KR102401104B1

KR102401104B1 - 절삭인서트 및 공구홀더의 어셈블리

Info

Publication number: KR102401104B1
Application number: KR1020200184575A
Authority: KR
Inventors: 오민석; 남기찬; 이남선
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2022-05-23
Also published as: WO2022145620A1; US20230381872A1; CN116419812A; DE112021004627T5

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트는 상면, 하면, 측면, 절인, 그리고 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 체결구멍을 포함하며, 상기 절인은 주절인, 상기 주절인에 이어지는 코너절인, 그리고 상기 코너절인에 이어지는 부절인을 포함하며, 상기 측면은 주절인여유면과, 부절인여유면을 포함하며, 상기 주절인여유면은 상기 주절인에 이어지는 제1 주절인여유면과, 상기 하면에 이어지는 제2 주절인여유면을 포함하며, 상기 부절인여유면은 상기 부절인에 이어지는 제1 부절인여유면과, 상기 하면에 이어지는 제2 부절인여유면을 포함하며, 상기 제1 부절인여유면과 상기 제2 부절인여유면은 서로 단차를 이루고, 상기 제2 부절인여유면은 상기 제1 부절인여유면으로부터 연장되는 가상의 평면으로부터 돌출된 것을 특징으로 한다.

Description

절삭인서트 및 공구홀더의 어셈블리{Assembly of a cutting insert and a tool holder}

본 발명은 절삭인서트 및 이를 장착한 공구홀더의 어셈블리에 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 상면과 측면 사이의 경계부를 이루며 실질적으로 피삭재를 깎는 절인을 포함한다.

한편, 도 10 및 도 11에는 일본특허공보 제4810902호에 개시된 절삭인서트(1)가 도시되어 있다. 참고로, 도 10, 도 11은 상기 일본특허공보의 도 2, 도 3에 각각 대응하는 것으로서, 설명의 편의를 위해, 일본특허공보에 사용된 도면부호가 수정 없이 그대로 사용되었으며, 이들 도면부호는 후술되는 본 발명의 설명에 사용된 도면부호와 중복되더라도 동일 구성요소를 지칭하는 것은 아니다.

종래의 절삭인서트(1)와 같은 포지티브 타입의 절삭인서트는 여유면의 각도에 의해 공구홀더에 접촉하는 절삭인서트의 하면(바닥면)의 면적이 결정된다. 이러한 포지티브 타입의 절삭인서트는 공구홀더에 조립시 셋팅각을 양의 방향으로 크게 적용 가능하여 부절인여유면의 여유각을 키움으로써 절미를 향상시킬 수 있으나, 여유각이 커질수록 하면(바닥면)이 줄어들어 열악한 절삭조건 환경에서는 가공시 발생하는 진동에 의해 절삭인서트의 파손뿐만 아니라 피삭재에도 나쁜 영향을 끼치게 된다.

구체적으로, 종래의 절삭인서트(1)는 도 10에 도시된 바와 같이, 주절인 제1 여유면(16a)의 폭이 일정하지 않고 변동하고 있다. 이로 인해 절삭공구와 접촉하는 주절인 제2 여유면(16b)의 면적이 줄어들게 되어, 결과적으로 절삭인서트의 공구홀더에의 체결안정성이 떨어지게 된다.

또한, 종래의 절삭인서트(1)는 도 11에 도시된 바와 같이, 부절인여유면(16)이 단일면으로 되고, 그 여유각이 일정하여, 결과적으로 공구홀더에 접촉하는 착석면(3)의 면적이 줄어들게 되어, 절삭인서트의 공구홀더에의 체결안정성이 떨어지는 문제점이 있었다.

일본특허공보 제4810902호(2005.07.14.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 절삭 가공 중에도 공구홀더에 안정적으로 체결될 수 있고, 특히 가공 중 발생하는 큰 충격에도 절삭인서트가 공구홀더로부터 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 절삭인서트 및 이를 장착한 공구홀더의 어셈블리를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트는 상면, 하면, 측면, 절인, 그리고 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 체결구멍을 포함하며, 상기 절인은 주절인, 상기 주절인에 이어지는 코너절인, 그리고 상기 코너절인에 이어지는 부절인을 포함하며, 상기 측면은 주절인여유면과, 부절인여유면을 포함하며, 상기 주절인여유면은 상기 주절인에 이어지는 제1 주절인여유면과, 상기 하면에 이어지는 제2 주절인여유면을 포함하며, 상기 부절인여유면은 상기 부절인에 이어지는 제1 부절인여유면과, 상기 하면에 이어지는 제2 부절인여유면을 포함하며, 상기 제1 부절인여유면과 상기 제2 부절인여유면은 서로 단차를 이루고, 상기 제2 부절인여유면은 상기 제1 부절인여유면으로부터 연장되는 가상의 평면으로부터 돌출된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단차에 의해 상기 제1 부절인여유면과 상기 제2 부절인여유면 사이에는 제1 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절삭인서트를 하면에서 볼 때, 상기 제1 부절인여유면의 표면의 연장평면과 상기 하면의 교차선의 외부에, 4개의 확대지지면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 주절인여유면의 상기 상면에서 상기 하면 방향으로의 폭은 일정한 것을 특징으로 한다.

상술한 절삭인서트가 장착된, 절삭인서트 및 공구홀더의 어셈블리에 있어서, 상기 공구홀더는, 상기 절삭인서트가 안착되는 포켓부를 포함하며, 상기 포켓부는, 제1 측면체결면, 제2 측면체결면, 상기 제1 측면체결면과 상기 제2 측면체결면 사이에 위치하는 리세스부, 그리고 바닥체결면을 포함하며, 상기 리세스부는 상기 바닥체결면으로부터 멀어지는 방향으로 제1 리세스부와, 상기 제1 리세스부와 단차지고 상기 제1 리세스부의 표면의 가상의 연장평면으로부터 상대적으로 돌출된 리세스면부를 포함하며, 상기 제1 리세스부와 상기 리세스면부는 제2 걸림턱을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 측면체결면에는 상기 절삭인서트의 제2 주절인여유면이 지지되고, 상기 제2 측면체결면에는 상기 절삭인서트의 다른 제2 주절인여유면이 지지되며, 상기 바닥체결면에는 상기 하면이 지지되며, 상기 제1 부절인여유면은 상기 리세스면부와 미리 정해진 간극을 형성하고, 이때 상기 제1 걸림턱은 상기 제1 리세스부(5041)에 형성된 공간 안으로 돌출되는 것을 특징으로 한다.

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

제2 부절인여유면이 제1 부절인여유면에 대하여 상대적으로 돌출됨으로써, 제1 부절인여유면의 여유각을 증가시키더라도, 공구홀더에 접촉하는 하면의 면적을 감소시키지 않아, 가공성을 향상시키면서도 체결안정성을 희생시키지 않을 수 있다.

또한, 제1 주절인여유면의 폭을 일정하게 유지함으로써, 공구홀더에 접촉하는 제2 주절인여유면의 면적을 최대한 확보할 수 있으므로, 공구홀더와의 체결안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 절삭인서트가 공구홀더의 포켓에 안착된 상태에서, 제1 부절인여유면은 리세스면부와 미리 정해진 간극을 형성하고, 이때 절삭인서트의 제1 걸림턱은 공구홀더의 제1 리세스부에 형성된 공간 안으로 돌출됨으로써, 절삭가공시 절삭인서트에 가공충격이 가해질 때, 절삭인서트의 제1 걸림턱은 공구홀더의 제2 걸림턱에 접촉하면서 걸리게 되어, 절삭인서트가 포켓부의 바닥체결면으로부터 이탈되는 것을 방지한다.

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

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 절삭인서트를 상면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 절삭인서트를 주절인여유면 방향으로 바라본 측면도이다.
도 4는 도 1의 절삭인서트를 부절인여유면 방향으로 바라본 측면도이다.
도 5는 도 1의 절삭인서트를 하면에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 1의 절삭인서트와 공구홀더의 어셈블리를 나타낸다.
도 7은 도 6의 공구홀더의 포켓부의 부분 확대도이다.
도 8은 도 6의 어셈블리에서, 절삭인서트와 포켓부의 장착 모습을 나타낸다.
도 9는 도 6의 어셈블리에서 절삭힘에 의한 토크 감소를 보여주는 도면이다.
도 10 및 도 11은 종래의 절삭인서트의 한 예를 보여준다.

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 절삭인서트(100)는 상면(1), 하면(2), 측면(3), 절인(4), 그리고 상면(1) 및 하면(2)을 관통하는 체결구멍(5)을 포함한다. 본 실시예의 절삭인서트(100)는 상면(1)에 바라볼 때, 대략 4사각형 형상이며, 편면형 절삭인서트이다. 그리고 체결구멍(5)의 중심을 관통하는 가상의 중심선(C1)에 대해 대략 180° 회전 대칭일 수 있다.

또한, 본 절삭인서트(100)는 포지티브 타입(positive type)의 절삭인서트이다. 참고로, 포지티브 타입이라 함은, 도 4에 도시된 바와 같이, 하면의 연장선(P3)과, 여유면의 연장선(P1)이 이루는 각도(α)가 둔각일 경우를 가리킨다. 여기서, 각도(α)는 절삭인서트의 상면을 향하는 각도를 가리킨다. 또한, 네거티브 타입(negative type)이라 함은, 각도(α)가 직각인 경우를 가리킨다.

절인(4)은 주절인(41)과, 주절인(41)에 이어지는 코너절인(42)과, 코너절인(42)에 이어지는 부절인(43)을 포함한다.

측면(3)은 주절인여유면(31)과, 부절인여유면(33)을 포함한다.

주절인여유면(31)은 주절인(41)에 이어지는 제1 주절인여유면(311)과, 하면(2)에 이어지는 제2 주절인여유면(312)을 포함한다.

부절인여유면(33)은 부절인(43)에 이어지는 제1 부절인여유면(331)과, 하면(2)에 이어지는 제2 부절인여유면(332)을 포함한다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 부절인여유면(331)과 제2 부절인여유면(332)은 서로 단차를 이루고, 제2 부절인여유면(332)은 제1 부절인여유면(331)으로부터 연장되는 가상의 평면(P1)으로부터 돌출된다. 이러한 단차에 의해 제1 부절인여유면(331)과 제2 부절인여유면(332) 사이에는 제1 걸림턱(333)이 형성된다.

이와 같이, 제2 부절인여유면(332)이 제1 부절인여유면(331)에 대하여 상대적으로 돌출됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 절삭인서트를 하면에서 볼 때, 종래의 절삭인서트에 대비하여, 가상의 평면(P1)과 하면(2)의 교차선(L1)의 외부에, 4개의 확대지지면(21)이 구비될 수 있다. 여기서, '교차선(L1)의 외부'라고 하는 것은, 관통구멍(5)에 대해 방사상으로 교차선(L1)의 밖에 위치하는 면을 가리킨다. 이를 통하여, 제1 부절인여유면(331)의 여유각을 증가시키더라도, 공구홀더에 접촉하는 하면(2)의 면적을 감소시키지 않아, 가공성을 향상시키면서도 체결안정성을 희생시키지 않을 수 있다. 이에 반하여, 종래의 절삭인서트는 가공성을 향상시키기 위하여 부절인여유면의 여유각을 증가시킬 경우 이에 따라 하면의 면적이 감소하여, 체결안정성이 떨어지는 문제점이 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 주절인여유면(311)의 상면(1)에서 하면(2) 방향으로의 폭(w)은 일정하다. 이를 통하여, 공구홀더에 접촉하는 제2 주절인여유면(312)의 면적을 최대한 확보할 수 있으므로, 공구홀더와의 체결안정성을 향상시킬 수 있다. 이에 반하여, 종래의 절삭인서트는 주절인에 이어지는 주절인여유면의 폭이 한 방향에서 타방향으로 확대되어, 결과적으로 공구홀더에 접촉하는 면적이 감소함으로써 공구홀더와의 체결안정성이 떨어지는 문제점이 있다(도 10 참조).

이하에서는, 도 6 내지 도 9를 참고하여, 상술한 바와 같은 절삭인서트가 장착된, 절삭인서트(100) 및 공구홀더(500)의 어셈블리에 대하여 설명한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 공구홀더(커터)(500)는, 절삭인서트(100)가 안착되는 포켓부(501)를 포함한다.

구체적으로, 포켓부(501)는, 제1 측면체결면(502)과, 제2 측면체결면(503)과, 제1 측면체결면(502)과 제2 측면체결면(503) 사이에 위치하는 리세스부(recess portion)(504)와, 바닥체결면(505)을 포함한다.

여기서, 리세스부(504)는 바닥체결면(505)으로부터 멀어지는 방향으로 각각 위치하는 제1 리세스부(5041)와, 리세스면부(5042)를 포함한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 리세스면부(5042)는 제1 리세스부(5041)와 단차지고, 제1 리세스부(5041)의 표면의 가상의 연장평면(P2)으로부터 상대적으로 돌출한다. 이를 통하여, 제1 리세스부(5041)와 리세스면부(5042)는 제2 걸림턱(5043)을 형성한다.

한편, 제1 측면체결면(502)에는 절삭인서트(100)의 제2 주절인여유면(312)이 지지되고, 제2 측면체결면(503)에는 절삭인서트(100)의 다른 제2 주절인여유면(312)이 지지되며, 바닥체결면(505)에는 하면(2)이 지지된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 절삭인서트(100)가 공구홀더(500)의 포켓(501)에 안착된 상태에서, 제1 부절인여유면(331)은 리세스면부(5042)와 미리 정해진 간극(a)을 형성한다. 이때, 절삭인서트(100)의 제1 걸림턱(333)은 공구홀더(500)의 제1 리세스부(5041)에 형성된 공간(S) 안으로 돌출된다. 이를 통하여, 절삭가공시 절삭인서트에 가공충격이 가해질 때, 절삭인서트(100)의 제1 걸림턱(333)은 공구홀더(500)의 제2 걸림턱(5043)에 접촉하면서 걸리게 되어, 절삭인서트(100)가 포켓부(501)의 바닥체결면(505)으로부터 이탈되는 것을 방지한다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 절삭인서트(100)는 넓어진 하면(2)으로 인하여 절삭힘(F)에 의한 토크(모멘트)가 감소하여, 체결안정성을 더 증대시킨다. 참고로, 도 9에서 L2는 종래의 절삭인서트에서의 지지점과 절삭힘(F) 간의 수직거리, L1은 본 절삭인서트에서의 지지점과 절삭힘(F) 간의 수직거리를 각각 나타낸다.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 절삭인서트 및 공구홀더는, 절삭가공시 포지티브 타입의 절삭인서트에 가해지는 큰 충격에도 견딜 수 있도록, 공구홀더에 접촉하는 제2 주절인여유면을 최대한 확보하고, 또한, 절삭인서트의 제1 걸림턱과 공구홀더의 제2 걸림턱 구성을 통하여, 절삭인서트의 탈락을 방지할 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.

100. 절삭인서트
1. 상면
2. 하면
3. 측면
31. 주절인여유면
311. 제1 주절인여유면, 312. 제2 주절인여유면
33. 부절인여유면
331. 제1 부절인여유면, 332. 제2 부절인여유면
333. 제1 걸림턱
4. 절인
41. 주절인 42. 코너절인
43. 부절인
500. 공구홀더(커터)
501. 포켓부
502. 제1 측면체결면, 503. 제2 측면체결면
504. 리세스부,
5041. 제1 리세스부, 5042. 리세스면부
5043. 제2 걸림턱
505. 바닥체결면

Claims

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상면, 하면, 측면, 절인, 그리고 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 체결구멍을 포함하며,
상기 절인은 주절인, 상기 주절인에 이어지는 코너절인, 그리고 상기 코너절인에 이어지는 부절인을 포함하며,
상기 측면은 주절인여유면과, 부절인여유면을 포함하며,
상기 주절인여유면은 상기 주절인에 이어지는 제1 주절인여유면과, 상기 하면에 이어지는 제2 주절인여유면을 포함하며,
상기 부절인여유면은 상기 부절인에 이어지는 제1 부절인여유면과, 상기 하면에 이어지는 제2 부절인여유면을 포함하며,
상기 제1 부절인여유면과 상기 제2 부절인여유면은 서로 단차를 이루고, 상기 제2 부절인여유면은 상기 제1 부절인여유면으로부터 연장되는 가상의 평면으로부터 돌출된
절삭인서트가 장착된, 절삭인서트 및 공구홀더의 어셈블리에 있어서,
상기 공구홀더는,
상기 절삭인서트가 안착되는 포켓부를 포함하며,
상기 포켓부는,
제1 측면체결면, 제2 측면체결면, 상기 제1 측면체결면과 상기 제2 측면체결면 사이에 위치하는 리세스부, 그리고 바닥체결면을 포함하며,
상기 리세스부는 상기 바닥체결면으로부터 멀어지는 방향으로 제1 리세스부와, 상기 제1 리세스부와 단차지고 상기 제1 리세스부의 표면의 가상의 연장평면으로부터 상대적으로 돌출된 리세스면부를 포함하며,
상기 제1 리세스부와 상기 리세스면부는 제2 걸림턱을 형성하며,
상기 제1 측면체결면에는 상기 절삭인서트의 제2 주절인여유면이 지지되고, 상기 제2 측면체결면에는 상기 절삭인서트의 다른 제2 주절인여유면이 지지되며, 상기 바닥체결면에는 상기 하면이 지지되며,
상기 제1 부절인여유면은 상기 리세스면부와 미리 정해진 간극을 형성하고, 이때 제1 걸림턱은 상기 제1 리세스부에 형성된 공간 안으로 돌출되는 것
을 특징으로 하는 절삭인서트 및 공구홀더의 어셈블리.
제5항에서,
상기 절삭인서트를 하면에서 볼 때, 상기 절삭인서트는 상기 제1 부절인여유면의 표면의 연장평면과 상기 하면의 교차선의 외부에, 4개의 확대지지면이 형성되는 것
을 특징으로 하는 절삭인서트 및 공구홀더 어셈블리.