KR102482514B1 - 바 커터의 표면 처리를 위한 홀딩 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바 커터를 고정하고 및 바 커터의 절삭 에지를 코팅하기 위한 홀딩 장치에 관한 것으로, 상기 고정은 다수의 바 커터가 그 절삭면과 팁이 동일한 배향을 갖도록 열(row) 내에 배치될 수 있도록 구성되고, 상기 홀딩 장치는 코팅으로부터 절삭면을 적어도 부분적으로 보호하는 스크린을 포함하며, 상기 열 내에 배치된 바 커터에 의해, 스크린의 상부 에지는 블레이드 팁을 넘어 돌출하되, 블레이드 팁은 돌출하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

바 커터의 표면 처리를 위한 홀딩 장치 {HOLDING DEVICE FOR THE SURFACE TREATMENT OF BAR CUTTERS}
본 발명은 바 커터(bar cutter)의 표면 처리용 홀딩 장치에 관한 것으로, 특히, 양면식 및 3면식 연삭 바 커터를 코팅하기 위한 홀딩 장치에 관한 것이다.
최근, 많은 물체의 표면에 대해 처리 공정을 거쳐 특정한 표면 특성을 구현하도록 하고 있는데, 특히 부품 및 공구의 경우에는 특정 용도의 코팅에 의해 표면 특성이 상당히 개선되었다.
이와 관련하여, 올바른 기판 홀더의 선택은 각 표면 처리 공정에 매우 중요한 역할을 한다. 이에 따라, 특정 표면 처리 프로세스를 위한 적절한 기판 홀더가 개발되고 있는데, 여기서는 처리될 기판 표면의 유형뿐만 아니라 추가되는 기판의 특성(예컨대, 기판 형상, 치수 및 조성)까지도 고려한다.
코팅은 최근, 기판의 표면 처리에 사용되는 가장 일반적인 방법이다. 이와 관련하여, 특정한 특성을 갖는 층들이 특정한 기판의 표면 상에 증착되는데, 이와 같이 코팅에 의해, 이러한 기판을 특정 용도에 대해 사용 가능하게 하거나 또는 특정 용도에 대해 이러한 기판의 성능을 증가시키는 등, 기판 표면의 특성을 향상시키는 효과를 제공한다.
예를 들어 절삭 공구의 경우, 절삭면을 (적어도 부분적으로) 마모 방지층으로 코팅함으로써, 이들 공구의 절삭 성능을 높이도록 구성된다.
이러한 코팅에도 불구하고, 공구의 사용시 시간이 지남에 따라 필연적으로 마모가 발생하는데, 특히 바 커터의 경우, 종종 코팅이 깍여 나감에 따라, 블레이드(blade)의 에지를 다시 코팅하는 경우가 발생하기도 한다.
바 커터는 일반적으로 정사각형 단면을 갖는 바(bar)로 형성된다. 그러나, 바 커터의 단면은 임의의 수의 에지를 구비할 수 있는데, 예컨대 오각형, 육각형, 팔각형 등의 형상을 가질 수도 있다.
도 1은 양면 연삭 방식의 정사각형 바 커터에 대한 일예를 도시한다. 상기 바 커터는 샤프트(120) 및 절삭 단부를 포함하고, 절삭 단부는 제1표면 및 제2표면을 각각 포함하는데, 즉 제1개방면(103) 및 제2개방면(105)에 의해 절삭면이 구성된다. 제1표면 및 제2표면은 지붕 모양으로 수렴되도록 구성되며, "박공(gable)"은 둥글게 디자인된다. 절삭면은 편평한 전방 측면으로 구성되고, 제1표면 및 제2표면을 연결한다. 절삭면과 제1표면에 의해 절삭 에지(101)가 형성되며, 이에 의해 재료가 블랭크(blank)에서 제거되도록 구성된다. 상부 표면(110)은 코팅되며 재연마 처리되지 않는다.
도 1과 비교하여, 도 4는 3면 연삭 방식의 바 커터를 도시한다. 도 4의 3면 연삭식 바 커 터는 양면 연삭식 바 커터와 달리, 가공면에 대한 연삭이 바 커터의 헤드 영역에서만 발생한다는 점이 다르다. 이러한 방식의 경우, 각각의 연속적인 연삭 공정 동안, 절삭면(401, 403, 405, 410)이 일정한 품질을 유지하기 위해 재연삭될 필요가 있는데, 이 점이 양면 연삭 방식과 다른 점으로, 3면 연삭식 바 커터의 경우에는 모든 재연삭 표면이 일반적으로 다음에 사용하기 위해 다시 코팅된다.
