KR102465876B1 - 체결력이 개선된 절삭공구 - Google Patents
체결력이 개선된 절삭공구 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102465876B1 KR102465876B1 KR1020210096455A KR20210096455A KR102465876B1 KR 102465876 B1 KR102465876 B1 KR 102465876B1 KR 1020210096455 A KR1020210096455 A KR 1020210096455A KR 20210096455 A KR20210096455 A KR 20210096455A KR 102465876 B1 KR102465876 B1 KR 102465876B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- rim
- core
- shank
- cutting tool
- wear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 10
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical group [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 32
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 12
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 4
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910008482 TiSiN Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 206010044565 Tremor Diseases 0.000 description 1
- 229910009043 WC-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 102220127320 rs886044541 Human genes 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/24—Knurling tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/002—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor with vibration damping means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2250/00—Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
- B23B2250/16—Damping of vibrations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
본 발명은 샹크(shank)부를 구비하여 공구 홀더에 고정되는 절삭공구에 관한 것으로, 상기 샹크부의 표면에 분화구 형태의 돌기부를 다수 개 형성함으로써, 절삭공구의 체결력을 개선한 것에 관한 것이다.
본 발명에 따른 절삭공구는 공구 홀더에 고정되는 샹크부를 구비하는 절삭공구로, 상기 샹크부의 표면에는 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 다수개 형성되고, 상기 코어-림 구조의 림은 분화구 형상으로 샹크부 표면과 코어에 비해 돌출된 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 절삭공구는 공구 홀더에 고정되는 샹크부를 구비하는 절삭공구로, 상기 샹크부의 표면에는 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 다수개 형성되고, 상기 코어-림 구조의 림은 분화구 형상으로 샹크부 표면과 코어에 비해 돌출된 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 샹크(shank)부를 구비하여 공구 홀더에 고정되는 절삭공구에 관한 것으로, 상기 샹크부의 표면에 분화구 형태의 돌기부를 다수 개 형성함으로써, 절삭공구의 체결력을 개선한 것에 관한 것이다.
밀링, 드릴링, 보링, 호빙 등 다양한 절삭가공에 사용되는 절삭공구는 공구 홀더에 고정된 상태로 사용된다. 이에 따라 절삭공구에는 공구 홀더에 고정하기 위한 샹크부가 형성된다.
그런데, 절삭가공 시에 강한 추력이 가해지게 되고, 절삭공구와 공구 홀더 사이에 형성된 미세한 틈에 의해 진동이 발생하여, 피삭재의 절삭 품위가 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 종래 절삭공구의 샹크부의 표면에 경질입자를 충돌시켜 미세한 요철부를 형성하는 방법이 일부 사용되고 있으나, 이 방법으로 형성된 미세 요철부는 체결력을 다소 향상시키기는 하지만 충분하지 않은 문제점이 있다.
또한, 샹크부에 기계적인 가공을 통해 체결력을 향상시키는 구조를 형성하는 방법도 사용될 수 있으나, 이 방법은 추가적인 가공 공정의 도입과 구조의 복잡화로 인해 절삭공구의 제조비용을 증가시키거나 작업을 번잡하게 하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 개선하고자 하는 것으로, 샹크부의 표면에 공구 홀더에 체결되었을 때, 우수한 체결력을 부여하는 표면 구조를 구비하는 절삭공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 공구 홀더에 고정되는 샹크부를 구비하는 절삭공구로, 상기 샹크부의 표면에는 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 다수개 형성되고, 상기 코어-림 구조의 림은 분화구 형상으로 샹크부 표면과 코어에 비해 돌출된 형상을 이루고, 상기 림의 조성이 상기 샹크부 표면 및 코어와 상이한 것을 특징으로 하는 절삭공구를 제공한다.
본 발명에 따른 절삭공구는 샹크부가 공구 홀더에 체결되었을 때 우수한 체결력을 부여하여 절삭가공 시 절삭공구의 떨림을 억제함으로써, 피삭재의 가공품위를 종래에 비해 더 향상시킬 수 있다.
도 1은 샹크부를 구비하는 절삭공구의 도면이다.
