KR100624744B1 - 핀 밀러 커터용 인서트 팁 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핀 밀러 커터에 관한 것으로서 보다 상세히는, 왕복이동식 내연기관의 크랭크샤프트를 기계가공하기 위한 핀 밀러 커터본체에 착탈 가능하게 장착되는 핀 밀러 커터용 인서트 팁에 관한 것이다.

본 발명은 환형으로 이루어진 커터본체(2)의 내주연 전방과 양측방을 따라 형성된 다수의 포켓부에 절삭날이 내주연 전방과 양측방으로 각각의 소정의 각도로 돌출되도록 볼트로써 탈착가능하게 고정되어 커터본체(2)가 피삭재측으로 진입할 때 상기 피삭재의 표면과 접촉되어 절삭이 이루어지는 핀 밀러 커터용 인서트 팁(100)에 있어서, 상기 인서트 팁(100)은 예각모서리부들에 의해 형성된 수평상부면(110)과 상기 수평상부면(110)과 마주하는 한 쌍의 둔각모서리부들에 의해 형성된 수평하부면(120)으로 이루어진 사다리꼴 형상을 가지며, 상기 수평상부면의 장변 및 코너부(R2)로 이루어진 핀부절삭날과 상기 수평하부면의 코너부(R1)로 이루어진 치크부 절삭날을 가지고, 상기 인서트 팁(100)의 하단에는 인서트 팁(100)의 양측 모서리에 인접하여 인서트 팁(100) 전면에서 후면까지의 일직선 구간을 따라 반구형상의 칩브레이커(130)가 형성된다.

인서트 팁, 커터, 핀 밀러, 사다리꼴, 칩브레이커

Description

핀 밀러 커터용 인서트 팁{Insert tip for pin miller cutter}

도 1은 종래의 핀 밀러 커터용 인서트 팁을 이용한 크랭크샤프트의 가공상태를 나타내는 도면.

도 2는 종래의 핀 밀러 커터용 인서트 팁을 나타내는 사시도.

도 3a 및 3b는 각각 종래의 핀 밀러 커터용 인서트 팁이 커터본체에 장착된 상태를 나타내는 커터본체의 측면도 및 정면도.

도 4는 본 발명의 핀 밀러 커터용 인서트 팁을 나타내는 사시도.

도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 핀 밀러 커터용 인서트 팁의 평면도 및 저면도.

도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 핀 밀러 커터용 인서트 팁이 커터본체에 장착된 상태를 나타내는 측면도 및 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1...크랭크샤프트 2...커터본체

100...인서트 팁 110...수평상부면

120...수평하부면 130...칩브레이커

본 발명은 핀 밀러 커터에 관한 것으로서 보다 상세히는, 왕복이동식 내연기관의 크랭크샤프트를 기계가공하기 위하여 본체에 착탈 가능하게 장착되는 핀 밀러 커터용 인서트 팁에 관한 것이다.

일반적으로 왕복이동식 내연기관의 크랭크샤프트를 가공하는 절삭공구로서 핀 밀러 커터가 사용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 핀 밀러 커터는 크랭크샤트트(1)의 주위를 고속회전하면서 크랭크샤프트(1)를 향해 적절히 진입하여 소정의 형상으로 크랭크샤프트를 가공하는 장치로서, 구동모터로부터 회전력을 전달받아 자전하면서 크랭크샤프트(1)를 향해 일정거리를 진입하도록 설치된 환형의 내주연를 가지는 커터본체(2)와, 상기 커터본체(2)의 내주연 일측에 고정되어 커터본체(2)가 크랭크샤프트(1)로 진입할 때 크랭크샤프트 표면과 접촉하면서 절삭을 수행하는 인서트 팁(3)을 구비한다.

