KR100649359B1

KR100649359B1 - 인덱서블 절삭공구

Info

Publication number: KR100649359B1
Application number: KR1020060000015A
Authority: KR
Inventors: 김영흠; 김주오
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2006-01-02
Filing date: 2006-01-02
Publication date: 2006-11-28

Abstract

센터링핀에 의해 절삭인서트가 간결하면서 정밀하게 체결되고, 절삭인서트에 칩배출용 헬릭스(helix)홈을 형성하여 절삭저항을 감소시킴으로써 강성이 강한 스틸종류의 가공물을 고속 및 고이송으로 작업할 수 있는 인덱서블 절삭공구가 개시된다. 본 발명에 따른 인덱서블 절삭공구는 선단부에 인서트시트가 형성된 인서트홀더와, 상기 인서트시트에 삽입되는 절삭인서트와, 상기 인서트시트에 삽입된 절삭인서트를 체결하는 고정스크루로 이루어진 구성을 갖는다. 이때, 인서트시트의 바닥면 회전중심부에는 선단부가 노출되도록 센터링핀이 장착되고, 절삭인서트의 바닥면 회전중심부에는 상기 센터링핀이 삽입되는 센터링홈이 형성된다. 그리고 절삭인서트의 양측면에는 인서트홀더에 형성되는 플루트홈과 연장되는 칩배출용 헬릭스홈이 형성된다. 또한, 고정스크루가 관통되는 절삭인서트의 인서트홀은 하측방향으로 방사상 좁아지게 형성되어 체결력을 강화시킨다.

Description

인덱서블 절삭공구{Indexable type cutting tool}

도 1은 본 발명에 따른 따른 인덱서블 절삭공구의 분해 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시된 인덱서블 절삭공구의 평면도이고,

도 3은 도 2의 선 A-A를 따라서 도시된 단면도이고,

도 4는 도 2의 선 B-B를 따라서 도시된 단면도이며, 그리고

도 5는 도 4의 단면도에서 인서트홀의 다른 실시예를 보인 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 인덱서블 절삭공구 110 : 인서트홀더

120 : 플루트홈 130 : 인서트시트

140 : 제1센터링홈 150 : 센터링핀

170 : 절삭인서트 180, 180', 180" : 인서트홀

182 : 제2센터링홈 184 : 헬릭스홈

190 : 고정스크루

본 발명은 인덱서블 절삭공구 중 드릴공구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 는 절삭인서트의 체결을 간결화하였고, 절삭인서트에 칩배출용 홈을 형성하여 고속 및 고이송작업이 가능한 인덱서블 절삭공구에 관한 것이다.

일반적으로, 절삭공구는 주로 철계, 비철계 금속, 비금속 재료의 절삭에 이용되는 것으로서, 통상적으로 공작기계에 장착되어 피삭재를 원하는 형상으로 가공하기 위하여 절삭을 수행하는 공구이다. 이러한 절삭공구는 절인(cutting edge)을 가지고 있는 절삭인서트와 이 절삭인서트를 고정시켜주는 커터바디로 이루어진다.

또한, 절삭공구는 절삭인서트를 커터바디에 고정시켜주는 방법에 따라서 브레이징 타입(Brazing type)과 인덱서블 타입(Indexable type)으로 나눌 수 있는데, 브레이징 타입은 절삭인서트를 커터바디의 일부분에 브레이징 용접하여 영구히 고정시키는 것이며, 인덱서블 타입은 커터바디에 구비되는 고정수단을 이용하여 절삭인서트를 커터바디에 장·탈착 시키는 것이다.

인덱서블 타입의 절삭공구는 절인의 수명을 다할 때 단시간에 새로운 절인으로 간단하게 교환할 수 있어서 종래의 브레이징 타입 절삭공구가 갖는 문제점, 즉 고 숙련자가 장시간 인선을 재연삭 해야하는 단점을 보완한 새로운 형태의 절삭공구로서 현재 절삭공구 전부분에서 활용되고 있다.

한편, 절삭공구를 이용하여 금속을 절삭하는 방법으로는 크게 두 가지를 들수 있는데, 첫째로는 회전하는 피가공물에 고정된 절삭공구의 절인부분을 접촉시켜서 절삭을 수행하는 것이고, 둘째로는 절삭날을 가진 공구, 즉 절삭인서트를 공구용 홀더를 이용하여 공작기계에 고정시킨 후, 이러한 상태 하에서 절삭공구를 회전시키면서 미리 고정된 피가공물에 접촉 또는 관통시켜 피가공물을 원하는 모양으로 가공하는 것이다.

드릴공구는 상기 금속 절삭방법 중 두 번째 방법에 속하는 것으로, 공작물을 고정시킨 상태에서 드릴공구의 회전운동에 의하여 공작물을 천공(穿孔)하는 것이다.

전술한 드릴공구는 드릴본체, 플루트(flute) 홈 및 절삭날이 하나의 재질로 이루어진 일체형 솔리드 드릴공구에서, 절삭인서트를 교체하여 사용할 수 있는 인덱서블 드릴공구가 널리 사용되고 있다. 또한 인덱서블 드릴공구는 복수의 절삭인서트를 플루트홈이 형성된 인서트홀더의 선단부 외주면 상에 고정하는 방식에서 최근에는 하나의 절삭인서트만을 마찬가지로 플루트홈이 형성된 인서트홀더의 선단에 가로질러 고정하는 방식으로 개선되고 있는 실정이다.

그런데, 전술한 종래 인덱서블 드릴공구는 절삭인서트를 인서트홀더에 결합할 때 인서트홀더와 절삭인서트 중심의 불일치로 인하여 정밀한 세팅이 되지 못해 종래 솔리드 드릴공구에 비하여 가공 정밀도가 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 인덱서블 드릴공구는 회전중심을 정밀하게 세팅하기 위해서 별도의 센터링장치를 마련해야 하기 때문에 제작이 용이하지 못하여 드릴공구의 제작비용이 상승하는 문제점이 있었다.

그리고 인서트홀더에 절삭인서트를 결합할 때 조립정밀도관리가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 고정수단이 플루트홈의 칩배출공간에 위치하여 칩배출시 칩이 끼이는 문제점이 있었다.

그리고 기존의 절삭인서트에는 플루트홈이 헬릭스각이 없이 되어 있기 때문에 절삭날부 에 경사각이 없어서 절삭저항이 증가하여 고속, 고이송 작업이 불가능하며 이로 인해 주로 강성이 약한 알루미늄이나 알루미늄합금 등에만 사용되었고 강성이 강한 스틸종류의 가공물은 절삭가공을 수행하지 못하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 센터링핀에 의해 절삭인서트가 간결하면서 정밀하게 체결되고, 절삭인서트에 칩배출용 헬릭스(helix)홈을 형성하여 절삭저항을 감소시킴으로써 강성이 강한 스틸종류의 가공물을 고속 및 고이송으로 작업할 수 있는 인덱서블 절삭공구를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,

선단부에 인서트 시트가 형성된 인서트 홀더와, 인서트 시트에 삽입되는 절삭인서트와, 인서트 시트에 삽입된 절삭인서트를 체결하는 고정스크루로 이루어진 인덱서블 절삭공구에 있어서,

인서트 시트는 마주보는 시트측면과 시트바닥면으로 이루어지며, 시트바닥면의 회전중심부에는 시트바닥면의 내측으로 수직하게 연장되는 제1센터링홈이 형성되고, 제1센터링홈에는 센터링핀의 선단부가 시트바닥면의 외부로 노출되어 절삭인서트의 제2센터링홈과 잘 조립될수 있도록 센터링핀이 장착되며, 절삭인서트의 선단부에는 절인이 후단부에는 시트바닥면에 밀착되는 인서트바닥면이 형성되고, 절 인과 인서트바닥면은 인서트측면에 의해서 연결되며, 인서트바닥면의 회전중심부에는 센터링핀이 삽입되는 제2센터링핀이 형성되는 인덱서블 절삭공구를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 절삭인서트가 삽입되는 인서트시트에 센터링핀을 장착하고, 절삭인서트에는 센터링홈을 형성함으로써, 센터링핀과 절삭인서트의 센터링홈이 센터링핀의 외주면상에 접촉하여 절삭인서트 체결시 좌. 우로 치우침없이 체결이가능하여 인서트홀더의 회전중심부와 절삭인서트의 회전중심부를 용이하게 일치시킬 수 있기 때문에 절삭인서트의 신속한 교환이 가능할 뿐만 아니라 가공 정밀도를 높일 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인덱서블 절삭공구에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 따른 인덱서블 절삭공구의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 인덱서블 절삭공구의 평면도이고, 도 3은 도 2의 선 A-A를 따라서 도시된 단면도이고, 도 4는 도 2의 선 B-B를 따라서 도시된 단면도이며, 그리고 도 5는 도 4의 단면도에서 인서트홀의 다른 실시예를 보인 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 인덱서블 절삭공구(100)는 주로 공작기계(도시되지 않음)의 아버(arbor; 도시되지 않음)에 장착되는 인서트홀더(110)와, 인서트홀더(110)의 선단부에 체결되는 절삭인서트(170) 및 절삭인서트(170)를 인서트홀더(110)에 체결시키기 위한 고정스크루(190)를 구비한다.

인서트홀더(110)는 샹크부(112)와, 샹크부(112)에서 일체로 연장되는 커터바디(114)를 구비하는데, 커터바디(114)의 외주면 상에는 나선형의 플루트홈(120)이 형성되고, 커터바디(114)의 선단부에는 양단이 플루트홈(120)에 연결되게 커터바디(114)의 선단부에서 종방향으로 연장되는 인서트시트(130)가 형성된다. 이러한 인서트시트(130)는 서로 마주보는 시트측면(132)과 시트측면(132)을 연결하는 시트바닥면(134)으로 이루어지고, 어느 하나의 시트측면(132) 외측에서 또 다른 시트측면(132) 외측으로는 고정스크루(190)가 장착되는 고정스크루삽입공(136)이 형성된다. 이때, 어느 하나의 고정스크루삽입공(136)의 내주면에는 고정스크루(190)의 수나사부(192)가 체결될 수 있도록 암나사부(138)가 형성된다.

전술한 인서트시트(130)의 시트바닥면(134)의 회전중심부에는 시트바닥면(134)의 내측으로 즉, 커터바디(114)를 따라 수직하게 형성되는 제1센터링홈(140)이 형성되고, 제1센터링홈(140)에는 수직하게 센터링핀(150)이 장착된다. 바람직하게는 센터링핀(150)의 선단부는 시트바닥면(134)의 상부로 노출되고, 센터링핀(150)은 제1센터링홈(140)에 억지맞춤으로 끼워진다.

한편, 절삭인서트(170)는 철계 또는 비철계 금속의 절삭가공을 수행하기 위해서 초경합금을 사용하여 제조되거나, 또는 초경합금에 PVD 또는 CVD 코팅공법을 이용하여 세라믹계열의 피막을 입힌 재질을 사용하여 제조된다.

절삭인서트(170)는 선단부에 실제로 절삭가공을 수행하는 대략 에스(S)자 형상의 절인(172)을 구비하고, 후단부에는 시트바닥면(134)에 밀착되는 인서트바닥면(174)을 구비한다. 절인(172)과 시트바닥면(174) 양측 및 양단에는 인서트측면(176) 및 인서트여유면(178)이 형성된다. 이때, 절삭인서트(170)에는 인서트측면(176)을 관통하면서 고정스크루삽입공(136)과 연결되는 인서트홀(180)이 형성되고, 각각의 인서트측면(176)의 일측으로는 플루트홈(120)과 연장되는 헬릭스홈(184)이 형성된다. 여기에서 인서트홀(180)과 인서트의 길이방향이 이루는 각(β)은 90° ~ 45°사이에 있으며, 바람직하게는 90° ~ 70° 사이로 형성한다. 더욱 바람직하게는 제작의 용이성을 위해 90°로 형성하는 것이 좋다. 그리고 헬릭스홈(184)은 인서트홀(180)에 간섭되지 않도록 인서트측면(176)의 일측에 형성되며 서로 180°대칭되게 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 헬릭스홈(184)은 절삭인서트(170)에서 피절삭물을 가공할 때, 발생되는 칩을 플루트홈(120)으로 안내하여 절삭인서트(170)의 절삭저항을 감소시켜주는 역할을 수행한다. 여기에서 헬리스홈(184)의 헬릭스각(α)은 5° ~ 40°의 범위로 형성하며 바람직하게는 20° ~ 30°사이가 좋다.

