KR20040002740A - 드릴용 커팅인써트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커팅에지로부터 오목하게 만곡된 칩제거면(5)이 커팅인써트의 최상면에까지 변형되는 융기부(6)까지 연장되는 커팅에지(4)를 포함하는 종류의 드릴용, 특히 심공드릴용 커팅인써트에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 칩의 브레킹을 용이하게 하고 촉진시키도록 떨어져 나가는 칩에 융기부형상의 길고 좁은 압인부를 공급하는 다수의 길고 좁은 홈(8)이 상기 칩제거면(5)으로부터 상기 최상면(1)까지 연장된다.

Description

드릴용 커팅인써트{CUTTING INSERT FOR DRILLS}

본 발명은, 커팅에지로부터 오목하게 만곡된 칩제거면이 커팅인써트의 최상면으로 변형되는 융기부까지 연장되는 커팅에지를 포함하는 종류의 드릴용 커팅인써트에 관한 것이다.

예를 들어, 금속공작물을 드릴가공할 경우, 자유롭게 절삭되는 칩은, 가장 생각하기 쉬운 방식으로 생성되어져 구멍으로부터 배출될 수 있도록, 가능한 한 작아야 하는 것이 일반적으로 바람직하다. 만일, 칩이 길거나, 얽힌 곱슬머리처럼 된다면, 대개의 경우 칩의 정체가 발생할 우려가 있다. 이러한 어려움은 긴 칩을 형성시키는 재료, 즉 달라붙거나 무른 금속의 심공드릴가공과 관련하여 특히 두드러진다. 긴 칩을 형성시키는 금속의 예로는, 카본 함량이 낮은 강과 소위 듀플렉스라 불리는 재료가 있다("듀플렉스(duplex)"는 당업자들 사이에서, 기계가공하기 특히 어려운, 다양한 종류의 스테인리스 재료에 대한 포괄적인 용어로서 사용된다). 심공드릴가공(long hole drilling)이란, 구멍의 길이가 적어도 직경의 5 또는 10배인 구멍의 드릴가공으로 이해되는 것이 보통이다(극단적인 경우에는, 구멍의 길이가 직경의 100배 이상에 이를 수도 있다). 심공드릴가공은 여러 상이한 종류의 드릴에 의하여 수행될 수 있으나, 상기 드릴들은, 그들이 교체가능한 커팅인써트를 갖는 드릴헤드를 포함한다는 사실 외에도, 냉각 및/또는 윤활커팅매질이 드릴헤드까지 안내된 다음 분리된 칩과 함께 이송되어 나가는 관상의(tubular) 섕크를 포함한다는 공통점을 갖고 있다. 커팅매질의 공급 및 상기 커팅매질을 칩과 함께 배출시키는 방법은 수십년동안 발전되어온 여러 다양한 기술에 따라 다뤄질 수도 있다. 하지만, 모든 종류의 심공드릴에 있어, 칩배출용 채널은 길고 좁다, 이는 잘려나갈 칩이 매우 길어질 경우 칩이 정체될 위험이 크다는 것을 의미한다.

상술된 종류의 심공드릴을 위하여 이미 공지되어 있는 커팅인써트들은 예외없이 매끈한 칩제거면을 갖도록 만들어져 있다. 즉, 커팅에지로부터, 칩제거면이 상기 커팅인써트의 최상면으로 변형되는 후방부까지 연장되어 있는 오목하게 만곡된 면은 언제나, 일관되게 편평하고 매끈하게 이루어져 있다. 이는 분리되는 칩이 두께와는 무관하게(즉, 해당 이송량(feeding)과는 독립적으로) 매끈한 저부면을 가진 균일한 두께로 이루어진다는 것을 의미한다. 이러한 사실은, 칩이 보다 짧은 조각들로 쪼개지기 어렵게 하는 것으로 어느 정도 판명되었다. 또한, 냉각액이 칩아래에 닿아 커팅에지까지 도달하는데 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 이미 공지된 드릴용 커팅인써트의 상술된 단점을 제거하고 개선된 드릴용 커팅인써트, 특히 심공드릴용 커팅인써트를 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명의 주목적은 칩제거와 관련하여, 칩이 짧은 조각들로 쪼개지도록 보장하는 커팅인써트를 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 커팅인써트의 에지 영역에서의 냉각/윤활이 개선된 커팅인써트를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 적어도 상기의 주목적은 청구항 제1항 중 특징규정부에 정의되어 있는 특징들에 의하여 달성된다. 또한 종속항들에는 본 발명의 바람직한 실시예들이 정의되어 있다.

도 1은 위에서 비스듬히 본 본 발명에 따른 커팅인써트의 사시도;

도 2는 통상적으로 매끈한 칩제거면을 갖는 종래의 커팅인써트에 의하여 생성된 금속칩의 개략적인 사시도;

도 3은 도 1에 따라 본 발명에 따른 커팅인써트를 사용하여 생성된 칩을 도시한 그에 대응하는 사시도;

도 4는 커팅인써트의 칩제거면 및 그 칩제거면내에 홈의 형상으로 형성된 압인형성부(embossment formation)를 크게 확대한 상세 단면도;

도 5는 도 4의 A-A 단면도;

도 6은 압인형성부의 대안적인 실시예를, 보다 정확하게 비드형상으로 도시한, 도 4에 대응하는 단면도; 및

도 7은 도 6의 B-B 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 커팅인써트의 최상면

2 측면

2' 클리어런스면

3 저부면

4 커팅에지

5 칩제거면

6 융기부

7 칩의 저부면

8 압인홈

8',8" 홈의 분기부

9 칩상의 압인 융기부

10 넓어진 카운터싱크

11 압인 비드

본 발명은, 커팅인써트의 매끈한 칩제거면이 매끈한 저부면을 갖는 균일 두께의 칩을 생성시킨다는, 즉 칩은 에지에서 실제로 분리된 후 냉각되는 동안 상기 칩의 브레킹을 방해 및 지연시키는 연성을 보유한다는 것을 의미하는 사실에 대한 이해를 기반으로 하고 있다. 칩의 저부면에 융기부 또는 플루트 형상의 압인부(embossment)를 제공하는 (청구항 제2항에 따른) 홈 또는 (청구항 제7항에 따른) 비드 형태로 된 1이상의 길고 좁은 형태를 갖는, 본 발명에 따른 칩제거면을 형성시킴으로써, 칩의 연성을 줄여 칩이 보다 빨리 쪼개지는 효과를 가져온다. 보다 정확하게는, 수행되었던 여러 시험들에서, 칩이 경화되고, 상기한 방식에 의해 파괴개시부(fracture-initiating unit)들이 보다 신속히 생성되어 상기한 칩의 브레킹을 가져온다는 것을 보여주었다.

도 1에는, 통상적인 방식으로 최상면(1), 주변측면(2) 및 저부면(3)을 가지는 드릴, 특히 심공드릴용 커팅인써트가 도시된다. 도시된 예시에서, 커팅인써트는 2개의 커팅에지(4)를 포함하며, 그들 각각은 주변측면(2)의 일부를 구성하는 클리어런스면(2')과 연결되어 개별적으로 형성된다. 개개의 커팅에지(4)로부터, 칩제거면(5)은 도면번호 6으로 표시된 후방부까지 연장되며, 칩제거면은 커팅인써트의 최상면(1)으로 변형된다. 도 4에 가장 명확히 도시되는 바와 같이, 칩제거면(5)은 일반적으로 오목하게 만곡된 형상을 가진다. 이와 같은 실제 표면이 매끈하고, 이 예시에서는 한편으로 커팅에지(4)에 인접한 거의 평탄한 일부면(5A)을 포함하며, 다른 한편으로는 일부면(5A)으로부터 융기부(6)까지의 경사면처럼 연장되는 부드럽게 둥글려진 일부면(5B)을 갖는다. 커팅에지(4)가 공작물에 들어가는 경우에(드릴 헤드상에 장착된 커팅인써드가 회전되는 동안에), 표면(5)을 따라 경사면형의 일부면(5B)까지 미끄러져 칩(도시되지 않음)이 분리되고, 칩이 융기부(6)에까지 이르러 최후에 커팅인써트를 떠난다. 이와 관련하여, 칩은 초기에 매우 고온이므로, 융기부(6)를 향하여 뒤쪽으로의 이송중에 차츰 계속하여 냉각된다. 칩의 냉각은 일반적으로 커팅에지를 향하여, 즉 도 4에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 앞쪽에 분사되거나 플러싱되는 커팅매질이나 유체를 사용하여 수행된다.

지금까지, 도시된 커팅인써트를 본 명세서에서 설명하였지만, 상기 커팅인써트는 이미 공지되어 있다. 이전에 공지된 커팅인써트에서, 칩제거 또는 칩브레킹면(5)은 커팅에지(4)로부터 최상면(1)에 인접한 융기부까지 그 전체 연장부를 따라 매끈하게 되어 있다. 이는 분리된 나간 칩이 도 2에 따른 형상을 가지는, 즉, 칩의 저부면(7)이 매끈하게 된 것과 관련이 있다.

본 발명에 따르면, 칩의 브레킹을 용이하게 하고 촉진시키기 위하여 분리된 나간 칩에 길고 좁은 압인부를 공급할 목적으로 적절한 수의 길고 좁은 형성부(8)가 표면(5)내에 형성된다. 도 1, 도 4 및 도 5에 나타낸 바람직한 실시예에서, 상기 형성부는 도 3에 도시된 바와 같이, 칩의 저부면(7)상에 돌출된 융기부(9)를 형성하는 홈으로 구성된다.

개별적인 홈(8)의 형상 및 치수는 본질적으로 상당히 넓은 범위내에서 달라질 수 있다. 하지만, 홈은 항상 길고 좁아야 한다. 즉, 그 폭보다 긴 길이를 가져야 한다. 그 길이의 주요부분을 따라, 칩제거면(5)의 영역내에 홈이 위치된다. 따라서, 커팅에지(4)를 향하는 홈의 전단부(front end)는 커팅에지에 상당히 근접하여 위치되며, 상기 홈은 표면(5)과 최상면(1) 사이의 융기부(6)까지 또한 융기부를 지나 연장된다. 따라서, 홈의 후방단부는 융기부(6)에 비교적 근접하여 위치된다. 그러므로, 고온이고 여전히 소성 성형이 될 수 있는 칩이 칩제거면(5)을 따라 앞으로 미끄러져 나아갈 때, 저부면이 홈안으로 가압되어 융기부(9)가 칩의 저부면상에 형성되도록 한다. 개개의 홈내의 융기부(9)의 형성은 칩이 칩제거면(5B)의 "경사면"을 따라 뒤쪽으로/위쪽으로 이동하면서 완성되게 하기 위하여 홈의 전단부의 영역내에서 가능한 한 일찍 시작한다. 이후, 융기부(9)는 홈이 적절한 칩제거면(5)을 따라 연장될 뿐만 아니라, 최상면(1)에 카운터싱크되어 있는 후방단부까지받침부를 통하여 나아가기 때문에, 저항을 받지 않고 융기부(6)를 통과할 수 있다. 즉, 융기부(9)는 칩이 커팅인써트로부터 제거될 때에 생성된 깨끗한 형상을 보존한다.

칩내에 융기부를 형성하는 것 이외에도, 홈(8)은 또 다른 유익한 기능, 즉, 커팅에지 및 칩제거면의 영역에서 커팅인써트의 냉각을 개선시키는 기능을 가진다. 홈이 있으면, 커팅인써트의 에지를 향하여 앞쪽 방향으로 칩의 아래에서 뒤로부터 플러싱되거나 분사되는 커팅매질에 의한 종래의 커팅인써트보다는, 액이 칩의 아래로 더욱 침투하는 것이 확실하다. 이 액 침투효과를 증대시키기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개개의 홈은, 후방단부가 최상면(1)내에 위치된 카운터싱크(10)내에서 포트를 이루도록 형성되었으며, 상기 카운터싱크(10)는 홈보다 폭이 넓다. 대향하는 전단부에서, 홈(8)은 메인 홈으로부터 앞쪽을 향하여 예각으로 연장된 적어도 2개의 부분 홈(8', 8")으로 분기된다. 개개의 홈이 칩의 저부면상의 융기부의 압인부를 보장함에도 불구하고, 뒤쪽으로부터 안으로 분사된 커팅매질은 (통상, 기화된 형태인) 냉각막 및 윤활막을 형성할 수도 있으며, 이는 분기부(8', 8")까지 도달할 수도 있고 커팅에지의 상이한 부분을 향하여 가로방향으로 분배될 수도 있다.

개개의 홈(8)의 기하학적인 단면형상이 본 발명에서 매우 중요한 것은 아니다. 하지만, 홈은 도 5에 도시된 바와 같이 단면으로 보아 반원인 것이 유익하다. 홈의 깊이(d)는 적어도 0.05mm, 적절하게는 적어도 0.08mm가 되어야 한다. 하지만, 홈의 깊이(d)는 0.15mm를 초과하지 않아야 하며 최대 0.12mm가 적당하다. 실제로는, 대략 0.10mm의 홈깊이가 바람직하다. 이와 관련하여, 본 예시에서는 카운터싱크 및 홈이 동일한 깊이로 도시되었지만, 카운터싱크(10)가 실제 홈(8)보다 깊이가 깊을 수 있다는 것을 유의하여야 한다.

본 발명에 따른 커팅인써트의 대안적인 실시예를 도시한 도 6 및 도 7을 참조한다. 이 경우, 압인형상부는 비드(11)의 형상을 가져서 칩의 저부면내에 융기부 대신에 압인 플루트(flute)를 형성한다. 도 6에서 볼 수 있듯이, 개개의 비드는 이전에 설명된 홈과 거의 동일한 길이 및 위치를 가진다. 따라서, 비드의 테이퍼진 전단부(11')는 비교적 에지(4)에 가깝게 위치된 다음, 상기 비드는 칩면(5)을 따라, 융기부(6)위를 건너지르고 최상면(1)위의 짧은 후방단부(11')로 종단된다. 도 7에서 볼 수 있듯이, 홈(8)에서 유추된 비드(11)는 단면이 반원형상이며, 홈에 대하여 상술된 깊이치수에 해당하는 높이(h)를 가질 수 있다.

비드(11)에 의하여 칩의 저부면으로 압인 플루트 또는 플루트형 후퇴부(depression)는 플루트의 영역에서 칩을 약하게 함과 동시에 그 사이의 칩단면들이 강화된다. 이 방식으로 칩이 용이하게 쪼개질 수 있다.

도 7에 따른 실시예에서는 비드(11)의 형태로 된 압인형상부의 수가 도 1내지 도 5에 따른 실시예에 도시된 바와 같이 2개가 아니고 3개이다. 따라서, 각각 비드 및 홈의 형상을 한 압인형성부의 수는 달라질 수 있다. 커팅인써트가 작으면, 개개의 커팅에지가 단지 하나의 단일 압인형성부와 서로 작용할 수도 있다. 커팅인써트가 매우 크면, 압인형성부의 수가 3개보다 상당히 많아질 수 있다.

본 발명에 따른 커팅인써트는 특히, 심공드릴에서 사용하기에 적합하게 되어있으나, 또한, 짧은 칩을 생성시키기 위해서 바람직한 여타의 드릴에 사용될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 칩제거와 관련하여, 칩이 짧은 조각들로 쪼개지며, 커팅인써트의 에지 영역에서의 냉각/윤활이 향상된 드릴용 커팅인써트가 제공된다.

Claims (9)

1. 커팅에지(4)로부터 오목하게 만곡된 칩제거면(5)이 커팅인써트의 최상면(1)으로 변형되는 융기부(6)까지 연장되는 커팅에지(4)를 포함하는 드릴용 커팅인써트에 있어서,

   칩의 브레킹을 용이하게 하고 촉진시키도록 분리되는 칩에 길고 좁은 압인부(embossment)를 공급하는 다수의 길고 좁은 압인형성부(8, 11)가 상기 칩제거면(5)으로부터 상기 최상면(1)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 드릴용 커팅인써트.
2. 제1항에 있어서,

   개개의 압인형성부는 칩의 저부면(7)상에 돌출된 융기부(9)를 형성시키는 홈(8)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 드릴용 커팅인써트.
3. 제2항에 있어서,

   상기 홈(8)은 적어도 0.05mm, 적절하게는 적어도 0.08mm의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 드릴용 커팅인써트.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 홈(8)은 최대 0.15mm, 적절하게는 최대 0.12mm의 깊이를 가지는 것을특징으로 하는 드릴용 커팅인써트.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈(8)은 상기 커팅에지(4)를 향하여 지향된 전단부에서, 메인 홈에 대하여 소정의 각도로 방위가 잡혀진 적어도 2개의 부분 홈(8', 8")으로 분기되는 것을 특징으로 하는 드릴용 커팅인써트.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈(8)은 후방단부에서, 상기 최상면(1)내에 형성된 카운터싱크(10)내에서 포트를 이루며, 상기 카운터싱크(10)는 홈보다 폭이 넓은 것을 특징으로 하는 드릴용 커팅인써트.
7. 제1항에 있어서,

   개개의 압인형성부는 상기 칩의 저부면내에 플루트를 압인으로 형성하는 비드(11)로 구성되는 것을 특징으로 하는 드릴용 커팅인써트.
8. 제7항에 있어서,

   상기 비드(11)는 적어도 0.05mm, 적절하게는 적어도 0.08mm의 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 드릴용 커팅인써트.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,

   상기 비드(11)는 최대 0.15mm, 적절하게는 최대 0.12mm의 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 드릴용 커팅인써트.