상기 인서트 팁(3)은 각각의 절삭날이 상기 내주연의 전방과 양측방으로 소정의 각도로 돌출되도록 형성되고, 커터본체(2)의 전방과 양측방을 따라 형성된 다수의 포켓부(2a,2b)를 통해 커터본체(2)와 결합된다. 상기 포켓부(2a,2b)는 커터본체(2)의 전방과 양측방을 따라 상기 인서트 팁(3)이 피삭재를 최적의 조건으로 피삭재를 절삭할 수 있는 각도로 안착될 수 있도록 소정의 형상으로 이루어진 안착면과, 인서트 팁(3)이 안착면에 안착된 상태에서 인서트 팁(3)을 통과한 인서트 고정용 볼트가 체결되는 볼트결합홀을 갖는다.

상기와 같이 인서트 팁(3)이 장착된 커터본체(2)가 크랭크샤프트의 주위를 자전 및 공전하면서 크랭크샤프트를 가공하게 되는데, 커터의 전방을 향해 돌출되게 장착된 인서트 팁(3)은 크랭크샤프트(1)의 주축인 핀(pin)부(P)를 가공하고, 커터의 양측을 향해 돌출되게 장착된 인서트 팁들(3)은 크랭크샤프트(1)의 치크(cheek)부(C)를 가공한다.

이때, 상기의 인서트 팁(3)은 효율적인 사용을 위하여 8개의 코너부를 모두 사용할 수 있도록 형성되어야 한다. 그리고, 포켓부(2a,2b)에 장착시 장착위치를 쉽게 판별할 수 있는 형상으로 제작되도록 하여 피삭재의 오가공이 발생되지 않도록 해야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기의 조건들을 만족하도록 개발된 인서트 팁(10)으로서, 대한민국특허출원 제2001-46703호에 개시된 "스로어웨이 삽입체 및 이를 이용한 핀 밀러 커터"가 알려져 있다.

이 삽입체(이하 '인서트 팁(10)' 이라 함)는 둔각모서리와 예각모서리가 대향하는 평행사변형 형상으로 제작된다. 상기 인서트 팁(10)의 측면부는 일측지점(S)에서 서로 다른 각도를 가지고 연결된 2개의 편평면(13a,13b)에 의해 형성된다. 또한, 상기 인서트 팁(10)의 상부면(11)과 하부면(12)에는 각각 예각모서리와 둔각 모서리를 따라 각기 다른 곡률반경을 가지도록 독립적인 아치형 면(14a,14b)이 각각 형성되는데, 이 아치형 면(14a,14b)들은 각각 하부면(12)과 상부면(11)으로 진행하면서 측면을 향해 자연스럽게 작아져 상기 2개의 편평면(13a,13b)과 연결된다.

도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 구성을 갖는 인서트 팁(10)은 커터본체(2)의 내주연 전방과 양측방을 따라 고정되는데 이중, 커터본체(2)의 내주연의 전방을 따라 설치되는 인서트 팁(10)들은 상부면(11)과 하부면(12)이 각각 전방을 향하도록 교대로 설치되며, 내주연의 전방 양측을 번갈아 가면서 교차 설치된다.

그리고, 커터본체(2)의 양측방을 따라 설치되는 인서트 팁(10)은 하부면(12)과 상부면(11)이 전방을 향하도록 하여 둔각모서리 부분이 치크부(C)를 절삭하는 주인선이 되도록 내주연 전방을 따라 설치된 인서트 팁(10)들 사이에 하나씩 엇갈리는 방식으로 교대로 장착된다. 이렇게 하면, 커터본체(2)의 내주연의 전방을 따라 설치된 인서트 팁(10)은 상부면과 하부면이 레이크면이 되며, 커터본체(2)의 양측방을 따라 설치된 인서트 팁(10)은 양측면이 레이크면이 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 종래의 인서트 팁(10)에 따르면, 인서트 팁(10)이 평행사변형 형상으로 제작되고 예각모서리와 둔각모서리부의 모서리각 형상이 확연하게 상이한 것으로부터 육안으로도 쉽게 인서트 팁(100)의 장착위치를 용이하게 구별할 수 있을 뿐만 아니라, 포켓부가 이러한 장착상태를 고려하여 각기 다른 형상으로 이루어져 있어서 포켓부에 장착시 발생되는 혼돈이 방지된다.

또한, 서로 다른 곡률반경을 갖는 모서리로 형성된 예각모서리와 둔각모서리부에 의하여 핀부와 치크부가 서로 다른 곡률반경으로 절삭될 수 있으므로 8곳의 코너부가 필요에 따라 모두 사용하다.

그러나, 상기와 같은 구성의 종래의 인서트 팁(10)은 그 측면부가 일측지점(S)에서 서로 다른 각도를 가지고 연결된 2개의 편평면(13a,13b)을 가지는 동시에, 예각모서리와 둔각 모서리를 따라 각기 다른 곡률반경을 가지도록 독립적인 아치형 면(14a,14b)을 가지는 복잡한 형상을 하고 있으므로 그 제작이 어렵다.

또한, 커터본체(2)의 측방에 설치되는 인서트 팁(10)들은 커터본체(2)가 평행사변형으로 형성된 관계로 반경방향에 대하여 네거티브 경사각을 가지도록 장착될 수 밖에 없기 때문에, 절삭시 높은 절삭저항에 의하여 피삭물에 대한 정확한 가공이 이루어지지 않게 되는 문제점을 가진다.

절삭저항이 과도하게 발생되면, 칩의 방향이 피삭재 방향으로 배출되게 되므로 커터의 부하증가 및 진동 등의 발생되어 피절삭물의 조도가 불량하게 되는 것이다. 이는, 단순히 피절삭물의 조도 불량으로 인한 품질저하 문제 뿐만 아니라, 인서트 팁(10)에 지속적으로 비정상적인 하중의 인가와 미세 유동을 발생시켜 인서트 팁(10)에 균열을 일으킴으로써 공구의 수명을 단축시키는 문제로 이어진다.

더욱이, 상기 인서트 팁(10)의 균열은 미세하여 육안으로는 파악하기 힘들기 때문에 그 관리가 매우 어려울뿐 아니라, 이로 인해 적절한 팁 교체시기를 놓침으로써 인서트 팁(10)이 파단되어 조업이 중단되는 심각한 문제를 유발할 수도 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점들을 고려하여 이루어진 것으로서, 커터본체에 장착시 혼돈이 없고 8개의 코너부를 모두 사용할 수 있음은 물론, 제작이 용이하도록 간단한 형상을 가지며, 절삭부하를 최소화시켜 피삭재에 대한 정확한 가공을 수행할 수 있는 핀 밀러 커터용 인서트 팁을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 환형으로 이루어진 커터본체의 내주연 전방과 양측방을 따라 형성된 다수의 포켓부에 절삭날이 내주연 전방과 양측방으로 각각의 소정의 각도로 돌출되도록 볼트로써 탈착가능하게 고정되어 커터본체가 피삭재측으로 진입할 때 상기 피삭재의 표면과 접촉되어 절삭이 이루어지는 핀 밀러 커터용 인서트 팁에 있어서, 상기 인서트 팁은 예각모서리부들에 의해 형성된 수평상부면과 상기 수평상부면과 마주하는 한 쌍의 둔각모서리부들에 의해 형성된 수평하부면으로 이루어진 사다리꼴 형상을 가지며, 상기 수평상부면의 장변 및 코너부로 이루어진 핀부절삭날과 상기 수평하부면의 코너부로 이루어진 치크부 절삭날을 가지고, 상기 인서트 팁의 하단에는 인서트 팁의 양측 모서리에 인접하여 인서트 팁 전면에서 후면까지의 일직선 구간을 따라 반구형상의 칩브레이커가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평상부면과 수평하부면의 각 코너부는 모두 라운드 처리되며, 상기 라운드는 동일 수평면상에 대해서는 동일한 반경으로 형성되고, 다른 수평면상에 대해서는 서로 다른 반경으로 형성된다.

또한, 상기 인서트 팁의 예각 모서리부는 65˚내지 85˚의 범위를 만족하도록 형성되고, 둔각모서리부는 95˚내지 115˚의 범위를 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 커터본체의 내주연 전면을 따라 설치된 인서트 팁들은 커터본체의 반경 방향으로는 네거티브 경사각을 갖고 커터본체의 회전축 방향으로는 포지티브 경사각을 가지도록 배치되며 내주연의 전면 좌측과 우측을 번갈아 가면서 교차 설치된다. 그리고, 커터본체의 내주연 양측면을 따라 설치되는 인서트 팁들은 커터본체의 반경방향으로는 포지티브 경사각을 갖고 커터본체의 회전축 방향으로는 네거티 브 경사각을 가지도록 배치되며, 상기 커터본체의 내주면 전면을 따라 설치된 인서트 팁 사이에 하나씩 좌측면과 우측면을 번갈아 가면서 교차 설치된다.

이 경우, 커터본체의 내주연 양측면을 따라 설치되는 인서트 팁들은 상기 칩브레이커에 의하여 커터본체의 반경방향에 대하여 포지티브 경사각을 갖는다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 발명이 적용되는 핀밀러커터는 종래기술에서 설명한 핀밀러커터와 동일하므로 여기서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 핀밀러 커터용 인서트 팁(100)은 판상의 부재로서, 예각모서리부들에 의해 형성된 수평상부면(110)과 상기 수평상부면(110)과 마주하는 한 쌍의 둔각모서리부들에 의해 형성된 수평하부면(120)으로 이루어진 사다리꼴 형상을 갖는다. 인서트 팁(100)의 중앙에는 커터본체에 장착시 체결용 볼트가 통과되는 결합홀(101)이 형성된다.

상기 인서트 팁(100)의 전면과 후면의 하단에는 인서트 팁(100)의 양측 모서리와 인접하는 한쌍의 칩브레이커(130)가 형성된다. 이 칩브레이커(130)는 인서트 팁(100)이 두께방향으로 반구형상의 단면을 가지며, 인서트 팁(100)의 두께방향으로 인서트 팁(100) 전면에서 후면까지 일직선 구간을 따라 형성된다.

상기 칩브레이커(130)는 절삭가공시 치크부로부터 배출되는 절삭 칩을 분절시켜 인서트 팁(100)에 발생되는 절삭저항을 저하시킨다. 또한, 상기 칩브레이커(130)에 의하여 인서트 팁(100)은 커터본체(2)의 반경방향에 대하여 포지티브 경사 각을 갖는다.

또한, 예각 모서리부는 65˚내지 85˚의 범위를 만족하도록 형성되고, 둔각모서리부는 95˚내지 115˚의 범위를 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 수치들은 다양한 실험에 따른 결과로서 절삭부하를 최소화하면서 절삭성이 극대화되도록 최적화된 수치이다.

또한, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 상기 수평상부면(110)과 수평하부면(120)의 각 코너부(R2,R1)는 모두 라운드 처리되며, 상기 코너부(R2,R1)는 동일 수평면상에 대해서는 동일한 반경으로 형성되고, 타 수평면상에 대해서는 서로 다른 반경으로 형성된다. 따라서, 상기 수평상부면(110)의 전후면을 이루는 장변 및 코너부(R2)는 핀부절삭날을 이루게 되며, 상기 수평하부면(120)의 코너부(R1)는 치크부 절삭날을 이루게 되므로 핀부와 치크부의 모서리 가공시 서로 다른 반경으로의 가공할 수 있으며, 동일 수평면상의 코너들이 모두 동일한 반경으로 이루어져 있기 때문에 인서트 팁(100)의 형상이 단순해지고 칩의 가공 또한 용이해진다.

