説明

切削インサート及びこれを含む切削工具

【解決課題】切削インサート及びこれを含む切削工具を提供する。
【解決手段】本発明は切削インサート及びこれを含む切削工具に関し、より具体的には上部面と下部面;前記上部面と下部面を連結する前方側面部と後方側面部;及び前記上部面と下部面とを貫通する貫通孔を含み、前記前方側面部には切削刃が形成され、前記後方側面部は回転軸に垂直する平面に対して互いに異なる角度でそれぞれ前方に傾斜するように形成された第1傾斜面と第2傾斜面を有し、前記第1傾斜面が第2傾斜面より長さが長く形成されることによって、後方側面部が凸状の非対称のV字状を持つことを特徴とする。本発明による切削インサート及びこれを含む切削工具はクランプスクリューに加えられる力を分散させてクランプスクリューの破損を防止し、切削インサートをホルダーに堅固に固定できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は切削インサート及びこれを含む切削工具に関し、より具体的には切削インサートの後方側面を非対称のV字状に形成してクランプスクリューに加えられる力を分散させてクランプスクリューの破損を防止し、切削インサートをホルダーに堅固にクランプすることができる切削インサート及びこれを含む切削工具に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、切削工具は鋼で製造されたホルダーと超硬合金で製造された切削インサートを含み、切削インサートはクランプスクリューによってホルダーに分離可能に装着される。
上述のような刃先交換式切削工具は切削インサートの切削刃が磨耗された場合には新しい切削インサートへの交換が可能な長所を有するが、一方、切削インサートとホルダーの結合が不完全な場合には切削インサートの脱着及びクランプスクリューの破損などの問題が発生し得る短所を有する。
【0003】
一方、切削インサートはその後端面が軸方向に垂直をなした状態で工具本体に装着される。このような構造では縦方向抵抗を安定的に支持することができるが、横方向の切削抵抗に対する半力は切削インサートを工具本体に固定するクランプスクリューによるクランプ力によってのみ相殺される。
【0004】
高送り条件下での被切削物の加工時、インサートの切削エッジには大きな切削抵抗が作用し、したがって、クランプスクリューだけでは切削抵抗に対する十分なクランプ力を提供することができない。このような条件下ではクランプスクリューが破損される問題点が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、切削インサートの後方側面を非対称のV字状に形成してクランプスクリューに加えられる力を分散させてクランプスクリューの破損を防止し、切削インサートをホルダーに堅固にクランプすることができる切削インサート及びこれを含む切削工具を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、製作が容易で製作公差を低減することができ、装着精度に優れる切削インサート及びこれを含む切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の上記目的を達成するために、本発明の一側面によれば、
上部面と下部面;
前記上部面と下部面とを連結する前方側面部と後方側面部;及び
前記上部面と下部面とを貫通する貫通孔を含み、
前記前方側面部には切削刃が形成され、
前記後方側面部は回転軸に垂直する平面に対して互いに異なる角度でそれぞれ前方に傾斜するように形成された第1傾斜面と第2傾斜面を有し、
前記第1傾斜面が第2傾斜面より長さが長く形成されることによって、後方側面部が凸状の非対称のV字状を持つことを特徴とする切削インサートが提供される。
本発明の他の側面によれば、
先端部に一対の顎部を有するポケット部が形成されたホルダー;及び
前記ポケット部に交換可能に装着され得る切削インサートを含む切削工具において、
前記切削インサートは各顎部に対応される上部面と下部面、前記上部面と下部面とを連結し、前方側面部及びホルダーのポケット部に対応される後方側面部及び前記上部面と下部面とを貫通する貫通孔を含み、
前記前方側面部には切削刃が形成され、
