KR100850660B1

KR100850660B1 - 인덱서블 커팅 인서트와 이를 구비한 절삭 공구 및인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법

Info

Publication number: KR100850660B1
Application number: KR1020040082325A
Authority: KR
Inventors: 룬드발예란
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2008-08-07
Also published as: US7597510B2; KR20050036793A; CN1611316B; US20050135884A1; EP1524051B1; SE0302703D0; SE526770C2; US7455482B2; CN1611316A; SE0302703L; EP1524051A3; EP1524051A2; US20070258779A1

Abstract

본 발명은 인덱서블 커팅 인서트 (1) 의 제조 방법에 관한 것으로서, 서로 떨어진 둘 이상의 칩 제거날 (4, 5) 및 공구 본체 (2) 에 대한 상기 칩 제거날 (4, 5) 의 공간적 위치를 결정하기 위한 위치결정면 (10), 예를 들면 톱니형 연결면에 있는 홈 (9', 9") 의 플랭크면을 구비한 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 위치결정면은, 상기 커팅 인서트 (1) 의 실제 형상에 관계없이, 하나 이상의 제 1 위치결정면 또는 홈 (9') 이 제 1 절삭날 (4) 에 대해 정확히 미리 정해진 위치에 형성되는 제 1 작업 단계와, 하나 이상의 제 2 위치결정면 또는 홈 (9") 이 제 2 절삭날 (5) 에 대해 상기 제 1 절삭날 (4) 에 대한 제 1 위치결정면의 위치와 동일한 위치에 형성되는 제 2 작업 단계를 포함하는, 2회 이상의 작업 단계에서 소재 제거 가공을 하여 형성된다. 또한, 본 발명은 인덱서블 커팅 인서트와 이를 구비한 절삭 공구에 관한 것이다.

Description

인덱서블 커팅 인서트와 이를 구비한 절삭 공구 및 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법{METHOD FOR THE MANUFACTURE OF INDEXABLE CUTTING INSERTS AS WELL AS AN INDEXABLE CUTTING INSERT AND A CUTTING TOOL HAVING SUCH A CUTTING INSERT}

도 1 은 절삭 공구의 본체의 인서트 시트(insert seat)에 배치된 커팅 인서트를 개략적으로 나타낸 부분 정면도이다.

도 2 는 측면에서 볼 때, 인서트 시트로부터 분리된 커팅 인서트와 공구 본체의 종단면도이다.

도 3 은 제 1 가공 작업 시에 지그(jig)에 배치된 커팅 인서트를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4 는 제 2 가공 작업 시에 지그에 배치된 커팅 인서트를 도시한 유사 도면이다.

도 5 는 완전 가공 상태의 커팅 인서트를 도시한 측면도이다.

도 6 은 완전 가공 상태의 커팅 인서트의 바닥면을 도시한 평면도이다.

도 7 은 본 발명에 따른 커팅 인서트의 다른 실시 형태를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 8 은 도 7 에 따른 커팅 인서트의 바닥면을 도시한 평면도이다.

도 9 는 도 7 과 도 8 에 따른 커팅 인서트의 가공 작업을 개략적으로 나타 낸 측면도이다.

도 10 은 본 발명에 따른 커팅 인서트를 구비한 밀링 커터 헤드의 형상에 있는 공구 본체의 측면도이다.

도 11 은 도 10 에 따른 밀링 커터 헤드의 정면도이다.

도 12 는 상기 밀링 커터 헤드의 사시도이다.

도 13 은 상기 밀링 커터 헤드의 인서트 시트에 설치되어 밀링 커터 헤드에 포함되는 커팅 인서트의 확대된 평면도이다.

도 14 는 도 13 에 도시된 단면 A - A 의 단면도이다.

도 15 는 도 13 에 도시된 B - B 방향에서 본 측면도이다.

도 16 은 밀링 커터에 장착된 본 발명에 따른 커팅 인서트의 다른 실시 형태를 도시한 부분 사시도이다.

도 17 은 다른 각도에서 본 상기 커팅 인서트를 도시한 사시도이다.

도 18 은 도 16 과 도 17 에 따른 커팅 인서트의 바닥면을 도시한 사시도이다.

도 19 는 상기 밀링 커터의 부속 인서트 시트와 함께 커팅 인서트를 도시한 측면도이다.

도 20 은 상기 커팅 인서트를 단독으로 도시한 측면도이다.

도 21 은 상기 커팅 인서트의 바닥면과 함께 인서트 시트를 도시한 평면도이다.

도 22 는 상기 커팅 인서트의 바닥면을 도시한 사시도이다.

도 23 은 도 22 에 따른 커팅 인서트의 평면도이다.

도 24 는 제 2 가공 작업 시에 도 22 와 도 23 에 따른 커팅 인서트를 도시한 사시도이다.

도 25 는 도 24 에 따른 커팅 인서트의 평면도이다.

도 26 은 4 회의 가공 작업을 마친 커팅 인서트의 사시도이다.

도 27 은 도 26 에 따른 상기 커팅 인서트의 평면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 커팅 인서트 2 : 공구 본체

3 : 인서트 시트 4 : 제 1 절삭날

5 : 제 2 절삭날 6 : 커팅 인서트의 상부면

7 : 커팅 인서트의 바닥면 8 : 커팅 인서트의 측면

9 : 홈 10 : 플랭크면

11 : 커팅 인서트의 리지 12 : 인서트 시트의 리지

13 : 지그 14 : 지지면

15 : 받침면 16 : 가공 공구

17 : 얕은 홈 단부 18 : 깊은 홈 단부

19 : 단부 선 20 : 기준면

21 : 홈 바닥 22 : 밀링 커터

23 : 칩 포켓 24 : 조임 나사

25 : 커팅 인서트의 구멍 26 : 나사 구멍

27 : 커팅 인서트의 코너 28 : 와이퍼 날

29 : 축방향 스톱부(axial stop) 30 : 가공되지 않은 표면부

본 발명은 인덱서블(indexable) 커팅 인서트의 제조 방법에 관한 것으로, 서로 떨어진 둘 이상의 칩 제거날 및 공동 절삭 공구에 대하여 상기 칩 제거날의 공간적 위치를 결정하기 위한 위치결정면을 구비하는 커팅 인서트의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기된 인덱서블 커팅 인서트에 관한 것이다.

