KR0147800B1 - 절삭공구 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

표면경도가 높고 내구성이 뛰어난 고정밀도이고, 염가의 절삭공구를 제공함을 목적으로 한다.

공구본체(1)에 팁부착흠(2a)이나 센터구멍(9), 보스면(10) 등을 형성한 후, 공구본체(1)의 표면전체에 질화처리를 실시하여 경화층을 형성한다.

경화층의 경도는 공구표면으로부터 0.1mm의 위치에서 Hv500이상으로 하는 것이 좋다.

보스면(9)이나, 센터구멍(10)의 내주면은, 질화처리에 의해 생기는 연질 피막을 제거한 연마면으로 하여도 좋다.

팁주착홈(2a)은 질화처리 후의 마무리가공을 받지 않는 비가공면으로 하는 것이 바람직하고, 공구본체(1)에 형성되는 나사구멍 내부는 질화방지부로 하는 것이 바람직하다.

질화처리에 의한 경화층에 공구에 필요한 경도가 부여된다.

질화처리시에 왜곡이 생기기 어려우므로, 처리 후에 마무리가공을 시행하지 않아도 정밀도가 유지된다.

Description

절삭공구 및 그의 제조방법

제1도는 본 발명의 실시예에 있어서 공구축선방향 단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ방향으로부터의 화살표시도.

제3도는 제1도의 Ⅲ방향으로부터의 화살표시도.

제4도는 제3도의 Ⅳ방향으로부터의 화살표시도.

제5도는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 공구축선방향 단면도.

제6도는 제5도의 Ⅵ방향으로부터의 화살표시도.

제7도는 제5도의 Ⅶ방향으로부터의 화살표시도.

제8도는 제7도의 Ⅷ방향으로부터의 화살표시도.

제9도는 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서 공구의 측면도.

제10도는 제9도의 Ⅹ방향으로부터의 화살표시도.

제11도는 본 발명의 절삭공구의 제조방법의 실시예에 있어서 팁부착홈의 단면도.

제12도는 제11도에 표시하는 상태로부터 구멍막이를 빼낸 상태를 표시하는 도면.

제13도는 제11도에 표시하는 예의 변형예를 표시하는 도면.

제14도는 제11도에 표시하는 또 다른 변형예를 표시하는 도면.

제15도는 질화처리 깊이와 경도와의 관계를 표시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,20,30 : 공구본체 2a,21,31 : 팁부착홈

6,22,33,34 : 팁 9,24 : 센터구멍(부착부)

10,23 : 보스면(부착부) 35 : 샹크부(부착부)

40,41,42 : 나사구멍 50 : 멈춤나사(구멍막이)

51 : 6각 구멍붙이볼트(구멍막이) 52 : 나사구멍의 테이퍼면

53 : 접시나사의 테이퍼면 54 : 접시나사(구멍막이)

본 발명은 드로우어웨이팁을 착탈가능하게 장착한 드로우어웨이식 절삭공구에 관한 것이다.

근래, 절삭공구 분야에 있어서는, 공구강 등의 강재로 이루어진 공구본체에, 초경합금등의 경질 재료로 된 드로우어웨이팁(이하, 팁이라 약칭한다)을 착탈가능하게 장착한 이른바, 드로우어웨이식 널리 사용되고 있다.

그런데 이러한 드로우어웨이식 공구는, 칩과의 긁힘에 의한 공구본체 외주면의 손상 등을 방지하여 공구본체의 내구성을 높이도록, 공구본체에 담금질(Quenching)처리를 하여 그 표면강도를 H_RC45정도까지 상승시키는 것이 행하여지고 있다.

그러나, 공구본체에 담금질처리를 행한 경우에는 필연적으로 담금질왜곡()이 발생한다.

이 때문에, 예컨대, 밀링커터용 공구본체의 보스면이나, 엔드밀의 샹크 외주면 등의 공작기계에 부착부, 혹은 팁부착홈 등의 정밀도가 요구되는 부분에 대해서는, 담금질처리 후의 왜곡제거를 위한 연마가공이나, 엔드밀에 의한 절삭가공을 시행할 필요가 생겨, 가공공수의 증가에 의한 코스트의 상승을 피할 수 없었다.

더욱이 담금질처리의 왜곡 크기에 따라서는 가공시간이 현저하게 장기화하여, 가공코스트를 한층 압박하는 일도 있었다.

