KR101508696B1 - 초경합금 절삭 공구의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 절삭 공구 - Google Patents

초경합금 절삭 공구의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 절삭 공구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 열간용 공구강으로 이루어진 몸체부와 초경합금으로 이루어진 절삭부를 열처리하여 접합하는 단계; b) 접합된 몸체부와 절삭부를 기 설정된 시간 동안 냉각시키는 단계; c) 상기 절삭부를 용도에 따라 정해진 패턴으로 절삭 가공하여 절삭 공구를 형성하는 단계; d) 기계적 성질을 향상시키기 위해, 절삭 가공된 상기 절삭 공구의 표면에 금속 산화물, 질화물, 탄화물 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 피막을 코팅하는 단계; 및 e) 코팅된 상기 절삭 공구를 기 설정된 시간 동안 공기 중에 냉각시키는 단계를 포함하는 초경합금 절삭 공구의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 절삭 공구에 관한 것으로서, 코팅 가공 이후에도 크랙이 발생하지 않아 우수한 기계적 성질을 갖는 초경합금 절삭 공구를 제조할 수 있다.

Description

초경합금 절삭 공구의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 절삭 공구{Method of manufacturing hard metal cutting tool and cutting tool manufactured by the method}
본 발명은 절삭부만이 초경합금으로 이루어진 절삭 공구의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 절삭 공구에 관한 것으로서, 고온의 코팅 가공 이후에도 크랙이 발생하지 않아 우수한 기계적 성질을 갖는 초경합금 절삭 공구의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 절삭 공구에 관한 것이다.
밀링 머신에 사용되는 엔드밀이나 구멍 가공용 공구인 드릴 또는 냉간 및 열간 펀치 등과 같은 공구들은 선단의 절삭부를 포함하여 생크(shank) 부분이 일체로 형성된다. 이러한 절삭 공구는 내구성, 내마모성, 절삭성 등과 같은 기계적 성질이 우수하여야 하기 때문에, 통상 초경합금으로 제조된다.
그러나, 공구 소재로 사용되는 초경합금은 매우 고가이므로, 최근에는 절삭 공구의 생크를 제외한 절삭부만을 초경합금으로 형성한 절삭 공구들이 제조되고 있는 실정이다.
선행문헌 1(대한민국 등록실용신안공보 제20-0256477호)은, 생크부는 공구강으로 형성되고 절삭부는 초경합금으로 형성되며, 생크부와 절삭부의 맞이음 부분에 니켈 박판을 삽입한 후 브레이징(brazing)하여 생크부와 절삭부를 일체로 형성한 초경 브레이징 공구를 개시한다. 또한, 선행문헌 2(대한민국 등록특허 제10-1099395호)는, 가공부는 초경합금 재질로 형성되고 지지부는 일반 금속으로 형성ㄷ되, 가공부와 지지부의 소재인 가공 분말을 진공챔버 내에서 방전 플라즈마 소결법에 의해 일체로 형성한 초경 절삭 공구 및 이의 제조 방법을 개시한다.
이와 같이, 선행문헌 1과 2는 모두 절삭부(가공부) 만을 초경합금으로 구성하여 절삭 공구의 원가 절감을 달성할 수 있었다.
여기서, 선행문헌들에 개시된 초경합금의 절삭 공구들뿐만 아니라 일반적인 다른 절삭 공구들은 내구성, 내마모성, 절삭성 등과 같은 우수한 기계적 성질을 부여하기 위해, 공구 표면에 다이아몬드 막 또는 티타늄알루미늄질화물 등의 추가 코팅이 필요하였다.
그런데, 생크부와 절삭부 전체가 초경합금으로 이루어진 절삭 공구의 경우에는 전술한 코팅에 문제가 없지만, 절삭부만이 초경합금으로 이루어진 절삭 공구의 경우에는 코팅시 적용되는 열처리 후에 생크부와 절삭부의 열팽창계수가 달라서 공구 표면에 크랙(crack)이 발생하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 몸체부와 절삭부를 고온에서 코팅 가공한 후에 코팅된 공구 표면에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있는 초경합금 절삭 공구의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 절삭부와 재연삭 공구 사이에 공간을 확보하여 절삭부의 재연삭 가공이 용이하고, 피가공물의 표면을 정밀하게 가공할 수 있는 초경합금 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, a) 열간용 공구강으로 이루어진 몸체부와 초경합금으로 이루어진 절삭부를 열처리하여 접합하는 단계; b) 접합된 몸체부와 절삭부를 기 설정된 시간 동안 냉각시키는 단계; c) 상기 절삭부를 용도에 따라 정해진 패턴으로 절삭 가공하여 절삭 공구를 형성하는 단계; d) 기계적 성질을 향상시키기 위해, 절삭 가공된 상기 절삭 공구의 표면에 금속 산화물, 질화물, 탄화물 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 피막을 코팅하는 단계; 및 e) 코팅된 상기 절삭 공구를 기 설정된 시간 동안 공기 중에 냉각시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 a)단계는 열간용 공구강인 SKD61로 이루어진 몸체부와 초경합금으로 이루어진 절삭부를 800 ~ 1200℃에서 고주파 용접 또는 산소 용접을 이용하여 접합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 b)단계는 접합된 몸체부와 절삭부를 진공 챔버 내에서 24시간 동안 서냉시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 c)단계는 상기 절삭부를 릴리프 연삭기로 연삭하여 상기 절삭부의 원주방향을 따라 유선형으로 동일한 절삭 여유각을 갖는 복수의 칼날부가 형성되도록 가공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 d) 단계는 400 ~ 700℃의 온도에서 상기 절삭 공구의 표면에 티타늄알루미늄질화물(TiAlN)을 2 ~ 4 마이크로미터의 두께로 증착하는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명은 또한, 전술한 제조 방법에 의해 제조된 초경합금 절삭 공구로서, 상기 몸체부는 복수의 홈부 및 복수의 날개부를 구비하고, 상기 날개부는 그 측단면이 " ㄴ" 형상을 가공되고, 상기 절삭부는 "ㄴ" 형상으로 가공된 상기 날개부의 측단면에 접합되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 홈부 및 날개부는 상기 몸체부의 축방향을 따라 사선으로 배열되고, 상기 날개부는 길이방향을 따라 서로 이격된 " ㄴ" 형의 복수의 칼날 접합부를 구비하고, 상기 절삭부는 상기 칼날 접합부에 접합되어 상기 홈부의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 절삭부는 슬릿 형상으로 가공된 칩 브레이커를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 몸체부와 절삭부를 고온에서 코팅 가공한 후에 코팅된 공구 표면에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 절삭부와 재연삭 공구 사이에 공간을 확보하여 절삭부의 재연삭 가공이 용이하고, 피가공물의 표면을 정밀하게 가공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 플로우차트,
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법에 의해 제조된 플레인 밀링 커터를 나타낸 도면,
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법에 의해 제조된 엔드밀을 나타낸 도면,
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법에 의해 제조된 프로파일 밀링 커터를 나타낸 도면,
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법에 의해 제조된 세레이션 밀링 커터를 나타낸 도면,
도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법에 의해 제조된 홈 밀링 커터를 나타낸 도면,
도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법에 의해 제조된 호브를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1, 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법은 몸체부(10)와 절삭부(20)를 열처리하여 접합하는 단계(S100), 접합된 몸체부(10)와 절삭부(20)를 냉각시키는 단계(S200), 절삭부(20)를 절삭 가공하는 단계(S300), 절삭 공구의 표면에 피막을 코팅하는 단계(S400) 및 코팅된 절삭 공구를 냉각시키는 단계(S500)를 포함한다.
먼저, 몸체부(10)와 절삭부(20)를 열처리하여 접합하는 단계(S100)는, 열간용 공구강인 SKD61(몸체부)과 초경합금(절삭부)의 접합 부위를 800 ~ 1200℃에서 브레이징 또는 용접하여 접합하는 단계이다. 이 접합 단계에서, 몸체부(10)와 절삭부(20)는 고주파 용접이나 산소 용접을 이용하여 접합하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 접합 단계를 거치면서 몸체부(10)와 절삭부(20)는 서로 접합될 뿐만 아니라 함께 열처리된다. 이러한 열처리 공정에 따라, SKD61로 이루어진 몸체부(10)는 대략 HRC 55의 로크웰 경도를 갖게 되고, 초경합금으로 이루어진 절삭부(20)는 대략 HRC 93 ~ 97의 로크웰 경도를 갖게 된다.
삭제
접합된 몸체부(10)와 절삭부(20)를 냉각시키는 단계(S200)는, 전술한 브레이징이나 용접에 의해 접합된 몸체부(10)와 절삭부(20)를 진공 챔버 내에서 기 설정된 시간 동안 서냉시키는 단계이다. 서로 다른 열팽창계수를 갖고 있던 몸체부(10)와 절삭부(20)는, 열처리 과정(S100) 및 냉각 과정(S200)을 거치면서, 열팽창계수가 조절된다. 특히, 몸체부(10)가 SKD61로 이루어지고 절삭부(20)가 텅스텐-카바이드계 초경합금으로 이루어진 경우, 몸체부(10)와 절삭부(20)를 진공 챔버 내에서 24시간 동안 상온으로 방치하여 서냉시킨다. 그러면, 몸체부(10)와 절삭부(20)의 열팽창계수가 동일해지게 열팽창계수를 조절할 수 있다. 이러한 몸체부(10)와 절삭부(20)의 열팽창계수 조절은 후술되는 코팅 단계(S400)에서 몸체부(10)와 절삭부(20)에 열이 가해진 후에도 몸체부(10)와 절삭부(20)의 접합 부위에 크랙이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.
절삭부(20)를 절삭 가공하는 단계(S300)는, 용도에 따라, 즉 제조하고자 하는 절삭 공구의 종류에 따라 정해진 패턴으로 절삭부(20)를 절삭 가공하는 단계이다. 예를 들면, 절삭부의 가공 패턴에 따라, 도 2a 및 2b에 나태난 플레인 밀링 커터, 도 3a 및 3b에 나타낸 엔드밀, 도 4a 및 4b에 나타낸 프로파일 밀링 커터, 도 5a 및 5b에 나타낸 세레이션 밀링 커터, 도 6a 및 6b에 나타낸 홈 밀링 커터 및 도 7a 및 7b에 나타낸 호브를 가공할 수 있다.
이 절삭 가공 단계(S300)에서, 절삭부(20)는 릴리프 연삭기를 이용하여 연삭되는데, 이때 절삭부(20)는 원주방향을 따라 유선형으로 동일한 절삭 여유각을 갖는 복수의 칼날부가 형성되도록 가공된다. 이러한 절삭부의 형상에 의해, 절삭 공구는 스카이빙(skiving) 기능을 갖게 된다. 즉, 절삭 공구는 피가공물의 표면을 매우 정밀하게 깍아낼 수 있다.
절삭 공구의 표면에 피막을 코팅하는 단계(S400)는, 절삭 공구의 기계적 성질, 예를 들면 경도, 내마모성, 내산화성 등을 향상시키기 위해, 절삭 가공된 절삭 공구의 표면에 금속 산화물, 질화물, 탄화물 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 피막을 코팅하는 단계이다.
이 코팅 단계(S400)에서, 코팅 피막은 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD) 또는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)에 의해 절삭 공구의 표면에 코팅될 수 있다. 그리고, 코팅 온도는 400 ~ 700℃로 유지되고, 코팅 피막은 2 ~ 4 마이크로미터로 형성된다. 이러한 코팅 피막에 의해, 절삭 공구의 기계적인 성질은 코팅 전에 비해 대략 1.5배 정도 향상된다.
이때, 높은 코팅 온도로 인해 절삭 공구의 몸체부(10)와 절삭부(20)는 팽창을 하게 되지만, 몸체부(10)와 절삭부(20)는 전술한 냉각 단계(S200)에서 열팽창계수가 동일하게 조절되었기 때문에, 코팅 단계(S400)에서 몸체부(10)와 절삭부(20)에 열이 가해진 후에도 몸체부(10)와 절삭부(20)의 접합 부위에 크랙이 발생되지 않는다. 더욱이, 절삭 공구의 마모시 재연삭을 한 후에도, 위의 코팅 공정을 쉽게 수행할 수 있어, 공구의 성능을 꾸준히 유지할 수 있다.
한편, 코팅 피막의 소재는 공구의 내마모성을 증가시키기 위해, 금속 주기율표의 Ⅳ, Ⅴ 및 Ⅵ족의 전이금속 또는 규소, 붕소 및 알루미늄에서 선택되는 금속의 산화물, 탄화물 또는 질화물일 수 있다. 또한, 코팅 피막은 광범위한 절삭 용도에 사용하기 위해 다이아몬드, cBN(질화붕소화합물)로 코팅될 수 있다. 특히, 다이아몬드는 다이아몬드는 물질 중 가장 경도가 높고, 열전도성, 내마모성 및 전기저항성이 아주 우수한 물질로서, 코팅 피막의 소재로 적합하다.
또한, 코팅 피막은 하나 이상의 층이 물리적 기상 증착(PVD)에 의해 증착된 미세결정 알루미나, Al2O3 로 구성되고, 비-Al2O3-층(들)이 있는 경우 금속 성분이 Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W 및 Al에서 선택되는 금속 질화물 및/또는 탄화물로 바람직하게 구성되는, 하나 이상의 내화화합물 층으로 구성될 수 있다.
또한, 코팅 피막은 내열성의 전이금속질화물 혹은 탄화물인 TiN, TiC와 같은 2원계, TiAlN, AlCrN, TiAlSiN 등의 3-4원계 및 DLC 등과 같은 다양한 경질 피막들이 물리적 기상 증착법(PVD)과 화학적 기상 증착법(CVD)에 의해 코팅될 수 있다. 이들 중 물리적 기상 증착법에 의한 TiAlN 막은 높은 경도와 우수한 내산화성의 기계적 특성을 가지고 있어, 코팅 피막으로 가장 적합하다.
이어서, 코팅된 절삭 공구를 냉각시키는 단계(S500)는, 코팅된 고온의 절삭 공구를 기 설정된 시간 동안 공기 중에 냉각시키는 단계이다. 이 냉각 단계(S500)가 완료되면, 팁 부분에만 초경합금이 접합된 절삭 공구가 완성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 이종 소재의 몸체부(10)와 절삭부(20)를 고온 접합한 후, 진공 상태에서 서냉시킴으로써, 몸체부(10)와 절삭부(20)의 열팽창계수를 동일하게 조절할 수 있고, 이에 따라 고온의 코팅 공정시에 몸체부(10)와 절삭부(20)의 접합 부위에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 초경합금 절삭 공구의 제조 방법에 의해 제조된 절삭 공구를 설명한다.
먼저, 도 2a 및 2b를 참조하면, 전술한 단계들(S100 내지 S500)을 거쳐 제조된 플레인 밀링 커터(plain milling cutter)가 도시된다. 이 플레인 밀링 커터는 열간용 공구강인 몸체부(10)와 초경합금인 절삭부(20)로 이루어진다. 몸체부(10)는 복수의 홈부(11) 및 복수의 날개부(12)가 형성되도록 접합 단계(S100) 이전에 미리 가공된다.
몸체부(10)의 가공 단계에서, 원통형 몸체부(10)의 길이방향, 즉 축방향을 따라 대략 7 ~ 23도의 각도로 기울어져 배열된 복수의 홈부들(11)과 날개부들(12)이 형성된다. 여기서, 날개부(12)는 그 측단면이 "ㄴ" 형상으로 가공된다. 그리고, 절삭부(20)는 "ㄴ" 형상으로 가공된 날개부(12)의 측단면에 접합된다. 절삭부(20)와 날개부(12)의 접합은 전술한 접합 단계(S100)에 따라 접합된다.
바람직하게는, 몸체부(10)의 홈부(11) 및 날개부(12)는 몸체부(10)의 축방향을 따라 사선으로 배열되고, 날개부(12)는 길이방향을 따라 서로 이격된 " ㄴ" 형의 복수의 칼날 접합부(12a)를 구비한다. 그리고, 절삭부(20)는 칼날 접합부(12a)에 접합되어 홈부(11)의 외측으로 노출된다. 이러한 절삭부(20)의 돌출 구조는 절삭 공구 마모시에 필요한 재연삭에 유리하다. 다시 말하면, 몸체부(10)의 외측으로 노출된 절삭부(20)는 홈부(11)의 공간에 의해 재연삭 공구와의 접촉 공간이 확보될 수 있어, 절삭부(20)의 재연삭 가공이 용이하다.
또한, 앞에서 설명한 바와 같이, 절삭부(20)의 절삭 가공 단계(S300)에서, 절삭부(20)는 릴리프 연삭기로 연삭되어 원주방향을 따라 동일한 절삭 여유각을 갖는다. 이에 따라, 절삭부(20)는 공구의 회전방향과 반대방향으로 휘어진 유선형상으로 형성된다. 이러한 유선형상의 절삭부(20)는 플레인 밀링 커터가 피가공물을 절삭할 때, 절삭부(20)와 피가공물 사이에 부드러운 접촉각을 갖도록 하여, 절삭부(20)의 마모를 줄여주며, 피가공물의 정밀한 가공을 가능하게 한다. 즉, 절삭 공구는 절삭부(20)의 형상에 의해 스카이빙(skiving) 기능을 갖게 된다. 따라서, 절삭 공구는 피가공물의 표면을 매우 정밀하게 깍아낼 수 있다.
한편, 절삭부(20)는 슬릿 형상으로 가공된 칩 브레이커(21)를 구비할 수 있다. 칩 브레이커(21)는 절삭부(20)의 단부에 복수 개의 치형이 형성되도록 가공되어 절삭 가공시에 칩이 융착되지 않고 잘 배출되게 하는 역할을 한다.
한편, 도 3a 및 3b는 엔드밀(endmill)을 나타내고, 도 4a 및 4b는 프로파일 밀링 커터(profile milling cutter)를 나타내고, 도 5a 및 5b는 세레이션 밀링 커터(serration milling cutter)를 나타내고, 도 6a 및 6b는 홈 밀링 커터(slot milling cutter)를 나타내며, 도 7a 및 7b는 호브(hob)를 나타내는 도면들로서, 이 절삭 공구들은 모두 전술한 제조 단계들(S100 내지 S500)을 거쳐 제조된 팁 부분에 초경합금이 접합된 절삭 공구들이다.
도 3a 내지 7b를 참조하면, 절삭 공구들은 전술한 플레인 밀링 커터와 마찬가지로, 열간용 공구강인 몸체부(110, 210, 310, 410, 510)와 초경합금인 절삭부(120, 220, 320, 420, 520)로 이루어진다. 몸체부(110, 210, 310, 410, 510)는 복수의 홈부(111, 211, 311, 411, 511) 및 복수의 날개부(112, 212, 312, 412, 512)가 형성되도록 접합 단계(S100) 이전에 미리 가공된다.
몸체부(110, 210, 310, 410, 510)의 가공 단계에서, 몸체부에는 복수의 홈부들(111, 211, 311, 411, 511) 및 복수의 날개부들(112, 212, 312, 412, 512)이 형성된다. 여기서, 날개부는 그 측단면이 "ㄴ" 형상으로 가공된다. 그리고, 절삭부(120, 220, 320, 420, 520)는 "ㄴ" 형상으로 가공된 날개부의 측단면에 접합된다. 절삭부와 날개부의 접합은 전술한 접합 단계(S100)를 따른다.
바람직하게는, 날개부(112, 212, 312, 412, 512)는 " ㄴ" 형의 복수의 칼날 접합부(112a, 212a, 312a, 412a, 512a)를 구비한다. 그리고, 절삭부(120, 220, 320, 420, 520)는 칼날 접합부(112a, 212a, 312a, 412a, 512a)에 접합되어 홈부(111, 211, 311, 411, 511)의 외측으로 노출된다. 이와 같이, 몸체부(110, 210, 310, 410, 510)의 외측으로 노출된 절삭부(120, 220, 320, 420, 520)는 홈부(111, 211, 311, 411, 511)의 공간에 의해 재연삭 공구와의 접촉 공간이 확보될 수 있어, 절삭부의 재연삭 가공이 용이하다.
또한, 절삭부(120, 220, 320, 420, 520)의 절삭 가공 단계(S300)에서, 절삭부는 릴리프 연삭기로 연삭되어 원주방향을 따라 동일한 절삭 여유각을 갖는다. 이에 따라, 절삭부(120, 220, 320, 420, 520)는 공구의 회전방향과 반대방향으로 휘어진 유선형상으로 형성된다. 이러한 유선형상의 절삭부(120, 220, 320, 420, 520)는 절삭 공구가 피가공물을 절삭할 때, 절삭부와 피가공물 사이에 부드러운 접촉각을 갖도록 하여, 절삭부의 마모를 줄여주며, 피가공물의 정밀한 가공을 가능하게 한다.
또한, 도 3a 및 3b에 도시된 엔드밀과 도 6a 및 6b에 도시된 홈 밀링 커터의 경우, 절삭부(120, 420)는 슬릿 형상으로 가공된 칩 브레이커(121, 421)를 구비할 수 있다. 이러한, 칩 브레이커(121, 421)는 절삭부의 단부에 복수 개의 치형이 형성되도록 가공되어 절삭 가공시에 칩이 융착되지 않고 잘 배출되게 하는 역할을 한다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10, 110, 210, 310, 410, 510 몸체부
11, 111, 211, 311, 411, 511 홈부
12, 112, 212, 312, 412, 512 날개부
12a, 112a, 212a, 312a, 412a, 512a 칼날 접합부
20, 120, 220, 320, 420, 520 절삭부
21, 121, 421 칩 브레이커

Claims (9)

  1. a) 열간용 공구강으로 이루어진 몸체부와 초경합금으로 이루어진 절삭부를 열처리하여 접합하는 단계;
    b) 접합된 몸체부와 절삭부를 진공 챔버 내에서 24시간 동안 서냉시키는 단계;
    c) 상기 절삭부를 용도에 따라 정해진 패턴으로 절삭 가공하여 절삭 공구를 형성하는 단계;
    d) 기계적 성질을 향상시키기 위해, 절삭 가공된 상기 절삭 공구의 표면에 금속 산화물, 질화물, 탄화물 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 피막을 코팅하는 단계; 및
    e) 코팅된 상기 절삭 공구를 기 설정된 시간 동안 공기 중에 냉각시키는 단계를 포함하는 초경합금 절삭 공구의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 a)단계는 열간용 공구강인 SKD61로 이루어진 몸체부와 초경합금으로 이루어진 절삭부를 800 ~ 1200℃에서 고주파 용접 또는 산소 용접을 이용하여 접합하는 것을 특징으로 하는 초경합금 절삭 공구의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 c)단계는 상기 절삭부를 릴리프 연삭기로 연삭하여 상기 절삭부의 원주방향을 따라 유선형으로 동일한 절삭 여유각을 갖는 복수의 칼날부가 형성되도록 가공하는 것을 특징으로 하는 초경합금 절삭 공구의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 d) 단계는 400 ~ 700℃의 온도에서 상기 절삭 공구의 표면에 티타늄알루미늄질화물(TiAlN)을 2 ~ 4 마이크로미터의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 초경합금 절삭 공구의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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US14/796,321 US9434034B2 (en) 2014-11-20 2015-07-10 Method of manufacturing cemented carbide cutting tool and cutting tool manufactured by the method
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101727212B1 (ko) 2016-05-25 2017-05-02 (주)대진코스탈 문서세단기용 커팅유니트의 커터의 생산방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106624406B (zh) * 2016-11-08 2019-06-21 浙江浪潮精密机械有限公司 超细颗粒硬质合金刀具焊接方法
US20200299814A1 (en) 2017-10-02 2020-09-24 Hitachi Metals, Ltd. Cemented carbide composite material, method for producing same, and cemented carbide tool
CN114952211A (zh) * 2022-05-30 2022-08-30 无锡亚博特精密工具有限公司 一种高硬度耐磨结构的切削刀具及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001047308A (ja) * 1999-08-06 2001-02-20 Osg Corp 表示付き回転工具
KR200256477Y1 (ko) 2001-09-05 2001-12-13 박종상 초경브레이징 공구
JP2005186179A (ja) 2003-12-25 2005-07-14 Nachi Fujikoshi Corp ブローチ工具
JP2008012653A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Luren Precision Co Ltd 工具およびその形成方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3633217B2 (ja) * 1996-09-25 2005-03-30 松下電工株式会社 刃物及びその製造方法
CN1075125C (zh) * 1996-12-16 2001-11-21 住友电气工业株式会社 硬质合金、其制造方法及硬质合金工具
CN100354066C (zh) * 2003-10-29 2007-12-12 哈尔滨理工大学 化学气相沉积金刚石厚膜的焊接方法
EP2042261A3 (en) * 2007-09-26 2015-02-18 Sandvik Intellectual Property AB Method of making a coated cutting tool
TWI323204B (en) * 2008-03-07 2010-04-11 Shajeng Hardware Co Ltd Method for making round hole cutting tool with titanium coating
CN101831608B (zh) * 2010-05-11 2012-06-13 广东工业大学 一种纳米复合钛铝硅氮化物刀具涂层及其制备方法
JP5214790B2 (ja) * 2011-10-12 2013-06-19 株式会社 旭 接合体の製造方法、接合体及び金属製品

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001047308A (ja) * 1999-08-06 2001-02-20 Osg Corp 表示付き回転工具
KR200256477Y1 (ko) 2001-09-05 2001-12-13 박종상 초경브레이징 공구
JP2005186179A (ja) 2003-12-25 2005-07-14 Nachi Fujikoshi Corp ブローチ工具
JP2008012653A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Luren Precision Co Ltd 工具およびその形成方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101727212B1 (ko) 2016-05-25 2017-05-02 (주)대진코스탈 문서세단기용 커팅유니트의 커터의 생산방법

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