KR100659255B1

KR100659255B1 - 공구, 및 상기 공구를 제조하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100659255B1
Application number: KR1020017015462A
Authority: KR
Inventors: 푸이드마티아스; 브룬요니; 그뢴크비스트미카엘
Original assignee: 세코 툴스 에이비
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2006-12-18
Also published as: SE9902059L; SE9902059D0; CN1352578A; US6669414B1; US20020110432A1; EP1227901B1; JP2003501264A; CN1164381C; KR20020019057A; DE60016012T2; SE516268C2; WO2000074870A1; US7101167B2; EP1227901A1; DE60016012D1

Abstract

본 발명은 공구를 제조하기 위한 방법과 장치 및 상기 방법에 따른 공구에 관한 것이다. 상기 장치는 칩을 제거하는 기계가공을 위한 공구를 압출하기 위한 기계에 장착될 것이다. 상기 장치(20)는 압출기에 고착시키려는 목적의 하우징을 포함한다. 상기 하우징(21)에는 피드방향(F)으로 혼합물이 압출될 관통-진행 후퇴부(24)가 있다. 상기 후퇴부(24)는 노즐(28)내의 수축부(27) 및 다이(29)내의 구멍(30)을 포함한다. 상기 장치(20)는 상기 혼합물을 맞물거나, 놓아주기 위한 상기 후퇴부(24)에 대하여 반경방향으로 이동가능하게 제공되는 적어도 하나의 조(40, 41)를 포함한다.

Description

공구, 및 상기 공구를 제조하기 위한 방법 및 장치{TOOL, AND A METHOD AND DEVICE FOR ITS MANUFACTURING}

본 발명은 공구를 제조하는 방법 및 장치와 상기 방법에 따른 공구에 관한 것이다.

펀치와 다이 사이에서 코발트(Co)와 함께 텅스텐 카바이드(WC)와 같은 재료의 분말을 프레싱한 다음, 결합합금(binder metal)이 용융되어 상기 카바이드를 결합하도록 상기 재료를 소결시켜 칩제거가공용 공구재료를 형성하는 예시가 WO 98/28455호에 공지되어 있다. 상기 공지된 기술은 몇가지 단점을 지니고 있다. 상기 분말은 먼지를 발생하며, 형성된 그린 보디(green body)(프레싱 했으나 소결되지 않은 재료)는 어느정도 취급하기가 어려울 것이다. 더구나 칩 플루트(chip flute)는 연삭되어야 하며 상기 방법은 시간과 에너지가 요구된다. 이러한 문제는 US 특허 제5,947,660호에 개시된 바와 같이 캐리어안에 혼합된 경질금속(hard metal)을 사출성형함으로써 부분적으로 해결되었다. 사출성형 방법은 형태(geometry)와 관련하여 높은 자유도를 주지만 금형에 많은 투자를 해야한다.

US 4,779,440호에는, 나선형 드릴(helix drill)용 블랭크(blank)를 형성시키기 위한 공구가 공지되어 있다. 상기 블랭크의 원주를 따라 일정한 피치의 칩 플루트가 있는 압출된 드릴 블랭크가, 압출온도로 경질금속 분말을 가열하고, 상기 블랭크를 회전시키면서 높은 에너지의 소비하에 맨드릴(mandrel)과 노즐에 의하여 형성되는 스페이스를 통하여 상기 가열된 분말을 프레싱함으로써 얻어진다. 상기 블랭크를 따라 칩플루트를 성형하기 위해서, 상기 블랭크는 압출에 의하여 노즐의 내부에 제공된 나선형 융기부(helical ridge)를 지나는 방향으로 안내된다. 상기 공지된 기술의 단점은 상기 칩플루트가 상기 블랭크의 전체길이에 걸쳐 얻어진다는 점이다.

본 발명의 하나의 목적은 공지된 기술의 단점이 제거되는 방법, 장치 및 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 칩플루트의 길이를 결정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

이들 목적 및 기타 목적은 도면을 참조로 첨부된 청구항내에 나타낸 방법에 의하여 제조된 공구와 상기 공구를 제조하는 방법 및 장치에 의하여 달성된다.

도 1a 내지 도 1c에 도시된 본 발명에 따른 공구의 실시예는 이른바 나선형 드릴이라 불린다. 상기 드릴(10)은 압출된 경질금속과 같은 단단한 경질금속으로 만들어지고, 나선 칩플루트(18)를 포함하며, 이들은 전체 보디에 또는 그것의 일부에 걸쳐 연장될 수 있다. 상기 드릴에는 도시되지 않은 회전 스핀들(rotary spindle)에 고정될 섕크(11)가 있다. 상기 드릴에는 2개의 상부 클리어런스면(15)이 있다. 모든 표면과 관련되는 에지는 동일한 재료, 즉 압출된 경질금속으로 만들어지는 것이 바람직하다. 상기 칩플루트(18)와 클리어런스면(15)의 교차선은 도시되지 않은 보강챔퍼(reinforcing chamfer)에 의한 주절삭 에지(main cutting edge)(19)를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 드릴의 총길이는 그 지름의 3 내지 10배 사이에서 선택된다. 2개의 플러시 채널(flush channels)(14)은 스핀들에서 상기 드릴의 선단까지 플러싱매질(flushing medium)을 이송하기 위해서 전체 드릴을 통과하여 연장되어 있다. 특히, 구멍이 막히는 것을 방지하기 위해서 섕크의 끝단에는 직경방향의 홈이 제공되었다.

도 2a 내지 도 2d에는 길다란 그린 보디를 제조하기 위한 본 발명에 따른 장치(20)가 도시되어 있다. 상기 장치(20)는 강으로 만들어진 직사각형의 하우징(21)을 포함하는데 상기 하우징은 예를 들어 압출기(machine for extrusion; 50)에 볼트로 고정되도록 되어 있다. 상기 하우징(21)은 상기 기계에 고정될 2개의 볼트(22)를 구비하며 상기 기계에 대하여 밀봉하기 위한 목적의 배면(23)을 가진다. 상기 하우징에는 복합물(compound)이 프레싱될 중앙 관통-진행 후퇴부(through-going recess)(24)가 있다. 상기 후퇴부(24)는 도 3에서와 같이 2개의 피드 웜(feed worm)(53) 끝단을 위한 공간(25, 26)을 형성하기 위해서 배면(23)과의 연결되어 넓혀진다. 상기 후퇴부(24)는 원형 노즐(28)내에서 직경을 감소시키는 수축부(restriction)(27)로 변형된다. 상기 노즐(28)은 경질금속과 같은 내마모성 재료로 만들어 진다. 그 다음, 상기 후퇴부(24)는 중앙에 위치한 원통형 내부 구멍(30)을 경유하여 상기 노즐(28) 다음에 제공되어 상기 노즐(28)과 연결되는 원형 다이(29)로 이어진다. 하우징에 대한 다이(29)의 위치는 하우징의 멈춤 스크루(stop screw)(31)와 상기 복합물의 주 피드 방향(F)에 대하여 측방향으로 연장되는 구멍(32) 사이의 상호작동에 의하여 결정된다. 바형상의 코어(33)는 다이안쪽으로 후퇴되어 있다. 상기 코어는 직사각형이며 길다란 핀(35)을 수용하기 위한 2개의 구멍(34)을 포함한다. 상기 핀(35)은 플러시 채널이 블랭크내에 형성되는 경우에 코어로부터 상기 피드 방향(F)으로 돌출된다. 그 다음 상기 후퇴부(24)는 리드(36)내의 동축의 구멍(37)의 형태로 이어진다. 상기 리드(36)는 2개의 스크루(38) 및 스크루(22)에 의해서 하우징에 부착된다. 상기 리드(36)에는 리드(36)의 두 긴 측면 사이에 연장되어 있는 T-홈(39)이 제공된다. 상기 홈(39)의 용도는 도 2b에 따르면 그 기본형상이 본질적으로 T자를 형성하는 2개의 조(jaw)(40, 41)를 수용하도록 되어 있다. 각각의 조(40, 41)는 서로 다른 조쪽을 향하는 스페이싱(spacing)(42)을 포함한다. 상기 스페이싱(42)이 나선 융기부(43)를 포함하여, 상기 조들이 서로 마주하여 놓이는 경우, 칩플루트가 있는 나선형 드릴의 단면을 형성하도록 한다. 상기 조는 도시되지 않은 동력수단에 의하여 서로 마주하여 가압되며, 이 장치는, 예를 들어 상기 드릴 섕크에서 상기 플랭크가 부분적으로 원통형이 되어야만 하는 경우에서와 같이 조가 서로 떨어져 있게 되는 경우에 사용된다. 열간(hot) 압출가공된 블랭크를 지지하기 위해서 지지테이블이 조와 연결되어 위치되는 것이 바람직하다.

도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명에 따른 드릴의 개략적인 측면도, 정면사시도 및 배면사시도,

도 2a는 길다란 그린 보디를 생성하기 위한 본 발명에 따른 장치를 도시하는 정면도,

도 2b는 도 2a의 라인 IIB-IIB에 따른 상기 장치의 단면도,

도 2c는 상기 장치의 끝단면도,

도 2d는 도 2a의 라인 IID-IID에 따른 상기 장치의 단면도,

도 3은 부분적으로 절단된 피드부(feed portion)와 함께 상기 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

상기 드릴 또는 밀링 커터는 다음과 같이 제조된다. 어떤 코발트 함유물 및 캐리어, 예를 들어 폴리머 또는 플라스틱을 함유하는 경질금속분말이 혼합되어 펠릿으로 형성되거나 또는 미립화된다(granulate). 결합제(binder)의 함량은 중량퍼센트(percent by weight)로 1 내지 10%의 범위 이내이다. 여기서 상기 표현 "코발트"는 대안적으로는 기타 금속, 예를 들어 니켈(Ni)로 교체되거나 또는 니켈(Ni)을 포함할 수 있는 금속결합제로서 이해될 수 있다. 그 후 상기 혼합물은 상기 혼합물에 적합한 온도로 예열되며, 압출기(50)에 주입된다. 상기 압출기(50)(도 3 참조)는 팰릿을 수용하기 위한 깔대기(funnel; 52), 모터 (51)에 의하여 회전가능한 케이싱(55)내의 2개의 피드 웜(53), 및 라디에이터(54)를 포함한다. 그 다음 상기 혼합물은 소정 압력 및 소정 온도(종래의 기술에서 코발트의 용융이 필요한 온도보다 상당히 낮은 대략 180℃)에서 상기 2개의 피드 웜(53)에 의하여 상기 후퇴부(24)쪽으로 가압되며, 상기 수축부(restriction; 27)는 상기 혼합물 또는 복합물을 더욱 압축할 것이다. 그 다음 열간 복합물(hot compound)은 상기 코어(33)에 도달하여 상기 코어에 형성된 실질적으로 반원인 2개의 개구부를 통하여 각각의 개구부를 통과한다. 상기 피드 방향(F)으로 코어의 뒤쪽에서 상기 복합물은 다시 원통형 보디로 융합된다. 상기 핀(35)이 상기 코어에 제공된다면, 공간이 보디내에 형성되어, 다음에 보디내에서 플러시 채널을 구성한다. 상기 핀은 상기 복합물이 융합(fusion)되는 것을 방지하도록 냉각시키기 위해서 충분히 긴 것이 선택된다. 그 다음, 상기 복합물은 상기 조(40, 41)에 의하여 형성되는 스페이싱(42)에 도달하여, 융기부(43)의 형태(geometry)로 인하여 상기 복합물이 조를 통하여 비뚤어지고(screwn), 상기 나선형 드릴의 단면을 얻게 된다. 상기 융기부(43)가 동일할 필요는 없다. 상기 복합물이 상기 조로부터 빠져나오면, 상기 복합물은 주위 온도에 의하여 빠르게 냉각되며 상기 블랭크는 상기 칩플루트 부분이 충분히 길어질 때까지 계속 압출된다. 그 후, 상기 조(40, 41)에는 상기 복합물이 멀리 당겨지고, 원통형 섕크부가 형성된다. 상기 섕크부의 길이는 돌출부가 연속되는 시간과 상기 조가 안쪽으로 변위되어 새로운 블랭크가 개시되는 시간 중 어느 하나에 의하여 결정된다. 후자의 경우에 2개 이상의 블랭크가 연속된다. 그 다음, 굳어진(solidified) 블랭크는, 예를 들어 손을 사용하여 그 직경의 5 내지 10배 간격의 적당한 길이로 커팅되거나 간단히 쪼개질(broken) 수 있다.

그 다음 상기 블랭크는 별도의 로(furnace)에서 가열되어 상기 캐리어가 타서 없어지고, 상기 결합합금이 용융되어 상기 카바이드를 결합시킨다. 그 다음 예를 들어 에지부, 생크부 및 클리어런스면에서 연삭과 같은 추가적인 기계가공이 수행된다.

상기 본 발명의 방법과 장치에 의하여, 공구에는 칩플루트 및 섕크부가 형성되거나 형성되지 않는 공구가 생산될 수 있으며, 취급이 간단하여 비용이 적게 든다. 이것은 먼지를 발생시키지 않고 수행될 수 있다. 더욱이, 잘못 만들어진 블랭크는 쉽게 다시 분쇄되고(remilled) 상기 압출에 의하여 재생될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 조는 처킹(chucking)을 위하여 평면(plane)이 연삭될 상기 블랭크의 상기 섕크부에 표시(mark)를 하는데 사용될 수 있다. 이로 인하여, 상기 연삭할 크기(volume)가 최소화 될 수 있다.

본 발명은 상술된 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구항의 범위내에서 자유롭게 변형될 수 있다. 따라서 본 발명은 솔리드 엔드 밀(solid end mills)을 위해서도 사용될 수 있다. 상기 공구는, 예를 들어 Al₂O₃, TiN 및/또는 TiCN의 층들로 코팅될 수 있다.

Claims

칩을 제거하는 기계가공을 위하여 나선형 드릴 또는 엔드 밀과 같은 회전 공구를 제조하는 방법에 있어서,

A) 경질금속분말, 및 폴리머와 같은 캐리어가 혼합되는 단계,

B) 압출기(50)내로 혼합물이 주입되는 단계,

C) 상기 혼합물에 적합한 온도로 가열되는 단계,

D) 블랭크의 직경을 형성하는 다이(29)에 의하여 피드 방향(F)으로 상기 혼합물이 압출되는 단계,

E) 칩플루트를 형성하기 위한 부분(42)으로 상기 혼합물을 통과시키는 단계,

F) 상기 공구에 섕크부를 형성하기 위해서 반경방향으로 상기 부분(42)을 변위시키는 단계,

G) 상기 혼합물을 응고시키고, 블랭크를 형성하는 단계,

H) 상기 압출기로부터 블랭크를 뽑아내고 소결시키는 단계, 및

I) 연삭과 같은 마무리가공이 가능한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전공구 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 부분(42)은 상기 피드 방향(F)에 대해 실질적으로 수직인 반대방향으로 변위되는 서로에 대하여 이동가능한 2개의 조(40, 41)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

단계 D는 상기 혼합물이 상기 다이(29)에 견고하게 고정된(anchored) 코어(33)를 통과하도록 한 다음, 상기 피드방향(F)으로 상기 코어(33)의 후방에서 상기 혼합물을 원통형 보디로 융합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서,

핀(35)은, 핀에 의하여 상기 블랭크내에 공간이 형성되도록 상기 코어에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
칩 제거 기계가공용공구로 블랭크를 압출하기 위한 기계에 장착될 장치(20)로서, 상기 장치(20)는 압출기에 고정되도록 되어 있는 하우징(21)을 구비하고, 상기 하우징(21)은 피드방향(F)으로 혼합물이 압출될 관통-진행 후퇴부(through-going recess)(24)를 가지며, 상기 후퇴부(24)는 노즐(28)내의 수축부(27) 및 다이(29)내의 구멍(30)을 포함하는, 상기 장치(20)에 있어서,

상기 혼합물을 맞물거나, 놓아주도록 상기 후퇴부(24)에 대하여 반경방향으로 이동가능하게 제공되는 적어도 하나의 조(40, 41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(20).
제5항에 있어서,

상기 피드방향(F)에 대하여 실질적으로 수직인 반대의 방향에서 반경방향쪽으로 이동할 수 있는 서로에 대해 이동가능한 2개의 조(40, 41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,

코어(33)는 상기 다이(29)내에 견고하게 고정되며, 상기 다이는 원형공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서,

상기 코어(33)는 직사각형이고, 길다란 핀(35)을 수용하기 위한 2개의 구멍(34)을 포함하며, 상기 블랭크내에 플러시 채널이 형성되어야 하는 경우에 상기 코어로부터 상기 핀(35)이 상기 피드방향(F)으로 돌출되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서,

각각의 조(40, 41)는 다른쪽 조를 향하여 마주보는 스페이싱(42)을 포함하고, 상기 스페이싱(42)은 상기 조가 서로에 대하여 맞닿을 경우, 상기 스페이싱이 칩플루트를 구비한 나선형 드릴의 단면을 형성하도록 나선형 융기부(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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