KR100303526B1 - 초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초미립 상태의 초경합금을 이용한 너트의 암나사 가공용 나사 탭에 관한 것으로, 특히 절삭날부와, 탭핑머싱의 홀더에 상호 결합되게 일단부에 홀더체결부가 형성된 자루부로 이루어진 나사 탭에 있어서, 상기 절삭날부(10) 및 자루부 전체가 초경합금제로 이루어져, 상기 절삭날부의 절삭각도(θ₁)를 약 2∼4°정도이고 경사각도(θ₂)가 중심선을 기준 하여 약 32∼34°정도 높여 상기 절삭날부의 전체 면적(α)을 넓게 하고, 칩 배출홈의 폭(β)을 줄여 고속회전에 따른 상기 절삭날의 강도유지 및 절삭되는 칩이 원활히 배출되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명에 따르면 나사 탭의 재질을 초미립 초경합금으로 이루어져 재료의 특성 및 장점을 최대한 이용하므로, 나사 탭의 내구성, 내마모성, 인성 및 고강도 등에 의해 공구의 수명이 길어 주기적 또는 필요시 나사 탭의 잦은 교환이 불필요하여 공구 교환에 따른 유지 및 생산 원가가 절감됨과 동시에 교환 후 오랜 사용으로 공구 교환에 의한 기계정지시간이 단축되어 가공능률 및 생산성이 상대적으로 향상되며, 종래 보다 탭핑속도를 20∼30%이상 증가하여 가공작업이 가능하므로, 그에 따른 가공시간이 단축되고 단위시간당의 생산량이 증대됨은 물론 가공정밀도가 높아 피절삭물이 더욱 정밀하게 가공 처리되어 제품에 대한 상품성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 나타낸다.

Description

초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭{Screw tap of taping made use of micro grain carbides}

본 발명은 초미립 상태의 초경합금을 이용한 너트의 암나사 가공용 나사탭(screw tap)에 관한 것으로서, 특히 초미립 초경합금으로 이루어져 내마모성, 내구성 및 인성 등이 뛰어나 작업중 나사 탭의 잦은 교환이 해소되어 생산 및 작업성 등이 대폭 향상됨과 동시에 암나사 태핑시 정확하고 안정되게 절삭가공 처리되어 주철, 알루미늄 합금, 열경화성 수지등 피절삭물의 가공정확도가 향상될 수 있는 초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭에 관한 것이다.

일반적으로 초미립 초경합금(micro grain carbides)은 탄화 텅스텐, 탄화티탄 등의 경도가 매우 높은 화합물의 미세 분말과 코발트 등의 금속미분을 결합제로 사용하여 상호 적정비율로 혼합하고, 이를 고압으로 압축하고 금속이 용해되지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결(燒結)가공하여 형성시킨 초고경도(超高硬度) 합금이다.

한편, 체결용 너트의 암나사 절삭가공을 위한 종래 나사 탭의 재질은 고속도강(high-speed steel) 또는 하이텐션 스틸(high-tension steel:하이스/고장력강)등이 사용되고, 그 고속도강(高速度鋼)은 특수강의 일종으로 금속재료를 절삭하는 일반적인 절삭공구에 사용되는 강(鋼)으로, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 카본(C)을 함유하며 절삭력 및 인성엔 좋으나 내마모성 및 내구성이 떨어지는 결점이 있다.

상기한, 고속도강으로 이루어진 나사 탭(screw tap)은 공작물에 암나사를 깎는 절삭공구로, 수동 탭(ahnd tap), 공작기계에 장착하여 나사만을 전문으로 절삭하는 기계 탭(machine tap), 가스관에 암나사를 절삭하는 가스 탭(gas tap) 및 다이나 체이서 등을 만들 때 사용되는 마스터 탭등 사용용도에 따라 대응되는 형상과모양으로 다양하게 형성되어 피절삭물에 설정된 암나사 구멍을 형성하기 위한 절삭공구(切削工具)로, 대략 봉형상으로 이루어져 일단부 외주면에 소정간격을 두고 나사산 및 나사골이 교반되게 반복 형성된 절삭날부가 설정길이 형성되고, 그 절삭날부 각 사이에 피절삭물 가공시 발생되는 칩(chip)이 소정의 홈을 따라 용이하게 배출되게 칩 브레이커(chip breaker)가 형성되며 타단부에 태핑머신의 홀더에 상호 결합되게 대응되는 형상의 탱(tang)이 일측단에 형성된 자루부(shank)로 이루어져 있다.

상기 나사 탭의 절삭날부 및 자루부는 각각 상이한 부하 상태로 사용된다. 그 때문에 탭의 각부에 요구되는 특성은 상이하다. 예컨대, 절삭날부의 날끝부에선 내마모성이나 내융착성 등이 요구되며, 상기 자루부에선 공구로서의 강도를 유지하기 위한 인성이 요구된다. 또, 절삭날부의 날끝부에 대해서도 그 중심부와 외주부에선 절삭 속도가 크게 다르므로, 그에 따라 요구되는 특성도 다르다.

상기한 바와 같은 체결용 너트의 암나사 가공을 위한 종래 공구강 또는 고속도강으로 이루어져 단일체로 형성된 나사 탭을 도 6 및 도 7을 참고하여 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도 6 내지 도 7에서 부재번호 1은 절삭날부이고, 2는 홀더체결부이며, 3은 자루부를 각각 가리킨다.

상기 절삭날부(1)는 일단부 외주면에 설정간격을 두고 일정범위 나사산 및 나사골이 교반되게 깎아지도록 대응되는 형상으로 형성된 절삭날(1a)과 상기 절삭날(1a) 사이에 칩 배출홈(1b)이 각각 형성되어 있다.

여기서 절삭날부(1)의 절삭각도(θ₁)를 약 2∼4°정도이고 경사각도(θ₂)가 중심선을 기준 하여 약 30°이하로 이루어져 상기 절삭날부(1)의 전체 면적(α)을 좁게 하고, 칩 배출홈(1b)의 폭(β)을 넓게 형성되어 있다.

상기 홀더체결부(2)는 타단부의 설정면이 가공 처리하여 탭머싱의 홀더에 조립되어 유동됨이 없이 견고하게 고정되도록 다수의 사각면(2a)이 형성되어 있다.

상기 자루부(3)는 절삭날부(1)와 홀더체결부(2)가 상호 연결되도록 이어주는 중간부분 있다.

그러나, 이러한 종래 태핑용 나사 탭은 첫째, 재질이 고속도강으로 이루어져 절삭력 및 인성엔 좋으나 내마모성 및 내구성 등이 떨어져 공구의 수명이 짧아 주기적 또는 수시로 나사 탭의 교환하여 절삭작업을 수행하므로, 그 따른 유지 및 생산 원가가 상승됨과 동시에 잦은 나사 탭 교환에 의한 기계의 정지시간이 길어 가공능률 및 생산성이 상대적으로 저하되는 결점이 있으며,

둘째, 일반적인 탭핑속도를 유지하여 절삭가공 작업을 수행하므로, 그에 따른 가공시간 및 단위시간당의 생산량을 효율적으로 증대시킴이 불가함은 물론 체결용 너트의 암나사 가공시 나사 및 자루부의 흔들림이 높아 가공정밀도가 낮아 피절삭물이 정밀하게 가공 처리되지 못하여 불량율이 증가되고 제품에 대한 상품성 및 신뢰성이 저하되며 고객의 다양한 욕구를 해결하지 못하는 등의 문제점들이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 근본적인 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 초미립 초경합금을 이용하여 내마모성, 내구성 및 인성 등이 뛰어나 긴 수명의 절삭공구에 의해 작업중 나사 탭의 잦은 교환 없이 오랜 시간 생산 및 작업성 등이 대폭 향상됨과 동시에 암나사 탭핑시 정확하고 안정되게 절삭가공 처리되어 피절삭물의 가공정확도가 향상될 수 있는 초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 암나사 가공시 태핑용 나사 탭의 정면도,

도 2는 도 1에 표시된 A - A선 확대 단면도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 나사 탭의 일부 단면 정면도,

도 4는 본 발명에 또 다른 실시예를 나타낸 나사 탭의 일부 단면도,

도 5은 본 발명의 절삭날부 및 칩 배출홈에 형성된 각도를 나타낸 비교도,

도 6은 종래 태핑용 나사 탭의 정면도,

도 7은 도 6에 표시된 B - B선 확대 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 절삭날부, 11 : 칩 배출홈,

12 : 끼움돌기, 20 : 자루부,

21 : 홀더체결부, 22 : 끼움홈,

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 칩 배출홈이 사이사이에 형성된 암 나사 절삭날부와, 탭핑머싱의 홀더에 상호 결합되게 형성된 홀더체결부와, 상기 절삭날부 및 홀더체결부가 상호 연결되게 그 중간을 이어주는 자루부로 이루어진 나사 탭에 있어서, 상기 절삭날부의 절삭각도(θ₁)를 약 2∼4°정도이고 경사각도(θ₂)가 중심선을 기준 하여 약 32∼34°정도 높여 상기 절삭날부의 전체 면적(α)을 넓게 하고, 칩 배출홈의 폭(β)을 줄여 고속회전에 따른 상기 절삭날의 경도유지 및 절삭되는 칩이 원활히 배출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭을 제공한다.

여기서 절삭날부 및 자루부는 전체가 초경합금제로 소결 형성되거나 또는 절삭날부만 초경합금제로 이루어져 설정된 위치에 용접 고정되도록 형성될 수 있다.

한편, 상기한 나사 탭은 서로 다른 금속재질로 각각 양분되어 이루어지게 상기 절삭날부가 초경합금제로 이루어지고, 그 일단이 공구강 또는 고속도강으로 이루어져 일단에 홀더체결부가 형성된 자루부의 타단에 상호 맞대응되어 결합 고정되어 일체로 형성될 수도 있다.

상기와 같은 본 발명에 있어서는 나사 탭의 재질을 초미립 초경합금으로 이루어져 재료의 특성 및 장점을 최대한 이용하므로, 나사 탭의 고내구성, 고내마모성, 고강인성 및 고강도 등에 의해 공구의 수명이 길어 주기적 또는 필요시 나사 탭의 잦은 교환이 불필요하여 공구 교환에 따른 유지 및 생산 원가가 절감됨과 동시에 교환 후 오랜 사용으로 공구 교환에 의한 기계정지시간이 단축되어 가공능률 및 생산성이 상대적으로 향상되며, 종래 보다 탭핑속도를 20∼30%이상 증가하여 가공작업이 이루어지므로, 그에 따른 가공시간이 단축되고 단위시간당의 생산량이 증대됨은 물론 체결용 너트의 암나사 가공시 가공정밀도가 높아 피절삭물이 더욱 정밀하게 가공 처리되어 제품에 대한 상품성 및 신뢰성을 향상시킴과 동시에 고객의 다양한 욕구를 충족시킬 수 있게 된다.

(실시예)

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 암 나사 가공시 태핑용 나사 탭의 정면도이고, 도 2는 도 1에 표시된 A - A선 확대 단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 나사 탭의 일부 단면 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 나타낸 나사 탭의 일부 단면도이며, 도 5은 본 발명의 절삭날부 및 칩 배출홈에 형성된 각도를 나타낸 비교도를 각각 도시하고 있다.

이로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 나사 탭은 칩 배출홈(11)이 사이사이에 형성된 암 나사 절삭날부(10)와, 탭핑머싱의 홀더에 상호 결합되게 일단부에 홀더체결부(21)가 형성되어 상기 절삭날부(10)와 상호 연결되게 이루어진 자루부(20)로 구성되어 있다.

여기서 절삭날부(10)의 절삭각도(θ₁)를 약 2∼4°정도이고 경사각도(θ₂)가 중심선을 기준 하여 약 32∼34°정도 높여 상기 절삭날부(10)의 전체 면적(α)을 넓게 하고, 칩 배출홈(11)의 폭(β)을 줄여 고속회전에 따른 상기 절삭날의 경도유지 및 절삭되는 칩이 원활히 배출되게 형성되어 있다.

또한 절삭날부(10) 및 자루부(20)는 전체가 초경합금제로 소결 형성되거나 상기 절삭날부(10)만 초경합금제로 이루어져 설정된 위치에 용접 고정되도록 형성될 수 있다.

상기 절삭날부(10) 및 자루부(20)의 전체 또는 선택에 따른 일부 표면에 TiCN 또는 TiN, TiAlN 등을 선택적으로 내/외층으로 나누어 피복처리 내지 교반 적층구조의 복합층이 적어도 한 쌍이상, 중간층으로 피복층이 형성되어 있다.

여기서, 피복층의 피막두께가 TiN이 0.5μ이상 3.5μ이하 또는 TiCN, TiAlN이 0.1μ이상 3.5μ이하로 공구의 선택 표면에 피복처리되어 형성된다.

한편, 첨부된 도 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 나사 탭은 서로 다른 금속재질로 각각 양분되어 이루어지게 상기 절삭날부(10)가 초경합금제로 이루어지고, 그 일단이 공구강 또는 고속도강으로 이루어져 일단에 홀더체결부(21)가 형성된 자루부(20)의 타단에 상호 맞대응되어 결합 고정되어 일체로 형성될 수도 있으며, 예를 들어 상기 절삭날부(10)의 일단에 일자 또는 십자 형상의 끼움돌기(12)가 돌출 형성되고, 그에 맞대응되는 상기 자루부(20)의 일단부에 상기 절삭날부(10)의 끼움돌기(12)가 삽입되도록 끼움홈(22)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 절삭날부(10)와 자루부(20)를 조립 후 별도 작업으로 용접되어 견고하게 상호 결합하여 단일체로 형성될 수 있다.

또한, 첨부된 도 4에 예시된 또 다른 실시예와 같이, 상기 절삭날부(10)는 절삭날쪽 일부만 초경합금제로 이루어져 가공처리된 후 그 대응 접합부분에 위치시킨 다음 상호 견고하게 용접 고정되게 형성될 수도 있다.

따라서, 상기 절삭날부(10) 및 자루부(20)가 양분되어 별도의 재질로 각각 이루어져 비싼 재료의 사용을 최소화하여 제작의 생산원가를 탄력적으로 절감시킴은 물론 사용중 일부분 파손시, 그 파손 부분만을 손쉽고 편리하게 교체하여 사용할 수 있어 공구사용의 효율성이 극대화되고 절삭공구의 사용량을 줄여 제작원가가 저감될 수 있다.

상기 '표 1'와 같이, 본 발명의 초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭과 고속도강으로 이루어진 표준 나사 탭을 상호 비교하여 대비된 내용이 표시되어 있다.

상기 '표 1'에 있어서, 절삭날각도는 절삭을 용이하게 하기 위하여 날 끝의 절삭 면에 붙이는 각도이고, 상기 경사각도는 절삭시 주체가 되는 면으로 발생 칩이 그 면을 따라 유도되어 외부로 배출되는 각도이며, 상기 산의 각도는 나사의 축 단면에 있어서 인접한 2개의 플랭크와 이루는 각도이다.

상기와 같이 본 발명에 따르면 나사 탭의 재질을 초미립 초경합금으로 이루어져 재료의 특성 및 장점을 최대한 이용하므로, 나사 탭의 내구성, 내마모성, 인성 및 고강도 등에 의해 공구의 수명이 길어 주기적 또는 필요시 나사 탭의 잦은 교환이 불필요하여 공구 교환에 따른 유지 및 생산 원가가 절감됨과 동시에 교환 후 오랜 사용으로 공구 교환에 의한 기계정지시간이 단축되어 가공능률 및 생산성이 상대적으로 향상되며, 종래 보다 탭핑속도를 20∼30%이상 증가하여 가공작업이 가능하므로, 그에 따른 가공시간이 단축되고 단위시간당의 생산량이 증대됨은 물론 체결용 너트의 암나사 가공시 가공정밀도가 높아 피절삭물이 더욱 정밀하게 가공 처리되어 제품에 대한 상품성 및 신뢰성을 향상시킴과 동시에 고객의 다양한 욕구를 충족시킬 수 있는 효과를 나타낸다.

이상에서 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 칩 배출홈(11)이 형성된 절삭날부(10)와, 탭핑머싱의 홀더에 상호 결합되게 일단부에 홀더체결부(21)가 형성된 자루부(20)로 이루어진 나사 탭에 있어서,

   상기 절삭날부(10) 및 자루부(20) 전체가 초경합금제로 이루어져, 상기 절삭날부(10)의 절삭각도(θ₁)를 약 2∼4°정도이고 경사각도(θ₂)가 중심선을 기준 하여 약 32∼34°정도 높여 상기 절삭날부(10)의 전체 면적(α)을 넓게 하고, 칩 배출홈(11)의 폭(β)을 줄여 고속회전에 따른 상기 절삭날의 경도유지 및 절삭되는 칩이 원활히 배출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절삭날부(10)는 초경합금제로 이루어지고, 일단에 홀더체결부(21)가 형성된 자루부(20)가 공구강 또는 고속도강으로 이루어져 상기 절삭날부(10)의 일단과 자루부(20)의 타단이 상호 맞대응시켜 상호 조립 후 용접 고정되어 단일체로 형성되도록 결합수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭.
3. 제 3 항에 있어서,

   상기 결합수단은 절삭날부(10)의 일단에 끼움돌기(12)가 돌출 형성되고, 그에 맞대응되는 상기 자루부(20)의 일단부에 상기 절삭날부(10)의 끼움돌기(12)가 삽입되도록 끼움홈(22)이 형성되는 것을 특징으로 하는 초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 절삭날부(10)는 절삭날쪽 일정부분만 초경합금제로 이루어져 가공처리된 후 대응되는 설정 부착부분에 위치시킨 다음 상호 견고하게 용접 고정되게 형성하여 단일체로 이루어진 것을 특징으로 하는 초미립 초경합금을 이용한 태핑용 나사 탭.