KR20220095219A

KR20220095219A - 절삭 인서트 및 이를 포함하는 절삭 공구 조립체

Info

Publication number: KR20220095219A
Application number: KR1020227018522A
Authority: KR
Inventors: 박창규; 류수진; 백규열
Original assignee: 대구텍 유한책임회사
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-07-06
Also published as: BR112022008601A2; CN114829049A; WO2021096056A1; JP2023501080A; EP4058228A1; EP4058228A4; US20210138563A1

Abstract

절삭 인서트는, 가상 기준면과, 가상 기준면으로부터 상방으로 경사지도록 연장하는 상부 경사면을 포함하는 상면; 상면의 하방에 위치하고 가상 기준면에 대하여 경사지도록 연장하는 하부 경사면을 포함하는 하면; 상면과 하면을 연결하는 복수의 측면을 포함한다. 가상 기준면에 대하여 수직인 중심축을 따라 상면과 하면을 관통하도록 인서트 보어가 형성된다. 상부 경사면과 복수의 측면 중 어느 하나의 측면이 만나는 모서리에는 주절삭 에지가 형성된다. 주절삭 에지가 형성된 측면과 상부 경사면 사이의 제1 각도는 중심축과 하부 경사면 사이의 제2 각도보다 크다.

Description

절삭 인서트 및 이를 포함하는 절삭 공구 조립체

본 개시는 밀링용 절삭 인서트 및 이를 포함하는 절삭 공구 조립체에 관한 것이다.

밀링 머신은 밀링 커터를 회전시켜 테이블을 통해 선형적으로 이송되는 피삭재를 절삭하는데 사용되는 공작 기계이다. 다양한 종류의 밀링 커터가 밀링 머신에 장착되어, 평면 절삭, 홈 절삭, 절단 등의 다양한 종류의 밀링 가공이 수행될 수 있다. 밀링 커터는 커터 바디와 커터 바디에 장착되는 복수의 절삭 인서트를 포함한다. 복수의 절삭 인서트는 커터 바디의 회전축을 중심으로 원주방향을 따라 서로 이격되도록 커터 바디에 장착된다.

커터 바디는 피삭재의 절삭 가공시 발생하는 절삭 저항을 견딜 수 있도록 적절한 기계적 강도를 가진다. 이를 위해, 커터 바디는 적절한 직경을 가질 수 있다. 커터 바디에 장착될 수 있는 절삭 인서트의 최대의 개수는 커터 바디의 직경에 비례하여 증가할 수 있다. 동일한 직경을 갖는 커터 바디에 있어서, 커터 바디에 장착되는 절삭 인서트의 개수가 많아짐에 따라, 생산성이 증대된다. 즉, 커터 바디에 장착되는 절삭 인서트의 개수는 생산성에 정비례한다. 특히, 매우 작은 직경을 갖는 커터 바디의 경우, 절삭 인서트의 개수는 극히 제한된다. 예를 들어, 단 1개 또는 2개의 절삭 인서트가 커터 바디에 장착될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 절삭 인서트가 매우 작은 직경을 갖는 동일한 커터 바디에 추가로 장착된다면, 생산성이 크게 증대될 수 있다.

종래의 밀링 커터에 있어서, 커터 바디의 기계적 강도가 충족되면, 커터 바디에 장착되는 절삭 인서트의 개수가 감소된다. 따라서, 생산성이 낮아질 수 있다. 한편, 생산성을 향상시키기 위해 많은 개수의 절삭 인서트가 커터 바디에 장착되면, 커터 바디의 기계적 강도가 약해질 수 있다. 이와 같이, 커터 바디의 기계적 강도와 생산성 향상을 모두 충족시키기 어렵다.

본 개시의 다양한 실시예들은 종래의 밀링 커터의 적어도 일부 문제점들을 개선 또는 해결한다. 이를 위하여, 본 개시의 다양한 실시예들은 절삭 인서트 및 이를 포함하는 절삭 공구 조립체를 제공한다.

본 개시의 일 측면에 따른 실시예들은 절삭 인서트에 관련된다. 예시적인 실시예에 따른 절삭 인서트는, 가상 기준면과, 가상 기준면으로부터 상방으로 경사지도록 연장하는 상부 경사면을 포함하는 상면; 상면의 하방에 위치하고 가상 기준면에 대하여 경사지도록 연장하는 하부 경사면을 포함하는 하면; 및 상면과 하면을 연결하는 복수의 측면을 포함한다. 가상 기준면에 대하여 수직인 중심축을 따라 상면과 하면을 관통하도록 인서트 보어가 형성된다. 상부 경사면이 복수의 측면 중 어느 하나의 측면과 만나는 모서리에는 주절삭 에지가 형성된다. 주절삭 에지가 형성된 측면과 상부 경사면 사이의 제1 각도는 중심축과 하부 경사면 사이의 제2 각도보다 크다.

일 실시예에 있어서, 측면은, 상부 경사면에 대하여 제1 각도를 가지는 제1 측부 경사면; 및 제1 측부 경사면으로부터 연장하고 상부 경사면에 대하여 제3 각도를 가지는 제2 측부 경사면을 포함할 수 있다. 제3 각도는 제1 각도와 다르다.

