KR100603586B1 - 원판 커터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 골판지 절단용의 슬릿형 원판 커터에 이용되는 WC－Co계 초경합금재질의 원판 커터에 관한 것으로서, 원판 커터의 베이스판의 양면으로서 날끝부에 인접한 부분의 면조도가 0.009~0.012㎛Ra로 이루어 진 것으로 되어 있다.

면조도, 초경합금, 원판 커터

Description

원판 커터{disk cutter}

도 1은 원판 커터의 평면도,

도 2는 도 1의 단면도,

도 3은 도 2의 "A" 부분을 화대하여 도시한 일부확대도.

본 발명은, 초경합금재질의 원판 커터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 골판지 절단용의 슬릿형 원판 커터에 이용되는 WC－Co계 초경합금재질의 원판 커터에 관한 것이다.

원판 커터는 연속적으로 공급되는 쉬트형상의 골판지를 절단 해 다수의 제품으로 재단하는 경우에는, 원판 커터의 날두께와 골판지 수율와의 관계가 매우 중요한 코스트 요인이 되어, 가능한 한 얇은 칼날을 이용하게 되고 게다가 칼날마모율을 줄여, 하나의 원판 커터로 얻을 수 있는 재단된 골판지의 수를 많이 해 생산수율을 올려 생산성을 높이는 것이 필요하다.

원판 커터의 칼날을 얇은 칼날로 하기 위해서는, 당연히 원판 커터의 베이스판을 얇게 할 필요가 있다. 이를 위한 베이스판 재질로서 종래는 주로 재료 코스트 및 기계 강도의 관점에서 으로부터 강철 재료가 이용되고 있다. 예를 들면 탄소강, 고속도강, 초경합금, 세라믹스 등이 있다. 이들 중에서, 탄소강, 고속도강은, 그 재료가 가지는 경도 때문에, 칼끝의 마모량이 많은 장시간의 슬리팅 가공에는 견딜수 없다. 또 세라믹스는, 그 재료의 신뢰성에서 금속제 커터에 비해서 뒤떨어진다. 이러한 이유로 해서, 현재 골판지의 절단용으로는, WC－Co계 초경합금이 많이 이용되고 있다.

종래, 탄화텅스텐(이하, WC이하 함)을 주체로 한 분말상을 Co의 금속상에서 결합한 초경함급은 절삭공구, 내마모공구, 내충격공구 등의 소재로서 널리 이용되고 있고, 그 중에서도 평균입경이 1마이크미터의 WC 입자를 함유한 초경합금은 경도가 높고, 인성도 높아서 일반 초경합금과 고속도강의 중간에 위치하는 재료로서 주목되고 있으며, 이러한 초경합금은 날카로운 에지를 형성하기 쉬운 특성을 가지고 있기 때문에, 각종 절단날, 프린트 기판용 드릴, 엔드밀 등의, 종래 고속도강이 사용된 소재로서도 이용되고, 이들 공구에 현저한 성능향상을 가져오고 있다.

이와 같은 용도에 있어서는, 제품의 품질관리 혹은 공구수명의 면 등에서, 더욱 상기 초경합금의 특성의 개선이 요구되고 있지만, 이 초경합금의 결합의 비율이 일정이고 WC의 입경이 작아지게 되면, 그 경도가 향상하고, 한편 경도를 일정으로 하게 되면 결합의 비율을 증대시켜서 그 인성을 향상시키기 때문에, 상기 개선은 WC 입자를 더욱 미세하게 하는 것에 의해 달성되는 것이 고려되고 있다.

하지만, 일반적으로 WC 입자는 소결 중에 용해, 석출 반응에 의해 입자성장을 일으키게 되어, 얻어진 합금 중의 WC의 입경은 통상의 것의 원료분말입자의 입 경보다도 크게 되는 경향이 있고, 이와 같은 경향은 원료 WC 입자의 입경이 작게 되면 될 수록 현저하다. 이 때문에, 합금 중에 각종의 입자성장억제제를 단독으로 첨가하여 WC의 입자성장을 억제하는 연구가 진행되고, 그 입자성장억제제중 VC의 첨가가 최고로 유효하고, TaC, Cr₃C₂ 등도 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

따라서, 평균입경 약 1마이크로미터의 WC입자를 함유한 종래의 초경합금에서는 상기 연구에 근거하여, 합금중에 상기와 같은 금속탄화물중 어느 한 종이 첨가되어 있다. 이들 금속탄화물의 입자성장억제작용은 그 첨가물이 증대하면 할 수록 크게 되므로, 평균입경이 0.7마이크로미터 이하이면 좋고, 더욱이 미세한 WC입자를 함유한 초경합금을 얻는 것을 원한 다면, 다량의 입자성장억제제를 첨가하면 좋지만, 그렇게 하면, 통상 소결중 결합상의 중에 고용한 입자성장억제제의 일부가 소결 후의 냉각시에 석출하여 WC입자및 금속결합상과는 별도의 제 3상을 형성하고 이것이 합금의 인성을 저하시킨다고 하는 단점이 있었다.

따라서, 종래의 미립 WC 입자함유 초경합금의 인성을 저하시키지 않으면서도, 한층 WC 입자의 평균입경이 작은 초경합금을 얻는 연구가 진행된 결과, Co 및 Ni를 결합으로한 금속 중에 입자성장억제제로서 V와 Cr을 복합첨가하면, 합금중에 상기 제3상이 생기는 만큼 다량의 V와 Cr을 첨가하지 않아도 WC 입자의 평균입경이 0.7마이크로미터 이하인 초경합금이 얻어지는 것이 발견되었다.

그러나, 이와 같이 미립 합금에 많은 첨가 탄화물을 이용하기 때문에, 골판지 절단을 위한 슬리팅용 원판 커터에 이용되면, chipping 등의 발생이 일어나기 쉬워진다고 하는 피할 수 없는 결점이 있었다.

이러한 결점은 초경합금을, 5~20 중량%의 코발트를 결합상으로서 포함하게 하고, 0. 5~2. 0 중량%의 탄화 크롬 및 잔부가 탄화 텅스텐을 경질상으로서 포함하게 하면서, 상기 탄화물을 미리 복합화 처리된 탄화물 분말로 이루지게 함으로써 해결될 수 있는 것으로 알려져 있다.

하지만, 이러한 초경합금재질로 만들어진 얇은 베이스판은 상기 골판지를 상기 원판 커터로 절단 하면, 골판지의 절삭칩과 골판지에 접착되어 있는 풀이 원판에 부착하기 쉽다. 그 이유는 원판 커터가 고속으로 회전되어 골판지를 절단할 시 그 절단 부위에서 온도가 상승되어 상기 풀이 녹게되고 상기 절단시 발생된 골판지의 많은 절삭칩들이 베이스판에 용기하게 부착되기 때문이다. 이 베이스판에 골판지 절삭칩들이 부착되게 되면, 베이스판이 무거워져, 중량 밸런스가 나빠져서 진동이 발생하고, 절삭 저항이 커지는 등의 문제점이 있었다.

이와 같은 상태에서 원판 커터가 고속으로 골판지에 접촉하게 되면, 원판 커터의 베이스판에 큰 응력, 이른바 연삭응력이 발생한다. 그 결과, 베이스판에 만곡 등의 일그러짐이 절단 가공 중에 발생하여 원판 커터가 파손되는 경우가 발생하게 되고, 절단면이 매끈하지 않게 되는 경우가 발생하게 된다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 골판지의 절삭칩 및 풀이 원판 커터에 부착하기 어렵게 날끝부에 인접한 부분이 고광택처리된 베이스판을 가진 원판 커터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 베이스판의 양면의 일부가, 즉 날끝부에 인접한 부분이, 면조도가 크면 클 수록 풀이 부착되기 쉽다는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성했다.

골판지 절단용의 슬릿형 원판 커터에 이용되는 WC－Co계 초경합금재질의 원판 커터에 있어서, 원판 커터의 베이스판의 양면으로서 날끝부에 인접한 부분의 면조도가 0.009~0.012㎛Ra로 이루는 원판 커터를 요지로 한다.

본 발명에서는, 원판 커터의 베이스판의 양면으로서 날끝부에 인접한 부분의 면조도가 0.009~0.012㎛Ra이면, 골판지의 풀 및 골판지 절삭칩이 베이스판에 부착되지 않아, 중량 밸런스가 좋아져 진동이 발생되지 않아서 절삭 저항이 작아지므로, 베이스판에 만곡 등의 일그러짐이 절단 가공 중에 발생되지 않게 되어 고광택처리된 원판커터가 종래의 고광택처리되지 않은 원판커터에 비해 장수명이다.

여기서 면조도 Ra라는 것은, KS B0601에 규정되는 거칠기 곡선의 산술 평균 거칠기(Ra)이다.

이하, 본 발명의 원판 커터의 실시예를 도면을 참조해 설명한다.

본 실시예에서는, WC－Co계 초경합금 재료로 이루어진 원판 커터를 예로 든다.

우선, 본 실시예의 원판 커터에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 원판 커터(10)는, 베이스판으로서 상면과 밑면에 평면부(2, 2), 단차부(3, 3) 및 경사부(4, 4)를 일체로 갖고 있다. 상기 평면부(2, 2)는 상기 중앙관통구멍부(1)에 방사상 바깥방향으로 바로 인접하여 배치되어 있고, 상기 단 차부(3, 3)는 상기 평면부의 두께방향에서 상기 평면부(2, 2)에 대하여 상기한 레벨을 가진 상태에서 상기 평면부(2, 2)에 방사상 바깥방향으로 바로 인접하여 배치되어 있고, 그리고 상기 경사부(4, 4)는 상기 단차부(3, 3)에 방사상 바깥방향으로 바로 인접하여 배치되어 있다.

상기 원판 커터(10)의 외주단부에, 즉 상기 경사부(4, 4)의 외주단부에는 원판커터의 날끝부(5)가 형성되어 있고, 그리고 상기 평면부(2, 2)에는 도시되지 않은 회전 구동축에 구비된 플랜지부에 형성되어 있는 복수개(본 실시예에서는 4개)의 체결용 구멍들에 상응하는 위치와 크기를 가지고서 둘레상 동등한 간격을 두고서 4개의 둘레관통구멍(6, 6, 6, 6)들이 형성되어 있다.

또한, 상기 날끝부(5)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상면외주에지면(5a)과 밑면외주에지면(5b)으로 이루어져 있다. 여기에서 상기 날끝부(5)를 이루는 상면외주에지면(5a)과 밑면외주에지면(5b) 간의 각도가 19˚내지 22˚(본 실시예에서는 19˚이다)이고, 그리고 상기 상면외주에지면(5a)의 기단부와 상기 밑면외주에지면(5b)의 기단부 간의 거리가 0.7 mm로 되어 있다.

상기 원판커터(10)는 250mm(전체반경)×50mm(중앙관통구멍의 반경)×1.5mm(두께)의 크기를 가지고 있고, 평면부(2, 2)에서의 두께가 1.5mm이다.

본 실시예의 원판 커터(10)는, WC 분말의 91 내지 85 중량부과 CO분말의 9내지 19 중량부를 혼합하여 압축성형한 후 소결처리하여 중앙부에 중앙관통구멍부를 갖는 초경합금 재질의 소정 크기의 원판 형상의 베이스판을 만든 다음, 여러 번(예를 들면 10회) 반복적으로 뒤집으면서 0.01 내지 0.02mm 범위의 연삭깊이를 가지고 서 행하여지는 평면연삭을 여러 번 반복하는 수행하여, 상기 베이스판이 소정의 두께 및 소정의 평탄도를 갖게 한 다음, 각 구멍부의 진원도를 맞추기 위해, 베이스판을 여러 번 반복적으로 뒤집으면서, 각 구멍부의 외주부를 0.01 내지 0.02mm 범위의 연삭깊이를 가지고서 연삭가공을 여러 번 반복하고 나서, 상기 베이스판의 외주부의 상면 및 밑면에 단차부 및 경사부를 형성시키기 위해, 0.01 내지 0.02mm 범위의 연삭깊이를 가지고서 연삭가공을 수행하고 나서, 연마용 공지의 다이아몬드 휠에 의해 상기 베이스판의 일부(단차부, 경사부)(3, 4)의 상면 및 밑면을 연마가공하여 고광택처리를 수행하여 면조도가 0.009~0.012㎛Ra를 갖게 하고 나서, 상기 베이스판의 외주단부에 절단칼의 날끝부를, 0.01 내지 0.02mm 범위의 연삭깊이를 가지고서 원판 커터의 날끝부의 소정된 각도(19˚) 및 소정된 날끝부의 두께(0.7mm)가 되도록 가공하여 만들어 진 원판 커터이다.

이렇게 만들어진 원판 커터에 대한 효과를 확인하기 위해서 다음과 같은 조건하에서 실험을 하였다.

원판 커터의 베이스판의 양면으로서 날끝부에 인접한 부분(본 시료에서는 단차부, 경사부)의 면조도만 달리하는 원판커터를 시료로서 7개 채택하였고, 동일한 슬릿팅 속도, 동일한 이송량 및 동일한 절삭깊이의 절단 작업조건하에서 테스트를 실시 했다. 또한, 슬릿팅 테스트의 평가는, 동일한 골판지에 대하여 1시간 동안 슬릿팅을 수행하였을 때, 원판 커터의 베이스판에 풀과 골판지의 절삭칩이 접착되어 있는 지의 여부를 눈으로 조사하였다.

＜시료의 면조도＞

시료1: ㎛Ra가 0.009

시료2: ㎛Ra가 0.010

시료3: ㎛Ra가 0.011

시료4: ㎛Ra가 0.012

시료5: ㎛Ra가 0.013

시료6: ㎛Ra가 0.014

시료	1	2	3	4	5	6
풀/골판지절삭칩 접착유무	무	무	무	무	유	유

이 표 1으로부터 명확한 바와 같이, 원판 커터의 베이스판의 양면으로서 날끝부에 인접한 부분(단차부, 경사부)의 면조도가 0.12㎛Ra 이하의 시료 1 ~ 4는, 풀 및 골판지절삭칩이 베이스판에 전혀 붙어있지 않아서, 장시간 동안 골판지를 매끈한 면으로 슬릿팅 가공할 수 있었다.

이에 대해, 원판 커터의 베이스판의 양면으로서 날끝부에 인접한 부분(단차부, 경사부)의 면조도가 0.12㎛Ra를 웃도는 시료 5 및 6은, 풀 및 골판지절삭칩이 베이스판에 붙어있어서, 장시간 동안 골판지를 매끈한 면으로 슬릿팅 가공할 수 없었으며, 특히, 면조가가 크면 클 수록 풀 및 골판지절삭칩이 베이스판에 많이 붙어있어서, 원판커터이 파손을 발생시킬 가능성이 높아진다.

또한, 원판 커터의 베이스판의 양면으로서 날끝부에 인접한 부분(단차부, 경사부)의 면조도가 0.009㎛Ra 미만으로 갖게 하여도 바람직하지만, 고숙련자가 10개의 원판 형상부에 대하여 연마가공/고광택가공을 수행하여도 약 2개만이 0.009㎛Ra 미만의 면조도를 갖게 할 수 있었으므로, 그 생산효율이 낮아서 원판 커터의 제조단가 면에서 바람직하지 않다.

상기 원판커터의 시료들의 베이스판이 평면부, 단차부, 경사부로 이루어져서 고광택처리가 단차부 및 경사부의 양면에 수행된 것으로 위에서 설명되었으나, 원판커터의 종류에 따라 원판커터의 베이스판은 평면부 및 단차부로 이루어지거나 또는 평면부 및 경사부로 이루어질 수 있기 때문에, 이 때, 베이스판의 일부에 대한 고광택처리는 평면부를 제외한 부분의 양면에 대하여 수행될 수 있는 것은 물론이다.

또한, 상기 원판커터의 베이스판을 이루고 있는 단차부, 경사부에 더하여 평면부에도 고광택처리를 수행할 수 있다. 상기 평면부에도 고광택처리를 하는 이유는 상기 평면부에 고광택처리를 하지 않으면 고광택처리된 단차부, 경사부에 대하여 너무 광택적으로 비교되어 외관적으로 좋지 않기 때문이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 원판 커터는, 날끝부에 인접한 부분의 면조도가 0.009~0.012㎛Ra를 가지고 있어서, 골판지 슬릿팅 시에, 골판지에 존재하는 풀이나 골판지 절삭칩이 원판커터에 붙지 않으므로, 원판커터가 밸런스를 유지할 수 있게 되어 떨림으로 인한 균열이나 파손이 발생되기 어려워서 장수명이고 장기간 매끄러운 골판지 절단면을 제공할 수 있다고 하는 현저한 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 골판지 절단용의 슬릿형 원판 커터에 이용되는 WC－Co계 초경합금재질의 원판 커터로서, 원판 커터의 베이스판의 양면으로서 날끝부에 인접한 부분의 면조도가 0.009~0.012㎛Ra로 이루어 진 것을 특징으로 하는 원판 커터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 날끝부에 인접한 부분은 평면부, 단차부 및 경사부 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 원판 커터.

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