KR102251915B1 - 날끝 회전식 밀링 공구 및 이것을 사용한 절삭 방법 - Google Patents

Abstract

절삭날 (5) 중 공구축선 (O) 방향을 따른 공구 선단 가장자리 (5a) 가, 공구축선 (O) 둘레의 공구 둘레 방향으로 회전하여 형성되는 가상원에 있어서의 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 접선을, 공구축선 (O) 방향을 따른 공구 기단측을 향하여 공구축선 (O) 에 평행하게 이동시켰을 때의 궤적으로부터 얻어지는 가상 평면을 기준 평면 (SS) 으로 했을 때, 그 기준 평면 (SS) 과, 절삭날 (5) 을 포함하는 절삭날 가상 평면 (VS₀) 의 교차선 (CL) 이, 기준 평면 (SS) 상에 투영된 공구축선 (O) 에 대해 경사지는 각도 (ARt) 가 -30°∼ -60°의 범위이고, 또한 공구축선 (O) 에 직교하는 공구 직경 방향 중 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 소정의 공구 직경 방향에 대해, 그 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나 공구 직경 방향의 외측을 향하도록 연장되는 절삭날 (5) 의 날끝 접선이 경사지는 각도 (RR) 가 -30°∼ -75°의 범위이다.

Description

날끝 회전식 밀링 공구 및 이것을 사용한 절삭 방법{ROTATING CUTTING EDGE-TYPE MILLING TOOL AND CUTTING METHOD USING SAME}

본 발명은 공구축선 둘레로 회전하는 공구 본체의 선단 외주부에 형성된 인서트 장착 시트에, 원판상을 이루는 절삭 인서트가 그 인서트 축선 둘레로 자유롭게 회전할 수 있게 되어 장착된 날끝 회전식 밀링 공구, 및 이것을 사용하여 피삭재를 절삭하는 절삭 방법에 관한 것이다.

본원은 2014년 6월 18일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2014-125816호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 내열합금 등의 난삭재 (難削材) 등을 피삭재로 하는 밀링 가공 (전삭 (轉削) 가공) 에 사용되는 날끝 회전식 밀링 공구 (로터리 밀링 공구) 로서, 예를 들어 하기 특허문헌 1, 2 에 나타내는 바와 같은, 공구축선 둘레로 회전하는 공구 본체의 선단 외주부에 형성된 인서트 장착 시트에, 원판상을 이루고 외주 가장자리에 절삭날을 구비한 절삭 인서트가 그 인서트 축선 둘레로 자유롭게 회전할 수 있게 되어 장착된 것이 알려져 있다.

날끝 회전식 밀링 공구에서는, 절삭 인서트에 있어서 인서트 축선 방향의 양측을 향하는 표리면 중, 표면이 공구축선 둘레를 따른 공구 회전 방향의 전방을 향하도록 배치되어 레이크면이 되고, 이면이 공구 회전 방향의 후방을 향하도록 배치됨과 함께, 인서트 장착 시트에 착좌 (着座) 된다.

그리고, 절삭시에는, 절삭 인서트가 피삭재에 절입하여 가공할 때에 절삭날이 받는 힘 (절삭력 또는 절삭 저항이고, 날끝력 또는 에지 포스의 성분을 포함한다) 에 의해, 인서트 장착 시트에 대해 절삭 인서트가 인서트 축선 둘레로 종동 (從動) 회전하게 되어 있다. 이로써, 절삭날의 소정 부분만이 연속적으로 절삭에 제공되는 것이 억제되어 있음과 함께, 그 절삭날의 부분적인 예리함의 저하나 날끝 결손 등을 방지하도록 하고 있다.

일본 특허 제3264540호 일본 공표특허공보 2011-515231호

그러나, 상기 종래의 날끝 회전식 밀링 공구에서는 하기의 과제를 가지고 있었다.

즉, 특허문헌 1, 2 의 날끝 회전식 밀링 공구에서는, 인서트 장착 시트에 장착된 절삭 인서트의 절삭날이 피삭재에 절입하여 가공할 때에 받는 힘에 의해, 절삭 인서트의 회전축 등 (특허문헌 1 에 있어서의 축부 (32) 및 볼 (8) 이나, 특허문헌 2 에 있어서의 지승 (支承) 핀 (9)) 이 변형, 마모, 파손 등이 될 우려가 있었다. 특히, 난삭재의 중절삭 가공 등에 있어서, 이와 같은 문제가 생기기 쉬웠다.

또, 이런 종류의 날끝 회전식 밀링 공구에서는, 인서트 장착 시트에 장착된 절삭 인서트를 인서트 축선 둘레로 안정적으로 종동 회전시키는 것에 개선의 여지가 있었다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 절삭 인서트의 회전축 등의 회전 지지체의 변형, 마모, 파손 등을 방지할 수 있고, 또한 인서트 장착 시트에 장착된 절삭 인서트를 인서트 축선 둘레로 안정적으로 종동 회전시킬 수 있으며, 이로써, 절삭의 가공 정밀도를 안정적으로 높일 수 있고, 공구 수명을 연장시킬 수 있는 날끝 회전식 밀링 공구 및 이것을 사용한 절삭 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이와 같은 과제를 해결하여 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 제안하고 있다.

즉, 본 발명은, 공구축선 둘레로 회전하는 공구 본체의 선단 외주부에 형성된 인서트 장착 시트에, 원판상을 이루는 절삭 인서트가 그 인서트 축선 둘레로 자유롭게 회전할 수 있게 되어 장착된 날끝 회전식 밀링 공구로서, 상기 절삭 인서트는, 상기 인서트 축선에 교차하는 표리면과, 이들 표리면의 둘레 가장자리끼리를 접속하는 외주면을 갖고, 상기 표리면 중, 표면이 상기 공구축선 둘레를 따른 공구 회전 방향의 전방을 향하도록 배치되고, 이면이 상기 공구 회전 방향의 후방을 향하도록 배치됨과 함께, 상기 인서트 장착 시트에 착좌되고, 상기 표면의 둘레 가장자리에는, 상기 인서트 축선 둘레를 따라 연장되는 원형상의 절삭날이 형성되고, 상기 절삭날 중 상기 공구축선 방향을 따른 공구 선단 가장자리가, 상기 공구축선 둘레의 공구 둘레 방향으로 회전하여 형성되는 가상원에 있어서의 상기 공구 선단 가장자리를 지나는 접선을, 상기 공구축선 방향을 따른 공구 기단측을 향하여 상기 공구축선에 평행하게 이동시켰을 때의 궤적으로부터 얻어지는 가상 평면을 기준 평면으로 했을 때, 그 기준 평면과, 상기 절삭날을 포함하는 절삭날 가상 평면의 교차선이, 상기 기준 평면 상에 투영된 상기 공구축선에 대해 경사지는 각도 (ARt) 가 -30°∼ -60°의 범위이고, 또한 상기 공구축선에 직교하는 공구 직경 방향 중 상기 공구 선단 가장자리를 지나는 소정의 공구 직경 방향에 대해, 그 공구 선단 가장자리를 지나 공구 직경 방향의 외측을 향하도록 연장되는 상기 절삭날의 날끝 접선이 경사지는 각도 (RR) 가 -30°∼ -75°의 범위인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명은, 공구축선 둘레로 회전하는 공구 본체의 선단 외주부에 형성된 인서트 장착 시트에, 원판상을 이루는 절삭 인서트가 그 인서트 축선 둘레로 자유롭게 회전할 수 있게 되어 장착된 날끝 회전식 밀링 공구로서, 상기 절삭 인서트는, 상기 인서트 축선에 교차하는 표리면과, 이들 표리면의 둘레 가장자리끼리를 접속하는 외주면을 갖고, 상기 표리면 중, 표면이 상기 공구축선 둘레를 따른 공구 회전 방향의 전방을 향하도록 배치되고, 이면이 상기 공구 회전 방향의 후방을 향하도록 배치됨과 함께, 상기 인서트 장착 시트에 착좌되고, 상기 표면의 둘레 가장자리에는, 상기 인서트 축선 둘레를 따라 연장되는 원형상의 절삭날이 형성되고, 상기 절삭날 중 상기 공구축선 방향을 따른 공구 선단 가장자리가, 상기 공구축선 둘레의 공구 둘레 방향으로 회전하여 형성되는 가상원에 있어서의 상기 공구 선단 가장자리를 지나는 접선을, 상기 공구축선 방향을 따른 공구 기단측을 향하여 상기 공구축선에 평행하게 이동시켰을 때의 궤적으로부터 얻어지는 가상 평면을 기준 평면으로 했을 때, 그 기준 평면과, 상기 절삭날을 포함하는 절삭날 가상 평면의 교차선이, 상기 기준 평면 상에 투영된 상기 공구축선에 대해 경사지는 각도 (ARt) 가 -30°∼ -60°의 범위이고, 또한 상기 공구축선에 직교하는 공구 직경 방향 중 상기 공구 선단 가장자리를 지나는 소정의 공구 직경 방향에 대해, 그 공구 선단 가장자리를 지나 공구 직경 방향의 외측을 향하도록 연장되는 상기 절삭날의 날끝 접선이 경사지는 각도 (RR) 가 -20°∼ 30°의 범위인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명은, 공구축선 둘레로 회전하는 공구 본체의 선단 외주부에 형성된 인서트 장착 시트에, 원판상을 이루는 절삭 인서트가 그 인서트 축선 둘레로 자유롭게 회전할 수 있게 되어 장착된 날끝 회전식 밀링 공구를 사용하여 피삭재를 절삭하는 절삭 방법으로서, 상기 절삭 인서트는, 상기 인서트 축선에 교차하는 표리면과, 이들 표리면의 둘레 가장자리끼리를 접속하는 외주면을 갖고, 상기 표리면 중, 표면을 상기 공구축선 둘레를 따른 공구 회전 방향의 전방을 향하도록 배치하고, 이면을 상기 공구 회전 방향의 후방을 향하도록 배치함과 함께, 상기 인서트 장착 시트에 착좌시키고, 상기 표면의 둘레 가장자리에는, 상기 인서트 축선 둘레를 따라 연장되는 원형상의 절삭날이 형성되어 있고, 상기 인서트 축선에 직교하는 인서트 직경 방향 중, 절삭 가공시에 피삭재로부터 상기 절삭 인서트에 분포하여 작용하는 힘을 집중 하중으로 간주했을 때의 그 집중 하중의 작용점을 지나는 소정의 인서트 직경 방향과, 상기 절삭날의 교점을 절삭 대표점으로 하고, 상기 절삭 대표점을 지나는 상기 절삭날의 접선에 수직인 제 1 가상 평면과, 상기 접선 및 상기 절삭 대표점에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선을 포함하는 제 2 가상 평면의 교선을 따른 방향으로서, 상기 공구 회전 방향의 후방을 향하는 방향을 주분력 방향으로 하고, 절삭 가공시에 피삭재로부터 상기 절삭 인서트가 받는 힘 중, 상기 절삭 대표점에 있어서의 상기 주분력 방향을 따른 분력을 주분력으로 하고, 그 주분력 방향에 수직이고 상기 인서트 직경 방향의 내측을 향하는 배분력 방향을 따른 분력을 배분력으로 했을 때, 상기 제 1 가상 평면의 면내에서, 상기 주분력과 상기 배분력의 합력의 방향에 대해, 상기 인서트 축선이 경사지는 각도를 ±20°의 범위 내로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구를 사용한 절삭 방법에 의하면, 공구 본체의 인서트 장착 시트에 장착된 절삭 인서트의 인서트 축선의 방향이, 절삭 대표점을 지나는 절삭날의 접선에 수직인 제 1 가상 평면 내에 있어서, 절삭 인서트의 절삭날이 피삭재에 절입하여 가공할 때에 받는 힘 (절삭력 또는 절삭 저항이고, 날끝력 또는 에지 포스의 성분을 포함한다) 중 주분력과 배분력의 합력 (합성 절삭력) 의 방향으로 평행이 되도록 설정되어 있으므로, 절삭 인서트의 인서트 축선 상에 위치하는 회전축이나, 그 절삭 인서트를 인서트 직경 방향의 외측으로부터 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 레이디얼 베어링 등의 회전 지지체가, 상기 합력에 의해 인서트 직경 방향으로부터 (요컨대 회전축 등의 회전 지지체의 전단 방향으로부터) 가압되는 것이 충분히 억제됨과 함께, 상기 합력을, 절삭 인서트의 이면을 통해 인서트 장착 시트에 효율적으로 내보내는 것이 가능해진다. 이로써, 절삭 인서트의 회전축 등의 회전 지지체의 변형, 마모, 파손, 과대한 마찰 토크의 발생 등이 방지된다. 또한, 「과대한 마찰 토크의 발생의 방지」 란, 예를 들어 절삭 인서트를 인서트 직경 방향의 외측으로부터 레이디얼 베어링 등의 회전 지지체에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 경우에, 마찰 토크가 지나치게 커져 잘 회전하지 않게 되는 현상을 방지하는 것을 의미하고 있다.

요컨대, 날끝 회전식 밀링 공구에 의한 원하는 절삭 가공 (소정의 절삭 조건 등) 에 따라 결정되는 절삭날 상의 절삭 대표점에 대해, 절삭 가공시에 피삭재로부터 작용하는 합력의 방향에 평행이 되도록, 미리 인서트 축선의 기울기를 정해 줌으로써, 절삭 인서트의 회전 지지체에 대한 부하를 안정적으로 또한 현저하게 저감시킬 수 있는 것이다.

여기서, 본 명세서에서 말하는 「절삭 대표점」 에 대해 설명한다.

절삭 가공시에, 공구 본체에 장착된 절삭 인서트의 절삭날이 피삭재에 절입하여 가공할 때에 받는 힘은, 유출되는 절삭 조각을 포함하여 그 절삭 인서트가 피삭재와 접촉하는 영역 전체에 분포하는 하중 (분포 하중) 이지만, 이와 같은 분포 하중에 의해 절삭 인서트가 받는 힘과 모멘트 (인서트 중심에서 본 모멘트) 에 기초하여, 상기 분포 하중이 집중 하중인 것으로 간주했을 경우 (가정했을 경우) 에, 그 집중 하중의 작용점 (분포 하중의 무게 중심에 상당하는 점) 을 지나는 소정의 인서트 직경 방향과, 절삭날의 교점을, 본 명세서에서는 「절삭 대표점」 이라고 한다. 구체적으로는 도 12 에 있어서, 절삭 가공시에 피삭재로부터 절삭 인서트 (3) 에 작용하는 분포 하중을 집중 하중으로 간주했을 경우의 그 집중 하중의 작용점 (P) 을 지나는 소정의 인서트 직경 방향 (ID) 과, 원형상을 이루는 절삭날 (5) 의 교점 (5c) 이 절삭 대표점이다. 또 절삭 대표점은, 절삭날 중 절삭 가공시에 절삭력의 평균적인 작용점에 가장 가까워지는 점이라고도 할 수 있다. 절삭 대표점은, 절삭 인서트의 절삭날 상에 위치하지만, 절삭 인서트가 인서트 축선 둘레로 종동 회전하는 경우에도, 절삭 인서트와 함께 회전 이동하는 일은 없어, 공구에 대한 상대 위치는 변화하지 않는다. 또한, 예를 들어 공구축선 방향의 절입이 변화한 경우에는, 힘의 작용점이 변화하기 때문에, 그것과 함께 이동한다.

또, 「절삭 대표점에 있어서의 순간적인 절삭 방향」 이란, 이 절삭 대표점에 있어서, 공구와 피삭재 사이의 상대적인 순간 속도의 방향이고, 주로 공구의 회전에 수반하여 회전 이동한다.

또, 「제 1 가상 평면의 면내에서, 상기 주분력과 상기 배분력의 합력의 방향에 대해, 상기 인서트 축선이 연장되는 방향이 평행하게 설정 또는 소정의 미소 각도를 이루도록 설정된다 (요컨대 평행이 되도록 설정된다)」 란, 구체적으로는, 이 날끝 회전식 밀링 공구를 사용한 상정할 수 있는 절삭 조건의 범위 내에 있어서, 상기 제 1 가상 평면의 면내에서 (절삭 대표점을 지나는 절삭날의 접선 방향에서 보았을 때), 상기 합력의 방향에 대해 인서트 축선이 경사지는 각도가 ±20°의 범위 내인 것을 가리킨다. 요컨대, 인서트 축선과, 상기 합력의 방향의 2 직선 사이에 형성되는 각도가 ±20°의 범위 내이고, 이것을 「평행하게 설정 또는 소정의 미소 각도를 이루도록 설정된다」 고 나타내고 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 각도는 ±10°이고, 보다 바람직하게는, 상기 각도는 ±5°로서, 상기 각도가 0°인 경우에, 상기 합력의 방향에 대해 인서트 축선이 평행하다 (평행하게 설정된다).

