KR101591660B1 - 날끝 교환식 회전 공구 - Google Patents

Abstract

(과제)
인서트에 형성한 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저감을 실현하고, 또한 고능률의 고이송 가공에 적합한 날끝 교환식 회전 공구를 제공한다.
(해결수단)
회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시에서 다각형 평판상 또는 환구형을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구이다. 이 인서트에는 주절삭날의 경사면에 네가티브 호닝, 랜드를 형성하고, 코너부에는 R 형상의 코너 칼날을 형성한다. 그리고 회전 공구 본체에 이 인서트를 장착했을 때, 회전 공구 본체의 회전축 방향에 대한 최하점을 인서트의 주절삭날이 갖도록 하는 동시에, 네가티브 호닝, 또는 네가티브 호닝과 랜드의 폭을, 이 최하점에서부터 회전 공구 본체의 회전축 방향에 대한 외주측 방향을 향하여, 점차 증가하도록 형성함으로써, 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저감을 실현하는 날끝 교환식 회전 공구이다.

Description

날끝 교환식 회전 공구{Cutting tip replacement type rotary tool}

본 발명은 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저저항화를 실현하여 고능률로 가공할 수 있는 고이송 가공용에 적합한 날끝 교환식 회전 공구에 관한 것이다.

각종 금형을 성형 가공에 의해 제조할 때에, 절삭 공구의 공구 본체에, 평면시에서 마름모, 대략 평행사변형 등의 다각 형상, 또는 환구형(환형 형상) 등을 이룬 판상의 인서트(인서트 칩) 중 어느 하나를 장착하고, 피삭재가 되는 금형 소재에 고이송 가공을 행하는 것이 이루어지고 있다.

이와 같이 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구를 사용하여, 피삭재에 고이송 가공을 행하면, 인서트의 절삭날에 결손 등의 문제가 발생하기 쉬워진다. 이로 인해, 고이송 가공을 행해도 인서트의 절삭날에 결손 등의 문제 발생을 방지하기 위해서, 인서트의 형상 등을 개량한 여러 가지 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 하기의 특허 문헌에 기재된 발명이 제안되어 있다.

특허 문헌 1(일본 공개특허공보 2000-5921호)에 기재된 발명에 있어서는, 코너부나 홈 절삭에 있어서의 비비리 진동을 억제하여 칩의 결손 트러블이 쉽게 일어나지 않는 안정된 고능률 가공을 실현하는 날끝 교환식 회전 공구의 제공을 목적으로 하여, 인서트는 주절삭날과 외주날을 가지며, 주절삭날의 노치각이 3도 이상, 35도 이하이며, 또한 주절삭날은 원호 또는 원호상을 이루고, 외주날은 공구 중심축에 대하여 백 테이퍼가 부여되도록 직선 또는 원호, 원호상으로 한 날끝 교환식 회전 공구가 제안되어 있다.

특허 문헌 2(일본 공개특허공보 2002-46002호)에 기재된 발명에 있어서는, 표면에 흑피 등의 경질층이 형성된 피삭재를 절삭하기에 적합한 인서트가 제안되어 있다. 그리고, 이 인서트는 주절삭날의 호닝면의 호닝 폭과 호닝 각을, 주절삭날의 양 단부에서부터 중앙부로 감에 따라 함께 점차 크게 하는 것이 기재되어 있다. 또한, 호닝 폭은, 주절삭날의 양 단부에서는 0.05mm 내지 0.5mm의 범위로 하고, 주절삭날의 중앙부에서는 0.1mm 내지 1.0mm의 범위로 하고, 또한, 호닝 각은, 주절삭날의 양 단부에서는 5 내지 45°, 주절삭날의 중앙부에서는 10 내지 60°의 범위로 하는 것이 제안되어 있다.

특허 문헌 3(일본 공개특허공보 2002-192407호)에 기재된 발명에 있어서는, 노치량이 인서트 노우즈의 원호상 절삭날의 범위가 되는 마무리 절삭에 사용되는 절삭 공구에 있어서, 마무리면 거칠기의 저하를 초래하지 않고 공구의 장수명화를 도모하는 것을 목적으로 한 절삭 공구가 제안되어 있다. 이 절삭 공구에 사용되는 인서트에 있어서는, 노우즈의 원호상 절삭날을 따라 모따기부가 형성되고, 경사면측에서 본 원호상 절삭날에 있어서의 모따기폭을, 원호상 절삭날과 노우즈를 사이에 개재하는 2개의 직선상 절삭날의 각 접속점 근방으로부터, 원호상 절삭날의 원호의 대략 중간점을 향하여 점차 넓어지도록 하는 것이 기재되어 있다. 이것에 의해, 모따기폭이 작은 원호상 절삭날 부분을 앞면 여유 경계측에 위치시키고, 모따기폭이 큰 원호상 절삭날 부분을 측면 여유 경계측에 위치시켜서 절삭을 행할 수 있기 때문에, 마무리면 거칠기의 저하를 초래하지 않고 공구의 장수명화를 도모하는 것이다.

특허 문헌 4(일본 공개특허공보 2008-837호)에 기재된 발명에 있어서는, 절삭 성능 악화의 우려가 없는 인서트가 제안되어 있다. 이 인서트는 대략 다각형 평판상을 이루고, 대향하는 다각형면의 변 모서리부에 절삭날을 형성한 인서트로서, 각 다각형면의 중앙부에 형성된 적어도 1개의 보스면과, 이 보스면과 절삭날 사이에 형성된 브레이커 홈과, 절삭날을 따라 이 절삭날로부터 내부를 향하여 연신되는 랜드면을 구비하고 있다. 그리고, 다각형면의 적어도 1개의 코너부에서는, 코너 절삭날에 있어서의 랜드면의 폭(L1)보다도 코너 절삭날로부터 각각 연신되는 한 쌍의 직선 절삭날에 있어서의 랜드면의 폭(L2)이 크게 설정되고, 또한 코너 절삭날에 있어서의 코너 선단과 보스면의 거리(L3)보다도 직선 절삭날과 보스면의 거리(L4)가 작게 설정되는 것이 기재되어 있다. 이것에 의해, 절삭 저항이나 마무리면의 표면 거칠기에 대한 영향이 큰 코너 절삭날의 날카로움을 손상시키지 않고, 비교적 부하가 높은 직선 절삭날의 날끝 강도를 높이고자 하는 것이다.

특허 문헌 5(일본 공개특허공보 2008-207273호)에 기재된 발명에 있어서는, 인서트의 코너부 근방의 절삭날로 절삭시의 온도 차이에 의해 발생하는 손상을 방지할 수 있는 절삭 공구가 제안되어 있다. 이 인서트는 다각형 판상으로서, 경사면과 여유면의 교차 모서리를 절삭날로 하고, 경사면의 코너부에 R 절삭날을 형성하고, 경사면과 절삭날로 이어지는 외주부에 같은 폭을 갖는 랜드를 형성하고, 적어도 코너부의 랜드로 이어지는 경사면의 중앙측에 브레이커 홈을 형성하고 있다. 또한, R 절삭날에 이어지는 변부 절삭날에 노치를 형성하는 동시에, 노치 코너부의 외삽 정점(p1)으로부터의 거리를 절삭날의 1변의 길이(L1)에 대하여 0.2L1 이하로 하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 6(일본 공개특허공보 제(평)4-93110호)에 기재된 발명에 있어서는, 환구 인서트(환구 칩)를 장착한 정면 밀링 커터에 있어서, 환구 인서트의 날끝구성 및 장착 구성 등을 개선하여 내열 강철 등에 적합한 정면 밀링 커터가 제안되어 있다. 이 환구 인서트는 대략 원판상을 이루고 그 둘레 측면에 여유각이 부여되며, 이 둘레 측면은 6개의 직선 모서리에 의한 경사 평면 및 직선 모서리보다 큰 원호 모서리에 의한 경사 원호면으로 구성되어 있다. 또한, 환구 인서트가 컷터 본체의 장착 홈 내에 있는 로케이터에 의해 위치 결정되는 동시에, 이 로케이터는 환구 인서트에 대하여 절삭에 관여하는 직선 모서리가 컷터 본체의 축 방향에 대하여 직교하는 방향으로 위치 결정하는 것이 개시되어 있다.

특허 문헌 7(일본 공개특허공보 제(평)9-225724호)에 기재된 발명에 있어서는, 칩핑이나 결손이 일어나기 어렵고, 고경도재의 절삭 가공에 있어서도 절삭날의 수명을 늘릴 수 있는 밀링 커터용의 환구 인서트(환구 칩)가 제안되어 있다. 이 환구 인서트는 전체 둘레에 여유각을 갖는 인서트 본체의 외주연에 복수의 절삭날 경사면을 형성하고, 이러한 절삭날 경사면을 측면시에서 상면을 향하여 돌출되는 원호상으로 형성하는 것이 개시되어 있다. 이와 같이 절삭날 경사면을 측면시에서 상면을 향하여 돌출되는 원호상으로 형성함으로써, 절삭날 경사면이 절삭재에 당접할 때, 가장 산이 높은 부분이 처음에 절삭재에 닿고, 서서히 산이 낮은 부분에 닿기 때문에, 접촉 시간이 길어져 충격력을 저감시킬 수 있어 칩핑, 결손이 일어나기 어려워 고경도재의 절삭 가공에 있어서도 절삭날의 수명을 연장할 수 있는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 2000-5921호 특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 2002-46002호 특허 문헌 3: 일본 공개특허공보 2002-192407호 특허 문헌 4: 일본 공개특허공보 2008-837호 특허 문헌 5: 일본 공개특허공보 2008-207273호 특허 문헌 6: 일본 공개특허공보 제(평)4-93110호 특허 문헌 7: 일본 공개특허공보 제(평)9-225724호

상기한 특허 문헌 1 내지 5에 기재된 발명에 있어서는, 평면시에서 삼각형상, 또는 대략 4각 형상을 이루는 인서트, 또는 이들 인서트를 장착한 절삭 공구가 제안되어 있지만, 어느 발명도 인서트에 형성한 주절삭날의 내결손성을 유지하면서, 절삭 저항의 저감을 실현하고, 또한 고능률로 가공할 수 있는 고이송 가공에 적합한 구성으로 하는 것에 관해서는 기재되어 있지 않다.

즉, 특허 문헌 1에 기재된 날끝 교환식 회전 공구는, 코너부나 홈 절삭에 있어서의 비비리 진동을 억제하여, 인서트의 결손 트러블이 생기기 어렵게 하기 위해, 인서트는 주절삭날과 외주날을 가지며, 주절삭날의 노치각을 3도 이상, 35도 이하로 하고, 또한 주절삭날은 원호 또는 원호상을 이루도록 하고, 외주날은 공구중심축에 대하여 백 테이퍼가 부여되도록 직선 또는 원호, 원호상으로 한 것이다. 따라서, 절삭시의 절삭 저항의 저감을 실현하기 위한 대책, 예를 들면, 인서트의 절삭날부에 형성하는 네가티브 호닝이나 랜드의 폭을 배려하는 것에 관해서는 개시되어 있지 않다.

특허 문헌 2에 기재된 인서트는, 주절삭날의 호닝면의 호닝 폭과 호닝 각을, 주절삭날의 양 단부로부터 중앙부로 감에 따라 함께 점차 크게 함으로써, 경질층이 형성되어 있는 피삭재를 절삭 가공할 때에, 절삭날의 양 단부보다도 중앙부측 부분에 있어서 내결손성을 향상시키고자 하는 것이다. 따라서, 특허 문헌 2에 기재된 발명에 있어서도, 절삭시의 절삭 저항의 저감을 실현하기 위한 대책에 관해서는 개시되어 있지 않다.

특허 문헌 3에 기재된 절삭 공구는, 마무리면 거칠기의 저하를 초래하지 않고 공구의 장수명화를 도모하기 위해서, 인서트 노우즈의 원호상 절삭날을 따라 모따기부를 설치하고, 경사면측에서 본 이 원호상 절삭날에 있어서의 모따기(네가티브 호닝 등)의 폭을, 원호상 절삭날과, 노우즈를 사이에 개재하는 2개의 직선상 절삭날의 각 접속점 근방으로부터, 원호상 절삭날의 원호의 대략 중간점을 향하여 점차 넓어지도록 형성한 것이다. 이것에 의해, 모따기폭이 작은 원호상 절삭날 부분을 앞면 여유 경계측에 위치시키고, 모따기폭이 큰 원호상 절삭날 부분을 측면 여유 경계측에 위치시켜 절삭을 행할 수 있기 때문에, 마무리면 거칠기의 저하를 초래하지 않고 공구의 장수명화를 도모하는 것이 기재되어 있지만, 특허 문헌 3에 기재된 발명에 있어서도, 절삭시의 절삭 저항의 저감을 실현하기 위한 대책에 관해서는 개시되어 있지 않다.

특허 문헌 4에 기재된 인서트는, 각 다각형면의 중앙부에 형성된 적어도 1개의 보스면과, 이 보스면과 절삭날 사이에 형성된 브레이커 홈과, 절삭날을 따라 이 절삭날로부터 내부를 향하여 연신되는 랜드면을 구비하고 있다. 그리고, 다각형면의 적어도 1개의 코너부에서는, 코너 절삭날에 있어서의 랜드면의 폭(L1)보다도 코너 절삭날로부터 각각 연신되는 한 쌍의 직선 절삭날에 있어서의 랜드면의 폭(L2)을 크게 설정함으로써, 직선 절삭날이 칩핑이나 결손되는 것을 방지하고자 하는 것이다. 따라서, 특허 문헌 4에 기재된 발명에 있어서도, 절삭시의 절삭 저항의 저감을 실현하기 위한 대책에 관해서는 개시되어 있지 않다.

특허 문헌 5에 기재된 인서트는, 경사면의 코너부에 R 절삭날을 형성하고, 경사면과 절삭날에 이어지는 외주부에 같은 폭을 갖는 랜드를 형성하고, 또한, R 절삭날에 이어지는 변부 절삭날에 노치를 형성함으로써, 절삭시의 온도차에 의해 발생하는 절삭날의 결손 등의 손상을 방지하는 것이지만, 특허 문헌 5에 기재된 발명에 있어서도, 절삭시의 절삭 저항의 저감을 실현하기 위한 대책에 관해서는 개시되어 있지 않다.

특허 문헌 6에 기재되어 있는 환구 인서트는, 대략 원판상을 이루고 그 둘레 측면에 여유각이 부여되고, 이 둘레 측면은 6개의 직선 모서리에 의한 경사 평면 및 직선 모서리보다도 큰 원호 모서리에 의한 경사 원호면으로 구성함으로써, 내열 강철 등의 절삭 가공에 있어서 절삭날의 손상을 개선하고자 하는 것으로, 특허 문헌 6에 기재된 발명에 있어서도, 절삭시의 절삭 저항의 저감을 실현하기 위한 대책에 관해서는 개시되어 있지 않다.

특허 문헌 7에 기재되어 있는 환구 인서트는, 전체 둘레에 여유각을 갖는 인서트 본체의 외주연에 복수의 절삭날 경사면을 형성하고, 이들 절삭날 경사면을 측면시에서 상면을 향하여 돌출되는 원호상으로 형성함으로써, 절삭날의 칩핑이나 결손이 일어나기 어렵게 한 것이다. 그러나, 특허 문헌 7에 기재된 발명에 있어서도, 절삭시의 절삭 저항의 저감을 실현하기 위한 대책에 관해서는 개시되어 있지 않다.

그래서, 본 발명의 목적은 인서트를 회전 공구 본체에 착탈 자유 자재로 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서, 인서트에 형성한 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저저항화를 실현하고, 또한, 고능률로 가공할 수 있는 고이송 가공용으로서 적합한 날끝 교환식 회전 공구를 제공하는 것에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 날끝 교환식 회전 공구는, 회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시에서 다각형 평판상을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서,

상기 인서트의 주절삭날의 능선부는 상기 인서트의 외측 방향으로 볼록 형상을 이루고, 상기 주절삭날의 경사면에는 네가티브 호닝, 랜드 및 브레이커 홈을 갖는 동시에, 서로 이웃하는 2변과의 이음부에는 대략 R 형상의 코너 칼날이 형성되고,

상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때에,

상기 인서트의 주절삭날은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최하점을 가지고,

상기 네가티브 호닝의 폭은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 상기 최하점에서부터 상기 이음부를 향하여 점차 증가하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 랜드의 폭은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 상기 최하점에서부터 상기 이음부를 향하여 점차 증가하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 최하점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H1, 상기 랜드의 폭을 F1이라고 하고, 상기 이음부에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H2, 상기 랜드의 폭을 F2라고 했을 때,

0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,

0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50

으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 인서트의 상면으로서 상기 주절삭날의 근방에는 상기 주절삭날의 접선에 대하여 대략 직교하는 방향으로 세로로 길게 형성된 복수의 홈을 가지고, 상기 홈 사이에는 경사면으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 이음부에 있어서의 상기 홈 사이의 상기 경사면의 폭을 RW, 상기 홈의 가로폭을 UW라고 하고, 동일하게 상기 홈의 세로 방향 길이를 UH라고 하고, 상기 주절삭날의 능선부에서부터 상기 홈 말단까지의 길이를 UL라고 했을 때,

0.20mm≤RW≤0.50mm, 1.20≤RW/UW≤2.50,

UH≤0.60mm, 0.25mm≤UL≤0.80mm

으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 청구항 6에 기재된 발명은 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 날끝 교환식 회전 공구는 회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시에서 단변과 장변을 갖는 대략 평행사변형 평판상을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서,

상기 인서트는 마주 보는 예각부에 원호상을 이루는 주절삭날을 가지고, 상기 주절삭날을 포함하는 상면을 경사면으로 하고, 상기 주절삭날의 능선부에서부터 네가티브 호닝과 랜드를 가지며,

상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때에,

상기 인서트의 주절삭날은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최하점과, 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최외주점을 갖는 동시에, 상기 최하점에서부터 상기 최외주점까지의 주절삭날의 형상은 정원호 형상으로 이루어지고,

상기 네가티브 호닝의 폭(H)은 상기 최하점에서부터 상기 최외주점을 향하여 점차 증가하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 7에 기재된 발명은 청구항 6에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 주절삭날의 정원호 형상은, 1/4 ~ 3/8 원호인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 6에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 랜드의 폭(F)은 상기 최하점에서부터 상기 최외주점을 향하여 점차 증가하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 6 또는 청구항 8에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 네가티브 호닝의 폭(H)과 상기 랜드 폭(F)은,

1.00≤F/H≤1.50

의 관계가 성립하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 6 또는 청구항 8에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때의 상기 최하점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H1, 상기 랜드의 폭을 F1이라고 하고, 상기 최외주점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H2, 상기 랜드의 폭을 F2라고 했을 때에,

0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,

0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50

으로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 11에 기재된 발명은, 청구항 6 또는 청구항 7에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 인서트의 상기 단변측의 측면시에 있어서, 상기 주절삭날의 형상이 상기 단변측을 향하여 상기 인서트의 상면 방향으로 볼록 형상으로 이루어져 있고,

상기 인서트 하면에서부터 상기 주절삭날까지 높이의 최고점을 통과하고 상기 인서트 하면에 평행한 선과, 상기 최고점과 상기 인서트의 하면에서부터 상기 주절삭날까지 높이의 최소점을 연결한 선이 이루는 각도를 a라고 했을 때,

0°<a≤10°

로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 12에 기재된 발명은, 회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시에서 대략 원판상을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서,

상기 인서트는 그 측면의 전체 둘레에 여유면으로서, 상기 인서트의 상면의 외주연부를 따라 복수의 경사면을 형성하여 상기 여유면과 상기 경사면의 능선부를 절삭날로 하고,

상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때에,

상기 절삭날은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최하점과, 최하점을 사이에 개재하고 상기 회전 공구 본체의 외주측 방향의 주절삭날과, 동일하게 상기 회전 공구 본체의 내주측의 부절삭날을 갖도록 이루어지며, 상기 회전 공구 본체의 외주측에 있어서 상기 주절삭날과 부절삭날이 서로 이웃하는 이음부를 갖는 동시에, 상기 주절삭날의 경사면에는 네가티브 호닝, 랜드 및 브레이커 홈이 형성되어 있고,

상기 네가티브 호닝의 폭은 상기 최하점에서부터 상기 외주측을 향하여 상기 이음부까지 점차 증가하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 13에 기재된 발명은, 청구항 12에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련되며,

상기 랜드의 폭은 상기 외주측을 향하여 상기 최하점에서부터 상기 이음부까지 점차 증가하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 14에 기재된 발명은, 청구항 12 또는 청구항 13에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련되며, 상기 최하점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H1, 상기 랜드의 폭을 F1이라고 하고, 상기 이음부에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H2, 상기 랜드의 폭을 F2라고 했을 때,

0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,

0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50

으로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 15에 기재된 발명은, 청구항 12 또는 청구항 13에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련되며, 상기 네가티브 호닝의 각도(α)는, 5°≤α≤30°이며, 상기 네가티브 호닝의 각도(α)는 상기 최하점에서부터 상기 이음부까지 점차 감소되고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 16에 기재된 발명은, 청구항 12 또는 청구항 13에 기재된 날끝 교환식 회전 공구에 관련하며, 상기 부절삭날의 중심 각도(b)는 b≥1°인 것을 특징으로 하고 있다.

