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KR101478695B1 - 절삭 인서트와 절삭 공구, 및 그것들을 사용한 절삭 가공물의 제조 방법 - Google Patents

절삭 인서트와 절삭 공구, 및 그것들을 사용한 절삭 가공물의 제조 방법 Download PDF

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KR101478695B1
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히로히사 이시
카요 요시다
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쿄세라 코포레이션
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Abstract

본 발명의 실시형태에 의한 인서트는 상면과, 하면과, 상기 상면 및 상기 하면의 각각과 접속하고 있으며 서로 인접하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 측면과, 상기 상면과 상기 제 1 측면의 교선부에 위치하고 있는 주 절삭날, 및 상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면의 교선부에 위치하고 있는 부 절삭날을 갖는 절삭날을 구비하고, 상기 제 1 측면은 두께 방향에 있어서의 중앙 영역에 위치하고 있는 제 1 구속면과, 상기 제 1 구속면과 상기 주 절삭날 사이에 위치하며 상기 제 1 구속면 및 상기 주 절삭날에 대하여 오목하게 되어 있는 경사면을 갖고, 측면으로 볼 때에 있어서 상기 주 절삭날과 상기 제 1 구속면 사이의 거리는 상기 부 절삭날에 근접함에 따라서 커지고 있다. 이 절삭 인서트를 구비하는 절삭 공구와, 이 절삭 공구를 사용하여 절삭 가공물을 제조하는 방법을 제공한다.

Description

절삭 인서트와 절삭 공구, 및 그것들을 사용한 절삭 가공물의 제조 방법{CUTTING INSERT AND CUTTING TOOL, AND CUT WORKPIECE MANUFACTURING METHOD USING SAME}
본 발명은 절삭 인서트와 절삭 공구, 및 그것들을 사용한 절삭 가공물의 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 절삭 인서트로서 일본 특허 공개 2010-64224호 공보 및 미국 특허 제 7494393호 명세서에는 절삭날과 구속면 사이에 브레이커 홈을 갖는 구성이 개시되어 있다.
그러나, 이것들과 같이 구속면과 브레이커 홈이 동일 면 내에 형성되어 있는 절삭 인서트에서는 절삭날에 의해 생성된 절삭 부스러기가 구속면에 충돌하기 쉽기 때문에 안정된 절삭 부스러기 배출성을 확보하는 것이 어렵고, 또한 구속면이 마멸되어서 구속 안정성을 확보하는 것도 어려웠다.
본 발명의 과제 중 하나는 절삭 부스러기의 구속면으로의 충돌을 저감시킨 절삭 인서트와 절삭 공구, 및 그것들을 사용한 절삭 가공물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시형태에 의한 절삭 인서트는 상면과, 하면과, 상기 상면 및 상기 하면 각각과 접속하고 있으며 서로 인접하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 측면과, 상기 상면과 상기 제 1 측면의 교선부에 위치하고 있는 주 절삭날, 및 상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면의 교선부에 위치하고 있는 부 절삭날을 갖는 절삭날을 구비하고, 상기 제 1 측면은 두께 방향에 있어서의 중앙 영역에 위치하고 있는 제 1 구속면과, 상기 제 1 구속면과 상기 주 절삭날 사이에 위치하며 상기 제 1 구속면 및 상기 주 절삭날에 대하여 오목하게 되어 있는 경사면을 갖고, 측면으로 볼 때에 있어서 상기 주 절삭날과 상기 제 1 구속면 사이의 거리는 상기 부 절삭날에 근접함에 따라서 커지고 있다.
본 발명의 실시형태에 의한 절삭 공구는 상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 인서트와, 상기 절삭 인서트가 부착되는 홀더를 구비한다.
본 발명의 실시형태에 의한 절삭 가공물의 제조 방법은 상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 공구를 회전시키는 공정과, 회전하고 있는 상기 절삭 공구의 상기 절삭날을 피삭재(被削材)에 접촉시키는 공정과, 상기 절삭 공구를 상기 피삭재로부터 이격시키는 공정을 구비한다.
본 발명의 실시형태에 의한 절삭 인서트에 의하면, 제 1 측면에는 주 절삭날의 내측에 경사면에 추가하여 제 1 구속면이 형성되어 있지만 주 절삭날과 제 1 구속면 사이의 거리가 부 절삭날에 근접함에 따라서 커지고 있다. 이에 따라, 주 절삭날 중 절삭 부스러기를 생성하기 위한 주된 부위가 되는 부 절삭날측 영역에 있어서, 절삭 부스러기가 제 1 구속면에 충돌하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에 제 1 구속면의 마멸을 저감시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 제 1 측면 및 그것에 대응하는 절삭날을 사용하여 절삭 가공을 행한 후, 예를 들면 제 2 측면 및 그것에 대응하는 절삭날을 사용하여 절삭 가공을 행할 때에 제 1 구속면을 이용하여 인서트를 홀더에 부착하는 경우라도 제 1 구속면(인서트)과 홀더의 구속 안정성을 확보하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 인서트를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 절삭 인서트를 나타내는 도면이고, 도 2(a)는 평면도(상면도)이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 화살표(A) 방향, 즉 제 1 측면측으로부터 본 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 인서트를 부착하기 위한 홀더를 나타내는 도면이고, 도 3(a)는 측면도이고, 도 3(b)는 도 3(a)와 다른 각도로부터 본 측면도이고, 도 3(c)는 선단으로 본 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 공구를 나타내는 도면이고, 도 4(a)는 사시도이고, 도 4(b)는 측면도이다.
도 5는 도 4(b)의 절삭 공구의 선단부를 확대해서 나타내는 부분 확대도이다.
도 6(a)∼도 6(c)는 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 가공물의 제조 방법을 공정순으로 나타내는 사시도이다.
<절삭 인서트>
이하, 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 인서트(이하, 「인서트」라고 말하는 경우가 있음)에 대하여, 도 1 및 도 2를 이용하여 상세하게 설명한다.
본 실시형태에 있어서, 인서트(1)는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 상면으로 볼 때에 있어서 대략 삼각형상이다. 대략 삼각형상의 인서트(1)에 의하면, 후술하는 바와 같이 홀더(10)에 장착할 때에 주 절삭날(51)을 비교적 큰 포지티브의 축방향 경사각을 갖도록 해서 배치하는 것과, 플랭크면(41c)을 비교적 큰 여유각을 갖도록 배치하는 것의 2가지 메리트를 겸비할 수 있다. 또한, 인서트(1)의 형상은 이것에 한정되는 것은 아니고, 상면으로 볼 때에 있어서 예를 들면 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 대략 다각형의 판 형상으로 할 수 있다. 또한, 이하에 있어서는 특기하지 않는 한 상면으로 본다는 것은 인서트(1)를 하기에서 설명하는 상면(2)을 향해서 본 상태를 의미하는 것으로 한다.
본 실시형태에 의한 인서트(1)는 대략 상면(2), 하면(3), 상면(2) 및 하면(3) 사이를 관통하고 있는 관통 구멍(6), 상면(2) 및 하면(3)의 각각과 접속되어 있는 측면(4), 및 상면(2)과 측면(4)의 교선부에 위치하고 있는 절삭날(5)을 구비하고 있다. 측면(4)은 제 1 측면(41)을 갖고, 절삭날(5)은 주 절삭날(51)을 갖는다. 또한, 인서트(1)는 상면으로 볼 때에 있어서의 대략 삼각형상의 한 변의 크기를 예를 들면 10∼20㎜ 정도로 하면 좋고, 또한 상면(2)으로부터 하면(3)까지의 두께를 예를 들면 4∼8㎜ 정도로 하면 좋다. 또한, 인서트(1)는 예를 들면 초경합금, 세라믹 또는 서멧(cermet) 등의 경질 재료, 또는 이들 모재에 TiC, TiN, TiCN 또는 Al2O3 등의 경질막을 PVD 또는 CVD 등의 수단에 의해 코팅한 것을 사용할 수 있다. 내치핑성 및 코팅층의 안정성의 관점으로부터는 초경합금에 PVD 코팅을 행한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 인서트(1)의 각 구성 요소에 대해서 순차적으로 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서 상면(2)과 하면(3)은 동일한 구성을 구비하고 있기 때문에, 특별한 설명을 요하지 않는 한 이하에 있어서 하면(3)의 설명을 생략한다.
상면(2)은 관통 구멍(6)의 주위로서 주 절삭날(51)로부터 떨어져 있는 부위에 측면으로 볼 때에 있어서 주 절삭날(51)보다 상방에 위치하고 있는 평탄면(21)을 갖는다. 또한, 이하에 있어서는 특기하지 않는 한 측면으로 볼 때란 인서트(1)를 제 1 측면(41)을 향해서 본 상태를 의미하는 것으로 한다.
또한, 관통 구멍(6)은 인서트(1)를 도 3에 나타내는 홀더(10)에 부착할 때에 체결 나사나 부착용 볼트를 삽입하기 위한 구멍이다. 관통 구멍(6)은 상면(2)의 중앙부에 위치하고 있다. 관통 구멍(6)의 중심축과 인서트(1)의 중심축(S1)은 같은 위치에 위치하고 있다. 인서트(1)의 중심축(S1)이란 상면(2) 및 하면(3) 사이를 관통하는 축이며, 상면으로 볼 때에 있어서 인서트(1)를 회전시켰을 때에 회전축이 되는 축을 의미하는 것으로 한다.
측면(4)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 순서대로 인접하고 있는 제 1 측면(41), 제 2 측면(42), 및 제 3 측면(43)을 갖는다. 각 측면(41, 42, 43) 중 제 1 측면(41)을 예로 들어서 설명하면 제 1 측면(41)은 홀더(10)에 대한 부착면으로서의 기능을 구비하는 제 1 구속면(41a), 소위 레이킹 기능을 구비하는 경사면(41b), 및 피삭재(100)와의 접촉을 피하는 기능을 구비하는 플랭크면(41c)을 갖고 있다. 제 2 측면(42)도 제 1 측면(41)과 마찬가지로 제 2 구속면(42a), 경사면(42b), 및 플랭크면(42c)을 갖는다. 제 3 측면(43)에 대해서도 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)과 동일한 구성을 구비하고 있다.
측면(4)을 구성하는 3개의 면[제 1 측면(41), 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43)]의 둘레 가장자리부에는 각각 절삭날(5)이 형성되어 있고, 상면(2) 및 각 측면(41, 42, 43)의 교선부에는 주 절삭날(51)이 위치하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서 제 1 측면(41), 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43)은 서로 동일한 구성을 구비하고 있기 때문에, 특별한 설명을 요하지 않는 한 이하에 있어서는 제 1 측면(41)에 대한 설명으로써 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43)에 대한 설명을 대신하는 것으로 한다.
인서트(1)는 상면(2) 및 하면(3)이 평행하며, 측면(4)이 상면(2) 및 하면(3)에 대하여 개략 수직으로 형성되어 있다. 그 결과, 인서트(1)는 후술하는 바와 같이 양면을 절삭 가공에 사용 가능하게 된다. 그리고, 인서트(1)는 제 1 측면(41), 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43)이 각각 경사면을 갖는 인서트이다. 또한, 하면(3) 및 측면(4)의 교선부에도 주 절삭날(55)이 형성되어 있다.
하면(3)측의 주 절삭날(55)을 사용해서 절삭 가공을 행하는 경우에는 상면(2)의 평탄면(21)을 홀더(10)로의 착좌면으로서 사용하는 것이 가능하다. 이에 따라, 인서트(1)는 제 1 측면(41), 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43) 각각에서 2개소, 계 6개소의 코너를 사용해서 절삭 가공을 행할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 인서트(1)는 양면을 절삭 가공에 사용 가능하기 때문에 하면(3)측의 주 절삭날(55)은 인서트(1)를 상하 반전시킨 상태에서 사용할 수 있도록 상면(2)측의 주 절삭날(51)을 반전시킨 형상으로 되어 있다. 즉, 인서트(1)는 도 2(b)에 있어서 중심축(S1) 중 상면(2)과 하면(3)의 중점에 수직의 선을 중심으로 해서 회전 대칭의 구성을 갖고 있다.
각 측면(41, 42, 43)의 둘레 가장자리부에 형성되어 있는 절삭날(5)은 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)을 갖고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 도 1 및 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)이 코너 절삭날(53)을 통해서 접속되어 있다. 본 실시형태의 인서트(1)는 주 절삭날(51), 부 절삭날(52) 및 코너 절삭날(53)을 포함하는 코너를 사용해서 절삭 가공을 행할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서 각 측면(41, 42, 43)의 둘레 가장자리부에 형성되어 있는 절삭날(5)은 서로 동일한 구성을 구비하고 있기 때문에, 특별한 설명을 요하지 않는 한 이하에 있어서 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43)의 둘레 가장자리부에 형성되어 있는 절삭날(5)의 설명을 생략한다.
주 절삭날(51)은 제 1 측면(41)과 상면(2)의 교선부에 위치하고 있고, 절삭 작용에 있어서 절삭 부스러기 생성에 주된 역할을 담당하는 칼날이다. 본 실시형태에 있어서, 주 절삭날(51)은 상면으로 볼 때에 있어서 부 절삭날(52)측으로부터 멀어짐에 따라서 관통 구멍(6)측으로 오목한 곡선 형상을 갖고, 또한 측면으로 볼 때에 있어서 단부(51a)로부터 중앙부(51b)를 향함에 따라서 바깥쪽(상방)으로 팽창되는 만곡 형상을 갖고 있다. 전자의 구조에 의하면 절삭 가공시의 절삭 저항의 증가를 억제할 수 있고, 후자의 구조에 의하면 주 절삭날(51)의 칼끝 결손을 저감시킬 수 있다.
이어서, 부 절삭날(52)은 제 1 측면(41)과 제 2 측면(42)의 교선부에 위치하고 있다. 본 실시형태에 있어서는 제 1 측면(41)과 제 2 측면(42)의 교선부 중 주로 주 절삭날(51)[코너 절삭날(53)]측 단부(52a)로부터 중앙부(52b)까지의 영역을 절삭 가공시에 피삭재와 접촉하는 절삭 영역으로서 사용하면 좋다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는 제 1 측면(41)과 제 2 측면(42)의 교선부 중 중앙부(52b)로부터 코너 절삭날(53)과 반대측의 단부(52c)까지의 영역이 비절삭 영역이 된다. 부 절삭날(52)은 피삭재(100)의 마무리면(102)을 평활하게 하는 역할을 갖는 칼날이다. 본 실시형태에 있어서, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 측면으로 볼 때에 있어서 부 절삭날(52)은 양단부로부터 중앙을 향함에 따라서 바깥쪽으로 약간 경사진 V자 형상을 갖는다.
이어서, 코너 절삭날(53)은 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 주 절삭날(51)과 부 절삭날(52) 사이에 끼워져 있고 비교적 완만한 곡선 형상이다. 즉, 코너 절삭날(53)은 주 절삭날(51)과 부 절삭날(52) 사이에 위치하고, 측면으로 볼 때에 있어서 바깥쪽으로 볼록한 곡선 형상을 갖는다. 코너 절삭날(53)의 곡률 반경은 특별하게 제한되지 않는다.
여기에서, 측면(4)은 상술한 바와 같이 구속면(제 1 구속면)(41a), 경사면(41b) 및 플랭크면(41c)을 갖고 있다. 그리고, 본 실시형태에서는 측면(4)은 3개의 면으로 이루어지고, 도 1에 나타내는 바와 같이 서로 인접하고 있는 제 1 측면(41) 및 제 2 측면(42)을 갖는다. 이하, 측면(4)에 대해서 제 1 측면(41)을 예로 들어서 상세하게 설명한다.
경사면(41b)은 제 1 구속면(41a)과 주 절삭날(51) 사이에 위치하고, 제 1 구속면(41a) 및 주 절삭날(51)에 대하여 오목하게 되어 있다. 경사면(41b)은 절삭 가공시에 주 절삭날(51)에 의해 생성된 절삭 부스러기와 접촉하여 절삭 부스러기의 변형 또는 진행 방향의 변경을 발생시킴으로써 절삭 부스러기를 외부로 원활하게 배출하는 역할을 구비하는 부위이다. 구체적으로는, 경사면(41b)은 주 절삭날(51)로부터 제 1 구속면(41a)을 향함에 따라서 관통 구멍(6)측(안쪽)으로 경사져 있는 하강부(41b1)와, 하강부(41b1)에 접속하여 제 1 구속면(41a)을 향함에 따라서 바깥쪽으로 경사져 있는 상승부(기립부)(41b2)를 순차적으로 갖는다. 또한, 경사면(41b)을 하강부(41b1)와 상승부(41b2) 사이에 평탄한 저부를 갖는 구성으로 해도 좋다.
경사면(41b)의 하강부(41b1)는 평탄면(21)에 대하여 소정의 경사각으로 경사져 있고, 예를 들면 경사각은 30∼55°로 설정되는 것이 바람직하다. 30° 이상으로 함으로써 절삭 저항을 저감시킬 수 있고, 55° 이하로 함으로써 절삭날 강도를 충분하게 확보할 수 있다. 또한, 경사면(41b)은 평면 형상의 부분을 갖고 있어도 좋고, 곡면 형상의 부분을 갖고 있어도 좋다. 여기에서, 평면 형상이란 엄밀한 의미에서의 평면뿐만 아니라, 그 기능을 갖는 한에 있어서 약간의 요철이나 만곡을 포함하는 취지이다. 이 점은 곡면 형상에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 본 실시형태에 있어서 경사면(41b)은 제 1 구속면(41a)과 주 절삭날(51) 사이뿐만 아니라, 제 1 구속면(41a)에 인접하는 플랭크면(41c)과 주 절삭날(51) 사이에도 연장되어 있다. 상기 부위 중 부 절삭날(52)측의 단부에 있어서의 경사각은 20∼30°로 설정되는 것이 바람직하다. 부 절삭날(52)측의 단부에 있어서의 경사각은 절삭 가공시에 있어서 비교적 큰 충격이 가해지기 때문에 경사각을 비교적 작게 설정하는 것이 바람직하기 때문이다. 부 절삭날(52)로부터 떨어진 부위의 경사각은 상술한 바와 같이 30∼55°로 설정하면 좋다.
제 1 구속면(41a)은 인서트(1)[제 1 구속면(41a)]의 두께 방향에 있어서의 제 1 측면(41)의 중앙 영역에 위치하고, 측면(4) 중 제 1 측면(41) 이외의 면, 예를 들면 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43)에 위치하고 있는 주 절삭날(51)을 사용해서 절삭 가공을 행할 때에 홀더(10)에 접촉됨으로써 인서트(1)와 홀더(10)를 고정하는 역할을 구비하는 부위이다.
본 실시형태에 있어서, 주 절삭날(51)과 제 1 구속면(41a) 사이의 거리(Wa)는 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 측면으로 볼 때에 있어서 부 절삭날(52)에 근접함에 따라서 커지고 있다. 즉, 측면으로 볼 때에 있어서 인서트(1)의 중심축(S1)보다 부 절삭날(52)측에 위치하고 있는 거리(Wa)를 Wa1이라고 하고, 중심축(S1)보다 부 절삭날(52)로부터 이격되는 측에 위치하고 있는 거리(Wa)를 Wa2라고 했을 때, Wa1 및 Wa2는 Wa1>Wa2의 관계를 갖는다. 그 때문에, 본 실시형태의 인서트(1)에서는 제 1 측면(41)에 있어서 주 절삭날(51)의 내측에 경사면(41b)에 추가하여 제 1 구속면(41a)이 형성되어 있지만, 주 절삭날(51) 중 절삭 부스러기를 생성하기 위한 주된 부위가 되는 부 절삭날(52)측 영역에 있어서 비교적 폭이 넓은 경사면(41b)에 의해 절삭 부스러기를 변형시키거나, 또는 절삭 부스러기의 진행 방향을 변경시키거나 함으로써 절삭 부스러기가 제 1 구속면(41a)에 충돌하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에 제 1 구속면(41a)의 마멸을 저감시키는 것이 가능해진다. 따라서, 제 1 측면(41) 및 절삭날(5)을 사용해서 절삭 가공을 행한 후, 예를 들면 제 2 측면(42) 및 절삭날(5)을 사용해서 절삭 가공을 행할 때에 제 1 구속면(41a)을 사용하여 인서트(1)를 홀더(10)에 부착하는 경우라도 제 1 구속면(41a)[인서트(1)]과 홀더(10)의 구속 안정성을 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 있어서 제 1 구속면(41a)은 다음과 같은 구성을 갖고 있다. 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 측면으로 볼 때에 있어서 제 1 구속면(41a)의 길이 방향은 주 절삭날(51)에 대하여 경사져 있다. 또한, 길이 방향은 도 2(b)에 있어서 중심축(S1)에 평행한 방향의 중점을 연결한 선의 방향을 말하는 것으로 하고, 중점을 연결한 선이 직선이 아닐 경우에는 양단부에 있어서의 중점을 연결하는 직선으로 판단하는 것으로 한다. 그리고, 후술하는 바와 같이 제 1 구속면(41a) 중 홀더(10)에 부착된 상태에서 홀더(10)의 외주측에 위치하는 부위를 이용하여 구속하는 것이 바람직하고, 이것에 의해 절삭 가공시에 뛰어난 구속 안정성을 발휘하는 것이 가능해진다.
또한, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 측면으로 볼 때에 있어서 제 1 구속면(41a)은 주 절삭날(51)을 따라 대략 일정한 폭으로 연장되어 있다. 또한, 측면으로 볼 때에 있어서 제 1 구속면(41a)은 그 중앙부(41a2)에서 2개의 부위(41a5, 41a6)로 분단되어 있다. 이것에 의해 분단된 2개의 부위(41a5, 41a6)의 각각을 별개의 접촉부로서 홀더(10)에 부착하는 것이 용이해지고, 인서트(1)의 구속 안정성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 중앙부(41a2)는 하기에서 설명하는 바와 같이 상면 투시에서 관통 구멍(6)에 근접하도록 오목 형상으로 만곡된 형상을 갖고 있다.
한편, 상면 투시(상면으로 볼 때)에 있어서 제 1 구속면(41a)은 다음과 같은 구성을 갖는다. 즉, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 제 1 구속면(41a)을 전체로서 보았을 때에는 제 1 구속면(41a)은 중앙부(41a2)를 향함에 따라서 관통 구멍(6)측으로 오목한 구성을 갖고 있다. 즉, 제 1 구속면(41a)은 그 중앙부(41a2)를 향함에 따라서 중심축(S1)에 근접하도록 오목하게 되어 있다. 또한, 제 1 구속면(41a)의 각각의 부위를 보았을 때에는 중앙부(41a2)는 주 절삭날(51)보다 관통 구멍(6)측[중심축(S1)측]에 위치함과 아울러[도 2(a)의 파선을 참조], 부 절삭날(52)측의 단부(41a1)는 주 절삭날(51)보다 바깥쪽에 위치하고 있다. 이렇게, 제 1 구속면(41a)은 부 절삭날(52)측의 단부(41a1)로부터 중앙부(41a2)를 향함에 따라서 관통 구멍(6)측으로 오목하게 되어 있기 때문에, 주 절삭날(51)에 의해 생성되는 절삭 부스러기는 제 1 구속면(41a)의 중앙부(41a2)에 충돌하지 않고 외부로 배출되기 쉬워진다. 즉, 제 1 구속면(41a)의 중앙부(41a2)에 있어서도 절삭 부스러기의 충돌에 의한 마멸을 저감시키는 것이 가능해진다. 또한, 제 1 구속면(41a)의 양단 중 단부(41a1)의 반대측에 위치하고 있는 단부(41a3)에 대해서도 단부(41a1)와 마찬가지로 주 절삭날(51)보다 바깥쪽에 위치하고 있다.
또한, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 제 1 측면(41)에 인접하는 제 2 측면(42)도 상술한 바와 같이 인서트(1)의 두께 방향에 있어서의 중앙 영역에 제 2 구속면(42a)을 갖고 있고, 상면 투시에 있어서 제 1 구속면(41a) 중 부 절삭날(52)에 근접하는 부위(41a4)와, 제 2 구속면(42a) 중 부 절삭날(52)에 근접하는 부위(42a4)가 대략 평행한 관계에 있다.
플랭크면(41c)은 제 1 구속면(41a)과 부 절삭날(52) 사이에 위치하고 있다. 제 1 측면(41)의 플랭크면(41c)은 제 2 측면(42)의 주 절삭날(51)을 사용한 절삭 가공시에 있어서, 제 2 측면(42)의 부 절삭날(52)에 대하여 홀더(10)의 회전 방향의 후방에 위치하는 부위이며 피삭재(100)와 접촉하지 않을 것이 요구된다. 또한, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 상면으로 볼 때에 있어서 플랭크면(41c)과 주 절삭날(51) 사이의 거리(Wb)는 부 절삭날(52)로부터 멀어짐에 따라서 커지고 있다. 즉, 상면으로 볼 때에 있어서 부 절삭날(52)측에 위치하고 있는 거리(Wb)를 Wb1이라고 하고, Wb1보다 부 절삭날(52)로부터 이격되는 측에 위치하고 있는 거리(Wb)를 Wb2라고 했을 때, Wb1 및 Wb2는 Wb1<Wb2의 관계를 갖는다.
<절삭 공구>
이어서, 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 공구를 도 3∼도 5를 이용하여 설명한다.
도 3∼도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 의한 절삭 공구(20)는 상술한 인서트(1)를 복수, 홀더(10)의 외주 선단부에 부착한 것이다.
구체적으로 설명하면, 도 3에 나타내는 바와 같이 홀더(10)의 외주 선단부에는 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 복수개의 인서트 포켓(11)이 형성되어 있다. 인서트 포켓(11)은 평면으로 볼 때 대략 V자 형상으로 홀더(10)의 외주 선단부를 절삭한 부분이며, 복수의 접촉면(11a)을 가짐과 아울러 절삭에 의해 형성되는 복수의 부착면(12)의 각각에 인서트(1)를 1개씩 부착한다.
인서트(1)의 부착 방법으로서는, 예를 들면 인서트(1)의 관통 구멍(6)에 체결 나사(61)를 삽입하고, 체결 나사(61)의 선단부를 홀더(10)의 부착면(12)에 형성한 나사 구멍(12a)에 나사 결합하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 인서트(1)의 다른 부착 방법으로서는 예를 들면 클램프 구조 등을 들 수 있다.
인서트(1)는 도 5의 화살표(C)로 나타내는 회전 방향의 전방에 제 1 측면(41)을 향하도록 하고, 또한 주 절삭날(51)이 홀더(10)의 외주로부터 돌출되는 상태로 홀더(10)에 부착된다. 이때, 인서트(1)의 측면(4) 중 절삭 작용에 기여하지 않는 제 2 측면(42)의 제 2 구속면(42a) 및 제 3 측면(43)의 제 3 구속면(43a)이 홀더(10)의 복수의 접촉면(11a) 중 대응하는 접촉면(11a)에 각각 접촉하고 있다. 구체적으로는, 도 5에 나타내는 파선(B)에 의해 둘러싸인 영역으로 나타내는 바와 같이 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43)의 각각의 구속면(42a, 43a) 중 도 2에 나타내는 바와 같이 홀더(10)의 외주측에 배치되어 있는 부위만이 홀더(10)의 접촉면(11a)에 각각 접촉해서 홀더(10)에 구속됨으로써 인서트(1)가 홀더(10)에 부착되어 있다. 이렇게 각 구속면(42a, 43a) 중 홀더(10)의 외주측에 배치되어 있는 부위를 이용하여 인서트(1) 및 홀더(10)를 서로 구속함으로써 절삭력에 대한 인서트(1) 및 홀더(10)의 구속 안정성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 인서트(1)의 관통 구멍(6)의 축과 홀더(10)의 나사 구멍(12a)의 축을 편심시키고 인서트(1)를 홀더(10)의 접촉면(11a)에 압박되도록 부착하는 경우에 있어서, 인서트(1)의 구속면(42a, 43a) 중 홀더(10)의 외주측에 배치되어 있는 부위를 이용함으로써 인서트(1)의 부상을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 변형예로서 인서트(1)의 구속면(42a, 43a) 중 홀더(10)의 선단측에 배치되어 있는 부위를 이용하여 인서트(1)를 홀더(10)에 부착해도 좋고, 이것에 의해 인서트(1)의 부착 위치 정밀도(indexing accuracy)를 향상시키는 것이 가능해진다.
본 실시형태에 있어서, 인서트(1)는 측면으로 볼 때에 있어서 그 길이 방향이 홀더(10)의 회전축(S2)에 대하여 1∼5° 정도의 경사를 갖도록 배치되어 있고, 그것에 따라 부 절삭날(52)은 홀더(10)의 회전축(S2)에 수직인 면(S2b)에 대하여 0∼1° 정도의 경사를 갖도록 배치되어 있다(도 5 참조). 또한, 제 1 측면(41)과 제 2 측면(42)의 교선부 중 부 절삭날(52)로서 실질적으로 절삭 가공에 이용하지 않는 비절삭 영역, 즉 중앙부(52b)로부터 코너 절삭날(53)과 반대측의 단부(52c)까지의 비절삭 영역은 홀더(10)의 회전축(S2)에 수직인 면(S2b)에 대하여 2∼5° 정도의 경사를 갖도록 배치하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 절삭 가공시에 비절삭 영역은 피삭재(100)의 마무리면(102)으로부터 떨어져서 위치하게 되어 손상을 받기 어렵다. 그 때문에, 인서트(1)를 상면(2)과 하면(3)을 반전시켜서 사용하는 경우에 있어서 비절삭 영역이 부 절삭날(52)로서의 기능을 적절하게 발휘하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 의한 인서트(1)는 상면으로 볼 때 대략 삼각형상이기 때문에, 홀더(10)로의 장착 자유도의 향상 및 그것에 의거하는 뛰어난 작용 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 5에 나타내는 바와 같이 주 절삭날(51) 중 부 절삭날(52)측의 단부(51a)로부터 중앙부(51b)에 이르는 절삭날 영역이 포지티브의 축방향 경사각(θ1)을 갖도록 배치된다. 이에 따라, 절삭 저항의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 제 2 측면(42) 중 부 절삭날(52)측에 위치하는 플랭크면(42c)이 8∼15° 정도의 여유각(θ2)을 갖도록 배치된다. 이에 따라, 플랭크면(42c)의 손상 억제 및 피삭재(100)의 마무리면(102)의 면 정밀도 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 여기에서, 도 5에 나타내는 바와 같이 축방향 경사각(θ1)이란 홀더(10)의 회전축(S2)에 평행한 면(S2a)에 대한 경사 각도를 의미하고, 여유각(θ2)이란 홀더(10)의 회전축(S2)에 수직인 면(S2b)에 대한 경사 각도를 의미한다.
이러한 구성을 구비하는 절삭 공구(20)를 홀더(10)의 회전축(S2)을 중심으로 화살표(C) 방향으로 회전시킴으로써 주 절삭날(51) 및 부 절삭날(52)에 의한 피삭재(100)에 대한 절삭이 행해진다.
<절삭 가공물의 제조 방법>
이어서, 본 발명의 실시형태에 의한 절삭 가공물의 제조 방법을 도 6을 이용하여 설명한다.
우선, 절삭을 개시하기에 앞서 상술한 바와 같이 홀더(10)에 복수의 인서트(1)를 부착함으로써 절삭 공구(20)를 준비해 둔다. 또한, 본 실시형태에서는 절삭 공구(20)는 도 6에 나타내는 바와 같이 홀더(10)의 회전축(S2)이 피삭재(100) 중 절삭 가공에 의해 벽면(101)이 되는 표면에 대하여 대략 평행해지도록 배치된다.
이어서, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이 피삭재(100)를 밀링머신의 베드 등(도시하지 않음)에 고정하고, 절삭 공구(20)를 화살표(D) 방향으로 이동시켜서 적절한 절삭량을 설정한다.
이어서, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이 절삭 공구(20)를 홀더(10)의 회전축(S2)을 중심으로 화살표(C) 방향으로 회전시키면서 화살표(E) 방향으로 이송한다(이동시킨다). 그것에 의해, 주 절삭날(51)이 이송 방향 전방의 원호 형상의 부분과 접촉하여 절삭량에 따른 영역을 절삭한다. 그때, 복수개의 인서트(1)가 순차적으로 절삭 영역에 들어가서 절삭해 나갈 때에 피삭재(100)의 표면에 원호 형상의 선(절삭 흔적)이 남는다. 이 원호 형상의 선은 부 절삭날(52)에 의해 절삭되어서 평활한 표면이 형성된다.
본 공정에 있어서, 인서트(1)의 제 1 측면(41)에는 주 절삭날(51)의 내측에 경사면(41b)에 추가하여 제 1 구속면(41a)이 형성되어 있지만, 주 절삭날(51) 중 절삭 부스러기를 생성하기 위한 주된 부위가 되는 부 절삭날(52)측 영역에 있어서 절삭 부스러기가 제 1 구속면(41a)에 충돌하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에 제 1 구속면(41a)의 마멸을 저감시키는 것이 가능해진다.
이어서, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이 절삭 공구(20)가 피삭재(100)를 통과한 후, 절삭 공구(20)를 화살표(F) 방향으로 끌어올림으로써 피삭재(100)로부터 절삭 공구(20)를 이격시킨다.
이상과 같은 각 공정을 거쳐서 벽면(101) 및 마무리면(102)을 갖는 절삭 가공물(110)이 제조된다.
또한, 절삭 가공을 계속해서 행하는 경우에는 절삭 공구(20)를 회전시킨 상태를 유지하고, 피삭재(100)의 동일 개소 또는 다른 개소에 절삭 공구(20)의 절삭날(5)을 접촉시켜 상술한 공정을 반복하면 좋다.
그리고, 사용하고 있는 절삭날(5)이 마모되었을 때에는 인서트(1)를 중심축(S1)을 축으로 해서 회전시키거나, 또는 상면(2)과 하면(3)을 반대로 해서 미사용의 절삭날(5)을 사용하면 좋다. 이러한 경우에 있어서, 상술한 바와 같이 제 1 측면(41) 및 주 절삭날(51)을 사용해서 절삭 가공을 행할 때에 제 1 구속면(41a)의 마멸이 저감되고 있기 때문에, 그 후에 예를 들면 제 2 측면(42)을 이용해서 절삭 가공을 행할 때에 제 1 구속면(41a)을 이용하여 인서트(1)를 홀더(10)에 부착하는 경우라도 제 1 구속면(41a)[인서트(1)]과 홀더(10)의 구속 안정성을 확보하는 것이 가능해진다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 절삭 가공물의 제조 방법에서는 절삭 공구(20)를 회전시켜 각각의 인서트(1)를 피삭재(100)에 접촉시킴으로써 피삭재(100)를 절삭하고, 이어서 절삭 공구(20)를 피삭재(100)로부터 이격시킨다고 하는 작용이 순차적으로 반복된다.
또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 많은 수정 및 변경을 가할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는 경사면(41b)은 그 전체 길이에 걸쳐서 제 1 구속면(41a) 및 주 절삭날(51)에 대하여 오목하게 되어 있지만, 부 절삭날(52)을 향함에 따라서 오목하지 않게 되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 실시형태에서는 인서트(1)의 제 1 구속면(41a)은 측면으로 볼 때에 있어서 주 절삭날(51)을 따라 대략 일정한 폭으로 연장되어 있는 구성으로 했지만, 이것 대신에 제 1 구속면(41a)의 폭이 부 절삭날(52)에 근접함에 따라서 작아지도록 구성해도 좋다. 이에 따라, 주 절삭날(51)과 제 1 구속면(41a) 사이의 거리가 부 절삭날(52)측에서 커지고, 비교적 절삭량이 작은 절삭 조건 하에 있어서 절삭 부스러기의 막힘을 저감시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43)의 각각의 구속면(42a, 43a) 중 홀더(10)의 외주측에 배치되어 있는 부위만이 홀더(10)의 접촉면(11a)에 각각 접촉해서 홀더(10)에 구속됨으로써 인서트(1)가 홀더(10)에 부착되어 있다. 이것에 더하여, 도 5에 나타내는 파선(C)에 의해 둘러싸인 영역으로 나타내는 바와 같이 제 2 측면(42) 및 제 3 측면(43)의 각각의 구속면(42a, 43a) 중 홀더(10)의 내주측에 배치되어 있는 부위도 홀더(10)의 접촉면(11a)에 접촉시켜도 좋다. 이것에 의해, 절삭력에 대한 인서트(1) 및 홀더(10)의 구속 안정성을 보다 향상시킬 수 있다. 특히, 각 구속면(42a, 43a)의 면적이 작을 경우에 현저한 효과를 갖는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 실시형태에서는 절삭 공구(20)를 회전시키면서 이송하고 있지만, 절삭 공구(20)를 회전시킴과 아울러 피삭재(100)를 이송 주행시키도록 해도 좋다. 또는, 선반(旋盤)과 같이 회전하지 않는 절삭 공구(20)를 회전하고 있는 피삭재(100)에 접촉시킴으로써 절삭하도록 해도 좋다. 또한, 인서트(1)는 예를 들면 정면 밀링, 엔드밀(end mill), 밀링(milling) 등 여러 가지 가공 기계의 홀더나 척에 부착해서 사용할 수 있다. 이 경우에는 다수의 코너를 이용하여 절삭할 수 있고, 또한 피삭재의 벽면과 마무리면이 이루는 각도가 대략 90°인 양호한 피삭면을 얻을 수 있다.

Claims (19)

  1. 상면과,
    하면과,
    상기 상면 및 상기 하면 각각과 접속하고 있으며, 서로 인접하고 있는 제 1 측면 및 제 2 측면을 갖는 측면과,
    상기 상면과 상기 제 1 측면의 교선부에 위치하고 있는 주 절삭날, 및 상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면의 교선부에 위치하고 있는 부 절삭날을 갖는 절삭날을 구비하고,
    상기 제 1 측면은,
    두께 방향에 있어서의 중앙 영역에 위치하고 있는 제 1 구속면과,
    상기 제 1 구속면과 상기 주 절삭날 사이에 위치하며 상기 제 1 구속면 및 상기 주 절삭날에 대하여 오목하게 되어 있는 경사면을 갖고,
    측면으로 볼 때에 있어서, 상기 주 절삭날과 상기 제 1 구속면 사이의 거리는 상기 부 절삭날에 근접함에 따라서 커지고,
    상기 제 2 측면은, 그 두께 방향에 있어서의 중앙 영역에 위치하고 있는 제 2 구속면을 갖고,
    상면 투시에 있어서, 상기 제 1 구속면 중 상기 부 절삭날에 근접하는 부위와 상기 제 2 구속면 중 상기 부 절삭날에 근접하는 부위가 평행한 절삭 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    측면으로 볼 때에 있어서, 상기 제 1 구속면의 길이 방향이 상기 주 절삭날에 대하여 경사져 있는 절삭 인서트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    측면으로 볼 때에 있어서, 상기 제 1 구속면은 상기 주 절삭날을 따라 일정한 폭으로 연장되어 있는 절삭 인서트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상면 투시에 있어서, 상기 제 1 구속면은 중앙부를 향함에 따라서 상기 상면 및 상기 하면 사이를 관통하고 있는 중심축에 근접하도록 오목하게 되어 있는 절삭 인서트.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상면 투시에 있어서, 상기 제 1 구속면의 중앙부는 상기 주 절삭날보다 상기 상면 및 상기 하면 사이를 관통하고 있는 중심축측에 위치하는 절삭 인서트.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상면으로 볼 때에 있어서, 상기 제 1 구속면 중 상기 부 절삭날측의 단부는 상기 주 절삭날보다 바깥쪽에 위치하는 절삭 인서트.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 측면은, 상기 제 1 구속면과 상기 부 절삭날 사이에 위치하고 있는 플랭크면을 더 갖는 절삭 인서트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상면으로 볼 때에 있어서, 상기 플랭크면과 상기 주 절삭날 사이의 거리는 상기 부 절삭날로부터 멀어짐에 따라서 커지는 절삭 인서트.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    측면으로 볼 때에 있어서, 상기 주 절삭날은 단부로부터 중앙부를 향함에 따라서 바깥쪽으로 팽창되도록 만곡되어 있는 절삭 인서트.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절삭날은 상기 주 절삭날과 상기 부 절삭날 사이에 위치하고, 측면으로 볼 때에 있어서 바깥쪽으로 볼록한 곡선 형상인 코너 절삭날을 더 갖는 절삭 인서트.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상면은, 상기 상면 및 상기 하면 사이를 관통하고 있는 중심축의 주위로서 상기 주 절삭날로부터 떨어져 있는 부위에, 측면으로 볼 때에 있어서 상기 주 절삭날보다 상방에 위치하고 있는 평탄면을 갖는 절삭 인서트.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상면 및 상기 하면 사이를 관통하고 있는 관통 구멍을 더 구비하는 절삭 인서트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    측면으로 볼 때에 있어서, 상기 제 1 구속면의 폭은 상기 부 절삭날을 향함에 따라서 작아지는 절삭 인서트.
  14. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 절삭 인서트와,
    상기 절삭 인서트가 부착되는 홀더를 구비하는 절삭 공구.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 홀더의 회전축에 대하여 상기 주 절삭날이 포지티브의 축방향 경사각을 갖도록 상기 절삭 인서트가 상기 홀더에 부착되는 절삭 공구.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 홀더는 복수의 접촉면을 갖는 인서트 포켓을 구비하고,
    상기 절삭 인서트는 상기 제 1 측면이 상기 홀더의 회전 방향의 전방을 향해서 위치하고 있음과 아울러 상기 제 2 측면의 제 2 구속면이 상기 복수의 접촉면 중 적어도 1개에 접촉하고 있는 절삭 공구.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 홀더는 복수의 접촉면을 갖는 인서트 포켓을 구비하고,
    상기 절삭 인서트의 상기 측면은 상기 제 1 측면 및 상기 제 2 측면과 연속하고 있는 제 3 측면을 더 갖고,
    상기 절삭 인서트는 상기 제 1 측면이 상기 홀더의 회전 방향의 전방을 향해서 위치하고 있음과 아울러 상기 제 2 측면의 제 2 구속면 및 상기 제 3 측면의 제 3 구속면이 상기 복수의 접촉면 중 대응하는 접촉면에 접촉하고 있는 절삭 공구.
  18. 제 14 항에 기재된 절삭 공구를 회전시키는 공정과,
    회전하고 있는 상기 절삭 공구의 상기 절삭날을 피삭재에 접촉시키는 공정과,
    상기 절삭 공구를 상기 피삭재로부터 이격시키는 공정을 구비하는 절삭 가공물의 제조 방법.
  19. 삭제
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