KR101528917B1 - 칩 제거 기계가공용 공구 및 그를 위한 절삭 인서트 - Google Patents

Abstract

칩 제거 기계가공용 공구는 기본 몸체와 두 교체가능한 절삭 인서트를 포함한다. 각 인서트는 칩면과 여유면 사이에 위치한 칩제거 주날을 포함하며, 인서트 중 제 1 인서트는 공작물의 가공 중 제 2 인서트에 선행한다. 상기 절삭 인서트는 경계선에 의해서 정해지는 영역에서 서로 겹치게 되며, 상기 제 1 절삭 인서트의 주날에 의해서 생성된 면과 다음의 상기 제 2 절삭 인서트의 주날이 시간 차를 두고 상기 경계선을 따라서 교차된다. 이미 생성된 면과 나중에 교차하는 상기 제 2 절삭 인서트의 주날은 제 1 및 제 2 구역을 포함하는 칩면을 따라 형성되며, 상기 구역들은 이미 생성된 면과 교차하게 배열되는 제 1 부분 날 및 보강된 제 2 부분 날이 형성될 수 있도록 상기 주날을 따라서 서로 떨어져서 다른 단면 형상을 가진다.

절삭 인서트, 드릴

Description

칩 제거 기계가공용 공구 및 그를 위한 절삭 인서트{A TOOL FOR CHIP REMOVING MACHINING AND A CUTTING INSERT THEREFOR}

본 출원은 2006년 9월 25일에 출원된 스웨덴 특허출원 제0602013-5를 35 U.S.C.§119 따라서 우선권으로 주장하며, 상기 스웨덴 특허출원에 공개된 전부를 본 출원에 전부 포함한다.

본 발명은 일반적으로 기본 몸체와 두 교체가능한 절삭 인서트를 포함하는 방식의 칩 제거 기계가공용 절삭 공구에 관한 것이며, 이 절삭 인서트는 칩면과 여유면 사이에 위치하는 칩 제거 주날을 포함하며, 이 중 제 1 인서트는 공작물의 가공 동안에 제 2 인서트에 선행하며, 상기 절삭 인서트는 경계선에 의해 정의되는 지역에 서로 겹치게 되며, 제 1 절삭 인서트의 주날에 의해 생성된 면과 다음의 제 2 절삭 인서트의 주날이 특정 시간 차를 두고 상기 경계선을 교차한다. 본 발명은 공구의 절삭 인서트에도 관련된 것이다.

무엇보다 금속 공작물의 기계가공용 드릴 형태의 회전가능한 공구와 결부된 문제가 본 발명의 기초를 형성한다. 더 자세하게는, 국제 특허 공보 제 WO 03/099494호 및 WO 03/099495 호에 개시되어 있고, 상품명 CoroDrill 880® 으로 시판되고 있는 종류의 인덱서블 인서트 공구에 문제점들이 발견되어 왔다. 이런 종류의 인텍서블 인서트 드릴에서, 중앙 인서트의 개별 주절삭날에 포함되는 반경 방향 외측 부분 날이 먼저에 공작물에 진입하며, 이 부분 날은 공작물에 링형 홈의 형태의 회전 면을 생성한다. 나중에 주변 절삭 인서트가 드릴의 추가 반회전 후에 상기 홈의 미소 구역을 지나게 되며, 상기 주변 절삭날은 만들어지는 구멍의 전체 단면을 완전하게 가공하기 위하여 중앙 인서트의 스윕 영역 (sweep area) 과 부분적으로 겹치게 되는데, 즉 주변 절삭 인서트의 작용 주날의 내측 부분이 이미 형성된 홈 안으로 일정 거리 들어가게 된다.

공지된 드릴의 중앙 인서트에는 주날, 더 자세하게는 4개의 주날이 형성되어 있고, 이들 각각의 주날은 서로 떨어져 위치하는 두 개의 부분 날을 포함함으로 Z형상을 가지며, 부분 날 중 반경 방향으로 최외측의 부분 날은 공구의 축방향 이송 방향에서 봤을 때 최내측에 위치하는 부분 날 앞에 거리를 두고 위치한다. 일반적으로 중앙 인서트의 외측 부분 날 다음에, 그러나 중앙 인서트의 내측 부분 날 에 앞선 단계에서 공작물에 들어가고 가공하는 개별 주변 절삭 인서트에는 실제로 곧은 주날이 형성되어 있으며, 이 주날의 날선은 절삭 인서트의 코너에 인접한 표면 정리 제 2 날 사이에 선형으로 형성되어 있다. 절삭 인서트는 양의 절삭 형상을 가져, 날선의 내측에 위치하는 칩면 뿐만 아니라, 있을 수 있는 챔퍼면 (보강 베벨) 은 절삭 인서트의 여유면과 예각을 형성한다.

상기 문제는 주변 절삭 인서트, 즉, 중앙 인서트의 외측 부분 날에 의해서 이미 형성된 회전 홈형 면과 후에 교차하는 절삭인서트에서 칩핑 및 크랙이 발생한 다는 것이다. 이런 크랙의 형성은 가끔 드릴의 파손으로 악화될 수 있다.

