KR20020017908A

KR20020017908A - 구멍뚫기공구

Info

Publication number: KR20020017908A
Application number: KR1020010017012A
Authority: KR
Inventors: 스즈키가츠유키; 카와노세이고
Original assignee: 아끼모토 유미; 미츠비시 마테리알 가부시키가이샤; 고야나기 가즈오; 엠엠씨 코벨코 툴 가부시키가이샤
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-03-07
Also published as: JP2002144125A; EP1184114B1; US20020044843A1; EP1184114A3; DE60106829D1; EP1184114A2; DE60106829T2

Abstract

고경도재 가공시의 공구의 구멍뚫기가공 정밀도와 공구수명을 향상시킨다.

드릴(1)의 공구본체(2)의 재질은 (10±2wt%)Co-(0.75±0.25wt%)Cr₂C₃-(나머지)WC조성의 초경합금으로, WC의 평균입경이 0.1∼1.0㎛이고, 선단면(7)의 절삭날(8)의 반경방향 경사각을 -5°∼-10°의 음각으로 설정했다. 공구본체(2)의 외주에 나선각5∼15°의 칩배출홈(6)을 형성한다. 공구본체의 랜드부(10)와 칩배출홈(6)의 홈폭비를 0.9∼1.1의 범위로 했다. 공구본체(2)의 선단각을 125°∼135°로 하고, 코어두께가 드릴외경을 D로 해서 0.38D∼0.42D로 한다. 공구본체(2)는 TiAlN의 코팅층으로 피복한다.

Description

구멍뚫기공구{DRILLING TOOL}

본 발명은 예를 들면 경도가 40HRC이상인 고경도 강재에 구멍뚫기가공하기에적합한 드릴 등의 구멍뚫기공구에 관한 것이다.

종래, 냉간다이스강 등의 금형에 구멍뚫기가공 등을 행하는 경우, 구멍뚫기가공후에 열처리하고 있기 때문에, 일반 강용 공구를 이용해서 가공할 수 있었지만, 최근에는 금형가공의 공기단축에 의한 비용절감의 요청 등에 의해, 가공용 강재를 열처리후에 구멍뚫기가공을 행하는 방법이 증대하고 있다. 이 경우, 열처리후의 구멍뚫기가공시에 방전가공 등을 이용하면 가공능률이 낮기 때문에, 예를 들면 40∼60HRC정도, 최대 70HRC정도의 고경도강재를 가공가능한 고경도 강용 드릴을 이용해서 구멍뚫기가공 등을 행하도록 되고 있다.

이 경우, 이들 드릴은 모두 가공구멍의 깊이(L)와 드릴외경(D)의 가공구멍비 L/D가 3이하의 얕은 구멍용으로 이용되고 있다. 이러한 기술로서 예를 들면 일본국 특허공개 평성7-80714호 공보나 특허공개 평성7-112311호 공보 등에 개시된 것이 있다.

종래의 드릴에 의하면, 40HRC를 초과하는 고경도 강재가공용 드릴에서는, 드릴본체의 선단절삭날이 피삭가공시에 마모하거나 티핑이나 결손 등을 일으키기 쉽고 절삭날의 마모가 현저히 진행되어 공구수명이 짧다라는 결점을 갖고 있다. 이 때문에, 일반강 가공용 통상의 드릴은 칩배출홈의 나선각이 20∼30°정도이지만, 상술한 공지문헌기재와 같은 고경도 강재가공용 드릴에서는 나선각 10∼20°정도의 약한 나선구조를 채용하고, 또 코어두께를 두껍게 해서 드릴외경을 D로 했을 때 코어두께 0.3D이상으로 하거나 또는 이들 구성을 조합함으로써 공구강성을 높혀 공구수명을 유지하도록 하고 있다.

그런데, 상기와 같은 고경도 강재의 구멍뚫기가공에 있어서, 예를 들면 후공정에서 가공구멍의 마무리가공을 행하는 경우에는 상기 고경도강재용 드릴에 의한 구멍뚫기가공은 예비 구멍뚫기가공이 되고, 그 때문에 공구수명외에 그 구멍뚫기가공 정밀도에 대해서 높은 정밀도가 요구된다. 그러나, 상술한 공구강성을 높이기 위한 구성은 코어두께를 크게 해서 칩배출홈의 나선각을 완만하게 하면 절삭날결손이나 공구절손을 발생시키기 어렵게 되지만, 절삭저항이 커져서 절삭성이 저하하여 가공구멍정밀도를 악화시킨다라는 결점이 있다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여, 가공정밀도를 손상시키지 않고 공구수명을 향상할 수 있도록 한 구멍뚫기공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 드릴의 선단면도이다.

