KR101352493B1 - 오각형 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절삭공구에 사용되는 오각의 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구에 관한 것으로서 내측절삭인서트의 절삭부담을 경감시키기 위해 절삭날이 오각의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 절삭인서트에 의하면 오각형의 절삭날에 의해 내측절삭인서트의 절삭부담을 경감시켜 내측절삭인서트와 외측절삭인서트의 절삭부담의 균형을 도모함으로써 절삭면의 면조도를 향상시키고 절삭시의 진동의 발생을 감소시키는 효과가 있다.

Description

오각형 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구{cutting insert and cutting tool with the cutting insert}

본 발명은 내측절삭인서트와 외측절삭인서트를 동시에 장착하여 사용하는 절삭공구에 장착되는 오각형 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구에 관한 것이다.

본 발명은 내측절삭인서트와 외측절삭인서트를 동시에 장착하여 사용하는 절삭공구에 장착되는 오각형 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구에 관한 것이다.

내측절삭인서트와 외측절삭인서트가 동시에 장착된 절삭공구에 일반적으로 널리 사용되는 절삭인서트는 대칭형상의 사다리꼴 형태의 것이 있다.

도 4의 (b)에 도시된, 종래의 사다리꼴 형태의 절삭인서트는 동일한 절삭인서트 2개를 준비하여 내측절삭인서트(30a)와 외측절삭인서트(30b)로 각각 장착하며, 절삭공구에 대하여 내측절삭인서트(30a)는 눕혀서 장착하고 외측절삭인서트(30b)는 세워서 장착하게 되며, 장착된 상태에서 내측절삭인서트(30a)와 외측절삭인서트(30b)의 위치관계는 내측절삭인서트(30a)의 제12절삭날(32)이 외측절삭인서트(30b)의 제14절삭날(44)보다 외측으로 더 돌출되게 위치하고 외측절삭인서트(30b)의 제12절삭날(42)이 내측절삭인서트(30a)의 제13절삭날(33)보다 더 위쪽에 위치한다. 따라서 절삭시에 내측절삭인서트(30a)는 제12절삭날(32)과 제13절삭날(33)이 모두 절삭을 수행하며 외측절삭인서트(30b)는 제14절삭날(44)만이 절삭에 사용되고 외측절삭인서트(30b)의 제12절삭날(42)은 절삭에 거의 사용되지 않는다.

따라서 내측절삭인서트(30a)가 부담하는 절삭량이 커서 내측절삭인서트(30a)와 외측절삭인서트(30b)의 절삭부담에 불균일이 발생하고 이러한 절삭부담의 불균일은 절삭공구의 진동을 유발하고 절삭면 조도의 양호함을 해치는 원인이 된다.

내측절삭인서트와 외측절삭인서트의 양쪽 절삭날을 사용하는 절삭공구에 관한 종래기술로는 한국공개특허 제10-2011-0033293호가 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명은 절삭공구에 장착시 내측절삭인서트의 절삭부담을 경감시키기 위한 오각형 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 과제는 내측절삭인서트와 외측절삭인서트가 서로 반대방향에 각각 장착되는 절삭공구에 사용되는 절삭인서트이며, 상기 절삭인서트는 절삭날이 오각의 형상을 가지며, 상단의 양쪽 꼭지점은 90도보다 큰 둔각으로 형성되고, 하단의 좌측 꼭지점은 90도보다 작은 예각으로 형성되며 상기 하단의 우측 꼭지점은 90도보다 큰 둔각으로 형성되고, 상기 절삭인서트의 상단에 제1절삭날이 형성되고 상기 절삭인서트의 하단에 제2절삭날 및 제5절삭날이 형성되며, 상기 절삭인서트의 좌측에 위치한 제3절삭날과 상기 절삭인서트의 우측에 위치한 제4절삭날은 서로 평행하지 않게 형성되고, 상기 제1절삭날과 상기 제2절삭날은 평행하며, 상기 제5절삭날은 상기 제2절삭날에 대하여 위쪽으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 절삭인서트에 의해 달성된다.

