KR950013505B1 - 절삭 인서어트 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

절삭 인서어트

제 1 도는 본 발명에 따른 절삭 인서어트의 전체사시도.

제 2 도는 제 1 도의 평면도.

제 3 도는 제 2 도의 "A"부분 확대도.

제 4 도는 제 3 도의 정면도.

제 5 도는 제 2 도의 B-B 선에 따른 단면도.

제 6 도는 제 2 도의 C-C 선에 따른 단면도.

제 7 도는 제 2 도의 D-D 선에 따른 단면도.

제 8 도는 본 발명에 따른 인서어트 코너부의 손상 그래프.

제 9 도는 종래 인서어트의 평면도.

제 10 도는 제 9 도의 정면도.

제 11 도는 종래 인서어트 코너부의 손상 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 상면 3 : 하면

10 : 주절삭날 11 : 둥근 사잇날

12 : 직선구석날 13 : 부절삭날

14 : 인클리네이션 15 : 네가티브랜드

16 : 평행랜드 17 : 그루브

18 : 하강벽 19 : 바닥면

20 : 상승벽 21 : 돌기

본 발명은 금속가공 산업용의 절삭 인서어트(insert)에 관한 것으로, 특히 금속작업물을 밀링 가공하기 위한 고정 고정구에 사용되는 초경합금 및 기타 초경질 재료로된 절삭 인서어트에 관한 것이다.

금속 가공 작업에서 가공 및 인건비를 최소로 하기 위하여 작업물을 신속히 가공하는 것이 바람직하다.

이와같은 신속한 가공을 위해서는 빠른 절삭속도, 이송속도 그리고 커다란 절삭 깊이의 가공시에 발생되는 심한 하중과 열을 충분히 견딜 수 있는 절삭 인서어트가 요구된다.

가공을 위한 상기의 요소들을 좀더 설명하면, 절삭속도(V : m/min)는 단위 시간당 절삭 공구가 원주를 따라 진행하는 속도를 말하는 것으로, 절삭속도가 증가하면 절삭열의 발생이 증가하고, 마모가 촉진되어 공구 수명이 감소하게 된다. 따라서, 마모수명에 가장 영향을 미치는 요소이다.

이송속도(f : mm/rev)는 회전당 공구 또는 공작물이 이송방향으로 나아가는 속도를 말하는 것으로, 이송 속도가 증가하면 절삭열의 발생이 증가하고, 마모가 촉진되며 공구 수명이 감소한다.

특히 단속 작업시에는 절삭날의 파손이 결정적인 영향을 미치는 요소이다. 절삭깊이(d : mm)란 공구가공작물에 먹어 들어가는 깊이를 말하는 것으로서, 마모에는 큰 영향을 미치지 않으나, 단속 절삭시는 절삭날의 파손에 영향을 미친다. 따라서, 신속한 절삭 작업을 수행하기 위해서는, 먼저 절삭깊이를 크게하는 방법이 바람직하고, 이어서 이송속도를 높이는 방법, 그리고 절삭속도를 높이는 방법이 고려된다.

특히, 금속 가공 작업중에서 넓은 면이나 넓고 얕은 홈을 절삭 가공하는 정면 밀링(face mlling)작업은 근본적으로 단속 작업이 이루어지기 때문에, 순간적인 절삭하중에 견딜수 있는 절삭날의 강도가 요구되며, 이성질을 인성, 내결손성 또는 내충격성이라고 칭하고, 밀링 인서어트에서 가장 중요하게 요구되는 사항이다.

여기에 대응하는 성질로서는 내마모성이 있는데, 내마모성이 부족해도 절삭 인서어트로서의 가치를 상실하게 된다.

그러나, 인성과 내마모성은 서로 상반되는 성질을 갖고 있기 때문에, 인성이 높으면 내마모성이 떨어지고, 내마모성이 우수하면 인성이 저하되므로, 절삭 인서어트는 이 두가지 성질을 적당하게 조화시켜 주어야만 원하는 성능을 발휘할 수 있게 된다.

종래, 상기한 바와 같이 여러 가지의 성질이 요구되는 밀링 절삭 인서어트가 첨부도면 제 9 도와 제 10 도에 도시된 바와 같은 형태로 되어 있었다.

인서어트의 형태는 여러 가지가 있으나 사각형 인서어트(1)를 예로들 때, 상면(2)과 하면(3)이 평면인 플래트(flat)타입으로 되어있었다. 그리고, 이 인서어트(1)의 측벽을 따라 주절삭날(5), 직선구석날(7), 부절삭날(6)이 형성되어 있었다.

그러나, 상기와 같이 주절삭날(5)과 부절삭날(6)사이로 일정 각을 이루는 직선 구석날(7)을 형성하여 준 것은, 내마모성은 우수하나 밀링에서 가장 중요한 요소인 인성이 부족하고, 칩의 제어에 무리가 있으며, 절삭 저항고 커지게 되는 문제점이 있었다.

즉, 제 11 도에 도시된 바와 같이, 절삭 작업시 직선 구석날(7)과 주절삭날(5)을 연결하는 돌출부가 이에 걸리는 하중을 견디지 못하고 초기에 결손되어 도면상이 "E"부분과 같은 치핑 손상이 발생하여 공구 수명을 단축하였다.

또한, 상면(2)이 평판으로 되어 있어 칩이 원활하게 배출되지 못하여, 칩이 인서어트에 비정상적인 치핑을 유발시키거나, 칩이 비산되어 작업자의 안전을 저해하는 요인도 되었다.

이와같은 문제점을 개선토록하기 위하여 국내 특허출원 공고번호 제 90-8893호(1990,12,11)와 같이 주절삭날과 부절삭날 사이로 둥근 구석날만을 형성하여 인성을 향상시켜주도록 한 것이 있으나, 이것은 인성이 증가하는 반면에 절삭력이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 개선하기 위한 것으로서, 절삭 인서어트의 수명을 증대시키고, 절삭 저항을 감소시키며 칩의 흐름을 일정하게 유지시킬 수 있도록 한 인서어트를 개발토록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면 절삭 인서어트의 주절삭날과 부절삭날 사이로 둥근 사잇날과 직선 구석날을 복합적으로 형성하여 줌과 동시에, 상면에 칩브레이크를 형성하여 주도록 한 것이다.

이와같이 된 본 발명을 본 발명의 일실시예로 도시한 첨부 도면과 함께 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제 1 도는 본 발명에 따른 절삭 인서어트의 전체를 나타낸 사시도로서, 제 1 도를 평면도로 도시한 제 2 도와, 제 2 도의 "A"부분을 확대하여 도시한 제 3 도와 같이, 주절삭날(10)로부터 원형의 둥근 사잇날(11)을 형성하고, 이어서 직선을 갖는 구석날(12)와 부절삭날(13)을 형성하도록 한 것이다.

이에 따라, 둥근 사잇날(11)이 제 8 도에 도시된 바와 같이, 종래의 제 11 도에서 발생하는 "E"부분의 치핑을 방지해 여유면 마모폭을 일정하게 줌에 따라, 측면의 인성이 보강되어 공구의 수명이 증대하게 된다.

이때, 이 둥근 사잇날(11)은 너무 작으면 치핑 방지 효과가 없고, 너무 크면 저항이 증가하고 마모가 급진되어 오히려 수명이 짧아지므로, 둥근 사잇날(11)의 반경이 0.4~1.6mm를 갖도록 설정하였다.

그리고, 둥근 사잇날(11)에는 인서어트의 하면측을 향해 제 4 도의 정면도에 도시된 바와 같이, 인클리네이션(14)를 형성하였다. 이 둥근 사잇날(11)에 형성된 인클리네이션(14)은 절삭 작업시 직선구석날(12)에 작용하는 충격력을 분산시켜 절삭날이 기계적 충격에 의해 결합하는 것을 방지해 준다. 따라서, 인서어트를 보다 장시간 안정적으로 사용할 수 있게 된다.

그러나, 이 인클리네이션(14)의 깊이(제 4 도상의 Y)를 너무 크게 하면 절삭날로서 작용하는 것이 불가능한 상태가 되고, 인클리네이션이 너무 없으면 충격 분산 효과가 없어 공구 수명이 떨어지게 된다.

그리하여, 이 인클리네이션(14)의 깊이를 0.01~0.20mm가 되도록 선정하였다. 또한 제 5 도에는 본 발명에 다른 주절삭날(10)의 단면이 도시되어 있는데, 도면상의 제일 우측은 네가티브랜드(15)로서, 이 네가티브랜드(15)는 주절삭날(10)에 작용되는 충격을 견디도록 해준다.

이때, 네가티브랜드는 일반적으로 주철 절삭용에는 절삭날에 가해지는 충격이 그다지 크지 않기 때문에 채용하지 않으나, 강절삭시에는 절삭날에 가해지는 충격이 주철 절삭시보다 훨씬 크기 때문에 절삭날의 강도유지를 위하여 필수적으로 네가티브랜드가 필요하다.

따라서, 네가티브랜드(15)의 폭과 각도는 크면 클수록 강도면에서 유리하나 절삭 저항이 증대하고 마모가 촉진되는 불리한 점이 있으며, 이와 반대로 작으면 절삭날의 강도 약하로 공구의 수명이 짧아지므로, 본 발명에 있어서는 폭(제 5 도상의 X)을 0.05~0.30mm, 각도(제 5 도상의 α)를 10~35°로 선정하였다.

이어서, 네가티브랜드(15)에 이어지는 평행랜드(16)는 네가티브랜드만으로 부족한 절삭날의 강도를 보완하고, 칩이 그루브내로 들어갈 수 있도록 유도하기 위하여 형성한다.

이 평행랜드(16)의 폭이 너무 좁으면 절삭날의 강도를 약화시키고, 너무 넓으면 칩이 그루브내로 진입하는 것을 방해하므로, 네가티브랜드(15)를 포함해서 도면상의 우측에서 평행랜드(16)의 좌측선단까지의 길이(제 5 도상의 Z)를 0.2~0.6mm로 설정하여 주는 것이 바람직하다.

평행랜드(16)에 이어져 형성된 라운드형 홈은 칩이 원활하게 들어가도록 안내하며, 절삭저항을 작게하는 역할을 수행하는 그루브(17)이다.

그루브(17)의 하강벽(18) 경사가 너무 급하면 절삭날의 강도가 약화되고, 너무 완만하면 바닥면(19)과 상승벽(20)과의 연결이 좋지않아 칩의 제어가 어렵게 되며 절삭저항도 증가하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 그루브(17)의 라운드 반경을 대략 1.2~3.5mm로 선정하였다.

그루브(17)의 바닥면(19)은 대략 평탄하게 설계되어 있는데, 이것은 바닥면(19)이 인서어트의 상면(2)과 평행한 것이 인서어트의 강도상 바람직하고, 상면(2)에서 그루브 바닥면(19)까지의 수직 거리(제 5 도상의 W)를 0.05~1.0mm로 선정하여 주었다.

이 때, 이 수직거리(W)가 너무 짧으면 칩이 그루브내로 진입하지 못하고, 너무 길면 칩이 과도하게 분절됨과 동시에 절삭저항의 증가하는 문제가 발생한다.

또한 바닥면(19)에서 인서어트의 내측을 향한 상승벽(20)은 칩의 굽힘이 완료되도록 도와주는 역할을 하는 것으로, 이 부분의 각도가 너무 크면 칩의 흐름을 방해하여 절삭 저항을 증가시키고, 너무 작으면 칩을 구속하는 능력이 떨어지므로, 상승벽(20)의 기울기 각도(제 5 도상의 β)를 8~30°로 선정하였다.

그런데, 그루브(17)라는 것은 상술한 하강벽(18), 바닥면(19), 그리고 상승벽(20)으로 이루어지는데, 이것들이 복합적으로 작용하여 칩을 제어하게 되므로 전체적인 그루브(17)의 폭도 중요한 하나의 요소가 된다.

이 그루브(17)의 폭을 너무 좁게하면 칩이 그루브(17)내로 진입하지 못하고, 너무 넓으면 칩을 구속하는 능력이 떨어지게 된다.

따라서, 그루브(17)의 폭의 범위(제 5 도상의 V)를 1.0~4.0mm로 설정하였다.

또한 제 6 도 및 제 7 도는 상면(2)의 코너부측에 형성된 돌기(21)를 나타낸 단면으로서, 이 돌기(21)는 칩의 흐름을 일정하게 하는 역할을 수행한다.

제 6 도의 U길이, 즉 코너 선단으로부터 돌기 형성의 시작 부분까지의 거리를 너무 크거나 작게하면 칩의 흐름을 원활하게 제어하지 못하게 되므로 1.0~2.5mm를 갖도록 하였으며, 돌기의 기울기(제 6 도상의 γ) 각도를 10~30°로 설정하여 주었다. 이때 γ의 각도가 너무 작으면 칩의 흐름을 제어하는 능력이 떨어지고, 너무 크면 오히려 칩의 흐름을 방해하게 된다.

또한 둥근 사잇날에도 네가티브랜드를 주절삭날의 네가티브랜드보다 넓게 형성하여, 이 넓은 네가티브랜드를 통하여 큰 충격에 의하여 직선 구석날을 중심으로 결손이 일어나는 것이나, 반복 충격에 의한 피료 균열의 발생에 의하여 절삭날이 결손할 때 충격에 견디고 피로 균열의 발생을 억제하도록 해주는 것도 바람직하다. 이 때, 둥근 사잇날측의 네가티브랜드의 폭은 0.05~0.4mm의 범위내에서 설정하도록 하였다.

이와 같이 된 본 발명은 밀링용 절삭 인서어트에 있어서, 주절삭날과 부절삭날 사이로 둥근 사잇날을 복합 형성하여 절삭 능력을 유지하면서 공구의 수명을 연장시켰으며, 상면을 최적의 그루브 형태를 형성하여 칩이 원활하게 배출될 수 있도록 하여 인서어트의 성형 향상을 기하도록 한 것이다.

Claims (13)

1. 다각형상으로 일정 두께를 가지며, 하면(3)이 착좌면을 이루고 상면(2)의 능선부에 절삭날이 형성되고, 측면에 여유각을 갖는 초경질의 내마모성 절삭 인서어트에 있어서, 코너부의 주절삭날(10)과 부절삭날(13) 사이에 형성되고 반경 0.40~1.60mm로 하면까지 일정하게 형성된 둥근 사잇날(11)과, 상기 둥근 사잇날에 연이어 복합 형성된 직선 구석날(12)과, 상기 둥근 사잇날(11)부에 하면(3)을 향하도록 형성되고 깊이가 0.01~0.20mm인 인클리네이션(14)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 둥근 사잇날(11)과 직선 구석날(13) 부분에 네가티브랜드 형성함과 동시에, 랜드폭이 0.05~0.4mm의 범위에서 변하는 가변쪽을 형성하도록 됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 네가티브랜드에서 이어서 상면(2)의 내측부로 0.2~0.6mm의 폭을 갖는 평형랜드를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 주절삭날(10)부에 0.05~0.3mm의 폭을 갖는 네가티브랜드(15)를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 네가티브랜드들의 각도가 10~35°의 범위를 갖도록 설정됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 네가티브랜드(15)에 이어서 평행랜드(16)를 네가티브랜드(15)와 평행랜드(16)의 합한 길이가 0.2~0.6mm를 갖도록 형성함을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 상면(2)에 가장 자리변을 따라 1.0~4.0mm의 폭을 갖는 그루브(17)를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 그루브(17)의 상면 코너부상에 돌기(21)를 각각 형성하여서 됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 돌기(21)의 상승벽이 바닥면과 대략 10~30°의 각도를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 그루브(17)가 하강벽(18), 바닥면(19), 상승벽(20)으로 이루어지는 대략 라운드 형태로 형성됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 그루브(17)의 라운드 반경이 1.2~3.5mm를 갖도록 이루어짐을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
12. 제 10 항에 있어서, 상면(2)에서 상기 그루브(17)의 바닥면(19)까지의 수직거리가 0.05~1.0mm의 범위로 설정됨을 특징으로 하는 절삭 인서어트.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 상승벽(20)의 기울기 각도가 8~30°를 갖도록 이루어짐을 특징으로 하는 절삭 인서어트.