칩핑 및 크랙 형성의 문제는 차례로 작용하는 2 이상의 절삭 인서트 (이들의 스윕 영역은 서로 겹침) 는 다른 종류의 절삭 공구, 특히 회전 절삭 공구에서 또한 발견될 수 있는데, 더 자세하게는 특정 시간 차를 두고 선행 절삭 인서트에 의해 이미 생성된 면과 순차적으로 교차하는 다음 절삭 인서트에 상기 문제가 발생될 수 있다. 이런 공구의 예로서, 원통형 커터 형태의 밀링 커터 및 보링 공구 각각이 포함되나 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하며, 개선된 절삭 공구 및 개선된 그의 절삭 인서트를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명의 제 1 목적은 칩핑 위험과 크랙 경향을 효과적으로 억제하는 기하학적 형상을 가지면서, 절삭 공구에 적합한 절삭 인서트를 제공하는 것이다. 이와 관련하여, 희망하는 해결책은 절삭 인서트의 재료의 선택이 아닌 절삭 인서트의 기하학적 형상에 근거하고 있다는 중요성을 강조해 둔다. 다르게 말하면, 드릴 절삭 인서트는 크랙이 덜 발생하는 연질 재료가 아닌, 긴 사용 수명을 가지는 경질의 내마모성 재료로 제조될 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 기본 몸체와 두 교체 가능한 절삭 인서트를 포함하는 칩 제거 기계가공용 공구를 제공한다. 각 인서트는 칩면과 여유면 사이에 위치하는 칩 제거 주날을 포함하며 이들 중 제 1 인서트는 공작물의 가공 중에 제 2 인서트에 선행한다. 절삭 인서트는 경계선에 의해 정의되는 지역에서 서로 겹치게 되며, 제 1 절삭 인서트의 주날에 의해 생성된 면과, 시간 차를 두고, 제 2 절삭 인서트의 주날이 상기 경계선을 서로 교차한다. 이미 생성된 면을 나중에 교차하는 제 2 절삭 인서트의 주날은 제 1 및 제 2 구역을 포함하는 칩면을 따라서 형성되며, 상기 구역들은 이미 생성된 면과 교차하게 배열되는 제 1 부분 날 및 보강된 제 2 부분 날이 형성될 수 있도록 상기 주날을 따라서 서로 떨어져서 다른 단면 형상을 가진다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 여유면과 칩면 사이에 위치하는 날선을 가지는 칩 제거 주날을 포함하는 절삭 인서트를 제공한다. 칩면은 제 1 및 제 2 구역의 형태의 두 구역을 포함하며, 상기 구역은 제 1 부분 날과 보강된 제 2 부분 날을 형성하도록 다른 단면 형상을 가진다.

본 발명은 특히 회전 절삭 공구, 주로 드릴뿐만 아니라 밀링 커터에 적용 가능하다. 그러나, 본 발명의 기본 개념은 움직이지 않는 절삭 공구 (예컨대, 고정 장착되는 리밍 공구 또는 선삭 공구) 에 적용가능하다는 것을 배제하는 것은 아니다.

도 1 및 도 2 에서 보이는 공구는 드릴 본체 (1) 의 형태로 된 기본 몸체를 포함할 뿐만 아니라, 두 교체 가능한 절삭 인서트를 포함하며, 이들 중 하나는 중앙 인서트 (2) 이며, 다른 하나는 주변 절삭 인서트 (3) 이다. 드릴 본체 (1) 은 생크 형태의 전방부 (4) 뿐만 아니라 후방부 (5) 를 포함하며, 이 경우 후방부는 전방부 (4) 보다 두껍고, 공구를 회전시킬 수 있는 기계에 장착된다. 절삭 인서트 (2, 3) 는 드릴 몸체의 전단부 (6) 에 배열된다. 드릴 몸체는 중실체이고, 예를 들면 강철로 제작될 수 있으나 반드시 그럴 필요는 없고, 절삭 인서트 (2, 3) 은 초경합금과 같이 더 단단하고 더 내마모성이 좋은 재료로 제작된다.

개별 절삭 인서트는 포켓 (7) 에 장착된다. 개별 포켓 (7) 으로부터 후방에, 칩 플루트 (8) 가 형성되며, 이 칩 플루트는 나선형이고 오목하게 만곡한 경계면에 의해서 정해진다. 두 칩 플루트는 두 바 (9) 사이에 위치하며, 이 바의 외면은 원통형이다. 또한, 칩 플루트 (8) 은 예를 들면 직선형 같은 다른 형상을 가질 수도 있다. 드릴 몸체 (1) 내부에는 체널 (10) 이 형성되어 있으며, 이 채널은 드릴 몸체의 선단부 (6) 에 열려 있으며, 절삭 인서트와 칩을 냉각시키고 또한 절삭 인서트로부터 칩 배출을 돕기 위한 액체를 칩 플루트와 절삭 인서트에 전달한다.

절삭 인서트 (2, 3) 은 부속 포켓 (7) 에 스크류 (11) 에 의해서 고정되며, 이 스크류는 도 1에는 도시되어 있지 않으나, 도 3 및 4에 도시되어 있다.

