KR101173843B1

KR101173843B1 - 절삭 인서트 및 이것을 이용한 인덱서블 치절 공구

Info

Publication number: KR101173843B1
Application number: KR1020117014648A
Authority: KR
Inventors: 사토루 요시다
Original assignee: 가부시키가이샤 탕가로이
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2012-08-13
Also published as: CA2745968A1; CN102264499A; WO2010073681A1; EP2386376B1; JPWO2010073681A1; BRPI0922414A2; EP2386376A1; JP4756408B2; US8308399B2; US20110255925A1; CA2745968C; CN102264499B; EP2386376A4; RU2465989C1; KR20110094088A

Abstract

축선(O) 둘레로 회전되는 대략 원반형상을 이루는 공구본체(1)의 외주부에 형성된 인서트 설치시트(4)에 착탈 가능하게 설치되는 절삭용 인서트로서, 평판형상을 이루는 인서트 본체(10)와, 상기 인서트 본체(10)의 윗면에 설치된 플랭크면(11)과, 상기 플랭크면(11)과 교차하는 인서트 본체(10)의 측면에 설치된 레이크면(12)과, 상기 레이크면(12)과 상기 플랭크면(11)의 교차능선부에 설치된 절삭날(13)을 구비하고, 상기 절삭날(13)이 상기 인서트 본체(10)의 측면에서 보아 대략 나선 곡선형상을 이루도록 형성되어 있고, 상기 레이크면(12)이 상기 인서트 본체(10)의 윗면으로부터 아랫면을 향하여 안쪽으로 경사지는 동시에, 적어도 상기 공구본체의 외주측에 배치되는 선단부(12a)가 대략 원추의 측면 일부를 구성하는 오목곡면 형상으로 형성되어 있다.

Description

절삭 인서트 및 이것을 이용한 인덱서블 치절 공구{CUTTING INSERT AND INDEXABLE TOOTH CUTTING TOOL USING THE SAME}

본 발명은 톱니바퀴 등의 톱니홈을 절삭하는 기어절삭 가공에 사용되는 절삭용 인서트 및 이것을 이용한 날끝 교환식 기어절삭 공구에 관한 것으로, 특히 주로 나선(involute) 톱니바퀴의 절삭에 따른 것에 관한 것이다.

가공할 톱니바퀴의 톱니형상과 같은 윤곽의 날형상에 의해 톱니바퀴의 톱니형상을 깎아내는 성형법에 의한 기어절삭 가공에는 총형(總形) 기어절삭 공구가 사용된다. 종래 알려져 있는 총형 기어절삭 공구는, 축선 둘레로 회전되는 대략 원반형상을 이루는 몸체의 외주부에서 둘레방향에 따라 복수개 설치된 팁 설치시트에 스로 어웨이 팁(throw away tip)을 기계적으로 설치하고 있다.

이 스로 어웨이 기어절삭 공구에 장착되는 스로 어웨이 팁은, 전형적으로는 대략 사각형 평판형상을 이루는 네가티브 팁이다. 팁은 사각형면에 설치된 플랭크면과 이것과 직교하는 측면에 설치된 레이크면의 교차능선부에 절삭날을 구비하고 있다. 절삭날은 대부분의 톱니바퀴에 사용되고 있는 나선 톱니형상에 대응한 나선 곡선형상을 이루고 있다.

이 스로 어웨이 팁을 팁 설치시트에 설치하였을 경우, 축방향 레이크각이 음(負)이 되기 때문에, 날이 잘 들지 않고, 가공시의 절삭저항이 높아진다. 그 때문에, 채터 진동(chatter vibration)이 발생하기 쉽고, 가공정밀도의 열화나 절삭날의 손상에 의한 공구의 수명저하 등을 초래하는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 일본특허공개공보 2005-66780호에 개시된 기어절삭 커터를 위한 스로 어웨이 팁에서는, 도 10a 내지 도 10c에 나타내는 바와 같이, 팁 본체(104)의 측면(104c)이 팁 본체(104)의 윗면(104a)으로부터 아랫면(104b)을 향해감에 따라 팁 본체(104)의 안쪽으로 점차 경사지도록 형성되고, 이 팁 본체(104)의 측면(104c)과 팁 본체(104)의 윗면(104a)의 교차능선이 나선 톱니바퀴의 톱니바닥 및 톱니면 부분을 절삭하는 절삭날 능(稜)(105a, 105b)으로 되어 있다.