前記後方側面部は回転軸に垂直する平面に対して互いに異なる角度でそれぞれ前方に傾斜するように形成された第1傾斜面と第2傾斜面を有し、
前記第1傾斜面が第2傾斜面より長さが長く形成されることによって、後方側面部が凸状の非対称のV字状を持つことを特徴とする切削工具が提供される。
【発明の効果】
【0007】
上述のように、本発明による切削インサート及びこれを含む切削工具は軸方向に対して安定した支持構造を提供し、クランプスクリューに加えられる力を分散させてクランプスクリューの破損を防止し、切削インサートをホルダーに堅固にクランプすることができる。
また、本発明による切削インサート及びこれを含む切削工具は製作公差の許容幅が大きく、製作が容易で、装着精度に優れる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の第1実施例による切削インサートの斜視図である。
【図2】図1に示す切削インサートの正面図である。
【図3】図2に示す切削インサートの背面図である。
【図4】本発明の第2実施例による切削インサートの正面図である。
【図5】本発明の第3実施例による切削インサートの斜視図である。
【図6】本発明の一実施例による切削工具の分離斜視図である。
【図7】図4に示す各部材を結合した状態の切削工具の斜視図である。
【図8】図4に示す各部材が結合した状態における軸方向及び半径方向の荷重を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の好ましい実施例による切削インサートを添付図面を参照して詳細に説明する。文脈的に異なるように捉われない限り、図面における類似の記号は典型的に類似の要素を示す。本発明に添付された図面は説明の便宜のために示したもので、図面に図示された各部材の形状は説明の正確性を保つために誇張または縮小され得る。
【0010】
図1は、本発明の第1実施例による切削インサートの斜視図で、図2は、図1に示す切削インサートの正面図で、図3は、図2に示す切削インサートの背面図である。
本発明の第1実施例による切削インサート10は上部面11と下部面12、上部面11と下部面12とを連結し、被切削物(図示せず)に対応されるための前方側面部13、ホルダー(図示せず)のポケット部に対応されるための後方側面部14及び前記上部面11と下部面12とを貫通する貫通孔17を含む。
ここで、前記前方側面部13は切削刃13−1を有し、前記切削刃13−1、13−2は回転軸Lを中心に回転対称をなす形状を有し得る。
また、前記切削インサートの前方側面部は回転軸に平行する連結側面15、16を含むことができる。
【0011】
前記後方側面部は回転軸Lに垂直する平面Sに対して所定の角度α、βでそれぞれ上向きに形成された第1傾斜面14−1と第2傾斜面14−2を有し、前記第1傾斜面14−1の長さが第2傾斜面14−2の長さより大きく形成される。
すなわち、前記第1傾斜面14−1と第2傾斜面14−2は凸状の非対称のV字状を有し得る。
ここで、前記後方側面部14の第1傾斜面14−1の傾斜角αは第2傾斜面の傾斜角βより小さく形成されることができ、第1傾斜面14−1は回転軸Lに垂直する平面Sに対して5゜乃至15゜の角度αで傾くことができ、前記後方側面部14の第2傾斜面14−2は回転軸Lに垂直する平面Sに対して35゜乃至45゜の角度βで傾くことができる。
【0012】
一方、前記貫通孔17の内周面は一部領域が第1傾斜面14−1と反対方向に傾斜をなす平坦部に形成され得る。
この時、平坦部18の角度θは切削インサート10の上部面11を基準(図2及び3参照)にして平坦部18の延長線が回転軸Lに垂直する平面Sに対して鈍角をなすようになる。
このような構造を有する切削インサート10はホルダーに締結する際の締結精度に優れ、軸方向及び半径方向の切削力に抵抗して安定した装着を維持することができる。
図4は、本発明の第2実施例による切削インサートの正面図で、本発明の第2実施例による切削インサート20は上部面21と下部面(図示せず)、上部面21と下部面とを連結する前方側面部23と後方側面部24及び前記上部面21と下部面とを貫通する貫通孔27を含む。
ここで、前記前方側面部23は切削刃23−1を有し、前記切削刃23−1は回転軸Lを中心に回転対称をなす形状を有し得る。
【0013】
