KR102465876B1 - Cutting Tools With Improved Clamping Force - Google Patents

Cutting Tools With Improved Clamping Force Download PDF

Info

Publication number
KR102465876B1
KR102465876B1 KR1020210096455A KR20210096455A KR102465876B1 KR 102465876 B1 KR102465876 B1 KR 102465876B1 KR 1020210096455 A KR1020210096455 A KR 1020210096455A KR 20210096455 A KR20210096455 A KR 20210096455A KR 102465876 B1 KR102465876 B1 KR 102465876B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rim
core
shank
cutting tool
wear
Prior art date
Application number
KR1020210096455A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김범식
박성모
안승수
Original Assignee
한국야금 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국야금 주식회사 filed Critical 한국야금 주식회사
Priority to KR1020210096455A priority Critical patent/KR102465876B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102465876B1 publication Critical patent/KR102465876B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/24Knurling tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/002Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor with vibration damping means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2250/00Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
    • B23B2250/16Damping of vibrations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

The present invention relates to a cutting tool having a shank part and fixed to a tool holder, wherein a plurality of crater-shaped protrusion parts are formed on a surface of the shank part, thereby improving a fastening force of the cutting tool. The cutting tool according to the present invention comprises the shank part fixed to the tool holder, wherein a plurality of concave-convex parts having a core-rim structure are formed on the surface of the shank part. Moreover, a rim of the core-rim structure forms a protruding shape compared to the surface of the shank part and the core in a crater shape. Accordingly, the cutting tool has a surface structure that gives excellent fastening force when fastened to a tool holder on the surface of the shank part.

Description

체결력이 개선된 절삭공구 {Cutting Tools With Improved Clamping Force}Cutting Tools With Improved Clamping Force}

본 발명은 샹크(shank)부를 구비하여 공구 홀더에 고정되는 절삭공구에 관한 것으로, 상기 샹크부의 표면에 분화구 형태의 돌기부를 다수 개 형성함으로써, 절삭공구의 체결력을 개선한 것에 관한 것이다.The present invention relates to a cutting tool having a shank and fixed to a tool holder, and to improve the fastening force of the cutting tool by forming a plurality of crater-shaped protrusions on the surface of the shank.

밀링, 드릴링, 보링, 호빙 등 다양한 절삭가공에 사용되는 절삭공구는 공구 홀더에 고정된 상태로 사용된다. 이에 따라 절삭공구에는 공구 홀더에 고정하기 위한 샹크부가 형성된다.Cutting tools used for various cutting processes such as milling, drilling, boring, and hobbing are used in a fixed state in the tool holder. Accordingly, the cutting tool is formed with a shank for fixing to the tool holder.

그런데, 절삭가공 시에 강한 추력이 가해지게 되고, 절삭공구와 공구 홀더 사이에 형성된 미세한 틈에 의해 진동이 발생하여, 피삭재의 절삭 품위가 떨어지는 문제점이 있다.However, there is a problem in that a strong thrust is applied during cutting, and vibration is generated due to a minute gap formed between the cutting tool and the tool holder, so that the cutting quality of the workpiece is deteriorated.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 종래 절삭공구의 샹크부의 표면에 경질입자를 충돌시켜 미세한 요철부를 형성하는 방법이 일부 사용되고 있으나, 이 방법으로 형성된 미세 요철부는 체결력을 다소 향상시키기는 하지만 충분하지 않은 문제점이 있다.In order to improve this problem, a method of forming fine concavities and convexities by colliding hard particles on the surface of the shank of a conventional cutting tool is partially used. have.

또한, 샹크부에 기계적인 가공을 통해 체결력을 향상시키는 구조를 형성하는 방법도 사용될 수 있으나, 이 방법은 추가적인 가공 공정의 도입과 구조의 복잡화로 인해 절삭공구의 제조비용을 증가시키거나 작업을 번잡하게 하는 문제점이 있다.In addition, a method of forming a structure to improve the fastening force through mechanical processing on the shank may be used, but this method increases the manufacturing cost of the cutting tool or complicates the operation due to the introduction of an additional machining process and the complexity of the structure There is a problem with doing it.

대한민국 공개특허공보 제2009-0005372호Korean Patent Publication No. 2009-0005372

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 개선하고자 하는 것으로, 샹크부의 표면에 공구 홀더에 체결되었을 때, 우수한 체결력을 부여하는 표면 구조를 구비하는 절삭공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to provide a cutting tool having a surface structure that provides excellent fastening force when fastened to a tool holder on the surface of a shank.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 공구 홀더에 고정되는 샹크부를 구비하는 절삭공구로, 상기 샹크부의 표면에는 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 다수개 형성되고, 상기 코어-림 구조의 림은 분화구 형상으로 샹크부 표면과 코어에 비해 돌출된 형상을 이루고, 상기 림의 조성이 상기 샹크부 표면 및 코어와 상이한 것을 특징으로 하는 절삭공구를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a cutting tool having a shank portion fixed to a tool holder, wherein a plurality of concavo-convex portions having a core-rim structure are formed on the surface of the shank portion, and the core-rim The rim of the structure has a crater shape and protrudes compared to the surface and the core of the shank, and the composition of the rim is different from that of the surface and the core of the shank.

