KR100886966B1

KR100886966B1 - 클래드형 라우터 비트의 제조방법

Info

Publication number: KR100886966B1
Application number: KR1020080088559A
Authority: KR
Inventors: 이정욱
Original assignee: 유림전기(주)
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2009-03-10

Abstract

본 발명은 클래드형 라우터 비트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 가지 이상의 금속재료의 표면을 금속학적으로 접합하여 일체화시키는 클래드 방법에 의해 유효 절삭날의 직경만 초경합금재를 사용하고, 나머지 직경부에 대해서는 상대적으로 저렴한 철강재 및 스테인레스강을 사용하여 전자회로기판용 초경공구인 라우터 비트를 제작함으로써 제조원가를 낮춤과 동시에 고온 및 고부하의 소성가공이 가능한 클래드형 라우터 비트의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 인쇄회로기판의 가공에 사용되는 라우터 비트에 있어서, 상기 라우터 비트는 두 가지 이상의 금속재료를 클래드 방법에 의해 접합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

라우터비트, 클래드, PCB판, 초경합금

Description

클래드형 라우터 비트의 제조방법 {Manufacturing method of the clad type router bit}

일반적으로, 인쇄회로기판(PCB;Printed Circuit Board)이란 첨단 전자기기(휴대폰, PC, 게임기, 반도체 등)에 사용되는 각종 전자부품을 상호 전기적으로 연결해주는 핵심 부품의 하나로서, 배선회로면의 수에 따라 단면, 양면 다층 PCB로 구분된다. 또한, 전자기기의 소형화 추세로 PCB 역시 고밀도화, 소형화, 박형화 되어 PCB 제조방법이 정밀화되어야만 상기와 같은 추세를 맞출 수 있게 된다.

라우터 비트는 이러한 PCB판을 가공하기 위하여 사용되는 절삭도구로서 라우터 머신의 콜릿척에 압입하여 사용하게 되는데, 최근에는 보다 신속하고 정밀하게 PCB판을 가공할 수 있도록 하기 위하여 라우터 비트를 초경합금재를 사용하여 제조하고 있는 실정이다.

초경합금재는 고유의 높은 강도 및 절삭성을 보유하고 있어 각종 재료의 소성가공에 광범위하게 사용되고 있는데, 초경합금재의 가격이 고가이므로 최근들어 원가를 절감시키기 위한 방향으로 개발이 급속히 진행되고 있다.

이러한 방법들 중 보편적인 것으로는 철강재로 된 샹크(Shank)부에 초경합금재를 접합하여 사용하는 것으로, 이러한 방법으로는 은(Ag)을 주성분으로 하는 은납재료를 이용하여 초경합금재와 샹크를 접합하는 브레이징(Brazing) 공법이 사용되고 있다.

브레이징 공법은 샹크부에 초경합금재를 고주파 유도가열장치를 이용하여 은납을 녹여 접합하는 방법으로써, 이때의 은납재료의 용융온도는 799℃이며, 일반적인 은납재료는 대략 600~700℃이다. 이것은 초경공구류를 이용한 통상의 저온소성가공에는 적합하지만, 가공부의 온도가 높거나 가공열의 영향 등으로 500℃ 이상이 되면 은납 접합부가 급격하게 약해져서 아주 작은 부하에서도 초경부위가 탈락되며, 600℃ 이상이 되면 은납 부위가 용해되어 초경공구로써의 역할을 하지 못하는 현상이 나타나는 문제점이 있다. 또한, 고강도의 은납재료는 660℃ 이상인데 이 온도에서는 초경합금재의 열화현상이 발생하여 초경공구로서의 역할을 하지 못하는 현상이 발생한다.

이러한, 브레이징 공법을 개선하여 고온용으로 최근에는 니켈을 이용하여 확산 접합하는 방법이 고안되고 있는데, 이 방법은 초경합금재와 철강재 사이에 니켈분말 또는 박판 형태의 니켈 호일을 사용하여 고온으로 가열, 가압하여 제조하는 것이다.

하지만 이러한 방법은 초경합금재 및 철강재의 전처리 가공이 필요하고, 고온으로 가열하는 공정상의 문제점으로 인하여 초경합금재와 철강재 자체의 물성 변화를 발생시키는 단점이 있다. 이러한 문제로 인하여 전처리 공정 및 후공정이 필요하게 되어 초경공구 생산에 많은 부대설비 및 시간이 소요됨으로 인해 초경공구류의 대량생산에 적용하는 데에는 한계가 있었다.

또한, 니켈을 이용한 확산 접합방법은 고가의 니켈분말 및 니켈호일을 사용함으로 인해 제조상의 원가상승이 따르게 되며, 니켈의 특성상 처리온도가 900℃ 이상의 고온이기 때문에 처리시 많은 부대시설 및 비용이 필요하다는 단점이 있었다.

최근에는 철강재에 홈을 만든 후 초경합금재를 삽입하는 방법 및 철강재에 나사홈을 만든 후 나사박음으로 초경합금재를 삽입하는 방법 등이 고안되었으나, 높은 가공비용 및 실제 절삭 공정에서 발생되는 문제점으로 인해 적용에 어려움이 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 브레이징법 및 기타 매개체를 이용하는 접합법이 아닌 클래드(Clad) 방법을 이용하여 인쇄회로기판 가공에 사용되는 라우터 비트를 제조하고자 하는데 있다.

또한, 본 발명은 유효절삭날의 직경만 초경합금재를 사용하고 나머지 직경부에 대해서는 철강재 또는 스테인레스 강을 사용하여 제조 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 공정의 단순화로 인해 제조비용을 줄일 수 있는 클래드형 라우터 비트의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트의 제조방법은,

삭제

유효절삭날의 직경을 갖는 환봉과, 상기 환봉의 직경에 대응되는 내경을 갖는 파이프를 준비하고 상기 파이프에 환봉을 삽입하는 가공준비단계와; 가공준비단계가 완료된 환봉이 삽입된 파이프의 일측 단부에 대해 스웨징(swaging) 가공을 하는 스웨징 단계와; 스웨징 단계가 완료된 환봉이 삽입된 파이프를 원하는 직경으로 인발가공하여 클래드 모재를 완성시키는 인발 단계와; 상기 클래드 모재의 일측 단부를 가공하여 파이프를 제거함으로써 절삭부와 샹크부를 형성시키는 단가공단계; 및 상기 절삭부에 칼날 가공을 하여 유효절삭날을 형성시키는 절삭날 가공 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 환봉의 재질은 초경합금재이고, 상기 파이프의 재질은 철강재 또는 스테인레스강 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단가공단계에서, 절삭부와 샹크부 사이의 경계부는 테이퍼를 이루도록 가공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트의 제조방법에 의하면, 클래드(Clad) 방법을 이용하여 라우터 비트를 제조함으로써 초경합금재의 공구 제조시의 치명적인 단점인 열영향을 완벽히 차단할 수 있고, 브레이징 방법에서 필요한 은납과 플럭스의 사용을 없애고 고주파 가열장치를 사용하지 않아도 되므로 제조설비가 간단해질 뿐만 아니라 고온에서의 초경합금재가 탈락할 위험이 없어지는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 초경합금재로 이루어진 절삭날이 샹크부까지 연장되어 있으므로 고온 및 고부하의 소성가공이 가능하다는 효과를 추가로 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 유효절삭날의 직경만 초경합금재를 사용하고 나머지 직경부에 대해서는 철강재 또는 스테인레스강을 사용하여 제조 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 공정의 단순화로 인해 제조비용을 줄일 수 있는 효과를 추가로 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트의 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 가공준비단계의 모습을 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 본 발명 중 스웨징 단계의 모습을 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 1에 나타낸 본 발명 중 인발 단계의 모습을 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 1에 나타낸 본 발명 중 단가공 단계의 모습을 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 1에 나타낸 본 발명 중 마무리 단계 후의 완성된 클래드형 라우터 비트의 모습을 나타낸 단면도이다.

본 발명은 두 가지 이상의 금속재료의 표면을 금속학적으로 접합하여 일체화시키는 클래드 방법에 의해 유효 절삭날의 직경만 초경합금재를 사용하여 나머지 직경부에 대해서는 상대적으로 저렴한 철강재 및 스테인레스강을 사용하여 전자회로기판용 초경공구인 라우터 비트를 제작함으로써 제조원가를 낮춤과 동시에 고온 및 고부하의 소성가공이 가능한 클래드형 라우터 비트의 제조방법에 관한 것으로, 우선 본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트는 두 가지 이상의 금속재료를 클래드(Clad) 방법에 의해 접합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

보다 상세히 설명하면, 일반적으로 라우터 비트는 라우터 머신의 콜릿척에 압입되는 샹크(Shank)부(40)와 상기 샹크부(40)의 일측 단부에 일체로 형성되어 인쇄회로기판(PCB)을 가공하는 절삭부(30)로 구성되는데, 본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트(100)는 종래의 브레이징 공법 또는 니켈을 이용한 공법과는 달리 두 가지 이상의 금속재료의 표면을 금속학적으로 접합하여 일체화시키는 클래드 방법에 의해 라우터 비트(100)를 제조함으로써 제조설비 및 제조과정을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 제조시 발생되는 열에 의한 악영향을 없앨 수 있는 것이다.

이때, 상기 클래드 방법에 사용되는 금속재질은 원소주기율표 제Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ족의 전이금속 탄화물 가루와, 철족금속 가루를 소결하여 만든 복합합금인 초경합금재와 강철재 또는 스테인레스강 재질이 사용되는데, 상기 초경합금재 중에서도 실온부터 고온까지 기계적 성질이 특히 우수한 WC-Co계 합금이 사용되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 초경합금재는 탄화물과 경합금속의 특성이 나타나 대단히 굳고 강인성이 뛰어나 절삭공구용 재료로 적합하고, 상기 강철재 또는 스테인레스강은 내식성 및 내구성이 뛰어나고 저렴한 생산비용으로 쉽게 얻을 수 있기 때문이다.

보다 상세히 설명하면, 환봉(10) 형태의 상기 초경합금재와 파이프(20) 형상의 강철재 또는 스테인레스강을 클래드 방법에 의해 접합한 후 가공함으로써 실질적으로 PCB를 가공하는 절삭부(30)의 유효절삭날(15)은 초경합금재를 사용하고, 상기 유효절삭날(15)의 직경에 비해 상대적으로 큰 직경을 가지는 샹크부(40)는 상대적으로 비용이 저렴한 강철재 또는 스테인레스강을 사용함으로써 고가(高價)의 초경합금이 낭비되는 일이 없도록 하여 제조원가를 낮출 수 있는 것이다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 샹크부(40)도 환봉(10) 형태의 초경합금재에 의해 지지될 수 있도록 함으로써 고속으로 가공하는 라우터 비트(100)의 특성상 전술한 브레이징 및 기타 방법에서 발생되는 문제점인 가공품의 가공편차를 최소화할 수 있고, 고온 및 고부하의 소성가공을 할 수 있다.

다음으로, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 절삭부(30)로 사용할 유효절삭날(15)의 직경을 갖는 환봉(10)과 상기 환봉(10)의 직경과 대응되는 내경을 갖는 파이프(20)를 준비한 후 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 환봉(10)을 파이프(20)의 내부로 삽입한다.(가공준비단계(S10))

이때, 상기 환봉(10) 및 파이프(20)의 재질은 전술한 바와 같이, 각각 초경합금재와, 강철재 또는 스테인레스강을 사용하는 것이 바람직하다.

다음, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 가공준비단계(S10)가 완료되어 내측으로 환봉(10)이 삽입된 파이프(20)의 일측 단부에 스웨징(swaging) 가공을 하는데, 상기 스웨징은 소재에 비하여 공구의 접촉면적이 적은 공구를 사용하여 압축함으로써 재료의 두께를 감소시키기 위한 것으로, 본 발명에서는 후술할 인발 단계를 위해 환봉(10)이 삽입된 파이프(20)를 인발다이에 통과시키기 위하여 환봉(10)이 삽입된 파이프(20)의 일측 단부를 인발다이의 직경에 맞도록 스웨징 가공을 하는 것이다.(스웨징 단계(S20))

상기와 같이 스웨징 단계(S20)가 완료된 환봉(10)이 삽입된 파이프(20)는 인발다이를 이용한 인발 가공에 의해 환봉(10)과 파이프(20)가 완벽히 접합될 수 있도록 하는데, 이때 인발되는 파이프(20)의 직경은 샹크부(40)의 직경 또는 샹크부(40)가 압입 결합될 라우터 머신의 콜릿척에 따라 다양하게 가공될 수 있음은 물론이다.(인발단계(S30)) 이와 같이, 인발단계(S30)까지 완료되면, 도 4에 나타낸 바와 같은 라우터 비트(100)를 제조하기 위한 클래드 모재(50)가 완성되는 것이다.

이러한 과정을 통해 클래드 모재(50)가 완성되면, 클래드 모재(50)의 일측 단부를 가공하여 파이프(20)를 제거함으로써 도 5에 나타낸 바와 같이, 초경합금재의 환봉(10)으로 이루어진 절삭부(30)와 초경합금재의 환봉(10)의 외측에 철강재 또는 스테인레스강 재질의 파이프(20)가 접합되어 있는 샹크부(40)를 형성시킨다.(단가공단계(S40))

이때, 상기 단가공단계(S40)에서 절삭부(30)와 샹크부(40) 사이의 경계부는 테이퍼를 이루도록 가공하는 것이 바람직한데, 그 이유는 가공이 용이하도록 하고 가공시 피가공물이 샹크부(40)와 충돌되는 일이 없도록 함과 동시에 사용시 고속 가공에 의해 절삭부(30)와 샹크부(40)가 분리되지 않도록 하여 라우터 비트(100)의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.

마지막으로, 파이프(20)가 제거된 환봉(10), 즉 절삭부(30)의 외주면에 절삭가공을 하여 유효절삭날(15)을 형성시키면 본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트(100)가 완성되는 것이다.(절삭날 가공 단계(S50))

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트 및 그 제조방법에 의하면 클래드(Clad) 방법을 이용하여 라우터 비트를 제조함으로써 초경합금재의 공구 제조시의 치명적인 단점인 열영향을 완벽히 차단할 수 있고, 유효절삭날의 직경만 초경합금재를 사용하고 나머지 직경부에 대해서는 철강재 또는 스테인레스강을 사용하여 제조 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 공정의 단순화로 인해 제조비용을 줄일 수 있는 등의 다양한 장점이 있는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 클래드(Clad) 방법을 이용하여 라우터 비트 뿐만이 아닌 다양한 형태의 초경공구를 제조할 수 있는 등 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 클래드형 라우터 비트의 제조방법을 나타낸 흐름도.

도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 가공준비단계의 모습을 나타낸 단면도.

도 3은 도 1에 나타낸 본 발명 중 스웨징 단계의 모습을 나타낸 단면도.

도 4는 도 1에 나타낸 본 발명 중 인발 단계의 모습을 나타낸 단면도.

도 5는 도 1에 나타낸 본 발명 중 단가공 단계의 모습을 나타낸 단면도.

도 6은 도 1에 나타낸 본 발명 중 마무리 단계 후의 완성된 클래드형 라우터 비트의 모습을 나타낸 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 환봉 15 : 유효절삭날

20 : 파이프 30 : 절삭부

40 : 샹크부 50 : 클래드 모재

100 : 라우터 비트

Claims

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유효절삭날의 직경을 갖는 환봉과, 상기 환봉의 직경에 대응되는 내경을 갖 는 파이프를 준비하고 상기 파이프에 환봉을 삽입하는 가공준비단계와;

가공준비단계가 완료된 환봉이 삽입된 파이프의 일측 단부에 대해 스웨징(swaging) 가공을 하는 스웨징 단계와;

스웨징 단계가 완료된 환봉이 삽입된 파이프를 원하는 직경으로 인발가공하여 클래드 모재를 완성시키는 인발 단계와;

상기 클래드 모재의 일측 단부를 가공하여 파이프를 제거함으로써 절삭부와 샹크부를 형성시키는 단가공단계; 및

상기 절삭부에 칼날 가공을 하여 유효절삭날을 형성시키는 절삭날 가공 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 클래드형 라우터 비트의 제조방법.
제 4항에 있어서,

상기 환봉의 재질은 초경합금재이고, 상기 파이프의 재질은 철강재 또는 스테인레스강 인 것을 특징으로 하는 클래드형 라우터 비트의 제조방법.
제 4항에 있어서,

상기 단가공단계에서, 절삭부와 샹크부 사이의 경계부는 테이퍼를 이루도록 가공되는 것을 특징으로 하는 클래드형 라우터 비트의 제조방법.