또한, 이 공구는 C 로 표시한 중심 축선 주위로 특히 회전 방향 (R) 로 회전이 가능하다. 도 2 에서, P1 및 P2 는 가상의 기준 평면을 나타내며, 이들 평면은 서로에 수직하게 교차하며 공구의 단면을 4등분 한다. 주변 절삭 인서트 (3) 전체는 평면 (P1) 옆에 위치하는 반면에, 중앙 인서트 (2) 의 대부분은 평면 (P1) 의 반대 쪽에 위치한다. 절삭 인서트의 주날은 평면 (P2) 에 혹은 그 근방에 위치한다.

이제 공지의 CoroDrill 880 ® 형의 드릴의 작동을 더 자세하게 도시한 도 3~ 6을 참고로 한다.

도 5 에서 주변 절삭 인서트 (3) 뿐만 아니라 중앙 인서트 (2) 는 4개의 칩 제거 주날 (12, 19) 를 포함하는 것이 보인다. 중앙 인서트 (2) 의 각 주날 (12) 은 칩 면 (38) 과 여유면 (39) 사이에 형성되어 있으며 (도 1 참고), 두 부분 날 (13, 14) 을 포함하며, 두 부분 날은 서로 떨어져 있고, 중간 날 (15) 을 통하여 서로에 이어져 있다. 절삭 인서트의 네 코너에서, 개별 부분 날 (13) 은 부 분 날 (14) 의 경사부 (16) 에 이어져 있다. 경사부 (16) 은 둥근 코너 날 (17) 을 통하여 인접 주날에 이어져 있다. 도 5 에서, 공구는 이송 (M) 이 아래 방향으로 향하는 것으로 도시되어 있다. 이 상태에서, 도면부호 12a 로 지시된 아래의 주날이 작용되는 반면에, 다른 주날 (12) 은 작용하지 않는다. 도 5 에서 명확하게 보이듯이, 제 1 부분 날 (13) 은 부분 날 (14) 에 대하여 축방향으로 일정 거리 돌출되어 있으며, 실제로 이는 부분 날 (14) 보다 앞서 부분 날 (13) 이 작업물에 들어가서 가공한다는 것을 의미한다. 축방향으로 전방에 있는 부분 날 (13) 은 부분 날 (14) 의 반경방향 외측에 위치한다. 챔퍼면 혹은 보강 베벨 (18) 이 날의 날선 (18a) 근접하게 제공된다.

중앙 인서트 (2) 와는 달리 주변 절삭 인서트 (3) 는 도 5 에 뒷부분이 도시되어 있으며, 4각형의 기본형성을 가지며 4개의 직선 주날 (19) 를 포함하며, 이들 주날은 쌍으로 평행하고, 절삭 인서트의 인접 코너에 있는 한 쌍의 제 2 날 (20) 사이에 각각 형성되어 있다. 아래 쪽의 작용 주날 (19a) 은 반경 방향 외측의 연결 제 2 날 (20a) 과 기능적으로 상호 협력하여, 주날 (19a) 이 칩 제거 날로서 작용하고, 제 2 날 (20a) 은 형성된 구멍 면에 표면 정리 (surface-wiping) 효과를 발휘한다. 또한, 절삭 인서트는 중심 축선 (C) 에 대하여 예각으로 경사져있다는 점을 주목해야한다. 더 자세하게는, 코너날 (20a) 로부터 후방에 축방향으로 형성된 비작용의 외측 주날 (19) 은 중심 축선 (C) 과 약 2°의 각을 형성한다. 다르게 말하면, 외측 주날 (19) 은 생성된 원통형 구멍 면에 대하여 코너날 (20a) 로부터 후방으로 소정의 여유 (clearance) 를 가진다.

도 5 에서, P3 은 중심 축선 (c) 에 수직하게 형성된 가상 평면을 지시한다. 평면 (P3) 에 관하여, 중앙 인서트 (2) 의 부분 날 (13a) 은 전방으로 돌출되어 있는 반면에, 주변 절삭 인서트 (3) 의 작용 주면 (19a) 의 안쪽 부분은 대략 평면 (P3) 에 위치한다. 또한, 중앙 인서트의 반경 방향으로 안쪽의 부분 날 (14a) 이 이송 방향 (M) 에서 보았을 때, 평면 (P3) 뒤에 위치한다. 날의 이런 배치의 결과로 중앙 인서트의 반경 방향 외측 부분 날 (13a) 이 먼저 공작물에 들어가게 되고, 다음에 주변 절삭 인서트 (3) 의 작용 주날 (19a) 이 들어가고, 마지막으로 중앙 인서트의 안쪽 부분 날 (14a) 이 들어가게 된다. 이런 기능은 도 6 에도 도시되어 있으며, 도 6 은 중앙 인서트의 부분 날 (13a) 이 공작물에서 홈 (21) 의 형태로 회전 면을 어떻게 생성하는지를 개략적으로 도시하고 있다 (도 3 역시 참고). 도 6 의 좌측에, 주변 절삭 인서트의 작용 주날 (19a) 에 의해 생성된 홈형 회전면 (23) 이 실선으로 도시되어 있다. 반회전 (및 동시에 축방향 이송) 후 주변 절삭 인서트가 도 6 의 우측에 점선으로 도시되 위치에서 도면의 평면에서 홈면 (21) 을 지날 때, 주변 절삭 인서트 (3) 의 주날 (19a) 는 점 (24) 으로 나타난 경계선을 따라서 홈면 (21) 과 교차하며, 주날 (19a) 의 반경방향 안쪽 부분은 홈의 바닥으로부터 특정 거리 "s" 거리에서 떠있게 되며, 주날 (19a) 의 한정된 반경 방향 외측 부분만이 칩 제거를 하게 된다. 다르게 말하면, 절삭 인서트의 두 주날 (12, 19) 은 공통의 링형 스윕 영역에서 서로 겹치게 되며, 이 영역의 반경 방향 외측 한계는 점 (24) 이 회전할 때 생성되는 가상의 원형 경계선이다. 도 5 에서, 겹침 영역은 Z1으로 표시되어 있고, 주날 (19a) 이 칩을 제거 하는 링형 영역은 Z2로 표시되어 있다.

