KR20190081058A - 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절삭공구와의 체결성을 높이고 활용 가능한 절삭날 개수도 증가시킬 수 있는 절삭 인서트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 경사절인과, 상기 경사절인에 연장되는 부절인과, 상기 부절인에 연장되는 코너절인과, 상기 코너절인에 연장되는 주절인을 구비하는 제1 면을 포함하며, 체결홀이 주절인여유면에 구비되고, 상기 체결홀의 중심을 통과하는 가상 중심선을 중심으로 등간격으로 상기 제1 면이 3개 형성되고, 상기 제1 면의 일단에는 상기 부절인으로부터 연장되는 부절인여유면이 구비되고, 상기 절삭 인서트의 하면에는 상기 여유면부의 반대방향으로 삼각기둥 형상의 돌출부가 형성된다.

Description

절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구{Cutting insert and cutting tool mounted with the same}

본 발명은 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭 공구에 관한 것이다.

일반적으로, 절삭 인서트는, 공작 기계에 장착된 절삭 공구에 체결되어 철, 비철금속, 비금속 재료 등으로 구성된 피삭재를 절삭 가공하는데 사용된다.

이러한 절삭 인서트는, 상면과 하면 사이를 연결하는 각각의 측면이 그 중심을 기준으로 180˚ 회전 대칭되는 형상을 가져 상면측 절인과 하면측 절인을 모두 사용할 수 있는 양면형 절삭 인서트와, 상면측 절인만을 사용하는 편면형 절삭 인서트로 대별된다.

종래의 기술로 한국공개특허공보 제2015-0020286호에 개시된 절삭 삽입체(cutting insert)는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 삽입체 주연 표면(36)에 의해 연결되는 대향하는 삽입체 상부 및 베이스 표면(32, 34)과, 적어도 하나의 절삭 에지(38)와, 삽입체 베이스 표면(34)에 인접하게 형성되는 삽입체 슬립 방지 배열(40)을 포함한다. 그리고 삽입체 슬립 방지 배열(40)은 제1 및 제2 삽입체 접촉 표면(42A, 42B)과, 무딘 형상을 가지며 삽입체 베이스 표면(34)에 대해 횡단하도록 배향되는 삽입체 액추에이터 표면(44)을 포함한다.

참고로, 배경기술에 기재된 도면부호는 설명의 편의상 해당 특허문헌에서 사용된 것을 그대로 사용한 것으로, 후술할 본 발명의 상세한 설명에 사용되는 도면부호와 중복 되더라도 동일한 구성요소를 가리키는 것은 아니다(이하 동일).

그런데 상술한 종래의 절삭 인서트는 평행사변형 모양을 가지고 있고, 상부 표면(32)에 체결홀이 형성되어 있으며 또한 베이스 표면(34)에는 절삭 인서트의 평행사변형 모양에 대응하여 평행사변형 모양의 돌출부(즉, 삽입체 슬립 방지 배열; 40)가 형성되어 있어, 사용할 수 있는 절삭날의 개수가 2개로 적어 활용성이 떨어지는 문제가 있다.

한편, 다른 종래의 기술로서, 도 13에 도시되어 있는 바와 같이 한국공개특허공보 제2004-0045830호에 절삭 삽입체가 개시되어 있는데, 상기 절삭 삽입체는 원통형 돌기(82)를 구비하고 있어, 절삭 공구와의 체결시 상대적으로 슬라이딩이 쉽게 발생할 수 있어 체결성이 안정적이지 못한 문제가 있다.

