KR101928112B1 - 다결정성 보디에 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법 - Google Patents

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다이아몬드 이노베이션즈, 인크.
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Abstract

적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법으로서,
제 1 주면 및 대향 제 2 주면을 가지는 보디를 제공하는 단계,
레이저를 이용하여 상기 보디에, 상기 보디의 상기 제 1 주면으로부터 상기 대향 제 2 주면으로 연장하는 적어도 하나의 파일럿 구멍을 형성하는 단계,
와이어 방전 가공기 (WEDM) 를 이용하여 상기 파일럿 구멍을 절삭하여, 직선형 원통부 및 상부 원추부를 생성하는 단계,
방전 연삭기 (EDG) 를 이용하여 상기 보디의 적어도 일측에 카운터싱크를 형성하는 단계, 및
상기 보디로부터 상기 적어도 하나의 초경질 인서트를 절단하여, 관통 구멍 및 카운터싱크를 포함하는 완성된 인서트를 형성하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.

Description

다결정성 보디에 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법{METHOD OF PRODUCING HOLES AND COUNTERSINKS IN POLYCRYSTALLINE BODIES}
다결정성 입방정 질화붕소 (PCBN) 및 다결정성 다이아몬드 (PCD) 인서트와 같은 초경질 재료에 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법이 개시된다.
본 방법은 텅스텐 카바이드/코발트 복합재료 기재 (substrate) 위의 다결정성 초경질 재료, 특히 다결정성 다이아몬드 및 다결정성 입방정 질화 붕소의 보디 (보디의 양측 각각에 주면 (major surface) 을 가짐) 로부터 복수의 공구 인서트를 생성한다. 본 방법은 보디에 적어도 2 개의 구멍을 동시에 생성하는 단계를 포함하고, 상기 구멍 각각은 일 주면으로부터 반대편의 주면까지 일반적으로 연장된다. 구멍은 레이저 기기 (laser machine), 와이어 방전 가공기 (wire electrical discharge machine) 및 방전 연삭기 (electrical discharge grinding machine) 를 이용하여 생성된다. 보디는 여유각 (relief angles) 으로 구멍들 사이에서 절단 (sever) 되어, 복수의 공구 인서트가 생성된다.
본 발명의 이점은 구멍의 전체 프로파일의 방전 연삭의 이용을 최소화하는 것을 포함한다. 제조된 인서트는 초경질 재료의 그레이드에 관계없이 ISO 표준을 충족시킨다. 또한, 복수의 전극이 요구되지 않고, 이로써 디스크 활용이 극대화된다. 여유각을 갖는 인서트의 절단은 인서트에서 행해지는 최종 공구 연삭을 최소화한다.
이상의 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 모범적이고 설명을 위한 것이며, 청구되는 실시형태에 대한 추가 설명을 제공하기 위한 것임을 이해하여야 한다.
발전하고 있는 절삭 공구 세계에서, 바람직한 절삭 인서트는 에지가 초경질이고 최종 인서트의 제조에서의 경납땜과 같은 공정이 생략되는 공구를 포함한다. 이러한 요구는 초경질 재료의 균질 모노리틱 (monolithic) 보디로부터 형성되는 완전히 솔리드 (solid) 인 인서트에 의해 일부 실현된다. 보통, 이러한 인서트는 인서트의 상부 및 저부 표면 쌍방에 절삭날을 구비할 수 있고, 이는 인서트 사용의 경제적 이점에 기여한다. 다시 말해, 인서트는 인서트의 측면이 인서트의 상부와 저부 쌍방에 수직하게 되는 "네거티브 (negative)" 기하학적 형상으로 주로 사용되는 경향이 있다.
그렇지만, 다수의 시나리오에서, "포지티브 (positive)" 인서트, 즉 측면이 인서트의 상부 또는 저부에 수직하지 않고 단지 예각을 형성하는 절삭날이 이용될 수 있는 인서트가 요구된다. 그러한 인서트에서, 예각 절삭날은 경질 층에 인접한 인서트 위에 존재한다. 절삭 공구의 원료의 경우, 층상 (layered) 초경질 그레이드를 이용하는 것이 더 경제적이다. 여기서, 단지 상부 층 (전형적으로 0.5 ~ 2.0 ㎜ 두께) 이 초경질 재료를 포함한다. 저부의 나머지 부분은 텅스텐 카바이드/코발트 복합재료로 구성된다. 초경질 층은 소결 공정 자체 동안에 카바이드 층에 일체로 결합 (bond) 된다.
경도 이외에, 두 층 사이의 중요한 차이는, 방전 공정으로 카바이드 층이 더 용이하게 기계가공된다는 것이다. 이러한 원료 디자인은 완전히 솔리드인 인서트에서 PCBN 의 수반되는 중복을 제거한다.
"포지티브" 인서트에 있어서, 절삭력에 대향하는 카트리지 포켓 또는 공구 홀더 내에 인서트를 위치시키기 위해 인서트의 클램핑 구멍이 필요하게 된다. 더욱이, 그러한 인서트의 측면은 요구되는 여유각까지 연삭될 필요가 있다. 여유각은 절삭날에서 예각 및 포지티브 경사각을 형성한다.
이를 달성하기 위해, 현재의 관행은 카바이드 인서트에서 연삭된 포켓 내에 경납땜된 층상 초경질 팁을 이용하고, 이후에 최종 치수까지 연삭된다. 카바이드 인서트의 클램핑 구멍은 인서트를 공구 홀더 또는 카트리지 포켓 내에 위치시키는 역할을 한다. 그러므로, 연삭되는 초경질 재료의 양은 단지 팁의 측방향 치수 정도이고, 인서트 치수 자체는 아니다.
이러한 공정 디자인은 심각한 제한이 있다. 예컨대, 더 가혹한 절삭 조건은 인서트에서 경납땜된 더 큰 팁을 요구할 수 있다. 그렇지만, 카바이드 인서트 자체에서 팁을 위해 이용가능한 공간 자체가 작을 수 있다. 다른 가능한 시나리오는, 예컨대 티타늄 기계가공에서, 팁에서의 절삭 온도가 팁을 경납땜 해제 (de-brazing) 시킬 정도로 충분히 높다는 것이다.
이러한 문제의 해결책은 일체형 클램핑 구멍을 갖는 인서트이다. 그러한 인서트는 상면에서 단일 팁으로부터 매 코너에서의 팁들까지 이용가능한 에지의 개수를 또한 증가시킨다. 또한, 더 콤팩트해질 수 있다. 예컨대, 밀링 커터에 있어서, 일체형 클램핑 구멍은, 상부 클램프를 제거함으로써 얻어지는 공간 때문에, 주어진 직경에 대해 더 많은 인서트가 적층될 수 있게 한다. 커터에서의 인서트의 개수가 많아질수록, 절삭의 공급률 (feed-rate) 이 더 커질 수 있고, 따라서 생산성이 더 높아질 수 있다.
그렇지만, 일체형 클램핑 구멍을 갖는 인서트의 경우, 연삭되는 초경질 재료의 양이 인서트 치수 자체 정도이므로, 연삭 비용 및 시간이 높아질 수 있다. 이 비용을 줄이기 위해, 여러 단계가 요구된다: 1) 공구 연삭기에 주어지는 원 (raw) 인서트가 가능한 한, 희망하는 최종 형상 및 치수에 가깝고; 2) WEDM 및 레이저 등과 같이 인서트 절단 공정에 의해 야기되는 기재 손상의 깊이까지 인서트에서 그라인드-스톡 (grind-stock) 의 양이 감소된다. 이를 달성하기 위해, 이러한 원 인서트를 생성하기 위한 제조 공정은 모든 기하학적 형태 오차를 제거하도록 설계된다.
3 개의 중요한 기하학적 기준은, a) 인서트 상부에 대한 일체형 클램핑 구멍의 축선의 수직성 (perpendicularity), b) 인서트의 내접원에 대한 관통 구멍의 동심도 (concentricity), 및 c) 관통 구멍 입구부에서의 에지 손상의 근접성 (proximity) 이다. 인서트의 각 측에서의 그라인드-스톡의 양이 동일한 것을 보장하기 위해서는, 기준 a) 및 b) 가 중요하다. 적절한 챔퍼 및/또는 혼 (hone) 을 채용하기 위해 적절한 양의 초경질 재료가 이용가능한 것과 인서트 자체의 무결성 (integrity) 을 보장하기 위해서는, 기준 c) 가 중요하다. 인서트의 절단 및 관통 구멍의 다듬질의 작업이 동일한 WEDM 기계에서 동일한 셋업으로 행해진다면, 기준 a) 및 b) 모두는 생략될 수 있다. 구멍의 프로파일을 획득하는 공정이 단지 WEDM 만을 포함하고 전극을 사용하는 방전을 포함하지 않는다면, 기준 c) 는 생략될 수 있다.
인서트 측면이 최종 다듬질 및 연삭된 인서트의 여유각을 갖도록 다결정성 보디로부터 원 인서트의 절단이 행해지면, 연삭 비용 및 시간에서의 큰 절감이 획득되는데, 그 이유는 공구 연삭 공정에서 제거되는 초경질 재료의 부분이 다듬질된 절삭 공구에 어떤 식으로도 영향을 줌이 없이 WEDM 에 의해 제거되기 때문이다.
즉, WEDM 공정의 유연성을 완전히 활용하는 것이 중요한데, 그 이유는 WEDM 공정이 전극을 사용하는 방전 공정에 비해 초경질 재료에 매우 적은 국부적인 손상을 나타내기 때문이다. 초경질 재료를 절삭하면서 와이어를 기울이는 능력은, 일체형 클램핑 구멍을 갖는 초경질 인서트의 제조에서 지금까지 활용되지 않았던 중요한 기능이다.
그렇지만, 한가지 어려운 점은, 와이어로 절삭된 표면이 절단된 부분이 위쪽으로 오목하게 되도록 되는 때에, 절단된 부분이 중력에 의해 강하하여 와이어의 전기적 단락을 형성하는 경향이 존재한다는 것이다. 제조 공정 디자인은 이러한 중요한 인자를 고려하여야 한다.
모든 그레이드의 PCBN 및 PCD 에 대한 제조 공정 표준을 유지하기 위해, 단순성 및 균일한 비용에 대한 요구가 존재한다. 그레이드에 따라 크게 달라지는 하나의 공정이 전극을 사용하는 방전 연삭이고, WEDM 공정에서도 약간 달라질 수 있다. 이러한 요구는 제조되는 인서트의 로트 크기 (lot size) 가 다소 큰 경우에 그리고 특수화된 기하학적 형상의 단 한 번의 경우와 달리, 예컨대 표준 ISO 특정 인서트에서, 반복되는 기초에 근거하는 경우에 특히 현저해진다. 경질 층에서 전극을 사용하는 방전의 생략이 이러한 목적을 달성하기 위한 단일의 최대 단계이다. 그러한 공정 디자인은 다듬질된-공구 제조 공정을 매우 단순화시키고, 인서트가 다량 제조되는 때 스케일의 경제성을 제공한다.
이하의 상세한 설명은 첨부 도면과 관련되어 기술되고, 첨부도면에서 유사 도면부호는 유사 부재를 나타낸다.
도 1 은 일 실시형태를 보여주는 다결정성 초경질 재료의 디스크의 등축도 (isometric view) 이다.
도 2 는 다결정성 초경질 디스크에서의 구멍의 패턴으로부터 개별 인서트의 절단 공정을 보여주는 도 1 의 실시형태의 등축도이다.
도 3 은 보디로부터 절단된 단일 인서트의 등축도이다.
도 4 는 도 3 의 인서트의 단면도이다.
도 5 는 상기 인서트를, 모체 (parent body) 로부터 인서트를 잘라낸 후 구멍의 형성과 관련된 대안적인 기술로부터 형성된 인서트의 일 실시형태와 비교하여 보여주는 사진이다.
도 6 은 보디의 초경질 표면에 직접 행해지는 방전 연삭 공정으로 인한 에지 열화 (edge degradation) 를 나타내는 상부-테이퍼부 (top-taper) 없이 본 발명의 일 실시형태의 인서트를 대비하여 보여주는 사진이다.
도 7 의 (a) 내지 (d) 는 일 실시형태의 일련의 제조 단계를 보여준다. 도 7 의 (a) 는 모체 및 구멍 위치의 축선을 보여주고, 도 7 의 (b) 는 레이저 기기로 절삭된 파일럿 구멍 (pilot-hole) 을 갖는 모체를 보여주고, 도 7 의 (c) 는 관통 구멍의 다듬질 및 상부-테이퍼부의 절삭을 보여주고, 도 7 의 (d) 는 카운터싱크의 다듬질을 보여준다.
도 8 은 포집된 (entrapped) 원추형 내부 부분의 여러 반경방향 조각으로의 절단 공정을 보여준다.
달리 정의되지 않는 한, 여기서 사용되는 모든 기술 용어 그리고 과학 용어는 일반적으로, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다.
여기서 사용되는 이하의 용어 각각은 본 명세서에서 다음과 같은 의미를 갖는다.
"구멍" 은 대상물 내로의 또는 대상물을 관통하는 원통형 또는 비원통형 개구를 나타낸다.
"카운터싱크" 는 구멍 입구부 아래의 원추형이 아닌 곡선형 확대부를 나타낸다.
"WEDM" 은 와이어 방전 가공기를 나타낸다.
"EDG" 는 방전 연삭기를 나타낸다.
"레이저" 는 레이저 기기를 나타낸다.
"경질 층" 은 초경질 재료로 이루어진 인서트의 두께 부분을 나타낸다.
"카바이드 층" 은 상기 경질 층에 인접한 두께 부분을 나타낸다.
"파일럿 구멍" 은, 요구되는 최종 원통형 관통 구멍보다 직경이 더 작고 WEDM 의 와이어가 통과할 수 있는 초기 구멍을 나타낸다.
"내접원" 은, 인서트가 다각형인 경우에는 인서트의 모든 측면에 접하고 인서트가 둥근 경우에는 인서트의 경계와 일치하는 가상의 원을 나타낸다.
"초경질 재료" 는 적어도 약 4000 의 누프 경도 (Knoop hardness) 를 갖는 재료를 나타낸다. 이는 소결된 다결정성 다이아몬드 및 다른 다이아몬드, 다이아몬드형 재료, 입방정 질화붕소 및 울츠광형 (wurzitic) 질화붕소를 포함한다.
일 실시형태는, 양측 각각에 주면을 갖는 초경질 재료의 보디로부터 복수의 공구 인서트를 제조하는 방법으로서, 보디에 복수의 이격된 구멍 및 카운터싱크를 형성하는 단계를 포함하고, 각각의 구멍은 제 1 주면으로부터 반대편의 제 2 주면까지 일반적으로 연장되는, 복수의 공구 인서트의 제조 방법을 포함한다.
초경질 재료는 일반적으로 다결정성 다이아몬드 (PCD) 또는 다결정성 CBN (PCBN) 일 것이고, 초경합금 기재와 같은 기재에 결합될 수 있다. 기재에 결합된 초경질 재료가 보디로서 정의된다. 기재가 존재하는 경우, 구멍 및 카운터싱크는 일반적으로, 다결정성 초경질 재료 및 기재 쌍방을 통해 연장될 것이다. 인서트를 형성하기 위한 구멍들 사이의 절단도 또한, 다결정성 초경질 재료 및 기재 쌍방을 통해 연장될 것이다. 보디는 일반적으로, 직경 크기가 약 50 ㎜ 로부터 약 65 ㎜ 이상까지 일 수 있는 디스크의 형상을 가질 것이다.
파일럿 구멍은, 노출된 표면을 관통하여 아래의 재료에 관통 구멍을 드릴링하는 레이저 기기를 이용하여 형성될 수 있다. 그리고 나서, 개구는 와이어 방전 가공기 및 방전 연삭기를 이용하여 성형되도록 프로파일링된다. 보디는 레이저 기기, 와이어 방전 가공기 및 방전 연삭기로부터 좌표 기준의 손실 없이 운반되므로, 구멍 및 카운터싱크는 동심도의 손실 없이 형성될 수 있다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 실시형태에 대해 설명한다. 먼저, 도 1 을 참조하여 보면, 다결정성 초경질 재료의 보디 (10) 가 주면 (12) 및 반대편의 주면 (14) 을 갖는다. 보디 (10) 에, 적어도 하나의 파일럿 구멍 또는 복수의 파일럿 구멍 (16) 이 형성될 수 있다. 파일럿 구멍은 주면 (12) 으로부터 반대편의 주면 (14) 까지 연장된다.
그리고 나서, 선 (18) (도 2 참조) 을 따라, 예컨대 EDM 절삭 또는 레이저 절삭을 이용하여, 보디 (10) 로부터 인서트들을 절단함으로써, 복수의 공구 인서트가 형성된다. 그 결과, 각각이 다각형 또는 곡선으로 이루어진 (curvilinear) 형상을 갖는 49 개의 공구 인서트가 형성된다. 각각의 인서트는 관통하여 연장되는, 중심에 위치된 관통 구멍 또는 카운터싱크 (16) 를 갖는다. 따라서, 각각의 인서트는 나사 또는 핀 로크 (pin lock) 클램핑 수단을 이용하여 공구 홀더에 클램핑될 수 있다. 관통 구멍 직경은 약 2.15 ㎜ ~ 약 8.0 ㎜ 이고 (약 +/- 0.02 ㎜ 의 관통 구멍 직경의 공차 및 약 0.02 ㎜ 미만 또는 약 0.02 ㎜ 의 동심도를 가짐), 인서트의 두께는 약 1.5 ㎜ ~ 약 5.0 ㎜ 일 수 있다. 인서트의 내접원은 약 0.02 ㎜ 일 수 있다.
다듬질된 공구 인서트가 도 3 에 도시되어 있는데, 이는 전형적으로 초경합금 기재인 기재 (14) 에 결합된 다결정성 초경질 재료의 층 (12) 을 포함한다. 관통 구멍 또는 카운터싱크 (16) 가 층 (12) 의 상부 표면으로부터 기재 (14) 의 저부 표면까지 연장된다. 구멍 또는 카운터싱크 (16) 는 상부 표면에서 더 넓은 직경을 갖고, 그 결과 나사의 헤드를 수용할 수 있는 리세스가 형성된다.
보디에서 적어도 하나의 구멍 또는 카운터싱크를 형성하는 방법은, 도 7 의 (a) 내지 (d) 에 도시된 단계를 포함한다. 도 7 의 (a) 에 도시된 바와 같이, 서로에 대해 보디를 높은 정확도로 위치결정하고 배향시키는, 홀더 및 팔레트를 갖는 전용 고정구 (fixture) 에 보디 (28) 가 고정된다. 동일한 팔레트들이 3 개의 기계 레이저, WEDM 및 EDG 각각에 설치된다. 또한, 전용 고정구는 구멍 축선과 인서트 상부 표면 사이의 높은 레벨의 수직성을 보장한다.
레이저를 이용하여 적어도 하나의 파일럿 구멍 (28) 을 형성하여, 파일럿 구멍 (28) 을 구비한 보디 (30) 를 형성한다. 레이저는 일리노이주 Buffalo Grove 에 위치하는 Lasag Lasers 사 제조의 LASAG 레이저일 수 있다. 도 7 의 (b) 에 도시된 바와 같이, 파일럿 구멍은 보디 (10) 의 제 1 주면 (12) 으로부터 반대편의 제 2 주면 (14) 까지 연장된다. 그리고 나서, 도 7 의 (c) 에 도시된 바와 같이, WEDM 을 이용하여 선형 구멍 (26) 및 상부 테이퍼부 (22) 를 형성하여, 보디 (32) 를 획득한다.
도 7 의 (d) 에 도시된 바와 같이, EDG 는 곡선형 비원추형 카운터싱크 표면 (24) 을 형성하여, 보디 (34) 를 획득한다. 이 단계에서, EDG 는 표면 (14) 에서 끝나는 카바이드 기재만을 침식시킨다는 점에 주목하라. 마지막으로, 인서트의 여유를 형성하는 표면 (18) 을 따라 도시된 바와 같이 WEDM 으로 도 2 의 라인 (18) 을 따라 보디는 절단된다.
본 방법은, 상이한 그레이드의 PCD 및 PCBN 이 상이한 전기 부식 저항을 제공하므로, 구멍의 전체 프로파일의 방전 연삭의 이용을 최소화한다.
보디는 기준의 손실 없이 기계에서 기계로 운반되므로, 각 기계에서의 위치 및 배향이 유지된다. 이로 인해, 위에서 언급한 바와 같이 복수의 전극의 필요성이 없어진다. 복수의 전극은 대개, 전극들이 보디에서 개별 인서트들보다 더 많은 공간을 차지하여 보디 활용성을 감소시키는 경향이 있다. 본 방법에서의 이러한 이동가능 특성 (portability feature) 은 각 기계를 위한 부분 일정관리 (part scheduling) 에 또한 유용하고, 다른 기계들을 동시에 작동할 수 있게 한다. 구멍의 동심도 및 수직성은 WEDM 의 위치결정 정확도 정도까지 정확하다.
표면 (22) (도 7 의 (c) 및 (d)) 및 다듬질된 인서트 자체를 형성하는 동안 구멍 내부에 형성되는 원추부는 WEDM 의 노즐의 적절한 위치결정 및 조정에 의해 위쪽으로 배출된다. 특히, 상부 노즐은 자동으로 차단 (shut-off) 되게 되고, 저부 노즐은 압력이 증가하게 되어서, 전기적 단락의 위험 없이 포집된 조각들이 배출된다. 전기적 단락은 과도한 정지 시간 (down-time) 및 조작자 개입을 발생시킨다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 포집된 원추부로 인한 단락 회로는, 세그먼트들 또는 조각들 각각이 관통구멍 (26) 의 (도 7 의 (c) 및 (d)) 의 원통부보다 더 작도록 원추부를 세그먼트들로 절삭함으로써 또한 회피될 수 있다. 이로써, 조각들이 중력에 의해 구멍을 통해 아래로 떨어질 수 있어서, 공정 동안 와이어의 단락이 방지된다.
EDG 는 초경질 디스크의 카바이드 기재만을 침식시키므로, 공정은 모든 그레이드의 PCBN 및 PCD 에 대해 동일하다. 이는 비용을 낮게 유지하고 공정 플로우를 매우 간단하고 관리하기 용이하게 한다. 모든 그레이드의 PCBN 및 PCD 에 대한 처리 (through-put) 시간은 동일하다. WEDM 자체에서 절삭된 여유면으로 인서트를 절단하면, 인서트의 공구 연삭을 감소시킬 수 있다.
본 방법은, 나사 또는 핀 로크 기구에 사용될 수 있는 공구 인서트의 제조에 있어 다수의 이점을 갖는다. 인서트의 제조 및 적용 모두에 있어서, 절삭점에 대한 로킹 구멍의 위치에서 최대 정확도가 획득된다. 절삭 공구 재료가 정밀 기계가공을 위해 사용되는 경우, 최적 성능을 획득함에 있어 정확도가 매우 중요하다.
도 5 는 본 방법으로 획득된 동심도의 정확도를 보여준다. 다듬질-연삭용 인서트에서 허용되는 그라인드-스톡을 최소화하기 위해 동심도의 높은 정확도가 필요하다. 그라인드-스톡이 적을수록, 지장을 주는 연삭 비용 및 시간이 적어진다. 한편 그라인드-스톡은 약 0.08mm 인 것이 바람직하다.
본 방법으로 획득된 인서트는 부분 원통형 구멍을 갖는 인서트에 대한 ISO 표준에 완전히 부합된다. ISO 6987:1998 "부분 원통형 고정 구멍을 갖고 둥근 코너를 갖는 인덱서블 경질 재료 인서트 - 치수 (Indexable hard material inserts with rounded corners, with partly cylindrical fixing hole - Dimensions)" 참조.
도 6 은, 대안적인 방법에 비해 본 방법으로 획득된 입구부의 우수한 에지 품질을 보여준다. 전술한 바와 같이, EDG 공정은 경질 층을 침식시키지 않으므로, 표면 (22) 을 형성하는 WEDM 공정으로부터 온전한 상태로 남게 된다. 따라서, 경질 층은 EDG 공정으로 인해 추가 손상을 받지 않는다. 본 방법에서의 공정 디자인에 대한 관련 이점은, 인서트를 공구 홀더에 고정하는 나사의 테이퍼드 표면 (tapered surface) 이 표면 (22) 아래의 카바이드 카운터싱크에만 놓인다는 것이다. 그러므로, 경질 층은 고정 작용 자체로 인한 부가 응력 (이는 공구 성능을 손상시킬 수 있음) 을 받지 않는다.
예
초경합금 기재에 결합된 CBN 의 함량이 높은 다결정성 CBN 의 층을 포함하는 디스크로부터, 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같은 복수의 절삭 인서트를 형성하였다. 레이저, WEDM 및 EDG 사이의 운반을 위해 전용 고정구 내에 디스크를 유지하였다. 기계가공 시간은 구멍당 3 분이었다. 그리고 나서, 18 개의 구멍 사이의 라인을 따라 디스크를 절단하여, 절삭 인서트를 형성하였고, 각각의 절삭 인서트의 유형은 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같다. 절단은 WEDM 을 이용하여 행해졌다.

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법으로서,
    제 1 주면 및 대향 제 2 주면을 가지는 보디를 제공하는 단계,
    레이저를 이용하여 상기 보디에, 상기 보디의 상기 제 1 주면으로부터 상기 대향 제 2 주면으로 연장하는 적어도 하나의 파일럿 구멍을 형성하는 단계,
    와이어 방전 가공기 (WEDM) 를 이용하여 상기 파일럿 구멍을 절삭하여, 직선형 원통부 및 상부 원추부를 생성하는 단계,
    방전 연삭기 (EDG) 를 이용하여 상기 보디의 적어도 일측에 카운터싱크를 형성하는 단계, 및
    상기 보디로부터 상기 적어도 하나의 초경질 인서트를 절단하여, 관통 구멍 및 카운터싱크를 포함하는 완성된 인서트를 형성하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상부 테이퍼를 생성함으로써 포집된 (entrapped) 원추부를 생성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 포집된 원추부를 생성하는 단계는 상기 파일럿 구멍을 형성하는 동안에 실시되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보디의 카바이드 기재에 한정된 상기 보디로부터 곡선형 비원추형 카운터싱크를 기계가공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보디에 복수의 파일럿 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 포집된 원추부는, WEDM 의 상부 노즐을 턴-오프시키고 WEDM 의 하부 노즐을 턴-온시키는 단계를 추가로 포함하는 WEDM 에 의해 상향 배출되는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 PCBN 또는 PCD 층의 두께 및 조성과는 무관한 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트의 관통 구멍과 내접원의 동심도는 0.02 mm 인 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 완성된 인서트는 절단 공정 중에 절삭된 여유각을 갖는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 완성된 인서트는 관통 구멍, 카운터싱크 및 여유각의 존재로 인해 0.08 mm 의 그라인드-스톡 (grind-stock) 을 갖는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  10. 삭제
  11. 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법으로서,
    제 1 주면 및 대향 제 2 주면을 가지는 보디를 제공하는 단계,
    레이저를 이용하여 상기 보디에, 상기 보디의 상기 제 1 주면으로부터 상기 대향 제 2 주면으로 연장하는 적어도 하나의 파일럿 구멍을 형성하는 단계,
    와이어 방전 가공기 (WEDM) 를 이용하여 상기 파일럿 구멍을 절삭하여, 직선형 원통부 및 상부 원추부를 생성하는 단계,
    방전 연삭 (EDG) 을 이용하여 상기 보디의 적어도 일측에 카운터싱크를 형성하는 단계,
    상부 테이퍼를 생성함으로써 포집된 원추부를 생성하는 단계, 및
    상기 보디로부터, 관통 구멍 및 카운터싱크를 포함하는 상기 적어도 하나의 초경질 인서트를 절단하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  12. 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법으로서,
    제 1 주면 및 대향 제 2 주면을 가지는 보디를 제공하는 단계,
    레이저를 이용하여 상기 보디에, 상기 보디의 상기 제 1 주면으로부터 상기 대향 제 2 주면으로 연장하는 적어도 하나의 파일럿 구멍을 형성하는 단계,
    와이어 방전 가공기 (WEDM) 를 이용하여 상기 파일럿 구멍을 절삭하여, 직선형 원통부 및 상부 원추부를 생성하는 단계,
    방전 연삭 (EDG) 을 이용하여 상기 보디의 적어도 일측에 카운터싱크를 형성하는 단계,
    상기 보디의 카바이드 기재에 한정된 상기 보디로부터 곡선형 비원추형 카운터싱크를 기계가공하는 단계, 및
    상기 보디로부터, 관통 구멍 및 카운터싱크를 포함하는 상기 적어도 하나의 초경질 인서트를 절단하는 단계를 포함하는, 적어도 하나의 초경질 인서트에 적어도 하나의 관통 구멍 및 카운터싱크를 생성하는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
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