또한, 상기 서술한, 상기 합력의 방향에 대해 인서트 축선이 경사지는 각도가 ±20°의 범위 내란, 상기 합력의 방향과 인서트 축선 사이에 형성되는 각도가 20°이하인 것을 가리킨다. 또, 상기 합력의 방향에 대해 인서트 축선이 경사지는 각도가 ±10°의 범위 내란, 상기 합력의 방향과 인서트 축선 사이에 형성되는 각도가 10°이하인 것을 가리킨다. 또, 상기 합력의 방향에 대해 인서트 축선이 경사지는 각도가 ±5°의 범위 내란, 상기 합력의 방향과 인서트 축선 사이에 형성되는 각도가 5°이하인 것을 가리킨다.

또, 상기 합력의 방향에 대해 인서트 축선이 연장되는 방향을 「평행」 으로만 한정하지 않고, 약간의 각도 범위를 형성하고 있는 것은, 하기의 이유에 의한다.

즉, 상기 합력의 방향은, 예를 들어 절삭 인서트의 레이크면 형상, 절삭날의 날끝 처리 및 마모 상태, 피삭재의 마찰 계수, 절삭 조건 (절입, 이송 등) 등에 의해 변화하는 것을 생각할 수 있으며, 그 때문에 당해 합력의 방향에 대해 인서트 축선이 연장되는 방향을 정확하게 평행하게 설정하는 것은 곤란하므로, 본 발명에 의한 효과가 충분히 얻어지는 범위로서, 「평행하게 설정 또는 소정의 미소 각도를 이루도록 설정된다」 로 하고 있다.

또, 상기 서술한 바와 같이 절삭 인서트의 회전축 등의 회전 지지체가 인서트 직경 방향으로부터 잘 가압되지 않게 되어 있으므로, 이 절삭 인서트가 피삭재에 절입하여 가공할 때에 절삭날이 받는 힘에 의해, 인서트 장착 시트에 대해 그 절삭 인서트가 인서트 축선 둘레로 안정적으로 종동 회전된다.

또한, 절삭날이 피삭재에 절입할 때에 받는 힘 중, 주분력 및 배분력 이외의 이송 분력 (절삭날의 절삭 대표점을 지나는 접선 방향을 향하는 분력, 절삭 대표점을 지나 상기 제 1 가상 평면에 직교하는 방향의 분력) 에 대해서는, 스러스트 미끄럼 베어링 부재 등의 회전 기구와의 사이의 마찰력과 대체로 캔슬되어 종동 회전을 발생시키는 역할을 담당하고 있으며, 절삭 인서트의 회전축 등의 회전 지지체를 가압하는 힘은 그 이송 분력 이외의 힘에 비해 충분히 작으므로, 절삭 인서트의 회전 지지체를 인서트 직경 방향으로부터 가압하는 힘으로는 대체로 무시할 수 있고, 요컨대 이송 분력에 의해 절삭 인서트의 회전 지지체에 강한 가압력이 작용하는 일은 없기 때문에, 상기 제 1 가상 평면의 면내에서 인서트 축선이 상기 합력의 방향에 평행이 되도록 연장되어 있음으로써, 상기 서술한 작용 효과를 안정적으로 얻을 수 있다.

또 상기 서술한 바와 같이, 절삭 인서트의 인서트 축선이 연장되는 방향과, 상기 합력의 방향이 서로 대략 평행하므로, 구체적으로 이 인서트 축선은, 공구 회전 방향의 전방을 향함에 따라 점차 공구축선 방향의 선단측을 향하여 경사져서 연장되어 있거나 (요컨대 앞쪽으로 기울어져 있다), 또는/및 공구 회전 방향의 전방을 향함에 따라 점차 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있게 된다. 따라서, 인서트 장착 시트에, 이 절삭 인서트를 종동 회전시키기 위한 스러스트 미끄럼 베어링 부재 등의 회전 기구를 배치 형성하는 스페이스를 용이하게 확보할 수 있다. 구체적으로, 이와 같이 인서트 축선이 경사져서 연장되어 있음으로써, 특히 복수의 절삭 인서트를 장착하여 이루어지는 많은 날의 날끝 회전식 밀링 공구에 있어서, 공구축선 둘레에 이웃하는 인서트 장착 시트끼리의 간격이 좁아지기 쉬운 경우에도, 상기 회전 기구를 배치 형성하는 스페이스를 용이하게 확보하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구에 의하면, 각도 (ARt) 가 -30°∼ -60°의 범위가 되고, 또한 각도 (RR) 가 -30°∼ -75°의 범위가 되므로, 절삭 인서트가 피삭재에 절입하여 가공할 때에 절삭날이 받는 힘에 의해, 인서트 장착 시트에 대해 절삭 인서트가 인서트 축선 둘레로 보다 안정적으로 종동 회전하기 쉬워져, 전술한 효과가 더욱 현저한 것이 된다.

본 명세서에서 말하는 상기 각도 (ARt) 란, 절삭에 사용되는 절삭날의 공구 선단 가장자리에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 고려한 액셜 레이크각이다. 도 6 에 나타내는 기준 평면 (SS) 을 따른 종단면시 (縱斷面視) 에 있어서, 각도 (ARt) 가 - (마이너스) 일 때에는, 부 (네거티브) 의 액셜 레이크각이고, + (플러스) 일 때에는, 정 (포지티브) 의 액셜 레이크각이다. 구체적으로, 도 6 에 있어서 각도 (ARt) 가 - 일 때, 교차선 (CL) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 기단측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하여 연장된다. 또, 각도 (ARt) 가 + 일 때, 특별히 도시하지 않았지만 교차선 (CL) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 기단측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향하여 연장된다. 또한, 각도 (ARt) 는, 절삭 인서트의 절삭날에 인접하는 레이크면 형상을 고려하고 있지 않은 각도이므로, 겉보기상의 액셜 레이크각이라고 할 수 있다. 도 6 에 있어서는, 공구축선 (O) 이 각도 (ARt) (액셜 레이크각) = 0°의 기준면에 일치한다. 또한, 상기 기준면이란, 절삭날 (5) 의 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있어서의 순간적인 절삭 방향에 수직인 가상 평면이다.

또, 상기 각도 (RR) 란, 절삭에 사용되는 절삭날의 공구 선단 가장자리에 있어서의 레이디얼 레이크각이다. 도 1 및 도 20 에 나타내는 바와 같이, 공구축선 (O) 방향의 선단으로부터 기단측을 향하여 날끝 회전식 밀링 공구 (1, 31) 를 본 정면시에 있어서, 각도 (RR) 가 - (마이너스) 일 때에는, 부 (네거티브) 의 레이디얼 레이크각이고, + (플러스) 일 때에는, 정 (포지티브) 의 레이디얼 레이크각이다. 구체적으로, 도 1 에 있어서 각도 (RR) 가 - 일 때, 날끝 접선 (L2) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 직경 방향의 외측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향하여 연장된다. 또, 도 20 에 있어서 각도 (RR) 가 + 일 때, 날끝 접선 (L2) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 직경 방향의 외측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하여 연장된다. 도 1 및 도 20 에 있어서는, 소정의 공구 직경 방향 (D) 이, 각도 (RR) (레이디얼 레이크각) = 0°의 기준면에 일치한다.

그리고, 상기 서술한 각도 (ARt) 의 범위, 또한 각도 (RR) 의 범위가 되도록 절삭 인서트가 인서트 장착 시트에 장착됨으로써, 절삭 인서트의 종동 회전이 안정적으로 얻어지고, 레이크면 마모 등이 현저하게 억제되어, 공구 수명을 보다 연장하는 효과를 기대할 수 있다.

구체적으로, 각도 (ARt) 가 상기 범위 외인 경우 (-30°보다 크거나, 또는 -60°보다 작은 경우) 에는, 제 1 가상 평면의 면내에서 인서트 축선의 방향과 상기 합력의 방향을 서로 평행이 되도록 유지하는 것이 어려워져, 상기 합력에 의한 절삭 인서트의 회전축 (회전 지지체) 에 대한 부하 (인서트 직경 방향으로부터의 가압력) 가 잘 억제되지 않게 되어, 상기 서술한 효과를 안정적으로 얻기 어려워질 우려가 있다.

또 각도 (RR) 가 상기 범위 외인 경우, 구체적으로는 각도 (RR) 가 -30°보다 큰 경우 (또한 -20°보다 작은 경우) 에는, 상기 각도 (ARt) 와의 조합에 의해 절삭 인서트를 안정적으로 종동 회전시키는 효과를 얻기 어려워질 우려가 있다. 또, 각도 (RR) 가 -75°보다 작은 경우에는, 절삭 가공시의 절삭력이 커져 채터 진동이 발생하기 쉬워질 우려가 있다.

또, 본 발명에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구에 의하면, 각도 (ARt) 가 -30°∼ -60°의 범위가 되고, 또한 각도 (RR) 가 -20°∼ 30°의 범위가 되므로, 절삭 인서트가 피삭재에 절입하여 가공할 때에 절삭날이 받는 힘에 의해, 인서트 장착 시트에 대해 절삭 인서트가 인서트 축선 둘레로 보다 안정적으로 종동 회전하기 쉬워져, 전술한 효과가 더욱 현저한 것이 된다.

그리고, 상기 서술한 각도 (ARt) 의 범위, 또한 각도 (RR) 의 범위가 되도록 절삭 인서트가 인서트 장착 시트에 장착됨으로써, 절삭 인서트의 종동 회전이 안정적으로 얻어지고, 레이크면 마모 등이 현저하게 억제되어, 공구 수명을 보다 연장하는 효과를 기대할 수 있다.

구체적으로, 각도 (ARt) 가 상기 범위 외인 경우 (-30°보다 크거나, 또는 -60°보다 작은 경우) 에는, 제 1 가상 평면의 면내에서 인서트 축선의 방향과 상기 합력의 방향을 서로 평행이 되도록 유지하는 것이 어려워져, 상기 합력에 의한 절삭 인서트의 회전축에 대한 부하 (인서트 직경 방향으로부터의 가압력) 가 잘 억제되지 않게 되어, 상기 서술한 효과를 안정적으로 얻기 어려워질 우려가 있다.

또 각도 (RR) 가 -20°보다 작은 경우 (또한 -30°보다 큰 경우) 에는, 상기 각도 (ARt) 와의 조합에 의해 절삭 인서트를 안정적으로 종동 회전시키는 효과를 얻기 어려워질 우려가 있다. 또 각도 (RR) 가 30°보다 큰 경우에는, 절삭 가공시에 채터 진동이 발생하기 쉬워지거나, 절삭 인서트의 외주면 (플랭크면) 이 피삭재에 간섭하기 쉬워져 공구 본체의 공구축선 둘레의 단위 회전당의 공구 직경 방향을 향한 이동량 (요컨대 이송량 (fz)) 을 잘 확보할 수 없게 되거나 할 우려가 있다. 또한, 상기 이송량 (fz) 을 확보할 목적으로 절삭 인서트의 외주면의 여유각을 크게 한 경우에는, 절삭날의 날끝각을 충분히 확보하기 어려워져 날끝 결손 등이 생길 우려가 있다.

이상으로부터, 본 발명에 의하면, 절삭 인서트의 회전축 등의 회전 지지체의 변형, 마모, 파손 등을 방지할 수 있고, 또한 인서트 장착 시트에 장착된 절삭 인서트를 인서트 축선 둘레로 안정적으로 종동 회전시킬 수 있으며, 이로써, 절삭의 가공 정밀도를 안정적으로 높일 수 있어, 공구 수명을 연장시킬 수 있는 것이다.

또, 본 발명에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구에 있어서, 상기 절삭 인서트의 상기 표면 중, 상기 인서트 직경 방향을 따른 상기 절삭날의 내측에는, 그 절삭날로부터 상기 인서트 직경 방향의 내측을 향함에 따라 점차 상기 인서트 축선 방향을 따른 상기 표면으로부터 상기 이면측을 향하여 경사지는 테이퍼상의 레이크면이 형성되어 있는 것으로 해도 된다.

상기 서술한 바와 같이, 예를 들어, 인서트 축선이 공구 회전 방향의 전방을 향함에 따라 점차 공구축선 방향의 선단측을 향하여 경사져서 연장되어 있는 경우에는, 겉보기상의 액셜 레이크각 (각도 (AR)) 이 부 (네거티브) 의 장착 자세로 인서트 장착 시트에 절삭 인서트가 장착되게 되지만, 본 발명의 상기 구성에 의하면, 실질적인 액셜 레이크각은 상기 겉보기상의 액셜 레이크각보다 정 (포지티브) 측에 설정되어, 절삭날의 예리함을 안정적으로 높일 수 있게 된다.

또, 인서트 축선이 공구 회전 방향의 전방을 향함에 따라 점차 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있는 경우에는, 겉보기상의 레이디얼 레이크각 (각도 (RR)) 이 부 (네거티브) 의 장착 자세로 인서트 장착 시트에 절삭 인서트가 장착되게 되지만, 본 발명의 상기 구성에 의하면, 실질적인 레이디얼 레이크각은 상기 겉보기상의 레이디얼 레이크각보다 정 (포지티브) 측에 설정되어, 절삭날의 예리함을 안정적으로 높일 수 있게 된다.

또, 인서트 축선이 공구 회전 방향의 전방을 향함에 따라 점차 공구축선 방향의 선단측 및 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있는 경우에도, 상기 동일한 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구에 있어서, 상기 절삭 인서트의 상기 외주면에는, 상기 절삭날로부터 상기 인서트 축선 방향을 따른 상기 표면으로부터 상기 이면측을 향함에 따라 점차 상기 인서트 직경 방향의 외측을 향하여 경사지는 테이퍼상의 플랭크면이 형성되어 있는 것으로 해도 된다.

이 경우, 상기 서술한 장착 자세로 인서트 장착 시트에 절삭 인서트를 장착해도, 절삭날의 날끝각을 크게 확보할 수 있어, 날끝 결손 등이 방지된다.

또, 본 발명에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구에 있어서, 상기 절삭 인서트에는, 상기 인서트 축선 상을 연장하여 상기 표리면에 개구하는 관통공이 형성되어 있고, 상기 관통공보다 소경이 되고, 그 관통공 내에 삽입 통과되어 상기 인서트 장착 시트에 장착되는 축부와, 상기 관통공보다 대경이 되고, 상기 표면과의 사이에 간극을 두고 배치되는 헤드부를 갖는 회전축이 형성되고, 상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 위치가 조정 가능하고, 상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 이동을 규제 가능한 규제부를 구비한 것으로 해도 된다.

이 경우, 절삭 인서트는, 그 관통공에 삽입 통과된 회전축 (회전 지지체) 의 축부에 인서트 직경 방향의 내측으로부터 지지되면서 인서트 장착 시트에 대해 종동 회전하고, 또한 회전축의 헤드부에 의해 고정되어 있다. 그리고, 인서트 장착 시트에 대한 회전축의 인서트 축선 방향을 따른 위치를 조정함으로써, 그 회전축의 헤드부와 절삭 인서트의 표면 사이의 간극 (클리어런스) 을 원하는 값으로 할 수 있고, 이 조정 후에는, 규제부에 의해 인서트 장착 시트에 대한 회전축의 인서트 축선 방향을 따른 이동을 규제할 수 있다.

즉 이 구성에 의하면, 예를 들어, 인서트 장착 시트에 절삭 인서트를 종동 회전 가능하게 지지하는 스러스트 미끄럼 베어링 부재 등의 회전 기구를 형성하는 경우에, 그 회전 기구의 마모 (손모) 상황에 따라 회전축을 인서트 축선 방향으로 진퇴시켜 위치를 미조정한 후, 고정시킬 수 있고, 따라서 인서트 장착 시트에 대한 절삭 인서트의 종동 회전이 보다 안정적으로 유지된다.

또, 본 발명에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구에 있어서, 상기 인서트 장착 시트는, 상기 인서트 축선을 중심으로 하는 축대칭 형상의 장착면을 갖는 것으로 해도 된다.

