KR102034490B1

KR102034490B1 - 절삭 인서트 및 날끝 교환식 회전 절삭 공구

Info

Publication number: KR102034490B1
Application number: KR1020197012005A
Authority: KR
Inventors: 마사시 노시타; 하야토 다카하시
Original assignee: 미츠비시 히타치 쓰루 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2019-10-21
Also published as: JPWO2018123930A1; KR20190051068A; EP3563956B1; JP6627991B2; US20190240745A1; EP3563956A4; CN110087807A; WO2018123930A1; US11052472B2; CN110087807B; EP3563956A1

Abstract

본 발명의 절삭 인서트는, 다각형면의 일방을 구성하는 레이크면과 다각형면의 타방을 구성하는 착좌면과, 레이크면과 착좌면의 사이를 연결하는 측면을 구비하고, 레이크면의 변부에 위치하는 주절삭날과, 주절삭날에 이어지는 부절삭날과, 부절삭날에 이어지고 레이크면의 코너부에 위치하는 코너날을 포함하는 절삭날부가 형성되고, 측면은 경계선을 사이에 두고 두께 방향으로 서로 이웃하는 플랭크면과 연결면을 포함하고, 연결면은 착좌면측에 위치하고, 플랭크면의 연장선보다 외측에 위치하고, 착좌면 및 플랭크면의 주절삭날에 이어지는 부분은 구속부로서 기능하고, 경계선은 주절삭날을 따라서 연장되는 제 1 구간과, 부절삭날을 따라서 연장되고 제 1 구간보다 레이크면측에 위치하는 제 2 구간과, 코너날을 따라서 연장되고 제 1 구간보다 착좌면측에 위치하는 제 3 구간을 포함한다.

Description

절삭 인서트 및 날끝 교환식 회전 절삭 공구

본 발명은 절삭 인서트 및 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 관한 것이다.

본원은, 2016년 12월 27일에 일본에 출원된 특허출원 제2016-252899호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래부터, 착탈 가능한 절삭 인서트를 갖는 절삭 공구가 알려져 있다. 이와 같은 절삭 공구에서는, 강도를 높임과 함께, 구속부의 면적을 충분히 확보하여 절삭 인서트의 구속의 안정성을 확보하는 것을 과제로 하여 다양한 개발이 진행되고 있다 (예를 들어 특허문헌 1).

일본 공개특허공보 2015-100901호

절삭 인서트의 구속의 안정성을 높임으로써, 절삭 인서트에 큰 힘이 가해지는 경우라도, 안정적인 절삭 가공을 실시할 수 있다. 또, 절삭 인서트의 강도를 높임으로써, 절삭 인서트의 파손을 억제할 수 있다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 구속부의 면적을 확보하여 회전하는 공구 본체에 장착된 절삭 인서트의 구속의 안정성을 높임과 함께, 강도를 높인 절삭 인서트 및 그러한 절삭 인서트를 구비한 날끝 교환식 회전 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 일 양태의 절삭 인서트는, 회전축 둘레로 회전하는 공구 본체에 장착되고, 두께 방향으로 연장되는 중심선에 대해 회전 대칭인 다각형판상의 포지티브 타입의 절삭 인서트로서, 1 쌍의 다각형면의 일방을 구성하는 레이크면과, 1 쌍의 다각형면의 타방을 구성하는 착좌면과, 상기 레이크면과 상기 착좌면의 사이를 연결하는 측면을 구비하고, 상기 레이크면과 상기 측면의 교차 능선에는, 상기 레이크면의 변부 (邊部) 에 위치하는 주절삭날과, 상기 주절삭날에 이어지는 부절삭날과, 상기 부절삭날에 이어지고 상기 레이크면의 코너부에 위치하는 코너날을 포함하는, 절삭날부가 형성되고, 상기 측면은, 경계선을 사이에 두고 두께 방향으로 서로 이웃하는 플랭크면과 연결면을 포함하고, 상기 플랭크면은, 상기 경계선보다 상기 레이크면측에 위치하고, 상기 연결면은, 상기 착좌면측에 위치하고, 상기 플랭크면의 연장선보다 외측에 위치하고, 상기 주절삭날, 부절삭날과 상기 코너날의 각 능선의 법선 방향의 단면에 있어서, 상기 절삭날부의 통과점을 점 P 로 하고, 상기 점 P 로부터 상기 착좌면의 연장선을 향해 내린 수선을 선분 H 로 하고, 상기 선분 H 와 상기 착좌면의 연장선의 교점을 점 R 로 하고, 상기 플랭크면을 따른 연장선과 상기 착좌면의 교점을 점 Q 로 하고, 상기 연결면과 상기 착좌면의 교차 능선의 통과점을 점 Q' 로 하고, 상기 경계선의 통과점을 점 M 으로 하고, 상기 점 M 으로부터 상기 선분 H 를 향해 내린 수선을 선분 N 으로 하고, 상기 선분 N 과 상기 선분 H 의 교점을 점 M' 로 하고, 상기 점 Q' 가, 상기 점 R 로부터 선분 QR 의 1/3 의 거리에 있는 점 S 보다 상기 점 Q 측에 위치하고, 상기 점 M' 가, 상기 점 R 로부터 상기 선분 H 의 2/3 의 거리에 있는 점 T 보다 상기 점 R 측에 위치하는, 절삭 인서트이다. 여기서, 상기 착좌면 및 상기 플랭크면의 상기 주절삭날에 이어지는 부분은, 상기 공구 본체에 접촉하는 구속부로서 기능한다.