이러한 절삭 에지의 마모를 줄이기 위해, 절삭 에지는 보통 마모 보호층으로 코팅된다. 이러한 코팅에도 불구하고, 공구의 사용시 시간이 지남에 따라 필연적으로 마모가 발생하는데, 특히 바 커터의 경우에는 종종 코팅이 깍여 나감에 따라, 블레이드의 에지를 다시 코팅하는 경우가 발생하기도 한다.
이와 관련하여, 지금까지는 이른바 양면법(본 발명의 맥락에서 양면 연삭법이라고도 함)이 주로 사용되었는데, 이 방법에서는 궁극적으로 단지 제1표면 및 제2표면(103, 105)만이 재연마되도록 구성된다. 그러나 지난 수년간, 3면 연삭 방법도 점차 확립되어 왔는데, 이 방법에서는 제1표면 및 제2표면(403, 405)은 물론, 제3표면(410)까지도 또한 재연마되도록 구성된다.
양면 연삭법의 경우에는 코팅이 절삭면에 남겨지도록 구성된다. 그러나, 공정이 너무 빈번히 반복되는 경우에는 절삭면 상의 코팅의 두께가 계속 증가하게 되며, 예컨대 4번 또는 5번의 스폴링(spalling)이 발생하게 되는 경우에는 바 커터의 성능에 부정적인 영향을 미치게 된다.
미국 특허 공고번호 US8703240에서는 절삭면을 마스킹함으로써 이러한 문제를 해결하려 하고 있는데, 여기서는 절삭면의 주변 영역을 1mm 이하로 마스킹하도록 구성된다. 코팅시, 절삭면 중 이러한 비코팅된 주변 영역뿐만 아니라 제1표면, 제2표면까지 코팅함으로서 결국 절삭면까지 코팅하도록 구성된다(도 2 참조). 비코팅된 주변 영역은 사선으로 표시되어 있다. 바 커터가 제1표면 및 제2표면에서 재연삭되는 경우, 커버되지 않은 주변 영역 중 적어도 일부는 제거된다. 공구를 반복 재생시키는 경우에도(재연삭 및 마스크 코팅), 결과적으로 절삭면에 과도한 층 빌드업(layer buildup)이 일어나지 않도록 구성된다.
그러나, 이 방법의 단점은 각 종류의 바 커터 제조시마다 고가의 마스킹이 필요하다는 점이다. 또한, 마스킹과 관련하여 바 커터를 조절하는 작업은 탁월한 정확도로 수행되어야 하므로 프로세스가 상당히 복잡해진다.
전술한 문제에 관한 또 다른 해결책은 3면법(3-face method, 본 발명의 맥락에서 3면 연삭법[3-side grinding method]이라고도 함)으로서, 이에 따르면 절삭면에 대해 연삭 가공을 추가로 실시하도록 구성된다. 이 경우, 바 커터에 남아있는 층은 없도록 구성되며, 손상 스폴링의 발생 없이 연삭 및 재코팅을 훨씬 더 자주 반복할 수 있으나, 이 방법의 단점은 새로이 추가된 표면에 대해 재연삭 가공이 실시된다는 점이다. 일반적으로 코팅은 경질 재료로 코팅되기 때문에, 코팅의 제거가 매우 어려운데 즉, 추가적인 표면을 연삭 가공하는 것은 추가적인 노력을 필요로 한다.
따라서, 상당한 노력을 들이지 않으면서도, 매우 다양한 바 커터에 대해 공구 재생을 수행할 수 있는 양면법에 기초한 홀딩 장치 및 그 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
3면 연삭 바 커터 및 양면 연삭 바 커터 코팅의 경우, 최근에는 다양한 변형식 고정 장치들이 사용되고 있다.
예컨대, 3면 연삭 바 커터의 코팅의 경우에는 바 커터가 자성 플레이트(magnetic plate)에 적재되는 변형식 고정 장치가 사용된다. 이와 관련하여, 바 커터의 샤프트는 추가의 금속 시트로 커버되도록 구성된다. 이러한 자성 플레이트에서는 단지 2개의 열(row)만 적재될 수 있는데, 적재 밀도는 매우 낮다.
예컨대, 양면 연삭 바 커터의 코팅의 경우에는 바 커터가 링 형상의 홀더에 유지되어 측면만 코팅되도록 구성된 변형식 고정 장치가 사용된다. 이와 관련하여, 바 커터는 도 5에서와 같이 수직으로 배향되도록 구성된다.
지금까지 사용 가능한 홀더에 대한 해결책들은 홀더의 단면적 측면에서 유연하지 않으므로, 각기 상이한 단면에 대해서는 각각 그에 맞는 특정의 홀딩 장치가 필요하다.