이 경우, 인서트 장착 시트의 장착면이, 인서트 축선을 중심 (중심축) 으로 하는 축대칭 형상이 되므로, 구체적으로 이 장착면은, 예를 들어 인서트 축선에 수직인 원형 평면상, 인서트 축선을 중심축으로 하는 원추면상, 구면상이나, 이들 각 형상의 조합 형상이 된다. 이로써, 절삭 인서트로부터 인서트 장착 시트에 전달되는 상기 합력을, 그 인서트 장착 시트의 장착면 전체에서 분산시켜 받을 수 있음과 함께, 그 장착면에 있어서의 국소적인 마모 등이 방지되어, 상기 서술한 작용 효과가 장기에 걸쳐 안정적으로 얻어지게 된다.

본 발명의 날끝 회전식 밀링 공구 및 이것을 사용한 절삭 방법에 의하면, 절삭 인서트의 회전축 등의 회전 지지체의 변형, 마모, 파손 등을 방지할 수 있고, 또한 인서트 장착 시트에 장착된 절삭 인서트를 인서트 축선 둘레로 안정적으로 종동 회전시킬 수 있으며, 이로써, 절삭의 가공 정밀도를 안정적으로 높일 수 있어, 공구 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구를 나타내는 정면도 (날끝 회전식 밀링 공구를 공구축선 방향에서 선단면을 정면에서 본 도면) 이다.
도 2 는, 도 1 의 날끝 회전식 밀링 공구의 A 화살표에서 본 것을 나타내는 측면도이다.
도 3 은, 도 1 의 날끝 회전식 밀링 공구의 B 화살표에서 본 것을 나타내는 측면도이다.
도 4 는, 도 3 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 5 는, 도 1 의 날끝 회전식 밀링 공구의 E-E 단면을 나타내는 측단면도이다.
도 6 은, 도 5 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구의 주요부의 분해 사시도이다.
도 8 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구의 공구 본체의 선단부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 9A 는, 본 발명의 제 1, 제 2 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구에 장착되는 절삭 인서트의, 인서트 축선 방향에서 표면을 정면에서 본 상면도이다.
도 9B 는, 본 발명의 제 1, 제 2 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구에 장착되는 절삭 인서트의, 인서트 직경 방향에서 외주면을 정면에서 본 측면도이다.
도 10 은, 도 9B 의 절삭 인서트의 측단면도 (종단면도) 이다.
도 11 은, 날끝 회전식 밀링 공구에 장착한 절삭 인서트의 여러 각도를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 절삭 인서트의 절삭날이 피삭재에 절입할 때, 그 절삭날의 부분에 의해 절삭되는 절삭 단면의 형상을 나타내는 확대도이고, 이 절삭날 상의 절삭 대표점을 설명하는 도면이다.
도 13 은, 절삭 대표점을 지나는 절삭날의 접선에 수직인 제 1 가상 평면의 면내에서, 주분력과 배분력의 합력의 방향과, 인서트 축선이 연장되는 방향이 대략 평행하게 설정되는 것을 설명하는 도면이다.
도 14A 는, 절삭 대표점이 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있는 경우의 제 2 가상 평면 (가공면) 및 절삭의 경사각을 설명하는 사시도이다.
도 14B 는, 절삭 대표점이 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있는 경우의 제 2 가상 평면 (가공면) 및 절삭의 경사각을 설명하는 사시도이다.
도 15 는, 절삭 대표점이 공구 선단 가장자리와 공구 외경단 가장자리 사이의 중간점 (5c) 에 있는 경우의 제 2 가상 평면 (가공면) 및 절삭의 경사각을 설명하는 사시도이다.
도 16 은, 절삭 인서트를 인서트 축선 방향에서 표면을 정면에서 본 정면도이고, 절삭 대표점을 설명하는 도면이다.
도 17 은, 제 1, 제 2 실시형태의 날끝 회전식 밀링 공구의 절삭 인서트를 안정적으로 종동 회전시키기 위한 각도 (ARt), 각도 (RR) 를 기하학적으로 구하기 위한 그래프이고, 절입량 da = 0.5 인 경우의 일례를 나타내고 있다.
도 18 은, 본 발명의 제 1, 제 2 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구에 있어서, 절삭 인서트를 안정적으로 종동 회전시키는 데에 적합한 각도 (ARt) 와 각도 (RR) 의 범위를 설명하는 그래프이다.
도 19 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구를 나타내는 사시도이다.
도 20 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구를 나타내는 정면도 (날끝 회전식 밀링 공구를 공구축선 방향에서 선단면을 정면에서 본 도면) 이다.
도 21 은, 도 20 의 날끝 회전식 밀링 공구의 G 화살표에서 본 것을 나타내는 측면도이다.
도 22 는, 도 20 의 날끝 회전식 밀링 공구를, 절삭 인서트의 절삭날의 공구 선단 가장자리 (절삭 대표점) 를 지나는 접선 방향에서 본 측면도이다.
도 23 은, 도 22 의 주요부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 24 는, 제 2 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구의 절삭 인서트의 클램프 기구를 설명하는 부분 단면도이다.

(제 1 실시형태)

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 및 이것을 사용한 절삭 방법에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 ∼ 도 8 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 는, 강 등으로 형성된 공구 본체 (2) 와, 초경합금 등의 경질 재료로 형성된 절삭 인서트 (3) 를 구비하고 있고, 공구축선 (O) 둘레로 회전하는 공구 본체 (2) 의 선단 외주부에 형성된 인서트 장착 시트 (4) 에, 원판상을 이루는 절삭 인서트 (3) 가 그 인서트 축선 (C) 둘레로 자유롭게 회전할 수 있게 되어, 착탈 가능하게 장착된다. 절삭 인서트 (3) 는 원형상의 절삭날 (5) 을 갖는, 소위 환구 (丸駒) 인서트이고, 그 절삭 인서트 (3) 가 인서트 장착 시트 (4) 에 장착된 상태로, 절삭날 (5) 은 공구 본체 (2) 의 선단측 및 직경 방향 외측을 향하여 돌출된다.

날끝 회전식 밀링 공구 (1) 는, 그 공구 본체 (2) 의 기단부가 공작 기계 (도시 생략) 의 주축에 장착되고, 공구축선 (O) 둘레의 공구 회전 방향 (T) 으로 회전되어, 내열합금 등의 난삭재 등의 피삭재의 절삭 가공 (특히 중절삭 가공) 에 제공된다. 이 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 는, 절삭 인서트 (3) 가 피삭재에 절입하여 가공할 때에 절삭날 (5) 이 받는 힘 (절삭력 또는 절삭 저항이고, 날끝력 또는 에지 포스의 성분을 포함한다) 에 의해, 인서트 장착 시트 (4) 에 대해 그 절삭 인서트 (3) 가 인서트 축선 (C) 둘레로 종동 (수동) 적으로 회전하는 로터리 밀링 공구이다.

여기서, 본 명세서에 있어서는, 공구 본체 (2) 의 공구축선 (O) 방향을 따른 인서트 장착 시트 (4) 측을 공구 선단측 또는 간단히 선단측 (도 2 ∼ 도 6 에 있어서의 하측) 이라고 하고, 공구축선 (O) 방향을 따른 인서트 장착 시트 (4) 와는 반대측 (공작 기계의 주축측) 을 공구 기단측 또는 간단히 기단측 (도 2 ∼ 도 6 에 있어서의 상측) 이라고 한다. 또, 공구축선 (O) 에 직교하는 방향을 공구 직경 방향이라고 하고, 공구축선 (O) 둘레로 주회하는 방향을 공구 둘레 방향이라고 한다. 또 상기 공구 둘레 방향 중, 절삭시에 공구 본체 (2) 가 회전되는 방향을 공구 회전 방향 (T) 또는 공구 회전 방향 (T) 의 전방이라고 하고, 공구 회전 방향 (T) (의 전방) 과는 반대측으로 향하는 방향을 공구 회전 방향 (T) 의 후방이라고 한다. 또, 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 에 직교하는 방향을 인서트 직경 방향이라고 하고, 인서트 축선 (C) 둘레로 주회하는 방향을 인서트 둘레 방향이라고 한다.

공구 본체 (2) 는, 원주상 또는 원반상을 이루고 있고, 그 중심축인 공구축선 (O) 둘레로 회전 가능하게 되어 있다. 도시된 예에서는, 공구 본체 (2) 는 원주상을 이루고 있고, 그 공구 본체 (2) 의 선단부 (칼날부) 에 비해, 그 선단부 이외의 부위 (생크부) 가 대경으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 공구 본체 (2) 의 선단부는, 공구 선단측을 향함에 따라 점차 축경 (縮徑) 되어, 테이퍼상을 이루고 있다.

공구 본체 (2) 의 선단 외주부에는, 공구 둘레 방향으로 간격을 두고, 그 선단 외주부로부터 오목상으로 절결되도록 복수의 칩 포켓 (6) 이 형성되어 있다. 이들 칩 포켓 (6) 에 있어서, 공구 회전 방향 (T) 을 향하는 벽면에는, 절삭 인서트 (3) 가 착탈 가능하게 장착되는 인서트 장착 시트 (4) 가 각각 형성되어 있다.

도 8 에 있어서, 인서트 장착 시트 (4) 에는, 공구 회전 방향 (T) 을 향하는 장착면 (4a) 과, 장착면 (4a) 의 둘레 가장자리부로부터 일어서는 규제면 (4b) 과, 장착면 (4a) 에 뚫어 형성된 회전축 장착공 (4c) 과, 그 인서트 장착 시트 (4) 와 절삭 인서트 (3) 사이에 쿨란트 (절삭유제) 를 분출하는 쿨란트공 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 또 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 인서트 장착 시트 (4) 에는, 절삭 인서트 (3) 와 장착면 (4a) 사이에 개재되어 장착되는 시트상의 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (회전 기구) (8) 가 형성되어 있다.

도 8 에 있어서 장착면 (4a) 은, 절삭 인서트 (3) 의 형상에 대응하여 대략 원형 평면상으로 형성되어 있고, 구체적으로 이 장착면 (4a) 은, 인서트 축선 (C) 을 중심으로 하는 축대칭 형상으로 되어 있다. 또한, 본 명세서에서 말하는 「축대칭 형상」 이란, 엄밀하게 축대칭 형상으로 되어 있는 구성을 포함하는 것은 물론이고, 대체로 축대칭의 형상으로 되어 있는 구성도 포함하고 있다. 도 3 에 나타내는 공구 본체 (2) 의 측면시 (인서트 장착 시트 (4) 의 측면시) 에서, 장착면 (4a) 은, 공구 본체 (2) 의 선단측 (도 3 에 있어서의 하측) 을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향해 경사져 있다. 또 본 실시형태에서는, 장착면 (4a) 은, 공구 직경 방향의 외측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향해 경사져 있다.

규제면 (4b) 은, 장착면 (4a) 에 있어서의 공구 본체 (2) 의 기단측의 단가장자리로부터 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하여 일어섬과 함께, 공구 선단측을 향하는 평면상의 벽면으로 되어 있다. 인서트 장착 시트 (4) 의 장착면 (4a) 을 정면에서 보았을 때, 규제면 (4b) 은 직선상으로 연장되어 있다.

회전축 장착공 (4c) 은, 다단 원주공상을 이루고 있고 그 회전축 장착공 (4c) 에 있어서 장착면 (4a) 에 개구하는 단부 (개구부) 의 내경은, 그 개구부 이외의 부위의 내경보다 더욱 커져 있다. 회전축 장착공 (4c) 중 상기 개구부 이외의 부위는, 암나사 가공이 실시된 암나사부로 되어 있다.

또, 공구 본체 (2) 의 선단부에 있어서 공구 둘레 방향에 이웃하는 인서트 장착 시트 (4) 끼리의 사이에는, 그 선단부의 외주면에 개구함과 함께, 공구 직경 방향을 따르도록 연장되어 회전축 장착공 (4c) 내에 연통하는 나사공 (7) 이 형성되어 있다.

상기 쿨란트공은, 공구 본체 (2) 의 내부를 지나, 그 공구 본체 (2) 의 기단부에 장착되는 공작 기계의 주축에 연통되어 있다. 또, 인서트 장착 시트 (4) 의 장착면 (4a) 을 정면으로 보았을 때, 상기 쿨란트공의 중심축은, 절삭 인서트 (3) 의 인서트 둘레 방향을 따르도록 (인서트 둘레 방향의 접선 방향을 따라) 연장되어 있음과 함께, 장착면 (4a) 에 개구된 그 쿨란트공으로부터 분출되는 쿨란트의 방향이, 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 절삭 인서트 (3) 의 종동 회전 방향을 따르도록 설정되어 있다.

도 7 에 있어서, 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (미끄럼 베어링 부재) (8) 는 원판상을 이루고 있고, 그 두께 방향 (스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 의 중심축 방향) 을 향하는 1 쌍의 원형면의 중심에는, 그 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 를 관통하여 형성된 구멍 (8a) 이 개구되어 있다. 또, 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 의 외주면의 일부에는, 그 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 를 두께 방향에서 본 정면시에서 직선상으로 절결된 절결부 (8b) 가 형성되어 있다. 또, 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 에는, 그 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 를 두께 방향으로 관통하는 쿨란트 유통공 (8c) 이 형성되어 있다.

본 실시형태와 같이, 인서트 장착 시트 (4) 에 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 가 형성되는 경우에는, 그 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 에 있어서 두께 방향을 향하는 1 쌍의 원형면 중, 절삭 인서트 (3) 가 착좌되는 일방의 원형면 (8d) 이 인서트 장착 시트 (4) 에 있어서의 장착면이 된다. 즉, 인서트 장착 시트 (4) 가 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 를 구비하는 경우에는, 절삭 인서트 (3) 의 이면 (공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향하는 면) (10) 은, 그 인서트 장착 시트 (4) 의 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 에 있어서 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하는 일방의 원형면 (장착면) (8d) 에 착좌되게 된다. 또, 일방의 원형면 (8d) 은, 인서트 축선 (C) 을 중심으로 하는 축대칭 형상으로 되어 있다.

스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 가 장착면 (4a) 상에 배치 형성된 상태로, 구멍 (8a) 은 회전축 장착공 (4c) 에 연통하고, 쿨란트 유통공 (8c) 은 상기 쿨란트공에 연통한다. 또, 절결부 (8b) 는 규제면 (4b) 에 대향 배치됨과 함께 걸림 가능하게 되고, 이로써 장착면 (4a) 에 대한 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 의 인서트 둘레 방향의 회전이 규제되게 되어 있다.

본 실시형태에서는, 절삭시에, 절삭 인서트 (3) 가 피삭재에 절입하여 가공할 때에 절삭날 (5) 이 받는 힘 (절삭력 또는 절삭 저항이고, 날끝력 또는 에지 포스의 성분을 포함한다) 만에 의해, 인서트 장착 시트 (4) 에 대해 절삭 인서트 (3) 를 종동 회전시키는 것이 아니라, 상기 쿨란트공으로부터 쿨란트 유통공 (8c) 을 통해 분출하는 쿨란트를 그 절삭 인서트 (3) 의 착좌면 (13) 에 닿게 함으로써, 이 절삭 인서트 (3) 가 소정의 인서트 둘레 방향을 향하여 보다 종동 회전하기 쉽게 하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 인서트 장착 시트 (4) 가 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 를 구비하고 있는 예에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 인서트 장착 시트 (4) 가 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 대신에 스러스트 구름 베어링 부재 (구름 베어링 부재) 를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 절삭 인서트 (3) 의 이면 (10) 은, 인서트 장착 시트 (4) 의 스러스트 구름 베어링 부재에 있어서 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하는 장착면에 착좌되게 된다. 또한 인서트 장착 시트 (4) 에 이들 베어링 부재가 형성되어 있지 않고, 절삭 인서트 (3) 의 이면 (10) 이 직접 공구 본체 (2) 의 장착면 (4a) 에 착좌되는 것으로 해도 된다.

도 9A, 도 9B 및 도 10 에 나타내는 바와 같이, 절삭 인서트 (3) 는, 인서트 축선 (C) 에 교차하는 (인서트 축선 (C) 에 대략 직교하는) 표리면 (9, 10) 과, 이들 표리면 (9, 10) 의 둘레 가장자리끼리를 접속하는 외주면 (11) 을 가지고 있다. 또한, 본 명세서에서 말하는 「인서트 축선 (C) 에 교차하는 표리면 (9, 10)」 이란, 인서트 축선 (C) 이 표리면 (9, 10) 에 개구하는 후술하는 관통공 (14) 내에 배치되면서도, 그 인서트 축선 (C) 이 이들 표리면 (9, 10) 의 중심 (가상 중심) 을 관통하고 있는 상태를 가리킨다. 또, 외주면 (11) 은, 표리면 (9, 10) 의 둘레 가장자리끼리를 인서트 축선 (C) 방향을 따르도록 연장되어 연결되어 있다.

도 1 ∼ 도 6 에 나타내는 바와 같이, 절삭 인서트 (3) 가 공구 본체 (2) 의 인서트 장착 시트 (4) 에 장착된 상태로, 표리면 (9, 10) 중, 표면 (9) 이 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하도록 배치되고, 이면 (10) 이 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향하도록 배치됨과 함께, 인서트 장착 시트 (4) (본 실시형태에서는 인서트 장착 시트 (4) 의 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8)) 에 착좌된다.

도 9A, 도 9B 및 도 10 에 있어서, 표면 (9) 의 둘레 가장자리에는, 인서트 둘레 방향을 따라 연장되는 원형상을 이루고, 인서트 축선 (C) 에 직교하는 절삭날 가상 평면 (VS₀) 상에 배치된 절삭날 (5) 이 형성되어 있음과 함께, 절삭날 (5) 은, 표면 (9) 에 있어서의 그 절삭날 (5) 이외의 부위보다 인서트 축선 (C) 방향으로 돌출되어 있다.

또 도 10 에 있어서, 표면 (9) 에 있어서의 절삭날 (5) 의 인서트 직경 방향의 내측에는, 그 절삭날 (5) 로부터 인서트 직경 방향의 내측을 향함에 따라 점차 인서트 축선 (C) 방향을 따른 표면 (9) 으로부터 이면 (10) 측을 향하여 경사지는 테이퍼상의 레이크면 (12) 이 형성되어 있다. 또한, 본 명세서에서는, 인서트 축선 (C) 방향 중 표면 (9) 으로부터 이면 (10) 측을 향하는 방향을, 간단히 인서트 축선 (C) 방향을 따른 이면 (10) 측이라고 하는 경우가 있다. 또, 인서트 축선 (C) 방향 중 이면 (10) 으로부터 표면 (9) 측을 향하는 방향을, 간단히 인서트 축선 (C) 방향을 따른 표면 (9) 측이라고 하는 경우가 있다.

도 10 에 나타내는 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 을 포함하는 종단면시에서, 절삭날 가상 평면 (VS₀) 에 대해 레이크면 (12) 이 경사지는 각도 (α) 는, 예를 들어 35°∼ 50°의 범위로 되어 있다. 표면 (9) 에 있어서의 절삭날 (5) 및 레이크면 (12) 이외의 부위는, 인서트 축선 (C) 에 수직인 평면상을 이루고 있다.

또, 이면 (10) 에 있어서의 외주 가장자리부는, 그 외주 가장자리부 이외의 부위보다 더욱 오목하게 되어 있다. 이면 (10) 에 있어서의 상기 외주 가장자리부 이외의 부위는, 인서트 장착 시트 (4) 의 장착면 (본 실시형태에서는 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 의 원형면 (8d)) 에 착좌하는 착좌면 (13) 으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 착좌면 (13) 은, 인서트 장착 시트 (4) 의 장착면이 인서트 축선 (C) 에 수직인 평면상을 이루고 있는 데에 대응하여, 인서트 축선 (C) 에 수직인 평면상을 이루고 있다.

절삭 인서트 (3) 에는, 인서트 축선 (C) 상을 연장하여 표리면 (9, 10) 에 개구하는 관통공 (14) 이 형성되어 있다. 도 9A 및 도 10 에 있어서, 관통공 (14) 에 있어서의 인서트 축선 (C) 방향의 양단부는, 그 양단부 이외의 부위보다 대경으로 되어 있다. 또 도시된 예에서는, 관통공 (14) 의 상기 양단부 이외의 부위는, 인서트 축선 (C) 방향의 전체에 걸쳐 대략 일정한 내경으로 되어 있다.

또, 절삭 인서트 (3) 의 외주면 (11) 에는, 표면 (9) 의 외주단 가장자리를 이루는 절삭날 (5) 로부터 인서트 축선 (C) 방향을 따른 표면 (9) 으로부터 이면 (10) 측을 향함에 따라 점차 인서트 직경 방향의 외측을 향하여 경사지는 테이퍼상의 플랭크면 (15) 이 형성되어 있다. 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 을 포함하는 종단면시에서, 인서트 축선 (C) (에 평행한 가상 직선) 에 대해 플랭크면 (15) 이 경사지는 각도 (β) 는, 예를 들어 10°∼ 35°의 범위로 되어 있다.

절삭 인서트 (3) 의 외주면 (11) 에 있어서, 플랭크면 (15) 보다 인서트 축선 (C) 방향을 따른 이면 (10) 측에 위치하는 부분에는, 그 플랭크면 (15) 보다 인서트 축선 (C) 에 대한 경사가 완만한 릴리이빙면 (16) 이 형성되어 있다. 즉, 플랭크면 (15) 에 있어서의 인서트 축선 (C) 방향을 따른 단위 길이당의 인서트 직경 방향에의 변위량에 비해, 릴리이빙면 (16) 에 있어서의 상기 변위량이 작아져 있다. 또, 외주면 (11) 에 있어서의 인서트 축선 (C) 방향을 따른 이면 (10) 측의 단부는, 인서트 축선 (C) 을 중심으로 하는 원통면상을 이루고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 절삭 인서트 (3) 의 외주면 (11) 은, 인서트 축선 (C) 방향을 따른 표면 (9) 으로부터 이면 (10) 측을 향해 확경 (擴徑) 되어 있다.

또, 도 10 에 나타내는 종단면시에서, 레이크면 (12) 과 플랭크면 (15) 사이에 형성되는 절삭날 (5) 을 중심으로 하는 날끝각 (γ) 은, 예를 들어 65°∼ 75°의 범위로 되어 있다.

또 도 7 에 있어서, 이 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 는, 절삭 인서트 (3) 를 인서트 장착 시트 (4) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 장착하기 위한 절삭 인서트의 클램프 기구로서, 회전축 (회전 지지체) (17) 및 규제부를 구비하고 있다. 회전축 (17) 은, 절삭 인서트 (3) 의 관통공 (14) 및 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 의 구멍 (8a) 보다 소경이 되고, 이들 관통공 (14) 내 및 구멍 (8a) 내에 삽입 통과되어 인서트 장착 시트 (4) 에 장착되는 축부 (17a) 와, 관통공 (14) 보다 대경이 되고, 표면 (9) 과의 사이에 간극을 두고 배치되는 헤드부 (17b) 를 가지고 있다.

축부 (17a) 에 있어서의 헤드부 (17b) 와는 반대측의 단부는, 그 단부 이외의 부위보다 소경으로 되어 있음과 함께, 수나사 가공이 실시된 수나사부로 되어 있다. 축부 (17a) 의 수나사부가 회전축 장착공 (4c) 의 암나사부에 나착 (螺着) 됨으로써, 회전축 (17) 이 인서트 장착 시트 (4) 에 대해 착탈 가능하게 장착되고, 상기 암나사부에 대한 상기 수나사부의 나사량을 조정함으로써, 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 회전축 (17) 의 인서트 축선 (C) 방향을 따른 위치가 조정 가능하게 되어 있다.

또, 공구 본체 (2) 의 나사공 (7) 에 고정 나사 (18) 를 비틀어 넣고, 그 고정 나사 (18) 의 선단을 회전축 (17) 의 축부 (17a) 에 맞닿게 함으로써, 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 회전축 (17) 의 인서트 축선 (C) 방향을 따른 이동을 규제 가능하게 하고 있으며, 이들 나사공 (7) 및 고정 나사 (18) 를 갖는 규제부가 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 고정 나사 (18) 의 선단이, 축부 (17a) 중 상기 수나사부 이외의 부위에 맞닿아 있다 (도 24 를 참조).

도 3 ∼ 도 6 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 예에서는, 인서트 장착 시트 (4) 에 절삭 인서트 (3) 가 장착된 상태로, 그 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 은, 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 선단측을 향하여 경사져서 연장되어 있다. 단 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 은, 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있어도 된다. 혹은 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 은, 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 전방 또한 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있어도 된다. 구체적으로, 인서트 축선 (C) 이 경사지는 방향은, 하기의 절삭 대표점이 설정됨으로써 정해지게 된다. 단, 인서트 축선 (C) 의 경사의 방향은, 절삭 대표점이 결정됨으로써 일의적 (一義的) 으로 정해지는 것은 아니며, 예를 들어 절삭 인서트 (3) 를 보다 종동 회전시키기 쉽게 하기 위한 경사의 방향 등도 고려하여 결정된다.

도 12 ∼ 도 15 에 나타내는 바와 같이, 인서트 축선 (C) 에 직교하는 인서트 직경 방향 중, 절삭 가공시에 피삭재로부터 절삭 인서트 (3) 에 분포하여 작용하는 힘을 집중 하중으로 간주했을 때 (집중 하중으로 근사했을 경우) 의 그 집중 하중의 작용점 (P) 을 지나는 소정의 인서트 직경 방향 (ID) 과, 절삭날 (5) 의 교점을 절삭 대표점 (후술하는 부호 5a, 5b, 5c 중 어느 것) 으로 하고, 이 절삭 대표점을 지나는 절삭날 (5) 의 접선 (L2) 에 수직인 제 1 가상 평면 (VS₁) 과, 상기 접선 (L2) 및 상기 절삭 대표점에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선 (L1) 을 포함하는 제 2 가상 평면 (VS₂) 의 교선 (L) 을 따른 방향 (도 13 에 있어서의 좌우 방향) 으로서, 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향하는 방향 (도 13 에 있어서의 우방향) 을 주분력 방향으로 하고, 절삭 가공시에 피삭재로부터 절삭 인서트 (3) 가 받는 힘 중, 상기 절삭 대표점에 있어서의 상기 주분력 방향을 따른 분력을 주분력 (F1) 으로 하고, 그 주분력 방향에 수직이고 인서트 직경 방향의 내측을 향하는 배분력 방향 (도 13 에 있어서의 상방향) 을 따른 분력을 배분력 (F2) 으로 했을 때, 도 13 에 단면도로서 나타내는 제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내에서, 주분력 (F1) 과 배분력 (F2) 의 합력 (F3) 의 방향에 대해, 인서트 축선 (C) 이 연장되는 방향이, 평행하게 설정 또는 소정의 미소 각도를 이루도록 설정되어 있다 (요컨대 대략 평행하게 설정되어 있다).

또한, 도 13 에 있어서 부호 F4 로 나타내는 힘은, 절삭날 (5) 이 피삭재에 절입하여 가공할 때에 받는 힘 (절삭력 또는 절삭 저항이고, 날끝력 또는 에지 포스의 성분을 포함한다) 중, 그 절삭날 (5) 의 상기 절삭 대표점을 지나는 접선 (L2) 방향을 향하는 분력 (요컨대 상기 절삭 대표점을 지나 제 1 가상 평면 (VS₁) 에 직교하는 방향의 분력) 이고, 이 분력을 본 명세서에서는 이송 분력 (F4) 이라고 부른다. 본 실시형태에 있어서는, 이송 분력 (F4) 은 공구 직경 방향의 외측을 향하도록 설정되어 있다.

여기서, 본 명세서에서 말하는 상기 「절삭 대표점」 에 대해 설명한다.

절삭 가공시에, 공구 본체 (2) 에 장착된 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) 이 피삭재에 절입하여 가공할 때에 그 절삭 인서트 (3) 가 받는 힘은, 피삭재에 절입한 절삭 인서트 (3) 의 절입 영역 (도 12 에 해칭으로 나타내는 영역, 「절삭 단면」 이라고도 불린다) 을 포함하는, 레이크면 (12) 과 피삭재·절삭 조각의 접촉 영역 (일반적으로 절삭 조각은, 상기 절입 영역으로부터 절삭 인서트 (3) 의 대략 중심 방향을 향해, 레이크면 (12) 상을 접촉하면서 유출된다) 전체에 분포하는 하중 (분포 하중) 이지만, 이와 같은 분포 하중에 의해 절삭 인서트 (3) 가 받는 힘과 모멘트 (인서트 중심에서 본 모멘트) 에 기초하여, 상기 분포 하중이 집중 하중인 것으로 간주했을 경우 (가정했을 경우) 에, 그 집중 하중의 작용점 (분포 하중의 무게 중심에 상당하는 점) (P) 을 지나는 소정의 인서트 직경 방향 (ID) 과, 절삭날 (5) 의 교점을, 본 명세서에서는 「절삭 대표점」 이라고 한다. 구체적으로는 도 12 에 있어서, 절삭 가공시에 피삭재로부터 절삭 인서트 (3) 에 작용하는 분포 하중을 집중 하중으로 간주했을 경우의 그 집중 하중의 작용점이 부호 P 로 나타나 있으며, 그 작용점 (P) 을 지나는 소정의 인서트 직경 방향 (ID) 과, 원형상을 이루는 절삭날 (5) 의 교점 (5c) 이 절삭 대표점이다. 또 절삭 대표점은, 절삭날 (5) 중 절삭 가공시에 절삭력의 평균적인 작용점에 가장 가까워지는 점이라고도 할 수 있다. 절삭 대표점은, 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) 상에 위치하지만, 절삭 인서트 (3) 가 인서트 축선 (C) 둘레로 종동 회전하는 경우에도, 절삭 인서트 (3) 와 함께 회전 이동하는 일은 없어, 공구에 대한 상대 위치는 변화하지 않는다. 또한, 예를 들어 공구축선 (O) 방향의 절입이 변화한 경우에는, 힘의 작용점 (P) 이 변화하기 때문에, 그것과 함께 이동한다.

또, 「절삭 대표점에 있어서의 순간적인 절삭 방향」 이란, 이 절삭 대표점에 있어서, 공구와 피삭재 사이의 상대적인 순간 속도의 방향이고, 주로 공구의 회전에 수반하여 회전 이동한다.

또한, 도 12 에 있어서 부호 f 로 나타내는 것은 1 날당의 이송량에 의존하는 양이고, 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 의 공구 본체 (2) 가 공구 직경 방향으로 이송됨으로써, 공구 회전 방향 (T) 의 전방에 위치하는 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) (2 점 쇄선으로 나타내는 절삭날 (5)) 이 피삭재를 절삭한 후에, 그 절삭날 (5) 의 공구 회전 방향 (T) 의 후방에 위치하는 다른 (현재의) 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) (실선으로 나타내는 절삭날 (5)) 이, 도 12 에 해칭으로 나타내는 영역을 절삭하게 되어 있다. 또한, 상기 「1 날당의 이송량에 의존하는 양 (f)」 이란, 일반적으로 말하는 이송량 (fz) 과는 상이한 것이며, 공구 회전 위치, 인서트 축선 (C) 의 장착 각도에도 의존하기 때문에, 상기와 같이 호칭하는 것으로 하였다.

또 절삭 대표점은, 공구 본체 (2) 에 장착된 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) 전체 둘레 중, 공구축선 (O) 방향을 따른 선단에 위치하는 부분 (공구 선단 가장자리 (5a)) 과, 공구 직경 방향을 따른 외단에 위치하는 부분 (공구 외경단 가장자리 (5b)) 사이의 중심각 90°의 원호상 부분 (절삭날 (5) 의 원주를 1 로 했을 경우의 1/4 원호) 에 있어서의 소정 위치에 설정되어 있다.

보다 상세하게는, 예를 들어, 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 에 의한 원하는 절삭 가공의 종류가 「정면 절삭 가공」 등인 경우에는, 절삭날 (5) 상의 절삭 대표점은, 공구 선단 가장자리 (5a) 에 가까운 위치이다. 또, 원하는 절삭 가공의 종류가 「숄더 절삭 가공」 등인 경우에는, 절삭날 (5) 상의 절삭 대표점은, 공구 외경단 가장자리 (5b) 에 가까운 위치이다. 또, 원하는 절삭 가공의 종류가, 정면 절삭 가공 및 숄더 절삭 가공의 복합 가공인 「R 절삭 가공」 등인 경우에는, 절삭날 (5) 상의 절삭 대표점은, 공구 선단 가장자리 (5a) 와 공구 외경단 가장자리 (5b) 사이에 위치하는 중간점 (5c) 이다.

요컨대 절삭 대표점이란, 소기 (所期) 하는 절삭 가공에 의해 미리 결정될 수 있는 절삭날 (5) 상의 소정 위치 (소정 범위) 이고, 본 실시형태에서는 이 절삭 대표점에 있어서의 주분력 (F1) 과 배분력 (F2) 의 합력 (F3) 의 방향에 대해, 인서트 축선 (C) 의 기울기를 대략 평행하게 설정하는 것이다.

