KR100260277B1 - 회전 절삭 공구를 위한 인덱스 가능한 절삭 삽입체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나선형으로 배열된 치를 갖는 회전 절삭 공구(1)에 사용하기 위한 절삭 인서트(20)에 관한 것이다. 절삭 인서트는 시트면(22)와 여유면(21)을 구성하는 2개의 큰 평행한 장사방형의 평면 표면(21,22)과, 시트면과 여유면 사이에 연장된 절삭면들을 구성하고 각 절삭면이 여유면과 예각(A)을 형성하고 그 교차부를 따라 절삭날(32)를 형성하는 두개의 대향한 작은 측면 표면과, 시트면(22) 및 여유면(21)과 두개의 절삭면(30) 사이로 연장된 두개의 작은 평행한 평면 단부 표면(23,24)를 구비한 육면 블럭을 포함한다. 각 절삭면(30)은, 꾸불꾸불한 절삭면과 절삭날을 한정하기 위해서, 큰 치수부의 각 단부에서의 볼록한 곡선과 큰 치수부의 중앙으로 오목한 곡선을 갖는다. 인서트는 밀링커터와 같은 회전 절삭공구의 나선형으로 배열된 치를 따라 배열될 때 연속적으로 가변적인 양의 반경방향의 경사각과 일반적으로 나선형 형상의 치에 평행한 꾸불꾸불한 형상의 절삭날을 갖는 절삭면이나 반경방향의 표면을 형성한다.

Description

회전 절삭 공구를 위한 인덱스 가능한 절삭 삽입체

본 발명은 회전 절삭 공구용 절삭 삽입체, 특히 나선형으로 배열된 치형부를 갖는 밀링커터와 같은 회전 절삭 공구용의 인덱스 가능한(indexable) 절삭 삽입체에 관한 것이다.

예시를 목적으로, 본 명세서는 종래의 밀링커터, 즉 생크부와 원통형 절삭부를 가지며, 절삭부는 절삭부의 생크 단부로부터 자유 단부까지 연장되어 나선형으로 배열된 다수의 걸릿(gullet)을 포함하며, 상기 걸릿은 다수의 나선형으로 배열된 치형부를 형성하는 밀링커터에 관한 발명을 기술한다. 이러한 밀링커터에 있어서, 걸릿에 의해 형성된 치형부의 선단날(leading edges)을 포함하는 절삭날은 절삭부의 길이에 걸쳐서 공구의 종축에 대해 대체로 일정한 반경 상에 위치한다. 그러나, 본 발명은 다른 유형의 밀링커터와, 나선형으로 배열된 치형부를 가지며 교체 가능한 절삭 삽입체를 사용하는 다른 형태의 절삭 공구에 적용할 수 있다.

치형부와 절삭날이 공구 본체와 일체인 종래의 회전 절삭 공구에서는, 치형부의 절삭날이 한정된 범위 내에서 날카롭게 될 수 있었다. 그러나, 일반적으로 절삭날이 회복될 수 없을 만큼 마모되거나 손상되었을 때 전체 공구는 교환되어야만 하고, 그러한 공구는 일반적으로 매우 비싼 고성능 절삭강을 포함하므로 그러한 공구의 교체는 상당한 비용을 수반한다.

따라서, 교체 가능한 절삭 삽입체는 삽입체가 쉽게 교체 가능한 방식으로 공구 본체에 주로 장착되며, 이들 절삭 삽입체가 치형부의 절삭날을 구성하도록 절삭 공구의 치형부를 따라 배열된다. 이런 방법으로, 절삭 공구는 보다 낮은 품질의 강으로 구성될 수 있으며 단지 절삭 삽입체만이 경화된 텅스텐 카바이드와 같이 금속 절삭 작업에 적합한 경질 내마모성 재료로 구성될 수 있다. 그러므로, 공구 자체의 비용은 절감될 수 있으며, 공구의 절삭날 또는 절삭날의 일부가 손상되거나 심하게 마모되면, 절삭날을 수선하기 위하여 삽입체들 또는 삽입체들 중 몇몇을 교체하기만 하면 된다. 이는 주로 수분 내에 비교적 간단하게 수행될 수 있다. 사실상, 절삭 삽입체가 인덱스 가능한 많은 경우에 있어서, 이들이 2개 이상의 본질적으로 동일한 절삭날로 이루어진다는 점에서, 손상되거나 심하게 마모된 절삭날 또는 절삭날의 일부를 교체하기 위해서는 새로운 절삭날을 그 위치에 적절히 도입하도록 삽입체를 제거해서 회전시키기만 하면 된다.

본 발명은 설명한 유형의 새로운 절삭 삽입체와, 개선된 절삭 성능 및 낮은 동력 수요를 나타내는 삽입체로 구성된 새로운 절삭날 구조에 관한 것이다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 나선형으로 배열된 치형부를 갖는 회전 절삭공구용 절삭 삽입체는 각각 장착면과 여유면(clearance face)을 구성하는 2개의 큰 평행한 장사방향의 편평면과, 상기 장착면과 여유면 사이로 연장되며 각각이 상기 여유면과 예각을 이루며 교차부를 따라 절삭날을 형성하는 절삭면을 구성하는 2개의 대향한 작은 측부면과, 상기 장착면 및 여유면들과 상기 2개의 절삭면 사이로 연장된 2개의 작은 평행한 평면 단부면을 갖는 6면 블럭을 포함한다. 각 절삭면은 구불구불한(serpentine) 절삭면과 절삭날을 형성하도록 큰 치수부의 각 단부에 볼록한 만곡부를, 그리고 큰 치수부의 중앙에 오목한 만곡부를 구비한다. 회전 절삭공구의 나선형으로 배열된 치형부를 따라서 배열될 때, 이러한 삽입체는 연속적으로 가변적인 양의(positive) 반경 방향 경사각(rake angle)을 갖는 절삭면 또는 반경 방향 경사면(rake face)과, 나선형 치형부와 평행한 절삭날을 형성한다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 종축을 갖는 절삭부와 절삭부의 길이만큼 연장된 나선형 걸릿에 의해서 분리되는 나선형으로 배열된 다수의 치형부를 포함하고, 각 치형부의 선단날은 전술한 유형의 절삭 공구 삽입체들을 내장한 다수의 소켓들을 포함하는 회전 절삭 공구에 관한 것이다. 소켓은 절삭 공구 삽입체에 대응하는 형상이며, 각 치형부를 날을 따라 배치되어 삽입체가 각 치형부의 선단날을 따라 대체로 치형부의 길이만큼 배열되고, 절삭날들을 치형부와 작동가능한 관계에 있는 상태이다. 각 치형부 내의 삽입체의 절삭날은 통상 치형부의 선단날과 일반적으로 평행하고 길이에 걸쳐 연속적으로 가변적인 양의 반경 방향 경사각을 갖는 절삭면 또는 반경 방향 경사면을 갖는 구불구불한 형상의 단속된 절삭날을 형성한다.

따라서, 이러한 절삭 삽입체의 배열에 의해 형성된 절삭날은 절삭 공구의 작동을 받는 공작물로부터 불연속적인 렌즈형 칩을 발생시키고, 이 칩은 작업 영역으로부터 쉽게 제거된다. 이렇게 형성된 절삭날의 연속적으로 가변적인 양의 경사각은 절삭 효율을 증가시키고 동력소비를 감소시킨다.

본 발명을 도면과 함께 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 절삭 삽입체와 나선형으로 배열된 치형부를 구비하는 밀링커터의 측면도이다.

제2도는 제1도의 밀링커터의 절삭부의 단부도이다.

제3도는 본 발명에 의한 절삭 삽입체의 사시도이다.

제4도는 제3도의 절삭 삽입체의 평면도이다.

제5도는 제4도의 선 V-V에 따른 절삭 삽입체의 단면도이다.

제6도는 제4도의 화살표 R의 방향에서 본 절삭 삽입체의 측면도이다.

제7도는 포켓이 형성된 것을 도시한 치형부의 절삭날 일부의 평면도이다.

제8도는 제7도의 치형부 일부의 정면도이다.

제9도는 제7도의 선 Ⅸ-Ⅸ에 따른 치형부 일부의 단면도이다.

제10도는 제1도의 밀링커터를 위한 단부 절삭 삽입체의 평면도이다.

제11도는 제10도의 화살표 X 방향에서 본 단부 절삭 삽입체의 측면도이다.

제12도는 제1도의 밀링커터의 절삭부의 전개도이다.

제13도는 변형된 밀링커터의 절삭부의 전개도이다.

제1도와 제2도를 참조하면, 밀링커터(1)는 생크부(2)와 원통형 절삭부(3)를 포함하다. 생크부는 공지이므로 본원에서 상세히 기술하지 않을 것이다. 절삭부는 걸릿(6)에 의해서 분리된 4개의 나선형으로 배열된 치형부(5)를 포함한다. 통상적으로 나선각은 대략 25°이지만, 5°내지 60°의 범위일 수도 있다. 생크 단부로부터 절삭부의 자유 단부까지 각 치형부의 선단날을 따라 동일한 형상의 다수의 절삭 삽입체(20)가 배열된다. 최종 자유 단부에 삽입체(20)가 장착되지 않은 치형부의 절삭날을 완성하기 위해 특정 단부 절삭 삽입체(40)가 제공된다.

개별적인 삽입체(20)는 제3도 내지 제6도에 잘 도시되어 있다. 각 삽입체(20)는 통상 장사방형인 상부 편평 여유면(21)과 통상 장사방형인 하부 편평 장착면(22)을 갖는 비교적 얇은 육면 블럭으로 구성된다. 삽입체는 2개의 작은 편평단부면(23,24)과, 2개의 작은 측부면(30)을 갖는다. 측부면은 삽입체의 절삭면을 구성하고 각각은 여유면(21)의 편평면과 (제5도에 도시된) 예각(A)을 이룬다. 보편적으로, 상기 각(A)은 삽입체에 의해서 형성된 절삭날의 소정의 경사각에 따라 넓은 범위에서 변화하지만 20°이다. 삽입체 자체는 그 치수가 넓은 범위에서 변화하지만 길이는 약 16mm이고, 폭은 약 11mm, 두께는 5mm이다.

측부면(30)은 본질적으로 동일하다. 제4도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 절삭면은 긴 치수부의 중앙에서 오목한 만곡부 반경(R)과 각 단부에서 볼록한 만곡부 반경(r)을 갖는다. 예시를 목적으로, 반경 R은 50mm이고, 반경 r은 30mm일 수 있다. 측부면(30)과 여유면(21)의 교차부는 2개의 절삭날(32)을 구성하며. 전술한 기하학적 형상의 결과로서, 절삭날(32)은 본질적으로 동일한 구불구불한 형상이고, 후술하는 바와 같이 절삭 공구 내에 작동가능하게 장착될 때, 단부에서 단부까지 연속적으로 가변적인 양의 반경 방향의 경사각(B)을 갖는 반경 방향의 경사면 또는 절삭면을 형성하다.

공지의 방법에서, 여유면은 각 절삭날에 상대적으로 좁은 랜드면(land surface: 31)을 형성하도록 (통상 약 6°의 각으로) 약간 릴리프된다. 여유면과 장착면은 위치(35,25)에서 각각 모떼기되어 불필요한 날카로운 모서리나 코너를 피하도록 구성되어, 쪼개짐이나 파손 발생 등을 최소화하도록 되어 있다.

삽입체를 공구 본체에 연결하기 위해서, 삽입체에는 관통 구멍(28)이 마련된다. 이것은 통상적인 것이고, 공구 본체에 절삭 삽입체를 부착시키는 수단의 전형적인 것이므로 상세히 설명하지 않는다.

