KR101521666B1

KR101521666B1 - 절삭 인서트

Info

Publication number: KR101521666B1
Application number: KR1020097020425A
Authority: KR
Inventors: 애사프 발라스; 카롤 스밀로비치
Original assignee: 이스카 엘티디.
Priority date: 2007-04-01
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2015-05-19
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: EP2131982B1; BRPI0809070B1; CN101652215B; KR20100014692A; WO2008120186A1; RU2455128C2; IL182343A0; IL200706A0; JP5131345B2; EP2131982A1; RU2009136032A; CN101663121B; KR101417180B1; JP2010523353A; US20100111619A1; KR20100014691A; US8177460B2; BRPI0809070A2; US8231311B2; US20100080662A1

Abstract

본 발명의 절삭 인서트는 5각형 각기둥 형상을 갖는다. 절삭 영역은 각각의 다각형 측면과 관련되고 중앙 접선 접촉면에 대하여 상승되어 있다. 다각형 측면과 관련된 주 절삭 에지는 주 레이크 표면과 주 릴리프 표면의 교차부에서 형성된다. 둥근 모퉁이부와 관련된 부 절삭 에지는 부 레이크 표면과 부 릴리프 표면의 교차부에서 형성되고 주 절삭 에지와 만난다. 주 릴리프 표면은 주 절삭 에지의 상부 단부에 인접한 최대값으로부터 최소값까지 변화하는 주 릴리프 표면 각도를 관련된 주 접촉면과 형성한다. 부 릴리프 표면은 주 절삭 에지에 인접한 최대값으로부터 최소값까지 변화하는 부 릴리프 표면 각도를 관련된 둥근 모퉁이부와 형성한다.

절삭 영역, 다각형 측면, 접선 접촉면, 절삭 에지, 레이크 표면, 릴리프 표면

Description

절삭 인서트 {CUTTING INSERT}

본 발명은 램프 다운 작업(ramp down operations)을 겸하는 고속 밀링 가공을 위한 절삭 인서트에 관한 것이다.

고 이송 밀링 가공(high feed milling) 또는 HFM으로 알려진 밀링 가공 기술은 공구 축에 대하여 축방향으로 공작물과의 결합성이 낮고(low engagement) 이송 속도가 높은 것을 특징으로 한다. 고속 밀링 기계가공 방법은 산업계에 널리 보급되어 있다. 이 기술을 실현하게 하는 많은 절삭 형상(cutting geometry)이 존재한다. 몇몇 기하학적 형상들은 중실 공구 및 교체 가능한 중실 헤드에서 관찰될 수 있고, 다른 기하학적 형상들은 인덱싱 가능한 절삭 인서트가 내장된 다양한 커터들로 실현되었다.

램핑(ramping) 또는 램프 다운 밀링 가공은 축방향 이송과 결합하는 측방향 이송을 갖는 밀링 가공 공정으로서 알려져 있다. 상대적으로 경량의 기계가공 공구로 거친 밀링 가공에서 높은 금속 제거율을 달성하는 능력으로 인하여, 상술한 기술은 다이 및 주형 산업에서 매우 인기가 있다. 기계가공 캐비티 및 포켓은 이 분야에서 전형적인 적용예이기 때문에, 공구 램핑 능력은 상당한 의미를 갖는다. 다이 및 주형 산업을 위한 다른 중요한 인자, 즉 클램핑 공구의 정적 및 동적 강성 도(stiffness)를 감소시키고 절삭 능력에 영향을 미치는 대형 공구 오버행(large tool overhang)에 의한 기계가공은 너무 이른 인서트 마모 및 인서트 파손도 방지하기 위해서 신뢰가능한 인서트 클램핑을 요구한다.

고 이송 밀링 가공을 위한, 특히 램핑을 위한 공구의 절삭 에지에 대한 두 개의 주 설계 접근법들이 존재한다. 하나의 접근법에 따르면, 절삭 에지는 큰 직경의 둥근 인서트들을 갖는 커터의 일부분이다. 다른 하나의 접근법에 따르면, 절삭 에지는 작은 각도에서 경사진 직선이다. 고 이송 밀링 가공 인서트는 인서트의 중앙 구멍을 관통하는 클램핑 나사에 의해 클램핑 되지만, 대부분의 경우에, 클램핑 아암과 같은 추가적인 클램핑 요소가 인서트를 포켓 내로 신뢰가능하게 고정하기 위해서 공구 설계에 도입된다.

고 이송 밀링 가공을 위한 공구의 예는 히타치(HITACHI)의 "ASR 알파 터보 라인(ASR Alpha Turbo line)"이라는 제품에 관한 것이다. 인서트는 주 절삭 에지부, 주연 절삭 에지부 및 내부 직선 절삭 에지부를 갖는다. 인서트는 포지티브 측면 경사를 가지며, 즉 측면들은 상부면과 90도 미만인 각도로 형성된다. 이 특허의 도면들은 두 개 또는 세 개의 절삭 에지들을 가질 수 있는 것을 도시한다. 공구는 두 개의 클램핑 요소들을 포함한다. 제1 클램핑 요소는 인서트 클램핑 나사이다. 제2 클램핑 요소는 클램핑 아암이다.

인서트 클램핑에 대한 유사한 접근법은 디제트(DIJET)의 "고 이송 다이마스터 "에스케이에스"형(High Feed Diemaster "SKS" Type)", 미쯔비시(MITSUBISHI)의 "고 이송 반경 밀링 커터 에이제이엑스 형(High-feed radius milling cutter AJX type)"(2004년 9월 15일자로 출원된 일본 특허 출원 제20040268123호 및 2004년 9월 7일자로 출원된 일본 특허 출원 제20040259472호), 및 콜로이(KORLOY)의 "에이치알엠 공구(HRM Tools)"에서 관찰된다. 인서트는 세 개의 절삭 에지들과 공구에 장착된 인서트를 위한 필수적인 신뢰성을 보장하는 13도 내지 15도 사이의 측면 경사를 갖는다. 포지티브 측면 경사의 결과로서, 포켓 벽 반응력의 성분들 중 하나는 인서트를 포켓 바닥부로부터 밀어나가게 하는 경향이 있다.

단단한 클램핑과 이에 따른 안정된 절삭을 위한 중요한 요소인 클램핑 아암은 많은 부품들을 포함하고, 따라서 인서트 인덱싱 또는 교체를 위하여 두 개의 다른 렌치들, 즉 클램핑 나사를 위한 하나의 렌치와 클램핑 아암을 위한 다른 하나의 렌치를 이용할 필요성으로 인하여 작동자에게 어느 정도의 불편을 초래할 수 있다. 클램핑 아암을 이용하는 다른 단점은, 더 많은 기계가공 및 조립 작동들이 존재하기 때문에, 공구 제조에 필요한 시간이 증가되는 것이다.

또한, 클램핑 아암은 자유로운 칩 유동에 대한 방해물이고, 칩 배출이 어려울 때, 특히 포켓 기계가공에서 칩 스트라이크(chip strikes) 때문에 부가적인 하중을 겪는다.

그러므로, 포지티브 측면 경사를 갖는 HFM 인서트를 위한 일부 알려진 해결책은 단지 클램핑 나사를 이용한다. 예를 들어, 페테(FETTE)의 "멀티에지 3피드(Mutiedge 3Feed)", 이스카(ISCAR)의 "피드밀(FeedMill)"(미국 특허 제6,709,205호) 또는 세이프티 펜타(SAFETY PENTA)의 "고 이송(High Feed)"이 있다. 페테(멀티에지 3피드)는 측면 경사 각도를 11도로 감소시킨다. 이스카(피드밀)는 인서트 바닥에 원통형 돌출부를 부가하고 이에 따라 포켓 기부 벽에 리세스를 부가한다. 돌출부는 부가적인 접촉면에 의해 인서트의 위치 및 클램핑을 더욱 신뢰가능하게 하지만, 절삭 인서트가 가역적이(revisible)될 수 없기 때문에 인덱싱 가능한 절삭 에지의 수를 제한한다. 위에서 고려된 모든 인덱싱 가능한 밀링 가공 인서트들은 기능이 치우쳐(one-sided) 있다.

미국 특허 제3,289,271호는 선삭 적용예에 사용되는 교체할 수 있는 인덱싱 가능한 절삭 인서트를 개시한다. 절삭 인서트는 각각의 측면이 다른 면과 90도 미만인 각도를 갖도록 두 개의 평행한 면들 사이에서 복수의 측면들이 형성된다. 미국 특허 제3,289,271호의 도 1에서, 대체로 삼각형 형상을 갖는 절삭 인서트(10)가 도시되며, 절삭 인서트는 그들의 측면(16, 20, 24)들이 면(12)과 90도 미만의 각도를 갖는 세 개의 절삭 에지(40, 44, 48)들을 소정 면(12) 상에서 이용한다.

절삭 인서트(10)가 면마다 세 개의 절삭 에지들을 갖기 때문에, 그리고 절삭 인서트가 다른 면에 대해 턴 오버(turned over)될 수 있기 때문에, 절삭 인서트에는 총 6개의 절삭 에지들이 형성된다. 절삭 인서트(10)는 특히 램프 다운 밀링 가공과 함께 외부 밀링 가공을 위하여 칩을 배치하기 위한 적절한 수단이 제공되지 않기 때문에 고속 기계가공을 위해 사용되는데 한계가 있다.

알려진 고속 밀링을 위한 절삭 인서트에서, 생성된 칩들은 절삭 공구 축을 향하여 비틀려진다. 이것은 칩을 위한 플루트(flute)를 상당히 증가시키도록 요구하여, 결과적으로 공구 본체를 약화시킨다.

상술한 단점들을 상당히 감소시키거나 극복하는 절삭 인서트를 제공하는 것 이 본 발명의 목적이다.

램프 다운 작업을 겸하는 고속 밀링 가공을 위하여 특히 유용한 절삭 인서트를 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.

증가한 수의 절삭 에지들을 갖는 램프 다운 작업을 겸하는 고속 밀링 가공을 위하여 특히 유용한 절삭 인서트를 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

이러한 절삭 인서트를 클램핑하기 위한 공구 본체를 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

본 발명에 따르면, 두 개의 대향하는 단부면들과 그 사이에 연장하는 주연면을 갖는 다각형 각기둥 형상을 갖는 절삭 인서트가 형성되고, 중간 평면이 단부면들 사이에 위치되어 절삭 인서트를 이등분하고, 주연면이 복수의 다각형 측면들을 갖고, 각각의 다각형 측면이 측면 접촉면을 갖고 둥근 모퉁이부를 통해 인접한 다각형 측면과 만나고, 각각의 둥근 모퉁이부가 다각형 형상의 정점을 형성하고,

절삭 인서트는,

관통 보어 축을 갖고, 단부면들 사이에서 연장하는 관통 보어와,

관통 보어 둘레로 연장되는 인서트 접선 접촉면과,

각각의 다각형 측면과 관련되고, 인서트 접선 접촉면에 대하여 상승되는 절삭 영역을 포함하고,

절삭 영역은,

다각형 측면과 관련되고, 주 레이크 표면과 주 릴리프 표면의 교차부에서 형성되는 주 절삭 에지와,

둥근 모퉁이부와 관련되고, 부 레이크 표면과 부 릴리프 표면의 교차부에서 형성되고, 주 절삭 에지와 만나는 부 절삭 에지를 포함하며,

주 절삭 에지는 절삭 인서트의 측면에서 볼 때 세 개의 주 절삭 에지부들인,

중간 평면에 대하여 경사지는 실질적으로 직선의 제1 주 중앙부와,

제1 주 중앙부의 상부 단부에서 제1 주 중앙부와 만나는 볼록한 제2 주 부분과,

제1 주 중앙부의 하부 단부에서 제1 주 중앙부와 만나는 오목한 제3 주 부분을 포함하고,

부 절삭 에지는 절삭 인서트의 측면에서 볼 때 세 개의 부 절삭 에지부들인,

중간 평면에 대하여 경사지고, 제1 주 중앙부와 다른 방향으로 경사지는 실질적으로 직선의 제1 부 중앙부와,

제1 부 중앙부의 상부 단부에서 제1 부 중앙부와 만나는 볼록한 제2 부 부분과,

제1 부 중앙부의 하부 단부에서 제1 부 중앙부와 만나는 오목한 제3 부 부분을 포함하고,

주 릴리프 표면은 관련된 측면 접촉면과 주 릴리프 표면 각도를 형성하고, 주 릴리프 표면 각도는 주 에지 상부 단부에 인접한 제1 주 최대값으로부터 주 에지 하부 단부에 인접한 제2 주 최소값까지 변화하고,

부 릴리프 표면은 관련된 둥근 모퉁이부와 부 릴리프 표면 각도를 형성하고, 부 릴리프 표면 각도는 부 에지 상부 단부에 인접한 제1 부 최대값으로부터 부 에지 하부 단부에 인접한 제2 부 최소값까지 변화한다.

본 발명의 특정한 실시예에 따르면, 제1 주 최대값은 10도이고, 제2 주 최소값은 0도이고, 제1 부 최대값은 10도이고, 제2 부 최소값은 0도이다.

다각형 형상은 정다각형인 것이 바람직하다.

필요하다면, 정다각형은 정5각형이다.

전형적으로, 두 개의 단부면들은 동일하다.

또한 전형적으로, 절삭 인서트는 정점과 관통 보어 축 사이에서 연장하는 대칭 축에 대하여 180도 회전 대칭을 갖고, 중간 평면에서 위치된다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 주 릴리프 표면과 부 릴리프 표면은 절삭 인서트의 측단면도에서 직선을 형성한다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 주 릴리프 표면과 부 릴리프 표면은 절삭 인서트의 측단면도에서 만곡선을 형성한다.

또한 본 발명에 따르면, 공구 본체의 전방 단부 내에 형성된 하나 이상의 인서트 포켓과 하나 이상의 인서트 포켓 내에 유지되는 절삭 인서트를 갖는 공구 본체를 포함하고, 종방향 회전축을 갖는 절삭 공구가 형성되며,

하나 이상의 인서트 포켓은,

포켓 접선 접촉면과,

포켓 접선 접촉면으로부터 접선으로 후방으로 연장하는 나사형 보어와,

포켓 접선 접촉면으로부터 상방으로 연장하는 포켓 측벽들을 포함하고, 포켓 측벽들 중 두 개는 제1 포켓 접촉면과 제2 포켓 접촉면이고, 각각의 포켓 측벽은 포켓 접선 접촉면과 포켓 내부 각도를 형성하고,

절삭 인서트는 두 개의 대향하는 단부면들과 그 사이에서 연장하는 주연면을 갖는 다각형 각기둥 형상을 갖고, 중간 평면이 단부면들 사이에 위치되어 절삭 인서트를 이등분하고, 주연면은 복수의 다각형 측면들을 갖고, 각각의 다각형 측면은 측면 접촉면을 갖고 둥근 모퉁이부를 통해 인접한 다각형 측면과 만나고, 각각의 둥근 모퉁이부는 다각형 형상의 정점을 형성하고,

절삭 인서트는,

단부면들 사이에서 연장하는 관통 보어와,

관통 보어 둘레로 연장되는 인서트 접선 접촉면과,

절삭 영역은,

다각형 측면과 관련되고, 주 레이크 표면과 주 릴리프 표면의 교차부에서 형성된 주 절삭 에지와,

둥근 모퉁이부와 관련되고, 부 레이크 표면과 부 릴리프 표면의 교차부에서 형성되고, 주 절삭 에지와 만나는 부 절삭 에지를 포함하고,

부 릴리프 표면은 관련된 둥근 모퉁이부와 부 릴리프 표면 각도를 형성하고, 부 릴리프 표면 각도는 부 에지 상부 단부에 인접한 제1 부 최대값으로부터 부 에지 하부 단부에 인접한 제2 부 최소값까지 변화하며,

인서트 접선 접촉면은 포켓 접선 접촉면과 접하고,

절삭 인서트의 제1 측면 접촉면은 제1 포켓 접촉면과 접하고,

절삭 인서트의 제2 측면 접촉면은 제2 포켓 접촉면과 접하고,

클램핑 볼트가 절삭 인서트의 관통 보어를 관통하여 나사형 보어와 나사결합으로 맞물린다.

