KR0166058B1 - 분말 성형체 절삭인서트와 그의 제조방법 - Google Patents

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KR0166058B1
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티.페러손 라스
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레나트 래퀴스트
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Abstract

내용 없음.

Description

분말 성형체 절삭인서트와 그의 제조방법
제1도는 본 발명으 따르고 제2도의 선 I-I를 따라 본 분말성형체 단면도.
제2도는 제1도를 따르는 분말성형체의 저면도.
제3도는 본 발명을 따르는 절삭인서트의 평면도.
제4도는 절삭인서트의 부분적으로 단면을 도시한 측면도.
제4a도 및 제4b도는 제4도의 부분 확대도.
제5도는 본 발명을 따르는 선택적 실시예의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 분말 성형체 11 : 상부면
12 : 하부면 13 : 측면
14 : 중앙구멍 15 : 오목부
16 : 돌출부 20 : 절삭인서트
23 : 변부면 24 : 간격
본 발명은 압축된 분말성형체, 절삭인서트 및 상기 절삭인서트를 제조하기 위한 방법에 관련된다.
종래기술에 따라 금속탄화물(metal carbide), 금속질화물(metal nitride) 및 세라믹(ceramic)재료와 같은 경질재료 그리고 결합제(binding material)로 구성되는 압축된 분말성형체(compacted powder body)의 칩형성 절삭인서트가 형성된다. 실제로 성형체는 원판(disc)모양이고, 상기 성형체는 상부면, 하부면 그리고 상부면과 하부면을 연결하는 적어도 한 개의 측면으로 구성된다. 절삭변부를 형성하기 위해 상기 상부면은 각각의 측면과 예각을 형성한다. 양면 포지티브 인서트(double-positive insert)에 있어서 인서트가 가지는 복잡한 형상에 기인하여, 양면 포지티브 형상을 가진 인서트를 압축하기 위한 종래기술의 프레쓰공구를 이용하는 것은 현실적으로 불가능했다. 여기서 양면 포지티브 형상(double-positive geometry)이라함은, 인서트상부면과 인서트하부면상에 절삭변부(cutting edge)를 형성하기 위해 상기 인서트상부면과 인서트하부면의 양면이 예각을 이루며 측면들과 교차하는 형상을 말한다. 즉, 상기 양면 포지티브 인서트가 종래기술을 따르는 프레쓰공구내에서 직접 프레쓰가공될때, 프레쓰작업이 이루어진후 프레쓰공구로부터 압축된 분말성형체를 아무런 손상없이 분리하는 것은 불가능하다.
프랑스 특허출원 제 1,522,955호에는 소결금속분말(sintered metal powder)로 제조된 두 개의 구성부분들을 조립하는 방법이 설명된다. 상기 방법에 따르면, 양립하는 돌출부들 및 오목부들이 상기 두 개의 구성부들에 제공되고 , 상기 구성부들은 돌출부들 및 오목부들이 소성변형(plastic deformation)에 의해 서로 구속디도록 압축되고 경납땜작업(brazing)이 이루어진다. 상기 두 개의 구성부들은 모양이 동일하지 않으므로, 서로다른 두 개의 프레쓰공구들이 이용되고, 따라서 시간이 소모된다. 프레쓰작업이 이루어지기 전에 두 개의 구성부들 사이에 경납땜재료가 삽입되므로 시간소모가 가중된다. 소결작업에 앞서 경질재료의 구성부들이 가지는 취성(brittleness)에 의해, 상기 방법은 경질재료로 제조된 두 개의 성형체를 조립하는데에 이용될 수 없다. 즉, 인장응력에 대한 저항력이 작은 초경합금(cemented carbide)의 특성에 기인하여, 초경합금재료의 경우 재료내에서 소성변형은 피할 수 없는 내부응력을 발생시킨다.