또한, 담금질처리 후에 절삭가공을 행하는 경우에는, 공구본체의 표면강도가 H_RC45 이상의 고경도로 되어 있으므로, 가공에 사용하는 엔드밀의 절삭날 마모가 심하고, 가공정밀도에도 적지 않은 영향이 미치게 되었다.

특히, 복수의 팁부착홈을 연속 가공하는 경우에는, 절삭공구의 마모 때문에 가공개시 직후에 형성되는 팁부착홈과 가공종료한 때에 형성되는 팁부착홈과의 사이에서 가공정밀도가 크게 변화하고, 이에 따라서 팁부착홈에 부착되는 팁의 진동정밀도도 현저하게 열화하게 되었다.

또, 담금질처리시의 급랭에 기인해서 공구본체의 내부에 커다란 잔류응력이 발생하는 일도 많고, 그러한 응력이 후에 해방되므로 써 정밀도가 틀어져 버리는 일도 있었다.

본발명은 이와 같은 배경하에 이루어진 것으로, 공구본체의 표면경도가 높아서 내구성이 뛰어나며, 또한 정밀도도 양호한 염가의 절삭공구 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 이 발명의 절삭공구는, 공작기계에 부착부를 보유하는 공구본체에 복수의 팁부착홈이 형성되고, 이들 팁부착홈에 팁이 착탈가능하게 장착된 절삭공구에 있어서, 상기한 공구본체의 표층부에 질화처리에 의한 경화층을 형성시킨 것이다.

여기에서, 공구본체에 팁이나, 팁부착용 쐐기부재 등의 부품을 부착하기 위한 나사 구멍이 형성되어 있는 경우에는, 그 나사구멍 내부는 질화처리에 의한 경화층의 형성이 방지된 질화방지부로 하는 것이 좋다.

또한 질화처리에 의한 경호층의 형성과정에서 경화층 표면에 연질피막이 형성되는 일이 있지만, 이러한 경우에는, 공작기계로의 부착부표면에 연마가공을 실시하여 그 부착부의 경화층 표면을, 상기한 연질피막이 제거된 연마면으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 공구본체의 제조공수를 저감시킴에는, 팁부착홈내의 경화층 표면을, 질화처리 후의 마무리 가공을 받지 아니한 거친 표면인 채로 두는 것이 좋다.

또한, 질화처리시의 크랙의 발생을 방지하려면 팁부착홈의 구석부에 베벨링(beveling), 또는 라운드면 가공을 시행하는 것이 바람직하다.

그리고, 이상 게재한 공구본체의 경화층 경도로서는, 공구본체의 표면으로부터 0.1mm의 위치에서 Hv500이상으로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 나사구멍 내부가 질화방지부로 된 절삭공구의 제조방법으로서는, 상기한 나사구멍에 구멍막이를 장착한 후에 공구본체에 질화처리를 실시하여, 그 공구본체의 표층부에 경화층을 형성하고, 그 후, 상기한 구멍막이를 빼내는 방법이 가장 적합하다.

이 경우, 제조코스트의 저감을 도모하기 위해서는 구멍막이를 난(難)질화재료를 사용하거나, 혹은 구멍막이의 표면에 질화방지층을 형성한 후에 구멍막이를 나사구멍에 장착하는 것이 바람직하며, 또한, 나사구멍 내주부의 질화방지부의 불필요한 확대를 방지하려면 공구본체 나사구멍의 입구부에, 그 나사구멍의 입구측으로 향할수록 확경하는 테이퍼면을 형성하고, 또한, 상기한 구멍막이에 테이퍼면과 밀착 가능한 테이퍼면을 구비한 접시나사를 사용하면 좋다.

그리고, 여기서 말하는 구멍막이로는 6각볼트나 멈춤나사 등 여러 가지 부재가 사용된다.

상기한 구성의 절삭공구에 있어서는 질화처리에 의한 경화층에 의하여, 공구본체의 표층부에 필요한 경도가 부여된다.

더욱이 질화처리의 가열온도는 강제의 담금질 온도보다도 훨씬 낮은 온도로 충분하므로, 왜곡이 발생할 우려도 없다.

따라서 질화처리 후에 왜곡 제거가공을 행할 필요가 없게 된다.