상기 과제를 달성하기 위해, 상기 제2절삭날의 우측끝은 상기 절삭인서트의 중앙을 통과한 수선까지 형성된 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 과제는 앞서 설명한 절삭인서트의 한 쌍이 서로 반대방향에 각각 장착되는 절삭공구이며, 상기 내측절삭인서트를 180도 회전시킨 위치에서 상기 내측절삭인서트와 상기 외측절삭인서트를 중첩시켰을 때에, 상기 내측절삭인서트의 상기 제2절삭날은 상기 외측절삭인서트의 상기 제4절삭날보다 외측에 위치하며, 상기 내측절삭인서트의 상기 제3절삭날은 상기 외측절삭인서트의 상기 제2절삭날 및 상기 제5절삭날보다 더 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 절삭공구에 의해서도 달성된다.

상기 과제를 달성하기 위해 상기 내측절삭인서트의 상기 제2절삭날은 상기 외측절삭인서트의 상기 제4절삭날보다 0.01~0.15밀리미터 외측에 위치하고, 상기 내측절삭인서트의 상기 제3절삭날은 상기 외측절삭인서트의 상기 제2절삭날보다 0.03~0.25밀리미터 아래에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 오각형 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구에 의하면 오각형의 절삭날에 의해 내측절삭인서트의 절삭부담을 경감시켜 내측절삭인서트와 외측절삭인서트의 절삭부담의 균형을 도모함으로써 절삭면의 면조도를 향상시키고 절삭시의 진동의 발생을 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트의 절삭공구에 대한 장착상태를 측면 및 저면에서 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트의 절삭공구에 대한 장착상태를 종래의 절삭인서트의 절삭공구에 대한 장착상태와 비교한 것을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트가 장착된 절삭공구에 의한 수평방향 절삭상태를 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트가 장착된 절삭공구에 의한 경사방향 절삭상태를 도시한 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭부담을 경감시키는 오각의 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구의 구성에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트의 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오각의 절삭인서트(1)는 양측의 절삭날이 서로 평행하지 않게 경사지게 형성되고 상단의 절삭날과 하단의 좌측의 절삭날은 평형하며 하단의 우측의 절삭날은 좌측의 절삭날에 대하여 위쪽으로 경사져 있다. 절삭인서트(1)의 외측면들은 절삭공정에서의 간섭을 피하기 위해 절삭인서트(1)의 내측으로 경사져 있다.

도 2를 기준으로 절삭인서트(1)의 상단부의 양쪽 꼭지점은 90도보다 큰 둔각으로 형성되고, 하단부의 좌측 꼭지점은 90도보다 작은 예각으로 형성되며 하단부의 가장 우측 꼭지점은 90도보다 큰 둔각으로 형성된다. 따라서 절삭인서트(1)의 좌측날과 우측날은 서로 평행하지 않게 형성되고 상단날과 하단날의 좌측부분은 평행하게 형성되며 상단날과 하단날의 우측부분은 평행하지 않게 형성된다.

절삭인서트(1)의 평행한 한 쌍의 날중에서 위쪽의 절삭날을 제1절삭날(11)이라 하고, 제1절삭날(11)과 평행한 절삭날을 제2절삭날(12)이라 하며, 제1절삭날(11)과 제2절삭날(12)의 사이에서 좌측에 위치한 절삭날을 제3절삭날(13)이라 하고, 제3절삭날(13)의 반대측에 위치한 절삭날을 제4절삭날(14)이라 하며, 제2절삭날(12)과 제4절삭날(14)의 사이에 형성되며 제2절삭날(12)로부터 경사지게 형성된 절삭날을 제5절삭날(15)이라고 한다. 제2절삭날(12)은 절삭인서트(1)의 대략 절반까지 형성되며 이는 제2절삭날(12)의 우측끝이 절삭인서트(1)의 중앙을 통과한 수선(제1절삭날(11)의 중심에서 내린 수선)까지 형성된다는 것을 의미한다. 그러나 제2절삭날(12)의 길이는 필요에 따라 적절히 증가되거나 감소될 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트의 절삭공구에 대한 장착상태를 측면(a) 및 저면(b)에서 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 절삭공구(100)에 내측절삭인서트(1a)와 외측절삭인서트(1b)로 장착되며 내측절삭인서트(1a)는 눕혀져 있고 외측절삭인서트(1b)는 세워져 있다. 여기서 외측절삭인서트(1b)와 내측절삭인서트(1a)가 대략 180도 사이각을 두고 함께 장착되는 절삭공구(100)는 공지된 것이므로 구체적인 설명을 생략한다.

내측절삭인서트(1a)는 제2절삭날(12)이 절삭공구(100)의 회전축과 수평을 이루도록 절삭공구(100)에 장착되며 외측절삭인서트(1b)는 제4절삭날(14)이 절삭공구(100)의 회전축과 수평을 이루도록 절삭공구(100)에 장착된다. 따라서 내측절삭인서트(1a)의 제5절삭날(15)은 제2절삭날(12)보다 절삭공구(100)의 회전축을 기준으로 더 내측으로 들어가 있다.

절삭공구의 회전축을 기준으로 내측절삭인서트(1a)를 180도 회전시킨 상태의 가상의 내측절삭인서트(1a)와 외측절삭인서트(1b)를 중첩시켜서 내측절삭인서트(1a)와 외측절삭인서트(1b)의 상대적인 위치를 살펴보면, 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)은 외측절삭인서트(1b)의 제4절삭날(24)보다 0.01~0.15밀리미터 외측으로 d1만큼 더 돌출되어 위치하고, 내측절삭인서트(1a)의 상기 제3절삭날(13)은 상기 외측절삭인서트(1b)의 상기 제2절삭날(22)보다 0.03~0.25밀리미터(d2)만큼 더 아래에 위치한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트의 절삭공구에 대한 장착상태를 종래의 절삭인서트의 절삭공구에 대한 장착상태와 비교한 것을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트가 장착된 절삭공구에 의한 수평방향 절삭상태를 도시한 단면도이다.

도 4의 (a) 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절삭인서트(1)를 장착한 절삭공구(100)를 사용하여 가공물(2)에 대한 수평이동 절삭가공을 하는 경우 절삭인서트(1)는 측방향 절삭과 아랫면의 절삭을 수행한다.

측방향의 절삭가공을 수행하는 절삭날은 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)과 외측절삭인서트(1b)의 제4절삭날(24)이다. 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)은 제5절삭날(15)이 차지하는 부분을 제외한 부분에 형성되기 때문에 폭이 좁고 따라서 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)의 절삭부담은 작다. 외측절삭인서트(1b)의 제4절삭날(24)은 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)에 비해 길이가 길기 때문에 절삭부담이 크며 특히 내측절삭인서트(1a)의 제5절삭날(15)이 절삭을 수행하지 않기 때문에 내측절삭인서트(1a)의 제5절삭날(15)의 측방향 영역의 절삭부담은 외측절삭인서트(1b)의 제4절삭날(24)이 모두 부담하며 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)의 측방향 영역의 절삭부담은 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)과 외측절삭인서트(1b)의 제4절삭날(24)이 나누어 부담하게 된다.

아랫면의 절삭가공을 수행하는 절삭날은 내측절삭인서트(1a)의 제3절삭날(13)이며 외측절삭인서트(1b)의 제2절삭날(22) 및 제5절삭날(25)은 아랫면의 절삭에는 거의 사용되지 않는다. 따라서 아랫면의 절삭에 따른 절삭부담은 거의 대부분을 내측절삭인서트(1a)의 제3절삭날(13)이 부담하게 된다.

결국 내측절삭인서트(1a)의 절삭부담은 제2절삭날(12)과 제3절삭날(13)에 발생하고 외측절삭인서트(1b)의 절삭부담은 제4절삭날(24)에 발생된다. 이 때 내측절삭인서트(1a)의 측방향에 위치한 제5절삭날(15)이 제2절삭날(12)보다 내측으로 인입되어 있기 때문에 제2절삭날(12)은 제5절삭날(15)의 길이만큼 작게 형성되고 작은 길이의 제2절삭날(12)이 부담하는 절삭부담은 크지 않으며, 외측절삭인서트(1b)의 제4절삭날(24)은 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)에 비해 상대적으로 길이가 길기 때문에 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)에 비해 상대적으로 큰 절삭부담을 갖는다. 외측절삭인서트(1b)의 제4절삭날(24)의 위쪽부분은 단독으로 절삭을 수행하기 때문에 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)과 함께 절삭을 수행하는 외측절삭인서트(1b)의 제4절삭날(24)의 아래쪽부분에 비해 절삭부담이 더 크다.

외측절삭인서트(1b)의 제2절삭날(22)과 제5절삭날(25)이 내측절삭인서트(1a)의 제3절삭날(13)보다 d2만큼 위쪽에 위치하기 때문에 가공물의 아랫면 절삭시의 절삭부담은 내측절삭인서트(1a)의 제3절삭날(13)이 거의 대부분을 부담하며 외측절삭인서트(1b)의 제2절삭날(22)과 제5절삭날(25)은 절삭부담이 거의 없거나 매우 작게 된다.

다시 말하면 내측절삭인서트(1a)는 측방향 절삭과 아랫면 절삭을 모두 수행하는 대신에 측방향 절삭부담은 작으며 외측절삭인서트(1b)는 아랫면 절삭부담은 매우 작지만 측방향 절삭에 있어 내측절삭인서트(1a)보다 훨씬 큰 절삭부담을 가지기 때문에 결과적으로는 내측절삭인서트(1a)와 외측절삭인서트(1b)의 절삭부담이 적절히 분배되게 되어 내측절삭인서트(1a)와 외측절삭인서트(1b)의 절삭부담은 큰 차이가 없게 된다. 즉 본 발명의 절삭인서트(1)는 "내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)의 길이를 감소시킴으로써 내측절삭인서트(1a)의 절삭부담을 감소시키고 그 대신 내측절삭인서트(1a)의 제2절삭날(12)의 길이가 감소한 만큼 외측절삭인서트(1b)의 제4절삭날(24)의 절삭부담이 증가된 것"에 의해 내측절삭인서트(1a)의 절삭부담을 경감시키고 외측절삭인서트(1b)의 절삭부담은 증가시킴으로써 내측절삭인서트(1a)와 외측절삭인서트(1b)의 절삭부담의 균형을 도모하고자 한 것이다.

그러나 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 종래의 절삭인서트(30a, 30b)를 장착한 절삭공구(200)로 수평이동 절삭가공을 하는 경우, 측방향의 절삭을 수행하는 부분은 내측절삭인서트(30a)의 제12절삭날(32)과 외측절삭인서트(30b)의 제14절삭날(44)이고, 아랫면의 절삭을 수행하는 부분은 내측절삭인서트(30a)의 제13절삭날(33)이다. 아랫면의 절삭에서 외측절삭인서트(30b)의 제12절삭날(42)은 내측절삭인서트(30a)의 제13절삭날(33)보다 다소 위쪽에 위치하기 때문에 외측절삭인서트(30b)의 제12절삭날(42)의 절삭부담은 거의 없거나 매우 작다.

따라서 수평이동 절삭가공에서 내측절삭인서트(30a)는 제12절삭날(32)과 제13절삭날(33)에 모두 절삭부하가 가해지는 반면에 외측절삭인서트(30b)는 제14절삭날(44)에만 절삭부하가 가해지므로 내측절삭인서트(30a)와 외측절삭인서트(30b)의 절삭부담의 차이가 커지게 된다. 즉 내측절삭인서트(30a)의 제12절삭날(32)은 외측절삭인서트(30b)의 제14절삭날(44)보다 더 외측으로 돌출되어 있어서 측방향 절삭시 외측절삭인서트(30b)의 제14절삭날(44)보다 절삭부담이 더 크게되며 이에 더해서 내측절삭인서트(30a)는 가공물의 아랫면 절삭에 대한 제13절삭날(33)의 절삭부담도 있기 때문에 내측절삭인서트(30a)와 외측절삭인서트(30b)의 절삭부담의 차이가 큰 것이다.

외측절삭인서트(30b)와 내측절삭인서트(30a)의 절삭부담의 차이가 크면 절삭의 수행과정에서 절삭공구의 진동을 유발하고 절삭가공되는 면의 면조도가 불량하게 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭인서트가 장착된 절삭공구에 의한 경사방향 절삭상태를 도시한 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 가공물(3)에 대한 절삭공구(100)의 이동방향이 d°만큼 경사진 경우 즉 횡방향으로 이동하는 동시에 아랫방향으로 하강하면서 절삭을 수행하는 경우, 절삭공구(100)에서 내측절삭인서트(1a)의 부담은 훨씬 커지게 된다.

그 이유는 수평이동의 절삭에서도 본래 내측절삭인서트(1a)의 절삭부담이 외측절삭인서트(1b)의 절삭부담이 비해 크지만 경사진 방향으로 절삭을 수행할 경우에는 수평이동의 절삭에 더해서 아랫면을 파고 들어가는 절삭이 부가되기 때문이다.

따라서 경사진 방향으로의 절삭의 경우, 종래의 절삭인서트(30a, 30b)를 적용한다면 내측절삭인서트와 외측절삭인서트의 절삭부담의 차이는 더 커지게 되므로 절삭부담의 불균형으로 인한 문제점이 훨씬 더 심각해진다. 그러나 본 발명의 절삭인서트(1)를 사용하면 내측절삭인서트(1a)의 절삭부담을 경감시키고 외측절삭인서트(1b)의 절삭부담은 증가시켰기 때문에 경사진 방향으로의 절삭에서도 절삭부담의 불균형의 문제가 훨씬 완화되게 된다.

즉 2개 절삭날을 내측절삭인서트(1a) 및 외측절삭인서트(1b)로 장착하여 사용하는 밀링공구와 같은 절삭공구(100)를 사용하여 가공시 본 발명은 내측절삭인서트(1a)의 측방향 절삭영역을 현저히 감소시키기 때문에 측방향 절삭에 따른 칩의 폭이 절반으로 감소하여 결국 내측절삭인서트(1a)의 절삭저항이 감소되고, 최종적으로 내측절삭인서트(1a)와 외측절삭인서트(1b)의 절삭부하가 적절하게 분배되는 효과가 있다.

결국 본 발명에 따른 절삭인서트(1)는 외곽이 오각형의 구조를 가짐에 따라 내측절삭인서트(1a)와 외측절삭인서트(1b)의 사이에 절삭저항의 균형을 도모하여 가공물의 면조도를 향상시키고 동시에 절삭공정에서의 절삭공구(100)의 진동도 감소시키는 효과가 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1 절삭인서트, 1a 내측절삭인서트, 1b 외측절삭인서트, 11 제1절삭날, 12 제2절삭날, 13 제3절삭날, 14 제4절삭날, 15 제5절삭날, 100 절삭공구

Claims (4)

1. 내측절삭인서트와 외측절삭인서트가 서로 반대방향에 각각 장착되는 절삭공구에 사용되는 절삭인서트이며,
   상기 절삭인서트는 절삭날이 오각의 형상을 가지며, 상단의 양쪽 꼭지점은 90도보다 큰 둔각으로 형성되고, 하단의 좌측 꼭지점은 90도보다 작은 예각으로 형성되며 상기 하단의 우측 꼭지점은 90도보다 큰 둔각으로 형성되고,
   상기 절삭인서트의 상단에 제1절삭날이 형성되고 상기 절삭인서트의 하단에 제2절삭날 및 제5절삭날이 형성되며, 상기 절삭인서트의 좌측에 위치한 제3절삭날과 상기 절삭인서트의 우측에 위치한 제4절삭날은 서로 평행하지 않게 형성되고,
   상기 제1절삭날과 상기 제2절삭날은 평행하며, 상기 제5절삭날은 상기 제2절삭날에 대하여 위쪽으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 절삭인서트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2절삭날의 우측끝은 상기 절삭인서트의 중앙을 통과한 수선까지 형성된 것을 특징으로 하는 절삭인서트.
3. 1항에 따른 절삭인서트의 한 쌍이 서로 반대방향에 각각 장착되는 절삭공구이며,
   상기 내측절삭인서트를 180도 회전시킨 위치에서 상기 내측절삭인서트와 상기 외측절삭인서트를 중첩시켰을 때에, 상기 내측절삭인서트의 상기 제2절삭날은 상기 외측절삭인서트의 상기 제4절삭날보다 외측에 위치하며, 상기 내측절삭인서트의 상기 제3절삭날은 상기 외측절삭인서트의 상기 제2절삭날 및 상기 제5절삭날보다 더 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
4. 제3항에 있어서,
   상기 내측절삭인서트의 상기 제2절삭날은 상기 외측절삭인서트의 상기 제4절삭날보다 0.01~0.15밀리미터 외측에 위치하고, 상기 내측절삭인서트의 상기 제3절삭날은 상기 외측절삭인서트의 상기 제2절삭날보다 0.03~0.25밀리미터 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 절삭공구.

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