이와 관련하여, 보이는 간격 안에서 다른 직경을 가지는 구멍을 뚫기 위하여 다른 직경을 가지는 드릴 본체에 하나의 동일한 종류의 중앙 및 주변 절삭 인서트가 사용될 수 있다. 이 때, 드릴 직경에 따라서, 교차점 (24) 은 주변 절삭 인서트의 주날 (19a) 을 따라서 다른 위치에 위치한다.

본 발명의 일 실시예를 따른 주변 절삭 인서트를 도시한 도 7 내지 11로 이제 설명한다. 일반적으로 절삭 인서트는 정사각형의 윤곽을 가지는 평평한 면 (25) 과 같은 상면, 하면 (26; 도 5 참고) 및 절삭 인서트의 네 주날 (19) 에 인접한 네 여유면 (27) 을 포함한다. 각 주날 (19) 의 날선은 일번적으로 도면 부호 "28" 로 나타나 있다. 절삭 인서트의 평평한 상면 (25) 과 각 날선 사이에는 칩 면 (29) 이 형성되며, 이 경우, 칩 면은 오목한 기본 형상을 가진다. 개별 여유면 (27) 은 적절하게 평평하며, 절삭 인서트의 중심 축선 (C1) 에 평행하게 날선을 따라서 연장된 가상의 면과 소정의 적절한 각을 형성한다. 실제로, 이 여유 각은 5 ~ 15°이다. 따라서, 여유면 및 칩면 사이에서 형성되는 날은 비교적 예리하다. 이와 관련하여, 절삭 인서트의 만곡한 코너 날 (20) 에 인접하여 볼록 여유면 (22) 도 형성되며, 이 여유면은 평평한 인접 여유면 (27) 사이의 천이부를 형성한다.

상면 (25) 과 하면 (26) 사이에는, 부속 고정 스크류 (11) 용으로 관통 구멍 (40) 이 형성된다. 구멍 (40) 은 중심 축선 (C1) 을 가진 동심형이며, 중립면에서 절삭 인서트의 표면 연장부의 큰부분을 차지한다. 따라서, 네 주날 (19) 과 여유면 (중심 축선 (C1) 으로부터 등거리인) 과 구멍의 내부 사이의 재료 (초경합금) 의 양은 적다. 다르게 말하면, 절삭 인서트는 비교적 깨지기 쉽다.

본 종류의 공지된 주변 절삭 인서트에서, 개별 주날의 날선 및 주날의 내측에 위치하는 칩 면은 날의 한 단부로부터 다른 단부까지 단절되지 않고 형성되어 있다(즉, 날은 그의 전체 길이를 따라서 동일하게 예리한 형상(양의 절삭 형상)을 가진다).

도 7 내지 11에서 보이는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 특징은 절삭 인서트의 각 칩면 (29) 에는 두 다른 구역 (29a, 29b) 이 형성되며, 이들 구역은 상이한 단면 형상을 가져서 다른 특성을 가지는 두 부분 날 (19a, 19b) 이 형성된다. 이 경우, 날선 (28) 에 가장 가깝게 위치하여 여유면 (27) 과 상이한 큰 각을 형성하는 상기 구역의 표면의 일 부분에 의해 두 면 구역 (29a, 29b) 의 상이한 단면 형상이 주어진다. 따라서, 제 1 면 구역 (29a) 을 따라서 날선 (28a) 에 가장 가깝게 위치한 표면 부분 (34)(도 9 참고)이 여유면 (27) 과 제 1 예각 (α) 을 형성고, 제 2 구역 (29b) 을 따르는 대응하는 표면 부분 (35) (도 10 참조) 과 여유면 (27) 은 제 2 각 (β) 를 형성하며, 이 각은 상술한 제 1 각 (α) 보다 크다. 즉, 제 1 구역 (29a) 을 따르는 부분 날 (19a) 은 최적의 칩 제거를 위하여 통상적인 방식으로 상당히 예리하며, 용이하게 절삭하는 반면에, 제 2 구역 (29b) 을 따르는 부분 날 (19b) 은 덜 예리하며 따라서 더 튼튼하다.

