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KR20040086257A - 절삭 공구 및 홀더 - Google Patents

절삭 공구 및 홀더 Download PDF

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Publication number
KR20040086257A
KR20040086257A KR10-2004-7010470A KR20047010470A KR20040086257A KR 20040086257 A KR20040086257 A KR 20040086257A KR 20047010470 A KR20047010470 A KR 20047010470A KR 20040086257 A KR20040086257 A KR 20040086257A
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KR
South Korea
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cutting
insert
holder
inserts
cutting tool
Prior art date
Application number
KR10-2004-7010470A
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English (en)
Inventor
리드버그크리스테르
Original Assignee
쎄코 툴스 에이비
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Filing date
Publication date
Application filed by 쎄코 툴스 에이비 filed Critical 쎄코 툴스 에이비
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

본 발명은 칩 제거 기계가공용 절삭 공구 및 홀더에 관한 것이다. 절삭 공구 (10) 는 홀더 (11) 및 2이상의 제 1 절삭 인서트 (12A-12D) 를 포함한다. 홀더 (11) 는 절삭 인서트 (12A-12D) 를 수용하기 위해 복수의 인서트 포켓 (17) 을 포함한다. 절삭 인서트는, 중심축선 (CL) 에 대한 그 최외측부가 실질적으로 원 (C) 에 놓이도록 홀더 (11) 에 장착된다. 원 (C) 은 절삭 공구 (10) 의 직경을 규정한다. 절삭 공구 (10) 는 제 1 절삭 인서트 이외의 다른 기계가공을 위해 제공된 1이상의 제 2 절삭 인서트 (13-16) 를 추가로 포함하며, 상기 제 2 절삭 인서트는 상기 원 (C) 의 내부에 반경방향으로 제공된다.

Description

절삭 공구 및 홀더{CUTTING TOOL AND HOLDER}
모든 수치제어(numerical controlled) 선반들은 다양한 기계가공 작업을 위해 상이한 공구를 장착하고 있으며 새로운 공구는 공구 리볼버에서 전방으로 인덱스되거나 또는 선반에 연결된 공구매거진으로부터 집결될 필요가 있다. 공구를 교환하는데 걸리는 시간은 기계의 크기에 크게 좌우되어 변하지만, 대개 1 ~ 10 초 정도 걸린다. 고속 회전으로 짧은 시간내에 복잡한 물품을 가공하기 위해 많은 공구가 사용되며 기계의 비생산적인 시간이 길어지게 된다. 일부의 작업에 대해서는 50% 를 넘는 시간이 비생산적인 시간에 관한 것이라고 말한다.
현대의 수치 제어 선반에 밀링 스핀들을 X방향으로 장착하는 발전이 있어 왔지만, 이 밀링 스핀들은 작업 영역에서 자유롭게 운동하여 소위 B 스핀들을 갖는 다기능의 기계에서 모든 방향으로부터 작업물에 도달할 수 있다. 현재의 문제는, 공구가 새로운 기계에 사용되기에는 최적이 아니라는 것이다.
GB-A-2122124는 헤드에 연결된 섕크를 구비한 절삭 공구를 보여주고 있다. 헤드는 3개의 축방향 절삭 날을 구비하고 있으며, 이 절삭 날은 선행 절삭 날이 마모되었을 때 작업 위치로 인덱스된다.
본 발명은 독립항의 전제부에 따른 절삭 공구 및 홀더에 관한 것이다.
도 1a 는 본 발명에 따른 절삭 공구의 실시예의 저면도.
도 1b 는 도 1a의 선 Ⅰ-Ⅰ에 따른 절삭 공구의 단면도.
도 1c 는 절삭 공구의 사시도.
도 2a 내지 2c 는 작업물의 라운드 밀링(round milling)에서 각각 절삭 공구의 평면도, 사시도 및 측면도.
도 3 은 작업물의 코너 밀링에서 절삭 공구의 사시도.
도 4 는 작업물의 종방향 선삭 중의 절삭 공구의 측면도.
도 5a 는 작업물의 단면 절삭(facing) 중의 절삭 공구의 사시도.
도 5b 는 본 발명에 따른 홀더의 도 5a 와 동일한 사시도.
도 6 은 작업물의 홈가공(grooving) 중의 절삭 공구의 사시도.
도 7 은 작업물의 나사 절삭(threading) 중의 절삭 공구의 사시도.
