KR20020026821A - 마모 식별부를 구비한 절삭 플레이트 - Google Patents

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Abstract

절삭 플레이트에는 마모 보호층과 인디케이터층을 포함하는 복합 코팅층이 제공된다. 인디케이터층은 주로 개방면(들)(open space)에 제공되며, 즉 방사상 플레이트의 경우 측면에, 접선 플레이트의 경우 베이스면 또는 커버면에 제공된다. 상기 인디케이터층은 민감하기 때문에 인접한 절삭 에지의 단시간 사용도 인디케이터층에 분명한 채터 마크를 남기며, 인디케이터층은 그 하부에 위치한 다른 색의 층 또는 재료가 눈에 띌 수 있도록 변색 및/또는 제거된다. 사용된 절삭 에지는 분명한 색 대비 또는 명도 대비를 통해서 곧바로 식별될 수 있다. 개방면을 인디케이터층으로서 사용하는 것은 특히 유리한데, 이는 절삭 플레이트의 가공 결과에 부정적 영향을 미치지 않으면서 낮은 내마모성의 코팅층이 제공될 수 있기 때문이다.

Description

마모 식별부를 구비한 절삭 플레이트{Cutting plate with wear indicator}
본 발명은 작업 재료를 절삭 가공하기 위한 절삭 공구에서 사용되는 절삭 플레이트에 관한 것이다.
밀링 공구와 재료를 절삭 가공하기 위한 또 다른 공구에는 종종 하나 또는 다수의 절삭 플레이트가 설치되며, 상기 플레이트는 소정의 제한된 사용 기간을 가지기 때문에 때때로 교환된다. 이 경우 단지 하나의 절삭 에지를 포함하는 절삭 플레이트는 교체된다. 다수의 절삭 에지를 포함하는 절삭 플레이트는 종종 그 플레이트 시트에서 방향 전환되며, 즉 그 때까지 아직 사용되지 않은 절삭 에지가 작업 위치로 오도록 또 다른 사용 위치에서 사용될 수 있다. 필요한 경우에는 절삭 플레이트가 다른 플레이트 시트에서도 계속 사용될 수 있으며 이 경우 상기 시트에서는 아직 사용되지 않은 해당 절삭 에지가 사용된다.
언급된 과정은, 한편으로 그 절삭 에지가 아직 사용되지 않은 절삭 플레이트가 대체되거나 방향 전환되는 것을 방지하고, 다른 한편으로는 절삭 플레이트를 교체하거나 전환할 경우 이미 사용된 절삭 에지가 사용된 것으로서 식별되지 않거나간과되는 것을 방지하기 위해, 주의를 요한다.
EP 0998259 A2 에는 복합 코팅층이 제공된 절삭 플레이트가 공지되어 있다. 정면에는 충격에 둔감한 재료가 제공되며 상기 재료는 마모를 줄이는 표면과 낮은 마찰값을 가진다. 이에 반해 개방면에는 절삭 재료 또는 복합 절삭 재료가 코팅되고 상기 재료는 정면에 코팅된 절삭 재료 또는 복합 절삭 재료에 비해 더 높은 마멸 강도와 더 큰 경도를 가진다. 이를 위해 개방면의 마모 및 표면의 질, 작업 재료의 치수의 정확도가 개선되어야 한다.
따라서 상기에 언급된 문제들은 해결되지 않는다.
본 발명은 절삭 플레이트가 사용되는 상응된 절삭 공구의 관리를 쉽게 하는 절삭 플레이트를 제조하고자 하는 것이다.
상기 과제는 제 1 항에 따른 절삭 플레이트를 이용하여 해결된다.