도 2는 회전형 절삭공구의 샹크부의 표면에 분화구형 요철 구조를 나선형 패턴으로 형성한 것을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 미세조직 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 림(rim) 영역, 코어(core) 영역 및 샹크 표면 영역에 대해 성분 분석을 수행한 결과이다.
도 2는 회전형 절삭공구의 샹크부의 표면에 분화구형 요철 구조를 나선형 패턴으로 형성한 것을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 미세조직 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 림(rim) 영역, 코어(core) 영역 및 샹크 표면 영역에 대해 성분 분석을 수행한 결과이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 절삭공구는, 도 1에 도시된 것과 같이, 공구 홀더에 고정되는 샹크부를 구비하는 것으로, 상기 샹크부의 표면에는 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 다수개 형성되고, 상기 코어-림 구조의 림은 분화구 형상으로 샹크부 표면과 코어에 비해 돌출된 형상을 이루고, 상기 림의 조성이 상기 샹크부 표면 및 코어와 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 요철부는 코어-림 구조를 가지고 림가 코어나 샹크부의 표면에 비해 돌출된 분화구 형상으로 이루어지는데, 원형의 거친 림 형상의 돌출부는 콜렛의 내부와 파지되어 종래에 비해 우수한 파지력을 얻는다. 이와 동시에 림의 조성을 코어나 샹크부 표면과 다르게 조절하여 림의 물성을 제어함으로써, 공구 홀더와의 체결력을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 절삭공구의 샹크부는 예를 들어 탄화텅스텐(WC) 입자가 금속 바인더에 의해 결합된 초경합금으로 이루어지고, 상기 돌출된 림(영역)이 코어나 샹크부 표면에 비해 텅스텐 함량이 높을 수 있다. 림의 텅스텐 함량이 높다는 것은 림의 바인더 함량이 상대적으로 적게 되는 것을 의미한다. 이와 같이, 림(영역)에서 바인더 함량이 적어지게 되면, 림의 탄성계수가 낮아지게 되어, 절삭공구의 진동을 억제하는데 유리하게 된다.
또한, 상기 림의 직경은 5 ~ 100㎛ 이고, 상기 림의 돌출 높이는 샹크부 표면을 기준으로 0.1 ~ 5㎛ 일 수 있다.
림의 직경이 5 ~ 100㎛ 범위를 벗어날 경우에는 본 발명에서 목적하는 효과를 얻기 어렵고, 보다 바람직한 림의 직경은 10 ~ 70㎛ 이다. 마찬가지로, 림의 돌출 높이가 0.1 ~ 5㎛ 범위를 벗어날 경우에는 본 발명에서 목적하는 진동 저하와 같은 효과를 얻기 어렵고, 보다 바람직한 림의 돌출 높이는 0.5 ~ 2㎛ 이다.
또한, 상기 금속 바인더는 코발트(Co)로 이루어지고, 상기 코어는 림에 비해 코발트(Co) 함량이 높고, 상기 코어의 깊이는 상기 림의 돌출부로부터 5㎛ 이하일 수 있다. 이때, 상기 림의 코발트의 함량은 코어나 샹크 표면 영역에 비해 1중량%, 바람직하게는 1.5중량% 이상 적은 것이 바람직하다.
이와 같이, 초경합금이 WC-Co 합금으로 이루어진 경우, 코어의 코발트(Co)(즉, 바인더) 함량은 림에 비해 높은 상태가 유지되는 것이 바람직하고, 코어의 깊이가 5㎛를 초과하게 되면 진동 억제 효과가 저하되므로 5㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 샹크부의 외주부를 따라, 상기 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 나선형으로 형성되어 있을 수 있다.
샹크부의 외주부에 형성되는 코어-림 구조는 불규칙적 또는 규칙적인 패턴을 이루도록 형성될 수 있다. 이때, 회전형 절삭공구의 경우, 샹크부의 표면에는 도 2에 도시된 것과 같이 나선형으로 코어-림 구조를 배치하게 되면 절삭가공 시 절삭공구의 회전방향으로의 이동을 막아 진동을 억제하는데 더 바람직할 수 있다.
