KR20020064933A - 복합 회전도구 및 도구제작 방법 - Google Patents

복합 회전도구 및 도구제작 방법 Download PDF

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프라카쉬케이. 미르칸다니
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티디와이 인더스트리스, 인코포레이티드
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Abstract

복합 회전도구(10)는 각각 제 1 및 제 2 재료로 구성된 최소한 제 1 및 제 2 영역을 포함한다. 제 1 및 제 2 영역은 자가적으로 접합되며 탄성계수, 경도, 마모저항, 갈라짐 강도, 인장강도, 부식저항성, 열팽장계수, 열전도성 계수 중 최소한 한 가지의 특성이 다르다. 복합 회전도구를 제조하기 위한 방법은 몰드의 빈공간의 제 1 영역 안에 제 1 금속가루를 넣고 빈공간의 제 2 영역 안에 제 2 금속가루를 넣는다. 제 1 금속가루는 제 2 금속가루와는 다르고, 제 2 금속 가루의 최소부분은 제 2 금속가루와 접촉하게 된다. 몰드는 압분체를 형성하기 위해 제 1 및 제 2 금속가루를 합쳐서 압축되고 압분체는 소결처리된다.

Description

복합 회전도구 및 도구제작 방법{COMPOSITE ROTARY TOOL AND TOOL FABRICATION METHOD}
초경합금 회전도구는 드릴링, 리밍(reaming), 카운터싱크(countersink), 카운터보링(counterboring), 엔드밀링(end milling), 태핑 같은 가공작업에 공통적으로 사용된다. 이러한 도구는 기본적으로 단일 고체 구조로 되어 있다. 이러한 도구의 제조공정은 압분체(compact)를 형성하기 위해 금속가루(세라믹 입자와 접합금속으로 구성됨)를 결합하는데 관련된다. 압분체는 한덩어리 구조로 된 원통형 도구블랭크를 형성하기 위해 소결된다. 하기와 같이 한덩어리로 된 구조는 도구가 도구내에서 모든 작업양이 동일한 특성을 갖는 초경합금재료 같은 재료로 구성되었음을 의미한다. 소결화된 다음 도구블랭크는 절단변부 및 회전도구의 기하학적인 특성을 형성하도록 적합하게 가공된다. 회전도구는 드릴, 엔드밀, 리머(reamer), 탭(tap)을 포함한다.
초경합금으로 구성된 회전도구는 금속, 나무 및 플라스틱 같은 재료를 자르고 형성하는 것을 포함하며 많은 산업분야에서 사용된다. 초경합금 도구는 산업적인 면에서 중요한데 인장력, 마모저항성 및 강성 때문이다. 초경합금재료는 적어도 두 단계로 구성되는데, 적어도 하나의 경질 세라믹요소와 금속 접합재(binder)의 연성 매트릭스이다. 경질 세라믹 요소는 주기율표에서 IVB에서 VIB 그룹 내의 카바이드 요소가 될 수 있다. 공통적으로 텅스텐 카바이드가 된다. 접합재는 금속 혹은 금속합금, 코발트, 니켈, 철 혹은 이러한 금속의 합금이 될 수 있다. 접합재는 3차원으로 서로 연결된 매트릭스 내에 세라믹요소를 접합시킨다. 초경합금은 적어도 하나의 분말 세라믹요소 및 적어도 하나의 분말접합재가 혼합된 금속가루를 결합하여 제조될 수 있다.
초경합금 재료의 물리적, 화학적 특성 재료를 생산하기 위해 사용된 금속가루의 개별 구성요소에 부분적으로 의존한다. 초경합금 재료의 특성은 세라믹 요소의 화학요소, 세라믹요소의 입자크기, 접합재의 화학적 요소, 세라믹요소의 접합재 비율에 의해 결정된다. 금속가루 구성요소를 변화시켜서 드릴 및 엔드밀 같은 회전도구가 특정한 응용에 부합하도록 특유의 특성을 갖고 생산될 수 있다.
