KR20010053502A - 접선 방향 절삭 삽입체 - Google Patents

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Abstract

접선 방향 절삭 삽입체(1)는 상부 및 하부 주 절삭날(10), 보조 절삭날(12) 및 이 절삭날들 사이의 모서리 절삭날(14)과 연결된 작동 전방면(2)을 갖는 본체를 구비한다. 모든 절삭날들은 전방면에 형성되고 연결된 절삭날들로부터 절삭 삽입체의 내측 방향으로 연장하는 레이크 면(20, 22 및 24)을 구비한다. 절삭 삽입체는 모서리 절삭날(14)의 말단부를 통과하는 가상 기준면(P)을 갖는다. 각각의 주 절삭날(10)들은 연결된 모서리 절삭날(14)들로부터 절삭 삽입체의 내측 방향으로 기준면(P)으로부터 멀리 연장한다.

Description

접선 방향 절삭 삽입체{A TANGENTIAL CUTTING INSERT}
＜발명의 분야＞
본 발명은 상이한 절삭 작업을 위해 절삭 공구 상에 장착되는 접선 방향[온-에지(on-edge)] 절삭 삽입체에 관한 것이다.
＜발명의 배경＞
접선 방향 절삭 삽입체는 선삭 절삭 공구 등의, 슬로팅 커터(slotting cutter) 또는 연장형 플루트 커터(extended-flute cutter)와 같은 회전 밀링 커터에 흔히 사용된다. 이러한 사용 예는 미국 특허 제3,416,209호, 제3,490,117호, 제3,701,187호 및 제4,790,693호에서 찾아볼 수 있다.
본 발명과 관련된 종류의 종래의 접선 방향 절삭 삽입체는 클램핑 나사 보어와, 클램핑 나사 보어 축과 대체로 평행하고 상부 및 하부 절삭날들 및 이 절삭날들 사이에서 연장하고 삽입체 모서리 절삭날을 통해 이 절삭날들과 합체되는 측면 절삭날과 연결된 작동 전방면을 갖는 각주형(prismatic) 본체를 구비한다. 이러한 종래의 접선 방향 절삭 삽입체에서, 측면 및 모서리 절삭날들은 통상 절삭 작업에 사용되지 않으며, 이에 따라 적절한 절삭 기하학적 형상이 제공되지 않는다.
국제 특허 공보 제WO 97/17157호는 전방 및 후방면이 각각 상부 및 하부 주 절삭날 및 이 절삭날들 사이의 2개의 보조 측면 절삭날 및 주 절삭날과 보조 절삭날이 만나는 4개의 모서리 절삭날과 연결된, 정면 밀링 가공용 이중 측면형 인덱싱 가능한 접선 방향 절삭 삽입체를 개시한다. 전방 및 후방면에는 연결된 절삭날들과 절삭날들로부터 외향으로 돌출하는 평면 중앙 위치설정 면 사이에서 원주 방향을 따라 연장하는 칩 홈이 각각 형성된다.
본 발명의 목적은 전술한 종류의 신규한 접선 방향 절삭 삽입체를 제공하는 것이다.
＜발명의 요약＞
본 발명에 따르면, 상부 및 하부 주 절삭날, 측면 보조 절삭날 및 이 절삭날들 사이의 모서리 절삭날과 연결된 작동 전방면을 갖는 본체를 구비하고, 모든 절삭날들은 상기 전방면에 형성되어 연결된 절삭날들로부터 절삭 삽입체의 내측 방향으로 연장하는 레이크 면들을 구비하며, 절삭 모서리 절삭날들의 말단부들을 통과하는 가상 기준면을 구비하는 접선 방향 절삭 삽입체가 제공되고, 각각의 상기 주 절삭날들은 연결된 모서리 절삭날들로부터 삽입체의 내측 방향으로 상기 기준면으로부터 멀리 연장하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 각각의 주 절삭날은 인접한 모서리 절삭날들로부터 삽입체의 내측 방향으로 연장하는 2개의 측방향 성분 절삭날과, 이 절삭날들 사이의 상기 기준면과 실질적으로 동일한 방향의 중앙 성분 절삭날을 구비한다.