양면 및 3면 연삭 바 커터를 동일한 영역에서 효율적으로 일괄 코팅하기에 적합한 변형식 홀딩 장치는 아직까지 제공되지 않고 있다.
본 발명의 목적 중 하나는 바 커터의 표면 코팅을 위한 다용도의 홀딩 장치를 제공하는 것이며, 이에 의해 양면 연삭법으로 다수의 재생 사이클을 수행 가능한 한편, 절삭면에 과도한 층 빌드업을 발생시키지 않도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 목적은 바 커터의 표면 코팅을 위한 다용도의 홀딩 장치를 제공하는 것이며, 이에 의해 양면 연삭 및 3면 연삭 바 커터를 동일한 코팅 구역에서 일괄 코팅할 수 있도록 구성되고, 양면 연삭 바 커터의 코팅시에는 양면 연삭법으로 다수의 재생 사이클을 수행 가능한 한편, 절삭면에 과도한 층 빌드업을 발생시키지 않도록 구성된다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항에 기재된 바와 같은 개방 디자인을 갖는 홀딩 장치의 제공에 의해 달성된다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것이다.
본 발명에 따라 바 커터의 표면 코팅을 위한 다용도의 홀딩 장치가 제공된다.
도 1은 양면 연삭 방식의 정사각형 바 커터에 대한 예를 도시한다.
도 2는 미국 특허 공고번호 US8703240에 개시된 절삭면의 마스킹 방법을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 양면 연삭 방식의 바 커터에 대한 스크린 형상을 도시한다.
도 4는 3면 연삭 방식의 바 커터를 도시한다.
도 5는 변형식 고정 장치의 예로서, 바 커터는 수직으로 배향되어 있다
도 6 및 도 7은 본 발명의 홀딩 장치의 바람직한 실시예를 도시하며, 4열의 바 커터를 갖는 디자인이 구현된다.
본 발명은 기본적으로 가림(shading)의 효과에 기초한다. 이에 따라, 바 커터는 홀더(holder) 내에 배치되며, 절삭면은 스크린(이하 코팅 실드[coating shield]라고 함)에 의해 코팅으로부터 보호된다. 이로 인해 절삭면을 완전히 커버하도록 구성되는데, 즉 절단 단부의 형상을 따라가지 않는다. 이러한 방법은 미국 특허 공고번호 US8703240에서 알려진 마스킹 방법과는 대조되는 것으로, 스크린은 바 커터의 말단(tip)까지 연장될 수 있다. 그러나 본 발명의 바람직한 방법에 따르면, 스크린은 절삭면과 접촉하지 않지만 절삭면으로부터 이격 배치된다. 이로 인해 바 커터의 코팅 동안, 제1 및 제2표면이 코팅 생성에 완전히 노출되는 결과를 초래하는 반면, 스크린의 가림 효과로 인해 절삭면 상의 코팅은 생성되기는 하되, 명백하게 감소된 정도까지만 생성되도록 구성된다. 절삭면에서, 절삭 에지로부터 시작하여 두께가 명백하게 감소하는 코팅이 형성된다. 놀랍게도, 바 커터의 끝 부분 영역뿐만 아니라 에지를 넘어 에지를 둘러싸는 영역까지도 충분히 코팅된다. 스크린과 절삭면과의 거리는 1mm 내지 10mm, 바람직하게는 1mm 내지 5mm, 보다 더 바람직하게는 3mm로 선택되는 것을 특징으로 한다.
바 커터의 사용 및 마모 후에, 제1 및 제2표면은 양면 방법에 따라 연삭 가공된다. 절삭면 에지 주변의 영역만 코팅된 후, 이들은 첫번째, 두번째 또는 가장 최근의 세번째 연삭 공정 후에 제거되므로 다층 빌드업이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면, 복잡하고 선별된 마스킹 장치 없이도, 수차례의 재생 사이클 후에, 절삭면 상에 유해한 다층 빌드업이 회피될 수 있다.
본 발명의 홀딩 장치의 바람직한 실시예에 따르면, 도 6 및 도 7에 도시 된 바와 같이, 4열의 바 커터를 갖는 디자인이 구현된 최적의 적재가 달성될 수 있다. 바 커터(211a, 211b)는 최적의 코팅 결과를 허용하기 위해 홀더의 두 측면에 돌출하도록 구성된다. 바 커터(211a, 211b)는 마그넷(201)을 통해 유지된다. 홀더의 유연성은 자유롭게 조절 가능한 코팅 쉴드(205)를 통해 달성된다. 이에 의해, 양면 연삭 바 커터(211a) 및 3면 연삭 바 커터(211b)를 코팅할 수 있고, 보다 작은 단면의 바 커터도 코팅 할 수 있다. 이와 관련하여, 바 커터들 사이에서 발생하는 갭은 코팅 실드에 의해 폐쇄된다. 코팅 실드(205)의 용이한 조절성은 예컨대, 자기 스트립(magnetic strip)으로 제공될 수도 있고, 홀더의 상부 및 하부에 배치될 수 있는 마그넷(201)을 통해 달성된다.
