KR100532895B1 - 플랭크 초연삭 기계 가공 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판으로 에어포일 형상과 같은 복잡한 형상을 위한 초연삭 기계 가공하는데 사용되는 퀼에 관한 것이다. 퀼은 샤프트부, 샤프트부에 인접한 확대된 헤드부 및 확대된 헤드부에 인접한 테이퍼진 연삭부를 갖는다. 테이퍼진 연삭부는 다이아몬드 및 입방체 붕소 질화물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 한 층의 그릿 재료를 갖는다. 양호한 실시예에서, 퀼은 연삭부 상의 유리화되거나 또는 도금된 입방체 붕소 질화물 퀼이다. 공구를 사용하는 방법도 개시된다.

Description

플랭크 초연삭 기계 가공 {FLANK SUPERABRASIVE MACHINING}

본 발명은 니켈 또는 티타늄 합금과 같은 재료에서 복잡한 에어포일 형상을 기계 가공하기 위한 방법 및 공구에 관한 것이다.

과거에, 에어포일 형상들은 다양한 기술들을 사용하여 기계 가공되어 왔다. 이 기술들은 플랭크 밀링, 전기 화학 기계 가공(ECM) 및 종래의 포인트 밀링을 포함한다. 하지만, 이 기술들은 느리며, 에어포일 형상들을 가공하기 위해 사용되는 공구들은 니켈 합금과 같은 강화 합금 재료에서 특히 긴 수명을 갖지 못한다. 밀링 작업중 생성되는 절단력은 저질의 표면 다듬질을 초래하는 에어포일 편향 및 채터(chatter)를 초래할 수 있는 작업편 상의 높은 로드를 유발한다. 또한, 이러한 기술들을 사용하여 수공 연마 또는 중간 다듬질과 같은 추가의 처리 없이 부품 요구 조건을 만족시키는 표면 다듬질을 생성하는 것은 어렵다.

따라서, 낮은 로드로 단시간에 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 개선된 방법 및 개선된 공구가 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 개선된 표면 다듬질과 낮은 로드로 단시간에 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 개선된 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래 공구들 보다 오래 유지되는 상기와 같은 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.

전술된 목적들은 본 발명의 방법 및 공구에 의해 구현될 수 있다.

본 발명에 따르면, 초연삭 기계 가공에 사용될 수 있는 공구가 개시된다. 넓게는, 공구는 샤프트부, 샤프트부에 인접한 확대된 헤드부 및 확대된 헤드부에 인접한 테이퍼진 연삭부를 포함한다. 테이퍼진 연삭부는 다이아몬드 및/또는 입방체 붕소 질화물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 한 층의 그릿(grit) 재료를 갖는다. 그릿 재료는 연삭부에 전기 도금될 수 있다. 다듬질 절삭을 위한 공구는 유리화된 퀼이다.

본 발명에 따르면, 기판 상에 에어포일 형상을 초연삭 기계 가공하기 위한 방법이 제공된다. 넓게는, 상기 방법은 샤프트부, 확대된 헤드부 및 한 층의 그릿 재료를 갖는 테이퍼진 연삭부를 갖는 공구를 제공하는 단계와, 샤프트부를 연삭 스핀들에 삽입하는 단계와, 40000 RPM 내지 90000 RPM의 스핀들 속도로 공구를 회전하는 공구를 회전시키는 단계와, 공구를 기판 재료와 접촉하도록 배치하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 장점 및 다른 목적과 본 발명의 공구 및 방법의 다른 상세한 설명은 유사한 도면 부호가 유사한 요소를 묘사하는 첨부된 도면과 후속의 상세한 설명에서 설명된다.

도면을 참조하면, 도1은 니켈 합금, 티타늄 합금 및 스테인레스 강의 그룹으로부터 선택된 기판 재료로 복잡한 에어포일 형상을 기계 가공하기 위한 플랭크 초연삭 기계 가공 공구, 예를 들어, 플랭크 초연삭 기계 가공 퀼(10)을 도시한다. 공구는 샤프트부(12)와, 확대된 헤드부(14)와 테이퍼진 연삭부(16)를 갖는다. 테이퍼진 연삭부(16)는 필릿부(18)에 의해 헤드부(14)에 결합된다.

공구의 샤프트부(12)는 밀링 기계의 연삭 스핀들에 끼워 맞춤되도록 의도되었다. 공구는 공구가 주위를 회전하는 종축(20)을 갖는다. 샤프트부(12)와 헤드부(14)는 렌치를 수용하기 위한 복수의 편평한 부분(22)을 각각 구비한다.

공구는 강 재료와 같이 본 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 공구 재료로부터 형성될 수 있다.

연삭부(16)는 그 위에 다이아몬드와 입방체 붕소 질화물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 한 층의 그릿 재료를 갖는다. 그릿 재료(24)는 연삭부(16)의 전체 길이 또는 연삭부의 일부에만 연장될 수 있다. 공구의 양호한 실시예에서, 그릿 재료(24)는 테이퍼진 연삭부(16)의 팁부로부터 테이퍼진 연삭부(16)의 길이의 약 70% 내지 75%인 지점(27)까지 연장된다.

양호하게는, 그릿 재료(24)는 40 내지 400, 보다 양호하게는 45 내지 325의 그릿 크기를 갖는다. 그릿 재료(24)는 테이퍼진 연삭부(16) 상에 블레이즈 용접 또는 전기 도금될 수 있다. 예컨대, 그릿 재료는 테이퍼진 연삭부(16) 상에 도금된 입방체 붕소 질화물일 수 있다. 다듬질 절삭을 위한 공구는 연삭부(16) 상에 한 층의 유리화된 그릿 재료를 갖는 다이아몬드 공구 또는 유리화된 입방체 붕소 질화물이다. 다듬질 절삭을 위해서 연삭부(16)에 적용되는 유리화된 그릿을 사용하는 것은 바람직한 데, 이것은 퀼(10)이 드레싱되어 덜 소진될 수 있으며 이로 인해 보다 양호한 표면 다듬질을 가져올 수 있기 때문이다. 또한, 그릿이 마모될 때, 이것은 재드레싱되거나 예리하게 되어 보다 양호한 표면 다듬질을 생성할 수 있다. 유리화된 그릿 재료는, 연마재 그릿들을 함께 보유하며 기저의 도구 기판에 접합된 유리형 세라믹 접착 재료를 가진다.

기판 재료(30) 내에 복잡한 에어포일 형상을 성형하기 위해, 공구는 다축 기계 공구(32) 내의 연삭 스핀들로 삽입된다. 그 후, 공구는 40000 RPM 내지 90000 RPM의 스핀들 속도로 다축 기계 공구(32) 의해 종축 주위를 회전한다. 공구는 오일 또는 물 윤활제를 공구 및 작업편 또는 기판 재료(30) 상에 분배하는 (도시되지 않은) 노즐에 의해 냉각 및 윤활된다. 그 후, 공구는 기판 재료(30)와 접촉하여 이동되고 예컨대, 에어포일 형상과 같은 소정의 복잡한 형상을 성형하도록 처리된다. 다축 기계 공구(32) 및 공구의 이동은 여러 방향의 공구 경로를 발생시키는 소프트웨어에 의해 제어된다. 사용되는 특정 소프트웨어는 생산되는 부품에 따라 변형된다. 성형된 형상은 일체 블레이드식 회전자 또는 블리스크(blisk)와 같은 부품과 같은 임의의 에어포일 형상을 따를 수 있다.

본 발명의 방법은 종래의 플랭크 밀링, ECM 또는 종래의 포인트 밀링 기술보다 짧은 가공 시간동안 0.254㎛(10μin) 이하의 매우 정밀한 표면 다듬질을 생성할 수 있기 때문에 유리하다. 본 발명의 방법은 낮은 로드를 사용하여, 채터와 편향이 감소한다. 본 발명의 초연삭 기계 가공 퀼 공구는 일체 블레이드식 회전자를 생성하기 위해 사용되는 종래의 방법에서 사용된 공구보다 오래 지속된다.

본 발명에 따르면, 상술된 목적, 수단 및 장점을 완전히 만족시키는 플랭크 초연삭 기계 가공이 제공됨이 명확하다. 본 발명이 특정 실시예에 의해 설명되었지만, 다른 대안, 변경 및 변형이 상술된 바에 의해 본 기술 분야의 숙련자들에게 명확할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항의 넓은 범주를 벗어나지 않은 이들 대안, 변형 및 변경을 포함하도록 의도되었다.

본 발명에 따르면, 개선된 표면 다듬질과 낮은 로드로 단시간에 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 개선된 공구와, 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 개선된 방법이 제공된다.

도1은 본 발명에 따른 공구의 개략도.

도2는 기판 재료 내에 슬롯을 형성한 기계 가공 공구에서의 도1의 공구를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 퀼

12 : 샤프트부

14 : 확대된 헤드부

16 : 테이퍼진 연삭부

18 : 필릿부

24 : 그릿 재료

30 : 기판 재료

Claims (14)

1. 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구이며,

   샤프트부와,

   샤프트부에 인접한 확대된 헤드부와,

   확대된 헤드부에 인접한 테이퍼진 연삭부를 포함하고,

   상기 테이퍼진 연삭부는 다이아몬드 및 입방체 붕소 질화물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 한 층의 그릿 재료를 갖는 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 그릿 재료는 상기 테이퍼진 부분 상에 전기 도금되는 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구.
3. 제1항에 있어서, 상기 그릿 재료는 상기 테이퍼진 밀링부 상에 블레이즈 용접되는 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구.
4. 제1항에 있어서, 상기 그릿 재료는 상기 테이퍼진 연삭부 상에 도금된 입방체 붕소 질화물인 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구.
5. 제1항에 있어서, 상기 그릿 재료는 유리화된 입방체 붕소 질화물 재료인 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구.
6. 제1항에 있어서, 상기 확대된 헤드부는 필릿부에 의해 상기 테이퍼진 연삭부에 결합되는 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구.
7. 제1항에 있어서, 상기 샤프트부와 상기 확대된 헤드부는 각각 렌치를 수용하기 위한 복수의 평면을 갖는 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구.
8. 제1항에 있어서, 상기 그릿 재료는 40 내지 400의 그릿 크기를 갖는 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구.
9. 제1항에 있어서, 상기 그릿 재료는 45 내지 325의 그릿 크기를 갖는 초연삭 기계 가공에 사용되는 공구.
10. 기판에 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 방법이며,

    샤프트부와, 샤프트부에 인접한 확대된 헤드부와, 확대된 헤드부에 인접한 테이퍼진 연삭부와, 테이퍼진 연삭부 상에 한 층의 그릿 재료를 갖는 공구를 제공하는 단계와,

    상기 공구의 상기 샤프트부를 연삭 스핀들에 삽입하는 단계와,

    40000 RPM 내지 90000 RPM의 스핀들 속도로 상기 공구를 회전시키는 단계와,

    상기 회전 공구를 기판 재료와 접촉하도록 배치하는 단계를 포함하는 기판에 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 공구 및 상기 기판 재료 상에 윤활제를 분무하는 단계를 추가로 포함하는 기판에 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 공구 제공 단계는 연삭부 상에 유리화되거나 또는 도금된 입방체 붕소 질화물을 갖는 공구를 제공하는 단계를 포함하는 기판에 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 방법.
13. 제10항에 있어서, 상기 기판 재료 내에 복수의 에어포일 형상을 성형하도록 상기 회전 공구를 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 기판에 복잡한 형상을 기계 가공하기 위한 방법.
14. 복수의 에어포일 형상을 갖는 부품을 성형하기 위한 방법이며,

    그 위에 한 층의 유리화된 그릿 재료를 갖는 테이퍼진 연삭부를 갖는 유리화되거나 또는 도금된 입방체 붕소 질화물 퀼을 제공하는 단계와,

    다축 밀링 기계 상에 사용되는 연삭 스핀들에 퀼의 단부를 배치하는 단계와,

    40000 RPM 내지 90000 RPM의 스핀들 속도로 상기 퀼을 회전시키는 단계와,

    니켈 합금, 티타늄 합금 및 강을 포함하는 그룹으로부터 선택된 기판 재료에 접촉하도록 회전 퀼을 배치하는 단계를 포함하는 복수의 에어포일 형상을 갖는 부품을 성형하기 위한 방법.