바람직하게는, 작동 전방면은 연결된 보조 측면 절삭날들로부터 삽입체의 내측 방향으로 연장하는 2개의 성분 면을 구비한다. 이러한 설계에 의해, 절삭 삽입체에는 대체로 주 절삭날의 형상을 반복하는 작동 전방면의 기하학적 형상에 의한 한 쌍의 적절한 위치설정 면이 제공된다.
바람직하게는, 절삭 삽입체는 회전 대칭축 주위로 180°인덱싱 가능하고, 이 축은 작동 전방면과 실질적으로 평행하며 주 절삭날에 대해 실질적으로 횡방향이다. 절삭 삽입체의 본체는 2개의 단부에서 한 쌍의 동일한 전방 및 후방면, 대향하는 상부 및 하부면, 및 전방면과 후방면 사이에서 연장하는 한 쌍의 대향하는 측면을 구비한 각주 형상을 갖는다.
바람직하게는, 절삭날들의 레이크 면은 상기 가상면에 대한 법선과 상기 레이크 면에 의해 형성된 예각이 주 절삭날, 보조 절삭날 및 모서리 절삭날에 대해 상이하게 되도록 배향된다. 이러한 각도의 값은 절삭날들에 따라 변화할 수 있다.
본 발명의 절삭 삽입체 형상은 네트 형상 공정(net-shape process)에 의한 절삭 삽입체의 제조에 특히 적합하며, 특히 비평면인 칩 레이크와 릴리프 면의 임의의 요구되는 설계가 얻어질 수 있기 때문에 연마 작업이 필요치 않다.
＜도면의 간단한 설명＞
본 발명을 가장 잘 이해하고 본 발명의 실제로 수행되는 방법을 도시하기 위하여, 첨부 도면을 참조하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 절삭 삽입체의 사시도이다.
도2는 도1에 도시된 절삭 삽입체의 정면도이다.
도3은 도1에 도시된 절삭 삽입체의 평면도이다.
도4는 도1에 도시된 절삭 삽입체의 측면도이다.
도5a, 도5b, 도5c 및 도5d는 각각 선 A-A, B-B, C-C 및 D-D를 따라 취한, 도2에 도시된 절삭 삽입체의 단면도이다.
도6a는 좌측 및 우측 방식으로 장착된, 본 발명에 따른 절삭 삽입체를 구비한 슬로팅 디스크 커터의 사시도이다.
도6b는 도6a에 도시된 슬로팅 디스크 커터 내에 장착된 때의, 도1에 도시된 절삭 삽입체의 확대 평면도이다.
도7은 본 발명에 따른 절삭 삽입체가 장착된 정면 밀링 커터의 부분 측면도이다.
도8a 및 도8b는 본 발명에 따른 절삭 삽입체가 장착된 2개의 상이한 선삭 공구의 평면도이다.
도9a, 도9b, 도9c 및 도9d는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 삽입체의 사시도, 평면도, 정면도 및 측면도이다.
도10은 도9c의 선 X-X를 따라 취한, 도9a 내지 도9d에 도시된 절삭 삽입체의 단면도이다.
도11 및 도12는 도9b의 선 XI-XI 및 XII-XII을 따라 각각 취한 도9a 내지 도9d에 도시된 절삭 삽입체의 단면도이다.
도13a, 도13b 및 도13c는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 삽입체의 사시도, 정면도 및 측면도이다.