도 7 에서, 구역 (29a, 29b) 은 곡선 (30) 에 의해서 서로 떨어져 위치하고 있으며, 추가적인 두 곡선 (31,32) 은 일반적으로 두 구역의 길이 신장을 나타내는 것을 볼 수 있다. 그러나, 곡선 (30, 31, 32) 은 가상이며 칩면 구역 (29a, 29b) 의 대략적인 길이를 나타내기 위하여 사용될 뿐만 아니라, 이 경우 칩면이 오목면을 가지는 것을 명확하게 보여주기 위하여 사용된다. 실제로, 이 곡선은 절삭 인서트에 존재하지 않는데, 주변 칩면 (29) 이 경계선 (33) 을 통하여 상면 (25) 에 대항하여 연결된 부분에서 하나의 동일한 오목 기본형상을 가지기 때문이다. 그러나, 서로 다른 칩면 구역 (29a, 29b) 은 이하에 자세히 설명하는 바와 같이 날선 근처에서 다른 단면 형상을 가진다.

심지어 구역 (29a) 에 있는 부분 날 (19a) 이 비교적 예리하더라도, 그 부분 날은 날선 (28a) 에 인접한 챔퍼면 (34) 을 포함한다 (예컨대 도 9 참조). 이 챔퍼면 (34) 은 날선에 가장 가깝게 위치한 칩면 구역 (29a) 의 표면 부분을 형성하며, 통상적인 소위 보강 베벨의 역할을 수행한다. 실제로, 챔퍼면 (34) 는 평탄하며, 비교적 좁다(예를 들면 0.1㎜ 정도의 폭을 가진다).

제 2 칩면 구역 (29b) 을 따르는 부분 날 (19b) (도 10 참조) 또한 날선 (28b) 에 인접한 챔퍼면 (35) 을 포함한다. 그러나, 이 챔퍼면 (35) 은 챔퍼면 (34) 보다 상당히 넓으며, 동시에 챔퍼면 (34) 에 비하여 여유면 (27) 과 더 큰 각 (β) 을 형성한다. 이렇듯이, 챔퍼면 (35) 의 날 보강 효과는 좁은 챔퍼면 (34) 의 대응하는 보강 효과보다 상당히 크다.

도 10 에서, 제 1 부분 날 (19a) 의 단면 형상은 점선 (37) 으로 표시되어 있다. 따라서, 구역 (29b) 을 따라 이루어진 날 형상의 변경은 넓은 챔퍼면 (35) 과 점선 (37) 사이에 포함된 재료가 구역 (29b) 에서 제거되는 것을 포함한 다. 따라서, 구역 (29b) 을 따라서 연장된 주날 (19) 의 부분 날 (19b) 은 일반적으로 구역 (29a) 을 따라 연장된 부분 날 (19a) 보다 더 무디며 더 강하다.

예를 들면, 챔퍼면 (34) 은 경계선 (30, 31) 사이의 거리로 결정되는 전체 길이 (La) 를 따라서 동일하게 좁다. 또한, 길이 (Lb) 의 대부분을 따라서 넓은 챔퍼면 (35) 역시 동일하게 좁다. 그러나, 챔퍼면 (34) 에 연결되는 방향으로 챔퍼면 (35) 은 연속적으로 가늘어진다.

실제로, 두 챔퍼면 (34, 35) 은 평평하고 대략적으로 동일한 길이일 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 챔퍼면은, 특히 챔퍼면 (35) 은, 평평한 것과 다른 형상을 가질 수 있다. 따라서, 챔퍼면 (35) 은 큰 곡률 반경으로 결정되는 약간 볼록한 형상을 가질 수 있다.

도 7, 8 및 11 에서 보이듯이, 칩면의 오목한 부채꼴형 구역 (29c) 은 두 인접 구역 (29a, 29b) 사이의 천이부를 형성한다. 이 구역 (29c) 은 코너날 (20) 에서 보강 챔퍼면 (36) 에 연결된다. 도 11에서 코너 챔퍼면 (36) 은 챔퍼면 (34) 보다 다소 넓고, 챔퍼면 (35) 보다는 좁다.

도 9 에서, 도면 부호 "Wa" 는 챔퍼면 (34) 의 폭을 나타내고, 도 10 에서 도면 부호 "Wb" 는 챔퍼면 (35) 의 폭을 나타낸다. 챔퍼면의 폭의 차이는 절삭 인서트의 용도에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 챔퍼면 (35) 의 폭 (Wb) 은 적어도 챔퍼면 (34) 의 폭 (Wa) 보다 1.5 배 더 커야 한다. 도시된 실시예에서 비 Wb: Wa = 0.214:0.100 이다. 그러나, 만일 구역 (29a) 전부가 보강 챔퍼면 (34) 을 포함한다면, 챔퍼면 (35) 의 폭 (Wb) 은 챔퍼면 (34) 의 폭 (Wa) 보다 최 대 10 배 더 클 수 있다.