[실시예]
절삭공구의 제조공정
초경합금인 절삭공구와 홀더와의 체결력을 높이기위해 절삭공구 샹크부를 레이저에 노출시겨 샹크부 표면에 일정한 패턴을 형성하였다. 이러한 패턴과 상세구조를 도 2와 도 3에 나타내었다.
구체적으로 WC와 Co 또는 타탄화물로 구성된 초경합금 엔드밀 볼 타입 인경 8mm, 샹크경 8mm, 전장 110mm 절삭공구를 일정한 속도로 회전시키면서 레이저의 조사 조건(W, Hz, Head Speed, Distance 등)를 조절하여 초경합금 절삭공구 샹크부에 조사하였다. 상기 레이저 조건은 장비 특성 및 조건에 따라 달라 질수 있다. 레이저에 노출된 초경합금 샹크부 표면은 레이저 조사 조건에 따라 표면의 구조가 달라질 수 있다. 상세한 레이저 조건은 하기 표 1과 수행하였다.
| 구분 | 레이저 처리 조건 | 샹크 표면 상태 | ||||||
| W | Hz | Head Speed (Hz) |
Distance (um) |
Rz (㎛) |
타입 | 홀/코어 크기 |
홀/코어깊이 | |
| 종래예 | 적용안함 | 0.55 | - | - | - | |||
| 비교예1 | 100 | 1000 | 500 | 20 | 7.29 | 홀 | 87 | 20.9 |
| 비교예2 | 70 | 1000 | 1000 | 5 | 4.79 | 홀 | 65 | 15.8 |
| 비교예3 | 30 | 1000 | 500 | 20 | 4.71 | 홀 | 78 | 18.0 |
| 비교예4 | 15 | 2000 | 1500 | 10 | 4.54 | 홀 | 27 | 9.5 |
| 비교예5 | 45 | 800 | 500 | 5 | 5.22 | 홀 | 90 | 15.1 |
| 실시예1 | 45 | 625 | 1500 | 20 | 2.24 | 코어-림 | 65 | 6.91 |
| 실시예2 | 20 | 625 | 1000 | 10 | 1.87 | 코어-림 | 30 | 3.5 |
| 실시예3 | 15 | 800 | 500 | 20 | 2.49 | 코어-림 | 17 | 13.2 |
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이 본 발명의 실시예 1 ~ 3의 샹크 표면 패턴 구조는 코어-림구조를 보이며 비교예의 샹크부 홀 패턴 구조와 차이점이 있는 것을 알 수 있다. 즉, 절삭공구 샹크부 표면에 가해지는 레이저 조사 조건의 조절을 통해 표면에 코어-림 구조를 갖도록 제어될 수 있었다.
미세조직
상기한 공정을 통해 샹크부의 표면에 대해 코어-림 구조의 요철부를 형성한 샘플의 표면을 전자현미경으로 관찰하고 코어, 림 및 표면 영역의 성분을 분석하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 미세조직 이미지이고, 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 림(rim) 영역, 코어(core) 영역 및 샹크 표면 영역에 대해 성분 분석을 수행한 결과이다.
도 3에서 확인되는 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구의 샹크부의 표면에는 적색의 환형(ring-type)으로 나타나는 림(rim)과 림의 내부에 황색 위주의 조직으로 이루어진 코어(core)가 형성된 코어-림 조직이 형성되어 있음을 알 수 있다.
또한, 도 4에서 확인되는 것과 같이, 림(rim) 영역의 코발트 함량은 1중량%로 나타남에 비해 텅스텐(W)의 함량은 높게 나타나고, 코어(core) 영역의 코발트 함량은 5중량%로 림에 비해 상대적으로 높고, 샹크 표면 영역의 코발트 함량은 3중량%로 나타났다. 이와 같이, 림(rim) 영역의 코발트(즉, 바인더) 함량이 낮아지게 되면, 공구 홀더와 직접적으로 접하는 림(rim) 영역의 탄성계수가 낮아지기 때문에 림에 의한 절삭공구의 진동을 보다 억제할 수 있게 된다.
한편, 측정된 림(rim)의 높이는 1 ~ 5㎛ 범위에 있는 것으로 측정되었고, 다수 코어(core)의 최대 깊이는 림의 돌출부로부터 2 ~ 10㎛ 범위에 있는 것으로 측정되었다.
