KR102053608B1 - 경면 가공 방법 및 경면 가공용 공구의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

섕크 (12) 의 선단에, 원추상으로 형성된 다결정 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소를 날끝 (14) 으로 하여 장착된 경면 가공용 공구 (10) 에 의해서, 워크 (W) 를 경면 가공하는 경면 가공 방법으로서, 섕크 (12) 를, 워크 (W) 의 가공면 (Wa) 에 대해서 경사지게 하고, 날끝 (14) 의 원추 측면을 가공면 (Wa) 에 맞닿게 하여 경면 가공을 행한다.

Description

경면 가공 방법 및 경면 가공용 공구의 제조 방법{MIRROR FINISHING METHOD AND PRODUCTION METHOD OF MIRROR FINISHING TOOL}

본 발명은 워크를 경면 가공하는 경면 가공 방법, 및, 워크를 경면 가공할 때 사용되는 경면 가공용 공구의 제조 방법에 관한 것이다.

일본 공개실용신안공보 평06-053004호에는, 단결정 다이아몬드 칩이 인서트를 개재하여 섕크의 선단에 장착되어 있는 경면 가공용의 공구가 개시되어 있다.

워크의 재료가 비교적 경도가 낮은 알루미늄 등인 경우에는, 일본 공개실용신안공보 평06-053004호의 단결정 다이아몬드 칩에 의해서 경면 가공을 행할 수 있는데, 워크의 재료가 스테인리스나 티탄 등의 고경도재인 경우, 단결정 다이아몬드 칩으로는 경면 가공을 행할 수 없었다. 단결정 다이아몬드 대신에, 보다 고경도의 다결정 소결 다이아몬드나 입방정 질화붕소를 칩으로서 사용하는 경우가 있지만, 고경도이기 때문에, 그 가공 형상에 제약이 크고, 날끝의 폭을 크게 할 수 없어 생산성이 낮았다.

본 발명은, 상기한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 워크의 경면 가공에 있어서, 생산성을 향상시킬 수 있는 경면 가공 방법, 및, 경면 가공용 공구의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 양태는, 섕크의 선단에, 원추상으로 형성된 다결정 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소를 날끝으로 하여 장착된 경면 가공용 공구에 의해서, 워크를 경면 가공하는 경면 가공 방법으로서, 상기 섕크를, 상기 워크의 가공면에 대해서 경사지게 하고, 상기 날끝의 원추 측면을 상기 가공면에 맞닿게 하여 경면 가공을 행한다.

본 발명에 의하면, 워크의 경면 가공에 있어서, 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기한 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 설명되는 이하의 실시형태의 설명으로부터 용이하게 이해될 것이다.

도 1 은, 경면 가공용 공구의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 경면 가공용 공구의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 경면 가공용 공구에 의한 워크의 경면 가공 방법에 대해서 설명하는 도면이다.
도 4 는, 비교예의 경면 가공용 공구의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5 는, 비교예의 경면 가공용 공구에 의한 워크의 경면 가공 방법에 대해서 설명하는 도면이다.

이하, 발명의 실시형태를 통해서 본 발명을 설명한다. 하기의 실시형태는 특허청구범위에 관련된 발명을 한정하는 것은 아니다. 실시형태 중에서 설명되고 있는 특징의 조합 모두가 발명의 해결 수단에 필수라고는 할 수 없다.

[제 1 실시형태]

[경면 가공용 공구의 구성]

도 1 은, 본 실시형태의 경면 가공용 공구 (10) 의 구성을 나타내는 모식도이다. 경면 가공용 공구 (10) 는, 도시하지 않은 공작 기계의 주축에 장착되고, 스테인리스나 티탄을 재료로 하는 워크 (W) (도 3) 의 표면을 경면 가공할 때 사용된다.

경면 가공용 공구 (10) 는, 주축의 도시하지 않은 척에 클램프되는 섕크 (12) 의 선단에, 날끝 (14) 이 납땜부 (16) 를 개재하여 장착되어 있다. 날끝 (14) 은, 다결정 소결 다이아몬드 (Polycrystalline Diamond : 이하, PCD 라고 기재한다.) 또는 입방정 질화붕소 (Cubic Boron Nitride : 이하, cBN 이라고 기재한다.) 를 재료로 하여, 원추 형상으로 형성되어 있다.

