KR20020052963A

KR20020052963A - 절삭 공구

Info

Publication number: KR20020052963A
Application number: KR1020010083761A
Authority: KR
Inventors: 기누까와다쯔지; 고이데미노루
Original assignee: 가나가와 시게노부; 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2001-12-24
Publication date: 2002-07-04
Also published as: DE60113369T2; US6761510B2; EP1226892B1; US20020127068A1; JP2002192407A; KR100492201B1; EP1226892A3; DE60113369D1; EP1226892A2

Abstract

본 발명에 따르면, 선단에서 곡선형 절삭날과, 선단이 그 사이에 위치되는 한 쌍의 직선형 절삭날과, 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분의 공구면과의 연결부에서 곡선형 리지를 형성하도록 곡선형 절삭날과 직선형 절삭날들을 따라 연장되는 챔퍼를 포함하는 절삭 공구가 제공된다. 챔퍼의 일부분은 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날과 각각의 직선형 절삭날의 연결부로부터 곡선형 절삭날의 중간점까지 폭이 증가한다.

Description

절삭 공구 {CUTTING TOOL}

본 발명은 일반적으로는 금속 절삭용 절삭 공구에 관한 것으로, 특히 선삭에 의한 마무리 절삭에 사용되는 인덱스 가능 삽입체(indexable insert)(폐기 가능한 팁)에 관한 것이다.

도10은 공구면(tool face, 7) 쪽으로부터 볼 때, 경도가 큰 재료의 마무리 절삭 또는 기계 가공에 사용되는 절삭 공구(1)(이하, "인덱스 가능 삽입체" 또는 약칭하여 "삽입체"라고도 한다)와 이에 의해 마무리될 공작물(100) 사이의 위치 관계를 도시한다. 칩(chip)의 단면 형상이 빗금친 부분으로 나타나 있다. 인덱스 가능 삽입체(1)는 평면도에서 볼 때 선단(nose, 2)에서 원형 또는 곡선형 절삭날(3)을 갖는다. 이러한 종류의 마무리 절삭에 사용되는 인덱스 가능 삽입체(1)는 일반적으로 선단 반경(즉, 선단(2)에서의 곡선형 절삭날(3)의 반경)의 1/2 이하인 비교적 작은 절삭 깊이(h)에 사용된다. 따라서, 칩은 대체로 전방 릴리프 종료부(M) 부근의 절삭날 부분에 의해 절삭된 부분에서 가장 얇고 측면 릴리프 종료부(Y)에 인접한 절삭날 부분에 의해 절삭된 부분에서 가장 두껍다.

이러한 절삭에서, 절삭 공구의 절삭날에 인가되는 절삭력은 칩의 두께에 반비례한다. 절삭 공구는 측면 릴리프 종료부(Y) 또는 그 부근에서 큰 절삭력을 받게 되므로, 측면 릴리프 종료부(Y) 또는 그 부근에서 절삭날의 칩핑(chipping) 또는 파손이 발생하기 쉽다. 따라서, 이러한 종류의 절삭에 사용되는 절삭 공구는 많은 경우에 챔퍼링(chamfering) 및 호닝(honing) 등의 절삭날 처리에 의해 가공된다. 이러한 챔퍼(chamfer)는 공구면 쪽으로부터 절삭날을 따라 볼 때 균일한 폭을 갖는 것이 통례이다. 본 명세서에서 사용되는 챔퍼 폭은 평면도에서 공구면 쪽으로부터 볼 때 챔퍼의 폭(크기)을 나타내기 위해 사용된다.

마무리 절삭이 종래의 절삭 공구, 즉 절삭날을 따라 균일한 챔퍼를 갖는 공구에 의해 수행되는 경우에, 다음과 같은 문제점이 발생한다. 즉, 마무리 절삭이 통상적으로 선단에서만, 즉 선단에서의 곡선형 절삭날에 의해서만 수행된다. 이러한 절삭 공구는 측면 릴리프 종료부에서 칩의 두께에 대응하는 폭의 챔퍼를 갖지 않아서, 절삭 공구의 칩핑 또는 파손이 발생하기 쉽다는 문제점을 야기한다. 마무리 절삭이 선단에서의 곡선형 절삭날에 의해 수행되지만, 절삭 깊이는 항상 변화한다. 따라서, 챔퍼 폭이 일정하다면, 측면 릴리프 종료부 또는 그 부근에서의 절삭 깊이의 증가는 그 곳에서의 챔퍼 폭의 상대적인 감소를 초래하여서 강도를 감소시킨다. 한편, 절삭 깊이(h)가 너무 많이 감소된다면, 전방 릴리프 종료부 부근의 절삭날 부분에서의 챔퍼 폭은 너무 크게 되어서, 최종 표면의 거칠기를 악화시킨다.