일 실시예에 있어서, 제1 각도는 65도 초과이고 85도 미만의 범위일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제2 각도는 50도 초과이고 65도 미만의 범위일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 하부 경사면은 상부 경사면에 대하여 평행할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 하부 경사면은 제1 하부 경사면과 제2 하부 경사면을 포함할 수 있다. 제1 하부 경사면과 제2 하부 경사면은 중심축에 대하여 제2 각도의 2배의 사잇각을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상면과 복수의 측면은 중심축에 대하여 180도 회전대칭일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 주절삭 에지가 형성된 측면에는 중심축을 향하도록 리세스가 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 복수의 측면은, 주절삭 에지가 형성되는 제1 측면; 제1 측면에 대향하는 제2 측면; 제1 측면과 제2 측면을 연결하는 제3 측면; 및 제1 측면과 제2 측면을 연결하고 제3 측면에 대향하는 제4 측면을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 주절삭 에지는 제1 측면 및 제2 측면 중 적어도 하나의 측면과 상부 경사면 사이에 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제3 측면 및 제4 측면 각각은 가상 기준면에 대하여 수직으로 배치될 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 실시예들은 절삭 공구 조립체에 관련된다. 예시적인 실시예에 따른 절삭 공구 조립체는, 복수의 인서트 포켓이 형성되는 커터 바디; 복수의 인서트 포켓에 장착되는 복수의 절삭 인서트; 및 복수의 절삭 인서트를 커터 바디에 고정하는 복수의 클램핑 스크류를 포함한다. 복수의 절삭 인서트 각각은, 가상 기준면과, 가상 기준면으로부터 상방으로 경사지도록 연장하는 상부 경사면을 포함하는 상면; 상면의 하방에 위치하고 가상 기준면에 대하여 경사지도록 연장하는 하부 경사면을 포함하는 하면; 및 상면과 하면을 연결하는 복수의 측면을 포함한다.

가상 기준면에 대하여 수직인 중심축을 따라 상면과 하면을 관통하도록 인서트 보어가 형성된다. 상부 경사면이 복수의 측면 중 어느 하나의 측면과 만나는 모서리에는 주절삭 에지가 형성된다. 주절삭 에지가 형성된 측면과 상부 경사면 사이의 제1 각도는 중심축과 하부 경사면 사이의 제2 각도보다 크다.

일 실시예에 있어서, 인서트 포켓은 하면의 하부 경사면에 맞닿는 경사벽을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 경사벽은, 제1 하부 경사면이 맞닿는 제1 경사벽; 및 제2 하부 경사면과 맞닿는 제2 경사벽을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 절삭 인서트 및 절삭 공구 조립체에 의하면, 하면이 하부 경사면을 포함하고, 절삭 인서트의 주절삭 에지가 형성된 측면과 상부 경사면 사이의 제1 각도가 중심축을 포함하는 제1 수직면과 하부 경사면 사이의 제2 각도보다 크다. 따라서, 동일한 직경을 갖는 커터 바디에 있어서, 커터 바디에 장착되는 절삭 인서트의 개수가 증대될 수 있을 뿐만 아니라 커터 바디의 최대 코어 직경이 확보될 수 있다. 그 결과, 생산성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 커터 바디의 기계적 강도가 충족될 수 있다. 즉, 생산성의 향상 및 커터 바디의 기계적 강도 충족이 동시에 만족될 수 있다.

여기에 포함되고 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면들은, 상술한 일반적인 설명 및 후술하는 실시예의 상세한 설명과 함께 본 개시의 실시예들을 도시하고, 본 개시의 원리를 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 절삭 인서트를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절삭 인서트를 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 절삭 인서트의 저면을 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 절삭 인서트를 도시하는 정면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른 절삭 인서트를 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 취한 부분 단면도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 절삭 공구 조립체를 도시하는 부분 확대도이다.
도 11은 도 9에 도시된 절삭 공구 조립체를 도시하는 저면도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 절삭 인서트를 도시하는 개략적인 저면도이다.
도 13은 비교예에 따른 절삭 인서트를 도시하는 개략적인 저면도이다.

본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시의 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.

본 개시에서, "반경방향(RD)"은 절삭 공구 조립체의 커터 바디의 회전축(RA)(rotational axis)으로부터 멀어지거나 회전축(RA)을 향하는 방향을 의미하는 것으로 정의될 수 있다. "원주방향(CD)"은 회전축(RA)을 중심으로 감싸는 방향을 의미하는 것으로 정의될 수 있다.

