KR19990082327A - 카바이드 절삭 인서트의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
절삭 공구의 인서트는 이 인서트를 절삭 공구에 위치시키기 위해서 미리 선택된 크기와 형상의 제2 리세스를 구비하고 성형된 경질의 내화 복합물 인서트의 제1 리세스 내에 장착된 절삭날을 구비한다. 바람직한 절삭날은 다이아몬드이고, 경질의 내화 복합물은 코발트 결합제를 함유한 텅스텐 카바이드인 것이 바람직하다.
Description
카바이드 절삭날 또는 다이아몬드 절삭날을 탑재한 카바이드 인서트를 사용하는 절삭 공구는 오래전부터 공지되어 있다. 그러나, 다이아몬드 절삭날을 탑재한 절삭 공구의 제조에 있어서, 다이아몬드를 인서트에 부착시키거나 절삭 공구의 절삭날, 특히 톱날 및 그와 같은 것에 부착시키는 것은 많은 어려움이 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 다이아몬드의 경우에 장기간 사용하는 데 있어서 절삭날에 대한 접착력을 유지하는 것이 어렵다.
톱날과 같은 절삭 공구에 다이아몬드를 결합하고자 하는 시도가 여러번 있었다. 예컨대, 미국 특허 제3,162,187호는 내부에 다이아몬드가 내재된 적당한 메시로 이루어진 텅스텐 또는 텅스텐 카바이드를 사용하는 것을 개시한다. 다이아몬드 내재 매트리스는 강철 보강 부재의 양쪽에 위치하고, 그 강철 보강 부재는 다이아몬드 내재 매트리스를 강철 인서트에 결합시키기 위해서 미리 선택된 온도에서 로(furnace) 내에 위치시킨다. 그 후, 마무리된 인서트는 절삭 공구의 적당한 홈 내에 삽입되는 데, 강철 텅스텐 다이아몬드 인서트는 적소에 브레이징된다.
미국 특허 제3,122,030호는 단부에 다이아몬드 톱니를 구비한 회전식 톱날 조립 방법을 개시하는 데, 절삭부는 매트리스에 걸쳐 거의 균일하게 분산된 분쇄 또는 조각난 다이아몬드를 내재한 금속 매트리스로 구성된다. 매트리스는 톱날의 톱니에 결합된 두 개의 강철 러그 사이에 삽입된다.
또한, 미국 특허 제3,110,579호는 다이아몬드 절삭날의 톱날을 개시하는 데, 상기 톱날의 절삭 요소는 황동 및 철의 혼합물과 같은 매트리스 재료 내에 매입 및 산포된 다이아몬드 그릿(grit)으로 구성된다. 절삭 부재는 홈 내에 결합된 다이아몬드 절삭 부재와 함께 날의 홈 내에 삽입된다.
본 발명은 절삭 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면 사출 성형 카바이드 인서트(injection molded carbide insert)의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 카바이드 인서트의 제조 단계를 보여주는 블록 다이아그램이고,
도 2는 사출 성형 인서트의 상부측의 절삭날 수납용 리세스를 보여주는 본 발명의 바람직한 일실시예의 사시도이며,
도 3은 도2의 사출 성형 인서트를 180도 뒤집어 인서트의 상부측에 절삭날의 수납용 리세스를 보여주는 사시도이며,
도 4는 인서트의 절삭날 리세스 내에 수납된 절삭날을 구비한 도 2 및 도 3의 인서트의 사시도이다.
본 발명의 목적은 절삭 공구용 개량된 절삭날을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 절삭 공구용 개량된 다이아몬드 절삭날을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 절삭 공구용 사출 성형 카바이드 인서트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 인서트의 양쪽에 미리 선택된 크기의 두 개의 리세스를 구비한 절삭 공구용 사출 성형 카바이드 인서트를 제공하는 것으로, 두 개의 리세스 중 하나는 절삭 공구의 절삭날의 연부를 수납하고 다른 하나는 다이아몬드 절삭날을 수납한다.
