KR101547698B1 - 밀링 인서트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상면 (16A), 상면에 평행한 기준면, 및 교번으로 적용가능한 다수의 절삭날을 포함하고, 이 절삭날은 칩 제거 주 절삭날 (12) 과 평면도에서 보았을 때 주 절삭날과 둔각을 이루는 표면 와이핑 보조 절삭날 (14) 을 각각 포함하는 유형의 밀링 인서트, 특히 양면형 정면 밀링 인서트에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 측면도에서 보았을 때 개별적인 보조 절삭날 (14) 은 밀링 인서트의 기준면에 대하여 적정 각도 (ε) 로 기울어져 있는데, 더 자세히 말하면 주 절삭날 (12) 에 연결된 제 1 단부 (23) 가 반대편의 제 2 단부 (24) 보다 더 낮게 위치되어 있는 방식으로 기울어져 있다.

밀링 인서트, 양면형 정면 밀링 인서트, 주 절삭날, 보조 절삭날.

Description

밀링 인서트{MILLING INSERT}

본 발명은, 상면, 하면 그리고 상면 및 하면에 평행한 기준면, 및 교번으로 적용가능한 다수의 절삭날을 포함하고, 이 절삭날은 적어도 상면과 다수의 여유면 사이에 있는 전이부에서 주변 경계선을 따라 형성되어 있으며, 이 절삭날은 각각 칩 제거 주 절삭날 및 평면상에서 보았을 때 주 절삭날과 둔각을 이루는 표면 와이핑 보조 절삭날을 포함하며, 각각의 절삭날의 주 절삭날은, 상호 작동하는 보조 절삭날에 인접한 제 1 단부로부터 고려하여, 우선 밀링 인서트의 하면을 향하여 침강하고, 그리고 나서 최하부로부터 반대편 단부를 향하여 융기하는 종류의 밀링 인서트에 관한 것이다.

본 발명은, 정면 밀링을 위한 양면형 밀링 인서트 즉, 밀링 인서트의 상면과 하면이 인서트의 기하학적 형상의 관점에서 일치하며, 밀링 인서트의 인덱싱 (회전) 에 의해 교번적으로 적용가능한 3 개 이상의 유사한 절삭날을 각각 포함하는 밀링 인서트에 적합하고 유리하다.

무엇보다도 금속 (강, 알루미늄, 티타늄 등) 의 공작물의 칩 제거 기계 가공을 위한 밀링 공구는 일반적으로 가장 흔히 강으로 이루어진 회전 가능한 기본체 또는 밀링 절삭기 본체, 및 초경합금, 세라믹 등으로 이루어진 교체가능한 다수의 밀링 인서트로 구성된다. 밀링 인서트는 매우 빨리 마모되는 소모재이기 때문에, 최대한 많은 갯수의 절삭날을 구비한 밀링 인서트를 만드는 것이 가장 흔히 바람직한 것이다. 이러한 이유로, 밀링 인서트는, 지금까지 상면과 동일한 갯수의 절삭날을 갖는 하면이 형성되어 절삭날의 갯수가 단일면형 밀링 인서트에 비해 두 배가 되는 양면형으로 형성될 수 있다. 그러므로, 정면 밀링용 밀링 절삭기는 흔히, 양면형이며 4 개의 절삭날 즉, 상면과 하면을 따라서 상호 작동하는 4 쌍의 주 절삭날과 보조 절삭날로 구성된 정방형의 기본 형상을 갖는 밀링 인서트를 구비하며, 이 밀링 인서트는 밀링 절삭기 본체에서 대략 45 °의 유효 설정각을 두고 장착된다. 그러한 경우에, 주 절삭날과 보조 절삭날은 서로 공칭각 135 °을 이룬다.

본 발명에 대한 기본 문제는 "네거티브 (negative)" 라고 부르고, 상면과 하면이 평행을 이루는 중립면에 대해 수직으로 연장되어 있는 여유면이 형성되어 있는 종류의 양면형 정면 밀링 인서트에 관한 것이다. 한편으로, 작동하는 표면 와이핑 보조 절삭날 뒤에 (회전방향으로) 있는 여유면과, 다른 한편으로, 생성된 공작물의 편평한 표면 사이에 필요한 간극을 제공하기 위해, 밀링 인서트는 밀링 절삭기 본체 내에 네거티브 축선 방향 경사각을 갖고 장착되어야 한다. 동시에, 또한 밀링 인서트는, 한편으로, 칩 제거 주 절삭날 뒤에 있는 여유면과, 다른 한편으로, 그것에 의해 형성된 일반적으로 원뿔형의 표면 사이에 간극을 제공하기 위해, 네거티브 반경 방향 경사각을 가져야 한다. 밀링 인서트의 네거티브 축 선 방향 경사각은, 한편으로, 밀링 인서트가 포지티브의 방향으로 경사질 때 발생되는 축선 방향 절삭력보다 더 큰 축선 방향 절삭력을 발생시키고, 다른 한편으로는, 다른 문제점들 중에서도 칩 형성 및 칩 배출에 문제가 있어, 칩이 형성된 평면으로부터 제거되기보다는 이 평면을 향하여 아래로 기울어져서 향하는 경향이 있다.

본 발명의 배경 기술을 더 설명하기 전에, 이 문헌에서 발견되는 특정한 기본 개념들 예를 들어 "여유 각" 은 공칭 또는 유효 특성일 수 있다는 점에 주목해야 한다. 예를 들어, 여유각이 "공칭" 각이면 이 각은 밀링 인서트에만 관한, 다시 말해 밀링 절삭기 본체와는 관련 없는 것이며, 여유각이 "유효" 각이면 밀링 인서트가 회전 가능한 밀링 절삭기 본체에 장착되어 칩 제거를 수행할 때 형성되는 여유 각인 것을 의미한다.