[경면 가공용 공구의 제조 방법]

도 2 는, 경면 가공용 공구 (10) 의 제조 방법을 나타내는 모식도이다. 경면 가공용 공구 (10) 는, 섕크 (12) 의 선단에, 날끝 (14) 이 납땜부 (16) 를 개재하여 장착된 후, 날끝 (14) 이 와이어 방전 가공기 (20) 에 의해서 원추 형상으로 가공된다. 와이어 방전 가공기 (20) 는, 상와이어 가이드 (22) 와 하와이어 가이드 (24) 사이에 쳐진 와이어 전극 (26) 을, 수평면에 직교하는 직선에 대해서 기울어지게 한 상태에서, 경면 가공용 공구 (10) 를 축 둘레로 회전시키면서, 날끝 (14) 을 원추상으로 방전 가공한다. 경면 가공용 공구 (10) 를 축 둘레로 1 회전시켰을 때, 와이어 전극 (26) 과 날끝 (14) 사이의 방전 조건을 복수 회 변화시키도록 한다. 방전 조건은, 주기적으로 변화시키도록 해도 되고, 불규칙한 주기로 변화시키도록 해도 된다. 날끝 (14) 을 방전 가공하고, 추가로 방전 가공 중의 방전 조건을 변화시킴으로써, 날끝 (14) 의 표면을 등방성을 갖지 않는 불균일한 면으로 할 수 있다. 또한, 와이어 전극 (26) 을 수평면에 직교하는 방향으로 연장되도록 친 상태에서, 경면 가공용 공구 (10) 의 축을 수평면에 대해서 기울인 상태에서, 날끝 (14) 을 방전 가공하도록 해도 된다.

[경면 가공용 공구에 의한 가공 방법]

도 3 은, 경면 가공용 공구 (10) 에 의한 워크 (W) 의 경면 가공 방법에 대해서 설명하는 도면이다. 경면 가공용 공구 (10) 에 의해서 워크 (W) 를 경면 가공할 때에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 경면 가공용 공구 (10) (섕크 (12)) 의 축을, 워크 (W) 의 가공면 (Wa) 의 수선 방향에 대해서 경사지게 하고, 날끝 (14) 의 원추 측면을 가공면 (Wa) 에 맞닿게 한 상태에서, 경면 가공용 공구 (10) 를 워크 (W) 에 대해서 가공 방향으로 이동시킨다. 이로써, 날끝 (14) 을 가공면 (Wa) 에 가압했을 때의 워크 (W) 로부터 날끝 (14) 에 작용하는 반력 (가공 부하) 은, 경면 가공용 공구 (10) 의 축 방향 (스러스트 방향) 과 직경 방향 (래디얼 방향) 으로 분해되어 납땜부 (16) 에 전달한다.

[작용 효과]

종래부터, 단결정 다이아몬드 (Single Crystal Diamond : 이하, SCD 라고 기재한다.) 를 날끝으로서 사용한 경면 가공용 공구에 의해서 알루미늄 등을 재료로 하는 워크의 경면 가공이 행해지고 있었다. 그러나, SCD 의 날끝으로는, 알루미늄 등보다 고경도인 스테인리스나 티탄 등을 재료로 하는 워크 (W) 에 대해서는, 경면 가공을 행하기 어렵기 때문에, 현재는, SCD 보다 고경도인 PCD 나 cBN 을 날끝으로서 사용한 경면 가공용 공구가 등장하고 있다. 현재의 PCD 나 cBN 을 날끝으로서 사용한 경면 가공용 공구는, 날끝이 구면이기 때문에 절삭 폭이 작다. 절삭 폭을 크게 하기 위해서는, 날끝의 폭을 크게 할 필요가 있지만, PCD 나 cBN 은, 다음과 같은 이유에 의해서 SCD 와 비교해서 날끝의 폭을 크게 하기가 곤란하다.

제 1 이유는, PCD 나 cBN 은, SCD 와 마찬가지로 인공적으로 합성되지만, SCD 와 비교해서 대형화가 곤란한 점이다. 제 2 이유는, PCD 나 cBN 은, SCD 보다 고경도이고, 나아가 SCD 와 달리 경도의 방위 의존성이 없기 때문에, 날끝의 가공이 곤란하여, 가공할 수 있는 날끝의 형상의 자유도가 적은 점이다.