또, 질화처리시에 큰 잔류응력도 발생하지 않으므로, 나중에 응력이 해방되어서 정밀도가 틀려지는 일도 없다.

또, 특히 나사구멍을 보유하는 공구본체에 있어서, 나사구멍 내부를 질화방지부로 한 경우에는, 그 나사구멍의 나사산 경도가 불필요하게 증가하여, 크랙이나, 흠결이 생길 우려도 없고, 상태쪽 볼트가 손상하는 일도 없다.

또, 공구본체의 부착부를 연질피복이 제거된 연마면으로 두는 것이, 절삭공구를 공작기계에 부착한 때의 부착부의 변형을 방지하여 부착정밀도의 재현성을 향상시킬 수 있다.

한편, 팁부착홈내의 경화층 표면을, 질화처리 후의 마무리가공을 받지 아니한 바탕면으로 한 경우에는, 질화처리 후의 수고가 생략되고, 특히 다수의 팁부착홈을 구비한 절삭공구의 경우에 가공공수가 크게 삭감된다.

또, 팁부착홈의 구석부에 베벨링가공이나 라운드면 가공이 시행된 경우에는 구석부에의 응력집중이 완화되어서 경화층의 크랙발생이 저지된다.

그리고, 상기한 구성의 절삭공구의 제조방법에 의하면, 나사구멍에 장착된 구멍막이에 의해 나사구멍 내부가 밀봉되므로, 질화처리시에 공구본체의 주위에 공급되는 암모니아가스나 질화용액등의 질화처리제가 나사구멍내로 침입하는 것이 저지되고, 따라서, 질화처리 후에 구멍막이를 빼내는 것만으로 용이하게 질화방지부를 얻는다.

더욱이, 구멍막이에 의하는 경우에는, 나사구멍 내에 질화방지제를 도포 하여 질화를 방지하는 경우와 같이 불필요한 부분에 질화방지제가 부착하여 소망의 경화층을 얻지 못하는 부작용도 없고, 또한, 질화방지제의 도포 불균형에 의한 질화방지 효과의 불균일도 생기지 않으므로 균질한 질화방지부가 얻어진다.

또, 상기한 제조방법에 있어서, 구멍막이에 난질화재를 사용하거나, 혹은 구멍막이 표면에 질화방지층을 형성하여 질화처리를 행하는 경우에는, 질화처리 전후에서 구멍막이가 변질하지 않으므로, 구멍막이를 반복사용해서 질화처리에 필요한 코스트의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 공구본체의 나사구멍 입구부에 테이퍼면을 형성하는 한편, 나사구멍에 접시나사를 사용한 경우에는, 접시나사 헤드부의 테이퍼면과 나사구멍의 테이퍼면이 밀착하므로 써 나사구멍 내부의 밀폐성이 한층 높아져 질화방지부의 품질이 향상하는 한편, 나사구멍의 입구부 주위까지 질화방지제가 확실하게 도달하여 질화처리에 의한 경화층을 나사구멍 주위의 끝까지 형성할 수 있고, 질화방지부가 불필요하게 확대되는 일이 없다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

제 1도 내지 제 4도는 본 실시예에 관한 드로우어웨이식 정면 밀링커터를 표시하는 것이며, 이들의 도면에 있어서, 부호 1은 공구본체이다.

이 공구본체(1)는 그 외주부에 공구지름 방향 중심측으로 함몰하는 칩포켓(2)과 그 칩포켓(2)의 외주방향 후단측에 연속하는 팁부착홈(2a)이 외주 방향으로 등 간격을 두고 복수 형성되는 것으로, 팁부착홈(2a)의 단부(端部)에 설치된 팁부착시이트(3)에는 4각형 평판형상의 시이트(4)가 얹게 되어서 멈춤나사(5)로 고정되어 있다.

그리고, 이 시이트(4)의 상면에는 초경합금을 대략 정사각형 평판형상으로 형성하여 이루어진 팁(6)이 놓이게 되며, 그 팁(6)은 상기한 팁부착홈(2a)에 삽입되어서 크램프나사(7)로 체결되는 쐐기부재(8)에 의하여 공구 외주방향으로 눌려져 공구본체(1)에 강하게 고정되어 있다.

그리고, 공구본체(1)의 중심에는 센터구멍(9)이 형성되며, 그 센터구멍(9)의 공구 후단측 개구부 주위에는 공구축선과 직교하는 보스면(10)이 형성되어 있다.

이들 센터구멍(9) 및 보스면(10)은 공구본체(1)를 공작기계의 도시하지 아니한 주축에 장착하기 위한 부착부를 이루는 것이다.

공구본체(1)는 SCM440, SNCM439 등의 강재를 소재로 하여 전체가 대략 원환상()으로 형성되고, 이것에 절삭가공이 실시되어서 상기한 팁부착홈(2a) 이나 센터구멍(9), 보스면(10)이 형성된 것이다.

그리고, 공구본체(1)의 표면에는 전체면에 결쳐서 질화처리가 실시되고, 이에 의하여 공구본체(1)의 표층에는 내부보다 경도가 높은 경화층(도시생략)이 형성되어 있다.

이 경화층의 경도는, 공구본체(1)의 사용조건이나 내부 경도 등에 따라서 적정하게 정해지지만, 가급적 공구본체(1)의 표면으로부터 0.1mm 깊이의 위치에서 Hv 500이상 확보되는 것이 바람직하다.

Hv 500에 미치지 못하면 공구본체(1)의 내부경도와의 차가 너무 적어서 공구수명의 개선효과를 충분히 발휘할 수 없게 될 염려가 생기기 때문이다.

또, 공구본체(1)의 질화처리 방법으로서는 공지의 질화법이 사용되어, 예컨대 공구본체(1)를 암모니아가스(NH₃)이외의 질소를 포함하는 분위기 내에서 가열하므로써 질소 원자를 공구표면으로부터 침투시켜서 질화층을 형성하는 가스질화가 가장 효과적으로 사용된다.

그 외에도, 청화염(KCN, NaCN)과, 시안산염(KCNO, NaCNO)과의 혼합용액 중에 공구본체(1)를 침지한 상태로 가열하는 염욕질화처리나 이온질화등 여러 가지 방법을 사용할 수 있다.

그리고, 질화처리시 공구본체(1)의 가열온도는, 가스질화의 경우에 500내지 550℃, 염욕질화의 경우에도 600℃미만으로, 통상의 담금질처리를 행하는 경우의 가열온도 850℃이상과 비교하여 훨씬 저온이다.

또, 질화처리 시간으로서는 가스질화의 경우에 20내지 100시간, 염욕질화의 경우에 2 내지 3시간 정도이다.

또, 형성하는 경화층의 깊이는 0.1mm이상, 0.4mm이하의 범위가 바람직하다. 0.1mm이하에서는 경화층이 너무 얇아서 용이하게 경도가 손실될 우려가 크고, 한편, 0.4mm이상 형성한 경우에는 표면측 경도가 너무 높아 크랙이 생길 염려가 크기 때문이다.

이와 관련하여, 가스질화에 의하여 상기한 경화층 두께를 달성하는데 있어서 처리 시간을 20내지 40시간으로 하면 좋다.

또, 상기한 팁부착홈(2a) 이나 센터구멍(9), 보스면(10)은 질화처리 전에 절삭가공, 혹은 연삭되어서 소정정밀도로 형성된다.

단지, 질화처리시에 공구본체(1)의 탄소분이 질화물과 결합하므로써, 공구본체(1)의 표층부에 연질피막이 형성되는 일이 있기 때문에, 그러한 경우에는 질화처리 후에 보스면(10)으로부터 센터구멍(9)에 걸친 공구 부착부(제 1도중 일점쇄선 T로 표시하는 부분) 만이 연마 가공되어서, 이들 부착부에 형성된 경화층의 표면이 연질피막이 제거된 연마면으로 되는 일이 있다.

부착부 표면의 연질피막을 방치하여 두면, 공구본체(1)를 공작기계에 부착할 때에 연질피막이 변형하여 편심등의 부착오차가 발생하여, 공구본체(1)의 부착정밀도의 재현성이 확보되지 않는 사례가 있기 때문이다.

그리고, 연질피막의 두께는 최대라도 0.01mm정도이고, 피막제거를 위한 연마가공의 두께로서는 0.05mm정도 만 있으면 충분하다.

한편, 공구본체(1)의 상기한 팁부착홈(2a)의 내부에 형성된 경화층의 표면에 대하여는, 질화처리 후에 마무리가공을 받지 않는 비가공면으로 된다.

밀링커터 공구는 팁부착홈(2a)의 수량이 많기 때문에 질화처리 후에 이들을 하나씩 마무리 가공하게 되면 제조공수가 현저하게 증가하기 때문이다.

또한 제 2도 내지 제 4도에 의해 상세하게 표시하는 바와 같이, 팁부착홈(2a)의 각 벽면이 교차하는 구석부에는 라운드가공이 시행되어서 미소곡면(11)(12)이 형성되어 있다.

이들 미속곡면(11)(12)은, 질화처리시의 크랙 발생을 방지하여 경화층을 보호하기 위한 것이다.

그리고, 이들 미소곡면(11)(12)을 형성하는 대신에 팁부착홈(2a)내의 구석부에 베벨링을 실시하여 각 벽면과 비스듬히 교차하는 미소한 경사면을 형성하여도 좋다.

그리하여, 이상의 구성으로 된 정면밀링커터에 있어서는, 공구본체(1)에 질화처리가 실시되는 것에 의해, 공구본체(1)의 표면에 필요한 경도가 부여된다.

더욱이 질화처리 온도는 담금질 온도보다도 훨씬 저온이기 때문에, 센터구멍(9)이나, 보스면(10), 혹은 팁부착홈(2a)등의 정밀도가 요구되는 부분에 담금질과 같이 큰 왜곡이 생기는 일도 없다.

이 때문에, 질화처리 후에 마무리가공을 실시할 필요가 없어 공구본체(1)의 가공공수 및 가공시간이 크게 삭감되고, 이에 의하여, 제조코스트의 대폭적인 저감이 달성된다.

그리고, 질화처리에 따른 연질피막제거를 위하여 보스면(10)등을 질화처리 후 가공할 필요가 생겼다고 하더라도, 그 가공두께는 담금질시의 왜곡 제거와 비교하여 훨씬 작고, 공구의 제조코스트를 압박하는 일은 없다.

이와 관련하여 본실시예에 있어서의 가공두께는 0.05mm로, 종래 담금질 후의 가공 두께가 0.2mm이상 필요하던 것에 비하여 가공시간이 훨씬 짧다.

또한, 질화처리온도가 낮으므로 공구본체(1)의 내부에 큰 잔류응력이 발생하는 일도 없고, 나중에 응력의 해방에 의하여 정밀도가 틀려지게 될 염려도 없다.

또한, 질화처리 후에 팁부착홈(2a)을 마무리 가공할 필요도 없으므로, 마무리가공시의 공구마모에 기인하는 진동정밀도의 열화가 생기는 일도 없다.

그리고, 본 실시예에서는 특히 팁을 그 상하면이 공구외주방향을 향하도록 장착하는, 일반적인 정면 밀링커터를 예로 들어서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 제 5도 내지 제 7도에 표시하는 바와, 공구본체(20)의 팁부착홈(21)에 팁(22)을 그 측면이 공구외주방향을 향하도록 장착하는 구성의 수직식 밀링커터일지라도, 보스면(23)이나 센터구멍(24)에는 팁부착홈(21)을 소정 정밀도로 가공한 후, 질화처리에 의한 경화층을 형성하므로 써 동일한 효과가 얻어진다.

그리고, 이와 같은 수직식 밀링커터에 있어서도, 팁부착홈(21)의 벽면 구석부에 라운드면 가공을 실시하여 미소곡면(25)을 형성하거나, 혹은 구석부에 베벨링 가공을 실시하므로 써 크랙의 성장을 저지할 수 있음은 물론이다.

또, 상기한 각 예에서는 어느 것이나 본발명을 정면 밀링커터에 사용한 예를 설명하였으나, 그 외에도 예컨대, 제 9도 및 제 10도에 표시하는 바와 같이, 원주상( )의 공구본체(30)선단에, 원호절삭날(31),(32)을 보유하는 팁(33),(34)을 장착한 볼엔드밀에도 당연히 적용된다.

이 경우, 공작기계의 주축에 장착하는 샹크부(35)(제 9도중 1점쇄선 T로 표시하는 범위)의 표면에 대하여는, 밀링커터인 경우의 보스면이나, 센터구멍 등과 마찬가지로 질화처리로 생긴 연질피막이 제거된 연마면으로 하는 것이 바람직하다.