축선 방향 및 반경 방향의 경사가 각각 네거티브인 구성에 의해 초래된 문제점은, 프리즘의 기본형상 및 절삭날을 갖고, 절삭날의 주 절삭날이 직선형이며 공통의 여유면을 따라 평행하게 쌍을 이루며, 또한 보조 절삭날이 직선형이며 공통의 여유면을 따라 평행하게 쌍을 이루는 구식의 밀링 인서트를 구비한 밀링 절삭기에서 특히 두드러지게 나타난다. 이 경우에, 주 절삭날은 특히 큰 절삭력에 영향을 받기 쉬우며 상당한 칩 형성 및 칩 배출 문제를 초래하는데, 그 이유는 밀링 인서트가, 가공되어 형성되는 공작물의 평면과 표면 와이핑 보조 절삭날 뒤의 여유면 사이의 소망의 유효 간극 각도와 같이 동일하게 큰 네거티브 축선 방향 각도로 기울어져야 하기 때문이다.

최근에 전술한 문제에 대한 다수의 해결 방안들이 제기되었다. 또, US 5807031 에서는, 양면형이며 정방형의 정면 밀링 인서트가 개시되었으며, 이 밀링 인서트의 칩 제거 주 절삭날은 밀링 인서트의 중립면에 대하여 기울어져 있는데, 더 자세히 말하면 각각의 주 절삭날은, 상호 작동하는 보조 절삭날에 인접한 제 1 단부로부터 고려하여, 우선 밀링 인서트의 하면을 향하여 침강하고, 그리고 나서 최하부로부터 반대편 단부를 향하여 융기하는 방식으로 기울어져 있다. 이러한 방식으로, 전술한 문제점은, 표면 와이핑 보조 절삭날 뒤에 필요한 여유면을 제공하기 위해 밀링 인서트 그 자체가 (밀링 인서트의 중립면에 대하여) 상당히 큰 네거티브 축선 방향 각을 가질지라도, 적합한 주 절삭날의 유효 축선 방향 각이 비교적 큰 네거티브의 값으로부터 더 작고 더 포지티브인 값으로 줄어드는 일반적인 방식으로 해결된다. 그러나, 상기 공지된 밀링 인서트는 그럼에도 불구하고 다수의 단점 및 불리한 점을 갖는다. 하나의 불리한 점은, 밀링 인서트의 각각의 모서리의 공통의 여유면을 따르는 2 개의 보조 절삭날이 여전히 직선형이며 서로 평행하다는 점이다. 이는 다시 말해, 각각의 보조 절삭날과 이에 종속하는 주 절삭날 사이의 전이부가, 보조 절삭날과 기울어진 주 절삭날 사이의 각이 180 °보다 상당히 작게 되는 보브 (bob) 형 모서리 (명목상 측면도에서 보면) 또는 굉장히 날카로운 모서리를 형성한다는 것을 의미한다. 따라서, 바람직한 실시형태에서, 상기 각도는 165 °~ 170 °를 이룬다. 주 절삭날과 보조 절삭날 사이의 모서리 전이부는 다른 것들 중, 힘, 열, 및 부식에 대해 절대적으로 가장 많이 노출되는 밀링 인서트의 일부이기 때문에, 상기 모서리 전이부의 보브가 존재한다는 것은 밀링 인서트가 약해지며 마모와 관련하여 수명이 제한된다는 것을 의미한다. 게다가, 그렇게 형성된 보브의 마모는 마무리되고 와이핑 오프된 표면에서 가시적인 스트립, 더 자세하게는 그 자체가 얕고 그러나 다른 관점에 있어서 편평한 표면에 가장 치명적인 홈의 형상의 스트립을 형성할 수 있다. 다시 말하면, 형성된 표면의 마무리는 다소 보통의 것이 된다. 다른 불리한 점은, 상면 (및 하면 각각) 을 둘러싸는 주변 경계선이 단일의 연속 절삭날선이라는 점이다. 따라서, 각각의 주 절삭날의 절삭날선은 인접한 비 상호 작동하는 보조 절삭날로 직접적으로 변환되고 (또는 택일적으로 주 절삭날의 여유면과 보조 절삭날 사이의 부면 (facet surface) 을 따르는 작은 부분 절삭날을 경유하여), 상기 보조 절삭날은 상면의 최상부를 이루는데, 이는 다시 말해 중립면으로부터 보조 절삭날보다 더 큰 간격을 두고 상면을 따르는 지점은 없다는 것을 의미한다. 이런 점은, 보조 절삭날이 형성되는 표면의 마무리에 중대하며 이로써 날카로워지거나 어떤 경우에는 가능하면 길게 손상되지 않아야 된다는 점에서 불리하다. 공지된 밀링 인서트에서 보조 절삭날이 상면 나머지에 대하여 고정되어 있기 때문에 이 보조 절삭날은 다양한 손상을 입게 된다. 따라서, 밀링 인서트의 취급시, 예를 들어 이 밀링 인서트가 인덱싱 및 교체와 관련하여 금속 테이블 등에 위치되어 있을 경우에, 쉽게 손상을 입게 된다. 게다가 각각 작동중인 주 절삭날이 인접한 비 작동중인 보조 절삭날로 직접 변형되기 때문에, 제거된 칩은 아직 사용되지 않은 보조 절삭날을 해머링하며 이 절삭날에 손상을 입힐 위험이 있다. 또, 공동 작동하는 보조 절삭날로부터 주 절삭날의 최하점을 향하여 연장되어 있으며 경사져 있거나 하 방으로 기울어 있는 주 절삭날의 경사부는 주 절삭날의 절반의 길이보다 상당이 큰 길이를 갖는다. 이는 밀링 인서트의 재료가 주 절삭날의 최하부 또는 함몰부에서 굉장히 얇게 되고 이로써 밀링 인서트의 강도가 손상될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 손해는 밀링 인서트가 큰 간극을 요구할 때 특히 두드러지게 나타난다.