회전 도구의 단일구조는 그 성능과 응용 범위를 제한시킨다. 예를 들어 도 1은 나무, 금속, 플라스틱 같은 건축재료에 구멍을 만들도록 설계된 나선형 드릴(10)의 측면 및 배면도이다. 나선형 드릴(10)은 초기에 절단을 하는 치즐에지(chisel edge)(11)를 포함한다. 드릴(10)의 절단끝(14)은 치즐에지(11) 다음에 오며 구멍이 뚫림에 따라 대부분의 재료를 제거한다. 절단끝(14)의 외부둘레(16)는 구멍을 마무리한다. 절단공정이 진행되는 중에 절단 속도는 드릴의 중심에서 드릴의 외부 둘레까지 현격히 변한다. 이러한 현상은 도 2에 도시되었는데 통상적인 나선형 드릴의 절단끝의 내부(D1), 외부(D3), 중간(D2) 직경에서의 절단속도를 그래픽으로 비교하였다. 도 2(b)에서는 외부직경(D3)이 1.00인치이고 직경(D1,D2)은 각각 0.25 및 0.5인치이다. 도 2(a)는 나선형 드릴이 분당 200회전을 할 때 세 가지 다른 직경에서의 절단속도를 도시한다. 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 회전도구의 절단변부 여러위치에서 측정된 절단속도는 도구의 회전축으로 부어 거리로 증가할 것이다.
절단속도에 변하기 때문에, 단일구조를 갖는 드릴 및 다른 회전도구는 중심으로부터 도구의 절단면의 외부변부까지 여러지점에서 절단변부가 금이가거나 균일한 마모 및 절단이 되지 않을 것이다. 또한 열처리된 재료를 드릴링할 때 치즐에지는 통상적으로 케이스를 뚫는데 사용되며, 드릴 몸체의 나머지 부분은 열처리된 재료의 부드러운 코어로부터 재료를 제거한다. 그러므로 종래의 단일구조로 된 드릴의 치즐에지는 절단변부의 나머지 부분보다 더 빠르게 마모될 것이며, 드릴의 사용기한이 짧아진다. 양측의 경우에서 종래의 초경합금 드릴의 단일구조로 인해서 절단변부를 자주 다시 갈아줘야하므로 사용기한에 제한이 가해진다. 잦자 갈아주고도구를 바꿔주면 사용되는 기계에 과도한 고장시간을 야기한다.
다른 단일 구조의 회전도구 형식은 비슷한 어려움을 갖고 있다. 예를 들어 특별히 설계된 드릴 비트(drill bit)는 여러 가지 작업을 동시에 수행하도록 자주 사용된다. 이러한 드릴의 예는 스텝드릴(step drill) 및 서브랜드 드릴(subland drill)을 포함한다. 스텝드릴은 드릴의 직경에 더 많은 스텝을 갈아서 만들어진다. 이러한 드릴은 여러 가지 직경을 갖는 구멍을 드릴링 하는데 사용되다. 서브랜드 드릴은 드릴링, 카운터싱킹 혹은 카운터보링 같은 여러 가지 작업을 수행하는데 사용될 수 있다. 보통의 나선형 드릴로는 종래의 단일 초경합금 구조로된 스텝 및 서브랜드 드릴의 사용기한은 현격히 제한되는데 드릴의 다른 직경에서 발생되는 절단속도에 매우 다르기 때문이다.
단일구조 회전구조의 제한은 엔드밀에서 그 예를 발견할 수 있다. 일반적으로 엔드밀링은 커터의 단부가 지지되지 않고 엔드밀의 길이와 직경의 비가 비교적 크기 때문에(2:1이상), 금속을 충분히 제거하지 못하는 것으로 인식된다. 이 때문에 엔드밀이 지나치게 구부러지며 절단 깊이와 공급율(feed rate)에 심각한 제한을 가한다.
단일구조로 된 회전도구와 관련된 문제점을 언급하기 위해서, 다른위치에서 다른 특성을 갖는 회전도구를 제작하려는 노력이 시도되었다. 예를들어, 탈탄(脫炭)된 표면을 갖는 초경합금 드릴은 미국 특허 5,609,447 및 5,628,837에 공지되었다. 이러한 특허에 공지된 방법에서 단일 초경합금 구조로 된 카바이드 드릴은 보호환경에서 600-1100℃ 사이로 가열된다. 강화드릴을 만드는 방법은 주요한 제한이있다. 첫째로, 드릴의 강화표면층은 매우 얇고 아래부분의 부드러운 초경합금재료를 노출시키도록 매우 빠르게 마모될 수 있다. 둘째로, 일단 드릴이 교정되면 강화표면층은 완전히 잃어버리게 된다. 세 번째, 탈탄 스텝, 추가적인 처리공정 스텝은 완성된 드릴의 비용을 현격히 줄인다.
그러므로 도구의 다른 영역에서 다른 특성을 갖는 드릴 및 다른 회전도구의 필요성이 존재하다. 예를 들어, 도구의 회전축에 대해서 도구면의 위치에 관계없이 균일한 마모를 이룰 수 있는 초경합금 드릴 및 다른 회전도구의 필요성이 존재한다. 추가적인 예에서, 증가된 경도를 인장강도 및 강성에 대한 지출없이 얻을 수 있는 더 강한 엔드밀의 필요성이 존재한다.