따라서 본 발명의 목적은 용이하게 제조될 수 있는 압축된 분말성형체를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 절삭인서트를 제조하기 위한 블랭크(blank)로서 이용할 수 있는 압축된 분말성형체를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 필요한 여유각을 가진 양면 절삭인서트를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 복잡한 형상을 가진 절삭인서트제조를 간단히 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
또한 상기 목적 및 다른 목적들이 청구항들과 관련하여 다음의 설명에 따라 절삭인서트를 제조하고 그 제조방법을 제공하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
금속탄화물, 금속질화물 및 세라믹들중에서 선택된 분말과 결합제로 성형되는 성형체에 관한 본 발명에 의해 상기 목적들이 달성된다. 성형체는 상부면, 하부면 그리고 상부면과 교차하고 예각을 형성하는 적어도 한 개의 측면들로 구성된다. 하부면은 서로 이격되고, 성형체의 기하학적 중심과 일치하는 중심을 가진 가상원위에 놓이는 적어도 한 개의 오목부와 적어도 한 개의 돌출부를 포함한다. 절삭인서트로서 상기 한 개의 성형체가 이용가능한 반면에, 양면 절삭인서트를 형성하기 위해 두 개의 동일한 성형체들을 서로 소결(sintering)시킬 수도 있다. 후자의 경우, 하부면들은 서로를 향하고, 각각의 성형체의 돌출부가 다른 성형체의 오목부를 향하도록 배열된다. 성형체들 사이의 그목적 결합이 이루어지도록 상기 성형체들은 서로 짝을 이루며 소결처리 된다.
선호적으로, 소결단계가 이루어지기 전에 적어도 한 개의 내부공간이 인서트내에 형성된다. 상기 공간은 감지장치를 수용하도록 구성되거나 또는 냉각매체 및 유사물을 전달하기 위한 채널을 형성한다.
분말(powder)(도면에 도시되지 않은)이 프레쓰공구내에서 압축된 후 소결이 이루어지기전의 상태에 있는 압축된 분말성형체(10)가 제1도 및 제2도에 도시된다. 분말성형체는 금속탄화물, 금속질화물 또는 세라믹재료들 중에서 선택된 분말과 결합제로 구성된다. 분말성형체는 주로 상부면(11), 하부면(12) 및 사기 상부면과 하부면을 연결하는 복수개의 측면(13)들로 구성된 다각형의 원판이다. 선택적으로 분말성형체는 원형으로 구성가능하며 단일의 원형측면이 하부면 및 상부면을 연결한다.
상부면(11)과 각각의 측면(13)은 예각(α)을 이루며 교차하는 절삭변부를 형성한다. 분말성형체(10)는 중앙구멍(14)을 가진다. 칩형성부(chip former)가 일체로 구성된측면이 상부면에 포함되고, 상기 측면은 여러가지 형태로 선택가능하다. 도시된 실시예에서, 하부면(12)은 주로 평면을 이루고, 오목부(15) 및 이와 이격된 돌출부(16)로 구성된다. 선택적으로 여러개의 오목부 및 여러개의 돌출부가 제공될 수 있다.
오목부(15)는 원형단면을 가지고, 하부면(12)으로부터 상부면을 향해 직경이 감소된다. 오목부(15)는 분말성형체(10)의 두께(t)의 1/4을 초과하지 않는 깊이(d)를 가진다. 돌출부(16)의 단면모양은 오목부(15)의 단면모양과 상호보완(complementary)을 이루고, 이 경우 돌출부(16)의 단면은 다각형을 형성하고, 돌출부(16)의 단면치수는 상부면(11)으로부터 하부면(12)을 향하여 감소하여 상기 돌출부는 각뿔대(truncated pyramid)로 구성된다. 하부면(12)으로부터 측정되는 돌출부(16)의 높이(h)는 분말성형체(10)의 두께(t)의 최대 1/4로 구성되는 반면, 오목부(15)의 깊이(d)보다 다소 작다. 제2도의 하부면과 평행한 단면에서 볼때, 매끈하고 둥글게 형성된 코너부(corner portion)에 돌출부(16)가 제공되며, 상기 돌출부(16)는 원(C1)상에 위치하고, 상기 원(C1)의 직경은 오목부의 최대 단면직경보다 작다.
오목부와 돌출부는 원(C2)상에 위치하고, 상기 원(C2)의 중심은 분말성형체(10)의 중심(CL)과 일치한다. 선호적으로 원(C2)의 반경은 분말성형체(10)의 표준화된 원(C3)의 반경보다 크다. 분말성형체(10)는 직사각형 또는 마름모 즉, 4개의 코너(corner)를 가진 몸체로 구성될 때, 공통직선(L)이 돌출부(16), 오목부(15) 및 중심(CL)과 교차하게 그려진다. 만약 분말 성형체(10)가 삼각형으로 구성되면, 상기 공통직선(L)은 중심(CL)을 통과하지 않는다.
