KR20050086531A - 절삭 인서트 및 절삭 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀링 작업을 위한 절삭 공구(46)에서 사용하기 위한 인덱스 가능한 절삭 인서트를 제공한다. 절삭 인서트(10)는 2개의 대향 단부면(12) 사이에서 수직으로 연장되는 주연 측면(14)을 갖고 형상이 대체로 장사방형이다. 절삭 에지 섹션은 각각의 단부면(12)과 관련되고 코너 절삭 에지(36)에서 만나는 제1 절삭 에지(32) 및 제2 절삭 에지(34)를 포함한다. 각각의 단부면과 관련된 2개의 제1 절삭 에지(32, 34)는 절삭 인서트(10)의 중간면(M)에 대해 0이 아닌 각도를 형성한다. 주연 측면(12)은 4개의 대체로 편평한 주측면(26), 2개의 직경방향으로 대향되는 반경 코너 측면(28) 및 2개의 직경방향으로 대향되는 대체로 편평한 부측면(30)을 포함한다. 각각의 단부면에는 편평 단부 구역(24)이 제공된다. 편평 단부 구역은 서로 평행하고 절삭 인서트(10)의 축방향으로 가장 먼 돌출 구역을 형성한다.

Description

절삭 인서트 및 절삭 공구 {CUTTING INSERT AND CUTTING TOOL}

본 발명은 대체로 금속 절삭 작업, 특히 작은 반경의 내부 코너의 절삭 그리고 램프 다운(ramp down) 절삭 작업을 위한 절삭 인서트 및 절삭 공구에 관한 것이다.

대체로 엔드 밀(end mill) 및 쉘 밀(shell mill) 형태의 이러한 절삭 공구는 다이 및 주형, 그리고 복잡한 기하학적 면 및 연장된 견부를 갖는 다른 구조의 제작에서의 금속 가공에서 사용된다. 이러한 적용에서, 때때로 0.5mm 보다 작은 반경의 내부 코너를 제공하는 것이 종종 필요하다. 일반적으로, 복잡한 기하학적 면은 볼 노우즈 엔드 밀(ball nose end mill), 또는 둥근 절삭 인서트를 갖는 엔드 밀을 사용하여 금속 작업편에서 생성된다. 0.5mm 만큼 작은 반경을 갖는 내부 코너부를 제공할 수 있는 교환 가능한 절삭 인서트를 갖는 볼 노우즈 엔드 밀은 없다. 또한, 0.5mm 만큼 작은 반경을 갖는 둥근 절삭 인서트는 없다.

넓은 표면의 작업편을 가공할 때, 가장 경제적인 방법은 표면의 주된 큰 규모의 특징부를 생성하기 위해 큰 반경의 절삭 인서트를 갖는 절삭 공구를 사용하고, 그 후 작은 규모의 특징부를 생성하고 필요한 곳의 내부 코너의 반경을 감소시키기 위해 작은 반경의 절삭 능력을 갖는 공구를 사용하는 것이다.

작은 반경의 절삭 능력을 갖는 절삭 인서트는 요구되는 작은 반경을 갖는 절삭 노우즈(또는 코너)를 갖는, 형상이 일반적으로 장사방형(長斜方形)이다. 이러한 절삭 인서트 및 관련된 절삭 공구의 예는 유럽 특허 제1 157 768 A1호에 개시된다. 절삭 인서트는 포지티브(positive) 형상을 갖고, 따라서 단지 두 개의 절삭 코너를 갖는다.

본 발명의 목적은 작업편의 작은 반경의 내부 코너를 절삭할 수 있는 4개의 절삭 코너를 갖는 절삭 인서트를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 이러한 절삭 인서트를 안착할 수 있는 엔드 밀과 같은 절삭 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 또한 램프 다운 절삭 작업을 수행할 수 있는 상술한 종류의 절삭 인서트 및 절삭 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해 단지 예로써 주어지는 첨부 도면을 참조하여 기술하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 절삭 인서트의 사시도이다.

도2는 도1에 도시된 절삭 인서트의 단부도이다.

도3은 도1에 도시된 절삭 인서트의 측면도이다.

도4는 도1에 도시된 절삭 인서트의 다른 측면도이다.

도5a는 선 VA-VA를 따라 취해진 도2에 도시된 절삭 인서트의 부분 단면도이다.

도5b는 선 VB-VB를 따라 취해진 도2에 도시된 절삭 인서트의 부분 단면도이다.

도5c는 선 VC-VC를 따라 취해진 도2에 도시된 절삭 인서트의 부분 단면도이다.