본원 발명의 날끝 교환식 회전 공구는, 인서트를 이 날끝 교환식 회전 공구의 회전 공구 본체에 장착했을 때에, 이 장착된 인서트는 회전 공구 본체(날끝 교환식 회전 공구)에 있어서 최하점이 되는 개소를 가지고, 이 최하점에서부터 회전 공구 본체의 외주측으로 향함에 따라, 이 인서트에 형성된 호닝의 폭, 또는 호닝의 폭과 랜드의 폭을 점차 증가시키는 구성하고 있기 때문에, 인서트의 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저감을 도모할 수 있는 날끝 교환식 회전 공구를 제공할 수 있다.

또한, 이하의 설명에 있어서 청구항 1에 따르는 발명을 본원의 제1 발명이라고 기재하고, 청구항 6에 따르는 발명을 본원의 제2 발명이라고 기재하고, 청구항 12에 따르는 발명을 본원의 제3 발명이라고 기재하는 경우가 있다.

도 1은 본원의 제1 발명의 실시 형태에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 관해서, 인서트의 장착 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 있어서, 인서트를 장착했을 때의 상태를 도시하는 날끝 교환식 회전 공구의 정면도이다.
도 3a는 도 2에 도시하는 인서트에 관해서, 그 구성을 설명하기 위한 부분 확대도이고, 도 3b는 도 2에 도시하는 인서트에 관해서 다른 실시 형태의 구성을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시하는 인서트에 관해서, 그 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 인서트에 관해서, A-A선의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시하는 인서트에 관해서, B-B선의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시하는 인서트에 관해서, 주절삭날 부분을 설명하기 위한 확대도이다.
도 8은 도 4에 도시하는 인서트에 관해서, C-C선의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 9는 본원의 제1 발명의 실시 형태가 되는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 인서트에 관해서, 다른 실시 형태를 도시하는 평면도이다.
도 10은 본원의 제1 발명의 실시 형태가 되는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 인서트에 관해서, 또 다른 실시 형태를 도시하는 평면도이다.
도 11은 본원의 제2 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 관해서, 그 실시 형태를 도시하는 정면도이다.
도 12는 도 11에 도시하는 인서트에 관해서, 그 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 13은 도 11에 도시하는 인서트 부분에 관해서, 그 부분 확대를 도시하는 확대도이다.
도 14는 도 11에 도시하는 인서트에 관해서, 그 상면의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 15는 도 11에 도시하는 인서트에 관해서, 단변측의 측면도이다.
도 16은 도 11에 도시하는 인서트에 관해서, 주절삭날 부분의 단면도이다.
도 17은 도 11에 도시하는 인서트에 관해서, 주절삭날 부분의 확대도이다.
도 18은 도 11에 도시하는 날끝 교환식 회전 공구에 있어서, 인서트의 하면에서부터 주절삭날까지 높이의 최고점을 통과하고 인서트의 하면에 평행한 선과, 이 최고점과 인서트의 하면에서부터 주절삭날까지 높이의 최소점을 연결한 선이 이루는 각도(a)와, 횡경사각(Rr)을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본원의 제3 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 관해서, 그 실시 형태를 도시하는 정면도이다.
도 20은 도 19에 도시하는 인서트에 관해서, 그 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 21은 도 20에 도시하는 인서트에 관해서, D-D선의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 22는 도 20에 도시하는 인서트에 관해서, E-E선의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 23은 도 19에 도시하는 인서트에 관해서, 주절삭날 부분의 확대도이다.
도 24는 본원의 제3 발명의 실시 형태가 되는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 인서트에 관해서, 다른 실시 형태를 도시하는 평면도이다.
도 25는 본원의 제3 발명의 실시 형태가 되는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 인서트에 관해서, 또 다른 실시 형태를 도시하는 평면도이다.
도 26은 본 발명의 날끝 교환식 회전 공구에 관해서, 그 강단속 절삭에 의한 내결손성을 평가하기 위해서 사용한 피삭재의 형상을 설명하기 위한 사시도이다.

(제1 발명의 실시 형태)

이하, 본 발명의 날끝 교환식 회전 공구의 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다. 우선, 본원의 제1 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다. 이 제1 발명이 구비하고 있는 특징은, 상기한 바와 같이 다음과 같다.

즉, 본원의 제1 발명의 특징은, 회전 공구 본체에 착탈 가능하고 평면시에서 다각형 평판상을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서,

상기 인서트의 주절삭날의 능선부는, 상기 인서트의 외측 방향으로 볼록 형상을 이루고, 상기 주절삭날의 경사면에는 네가티브 호닝, 랜드 및 브레이커 홈을 갖는 동시에, 서로 이웃하는 2변과의 이음부에는 대략 R 형상의 코너 칼날이 형성되고,

상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때에,

상기 인서트의 주절삭날은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최하점을 갖고,

상기 네가티브 호닝의 폭은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 상기 최하점에서부터 상기 이음부를 향하여 점차 증가하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제1 발명에 있어서, 상기 랜드의 폭은 바람직하게는 상기 회전 공구 본체에 있어서의 상기 최하점에서부터 상기 이음부를 향하여 점차 증가하도록 형성하고 있다. 즉, 네가티브 호닝의 폭은 회전 공구 본체에 있어서의 최하점에서부터 이음부를 향하여 점차 증가하도록 형성하고 있지만, 랜드의 폭도, 바람직하게는 상기 최하점에서부터 상기 이음부를 향하여 점차 증가하도록 형성하는 것을 바람직한 구성으로 하고 있다.

또한, 이 제1 발명에 있어서, 상기 최하점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H1, 상기 랜드의 폭을 F1이라고 하고, 상기 이음부에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H2, 상기 랜드의 폭을 F2라고 했을 때,

0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,

0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50,

으로 되어 있는 것을 바람직한 구성으로 하고 있다.

또한, 이 제1 발명에 있어서, 상기 인서트의 상면으로서 상기 주절삭날의 근방에는, 상기 주절삭날의 접선에 대하여 대략 직교하는 방향으로 세로로 길게 형성된 복수의 홈을 가지고, 상기 홈 사이에는 경사면으로 하고 있는 것을 바람직한 구성으로 하고 있다.

또한, 이 제1 발명에 있어서, 상기 이음부에 있어서의 상기 홈 사이의 상기 경사면의 폭을 RW, 상기 홈의 가로폭을 UW라고 하고, 동일하게 상기 홈의 세로 방향 길이를 UH라고 하고, 상기 주절삭날의 능선부에서부터 상기 홈 말단까지의 길이를 UL이라고 했을 때,

0.20mm≤RW≤0.50mm, 1.20≤RW/UW≤2.50,

UH≤0.60mm, 0.25mm≤UL≤0.80mm,

으로 하고 있는 것을 바람직한 구성으로 하고 있다.

도 1은 본원의 제1 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 관해서, 그 제1 실시 형태를 도시하는 도면으로서, 날끝 교환식 회전 공구의 회전 공구 본체(1)에 절삭용의 인서트(2)를 장착할 때의 모양을 설명하는 도면이다. 도 2는 도 1에 있어서, 인서트(2)를 회전 공구 본체(1)에 장착했을 때의 일례를 도시하는 도면이다. 또한, 도 3 내지 도 8은 회전 공구 본체(1)에 장착하는 인서트(2)의 구성을 설명하기 위한 도면, 도 9는 제1 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 인서트에 관해서, 다른 실시 형태의 구성을 도시하는 도면, 도 10은 동일하게 제1 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 인서트에 관해서, 또 다른 실시 형태의 구성을 도시하는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 인서트(2)는 중앙부에 형성한 장착 구멍(3)을 개재하고, 클램프 나사(4)에 의해 회전 공구 본체(1)에 장착된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본원의 제1 발명의 실시 형태인 날끝 교환식 회전 공구에 사용하는 절삭날로서 회전 공구 본체(1)에 장착되는 인서트(2)는, 코너 칼날(5)을 사이에 개재하듯이 주절삭날(6)과 외주날(7)이 형성되고, 또한 장착 구멍(3)에 대하여 대칭이 되는 위치에 다른 코너 칼날(5)과 주절삭날(6)과 외주날(7)이 형성되고, 평면시에서 대략 4각 형상을 이루는, 소위 2코너형의 인서트이다.

그리고, 인서트(2)를 회전 공구 본체(1)에 장착했을 때에, 주절삭날(6)은 회전 공구 본체(1)의 가장 하측의 위치가 되는 최하점(8)을 가지며, 인서트(2)에 형성되어 있는 외주날(7)은 공구 회전축에 대하여 외측에 위치하도록 장착·고정시킨다. 또한, 이 최하점(8)은 인서트(2)를 회전 공구 본체(1)에 장착했을 때에 생성되는 주절삭날(6) 위의 개소가 된다. 또한, 장착 구멍(3)에 대하여, 외주날(7)과 대칭인 인서트(2)의 면은, 인서트(2)를 회전 공구 본체(1)에 장착했을 때의 구속면이 된다. 또한, 인서트(2)는 공구 회전축 방향에 대하여 소정의 각도(γ)만큼 기울인 상태로 장착되고, 각도(γ)의 백 테이퍼가 부여된 상태로 되어 있다. 도 2에 도시하는 본원의 제1 발명의 실시 형태를 나타내는 날끝 교환식 회전 공구는, 절삭시의 노치 깊이(ap)값을 주절삭날(6)의 범위 내에서 설정하기 때문에, 가령 수직 입벽을 가공하였다고 해도 외주날(7)은 절삭에는 관여하지 않고, 절삭날로서의 역할은 하지 않기 때문에 절삭 저항이 발생하지 않는다.

도 3a는 도 1(도 2)에 도시하는 인서트(2)를 확대한 도면이다. 도 3a에 도시하는 바와 같이, 회전 공구 본체(1)에 장착된 인서트(2)는, 그 주절삭날(6)은 상기한 최하점(8)과, 주절삭날(6)과 코너 칼날(5)과의 이음부(9)를 가진다. 그리고, 최하점(8)과 이음부(9)를 연결한 선분(L)이 공구 회전축에 수직인 직선과 이루는 각도(도)를 θ라고 했을 때, 5≤θ≤30인 것이 바람직하다. 또한, 주절삭날(6)은 최하점(8)과 이음부(9)를 연결한 선분(L)에 대하여 공구 회전축과 수직인 방향으로 볼록 형상, 바꿔 말하면, 인서트(2)를 상방에서 본 평면시에 있어서 주절삭날(6)은 외측 방향으로 완만하게 돌출된 볼록 형상을 이루고 있다. 이 주절삭날(6)의 볼록 형상은, 곡선상, 원호상, 또는 이들의 조합, 또는 직선의 조합에 의해 형성되어 있어도 좋다. 본 발명에 사용하는 인서트(2)의 사이즈는, 내접원(평면시에서 대략 4각 형상을 이루는 변에 내접하는 원)의 직경이 6mm 내지 16mm, 최하점(8), 교점(10), 및 이음부(9)의 3점을 연결한 원호의 반경(R)은 6mm 내지 20mm으로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 교점(10)이란, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 최하점(8)과 이음부(9)를 연결한 선분의 수직 2등분선과 주절삭날(6)의 교점을 말한다. 교점(10)은 상기한 바와 같이 주절삭날(6)은 볼록 형상을 이루고 있기 때문에, 최하점(8)과 이음부(9)를 연결한 선분(L)에 대하여, 도 3a에 도시하는 바와 같이 평면시에서 회전 공구 본체(1)의 공구 회전축과 수직인 방향으로, 인서트(2)의 외측에 위치하고 있다.

도 4는 도 3a에 도시하는 인서트(2)의 사시도를 도시한다. 인서트(2)는 상면 방향으로부터의 평면시에서 대략 4각 형상을 이루고, 회전 공구 본체(1)의 착좌면과 접하는 저면(11), 이 저면(11)과 대향하는 경사면(12), 저면(11)과 경사면(12) 사이에 형성된 여유면(13)을 구비하고 있다. 그리고, 경사면(12)과 여유면(13)이 이루는 능선부에는 절삭날이 형성되고, 인서트(2)의 중앙부에 형성한 장착 구멍(3)에 대하여 대칭인 위치에도 마찬가지로 절삭날이 형성되어 있다.

도 5는 도 4에 도시하는 인서트(2)에 관해서, 주절삭날(6)에 있어서의 최하점(8) 부근의 A-A선의 단면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 인서트(2)에는 폭이 H1인 네가티브 호닝(15), 폭이 F1인 랜드(16)가 형성되어 있다. 또한, 도 6은 도 4에 도시하는 주절삭날(6)과 코너 칼날(5)의 이음부(9) 부근의 B-B선의 단면도이며, 폭이 H2인 네가티브 호닝(15), 폭이 F2인 랜드(16)가 형성되어 있는 것을 도시하고 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시하는 랜드(16)의 단면 형상(표면부의 형상)은 평면상의 랜드(플랫 랜드)를 나타내고 있지만, 예를 들면 단면 형상이 원호 등의 볼록 형상이라도 좋다.

도 5 및 도 6에 도시하는 네가티브 호닝(15)의 폭(H1) 및 폭(H2)은, 인서트(2)의 저면(11)에 대하여 평행한 면으로의 투영 길이를 나타내고, 랜드(16)의 폭(F1) 및 폭(F2)은, 인서트(2)의 저면(11)에 대하여 평행한 면으로의 투영 길이를 나타낸다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시하는 α는, 네가티브 호닝(15)의 각도(α)를 나타내고, β는 브레이커 홈(17)의 경사각(β)을 나타낸다. 또한, 네가티브 호닝(15)의 각도(α)란, 인서트(2)의 저면(11)과 평행한 면이 네가티브 호닝(15)의 경사면과 이루는 각도를 나타낸다. 또한, 브레이커 홈(17)의 경사각(β)이란, 인서트(2)의 저면(11)과 평행한 면이 브레이커 홈(17)의 경사면과 이루는 각도를 나타낸다. 또한, 이하에 설명하는 본 발명의 날끝 교환식 회전 공구의 다른 실시 형태의 설명에 있어서도, 네가티브 호닝의 각도(α), 브레이커 홈의 경사각(β)은, 상기한 각도를 나타낸다.

도 3a, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 날끝 교환식 회전 공구에 장착되는 인서트(2)는, 주절삭날(6)의 경사면(12)측에, 네가티브 호닝(15), 랜드(16)를 형성하여 절삭날 강도의 강화를 도모하고 있다. 그리고, 주절삭날(6)의 내결손성을 향상시키고, 특히 코너 칼날(5) 근방의 외주측에 있어서의 내결손성의 향상을 도모하고 있다. 그러나, 네가티브 호닝(15)은 그 폭이 넓으면 내결손성은 향상되는 반면, 절삭 저항이 증대되어 절삭에 사용하는 공작 기계, 예를 들면, 머시닝센터 등의 공작 기계에 대한 부하가 커져 고능률의 고이송 가공을 할 수 없게 된다. 또한, 날끝 교환식 회전 공구의 공구 돌출량(또는 공구 돌출 길이)이 200mm을 초과하는 길이인 경우, 또는, 공구 직경에 대하여 4배 이상의 공구 돌출량을 갖는 공구에는, 절삭 가공 중에 비비리 진동이 커져 절삭날의 결손이 발생하기 쉬운 상태가 되어 피삭재의 가공면 거칠기의 열화도 일어난다. 한편, 네가티브 호닝(15)은 그 폭이 작으면 절삭 저항은 작아지지만 절삭날 강도의 강화가 불충분해져 절삭날이 결손되기 쉬워진다. 따라서, 네가티브 호닝(15)의 폭 설정은, 피삭재의 강성이 약하고, 절삭 중에 비비리 진동 등이 발생하기 쉬워지는 공구 돌출량이 200mm을 초과하는 길이인 경우, 또는, 공구 직경에 대하여 4배 이상의 공구 돌출량을 갖는 공구에는, 네가티브 호닝(15)의 폭을 작게 설정하고, 강단속 절삭이 되어 절삭날의 결손이 발생하기 쉬울 때에는 반대로 크게 설정한다. 또한, 네가티브 호닝(15)의 각도(α)(도)는, 5≤α≤30으로 설정하는 것이 바람직하고, α값은 최하점(8)에서부터 이음부(9) 사이에서 변화시켜도 된다.

또한, 상기한 공구 돌출량이란, 머시닝센터 등의 공작 기계에 날끝 교환식 회전 공구를 장착했을 때에, 이 날끝 교환식 회전 공구의 머시닝센터에 대한 장착면에서부터 날끝 교환식 회전 공구의 최하단까지의 길이를 나타낸다. 또한, 상기한 고이송 가공이란, S50C재(기계 구조용 탄소강)의 절삭 가공을 행하는 경우, 1칼날당 이송량을 약 0.6 내지 3.5mm로 하는 고능률 가공이라고 말해지고 있다.

네가티브 호닝(15)과 같이, 랜드(16)의 폭이 넓으면 내결손성은 향상되는 반면, 절삭 저항이 증대되어 절삭에 사용하는 공작 기계에 대한 부하가 커져 고능률의 고이송 가공을 할 수 없게 된다. 한편, 랜드(16)의 폭이 작으면 절삭 저항은 작아지지만 절삭날 강도의 강화가 불충분해져 절삭날이 결손되기 쉬워진다. 따라서, 랜드(16)의 폭 설정은, 피삭재의 강성이 약하여 절삭 중에 비비리 진동 등이 발생하기 쉬워지는 경우, 또는, 공구 직경에 대하여 4배 이상의 공구 돌출량을 갖는 날끝 교환식 회전 공구에는, 랜드(16)의 폭을 작게 설정하고, 강단속 절삭이 되어 절삭날의 결손이 발생하기 쉬울 때에는 반대로 크게 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 경사면에 브레이커 홈(17)을 형성함으로써, 절삭 저항의 저감화가 가능해진다. 브레이커 홈(17)의 경사각(β)(도)은, β≤20, 보다 바람직하게는 10≤β≤20로 하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 실시 형태의 날끝 교환식 회전 공구에 있어서, 절삭 가공시의 주절삭날(6) 부분에 있어서의 절삭 찌꺼기의 두께를 설명하기 위한 모식도이다. 회전 공구 본체(1)에 장착된 인서트(2)는, 상기한 바와 같이, 공구 회전축 방향의 하측에 볼록 형상으로 되어 있는 원호상의 주절삭날(6)을 가지고 있다. 이 원호상의 주절삭날(6)에 의해 피삭재를 절삭 가공했을 때의 절삭 찌꺼기의 두께는, 주절삭날(6)의 길이 방향 전체에 걸쳐 일정한 두께가 아니다. 예를 들면, 주절삭날(6)의 반경(R)이 15mm인 경우, 고이송 가공의 절삭 조건으로서, 노치 깊이(ap)값 1.5mm, 1칼날의 이송량(fz)값 1.5mm로 가공했을 때에, 이음부(9) 부근의 절삭 찌꺼기 두께(T2)는 약 0.6mm, 최하점(8) 부근에서의 절삭 찌꺼기 두께(T1)는 약 0.06mm이 된다. 즉, T1값은 T2값의 약 1/10까지 얇아진다. 이것에 의해, 본원의 제1 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 있어서는, 절삭 찌꺼기 두께가 상대적으로 두꺼워지는 코너 칼날(5) 근방의 개소와, 절삭 찌꺼기 두께가 상대적으로 가장 얇아지는 최하점(8) 부근에서, 각각 절삭날의 부위에 따라 적절한 네가티브 호닝(15)의 폭을 형성함으로써, 절삭 저항을 저감시키고, 동시에 내결손성을 개선한 날끝 교환식 회전 공구를 실현할 수 있다.

상기한 바와 같이, 절삭 저항을 저감시키기 위해서는, 절삭 두께가 가장 얇아지는 최하점(8) 또는 최하점(8) 부근의 네가티브 호닝(15)의 폭이 되는 H1값을 작게 하는 것이 중요하다. 이 때, H1값을 작게 해도, 절삭 두께는 얇은 점에서, 절삭날의 내결손성이 대폭 손상되는 경우는 없다. 한편, 절삭 두께가 최대가 되는 코너 칼날(5) 근방의 외주측의 개소(이음부(9) 또는 이음부(9) 부근)에서는, 네가티브 호닝(15)의 폭이 되는 H2값을 크게 함으로써 내결손성을 향상시켜야 한다. 이로 인해, 제1 발명에 있어서는, 인서트(2)의 주절삭날(6)에 있어서의 코너 칼날(5) 근방의 외주측에 있어서의 내결손성을 우선하여 개선하고 있다.