전술한 밀링 인서트와 유사하며 본질적으로 그와 동일한 불리한 점을 갖고 손상을 입게 되는 정면 밀링 인서트가 US 7306409 에 의해 공지되어 있다.

본 발명의 목적은 이전에 공지된 밀링 인서트의 전술한 불리한 점을 제거하고 향상된 밀링 인서트를 제공하는 것에 있다. 그러므로, 본 발명의 주요한 목적은 보조 절삭날 뒤에 충분한 유효 간극이 존재하지만 밀링 인서트의 주 절삭날이 적당한 네거티브 또는 포지티브 유효 경사각을 갖고 작동될 수 있음에도 불구하고, 인서트의 가장 예민한 부분, 즉 공동 작동하는 보조 절삭날과 주 절삭날 사이의 모서리 전이부가 강하고 원활히 작동되는 밀링 인서트, 특히 양면형 정면 밀링 인서트를 제공하는데 있다. 다른 목적은, 예민한 보조 절삭날에 대한 손상 위험을 최소한으로 줄이는 밀링 인서트를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 인서트의 재료 (초 경합금) 의 불필요한 감소로 인하여 밀링 인서트가 약해지는 일이 없이 소망의 절삭 기술의 향상을 성취하는 밀링 인서트를 제공하는데 있다. 특정한 양태에 있어서, 본 발명의 목적은, 미세한 밀링 즉 작은 또는 적당한 절삭 깊이를 갖는 밀링에 관하여 밀링 인서트의 품질을 더 향상시키기 위해 인서트의 주 절삭날이 초기에 인서트의 잔부보다 더 큰 각도를 갖고 기울어져 있는, 미세한 밀링 또는 어느 정도 미세한 밀링에 특히 적합한 양면형 정면 밀링 인서트를 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 적어도 상기 주요한 목적은 독립 청구항 1 의 특징부에서 정의된 특징에 의해 달성될 수 있다. 또한 본 발명의 밀링 인서트의 바람직한 실시형태는 종속항에 더 정의되어 있다.

도 1 내지 도 3 에는 정면 밀 형태의 밀링 공구가 예시되어 있고, 이 공구는 기본 본체 또는 밀링 절삭기 본체 (1) 및 교체 가능한 다수의 밀링 인서트 (2) (도면에는 하나의 밀링 인서트만이 밀링 절삭기 본체에 장착되어 있는 것으로 도시됨) 로 구성된다. 밀링 절삭기 본체 (1) 는 중심 축선 (C1) 을 중심으로 회전 방향 (R) 으로 회전 가능하며, 전단 또는 하단에 각각의 밀링 인서트 (2) 를 위한 다수의 칩 포켓 (3) 을 포함한다. 실시예에서 칩 포켓의 갯수는 5 개이다. 칩 포켓 (3) 은 회전 대칭인 엔벨로프면 (4) 에 오목하게 형성되어 있으며, 편평한 저면 (5) 으로 된 시트 또는 인서트 시트를 포함한다. 저면 (5) 에 각각의 밀링 인서트를 직접 제공하는 것도 충분히 가능하지만, 상기 경우에는 저면 (5) 과 밀링 인서트 (2) 사이에 쐐기판 (shim plate) (6) 이 배열된다. 상기 쐐기판은 관형 스크류 (7) 에 의해 저면 (5) 에 대하여 반영구적으로 고정된 상태를 유지하고, 상기 관형 스크류의 암나사부 (8) 안에서는 밀링 인서트 (2) 가 적합하게 고정되도록 스크류 (10) 의 수나사부 (9) 가 조여질 수 있다.

도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이, 밀링 인서트 (2) 는 정방형의 기본 형상을 갖고 4 개의 절삭날 (11) 을 포함하며, 각각의 절삭날은 제 1 여유면 (13) 에 인접한 칩-제거 주 절삭날 (12) 과, 제 2 여유면 (15) 에 인접한 표면 와이핑 (wiping) 보조 절삭날 (14) (때때로, "와이퍼 절삭날" 로 지칭) 을 포함한다. 밀링 인서트는 양면형이기 때문에 이 밀링 인서트는 밀링 절삭기 본체 (1) 내의 특 정 경사 (tipping - in) 위치에 장착되어야 한다. 따라서, 도 2 에는 밀링 절삭기 본체 안에서의 밀링 인서트 (2) 의 입방체의 기하학적 위치를 궁극적으로 결정짓는 저면 (5) 이 중심 축선 (C1) 에 대하여 나란히 있지 않고 회전 방향 (R) 에서 보았을 때 중심 축선 (C1) 에 대하여 하방/후방으로 어떻게 경사져 있는지가 나타나 있다. 이러한 방식으로, 보조 절삭날 (14) 아래에 또는 회전 방향으로 뒤에 존재하는 여유면 (15) 과, 보조 절삭날 (14) 에 의해 형성된 편평한 평면 사이에 유효 간극이 제공된다. 유사한 방법으로, 주 절삭날 (11) 의 여유면 (13) 과 주 절삭날에 의해 형성된 원뿔형 면 사이에 간극을 제공하기 위해, 저면 (5) 이 반경 방향에 대해 네거티브 경사각을 갖고 후방/외측으로 더 기울어져 있다 (도 3 참조). 여유면 (15) 의 간극이 원활히 기능하도록, 축선 방향 경사각은 적어도 4 °이어야 하며 그 이상일 수도 있다. 실시예에서는, 축선 방향 경사각이 6 °에 이르고, 이 경사각은 대략 6 °의 유효 여유각 (α) 을 얻는다 (도 2 참조). 또한, 유효 여유각 (α) 은 매우 작지만 반경 방향의 경사각에 의해 영향을 받을 수 있다. 반경 방향의 경사각은 8 °또는 그 이상일 수 있다. 축선 방향 경사각과 반경 방향의 경사각은 함께 주 절삭날 후방의 유효 여유각 (β) (도 3 참조) 을 결정한다. 유효 여유각 (β) 은 적합하게 8 ~ 20 °의 간격내에 있어야 한다.

밀링 절삭기 본체 (1) 는 강 또는 알루미늄으로 제조되고, 교체가능한 밀링 인서트 (2) 는 초경합금, 세라믹, 또는 다른 경질 및 내마모성 재료로 제조되는 것이 유리하다는 점에 주목하여야 한다.

도 4 내지 도 13 을 참조하면, 밀링 인서트 (2) 만 즉, 밀링 절삭기 본체 (1) 와는 관계없이 도시되어 있다. 밀링 인서트는 상면 (16A) 과 하면 (16B) 을 포함하고, 하면의 지형학적 또는 절삭 기하학적인 디자인은 상면 (16A) 의 디자인과 일치한다. 일반적으로, 상면과 하면은 기준면 (RP) 에 평행하며 (도 8 참조), 이 경우 상기 기준면은 상면과 하면 사이의 절반 위치에 위치하며, 또한 이로써 이 기준면은 밀링 인서트의 중립면을 이룬다. 기준면 (RP) 은 밀링 인서트의 중심 축선 (C2) 에 대하여 수직방향으로 연장되어 있으며, 이 경우 밀링 인서트에 스크류 (10) 를 위한 관통 구멍 (17) 이 형성되어 있으면, 상기 중심축선은 또한 그 관통 구멍의 중심 축선을 이룬다. 전술한 바와 같이, 밀링 인서트는 정방형의 기본 형상을 갖고 4 개의 절삭날 (11) 을 포함하며, 각각의 절삭날은 주 절삭날 (12) 과 표면 와이핑 보조 절삭날 (14) 을 포함한다. 도 4 에는, 작동 절삭날과 비 작동 절삭날을 구별하기 위해 도면 부호 11, 12, 13, 14, 15 에 접미 부호 a, b, c, d 가 부여된다. 도 5 의 대응하는 도면 부호에는 그러한 접미 부호가 없다. 따라서, 도 4 에서 밀링 작업시 절삭날 (11a) 은 작동 중이고 주 절삭날 (12a) 과 보조 절삭날 (14a) 은 서로 상호 작동하는 반면, 다른 3 개의 절삭날 (11b, 11c, 11d) 은 비 작동 중이다. 도 4 에서는 작동 중인 주 절삭날 (12a) 이 비 작동 중인 보조 절삭날 (14b) 에 인접해 있으며 동시에 작동 중인 보조 절삭날 (14a) 은 비 작동중인 주 절삭날 (12d) 에 인접해 있는 것으로 도시되어 있다. 이 경우, 여유면 (13, 15) 이 편평하다는 점에도 주목해야 한다.

상면 (16A) 및 하면 (16B) 에는 편평한 면 (18) 이 포함되어 있으며, 이 면 은 쐐기판 (6) 에 대하여 밀링 인서트의 접촉면 또는 기저면을 이룬다. 접촉면 (18) 의 외측 주변으로, 칩 표면 (19) (도 4 및 도 5 참조) 이 형성되어 있으며, 이 칩 표면은 여유면 (13, 15) 의 상부와 함께 다른 절삭 날의 범위를 정한다. 작동 중인 절삭날 (11a) 에 인접해 있는 여유면 (13, 15) 을 다른 여유면으로부터 구별하기 위해, 도 4 에서 여유면 (13, 15) 에는 접미 부호 a 가 제공되어 있다. 이와 관련하여, 도면 부호 12, 14 가 여유면과 칩 표면 사이의 전이부에 형성된 절삭날선을 표시하는 것에도 주목해야 한다.

도시된 실시형태에서, 여유면 (13), 및 여유면 (15) 은 기준면 (RP) 에 수직으로 연장되어 있다 (따라서, 이 면들은 또한, 중심 축선 (C2) 에 평행하다). 이 경우, 밀링 인서트의 유효 설정각 (κ) (도 2 참조) 이 대략 45 °이어야 하므로, 짝을 이루어 상호 작동하는 보조 절삭날 및 주 절삭날 (14, 12) 과 이 절삭날들에 연결된 각각의 여유면 (15, 13) 은 평면도에서 보았을 때 서로 공칭각 135 °의 둔각을 이룬다 (도 6 참조). 또, 보조 절삭날 (14) 은 이등분선 (B) 에 대해 수직을 이루며 연장되어 있고, 이 이등분선은 밀링 인서트의 공통의 개별 모서리를 향하며 여유면 (13) 과 주 절삭날 (12) 의 각 쌍과 45 °를 이룬다.