또한, 각 (β) 은 각 (α) 보다 적어도 2° 커야 한다. 도시된 실시예에서, 여유면 (27) 의 여유 각은 11°이며, 각 (α) 는 84.0°인 반면에, 각 (β) 은 88.5°이다. 실제에서, 각 (α) 은 85°를 초과하지 않는 반면에, 각 (β) 은 85°미만이지 않아야 한다.

절삭 인서트의 도시된 실시예에서, 보강 챔퍼면 (35) 은 챔퍼면 (34) 에 대하여 "접어 넣어지는 방식 (being folded down)"으로 제공된다. 이는 부분 날 선 (28b) (여기에 챔퍼면 (35) 이 연결됨) 이 챔퍼면 (34) 을 따르는 대응 부분 날 선 (28a) 보다 더 낮은 높이에 위치하는 것을 의미한다. 이 부분 날 선 (28a, 28b) 은 챔퍼면 (35) 의 테이퍼링 부부에 인접한 가장 짧은 부분 날 선을 통하여 서로에 이어져 있다(도 7 참고)

본 발명의 이점은, 다음 절삭 인서트 (이 경우 주변 절삭인서트) 의 작용 주날이 앞의 절삭 인서트에 의해서 생성된 회전 면 (생성과 관련하여 변형 경화됨) 과 교차하는 영역에서 강한 보강을 얻는다는 것이다. 다르게 말하면, 드릴이 작동 중 회전할 때, 교차점 (24) 이 강하게 보강된 제 2 부분 날 (19b) 을 따라서 위치하게 된다. 이렇게, 칩핑 혹은 크랙의 형성 경향이도 주날의 이 부분에 효과적으로 억제된다.

본 발명과 관련하여 실시된 시험의 결과 공구가 작동 중 진동할 때, 종래의 공지 절삭 인서트에서 크랙 형성 문제가 특히 두드러지게 나타났다. 본 발명에 따른 절삭 인서트를 사용한 경우, 칩핑 혹은 크랙은 전혀 관찰되지 않았으며, 심지어 드릴이 심한 진동을 받을 때도 보이지 않았다. 또한, 본 발명의 기대하지 않았던 이점은 예를 들면 저 탄소 함유량의 강철 같은 긴 칩핑 재료의 가공과 관련하여 칩 형성이 개선된다는 것이다.

발명의 기본을 형성하는 문제는 주로 두 가지 다른 방법으로 해결될 수 있다. 도 7 ~ 11 에 나온 해결책은 보강된 제 2 날이 날 각 (즉, 챔퍼면 (35) 과 여유면 (27) 사이의 각 (β)) 을 증가시켜 제공된다는 사실에 기본적으로 근거한 것이다. 도 12 및 도 13 에서는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 다른 실시예를 도시하고 있는데, 여기서 희망하는 보강은 챔퍼면과 여유면 사이의 각을 다르게 하지 않고 제 1 챔퍼면 (34) 보다 더 큰 폭을 제 2 쳄퍼면 (35) 에 제공함으로써 얻어진다. 도 12 와 13 에서, 따라서 챔퍼면 (34) 과 여유면 (27) 사이의 각 (α) 은 챔퍼면 (35) 과 여유면 (27) 사이의 각 (β) 과 같으며, 보강된 부분 날의 챔퍼면 (35) 의 폭 (Wb) 은 챔퍼면 (34) 의 폭 (Wa) 보다 크다. 실시예에서, Wb 는 Wa보다 약 3배 더 크며, α 및 β 는 대략 85°이다.

본 발명은 상술한 실시예 및 도면 만으로 제한되지 않는다. 따라서, 절삭 인서트의 기하학적 형상은 본 발명의 범위 내에서 변화할 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 칩면의 두 구역은 서로에 연장부에 위치한다(즉, 일반적으로 직선인 주날에 인접하게 위치). 그러나, 이는 본 발명이 각진 혹은 부서진 날 (broken edge) 을 가진 인덱서블 인서트 드릴 절삭 인서트에 적용되는 것을 배제하지 않는다. 또한, 공통의 직선 날선에 인접한 두 다른 칩면 구역을 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 위에서 예시한 것 (도 10 참조) 과 같이 재료가 제거되는 대신에, 보강된 제 2 부분 날을 제공하도록, 제 2 칩면 구역에 재료가 쌓인다. 보인 실시예에서 칩면의 제 2 구역을 따르는 보강 챔퍼면은 뚜렷한 길이 신장을 가진다는 사실의 결과로서, 하나의 동일한 주변 절삭 인서트가 주날의 교차점이 주날의 날카롭고 깨지기 쉬운 부분 날을 따라서 끝나는 위험이 발생함 없이 다른 직경을 가진 드릴 몸체에 사용될 수 있다. 그러나, 만일 주날이 하나의 동일한 소정 지점에서 이미 생성된 회전 면과 항상 교차한다면, 보강된 부분날의 길이는 절삭이 용이한, 칩제거 부분 날의 최적의 길이를 유지하면서 충분히 감소될 수 있다. 또한, 예시한 챔퍼면의 기하학적 형상은 매우 상당히 변화될 수 있다. 따라서, 챔퍼면의 경계선은 선형일 뿐만 아니라 매우 복잡한 형상의 곡선일 수 있다. 또한, 절삭 인서트의 주날에 인접한 여유면은 연속적이고 평평한 면일 필요는 없다. 따라서, 개별 여유면은 부속 부분 날에 인접한 부분 구역으로 나눠질 수 있으며, 두 구역은 다른 여유 각을 가진다.