이때, 인서트바닥면(174) 상에는 시트바닥면(134)의 외측으로 노출된 센터링핀(150)이 삽입되는 제2센터링홈(182)이 형성된다. 제2센터링홈(182)은 제1센터링홈(140)과 마찬가지로 절삭인서트(170)의 축방향 회전중심을 따라 수직하게 형성되어 센터링핀(150)이 제1센터링홈(140) 및 제2센터링홈(182)에 끼워져 서로의 중심을 정확하게 일치시켜주게 된다.

한편, 고정스크루(190)가 관통되는 절삭인서트(170)의 인서트홀(180)은 통상 원형으로 형성하지만, 체결력을 증가시키기 위해 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 형성될 수 있다.

도 5a를 참고하면, 인서트홀(180')은 고정스크루(190)의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀천정부(186)와, 홀천정부(186)의 폭보다 작은 폭을 가지는 홀바닥부(187) 와, 홀천정부(186)의 양측 연장단부에서 홀바닥부(187)의 양측 연장단부를 연결하는 홀측면부(188)를 구비한다. 즉, 홀측면부(188)는 홀천정부(186)에서 홀바닥부(187)측으로 방사상 좁아지게 연장된다. 여기에서 홀천정부(186)는 절삭인서트(170)의 선단부측으로 만곡된 곡률로 제공되고, 홀바닥부(187)는 절삭인서트(170)의 후단부측으로 만곡된 곡률로 제공된다.

도 5b를 참고하면, 인서트홀(180")은 고정스크루(190)의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀천정부(186)와, 홀천정부(186)의 직경보다 작은 직경을 가지면서 홀천정부(186)의 방사상 하측으로 연장되는 홀바닥부(188)를 구비하는데, 홀바닥부(188)는 통상의 리세스홈으로 형성된다.

전술한 바와 같이 형성된 인서트홀(180', 180")에 고정스크루(190)가 체결되면, 고정스크루(190)의 외주면은 홀측면부(188) 또는 리세스홈의 연장단부를 가압하게 된다. 이때, 홀측면부(187) 또는 리세스홈의 연장단부에는 힘(F3)이 작용하게 되고, 그 결과 인서트바닥면(174)은 시트바닥면(134)상에 견고히 밀착됨과 아울러 절삭인서트(170) 회전중심을 인서트홀더(110)의 회전중심과 일치하여 센터링이 더욱 우수하게 체결된다. 이때, 고정스크루(190)와 홀천정부(186) 및 홀바닥부(188)사이에는 결합 정밀도를 높일 수 있도록 소정의 유격(a,b)이 발생하는데, 유격(a, b)은 0.01 ~ 3.0mm의 범위를 가진다.

하기에는 전술한 바와 같이 형성된 인덱서블 절삭공구(100)의 결합상태를 간략하게 설명한다.

먼저, 센터링핀(150)을 준비한 상태 하에서 제1센터링홈(140)에 통상의 타격 공구를 이용하여 센터링핀(150)을 결합시킨다. 이때, 센터링핀(150)의 선단부가 시트바닥면(134)의 외부로 노출될 수 있도록 센터링핀(150)을 제1센터링홈(140)에 타격 결합시킨다.

이러한 상태 하에서 인서트시트(130) 내로 절삭인서트(170)를 삽입하면, 절삭인서트(170)의 인서트측면(176)은 시트측면(132)을 따라 결합되고 인서트바닥면(174)은 시트바닥면(134)에 밀착된다. 이때, 시트바닥면(134)에 노출된 센터링핀(150)은 인서트바닥면(174)에 형성된 제2센터링홈(182) 내로 삽입된다.

