KR20170033896A - 양면형 절삭 인서트 및 밀링 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀링을 위한 리버서블 절삭 인서트(10)에 관한 것으로, 상기 절삭 인서트는 상면(11), 저면(12), 둘레 측면(13)을 갖는다. 제1 절삭날(14) 및 제2 절삭날(15)은 각각 상면(11) 및 저면(12)으로부터 측면(13)으로의 전이부들에서 구성된다. 대칭 축(Z)에 관하여, 절삭 인서트는 4중 회전 대칭을 가지며 대칭 축에 대해 수직으로 연장하는 기준면(XY)을 갖는다. 제1 절삭날((14)과 제2 절삭날(15)은 각 경우 4개의 절삭날 부분들(20, 20', 20'', 20''')을 포함하며, 하나의 절삭날 부분은 각 경우 주 날(21, 21', 21'', 21''') 및 와이퍼 날(22, 22', 22'', 22''')로 구성되며 이들은 관련된 둥근 절삭 모서리(23, 23', 23'', 23''')에 의해 함께 연결된다. 제1 및 제2 절삭날들(14, 15)은 각 경우 절삭 모서리들(23, 23', 23'', 23''')의 영역에서 기준면(XY)으로부터 최대 거리에 있다. 주 여유면(24, 24', 24'', 24''')과 와이퍼 여유면(25, 25', 25'', 25''')은, 각각, 둘레 측면(13)에서 할당된 주 날 및 와이퍼 날에, 각각, 직접 인접하여 구성되며, 주 여유면들과 기준면 사이에 형성된 외각들(ρ)은 와이퍼 여유면들과 기준면 사이에 형성된 외각들(σ)보다 더 큰 리버서블 절삭 인서트에 관한 것이다.

Description

양면형 절삭 인서트 및 밀링 공구{DOUBLE-SIDED CUTTING INSERT AND MILLING TOOL}

본 발명은 밀링 공구(milling tool)들을 위한, 특히 모서리 밀링 커터(corner milling cutter)를 위한 리버서블 절삭 인서트(reversible cutting insert) 및 밀링 공구에 관한 것이다.

특히, 금속 공작물의 기계 가공을 위해, 하나 또는 그 이상의 교환 가능한 절삭 인서트가 밀링 공구의 지지 바디 상에 반경방향 또는 접선방향 정렬로 배치되는 밀링 공구들은 공지된다. 지지 바디는 보통 공구강과 같은 강인한 재료로부터 구성되며, 반면에 절삭 인서트는 경질 그리고 내마모성 재료로부터, 전형적으로는 경질 금속, 서멧(cermet) 또는 세라믹 재료로부터 제조되며, 마모로 인해 거의 규칙적인 간격을 두고 교체되어야 하는 일회용 물품에 해당한다. 경제적인 이유로, 절삭 인서트들은 복수의 동일하게 구성된 절삭날들을 포함하는 소위 인덱서블 절삭 인서트(indexable cutting insert)들로서 종종 구현된다. 밀링 공구의 지지 바디와 절삭 인서트 사이의 상대 정렬을 변화시킴에 의해, 상기 절삭날들은 차례로 활동 위치(active position)로 이동될 수 있으며, 여기서 기계 가공 공정을 수행한다. 이 경우에 각각의 비활동(inactive) 절삭날들은 기계 가공될 공작물과 맞물리지 않고, 예를 들면 이전의 활동 절삭날들이 마모되면 이어서 활동 기계 가공 위치로 이동될 수 있다. 절삭 인서트의 효율적인 이용을 위해, 하나의 절삭 인서트에서 차례로 사용될 수 있는 가능한 많은 수의 절삭날들을 갖기 위한 노력들이 이루어진다.

연속적으로 사용되는 절삭날들이 대개 플레이트 형상인 절삭 인서트의 단지 하나의 작용면에 배치되는 일면(one-sided) 절삭 인서트와 함께, 절삭날들이 절삭 인서트의 2개의 대향 배치되는 작용면들에 놓이는 리버서블(reversible) 절삭 인서트들이 점점 더 많이 사용된다. 절삭 인서트 중 양면 절삭 인서트들은 일면 절삭 인서트들에 비해 장점을 갖는 바, 절삭날들이 일면이 마모되는 경우, 뒤집을 수 있어 전체 이용 가능한 절삭날들의 수는 일면 절삭 인서트들에 비해 두 배가 되는 장점을 갖는다. 그러나, 양면 절삭 인서트들의 경우, 하나의 절삭 인서트에 절삭날들의 수가 증가하는 경우, 기계 가공 작업 동안 마모 또는 손상으로부터 비활동(inactive) 절삭날들을 보호하고 밀링 공구가 회전할 때 각 인덱싱 위치(indexing position)에서 절삭날들의 필요한 여유각(clearance angle)들을 달성하는 것이 더욱 어려워지게 된다.