상기와 같은 제약이 있는 가운데, PCD 나 cBN 을 사용한 날끝의 폭을 크게 하는 형상으로서, 날끝을 원주상으로 하는 것을 생각할 수 있다. 도 4 는 비교예의 경면 가공용 공구 (30) 의 구성을 나타내는 모식도이다. 비교예의 경면 가공용 공구 (30) 는, 날끝 (32) 이 원주상인 점이, 본 실시형태의 경면 가공용 공구 (10) 와 상이하다. 도 5 는, 비교예의 경면 가공용 공구 (30) 에 의한 워크 (W) 의 경면 가공 방법에 대해서 설명하는 도면이다.

경면 가공용 공구 (30) 에서는, 원주상의 날끝 (32) 의 측면을 가공면 (Wa) 에 맞닿게 한 상태에서, 경면 가공용 공구 (10) 를 워크 (W) 에 대해서 가공 방향으로 이동시킨다. 날끝 (32) 을 가공면 (Wa) 에 가압했을 때의 워크 (W) 로부터 날끝 (32) 에 작용하는 반력 (가공 부하) 은, 날끝 (32) 의 직경 방향 (래디얼 방향) 으로 입력되고, 납땜부 (16) 에도 직경 방향 (래디얼 방향) 의 힘이 작용한다. 납땜부 (16) 는, 축 방향 (스러스트 방향) 의 힘에 대한 강도에 비해서, 직경 방향 (래디얼 방향) 의 힘에 대한 강도가 낮다. 그 때문에, 비교예의 경면 가공용 공구 (30) 에서는, 워크 (W) 의 가공 중에 날끝 (32) 이 탈락할 우려가 있다. 또한, 원주상의 날끝 (32) 의 바닥면 부분을 워크 (W) 의 가공면 (Wa) 에 맞닿게 함으로써, 날끝 (32) 의 탈락을 억제할 수도 있지만, 가공면 (Wa) 이 원호상의 내주면인 경우에는, 날끝 (32) 의 바닥면부에서는 가공면 (Wa) 을 가공할 수 없다.

그래서, 본 실시형태에서는, 날끝 (14) 을 원추 형상으로 형성하고, 워크 (W) 의 가공시에는, 경면 가공용 공구 (10) (섕크 (12)) 의 축을, 워크 (W) 의 가공면 (Wa) 의 수선 방향에 대해서 경사지게 하고, 날끝 (14) 의 원추 측면을 가공면 (Wa) 에 맞닿게 한 상태에서, 경면 가공용 공구 (10) 를 워크 (W) 에 대해서 가공 방향으로 이동시킨다. 이로써, 날끝 (14) 을 가공면 (Wa) 에 가압했을 때의 워크 (W) 로부터 날끝 (14) 에 작용하는 반력 (가공 부하) 은, 경면 가공용 공구 (10) 의 축 방향 (스러스트 방향) 과 직경 방향 (래디얼 방향) 으로 분해되어 납땜부 (16) 에 전달된다. 따라서, 납땜부 (16) 에 작용하는 힘은, 납땜부 (16) 의 직경 방향 (래디얼 방향) 에 비해서, 강도가 높은 축 방향 (스러스트 방향) 의 힘으로 분산되어 날끝 (14) 의 탈락을 억제할 수 있다. 또, 날끝 (14) 을 원추 형상으로 형성하기 때문에, 날끝 (14) 의 폭을 크게 할 수 있어, 경면 가공용 공구 (10) 에 의한 절삭 폭을 확보하는 것이 가능해지고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

나아가, 본 실시형태에서는, 방전 가공에 의해서 날끝 (14) 을 원추 형상으로 형성한다. 또한, 경면 가공용 공구 (10) 를 축 둘레로 1 회전시킬 때, 와이어 전극 (26) 과 날끝 (14) 사이의 방전 조건을 복수 회 변화시킨다. 이로써, 워크 (W) 의 가공면 (Wa) 과 맞닿는 날끝 (14) 의 표면을, 등방성을 갖지 않는 불균일한 면으로 할 수 있다. 따라서, 경면 가공용 공구 (10) 에 의한 경면 가공 후의 워크 (W) 의 가공면 (Wa) 을, 가공 줄이 없는 면으로 가공할 수 있다.

[다른 실시형태]

이상, 본 발명을 실시형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있는 것은 물론이다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 특허청구범위의 기재로부터 분명하다.

[실시형태에서 얻어지는 기술적 사상]

상기 실시형태로부터 파악할 수 있는 기술적 사상에 대해서, 이하에 기재한다.

섕크 (12) 의 선단에, 원추상으로 형성된 다결정 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소를 날끝 (14) 으로 하여 장착된 경면 가공용 공구 (10) 에 의해서, 워크 (W) 를 경면 가공하는 경면 가공 방법으로서, 섕크 (12) 를, 워크 (W) 의 가공면 (Wa) 에 대해서 경사지게 하고, 날끝 (14) 의 원추 측면을 가공면 (Wa) 에 맞닿게 하여 경면 가공을 행한다. 이로써, 날끝 (14) 을 워크 (W) 에 가압했을 때의, 워크 (W) 로부터 날끝 (14) 에 작용하는 반력 (가공 부하) 이, 경면 가공용 공구 (10) 의 축 방향 (스러스트 방향) 과 직경 방향 (래디얼 방향) 으로 분해되기 때문에, 날끝 (14) 의 탈락을 억제할 수 있다.

섕크 (12) 의 선단에, 원추상으로 형성된 다결정 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소를 날끝 (14) 으로 하여 장착된 경면 가공용 공구 (10) 의 제조 방법으로서, 날끝 (14) 은, 와이어 방전 가공기 (20) 에 의해서, 와이어 전극 (26) 에 대해서 날끝 (14) 을 회전시키면서 원추 형상으로 가공된다. 이로써, 워크 (W) 와 맞닿는 날끝 (14) 의 표면을, 등방성을 갖지 않는 불균일한 면으로 할 수 있어, 경면 가공용 공구 (10) 에 의한 경면 가공후의 워크 (W) 의 가공면 (Wa) 을, 가공 줄이 없는 면으로 가공할 수 있다.

상기 경면 가공용 공구 (10) 의 제조 방법에 있어서, 날끝 (14) 은, 와이어 방전 가공기 (20) 에 의해서, 와이어 전극 (26) 에 대해서 날끝 (14) 을 회전시키면서 원추 형상으로 가공될 때, 날끝 (14) 을 1 회전시키는 동안에, 와이어 전극 (26) 과 날끝 (14) 사이의 방전 조건을 변화시켜도 된다. 이로써, 워크 (W) 와 맞닿는 날끝 (14) 의 표면을, 등방성을 갖지 않는 불균일한 면으로 할 수 있고, 경면 가공용 공구 (10) 에 의한 경면 가공 후의 워크 (W) 의 가공면 (Wa) 을, 가공 줄이 없는 면으로 가공할 수 있다.

Claims (3)

1. 섕크와,
   원추상으로 형성된 다결정 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소로 이루어지는 날끝과,
   상기 섕크의 축 방향에 있어서 상기 섕크와 상기 날끝과의 사이에 위치하고, 상기 섕크의 선단에 상기 날끝을 납땜하는 납땜부
   를 갖는 경면 가공용 공구에 의해서, 워크를 경면 가공하는 경면 가공 방법으로서,
   상기 섕크를, 상기 워크의 가공면에 대해서 경사지게 하고, 상기 날끝의 원추 측면을 상기 가공면에 맞닿게 하여 경면 가공을 행하는, 경면 가공 방법.
2. 섕크의 선단에, 원추상으로 형성된 다결정 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소를 날끝으로서 장착된 경면 가공용 공구의 제조 방법으로서,
   상기 날끝은, 와이어 방전 가공기에 의해서, 와이어 전극에 대해 상기 날끝을 회전시키면서, 원추 형상으로 가공되고,
   상기 날끝은, 상기 와이어 방전 가공기에 의해서, 상기 와이어 전극에 대해 상기 날끝을 회전시키면서, 원추 형상으로 가공될 때에, 상기 날끝을 1 회전시키는 동안에, 상기 와이어 전극과 상기 날끝 사이의 방전 조건을 변화시키는, 경면 가공용 공구의 제조 방법.
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