일반적으로, 절삭 공구 또는 칩 제거 공구의 인덱서블 커팅 인서트는 폐기되기 전까지 개별적으로 마모되는 2개 이상의 절삭날을 갖는다. 이 커팅 인서트는 밀링 커터 헤드, 드릴, 보링 바 등과 같은 공구 본체의 인서트 시트에 고정이 가능하고, 하나 이상의 커팅 인서트와 결합하여 완전하고 기능적인 공구가 된다. 절삭 공구의 종래 기술에서는, 인서트 시트는 커팅 인서트의 평바닥면이 접하는 인서트 시트의 평바닥면에 의해 범위가 정해지는 포켓을 구비하고, 서로 소정의 각도로 배향되어 있는 두 개의 쇼울더 표면(shoulder surface)을 구비하며, 상기 쇼울더 표면에 대하여 커팅 인서트의 두 개의 경사진 측면(여유면)이 가압된다. 최근에 이러한 인서트 시트는 커팅 인서트와 공구 본체의 톱니형 연결면으로 대체되는 경향이 증가되고 있다. 톱니형 연결면은 상기 커팅 인서트의 바닥면에 형성 된 하나 이상의 리지(ridge)를 포함하고, 이 리지는 홈으로 둘러싸여 있고, 인서트 시트의 리지에 의해 형성된 하나 이상의 보조 홈에 기계적으로 맞물릴 수 있다(그 역도 마찬가지이다). 이러한 형태의 연결면은 커팅 인서트와 공구 본체 사이의 결합 또는 그 밖에 다른 부품들 사이의 결합이 비틀림에 대해 저항력있고 신뢰성있는 결합이 되도록 하고, 이러한 결합은 측방향으로 지지하는 쇼울더 표면의 제거가 가능하게 한다.

커팅 인서트와 공구 본체 사이의 모든 결합에 있어서 일반적으로는, 인서트 시트가 얼마나 현실화되어 있는가와 관계없이, 커팅 인서트는 다수의 위치결정면을 포함하고, 이는 작동하는 순간에 각각의 절삭날의 정확한 공간적 위치를 결정하며, 외부로 노출된 위치에 인덱스되어 상기 절삭날이 소재를 가공할 수 있다. 평바닥면과 측방향 지지면을 포함하는 인서트 시트에 대한 구식의 단순 커팅 인서트에 있어서, 상기 위치결정면은 상기 커팅 인서트의 여유면, 즉 커팅 인서트의 상부 또는 바닥면 사이에 있는 측면을 포함한다. 그러나 톱니형 연결면을 구비한 커팅 인서트의 위치결정면은 연결면의 톱니 또는 리지에 있는 플랭크면을 포함한다. 단순 커팅 인서트의 평측면과 유사하게, 상기 플랭크면은 인서트 시트의 접합면, 즉 상기 인서트 시트의 연결면의 리지에 있는 하나 이상의 플랭크면에 가압된다.

커팅 인서트는 일반적으로 초경합금 또는 공구 본체의 재료(보통 강)보다 상당히 강도가 높은 다른 재료로 제조되는데, 일반적으로 압축 성형과 소결 또는 다른 강화 방법에 의해 이루어진다. 절삭날의 위치 정확도가 조건에 맞도록 하기 위하여, 그 다음에 커팅 인서트는 연삭으로 가공된다. 그러나, 종래 기술에 따 라 이러한 연삭은 다수의 절삭날에 대해 공통되는 하나 이상의 기준면을 기준으로 하여 영향을 받아왔다. 만약 외면이 연삭될 필요가 없다면(즉, 가격이 비싸고 이미 압축 성형/소결에서 좋은 정확도를 얻은 절삭날의 중요성이 최근에 감소되고 있는 것), 기준면이 다수의 절삭날에 공통되기 때문에 형상 결함에 의한 충격을 최소화하기 위해 절충적인 형상이 되어야 한다. 또는, 공통 기준면과 절삭날에 기초한 다른 위치결정면이 연삭되어야 한다.

본 발명은 인덱서블 커팅 인서트의 공지된 제조 방법에 대해 상기된 결점은 방지하고, 개선된 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다. 따라서, 본 발명의 첫번째 목적은 커팅 인서트의 외면을 가공할 필요 없이도, 커팅 인서트의 인덱스된 작동 절삭날의 정확한 위치 정확도를 보장하는 데에 있다. 두번째 목적은 커팅 인서트가 작업 중에 특히 주 절삭날과 보조 절삭날 사이의 인덱스된 코너에서 가장 하중을 많이 받기 때문에, 최적의 안정성과 하중 지지력을 가진 커팅 인서트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 적어도 첫번째 목적은 청구항 1 에 기술된 특징적 구성에 의해 이루어진다. 본 발명에 따른 제조 방법을 이해하는 유익한 방법은 종속청구항 2 ~ 9 에 기재되어 있다.

둘째로, 본 발명은 또한 상기된 인덱서블 커팅 인서트에 관한 것이다. 이 커팅 인서트의 기본 구성은 독립청구항 10 에 기재되어 있다. 본 발명에 따른 상기 커팅 인서트의 바람직한 실시예는 종속청구항 11 ~ 15 에 추가로 기재되어 있다.