보다 구체적으로 말하면, 본 발명은 스프레이로 건조된 경질의 내화 복합물을 포함하는 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 성형기로 이송하는 단계; 상기 혼합물을 절삭날용 제1 리세스와 절삭 공구에 부착되는 제2 리세스를 구비하는 미리 선택된 절삭날 인서트 형상으로 성형하는 단계; 절삭날 인서트를 소결시키는 단계; 제1 리세스에 절삭날을 위치시키는 단계; 그리고 절삭날을 제1 리세스에 브레이징하는 단계를 포함하는 절삭 공구용 절삭날 인서트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
바람직하게는, 절삭날은 다이아몬드 절삭날이며, 혼합물은 코발트 결합제를 함유한 텅스텐 카바이드를 포함한다.
하기에 본 발명의 실시예는 본 발명을 한정하려는 것이 아니고, 하기에 개시된 바에 의해서 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경이 가능함을 당업자가 알 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참고로 후술의 기재를 참고하면 더 잘 이해될 것이다.
도 1을 참조하면, 주성분이 파라핀인 약 4 내지 6 중량부의 밀랍(1), 약 2 내지 4 중량부의 폴리프로필렌(2), 90 내지 94 중량부의 스프레이 건조 파우더(3)를 도면 번호 10으로 나타낸 시그마형 혼합기(sigma-type mixer)와 같은 혼합기에 섞는다. 보통, 스프레이 건조 파우더(3)는 텅스텐 카바이드와 같은 경질의 내화 복합물과, 코발트 및 밀랍과 같은 금속성 결합제의 혼합물로서, 코발트는 파우더(3)의 3 내지 25 중량%이다. 상기 성분들은 1 내지 3시간 동안 약 150 내지 200℃ 온도에서 완전히 혼합한다. 상기 혼합물은 대기 온도로 냉각된 이후, 널리 공지된 제립기(granulator)(12)에서 보통 1/8"(0.32cm) 이하의 입경으로 입상화된다. 이러한 혼합물은 사출 성형기(20)로 이송된다. 도 2, 3 및 4에 도시된 바와 같은 성형품(52)이 얻어지도록, 사출 성형기(20)는 미리 선택된 크기 및 형태의 다이를 구비한다. 성형 단계는 약 150 내지 200℃, 주로 약 170℃의 온도에서 12,000 내지 15,000 psi(8.4 x 106내지 1.1 x 107kgm/m2) 압력으로 수행된다. 생형 상태(green condition)로 얻어진 성형품은 40 내지 60℃의 온도로 유지되는 분리 탱크(de-binding tank)(30)에 보내지는 데, 상기 탱크에서 재순환하는 용매, 주로 나프타에 의하여 밀랍은 제거된다. 그 후, 밀랍이 제거된 성형품은 대략 6 내지 12시간 동안 대략 150 내지 500℃의 온도로 로(40)에서 수행되는 열적 분리 작업부(thermal debinding operation)로 이송된다. 열적 분리 작업이 수행된 제품은 별도의 소결노(40a)로 이송되거나 로(40)에 잔류하면서 소결 온도까지 가열된다. 분리된 성형품의 소결은 약 1400℃까지 온도에서 발생하며, 상기 온도는 열적 분리 온도로부터 분당 1 내지 10℃의 비율로 대략 1400℃의 온도로 단계적으로 증가한다. 그 후, 소결된 성형품(52)은 로 내부에서 대기 온도로 냉각 및 분리 이후, 보통 그릿 블라스팅(grit blasting)에 의해서 세정된다. 그 후, 소결 성형품(52)은 도 2에서 제1 리세스(54)에 절삭날을 용이하게 수납할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 최종 소결 사출 성형품은 절삭날을 수납하도록 미리 선택된 크기 및 형태의 리세스(54)와, 상기 리세스(54) 반대쪽에 있는 제2 리세스(56)를 구비한다. 제2 리세스(56)는 절삭 공구(도시 안됨)의 외주변 연부를 수납하도록 형태 및 크기가 정해진다.