도5d는 선 VD-VD를 따라 취해진 도2에 도시된 절삭 인서트의 부분 단면도이다.

도6은 본 발명에 따른 절삭 공구의 측면도이다.

본 발명의 절삭 인서트 및 절삭 공구는 금속 및 합성물을 절삭하도록 설계된다. 일반적으로, 절삭 인서트는 카바이드 분말을 형상 프레스 가공 및 소결하여 제작된다. 그러나, 또한 사출 성형 기술이 사용된다.

본 발명에 따르면, 밀링 작업을 위한 절삭 공구에 사용하기 위한 인덱스 가능한 절삭 인서트가 제공되고, 상기 절삭 인서트는,

2개의 동일한 대체로 장사방형의 대향 단부면과,

2개의 대향 단부면 사이에서 연장되고 절삭 인서트의 중간면(M)에 수직인 주연 측면과,

각각의 단부면과 관련되는 2개의 제1 절삭 에지와,

각각의 단부면과 관련되고 하나의 제1 절삭 에지와 각각 만나는 2개의 코너 절삭 에지를 포함하고,

소정의 단부면과 관련된 2개의 제1 절삭 에지는 서로 평행하고, 각각의 제1 절삭 에지는 중간면(M)에 대해 0이 아닌 제1 각도를 형성한다.

바람직하게는, 각각의 단부면과 관련된 2개의 제2 절삭 에지가 더 제공되고, 소정의 단부면과 관련된 2개의 제2 절삭 에지는 서로 평행하고, 각각의 제2 절삭 에지는 중간면(M)에 대해 0이 아닌 제2 각도를 형성하고, 각각의 코너 절삭 에지는 하나의 제2 절삭 에지와 만난다.

필요할 경우, 제1 각도는 제2 각도와 다르다.

또한, 필요할 경우, 제1 각도는 제2 각도와 같다.

본 발명에 따르면, 연속 절삭 에지 섹션은 각각의 코너 절삭 에지와 관련되고, 소정의 절삭 에지 섹션은 소정의 코너 절삭 에지를 포함하고, 제1 및 제2 절삭 에지는 소정의 코너 절삭 에지와 만난다.

대체로, 주연 측면은 6개의 측면을 포함하고, 이들 중 4개의 측면은 대체로 편평한 주측면이고, 2개의 측면은 직경방향으로 대향되는 반경 코너 측면이고, 각각의 코너 측면은 2개의 주측면 사이에 위치되어 주측면과 만난다.

필요할 경우, 주연 측면은 2개의 직경방향으로 대향되는 대체로 편평한 부측면 형태의 2개의 측면을 더 포함하고, 각각의 부측면은 2개의 주측면 사이에 위치되어 주측면과 만난다.

본 발명에 따르면, 각각의 단부면은 각각의 절삭 에지 섹션과 관련된 레이크 면을 포함하고, 레이크 면은 절삭 에지 섹션으로부터 중간면(M)을 향해 내측으로 연장된다.

일반적으로, 레이크 면은 중간면(M)으로부터 이격된 연결부로부터 상향으로 경사지는 상승부와 연결부를 따라서 만난다.

더 일반적으로, 소정의 단부면과 관련된 상승부는 연결부로부터 소정의 단부면의 편평 단부 구역으로 연장된다.

본 발명에 따르면, 각각의 편평 단부 구역은 중간면(M)과 평행하다.

필요할 경우, 절삭 인서트에는 편평 단부 구역을 통과하는 관통 보어가 제공된다.

더 일반적으로, 절삭 인서트는 각각의 제1, 제2 및 제3의 회전 대칭축(R1, R2, R3)에 대하여 180°회전 대칭성을 갖고, 제1 축(R1)은 편평 단부 구역에 수직이고, 제2 축(R2)은 부측면을 통과하고, 제3 축(R3)은 코너 측면을 통과한다.

또한, 본 발명에 따르면, 회전축(A)을 갖는 밀링 작업을 위한 절삭 공구가 제공되고, 상기 절삭 공구는,

본 발명에 따른 복수의 인덱스 가능한 절삭 인서트(10)를 포함하고, 각각의 절삭 인서트는 작동식 제1 절삭 에지가 소정의 축방향 레이크 각도(γ)로 위치되도록 인서트 포켓에 안착된다.

일반적으로, 축방향 레이크 각도(γ)는 0 내지 5°범위에 있다.