본 발명의 일 목적은 상술한 단점을 극복하는 금속 기계가공용 절삭 공구 및 홀더를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적은 다수의 종래 공구를 대체할 수 있는 절삭 공구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안정한 홀더를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 및 잇점은 첨부된 도면과 함께 본 발명에 따른 절삭 공구 및 홀더의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
도 1a 내지 도 7 에는 밀링 공구의 기본 형상이 발전한 본 발명에 따른 절삭 공구 (10) 가 도시되어 있다. 절삭 공구 (10) 는 바람직하게는 강으로된 강성 공구 본체 또는 홀더 (11), 및 바람직하게는 소결 초경합금(sintered cemented carbide)으로된 복수의 절삭 인서트 (12, 13, 14, 15, 16, 36) 를 포함한다. 공구 본체 (11) 는 절삭 인서트 (12-16, 36) 를 수용하기 위한 복수의 인서트 포켓 (17, 18, 19, 20, 21, 38) 을 포함한다. 각각의 절삭 인서트 포켓 (17-21, 38) 은 절삭 인서트의 형상에 맞게 되어 있으며 또한 주평면 베이스면 (22) 및 1이상의 어깨부 (23, 24) 를 포함한다(도 5b). 도 1 내지 도 7 에 도시되어 있는 것과 같은 절삭 공구 (10) 내의 절삭 인서트 (12-16, 36) 는, 밀링(절삭 인서트 (12A-12D)), 선삭(절삭 인서트 (13, 14)), 나사 가공(절삭 인서트 (15)), 홈가공(절삭 인서트 (16)) 및 나사 밀링(절삭 인서트 (36, 36A, 36B)) 에 사용된다. 현대의 기계가공에서 절삭 공구 (10) 는 완성 부품을 얻기까지 실질적으로 한 번의 셋업(one set up)으로 작업물 (34) 을 기계가공할 수 있는 것을 지향하고 있다. 또한, 다른 절삭 공구에 드릴링 에지를 연결하거나 또는 로드의 외부 기계가공을 위해 절삭 공구내 중앙 홀 (37) 주위에 다른 절삭 에지를 제공하는 것이 가능하다.
어깨부 (23, 24) 는 절삭 인서트의 일 에지면 또는 각각의 에지면에 접촉한다. 공지의 방법으로 홀더 (11) 내에 절삭 인서트를 체결하기 위한 체결 나사 (33) 를 수용하기 위하여 홀더에, 바람직하게는 나사가 형성된 관통 보어가 제공된다. 또는, 1이상의 절삭 인서트가 홀더에 체결되는 1이상의 카세트상에 장착될수 있다.
결과적으로, 홀더 (11) 는 4개의 제 1 밀링 인서트 (12A, 12B, 12C, 12D) 를 각각 수용하는 복수의 제 1 인서트 포켓 (17A, 17B, 17C, 17D) 를 포함한다. 인서트 포켓은, 홀더의 중심 축선 (CL) 으로부터 가장 외측에 있는 부분이 실질적으로 원 (C1) 에 놓이도록 홀더 (11) 에 제공된다(도 1). 원 (C1) 은 홀더 (11) 중 최대 직경 또는 유효 직경을 구성한다. 홀더 (11) 는 제 1 절삭 인서트와는 다른 기계가공을 위한 제 2 절삭 인서트를 보유하도록 제공된 1이상의 제 2 인서트 포켓 (18-21, 38) 을 더 포함하며, 상기 제 2 인서트 포켓 (18 ~ 21, 38) 은 원 (C1) 의 내부에 반경방향으로 제공된다. 밀링 인서트 (12A - 12A) 를 위한 제 1 인서트 포켓 (17A - 17D) 의 갯수는 4 내지 10 개인 것이 바람직하다. 칩 공간 (25A, 25B, 25C, 25D) 은 밀링 인서트 (12) 를 위한 각각의 절삭 인서트 포켓과 연결되어 제공된다. 제 2 인서트 포켓 (18 - 21) 은 각각 하나의 선삭 인서트 (13 - 16) 를 보유한다. 칩 공간 (26, 27, 28, 29) 은 선삭 인서트 (18 -21) 를 위한 각각의 절삭 인서트 포켓과 연결되어 제공된다. 1이상의 제 1 인서트 포켓 (17) 및 1이상의 제 2 인서트 포켓은 홀더내의 공통 칩 공간 (25C, 27) 과 연결되는데, 즉, 밀링 동안 절삭 인서트 (12C) 에 의해 절삭된 칩 및 선삭 동안 절삭 인서트 (14) 에 의해 절삭된 칩은 기계가공 영역으로부터의 제거를 위한 동일한 수용부를 사용하지만, 동시에 사용하는 것은 아니다.
홀더 (11) 는 중간부 (32) 를 통해 헤드 (31) 에 연결되는 섕크 (30) 를 갖는 체결수단을 포함한다. 중간부는 섕크 (30) 가 돌출하는 중앙부에 평면 단부면 (33) 을 구비한다. 섕크는 삼각 형상을 가지며 체결수단의 특징은 본 명세서에서 상세한 설명부에 포함된 US-A-4,834,597, US-A-4,934,883 및 US-A-5,026,224 에 더욱 상세하게 서술되어 있다. 체결수단은 또한 "Coromant Capto" 로서 알려져 있다. 섕크 (30) 는 축방향 길이 L1 및 중간부 (32) 를 구비하며 절삭 인서트를 배제한 헤드 (31) 는 길이 L2 를 갖는다. 길이 L2 는 높은 강성의 공구를 얻기 위해 바람직하게 길이 L1 의 1.5 - 3배 이며, 이것은 특히 선삭시 정확한 공차를 얻는데 필수적이다. 체결수단은 대안으로서 원통형 섕크, ISO 콘, Morse 콘 또는 유사한 다른 형태를 가질 수도 있다.
밀링 인서트 (12A- 12D) 는 본 명세서의 상세한 설명에 포함된 US-A-6,142,716 에 더욱 상세히 기재되어 있다. 절삭 인서트 (12A) 는 2개, 실질적으로 평행한, 장측면 및 이 장측면과 결합하는 단측면 뿐만 아니라 상측면과 하측면을 포함한다. 1이상의 절삭 날쌍이 절삭 인서트의 상측면과 두개의 장측면 및 단측면 사이의 연결부에 형성되어 있다. 상측면은 경사면을 구성하며 장측면과 단측면은 여유면을 구성한다. 각각의 절삭 날쌍은 장측면에 있는 주절삭 날 및 단측면에서의 부절삭 날로 구성되며, 이들 절삭 날은 절삭 코너 영역에서 만난다. 절삭 코너는 단측면의 주요부의 가상의 연장선의 내부에 제공된다. 부절삭 날은 밀링시 작업물 (34) 의 표면을 가공한다. 주절삭 날은 하측면과 예각을 형성하도록 경사져 있다. 각각의 절삭 날 쌍은 하측면을 향하는 방향에서, 장측면과 단측면의 주요부가 존재하는 평면에 대해 돌출하는 제 1 여유면에 연결된다. 다른 형상을 갖는 밀링 인서트와 인서트 포켓이 공구 (10) 에 사용될수 있다. 밀링 인서트 (12A-12D) 는, 홀더의 중심축선 (CL) 으로부터 가장 외측의 부분이 실질적으로 원 (C) 에 있도록 홀더 (11) 내에 존재한다. 원 (C) 은 또한 절삭 공구 (10) 의 최대 직경 또는 유효 직경을 구성한다. 밀링 인서트 (12A-12D) 의 축방향 최선단 부분은 평면 P 에 존재한다(도 2C).
선삭용 제 2 절삭 인서트 (13 - 16) 는 원 C 의 반경방향 내부에 제공된다. 제 2 절삭 인서트 (13-16) 의 최외측 부분은 홀더의 최대 직경 또는 유효 직경 (C1) 의 반경방향 외부에 제공되는 것이 바람직하다. 선삭 인서트 (13-16) 는 또한 평면 P 에 대해 축방향으로 안쪽에 제공된다. 이것은, 바람직하게도 선삭 인서트용 인서트 포켓이 평면 P 와 평행한 평면에 대해 축방향 안쪽에 놓인다는 것을 의미한다.
절삭 인서트 (13, 14) 는 4개의 코너를 구비하며 양의 기하학적 기본 형상을 갖는다. 절삭 인서트는 평면의 경사면을 갖지만, 이와 달리 칩 브레이커가 제공될 수도 있다. 도 4 및 도 5a 의 실시예에서 도시된 것과 같은 종방향 선삭 또는 단면 절삭시에는 절삭 인서트 (14, 13) 가 작업물 (34) 을 절삭할때 공구는 회전하지 않는다. 나사 가공 인서트 (15) 는 삼각형이며, 예를 들어, US-A-6,138,540에 기재된 것처럼 나사 절삭을 위한 절삭 날을 갖춘 1이상의 절삭 코너를 구비한다(도 7). 홈가공 인서트 (16) 는 작업물 (34) 에 그루브 (35) 를 절삭하기 위해 1이상의 돌출부를 갖는 직사각형 형상을 갖는다(도 6).
선삭 내내, 밀링 인서트는 작업물 (34) 과 접촉을 회피하는 위치를 갖는다. 결과적으로, 제 1 절삭 인서트 (12A-12D) 는 중심축선 (CL) 을 중심으로 적어도 절삭 공구가 회전할때 작업물을 밀링하며, 제 2 절삭 인서트 (13-16) 는 중심축선 (CL) 에 대해 절삭 공구가 정지한 상태에서 작업물 (34) 을 선삭하게 된다. 또한, 제 2 절삭 인서트 (13-16) 는 작업물의 밀링 중에는 사용되지 않으며, 제 1 절삭 인서트 (12A-12D) 는 작업물의 선삭 중에는 사용되지 않는다.
절삭 인서트 (36A, 36B, 36C) 는 로드의 외부 나사 가공을 위해 절삭 공구 (10) 내의 중앙 홀 (37) 주위에 설치되는 인서트 포켓 (38) 내에 제공된다. 나사 가공 인서트 (36) 는 절삭 인서트에 대하여 본 명세서의 상세한 설명부에 포함된 WO0100362에 더욱 상세히 서술되어 있다. 절삭 인서트 (36) 는 일반적으로 평행한 에피페디컬(epipedical)의 기본 형상을 가지며 고정부 뿐만 아니라 칩 제거부를 구비하고 있다. 나사 밀링 인서트 (36) 는 초경합금으로 제조되는 것이 바람직하다. 칩 제거부는, 각각 복수의 톱니로 구성된 2개의 절삭 날을 장착하고 있다. 이리하여 나사 가공 인서트 (36) 는 인덱서블하게 되는데, 즉, 두개의 절삭 날이 본 발명에 따른 절삭 공구 (10) 에 이용될 수 있다. 절삭 인서트에는 각각의 절삭 날과 연결되어 절삭 날의 안쪽에 양의 경사면이 형성되어 있다. 도 1a 내지 도 1c 로부터, 각각의 나사 가공 인서트 (36A, 36B, 36C) 는 나사 보어 (39) 내의 3개의 나사에 의해 공구 (10) 내의 기다란 절삭 인서트 포켓 (38) 내에 고정되며, 상기 나사들은 각각의 절삭 인서트내의 리세스 및 헤드 (31) 내의 보어 (39) 에 각각 부분적으로 결합한다. 나사 (38) 는 키(비도시)에 의해 외부로부터 반경방향으로 조정된다. 절삭 인서트 (36) 는 원호 보간(Circular Interpolation) 으로 밀링한다. 절삭 인서트 (36) 의 축방향 최선단부는 평면P 에 대해 축방향 안쪽에 제공된다. 절삭 인서트 (36) 는 원 C 및 C1 의 내부에 반경방향으로 제공된다.
밀링 스핀들을 갖는 수치제어 선반의 현 상태에서, 공구는 매우 높은 위치 정확도를 유지한 채 고정상태 뿐만 아니라 회전하면서 작업할 수 있다. 다기능 기계가공 특성을 갖는 본 발명에 따른 공구로, 최소의 "칩 투 칩" 시간으로 더 많은 기계가공 작업이 실시될 수 있다. 상기 공구는 원칙적으로 항상 가동의 스핀들에 장착되어 있으면서 공구 리볼버로서 기능을 하기 때문에, 공구를 교환하기 위한 시간이 거의 들지 않을 수 있다. 공구는 설계에 따라 선삭, 밀링, 나사 가공, 드릴링, 리밍, 총형가공 등을 할 수 있다. 생산성의 증가 뿐만 아니라, 상기 공구는 예를 들어 무인 작업시에 많은 절삭 인서트를 기계에 제공하는 값싼 방법을 제공한다.
상기 공구가 갖는 잇점은, 작업 스핀들의 위치 및 운동에만 따라서 동일한 하나의 공구로 밀링, 선삭-밀링, 총형-밀링(shape-milling), 리밍 및 종방향 선삭, 단면 절삭, 총형 선삭, 모따기(chamfering) 및 나사 가공이 실행될 수 있도록, 절삭 인서트가 위치결정된다는 것이다.
상기 공구는 또한 홈가공 밀링 커터 또는 디스크밀링 커터의 형상을 가질 수 있다.

Claims (10)

  1. 칩 제거 기계가공용 절삭 공구로서, 상기 절삭 공구 (10) 는 홀더 (11) 및 2이상의 제 1 절삭 인서트 (12A-12D) 를 포함하며, 상기 홀더 (11) 는 절삭 인서트 (12A-12D) 를 수용하는 복수의 인서트 포켓 (17) 을 포함하며, 상기 절삭 인서트는, 홀더의 중심축선 (CL) 에 대한 그 최외측부가 실질적으로 원 (C) 에 놓이도록 홀더 (11) 에 장착되며, 상기 원 (C) 은 절삭 공구 (10) 의 직경을 규정하는 절삭 공구에 있어서,
    상기 절삭 공구 (10) 는 제 1 절삭 인서트 이외의 다른 기계가공을 위해 제공된 1이상의 제 2 절삭 인서트 (13-16, 36) 를 추가로 포함하며, 상기 제 2 절삭 인서트는 상기 원 (C) 내부에 반경방향으로 제공되며, 제 2 절삭 인서트 (13-16, 36) 는 제 1 절삭 인서트 (12A-12D) 에 의한 작업물의 기계가공 동안에는 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 절삭 인서트 (13-16, 36) 는 제 1 절삭 인서트 (12A-12D) 에 의한 작업물의 밀링 중에는 사용되지 않으며, 상기 제 1 절삭 인서트 (12A-12D) 는 제 2 절삭 인서트 (13-16, 36) 에 의한 작업물의 선삭 또는 밀링 중에는 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 절삭 인서트 (13-16, 36) 는 종방향 선삭, 홈가공, 나사 선삭, 모방 선삭(copy turning), 단면 절삭, 내부 기계가공(internal machining) 또는 나사 밀링에 적합한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  4. 제 2 항에 있어서, 1이상의 제 1 절삭 인서트 (12C) 및 제 2 절삭 인서트 (14) 중 하나 이상은 홀더 (11) 내의 공통 칩 공간 (25C, 27) 에 연결되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 절삭 인서트 (12A-12D) 는 중심축선 (CL) 을 중심으로 적어도 절삭 공구의 회전 중에 작업물을 밀링하도록 제공되며, 상기 제 2 절삭 인서트 (13-16, 36) 는 중심축선 (CL) 에 대해 절삭 공구의 정지 배치 중에 작업물을 선삭하거나 또는 정지된 작업물의 밀링을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  6. 제 1 항에 있어서, 나사 밀링을 위한 절삭 인서트 (36A-36C) 는 로드의 외부 기계가공을 위해 절삭 공구 (10) 내의 중앙 홀 (37) 주위에 제공되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
  7. 칩 제거 기계가공을 위한 절삭 공구용 홀더로서, 상기 홀더 (11) 는 2이상의 제 1 절삭 인서트를 수용하기 위해 복수의 제 1 인서트 포켓 (17) 을 포함하며, 상기 인서트 포켓은, 홀더의 중심축선 (CL) 에 대해 그 최외측부가 실질적으로 원(C1) 에 놓이도록 홀더 (11) 내에 제공되며, 상기 원 (C1) 은 홀더 (11) 의 직경을 규정하는 홀더에 있어서,
    상기 홀더 (11) 는 제 1 절삭 인서트 이외의 다른 기계가공을 위해 제 2 절삭 인서트를 수용하도록 제공된 1이상의 제 2 인서트 포켓 (18-21, 38) 을 추가로 포함하며, 상기 제 2 인서트 포켓 (18-21, 38) 은 상기 원 (C1) 의 내부에 반경방향으로 제공되며 제 2 절삭 인서트 (13-16, 36) 는 제 1 절삭 인서트 (12A-12D) 에 의한 작업물의 기계가공 동안에는 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 홀더.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 인서트 포켓 (17) 은 밀링 인서트 (12A-12D) 를 수용하며, 상기 제 2 인서트 포켓 (18-21, 38) 은 선삭 인서트 (13-16) 또는 밀링 인서트 (36A-36C) 를 수용하는 것을 특징으로 하는 홀더.
  9. 제 8 항에 있어서, 1이상의 제 1 인서트 포켓 (17C) 및 제 2 인서트 포켓 (19) 은 홀더내의 공통 칩 공간 (25C, 27) 과 연결되는 것을 특징으로 하는 홀더.
  10. 제 7 항에 있어서, 나사 밀링 인서트 (36) 를 위한 1이상의 제 2 인서트 포켓 (38) 은 홀더 (11) 내의 중앙 홀 (37) 주위에 제공되는 것을 특징으로 하는 홀더.
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