본 발명에 따른 절삭공구는 샹크부가 공구 홀더에 체결되었을 때 우수한 체결력을 부여하여 절삭가공 시 절삭공구의 떨림을 억제함으로써, 피삭재의 가공품위를 종래에 비해 더 향상시킬 수 있다.The cutting tool according to the present invention provides excellent fastening force when the shank part is fastened to the tool holder to suppress vibration of the cutting tool during cutting, thereby further improving the machining quality of the workpiece compared to the prior art.

도 1은 샹크부를 구비하는 절삭공구의 도면이다.
도 2는 회전형 절삭공구의 샹크부의 표면에 분화구형 요철 구조를 나선형 패턴으로 형성한 것을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 미세조직 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 림(rim) 영역, 코어(core) 영역 및 샹크 표면 영역에 대해 성분 분석을 수행한 결과이다.
1 is a view of a cutting tool having a shank portion.
2 is a schematic view showing that a crater-type uneven structure is formed in a spiral pattern on the surface of the shank of the rotary cutting tool.
3 is a microstructure image of a crater-type concave-convex structure for improving fastening force formed on the surface of a shank according to an embodiment of the present invention.
4 is a result of performing component analysis on a rim region, a core region, and a shank surface region of a crater-type uneven structure for improving fastening force formed on the surface of the shank according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, when a part 'includes' a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명에 따른 절삭공구는, 도 1에 도시된 것과 같이, 공구 홀더에 고정되는 샹크부를 구비하는 것으로, 상기 샹크부의 표면에는 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 다수개 형성되고, 상기 코어-림 구조의 림은 분화구 형상으로 샹크부 표면과 코어에 비해 돌출된 형상을 이루고, 상기 림의 조성이 상기 샹크부 표면 및 코어와 상이한 것을 특징으로 한다.A cutting tool according to the present invention includes a shank portion fixed to a tool holder as shown in FIG. 1, and a plurality of irregularities having a core-rim structure are formed on the surface of the shank portion, The rim of the core-rim structure has a crater-shaped shape that protrudes compared to the surface and the core of the shank, and the composition of the rim is different from that of the surface and the core of the shank.

본 발명에 따른 요철부는 코어-림 구조를 가지고 림가 코어나 샹크부의 표면에 비해 돌출된 분화구 형상으로 이루어지는데, 원형의 거친 림 형상의 돌출부는 콜렛의 내부와 파지되어 종래에 비해 우수한 파지력을 얻는다. 이와 동시에 림의 조성을 코어나 샹크부 표면과 다르게 조절하여 림의 물성을 제어함으로써, 공구 홀더와의 체결력을 더 향상시킬 수 있다.The concave-convex portion according to the present invention has a core-rim structure and has a crater-shaped rim that protrudes compared to the surface of the core or shank. At the same time, by controlling the physical properties of the rim by adjusting the composition of the rim to be different from the surface of the core or the shank, the fastening force with the tool holder can be further improved.

또한, 상기 절삭공구의 샹크부는 예를 들어 탄화텅스텐(WC) 입자가 금속 바인더에 의해 결합된 초경합금으로 이루어지고, 상기 돌출된 림(영역)이 코어나 샹크부 표면에 비해 텅스텐 함량이 높을 수 있다. 림의 텅스텐 함량이 높다는 것은 림의 바인더 함량이 상대적으로 적게 되는 것을 의미한다. 이와 같이, 림(영역)에서 바인더 함량이 적어지게 되면, 림의 탄성계수가 낮아지게 되어, 절삭공구의 진동을 억제하는데 유리하게 된다.In addition, the shank of the cutting tool is made of, for example, cemented carbide in which tungsten carbide (WC) particles are bonded by a metal binder, and the protruding rim (region) may have a higher tungsten content than the surface of the core or shank. . A high tungsten content in the rim means a relatively low binder content in the rim. As such, when the binder content in the rim (region) is reduced, the modulus of elasticity of the rim is lowered, which is advantageous in suppressing vibration of the cutting tool.

또한, 상기 림의 직경은 5 ~ 100㎛ 이고, 상기 림의 돌출 높이는 샹크부 표면을 기준으로 0.1 ~ 5㎛ 일 수 있다.In addition, the diameter of the rim may be 5 ~ 100㎛, and the protrusion height of the rim may be 0.1 ~ 5㎛ based on the shank surface.

림의 직경이 5 ~ 100㎛ 범위를 벗어날 경우에는 본 발명에서 목적하는 효과를 얻기 어렵고, 보다 바람직한 림의 직경은 10 ~ 70㎛ 이다. 마찬가지로, 림의 돌출 높이가 0.1 ~ 5㎛ 범위를 벗어날 경우에는 본 발명에서 목적하는 진동 저하와 같은 효과를 얻기 어렵고, 보다 바람직한 림의 돌출 높이는 0.5 ~ 2㎛ 이다.If the diameter of the rim is out of the range of 5 ~ 100㎛, it is difficult to obtain the desired effect in the present invention, and the more preferable diameter of the rim is 10 ~ 70㎛. Similarly, when the protrusion height of the rim is out of the range of 0.1 to 5 μm, it is difficult to obtain the effect such as reduction of vibration desired in the present invention, and the protrusion height of the rim is more preferably 0.5 to 2 μm.

