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KR-102961512-B1 - 절삭 삽입물 및 가공용 공구

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Abstract

본 발명은 작업물 가공용 공구(100)용 절삭 삽입물(10)에 관한 것이다. 절삭 삽입물(10)은 관통 구멍으로 구성된 적어도 하나의 냉각제 채널(34)을 갖는 클램핑 구획(12)을 갖는다. 또한, 절삭 삽입물(10)은 주 절삭 에지(26), 이 주 절삭 에지(26)에 인접한 칩 면(30), 및 이 칩 면(30)으로부터 돌출되거나 칩 면(30)에 도입되어 주 절삭 에지(26)로 들어올려진 칩을 파단하도록 구성된 칩 파단 형상부(32)를 갖는 적어도 하나의 절삭 부재(24)를 갖는 절삭 헤드(14)를 갖는다. 절삭 삽입물(10)은, 클램핑 구획(12)을 절삭 헤드(14)에 연결하고 클램핑 구획(12)보다 작은 직경을 갖는 캔틸레버 아암(16)을 추가로 갖는다. 칩 파단 형상부(32)를 갖는 절삭 헤드(14)의 부분은 절삭 삽입물(10)의 길이 방향 축(38)을 따라 전방에서 상면도로 보았을 때 냉각제 채널(34)을 적어도 부분적으로 덮는다.

Inventors

  • 루이크 마티아스

Assignees

  • 하르트메탈-베르크제우그파브리크 바울 호른 게엠베하

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20220726
Priority Date
20210805

Claims (15)

  1. 작업물 가공용 공구(100)용 절삭 삽입물(10)로서, - 관통 구멍으로 구성된 적어도 하나의 냉각제 채널(34)을 포함하는 클램핑 구획(12); - 주 절삭 에지(26), 상기 주 절삭 에지(26)에 인접한 레이크 면(rake face)(30), 및 상기 레이크 면(30)으로부터 돌출되거나 상기 레이크 면에 도입되어 상기 주 절삭 에지(26)로 가공된 칩을 파단하도록 구성된 칩 파단 형상부(chip-breaking geometry)를 포함하는 적어도 하나의 절삭 부재(24)를 갖는 절삭 헤드(14); 및 - 상기 절삭 삽입물(10)의 길이 방향 축(38)을 따라 연장되고, 상기 클램핑 구획(12)을 상기 절삭 헤드(14)에 연결하고, 상기 클램핑 구획(12)보다 작은 직경을 갖는 캔틸레버 아암(16) 을 포함하되; 상기 절삭 삽입물(10)은 상기 클램핑 구획(12), 상기 절삭 헤드(14) 및 상기 캔틸레버 아암(16)이 서로 일체로 연결되도록 모놀리식 방식으로 구성되고, 상기 칩 파단 형상부(32)를 포함하는 상기 절삭 헤드(14)의 부분은 상기 절삭 삽입물(10)의 길이 방향 축(38)을 따라 보았을 때 상기 냉각제 채널(34)의 단면적의 적어도 10%를 차지하지만 상기 냉각제 채널(34)의 단면적의 최대 80%를 덮고, 상기 칩 파단 형상부(32)는 상기 주 절삭 에지(26)로부터 이격되고, 상기 레이크 면(30)의 제1 부분은 상기 칩 파단 형상부(32)와 상기 주 절삭 에지(26) 사이에 상기 주 절삭 에지(26)를 따라 연장되는, 절삭 삽입물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절삭 삽입물(10)의 길이 방향 축(38)을 따라 전방측에서 평면도로 보았을 때 상기 캔틸레버 아암(16)은 상기 냉각제 채널(34)을 덮지 않는, 절삭 삽입물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 절삭 부재(24)는 상기 주 절삭 에지(26)에 대해 횡 방향으로 배향된 보조 절삭 에지(28)를 추가로 포함하고, 상기 레이크 면(30)의 제2 부분은 상기 칩 파단 형상부(32)와 상기 보조 절삭 에지(28) 사이에 상기 보조 절삭 에지(28)를 따라 연장되는, 절삭 삽입물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 주 절삭 에지(26) 및/또는 상기 보조 절삭 에지(28)는 직선형인, 절삭 삽입물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 캔틸레버 아암(16)은 상기 절삭 삽입물(10)의 길이 방향 축(38)을 따라 연장되고, 상기 절삭 부재(24)는 상기 길이 방향 축에 대해 횡 방향으로, 상기 절삭 헤드(14)로부터 측 방향으로 돌출되는, 절삭 삽입물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 냉각제 채널(34)은 상기 절삭 삽입물(10)의 길이 방향 축(38)에 평행하게 배향되는, 절삭 삽입물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 칩 파단 형상부는 상기 레이크 면(30)으로부터 돌출하는 융기된 형상부(32)로 구성되는, 절삭 삽입물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 냉각제 채널(34)의 중심축(40)은 상기 칩 파단 형상부(32)의 표면 부분(42)에 평행하게 배향되거나, 상기 표면 부분(42)이 있는 평면에 위치되는, 절삭 삽입물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 냉각제 채널(34)의 단면은 원형이 아닌, 절삭 삽입물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 절삭 헤드(14)의 반대쪽을 향하는 상기 냉각제 채널(34)의 제1 단부에서 상기 냉각제 채널(34)의 단면적은 상기 절삭 헤드(14)를 향하는 상기 냉각제 채널(34)의 제2 단부에서보다 큰, 절삭 삽입물.
  12. 작업물 가공용 공구(100)로서, 제1항, 제2항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 절삭 삽입물(10), 및 상기 절삭 삽입물(10)을 고정하기 위한 절삭 삽입물 홀더(18)를 갖는, 작업물 가공용 공구(100).
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제