한국공개특허공보 제2015-0020286호 (공개일: 2015. 2. 25.) 한국공개특허공보 제2004-0045830호 (공개일: 2004. 6. 02.)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 절삭공구와의 체결성을 높이고 활용 가능한 절삭날 개수도 증가시킬 수 있는 절삭 인서트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 경사절인과, 상기 경사절인에 연장되는 부절인과, 상기 부절인에 연장되는 코너절인과, 상기 코너절인에 연장되는 주절인을 구비하는 제1 면을 포함하며, 체결홀이 주절인여유면에 구비되고, 상기 체결홀의 중심을 통과하는 가상 중심선을 중심으로 등간격으로 상기 제1 면이 3개 형성되고, 상기 제1 면의 일단에는 상기 부절인으로부터 연장되는 부절인여유면이 구비되고, 상기 절삭 인서트의 하면에는 상기 주절인여유면의 반대방향으로 삼각기둥 형상의 돌출부가 형성된다.

또한, 상기 돌출부를 내려다본 상기 절삭 인서트의 평면도 상에서, 상기 돌출부의 모서리의 가상연장선과 이에 대응하는 상기 부절인여유면의 모서리의 가상연장선은 서로 평행하지 않다.

또한, 상기 돌출부의 모서리의 가상연장선과 상기 부절인여유면의 모서리의 가상연장선이 서로 이루는 각도는 0°보다 크고 20°보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 상기 주절인여유면에는 상기 주절인에 각각 인접하는 제1 여유면이 상기 가상 중심선을 중심으로 등 간격으로 3개 형성되고, 상기 체결홀의 둘레에는 제2 여유면이 평탄하게 형성되며, 상기 제1 여유면은 상기 체결홀에서 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 형성된다.

또한, 상기 제1 여유면은 상기 코너절인에서 멀어지는 방향으로 갈수록 그 폭이 점점 줄어들 수 있다.

또한, 상기 제1 면의 일단에는 상기 경사절인으로부터 연장되는 경사절인여유면, 상기 코너절인으로부터 연장되는 코너절인여유면이 더 구비되고, 상기 제1 면의 타단에는 상기 부절인으로부터 연장되는 부절인경사면, 상기 경사절인으로부터 연장되는 경사절인경사면, 상기 코너절인으로부터 연장되는 코너절인경사면이 각각 구비된다.

상술한 바와 같은 절삭 인서트가 장착되는 절삭공구로서, 상기 절삭공구는 상기 절삭 인서트의 돌출부의 측면 및 하면에 각각 접촉하고, 상기 돌출부에 대응하는 삼각기둥 형상을 가진 오목부를 구비한다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

돌출부 모서리의 가상 연장선과 부절인여유면 모서리의 가상 연장선이 서로 평행하지 않게 미리 정해진 각도를 이루도록 형성함으로써, 절삭공구(홀더)의 시트부의 살두께를 더 크게 확보함으로써 절삭공구의 시트부의 강성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 돌출부를 가진 종래의 평행사변형, 직사각형의 절삭 인서트가 활용 가능한 절삭날 수(소위, 코너수)가 2개인데 비하여, 본 발명의 절삭 인서트는 활용 가능한 절삭날 수를 3개로 증가시킬 수 있으므로 하나의 절삭 인서트로 사용할 수 있는 코너수를 증가시킴으로써 경제성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트를 주절인여유면에서 바라본 사시도이다.
도 2는 도 1의 절삭 인서트를 제1 면에서 바라본 평면도이다.
도 3은 도 1의 절삭 인서트를 하면에서 바라본 사시도이다.
도 4는 도 1의 절삭 인서트를 돌출부 방향으로 내려다본 평면도이다.
도 5는 도 1의 절삭 인서트와 절삭공구(홀더)의 결합 관계를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 절삭공구의 시트부의 확대도이다.
도 7은 절삭 인서트의 각도(α)가 0°인 경우, 이에 대응하여 절삭공구에 오목부가 형성된 모습을 보여주고 있다.
도 8은 절삭 인서트의 각도(α)가 5°인 경우, 이에 대응하여 절삭공구에 오목부가 형성된 모습을 보여주고 있다.
도 9는 절삭 인서트의 각도(α)가 25°인 경우, 이에 대응하여 절삭공구에 오목부가 형성된 모습을 보여주고 있다.
도 10은 도 1의 절삭 인서트의 P-P 방향으로의 절단면도를 나타낸다.
도 11 내지 도 13은 종래의 절삭 인서트를 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트를 주절인여유면에서 바라본 사시도를, 도 2는 도 1의 절삭 인서트를 제1 면에서 바라본 평면도를, 도 3은 도 1의 절삭 인서트를 하면에서 바라본 사시도를, 도 4는 도 1의 절삭 인서트를 돌출부 방향으로 내려다본 평면도를 각각 나타낸다.