일반적으로, 제1 포켓 접촉면과 제2 포켓 접촉면은 포켓 접촉면이 아닌 포켓 측벽에 의해 분리되고, 두 개의 접하는 측면 접촉면들 사이에 위치되는 절삭 인서트의 측면 접촉면은 접하지 않고 유지된다.

필요하다면, 포켓 접선 접촉면은 클리어런스 홈(clearance groove)에 의해 포켓 측벽들로부터 분리된다.

또한 필요하다면, 포켓 접선 접촉면의 전방 단부에는 모따기 가공 클리어런스 표면(chamfered clearance surfaces)들이 형성된다.

본 발명의 더 나은 이해를 위하여 그리고 본 발명이 어떻게 실제로 실행될 수 있는 지를 보여주기 위해서, 참조가 이제 수반하는 도면에 대해 행해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 절삭 공구의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 사시도이다.

도 3은 도 2의 절삭 인서트의 측면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 절삭 영역의 확대도이다.

도 5는 도 2의 절삭 인서트의 평면도이다.

도 6은 도 5에서 선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 취한 절삭 인서트의 단면도이다.

도 7은 도 5에서 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 취한 절삭 인서트의 단면도이다.

도 8은 도 5에서 선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 취한 절삭 인서트의 단면도이다.

도 9는 도 5에서 선 Ⅸ-Ⅸ을 따라 취한 절삭 인서트의 단면도이다.

도 10은 도 1에서 도시된 절삭 공구의 인서트 포켓의 사시도이다.

도 11은 도 10의 인서트 포켓의 평면도이다.

도 12는 도 10의 인서트 포켓 내에 수납된 도 2의 절삭 인서트의 평면도이다.

도 13은 도 12에서 선 XⅢ-XⅢ을 따라 취한 절삭 인서트 및 인서트 포켓의 단면도이다.

도 14는 기계가공 동안 도 2의 절삭 인서트의 평면도를 도시하는 도 1의 절삭 공구의 측면도이다.

도 15는 기계가공 동안 도 2의 절삭 인서트의 측면도를 도시하는 도 1의 절삭 공구의 측면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 절삭 공구(10)를 도시하는 도 1을 참조한다. 절삭 공구(10)는 전방 단부(12), 후방 단부(14) 및 회전 방향(R)을 한정하는 종방향 회전 축(A)을 갖는다. 절삭 공구(10)는 전방 단부(18) 및 후방 단부(20)를 갖는 공구 본체(16)를 포함한다. 공구 본체(16)는 내부에 장착된 복수의 절삭 인서트(22)들을 갖는다. 각각의 절삭 인서트(22)는 인서트 포켓(24) 내부에 장착되고 클램핑 볼트(26)에 의해 유지된다.

도 2 내지 도 8을 이제 참조한다. 절삭 인서트(18)는 대체로 5각형 형상을 갖고, 두 개의 대향하는 단부면(28), 즉 상부면(30) 및 하부면(32)을 포함한다. 주연면(34)은 두 개의 단부면(28)들 사이에서 연장한다. 관통 보어 축(B)을 갖는 관통 보어(36)는 두 개의 단부면(28)들 사이에서 연장한다. 중간 평면(M)은 단부면(28)들 사이에 위치되어 절삭 인서트(22)를 이등분한다. 두 개의 단부면(28)들이 동일하기 때문에, 단부면들 중 단지 하나의 단부면이 기술될 것이다.

5각형 형상의 각각의 측면은 주연면(34) 상에 위치되는 측면 접촉면(38)을 형성한다. 각각의 측면 접촉면(38)은 둥근 모퉁이부(40)를 통해 인접한 측면 접촉면(38)과 만난다. 절삭 인서트(22)가, 본 명세서에서 또한 평면도로서 칭해지는, 단부도에서 보여질 때, 각각의 둥근 모퉁이부(40)는 5각형의 정점(42)을 형성한다. 절삭 인서트(22)는 정점(42)과 관통 보어 축(B) 사이에서 연장하는 대칭 축(S)에 대하여 180도 회전 대칭을 갖고, 중간 평면(M)에서 위치된다.

인서트 접선 접촉면(44)은 각각의 단부면(28)에서 관통 보어(36) 둘레에 연장한다. 절삭 영역(46)은 5각형의 각각의 측면(48)과 관련된다. 절삭 영역(46)은 절삭 인서트(22)의 측단면도에서 볼 때 중간 평면(M)에 대하여 인서트 접선 접촉면(44)으로부터 상승되어 있다.

절삭 영역(46)은 함께 만나는 주 절삭 에지(50)와 부 절삭 에지(52)를 포함한다. 주 절삭 에지(50)는 5각형의 측면(48)과 관련되고, 부 절삭 에지(52)는 둥근 모퉁이부(40)와 관련된다.