더욱이, 이들 예 이외에도 본발명은 각종 드로우어웨어식 절삭공구에 적용되는 것이다.

상술한 공구본체(1),(20),(30)에는 예를 들면, 제4도, 제8도에 표시하듯이, 팁(6),(22),(33),(34)이나 시트(4)등의 부품을 부착하기 위한 나사구멍(40),(41),(42)이 형성되어 있지만, 이들 나사구멍(40) 내지 (42)의 내부는 경화층의 형성이 방지된 질화방지부로 하는 것이 바람직하다. 나사구멍(40) 내지 (42)의 내부에까지 질화처리를 행하면, 나사산의 경도가 현저하게 상승하여 인성이 상실되고, 멈춤나사(5)나 크램프나사(7),(26)의 착탈을 반복하므로서 조기에 나사산이 갈라지거나 떨어져 나갈 염려가 생김과 아울러, 나사산의 경도에 의하여 상대방 크램프나사(7)(26)등이 손상하는 경우도 있기 때문이다.

여기에서, 상기한 나사구멍(40) 내지 (42)의 질화방지부의 형성방법으로서는, 예컨대, 공지의 질화방지제를 나사구멍내에 도포하는 방법을 생각할 수 있다.

그러나 질화방지제는 액상으로, 필요한 개소에 정확하게 도포하기가 어렵고, 갑자기 도포면적이 확대하여 질화방지부가 불필요하게 넓어지거나, 혹은 도포 불균일에 의해 질화방지 효과가 불균일하게 될 우려가 있다.

또, 질화방지제가 공구본체(1),(20),(30)의 여분의 개소에 부착하여 소망의 경화층을 얻을 수 없게 되는 일도 있다.

또한, 질화방지제가 나사구멍(40) 내지 (42)의 내부에 잔류해서 크램프나사(7)등의 원활한 회동(回動)이 곤란하게 될 우려도 있다.

그래서, 상기한 질화방지부를 형성함에 있어서는, 예컨대 제 11도에 표시하는 바와 같이 질화처리 전에 나사구멍(40) 내지 (42)(도면에서는 나사구멍42만을 표시함)에 멈춤나서(구멍막이)(50)를 틀어넣어서 나사구멍(40) 내지 (42)를 밀폐하고, 이 상태로, 질화처리를 행하여 팁부착홈(21)등의 표면에 경화층을 형성하고, 그 후, 제 12도에 표시하는 바와 같이, 나사구멍(40) 내지 (42)으로부터 멈춤나사(50)빼낸다고 하는 방법에 따르는 것이 바람직하다.

이러한 방법에 의하면, 멈춤나사(50)에 의해 나사구멍(40) 내지 (42)내부가 확실하게 밀폐되므로, 암모니아가스등의 질화처리제의 나사구멍(40) 내지 (42)의 침입이 저지되어서 질화방지부가 확실하게 얻어짐과 아울러, 질화방지제를 도포할 필요가 없으므로, 나사구멍(40) 내지 (42)의 내부 이외의 개소에 잘못하여 질화방지부가 형성될 우려도 없고, 또한 질화방지제의 도포불균일에 의한 질화방지 효과의 불균일도 생기지 않게 된다.

그리고, 제 11도 내지 제 12도에 표시하는 예에서는 특히 멈춤나사(50)의 재질을 규제하고 있지는 않지만, 예컨대, 구리 , 황동 등의 난질화재료에 의하여 멈춤나사(50)를 형성한 경우에는 질화처리시에 멈춤나사(50)가 질화되지 않으므로, 질화처리 전후에서 멈춤나사(50)가 변질하지 않고, 따라서, 멈춤나사(50)를 반복 사용하여 질화처리에 필요한 코스트의 저감을 도모할 수 있다.

이 경우, 멈춤나사(50)의 재질로서는, 질화처리시의 가열온도인 500℃ 내지 600℃의 고온에 견딜 수 있는 난질화재료를 선택할 필요가 있음은 물론이다.

또, 멈춤나사(50)가 강재 등의 질화되기 쉬운 재료로 형성되는 경우에도, 그 표면에 니켈도금을 시행하거나, 혹은 질화방지제를 도포하거나 하여, 미리 질화방지층을 형성하므로써, 멈춤나사(50)의 질화를 방지하여 멈춤나사(50)의 재이용을 실현할 수 있다.

