KR100886455B1 - 고능률 절삭 인서트 - Google Patents

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Abstract

강성을 증가시켜 고이송 가공에서도 안정적인 절삭 가공을 수행할 수 있으며, 절삭날의 증가로 사용수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 밀링가공 및 선삭가공에 모두 적용이 가능하여 다기능 및 경제적이면서 생산성 향상을 기여할 수 있어 고품위 절삭 가공의 수행이 가능한 고능률 절삭 인서트가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 절삭 인서트는 상부면 및 하부면과, 상부면과 하부면을 연결하는 측면과, 측면을 부드럽게 연결하는 모서리측면과, 상부면과 하부면의 중앙을 관통하는 원형개구부가 형성된다. 이때, 절삭 인서트는 상부면 또는 하부면 중 어느 하나가 측면과 모서리측면이 만나 형성되는 절인을 형성되며, 절인은 3개의 모서리절인과, 각각의 모서리절인의 양측에서 인접한 또 다른 모서리절인 측으로 연장되는 6개의 주절인과, 주절인을 연결하는 3개의 부절인을 구비한다. 또한 절삭 인서트의 절인은 측면과 모서리측면이 만나는 상부면 및 하부면에 각각 형성될 수 있다.

Description

고능률 절삭 인서트{CUTTING INSERT FOR HIGH-EFFICIENT CUTTING}
도 1은 본 발명에 따른 고능률 절삭 인서트를 나타낸 사시도이며,
도 2는 도 1에 도시된 절삭 인서트의 평면도이고,
도 3은 도 2의 “A”에서 절삭 인서트를 바라본 도면이며,
도 4는 도 2의 “B”에서 절삭 인서트를 바라본 도면이고,
도 5는 도 2의 선 C-C를 따라 도시된 단면도이며,
도 6은 도 2의 선 D-D를 따라 도시된 단면도이고,
도 7은 도 1에 도시된 절삭 인서트가 밀링용 바디에 장착된 상태를 보인 도면이며, 그리고
도 8은 도 1에 도시된 절삭 인서트가 선삭용 바디에 장착된 상태를 보인 도면이다.
<도면의주요부분에대한부호의설명>
100 : 고능률 절삭 인서트 110a : 상부면
110b : 하부면 112 : 원형개구부
114 : 측면 116 : 모서리측면
120 : 절인 122 : 모서리절인
124 : 주절인 126 : 부절인
128 : 경계절인 130 : 칩브레이커
본 발명은 고능률 절삭 인서트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강성을 증가시켜 고이송 가공에서도 안정적인 절삭 가공을 수행할 수 있으며, 절삭날의 증가로 사용수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 밀링가공 및 선삭가공에 모두 적용이 가능하여 다기능 및 경제적이면서 생산성 향상을 기여할 수 있어 고품위 절삭 가공의 수행이 가능한 고능률 절삭 인서트에 관한 것이다.
일반적으로, 절삭공구는 주로 철계, 비철계 금속, 비금속 재료의 절삭에 이용되는 것으로서, 통상적으로 공작기계에 장착되어 피삭재를 원하는 형상으로 가공하기 위하여 절삭을 수행하는 공구이다. 통상적으로, 이러한 절삭공구는 절인(cutting edge)을 가지고 있는 절삭 인서트와 이 절삭 인서트를 고정시켜준는 커터바디로 이루어진다.
또한, 절삭공구는 절삭 인서트를 커터바디에 고정시켜주는 방법에 따라서 브레이징 타입(Brazing type)과 인덱서블 타입(Indexable type)으로 나눌 수 있는데, 브레이징 타입은 절삭 인서트를 커터바디의 일부분에 브레이징 용접하여 영구히 고정시키는 것이며, 인덱서블 타입은 커터바디에 구비되는 고정수단을 이용하여 절삭 인서트를 커터바디에 장,탈착시키는 것이다.
인덱서블 타입의 절삭공구는 절인이 수명을 다할 때 단시간에 새로운 절인으 로 간단하게 교환할 수 있어서 브레이징 타입 절삭공구가 갖는 문제점, 즉 고 숙련자가 장시간 인선을 재연삭 해야하는 단점을 보완한 새로운 형태의 절삭공구로서 현재 절삭공구 전부분에 활용되고 있다.
한편, 절삭공구를 이용하여 금속을 절삭하는 방법으로는 크게 두 가지를 들 수 있는데, 첫째로는, 회전하는 금속제의 피가공물에 고정된 절삭공구의 절인부분을 접촉시켜서 절삭을 수행하는 것이며, 둘째로는, 절삭날을 가진 공구, 즉 절삭 인서트를 공구용 홀더를 이용하여 공작기계에 고정시킨 후, 절삭공구를 회전시키면서 미리 고정된 피가공물에 접촉 또는 관통시켜 피가공물을 원하는 모양으로 가공하는 방법이 있다. 선삭가공은 상기 가공방법 중 첫 번째 방법에 속하며, 밀링가공은 상기 가공방법 중 두 번째 방법에 속한다.
최근 절삭공구의 시장 동향은 고경제성, 고생산성 및 다기능 수향의 절삭공구로 시장의 상황이 변화하고 있음에 따라, 경제성 향상과 가공품위 향상, 고이송 가공을 통한 생산성 향상이 가능하며 또한 선삭 및 밀링 절삭공구에서 다양한 제품들이 개발되고 있는 실정이다.
그러나 밀링가공에서 보편적으로 사용되는 편면형 절삭 인서트는 편면형의 기본 형상에 따라 사용코터 수가 한정되며, 또한 편면형 절삭 인서트는 측면에 여유각을 형성함에 따라 절삭 인서트의 강성이 저하되기 때문에 고속, 고이송 가공에서 절삭 인서트가 파손되는 경향이 자주 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 강성을 증가시켜 고이송 가공에서도 안정적인 절삭 가공을 수행할 수 있으며, 절삭날의 증가로 사용수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 밀링가공 및 선삭가공에 모두 적용이 가능하여 다기능 및 경제적이면서 생산성 향상을 기여할 수 있어 고품위 절삭 가공의 수행이 가능한 고능률 절삭 인서트를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,
상부면 및 하부면과, 상부면과 하부면을 연결하는 측면과, 측면을 부드럽게 연결하는 모서리측면과, 상부면과 하부면의 중앙을 관통하는 원형개구부가 형성된 절삭 인서트에 있어서,
절삭 인서트는;
상부면 또는 하부면 중 어느 하나가 측면과 모서리측면이 만나 형성되는 절인을 형성되며, 절인은 3개의 모서리절인과, 각각의 모서리절인의 양측에서 인접한 또 다른 모서리절인 측으로 연장되는 6개의 주절인과, 주절인을 연결하는 3개의 부절인을 구비하고, 각각의 부절인의 양측과 인접한 주절인 사이에는 곡률로 제공되는 경계절인을 더 구비하며,
경계절인은 절삭 인서트를 평면 및 정면에서 봤을 때 하나의 볼록한 곡률로 제공되는 고능률 절삭 인서트를 제공한다.
삭제
바람직하게는 절인은 측면 및 모서리측면과 만나는 상부면 및 하부면에 각각 형성되며, 절인은 6개의 모서리절인과, 각각의 모서리절인의 양측에서 인접한 또 다른 모서리절인 측으로 연장되는 12개의 주절인과, 주절인을 연결하는 6개의 부절인을 구비하는 고능률 절삭 인서트를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 강성을 증가시켜 고이송 가 공에서도 안정적인 절삭 가공을 수행할 수 있으며, 절삭날의 증가로 사용수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 밀링가공 및 선삭가공에 모두 적용이 가능하여 다기능 및 경제적이면서 생산성 향상을 기여할 수 있어 고품위 절삭 가공의 수행이 가능하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고능률 절삭 인서트에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 고능률 절삭 인서트를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 절삭 인서트의 평면도이고, 도 3은 도 2의 “A”에서 절삭 인서트를 바라본 도면이며, 도 4는 도 2의 “B”에서 절삭 인서트를 바라본 도면이고, 도 5는 도 2의 선 C-C를 따라 도시된 단면도이며, 그리고 도 6은 도 2의 선 D-D를 따라 도시된 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고능률 절삭 인서트(100)는 주로 초경합금 재료를 분말야금법에 의한 공정, 즉 형압, 또는 PIM(Powder Injection Mold), 소결 등의 공정을 이용하여 제작된다.
절삭 인서트(100)는 상부면(110a) 및 하부면(110b)과, 상부면(110a)과 하부면(110b)의 중앙을 관통하는 원형개구부(112)를 구비한다. 또한 절삭 인서트(100)는 상부면(110a) 및 하부면(110b) 사이를 연결하는 측면(114)과, 각각의 측면(114)을 부드럽게 연결하는 모서리측면(116)과, 상부면(110a) 및 하부면(110b)이 측면(114) 및 모서리측면(116)과 만나 형성되는 절인(120)과, 절인(120)에서부터 상부면(110a) 및 하부면(110b) 사이에 형성되는 칩 브레이커(130)를 구비한다. 이와 같은 절삭 인서트(100)는 철계 또는 비철계 금속의 절삭 가공 시에 상부면(110a) 및 하부면(110b)을 선택적으로 사용할 수 있는데, 상부면(110a) 및 하부면(110b)은 측면(114)을 상하로 이등분하는 가상의 중심선을 기준으로 대칭된 형상을 가지면서 원형개구부(112)의 중심을 기준으로 120도 회전 대칭형으로 구성된다. 즉, 상부면(110a) 및 하부면(110b)은 대략 삼각형상을 가진다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 절인(120)은 상부면(110a) 및 하부면(110b)의 3개의 모서리에 제공되는 모서리절인(122)과, 각각의 모서리절인(122) 사이에 제공되는 주절인(124)과 부절인(126)을 구비한다. 바람직하게는 모서리절인(122), 주절인(124) 및 부절인(126)으로 이루어진 절인(120)은 상부면(110a) 또는 하부면(110b) 중 어느 하나에만 형성될 수 있다.
모서리절인(122)은 0.5~3.0㎜의 곡률반경(R1)을 가지면서 상부면(110a) 및 하부면(110b)이 모서리측면(116)과 만나 형성되고, 마찬가지로 주절인(124) 및 부절인(126)은 상부면(110a) 및 하부면(110b)이 측면(114)과 만나 형성된다. 이와 같이 형성된 모서리절인(122), 주절인(124), 부절인(126)에는 상부면(110a) 및 하부면(110b) 측으로 모서리랜드면(122a), 주절인랜드면(124a), 부절인랜드면(126a)이 경사지게 형성되고, 모서리랜드면(122a), 주절인랜드면(124a), 부절인랜드면(126a)과 상부면(110a) 및 하부면(110b) 사이에는 모서리 칩 브레이커(122b), 주절인 칩 브레이커(124b), 부절인 칩 브레이커(126b)가 형성된다. 모서리 칩 브레이커(122b), 주절인 칩 브레이커(124b), 부절인 칩 브레이커(126b)는 모서리측면(116) 및 측면(114)을 기준으로 90도 보다 작은 칩 브레이크 경사각(θ), 바람직 하게는 65~89도 사이의 칩 브레이크 경사각(θ)을 가지면 형성된다(도 5 및 도 6 참조).
주절인(124)은 각각의 모서리절인(122)의 양측에서 인접한 모서리절인(122) 측으로 80~120도의 사이각(α), 바람직하게는 90~110도의 사이각(α)을 가지며 연장 형성되고, 부절인(124)은 각각의 모서리절인(122)에서 연장되는 주절인(124)을 연결하면서 주절인(124) 사이에 형성된다. 이때, 부절인(126)과 인접한 주절인(124)은 30도 미만의 사이각(β), 바람직하게는 15~25도의 사이각(β)을 가지도록 형성됨과 아울러 각각의 부절인(126)은 원형개구부(126)를 중심으로 120도 회전 대칭되게 배치된다.
한편, 절인(120)은 각각의 부절인(126)의 양측과 인접한 주절인(124) 사이에 곡률(R2)로 제공되는 경계절인(128)이 더 형성되는데, 경계절인(128)은 0.3~1.0㎜의 곡률반경으로 제공된다.
이와 같이 형성된 모서리절인(122), 주절인(124) 경계절인(128) 및 부절인(126)은 동일한 높이로 제공된다.
한편, 부절인(126)은 모서리절인(122)보다 높은 높이 또는 낮은 높이로 제공될 수 있는데, 이를 위해서 주절인(124)은 모서리절인(122)에서부터 부절인(126) 측으로 높아지는 경사 또는 낮아지는 경사를 가지며 연장됨과 아울러 주절인(124)과 부절인(126)은 절삭 인서트(100)를 평면에서 봤을 때 각각 직선으로 제공되는데, 상부면(110a) 상에 형성된 주절인(124)과 하부면(110a) 상에 형성된 주절인(124)은 모서리절인(122) 및 부절인(126)을 정면으로 봤을 때 0~20도의 사이각 (γ), 바람직하게는 6~15도의 사이각(γ)을 가지도록 형성되고, 마찬가지로 모서리절인(122) 및 부절인(126)을 정면으로 봤을 때 모서리절인(122) 및 부절인(126)의 양측에서 연장되는 주절인(124)은 160~180도의 사이각(δ), 바람직하게는 165~174도의 사이각(δ)을 가지도록 형성된다.
바람직하게는 주절인(124), 경계절인(128) 및 부절인(126)은 절삭 인서트(100)를 평면 및 정면에서 봤을 때 볼록한 곡률로 제공되는데, 이때, 곡률은 150~300㎜ 곡률반경, 바람직하게는 150~250㎜의 곡률반경으로 으로 제공된다.
더욱 바람직하게는 부절인(126)은 절삭 인서트(100)를 평면 및 정면에서 봤을 때 볼록한 곡선으로 제공될 수 있다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 고능률 절삭 인서트(100)가 밀링용 바디(M) 및 선삭용 바디(L)에 장착된 상태를 설명한다.
도 7은 도 1에 도시된 절삭 인서트가 밀링용 바디에 장착된 상태를 보인 도면이며, 그리고 도 8은 도 1에 도시된 절삭 인서트가 선삭용 바디에 장착된 상태를 보인 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 절삭 인서트(100)는 밀링용 바디(M) 및 선삭용 바디(L)에 안착 시 부절인(126)에 인접한 측면(114)의 여유각 확보를 위하여 절삭 인서트(100)를 밀링용 바디(M) 및 선삭용 바디(L)의 축방향 경사각(λ1) -5~-10도의 범위내로 체결되며, 따라서 부절인(126)에 인접한 측면(114)의 여유각도 -5~-10도의 여유각(λ2)이 확보된다. 그리고 주절인(124)의 실제 축방향 경사각은 경가진 주절인(124)에 의하여 +5~+10도의 절인 경사각(λ3)으로 제공되 며, 주절인(124)의 절입각은 15~30도 범위내의 가공 절입각(λ4)이 제공된다.
또한 절삭 인서트(100)가 밀링용 바디(M) 또는 선삭용 바디(L)에 안착되어 절삭 가공을 수행 시 절삭을 위한 가공 절삭깊이(d)와 가공에 가담되는 주절인(124)의 길이(ℓ)는 절삭깊이의 2배 이상의 주절인(124) 길이를 가진다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고능률 절삭 인서트(100)는 모서리절인(122), 주절인(124), 부절인(126) 및 경계절인(128)을 가지는 절인(120)을 구비함으로써, 유효절삭폭을 증가시키고, 절삭력을 줄일 수 있는 형상을 적용함으로써, 고이송 가공이 가능하여가공물의 시간당 제거율을 증가시킬 수 있다.
또한, 절인(120)을 상부면(110a) 및 하부면(110b) 상에 형성함으로써, 종래 편면형에 비하여 많은 절인(120)을 확보할 수 있어 절삭 인서트(100)의 수명과 경제성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 고이송 가공이 가능하여 가공 시간 단축과 가공물의 제거율을 증가로 고능률 고생산성 및 고경제형의 밀링 및 산삭가공에 모두 적용이 가능한 이점이 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 (17)

  1. 상부면 및 하부면과, 상기 상부면과 상기 하부면을 연결하는 측면과, 상기 측면을 부드럽게 연결하는 모서리측면과, 상기 상부면과 상기 하부면의 중앙을 관통하는 원형개구부가 형성된 절삭 인서트에 있어서,
    상기 절삭 인서트는;
    상기 상부면 또는 상기 하부면 중 어느 하나가 상기 측면과 상기 모서리측면이 만나 형성되는 절인을 형성되며, 상기 절인은 3개의 모서리절인과, 각각의 상기 모서리절인의 양측에서 인접한 또 다른 상기 모서리절인 측으로 연장되는 6개의 주절인과, 상기 주절인을 연결하는 3개의 부절인을 구비하고, 각각의 상기 부절인의 양측과 인접한 상기 주절인 사이에는 곡률로 제공되는 경계절인을 더 구비하며,
    상기 경계절인은 상기 절삭 인서트를 평면 및 정면에서 봤을 때 하나의 볼록한 곡률로 제공되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 절인은 상기 측면 및 상기 모서리측면과 만나는 상기 상부면 및 상기 하부면에 각각 형성되며, 상기 절인은 6개의 모서리절인과, 각각의 상기 모서리절인의 양측에서 인접한 또 다른 상기 모서리절인 측으로 연장되는 12개의 주절인과, 상기 주절인을 연결하는 6개의 부절인을 구비하고, 각각의 상기 부절인의 양측과 인접한 상기 주절인 사이에는 곡률로 제공되는 경계절인을 더 구비하며, 상기 경계절인은 상기 절삭 인서트를 평면 및 정면에서 봤을 때 하나의 볼록한 곡률로 제공되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 경계절인은 0.3~1.0㎜의 곡률반경으로 제공되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 모서리절인은 0.5~3.0㎜의 곡률반경으로 제공되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 모서리절인, 상기 주절인, 상기 부절인에는 상기 상부면 및 상기 하부면 측으로 경사지게 연장되는 모서리랜드면, 주절인랜드면, 부절인랜드면이 형성되고, 상기 모서리랜드면, 상기 주절인랜드면, 상기 부절인랜드면과 상기 상부면 및 상기 하부면 사이에는 모서리 칩 브레이커, 주절인 칩 브레이커, 부절인 칩 브레이커가 형성되며, 상기 모서리 칩 브레이커, 상기 주절인 칩 브레이커, 상기 부절인 칩 브레이커는 상기 모서리측면 및 상기 측면을 기준으로 90도 보다 작은 칩 브레이크 경사각을 가지는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주절인은 각각의 상기 모서리절인의 양측에서 인접한 또 다른 상기 모서리절인 측으로 80~120도의 사이각(α)을 가지며 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각의 상기 부절인과 인접한 주절인은 30도 미만의 사이각(β)을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각각의 상기 부절인은 상기 원형개구부를 중심으로 120도 회전 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 모서리절인, 상기 주절인, 상기 경계절인 및 부절인은 동일한 높이로 제공되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주절인 및 상기 부절인은 상기 절삭 인서트를 평면 및 정면에서 봤을 때 하나의 볼록한 곡률로 제공되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 주절인, 상기 경계절인 및 상기 부절인은 상기 절삭 인서트를 평면 및 정면에서 봤을 때의 볼록한 상기 곡률은 150~300㎜ 곡률반경으로 제공되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 부절인은 상기 모서리절인보다 높은 높이 또는 낮은 높이로 제공될 수 있으며, 상기 주절인은 상기 모서리절인에서부터 상기 부절인 측으로 높아지는 경사 또는 낮아지는 경사 중 어느 하나로 연장되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 상부면 상에 형성된 상기 주절인과 상기 하부면 상에 형성된 상기 주절인은 상기 모서리절인 및 상기 부절인을 정면으로 봤을 때 0~20도의 사이각을 이루는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 모서리절인 및 상기 부절인을 정면으로 봤을 때 상기 모서리절인 및 상기 부절인의 양측에서 연장되는 상기 주절인은 160~180도의 사이각을 이루는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 주절인과 상기 부절인은 상기 절삭 인서트를 평면에서 봤을 때 각각 직선으로 제공되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 부절인은 상기 절삭 인서트를 평면 또는 정면에서 봤을 때 볼록한 곡선으로 제공되는 것을 특징으로 하는 고능률 절삭 인서트.
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