제1도 및 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 삽입체는 각 치형부의 절삭날을 따라서 배치되고 일반적으로 대응 형상의 소켓 내에 배열된다. 소켓은 제7도 내지 제9도에 상세히 도시되어 있다. 소켓 단부(24')는 절삭 삽입체의 단부면(24)과 대응하고, 내측 측부(30')는 치형부의 상부 표면과 예각(A)을 형성하고 긴 치수부의 중앙에서 볼록한 만곡부(R)와 각 단부에서 오목한 만곡부(r)를 갖는다. 소켓의 각, 반경 및 치수는 통상 삽입체의 대응 각, 반경 및 치수와 동일하지만 소켓은 삽입체를 그 내부에 넉넉하게 수납할 수 있는 치수이다. 각 소켓의 기부(22')는 절삭 삽입체의 관통 구멍(28)을 통해서 정렬되고 공지의 방법으로 절삭 공구의 절삭부에 소켓 안에 삽입체를 작동 가능하게 고정시키기 위해서(도시되지 않은) 나사가 결합되는 블라인드 나사 구멍(28')을 갖는다.

제8도에 잘 도시되어 바와 같이, 소켓의 기부(22')는 공구의 절삭부의 자유 단부 쪽으로 6°의 각(C)으로 약간 하향으로 경사져서, 제8도와 제9도에 점선으로 도시된 삽입체(30)는 절삭부의 자유 단부에 가장 인접한 소켓의 단부에서 절삭부의 외측 표면과 높이가 거의 같아지도록 절삭부의 자유 단부로부터 먼 쪽의 소켓의 단부에서 절삭부의 외측 표면 위로 약간 돌출한다. 이 경사는 공구의 종축에 대하여 절삭날의 상부가 평행하게 유지하도록 설계된다. 경사는 삽입체의 길이와 치형부의 나선각에 따른 변화할 것이다. 또한, 제1도에 도시된 각 치형부(5)의 선단날을 형성하는 걸릿(6) 부분은 일반적으로 제1도와 제9도에 도시된 바와 같이 삽입체의 측부면(30)과 정렬된다.

제1도 및 제12도의 전개도에 도시된 바와 같이, 절삭 삽입체는 치형부(5)를 따라 배열되어 인접한 치형부 내의 삽입체는 하나의 치형부 상의 삽입체가 인접한 치형부의 인접한 삽입체의 중앙 횡평면(P) 사이의 중간에 배치되도록 축방향으로 위치한다. 결과적으로, 삽입체들이 제12도에 도시된 제2치형부 및 제4치형부와 같이 어떤 치형부 상에 배열되어 치형부들이 자유 단부에서 완전 삽입체를 갖추면서 치형부들이 종단된다면, 인접한 치형부들, 예를 들어 제1치형부와 제3치형부의 단부에는 간격이 형성될 것이다. 그러므로, 대체로 공구의 절삭부의 자유 단부까지 연장된 각 치형부를 따라 절삭날을 제공하기 위해서 각각의 그러한 치형부의 단부에 짧은 단부 절삭 삽입체의 부착부가 제공된다. 그러한 삽입체(40)는 제10도와 제11도에 도시되어 있다.

단부 삽입체(40)는 공지된 것이므로 상세히 설명하지 않는다. 단부 삽입체는 통상 장사방형의 대체로 편평한 외측면 또는 여유면(41)과, 대체로 장사방형의 대체로 편평한 장착면(42)을 포함한다. 단부 절삭 삽입체(40)는 또한 대체로 편평한 작은 단부면(43)과 대체로 편평한 작은 측부면(44)을 포함한다. 단부면(43)은 위치(45)에서 약간 릴리프되고, 릴리프 영역 내의 측부면(44)과의 교차부에서 절삭날(46)을 형성한다. 여유면(41)은 쪼개지거나 파손되기 쉬운 날카로운 모서리와 코너부를 피하기 위해서 공지의 방법으로 위치(47)에서 모떼기되어 있다. 관통 구멍(48)은 제2도에 도시된 바와 같이 밀링커터의 절삭부의 자유 단부에 단부 삽입체를 부착시키기 위해서 공지의 방법으로 제공된다.