이러한 상황 하에서, 일본 실용신안등록 공보 (소)53-122790호에 기재된 바와 같이 선단으로부터 멀리 감에 따라 증가하는 챔퍼를 절삭날에서 갖는 절삭 공구가 제안되었다. 그러나, 이러한 절삭 공구의 챔퍼는 선단에서 폭이 균일하고, 절삭 공구의 측면(즉, 직선형 절삭날)에서 폭이 점차적으로 증가하도록 되어 있다. 이 절삭 공구는 선단 반경보다 큰 절삭 깊이를 갖는 거친 절삭을 위해 의도된다. 또한, 선단부 전체에서 챔퍼를 갖는 절삭 공구가 제안되었다. 그러나, 공구면 쪽으로부터 볼 때 챔퍼가 거의 반원형으로 형성된다. 따라서, 선단을 따른 절삭날의 챔퍼 폭은 크게 변화하여서, 최종 표면의 거칠기가 악화된다는 문제점을 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 표면 거칠기를 감소시키지 않고 연장된 수명을 얻을 수 있는, 곡선형 절삭날 또는 그 부분만이 절삭에 사용되게 하는 절삭 깊이를 갖고 사용되는 절삭 공구를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 태양에 따르면, 선단에서의 곡선형 절삭날과, 사이에 선단이 위치되는 한 쌍의 직선형 절삭날과, 곡선형 절삭날과 직선형 절삭날들을 따라 연장되는 챔퍼를 포함하며, 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 공구면과의 연결부에서 곡선형 리지(ridge)를 형성하고, 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날과 각각의 직선형 절삭날의 연결부 또는 그 부근에 위치된 지점으로부터 곡선형 절삭날의 중간점 또는 그 부근에 위치된 지점까지 폭이 증가하는 절삭 공구가 제공된다.

이상과 같이 구성된 절삭 공구에 의하면, 절삭 깊이 및 이송량의 변화에 따라 변화하는 칩의 두께에 비례하여 변화될 수 있는 챔퍼 폭을 얻을 수 있어서, 각각의 절삭 지점에서 최적의 챔퍼 폭을 얻을 수 있다. 즉, 선삭에 의한 마무리 절삭에 있어서, 절삭 깊이는 선단에서의 곡선형 절삭날 내에 위치되는 절삭 공구의 부분에 의해 절삭이 수행되도록 선택된다. 이상과 같이 구성된 절삭 공구에 의하여, 챔퍼 폭이 작은 원형 또는 곡선형 절삭날 부분을 전방 릴리프 종료부 상에 위치시키고, 챔퍼 폭이 큰 곡선형 절삭날 부분을 측면 릴리프 종료부 상에 위치시킴으로써, 절삭을 수행할 수 있다. 따라서, 표면 거칠기의 감소를 야기하지 않고 절삭 공구의 수명을 연장시킬 수 있다. 한편, 챔퍼의 폭은 곡선형 절삭날의 중간점으로부터 곡선형 절삭날과 각각의 직선형 절삭날의 연결부까지 점차적으로 감소되지만, 마무리 절삭에서의 절삭 깊이가 주로 선단 반경의 1/2 이므로 절삭날의 강도의 감소는 실제로는 발생하지 않는다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 선단에서의 곡선형 절삭날과, 사이에 선단이 위치되는 한 쌍의 직선형 절삭날과, 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼를 포함하며, 상기 챔퍼는 평면도에서 볼 때 직선형 절삭날들 중 하나와 곡선형 절삭날의 연결부 또는 그 부근에 위치된 지점으로부터 다른 하나의 직선형 절삭날까지 폭이 증가하는 절삭 공구가 제공된다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 제1 태양에 따른 절삭 공구의 챔퍼 폭은 이송 방향의 차이가 절삭 공구의 효과에서 어떠한 차이도 야기하지 않도록 곡선형 절삭날의 중간점을 향해 증가한다. 이와 대조적으로, 본 발명의 제2 태양에 따른 절삭 공구는 이송 방향에 따라 상이한 효과를 발생시킨다. 그러나, 본 발명의 제2 태양에 따른 절삭 공구의 챔퍼는 절삭 공구의 챔퍼 폭이 하나의 직선형 절삭날로부터 다른 하나의 직선형 절삭날까지 점차적으로 증가하도록 되어 있으므로 칩의 두께 증가에 따라 증가하는 폭을 가질 수 있어서, 각각의 절삭 지점에서 최적의 챔퍼 폭을 얻을 수 있게 한다.

본 발명의 제3 태양에 따르면, 선단에서의 곡선형 절삭날과, 사이에 선단이 위치되는 한 쌍의 직선형 절삭날과, 곡선형 절삭날과 각각의 직선형 절삭날 사이에 배치된 한 쌍의 와이퍼 날(wiper edge)과, 곡선형 절삭날 및 와이퍼 날을 따라 연장되는 챔퍼를 포함하며, 와이퍼 날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분보다 폭이 작고, 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날과 각각의 와이퍼 날의 연결부로부터 곡선형 절삭날의 중간점까지 폭이 증가하는 절삭 공구가 제공된다.