주변부에서 절삭하는 주 절삭날들 또는 주 날들(main cutting edges or main edges) 및 밀링 커터의 단부면에 배치되는 이차 또는 와이퍼 절삭날(secondary or wiper cutting edges)들 둘 다를 포함하는 밀링 공구들이 공지된다. 밀링 공구에 설치되는 절삭 인서트의 경우, 와이퍼 절삭날 또는 와이퍼 날은 보통 밀링 공구의 회전축에 대체로 수직하게 배치되며 표면을 매끄럽게 한다(smooth). 그러나, 와이퍼 절삭날은 일반적으로 회전축에 대해 정확히 수직으로 진행하지 않으며, 회전축의 방향으로, 예를 들면 1°까지 만큼 약간 기울어진다. 90°도 모서리 또는 견부(shoulder)를 밀링하기 위한 모서리 밀링 커터의 경우, 주 절삭날 및 커팅 모서리에 의해 이에 연결되는 관련 와이퍼 절삭날은 이들이 기계 가공 동안 적어도 대체로 90°의 각도로 모서리를 형성하도록 배치되며, 전이부 반경은 절삭 모서리의 곡률 반경에 의해 결정된다.

작업 동안, 회전에 대해 후방에 있는 비활성 절삭날의 마모를 방지하기 위하여, 밀링 공구에서 기울어진 방식으로 절삭 인서트를 배치하며, 공작물과 맞물리는 와이퍼 절삭날 뒤에 배치되는 절삭날을 보호하기 위해 축방향으로 전방으로 기울어지며, 그리고 공작물과 맞물리는 주 절삭날 뒤에 배치되는 절삭날을 보호하기 위해 반경방향으로 기울어지는 것이 공지된다.

본 기술 영역에서, 예를 들면, 여유각(clearance angle), 경사각(rake angle), 등과 같은 어떤 용어들은 한편으로는 절삭 인서트에 대하여 "명목상으로(nominally)" 정의될 수 있으며, 그리고 다른 한편으로는(다르게) 공작물에 대한 밀링 공구 상의 절삭 인서트의 조립 위치에 대하여 "실질적으로(effectively)" 또한 정의될 수 있다는 점을 주목해야 한다. 이하의 설명에서는, 상기 용어들은 각 경우 대응 부가 설명이 명백히 언급되지 않는 경우 주로 "명목상으로" 사용된다. 결과 "유효(effective)" 각들은 밀링 공구의 지지 바디에 있는 절삭 인서트의 반경방향 및 축방향 배향과 결합하여 "명목(공칭)(nominal)" 각들에 의해 결정된다.

용어들 "상면(top surface)" 및 "저면(bottom surface)"은 전적으로 보다 단순한 설명을 목적으로 사용되며 제한하는 것으로 이해되서는 안 된다는 사실을 추가적으로 주목해야 한다. 밀링 공구에서의 고정 배향에 의존하면서, 절삭 인서트의 저면은 그 결과 상면 위에 위치될 수 있으며, 반대로 상면은 저면 아래에 배치될 수 있다.

본 발명의 목적은 대체로 90°모서리를 갖는 견부를 기계 가공될 공작물에서 신뢰 가능하고 효율적인 방식으로 밀링 절삭될 수 있으며 그리고 작동 시 고품질 기계 가공된 공작물 표면이 달성될 수 있는 밀링 공구, 특히 모서리 밀링 커터에서 사용될 개선된 절삭 인서트 및 개선된 밀링 공구를 제공하는 것이다.

리버서블 절삭 인서트(reversible cutting insert)는 상면(top surface) 및 저면(bottom surface)을 갖는 플레이트 형상 기본 바디를 포함하며, 기본 바디는 상면으로의 평면도로 볼 때 대략 정사각형 형태의 기본 형상을 가지며, 상면과 하면은 둘레(주변) 측면(circumferential lateral face)에 의해 연결된다. 기본 바디의 주변을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 제1 절삭날은 상면으로부터 둘레 측면으로의 전이부(transition)에 형성되며; 기본 바디의 주변을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 제2 절삭날은 저면으로부터 둘레 측면으로의 전이부에 또한 형성된다. 절삭 인서트는 대칭축에 대해 4중 회전 대칭(4-fold rotational symmetry)을 포함한다. 절삭 인서트를 2개의 가상의 반부들(halves)로 나누는 기준면(reference plane)은 대칭축에 대해 수직으로 진행한다. 제1 및 제2 절삭날들은 각 경우 4개의 절삭날 부분들을 포함하며, 이들은 인덱싱(indexing)될 수 있으며, 즉, 차례로 활동 위치로 이동될 수 있다. 절삭날 부분은, 이 경우, 주 날(main edge) 및 와이퍼 날(wiper edge)을 각각 포함하며, 이들은 관련 둥근 절삭 모서리에 의해 함께 연결된다. 따라서, 제1 및 제2 절삭날들은 번갈아 가며(alternatingly) 배치되는 주 날들 및 와이퍼 날들을 포함하며, 교대 배치는 절삭 모서리들에 의해 모서리들에서 중단된다. 각 경우, 절삭 모서리에 의해 주 날에 연결되는 주 날 및 와이퍼 날은 활동 위치에 위치되며, 반면에 남은 주 날들과 와이퍼 날들은 상기 인덱싱(indexing)에서 비활동(inactive)이다. 주 날에는, 각 경우, 둘레 측면에서 주 날에 직접 인접하여 구성되는 선호되는 평면형의 주 여유면(main clearance face)이 할당된다. 와이퍼 날에는, 각 경우, 둘레 측면에서 와이퍼 날에 직접 인접하여 구성되는 선호되는 평면형의 와이퍼 여유면(wiper clearance face)이 할당된다. 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 절삭날들은 각 경우 절삭 인서트를 2개의 반부들로 나누는 가상의 기준면으로부터 최대 거리에 있는 절삭 모서리들의 영역에 있다. 따라서 각 주 날과 기준면 사이의 거리는 주 날의 전체 전개에 걸쳐 절삭 모서리들과 기준면 사이의 최대 거리보다 항상 더 작다 (절삭 모서리에 직접 인접하는 영역에서 적용되는 경우를 제외). 유사하게, 각 와이퍼 날과 기준면 사이의 거리는 와이퍼 날의 전체 전개에 걸쳐 절삭 모서리들과 기준면 사이의 최대 거리보다 항상 더 작다. 본 발명에 따르는 절삭 인서트는 또한 주 여유면과 기준면 사이에서 형성되는 외각이 와이퍼 여유면과 기준면 사이에서 형성되는 외각과 다르며, 주 여유면과 기준면 사이의 외각은 와이퍼 여유면과 기준면 사이의 외각보다 더 크다는 특징을 갖는다. 각각의 외각들은 주 또는 와이퍼 날들의 전개를 따라 변할 수 있다. 서로 대응되며 각각 관련되는 절삭 모서리로부터 동일한 거리에 있는 주 날들과 와이퍼 날들의 위치들에서, 주 날의 영역에서이 외각은 항상 와이퍼 날의 외각보다 더 크게 선택된다.

절삭 인서트의 본 발명에 따르는 구현의 결과로서, 기계 가공될 공작물에서 양호한 표면 품질로 특히 90°모서리들을 밀링 절삭하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 본 발명에 따르는 절삭 인서트는 소위 S-플레이트의(정사각형, 정사각형 형상을 갖는) 기본 형상으로 구현된다. 절삭 인서트는 리버서블(reversible)하며(양면을 다 이용할 수 있으며) 그리고 절삭날 당 서로 독립적으로 사용될 수 있는 4개의 절삭날 부분들을 갖는다. 따라서 총 8개의 개별적으로 이용 가능한 주 날들 및 8개의 관련 와이퍼 날들이 존재하며, 이에 의해 절삭 인서트의 효율적인 활용을 보장한다. 각각의 주 날들 및 와이퍼 날들 사이에 배치되는 8개의 절삭 모서리들은 기준면에 대해 상승하는 방식으로 배치된다.

기계 강공될 재료와 맞물리는 활동 주 날 및 기계 가공될 재료와 맞물리는 활동 와이퍼 날 사이의 작동 상태에 위치하는 활동 절삭 모서리로부터 나아가서, 각각의 주 날들은 바람직하게는 단조 감소 방식으로 인접 비활동 와이퍼 날까지 연장하며, 즉, 절삭 모서리로부터 나아가서, 주 날은 그 전체 전개에 걸쳐 기준면에 더 가까이 이동되거나 또는 기껏해야 이것에 평행한 영역들에서 진행한다. 여기서 성과는 밀링 공구의 해당하는 기울어진, 축방향으로 음(negative)인 조립 위치에서의 절삭 인서트의 경우에서도, 주 날은 전체 길이에 걸쳐 양의 유효 축각(positive effective axial angle)을 포함하며, 주 날의 전체 길이는 소프트하고 효과적인 기계 가공 공정 동안 이용될 수 있다. 동시에, 공작물에 맞물리는 와이퍼 날 뒤에 회전 방향으로 배치되는 절삭날은 절삭 인서트의 축방향으로 음으로 기울어진 조립 위치의 결과로서 보호된다.

바람직한 실시형태에서는, 주 날들은 통합되어 다른 절삭날 부분과 관련된 인접 와이퍼 날들과 정렬된다. 그 결과 각각의 와이퍼 날들은 다른 절삭날 부분과 관련되는 인접한 주 날로부터 연장하여 바람직하게는 단조 감소 방식으로 관련 절삭 모서리까지 연장한다. 인접한 주 날로부터 나아가서, 와이퍼 날은 그 전체 전개에 걸쳐 절삭 모서리의 방향으로 기준면에 더 가까이 이동하거나 또는 기껏해야 이것에 평행한 영역들에서 진행한다. 절삭 모서리에 연결되는 주 날의 영역은 절삭 모서리에 연결되는 와이퍼 날의 영역보다 기준면으로부터 더 큰 거리에 있다. 그 결과, 절삭 모서리가 와이퍼 날의 방향으로 감소하는 한에서는 절삭 모서리는 주 날의 방향에서보다 와이퍼 날의 방향으로 더욱 감소한다. 절삭 인서트는 반경방향 음으로 기울어진 조립 위치에서 밀링 공구의 캐리어 바디에 고정되며, 그 결과 회전 방향으로 활동 주 날 뒤에 배치되는 비활동(passive) 절삭날은 마모로부터 보호된다. 주 날의 영역에서 그리고 와이퍼 날의 영역에서 여유면들의 상이한 경사, 즉 주 여유면의 그리고 와이퍼 여유면의 상이한 경사는 축방향 및 반경방향으로의 요구되는 독립적인 틸팅(tilting)(기울어짐)을 가능하게 한다.

바람직한 실시형태에서는, 제1 또는 제2 절삭날들은 완전한 날(complete edge)로서 구현되며, 즉, 주 날 및 와이퍼 날은 절삭 모서리들에 의해 중단되는, 교대 방식으로 배치되며, 그리고 동일한 절삭날 부분과 관련되지 않는 인접하는 주 날 및 와이퍼 날은 각 경우 직접 함께 연결된다. 따라서 상이한 절삭날 부분들과 관련된 인접하는 주 날 및 와이퍼 날은 서로 직접 인접한다. 그러나, 상이한 절삭날 부분들과 관련되는 인접한 주 날 및 와이퍼 날의 단부들이 서로 직접 인접하지 않는 것도 또한 가능하다. 완전한 날을 갖는 절삭 인서트의 이점은 절삭 인서트의 주변의 전체 길이가 효율적으로 활용될 수 있다는 것이다. 선호되는 방식에서는, 상이한 절삭날 부분들과 관련되는 주 날 및 와이퍼 날의 인접은 둔각의, 특히 170°와 180°미만 사이의 범위 내에서 내각을 이룬다. 상기 전개의 결과로서, 절삭 인서트의 둘레 방향으로 활동 와이퍼 날과 인접하는 비활동 주 날은 마모로부터 더 잘 보호될 수 있다.

유리한 실시형태에서는, 동일한 절삭 모서리에 인접하는 주 날 및 와이퍼 날은 - 절삭 인서트의 상면으로의 평면도로 볼 때 - 약 85° 내지 95° 사이의 내각을 이루며, 바람직하게는 상기 내각은 90° 내지 92° 사이이다. 그 결과, 절삭 인서트가 해당 축방향 및 반경방향으로 기울어진 조립 위치에서 밀링 공구의 지지 바디에 위치할 때, 90°모서리들을 갖는 매우 정확한 견부들이 기계 가공될 공작물에서 밀링 절삭될 수 있으며, 동시에 비활동 주 날 및 와이퍼 날이 신뢰 가능하게 보호된다.

본 발명에 따르는 절삭 인서트의 둘레 측면은 각 경우 주 날들에 직접 인접하는 주 여유면(main clearance face)과 각 경우 와이퍼 날들에 직접 인접하는 와이퍼 여유면(wiper clearance face)을 각각 포함한다. 주 여유면들과 기준면 사이에 위치한 외각들은 와이퍼 여유면들과 기준면 사이에 위치한 외각들과 상이하며, 전자는 후자보다 더 크다.

바람직한 실시형태에 대응하여, 와이퍼 여유면은 관련 와이퍼 날로부터의 거리가 증가함에 따라 와이퍼 여유면들은 대칭 축에 더 가까이 이동한다. 환언하면, 절삭 인서트는, 이 경우, 양의 공칭(명목) 와이퍼 여유각을 포함한다. 와이퍼 여유면들은 이러한 방식으로, 예를 들면, 이들이 절삭 인서트의 대향측에 위치한 와이퍼 날의 해당 와이퍼 여유면과 만나는 기준면 근처의 영역까지 연장될 수 있다. 바람직하게는, 와이퍼 여유면들은 평면형 면들로서 구현된다.

주 여유면과 기준면 사이의 외각은 각 경우 와이퍼 여유면과 기준면 사이의 외각보다 더 크다.

바람직한 실시형태에서는, 주 여유면은 기준면에 대해 둔각의 외각을 구현하며, 따라서 주 여유면들은, 관련 주 날과 대칭 축 사이의 거리가 증가함에 따라, 이전한다. 따라서, 각각의 주 여유면과 기준면 사이에 형성된 외각은, 바람직하게는, 90°보다 더 크다. 환언하면, 절삭 인서트는, 이 경우, 음의 공칭 주 여유각을 포함한다. 바람직하게는, 주 여유면들은 또한 평면형 면들로서 구현된다.

바람직한 실시형태에서는, 주 여유면들과 와이퍼 여유면들 모두 평면형 면들로서 구현되는 경우, 둘레 측면은 주 여유면들과 와이퍼 여유면들이 교차하는 분할된 구조를 갖는다. 와이퍼 여유표면에 비교하여 기준면에 대한 더 큰 외각 때문에, 주 여유면들은 전형적으로는 더 작은 표면 영역에 걸쳐 연장한다. 이 경우, 주 여유면들이, 특히, 와이퍼 여유면들 상의 면(facet)들로서 구현될 수 있다.

절삭 인서트의 상면으로의 평면도에서, 바람직한 실시형태에서는, 제1 절삭날의 외측 윤곽(contour)은 제2 절삭날의 외측 윤곽과 정렬되지 않는다. 바람직하게는, 대칭 축을 따르는 평면도에서, 제1 절삭날의 절삭 모서리들은 뒤에 배치되는 제2 절삭날의 절삭 모서리들과 정렬되지 않는다. 이러한 절삭 인서트의 상면으로의 평면도에서, 제2 절삭날의 절삭 모서리들은, 특히 대칭 축을 중심으로 한 회전과 관련하여 0°초과 내지 5°사이의 각도만큼 회전되는 제1 절삭날의 절삭 모서리들에 대해 배치될 수 있다. 양 절삭날들의 외측 윤곽 사이의 비정렬(non-alignment) 또는 절삭 모서리들의 회전은 절삭 인서트의 축방향 및 반경방향으로 기울어진 조립 위치와 결합하여 공작물과 맞물리는 주 날 및 와이퍼 날에 대해 대향측에 위치하는 비활동 절삭날들이 훨씬 더 좋은 방식으로 손상으로부터 보호되는 것을 가능하게 한다.

관련 와이퍼 여유면으로의 평면도에서, 각 와이퍼 에지는 적어도 영역들에서 볼록한 방식으로 구현될 수 있다. 이것은 - 와이퍼 날이, 예를 들면, 직선 방식으로 연장하는 전개와 비교하여 - 기계 가공된 공작물에서 와이퍼날로 매끈해진(평활해진) 표면의 품질을 확실히 향상시킨다.

일 실시형태에 따르면, 각 경우 각각의 절삭날에 인접하는 상면과 저면에는 각각의 절삭날로부터의 거리가 증가함에 따라 기준면으로 더 가까이 이동하는 경사면(rake face)들이 제공된다. 바람직하게는, 상면과 저면에는 각 경우 향상된 칩 형성을 가져오는 칩-안내 구조가 제공될 수 있다.

바람직하게는, 주 날들의 길이는 와이퍼 날들의 길이보다 4배 이상, 특히 5배 이상 길다.

유리하게는, 절삭 인서트는 대칭 축에 동심으로 절삭 인서트의 상면과 하면 사이에서 연장하며, 예를 들면, 스크루와 같은 고정 수단을 수용하는 기능을 하는 관통 개구를 포함하며, 이에 의해 절삭 인서트는, 바람직하게는 반경방향 정렬로 밀링 공구의 캐리어 바디에 공지된 방법으로 고정된다.

반경방향 정렬은 절삭 인서트의 상면 또는 저면이 회전 밀링 공구의 둘레 방향으로 앞으로(forward) 배향되는 배치로서 이해되어야 할 것이다. 이와는 대조적으로, 접선방향 정렬의 경우, 절삭 인서트의 협소한 측(측면)은 회전 밀링 공구의 둘레방향으로 앞으로(forward) 지향된다. 따라서, 반경방향 정렬의 경우 기계 가공 동안 발생하는 절삭력들은 절삭 공구의 기준면에 대부분 수직이며, 기준면에 평행하지 않으며, 접선방향 배치의 경우에도 그러할 것이다. 반경방향으로 배치된 절삭 인서트는 반경방향 절삭 인서트로서 또한 지정된다.

캐리어 바디와 적어도 하나의 이전에 기술된 절삭 인서트를 갖는 밀링 공구는 또한 본 발명의 일부이며, 절삭 인서트는 밀링 공구의 지지 바디에 반경방향 배치로 고정된다. 절삭 인서트는, 이동하여 공작물과 맞물리는 활동 와이퍼 날이 밀링 공구의 회전축에 대체로 수직으로 정렬되도록, 밀링 공구에 배치되며, 이러한 대체로 수직인 배치는 또한 최대 1°만큼 회전축 방향으로의 약간의 틸팅(기울어짐)을 포함한다. 와이퍼 날에 인접하며 회전축에 대해 반경방향 외측에 위치하며 회전 방향으로 전방 절삭날에 배치되는 주 날은 기계 가공될 공작물과 맞물리는 활동 주 날을 형성한다.

본 발명은 대체로 90°모서리를 갖는 견부를 기계 가공될 공작물에서 신뢰 가능하고 효율적인 방식으로 밀링 절삭될 수 있으며 그리고 작동 시 고품질 기계 가공된 공작물 표면이 달성될 수 있는 밀링 공구, 특히 모서리 밀링 커터에서 사용될 개선된 절삭 인서트 및 개선된 밀링 공구를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 도면들에 의해 더욱 상세하게 이하에서 설명된다, 도면에서:
도 1은 일 실시형태에 따르는 양면형 절삭 인서트의 사시도를 도시하며;
도 2는 대칭 축에 수직하며 측면에 대체로 수직한 방향에서의 도 1의 절삭 인서트의 측면도를 도시하며;
도 3은 대칭 축을 따르는 도 1의 절삭 인서트로의 평면도를 도시하며;
도 4는 도 3의 방향 A-A에서의 단면도를 도시하며;
도 5는 도 3의 방향 B-B에서의 단면의 부분 단면도를 도시하며;
도 6은 도 3의 방향 C-C에서의 단면의 부분 단면도를 도시하며;
도 7은 도 3의 절삭 인서트로의 평면도에서 개별 상세의 확대도를 도시하며;
도 8은 그것에 고정되는 절삭 인서트를 구비한 밀링 공구의 지지 바디의 사시도를 도시하며;
도 9는 도 8의 밀링 공구의 단부면으로의 평면도로의 평면도를 도시하며; 그리고
도 10은 도 8의 밀링 공구의 측면도를 도시한다.

양면형 절삭 인서트(double-sided cutting insert)(10)는 소위 S-타입(정사각형, 정사각형 형상을 갖는)의 인덱싱 가능한 인서트(indexable insert)로서 구현되며, 상면(11), 저면(12) 그리고 기본 바디의 측부 표면을 형성하는 둘레(주변) 측면(13)을 포함한다. 상면으로의 평면도에서, 절삭 인서트의 기본 바디는 대체로 정사각형 형상인 기본 형상을 갖는다. 제1 절삭날(14)은 상면(11)과 측면(13) 사이의 전이부 또는 교차부에서 구현되며, 그리고 제2 절삭날(15)은 저면(12)과 측면(13) 사이의 전이부에서 구현된다. 절삭 인서트(10)는 대칭축(Z)에 대해 4중 회전 대칭(4-fold rotational symmetry)을 포함하며, 이것은 절삭 인서트(10)를 서로 동일한 상단 반부 및 하단 반부로 나누는 (가상의) 기준면(XY)에 수직으로 연장한다. 도 7(상세 A)에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 절삭날(14)의 절삭 모서리들의 외측 윤곽은, 상면(10)으로의 평면도에서 제1 절삭날(14)의 절삭 모서리의 중심이 각 경우 뒤에 배치되는 제2 절삭날(15)의 절삭 모서리의 중심과 정렬되지 않도록, 대칭 축(Z)에 관하여, 제2 절삭날(15)의 절삭 모서리들의 외측 윤곽에 대해 약 제1 각(α)만큼 회전한다. 도시된 예시적 실시형태의 경우에, 각도(α)는 대략 2°이다. 절삭 인서트를 상면(11)으로부터 저면(12)으로 관통하며 밀링 공구의 지지 바디 상에 절삭 인서트(10)를 고정하기 위한 고정 스크루를 수용하기 위해 제공되는 보어(16)는 대칭 축(Z)에 대해 동심으로 연장한다. 기준면(XY)에 평행하게 연장하며 절삭 인서트(10)가 밀링 공구의 지지 바디에 고정될 때 접촉면으로서 기능하는 접촉면(17)은 보어(16)에 인접하는 상면(11) 및 저면(12) 모두에 제공된다.

제1 절삭날(14)과 제2 절삭날(15)은 각 경우 서로 독립적으로 사용 가능한 4개의 동일하게 구현되는 절삭날 부분들(20, 20', 20'', 20''')을 포함한다. 이 경우, 절삭날 부분들은 각각 주 날(21, 21', 21'', 21''') 및 와이퍼 날(22, 22', 22'', 22''')을 포함하며 이들은 할당된 절삭 모서리(23, 23', 23'', 23''')에 의해 함께 연결되며 서로 통합된다. 절삭 인서트의 4중 회전 대칭 때문에, 이하의 설명은 주로 하나의 절삭날 및 하나의 절삭날 부분에 한정된다. 각 절삭날 부분이 작동하는 경우, 주 날(21), 와이퍼 날(22) 및 절삭날 부분(20)의 할당된 절삭 모서리(23)는 재료의 기계 가공을 위해 동시에 활용된다. 주 날들 및 와이퍼 날들은 각 절삭날(14) 또는 (15)을 따라 교대 방식으로 배치되며, 절삭 모서리들(23)에 의해 모서리들에서 중단되며, 그리고 서로 직접 인접하거나 또는 서로에 통합된다. 따라서 2개의 절삭날들(14, 15)은 완전한 날들로서 구현된다. 주 날들은 와이퍼 날들보다 더 길며, 그들의 길이는 와이퍼 날들의 길이의 4배 내지 5배 사이이다. 대칭 축(Z)을 따라 평면도로 볼 때, 측선을 따라 인접하며 각 경우 상이한 절삭날 부분들과 관련된 주 날들(21') 및 와이퍼 날들(22)은 둔각의 내각(β), 예를 들면 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이 약 178°와 180°미만 사이의 내각을 이룬다. 대칭 축(Z)을 따라 평면도로 볼 때, 동일한 절삭 모서리(23)에 인접하는 주 날(21) 및 와이퍼 날(22)은 각 경우 약 90°내지 92°사이의, 바람직하게는 90°이상의 내각(

)을 이룬다.

예를 들면, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 절삭날들(14, 15)은 절삭 모서리들의 영역에서 각 경우 가상의 기준면(XY)으로부터 최대 거리에 있다. 절삭 모서리(23)로부터 나아가서, 절삭 모서리(23)와 관련된 주 날(21), 및 그 연장과 동일한 것에 연결되며 또 다른 절삭날 부분과 관련된 와이퍼 날(22')은, 절삭 모서리로부터의 거리가 증가함에 따라, 단조 감소 방식으로 기준면(XY)으로 더 가까이 이동한다. 따라서 절삭 모서리(23)에 연결되는 주 날(21)의 영역은 절삭 모서리(23)의 다른 측에 연결되는 와이퍼 날(22)의 영역보다 기준면(XY)으로부터 더 큰 거리에 있다.

주 날(21)에는 각 경우 둘레 측면(13)에서 주 날에 직접 인접하여 구성되는 평면형 주 여유면(24)이 할당된다. 와이퍼 날(22)에는 각 경우 둘레 측면(13)에서 와이퍼 날에 직접 인접하여 구성되는 평면형 와이퍼 여유면(25)이 할당된다. 특히 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 주 여유면(24)은 인접 절삭날 부분(20')의 인접한 와이퍼 날(22')의 와이퍼 여유면(25')의 평면의 면(facet)으로서 구현된다.

주 날들의 영역에서 그리고 와이퍼 날들의 영역에서의 여유면들의 전개는 도 5 및 도 6에서 볼 수 있으며, 각 경우 주날의 영역에서(도 6) 또는 와이퍼 날의 영역에서(도 5) 절삭 인서트를 통한 섹션(section)(단면)이 도시되며, 섹션의 위치는 양 섹션 영역들이 대향 위치한, 인접 절삭 모서리들로부터 대략 동일한 거리에 있도록 선택된다.

와이퍼 여유면들(25)은 관련 와이퍼 날(22)로부터의 거리가 증가함에 따라 이들이 대칭 축(Z)에 더 가까이 이동하도록 연장하며, 즉 기준면(XY)에 수직하며 절삭날에 대체로 수직한 섹션 평면에서 기준면에 대해 측정되는 경우, 이들은 기준면에 대해 예각인 외각(σ)을 이루며, 예시적인 실시형태에서는 약 83°의 외각(σ)을 이룬다. 그 결과, 예시적인 실시형태에서는, 와이퍼 여유면(25)은 약 7°의 공칭 와이퍼 여유각(90°-σ)으로 연장한다.

주 여유면들(24)은, 관련 주 날(21)로부터의 거리가 증가함에 따라, 대칭 축(Z)으로부터 이전하는 방식으로 연장하며, 즉, 이들이 각 경우 기준면(XY)에 대해 측정된 둔각인 외각(ρ)으로 연장한다. 예시적인 실시형태에서, 외각(ρ)은 약 91°이다. 그 결과, 예시적인 실시형태에서, 주 여유면(24)은 약 -1°의 공칭 주 여유각(90°-ρ)을 포함하며, 따라서 음의 공칭 주 여유각을 포함한다.

따라서, 절삭 인서트의 기준면에 대해 측정되는 경우, 주 날들의 영역에서의 외각들(ρ)은 와이퍼 에지들의 영역에서의 외각들(σ)보다 더 크다. 환언하면, 공칭 주 여유각들은 공칭 와이퍼 여유각들보다 더 작다.

주 여유면 및 와이퍼 여유면은 기준면에 대해 상이하게 경사지며 둘 다 평면형 면들로서 구현되기 때문에, 둘레 측면은 주 여유면이 주 날의 단부로 테이퍼지며 더 작은 표면 면적을 갖는 영역에 걸쳐 연장하는 분할된 구조를 갖는다. 와이퍼 여유면은, 절삭 인서트의 대향측에 위치한 와이퍼 날에 할당되는 와이퍼 여유면을 만나는 기준면(XY) 근처의 영역까지 연장한다.

도 1 또는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 절삭날과 인접한 상면 또는 저면은 경사면들(26)을 포함하며, 경사면들은, 각각의 절삭날로부터의 거리가 증가함에 따라, 기준면에 평행하게 연장하며 절삭 인서트의 고정을 위한 지지면으로서 기능하는 접촉면(17)에 더 가까이 이동하며, 상기 접촉면으로 통합한다. 접촉면(17)은 평면형 면으로서 구현될 필요가 없다. 바람직하게는, 상면과 저면에는 각 경우 칩 형성을 개선하기 위하여 칩 안내 구조들이 제공될 수 있다. 상면과 기준면(XY) 사이의 최소 거리를 형성하며 대칭 축(Z)의 방향으로 상승 융기부를 구현하는 동안 접촉면(17)으로 통합되는 아치형 오목부(indentation)가 경사면들(26)의 전개에서 제공되며, 특히 와이퍼 날들의 영역에 제공된다. 상기 경사 바닥부의 (대칭 축을 따르는 방향으로 측정된) 깊이 및 (기준면에 평행한 방향으로 측정된) 폭은 와이퍼 날들의 중심의 영역에서 최대이다.

도 8 내지 도 10은 지지 바디(100)와 이에 고정되는 복수의 절삭 인서트들(10)을 갖는 밀링 공구를 도시한다. 상기 도면들은 5개의 절삭 인서트들을 구비한 지지 바디를 도시하지만, 더 적은(적어도 1개, 바람직하게는 2개) 또는 더 많은 절삭 인서트들을 갖는 지지 바디의 구성이 물론 또한 가능하다. 지지 바디(100)는 회전축(R)을 포함하며 작동 시 이를 중심으로 지지 바디가 회전한다. 지지 바디의 단부면(101a)의 영역에는 복수의 절삭 인서트들(10)이 나사 결합(102)에 의해 반경방향 정렬로 장착된다. 가공 머신, 특히 밀링 머신에 결합되기 위하여, 지지 바디는 그것의 제2 단부(101b)에 상응하게 맞춰진다. 작동 동안 공작물과 맞물리는 활동 와이퍼 날들은 지지 바디의 회전축(R)에 대체로 수직으로 정렬되며 회전 방향으로 전방 절삭날에 배치된다. 와이퍼 날에 인접하며, 회전축에 대해 반경방향 외측에 위치되며, 그리고 회전 방향으로 전방 절삭날에 배치되는 주 날은 기계 가공될 공작물과 맞물리는 활동 주 날을 형성한다. 비활동 절삭날들을 손상으로부터 보호하기 위하여, 절삭 인서트들(10)은 각 경우 반경방향과 축방향 모두로 기울어진다.

본 발명에 따르는 밀링 공구에 의해, 공작물 재료는 견부 형상 방식으로 제거될 수 있으며, 특히 90°모서리들을 갖는 견부들이 밀링 절삭될 수 있다. 절삭 인서트들의 상응하는 발전의 결과로서, 기계 가공된 공작물의 표면 상의 주름(corrugation)이 최소화되며, 그 결과, 공작물의 기계 가공된 표면 상에서 얻어진 품질은 높다.

Claims (12)

1. 밀링, 특히 모서리 밀링을 위한 양면형 절삭 인서트(10)로서, 상기 절삭 인서트는
   상면(11);
   저면(12);
   둘레 측면(13);
   상면(11)으로부터 둘레 측면(13)으로의 전이부에 구성되는 제1 절삭날(14);
   저면(12)으로부터 둘레 측면(13)으로의 전이부에 구성되는 제2 절삭날(15);
   절삭 인서트(10)가 그에 대해 4중 회전 대칭을 포함하는 대칭 축(Z); 및
   대칭 축에 대해 수직으로 연장하며 절삭 인서트를 2개의 반부들로 나누는 기준면(XY)을 가지며;
   제1 절삭날(14)과 제2 절삭날(15)은 각 경우 4개의 절삭날 부분들(20, 20', 20'', 20''')을 포함하며, 하나의 절삭날 부분(20, 20', 20'', 20''')은 각 경우 주 날(21, 21', 21'', 21''') 및 와이퍼 날(22, 22', 22'', 22''')을 포함하며 이들 양자는 관련된 둥근 절삭 모서리(23, 23', 23'', 23''')에 의해 함께 연결되며,
   제1 및 제2 절삭날들(14, 15)은 각 경우 절삭 모서리들(23, 23', 23'', 23''')의 영역에서 기준면(XY)으로부터 최대 거리에 있으며,
   주 여유면(24, 24', 24'', 24''')은 각 경우 둘레 측면(13)에서 할당된 주 날(21, 21', 21'', 21''')에 직접 인접하여 구성되며,
   와이퍼 여유면(25, 25', 25'', 25''')은 각 경우 둘레 측면(13)에서 할당된 와이퍼 날(22, 22', 22'', 22''')에 직접 인접하여 구성되며,
   주 여유면들(24, 24', 24'', 24''')과 기준면(XY) 사이에 형성된 외각(ρ)은 와이퍼 여유면들(25, 25', 25'', 25''')과 기준면(XY) 사이에 형성된 외각(σ)보다 더 큰 것을 특징으로 하는 양면형 절삭 인서트(10).
2. 제1항에 있어서,
   절삭 인서트(10)는 상면으로의 평면도에서 대략 정사각형 형태의 기본 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
3. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상면(11)으로의 평면도로 볼 때, 제1 절삭날(14)의 외측 윤곽은 제2 절삭날(15)의 외측 윤곽과 정렬되지 않는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상면(11)으로의 평면도로 볼 때, 제1 절삭날(14)의 절삭 모서리들은 제2 절삭날(15)의 절삭 모서리들과 정렬되지 않는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   주 여유면들(24, 24', 24'', 24''')은 또한 평면형 면들로서 구성되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상면(11)으로의 평면도로 볼 때, 공통의 절삭 모서리(23)에 의해 연결되는 주 절삭날(21)과 인접한 와이퍼 날(22)은 90°이상의 각(

   

   )을 이루는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   주 날들(21, 21', 21'', 21''')의 길이는 와이퍼 날들(22, 22', 22'', 22''')의 길이보다 4배 이상 더 긴 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   주 여유면들(24, 24', 24'', 24''')과 기준면(XY) 사이에 형성된 외각들(ρ)은 90°또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   와이퍼 여유면들(25, 25', 25'', 25''')과 기준면(XY) 사이에 형성된 외각들(σ)은 90°미만인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    절삭 인서트(10)는 반경방향 절삭 인서트로서 구현되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
11. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 따르는 적어도 하나의 절삭 인서트(10)를 갖는 밀링 공구에 있어서,
    절삭 인서트(10)는 밀링 공구의 지지 바디(100)에 반경방향 배치로 고정되는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.
12. 제11항에 있어서,
    절삭 인서트의 활동 주 날(21)은 대체로 밀링 공구의 회전축(R)을 중심으로 동심인 원통형 표면을 따라 정렬되는 것을 특징으로 하는 밀링 공구.

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