KR102156262B1 - Coating apparatus for forming a diamond coating layer having uniform thickness on cutting tools - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄소섬유 복합체와 같이 강도와 경도가 높은 피삭재를 절삭하도록 절삭공구 표면에 다이아몬드를 코팅하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절삭공구의 표면에 균일한 두께로 다이아몬드 코팅층을 형성할 수 있는 코팅장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for coating diamond on the surface of a cutting tool to cut a workpiece having high strength and hardness, such as a carbon fiber composite, and more particularly, to form a diamond coating layer with a uniform thickness on the surface of the cutting tool. It relates to a coating device.
탄소섬유 복합재는 탄소섬유를 보강재로 수지, 세라믹, 금속 등을 모재로 사용하여 높은 강도와 경도를 가지면서도 경량이라 항공이나 자동차 분야에서 많이 사용되고 있다. 이와 같이 높은 강도와 경도를 가지는 탄소섬유 복합재의 가공을 위해 절삭 시 마찰에 의해 공구가 쉽게 마모되지 않도록 공구 표면에 다이아몬드를 코팅한 절삭가공용 공구가 사용되고 있다. Carbon fiber composites are widely used in aviation and automobile fields because carbon fiber is used as a reinforcing material and resin, ceramic, metal, etc. are used as a base material. In order to process a carbon fiber composite material having such high strength and hardness, a cutting tool coated with a diamond on the tool surface is used so that the tool is not easily worn by friction during cutting.
공구표면에 다이아몬드를 코팅하기 위해서는 메탄(CH4)이나 벤젠(C6H6) 등의 탄화수소를 포함한 혼합가스 분위기에서 각종 전원(직류, 교류, 고주파, 마이크로파)에 의하여 플라즈마나 열에너지로 변환시킨 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법에 의하여 형성되고 있으며, 종류로는 열 필라멘트법, 연소법, 직류방전 플라즈마법, 아크방전 플라즈마 제트, 마이크로파 플라즈마가 사용되고 있고, 이중에서 열 필라멘트법이 일반적으로 사용되고 있다.To coat diamond on the tool surface, chemicals converted to plasma or thermal energy by various power sources (direct current, alternating current, high frequency, microwave) in a mixed gas atmosphere containing hydrocarbons such as methane (CH 4 ) or benzene (C 6 H 6 ). It is formed by chemical vapor deposition (CVD) method, and the types include hot filament method, combustion method, DC discharge plasma method, arc discharge plasma jet, microwave plasma, and among them, thermal filament method is generally used. have.
열 필라멘트법은 텅스텐으로 이루어진 필라멘트를 챔버 내에 배치한 후, 필라멘트와 연결된 전극을 통해 전기를 인가하여 필라멘트를 2,000℃의 고온으로 저항 발열시키면 챔버 내로 유입된 혼합가스가 반응하여 필라멘트 근처에 안착된 공구로 다이아몬드가 코팅된다. 이와 같은 열 필라멘트법에 의한 코팅은 필라멘트와 공구 간의 거리에 따라 공구표면의 성막속도 및 두께가 상이한데, 필라멘트와 가까운 부분의 박막 두께는 두껍게 형성되며 거리가 먼 부분의 박막 두께는 얇게 형성되는 문제가 있다.In the hot filament method, a filament made of tungsten is placed in a chamber, and when electricity is applied through an electrode connected to the filament to heat the filament with resistance to a high temperature of 2,000°C, the mixed gas introduced into the chamber reacts and a tool placed near the filament. Diamond is coated. In such a coating by the hot filament method, the film formation speed and thickness of the tool surface are different depending on the distance between the filament and the tool, but the thickness of the thin film near the filament is formed thick, and the thickness of the thin film at the distant part is formed thin. There is.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 특허공개 제10-2016-0044082호의 코팅장치가 제안되었는데, 위 특허발명은 필라멘트 주위에 일렬로 배열된 공구를 연결하는 축, 축을 구동하는 모터, 축과 모터 사이에 연결되어 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 링크부로 이루어져, 코팅 시 가열된 필라멘트 주위로 모터에 의해 축을 회전 시켜 공구표면에 균일한 두께로 다이아몬드를 코팅하는 방법을 제안하고 있다.In order to solve this problem, a coating device of Patent Publication No. 10-2016-0044082 was proposed. The above patented invention is a shaft connecting tools arranged in a row around a filament, a motor driving the shaft, and a connection between the shaft and the motor. As a result, it is proposed a method of converting the rotational motion of the motor into a linear motion to form a link part, and coating the diamond with a uniform thickness on the tool surface by rotating the shaft around the heated filament during coating.
하지만, 이와 같은 방법은 모터, 링크부와 같은 다수의 부품이 필요하여 구조가 복잡한 것은 물론, 회전 구동시 축과 링크부의 기어결합에 따른 충격이 발생하고, 공구의 수나 중량이 증가할 경우 하중에 의한 축이 휘어질 우려가 있어 안정적인 코팅작업에는 한계가 있다.However, such a method requires a large number of parts such as a motor and a link part, so that the structure is complex, and when the rotation is driven, an impact occurs due to the gear coupling of the shaft and the link part, and when the number or weight of tools increases, the load is affected. There is a possibility that the shaft may be bent, so there is a limit to stable coating work.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 다이아몬드 코팅장치의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 절삭공구의 표면에 균일한 두께로 다이아몬드 코팅층을 형성하도록 간이한 구조로 이루어져 안정되게 구동될 수 있는 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the problems of the conventional diamond coating apparatus, and provides a coating apparatus that can be stably driven by having a simple structure to form a diamond coating layer with a uniform thickness on the surface of a cutting tool. It has its purpose.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 챔버 내부에 혼합가스를 주입하여 절삭공구 표면에 다이아몬드를 코팅하는 장치로서, 상부에 다수의 절삭공구를 직선상에 배열하여 안착하는 절삭공구 안착부와, 다수의 절삭공구의 전면 및 후면에 절삭공구의 길이방향을 따라 다수개가 나란하게 배열되는 가열 필라멘트 및, 절삭공구 안착부의 하부에 결합되어 다수의 절삭공구를 소정 각도로 일체로 회전시키는 절삭공구 회전부를 구비한다.In order to solve the above technical problem, the present invention is a device for coating diamond on the surface of a cutting tool by injecting a mixed gas into the chamber, and a cutting tool seating part arranged and seated on the upper part of a plurality of cutting tools in a straight line. And, a plurality of heating filaments arranged side by side along the longitudinal direction of the cutting tool at the front and rear of the plurality of cutting tools, and a cutting tool that is coupled to the lower part of the cutting tool seat to integrally rotate the plurality of cutting tools at a predetermined angle. It has a rotating part.
여기서, 상기 절삭공구 회전부는 다수의 절삭공구를 일측 방향으로 회전시킨 후, 타측 방향으로 다시 회전시켜 원위치로 복귀시킬 수 있는데, 가열 필라멘트의 온도에 따라 설정된 주기에 의해 절삭공구를 회전 및 복귀시킬 수 있다.Here, the cutting tool rotation unit rotates a plurality of cutting tools in one direction and then rotates again in the other direction to return to the original position.The cutting tool can be rotated and returned by a cycle set according to the temperature of the heating filament. have.
또한, 상기 절삭공구 회전부는 다수의 절삭공구 배열방향에 따라 전진 및 후진의 왕복 직선운동에 의해 절삭공구를 회전 및 복귀시킬 수 있는데, 다수의 상기 절삭공구를 90°로 일체로 회전시킬 수 있다. In addition, the cutting tool rotation unit can rotate and return the cutting tool by reciprocating linear motion of forward and backward according to the arrangement direction of the plurality of cutting tools, and the plurality of cutting tools can be integrally rotated by 90°.
또한, 상기 절삭공구 회전부는 절삭공구 안착부의 하부에 결합되는 다수 개의 공구홀더 결합구가 관통되어 직선상에 배열되는 결합구 정렬판, 및 결합구 정렬판으로부터 돌출되는 다수의 공구홀더 결합구를 소정 각도로 일체로 회전시키는 회전 구동부를 구비한다. In addition, the cutting tool rotation unit may pass through a plurality of tool holder fittings coupled to a lower portion of the cutting tool seating portion to define a fitting alignment plate arranged in a straight line, and a plurality of tool holder fittings protruding from the fitting alignment plate. It has a rotation driving unit that rotates integrally at an angle.
이때, 상기 공구홀더 결합구는 상부에 절삭공구가 수용되는 공구홀더의 하단에 결합되는 결합돌기가 형성되고, 하부는 상기 결합구 정렬판으로부터 돌출되는데, 회전이 원활하도록 카본부싱을 개재하여 결합구 정렬판에 관통되어 결합된다. 그리고, 상기 공구홀더 결합구의 상부에는 상기 카본부싱이 이탈하지 않도록 스냅링이 결합된다. At this time, the tool holder coupling hole has a coupling protrusion coupled to the lower end of the tool holder in which the cutting tool is accommodated, and the lower portion protrudes from the coupling hole alignment plate, and the coupling hole is aligned through a carbon bushing to facilitate rotation. It is pierced through the plate and joined. In addition, a snap ring is coupled to an upper portion of the tool holder coupling hole so that the carbon bushing does not come off.
또한, 상기 회전 구동부는 구동 실린더에 의해 다수의 공구홀더 결합구 배열방향을 따라 직선방향으로 이동하는 직선이동 랙기어, 및 공구홀더 결합구의 하부에 구비되며, 직선이동 랙기어와 결합되어 회전하는 공구 회전용 피니언 기어를 구비한다.In addition, the rotation drive unit is provided in a linear direction of the rack gear that moves in a linear direction along the arrangement direction of a plurality of tool holder fittings by a driving cylinder, and a tool that rotates by being combined with the linear moving rack gear and is provided under the tool holder fitting. It is equipped with a pinion gear for rotation.
여기서, 상기 직선이동 랙기어는 다수의 공구홀더 결합구의 하부 각각에 구비되는 다수의 공구 회전용 회전 피니언 기어에 결합되어 다수의 공구홀더 결합구를 일체로 회전시킬 수 있다.Here, the linear movable rack gear may be coupled to a plurality of rotation pinion gears for tool rotation provided in each of the lower portions of the plurality of tool holder fittings to integrally rotate the plurality of tool holder fittings.
이때, 상기 직선이동 랙기어는 복수 열로 형성되는 상기 공구홀더 결합구의 이웃하는 열 사이에 개재하여 구비될 수 있다. In this case, the linear movable rack gear may be interposed between adjacent rows of the tool holder coupler formed in a plurality of rows.
본 발명에 따르면, 혼합가스 분위기의 챔버 내부에 복수 열로 배열되는 가열 필라멘트 사이에 배치되는 다수 개의 절삭공구를 일측 방향으로 일체로 회전시켜 가열 필라멘트에 의해 가열되는 절삭공구 표면의 온도편차를 저감시킴으로써 화학기상증착 시 절삭공구의 표면에 균일한 두께로 다이아몬드 코팅층을 형성할 수 있다.According to the present invention, a plurality of cutting tools arranged between heating filaments arranged in a plurality of rows in a chamber in a mixed gas atmosphere are rotated integrally in one direction to reduce the temperature deviation of the surface of the cutting tool heated by the heating filament. During vapor deposition, a diamond coating layer can be formed with a uniform thickness on the surface of the cutting tool.
도 1은 본 발명에 따른 코팅장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 복수 열의 가열 필라멘트 사이에 배치되는 다수의 절삭공구를 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다수의 절삭공구와 절삭공구 회전부의 결합 사시도이다.
도 5는 도 4의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 절삭공구와 절삭공구 회전부의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 절삭공구 회전부의 분해사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 절삭공구 회전부에 따라 회전 및 복귀되는 절삭공구의 동작을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예와 비교예에 의해 절삭공구 표면에 형성된 다이아몬드 코팅층을 비교 도시한 SEM사진이다.1 is a front view of a coating apparatus according to the present invention.
2 is a front view showing a plurality of cutting tools arranged between a plurality of rows of heating filaments according to the present invention.
3 is a plan view of FIG. 2.
Figure 4 is a perspective view of a combination of a plurality of cutting tools and cutting tool rotation according to the present invention.
5 is a cross-sectional view of FIG. 4.
6 is an exploded perspective view of a cutting tool and a rotating part of the cutting tool according to the present invention.
7 is an exploded perspective view of a rotating part of a cutting tool according to the present invention.
8 is a view showing the operation of the cutting tool rotated and returned according to the cutting tool rotation unit according to the present invention.
9 is a SEM photograph showing a comparison of the diamond coating layer formed on the surface of the cutting tool according to the Example and Comparative Example of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.This embodiment is provided to more completely describe the present invention to those with average knowledge in the art, and the shape of the element, the size of the element, the spacing between the elements, etc. in the drawings emphasize a more clear description. For this reason, it can be exaggerated or reduced.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "형성되어", "포함되어", "결합되어", "고정되어" 있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 형성, 포함, 결합 또는 고정되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the embodiment, if a component is described as "formed", "included", "coupled", or "fixed" to another component, it is formed directly on the other component, It may be included, combined, or fixed, but it should be understood that other components may exist in the middle.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.In addition, when it is determined that the technical features of the present invention may be unnecessarily obscure as matters already obvious to those skilled in the art, such as known functions or known configurations related in principle in describing the embodiments, the detailed The explanation will be omitted.
도 1은 본 발명에 따른 코팅장치의 정면도이고, 도 2는 복수 열의 가열 필라멘트(30) 사이에 배치되는 다수의 절삭공구(11)을 도시한 정면도이며, 도 3은 도 2의 평면도이다.1 is a front view of a coating apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a front view showing a plurality of
도 1 내지 3을 참조하면 본 발명에 따른 코팅장치는, 내부 공간이 형성된 챔버(10), 챔버(10) 내부에 구비되어 상부에 절삭공구(11)을 안착하는 절삭공구 안착부(20), 절삭공구 안착부(20)에 안착된 절삭공구(11)을 가열하는 가열 필라멘트(30), 및 절삭공구 안착부(20)의 하부에 결합되어 다수의 절삭공구(11)을 회전시키는 절삭공구 회전부(40)를 포함하여 이루어진다.Referring to Figures 1 to 3, the coating apparatus according to the present invention includes a
챔버(10)는 절삭공구(11)의 코팅이 이루어지는 밀폐된 내부 공간을 구비하며, 일측에는 다이아몬드 코팅을 위한 메탄(CH4)와 수소(H2)의 혼합가스를 주입하는 주입구와, 타측에는 다이아몬드 코팅이 완료된 후 가스를 배출하기 위한 배출구가 형성된다. 챔버(10)의 내측 상부에는 주입구와 연결되어 챔버(10) 내부로 주입된 혼합가스를 절삭공구 안착부(20)에 안착된 절삭공구(11)로 분사하는 가스공급부(50)가 구비된다.The
절삭공구 안착부(20)는 상부에 다수의 절삭공구(11)를 안착하여 가스 공급부(50)의 하단에 정렬되는데, 절삭공구(11)의 하단이 수용되어 결합되는 공구홀더(21), 다수의 공구홀더(21)가 표면에 결합되는 안착판(22), 챔버(10)로 출입하도록 안착판(22)의 하부에 이송롤러를 구비한다. 안착판(22)의 표면에는 다수의 공구홀더(21)가 격자 형태로 결합되는데, 공구홀더(21)의 개방된 상면에 절삭공구(11)의 하단이 결합된다. 이에 따라, 절삭공구 안착부(20)의 상부에 다수의 절삭공구(11)이 일정한 간격으로 직선상에 배열된다. The cutting
가열 필라멘트(30)는 도면에 도시되는 바와 같이 챔버(10) 내부의 폭 방향을 따라 절삭공구의 길이방향으로 다수 개로 배열되는데, 다수의 절삭공구(11)의 전면 및 후면에 나란하게 복수 열로 배열되어 절삭공구(11)을 양측에서 가열한다. 가열 필라멘트(30)는 외부 전원에 전기적으로 연결되어 저항 열에 의해 발열할 수 있는 텅스텐과 같은 발열재질로 형성되는데, 가열 필라멘트(30)는 인가된 전원에 의해 대략 1,800~2,200℃의 저항 열이 발생하도록 가열된다. As shown in the drawing, a plurality of
가열 필라멘트(30)는 절삭공구(11)의 길이방향을 따라 등 간격으로 배열되는 것이 바람직한데, 이와 같이 가열 필라멘트(30)는 절삭공구(11)의 전면과 후면의 양측 방향에서 길이방향을 따라 등 간격으로 배열됨에 따라 코팅되는 절삭공구 (21)의 표면 간의 온도 편차를 줄일 수가 있어 균일한 두께로 코팅이 가능할 뿐만 아니라, 또한 코팅공간 내부 온도를 고온으로 조성할 수 있어 성막속도를 향상시킬 수 있다.The
도 4는 본 발명에 따른 다수의 절삭공구(11)과 절삭공구 회전부(40)의 결합 사시도이고, 도 5는 도 4의 단면도이며, 도 6은 절삭공구(11)과 절삭공구 회전부(40)의 분해 사시도이고, 도 7은 절삭공구 회전부(40)의 분해사시도이다.4 is a perspective view of a combination of a plurality of
도 4 내지 7을 참조하면, 절삭공구 회전부(40)는 절삭공구 안착부(20)의 하부에 결합되어 다수의 절삭공구(11)을 소정 각도로 일체로 회전시키는데, 다수의 공구홀더(21)의 하부에 결합되는 공구홀더 결합구(41)가 직선상에 배열되는 결합구 정렬판(42), 및 결합구 정렬판(42)으로부터 돌출되는 다수의 공구홀더 결합구(41)를 소정 각도로 일체로 회전시키는 회전 구동부를 구비한다.4 to 7, the cutting
공구홀더 결합구(41)는 원통 형상으로 이루어져 상부는 공구홀더(21)의 하단에 형성된 결합홈(43)에 결합되는 결합돌기(44)가 형성되며, 하부는 결합구 정렬판(42)의 하면으로부터 돌출된다. 결합구 정렬판(42)은 다수의 공구홀더 결합구(41)가 관통 결합되며, 결합된 공구홀더 결합구(41)를 개재하여 절삭공구 안착부(20)의 하부와 결합된다. 공구홀더 결합구(41)가 결합된 결합구 정렬판(42)의 장착홀 내주에는 회전 구동부에 의해 공구홀더 결합구(41)의 회전이 원활하도록 카본부싱(45)이 결합된다. 또한, 카본부싱(45)이 결합된 공구홀더 결합구(41)의 상부에는 카본부싱(45)이 이탈하지 않도록 스냅링(46)이 결합된다. The tool
회전 구동부는 구동 실린더(60)에 의해 결합되는 구동축(47), 구동축(47)에 결합되어 다수의 공구홀더 결합구(41) 배열방향을 따라 직선방향으로 이동하는 직선이동 랙기어(48), 및 공구홀더 결합구(41)의 하부에 구비되며, 직선이동 랙기어(48)와 결합되어 회전하는 공구 회전용 피니언 기어(49)를 구비한다. 따라서, 구동 실린더에 의해 직선이동 되는 랙기어(48)에 공구 회전용 피니언 기어(49)가 치합되어 회전함에 따라, 피니언 기어(49)에 결합된 다수의 공구홀더 결합구(41)가 역시 회전하여 상부에 절삭공구(11)이 수용된 다수 개의 공구홀더(21)가 일체로 회전하게 된다. 이때, 직선이동 랙기어(48)는 복수 열로 형성되는 공구홀더 결합구(41)의 이웃하는 열 사이에 개재하여 구비될 수 있다. The rotary drive unit is a
이와 같이 본 발명은 절삭공구(11)을 일측 방향으로 회전시킴으로써, 절삭공구(11)의 전면 및 후면에 배치되는 가열 필라멘트(30)에 의하여 가열되는 절삭공구 표면의 온도편차를 줄일 수 있어 증착되는 다이아몬드 코팅막을 균일한 두께로 성막할 수 있다. As described above, the present invention can reduce the temperature deviation of the surface of the cutting tool heated by the
보다 균일한 두께로 다이아몬드 코팅막을 성막하도록, 회전 구동부는 도 8에 도시되는 바와 같이 절삭공구(11)을 일측 방향으로 회전시킨 후, 타측 방향으로 다시 회전시켜 원위치로 복귀시킬 수 있는데, 이때 절삭공구(11)의 회전 및 복귀는 가열 필라멘트(30)의 온도에 따라 설정된 주기에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 설정된 보다 높은 가열 필라멘트(30) 온도에서는 회전 및 복귀 주기가 보다 빠르며, 반대로 가열 필라멘트(30) 온도가 상대적으로 낮으면 회전 및 복귀 주기가 보다 느리게 이루어진다. In order to form a diamond coating film with a more uniform thickness, the rotation driving unit can rotate the
절삭공구(11)의 회전 및 복귀는 전술한 바와 같이 직선이동 랙기어(48)의 전진 및 후진의 왕복 직선운동에 의해 이루질 수 있는데, 회전 시 도 8에 도시되는 바와 같이 전면 및 후면에 배치된 가열 필라멘트(30)로부터 가장 먼 곳에 위치한 절삭공구(11)의 측면이 가열 필라멘트(30)에 가장 근접하도록 90°로 회전시키는 것이 바람직하다. The rotation and return of the
이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 코팅장치를 이용하여 절삭공구의 표면에 다이아몬드 코팅층을 형성하는 실시예와 비교예를 이하 설명한다.Examples and comparative examples of forming a diamond coating layer on the surface of a cutting tool using the coating apparatus according to the present invention made as described above will be described below.
<실시예><Example>
12날 엔드밀을 절삭공구 안착부(20)에 안착하고, 절삭날의 전면 및 후면에 길이방향을 따라 가열 필라멘트(30)를 등 간격으로 배치한 후, 챔버 내부로 수소가스와 메탄가스를 주입하였다. 그리고, 가열 필라멘트(30)로 전류를 인가하여 가열하여 절삭공구 안착부(20)에 안착된 엔드밀의 다이아몬드 코팅을 수행하였다. 증착시간 동안 절삭공구 회전부(40)를 이용하여 1시간 마다 엔드밀을 90°로 회전 및 회전 복귀시켰다.A 12-edged end mill is seated on the
<비교예><Comparative Example>
실시예와 달리 엔드밀을 회전시키지 않고 동일한 조건으로 엔드밀의 표면에 다이아몬드 코팅층을 형성하였다.Unlike the example, a diamond coating layer was formed on the surface of the end mill under the same conditions without rotating the end mill.
<다이아몬드 코팅층 두께 비교><Diamond coating layer thickness comparison>
도 9에 도시되는 바와 같이, 실시예에서는 90°로 회전 및 회전 복귀 시 가열 필라멘트(30)에 가장 근접한 엔드밀의 4지점(①,②,③,④)에 증착된 다이아몬드 코팅층의 두께를 측정하였고, 비교예에서는 실시예의 엔드밀과 동일한 위치인, 가열 필라멘트(30)에 가장 근접한 엔드밀의 2지점(①,③)과 가장 멀리 떨어진 2지점(②,④)에서증착된 다이아몬드 코팅층의 두께를 측정하였다. 다이아몬드 코팅층의 두께는 도 9과 같이 SEM 단면분석을 통하여 측정하였으며, 그 결과는 아래 표 1과 같다.As shown in FIG. 9, in the embodiment, the thickness of the diamond coating layer deposited at the four points (①, ②, ③, ④) of the end mill closest to the
위 표 1에서 나타나는 바와 같이, 실시예는 엔드밀의 4지점(①,②,③,④)에 증착되는 다이아몬드 코팅층의 두께 편차가 ±0.3㎛에 불과한 반면에, 비교예의 다이아몬드 코팅층의 두께 편차가 ±1.7㎛로 실시예에 비하여 5배 이상의 차이가 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1 above, in the Example, the thickness deviation of the diamond coating layer deposited at the four points (①, ②, ③, and ④) of the end mill is only ±0.3㎛, whereas the thickness deviation of the diamond coating layer of the comparative example is ± It can be seen that there is a difference of more than 5 times compared to the Example in 1.7㎛.
따라서, 본 발명은 챔버 내부에 전면 및 후면에 복수 열로 배열되는 가열 필라멘트 사이에 배치되는 다수 개의 절삭공구를 일측 방향으로 일체로 회전시켜 가열 필라멘트에 의해 가열되는 절삭공구 표면의 온도편차를 저감시킴으로써 화학기상증착 시 절삭공구의 표면에 균일한 두께로 다이아몬드 코팅층을 형성할 수 있다.Therefore, the present invention reduces the temperature deviation of the surface of the cutting tool heated by the heating filament by integrally rotating a plurality of cutting tools disposed between the heating filaments arranged in a plurality of rows on the front and rear sides of the chamber. During vapor deposition, a diamond coating layer can be formed with a uniform thickness on the surface of the cutting tool.
이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예 들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention described above is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or modifications will have to belong to the claims of the present invention.
10 : 챔버 11 : 절삭공구
20 : 절삭공구 안착부 21 : 공구홀더
22 : 안착판 30 : 가열 필라멘트
40 : 절삭공구 회전부 41 : 공구홀더 결합구
42 : 결합구 정렬판 43 : 결합홈
44 : 결합돌기 45 : 카본부싱
46 : 스냅링 47 : 구동축
48 : 직선이동 랙기어 49 : 공구 회전용 피니언 기어
50 : 가스공급부 60 : 구동실린더10: chamber 11: cutting tool
20: cutting tool seat 21: tool holder
22: seat plate 30: heating filament
40: cutting tool rotating part 41: tool holder coupling
42: coupling hole alignment plate 43: coupling groove
44: coupling protrusion 45: carbon bushing
46: snap ring 47: drive shaft
48: linear moving rack gear 49: pinion gear for tool rotation
50: gas supply unit 60: drive cylinder
Claims (12)
상부에 다수의 상기 절삭공구를 직선상에 배열하여 안착하는 절삭공구 안착부;
다수의 상기 절삭공구의 전면 및 후면에 상기 절삭공구의 길이방향을 따라 다수개가 나란하게 배열되는 가열 필라멘트; 및,
상기 절삭공구 안착부의 하부에 결합되어 상기 가열 필라멘트의 온도에 따라 설정된 주기로 전진 및 후진의 왕복 직선운동으로 다수의 상기 절삭공구를 일측 방향으로 일체로 회전시킨 후, 타측 방향으로 다시 일체로 회전시켜 원위치로 복귀시키는 절삭공구 회전부;를 구비하되,
상기 절삭공구 회전부는,
상기 절삭공구가 수용되는 공구홀더의 하단에 결합되는 결합돌기가 상부에 형성되어 상기 절삭공구 안착부의 하부에 결합되는 공구홀더 결합구와,
카본부싱을 개재하여 다수의 상기 공구홀더 결합구의 하부가 관통 돌출되어 직선상에 배열되는 결합구 정렬판; 및,
상기 카본부싱이 이탈하지 않도록 상부에 스냅링이 결합되는 다수의 상기 공구홀더 결합구를 소정 각도로 일체로 회전시키는 회전 구동부;를 구비하며,
상기 회전 구동부는,
복수 열로 형성되는 상기 공구홀더 결합구의 이웃하는 열 사이에 구비되어, 구동 실린더에 의해 다수의 상기 공구홀더 결합구 배열방향을 따라 직선방향으로 이동하는 직선이동 랙기어; 및,
상기 공구홀더 결합구의 하부에 구비되며, 상기 직선이동 랙기어와 결합되어 회전하는 공구 회전용 피니언 기어;를 구비하는 것을 특징으로 하는 코팅장치.In the device for coating diamond on the surface of a cutting tool by injecting a mixed gas into the chamber,
A cutting tool seating portion arranged and seated on a plurality of cutting tools in a straight line;
A plurality of heating filaments arranged side by side along the longitudinal direction of the cutting tool on the front and rear surfaces of the plurality of cutting tools; And,
Combined with the lower part of the cutting tool seating part, the plurality of cutting tools are integrally rotated in one direction by reciprocating linear motion of forward and backward at a cycle set according to the temperature of the heating filament, and then integrally rotated in the other direction to the original position. It includes; a cutting tool rotating part to return to,
The cutting tool rotating part,
A tool holder engaging hole having an engaging protrusion coupled to a lower end of the tool holder accommodating the cutting tool formed on an upper portion thereof and coupled to a lower portion of the cutting tool seating portion,
A coupler alignment plate arranged in a straight line by protruding lower portions of the plurality of tool holder fittings through a carbon bushing; And,
And a rotation driving unit that integrally rotates a plurality of the tool holder coupling holes to which a snap ring is coupled to an upper portion so that the carbon bushing does not come off at a predetermined angle, and
The rotation driving part,
A linear movable rack gear provided between neighboring rows of the tool holder fittings formed in a plurality of rows and moving in a linear direction along the arrangement direction of the plurality of tool holder fittings by a driving cylinder; And,
A coating apparatus comprising: a pinion gear for rotation of a tool provided under the tool holder coupling unit and coupled with the linear moving rack gear to rotate.
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JP2015221923A (en) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 日産自動車株式会社 | Film deposition apparatus and film deposition method |
KR20160044082A (en) | 2014-10-14 | 2016-04-25 | 한국야금 주식회사 | Cutting tools coated with diamond, method of coating diamond for cutting tools and apparatus for the method |
KR101959242B1 (en) * | 2018-10-02 | 2019-03-19 | 한국진공주식회사 | Nano-diamond coating apparatus of cutting tools for carbon fiber composite material used in the automotive and aeronautics fields |
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