곡선형 절삭날과 각각의 직선형 절삭날 사이에서 와이퍼 날을 갖는 절삭 공구에 의하면, 최종 표면의 거칠기(표면 품질)는 마무리 절삭이 와이퍼 날을 사용하여 수행된 때 향상될 수 있다. 한편, 와이퍼 날을 사용한 절삭으로부터 큰 추력(thrust force)이 야기되므로, 챔퍼 폭을 기본적으로 작게 하는 것이 필요하다. 그러나, 그 폭이 챔퍼 전체에 걸쳐 작게 되는 경우에는, 챔퍼 폭이 측면 릴리프 종료부에서 불충분하게 되어 절삭 공구의 파손이 발생하기 쉽다. 이와 관련하여, 가변하는 챔퍼 폭에 의해, 강도를 저하시킴이 없이 표면 거칠기가 향상될 수 있다.

본 발명의 제4 태양에 따르면, 선단에서의 곡선형 절삭날과, 사이에 선단이 위치되는 한 쌍의 직선형 절삭날과, 직선형 절삭날들 중 하나와 곡선형 절삭날 사이에 배치된 와이퍼 날과, 곡선형 절삭날 및 와이퍼 날을 따라 연장되는 챔퍼를 포함하며, 와이퍼 날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분보다 폭이 작고, 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날과 와이퍼 날의 연결부 또는 그 부근에 위치된 지점으로부터 다른 하나의 직선형 절삭날까지 폭이 증가하는 절삭 공구가 제공된다.

본 발명의 제3 태양에 따른 절삭 공구는 이송 방향과 무관하게 동일한 효과를 발생시킬 수 있다. 이와 대조적으로, 본 발명의 제4 태양에 따른 절삭 공구는 이송 방향에 따라 상이한 효과를 발생시킨다. 그러나, 본 발명의 제4 태양에 따른 절삭 공구는 각각의 절삭 지점에서 최적의 챔퍼 폭을 얻을 수 있게 한다.

한편, 와이퍼 날은 양호하게는 평면도에서 볼 때 선단 반경보다 큰 반경의 원호의 형태 또는 직선 형태로 외측으로 둥글게 되어 있다. 더욱이, 와이퍼 날이 직선 형태일 때, 선삭에 의해 마무리 가공될 표면에 평행하게(즉, 원통 절삭의 경우, 절삭될 표면의 직선 모선(generatrix)과 평행하게) 배열되는 것이 바람직하다. 와이퍼 날이 원호의 형태일 때, 원호의 반경은 양호하게는 2mm 이상이다. 더욱이, 와이퍼 날이 직선 형태이고 절삭 공구가 공작물을 따라 측방으로 이동될 때, 와이퍼 날이 선단으로부터 멀리 이동할 때 이송 방향과 평행한 선으로부터 멀리 이동하게 하기 위해 후향 테이퍼를 갖도록 배열되거나 이송 방향과 거의 평행하게 배열되는 것이 바람직하다. 후향 테이퍼 각도는 양호하게는 3° 이하이다.

한편, 챔퍼 폭의 최소치는 양호하게는 0.2 mm 이하이고, 최대치는 양호하게는 0.05 내지 0.5 mm의 범위 내에 있다.

게다가, 챔퍼 폭은 W1을 챔퍼 폭의 최소치라 하고 W2를 챔퍼 폭의 최대치라 할 때 W2/W1 ≥ 1.5 를 충족시키도록 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 챔퍼 폭이 최소가 되는 지점에서 공구면에 대한 챔퍼의 각도(θ₁)는 양호하게는 5 내지 30°의 범위 내에 있으며, 챔퍼 폭이 최대가 되는 지점에서 공구면에 대한 챔퍼의 각도(θ₂)는 양호하게는 15 내지 45°의 범위 내에 있다. 특히, θ₁≤ θ₂가충족되는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 공구면에 대한 챔퍼의 각도는 공구면이 평평할 때 챔퍼와 공구 사이의 각도를 나타내고자 하는 것이다.

도1은 공구면 쪽으로부터 볼 때 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구의 평면도 및 절삭 공구의 일부분의 확대도.

도2는 도1의 선 II-II를 따라 취한 단면도.

도3은 도1의 선 III-III을 따라 취한 단면도.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 공구의 확대도.

도5는 공구면 쪽으로부터 볼 때 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구의 평면도 및 절삭 공구의 일부분의 확대도.

도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구의 일부분의 확대도.

도7은 공구면 쪽으로부터 볼 때 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구의 평면도 및 절삭 공구의 일부분의 확대도.

도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구의 선단부의 확대 평면도.

도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구의 선단부의 확대 평면도.

도10은 공구면 쪽으로부터 볼 때 종래 기술의 절삭 공구의 평면도 및 절삭 공구의 선단부의 확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 30, 40, 50, 60, 70 : 절삭 공구

12, 42 : 선단

13, 33, 43, 53, 63 : 곡선형 절삭날

14, 34, 44, 54, 64 : 직선형 절삭날

15, 35, 45, 55, 65 : 챔퍼

55, 56, 66, 76 : 와이퍼 날

먼저, 도1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 절삭 공구는 도면 부호 10으로 나타나 있으며 마름모꼴 인덱스 가능 삽입체를 구성하도록 되어 있다. 절삭 공구(10)는 ISO에 규정되는 CNGA120412(즉, 원통형 고정 구멍을 갖고, 정점각(apex angle)이 80°이며, 선단 반경이 1.2 mm이고, 세라믹(Al₂O₃)으로 제조된, 음의 레이크(negative rake) 형식의 마름모꼴 삽입체)에 따라 구성된다.

도1에 도시된 바와 같이, 절삭 공구(10)는 선단(nose, 12)에서 원형 또는 곡선형 절삭날(13)과, 사이에 선단(12)이 위치되는 한 쌍의 직선 절삭날(14, 14)을 구비한다. 절삭 공구(10)는 곡선형 절삭날(13) 및 직선형 절삭날(14, 14)을 따라연장되는 챔퍼(chamfer, 15)를 구비한다. 챔퍼(15)는 곡선형 절삭날(13)과 각각의 직선형 절삭날(14)의 연결부(P1)(선 II-II로 표시된 지점)에서 최소 폭(W1)(0.05 mm)을 갖고, 곡선형 절삭날(13)의 중간점(Q), 즉 선단각(정점각)의 2등분선(선 III-III)에서 최대 폭(W2)을 갖도록 형성된다. 그러나, 본 실시예에서, 챔퍼(15)는 연결부(P1)로부터 중간점(Q)까지 폭이 점차적으로 증가하도록 형성되며, 최대 폭(W2)은 0.2mm로 설정된다. 곡선형 절삭날(13)과 공구면(17)을 따라 연장되는 챔퍼(15)의 연결부에서의 날(edge) 또는 리지(ridge)(15a)는 평면도에서 볼 때 원호 또는 곡선의 형태이다. 각각의 직선형 절삭날(14, 14)을 따라 연장되는 부분에서, 챔퍼(15)는 폭이 일정하게 0.05 mm이다. 더욱이, 최소 폭(W1) 부분의 지점에서 공구면(17)에 대한 챔퍼(15)의 각도(θ₁) 및 최대 폭(W2) 부분의 지점에서의 공구면(17)에 대한 챔퍼의 각도(θ₂)는 모두 20°에서 설정된다.

본 실시예의 이러한 절삭 공구(1번 샘플)가 이하의 2개의 예와 비교하여 그 수명에 대해 시험되었다. 즉, 본 실시예의 절삭 공구는 홀더(도시 안됨)에서 클램핑되어, 최종 표면의 소정 거칠기(JIS에 따라 R_z6.3μm)가 유지될 수 없을 때까지 많은 시험편 또는 공작물의 원통형 표면을 절삭하는 데 사용되었다. 절삭 공구의 수명은 최종 표면의 소정 거칠기가 유지될 수 없게 되기 전까지 절삭된 시험편의 개수에 따라 결정되었다. 그 결과가 표 1에 나타나 있다. 한편, 비교예 1(2번 샘플)은 곡선형 절삭날(3)에서의 챔퍼의 폭이 일정하게 0.2 mm이었다. 비교예 2(3번 샘플)는 곡선형 절삭날(2)에서의 챔퍼의 폭이 일정하게 0.05 mm이었다. 더욱이,시험 공작물(시험편)은 JIS에 따른 SCM415(즉, 직경이 50 mm이고 길이가 25 mm인 둥근 바아)로 제조되었고 로크웰 C62의 경도를 갖도록 침탄(carburized)되었다. 절삭은 3 mm의 절삭 깊이, 0.12 mm/회전의 이송량, 및 120 m/분의 절삭 속도의 조건 하에서 수행되었다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 절삭 공구(1번 샘플)는 하나의 선단을 사용하여 150개의 시험편을 절삭할 수 있었다. 이와 대조적으로, 2번 샘플(비교예 1)의 경우에, 70개째의 시험편의 절삭 후에 채터링(chattering)이 야기되었고, 81개째의 시험편의 절삭시 그리고 그 이후에 소정의 최종 표면 거칠기가 얻어질 수 없었다. 2번 샘플의 절삭 공구는 3번 샘플의 절삭 공구와 비교하여 비교적 큰 일정한, 즉 0.2mm의 챔퍼를 가져서 비교적 강도가 높다. 절삭날의 큰 마모 및 큰 절삭 저항으로 인해, 2번 샘플의 절삭 공구에 의해 절삭된 시험편의 개수가 1번 샘플의 절삭 공구의 경우에 비해 작은 때에도 2번 샘플의 절삭 공구에 의해 마무리 가공된 표면의 거칠기가 저하되었다고 여겨진다. 더욱이, 3번 샘플(비교예 2)의 경우에, 21개째 시험편의 절삭시 칩핑(chipping) 또는 파손이 야기되었다. 3번 샘플(비교예 2)의 절삭 공구의 챔퍼의 폭이 0.5 mm로 작아서, 20개째 시험편까지는 최종 표면의 소정 거칠기가 유지되었지만, 그 강도가 상당히 저하되었다고 여겨진다.

샘플 번호	절삭 공구에 의해 절삭될 수 있었던 시험편의 개수	비고
1	150
2*	80	70개째 시험편의 절삭시 및 그 이후에 채터링 발생
3*	20	21개째 시험편의 절삭시 칩핑 발생

*는 샘플이 비교예임을 나타낸다.

이러한 결과는 이하의 이유로 본 발명의 효과를 증명한다. 즉, 본 실시예의 절삭 공구의 챔퍼는 전방 릴리프 종료부(front relief terminal portion) 또는 그 부근에서 폭이 작다. 이로 인해, 절삭 저항이 작아서, 최종 표면의 거칠기의 감소를 야기하지 않는다. 더구나, 챔퍼는 전방 릴리프 종료부에 인접한 부분으로부터 멀리, 두께가 큰 칩이 형성되는 측면 릴리프 종료부까지 진행함에 따라 폭이 증가하여, 절삭날의 강도가 증가되며 절삭 공구의 수명이 연장된다. 한편, 본 실시예에서, 챔퍼의 폭은 곡선형 절삭날의 중간점에서 최대가 된다. 이와 관련하여, 절삭날 각도가 95°이고 절삭 깊이가 0.3 mm임과 동시에 선단 반경이 1.2 mm일 때, 측면 릴리프 종료부는 곡선형 절삭날의 중간점에 인접하여 위치된다.

상기 설명에 있어서, 챔퍼(15) 및 공구면(17)의 연결부에서의 리지(15a)는 평면도에서 볼 때 원호 또는 곡선의 형태이므로, 사이에 선단(12)이 위치된 2개의 직선형 절삭날(14)을 곡선형 절삭날(13)이 연결하는 각각의 연결부(P1)로부터 곡선형 절삭날(13)의 거의 중간점(Q)까지 폭이 점차적으로 증가하도록 챔퍼(15)가 형성되게 한다. 이러한 리지는 도4에 도시된 바와 같이 직선형 리지(25a)로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 공구(20)는 공구면(7)과의 연결부에서 직선형 리지(25a)를 갖는 챔퍼(25)를 포함한다. 직선형 리지(25a)를 제외하고는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 공구는 도1 내지 도3에 도시된 이전의 실시예와 실질적으로 유사하며, 동일 부분은 동일 도면 부호로 나타나 있고, 이에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구(30)를 도시한다. 절삭 공구(30)는 ISO에 규정된 SPGN120416(즉, 정점각이 90°이며, 양의 레이크각(positive rake angle)이 11°이고, 선단 반경이 1.6 mm이며, 어떠한 고정 구멍도 없는 정사각형 삽입체)에 따라 구성된다. 절삭 공구(30)의 샘플(4번 샘플)이 준비되었고 이전의 실시예와 유사하게 절삭 시험을 받았으며 비교예(5번 샘플)와 비교되었다. 시험 결과가 표 2에 나타나 있다.

한편, 절삭 공구(30)는 세라믹(Al₂O₃)으로 제조되며, 곡선형 절삭날(33)이 각각의 직선형 절삭날(34, 34)과 연결되는 연결부(P1)에서 최소치(즉, 0.03 mm)가 되고 곡선형 절삭날(33)의 중간점(Q)에서 최대치(즉, 0.1mm)가 되는 폭을 갖는 챔퍼(35)를 구비하도록 형성된다. 챔퍼(35)의 폭은 각각의 연결부(P1)로부터 중간점(Q)까지 점차적으로 증가한다. 본 실시예에서, 곡선형 절삭날(33) 및 공구면(37)을 따라 연장되는 챔퍼(35)의 연결부에서의 리지(35a)도 원호 또는 곡선으로 형성된다. 더욱이, 비교예(5번 샘플)는 폭이 일정(즉, 0.03 mm)한 챔퍼를 곡선형 절삭날에서 갖는다. 시험 공작물(시험편)은 주철(220 브리넬 경도)로 제작된다. 시험 절삭은 시험편의 단부면의 기계 가공이다. 절삭은 0.5 mm의 절삭 깊이, 0.4 mm/회전의 이송량, 및 750 m/분의 선삭에 의한 절삭 속도의 조건 하에서 수행되었다.

샘플 번호	절삭 공구에 의해 절삭될 수 있었던 시험편의 개수
4	20
5*	7

*는 샘플이 비교예임을 나타낸다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 절삭 공구(4번 샘플)는 표면 거칠기의 감소 없이 20개의 시험편을 절삭할 수 있었다. 이와 대조적으로, 비교예(5번 샘플)의 경우에, 8개째의 시험편의 절삭시 절삭날의 파손이 발생했다.

도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구(40)를 도시한다. 절삭 공구(40)는 공구면(47)과, 곡선형 절삭날(43)을 갖는 선단(42)을 구비한다. 곡선형 절삭날(43)은 사이에 선단(42)이 위치되는 2개의 직선형 절삭날(44, 44) 중 하나(즉, 전방 릴리프 종료부 쪽의 직선형 절삭날(44))와 곡선형 절삭날(43)의 연결부(P1)로부터 다른 하나의 직선형 절삭날(44)을 향해 점차적으로 증가하는 폭을 갖는 챔퍼(45)를 구비한다. 도1 내지 도3을 참조하여 설명된 실시예의 절삭 공구(10)의 챔퍼(15)의 폭은 곡선형 절삭날(13)의 중간점을 향해 증가하여, 이송 방향의 차이가 절삭 공구(10)의 효과에서의 어떠한 차이도 야기하지 않도록 한다. 이와 대조적으로, 본 실시예의 절삭 공구(40)는 이송 방향에 따라 상이한 효과를 발생시킨다. 그러나, 본 실시예의 절삭 공구(40)의 챔퍼(45)는 칩의 두께의 증가에 따라 증가하는 폭을 가지므로, 절삭 공구(40)의 챔퍼(45)의 폭은 하나의 직선형 절삭날(44)로부터 다른 하나의 직선형 절삭날(44)까지 점차적으로 증가하도록 되어있어서, 보다 큰 효과를 얻을 수 있게 한다.

이제, 도7을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구(50)를 설명하기로 한다. 절삭 공구(50)는 60°의 정점각을 갖는 삼각형 삽입체의 형태이며, 곡선형 절삭날(53) 및 한 쌍의 직선형 절삭날(54, 54)을 갖는다. 절삭 공구(50)는 곡선형 절삭날(53) 및 직선형 절삭날(54, 54)을 따라 연장되는 챔퍼(55)를 더 갖는다. 챔퍼(55)와 공구면(57)의 연결부에는 리지(55a)가 형성된다. 절삭 공구(50)는 곡선형 절삭날(53)과 각각의 직선형 절삭날(54, 54) 사이에서 직선날 형태의 한 쌍의 와이퍼 날(56, 56)을 갖는다. 절삭 공구(50)의 샘플(6번 샘플)이 준비되었고, 이전의 실시예들과 유사한 조건 하에서 절삭 시험을 받았으며, 비교예(7번 샘플)와 비교되었다. 한편, 와이퍼 날(56, 56)은 절삭날 각도(K)가 91°일 때 와이퍼 날(56, 56) 중 하나가 절삭 표면(즉, 공작물의 회전축)에 평행하도록 형성된다. 더욱이, 평면도에서 공구면(57) 쪽으로부터 볼 때 각각의 와이퍼 날(56)에서의 챔퍼(55)의 폭은 곡선형 절삭날(53)에서의 폭보다 작다. 본 실시예(6번 샘플)에서, 챔퍼(55)의 폭은 각각의 와이퍼 날(56)에서 0.03mm이고, 곡선형 절삭날(53)과 각각의 와이퍼 날(56)의 연결부(P2)에서 0.03mm이며, 곡선형 절삭날(53)의 중간점(Q)에서 0.10mm이고, 연결부(P2)로부터 중간점(Q)까지 점차적으로 증가한다. 한편, 비교예(7번 샘플)에서, 곡선형 절삭날에서의 챔퍼의 폭은 일정한 0.05mm이다. 더욱이, 절삭은 91°의 절삭날 각도에서 수행되어, 하나의 와이퍼 날(56)이 절삭 표면(즉, 시험편의 축)과 평행하게 유지된 상태에서 절삭 공구(50)가 시험편(공작물)에 대하여 가압된다. 시험 결과가 표 3에 나타나 있다.

샘플 번호	절삭 공구에 의해 절삭될 수 있었던 시험편의 개수
6	120
7*	40

*는 샘플이 비교예임을 나타낸다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 절삭 공구(50)(6번 샘플)는 표면 거칠기의 감소없이 120개의 시험편을 절삭할 수 있었다. 이와 대조적으로, 비교예(7번 샘플)의 경우에, 41개째 시험편의 절삭시 절삭날의 파손이 발생하였다. 이 결과로부터, 절삭 공구의 수명이 와이퍼 날에 의해 상당히 증가될 수 있었음을 증명하였다.

도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구(60)를 도시한다. 절삭 공구(60)는 직선형 절삭날(64, 64)들 중 하나와 곡선형 절삭날(63) 사이에서 단 하나의 와이퍼 날(66)만을 갖는다. 절삭 공구(60)는 곡선형 절삭날(63), 와이퍼 날(66) 및 직선형 절삭날(64, 64)을 따라 챔퍼(65)를 갖는다. 와이퍼 날(66)에서의 챔퍼(65)의 폭은 곡선형 절삭날(63)에서의 폭보다 작고, 곡선형 절삭날(63)에서의 챔퍼(65)의 폭은 곡선형 절삭날(63)과 와이퍼 날(66)의 연결부(P2)로부터 다른 하나의 직선형 절삭날(64)을 향해 점차적으로 증가한다. 도면 부호 67은 공구면을 나타내고, K는 절삭날 각도를 나타낸다. 이상의 것을 제외하고는, 본 실시예에는 도7에 도시된 이전의 실시예와 실질적으로 유사하다. 챔퍼(65)의 폭을 다른 하나의 직선형 절삭날(64)을 향해 증가시킴으로써, 보다 큰 효과가 얻어질 수 있다.

도9는 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구(70)를 도시한다. 본 실시예에서,와이퍼 날(76)은 원호 또는 곡선으로 형성된다. 이와 관련하여, 와이퍼 날(76)을 구성하는 원호의 반경(RS)은 양호하게는 가능한 최대치에서, 즉 2 mm 이상으로 설정된다.

본 발명이 본 발명의 몇몇 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 전술된 실시예들로 제한되지 않는다. 상기 설명으로부터 당해 기술 분야의 숙련자는 전술된 실시예들의 수정 및 변경을 행할 수 있다. 예컨대, 챔퍼의 최소 폭 및 최대 폭, 이들의 비율, 및 챔퍼의 각도는 절삭 공구에 따라 적당하게 설정될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 절삭 공구는 인덱스 가능 삽입체로 제한되지 않으며, 재성형에 의해 사용될 수 있는 종류의 삽입체일 수 있다. 게다가, 본 발명의 절삭 공구의 재료에 제한이 없지만, 수명 연장에 대한 보다 큰 효과는 세라믹, 서멧, 입방정 질화 붕소(CBN; cubic boron nitride), 다이아몬드 등의 인성이 불량한 절삭 공구 재료가 사용되는 경우에 얻어질 수 있다. 본 발명의 범주는 이하의 특허청구범위에 의해 한정된다.

본 발명의 절삭 공구에 따르면, 곡선형 절삭날 또는 그 부분만이 절삭에 사용되어 표면 거칠기를 감소시키지 않고 연장된 수명을 얻을 수 있다.

Claims

선단에 위치한 곡선형 절삭날과,

상기 선단이 사이에 위치되는 한 쌍의 직선형 절삭날과,

곡선형 절삭날과 직선형 절삭날들을 따라 연장되는 챔퍼를 포함하고,

상기 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 공구면과의 연결부에서 곡선형 리지를 형성하고, 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날과 각각의 직선형 절삭날의 연결부 또는 그 부근에 위치된 지점으로부터 곡선형 절삭날의 중간점 또는 그 부근에 위치된 지점까지 폭이 증가하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제1항에 있어서, 챔퍼의 폭의 최소치는 0.2 mm 이하이고, 챔퍼의 폭의 최대치는 0.05 mm 내지 0.5 mm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제2항에 있어서, W1을 챔퍼의 폭의 최소치라 하고 W2를 챔퍼의 폭의 최대치라 할 때, W2/W1 ≥1.5 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제1항에 있어서, 챔퍼의 폭이 최소인 지점에서 공구면에 대한 챔퍼의 각도(θ₁)는 5 내지 30°의 범위 내에 있으며, 챔퍼의 폭이 최대인 지점에서 공구면에 대한 챔퍼의 각도(θ₂)는 15 내지 45°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제4항에 있어서, θ₁≤ θ₂인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
선단에 위치한 곡선형 절삭날과,