도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는 경사절인(1)과, 경사절인(1)에 연장되는 부절인(2)과, 부절인(2)에 연장되는 코너절인(3)과, 코너절인(3)에 연장되는 주절인(4)을 구비하는 제1 면(5)을 포함한다. 참고로, 도면부호 54는 경사절인(1)의 경사면을, 도면부호 55는 부절인(2)의 경사면을, 도면부호 56은 코너절인(3)의 경사면을, 도면부호 57은 주절인(4)의 경사면을 각각 나타낸다.

본 발명의 절삭 인서트는 체결홀(9)이 주절인여유면(7)에 구비된, 소위, 탄젠셜 타입(tangential type)으로 형성된다.

도 1 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 체결홀(9)의 중심을 통과하는 가상 중심선(A)을 중심으로 동일한 간격(120°간격)으로 제1 면(5)이 3개 형성된다. 따라서, 본 발명의 절삭 인서트는 대략 삼각형 모양을 가지게 되며, 이는 후술하는 삼각기둥 형상의 돌출부와 함께, 활용 가능한 절삭날수(코너수)가 3개가 되도록 한다.

한편, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 면(5)의 일단에는 부절인(2)으로부터 연장되는 부절인여유면(52)이 구비된다. 참고로, 도면부호 51은 경사절인(1)의 여유면을, 도면부호 53은 코너절인(3)의 여유면을 각각 나타낸다.

절삭 인서트의 하면(6)에는 주절인여유면(7)의 반대방향으로 삼각기둥 형상의 돌출부(8)가 형성된다. 한편, 도 4에서 볼 때, 이들 삼각기둥의 꼭지점 부위는 응력집중 방지를 위해 라운딩 처리가 되어 있다. 그리고 돌출부(8)는 절삭공구(홀더)와 체결되는 체결하면(81)과 체결측면(82)을 구비한다.

돌출부(8)를 내려다본 절삭 인서트의 평면도(도 4) 상에서, 돌출부(8)의 모서리(83)의 가상 연장선(C)과 이에 대응하는 부절인여유면(52)의 모서리(521)의 가상 연장선(B)은 서로 평행하지 않고 미리 정해진 각도를 이룬다. 여기서, 돌출부 모서리(83)의 가상 연장선(C)과 부절인여유면 모서리(521)의 가상 연장선(B)이 서로 이루는 각도(α)는 0°보다 크고 20°보다 작은 것이 바람직하다.

도 5에는 본 발명에 따른 절삭 인서트가 장착되는 절삭공구(홀더, holder)가 도시되어 있다.

절삭공구는 절삭 인서트가 장착되는 시트부(10)를 구비하는데, 시트부(10)에는 절삭 인서트의 돌출부(8)에 대응하는 삼각기둥 형상을 가진 오목부(100)가 형성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 오목부(100)는 절삭 인서트의 돌출부(8)의 측면(82) 및 하면(81)에 각각 접촉하는 오목부측면(102) 및 오목부하면(101)을 구비한다. 또한, 체결수단(스크루)(S)이 체결되는 체결홀이 오목부하면(101)에 형성되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 돌출부 모서리(83)의 가상 연장선(C)과 부절인여유면 모서리(521)의 가상 연장선(B)이 서로 이루는 각도(α)는 서로 평행하지 않고, 바람직하게는 0°보다 크고 20°보다 작은 각도를 이룸으로써, 절삭공구 시트부(10)의 강성 저하를 방지하고, 또한 절삭공구와 절삭 인서트 간의 양호한 체결력도 확보할 수 있게 된다.

이와 관련하여, 도 7 및 도 8은 절삭 인서트의 각도(α)가 각각 0°및 5°인 경우, 이에 대응하여 절삭공구에 오목부(100)가 형성되어 있는 모습을 보여주고 있으며, 도 9에는 절삭 인서트의 각도(α)가 25°인 경우, 이에 대응하여 절삭공구에 오목부(100)가 형성되어 있는 모습을 보여주고 있다.

이로부터 알 수 있는 바와 같이, 절삭 인서트에서 돌출부 모서리(83)의 가상 연장선(C)과 부절인여유면 모서리(521)의 가상 연장선(B)이 서로 평행한 경우(도 7) 즉, 각도(α)가 0°인 경우에 대비하여, 본 발명의 절삭인서트와 같이, 돌출부 모서리(83)의 가상 연장선(C)과 부절인여유면 모서리(521)의 가상 연장선(B)이 서로 평행하지 않게, 예를 들면 각도(α)가 5°인 경우가 시트부(10)의 살두께를 상대적으로 더 크게 확보함으로써 절삭공구의 시트부(10)의 강성 저하를 방지할 수 있다. 또한, 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 각도(α)가 25°인 경우에는 오목부(100)의 좌측 하단 꼭지점 부위가, 절삭 인서트의 하면(6)과 접촉하는 절삭공구의 면을 파고 들어가 오히려 시트부 강성 저하를 가져올 우려가 있으며, 본 발명자는 각도(α)가 20°인 경우가 오목부(100)의 좌측 하단 꼭지점 부위가 절삭 인서트의 하면과 접촉하는 절삭공구의 면을 파고들어가지 않으면서 시트부(10)의 살두께를 최대한 확보할 수 있는 임계치임을 확인하였다. 따라서, 본 발명에서는 돌출부 모서리(83)의 가상 연장선(C)과 부절인여유면 모서리(521)의 가상 연장선(B)이 서로 이루는 각도(α)는 서로 평행하지 않다. 또한, 각도(α)는 0°보다 크고 20°보다 작은 각도를 이루는 것이 바람직하다.

또한, 돌출부 모서리(83)의 가상 연장선(C)과 부절인여유면 모서리(521)의 가상 연장선(B)이 서로 이루는 각도를 상술한 바와 같이 형성함으로써, 절삭 인서트의 돌출부(8)를 형성하는 3개 모서리(83)의 길이의 합을 충분히 길게 확보할 수 있는바, 이로 인해 절삭공구와의 체결시 절삭공구의 오목부측면(102)과 접촉하는 체결측면(82)을 넓게 확보할 수 있으므로 결과적으로 우수한 체결력을 달성할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 주절인여유면(7)에는 주절인(4)에 각각 인접하는 제1 여유면(71)이 가상 중심선(A)을 중심으로 등 간격으로 3개 형성되고, 체결홀(9)의 둘레에는 제2 여유면(72)이 평탄하게 형성된다.

여기서, 제1 여유면(71)은 코너절인(3)에서 멀어지는 방향으로 갈수록 그 폭이 점점 줄어들게 형성된다. 그 이유는 본 발명의 주절인(4)에 헬릭스(Helix)가 적용될 경우, 고절입 가공 시 코너절인(3)으로부터 가장 먼　주절인(4)의 끝부분의 여유각이 더 필요하게 된다.　그러므로　역포지(reversely positive) 형상을 둘 경우 가공시 주절인(4)의 가장 끝부분의 여유각이 부족할 수 있으므로 본 발명에서와 같이 여유면 폭을 좁게 두어　가공시 여유를 더 확보할 수 있게 된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 여유면(71)은 체결홀(9)에서 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 형성된다. 이를 통하여 절삭 과정 중에 피삭재로부터 떨어져나온 칩(chip)이 진입할 경우 제1 여유면(71)을 타고 상향으로 흘러나가게 하여 절삭공구와의 체결에 사용된 스크루(screw)의 헤드부가 칩과의 충돌로 인해 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