이와 같이, 본 발명의 인서트 팁(100)은 그 형상이 사다리꼴 형상을 이루면서 예각모서리부와 둔각모서리부의 각도차가 육안으로 수평상부면(110)과 수평하부면(120)을 쉽게 판별할 수 있을 정도록 크고, 특히, 수평상부면(110)에 칩브레이커(130)가 형성되어 있기 때문에 커터본체에 장착시 장착위치를 혼돈하여 오장착 될 염려가 없다.

도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인서트 팁(100)은 커터본체(2)의 내주연 전면과 양측면에 설치된다.

커터본체(2)의 내주연 전면을 따라 설치된 인서트 팁(100)들은 커터본체(2)의 반경 방향으로는 네거티브 경사각을 갖고 커터본체(2)의 회전축 방향으로는 포 지티브 경사각을 가지도록 배치되며 내주연의 전면 좌측과 우측을 번갈아 가면서 교차 설치된다.

그리고, 커터본체(2)의 내주연 양측면을 따라 설치되는 인서트 팁(100)들은 커터본체(2)의 반경방향으로는 포지티브 경사각을 갖고 커터본체(2)의 회전축 방향으로는 네거티브 경사각을 가지도록 배치되며, 상기 커터본체(2)의 내주면 전면을 따라 설치된 인서트 팁(100) 사이에 하나씩 좌측면과 우측면을 번갈아 가면서 교차 설치된다.

특히, 커터본체(2)의 내주연 양측면을 따라 설치되는 인서트 팁(100)들은 커터본체(2)의 반경방향을 기준으로 네거티브 경사각을 갖도록 수평하부면(120)이 기울어진 상태로 고정되나, 수평상부면(110)의 코너부에 형성된 칩브레이커(130)에 의해 실제 포지티브 경사각을 갖게 된다.

본 발명에 따르면, 절삭가공시 인서트 팁(100)에 작용하는 절삭저항을 최소화시킬 수 있다.

즉, 크랭크샤프트의 핀부분을 가공하는 커터본체(2)의 내주연 전면을 따라 설치된 인서트 팁(100)들과, 크랭크샤프트의 치크부를 가공하는 커터본체(2)의 내주연 양측면을 따라 설치되는 인서트 팁(100)들에는 가공 과정에서 높은 절삭하중이 인서트 팁(100)들에 인가되는데, 커터본체(2)의 내주연 전면을 따라 설치된 인서트들이 커터본체(2)의 회전축 방향으로 포지티브 경사각을 갖는 동시에, 커터본체(2)의 내주연 양측면을 따라 설치되는 인서트 팁(100)들이 커터본체(2)의 반경 방향에 대하여 포지티브 경사각을 갖기 때문에 절삭시 발생하는 칩이 피삭재로부터 멀어지는 방향으로 배출되므로 네거티브 경사각에 비하여 절삭저항이 크게 감소된다. 절삭저항이 감소하면 절삭 진동이 감소되므로 결국 절삭성이 향상된다.

아울러, 수평하부면(120)측 측면모서리에 형성된 칩브레이커(130)가 절삭시 치크부에서 발생하는 절삭 칩을 분절시키기 때문에 절삭저항은 더욱 감소된다.

본 발명에 따르면, 좌우가 대칭형상이고 전면에 대하여 수직상태로 상부면과 하부면이 형성되어 있기 때문에 상기와 같이 커터본체(2)에 배치된 상태에서 8곳의 코너부를 모두 사용할 수 있다. 즉, 커터본체(2)의 내주연 전면을 따라 설치된 인서트 팁(100)들끼리 자리를 바꾸거나 뒤집어서 인서트 팁(100)의 상부의 4코너를 사용하고, 커터본체(2)의 내주연 양측면을 따라 설치되는 인서트 팁(100)들의 자리를 바꾸거나 뒤집어서 하부의 4코너를 사용하면 8곳의 코너부를 모두 사용할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 핀 밀러 커터용 인서트 팁에 의하면,

첫째, 인서트 팁이 커터본체에 포지티브 경사각을 가지도록 장착되므로 절삭부하가 최소화됨으로써 절삭 진동이 감소되어 절삭성이 향상되므로 피삭재에 대한 정확한 가공을 수행할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 인서트 팁이 사다리꼴 형상으로 되어 있어 커터본체에 장착시 혼돈에 의한 오장착을 방지할 수 있으며, 형상이 단순하여 가공이 용이하다.

셋째, 좌우가 대칭형상이고 전면에 대하여 수직상태로 상부면과 하부면이 형 성되어 있기 때문에 인서트 팁들의 자리를 바꾸거나 뒤집어서 8개의 코너부를 모두 사용할 수 있어 경제적이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화 될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

Claims (5)

1. 환형으로 이루어진 커터본체의 내주연 전방과 양측방을 따라 형성된 다수의 포켓부에 절삭날이 내주연 전방과 양측방으로 각각의 소정의 각도로 돌출되도록 볼트로써 탈착가능하게 고정되어 커터본체가 피삭재측으로 진입할 때 상기 피삭재의 표면과 접촉되어 절삭이 이루어지는 핀 밀러 커터용 인서트 팁에 있어서,

   상기 인서트 팁은 예각모서리부들에 의해 형성된 수평상부면과 상기 수평상부면과 마주하는 한 쌍의 둔각모서리부들에 의해 형성된 수평하부면으로 이루어진 사다리꼴 형상을 가지며, 상기 수평상부면의 장변 및 코너부로 이루어진 핀부절삭날과 상기 수평하부면의 코너부로 이루어진 치크부 절삭날을 가지고, 상기 인서트 팁의 하단에는 인서트 팁의 양측 모서리에 인접하여 인서트 팁 전면에서 후면까지의 일직선 구간을 따라 반구형상의 칩브레이커가 형성된 것을 특징으로 하는 핀 밀러 커터용 인서트 팁.
2. 제1항에 있어서,

   수평상부면과 수평하부면의 각 코너부는 모두 라운드 처리되며, 상기 라운드는 동일 수평면상에 대해서는 동일한 반경으로 형성되고, 다른 수평면상에 대해서는 서로 다른 반경으로 형성된 것을 특징으로 하는 핀 밀러 커터용 인서트 팁.
3. 제 1항에 있어서,

   예각 모서리부는 65˚내지 85˚의 범위를 만족하도록 형성되고, 둔각모서리부는 95˚내지 115˚의 범위를 만족하도록 형성된 것을 특징으로 하는 핀 밀러 커 터용 인서트 팁.
4. 제 1항에 있어서,

   커터본체의 내주연 전면을 따라 설치된 인서트 팁들은 커터본체의 반경 방향으로는 네거티브 경사각을 갖고 커터본체의 회전축 방향으로는 포지티브 경사각을 가지도록 배치되며 내주연의 전면 좌측과 우측을 번갈아 가면서 교차 설치되고,

   커터본체의 내주연 양측면을 따라 설치되는 인서트 팁들은 커터본체의 반경방향으로는 포지티브 경사각을 갖고 커터본체의 회전축 방향으로는 네거티브 경사각을 가지도록 배치되며, 상기 커터본체의 내주면 전면을 따라 설치된 인서트 팁 사이에 하나씩 좌측면과 우측면을 번갈아 가면서 교차 설치되는 것을 특징으로 하는 핀 밀러 커터용 인서트 팁.
5. 제 1항 또는 4항에 있어서,

   커터본체의 내주연 양측면을 따라 설치되는 인서트 팁들은 상기 칩브레이커에 의하여 커터본체의 반경방향에 대하여 포지티브 경사각을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 핀 밀러 커터용 인서트 팁.

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