상기한 네가티브 호닝(15)의 폭을 나타내는 H1값 및 H2값과 같은 효과가, 랜드(16)의 폭(F1)값 및 폭(F2)값에 관해서도 말할 수 있는 점에서, 절삭날의 부위에 따라 적절한 랜드(16)의 폭을 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서의 날끝 교환식 회전 공구에 있어서, 네가티브 호닝(15)의 폭이 회전 공구 본체(1)의 최하점(8)에서부터 이음부(9)를 향하여 점차 증가됨으로써, 주절삭날(6)의 내결손성과 저저항화(절삭 저항의 저감)의 양립을 가능하게 하고 있다. 또한, 랜드(16)의 폭에 관해서도, 회전 공구 본체(1)의 최하점(8)에서부터 이음부(9)를 향하여 점차 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는, 네가티브 호닝(15)의 폭, 및 랜드(16)의 폭이 주절삭날(6)의 최하점(8)에 있어서의 H1값 및 F1값을 최소로 하고, 주절삭날(6)과 코너 칼날(5)의 이음부(9)에 있어서의 H2값 및 F2값을 최대로 하여, 회전 공구 본체(1)의 최하점(8)에서부터 이음부(9)를 향하여 점차 증가시키도록 한다.

또한, 상기한 「점차 증가시킨다」란, 최하점(8)에서부터 이음부(9)를 향하여 연속적으로 증가시키는 경우와, 연속적으로 증가시키는 것이 아니라 부분적으로 증가시키지 않고 일정 폭으로 한 부분을 포함하고 있는 경우 중 어느 하나를 나타내는 것이다.

이것에 대하여, 종래의 고이송 가공용의 절삭날 교환식 회전 공구에 있어서는, 인서트의 네가티브 호닝의 폭은 대략 0.20mm의 일정 폭, 랜드의 폭도 일정 폭이 가해져 있기 때문에, 이 종래의 인서트를 장착했을 때에, 회전 공구의 최하점 부근은 네가티브 호닝 중에서 절삭이 이루어지게 되어 칼이 잘 들지 않아 큰 절삭 저항이 생기게 된다.

이 이유를 설명하면 다음과 같다. 상기한 바와 같이, 최하점(8) 부근의 절삭 찌꺼기 두께(T1)는 약 0.06mm인데 대해, 네가티브 호닝(15)의 폭이 종래와 같이 대략 0.20mm이면, (절삭 찌꺼기 두께<네가티브 호닝의 폭)의 관계가 된다. 이 상태에서는, 절삭 찌꺼기 두께는 네가티브 호닝의 폭보다 얇기 때문에, 절삭 찌꺼기는 네가티브 호닝의 폭 중에서 컬되어 막혀 절삭 찌꺼기의 배출성이 저하되고, 그 결과로서 피삭재에 대해 칼이 잘 들지 않게 되어 큰 절삭 저항이 생기게 된다. 이것에 대하여, (절삭 찌꺼기 두께>네가티브 호닝의 폭)의 관계가 성립되도록 해 두면, 칼이 잘 들고 절삭 저항은 작아진다.

본 실시 형태의 날끝 교환식 회전 공구에 장착되는 인서트(2)에 있어서는, 우선, 주절삭날(6)의 최하점(8) 또는 최하점(8) 부근의 네가티브 호닝(15)의 폭(H1)값(mm)은, 0.03≤H1≤0.10인 것이 바람직하다. 그 이유는, 절삭 가공시의 fz값(1칼날의 이송량)이나 노치 깊이(ap) 등의 절삭 조건에 기초하여 회전 공구 본체(1)의 최하점(8) 부근의 절삭 찌꺼기 두께를 견적하고(산출), 그 산출값을 기초로 하여 H1값을 설정할 때에, H1값이 0.03mm 미만인 경우에는 내결손성이 현저하게 저하되어 버리기 때문이다. 이것은 날끝 강도가 부족하기 때문에, 절삭 찌꺼기 두께의 영향보다도, 절삭 가공시에 인서트(2)의 최하점(8)이 피삭재와 접촉할 때의 충격으로 절삭날에 결손이 발생하기 때문이다. 한편, H1값이 0.10mm을 초과한 큰 값으로 하면 절삭 저항이 증대되어 고이송 가공 등을 실시할 수 없게 된다는 문제가 발생하기 때문이다.

상기한 최하점(8) 또는 최하점(8) 부근을, 이하의 설명에 있어서「최하점(8)」이라고 기재하는 경우가 있다. 따라서, 「최하점(8)」이라고 기재한 경우는 최하점(8) 또는 최하점(8) 부근을 나타낸다.

다음에, 이음부(9) 또는 이음부(9) 부근(이하, 이음부(9) 또는 이음부(9) 부근을 「이음부(9)」이라고 기재하는 경우가 있다. 따라서, 「이음부(9)」라고 기재한 경우는 이음부(9) 또는 이음부(9) 부근을 나타낸다)의 네가티브 호닝(15)의 폭(H2)은, 상기 H1값을 설정한 후, H1값과 H2값의 비, 즉, H1/H2값이 0.15 내지 0.50이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 주절삭날(6)의 내결손성과 절삭 저항의 균형이 가장 좋고, 또한, 내결손성을 손상시키지 않고, 종래의 인서트와 비교하여 10% 이상의 절삭 저항의 저감이 가능해진다. 이 이유는, 주절삭날(6)의 최하점(8) 또는 최하점(8) 부근에 있어서의 (절삭 찌꺼기 두께<네가티브 호닝의 폭)이 되는 영역 범위는 적어지고, 한편, 주절삭날(6)의 외주측을 따라 절삭 찌꺼기 두께는 두꺼워져 가기 때문에, 주절삭날(6)의 외주측을 향해 감에 따라서 (절삭 찌꺼기 두께>네가티브 호닝의 폭)이 되는 영역 범위로 이행한다. 따라서, H1값을, 회전 공구 본체(1)의 최하점(8) 부근의 절삭 찌꺼기 두께(T1)보다도 약 30% 넓은 폭으로 해도, 네가티브 호닝 폭 중에서 절삭하고 있는 범위가 적기 때문에, 10% 이상의 절삭 저항의 저감이 가능하다. 단, H2값은 절삭날의 내결손성과 절삭 저항 증대를 배려하여, 0.10 내지 0.50mm의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 인서트(2)에 있어서, 주절삭날(6)의 최하점(8)에 있어서의 랜드(16)의 폭이 되는 F1값(mm)은, 0.03≤F1≤0.10으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, F1값이 0.03mm 미만인 경우에는 절삭날 강도의 강화에 유효하지 않게 되어 내결손성이 저하되기 때문이다. 날끝 강도가 부족하면, 절삭시에 인서트(2)의 최하점(8)이 피삭재와 접촉할 때의 충격으로 절삭날에 결손이 발생한다. 한편, F1값이 0.10mm을 초과하여 크면 절삭 저항이 증대되는 문제가 생기기 때문이다.

또한, 인서트(2)에 있어서, 이음부(9)의 랜드(16) 폭이 되는 F2값(mm)은, F1값을 설정한 후, F1/F2값이 0.15 내지 0.50이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 주절삭날(6)의 경사면(12)에 있어서의 마모의 진행을 지연시킨다고 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. F2값이 넓을수록, 경사면(12)의 특히 코너 칼날(5) 근방의 외주측에 있어서의 마모를 지연시키는 효과가 있어 내결손성이 향상된다. 단, F2값은 절삭날의 내결손성이나 절삭 저항의 증대를 배려하여, 0.10 내지 0.50mm의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다. F2값이 과도하게 넓은 경우에는, 절삭 찌꺼기의 배출성이 손상되어 절삭 저항이 증대되어 버린다. 이것은 절삭 찌꺼기를 브레이커 홈(17)으로 유도하는 흐름이 저해되는 문제가 생기기 때문이다.

본 실시 형태에 따르는 날끝 교환식 회전 공구는, 고이송 가공시에 생성되는 절삭 찌꺼기는 주절삭날(6)에 대하여 대략 직교하는 방향으로 배출된다. 그래서, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 인서트(2) 경사면(12)의, 적어도 코너 칼날(5) 근방의 외주측에서부터 최하점(8) 또는 최하점(8) 부근까지, 대략 원호상의 주절삭날(6)의 접선에 대하여 대략 직교하는 방향으로 세로로 길게 형성된 복수의 홈(18)을 형성하는 것이 바람직하다. 홈(18)의 단면 형상은 U자 형상, V자 형상 등을 이루는 오목 형상을 이루고 있으면 된다. 이하의 설명에 있어서는, 홈(18)을 「U자 홈(18)」이라고 기재한다. 또한, U자 홈(18) 사이에는 경사면(19)을 갖도록 한다. 이와 같이 복수의 U자 홈(18)과 경사면(19)을 배치함으로써, 절삭 찌꺼기(도시 생략)가 이 경사면(19)을 따라 통과할 때에, 경사면(19)과 절삭 찌꺼기의 접촉 면적이 적어지기 때문에 그 마찰력이 감소되고, 또 마찰에 의한 경사면(19)의 온도 상승도 억제된다. 이것에 의해, 절삭 저항의 저저항화가 도모되고, 마모의 진행도 지연시키는 것이 가능해져 바람직한 효과를 발휘할 수 있다. 특히, 주절삭날(6)에 있어서의 코너 칼날(5) 근방의 외주측에서는, 네가티브 호닝(15)의 폭(H2), 랜드(16)의 폭(F2)을 모두 폭넓게 설정하여 절삭 저항은 높아지는 경향이 있는 점에서, 이 경사면(19) 부위에 복수의 U자형 홈(18)을 형성하는 것은 바람직하다.

서로 이웃하는 U자형 홈(18,18) 사이에 형성한 경사면(19) 부분의 단면 형상은, 평면상 또는 완만한 볼록 형상으로 하고, 이 평면상 또는 완만한 볼록 형상으로 한 경사면(19)이 절삭 찌꺼기와 접촉하는 면이 된다. 절삭 가공시에 주절삭날(6)에 가해지는 부하는, 회전 공구 본체(1)의 외주측이 되는 이음부(9) 부근이 될수록 커지는 점에서, 본 실시 형태에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 있어서는, 상기한 바와 같이 H2값을 H1값보다도 커지도록 설정하여 절삭날 강도를 개선하였다.

절삭날 강도의 개선에서는, 절삭 저항의 저감화 대책은 시행되지 않았지만, 상기한 U자 홈(18)의 배치에 의해 절삭 저항의 저감화 대책을 시행할 수 있다. 또한, 도 3a 및 도 4에 있어서는, 이음부(9) 부근에서부터 최하점(8) 부근까지 복수의 U자 홈(18)과 경사면(19)을 교대로 형성한 예를 도시하고 있다. 이와 같이 인서트(2)의 외주측 경사면에 복수의 U자 홈(18)을 형성함으로써, 상기한 바와 같이, 절삭 저항의 저감화를 도모할 수 있게 된다. 이 절삭 저항의 저감화는, 절삭 찌꺼기와 경사면(19)의 접촉 면적을 적게 할 수 있기 때문에 가능해진다. 특히, 공구 돌출량이 200mm을 초과하는 긴 날끝 교환식 회전 공구에, 상기한 인서트(2)를 회전 공구 본체(1)에 장착하여 고이송 가공을 행하는 경우에, 절삭 저항의 바람직한 저저항화를 도모할 수 있게 된다.

도 8은 도 4에 도시하는 인서트(2)에 있어서의 경사면의 C-C선의 단면도를 도시한다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 복수의 U자 홈(18)은 그 홈의 깊이를 d, 동일하게 U자 홈(18)의 가로 폭을 UW, 서로 이웃하는 U자 홈(18)의 피치를 UP, 경사면(19)의 가로 폭을 RW로 하여 나타내고 있다.

본원의 제1 발명에 있어서는, 이음부(9) 또는 이음부(9) 부근에서는, 상기 RW와, RW와 UW의 관계는, 0.20≤RW≤0.50, 1.20≤RW/UW≤2.50인 것이 바람직하다. 이와 같이 이음부(9) 또는 이음부(9) 부근의 인서트(2) 경사면(19)에 있어서의 RW값, RW값과 UW값의 비를 상기의 범위로 특정함으로써, 인서트(2) 경사면(19)의 마모의 진행에 악영향을 미치지 않는 범위에서 절삭 저항의 저저항화를 도모할 수 있다. RW값이 0.20 미만, 또는 RW/UW값이 1.20 미만인 경우에는, 절삭 찌꺼기와의 접촉 면적이 감소되어 절삭 저항의 저감화를 초래하지만, 그 반면, 경사면(19)의 마모 진행이 현저해져 절삭날의 내결손성을 열화시키게 된다. 한편, RW값이 0.50을 초과하여 길고, 또는 RW/UW값이 2.5를 초과하여 클 때에는, 경사면(19)의 마모의 진행이 억제되어, 절삭날의 내결손성을 유지할 수 있지만, 절삭 찌꺼기와의 접촉 면적의 저감화가 불충분하기 때문에 절삭 저항을 저감할 수 없게 된다.

도 6에 도시하는 이음부(9) 또는 이음부(9) 부근의 U자 홈(18)의 세로 방향의 길이(UH)값(mm)은, UH≥0.60mm인 것이 바람직하다. 이 이유는, UH값이 0.60mm 미만인 경우에는 U자 홈(18)의 길이가 지나치게 짧아 절삭 찌꺼기와의 접촉 면적의 저감이 충분하지 않아 절삭 저항의 저감에 유효하게 기여하지 않기 때문이다. 여기에서, UH값의 상한값은 상기한 경사면(19)의 경사 각도(β) 등의 형태에 의해 결정된다. UH값의 상한값은 6mm 이하인 것이 바람직하다. 이 이유는, 각도(β)가 크면 절삭 찌꺼기는 컬되어 경사면과 접촉하지 않아 절삭 저항의 저감에 기여하지 않게 된다. 한편, 각도(β)가 작으면 절삭 찌꺼기가 경사면을 문지르는 영역이 길어져 절삭 저항의 저감에는 UH값을 길게 하는 편이 유효해진다. 본 발명에 있어서 각도(β)는, 상기한 바와 같이 β≤20°로 작아지도록 하고 있기 때문에, UH값의 상한값은 6mm 정도이면 충분하기 때문이다.

또한, 상기한 U자 홈(18)의 UH값이란, U자 홈(18)의 길이 방향의 길이(저면(11)에 대하여 평행한 면으로의 투영 길이)를 나타낸다.

또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 주절삭날(6)의 능선부로부터, U자 홈(18)에 있어서의 주절삭날의 능선부측의 단부까지의 길이를 UL(저면(11)에 대하여 평행한 면으로의 투영 길이를 나타낸다)이라고 했을 때, 이음부(9) 또는 이음부(9) 부근의 UL값(mm)은, 0.25≤UL≤0.80인 것이 바람직하다. UL값을 이 범위로 설정하면, 절삭 찌꺼기가 경사면(19)과 접촉하는 영역을 배려하여, U자 홈(18)이 경사면(19)의 마모의 진행에 악영향을 미치지 않는 범위에서 절삭 저항을 저감시킬 수 있기 때문이다. UL값이 0.25mm 미만인 경우에는, U자 홈(18)의 설정 위치가 절삭날에 지나치게 가깝기 때문에, 경사면(19)의 마모 진행이 빨라져 내결손성을 열화시켜 버린다. 한편, UL값이 0.80mm을 초과하여 길 때에는, 절삭 저항의 저감으로 인해 유효해지지 않기 때문이다.

도 8에 도시하는 바와 같이 U자 홈(18)의 피치(mm)를 UP라고 했을 때, UP값을 회전 공구 본체(1)의 최하점(8)에서부터 이음부(9)를 향하여 점차 증가하도록 변화시킴으로써, 절삭시의 저저항화와 내결손성의 균형이 적합해진다. 게다가, UP값이 회전 공구 본체(1)의 최하점(8)에서부터 이음부(9)를 향하여 점차 증가하도록 형성하면, 공구(인서트) 외주측의 U자 홈수를 최하점(8)과 비교하여 적게 하게 되어, 공구 외주측 경사면(19)의 마모의 진행을 지연시키는데도 유효하여, 절삭 저항의 저감화와 절삭날의 내결손성의 균형이 잡히는 것이다. 반대로, 이음부(9)의 UP값을 비교적 폭 좁게 설정(UP값을 회전 공구 최하점(8)에서부터 이음부(9)를 향하여 점차 증가시키지 않도록 한다)하면, U자 홈(18)의 존재 밀도가 커져서 경사면(19)의 면적이 감소된다. 이 경우는, 절삭 찌꺼기와의 접촉 면적이 보다 작아져 절삭 저항의 저감화가 도모되지만, 경사면(19)의 마모가 진행되어 버려 절삭날의 내결손성을 손상시키게 되어 버린다. 한편, 경사면(19)에 있어서의 회전 공구 본체(1)의 최하점(8)의 UP값을 작게 설정하는 것은, U자 홈(18)의 존재 밀도를 크게 하여 더욱 절삭 저항의 저감화에 유효해진다. 회전 공구 본체(1)의 최하점(8)에서는, 절삭 찌꺼기의 두께도 얇고, 경사면(19)의 마모의 진행이 느리기 때문에, UP값을 작게 설정하는 편이 유효하다.

또한, 상기한 「점차 증가」란, UP값을 회전 공구 본체(1)의 최하점(8)에서부터 이음부(9)를 향하여 연속적으로 증가시카는 경우와, 연속적으로 증가시키는 것이 아니라 부분적으로 증가시키지 않고 일정 값으로 한 부분을 포함하고 있는 경우 중 어느 하나를 나타내는 것이다.

도 8에 도시하는 d는, U자 홈(18)의 깊이(경사면(19)으로부터의 깊이)를 나타내고 있다. U자 홈(18)의 깊이(d)값은, 1mm보다 깊어지면 인서트(2)의 강도가 부족하고, 특히, 고이송 가공에 있어서는 절삭날에 큰 부하가 가해져 파손되기 쉬워진다. 이로 인해, d값은 1mm 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 날끝 강도를 유지하기 위해서, d값은 최하점(8)에서부터 이음부(9)를 향하여 점차 감소시키는 것이 바람직하다.

또한, 본원의 제1 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 인서트(2)에 관해서, 상기한 U자 홈(18)을 반드시 형성할 필요는 없다. 도 3b는 경사면(19a)에 U자 홈(18)을 형성하지 않은 인서트(2a)의 실시 형태를 도시하고 있다. U자 홈(18)을 형성하지 않은 인서트(2a)를 장착한 날끝 교환식 회전 공구에 있어서도, 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저저항화를 실현하는 것이 가능해진다.

계속해서, 본원의 제1 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하여, 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저저항화를 실현할 수 있는 다른 인서트의 실시 형태를, 도 9, 도 10에 기초하여 설명한다.

도 9는, 판상이며 평면시에서 대략 3각 형상을 이룬 인서트의 실시예로서, 3개소에 주절삭날(6)과 코너 칼날(5)과 외주날(7)을 형성한, 소위 3코너형의 인서트(2b)를 도시하고 있다. 도 9에 도시하는 인서트(2b)에는, 상기한 2코너형의 인서트(2)와 같이, 네가티브 호닝(15), 랜드(16), 브레이커 홈(17)(도시하지 않음), 복수의 U자 홈(18)과 경사면(19), 등을 형성하고 있다. 그리고, 인서트(2b)를 회전 공구 본체(1a)에 장착했을 때에는, 상기한 인서트(2)와 같이, 날끝 교환식 회전 공구의 최하점(8)이 주절삭날(6) 위치에 존재하도록 이루어져 있다. 또한, 3코너형의 인서트(2b)는, 1개의 코너부의 절삭날이 마모되어 칼이 잘 들지 않게 되면, 이 인서트(2b)를 회전 공구 본체(1a)에 다시 장착하여 다른 2코너의 절삭날을, 순차적으로 절삭 가공에 사용할 수 있다고 하는 장점이 생긴다. 또한, 도 9에 도시하는 인서트(2b)의 실시 형태에서는, 복수의 U자 홈(18)을 형성한 예를 나타내고 있지만, 도 3b에 도시하는 인서트(2a)와 같이, U자 홈(18)을 형성하지 않은 인서트(2b)로 해도 좋다.

도 10은 판상으로 평면시에서 대략 4각 형상을 이룬 인서트의 실시예이며, 4개소에 주절삭날(6)과 코너 칼날(5)과 외주날(7)을 형성한, 소위 4코너형의 인서트(2c)를 도시하고 있다. 도 10에 도시하는 인서트(2c)에는, 상기한 인서트(2)와 같이, 네가티브 호닝(15), 랜드(16), 브레이커 홈(17), 복수의 U자 홈(18), 경사면(19), 등을 형성하고 있다. 그리고, 인서트(2c)를 회전 공구 본체(1b)에 장착했을 때에는, 상기한 인서트(2)와 같이, 날끝 교환식 회전 공구의 최하점(8)이 주절삭날(6)의 위치에 존재하도록 되어 있다. 또한, 4코너형의 인서트(2c)는 1개의 코너부의 절삭날이 마모되어 칼이 잘 들지 않게 되면, 이 인서트(2c)를 회전 공구 본체(1b)에 다시 장착하여 다른 3코너의 절삭날을, 순차적으로 절삭 가공에 사용할 수 있다고 하는 장점이 생긴다. 또한, 도 10에 도시하는 인서트(2c)의 실시 형태에서는, 복수의 U자 홈(18)을 형성한 예를 도시하고 있지만, 도 3b에 도시하는 인서트(2a)와 같이, U자 홈(18)을 형성하지 않은 인서트(2c)로 해도 좋다

(절삭 시험예 1)

계속해서, 본원의 제1 발명의 날끝 교환식 회전 공구에 관해서, 그 절삭 저항의 저감과 내결손성의 효과를 확인하기 위한 절삭 시험(이하, 「절삭 시험예 1」이라고 기재한다)을 실시한 결과에 관해서 설명한다.