본 개시에서 사용되는 "상방", "상" 등의 방향지시어는 첨부된 도면에서 상면이 하면에 대해 위치하는 방향을 기준으로 한다. "하방", "하" 등의 방향지시어는 "상방" 또는 "상"의 반대 방향을 의미한다. 첨부된 도면에 도시하는 절삭 인서트는 달리 배향될 수도 있으며, 이 방향지시어들은 그에 맞추어 해석될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 절삭 인서트를 도시하는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 절삭 인서트(100)는 상면(110), 하면(120), 및 복수의 측면(130)을 포함한다. 상면(110), 하면(120), 및 복수의 측면(130)은 설명의 편의를 위해 구분되지만, 이들 용어가 일 실시예에 따른 절삭 인서트의 절대적인 구성 요소를 정의하는 것은 아니다. 절삭 인서트(100)는 금속의 탄화물 분말을 소결해서 형성된 높은 경도를 갖는 초경합금(hard metal)을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 절삭 인서트(100)는 높은 내마모성을 가지는 탄화 텅스텐과 코발트의 소결 합금(sintered alloy)으로 이루어질 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 절삭 인서트를 도시하는 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상면(110)은 대략적인 사각형의 평면 형상을 가진다. 상면(110)은 가상 기준면(111)과 상부 경사면(112)을 포함한다. 상부 경사면(112)은 가상 기준면(111)으로부터 상방으로 경사지도록 연장한다. 가상 기준면(111)은 상면(110)의 중앙에 배치된다. 일 실시예에 있어서, 가상 기준면(111)은 편평한 면을 포함할 수 있고, 다른 실시예에서 약간 굴곡진 면일 수 있다. 예를 들어, 상부 경사면(112)은 가상 기준면(111)의 양단에서 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 가상 기준면(111)과 상부 경사면(112) 사이에는 상부 경사면(112)의 대략적인 길이 방향을 따라 오목면(113)이 형성될 수 있다. 오목면(113)은 가상 기준면(111)보다 하면(120) 쪽으로 오목하게 형성된다. 피삭재의 절삭시 생성되는 칩(chip)이 오목면(113)을 따라 원활하게 배출될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 절삭 인서트의 저면을 도시하는 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하면(120)은 상면(110)의 하방에 위치한다. 하면(120)은 커터 바디(200)의 일 부분(예를 들어, 인서트 포켓의 경사벽)에 맞닿도록 배치된다. 따라서, 커터 바디(200)가 회전할 때, 하면(120)은 커터 바디(200)에 의해 지지된다. 하면(120)은 가상 기준면(111)에 대하여 경사지도록 연장하는 하부 경사면(121)을 포함한다.

도 4는 도 1에 도시된 절삭 인서트를 도시하는 정면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 측면(130)은 상면(110)과 하면(120)을 연결한다. 상면(110)이 대략적인 사각형과 같은 평면 형상을 가지므로, 복수의 측면(130)은 4개의 측면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 측면(130)은 상면(110)의 가상 기준면(111)에 대하여 수직으로 배치되는 측면들과 가상 기준면(111)에 대하여 경사지게 배치되는 측면들을 포함할 수 있다.

절삭 인서트(100)에는 가상 기준면(111)에 대하여 수직인 중심축(CA)을 따라 상면(110)과 하면(120)을 관통하도록 인서트 보어(140)가 형성된다. 예를 들어, 인서트 보어(140)의 중심축(CA)은 상면(110)의 무게 중심 및 하면(120)의 무게 중심을 지나는 직선으로 정의될 수 있다. 인서트 보어(140)는 상면(110)의 중앙(즉, 가상 기준면(111)의 중앙)에 형성된다. 도 2, 5, 및 6에 도시된 바와 같이, 중심축(CA)은 상면(110), 하면(120), 및 2개의 측면(130)을 지나는 제1 수직면(P1)에 포함될 수 있다.