셋째로, 본 발명은 또한 절삭 공구에 관한 것이다. 동일한 절삭 공구의 구성이 청구항 16 ~ 18 에 기재되어 있다.

본 발명은 적어도 두 번의 작업에서 소재 제거 가공을 함으로써 커팅 인서트의 위치결정면을 제작하는 것에 기초한다. 두 번의 작업이란, 커팅 인서트의 실제 형상에 관계없이, 즉 커팅 인서트의 압축 성형과 소결로 발생하는 작지만 실제로 피할 수 없는 형상 결함에 관계없이, 제 1 위치결정면이 제 1 절삭날에 대해 정확히 미리 정해진 위치에 형성되는 제 1 작업과 제 2 위치결정면이 제 2 절삭날에 대해 상기 제 1 절삭날에 대한 제 1 위치결정면의 위치와 동일한 위치에 형성되는 제 2 작업을 말한다. 특히 바람직한 실시예에서, 위치결정면은 커팅 인서트의 바닥면에 형성된 톱니형 연결면에 있는 플랭크면으로 되어 있고, 리지 또는 리지형 돌출부 사이에 형성된 길고 좁은 홈을 포함한다. 이 경우에, 각각의 절삭날에 대한 위치결정면의 위치는 제 1 단부에서부터 반대편의 제 2 단부쪽으로 가면서 깊이가 연속적으로 증가하는 각각의 홈에 의해 결정된다.

도 1 ~ 6 과 도 7 ~ 9 에, 각각, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 인덱서블 커팅 인서트의 두 개의 실시 형태가 도시되어 있다. 도 1 ~ 9 는 모두 개략적이고 단순화되어 있다. 따라서 당해 커팅 인서트는 바닥면의 톱니형 연결면과 두 개의 단일 절삭날과 함께 도시되어 있다. 그러나 실제로, 커팅 인서트는 다소 복잡한 절삭 형상으로 형성되어 있고, 커팅 인서트를 고정시키는 수단, 즉 조임 나사를 위한 중앙 구멍을 구비하고 있다.

도 1 과 도 2 에서, 커팅 인서트 (1) 는 인서트 시트 (3) 가 형성되어 있는 공구 본체 (2) 에 인접해 있고, 이 공구 본체 (2) 는 상기 커팅 인서트 (1) 와 함께 완전한 절삭 공구를 이루게 된다. 커팅 인서트 (1) 는 두 개의 대향된 절삭날 (4, 5) 을 구비하고 있고, 절삭날 (4) 은 예정된 작용 위치에 인덱스되어 있고, 반면 반대편 절삭날 (5) 은 비작용 위치에 있다. 커팅 인서트 (1) 는 상부면 (6), 바닥면 (7), 뿐만 아니라 다수의(4 개의) 측면 또는 여유면을 포함하고 있다. 바닥면 (7) 은 톱니형 연결면으로 형성되어 있는데, 이 연결면은 다수의 홈 (9) 을 포함하고 있고, 이 홈 (9) 은 중간 리지 (11) 에 있는 플랭크면 (10) 사이에 형성되어 있다. 공구 본체의 인서트 시트 (3) 는 커팅 인서트 (1) 의 홈 (9) 과 기계적으로 맞물리도록 되어 있는 다수의 리지 (12) 를 포함하는 상보적인 톱니형 연결면의 형상으로 되어 있다.

종래 기술에 따르면, 커팅 인서트의 톱니형 연결면에 있는 모든 홈 (9) 은 1 회의 동일한 소재 제거 가공 작업, 즉 보통 연삭이나 밀링 작업에 의해 형성되었고, 상기 홈 (9) 은 강제적으로 서로 간에 거리를 두고 배치되었으며, 이 거리는 당해 가공 공구에 의해 결정된다. 직접 가압되고 주변이 연삭되지 않은 커팅 인서트는 실제로 형상 결함이 있는데, 확실히 그 크기는 작지만 (약 100분의 수 mm), 공구 본체에 대해 인덱스된 절삭날의 정확한 공간적 위치 면에서는 중요하기 때문에, 상기 절삭날과 비교하여 홈의 공간적 위치에 관하여 적당한 절충점을 구할 필요가 있었다.

이와 관련하여 언급하고자 하는 바는, 종래 기술에 따른 인서트 시트 (3) 의 리지 (12) 의 개수는 커팅 인서트의 홈의 개수와 같다는 것이다. 다시 말해, 리지는 커팅 인서트의 모든 홈과 맞물림되는 상태에 있었다.

도 3 ~ 도 6 을 참조하면, 본 발명의 특징을 개략적으로 도시하였다. 도 3 과 도 4 에는 지그 (13) 가 도시되어 있는데, 지그 (13) 에는 베이스 또는 지지면 (14) 과 받침면 (15) 이 있다. 상기 지그 (13) 와 함께 가공 공구가 사용되는데, 이 공구는 회전식 밀링 공구나 연삭 공구가 될 수 있으며, 본 실시 형태에서는 3개의 캠 또는 가공 요소 (16') 를 포함하고, 이 캠 또는 가공 요소 (16') 가 상기 홈 (9) 의 최종 윤곽을 결정한다. 가공 요소 (16') 은 서로 거리 (a) 만큼씩 떨어져 있다. 또한, 받침면 (15) 가까이에 위치한 가공 요소 (16') 은 받침면 (15) 으로부터 소정의 거리 (b) 만큼 떨어져 있다. 받침면 (15) 과 지지면 (14) 에 대한 소재 제거 공구의 공간적 위치는 변하지 않고 잘 정해져 있으며, 상기 지그와 공구가 서로에 대해 상대 운동을 하는 각각의 가공 작업마다 신뢰성있게 반복 가능하다(보통 상기 지그는 정지되어 있고, 상기 공구가 회전 외에도 병진 운동과 직선 운동을 한다).

도 3 에는, 상기 커팅 인서트의 절삭날 (4) 이 받침면 (15) 에 가압된 상태에 있는 제 1 가공 작업이 도시되어 있고, 보다 자세히는 커팅 인서트의 상부면 (6) 이 지지면 (14) 을 향해 아래쪽으로 놓여 있고 커팅 인서트의 바닥면 (7) 이 가공 공구 (16) 를 향해 위쪽으로 놓여 있다. 상기 가공 공구 (16) 에 의해, 제 1 홈 (9') 들이 커팅 인서트에 형성되고, 이 실시예에서 홈 (9') 은 커팅 인서트의 상부면 (6) 과 바닥면 (7) 에 평행한 평면에 배치되어야 한다. 이 작업은 가공 요소 (16') 의 크라운이 커팅 인서트 (1) 의 위로 향한 바닥면 (7) 보다 아래에 있게 되는 위치까지 공구를 하강시킴으로써 이루어진다. 그 다음에 가공 공구는 회전 축이 지지면 (14) 에 평행하게 직선 운동을 하고, 동시에 받침면 (15) 으로부터 가공 공구의 거리 (b) 는 가공 공구가 커팅 인서트 (1) 를 지나가는 시간 동안 정확하게 유지된다. 이렇게 해서, 3 개의 홈 (9') 이 형성되는데, 이들 홈은 커팅 인서트의 상부면 (6) 에 평행하고, 서로 거리 (a) 만큼 떨어져 있으며, 동시에 절삭날 (4) 과 이에 가장 가까이 위치한 홈 (9') 사이의 거리 (b) 가 정확하게 결정된다. 이와 관련하여, 홈의 깊이는 바닥면 (7) 의 특성과 무관한데, 그것은 가공 공구가 지지면 (14) 에 대해 직선 운동을 하는 동안 지지면 (14) 에 대해 평행한 상태를 유지하고, 그래서 모든 가공 요소 (16') 들이 지지면 (14) 으로부터 하나의 동일한 정해진 거리를 유지하여, 지지면 (14) 에 평행한 기준 수평면에 배치되기 때문이다. 이것은 절삭날 (4) 에 대한 홈의 위치가 x 축 방향 뿐만 아니라 y 축 방향으로 정확하게 정해진다는 것을 의미한다. 따라서, 커팅 인서트에 더 작은 형상 결함이 있어, 예를 들어, 상기 절삭날 (4) 근처의 커팅 인서트의 두께가 절삭날 (5) 근처의 두께보다 더 큰 경우에도, 받침면 (15) 을 x 축으로 하고 지지면 (14) 를 y 축으로 하는 좌표계에서 각각의 홈 (9') 의 좌표는 여전히 정확히 정해진 위치에 있을 것이다.

도 4 를 보면, 제 2 최종 가공 작업이 도시되어 있다. 여기에서 커팅 인서트 (1) 는 180°회전이 되어 절삭날 (5) 이 받침면 (15) 에 가압되어 있고 반면에 절삭날 (4) 이 동일한 거리로 떨어져 있다. 커팅 인서트가 이렇게 고정된 상태에서, 상기된 가공 작업이 반복되고, 이미 형성되어 있는 홈 (9') 사이에 추가적인 홈 (9") 이 형성된다. 가공 공구 (16) 와 지그 (13) 사이의 상대적인 위치가 변하지 않고 잘 정해져 있으며 또한 직선 운동을 하는 동안 가공 공구는 지지면 (14) 위로 제 1 가공 작업의 경우와 정확하게 동일한 높이를 유지하기 때문에, 이 추가된 홈 (9") 은, 절삭날 (4) 을 기준으로 먼저 형성된 홈 (9') 의 위치와 같이 절삭날 (5) 을 기준으로 하여 정확히 동일하게 정해진 위치에 형성될 것이다. 즉, 제 1 작업 단계에서는 가공되지 않은 표면부 (30) 에 의해 서로 떨어져 있는 제 1 홈 (9') 을 형성하고, 상기 표면부의 윤곽은 형성된 홈의 윤곽과 일치하고, 제 2 작업 단계에서는 제 1 홈 (9') 사이에 있는 상기 표면부 (30) 에 등각의 제 2 홈 (9") 을 형성하게 된다.

일반적으로 보통의 방식으로는 오목한 홈 (9', 9") 이 V자 형 단면을 구비하고, 각각의 홈은 서로 예각(예를 들면, 60°)을 이루며 배향되어 있는 두 개의 플랭크면 (10) 에 의해 형성된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 결합 리지 (12) 는 마찬가지로 단면이 V자 형인데, 다만 홈 바닥에 닿지 않도록 끝이 잘라져 있다. 따라서 리지 (12) 가 홈에 맞물릴 때 쌍을 이루는 결합된 플랭크면 (10) 사이에 면접촉 만이 존재한다. 도 6 에 도시한 바와 같이 홈과 플랭크면 (10) 각각은 전체 길이를 따라 균일한 폭을 가지고 있다(플랭크면과 커팅 인서트의 평바닥면 사이의 경계를 형성하는 일직선의 모서리선은 서로 평행하다).

도 2 에서는, 인서트 시트 (3) 의 톱니형 연결면에 있는 리지 (12) 의 개수가 커팅 인서트의 톱니형 연결면에 있는 홈 (9) 의 개수의 절반에 해당한다는 것이 도시되어 있다. 게다가, 리지 (12) 상호 간의 거리는 각각의 가공 작업으로 형성된 홈 상호 간의 거리 (a) 와 동일하다. 따라서, 커팅 인서트를 인서트 시트 에 설치하여 고정시킬 때, 상기 리지 (12) 는 커팅 인서트의 매 2개의 홈마다 하나씩에만 맞물리게 될 것이다. 보다 정확히는, 절삭날 (4) 이 인덱스되는 경우, 3 개의 도시된 리지 (12) 는 홈 (9') 에 맞물리게 되고, 비작용 절삭날 (5) 에 대한 홈 (9'') 은 어떠한 리지와도 맞물리지 않는다. 제 1 절삭날 (4) 이 완전히 마모되고 제 2 절삭날 (5) 이 인덱스될 때, 상기 리지 (12) 는 제 2 홈 (9'') 에 맞물리게 된다. 상기 홈 (9'') 은 절삭날 (4) 에 대한 홈 (9') 의 위치와 마찬가지로 보조 절삭날 (5) 에 대해 정확히 같은 위치에 배치되어 있다.

도 7 ~ 도 9 를 참조하면 본 발명의 다른 실시 형태에 따라 각 홈들이 홈의 한 쪽 단부에서부터 다른 쪽 단부 방향으로 깊이가 연속적으로 증가되도록 할 수 있다. 따라서, 도 8 에서는 절삭날 (4) 을 기준으로 하는 홈 (9') 이, 제 1 단부 (17) 에서 깊이가 가장 작고 반대편 단부 (18) 쪽을 향해 깊이가 연속적으로 증가하는 형태로(적절하게는 일정 크기로) 어떻게 형성되어 있는지가 도시되어 있다. 제 2 절삭날 (5) 을 기준으로 하는 중간 홈 (9") 은 또한 제 1 단부 (17) 로부터 반대편 제 2 단부 (18) 쪽 방향으로 깊이가 연속적으로 증가하는 형태로 형성되어 있다. 그러나 후자에 상기된 홈 (9") 은 홈 (9') 의 깊은 제 2 단부 (18) 와 같은 쪽에 얕은 제 1 단부 (17) 를 가지고 있다(그 역도 마찬가지). 적어도 부분적으로는 홈의 단면이 V자 형으로 되어 있기 때문에 각각의 홈을 형성하는 각각의 플랭크면은 제 1 단부로부터 제 2 단부를 향하는 방향으로 폭이 증가한다. 각각의 홈은 쐐기형 테이퍼 모양으로 형성되어 있고, 이것은 커팅 인서트의 평바닥면에 인접한 홈의 모서리선 (19) 에 의해 결정된다.

도 9 에는 가공 공구 (16) 가 커팅 인서트에 대해 병진 운동을 하는 동안 기준면 (20) 에 대해 평행하게 움직인다는 전제 하에, 커팅 인서트가 기준면 (20) 에 대해 특정각 (β) 을 이루며 배치되어 있음으로 해서, 연속적으로 증가하는 홈 (9) 의 깊이가 어떻게 형성되는 것인지 도시되어 있다. 물론, 동시에 커팅 인서트의 상부면과 바닥면이 기준면 (20) 에 평행하게 놓인 상태에서 가공 공구를 기준면 (20) 에 대해 각도 (β°) 로 기울어진 평면 상에서 이송시킬 수 있다. 이와 관련하여 언급하고자 하는 바는, 특히 이 경우 가공 공구의 상대 운동 중에도 가공 공구의 기하학적 중심 축선 (C) 이 커팅 인서트에 대해 기울어진 평면 상에서 움직이는 경우에도, 당해 중심 축선 (C) 은 커팅 인서트의 상부면 또는 바닥면에 평행하다는 것이다. 즉, 홈 (9', 9") 의 각 바닥 (21) 은 절삭날 (4, 5) 이 함께 위치한 면에 대해 각 (β) 를 이루도록 기울어져 있으나 동시에 절삭 인서트의 다른 두 절삭날에 대해서는 평행인 가상의 평면에 위치한다.

도 10 ~ 도 15 를 참조하면, 본 발명의 커팅 인서트를 갖는 밀링 커터 (22) 형태의 절삭 공구가 도시되어 있다. 상기 밀링 커터는 밀링 커터 헤드 (2) 형태의 공구 본체를 포함하고, 이 공구 본체는 다수의 인덱서블 커팅 인서트 (1) 를 구비하고 있다. 보다 정확하게는, 상기 커팅 인서트 (1) 는 접선 방향으로 떨어진 주변 칩 포켓 (23) 에서 인서트 시트 (3) 에 장착되어 있다. 이 경우 인서트 시트 (3) 에 커팅 인서트 (1) 를 고정하기 위하여, 조임 나사 (24) 가 사용되었고, 이 나사는 커팅 인서트의 구멍 (25) 를 통해 삽입되어 인서트 시트의 나사 구멍 (26) 에 조여진다.

도 13 에 도시된 바와 같이, 커팅 인서트는 2 개의 주 절삭날 (4, 5) 로 형성됨으로써 2 개의 위치로 인덱스 가능하고, 이 절삭날 (4, 5) 은 코너 (27) 을 통해 보조 절삭날 또는 와이퍼 날 (28) 로 이어진다. 주 절삭날 (4) 은 주로 반경 방향 하중을 받는데, 이 하중은 와이퍼 날 (28) 에 작용하는 축방향 힘보다 상당히 더 크다. 상기 커팅 인서트의 축방향 위치는 돌출된 꼭지 형태로 된 축방향 스톱부 (29) 에 의해 결정된다. 상기 커팅 인서트의 반경 방향 위치는 커팅 인서트의 홈 (9) 뿐만 아니라 인서트 시트 (3) 에 있는 두 리지 (12) 를 포함하는 톱니형 연결면에 의해 결정된다. 상기 리지 (12) 는 커팅 인서트에서 각각 두 쌍의 홈 (9', 9") 과 교대로 함께 사용될 수 있다. 도 15 에 따른 실시예에서, 절삭날 (4) 이 인덱스되어 사용되고, 리지 (12) 는 홈 (9') 에 맞물리고, 반면 홈 (9") 는 비어 있고 사용되지 않는다. 절삭날 (5) 이 작동 위치에 인덱스되어 있을 때는 반대의 관계가 된다. 두 경우 모두, 인서트 시트 (3) 와 커터 헤드 (2) 에 대한 작동 절삭날의 정확한 공간적 위치는 일련의 홈들에 의해 결정되고, 상기 절삭날에 대한 홈의 위치는 앞에서 기술된 방법으로 정확하게 결정된다.

이와 관련하여 언급하고자 하는 바는, 본 발명의 실시를 위해 상기 작동 절삭날의 위치는 단지 하나의 홈 및 이 홈과 맞물리는 리지에 의해서 충분히 결정된다는 것이다. 따라서, 도 15 에 도시된 실시예에서, 내부 리지나 후방 리지가 대응 홈에 맞물림 없이도 상기 커팅 인서트의 후방부나 내측부를 인서트 시트의 적절한 지지면에 접촉시키는 것이 가능하다.

도 16 ~ 도 27 을 참조하면, 본 발명의 원리를 적용하여 만들어진 인덱서블 커팅 인서트 (1) 의 다른 실시예가 도시되어 있다. 또한 이 경우에도, 적절한 절삭 공구는 밀링 커터를 포함하고, 커팅 인서트는 4 개의 절삭날과 사각형의 대칭 모양으로 되어 있다. 상기 커팅 인서트의 바닥면에 형성된 톱니형 연결면의 특징이 도 22 ~ 도 27 에 상세히 도시되어 있다.

도 25 를 보면, 커팅 인서트의 4 개의 등각 코너 (27', 27", 27'", 27"") 가 도시되어 있다. 각 코너(예를 들면, 코너 (27') )에 인접해서는 주 절삭날 (4) 와 보조 절삭날 또는 와이퍼 날 (28) 이 있다. 커팅 인서트의 바닥면에 있는 와플 모양의 톱니형 연결면의 최종 형상은 4 단계의 작업으로 이루어지는데, 그 중 첫 단계가 도 22 와 도 23 에 도시되어 있다. 이 첫 단계 작업에서, 제 1 홈 (9') 이 회전 가능한 가공 공구에 의해 형성된다. 홈 (9') 은 코너 (27') 의 주 절삭날 (4) 의 위치를 결정하고, 이 홈 (9') 은 커팅 인서트에 작용하는 반경방향의 힘과 접선방향의 힘을 지탱한다. 홈의 개수는 6 개이고, 각각의 홈은 앞에서 언급한 바대로 일반적으로 깊이가 연속적으로 증가하는 쐐기형의 테이퍼 모양을 갖는다. 보다 정확하게는, 도 22 와 도 23 을 보면, 좌측에서 우측으로 갈수록 홈 (9') 의 깊이가 깊어진다. 그러나, 이 경우에, 가공 공구의 회전축은 상기 커팅 인서트의 평바닥면에 평행하지 않고, 가공 공구는 좌측에서 우측으로 갈수록 커팅 인서트 안으로 점점 깊이 파 내려간다. 대신에, 가공 공구가 커팅 인서트에 대해 소정의 경사각으로 놓여지는데, 보다 정확하게는 가공 공구의 가공 요소가 이동하는 가상의 평면과 커팅 인서트의 상부면 (6) 사이의 거리가 코너 (27') 에서 가장 작고, 코너 (27"") 에서는 더 크게 되어 있다. 도 22 와 도 23 에 도시된 바와 같이, 홈의 우측 단부에서의 최대 깊이로 결정되는 홈의 깊이는, 관찰자에게 가장 가까이 위치한, 즉 코너 (27') 에 가장 가까이 위치한 홈에서부터 이 코너에서 가장 멀리 위치한 홈을 향해 갈수록 연속적으로 작아진다. 이의 유익한 결과로서, 사용되는 주 절삭날 (4) 에 가장 가까운 단부 영역, 즉 코너 (27') 에 직접 인접한 영역에 있는 플랭크면이 큰 폭을 갖게 되며, 그에 따른 최적의 지지강도를 갖게된다. 이와 관련하여 언급하고자 하는 바는, 가장 깊은 단부 (18) 에서 전체 중 가장 깊은 홈 (9') 은 측면 (8) 중에서 와이퍼 날 (28) 에 연결된 부분에서 열려 있다는 것이다. 다른 관점에서, 상기 홈 (9') 은 주 절삭날 (4) 에 대해 대략 평행이거나 또는 완만한 각도 (1°~ 10°) 를 이룬다.

쐐기형 홈 (9') 사이의 영역에는, 가공되지 않은 표면 (30) 이 남아 있고, 이 또한 쐐기형이고, 다만 홈 (9') 과는 반대 방향을 향한다.

도 24 와 도 25 에 도시된 바와 같이, 두번째 가공 작업에서, 제 2 홈 (9") 이 제 1 홈 (9') 사이에 있는 영역 (30) 에 형성되어 있다. 도 25 에 도시된 바와 같이, 대각선 방향으로 코너 (27') 와 반대쪽에 있는 코너 (27"') 에 가장 가까이 있는 홈 (9") 이 최대 깊이를 가지며, 제 2 홈들 중 다른 홈 (9") 들은 코너 (27") 를 향해 갈수록 그 깊이가 연속적으로 감소한다.

도 26 과 도 27 에, 완전 가공 상태의 커팅 인서트가 도시되어 있다. 상기 커팅 인서트에는 추가로 2 번의 가공 작업을 더 하였고, 이것에 의해 홈 (9"') 과 홈 (9"") 이 상기 홈 (9', 9") 에 대해 직각으로 각각 형성되었다. 홈 (9"') 은 코너 (27") 부근에서 최대 깊이를 갖고, 반면에 홈 (9"") 은 코너 (27"") 부근에서 최대 깊이를 갖는다. 또한, 작동 주 절삭날 (4) 과 보조 절삭날 (28) 을 갖는 각각의 인덱서블 코너 (27', 27", 27"', 27"") 부근에서 상기 홈 (9', 9", 9"', 9"") 의 플랭크면이 최대 폭과 그에 따른 최적의 지지강도를 갖게 된다.

4 그룹의 홈 (9', 9", 9"', 9"") 은 다양한 높이를 가지면서 실질적으로 피라미드형인 다수의 돌출부를 형성하며, 이들이 모여 커팅 인서트의 바닥면에 와플형 패턴을 형성한다.

도 16 ~ 도 21 에는, 커팅 인서트 (1) 가 장착된 인서트 시트 (3) 가 도시되어 있다. 인서트 시트 (3) 는 커팅 인서트의 홈과 맞물리게 되는 6 개의 수형 리지 (12) 를 포함한다. 따라서, 상기 리지 (12) 는 모든 홈, 예를 들면, 모든 제 1 홈 (9') 과 맞물리며, 이 때 중간 홈 (9") 과는 맞물리지 않는다. 다시 말해, 상기 리지는 상기 홈 중 매 2개의 홈마다 하나씩에만 맞물리고, 각각은 서로 평행하다. 코너 (27') 가 작동 위치에 있다고 가정하면, 상기 리지 (12) 는 6 개의 모든 홈 (9') 에 맞물리고, 다른 홈들과는 면접촉을 하지 않는다.

도 16 ~ 도 27 에 따른 커팅 인서트와 가공 공구의 실질적인 장점은 커팅 인서트가 가공 작업시 가장 하중을 많이 받는 영역, 즉 커팅 인서트의 작동날이 연결된 각각의 인덱스된 코너 영역에서, 커팅 인서트는 최적의 안정성과 하중 지지력을 가질 수 있다는 것이다.

본 발명은 발명의 상세한 설명과 도면에 기재된 발명의 실시 형태에만 국한되는 것이 아니다. 따라서, 본 발명은 또한 작동 절삭날의 위치 결정을 위해 톱니형 연결부를 사용하지 않고 측면을 사용하는 단순 커팅 인서트에 적용이 가능하다. 이 경우에, 다수의 절삭날 중 하나는, 청구항 1 ~ 3 과 청구항 10 에 각각 기재된 방식으로, 마주보는 측면과 접하게 된다.

따라서, 본 발명은 인덱서블 커팅 인서트의 외면을 가공할 필요 없이도, 커팅 인서트의 인덱스된 작동 절삭날의 정확한 위치 정확도가 보장된다. 또한, 커팅 인서트가 작업 중에는 특히 주 절삭날과 보조 절삭날 사이의 인덱스된 코너에서 가장 하중을 많이 받기 때문에, 최적의 안정성과 하중 지지력을 가진 커팅 인서트를 제조가 가능하게 된다.

Claims

서로 떨어진 둘 이상의 칩 제거날 (4, 5) 및 절삭 공구의 본체 (2) 에 대한 상기 칩 제거날 (4, 5) 의 공간적 위치를 결정하기 위한 위치결정면 (10) 을 구비한 인덱서블 커팅 인서트 (1) 의 제조 방법에 있어서,

상기 위치결정면 (10) 을, 상기 커팅 인서트의 실제 형상에 관계없이,

하나 이상의 제 1 위치결정면을 제 1 절삭날 (4) 에 대해 정확히 미리 정해진 위치에 형성하는 제 1 작업 단계와

하나 이상의 제 2 위치결정면을 제 2 절삭날 (5) 에 대해 상기 제 1 절삭날 (4) 에 대한 제 1 위치결정면의 위치와 동일한 위치에 형성하는 제 2 작업 단계를 포함하는

둘 이상의 작업 단계에서 소재 제거 가공을 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 가공은, 회전 가능한 가공 공구 (16) 에 의하여, 밀링, 연삭 또는 밀링과 연삭을 하여 실시하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 커팅 인서트 (1) 는 지그 (13) 내에 고정되고, 지그 (13) 는 받침면 (15) 을 포함하며, 소재 제거 가공 공구 (16) 에 대한 지그의 공간적 위치가 변하지 않도록 정해져 있으며,

상기 제 1 작업 단계에서는 상기 커팅 인서트의 제 1 절삭날 (4) 이 받침면 (15) 에 가압되고, 동시에 지그 (13) 와 가공 공구 (16) 는 상대 운동을 하면서 하나 이상의 제 1 위치결정면을 형성하고,

상기 제 2 작업 단계에서는 받침면 (15) 에 제 2 절삭날 (5) 이 가압되고, 동시에 지그 (13) 와 가공 공구 (16) 는 반복되는 상대 운동을 하면서 하나 이상의 제 2 위치결정면을 형성하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

커팅 인서트의 위치결정면은 커팅 인서트의 바닥면에 형성된 톱니형 연결면에 있는 플랭크면 (10) 으로 되어 있고, 또한 리지 또는 리지형 돌출부 사이에 형성된 길고 좁은 홈 (9) 을 포함하며,