먼저, 본 발명에 따른 인덱스 가능한 절삭 인서트(10)를 도시하는 도1 내지 도4를 참조하기로 한다. 절삭 인서트(10)는 그 사이로 연장되는 주연 측면(14)을 갖는 2개의 동일한 대체로 장사방형의 대향 단부면(12)을 갖는다. 각각의 단부면(12)은 단부면(12)과 주연 측면(14)이 만나는 주연 에지(16)에 의해 경계가 형성된다. 각각의 주연 에지(16)는 두 개의 비절삭 에지 섹션(20)에 의해 분리되는 두 개의 연속 절삭 에지 섹션(18)을 포함한다. 인접하는 각각의 절삭 에지 섹션(18)은 단부면(12)의 대체로 편평 단부 구역(24)에 인접하는 그루브(groove)(22)이다. 따라서, 절삭 인서트(10)는 두 개의 대향 편평 단부 구역(24)을 갖는다. 두 개의 대향 편평 단부 구역(24)은 서로 평행하고 그리고 편평 단부 구역(24) 사이의 중간에 위치된 절삭 인서트(10)의 중간면(M)에 평행하다.

주연 측면(14)은 중간면(M)에 수직이고, 8개의 측면, 즉 4개의 대체로 편평한 주측면(26), 2개의 직경 방향으로 대향되는 반경 코너 측면(28) 및 2개의 직경 방향으로 대향되는 대체로 편평한 부측면(30)을 포함한다. 각각의 부측면(30)은 2개의 주측면(26) 사이에 위치되어 서로 합쳐진다. 마찬가지로, 각각의 코너 측면(28)은 2개의 주측면(26) 사이에 위치되어 서로 만난다.

각각의 절삭 에지 섹션(18)은 제1 절삭 에지(32), 제2 절삭 에지(34), 제1 및 제2 절삭 에지(32, 34)와 만나는 코너 절삭 에지(36)를 포함한다. 각각의 제1 절삭 에지(32)는 코너 절삭 에지(36)로부터 이격 연장되어, 인접하는 비절삭 에지 섹션(20)과 만나고 중간면(M)으로 향한다. 제1 절삭 에지(32)는 바람직하게는 직선이고 중간면(M)에 대해 0이 아닌 제1 각도(θ1)로 경사진다. 마찬가지로, 각각의 제2 절삭 에지(34)는 코너 절삭 에지(36)로부터 이격 연장되어, 인접하는 비절삭 에지 섹션(20)과 만나고 중간면(M)으로 향한다. 제2 절삭 에지(34)는 바람직하게는 직선이고 중간면(M)에 대해 0이 아닌 제2 각도(θ2)로 경사진다. 제1 및 제2 각도(θ1, θ2)는 서로 동일하거나 동일하지 않을 수도 있다. 소정의 단부면(12)과 관련된 2개의 제1 절삭 에지(32)는 서로 평행하고, 소정의 단부면(12)과 관련된 2개의 제2 절삭 에지(32)는 서로 평행하다. 편평 부측면(30)은 절삭 인서트(10)의 한 쌍의 직경 방향으로 대향된 편평 코너를 형성한다.

각각의 단부면(12)은 각각의 절삭 에지 섹션(18)에 인접하는 레이크 면(rake surface)(38)을 포함한다. 레이크 면(38)은 내측의 절삭 에지 섹션(18)으로부터 중간면(M)을 향해 연결부(40)로 연장되고, 연결부는 중간면(M)으로부터 이격된 연결부(40)로부터 편평 단부 구역(24)으로 경사지는 상승부(42)와 만난다. 도2, 도5a 내지 도5d에 도시된 바와 같이, 제1 절삭 에지(32)에 인접하는 레이크 면(38)은 절삭 에지를 따라 [제1 절삭 에지(32)에 수직으로 측정되는] 가변 길이를 갖는다. 상기 길이는 인접하는 비절삭 에지(20)에 가까운 (VA-VA 단면에서의) 제1 길이(L1)와, 인접하는 코너 절삭 에지(36)에 가까운 (VB-VB 단면에서의) 제2 길이(L2)를 갖고, 제2 길이(L2)는 제1 길이(L1) 보다 크고, 상기 길이는 절삭 에지를 따라 이러한 두 개의 값들 사이에서 연속하여 변화된다. 한편, 제2 절삭 에지(34)에 인접하는 레이크 면(38)은 제2 절삭 에지(34)의 길이를 따라 대략 일정한 제3 길이(L3)를 갖는다. 명확화를 위해, 도1 및 도2에서 연결부(40)로 도시된 선만 도시된다. 연결부(40)가 실질적으로 그루브(22)의 일부를 형성하는 한정된 폭의 만곡 구역임은 도5a 내지 도5d로부터 명백하다.

