이 에지로부터 전방을 향하여 더욱 더 빠르게 증가되어, 갭으로부터, 특히 갭의 전방 영역에서 더욱 더 나은 칩 제거를 초래한다.

만곡된 표면인 제3 벽의 개선예 그리고 상호 각을 이룬 표면을 가진 제3 벽의 마지막에 언급된 개선예 둘 다에서, 절삭 인서트의 대향 상부 측면이 하단부를 향하여 갭의 경계를 이루는 평면 표면(제2 평면 표면)과 함께 여전히 제공된다는 것에 주목해야 한다.

또 다른 개선예에 따르면, 제1 절삭 인서트 베어링 부분과 제2 절삭 인서트 베어링 부분은 60° 이상의 각으로 배향된다. 이에 대응하여, 제1 홀더 베어링 부분과 제2 홀더 베어링 부분은 또한 서로 60° 이상의 각으로 배향된다.

예를 들어, 전방 측면의 평면도에서, 절삭 인서트의 형상은 실질적으로 정다각형에 대응한다. 등변 삼각형과 유사한 형상의 경우에, 제1 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분은 서로 60°의 각으로 배향될 것이다. 정사각형, 오각형 또는 육각형과 유사한 형상에 대해, 언급된 각은 각각 90°, 180° 또는 120°이다.

추가의 개선예에 따르면, 냉각제 유출부 개구는 제3 벽과 일체형으로 형성되는 도구 홀더의 컴포넌트 상에 배치된다. 이 컴포넌트는 바람직하게는 소위 절삭 인서트와 적어도 부분적으로 중첩하는 상부 구조체이다.

이 상부 구조체의 일체형 형성은 가능한 한 적은 컴포넌트로 이루어진 안정적인 도구 홀더를 발생시킨다.

또 다른 개선예에 따르면, 절삭 인서트의 조립된 상태에서, 냉각제 채널을 2개의 동일한 절반부로 분할하는 가상 평면이 상부 측면, 제1 절삭 인서트 베어링 부분 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분을 교차하는 것이 바람직하다. 이 가상 평면이 클램핑 수단의 길이방향 축과 직교하여 배향되는 것이 특히 바람직하다. 게다가, 이 가상 평면이 제1 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분과 직교하여 그리고 제3 절삭 인서트 베어링 부분과 평행하게 배향되는 것이 바람직하다.

추가의 개선예에 따르면, 제3 절삭 인서트 베어링 부분이 제1 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분과 직교하여 배향되는 것이 바람직하다. 제3 절삭 인서트 베어링 부분은 바람직하게는 절삭 인서트에 제공된 개구의 길이방향 축과 직교하여 배향된다. 제1 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분은 바람직하게는 개구의 길이방향 축과 평행하게 배향된다.

또한, 절삭 인서트는 바람직하게는 개구의 길이방향 축과 회전 대칭이다. "회전 대칭"은 360° 미만의 일정한 각으로 회전될 때 자체 매핑되는 임의의 몸체를 설명하기 위해 사용된다.

본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이, 위에 언급된 특징 및 아래에 설명될 특징이 나타낸 각각의 조합뿐만 아니라 다른 조합에서 또는 개별적으로 사용될 수 있다는 것이 분명하다.

본 발명의 예시적인 실시형태는 다음의 도면에 예시되고 다음의 설명에 더 상세히 설명된다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 도구의 제1 예시적인 실시형태의 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 도구의 상세사항의 측면으로부터의 평면도;
도 3은 도 1에 도시된 도구의 정면으로부터의 평면도;
도 4는 도 3에 나타낸 개략적인 길이방향 부분(IV-IV)을 나타내는 도면;
도 5는 도 2에 나타낸 개략적인 단면(V-V)을 나타내는 도면;
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 도구의 제2 예시적인 실시형태의 사시도 및 단면도;
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 도구의 제3 예시적인 실시형태의 사시도 및 단면도;
도 8은 종래 기술에 따른 일반적인 도구의 상세사항의 사시도; 및
도 9는 종래 기술에 따른 또 다른 일반적인 도구의 상세사항의 사시도.

도 1 내지 도 7은 상이한 도면에서 본 발명에 따른 도구의 3개의 예시적인 실시형태를 나타낸다. 본 발명에 따른 도구는 참조 부호 10으로 본 명세서에서 일반적으로 나타난다.

도구(10)는 도구 홀더(12) 및 도구 홀더에 탈착 가능하게 체결된 절삭 인서트(14)를 포함한다. 도구 홀더(12)는 도구 홀더의 전방 측면의 정면에 배치된 실질적으로 빔 형상의 클램핑 부분(16) 및 절삭 인서트 수용 부분(18)을 갖는다. 클램핑 부분(16)은 도구 홀더(12)를 기계 도구에 클램핑하도록 사용된다. 절삭 인서트 수용 부분(18)은 절삭 인서트(14)를 수용하도록 사용된다.

절삭 인서트 리셉터클(20)은 도구 홀더(12)의 절삭 인서트 수용 부분(18) 상에 횡방향으로 제공되고, 절삭 인서트 리셉터클은 절삭 인서트(14)을 수용하도록 사용된다. 절삭 인서트 리셉터클(20)은 오목부로 구성되고 절삭 인서트(14)의 적어도 다수가 절삭 인서트 리셉터클(20)을 형성하는 오목부에 배치되고, 상기 작업물이 기계가공될 때 작업물과 접촉하는, 절삭 인서트의 나머지 부분이 절삭 인서트 리셉터클(20)의 외부에 위치되는(도 2 참조) 방식으로 절삭 인서트(14)를 수용하도록 구성된다.

도 2에 도시된 측면으로부터의 평면도에서, 절삭 인서트(14)는 실질적으로 등변 삼각형으로 성형된다. 이 삼각형의 3개의 코너의 각각에서, 절삭 인서트(14)는 작업물을 기계가공하기 위한 절삭 에지(24, 24', 24'')를 가진 절삭 헤드(22, 22', 22'')를 갖는다. 3개의 절삭 헤드(22, 22', 22'')가 바람직하게는 서로 동일하도록 구성되어, 이들이 작업물을 기계가공하기 위해 동일한 방식으로 사용될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 절삭 인서트(14)의 배향에서, 절삭 헤드(22)가 작업물을 기계가공하기 위해 사용되는 반면, 다른 2개의 절삭 헤드(22', 22'')는 사용되지 않고 절삭 인서트 리셉터클(20)에 수용된다. 따라서 절삭 헤드(22)의 절삭 에지(24)는 "활성" 절삭 에지로 지칭된다. 일단 이 활성 절삭 에지(24)가 마모되면, 절삭 인서트(14)는 도구 홀더(12)로부터 탈착되고, 60°를 통해 회전되고, 다시 한번 도구 홀더(12)에 체결되어서, 절삭 에지(24' 또는 24'')가 활성 절삭 에지의 역할을 할 수 있다.

절삭 인서트(14)가 클램핑 수단(26)에 의해 도구 홀더(12)에 체결된다. 본 경우에 도시된 예시적인 실시형태에서, 클램핑 수단(26)은 도구 홀더(12)의 내부에 제공된 대응하는 나사산(27)과 맞물리는 클램핑 나사로 구성된다(도 5 참조). 그러나, 클램핑 나사 대신에, 클램핑 볼트가 또한 원칙적으로 사용될 수 있고, 클램핑 볼트는 도구 홀더(12)의 나사산이 없는 개구와 맞물린다.

클램핑 수단(26)은 도 2에서 보일 수 있는 바와 같이, 절삭 인서트(14)의 제1 측면(28)에서 시작하여, 절삭 인서트의 중심 개구(30)에 도입된다. 이 개구(30)는 절삭 인서트(14)의 제1 측면(28)과 또한 절삭 인서트(14)의 대향하는 제2 측면(32) 둘 다를 통과하는 관통 구멍으로 구성된다.