또, 제 11도 및 제 12도에 표시하는 예는, 구멍막이로서 멈춤나사(50)를 사용하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 예컨대 제 13도에 표시하는 바와 같이, 통상의 6각 구멍붙이 볼트(51)나, 기타 6각 볼트 등의 머리부착 볼트를 사용하여도 좋다.

이 경우에는 볼트(51)헤드부의 단면(51a)이 팁부착홈(21)의 저면(21a)에 밀착하므로, 나사구멍내의 밀폐성이 한층 향상하여 질화방지 효과를 한층 높일 수 있다.

다만, 제 13도에 표시하는 예는, 팁부착홈(21)의 저면(21a)중, 볼트헤드부단면(51a)과 밀착하는 부분에 질화처리제가 접촉하지 않으므로, 질화방지부가 나사구멍(40) 내지 (42)의 내부뿐만 아니라 그 입구부 주위로 확대한다는 부작용이 있다.

따라서 나사구멍(40) 내지 (42)의 내부의 밀폐성을 높이면서 질화방지부의 확대를 방지하기 위해서는, 예컨대, 제 14도에 표시하는 바와 같이, 나사구멍(40) 내지 (42)(도면에서는 나사구멍(42)만을 표시함)의 입구부에 그 나사구멍(40) 내지(42)의 입구측으로 향할수록 확경하는 테이퍼면(52)을 형성하고, 또한 구멍막이로서 상기한 테이퍼면(52)과 밀착 가능한 테이퍼면(53)을 구비한 접시나사(54)를 사용하는 것이 바람직하다.

이 예에 의하면, 접시나사(54)의 테이퍼면(53)과 나사구멍(40) 내지 (42)의 테이퍼면(52)이 밀착하므로써, 나사구멍(40) 내지 (42)의 내부 밀폐성이 향상하여 높은 질화방지효과가 얻어지는 한편, 팁부착홈(21)의 저면(21a)이 접시나사(54)와 밀착하지 않고 나사구멍(40) 내지 (42)의 입구주위가 개방되므로, 암모니아가스 등의 질화처리제가 나사구멍(40) 내지 (42)의 입구주위의 끝까지 도달하여 질화방지부의 불필요한 확대가 방지된다고 하는 효과가 있다.

[실험예]

여기에서, 상기한 제 1도 내지 제 4도에 표시하는 정면 밀링커터의 공구본체를 실제로 제조하여 그 경도를 측정한 바, 그 결과를 제 15도에 표시한다.

이때의 질화처리방법으로는 암모니아가스를 사용한 가스질화방법을 사용하고, 공구본체의 재질로는 SCM440을 선택하였다.

또, 질화처리 시간은 20시간, 30시간, 40시간의 3단계로 변화시켰다.

제 15도에서 명백한 바와 같이, 질화처리시간의 길고 짧음에도 불구하고, 공구 표면으로부터 0.05mm의 범위에서 최대경도가 얻어진 후, 공구내부로 진행함에 따라서 경도가 저하하고, 공구표면으로부터 0.4mm의 위치에서 공구내부와 경도 차가 없어지고 있다.

따라서, 공구표층부에 확실하게 경화층을 확보함에 있어서는, 그 두께를 0.1mm이상으로 하는 것이 바람직하고, 또 질화처리 시간을 연장하여도 0.4mm이상의 경화층을 얻는 것은 곤란하며, 공연히 표층의 경도만이 증대하여, 크랙이 생길 염려가 있기 때문에, 경화층을 0.4mm이하로 설정하는 것이 바람직하다는 것도 판명되었다.

이상 설명한 바와 같이, 절삭공구에 의하면, 질화처리에 의하여 공구본체에 필요한 경도가 확보되는 한편, 질화처리시에 담금질처리시와 같은 큰 왜곡이 생기지 아니하므로 나중에 마무리가공을 실시할 필요도 없어져서 공구본체의 제조공수가 대폭 삭감된다.

더욱이, 질화처리시에 큰 잔류응력이 생기는 일도 없으므로, 나중에 응력의 해방으로 정밀도가 달라지는 일도 없다.

또한, 팁부착홈의 정밀도도 유지되므로 진동정밀도가 손상되는 일도 없고, 그 결과, 내구성이 높아서 고정밀도, 또한 저가의 절삭공구를 제공할 수 있다고 하는 우수한 효과가 얻어진다.

또, 나사구멍의 내부경도의 불필요한 상승이 저지되므로 나사구멍의 나사산의 갈라짐이나 떨어져 나가는 것이 방지됨과 아울러, 상대측 볼트의 손상도 방지된다.

또한, 공구본체의 부착기준이 되는 부착부로부터 연질피막이 제거되어 있으므로, 공구본체를 공작기계에 부착할 때의 부착부의 변형을 방지하여 부착정밀도의 재현성을 확보할 수 있다.

특히 다수의 팁부착홈을 보유하는 밀링커터 공구 등의 공구본체인 경우에 제조코스트가 대폭 삭감된다.

그리고 질화처리 시에 있어서의 팁부착홈이 구석부의 응력집중이 완화되어서 경화층의 크랙발생이 저지되고, 품질이 높은 경화층이 제공된다.

이에 더하여, 경화층의 경도를 충분히 확보하면서 경화층의 갈라짐을 방지할 수 있으므로 경화층의 품질을 한층 높일 수 있다.

그리고, 구멍막이에 의하여 나사구멍 내부가 확실하게 밀폐되어서 균질한 질화방지부가 용이하게 얻어지는 한편, 나사구멍 내부 이외의 곳에 실수로 인한 질화방지부가 형성될 우려도 없어진다.

또, 구멍막이를 반복 사용할 수 있으므로 질화처리에 필요한 코스트를 크게 저감시킬 수 있고, 나사구멍내의 밀폐성을 한층 더 향상 시켜서 보다 균질된 질화방지부를 얻을 수 있음과 아울러, 질화방지제를 나사구멍의 입구부 주위까지 확실하게 도달시켜서 질화방지부의 불필요한 확대를 저지할 수 있다.

Claims (10)

1. 공작기계에 부착부를 보유하는 공구본체(1)에 복수의 팁부착홈이 형성되고, 이들 팁부착홈에 드로우어웨어팁이 착탈가능하게 장착된 절삭공구에 있어서, 상기한 공구본체(1)의 표층부에 질화처리에 의한 경화층을 형성한 것을 특징으로 하는 절삭공구.
2. 제1항에 있어서, 상기한 공구본체(1)에 상기한 드로우어웨이팁이나, 기타의 부품을 부착하기 위한 나사구멍(40)(41)(42)이 형성되고, 그 나사구멍의 내부는, 질화처리에 의한 경화층의 형성이 방지된, 질화방지부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 공구본체(1)의 부착부에 형성된 상기한 경화층의 표면은, 질화처리로 생성된 연질피막이 제거된 연마면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
4. 제1항 내지 제2항의 어느 한 항에 있어서, 상기한 팁부착홈(2a)(21)(31)내에 형성된 경화층의 표면은, 질화처리 후의 마무리가공을 받지 아니한 비가공면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
5. 제1항 내지 제2항의 어느 한 항에 있어서, 상기한 팁부착홈(2a)(21)(31)의 구석부에는 베벨링가공 또는 라운드면 가공이 시행되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
6. 제1항 내지 제2항의 어느 한 항에 있어서, 상기한 공구본체(1)의 경화층의 경도가, 공구본체(1)의 표면으로부터 0.1mm의 위치에서 Hv500이상으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
7. 공구본체(1)에 형성된 나사구멍(40)(41)(42)에 구멍막이(50)를 장착한 후에 공구본체(1)에 질화처리를 실시하여 그 공구본체(1)의 표층부에 경화층을 형성하고, 그 후 상기한 구멍막이(50)를 떼어내는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기한 구멍막이(50)에 난질화재료를 사용 하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법.
9. 제7항에 있어서, 상기한 구멍막이(50)의 표면에 질화방지층을 형성한 후, 그 구멍막이(50)를 상기한 공구본체(1)의 나사구멍(40)(41)(42)에 부착하여 질화처리를 행하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법.
10. 제7항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서, 공구본체(1)의 나사구멍(40)(41)(42)의 입구부에 그 나사구멍(40)(41)(42)의 입구측으로 향할수록 확경하는 테이퍼면을 형성하고, 또한 상기한 구멍막이(50)에 상기한 테이퍼면과 밀착 가능한 테이퍼면을 구비한 접시나사(54)을 사용하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법.