KR102262037B1 - 절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 절삭 인서트는, 상면, 하면, 및 측면을 포함하는 다각형 절삭 인서트로서, 상기 상면은 코너부와, 상기 코너부로부터 각각 연장되는 제1 모서리부 및 제2 모서리부를 구비한다. 또한, 상기 코너부에는 코너절인이, 상기 제1 모서리부에는 제1 절인이, 상기 제2 모서리부에는 제2 절인이 각각 구비된다. 그리고 상기 상면에는 상기 코너부의 중심과 상기 상면의 중심을 잇는 중심선을 따라서, 제1 융기부와, 상기 제1 융기부에 단차진 제2 융기부가 형성되고, 상기 제1 융기부는 상기 제2 융기부보다 상기 코너부에 가까이 위치하고, 상기 제2 융기부에서 상기 코너부 쪽으로 하향 되게 경사지며, 상기 제2 융기부는 상기 제1 융기부보다 상기 하면으로부터 높은 위치에 형성되며, 상기 제1 융기부와 연결된 변부는 상기 제2 융기부에서 상기 제1 절인 및 상기 제2 절인 쪽으로 하향 경사진 것을 특징으로 한다.

Description

절삭 인서트 및 이를 장착한 절삭공구{Cutting insert and Tool mounted withthere}

본 발명은 절삭인서트 및 이를 장착한 절삭공구에 관한 것이다.

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

이러한 절삭 인서트는, 상면과, 이와 반대 방향을 향하는 하면과, 그리고 상면과 하면을 연결하는 측면과, 그리고 피삭재를 깎는 절인(절삭날)을 포함한다.

도 10 및 도 11에는 종래의 절삭 인서트의 한 예로서, 일본공개특허공보 특개평6-55312호에 개시된 절삭 인서트가 도시되어 있다. 참고로, 도 10 및 도 11은 상기 일본공개특허공보의 도 3 및 도 2의 (a)에 각각 대응하는 것으로서, 설명의 편의상 도면부호 등은 수정 없이 그대로 표시하였다. 그리고 후술되는 본 발명의 설명에 사용된 도면부호와 동일한 도면부호를 사용하더라도 동일한 구성요소를 지칭하는 것은 아니다.

이러한 종래의 절삭 인서트는 칩브레이커 홈(6)은 절인모서리(2)의 절입방향을 기준으로 할 때, 코너부분에는 제1 브레이커돌기(7) 및 제2 브레이커돌기(8)가 근접하여 형성된다. 그리고 제2 브레이커돌기(8)로부터는 중앙보스면(3)에 대하여 폭이 넓은 칩브레이커홈부분(6a) 및 폭이 좁은 칩브레이커홈부분(6b)이 형성된다. 그리고 폭이 좁은 칩브레이커홈부분(6b)에는 제3 브레이커돌기(9)가 형성되어 있다.

그런데 이러한 종래의 절삭 인서트는 제1 브레이커돌기가 단순히 볼록 형상으로만 구성되어, 절인으로부터 제1 브레이커돌기가 가깝게 위치하게 되고 낮은 속도로 이송시 칩이 제대로 컬링 되지 못하고 튕기는 칩이 발생하고, 이로 인해 컬링 된 칩의 반경이 일정하지 못하고 엉킨 칩이 발생하는 문제점이 있었다.

일본공개특허공보 특개평6-55312 (1994.3.1.)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 저이송 영역에서 얇은 칩을 효과적으로 컬링 하여 배출할 수 있고, 고이송 중에도 과부하가 발생하지 않고 안정적인 칩 컬링을 발생시키는 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 상면, 하면, 상기 상면 및 상기 하면을 이어주는 측면을 포함하는 다각형 절삭 인서트로서, 상기 상면은 코너부와, 상기 코너부로부터 각각 연장되는 제1 모서리부 및 제2 모서리부를 구비하고, 상기 코너부에는 코너절인이, 상기 제1 모서리부에는 제1 절인이, 상기 제2 모서리부에는 제2 절인이 각각 구비되고, 상기 상면에는 상기 코너부의 중심과 상기 상면의 중심을 잇는 중심선을 따라서, 제1 융기부와, 상기 제1 융기부에 단차진 제2 융기부가 형성되고, 상기 제1 융기부는 상기 제2 융기부보다 상기 코너부에 가까이 위치하고, 상기 제2 융기부에서 상기 코너부 쪽으로 하향 되게 경사지며, 상기 제2 융기부는 상기 제1 융기부보다 상기 하면으로부터 높은 위치에 형성되며, 상기 제1 융기부와 연결된 변부는 상기 제2 융기부에서 상기 제1 절인 및 상기 제2 절인 쪽으로 하향 경사진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 융기부의 전방에는 메인브레이커가 구비되고, 상기 메인브레이커는 상기 코너절인의 코너절인절삭면, 상기 제1 절인의 제1 절인절삭면, 상기 제2 절인의 제2 절인절삭면으로부터 돌출되고, 상기 코너절인절삭면, 상기 제1 절인절삭면, 상기 제2 절인절삭면에 이어지는 하단경사면과, 상기 하단경사면에 이어지는 상단경사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하단경사면은 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상단경사면과 상기 하단경사면의 경계선은 상기 코너절인, 상기 제1 절인, 그리고 상기 제2 절인보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하단경사면은 상기 코너부의 중심에 가까울수록 곡률반경이 커지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인브레이커의 양측으로 연장되는 보조날개돌출부가 구비되고, 상기 보조날개돌출부는 상기 코너부의 중심에서 멀어질수록 상기 제1 절인 및 상기 제2 절인으로부터 멀어지고 그 높이도 낮아지며, 또한, 측면에서 볼 때, 상기 제1 절인, 상기 제2 절인, 상기 코너절인보다 그 높이가 낮은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조날개돌출부는 상기 코너부의 중심에서 멀어질수록 그 폭이 작아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코너절인은 상기 제1 절인 및 상기 제2 절인보다 높은 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 모서리부 및 상기 제2 모서리부를 따라서, 복수 개의 2단 보조돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2단 보조돌기는 상면에서 내려다볼 때 삼각 형상을 가진 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 절삭 인서트는 다음과 같은 효과를 가진다.

제1 융기부가 메인브레이커에서 제2 융기부로 갈수록 상승한 구조로 되어 있어, 피삭재 가공시 상면에 칩이 머무르지 않고 제1 융기부를 타고 올라가 제2 융기부에 부딪혀 칩이 효과적으로 컬링되거나 전단될 수 있게 한다.

또한, 메인브레이커의 하단경사면을 오목하게 하여 절인에서부터 메인브레이커까지 여유 공간이 더 발생하여 고이송에서 발생할 수 있는 과부하의 칩을 효과적으로 배출할 수 있어, 절삭 인서트의 수명을 증대시킬 수 있다.

또한, 보조날개돌출부를 배치하여 절입이 크고 이송량이 적은 절삭가공 시 발생하는 두께가 얇고 폭이 넓은 칩을 효과적으로 컬링할 수 있다.

또한, 코너절인을 R 타입으로 구성하여, 피삭재와의 접촉면적을 최소화할 수 있어 절삭저항을 줄이고 우수한 면조도를 피삭재에 형성할 수 있다.

또한, 2단 보조돌기를 배치하여, 절삭 가공 중 발생할 수 있는 롱칩(Long Chip)을 방향전환 또는 모서리부에서 브레이킹 역할을 하여 롱칩 발생을 줄일 수 있다.

또한, 내경 가공시 칩 막힘이 없고 칩처리성 및 칩배출성이 뛰어난 가공면을 얻을 수 있어, 자동화 가공에서도 안정적으로 사용될 수 있다.

한편, 본 발명은 명시적으로 기재되지는 않았지만 상술한 구성으로부터 기대할 수 있는 다른 효과도 물론 포함한다.

도 1의 (a)는 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트의 사시도이고, 도 1의 (b)는 평면도이다.
도 2는 도 1의 P 부분의 부분확대도로서, 도 1의 (a)는 사시도, 도 1의 (b)는 측면도이다.
도 3은 도 2의 (b)에서 Q 부분의 부분확대도이다.
도 4는 도 1의 절삭 인서트에서, 메인브레이커의 하단경사면의 곡률반경을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 절삭 인서트에서, 보조날개돌출부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 절삭 인서트에서, 메인브레이커, 제1 융기부, 그리고 제2 융기부의 상호 관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 1의 절삭 인서트에서, 코너부, 제1 절인, 제2 절인의 상호 관계를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 1의 절삭 인서트에서, 보조돌기를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1의 절삭 인서트에서 고이송 조건에서 칩이 상단경사면을 통하여 컬링되는 모습을 나타낸다.
도 10 및 도 11은 종래의 절삭 인서트를 나타낸다.

