KR0120612B1 - 폐기형 절삭 인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속가공시 금속의 제거를 위해 사용되는 절삭 인서트(Insert)에 관한 것으로, 특히 저 저항 절삭작업이 가능하고 사상작업으로부터 중절삭작업까지 넓은 작업범위에서 양호한 성능을 발휘할 수 있는 폐기형 절삭 인서트에 관한 것이다.

본 발명은 상부표면과 측면벽의 접속부위에 측면절삭날과 모서리절삭날을 형성한 폐기형 인서트에 있어서, 상기 상수표면에 형성되어 공구고정구와 접촉하고 분절된 칩을 일방향으로 유도하는 2개 이상의 분리된 내부 융기물(11)과, 상기 절삭날과 접하여 형성된 포지티브 절삭날랜드(9)와, 상기 모서리절삭날에 인점 설치되어 포지티브 절삭날랜드의 강도저하를 억제하고 사상작업시 칩의 브레이킹 역할을 하는 모서리 융기물(13)과, 상기 절삭날부에 일정형태의 높이를 가지도록 형성되어 칩과 인서트와의 접촉길이를 길게 하고 충격하중을 분산시키는 인클리네이션(6)을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 폐기형 절삭 인서트이다.

Description

폐기형 절삭 인서트

제1도는 종래 폐기형 절삭 인서트의 예시도로서,

(a)는 사상전용 인서트의 평면도와 A－A선 단면도.

(b)는 중절삭전용 인서트의 평면도와 B－B선 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 사시도.

제3도는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 평면도.

제4도는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 측단면도로서,

(a)는 모서리절삭날 보다 측면절삭날이 낮게 형성된 상태도.

(b)는 측면절삭날에 돌출부가 형성된 상태도.

제5도는 제3도의 C－C선에 따른 단면도.

제6도는 제3도의 D－D선에 따른 단면도.

제7도는 제3도의 E부분 확대도.

제8도는 제7도의 F－F선에 따른 단면도.

제9도는 절삭 인서트의 절삭날랜드 예시도로서

(a)는 네가티브 벌삭날랜드의 단면도.

(b)는 포지티브 절삭날랜드의 직선 하강랜드가 복합된 절삭날랜드의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부표면 3 : 측면절삭날

4 : 모서리절삭날 6 : 인클리네이션

9 : 포지티브 절삭날랜드 10 : 직선 하강랜드

11 : 내부융기물 12 : 상승벽

13 : 모서리 융기물 14 : 요철면.

본 발명은 금속가공시 금속의 제거를 위해 사용되는 절삭 인서트(Insert)에 관한 것으로, 특히 저 저항 절삭작업이 가능하고 사상작업으로부터 중절삭작업까지 넓은 작업범위에서 양호한 성능을 발휘할 수 있는 폐기형 절삭 인서트에 관한 것이다.

현재의 산업현장에서는 고 생산성과 동시에 고 정밀도의 절삭작업이 가능한 인서트가 요구되고 있으며, 고 생산성을 위해 재료를 신속하게 제거하려면 높은 절삭속도 및 이송속도에 의해 많은 양의 재료를 짧은 시간내에 가공하면서도 공구를 장시간 사용할 수 있을 정도로 절삭날 강도가 높아야 한다.

또한 형상적으로 저 저항형이어야 완성제품의 정밀도가 유지되고 사상면이 우수하며, 특히 경절삭 작업 및 사상작업에서는 상기의 조건의 더욱 요구된다.

그리고 절삭 인서트를 공구고정구에 장착하며 사용할 때 발생하는 채터링(Chattering)현상(인서트가 흔들리는 현상)을 방지할 수 있는 구조물의 설계가 요구된다.

제1도는 종래에 사용되어온 폐기형 절삭 인서트의 예시도로서, (a)는 사상전용 인서트이고 (b)는 중절삭전용 인서트이다.

사상전용 인서트는 측면 구배인 인클리네이션(Inclination)이나 평행 랜드(Land)가 없는 포지티브(Positive) 절삭날랜드 형상을 채택하고 있으며, 이러한 포지티브 절삭날랜드(9)는 절삭저항 측면에서 유리한 반면 강도가 약화되는 결점이 있어 사상작업에만 한정적으로 사용된다.