본 발명에 따른 이러한 홀딩 장치는 종래 기술과 비교하여, 바 커터의 단면에 관하여 보다 유연한 특성을 갖는데, 본 발명에 따른 이러한 홀딩 장치는 상이한 단면을 갖는 바 커터들의 로딩을 단순 가능하게 하는 한편, 동일한 영역에서 다른 크기를 갖는 바 커터들(서로 다른 길이와 상이한 단면을 갖는)의 효율적인 일괄 코팅을 가능하게 하기 때문이다. 이러한 유연성은 전술한 바와 같이, 다른 무엇보다도 용이하게 조절 가능한 코팅 실드(205)에 의해 달성된다. 바 커터의 횡단면에 따라, 원하는 위치로 이동시켜 절삭면과 코팅 실드 사이의 최적 거리를 구현할 수 있도록 구성된다.
따라서 홀더를 재구성하지 않고도, 다른 유형의 바 커터를 각 열에서 코팅하는 것이 가능하다.
추가의 유연성은 조절 가능한 측방향 외부 금속 시트(230)를 통해 달성된다. 작은 단면을 갖는 바 커터가 코팅되는 경우, 측방향 외부 금속 시트(230)가 안쪽으로 변위됨으로써, 이러한 추가의 유연성을 제공하도록 구성된다. 이에 의해, 일정한 공간을 갖는 설비에서 유용한 영역이 최적의 방식으로 사용될 수 있고, 가용 공간이 제한되는 경우에도 더 큰 길이를 갖는 바 커터의 적재 능력을 증가시킬 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 홀딩 장치의 사용에 의해, 수평 코팅으로 인한 양면 연삭 바 커터의 코팅의 품질을 향상시킬 수 있게 한다.

Claims (7)

  1. 다수의 바 커터를 고정하고 및 바 커터의 절삭 에지를 코팅하기 위한 홀딩 장치에 있어서,
    바 커터는 절삭면, 절삭 에지 및 절삭 에지 팁을 가지며,
    다수의 바 커터는 열(row) 내에 배치되는 방식으로 고정되고, 각 열은 다수의 바 커터를 구비하는 한편, 다른 열과 평행하게 배치되며,
    각각의 열에 배치된 다수의 바 커터의 절삭 에지 팁들은 동일한 방향을 향하도록 서로 평행하게 정렬되고,
    홀딩 장치는 상기 열 중 하나에 평행하게 연장되는 한편 상기 열 중 하나의 다수의 바 커터를 코팅으로부터 적어도 부분적으로 보호하는 스크린을 포함하며, 이때 스크린은 상기 열 중 하나의 절삭 에지 팁들을 지나 연장되는 반면 절삭 에지 팁들은 스크린을 넘어 돌출하지 않도록 구성되고, 스크린은 상기 열 중 하나의 각 절삭면을 절삭면의 수직 방향에 대해 완전히 커버하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    바 커터를 고정하고 및 바 커터의 절삭 에지를 코팅하기 위한 홀딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바 커터에 대해 스크린은 절삭면으로부터 소정의 거리를 두고 이격 배치되는 것을 특징으로 하는
    바 커터를 고정하고 및 바 커터의 절삭 에지를 코팅하기 위한 홀딩 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리는 1mm 내지 10mm, 1mm 내지 5mm, 및 3mm 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는
    바 커터를 고정하고 및 바 커터의 절삭 에지를 코팅하기 위한 홀딩 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스크린의 크기는 조절 가능한 것을 특징으로 하는
    바 커터를 고정하고 및 바 커터의 절삭 에지를 코팅하기 위한 홀딩 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 홀딩 장치는 바 커터를 고정하기 위한 마그넷을 갖는 4개의 열을 포함하는 것을 특징으로 하는
    바 커터를 고정하고 및 바 커터의 절삭 에지를 코팅하기 위한 홀딩 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    2개의 열은 양면 연삭 바 커터를 적재하는 데 제공되고, 다른 2개의 열은 3면 연삭 바 커터의 적재를 위해 제공되는 것을 특징으로 하는
    바 커터를 고정하고 및 바 커터의 절삭 에지를 코팅하기 위한 홀딩 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 홀딩 장치는 크기의 조절이 가능한 측방향 외부 금속 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는
    바 커터를 고정하고 및 바 커터의 절삭 에지를 코팅하기 위한 홀딩 장치.
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