본 발명은 드릴뿐만 아니라 다른 절삭공구 특히 회전 공구에도 적용가능하다. 따라서, 본 발명은 원통형 커터 (절삭 인서트는 반경방향 대신에 축방향으로 서로 겹치게 된다) 와 같은 밀링 커터에도 적용하는 것도 가능하다. 적용 가능한 다른 절삭 공구는 리밍 공구인데, 이 공구가 회전가능한지 혹은 움직이지 않는지는 관계없다. 심지어, 선삭 공구 등과 같은 진정 움직이지 않는 절삭 공구에 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

본 발명은 특정 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으나, 설명한 실시예의 무수히 많은 변형예, 대체예 및 변화가 청구범위 및 그 균등 범위 정해진 것과 같 은 본 발명의 범위로부터 멀어지지 않고서 가능하다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시에에 제한되는 것을 의미하는 것이 아니라, 이하의 청구범위의 언어 의해서 정해지는 전체 범위를 가진다는 것을 의미한다.

첨부되고 명세서의 일부를 구성하는 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명의 특징을 설명하기 위하여 이하에 설명할 상세한 설명 및 위에서 설명한 일반적 설명과 함께 도시하고 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 인덱서블 인서트 공구 형태의 절삭 공구의 사시도이다.

도 2 는 도 1 의 공구의 전단부를 보이는 끝면도이다.

도 3 은 공작물의 가공 동안에 공구의 중앙 인서트를 보이는 부분 사시도이다.

도 4 는 공구의 추가 반회전 후에 작동 중인 주변 절삭 인서트를 보이는 유사 사시도이다.

도 5 는 중앙 인서트의 상면 및 주변 절삭 인서트의 하면을 보이고, 공구의 기하학적 중심 축선에 대한 절삭 인서트의 위치를 도시하는 개략도이다.

도 6 은 각 절삭 인서트에 의하여 생성되는 회전 면의 윤곽 형상을 보이는 개략도이다.

도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 주변 절삭 인서트의 사시도이다.

도 8 은 도 7 에서의 밀링 인서트를 위에서 본 평면도이다.

도 9 는 도 8 의 A 단면에서 취한 절삭 인서트의 기하학적 형상을 보이는 개략도이다.

도 10 은 도 8 의 B 단면에서 취한 절삭 인서트의 기하학적 형상을 보이는 개략도이다.

도 11 은 도 8 의 C 단면에서 취한 절삭 인서트의 기하학적 형상을 보이는 개략도이다.

도 12 는 본 발명에 따른 절삭 인서트의 다른 실시예의 유사 A 단면을 나타낸 도면이다.

도 13 은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 다른 실시예의 유사 B 단면을 나타낸 도면이다.

Claims (30)

1. 기본 몸체와 두 교체가능한 절삭 인서트를 포함하는 칩 제거 기계가공용 공구에 있어서, 각 인서트는 칩면과 여유면 사이에 위치한 칩제거 주날을 포함하며, 상기 인서트 중 제 1 인서트는 공작물의 가공 중에 제 2 인서트에 선행하며, 상기 절삭 인서트는 경계선에 의해서 정해지는 영역에서 서로 겹치게 되며, 상기 제 1 절삭 인서트의 주날에 의해서 생성된 면과 다음의 상기 제 2 절삭 인서트의 주날이 시간 차를 두고, 상기 경계선을 따라서 서로 교차되며,

   이미 생성된 면과 나중에 교차하는 상기 제 2 절삭 인서트의 주날은 제 1 및 제 2 구역을 포함하는 칩면을 따라 형성되며, 상기 구역들은 이미 생성된 면과 교차하게 배열되는 제 1 부분 날 및 보강된 제 2 부분 날이 형성될 수 있도록 상기 주날을 따라서 서로 떨어져서 다른 단면 형상을 가지고,

   상기 칩면의 제 2 구역을 따르는 부분 날 선은 제 1 구역을 따르는 부분 날 선보다 더 낮은 높이에 위치하는 칩 제거 기계가공용 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공구는 회전 가능하며, 상기 절삭 인서트들은 회전 면을 생성하도록 배열되며, 회전면의 경계선은 원형인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 공구는 기본 몸체인 드릴 몸체와 절삭 인서트인 중앙 인서트와 주변 절삭 인서트를 포함하는 드릴이며, 상기 중앙 인서트와 주변 절삭 인서트는 드릴 몸체의 선단부에 형성된 두 포켓에 장착되며, 이 포켓으로부터 칩 플루트가 드릴 몸체를 따라서 후방으로 신장되어 있으며, 상기 드릴의 회전 동안에 두 절삭 인서트의 주날이 링형 겹침 영역에서 서로 오버랩되는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 칩면은 상기 주변 절삭 인서트에 포함되고 상기 칩 체거 주날에 연결되며, 이 칩 제거 주날은, 상기 절삭 인서트의 코너에 위치하여 기능적으로 상호 협력하는 표면 정리 제 2 날에 이어져 있으며, 제 1 부분 날은 상기 제 2 날과 제 2 부분 날 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 주변 절삭 인서트는 4각형 기본 형상을 가지며, 중심으로부터 동일한 거리에 위치하며 쌍을 지어 평행한 4개의 주날과 코너쪽에 위치하는 4개의 제 2 날을 포함하며, 상기 날들의 날선은 곡선이며 주어진 주날에 포함된 제 1 부분 날의 날선과 인접 주날에 포함된 제 2 부분 날의 날선 사이의 천이부를 개별적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 주날에 가장 근접하게 위치한 절삭 인서트의 상기 두 칩면 구역의 표면 부분은 여유면과 서로 다른 각 (α,β) 을 형성하며, 상기 서로 다른 각 (α,β) 은 예각이고, 상기 주날에 연결된 제 1 구역의 표면 부분과 여유면 사이의 각 (α) 은 상기 주날과 연결된 제 2 구역의 표면부분과 여유면 사이의 각 (β) 보다 작은 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 각 (β) 은 제 1 각 (α) 보다 2°이상 큰 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 각 (α) 은 85°이하인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 각 (β) 은 85°이상인 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 칩면은 오목한 기본 형상을 가지며, 하나 이상의 칩면 구역은 상기 주날에 인접한 챔퍼면을 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 두 칩면 구역은 챔퍼면을 포함하며, 제 2 칩면 구역에 포함된 챔퍼면은 최소 폭이 제 1 칩면 구역에 포함된 챔퍼면의 최대 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
12. 제 10 항에 있어서, 개별 챔퍼면은 그 길이 신장의 대부분을 따라 동일한 폭 을 가지는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 두 칩면 구역은 실질적으로 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
14. 제 1 항에 있어서, 주날에 가장 근접하게 위치한 두 칩면 구역의 표면 부분과 여유면 사이의 각은 동일한 것을 특징으로 하는 칩 제거 기계가공용 공구.
15. 삭제
16. 여유면과 칩면 사이에 위치하는 날선을 가지는 칩제거 주날을 포함하는 절삭 인서트에 있어서, 상기 칩면은 제 1 및 제 2 구역 형태의 두 구역을 포함하며, 이들 구역은 제 1 부분 날과 보강된 제 2 부분 날을 형성하도록 서로 다른 단면 형상을 가지고,

    상기 칩면의 제 2 구역을 따르는 부분 날 선은 제 1 구역을 따르는 부분 날 선보다 더 낮은 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 인서트는 드릴 절삭 인서트인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 인서트는 주변 절삭 인서트이며, 그의 칩 제거 주날은, 상기 절삭 인서트의 코너에 인접하게 위치하여 기능적으로 상호 협력하는 표면 정리 제 2 날에 이어져 있으며, 주날의 제 1 부분 날은 상기 제 2 날과 제 2 부분 날 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 인서트는 4각형의 기본 형상을 가지며, 중심으로부터 동일한 거리에 위치하며 쌍을 지어 평행한 4개의 주날과 코너쪽에 위치하는 4개의 제 2 날을 포함하며, 상기 날들의 날선은 곡선이며, 제 1 부분 날을 따르는 날선과 인접 주날의 제 2 부분 날을 따르는 날선 사이의 천이부를 개별적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
20. 제 16 항에 있어서, 상기 날선에 가장 근접하게 위치한 상기 두 칩면 구역의 표면 부분은 부속된 여유면과 서로 다른 각 (α,β) 을 형성하며, 상기 서로 다른 각 (α,β) 은 예각이고, 상기 날선에 연결된 제 1 칩면 구역의 표면 부분과 여유면 사이의 각 (α) 이 상기 주날과 연결된 제 2 구역의 면부분과 여유면 사이의 각 (β) 보다 작은 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 2 각 (β) 은 제 1 각 (α) 보다 2°이상 큰 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 제 1 각 (α) 은 85°이하인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 제 2 각 (β) 은 85°이상인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
24. 제 16 항에 있어서, 두 구역과 두 부속 여유면 사이의 각(α, β) 은 동일한 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
25. 제 16 항에 있어서, 상기 칩면은 오목한 기본 형상을 가지며, 하나 이상의 칩면 구역은 상기 날선에 인접한 챔퍼면을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
26. 제 16 항에 있어서, 상기 두 칩면 구역은 챔퍼면을 포함하며, 제 2 칩면 구역에 포함된 챔퍼면은 최소 폭이 제 1 칩면 구역에 포함된 챔퍼면의 최대 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
27. 제 26 항에 있어서, 개별 챔퍼면은 그 길이 신장의 대부분을 따라 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
28. 제 26 항에 있어서, 상기 두 칩면 구역은 실질적으로 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
29. 제 25 항에 있어서, 상기 챔퍼면의 각각은 평평한 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
30. 삭제

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