절삭 인서트(100)에는 상부 경사면(112)이 복수의 측면(130) 중 어느 하나의 측면과 만나는 모서리에는 주절삭 에지(150)가 형성된다. 커터 바디(200)가 회전함에 따라, 피삭재는 주절삭 에지(150)에 의해 절삭된다. 주절삭 에지(150)는 커터 바디(200)의 외측 원주면보다 외측 반경방향으로 돌출하도록 배치된다. 주절삭 에지(150)의 형상은 가공될 피삭재의 형상에 따라 정해질 수 있다. 예를 들어, 주절삭 에지(150)는 상부 경사면(112)이 측면(130)과 만나는 모서리를 따라 연속적으로(continuously) 또는 단속적으로(intermittently) 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 주절삭 에지(150)가 형성되는 측면(130)(예를 들어, 제1 측면(131))은 제1 절삭부(151)와 주절삭 에지(150)의 길이 방향을 따라 제1 절삭부(151)로부터 이격되는 제2 절삭부(152)를 포함할 수 있다. 또한, 주절삭 에지(150)는 제1 절삭부(151)에 형성되는 제1 주절삭 에지(151a)와 제2 절삭부(152)에 형성되는 제2 주절삭 에지(152a)를 포함할 수 있다. 제1 절삭부(151)의 형상은 제2 절삭부(152)의 형상과 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 제1 절삭부(151) 및 제2 절삭부(152)는 피삭재의 최종 가공 형상에 따라 다양하게 변형되어 실시될 수 있다. 제1 절삭부(151) 및 제2 절삭부(152)에는 상부 경사면(112)이 가상 기준면(111)에 대하여 동일한 각도를 가지도록 경사지게 형성되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 제2 주절삭 에지(152a)로 기재되지 않고, 단순히 "주절삭 에지(150)"라고 기재된 용어는 제1 주절삭 에지(151a)를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 취한 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 주절삭 에지(150)가 형성된 측면(130)과 상부 경사면(112) 사이의 제1 각도(α)는 중심축(CA)과 하부 경사면(121) 사이의 제2 각도(β)보다 크다. 여기서, 제1 각도(α)는 제1 절삭부(151)에 있어서 측면(130)과 상부 경사면(112) 사이의 각도이다. 제1 각도(α)가 제2 각도(β)보다 크기 때문에, 절삭 인서트(100)가 커터 바디(200)에 장착될 때, 커터 바디(200)는 후술하는 최대 코어 직경을 가질 수 있다. 제1 각도(α)가 제2 각도(β)보다 크기 때문에, 커터 바디(200)에 장착되는 절삭 인서트(100)의 개수도 증가될 수 있다(예를 들어, 최대 개수의 절삭 인서트(100)가 장착될 수 있다). 즉, 생산성 향상 및 커터 바디의 기계적 강도 충족이 동시에 만족될 수 있다. 또한, 제1 각도(α)가 제2 각도(β)보다 큰 경우의 주절삭 에지(150)의 강도는 제1 각도(α)가 제2 각도(β)와 같거나 그보다 작은 경우의 주절삭 에지(150)의 강도보다 크다. 따라서, 절삭 인서트(100)의 강도도 개선될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 측면(130)은 제1 측부 경사면(130a)과 제2 측부 경사면(130b)을 포함할 수 있다. 제1 측부 경사면(130a)은 상부 경사면(112)에 대하여 제1 각도(α)를 가진다. 제2 측부 경사면(130b)은 제1 측부 경사면(130a)으로부터 연장하고 상부 경사면(112)에 대하여 제3 각도(γ)를 가진다. 제3 각도(γ)는 제1 각도(α)와 다르다. 일 실시예에 있어서, 제2 측부 경사면(130b)은 가상 기준면(111)에 대하여 수직하거나 인서트 보어(140)의 중심축(CA)에 대하여 평행할 수 있다. 상부 경사면(112)과 제1 측부 경사면(130a) 사이의 제1 각도(α)가 상부 경사면(112)과 제2 측부 경사면(130b) 사이의 제3 각도(γ)보다 크다. 제3 각도(γ)는 하부 경사면(121)의 제2 각도(β)의 대각으로 이해될 수 있다. 상부 경사면(112)이 제2 측부 경사면(130b)과 직접적으로 만나도록 구성되는 경우, 상부 경사면(112)과 제2 측부 경사면(130b) 사이의 모서리에 형성되는 주절삭 에지는 예리하게 된다. 상부 경사면(112)과 제1 측부 경사면(130a) 사이의 모서리에 형성되는 주절삭 에지(150)의 강도는 제1 각도(α)와 제3 각도(γ)의 차이만큼 높아질 수 있다. 즉, 상부 경사면(112)이 제1 측부 경사면(130a)에 대하여 제1 각도(α)를 가짐으로써, 주절삭 에지(150)의 강도를 보강할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 각도(α)는 65도 초과이고 85도 미만의 범위일 수 있다. 제1 각도(α)가 65도 이하인 경우, 주절삭 에지(150)의 경사각(rake angle)이 커질 수 있다. 따라서, 주절삭 에지(150)의 강도가 약해져, 절삭 인서트(100)의 내구성이 저하된다. 제1 각도(α)가 85도 이상인 경우, 주절삭 에지(150)의 경사각(rake angle)이 작아질 수 있다. 따라서, 절삭 인서트(100)에 가해지는 절삭 저항이 증가된다.

일 실시예에 있어서, 제2 각도(β)는 50도 초과이고 65도 미만의 범위일 수 있다. 제2 각도(β)가 50도 이하인 경우, 주절삭 에지(150)의 경사각(rake angle)이 커질 수 있다. 따라서, 주절삭 에지(150)의 강도가 약해져, 절삭 인서트(100)의 내구성이 저하된다. 제2 각도(β)가 65도 이상인 경우, 주절삭 에지(150)의 경사각(rake angle)이 작아질 수 있다. 따라서, 절삭 인서트(100)에 가해지는 절삭 저항이 증가된다. 또한, 하부 경사면(121)이 완만해지므로, 동일한 직경을 가지는 커터 바디(200)에 장착될 수 있는 절삭 인서트(100)의 개수가 줄어들 수 있다.

일 실시예에 있어서, 하부 경사면(121)은 상부 경사면(112)에 대하여 평행할 수 있다. 하부 경사면(121)이 상부 경사면(112)에 평행한 경우, 주절삭 에지(150)에 작용하는 절삭력 중 상부 경사면(112)에 수직인 분력이 하부 경사면(121)에 맞닿는 커터 바디(200)의 경사벽(231)(도 10 참조)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.

도 6은 도 2에 도시된 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 취한 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 측면(130)과 상부 경사면(112) 사이에는 제4 각도(δ)가 형성되고, 하부 경사면(121)과 중심축(CA)을 포함하는 제1 수직면(P1) 사이에는 제5 각도(ε)가 형성된다. 여기서, 제4 각도(δ)는 제2 절삭부(152)에 있어서 측면(130)과 상부 경사면(112) 사이의 각도이다. 도 5에 도시된 제1 각도(α)와 제2 각도(β) 사이의 크기 관계, 제1 각도(α)의 최적 범위, 및 제2 각도(β)의 최적 범위는 도 6에 도시된 제4 각도(δ)와 제5 각도(ε) 사이의 크기 관계, 제4 각도(δ)의 최적 범위, 및 제5 각도(ε)의 최적 범위에 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 제2 절삭부(152)의 측면(130)(도 6 참조)은 제1 절삭부(151)의 측면(130)(도 5 참조)과 달리 제2 측부 경사면을 포함하지 않고 상부 경사면(112)으로부터 하부 경사면(121)까지 경사지게 연장한다.

일 실시예에 있어서, 하부 경사면(121)은 제1 하부 경사면(121a)과 제2 하부 경사면(121b)을 포함할 수 있다. 제1 하부 경사면(121a)과 제2 하부 경사면(121b)은 중심축(CA)에 대하여 제2 각도(β)의 2배의 사잇각을 가질 수 있다. 제1 하부 경사면(121a)과 제2 하부 경사면(121b)은 대략적인 V-자 단면 형상 또는 측면 형상을 가진다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 하부 경사면(121a)과 중심축(CA) 사이에 제2 각도(β)가 형성되고, 제2 하부 경사면(121b)과 중심축(CA) 사이에도 제2 각도(β)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 하부 경사면(121a)과 제2 하부 경사면(121b)은 중심축(CA)에 대하여 180도 회전대칭이다. 즉, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 하부 경사면(121a)과 제2 하부 경사면(121b)은 중심축(CA)에 대하여 거울대칭이다. 따라서, 절삭 인서트(100)가 커터 바디(200)에 최초로 장착될 때, 절삭 인서트(100)는 절삭 인서트(100)의 방향성에 관계없이 신속하게 장착될 수 있다. 또한, 제1 하부 경사면(121a)과 제2 하부 경사면(121b)이 중심축(CA)에 대하여 동일한 각도를 가지도록 배치되므로, 피삭재가 절삭될 때, 절삭 인서트(100)가 내측 반경방향 또는 외측 반경방향으로 이동하는 것을 효과적으로 억제하거나 방지할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상면(110) 및 복수의 측면(130)은 중심축(CA)에 대하여 180도 회전대칭일 수 있다. 상면(110)과 복수의 측면(130)이 중심축(CA)에 대하여 180도 회전대칭인 경우, 하나의 절삭 인서트(100)에 2개의 제1 절삭부(151) 및 2개의 제2 절삭부(152)가 형성된다. 따라서, 1개의 제1 절삭부(151) 및 1개의 제2 절삭부(152)가 마모되는 경우, 나머지 제1 절삭부(151) 및 나머지 제2 절삭부(152)가 절삭에 이용될 수 있다. 따라서, 피삭재의 절삭에 소요되는 비용이 절감될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 복수의 측면(130)은 주절삭 에지가 형성되는 제1 측면(131), 제1 측면(131)에 대향하는 제2 측면(132), 제1 측면(131)과 제2 측면(132)을 연결하는 제3 측면(133), 및 제1 측면(131)과 제2 측면(132)을 연결하고 제3 측면(133)에 대향하는 제4 측면(134)을 포함할 수 있다. 제2 측면(132)은 중심축(CA)을 중심으로 제1 측면(131)에 대하여 180도 회전대칭이다. 따라서, 제2 측면(132)에 형성되는 상부 경사면과 주절삭 에지에 대한 상세한 설명은 생략한다. 제3 측면(133)은 도 4에 도시되어 있으며 도 5에 도시된 단면도와 유사한 외관 형상을 가진다. 또한, 제4 측면(134)은 중심축(CA)을 중심으로 제3 측면(133)에 대하여 180도 회전대칭이다.

대향하는 제1 및 제2 측면(131, 132)은, 주절삭 에지들이 상부 경사면(112)과의 교차 지점에 형성되어 있으므로, "절삭용 측면"이다. 대향하는 제3 및 제4 측면(133, 134)은, 주절삭 에지가 상면(110)과의 교차 지점에 형성되어 있지 않으므로, "비절삭용 측면"이다.

도 2, 도 5, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 수직면(P1)은 상면 및 하면 (110, 120)을 지나고 제3 및 제4 비절삭 측면(133, 134)에 수직이다. 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 인서트의 하면(120)은 실질적으로 전부는 아니지만 인서트 깊이의 대부분에 대해, 즉 절삭 측면(131, 132)에 대체로 평행한 방향으로 V-자 형상이다.

일 실시예에 있어서, 주절삭 에지(150)는 제1 측면(131) 및 제2 측면(132) 중 적어도 하나의 측면과 상부 경사면(112) 사이에 형성될 수 있다. 즉, 주절삭 에지(150)는 상부 경사면(112)과 제1 측면(131) 사이 또는 상부 경사면(112)과 제2 측면(132) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 주절삭 에지(150)는 상부 경사면(112)과 제1 측면(131) 사이 및 상부 경사면(112)과 제2 측면(132) 사이에 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제3 측면(133) 및 제4 측면(134) 각각은 가상 기준면(111)에 대하여 수직으로 배치될 수 있다. 따라서, 절삭 인서트(100)는 제3 측면(133) 또는 제4 측면(134)이 커터 바디(200)의 저면(210)과 동일 평면상에 위치하도록 커터 바디(200)에 장착될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 주절삭 에지(150)가 형성된 측면(130)에는 중심축(CA)을 향하도록 리세스(135)가 형성될 수 있다. 즉, 리세스(135)는 제1 측면(131) 및 제2 측면(132) 중 적어도 하나의 측면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 리세스(135)는 제1 절삭부(151)와 제2 절삭부(152)의 사이에 위치할 수 있다. 리세스(135)는 피삭재의 최종 가공 형상에 따라 다양한 다각형, 반타원형, 반원형 등과 같은 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 리세스(135)는 미리 결정된 형상을 갖는 돌기를 피삭재에 가공(mill)하도록 구성된 하나 이상의 리세스 절삭 에지(160)를 구비할 수 있다. 비슷한 방식으로, 제1 및 제2 주절삭 에지(152a, 152b)는 서로 다른 형상을 가져, 돌기의 각 측부에 상이하게 형성된 표면 윤곽을 가공할 수 있다. 돌기와 표면 윤곽은 하나의 밀링 작업에서 동시에 가공될 수 있는 것으로 이해된다.

도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른 절삭 인서트를 도시하는 사시도이다. 도 8은 도 7에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 취한 부분 단면도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 개시의 다른 실시예에 따른 절삭 인서트(100a)는 주절삭 에지(150)가 형성된 측면(130)에 형성된 리세스를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 제1 측면(131) 및 제2 측면(132)에는 리세스가 형성되지 않는다. 예를 들어, 제1 절삭부(151)는 리세스 없이 제2 절삭부(152)에 직접적으로 연결된다. 이 실시예에 있어서, 도 5에 도시된 제1 각도(α)와 제2 각도(β) 사이의 크기 관계, 제1 각도(α)의 최적 범위, 및 제2 각도(β)의 최적 범위는 도 8에 도시된 절삭 인서트(100a)에 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.

도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체를 도시하는 사시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 절삭 공구 조립체(500)는 커터 바디(200), 복수의 절삭 인서트(100), 및 복수의 클램핑 스크류(300)를 포함한다. 이 실시예에 따른 복수의 절삭 인서트(100)의 각각은 도 1 내지 도 6에 도시된 절삭 인서트(100)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있으므로, 복수의 절삭 인서트(100) 각각에 대한 상세한 설명은 생략한다. 따라서, 이하에서는, 커터 바디(200) 및 복수의 클램핑 스크류(300)를 중점적으로 설명한다.

도 10은 도 9에 도시된 절삭 공구 조립체를 도시하는 부분 확대도이며, 하나의 절삭 인서트와 하나의 클램핑 스크류가 분해된 상태를 도시하는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 커터 바디(200)는 저면(210)과 원통부(220)를 포함할 수 있다. 저면(210)은 커터 바디(200)의 회전축(RA)에 대하여 대략적으로 평행하게 배치된다. 원통부(220)는 저면(210)으로부터 수직방향으로 연장한다. 커터 바디(200)의 회전축(RA)을 따른 저면(210)의 반대쪽에는 절삭 공구의 회전구동부가 배치된다. 회전 구동부는 커터 바디(200)에 직접 결합될 수도 있고 다른 부재를 통해 간접적으로 결합될 수 있다. 커터 바디(200)에는 복수의 인서트 포켓(230)이 형성된다. 복수의 인서트 포켓(230) 각각은 저면(210)과 원통부(220)에 저면(210)과 원통부(220)에 걸쳐서 오목하게 함몰되어 형성된다.

도 1 내지 도 6에 도시된 실시예를 통해 상세하게 설명한 바와 같이, 복수의 절삭 인서트(100) 각각은 상면(110), 하면(120), 및 복수의 측면(130)을 포함할 수 있다. 복수의 절삭 인서트(100) 각각에는 인서트 보어(140) 및 주절삭 에지(150)가 형성된다. 복수의 절삭 인서트(100)는 하나의 측면(예를 들어, 제3 측면(133) 또는 제4 측면(134))이 커터 바디(200)의 저면(210)과 동일한 평면을 이루도록 커터 바디(200)에 장착된다.

클램핑 스크류(300)는 복수의 절삭 인서트(100) 각각을 커터 바디(200)에 고정한다. 클램핑 스크류(300)와의 나사 결합을 위해 인서트 포켓(230)에는 스크류 홀(232)이 형성된다. 스크류 홀(232)의 중심축은 인서트 보어(140)의 중심축(CA) 및 클램핑 스크류(300)의 회전축과 일치한다. 절삭 인서트(100)가 인서트 포켓(230)에 놓인 다음, 클램핑 스크류(300)는 절삭 인서트(100)의 인서트 보어(140)를 관통하여 커터 바디(200)에 나사 결합된다. 클램핑 스크류(300)는 절삭 인서트(100)의 가상 기준면(111)에 대하여 수직으로 배치된다.

도 11은 도 9에 도시된 절삭 공구 조립체를 도시하는 저면도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 인서트 포켓(230)은 하면(120)의 하부 경사면(121)에 맞닿는 경사벽(231)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하부 경사면(121)은 제1 하부 경사면(121a)과 제2 하부 경사면(121b)을 포함한다. 제1 하부 경사면(121a)과 제2 하부 경사면(121b)은 중심축(CA)에 대한 제2 각도(β)의 2배의 사잇각을 가질 수 있다. 이 실시예에 있어서, 경사벽(231)은 제1 하부 경사면(121a)과 맞닿는 제1 경사벽(231a) 및 제2 하부 경사면(121b)과 맞닿는 제2 경사벽(231b)을 포함할 수 있다. V-자 형상의 오목부를 형성하는 제1 경사벽(231a) 및 제2 경사벽(231b)은 V-자 형상의 볼록부를 형성하는 제1 하부 경사면(121a) 및 제2 하부 경사면(121b)에 맞물린다. V-형상의 오목부와 볼록부의 상호 맞물림에 의해, 절삭 인서트(100)는 커터 바디(200)의 인서트 포켓(230)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다. 그 결과, 피삭재의 절삭으로 인해 절삭 인서트(100)에 절삭 저항이 작용하더라도, 절삭 인서트(100)가 회전축(RA)에 대하여 외측 반경방향 또는 내측 반경방향으로 이동하는 것을 효과적으로 억제하거나 방지할 수 있다.

도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 절삭 인서트를 도시하는 개략적인 저면도이다. 도 13은 비교예에 따른 절삭 인서트를 도시하는 개략적인 저면도이다. 도 12 및 도 13에 있어서, 도시의 명확화를 위해, 상세한 구성은 생략하고, 일 실시예에 따른 절삭 인서트 및 비교예에 따른 절삭 인서트가 외곽선으로 도시되어 있다.

도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 절삭 인서트(100)가 클램핑 스크류(300)를 통해 직경(D)을 갖는 커터 바디(200)에 장착된 예를 도시한다. 도 13은 비교예에 따른 절삭 인서트(10)가 클램핑 스크류(300)를 통해 커터 바디(200)의 직경(D)과 동일한 직경(D)을 갖는 커터 바디(400)에 배치되는 예를 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 절삭 인서트(100)의 하면(120)은 하부 경사면(121)을 포함한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 절삭 인서트(10)의 하면(12)은 경사면을 포함하지 않는다. 일 실시예에 따른 절삭 인서트(100)에 있어서 회전축(RA)으로부터 주절삭 에지(151a)까지의 반경(R1)은 비교예에 따른 절삭 인서트(10)에 있어서 회전축(RA)으로부터 주절삭 에지(11) 까지의 반경(R2)과 동일하다. 도 13에 도시된 바와 같이, 절삭 인서트(10)의 하면(12)이 경사면을 포함하지 않는 경우, 절삭 인서트(10)는 회전축(RA)에 근접하도록 커터 바디(200)에 결합된다. 따라서, 일 실시예에 따른 코어 직경(D1)이 비교예에 따른 코어 직경(D2)보다 크다. 여기서, 코어 직경은, 절삭 인서트가 커터 바디에 장착된 상태에서, 절삭 공구 조립체의 저면에서 절삭 인서트와 중첩되지 않는 커터 바디의 중앙 영역을 의미한다. 동일한 직경을 갖는 커터 바디에 있어서, 코어 직경이 커질수록, 절삭 인서트를 안정적으로 지지하기 위한 커터 바디의 강도가 커진다. 그 결과, 일 실시예에 따른 커터 바디의 기계적 강도가 비교예에 따른 커터 바디의 기계적 강도 보다 높다.

또한, 도 13에 있어서, 하나의 절삭 인서트와 다른 인접하는 절삭 인서트 사이의 간섭을 회피하고 절삭 인서트(10)를 지지하기 위한 최소한의 강도를 충족하기 위해, 커터 바디에 장착되는 절삭 인서트(10)의 개수가 제한될 수 밖에 없다. 따라서, 일 실시예에 따른 커터 바디(200)에 장착되는 절삭 인서트(100)의 최대 개수는 비교예에 따른 커터 바디(200)에 장착되는 절삭 인서트(10)의 최대 개수보다 많다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

Claims

가상 기준면과, 상기 가상 기준면으로부터 상방으로 경사지도록 연장하는 상부 경사면을 포함하는 상면;
상기 상면의 하방에 위치하고 상기 가상 기준면에 대하여 경사지도록 연장하는 하부 경사면을 포함하는 하면; 및
상기 상면과 상기 하면을 연결하는 복수의 측면
을 포함하고,
상기 가상 기준면에 대하여 수직인 중심축을 따라 상기 상면과 상기 하면을 관통하도록 인서트 보어가 형성되고,
상기 상부 경사면이 상기 복수의 측면 중 어느 하나의 측면과 만나는 모서리에는 주절삭 에지가 형성되고,
상기 주절삭 에지가 형성된 상기 측면과 상기 상부 경사면 사이의 제1 각도는 상기 중심축과 상기 하부 경사면 사이의 제2 각도보다 큰, 절삭 인서트.
제1항에 있어서,
상기 측면은,
상기 상부 경사면에 대하여 상기 제1 각도를 가지는 제1 측부 경사면; 및
상기 제1 측부 경사면으로부터 연장하고 상기 상부 경사면에 대하여 제3 각도를 가지는 제2 측부 경사면을 포함하고,
상기 제3 각도는 상기 제1 각도와 다른, 절삭 인서트.
제1항에 있어서,
상기 제1 각도는 65도 초과이고 85도 미만의 범위인, 절삭 인서트.
제1항에 있어서,
상기 제2 각도는 50도 초과이고 65도 미만의 범위인, 절삭 인서트.
제1항에 있어서,
상기 하부 경사면은 상기 상부 경사면에 대하여 평행한, 절삭 인서트.
제1항에 있어서,
상기 하부 경사면은 제1 하부 경사면과 제2 하부 경사면을 포함하고,
상기 제1 하부 경사면과 제2 하부 경사면은 상기 중심축에 대하여 상기 제2 각도의 2배의 사잇각을 갖는, 절삭 인서트.
제1항에 있어서,
상기 상면과 상기 복수의 측면은 상기 중심축에 대하여 180도 회전대칭인, 절삭 인서트.
제1항에 있어서,
상기 주절삭 에지가 형성된 상기 측면에는 상기 중심축을 향하도록 리세스가 형성되는, 절삭 인서트
제1항에 있어서,
상기 복수의 측면은,
상기 주절삭 에지가 형성되는 제1 측면;
상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면;
상기 제1 측면과 상기 제2 측면을 연결하는 제3 측면; 및
상기 제1 측면과 상기 제2 측면을 연결하고 상기 제3 측면에 대향하는 제4 측면을 포함하는, 절삭 인서트.
제9항에 있어서,
상기 주절삭 에지는 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면 중 적어도 하나의 측면과 상기 상부 경사면 사이에 형성되는, 절삭 인서트.
제9항에 있어서,
상기 제3 측면 및 상기 제4 측면 각각은 상기 가상 기준면에 대하여 수직으로 배치되는, 절삭 인서트.
복수의 인서트 포켓이 형성되는 커터 바디;
상기 복수의 인서트 포켓에 장착되는 복수의 절삭 인서트; 및
상기 복수의 절삭 인서트를 상기 커터 바디에 고정하는 복수의 클램핑 스크류
를 포함하고,
상기 복수의 절삭 인서트 각각은,
가상 기준면과, 상기 가상 기준면으로부터 상방으로 경사지도록 연장하는 상부 경사면을 포함하는 상면;
상기 상면의 하방에 위치하고 상기 가상 기준면에 대하여 경사지도록 연장하는 하부 경사면을 포함하는 하면; 및
상기 상면과 상기 하면을 연결하는 복수의 측면
을 포함하고,
상기 가상 기준면에 대하여 수직인 중심축을 따라 상기 상면과 상기 하면을 관통하도록 인서트 보어가 형성되고,
상기 상부 경사면이 상기 복수의 측면 중 어느 하나의 측면과 만나는 모서리에는 주절삭 에지가 형성되고,
상기 주절삭 에지가 형성된 상기 측면과 상기 상부 경사면 사이의 제1 각도는 상기 중심축과 상기 하부 경사면 사이의 제2 각도보다 큰, 절삭 공구 조립체.
제12항에 있어서,
상기 인서트 포켓은 상기 하면의 상기 하부 경사면에 맞닿는 경사벽을 포함하는, 절삭 공구 조립체.
제13항에 있어서,
상기 하부 경사면은 제1 하부 경사면과 제2 하부 경사면을 포함하고,
상기 제1 하부 경사면과 상기 제2 하부 경사면은 상기 중심축에 대하여 상기 제2 각도의 2배의 사잇각을 갖는, 절삭 공구 조립체.
제14항에 있어서,
상기 경사벽은,
상기 제1 하부 경사면이 맞닿는 제1 경사벽; 및
상기 제2 하부 경사면과 맞닿는 제2 경사벽을 포함하는, 절삭 공구 조립체.
가상 기준면과, 상기 가상 기준면의 반대쪽으로부터 상방으로 경사지도록 연장하는 제1 및 제2 상부 경사면을 포함하는 상면;
상기 상면의 하방에 배치되고, 상방으로 경사지고 대향하는 방향에 있어서 외측으로 경사지도록 연장하는 제1 및 제2 하부 경사면을 포함하는 V-자 형상의 하면;
상기 상면과 상기 하면을 연결하고, 대향하는 제1 및 제2 절삭 측면과, 대향하는 제3 및 제4 비절삭 측면을 포함하는 복수의 측면;
상기 가상 기준면에 대하여 수직인 중심축을 따라 상기 상면과 상기 하면을 관통하는 인서트 보어;
상기 중심축을 포함하고, 상기 상면 및 상기 하면을 관통하고, 상기 대향하는 제3 및 제4 비절삭 측면에 대하여 수직인 제1 수직면;
상기 상부 경사면이 상기 제1 절삭 측면과 만나는 모서리에 형성되는 주절삭 에지
를 포함하고,
상기 제1 절삭 측면과 상기 제1 상부 경사면 사이의 제1 각도는 상기 제1 수직면과 상기 제1 하부 경사면 사이의 제2 각도보다 큰, 절삭 인서트.
제16항에 있어서,
상기 제1 각도는 65도 초과이고 85도 미만의 범위이고,
상기 제2 각도는 50도 초과이고 65도 미만의 범위인, 절삭 인서트.
제18항에 있어서,
상기 절삭 인서트는 상기 중심축을 중심으로 180도 회전 대칭인, 절삭 인서트.
제16항에 있어서,
상기 제1 절삭 측면에는 상기 중심축을 향하도록 리세스가 형성되고,
상기 리세스는 상기 주절삭 에지를 서로 이격된 제1 주절삭 에지 및 제2 주절삭 에지로 나누는, 절삭 인서트.
제19항에 있어서,
상기 리세스는 미리 결정된 형상을 갖는 돌기를 피삭재에 가공하도록 구성되는 하나 이상의 리세스 절삭 에지를 포함하고,
상기 서로 이격된 제1 및 제2 주절삭 에지는 서로 형상이 다르게 상기 리세스의 각 측부에 형성되고, 상기 피삭재에 있어서 상기 돌기의 각 측부에 다른 형상의 표면 윤곽을 동시에 가공하도록 구성되는, 절삭 인서트.