상기 일본특허공개공보 2005-66780호의 발명에서는, 레이크면이 되는 팁 본체(104)의 측면(104c)이 일정한 각도로 경사지는 평탄면으로 이루어진다. 하지만, 이 경사각도를 너무 크게 하면, 팁 본체(104)의 아랫면(104b)으로부터 절삭날 능(105)까지의 날끝 높이 중 낮은 위치에 배치되는 나선 톱니바퀴의 바퀴바닥 부분을 절삭하기 위한 절삭날 능(105a)이, 팁 본체(104)의 윗면(104a)과 마주보는 방향으로부터 평면에서 보아, 팁 본체(104)의 안쪽으로 기울어질 우려가 있다. 한편, 날끝 높이 중 높은 위치에 배치되는 나선 톱니바퀴의 톱니면 부분을 절삭하기 위한 절삭날 능(105b)은, 팁 본체(104)의 윗면(104a)과 마주보는 방향으로부터 평면에서 보아, 팁 본체(104)의 바깥쪽을 향하여 부풀어질 우려가 있다. 그 때문에, 팁 본체(104)를 공구본체에 설치한 상태에서, 톱니바퀴의 톱니바닥 부분을 절삭하기 위한 절삭날 능(105a) 근방에서의 직경방향 레이크각(γf)이 지나치게 네가티브가 되어 버려서, 다른 부분의 절삭날 능(105b)에 비하여 날이 잘 들지 않게 된다. 따라서, 이러한 종래 형식에 따른 팁에서는, 레이크면이 되는 팁 본체(104)의 측면(104c)에 형성될 수 있는 경사각도가 제한된다는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 사정에 감안하여 이루어진 것으로서, 절삭날의 각 부분에서의 직경방향 레이크각(γf)의 상이를 억제할 수 있는 절삭용 인서트 및 이것을 이용한 날끝 교환식 기어절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일형태는, 축선 둘레로 회전되는 대략 원반형상을 이루는 공구본체의 외주부에 형성된 인서트 설치시트에 착탈 가능하게 설치되는 절삭용 인서트로서, 평면에서 보아 대략 사각형상을 이루는 대략 평판형상의 인서트 본체와, 상기 인서트 본체의 윗면에 설치된 플랭크면과, 상기 플랭크면과 교차하는 인서트 본체의 측면에 설치된 레이크면과, 상기 레이크면과 상기 플랭크면의 교차능선부에 설치된 절삭날을 구비하고, 상기 절삭날이 상기 인서트 본체의 측면에서 보아 대략 나선 곡선형상을 이루도록 형성되어 있고, 상기 레이크면이 상기 인서트 본체의 윗면으로부터 아랫면을 향하여 안쪽으로 경사지는 동시에, 적어도 상기 공구본체의 외주측에 배치되는 선단부가 대략 원추의 측면 일부를 구성하는 오목곡면 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 발명에 있어서, 상기 레이크면이 대략 원추의 측면 일부를 구성하는 복수의 오목곡면으로 구성되는 것으로 하여도 된다.

또한, 상기 발명에 있어서, 상기 절삭날이 상기 평면에서 보아 대략 직선형상을 이루도록 형성되어 있는 것으로 하여도 된다.

본 발명의 다른 일형태는, 청구항 1에 기재된 절삭용 인서트가 배치되는 날끝 교환식 기어절삭 공구로서, 축선 둘레로 회전되는 대략 원반형상을 이루는 공구본체와, 상기 공구본체의 외주부에 둘레방향에 따라 지그재그 형상으로 설치된 복수개의 인서트 설치시트를 구비하고, 상기 절삭용 인서트가 상기 인서트 설치시트에 직경방향 레이크각을 음으로 하도록 착탈이 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 명세서 내용 중에 포함되어 있음.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기어절삭 커터를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 기어절삭 커터의 정면도이다.
도 3a는 도 1에 나타내는 기어절삭 커터의 측면도이다.
도 3b는 도 1에 나타내는 기어절삭 커터의 절삭상황을 설명하는 개념도이다.
도 4는 도 3a의 부분확대도이다.
도 5는 도 2의 부분확대도이다.
도 6a는 도 1의 기어절삭 커터에 설치되는 절삭용 인서트를 나타내는 사시도이다.
도 6b는 도 1의 기어절삭 커터에 설치되는 절삭용 인서트를 나타내는 평면도이다.
도 7a는 도 6의 절삭용 인서트를 나타내는 좌측면도이다.
도 7b는 도 6의 절삭용 인서트를 나타내는 우측면도이다.
도 7c는 도 6의 절삭용 인서트를 나타내는 정면도이다.
도 7d는 도 6의 절삭용 인서트를 나타내는 배면도이다.
도 8a는 도 6의 절삭용 인서트의 형상을 설명하는 개념도이다.
도 8b는 도 6의 절삭용 인서트의 레이크면의 경사상태를 설명하는 개념도이다.
도 9a는 도 1의 기어절삭 커터의 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 9b는 도 1의 기어절삭 커터의 변형예의 절삭상황을 설명하는 개념도이다.
도 10a는 종래의 스로 어웨이식 기어절삭 커터에 설치되는 스로 어웨이 팁의 형상을 설명하는 개념사시도이다.
도 10b는 종래의 스로 어웨이식 기어절삭 커터에 설치되는 스로 어웨이 팁의 형상을 설명하는 개념평면도이다.
도 10c는 종래의 스로 어웨이식 기어절삭 커터에 설치되는 스로 어웨이 팁의 형상을 설명하는 개념측면도이다.

이하, 본 발명에 따른 절삭용 인서트 및 이것을 이용한 날끝 교환식 절삭공구의 일실시예에 대하여 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

본 실시예에 따른 기어절삭 커터는, 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 공구본체(1)와 인서트 본체(10)와 설치나사(20)로 구성되어 있다. 공구본체(1)는 축선 둘레로 회전되는 대략 원반형상을 이룬다. 인서트 본체(10)는 공구본체(1)의 외주부에 날부로서 착탈 가능하게 장착된다. 설치나사(20)는 인서트 본체(10)를 공구본체(1)에 설치하기 위하여 사용된다.

상기 공구본체(1)는 강재(鋼材) 등으로 구성되고, 관통구멍(2)과 복수개의 칩 포켓(3)과 복수개의 인서트 설치시트(4)를 구비하고 있다. 관통구멍(2)은 공구본체(1)의 중앙부에 축선에 따라 관통 형성되고, 공구본체(1)를 공작기계의 주축에 설치하기 위하여 사용된다. 복수개의 칩 포켓(3)은 공구본체(1)의 외주부에 둘레방향에 따라 지그재그 형상으로 오목 설치되고, 절삭중의 칩 생성, 수용 및 배출을 용이하게 한다. 복수개의 인서트 설치시트(4)는 각 인서트 포켓(3) 안의 공구회전방향(T)을 향하는 벽면에 형성되고, 인서트 본체(10)를 착좌시킨다.

상기 인서트 설치시트(4)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 인서트 본체(10)가 놓이는 평탄면으로 이루어지는 바닥면(5)과, 상기 바닥면(5)으로부터 기립하는 공구회전방향(T)을 향하는 측벽(6)과, 공구본체(1)의 외주측을 향하는 측벽(7)을 구비하고 있다. 상기 바닥면(5)에는 설치나사(20)와 나사결합하는 암나사형상의 나사구멍(8)이 뚫려 있다. 이 인서트 설치시트(4)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 인서트 본체(10)를 인서트 설치시트(4)에 설치하였을 때 직경방향 레이크각(radial rake)(γf)이 음이 되도록 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 인서트 설치시트(4)는 공구본체(1)의 좌우측면에 둘레방향에 따라 등간격으로 번갈아 배치되고, 복수개의 인서트 설치시트(4)가 지그재그 형상으로 설치되게 되어 있다.

상기 인서트 본체(10)는 고속도강, 초경합금, 서멧(cermet), 세라믹, 초고압 소결체 등으로 구성되고, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 대략 장방형 평판형상, 더욱 구체적으로는 대략 가운데가 볼록한 형상을 이루고 있다. 인서트 본체(10)는 이른바 포지티브 형상의 인서트이고, 플랭크면(11)과, 한쌍의 레이크면(12, 12)과 한쌍의 절삭날(13, 13)과 착좌면(14)과 설치구멍(15)을 구비한다. 플랭크면(11)은 인서트 본체(10)의 윗면에 설치된다. 한쌍의 레이크면(12, 12)은 플랭크면(11)과 예각으로 교차하는 긴 변 측의 좌우측면에 설치된다. 한쌍의 절삭날(13, 13)은 레이크면(12, 12)과 플랭크면(11)의 교차능선부에 설치된다. 착좌면(14)은 플랭크면(11)과 마주보는 아랫면에 설치되고 평탄면으로 이루어진다. 설치구멍(15)은 중앙부에 두께방향을 향하여 관통 형성된다.

이 인서트 본체(10)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 인서트 설치시트(4)에 착탈 가능하게 고정되어 있다. 인서트(10)는 플랭크면(11)과 마주보는 아랫면을 착좌면(14)으로 하여 인서트 설치시트(4)의 바닥면(5) 위에 놓은 후, 한쌍의 레이크면(12, 12) 중 한쪽 레이크면(12)을 인서트 설치시트(4)의 측벽(6)에 맞닿게 하는 동시에, 짧은 변 측의 측면에 설치된 평탄면으로 이루어지는 맞닿음면(16)을 인서트 설치시트(4)의 측벽(7)에 맞닿게 한 상태에서, 설치나사(20)를 설치구멍(15)을 통하여 나사구멍(8)에 나사삽입함으로써 고정된다. 또한, 이 인서트 본체(10)는 지그재그 형상으로 설치된 인서트 설치시트(4)의 좌우 어느 쪽에도 장착할 수 있게 되어 있다.

상기 플랭크면(11)은 도 8a에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보아 대략 장방형상을 이루는 대략 반원형으로 약간 부푼 볼록곡면으로 이루어진다.

상기 레이크면(12)은 도 8a 및 도 8b에 나타내는 바와 같이, 플랭크면(11)으로부터 착좌면(14)을 향하여 인서트 본체(10)의 안쪽으로 경사지는 대략 원추의 측면 일부를 구성하는 2개의 오목곡면으로 이루어진다. 이 2개의 오목곡면은, 공구본체(1)의 외주측에 배치되는 선단부(12a)에 설치된 오목곡면과, 그 밖의 부분(12b)에 설치된 오목곡면으로 구성되고, 각각의 원추의 정점(P1, P2)을 어긋나게 하여 각 원추의 모선(L1, L2)이 절삭날(13)에 따르도록 형성되어 있다. 정점(P1, P2)은 인서트 본체(10)의 위쪽 즉, 플랭크면(11)측에 있다. 선단부(12a)에서의 경사각도와 그 밖의 부분(12b)의 경사각도는 같은 각도로 설치되어 있고, 2개의 오목곡면이 매끄럽게 이어져서 1개의 레이크면(12)을 구성하게 되어 있다. 이 레이크면(12)의 경사각도(α) 즉, 선단부(12a)의 오목곡면의 원추축(M1)(M2)과 모선(L1)(L2)이 이루는 각은 10° 이상 20° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하고, 예를 들어, 15°로 되어 있다.

이와 같이 구성된 레이크면은 도 4에 나타내는 바와 같이, 인서트 본체(10)를 인서트 설치시트(4)에 설치하였을 때, 적어도 선단부(12a) 이외의 대부분에서 축방향 레이크각(axial rake)(γp)이 정(正)으로 되어 있다. 그리고, 이 축방향 레이크각(γp)은 공구본체(1)의 외주측을 향할수록 작아진다. 선단부(12a)에서의 원추의 모선(L1)과 축선(O)이 이루는 축방향 레이크각(γp1)은 0° 이상 10° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하고, 예를 들어, 0.0°~6.6°으로 설정되어 있다. 또한, 선단부 이외의 부분(12b)에서의 원추의 모선(L2)과 축선(O)이 이루는 축방향 레이크각(γp2)은 0°보다 크고 15°보다 작은 범위내에서 설정되는 것이 바람직하고, 예를 들어, 6.6°~9.0°로 설정되어 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 인서트 본체(10)를 인서트 설치시트(4)에 설치하였을 때, 플랭크면(11)과 마주보는 방향으로부터 공구본체(1)의 정면에서 보아, 절삭날(13)과 축선(O)에 수직한 직경선(N)이 이루는 각 즉, 직경방향 레이크각(radial rake)(γf)이 음으로 되어 있다. 이 직경방향 레이크각(γf)은 절삭날(13) 전체길이에 걸쳐서 대략 일정하게 되어 있으며, -10° 이상 0° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하고, 예를 들어, -3.8°로 되어 있다.

인서트 본체(10)를 인서트 설치시트(4)에 설치하였을 때, 적어도 선단부(12a) 이외의 대부분에서는 수직 레이크각(orthogonal rake angle)(γo)이 정으로 되어 있고, 이 수직 레이크각(γo)은 공구본체(1)의 외주측을 향할수록 작아지게 되어 있다. 선단부(12a)에서의 수직 레이크각(γo1)은 예를 들어, 5.5°~9.4°로 되어 있다. 또한, 선단부 이외의 부분(12b)에서의 수직 레이크각(γo2)은 예를 들어, 9.4°~9.6°로 되어 있다. 또한, 절삭날 경사각(cutting edge inclination)(λ)은 정으로 되어 있고, 공구본체(1)의 외주측을 향할수록 크게 되어 있다. 선단부(12a)에서의 절삭날 경사각(λ1)은 예를 들어, 7°~15°로 되어 있다. 또한, 선단부 이외의 부분(12b)에서의 절삭날 경사각(λ2)은 예를 들어, 0°~7°로 되어 있다.

상기 절삭날(13)은 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같이, 레이크면(12)과 마주보는 방향으로부터 인서트 본체(10)의 측면에서 보아, 볼록한 형상의 대략 나선 곡선형상을 이루고, 절삭날(13)의 회전궤적이 나선 곡선을 그리도록 형성된다. 절삭날(13)은 또한 도 6b에 나타내는 바와 같이, 플랭크면(11)과 마주보는 방향으로부터 인서트 본체(10)의 평면에서 보아, 대략 직선형상을 이루도록 형성되어 있다.

이 절삭날(13)은 한쌍의 레이크면(12, 12) 각각의 변릉부(邊稜部)에 설치되어 한쌍의 절삭날(13, 13)을 구성하고 있다. 절삭날(13)은 도 3a에 나타내는 바와 같이, 인서트 본체(10)가 공구본체(1)에 설치된 상태에서 레이크면(12)을 향하여 오른쪽에 배치되는 우측 절삭날(13a)과, 레이크면(12)을 향하여 왼쪽에 배치되는 좌측 절삭날(13b)로 나누어 사용할 수 있게 되어 있다. 결국, 동일한 형상의 인서트 본체(10)를 지그재그 형상으로 설치된 복수개의 인서트 설치시트(4) 각각에 설치함으로써, 우측 절삭날(13a)과 좌측 절삭날(13b)이 번갈아 설치되게 된다. 이 좌우의 절삭날(13a, 13b)은 도 3b에 나타내는 바와 같이, 공구본체(1)가 축선 둘레로 회전됨으로써 연속하는 일련의 절삭날을 형성하게 되어 있고, 이 일련의 절삭날이 그리는 나선 곡선이 피가공물에 전사되어 나선 톱니형상이 잘려나오게 되어 있다.

이 기어절삭 커터는 공작기계의 주축에 설치되고, 공구본체(1)를 그 축선(O) 둘레로 회전시키면서 축선(O)과 교차하는 방향으로 이송이 주어져서, 피가공물에 접촉시키면서 이동시켜서 사용된다. 그리고, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 절삭날(13)의 회전궤적이 이루는 나선 곡선을 피가공물에 전사시키도록 하여 톱니바퀴의 톱니홈을 1개씩 가공하게 된다. 즉, 주로 나선 톱니바퀴의 톱니홈을 성형법에 의해 절삭하는 총형 기어절삭 공구로서 사용되고, 예를 들어, 건설기계 등의 대형 산업기계에 사용되는 대형 모듈의 내접기어의 기어절삭에 바람직하게 사용된다.