상기 분말성형체(10)가 단일면 절삭인서트(cutting insert)로서 이용가능한 반면에, 양면 포지티브 절삭인서트(double-positive cutting insert)를 형성하기 위해 상기 분말성형체(10)는 동일한 형상의 또다른 분말성형체와 짝을 이룰 수 있다. 분말성형체(10)가 단일면 절삭인서트로 이용되는 경우, 분말성형체는 소결되어 저락가공에 적합하게 되고, 분말성형체의 돌출부 및 오목부와 짝을 이루는 해당 오목부 및 돌출부를 가진 심 플레이트(shim plate)상에 장착된다. 양면 포지티브 인서트를 제조하는 경우, 절삭인서트(20)를 형성하기 위해, 상기 분말성형체는 동일한 모양의 또다른 분말성형체와 결합되고 다음에 소결된다.
본 발명에 따르면 절삭인서트(20)를 제조하는 방법은 다음 설명에 따라 수행된다. 우선 종래기술을 따르는 (도면에 도시되지 않은) 프레쓰의 압축챔버(compaction number)에 예를들어 금속탄화물, 금속질화물 및 세라믹과 같은 경질재료와 결합제를 포함한 분말(powder)이 충진된다. 상기 프레쓰는 단지 네가티브(negative)형태 또는 단지 포지티브(positive)형태의 인서트를 압축가능하다. 분말이 압축되거나 눌려 굳어지도록 프레쓰의 펀치(punch) 및 다이(die)가 서로를 향해 이동한다. 다음에 상기 압축되는 분말로 형성되고 취성을 가진 분말성형체(10)는 종래기술에 따라 압축챔버로부터 제거된다. 동일한 두개의 분말성형체(10)가 얻어지도록, 압축공정은 수 초(second)동안 지속되고, 새로운 분말의 충진이 반복된다.
다음에 각각의 분말성형체(10)에 형성된 오목부(15)가 또다른 분말성형체에 형성된 돌출부(16)의 위치에 놓이고 각각의 분말성형체(10)의 돌출부(16)가 또다른 분말성형체의 오목부(15)에 놓이도록, 분말성형체(10)의 하부면(12)은 서로에 대해 마주보도록 놓인다. 다음에 하부면(12)이 지지되고, 그리고 오목부(15)의 벽과 돌출부(16)의 내측코너 사이에는 선접촉(line contact)과 같은 최소의 접촉상태를 이루며 돌출부(16)가 오목부(15)내에 수용되도록 분말성형체들은 서로를 향해 이동된다. 다음에 분말성형체들을 구성하는 하부면, 돌출부 및 오목부가 금속적으로 서로 결합되는 소결(sintering)을 위해, 상기 결합된 분말성형체들의 유니트는 노(furnace)내부에 투입되고 적합한 소결온도까지 가열된다. 8%∼10%의 Co, 3%∼10%의 TiC + TaC + NbC 및 나머지 WC로 조성된 초경합금의 공지된 소결온도는 진공상태에서 0.5시간 내지 2시간의 시간주기에 대해 1350℃로부터 1500℃까지에 이른다.
상기 방법에 의해 양면포지티브인서트의 인서트상부면(21) 및 인서트하부면(22)으로부터 떨어진 절삭인서트중심을 향해 감소하는 직경을 갖고 고정기능을 가진 중앙구멍이 양면포지티브인서트에 구성된다.(제4도) 제2도 내지 제4b도에는 본 발명을 따라 완전히 소결된 절삭인서트(20)가 도시된다. 절삭인서트(20)는 서로 결합 및 소결된 동일한 두 개의 분말성형체들로 구성된다. 인서트는 양면포지티브형태를 가지며, 즉 두 개의 분말성형체(13)들의 측면에 의해 형성된 변부면(23)이 인서트상부면(21) 및 인서트하부면(22)과 예각(α)을 이루고 있다.절삭인서트는 주로 절삭인서트의 중앙면(M)을 따라 서로 금속적으로 결합된 동일한 두 개의 구성부들로 구성된다.