절삭 인서트(14)의 제1 측면(28)과 제2 측면(32) 사이에서 연장하는 것은 절삭 인서트에 수직으로 이어지는 원주면(34)이다. 이 원주면(34)은 제1 측면(28)과 제2 측면(32) 사이의 절삭 인서트(14)의 전체 원주의 둘레에서 연장된다. 용어 "제1 측면" 및 "제2 측면"에 대한 등가물로서, 이 원주면(34)은 또한 절삭 인서트(14)의 원주 측면으로 지칭될 수 있다.

클램핑 수단(26)은 클램핑된 상태의 절삭 인서트(14)를 제2 측면(32)과 원주 측면(34) 둘 다를 가진 절삭 인서트 리셉터클(20)로 밀어 넣는다. 이 목적을 위해, 절삭 인서트(14)는 절삭 인서트 리셉터클(20)의 대응하는 홀더 베어링 부분(42, 44, 46)과 인접하는 3개의 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38, 40)을 갖는다. 3개의 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38, 40)이 서로 횡방향으로 이어지고, 제1의 2개의 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38)이 서로 60° 이상의 각으로 배향되고, 제3 절삭 인서트 베어링 부분(40)이 제1의 2개의 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38)과 직교하여 이어진다. 제1의 2개의 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38)은 절삭 인서트(14)의 원주 측면(34) 상에 배치된다. 제3 절삭 인서트 베어링 부분(40)은 절삭 인서트(14)의 제2 측면(32) 상에 배치된다.

조립된 상태에서, 절삭 인서트(14)는 절삭 인서트 리셉터클(20)을 형성하는 오목부의 기저부(48)에 위치되는, 제3 홀더 베어링 부분(46)과 인접하고, 제3 절삭 인서트 베어링 부분(40)은 제2 측면(32) 상에 배치된다. 이 오목한 기저부(48)와 수직으로, 절삭 인서트 리셉터클(20)은 절삭 인서트(14)를 원주방향으로 둘러싸는 복수의 벽(50, 52, 54)을 갖는다. 제1 홀더 베어링 부분(42)은 이 벽 중 제1 벽(50) 상에 배치되고, 상기 제1 홀더 베어링 부분은 조립된 상태로 제1 절삭 인서트 베어링 부분(36)과 인접하다. 제2 홀더 베어링 부분(44)은 제2 벽(52) 상에 배치되고, 상기 제2 홀더 베어링 부분은 조립된 상태로 제2 절삭 인서트 베어링 부분(38)과 인접하다. 제3 벽(54)은 절삭 인서트(14)와 인접하지 않다. 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서, 이것은 절삭 인서트(14)의 상부 측면(86)의 반대편에 있다. 따라서 갭(58)은 절삭 인서트 리셉터클(20)의 제3 벽(54)과 절삭 인서트(14)의 상부 측면(56) 사이에 형성된다(도 5 참조). 이 갭(58)의 형상은 아래에 상세히 설명될 것이다.

클램핑 나사로서 실현되는 클램핑 수단(26)은 절삭 인서트(14)를 가압하고 홀더 베어링 부분(42, 44, 46)에 대한 3개의 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38, 40)은 절삭 인서트 리셉터클(20)의 벽(50, 52, 54) 상에 제공된다. 클램핑 나사(26)가 조립된 상태로 제3 홀더 베어링 부분(46)에 대해 제3 절삭 인서트 베어링 부분(40)을 가압하는 것을 이해하는 것은 쉽다. 제1 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38)과 제1 및 제2 홀더 접촉 부분(42, 44) 상의 클램핑 나사(26)의 압력은 클램핑 나사(26)의 하향 이동으로부터 발생된다. 이 하향 이동은 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서, 클램핑 수단 길이방향 축(60)이 절삭 인서트(14)에 제공된 개구(30)의 길이방향 축(62)에 대해 약간 오프셋된다는 사실(도 4 및 도 5 참조)에 기인한다. 이에 의해 기계적으로 획정된 그리고 안정적인 인서트 시트가 보장된다.

절삭 인서트(14)의 상부 측면(56)은 도구 홀더(12)의 상부 구조체(64)에 의해 적어도 부분적으로 덮인다. 이 상부 구조체(64)는 도구 홀더(12)의 절삭 인서트 수용 부분(18)의 부분이다. 상부 구조체(64)는 도구 홀더(12)의 클램핑 부분(16)에 일체형으로 연결된다. 이 상부 구조체(64)의 내부에 내부 냉각제 채널(66)이 있다(도 4 참조). 내부 냉각제 채널(66)이 도구 홀더(12)의 내부에서, 처음에 클램핑 부분(16)을 통해 이어지고, 클램핑 부분(16)의 단부에서 횡방향 보어(68)로 분기되고, 상기 횡방향 보어는 상부 구조체(64)로 이어진다. 내부 냉각제 채널(66)은 마지막으로 상부 구조체(64) 내에서 절삭 인서트(14) 위쪽에 배치되는 냉각제 유출부 개구(70)로 개방된다. 따라서, 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서, 냉각제 유출부 개구(70)는 상부 측면(56)과 정렬된다. 냉각제 유출부 개구(70)는 바람직하게는 개구로부터 나가는 냉각제가 상부 측면(56) 상에 배치된 활성 절삭 에지(24)와 부딪치는 방식으로 배향된다.

절삭 인서트 리셉터클(20)의 제3 벽(54)은 절삭 인서트(14)의 상부 측면(56)과 대면하는 상부 구조체(64)의 하부 부분을 형성한다. 이전에 언급된 갭(58)은 이 제3 벽(54)과 절삭 인서트(14)의 상부 측면(56) 사이에 존재한다(도 5 참조). 이 갭(58)은 절삭 인서트(14)의 제2 측면(32)에서 시작하여 절삭 인서트(14)의 제1 측면(28)을 향하여 넓어진다. 더 정확하게 말하면, 갭(58)의 높이(h)는 갭 깊이 방향(t)을 따라 제2 측면(32)에서 시작하여 제1 측면(28)을 향하여 증가된다. 갭(58)의 높이(h)는 절삭 인서트 리셉터클(20)의 제3 벽(54)으로부터 절삭 인서트(14)의 상부 측면(56)의 거리를 나타낸다. 대조적으로, 갭 깊이 방향(t)은 클램핑 수단 길이방향 축(60) 또는 개구 길이방향 축(62)과 평행하게 측정되는, 갭(58)의 치수를 나타낸다(도 5 참조). 도 1 내지 도 5에 도시된 도구(10)의 제1 예시적인 실시형태에서, 제3 벽(54)은 갭(58)을 상향으로 획정하는 제1 평면 표면(72)을 갖는다. 대향하는 밑면에서, 갭(58)은 절삭 인서트(14)의 상부 측면(56) 상에 배치되는, 제2 평면 표면(74)에 의해 경계를 이룬다. 2개의 평면 표면(72, 74)은 서로 예각(α)으로 이어진다.

이 종류의 웨지 형상의 갭(58)은 갭(58)에 들어가는 연속적인 칩이 갭에 끼는 일 없이 다시 갭(58)으로부터 매우 쉽게 유동할 수 있다는 이점을 갖는다. 동시에, 냉각제 유출부 개구(70)의 배치는 이것에 의해 영향을 받지 않고, 이는 냉각제 유출부 개구가 여전히 활성 절삭 에지(24)와 직접적으로 정렬될 수 있어서, 절삭 에지와 가능한 한 가깝게 냉각을 제공한다는 것을 의미한다.

각(α)의 크기는 바람직하게는 3° 내지 60°의 범위이다. 10° 내지 45°의 범위가 특히 바람직하다. 15° 내지 30°의 범위가 더욱 특히 바람직하다. 이 종류의 개구 각은 칩이 갭(58)에 포착될지라도, 자동 잠금이 방지된다는 이점을 갖는다. 그러나, 개구 각(α)이 너무 크지 않아야 하고, 그렇지 않으면 냉각제 유출부 개구(70)가 더 상향으로 변위되어야 할 것이므로, 이는 활성 절삭 에지(24)의 냉각에 대한 역효과를 가질 것이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 도구(10)의 제2 예시적인 실시형태를 나타낸다. 이 예시적인 실시형태는 갭(58)이 구성되는 방식에서 본질적으로 도 1 내지 도 5에 도시된 제1 예시적인 실시형태와는 상이하다.

이 경우에, 상부 구조체(64)의 밑면을 형성하는 제3 벽(54)은 에지(80)를 따라 서로 합쳐지는 서로에 대해 배향되는 2개의 표면(76, 78)을 갖는다. 즉, 이 예시적인 실시형태에서, 제3 벽(54)은 각진 디자인을 갖는다.

그러나, 이러한 종류의 구성은, 냉각제 유출부 개구(70)에 부정적으로 영향을 주는 일 없이, 갭(58)이 외부를 향하여 훨씬 더 넓게 개방된다는 특정한 이점을 갖는다. 상기 냉각제 유출부 개구는 여전히 제자리에 유지될 수 있다.

외부를 향하여 훨씬 더 개방되는 갭(58)은 추가의 개선된 칩 제거를 보장한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 도구(10)의 제3 예시적인 실시형태를 나타낸다. 이 경우에, 상부 구조체(64)의 밑면을 형성하는 제3 벽(54)은 만곡된 표면(82)으로 구성된다. 단면에서 볼 때, 이 만곡된 표면(82)은 원의 부분 또는 타원의 부분으로 구성될 수 있다. 바람직하게는 냉각제 유출부 개구(70)를 방해하는 것을 방지하기 위해 오목하게 만곡된 디자인을 가진 이 만곡된 표면(82)은 또한 자유 형태 표면으로 구성될 수 있다.

도시된 모든 3개의 예시적인 실시형태는 이 경우에 갭(58)이 갭 깊이 방향(t)을 따라 내부에서 외부로, 그래서 절삭 인서트의 후방 측면(32)에서 시작하여 절삭 인서트의 전방 측면(28)을 향하여 연속적으로 증가되는 것이 공통적이다.

본 명세서에 도시된 모든 예시적인 실시형태에 따르면, 냉각제 유출부 개구(70)는 개구로부터 나오는 냉각제 분출물이 가능한 한 중심에서 활성 절삭 에지(24)와 부딪치는 방식으로 배치된다. 냉각제 유출부 개구(70)를 2개의 동일한 절반부로 분할하는 가상 평면(84)은, 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서, 상부 측면(56), 제1 절삭 인서트 베어링 부분(36), 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분(38)을 교차한다. 이 가상 평면(84)은 바람직하게는 상부 측면(56), 제1 절삭 인서트 베어링 부분(36), 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분(38) 상에 배치된 평면 표면(77)을 직교하여 교차한다. 이 가상 평면(84)은 도 3에 나타낸 단면 평면(IV-IV)에 대응한다. 가상 평면(84)은 바람직하게는 절삭 인서트(14)의 제1 및 제2 측면(28, 32)과 평행하게 배향되고 이들 사이에 배치된다.

최종적으로, 원칙적으로, 다른 2개의 절삭 에지(24', 24'') 중 임의의 것이 또한 절삭 인서트(14)의 활성 절삭 헤드로서 사용될 수 있다는 것이 다시 한번 언급되어야 한다. 예를 들어, 활성 절삭 헤드(24)가 마모되는 경우에, 절삭 인서트(14)는 클램핑 나사(26)를 느슨하게 함으로써 도구 홀더(12)로부터 분리되고, 60°를 통해 회전되고 이어서 도구 홀더(12)에 재부착된다. 60°를 통해 시계방향으로 회전될 때, 절삭 헤드(24'')는 활성 절삭 에지로 사용될 것이다. 이 경우에, 제1 절삭 인서트 베어링 부분(36)이 상부에 배치된 상부 측면(56) 또는 평면 표면(74)을 형성하고, 예시적인 실시형태에 도시된 제2 절삭 인서트 베어링 부분(38)이 제1 절삭 인서트 베어링 부분(36)의 역할을 한다는 것을 이해한다.

게다가, 다양한 디자인 변화가, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이, 도구 홀더(12) 및 절삭 인서트(14)에 대해 이루어질 수 있고, 이는 특히 갭(58)의 형성 및 갭의 외향 개방에 관한 것이라는 것이 언급되어야 한다. 본 명세서에 도시된 바와 같이, 횡방향 평면도에서 볼 때 본질적으로 삼각형인 절삭 인서트(14) 대신에, 4면, 5면, 6면 또는 다각형 절삭 인서트(14)가 또한 사용될 수 있다. 또한 이 경우에, 서로 횡방향으로 배향되는 3개의 표면을 따라 인접하는 절삭 인서트를 갖는 것이 바람직하고, 이들 중 하나는 개구(30)의 길이방향 축(62)과 수직으로 배향되고, 다른 2개는 이 개구 길이방향 축(62)과 평행하게 배향된다. 2개의 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38) 사이의 개구 각은 각각의 경우에 정다각형의 내부 각(예를 들어, 정사각형 절삭 인서트의 경우 90°, 오각형 절삭 인서트의 경우 108°, 그리고 육각형 절삭 인서트의 경우 120°)에 대응할 것이다.

Claims (14)

1. 작업물(workpiece)을 기계가공하기 위한 도구(10)로서,
   - 제1 측면(28), 대향 제2 측면(32) 및 상기 제1 측면(28)과 상기 제2 측면(32) 사이에서 연장되는 원주면(34)을 가진 절삭 인서트(cutting insert)(14)로서, 제1 절삭 인서트 베어링 부분(36)과 이에 횡방향으로 연장되는 제2 절삭 인서트 베어링 부분(38)은 원주면(34) 상에 배치되고, 제3 절삭 인서트 베어링 부분(40)은 상기 제2 측면(32) 상에 배치되고, 상기 절삭 인서트(14)는 상기 원주면(34)의 부분을 형성하고 상기 제1 및 제2 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38)으로부터 멀어지는 상부 측면(56) 상에 배치된 활성 절삭 에지(24)를 갖는, 상기 절삭 인서트;
   - 적어도 상대적 오목부로 구성된 절삭 인서트 리셉터클(20)을 가진 도구 홀더(12)로서, 상기 절삭 인서트 리셉터클은, 상기 절삭 인서트(14)의 제1 부분이 상기 오목부에 배치되고, 상기 활성 절삭 에지(24)가 배치되는, 상기 절삭 인서트(14)의 제2 부분이 상기 절삭 인서트 리셉터클(20)의 외부에 위치되고 상기 도구 홀더(12)로부터 적어도 부분적으로 돌출되는 방식으로 상기 절삭 인서트(14)를 수용하도록 구성되고, 상기 절삭 인서트 리셉터클(20)은 오목한 기저부(48) 및 이에 횡방향으로 연장되는 복수의 벽(50, 52, 54)에 의해 획정되고, 제1 홀더 베어링 부분(42)은, 상기 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서, 제1 홀더 베어링 부분이 상기 제1 절삭 인서트 베어링 부분(36)을 지지하는 상기 벽들 중 제1 벽(50) 상에 배치되고, 제2 홀더 베어링 부분(44)은, 상기 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서, 제2 홀더 베어링 부분이 상기 제2 절삭 인서트 베어링 부분(38)을 지지하는 상기 벽들 중 제2 벽(52) 상에 배치되고, 제3 홀더 베어링 부분(46)은, 상기 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서, 제3 홀더 베어링 부분이 상기 제3 절삭 인서트 베어링 부분(40)을 지지하는 오목한 기저부(48)에 배치되고, 상기 벽들 중 상기 제1 및 제2 벽(50, 52)에 횡방향으로 연장되는 제3 벽(54)은 상기 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서 상기 절삭 인서트(14)의 상기 상부 측면(56)과 반대편에 있고, 상기 도구 홀더(12)는 상기 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서 상기 절삭 인서트(14)의 상기 상부 측면(56)을 향하여 배향되는 냉각제 유출부 개구(70)로 개방되는 내부 냉각제 채널(66)을 더 포함하는, 상기 도구 홀더; 및
   - 상기 절삭 인서트(14)의 상기 제1 측면(28)에서 시작하여, 상기 절삭 인서트(14)에 제공되고 상기 도구 홀더(12)에 탈착 가능한 방식으로 상기 절삭 인서트(14)를 체결하고 상기 도구 홀더(12)의 대응하는 3개의 홀더 베어링 부분(42, 44, 46)에 대해 3개의 절삭 인서트 베어링 부분(36, 38, 40)으로 상기 절삭 인서트(14)를 가압하도록, 상기 제1 및 제2 측면(28, 30)을 관통하는 개구(30)에 삽입되도록 구성되는 클램핑 수단(26)
   을 포함하되;
   상기 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서, 상기 절삭 인서트 리셉터클(20)의 상기 제3 벽(54)은, 갭(58)이 상기 절삭 인서트 리셉터클(20)의 상기 제3 벽(54)과 상기 절삭 인서트(14)의 상기 상부 측면(56) 사이에 제공되는 방식으로, 상기 절삭 인서트(14)의 상기 상부 측면(56)의 반대편에 있고, 상기 갭의 높이(h)는 상기 개구(30)의 길이방향 축(62)과 평행한 갭 깊이 방향(t)을 따라, 상기 절삭 인서트(14)의 상기 제2 측면(32)에서 시작하여 상기 절삭 인서트(14)의 상기 제1 측면(28)을 향하여 증가되고, 상기 갭(58)의 상기 높이(h)는 상기 절삭 인서트 리셉터클(20)의 상기 제3 벽(54)으로부터 상기 절삭 인서트(14)의 상기 상부 측면(56)의 거리로서 규정되는 것을 특징으로 하는 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
2. 제1항에 있어서, 상기 갭(58)의 상기 높이(h)는 상기 갭 깊이 방향(t)을 따라 상기 절삭 인서트(14)의 상기 제2 측면(32)에서 상기 절삭 인서트(14)의 제1 측면(28)까지 연속적으로 증가되는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3 벽(54)은 상기 절삭 인서트(14)의 상기 상부 측면(56) 상에 배치된 제2 평면 표면(74)에 대해 예각(α)으로 연장되는 제1 평면 표면(72)을 포함하는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
4. 제3항에 있어서, 상기 예각(α)은 3° 내지 60°, 바람직하게는 10° 내지 45°, 특히 바람직하게는 15° 내지 30°인, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제2 평면 표면(74)은 상기 개구(30)의 상기 길이방향 축(62)과 평행하게 연장되는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 벽(54)은 상기 오목부에 배치된 상기 절삭 인서트(14)의 제1 부분에 속하는 상기 절삭 인서트(14)의 상기 상부 측면(56)의 부분적인 부분을 완전히 덮는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
7. 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 벽(54)은 에지(80)를 따라 서로 합쳐지는 서로 횡방향으로 연장되는 2개의 표면(76, 78)을 포함하는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
8. 제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 벽(54)은 만곡된 표면(82)으로 구성되는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 절삭 인서트 베어링 부분(36)과 상기 제2 절삭 인서트 베어링 부분(38)은 서로 60° 이상의 각으로 배향되는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각제 유출부 개구(70)는 상기 제3 벽(54)과 일체형으로 형성되는 상기 도구 홀더(12)의 컴포넌트(64) 상에 배치되는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 인서트(14)의 조립된 상태에서, 상기 냉각제 채널 유출부 개구(70)를 2개의 동일한 절반부로 분할하는 가상 평면(84)은 상기 상부 측면(56), 상기 제1 절삭 인서트 베어링 부분(36) 및 상기 제2 절삭 인서트 베어링 부분(38)을 교차하는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 절삭 인서트 베어링 부분(40)은 상기 개구(30)의 상기 길이방향 축(62)과 직교하여 연장되는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 인서트(14)는 상기 개구(30)의 상기 길이방향 축(62)과 회전 대칭인, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 인서트(14)의 형상은 상기 제1 측면의 평면도에서 정다각형에 실질적으로 대응하는, 작업물을 기계가공하기 위한 도구.