또한, 이 기어절삭 커터에 장착되는 인서트 본체(10)는, 예를 들어, 절삭에 의해 우측 절삭날(13a)이 손상되었을 경우, 인서트 설치시트(4)에 대한 설치위치를 좌우 전환하여 좌측 절삭날(13b)로서 사용된다. 즉, 1개의 인서트 본체(10)를 2번 사용할 수 있게 되어 있다. 또한, 레이크면(12)을 다시 연삭함으로써, 더욱이 사용횟수를 늘릴 수 있고, 통상 2~3회의 재연삭이 가능하기 때문에, 1개의 인서트 본체를 6~8회 사용할 수 있게 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 기어절삭 커터의 작용에 대하여 아래에 설명한다.

본 실시예에 따른 기어절삭 커터에 따르면, 레이크면(12)이 플랭크면(11)으로부터 착좌면(14)을 향하여 인서트 본체(10)의 안쪽으로 경사지게 형성되어 있기 때문에, 인서트 본체(10)를 공구본체(1)에 설치하였을 때의 축방향 레이크각(axial rake)(γp)을 정방향으로 변화시킬 수 있다.

이 경우, 공구본체(1)의 외주측에 배치되는 레이크면(12)의 선단부(12a)가 대략 원추의 측면 일부를 구성하는 오목곡면으로 이루어지기 때문에, 레이크면(12)을 경사시켰을 경우에 나선 톱니바퀴의 톱니바닥의 둥근 부분에 대응하는 부분의 절삭날(13)이 이루는 나선 곡선이 무너지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 선단부 이외의 부분(12b)도 대략 원추의 측면 일부를 구성하는 오목곡면으로 이루어지기 때문에, 레이크면(12)의 경사각도(α)를 크게 하였을 경우에 나선 톱니바퀴의 톱니면에 대응하는 부분의 절삭날(13)이 이루는 나선 곡선이 무너지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 레이크면(12)의 경사각도(α)를 원하는 각도로 설정할 수 있으며, 레이크면(12)에 큰 경사각도(α)를 부여함으로써, 인서트 본체(10)를 공구본체(1)에 설치하였을 때의 축방향 레이크각(axial rake)(γp)을 정으로 할 수 있게 된다. 직경방향 레이크각(radial rake)(γf)이 음이 되도록 인서트 본체(10)가 배치되어 있어도, 축방향 레이크각(γp)을 크게 함으로써 수직 레이크각(γo) 및 절삭날 경사각(λ)이 정방향으로 변하기 때문에, 날이 잘 들게 되고, 절삭저항이 줄어든다. 그 결과, 채터 진동이 억제되고, 절삭열이 줄어들기 때문에, 뛰어난 가공정밀도를 얻을 수 있는 동시에, 절삭날의 손상 등을 방지하여 공구 수명의 연장을 도모할 수 있다.

또한, 절삭날(13)이 플랭크면(11)과 마주보는 방향으로부터 평면에서 보아 대략 직선형상을 이루도록 형성되어 있기 때문에, 인서트 본체(10)를 공구본체(1)에 설치하였을 때의 직경방향 레이크각(radial rake)(γf)이 절삭날(13)의 전체길이에 걸쳐서 대략 일정하게 된다. 그 결과, 절삭날(13)의 길이방향에서 날이 잘 들고 안들고의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 피삭재와 절삭날(13)의 접촉개시 포인트가 인서트 본체(10)의 중심방향으로부터 외주방향을 향하여 단조롭게 변하기 때문에, 절삭날(13)의 치핑(chipping)이나 결손의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 축방향 레이크각(axial rake)(γp)은 공구본체(1)의 외주측을 향할수록 작아지며, 선단부(12a)에서의 수직 레이크각(γo1)이 그 밖의 부분(13b)에서의 수직 레이크각(γo2)보다 작기 때문에, 가장 손상되기 쉬운 나선 톱니바퀴의 톱니바닥을 절삭하게 되는 부분의 절삭날(13)의 손상을 방지할 수 있다.