중절삭전용 인서트는 강도 보강을 위해 평행 절삭날랜드(7) 형상을 채택하고 있으나, 이는 인서트의 강도 측면에서는 유리하지만 절삭저항이 증가하므로 어느 정도의 부하를 수반하는 중절삭 작업에 한정적으로 사용된다.

즉, 절삭 인서트의 형상이 인선강도 측면에서 유리하면 절삭저항 측면에서는 불리하고, 반대로 인선강도 측면에서 유리하면 절삭저항 측면에서 불리하므로 현재는 양호한 치수 정밀도와 표면조도를 요구하는 사상 가공과 강도를 요구하는 중절삭 가공이 각각 전용의 인서트에 의해 행하여졌다.

또한, 상기 제1도와 같은 종래의 인서트는 공구고정구에 장착할 때 상면의 거의 전체 면적이 공구고정구와 면접촉을 하는 구조이어서 황삭작업과 같은 가혹한 조건에서는 유리할 수 있지만 사상작업이나 범용작업에서는 공구고정구와의 접촉효율이 떨어져 떨림현상인 채터링 현상이 발생하고, 이와같은 현상은 표면조도의 불량과 정밀도 불량은 물론 공구의 파손 원인이 된다.

본 발명의 목적은 사상작업과 중절삭 작업이 가능하고 저 이송속도와 고 이송속도의 넓은 작업범위에서 칩(Chip)의 제어가 가능하며, 공구고정구와의 접촉효율이 향상될 수 있는 폐기형 절삭 인서트를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라 인서트의 상부표면에 형성되어 공구고정구와 선접촉을 하고 분절된 칩을 일방향으로 유도하는 2개 이상의 내부 융기물과, 절삭날과 접하여 형성된 포지티브 절삭날과, 모서리절삭날에 인접 설치되어 포지티브 절삭날랜드의 강도 저하를 억제하고 사상작업시 칩의 브레이킹 역할을 하는 모서리 융기물과, 절삭날부에 일정형태의 높낮이를 가지도록 형성되어 칩과의 접촉길이를 길게 하고 충격하중을 분산시키는 인클리네이션이 구비된 폐기형 절삭 인서트가 제공된다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제2도와 제3도는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 사시도와 평면도로서, 절삭 인서트의 몸체는 상부표면(1)과 저면부 및 이들을 지지하는 측면벽(2)으로 이루어져 있으며, 상부표면과 측면벽의 접속부위에는 측면절삭날(3)과 모서리절삭날(4)로 구성된 절삭날부가 형성되어 있다.

또한 상부표면의 중심부 구멍(5) 주위에는 내부 융기물(11)이 있고 각 모서리부위에는 모서리 융기물(13)이 있다.

제4도는 절삭 인서트의 측단면도로서, 상기 각 절삭날은 일정한 형태의 높낮이를 가지는 인클리네이션(6)의 형태로 되어 있으며, 이는 배출되는 칩과 절삭 인서트와의 접촉길이를 길게 하여 충격하중을 분산시킴과 동시에 칩을 일정방향으로 유도하여 칩에 의한 손상을 방지하기 위한 것이다.

상기 인클리네이션(6)은 제4도(a)와 같이 절삭 인서트의 최상면 보다는 낮게 설정되고 모서리절삭날 부분에서 가장 높으며, 측면절삭날 부분에서 가장 낮은 높이차이(Y1)를 가진다.

또한 인클리네이션(6)은 적어도 한 개 이상의 원형과 직선이 조합된 아치모양으로 되어 있으며, 인서트의 크기 및 형상에 따라 제4도(b)와 같이 몇 개의 원호를 조합하여 형성할 수도 있다.