주 절삭 에지(50)는 주 레이크 표면(54)과 주 릴리프 표면(56)의 교차부에서 형성된다. 주 절삭 에지(50)는 부 절삭 에지(52)와 만나는 주 에지 상부 단부(58)와, 다음의 절삭 영역(46)의 부 절삭 에지(52)와 만나는 주 에지 상부 단부(58)로부터 말단의 주 에지 하부 단부(60)를 포함한다. 주 절삭 에지(50)는 절삭 인서트(22)의 측면도에서 명확하게 볼 수 있는 세 개의 주 절삭 에지부들을 포함한다.

제1 주 절삭 에지부는 중간 평면(M)에 대하여 경사지는 실제로 직선의 제1 주 중앙부(62)이다. 제2 주 절삭 에지부는 제1 주 중앙부(62)의 상부 단부(66)에서 제1 주 중앙부(62)와 만나는 볼록한 제2 주 부분(64)이다. 제3 주 절삭 에지부는 제1 주 중앙부(62)의 하부 단부(70)에서 제1 주 중앙부(62)와 만나는 오목한 제3 주 부분(68)이다.

부 절삭 에지(52)는 부 레이크 표면(72)과 부 릴리프 표면(74)의 교차부에서 형성된다. 부 절삭 에지(52)는 주 절삭 에지(50)와 만나는 부 에지 상부 단부(76)와, 이전의 절삭 영역(46)의 주 절삭 에지(50)와 만나는 부 에지 상부 단부(76)로부터 말단의 부 에지 하부 단부(78)를 갖는다. 부 절삭 에지(52)는 절삭 인서트(22)의 측면도에서 명확하게 볼 수 있는 세 개의 부 절삭 에지부들을 포함한다.

제1 부 절삭 에지부는 중간 평면(M)에 대하여 경사지는 실제로 직선의 제1 부 중앙부(82)이다. 제1 주 절삭 에지부 및 제1 부 절삭 에지부는 다른 방향들로 경사진다. 제2 부 절삭 에지부는 제1 부 중앙부(82)의 상부 단부(86)에서 제1 부 중앙부(82)와 만나는 볼록한 제2 부 부분(84)이다. 제3 부 절삭 에지부는 제1 부 중앙부(82)의 하부 단부(90)에서 제1 부 중앙부(82)와 만나는 오목한 제3 부 부분(88)이다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 주 릴리프 표면(56)은 관련된 측면 접촉면(38)과 주 릴리프 표면 각도(γ)를 형성한다. 주 릴리프 표면 각도(γ)는 주 에지 상부 단부(58)(도 8 참조)에 인접한 제1 주 최대값으로부터 주 에지 하부 단부(60)(도 6 참조)에 인접한 제2 주 최소값까지 변화한다. 본 발명의 특정한 실시예에 따라서, 제1 주 최대값은 10도이고, 제2 주 최소값은 0도이다. 도 6 내지 도 8에서 도시된 바와 같이, 주 릴리프 표면(56)은 절삭 인서트(22)의 측단면도에서 직선의 일부분을 형성하지만, 주 릴리프 표면(56)이 전체적으로 만곡되어 있다는 것이 이해된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 부 릴리프 표면(74)은 관련된 둥근 모퉁이부(40)와 부 릴리프 표면 각도(δ)를 형성한다. 부 릴리프 표면 각도(δ)는 부 에지 상부 단부(76)에 인접한 제1 부 최대값으로부터 부 에지 하부 단부(78)에 인접한 제2 부 최소값까지 변화한다. 본 발명의 특정한 실시예에 따라서, 제1 부 최대값은 10도이고, 제2 부 최소값은 0도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 부 릴리프 표면(74)은 절삭 인서트(22)의 각각의 측단면도[부 릴리프 표면(74)의 하나의 단면도만이 도시]에서 직선의 일부분을 형성하지만, 부 릴리프 표면 각도(δ)는 부 릴리프 표면(74)의 길이를 따라 변화하기 때문에, 부 릴리프 표면(74)은 둥근 모퉁이부(40)에서와 같이 원통형이 아니라 다르게 만곡되는 표면상에 위치되는 것이 바람직하다는 것이 이해된다.

주 릴리프 표면 각도(γ)는 주 릴리프 표면(56)과 측면 접촉면(38) 사이에서 형성된 주 릴리프 표면 각도 정점(92)을 갖는다(도 8 참조). 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 주 릴리프 표면 각도 정점(92)은 절삭 인서트(22)의 측단면도에서 볼 때 인서트 접선 접촉면(44)의 높이와 실질적으로 유사한 높이에서 발견된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 주 릴리프 표면 각도 정점(92)은 인서트 접선 접촉면(44)의 높이와 다른 높이에서 발견될 수 있다. 그 점에서, 주 릴리프 표면 각도 정점(92)은 인서트 접선 접촉면(44)의 높이보다 더 높거나 더 낮은 높이에서 발견될 수 있다.

주 릴리프 표면(56)은 절삭 인서트(22)의 측단면도에서 볼 때 직선이 되지 않아야 한다. 오히려, 주 릴리프 표면(56)은 절삭 인서트의 측단면도에서 만곡선이 될 수 있다. 주 릴리프 표면(56)은 만곡된다. 필요하다면, 주 릴리프 표면(56)은 주 절삭 에지(50)의 길이를 따라 연속적으로 만곡될 수 있다. 선택적으로, 절삭 인서트(22)의 다른 실시예에 따르면, 주 릴리프 표면(56)은 평면일 수 있다.