절삭 성능 평가
일반적으로 고경도 피삭재 가공시 피삭재와 공구의 반복적인 떨림 및 인선 충격에 의해 절삭 공구의 주요 마모는 치핑으로 나타난다. 따라서 내치핑성의 평가에서 절삭공구와 홀더와의 체결력이 큰 변수라고 할 수 있다. 아래 표 2 ~ 3에서는 비교예와 실시예에 대한 내치핑성을 고경도 엔드밀 절삭성능 평가 결과로 나타내었으며 절삭성능 평가 조건은 다음과 같았다.
- 피삭재 : SKD11
- 형번 : PBE2080-100-S08 (PVD재종 - TiSiN계 박막적용)
- Vc : 115 m/min
- fn : 0.12 mm/Tooth
- ap : 0.4 mm
- ae : 0.5 mm
| 구분 | 샹크부 표면 | 절삭수명 (가공량 cm3) |
마모유형 | ||||
| 상태 | 홀/코어 크기 (㎛) |
림 돌출부 (㎛) |
홀/코어 깊이 (㎛) |
테스트 1 | 테스트 2 | ||
| 종래예 | - | - | - | - | 3,600 | 3,960 | 마모 치핑 |
| 비교예1 | 홀 | 72 ~ 95 | 0 | 15.1 ~ 32.9 | 2,880 | 2,160 | 치핑 파손 |
| 비교예2 | 홀 | 50 ~ 80 | 0 | 11.8 ~ 18.5 | 3,240 | 3,420 | 마모 치핑 |
| 비교예3 | 홀 | 63 ~ 93 | 0 | 9.7 ~ 23.0 | 2,880 | 3,060 | 마모치핑 |
| 비교예4 | 홀 | 15 ~ 34 | 0 | 6.8 ~ 13.6 | 3,780 | 3,060 | 마모치핑 |
| 비교예5 | 홀 | 42 ~ 95 | 0 | 11.3 ~ 21.3 | 2,700 | 2,880 | 마모치핑 |
| 실시예1 | 코어-림 | 42 ~ 83 | 1.1 ~ 4.8 | 3.5 ~ 8.91 | 5,760 | 5,040 | 마모미세치핑 |
| 실시예2 | 코어-림 | 28 ~ 52 | 0.8 ~ 3.2 | 2.7 ~ 6.91 | 4,320 | 4,680 | 마모 미세치핑 |
| 실시예3 | 코어-림 | 11 ~ 28 | 1.8 ~ 6.3 | 8.8 ~ 18.2 | 3,600 | 4,320 | 마모 치핑 |
상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 비교예 1 ~ 5는 샹크부에 레이저 처리가 적용되지 않은 종래예 대비 수명이 열세하였으나, 실시예 1 ~ 3 조건에 따른 절삭공구의 샹크부는 홀더의 결합력이 높아 떨림이 억제되어 종래예보다 우세한 수명을 보였다. 이에 따라 레이저 처리 조건에 의해 샹크부와 홀더간의 체결력이 제어될 수 있으며 실시예 1 ~ 3 조건에 따른 절삭공구는 고경도 피삭재 가공에 적합하게 사용될 수 있다.
또한, 상기 표 1의 조건으로 제조된 실시예 및 비교예의 절삭 공구의 고경도 피삭재 대한 절삭성능을 다음과 같은 조건으로 추가 평가하였다.