이와 같이 제2센터링홈(182)에 센터링핀(150)이 삽입되면, 커터바디(114)에 고정된 센터링핀(150)과 제2센터링홈(182)이 선접촉 또는 면접촉을하여 절삭인서트(170)가 좌, 우로 흔들림 없이 고정되고 고정스크루(190)를 커터바디(114) 및 절삭인서트(170)에 결합시켜 절삭인서트(170)를 인서트시트(130)에 결합시킨다. 이때, 고정스크루(190)는 어느 하나의 고정스크루삽입공(136) 측으로 삽입되어 인서트홀(180)을 지나 또 다른 고정스크루삽입공(136) 까지 연장됨과 아울러 또 다른 고정스크루삽입공(136)의 내측에 형성된 암나사부(138)에 수나사부(192)가 결합된다. 이렇게 고정스크루(190)가 결합되면, 각각의 시트측면(132)은 절삭인서트(170)의 인서트측면(176) 측으로 강력하게 밀착되는 힘(F1)이 발생되며, 또한 체결되는 고정스크루(190)는 인서트홀(180, 180', 180")을 하측으로 밀어 결과적으로 절삭인서트(170)가 아래로 밀착되는 강력한 힘(F2, F3)을 발생시킨다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인덱서블 절삭공구는 인서트 시트의 시트 바닥면 상에 센터링핀을 장착하고, 시트바닥면과 밀착되는 절삭인서트의 인서트바닥면 상에 센터링홈을 형성함으로써, 인서트 홀더의 회전중심축과, 절삭인서트의 회전중심축을 용이하게 일치시킬 수 있기 때문에 회전중심 정밀도가 우수하여 가공정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 본 발명에 따른 절삭공구의 내구성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 인덱서블 절삭공구는 절삭인서트의 외주면에 플루트 홈과 연장되는 칩배출용 헬릭스홈을 형성함으로써, 절삭인서트의 절삭저항을 감소시켜 고속 및 고이송 작업이 가능한 잇점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 인덱서블 절삭공구는 고정스크루가 관통되는 절삭인서트의 인서트홀을 하측으로 방사상 좁아지게 형성하여 고정스크루가 절삭인서트를 하측으로 밀어줌으로써, 절삭인서트의 체결력을 더욱 강하게 하는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

선단부에 인서트시트(130)가 형성된 인서트홀더(110)와, 상기 인서트시트(130)에 삽입되는 절삭인서트(170)와, 상기 인서트시트(130)에 삽입된 절삭인서트(170)를 체결하는 고정스크루(190)로 이루어진 인덱서블 절삭공구에 있어서,

상기 인서트시트(130)의 바닥면(134) 회전중심부에는 제1센터링홈(140)이 형성되고, 상기 제1센터링홈(140)에는 선단부가 노출되도록 센터링핀(150)이 장착되며, 상기 절삭인서트(170)의 바닥면(174) 회전중심부에는 상기 센터링핀(150)의 선단부가 삽입되는 제2센터링홈(182)이 형성되고, 상기 절삭인서트(170)의 양측면(176) 중앙에는 상기 고정스크루(190)가 관통되는 인서트홀(180)이 형성되고, 상기 절삭인서트(170)의 양측면(176)상에는 상기 인서트홀(180)에 간섭되지 않게 칩배출용 헬리스홈(184)이 180°대칭되면서 상기 인서트홀더(110)에 형성된 플루트홈(120)과 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭공구.
제 1 항에 있어서, 상기 고정스크루(190)가 관통되는 상기 절삭인서트(170)의 인서트홀(180')은 홀천정부(186)와, 상기 홀천정부(186)의 폭보다 작은 폭을 가지는 홀바닥부(187)와, 상기 홀천정부(186)의 연장단부와 상기 홀바닥부(187)의 연장단부를 연결하는 홀측면부(188)로 이루어지며, 상기 홀측면부(188)는 상기 홀천정부(186)에서 상기 홀바닥부(187)측으로 방사상 좁아지게 연장되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭공구.
제 1 항에 있어서, 상기 인서트홀(180)과 상기 절삭인서트(170)의 길이방향이 이루는 각(β)은 90°로 형성되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 절삭공구.
제 1 항에 있어서, 상기 인서트홀(180)과 상기 절삭인서트(170)의 길이방향이 이루는 각(β)은 90° ~ 45°의 범위로 형성됨을 특징으로 하는 인덱서블 절삭공구.
제 1 항에 있어서, 상기 절삭인서트(170)의 헬리스홈(184)의 헬릭스각(α)은 5° ~ 40°의 범위로 형성됨을 특징으로 하는 인덱서블 절삭공구.