본 발명에 따른 절삭 플레이트에서는 제거 가능한 인디케이터 코팅층이 그 개방면(들)에 제공되며, 상기 인디케이터 코팅층의 색은 그 하부에 위치한 면 또는 층의 색과 구분된다. 이에 대해 가능한 한 뚜렷한 색 대비가 요구된다. 개방면에 제공된 인디케이터 코팅층은 절삭 플레이트가 단시간 사용된 후에도, 즉 절삭 작동 후 몇 분 후에 분명한 채터 마크를 나타내며 적어도 부분적으로 제거되므로, 색이 다른 하부층은 눈에 띄일 수 있다. 따라서 가능한 실시예에서 인디케이터 코팅층은 내마모성을 갖지 않으며 오히려 반대로 인디케이터 코팅층은 비교적 마모에 민감하다. 예컨대 인디케이터 코팅층은 베이스에 대한 약한 접착력을 가질 수 있다. 물론 절삭 플레이트가 사용되자마자 곧 색이 변하는, 양호한 인디케이터 코팅층도 제공될 수 있다.
그것에 부가해서 또는 그 대신에, 인디케이터층은 인접한 절삭 에지가 이미 작동되었음을 나타내기 위해 다른 식으로 민감할 수 있다. 즉 인디케이터층은 열에 민감할 수 있으며 작동 절삭 에지의 인접 부근에서만 발생하는 한계 온도, 예를 들어 200 ℃ 를 초과하여 가열될 경우 색 변화를 나타낸다. 색 변화는 산화 또는 다른 변화에 의해서 일어날 수 있으며 바람직하게는 비가역적이다. 인접한 절삭에지가 단시간 작동되었고 상기 절삭 에지에 접한 해당 개방면 영역이 단시간이라도 제한 온도를 넘는 온도에 이르렀으면, 이 경우 인디케이터 코팅층 색이 변화되고 상기 변화는 지속적으로 눈에 띄일 수 있다. 열 작용에 의한 색 변화는, 작동중 작업 재료와 직접적으로 접촉하지 않는 개방면 영역도 변색되는 장점을 가진다.
절삭 공구에서는 언급된 상기의 인디케이터층을 통해서 그 절삭 플레이트가 이미 작동되었는지와 어떤 절삭 에지가 아직 사용되지 않았는지의 여부가 단순한 방법으로 식별될 수 있다. 상기의 방법으로 절삭 플레이트는 교환되거나 또는 방향 전환될 수 있다. 특히 이미 사용된 절삭 플레이트가 정비 시에 간과되거나, 아직 사용되지 않은 절삭 플레이트가 교체되거나, 또는 절삭 플레이트를 방향 전환할 시에 이미 사용된 절삭 에지가 다시 작동 위치로 오거나, 아직 사용되지 않은 절삭 에지가 계속 사용되지 않은 채 있는 것이 방지된다. 이로써 상응된 절삭 공구의 정비는 본 발명에 따른 절삭 플레이트를 통해 단순해진다.
상기 인디케이터 코팅층은 노랑 또는 은색으로 빛나는 주로 밝은 색인 반면, 정면은 주로 어둡게 형성된다. 정면에는 알루미늄 옥사이드 코팅층(Al2O3)이 제공되며, 이때 상기 Al2O3-층의 하부 및 상부에는 또 다른 층이 제공될 수 있다. 상기 절삭 플레이트는 이로써 다중으로 코팅될 수 있으며 Al2O3-층은 마모를 줄이는 코팅층을 형성한다. 상기 코팅층은 부가적 커버층을 지지할 수 있다. 상기 Al2O3-층 대신에, 동일하거나 또는 개선된 특성을 가진 또 다른 마모 보호층이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 절삭 플레이트를 제조하기 위해 베이스 몸체에는 바람직하게 우선 전체적으로, 즉 측면과 커버면 및 경우에 따라서는 베이스면 위에 마모를 줄이는 코팅층이 제공되며 상기 코팅층은 Al2O3-층을 포함할 수 있다. 최상층으로는 예를 들어 니트라이드층(예를 들어, TiN)이 제공된다. 상기 층은 마찬가지로 표면을 덮는 형태로 제공된 다음, 더 큰 마모 부하를 받는 면으로부터 제거된다. 특히 인디케이터 코팅층으로서 이용되어야 하는 니트라이드층은 주로 정면으로부터 제거된다. 이는 브러싱 공정 또는 분사 가공 공정(샌드 블라스트)과 같은 기계적 제거 과정을 통해서 일어날 수 있다. 특히 이때에는 정면 뿐만이 아니라 이에 연결된 절삭 에지도 노출되므로, 인디케이터 코팅층이 절삭 에지에까지 완전히 연장되지는 않는다.