상기 선단이 사이에 위치되는 한 쌍의 직선형 절삭날과,

곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼를 포함하고,

상기 챔퍼는 평면도에서 볼 때 직선형 절삭날들 중 하나와 곡선형 절삭날의 연결부 또는 그 부근에 위치된 지점으로부터 다른 하나의 직선형 절삭날까지 폭이 증가하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제6항에 있어서, 챔퍼의 폭의 최소치는 0.2 mm 이하이고, 챔퍼의 폭의 최대치는 0.05 mm 내지 0.5 mm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제6항에 있어서, W1을 챔퍼의 폭의 최소치라 하고 W2를 챔퍼의 폭의 최대치라 할 때, W2/W1 ≥1.5 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제6항에 있어서, 챔퍼의 폭이 최소인 지점에서 공구면에 대한 챔퍼의 각도(θ₁)는 5 내지 30°의 범위 내에 있고, 챔퍼 폭이 최대가 되는 지점에서 공구면에대한 챔퍼의 각도(θ₂)는 15 내지 45°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제9항에 있어서, θ₁≤ θ₂인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제6항에 있어서, 상기 챔퍼는 직선형 절삭날들을 따라 더 연장되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제6항에 있어서, 상기 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 공구면과의 연결부에서 곡선형 리지를 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
선단에 위치한 곡선형 절삭날과,

상기 선단이 사이에 위치되는 한 쌍의 직선형 절삭날과,

곡선형 절삭날과 각각의 직선형 절삭날 사이에 배치된 한 쌍의 와이퍼 날과,

곡선형 절삭날 및 와이퍼 날을 따라 연장되는 챔퍼를 포함하고,

상기 와이퍼 날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분보다 폭이 작고,

상기 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날과 각각의 와이퍼 날의 연결부 또는 그 부근에 위치된 지점으로부터 곡선형 절삭날의 중간점 또는 그 부근에 위치된 지점까지 폭이 증가하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제13항에 있어서, 챔퍼의 폭의 최소치는 0.2 mm 이하이고, 챔퍼의 폭의 최대치는 0.05 mm 내지 0.5 mm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제14항에 있어서, W1을 챔퍼의 폭의 최소치라 하고 W2를 챔퍼의 폭의 최대치라 할 때, W2/W1 ≥1.5 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제13항에 있어서, 챔퍼의 폭이 최소인 지점에서 공구면에 대한 챔퍼의 각도(θ₁)는 5 내지 30°의 범위 내에 있고, 챔퍼의 폭이 최대인 지점에서 공구면에 대한 챔퍼의 각도(θ₂)는 15 내지 45°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제16항에 있어서, θ₁≤ θ₂인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제13항에 있어서, 각각의 와이퍼 날은 직선 형태인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제13항에 있어서, 각각의 와이퍼 날은 평면도에서 볼 때 외측으로 둥글게 되어 있고 선단 반경보다 큰 반경의 원호 형태인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제19항에 있어서, 원호의 반경은 2 mm 이상인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제13항에 있어서, 상기 챔퍼는 직선형 절삭날을 따라 더 연장되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제13항에 있어서, 상기 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 공구면과의 연결부에서 곡선형 리지를 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
선단에 위치한 곡선형 절삭날과,

상기 선단이 사이에 위치되는 한 쌍의 직선형 절삭날과,

직선형 절삭날들 중 하나와 곡선형 절삭날 사이에 배치된 와이퍼 날과,

곡선형 절삭날 및 와이퍼 날을 따라 연장되는 챔퍼를 포함하고,

상기 와이퍼 날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분보다 폭이 작고,

상기 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 평면도에서 볼 때 곡선형 절삭날과 와이퍼 날의 연결부 또는 그 부근에 위치된 지점으로부터 다른 하나의 직선형 절삭날까지 폭이 증가하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제23항에 있어서, 챔퍼의 폭의 최소치는 0.2 mm 이하이고, 챔퍼의 폭의 최대치는 0.05 mm 내지 0.5 mm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제24항에 있어서, W1을 챔퍼의 폭의 최소치라 하고 W2를 챔퍼의 폭의 최대치라 할 때, W2/W1 ≥1.5 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제23항에 있어서, 챔퍼의 폭이 최소인 지점에서 공구면에 대한 챔퍼의 각도(θ₁)는 5 내지 30°의 범위 내에 있고, 챔퍼 폭이 최대인 지점에서 공구면에 대한 챔퍼의 각도(θ₂)는 15 내지 45°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제26항에 있어서, θ₁≤ θ₂인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제23항에 있어서, 상기 와이퍼 날은 직선 형태인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제23항에 있어서, 상기 와이퍼 날은 평면도에서 볼 때 외측으로 둥글게 되어 있고 선단 반경보다 큰 반경의 원호 형태인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제29항에 있어서, 상기 원호의 반경은 2 mm 이상인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제23항에 있어서, 상기 챔퍼는 직선형 절삭날을 따라 더 연장되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제23항에 있어서, 상기 곡선형 절삭날을 따라 연장되는 챔퍼의 부분은 공구면과의 연결부에서 곡선형 리지를 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.