각각의 절삭날 (4, 5) 에 대한 상기 위치결정면 (10) 의 위치는, 제 1 단부 (17) 에서 반대편의 제 2 단부 (18) 로 갈수록 깊이가 연속적으로 증가하도록 형성되어 있는 각 홈 (9) 에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법.
제 4 항에 있어서, 홈을 한정하는 각 플랭크면 (10) 의 폭이 제 1 단부 (17) 에서 제 2 단부 (18) 로 갈수록 폭이 연속적으로 증가하도록 각 홈 (9) 의 단면이 적어도 부분적으로 V자 형인 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방 법.
제 5 항에 있어서, 제 1 작업 단계에서는 가공되지 않은 표면부 (30) 에 의해 서로 떨어져 있는 제 1 홈 (9') 을 형성하고, 상기 표면부의 윤곽은 형성된 홈의 윤곽과 일치하고, 제 2 작업 단계에서는 제 1 홈 (9') 사이에 있는 상기 표면부 (30) 에 등각의 제 2 홈 (9") 을 형성하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법.
제 5 항에 있어서, 대칭형 기본 형상을 가진 사각 커팅 인서트에 4 회의 가공 작업으로 4 그룹의 홈 (9', 9", 9"', 9"") 을 형성하고, 작동 주 절삭날 (4) 과 보조 절삭날 (28) 을 갖는 각각의 인덱서블 코너 (27', 27", 27"', 27"") 부근에서 상기 홈 (9', 9", 9"', 9"") 의 플랭크면이 최대 폭과 그에 따른 최적의 지지강도를 갖는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 임의의 홈 그룹 중의 홈 (9) 은 보조 절삭날 (28) 에 인접한 측면 또는 여유면 (8) 에서 열려 있고, 또한 홈 (9) 의 길이 방향 축선이 주 절삭날 (4) 에 대해 평행하거나 또는 1 ~ 10°의 각도를 이루도록 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법.
제 8 항에 있어서, 각 홈 그룹 중의 상기 홈 (9) 을 그 바닥 (21) 이 커팅 인서트의 바닥면에 대해 경사진 공통의 가상면 내에 있도록 형성하고, 홈의 단부 (18) 에서의 최대 깊이로 결정되는 홈의 깊이가 주 절삭날 (4) 에 가장 가까운 홈에서부터 가장 멀리 있는 홈을 향해 갈수록 홈의 깊이가 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트의 제조 방법.
서로 떨어진 둘 이상의 칩 제거날 (4, 5) 및 커팅 인서트와 함께 절삭 공구를 이루는 본체 (2) 에 대한 상기 칩 제거날 (4, 5) 의 공간적 위치를 결정하기 위한 위치결정면 (10) 을 구비한 인덱서블 커팅 인서트에 있어서,

커팅 인서트의 실제 형상에 관계없이, 제 1 위치결정면은 제 1 절삭날에 대한 제 1 위치결정면의 위치가 정확히 미리 정해지도록 제 1 절삭날 (4) 을 기준으로 개별적으로 형성되어 있고, 제 2 위치결정면은 제 2 절삭날에 대한 제 2 위치결정면의 위치가 상기 제 1 위치결정면의 제 1 절삭날에 대한 위치와 동일하도록 제 2 절삭날 (5) 을 기준으로 개별적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트.
제 10 항에 있어서, 상기 제 1 위치결정면 및 제 2 위치결정면은 커팅 인서트 (1) 의 바닥면 (7) 에 있는 톱니형 연결면 내의 플랭크면 (10) 으로 되어 있으며,

톱니형 연결면은 서로 간격을 두고 떨어져 있는 제 1 홈 (9') 과 그 사이에 있는 등각의 제 2 홈 (9") 을 포함하고, 각 홈의 깊이는 제 1 단부 (17) 로부터 반대편의 제 2 단부 (18) 로 향해 가면서 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트.
제 11 항에 있어서, 각 홈 (9) 의 단면이 적어도 부분적으로 V자 형이고, 홈 (9) 에 인접한 각 플랭크면 (10) 의 폭이 제 1 단부 (17) 에서 제 2 단부 (18) 로 갈수록 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 주 절삭날 (40) 과 각 코너에 인접한 보조 절삭날 (28) 을 포함하고 대칭형 기본 형상을 가진 사각 커팅 인서트로서,

톱니형 연결면은 4 그룹의 홈 (9', 9", 9"', 9"") 을 포함하고, 두 그룹의 홈은 나머지 두 그룹의 홈과 직각을 이루며, 작동 주 절삭날 (4) 과 보조 절삭날 (28) 을 갖는 각각의 인덱서블 코너 (27', 27", 27"', 27"") 부근에서 플랭크면 (10) 이 최대 폭과 그에 따른 최적의 지지강도를 갖는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트.
제 13 항에 있어서, 임의의 홈 그룹 중에 있는 홈 (9', 9", 9"', 9"") 의 가장 깊은 단부는 보조 절삭날 (28) 에 인접한 측면 또는 여유면 (8) 에서 열려 있고, 또한 상기 홈 (9', 9", 9"', 9"") 의 길이 방향 축선이 주 절삭날 (4) 에 대해 평행하거나 또는 1 ~ 10°의 각도를 이루도록 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트.
제 14 항에 있어서, 각 홈 그룹 중의 상기 홈 (9) 은 그 바닥 (21) 이 커팅 인서트의 바닥면에 대해 경사진 공통의 가상면 내에 있도록 형성되고, 홈의 단부에서 최대 깊이로 결정되는 홈의 깊이가 주 절삭날 (4) 에 가장 가까운 홈에서부터 가장 멀리 있는 홈을 향해 갈수록 홈의 깊이가 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 인덱서블 커팅 인서트.
인서트 시트 (3) 를 구비한 공구 본체 (2) 와 인서트 시트 (3) 에 고정될 수 있는 인덱서블 커팅 인서트 (1) 를 포함하는 절삭 공구로서,

상기 커팅 인서트는 제 10 항 또는 제 11 항에 따른 커팅 인서트 (1) 로 된 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 16 항에 있어서, 공구 본체의 인서트 시트 (3) 는 톱니형 연결면을 구비하고, 이 톱니형 연결면은 대응되는 커팅 인서트의 톱니형 연결면에 있는 홈 (9', 9") 의 개수에 대해 그 개수가 최대 절반인 서로 평행한 리지 (12) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 17 항에 있어서, 상기 공구 본체 (2) 의 인서트 시트 (3) 는 상기 톱니형 연결면 외에 축방향 스톱부 (29) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.