제1도와 제12도에 도시된 바와 같이 삽입체는 각 치형부를 따라 배열되어 치형부의 선단날의 나선 경로에 통상 평행하고, 제1도, 제7도 및 제8도에 상세히 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 약간 이격된 인접한 소켓들 사이의 간격만큼 단속되고 통상 구불구불한 절삭날을 구성한다. 치형부의 선단날을 따라 배열된 삽입체의 절삭날에 의해 형성된 각 치형부의 절삭날은 치형부와 삽입체의 기하학적 형상, 즉 각 삽입체의 각 단부에서의 경사면의 볼록한 만곡부로 인한 구불구불한 경사면 및 절삭날과 치형부의 나선각의 조합 효과에 의해 연속적으로 가변적인 양의 경사각을 갖고, 긴 치수부의 중앙에서 각 삽입체의 경사면의 볼록한 만곡부는 연속적으로 가변적인 반경 방향의 양의 경사각을 형성한다. 삽입체의 이러한 형상과 각 치형부의 선단날을 따른 삽입체의 배열은 이러한 삽입체에 의해 형성된 각 치형부의 절삭면 및 절삭날이 각 치형부의 선단날의 나선 경로를 따르고 각 치형부의 절삭날의 길이를 따라 연속적으로 가변적인 반경 방향의 경사각을 갖는 구불구불한 경사면 및 절삭날을 형성한다는 점에서 본 출원인이 알고 있는 어떠한 삽입체 및 삽입체의 배열과도 다르다.

제12도에 가장 잘 도시된 것처럼, 하나의 치형부 상의 삽입체는 인접한 치형부의 삽입체들에 대해서 축방향으로 배치되어, 치형부의 절삭부의 종축을 가로지르는 평면에서 하나의 삽입체의 절삭면의 오목한 만곡부는 인접 치형부 내의 인접 삽입체의 절삭면들의 볼록한 만곡부와 겹쳐진다. 이러한 방식으로 하나의 치형부 상의 삽입체들 사이의 간격은 인접한 치형부 상의 삽입체에 의해서 덮여져서 연속적이며 효과적인 절삭날을 형성한다.

삽입체 소켓이 규칙적인 간격으로 서로 이격된 배열은 제1도 내지 제12도에 도시되어 있다. 작은 단부면(24)들이 인접하여 삽입체들 사이에 별개의 간격을 형성하지 않도록 삽입체를 배열하는 것이 가능하다. 그러한 배열의 전개도가 제13도에 도시되어 있으며, 이에 의해 이 배열은 각 치형부의 나선 경로를 따르는 대체로 연속적인 경사면 및 절삭날로 형성되는 것을 쉽게 알 수 있다. 그러나, 예를 들어 제6도에 도시된 바와 같이, 모떼기부(35)에 의해 절삭날 내에 약간의 단속부가 존재하며, 이는 절삭날 내의 약간의 칩 분쇄 간격을 형성한다. 제1도 내지 제12도에 도시된 실시예에서 보다 상세히 설명한 이들 간격은 작업 영역으로부터 쉽게 제거되는 불연속적인 칩을 형성한다.

물론, 본 발명은 도면에 도시된 특별한 구조에 제한되지 않을 뿐만 아니라 첨부된 특허 청구의 범위 내에서 어떠한 변형예도 포함하는 것을 이해해야 한다. 절삭 공구가 직경과 크기에서 현저하게 변화될 수 있고 경사각 및 치형부의 개수 등 뿐 아니라 홈의 나선각 또한 변화될 수 있다는 것을 알아야 한다. 절삭 공구의 구조에 있어서, 공구의 이러한 태양 또한 요구되는 절삭 효과에 따라 변화하는 것이 잘 알려져 있다.

Claims (18)

1. 나선형으로 배열된 치형부를 갖는 회전 절삭 공구에 사용하기 위한 절삭 삽입체에 있어서, 각각 장착면과 여유면을 구성하는 2개의 큰 평행한 장사방형의 편평면과, 상기 장착면과 여유면 사이로 연장되며 각각이 상기 여유면과 예각을 이루고 그 교차부를 따라 절삭날을 형성하는 절삭면을 구성하는 2개의 대향한 작은 측부면과, 상기 장착면 및 여유면들과 상기 2개의 절삭면 사이로 연장된 2개의 작은 평행한 평면 단부면을 갖는 6면 블럭을 포함하고, 상기 각 절삭면은 구불구불한 절삭면과 형성하도록 큰 치수부의 각 단부에는 볼록한 만곡부를 그리고 큰 치수부의 중앙에는 오목한 만곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
2. 제1항에 있어서, 각 절삭날은 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
3. 제2항에 있어서, 상기 오목한 만곡부의 반경은 상기 볼록한 만곡부의 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
4. 제3항에 있어서, 상기 오목한 만곡부의 반경은 상기 볼록한 만곡부의 반경의 2배가 되는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
5. 제3항에 있어서, 상기 장착면과 여유면은 상기 단부면과의 교차부를 따라 모떼기되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
6. 제5항에 있어서, 상기 여유면은 각 절삭날을 따라 상대적으로 좁은 랜드면을 형성하도록 각 절삭면에 인접하여 릴리프된 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
7. 제6항에 있어서, 회전 공구 본체에 상기 절삭 삽입체를 고정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
8. 제7항에 있어서, 회전 절삭 공구 본체에 상기 삽입체를 연결하기 위한 상기 수단은 상기 여유면과 장착면에 수직이며 중앙에 위치한 관통 구멍을 포함하고, 이에 따라 상기 절삭 삽입체는 관통 구멍의 축을 중심으로한 회전에 의해 인덱스되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
9. 제6항에 있어서, 상기 예각은 20°이고, 상기 오목한 만곡부의 반경은 50mm이고, 상기 볼록한 만곡부의 반경은 30mm인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.
10. 회전 절삭 공구에 있어서, 종축을 갖는 절삭부와 절삭부의 길이만큼 연장된 나선형 걸릿에 의해서 분리되는 나선형으로 배열된 다수의 치형부를 포함하고, 각 치형부의 선단날은 제1항에 따른 절삭 삽입체들을 내장한 다수의 소켓들을 포함하고, 상기 소켓은 상기 절삭 삽입체에 대응하는 형상이며 각 치형부를 따라 배치되어 상기 절삭 삽입체가 각 치형부의 선단날을 따라 치형부의 길이만큼 배열되고, 절삭날들은 치형부와 작동가능한 관계에 있으며 상기 치형부의 선단날과 평행 관계에 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구.
11. 제10항에 있어서, 상기 절삭부는 원통형이고, 상기 삽입체에 의해서 각 치형부를 따라 형성된 절삭날은 구불구불한 형상을 갖고 연속적으로 가변적인 양의 반경 방향 경삭각을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구.
12. 제11항에 있어서, 상기 절삭부의 종축에 대한 상기 치형부의 나선각은 5°내지 60°의 범위인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구.
13. 제12항에 있어서, 상기 나선각은 25°인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구.
14. 제11항에 있어서, 하나의 치형부 상의 삽입체는 인접한 치형부의 삽입체에 대해서 축방향으로 배치되고, 이에 따라 하나의 치형부 상의 삽입체의 오목한 만곡부는 상기 절삭부의 종축을 가로지르는 상기 삽입체를 통한 평면에서 인접한 치형부 상의 인접한 삽입체의 볼록한 만곡부와 겹치는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구.
15. 제14항에 있어서, 상기 삽입체들은 인접한 관계로 상기 치형부를 따라 배열된 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구.
16. 제14항에 있어서, 상기 삽입체들은 규칙적인 간격으로 상기 치형부를 따라 배열된 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 절삭 삽입체에 의해 각 치형부를 따라 형성된 절삭날은 구불구불한 형상을 갖고 연속적으로 가변적인 양의 반경 방향 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구.
18. 제17항에 있어서, 상기 절삭날은 인접한 절삭 삽입체들 사이에서 단속된 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구.