상기 서술한 구성에 의하면, 측면에 있어서, 레이크면측에 위치하는 플랭크면의 일부를 구속부로서 기능시키고, 착좌면측에 연결면을 형성한다. 연결면은, 플랭크면의 연장선보다 외측에 위치한다. 즉, 연결면은, 측면에 있어서, 플랭크면을 착좌면측에서 두께를 덧대도록 형성되어 있다. 이로써, 절삭 인서트의 강성이 높아져, 절삭 인서트의 파손을 억제할 수 있다. 연결면이 형성됨으로써, 결과적으로 착좌면의 면적이 커져 공구 본체에 대한 절삭 인서트의 구속의 안정성을 높일 수 있다. 이에 더하여, 연결면이 형성되어 있음으로써, 두께 방향에서 보았을 때, 착좌면의 가장자리부로부터 절삭날부까지의 거리 (즉 돌출량) 를 짧게 할 수 있어, 결과적으로 절삭날부의 강도를 높일 수 있다. 주절삭날에 대응하는 측면에 있어서, 플랭크면은 구속부의 일부로서 기능한다. 이 때문에, 플랭크면을 충분히 넓게 하여, 공구 본체에 대한 절삭 인서트의 구속의 안정성을 높이는 것이 바람직하다.
또한, 플랭크면을 충분히 넓게 하여 구속부의 면적을 충분히 확보해서 공구 본체에 대한 절삭 인서트의 구속의 안정성을 높일 수 있다.

또, 상기 서술한 절삭 인서트에 있어서, 상기 경계선이, 상기 주절삭날을 따라서 연장되는 제 1 구간과, 상기 부절삭날을 따라서 연장되는 제 2 구간과, 상기 코너날을 따라서 연장되는 제 3 구간을 포함하고, 상기 제 2 구간은, 상기 제 1 구간보다 상기 레이크면측에 위치하고, 상기 제 3 구간은, 상기 제 1 구간보다 상기 착좌면측에 위치하는 구성으로 해도 된다.

상기 서술한 구성에 의하면, 플랭크면과 연결면의 경계선의 두께 방향에 있어서의 위치가, 주절삭날을 따른 부분 (제 1 구간), 부절삭날을 따른 부분 (제 2 구간) 및 코너날을 따른 부분 (제 3 구간) 에서 상이하다. 부절삭날에 대응하는 측면에서는, 플랭크면이 구속부를 구성하지 않는다. 이 때문에, 경계선을 레이크면측에 가까이 배치하여 넓은 연결면을 형성함으로써 부절삭날의 강도를 높인 경우라도, 절삭 인서트의 구속력에 대한 영향을 적게 할 수 있다. 또, 코너날에 대응하는 측면에 있어서도, 플랭크면은 구속부를 구성하지 않는다. 코너날을 따른 부분에 있어서, 경계선을, 착좌면에 가까이 배치하는 것이 바람직하다. 코너날은, 공구 본체의 회전축에 대해 가장 먼 회전 궤적을 통과하기 때문에, 인서트 (1) 의 반경 방향 레이크각을 부각 (負角) 으로 하여 공구 본체에 장착된 경우에 있어서, 플랭크면을 두께 방향으로 충분히 확보할 필요가 있다. 이로써, 각 절삭날에 대응하는 측면의 각 영역에 있어서, 플랭크면 (11) 과 연결면 (15) 의 면적을 균형있게 배치할 수 있다.

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또, 상기 서술한 절삭 인서트에 있어서, 상기 점 Q' 가, 상기 점 R 로부터 선분 QR 의 2/3 의 거리보다 상기 점 Q 측에 위치하는 구성으로 해도 된다.

상기 서술한 구성에 의하면, 절삭날부에 대한 클리어런스를 충분히 확보할 수 있다.

또, 상기 서술한 절삭 인서트에 있어서, 인서트의 부절삭날의 능선과 그 법선이 교차하는 단면도에 있어서, 상기 점 M' 가, 상기 점 R 로부터 상기 선분 H 의 3/10 보다 상기 점 P 측이고, 점 T 보다 상기 점 R 측에 위치하는 구성으로 해도 된다.

상기 서술한 구성에 의하면, 점 M' 를 상기 서술한 범위로 함으로써, 부절삭날에 대한 충분한 넓이의 플랭크면을 확보함과 함께, 부절삭날의 강도를 높일 수 있다.

또, 상기 서술한 절삭 인서트에 있어서, 인서트의 코너날의 능선과 그 접선의 법선이 교차하는 단면에 있어서, 상기 점 M' 가, 상기 선분 H 의 2/10 보다 상기 점 R 측에 위치하는 구성으로 해도 된다.

상기 서술한 구성에 의하면, 회전 궤적의 가장 외측을 통과하는 코너날에 대한 충분한 넓이의 플랭크면을 확보함과 함께, 연결면을 가능한 한 넓게 확보하여 코너날의 강도를 높일 수 있다.

또, 본 발명의 일 양태인 날끝 교환식 회전 절삭 공구는, 상기한 절삭 인서트와, 상기 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되고 회전축 둘레로 회전하는 상기 공구 본체를 구비하고, 상기 공구 본체가, 상기 절삭 인서트의 상기 구속부가 접촉하는 인서트 장착좌를 갖는다.

상기 서술한 구성에 의하면, 상기 서술한 효과를 발휘하는 날끝 교환식 회전 절삭 공구를 제공할 수 있다.

또, 상기 서술한 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭 인서트가, 상기 절삭날부의 반경 방향 레이크각을 부각으로 하도록 상기 공구 본체에 장착되어 있는 구성으로 해도 된다.
상기 서술한 구성에 의하면, 절삭날부의 반경 방향 레이크각을 부각으로 한 경우라도, 절삭날부의 클리어런스를 충분히 확보한 날끝 교환식 회전 절삭 공구를 제공할 수 있다.

또, 상기 서술한 날끝 교환식 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 인서트 장착좌가, 상기 공구 본체의 회전 방향을 향함과 함께 상기 착좌면이 접촉하는 장착좌 바닥면과, 상기 장착좌 바닥면으로부터 상기 공구 본체의 회전 방향측으로 연장됨과 함께 상기 플랭크면이 접촉하는 장착좌 벽면을 갖고, 상기 절삭 인서트가, 상기 장착좌 바닥면 및 장착좌 벽면에 대해, 상기 착좌면 및 상기 플랭크면이 눌려진 상태로 장착되어 있는 구성으로 해도 된다.

본 발명에 의하면, 공구 본체에 장착된 절삭 인서트의 구속의 안정성을 높임과 함께, 강도를 높인 절삭 인서트 및 그러한 절삭 인서트를 구비한 날끝 교환식 회전 절삭 공구를 제공할 수 있다.

도 1 은 일 실시형태에 있어서의 절삭 인서트의 사시도.
도 2 는 일 실시형태에 있어서의 절삭 인서트의 평면도.
도 3 은 일 실시형태에 있어서의 절삭 인서트의 측면도.
도 4a 는 도 2 의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 인서트의 단면도로, 인서트의 주절삭날의 능선과 그 법선이 교차하는 단면도.
도 4b 는 도 4a 의 점 S' 와 점 Z 의 위치 관계를 나타내는 확대도.
도 5 는 도 2 의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따른 인서트의 단면도로, 인서트의 부절삭날의 능선과 그 법선이 교차하는 단면도.
도 6 은 도 2 의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따른 인서트의 단면도로, 인서트의 코너날의 능선과 그 접선의 법선이 교차하는 단면도.
도 7 은 일 실시형태에 있어서의 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 사시도.
도 8 은 일 실시형태에 있어서의 공구 본체의 사시도.
도 9 는 일 실시형태에 있어서의 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 측면도.
도 10 은 일 실시형태에 있어서의 날끝 교환식 회전 절삭 공구의 하면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용하는 도면은, 특징 부분을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 특징이 되지 않는 부분을 편의상 생략하고 도시하는 경우가 있다.

도 1 은, 절삭 인서트 (이하, 간단히 인서트) (1) 에 대해 그 일 실시형태를 나타내는 사시도이다. 도 2 는, 도 1 에 나타내는 인서트 (1) 의 레이크면 (2) 의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 3 은, 인서트 (1) 의 측면 (10) 의 구성을 나타내는 측면도이다.

인서트 (1) 는, 두께 방향으로 연장되는 중심선 (CO) 에 대해 회전 대칭인 다각형판상 (본 실시형태에서는 사각형판상) 을 이루고 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 중심선 (CO) 을 따른 방향을 가리켜 간단히 두께 방향이라고 부르는 경우가 있다. 또, 중심선 (CO) 에 직교하는 방향을 간단히 직경 방향이라고 부르는 경우가 있다. 동일하게, 중심선 (CO) 을 중심으로 하는 축 둘레의 도는 방향을 간단히 둘레 방향이라고 부르는 경우가 있다.

인서트 (1) 는, 1 쌍의 다각형면의 일방을 구성하는 레이크면 (2) 과, 1 쌍의 다각형면의 타방을 구성하는 착좌면 (3) 과, 레이크면 (2) 과 착좌면 (3) 사이를 연결하는 측면 (10) 을 구비한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 레이크면 (2) 및 착좌면 (3) 은, 대략 정방형상으로 형성되어 있다. 착좌면 (3) 은, 레이크면 (2) 의 두께 방향에 대한 투영 영역의 내측에 내포된다.

후단에 설명하는 도 7 에 나타내는 바와 같이, 인서트 (1) 는, 공구 본체 (31) 의 선단부에 클램프 나사 (고정 부재) (38) 에 의해 착탈 가능하게 장착된다. 레이크면 (2) 및 착좌면 (3) 에는, 클램프 나사 (38) 가 삽입 통과되는 장착공 (5) 이 관통한다. 장착공 (5) 은, 중심선 (CO) 을 따라서 연장된다.

레이크면 (2) 과 측면 (10) 의 교차 능선에는, 절삭날부 (20) 가 형성되어 있다. 절삭날부 (20) 는, 주절삭날 (21) 과, 주절삭날 (21) 에 이어지는 부절삭날 (22) 과, 부절삭날 (22) 에 이어지는 코너날 (23) 을 포함한다. 주절삭날 (21), 부절삭날 (22) 및 코너날 (23) 은, 레이크면 (2) 을 평면에서 볼 때, 오른쪽 회전 (시계 방향 회전) 으로 이 순서대로 배치된다. 본 실시형태의 인서트 (1) 에 있어서, 주절삭날 (21), 부절삭날 (22) 및 코너날 (23) 로 구성되는 절삭날부 (20) 는, 90°마다 4 개 형성되어 있다. 4 개의 절삭날부 (20) 는, 중심선 (CO) 을 중심으로 하는 회전 대칭으로 배치되어 있다. 둘레 방향을 따라 서로 이웃하는 1 쌍의 절삭날부 (20) 는 연속적으로 연장된다.

주절삭날 (21) 은, 레이크면 (2) 의 변부에 위치하고, 레이크면 (2) 을 평면에서 볼 때, 직선 형상으로 연장된다. 주절삭날 (21) 은, 절삭날부 (20) 의 대부분을 구성한다. 주절삭날 (21) 은, 인서트 (1) 를 공구 본체 (31) 에 장착한 상태 (도 7 참조) 에 있어서, 공구 본체 (31) 의 회전 방향 (TD) 측을 향해 피삭재와 대향한다.

코너날 (23) 은, 레이크면 (2) 의 코너부에 위치한다. 코너날 (23) 은, 원호 형상을 갖는다. 한편, 주절삭날 (21) 및 부절삭날 (22) 은, 직선 형상으로 연장된다. 그 때문에, 코너날 (23) 과, 주절삭날 (21) 및 부절삭날 (22) 의 경계는, 절삭날부 (20) 에 있어서의 직선 형상 부분과 원호 형상 부분의 경계에 의해 판단된다.

부절삭날 (22) 은, 주절삭날 (21) 과 코너날 (23) 의 사이에 위치한다. 부절삭날 (22) 은, 직선 형상으로 연장된다. 부절삭날 (22) 은, 주절삭날 (21) 의 연장 방향에 대해, 중심선 (CO) 측으로 기울어져 연장된다. 따라서, 주절삭날 (21) 과 부절삭날 (22) 의 경계부는, 외측을 향해 조금 돌출되는 형상으로 되어 있다.

본 발명의 절삭 인서트는, 포지티브 타입의 절삭 인서트인 점에서, 측면 (10) 을 구성하는 플랭크면 (11) 및 연결면 (15) 은, 대략 여유각을 따른 경사면으로 되어 있다. 플랭크면 (11) 과 연결면 (15) 의 사이에는, 경계선 (14) 이 위치한다. 즉, 측면 (10) 은, 경계선 (14) 에 의해 플랭크면 (11) 과 연결면 (15) 으로 구획되어 있다.

플랭크면 (11) 과 연결면 (15) 은, 두께 방향으로 서로 이웃한다. 플랭크면 (11) 은, 측면 (10) 에 있어서 경계선 (14) 보다 레이크면 (2) 측에 위치한다. 또, 연결면 (15) 은, 측면 (10) 에 있어서, 경계선 (14) 보다 착좌면 (3) 측에 위치한다.

플랭크면 (11) 은, 주절삭날 (21) 에 이어지는 제 1 영역 (11A) 과, 부절삭날 (22) 에 이어지는 제 2 영역 (11B) 과, 코너날 (23) 에 이어지는 제 3 영역 (11C) 으로 구획된다. 제 1 영역 (11A), 제 2 영역 (11B) 및 제 3 영역 (11C) 은, 중심선 (CO) 의 둘레 방향을 따라서 나란히 배치되어 있다.

경계선 (14) 은, 측면 (10) 에 있어서, 두께 방향으로 만곡하면서 중심선 (CO) 의 둘레 방향을 따라서 연장된다. 경계선 (14) 은, 주절삭날 (21) 을 따라서 연장되는 제 1 구간 (14a) 과, 부절삭날 (22) 을 따라서 연장되는 제 2 구간 (14b) 과, 코너날 (23) 을 따라서 연장되는 제 3 구간 (14c) 을 포함한다.

측면 (10) 에 있어서, 제 1 구간 (14a) 은 연결면 (15) 과 플랭크면 (11) 의 제 1 영역 (11A) 을 구획하고, 제 2 구간 (14b) 은 연결면 (15) 과 제 2 영역 (11B) 을 구획하고, 제 3 구간 (14c) 은 연결면 (15) 과 제 3 영역 (11C) 을 구획한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 2 구간 (14b) 은, 제 1 구간 (14a) 보다 레이크면 (2) 측에 위치한다. 또, 제 3 구간 (14c) 은, 제 1 구간 (14a) 보다 착좌면 (3) 측에 위치한다. 경계선 (14) 은, 제 1 구간 (14a) 이 주절삭날 (21) 을 따라서 연장되고, 제 2 구간 (14b) 이 레이크면 (2) 측으로 볼록해지고, 제 3 구간 (14c) 이 착좌면 (3) 측으로 볼록해져서, 그것들이 완만하게 연결되어 있다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 인서트 (1) 는, 클램프 나사 (38) 의 조임에 의해 공구 본체 (31) 에 장착된다. 인서트 (1) 를 공구 본체 (31) 에 장착할 때에, 플랭크면 (11) 의 제 1 영역 (11A) 과 착좌면 (3) 은, 인서트 장착좌 (33) 에 접촉하는 구속부로서 기능한다. 즉, 플랭크면 (11) 의 제 1 영역 (11A) 과 착좌면 (3) 은, 클램프 나사 (38) 의 조임에 의해, 인서트 장착좌 (33) 로 눌려져서 인서트 (1) 를 위치 결정한다.

본 실시형태의 인서트 (1) 는, 4 코너형의 형상을 이루는 인서트이다. 인서트 (1) 는, 회전 대칭으로 배치된 절삭날부 (20) 가 소정의 마모량에 도달했을 때, 중심선 (CO) 둘레로 90°회전하여 다른 절삭날부 (20) 를 가공 대상에 대향시키도록 공구 본체 (31) 에 재장착된다.

본 실시형태의 인서트 (1) 에 의하면, 측면 (10) 에 있어서, 레이크면 (2) 측에 위치하는 플랭크면 (11) 의 일부를 공구 본체 (31) (도 7 참조) 에 접촉하는 구속부로서 기능시키고 있다. 즉, 측면 (10) 은, 절삭날부 (20) 에 가까운 위치에서 공구 본체 (31) 에 구속된다. 이로써, 절삭날부 (20) 에 부여하는 절삭력에 대해 인서트 (1) 를 충분히 강고하게 구속하는 것이 가능해진다.

도 4a 는 도 2 의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따른 인서트 (1) 의 단면도이고, 도 5 는 도 2 의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따른 인서트 (1) 의 단면도이고, 도 6 은 도 2 의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따른 인서트 (1) 의 단면도이다. 도 4b 는 도 4a 의 점 S' 와 점 Z 의 위치 관계를 나타내는 확대도이다.

또, Ⅳ-Ⅳ 선은, 주절삭날 (21) 의 법선으로서 절삭날 능선과 교차하고, Ⅴ-Ⅴ 선은, 부절삭날 (22) 의 법선으로서 절삭날 능선과 교차하고, Ⅵ-Ⅵ 선은, 코너날 (23) 의 접선의 법선으로서 절삭날 능선과 교차한다. 따라서, 도 4a 는, 인서트 (1) 의 주절삭날 (21) 의 능선과 그 법선이 교차하는 단면도이다. 도 5 는, 인서트 (1) 의 부절삭날 (22) 의 능선과 그 법선이 교차하는 단면도이다. 또, 도 6 은, 인서트 (1) 의 코너날 (23) 의 능선과 그 접선의 법선이 교차하는 단면도이다.

도 4a, 도 5, 도 6 에 나타내는 각 절삭날 능선의 법선 방향의 단면에 있어서, 다음과 같이 점 P, 점 Q, 점 Q', 점 R, 점 S, 점 S', 점 T, 점 M, 점 M', 점 U, 점 U' 및 선분 H, 선분 N, 선분 O 가 정의되어 있다.

점 P 는, 절삭날부 (20) 의 통과점이다.

점 Q 는, 플랭크면 (11) 을 따른 착좌면 (3) 의 연장선 VS 와 착좌면 (3) 의 교점이다.

점 Q' 는, 연결면 (15) 과 착좌면 (3) 의 교차 능선의 통과점이다.

점 R 은, 점 P 로부터 착좌면 (3) 의 연장선 VS 를 향해 내린 수선과 착좌면 (3) 의 연장선 VS 의 교점이다.

점 S 는, 점 R 로부터 선분 QR 의 1/3 의 거리에 위치하는 점이다.

점 S' 는, 점 R 로부터 선분 QR 의 2/3 의 거리에 위치하는 점이다.

선분 H 는, 선분 PR 이다. 즉, 선분 H 는, 점 P 와 점 R 을 연결하는 선분이다. 또한, 점 R 은, 선분 H 와 착좌면 (3) 의 연장선 VS 의 교점이라고 바꾸어 말할 수 있다.

점 T 는, 점 R 로부터 선분 H 의 2/3 의 거리에 있는 점이다.

점 M 은, 경계선 (14) 의 통과점이다. 즉 점 M 은, 절삭날 능선의 법선 방향의 단면에 있어서, 점 M 은, 플랭크면 (11) 과 연결면 (15) 의 경계점이다.

점 M' 는, 점 M 으로부터 선분 H 를 향해 내린 수선과 선분 H 의 교점이다.

선분 N 은, 선분 MM' 이다. 즉, 선분 N 은, 점 M 과 점 M' 를 연결하는 선분이다. 또한, 점 M' 는, 점 M 으로부터 선분 H 와의 교점이라고 바꾸어 말할 수 있다.

점 U 는, 점 Q' 를 통과하는 선분 QR 의 수선과 선분 PQ 의 교점이다.

점 U' 는, 점 U 로부터 선분 H 를 향해 내린 수선과 선분 H 의 교점이다.

선분 O 는, 선분 UU' 이다. 즉, 선분 O 는, 점 U 와 점 U' 를 연결하는 선분이다.

점 Z 는, 점 M 으로부터 착좌면 (3) 의 연장선 VS 를 향해 내린 수선과 착좌면 (3) 의 연장선 VS 의 교점이다.

본 발명의 절삭 인서트는, 포지티브 타입의 절삭 인서트인 점에서, 도 4a, 도 5, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 플랭크면 (11) 및 연결면 (15) 은, 대략 여유각을 따른 경사면으로 되어 있다.

따라서, 측면 (10) 은, 레이크면 (2) 으로부터 착좌면 (3) 을 향해 포지티브 타입의 경사면으로 되어 있고, 측면 (10) 의 경사각은, 점 M (즉 경계선 (14)) 에 있어서 변화하고 있다. 예를 들어 도 4a 에 나타내는 바와 같이, 점 M, 점 Q, 점 R 을 연결한 각도 MQR 과, 마찬가지로 각도 MQ'R 을 비교하면, 양자는 모두 예각이며, 또한, 각도 MQR ≤ 각도 MQ'R 의 관계를 가지고 있다. 바꾸어 말하면, 연결면 (15) 은, 플랭크면 (11) 의 연장선 VL 보다 점 R 이 있는 측, 즉 외측에 위치한다.

본 실시형태의 인서트 (1) 에 의하면, 측면 (10) 에 있어서, 착좌면 (3) 측에 연결면 (15) 을 형성한다. 연결면 (15) 은, 플랭크면 (11) 의 연장선 VL 보다 외측에 위치한다. 즉, 연결면 (15) 은, 측면 (10) 에 있어서, 플랭크면 (11) 을 착좌면 (3) 측에서 두께를 덧대도록 형성되어 있다.

이로써, 인서트 (1) 의 강성이 높아져, 인서트 (1) 의 파손을 억제할 수 있다.

본 실시형태의 인서트 (1) 에 의하면, 연결면 (15) 이 형성됨으로써, 결과적으로 착좌면 (3) 의 면적이 커져 공구 본체에 대한 인서트 (1) 의 구속의 안정성을 높일 수 있다.

본 실시형태의 인서트 (1) 에 의하면, 연결면 (15) 이 형성되어 있음으로써, 두께 방향에서 보았을 때의 착좌면 (3) 의 가장자리부로부터 절삭날부 (20) 까지의 거리 (즉 돌출량 A, 도 2 및 도 4a 참조) 를 짧게 할 수 있어, 결과적으로 절삭날부 (20) 의 강도를 높일 수 있다.

본 실시형태의 인서트 (1) 는 포지티브 타입의 절삭 인서트이고, 또 플랭크면 (11) 과 연결면 (15) 은, 각도 MQR ≤ 각도 MQ'R 의 관계를 가지고 있다. 이 때문에, 도 4a, 도 5, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 점 Q' 는, 점 Z 보다 점 R 측으로 돌출되지 않고, 두께 방향에 대해, 측면 (10) 에 언더가 되는 부분이 형성되는 경우가 없다. 즉, 레이크면 (2) 측 및 착좌면 (3) 측에 각각 코어측 및 캐비티측의 금형을 배치하는 간소한 금형 구성에 의해 저렴하게 인서트 (1) 를 제조할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 측면 (10) 에 오목부가 형성되지 않는다. 이 때문에, 오목부가 형성되는 경우와 비교하여, 측면 (10) 에 있어서 가장 중심선 (CO) 에 가까운 부분으로부터 절삭날부 (20) 까지의 거리를 작게 할 수 있다. 또한 본 명세서에 있어서는, 측면 (10) 에 있어서 가장 중심선 (CO) 에 가까운 부분으로부터 절삭날부 (20) 까지의 직경 방향의 거리를 실질 돌출량이라고 부른다. 본 실시형태에 있어서, 실질 돌출량은, 돌출량 A (착좌면 (3) 의 가장자리부로부터 절삭날부 (20) 까지의 직경 방향의 거리) 와 일치한다. 또, 측면 (10) 에 오목부가 형성되는 경우, 실질 돌출량은, 돌출량 A 보다 큰 값이 된다. 본 실시형태에 의하면, 실질 돌출량을 돌출량 A 와 일치시켜, 작게 할 수 있기 때문에, 절삭날부 (20) 의 강도를 높일 수 있다.