또한, 상기 금속 바인더는 코발트(Co)로 이루어지고, 상기 코어는 림에 비해 코발트(Co) 함량이 높고, 상기 코어의 깊이는 상기 림의 돌출부로부터 5㎛ 이하일 수 있다. 이때, 상기 림의 코발트의 함량은 코어나 샹크 표면 영역에 비해 1중량%, 바람직하게는 1.5중량% 이상 적은 것이 바람직하다.In addition, the metal binder may be made of cobalt (Co), the core may have a higher content of cobalt (Co) than the rim, and the depth of the core may be 5 μm or less from the protrusion of the rim. At this time, the content of cobalt in the rim is preferably less than 1% by weight, preferably 1.5% by weight or more compared to the surface area of the core or shank.

이와 같이, 초경합금이 WC-Co 합금으로 이루어진 경우, 코어의 코발트(Co)(즉, 바인더) 함량은 림에 비해 높은 상태가 유지되는 것이 바람직하고, 코어의 깊이가 5㎛를 초과하게 되면 진동 억제 효과가 저하되므로 5㎛ 이하인 것이 바람직하다.As such, when the cemented carbide is made of a WC-Co alloy, the cobalt (Co) (ie, binder) content of the core is preferably maintained higher than that of the rim, and when the depth of the core exceeds 5 μm, vibration is suppressed Since the effect falls, it is preferable that it is 5 micrometers or less.

또한, 상기 샹크부의 외주부를 따라, 상기 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 나선형으로 형성되어 있을 수 있다.In addition, along the outer periphery of the shank, the concave-convex portion having the core-rim structure may be formed in a spiral shape.

샹크부의 외주부에 형성되는 코어-림 구조는 불규칙적 또는 규칙적인 패턴을 이루도록 형성될 수 있다. 이때, 회전형 절삭공구의 경우, 샹크부의 표면에는 도 2에 도시된 것과 같이 나선형으로 코어-림 구조를 배치하게 되면 절삭가공 시 절삭공구의 회전방향으로의 이동을 막아 진동을 억제하는데 더 바람직할 수 있다.The core-rim structure formed on the outer periphery of the shank may be formed to form an irregular or regular pattern. At this time, in the case of a rotary cutting tool, if the core-rim structure is arranged in a spiral as shown in FIG. can

[실시예][Example]

절삭공구의 제조공정Cutting tool manufacturing process

초경합금인 절삭공구와 홀더와의 체결력을 높이기위해 절삭공구 샹크부를 레이저에 노출시겨 샹크부 표면에 일정한 패턴을 형성하였다. 이러한 패턴과 상세구조를 도 2와 도 3에 나타내었다.In order to increase the clamping force between the cemented carbide cutting tool and the holder, the shank of the cutting tool was exposed to a laser to form a certain pattern on the surface of the shank. These patterns and detailed structures are shown in FIGS. 2 and 3 .

구체적으로 WC와 Co 또는 타탄화물로 구성된 초경합금 엔드밀 볼 타입 인경 8mm, 샹크경 8mm, 전장 110mm 절삭공구를 일정한 속도로 회전시키면서 레이저의 조사 조건(W, Hz, Head Speed, Distance 등)를 조절하여 초경합금 절삭공구 샹크부에 조사하였다. 상기 레이저 조건은 장비 특성 및 조건에 따라 달라 질수 있다. 레이저에 노출된 초경합금 샹크부 표면은 레이저 조사 조건에 따라 표면의 구조가 달라질 수 있다. 상세한 레이저 조건은 하기 표 1과 수행하였다.Specifically, a cemented carbide end mill composed of WC and Co or tarcarbide, ball type diameter 8mm, shank diameter 8mm, total length 110mm While rotating the cutting tool at a constant speed, the laser irradiation conditions (W, Hz, Head Speed, Distance, etc.) are adjusted. The cemented carbide cutting tool shank was irradiated. The laser conditions may vary depending on equipment characteristics and conditions. The surface of the cemented carbide shank exposed to the laser may have a different structure depending on the laser irradiation conditions. Detailed laser conditions were performed with Table 1 below.

구분division 레이저 처리 조건Laser processing conditions 샹크 표면 상태Shank surface condition WW HzHz Head Speed
(Hz)
Head Speed
(Hz)
Distance
(um)
Distance
(um)
Rz
(㎛)
Rz
(μm)
타입type 홀/코어
크기
hole/core
size
홀/코어깊이hole/core depth
종래예prior art 적용안함Not applicable 0.550.55 -- -- -- 비교예1Comparative Example 1 100100 10001000 500500 2020 7.297.29 hall 8787 20.920.9 비교예2Comparative Example 2 7070 10001000 10001000 55 4.794.79 hall 6565 15.815.8 비교예3Comparative Example 3 3030 10001000 500500 2020 4.714.71 hall 7878 18.018.0 비교예4Comparative Example 4 1515 20002000 15001500 1010 4.544.54 hall 2727 9.59.5 비교예5Comparative Example 5 4545 800800 500500 55 5.225.22 hall 9090 15.115.1 실시예1Example 1 4545 625625 15001500 2020 2.242.24 코어-림core to rim 6565 6.916.91 실시예2Example 2 2020 625625 10001000 1010 1.871.87 코어-림core to rim 3030 3.53.5 실시예3Example 3 1515 800800 500500 2020 2.492.49 코어-림core to rim 1717 13.213.2

상기 표 1에서 확인되는 바와 같이 본 발명의 실시예 1 ~ 3의 샹크 표면 패턴 구조는 코어-림구조를 보이며 비교예의 샹크부 홀 패턴 구조와 차이점이 있는 것을 알 수 있다. 즉, 절삭공구 샹크부 표면에 가해지는 레이저 조사 조건의 조절을 통해 표면에 코어-림 구조를 갖도록 제어될 수 있었다.As can be seen in Table 1, the shank surface pattern structure of Examples 1 to 3 of the present invention shows a core-rim structure, and it can be seen that there is a difference from the shank part hole pattern structure of the comparative example. That is, it could be controlled to have a core-rim structure on the surface by controlling the laser irradiation condition applied to the surface of the shank of the cutting tool.