절삭 인서트(10)는 제1, 제2 및 제3의 회전 대칭축(R1, R2, R3)에 대하여 180° 회전 대칭성을 갖는다. 제1 축(R1)은 편평 단부 구역(24)에 수직이고, 제2 축(R2)은 부측면(30)을 통과하고, 제3 축(R3)은 코너 측면(28)을 통과한다. 제2 및 제3 축(R2, R3)은 중간면(M)에 놓이고, 제1 축(R1)은 제2 및 제3 축(R2, R3)에 수직이다. 절삭 인서트(10)에는 축으로서 제1 회전 대칭축(R1)을 갖는 관통 보어(44)가 제공된다. 관통 보어(44)는 편평 단부 구역(24)들 사이로 연장되고 절삭 삽입체의 축방향을 형성한다. 도3과 도4의 절삭 인서트(10)의 측면도부터, 절삭 인서트(10)는 편평 단부 구역(24)이 서로 직접 대향되는 구역에서 절삭 인서트(10)의 축방향으로 가장 넓다는 것을 알아야 한다. 다시 말하면, 편평 단부 구역(24)은 절삭 인서트(10)의 축방향으로 가장 먼 돌출 구역을 형성한다. 일반적으로, 코너 절삭 에지(36)의 반경(R)은 0.2 내지 6.35mm이다.

이제, 본 발명에 따른 절삭 공구(46)를 도시하는 도6을 참조하기로 한다. 절삭 공구(46)는 코너 절삭 에지(36)의 반경(R) 값에 따라 작업편(48)에서 작은 반경의 내부 코너를 절삭할 수 있는 엔드 밀이다. 절삭 공구(46)는 또한 제2 절삭 에지(34)에 의해 램프 다운 절삭 작업을 수행할 수 있다. 절삭 공구(46)는 회전축(A)을 갖고, 커터 본체(50)의 인서트 포켓(52)에 안착된 본 발명에 따른 인덱스 가능한 절삭 인서트(10)를 갖는 커터 본체를 포함한다. 각각의 절삭 인서트(10)는 작동식 제1 절삭 에지(32') 및 작동식 제2 절삭 에지(34')의 2개의 유효 작동식 절삭 에지와, 하나의 작동식 코너 절삭 에지(36')를 갖는다. 인서트 포켓(52)은 작동식 제1 절삭 에지(32')가 일반적으로 0°에 가깝지만 대체로 5°이하의 축방향 레이크 각도(γ)를 갖도록 위치된다. 작동식 제1 절삭 에지(32')가 절삭 인서트(10)의 중간면(M)에 대해 제1 각도(θ1)를 형성하므로, 일반적으로 θ1에 가깝지만 대체로 θ1-5°이상인 고유의 후방 유극(α)이 작동식 제2 절삭 에지(34')에 인접하는 작업편(48)의 표면 부분과 절삭 인서트(10) 사이에서 얻어진다.

작동식 제1 절삭 에지(32')는 작동식 코너 절삭 에지(36')에 인접하는 선단부, 작동식 코너 절삭 에지(36') 말단의 후단부 및 그 사이의 중간부로 나누어진다. 다이 및 주형의 제작과 같이 작업편 내부의 작은 반경의 코너부의 제작을 포함하는 절삭 작업에서, 절삭 작업에서 포함되는 것은 주로 작동식 코너 절삭 에지(36')이다. 작동식 제1 절삭 에지(32')의 선단부가 또한 이러한 절삭 작업에 참여한다 해도, 작동식 제1 절삭 에지(32')의 후단부에 인접하는 단부면(12)과 작업편(48) 사이에 간극을 제공하도록 그루브(22)는 작동식 제1 절삭 에지(32')의 전체 길이에 인접하여 선단부에서 후단부까지 연장되어야 함을 이해할 것이다. 절삭 인서트가 편평 부측면(30) 대신에 편평 부측면(30)을 벗어나 돌출하는 코너부를 가질 경우, 작동식 제1 절삭 에지(32')와 관련된 편평 부측면(30)을 벗어나 돌출하는 절삭 인서트의 일부가 작동식 제1 절삭 에지(32')에 의해 형성되는 절삭 써클로 바람직하지 않게 진입한다는 것을 이해할 것이다. 이는 연장된 견부 구역 및 램프 업(ramp up) 절삭 작업에서 작동할 때 특히 중요하다.