상기한 본원의 제1 발명에 따르는 실시 형태를 나타내는 날끝 교환식 회전 공구에 관해서, 절삭 시험예 1을 실시하기 위해서, 이 공구에 장착하여 절삭 저항의 저감과 내결손성의 효과를 확인하기 위한 인서트(도 3에 도시하는 인서트)를 제작하였다. 제작한 인서트는, 표 1에 기재하는 바와 같이 시료 번호 1a 내지 29a의 29종을 제작하였다. 표 1에 기재하는 바와 같이, 제작한 29종의 인서트는 상기한 본원의 제1 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구용의 인서트로서 제작한 시료를 시료 번호 1a 내지 23a로 하고, 비교예로서 제작한 인서트를 시료 번호 24a 내지 28a로 하고, 종래예로서 제작한 인서트를 시료 번호 29a로 하여, 표 1의 비고란에 기재하고 있다.

또한, 시료 번호 1a 내지 23a는 상기한 본원의 제1 발명에 따르는 인서트의 구성, 즉, 네가티브 호닝, 랜드에 관한 구성 등을 구비한 것이다. 단, 시료 번호 1a 내지 6a는, U자 홈(18)을 형성하지 않은 인서트를 제작하였다. 또한, 비교예가 되는 시료 번호 24a 내지 28a는, 상기한 본원의 제1 발명에 따르는 네가티브 호닝, 랜드 등에 관한 구성과, U자 홈을 형성하지 않은 인서트를 제작하였다. 또한, 종래예가 되는 시료 번호 29a는, 네가티브 호닝을 형성했지만 랜드는 형성하지 않고, 또한, U자 홈을 형성하지 않은 인서트를 제작하였다. 또한, 이하의 설명에 있어서 시료 번호 1a 내지 23a를, 본 발명예라고 기재하는 경우가 있다.

이 29종의 인서트 중, 시료 번호 1a의 인서트는 분말 야금 기술을 사용하여 WC기로 이루어지는 초경합금제의 인서트를 제작하였다. 이 시료 번호 1a의 인서트의 사이즈는, 내접원의 직경을 14mm, 두께를 5.56mm, 주절삭날의 반경(R)을 15mm로 하였다.

또한, 이 시료 번호 1a의 인서트는 금형을 사용한 프레스기로 제작하고, 네가티브 호닝의 부여도 이 금형 성형에 의해 형성하였다. 또한, 랜드는 그 표면 형상이 평탄한 플랫 랜드로 하였다. 또한, 시료 번호 2a 내지 23a, 비교예가 되는 시료 번호 24a 내지 28a의 인서트, 및 종래예가 되는 시료 번호 29a의 인서트에 관해서는, 성형용 금형의 형상 설정 변경에 의해 네가티브 호닝의 폭, 랜드의 폭이나 경사면에 형성하는 U자 홈의 형상을 변화시키고, 그 이외에는 시료 번호 1a과 같은 방법으로 제작하고, 또한, 사이즈도 시료 번호 1a와 같이 하였다. 또한, 시료 번호 4a 내지 6a의 상기한 주절삭날(6)의 볼록 형상은, 직선과 곡선의 조합으로 구성된 형상으로 하고, 다른 시료 번호는 원호상의 볼록 형상으로 하였다.

제작한 인서트로의 U자 홈의 부여는 프레스 금형의 형상 설정시에 행하였다. 또한, 시료 번호 1a 내지 23a와 비교예 25a 내지 28a의 H2값은, 모두 0.20mm의 동일한 값으로 설정하였다. 또한, 시료 번호 4a 내지 23a, 및 비교예가 되는 시료 번호 25a 내지 28a의 F2값은, 모두 0.20mm의 동일한 값으로 설정하였다.

또한, 제작한 어느 인서트도, 네가티브 호닝의 각도(α)(도)는 20도, 브레이커 홈의 경사각(β)(도)은 12도, U자 홈을 형성한 경우에는 그 깊이(d)값은 1mm 이하로 하였다. 또한, 종래예의 인서트가 되는 시료 번호 29a는, 주절삭날 전체에 걸쳐 네가티브 호닝의 폭이 0.20mm로 일정 폭인 것을 제작하였다.

절삭 시험은 각 시료 번호의 인서트를 공구 직경 63mm의 회전 공구 본체에 1개 장착한 칼날 1장의 날끝 교환식 회전 공구로서, 공작 기계를 이용한 절삭 가공에 의해 절삭 저항값을 측정하였다. 또한, 절삭 저항의 평가는, 피삭재로서 평탄한 가공면을 갖는 S50C재(기계 구조용 탄소강)를 사용하여 10분간 절삭 가공을 행하고, 그 절삭 저항값이 종래예가 되는 시료 번호 29a와 비교하여 10% 이상 저하된 것을, 절삭 저항의 저감에 「효과 있음」이라고 판단하였다.

절삭 시험에서 측정한 절삭 저항값은, 측정 수치가 비교적 안정되어 있는 부분에서의 취득 데이터를 평균화하여 3분력(주분력, 배분력, 이송분력)의 합력을 산출한 값으로 하였다. 절삭 저항값을 측정한 측정 장치는, 니혼키스라사 제조의 측정 장치를 사용하였다. 또한, 후술하는 다른 절삭 시험예 2, 3에 있어서도, 측정한 절삭 저항값은 상기한 측정 수치가 비교적 안정되어 있는 부분에서 취득 데이터를 평균화하여 3분력의 합력을 산출한 값으로 하고, 또한 측정한 측정 장치도 상기와 동일한 측정 장치를 사용하였다.

다음에, 피삭재로서, 도 26에 도시하는 바와 같이, 직경이 6mm인 구멍(61)이 다수 형성된 S50C재로 이루어지는 피삭재(60)를 사용한 강단속 절삭에 의한 고이송의 평면 절삭 가공을 60분 동안 행하여, 내결손성을 평가하였다. 이 내결손성의 평가 시험에서는, 시료 번호 1a 내지 29a의 각각 5개의 인서트에 관해서, 1회의 내결손성 평가 시험마다 회전 공구 본체에 1개의 인서트를 장착한 칼날 1장으로 60분 동안 절삭을 실시하고, 이들 5개의 인서트 전체에 관해서 순차적으로 내결손성의 평가 시험을 행하였다. 그리고, 내결손성의 평가는 이 60분간의 강단속 절삭에 의한 고이송의 평면 절삭 가공에 있어서 절삭날의 결손 발생 유무에 기초하여 평가하였다.

상기한 절삭 저항의 저감과 내결손성의 효과를 확인하기 위해서 실시한 절삭 시험예 1의 결과를, 표 1에 기재하고 있다. 표 1의 평가 결과의 내결손성란에 있어서는, 상기한 60분간의 강단속 절삭에 의한 고이송의 평면 절삭 가공에 의한 절삭으로, 시료 번호 1a 내지 29a의 각각 5개의 인서트 중, 5개 전체가 결손되지 않고 가공을 할 수 있었던 것은 ○ 표시, 동일하게 5개중 1개라도 결손이 발생한 것은 X 표시로 나타내고 있다. 또한, 표 1에는 시료 번호 1a 내지 29a의 인서트에 관해서, 상기한 H1값, H1/H2값, F1값, F1/F2값, 경사면의 U자 홈의 조건에 관해서도 기재하고 있다. 또한, 표 1에 기재하는 경사면의 U자 홈의 란에 있어서, RW, RW/UW, UH, UL의 값은, U자 홈(18)을 형성한 시료 번호의 인서트에 관해서, 그 이음부(9) 또는 이음부(9) 부근의 값을 기재하고 있다.

또한, 상기한 절삭 시험예 1에 있어서, 절삭 가공의 각종 조건은 다음과 같이 설정하였다.

(절삭 시험예 1의 절삭 가공 조건)

가공 방법: 평면 절삭 가공, 건식 절삭 가공

절삭 속도(Vc): 120m/분

회전수(n): 606min^-1

1칼날당 이송량(fz): 1.5mm/칼날

축 방향 노치량(ap): 1.5mm

직경 방향 노치량(ae): 40mm

공구 돌출량: 250mm

표 1에 기재하는 평가 결과에 있어서, 절삭 저항 측정의 시험에서는, 종래예의 인서트를 나타내는 시료 번호 29a의 인서트를 사용하여 fz값이 1.5mm/칼날의 고이송 가공을 행한 경우, 네가티브 호닝의 폭을 0.2mm로 일정하게 한 이 종래예의 인서트로 10분간 절삭을 행한 시점에서의 절삭 저항값은 3777N이었다.

이 종래예의 인서트인 시료 번호 29a의 절삭 저항값(3777N)을 기준으로 하여, 10% 이상의 절삭 저항의 저감화의 유효성에 관해서, 시료 번호 1a 내지 28a를 평가하였다. 이 결과는, 표 1의 평가 결과의 절삭 저항(N)란, 및 절삭 저항 저감율(%)란에 기재하고 있는 바와 같이, 시료 번호 1a 내지 26a는, 목표인 10% 이상의 절삭 저항의 저감화를 달성하였다. 또한, 본 발명예인 시료 번호 1a 내지 23a는, 공구 돌출량(길이)이 250mm으로 긴 조건임에도 불구하고, 비비리 진동의 발생도 없이 가공할 수 있었다. 이와 같이 본 발명예는, 종래예와 비교하여 절삭 저항을 10% 이상 저감할 수 있었던 것에 의해 공작 기계에 대한 부담이 경감되고, 절삭 이송량을 더욱 증가시켜 가공하는 것이 가능한 것으로 판단되었다. 특히, H1값은 상기한 바와 같이, 회전 공구 본체의 최하점(8) 부근의 절삭 찌꺼기 두께 이하로 하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

표 1에 기재하는 시료 번호 1a 내지 23a 중에서 비교하면, 시료 번호 1a 내지 6a는 U자 홈을 형성하지 않았지만, 표 1에 기재하는 바와 같이 13.2% 이상의 절삭 저항의 저감을 달성할 수 있었다. 시료 번호 7a 내지 23a는 경사면에 복수의 U자 홈(18)을 형성했기 때문에, 16.6% 이상의 절삭 저항의 저감을 달성할 수 있었다. 이것에 의해, 본원의 제1 발명에 있어서, U자 홈(18)을 형성하는 것은, 절삭 저항의 저감에 있어서 보다 유효한 것이 밝혀졌다.

본 발명예인 시료 번호 7a, 10a 내지 12a의 4종에 관해서, RW값과 절삭 저항의 저감율을 비교한 결과, 시료 번호 10a의 RW값은 표 1에 기재하는 바와 같이 0.15mm이기 때문에, 절삭 저항 저감율은 20.6%로 가장 양호했지만, 경사면의 관찰에 있어서는 이들 4종 중에서 마모 진행이 가장 진행되고 있었다. 시료 번호 12a는 RW값이 0.60mm이기 때문에 경사면의 마모 진행은 적었지만, 절삭 저항 저감율은 17.9%에 그쳤다. 시료 번호 7a와 11a는, RW값이 각각 0.20mm과 0.50mm이기 때문에, 경사면의 마모 진행이 억제되면서 높은 절삭 저항 저감율 19.1%와 18.6%가 얻어져 절삭 저항의 저감율과 경사면의 마모 진행 억제의 균형이 양호하였다.

본 발명예인 시료 번호 7a, 13a 내지 15a의 4종에 관해서, RW/UW값과 절삭 저항의 저감율을 비교한 결과, 시료 번호 13a는 RW/UW값이 0.80이기 때문에 절삭 저항 저감율은 20.3%가 되었지만, 경사면의 마모 진행이 관찰되었다. 시료 번호 15a는 RW/UW값이 3.00이기 때문에 마모 진행은 적었지만, 절삭 저항 저감율은 16.6%에 그쳤다. 시료 번호 7a, 14a는 RW/UW값이 각각 1.20과 2.50이기 때문에, 경사면의 마모 진행이 억제되면서 높은 절삭 저항 저감율 19.1과 18.3이 얻어져 절삭 저항 저감율과 경사면의 마모 진행 억제의 균형이 양호하였다.

본 발명예인 시료 번호 7a, 16a 내지 18a의 4종에 관해서, U자 홈(18)의 세로 방향 길이(UH)값과 절삭 저항의 저감율을 비교한 결과, 시료 번호 16a는 UH값이 0.30mm이기 때문에 절삭 저항 저감율은 18.3%에 그쳤지만, 시료 번호 7a, 17a, 18a는 UH값이 0.60mm 이상이었기 때문에 절삭 저항 저감율은 19.1% 이상이 되어 절삭 저항 저감율이 우수하였다.

본 발명예인 시료 번호 7a, 19a 내지 21a의 4종에 관해서, 도 6에 도시하는 주절삭날(6)의 능선부에서부터 U자 홈(18)에 있어서의 주절삭날의 능선부측의 단부까지의 길이(UL)값과 절삭 저항의 저감율을 비교한 결과, 4종 모두 동일한 절삭 저항의 저감율을 나타냈지만, 시료 번호 19a에서부터 시료 번호 7a, 20a, 21a로 UL값이 작은 순으로, 보다 큰 경사면의 마모 진행이 관찰되었다.

본 발명예인 시료 번호 7a, 22a, 23a의 3종에 관해서, H1값, H1/H2값을 동일한 조건으로 하고, F1값, F1/F2값을 변화시켰을 때의 절삭 저항을 비교한 결과, 랜드(16)의 폭이 넓어짐에 따라서 절삭 저항은 증대되었다. 특히, 시료 번호 7a, 23a과의 차이는 45N이었다.

본 발명예인 시료 번호 8a, 22a를 사용하여, F1값, F1/F2값을 동일한 조건으로 하고, H1값, H1/H2값을 변화시켰을 때의 절삭 저항을 비교하면, 양자의 차이는 30N이었다. 따라서, 절삭 저항의 저감화에는 네가티브 호닝(15) 폭의 영향이 큰 것으로 생각된다.

한편, 비교예인 시료 번호 27a, 28a는, 각각 H1/H2값이 0.60, 0.75, F1/F2값이 0.60, 0.75로 크고, 회전 공구 본체의 최하점(8) 또는 최하점(8) 부근에서는 네가티브 호닝의 폭 중에서 절삭 가공하고 있는 범위가 길기 때문에, 목표로 한 절삭 저항 10%의 저감은 달성할 수 없었다. 또한, 시료 번호 27a, 28a는 절삭 중에 비비리 진동이 발생하였다. 특히, 공구 돌출량이 250mm으로 긴 조건인 경우에는 비비리 진동의 발생이 현저해져 주절삭날에 결손을 유발하였다. 이로 인해, 공작 기계의 주축을 손상시켜 버리기 때문에, 절삭 시험에 사용한 주축 출력이 15KW인 BT50 주축의 공작 기계에서는, 고능률의 고이송 가공을 할 수 없었다.

계속해서, 주절삭날의 내결손성의 평가 결과에 관해서 설명한다. 주절삭날의 내결손성의 평가는, 상기한 바와 같이 60분간의 강단속 절삭에 의한 평면 절삭 가공을 실시했을 때에, 각각의 절삭날에 결손 발생의 유무를 육안으로 확인함으로써 행하였다. 이 내결손성 평가 시험의 결과를 표 1에 병기하고 있다.

표 1에 기재하는 바와 같이, 시료 번호 1a 내지 23a와, 27a, 28a는, 60분간의 내결손성에 관한 절삭 가공의 시험에서 5개중 모두가 결손되지 않고 가공을 하는 것이 가능했기 때문에, 표 1에 기재하는 평가 결과의 내결손성란에 ○ 표시를 나타내고 있다. 그러나, 시료 번호 24a는 인서트 5개 중의 5개 모두가 60분 동안 가공되지 못하고 파손이 발생하였다. 이 때, 파손이 발생할 때까지의 각 인서트의 절삭 시간은, 37분, 40분, 50분, 43분, 49분이었다. 마찬가지로, 시료 번호 25a는 5개중 4개가, 또 비교예 26a는 5개중 2개가 60분 동안 가공되지 못하고 결손이 발생하였다. 이 주절삭날의 내결손성의 평가 결과에 관해서, 5개중 1개라도 결손이 발생한 것은, 표 1의 평가 결과를 기재하는 내결손성란에 X 표시를 나타내고 있다.

또한, 내결손성의 평가 시험후에 절삭날을 관찰한 결과, 상기한 결손이 발생한 장소는, 회전 공구 본체에 장착한 인서트의 주절삭날에 있어서의 최하점(8) 부근이었다. 이러한 점에서, 결손이 발생하는 원인은 주절삭날의 최하점(8) 또는 최하점(8) 부근에 있어서의 네가티브 호닝의 폭, 랜드의 폭이 모두 작은 것에 의해, 날끝 강도가 부족하기 때문이라고 판단된다. 또한, 이것에 의해, 내결손성을 유지하기 위해서는, H1값, F1값은 0.03mm 이상으로 하는 것이 바람직한 것이 판명되었다. 특히, 주절삭날의 최하점(8) 또는 최하점(8) 부근의 절삭 찌꺼기 두께는 약 0.06mm이 되는 점에서, H1값은 절삭 찌꺼기 두께의 약 절반 이상이면 내결손성을 확보할 수 있다.

이상의 시험 결과에 의해, 절삭 저항과 내결손성의 2항목의 종합 평가(표 1의 최우측 끝의 「종합 평가」란을 참조)에 있어서, 본 발명예인 시료 번호 1a 내지 23a의 인서트는 양호한 결과를 나타내고, 내결손성을 손상시키지 않고 절삭 저항의 저감화가 가능한 것이 밝혀졌다. 따라서, 시료 번호 1a 내지 23a의 것은, 모두 종래예인 시료 번호 29a에 비해 고성능의 고이송 가공용에 적합한 날끝 교환식 회전 공구인 것이 명백해졌다.

(제2 발명의 실시 형태)

계속해서, 본원의 제2 발명에 따르는 실시 형태에 관해서 설명한다. 이 제2 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구는, 회전 공구 본체에 대략 평행사변형 평판상의 인서트를 장착함으로써, 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저저항화를 실현하여, 고능률로 가공할 수 있는 고이송 가공용에 적합한 날끝 교환식 회전 공구이다. 본원의 제2 발명은 상기한 바와 같이 다음과 같은 특징을 구비하고 있다.

즉, 본원의 제2 발명은 회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시에서 단변과 장변을 갖는 대략 평행사변형 평판상을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서,

상기 인서트는 마주 보는 예각부에 원호상을 이루는 주절삭날을 가지고, 상기 주절삭날을 포함하는 상면을 경사면으로 하고, 상기 주절삭날의 능선부에서부터 네가티브 호닝과 랜드를 가지며,

상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때에,

상기 인서트의 주절삭날은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최하점과, 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최외주점을 갖는 동시에, 상기 최하점에서부터 상기 최외주점까지의 주절삭날의 형상은 정원호 형상을 이루며,

상기 네가티브 호닝의 폭(H)은 상기 최하점에서부터 상기 최외주점을 향하여 점차 증가시킨 구성으로 한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제2 발명에 있어서, 상기 주절삭날의 정원호 형상은, 1/4 ~ 3/8 원호인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제2 발명에 있어서, 상기 랜드의 폭(F)은 상기 최하점에서부터 상기 최외주점을 향하여 점차 증가하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제2 발명에 있어서, 상기 네가티브 호닝의 폭(H)과 상기 랜드의 폭(F)은,

1.00≤F/H≤1.50

의 관계가 성립하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제2 발명에 있어서, 상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때의 상기 최하점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H1, 상기 랜드의 폭을 F1이라고 하고, 상기 최외주점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H2, 상기 랜드의 폭을 F2라고 했을 때에,

0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,

0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50

로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제2 발명에 있어서, 상기 인서트는 그 상기 단변측의 측면시에 있어서, 상기 주절삭날의 형상이 상기 단변측을 향하여 상기 인서트의 상면 방향으로 볼록 형상으로 되어 있고,

상기 인서트 하면에서부터 상기 주절삭날까지 높이의 최고점을 통과하고 상기 인서트 하면에 평행한 선과, 상기 최고점과 상기 인서트의 하면에서부터 상기 주절삭날까지 높이의 최소점을 연결한 선이 이루는 각도를 a라고 했을 때,

0°<a≤10°

로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

도 11은 본원의 제2 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 관해서 그 실시 형태의 일례를 도시하는 측면도, 도 12는 도 11에 도시하는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 인서트에 관해서 그 실시 형태의 일례를 도시하는 도면, 도 13 내지 도 17은 도 12에 도시하는 인서트의 구성을 설명하기 위한 도면, 도 18은 도 11에 도시하는 날끝 교환식 회전 공구에 인서트를 장착했을 때의 장착 각도 등을 설명하기 위한 도면이다.

도 11에 도시하는 본 발명의 제2 실시 형태에 따르는 날끝 교환식 회전 공구는, 회전 공구 본체(공구 홀더)(20)에 인서트(21)를 장착한 상태를 나타내고 있다. 인서트(21)는 도 12에 도시하는 바와 같이, 그 기본 형상은 평면시에서 대략 평행사변형의 형상을 이루고, 측면시에서는 평판상을 이루고 있다. 인서트(21)에는, 상면과 측면의 교차 능선 위에서, 마주보는 예각부에는 코너부(22)가 형성되어 있다. 코너부(22)를 사이에 개재하고 서로 이웃하는 단변(23a)측의 측면을 여유면(24a)으로 하고, 또한 장변(23b)측의 측면을 여유면(24b)으로 하고 있다. 또한, 코너부(22)를 포함하는 상면을 경사면(25)으로 하고 있다. 코너부(22)에는 주절삭날(26)을 형성하고 있다. 단변(23a)측의 여유면(24a), 장변(23b)측의 여유면(24b)은, 인서트(21)의 착좌면이 되는 하면(27)에서부터 상면이 되는 경사면(25)을 향하여 인서트(21)의 외측에 경사지는 측면으로서 형성되어 있다. 그리고, 여유면(24a)과 경사면(25)의 교차 능선을 능선(28), 여유면(24b)과 경사면(25)의 교차 능선을 능선(29)이라고 하고 있다.

경사면(25)은 인서트(21)의 착좌면을 이루는 하면(27)과 대향하여 상측면에 형성되어 있다. 그리고, 인서트(21)의 상면(경사면)(25)의 대략 중앙부에는 상면(25)과 하면(27)을 관통하는 장착 구멍(30)이 형성되어 있다. 장착 구멍(30)은 인서트(21)를 회전 공구 본체(20)에 클램프 나사(36)(도 13 참조)를 개재하여 고정시키기 위한 구멍이다. 이 장착 구멍(30)을 중심으로 하여 인서트(21)를 180도 회전시켜 그 장착 방향을 바꿈으로써, 동일한 인서트(21)에서 2개의 절삭날을 사용할 수 있게 된다.

도 13은 도 11에 도시하는 제2 발명의 실시 형태에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에, 인서트(21)를 장착한 개소를 확대한 도면을 도시하고 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 인서트(21)를 회전 공구 본체(20)에 장착했을 때에는, 인서트(21)의 주절삭날(26)은 회전 공구 본체(20), 즉, 날끝 교환식 회전 공구의 최하점(31)과, 동일하게 회전 공구 본체(20)의 최외주점(32)을 갖도록 장착한다.

계속해서, 인서트(21)의 상세한 구성을 도 14 및 도 15에 기초하여 설명한다. 도 14는 인서트(21)의 상면도, 도 15는 인서트(21)의 단변(23a)측의 측면도를 도시하고 있다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 인서트(21)의 주절삭날(26)의 경사면측의 전체 둘레에 걸쳐 네가티브 호닝(34)과 랜드(35)를 형성하고 있다. 또한, 도 15에 도시하는 바와 같이, 주절삭날(26)과 능선(28)의 교점을 최고점(33a)으로서 나타내고 있다.

장착 구멍(30)을 갖는 대략 평행사변형 평판상을 이루는 인서트(21)의 주절삭날(26)의 형상은, 3/8 원호로 하고 있고, 적어도 인서트(21)를 회전 공구 본체(20)에 장착했을 때에는, 주절삭날(26)은 회전 공구 본체(20)에 있어서의 최하점(31)과 최외주점(32)을 갖도록 한다. 또한, 이 최하점(31)에서부터 최외주점(32)까지의 절삭날의 형상은, 평면시에서 정원호 형상, 예를 들면 3/8 원호의 형상으로 한다. 또한, 상기한 바와 같이, 주절삭날(26)의 최하점(31)에서부터 최외주점(32)까지의 절삭날의 형상을 정원호 형상으로 하면, 피삭재를 이 날끝 교환식 회전 공구를 사용하여 절삭 가공할 때에, 그 CAM(Computer-aided Manufacturing) 데이터의 작성이 용이해진다고 하는 효과가 발생한다. 이하의 설명에 있어서, 도 14에 도시하는 바와 같이, 회전 공구 본체(20)에 인서트(21)를 장착했을 때의 주절삭날(26)의 최하점(31)에서부터 최외주점(32)까지의 범위 내에서는 네가티브 호닝(34)의 폭을 H, 랜드(35)의 폭을 F로서 설명한다.

본원의 제2 발명이 되는 날끝 교환식 회전 공구에 사용하는 인서트(21)에 있어서, 그 주절삭날(26)의 형상은 평면시에서 정원호 형상을 이루고 있지만, 이 정원호의 반경(R)(도 14 참조)은, 2 내지 3mm으로 하는 것이 바람직하다. 이것은 충분한 날끝 강도를 얻기 위해서이며, 반경(R)이 이 범위보다 작으면 결손을 초래할 우려가 있고, 이 범위보다 크면 절삭 가공의 가공 절삭 여유가 지나치게 커져서 충분한 절삭 용도로 사용할 수 없게 되기 때문이다. 또한, 반경(R)을 2 내지 3mm으로 하여 노치량이 제한됨으로써 고이송 가공에서의 절삭이 가능해진다. 또한, 주절삭날(26)의 반경(R)에 대하여 인서트의 형상을 유지하기 위해서는 단변(23a)측의 폭이 6.1 내지 9.12mm, 장변(23b)측의 폭이 11.7 내지 17.1mm인 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 날끝 교환식 회전 공구와 같이, 고이송 가공을 가능하게 하기 위해서 이 제2 발명이 되는 날끝 교환식 회전 공구에 있어서도, 주절삭날(26)의 경사면측에는 주절삭날(26)의 내결손성을 향상시키고, 특히, 날끝 교환식 회전 공구의 최외주점(32)에서의 절삭날의 내결손성의 향상을 목적으로 네가티브 호닝(34) 및 랜드(35)를 형성하여 절삭날 강도의 강화를 도모하고 있다. 그러나, 네가티브 호닝(34) 및 랜드(35)는, 그 폭이 넓으면 내결손성은 향상되는 반면, 절삭 저항이 증대되어 절삭에 사용하는 공작 기계, 예를 들면, 머시닝센터 등의 공작 기계에 대한 부하가 커져 고능률의 고이송 가공을 할 수 없게 된다.

따라서, 본원의 제2 발명의 실시 형태가 되는 날끝 교환식 회전 공구에 사용하는 인서트(21)에 관해서, 그 네가티브 호닝(34) 및 랜드(35)의 폭 설정에 관해서도, 상기한 본원의 제1 발명의 실시 형태를 나타내는 날끝 교환식 회전 공구와 같이, 피삭재의 강성이 약하여 절삭 중에 비비리 진동 등이 발생하기 쉬워지는 고이송 가공용의 날끝 교환식 회전 공구로서, 네가티브 호닝(34)의 폭, 및 랜드(35)의 폭을 상기한 바와 같이 그 범위를 작게 설정한다. 또한, 강단속 절삭이 되어 절삭날의 결손이 발생하기 쉬울 때에는 반대로 크게 설정하는 것도 필요하다.

도 16은 도 14에 도시하는 인서트(21)를 회전 공구 본체(20)에 장착했을 때의 주절삭날(26)의 최하점(31)에서부터 주절삭날(26)의 최외주점(32)까지의 범위 내에서는, 네가티브 호닝(34)의 폭이 H, 랜드(35)의 폭이 F인 것을 나타낸다. 또한, 도 16에는 네가티브 호닝(34)의 각도(α)(도)와, 브레이커 홈(37)의 경사각(β)(도)을 도시하고 있다.

또한, 네가티브 호닝(34)의 폭(H)이란, 인서트(21)의 저면(27)에 대하여 평행한 면으로의 네가티브 호닝(34)의 투영 길이를 나타내고, 랜드(35)의 폭(F)이란, 동일하게 인서트(21)의 저면(27)에 대하여 평행한 면으로의 랜드(35)의 투영 길이를 나타낸다. 또한, 네가티브 호닝(34)의 각도(α)란, 상기한 바와 같이, 인서트(21)의 저면(27)과 평행한 면이 네가티브 호닝(34)의 경사면과 이루는 각도를 나타내고, 브레이커 홈(37)의 경사각(β)이란, 인서트(21)의 저면(27)과 평행한 면이 브레이커 홈(37)의 경사면과 이루는 각도를 나타낸다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 회전 공구 본체(20)에 인서트(21)를 장착했을 때에, 최하점(31) 또는 최하점(31) 부근의 네가티브 호닝(34)의 폭(H)을 H1, 동일하게 랜드(35)의 폭(F)을 F1로 하여 설명한다. 또한, 최하점(31) 또는 최하점(31) 부근을 「최하점(31)」이라고 기재하는 경우가 있다. 이 경우, 「최하점(31)」은 최하점(31) 또는 최하점(31) 부근을 나타낸다. 마찬가지로, 최외주점(32) 또는 최외주점(32) 부근에서의 네가티브 호닝(34)의 폭(H)을 H2, 동일하게 랜드(35)의 폭(F)을 F2로 하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 최외주점(32) 또는 최외주점(32) 부근을, 「최외주점(32)」이라고 기재하는 경우가 있다. 이 경우, 「최외주점(32)」은 최외주점(32) 또는 최외주점(32) 부근을 나타낸다.

도 17은 회전 공구 본체(20)에 장착한 인서트(21)의 주절삭날(26)에 있어서, 절삭 가공시의 절삭 두께를 설명하기 위한 모식도이다. 도 17에 도시하는 절삭 두께(T1, T2)란, 1칼날의 이송량(fz)으로 이송했을 때의 주절삭날(26)의 날끝이 진행하는 방향의 절삭 찌꺼기의 두께를 나타낸다. 본원의 제2 발명에 있어서, 날끝 교환식 회전 공구의 회전축 방향의 하측에 위치하는 정원호 형상의 주절삭날(26)에 의해 생성되는 절삭 찌꺼기 두께는, 주절삭날(26)의 길이 방향 전체에 걸쳐 일정한 두께가 아니다. 예를 들면, 주절삭날(26)의 반경(R)이 3mm인 경우, 고이송 가공의 절삭 조건으로서, 1칼날의 이송량(fz)값을 1.0mm, 노치 깊이(ap)값을 1.0mm로 가공했을 때의 최대 절삭 찌꺼기 두께(T2)는 최외주점(32)에서 약 0.5mm, 최하점(31)에서의 절삭 찌꺼기 두께(T1)는 약 0.1mm이 된다. 즉, T1값은 T2값의 약 1/5까지 얇아진다. 이것에 의해, 절삭 찌꺼기 두께가 두꺼워지는 최외주점(32)과, 절삭 찌꺼기 두께가 가장 얇아지는 최하점(31)에서는, 각각 절삭날의 부위에 따라 적절한 네가티브 호닝(34)의 폭(H), 및 랜드(35)의 폭(F)을 형성함으로써, 절삭 저항을 저감시키고, 동시에 내결손성을 개선한 고이송 가공을 행할 수 있는 날끝 교환식 회전 공구를 실현할 수 있다.

상기한 바와 같이, 절삭 저항을 저감시키기 위해서는, 절삭 찌꺼기 두께가 가장 얇아지는 최하점(31) 또는 최하점(31) 부근의 네가티브 호닝(34)의 폭(H1), 랜드(35)의 폭(F1)을 작게 하는 것이다. 이 때, H1값, F1값을 작게 해도 절삭 찌꺼기 두께는 얇은 점에서, 내결손성이 대폭 손상되는 경우는 없다. 한편, 절삭 찌꺼기 두께가 최대가 되는 최외주점(32) 또는 최외주점(32) 부근에서는, 네가티브 호닝(34)의 폭(H2), 랜드(35)의 폭(F2)을 크게 함으로써 내결손성을 향상시켜야 한다. 여기에서, 인서트(21)의 주절삭날(26)에 있어서의 최외주점(32)에서는, 내결손성을 우선하여 개선한다.

본원의 제2 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 있어서는, 인서트(21)의 네가티브 호닝(34)의 폭 및 랜드(35)의 폭을, 주절삭날(26)의 최하점(31)의 H1값, 및 F1값을 최소로 하고, 주절삭날(26)의 최외주점(32)의 H2값, 및 F2값을 최대로 하여, 회전 공구인 날끝 교환식 회전 공구의 최하점(31)에서부터 최외주점(32)을 향하여 점차 증가시킴으로써, 주절삭날(26)의 내결손성과 저저항화의 양립을 가능하게 하고 있다. 또한, 이 「점차 증가시킨다」란, 최하점(31)에서부터 최외주점(32)을 향하여 연속적으로 증가시키는 경우와, 연속적으로 증가시키는 것이 아니라 부분적으로 증가시키지 않고 일정 폭으로 한 부분을 포함하고 있는 경우 중 어느 하나를 나타내는 것이다.

이것에 대하여, 종래의 고이송 가공용의 날끝 교환식 회전 공구에 있어서, 이 공구에 사용하는 인서트의 네가티브 호닝의 폭은 약 0.2mm의 일정 폭, 랜드 폭도 일정 폭으로 하는 것이 시행되고 있기 때문에, 날끝 교환식 회전 공구의 최하점 부근은 네가티브 호닝 중에서 절삭이 이루어지게 되어 칼이 잘 들지 않고, 큰 절삭 저항을 나타내고 있었다.

본원의 제2 발명이 되는 날끝 교환식 회전 공구에 사용하는 인서트(21)에 있어서는, 주절삭날(26)의 네가티브 호닝(34)의 폭(H1)값(mm)은, 0.03≤H1≤0.10으로 할 필요가 있다. 그 이유는, 가공시의 fz값과 주절삭날(26)의 형상으로부터 최하점(31)의 절삭 찌꺼기 두께를 산출해 내고, 그 값을 기초로 절삭에 적합한 H1값을 설정했을 때, H1값이 0.03mm 미만인 경우에는 내결손성이 현저하게 저하되어 버리기 때문이다. 이것은 날끝 강도가 부족하기 때문에, 절삭 찌꺼기 두께의 영향보다도, 절삭시에 인서트(21)의 최하점(31)과 피삭재가 접촉할 때의 충격으로 결손이 발생하기 때문이다. 한편, H1값이 0.10mm을 초과하여 크면 절삭 저항이 증대되어 부적합하게 되어 버리기 때문이다.

다음에, 네가티브 호닝(34)의 폭(H2)값(mm)은, H1값을 설정후, H1값과 H2값의 비, H1/H2값이 0.15 내지 0.50이 되도록 설정할 필요가 있다. 이와 같이 함으로써, 주절삭날(26)의 내결손성과 절삭 저항의 균형이 가장 좋고, 또한, 내결손성을 손상시키지 않고 10% 이상의 절삭 저항의 저감이 가능하다. 단, H2값은 절삭날의 내결손성이나 절삭 저항의 증대를 배려하여, 0.10mm 내지 0.50mm의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, H1값을 최하점(31) 부근의 절삭 찌꺼기 두께(T1)보다도 약 30% 넓은 폭으로 해도, 상기한 바와 같이, 네가티브 호닝(34)의 폭 중에서 절삭하고 있는 범위가 적기 때문에, 10% 이상의 절삭 저항의 저감이 가능하다.

다음에, 인서트(21)에 있어서, 주절삭날(26)의 랜드(35)의 폭(F1)값(mm)은, 0.03≤F1≤0.10으로 할 필요가 있다. 그 이유는, F1값이 0.03mm 미만인 경우에는 절삭날 강도의 강화에 유효하지 않게 되어 내결손성이 저하되기 때문이다. 절삭 강도가 부족하면, 절삭시에 인서트(21)의 최하점(31)과 피삭재가 접촉할 때의 충격으로 결손이 발생한다. 한편, F1값이 0.10mm을 초과하여 크면 절삭 저항이 증대되는 문제가 생기기 때문이다.

다음에, 랜드(35)의 폭(F2)값(mm)은, F1값을 설정후, F1/F2값이 0.15 내지 0.50이 되도록 설정할 필요가 있다. 이와 같이 함으로써, 주절삭날(26)의 경사면(25)에 있어서의 마모의 진행을 지연시키는 데 효과적이 된다. F2값이 넓을 수록, 경사면(25)의 특히 최외주점(32)에 있어서의 마모를 지연시키는 효과가 있어 내결손성이 향상되는 것이다. 단, F2값은 절삭날의 내결손성이나 절삭 저항 증대를 배려하여, 0.10mm 내지 0.50mm의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다. F2값이 과도하게 넓은 경우에는, 절삭 찌꺼기의 배출성이 손상되어 절삭 저항이 증대된다. 절삭 찌꺼기를 브레이커 홈(37)으로 유도하는 흐름이 저해되는 문제가 생기기 때문이다.

또한, 본원의 제2 발명에 사용하는 인서트(21)에 있어서, 네가티브 호닝(34)의 폭(H)과 랜드(35)의 폭(F)의 F/H값은, 1.00≤F/H≤1.50인 것이 바람직하다. F/H값을 1.00 이상으로 하면 랜드(35)의 폭(F)이 네가티브 호닝(34)의 폭(H)보다 커져 최하점(31)에서는 절삭 저항을 낮게 유지하면서, 날끝 강도의 향상이 도모된다. 한편, 최외주점(32)에서는, 랜드(35)의 폭(F2)에 비해 네가티브 호닝(34)의 폭(H2)이 작아져 내결손성을 유지하면서, 저저항화가 도모된다. F/H값이 1.50을 초과하여 크면, 랜드(35)의 폭(F)이 네가티브 호닝(34)의 폭(H)보다도 과대하게 커져 절삭 찌꺼기의 배출성이 손상되어 절삭 찌꺼기가 브레이커(37)로 유도되는 흐름이 저해될 우려가 있다. 따라서, F/H값은 1.00≤F/H≤1.50인 것이 바람직하다.

또한, 본원의 제2 발명에 사용하는 인서트(21)에 있어서, 단변(23a)측 방향의 측면시에 의한 절삭날 능선(28)의 형상이 인서트(21)의 상면 방향으로 볼록형 곡선 형상(볼록 형상)인 것이 바람직하다. 이 이유는 절삭 가공시의 인서트(21)의 경사면(25)과 피삭재의 표면이 이루는 각도가, 인서트의 두께가 일정한 인서트에 비해 음의 측이 되는 점에서, 피삭재와 접촉할 때의 충격을 저감할 수 있고, 절삭 저항의 돌발적인 상승을 완화할 수 있기 때문이다. 또한, 인서트(21)를 회전 공구 본체(20)에 장착했을 때, 인서트(21)의 횡경사각이 음의 측이 되기 때문에 날끝 강도를 증대시킬 수 있다. 또한, 하면(27)에서부터 주절삭날(26)까지 높이가 최외주점(32) 방향을 향함에 따라 연속적으로 낮게 할 필요가 있다. 이것에 의해, 인서트(21)의 파손 기점이 되는 각부를 형성하지 않고 날끝 강도를 향상시킬 수 있다.

다음에, 도 15에 도시하는 바와 같이, 인서트(21)의 하면(27)에서부터 주절삭날(26)까지 높이의 최고점(33a)을 통과하고 인서트(21)의 하면(27)에 평행한 면과, 이 최고점(33a)과 인서트(21)의 하면(27)에서부터 주절삭날(26)까지 높이의 최소점(33b)을 연결한 선이 이루는 각도를 a(도)이라고 했을 때, 각도(a)값은 0°<a≤10°로 하는 것이 바람직하고, 또한 각도(a)값은 3°≤a≤5°로 하는 것이 보다 바람직하다. 도 18에, 상기한 각도(a)값과 횡경사각(Rr)의 관계를 도시하고 있다. 이 각도(a)값은 주절삭날(26)이 상기한 바와 같이 볼록 형상으로 되어 있음으로써 0°보다 큰 값이 되고, a 값이 10°보다 커지면, 칼이 잘 들지 않게 되고, 횡경사각(Rr)이 과대해져 절삭 저항이 커져 버린다. 또한, 인서트(21)의 두께가 작아져 충분한 강도가 얻어지지 않게 된다. 따라서, a값은 0°<a≤10°으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 최고점(33a)과 최소점(33b)은 인서트(21)에 있어서의 실제 개소를 나타내고, 최외주점(32)은 인서트(21)를 회전 공구 본체(20)에 장착했을 때에 생성되는 개소가 되며, 인서트(21)를 회전 공구 본체(20)에 장착했을 때에는, 최소점(33b)과 최외주점(32)은 대략 동일한 개소가 된다.

또한, 도 16에 도시하는 네가티브 호닝(34)의 각도(α)(도)는, 5°≤α≤30°로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, α값은 최하점(31)에서부터 최외주점(32) 사이에서 변화시켜도 된다. 또한, 경사면(25)에 브레이커 홈(37)을 형성함으로써, 절삭 저항의 저감화가 가능해진다. 또한, 도 16에 도시하는 브레이커 홈(37)의 경사각(β)(도)은, β≤20°로 하는 것이 바람직하고, 또한 β은 10°≤β≤20°로 하는 것이 보다 바람직하다.

(절삭 시험예 2)

계속해서, 본원의 제2 발명의 실시 형태에 따르는 날끝 교환식 회전 공구를 시작(試作)하고, 그 절삭 시험(이하, 「절삭 시험예 2」이라고 한다)을 실시한 순서와 그 결과에 관해서 설명한다.

우선, 본원의 제2 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하여 절삭 시험을 실시하기 위한 인서트를, 표 2에 기재하는 시료 번호 1b 내지 11b의 11종 정도 제작하였다. 이들 제작한 인서트는, 분말 야금 기술을 사용하여 WC기로 이루어지는 초경합금제의 인서트이다. 또한, 제작한 인서트의 사이즈는, 단변(23a)측의 폭이 6.35mm, 인서트의 두께가 3.18mm, 주절삭날의 반경(R)값이 3mm, 단변(23a)측의 측면은 플랫 형상으로 하였다. 시료 번호 1b의 인서트에 있어서의 네가티브 호닝의 부여는 프레스 금형의 형상 설정시에 행하고, 금형 프레스기로 인서트의 성형체를 성형하였다. 다른 시료 번호 2b 내지 11b에 관해서도, 성형용 금형의 형상 설정의 변경에 의해 네가티브 호닝(34)의 폭, 랜드(35)의 폭을 변화시켰지만, 그 이외는 시료 번호 1b와 같은 방법으로 제작하였다. 또한, 제작한 모든 인서트에 관해서 그 주절삭날의 정원호 형상은 3/8 원호로 하였다.

또한, 시료 번호 1b 내지 4b에 관해서는, 네가티브 호닝의 폭, 랜드의 폭 등에 관해서, 상기한 본원의 제2 발명의 구성을 구비한 본 발명예가 되는 인서트를 제작하였다.

또한, 비교예가 되는 시료 번호 5b 내지 9b에 관해서는, 상기한 본 발명예가 되는 인서트가 구비하고 있는 네가티브 호닝의 폭, 랜드의 폭 등의 범위에서 벗어난 구성을 구비한 인서트를 제작하였다.

또한, 종래예가 되는 시료 번호 10b의 인서트는, 주절삭날 전체에 걸쳐 네가티브 호닝(34)폭이 0.20mm, 랜드(35)의 폭이 0.20mm으로 일정 폭인 것과, 동일하게 종래예가 되는 시료 번호 11b의 인서트에는, 네가티브 호닝 폭이 0.03mm, 랜드 폭 0.03mm으로 일정 폭인 것으로, 이들 시료 번호 10b, 11b 모두 단변(23a)측의 측면은 플랫 형상인 것을 제작하였다.

절삭 시험예 2의 절삭 조건은, 하기에 나타내는 종래의 표준적인 절삭 조건인 절삭 조건 1과, 고능률의 절삭 조건인 절삭 조건 2를 사용하여, 고능률 가공의 가능성을 평가하였다.

절삭 시험예 2에 있어서의 절삭 조건 1은, 하기와 같이 설정하였다.

절삭 조건 1: 표준 절삭 조건

가공 방법: 건식 절삭 가공

절삭 속도(Vc): 120m/분

회전수(n): 1193min^-1

1칼날당의 이송량(fz): 0.1mm/칼날

축 방향 노치량(ap): 3.0mm

직경 방향 노치량(ae): 20mm

공구 돌출량: 100mm

절삭 시험예 2에 있어서의 절삭 조건 2는, 하기와 같이 설정하였다.

절삭 조건 2: 고능률 절삭 조건

가공 방법: 건식 절삭 가공

절삭 속도(Vc): 120m/분

회전수(n): 1193min^-1

1칼날당의 이송량(fz): 1.0mm/칼날

축 방향 노치량(ap): 1.0mm

직경 방향 노치량(ae): 20mm

공구 돌출량: 100mm

우선, 절삭 시험예 2에 있어서, 시료 번호 1b의 인서트를 공구 직경 32mm의 회전 공구 본체에 1개 장착한 칼날 1장으로, 평면 절삭 가공에 의한 절삭 저항을 측정하였다. 이 평면 절삭 가공의 절삭 저항의 측정은, 피삭재로서 평탄한 가공면의 S50C재를 사용하여 10분간의 고능률 절삭 조건인 절삭 조건 2를 사용한 절삭을 행하였다. 그리고, 절삭 저항의 측정값이 종래예가 되는 시료 번호 10b와 비교하여 10% 이상 저하된 것을, 절삭 저항의 저감에 대하여 「효과 있음」이라고 판단하였다.

다음에, 시료 번호 1b 내지 11b를 사용하고, 평면 절삭 가공을 실시하여 주절삭날에 있어서의 내결손성을 평가하였다. 이 내결손성을 평가한 피삭재로서는 S50C재를 사용하고, 평탄한 가공면의 절삭 가공을 실시하였다. 또한, 이 절삭 조건으로서는, 평면 절삭 가공에서는 상기한 절삭 시험예 2에 있어서의 절삭 조건 1과 절삭 조건 2의 2조건으로 실시하였다. 이 내결손성의 평가 시험에서는, 시료 번호 1b 내지 11b의 각각 5개의 인서트를 사용하고, 1회의 내결손성의 평가 시험마다 회전 공구 본체에 1개의 인서트를 장착한 칼날 1장으로 50분간의 절삭을 실시하고, 이들 5개의 인서트 전체에 관해서 순차적으로 내결손성의 평가 시험을 행하였다. 또한, 이 내결손성의 평가는 50분간의 절삭에 있어서 절삭날의 결손 발생의 유무에 관해서 평가하였다. 그리고, 내결손성의 절삭 평가의 결과는, 50분간의 절삭에서 5개중 전체가 결손되지 않고 가공이 가능했던 것은 ○ 표시, 5개중 1개라도 결손이 발생한 것은 X 표시, 결손은 되지 않았지만 비비리 진동이 발생하고 있었던 상태의 것을 △ 표시로 하여 표 2에 기재하였다.

또한, 표 2에 기재하는 종합 평가의 결과는, 절삭 조건 1과 절삭 조건 2에 의한 내결손성의 절삭 평가의 결과가 양자 모두 ○ 표시일 때는 ○ 표시, 어느 1개라도 △ 표시, 또는 X 표시일 때는 X 표시로 나타냈다. 또한, 표 2에는 시료 번호 1b 내지 11b에 관해서, 각각의 H1값, H1/H2값, F1값, 및 F1/F2값도 기재하고 있다.

표 2에 기재하는 평가 결과로부터, 평면 절삭 가공에 의한 절삭 저항의 측정에 있어서, 네가티브 호닝의 폭을 0.20mm, 랜드의 폭을 0.20mm으로 일정하게 한 종래예가 되는 시료 번호 10b에 있어서는, 10분간의 절삭을 실시한 시점에서의 평면 절삭 가공의 절삭날 저항값은 1919N이었다. 그리고, 이 종래예가 되는 시료 번호 10b의 절삭날 저항값(1919N)을 기준값으로 하여, 절삭 저항이 10% 이상 저하된 것을, 절삭 저항의 저감에 「효과 있음」이라고 판단하였다.

평면 절삭 가공에서의 10% 이상의 절삭 저항의 저감화의 유효성에 관해서, 시료 번호 1b 내지 9b를 평가하였다. 그 결과, 시료 번호 1b 내지 7b는, 목표인 10% 이상의 절삭 저항의 저감을 달성하였다. 또한, 본 발명예가 되는 시료 번호 1b 내지 4b는 비비리 진동의 발생도 없이 가공할 수 있었다. 절삭 저항이 저감된 것에 의해 공작 기계에 대한 부담이 경감되었다. 특히, H1값은 회전 공구 본체의 최하점 부근의 절삭 찌꺼기 두께 이하로 하는 것이 바람직하다. 비교예가 되는 시료 번호 8b, 9b는, 각각 H1/H2값이 0.60, 0.75, F1/F2값이 0.60, 0.75로 크고, 회전 공구 본체의 최하점 또는 최하점 부근에서는 네가티브 호닝의 폭 중에서 절삭하고 있는 범위가 길기 때문에, 목표로 한 절삭 저항의 10%의 저감은 달성할 수 없었다. 또한, 시료 번호 8b, 9b는 절삭 중에 비비리 진동이 발생하였다. 이러한 절삭 저항에 의한 절삭이나 비비리 진동의 발생은, 공작 기계의 주축을 손상시키기 때문에, 절삭 시험에 사용한 주축 출력이 15KW인 BT50 주축의 공작 기계에서는, 고능률의 고이송 가공을 할 수 없었다.

다음에, 주절삭날의 내결손성의 평가에서는, 절삭 시간 50분까지 가공하는 동안, 각각의 결손의 유무를 절삭 조건 1과 절삭 조건 2별로 확인하였다. 이 확인 결과를 표 2의 내결손성 평가란에 기재하고 있다.

절삭 조건 1과 절삭 조건 2에 관해서 내결손성을 비교하면, 비교예가 되는 시료 번호 8b, 9b와 종래예가 되는 시료 번호 10b는 절삭 조건 2에 있어서 비비리 진동이 발생하여 절삭 불가라고 판단하였다. 한편, 본 발명예가 되는 시료 번호 1b 내지 4b에 관해서는 절삭 조건 1과 절삭 조건 2에 관해서 결손이 발생하지 않았다. 비교예가 되는 시료 번호 8b, 9b와 종래예가 되는 시료 번호 10b가 절삭 조건 1과 2의 절삭 조건의 차이에 따라 비비리 진동이 발생한 것은, 각각의 공구 형상, 즉, 네가티브 호닝의 폭과 랜드의 폭의 차이가 초래한 절삭 저항의 증가 때문이라고 생각된다.

또한, 표 2에 기재하는 바와 같이, 비교예가 되는 시료 번호 5b 내지 7b에 있어서는, 절삭 조건 1과 절삭 조건 2의 양 조건 중 어느 것에 있어서도 절삭 초기에서 결손을 일으켰다. 그리고, 절삭 시험후에 절삭날을 관찰한 결과, 결손이 발생한 장소는 주절삭날의 최하점 부근이었던 점에서, 결손 발생의 원인은 주절삭날의 최하점의 네가티브 호닝의 폭, 랜드의 폭이 모두 작은 것에 의해, 날끝 강도가 부족하기 때문이라고 생각된다. 이러한 것에 의해, 내결손성을 유지하기 위해서는, H1값, F1값은 0.03mm 이상을 필요로 하는 것을 판단할 수 있다.

(절삭 시험예 3)

계속해서, 절삭의 시험예 3(이하, 「절삭 시험예 3」이라고 한다)에 관해서 설명한다. 이 절삭 시험예 3에서는, 새롭게 시료 번호 12c 내지 15c의 4종의 인서트를, 상기한 절삭 시험예 2와 같은 방법으로 제작하고, F/H값을 변화시켰을 때의, 절삭 저항과 내결손성에 관해서 평가를 행하였다. 또한, 제작한 인서트는 단변(23a)측의 측면의 볼록 형상에 의한 상기한 각도의 a값은 3°으로 하고, 또한 시료 번호 12c와 13c는 본 발명예로서, 그 F/H값을 상기한 본원 제2 발명이 구비하고 있는 구성이 되는, 「1.00≤F/H≤1.50」의 조건을 충족시키는 인서트를 제작하였다. 또한, 시료 번호 14c와 15c는 비교예로서, 상기한 「1.00≤F/H≤1.50」의 조건을 충족시키지 않는 인서트를 제작하였다. 또한, 새롭게 제작한 시료 번호 12c 내지 15c의 인서트에 관해서, 그 주절삭날의 정원호 형상은 3/8 원호로 하였다.

또한, 상기한 절삭 시험예 2에서 제작한 표 2에 기재하는 본 발명예에 따르는 시료 번호 2b와, 종래예가 되는 시료 번호 10b, 11b에 관해서도 절삭 시험예 3을 실시하였다.

또한, 이 절삭 시험예 3에 있어서, 평면 절삭 가공에서의 절삭 저항의 평가는, 상기한 절삭 시험예 2에서의 평가와 같은 방법으로 행하고, 고능률 가공 조건인 상기한 절삭 조건 2를 사용하여, 절삭 저항값이 종래예인 시료 번호 10b와 비교하여 10% 이상 저하된 것을, 절삭 저항의 저감에 「효과 있음」이라고 판단하였다. 또한, 측면 절삭 가공에서의 절삭 저항의 평가는, 피삭재로서 S50C재를 사용하고, 고능률 가공 조건인 상기 절삭 조건 2를 사용하고, 주절삭날의 최외주점(32)을 사용하여 절삭할 때의 절삭 저항을 측정하였다. 그리고, 상기한 바와 같이 절삭 저항값이 종래예인 시료 번호 10b와 비교하여 10% 이상 저하된 것을, 절삭 저항의 저감에 「효과 있음」이라고 판단하였다.

다음에, 평면 절삭 가공과 측면 절삭 가공에 있어서의 내결손성을 평가하였다. 이 내결손성의 평가는 상기한 절삭 시험예 2와 같은 방법으로, 상기한 절삭 조건 2를 사용하여 절삭 시험을 행하였다. 표 3은 이 절삭 시험예 3에 의한 절삭 시험의 결과를 기재하고 있다.

표 3에 기재하는 평가 결과로부터, 우선, 상기한 절삭 조건 2에 기초하여, 본 발명예인 시료 번호 2b, 12c, 13c, 비교예가 되는 14c, 15c에 있어서의 평면 절삭 가공에 있어서의 평가 결과를 고찰하였다. 또한, 표 3에 기재하는 F/H의 값은, 최하점(31)에 있어서의 값을 나타내고 있다.

이 고찰에서는, F/H값이 2.00로 높은 값인 비교예가 되는 시료 번호 14c는, 절삭 저항에 관해서 시료 번호 2b, 12c, 13c보다 높은 값을 나타내고, 평면 절삭 가공에 있어서의 내결손성의 절삭 시험에 관해서도 비비리 진동이 발생되어 버렸다. 또한, F/H값을 0.33으로 낮은 값으로 한 비교예가 되는 시료 번호 15c는, 절삭 저항에서는 시료 번호 2b, 12c, 13c보다 낮은 값을 나타내지만, 평면 절삭 가공에 있어서의 내결손성의 절삭 시험에 있어서는 결손이 발생하여 날끝 강도가 충분하지 않았다. 또한, 시료 번호 12c, 13c는 정상 마모를 나타내고, 시료 번호 2b에 비해 경사면에 있어서의 마모를 지연시키고 있었다. 이것은 랜드의 폭이 네가티브 호닝의 폭보다도 커져 있기 때문에 절삭날 강도가 향상되어 내결손성이 개선되어 있기 때문이라고 판단할 수 있다.

마찬가지로, 본 발명예인 시료 번호 2b, 12c, 13c와 비교예가 되는 시료 번호 14c, 15c에 있어서 절삭 조건 2를 사용하여 음각 가공에서의 내결손성과 절삭 저항을 평가한 결과의 고찰은, 다음과 같다. 비교예가 되는 시료 번호 14c는, 표 3에 기재하는 바와 같이 비비리 진동이 일어나 절삭 불가라고 판단하였다. 이것은 절삭 찌꺼기의 배출성이 손상되어 절삭 저항의 상승을 초래했기 때문으로 생각된다. 본 발명예인 시료 번호 12c, 13c와 비교예가 되는 시료 번호 15c는, 비비리 진동이 일어나지 않았지만, 시료 번호 15c는 절삭 초기에 결손이 나타났다. 또한, 시료 번호 2b, 12c, 13c에서 비교하면, 시료 번호 13c가 측면 절삭 가공에 있어서 절삭 저항이 가장 감소되어 있었다. 이것은 랜드의 폭이 네가티브 호닝의 폭보다 커짐으로써, 측면 절삭 가공시에 가해지는 가공 벽면으로부터의 절삭 저항을 저감할 수 있었기 때문이며, 시료 번호 2b, 12c에 비해 시료 번호 13c가 절삭 찌꺼기의 배출성이 양호했던 것으로 생각된다. 이것에 의해, F/H값은 1.00≤F/H≤1.50인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

(절삭 시험예 4)

계속해서, 절삭의 시험예 4(이하,「절삭 시험예 4」라고 한다)를 행한 결과에 관해서 설명한다. 이 절삭 시험예 4에서는, 상기한 절삭 시험예 2, 3과 같은 방법으로, 새롭게 시료 번호 16d 내지 21d의 6종의 인서트를 제작하고, 단변측의 측면을 볼록 형상으로 하는 것에 의한 각도(a)값을 평가하였다. 또한, 시료 번호 16d 내지 21d는 상기한 본원의 제2 발명이 구비하고 있는 구성이 되는, 상기한 H1, H2, H1/H2, F1, F2, F1/F2, F/H(최하점(31)에 있어서의 값)의 값 등을 만족시키는 형상의 인서트를 새롭게 제작하였다. 또한, 새롭게 제작한 시료 번호 16d 내지 21d의 인서트에 관해서, 그 주절삭날의 정원호 형상은 3/8 원호로 하였다.

또한, 상기한 절삭 시험예 2에서 제작한 표 2에 기재하는 시료 번호 1b와, 종래예가 되는 인서트로서 상기한 절삭 시험예 2에서 제작한 시료 번호 10b, 11b에 관해서도 이 절삭 시험예 4에 의한 절삭 시험을 실시하였다. 또한, 시료 번호 1b, 16d 내지 21d의 네가티브 호닝의 폭(H)과 랜드의 폭(F)의 관계는, 표 4에 기재하는 바와 같이, H1=0.03, H1/H2=0.15, F1=0.03, F1/F2=0.15, F/H=1.00의 것을 작성하였다. 또한, 이 절삭의 시험예 4에 있어서는, 평면 절삭 가공에서의 절삭 저항을 측정하여 그 평가를 행하였다. 평면 절삭 가공에서의 절삭 저항의 평가는 상기한 절삭 시험예 2와 같이, 고능률 가공 조건인 상기 절삭 조건 2를 사용하여, 절삭 저항값이 종래예인 시료 번호 10b와 비교하여 10% 이상 저하된 것을, 절삭 저항의 저감에 「효과 있음」이라고 판단하였다. 본 발명예가 되는 시료 번호 1b, 16d 내지 21d, 및 종래예인 시료 번호 10b와 11b의 평가 결과를 표 4에 기재한다.

표 4에 기재하는 절삭 시험예 4의 실시 결과로부터 다음의 것이 명백해졌다. 즉, 본 발명예가 되는 시료 번호 1b, 16d 내지 21d에 관해서 비교하면, 네가티브 호닝의 폭과 랜드의 폭이 동일하고 a값이 0°<a≤10°의 범위 내인 시료 번호 16d 내지 20d는, 각도(a)값이 0°<a≤10°의 범위외인 시료 번호 1b, 21d에 비해 절삭 저항이 감소되고 있었다. 이것에 의해, 단변(23a)측에 상기한 볼록 형상을 이루는 날끝(날끝 형상을 볼록 형상으로 한 날끝)을 형성하는 것은, 절삭 저항의 저감에 있어서 유효하다고 할 수 있다. 또한, a값이 3°일 때에 절삭 저항이 가장 감소되어 있었다. 한편, 시료 번호 21d와 같이 a값이 12°로 커지면, 절삭 저항은 시료 번호 1b에 비해 증가하였다. 이것에 의해, a값은 0°<a≤10°의 범위로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

상기한 본원의 제2 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 있어서는, 인서트(21)의 주절삭날(26)은 3/8 원호를 이루고 있는 경우를 예로 하여 설명하였지만, 이 원호 형상은 3/8 원호로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 주절삭날(26)이 1/4 원호인 경우, 또는 1/4 원호를 초과하고 3/8 원호 미만인 경우에도, 상기한 본원의 제2 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구로서, 상기한 효과를 나타낼 수 있다.

(제3 발명의 실시 형태)

계속해서, 본원의 제3 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다. 이 제3 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구의 특징은, 다음과 같다.

즉, 이 날끝 교환식 회전 공구는 회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시에서 대략 원판상(환구형)을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서,

상기 인서트는 그 측면의 전체 둘레에 여유면으로서, 상기 인서트의 상면의 외주연부를 따라 복수의 경사면을 형성하여 상기 여유면과 상기 경사면의 능선부를 절삭날로 하고,

상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때에,

상기 절삭날은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최하점과, 최하점을 사이에 개재하고 상기 회전 공구 본체의 외주측 방향의 주절삭날과, 동일하게 상기 회전 공구 본체의 내주측의 부절삭날을 갖도록 이루어지며, 상기 회전 공구 본체의 외주측에 있어서 상기 주절삭날과 부절삭날이 서로 이웃하는 이음부를 갖는 동시에, 상기 주절삭날의 경사면에는, 네가티브 호닝, 랜드 및 브레이커 홈이 형성되어 있고,

상기 네가티브 호닝의 폭은 상기 최하점에서부터 상기 외주측을 향하여 상기 이음부까지 점차 증가하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제3 발명에 있어서, 상기 랜드의 폭은 상기 외주측을 향하여 상기 최하점에서부터 상기 이음부까지 점차 증가하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제3 발명에 있어서, 상기 최하점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H1, 상기 랜드의 폭을 F1이라고 하고, 상기 이음부에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H2, 상기 랜드의 폭을 F2라고 했을 때,

0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,

0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50

으로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제3 발명에 있어서, 상기 네가티브 호닝의 각도(α)는 5°≤α≤30°이며, 상기 네가티브 호닝의 각도(α)는 상기 최하점에서부터 상기 이음부까지 점차 감소되고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 이 본원의 제3 발명에 있어서, 상기 부절삭날의 중심 각도(b)는 b≥1°인 것을 특징으로 하고 있다.

이하, 상기한 특징을 구비하고 있는 본원의 제3 발명의 날끝 교환식 회전 공구에 관해서, 그 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

이 본원의 제3 발명은 회전 공구 본체에 원판상을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서, 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저저항화를 실현하고자 하는 것이다. 도 19는 제3 발명의 날끝 교환식 회전 공구에 따르는 실시 형태의 일례를 도시하는 도면, 도 20은 이 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 인서트에 관해서, 그 실시 형태를 도시하는 도면이다.

도 19, 도 20에 도시하는 바와 같이, 제3 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구는, 이 회전 공구 본체에 장착하는 인서트의 형상을 원판상(또는 대략 원판상)으로 한 환구형으로 하는 동시에, 인서트 측면의 전체 둘레에 여유면을 형성하는 동시에, 인서트의 상면 외주연을 따라 복수의 경사면을 형성하고, 이들 여유면과 경사면의 능선부를 절삭날로 한 것이다. 그리고, 이 인서트를 회전 공구 본체에 장착했을 때, 인서트의 절삭날은 회전 공구 본체의 최하점을 갖도록 하고 있다. 그리고, 이 최하점을 사이에 개재하고 주절삭날은 회전 공구 본체의 회전축에 대하여 외측 방향에 위치하고, 또한 이 최하점을 사이에 개재하고 부절삭날은 회전 공구 본체의 회전축에 대하여 내측에 위치하는 동시에, 주절삭날의 외주측에는 주절삭날과 부절삭날의 이음부를 형성하고 있다. 또한, 주절삭날의 경사면에는 네가티브 호닝, 랜드, 및 브레이커 홈을 형성하고, 이 네가티브 호닝의 폭은 외주측(회전 공구 본체의 외주측)을 향하여 상기한 최하점에서부터 이음부까지 점차 증가시키도록 한 날끝 교환식 회전 공구이다. 제3 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구는, 상기한 특징을 구비한 인서트를 장착함으로써, 그 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저감을 가능하게 한 것이다.

도 19에 도시하는 바와 같이, 평면시에서 원판상을 이루는 인서트(41)는 회전 공구 본체(40)에 인서트(41)의 중앙부에 형성한 장착 구멍(42)을 개재하여, 클램프 나사(43), 클램프구(44)에 의해 장착되어 있다. 그리고, 회전 공구 본체(40)에 인서트(41)를 장착했을 때에는, 인서트(41)의 주절삭날(45)은 회전 공구 본체(40)(날끝 교환식 회전 공구)의 최하점(46)을 갖도록 장착한다. 또한, 회전 공구 본체(40)에 인서트(41)를 장착했을 때에, 인서트(41)의 주절삭날(45)은 회전 공구 본체(40)의 공구 회전축에 대하여 외측에 위치하고, 또한, 인서트(41)의 부절삭날(47)은 최하점(46)을 사이에 개재하고 회전 공구 본체(40)의 공구 회전축에 대하여 내측에 위치하도록 한다. 또한, 주절삭날(45)의 외주측에는, 주절삭날(45)과 부절삭날(47)의 이음부(48)가 형성되어 있다. 여기에서, 이음부(48)란, 주절삭날(45)에서부터 부절삭날(47)로의 이음부를 나타낸다.

도 20은 도 19에 도시하는 인서트(41)의 사시도를 도시하고 있다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 인서트(41)는 평면시에서 원판상 또는 대략 원판상을 이루고, 회전 공구 본체(40)의 착좌면과 접하는 하면(49), 이 하면(49)과 대향하는 상면(50)이 되는 경사면, 하면(49)과 상면(50) 사이에 형성된 측면(51)이 되는 여유면을 구비하고 있다. 그리고, 경사면(50)과 여유면(51)이 이루는 원주상의 능선부에는 주절삭날(45)이 형성되고, 또한, 인서트(41)는 그 중앙부에 형성한 장착 구멍(42)을 가지고 있다. 여기에서, 상기한 「대략 원판상」이란, 인서트(41)를 상측에서 보았을 때(평면시)의 외주형상이 원형인 것을 나타내고 있다. 또한, 인서트(41)는 인서트(41)의 상면에는 브레이커 홈 등에 의한 요철 형상 등이 존재하는 경우, 또한, 측면이나 하면에 인서트(41)를 회전 공구 본체(40)에 장착했을 때에 회동 방지용의 평탄면 등이 존재하는 경우도 포함된다.

도 20에 도시하는 인서트(41)는 인서트(41) 측면의 전체 둘레에 여유면(51)을 가지고, 경사면(50)이 되는 상면은 그 외주연을 따라 4개로 등분할된 경사면(50)을 가지고 있다. 그리고, 인서트(41)는 여유면(51)과 경사면(50)의 능선부를 절삭날로 하고, 이 절삭날은 주절삭날(45)과 부절삭날(47)을 1세트로 하여 4세트의 절삭날을 갖는 예를 나타내고 있다. 또한, 인서트(41)의 주절삭날(45)의 경사면(50)에는, 네가티브 호닝(52), 랜드(53)와 브레이커 홈(54)(도 21, 도 22 참조)을 형성하고 있다.

이 인서트(41)를 회전 공구 본체(40)에 장착하면, 상기한 바와 같이, 인서트(41)는 이 회전 공구 본체(40)의 최하점을 가지게 되고, 이 최하점(46)을 사이에 개재하고 회전 공구 본체(40)의 회전축에 대하여 외주측의 주절삭날(45)과, 동일하게 회전축에 대하여 내주측의 부절삭날(47)을 갖게 된다. 그리고, 상기한 이음부(48)는 주절삭날(45)과 부절삭날(47)이 서로 이웃하는 부분이다. 부절삭날(47)은 주절삭날(45)로부터 다음에 이어지는 주절삭날(45) 사이에 존재하고, 주절삭날(45)의 폭이 넓어져 있는 네가티브 호닝(52)과 랜드(53) 부위로부터 이음부(48)를 통과하고, 다음에 이어지는 주절삭날(45)의 폭이 좁은 네가티브 호닝(52)과 랜드(53) 부위로 이행하는 부위이기도 하다. 그리고, 상기의 인서트(41)를 회전 공구 본체(40)에 장착했을 때에는, 네가티브 호닝(52)의 폭은 회전 공구 본체(40)의 외주측을 향하여 최하점(46)에서부터 이음부(48)까지 점차 증가시키도록 한다. 또한, 랜드(53)의 폭도, 네가티브 호닝(52)의 폭과 같이, 회전 공구 본체(40)의 외주측을 향하여 최하점(46)에서부터 이음부(48)까지 점차 증가시키도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 「점차 증가시킨다」란, 최하점(46)에서부터 이음부(48)를 향하여 연속적으로 증가시키는 경우와, 연속적으로 증가시키는 것이 아니라 부분적으로 증가시키지 않고 일정 폭으로 한 부분을 포함하고 있는 경우 중 어느 하나를 나타내는 것이다.

도 21은 도 20에 도시하는 인서트(41)에 관해서, 회전 공구 본체(40)의 최하점(46) 부근이 되는 D-D선의 단면도이며, 네가티브 호닝(52)의 폭이 H1, 랜드(53)의 폭이 F1인 것을 도시하고 있다. 도 22는 도 20에 도시하는 인서트(41)에 관해서, 주절삭날(45)과 부절삭날(47)의 이음부(48) 부근의 E-E선의 단면도이며, 네가티브 호닝(52)의 폭이 H2, 랜드(53)의 폭이 F2인 것을 나타내고 있다.

도 20, 도 21, 도 22에 도시하는 바와 같이, 본원의 제3 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구는, 주절삭날(45)의 경사면(50)측에 네가티브 호닝(52), 랜드(53)를 형성하여 절삭날 강도의 강화를 도모하고 있다. 그리고, 주절삭날(45)의 내결손성을 향상시키고, 특히 부절삭날(47) 부근에 있어서의 내결손성의 향상을 도모하고 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 네가티브 호닝(52)은 그 폭이 넓으면 내결손성은 향상되는 반면, 절삭 저항이 증대되어 절삭에 사용하는 공작 기계, 예를 들면, 머시닝센터 등의 공작 기계에 대한 부하가 커져 고능률의 절삭 가공을 할 수 없게 된다. 또한, 공구 돌출량을 L값(mm), 공구 직경을 D1값(mm)이라고 했을 때, (L/D1)값이 4 이상이 되는 긴 공구 돌출량을 갖는 날끝 교환식 회전 공구에는, 비비리 진동이 커져 절삭날의 결손이 발생하기 쉬운 상태가 되고, 피삭재의 가공면 거칠기의 열화도 발생한다. 한편, 네가티브 호닝(52)은 그 폭이 작으면 절삭 저항은 작아지지만 절삭날 강도의 강화가 불충분해져 절삭날이 결손되기 쉬워진다. 따라서, 네가티브 호닝(52)의 폭 설정은, 피삭재의 강성이 약하고, 절삭 중에 비비리 진동 등이 발생하기 쉬워지는 (L/D1)값이 4 이상이 되는 날끝 교환식 회전 공구에는 네가티브 호닝(52)의 폭을 작게 설정하고, 강단속 절삭이 되어 절삭날의 결손이 발생하기 쉬울 때에는 반대로 크게 설정하도록 한다.

마찬가지로, 랜드(53)의 폭이 넓으면 내결손성은 향상되는 반면, 절삭 저항이 증대되어 절삭에 사용하는 공작 기계에 대한 부하가 커져 고능률의 절삭 가공을 할 수 없게 된다. 한편, 랜드(53)의 폭이 작으면 절삭 저항은 작아지지만 절삭날 강도의 강화가 불충분해져 절삭날이 결손되기 쉬워진다. 따라서, 랜드(53)의 폭 설정은 피삭재의 강성이 약하고, 절삭 중에 비비리 진동 등이 발생하기 쉬워지는 경우, 또는, (L/D1)값이 4 이상이 되는 날끝 교환식 회전 공구에는, 랜드(53)의 폭을 작게 설정하고, 강단속 절삭이 되어 절삭날의 결손이 발생하기 쉬울 때에는 반대로 크게 설정한다. 또한, 경사면(50)에 브레이커 홈(54)을 형성함으로써, 절삭 저항의 저감화가 가능하게 된다. 브레이커 홈(54)의 경사각(β)(도)은 β≤20°, 보다 바람직하게는 10°≤β≤20°로 하는 것이 바람직하다.

도 23은 인서트(41)의 주절삭날(45) 부분에 있어서의 절삭 찌꺼기 두께를 설명하기 위한 모식도이다. 도 23에 있어서, 원호상의 주절삭날(45)에 의해 생성되는 절삭 찌꺼기 두께는, 주절삭날(45)의 길이 방향 전체에 걸쳐 일정한 두께가 아니다. 예를 들면, 주절삭날(45)의 반경(R)이 8mm인 경우, 절삭 가공의 절삭 조건으로서, 노치 깊이(ap)값 1.5mm, 1칼의 이송량(fz) 0.5mm으로 가공했을 때의 절삭 찌꺼기 두께(T2)는, 약 0.28mm, 최하점(46) 부근에서의 절삭 찌꺼기 두께(T1)는, 약 0.02mm가 된다. 즉, T1값은 T2값의 약 1/14까지 얇아진다. 이것에 의해, 본 발명의 제3 실시 형태가 되는 날끝 교환식 회전 공구에 있어서는, 절삭 찌꺼기 두께가 상대적으로 두꺼워지는 이음부(48) 또는 이음부(48) 부근의 개소와, 절삭 찌꺼기 두께가 상대적으로 가장 얇아지는 최하점(46) 부근에서, 각각 절삭날 부위에 따라 적절한 네가티브 호닝(52)의 폭을 형성함으로써, 절삭 저항을 저감시키고, 동시에 내결손성을 개선한 날끝 교환식 회전 공구를 실현할 수 있다.

상기한 바와 같이, 절삭 저항을 저감시키기 위해서는, 절삭 찌꺼기 두께가 가장 얇아지는 최하점(46) 또는 최하점(46) 부근의 H1값을 작게 하는 것이 중요하다. 이 때, H1값을 작게 해도 절삭 찌꺼기 두께는 얇기 때문에, 내결손성이 대폭 손상되는 경우는 없다. 한편, 절삭 찌꺼기 두께가 최대가 되는 이음부(48) 또는 이음부(48) 부근의 외주측의 개소는, 네가티브 호닝(52)의 폭을 크게 함으로써 내결손성을 향상시켜야 한다. 여기에서, 인서트(41)의 주절삭날(45)에 있어서의 이음부(48) 또는 이음부(48) 부근의 외주측에서는, 내결손성을 우선하여 개선한다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 회전 공구 본체(40)에 인서트(41)를 장착했을 때에, 최하점(46) 또는 최하점(46) 부근의 네가티브 호닝(52)의 폭(H)을 H1, 동일하게 랜드(53)의 폭(F)을 F1로서 설명한다. 또한, 최하점(46) 또는 최하점(46) 부근을, 「최하점(46)」이라고 기재하는 경우가 있다. 이 경우, 「최하점(46)」은 최하점(46) 또는 최하점(46) 부근을 나타낸다. 마찬가지로, 이음부(48) 또는 이음부(48) 부근에서의 네가티브 호닝(52)의 폭(H)을 H2, 동일하게 랜드(53)의 폭(F)을 F2로 하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 이음부(48) 또는 이음부(48) 부근을, 「이음부(48)」라고 기재하는 경우가 있다. 이 경우, 「이음부(48)」는 이음부(48) 또는 이음부(48) 부근을 나타낸다.

상기한 네가티브 호닝(52)의 폭(H1)값과 같은 효과를, 랜드(53)의 폭(F1)값에 관해서도 말할 수 있는 점에서, 절삭날 부위에 따라 적절한 랜드(53)의 폭을 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 회전 공구 본체(40)에 인서트(41)를 장착했을 때에, 네가티브 호닝(52)의 폭을 최하점(46)에서부터 이음부(48)를 향하여 점차 증가시킴으로써, 주절삭날(45)의 내결손성과 절삭 저항의 저저항화의 양립을 가능하게 하고 있다. 또한, 랜드(53)의 폭도 최하점(46)에서부터 이음부(48)를 향하여 점차 증가하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는, 네가티브 호닝(52)의 폭, 랜드(53)의 폭이 회전 공구 본체(40)의 최하점(46)의 H1값, F1값을 최소로 하고, 주절삭날(45)과 부절삭날(47)의 이음부(48)의 H2값, F2값을 최대로 하여, 최하점(46)에서부터 이음부(48)를 향하여 점차 증가시키도록 한다.

이것에 대하여, 종래의 날끝 교환식 회전 공구에 있어서의 인서트의 네가티브 호닝은 일정 폭이 되고, 랜드의 폭도 일정 폭으로 이루어져 있기 때문에, 상기한 바와 같이, 회전 공구 본체의 최하점은 네가티브 호닝 중에서 절삭이 이루어지게 되어 칼이 잘 들지 않아 큰 절삭 저항을 나타낸다.

본원의 제3 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 사용하는 인서트(41)에 있어서, 상기한 네가티브 호닝(52)의 폭 및 랜드(53)의 폭은, 다음과 같이 설정하는 것이 바람직하다.

우선, 주절삭날(45)의 H1값(mm)은, 0.03≤H1≤0.10인 것이 바람직하다. 그 이유는 가공시의 Fz값과 회전 공구 본체(40)의 최하점(46) 부근의 절삭 찌꺼기 두께를 산출해 내고, 그 값을 기초로 H1값을 설정했을 때, H1값이 0.03mm 미만인 경우에는 내결손성이 현저하게 저하되어 버리기 때문이다. 이것은 날끝 강도가 부족하기 때문에, 절삭 찌꺼기 두께의 영향보다도, 절삭시에 최하점(46)과 피삭재가 접촉할 때의 충격으로 결손이 발생하기 때문이다. 한편, H1값이 0.10mm을 초과하여 크면 절삭 저항이 증대되어 부적합하게 되어 버린다.

다음에, H2값(mm)은 H1값을 설정한 후, H1값과 H2값의 비, H1/H2값이 0.15 내지 0.50이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 주절삭날(45)의 내결손성과 절삭 저항의 균형이 가장 양호하며, 또한, 내결손성을 손상시키지 않고 10% 이상의 절삭 저항의 저감이 가능하다. 단, H2값은 절삭날의 내결손성이나 절삭 저항의 증대를 배려하여, 0.1 내지 0.50mm의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, H1값을 최하점(46) 부근의 절삭 찌꺼기 두께(T1)보다도 약 30% 넓은 폭으로 해도, 네가티브 호닝(52)의 폭 중에서 절삭하고 있는 범위가 적기 때문에, 10% 이상의 절삭 저항의 저감이 가능하다.

또한, 인서트(41)에 있어서, 주절삭날(45)의 F1값(mm)은 0.03mm≤F1≤0.10mm으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 F1값이 0.03mm 미만인 경우에는 절삭날 경도의 강화에 유효하지 않게 되어 내결손성이 저하되기 때문이다. 날끝 강도가 부족하면, 절삭시에 최하점(46)과 피삭재가 접촉할 때의 충격으로 결손이 발생한다. 한편, F1값이 0.10mm을 초과하여 크면 절삭 저항이 증대되는 문제가 생기기 때문이다.

다음에, F2값(mm)은 F1값을 설정한 후, F1/F2값이 0.15 내지 0.50이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 주절삭날(45)의 경사면(50)에 있어서의 마모의 진행을 지연시킨다고 하는 유리한 효과가 얻어진다. F2값이 넓을 수록, 경사면(50)의 특히 이음부(48) 또는 이음부(48) 부근의 외주측에 있어서의 마모를 지연시키는 효과가 있어 내결손성이 향상된다. 단, F2값은 절삭날의 내결손성이나 절삭 저항의 증대를 배려하여, 0.1 내지 0.5mm의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다. F2값이 과도하게 넓은 경우는, 절삭 찌꺼기의 배출성이 손상되어 절삭 저항이 증대되어 버린다. 절삭 찌꺼기를 브레이커 홈(54)으로 유도하는 흐름이 저해되는 문제가 생기기 때문이다.

주절삭날(45)에 가해지는 부하는, 회전 공구 본체(40)의 외주측이 되는 이음부(48) 부근이 될수록 커지는 점에서, 상기한 바와 같이, H2값을 H1값보다도 크게 설정하여 절삭날 강도를 개선하였다. 특히, (L/D1)값이 4 이상이 되는 날끝 교환식 회전 공구의 경우에 있어서의 절삭 가공에 적합한 인서트로서, 절삭 저항의 저저항화를 도모하는 것이 바람직하다.

네가티브 호닝(52)의 각도(α)(도)는, 5≤α≤30으로 설정하는 것이 바람직하고, α값은 외주측을 향하여 최하점(46)에서부터 이음부(48)까지 연속적으로 감소, 또는 점차 감소되고 있는 것이 바람직하다. 주절삭날(45)의 외주측으로 감에 따라 α값이 감소됨으로써, 외주측의 절삭 저항의 저감화를 보다 효과적으로 끌어 낼 수 있기 때문이다.

도 24에 도시하는 부절삭날(47)의 중심 각도(b)(도)는, 적어도 b≥1°인 것이 바람직하다. 이 중심각(b)이 1°미만인 경우에는, 주절삭날(45)의 폭이 넓어진 네가티브 호닝(52)의 폭과 랜드(53)의 폭이 이음부(48)를 통과하여, 다음에 이어지는 주절삭날(45)의 폭이 좁은 네가티브 호닝(52)의 폭과 랜드(53)의 폭 부위로 이행하는 범위가 적기 때문에, 급격한 치수 변화에 의해 절삭날의 내결손성이 떨어진다. 또한, 회전 공구 본체(40)의 최하점(46)에 있어서의 절삭 저항도 증대되는 것과 같은 문제가 발생하기 때문이다. 또한, 보다 바람직하게는, 중심각(b)은 1°이상, 5°이하로 하면 좋다. b값이 5°을 초과하여 커지면, 주절삭날(45)의 길이가 짧아져 버리는 문제가 발생하기 때문이다.

도 20에 도시하는 인서트(41)의 측면에는, 회전 공구 본체(40)가 형성되어 있는 인서트(41)의 장착부에 대하여 면 접합하는 장착좌(도시하지 않음)를 설치하는 것이 바람직하다. 이 장착좌에 형성한 평탄면(도시하지 않음)은, 회전 공구 본체(40)에 인서트(41)를 장착했을 때에 구속면이 되어, 인서트(41)의 회동 방지에 유효해진다. 또한, 인서트(41)의 상면, 또는 하면에는 위치 결정용의 볼록상 갈고리 또는 오목상 홈(모두 도시하지 않음)을 형성함으로써, 인서트(41)를 장착 구멍(42)을 중심으로 하여 회동 이동시켜서 사용하는 경우, 미사용 절삭날의 산출과, 그 위치를 결정할 때에 용이해지는 효과가 생긴다.

평면시에서 원형 또는 대략 원형 형상을 이루고, 원판상의 인서트(41)의 사이즈는, 인서트(41)의 직경을 5mm 내지 20mm으로 하고, 인서트(41) 상면의 외주연을 따르는 주절삭날(45)의 분할수는, 동등하게 4분할, 6분할 또는 8분할한 인서트를 채용하는 것이 바람직하다.

도 24는 제3 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구에 장착하는 원판상을 이루는 인서트에 관해서, 제2 실시 형태를 도시하고 있다. 이 제2 실시 형태를 나타내는 인서트는, 그 상면 외주연을 따르는 주절삭날(45)의 분할수를 6개로 한 인서트(41a)를 나타내고 있다. 도 25는 동일하게 인서트의 제3 실시 형태를 도시하고, 그 상면 외주연을 따르는 주절삭날(45)의 분할수를 8개로 한 인서트(41b)를 나타내고 있다. 이러한 인서트(41a,41b)를 장착한 날끝 교환식 회전 공구는, 상기한 바와 같이, 종래의 인서트와 비교하여 각별히 유리한 효과를 나타낼 수 있다.

(절삭 시험예 5)

이하, 본원의 제3 발명의 제3 실시 형태가 되는 날끝 교환식 회전 공구를 시작하고, 그 절삭 시험을 실시한 절삭의 시험예 5(이하, 「절삭 시험예 5」이라고 한다)에 관해서 설명한다.

절삭 시험예 5에 있어서는, 상기한 제3 실시 형태가 되는 날끝 교환식 회전 공구에 원판상을 이루는 인서트를 1개 장착한 칼날 1장으로 절삭 시험을 실시하고 그 절삭 저항값을 측정하여 평가하였다. 또한, 이 회전 공구 본체에 장착하는 인서트로서는, 표 5에 기재하는 시료 번호 1e 내지 26e의 26종을, 분말 야금 기술을 사용하여 원판상의 WC기로 이루어지는 초경합금제로 이루어지는 두께 2.38mm의 인서트를 제작하였다. 또한, 제작한 인서트를 장착하는 회전 공구 본체의 직경(D1)은, 시료 번호 1e 내지 26e별로 표 5에 기재하는 직경(D1)을 갖는 회전 공구 본체를 사용하였다.

또한, 제작한 시료 번호별 인서트의 직경(D2), 상기한 H1, H2, H1/H2, F1, F2, F1/F2, 주절삭날의 분할수는, 표 5에 기재하는 바와 같다. 또한, 시료 번호 1e 내지 10e, 및 시료 번호 15e 내지 20e의 인서트는, 표 5에 기재하는 바와 같이, 본 발명예로서 호닝과 랜드의 폭을 상기한 최하점에서부터 외주측을 향하여 이음부까지 연속적으로 증가시키는 동시에, 상기한,

0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,

0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50

을 만족시키는 인서트를 제작하였다.

또한, 제작한 인서트에 있어서의 네가티브 호닝, 랜드와 브레이커 홈의 부여는, 프레스 금형의 형상 설정시에 행하고, 금형 프레스기로 인서트의 성형체를 성형하였다. 또한, 성형용 금형의 형상 설정의 변경에 의해, 네가티브 호닝의 폭, 랜드의 폭의 형상을 변화시킨 인서트를 제작하였다. 또한, 제작한 어느 인서트도, 네가티브 호닝의 각도(α)값은 20도, 브레이커 홈의 경사각(β)값은 12°로 일정하게 하고, 또한, 부절삭날의 중심 각도(b)값은 1°내지 3°의 범위로 하였다. 또한, 종래예가 되는 시료 번호 11e 내지 14e, 21e 내지 26e의 인서트는, 표 5에 기재하는 바와 같이 주절삭날 전체에 걸쳐 네가티브 호닝의 폭이 일정한 것을 사용하였다.

이 절삭 시험예 5에 있어서, 제3 실시 형태인 날끝 교환식 회전 공구의 절삭 저항의 저감과 내결손성의 효과를 확인하기 위해서, 하기에 나타내는 절삭 시험의 절삭 조건에 의해 평가를 하였다. 표 5에 기재하는 바와 같이, 이 시험(평가) 조건 중, 시료 번호별 축 방향 노치량(ap)값, 직경 방향 노치량(ae)값, (L/D1)값은 표 5에 기재하는 바와 같다.

(절삭 조건)

가공 방법: 평면 절삭 가공, 건식 절삭 가공

피삭재: 직경 6mm의 구멍이 다수 형성된 S50C

(도 26에 도시하는 피삭재 60)

절삭 속도(Vc): 180m/분

1칼날당 이송량(fz): 0.5mm/칼날

절삭 저항의 평가는, 피삭재로서 평탄한 가공면의 S50C재를 사용하여 10분간 절삭 가공을 행하고, 그 절삭 저항값을 측정하였다. 그리고, 이 절삭 저항값이, 공구 직경, 인서트 직경이 동일하고 각각 대응하는 종래예인 시료 번호 11e 내지 14e, 21e 내지 26e의 것과 비교하여 10% 이상 저하된 것을, 절삭 저항의 저감에 「효과 있음」이라고 판단하였다.

다음에, 피삭재는 도 26에 도시하는 바와 같이, 직경 6mm의 구멍이 다수 형성된 S50C재를 사용하고, 강단속 절삭에 의한 평면 절삭 가공을 30분 동안 행하고, 내결손성을 평가하였다. 이 내결손성의 평가 시험에서는, 시료 번호 1e 내지 26e의 각각 5개의 인서트를 사용하고, 1회의 내결손성의 평가 시험별로 회전 공구 본체에 1개의 인서트를 장착한 칼날 1장으로 50분간의 절삭을 실시하고, 이들 5개의 인서트 전체에 관해서 순차적으로 내결손성의 평가 시험을 행하였다. 그리고, 이 내결손성의 평가의 기준은, 소정의 절삭 시간(50분) 동안 가공하는 동안에, 5개의 인서트 전체에 있어서 절삭날에 결손의 발생이 나타나지 않은 것은 ○ 표시, 5개의 인서트 중에 1개라도 결손이 발생한 것은 X 표시로 하였다. 이 내결손성의 평가 결과를 표 5의 내결손성의 평가란에 기재하고 있다.

표 5에 기재하는 절삭 저항 및 내결손성의 평가 결과로부터, 다음 사항이 밝혀졌다. 절삭 저항의 측정을 행한 절삭 시험에서는, 시료 번호 1e의 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구를 사용하여 fz값이 0.5mm/칼날의 절삭 가공을 10분간 행한 경우, 이 시료 번호 1e의 인서트는, 네가티브 호닝의 폭(H1)을 0.03mm에서부터 날끝 교환식 회전 공구의 외주를 향하여 연속적으로 증가시키고, 동시에 F1값도 0.03mm에서부터 연속적으로 증가시킴으로써, 절삭 저항의 측정값은 1205N이었다. 이 값에 대하여, 동일한 공구 직경, 동일한 인서트 직경의 종래예가 되는 시료 번호 11e의 인서트를 장착하여 10분간의 절삭을 실시한 시점에서의 절삭 저항값은, 1460N이었다. 따라서, 본 발명예인 시료 번호 1e의 인서트를 장착한 경우에는, 17.5%의 절삭 저항을 저감할 수 있었다. 또한, 절삭 저항의 저감화의 유효성에 있어서와 같은 비교로서, 시료 번호 4e의 1642N에 대하여, 종래예인 시료 번호 12e는 1884N인 점에서, 본 발명예인 시료 번호 4e에서는 12.8%의 절삭 저항의 저감 효과가 얻어졌다. 시료 번호 6e의 1853N에 대하여, 종래예인 시료 번호 13e는 2250N인 점에서, 본 발명예인 시료 번호 6e에서는 17.6%의 절삭 저항의 저감 효과가 얻어졌다. 또한, 본 발명예인 시료 번호 10e의 2920N에 대하여, 종래예인 시료 번호 14e는 3370N인 점에서, 시료 번호 10e에서는 13.4%의 절삭 저항의 저감 효과가 얻어졌다.

상기한 바와 같이, 표 5에 기재하는 본 발명예인 시료 번호 1e 내지 10e와 종래예인 시료 번호 11e 내지 14e의 절삭 저항값에 관한 어느 비교에 있어서도, 시료 번호 1e 내지 10e는 10% 이상의 절삭 저항의 저감화를 달성하였다. 또한, 시료 번호 1e 내지 10e는, 본 발명예인 (L/D1)값이 「4」로 긴 조건임에도 불구하고, 비비리 진동의 발생도 없이 가공할 수 있었다. 이것에 의해, 시료 번호 1e 내지 10e의 인서트를 장착한 본 발명의 제3 실시 형태가 되는 날끝 교환식 회전 공구는, 절삭 저항이 저감됨으로써 공작 기계에 대한 부담이 경감되어 절삭 이송량을 더욱 증가시켜 가공하는 것이 가능한 것이 밝혀졌다. 특히, H1값은 회전 공구 본체의 최하점(46) 부근의 절삭 찌꺼기 두께 이하로 하는 것이 바람직하다.

한편, 종래예가 되는 시료 번호 11e 내지 14e, 21e 내지 26e는, 네가티브 호닝의 폭, 랜드의 폭은 모두 일정 값이며, 회전 공구 본체의 최하점(46) 또는 최하점(46) 부근에서는 네가티브 호닝의 폭 중에서 절삭하고 있는 범위가 길기 때문에, 본 발명예인 시료 번호 1e 내지 10e와 비교하여 높은 절삭 저항을 나타내었다.

또한, 본 발명예인 시료 번호 1e 내지 10e 및 15e 내지 20e 중에서 비교하면, 다음과 같았다. 시료 번호 6e, 15e, 18e, 19e 및 20e의 5종을 각각 사용하고, H1값 및 H1/H2값을 동일한 조건으로 하고, F1값 및 F1/F2값을 변화시켰을 때의 절삭 저항을 비교한 결과, 회전 공구 본체의 최하점(46)에 있어서의 랜드의 폭이 넓어짐에 따라 절삭 저항이 증대되었다. 특히, 시료 번호 6e와 20e의 차이는 112N이었다.

시료 번호 6e 및 17e를 각각 사용하여, F1값 및 F1/F2값을 동일한 조건으로 하고, H1값 및 H1/H2값을 변화시켰을 때의 절삭 저항을 비교하면, 양자의 차이는 172N이었다. 따라서, 절삭 저항의 저감화에는, 회전 공구 본체의 최하점(46)에 있어서의 네가티브 호닝의 폭의 영향이 크다고 할 수 있다.

시료 번호 15e 및 16e는 모두 네가티브 호닝의 폭을, 상기한 최하점에서부터 외주측을 향하여 이음부까지 연속적으로 증가시키고, 랜드의 폭은 일정하게 한 경우이다. 이들 경우를 비교하면, 회전 공구 본체의 최하점(46)에 있어서의 네가티브 호닝의 폭이 작은 쪽이 절삭 저항은 작은 값이 되었다.

이상에 기재한 절삭 저항의 저감화 효과를, 절삭 저항 저감율(%)로서 표 5의 절삭 저항 저감율(%)란에 기재하고 있다. 또한, 절삭 저항 저감율(%)은 본 발명예인 시료 번호 1e 내지 10e 및 시료 번호 15e 내지 20e와, 종래예인 시료 번호 11e 내지 14e 및 21e 내지 26e에 관해서, 공구 직경, 인서트 직경이 동일한 것의 인서트에 관해서, 하기의 식으로 구하였다. 표 5에는 각 종래예의 절삭 저항 저감율을 각각 기준값(0%)으로 하여, 하기 계산식으로 구한 시료 번호 1e 내지 10e, 15e 내지 20e의 절삭 저항 저감율(상대값)을 나타내고 있다.

절삭 저항 저감율(%)={(종래예의 절삭 저항값)-(본 발명예의 절삭 저항값)}÷(종래예의 절삭 저항값)×100

주절삭날의 내결손성의 평가는, 절삭 시간 30분까지의 가공 동안, 각각의 결손의 유무를 육안으로 확인함으로써 이루어졌다. 이 내결손성의 평가 시험의 결과를 표 5의 내결손성란에 병기하고 있다. 표 5로부터, 본 발명예인 시료 번호 1e 내지 10e 및 15e 내지 20e와, 종래예인 시료 번호 11e 내지 14e 및 21e 내지 26e는, 30분간의 절삭에서 5개중 모두가 결손되지 않고 가공하는 것이 가능했기 때문에, 표 5에 기재하고 있는 내결손성의 평가란에는 ○ 표시를 나타내었다.

이상의 절삭 시험의 결과로부터, 절삭 저항과 내결손성의 2항목의 종합 평가(표 1의 최우란을 참조)에 있어서, 본 발명예인 시료 번호 1e 내지 10e, 및 15e 내지 20e의 것은 양호한 결과를 나타내며, 내결손성을 손상시키지 않고 절삭 저항의 저감화가 가능한 것이 밝혀졌다. 따라서, 본 발명예의 것은, 모두 종래예와 비교하여 고성능의 절삭 가공용의 날끝 교환식 회전 공구인 것을 알 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 본원의 제1 내지 제3 발명에 따르는 날끝 교환식 회전 공구는, 회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시에서 다각형 평판상 또는 환구형을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구이다. 그리고, 이 인서트에는 주절삭날의 경사면에 네가티브 호닝, 랜드를 형성하고, 코너부에는 R 형상의 코너 칼날을 형성한다. 또한, 회전 공구 본체에 이 인서트를 장착했을 때에, 회전 공구 본체의 회전축 방향에 대한 최하점을 인서트의 주절삭날이 갖도록 하는 동시에, 네가티브 호닝, 또는 네가티브 호닝과 랜드의 폭을, 이 최하점에서부터 회전 공구 본체의 회전축 방향에 대한 외주측 방향을 향하여 점차 증가하도록 형성함으로써, 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저저항화를 실현한 날끝 교환식 회전 공구이다.

[산업상의 이용가능성]

본 발명의 날끝 교환식 회전 공구는, 절삭용 인서트의 주절삭날의 내결손성을 유지하면서 절삭 저항의 저저항화를 가능하게 하고, 특히, 공구 돌출량이 200mm이상, 또는 상기한 (L/D1)값이 4 이상이 되는 날끝 교환식 회전 공구에 의한 고능률의 고이송 가공에 유효하게 제공할 수 있다.

1, 1a, 1b: 회전 공구 본체
2, 2a, 2b, 2c: 인서트
5: 코너 칼날
6: 주절삭날
7: 외주날
8: 최하점
9: 이음부
10: 교점
11: 저면
12: 경사면
13: 여유면
15: 네가티브 호닝
16: 랜드
17: 브레이커 홈
18: 홈(U자 홈)
19: 경사면
20: 회전 공구 본체
21: 인서트
22: 코너부
23a: 단변
23b: 장변
24a: 단변측의 여유면
24b: 장변측의 여유면
25: 경사면
26: 주절삭날
27: 하면
31: 최하점
32: 최외주점
33a: 최고점
33b: 최소점
34: 네가티브 호닝
35: 랜드
37: 브레이커 홈
40: 회전 공구 본체
41: 인서트
42: 장착 구멍
43: 클램프 나사
44: 클램프구
45: 주절삭날
46: 최하점
47: 부절삭날
48: 이음부
49: 하면
50: 상면(경사면)
51: 측면(여유면)
52: 네가티브 호닝
53: 랜드
54: 브레이커 홈

Claims (16)

1. 회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시(平面視)에서 다각형 평판상을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서,
   상기 인서트는 R자 형상의 코너 칼날을 사이에 개재하도록 주절삭날과 외주날을 갖는 동시에, 상기 주절삭날과 상기 코너 칼날을 잇는 이음부를 갖고,
   상기 인서트의 주절삭날의 능선부는, 상기 인서트의 외측 방향으로 볼록 형상을 이루고, 상기 주절삭날의 경사면에는 네가티브 호닝(negative honing)과, 랜드 및 브레이커 홈을 갖고,
   상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때에,
   상기 인서트의 주절삭날은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최하점을 갖고,
   상기 네가티브 호닝의 폭은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 상기 최하점으로부터 상기 이음부를 향하여 점차 증가하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 랜드의 폭은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 상기 최하점으로부터 상기 이음부를 향하여 점차 증가하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 최하점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H1, 상기 랜드의 폭을 F1이라고 하고, 상기 이음부에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H2, 상기 랜드의 폭을 F2라고 했을 때에,
   0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,
   0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50
   으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 인서트의 상면으로서 상기 주절삭날의 근방에는, 상기 주절삭날의 접선에 대하여 직교하는 방향으로 세로로 길게 형성된 복수의 홈을 갖고, 상기 홈 끼리의 사이는 경사면으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 이음부에 있어서의 상기 홈 끼리의 사이의 상기 경사면의 폭을 RW, 상기 홈의 가로 폭을 UW라고 하고, 동일하게 상기 홈의 세로 방향 길이를 UH라고 하고, 상기 주절삭날의 능선부으로부터 상기 홈 말단까지의 길이를 UL이라고 했을 때에,
   0.20mm≤RW≤0.50mm, 1.2≤RW/UW≤2.5,
   UH≤0.60mm, 0.25mm≤UL≤0.80mm
   으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
6. 회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시에서 단변과 장변을 갖는 평행사변형 평판상을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서,
   상기 인서트는 마주 보는 예각부에 원호상을 이루는 주절삭날을 갖고, 상기 주절삭날을 포함하는 상면을 경사면으로 하고, 상기 주절삭날의 능선부로부터 네가티브 호닝과 랜드를 갖고,
   상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때에,
   상기 인서트의 주절삭날은, 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최하점과, 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최외주점을 갖는 동시에, 상기 최하점으로부터 상기 최외주점까지의 주절삭날의 형상은 정원호 형상으로 이루어지고,
   상기 네가티브 호닝의 폭(H)은 상기 최하점으로부터 상기 최외주점을 향하여 점차 증가하고 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 주절삭날의 정원호 형상은, 1/4 ~ 3/8 원호인 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 랜드의 폭(F)은 상기 최하점으로부터 상기 최외주점을 향하여 점차 증가하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
9. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 네가티브 호닝의 폭(H)과 상기 랜드의 폭(F)은,
   1.00≤F/H≤1.50
   의 관계가 성립하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
10. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때의 상기 최하점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H1, 상기 랜드의 폭을 F1이라고 하고, 상기 최외주점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H2, 상기 랜드의 폭을 F2라고 했을 때에,
    0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,
    0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50
    으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
11. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 인서트의 상기 단변측의 측면시(側面視)에 있어서, 상기 주절삭날의 형상이 상기 단변측을 향하여 상기 인서트의 상면 방향으로 볼록 형상으로 이루어져 있고,
    상기 인서트 하면으로부터 상기 주절삭날까지 높이의 최고점을 통과하고 상기 인서트 하면에 평행한 선과, 상기 최고점과 상기 인서트의 하면으로부터 상기 주절삭날까지 높이의 최소점을 연결한 선이 이루는 각도를 a라고 했을 때,
    0°<a≤10°
    로 되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
12. 회전 공구 본체에 착탈 가능하고, 평면시에서 원판상을 이루는 인서트를 장착한 날끝 교환식 회전 공구로서,
    상기 인서트는 그 측면의 전체 둘레를 여유면으로서, 상기 인서트의 상면의 외주연부를 따라 복수의 경사면을 형성하여 상기 여유면과 상기 경사면의 능선부를 절삭날로 하고,
    상기 인서트를 상기 회전 공구 본체에 장착했을 때에,
    상기 절삭날은 상기 회전 공구 본체에 있어서의 최하점과, 최하점을 사이에 개재하고 상기 회전 공구 본체의 외주측 방향의 주절삭날과, 동일하게 상기 회전 공구 본체의 내주측의 부절삭날을 갖도록 이루어지며, 상기 회전 공구 본체의 외주측에 있어서 상기 주절삭날과 부절삭날이 서로 이웃하는 이음부를 갖는 동시에, 상기 주절삭날의 경사면에는, 네가티브 호닝, 랜드 및 브레이커 홈이 형성되어 있고,
    상기 네가티브 호닝의 폭은 상기 최하점으로부터 상기 외주측을 향하여 상기 이음부까지 점차 증가하고 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 랜드의 폭은 상기 외주측을 향하여 상기 최하점으로부터 상기 이음부까지 점차 증가하고 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 최하점에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H1, 상기 랜드의 폭을 F1이라고 하고, 상기 이음부에 있어서의 상기 네가티브 호닝의 폭을 H2, 상기 랜드의 폭을 F2라고 했을 때,
    0.03mm≤H1≤0.10mm, 0.15≤H1/H2≤0.50,
    0.03mm≤F1≤0.10mm, 0.15≤F1/F2≤0.50,
    으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 네가티브 호닝의 각도(α)는, 5°≤α≤30°이고, 상기 네가티브 호닝의 각도(α)는 상기 최하점으로부터 상기 이음부까지 점차 감소되고 있는 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 부절삭날의 중심 각도(b)는, b≥1°인 것을 특징으로 하는 날끝 교환식 회전 공구.
    
    
    
    

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