第2実施例による切削インサート20は第1実施例による切削インサート10に比べて切削刃23−1、13−1の形状のみが異なり、他の構成部材の構造及び形状はいずれも第1実施例のそれらと同じである。
すなわち、第1実施例による切削インサート10はボールエンドミル(ballendmill)で、第2実施例による切削インサートはコーナーラジアスエンドミル(corner radius endmill)である。
切削インサート20は前方側面部に回転軸に平行する連結側面25、26を含むことができる。
【0014】
前記後方側面部24は回転軸Lに垂直する平面Sに対して互いに異なる角度α、βでそれぞれ上向きに形成された第1傾斜面24−1と第2傾斜面24−2を有し、前記第1傾斜面24−1の長さが第2傾斜面24−2の長さより大きく形成される。
すなわち、前記第1傾斜面24−1と第2傾斜面24−2は凸状の非対称のV字状を有し得る。
ここで、前記後方側面部24の第1傾斜面24−1の傾斜角αは第2傾斜面24−2の傾斜角βより小さく形成されることができ、第1傾斜面24−1は回転軸Lに垂直する平面Sに対して5゜乃至15゜の角度で傾くことができ、前記後方側面部24の第2傾斜面24−2は回転軸Lに垂直する平面Sに対して35゜乃至45゜の角度で傾くことができる。
【0015】
前記貫通孔27の内周面は一部領域が第1傾斜面24−1と反対方向に傾斜をなす平坦部に形成され得る。
例えば、前記貫通孔27の内面は一部領域が回転軸に垂直する平面に対して鈍角θをなす平坦部28に形成され得る。
【0016】
図5は、本発明の第3実施例による切削インサート30の斜視図で、第3実施例による切削インサート30は第1実施例による切削インサート10又は第2実施例による切削インサート20と同じ構造及び形状を有し、クーラントを供給するために前記上部面及び下部面のうち少なくとも一面に形成されたリセス38をさらに含むことができる。
ここで、前記リセス38は両終端が開放され、リセスの流入部38−1は第1傾斜面34−1と上部面31の境界部に形成され、リセスの吐出部38−3は切削刃33−1と上部面31の境界部に形成され、前記流入部38−1と吐出部38−2を連結する中間部38−2は貫通孔37の周りに形成され得る。
また、前記リセス38は上部面31と下部面(図示せず)に回転軸を中心に回転対称をなす形状を持つようにそれぞれ形成され得る。
【0017】
一方、前記リセス38は流入部38−1、d1から吐出部38−3、d2へ行くほど断面積が狭くなることが好ましく、したがって、リセス38は切削刃33−1の方向にノズルの形状を持つようになるので、進行するクーラントの流速を増加させることができ、效果的にクーラント(切削油又はエア)を噴射できる。
【0018】
以下、このように構成された切削インサート10、20及び30を含む切削工具を添付図面を参照して具体的に説明する。
【0019】
図6は、本発明の一実施例による切削工具100の分離斜視図で、図7は、図4に示す各部材を結合した状態の切削工具100の斜視図で、図8は、図4に示す各部材が結合した状態における軸方向及び半径方向の荷重を示す図である。
【0020】
図1乃至図5に基づいて説明した各切削インサート10、20及び30をホルダー120に締結する方法はいずれも同じであるため、説明の便宜上第1実施例による切削インサートを例に挙げて説明し、図6に示す切削インサート110は第1実施例の切削インサート10と同じである。
【0021】
本発明の一実施例による切削工具100は先端部に一対の顎部122、123を有するポケット部121が形成されたホルダー120及び前記ポケット部121に交換可能に装着され得る切削インサート110を含む。
また、前記切削インサート110とホルダー120はクランプスクリュー130を介して締結され得る。
【0022】
前記切削インサート110は各顎部122、123に対応される上部面と下部面、前記上部面と下部面とを連結し、被切削物に対応される前方側面部、ホルダー120のポケット部121に対応される後方側面部及び前記上部面と下部面とを貫通する貫通孔を含む。
ここで、前記ホルダー120のポケット部121には第1傾斜面と第2傾斜面にそれぞれ接触される第1接触面124と第2接触面125が形成され得る。
【0023】
切削インサート110の前記第1傾斜面と第2傾斜面は凸状の非対称のV字状を有し、ホルダー120のポケット部121の第1接触面124と第2接触面125は凹状の非対称のV字状を有する。一方、前記切削インサート110の上部面及び下部面にクーラントを供給するためのリセスが形成された場合に、ホルダーのポケット部までクーラントを供給するためにホルダー120にはその内部にクーラントガイド孔(図示せず)を形成できる。
【0024】
図8に示すように、P4はクランプスクリュー130でホルダー120と切削インサート110を締結する時、クランプスクリュー130の外径と切削インサート110の貫通孔の内面が接触して発生する回転力を示し、P3はクランプスクリューを締結する時、両顎部によって支持されるクランプスクリュー130の弾性力によって軸方向に沿って切削インサート110からホルダー120に向かって作用する軸方向の密着力を示し、P1及びP2はP3の垂直方向に作用する分力と接線方向に作用する分力を示す。
図8に示すように、大きな大きさの垂直方向分力P1は切削インサートの第1傾斜面とホルダーのポケット部(第1接触面)との間に堅固な密着力を提供し、相対的に小さい接線方向分力P2は第2傾斜面とホルダーのポケット部(第2接触面)との間に密着を誘導する。
【0025】
一方、クランプスクリュー130を締結する際の回転力P4は第1傾斜面がポケット部121の第1接触面124上で面接触を維持した状態で、第2傾斜面とポケット部121の第2接触面125が接触される時まで滑るようになって、切削インサート110のV字状とポケット部のV字状とが正確に一致しなくても堅固かつ安定した締結構造を確保することができるので、相対的に大きな製作公差を許容する効果をもたらす。
【0026】
ここで、切削インサート110の貫通孔の内周面の一部に第1傾斜面と反対方向に傾斜をなす平坦部を形成することによって、クランプスクリュー130の弾性力が平坦部に垂直する方向へ向かうようになって、弾性力による力P1乃至P3によって切削インサート110が第1接触面に正確に安着し、クランプスクリュー130の回転力P4によって切削インサート110の第1傾斜面が第1接触面に沿って滑るようになる場合にも第2傾斜面とポケット部の第2接触面125とが接触して堅固に支持されることが保証されるので、締結構造の堅固性及び安全性をより増大させる。
【0027】
また、切削インサート110の第1傾斜面は主装着面であり、ホルダー120の第1接触面124と面接触して主に軸方向の切削力に対する抵抗力を提供して安定した装着を維持することができ、補助的に横方向の切削力に対する抵抗力も提供する。
【0028】
切削インサート110の第2傾斜面は補助装着面であり、ホルダー120の第2接触面と線接触又は面接触して主に半径方向の切削力に抵抗する構造であり、ホルダーの第1接触面と第2接触面では半径方向の切削力を吸収するので半径方向切削力がクランプスクリューに伝達される力を減少させるようになる。
【0029】
このように、切削インサート10、20、30、110及びホルダーは加工が容易で、製作公差の許容幅が大きく、非対称の構造であるので切削インサート110をホルダー120に締結する際に確実な方向性を与えて反対方向に締結することで精度が低下する問題を防止することができ、切削工具100はクランプスクリューに加えられる力を分散させてクランプスクリュー130の破損を防止し、切削インサート110をホルダー120に堅固に固定させることができる。
【0030】
以上、説明した本発明の好ましい実施例は例示することを目的として開示されたもので、本発明に対する通常の知識を有する当業者であれば本発明の思想と範囲内で様々な修正、変更、付加が可能であり、このような修正、変更及び付加は下記の特許請求の範囲に属するものとみなされるべきである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
上部面と下部面;
前記上部面と下部面とを連結する前方側面部と後方側面部;及び
前記上部面と下部面とを貫通する貫通孔を含み、
前記前方側面部には切削刃が形成され、
前記後方側面部は回転軸に垂直する平面に対して互いに異なる角度でそれぞれ前方に傾斜するように形成された第1傾斜面と第2傾斜面を有し、
前 記第1傾斜面が第2傾斜面より長さが長く形成されることによって、後方側面部が凸状の非対称のV字状を持つことを特徴とする切削インサート。

【請求項2】
前記前方側面部は回転軸を中心に回転対称構造を持つ両切削刃を持つことを特徴とする請求項1に記載の切削インサート。

【請求項3】
前記第1傾斜面の傾斜角は第2傾斜面の傾斜角より小さいことを特徴とする請求項1に記載の切削インサート。

【請求項4】
前記後方側面部の第1傾斜面は回転軸に垂直する平面に対して5゜乃至15゜の角度で傾き、前記後方側面部の第2傾斜面は回転軸に垂直する平面に対して35゜乃至45゜の角度で傾いたことを特徴とする請求項1に記載の切削インサート。

【請求項5】
前記貫通孔の内周面の一部領域が第1傾斜面と反対方向に傾斜をなす平坦部に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の切削インサート。

【請求項6】
前記上部面及び下部面のうち少なくとも一面にはクーラントを供給するためのリセスが形成され、リセスの流入部は第1傾斜面と上部面の境界部に形成され、リセスの吐出部は切削刃と上部面の境界部に形成され、前記流入部と吐出部を連結する中間部は貫通孔の周りに形成されたことを特徴とする請求項1に記載の切削インサート。

【請求項7】
先端部に一対の顎部を有するポケット部が形成されたホルダー;及び
前記ポケット部に交換可能に装着され得る切削インサートを含む切削工具において、
前記切削インサートは各顎部に対応される上部面と下部面、前記上部面と下部面とを連結し、前方側面部及びホルダーのポケット部に対応される後方側面部及び前記上部面と下部面とを貫通する貫通孔を含み、
前記前方側面部には切削刃が形成され、
前記後方側面部は回転軸に垂直する平面に対して互いに異なる角度でそれぞれ前方に傾斜するように形成された第1傾斜面と第2傾斜面を有し、
前記第1傾斜面が第2傾斜面より長さが長く形成されることによって、後方側面部が凸状の非対称のV字状を持つことを特徴とする切削工具。

【請求項8】
前記切削インサートの第1傾斜面の傾斜角は第2傾斜面の傾斜角より小さいことを特徴とする請求項7に記載の切削工具。

【請求項9】
前記ホルダーのポケット部には第1傾斜面と第2傾斜面にそれぞれ接触される第1接触面と第2接触面が形成されたことを特徴とする請求項7に記載の切削工具。

【請求項10】
前記第1接触面と第2接触面は凹状の非対称のV字状を持つことを特徴とする請求項7に記載の切削工具。

【請求項11】
前記切削インサートの貫通孔の内周面の一部領域が第1傾斜面と反対方向に傾斜をなす平坦部に形成されたことを特徴とする請求項7に記載の切削工具。

【請求項12】
前記切削インサートの上部面及び下部面のうち少なくとも一面にはクーラントを供給するためのリセスが形成され、リセスの流入部は第1傾斜面と上部面の境界部に形成され、リセスの吐出部は切削刃と上部面の境界部に形成され、前記流入部と吐出部を連結する中間部は貫通孔の周りに形成されたことを特徴とする請求項7に記載の切削工具。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公表番号】特表2012−515661(P2012−515661A)
【公表日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−547743(P2011−547743)
【出願日】平成21年3月11日(2009.3.11)
【国際出願番号】PCT/KR2009/001212
【国際公開番号】WO2010/095775
【国際公開日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【出願人】(507160300)デグテック コーポレーション (3)
【Fターム(参考)】