KR20020077909A - 커팅인써트 및 해당 밀링커터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커팅재료, 특히 예를 들어 캠샤프트를 밀링하는데 사용되는 커팅인써트에 관한 것이다. 본 발명의 인써트는 플랭크(3)를 갖는 면(2)의 교차부에 의하여 형성되는 적어도 하나의 절삭날(4, 4')을 포함한다. 본 발명의 목적은 전 부하(full load)에서 고속의 밀링에 대하여 상당히 저감된 소음수준을 갖는 밀링커터용 커팅인써트 및 해당 밀링커터를 제공하는 것이다. 이것의 끝단부에서, 절삭날(4, 4')은 커팅인써트의 절삭방향에 대하여 90°로부터 벗어난 각도록 연장된다.

Description

커팅인써트 및 해당 밀링커터{CUTTING INSERT AND CORRESPONDING MILLING CUTTER}

기술분야

본 발명은 금속기계가공, 특히 가령 크랭크샤프트를 밀링하기 위한, 플랭크와 레이크면과의 교선에 의하여 형성되는 적어도 하나의 절삭날을 포함하는 절삭용 커팅인써트에 관한 것이다. 또한 본 발명은 금속가공물의 절삭기계가공용 밀링커터에 관한 것이며, 여기서, 상기 밀링커터는 실질적으로 툴몸체의 주위를 따라 분포되는 복수의 커팅인써트용 수용포켓을 구비한 원형디스크의 형태이거나 원통형인 툴몸체를 포함한다.

배경기술

예를 들어 미국특허 제4867616호로부터 대응하는 커팅비트 또는 인써트 및, 대응하는 밀링툴이 공지되어 있다. 공지된 밀링커터에서는, 커팅인써트가 코너영역에서 경사면을 가진 중단된(interrupted) 절삭날을 갖는, 대략적으로 사각의 기본형상으로 되어 있다. 개별 플레이트는 원통형상 또는 디스크의 형태인 툴몸체의 주위를 따라 축방향으로 약간 변위된 관계로 번갈아 분포되어 있어, 디스크형상의 툴몸체의 두께를 넘어, 일 그룹의 커팅인써트는 일 축선방향으로 돌출되어 있고 다른 그룹의 커팅인써트는 다른 축선방향으로 돌출되어 있도록, 전체적으로 상이한 두 그룹의 커팅인써트가 배치된다. 또한, 모든 커팅인써트는 메인 툴몸체의 반경을 넘지않게 반경방향으로도 약간 돌출되며, 그들은 툴 메인몸체의 대응 후퇴부 또는 수용포켓내에 수용된다. 이러한 배치에서, 작용절삭날(active cutting edges)은 툴몸체의 축선과 정확하게 평행하게 배향되지 않고 축선에 대하여 약간 경사져 있다. 즉, 그들이 관련 반경벡터 및 툴몸체의 축선에 의하여 형성되는 일 평면내에서 약간 경사져 있다는 것을 말한다.

서로에 대한 두 커팅인써트 그룹의 배치는 일 그룹의 커팅인써트의 절삭날부가 다른 그룹의 커팅인써트의 중단된 절삭날에 의하여 형성된 중단부의 갭내에서 실질적으로 잘려서 제공된다. 이는 양쪽 그룹의 커팅인써트가 축선방향으로 비교적 많은 정도로 포개지는 경우에도, 커팅인써트가 그들 전체 (중단되어 있더라도) 절삭날을 따라 실질적으로 균일하게 로딩(load)된다.

커팅인써트는 뒤집어 쓸 수 있어 최고 8개의 (중단된) 절삭날을 갖는다. 해당 밀링커터는 예를 들어 가공물의 슬롯 또는 홈을 절삭하는데 사용될 수 있다. 해당 밀링커터는 크랭크샤프트의 제조를 위하여 제한적으로만 적합할 수 있으며, 어떤 경우에 정확한 캠 프로파일을 생산하기 위해서는 연속하는 여러 작업공정을 필요로 한다.

최근에는, 커티인써트 또는 그들을 생산하는 재료의 품질이 점점 개선됨으로써 커팅인써트가 손상되거나 과도하게 빨리 마모되는데 대한 우려 없이 더욱 증가된 기계가공속도를 이용하는 것 또한 가능해졌다. 하지만, 이렇게 높아진 기계가공속도는 소음이 증가되는 생산상의 단점도 수반한다. 거의 모든 밀링커터 및 거의 모든 밀링작업의 경우에는, 절삭날 또는 적어도 절삭날의 일부가 기계가공되는 과정에 있는 가공물과 영구적으로 맞물리지 않으나, 대조적으로 절삭날이 간헐적으로 가공물과 맞물리거나 다시 맞물림이 해제되기도 하며, 상기 맞물림 위치는 해당 회전밀링툴의 소정의 각도 영역 위에서 연장된다. 기계가공작업의 특성 및 맞물림의 깊이에 따른 소정 각도에 걸친 회전운동후에, 처음에 언급된 각도로 전부 360°각이 되도록 하는 진행(further) 각도에 걸쳐 회전운동한 후에, 그들이 다시 가공물과 맞물려, 해당 처리가 새로 시작될 때까지, 커팅비트의 기존의 작용절삭날이 최초로 가공물과의 맞물림으로부터 해제된다. 이는 해당 밀링커터의 주위를 따라 배치되는 각각의 개별 커팅인써트에 대하여 적용되며, 이 경우에, 가공물의 기계가공작업동안 주위에 분포되는 커팅인써트의 각각의 부분이 가공물과 맞물리는 동시에 다른 부분은 가공물과의 맞물림에서 바로 해제된다.

실질적으로 축선과 평행한 각각의 작용커팅날이 그것의 전체길이에 걸쳐 가공물과 동시에 맞물리게 되고, 칩 또는 복수의 칩이 가공물재료의 진행 회전운동시 상기 가공물재료로부터 분리되는 한에 있어서는, 가공물과 작용커팅날의 맞물림은 일반적으로 툴몸체의 해당 회전운동후에 갑작스런 영향을 받는다. 가공물 또는 기계가공될 표면을 타격하는 절삭날에 의하여 맞물리게 되는 순간 두드러지게 큰 소음을 야기하며, 빠르게 회전하고 있는 밀링커터의 경우에는 밀링커터의 회전시 연속적으로 빠르게 가공물표면과 맞물리게 되는 개별 커팅인써트 절삭날의 많은 수가 상당한 양의 소음을 발생시킨다.

이 점에서, 노동자의 건강 및 안전의 요구는 해당 툴에 의하여 80 데시벨 수준의 소음은 초과되지 않도록 규정되어 있으며, 여기서, 상기 소음수준은 가공물및 밀링커터에 대하여 정확히 정의된 거리에서 측정된다. 이는, 증가되는 기계가공 속도, 즉, 툴몸체의 증가된 회전속도 또는 회전하는 툴몸체의 직경의 증가와 더불어 발생되는 소음의 정도가 증가되었다는 것을 말한다. 게다가, 유럽의 관련기관들은 최대의 허용가능한 소음수준을 80 데시벨에서 75 데시밸로 더 줄이려고 노력하고 있다. 이것은 기계가공속도와 함께 해당기계의 생산력 또한 그외의 기술적으로 가능한 값 아래로 줄여야 한다는 것을 의미한다.

상기 기술상태와 비교하여, 본 발명의 목적은 전 부하(full load) 능력을 이용하는 경우에도, 사용시, 고속밀링에서 소음의 정도를 상당히 감소시킬 수 있는 밀링커터용 커팅인써트 및 해당 밀링커터를 제공하는 것이다. 순수하게, 기술적으로 최대의 기계가공속도를 허용하는, 가장 높은 가용 파괴강도 및 내마모성을 갖는 커팅인써트를 사용하는 경우에도 적용하기 위한 것이라는 점을 이해해야 한다.

상기 커팅인써트 자체에 대하여, 본 발명의 목적은 각각의 작용절삭날이 절삭방향에 대하여 90°로부터 벗어난 각도로 연장된 커팅인써트를 얻는 것이다. 이는 구체적으로 말해서, 대응하는 툴의 축선을 중심으로 한 커팅인써트 또는 절삭날의 대응하는, 일반적인 회전운동의 경우에, 절삭날은 그것의 전체길이에 걸쳐, 동시에 가공물과 맞물리지는 않고, 먼저, 절삭방향과 직각으로 연장된 방향에 대한 절삭날에 의하여 그것의 끝단부에 이는 최전방의 선행부가 가공물과 맞물리게 되고, 절삭날의 후속부가 가공물과 뒤이어 맞물리게 되는 것은 진행 회전운동시에만 있게된다는 것을 의미한다. 전체 절삭날이 가공물과 갑작스레 맞물리지 않는다는 사실에 의하여, 관련된 충격 또는 부딪치는(chatter) 소음은 상당히 약화되며, 이점에서 절삭날과 절삭방향에 대하여 수직한 라인 사이의 경사각은 소정의 최소값을 초과해야하며, 그렇지 않을시엔 실질적으로 전체 절삭날로부터 생겨난 단일의(unitary) 소음펄스가 발생된다. 절삭방향에 대한 절삭날의 각도는 40°내지 85°, 특히 50°내지 75°사이에 있으면서 60°부근의 각도, 즉, 55°내지 75°사이의 범위내에 있는 것이 특히 바람직하다고 판명되었다.

본 발명의 바람직한 실시예는 플랭크 또는 릴리프면이 실질적으로 커팅인써트의 절삭방향으로 연장되는 구조를 갖는 것, 즉, 그들이 90°와는 현저히 다른 각도에서 절삭날과 접하는 구조를 갖도록 되어 있다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예는 절삭날이 중단되어 있어, 각각의 절삭날이 실질적으로 동일한 방향으로 연장되어 있지만, 그들 사이에 갭, 즉, 중단부가 존재하여 분리되어 있는 적어도 2개의 절삭날부를 포함하도록 되어 있다. 이 때, 플랭크 또는 릴리프면은 절삭방향에서 볼 때 일정하게 유지되는, 대응구조로 된 단면을 갖는다. 예를 들어, 그것은 플랭크상에 있는 각각의 대응 챔퍼(chamfer) 또는 날과 접하는 절삭날, 절삭코너 또는 챔퍼의 끝단부에 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 함께 동일절삭날에 속하는 커팅인써트의 각각의 개별 절삭날부들 사이의 내측간격은 개별 절삭날부 자체의 길이보다 약간 작게되어 있다. 이러한 방식으로, 다양한 커팅인써트가 적합하게 변위된, 연속적인 관계로 배치되어, 선행 커팅인써트의 절삭날이 지나간 뒤에 남아있는 갭 영역에서, 다음의 후속 커팅인써트의 절삭날이 절삭작업을 수행하는 한편, 선행 절삭날은 각각의 후속 커팅인써트가 그것의 절삭날의 갭, 즉, 중단부를 갖는 영역의 재료를 담당하여제거할 수 있다. 바람직하게는, 그들 절삭날 중단부의 폭 또는 길이는 개별 절삭날부 길의의 70% 내지 90% 사이, 바람직하게는 대략 80% 정도의 크기로 되어 있다.

이미 언급된 바와 같이, 커팅인써트의 작용절삭날의 끝단부는 대략 40°의 각이 져 있는 것이 바람직하다. 커팅인써트의 바깥쪽 끝단부에서, 그들의 각이 진 끝단부는, 실질적으로 주절삭날과 수직하게 연장되지만 현저하게 짧으며, 실질적으로 커팅인써트의 두께에 걸쳐 연장되는 제2절삭날까지의 천이부를 형성한다.

상술된 정의 및 구조, 특히 플랭크 또는 릴리프면이 구조물, 예를 들어 절삭날과 직각으로 연장되지는 않는 절삭방향으로 연장된 날을 갖는다는 사실은 특히, 플랭크 또는 릴리프면상에서 본 평면도에서는, 본 발명에 따른 커팅인써트가 (직각으로 되어 있지 않은) 평행사변형의 형태로 되어 있다는 특징을 수반한다. 마름모꼴 커팅인써트가 최신의 기술에서는 원칙으로서 인정받고 있으나, 그들 공지된 커팅인써트의 경우에는, 마름모꼴 형상 또는 평행사변형 형상이 플랭크에 대한 평면도상의 것이 아니라, 오히려 레이크면 또는 반대쪽에 배치된 지지면에 대한 평면도상의 것이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 각각의 커팅인써트는 복수의 독립절삭날을 구비하여 절삭날 중 하나가 마모되는 경우에 그들을 회전시켜 쓸 수 있다. 따라서, 본 발명의 특히 바람직한 실시예로는 절삭날이 서로로부터 멀어지는 커팅인써트의 슬라이드(slide)상에 배치되는 다른 레이크면에 제공되는 것이 있다. 또한, 동일측상에 배치시키는 것도 또한 가능하다. 즉, 이것은 동일한 레이크면을 인접시키는 원리에서는, 레이크면과, 대향측상에 있는 2개의 플랭크 또는 릴리프면 중 하나와의 교차선에 의하여 각각 형성되는 2개의 각각의 절삭날을 말한다. 그들 특징들을 조합하면, 예를 들어, 4개의 절삭날을 갖는 커팅인써트를 제작할 수 있으며, 상기 형태에서 '절삭날'이란 용어는 그것이 중단부에 의하여 분리되는 복수의 절삭날부를 포함하는 경우에도 항상 전체 절삭공정에 작용하는 부분을 나타내는데 사용된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 절삭날에 속하는 절삭날 또는 절삭날부는 굽은 형태로 연장되거나, 다양한 절삭날부가 서로에 대해 대응원(corresponding circle)에 대하여 거의 같은 접선을 갖는 소정 각도로 연장된다. 절삭날이 연장되는 이러한 원호는 100mm 내지 1000mm 정도 크기의 곡률반경을 갖는다. 하지만, 비교적 만들기에 어려운, 굽은 상태로 연장되는 절삭날대신에, 예를 들어, 인접한 각각의 절삭날부가 본래에는 직선으로 연장되나, 통상적으로 1°내지 10°사이, 바람직하게는 5°의 작은 각으로 서로에 대하여 경사져 있는 것 또한 가능하다. 보다 일반적으로 말해서, 각각 서로로부터 이격된 절삭날의 끝단부(즉, 예를 들어 끝단부에 대한 접선을 말함)가 서로 1°내지 10°의 서로 대응하는 각도를 이루는 굽은 절삭날에 대한 것으로 언급될 수 있다.

가공물의 절삭기계가공용 밀링커터와 관련하여, 본 발명의 목적은 툴몸체의 수용포켓의 적어도 일부가 그 내부에 수용된 적합한 커팅인써트의 각각의 작용절삭날이 그것의 주위방향으로 툴몸체의 축선에 대하여 경사져 연장되는 배치 또는 구성을 얻도록 하는 것이다. 이는 절삭날이 예를 들어, 툴몸체의 관련 반경 및 축선에 의하여 형성되는 평면에서가 아니라 그것에 수직한 평면에서 경사를 이루는 것을 의미한다. 즉, 이것은 커팅인써트의 영역에서 툴몸체에 대한 접선 및 툴몸체의 축선과 평행한 라인에 의하여 형성되는 평면에서 경사를 이루는 것을 말한다. 또한, 이것은 툴몸체의 축선에 대한 절삭날부분의 반경방향의 간격이 불가피하게 약간 변경되나 절삭날이 과도하게 길지 않고 경사각이 30°를 초과하지 않는 다면 그 영향은 비교적 작다는 것을 의미한다, 하지만, 다른 관점에서, 상술된 바와 같이, 커팅인써트의 절삭날이 서로에 대하여 약간의 각도를 이루거나, 툴몸체의 반경 및 툴몸체의 축선에 대한 절삭날의 경사에 의하여 결정되는 정확한 반경의 원호를 따라 보다 바람직하게 연장된다면, 이러한 영향은 완전히 상쇄될 수도 있다.