상기 브러싱 공정 또는 분사 가공 공정은 동시에 절삭 에지와 정면의 추후 처리를 의미하며 상기 처리를 통해서 코팅층은 절삭 에지와 정면의 영역에서 매끄럽게 되고, 이는 칩 속도에 유리하게 작용하며 지속 수명을 증가시킨다.
본 발명의 유리한 세부 사항은 종속항 및 도면 또는 상세한 설명에 제시된다.
도 1 은 그 개방면에 인디케이터 코팅층을 가진, 처음 사용하기 전의 절삭 플레이트의 사시도.
도 2 는 제 1 절삭 에지의 작동 후 몇 분이 지난, 도 1 에 따른 절삭 플레이트의 사시도.
도 3 은 두 개의 절삭 에지를 사용한 후의, 도 1, 2 에 따른 절삭 플레이트의 사시도.
도 4 는 도 1 에 따른 절삭 플레이트의 부분 확대 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 절삭 플레이트2 : 베이스 몸체
3 : 베이스면4, 5 : 측면
6 : 커버면7 : 통과홀
8, 9, 10, 11 : 절삭 에지12 : 베이스층
14 : 마모 보호층15 : 인디케이터층
도면에는 본 발명의 실시예가 도시된다.
도 1 에는 직각 플레이트로서 형성된 절삭 플레이트(1)가 도시된다. 상기 플레이트는 카바이드로 형성된 베이스 몸체(2)를 포함한다. 베이스 몸체(2)는 소결된 텅스텐 카바이드 또는 다른 경질 재료일 수 있다. 또한 세라믹 재료로 이루어진 베이스 몸체(2)를 형성하는 것도 가능하다.
절삭 플레이트(1)는 베이스면(3), 다수의 측면(4, 5)과 커버면(6)을 포함한다. 커버면(6)과 베이스면(3)은 고정홀로서 이용되는 통과홀(7)에 의해 관통된다. 필요에 따라, 부가적으로 또는 고정홀을 대신하여 다른 고정 수단이나 가능성이 제공될 수 있다.
제공된 상기 절삭 플레이트(1)를 사용할 경우 커버면(6)은 정면을 형성하는 반면, 측면(4, 5)은 개방면을 형성한다. 정면(6)과 측면(4, 5) 사이에는 절삭 에지(8, 9, 10, 11)가 형성되며 상기 에지들은 본 발명의 실시예에서 직선으로 형성된다.
상기 정면(6)은 평평한 면으로서 도시된다. 필요에 따라 정면은 칩 리세스, 칩 브레이커와 같은 부가적 구조를 포함할 수 있다. 이는 개방면(4, 5)에도 적용된다. 상기 개방면은 도 1 에서 평평한 면으로서 도시되며, 여기서 상기 면은 필요에 따라 다면체로 깎여지거나(면 영역으로 분할) 또는 평평한 면에서 벗어나서 다르게 변형될 수 있다.
종방향으로 상기 절삭 에지(8, 9, 10, 11)들은 필요에 따라 직선 형태에서 벗어나서 만곡 또는 구부러진 형태로 형성될 수 있다. 상기 에지들은 도 4 에 도시된 바와 같이 횡방향으로 유용하게 둥글려지며 도 4 에서는 절삭 에지(9)가 다른 절삭 에지를 대표하여 도시된다. 도 4 에는 또한 절삭 플레이트(1)에 제공된 코팅층(12)의 구성이 제시된다. 측면(5)을 거쳐 커버면(6)에도 연장된 베이스층(14)이 코팅층에 속한다. 베이스층(14)은 다층으로 구성될 수 있으며 마모를 줄이는 코팅층을 형성한다. 상기 코팅층은 예를 들어 Al2O3-층이거나 또는 상기 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스 몸체(2)에는 우선적으로 베이스층이 형성될 수 있으며 상기 층 위에는 접착 매개층이 형성되고 상기 매개층에는 다시 Al2O3-층이 형성될 수 있다. 상기의 3 층 시스템은 전체적으로 마모 보호층(14)을 형성한다.