미세조직microstructure

상기한 공정을 통해 샹크부의 표면에 대해 코어-림 구조의 요철부를 형성한 샘플의 표면을 전자현미경으로 관찰하고 코어, 림 및 표면 영역의 성분을 분석하였다.Through the above process, the surface of the sample in which the concave-convex part of the core-rim structure was formed on the surface of the shank part was observed with an electron microscope, and components of the core, rim, and surface area were analyzed.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 미세조직 이미지이고, 도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 샹크부의 표면에 형성한 체결력 향상용 분화구형 요철 구조의 림(rim) 영역, 코어(core) 영역 및 샹크 표면 영역에 대해 성분 분석을 수행한 결과이다.3 is a microstructure image of a crater-type uneven structure for improving fastening force formed on the surface of the shank according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a fastening force formed on the surface of the shank according to an embodiment of the present invention. It is the result of performing component analysis on the rim region, the core region, and the shank surface region of the crater-shaped concavo-convex structure.

도 3에서 확인되는 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구의 샹크부의 표면에는 적색의 환형(ring-type)으로 나타나는 림(rim)과 림의 내부에 황색 위주의 조직으로 이루어진 코어(core)가 형성된 코어-림 조직이 형성되어 있음을 알 수 있다.As can be seen in FIG. 3 , a rim that appears as a red ring-type on the surface of the shank of the cutting tool according to an embodiment of the present invention and a core consisting of a yellow-centered tissue inside the rim ), it can be seen that the formed core-rim tissue is formed.

또한, 도 4에서 확인되는 것과 같이, 림(rim) 영역의 코발트 함량은 1중량%로 나타남에 비해 텅스텐(W)의 함량은 높게 나타나고, 코어(core) 영역의 코발트 함량은 5중량%로 림에 비해 상대적으로 높고, 샹크 표면 영역의 코발트 함량은 3중량%로 나타났다. 이와 같이, 림(rim) 영역의 코발트(즉, 바인더) 함량이 낮아지게 되면, 공구 홀더와 직접적으로 접하는 림(rim) 영역의 탄성계수가 낮아지기 때문에 림에 의한 절삭공구의 진동을 보다 억제할 수 있게 된다.In addition, as confirmed in FIG. 4, the cobalt content of the rim region is 1 wt%, while the tungsten (W) content is high, and the cobalt content of the core region is 5 wt%. is relatively high, and the cobalt content of the shank surface area was 3% by weight. As such, when the content of cobalt (that is, binder) in the rim region is lowered, the elastic modulus of the rim region in direct contact with the tool holder is lowered, so that vibration of the cutting tool by the rim can be more suppressed. there will be

한편, 측정된 림(rim)의 높이는 1 ~ 5㎛ 범위에 있는 것으로 측정되었고, 다수 코어(core)의 최대 깊이는 림의 돌출부로부터 2 ~ 10㎛ 범위에 있는 것으로 측정되었다.On the other hand, the measured height of the rim was measured to be in the range of 1 to 5 μm, and the maximum depth of the multiple cores was measured to be in the range of 2 to 10 μm from the protrusion of the rim.

절삭 성능 평가Cutting performance evaluation

일반적으로 고경도 피삭재 가공시 피삭재와 공구의 반복적인 떨림 및 인선 충격에 의해 절삭 공구의 주요 마모는 치핑으로 나타난다. 따라서 내치핑성의 평가에서 절삭공구와 홀더와의 체결력이 큰 변수라고 할 수 있다. 아래 표 2 ~ 3에서는 비교예와 실시예에 대한 내치핑성을 고경도 엔드밀 절삭성능 평가 결과로 나타내었으며 절삭성능 평가 조건은 다음과 같았다.In general, when machining a high-hardness workpiece, the main wear of the cutting tool is chipping due to the repeated vibration of the workpiece and the tool and the impact of the cutting edge. Therefore, it can be said that the clamping force between the cutting tool and the holder is a big variable in the evaluation of chipping resistance. In Tables 2 and 3 below, the chipping resistance of Comparative Examples and Examples is shown as a result of evaluation of high hardness end mill cutting performance, and the conditions for evaluation of cutting performance are as follows.

- 피삭재 : SKD11- Workpiece: SKD11

- 형번 : PBE2080-100-S08 (PVD재종 - TiSiN계 박막적용)- Model number: PBE2080-100-S08 (PVD grade - TiSiN-based thin film applied)

