KR20070106520A - 노즈 절삭 에지에서 변하는 챔퍼각을 갖는 절삭 인서트 - Google Patents
노즈 절삭 에지에서 변하는 챔퍼각을 갖는 절삭 인서트 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 주로 선삭 작업에 사용하기 위한 금속 절삭 인서트 (10) 에 관한 것이다. 절삭 인서트는 상부며 (11), 상기 상부면과 실질적으로 평행한 하부면 (12), 및 상기 상하부면 사이에서 연장하는 3 이상의 측부면 (13A, 13B) 을 포함한다. 2 개의 인접한 측부면 (13A, 13B) 사이의 천이부는 절삭 인서트 모서리부 (14) 에서 라운드된 노즈 반경면 (14A) 을 형성한다. 절삭 인서트는 적어도 모서리부 (14) 에서 챔퍼각 (βA-βE) 으로 상부면과 측부면을 연결하는 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 를 포함한다. 노즈 절삭 에지 (16) 는 하나 이상의 반경 (R1) 으로 형성된다. 절삭 모서리부는 하나 이상의 휘어진 와이퍼 에지 (17, 18) 를 포함한다. 노즈 절삭 에지 (16) 에서 단면의 챔퍼각 (βC) 은 노즈 절삭 에지 (16) 로부터 거리를 둔 단면의 챔퍼각 보다 더 크다.
Description
본 발명은 주로 선삭 작업에 사용하는 금속 절삭 인서트에 관한 것이다.
모든 종류의 선삭 작업에 있어서, 이송 속도와 모서리 반경 사이의 소정의 상호 작용이 존재하며, 그 모서리 반경은 제 1 절삭 에지와 제 2 절삭 에지 사이의 연결부이다. 가공물에 생성된 표면 미세도 (fineness) 는 특히 모서리 반경 및 이송 속도 사이의 상호 작용에 의해 영향을 받는다. 접근 각도는 제 1 절삭 에지와 이송 방향 사이의 각도로 규정된다. 이 각은 상이한 절삭력 성분 사이의 상호 관계에 상당한 영향을 미쳐서, 표면 미세도 및 치수 정확도에도 영향을 미친다. 표면 미세도 및 치수 정확도는 접근 각도의 변화에 매우 민감하다. 모든 선삭 작업에 있어서, 소망하는 표면 미세도를 얻는 것이 문제이다. 다른 문제점은 짧은 공구 수명이다.
종래의 절삭 인서트의 실시형태가 EP 1226892 A2 및 DE 10308234 A1 에 개시되어있다.
본 발명의 목적은 기계 가공면의 미세도를 개선하는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공구 수명을 상당히 개선하는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전체 공구 수명에 걸쳐서 표면 마무리 (surface finish) 를 개선하는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가공물 표면의 압축 잔류 응력에 대한 영향을 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가공물 표면의 경도에 대한 영향을 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 위치된 접근 각도에 대하여 선삭용 절삭 인서트의 민감도를 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 선삭시 반경방향 힘을 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공구 홀더에서 사용될 때에 절삭 에지부에서의 변동을 감소시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
이들 및 다른 목적은 첨부된 독립항의 특징부에서 정의된 절삭 인서트에 의해서 달성된다.
본 발명의 목적 및 장점은, 동일한 도면 부호가 동일한 요소를 나타내는 첨부된 도면과 함께, 바람직한 실시형태인 이하의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트의 평면도.
도 2 는 절삭 인서트의 사시도.
도 3a 는 도 1 의 선 (E) 에 따른 단면도.
도 3b 는 도 1 의 선 (F) 에 따른 단면도.
도 3c 는 도 1 의 선 (G) 에 따른 단면도.
도 3d 는 도 1 의 선 (H) 에 따른 단면도.
도 3e 는 도 1 의 선 (J) 에 따른 단면도.
도 4 는 절삭 인서트의 모서리부의 확대된 평면도.
도 5 는 모서리부의 측면도.
도 6a 는 도 1 의 선 (E-J) 을 따른 상이한 단면에서 챔퍼각 범위를 나타내는 그래프.
도 6b 는 도 1 의 선 (E-J) 을 따른 상이한 단면에서 챔퍼 높이를 나타내는 그래프.
도 7a 는 가공물의 선삭 시의 절삭 인서트를 나타내는 도면이며, 도 7b 는 절삭 인서트 및 가공물의 일부분을 나타내는 도면.
도 1 ~ 도 5 에는, 본 발명에 따른 선삭용 절삭 인서트 (10) 가 도시되어 있다. 절삭 인서트는 단면 또는 양면일 수 있다. 절삭 인서트는 마름모꼴이며, 60 ~ 80 °의 노즈각을 갖는 모서리부가 도 1 에 도시되어 있다. 하지만, 상기 절삭 인서트는 정사각형, 직사각형, 삼각형 또는 육각형일 수 있다. 육각형일 때, 삼각형 인서트의 형태일 수도 있다. 이 실시형태에서, 인서트는 입방정 질화 붕소 (CBN) 모서리부를 갖는 초경합금으로 제조될 수 있지만, 순전히 임의의 CBN 재료 또는 임의의 다른 적절한 재료로 제조될 수도 있다. 절삭 인서트 (10) 는 상부면 (11), 상기 상부면과 실질적으로 평행한 하부면 (12), 및 상기 상하부면 사이를 연장하는 3 개 이상의 측부면 (13A, 13B) 을 포함한다. 이 실시형태에서 상부면 (11) 은 평면이고, 상기 3 개 이상의 측부면에 대하여 수직으로 연장한다. 2 개의 인접한 측부면 (13A, 13B) 사이의 천이부는 절삭 인서트 모서리부 (14) 에서 라운드된 노즈 반경면 (14A) 을 형성한다.
절삭 인서트 (10) 는 적어도 모서리부 (14) 에서 상부면과 측부면을 연결하는 2 개 이상의 외주 랜드 (15A 및 15B) 로 구성된 외주 랜드 (15) 를 포함한다. 이 실시형태에서 외주 랜드 (15A 및 15B) 는 전체 절삭 인서트 외주를 둘러싼다. 이 실시형태에서 외주 랜드 (15A 및 15B) 는 상이한 형상이다. 외주 랜드 (15A 및 15B) 는 상부면 (11) 을 포함하는 평면 (P) 에 대하여 챔퍼각 (βA-βE ; 도 3a ~ 도 3e 에 도시) 으로 경사진다. 외주 랜드는 절삭 인서트의 절삭 에지를 강화하는데 적합하다. 이 실시형태에서, 상부면 (11) 은 평면이고 외주 랜드 (15) 에 직접적으로 연결되어서 강성을 갖게 하는 구성을 가능하게 한다.
외주 랜드와 노즈 반경면 (14A) 의 교차점은 노즈 절삭 에지 (16) 를 형성한다. 노즈 절삭 에지 (16) 는 하나 이상의 반경 (R1) 으로 형성된다. 작업 이 이루어지는 각각의 절삭 모서리부 (14) 는 노즈 절삭 에지 (16) 에 연결된 1 개 이상의 볼록한 와이퍼 에지 (17, 18) 를 포함한다. 이 실시형태에서는, 노즈 절삭 에지 (16) 에 의해 분리된 제 1 와이퍼 에지 (17) 및 제 2 와이퍼 에지 (18) 가 제공된다. 노즈 반경면 (14A) 은 모서리부 이등분선 (B) 에 대하여 대칭일 수 있다. 이는 절삭 인서트가 대칭이 되어서, 동일한 인서트로 좌우측을 선삭하는 것이 가능, 즉 좌우측 홀더가 이 절삭 인서트에 사용될 수 있는 장점을 가져온다. 이 실시형태에서 절삭 인서트 (10) 는 표면 (11 및 12) 에 수직으로 연장하는 관통 구멍 (21) 을 구비한다.
도 3c 및 예를 들어 도 3e 를 참조하면, 노즈 절삭 에지 (16) 에서 단면의 챔퍼각 (βC) 은 노즈 절삭 에지 (16) 로부터 멀리 떨어진 거리에서 단면의 챔퍼각 (βE) 보다 더 크다. 노즈 절삭 에지 (16) 에서 단면의 챔퍼각 (βC) 은 상기 제 1 와이퍼 에지 (17) 또는 제 2 와이퍼 에지 (18) 단면의 챔퍼각 보다 크다. 도 3a ~ 도 3e 에 도시된 바와 같이, 각각의 외주 랜드 (15A 및 15B) 는 절삭 인서트 (10) 의 전체에 걸친 단면에서 실질적으로 직선을 따른다. 외주 랜드 (15) 는 모서리부 (14) 에서 연속적으로 변하는 챔퍼각 (β) 을 가진다. 도 3c 에 도시된 노즈 절삭 에지 (16) 에서 단면의 챔퍼각 (βC) 은 제 1 와이퍼 에지 (17) 에서 단면의 챔퍼각 (βE) 보다 더 크다. 도 3a ~ 도 3e 에 도시된 바와 같이, 외주 랜드 (15) 는 평면에서 실질적으로 일정한 폭 (WA-WE) 을 가진다. 하지만, 랜드 폭 (WE) 은 폭 (WA-WD) 보다 약간 더 크다. 선택적으로, 랜드 폭은 챔퍼각의 변화와 유사하게 변할 수 있다.
제 1 와이퍼 에지 (17) 는 하나 이상의 제 1 와이퍼 반경 (R2) 으로 형성되고, 제 2 와이퍼 에지 (18) 는 하나 이상의 제 2 와이퍼 반경 (R3) 으로 형성되며, 상기 반경 (R1 ~ R3) 은 상이한 기준점을 가진다. 반경 (R2 및 R3) 은 동일한 크기일 수 있다. 각각의 제 1 및 제 2 와이퍼 에지 (17, 18) 에서 외주 랜드 (15) 는 연속적으로 변하는 챔퍼각 (β) 을 가진다.
도 3a ~ 도 3e 및 도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 각 (βA) 는 5 ~ 20°내에서 선택되고, 각 (βB) 는 10 ~ 30°내에서 선택되고, 각 (βC) 는 15 ~ 60°내에서 선택되고, 각 (βD) 는 10 ~ 30°내에서 선택되며, 각 (βE) 는 5 ~ 20°내에서 선택된다. 게다가, 측부면 (13A, 13B) 또는 노즈 반경면 (14A) 에 대하여 수직으로 볼 때, 챔퍼의 투영된 높이 (Z) 는 도 6b 에 개시된 범위 또는 이하의 범위 (단위는 mm) 에서 변할 수 있다.
A B C D E
0.004 0.009 0.01 0.009 0.004
0.18 0.29 0.86 0.29 0.18
도 7a 및 도 7b 는, 가공물 (19) 의 선삭 시의 절삭 인서트, 및 경질 선삭 공정 시의 가공물 및 절삭 인서트의 확대된 부분을 각각 도시한다. 통상적으로, 절삭 깊이 (Y) 는 노즈 절삭 에지 반경 (R1) 과 같거나 그 미만일 수 있어서, 예를 들어 절삭되지 않은 재료는 이등분선 (B) 에 도달하지 못한다. 인서트는 와이퍼 에지 (17) 너머에 여유각 (σ) 을 가지고 위치한다. 제거되는 칩 (20) 의 크기는 절삭 깊이 (Y) 및 회전당 이송 (X) 에 의해 결정된다. 칩의 두께는 볼록한 와이퍼 에지 (17) 에서 0 이 된다. 외주 랜드 (15) 는 마모를 견디는 모서리부 (14) 의 이등분선에서 가장 뭉뚝한 챔퍼를 가지는 반면, 칩의 얇은 부분을 절단하는 와이퍼 에지 (17) 비교적 예리하기 때문에, 우수한 표면 미세도가 얻어진다. 평면도에서 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 가 실질적으로 일정한 폭 (WA-WE) 을 가진다는 사실은 공구 홀더에 사용될 때에 절삭 에지부에서의 변동을 더 작게 한다.
상술한 실시형태에서, 절삭 인서트의 작동 모서리부 (active corner) 가 CBN 영역이어서, 절삭 에지 (16, 17 및 18) 는 CBN 으로 구성된다. 선택적으로, 임의의 다른 적절한 절삭 재료는 응당 모든 기계 가공 용도에 사용될 수 있다.
와이퍼 에지를 갖는 절삭 인서트를 사용할 때, 반경 방향의 힘은 와이퍼 에지가 없는 종래의 절삭 인서트와 비교하여 커진다. 본 발명에 따른 절삭 인서트는 절삭 모서리부의 이등분선 근방에서 더 뭉뚝해서, 고속 이송시 모서리부의 파손을 보호하는 반면, 와이퍼 에지는 덜 뭉뚝하여 반경방향 힘을 감소시킨다. 따라서 선삭용 절삭 인서트는 기계 가공면의 미세도를 개선하고 공구 수명을 상당히 개선 시킨다.
Claims (9)
- 선삭용 절삭 인서트로서, 상부면 (11), 상기 상부면과 실질적으로 평행한 하부면 (12), 상기 상하부면 사이를 연장하는 3 개 이상의 측부면 (13A, 13B), 절삭 인서트 모서리부 (14) 에서 라운드된 노즈 반경면 (14A) 을 형성하는 2 개의 인접한 측부면 (13A, 13B) 사이의 천이부, 적어도 모서리부 (14) 에서 상부면과 측부면을 챔퍼각 (βA-βE) 으로 연결하는 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 및, 노즈 절삭 에지 (16) 를 형성하는 상기 노즈 반경면 (14A) 과 랜드 (15, 15A, 15B) 의 교차부를 포함하며, 상기 노즈 절삭 에지 (16) 는 하나 이상의 반경 (R1) 으로 형성되며, 상기 절삭 모서리부는 하나 이상의 휘어진 와이퍼 에지 (17, 18) 를 포함하는 선삭용 절삭 인서트에 있어서,노즈 절삭 에지 (16) 단면의 챔퍼각 (βC) 은 노즈 절삭 에지 (16) 로부터 멀리 떨어진 거리에서의 단면의 챔퍼각 보다 더 크며, 평면도로 볼 때, 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 는 실질적으로 일정한 폭 (WA-WE) 을 갖는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
- 제 1 항에 있어서, 노즈 절삭 에지 (16) 단면의 상기 챔퍼각 (βC) 은 상기 와이퍼 에지 단면의 챔퍼각 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외주 랜드는 전체 절삭 인서트 외주를 감싸는 챔퍼 (15) 로 제공되는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 는 절삭 인서트의 전체에 걸친 단면에서 실질적인 직선을 따르는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외주 랜드 (15, 15A, 15B) 는 모서리부 (14) 에서 연속적으로 변하는 챔퍼각 (β) 을 갖는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
- 제 5 항에 있어서, 노즈 절삭 에지 (16) 단면의 상기 챔퍼각 (βC) 은 제 1 와이퍼 에지 (17, 18) 단면의 챔퍼각 (βE) 보다 큰 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 모서리부 (14) 는 하나 이상의 반경 (R2) 으로 형성되는 제 1 와이퍼 에지 (17 ; 17'), 및 하나 이상의 반경 (R3) 으로 형성되는 제 2 와이퍼를 포함하고, 상기 반경 (R1-R3) 은 상이한 기준점을 갖는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
- 제 7 항에 있어서, 각각의 제 1 및 제 2 와이퍼 에지 (17, 18) 는 연속적으로 변하는 챔퍼각 (β) 을 갖는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭 인서트 (10) 는 부분적으로 또는 전체적으로 입방정 질화 붕소로 구성되는 것을 특징으로 하는 선삭용 절삭 인서트.
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