또한 상기 코팅층(12)에는 인디케이터층(15)이 속하며 상기 인디케이터층은 적어도 절삭 에지(9)의 뒤를 이어 개방면(5)에 제공된다. 본 발명의 실시예에서 인디케이터층(15)은 노란색 또는 황동색을 나타내는 티탄니트라이드층이다. 이에 반해 그 아래에 위치한 마모 보호층(14)은 검거나 또는 어둡다.
상기 인디케이터층(15)은 최상의 마찰 특성을 가지며 상대적으로 얇다. 절삭 플레이트(1)를 제조할 경우, 상기 인디케이터층은 마모 보호층(14) 위에 제공되고 적어도 상기의 면 영역으로부터 다시 제거되며 상기 면 영역에서는 마모 보호층(14)의 마찰학적 특성이 요구된다. 이는 특히 칩과 접촉하는 정면(6)의 부분이다. 인디케이터층(15)은 예를 들어 브러싱, 연삭 작업, 샌드 블라스트와 같이 화학적 또는 물리적 또는 기계적 방법을 통해서 정면(6)으로부터 제거될 수 있다. 상기의 분사 가공 공정은 또한 상기의 방법으로 다시 노출된 마모 보호층(14)과 절삭 에지(9)를 매끄럽게 하는 작용을 한다.
이 점에 있어서, 상술된 절삭 플레이트(1)는 도 1 에 도시된 바와 같이 아직 사용되지 않은 상태일 경우 손상이 없는 개방면(4, 5)을 포함하며, 상기 개방면은 특히 절삭 에지(8, 9)에 이어져서 아직 그 원래의 색을 가지고 있고 이로써 절삭에지(8, 9)가 아직 사용되지 않았음을 나타낸다. 측면(4, 5)에 TiN-코팅층이 제공될 경우, 인디케이터 코팅층은 절삭 에지(8, 9)의 뒤를 이어서 빛나는 황동색을 나타낸다. 이에 반해 정면(6)은 Al2O3로 코팅된 절삭 플레이트의 전형적 양상을 나타내며, 즉 상기 면은 거의 검은색에 가깝게 상대적으로 어둡다.
구체적인 설명을 위해, 절삭 플레이트(1)가 절삭 공구의 공구 몸체 내에 조립됨으로써 절삭 에지(9)가 작동 절삭 에지를 형성하는 것으로 가정한다. 절삭 공구가 사용되자 마자, 절삭 에지(9)는 작업 재료와 접촉하여 작업 재료들을 절삭 가공하기 시작한다. 절삭 플레이트 마모는 마모 보호층(14)에 의해, 특히 절삭 에지(9)와 정면(6)의 영역에서 적다. 그러나 개방면(5)은 절삭 에지(9) 영역에서 인디케이터층(15)이 변색된다는 점에서 상대적으로 큰 초기 변화를 겪는다. 변색된 영역에서는 인디케이터층(15)과 비교하여 다른 색이 나타나며 경우에 따라서는 어두운 마모 보호층(14)이 보일 수 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이 절삭 에지(9)의 뒤를 이어 어두운 변색 영역 및 마모 영역(16)이 나타나며 상기 영역은 즉시 식별되고 쉽게 보일 수 있다. 변색은 예를 들어 산화 현상에 따른 열에 의해 나타나는 변화이다. 도 2 에 도시된 바와 같이 변색 영역(17)이 형성될 수 있으며, 인디케이터층(15)은 상기 영역에서 변색된 색을 취한다. 변색된 색은 절삭 에지(9)를 통해서 작업 재료를 절삭 가공함에 따라 절삭 플레이트가 가열되어 생길 수 있다. 오랜 사용 후 개방면(5)은 도 3 에 도시된 모습을 나타낸다. 그러나 절삭 작동 후 몇 분이 지나면 이미 도 2 에 도시된 모습에 도달되므로, 절삭 에지(9)가 이미 사용된 반면 절삭 에지(8)는 아직 전혀 사용되지 않았음을 사용자는 즉시 확인할 수있다. 비로소 상기 절삭 에지가 사용되면, 도 3 에 도시된 모습을 나타낸다. 개방면(4)은 절삭 에지(8)의 뒤를 이어 어두운 영역(18)을 포함하며 상기 영역은 절삭 에지(8)가 사용되었음을 나타낸다.
절삭 플레이트(1)에서는 사용 가능한 네 개의 절삭 에지(8, 9, 10, 11)를 구비한 방향 전환 플레이트가 사용된다. 상기 절삭 에지(8, 9, 10, 11) 중 어떤 에지가 이미 사용되었고 어떤 에지가 아직 사용되지 않았는지를 인디케이터층(5)을 통해 즉시 알 수 있다. 이 경우 상기와 같은 절삭 플레이트가 설치된 절삭 공구의 정비는 특히 단순해질 수 있다.
상기 절삭 플레이트(1)에는 복합 코팅층이 제공되며, 상기 코팅층은 마모 보호층(14)과 인디케이터층(15)을 포함한다. 인디케이터층(15)은 주로 개방면(들)에 제공되고, 즉 방사상 플레이트의 경우에는 측면에, 접선 플레이트일 경우에는 베이스면 또는 커버면에 제공된다. 인디케이터층(15)은 민감하기 때문에 인접한 절삭 에지(8, 9, 10, 11)의 단시간 사용도 이미 인디케이터층(15)에 분명한 채터 마크를 남기며, 상기 층은 그 하부에 위치한 다른 색의 층 또는 재료가 눈에 띌 수 있도록 변색되고/또는 제거된다. 사용된 절삭 에지는 분명한 색 대비 또는 명도 대비를 통해 곧바로 식별될 수 있다. 본 발명에서는 개방면을 인디케이터면으로서 사용하는 것이 특히 유리한데, 이는 절삭 플레이트의 가공 결과에 부정적 영향을 미치지 않으면서 낮은 내마모성의 코팅층이 제공될 수 있기 때문이다.

Claims (11)

  1. 베이스면(3), 측면(4, 5)과 커버면(6)을 포함하는 베이스 몸체(2)를 구비하고, 상기 면들 중 적어도 하나의 면(6)은 정면으로서 이용되고 다른 하나의 면(4, 5)은 개방면으로서 이용되며, 상기 개방면(4, 5)에 제공되는 제거 가능한 인디케이터 코팅층(15)을 포함하고 상기 코팅층의 색은 상기 코팅층을 지지하는 면(14)의 색과 구분되는 것을 특징으로 하는 절삭 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 몸체(2)는 카바이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 절삭 플레이트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 몸체(2)는 마모를 줄이는 코팅층(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 플레이트.
  4. 제 3 항에 있어서, 마모를 줄이는 코팅층(14)이 적어도 정면(6)에 제공되는 것을 특징으로 하는 절삭 플레이트.
  5. 제 1 항에 있어서, 마모를 줄이는 코팅층(14)이 정면(6) 및 개방면(4, 5)에 제공되는 것을 특징으로 하는 절삭 플레이트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 개방면(4, 5)에서 인디케이터 코팅층(15)은 마모를 줄이는 코팅층(14) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 절삭 플레이트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 인디케이터 코팅층(15)은 개방면(4, 5)의 전면에 제공되는 것을 특징으로 하는 절삭 플레이트.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 인디케이터 코팅층(15)은 마모에 민감한 것을 특징으로 하는 절삭 플레이트.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 절삭 플레이트(1)는 사용 가능한 다수의 절삭 에지(8, 9, 10, 11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 플레이트.
  10. 먼저 마모를 줄이는 코팅층이 제공된 다음 다른 색의 인디케이터 코팅층이 제공되며 추후에 상기 인디케이터 코팅층이 선택된 영역으로부터 다시 제거되는 절삭 플레이트를 제조하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 절삭 플레이트를 구비한 공구에 있어서,
    상기 절삭 플레이트는, 상기 플레이트가 포지티브 클리어런스각을 형성하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 공구.
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