도 2는 실시형태에 따른 드릴의 날부의 측면도이다.

도 3은 실시형태에 따른 드릴의 축 직교단면도이다.

도 4는 실시형태에 따른 드릴의 측면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 제1시험결과를 나타낸 도이다.

도 6은 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 제2시험결과를 나타낸 도이다.

도 7은 본 발명의 실시예와 비교예에 대한 제3시험결과를 나타낸 도이다.

(부호의 설명)

1:드릴(구멍뚫기공구) 2:공구본체

4:날부 6:칩배출홈

8:절삭날 14:코어두께

16:코팅층

본 발명에 따른 구멍뚫기공구는 기본적으로, 축선둘레로 회전되는 공구본체의 외주에 회전축선둘레로 나선형 칩배출홈을 형성하는 동시에, 이 칩배출홈의 회전방향을 향하는 벽면과 선단여유면의 능선부에 절삭날을 형성한 구멍뚫기공구에 있어서, 상기 절삭날의 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있는 동시에, 상기 공구본체의 선단각이 125°∼135°의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

절삭날의 반경방향 경사각이 이 범위이면 절삭저항과 절삭날 결손을 억제하여 양호한 절삭성을 확보할 수 있다. 탄소강 등의 일반강의 구멍뚫기가공이면 반경방향 경사각이 포지티브이어도 절삭가능하지만, 40HRC이상과 같은 고경도 강재에서는 반경방향 경사각이 -5°보다 크면 절삭날 결손을 발생시키기 쉽고 -10°보다 작으면 절삭저항이 증대해서 구멍뚫기가공 정밀도불량을 야기시킨다.

또 공구본체의 선단각이 125°보다 작으면 고경도강의 구멍뚫기가공에서는 진동이 발생하기 쉬워 절삭날이 완전히 피삭재에 박힐 때까지의 불안정 절삭영역이 길고, 135°를 초과하면 박힘이 나쁘고 어느 경우에나 구멍의 정밀도가 불량하게 된다.

그리고, 본 발명에서는, 이러한 구멍뚫기공구에 있어서, 이하에 설명하는 복수의 특징을 개별적으로 또는 서로 조합해서 구비하고 있다.

먼저 제1특징으로서, 공구본체의 홈폭비를 0.9∼1.1의 범위로 설정하고 있다.

이 홈폭비가 0.9보다 작으면 공간감소에 의해 칩막힘을 일으키고, 1.1을 초과하면 공구강성저하를 초래하고, 어느 경우에나 구멍의 정밀도의 불량과 공구손상을 일으킨다.

또, 제2특징으로서, 공구본체의 코어두께가 절삭날 외경을 D로 해서 0.38D∼0.42D로 설정되어 있다.

판두께가 0.38D보다 작으면 공구의 굽힘강성이 부족하고, 0.42D를 초과하면 칩배출홈의 공간이 불충분하여 칩막힘에 의한 절삭저항증대를 일으키고, 어느 것이나 구멍정밀도불량과 공구수명저하를 초래한다.

또, 제5특징으로서, 칩배출홈의 나선각이 5°∼15°로 설정되어 있다. 나선각이 5°보다 작으면 절삭성과 칩배출성의 저하에 의한 공구결손을 야기하고, 15°를 초과하면 나선의 강성 부족에 의해 구멍정밀도 불량이 된다.

또 제4의 특징으로서, 공구본체의 재질을 초경합금으로 하는 동시에, WC의 평균입경을 0.1∼1.0㎛로 하고 있다.

평균입경이 작은 WC를 이용한 초경합금을 재질로 함으로써, 절삭날의 절삭성을 향상시키는 수단의 하나로서의 반경방향 경사각을 양각방향으로 크게 설정하는 것이 가능하고, 인성과 내결손성이 우수하여 구멍뚫기가공 정밀도와 공구수명을 향상시킬 수 있다.

또 제5특징으로서, 공구본체는 적어도 칩배출홈을 갖는 영역이 고경도재료의 박막으로 코팅되어 있다. 이러한 고경도재료의 박막으로서는 예를 들면 Ti계 화합물 등을 들 수 있다.

고경도재료의 박막으로서 예를 들면 질화물인 TiAlN을 피복함으로써 칩과의 마찰저항이 경감되고 절삭토오크나 트러스트 등의 하중을 저감하는 효과가 있고, 그 결과로서 절삭날의 내결손성이 향상하여 공구수명의 연장이 꾀해진다.