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

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는, 상면(1)과, 하면(2)과, 상면(1) 및 하면(2)을 이어주는 측면(3)을 포함하는 다각형 절삭 인서트이다. 본 실시예에서는 상면에서 내려다볼 때, 대략 마름모꼴 형상을 가진 절삭 인서트를 예시한다. 그리고 상면(1) 및 하면(2)을 관통하는 장착홀(5)이 구비되고, 상면(1) 및 측면(3)이 만나는 부위에는 절인(4)인이 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상면(1)은 코너부(11)와, 코너부(11)로부터 각각 연장되는 제1 모서리부(12) 및 제2 모서리부(13)를 구비한다.

코너부(11)에는 코너절인(41)이, 제1 모서리부(12)에는 제1 절인(42)이, 제2 모서리부(13)에는 제2 절인(43)이 각각 구비된다.

상면(1)에는 코너부(11)의 중심과 상면(1)의 중심을 잇는 중심선(C1)을 따라서, 제1 융기부(14)와, 제1 융기부(14)에 단차진 제2 융기부(15)가 형성된다.

제1 융기부(14)는 제2 융기부(15)보다 코너부(11)에 가까이 위치하고, 제2 융기부(15)에서 코너부(11) 쪽으로 하향 되게 경사진다. 그리고 제2 융기부(15)는 제1 융기부(14)보다 하면(2)으로부터 높은 위치에 형성된다. 그리고 제1 융기부(14)는 후술하는 메인브레이커(메인칩브레이커)(16)에 이어진다.

이와 같이, 제1 융기부(14)는 후술하는 메인브레이커(16)에서 제2 융기부(15)로 갈수록 상승한 구조로 되어 있어, 피삭재 가공시 상면(1)에 칩이 머무르지 않고 제1 융기부(14)를 타고 올라가 제2 융기부(15)에 부딪혀 칩이 효과적으로 컬링(curling) 되거나 전단 될 수 있게 한다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 융기부(14)와 연결된 변부(22)가 제2 융기부(15)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 변부(22)는 제2 융기부(15)에서 제1 절인(42) 및 제2 절인(43) 쪽으로 하향 경사질 수 있다. 이를 통하여, 절인(42,43)으로부터 발생한 얇고 늘어진 칩이 제2 융기부(15)에 부딪혀 컬링이 되거나 전단되도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 메인브레이커(16)가 제1 융기부(14)의 전방에 구비된다.

메인브레이커(16)는 코너절인(41)의 코너절인절삭면(17), 제1 절인(42)의 제1 절인절삭면(18), 제2 절인(43)의 제2 절인절삭면(19)으로부터 돌출된다. 그리고 상면에서 내려다 볼때, 원형 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 메인브레이커(16)는 코너절인절삭면(17), 제1 절인절삭면(18), 제2 절인절삭면(19)에 이어지는 하단경사면(161)과, 하단경사면(161)에 이어지는 상단경사면(162)을 포함한다. 여기서, 하단경사면(161)은 오목하게 형성될 수 있다.

그리고 상단경사면(162)과 하단경사면(161)의 경계선(C3)은 코너절인(41), 제1 절인(42), 그리고 제2 절인(43)보다 높은 위치에 형성된다. 도 3에는 코너절인(41)의 높이선(C3)보다 높게 형성되어 있음을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 메인브레이커(16)의 하단경사면(161)은 코너부(11)의 중심(C4)에 가까울수록 곡률반경(Ra > Rb)이 커진다. 즉 코너부(11)의 중심(C4)에 가장 가까운 지점(a)에서 곡률반경이 가장 크고, 그에서 멀어지는 지점(b)일수록 점진적으로 곡률반경이 작아진다.

상술된 구성을 통하여, 메인브레이커(16)가 절인(41,42,43)에서 발생한 칩을어떠한 방향에서도 일정하게 컬링 되도록 유도할 수 있다. 또한, 메인브레이커(16)의 하단경사면(161)의 오목형 구조를 통하여, 연강, 저탄소강 등 연질의 칩이 하단경사면(161)의 바닥부까지 깊숙이 박히게 하여 효과적으로 칩의 컬링을 유도할 수 있다. 만일, 메인브레이커의 경사면을 단순히 볼록하게 구성한 절삭 인서트의 경우, 절인으로부터 메인브레이커가 가깝게 위치하게 되고 낮은 속도로 이송시 칩이 제대로 컬링 되지 못하고 튕기는 칩이 발생한다. 따라서 컬링 된 칩의 반경이 일정하지 못하고 엉킨 칩이 발생한다. 이에 반하여, 본 실시예에서와 같이 하단경사면을 오목하게 하면 절인에서부터 메인브레이커까지 여유 공간이 더 발생하여 고이송에서 발생할 수 있는 과부하의 칩을 효과적으로 배출할 수 있어, 절삭 인서트의 수명을 증대시킬 수 있다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 고이송(0.25mm/rev 이상)의 절삭조건 또는 경도가 높은 피삭재에서는 높은 경도의 칩이 오목한 하단경사면(162)에 닿지 않고 상단경사면(162)을 통하여 컬링 된다. 이러한 조건에서 발생하는 칩은 높은 가경화로 인해 경도가 높아져 인선에 무리가 갈 수 있다. 그러나 본 발명에서는 상술한 상단경사면(162) 구조를 통하여 칩 컬의 반경을 크게 하여 절삭부하를 감소시킬 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 메인브레이커(16)의 양측에는 메인브레이커(16)로부터 연장되는 보조날개돌출부(20)가 더 구비될 수 있다.

그리고 보조날개돌출부(20)는 코너부(11)의 중심(C4)에서 멀어질수록 제1 절인(42) 및 제2 절인(43)으로부터 멀어지고, 그 높이도 절인(41,42,43)보다 낮고(도 6 참조), 그 폭도 작아진다. 즉, 코너부 중심(C4)에 지점(c), 지점(d), 지점(e)로 멀어질수록 절인(42,43)으로부터 멀어지고, 또한 그 높이 및 폭이 점진적으로 줄어들게 형성된다.

이와 같은 보조날개돌출부(20)는 메인브레이커(16)를 보조하는 구성으로서 절입(1.2mm 이상)이 크고 이송량(0.1mm/rev 이하)이 작은 절삭가공 시 발생하는 두께가 얇고 폭이 넓은 칩을 효과적으로 컬링 하기 위한 구성요소이다. 만일, 보조날개돌출부(20)가 없을 경우, 칩의 컬링이 일정하지 못하고, 회전형 칩이 발생하여 헝클어진 칩이 발생할 수 있다.

또한, 보조날개돌출부(20)는 그 크기가 크거나 절인보다 높게 형성될 경우 한쪽으로 동그랗게 말린 칩이 발생하고 이들 칩이 절인을 타격하여 파손시키거나 칩 배출이 용이하지 못하게 된다. 이를 방지하기 위하여, 본 실시예에서는 보조날개돌출부(20)를 두어 칩의 컬링이 일정하게 이루어지고 칩 배출 방향으로 절인에서 점진적으로 멀어지게 구성하여 칩 처리성을 향상시켰다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 절삭 인서트를 도 1의 (b)의 A 방향으로 측면에서 볼 때, 코너절인(41)은 제1 절인(42) 및 제2 절인(43)보다 높은 위치에 형성된다. 그리고 코너절인(41)은 피삭재의 접촉 면적을 줄이기 위해 직선 타입이 아니라 R 타입으로 형성된다.

이를 통하여, 피삭재와의 접촉면적을 최소화할 수 있어 절삭저항을 줄이고 우수한 면조도를 피삭재에 형성할 수 있다. 또한, 피삭재와의 접촉면적이 줄어들면서 가공 중 발생하는 진동도 감소하여 피삭재와의 접촉, 진동에 의해 발생하는 여유면(본 실시예에서는 측면) 마모도 줄어들어 절삭 인서트의 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 모서리부(12) 및 제2 모서리부(13)를 따라, 복수 개의 2단 보조돌기(21)가 형성될 수 있다. 2단 보조돌기(21)는 상면에서 내려다볼 때 대략 삼각 형상을 가질 수 있다. 이들 2단 보조돌기는 제1 융기부(14)에 이어질 수 있다.

이를 통하여, 절삭 가공 중 발생할 수 있는 롱칩(Long Chip)을 방향전환 또는 모서리부에서 브레이킹 역할을 하여 롱칩 발생을 줄일 수 있게 된다. 또한, 챔퍼가공시 절삭 인서트의 모서리부를 사용할 수 있기 때문에 모서리부에도 칩브레이킹 역할을 수행할 수 있다. 참고로, 롱칩은 피삭재 내경에 머무를 경우 가공 후 피삭재에 스크레치를 유발할 수 있으며, 작업자가 직접 제거하는 데 시간이 소요되어 절삭 자동화 공정에 부정적인 영향을 끼친다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭 인서트는 절삭공구(공구홀더)의 포켓부에 체결볼트를 사용하여 장착될 수 있다.

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...상면
11...코너부, 12,13...제1, 제2 모서리부
14,15...제1, 제2 융기부
16...메인브레이커
161...하단경사면, 162...상단경사면
17...코너절인절삭면
18,19...제1, 제2 절인절삭면
2...하면
20...보조날개돌출부
3...측면
4...절인
41...코너절인, 42,43...제1, 제2 절인

Claims (11)

1. 상면(1), 하면(2), 상기 상면(1) 및 상기 하면(2)을 이어주는 측면(3)을 포함하는 다각형 절삭 인서트로서,
   상기 상면(1)은 코너부(11)와, 상기 코너부(11)로부터 각각 연장되는 제1 모서리부(12) 및 제2 모서리부(13)를 구비하고,
   상기 코너부(11)에는 코너절인(41)이, 상기 제1 모서리부(12)에는 제1 절인(42)이, 상기 제2 모서리부(13)에는 제2 절인(43)이 각각 구비되고,
   상기 상면(1)에는 상기 코너부(11)의 중심과 상기 상면(1)의 중심을 잇는 중심선을 따라서, 제1 융기부(14)와, 상기 제1 융기부(14)에 단차진 제2 융기부(15)가 형성되고,
   상기 제1 융기부(14)는 상기 제2 융기부(15)보다 상기 코너부(11)에 가까이 위치하고, 상기 제2 융기부(15)에서 상기 코너부(11) 쪽으로 하향되게 경사지며,
   상기 제2 융기부(15)는 상기 제1 융기부(14)보다 상기 하면(2)으로부터 높은 위치에 형성되며,
   상기 제1 융기부(14)와 연결된 변부(22)는 상기 제2 융기부(15)에서 상기 제1 절인(42) 및 상기 제2 절인(43) 쪽으로 하향 경사지며,
   상기 제1 융기부(14)의 전방에는 메인브레이커(16)가 구비되고,
   상기 메인브레이커(16)는
   상기 코너절인(41)의 코너절인절삭면(17), 상기 제1 절인(42)의 제1 절인절삭면(18), 상기 제2 절인(43)의 제2 절인절삭면(19)으로부터 돌출되고,
   상기 코너절인절삭면(17), 상기 제1 절인절삭면(18), 상기 제2 절인절삭면(19)에 이어지는 하단경사면(161)과, 상기 하단경사면(161)에 이어지는 상단경사면(162)을 포함하며,
   상기 상단경사면(162)과 상기 하단경사면(161)의 경계선은 상기 코너절인(41), 상기 제1 절인(42), 그리고 상기 제2 절인(43)보다 높은 위치에 형성되는
   절삭 인서트.
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 하단경사면(161)은 오목하게 형성된 절삭 인서트.
4. 삭제
5. 제3항에서,
   상기 하단경사면(161)은 상기 코너부(11)의 중심에 가까울수록 곡률반경이 커지는 절삭 인서트.
6. 제1항에서,
   상기 메인브레이커(16)의 양측으로 연장되는 보조날개돌출부(20)가 구비되고,
   상기 보조날개돌출부(20)는 상기 코너부(11)의 중심에서 멀어질수록 상기 제1 절인(42) 및 상기 제2 절인(43)으로부터 멀어지고 그 높이도 낮아지며,
   또한, 측면에서 볼 때, 상기 제1 절인(42), 상기 제2 절인(43), 상기 코너절인(41)보다 그 높이가 낮은
   절삭 인서트.
7. 제6항에서,
   상기 보조날개돌출부(20)는 상기 코너부(11)의 중심에서 멀어질수록 그 폭이 작아지는 절삭 인서트.
8. 제1항에서,
   상기 코너절인(41)은 상기 제1 절인(42) 및 상기 제2 절인(43)보다 높은 위치에 형성된 절삭 인서트.
9. 제1항에서,
   상기 제1 모서리부(12) 및 상기 제2 모서리부(13)를 따라서, 복수 개의 2단 보조돌기(21)가 형성된 절삭 인서트.
10. 제9항에서,
    상기 2단 보조돌기(21)는 상면에서 내려다볼 때 삼각 형상을 가진 절삭 인서트.
11. 제1항, 제3항, 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 절삭 인서트가 장착되는 절삭공구.

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