부 릴리프 표면 각도(δ)는 부 릴리프 표면(74)과 둥근 모퉁이부(40) 사이에서 형성된 부 릴리프 표면 각도 정점(94)을 갖는다(도 9 참조). 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 부 릴리프 표면 각도 정점(94)은 절삭 인서트(22)의 측단면도에서 볼 때 인서트 접선 접촉면(44)의 높이와 실질적으로 유사한 높이에서 발견된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부 릴리프 표면 각도 정점(94)은 인서트 접선 접촉면(44)의 높이와 다른 높이에서 발견될 수 있다. 그 점에서, 부 릴리프 표면 각도 정점(94)은 인서트 접선 접촉면(44)의 높이보다 더 높거나 더 낮은 높이에서 발견될 수 있다.

부 릴리프 표면(74)은 절삭 인서트(22)의 측단면도에서 볼 때 직선을 형성하지 않아야 한다. 오히려, 부 릴리프 표면(74)은 비원통형 만곡면의 일부분을 형성할 수 있고, 이 경우에 절삭 인서트(22)의 측단면도에서 만곡선이 될 것이다.

도 10 및 도 11을 이제 참조한다. 인서트 포켓(24)은 포켓 접선 접촉면(96)을 포함한다. 나사형 보어(98)는 포켓 접선 접촉면(96)으로부터 접선으로 후방으로 연장한다. 포켓 측벽(100)들은 포켓 접선 접촉면(96)으로부터 상방으로 연장한다. 포켓 측벽(100)들 중 두 개의 포켓 측벽은 포켓 접촉면들, 즉 공구 본체(16)의 주연(104)에 인접한 제1 포켓 접촉면(102)과, 공구 본체(16)의 전방 단부(18)에 인접한 제2 포켓 접촉면(106)을 형성한다. 제1 포켓 접촉면(102) 및 제2 포켓 접촉면(106) 각각은 포켓 접선 접촉면(96)과 포켓 내부 각도(θ)를 형성하고, 포켓 접촉면이 아닌 포켓 측벽(100)에 의해 분리된다.

인서트 포켓(24)에 필요한 클리어런스(clearance)를 제공하기 위해서, 포켓 접선 접촉면(96)은 클리어런스 홈(108)에 의해 포켓 측벽(100)들로부터 분리된다. 유사하게, 포켓 접선 접촉면(96)의 전방 단부(110)에는 모따기 가공 클리어런스 표면(112)이 형성된다.

도 12 및 도 13을 이제 참조한다. 절삭 인서트(22)가 인서트 포켓(24) 내부에 장착될 때, 인서트 접선 접촉면(44)은 포켓 접선 접촉면(96)과 접하고, 절삭 인 서트(22)의 제1 측면 접촉면(38)은 제1 포켓 접촉면(102)과 접하고, 절삭 인서트(22)의 제2 측면 접촉면(38)은 제2 포켓 접촉면(106)과 접하고, 클램핑 볼트(26)가 절삭 인서트(22)의 관통 보어(36)를 관통하여 인서트 포켓(24)의 나사형 보어(98)와 나사결합으로 맞물린다. 그 위치에서, 두 개의 접하는 제1 및 제2 측면 접촉면(38)들 사이에 위치되는 절삭 인서트(22)의 측면 접촉면(38)은 접하지 않고 유지된다.

상술한 바와 같은 절삭 인서트(22)의 설계는 여러 개의 장점들을 갖는다. 주 절삭 에지(50)의 구성은 생성된 칩들이 절삭 공구(10)의 종방향 회전 축(A)으로부터 멀리 비틀려지도록 되어 있다. 따라서, 개선된 칩 배출 능력 외에, 공구 본체(16)의 플루트(114)들이 이에 따라 감소될 수 있어서, 공구 본체(16)의 강도가 증가된다.

본 발명에 따른 절삭 공구(10)는, 고 이송에서, 램프 다운 작업을 겸하는 면 밀링 가공(face milling)을 수행하기 위해 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 절삭 공구(10)는 숄더부(shoulder)를 기계 가공하도록 또한 사용될 수 있다. 그 경우에, 도 14에서 도시된 바와 같이, 공작물(W)의 기계가공 면(116)의 면 밀링 가공은 작동 절삭 영역(46)에 의해, 즉 주 절삭 에지(50) 및 부 절삭 에지(52)에 의해 수행된다. 동시에, 측면 밀링 가공, 즉 숄더부(118)의 밀링 가공은 공작물(W)의 면(116)에 대하여 상방으로 위치되는 부 절삭 에지에 의해 수행된다. 설명을 위하여, 숄더부(118)를 기계 가공하는 부 절삭 에지는 도면에서 도면부호 152로 지칭된다.

도 15는 공작물(W)에 대하여 절삭 인서트(22)의 네거티브(negative) 축방향 배향을 도시한다. 그 배향에서, 절삭 인서트(22)에 주어진 접선 지지부는 상대적으로 커짐으로써, 공구 본체(16)의 견고성 및 강성과 절삭 공구(10)의 증가된 안정성에 이바지한다.

본 발명이 어느 정도 상세한 내용으로 기술되었지만, 여러 가지의 변형들 및 수정들이 이후에 청구되는 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

두 개의 대향하는 단부면(28)들과 그 사이에 연장하는 주연면(34)을 갖는 다각형 각기둥 형상을 갖는 절삭 인서트(22)로서, 중간 평면(M)이 상기 단부면들 사이에 위치되어 상기 절삭 인서트를 이등분하고, 상기 주연면이 복수의 다각형 측면(48)들을 갖고, 각각의 다각형 측면이 측면 접촉면(38)을 갖고 둥근 모퉁이부(40)를 통해 인접한 다각형 측면과 만나고, 각각의 둥근 모퉁이부가 다각형 형상의 정점(42)을 형성하는, 절삭 인서트(22)이며,

상기 절삭 인서트는,

관통 보어 축(B)을 갖고, 상기 단부면들 사이에서 연장하는 관통 보어(36)와,

상기 관통 보어 둘레로 연장되는 인서트 접선 접촉면(44)과,

각각의 다각형 측면(48)과 관련되고, 상기 인서트 접선 접촉면(44)에 대하여 상승되는 절삭 영역(46)을 포함하고,

상기 절삭 영역은,

상기 다각형 측면(48)과 관련되고, 주 레이크 표면(54)과 주 릴리프 표면(56)의 교차부에 형성되는 주 절삭 에지(50)와,

둥근 모퉁이부(40)와 관련되고, 부 레이크 표면(72)과 부 릴리프 표면(74)의 교차부에 형성되고, 상기 주 절삭 에지(50)와 만나는 부 절삭 에지(52)를 포함하며,

상기 주 절삭 에지(50)는 상기 절삭 인서트의 측면에서 볼 때 세 개의 주 절삭 에지부들인,

상기 중간 평면에 대하여 경사지는 실질적으로 직선의 제1 주 중앙부(62)와,

상기 제1 주 중앙부의 상부 단부(66)에서 상기 제1 주 중앙부(62)와 만나는 볼록한 제2 주 부분(64)과,

상기 제1 주 중앙부의 하부 단부(70)에서 상기 제1 주 중앙부(62)와 만나는 오목한 제3 주 부분(68)을 포함하고,

상기 부 절삭 에지(52)는 상기 절삭 인서트의 측면에서 볼 때 세 개의 부 절삭 에지부들인,

상기 중간 평면에 대하여 경사지고, 상기 제1 주 및 부 중앙부와 다른 방향으로 경사지는 실질적으로 직선의 제1 부 중앙부(82)와,

상기 제1 부 중앙부의 상부 단부(86)에서 상기 제1 부 중앙부(82)와 만나는 볼록한 제2 부 부분(84)과,

상기 제1 부 중앙부의 하부 단부(90)에서 상기 제1 부 중앙부(82)와 만나는 오목한 제3 부 부분(88)을 포함하고,

상기 주 릴리프 표면(56)은 관련된 측면 접촉면(38)과 주 릴리프 표면 각도(γ)를 형성하고, 상기 주 릴리프 표면 각도는 주 에지 상부 단부(58)에 인접한 제1 주 최대값으로부터 주 에지 하부 단부(60)에 인접한 제2 주 최소값까지 변화하고,

상기 부 릴리프 표면(74)은 관련된 둥근 모퉁이부(40)와 부 릴리프 표면 각도(δ)를 형성하고, 상기 부 릴리프 표면 각도는 부 에지 상부 단부(76)에 인접한 제1 부 최대값으로부터 부 에지 하부 단부(78)에 인접한 제2 부 최소값까지 변화하는

절삭 인서트.
제1항에 있어서,

상기 제1 주 최대값은 10도인

절삭 인서트.
제1항에 있어서,

상기 제2 주 최소값은 0도인

절삭 인서트.
제1항에 있어서,

상기 제1 부 최대값은 10도인

절삭 인서트.
제1항에 있어서,

상기 제2 부 최소값은 0도인

절삭 인서트.
제1항에 있어서,

상기 다각형 형상은 정다각형인

절삭 인서트.
제6항에 있어서,

상기 정다각형은 정5각형인

절삭 인서트.
제1항에 있어서,

상기 두 개의 단부면(28)들은 동일한

절삭 인서트.
제1항에 있어서,

상기 절삭 인서트는 정점(42)과 관통 보어 축(B) 사이에서 연장하는 대칭 축(S)에 대하여 180도 회전 대칭을 갖고, 중간 평면(M)에서 위치되는

절삭 인서트.
제1항에 있어서,

상기 주 릴리프 표면(56)과 상기 부 릴리프 표면(74)은 상기 절삭 인서트의 측단면에서 직선을 형성하는

절삭 인서트.
제1항에 있어서,

상기 주 릴리프 표면(56)과 상기 부 릴리프 표면(74)은 상기 절삭 인서트의 측단면에서 만곡선을 형성하는

절삭 인서트.
공구 본체의 전방 단부(18) 내에 형성된 하나 이상의 인서트 포켓(24)과 상기 하나 이상의 인서트 포켓 내에 유지되는 절삭 인서트(22)를 갖는 공구 본체(16)를 포함하고, 종방향 회전축(A)을 갖는 절삭 공구(10)이며,

상기 하나 이상의 인서트 포켓은,

포켓 접선 접촉면(96)과,

상기 포켓 접선 접촉면으로부터 접선으로 후방으로 연장하는 나사형 보어(98)와,

상기 포켓 접선 접촉면으로부터 상방으로 연장하는 포켓 측벽(100)들을 포함하고, 상기 포켓 측벽들 중 두 개는 제1 포켓 접촉면(102)과 제2 포켓 접촉면(106)이고, 각각의 상기 포켓 측벽은 상기 포켓 접선 접촉면과 포켓 내부 각도(θ)를 형성하고,

상기 절삭 인서트(22)는 두 개의 대향하는 단부면(28)들과 그 사이에서 연장하는 주연면(34)을 갖는 다각형 각기둥 형상을 갖고, 중간 평면(M)이 상기 단부면들 사이에 위치되어 상기 절삭 인서트를 이등분하고, 상기 주연면은 복수의 다각형 측면(48)들을 갖고, 각각의 다각형 측면은 측면 접촉면(38)을 갖고 둥근 모퉁이부(40)를 통해 인접한 다각형 측면과 만나고, 각각의 둥근 모퉁이부는 상기 다각형 형상의 정점(42)을 형성하고,

상기 절삭 인서트는,

상기 단부면들 사이에서 연장하는 관통 보어(36)와,

상기 관통 보어 둘레로 연장되는 인서트 접선 접촉면(44)과,

각각의 상기 다각형 측면(48)과 관련되고, 상기 인서트 접선 접촉면(44)에 대하여 상승되는 절삭 영역(46)을 포함하고,

상기 절삭 영역은,

다각형 측면(48)과 관련되고, 주 레이크 표면(54)과 주 릴리프 표면(56)의 교차부에 형성된 주 절삭 에지(50)와,

둥근 모퉁이부(40)와 관련되고, 부 레이크 표면(72)과 부 릴리프 표면(74)의 교차부에 형성되고, 상기 주 절삭 에지(50)와 만나는 부 절삭 에지(52)를 포함하고,

상기 주 절삭 에지(50)는 상기 절삭 인서트의 측면에서 볼 때 세 개의 주 절삭 에지부들인,

상기 중간 평면에 대하여 경사지는 실질적으로 직선의 제1 주 중앙부(62)와,

상기 제1 주 중앙부의 상부 단부(66)에서 상기 제1 주 중앙부(62)와 만나는 볼록한 제2 주 부분(64)과,

상기 제1 주 중앙부의 하부 단부(70)에서 상기 제1 주 중앙부(62)와 만나는 오목한 제3 주 부분(68)을 포함하고,

상기 부 절삭 에지(52)는 상기 절삭 인서트의 측면에서 볼 때 세 개의 부 절삭 에지부들인,

상기 중간 평면에 대하여 경사지고, 상기 제1 주 및 부 중앙부와 다른 방향으로 경사지는 실질적으로 직선의 제1 부 중앙부(82)와,

상기 제1 부 중앙부의 상부 단부(86)에서 상기 제1 부 중앙부(82)와 만나는 볼록한 제2 부 부분(84)과,

상기 제1 부 중앙부의 하부 단부(90)에서 상기 제1 부 중앙부(82)와 만나는 오목한 제3 부 부분(88)을 포함하고,

상기 주 릴리프 표면(56)은 관련된 측면 접촉면(38)과 주 릴리프 표면 각도(γ)를 형성하고, 상기 주 릴리프 표면 각도는 주 에지 상부 단부(58)에 인접한 제1 주 최대값으로부터 주 에지 하부 단부(60)에 인접한 제2 주 최소값까지 변화하고,

상기 부 릴리프 표면(74)은 관련된 둥근 모퉁이부(40)와 부 릴리프 표면 각도(δ)를 형성하고, 상기 부 릴리프 표면 각도는 부 에지 상부 단부(76)에 인접한 제1 부 최대값으로부터 부 에지 하부 단부(78)에 인접한 제2 부 최소값까지 변화하며,

상기 인서트 접선 접촉면(44)은 상기 포켓 접선 접촉면(96)과 접하고,

상기 절삭 인서트의 제1 측면 접촉면(38)은 상기 제1 포켓 접촉면(102)과 접하고,

상기 절삭 인서트의 제2 측면 접촉면(38)은 상기 제2 포켓 접촉면(106)과 접하고,

클램핑 볼트(26)가 상기 절삭 인서트의 상기 관통 보어(36)를 관통하여 상기 나사형 보어(98)와 나사결합으로 맞물리는

절삭 공구.
제12항에 있어서,

상기 제1 포켓 접촉면(102)과 상기 제2 포켓 접촉면(106)은 포켓 접촉면이 아닌 포켓 측벽(100)에 의해 분리되고, 상기 제1 및 제2 측면 접촉면(38)들 사이에 위치되는 상기 절삭 인서트의 측면 접촉면(38)은 포켓 측벽(100)과 접하지 않고 유지되는

절삭 공구.
제12항에 있어서,

상기 포켓 접선 접촉면(96)은 클리어런스 홈(108)에 의해 상기 포켓 측벽(100)들로부터 분리되는

절삭 공구.
제12항에 있어서,

상기 포켓 접선 접촉면(96)의 전방 단부(110)에는 모따기 가공 클리어런스 표면(112)들이 형성되는

절삭 공구.