또, 제6의 특징으로서, 공구본체의 재질은 (10±2wt%) Co-(0.65±0.25wt%) Cr-(나머지)WC 및 불가피불순물의 조성을 갖는 초경합금으로 하고 있다.

상기 고강성의 초경합금을 재질로서 채용하면, 공구본체가 고강성이 된다. 또한 WC의 평균입경이 상술한 바와 같이 0.1∼1.0㎛이면 미세입경이므로 날형 형상의 자유도가 높고 반경방향 경사각을 -5°∼-10°로 설정해도 내구성이 있고 결손을 방지할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.

도 1은 실시형태에 따른 드릴의 선단면도, 도 2는 드릴의 절삭날 선단측의 측면도, 도 3은 드릴의 날부의 축 직교단면도, 도 4는 도 1에 나타낸 드릴의 측면도이다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 본 실시형태에 따른 구멍뚫기공구로서의 드릴(1)은 공구본체(2)가 섕크부(3)와 날부(4)로 이루어진 대략 막대형상을 이루고 있고, 후술하는 바와 같이 초경합금제로 되어 있다. 드릴본체(2)의 날부(4)의 외주면(4a)에 두 개의 칩배출홈(6, 6)이 드릴본체(2)의 회전축선(O)을 중심으로 대향해서 회전대칭으로 형성되고, 회전축선(O)둘레에 비틀어져 있다.

도 1 및 도 2에 있어서, 각 칩배출홈(6, 6)의 회전방향을 향하는 선단측의 벽면(6a, 6a)과 날부(4)의 선단면(7)과의 각 교차능선부에 한 쌍의 절삭날(8, 8)이 형성되어 있다.

또, 도 1에 나타낸 공구본체(2)의 선단면(7)에 있어서, 각 절삭날(8)은 회전축선(O)으로부터 지름방향 외측을 향하는 대략 직선형상의 중심측 절삭날(8a)과, 중심측 절삭날(8a)에 대해서 둔각을 이루도록 회전방향 후방측으로 만곡해서 지름방향 외주단가장자리까지 연장하는 대략 직선형상의 외주측 절삭날(8b)로 각각 형성되어 있다. 절삭날(8)은 도면에서는 중심측 절삭날(8a)과 외주측 절삭날(8b)과의 접속영역이 원호형상으로 만곡해서 원활하게 접속되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 접속부가 둔각(예를 들면 150°∼170°)의 핀각으로 굴곡되어 접속되도록 해도 좋다.

날부(4)의 선단면(7)은 회전축선(O)과의 교차점을 정점으로 해서 그 양측에지름방향 외측을 향함에 따라 공구본체기단측으로 경사하는 한 쌍의 랜드부(10, 10)가 회전대칭으로 형성되어 있다. 각 랜드부(10)는 절삭날(8)의 여유면을 구성하고, 절삭날(8)에 교차하는 측의 회전방향 전방영역이 비교적 작은 포지티브의 여유각(α1)을 갖는 2번 여유면(11)으로 되고, 그 회전방향 후방옆에 비교적 큰 포지티브의 여유각(α2)(＞α1)을 갖는 3번 여유면(12)이 형성되고, 또한 그 회전방향 후방에 여유각(α2)보다 큰 여유각(α3)을 갖는 시닝면(13)을 갖고 있다.

또, 도 1 등에서는 선단면(7)의 여유면은 2번 여유면(11)과 3번 여유면(12)의 평면 여유면(쓰리 경사날형)으로 형성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고 원추여유면형상 등 적절한 여유면 형상으로 구성해도 좋다.

각 칩배출홈(6)의 선단측벽면(6a)이 외주측 절삭날(8b)의 경사면을 구성하고, 한 쪽의 랜드부(10)의 2번 여유면(11)과 다른 쪽의 랜드부(10)의 시닝(13)사이의 단차면(13a)이 공구본체 기단측으로 연장하여 중심측 절삭날(8a)의 여유면을 구성한다.