더욱이, 레이크면(12)이 오목곡면으로 이루어지기 때문에, 가공에 의해 배출되는 칩의 배출방향이 공구본체(1)의 중심방향을 향하게 된다. 이에 의해, 가공면에 칩이 스쳐서 가공면의 품위를 떨어뜨리는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 레이크면(12)을 대략 원추의 측면 일부를 구성하는 2개의 오목곡면으로 구성하는 것으로 하였는데, 그 대신, 예를 들어 선단부(12a)에 대해서는 대략 원추의 측면 일부를 구성하는 오목곡면으로 구성하고, 그 밖의 부분(12b)에 대해서는 평탄면으로 이루어지는 경사면으로 구성하는 것으로 하여도 된다. 또한, 레이크면(12)을 대략 원추의 측면 일부를 구성하는 3개 이상의 오목곡면으로 구성하는 것으로 하여도 된다.

또한, 본 실시예에서는 레이크면(12)의 경사각도(α)를 선단부(12a)와 그 밖의 부분(12b)에서 다르지 않고 일정하게 하였는데, 그 대신, 부위에 따라 다른 경사각도로 설정하여도 된다.

또한, 본 실시예에서는 레이크면(12)의 경사각도(α)를 15°로 하였는데, 경사각도(α)는 이것으로 한정되지 않고, 다른 임의의 각도로 할 수 있다. 날이 잘들게 되고, 절삭저항이 떨어지는 것을 고려하면, 레이크면(12)의 경사각도(α)는 10° 이상 20° 이하의 범위내에서 설정하는 것이 바람직하고, 유리하게는 12° 이상 18° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다. 만약, 레이크면(12)의 경사각도(α)가 10° 미만이면, 인서트 설치시트(4)가 인서트 본체(10)를 설치하였을 때의 직경방향 레이크각(radial rake)(γf)이 음이 되도록 형성되어 있기 때문에, 이 인서트 설치시트(4)에 인서트 본체(10)를 설치하였을 때, 선단부 이외의 부분(12b)에서도 축방향 레이크각(γp)이 음이 되어 버려서, 기대하는 바와 같은 효과를 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 만약 경사각도(α)가 20°를 넘으면, 날끝 강도가 떨어질 우려가 있고, 또한 착좌면(14)이 작아져 버리기 때문에 인서트 본체(10)의 크기를 늘려야한다는 문제가 발생할 우려가 있다.

또한, 본 실시예에서는 선단부(12a)에서의 축방향 레이크각(axial rake)(γp1)을 0.0°~6.6°로 하고, 그 밖의 부분(12b)에서의 축방향 레이크각(γp2)을 6.6°~9.0°로 하였는데, 축방향 레이크각(γp)은 이것으로 한정되지 않고, 다른 임의의 각도로 할 수 있다. 날이 잘 들게 되고, 절삭저항의 저감을 도모하면서 날끝 강도를 유지한다는 점을 고려하면, 선단부(12a)의 축방향 레이크각(γp1)은 0° 이상 10° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하고, 유리하게는 0° 이상 8° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 선단부 이외의 부분(12b)의 축방향 레이크각(γp2)은 0°보다 크고 15°보다 작은 범위내에서 설정되는 것이 바람직하고, 유리하게는 0°보다 크고 10°보다 작은 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다. 만약 0° 이하이면, 이른바 네가티브 절삭이 되고, 절삭저항의 저감효과를 기대할 수 없게 될 우려가 있으며, 만약 15° 이상이면, 날끝각이 예각이 되고, 가공중의 치핑이나 결손이 발생하기 쉽게 될 우려가 있다.

또한, 본 실시예에서는 직경방향 레이크각(radial rake)(γf)을 -3.8°로 하였는데, 직경방향 레이크각(γf)은 이것으로 한정되지 않고 다른 임의의 각도로 할 수 있다. 피삭재와 절삭날(13)의 접촉개시시에 발생하는 치핑이나 결손 발생의 억제 효과를 고려하면, 직경방향 레이크각(γf)은 -10° 이상 0° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하고, 유리하게는 -8° 이상 -3° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다. 만약 -10°보다 작으면, 절삭저항이 커지기 때문에, 채터 진동의 발생 등에 의한 가공정밀도의 저하, 공구 손상의 확대 등의 우려가 있으며, 만약 0°보다 크면, 피삭재와 절삭날(13)의 접촉개시시에 치핑이나 결손이 발생할 우려가 있다.

또한, 본 실시예에서는 선단부(12a)에서의 수직 레이크각(γo1)을 5.5°~9.4°로 하고, 그 밖의 부분(12b)에서의 수직 레이크각(γo2)을 9.4°~9.6°로 하였는데, 수직 레이크각(γo)은 이것으로 한정되지 않고, 다른 임의의 각도로 할 수 있다. 선단부(12a)의 수직 레이크각(γo1)은 -5° 이상 20° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하고, 또한 선단부 이외의 부분(12b)에서의 수직 레이크각(γo2)은 0°보다 크고 15°보다 작은 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는 선단부(12a)에서의 절삭날 경사각(λ1)을 7°~15°로 하고, 그 밖의 부분(12b)에서의 절삭날 경사각(λ2)을 0°~7°로 하였는데, 절삭날 경사각(λ)은 이것으로 한정되지 않고, 다른 임의의 각도로 할 수 있다. 선단부(12a)의 절삭날 경사각(λ1)은 -5° 이상 20° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하고, 또한 선단부 이외의 부분(12b)에서의 절삭날 경사각(λ2)은 0° 이상 10° 이하의 범위내에서 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는 도 1 내지 도 5를 이용하여 내측 톱니바퀴의 톱니홈을 1개씩 절삭하는 싱글형 공구본체(1)로 이루어지는 기어절삭 커터를 예로 들어 설명하였는데, 본 발명에 따른 날끝 교환식 기어절삭 공구는 이것으로 한정되지 않고, 이 대신, 예를 들어, 도 9a 및 도 9b에 나타내는 바와 같이, 톱니바퀴의 톱니홈을 2개 동시에 절삭하는 듀플렉스형 공구본체(30)로 이루어지는 기어절삭 커터를 채용하여도 된다. 또한, 내측 톱니바퀴로 한정되지 않고, 외측 톱니바퀴 등의 다른 톱니바퀴의 톱니홈을 절삭하는, 호브 절삭(hobbing)용 공구 등의 기어절삭 공구에 사용할 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 인서트 본체(10)를 대략 장방형 평판형상, 더욱 구체적으로는 대략 가운데가 볼록한 형상으로 하였는데, 팁의 형상은 이것으로 한정되지 않고, 삼각형 평판형상 등의 다른 임의의 형상을 채용하여도 된다.

1: 공구본체 2: 관통구멍
3: 칩 포켓 4: 인서트 설치시트
5: 바닥면 6, 7: 측벽
8: 나사구멍 10: 인서트 본체
11: 플랭크면 12: 레이크면
13: 절삭날 14: 착좌면
15: 설치구멍 16: 맞닿음면
20: 설치나사 30: 공구본체
104: 팁 본체 105: 절삭날 능

Claims

축선 둘레로 회전되는 원반형상을 이루는 공구본체의 외주부에 형성된 인서트 설치시트에 착탈 가능하게 설치되는 절삭 인서트로서,
평판형상의 인서트 본체와,
상기 인서트 본체의 윗면에 설치된 플랭크면과,
상기 플랭크면과 교차하는 인서트 본체의 측면에 설치된 레이크면과,
상기 레이크면과 상기 플랭크면의 교차능선부에 설치된 절삭날을 구비하고,
상기 절삭날이 상기 인서트 본체의 측면에서 보아 나선 곡선형상을 이루도록 형성되어 있고,
상기 레이크면이 상기 인서트 본체의 윗면으로부터 아랫면을 향하여 안쪽으로 경사지는 동시에, 적어도 상기 공구본체의 외주측에 배치되는 선단부가 원추의 측면 일부를 구성하는 오목곡면 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 레이크면이 원추의 측면 일부를 구성하는 복수의 오목곡면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 절삭날이 상기 인서트 본체의 윗면에서 보아 직선형상을 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
제 1 항에 기재된 절삭 인서트가 배치되는 인덱서블 치절 공구로서,
축선 둘레로 회전되는 원반형상을 이루는 공구본체와,
상기 공구본체의 외주부에 둘레방향에 따라 지그재그 형상으로 설치된 복수개의 인서트 설치시트를 구비하고,
상기 절삭 인서트가 상기 인서트 설치시트에 직경방향 레이크각을 음으로 하도록 착탈이 자유롭게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인덱서블 치절 공구.