여기서, 본 명세서에서 말하는 「제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내에서, 주분력 (F1) 과 배분력 (F2) 의 합력 (F3) 의 방향에 대해, 인서트 축선 (C) 이 연장되는 방향이 평행하게 설정 또는 소정의 미소 각도를 이루도록 설정된다 (요컨대 평행이 되도록 설정된다)」 란, 구체적으로는, 이 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 를 사용한 상정할 수 있는 절삭 조건의 범위 내에 있어서, 상기 제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내에서 (절삭 대표점을 지나는 절삭날 (5) 의 접선 (L2) 방향에서 보았을 때), 합력 (F3) 의 방향에 대해 인서트 축선 (C) 이 경사지는 각도가 ±20°의 범위 내인 것을 가리킨다. 요컨대, 인서트 축선 (C) 과, 합력 (F3) 의 방향의 2 직선 사이에 형성되는 각도가 ±20°의 범위 내이고, 이것을 「평행하게 설정 또는 소정의 미소 각도를 이루도록 설정된다」 고 나타내고 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 각도는 ±10°이고, 보다 바람직하게는, 상기 각도는 ±5°로서, 상기 각도가 0°인 경우에, 합력 (F3) 의 방향에 대해 인서트 축선 (C) 이 평행하다 (평행하게 설정된다).

또한, 상기 서술한 합력 (F3) 의 방향에 대해 인서트 축선 (C) 이 경사지는 각도가 ±20°의 범위 내란, 합력 (F3) 의 방향과 인서트 축선 (C) 사이에 형성되는 각도가 20°이하인 것을 가리킨다. 또, 합력 (F3) 의 방향에 대해 인서트 축선 (C) 이 경사지는 각도가 ±10°의 범위 내란, 합력 (F3) 의 방향과 인서트 축선 (C) 사이에 형성되는 각도가 10°이하인 것을 가리킨다. 또, 합력 (F3) 의 방향에 대해 인서트 축선 (C) 이 경사지는 각도가 ±5°의 범위 내란, 합력 (F3) 의 방향과 인서트 축선 (C) 사이에 형성되는 각도가 5°이하인 것을 가리킨다.

또, 합력 (F3) 의 방향에 대해 인서트 축선 (C) 이 연장되는 방향을 「평행」 에만 한정하지 않고, 약간의 각도 범위를 형성하고 있는 것은, 하기의 이유에 의한다.

즉, 합력 (F3) 의 방향은, 예를 들어 절삭 인서트 (3) 의 레이크면 (12) 형상, 절삭날 (5) 의 날끝 처리 및 마모 상태, 피삭재의 마찰 계수, 절삭 조건 (절입, 이송 등) 등에 의해 변화하는 것을 생각할 수 있고, 그 때문에 당해 합력 (F3) 의 방향에 대해 인서트 축선 (C) 이 연장되는 방향을 정확하게 평행하게 설정하는 것은 곤란하므로, 본 발명에 의한 효과가 충분히 얻어지는 범위로서, 「평행하게 설정 또는 소정의 미소 각도를 이루도록 설정된다」 고 되어 있다.

본 실시형태의 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 에서는, 합력 (F3) 과 인서트 축선 (C) 이 대략 평행하게 되는 것을 간단하게 설명하는 형편상, 절삭날 (5) 상의 절삭 대표점을 공구 선단 가장자리 (5a) 에 설정한 일례를 사용하고 있다.

즉, 도 1 에 나타내는 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) 의 공구 선단 가장자리 (5a) (본 실시형태에 있어서의 절삭 대표점) 를 지나는 접선 (L2) 방향에서 본 것이 도 3 및 도 4 이고, 이 접선 (L2) 방향시 (접선 (L2) 에 수직인 제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내) 에서, 주분력 (F1) 과 배분력 (F2) 의 합력 (F3) 의 방향이, 인서트 축선 (C) 에 평행하게 설정 또는 소정의 미소 각도를 이루도록 설정되어 있다.

또, 도 4 에 있어서 부호 MS 로 나타내는 것은, 이 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 에 의해 절삭 가공되는 피삭재의 가공면이다.

여기서, 본 명세서에서 말하는 가공면 (MS) 이란, 절삭날 (5) 의 절삭 대표점을 지나는 접선 (L2), 및 이 절삭 대표점에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선 (도 1 에 부호 L1 로 나타내는 가상원 (VC) 의 접선) 을 포함하는 가상 평면 (요컨대 상기 서술한 제 2 가상 평면 (VS₂)) 을 가리키고 있고, 원판상의 절삭 인서트 (3) 에 의해 실제로 가공되는 오목 곡면 중, 절삭 대표점을 포함하는 미소 범위를 평면상으로 연전 (延展) 하여 나타낸 본 발명을 설명하기 위한 가상의 구성 요소 (개념) 이다. 그리고, 도 4 에 나타내는 접선 (L2) 방향시에서, 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 에 대해 인서트 축선 (C) 이 경사지는 각도 (경사각) (θ) 가, 예를 들어 20°∼ 70°의 범위이다.

여기서, 각도 (θ) 의 범위에 대해서는, 원하는 절삭 가공 조건에 의해 설정되는 합력 (F3) 의 방향에 따라 인서트 축선 (C) 의 기울기를 결정함으로써 기준을 형성하고, 그 기준이 되는 각도에 대해 약간의 진폭 (플러스 마이너스의 각도 범위) 을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기준이 되는 각도가 45°인 경우에는, 각도 (θ) 는 45°±20°의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 45°±5°의 범위이다 (예를 들어, 도 17 의 그래프 중에 나타내는 각도 (ARn) 의 범위 (절삭날 (5) 의 절삭 대표점이 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있는 경우의 각도 (θ) 에 상당하는 각도 범위) 를 참조).

또, 도 5 및 도 6 은, 도 1 에 나타내는 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 의 공구 직경 방향 중, 절삭날 (5) 의 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 소정의 공구 직경 방향 (D) 에서 본 E-E 단면이다.

도 1 에 있어서, 절삭날 (5) 중 공구 선단 가장자리 (5a) (절삭 대표점) 가, 공구 둘레 방향으로 회전하여 형성되는 가상원 (VC) 에 있어서의 상기 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 접선 (L1) (순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선) 을, 공구 기단측을 향하여 공구축선 (O) 에 평행하게 이동시켰을 때의 궤적으로부터 얻어지는 가상 평면을 기준 평면 (SS) 으로 했을 때, 이 기준 평면 (SS) 을 측단면 (종단면) 으로서 나타내는 도 5 및 도 6 에 있어서, 그 기준 평면 (SS) 과, 원형상의 절삭날 (5) 을 포함하는 절삭날 가상 평면 (VS₀) 의 교차선 (CL) 이, 기준 평면 (SS) 상에 투영된 공구축선 (O) 에 대해 경사지는 각도 (ARt) 가, 예를 들어 -30°∼ -60°의 범위로 되어 있다. 즉, 상기 각도 (ARt) 는, 절삭에 제공되는 절삭날 (5) 의 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 고려한 액셜 레이크각이고, 구체적으로는, 부 (네거티브) 의 액셜 레이크각으로 되어 있다. 도 6 에 나타내는 기준 평면 (SS) 을 따른 종단면시에 있어서, 각도 (ARt) 가 - (마이너스) 일 때에는, 부 (네거티브) 의 액셜 레이크각이고, + (플러스) 일 때에는, 정 (포지티브) 의 액셜 레이크각이다. 구체적으로, 도 6 에 있어서 각도 (ARt) 가 - 일 때, 교차선 (CL) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 기단측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하여 연장된다. 또, 각도 (ARt) 가 + 일 때, 특별히 도시하지 않았지만 교차선 (CL) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 기단측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향하여 연장된다. 도 6 에 있어서는, 공구축선 (O) 이 각도 (ARt) (액셜 레이크각) = 0°의 기준면에 일치한다. 또한, 상기 기준면이란, 절삭날 (5) 의 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있어서의 순간적인 절삭 방향에 수직인 가상 평면이다.

한편, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이 절삭날 가상 평면 (VS₀) 에 수직인 공구 직경 방향에서 보았을 때, 공구축선 (O) 에 대해 절삭날 가상 평면 (VS₀) 이 경사지는 각도 (ARn) 는, 예를 들어 -30°∼ -50°의 범위로 되어 있다. 즉, 상기 각도 (ARn) 는, 공구 본체 (2) 에 장착된 절삭 인서트 (3) 단체로서의 순간적인 절삭 방향을 고려하지 않은 액셜 레이크각이고, 부 (네거티브) 의 액셜 레이크각으로 되어 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 공구 직경 방향의 내측을 향하여 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 를 보았을 때, 또한 절삭날 가상 평면 (VS₀) 에 수직인 측면시에 있어서, 각도 (ARn) 가 - (마이너스) 일 때에는, 부 (네거티브) 의 액셜 레이크각이고, + (플러스) 일 때에는, 정 (포지티브) 의 액셜 레이크각이다. 구체적으로, 도 4 에 있어서 각도 (ARn) 가 - 일 때, 절삭날 가상 평면 (VS₀) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 기단측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하여 연장된다. 또, 각도 (ARn) 가 + 일 때, 특별히 도시하지 않았지만 절삭날 가상 평면 (VS₀) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 기단측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향하여 연장된다. 도 4 에 있어서는, 공구축선 (O) 이 각도 (ARn) (액셜 레이크각) = 0°의 기준면에 평행하다.

또 본 실시형태의 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 는, 절삭 대표점을 절삭날 (5) 의 공구 선단 가장자리 (5a) 에 설정하고 있으므로, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 과 인서트 축선 (C) 사이에 형성되는 경사각 (θ) 이 상기 ARn 에 동일하게 되어 있다.

또한, 각도 (ARt) 및 각도 (ARn) 는, 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) 에 인접하는 레이크면 (12) 형상을 고려하고 있지 않은 각도이므로, 겉보기상의 액셜 레이크각이라고 할 수 있다.

또 본 실시형태에 있어서는, 각도 (ARt) 가 네거티브의 45°(-45°) 로 되고, 각도 (ARn) 가 네거티브의 30°(-30°) 로 되어 있다.

또 도 1 에 있어서, 공구 직경 방향 중 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 소정의 공구 직경 방향 (D) 에 대해, 그 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나 공구 직경 방향의 외측을 향하도록 연장되는 절삭날 (5) 의 날끝 접선 (L2) 이 경사지는 각도 (RR) 는, 예를 들어 -30°∼ -75°의 범위로 되어 있다. 즉, 상기 각도 (RR) 는, 절삭에 제공되는 절삭날 (5) 의 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있어서의 레이디얼 레이크각이고, 구체적으로는, 부 (네거티브) 의 레이디얼 레이크각으로서, 본 실시형태에서는 이 각도 (RR) 가 네거티브의 55°(-55°) 로 되어 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 공구축선 (O) 방향의 선단으로부터 기단측을 향하여 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 를 본 정면시에 있어서, 각도 (RR) 가 - (마이너스) 일 때에는, 부 (네거티브) 의 레이디얼 레이크각이고, + (플러스) 일 때에는, 정 (포지티브) 의 레이디얼 레이크각이다. 구체적으로, 도 1 에 있어서 각도 (RR) 가 - 일 때, 날끝 접선 (L2) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 직경 방향의 외측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향하여 연장된다. 또, 각도 (RR) 가 + 일 때, 날끝 접선 (L2) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 직경 방향의 외측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하여 연장된다 (도 20 을 참조). 도 1 에 있어서는, 소정의 공구 직경 방향 (D) 이, 각도 (RR) (레이디얼 레이크각) = 0°의 기준면에 일치한다.

또한, 도 11 에 나타내는 것은, 상기 서술한 각도 (ARt, ARn, RR) 의 여러 각도를 간략화하여 나타내는 도면이다.

또 도 13 은, 상기 서술한 주분력 (F1) 과 배분력 (F2) 의 합력 (F3) 의 방향과, 인서트 축선 (C) 이 연장되는 방향이, 서로 대략 평행한 것을 설명하는 간략도이다. 도 13 에 있어서의 절삭날 (5) 상의 절삭 대표점은 공구 선단 가장자리 (5a) 로 되어 있지만, 상기 서술한 바와 같이 절삭 대표점은, 절삭날 (5) 상의 공구 외경단 가장자리 (5b) 나, 공구 선단 가장자리 (5a) 와 공구 외경단 가장자리 (5b) 사이의 중간점 (5c) 이어도 된다 (절삭날 (5) 원주 상의 공구 외경단 가장자리 (5b) 및 중간점 (5c) 의 위치에 대해서는 도 1 및 도 4 를 참조).

요컨대 본 발명은, 본 실시형태에서 설명에 사용한 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 의 구성에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 본 실시형태와 같이 절삭 대표점이 공구 선단 가장자리 (5a) 에 설정되는 경우에는, 공구 선단 가장자리 (5a) 를 기준으로 하는 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 은 공구축선 (O) 에 대해 수직이고, 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 은, 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 에 수직인 가상 평면 내에 대략 위치하고 있다. 한편, 절삭 대표점이 공구 외경단 가장자리 (5b) 에 설정되는 경우에는, 공구 외경단 가장자리 (5b) 를 기준으로 하는 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 은 공구축선 (O) 에 대해 평행하고, 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 은, 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 에 수직인 가상 평면 내에 대략 위치하고 있다. 또, 절삭 대표점이 중간점 (5c) 에 설정되는 경우에는, 중간점 (5c) 을 기준으로 하는 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 은 공구축선 (O) 에 대해 수직도 평행도 아닌 경사면이 되고, 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 은, 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 에 수직인 가상 평면 내에 대략 위치하고 있다.

도 14A ∼ 도 16 은, 절삭 인서트 (3) 의 절삭 대표점과, 그 절삭 대표점을 기준으로 하는 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 을 간략화하여 나타내고 있다.

도 14A 및 도 14B 는, 절삭 인서트 (3) 의 절삭 대표점을 공구 선단 가장자리 (5a) 에 설정했을 경우를 나타내고 있고, 도면 중에 나타내는 부호 i 는, 그 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선 (L1) (공구 선단 가장자리 (5a) 의 공구 회전 방향 (T) 을 따른 회전 궤적인 가상원 (VC) 의 그 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 접선 (L1)) 과, 절삭날 (5) 의 그 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 접선 (L2) 의 2 직선을 포함하는 가상 평면인 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 에 있어서의 절삭의 경사각을 나타내고 있다. 절삭 대표점이 공구 선단 가장자리 (5a) 에 설정되는 경우에는, 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 은 공구축선 (O) 에 수직인 가상 평면이다.

구체적으로, 절삭의 경사각 (i) 은, 이 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 내에 있어서, 절삭날 (5) 의 절삭 대표점 (도 14A 및 도 14B 에 있어서는 공구 선단 가장자리 (5a)) 을 지나는 접선 (L2) 에 수직인 법선 (NL) 과, 절삭 대표점의 순간적인 절삭 방향으로 연장되는 가상 직선 (L1) (접선 (L1)) 사이에 형성되는 각도이다. 또한, 접선 (L1) 은, 절삭날 (5) 의 절삭 대표점인 공구 선단 가장자리 (5a) 가 공구축선 (O) 둘레로 회전하여 형성되는 회전 궤적인 가상원 (VC) 의 그 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 접선이다.

또 도 15 는, 절삭 인서트 (3) 의 절삭 대표점을 중간점 (5c) 에 설정했을 경우를 나타내고 있다. 절삭 대표점이 중간점 (5c) 인 경우, 그 중간점 (5c) 이 공구축선 (O) 둘레로 회전하여 형성되는 회전 궤적인 가상원 (VC) 은, 상기 서술한 절삭 대표점이 공구 선단 가장자리 (5a) 에 설정되었을 경우의 가상원 (VC) 보다, 공구 기단측에 배치되고 또한 직경이 커진다. 또 이 경우, 중간점 (5c) 에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선 (L1) (가상원 (VC) 의 중간점 (5c) 을 지나는 접선 (L1)) 과, 절삭날 (5) 의 그 중간점 (5c) 을 지나는 접선 (L2) 의 2 직선을 포함하는 가상 평면인 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 은, 공구축선 (O) 에 대해 수직도 평행도 아닌 경사면이 된다.

도 15 에 있어서의 절삭의 경사각 (i) 은, 이 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 내에 있어서, 절삭날 (5) 의 절삭 대표점 (도 15 에 있어서는 중간점 (5c)) 을 지나는 접선 (L2) 에 수직인 법선 (NL) 과, 절삭 대표점의 순간적인 절삭 방향으로 연장되는 가상 직선 (L1) (접선 (L1)) 사이에 형성되는 각도이다. 또한, 이 경우의 접선 (L1) 은, 절삭날 (5) 의 절삭 대표점인 중간점 (5c) 이 공구축선 (O) 둘레로 회전하여 형성되는 회전 궤적인 가상원 (VC) 의 그 중간점 (5c) 을 지나는 접선이다.

또 특별히 도시하지 않았지만, 절삭 인서트 (3) 의 절삭 대표점을 공구 외경단 가장자리 (5b) 에 설정한 경우에는, 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 은, 공구축선 (O) 에 대해 평행한 가상 평면이 되고, 절삭의 경사각 (i) 은, 이 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 내에 있어서, 절삭날 (5) 의 절삭 대표점 (공구 외경단 가장자리 (5b)) 을 지나는 접선 (L2) 에 수직인 법선 (NL) 과, 절삭 대표점의 순간적인 절삭 방향으로 연장되는 가상 직선 (L1) (접선 (L1)) 사이에 형성되는 각도가 된다.

본 발명의 발명자는 실험 결과 및 시뮬레이션 (해석) 등에 기초하여, 이 절삭의 경사각 (i) 이 i ≤ -15°, 15°≤ i 의 범위가 되고, 또한 본 발명의 조건 (제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내에서, 인서트 축선 (C) 이 합력 (F3) 의 방향에 대략 평행하다) 을 만족시키는 경우에, 절삭 인서트 (3) 가 안정적으로 종동 회전하기 쉬워진다는 지견을 얻었다.

또한, 본 명세서에서 말하는 절삭 인서트 (3) 가 안정적으로 종동 회전한다란, 절삭 가공 중에 절삭 인서트 (3) 가 피삭재에 절입할 때마다, 매회 약간이라도 인서트 축선 (C) 둘레로 계속해서 회전하는 상태를 가리키고 있다.

여기서, 도 17 에 나타내는 그래프는, 상기 서술한 지견에 기초하여 기하학적으로 산출한 소정의 절삭 대표점 (절삭날 (5) 상의 절삭 대표점을 중간점 (5c) 으로 했을 경우이고, 구체적으로는 공구 본체 (2) 의 피삭재에 대한 공구축선 (O) 방향의 절입량 (da) 이 da = 0.5 ㎜) 을 설정한 날끝 회전식 밀링 공구에 있어서, 절삭 인서트 (3) 를 안정적으로 종동 회전시키기 쉽게 하기 위한 각도 (ARt) 와 각도 (RR) 의 적절한 조합의 범위를 나타내고 있다.

이 그래프 중에 나타내는 각도 (ARn) 는, 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 에 대해 인서트 축선 (C) 을 경사시키는 각도 (θ) (합력 (F3) 의 벙향에 대해 인서트 축선 (C) 을 대략 평행하게 설정하는 각도) 에 상당하고, 도시된 예에서는 45°±5°로 하고 있다. 그리고, 절삭 인서트 (3) 를 안정적으로 종동 회전시키기 위한 절삭의 경사각 (i) 이 i ≤ -15°, 15°≤ i 의 범위이므로, 이들 조합 (각도 범위가 서로 중첩되는 영역) 에 의해, 각도 (ARt, RR) 의 범위를 결정한다.

이와 같은 생각에 기초하여, 절삭 대표점이 절입량 (da) 에 따라 여러 가지로 설정된 경우의 각도 (ARt, RR) 의 범위를 구한 것이, 도 18 에 나타내는 그래프이다.

본 실시형태에서 설명한 각도 (ARt) : -45°및 각도 (RR) : -55°의 조합은, 절입량 (da) 의 대소에 관계없이 (구체적으로는 적어도 da 가 0.5 ∼ 2.0 ㎜ 의 범위 내에 있어서), 절삭 인서트 (3) 를 안정적으로 종동 회전시키는 범위에 있다.

또 도 6 에 있어서, 절삭 인서트 (3) 가 장착되는 인서트 장착 시트 (4) 의 장착면 (4a), 및 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 의 일방의 원형면 (장착면) (8d) 을 포함하는 1 쌍의 원형면은, 모두 인서트 축선 (C) 에 수직인 평면상을 이루고 있다. 구체적으로, 인서트 장착 시트 (4) 의 상기 장착면은, 인서트 축선 (C) 을 중심으로 하는 축대칭 형상으로 되어 있다.

이상 설명한 본 실시형태의 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 및 이것을 사용한 절삭 방법에 의하면, 공구 본체 (2) 의 인서트 장착 시트 (4) 에 장착된 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 의 방향이, 절삭 대표점을 지나는 절삭날 (5) 의 접선 (L2) 에 수직인 제 1 가상 평면 (VS₁) 내에 있어서, 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) 이 피삭재에 절입하여 가공할 때에 받는 힘 (절삭력 또는 절삭 저항이고, 날끝력 또는 에지 포스의 성분을 포함한다) 중 주분력 (F1) 과 배분력 (F2) 의 합력 (합성 절삭력) (F3) 의 방향에 평행이 되도록 설정되어 있으므로, 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 상에 위치하는 회전축 (회전 지지체) (17) 이, 상기 합력 (F3) 에 의해 인서트 직경 방향으로부터 (요컨대 회전축 (17) 의 전단 방향으로부터) 가압되는 것이 충분히 억제됨과 함께, 상기 합력 (F3) 을, 절삭 인서트 (3) 의 이면 (10) 을 통해 인서트 장착 시트 (4) 에 효율적으로 내보내는 것이 가능해진다. 이로써, 절삭 인서트 (3) 의 회전축 (17) 의 변형, 마모, 파손 등이 방지된다.

요컨대, 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 에 의한 원하는 절삭 가공 (소정의 절삭 조건 등) 에 따라 결정되는 절삭날 (5) 상의 절삭 대표점에 대해, 절삭 가공시에 피삭재로부터 작용하는 합력 (F3) 의 방향에 평행이 되도록, 미리 인서트 축선 (C) 의 기울기를 정해 줌으로써, 절삭 인서트 (3) 의 회전축 (17) 에 대한 부하를 안정적으로 또한 현저하게 저감시킬 수 있는 것이다.

또, 절삭 인서트 (3) 의 회전축 (17) 이 인서트 직경 방향으로부터 잘 가압되지 않게 되어 있으므로, 이 절삭 인서트 (3) 가 피삭재에 절입하여 가공할 때에 절삭날 (5) 이 받는 힘에 의해, 인서트 장착 시트 (4) 에 대해 그 절삭 인서트 (3) 가 인서트 축선 (C) 둘레로 안정적으로 종동 회전된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 회전축 (17) 이 절삭 인서트 (3) 의 회전 지지체로서 사용되고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 회전 지지체로서, 절삭 인서트 (3) 를 인서트 직경 방향의 외측으로부터 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 레이디얼 베어링 (레이디얼 미끄럼 베어링을 포함한다) 을 사용해도 된다. 이 경우도, 레이디얼 베어링 (회전 지지체) 이, 상기 합력 (F3) 에 의해 인서트 직경 방향으로부터 가압되는 것이 억제되어, 그 레이디얼 베어링의 변형, 마모, 파손 및 과대한 마찰 토크의 발생 등이 방지된다. 또한, 「과대한 마찰 토크의 발생의 방지」 란, 상기 서술한 바와 같이 절삭 인서트 (3) 를 인서트 직경 방향의 외측으로부터 레이디얼 베어링 등의 회전 지지체에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지했을 경우에, 마찰 토크가 지나치게 커져 잘 회전되지 않게 되는 현상을 방지하는 것을 의미하고 있다.

또한, 본 실시형태의 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 및 이것을 사용한 절삭 방법에 있어서는, 절삭날 (5) 이 피삭재에 절입할 때 받는 힘 중, 주분력 (F1) 및 배분력 (F2) 이외의 이송 분력 (절삭날 (5) 의 절삭 대표점을 지나는 접선 (L2) 방향을 향하는 분력, 절삭 대표점을 지나 제 1 가상 평면 (VS₁) 에 직교하는 방향의 분력) (F4) 에 대해서는, 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) (회전 기구) 와의 사이의 마찰력과 대체로 캔슬되어 종동 회전을 발생시키는 역할을 담당하고 있으며, 절삭 인서트 (3) 의 회전축 (17) 을 가압하는 힘은 그 이송 분력 (F4) 이외의 힘에 비해 충분히 작으므로, 절삭 인서트 (3) 의 회전축 (17) 을 인서트 직경 방향으로부터 가압하는 힘으로서는 대체로 무시할 수 있고, 요컨대 이송 분력 (F4) 에 의해 절삭 인서트 (3) 의 회전축 (17) 에 강한 가압력이 작용하는 일은 없기 때문에, 제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내에서 인서트 축선 (C) 이 상기 합력 (F3) 의 방향에 평행이 되도록 연장되어 있음으로써, 상기 서술한 작용 효과를 안정적으로 얻을 수 있다.

또 본 실시형태의 예에서는, 절삭 대표점이 절삭날 (5) 상의 공구 선단 가장자리 (5a) 에 설정되어 있고, 그 때문에, 인서트 축선 (C) 이 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 선단측을 향하여 경사져서 연장되어 있음 (요컨대 앞쪽으로 기울어져 있음) 으로써, 인서트 장착 시트 (4) 에, 이 절삭 인서트 (3) 를 종동 회전시키기 위한 회전 기구 (본 실시형태에서는 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8)) 를 배치 형성하는 스페이스를 용이하게 확보할 수 있다. 구체적으로, 이와 같이 인서트 축선 (C) 이 앞쪽으로 기울어져 있음으로써, 본 실시형태와 같이 복수의 절삭 인서트 (3) 를 장착하여 이루어지는 많은 날의 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 에 있어서, 공구 둘레 방향에 이웃하는 인서트 장착 시트 (4) 끼리의 간격이 좁아지기 쉬운 경우에도, 상기 회전 기구를 배치 형성하는 스페이스를 용이하게 확보하는 것이 가능해진다.

또한, 절삭 대표점이 절삭날 (5) 상의 공구 외경단 가장자리 (5b) 에 설정된 경우에는, 인서트 축선 (C) 은, 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되게 된다. 또 절삭 대표점이, 절삭날 (5) 상에 있어서, 공구 선단 가장자리 (5a) 와 공구 외경단 가장자리 (5b) 사이에 위치하는 중간점 (5c) 에 설정된 경우에는, 인서트 축선 (C) 은, 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 선단측 및 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있어도 된다. 이러한 경우에 있어서도, 역시 공구 둘레 방향에 이웃하는 인서트 장착 시트 (4) 끼리의 사이에 스페이스를 용이하게 확보하는 것이 가능하다.

이상으로부터, 본 실시형태에 의하면, 절삭 인서트 (3) 의 회전축 (17) 등의 회전 지지체의 변형, 마모, 파손 등을 방지할 수 있고, 또한 인서트 장착 시트 (4) 에 장착된 절삭 인서트 (3) 를 인서트 둘레 방향으로 안정적으로 종동 회전시킬 수 있고, 이로써, 절삭의 가공 정밀도를 안정적으로 높일 수 있어, 공구 수명을 연장시킬 수 있는 것이다.

또, 본 실시형태에서 설명한 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 는, 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) 의 절삭 대표점이, 절삭날 (5) 전체 둘레 중, 공구축선 (O) 방향을 따른 선단에 위치하는 부분 (공구 선단 가장자리 (5a)) 과, 공구축선 (O) 에 직교하는 공구 직경 방향을 따른 외단에 위치하는 부분 (공구 외경단 가장자리 (5b)) 사이의 중심각 90°의 원호상 부분에 있어서의 소정 위치에 설정되므로, 하기의 효과를 발휘한다.

즉, 예를 들어, 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 에 의한 절삭 가공의 종류가 「정면 절삭 가공」 이면, 절삭날 (5) 상의 절삭 대표점은, 공구 선단 가장자리 (5a) 에 가까워진다. 또, 절삭 가공의 종류가 「숄더 절삭 가공」 이면, 절삭날 (5) 상의 절삭 대표점은, 공구 외경단 가장자리 (5b) 에 가까워진다.

본 실시형태의 상기 구성에 의하면, 절삭 대표점이, 절삭날 (5) 상에 있어서의 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 외경단 가장자리 (5b) 에 걸친 중심각 90°의 원호상 부분 (절삭날 (5) 의 원주를 1 로 했을 경우의 1/4 원호) 의 소정 위치에 설정되므로, 예를 들어 정면 절삭 가공, 숄더 절삭 가공, 및 이들의 복합 가공 (R 절삭 가공) 등에 사용되는 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 에 대해, 본 발명을 적용할 수 있다.

또 본 실시형태에서는, 각도 (ARt) 가 -30°∼ -60°의 범위가 되고, 또한 각도 (RR) 가 -30°∼ -75°의 범위가 되므로, 절삭 인서트 (3) 가 피삭재에 절입하여 가공할 때에 절삭날 (5) 이 받는 힘에 의해, 인서트 장착 시트 (4) 에 대해 절삭 인서트 (3) 가 인서트 축선 (C) 둘레로 보다 안정적으로 종동 회전하기 쉬워져, 전술한 효과가 더욱 현저한 것이 된다. 구체적으로, 본 실시형태의 각도 (ARt, RR) 는, 도 18 의 그래프를 근거로 도출된 것이다.

그리고, 상기 서술한 각도 (ARt) 의 범위, 또한 각도 (RR) 의 범위가 되도록 절삭 인서트 (3) 가 인서트 장착 시트 (4) 에 장착됨으로써, 절삭 인서트 (3) 의 종동 회전이 안정적으로 얻어지고, 레이크면 (12) 마모 등이 현저하게 억제되어, 공구 수명을 보다 연장하는 효과를 기대할 수 있다.

구체적으로, 각도 (ARt) 가 상기 범위 외인 경우 (-30°보다 크거나, 또는 -60°보다 작은 경우) 에는, 제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내에서 인서트 축선 (C) 의 방향과 상기 합력 (F3) 의 방향을 서로 평행이 되도록 유지하는 것이 어려워져, 상기 합력 (F3) 에 의한 절삭 인서트 (3) 의 회전축 (회전 지지체) (17) 에 대한 부하 (인서트 직경 방향으로부터의 가압력) 가 잘 억제되지 않게 되어, 상기 서술한 효과를 안정적으로 얻기 어려워질 우려가 있다.

또 각도 (RR) 가 상기 범위 외인 경우, 구체적으로는 각도 (RR) 가 -30°보다 큰 경우 (또한 -20°보다 작은 경우) 에는, 상기 각도 (ARt) 와의 조합에 의해 절삭 인서트 (3) 를 안정적으로 종동 회전시키는 효과를 얻기 어려워질 우려가 있다. 또, 각도 (RR) 가 -75°보다 작은 경우에는, 절삭 가공시의 절삭력이 커져 채터 진동이 발생하기 쉬워질 우려가 있다.

또, 절삭 인서트 (3) 의 표면 (9) 중, 인서트 직경 방향을 따른 절삭날 (5) 의 내측에는, 그 절삭날 (5) 로부터 인서트 직경 방향의 내측을 향함에 따라 점차 인서트 축선 (C) 방향을 따른 표면 (9) 으로부터 이면 (10) 측을 향하여 경사지는 테이퍼상의 레이크면 (12) 이 형성되어 있고, 본 실시형태에서는 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 을 포함하는 종단면시에서, 절삭날 가상 평면 (VS₀) 에 대해 레이크면 (12) 이 경사지는 각도 (α) 가 35°∼ 50°의 범위로 되어 있으므로, 하기의 효과가 얻어진다.

즉 본 실시형태의 예에서는, 상기 서술한 바와 같이, 인서트 축선 (C) 이 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구축선 (O) 방향의 선단측을 향하여 경사져서 연장되어 있으므로, 겉보기상의 액셜 레이크각 (각도 (ARt, ARn)) 이 부 (네거티브) 의 장착 자세로 절삭 인서트 (3) 를 인서트 장착 시트 (4) 에 장착해도, 실질적인 액셜 레이크각은 상기 겉보기상의 액셜 레이크각보다 정 (포지티브) 측에 설정되어, 절삭날 (5) 의 예리함을 안정적으로 높이면서, 날끝 결손 등도 방지되게 된다.

또, 인서트 축선 (C) 이 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있어도 되고, 이 경우에는, 겉보기상의 레이디얼 레이크각 (각도 (RR)) 이 부 (네거티브) 의 장착 자세로 인서트 장착 시트 (4) 에 절삭 인서트 (3) 가 장착되게 되지만, 실질적인 레이디얼 레이크각은 상기 겉보기상의 레이디얼 레이크각보다 정 (포지티브) 측에 설정되어, 역시 절삭날 (5) 의 예리함을 안정적으로 높일 수 있게 된다.

또, 인서트 축선 (C) 이 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 선단측 및 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있는 경우에도, 상기 동일한 효과가 얻어진다.

구체적으로, 각도 (α) 가 35°미만인 경우에는, 절삭날 (5) 의 예리함을 충분히 높일수록 날끝이 잘 예리해지지 않아, 가공 정밀도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 또, 각도 (α) 가 50°를 초과하는 경우에는, 날끝각 (γ) 이 작아져 날끝 결손 등이 생길 우려가 있다.

또, 절삭 인서트 (3) 의 외주면 (11) 에, 절삭날 (5) 로부터 인서트 축선 (C) 방향을 따른 표면 (9) 으로부터 이면 (10) 측을 향함에 따라 점차 인서트 직경 방향의 외측을 향하여 경사지는 테이퍼상의 플랭크면 (15) 이 형성되어 있고, 본 실시형태에서는 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 을 포함하는 종단면시에서, 인서트 축선 (C) 에 대해 플랭크면 (15) 이 경사지는 각도 (β) 가 10°∼ 35°의 범위로 되어 있으므로, 하기의 효과가 얻어진다.

즉, 상기 서술한 장착 자세로 절삭 인서트 (3) 를 인서트 장착 시트 (4) 에 장착해도, 절삭날 (5) 의 날끝각 (γ) 을 크게 확보할 수 있어, 날끝 결손 등이 방지되게 된다.

구체적으로, 각도 (β) 가 10°미만인 경우에는, 절삭날 (5) 의 날끝각 (γ) 을 충분히 크게 확보하는 것이 어려워져, 날끝 결손 등을 방지하는 효과를 얻기 어렵다. 또, 각도 (β) 가 35°를 초과하는 경우에는, 플랭크면 (15) 과 피삭재의 가공면의 간극이 좁아져, 그 간극으로의 절삭 조각의 물림 등에 의해 가공면 품위를 확보할 수 없게 될 우려가 있다.

또 본 실시형태에서는, 절삭 인서트 (3) 를 인서트 장착 시트 (4) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 장착하기 위한 회전축 (회전 지지체) (17) 이 형성되어 있고, 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 회전축 (17) 의 인서트 축선 (C) 방향을 따른 위치가 조정 가능하게 되고, 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 회전축 (17) 의 인서트 축선 (C) 방향을 따른 이동을 규제 가능한 규제부를 구비하고 있으므로, 하기의 효과가 얻어진다.

즉, 절삭 인서트 (3) 는, 그 관통공 (14) 에 삽입 통과된 회전축 (17) 의 축부 (17a) 에 인서트 직경 방향의 내측으로부터 지지되면서 인서트 장착 시트 (4) 에 대해 종동 회전하고, 또한 회전축 (17) 의 헤드부 (17b) 에 의해 고정되어 있다. 그리고, 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 회전축 (17) 의 인서트 축선 (C) 방향을 따른 위치를 조정함으로써, 그 회전축 (17) 의 헤드부 (17b) 와 절삭 인서트 (3) 의 표면 (9) 사이의 간극 (클리어런스) 을 원하는 값으로 할 수 있고, 이 조정 후에는, 규제부에 의해 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 회전축 (17) 의 인서트 축선 (C) 방향을 따른 이동을 규제할 수 있다.

이 구성에 의하면, 예를 들어 본 실시형태와 같이, 인서트 장착 시트 (4) 에 절삭 인서트 (3) 를 종동 회전 가능하게 지지하는 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 등의 회전 기구를 형성하는 경우에, 그 회전 기구의 마모 (손모) 상황에 따라 회전축 (17) 을 인서트 축선 (C) 방향으로 진퇴하여 위치를 미조정한 후, 고정시킬 수 있고, 따라서 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 절삭 인서트 (3) 의 종동 회전이 보다 안정적으로 유지된다.

또 이 구성에 의하면, 예를 들어 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 방향의 외형 높이 (표리면 (9, 10) 끼리의 사이의 거리) 에 제품에 의한 편차가 생겼을 경우에도, 각 절삭 인서트 (3) 의 상기 외형 높이에 따라, 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 회전축 (17) 의 진퇴 위치 (나사량) 를 각각 조정함으로써, 용이하게 대응할 수 있다.

또한, 구체적으로, 회전축 (17) 의 축 방향으로의 위치 조정을 하기 위해서는, 예를 들어, 먼저 절삭 인서트 (3) 에 삽입 통과한 회전축 (17) 의 축부 (17a) 를 회전축 장착공 (4c) 에 비틀어 넣고 (나사를 조이고), 그 헤드부 (17b) 가 절삭 인서트 (3) 의 표면 (9) 에 맞닿아진 상태에서, 소정 회전수 (또는 소정 회전 각도) 만큼 회전축 (17) 의 비틀어 넣음을 되돌림 (나사를 느슨하게 함) 으로써, 헤드부 (17b) 와 표면 (9) 사이에 소정량의 클리어런스를 형성하고, 이 상태로 규제부 (나사공 (7) 및 고정 나사 (18)) 에 의해 회전축 (17) 을 고정시키면 된다.

또, 절삭 인서트 (3) 의 이면 (10) 이 착좌하는 인서트 장착 시트 (4) 의 장착면 (스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 의 원형면 (8d) 또는 장착면 (4a)) 이, 인서트 축선 (C) 을 중심 (중심축) 으로 하는 축대칭 형상으로 되어 있으므로, 절삭 인서트 (3) 로부터 인서트 장착 시트 (4) 에 전달되는 상기 합력 (F3) 을, 그 인서트 장착 시트 (4) 의 상기 장착면 전체에서 분산시켜 받을 수 있음과 함께, 그 장착면에 있어서의 국소적인 마모 등이 방지되어, 상기 서술한 작용 효과가 장기에 걸쳐 안정적으로 얻어지게 된다.

또한, 상기 장착면이 평면상으로 형성되는 대신에, 인서트 축선 (C) 을 중심축으로 하는 원추면상, 구면상이나, 이들 각 형상의 조합 형상으로 형성되어 있어도 되고, 이 경우도 동일한 효과를 발휘한다. 구체적으로, 인서트 장착 시트 (4) 의 상기 장착면이, 예를 들어 오목 원추면상 (또는 볼록 원추면상) 이 되는 경우에는, 절삭 인서트 (3) 의 이면 (10) 이 인서트 축선 (C) 을 중심축으로 하는 볼록 원추면상 (또는 오목 원추면상) 으로 형성된다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 날끝 회전식 밀링 공구 (31) 및 이것을 사용한 절삭 방법에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 전술한 실시형태와 동일한 구성에 대해서는, 동일 명칭 또는 동일 부호를 사용하고, 그 설명을 생략한다.

도 19 ∼ 도 24 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 날끝 회전식 밀링 공구 (31) 는, 인서트 장착 시트 (4) 에 대한 절삭 인서트 (3) 의 장착 자세 (특히 각도 (RR)) 가 전술한 실시형태와는 상이하다.

구체적으로는, 제 2 실시형태에 있어서도, 도 22 및 도 23 에 나타내는 바와 같이, 인서트 장착 시트 (4) 에 절삭 인서트 (3) 가 장착된 상태로, 그 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 은, 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 선단측을 향하여 경사져서 연장되어 있다. 단 이것에 한정되는 것은 아니며, 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 은, 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있어도 된다. 혹은 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 은, 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 전방 또한 공구 직경 방향의 외측을 향하여 경사져서 연장되어 있어도 된다. 본 실시형태에 있어서도, 인서트 축선 (C) 이 경사지는 방향은, 하기의 절삭 대표점이 설정됨으로써 정해지지만, 전술한 실시형태와 동일하게, 인서트 축선 (C) 의 경사의 방향은, 절삭 대표점이 결정됨으로써 일의적으로 정해지는 것은 아니며, 예를 들어 절삭 인서트 (3) 를 보다 종동 회전시키기 쉽게 하기 위한 경사의 방향 등도 고려하여 결정된다.

도 12, 도 20 및 도 23 에 나타내는 바와 같이, 인서트 축선 (C) 에 직교하는 인서트 직경 방향 중, 절삭 가공시에 피삭재로부터 절삭 인서트 (3) 에 분포하여 작용하는 힘을 집중 하중으로 간주했을 때 (집중 하중으로 근사했을 경우) 의 그 집중 하중의 작용점 (P) 을 지나는 소정의 인서트 직경 방향 (ID) 과, 절삭날 (5) 의 교점을 절삭 대표점으로 하고, 이 절삭 대표점을 지나는 절삭날 (5) 의 접선 (L2) 에 수직인 제 1 가상 평면 (VS₁) 과, 상기 접선 (L2) 및 상기 절삭 대표점에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선 (L1) 을 포함하는 제 2 가상 평면 (VS₂) 의 교선 (L) 을 따른 방향으로서, 공구 회전 방향 (T) 의 후방을 향하는 방향 (도 23 에 있어서의 우방향) 을 주분력 방향으로 하고, 절삭 가공시에 피삭재로부터 절삭 인서트 (3) 가 받는 힘 중, 상기 절삭 대표점 (도 23 에 있어서는 부호 5a) 에 있어서의 상기 주분력 방향을 따른 분력을 주분력 (F1) 으로 하고, 그 주분력 방향에 수직이고 상기 인서트 직경 방향의 내측을 향하는 배분력 방향 (도 23 에 있어서의 상방향) 을 따른 분력을 배분력 (F2) 으로 했을 때, 제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내에서, 주분력 (F1) 과 배분력 (F2) 의 합력 (F3) 의 방향에 대해, 인서트 축선 (C) 이 연장되는 방향이 평행하게 설정 또는 소정의 미소 각도를 이루도록 설정되어 있다.

또한, 특별히 도시하지 않았지만, 본 실시형태에 있어서는, 절삭날 (5) 이 피삭재에 절입하여 가공할 때에 받는 힘 (절삭력 또는 절삭 저항이고, 날끝력 또는 에지 포스의 성분을 포함한다) 중, 그 절삭날 (5) 의 상기 절삭 대표점을 지나는 접선 (L2) 방향을 향하는 분력 (요컨대 상기 절삭 대표점을 지나 제 1 가상 평면 (VS₁) 에 직교하는 방향의 분력) 인 이송 분력 (F4) 은, 공구 직경 방향의 내측을 향하도록 설정되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서도 전술한 실시형태와 동일하게, 절삭 대표점은 공구 선단 가장자리 (5a) 에 설정되어 있지만, 이 절삭 대표점은, 공구 본체 (2) 에 장착된 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) 전체 둘레 중, 공구축선 (O) 방향을 따른 선단에 위치하는 부분 (공구 선단 가장자리 (5a)) 과, 공구 직경 방향을 따른 외단에 위치하는 부분 (공구 외경단 가장자리 (5b)) 사이의 중심각 90°의 원호상 부분 (절삭날 (5) 의 원주를 1 로 했을 경우의 1/4 원호) 에 있어서의 소정 위치에 설정되어도 된다.

또 도 20 에 있어서, 절삭날 (5) 중 공구 선단 가장자리 (5a) (절삭 대표점) 가, 공구 둘레 방향으로 회전하여 형성되는 가상원 (VC) 에 있어서의 상기 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 접선 (L1) (순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선) 을, 공구 기단측을 향하여 공구축선 (O) 에 평행하게 이동시켰을 때의 궤적으로부터 얻어지는 가상 평면을 기준 평면 (SS) 으로 했을 때, 이 기준 평면 (SS) 과, 원형상의 절삭날 (5) 을 포함하는 절삭날 가상 평면 (VS₀) 의 교차선 (CL) 이 (본 실시형태에서는 특별히 도시하지 않았지만, 전술한 실시형태의 도 5 및 도 6 을 참조), 기준 평면 (SS) 상에 투영된 공구축선 (O) 에 대해 경사지는 각도 (ARt) 가, 예를 들어 -30°∼ -60°의 범위로 되어 있다. 즉, 상기 각도 (ARt) 는, 절삭에 제공되는 절삭날 (5) 의 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 고려한 액셜 레이크각이고, 구체적으로는, 부 (네거티브) 의 액셜 레이크각으로 되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 각도 (ARt) 가 네거티브의 50°(-50°) 로 되어 있다.

한편, 도 22 및 도 23 에 나타내는 바와 같이 절삭날 가상 평면 (VS₀) 에 수직인 공구 직경 방향에서 보았을 때, 공구축선 (O) 에 대해 절삭날 가상 평면 (VS₀) 이 경사지는 각도 (ARn) 는, 예를 들어 -30°∼ -50°의 범위로 되어 있다. 즉, 상기 각도 (ARn) 는, 공구 본체 (2) 에 장착된 절삭 인서트 (3) 단체로서의 순간적인 절삭 방향을 고려하지 않은 액셜 레이크각이고, 부 (네거티브) 의 액셜 레이크각으로 되어 있다.

또 도 20 에 있어서, 공구 직경 방향 중 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나는 소정의 공구 직경 방향 (D) 에 대해, 그 공구 선단 가장자리 (5a) 를 지나 공구 직경 방향의 외측을 향하도록 연장되는 절삭날 (5) 의 날끝 접선 (L2) 이 경사지는 각도 (RR) 는, 예를 들어 -20°∼ 30°의 범위로 되어 있다. 즉, 상기 각도 (RR) 는, 절삭에 제공되는 절삭날 (5) 의 공구 선단 가장자리 (5a) 에 있어서의 레이디얼 레이크각이고, 본 실시형태에서는 이 각도 (RR) 가 정 (포지티브) 의 5°(+ 5°) 로 되어 있다. 도 20 에 나타내는 바와 같이, 공구축선 (O) 방향의 선단으로부터 기단측을 향하여 날끝 회전식 밀링 공구 (31) 를 본 정면시에 있어서, 각도 (RR) 가 + 일 때, 날끝 접선 (L2) 은, 공구 선단 가장자리 (5a) 로부터 공구 직경 방향의 외측을 향함에 따라 점차 공구 회전 방향 (T) 의 전방을 향하여 연장된다. 도 20 에 있어서는, 소정의 공구 직경 방향 (D) 이 각도 (RR) (레이디얼 레이크각) = 0°의 기준면에 일치한다.

또 도 23 및 도 24 에 있어서, 절삭 인서트 (3) 가 장착되는 인서트 장착 시트 (4) 의 장착면 (4a), 및 스러스트 미끄럼 베어링 부재 (8) 의 일방의 원형면 (장착면) (8d) 을 포함하는 1 쌍의 원형면은, 모두 인서트 축선 (C) 에 수직인 평면상을 이루고 있고, 구체적으로는, 인서트 장착 시트 (4) 의 상기 장착면은, 인서트 축선 (C) 을 중심 (중심축) 으로 하는 축대칭 형상으로 되어 있다.

또, 도 23 에 나타내는 절삭날 (5) 의 절삭 대표점 (공구 선단 가장자리 (5a)) 을 지나는 접선 (L2) 방향시에서, 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 과, 가공면 (MS) (제 2 가상 평면 (VS₂)) 사이에 형성되는 각도 (θ) 는, 예를 들어 20°∼ 70°의 범위로 되어 있다.

이상 설명한 제 2 실시형태의 날끝 회전식 밀링 공구 (31) 및 이것을 사용한 절삭 방법에 있어서도, 공구 본체 (2) 의 인서트 장착 시트 (4) 에 장착된 절삭 인서트 (3) 의 인서트 축선 (C) 의 방향이, 절삭 대표점을 지나는 절삭날 (5) 의 접선 (L2) 에 수직인 제 1 가상 평면 (VS₁) 내에 있어서, 절삭 인서트 (3) 의 절삭날 (5) 이 피삭재에 절입하여 가공할 때에 받는 힘 (절삭력 또는 절삭 저항이고, 날끝력 또는 에지 포스의 성분을 포함한다) 중 주분력 (F1) 과 배분력 (F2) 의 합력 (합성 절삭력) (F3) 의 방향에 평행이 되도록 설정되어 있으므로, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과가 얻어진다.

