KR101857664B1 - 절삭 공구의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절삭 공구의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 절삭 성능이 뛰어난 절삭 공구를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 비금속 재질의 불순물을 제거할 수 있어 순도 높은 용탕을 재질로 하는 절삭 공구를 제조할 수 있다. 더 나아가, 용탕이 균일하게 분포됨에 따라, 대상물을 균일한 강도로 가공할 수 있어 대상물 가공 공정에서의 불량품 발생을 방지할 수 있다.

Description

절삭 공구의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF DRILL BIT}

본 발명은 절삭 공구의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 절삭 성능이 뛰어난 절삭 공구의 제조 방법에 관한 것이다.

절삭 공구는 건축, 토목공사 등의 현장에서 석재, 금속, 콘크리트, 아스팔트, 벽돌, 토관 등을 피삭재로 하여 이를 연마 또는 절삭하기 위한 공구이다. 절삭 공구는 용탕을 제련하여 제조된다. 이러한 절삭 공구는 용탕 내에 함유된 불순물이 용탕의 결집을 방해하여 대상물을 절삭할 경우, 절삭 속도가 늦고 공구의 수명이 짧아지는 등 효율성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 이러한 절삭 공구는 용탕이 과도하게 응집된 부분에서 대상물에 과도한 힘을 가하게 되어, 대상물의 가공면이 고르지 못하게 된다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 절삭 공구는 선행문헌 1(대한민국 공개특허 제10-2016-0048629호)와 같이 몸체부만을 선택적으로 급속가열 및 급속냉각하여 몸체부의 강도를 선택적으로 향상시키는 방법을 사용하여 제조된다. 하지만, 선행문헌 1의 경우, 몸체부가 모두 균일한 강도를 가지도록 가공하기 어려워, 대상물의 가공 시 드릴 비트 또는 대상물이 파손되는 문제점이 있다.

선행문헌 1: 대한민국 공개특허 제10-2016-0048629호 (2016. 05. 04. 공개)

본 발명의 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결할 수 있는 절삭 공구의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. 상세하게, 본 발명의 기술적 과제는 절삭 성능이 뛰어난 절삭 공구를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 기술적 과제는 비철금속 재질의 불순물이 제거된 순도 높은 용탕으로 절삭 공구를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 기술적 과제는 용탕 입자가 균일하게 분포하여 대상물을 균일하게 가공할 수 있는 절삭 공구의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 원통 형상의 주조물과 동일한 형상을 갖는 왁스 모형을 제조하는 단계, 왁스 모형의 표면을 주형용 모래로 코팅하여 주형틀을 제작하는 단계, 주형틀을 가열해 상기 주형틀에서 상기 왁스 모형을 제거하는 단계, 탄소가 함유된 용탕을 용해시키고, 상기 주형틀에 용해된 상기 용탕을 주입하는 단계, 상기 주형틀의 외측을 감싸는 코일 형상의 전자기 유도부를 위치시키고 상기 전자기 유도부에 전류를 인가시키는 단계, 상기 주형틀을 냉각하는 단계, 상기 주형틀을 제거해 주조물을 얻는 단계, 상기 주조물을 미리 설정된 크기로 가압하여 상기 주조물의 밀도를 높이는 단계 및 상기 주조물을 드릴 형상으로 가공하는 단계를 포함하고, 상기 전자기 유도부에 전류가 인가되면 상기 주형틀은 전자석으로 성질이 변화되고, 자력을 갖는 상기 주형틀에 의해 상기 용탕에 포함되는 비금속 재질의 불순물이 상기 용탕의 외측 방향으로 이동되는 절삭 공구의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 절삭 성능이 뛰어난 절삭 공구를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 비금속 재질의 불순물을 제거할 수 있어 순도 높은 용탕을 재질로 하는 절삭 공구를 제조할 수 있다.

더 나아가, 용탕이 균일하게 분포됨에 따라, 대상물을 균일한 강도로 가공할 수 있어 대상물 가공 공정에서의 불량품 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구의 제조 방법에 의해 제조된 절삭 공구를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구의 제조 방법에 의해 제조된 원통 형상의 주조물을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구의 제조 방법의 주조물 가공 단계를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구의 제조 방법의 주조물 가공 단계를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭 공구의 제조 방법의 불순물 제거 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조물(10)의 외주면을 제 1 외직경(T1)이 되도록 소정 두께(Ta)만큼 제거하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구 제조 방법의 박막 코팅 단계를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭 공구의 제조 방법은 왁스 모형(200) 제조 단계(S101), 주형틀 제조 단계(S102), 왁스 제거 단계(S103), 용탕(100) 주입 단계(S104), 전자기 유도부(400) 위치 및 전류(E) 인가 단계(S105), 주형틀 냉각 단계(S106), 주형틀 제거 단계(S107), 주조물 가압 단계(S108) 및 주조물 가공 단계(S109)를 포함한다. 이제부터 각 단계별로 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 원통 형상의 주조물(10)과 동일한 형상의 왁스 모형(200)을 제조하는 단계(S101)는 만들고자 하는 원통 형상의 주조물(10)을 설계하여 왁스 재질의 모형을 제작하는 과정이다. 상세하게, 왁스 모형(200)은 사출 성형 등의 방법을 통해 모델링 되어 주조물(10)과 동일한 형상을 갖는 왁스 모형(200)일 수 있다. 여기서, 만들고자 하는 주조물(10)의 형태에 따라 상이할 수 있으나, 일반적으로 하나의 코어보다 전체를 2분할하여 설계 및 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 주조물(10)에 기포(氣泡), 개재물(介在物)의 혼입, 응고시의 부피감소로 인한 균열의 발생, 유동성(流動性) 부족으로 이후 주입되는 용탕(100)이 구석구석까지 들어가지 못하여 부분적인 결함 등이 발생하지 않도록 설계되어야 한다. 또한, 주조물(10)과 동일한 형상으로 제조되는 왁스 모형(200)이라 설명하였지만, 왁스의 화학적 성질 또는 온도 변화에 따른 수축률과 팽창률을 감안하여 제조물보다 소정 크기 작거나 크도록 설계되어 제조될 수 있다. 본 발명에서는 원통 형상을 갖는 주조물(10)인 것을 일례로 한다.

왁스 모형(200)의 표면을 주형용 모래로 코팅하여 주형틀(300)을 제작하는 단계(S102)는 슬러리(Slurry)화 된 주형용 모래를 왁스 모형(200)의 표면에 코팅하는 과정으로서, 침적된 모래에 왁스 모형(200)을 담그었다 빼낸 뒤 코팅하는 것을 반복하여 왁스 모형(200)을 코팅하는 과정이다. 일반적으로 약 8회의 코팅 작업을 반복하는 것이 바람직하나, 주입되는 용탕(100), 주형용 모래 또는 제조되는 주조물(10)의 화학적 성질 또는 목적에 따라 가감될 수 있다. 또한, 주형용 모래는 규사, 알루미나 모래, 올리빈 모래, 크로마이트 모래, 지르코늄 모래, 뮬라이트 모래 등과 같은 모래나 각종 인공 모래 또는 인골 골재 등이 사용될 수 있다.

주형틀(300)을 가열해 주형틀(300)에서 왁스 모형(200)을 제거하는 단계(S103)는 주형틀(300)에 미리 계획 및 설정된 일 부분을 타공하고 주형틀(300)을 가열함으로써 주형틀(300) 내에 왁스가 액화되어 타공된 부분으로 빠져나와 제거되는 과정이다. 상세하게, 왁스를 제거하는 과정은 왁스의 녹는점보다 고온의 열을 가해 왁스를 주형틀(300)의 내부에서부터 외부로 배출시켜 왁스를 주형틀(300)에서 제거하는 과정이다. 따라서, 왁스가 액화되는 녹는 점은 주형용 모래 또는 주형틀(300)의 녹는 점보다 낮게 구비하는 것은 당연하다.

용탕(100)을 용해시키고 주형틀(300)에 용해된 용탕(100)을 주입하는 단계(S104)는 왁스 모형(200)이 제거되어 내부가 원통 형상의 주조물(10) 모양으로 비어진 주형틀(300)에 용해된 용탕(100)를 주입함으로써 용탕(100)이 주형틀(300) 내부에 주조물(10)과 동일한 형상으로 차오르도록 하는 주탕 단계이다. 본 발명의 일 실시예에서는 주조물이 원통 형상으로 구비되는 것으로 설명하므로, 용탕(100) 또한 주형틀(300) 내에서 원통 형상으로 주입되어 채워지는 것이 바람직하다. 용해된 용탕(100)은 과도한 가열로 인해 용탕(100)의 화학적 성질이 변화되는 것을 고려하여 적정 온도를 유지하며 주형틀(300)에 주입되어야 한다. 또한, 용탕(100) 외에 또 다른 혼합물이 첨가되는 경우 또는 작업 화경에 따라 주탕 온도는 가감될 수 있다. 보다 바람직한 실시예로서, 절삭 공구의 강도를 높이기 위해 용탕(100)은 강도가 큰 탄소강 성분을 포함할 수 있다.

도 7은 도 6의 마지막 A에서부터 시작되는 순서도이다. 도 5, 도 7 및 도 8을 참고하면, 전자기 유도부(400)에 전류(E)를 인가시키는 단계(S105)는 주형틀(300)과 소정 간격 이격되도록 주형틀(300)을 권취하는 코일 형상의 전자기 유도부(400)를 위치시키고 전자기 유도부(400)에 전류(E)를 인가시키는 과정이다. 전자기 유도부(400)에 전류(E)를 인가시킴으로써 전자기 유도부(400)의 내측에 위치되는 도전성 재질의 주형틀(300)에 자력(M)을 부여할 수 있다. 상세하게, 전자기 유도부(400)는 나선형 코일로 구비될 수 있다. 보다 상세하게, 전자기 유도부(400)는 주형틀(300)을 감싸도록 권취되는 나선형 형상의 전자기 유도부(400)일 수 있다. 전자기 유도부(400)는 솔레노이드(Solenoid)일 수 있다. 전자기 유도부(400)의 직경은 주형틀(300)의 직경보다 크게 구비되어 주형틀(300)과 소정 간격 이격된 채 주형틀(300)을 감싸도록 배치할 수 있다. 전자기 유도부(400)는 일단 및 타단에 음극 및 양극 극성을 갖고, 전류(E)가 인가됨으로써 일 방향으로 전류(E)가 흐를 수 있다. 전류(E)가 인가되어 전자기 유도부(400)를 따라 전류(E)가 흐르게 되면 패러데이(Michael Faraday, 1791~1867)의 전자기 유도법칙에 따라 전자기 유도부(400)의 도선 주의에 자기장이 형성된다. 상세하게, 도선을 나선형으로 촘촘하고 균일하게 길게 감은 나선형의 전자기 유도부(400)는 전류(E)가 흐르게 되면 전자기 유도부(400)의 외부에서는 자기장이 0이되고 내부에 비교적 균일한 크기의 자기장이 형성된다. 상기한 기술을 기초로 전자기 유도부(400)의 내측 방향에 위치되는 용탕(100)에 포함된 금속 재질의 입자에 자력(M)이 부여된다. 이에 따라, 금속 재질의 입자는 용탕(100)의 중심 부분에서 서로 응집된다. 또한, 비금속 재질의 불순물(P)은 금속 재질의 입자에 의해 주형틀(300)이 위치한 외측 방향으로 이동하게 된다. 보다 구체적으로, 용탕(100)에 포함되는 비금속 재질의 불순물(P)은 용탕(100)의 주탕 온도로 인해 대부분 용융되어 제거되는데, 사전에 제거되지 않거나 주탕 온도보다 녹는점이 높은 성질을 갖는 비금속 재질의 불순물(P)의 경우, 용탕(100)의 내부에 잔존하여 남아있는 경우가 있다. 이를 제거하기 위해 주탕 온도를 높이는 경우 용탕(100)의 화학적 성질이 변화되는 문제점이 있다. 따라서, 불순물(P)을 제거하지 않고 외측 방향으로 불순물(P)을 이동시키는 방법을 구성을 제안한다. 여기서, 용탕(100)의 녹는점은 불순물(P)의 녹는점보다 낮은 녹는점을 갖도록 함으로써 불순물(P)이 고체 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 전자기 유도부(400)에 전류(E)를 인가시키는 단계(S105)를 진행하기 전에, 금속 재질의 입자가 고체상태에서 용이하게 전도성을 가질 수 있도록 용탕(100)을 일시적으로 냉각시키는 것이 바람직하다. 상술한 방법에 따르면, 외측 방향으로 불순물(P)이 이동되고 불순물(P)이 이동함으로써, 용탕(100) 내측의 빈 공간은 금속 재질의 입자가 위치된다. 즉, 주조물(10)의 내측은 비교적 내구성이 강하고 순도 높은 금속 재질의 성분을 함유하게 되어, 쉽게 파손되지 않는 효과가 있다. 또한, 용탕(100) 내부에 불규칙적으로 분포된 불순물(P)이 외측 방향으로 분포되기 때문에 무게 중심이 일 방향으로 쏠리지 않는다. 이에 따라, 용탕(100) 내부에 불규칙적으로 분포된 불순물(P)은 중력에 의해 지면 방향으로 일제히 쏠린 채로 냉각되거나, 상측 방향으로 일제히 쏠린 채로 냉각되지 않아 주조물(10)의 무게 중심이 불균형해지는 문제점을 해결할 수 있다. 상기한 기술을 기초로 다른 일례를 설명하자면, 앞서 설정한 가상의 환경을 변경하여 강자성체 또는 연자성체 재질을 갖는 철심이 주조물(10)의 개구된 내부를 관통하도록 구비될 수 있다. 이와 같이 구성하는 경우 철심에 자력(M)이 부여되고, 용탕(100) 내부에 포함되는 불순물(P)들이 철심 방향인 중심축 방향으로 이동되어 외측 둘레면이 비교적 매끄럽고 내구성이 높은 주조물(10)을 제조할 수 있다.

주형틀(300)을 냉각하는 단계(S106)는 용탕(100)이 주탕되어 주형틀(300)에 수용된 다음, 주형틀(300)을 냉각하여 주탕된 용탕(100)을 고체화 시키는 과정이다. 여기서, 냉각 방법 중 급속 냉각은 주형틀(300)에 과도한 균열이 발생하거나 팽창 수축이 발생할 수 있기 때문에 가급적 상온에서 자연 냉각하는 것이 바람직하다. 하지만, 이는 용탕(100) 내 함유된 금속 입자 성분의 화학적 성질에 따라 변동 가능하다. 또한, 전자기 유도부(400)에 인가된 전류(E)는 냉각 직전, 냉각 도중 또는 냉각 후에 정지되도록 하는 인가된 전류(E)를 차단하는 것이 바람직하다. 또는, 전자기 유도부(400)에 인가된 전류(E)량에 따라 자력(M)이 변화되는 사실을 기초로, 주형틀(300) 냉각 시작 후 전자기 유도부(400)에 인가된 전류(E)량을 점차적으로 줄여 자력(M)을 점차적으로 줄임으로써 전자기 유도부(400)를 정지시킬 수 있다. 이를 통해 순간적으로 전자기 유도부(400)의 전류(E)가 단전되어 자력(M)에 의해 이끌려 이동되던 비금속 재질의 불순물(P)이 용탕(100) 내에서 순간적으로 낙하하거나 이동되는 것을 방지할 수 있다.

주형틀(300)을 제거해 주조물(10)을 얻는 단계(S107)는 주형틀(300)의 외면에 충격을 가하거나 연마함으로써 주형틀(300) 내부에 주탕되어 냉각된 주조물(10)을 얻는 과정이다. 여기서, 용탕(100)와 같이 비교적 주탕 온도가 낮은 경우 주형틀(300)에 충격을 주는 경우 주조물(10)이 손상될 수 있기 때문에 주조물(10)의 재질에 따라 바람직한 다양한 방법으로 주형틀(300)을 제거해야 한다.

주형틀(300) 제거에 있어 추가적인 하나의 일례를 들면, 왁스 모형(200)의 표면을 주형용 모래로 코팅하여 주형틀(300) 제작하는 단계는 주형용 모래에 열 팽창률이 상이한 두 부재를 접한 “+”형상의 균열제가 첨가되어 주형틀(300)에 포함될 수 있다. 상세하게, 균열제는 “ㅗ”형상의 제 1 부재 및 제 1 부재와 열 팽창률이 상이한 “ㅜ”형상의 제 2 부재 각각의 평면 부분을 접하여 “+”형상으로 구비될 수 있다. 균열제는 온도가 변화됨에 따라 일 방향 또는 타 방향으로 구부러질 수 있다. 상세하게, 균열제는 온도가 변화됨에 따라 형상 및 부피가 변화되는 바이메탈(biemetal)로 구비될 수 있다. 제 1 부재와 제 2 부재는 각각 서로 열 팽창률이 상이한 서로 다른 금속으로 구비될 수 있다. 따라서, “+”형상으로 구비되는 균열제는 열 팽창률이 서로 상이한 제 1 부재 및 제 2 부재의 평면 부분을 서로 접하도록 배치되기 때문에 온도 변화 시 사방으로 휘어지고 부피가 변화되어 주형틀(300)에 균열을 발생시킬 수 있다. 즉, 특정 열 팽창률을 갖는 제 1 부재 및 제 2 부재가 구비되기 때문에 주형틀(300)이 소정의 온도일 경우 주형틀(300)에 균열을 발생시킬 수 있고, 균열제로 인해 주형틀(300)에 균열이 발생하기 때문에 주형틀(300) 제거를 손쉽게 할 수 있다. 또한, 균열제는 주형틀(300)에 미세 균열을 고루 분산시키기 때문에 주형틀(300) 제거 후 얻는 주조물(10)의 표면 또는 내면이 균일하여 후가공이 필요하지 않아 제조 공정이 간소화된다.

주조물(10)을 미리 설정된 크기로 가압하여 밀도를 높이는 단계(S108)를 더 포함할 수 있다. 상세하게, 앞서 언급한 공정을 통해 얻은 주조물의 밀도를 한층 높임으로써, 주조물(10)을 가공하여 생성되는 절삭 공구를 견고하게 제조할 수 있다. 이를 위해, 주조물(10)은 내측방향으로 가압하는 가압부재에 삽입 또는 개재되어 가압될 수 있다. 여기서, 가압부재의 종류는 프레스 등이 있으며 이에 한정되지 않는다. 가압부재가 주조물(10)을 상하방향 또는 양측에서 가압함으로써, 주조물(10의 내부에는 동일한 공간 내에 보다 많은 금속 입자가 응집하게 되어 밀도가 높아지고, 이는 절삭 공구가 더욱 견고해져 피삭재를 가공할 시 쉽게 파손되지 않는 효과를 도출할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 주조물(10)을 드릴 형상으로 가공하는 단계(S110)는 주형틀(300)을 제거해 얻은 원통 형상의 주조물(10)의 외형을 사용자가 원하는 절삭 공구의 형태로 가공하는 과정이다. 일례를 들어 설명하자면, 주조물(10)을 드릴 모양으로 가공하는 단계(S110)는 주조물(10)의 외측면을 연삭 휠(12)로 플로트 연삭 가공하는 단계(S111)를 포함할 수 있다. 주조물(10)의 외측면은 연삭 휠(12)을 통해 가공할 수 있다. 연삭 휠(12)은 소정의 두께를 갖는 원판 형상으로 구비되고, 중심축(z2)을 따라 회전한다. 보다 바람직한 실시예로서, 연삭 휠의 외주면에는 제 2 톱니가 구비되고, 연삭 휠(120)은 중심축(z2)을 따라 회전할 수 있도록 고정 또는 이동 가능한 축에 체결될 수 있다. 주조물의 중심축(z1)과 연삭 휠의 중심축(z2)은 평행하도록 배치하고, 주조물(10)의 일단과 연삭 휠(12)은 제 1 방향(도 4에서 도면부호 a로 표시됨)으로 소정 간격 이격되도록 배치된다. 또한, 연삭 휠(12)의 외주면은 연삭 휠(12)과 주조물의 접촉 시, 주조물(10)의 외주면이 내측방향으로 음각 가공되도록 배치된다(도 4 참조). 또한, 주조물은 주조물의 타단을 고정하는 고정 척(11)에 의해 고정되고, 고정 척(11)의 회전에 따라 회전축을 중심으로 회전한다. 연삭 휠(12)은 연삭 휠(12)의 중심축을 중심으로 회전하는 동시에, 제 1 방향(a)의 반대 방향인 제 2 방향(b)으로 이동한다. 앞서 언급했듯이 연삭 휠(12)과 주조물(10)이 접촉했을 때, 주조물(10)의 외측면이 내측 방향으로 음 가공되기 때문에 주조물(10)은 드릴 형상으로 제조된다. 보다 바람직한 실시예로서, 도 10을 참조하면 주조물(10)의 외주면은 연삭 휠(12)의 외주면에 구비된 제 2 톱니에 의해 제 2 톱니 형상으로 음각 가공될 수 있다. 이는 후술할 코팅 단계(S300)에서 티타늄 성분이 주조물(10)의 외주면에 보다 견고하게 코팅되도록 하는 효과를 갖는다. 또한, 제 2 톱니 형상으로 음각 가공되어 형성된 주조물(10)은 보다 정밀한 가공을 요하는 피삭재의 가공을 효과적으로 수행할 수 있다는 효과가 있다.

도 9를 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절삭 공구의 제조 방법은 원통 형상의 주조물(10)과 동일한 형상의 왁스 모형(200)을 제조하는 단계(S102)에서, 왁스 모형(200)은 주조물(10)과 동일한 형상을 갖되 주조물(10)이 갖는 제 1 외직경(T1)보다 소정 두께(Ta) 큰 크기의 제 2 외직경(T2)을 갖도록 제조되고, 주형틀(300)을 제거해 주조물(10)을 얻는 단계(S107) 이후, 제 2 외직경(T2)을 갖는 주조물(10)의 외주면을 제 1 외직경(T1)이 되도록 소정 두께(Ta)만큼 제거하는 단계(S200)를 더 포함한다. 여기서, 소정 두께(Ta)만큼의 주조물(10) 표면에는 비금속 재질의 불순물(P)이 포함되어, 주조물(10)의 외주면을 소정 두께(Ta)만큼 제거하는 단계(S200)에서 비금속 재질의 불순물(P)을 함께 제거할 수 있다. 왁스 모형(200)을 제조하는 단계(S101)에서 원통 형상의 왁스 모형(200)은 주조물(10)과 동일한 형상을 갖되 외직경이 주조물(10)보다 소정 두께(Ta) 큰 크기의 외직경을 갖도록 형성될 수 있다. 상세하게, 제조하고자 하는 원통 형상을 갖는 주조물(10)의 직경이 제 1 외직경(T1)인 경우 제 1 외직경(T1) 보다 소정 두께(Ta) 큰 크기의 제 2 외직경(T2)을 갖도록 왁스 모형(200)을 제조한다. 따라서, 이후 각 단계를 거침으로써 제조되는 주조물(10)은 원래 만들고자 하는 주조물(10)이 갖는 제 1 외직경(T1)보다 소정 두께(Ta) 큰 크기의 제 2 외직경(T2)을 갖는 주조물(10)이 제조된다.

도 8을 참고하면, 제 2 외직경(T2)을 갖는 주조물(10)은 전자기 유도부(400)를 통해 둘레면에 비금속 재질의 불순물(P)이 위치된다. 상세하게, 제 2 외직경(T2)을 갖는 주조물(10)에 전자기 유도부(400)를 통해 비금속 재질의 불순물(P)을 외측 방향으로 이동시킴으로써 주조물(10)의 둘레면인 소정 두께(Ta)에 해당하는 공간에 비금속 재질의 불순물(P)이 위치된다. 따라서, 도 9를 참고하면, 제 2 외직경(T2)을 갖는 주조물(10)의 외주면을 제 1 외직경(T1)이 되도록 소정 두께(Ta)만큼 제거하는 단계(S200)에서는 소정 두께(Ta)가 갖는 공간에 위치되는 비금속 재질의 불순물(P)을 제거함으로써 순도 높은 용탕(100)로 이루어진 주조물(10)을 얻을 수 있다. 일례로 소정 두께(Ta)만큼의 주조물(10) 표면은 밀링 및 블레이드(Blade) 등을 통해 제거될 수 있다. 보다 바람직한 실시예로서, 블레이드는 제 1 톱니를 구비할 수 있다. 이는 주조물의 외측에 위치한 비금속 재질의 불순물(P)를 보다 효과적으로 제거하기 위함이다. 제 1 톱니는 블레이드의 외주면에 구비된다. 이에 따라, 블레이드의 제 1 톱니는 주조물(10)의 외주면을 따라 회전하면서 주조물(10)의 외주면이 제 1 외직경(T1)이 되도록 소정 두께(Ta)부분을 제거할 수 있다(도 10 참조). 또한, 도 11에서 후술할 박막 코팅 단계(S110)에서 박막 성분이 주조물(10)의 외주면에 보다 견고하게 박막되도록 하는 효과를 갖는다. 도 8 및 도 9에서 서술한 일련의 과정을 통해, 주조물(10) 내의 불순물(p)을 모두 제거할 수 있다. 이는 반도체 등의 정밀한 가공을 요하는 피삭재를 가공할 시 불순물이 상기 피삭재에 영향을 주는 것을 방지하는 효과를 갖는다.

도 11을 참조하면, 주조물(10)의 표면을 박막 코팅하는 단계(S300)를 더 포함한다. 앞서 언급한 공정을 모두 거친 주조물(10)의 표면은 제 1 톱니 및 제 2 톱니에 의해 내측방향으로 음각 가공(도 10 및 도 11의 도면부호 e, f 참조)된다. 박막 코팅 단계(S300)는 코팅 성분을 주조물(10)의 표면에 상기 음각 가공된 부분에 전사하여 박막시키는 것이다. 코팅 성분은 강도가 큰 재질로 구비된다. 보다 바람직한 실시예로서, 코팅 성분은 티타늄 재질로 구비될 수 있다. 코팅 성분이 강도가 큰 재질 중 비교적 비용이 적게 드는 티타늄 재질로 구비됨에 따라, 주조물(10)의 강도를 보다 증가시키면서도 이에 대한 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 티타늄은 마찰열에 강한 재료이기 때문에, 티타늄 재질의 박막 코팅 단계를 통해 마찰열이 많이 발생하는 절삭 공구의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 주조물 11: 고정 척
12: 연삭 휠 100: 용탕
200: 왁스 모형 300: 주형틀
400: 전자기 유도부 T1: 제 1 외직경
T2: 제 2 외직경 Ta: 소정 두께
P: 불순물(P) E: 전류(E)
M: 자력

Claims (4)

1. 원통 형상의 주조물(10)과 동일한 형상을 갖는 왁스 모형(200)을 제조하는 단계(S101);
   상기 왁스 모형(200)의 표면을 주형용 모래로 코팅하여 주형틀(300)을 제작하는 단계(S102);
   상기 주형틀(300)을 가열해 상기 주형틀(300)에서 상기 왁스 모형(200)을 제거하는 단계(S103);
   금속 재질의 용탕(100)을 용해시키고, 상기 주형틀(300)에 용해된 상기 용탕(100)을 주입하는 단계(S104);
   상기 주형틀(300)의 외측을 감싸는 코일 형상의 전자기 유도부(400)를 위치시키고 상기 전자기 유도부(400)에 전류(E)를 인가시키는 단계(S105);
   상기 주형틀(300)을 냉각하는 단계(S106);
   상기 주형틀(300)을 제거해 주조물(10)을 얻는 단계(S107);
   상기 주조물(10)을 미리 설정된 크기로 가압하여 상기 주조물(10)의 밀도를 높이는 단계(S108);
   상기 주조물(10)을 드릴 형상으로 가공하는 단계(S109); 를 포함하고,
   상기 원통 형상의 주조물(10)과 동일한 형상의 왁스 모형(200)을 제조하는 단계(S101)에서,
   상기 왁스 모형(200)은 상기 주조물(10)과 동일한 형상을 갖되 상기 주조물(10)이 갖는 제 1 외직경(T1)보다 소정 두께(Ta) 큰 크기의 제 2 외직경(T2)을 갖도록 제조되고,
   상기 전자기 유도부(400)에 전류(E)가 인가되는 경우 상기 용탕(100)에 포함된 금속 재질의 입자에 자력(M)이 부여되어 중심 방향에서 서로 응집되고, 응집된 상기 입자에 의해 상기 용탕(100)에 포함되는 비금속 재질의 불순물(P)은 상기 용탕(100)의 외측 방향으로 이동하여 상기 주조물(10)의 둘레면인 소정 두께(Ta)에 해당하는 공간에 배치되고,
   상기 주형틀(300)을 제거해 주조물(10)을 얻는 단계(S107) 이후,
   제 1 톱니가 구비된 블레이드를 상기 주조물(10)의 외주면을 따라 회전시켜 상기 주조물(10)의 외주면이 상기 제 1 외직경(T1)이 되도록 상기 불순물(P)이 위치한 상기 소정 두께(Ta)만큼 제거하는 단계(S200);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구의 제조 방법.
   
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