KR20080023761A - 절삭 인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절삭 인서트에 관한 것이며, 특히 2 개의 베이스 표면(10,11)을 가지는 크랭크샤프트를 기계 가공하기 위한 절삭 인서트에 관한 것으로서, 베이스 표면들은 서로 평행하게 배치되고 베이스 표면들을 통해서 개별의 구멍(12)이 클램핑 스크류를 수용하도록 통과되고, 베이스 면들이 그들의 짧은 에지에서 둥근 단부면들로 병합되고 둥근 단부면들이 각각 절삭 에지들에 의해 측방향으로 한정된다. 본 발명에 따르면, 절삭 에지들의 적어도 한쌍은 단계화된 디자인이고, 2 개의 볼록한 부분(13,14)과 그 사이에 있는 오목한 부분(15)을 가지며, 외측의 볼록한 부분(13)은 180°의 각도에 걸쳐 연장된다.

Description

절삭 인서트{Cutting insert}

본 발명은 절삭 인서트에 관한 것이며, 특히 크랭크샤프트의 기계 가공을 위한 것으로서, 2 개의 평탄한 단부면이 서로에 대하여 각각 장착 볼트를 수용하기 위한 보어(bore)에 의해 횡단되고, 단부면들 양쪽은 짧은 측부 에지상에서 둥근 에지면들로 병합되며, 둥근 에지면들은 각각 절삭 에지들에 의해 측부에서 경계가 정해지는 절삭 인서트에 관한 것이다.

그러한 절삭 인서트들은 예를 들면 크랭크샤프트의 외부 밀링(external milling)에서 이용되는데, 특히 크랭크 핀의 언더컷(undercut)의 기계 가공을 위해 이용된다. 유럽 특허 EP 0 830 228 B1 에 있어서, 기계 가공이 160 m/min 이상의 절삭 속도로 이루어지는 방식으로 구동되는 외부 밀링 디스크(external milling disk)가 설명되어 있다. 그렇게 함으로써, 크랭프샤프트 및 외부 밀링 디스크 양쪽이 회전된다. 접선상으로 클램핑된 절삭 인서트들은 회전 소재의 실린더형 표면, 예를 들면 크랭크핀 표면의 기계 가공을 위해서 이용되는데 반해, 반경 방향으로 클램핑된 절삭 인서트들은 측면(cheek), 오일 플랜지(oil flange) 및 언더컷(undercut)의 기계 가공을 위해서 이용된다. 그러한 절삭 인서트들은 위에 설명된 구조를 가지며, 그 각각은 둥근 절삭 에지를 가지는데, 절삭 에지는 대략 135°의 각도에 걸쳐 적어도 실질적으로 균일한 곡률을 가지고, 절삭 에지가 볼록한 곡 률을 통해 대향하는 단부면으로 병합(merge)되기 전에 직선의 구획부로 직접적으로 병합된다.

크랭크샤프트의 기계 가공을 위해서, 소위 턴 브로우취(turn-broach) 또는 턴-턴-브로우치(turn-turn-broach) 방법에서 이용되는 선삭 공구들이 종래 기술에 공지되어 있다. 턴 브로우치 가공에서, 직선의 턴 브로우치 공구는 기계 가공되어야 하는 회전 소재상으로 반경 방향으로 전진된다. 턴-턴 브로우치 가공에서, 직렬로 되어 있는 다수의 절삭 인서트들이 디스크 형상 공구 운반체의 기준 원주 둘레에 위치되고 디스크 원주의 개시 부분을 따라서 점진적으로 견실하게 인덱싱된다. 이러한 공구는 유럽 특허 EP 0 313 644 B1 또는 EP 0 286 771 A1 에 원칙적으로 설명된 바와 같이 반경 방향에서 기준 원호를 따라서 회전 공구상으로 내측 피봇된다. 이러한 바아(bar) 형상 또는 디스크 형상의 공구들에서도, 2 개의 기하학적으로 상이한 유형의 절삭 인서트들이 핀 기계 가공 및 언더컷의 형성을 위해서 이용된다.

이외에도 소위 내부 밀링과 같은 상기에 설명된 방법이 종래 기술에 공지되어 있는데, 여기에서는 작업이 디스크-형상 밀링 공구를 이용하여 이루어지지만, 절삭 인서트들이 고리형 디스크의 내측 외주상에 위치된다는 조건으로서 이루어진다.

공구의 비용은 다수의 구성 요소를 포함한다. 이들은 특히 순수한 제조 비용 뿐만 아니라, 공구 수명에 의한 비용에 의해서 결정되는 공구 비용을 포함한다. 더욱이, 기계 가공 시간 및 공구 교체의 비용들도 포함된다. 비록 다수의 이용 가능 한 절삭 블레이드들의 개수가 설계에 의해 제한될지라도, 소위 인덱싱 가능한 인서트들은 다수의 이용 가능한 절삭 블레이드들을 가진다. 예를 들면, 처음에 언급된 절삭 인서트에 있는 이용 가능한 절삭 에지들의 수는 4 개로 제한된다.

본 발명의 목적은 절삭 에지의 형상이 기계 가공 가능성을 확장시킬 수 있는 방식으로 절삭 인서트를 설계하는 것이다.

이러한 발명의 목적은 청구항 제 1 항에 따른 절삭 인서트에 의해 해결되는데, 여기에서 절삭 에지의 적어도 일부에는 단계들이 형성되어 있고 2 개의 볼록한 부분 및 그 사이에 있는 하나의 오목한 부분을 가지고, 외측의 볼록한 부분들은 180°각도에 걸쳐 연장된다.

그러한 절삭 에지 형상을 이용하여, 크랭크샤프트의 오일 플랜지와 같은 단계들이 절단될 수 있으며, 동시에 측면(cheek), 오일 플랜지 및 핀 베어링 코너(pin bearing corner) 또는 언더컷(undercut)이 형상화될 수 있다.

본 발명의 다른 개선점은 종속항들에 설명되어 있다.

따라서 바람직스럽게는 단계화된 절삭 에지들의 2 개의 개별적인 쌍들이 제공됨으로써, 절삭 인서트는 180°를 통해 회전되었을 때 수직 축을 중심으로 회전 대칭이다. 이것은 차례로 이용될 수 있는 총 4 개의 협동하는 절삭 에지들을 초래한다.

절삭 에지의 안정화를 위해서, 모따기부(chamfer)가 절삭 에지를 따라서 제공되는데, 바람직스럽게는 -15°의 (네가티브) 모따기 각도 및/또는 0.1 mm 내지 0.2 mm 의 모따기부 폭을 가지고 위치된다.

레이크 각도(rake angle), 특히 모따기부에 근접한 레이크 각도는 0°내지 20°이고, 바람직스럽게는 +10°이다.

절삭 인서트의 안착 끼움에서 절삭 인서트를 보다 잘 지지하도록, 절삭 인서트는 평탄한 단부 면들에 수직인 중간 부위에서 평탄한 측부면들을 가진다.

위에서 이미 언급된 바와 같이, 절삭 에지의 곡률 반경은 소망의 치수들을 가진 단계 형상(stepped shape)이 이러한 절삭 에지를 이용하여 하나의 작동으로 절삭되는 방식으로 선택될 수 있다. 특히 크랭크샤프트 기계 가공에 있어서, 절삭 에지의 오목한 부위의 곡률 반경은 1.5±0.1 mm 에서 선택되고, 절삭 에지의 볼록한 부위에서는 일측에서 1.5±0.1mm 로 선택되고 다른 측에서는 1.4±0.1 mm 로 선택된다. 그러나, 다른 절삭 에지의 곡률 반경도 본 발명에 따라서 이용될 수도 있다.

마찬가지로, 볼록 부분들에서의 공통의 접선이 단부면들과 35°± 5°의 각도를 형성하는 절삭 인서트 디자인이 선택될 수 있는 것이 바람직스럽다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 180°에 걸쳐 연장되는 절삭 에지 부위가 직선의 절삭 에지 단편을 통하여 근접한 단부면으로 병합되는데, 이러한 절삭 에지 단편은 단부면과 ≤5°의 각도를 형성한다.

마지막으로, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라서, 볼록한 절삭 에지 부분 및 오목한 절삭 에지 부분들은 절삭 인서트의 길이 방향 중심 축에 대하여 최대 20°의 각도로 경사지고, 바람직스럽게는 10°의 각도로 경사진다.

절삭 인서트의 다른 구현예들 및 장점들은 도면에 도시되어 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 평면도이다.

도 2 는 (절삭 에지의 평면이 도시된) 측면도이다.

도 3 은 절삭 에지의 확대도이다.

도 4 는 절삭 에지를 통한 부분적인 단면도이다.

도면에 도시된 절삭 인서트는 서로 평행하고 관통 보어(12)에 의해 횡단된 2 개의 평탄 단부면(10,11)을 가진다. 이러한 보어들은 절삭 인서트를 밀링 디스크에 반경 방향 또는 측방향으로 고정시키는 장착 볼트를 수용하는 역할을 한다. 단부면(10,11)들은 그들의 짧은 측부 에지(short side edge)에서 둥근 에지 면들로 병합되는데, 둥근 에지 면들 각각은 그들의 단부에서 절삭 에지들에 의해 경계가 정해진다. 절삭 에지들은 단계형(step)으로 형상화되고, 그 각각은 2 개의 볼록한 절삭 에지 부분(13,14) 및, 그들 사이에 있는 하나의 오목한 절삭 에지(15)를 가진다. 볼록한 절삭 에지 부분들에 대한 반경(R₁ 및 R₃)은 같을 수 있으며, 예를 들면 1.5 mm 일 수 있거나, 또는 다를 수 있다. 볼록한 절삭 에지 부분의 반경(R₂)에도 같은 것이 적용된다.

절삭 인서트는 절삭 에지 부분(13 내지 15)들을 따라서 연장되는 모따기 부(chamfer, 16)를 가진다. 이러한 모따기부는 -15°의 모따기 각도(a)로 설정된다. 레이크 각도(rake angle, b)은 도 4에서 + 10°로 도시되어 있다. 모따기 폭은 예를 들면 0.15 mm 이다.

중간에서, 평탄한 단부 표면(10,11)에 대하여 수직으로, 평탄한 측부 표면(17,18)들이 제공된다.

도면들에 도시된 특정한 형상에서, 2 개의 볼록한 절삭 에지 부분(13,14)들에 공통적인 접선(19)은 단부면(10,11)들과 대략 35°의 각도를 형성한다. 또한 도 3 에 도시된 바와 같이, 개별의 단부면과 병합되는 곳인 절삭 에지 부분(13)의 인출되는 부분으로부터 접선(20)이 연장된다. 이러한 접선(20)은 단부면과 대략 4°의 각도를 형성한다.

도 1 에 도시된 바에 따라서, 절삭 에지(13 내지 15)는 절삭 인서트의 길이 방향 중심 축(21)에 대하여 경사각(c)으로 경사지며, 바람직스럽게는 최대 10°로 경사진다.

절삭 인서트는 전체적으로 4 개의 능동적으로 이용 가능한 절삭 에지들을 가지는데, 이들 절삭 에지들을 가지고 특히 단계화된 오일 플랜지 형상들이 기계 가공될 수 있으며, 절삭 인서트가 어떻게 장착되는가에 따라서 외측 부분(22) 또는 외측 부분(23)이 측면 윤곽(cheek contour)을 기계 가공하는 역할을 한다.

상기에 정해진 절삭 인서트는 절삭면상의 요부(depression) 또는 범프(bump)들의 형태로 칩 형상화 요소 및 칩 안내 요소들을 가질 수 있다. 필요하다면, 절삭 인서트는 코팅될 수도 있는 경질 금속 또는 도성 합금 재료(cermet material)로 이 루어진다. 전형적인 코팅 재료들은 알루미늄 산화물 및 IVa 내지 VIa 족 금속들의 탄화물, 질화물, 산화물이거나 또는 다이아몬드 코팅들이다.

본 발명은 기계 가공용 절삭 공구에서 이용될 수 있다.

Claims (9)

1. 특히 크랭크샤프트 기계 가공을 위한 절삭 인서트로서, 2 개의 평탄한 단부면(10, 11)들이 서로 평행하고, 각각의 단부면은 장착용 볼트를 수용하기 위한 보어(bore, 12)에 의해서 횡단되고, 단부면 양쪽은 그것의 짧은 측부 에지들에서 둥근 에지 면들로 합병되고, 둥근 에지 면들은 각각 차례로 그들의 단부들에서 절삭 에지들에 의해 경계가 정해지며,

   절삭 에지들의 적어도 일부는 단계화된 방식으로 설계되고 2 개의 볼록한 부분(13,14) 및 그 사이에 있는 하나의 오목한 부분(15)을 가지고, 외측의 볼록한 부분(13)은 180°의 각도에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
2. 제 1 항에 있어서,

   절삭 인서트가 180°를 통해 회전될 때 수직 축에 회전 대칭이도록 절삭 에지(13 내지 15)의 2 쌍들에 단계(step)들이 형성되는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   절삭 에지를 따라서 모따기부(16)가 위치되고, 바람직스럽게는 그 모따기부가 -15°의 (네가티브) 모따기 각도(a) 및/또는 0.1 mm 내지 0.2 mm 의 모따기 폭을 가지는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,

   절삭 각도(b)는 절삭 에지(13,14,15,22,23)를 따라서 0°내지 20°이고, 바람직스럽게는 10°인 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
5. 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항에 있어서,

   중간 부위에, 평탄한 단부면(10,11)들에 대해 수직으로, 개별의 평탄한 측부면(17,19)들이 제공되는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
6. 제 1 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서,

   절삭 에지의 오목한 부분(15)에서의 곡률 반경(R₂)은 1.5±0.1 mm 이고, 절삭 에지의 볼록한 부분(13,14)에서의 곡률 반경이 일 측에서 1.5±0.1 mm 이고 다른 측에서 1.4±0.1 mm 인 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
7. 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서,

   볼록한 부분(13,14)에 있는 공통의 접선(19)은 단부면(10,11)과 35°±5°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
8. 제 1 항 내지 제 7 항의 어느 한 항에 있어서,

   180°에 걸쳐 연장되는 절삭 에지 부위는 실질적으로 직선인 절삭 에지 부분(22)을 통해 베이스 표면(10, 11)과 ≤5°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.
9. 제 1 항 내지 제 8 항의 어느 한 항에 있어서,

   오목 절삭 에지 부분과 볼록 절삭 에지 부분(13,14,15)들은 절삭 인서트의 길이 방향 중심 축(21)에 대하여 최대 20°의 각도(a)로 설정되며, 바람직스럽게는 10°의 각도로 설정되는 것을 특징으로 하는, 절삭 인서트.

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