KR0124794B1 - 절삭공구 - Google Patents

Abstract

(목적) 팁유지부재의 내마모성을 손상하는 일없이 팁유지부재의 인성을 향상시켜 충격에 의한 파손을 방지한다.

(구성) 사출성형된 서포터(4)의 표층에 침탄담금질을 하여 표층부에 H_RC 40내지 60층두께 0.1mm 내지 1.0mm의 경질층을 형성한다. 서포터(4)의 팁부착사이트(8)는 침탄듬금질시의 오염을 제거할 수 있을 정도의 경미한 정도의 연마가공으로 하고, 이것에 팁(5)을 장착하여 공구본체(2)에 설치한다.

(효과) 서포터(4)의 표면경도가 높으므로 내마모성이 향상된다. 서포터(4)의 내부는 연질인 까닭에 서포터(4)의 인성이 증대하고, 균열이 방지됨과 아울러 서포터(4)의 흡진효과가 높아진다.

Description

절삭공구

제1도는, 본 발명을 정면밀링커터에 적용한 실시예에 있어서 공구의 축방향 단면도.

제2도는, 제1도의 Ⅱ방향에서 본 도면.

제3도는, 제2도의 Ⅲ방향에서 본 도면.

제4도는, 제1도의 정면밀링커터에 장착되는 서포터의 평면도.

제5도는, 제4도의 Ⅴ방향에서 본 도면.

제6도는, 제5도의 Ⅵ에서 본 도면.

제7도는, 본 발명의 다른 실시예에 있어서 공구의 축방향 단면도.

제8도는, 제7도의 Ⅷ방향에서 본 도면.

제9도는, 제7도의 Ⅸ방향에서 본 도면.

제10도는, 제9도의 Ⅹ방향에서 본 도면.

제11도는, 본 발명을 선반용 바이트에 적용한 경우를 나타내는 단면도.

제12도는, 본 발명을 다른 바이트에 적용한 경우를 나타내는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 공구본체 3 : 오목부

4 : 서포터(팁부착시이트) 5 : 팁

6 : 절삭날

본 발명은 밀링커터나 엔드밀 혹은 바이트등의 절삭공구에 관한 것으로, 상세하게는 드로우어웨이팁을 서포터, 시이트부재, 쐐기부재등의 팁유지부재에 의하여 공구본체에 장착하는 구성의 절삭공구에 관한 것이다.

근래에는, 금속재료의 절삭가공에 사용되는 절삭공구의 분야에서는, 초징합금 등의 경질재료로 이루어지는 드로우어웨이팁(이하 팁이라 약칭함)을 공구본체에 설치된 오목부에 대하여 착탈자재하게 장착한 구성의 드로우어웨이식 커터(이하 커터라고 약칭함)가 널리 사용되고 있다. 그리고, 이와 같은 종류의 커터에서는, 팁을 오목부 내에 부착하기 위하여 여러가지의 구조가 채용되는데, 그 대표적인 예로서는, 팁의 나사구멍에 삽입관통되는 클램프나사를 사용하여 팁을 직접 오목부에 장착하는 것, 쐐기부재나 클램프부재 등을 사용하여 팁을 압압하는 것 등이 알려져 있다. 또, 최근에는 팁파손에 따른 공구본체의 손상을 피하기 위해, 팁을 초경합금 등의 경질재료로 형성한 서포터에 장착하여, 이 상태로 서포터채로 오목부재에 장착하여 팁을 장착하는 구성의 것도 있다. 또, 팁을 클램프 나사에 의하여 직접 부착하는 구성의 공구에서도, 팁과 공부본체에 오목부 사이에 경질의 시이트부재를 개재시키는 것에 의하여, 팁파손시 오목부의 손상을 방지하는 것을 도모한 것이 제공되고 있다.

그런데, 상술한 바와 같이, 종래의 서포터나 시이트부재는 공구본체의 보호의 확실성이나 자신의 내마모성 향상의 관점에서 가능한 한 고경도인 것이 요구되며, 이러한 요구를 만족시키기 위하여 종래에는 소재에 초경합금이 채용되고 있었다. 그러나, 초경합금의 압축성형은 많은 공정을 거쳐야 하므로 제조비가 현저하게 상승하고, 또 초경재료는 취성이 높기 때문에 절삭시의 충격 등에 의하여 제품이 깨지기 쉽다고 하는 결점이 있었다. 또, 단순한 평판형상으로 형성되는 시이트부재는 따로 제쳐두고, 형상이 비교적 복잡하게되기 쉬운 서포터의 경우에는, 초경합금으로 압축성형할때의 비용때문에 서포터 표면에 대하여 굽은 구멍을 형성하는 것이 곤란하여서 서포터의 형상에 상당한 제약이 생긴다고 하는 결점도 있었다.

한편, 팁을 압압하기 위하여 사용되는 쐐기부재는 초경합금에 비하여 연질의 재료를 소재로하고, 그 제조방법도 정밀주조에 의하므로, 서포터의 경우와 같이 복잡형상의 성형이 곤란하다고 하는 결점은 없다. 그러나, 정밀주조 자체의 정도(精度)가 좋은 것은 아니므로, 당연히 주조후에 연마 등의 기계적 수단에 의한후가공을 많이 필요로 하여, 결국은 비용이 비싸게 되어 버린다고 하는 결점이 있었다.

본 발명은, 이와 같은 배경하에 이루어진 것으로서, 팁유지부재에 필요한 경도와 충분한 인성이주어진 저렴한 절삭공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 절삭공구는, 팁이 팁유지부재에 의하여 공구본채의 오목부에 장착되어 이루어지는 절삭공구에 있어서, 팁유지부재의 표면층에 내부보다도 경도가 높은 경질층이 형성되고, 또한 상기한 경질층의 경도가 H_RC(록웰경도)40∼60의 범위로, 층두께가 0.1∼1.0mm로 설정되어 이루어지는 것이다. 이 경우, 상기한 팁유지부재는 여러가지의 수단으로 제조될 수 있지만, 사출성형품의 표층부에 침탄담금질처리를 하여 형성된 것이 바람직하다.

또, 여기에서 말하는 팁유지부재란, 서포터나 시이트부재, 쐐기부재, 클램프부재 등, 팁의 보존유지에 관하여는 모든 부재가 포함된다.

상기한 구성에 의하면, 팁 유지부재의 표층에 H_RC 40∼60의 경도를 갖는 경질층이 배치되어 있으므로, 팁유지부재의 내마모성이 열화(劣化)하는 일은 없다. 한편, 팁 유지부재의 내부는 경질층에 비하여 연질이므로, 충분한 인성이 확보되어, 이 결과, 팁 유지부재의 균열이 방지됨과 아울러, 절삭시의 진동이 팁유지부재의 내부에 흡수되어 감쇠하여서, 절삭공구의 채터진동(chatter vibration)의 성장이 저지된다.

또, 특히 팁유지부재를 사출성형품의 표층부에 침탄담금질철를 실시하여 형성한 경우에는, 사출성형의 정밀도가 양호하므로, 팁유지부재가 복잡한 형상일지라도 후가공의 필요가 거의 없게 되어서 절삭공구의 제조비가 대폭적으로 감소된다.

(실시예)

이하, 제1도 내지 제6도를 참조하여, 본 발명의 일실시예를 설명한다.

이를 도면에 나타내는 실시예는, 본 발명을 정면밀링커버에 적용한 예이다. 제1도 내지 제3도에 나타내는 바와같이, 본 실시예의 정면밀링커버(1)는, 원기둥형상의 공구본체(2)의 선단 외주부에, 공구선단 및 외주방향으로 개구되는 오목부(3)가 형성되고, 이를 오목부(3)에 서포터(4)가 착탈자재하게 장착되며, 이 서포터(팁유지부재)(4)에 팁(5)이 착탈자재하게 장착되어 개략적으로 구성되어 있다.

여기에서, 상기한 팁(5)은 초경합금을 삼각형 평판형상으로 성형하여 이루어진 것이며, 그 레이크먼(rakeface)(5a)의 둘레가장자리에는 절삭날(6)이 형성되어 있다. 또, 팁(5)의 여유면(5a)은 경사면(5과 예각으로 교차하는 경사면상으로 형성되며, 이것에 의하여 팁(5)은 소위 포지티브팁 형상의 외관을 나타내고 있다. 한편, 상기한 서포터(4)는, 공구본체(2)의 오목부(3)내에 형성된 서포터부착부(3a)와 끼워맞춤가능한 형상으로 형성되고, 그 관통구멍(4a)에 삽입되는 서터부착나사(7)에 의하여 상기한 서포터부착부(3a)에 착탈자재하게 장착되어 있다. 또, 서포터(4)에는 상기한 팁(5)과 끼워맞춤하는 팁부착사이트(8)가 형성되고, 이 팁부착시이트(8)에는 끼워넣어지는 틉(5)을 공구본체(2)와 나사결합하는 팁누름나사(9)로 압압하는 것에 의해, 팁(5)이 소정위치에 부착된다.

제4도 내지 제6도에 상세하게 나타내는 바와같이, 서포터(4)는 평면으로 보아 직사각형형상을 나타내고 있으며, 그 표면부에는, 팁(5)과 끼워맞춤하는 팁부착시이트(8)나 서포터부착나사(7)가 삽입되는 관통구멍(4a)이 형성되어 있다. 또, 이들의 도면에 있어서 부호(8a),(8b)는 팁(5)의 여유면(5b)과 밀착하는 팁구속면, 부호(8c)는 팁(5)의 착좌면과 밀착하는 팁재치면, 부호(10)는 공구본채(2)의 서포터부착부(3a)의 저면(3a₁)과 밀착하는 착좌면, 부호(11),(12)는 서포터부착부(3a)의 빅면(3a₂),(3a₃)과 밀착하는 측면이다.

또, 서포터(4)의 표층부분에는, 내부보다도 경도가 높은 경질층이 그 서포터(4)의 전체면에 걸쳐 형성되어 있다. 이 경질층의 경도는 H_RC 40∼60으로 설정되고, 또 그 충두께는 0.1mm∼1.0mm의 범위로 설정되어 있다. 여기에서, 경도를 H_RC 40∼60으로 한것은, 40미만에서는 서포터(4)에 충분한 내마모성을 부여할 수 없을 우려가 있고, 한편 60을 초과하면 서포터(4)의 표층부분의 취성이 크게 되어 균열이 발생할 우려가 있기 때문이다. 또, 층두께를 0.1mm∼1.0mm로 한 것은, 0.1mm 미만에서는 담금질후의 연삭가공 등에서 쉽게 내부의 연질층이 노출될 우려가 있고, 한편 1.0mm를 초과하는 범위에서는 서포터(4)표층의 탄소밀도가 과잉으로 되어서, 오히려 서포터(4)가 취약하게 우려가 있기 때문이다.

또, 서포터(4)의 형상 및 서포터(4)의 경질층 형성방법으로서는 여러가지 형성방법이 열거되지만, 본 실시예에서는, 공구재료로서 일반적인 강재, 예를 들어 크롬몰리브덴강을 소재로 하는 사출성형법이 이용되고 있다. 이하, 간략하게 설명하면, 본 실시예에서는, 우선 크롬몰리브덴강에 플라스틱 분말로 이루어지는 바인더를 미소량 첨가한 것을, 서포터(4)의 외형형상보다도 어느 정도 크게 형성된 금형(도시생략)내의 공동(cavity)에 사출성형하는 것에 의해 소정의 사출품을 형성하고, 이 사출품을 소결하여 바인더를 제거하는 것으로 소정의 소결체를 성형한다. 여기에서, 금형내의 공동을 서포터(4)보다 크게 형성하는 것은 소결시의 수축을 고려한 것으로서, 대략 15∼20% 정도의 수축여유를 예상하는 것이 일반적이다. 그리고, 소결이 완료된 후에는, 소결체에 침탄담금질처리를 실시하고, 그 후, 표면에 연마가공 등의 소정의 다듬질 가공을 실시하는 것에 의해 소정의 제품을 얻는다. 여기에서, 팁부착시이트(8)나 관통구멍(4a)은 상술한 공정중, 사출성형시에 이미 형성되는 것으로, 그후의 기계가공으로 형성되는 것은 아니다.

또, 상술한 고정에 의하여 서포터(4)를 제조할 경우의 서포터 다듬질부분으로서는, 착좌면(10) 및 측면(11), 그리고 측면(12)(제5도에 있어서의 만곡부분이 해당된다)이 해당되며, 이들은 모두 침탄처리후에 연사각공이 실시되는 것에 의해 소정의 형상, 치수로 형성되고 있다. 한편, 팀부착시이트(8)내부의 각면(8a)∼(8c)(8a)∼(8c)은 모두 침탄에 따른 잔해물을 제거하기 휘하여 경미한 정도의 연마가공이 실시되어 있을 뿐이다. 또 소결에 의하여 팀부착시이트(8)의 각 면(8a)∼(8c)의 평면도가 크게 열화되는 바와 같은 경우에는, 소결후에 사이징(sizing)프레스를 하여 평면도의 개선을 도모하는 것도 있다. 또, 관통구멍(4a)에 대해서는, 리이머가공 등의 후처리가 실시되어 있지 않은 것은 물론이다.

본 실시예에서는 서포터(4)에 침탄담금질이 실시되는 것에 의해 서포터(4)의 표층부분에만 H_RC 40∼60의 경질층이 형성되어 있으므로, 서포터(4)내부에는 담금질처리가 되어 있지 않은 강재와 동등한 인성이 확보되어 있다. 따라서, 경도가 높은 경질층 부분에 의하여 서포터(4)의 내마모성이 충분히 확보됨과 아울러 본래의 목적인 공구본체의 보호도 달성되는 한편, 서포터(4)의 연질부분에 의하여 서포터(4)에 충분한 인성이 부여되어서, 그 결과, 절삭시의 충격 등에 의하여 서포터(4)가 균열될 우려가 없게 된다.

또 서포터(4)의 내부가 연질되므로 절삭시에 발생하는 진동이 서포터(4)내부에서 충분히 감쇠되어, 따라서 절삭시의 채터 진동의 성장을 대폭적으로 억제할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또, 본 실시예에서는 서포터(4)의 대부분을 사출성형으로 성형하고, 서포터(4)의 부착시트면(10)등의 기준면 만을 침탄담금질후에 연삭하고 있을 뿐이므로, 예를 들어 초경합금을 성형하여 소결한 후에 기계가공을 하는 경우나, 강재를 소재상태로부터 절삭가공하는 경우에 비하여 서포터(4) 제조에 필요로 하는 비용이 대폭적으로 감소된다. 특히 본 실시예와 같이 표면(팁재치면(8c))에 대하여 비스듬히 뻗어있는 관통구멍(4a)을 보유하는 경우에는, 동일형상을 초경합금의 압축성형법으로 제조하는 경우와 비교하여 제조비에 커다란 차이가 생긴다.

또, 본 실시예에서는 특히 서포터(4)를 사출성형으로 성형하는 예를 설명하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 제7도 내지 제10도에 나타내는 드로우웨이식의 밀링커너(20)에 있어서, 서포터(21) 뿐만 아니라, 팁(5)을 압압하는 쐐기부재(22),(23)나 팁(5)의 하면측에 배치되는 평판형상의 시이트부재(24)도 마찬가지로 사출성형으로 형성하여 침탄담금질을 행하여도 좋다. 즉, 이들 쐐기부재(22),(23)나 시이트부재(24)를 상기한 실시예의 서포트(4)와 마찬가지로, 사출성형후에 침탄담글질을 행하는 것에 의해, 각각의 표면에만 경질층이 존재하는 구성으로 했을 경우에는, 경질층에 의하여 내마모성이 향상됨과 아울러 내부의 연질부분에서 진동이 흡수된다. 또, 쐐기부재(22),(23)를 사출성형으로 제조했을 경우에는, 정밀주조로 제조한 경우에 비하여 후가공의 필요가 훨씬 감소되므로 제조비를 한층 절감할 수 있으며, 시이트부재(24)에 대해서도 동일한 효과를 기대할 수 있다.

또, 예를 들어 제11도나 제12도에 나타내는 바와 같이, 공구본체(30)의 오목부(31)에, 판형상의 시이트부재(32)를 개재하여 재치된 팁(32)을, 클램프레버(34) 또는 클램프부재(35)와 걸어맞춤시켜 클램프하는 구성의 드로우웨어식 바이트에 있어서도, 시이트부재(32)를 사출성형후에 침탄담금질하여 경질층을 형성하여도 좋으며, 이 경우에도, 시이트부재(32)의 내마모성 향상이나 흡진성능이 향상됨과 아울러, 제조비가 삭감된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 팁유지부재의 표층에만 H_RC 40∼60의 경질층을 설치하고 내부는 이것보다도 연질로 했으므로, 팁유지부재의 본래의 목적인 공구본체의 보호기능이나 내마모성을 손상하는 일없이, 팁유지부재의 내부에 충분한 인성을 확보할 수 있어, 팁유지부재의 균열을 방지할 수 있으며, 또한, 팁유지부재의 흡진성능이 향상되어 절삭시의 채터진동의 성장이 억제된다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

또, 특히 사출성형품에 침탄담금질처리를 실시하여 팁유지부재를 제조했을 경우에는, 사출성형후의 후가공의 필요성이 격감되어서, 공구의 제조비가 대폭적으로 감소된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 공구본체에 드로우웨이팁이 장착되는 오목부가 형성되고, 이 오목부내에, 드로우어웨이팁이 팁유지부재에 의하여 착탈자재하게 부착되어 이루어지는 절삭 공구에 있어서, 상기한 팁유지부재는, 그 표층에 내부보다도 경도가 높은 경질층이 형성되어 이루어지고, 또한 상기한 경질층의 경도가 H_RC 40∼60의 범위에, 층 두께가 0.01mm∼1.0mm로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구
2. 제1항에 있어서, 상기한 팁유지부재는 사출성형품의 표층부에 침탄담금질 처리를 실시하는 것에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.