덧붙여, 본 발명의 절삭 인서트는 대략 삼각형 형상을 가지고, 제1 면(5)의 일단에는 경사절인(1)으로부터 연장되는 경사절인여유면(51), 부절인(2)으로부터 연장되는 부절인여유면(52), 코너절인(3)으로부터 연장되는 코너절인여유면(53)이 구비되고, 제1 면(5)의 타단에는 부절인(2)으로부터 연장되는 부절인경사면(55), 경사절인(1)으로부터 연장되는 경사절인경사면(54), 코너절인(3)으로부터 연장되는 코너절인경사면(56)이 각각 구비되는 구성 등을 통하여 활용 가능한 코너수를 3개로 증가시킬 수 있어, 경제성이 증대된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 경사절인 2: 부절인
3: 코너절인 4: 주절인
5: 제1 면 51: 경사절인여유면
52: 부절인여유면 53: 코너절인여유면
6: 절삭 인서트의 하면 7: 주절인여유면
8: 돌출부
81: 체결하면 82: 체결측면
9: 체결홀 10: 절삭공구의 시트부
100: 오목부 101: 오목부하면
102: 오목부측면

Claims (7)

1. 경사절인과, 상기 경사절인에 연장되는 부절인과, 상기 부절인에 연장되는 코너절인과, 상기 코너절인에 연장되는 주절인을 구비하는 제1 면을 포함하며,
   체결홀이 주절인여유면에 구비되고,
   상기 체결홀의 중심을 통과하는 가상 중심선을 중심으로 등간격으로 상기 제1 면이 3개 형성되고,
   상기 제1 면의 일단에는 상기 부절인으로부터 연장되는 부절인여유면이 구비되고,
   상기 절삭 인서트의 하면에는 상기 주절인여유면의 반대방향으로 삼각기둥 형상의 돌출부가 형성된
   절삭 인서트.
2. 제1항에서,
   상기 돌출부를 내려다본 상기 절삭 인서트의 평면도 상에서, 상기 돌출부의 모서리의 가상연장선과 이에 대응하는 상기 부절인여유면의 모서리의 가상연장선은 서로 평행하지 않는 절삭 인서트.
3. 제2항에서,
   상기 돌출부의 모서리의 가상연장선과 상기 부절인여유면의 모서리의 가상연장선이 서로 이루는 각도는 0°보다 크고 20°보다 작은 절삭 인서트.
4. 제1항에서,
   상기 주절인여유면에는 상기 주절인에 각각 인접하는 제1 여유면이 상기 가상 중심선을 중심으로 등 간격으로 3개 형성되고, 상기 체결홀의 둘레에는 제2 여유면이 평탄하게 형성되며,
   상기 제1 여유면은 상기 체결홀에서 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 형성되는 절삭 인서트.
5. 제4항에서,
   상기 제1 여유면은 상기 코너절인에서 멀어지는 방향으로 갈수록 그 폭이 점점 줄어드는 절삭 인서트.
6. 제5항에서,
   상기 제1 면의 일단에는 상기 경사절인으로부터 연장되는 경사절인여유면, 상기 코너절인으로부터 연장되는 코너절인여유면이 더 구비되고,
   상기 제1 면의 타단에는 상기 부절인으로부터 연장되는 부절인경사면, 상기 경사절인으로부터 연장되는 경사절인경사면, 상기 코너절인으로부터 연장되는 코너절인경사면이 각각 구비되는,
   절삭 인서트.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트가 장착되는 절삭공구로서,
   상기 절삭 인서트의 돌출부의 측면 및 하면에 각각 접촉하고, 상기 돌출부에 대응하는 삼각기둥 형상을 가진 오목부를 구비하는 절삭공구.

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