보통의 절삭 인서트는 절삭작업시 발생하는 충격하중과 이로 인한 공구 파손의 방지를 위해 제1도(b)와 같이 평행 절삭날랜드(7)를 채택하거나 제9도(a)와 같이 네가티브(Negative) 절삭날랜드(8)을 채택하고 있으며, 이러한 평행 절삭날랜드가 네가티브 절삭날랜드는 인서트의 강도 측면에서는 매우 효과적이지만 반대로 절삭저항이 증가하여 오히려 강도를 약화시킬 수도 있다.

다시 말하여 절삭저항을 최소화시키면서 칩을 효과적으로 제어하면 절삭날랜드를 강화하는 것과 같은 효과를 내어 공구 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명에서는 이와같은 원리를 응용하여 제5도와 같이 절삭날과 접하여 포지티브 절삭날랜드(9)를 채택하였으며, 상기 절삭날랜드의 각도(θ₁)가 너무 크면 강도가 저하되고 너무 작으면 절삭저항이 증가하므로 포지티브 절삭날랜드의 각도(θ₁)는 12－22^o가 적당하다.

포지티브 절삭날랜드는 특별한 경우 강도 보강을 위하여 제9도(b)와 같이 절삭날랜드(9)에 접하여 내측 방향으로 보다 적은 각도(θ₂)의 직선 하강랜드(10)로 보강될 수 있으며, 상기 직선 하강랜드의 각도는 5－11°가 적당하다.

특히 직선하강랜드(10)는 보다 넓은 범위의 절삭작업을 위해 유용하다.

상부표면(1)의 중심부 구멍(5)주위에 있는 내부 융기물(11)은 구멍을 중심으로 방사 원형내에 2개 이상의 분리된 형태로 설치되며, 이들은 각각 어떤 각도로 회선한 상태로 있다.

상기 내부 융기물(11)은 제5도와 같이 바닥면에서 상승하는 상승벽(12)과 접속되어 있으며, 홀더가 되는 공구고정구에 인서트를 장착할 때 인서트를 지지하는 역할을 하고 분절된 칩을 일정한 방향으로 유도하여 빠른 이송이나 깊이가 깊은 절삭작업시 효과적인 역할을 한다.

모서리절삭날(4)의 가까이에 있는 모서리 융기물(13)은 포지티브 절삭날랜드에 의한 강도저하를 방지함과 동시에 사상작업에서 효과적인 칩 브레이킹(Braking)역할을 한다.

즉, 포지티브 절삭날랜드는 절삭저항이 작아 사상작업이 가능하지만 예리한 절삭날에 의해 강도저하의 요인도 되기 때문에 각 코너부위에 모서리 융기물을 설치하여 강도저하를 방지하였다.

상기 모서리 융기물(13)은 제7도와 같이 모서리절삭날의 2등분선상에 위치하며, 모서리절삭날 가까이에서 상부면 간격이 좁고 중심방향을 향하여 점차 간격이 넓어진다.

이는 저 이송속도 작업시에는 코너부 가까이에서 칩의 제어가 가능하고, 고 이송속도 작업시에는 측면방향에서 칩의 제어가 가능하도록 하여 넓은 이송속도 범위에서도 효과적인 성능을 발휘할 수 있도록 하기 위한 것이다.

모서리 융기물(13)은 직선각도의 상승벽과 접속하며, 이 상승벽의 각도는 칩의 과분절 방지를 위해 25－50°가 적당하다.

또한, 모서리 융기물의 상면은 제6도와 같이 볼록원형과 오목원형이 반복되는 요철면(14)으로 형성되어 있는데, 이는 인서트를 공구고정구에 장착할 때 모서리 융기물이 내부 융기물과 함께 공구의 접촉능력을 향상시켜 흔들림을 방지하고 상부면을 통과하는 칩의 열발생을 억제시켜 공구수명을 연장하기 위한 것이다.

상기 요철면(14)의 오목원형 최저면은 인서트의 형상과 크기에 따라 볼록원형에 대해 일정한 깊이(Y₂)를 가지며, 이 깊이는 0.08－0.15mm가 적당하다.

제7도와 같이 모서리 유기물(13)의 오측 모서리절삭날을 향하는 방향으로 상승벽이 좌,우에서 서로 상승하면서 접속하는 지점에 동일한 크기의 모서리 원형곡면(15)이 형성되어 있다.

상기 모서리 원형곡면은 저 이송속도에서 절삭저항을 수반하지 않으면서도 칩을 일정방향으로 유도하는 역할을 하며, 칩의 흐름이 일정하지 않거나 비산하는 경우 절삭저항이 수반됨은 물론 피삭재의 치수정도와 표면조도에 악영향을 주게 된다.

상기 원형곡면(15)의 크기는 인서트의 크기나 형상에 따라 좌,우되지만 그 크기(Rc)는 0.2－0.8mm가 적당하며, 제6도와 같이 그 기울기

특허청구의 범위(θ₃)는 10－20^o로 형성하였다.

상기와 같이 본 발명에 따른 절삭 인서트는 절삭날을 예리한 포지티브 절삭랜드로 형성함과 함께 상기 절삭날의 강도를 보강하여 사상작업은 물론 중절삭작업까지 넓은 범위에서 사용할 수 있고 내부 융기물과 모서리 융기물에 의해 인서트를 공구고정구에 견고하게 장착하여 채터링 현상을 방지할 수 있으며, 칩의 원활한 이송과 칩의 분절을 촉진하여 고 이송속도와 고 정밀도의 작업이 가능해진다.

Claims (9)

1. 상부표면과 측면벽의 접속부위에 측면절삭날과 모서리절삭날을 형성한 폐기형 인서트에 있어서, 상기 상부표면에 형성되어 공구고정구와 접속하고 분절된 칩을 일방향으로 유도하는 2개 이상의 분리된 내부 융기물(11)과, 상기 절삭날과 접하여 형성된 포지티브 절삭날랜드(9)와, 상기 모서리절삭날에 인접 설치되어 포지티브 절삭날랜드의 강도저하를 억제하고 사상작업시 칩의 브레이킹 역할을 하는 모서리 융기물(13)과, 상기 절삭부에 일정형태의 높이를 가지도록 형성되어 칩과 인서트와의 접촉길이를 길게 하고 충격하중을 분산시키는 인클리네이션(6)을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 폐기형 절삭 인서트.
2. 제1항에 있어서, 상기 내부 융기물은 중심부 구멍의 주위에 형성되고 방사 원형내에 배치된 폐기형 절삭 인서트.
3. 제1항에 있어서, 상기 포지티브 절삭날랜드는 절삭날과 접하여 측면방향으로 절삭날과 동일하게 구배져 있으며, 내측방향으로 12－22°하강하여 바닥면까지 연장되는 하나의 직선 하강랜드로 구성된 폐기형 절삭 인서트.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 포지티브 절삭날랜드는 내측방향으로 12－22°하강하는 직선과 5－11°하강하는 직선으로 된 2개의 직선 하강랜드로 구성된 폐기형 절삭 인서트.
5. 제1항에 있어서, 상기 모서리 융기물은 모서리절삭날의 인접 설치되며 모서리절삭날을 2등분하는 위치에 좌,우 대칭으로 형성된 폐기형 절삭 인서트.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 모서리 융기물은 코너부에서 좁고 내측으로 향할수록 점차 넓어지는 형상으로 형성되고 상부면은 볼록원형과 오목원형이 반복되는 요철면으로 형성되며, 상부면은 바닥면으로부터 형성된 상승벽에 접속 지지되게 한 폐기형 절삭 인서트.
7. 제6항에 있어서, 상기 모서리 융기물의 상승벽이 좌,우에서 서로 상승하면서 접속되는 부분에 동일 크기의 원형곡면이 형성된 폐기형 절삭 인서트.
8. 제7항에 있어서, 상기 원형곡면이 모서리절삭날을 향하여 10－20°의 기울기로 형성된 폐기형 절삭 인서트.
9. 제1항에 있어서, 상기 인클리네이션은 모서리절삭날이 가장 높은 지점을 형성하면서 측면절삭날을 향하여 구배진 형상으로 되어 있고 적어도 한 개 이상의 우너형과 직선이 조합된 아치모양으로 구성된 폐기형 절삭 인서트.