그리고 각 2번 여유면(11)의 외주측 단가장자리는 3번 여유면(12)의 외주측 단가장자리(12a)보다 지름방향 외측으로 돌출해서 소폭의 마진(11a, 11a)을 구성하고, 각 마진(11a)은 각각 칩배출홈(6)을 따라 날부(4)의 외주면(4a)에 연장해서 형성되어 있다. 한 쌍의 마진(11a, 11a)의 회전방향 선단측의 절삭날(8, 8)의 단가장자리사이의 거리가 날부(4)의 최대 외경(절삭날 외경)(D)을 형성한다. (도면참조)

또, 도 1, 3에 있어서, 각 칩배출홈(6)의 중심축선(O)을 중심으로 하는 원호형상의 거리를 La로 하고, 랜드부(11)의 외주의 원호형상의 거리를 Lb로 한 경우,홈폭비 La/Lb는 0.9∼1.1의 범위로 설정되어 있다. 여기에서, 홈폭비가 0.9보다 작으면 칩배출홈(6)의 폭이 작아져서 칩배출성을 저하시켜 칩막힘을 발생시키는 결점이 있고, 홈폭비가 1.1보다 크면 칩의 배출성은 향상하지만 드릴(1)의 공구강성이 저하하고, 어느 경우에나 구멍뚫기가공 정밀도의 불량과 공구결손을 일으키기 쉬운 결점이 있다.

도 1 및 도 3에서 나타내듯이, 랜드부(10, 10)는 한 쌍의 칩배출홈(6, 6)으로 나뉘어지고, 랜드부(10, 10)사이의 중앙부를 이루는 코어두께(14)는 한 쌍의 절삭날(8, 8)의 단가장자리사이의 절삭날 외경을 D 로 해서, 0.38D∼0.42D의 범위로 설정되어 있다. 코어두께(14)가 0.38D보다 작으면 공구본체(2)의 굽힘강성이 낮아지고, 0.42D보다 크면 절삭배출홈(6)의 깊이가 얕아서 공간이 불충분하게 되어 칩막힘에 의한 절삭저항이 증대해서 절삭날(8)의 결손이나 마모를 초래하고, 어느 경우에나 구멍정밀도가 나빠지는 동시에공구수명이 짧아진다라는 문제가 있다.

또 날부(4)의 각 칩배출홈(6)은 공구본체(2)의 선단측에서 기단측을 향해 회전축선(O)의 둘레에 회전방향 후방으로 점차 비틀려 있고, 도 2에 나타내듯이 회전축선(O)에 대한 측면에서 볼때의 나선각(θ)이 5°∼15°로 설정되어 있다. 이 나선각(θ)이 5°보다 작으면 경사면(6a)을 포함하는 칩배출홈(6)의 경사가 작아져서 절삭성이 저하하는 데다가 절삭날(8)에 의한 회전절삭으로 발생하는 칩의 생성방향보다 경사가 작기 때문에 칩배출성이 저하해서 절삭저항이 증대하므로 절삭결손이 발생하기 쉽다. 또 15°를 초과하면 비틀림강성 부족을 초래하여 특히 고경도 강재의 구멍뚫기가공시에 구멍정밀도 불량을 일으키게 된다.

또, 도 2에 나타낸 공구본체(2)의 선단면(7)에 있어서, 2번 여유면(11, 11)에 있어서 한 쌍의 절삭날(8, 8)을 따라 그 연장선이 교차해서 이루는 선단면(7)의 선단각(γ)은 125°∼135°의 범위로 설정되어 있다. 선단각(γ)이 125°미만이면 특히 고경도 강재의 구멍뚫기가공시에 진동이 발생하기 쉽고 절삭날(8)의 외주 단가장자리가 피삭재에 박히는 동안 불안정한 절삭영역이 길고, 135°를 초과하면 박힘성이 나빠 어느 경우에나 구멍의 정밀도 불량이 된다.

그리고 도 1에 있어서, 절삭날(8)의 반경방향 경사각(β)은 특히 외주측 절삭날(8b)의 영역에서 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있다. 각도(β)가 -5°보다 크면 절삭날 결손을 일으키기 쉽고, -10°보다 작으면 절삭저항에 의해 구멍위치 정밀도 불량이 되는 결점이 있다.

또한 실시형태에 의한 공구본체(2)는 적어도 절삭날(8)의 영역 또는 날부(4), 실시형태에서는 공구본체 전체의 재질이 초경합금으로 이루어지고, 그 조성은 바람직하게는 (10±2wt%)Co-(0.65±0.25wt%)Cr-(나머지)WC 및 불가피불순물로 이루어져 있다. 이 조성의 초경합금은 주성분을 이루는 WC(텅스텐 카바이트)의 평균입경이 0.1∼1.0㎛로 되어 있다.

종래의 초경합금 드릴은 조성이 9%Co-8.1%TiC-9.9%TaC-1.1NbC-잔WC로 이루어지고, 그 주성분을 이루는 WC는 그 입자의 평균입경이 2∼3㎛정도로 되어 있고, 그 때문에 절삭날의 반경방향 경사각이 -25°이하가 아니면 결손하기 쉽고 그 반경방향 경사각의 작은 각도때문에 절삭성이 불충분했다.

그 점, 본 실시형태에 따른 드릴(1)에 의하면, WC의 평균입경을 더욱 미세하게 함으로써 종래의 것보다 양방향으로 큰 반경방향 경사각 -5°∼-10°을 설정할 수 있고, 절삭날(8)의 절삭성을 향상시킬 수 있는 데다가 성형시 날형을 변화시키기 쉽고, 내결손성을 유지할 수 있게 된다.

또한 날부(4)의 표면에는 도 3에 나타내듯이 티탄계 화합물, 예를 들면, TiAlN(티탄알루미나이트라이드) 등의 고경도재료로 이루어진 초경질박막의 코팅층(16)이 피복되어 있다. 이것에 의해 더욱 절삭날(8)의 내결손성과 내마모성을 향상할 수 있어 구멍뚫기가공정밀도와 공구수명의 향상에 기여한다.

본 실시형태에 따른 드릴(1)은 상술한 구성을 갖고 있고, 예를 들면 미리 열처리를 실시한 후의 경도가 예를 들면 40HRC이상의 고경도재를 피삭재로 해서 구멍뚫기가공할 경우, 드릴(1)의 공구본체(2)를 회전축선(O)둘레에 회전시키면서 회전축선(O)방향으로 보내어 피삭재에 절삭하면, 날부(4)의 선단각이 125°∼135°의 범위로 설정되어 있으므로, 피삭재가 고경도이어도 박힘이 좋고 강성도 있고, 절삭날(8,8)이 결손하는 일없이 피삭재에 진입한다. 게다가 절삭날(8)을 구성하는 WC의 평균입경이 0.1∼1.0㎛로 작고 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 범위의 작은 음각으로 되어 있으므로, 절삭날 결손을 억제하여 절삭저항도 작아 양호한 절삭성을 확보할 수 있다.

또 코어두께도 0.38D∼0.42D의 범위로 설정되어 있으므로 공구본체(2)의 공구강성이 높아 칩배출홈의 공간도 충분히 확보할 수 있다.

절삭날(8)로 생성된 칩은 피삭재가 고경도용 다이스강 등이므로 미세하게 분단되고, 코일모양으로 길게 연장하는 일없이, 칩배출홈(6)의 나선각이 5°∼15°의비교적 작은 값이어도 홈폭비가 0.9∼1.1의 범위로 되어 있는 것으로서 칩이 막히기 어렵고, 칩배출성 저하에 의한 공구본체(2)의 결손을 일으키지 않고, 공구강성저하에 의한 구멍정밀도불량을 억제할 수 있다.

상술과 같이 해서 본 실시형태에 의한 드릴(1)에 의하면, 종래예와 동일정도의 L/D=3이하 정도의 얕은 구멍가공을 경도 40HRC이상의 고경도강재로 실시한 경우라도, 가공구멍의 진원도가 높아서 확대값이 작고 면거칠기도 양호하므로 구멍정밀도가 높고, 또한 절삭날(8)의 결손을 억제해서 공구수명을 향상시킬 수 있다.

(실시예)

다음에 본 발명의 실시예를 이용해서 행한 절삭시험에 대해서 설명한다.

시험샘플은 기본구성을 상술한 실시형태에 의한 드릴(1)과 동일구성을 구비한 것으로 표 1에 나타내듯이 실시예A, B와 비교예C, D, E를 준비했다.

실시예A, B는 모두 Z10(초경합금=(10±2wt%)Co-(0.65±0.25wt%)Cr-(나머지)WC 및 불가피불순물)로 WC의 평균입경1.0㎛로 한 것을 재질로 하고, 코어두께(14), 홈폭비, 절삭날(8)의 반경방향 경사각(β), 선단각(γ), 나선각(θ)을 표 1기재의 것으로 하고, 비교예C에 대해서는 재질이 M20(초경합금=9wt%Co-8.1wt%TiC-9.9wt%TaC-1.1wt%Nbc-잔WC)로 평균입경2㎛인 것외에는 실시예와 동일하고, 비교예D는 절삭날의 반경방향 경사각이 -15°, 선단각이 120°인 것이외에는 상기 수치범위내이고, 비교예E는 코어두께가 0.25D, 나선각이 30°인 것이외에는 상기 수치범위내이다.

피삭재는 냉각다이스강(SKD11)을 열처리한 것을 이용했다. 열처리후의 경도는 60HRC이다.

	재종 (ISO분류)	코어두께	홈폭비	반경방향 경사각	선단각	나선각
실시예A	Z10	0.40D	1.0:1	-7°	130°	10°
실시예B	Z10	0.38D	1.1:1	-7°	130°	10°
비교예C	M20	0.40D	1.0:1	-7°	130°	10°
비교예D	Z10	0.40D	1.0:1	-15°	120°	10°
비교예E	Z10	0.25D	1.0:1	-7°	130°	30°

먼저 제1시험으로서 공구재 종류의 차이에 의한 공구수명을 비교하는 시험을 행했다.

샘플로서 실시예A, B와 비교예C를 이용하고, 시험조건으로서 절삭날 외경(D)을 φ3mm, 절삭속도 10m/min, 이송 0.04mm/rev, 가공깊이 9mm(L/D=3)로 피삭재를 관통시키는 것으로 하고, 절삭유제는 수용성 에멀젼(10%희석)을 이용했다.

실시예A, B, 비교예C는 각각 2개 이용해서 절삭하고, 가공결과는 도 5에 나타낸 것으로 되었다.

실시예A는 약 140구멍, 실시예B는 120∼110구멍을 뚫을 수 있고, 가공후의 날부(4)에 정상 마모가 발생한 상태로 되어 있었다. 이에 반해 비교예C는 30구멍 전후로 절손되고, 공구수명의 차이가 명확하게 생겼다.

제2시험으로서 반경방향 경사각과 선단각의 차이에 의한 가공구멍 정밀도를 비교하는 시험을 행했다.

샘플로서 실시예A와 비교예D를 이용하고, 시험조건으로서 절삭날 외경(D)을 Φ10mm, 가공깊이 30mm(L/D=3)로 피삭재를 관통시키는 것으로 하고, 절삭유제는 수용성 에멀젼(10%희석)을 이용했다.

실시예A, 비교예D는 각각 3개 이용해서 절삭하고, 가공결과는 도 6에 나타낸 것으로 되었다.

(a)확대값비교

먼저 이송을 0.10mm/rev(일정)로 해서 절삭속도를 1∼20m/min까지 점차 확대시키고(도 6의 (a)의 상도참조), 또 절삭속도를 20m/min(일정)로 해서 이송을 0.10mm/rev까지 점차 증대시키고(도 6의 (a)의 하도참조) 각각 가공구멍의 확대값을 측정했다.

전체적으로 실시예A보다 비교예D의 쪽이 확대값의 불규칙이 크다. 비교예D는 상도에서 절삭속도 20m/min일 때, 하도에서 이송 0.10mm/rev일 때 각각 절손했다.

(b)면거칠기비교

이송을 0.10mm/rev(일정)로 해서 절삭속도를 1∼20m/min까지 점차 증대시키고(도 6의 (b)상도참조), 또 절삭속도를 20m/min(일정)로 해서 이송을 0.10mm/rev까지 점차 증대시켜서(도 6의 (b)의 하도참조) 각각 가공구멍의 확대값을 측정했다.

전체적으로 실시예A보다 비교예D의 쪽이 면거칠기의 불규칙이 크다. 비교예D는 도 6의 (b)상도에서 절삭속도 20m/min일 때, 도 6의 (b)의 하도에서 이송 0.10mm/rev일 때 각각 절손했다.

(c)진원도비교

이송 0.10mm/rev(일정)으로 하고 절삭속도를 1∼20m/min까지 점차 증대시키고(도 6의 (c)상도참조), 또 절삭속도를 20m/min(일정)로 해서 이송을 0.10mm/rev까지 점차 증대시켜서(도 6의 (c)하도참조) 각각 가공구멍의 확대값을 측정했다.

전체적으로 실시예A보다 비교예D의 쪽이 진원도가 나빴다. 비교예D는 도 6의 (c)상도에서 절삭속도20m/min일 때, 도 6의 (c)하도에서 이송 0.10mm/rev일 때 각각 절손했다.

제3시험으로서 여유면 마모량과 확대값의 추이를 비교하는 시험을 행했다.

샘플로서 실시예A와 비교예E를 이용하고, 시험조건으로서 피삭재를 SKD61로 열처리후의 경도 50HRC이고, 절삭외경(D)을 φ10mm, 절삭속도 30m/min, 이송 0.10mm/rev, 가공깊이 30mm(L/D=3)으로 피삭재를 관통시키는 것으로 하고, 절삭유제는 수용성 에멀젼(10%희석)을 이용했다.

(a)여유면 마모량

실시예A에서 100구멍 전후 천공했을 때의 여유면 마모량(약 0.39mm)과 비교예에서 22구멍 전후 천공했을 때의 여유면 마모량이 대략 동등하게 되었다. 이 상태에서 둘다 정상마모가 보여지고 절손은 발생하지 않는다. 실시예A는 비교예E의 약 3.5배의 공구수명을 확인할 수 있었다.

(b)확대값

확대값은 비교예E보다 실시예A의 쪽이 매우 양호하고, 비교예E에서는 30구멍 정도로 절손했지만, 실시예A에서는 100구멍 이상 천공할 수 있었다.

상술한 제1에서 제3시험결과에 의해 본 실시예는 가공구멍 정밀도와 공구수명을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 특히 공구재질, 반경방향 경사각, 선단각, 코어두께, 나선각이 구멍정밀도와 공구수명의 향상에 크게 기여하는 것을확인할 수 있었다.

또, 실시형태에 따른 드릴(1)은 솔리드타입으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 납땜타입, 스로어웨이타입 등 각종 드릴 등을 채용할 수 있고, 이때 적어도 절삭날(8)의 부분이 상술한 조정을 구비한 초경합금제이면 좋다.

또 피삭재는 반드시 고경도강재에 한정되는 것은 아니고 예를 들면 40HRC이하의 저경도의 피삭재의 구멍뚫기가공용에 이용해도 좋다.

또 본 발명은 드릴에 한정되는 것은 아니고 각종 구멍뚫기공구에 채용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 구멍뚫기공구는, 절삭날의 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있으므로, 절삭저항과 절삭날 결손을 억제하여 양호한 절삭성을 확보할 수 있다. 탄소강 등의 일반강의 구멍뚫기가공이면 반경방향 경사각이 포지티브이어도 절삭가능하지만, 40HRC이상과 같은 고경도 강재에서는 반경방향 경사각이 -5°보다 크면 절삭결손을 발생시키기 쉽고 -10°보다 작으면 절삭저항이 증대해서 구멍뚫기가공 정밀도불량을 야기시킨다.

또 공구본체의 선단각이 125°∼135°의 범위로 설정되어 있으므로, 고경도강의 구멍뚫기가공에서는 진동에 의한 불안정 절삭영역이 짧아지고, 박힘이 좋고 구멍의 정밀도 불량을 억제한다.

그리고, 제1특징으로서, 공구본체의 홈폭비를 0.9∼1.1의 범위로 설정했기 때문에, 칩배출홈의 공간감소에 의한 칩막힘을 억제하는 동시에, 공구강성을 확보하고, 구멍정밀도불량과 공구절손을 방지할 수 있다.

또, 제2특징으로서, 공구본체의 코어두께가 절삭날 외경을 D로 해서 0.38D∼0.42D로 설정되어 있으므로, 공구의 굽힘강성을 확보해서 칩막힘에 의한 절삭저항증대를 방지하고, 구멍정밀도불량과 공구수명저하를 방지한다.

그리고, 제3의 특징으로서, 칩배출홈의 나선각이 5°∼15°로 설정되어 있으므로, 절삭성과 칩배출성의 저하에 의한 공구결손을 억제하고, 비틀림강성을 확보해서 구멍정밀도를 유지한다.

또 제4의 특징으로서, 공구본체의 재질을 초경합금으로 하는 동시에, WC의 평균입경이 0.1∼1.0㎛이고, 상기 절삭날의 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있으므로, 절삭날의 절삭성이 좋고 고경도강의 피삭재에 대해서 반경방향 경사각을 양각방향으로 크게 설정해도 절삭날의 결손을 발생시키는 일없이 구멍가공정밀도와 공구수명을 향상시킬 수 있다.

또 제5특징으로서, 공구본체는 적어도 칩배출홈을 갖는 영역이 고경도재료의 박막으로 코팅되어 있으므로, 칩과의 마모저항을 경감하여 절삭토오크나 트러스트 등의 하중을 저감시키기 때문에 절삭날의 내결손성이 향상하여 공구본체의 내마모성도 향상할 수 있다.

또, 제6의 특징으로서, 공구본체의 재질은 (10±2wt%) Co-(0.65±0.25wt%) Cr-(나머지)WC 및 불가피불순물의 조성의 초경합금이므로, 고강성의 초경합금을 재질로서 채용하면, 공구본체가 고강성이 되어 고경도강의 피삭재에도 내구성이 있어 결손을 방지할 수 있다.

Claims

회전축선둘레로 회전되는 공구본체의 외주에 회전축선둘레로 나선형 칩배출홈을 형성하는 동시에, 이 칩배출홈의 회전방향을 향하는 벽면과 선단여유면의 능선부에 절삭날을 형성한 구멍뚫기공구에 있어서,

상기 절삭날의 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있는 동시에, 상기 공구본체의 선단각이 125°∼135°의 범위로 설정되고,

상기 공구본체의 홈폭비를 0.9∼1.1의 범위로 설정한 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제1항에 있어서, 상기 공구본체의 코어두께가 절삭날 외경을 D로 해서 0.38D∼0.42D로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제1항에 있어서, 상기 칩배출홈의 나선각이 5°∼15°로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
회전축선둘레로 회전되는 공구본체의 외주에 회전축선둘레로 나선형 칩배출홈을 형성하는 동시에, 이 칩배출홈의 회전방향을 향하는 벽면과 선단여유면의 능선부에 절삭날을 형성한 구멍뚫기공구에 있어서,

상기 절삭날의 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있는 동시에, 상기 공구본체의 선단각이 125°∼135°의 범위로 설정되고,

상기 공구본체의 코어두께가 절삭날 외경을 D로 해서 0.38D∼0.42D로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제4항에 있어서, 상기 칩배출홈의 나선각이 5°∼15°로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
회전축선둘레로 회전되는 공구본체의 외주에 회전축선둘레로 나선형 칩배출홈을 형성하는 동시에, 이 칩배출홈의 회전방향을 향하는 벽면과 선단여유면의 능선부에 절삭날을 형성한 구멍뚫기공구에 있어서,

상기 절삭날의 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있는 동시에, 상기 공구본체의 선단각이 125°∼135°의 범위로 설정되고,

상기 칩배출홈의 나선각이 5°∼15°로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
회전축선둘레로 회전되는 공구본체의 외주에 회전축선둘레로 나선형 칩배출홈을 형성하는 동시에, 이 칩배출홈의 회전방향을 향하는 벽면과 선단여유면의 능선부에 절삭날을 형성한 구멍뚫기공구에 있어서,

상기 절삭날의 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있는 동시에, 상기 공구본체의 선단각이 125°∼135°의 범위로 설정되고,

상기 공구본체의 상기 절삭날부분의 재질을 초경합금으로 하는 동시에, WC의 평균입경이 0.1∼1.0㎛인 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제7항에 있어서, 상기 공구본체의 홈폭비를 0.9∼1.1의 범위로 설정한 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제7항에 있어서, 상기 공구본체의 코어두께가 절삭날외경을 D로 해서 0.38D∼0.42D로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제7항에 있어서, 상기 칩배출홈의 나선각이 5°∼15°로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
회전축선둘레로 회전되는 공구본체의 외주에 회전축선둘레로 나선형 칩배출홈을 형성하는 동시에, 이 칩배출홈의 회전방향을 향하는 벽면과 선단여유면의 능선부에 절삭날을 형성한 구멍뚫기공구에 있어서,

상기 절삭날의 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있는 동시에, 상기 공구본체의 선단각이 125°∼135°의 범위로 설정되고,

상기 공구본체의 칩배출홈영역이 고경도재료의 박막으로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제11항에 있어서, 상기 공구본체의 홈폭비를 0.9∼1.1의 범위로 설정한 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제11항에 있어서, 상기 공구본체의 코어두께가 절삭날 외경을 D로 해서 0.38D∼0.42D로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제11항에 있어서, 상기 칩배출홈의 나선각이 5°∼15°로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구본체의 재질은 (10±2wt%)Co-(0.65±0.25wt%)Cr-(나머지)WC 및 불가피불순물의 조성을 갖는 초경합금인 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.
회전축선둘레로 회전되는 공구본체의 외주에 회전축선둘레로 나선형 칩배출홈을 형성하는 동시에, 이 칩배출홈의 회전방향을 향하는 벽면과 선단여유면의 능선부에 절삭날을 형성한 구멍뚫기공구에 있어서,

상기 절삭날의 반경방향 경사각이 -5°∼-10°의 음각으로 설정되어 있는 동시에, 상기 공구본체의 선단각이 125°∼135°의 범위로 설정되고,

상기 공구본체의 재질은 (10±2wt%) Co-(0.65±0.25wt%)Cr-(나머지)WC 및 불가피불순물의 조성을 갖는 초경합금인 것을 특징으로 하는 구멍뚫기공구.