Description

절삭 삽입물 및 가공용 공구 본 발명은 작업물 가공용 공구용 절삭 삽입물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 절삭 삽입물을 갖는 공구에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공구는 예를 들어 리밍 공구(reaming tool)일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 리밍 공구로 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 절삭 삽입물이 삽입되는 본 발명에 따른 공구는 다른 유형의 절삭 공구, 예를 들어, 선삭 공구, 드릴링 공구, 밀링 공구 등일 수도 있다. 본 발명에 따른 공구는 바람직하게는 예를 들어 CNC 가공 센터와 같은 기계 공구에 사용된다. 본 발명에 따른 공구는 절삭 삽입물에 더하여 절삭 삽입물을 고정하기 위한 절삭 삽입물 홀더를 갖는다. 바람직하게는, 절삭 삽입물은 마모 시 교체될 수 있도록 절삭 삽입물 홀더에 해제 가능하게 고정되어 있다. 이러한 공구의 중심 목표는 가공 동안 바람직하지 않게 긴 칩을 방지하기 위해 최상의 칩 파단(chip break)을 생성하는 것이다. 우수한 칩 파단 특성은 공구에 사용되는 절삭 삽입물의 수명을 연장시킬 뿐만 아니라 가공된 작업물의 표면 특성에도 긍정적인 영향을 미친다. 서비스 수명을 늘리고 공정 신뢰성을 향상시키기 위해서는 가공 위치에 충분한 냉각제/윤활제(간결함을 위해 이하 "냉각제"라고 지칭함)를 공급하는 것이 추가로 필요하다. 따라서 냉각제 채널은 종종 공구 및/또는 절삭 삽입물에 통합된다. 이는 사용 동안 언제든지 가장 많은 하중이 걸리는 공구 영역에 냉각제를 충분히 공급하는 것을 보장하기 위해 의도된다. 통합형 냉각제 채널을 갖는 가공 공구의 예는 DE 10 2007 023 167 A1, DE 10 2010 002 669 A1, DE 10 2010 021 520 A1, DE 10 2010 051 377 A1, DE 20 2004 008 566 U1, EP 2 146 816 B1, EP 2 148 757 B1 및 EP 2 550 126 B1에 개시되어 있다. 본 발명의 목적은 칩 파단 특성 및 냉각제 공급이 더욱 향상된 가공 공구용 절삭 삽입물 및 이러한 공구를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 본 목적은 절삭 삽입물로서, - 관통 구멍으로 구성된 적어도 하나의 냉각제 채널을 포함하는 클램핑 구획; - 주 절삭 에지, 이 주 절삭 에지에 인접한 레이크 면(rake face), 이 레이크 면으로부터 돌출되거나 레이크 면에 도입되어 주 절삭 에지로 가공된 칩을 파단하도록 구성된 칩 파단 형상부(chip-breaking geometry)를 포함하는 적어도 하나의 절삭 부재를 갖는 절삭 헤드; 및 - 클램핑 구획을 절삭 헤드에 연결하고, 클램핑 구획보다 작은 직경을 갖는 캔틸레버 아암 을 포함하고; 칩 파단 형상부를 포함하는 절삭 헤드의 부분은 절삭 삽입물의 길이 방향 축을 따라 전방측에서 평면도로 보았을 때 냉각제 채널을 적어도 부분적으로 덮는, 절삭 삽입물에 의해 달성된다. 적어도 하나의 절삭 부재에 제공된 형상부로 인해, 본 발명에 따른 절삭 삽입물의 칩 파단 특성이 상당히 개선된다. 또한 칩 파단 형상부가 배치된 절삭 헤드 부분에 냉각제 채널의 기하학적 적용 범위(geometric coverage)는 최적의 냉각제 공급을 보장한다. 