본 발명의 또다른 장점을 보면, 절삭인서트에는 한 개 또는 한 개 이상의 내부공간이 제공될 수 있다. 이와 관련하여 제4a도 및 제4b도를 참고하면, 돌출부(16)의 높이(h)가 오목부(15)의 깊이(d)보다 약 0.1㎜ 더 작으므로 오목부(15)의 바닥면과 돌출부(16)의 상측면 사이에는 간격(24)이 형성된다. 상기 간격(24)에 의해 소결공정단계를 준비할 때 성형체들의 하부면(12)들이 서로에 대해 확실히 지지된다. 즉 하부면(12)들이 서로 접촉하기전에 돌출부의 상측면이 오목부의 바닥면과 접촉하는 위험이 제거된다. 기계적 응력 또는 열응력(thermal stress)를 측정하기 위한 마이크로스케일(micro scale)내의 전자회로들과 같은 센서(sensor)들을 수용하기 위한 채널(도면에 도시되지 않음)을 통해 간격(24)은 변부면(23)과 연결된다.
상기 센서들을 수용하기 위해 특수한 간격들이 중앙면(M)상에 제공될 수 있다.
추가로 분말성형체들중 한쪽 또는 양쪽에 슬롯(slot)들을 제공하는 것에 의해, 냉각매체(cooling media)를 전달하기 위한 채널(channel)이 간단히 중앙면(M)내에 구성될 수 있다.
제4도에 있어서 중앙면(M)을 향해 감소하는 단면직경이 형성된 볼록부(convex portion)를 가지고, 중심(CL)에 대해 대칭을 이루는 중앙구멍(25)이 절삭인서트(20)에 구성된다.
제5도에서처럼, 선택적으로 절삭인서트(20A)의 중앙구멍(25A)은 중앙면(M)을 향해 단면직경이 증가하는 오목부(concave portion)를 가질 수 도 있다.
그러므로 본 발명은 분말성형체, 절삭인서트 및 이들을 제조하기 위한 방법을 포함한다.
분말성형체와 절삭인서트는 절삭가공을 위해 이용될 수 있다.
절삭인서트가 양면 포지티브 형상을 가질 수 있으며, 압축된 분말성형체에 의해, 간격이 구성되고 간격내에 센서 및 냉각매체를 포함하는 새로운 형태의 절삭인서트를 제조가능하다.

Claims (9)

  1. 금속탄화물 또는 금속질화물 또는 세라믹재료들 중에서 선택된 재료와 결합제로 구성되고, 상부면과 하부면 그리고 상기 상부면 및 상기 하부면을 연결하는 한 개 이상의 측면들로 구성되며, 원판모양으로 형성되고, 상기 측면이 예각을 형성하여 상기 상부면과 교차하고, 상기 측면이 상기 하부면과 교차하는 분말성형체에 있어서, 상기 하부면(12)은 상기 분말성형체의 중심(CL)과 일치하는 중심의 원(C2)위에 한 개 이상의 오목부(15) 및 한 개 이상의 돌출부(16)를 포함하고, 하부면(12)과 평행하게 자른 단면에서 볼때 상기 오목부(15) 및 돌출부(16)는 서로다른 단면모양을 가지며, 상부면(11)을 향해 오목부(15)의 단면 크기가 감소하고, 상기 상부면(11)을 향해 돌출부(16)의 단면 크기가 증가하는 것을 특징으로 하는 분말성형체.
  2. 제1항에 있어서, 오목부(15) 및 돌출부(16)는 하부면(12)과 평행하게 자른 단면에서 볼때 상호보완(complementary)되는 단면모양을 가지며, 상부면(11)을 향해 오목부(15)의 단면크기가 감소하고, 상기 상부면(11)을 향해 돌출부(16)의 단면크기가 증가하는 것을 특징으로 하는 분말성 형체.
  3. 제1항 내지 제2항중 어느 한 항에 있어서, 오목부(15), 돌출부(16) 및 분말성형체(10)의 중심(CL)은 가상의 공통직선(L)위에 놓이는 것을 특징으로 하는 분말성형체.
  4. 제1항에 있어서, 오목부(15)는 분말성형체의 하부면(12)에 대하여 원형단부 및 깊이(d)를 가지고, 돌출부(16)는 하부면(12)에 대하여 높이(h)에서 각뿔대모양을 이루며, 상기 깊이(d)는 상기 높이(h)보다 더 큰 것을 특징으로 하는 분말성형체.
  5. 대향된 인서트상부면과 인서트하부면사이의 교차부에서 절삭변부들을 가지고, 상기 인서트상부면과 인서트하부면사이에 변부면이 위치하며, 절삭가공용 경질재료로 구성되고, 양면구조를 이루며, 상기 인서트상부면과 인서트하부면은 상기 변부면과 예각을 이루며 교차하는 절삭인서트에 있어서, 상기 절삭인서트(20)는 소결에 의해 중앙면(M)을 따라 동일한 두 개의 분말성형체에 대해 금속적으로 결합되는 동일한 두 개의 분말성형체로 형성되고, 상기 절삭인서트의 중심(CL)에 대해 편심되게 위치하는 간격(24)들이 제공되는 것을 특징으로 하는 절삭인서트.
  6. 제5항에 있어서, 절삭인서트(20)에는 중앙면(M)을 향해 단면크기가 증가하거나 감소하는 고정기능의 중앙구멍(25)이 제공되고, 상기 간격(24)들은 중앙면(M)의 마주보는 면들위에 그리고 분리된 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 절삭인서트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 간격(24)들내에 센서들이 제공되는 것을 특징으로 하는 절삭인서트.
  8. 제6항에 있어서, 상기 간격(24)들은 상기 절삭인서트내에서 채널시스템과 연결되는 것을 특징으로 하는 절삭인서트.
  9. 펀치와 다이를 가지고 압축챔버를 가진 프레쓰를 이용하는 단계를 포함하며, 대향되게 구성된 인서트상부면과 인서트하부면사이의 교차부에서 절삭변부들을 가지고, 상기 인서트상부면과 인서트하부면사이에 변부면이 위치하며, 절삭가공용 경질재료로 구성되고, 양면구조를 이루며, 상기 인서트상부면과 인서트하부면은 예각을 이루며 상기 변부면과 교차하는 절삭인서트를 제조하기 위한 방법에 있어서, - 작업표면이 한 개 이상의 오목부와 한 개 이상의 돌출부를 포함하는 펀치 또는 다이를 구비하는 단계. - 상기 압축챔버내에 분말을 충진하는 단계. - 분말 성형체(10)의 하부면(12)은 상기 펀치 또는 다이에 대해 역전된 모양으로 구성되며, 하부면(12)상에서 이격되게 구성된 오목부(15) 및 돌출부(16) 그리고 분말성형체(10)의 중심(CL)이 가상의 공통직선(L)상에 위치하도록 상기 오목부(15) 및 돌출부(16)를 가진 분말성형체(10)를 얻기 위해 충진된 분말을 압축하는 단계. - 상기 압축챔버로 부터 상기 분말성형체(10)를 분리시키는 단계, - 추가의 분말성형체를 얻기 위해, 상기 압축챔버내에 분말을 충진하는 단계, 상기 충진된 분말을 압축하는 단계. 상기 압축챔버로 부터 상기 분말성형체(10)를 분리하는 단계를 반복하는 단계. - 오목부(15)와 돌출부(16)를 가진 하부면(12)들이 서로를 향하고, 상기 하부면(12)들의 평면에서 상기 분말성형체(10)들을 회전에 의해 각변위를 발생시키는 단계. - 오목부(15)들과 돌출부(16)들이 직선으로 위치되도록 배향되고, 상기 오목부(15)들과 돌출부(16)들을 이동시켜 서로 짝을 이루며 지지되는 단계. - 조립된 분말성형체들을 소결온도까지 가열하는 단계를 따르는 방법.
KR1019890015030A 1988-10-21 1989-10-19 분말 성형체 절삭인서트와 그의 제조방법 KR0166058B1 (ko)

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SE8803769A SE467649B (sv) 1988-10-21 1988-10-21 Sintrat dubbelpositivt skaer bestaaende av tvaa identiska pulverkroppar, samt metod foer tillverkning av skaeret

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