KR20160006606A - 절삭 인서트 및 파워 스카이빙 공구 - Google Patents

절삭 인서트 및 파워 스카이빙 공구 Download PDF

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KR20160006606A KR1020150095089A KR20150095089A KR20160006606A KR 20160006606 A KR20160006606 A KR 20160006606A KR 1020150095089 A KR1020150095089 A KR 1020150095089A KR 20150095089 A KR20150095089 A KR 20150095089A KR 20160006606 A KR20160006606 A KR 20160006606A
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스투레 셰에
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산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

여기서, 파워 스카이빙 공구용의 절삭 인서트 (2) 가 개시된다. 절삭 인서트 (2) 는 제 1 평면 (10) 에서 연장되는 저면 (6), 및 상기 제 1 평면 (10) 과 실질적으로 평행하게 연장되는 보디 축선 (12) 을 갖는 인서트 보디 (4) 를 포함한다. 인서트 보디 (4) 는 절삭 단부 (14) 및 그 반대편의 맞닿음 표면 (18) 을 포함한다. 맞닿음 표면 (18) 은 보디 축선 (12) 에 대해 그리고 제 1 평면 (10) 에 대해 실질적으로 수직하게 연장된다. 절삭 단부 (14) 는 제 1 절삭 에지 (20) 및 제 2 절삭 에지 (22) 를 구비하고, 상기 제 1 절삭 에지 (20) 및 제 2 절삭 에지 (22) 는 동일한 절삭 방향으로 지향된다. 여기서, 그러한 절삭 인서트들을 포함하는 파워 스카이빙 공구가 또한 개시된다.

Description

절삭 인서트 및 파워 스카이빙 공구{CUTTING INSERT AND POWER SKIVING TOOL}
본 발명은 절삭 인서트 및 회전가능한 파워 스카이빙 (skiving) 공구에 관한 것이다.
코그휠 (cog wheel), 스플라인을 포함하는 요소 등과 같은 치형 요소의 치형부를 형성하도록 요소에 치형 그루브들을 절삭하는 것은, 치형부의 플랭크들을 절삭하고 치형부 사이의 저부 루트 (bottom root) 에 도달하기 위한 특별히 설계 및 셰이핑된 절삭 공구를 필요로 한다.
치형부 그루브를 절삭하기 위한 다양한 방법이 공지되어 있다. 파워 스카이빙이라 불리는 일 방법은 회전하는 절삭 공구 및 회전하는 작업편을 이용한다. 파워 스카이빙에 의해 외측뿐만 아니라 내측 치형부가 절삭될 수 있다. 절삭 공구가 작업편의 축선 방향으로 작업편과 절삭 맞물리도록 공급됨에 따라, 절삭 공구의 회전은 작업편의 회전과 동시에 발생된다. 예컨대, US 4066001 에는, 날카로운 절삭 에지를 보장하도록 재연삭될 수 있는 솔리드 파워 스카이빙 공구가 개시되어 있다.
파워 스카이빙 공구에서의 교체가능한 절삭 인서트의 사용이 알려져 있다. 일 공지된 파워 스카이빙 공구에서, 선삭 공구에서 보통 사용되는 VBMT 타입의 절삭 인서트와 같이 마름모 형상의 절삭 인서트들이 사용된다.
본 발명의 목적은, 파워 스카이빙 공구용의 절삭 인서트로서, 상기한 공지된 타입의 절삭 인서트보다 더 적은 패스로 완전한 치형부 그루브를 절삭할 수 있는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 목적은 파워 스카이빙 공구용의 절삭 인서트에 의해 달성된다. 상기 절삭 인서트는, 제 1 평면에서 대체로 연장되고 파워 스카이빙 공구의 대응 표면에 맞닿도록 구성된 저면, 상기 저면의 반대편에 연장되는 상면, 및 상기 제 1 평면과 실질적으로 평행하게 연장되는 보디 축선을 갖는 인서트 보디를 포함한다. 보디 축선을 따라 보았을 때, 인서트 보디는 절삭 단부 및 그 반대편의 맞닿음 표면을 포함하고, 맞닿음 표면은 파워 스카이빙 공구의 대응 표면에 맞닿게 구성된다. 맞닿음 표면은 보디 축선에 대해 그리고 제 1 평면에 대해 실질적으로 수직하게 연장된다. 절삭 단부는 제 1 절삭 에지 및 제 2 절삭 에지를 구비하고, 제 1 절삭 에지 및 제 2 절삭 에지는 동일한 절삭 방향으로 지향된다. 제 1 절삭 에지는 상면의 에지부를 따라 연장되고, 제 2 절삭 에지는 제 2 평면에서 연장되고, 상기 제 2 평면은 제 1 평면과 실질적으로 평행하고 상면과 제 1 평면 사이에 연장되고, 제 1 평면의 법선을 따라 보았을 때, 제 2 절삭 에지의 적어도 일부가 인서트 보디로부터 제 1 절삭 에지를 넘어 연장된다.
절삭 인서트의 사용 시에, 관련 작업편을 따른 절삭 인서트의 각 패스에서, 단 하나의 절삭 에지를 갖는 절삭 인서트의 경우보다 더 깊은 절삭 깊이가 제공될 수 있으므로, 상기 목적이 달성된다. 더욱이, 공간상 이유로 불가피하게 제 2 절삭 에지가 제 1 절삭 에지보다 더 작은 절삭 깊이를 가질 것이므로, 그러한 절삭 인서트를 포함하는 파워 스카이빙 공구에 의해 절삭되는 치형부는 종래의 파워 스카이빙 공구에 의해 절삭되는 치형부보다 덜 거친 표면을 가질 수 있다. 따라서, 이런 식으로 절삭된 치형부를 갖는 요소들의 몇몇의 실제 적용에서, 임의의 추가 다듬질 작업이 필요하지 않을 수도 있다. 반면, 종래의 파워 스카이빙 공구를 이용하여 절삭된 치형부를 갖는 요소들은 대부분의 실제 적용에서 미세 절삭 작업이나 연삭 작업과 같은 후속하는 다듬질 작업을 필요로 한다.
절삭 인서트는 예컨대 초경합금, 세라믹, 입방정 질화붕소, 다결정질 다이아몬드, 및 서멧 중의 하나 이상을 포함하는 재료로부터 제조될 수 있다. 절삭 인서트는 티타늄 나이트라이드, 티타늄 카보나이트라이드, 및/또는 알루미늄 옥사이드와 같은 표면 코팅으로 코팅될 수도 있다. 절삭 인서트는 파워 스카이빙 공구에 유지되도록 되어 있다. 따라서, 절삭 인서트는 내측 또는 외측 코그휠, 스플라인을 포함하는 요소 등과 같은 치형 요소의 치형부를 형성하기 위해 요소에 치형부 그루브들을 절삭하도록 구성된다. 단지 절삭 단부에만 절삭 에지들이 제공될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 상면은 제 1 평면과 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 이러한 방식에서, 제 1 절삭 에지는 제 1 평면과 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 제 1 및 제 2 절삭 에지의 각각은 노즈 에지부, 제 1 측방향 에지부, 및 제 2 측방향 에지부를 포함할 수 있고, 노즈 에지부는 제 1 측방향 에지부 및 제 2 측방향 에지부에 합쳐진다. 이러한 방식에서, 제 1 및 제 2 절삭 에지의 각각은 치형부 그루브를 절삭하도록 고안될 수 있고, 노즈 에지부는 치형부 저부의 적어도 일부, 즉 치형 요소의 두 인접한 치형부 사이의 루트를 절삭하기 위한 것이고, 제 1 및 제 2 측방향 에지부는 치형부 그루브의 양측에 있는 인접한 치형부의 플랭크들을 절삭하기 위한 것이다.
실시형태들에 따르면, 제 1 및 제 2 절삭 에지의 각각은 제 1 엔딩 에지부 및 제 2 엔딩 에지부를 포함할 수 있다. 제 1 측방향 에지부는 보디 축선에 대해 예각으로 연장될 수 있으며 제 1 엔딩 에지부에 합쳐질 수 있고, 제 2 측방향 에지부는 보디 축선에 대해 예각으로 연장될 수 있으며 제 2 엔딩 에지부에 합쳐질 수 있다. 제 1 엔딩 에지부의 적어도 일부가 보디 축선에 대해 제 1 측방향 에지부보다 더 작은 예각으로 연장될 수 있고, 제 2 엔딩 에지부의 적어도 일부가 보디 축선에 대해 제 2 측방향 에지부보다 더 작은 예각으로 연장될 수 있어서, 제 1 엔딩 에지부 및 제 2 엔딩 에지부는 치형부의 팁부 (tip portions of teeth) 를 절삭하도록 배치될 수 있다. 이러한 방식에서, 치형 요소들의 인접한 치형부 사이의 완전한 치형부 그루브가 절삭 인서트로 절삭될 수 있고, 인접한 치형부는 제 1 및 제 2 엔딩 에지부에 의해 셰이핑되는 팁부를 갖는다.
실시형태들에 따르면, 제 1 및 제 2 절삭 에지의 각각은 작업편에서 일 절삭 패스에서 제 1 엔딩 에지부, 제 1 측방향 에지부, 노즈 에지부, 제 2 측방향 에지부, 및 제 2 엔딩 에지부로 절삭하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식에서, 요소에서의 하나 이상의 마지막 절삭 패스가 치형부의 팁부, 플랭크부 및 두 인접한 치형부 사이의 루트부를 셰이핑할 수 있다. 따라서, 셰이핑된 팁부를 갖는 인접한 치형부 사이의 완전히 셰이핑된 치형부 그루브는 절삭 인서트에 의해 절삭될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 제 1 측방향 에지부는 오목 형상부에 인접한 볼록 형상부를 가질 수 있고, 제 2 측방향 에지부는 볼록 형상부를 가질 수 있다. 이러한 방식에서, 내측 코그휠의 치형부 그루브의 양측에 있는 복잡한 치형부 플랭크들이 절삭될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 절삭 인서트는 제 3 절삭 에지를 포함할 수 있고, 제 3 절삭 에지는 제 3 평면에서 연장될 수 있다. 제 3 평면은 제 1 평면과 실질적으로 평행핼 수 있으며 제 2 평면과 제 1 평면 사이에 연장될 수 있다. 제 3 절삭 에지는 노즈 에지부, 제 1 측방향 에지부, 및 제 2 측방향 에지부를 포함할 수 있고, 노즈 에지부는 제 1 측방향 에지부 및 제 2 측방향 에지부에 합쳐질 수 있다. 이러한 방식에서, 절삭 인서트는 또한 관련 작업편과 맞물리는 제 3 절삭 에지로 훨씬 더 깊은 절삭 깊이를 제공할 수 있다. 제 3 절삭 에지는 제 2 절삭 에지의 절삭에 후속하여 작업편에 다듬질 절삭을 제공할 수 있다.
실시형태들에 따르면, 절삭 단부에 반대되는 보디 축선을 따라 보았을 때, 인서트 보디는 파워 스카이빙 공구에 절삭 인서트를 위치시키도록 구성된 위치결정 (positioning) 단부를 포함할 수 있고, 상면은 위치결정 단부에서 2 개의 직각 코너부들에 의해 한정된다. 맞닿음 표면의 에지가 2 개의 직각 코너부들의 에지를 형성할 수 있다. 단지 절삭 단부에만 절삭 에지들이 제공될 수 있다. 이러한 방식에서, 절삭 인서트는 파워 스카이빙 공구의 인서트 시트에 신뢰가능하게 위치결정될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 위치결정 단부는 제 1 평면의 법선을 따라 보았을 때에 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있다. 위치결정 단부는, 보디 축선에 수직하고 제 1 평면과 평행한 방향에서, 절삭 단부의 폭보다 더 넓은 폭을 가질 수 있다. 이러한 방식에서, 절삭 인서트는 파워 스카이빙 공구에 신뢰가능하게 위치결정될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 적어도 부분적으로 위치결정 단부에서, 바람직하게는 전적으로 위치결정 단부에서, 인서트 보디의 저면과 상면 사이에 인서트 보디를 통해 관통 구멍이 연장될 수 있다. 이러한 방식에서, 절삭 인서트는 적어도 부분적으로 관통 구멍을 통해 연장되는 나사 또는 다른 부착 장치에 의해 파워 스카이빙 공구의 시트 저면에 대해 제위치에 확고하게 유지될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 저면은, 보디 축선과 평행하게 연장되는 적어도 하나의 리지 및/또는 적어도 하나의 그루브를 구비할 수 있고, 파워 스카이빙 공구의 적어도 하나의 대응 그루브 및/또는 리지와 맞물리도록 구성될 수 있다. 따라서 제공된 톱니형 저면이 파워 스카이빙 공구에서의 절삭 인서트의 안전한 위치결정을 보장할 수 있다. 더욱이, 절삭 인서트는, 적어도 하나의 리지 및/또는 그루브가 파워 스카이빙 공구의 시트 저면을 따라 절삭 인서트를 슬라이딩할 수 있게 하므로, 보디 축선을 따른 방향에서 미세 위치결정될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공지된 타입의 파워 스카이빙 공구보다 더 적은 절삭 패스에서 완전한 치형부 그루브를 절삭할 수 있게 하는 파워 스카이빙 공구를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 목적은 중심 축선을 갖는 대체로 원형의 공구 보디를 포함하는 회전가능한 파워 스카이빙 공구에 의해 달성되고, 상기 중심 축선 주위에서 상기 파워 스카이빙 공구는 회전가능하다. 공구 보디는 기준면의 일측에 배치되는 다수의 주변 배치된 인서트 시트들을 포함하고, 기준면은 중심 축선에 수직하게 연장된다. 인서트 시트는 기준면으로부터 멀어지는 쪽을 향한다. 파워 스카이빙 공구는 각 인서트 시트에 배치된 여기서 논의되는 임의의 하나의 양태 및/또는 실시형태에 따른 절삭 인서트를 포함한다.
실시형태들에 따르면, 각 인서트 시트의 시트 저면이, 중심 축선으로부터 반경 방향에서, 기준면과 2 내지 15 도, 바람직하게는 대략 10 도의 각도를 형성한다. 이러한 방식에서, 절삭 인서트는 작업편에서 비교적 낮은 소음 레벨로 용이하게 절삭할 수 있다.
실시형태들에 따르면, 각 인서트 시트의 시트 저면은, 대체로 원형의 공구 보디의 접선 방향에서, 기준면과 최대 30 도, 바람직하게는 대략 20 도의 각도를 형성할 수 있다. 이러한 방식에서, 절삭 인서트의 제 1 및 제 2 절삭 에지의 각각은 관련 작업편과 점차 맞물릴 것이고, 즉 제 1 측방향 에지부는 노즈 에지부 그리고 결국 제 2 측방향 에지부 전에 작업편과 먼저 맞물릴 것이고, 제 2 측방향 에지부는 노즈 에지부 다음에 맞물린다.
실시형태들에 따르면, 각 인서트 시트의 시트 저면은 리지들 및 그루브들을 구비할 수 있다. 따라서, 관련 절삭 인서트를 위한 톱니형 지지 표면이 제공될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 파워 스카이빙 공구는 각 인서트 시트의 반경방향 내측에 배치되는 절삭 인서트의 반경방향 위치를 조절하기 위한 조절 메커니즘을 포함할 수 있고, 조절 메커니즘은 절삭 인서트의 맞닿음 표면에 맞닿는다. 이러한 방식에서, 절삭 인서트는 절삭 에지의 보디 축선을 따른 따른 방향에서 미세 위치결정될 수 있다. 치형 요소의 신뢰가능한 생산을 보장하기 위해, 절삭 인서트는 0.001 ~ 0.01 ㎜ 의 반경방향 미세 위치결정을 필요로 할 수 있다. 적절한 조절 메커니즘은 WO 03/045613 에서 개시된 것과 같은 조절 메커니즘일 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 청구항들 및 이하의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
이하의 상세한 설명에서 논의되는 예시적인 실시형태들 및 첨부도면들로부터, 본 발명의 특징들 및 이점들을 포함하는 본 발명의 다양한 양태가 용이하게 이해될 것이다.
도 1a 내지 도 1e 는 실시형태들에 따른 절삭 인서트의 다양한 도면들을 보여준다.
도 2 는 파워 스카이빙 공구용의 절삭 인서트의 실시형태들을 보여준다.
도 3 내지 도 6 은 실시형태들에 따른 회전가능한 파워 스카이빙 공구의 다양한 도면들을 보여준다.
이제, 본 발명의 양태들이 더욱 충분하게 설명될 것이다. 유사한 도면부호들은 유사한 도면부호들을 가리킨다. 잘 알려진 기능들 또는 구성들은 간결성 및/또는 명확성을 위해 반드시 상세하게 설명되지는 않을 것이다.
도 1a 내지 도 1e 는 실시형태들에 따른 절삭 인서트 (2) 의 다양한 도면들을 보여준다. 절삭 인서트 (2) 는 파워 스카이빙 공구에 사용되도록 구성되어 있다. 절삭 인서트 (2) 는 인서트 보디 (4) 를 포함한다. 인서트 보디 (4) 는 저면 (6) 및 상기 저면의 반대편에 연장되는 상면 (8) 을 갖는다. 인서트 보디 (4) 의 측면들이 저면 (6) 과 상면 (8) 사이에 연장된다. 저면 (6) 은 대체로 제 1 평면 (10) 에서 연장되고, 제 1 평면 (10) 과 실질적으로 평행하게 보디 축선 (12) 이 연장된다. 저면 (10) 은 도 1c 의 도면의 평면과 평행하게 연장된다. 상면 (8) 은 제 1 평면 (10) 과 실질적으로 평행하게 연장된다. 저면 (6) 은 관련 파워 스카이빙 공구의 대응 시트 저면에 맞닿게 구성된다.
보디 축선 (12) 을 따라 보았을 때, 인서트 보디 (4) 는 절삭 단부 (14) 및 그 반대편의 위치결정 단부 (16) 를 포함한다. 위치결정 단부 (16) 에서, 인서트 보디 (4) 는 관련 파워 스카이빙 공구의 대응 표면에 맞닿게 구성된 맞닿음 표면 (18) 을 포함한다. 맞닿음 표면 (18) 은 보디 축선 (12) 에 대해 실질적으로 수직하게 그리고 제 1 평면 (10) 에 대해 수직하게 연장된다. 따라서, 제공되는 맞닿음 표면 (18) 은 파워 스카이빙 공구의 일부에 절삭력을 전달하기에 적합하다. 도 4 및 도 5 를 참조하여 후술하는 것처럼, 맞닿음 표면 (18) 은 절삭 인서트의 반경방향 위치를 조절하기 위한 조절 메커니즘이 맞닿는 표면으로서 또한 역할한다.
실시형태들에 따르면, 적어도 부분적으로 위치결정 단부 (16) 에는, 인서트 보디 (4) 의 저면 (6) 과 상면 (8) 사이에 인서트 보디 (4) 를 통해 관통 구멍 (19) 이 연장된다. 이러한 실시형태들에서, 관통 구멍 (19) 은 전적으로 위치결정 단부 (16) 내에 위치된다. 이러한 방식에서, 절삭 인서트 (2) 는 적어도 부분적으로 관통 구멍 (19) 을 통해 연장되는 나사 또는 다른 부착 장치에 의해 파워 스카이빙 공구에 대해 제위치에서 확고하게 유치될 수 있다.
절삭 단부 (14) 는 제 1 절삭 에지 (20) 및 제 2 절삭 에지 (22) 를 구비한다. 제 1 및 제 2 절삭 에지들 (20, 22) 은 동일한 절삭 방향으로 지향된다. 단지 절삭 단부 (14) 만이 절삭 에지들을 구비하고, 위치결정 단부 (16) 는 절삭 에지를 구비하지 않는다. 따라서, 위치결정 단부 (16) 는 관련 파워 스카이빙 공구에서 절삭 인서트 (2) 를 위치결정시키도록 주로 구성된다. 위치결정 단부 (16) 에서, 상면 (8) 은 2 개의 직각 코너부들 (24, 24') 에 의해 한정된다. 맞닿음 표면 (18) 의 에지 (26) 가 2 개의 직각 코너부들 (24, 24') 의 에지를 형성한다. 위치결정 단부 (16) 는 제 1 평면 (10) 의 법선을 따라 보았을 때, 즉 도 1c 에서 보았을 때 실질적으로 직사각형 형상을 갖는다. 위치결정 단부 (16) 는, 보디 축선 (12) 에 수직하고 제 1 평면 (10) 과 평행한 방향에서, 절삭 단부 (14) 의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는다.
제 1 절삭 에지 (20) 는 상면 (8) 의 에지부를 따라 연장되고, 제 2 절삭 에지 (22) 는 제 2 평면 (28) 에서 연장된다. 따라서, 상면 (8) 의 일부가 제 1 절삭 에지 (20) 의 레이크면을 형성한다. 제 2 평면 (28) 은 제 1 평면 (10) 과 실질적으로 평행하고, 상면 (8) 과 제 1 평면 (10) 사이에 연장된다. 제 1 평면 (10) 의 법선을 따라 보았을 때, 즉, 도 1c 에서 보았을 때, 제 2 절삭 에지 (22) 의 적어도 일부가 인서트 보디 (4) 로부터 제 1 절삭 에지 (20) 를 넘어 연장된다. 상면 (8) 은 제 1 절삭 에지 (20) 에 인접한 칩 파괴 구조부 (도시 안 됨) 를 구비할 수도 있다.
이러한 실시형태들에서, 절삭 인서트 (4) 는 제 3 절삭 에지 (30) 를 포함한다. 제 3 절삭 에지 (30) 는 제 3 평면 (32) 에서 연장된다. 제 3 평면 (32) 은 제 1 평면 (10) 과 실질적으로 평행하게 연장되고, 제 2 평면 (28) 과 제 1 평면 (10) 사이에 연장된다. 제 1 평면 (10) 의 법선을 따라 보았을 때, 즉, 도 1c 에서 보았을 때, 제 3 절삭 에지 (30) 의 적어도 일부가 인서트 보디 (4) 로부터 제 2 절삭 에지 (22) 를 넘어 연장된다.
순전히 예로서 언급하면, 제 1 절삭 에지 (20) 의 절삭 깊이는 0.5 내지 2 ㎜ 일 수 있고, 제 2 절삭 에지 (22) 의 절삭 깊이는 0.05 내지 0.5 ㎜ 일 수 있고, 제 3 절삭 에지 (30) 를 포함하는 실시형태들에서, 제 3 절삭 에지 (30) 의 절삭 깊이는 0.05 내지 0.5 ㎜ 일 수 있다.
순전히 예로서 언급하면, 제 2 절삭 에지, 그리고, 존재한다면, 제 3 절삭 에지는 인서트 보디 (4) 로부터 각각 0.5 내지 1.5 ㎜ 연장될 수 있다.
제 1, 제 2, 및 제 3 절삭 에지들 (20, 22, 30) 의 각각은 노즈 에지부 (34), 제 1 측방향 에지부 (36), 제 2 측방향 에지부 (38) 를 포함한다. 노즈 에지부 (34) 는 보디 축선 (12) 의 양측에서 제 1 측방향 에지부 (36) 및 제 2 측방향 에지부 (38) 에 합쳐진다. 절삭 인서트 (2) 의 사용 시에, 노즈 에지부 (34) 는 치형 요소의 두 인접한 치형부 사이의 치근부 (tooth root) 의 적어도 일부를 절삭할 수 있고, 제 1 및 제 2 측방향 에지부 (36, 38) 는 치형부 그루브의 양측에서 인접한 치형부의 플랭크를 절삭할 수 있다.
도 1c 에 명확히 도시된 것처럼, 제 2 및 제 3 절삭 에지 (22, 30) 의 제 1 및 제 2 측방향 에지부 (36, 38) 의 부분들이 인서트 보디 (4) 로부터 제 1 절삭 에지 (10) 를 넘어 연장되는 제 2 절삭 에지 (22) 의 상기한 부분, 및 인서트 보디 (4) 로부터 제 2 절삭 에지 (22) 를 넘어 연장되는 제 3 절삭 에지 (30) 의 부분일 수 있다.
이러한 실시형태들에서, 제 1, 제 2 및 제 3 절삭 에지 (20, 22, 30) 의 각각은 제 1 엔딩 에지부 (40) 및 제 2 엔딩 에지부 (42) 를 더 포함한다. 제 1 측방향 에지부 (36) 는 보디 축선 (12) 에 대해 예각 (α) 으로 연장되고, 제 1 엔딩 에지부 (40) 에 합쳐진다. 제 2 측방향 에지부 (38) 는 보디 축선 (12) 에 대해 예각 (α') 으로 연장되고, 제 2 엔딩 에지부 (42) 에 합쳐진다. 제 1 엔딩 에지부 (40) 의 적어도 일부가 보디 축선 (12) 에 대해 제 1 측방향 에지부 (36) 보다 더 작은 예각 (β) 으로 연장되고, 제 2 엔딩 에지부 (42) 의 적어도 일부가 보디 축선 (12) 에 대해 제 2 측방향 에지부 (38) 보다 더 작은 예각 (β') 으로 연장된다. 따라서, 제 1 및 제 2 엔딩 에지부 (40, 42) 는 치형 요소의 치형부의 팁부를 절삭하도록 배치된다. 치형부의 팁부는 제 1 및 제 2 엔딩 에지부 (40, 42) 에 의해 적어도 모따기될 수 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 절삭 에지 (20, 22, 30) 의 각각은 작업편에서 일 절삭 패스에서 제 1 엔딩 에지부 (40), 제 1 측방향 에지부 (36), 노즈 에지부 (34), 제 2 측방향 에지부 (38), 및 제 2 엔딩 에지부 (42) 로 절삭하도록 구성될 수 있다.
파워 스카이빙 공구에 의해 절삭되는 치형 요소가 코그휠이라면, 그 치형부는 적어도 그의 팁부의 모따기를 필요로 할 수 있다. 파워 스카이빙 공구에 의해 절삭되는 치형 요소가 스플라인을 포함하는 요소라면, 그 치형부는 그의 팁부의 어떠한 모따기도 필요로 하지 않을 수 있다. 따라서, 스플라인을 절삭하기 위한 절삭 인서트 (2) 는 절삭 에지 (20, 22, 30) 의 제 1 및 제 2 엔딩 에지부 (40, 42) 를 필요로 하지 않을 수 있다.
실시형태들에 따르면, 제 2 절삭 에지 (22) 는 제 1 절삭 에지 (20) 보다 더 날카로울 수 있다. 이러한 방식에서, 따라서 제 2 절삭 에지 (22) 보다 더 튼튼할 (robust) 수도 있는 제 1 절삭 에지 (20) 로 작업편에서 러프 절삭 (rough cut) 이 행해질 수 있다. 제 1 절삭 에지 (20) 의 경우보다 제 2 절삭 에지 (22) 로 더 얕은 절삭이 행해질 수 있다. 따라서, 제 2 절삭 에지 (22) 로 다듬질 절삭이 행해질 수 있다. 그러므로, 절삭 인서트 (2) 는 다듬질 절삭을 제공할 수 있고, 치형부의 표면은 그에 따라 절삭된 치형 요소를 적어도 몇몇의 적용에 사용하기에 충분히 매끄러울 수 있다. 제 3 절삭 에지 (30) 를 포함하는 실시형태들에서, 제 3 절삭 에지 (30) 는 실질적으로 제 2 절삭 에지 (22) 만큼 날카로울 수도 있고, 대안적으로는 제 3 절삭 에지 (30) 는 제 2 절삭 에지 (22) 보다 더 날카로울 수도 있다. 3 절삭 에지 (30) 를 포함하는 실시형태에서, 다듬질 절삭은 제 3 절삭 에지 (30) 에 의해 행해진다.
실시형태들에 따르면, 제 1 절삭 에지 (20) 의 쐐기각이 제 2 절삭 에지 (22) 의 쐐기각보다 더 작을 수 있다. 이러한 방식에서, 제 1 절삭 에지 (20) 는 제 2 절삭 에지 (22) 보다 더 깊은 절삭 깊이를 갖도록 고안될 수 있다. 제 3 절삭 에지 (30) 를 포함하는 실시형태들에서, 제 3 절삭 에지 (30) 는 제 2 절삭 에지 (22) 와 동일한 쐐기각을 가질 수도 있고, 대안적으로는 제 3 절삭 에지 (30) 는 제 2 절삭 에지 (22) 보다 더 큰 쐐기각을 가질 수도 있다.
제 1, 제 2, 그리고 존재한다면 제 3 절삭 에지들의 쐐기각들은 예각일 수 있다. 순전히 예로서 언급하면, 제 1 절삭 에지 (20) 의 쐐기각은 60 내지 87 도, 또는 60 내지 75 도 일 수 있다. 제 2 절삭 에지 (22) 의 쐐기각은 65 내지 75 도일 수 있고, 제 3 절삭 에지 (30) 의 쐐기각은 65 내지 78 도일 수 있다.
저면 (6) 은 보디 축선 (12) 과 평행하게 연장되는 적어도 하나의 리지 (44) 및/또는 적어도 하나의 그루브 (46) 를 구비한다. 따라서, 저면 (6) 은 파워 스카이빙 공구의 적어도 하나의 대응 그루브 및/또는 리지와 맞물리도록 구성된다. 이러한 실시형태들에서, 저면 (6) 은 실질적으로 톱니형이고, 위치결정 단부 (16) 에 7 개의 리지 (44) 및 8 개의 그루브 (46) 를 포함하고, 상기 리지 (44) 와 그루브 (46) 의 몇몇은 절삭 단부 (14) 내로 연장된다.
도 2 는 파워 스카이빙 공구용의 절삭 인서트 (2) 의 실시형태들을 보여준다. 실시형태들은 도 1a 내지 도 1e 의 실시형태들과 대체로 유사하다. 절삭 인서트 (2) 는 치형 요소의 내측 치형부를 절삭하도록 구성되어 있다. 치형 요소의 치형부는 복잡한 형상을 갖고, 도 1a 내지 도 1e 의 실시형태들의 절삭 인서트로 절삭될 수 있는 치형부보다 더 길다. 이하에서, 실시형태들 사이의 주된 차이점에 대해 논의한다.
절삭 인서트 (2) 는 단지 제 1 및 제 2 절삭 에지 (20, 22) 를 포함한다. 제 1 및 제 2 절삭 에지 (20, 22) 의 각각에서, 제 1 측방향 에지부 (36) 는 오목 형상부 (50) 에 인접한 볼록 형상부 (48) 를 갖고, 제 2 측방향 에지부 (38) 는 볼록 형상부 (52) 를 갖는다. 제 1 및 제 2 측방향 에지부 (36, 38) 의 형상 때문에, 내측 코그휠의 치형부 그루브의 양측에 있는 복잡한 치형부 플랭크가 절삭 인서트 (2) 로 절삭될 수 있다. 볼록 형상부 (52) 는 제 2 측방향 에지부 (38) 를 형성할 수 있고, 즉 제 2 측방향 에지부는 임의의 오목 형상부를 갖지 않을 수 있다.
그렇지만, 제 1 및 제 2 절삭 에지 (20, 22) 의 다양한 부분들의 특정 형상이 치형부의 개수, 치형부의 모듈과 같은 관련 치형 요소의 치형부의 여러 파라미터에 의존한다는 것을 언급한다. 파라미터들의 몇몇 조합의 경우, 제 1 및 제 2 측방향 에지부 (36, 38) 가 복잡한 치형부를 형성하도록 임의의 오목 형상부를 필요로 하지 않을 수도 있다는 것을 언급할 수 있다.
도 3 내지 도 6 은 실시형태들에 따른 회전가능한 파워 스카이빙 공구 (60) 의 다양한 도면을 보여준다. 회전가능한 파워 스카이빙 공구 (60) 는 중심 축선 (64) 을 갖는 대체로 원형의 공구 보디 (62) 를 포함하고, 상기 중심 축선 주위에서 파워 스카이빙 공구 (60) 가 회전가능하다. 공구 보디 (62) 는 가상 기준면 (68) 의 일측에 배치된 다수의 주변 배치된 인서트 시트들 (66) 을 포함한다. 기준면 (68) 은 중심 축선 (64) 에 수직하게 연장된다. 인서트 시트 (66) 는 기준면 (68) 으로부터 멀어지는 쪽을 향한다. 파워 스카이빙 공구 (60) 는 각 인서트 시트 (66) 에 배치된 절삭 인서트 (2) 를 포함한다. 절삭 인서트 (2) 는 여기서 논의된 임의의 일 양태 및/또는 실시형태에 따른 절삭 인서트이다.
이러한 실시형태들에서, 파워 스카이빙 공구 (60) 는 21 개의 인서트 시트 (66) 및 21 개의 절삭 인서트 (2) 를 포함한다. 다른 실시형태들은 더 적거나 더 많은 인서트 시트와 절삭 인서트를 포함할 수 있다.
도 4 의 단면도에 도시된 것처럼, 각 인서트 시트 (66) 의 시트 저면 (70) 이, 중심 축선 (64) 으로부터 반경 방향에서, 기준면 (68) 과 대략 10 도의 각도 (γ) 를 형성한다. 대안적인 실시형태들에서, 각도 (γ) 는 기준면 (68) 과 2 내지 15 도일 수 있다.
도 6 의 부분 측면도에 도시된 것처럼, 각 인서트 시트 (66) 의 시트 저면 (70) 은, 대체로 원형의 공구 보디 (62) 의 접선 방향에서, 기준면 (68) 과 대략 20 도의 각도 (δ) 를 형성한다. 대안적인 실시형태들에서, 각도 δ 는 0 내지 30 도일 수 있다. (도 6 을 간단하게 하기 위해, 각도 δ 는 기준면 (68) 과 평행하게 연장되는 평면 (71) 에 대해 도시되어 있다.)
실시형태들에 따르면, 각 인서트 시트 (68) 의 시트 저면 (70) 이 리지들 (72) 및 그루브들 (74) 을 구비한다 (도 5 참조). 따라서, 절삭 인서트 (2) 의 톱니형 저면들이 인서트 시트들 (66) 에서 지지될 수 있다. 더욱이, 리지들 (72) 및 그루브들 (74) 은 파워 스카이빙 공구 (60) 에서의 절삭 인서트 (2) 의 반경방향 위치의 조절을 허용한다.
파워 스카이빙 공구 (60) 는 각 인서트 시트 (66) 의 반경방향 내측에 배치되는 절삭 인서트 (2) 의 반경방향 위치를 조절하기 위한 조절 메커니즘 (76) 을 포함한다 (도 4 및 도 5 참조). 조절 메커니즘 (76) 은 절삭 인서트 (2) 의 맞닿음 표면 (18) 에 맞닿는다. 절삭 인서트 (2) 는 조절 메커니즘 (76) 에 의해 절삭 인서트 (2) 의 공구 축선을 따른 방향에서 미세 위치결정될 수 있다. 조절 메커니즘 (76) 은 WO 03/045613 에 개시된 것과 같은 조절 메커니즘일 수 있다. 간략하게 도 5 를 참조하여 보면, 조절 메커니즘 (76) 은 파워 스카이빙 공구 (60) 의 공구 보디 (62) 에 장착가능한 슬리브 (82) 뿐만 아니라 고정 나사 (set screw; 80) 의 원추형 헤드 (78) 의 형태의 쐐기 요소를 포함한다. 슬리브 (82) 에는 2 개의 조 (jaw) 가 포함된다. 제 1 조의 전방 표면은 절삭 인서트 (2) 의 맞닿음 표면 (18) 에 대해 가압되고, 이로써 절삭 인서트 (2) 는 기본 위치에 유지된다. 절삭 인서트 (2) 가 미세 조절되어야 하는 때, 고정 나사 (80) 를 조임으로써 제 2 조가 작동되고, 이로써 제 2 조가 공구 보디 (62) 에 대해 자신을 지지하고, 그리고 나서 예컨대 0.001 ㎜ 의 미세 스텝으로 절삭 인서트 (2) 를 밀어내기 위해 제 1 조가 전진 이동 설정된다. 조절 메커니즘 (76) 의 추가 상세는 WO 03/045613 를 참조한다.
본 발명은 여기서 설명된 실시형태들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 여기에 개시된 실시형태들의 상이한 특징들이 첨부된 청구항들에 의해 규정되는 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 여기에서 설명된 것 이외의 실시형태들을 형성하도록 결합될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 모범적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 많은 다른 대안예, 변형예 등이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 분명해질 것이다. 그러므로, 이상의 내용은 다양한 모범적인 실시형태들의 실례이고 본 발명은 단지 첨부된 청구항들에 의해 규정된다고 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 용어 "포함하는" 또는 "포함한다" 는 개방형 (open-ended) 이고, 하나 이상의 언급된 특징, 요소, 단계, 성분 또는 기능을 포함하고, 하나 이상의 다른 특징, 요소, 단계, 성분, 기능 또는 이들의 그룹의 존재나 부가를 배제하지 않는다.

Claims (18)

  1. 파워 스카이빙 (skiving) 공구용의 절삭 인서트 (2) 로서, 상기 절삭 인서트 (2) 는,
    제 1 평면 (10) 에서 대체로 연장되고 파워 스카이빙 공구의 대응 표면에 맞닿도록 구성된 저면 (6),
    상기 저면 (6) 의 반대편에 연장되는 상면 (8), 및
    상기 제 1 평면 (10) 과 실질적으로 평행하게 연장되는 보디 축선 (12)
    을 갖는 인서트 보디 (4) 를 포함하고,
    상기 보디 축선 (12) 을 따라 보았을 때, 상기 인서트 보디 (4) 는 절삭 단부 (14) 및 그 반대편의 맞닿음 표면 (18) 을 포함하고, 상기 맞닿음 표면 (18) 은 파워 스카이빙 공구의 대응 표면에 맞닿게 구성되고,
    상기 맞닿음 표면 (18) 은 상기 보디 축선 (12) 에 대해 그리고 상기 제 1 평면 (10) 에 대해 실질적으로 수직하게 연장되고,
    상기 절삭 단부 (14) 는 제 1 절삭 에지 (20) 및 제 2 절삭 에지 (22) 를 구비하고, 상기 제 1 절삭 에지 (20) 및 상기 제 2 절삭 에지 (22) 는 동일한 절삭 방향으로 지향되고,
    상기 제 1 절삭 에지 (20) 는 상기 상면 (8) 의 에지부를 따라 연장되고, 상기 제 2 절삭 에지 (22) 는 제 2 평면 (28) 에서 연장되고, 상기 제 2 평면 (28) 은 상기 제 1 평면 (10) 과 실질적으로 평행하고 상기 상면 (8) 과 상기 제 1 평면 (10) 사이에 연장되고,
    상기 제 1 평면 (10) 의 법선을 따라 보았을 때, 상기 제 2 절삭 에지 (22) 의 적어도 일부가 상기 인서트 보디 (4) 로부터 상기 제 1 절삭 에지 (20) 를 넘어 연장되는, 절삭 인서트 (2).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상면 (8) 은 상기 제 1 평면 (10) 과 실질적으로 평행하게 연장되는, 절삭 인서트 (2).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 절삭 에지 (20, 22) 의 각각은 노즈 에지부 (34), 제 1 측방향 에지부 (36), 및 제 2 측방향 에지부 (38) 를 포함하고, 상기 노즈 에지부 (34) 는 상기 제 1 측방향 에지부 (36) 및 상기 제 2 측방향 에지부 (38) 에 합쳐지는, 절삭 인서트 (2).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 절삭 에지 (20, 22) 의 각각은 제 1 엔딩 에지부 (40) 및 제 2 엔딩 에지부 (42) 를 포함하고,
    상기 제 1 측방향 에지부 (36) 는 상기 보디 축선 (12) 에 대해 예각으로 연장되고 상기 제 1 엔딩 에지부 (40) 에 합쳐지고, 상기 제 2 측방향 에지부 (38) 는 상기 보디 축선 (12) 에 대해 예각으로 연장되고 상기 제 2 엔딩 에지부 (42) 에 합쳐지고,
    상기 제 1 엔딩 에지부 (40) 의 적어도 일부가 상기 보디 축선 (12) 에 대해 상기 제 1 측방향 에지부 (36) 보다 더 작은 예각으로 연장되고, 상기 제 2 엔딩 에지부 (42) 의 적어도 일부가 상기 보디 축선 (12) 에 대해 상기 제 2 측방향 에지부 (38) 보다 더 작은 예각으로 연장되어서, 상기 제 1 엔딩 에지부 (40) 및 상기 제 2 엔딩 에지부 (42) 는 치형부의 팁부 (tip portions of teeth) 를 절삭하도록 배치되는, 절삭 인서트 (2).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 절삭 에지 (20, 22) 의 각각은 작업편에서 일 절삭 패스에서 상기 제 1 엔딩 에지부 (40), 상기 제 1 측방향 에지부 (36), 상기 노즈 에지부 (34), 상기 제 2 측방향 에지부 (38), 및 제 2 엔딩 에지부 (42) 로 절삭하도록 구성되는, 절삭 인서트 (2).
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 측방향 에지부 (36) 는 오목 형상부 (50) 에 인접한 볼록 형상부 (48) 를 갖고, 상기 제 2 측방향 에지부 (38) 는 볼록 형상부 (52) 를 갖는, 절삭 인서트 (2).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 절삭 에지 (22) 는 상기 제 1 절삭 에지 (20) 보다 더 날카로운, 절삭 인서트 (2).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 절삭 에지 (20) 의 쐐기각이 상기 제 2 절삭 에지 (22) 의 쐐기각보다 더 작은, 절삭 인서트 (2).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 인서트는 제 3 절삭 에지 (30) 를 포함하고,
    상기 제 3 절삭 에지 (30) 는 제 3 평면 (32) 에서 연장되고, 상기 제 3 평면 (32) 은 상기 제 1 평면 (10) 과 실질적으로 평행하며 상기 제 2 평면 (28) 과 상기 제 1 평면 (10) 사이에 연장되고,
    상기 제 3 절삭 에지 (30) 는 노즈 에지부 (34), 제 1 측방향 에지부 (36), 및 제 2 측방향 에지부 (38) 를 포함하고, 상기 노즈 에지부 (34) 는 상기 제 1 측방향 에지부 (36) 및 상기 제 2 측방향 에지부 (38) 에 합쳐지는, 절삭 인서트 (2).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 단부 (14) 에 반대되는 상기 보디 축선 (12) 을 따라 보았을 때, 상기 인서트 보디 (4) 는 파워 스카이빙 공구에 상기 절삭 인서트 (2) 를 위치시키도록 구성된 위치결정 단부 (16) 를 포함하고, 상기 상면 (8) 은 상기 위치결정 단부 (16) 에서 2 개의 직각 코너부들 (24, 24') 에 의해 한정되고,
    상기 맞닿음 표면 (18) 의 에지 (26) 가 상기 2 개의 직각 코너부들 (24, 24') 의 에지를 형성하고, 단지 상기 절삭 단부 (14) 에만 절삭 에지들이 제공되는, 절삭 인서트 (2).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치결정 단부 (16) 는, 상기 제 1 평면 (10) 의 법선을 따라 보았을 때, 실질적으로 직사각형 형상을 갖고,
    상기 위치결정 단부 (16) 는, 상기 보디 축선 (12) 에 수직하고 상기 제 1 평면 (10) 과 평행한 방향에서, 상기 절삭 단부 (14) 의 폭보다 더 넓은 폭을 갖는, 절삭 인서트 (2).
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    적어도 부분적으로 상기 위치결정 단부 (16) 에서, 바람직하게는 전적으로 상기 위치결정 단부 (16) 에서, 상기 인서트 보디 (4) 의 상기 저면 (6) 과 상기 상면 (8) 사이에 상기 인서트 보디 (4) 를 통해 관통 구멍 (19) 이 연장되는, 절삭 인서트 (2).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저면 (6) 은, 상기 보디 축선 (12) 과 평행하게 연장되고 파워 스카이빙 공구의 적어도 하나의 대응 그루브 및/또는 리지와 맞물리도록 구성된, 적어도 하나의 리지 (44) 및/또는 적어도 하나의 그루브 (46) 를 구비하는, 절삭 인서트 (2).
  14. 회전가능한 파워 스카이빙 공구 (60) 로서,
    상기 파워 스카이빙 공구는, 중심 축선 (64) 을 갖는 대체로 원형의 공구 보디 (62) 를 포함하고, 상기 중심 축선 주위에서 상기 파워 스카이빙 공구 (60) 는 회전가능하고,
    상기 공구 보디 (62) 는 기준면 (68) 의 일측에 배치되는 다수의 주변 배치된 인서트 시트들 (66) 을 포함하고, 상기 기준면 (68) 은 상기 중심 축선 (64) 에 수직하게 연장되고, 상기 인서트 시트 (66) 는 상기 기준면 (68) 으로부터 멀어지는 쪽을 향하고,
    상기 파워 스카이빙 공구 (60) 는 각 인서트 시트 (66) 에 배치된 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트 (2) 를 포함하는, 회전가능한 파워 스카이빙 공구 (60).
  15. 제 14 항에 있어서,
    각 인서트 시트 (66) 의 시트 저면 (70) 이, 상기 중심 축선 (64) 으로부터 반경 방향에서, 상기 기준면 (68) 과 2 내지 15 도, 바람직하게는 대략 10 도의 각도 (γ) 를 형성하는, 회전가능한 파워 스카이빙 공구 (60).
  16. 제 15 항에 있어서,
    각 인서트 시트 (66) 의 상기 시트 저면 (70) 은, 상기 대체로 원형의 공구 보디 (62) 의 접선 방향에서, 상기 기준면 (68) 과 최대 30 도, 바람직하게는 대략 20 도의 각도 (δ) 를 형성하는, 회전가능한 파워 스카이빙 공구 (60).
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    각 인서트 시트 (66) 의 상기 시트 저면 (70) 은 리지들 (72) 및 그루브들 (74) 을 구비하는, 회전가능한 파워 스카이빙 공구 (60).
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워 스카이빙 공구 (60) 는 각 인서트 시트 (66) 의 반경방향 내측에 배치되는 상기 절삭 인서트 (2) 의 반경방향 위치를 조절하기 위한 조절 메커니즘 (76) 을 포함하고, 상기 조절 메커니즘 (76) 은 상기 절삭 인서트 (2) 의 맞닿음 표면 (18) 에 맞닿는, 회전가능한 파워 스카이빙 공구 (60).
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