도 4a, 도 5, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 점 M' 는, 점 R 로부터 선분 H 의 2/3 의 거리의 점인 점 T 보다 점 R 측에 위치하는 것이 바람직하다. 이로써, 플랭크면 (11) 의 두께 방향에 있어서의 길이를, 측면 (10) 의 두께 방향의 길이 (선분 H 의 길이에 대응) 에 대해 1/3 보다 길게 확보할 수 있다.

즉, 측면 (10) 에 있어서, 공구 본체 (31) 에 구속되는 구속부로서의 플랭크면 (11) 의 면적을 충분히 확보하여 공구 본체 (31) 에 대한 인서트 (1) 의 구속의 안정성을 높일 수 있다.

인서트 (1) 의 주절삭날 (21) 의 능선과 그 법선이 교차하는 단면도에 있어서, 점 M' 는, 점 R 로부터 선분 H 의 3/10 보다 점 P 측이어도 된다. 또, 주절삭날 (21) 과 교차하는 단면에 있어서 점 M' 는, 점 R 로부터 선분 H 의 3/10 보다 점 P 측이고, 점 R 로부터 선분 H 의 5/10 보다 점 R 측인 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지는 않는다.

점 Q' 는, 점 R 로부터 선분 QR 의 1/3 의 거리의 점인 점 S 보다 점 Q 측에 위치한다. 본 실시형태에 있어서, 연결면 (15) 은, 포지티브 타입의 여유각을 따른 경사면이 되기 때문에 점 Q' 가 점 S 보다 점 R 측에 위치하는 경우는 없다. 또, 점 Q' 는, 점 R 로부터 선분 QR 의 2/3 의 거리의 점인 점 S' 보다 점 Q 측에 위치하는 것이 바람직하다. 이 이유는, 착좌면의 면적을 크게 확보하면서, 또한 공구 본체에 장착했을 때 절삭날 능선이 만드는 회전 궤적의 내측에 착좌면을 수용하기 위해서, 유리해지기 때문이다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 인서트 (1) 의 부절삭날 (22) 의 능선과 그 법선이 교차하는 단면도에 있어서, 점 M' 는, 점 R 로부터 선분 H 의 3/10 보다 점 P 측이고, 점 T 보다 점 R 측에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 부절삭날 (22) 과 교차하는 단면에 있어서 점 M' 는, 도 5 에 나타내는 범위 D 에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 서술한 바와 같이, 플랭크면 (11) 에 있어서 부절삭날 (22) 에 이어지는 영역 (제 2 영역 (11B)) 은, 구속부를 구성하지 않는다. 즉, 제 2 영역 (11B) 은, 공구 본체 (31) 에 접촉하지 않는다. 따라서, 제 2 영역 (11B) 에 있어서, 플랭크면 (11) 의 넓이는, 인서트 (1) 의 구속의 안정성에 기여하지 않는다.

부절삭날 (22) 과 교차하는 단면에 있어서, 점 M' 를 점 R 로부터 선분 H 의 3/10 보다 점 P 측에 배치하여 (즉, 경계선 (14) 을 레이크면측에 가깝게 배치하ㅇ여, 넓은 연결면 (15) 을 형성함으로써, 연결면 (15) 을 넓게 하여, 인서트 (1) 의 강도를 높일 수 있다. 또, 점 M' 를 점 T 보다 점 R 측에 배치함으로써, 연결면 (15) 의 면적을 확보하여, 인서트 (1) 의 강도를 유지할 수 있다.

부절삭날 (22) 과 교차하는 단면에 있어서 점 M' 는, 점 R 로부터 선분 H 의 4/10 보다 점 P 측이고, 점 R 로부터 선분 H 의 2/3 보다 점 R 측인 것이 더욱 바람직하지만, 이것에 한정되지는 않는다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 인서트 (1) 의 코너날 (23) 의 능선과 그 접선의 법선이 교차하는 단면에 있어서, 점 M' 는, 선분 H 의 2/10 보다 점 R 측에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 코너날 (23) 과 교차하는 단면에 있어서 점 M' 는, 도 6 에 나타내는 범위 E 에 위치하는 것이 바람직하다. 이 이유는, 코너날 (23) 과 교차하는 단면에 있어서, 점 M' 는, 점 R 로부터 선분 H 의 2/10 보다 점 R 측으로 함으로써, 코너날의 여유각을 적정치로 확보하여, 공구 본체에 장착했을 때, 코너날 능선이 만드는 회전 궤적의 내측으로 착좌면을 수용하기 위해서 유리해진다. 또, 코너날의 절삭날 강도를 유지할 수 있기 때문이다.

여기서, 코너날 (23) 은, 레이크면 (2) 의 코너부에 대응하여 형성되어 있고, 코너날 (23) 에 이어지는 플랭크면 (11) 의 영역 (제 3 영역 (11C)) 은 구속부를 구성하지는 않지만, 플랭크면 (11) 의 두께 방향의 길이에 충분히 확보할 필요가 있다.

코너날 (23) 과 교차하는 단면에 있어서 점 M' 는, 선분 H 의 1/10 보다 점 R 측에 위치하는 것이 더욱 바람직하지만, 이것에 한정되지는 않는다.

본 실시형태에 의하면, 상기 서술한 바와 같이, 주절삭날 (21), 부절삭날 (22) 및 코너날 (23) 에 교차하는 단면에 있어서, 점 M' 의 배치가 상이하다. 즉, 측면 (10) 에 있어서, 경계선 (14) 의 두께 방향에 있어서의 위치가, 주절삭날 (21) 을 따른 부분 (제 1 구간 (14a)), 부절삭날 (22) 을 따른 부분 (제 2 구간 (14b)) 및 코너날 (23) 을 따른 부분 (제 3 구간 (14c)) 에서 상이하다. 이로써, 각 절삭날에 대응하는 측면 (10) 의 각 영역에 있어서, 플랭크면 (11) 과 연결면 (15) 의 면적을 균형있게 배치할 수 있다.

(날끝 교환식 회전 절삭 공구의 구성)

도 7 은, 복수의 인서트 (1) 와, 이들 인서트 (1) 가 착탈 가능하게 장착된 공구 본체 (31) 를 갖는 날끝 교환식 회전 절삭 공구 (이하, 간단히 공구) (30) 의 사시도이다. 도 8 은, 공구 본체 (31) 의 사시도이다. 또, 도 7 은 공구 (30) 의 측면도이고, 도 8 은 공구 (30) 의 하면도이다.

공구 (30) 는, 공구 본체 (31) 가 회전축 (JO) 을 중심으로 회전 방향 (TD) 으로 회전함으로써, 프라이즈 가공을 실시한다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 공구 (30) 는, 공구 둘레로 회전하는 공구 본체 (31) 와, 공구 본체 (31) 에 장착되는 5 개의 인서트 (1) 를 갖는다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 공구 본체 (31) 의 선단부에는, 5 개의 인서트 장착좌 (33) 가 형성되어 있다. 인서트 장착좌 (33) 는, 인서트 (1) 의 착좌면 (3) 과 대략 동등한 면적의 정방형상을 이루어 회전 방향 (TD) 을 향하는 장착좌 바닥면 (33a) 과, 장착좌 바닥면 (33a) 의 2 변으로부터 회전 방향 (TD) 측으로 각각 연장되는 1 쌍의 장착좌 벽면 (33b) 을 갖는다. 장착좌 바닥면 (33a) 의 대략 중앙에는, 나사공 (33c) 이 형성되어 있다.

장착좌 바닥면 (33a) 은, 인서트 (1) 의 착좌면 (3) 에 대향하여 접촉한다. 또, 장착좌 벽면 (33b) 은, 인서트 (1) 의 사방에 형성된 측면 (10) 에 대향하여 접촉한다. 즉, 인서트 장착좌 (33) (장착좌 바닥면 (33a) 및 장착좌 벽면 (33b)) 는, 인서트 (1) 의 구속부 (착좌면 (3) 및 플랭크면 (11)) 와 접촉한다.

나사공 (33c) 에는, 인서트 (1) 를 개재하여 클램프 나사 (38) 가 조여진다. 인서트 (1) 는, 이로써, 인서트 장착좌 (33) 에 장착된다. 또, 공구 (30) 에는, 인서트 (1) 의 레이크면 (2) 측을 누르는 클램프 피스 (34) 가 형성되어 있다. 클램프 피스 (34) 는, 절삭 가공시의 인서트 (1) 가 뜨는 것을 억제한다.

본 실시형태의 인서트 (1) 는, 착좌면 (3) 을 공구 본체 (31) 의 장착좌 바닥면 (33a) 에 밀착시킴과 함께, 둘레 방향으로 인접하는 2 의 플랭크면 (11) 을 장착좌 벽면 (33b) 에 맞닿게 하여 착좌되어진다. 또한 클램프 나사 (38) 를 나사공 (33c) 에 삽입함으로써, 착좌면 (3) 및 플랭크면 (11) 이 장착좌 바닥면 (33a) 및 장착좌 벽면 (33b) 으로 눌려진다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 인서트 (1) 의 절삭날부 (20) 에는, 인서트 (1) 가 공구 본체 (31) 에 장착된 상태에서, 정 (正) 의 축방향 레이크각 (액시얼 레이크각) (AR) 이 부여된다. 또, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 인서트 (1) 의 절삭날부 (20) 에는, 인서트 (1) 가 공구 본체 (31) 에 장착된 상태에서, 부 (負) 의 반경 방향 레이크각 (래디얼 레이크각) (TR) 이 부여된다.

본 실시형태에 의하면, 인서트 (1) 는, 절삭날부 (20) 의 반경 방향 레이크각 (TR) 이 부각이 되도록 공구 본체 (31) 에 장착되어 있다. 이 때문에, 플랭크면 (11) 을 충분히 길게 확보할 필요가 있다. 이와 같은 상태에서, 공구 본체 (31) 에 장착된 경우라도, 인서트 (1) 는, 경계선 (14) 을 상기 서술한 구성으로 함으로써, 플랭크면 (11) 의 두께 방향의 면적을 충분히 확보할 수 있다. 즉, 절삭날부 (20) 의 회전 궤적보다 내측에, 인서트 (1) 의 다른 부위를 확실하게 배치할 수 있어, 원활한 절삭 가공을 실시할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 실시형태에 있어서의 각 구성 및 그것들의 조합 등은 일례이며, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위 내에서 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 밖의 변경이 가능하다. 또, 본 발명은 실시형태에 의해 한정되지 않는다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 공구 본체에 장착된 절삭 인서트의 구속의 안정성을 높임과 함께, 강도를 높인 절삭 인서트 및 그러한 절삭 인서트를 구비한 날끝 교환식 회전 절삭 공구를 제공할 수 있다. 이로써, 절삭 인서트에 큰 힘이 가해지는 경우라도, 안정적인 절삭 가공을 실시할 수 있다. 또, 절삭 인서트의 파손을 억제할 수 있다.

1 : 인서트 (절삭 인서트)
2 : 레이크면
3 : 착좌면
10 : 측면
11 : 플랭크면
11A : 플랭크면 (11) 에 있어서 주절삭날 (21) 에 이어지는 제 1 영역
11B : 플랭크면 (11) 에 있어서 부절삭날 (22) 에 이어지는 제 2 영역
11C : 플랭크면 (11) 에 있어서 코너날 (23) 에 이어지는 제 3 영역
14 : 경계선
14a : 제 1 구간
14b : 제 2 구간
14c : 제 3 구간
15 : 연결면
20 : 절삭날부
21 : 주절삭날
22 : 부절삭날
23 : 코너날
30 : 공구 (날끝 교환식 회전 절삭 공구)
31 : 공구 본체
33 : 인서트 장착좌
CO : 중심선
JO : 회전축
S : 점 R 로부터 선분 QR 의 1/3 의 거리에 있는 점
S' : 점 R 로부터 선분 QR 의 2/3 의 거리에 있는 점
T : 점 R 로부터 선분 H 의 2/3 의 거리에 있는 점

Claims

회전축 둘레로 회전하는 공구 본체의 인서트 장착좌에 장착되고, 두께 방향으로 연장되는 중심선에 대해 회전 대칭인 다각형판상의 포지티브 타입의 절삭 인서트로서,
1 쌍의 다각형면의 일방을 구성하는 레이크면과,
1 쌍의 다각형면의 타방을 구성하는 착좌면과,
상기 레이크면과 상기 착좌면의 사이를 연결하는 측면을 구비하고,
상기 레이크면과 상기 측면의 교차 능선에는, 상기 레이크면의 변부에 위치하는 주절삭날과, 상기 주절삭날에 이어지는 부절삭날과, 상기 부절삭날에 이어지고 상기 레이크면의 코너부에 위치하는 코너날을 포함하는, 절삭날부가 형성되고,
상기 측면은, 경계선을 사이에 두고 두께 방향으로 서로 이웃하는 플랭크면과 연결면을 포함하고,
상기 플랭크면은, 상기 경계선보다 상기 레이크면측에 위치하고,
상기 연결면은, 상기 경계선보다 상기 착좌면측에 위치하고, 상기 플랭크면의 연장선보다 외측에 위치하고,
상기 플랭크면의 일부 및 상기 착좌면은, 상기 인서트 장착좌에 접촉하는 구속부로서 기능하고,
상기 주절삭날, 부절삭날과 상기 코너날의 각 능선의 법선 방향의 단면에 있어서,
상기 절삭날부의 통과점을 점 P 로 하고,
상기 점 P 로부터 상기 착좌면의 연장선을 향해 내린 수선을 선분 H 로 하고,
상기 선분 H 와 상기 착좌면의 연장선의 교점을 점 R 로 하고,
상기 플랭크면을 따른 연장선과 상기 착좌면의 교점을 점 Q 로 하고,
상기 연결면과 상기 착좌면의 교차 능선의 통과점을 점 Q' 로 하고,
상기 경계선의 통과점을 점 M 으로 하고,
상기 점 M 으로부터 상기 선분 H 를 향해 내린 수선을 선분 N 으로 하고,
상기 선분 N 과 상기 선분 H 의 교점을 점 M' 로 하고,
상기 점 Q' 가, 상기 점 R 로부터 선분 QR 의 2/3 의 거리에 있는 점 S' 보다 상기 점 Q 측에 위치하고,
상기 점 M' 가, 상기 점 R 로부터 상기 선분 H 의 2/3 의 거리에 있는 점 T 보다 상기 점 R 측에 위치하는, 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 경계선은,
상기 주절삭날을 따라서 연장되는 제 1 구간과, 상기 부절삭날을 따라서 연장되는 제 2 구간과, 상기 코너날을 따라서 연장되는 제 3 구간을 포함하고,
상기 제 2 구간은, 상기 제 1 구간보다 상기 레이크면측에 위치하고,
상기 제 3 구간은, 상기 제 1 구간보다 상기 착좌면측에 위치하는, 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 부절삭날의 능선과 그 법선이 교차하는 단면에 있어서,
상기 점 M' 가, 상기 점 R 로부터 상기 선분 H 의 3/10 보다 상기 점 P 측이고,
상기 점 T 보다 상기 점 R 측에 위치하는, 절삭 인서트.
제 1 항에 있어서,
상기 코너날의 능선과 그 접선의 법선이 교차하는 단면에 있어서,
상기 점 M' 가, 상기 선분 H 의 2/10 보다 상기 점 R 측에 위치하는, 절삭 인서트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 절삭 인서트와,
상기 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되고 회전축 둘레로 회전하는 상기 공구 본체를 구비하고,
상기 공구 본체가, 상기 절삭 인서트의 상기 플랭크면 및 상기 착좌면이 접촉하는 상기 인서트 장착좌를 갖는, 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 5 항에 있어서,
상기 절삭 인서트가, 상기 절삭날부의 반경 방향 레이크각을 부각으로 하도록 상기 공구 본체에 장착되어 있는, 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
제 5 항에 있어서,
상기 인서트 장착좌는, 상기 공구 본체의 회전 방향을 향함과 함께 상기 착좌면이 접촉하는 장착좌 바닥면과, 상기 장착좌 바닥면으로부터 상기 공구 본체의 회전 방향측으로 연장됨과 함께 상기 플랭크면이 접촉하는 장착좌 벽면을 갖고,
상기 절삭 인서트는, 상기 장착좌 바닥면 및 장착좌 벽면에 대해, 상기 착좌면 및 상기 플랭크면이 눌려진 상태로 장착되어 있는, 날끝 교환식 회전 절삭 공구.
회전축 둘레로 회전하는 공구 본체로서,
상기 공구 본체의 선단부에는, 절삭날부를 갖는 절삭 인서트가 착탈 가능하게 장착되는 인서트 장착좌가 형성되고,
상기 절삭 인서트로서, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 절삭 인서트를 사용한 것을 특징으로 하는 공구 본체.
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