도 8 에는, 개별적인 주 절삭날 (12) 이 제 1 단부 (20) 및 제 2 단부 (21) 사이에 연장되어 있고 L1 으로 표시된 전체 길이를 갖는다. 주 절삭날이 제 1 단부 (20) 로부터 밀링 인서트의 하면 (16B) 에 대하여 하방으로 기울어져 있는데, 더 자세히 말하면 γ 의 각도를 이루며 기울어져 있고, 그 후에 가장 낮은 지점 (22) 으로부터 반대편 제 2 단부 (21) 를 향하여 다시 융기한다. 도 8 및 도 9 에는 P1 이 기준면 (RP) 에 대하여 평행한 평면인 것으로 도시되어 있다.

전술한 바와 같이, 공지된 밀링 인서트의 보조 절삭날이 밀링 인서트의 중립면에 대해 평행하며, 또한 중립면으로부터 가장 높이 또는 가장 멀리 위치되어 있는 상면과 하면의 각각의 일부를 형성한다.

도 10 과 도 11 을 참조하면, 이 도면들은 본 발명에 따른 밀링 인서트의 개별적인 보조 절삭날 (14) 이 어떻게 밀링 인서트의 중립면 (RP) 에 대하여 적정각 (ε) 을 이루며 경사져 있는지를, 더 자세히 말하면 주 절삭날 (12) 에 연결된 제 1 단부 (23) 가 반대편 제 2 단부 (24) 보다 더 낮게 위치되어 있는지를 도시한다. 실시예에서, 보조 절삭날과 중립면 사이의 각도 (ε) 는 3 °를 이룬다. 이와 관련하여, 절삭날 (12, 14) 은 하나 이상의 반경 방향 전이부를 경유하여 서로 변환된다. 실시예에서, 상기 반경 방향 전이부는 절삭날의 여유면 (13, 15) 사이에 위치한 2 개의 볼록면 (25, 26) 형태로 도시되어 있다. 도 11 에 명백히 도시된 바와 같이, 보조 절삭날 (14) 이 전술한 대로 경사져 있음으로써, 밀링 인서트에서 가장 많이 노출되어 있는 부분, 바꿔 말하면, 보조 절삭날과 주 절삭날 사이의 모서리 전이부가, 측면도에서 보았을 때, 절삭날이 서로 180 °보다 상당히 작은 각을 이루게 하는 결과물인 급격한 보브 (bob) 를 갖지 않게 된다. 더 자세히 말하면, 보조 절삭날 (14) 과 부분 절삭날 (121) 이 도 8 에 따른 측면에서 보았을 때, 실질적으로 직선의 (또는 최대한 약간 위로 휘어진) 절삭날선을 따라 서로 변환된다. 다시 말하면, 2 개의 절삭날선이, 모서리 전이부를 강화시켜서 밀링 인서트에 더 긴 사용 수명을 제공하는 조화 전이선을 따라 서로 변환된다.

여기서, 평면 (P1) 은 4 개의 모든 보조 절삭날 (14) 의 최상단 지점 (24) 이 평면 (P1) 상에 있도록 향해 있다. 다시 말하면, 중립면 (RP) 에 대한 평면 (P1) 의 높이는 중립면과 각각의 단부 포인트 (24) 사이의 축선 거리에 의해 결정된다.

실시예에서 각도 (ε) 는 정확히 3 °이지만, 이 각도는 적어도 1 °까지는 변할 수 있다. 다른 한편으로, 상기 각도는 7 °보다 크지 않아야 한다. 유리하게는, 각도 (ε) 가 2° ~ 5 °의 간격 내에 있다.

도 6 및 도 13 에 따른 평면도 및 도 11 에 따른 확대도에서 보조 절삭날 (14) 이 육안으로 직선형인 것으로 나타나 있다. 그러나, 실제로 보조 절삭날은 좌표 방향에 있어서 적어도 일 방향으로 정밀한 선형 이외의 다른 형상을 가질 수 있다. 특히, 상기 보조 절삭날은 도 13 에 따른 평면도에 나타나 있는 바와 같이 볼록한 아치형을 이룰 수 있다. 그러한 방식으로, 가공되어 생산되는 부분들의 평면에는 도 14 에 도시된 바와 같이 유리한 표면 구조가 제공될 수 있다. 표면에 소형 또는 낮춰진 슈트 (chutes) 또는 디치 (ditches) 를 남기는 대신에, 보조 절삭날이 직선형이며 상대적으로 날카로운 범프를 경유하여 주 절삭날로 변환되는 경우처럼, 다른 관점에 있어서, 평편하고 매끄러운 표면으로 함께 가공되어 형성된 최대한 약간 오목한 표면 영역 사이에 육안으로는 보이지 않는 소형의 크레스트 (crests) (27) 가 형성된다. 절삭날선 (14) 이 도 11 에 따른 측면도에 나타나 있는 바와 같이 약간의 볼록형을 갖는 것도 가능하다. 이 경우에서, 각도 (ε) 는 단부 (23, 24) 들 사이에서, 보조 절삭날을 구성하는 호의 선까지 뻗 어 있는 현 (chord) 에 의해 정의된다.

본 발명에 따른 밀링 인서트와 공지된 밀링 인서트의 또 다른 약간의 차이점은, 본 발명에 따른 밀링 인서트의 경우에는 상이한 절삭날이 뻗어 있는 경계선이 칩 비 제거 절삭날선 (28) (도 11 ~ 13 참조) 에 의해 부분적으로 방해받는데 반해, 공지된 밀링 인서트의 절삭날은 칩 제거를 위한 단일의 연속 절삭날선을 따라 연장되어 있다는 점이다. 다시 말해, 공지된 밀링 인서트에서는 모든 절삭날이 서로 직접적으로 전이되는 반면, 각각의 개별적인 주 절삭날, 예를 들어 도 4 에 따른 주 절삭날 (12d) 은 인접하는 비 상호 작동 보조 절삭날 (14a) 에서부터 특정 거리를 두고 종료되며, 칩 비 제거 절삭날선 (28) 에 의해 상기 보조 절삭날로부터 이격되어 있다.

비 작동 절삭날선 (28) 내부에 숄더 (29) 가 형성되어 있으며 이 숄더의 정상면은 도면 부호 30 으로 지정되어 있다. 도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 밀링 인서트의 4 개의 모든 숄더 (29) 의 정상면 (30) 이 공통면 (P2) 에 위치되어 있으며, 이 공통면은 보조 절삭날 (14) 의 가장 높은 단부 (24) 가 위치해 있는 평면 (P1) 보다 더 높이 위치되어 있다.

도시된 바람직한 실시예에서, 숄더의 정상면 (30) 은 편평하고, 절삭날선 (28) 으로부터 안쪽으로 연장되어 있으며, 이 정상면은 평면 (P2) 과 일치한다.

도 8 을 참조하면, 이 도면에는 두 개의 단부 (20, 21) 사이에 형성되어 있는 주 절삭날 (12) 의 특정한 윤곽의 형상이 도시되어 있다. 제 1 부분 절삭날 (121) 은 제 1 단부 (20) 로부터 아치형의 제 2 부분 절삭날 (122) 까지 연장되어 있으며, 제 2 부분 절삭날은 지점 (22) 까지 연장되어 있는 제 3 부분 절삭날 (123) 까지의 전이부를 형성한다. 부분 절삭날 (121) 은 이전에 설명한 바와 같이 실시예에서는 6°의 각도 (γ) 를 가지고 중립면 (RP) 에 대하여 기울어져 있고, 제 3 부분 절삭날 (123) 은 이런 경우에 중립면 (RP) 에 실질적으로 평행하고 주 절삭날의 최저부를 형성한다. 하나 또는 양쪽의 부분 절삭날이 약간의 오목한 형상 (또는 오목형, 직선형 및/또는 볼록형이 교번되어 있는 형상) 을 갖는 것도 가능하지만, 실시예에서는 두 개의 부분 절삭날 (121, 123) 은 직선형이다. 이와 관련하여, 제 3 부분 절삭날 (123) 은 그 자체로 중립면 (RP) 과 관련하여 특정의, 적정각을 갖도록 또한 형성할 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 어떠한 경우에도, 그러한 경우의 각도는 각도 (γ) 보다 상당히 더 작아야 한다. 실시예에서 각도 (γ) 는 6 °이지만, 이 각도는 그 이상 및 이하로 변할 수 있다. 그러나, 각도는 3 °이상 그리고 10 °이하이어야 한다. 두 개의 부분 절삭날 (121, 123) 사이의 전이부의 역할을 하는 제 2 부분 절삭날 (122) 은 오목형을 갖고 이 경우의 반경 (R1) 은 10 ㎜ 이다. 도 8 에 명백하게 도시된 바와 같이, 부분 절삭날 (121) 의 길이 (L2) 는 주 절삭날 (12) 의 전체 길이 (L1) 의 절반에 미치지 못한다. 실시예에서, L2 는 L1 에 대하여 대략 36 % 이다.

지점 22 에서, 제 3 부분 절삭날 (123) 은 제 4 부분 절삭날 (124) 로 변환되고, 이 제 4 부분 절삭날은 제 2 부분 절삭날 (122) 과 같이, 오목형의 호의 형상을 갖지만, 실시예에서 1.5 ㎜ 에 이르는 비교적 작은 반경 (R2) 을 갖는다. 제 3 부분 절삭날 (123) 의 길이 (L4) 는 전체 길이 (L1) 에 대해 대략 38 % 이며, 길이 L3 는 길이 L1 에 대해 대략 12 %, 길이 L5 는 길이 L1 에 대해 14 % 이다. 보조 절삭날 (14) 의 길이 (L6) (도 6 참조) 는 실시예에서 주 절삭날의 전체 길이 (L1) 에 대해 대략 23 % 정도에 이른다. 실제로, 이 수치는 15 ~ 35 %, 바람직하게는 20 ~ 30 % 의 간격내에 있어야 한다.

전술한 치수들은 밀링 인서트의 구체적인 실시예에 관한 것이며, 이 밀링 인서트의 IC 치수 (도 6 참조) 는 13 ㎜ 이며, 밀링 인서트는 5.1 ㎜ 인 두께 (T) 를 갖는다 (도 7 참조). 부분 절삭날 (123) 이 평면 P1 에 대하여 치수 "t" 정도로 묻혀있으며, 이 t 는 실시예에서 0.4 ㎜, 즉 두께 (T) 에 대하여 대략 8 % 이다. 상기 수치는 5 ~ 12 % 의, 적합하게는 6 ~10 % 의 간격내에 있어야 한다. 이 경우에, 관통 구멍 (17) 의 직경 (D) 은 4.8 ㎜ 인 것에도 주목해야 한다. 이와 관련하여, L2 는 대략 4 ㎜ 이며, L1 은 8.7 ㎜ 이다.

밀링 인서트가 미세한 밀링을 위해 사용될 때 (표면 마무리에 대한 요건이 클 때) 그리고 절삭 깊이가 매우 커서 부분 절삭날 (121) 의 최대 전체 길이 (L2) 가 사용될 때, 절삭날의 네거티브의 축선 방위가 γ°, 실시예에서는 6 °로 감소된다. 이는 절삭 깊이가 제한되어 있으며 표면 마무리에 대한 요건이 클 때, 주 절삭날이 상대적으로 용이하게 절삭된다는 의미이다. 밀링 인서트가 황삭 밀링 가공에 사용된다면, 절삭 깊이는 매우 커져서 주 절삭날의 거의 전체 길이 (L1) 가 사용된다. 그러나, 황삭 밀링 가공에서, 표면 마무리에 대한 요건은 일반적으로 어느 정도 있거나 존재하지 않는다. 그러므로, 제 3 부분 절삭날 (123) 이 중립면 (RP) 에 대해 평행한 것은 부차적으로 일어나는 일이다. 중립 면에 대해 제 3 부분 절삭날 (123) 을 평행하게 위치시키는 것의 이점은, US 5807031 에 따른 인서트를 구비한 경우에서와 같이, 제 1 부분 절삭날 (121) 이 단부 (21) 에 인접한 최하부 지점까지 내내 경사져 있는 대안과 비교할 때, 대량의 밀링 인서트의 재료가 유지될 수 있다는 점이다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 밀링 인서트는 US 5807031 에 의해 공지된 밀링 인서트보다 더 강하다.

오목한 부분 절삭날 (124) 의 안쪽에서, 칩 표면 (19) (도 12 참조) 은, 숄더 (29) 에서 측면 한정면 (32) 으로 변환되는 오목한 아치형의 표면 (19a) 을 형성한다. 상기 한정면 (32) 은 편평한 정상면 (30) 까지 연장되어 있으며, 상기 표면 (19a) 과 함께 "스키장 경사" 에 비교할 만한 형상을 이룬다. 보조 절삭날 (14) 내부에서, 칩 표면은 일부 평면 (19b) 을 포함하며, 이 일부 평면은 상당히 큰 각 (미 지시함) 을 가지고 밀링 인서트의 편평한 베이스 표면 (18) 까지 하방으로 기울어져 있다(도 4, 9 및 도 12 참조).

전술한 절삭날은 예를 들어 바람직한 실시예에서 본질적으로 연삭을 통해 날카로워질 수 있지만, 이 절삭날에는 소위 보강 베벨 (33) (도 4 및 도 5 참조) 이, 즉 각각의 여유면과 직접 관련된 최대한 협소한 면이 형성된다. 이러한 맥락으로, 밀링 인서트는, 그 최종 형상이 프레스 가공 및 소결 직후에 그리고 연삭 등에 의한 후 처리 없이 얻어질 수 있는 한, 직접 프레스 가공될 수 있는 점도 주목해야 한다.

본 발명의 이점

전술한 바와 같이, 보조 절삭날이 전술한 방식으로 경사짐으로 인해 밀링 인 서트의 가장 예민한 부분, 바꿔 말하면, 상호 작동하는 보조 절삭날과 주 절삭날 사이의 모서리 전이부가 최대한 많이 강화된다. 상기와 같이 경사지는 것은 보조 절삭날이 칩 해머링 (hammering) 보호부로서 역할하는 숄더로부터 아래로 기울어져 있다는 것을 의미하며, 이로써 보조 절삭날이 숄더의 정상면을 따라서 통과할 수 있는 칩에 덜 노출된다는 것을 의미한다. 숄더의 정상면이 보조 절삭날의 가장 높은 지점보다 더 높이 위치되어 있어서 밀링 인서트가 보조 절삭날 대신에 숄더에 지지될 수 있기 때문에, 제조, 취급 등과 관련하여 보조 절삭날이 입게되는 손상의 위험을 더욱 감소시킬 수 있게 된다. 본 발명은, 상호 작동하는 보조 절삭날에서부터 제한된 거리를 두고 주 절삭날의 초기 경사 부분 절삭날을 한정시키고 이 부분 절삭날을 중립면에 대해 실질적으로 평행한 제 2 부분 절삭날로 변환시킴으로써, 보조 절삭날에 인접한 주 절삭날의 소망하는 경사로 인하여 밀링 인서트의 초경합금 재료가 불필요하게 줄어들지 않는다는 점에서 더 유리하다. 그러한 방식으로, 밀링 인서트는 미세한 밀링 작업시 (절삭 깊이가 주 절삭날의 유효길이의 절반보다 더 작을 때), 경시되었던 표면 마무리에 대한 요건 없이 양호한 강도를 유지할 수 있다.

본 발명의 가능한 변형예

본 발명은 독립 청구항 1 에서 명기되어 있는 특징에 의해 제한되지 않는다. 따라서, 보조 절삭날 및 숄더의 형상 및 위치는 상당히 광범위한 한정 범위내에서 변할 수 있다. 예를 들어, 개별적인 숄더의 정상면은, 한편으로 주절삭날의 여유면에 인접한 칩 비 제거 경계선으로부터 거리를 두고 이격될 수 있고, 다른 한 편으로 정확히 평면이 아닌 형상, 예를 들면 아치형 또는 반구형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 발명은 정면 밀링 인서트 뿐만 아니라 앤드 밀 인서트에도 적용가능하다.

본 발명이 본질적으로 양면형 정면 밀링 인서트에 관련된 문제들로부터 고안된 것이지만, 그 문제에 대하여 앞에서 해결 방안으로서 제시된 특정한 기하학적 형상의 인서트는 단일면형 밀링 인서트 즉, 인서트의 상면을 따라서만 일련의 적어도 3 개의 절삭날을 포함하고 하면은 상면에 평행한 기준면을 형성하는 (그러한 경우에, 하면은 톱니형 또는 다른 형태의 커플링 부재로 형성될 수 있음) 밀링 인서트에도 적용가능하다. 다시 말하면, 본 발명은 전술한 특이한 기하학적 형상을 포함하는 양면형 밀링 인서트 및 한 세트의 인덱서블 절삭날만을 갖는 단일면형 인서트를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 또한, 밀링 인서트는 예를 들어 클램프 또는 쐐기 등에 의해서 고정될 수 있으며, 밀링 인서트는 어떠한 구멍도 필요하지 않다는 것에도 주목해야 한다. 또한, 상면 (및 하면 각각) 을 따르는 절삭날의 갯수는 3 개 이상으로 변할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 밀링 인서트를 갖춘 정면 밀의 형태의 밀링 공구를 나타내는 사시 분해도이다.

도 2 는 밀링 절삭기의 기본체의 측면도이며, 이 도면은 밀링 절삭기 본체로의 개별적인 밀링 인서트에 대한 축선 방향 경사를 나타내기 위한 것이다.

도 3 은 아래에서 바라본 평면도이며, 밀링 인서트의 반경 방향의 경사를 나타내기 위한 것이다.

도 4 는 밀링 인서트의 상면을 나타내는 사시도이다.

도 5 는 밀링 인서트의 하면을 나타내는 사시도이다.

도 6 은 밀링 인서트의 위에서 바라본 평면도이다.

도 7 은 도 6 의 Ⅶ-Ⅶ 의 길이 방향의 일부이다.

도 8 은 밀링 인서트의 확대된 일부이다.

도 9 는 도 6 의 Ⅸ-Ⅸ 의 확대도이다.

도 10 은 개별적인 모서리에 대한 이등분선의 방향의 대각선으로 밀링 인서트를 나타내는 측면도이다.

도 11 은 밀링 인서트의 각각의 보조 절삭날을 도시하는 확대 상세도이다.

도 12 는 밀링 인서트의 모서리에 대한 부분 사시도이다.

도 13 은 밀링 인서트의 상기 모서리로부터의 부분 평면도이다.

도 14 는 볼록한 챔버를 갖는 보조 절삭날에 의해 형성될 수 있는 표면 구조를 나타내는 개략도이다.

Claims (10)

1. 상면 (16A), 하면 (16B) 그리고 상면 및 하면에 평행한 기준면 (RP), 및 교번으로 적용가능한 다수의 절삭날 (11) 을 포함하는 밀링 인서트로서,

   상기 절삭날은 적어도 상면 (16A) 과 다수의 여유면 (13, 15) 사이에 있는 전이부에서 주변 경계선을 따라 형성되어 있으며, 상기 절삭날은 각각 칩 제거 주 절삭날 (12) 및, 평면상에서 보았을 때 주 절삭날과 둔각을 이루는 표면 와이핑 보조 절삭날 (14) 을 포함하며, 각각의 절삭날 (11) 의 주 절삭날 (12) 은, 상호 작동하는 보조 절삭날 (14) 에 인접한 제 1 단부 (20) 로부터 고려하여, 우선 밀링 인서트의 하면 (16B) 을 향하여 침강하고, 그리고 나서 최하부로부터 반대편 제 2 단부 (21) 를 향하여 융기하고,

   여유면에 대해 수직한 방향에서 보았을 때, 주 절삭날 (12) 에 연결된 제 1 단부 (23) 가 반대편의 제 2 단부 (24) 보다 낮게 위치되어 있는 방식으로 경사지도록, 각각의 보조 절삭날 (14) 은 기준면 (RP) 에 대하여 각도 (ε) 를 가지는 것을 특징으로 하는, 밀링 인서트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 각도 (ε) 는 1 °이상 그리고 7 °이하인 것을 특징으로 하는, 밀링 인서트.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 각도 (ε) 는 2 °이상 그리고 5 ° 이하인 것을 특징으로 하는, 밀링 인서트.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 절삭날 (14) 의 절삭날선은 볼록한 아치형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 밀링 인서트.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 주 절삭날 (12) 의 제 2 단부 (21) 는 칩 비제거 절삭날선 (28) 에 의해, 인접한 절삭날의 인접한 보조 절삭날 (14) 로부터 이격되어 있고, 상기 칩 비제거 절삭날선 내부에 정상면 (30) 을 갖는 숄더 (29) 가 형성되어 있으며, 상기 정상면 (30) 은, 보조 절삭날의 제 2 단부 (24) 가 공통적으로 위치해 있는 평면 (P1) 에 대해 평행하고 또한 그 평면 (P1) 보다 더 높게 있는 공통면 (P2) 에 위치해 있는 것을 특징으로 하는, 밀링 인서트.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 각각의 숄더 (29) 의 정상면 (30) 은 편평한 것을 특징으로 하는, 밀링 인서트.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 정상면 (30) 은 주 절삭날 (12) 의 여유면 (13) 과 동일 평면상에 있는 칩 비제거 절삭날선 (28) 으로부터 안쪽으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 밀링 인서트.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 밀링 인서트는 양면형인 것을 특징으로 하는, 밀링 인서트.
10. 제 1 항에 있어서, 상호 작동하는 보조 절삭날 (14) 에 가장 근접해 있는 주 절삭날 (12) 의 제 1 부분 절삭날 (121) 은 제 2 부분 절삭날 (122) 에 인접해 있는 중단 지점 (31) 까지 기준면 (RP) 에 대하여 제 1 각도 (γ) 로 경사져 있으며, 기준면에 대한 제 2 부분 절삭날의 각도는 제 1 각도 보다 작고, 상기 중단 지점 (31) 은 상호 작동하는 보조 절삭날 (14) 에 대해, 인접해 있는 보조 절삭날보다 더 가까이 위치해 있는 것을 특징으로 하는, 밀링 인서트.

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