이에 의해 종래 기술의 흔한 절삭 삽입물의 경우와 달리, 칩 파단 특성에 결정적인 절삭 삽입물의 위치에 냉각제가 도달하는 것이 보장된다. 이는 냉각제 채널로부터 배출되는 냉각제의 대부분이 결과적으로 칩 파단 형상부에 직접 충돌하고, 일반적인 경우와 달리 절삭 삽입물의 절삭 부재를 넘어가거나 절삭 부재를 지나 측 방향으로 분사되지 않기 때문이다. 전방에서 평면도로 보았을 때 칩 파단 형상부에 냉각제 채널의 언급된 기하학적 적용 범위를 사용하면 냉각제 채널로부터 배출된 냉각제 제트가 절삭 헤드의 부분과 충돌하여 절삭 헤드에 의해 부분적으로 방향이 바뀌는 것이 허용된다. 그러나 냉각제 제트가 전방에서 블레이드 위로 완전히 자유롭게(즉, 방향 전환 없이) 분사되는 절삭 삽입물 및 공구에 비해 이는 칩 형성 특성을 크게 향상시키는 것으로 나타났다. 전체적으로, 본 발명에 따른 절삭 삽입물의 구성의 결과, 향상된 칩 파단 및 더 높은 수준의 공정 신뢰성이 달성될 수 있다. 따라서 위에서 언급된 문제는 완전히 해결되었다. 바람직하게는, 절삭 삽입물은 클램핑 구획, 절삭 헤드 및 캔틸레버 아암이 서로 일체로 연결되도록 모놀리식 방식, 즉 하나의 부품으로 구성된다. 이는 절삭 삽입물의 기계적 안정성을 증가시켜서 절삭 삽입물의 크기가 비교적 작은 경우 특히 유리하다. 다른 개선예에 따르면, 절삭 삽입물의 길이 방향 축을 따라 전방에서 평면도로 보았을 때 캔틸레버 아암은 냉각제 채널을 덮지 않는 것이 바람직하다. 이를 통해 냉각제 채널로부터 배출된 냉각제 제트가 클램핑 구획으로부터 배출되어 캔틸레버 아암과 충돌하거나 이에 의해 방향이 바뀌지 않고 절삭 헤드에 자유롭게 도달한다는 장점이 제공된다. 따라서 냉각제 제트는 절삭 헤드에 배치된 칩 파단 형상부에 대한 충격 위치까지 운동 에너지의 대부분을 유지한다. 다른 개선예에 따르면, 칩 파단 형상부는 주 절삭 에지로부터 이격되고, 레이크 면의 제1 부분은 칩 파단 형상부와 주 절삭 에지 사이에 주 절삭 에지를 따라 연장되는 것이 제공된다. 이에 의해 포지티브 절삭 각도가 달성될 수 있고, 이를 통해 칩 파단 특성이 추가로 향상될 수 있다. 이는 매우 얇은 칩이 일반적으로 발생하는 리밍 공구 또는 기타 절삭 공구에 특히 유리하다. 본 발명에 따른 칩 파단 형상부와 함께 언급된 포지티브 절삭 각도가 없다면, 이러한 얇은 칩은 충분히 신뢰할 수 있는 방식으로 파단되지 않을 것이다. 이로 인해 절삭 부재의 표면이 긁히고, 결과적으로 레이크 면도 긁힐 수 있고, 이에 의해 마모가 증가하고 절삭 삽입물의 수명이 단축된다. 다른 개선예에 따르면, 절삭 부재는 주 절삭 에지에 대해 횡 방향으로 배향된 보조 절삭 에지를 추가로 포함하고, 레이크 면의 제2 부분은 칩 파단 형상부와 보조 절삭 에지 사이에 보조 절삭 에지를 따라 연장된다. 이 경우 "횡 방향"이라는 용어는 0°가 아닌 각도로 두 절삭 에지가 배향된 것을 나타낸다. 두 절삭 에지(주 절삭 에지와 보조 절삭 에지)는 바람직하게는 서로에 대해 예각 또는 직각으로 배향된다. 그러나 원칙적으로 서로에 대해 둔각으로 배향되는 것도 가능하다. 칩 파단 형상부는 앞서 언급한 개선 사항에 따라 주 절삭 에지 방향과 보조 절삭 에지 방향 모두에서 레이크 면으로 완전히 둘러싸여 있어 위에서 언급한 장점(포지티브 절삭 각도, 개선된 칩 파단성, 및 그 결과 연장된 서비스 수명)을 제공한다. 바람직하게는, 주 절삭 에지와 보조 절삭 에지는 각 경우에 직선형(곡선이 아님)으로 구성된다. 다른 개선예에 따르면, 캔틸레버 아암은 실질적으로 절삭 삽입물의 길이 방향 축을 따라 연장되고, 절삭 부재는 길이 방향 축에 대해 횡 방향으로, 절삭 헤드로부터 측 방향으로 돌출되는 것으로 제공된다. 바람직하게는, 캔틸레버 아암의 직경 또는 이의 횡 방향 범위(절삭 삽입물의 길이 방향 축에 대해 횡 방향 범위)는 절삭 헤드와 클램핑 구획의 대응하는 직경 또는 대응하는 횡 방향 범위보다 얇도록 구성된다. 다른 개선예에 따르면, 냉각제 채널은 절삭 삽입물의 길이 방향 축에 평행하게 배향된다. 클램핑 구획에 배치된 냉각제 채널로부터 배출되는 냉각제 제트는 결과적으로 캔틸레버 아암을 따라 평행하게 연장되고, 칩 파단 형상부 영역에서 절삭 삽입물의 길이 방향 축에 평행하게 절삭 부재에 충돌한다. 절삭 삽입물의 개별 구성요소와 냉각제 제트의 이러한 유형의 상호 배향으로 인해 클램핑 구획이 외부 측에 절삭 삽입물의 길이 방향 축에 평행하게 배향된 적어도 하나의 클램핑 면을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 또 다른 개선예에 따르면, 칩 파단 형상부는 레이크 면으로부터 돌출하는 융기된 형상부의 형태인 것이 바람직하다. 칩 파단 형상부는 이 경우 레이크 면으로부터 위쪽으로 돌출된다. 이에 의해 칩 파단 특성이 추가로 향상된다. 다른 개선예에 따르면, 절삭 삽입물의 길이 방향 축을 따라 전방에서 평면도로 보았을 때 칩 파단 형상부를 포함하는 절삭 헤드의 부분은 냉각제 채널의 단면적의 적어도 10%를 덮는 것이 바람직하다. 이러한 적용 범위를 통해 이미 언급한 바와 같이 적어도 하나의 절삭 부재, 특히 그 안에 배치된 칩 파단 형상부와 레이크 면에 최적의 방식으로 냉각제/윤활제를 공급할 수 있다. 절삭 삽입물의 길이 방향 축을 따라 전방에서 평면도로 보았을 때 칩 파단 형상부를 포함하는 절삭 헤드의 부분은 냉각제 단면적의 적어도 10%를 차지하지만 냉각제 채널의 단면적의 최대 80%를 덮는 것이 더욱 바람직하다. 절삭 헤드가 냉각제 채널의 단면적의 80%를 초과하여 덮는 경우, 냉각제의 대부분이 이미 다른 위치에서 절삭 헤드와 미리 충돌하기 때문에 적어도 하나의 절삭 부재를 적절히 냉각 및 윤활하는 것이 더 이상 보장되지 않는다. 다른 개선예에서, 냉각제 채널의 중심축은 칩 파단 형상부의 표면 부분에 평행하게 배향되거나, 이 표면 부분이 있는 평면에 위치되는 것으로 제공된다. 이로 인해 냉각제 제트가 칩 파단 형상부의 언급된 표면 부분에 평행하거나 심지어 접선 방식으로 충돌하게 된다. 이를 통해 적어도 하나의 절삭 부재를 최적으로 냉각 및 윤활한다. 이러한 유형의 냉각제 제트 배향으로 인해 칩 제거도 향상된다. 또 다른 개선예에 따르면, 냉각제 채널의 단면은 원형이 아니다. 물론, 냉각제 채널의 단면이 둥근형(원형)으로 구성될 수도 있다. 원형이 아닌 구성의 결과, 예를 들어, 냉각제 채널의 단면이 달걀형 또는 타원형 구성인 결과, 냉각제 제트는 적어도 하나의 절삭 부재에 대해 훨씬 더 잘 배향될 수 있다. 다른 개선예에 따르면, 절삭 헤드의 반대쪽을 향하는 냉각제 채널의 제1 단부에서 냉각제 채널의 단면적은 절삭 헤드를 향하는 냉각제 채널의 제2 단부에서보다 크다. 이 실시형태에 따르면 냉각제 채널은 예를 들어 원추형으로 테이퍼링 방식으로 구성될 수 있다. 대안적으로, 냉각제 채널은 그 내부에 서로 다른 직경 부분이 있는 리세스된 구멍의 형태일 수 있다. 냉각제 채널의 직경이 제1 단부에서