- 피삭재 : STAVAX
- 형번 : PBE2080-100-S08 (PVD재종 - TiSiN계 박막적용)
- Vc : 150 m/min
- fn : 0.15 mm/Tooth
- ap : 0.6 mm
- ae : 0.6 mm
| 구분 | 샹크부 표면 | 절삭수명 (가공량 cm3) |
마모유형 | |||||
| 상태 | 홀/코어 크기 (㎛) |
림 돌출부 (㎛) |
홀/코어 깊이 (㎛) |
Test 1 | Test 2 | |||
| 종래예 | - | - | - | - | 20,400 | 18,600 | 마모 치핑 |
|
| 비교예1 | 홀 | 72 ~ 95 | 0 | 15.1 ~ 32.9 | 18,600 | 14,400 | 치핑 파손 |
|
| 비교예2 | 홀 | 50 ~ 80 | 0 | 11.8 ~ 18.5 | 16,800 | 13,200 | 마모 치핑 |
|
| 비교예3 | 홀 | 63 ~ 93 | 0 | 9.7 ~ 23.0 | 13,200 | 17,400 | 마모치핑 | |
| 비교예4 | 홀 | 15 ~ 34 | 0 | 6.8 ~ 13.6 | 18,000 | 17,400 | 마모치핑 | |
| 비교예5 | 홀 | 42 ~ 75 | 0 | 11.3 ~ 21.3 | 21,600 | 15,600 | 마모치핑 | |
| 실시예1 | 코어-림 | 42 ~ 83 | 1.1 ~ 4.8 | 3.5 ~ 8.91 | 26,400 | 24,600 | 마모미세치핑 | |
| 실시예2 | 코어-림 | 39 ~ 52 | 0.8 ~ 3.2 | 2.7 ~ 6.91 | 25,200 | 22,800 | 마모 미세치핑 |
|
| 실시예3 | 코어-림 | 11 ~ 28 | 1.8 ~ 6.3 | 8.8 ~ 18.2 | 21,600 | 20,400 | 마모 치핑 |
|
상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 ~ 3에 따른 절삭공구는 샹크부와 홀더간의 체결력이 높아 우수한 성능 및 품질 균일성을 보였으나, 비교예 1 ~ 5 및 종래예에 따른 시편은 비정상 마모로 종료되어 본 발명에 비해 절삭수명 및 품질 편차가 현저하게 열세함을 알 수 있었다.
면조도 평가
일반적으로 흑연 가공시 피삭재와 공구의 반복적인 충격 및 떨림에 의해 피삭재 면조도가 저하되기 때문에 공구와 홀더의 체결력이 큰 변수라고 할 수 있다. 하기 표 4에서는 표 1에 대한 샹크부 레이저 처리 조건별 평가를 다이아몬드 코팅 엔드밀 평가 결과로 나타내었으며. 절삭성능 평가 조건은 다음과 같다.
- 피삭재 : 그라파이트(Graphite) (HRc 47~52)
- 형번 : DBE2030-060-V5N12S6
- 재종 : ND3000(G10E -Co 6% + MCD 박막)
- RPM : 30,000
- Feed : 3,000 mm/min
- ap : 0.1 mm
- ae : 0.05 mm
- 가공시간 : 60분
| 구분 | 샹크부 표면 상태 | 피삭재 면조도 (Ra - ㎛) |
마모유형 | ||||||
| 타입 | 홀/코어 크기 (㎛) |
림 돌출부 (㎛) |
홀/코어 깊이 (㎛) |
Test 1 | Test 2 | ||||
| 종래예 | - | - | - | - | 0.98 | 0.82 | 마모 치핑 |
||
| 비교예1 | 홀 | 72 ~ 95 | 0 | 15.1 ~ 32.9 | 1.23 | 1.42 | 치핑 파손 |
||
| 비교예2 | 홀 | 50 ~ 80 | 0 | 11.8 ~ 18.5 | 1.18 | 0.99 | 마모 치핑 |
||
| 비교예3 | 홀 | 63 ~ 93 | 0 | 9.7 ~ 23.0 | 0.88 | 0.95 | 마모치핑 | ||
| 비교예4 | 홀 | 15 ~ 34 | 0 | 6.8 ~ 13.6 | 0.80 | 0.93 | 마모치핑 | ||
| 비교예5 | 홀 | 42 ~ 75 | 0 | 11.3 ~ 21.3 | 0.88 | 1.12 | 마모치핑 | ||
| 실시예1 | 코어-림 | 42 ~ 83 | 1.1 ~ 4.8 | 3.5 ~ 8.91 | 0.54 | 0.70 | 마모미세치핑 | ||
| 실시예2 | 코어-림 | 39 ~ 52 | 0.8 ~ 3.2 | 2.7 ~ 6.91 | 0.45 | 0.55 | 마모 미세치핑 |
||
| 실시예3 | 코어-림 | 11 ~ 28 | 1.8 ~ 6.3 | 8.8 ~ 18.2 | 0.89 | 1.02 | 마모 치핑 |
||
상기 표 4에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 ~ 3에 따른 절삭공구는 샹크부와 홀더간의 체결력이 높아 흑연 가공시 떨림이 억제되어 우수한 가공 품질을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 1 ~ 5 및 종래예에 따른 시편은 실시예와 유사한 마모 유형을 보이나 떨림에 의해 실시예 대비 면조도가 열세하였다. 이에 공구 샹크부와 홀더부 체결력을 향상에 의해 흑연 정삭 가공 품질이 향샹되는 것을 확인할 수 있었다.
내박리성 평가
다이아몬드 코팅 절삭공구로 복합소재(CFRP) 가공시 피삭재와 공구의 반복적인 인선 충격 및 떨림에 의해 박리가 주요 마모경향으로 나타난다. 때문에 공구와 홀더의 체결력이 다이아몬드 박막과 모재간의 밀착력에 영향을 주는 큰 변수라고 할 수 있다. 하기 표 5에서는 상기 표 1에 대한 샹크부 레이저 처리 조건별 평가를 다이아몬드 코팅 드릴 평가 결과로 나타내었으며. 절삭성능 평가 조건은 다음과 같다.
- 피삭재 : CFRP (T700)
- 형번 : MSDP0635-5C
- 재종 :ND2100(GK05 -Co 6% + FS 박막)
- RPM : 7,500
- Feed : 1,300 mm/min
- ap : 10 mm
- ae : 2.8 mm
| 구분 | 샹크부 표면 상태 | 절삭수명 (가공 Hall) |
마모유형 | ||||||
| 타입 | 홀/코어 크기 |
림 돌출부 (㎛) |
홀/코어 깊이 (㎛) |
테스트 1 |
테스트 2 |
||||
| 종래예 | - | - | - | - | 310 | 330 | 박리 마모 |
||
| 비교예1 | 홀 | 72 ~ 95 | 0 | 15.1 ~ 32.9 | 150 | 220 | 박리 | ||
| 비교예2 | 홀 | 50 ~ 80 | 0 | 11.8 ~ 18.5 | 250 | 190 | 박리 | ||
| 비교예3 | 홀 | 63 ~ 93 | 0 | 9.7 ~ 23.0 | 220 | 220 | 박리 | ||
| 비교예4 | 홀 | 15 ~ 34 | 0 | 6.8 ~ 13.6 | 250 | 230 | 박리 | ||
| 비교예5 | 홀 | 42 ~ 75 | 0 | 11.3 ~ 21.3 | 150 | 180 | 박리 | ||
| 실시예1 | 코어-림 | 42 ~ 83 | 1.1 ~ 4.8 | 3.5 ~ 8.91 | 420 | 360 | 마모Burr | ||
| 실시예2 | 코어-림 | 39 ~ 52 | 0.8 ~ 3.2 | 2.7 ~ 6.91 | 380 | 400 | 마모 Burr |
||
| 실시예3 | 코어-림 | 11 ~ 28 | 1.8 ~ 6.3 | 8.8 ~ 18.2 | 360 | 280 | 마모 Burr |
||
상기 표 5에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 ~ 3에 따른 다이아몬드 코팅 드릴은 CFRP 절삭성능 시험에서 모두 정상적인 여유면 마모로 종래예 대비 높은 수명을 보였으나, 비교예 1 내지 5에 따른 다이아몬드 코팅 드릴은 모두 박리로 수명이 종료되어 본 발명에 비해 절삭수명이 현저하게 낮음을 확인할 수 있었다.
이러한 결과로부터, 레이저 처리에 의해 샹크부 표면에 코어-림 구조의 돌출부가 형성될 때, 샹크부와 홀더 간의 체결력이 보다 향상될 수 있고, 이를 통해 가공품질이 향상될 수 있음을 확인하였다.
Claims (5)
- 공구 홀더에 고정되는 샹크부를 구비하는 절삭공구로,
상기 샹크부의 표면에는 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 다수개 형성되고,
상기 코어-림 구조의 림은 분화구 형상으로 샹크부 표면과 코어에 비해 돌출된 형상을 이루고,
상기 림의 조성이 상기 샹크부 표면 및 코어와 상이한 것을 특징으로 하는 절삭공구. - 제 1 항에 있어서,
상기 샹크부는 탄화텅스텐(WC) 입자가 금속 바인더에 의해 결합된 초경합금으로 이루어지고,
상기 돌출된 림의 텅스텐 함량이 코어나 샹크부 표면에 비해 높은 것을 특징으로 하는 절삭공구. - 제 1 항에 있어서,
상기 림의 직경은 5 ~ 100㎛ 이고,
상기 림의 돌출된 높이는 샹크부 표면을 기준으로 0.1 ~ 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 절삭공구. - 제 2 항에 있어서,
상기 금속 바인더는 코발트(Co)이고,
상기 코어는 림에 비해 코발트(Co) 함량이 높고,
상기 코어의 깊이는 상기 림의 돌출부로부터 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 절삭공구. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샹크부의 외주부를 따라, 상기 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 나선형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210096455A KR102465876B1 (ko) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 체결력이 개선된 절삭공구 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210096455A KR102465876B1 (ko) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 체결력이 개선된 절삭공구 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102465876B1 true KR102465876B1 (ko) | 2022-11-10 |
Family
ID=84101878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210096455A Active KR102465876B1 (ko) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 체결력이 개선된 절삭공구 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102465876B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006312238A (ja) * | 2006-07-05 | 2006-11-16 | Tungaloy Corp | スローアウェイ式ドリル |
| KR20090005372A (ko) | 2006-04-10 | 2009-01-13 | 프란츠 하이머 마쉬넨바우 카게 | 공구의 툴 홀더 이탈 방지 수단 |
-
2021
- 2021-07-22 KR KR1020210096455A patent/KR102465876B1/ko active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090005372A (ko) | 2006-04-10 | 2009-01-13 | 프란츠 하이머 마쉬넨바우 카게 | 공구의 툴 홀더 이탈 방지 수단 |
| JP2006312238A (ja) * | 2006-07-05 | 2006-11-16 | Tungaloy Corp | スローアウェイ式ドリル |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2909359B1 (en) | Coated cutting tool with patterned surface area | |
| US8440314B2 (en) | Coated cutting tools having a platinum group metal concentration gradient and related processes | |
| US7732066B2 (en) | Surface-coated machining tools | |
| EP1741507A1 (en) | Twist drill | |
| JP2005001088A (ja) | 硬質被膜被覆部材、およびその製造方法 | |
| JPWO2017169303A1 (ja) | 機械加工工具の刃先部構造及びその表面処理方法 | |
| EP3733334A1 (en) | Drill | |
| CN108883469B (zh) | 硬质合金体的表面硬化 | |
| JP2011101910A (ja) | ダイヤモンド被覆切削工具 | |
| EP3682993B1 (en) | Small-diameter drill and small-diameter drill manufacturing method | |
| JP2015193073A (ja) | 多結晶ダイヤモンド焼結体付き回転切削工具 | |
| JP5974695B2 (ja) | ドリル及びドリルの刃先部の製造方法 | |
| KR20220120721A (ko) | 절삭 공구 | |
| EP1637258B1 (en) | Method for toughening surface of sintered material cutting tool | |
| US10618120B2 (en) | Cutting tool | |
| JPWO2016190443A1 (ja) | 切削工具 | |
| KR102465876B1 (ko) | 체결력이 개선된 절삭공구 | |
| WO2004101846A1 (en) | Cutting tool for metalworking as well as method in the production of cutting tools | |
| Wen et al. | Experimental research on micro mill-grinding AISI 1045 steel with a cold spraying compound micro cutting tool | |
| JP2016034673A (ja) | ダイヤモンド被覆切削工具およびその製造方法 | |
| CN111826652B (zh) | 一种利用预切削法制备低摩擦系数涂层刀具的方法及刀具 | |
| JP5062541B2 (ja) | 刃先交換型切削工具 | |
| JP2010531242A (ja) | プラズマ堆積させた炭素皮膜を有する切削工具 | |
| JP2010064173A (ja) | 電着ドリル | |
| Saravanan et al. | comparative performance of coated and uncoated inserts during intermittent cut milling of aisi 4340 steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20210722 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20221028 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20221107 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20221107 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |