KR101031535B1

KR101031535B1 - 절삭용 재생인서트 및 인서트 재생방법

Info

Publication number: KR101031535B1
Application number: KR1020100042632A
Authority: KR
Inventors: 한진희
Original assignee: 한진희
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2011-04-27

Abstract

본 발명은 절삭용 인서트에 관한 것으로, 수명이 다된 절삭용 인서트(2)의 절삭날 코부분(4)의 본체면(10) 윗면에서부터 아래로 최소 1mm깊이(d)의 연삭가공으로 선두 최상단에 신규 코부분(12)을 형성함과 동시에 신규 코부분(12) 후부에 칩배출이 유리할 수 있는 칩배출로(14)를 형성하여 재생인서트(20)를 얻는 것이다.

Description

절삭용 재생인서트 및 인서트 재생방법{REPRODUCED INSERT FOR CUTTING AND REPRODUCING METHOD THEREOF}

본 발명은 절삭공구에 관한 것으로, 특히 절삭공구 중에서 인서트를 재생 사용하여 신제품과 같은 품질을 갖도록 한 절삭용 재생인서트 및 인서트 재생방법에 관한 것이다.

일반적으로 CBN(Cubic Boron Nitride) 또는 PCD(Poly Crystaline Diamond), 카바이드를 사용한 소결체나 서멧(cermet)과 초경합금이 포함된 복합 소결체 등으로 제조되는 고경도의 절삭용 인서트는 고속가공에 탁월한 절삭공구로서, 수십킬로바(kbar) 이상의 초고압과 천수백도나 되는 고온을 발생시킬 수 있는 초고가 제작설비를 이용해서 제조된다. 이렇게 소결체로 된 절삭용 인서트는 다른 절삭공구에 비해서 고가이며 그 모재 또한 고가이다.

주로 소결체로 된 절삭용 인서트는 절삭깊이 정도나 절삭이송 정도가 크지 않은 절삭가공에 적합한 것이며, 툴홀더나 보링바 등의 툴에 장착되어서 사용되는 것이 보편적이다.

이러한 절삭용 인서트로 탄소강, 합금강, 공구강, 다이스강, 스테인레스강이나 다양한 합금재질, 주철 등으로 된 각종 피삭재들을 계속해서 절삭가공하거나 연속절삭을 많이 수행하게 되면 절삭날 부분에 손상이 발생된다. 절삭날 부분의 손상형태로는 도 1의 사진도에서와 같이 선단마모(a), 소성변형(b), 마모성결손(c) 등이 있으며, 절삭날 부분이 손상된 인서트로 연속 절삭가공을 하게 되면 피삭재의 치수변화와 조도 불만족 현상이 야기된다. 더욱이, 절삭날의 선단 마모로 인하여 절삭저항이 증가되어 툴에도 가부과 현상이 발생될 수 있다. 그러므로 수명을 다한 절삭용 인서트는 더 이상 절삭가공의 성능을 못하는 관계로 폐기 처분되어진다.

그런데 만일 이렇게 수명이 다된 절삭용 인서트를 재생하여 신제품과 유사한 수준을 성능을 발휘할 수 있다면 절삭용 인서트의 원가절감을 할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 수명이 다된 인서트를 재생하여 신제품과 유사한 수준을 성능을 발휘할 수 있도록 한 절삭용 재생인서트 및 인서트 재생방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 수명이 다된 인서트를 인서트 모재원가의 1/2수준의 비용으로 재생하면서도 신제품과 유사하거나 오히려 월등한 성능이나 수명을 발휘할 수 있도록 하는 절삭용 재생인서트 및 인서트 재생방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적에 따라 본 발명은, 절삭용 인서트에 있어서, 수명이 다된 절삭용 인서트(2)의 절삭날 코부분(4)의 본체면(10) 윗면에서부터 아래로 최소 1mm깊이(d)의 연삭가공으로 선두 최상단에 신규 코부분(12)을 형성함과 동시에 신규 코부분(12) 후부에 칩배출이 유리할 수 있는 칩배출로(14)를 형성하여 재생인서트(20)를 얻음을 특징으로 하는 절삭용 재생인서트이다.

또 본 발명의 칩배출로(14)는 신규 코부분(12)을 중심으로 좌우측변 중에서 일측변에서 타측변으로 연장 형성하되 신규 코부분(12)과 고정홀더공(18)의 중심을 잇는 기준선에서 예각 형성되는 길이방향으로 연장되게 구성함을 특징으로 한다.

또 본 발명의 칩배출로(14)는 단면 "V"홈 비대칭 형태로 형성하며, 재생인서트(20)의 신규 코부분(12)에서 칩배출로(14)의 V홈 저점까지를 잇는 경사면(16)의 경사각(α)은 10~17°로 형성됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 신규코부분(12) 및 칩배출로(14)를 갖는 재생인서트(20)의 외표면에 내마모성이 있는 성분으로 6~8㎛두께의 증착코팅막을 형성하여 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 절삭용 재생인서트를 얻기 위한 재생방법에 있어서, 수명이 다된 절삭용 인서트(2)의 절삭날 코부분(4)을 다이아몬드 휠로 연삭가공하되 본체면(10) 윗면에서부터 아래로 최소 1mm깊이(d)로 연삭가공하여서 선두 최상단에 신규 코부분(12)을 형성함과 동시에 신규 코부분(12) 후부에 칩배출이 유리할 수 있는 칩배출로(14)를 형성하여서 재생인서트(20)를 얻음을 특징으로 한다.

본 발명은 수명이 다된 인서트를 재생하여서 신제품과 유사한 수준이거나 오히려 신제품 수준보다 더 나은 성능과 수명도 발휘할 수도 있는 장점이 있으며, 아울러 신제품 공구비의 50% 내외로 가격 형성이 되게 해주는 원가절감의 효과가 있는 것이다.

도 1은 절삭용 인서트에서 절삭날 부분의 각종 손상형태를 보여주는 사진도,
도 2는 손상된 절삭용 인서트의 일 예 사진도,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 수명이 다된 절삭용 인서트를 재생한 절삭용 재생인서트에 관련된 도면,
도 6은 본 발명 절삭용 재생인서트의 신규 코부분에 대한 요부 단면도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 절삭용 재생인서트의 일예 사진도,
도 8은 본 발명에 따라 재생할 인서트의 사시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

절삭용 인서트의 절삭날 부분이 도 1의 (a)에서와 같이 선단마모 형태로 나타나면 정삭면조도 및 치수정도에 영향을 미치고, 도 1의 (b)에서와 같이 소성변형 형태로 나타나면 치수변화 및 선단의 결손이 생긴다. 그리고, 도 1의 (c)에서와 같이 마모성 결손이 생기면 절삭면이 급속히 열화되며 치수가 어긋나는 현상이 야기된다.

도 2는 본 발명에 따라 재생하고자 하는 손상된 절삭용 인서트의 일 예 사진도로서, 절삭용 인서트의 절삭날 코부분에 마모 및 취성이 발생된 부위가 있음을 화살표로 표시하여 보여주고 있다.

본 발명에서는 도 2의 일예와 같이 손상되어 수명이 다된 절삭용 인서트를 재생하여서 절삭용 재생인서트가 되게 한다.

도 3 내지 도 5는 도 2와 같이 손상되어 수명이 다된 절삭용 인서트를 재생하여서 만든 본 발명의 실시 예에 따른 재생 인서트에 관련된 도면이며, 도 6은 본 발명 절삭용 재생인서트의 신규 코부분에 대한 요부 단면도이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 절삭용 재생인서트의 일예 사진도이다. 도 8은 본 발명에서 재생하고자 하는 수명이 다된 절삭용 인서트의 일예 사시도이다.

본원 발명자가 피삭재의 절삭 가공으로 수명이 다된 절삭용 인서트들을 정밀하게 검사하고 다양한 실험을 반복하여 확인 바에 따르면, 수명이 다된 절삭용 인서트는 거의 대부분이 절삭날 코부분에서 윗면에서부터 아래로 0.7mm 깊이까지가 가공시 피삭재와 인서트의 마찰에 의해서 피로강도와 열경화가 발생되어 취성이 있음을 확인하였다.

그에 따라 본 발명에서는 손상된 절삭용 인서트의 절삭날 코부분에 취성이 발생되고 마모된 부위를 완전히 제거하는데, 이를 위해서 도 8에서와 같은 손상된 절삭용 인서트(2)의 절삭날 코부분(4)에서 본체면(10)을 이루는 윗면에서부터 아래로 최소 1mm 깊이까지 연삭가공을 수행하여서 0.7mm 깊이로 형성되는 마모 및 취성부분을 완전히 제거하였다.

또 재생을 위한 연삭가공의 최대 허용깊이를 실험해 본 바 인서트의 절삭날 배치형태에 따라 절삭용 인서트 두께의 40%깊이 내지 50%깊이까지 가능함을 확인하였다. 예컨대, 절삭용 인서트의 상하면중 일측면에만 절삭날 코부분이 있는 절삭용 인서트는 최대 50%깊이까지도 재생을 위한 연삭가공이 허용되며, 도 2 내지 도 6에 도시된 일예와 같이 상하면 양측면 모두에 절살날 코부분이 있는 절삭용 인서트는 최대 40%깊이까지도 재생을 위한 연삭가공이 허용된다.

대개 절삭용 인서트는 그 표준 두께가 4mm 내외이므로, 일측면에 절삭날 코부분이 있는 절삭용 인서트의 경우에는 최소 1mm 깊이에서 최대 2mm깊이까지도 재생을 위한 연삭가공이 허용되며, 양측면에 절삭날 코부분이 있는 절삭용 인서트의 경우에는 최소 1mm 깊이에서 최대 1.6mm깊이까지 재생을 위한 연삭가공이 허용될 수 있다. 만일 인서트 재생을 위한 연삭가공 허용깊이가 최소깊이인 1mm가 되지 않으면 마모 및 취성부분이 완전히 제거되지 않아 제품 불량이 날 우려가 있고, 최소깊이인 인서트 두께의 40~50%깊이가 되지 않으면 절삭시 마찰저항을 이기지 못해서 인서트가 부러질 수가 있다.

본 발명에서는 수명이 다된 절삭용 인서트(2)를 재생시 다이아몬드 휠을 사용한다. 다이아몬드 휠을 사용하여 도 2 및 도 8과 같이 수명이 다된 절삭용 인서트(2)의 절삭날 코부분(4)의 본체면(10)을 이루는 윗면에서부터 아래로 최소 1mm깊이(d)까지를 연삭가공하여서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본체면(10)에서 1mm깊이(d)로 연삭한다. 그래서 생긴 선두 최상단이 신규 코부분(12)으로 형성되게 하며 그와 동시에 신규 코부분(12)의 후부에 칩배출이 유리할 수 있는 칩배출로(14)를 형성한 절삭용 재생인서트(20)를 얻는다.

이때 칩배출로(14)는 신규 코부분(12)을 중심으로 좌우측변 중에서 일측변에서 타측변으로 연장 형성하되 신규 코부분(12)과 고정홀더공(18)의 중심을 잇는 기준선에서 예각(acute angle)(β) 형성되는 길이방향으로 연장된다.

칩배출로(14)는 도 6에서와 같이 단면 "V"홈 비대칭 형태로 형성하는 것이 바람직하며, 절삭가공에서 칩(절삭분) 처리를 쉽게 하는 칩브레이커로서의 역할을 하는 방향으로 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 칩배출로(14)는 특히 어려운 난삭재 가공에서의 칩배출을 아주 원활하게 해준다.

재생인서트(20)의 신규 코부분(12)에서 칩배출로(14)의 V홈 저점까지를 잇는 경사면(16)은 절삭시 길어지는 절삭분(칩)을 짧게 짤라내거나 둥치는데 효과적이도록 형성되며, 특히 정삭 또는 중삭시 칩의 짧은 절단을 확실하게 보장하는 경사각(α)을 형성한다. 재생인서트(20)가 정삭용일 시 경사면(16)의 경사각(α)은 15°내외가 바람직하며, 재생인서트(20)가 중삭용일 시 경사면(16)의 경사각(α)은 12°내외가 바람직하다. 그러므로 본 발명에서 칩배출로(14)의 경사각(α) 형성범위는 10~17°이며, 이러한 범위내에서 용도에 맞는 적절한 경사각(α)값은 절삭가공시 절삭저항을 낮춰주고 부과를 줄어준다.

상기와 같이 신규코부분(12) 및 칩배출로(14)를 재생인서트(20)의 각 바이트지점에 모두 형성한 다음에는, 화학적 증착을 통하여 재생인서트(20)의 외표면을 내마모성이 우수한 성분인 탄화티탄(TiC), 질화티탄(TiN)이나 알루미나(Al₂O₃) 등으로 6~8㎛두께로 코팅을 하여 증착코팅막을 형성한다. 증착코팅막으로 피막된 절삭용 재생인서트(20)의 표면은 단단하고, 내열성, 내산화성, 내마모성, 내결손성, 인성이 높으며 많은 이점을 가지고 있어 인서트모재와 비교해서 긴수명을 얻을 수 있고 고능률 절삭가공이 가능해진다.

통상 절삭용 인서트는 포지티브 인서트와 네가티브 인서트로 구분되며, 또 인서트의 단면형태는 칩브레이커가 없는 직각날형, 상면에 칩브레이커가 있는 상면날형, 상하면에 칩브레이커가 있는 상하면날형으로 구분될 수 있다. 또 인서트의 형상은 마름모나 평형사변형, 삼각형, 사각형, 육각형, 원형 등으로 다양한데, 본 발명에서는 이러한 다양한 인서트에 적용을 할 수 있다.

본원 발명자가 실험을 통해서 확인해 본 바, 본 발명의 절삭용 재생인서트(20)는 하기와 같은 인서트 규격에 가장 바람직하게 적용할 수 있다.

[인서트 규격]

CNMG, CNGG, CNMM, CNMA, DNMG, DNMA, SNMG, SNGG, SNMM, SNMA, TNMG, TNGG, TNMM, TNMA, VNMG, VNMM, WNMG, WNMA, CCMT, CPMT, DCMT, SCMT, TPGT, TPGX, TCMT, TPMT, TPMR, VBMT.

참고로, 인서트 규격의 4자리 표시에서 첫번째 자리를 인서트형상에 관한 정보이고, 두번째 자리는 여유각에 관한 정보이며, 세번째 자리는 공차에 관한 정보이다. 그리고 마지막 네번째 자리는 인서트 단면형상에 관한 정보이다.

상술한 바와 같이 재생한 본 발명의 재생인서트는 신제품 공구비의 50% 내외가 될 만큼의 원가절감이 가능하며, 고가의 인서트모재를 재활용할 수 있어서 자원재활용을 도모한 것이며, 재활용하여서 재생한 제품이 신제품과 유사한 수준이거나 오히려 신제품 수준보다 더 나은 성능과 수명도 발휘하기도 하였다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

본 발명은 피삭물을 절삭하는데에 유용하게 이용될 수 있다.

(2)-- 절삭용 인서트 (4)--절삭날 코부분
(10)-- 본체면 (12)-- 신규 코부분
(14)-- 칩배출로 (16)-- 경사면
(18)-- 고정홀더공 (20)-- 재생 인서트

Claims

절삭용 인서트에 있어서,
수명이 다된 절삭용 인서트(2)의 절삭날 코부분(4)의 본체면(10) 윗면에서부터 아래로 1∼2mm깊이(d)의 연삭가공으로 선두 최상단에 신규 코부분(12)을 형성함과 동시에 신규 코부분(12) 후부에 칩배출이 유리할 수 있는 칩배출로(14)를 형성하여 재생인서트(20)를 구성하며, 칩배출로(14)는 신규 코부분(12)을 중심으로 좌우측변 중에서 일측변에서 타측변으로 연장 형성하되 신규 코부분(12)과 고정홀더공(18)의 중심을 잇는 기준선에서 예각 형성되는 길이방향으로 연장됨과 동시에 단면 "V"홈 비대칭 형태로 형성하며 재생인서트(20)의 신규 코부분(12)에서 칩배출로(14)의 V홈 저점까지를 잇는 경사면(16)의 경사각(α)은 10~17°로 형성됨을 특징으로 하는 절삭용 재생인서트.
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제1항에 있어서, 신규코부분(12) 및 칩배출로(14)를 갖는 재생인서트(20)의 외표면에 내마모성이 있는 탄화티탄, 질화티탄, 알루미나 중 하나의 성분으로 6~8㎛두께의 증착코팅막을 형성하여 구성함을 특징으로 하는 절삭용 재생인서트.
절삭용 재생인서트를 얻기 위한 재생방법에 있어서,
수명이 다된 절삭용 인서트(2)의 절삭날 코부분(4)을 다이아몬드 휠로 연삭가공하되 본체면(10) 윗면에서부터 아래로 1∼2mm깊이(d)로 연삭가공하여서 선두 최상단에 신규 코부분(12)을 형성함과 동시에 신규 코부분(12) 후부에 칩배출이 유리할 수 있는 칩배출로(14)를 형성하여서 재생인서트(20)를 얻으며, 칩배출로(14)는 신규 코부분(12)을 중심으로 좌우측변 중에서 일측변에서 타측변으로 연장 형성하되 신규 코부분(12)과 고정홀더공(18)의 중심을 잇는 기준선에서 예각 형성되는 길이방향으로 연장되게 함과 동시에 단면 "V"홈 비대칭 형태로 형성하며 재생인서트(20)의 신규 코부분(12)에서 칩배출로(14)의 V홈 저점까지를 잇는 경사면(16)의 경사각(α)은 10~17°로 형성되게 함을 특징으로 하는 인서트 재생방법.
제5항에 있어서, 신규코부분(12) 및 칩배출로(14)를 갖는 재생인서트(20)의 외표면에 내마모성이 있는 탄화티탄, 질화티탄, 알루미나 중 하나의 성분으로 화학적 증착을 수행하여서 6~8㎛두께의 증착코팅막을 형성함을 특징으로 하는 인서트 재생방법.