KR100299469B1 - 나선형으로비틀린칩면을갖는절삭삽입체 - Google Patents

Abstract

인덱스 가능한 절삭 삽입체는 상부면, 바닥면 및 상기 면들 사이에서 연장하는 측면을 포함한다. 2개의 절삭 코너들 사이에서, 경사 각도가 상기 2개의 절삭 코너들 다음에서 최대로 되고 이들 2개의 절삭 코너들 사이의 임의의 위치, 양호하게는 절삭날의 중앙에 인접한 위치에서 최소가 되도록 경사면이 형성된다. 이러한 방법에 따라, 공작물로부터의 압력 부하가 최대가 되는 경우뿐만 아니라 상대적으로 작은 경사각이 얻어짐에 따라 절삭날이 최대로 견고하게 된다. 이러한 형상은 절삭력 및 에너지 소비를 감소시킨다.

Description

[발명의 명칭]

나선형으로 비틀린 칩면을 갖는 절삭 삽입체

[발명의 배경 및 요약]

본 발명은 칩 형성 기계 가공 공구(chip forming machining tool), 특히 밀링 커터(milling cutter)용 절삭 삽입체(cutting insert)에 관한 것이다. 이 삽입체는 양호하게는 삽입체 성형 분말의 성형 가압 및 소결에 의해 제조된다. 절삭 삽입체는 상부 측의 칩면(chip surface)과, 기계 가공 공구의 협동하는 바닥 지지면과 접촉하여 위치될 수 있는 하부 평탄 바닥면과, 상기 상부면 및 하부면 사이에서 연장하는 적어도 3개의 측면을 포함한다. 상기 측면들 중 적어도 하나는 절삭날을 형성하는 선을 따라 상기 칩면과 인접하게 된다.

이러한 삽입체는, 직접 가압 방법에 의해 대량 생산되는데, 상기 직접 가압 중에 초경 합금(cemented carbide) 성형 분말이 먼저 적절한 가압 공구 내에서 소정의 형태로 형상화되고 나서 1000 ℃ 이상의 온도로 오븐(oven) 내에서 소결됨으로써 최종 강도가 얻어지게 된다. 가압 작업은 수년간 아주 복잡하였으며, 오늘날에는 잘 정립되어서 상기 가압 공정은 칩 형성면에 인접하여 절삭날을 성형하는 양호한 가능성과, 가능한 보강 챔퍼(chamfer)와, 고정밀도의 여유면을 제공한다. 더욱이, 상기 공정에 관련되는 수축이 가압 공구의 치수 결정 중에 고려된다.

현재의 절삭 형상은 삽입체의 칩면 또는 경사면과 기계 가공된 표면에 수직한 면 사이에서 보다 양의(positive), 즉 보다 큰 각도로의 추세이다. 이러한 기하학적 형상이 되는 이유는, 다음의 몇 가지 장점을 얻을 수 있기 때문이며, 그 장점은 절삭력이 작아져서 에너지 소비가 작아지고, 절삭날이 아주 높은 정밀도로 양호하게 한정될 수 있고, 양의 절삭 형상을 유지하면서 릴리프면(relief surface)을 폭넓게 선택할 수 있다는 것이다. 실제로, 칩면의 양의 각도가 증가할수록 절삭날 각도는 더욱 더 예리해져 절삭날이 취약하게 되므로, 칩면의 양방향성(positivity)에 대한 제한은 초경 합금의 강도에 의해 결정된다.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 절삭력을 최소화하기 위해 가능한 한 칩 각도 또는 경사각을 갖는 절삭 삽입체를 제조하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 유의함과 동시에 상기 절삭날의 파단 및 치핑(chipping)을 감소 또는 제거하는 절삭 삽입체를 제조하는 것이다.

본 발명은 일견 양립할 수 없는 상기 2가지 조건을 공히 만족시키도록 아주 우수한 방법으로 행해진다. 이것은, 적어도 하나의 절삭날을 따라 이에 인접하게 연장하는 상부면의 일부분이 나선형으로 비틀린 경사면을 구비하도록 상기 삽입체를 형성함으로써 일부 달성되어, 이 경사면의 경사각은 작동 절삭 코너로부터 상기 절삭날의 일 지점을 향해 갈수록 감소한다. 이후, 경사각은 상기 절삭날의 상기 일지점으로부터 후속 인접 절삭 삽입체 코너를 향해 갈수록 증가한다.

따라서, 2개의 인접 절삭 코너에 가장 근접한 곳에서 최대 경사각을 가지고 이들 2개의 코너들 사이의 절삭날을 따른 임의의 일 지점에서, 양호하게는 상기 절삭날의 중앙에서 최소 경사각을 가지도록 상기 삽입체를 형성함으로써 몇 개의 장점이 얻어졌다. 큰 절삭 깊이에서의 전체 절삭력은 최대 절삭 깊이에서의 경사각 증가에 의해 감소되었다. 동시에, 절삭날의 치핑 또는 파단은 오랜 기계 가공 시간후에도 거의 제거되었다. 더욱이, 이 절삭날은 최대 부하가 작용되는 지점 또는 이의 근처, 즉 최대 절삭 깊이에서 가장 견고하다. "평균 경사각"이 가급적 커져서 절삭력이 가급적 작아지도록 하기 위해, 상기 경사각은 인접한 작동 코너로 향해 갈수록 다시 증가하게 된다. 따라서, 본 발명에 의해 아주 높은 강도로 양의 절삭 형상을 달성하였다.

[도면의 간단한 설명]

제한적이 아니라 설명을 위하여, 본 발명의 양호한 실시예는 동일한 부재가 동일한 참조 부호를 갖는 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

제1도는 상부로부터 경사진, 본 발명에 의한 절삭 삽입체의 사시도이다.

제2도는 본 발명에 의한 상기 삽입체의 평면도이다.

제3a도, 제3b도 및 제3c도는 각각 제2도의 선 Ⅰ-Ⅰ, Ⅱ-Ⅱ 및 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절취한 횡단면도이다.

[양호한 실시예의 상세한 설명]

제1도 및 제2도에 의하면, 기본 형태가 정사각형인 인덱스 가능한 절삭 삽입체(1)는 평판 상부면 또는 칩면(10)과 이 칩면(10)에 대해 평면상으로 평행한 바닥면을 포함하고 있다. 칩면(10)과 바닥면 사이에서, 모든 4개의 측면에서 거의 동일한 측면(2)들이 연장한다. 매끄럽고 둥근 부분(8)이 상기 삽입체의 코너에 구비된다. 주절삭날(5)은 측면들과 칩면 사이의 교차 지점에 형성된다. 각각의 주절삭날(5)의 인접 하부에 릴리프면(relief surface, 3)이 구비된다. 각각의 릴리프면(3)은 점선(4)을 따라 각각의 측면(2)과 교차한다. 상기 2개의 면은 점선(4)에서 통상 160°내지 179°의 둔각을 상호 형성한다.

릴리프면 및 측면 각각의 이런 기하학적 형상은 본 발명의 주요 특징은 아니다. 공지된 기술에 의하면, 상기 릴리프면 및 측면은 절삭날 아래에 가급적 충분한 여유를 주기 위하여 바닥면과 둔각을 형성하고, 상부면 또는 칩면과 예각을 형성한다. 통상의 여유각은 5°내지 15°사이일 수 있다. 선택적으로, 칩면과 바닥면 사이의 측면은 도시된 바와 같이 2개의 면보다는 하나의 평면에 의해 형성될 수 있다.

주절삭날(5) 및 부절삭날(7)은 각 절삭 코너에 인접하고 있다. 절삭날(7)은 경사면(9)을 구비하고 있다. 알려진 바와 같이, 부절삭날(7)의 목적은 공작물 상에 새로운 표면을 생성시키는 것이고, 주절삭날(5)의 목적은 공작물로부터 칩을 절단하는 것이다. 부절삭날(7)과 이에 인접한 주절삭날(5)의 단부 사이의 각도는 적절하게는 0.5°내지 20°, 양호하게는 1°내지 10°사이에서 가변될 수 있다.

경사면(6)은 주절삭날(5)과 상부면(10) 사이에서 연장된다. 제1도에 의하면, 이 경사면(6)은 상부면(10)의 평면 위로 상승하고, 주절삭날(5)의 전체 길이를 따라 나선형으로 비틀린 표면을 갖도록 형성된다. 작동 절삭 코너로부터 시작하여 경사면(6)이 먼저 시계 방향으로 비틀리고, 이럼으로써 경사각은 상기 작동 절삭 코너와 인접 절삭 코너 사이에서 주절삭날(5)을 따라 지점(5')에 이를 때까지 감소된다. 이후, 경사각은 부절삭날(7)의 인접 경사면(9)에 이를 때까지 다시 증가한다. 다시 말하면, 상기 경사각은 절삭 삽입체 코너들에 인접할 때 최대가 되고 상기 코너들 사이의 지점(5')에서 최소가 된다.

적절하게는, 경사각이 최소가 되는 상기 지점(5')은 도면에 도시된 실시예에 의하면 작동 절삭 코너로부터 주절삭날의 길이의 1/4 내지 3/4에 해당하는 거리만큼 이격되어, 양호하게는 그 중앙의 바로 근처에 위치한다. 경사면(6)의 비틀림 각도의 정도는 제3a도, 제3b도 및 제3c도로부터 알 수 있다. 따라서, 상기 경사각은 작동 절삭 코너로부터 시작하여 먼저 15°내지 35°(제3a도의 각도 A 참조)가 되고, 이후 주절삭날의 중앙에서 10°내지 30°(제3b도의 각도 B 참조)로 감소한다. 도시된 실시예에 의하면, 각도 A로부터 각도 B까지의 거리는 절삭날 거리의 대략 절반이 되고, 통상의 삽입체 내에서는 5 내지 6 mm가 된다. 이후, 이 경사각은 인접 부절삭날을 향해 다시 증가하여 15°내지 30°(제3c도의 각도 C 참조), 즉 상기 작동 절삭 코너에 가장 인접한 곳에서의 값과 동일한 각도에 해당하게 된다. 양호하게는, 주절삭날의 단부에서의 경사각은 20°내지 30°이고, 그 중앙에서의 경사각은 15°내지 25°로서 최소가 된다.

선택적으로, 주절삭날(5)은 코너로부터 코너로 연장되어 부절삭날(7)을 제거할 수 있다. 그러나, 최대 각도는 다시 삽입체 코너에 인접하게 된다.

상부면(10)은 릿지(ridge), 범프(bump) 및 딤플(dimple) 등과 같은 공지된 칩파단 구성(chip breaking arrangement)을 구비할 수 있다.

명백하게는, 본 발명은 정사각형의 기본 형태를 갖는 절삭 삽입체로 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명을 직사각형, 마름모꼴(rhombic) 또는 삼각형 삽입체와 같은 여타 다각형의 기본 형태에 적용하는 것도 또한 적절하다. 더욱이, 반드시 그러한 것은 아니지만, 삽입체 상의 모든 주절삭날이 나선형으로 비틀린 경사면을 구비하여야 한다.

본 발명의 삽입체는 양호하게는 나사, 로킹 핀 등과 같은 적절한 클램핑 수단을 삽입하기 위해 중앙 관통 구멍(11)을 구비한다.

설명된 실시예에 의하면, 주절삭날은 전체 길이에 걸쳐 직선형이다. 그러나, 이 절삭날은 기계 가공 공구 내의 삽입체의 양, 또는 때때로 음의 축방향 경사를 보상하기 위해 다소 외향으로 굴곡질 수 있으며, 따라서 완전히 평면 가공된 표면을 추가적으로 보장할 수 있다.

본 발명의 원리, 양호한 실시예 및 작동 형태(mode)가 앞의 설명에서 개시 되었다. 그러나, 보호받고자 하는 본 발명은 설명된 실시예로 한정되는 것은 아니고, 후속의 특허 청구의 범위에 의해 보다 한정된다. 후속의 특허 청구의 범위에 한정된 바와 같이 본 발명의 요지 및 범위 내에서 수정 및 변경이 행해질 수 있다.

Claims (9)

1. 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체에 있어서, 상부면과, 기계 가공 공구의 협동하는 지지면과 접촉하여 위치되도록 된 하부 평탄 바닥면과, 상기 상부면 및 하부 바닥면 사이에서 연장하는 적어도 3개의 측면을 포함하며, 상기 측면들 중 적어도 하나의 측면은 주절삭날(5)을 형성하는 선을 따라 상기 상부면과 인접하고, 상기 절삭날을 따라 이에 인접하여 연장된 상기 상부면의 일부분은 나선형으로 비틀린 경사면(6)을 구비하며, 상기 경사면의 경사각은 작동 절삭 코너로부터 상기 절삭날의 일지점을 향해 갈수록 감소하고 상기 일지점으로부터 후속의 인접 절삭 삽입체의 코너를 향해 갈수록 증가하며, 상기 절삭 삽입체에는 공작물 상에 새로운 표면을 생성하기 위한 추가의 부절삭날(7)이 각 절삭 코너에 인접하게 위치되는 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부면은 평탄 중앙면 및 상기 중앙면 둘레로 위치된 경사면을 포함하고, 상기 경사면은 중앙면의 평면 위로 상승되어 있으며, 경사면들 중 적어도 하나의 경사면은 나선형으로 비틀린 상기 경사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
3. 제1항에 있어서, 2개의 인접 절삭 삽입체 코너 이후의 나선형으로 비틀린 경사면의 경사각은 15°내지 35°이고, 최소 경사각을 갖는 상기 2개의 절삭 코너 사이의 일지점에서의 경사각은 10°내지 30°인 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
4. 제3항에 있어서, 상기 코너들 이후의 경사각은 20°내지 30°인 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
5. 제3항에 있어서, 상기 일지점에서의 경사각은 15°내지 25°인 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
6. 제1항에 있어서, 최소 경사각을 갖는 일지점은 절삭날의 길이의 1/4 내지 3/4에 해당하는 거리만큼 상기 작동 절삭 코너로부터 소정 거리로 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
7. 제1항에 있어서, 최소 경사각을 갖는 일지점은 절삭날의 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
8. 제1항에 있어서, 상기 절삭날이 직선형인 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.
9. 제1항에 있어서, 상기 절삭날이 곡선형인 것을 특징으로 하는 칩 형성 기계 가공 공구용 밀링 절삭 삽입체.