KR930008151Y1 - 정면밀링공구 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

정면밀링공구

제 1 도 및 제 2 도는 본 고안의 일실시예를 도시하는 것으로, 제 1 도는 본 고안의 반단면도.

제 2 도는 본 고안의 부분 저면도.

제 3 도 및 제 4 도는 종래 정면밀링공구를 도시하는 것으로, 제 3 도는 종래의 부분 저면도.

제 4 도는 종래의 부분 저면도.

제 5 도 내지 제 7 도는 종래커터와 본 고안의 실험데이터를 도시한 것으로, 제 5 도는 절삭력 측정 데이타를 보인 그래프.

제 6 도는 진동신호를 시간대역에서 측정하여 보인 그래프.

제 7 도는 진동신호를 주파수대역에서 측정하여 보인 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 몸체 2 : 제1단 외측인서트

3 : 제2단 내측인서트 2a, 3a : 절삭인선부

본 고안은 정면밀링공구에 관한 것으로, 특히 다수개의 절삭인을 가지는 정면밀링공구에 관한 것이다.

정면 밀링가공은 한번에 많은 양의 금속을 제거할 수 있는 장점으로 인하여 중공업분야등의 산업현장등에서 널리 사용되고 있다.

최근에는 구조적으로 안정성이 뛰어난 공작기계가 많이 개발되어 쓰이고 있는 추세이며, 이에 따라 정면밀링절삭공구역시 더욱 고효율의 가공을 위하여 가혹한 절삭환경, 즉 더욱 커진 절삭깊이와 고속 주축회전 및 고이송 절삭에서 동적으로 안정된 절삭상태가 요구되고 있는 실정이다.

이와 같이 밀링공구가 동적으로 안정된 절삭상태를 유지해야 할 이유로는, 절삭시에 인서트가 받는 하중이 고르게 분포되게 하고,따라서 열적, 역학적으로 인서트의 안정된 수명을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 가공면의 품질도 향상시킬 수 있기 때문이며, 동적인 안정이 보장되지 못하면 인서트의 파손뿐만 아니라, 공작기계의 구조부 및 각종 운동기구에 심한 충격 및 변형을 유발시키게 되는 것이다.

종래의 정면밀링공구는 제 3 도 및 제 4 도에서 도시한 바와 같이, 대략 원형상의 몸체(1)의 저면에 다수개의 인서트[절삭날(Insert)](2)를 균일 또는 불균일 간격으로 배치하여 고정한 것이었다.

그러나 종래의 다인 정면밀링공구는 몸체(1)의 저면에 배치 고정되는 다수개의 인서트(2)가 동일 원주상에 배치 즉, 1단으로 배치고정되어 있기 때문에 모든 절삭력은 1단으로 배치고정된 인서트(2)에 걸리게 되며, 각 인서트(2) 간의 부등 분할의 정도가 너무 심하게 되면 인서트(2)에 걸리는 절삭력이 증대되어 인서트(2)의 불평등 이상마멸 내지는 조기의 칩핑 및 파손을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 일본 특허 공개 소57-121412호에 게재된 바에 의하면 기준면으로 부터 높이차가 형성되는 외측 인서트와 내측 인서트가 서로다른 위치에서 회전되며 공작물을 절삭 가공할 수 있도록 한 공구가 알려진 바 있다.

이 2중의 인서트 구성에 의하며, 외측 인서트로는 주 절삭가공이 이루어 지도록 하고, 내측 인서트는 면다듬질 가공을 수행하여 1회의 가공으로 다듬질 효과까지 얻을 수 있는 데에는 나름대로 유용한 고안이었다.

그러나, 내, 외측 인서트중에 특히 내측 인서트가 균일 피치를 갖고 있어, 가공시에 동적인 안정이 이루어지지 않아 가공면이 거칠게 되는 원인되었다.

또, 수명이 짧아지는 폐단이 있었다.

본 고안의 목적은, 불균일 간격의 부등피치공구에 배치되는 인서트를 2단으로 배치고정함으로써 각 인서트에 걸리는 절삭력을 감소시키고, 열전달을 향상시키며, 칩배출 및 가공질을 향상시키고, 높은 생산성과 공구수명의 연장 및 가공면의 정도등을 도모할 수 있도록 한 정면밀링공구를 제공하려는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 내측 인서트를 불균일피치로 형성하여 보다 동적인 안정을 가질 수 있도록 된 정면 밀링공구를 제공하는 데 있다.

이러한 본 고안의 목적은, 원통형의 몸체의 저면에 다수개의 제1단 외측인서트를 동일 원주상에 배치고정하고, 상기 제1단 외측인서트의 절삭인선부가 위치되는 직경보다 작은 직경의 원주상에 절삭인선부가 위치되는 다수개의 제2단 내측인서트를 상기 제1단 외측인서트의 절삭인선부의 선단 보다 단차△만큼 돌출되게 배치한 것에 있어서, 상기 제2단 내측인서트를 부등 분할의 편차각을 갖도록 불균일 간격으로 배치한 정면밀링공구를 제공하는 것에 의하여 달성된다.

이하 본 고안에 의한 정면밀링공구를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

제 1 도 및 제 2 도는 본 고안의 일실시예를 도시하는 것으로, 원통형의 몸체(1)의 저면에 다수개의 제1단 외측인서트(2)를 동일 원주상에 불균일 간격으로 배치고정하며, 상기 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)가 배치되는 직경(D₁) 보다 작은 직경(D₂)의 원주상에 다수개의 제2단 내측인서트(3)를 배치고정하게 된다.

여기서 상기 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)의 선단과 제2단 내측인서트(3)의 절삭인선부(3a)의 선단 사이에는 단차△만큼의 편차를 가지도록 하며, 또한 상기 제2단 내측인서트(3)에 있어서는 인서트간에 2° 내지 4°정도의 미소 편차의 부등간격을 유지하도록 하여 동적 안정을 기할 수 있도록 한다.

또한, 상기 부등간격의 편차량은 몸체(1)의 직경과 제1단 외측인서트(2)의 갯수등에 의하여 선택범위가 결정되며, 선택범위가 넓을수록 최적화 기법의 적용을 통하여 보다 적극적이고 구체적인 형상설계가 가능하게 되는 것이다.

상기 제1단 외측인서트(2)는 직립자세로 고정되며, 제2단 내측인서트(3)는 가공면을 향하여 누운 자세로 고정한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 정면밀링공구에 의하여 가공함에 있어서는, 제1단 외측인서트(2)가 제2단 내측인서트(3)에 비하여 몸체(1)의 외측에 배치고정되어 있으므로 몸체(1)가 회전하면서 피가공물에 대하여 일측으로 부터 접근하게 되면, 먼저 상기 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)가 피가공물을 선행 절삭하게 되고, 이어서 제2단 내측인서트(3)가 절삭인선부(3a)가 후속 절삭가공을 하게 된다.

이때, 상기 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)의 선단 보다 제2단 내측인서트(3)의 절삭인선부(3a)가 단차△만큼 피가공물의 절삭면을 향하여 돌출되어 있으므로 전체 절삭깊이를 H라고 할 때, 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)에 의한 절삭깊이 h₁과 제2단 내측인서트(3)의 절삭인선부(3a)에 의한 절삭깊이 h₂의 간에는 H=h₁+h₂=h₁+△의 관계식이 성립된다.

즉, 전체 절삭깊이 H에 대하여 제1단 외측인서트(2)의 절삭 인선부(2a)에 의한 절삭분담량 h₁은 전체 절삭깊이 H에 대하여 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)와 제2단 내측인서트(3)의 절삭인선부(3a)간의 단차△만큼 감소되고, 제2단 내측인서트(3)의 전체 절삭깊이 H에 대한 절삭분담량 h₂는 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)와 제2단 내측인서트(3)의 절삭 인선부(3a)간의 단차 △로 되므로 각 인서트(2)(3)의 절삭인선부(2a)(3a)의 절삭분담량은 종래의 1단 인서트 방식에 비하여 반감되는 것이다.

그리고, 제2단 내측인서트(3)를 부등 분할의 편차각을 갖는 불균일 간격으로 배치하여 절삭가공시 시스템의 동적인 성능이 향상되고, 안정되는 것이다.

제 5 도는 절삭력 측정 데이타를 기존의 상용 정면밀링 커터와(a), 본 고안의 부등분할을 갖는 2단의 커터에 대한 절삭 시험시 측정한 절삭력 측정 데이타를 표시한 것이다.

이 표에서와 같이 X방향 성분의 절삭력(Fx)와, y방향 성분의 절삭력(Fy)의 최대치 및 절삭력 진폭의 크기가 효과적으로 감소되었음을 확인할 수 있다.

이는 다수개의 내측 및 외측부 인서트(2)(3)의 인선부(2a)(3a)의 단차 △만큼 전체 절삭 하중을 각각 나누어 부등하게 분할하기 때문에 생기는 효과이며, 따라서 각 인서트(2)(3)가 담당하는 실질적인 절삭깊이가 줄어드는 효과로 나타나게 된다.

제 6 도는 절삭 가공시 발생하는 진동 신호를 시간대역에서 측정한 것으로 (a)는 종래 커터에 대하여 (b)는 본 고안의 커터에 대한 실험 데이타이다.

이 그림에서 보는 바와 같이 진동 신호의 진폭이 본 고안의 경우 상당히 감소되어 동적인 안정이 효과적으로 이루어진 것을 알 수 있다. 제 7 도는 절삭 가공시 발생하는 진동 신호를 주파수대역에서 측정한 것으로, (a)는 종래 커터에 대하여 (b)는 본 고안의 커터에 대한 실험 데이타이다.

진동 신호를 주파수 대역에서 보는 이유는 다수개의 내측 인서트(3a)가 부등 분할간격으로 배치됨으로써 동적인 성분이 얼마만큼 향상되는 가를 관찰하기 위함이며, 실험 데이타로 부터 알 수 있드시 전 주파수 대역에 걸쳐 진동진폭의 최대 피크치가 종래의 상용커터에 비하여 상당히(대략 30%정도) 감소되어진 것을 알 수 있다.

따라서, 본 고안의 정면밀링공구에서는 피가공물을 절삭가공함에 있어서, 각 인서트(2)(3)의 절삭인선부(2a)(3a)에 걸리는 절삭력이 반감되어 인서트(2)(3)의 불평등 이상마멸 내지는 조기의 칩핑 및 파손을 방지할 수 있게 된다.

또한, 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)에 의한 선행 절삭가공에 이어서 제2단 내측인서트(3)에 의하여 후속 절삭가공이 이루어지므로 마무리 가공의 효과를 얻을 수 있어 피가공물의 절삭면 정도가 높게 되는 것이며, 상기 제1단 외측인서트(2)는 피가공물의 절삭면에 대하여 직립자세로 배치 고정되고, 제2단 내측인서트(3)는 피가공물의 절삭면에 대하여 누운 자세로 배치고정되어 있으므로 보다 정도 높은 가공면을 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 고안에 의하면 각 인서트에 걸리는 절삭력을 감소시키고, 열전달을 향상시키며, 칩배출 및 가공질을 향상시키고, 높은 생산성과 공구수명의 연장 및 가공면의 정도등을 도모할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 원통형의 몸체(1)의 저면에 배치되는 상기 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)가 위치되는 직경보다 작은 직경의 원주상에 절삭인선부(3a)가 위치되는 제2단 내측인서트(3)들을 제1단 외측인서트(2)의 절삭인선부(2a)의 선단보다 단차△만큼 돌출되게 배치한 것에 있어서, 상기 제2단 내측인서트(3)들은 부등 분할각을 가지며 불균일 간격으로 배치됨을 특징으로 하는 정면 밀링공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2단 내측인서트(3)들의 부등 분할각은 인서트(3)들 간에 2° 내지 4°범위내의 편차각을 갖도록 배치됨을 특징으로 하는 정면밀링공구.