＜도면의 상세한 설명＞
도1, 도2, 도3 및 도4는 본 발명에 따른 양면형 접선 방향 절삭 삽입체(1)를 도시하며, 절삭 삽입체(1)는 유효 절삭날로서 기능할 수 있는 12개의 절삭날과 8개의 유효 절삭 모서리를 구비하도록 회전 대칭축(A)에 대해 180°인덱싱 가능하다. 삽입체는 넓은 범위의 상이한 절삭 작업에 사용될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 절삭 삽입체(1)는 전방 및 후방 작동면(2), 대향하는 상부 및 하부면(6), 및 이 면들 사이에서 연장하는 한 쌍의 대향하는 측면(8)을 갖는 각주형 본체를 구비한다. 삽입체(1)는 대칭축(A)과 일치하는 종축을 갖고 상부 및 하부면(6) 사이에서 연장하는 클램핑 나사 보어(9)를 구비한다.
전방 및 후방 작동면(2)은 동일한 설계를 갖고, 따라서 이 면들 중 하나의 면, 즉 작동 전방면(2)만을 이하에서 설명할 것이다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 전방 작동면(2)은 상부 및 하부면(6)과 연결된 동일한 상부 및 하부 주 절삭날(10), 측면(8)들과 연결된 동일한 보조 절삭날(12), 및 둥글고 인접한 주 절삭날(10)과 보조 절삭날(12) 사이에서 연장하며 이 절삭날들 사이에서 연속되어 합체되는 4개의 동일한 모서리 절삭날(14)들에 의해 경계가 지워진다. 절삭 삽입체(1)는 모서리 절삭날(14)의 말단 지점을 통과하는, 도3에서 P로서 나타낸 가상 기준면을 갖는다.
도3에 도시된 바와 같이, 작동 전방면(2)은 전체 원주를 따라 기준면(P)에 대해 대체로 함몰되어 있다. 특히, 도1에 도시된 바와 같이, 작동 전방면(2)은 주 절삭날(10), 보조 절삭날(12) 및 모서리 절삭날(14)을 따라 각각 연장하는 부분(20, 22 및 24)을 갖는 외주연 면(18)을 갖는다. 도5a 내지 도5d에 도시된 바와 같이, 이러한 부분들은 대응하는 주 절삭날, 보조 절삭날 및 모서리 절삭날(10, 12 및 14)로부터 멀리 내측으로 연장하고, 이 절삭날들 각각의 칩 레이크 면(20, 22 및 24)을 구성한다. 도5a 내지 도5d에 도시된 바와 같이, 칩 레이크 면(20, 22 및 24)은 기준면(P)에 대한 법선과 각각 각도(θ10, θ12및 θ14)를 형성하고, 이 각도들은 상이한 값을 가질 수 있고 각각의 절삭날(10, 12 및 14)의 길이를 따라 변화할 수 있다.
도1과 도2 및 도5a 내지 도5d에 도시된 바와 같이, 주 절삭날(10), 보조 절삭날(12) 및 모서리 절삭날(14)에는 연결된 칩 레이크 면(20, 22 및 24) 각각을 향해 절삭날들로부터 연장하는 랜드(26)가 제공된다.
도1, 도3, 도4 및 도5a 내지 도5d에 도시된 바와 같이, 절삭 삽입체(1)의 상부 및 하부면(6)과 측면(8) 및 이 면들 사이의 삽입체 모서리 부분(27) 각각에는 주 절삭날(10), 보조 절삭날(12) 및 모서리 절삭날(14)에 인접하게 각각 배치된 릴리프 플랭크 면(28a, 28b 및 28c)이 형성되어, 삽입체가 절삭 공구 상에 장착될 때 이 절삭날들에는 적절한 릴리프 각도가 제공된다. 릴리프 플랭크 면(28a)은 바람직하게는 기준면(P)과 실질적으로 수직하다. 상부 및 하부면(6)에는 각각 절삭 공구 내에서 삽입체를 지지하기 위한 돌출 중앙 기부(29)가 형성된다.
도3에 도시된 바와 같이, 각각의 주 절삭날(10)은 인접한 모서리 절삭날(14)로부터 기준면(P)에 대해 대체로 내측으로 연장하고, 인접한 모서리 절삭날(14)로부터 멀리 그리고 중앙 성분 절삭날(32)을 향해 기준면(P)으로부터 멀리 연장하는 2개의 동일한 측방향 성분 절삭날(30)을 구비한다. 측방향 성분 절삭날(30)은 기준면(P)에 대해 횡방향으로 배향된 중간 성분 절삭날(34)을 통해 중앙 성분 절삭날(32)과 합체된다. 바람직하게는, 중간 성분 절삭날(34)은, 연결된 측방향 성분 절삭날(30)과 중앙 성분 절삭날(32)이 기준면(P)에 대해 수직한 방향으로 도시된 바와 같이 부분적으로 중첩되도록 배향되어 유효 칩 스플리팅이 절삭 작업 동안 제공될 수 있다.
도1 및 도5a에 명확하게 도시된 바와 같이, 작동 전방면(2)은 대체로 주 절삭날(10)의 형상을 반복하는데, 즉 중앙 부분(42)을 향해 보조 절삭날(12)로부터 내측으로 멀리 연장하고 중간 부분(44)을 통해 중간 부분과 합체되는 측방향 부분(40)을 갖는다. 절삭 삽입체(1)가 절삭 공구 내에 장착된 때, 후방면(2)의 측방향 부분(40)은 삽입체의 위치설정 면으로서 기능한다.
도6a 및 도7은 밀링 커터 내에서 본 발명의 절삭 삽입체의 사용을 단지 예로서 도시하며, 삽입체의 주 절삭날 또는 적어도 하나의 측방향 성분 절삭날은 외주연 절삭날로서 기능하고, 보조 절삭날은 전방 절삭날로서 기능한다. 도8a 및 도8b는 선삭 절삭 공구 내에서 본 발명의 절삭 삽입체(1)의 사용 예를 도시한다.
도6a는 좌측 및 우측 방식으로 각각 클램핑 나사(48)에 의해 내부에 접선 방향으로 장착된, 본 발명에 따른 절삭 삽입체(1', 1'')를 구비한 슬로팅 커터(46)를 도시한다. 도6b에 도시된 바와 같이, 주 절삭날(10)의 측방향 성분 절삭날(30)이 전술된 바와 같이 배향된다는 사실에 의해, 절삭 삽입체(1'')의 자유 측면(8)과 연결된 작동 측방향 절삭날(30)이 요구되는 양의 축방향 레이크 각도(γA)를 갖는 것이 보장된다. 측방향 성분 절삭날(30)들이 대향하는 방향으로 경사진다는 사실에 의해, 절삭 작업 중에 절삭날(10) 상에 작용하는 축방향 절삭력이 상쇄된다.
도7은 작업편(W)을 가공하기 위해 내부에 장착된, 본 발명에 따른 절삭 삽입체(1)를 구비한 정면 밀링 커터(52)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 절삭 삽입체(1)에서 주 절삭날(10)의 측방향 성분 절삭날(30)은 외주연 절삭날로서 기능하고, 작동 모서리 절삭날(14)에 인접하여 배치된 보조 절삭날(12)의 측방향 부분(12')은 와이퍼로서 기능한다. 밀링 커터(52)에서, 절삭날(12)의 잔여부에는 적절한 음의 각도(δ)에서의 절삭 삽입체(1)의 장착에 의해 작업편 정면으로부터의 필요한 간극이 제공된다. 도7에 도시된 바와 같이, 부분(12')은 인접한 측방향 성분 절삭날(30)과 함께 90°의 각도를 한정한다. 이와 다르게, 측방향 부분(12')과 인접한 측방향 성분 절삭날(30) 사이의 각도는 90°보다 약간 클 수도 있다.
도8a는 절삭 삽입체(1)가 작동 절삭날(10)과 작동 모서리 절삭날(14)을 제공하도록 장착된, 작업편(W)을 가공하는 선삭 절삭 공구(50)를 도시한다.
도8b는 절삭날(12)이 작동 절삭날로서 기능하고 절삭날(10)은 절삭에 참여하지 않는, 작업편(W)을 기계 가공하는 선삭 공구(51)를 도시한다.
도9a 내지 도9d 및 도13a 내지 도13c는 각각 90°와 45°견부 밀링 작업에 사용되는 본 발명에 따른 각각의 절삭 삽입체(60, 70)의 다른 실시예를 도시한다.
도9a, 도9b 및 도10에 도시된 바와 같이, 절삭 삽입체(60)에서 주 절삭날(62) 및 연속하는 전방 및 후방면(64)은 대체로 오목한 형상이다. 전방 및 후방면(64)에는 칩 형성 홈(66, 도11 및 도12)과, 삽입체(60)가 절삭 공구 내에 장착된 때 한 쌍의 위치설정 면으로서 역할하는 중앙 돌출면(68)의 측방향 부분(68', 68'')이 형성된다. 절삭 삽입체(60)의 추가의 위치설정 면은 측면(69)의 측방향 영역(69')에 의해 구성된다.
도13a 내지 도13c에 도시된 절삭 삽입체(70)는 도9a 내지 도9d에 도시된 절삭 삽입체(60)와 그 주 절삭날(72)과 전방 및 하부면(74)의 형상이 유사하고, 차이점은 주로 인접한 주 절삭날(72)과 함께 45°의 각도를 형성하고 와이퍼로서 기능할 수 있는 2차 절삭날(75)이다.
본 발명에 따른 절삭 삽입체는 임의의 다른 적절한 적용 분야에 사용될 수 있고, 또한 전술되지 않은 특징을 포함하는 다른 설계를 가질 수 있다. 예컨대, 절삭 삽입체의 주 절삭날은 연속적으로 오목할 수 있다. 이들의 기하학적 형상은 이들의 중앙 지점에 대해 비대칭일 수 있다. 주 절삭날들의 중앙 성분 절삭날은 인접한 측방향 부분들에 대해 삽입체의 외향 방향으로 돌출할 수 있다. 보조 절삭날은 도면에 도시된 바와 같이 실질적으로 직선이라기보다는 소정의 요구되는 형상을 가질 수 있다. 모든 절삭날들은 적절한 형상과 절삭 기하학적 형상을 가질 수 있다. 또한, 전방 및 후방면의 중앙 및 측방향 부분들은 평면 또는 비평면일 수 있는데, 예컨대 이들은 임의의 적절한 기하학적 형상의 칩 조절 수단을 제공하기 위한 특정 형상을 가질 수 있다. 또한, 작동 전방면의 중앙 및 측방향 부분들은 기준면(P)에 대해 완전히 함몰될 필요가 없고, 오히려 외향으로 돌출하는 영역을 가질 수 있다.
＜참조 부호의 목록＞
1 절삭 삽입체
2 전방 및 후방 작동면
6 상부 및 하부면
8 다른 쌍의 대향 측면
9 클램핑 나사 보어
10 주 절삭날
12 보조 절삭날
12' 와이퍼로서 기능하는 측면 절삭날(12)의 일부분
14 모서리 절삭날
18 전방 작동면(2)의 외주연 면
20,22,24 각각의 절삭날(10, 12 및 14)을 따라 연장하는 외주연 면(18)의 부분
26 랜드
27 삽입체 모서리 부분
28a, 28b, 28c 각각의 절삭날(10, 12 및 14)의 릴리프 플랭크 면
29 돌출 중앙 기부
30 측방향 성분 절삭날
32 중앙 성분 절삭날
34 중간 성분 절삭날
40 전방 작동면(2)의 측방향 부분
42 전방 작동면의 중앙 부분
44 전방 작동면의 중간 부분
46 슬로팅 커터
48 클랭핑 나사
50, 51 선삭 절삭 공구
52 정면 밀링 커터
60 다른 절삭 삽입체
62 절삭 삽입체(60)의 주 절삭날
64 절삭 삽입체(60)의 전방 및 후방면
66 칩 형성 홈
68 중앙 돌출면
68', 68'' 중앙 돌출면(68)의 측방향 부분
69 절삭 삽입체(60)의 측면
69' 측면(69)의 측방향 영역
70 다른 절삭 삽입체
72 절삭 삽입체(70)의 주 절삭날
74 절삭 삽입체(70)의 전방 및 후방면
75 절삭 삽입체(70)의 모서리 절삭날
A 클램핑 나사 보어(9)의 종축
P 가상 기준면
W 작업편
γA 절삭 공구(46) 내의 성분 절삭날(30)의 축방향 레이크 각도
θ10, θ12, θ14 칩 레이크 면(20, 22)과 기준면(P)에 대한 법선 사이에 형성된 각도
δ 정면도로 보았을 때 밀링 커터(52) 내의 절삭 삽입체(1)의 경사 각도

Claims (12)

  1. 상부 및 하부 주 절삭날, 측면 보조 절삭날 및 이 절삭날들 사이의 모서리 절삭날과 연결된 작동 전방면을 갖는 본체를 구비하고, 상기 모든 절삭날들은 상기 전방면에 형성되고 연결된 절삭날들로부터 내측 방향으로 연장하는 레이크 면을 구비하고, 모서리 절삭날의 말단부를 통과하는 가상 기준면을 갖는 접선 방향 절삭 삽입체에 있어서,
    각각의 상기 주 절삭날들은 연결된 모서리 절삭날들로부터 절삭 삽입체의 내측 방향으로 상기 기준면으로부터 멀리 연장하는 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 주 절삭날들은 인접한 모서리 절삭날들로부터 절삭 삽입체의 내측 방향으로 연장하는 2개의 측방향 성분 절삭날과, 이 절삭날들 사이의 중앙 성분 절삭날을 구비하는 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 중앙 성분 절삭날은 상기 기준면과 실질적으로 동일 방향인 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 측방향 성분 절삭날들은, 연결된 측방향 성분 절삭날들과 중앙 성분 절삭날이 기준면에 대해 수직한 방향으로 볼 때 부분적으로 중첩되도록 배향된 중간 성분 절삭날들을 통해 중앙 성분 절삭날과 합체되는 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 작동 전방면은 연결된 보조 측면날들로부터 삽입체의 내측 방향으로 상기 기준면으로부터 멀리 연장하는 2개의 성분 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  6. 제1항에 있어서, 절삭 삽입체는 절삭 삽입체의 기준면과 실질적으로 평행하고 주 절삭날에 대해 실질적으로 횡방향인 회전 대칭축 주위로 인덱싱 가능한 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  7. 제6항에 있어서, 절삭 삽입체의 본체는 2개의 단부에서 한 쌍의 동일한 전방 및 후방면과, 대향하는 상부 및 하부면과, 전방면과 후방면 사이에서 연장하는 한 쌍의 대향하는 측면을 구비한 각주 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  8. 제1항에 있어서, 주 절삭날, 보조 절삭날 및 모서리 절삭날의 상기 레이크 면은 상기 기준면에 대한 법선과 상기 레이크 면에 의해 형성된 예각이 상기 주 절삭날, 보조 절삭날 및 모서리 절삭날에 대해 상이하게 되도록 배향된 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 가상 기준면에 대한 법선과 각각의 절삭날의 레이크 면에 의해 형성된 예각은 적어도 삽입체의 주 절삭날을 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  10. 제1항에 있어서, 절삭 삽입체의 본체에는 절삭 삽입체의 상기 기준면과 실질적으로 평행하고 상기 주 절삭날에 대해 실질적으로 횡방향인 종축을 갖는 클램핑 나사 보어가 형성된 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  11. 제1항에 있어서, 모서리 절삭날에 인접 배치되어 이와 합체된 삽입체의 각각의 보조 절삭날의 일부분은 와이퍼로서 기능할 수 있는 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
  12. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 삽입체는 네트 형상 공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 접선 방향 절삭 삽입체.
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