또 본 실시형태에서는, 각도 (ARt) 가 -30°∼ -60°의 범위가 되고, 또한 각도 (RR) 가 -20°∼ 30°의 범위가 되므로, 절삭 인서트 (3) 가 피삭재에 절입하여 가공할 때에 절삭날 (5) 이 받는 힘에 의해, 인서트 장착 시트 (4) 에 대해 절삭 인서트 (3) 가 인서트 축선 (C) 둘레로 보다 안정적으로 종동 회전하기 쉬워져, 전술한 효과가 더욱 현저한 것이 된다.

여기서, 도 18 에 나타내는 그래프에 있어서, 본 실시형태에서 설명한 각도 (ARt) : -50°및 각도 (RR) : +5°의 조합은, 절입량 (da) 의 대소에 관계없이 (구체적으로는 적어도 da 가 0.5 ∼ 2.0 ㎜ 의 범위 내에 있어서), 절삭 인서트 (3) 를 안정적으로 종동 회전시키는 범위에 있다.

그리고, 상기 서술한 각도 (ARt) 의 범위, 또한 각도 (RR) 의 범위가 되도록 절삭 인서트 (3) 가 인서트 장착 시트 (4) 에 장착됨으로써, 절삭 인서트 (3) 의 종동 회전이 안정적으로 얻어지고, 레이크면 (12) 마모 등이 현저하게 억제되어, 공구 수명을 보다 연장하는 효과를 기대할 수 있다.

구체적으로, 각도 (ARt) 가 상기 범위 외인 경우 (-30°보다 크거나, 또는 -60°보다 작은 경우) 에는, 제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내에서 인서트 축선 (C) 의 방향과 상기 합력 (F3) 의 방향을 서로 평행이 되도록 유지하는 것이 어려워져, 상기 합력 (F3) 에 의한 절삭 인서트 (3) 의 회전축 (17) 에 대한 부하 (인서트 직경 방향으로부터의 가압력) 가 잘 억제되지 않게 되어, 상기 서술한 효과를 안정적으로 얻기 어려워질 우려가 있다.

또 각도 (RR) 가 -20°보다 작은 경우 (또한 -30°보다 큰 경우) 에는, 상기 각도 (ARt) 와의 조합에 의해 절삭 인서트 (3) 를 안정적으로 종동 회전시키는 효과를 얻기 어려워질 우려가 있다. 또 각도 (RR) 가 30°보다 큰 경우에는, 절삭 가공시에 채터 진동이 발생하기 쉬워지거나, 절삭 인서트 (3) 의 외주면 (11) (플랭크면 (15)) 이 피삭재에 간섭하기 쉬워져 공구 본체 (2) 의 공구축선 (O) 둘레의 단위 회전당의 공구 직경 방향을 향한 이동량 (요컨대 이송량 (fz)) 을 확보하기 어려워지거나 할 우려가 있다. 또한, 상기 이송량 (fz) 을 확보할 목적으로 절삭 인서트 (3) 의 외주면 (11) 의 여유각을 크게 한 경우에는, 절삭날 (5) 의 날끝각 (γ) 을 충분히 확보하기 어려워져 날끝 결손 등이 생길 우려가 있다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 전술한 실시형태에서는, 액셜 레이크각인 각도 (ARt) 와, 레이디얼 레이크각인 각도 (RR) 의 수치 범위의 조합을 규정하여 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

즉 본 발명은, 제 1 가상 평면 (VS₁) 의 면내에서 (절삭날 (5) 중 절삭 대표점을 지나는 접선 (L2) 방향에서 보았을 때), 인서트 축선 (C) 이 연장되는 방향이 합력 (F3) 의 방향에 대략 평행하게 되어 있으면 되고, 이 구성에 의해서만, 절삭 가공시에 절삭 인서트 (3) 가 양호하게 종동 회전하기 쉬워지는 작용이 얻어지게 되어 있다. 그리고, 전술한 각도 (ARt) 와 각도 (RR) 의 조합에 의해, 또한 상기 종동 회전을 확실하고 또한 안정적인 것으로 할 수 있다.

또 전술한 실시형태에서는, 인서트 장착 시트 (4) 에 대해 절삭 인서트 (3) 를 인서트 둘레 방향으로 자유롭게 회전할 수 있도록 장착하는 절삭 인서트의 클램프 기구로서, 절삭 인서트 (3) 의 관통공 (14) 내에 삽입 통과되어, 인서트 장착 시트 (4) 의 회전축 장착공 (4c) 에 인서트 축선 (C) 방향으로 진퇴 가능하게 나착되는 회전축 (17) 과, 그 회전축 (17) 의 인서트 축선 (C) 방향으로의 진퇴 이동을 규제하는 규제부 (나사공 (7) 및 고정 나사 (18)) 를 구비한 것을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

즉, 전술한 절삭 인서트의 클램프 기구와는 상이한 절삭 인서트의 클램프 기구로서 예를 들어, 절삭 인서트 (3) 의 관통공 (14) 내에 삽입 통과되는 통상의 스페이서를 갖고, 그 스페이서의 일단이 인서트 장착 시트 (4) 에 맞닿고, 회전축 (17) 의 축부 (17a) 가 상기 스페이서 내에 삽입 통과되어 회전축 장착공 (4c) 에 나착됨과 함께, 그 회전축 (17) 의 헤드부 (17b) 가 상기 스페이서의 타단에 맞닿음으로써, 회전축 (17) 의 헤드부 (17b) 와 절삭 인서트 (3) 의 표면 (9) 사이에 소정의 클리어런스 (간극) 를 형성하도록 구성한 것을 사용하여, 인서트 장착 시트 (4) 에 절삭 인서트 (3) 를 자유롭게 회전할 수 있도록 베어링해도 된다.

또 전술한 실시형태에서는, 날끝 회전식 밀링 공구 (1) 에 장착된 절삭 인서트 (3) 에 있어서의 절삭날 (5) 의 절삭 대표점이, 그 절삭날 (5) 전체 둘레 중, 공구 선단 가장자리 (5a) 와 공구 외경단 가장자리 (5b) 사이의 중심각 90°의 원호상 부분에 있어서의 소정 위치에 설정되는 것으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 절삭 대표점은, 절삭날 (5) 중, 예를 들어, 상기 중심각 90°의 원호상 부분의 원호의 단부보다, 그 원호의 연장 방향을 따른 외측에 위치하여 설정되어 있어도 된다. 이 경우, 상기 원호상 부분의 중심각은 90°보다 커진다.

그 밖에, 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서, 전술한 실시형태, 변형예 및 추기 사항 등에서 설명한 각 구성 (구성 요소) 을 조합해도 되고, 또, 구성의 부가, 생략, 치환, 그 밖의 변경이 가능하다. 또 본 발명은, 전술한 실시형태에 의해 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 의해서만 한정된다.

1, 31 날끝 회전식 밀링 공구
2 공구 본체
3 절삭 인서트
4 인서트 장착 시트
4a 장착면
5 절삭날
5a 절삭날 상의 공구 선단 가장자리 (절삭 대표점)
5b 절삭날 상의 공구 외경단 가장자리 (절삭 대표점)
5c 절삭날 상에 있어서, 공구 선단 가장자리와 공구 외경단 가장자리 사이에 위치하는 중간점 (절삭 대표점)
7 나사공 (규제부)
8d 일방의 원형면 (장착면)
9 표면
10 이면
11 외주면
12 레이크면
14 관통공
15 플랭크면
17 회전축 (회전 지지체)
17a 축부
17b 헤드부
18 고정 나사 (규제부)
ARn 각도 (액셜 레이크각)
ARt 각도 (액셜 레이크각)
C 인서트 축선
CL 교차선
D 소정의 공구 직경 방향
F1 주분력
F2 배분력
F3 합력
ID 소정의 인서트 직경 방향
L 교선
L1 접선 (절삭 대표점에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선)
L2 날끝 접선 (절삭날의 절삭 대표점을 지나는 접선)
O 공구축선
P 작용점
RR 각도 (레이디얼 레이크각)
SS 기준 평면
T 공구 회전 방향
VC 가상원
VS₀ 절삭날 가상 평면
VS₁ 제 1 가상 평면
VS₂ 제 2 가상 평면

Claims (12)

1. 공구축선 둘레로 회전하는 공구 본체의 선단 외주부에 형성된 인서트 장착 시트에, 원판상을 이루는 절삭 인서트가 그 인서트 축선 둘레로 자유롭게 회전할 수 있게 되어 장착된 날끝 회전식 밀링 공구로서,
   상기 절삭 인서트는,
   상기 인서트 축선에 교차하는 표리면과,
   이들 표리면의 둘레 가장자리끼리를 접속하는 외주면을 갖고,
   상기 표리면 중,
   표면이 상기 공구축선 둘레를 따른 공구 회전 방향의 전방을 향하도록 배치되고,
   이면이 상기 공구 회전 방향의 후방을 향하도록 배치됨과 함께, 상기 인서트 장착 시트에 착좌되고,
   상기 표면의 둘레 가장자리에는, 상기 인서트 축선 둘레를 따라 연장되는 원형상의 절삭날이 형성되고,
   상기 절삭날 중 상기 공구축선 방향을 따른 공구 선단 가장자리가, 상기 공구축선 둘레의 공구 둘레 방향으로 회전하여 형성되는 가상원에 있어서의 상기 공구 선단 가장자리를 지나는 접선을, 상기 공구축선 방향을 따른 공구 기단측을 향하여 상기 공구축선에 평행하게 이동시켰을 때의 궤적으로부터 얻어지는 가상 평면을 기준 평면으로 했을 때, 그 기준 평면과, 상기 절삭날을 포함하는 절삭날 가상 평면의 교차선이, 상기 기준 평면 상에 투영된 상기 공구축선에 대해 경사지는 각도 (ARt) 가 -30°∼ -60°의 범위이고,
   또한 상기 공구축선에 직교하는 공구 직경 방향 중 상기 공구 선단 가장자리를 지나는 소정의 공구 직경 방향에 대해, 그 공구 선단 가장자리를 지나 공구 직경 방향의 외측을 향하도록 연장되는 상기 절삭날의 날끝 접선이 경사지는 각도 (RR) 가 -30°∼ -75°의 범위, 또는, -20°∼ 30°의 범위인 날끝 회전식 밀링 공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 절삭 인서트의 상기 표면 중, 상기 인서트 축선에 직교하는 인서트 직경 방향을 따른 상기 절삭날의 내측에는, 그 절삭날로부터 상기 인서트 직경 방향의 내측을 향함에 따라 점차 상기 인서트 축선 방향을 따른 상기 표면으로부터 상기 이면측을 향하여 경사지는 테이퍼상의 레이크면이 형성되어 있는 날끝 회전식 밀링 공구.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 절삭 인서트의 상기 외주면에는, 상기 절삭날로부터 상기 인서트 축선 방향을 따른 상기 표면으로부터 상기 이면측을 향함에 따라 점차 상기 인서트 축선에 직교하는 인서트 직경 방향의 외측을 향하여 경사지는 테이퍼상의 플랭크면이 형성되어 있는 날끝 회전식 밀링 공구.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 절삭 인서트의 상기 외주면에는, 상기 절삭날로부터 상기 인서트 축선 방향을 따른 상기 표면으로부터 상기 이면측을 향함에 따라 점차 상기 인서트 축선에 직교하는 인서트 직경 방향의 외측을 향하여 경사지는 테이퍼상의 플랭크면이 형성되어 있는 날끝 회전식 밀링 공구.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 절삭 인서트에는, 상기 인서트 축선 상을 연장하여 상기 표리면에 개구하는 관통공이 형성되어 있고,
   상기 관통공보다 소경이 되고, 그 관통공 내에 삽입 통과되어 상기 인서트 장착 시트에 장착되는 축부와, 상기 관통공보다 대경이 되고, 상기 표면과의 사이에 간극을 두고 배치되는 헤드부를 갖는 회전축이 형성되고,
   상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 위치가 조정 가능하고,
   상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 이동을 규제 가능한 규제부를 구비한 날끝 회전식 밀링 공구.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 절삭 인서트에는, 상기 인서트 축선 상을 연장하여 상기 표리면에 개구하는 관통공이 형성되어 있고,
   상기 관통공보다 소경이 되고, 그 관통공 내에 삽입 통과되어 상기 인서트 장착 시트에 장착되는 축부와, 상기 관통공보다 대경이 되고, 상기 표면과의 사이에 간극을 두고 배치되는 헤드부를 갖는 회전축이 형성되고,
   상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 위치가 조정 가능하고,
   상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 이동을 규제 가능한 규제부를 구비한 날끝 회전식 밀링 공구.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 절삭 인서트에는, 상기 인서트 축선 상을 연장하여 상기 표리면에 개구하는 관통공이 형성되어 있고,
   상기 관통공보다 소경이 되고, 그 관통공 내에 삽입 통과되어 상기 인서트 장착 시트에 장착되는 축부와, 상기 관통공보다 대경이 되고, 상기 표면과의 사이에 간극을 두고 배치되는 헤드부를 갖는 회전축이 형성되고,
   상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 위치가 조정 가능하고,
   상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 이동을 규제 가능한 규제부를 구비한 날끝 회전식 밀링 공구.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 절삭 인서트에는, 상기 인서트 축선 상을 연장하여 상기 표리면에 개구하는 관통공이 형성되어 있고,
   상기 관통공보다 소경이 되고, 그 관통공 내에 삽입 통과되어 상기 인서트 장착 시트에 장착되는 축부와, 상기 관통공보다 대경이 되고, 상기 표면과의 사이에 간극을 두고 배치되는 헤드부를 갖는 회전축이 형성되고,
   상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 위치가 조정 가능하고,
   상기 인서트 장착 시트에 대한 상기 회전축의 상기 인서트 축선 방향을 따른 이동을 규제 가능한 규제부를 구비한 날끝 회전식 밀링 공구.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인서트 장착 시트는, 상기 인서트 축선을 중심으로 하는 축대칭 형상의 장착면을 갖는 날끝 회전식 밀링 공구.
10. 공구축선 둘레로 회전하는 공구 본체의 선단 외주부에 형성된 인서트 장착 시트에, 원판상을 이루는 절삭 인서트가 그 인서트 축선 둘레로 자유롭게 회전할 수 있게 되어 장착된 날끝 회전식 밀링 공구를 사용하여 피삭재를 절삭하는 절삭 방법으로서,
    상기 절삭 인서트는,
    상기 인서트 축선에 교차하는 표리면과,
    이들 표리면의 둘레 가장자리끼리를 접속하는 외주면을 갖고,
    상기 표리면 중,
    표면을 상기 공구축선 둘레를 따른 공구 회전 방향의 전방을 향하도록 배치하고,
    이면을 상기 공구 회전 방향의 후방을 향하도록 배치함과 함께, 상기 인서트 장착 시트에 착좌시키고,
    상기 표면의 둘레 가장자리에는, 상기 인서트 축선 둘레를 따라 연장되는 원형상의 절삭날이 형성되어 있고,
    상기 인서트 축선에 직교하는 인서트 직경 방향 중, 절삭 가공시에 피삭재로부터 상기 절삭 인서트에 분포하여 작용하는 힘을 집중 하중으로 간주했을 때의 그 집중 하중의 작용점을 지나는 소정의 인서트 직경 방향과, 상기 절삭날의 교점을 절삭 대표점으로 하고,
    상기 절삭 대표점을 지나는 상기 절삭날의 접선에 수직인 제 1 가상 평면과, 상기 접선 및 상기 절삭 대표점에 있어서의 순간적인 절삭 방향을 따른 가상 직선을 포함하는 제 2 가상 평면의 교선을 따른 방향으로서, 상기 공구 회전 방향의 후방을 향하는 방향을 주분력 방향으로 하고,
    절삭 가공시에 피삭재로부터 상기 절삭 인서트가 받는 힘 중, 상기 절삭 대표점에 있어서의 상기 주분력 방향을 따른 분력을 주분력으로 하고, 그 주분력 방향에 수직이고 상기 인서트 직경 방향의 내측을 향하는 배분력 방향을 따른 분력을 배분력으로 했을 때,
    상기 제 1 가상 평면의 면내에서, 상기 주분력과 상기 배분력의 합력의 방향에 대해, 상기 인서트 축선이 경사지는 각도를 ±20°의 범위 내로 설정하는 날끝 회전식 밀링 공구를 사용한 절삭 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 합력의 방향에 대해, 상기 인서트 축선이 경사지는 각도를 ±10°의 범위 내로 설정하는 날끝 회전식 밀링 공구를 사용한 절삭 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 합력의 방향에 대해, 상기 인서트 축선이 경사지는 각도를 ±5°의 범위 내로 설정하는 날끝 회전식 밀링 공구를 사용한 절삭 방법.

Images