이미 상술되었지만, 경사각은 5°내지 45°, 바람직하게는 10°내지 40°, 더욱 바람직하게는 25°내지 35°사이에 있어야 하며, 이는 커팅인써트의 적어도 일부의 작용절삭날의 대응각이 툴몸체상의 수용포켓에 의하여 제공되는 방식으로, 수용포켓이 커팅인써트에 순응된다는 것을 의미한다. 특히, 툴몸체상의 커팅인써트의 주작용절삭날은 대체로 현저하게 더욱 짧은 제2절삭날은 그들이 노이즈의 발생을 비교적 약화시키도록 툴 몸체의 축선과 실질적으로 평행한 방위를 유지하는 방식으로 설정되어야 한다. 하지만, 사용시의 특정상황에 있어서, 또한 제2절삭날이 상술된 방식으로 툴몸체의 축선에 대하여 경사져 있는 변형례를 고려해보는 것도 가능하다. 이 경우에, 툴몸체의 반대쪽에 배치되는 커팅인써트의 제2절삭날 또한 반대방향으로 경사져 있을 수도 있다. 하지만, 공간상의 이유로, 각각 그들의 주절삭날을 갖고 각각 작용하는 커팅인써트용 수용포켓은 그들 커팅인써트의 모든 절삭날이 툴몸체의 축선에 대하여 실질적으로 동일한 방향으로 경사지는 방식으로 제공되는 것이 바람직하다. 툴몸체의 특히 바람직한 구성으로는 인써트의 일부가 원통형툴몸체의 바깥면 또는 주위와 툴몸체의 두 끝단면 사이의 코너영역에 배치되는 한편, 커팅인써트의 다른 일부는 원통형몸체의 주위영역에서만 배치되는 것이 있다.

이 점에서, 특히 바람직한 실시예로는 커팅인써트의 상이한 축선부에 의하여 실질적인 차이가 생기는, 모두 4개의 다양한 그룹의 커팅인써트가 툴몸체상에 제공되는 것이 있다. 이 점에서, 제1그룹의 커팅인써트는, 커팅인써트가 실질적으로 그들의 제2절삭날에 의하여 반경방향으로 툴몸체를 넘어 돌출되는 방식으로 원통형툴몸체의 끝단면의 천이부에서 주위면으로 배치된다. 다른 그룹의 커팅인써트는 상당히 유사한 방식으로 배치되나 다른 끝단변의 천이부에서 원통형툴몸체의 주위면으로의 주위방향으로 배치되는 것도 가능하다. 나머지 두 그룹의 커팅인써트는 툴몸체의 주위면을 따라 배치되고 약간 변위된 축선위치가 서로 상이하며, 여기서, 축방향의 변위는 절삭날부의 길이보다 약간 작고, 여기서, 커팅인써트는 차단된 절삭날을 구비하며 절삭날부들 사이의 차단부는 절삭날부의 하나의 길이보다 약간 짧다. 이러한 방식으로, 일 그룹의 절삭날부는 다른 그룹의 절삭날부가 지나간 뒤에 남게되는 갭의 영역을 정밀하게 절삭하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

또한, 각각 툴몸체의 끝단면과 축방향으로 가장 가까운 주작용절삭날의 끝단부는 주위면과 끝단면 사이의 코너영역에 배치되는 커팅인써트의 제2절삭날과 포개져야 한다. 결국, 이 점에서, 제2절삭날은 주위면에 배치된 커팅인써트의 주절삭날보다 약간 더 반경방향으로 돌출될 수 있다. 이러한 배치에 의하여, 크랭크샤프트의 캠은 단일 작업공정내에서 정확한 프로파일로 밀링될 수 있다. 즉, 이는 디스크의 프로파일에서, 날이 챔퍼를 이루고 있다는 것을 말한다.

본 발명의 특정 실시예에는, 밀링커터 메인 툴몸체의 시트표면의 적어도 일부에, 시트내에 수용되는 커팅인써트의 대응 개구부 또는 메인 툴몸체의 수용수단내로 맞물리는 돌출부가 제공된다. 바람직하게는, 이러한 돌출부는 커팅인써트의 대응 개구부내에서 가능한 정확하게 들어맞도록 맞물리지만 가공물몸체에 대하여 적어도 일 방향으로의 그것의 측방향의 변위를 막도록 커팅인써트를 고정시키기 위하여 개구부의 경계면에 대하여 그것의 주위면 중 적어도 하나를 지지하는 구조로 되어 있다. 클램핑 스크루 또는 다른 클램핑장치를 조임으로써, 커팅인써트가 외측방향의 시트표면과 돌출표면 중 적어도 하나, 모두에 대하여 가압될 수 있으며, 따라서, 이것은 서로로부터 이격되고 커팅인써트를 툴몸체상의 정확한 위치에 고정시키는 복수의 접점을 제공한다. 동시에, 이 점에서, 커팅인써트의 외주부를 따라 정확한 위치설정을 위하여 제공되는 지지면의 일부를 생략함으로써, 인접한 커팅인써트의 가능한 더욱 조밀한 배치를 위하여 더욱 많은 공간을 툴몸체상에 제공하는 것이 가능하다.

툴몸체상의 고정 또는 위치설정용 돌출부를 구비한 시트표면의 이러한 구성은 보다 일반적으로 이용될 수 있으며, 본 발명에 따른 밀링커터의 경사지게 설정된 절삭날과 함께 사용하는데 제한없이 이용될 수 있다는 점을 이해해야 한다.

본 경우에 있어서, 예시된 실시예에서는, 돌출부는 커팅인써트에 제공되는 개구부의 사다리꼴 단면과 정합(match)시키기에 실질적으로 적합한 실질적으로 사다리꼴 단면으로 되어 있다. 또한, 커팅인써트의 더 긴 해당 개구부로의 다양한 위치에서 맞물리는 복수의 짧은 돌출부를 제공하는 것도 가능하다.

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명에 따른 커팅인써트의 개략적으로 예시된 실시예의 사시도,

도 2는 도 1에 나타낸 커팅인써트의 다양한 도면 및 변형례를 나타내고 있는 도면,

도 3은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 커팅인써트를 통한 길이방향 단면의 다양한 변형례를 나타내고 있는 도면,

도 4는 커팅인써트가 배치된 밀링커터의 일부 및 이에 의하여 생긴 절삭프로파일의 다양한 도면,

도 5는 주툴몸체상에 본 발명에 따른 커팅인써트의 고정 및 배치를 나타내고 있는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 커팅인써트의 제1실시예를 이상적으로 구현한 실시예의 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 커팅인써트를 이상적으로 구현한 실시예의 사시도이다.

실시예

본 명세서내에 도시되어 있는 도 1을 참고하면, 메인플랭크 또는 릴리프면(3)을 형성하는 2개의 평행한 상부 및 하부면, 레이크면(2)을 형성하고 또한 결국 2개의 우측 및 좌측면(3')을 형성하는 제2절삭날에 대하여 플랭크면 또는릴리프면을 형성하는 2개의 전방면 및 후방면을 갖는 평행육면체의 형태로 된 커팅인써트가 참조부호 1로 표시되어 있다. 주절삭날(4, 4') 및 제2절삭날(5)은 서로에 대하여 실질적으로 직각으로 연장되는 반면, 외측날구조체(7)나 제2플랭크(3')는 주절삭날(4)에 대하여 직각으로 연장되지 않는다. 이와는 반대로, 플랭크(3)상에서 본 평면도에서는, 도 2, 도 4 및 도 5로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 커팅인써트는 실질적으로 평행사면형의 형상으로 비틀어져 있다. 하지만 이러한 형태에 있어서, 도 1은 관련되어 있는 실제적인 부분들을 완전히 정확하게 묘사하지는 않은 개략적인 예시일뿐이다.

커팅인써트는 중단된 주절삭날(4, 4')을 가지며, 여기서, 중단부(6)의 길이는 주절삭날부(4, 4')의 길이보다 짧으며, 또한 주절삭날은 커팅인써트의 후방측(보이지 않음)에 접하는 레이크면에 제공되며, 또한 절삭날은 가시전방측에서 레이크면(2)의 윗날을 따라, 또한 레이크면(2)의 아랫날을 따라서 제공된다는 것을 도 1로부터 알 수 있다. 그러므로 도 1에 도시된 전체적인 커팅인써트는 각각 2개의 절삭날부(4, 4')를 포함하는 4개의 주절삭날을 가진다. 개별 주절삭날부(4, 4')의 끝단부는 각각 대략 45°각도로 이루어지고 커팅인써트의 외측끝단부에서 제2절삭날(5)로 천이부를 형성하고 있다. 주절삭날부(4, 4')의 각도구성부에는 플랭크(3)의 각각의 대응챔버(7, 8)가 접해있다. 챔퍼(7, 8) 또는 그것의 날 및 개별 플랭크부(3)와 경계를 이루는 날은 커팅인써트(1)의 절삭방향을 나타내는 화살표(A)와 평행하게 연장된다. 또한 커팅인써트의 중앙에는, 여기서는 개략적으로만 표시되어 있고 절삭날부(4, 4')에 접해있는 메인플랭크(3)로도 연장되는 고정용보어(9)가 제공된다.

도 2는 도 1에 예시된 커팅인써트를 하위도면 2a, 2d 및 2e의 다양한 도면으로 나타내고 있다. 이 점에서, 도 2a는 메인플랭크(3)상에서 본 수직방향 평면도에 해당하며, 여기에서 상기 고정용보어(9)는 도 1에서 약간 크게 도시되어 있다. 즉, 메인플랭크(3)로 돌출해 있다는 것을 말한다. 도 2d는 도 2a에 도시된 커팅인서트를 화살표 B쪽에서 본 도면에 해당하며, 도 2e는 도 2a에 나타낸 커팅인써트를 다시 절삭방향을 나타내는 화살표 A의 방향 또는 그 반대방향에서 본 도면에 해당한다. 절삭방향에서는 커팅인써트(4)가 디지트(digit)(8)의 프로파일에 대략 근접해 있는 것을 알 수 있다.

도 2b 및 도 2c는, 도 2b에서 2개의 주절삭날부(4, 4')가 서로에 대하여 경사져 있고, 따라서, 1°내지 5° 크기 정도인 ±β의 각도로 중단부(6)의 대칭형태로 배치된 전방부(6)에 대하여 경사져 있다는 점에서 도 2a에서 볼 수 있는 커팅인써트의 약간 수정된 변형례를 나타내고 있다. 결과적으로, 2개의 절삭날부는 서로에 대하여 최대 10°의 각을 이룬다. 도 2c에서는, 상기 인서트가 2개의 절삭날부(4, 4')의 각구조 대신, 절삭날형성부(4, 4')에 대하여 균일한 곡률을 가지며, 여기서, 곡률반경은 통상적으로 100 내지 1000mm 정도의 크기로 되어 있어 절삭날부(4, 4')의 상호 이격된 두 끝단부는 서로 최대 10°, 바람직하게는 1°내지 5° 정도 크기의 각을 이루는 접선을 가진다. 이 형태에서, 적합한 곡률반경은 그것의 축선으로부터 측정된 밀링커터상에 배치되는 해당 커팅인써트의 직경 및, 절삭방향에 대한 절삭날의 경사각 또는 밀링커터의 축선에 대하여 상기 경사각과여각(complementary)을 이루는 경사각에 따라 좌우된다. 이상적인 곡률반경은 그들의 전체길이에 걸쳐있는 절삭날부(4, 4')가 밀링커터의 축으로부터의 일정한 반경방향의 간격(spacing)에 있도록 선택되어야 한다. 즉, 이것은 밀링시 한결같이 일정한 절삭깊이를 제공하기 위하여, 그들이 툴몸체의 축선을 중심으로 한 가상의 원통형상면상에 배치되어야 한다는 것을 말한다. 하지만, 도 2b에 도시된 인서트의 사용이 중간단계의 기계가공 정확도를 제공하는 것을 고려하면, 황삭(rough machining)용으로 도 2a에 도시된 인서트를 사용하는 것 또한 충분히 가능하다.

도 3은 도 2, 특히, 상방향으로 본, 즉, 도 2의 화살표 B에 수직한 방향을 말하는 도 2a에 예시된 커팅인써트의 다양한 단면 및 측면을 나타내고 있다. 이 형태에서 도 3a는 적어도 밀링공정에서 네거티브 레이크각이 존재하도록 레이크면(2)이 플랭크 또는 릴리프면과 직각으로 연장되는 도 1에 도시된 커팅인써트의 형상과 일치한다. 이러한 목적을 위하여, 도 3b의 실시예에서는, 주절삭날(4, 4')에 접하여 레이크면(2)에 후퇴부(depression)가 있는 반면, 도 3c 및 도 3d의 실시예에는 레이크면과 플랭크 또는 릴리프면 사이의 각이 줄어있어, 가용 주절삭날의 개수 또한 줄어들며, 양 경우 모두에서는 4개의 절삭날 대신 2개(포지티브 절삭날)만을 이용할 수 있다. 이 형태에서, 도 3c의 실시예는 커팅인써트는 커팅인써트를 회전시킨후에 그것은 대각방향으로 대향하도록 배치된 절삭날에 대하여 동일한 방위(orientation)를 갖는 한편, 도 3d의 실시예의 경우에는, 절삭날구조는 대각방향으로 대향하는 관계에서 각각 대칭형이미지의 방위로 되어 있는 한에서 또한 바람직하다. 즉, 밀링커터의 축선에 대한 절삭날의 경사는 일 절삭날로부터 다른 절삭날로 커팅인써트를 돌리는 경우에 표시로 변화한다. 하지만, 그것은 총 4개의 주절삭날을 가진 커팅인써트의 대각방향으로 대향하고 있는 주절삭날(4, 4')을 갖는 경우에도 마찬가지이다. 그러므로, 이러한 커팅인써트의 사용을 위하여 2개의 상이한 형태의 밀링커터가 사용된다면 바람직하며, 이것은 밀링커터의 주변부를 따라서 수용포켓 또는 그 위에 수용된 커팅인써트의 경사방향으로만 반전된다. 또한, 특히 크랭크샤프트 밀링커터와 관련하여, 크랭크샤프트 밀링커터의 경우에는, 기존의 밀링커터용으로 정확한 대칭을 갖는 주절삭날을 더이상 사용할 수 없는 경우에는 커팅인써트를 최적으로 사용할 수 있도록 하기 위하여 2개의 밀링커터들 사이의 주절삭날을 교체할 때 그들을 교체함으로써 그들 밀링커터가 각각 일 형태의 밀링커터 및 다른 형태의 밀링커터를 쌍으로 가지도록 어떤 경우에는 복수의 일치형 디스크밀링커터가 크랭크샤프트와 동시에 맞물리게 되는 것이 일반적이다.

이는 밀링커터의 일부 및 이러한 밀링커터상의 커팅인써트의 배치를 나타내고 있는 도 4 및 도 5와 관련된 설명으로부터 더 잘 이해될 수 있을 것이다.

도 4a는 실질적으로 원형디스크의 형태로 되어 있고 툴몸체(10)의 끝단면과주변부면 사이의 코너영역을 따라 배치되는 커팅인써트(1)용 수용포켓(11')을 구비한 툴몸체(10)의 주변부를 나타내고 있다. 이 형태에서, 밀링커터(10)의 끝단면에서 주변부면으로의 천이부에 있는 모든 코너영역에는, 각각의 포켓에 수용되는 각각의 커팅인써트(1)를 갖는 수용포켓 11과 11'가 각각 번갈아 배치된다는 것을 알 수 있다. 또한, 주변부면을 따라서 각각 커팅플레이트(1)용 시트를 형성하고 있는 수용포켓(12, 12')이 제공되며, 여기서, 수용포켓 12 및 12'는 주변방향으로 번갈아 있으며, 그들의 축선의 위치만 차이가 있다. 수용포켓(12)내의 커팅인써트(1)는 수용포켓(12')내의 커팅인써트(1)에 대하여 좌측을 향하여, 보다 구체적으로는, 일 그룹의 커팅인써트의 절삭날들 사이의 중단부가 각각 다른 그룹의 커팅인써트의 절삭날로 덮히도록 약간 변위된다. 또한, 수용포켓(12, 12')내에 배치되는 커팅인써트의 절삭날도 각각의 수용포켓(11, 11')내에 배치되는 일 커팅인써트 그룹과 포개진다. 도 4c에 예시된 바와 같이, 동일평면으로 도시되어 있는 후속하는 커팅인써트의 주변방향에서 접선방향으로 보면, 상기 배치에 의하여 형성된 프로파일(20)을 볼 수 있다. 서로로부터 개별 커팅인써트를 더 잘 구별하기 위하여, 상기 경우에서는 좌측의 수직방향으로 배치된 커팅인써트 및 우측의 수평방향의 커팅인써트가 각각 음영선에 의하여 식별된다. 그것으로부터 포켓(11, 11')내에 배치된 커팅인써트가 프로파일 즉 캠(20)의 중심부를 절삭하는 주절삭날(4, 4')보다 반경방향으로 약간 더 돌출된 그들의 제2절삭날(5)을 이용하여 절삭한다. 결과적으로, 제2절삭날(5)과 주절삭날(4) 사이의 천이부의 밀링용 절삭날이 프로파일(20)의 에지와 맞물리게 되어, 그 결과 비스듬한 에지를 갖는 캠 또는 디스크 프로파일이 만들어지게 된다.

도 5는 커팅인써트(1)를 위한 다양한 대안적인 고정구조를 하위도면 5a, 5b 및 5c로 나타내고 있으며, 도 5d는 도 4b에 대응하는 도면으로 커팅인써트(1)의 정확한 배치를 전개하여 나타내고 있다. 도 5a는 서로에 대하여 각을 이루고 있는 면(13, 19)에 의하여 반전가능한 커팅플레이트(1)용 시트를 형성하는 한편, 상기 면(13, 19)의 천이부에서 릴리프홈(14)을 볼 수 있는 수용포켓을 나타내고 있다.커팅인써트(1)의 레이크면은 면(13)을 지지하며, 제2플랭크면(5)은 면(9)를 지지한다. 도 5b 및 도 5c는 단 하나의 접촉면(13)이 있는 대안적인 구성물을 나타내고 있으며, 여기서, 추가의 접촉면(19) 대신 플레이트시트의 저부에 있는 돌출부(16)을 볼 수 있으며, 이는 개구부(6)에 의하여 플랭크(3)에 형성된 함몰부내에서 맞물려 뚜렷한 윤곽의 플레이트시트를 형성한다. 돌출부(16)는 커팅비트(1)의 개구부(16)의 사다리꼴 단면과 정확하게 들어맞는 사다리꼴 단면으로 되어 있다. 평면도에서, 또한 그것은 실질적으로 커팅인써트와 동일한 평행사변형의 각 및 주위방향 또는 절삭방향과 평행하게 연장되는 툴 몸체에 대하여 축선방향으로 커팅인써트를 확실하게 고정시키는 그것의 측방향의 접촉면을 갖는 평행사변형의 형태로 되어 있다.

서로로부터 이격된 두 점에서 상술된 축선방향으로 커팅인써트를 고정시키기 위하여 고정용보어의 다른 측면상에 동일한 돌출부(16)가 추가로 제공할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 이것의 역할은 어떤 경우에는 주위방향으로, 즉, 절삭날에 작용하는 절삭력에 대하여 커팅인써트(1)를 지지하는 접촉면(13)으로서의 역할을 수행할 수도 있다는 것에 주목해야 한다.

도 5d로부터 개별 플레이트가 서로에 대하여 어떻게 배치되어 전체적으로 도 4c에 예시된 프로파일을 형성하는지가 명백해 진다.

도 6 및 도 7은 실질적으로 실현가능한 사시도로서 본 발명의 2가지 실시예를 나타내고 있다. 도 1과 비교에 의하여 쉽게 이해할 수 있겠지만, 도 1과 관련된 설명에서 정의된 모든 면, 날, 개구부 등은 도 6 및 도 7에 나타낸 실시예에서도동일한 방식으로 존재한다. 단지 서로에 대한 개별 요소의 부분들만 도 1의 도면과 약간 다를 뿐이다.

Claims (26)

1. 금속 절삭가공을 위한, 특히 예를 들어 캠샤프트를 밀링하기 위한 커팅 인써트로서, 플랭크(3)와 레이크면(2)이 교차하여 형성되는 적어도 하나의 절삭날(4, 4')을 포함하는 상기 커팅 인써트에 있어서,

   상기 절삭날(4, 4')은 커팅 인써트의 절삭방향에 대하여 90°와 다른 각도로 연장되는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
2. 제1항에 있어서,

   주절삭날(4, 4')과 절삭방향간의 각도는 40 내지 85°사이, 특히 50 내지

   75°사이, 바람직하게는 55 내지 65°사이에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 플랭크(3)는 실질적으로 절삭방향(A)으로 연장되는 구조부(7, 8)를 가지는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 주절삭날(4, 4')은 각각 중단(interrupt)되고, 적어도 제1절삭날부(4)와 제2절삭날부(4')를 포함하는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
5. 제4항에 있어서,

   상기 주절삭날의 절삭날부(4, 4')간의 내측 간격은, 바람직하게는 각각 동일한 길이를 갖는 절삭날부(4, 4')의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
6. 제5항에 있어서,

   상기 절삭날부(4, 4')간의 내측 간격은, 상기 절삭날부(4, 4') 길이의 70 내지 95% 사이, 바람직하게는 75 내지 90% 사이에 있는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절삭날부(4, 4')의 각각의 끝단부는, 바람직하게는 대략 45°로 각을 이루는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 커팅 인써트를 주플랭크(3) 위에서 본 평면도에서는 직각이 아닌 평행사변형의 모양인 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절삭날(4, 4')은 상기 커팅 인써트의 레이크면(2)에 각각 제공되고, 상기 레이크면은 서로 떨어져 마주보는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 절삭날들은 레이크면(2)의 동일한 면에 제공되지만, 서로 떨어져 마주보는 플랭크를 가지는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    주절삭날(4, 4')의 외측 끝단부 또는 그것의 각이 진 끝단부에 인접하고, 상기 주절삭날(4, 4')과 실질적으로 직각으로 연장되는 2차 절삭날(5)이 제공되는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 주절삭날(4, 4')은 약간 굽은 모양이거나 서로에 대하여 작은 각도로 각을 이루며 연장되는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
13. 제12항에 있어서,

    상기 절삭날의 곡률반경은 300mm보다 크고 2000mm보다 작은 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 주절삭날 또는 주절삭날부(4, 4')의 서로 떨어져 있는 끝단부들은 서로 1°보다 크고 10°보다 작은 각도를 포함하는 것을 특징으로 하는 커팅 인써트.
15. 가공물의 절삭가공용 밀링 커터로서, 툴 몸체(10)의 외주를 따라 분포되는 커팅 인써트(1)용 복수의 수용포켓(11, 11', 12, 12')을 갖는 실질적으로 원통형이거나 원형 디스크 형태인 상기 툴 몸체(10)를 포함하는 상기 밀링 커터에 있어서,

    적어도 상기 수용포켓(11, 11', 12, 12')의 일부는, 그 안에 수용되는 상기 커팅 인써트(1)의 작용(active) 절삭날이 상기 툴 몸체(10)의 축선에 대하여 외주(peripheral)방향으로 기울어져 연장되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
16. 제15항에 있어서,

    상기 툴 몸체(10)의 축선에 대하여 상기 절삭날의 기울어진 각도는, 5 내지 45°사이, 바람직하게는 10 내지 40°사이, 특히 바람직하게는 25 내지 35°사이에 있는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서,

    모든 작용 주절삭날(4, 4')은 상기 툴 몸체(10)의 축선에 대하여 기울어지는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
18. 제17항에 있어서,

    상기 주절삭날은 모두 상기 툴 몸체(10)의 축선에 대하여 같은방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    툴 인써트(1)의 작용하는 2차 절삭날(5)은, 상기 툴 몸체(10)의 축선에 대하여 외주방향으로 기울어지는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
20. 제19항에 있어서,

    상기 툴 몸체(10)의 외주 및 끝단부면 사이의 여러 코너에 배치되는 커팅 인써트는, 반대방향으로 기울어지는 2차 절삭날을 구비하는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 커팅 인써트의 일부는 실질적으로 원통형의 툴 몸체(10)의 두 끝단부면과 외주면 사이의 코너영역에 배치되고, 또 다른 부분은 상기 원통형의 툴 몸체(10)의 외주면 또는 외주에 배치되는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
22. 제21항에 있어서,

    상기 커팅 인써트는 그 위치에 의하여 특징지워지는 4개의 상이한 그룹으로 상기 툴 몸체(10)상에 배치되고, 제1 및 제2그룹의 커팅 인써트는 상기 원통형의 툴 몸체의 두 끝단부면과 외주면 사이의 코너영역에 각각 배치되는 한편, 또 다른 두 그룹은 상기 원통형의 툴 몸체(10)의 외주면 또는 외주를 따라 서로에 대하여 축방향으로 변위되어 분포되는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
23. 제22항에 있어서,

    상기 커팅 인써트는, 상기 툴 몸체(10)의 외주면상에 배치된 상기 커팅 인써트(1)의 일 그룹이 상기 외주면상에 배치된 상기 커팅 인써트(1)의 다른 그룹에 대하여 배치되도록 하는 방식으로, 그리고 상기 일 그룹의 주절삭날부(4, 4')의 각각의 것이 각각의 다른 그룹의 주절삭날부(4, 4')와 상기 코너영역에 배치된 상기 커팅 인써트(1)의 2차 절삭날(5)과 오버랩하는 상기 그룹들 중의 각각의 것의 주절삭날의 끝단부(상기 툴 몸체(10)의 끝단부면에 각각 가장 근접함) 사이의 중단부(6)를 덮도록 하는 방식으로, 그들의 절삭날(4, 4', 5)과 오버랩하여 배치되는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
24. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 툴 몸체는, 그 안에 적절한 오프닝(6)과 맞물리는 커팅 인써트(1)를 수용하면서, 돌출하는 돌출부(16)를 갖는 시트면(21)을 구비하는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
25. 제24항에 있어서,

    상기 돌출부(16) 및 상기 오프닝(6)은 서로 결합되어, 상기 돌출부(16)는 적어도 한 방향으로 상기 커팅 인써트(1)를 고정시키고, 상기 시트면(21)에 대하여 그 변위를 방지하는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.
26. 제25항에 있어서,

    상기 시트면(21)은 상기 툴 몸체(10)의 외주면을 따라 배치되고, 상기 돌출부(16)는 실질적으로 원통형의 툴 몸체(10)의 축방향으로 상기 커팅 인써트(1)를 고정하도록 하는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 밀링 커터.