도 4에 도시한 바와 같이, 다이아몬드, 즉 종래 널리 알려진 다결정 다이아몬드(PCD) 또는 화학 증착법(CVD)에 의해 제조된 다이아몬드와 같은 절삭날(58)은 리세스(54) 내에 수납된다. 예컨대, 절삭날(58)은 다결정 질화 붕소 또는 그와 같은 것일 수 있다. 그 후, 절삭날(58)은 절삭날 또는 인서트(52)의 제1 리세스(54)에 끼워질 수 있도록 미리 선택된 크기로 절삭된다. 절삭날(58)은 널리 공지된 수단, 특히 은을 기재로 하는 합금으로 이루어진 브레이징 재료 또는 그 균등물을 사용하는 브레이징에 의해 리세스(54) 내에 도면 번호62로 나타낸 바와 같이 결합된다.
본 발명의 사상 및 원리로부터 벗어나지 않고 도시 및 기재된 특정 실시예에 대해 여러 가지의 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있다.
Claims (25)
- 절삭 공구용 절삭날 인서트(52) 제조 방법으로서,a) 경질의 내화 복합물(3)을 포함하는 혼합물을 준비하는 단계와;b) 상기 혼합물을 성형기(20)로 이송하는 단계와;c) 상기 혼합물을 절삭날(58)용 제1 리세스 및 절삭 공구의 외주변에 수납되는 제2 리세스(56)를 구비하는 미리 선택된 절삭날 인서트 형상으로 성형하는 단계와;d) 상기 절삭날 인서트(52)를 소결시키는 단계와;e) 상기 절삭날(58)을 제1 리세스(54) 내에 배치시키는 단계와;f) 상기 절삭날(58)을 제1 리세스(54) 내에서 브레이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 절삭날(58)은 다이아몬드 절삭날인 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 경질의 내화 복합물(3)은 텅스텐 카바이드와 코발트를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 코발트는 내화 복합물 혼합물(3)의 3 내지 25 중량%인 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 혼합물은 밀랍(1)과 폴리프로필렌(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 혼합물은 4 내지 6 중량부의 밀랍(2), 2 내지 4 중량부의 폴리프로필렌(2) 및 90 내지 94 중량부의 경질의 내화 복합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 내화 복합물(3)은 금속 결합제를 함유하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 밀랍(1)은 파라핀인 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 경질의 내화 복합물(3)은 텅스텐 카바이드를 함유하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 혼합물의 준비 단계는 1 내지 3시간 동안 150 내지 200℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 혼합물로부터 밀랍을 소결 전에 제거시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 혼합물을 성형기(20)로 이송하기 전에 입상화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 입상화 단계에서 혼합물은 입경이 1/8"(0.32cm) 이하가 되는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 성형기(20)는 사출 성형기인 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 성형기(20)는 대략 12,000 내지 15,000 psi (8.4 x 106내지 1.1 x 107kgm/m2) 의 압력으로 작동되는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 밀랍이 실질적으로 제거될 때까지 40 내지 60℃에서 분리 용매로 분리 탱크(30)에서 분리시키는 단계를 포함하고, 상기 분리 단계는 소결전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 용매는 나프타인 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 소결 단계 이전에 열적 분리 단계를 포함하고, 상기 열적 분리 단계는 6 내지 12시간 동안 150 내지 500℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 소결 단계는 분당 1 내지 10℃의 속도로 온도가 단계적으로 증가하여 1400℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트 제조 방법.
- 톱날용 절삭날 인서트로서,절삭날(58) 수납용 제1 리세스와, 상기 인서트를 톱날에 위치시키기 위해 미리 선택된 크기 및 형상의 제2 리세스(56)를 구비한 성형된 카바이드 인서트(52)와,상기 제1 리세스(54) 내에 브레이징된 절삭날(58)을 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트.
- 제20항에 있어서, 상기 절삭날(58)은 다이아몬드 절삭날인 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트.
- 제20항에 있어서, 상기 사출 성형 카바이드(52)는 텅스텐 카바이드인 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트.
- 제22항에 있어서, 상기 성형 카바이드는 코발트를 함유하는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트.
- 제20항에 있어서, 상기 제1 리세스(54)는 상기 인서트(52)의 일측에, 상기 제2 리세스(56)는 상기 제1 리세스(54)의 반대측에 위치되는 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트.
- 제20항에 있어서, 상기 성형 카바이드 인서트(52)는 사출 성형 카바이드 인서트인 것을 특징으로 하는 절삭날 인서트.
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