- Vc : 115 m/min- Vc : 115 m/min

- fn : 0.12 mm/Tooth- fn : 0.12 mm/Tooth

- ap : 0.4 mm- ap : 0.4 mm

- ae : 0.5 mm- ae: 0.5 mm

구분division 샹크부 표면Shank surface 절삭수명
(가공량 cm3)
cutting life
(Processing amount cm 3 )
마모유형wear type
상태situation 홀/코어
크기
(㎛)
hole/core
size
(μm)
림 돌출부
(㎛)
Rim overhang
(μm)
홀/코어 깊이
(㎛)
Hole/Core Depth
(μm)
테스트 1test 1 테스트 2test 2
종래예prior art -- -- -- -- 3,6003,600 3,9603,960 마모
치핑
Wear
chipping
비교예1Comparative Example 1 hall 72 ~ 9572 to 95 00 15.1 ~ 32.915.1 to 32.9 2,8802,880 2,1602,160 치핑
파손
chipping
damage
비교예2Comparative Example 2 hall 50 ~ 8050 to 80 00 11.8 ~ 18.511.8 to 18.5 3,2403,240 3,4203,420 마모
치핑
Wear
chipping
비교예3Comparative Example 3 hall 63 ~ 9363 ~ 93 00 9.7 ~ 23.09.7 to 23.0 2,8802,880 3,0603,060 마모치핑wear chipping 비교예4Comparative Example 4 hall 15 ~ 3415 to 34 00 6.8 ~ 13.66.8 to 13.6 3,7803,780 3,0603,060 마모치핑wear chipping 비교예5Comparative Example 5 hall 42 ~ 9542 to 95 00 11.3 ~ 21.311.3 to 21.3 2,7002,700 2,8802,880 마모치핑wear chipping 실시예1Example 1 코어-림core to rim 42 ~ 8342 to 83 1.1 ~ 4.81.1 to 4.8 3.5 ~ 8.913.5 to 8.91 5,7605,760 5,0405,040 마모미세치핑Wear fine chipping 실시예2Example 2 코어-림core to rim 28 ~ 5228 to 52 0.8 ~ 3.20.8 to 3.2 2.7 ~ 6.912.7 to 6.91 4,3204,320 4,6804,680 마모
미세치핑
Wear
fine chipping
실시예3Example 3 코어-림core to rim 11 ~ 2811 to 28 1.8 ~ 6.31.8 to 6.3 8.8 ~ 18.28.8 to 18.2 3,6003,600 4,3204,320 마모
치핑
Wear
chipping

상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 비교예 1 ~ 5는 샹크부에 레이저 처리가 적용되지 않은 종래예 대비 수명이 열세하였으나, 실시예 1 ~ 3 조건에 따른 절삭공구의 샹크부는 홀더의 결합력이 높아 떨림이 억제되어 종래예보다 우세한 수명을 보였다. 이에 따라 레이저 처리 조건에 의해 샹크부와 홀더간의 체결력이 제어될 수 있으며 실시예 1 ~ 3 조건에 따른 절삭공구는 고경도 피삭재 가공에 적합하게 사용될 수 있다.As can be seen in Table 2, Comparative Examples 1 to 5 of the present invention had inferior lifespan compared to the conventional examples in which laser treatment was not applied to the shank, but the shank of the cutting tool according to the conditions of Examples 1 to 3 was the holder's shank. The high bonding strength suppressed tremors and showed a superior lifespan compared to the prior art. Accordingly, the fastening force between the shank part and the holder can be controlled by the laser processing conditions, and the cutting tools according to the conditions of Examples 1 to 3 can be suitably used for machining a high-hardness workpiece.

또한, 상기 표 1의 조건으로 제조된 실시예 및 비교예의 절삭 공구의 고경도 피삭재 대한 절삭성능을 다음과 같은 조건으로 추가 평가하였다.In addition, the cutting performance of the cutting tools of Examples and Comparative Examples manufactured under the conditions shown in Table 1 with respect to the high-hardness workpiece was further evaluated under the following conditions.

- 피삭재 : STAVAX- Workpiece: STAVAX

- 형번 : PBE2080-100-S08 (PVD재종 - TiSiN계 박막적용)- Model number: PBE2080-100-S08 (PVD grade - TiSiN-based thin film applied)

- Vc : 150 m/min- Vc : 150 m/min

- fn : 0.15 mm/Tooth- fn : 0.15 mm/Tooth

- ap : 0.6 mm- ap : 0.6 mm

- ae : 0.6 mm- ae: 0.6 mm

구분division 샹크부 표면Shank surface 절삭수명
(가공량 cm3)
cutting life
(Processing amount cm 3 )
마모유형wear type
상태situation 홀/코어
크기
(㎛)
hole/core
size
(μm)
림 돌출부
(㎛)
Rim overhang
(μm)
홀/코어 깊이
(㎛)
Hole/Core Depth
(μm)
Test 1Test 1 Test 2Test 2
종래예prior art -- -- -- -- 20,40020,400 18,60018,600 마모
치핑
Wear
chipping
비교예1Comparative Example 1 hall 72 ~ 9572 to 95 00 15.1 ~ 32.915.1 to 32.9 18,60018,600 14,40014,400 치핑
파손
chipping
damage
비교예2Comparative Example 2 hall 50 ~ 8050 to 80 00 11.8 ~ 18.511.8 to 18.5 16,80016,800 13,20013,200 마모
치핑
Wear
chipping
비교예3Comparative Example 3 hall 63 ~ 9363 ~ 93 00 9.7 ~ 23.09.7 to 23.0 13,20013,200 17,40017,400 마모치핑wear chipping 비교예4Comparative Example 4 hall 15 ~ 3415 to 34 00 6.8 ~ 13.66.8 to 13.6 18,00018,000 17,40017,400 마모치핑wear chipping 비교예5Comparative Example 5 hall 42 ~ 7542 to 75 00 11.3 ~ 21.311.3 to 21.3 21,60021,600 15,60015,600 마모치핑wear chipping 실시예1Example 1 코어-림core to rim 42 ~ 8342 to 83 1.1 ~ 4.81.1 to 4.8 3.5 ~ 8.913.5 to 8.91 26,40026,400 24,60024,600 마모미세치핑Wear fine chipping 실시예2Example 2 코어-림core to rim 39 ~ 5239 to 52 0.8 ~ 3.20.8 to 3.2 2.7 ~ 6.912.7 to 6.91 25,20025,200 22,80022,800 마모
미세치핑
Wear
fine chipping
실시예3Example 3 코어-림core to rim 11 ~ 2811 to 28 1.8 ~ 6.31.8 to 6.3 8.8 ~ 18.28.8 to 18.2 21,60021,600 20,40020,400 마모
치핑
Wear
chipping

상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 ~ 3에 따른 절삭공구는 샹크부와 홀더간의 체결력이 높아 우수한 성능 및 품질 균일성을 보였으나, 비교예 1 ~ 5 및 종래예에 따른 시편은 비정상 마모로 종료되어 본 발명에 비해 절삭수명 및 품질 편차가 현저하게 열세함을 알 수 있었다.As can be seen in Table 3, the cutting tools according to Examples 1 to 3 of the present invention showed excellent performance and uniformity of quality due to high fastening force between the shank and the holder, but according to Comparative Examples 1 to 5 and the prior art. It was found that the specimen was terminated due to abnormal wear, and thus the cutting life and quality deviation were significantly inferior compared to the present invention.

면조도 평가surface roughness evaluation

일반적으로 흑연 가공시 피삭재와 공구의 반복적인 충격 및 떨림에 의해 피삭재 면조도가 저하되기 때문에 공구와 홀더의 체결력이 큰 변수라고 할 수 있다. 하기 표 4에서는 표 1에 대한 샹크부 레이저 처리 조건별 평가를 다이아몬드 코팅 엔드밀 평가 결과로 나타내었으며. 절삭성능 평가 조건은 다음과 같다.In general, since the surface roughness of the workpiece decreases due to repeated impacts and vibrations between the workpiece and the tool during graphite machining, the clamping force between the tool and the holder is a big variable. In Table 4 below, the evaluation of the shank part laser treatment condition for Table 1 is shown as the evaluation result of the diamond-coated end mill. The cutting performance evaluation conditions are as follows.

- 피삭재 : 그라파이트(Graphite) (HRc 47~52)- Workpiece: Graphite (HRc 47~52)

- 형번 : DBE2030-060-V5N12S6- Model number: DBE2030-060-V5N12S6

- 재종 : ND3000(G10E -Co 6% + MCD 박막)- Grade: ND3000 (G10E -Co 6% + MCD thin film)

- RPM : 30,000- RPM : 30,000

- Feed : 3,000 mm/min- Feed : 3,000 mm/min

- ap : 0.1 mm- ap : 0.1 mm

- ae : 0.05 mm- ae: 0.05 mm

- 가공시간 : 60분- Processing time: 60 minutes

구분division 샹크부 표면 상태Shank surface condition 피삭재 면조도
(Ra - ㎛)
Workpiece surface roughness
(Ra - μm)
마모유형wear type
타입type 홀/코어
크기
(㎛)
hole/core
size
(μm)
림 돌출부
(㎛)
Rim overhang
(μm)
홀/코어 깊이
(㎛)
Hole/Core Depth
(μm)
Test 1Test 1 Test 2Test 2
종래예prior art -- -- -- -- 0.980.98 0.820.82 마모
치핑
Wear
chipping
비교예1Comparative Example 1 hall 72 ~ 9572 to 95 00 15.1 ~ 32.915.1 to 32.9 1.231.23 1.421.42 치핑
파손
chipping
damage
비교예2Comparative Example 2 hall 50 ~ 8050 to 80 00 11.8 ~ 18.511.8 to 18.5 1.181.18 0.990.99 마모
치핑
Wear
chipping
비교예3Comparative Example 3 hall 63 ~ 9363 ~ 93 00 9.7 ~ 23.09.7 to 23.0 0.880.88 0.950.95 마모치핑wear chipping 비교예4Comparative Example 4 hall 15 ~ 3415 to 34 00 6.8 ~ 13.66.8 to 13.6 0.800.80 0.930.93 마모치핑wear chipping 비교예5Comparative Example 5 hall 42 ~ 7542 to 75 00 11.3 ~ 21.311.3 to 21.3 0.880.88 1.121.12 마모치핑wear chipping 실시예1Example 1 코어-림core to rim 42 ~ 8342 to 83 1.1 ~ 4.81.1 to 4.8 3.5 ~ 8.913.5 to 8.91 0.540.54 0.700.70 마모미세치핑Wear fine chipping 실시예2Example 2 코어-림core to rim 39 ~ 5239 to 52 0.8 ~ 3.20.8 to 3.2 2.7 ~ 6.912.7 to 6.91 0.450.45 0.550.55 마모
미세치핑
Wear
fine chipping
실시예3Example 3 코어-림core to rim 11 ~ 2811 to 28 1.8 ~ 6.31.8 to 6.3 8.8 ~ 18.28.8 to 18.2 0.890.89 1.021.02 마모
치핑
Wear
chipping

상기 표 4에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 ~ 3에 따른 절삭공구는 샹크부와 홀더간의 체결력이 높아 흑연 가공시 떨림이 억제되어 우수한 가공 품질을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 1 ~ 5 및 종래예에 따른 시편은 실시예와 유사한 마모 유형을 보이나 떨림에 의해 실시예 대비 면조도가 열세하였다. 이에 공구 샹크부와 홀더부 체결력을 향상에 의해 흑연 정삭 가공 품질이 향샹되는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 4, it was confirmed that the cutting tools according to Examples 1 to 3 of the present invention exhibited excellent machining quality by suppressing vibration during graphite machining due to high fastening force between the shank and the holder. The specimens according to Comparative Examples 1 to 5 and the prior art exhibited a wear pattern similar to that of the Example, but had inferior surface roughness compared to the Example due to vibration. Accordingly, it was confirmed that the graphite finishing machining quality was improved by improving the clamping force between the tool shank and the holder.

내박리성 평가Peel resistance evaluation

다이아몬드 코팅 절삭공구로 복합소재(CFRP) 가공시 피삭재와 공구의 반복적인 인선 충격 및 떨림에 의해 박리가 주요 마모경향으로 나타난다. 때문에 공구와 홀더의 체결력이 다이아몬드 박막과 모재간의 밀착력에 영향을 주는 큰 변수라고 할 수 있다. 하기 표 5에서는 상기 표 1에 대한 샹크부 레이저 처리 조건별 평가를 다이아몬드 코팅 드릴 평가 결과로 나타내었으며. 절삭성능 평가 조건은 다음과 같다.When machining a composite material (CFRP) with a diamond-coated cutting tool, peeling appears as a major wear tendency due to repeated impact and vibration of the cutting edge between the workpiece and the tool. Therefore, it can be said that the clamping force between the tool and the holder is a big variable that affects the adhesion between the diamond thin film and the base material. In Table 5 below, the evaluation of the shank part laser treatment condition for Table 1 is shown as the diamond coating drill evaluation result. The cutting performance evaluation conditions are as follows.

- 피삭재 : CFRP (T700)- Workpiece: CFRP (T700)

- 형번 : MSDP0635-5C- Model number: MSDP0635-5C

- 재종 :ND2100(GK05 -Co 6% + FS 박막)- Grade :ND2100 (GK05 -Co 6% + FS thin film)

- RPM : 7,500- RPM : 7,500

- Feed : 1,300 mm/min- Feed : 1,300 mm/min

- ap : 10 mm- ap : 10 mm

- ae : 2.8 mm- ae: 2.8 mm

구분division 샹크부 표면 상태Shank surface condition 절삭수명
(가공 Hall)
cutting life
(Processing Hall)
마모유형wear type
타입type 홀/코어
크기
hole/core
size
림 돌출부
(㎛)
Rim overhang
(μm)
홀/코어 깊이
(㎛)
Hole/Core Depth
(μm)
테스트
1
test
One
테스트
2
test
2
종래예prior art -- -- -- -- 310310 330330 박리
마모
peeling
Wear
비교예1Comparative Example 1 hall 72 ~ 9572 to 95 00 15.1 ~ 32.915.1 to 32.9 150150 220220 박리peeling 비교예2Comparative Example 2 hall 50 ~ 8050 to 80 00 11.8 ~ 18.511.8 to 18.5 250250 190190 박리peeling 비교예3Comparative Example 3 hall 63 ~ 9363 ~ 93 00 9.7 ~ 23.09.7 to 23.0 220220 220220 박리peeling 비교예4Comparative Example 4 hall 15 ~ 3415 to 34 00 6.8 ~ 13.66.8 to 13.6 250250 230230 박리peeling 비교예5Comparative Example 5 hall 42 ~ 7542 to 75 00 11.3 ~ 21.311.3 to 21.3 150150 180180 박리peeling 실시예1Example 1 코어-림core to rim 42 ~ 8342 to 83 1.1 ~ 4.81.1 to 4.8 3.5 ~ 8.913.5 to 8.91 420420 360360 마모BurrWearBurr 실시예2Example 2 코어-림core to rim 39 ~ 5239 to 52 0.8 ~ 3.20.8 to 3.2 2.7 ~ 6.912.7 to 6.91 380380 400400 마모
Burr
Wear
Burr
실시예3Example 3 코어-림core to rim 11 ~ 2811 to 28 1.8 ~ 6.31.8 to 6.3 8.8 ~ 18.28.8 to 18.2 360360 280280 마모
Burr
Wear
Burr

상기 표 5에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 ~ 3에 따른 다이아몬드 코팅 드릴은 CFRP 절삭성능 시험에서 모두 정상적인 여유면 마모로 종래예 대비 높은 수명을 보였으나, 비교예 1 내지 5에 따른 다이아몬드 코팅 드릴은 모두 박리로 수명이 종료되어 본 발명에 비해 절삭수명이 현저하게 낮음을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 5, the diamond-coated drills according to Examples 1 to 3 of the present invention showed a higher lifespan compared to the conventional examples due to normal flank wear in all CFRP cutting performance tests, but according to Comparative Examples 1 to 5 All diamond-coated drills were found to have a significantly lower cutting life compared to the present invention as their lifespan was terminated due to peeling.

이러한 결과로부터, 레이저 처리에 의해 샹크부 표면에 코어-림 구조의 돌출부가 형성될 때, 샹크부와 홀더 간의 체결력이 보다 향상될 수 있고, 이를 통해 가공품질이 향상될 수 있음을 확인하였다.From these results, it was confirmed that when the protrusion of the core-rim structure is formed on the surface of the shank by laser treatment, the fastening force between the shank and the holder can be further improved, and thus the processing quality can be improved.

Claims (5)

공구 홀더에 고정되는 샹크부를 구비하는 절삭공구로,
상기 샹크부의 표면에는 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 다수개 형성되고,
상기 코어-림 구조의 림은 분화구 형상으로 샹크부 표면과 코어에 비해 돌출된 형상을 이루고,
상기 림의 조성이 상기 샹크부 표면 및 코어와 상이한 것을 특징으로 하는 절삭공구.
A cutting tool having a shank part fixed to a tool holder,
A plurality of irregularities having a core-rim structure are formed on the surface of the shank,
The rim of the core-rim structure has a crater-shaped shank surface and a protruding shape compared to the core,
A cutting tool, characterized in that the composition of the rim is different from that of the shank surface and the core.
제 1 항에 있어서,
상기 샹크부는 탄화텅스텐(WC) 입자가 금속 바인더에 의해 결합된 초경합금으로 이루어지고,
상기 돌출된 림의 텅스텐 함량이 코어나 샹크부 표면에 비해 높은 것을 특징으로 하는 절삭공구.
The method of claim 1,
The shank part is made of cemented carbide in which tungsten carbide (WC) particles are bonded by a metal binder,
Cutting tool, characterized in that the tungsten content of the protruding rim is higher than that of the surface of the core or the shank.
제 1 항에 있어서,
상기 림의 직경은 5 ~ 100㎛ 이고,
상기 림의 돌출된 높이는 샹크부 표면을 기준으로 0.1 ~ 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 절삭공구.
The method of claim 1,
The diameter of the rim is 5 ~ 100㎛,
Cutting tool, characterized in that the protruding height of the rim is 0.1 ~ 5㎛ based on the surface of the shank.
제 2 항에 있어서,
상기 금속 바인더는 코발트(Co)이고,
상기 코어는 림에 비해 코발트(Co) 함량이 높고,
상기 코어의 깊이는 상기 림의 돌출부로부터 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 절삭공구.
3. The method of claim 2,
The metal binder is cobalt (Co),
The core has a higher cobalt (Co) content than the rim,
The depth of the core is a cutting tool, characterized in that 10㎛ or less from the protrusion of the rim.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샹크부의 외주부를 따라, 상기 코어-림(core-rim) 구조를 가지는 요철부가 나선형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The cutting tool, characterized in that along the outer periphery of the shank, the concave-convex portion having the core-rim structure is formed in a spiral.
KR1020210096455A 2021-07-22 2021-07-22 Cutting Tools With Improved Clamping Force KR102465876B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210096455A KR102465876B1 (en) 2021-07-22 2021-07-22 Cutting Tools With Improved Clamping Force

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210096455A KR102465876B1 (en) 2021-07-22 2021-07-22 Cutting Tools With Improved Clamping Force

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102465876B1 true KR102465876B1 (en) 2022-11-10

Family

ID=84101878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210096455A KR102465876B1 (en) 2021-07-22 2021-07-22 Cutting Tools With Improved Clamping Force

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102465876B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006312238A (en) * 2006-07-05 2006-11-16 Tungaloy Corp Throw away type drill
KR20090005372A (en) 2006-04-10 2009-01-13 프란츠 하이머 마쉬넨바우 카게 Means for preventing tools from being pulled out from tool holders with a tool holding fixture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090005372A (en) 2006-04-10 2009-01-13 프란츠 하이머 마쉬넨바우 카게 Means for preventing tools from being pulled out from tool holders with a tool holding fixture
JP2006312238A (en) * 2006-07-05 2006-11-16 Tungaloy Corp Throw away type drill

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2909359B1 (en) Coated cutting tool with patterned surface area
US8440314B2 (en) Coated cutting tools having a platinum group metal concentration gradient and related processes
US7732066B2 (en) Surface-coated machining tools
EP2177295A1 (en) Surface-coated cutting tool
JP2005001088A (en) Member coated with hard coating film and its manufacturing method
EP1741507A1 (en) Twist drill
JP2011020248A (en) Router end mill
JPWO2017169303A1 (en) Cutting edge structure of machining tool and surface treatment method thereof
JP2011101910A (en) Diamond-coated cutting tool
EP3682993B1 (en) Small-diameter drill and small-diameter drill manufacturing method
JP2015193073A (en) Rotary cutting tool with polycrystalline diamond sinter body
JP5974695B2 (en) Drill and method for manufacturing drill tip
KR20220120721A (en) Cutting tool
EP1637258B1 (en) Method for toughening surface of sintered material cutting tool
JPWO2016190443A1 (en) Cutting tools
US10618120B2 (en) Cutting tool
KR102465876B1 (en) Cutting Tools With Improved Clamping Force
WO2004101846A1 (en) Cutting tool for metalworking as well as method in the production of cutting tools
EP3733334A1 (en) Drill
JP5062541B2 (en) Cutting edge replacement type cutting tool
JP2010531242A (en) Cutting tool with plasma deposited carbon coating
JP2010064173A (en) Electrodeposition drill
CN111826652A (en) Method for preparing low-friction-coefficient coating cutter by utilizing pre-cutting method and cutter
Saravanan et al. comparative performance of coated and uncoated inserts during intermittent cut milling of aisi 4340 steel
JP2016034673A (en) Diamond-coated cutting tool and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant