WO2010093120A2 - 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구 - Google Patents

양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구 Download PDF

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WO2010093120A2
WO2010093120A2 PCT/KR2010/000064 KR2010000064W WO2010093120A2 WO 2010093120 A2 WO2010093120 A2 WO 2010093120A2 KR 2010000064 W KR2010000064 W KR 2010000064W WO 2010093120 A2 WO2010093120 A2 WO 2010093120A2
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cutting
cutting insert
insert
pickles
sided
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PCT/KR2010/000064
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Inventor
성욱중
남기찬
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한국야금 주식회사
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    • B23C5/20—Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts
    • B23C5/22—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts
    • B23C5/2204—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts with cutting inserts clamped against the walls of the recess in the cutter body by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert
    • B23C5/2208—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts with cutting inserts clamped against the walls of the recess in the cutter body by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert for plate-like cutting inserts 
    • B23C5/2213—Securing arrangements for bits or teeth or cutting inserts with cutting inserts clamped against the walls of the recess in the cutter body by a clamping member acting upon the wall of a hole in the insert for plate-like cutting inserts  having a special shape
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    • B23C2210/0442—Cutting angles positive
    • B23C2210/045—Cutting angles positive axial rake angle

Definitions

  • the present invention relates to a milling cutting tool applying a double-sided cutting insert. More specifically, a double-sided cutting insert capable of improving the machinability by increasing the inclination angle at the time of tightening by forming an inclined angle of the side surface with respect to an imaginary vertical plane perpendicular to the injured land surface or making the entire side surface inclined surface. It relates to a milling cutting tool applied.
  • a cutting tool is mainly used for cutting ferrous, nonferrous metals, and nonmetallic materials, and is a tool that is mounted on a machine tool and performs cutting to process a workpiece into a desired shape.
  • Methods for cutting using a cutting tool include turning, in which a fixed cutting tool cuts a rotating workpiece, and milling, in which the cutting tool rotates and cuts a fixed workpiece.
  • a cutting insert is mounted on the body sheet of the cutting tool body for turning, and internal machining, external machining, and imitation of the workpiece are performed.
  • milling the cutting insert is mounted on the insert sheet of the cutter body. Machining, side machining, grooving, beveling, curved surface machining are performed.
  • the cutting insert mounted on the milling cutter body disclosed in US6196771 and US6200072 is provided with the upper or lower surface higher than the main cutting edge and the secondary cutting edge so that the cutting chip does not interfere with the upper or lower surface. There was a problem with the flow.
  • the cutting insert disclosed in EP1468770 and US2004208714 is not an optimal method corresponding to welding or attachment of the cutting chip to the upper or lower surface since the cutting chip is discharged along the surface of the upper or lower surface during cutting. There is a problem that can not improve the surface finish roughness.
  • the present applicant has obtained the Republic of Korea Patent No. 0698383 to solve this problem.
  • the patent has a cutter insert having a cutting insert formed on both sides and a cutter body having at least one insert sheet to which the cutting insert is easily coupled, thereby extending the service life of the cutting insert and the cutter body and improving the surface roughness and cutting efficiency. Although it can be maximized, there is a need to further improve the fastening stability of the insert cutter body.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a milling cutting tool applying a double-sided cutting insert that can be improved to improve the machinability by increasing the inclination angle during fastening.
  • Milling cutting tool applying the double-sided cutting insert according to the present invention devised to achieve the above object is a cutting insert formed by vertically opening a circular opening in the center, a cutter body that the cutting insert is settled and the cutting insert
  • the insert is a double-sided insert, the upper and lower surfaces, the side connecting the upper and lower surfaces, the corner side connecting the adjacent sides and the A sub side surface connecting the edge side surfaces at both sides of the edge side, wherein the upper side or the lower side and the sub side face meet to form a submerge, and the submerge and the submerge between the submerge and the submerge.
  • a corner cut is formed to connect the phosphor and a circular opening penetrating the center of the upper surface and the lower surface.
  • the side portion is characterized in that the inclined surface forming a predetermined inclination angle in the positive direction with respect to a virtual vertical plane perpendicular to the plane of the upper surface or lower.
  • the side surface is characterized in that the up and down symmetry having the same inclination angle with respect to the center.
  • the inclination angle is larger than 0 degrees, characterized in that less than 5 degrees.
  • not only the side surface, but also the side may be formed to have a positive inclination angle.
  • the side surface may also be configured to have an inclination angle of the same angle as the sub side surface, and the inclination angle of the side surface may be set to be different from the inclination angle of the sub side surface.
  • the submerge is formed with the upper surface and the lower surface meets the sub-side surface, and between the submature and the upper surface and the lower surface is formed a land surface and the inclined surface of the sub-step respectively, respectively,
  • the subcutaneous and the corner pickles are formed higher than the upper surface and the lower surface, and the main cutouts are curved from the upper and lower center portions of each side to the middle side of the central portion of the side surfaces to form lower portions than the upper and lower surfaces. It is composed of a curved pickling and a straight inclined pickling extending from the sides of the curved pickling to the edge pickling side is symmetrical around the curved pickling, and the subpickling is provided as a convex curve protruding to the top of each pickling. It is characterized in that connected to the edge pickles arranged on both sides.
  • the sublateral surface is formed to have a predetermined inclination angle, in particular, a positive inclination angle with respect to the virtual vertical surface perpendicular to the upper surface or the lower surface of the insert, so that the sublateral surface is parallel to the virtual vertical surface.
  • the inclination angle at the edge picking is increased to improve the machinability.
  • the inclination angle at the major cutout portion is also increased compared to the conventional negative cutting inserts in which the side surfaces are parallel to the virtual vertical plane, thereby further contributing to improved machinability. Done.
  • the results of the research and simulation experiments showed that it is not possible to implement a posi angle on the side and side surfaces in the double-sided insert as in the present invention by using a mold technology, which is a conventional insert processing method, and only by grinding. That is, in the present invention, it is possible to implement both the side surfaces and the sides at the posi angle as a whole because the grinding process is used instead of the existing mold technology.
  • simulation results show that the improvement of machinability is optimized only when the inclination angle of the side or side is set to 0 to 5 degrees. In other words, when the inclination angle exceeds 5 degrees, the cutting resistance becomes excessively large, thereby reducing the life of the cutting insert.
  • the inclination angles of the sublateral side and the side may be set to be the same, but they are not necessarily the same, and the angles of the sublateral side and the side are differently set in order to optimize the characteristics of the cutting process used or according to other requirements.
  • the negative side may be 5 degrees, and the side may be 3 degrees). That is, it is possible to implement various cutting characteristics with one insert without having to separately provide a plurality of inserts having different inclination angles.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a milling cutting tool applying a double-sided cutting insert according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a cutting insert according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a front view of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG.
  • FIG. 6 is a perspective view of a cutting insert according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front view of FIG. 6.
  • top surface 212 circular opening
  • sloped land surface 234 sloped slope
  • the 'positive direction' or 'posi direction' forms an angle with respect to a virtual vertical plane perpendicular to the upper surface or the lower surface of the cutting insert 200, which will be described later.
  • the side or side of the cutting insert 200 moves away from the side or side of the cutting insert 200 toward the top or bottom side from the middle portion. Inclined means (see FIGS. 5 and 7).
  • the 'negative direction' refers to a direction parallel to a virtual vertical plane perpendicular to the upper or lower surface of the cutting insert 200.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a milling cutting tool to which a double-sided cutting insert according to the present invention is applied.
  • the cutting tool 100 includes a cutting insert 200, a cutter body 300 to which the cutting insert 200 is settled, and a cutting insert 200 to the cutter body 300. Screw 400). Method and structure of the cutting insert 200 is fixed to the cutter body 300 is described in detail in the applicant's Republic of Korea Patent No. 0698383, description thereof will be omitted.
  • FIG. 2 is a perspective view of a cutting insert according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a front view of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 2.
  • the lower surface of the cutting insert 200 is formed in the same shape as the upper surface 210, it is noted that no separate reference numeral is given.
  • the cutting insert 200 is mainly manufactured by cementing cemented carbide materials using powder metallurgy, that is, molding, PIM (Powder Injection Mold), and sintering.
  • the cutting insert 200 connects the upper surface 210, the lower surface parallel to the upper surface 210, the side surface 250 connecting the upper surface 210 and the lower surface, and the adjacent side surfaces 250.
  • a side surface 260 connecting the edge side surface 270 and the edge side surface 270 on both sides.
  • the cutting insert 200 selectively replaces the upper surface 210 or the lower surface when cutting ferrous or nonferrous metals. That is, the upper surface 210 and the lower surface of the cutting insert 200 has a symmetrical shape.
  • a circular opening 212 is vertically penetrated at the center of the cutting insert 200, and the cutting insert 200 is configured as a tetrahedron with respect to the center of the circular opening 212.
  • the inclined top surface 242 and the inclined bottom surface that are inclined toward the circular opening 212 are formed in the upper surface 210 and the lower surface adjacent to the circular opening 212.
  • Subcutaneous 214 is provided at the corners of the upper surface 210 and the lower surface, respectively, and the subcutaneous 214 is formed by the upper surface 210 and the lower surface meeting the sublateral surface 260.
  • the upper surface 210 made of the same configuration as the lower surface of the cutting insert (200).
  • a cutaway land surface 216 and a cutout inclined surface 218 are respectively formed in sequence.
  • the main pickling 220 and the corner pickling 222 is formed to extend, the main pickling 220 is formed with the upper surface 210 and the lower surface meet the side 250, the edge pickling The upper surface 210 and the lower surface 222 are formed to meet the corner side surface 270.
  • the main cut 220 has curved cutouts 224 formed on the upper and lower centers of the side surfaces 250, respectively, and inclined cutouts 226 extending from both sides of the curved cutouts 224 to the edge pickled 222 side. .
  • the curved pickle 224 is bent toward the middle of the central portion of the side surface 250, the inclined pickle 226 is connected to the concave curved curved pickle 224.
  • Edge pickles 222 connect each warp pickle 226 and each sub pickle 214, which is provided flat.
  • the main cut 220 is in contact with the workpiece during the cutting process, and contributes to the cutting, the sub cut 214 improves the surface roughness of the processed workpiece.
  • the curved land surface 228 and the curved line of the sloped surface 230 are formed in turn, and between the sloped line 226 and the upper surface 210, the inclined land surface ( 232 and the inclined surface 234 which are inclined sections are sequentially formed.
  • the cutout 214 and the upper surface 210 is formed a cut land surface 216 and the cut inclined surface 218, and the edge land surface (between the corner pickled 222 and the top surface 210 ( 236 and edge inclined surface 238 are formed in sequence.
  • the chip breaker 240 is provided on the inclined surface 230 and the inclined surface 234 which are curved sections that meet the upper surface 210.
  • the chip breaker 240 is concave on the land surface 228 which is a curved section and the land surface 232 which is an inclined section, and is connected to the upper surface 210.
  • the chipbreaker 240 is a concave groove which is formed lower than the curved cutting line 224 so that the cutting chips can be discharged in a smooth flow from the main cutting line 220 which performs the cutting in the high cutting process with a large cutting depth. Is provided. More preferably, the chipbreaker 240 in the portion where the main cutout 220 is lower than the upper surface 210 and the lower surface is formed to have a larger width, and has the largest width at the lowest portion of the main cutout 220. It is formed to have.
  • the sub-lateral surface 260 is formed to form an inclination angle ( ⁇ of FIG. 5) with respect to the virtual vertical surface (H of FIG. 5) perpendicular to the land surface 216 that is the sub-land. That is, the sub side surface 260 is formed as an inclined surface rather than a vertical surface.
  • the inclined surface is preferably produced by the grinding process.
  • the reason for this is that it is impossible to realize the posi angle of the side and side surfaces of the double-sided insert by the mold technology, which is a conventional insert processing method. That is, in the present invention, it is possible to implement both the side surfaces and the sides at the posi angle as a whole because the grinding process is used instead of the existing mold technology.
  • the sublateral surface 260 may have a vertically symmetrical structure having the same inclination angle with respect to the center 262, and the upper sublateral surface 264 and the lower sublateral surface 264 have a symmetrical shape.
  • the sublateral surface 260 forms an acute angle with the land surface 216 that is a subcutaneous (vertical surface H is perpendicular to the land surface 216 that is a subcutaneous).
  • the upper sublateral side 264 and the lower sublateral side 264 each have a structure protruding outward toward the subcutaneous 214 direction from the center 262.
  • the left and right ends of the upper side surface 264 may be formed in a curved line so as to reduce cutting resistance (the lower side surface 264 also).
  • the left and right ends of the upper side and the lower side may be formed in a straight line.
  • the inclination angle ⁇ formed by the imaginary vertical plane H and the sublateral surface 260 be larger than 0 degrees and smaller than 5 degrees. If the inclination angle is 5 degrees or more, the inclination angle with the cutting surface may be too large, resulting in an increase in cutting resistance.
  • the secondary side surface 260 has a shape in which the left and right widths between the left end and the right end become narrower toward the subcutaneous direction 214 from the center 262.
  • the edge side 270 has a shape in which the left and right widths become wider in the direction of the center portion 214.
  • the side surface 260 is formed to have an inclined surface structure, the inclination angle is increased when the cutting insert is fastened to the cutter body, thereby improving cutting property.
  • the secondary side is formed to have a predetermined inclination angle, in particular, a positive inclination angle with respect to the virtual vertical plane perpendicular to the upper or lower surface of the insert, so that the secondary side is formed parallel to the virtual vertical plane.
  • the inclination angle at the edge picking is increased to improve the machinability.
  • the inclination angle of the side and side may be set to be the same, but it is not necessary and the angle of inclination of the side and the side is set differently in order to optimize the characteristics of the cutting process used, or according to other requirements. 5 degrees on the side and 3 degrees on the side). That is, it is possible to implement various cutting characteristics with one insert without having to separately provide a plurality of inserts having different inclination angles.
  • FIG. 6 is a perspective view of a cutting insert according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a front view of FIG. 6. Since the embodiment of FIG. 6 is similar to the embodiment of FIG. 2 except that the side and corner side surfaces also include an inclined surface, the description will be mainly focused on differences.
  • the cutting insert 200a includes a side surface 250a of the inclined surface structure, a side surface 260a of the inclined surface structure, and a corner side surface 270a of the inclined surface structure.
  • the upper side 254a and the lower side 254a of the side surface 250a have a vertical symmetry with respect to the center 252a.
  • the upper side 260a and the lower side 264a and the lower side 264a have a vertical symmetry around the center 262a
  • the side edge 270a has the top edge side around the center 272a.
  • 274a and the lower edge side surface 274a are vertically symmetrical.
  • the side surface 250a forms an inclination angle with respect to an imaginary vertical plane perpendicular to the curved land surface 228, and the corner side surface 270a forms an inclination angle with respect to an imaginary vertical plane perpendicular to the edge land surface 236.
  • the inclination angle is preferably larger than 0 degrees and smaller than 5 degrees.
  • the side surface and the side edge has an inclined surface structure
  • the side may be formed to have a vertical surface structure as shown in the embodiment of FIG.
  • the side surface and the side may have an inclined surface structure
  • the corner side may be formed to have a vertical surface structure.
  • the entire side surface is formed to have an inclined surface structure, thereby improving machinability by increasing the inclination angle.
  • the inclination angle at the major cutout portion is also increased compared to the conventional negative cutting inserts in which the side surfaces are parallel to the virtual vertical plane, thereby further contributing to the improvement of cutting ability. Done.
  • the inclination angles of the sublateral side and the side may be set to be the same, but they are not necessarily the same, and in order to optimize the characteristics of the cutting process used, or to set the inclination angles of the side and the side different from each other according to other requirements. (E.g., 5 degrees on the side, 3 degrees on the side).
  • the present invention described above is characterized in that, in the double-sided insert, the side surface or the side surface is configured to have a positive inclination angle.
  • the present invention it is possible to realize a posi angle between the side and side surfaces of the double-sided insert, which is not possible using the mold technology, which is a conventional insert processing method, and the results of the research and simulation experiments showed that only the grinding is possible. That is, in the present invention, it is possible to implement both the side surfaces and the sides at the posi angle as a whole because the grinding process is used instead of the existing mold technology.
  • the present invention relates to a milling cutting tool applied with a cutting insert, it can be widely applied in the field of milling, such as planar processing, side processing, grooving, inclined processing, curved processing.

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Abstract

본 발명은 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구에 관한 것이다. 보다 상세하게는 부절인 랜드면에 수직한 가상의 수직면에 대하여 부측면이 소정의 경사각을 이루도록 형성하거나 측면 전체가 경사면을 이루도록 함으로써, 체결시 경사각이 증대되어 절삭성을 향상시킬 수 있는 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구에 관한 것이다.

Description

양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구
본 발명은 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구에 관한 것이다. 보다 상세하게는 부절인 랜드면에 수직한 가상의 수직면에 대하여 부측면이 소정의 경사각을 이루도록 형성하거나 측면 전체가 경사면을 이루도록 함으로써, 체결시 경사각이 증대되어 절삭성을 향상시킬 수 있는 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구에 관한 것이다.
일반적으로 절삭공구는 주로 철계, 비철계 금속, 비금속 재료의 절삭에 이용되는 것으로, 공작기계에 장착되어 가공물을 원하는 형상으로 가공하기 위하여 절삭을 수행하는 공구이다. 절삭공구를 이용하여 절삭하는 방법으로는 회전하는 가공물을 고정된 절삭공구가 절삭을 수행하는 선삭가공과, 절삭공구가 회전하면서 고정된 가공물을 절삭하는 밀링가공이 있다. 선삭가공에서는 선삭용 절삭공구 몸체 시트부에 절삭인서트가 장착되어, 가공물의 내경부 가공, 외경부 가공, 모방 가공 등을 수행하며, 밀링가공에서는 커터바디의 인서트 시트에 절삭 인서트가 장착되어, 평면 가공, 측면 가공, 홈 가공, 경사 가공, 곡면 가공 등을 수행한다.
전술한 밀링가공은 절삭공구가 회전하여 고정된 가공물을 가공함에 따라, 절삭공구와 가공물 간의 간섭을 방지하고, 보다 날카로운 절삭날을 확보하기 위해 일반적으로 종래에는 상부면에만 절인부가 제공되는 편면(片面)형 절삭 인서트가 적용되고 있다. 이러한 편면형 절삭 인서트가 안고 있는 문제를 해결하고자 다양한 연구들이 이루어지고 있다.
미국특허 US6196771과 US6200072 및 유럽특허 EP1468770, 미국공개특허 US2004208714에 이러한 용도로 개발된 절삭공구가 개시되어 있다.
US6196771과 US6200072에 개시된 밀링 커터바디에 장착되는 절삭 인서트는 상부면 또는 하부면이 주절삭날과 부절삭날보다 높게 제공되어 절삭칩이 상부면 또는 하부면에는 간섭이 발생되지 않으나, 원활한 절삭칩의 흐름에는 방해가 되는 문제점이 있었다.
또한, EP1468770, US2004208714에 개시된 절삭 인서트는 절삭가공시 절삭칩이 상부면 또는 하부면의 표면을 따라 배출되므로, 상부면 또는 하부면에 절삭칩의 용착 또는 부착에 대응하는 최적의 방법은 아니며, 가공물의 가공면조도를 향상시킬 수 없는 문제점이 있다.
본 출원인은 이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제0698383호를 획득한 바 있다. 상기 특허는 양면에 절인부가 형성된 절삭 인서트와, 절삭 인서트가 용이하게 결합되는 하나 이상의 인서트 시트가 형성된 커터바디를 구비함으로써, 절삭 인서트와 커터바디의 사용 수명을 연장할 수 있고 가공면조도 및 절삭효율을 극대화할 수 있도록 하였으나, 인서트의 커터바디에 대한 체결안정성을 보다 개선할 필요성이 요구되고 있다.
또한, 상기 특허보다도 고절입시 칩에 의한 상하부면의 마찰을 보다 더 감소시켜 절삭저항을 감소시킬 수 있는 구조가 요구되고 있다.
더 나아가, 상기 특허보다도 고절입시 칩의 절단과 흐름방향을 보다 효율적으로 제어하고 칩에 의한 체결 스크류의 손상을 보다 잘 방지할 수 있는 절삭 인서트와 밀링 절삭공구가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 체결시 경사각이 증대되어 절삭성을 보다 향상시킬 수 있는 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구는 중앙에 원형 개구부가 수직하게 관통 형성된 절삭 인서트와, 상기 절삭 인서트가 안치 결합되는 커터바디와, 상기 절삭 인서트를 상기 커터바디에 고정시키는 스크루를 포함하는 절삭공구에 있어서, 상기 인서트는 양면형 인서트이고, 상부면과 하부면, 상기 상부면과 하부면을 연결하는 측면, 인접한 상기 측면들을 연결하는 모서리 측면 및 상기 모서리 측면 양측에서 상기 모서리 측면을 연결하는 부측면을 포함하며, 상기 상부면 또는 상기 하부면과 상기 부측면이 만나 부절인이 형성되고, 상기 부절인과 상기 주절인 사이에는 상기 주절인과 상기 부절인을 연결하는 모서리 절인이 형성되며, 상기 상부면과 상기 하부면의 중앙을 관통하는 원형 개구부가 제공되며, 상기 부측면은 상기 상부면 또는 하부면에 수직한 가상의 수직면에 대하여 소정의 포지티브 방향의 경사각을 이루는 경사면인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부측면은 중앙을 기준으로 서로 동일한 경사각을 갖는 상하대칭인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경사각은 0도보다 크고 5도보다 작은 것을 특징으로 한다.
한편, 변형예에 따르면, 부측면뿐만 아니라, 측면 또한 포지티브 경사각을 가지도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 측면도 상기 부측면과 동일한 각도의 경사각을 가지도록 구성할 수도 있고, 측면의 경사각을 부측면의 경사각과 상이하게 설정할 수도 있다.
또한, 상기 부절인은 상기 상부면 및 상기 하부면이 상기 부측면과 만나 형성됨과 아울러 상기 부절인과 상기 상부면 및 상기 하부면 사이에는 부절인 랜드면과 부절인 경사면이 각각 차례로 형성되고, 상기 부절인과 상기 모서리 절인은 상기 상부면 및 상기 하부면 보다 높게 형성되고, 상기 주절인은 각각의 측면의 중심부 상부 및 하부에서 상기 측면의 중심부 중간 측으로 만곡되어 상기 상부면 및 상기 하부면 보다 낮게 형성되는 곡선절인과, 상기 곡선절인의 양측에서 상기 모서리 절인 측으로 높아지게 연장되는 직선 경사절인으로 이루어져서 곡선절인을 중심으로 대칭형이고, 상기 부절인은 각각의 모서리절인의 상부로 돌출된 볼록한 곡선으로 제공됨과 아울러 양측에 배치된 모서리 절인으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 양면형 절삭 인서트에 있어서, 부측면을 인서트의 상부면 또는 하부면에 수직한 가상의 수직면에 대하여 소정의 경사각, 특히 포지티브 방향의 경사각을 가지도록 형성함으로써, 부측면이 가상 수직면과 나란하게 형성되었던 기존의 양면형 네거티브 절삭 인서트에 비하여 모서리 절인에서의 경사각이 증대되어 절삭성이 향상된다.
특히, 부측면만을 경사지도록 구성하는 경우 측면까지 모두 경사지도록 구성하는 경우보다 제작이 간소화된다는 효과가 있다.
또한, 부측면뿐만 아니라 측면 전체도 부측면과 동일한 포지티브 경사각을 가지도록 형성함으로써, 측면이 가상 수직면과 나란하였던 기존의 네거티브 절삭 인서트에 비하여 주절인 부분에서의 경사각 또한 증대되므로 절삭성 향상에 더욱 기여를 하게 된다.
부측면뿐만 아니라 측면 전체도 경사지도록 구성하는 경우에는 부측면만 경사지도록 구성한 경우보다는 제작이 용이하지 않으나, 절삭성 향상 정도는 더욱 커지게 된다.
특히, 본 발명과 같이 양면형 인서트에서 측면 및 부측면을 포지(Posi) 각도를 구현하는 것이 기존의 인서트 가공 방법인 금형기술로는 불가능하고, 연삭으로만 가능하다는 것이 연구 및 시뮬레이션 실험 결과 나타났다. 즉, 본 발명에서 부측면과 측면 모두를 전체적으로 포지(Posi)각으로 구현하는 것이 가능해 진 이유는 기존의 금형 기술 대신 연삭 가공을 이용하였기 때문이다.
또한, 부측면 또는 측면의 경사각은 0도 내지 5도 사이로 설정하여야 절삭성 향상이 최적화됨이 시뮬레이션 실험 결과 나타났다. 즉, 경사각이 5도를 초과하는 경우, 절삭 저항이 과도하게 커지므로 절삭 인서트의 수명이 감소한다.
이 때, 부측면과 측면의 경사각은 동일하게 설정할 수도 있으나, 반드시 그럴 필요는 없으며 이용되는 절삭 가공의 특성을 최적화하기 위해, 또는 기타 요구사항에 따라 부측면과 측면의 경사각을 다르게 설정(예: 부측면은 5도, 측면은 3도)할 수도 있다. 즉, 상이한 경사각을 가지는 인서트를 개별적으로 복수개 마련할 필요 없이 하나의 인서트로도 다양한 절삭 특성을 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구를 나타낸 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 인서트의 사시도,
도 3은 도 2의 정면도,
도 4는 도 2의 A-A' 단면도,
도 5는 도 2의 B-B' 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 인서트의 사시도,
도 7은 도 6의 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 밀링 절삭공구 200: 절삭 인서트
210: 상부면 212: 원형 개구부
214: 부절인 216: 부절인 랜드면　　　　　　　　　
218: 부절인 경사면 220: 주절인　　　　　　　　　　　　　　　
224: 곡선절인 226:경사절인　　　　　　　　　　　　　　
228: 곡선절인 랜드면 230: 곡선절인 경사면　　　　　　　　　　
232: 경사절인 랜드면 234: 경사절인 경사면　　　　　　　　　　
236: 모서리절인 랜드면 238: 모서리절인 경사면　　　　　　　　　
240: 칩브레이커 242: 경사 상부면　　　　　　　　　　　　
250, 250a: 측면 260, 260a: 부측면
270, 270a: 모서리 측면 300: 커터바디
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
즉, 이하의 실시예에서는 양면형 인서트를 기준으로 설명할 것이지만, 본 발명의 주요한 특징은 편면형 인서트에서도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 이하의 설명에서 '포지티브(positive) 방향' 또는 '포지(posi) 방향'은 후술할 절삭 인서트(200)의 상부면 또는 하부면과 수직인 가상의 수직면에 대해 소정의 각도를 이루고, 절삭 인서트(200)를 측방향에서 바라보았을 때, 절삭 인서트(200)의 측면 또는 부측면이 중간 부분으로부터 상부면 또는 하부면 방향으로 갈수록 절삭 인서트(200)의 측면 또는 부측면으로부터 외측으로 멀어지는 방향으로 경사진 것을 의미한다(도 5 및 도 7 참조).
또한, 이하의 설명에서 '네가티브(negative) 방향'은 절삭 인서트(200)의 상부면 또는 하부면과 수직인 가상 수직면과 나란한 방향을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구를 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 절삭공구(100)는, 도 1을 참조하면, 절삭 인서트(200)와, 절삭 인서트(200)가 안치 결합되는 커터바디(300)와, 절삭 인서트(200)를 커터바디(300)에 고정시키는 스크류(400)를 포함한다. 절삭 인서트(200)가 커터바디(300)에 고정되는 방법과 구조는 본 출원인의 대한민국 등록특허 제0698383호에 상세하게 기재되어 있으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 인서트의 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면도이다. 도 4는 도 2의 A-A' 단면도이고, 도 5는 도 2의 B-B' 단면도이다. 도 2에서 절삭 인서트(200)의 하면은 상면(210)과 동일한 형상으로 형성되므로, 별도의 도면부호를 병기하지 않았음을 밝혀둔다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 절삭 인서트(200)는 주로 초경합금 재료를 분말야금법에 의한 공정, 즉 형합, PIM(Powder Injection Mold), 소결 등의 공정을 이용하여 제작된다. 절삭 인서트(200)는 상부면(210)과, 상부면(210)에 평행한 하부면과, 상부면(210)과 하부면을 연결하는 측면(250)과, 인접한 측면(250)들을 연결하는 모서리 측면(270) 및 양측의 모서리 측면(270)을 연결하는 부측면(260)을 포함하여 이루어진다.
절삭 인서트(200)는 철계 또는 비철계 금속의 절삭 가공시에 선택적으로 상부면(210) 또는 하부면을 교체하여 사용한다. 즉, 절삭 인서트(200)의 상부면(210)과 하부면은 대칭된 형상을 가진다.
절삭 인서트(200)의 중앙에는 원형 개구부(212)가 수직하게 관통 형성되는데, 절삭 인서트(200)는 원형 개구부(212)의 중심을 기준으로 사면체로 구성된다. 바람직하게는, 원형 개구부(212)에 인접한 상부면(210) 및 하부면에는 원형 개구부(212) 측으로 경사진 경사 상부면(242) 및 경사 하부면이 형성된다.
상부면(210)과 하부면의 모서리에는 부절인(214)이 각각 제공되는데, 부절인(214)은 상부면(210) 및 하부면이 부측면(260)과 만나 형성된다. 이하에서는 절삭 인서트(200)의 하부면과 동일한 구성으로 이루어진 상부면(210)을 기준으로 하여 설명하기로 한다.
부절인(214)과 상부면(210) 사이에는 부절인 랜드면(216)과 부절인 경사면(218)이 각각 차례로 형성된다.
부절인(214)들 사이에는 주절인(220)과 모서리 절인(222)이 연장 형성되는데, 주절인(220)은 상부면(210) 및 하부면이 측면(250)과 만나 형성되고, 모서리 절인(222)은 상부면(210) 및 하부면이 모서리 측면(270)과 만나 형성된다.
주절인(220)은 각각 측면(250)의 중심 상부 및 하부에 형성되는 곡선절인(224)과, 곡선절인(224)의 양측에서 모서리 절인(222) 측으로 연장되는 경사절인(226)을 구비한다. 이때, 곡선절인(224)은 측면(250)의 중심부 중간측으로 만곡되고, 경사절인(226)은 오목하게 만곡된 곡선절인(224)으로 연결된다. 모서리 절인(222)은 각각의 경사절인(226)과 각각의 부절인(214)을 연결하는데, 모서리 절인(222)은 평탄하게 제공된다. 여기서, 주절인(220)은 절삭가공시 피가공물과 1차적으로 접촉하면서 절단에 기여하며, 부절인(214)은 가공된 가공물의 가공면조도를 향상시킨다.
곡선절인(224)과 상부면(210) 사이에는 곡선절인 랜드면(228)과 곡선절인 경사면(230)이 차례로 형성되고, 경사절인(226)과 상부면(210) 사이에는 경사절인 랜드면(232)과 경사절인 경사면(234)이 차례로 형성된다. 마찬가지로, 부절인(214)과 상부면(210) 사이에는 부절인 랜드면(216)과 부절인 경사면(218)이 형성되고, 모서리 절인(222)과 상부면(210) 사이에는 모서리 랜드면(236)과 모서리 경사면(238)이 차례로 형성된다. 이때, 상부면(210)과 만나는 곡선절인 경사면(230)과 경사절인 경사면(234) 상에는 칩브레이커(240)가 제공된다. 칩브레이커(240)는 곡선절인 랜드면(228)과 경사절인 랜드면(232)에 오목하게 형성되어 상부면(210)과 연결된다. 바람직하게는 칩브레이커(240)는 가공 절입량이 큰 고절입 가공시 절삭을 수행하는 주절인(220)으로부터 절삭칩이 원활한 흐름으로 배출될 수 있도록 곡선절인(224)보다 낮게 형성되는 오목한 홈으로 제공된다. 보다 바람직하게는 주절인(220)이 상부면(210) 및 하부면 보다 낮은 부위에서의 칩브레이커(240)는 폭이 더 크게 형성되고, 주절인(220) 중 가장 낮은 부위에서 가장 큰 폭을 가지도록 형성된다.
이때, 부측면(260)은 부절인 랜드면(216)에 수직한 가상의 수직면(도 5의 H)에 대하여 경사각(도 5의 θ)을 이루도록 형성된다. 즉, 부측면(260)은 수직면이 아닌 경사면으로 형성된다.
경사면은 연삭 공정으로 제작되는 것이 바람직하다. 그 이유는 양면형 인서트에서 측면 및 부측면을 포지(Posi) 각도를 구현하는 것이 기존의 인서트 가공 방법인 금형기술로는 불가능하고, 연삭으로만 가능하다는 것이 연구 및 시뮬레이션 실험 결과 나타났기 때문이다. 즉, 본 발명에서 부측면과 측면 모두를 전체적으로 포지(Posi)각으로 구현하는 것이 가능해 진 이유는 기존의 금형 기술 대신 연삭 가공을 이용하였기 때문이다.
구체적으로, 부측면(260)은 중앙(262)을 기준으로 서로 동일한 경사각을 갖는 상하대칭형 구조를 취할 수 있으며, 상부 부측면(264)과 하부 부측면(264)이 대칭 형상을 갖는다. 도 5를 참조하면, 부측면(260)은 부절인 랜드면(216)과 예각을 이루게 된다(수직면(H)은 부절인 랜드면(216)과 직각). 따라서, 상부 부측면(264)과 하부 부측면(264)은 각각 중앙(262)에서 부절인(214) 방향으로 갈수록 외부로 돌출된 구조를 갖게 된다. 또한, 상부 부측면(264)의 좌측 단부와 우측 단부는 곡선으로 형성되어 절삭저항을 감소시키도록 설계할 수 있다(하부 부측면(264)도 마찬가지). 도시되지 않았으나, 상부 부측면과 하부 부측면의 좌측 단부와 우측 단부는 직선 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다.
가상의 수직면(H)과 부측면(260)이 이루는 각인 경사각(θ)은 0도보다 크고 5도보다 작은 것이 바람직하다. 경사각이 5도 이상이면 절삭면과의 경사각이 지나치게 커져 절삭저항이 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.
부측면(260)은 중앙(262)에서 부절인(214) 방향으로 갈수록 좌측 단부와 우측 단부 사이의 좌우폭이 좁아지는 형상을 취하게 된다. 반면, 모서리 측면(270)은 중앙에서 부절인(214) 방향으로 갈수록 좌우폭이 넓어지는 형상을 취하게 된다.
이와 같이 부측면(260)이 경사면 구조로 형성됨으로써, 절삭 인서트를 커터바디에 체결시 경사각이 증대되어 절삭성이 향상될 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면 부측면을 인서트의 상부면 또는 하부면에 수직한 가상의 수직면에 대하여 소정의 경사각, 특히 포지티브 방향의 경사각을 가지도록 형성함으로써, 부측면이 가상 수직면과 나란하게 형성되었던 기존의 네거티브 절삭 인서트에 비하여 모서리 절인에서의 경사각이 증대되어 절삭성이 향상된다.
한편, 부측면과 측면의 경사각은 동일하게 설정할 수도 있으나, 반드시 그럴 필요는 없으며 이용되는 절삭 가공의 특성을 최적화하기 위해, 또는 기타 요구사항에 따라 부측면과 측면의 경사각을 다르게 설정(예: 부측면은 5도, 측면은 3도)할 수도 있다. 즉, 상이한 경사각을 가지는 인서트를 개별적으로 복수개 마련할 필요 없이 하나의 인서트로도 다양한 절삭 특성을 구현할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 인서트의 사시도이고, 도 7은 도 6의 정면도이다. 도 6의 실시예는 부측면을 포함하여 측면과 모서리 측면도 경사면을 이룬다는 점 이외에는 도 2의 실시예와 유사하므로, 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 인서트(200a)는, 도 6을 참조하면, 경사면 구조의 측면(250a), 경사면 구조의 부측면(260a), 경사면 구조의 모서리 측면(270a)을 구비한다.
구체적으로 측면(250a)은 중앙(252a)을 중심으로 상부 측면(254a)과 하부 측면(254a)이 상하 대칭을 이루게 된다. 또한, 부측면(260a)은 중앙(262a)을 중심으로 상부 부측면(264a)과 하부 부측면(264a)이 상하 대칭을 이루고, 모서리 측면(270a)은 중앙(272a)을 중심으로 상부 모서리 측면(274a)과 하부 모서리 측면(274a)이 상하 대칭을 이루게 된다.
즉, 측면(250a)은 곡선절인 랜드면(228)에 수직한 가상의 수직면에 대하여 경사각을 이루고, 모서리 측면(270a)은 모서리 랜드면(236)에 수직한 가상의 수직면에 대하여 경사각을 이루게 된다. 이때, 경사각은 0도보다 크고 5도보다 작은 것이 바람직하다.
도시되지 않았으나, 부측면과 모서리 측면은 경사면 구조를 갖고, 측면은 도 2의 실시예와 같이 수직면 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 부측면과 측면은 경사면 구조를 갖고, 모서리 측면은 수직면 구조를 갖도록 형성될 수도 있다.
이와 같이 측면 전체가 경사면 구조로 형성됨으로써 경사각의 증가로 보다 절삭성을 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 부측면뿐만 아니라 측면 전체도 부측면과 동일한 포지티브 경사각을 가지도록 형성함으로써, 측면이 가상 수직면과 나란하였던 기존의 네거티브 절삭 인서트에 비하여 주절인 부분에서의 경사각 또한 증대되므로 절삭성 향상에 더욱 기여를 하게 된다.
그러나 이 때, 부측면과 측면의 경사각은 동일하게 설정할 수도 있으나, 반드시 그럴 필요는 없으며 이용되는 절삭 가공의 특성을 최적화하기 위해, 또는 기타 요구사항에 따라 부측면과 측면의 경사각을 서로 상이하게 설정(예: 부측면은 5도, 측면은 3도)할 수도 있음은 물론이다.
이상 설명한 본 발명은 양면형 인서트에 있어서, 부측면 또는 측면을 포지티브 경사각이 되도록 구성하는 것을 구성상 특징으로 한다.
그러나, 이러한 본 발명의 구성은 단순히 포지티브형 편면 인서트를 상하 대칭으로 구성한다고 구현되는 것이 아니며, 그 제작이 결코 용이한 것이 아니다.
본 발명과 같이 양면형 인서트에서 측면 및 부측면을 포지(Posi) 각도를 구현하는 것이 기존의 인서트 가공 방법인 금형기술로는 불가능하고, 연삭으로만 가능하다는 것이 연구 및 시뮬레이션 실험 결과 나타났다. 즉, 본 발명에서 부측면과 측면 모두를 전체적으로 포지(Posi)각으로 구현하는 것이 가능해 진 이유는 기존의 금형 기술 대신 연삭 가공을 이용하였기 때문이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 절삭 인서트가 적용된 밀링 절삭공구에 관한 것으로, 평면가공, 측면가공, 홈 가공, 경사가공, 곡면가공 등 밀링가공 분야에 광범위하게 적용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 중앙에 원형 개구부가 수직하게 관통 형성된 절삭 인서트와, 상기 절삭 인서트가 안치 결합되는 커터바디와, 상기 절삭 인서트를 상기 커터바디에 고정시키는 스크루를 포함하는 절삭공구에 있어서,
    상기 인서트는 양면형 인서트이고,
    상부면과 하부면, 상기 상부면과 하부면을 연결하는 측면, 인접한 상기 측면들을 연결하는 모서리 측면 및 상기 모서리 측면 양측에서 상기 모서리 측면을 연결하는 부측면을 포함하며,
    상기 상부면 또는 상기 하부면과 상기 부측면이 만나 부절인이 형성되고, 상기 부절인과 상기 주절인 사이에는 상기 주절인과 상기 부절인을 연결하는 모서리 절인이 형성되며, 상기 상부면과 상기 하부면의 중앙을 관통하는 원형 개구부가 제공되며,
    상기 부측면은 상기 상부면 또는 하부면에 수직한 가상의 수직면에 대하여 포지티브 방향의 경사각을 이루는 경사면인 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사면은 연삭으로 제조되는 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경사각은 0도보다 크고 5도보다 작은 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측면은 상기 부측면과 상이한 각도의 경사각을 가지는 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부절인은 상기 상부면 및 상기 하부면이 상기 부측면과 만나 형성됨과 아울러 상기 부절인과 상기 상부면 및 상기 하부면 사이에는 부절인 랜드면과 부절인 경사면이 각각 차례로 형성되고,
    상기 부절인과 상기 모서리 절인은 상기 상부면 및 상기 하부면 보다 높게 형성되고,
    상기 주절인은 각각의 측면의 중심부 상부 및 하부에서 상기 측면의 중심부 중간 측으로 만곡되어 상기 상부면 및 상기 하부면 보다 낮게 형성되는 곡선절인과, 상기 곡선절인의 양측에서 상기 모서리 절인 측으로 높아지게 연장되는 직선 경사절인으로 이루어져서 곡선절인을 중심으로 대칭형이고,
    상기 부절인은 각각의 모서리절인의 상부로 돌출된 볼록한 곡선으로 제공됨과 아울러 양측에 배치된 모서리 절인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트를 적용한 밀링 절삭공구.
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