본 발명이 어느 정도 특정하여 기술되었지만, 이하에서 청구되는 바와 같이 본 발명의 기술사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (14)

1. 밀링 작업을 위해 절삭 공구(44)에서 사용하기 위한 인덱스 가능한 절삭 인서트(10)이며,

   2개의 동일한 대체로 장사방형의 대향 단부면(12)과,

   2개의 대향 단부면(12) 사이에서 연장되고 절삭 인서트(10)의 중간면(M)에 수직인 주연 측면(14)과,

   각각의 단부면(12)과 관련되는 2개의 제1 절삭 에지(32)와,

   각각의 단부면(12)과 관련되고 하나의 제1 절삭 에지(32)와 각각 만나는 2개의 코너 절삭 에지(36)를 포함하고,

   소정의 단부면(12)과 관련된 2개의 제1 절삭 에지(32)는 서로 평행하고, 각각의 제1 절삭 에지(32)는 중간면(M)에 대해 0이 아닌 제1 각도를 형성하는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
2. 제1항에 있어서, 각각의 단부면(12)과 관련된 2개의 제2 절삭 에지(34)를 더 포함하고,

   소정의 단부면(12)과 관련된 2개의 제2 절삭 에지(34)는 서로 평행하고,

   각각의 제2 절삭 에지(34)는 중간면(M)에 대해 0이 아닌 제2 각도를 형성하고,

   각각의 코너 절삭 에지(36)는 하나의 제2 절삭 에지(34)와 만나는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
3. 제2항에 있어서, 제1 각도는 제2 각도와 다른 인덱스 가능한 절삭 인서트.
4. 제3항에 있어서, 연속 절삭 에지 섹션(18)은 각각의 코너 절삭 에지(36)와 관련되고, 소정의 절삭 에지 섹션(18)은 소정의 코너 절삭 에지(36)를 포함하고, 제1 및 제2 절삭 에지(34)는 소정의 코너 절삭 에지(36)와 만나는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
5. 제4항에 있어서, 주연 측면(14)은 6개의 측면을 포함하고, 이들 중 4개의 측면은 대체로 편평한 주측면(26)이고, 2개의 측면은 직경방향으로 대향되는 반경 코너 측면(28)이고, 각각의 코너 측면(28)은 2개의 주측면(26) 사이에 위치되어 주측면과 만나는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
6. 제5항에 있어서, 2개의 직경방향으로 대향되는 대체로 편평한 부측면(30)을 더 포함하고, 각각의 부측면(30)은 2개의 주측면(26) 사이에 위치되는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
7. 제6항에 있어서, 각각의 단부면(12)은 각각의 절삭 에지 섹션(18)과 관련된 레이크 면(38)을 포함하고, 레이크 면(38)은 절삭 에지 섹션(18)으로부터 중간면(M)을 향해 내측으로 연장되는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
8. 제7항에 있어서, 레이크 면(38)은 중간면(M)으로부터 이격된 연결부(40)로부터 상향으로 경사지는 상승부(42)와 연결부(40)를 따라서 만나는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
9. 제8항에 있어서, 소정의 단부면(12)과 관련된 상승부(42)는 연결부(40)로부터 소정의 단부면(12)의 편평 단부 구역(24)으로 연장되는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
10. 제9항에 있어서, 각각의 편평 단부 구역(24)은 중간면(M)과 평행한 인덱스 가능한 절삭 인서트.
11. 제10항에 있어서, 절삭 인서트(10)에는 편평 단부 구역(24)을 통과하는 관통 보어가 제공되는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
12. 제11항에 있어서, 절삭 인서트(10)는 각각의 제1, 제2 및 제3의 회전 대칭축(R1, R2, R3)에 대하여 180°회전 대칭성을 갖고,

    제1 축(R1)은 편평 단부 구역(24)에 수직이고,

    제2 축(R2)은 부측면(30)을 통과하고,

    제3 축(R3)은 코너 측면(28)을 통과하는 인덱스 가능한 절삭 인서트.
13. 회전축(A)을 갖는 밀링 작업을 위한 절삭 공구(44)이며,

    제12항에 따른 복수의 인덱스 가능한 절삭 인서트(10)를 포함하고,

    각각의 절삭 인서트(10)는 작동식 제1 절삭 에지(32')가 소정의 축방향 레이크 각도(γ)로 위치되도록 인서트 포켓에 안착되는 절삭 공구.
14. 제13항에 있어서, 축방향 레이크 각도(γ)는 0 내지 5°범위에 있는 절삭 공구.