본 발명은 일반적으로 조직이나 미세구조가 다른 영역을 포함하는 복합구조로 된 도구블랭크(tool blank) 혹은 도구에 관련된다. 본 발명은 특히 복합구조를 갖는 회전구조를 위한 도구 블랭크 및 초경합금(cemented carbide) 회전도구에 관련된다. 또한 본 발명은 특히 복합구조를 갖는 회전 도구블랭크 혹은 회전도구를 생산하기 위한 방법에 관련된다. 본 발명의 방법은 일반적인 회전도구 생산방법에 관련되며, 드릴링, 리밍(reaming), 카운터싱크(countersink), 카운터보링(counterboring), 엔드밀링(end milling) 같은 재료제거 작업에 사용되는 초경합금 회전도구를 생산하는데도 적용될 수 있다.
본 발명의 특성과 이점은 첨부된 도명을 참고로 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1(a),1(b)는 각각 종래의 나선형 드릴의 평면 및 배면도;
도 2(a)는 도 2(B)에 도시된 종래의 나선형 드릴의 세 가지 직경(D1,D2,D2)에서의 절단속도를 도시하는 그래프;
도 3(a)-(d)는 본 발명을 따라 구성된 복합 회전도구를 생산하기 위해 사용되는 신규한 블랭크의 횡단면인데, 도 3(b)는 도 3(a)으 사시도에 도시된 블랭크의 횡단배면도;
도 4는 본 발명을 따라 구성된 스텝드릴의 실시예를 도시하는 절단평면도;
도 5는 본 발명을 따라 구성된 서브랜드 드릴의 실시예를 도시하는 절단평면도;
도 6은 본 발명 내에서 복합엔드밀을 생산하기 위해 예 1에서 사용된 드라이백 등방향 압축장치를 도시하는 도면;
도 7은 예 1에서 제조된 본 발명의 엔드밀에서 제 1 및 제 2 초경합금 재료 영역 사이에 있는 접촉면의 2000X 확대 사진;
도 8은 예 2에서 제조된 본 발명의 엔드밀에서 제 1 및 제 2 초경합금 재료 영역 사이에 있는 접촉면의 1600X 확대 사진;
도 9은 예 3에서 제조된 본 발명의 엔드밀에서 제 1 및 제 2 초경합금 재료 영역 사이에 있는 접촉면의 1000X 확대 사진;
* 부호설명 *
30 : 도구 블랭크31 : 중심영역
32 : 외부영역33 : 접촉면
61 : 튜브62 : 몰드
110 : 스텝드릴112 : 절단영역
114 : 절단 변부210 : 서브랜드 드릴
본 발명은 적어도 제 1 및 제 2 영역을 포함하는 복합 회전도구를 제공하여 전술된 필요조건을 공지한다. 도구는 초경합금으로 제작될 수 있는데, 예를 들어 복합회전 도구의 제 1 영역은 제 2 초경합금 재료로 구성된 제 2 영역에 자가적으로(autogenously) 접합된 제 1 초경합금 재료로 구성된다. 여기서 사용된 바와 같이 "자가접합(autogenous bond)"은 용가재(filler metal) 혹은 다른 접합재를 추가하지 않고 초경합금 혹은 다른 재료의 영역 사이가 접착되는 것을 의미한다. 제 1 초경합금재료 및 제 2 초경합금 재료는 적어도 하나의 특성에 대해서 다르다. 예를 들어 특성은 탄성계수, 경도, 마모저항, 파괴강도, 인장강도, 부식저항, 열팽창계수 및 열전도성 계수 같은 것들이다. 도구 내에서 초경합금 영역은 동축으로 배치되거나 특정한 자체 특성을 이용하기 위한 영역을 위치시키도록 배열된다. 본 발명의 복합 회전도구의 선호되는 실시예는 나선형 드릴, 엔드밀, 스텝드릴, 서브랜드 드릴과 복합 초경합금 구조로 된 탭을 포함한다.
초경합금 재료는 일반적으로 IVB 그룹, VB 그룹 및 VIB 그룹에서 선택된 적어도 하나의 카바이드 요소와 접합재를 포함한다. 본 발명에 사용된 초경합금재료는 60 내지 98% 무게비율의 카바이드 요소를 포함한다. 통상적으로 초경합금에 접합재는 코발트, 니켈, 철 혹은 이러한 금속의 합금으로부터 선택된다. 본 발명의 사용된 초경합금 재료는 선호적으로 2 내지 40%의 무게비율을 갖는 접합재를 포함한다.(언급된 모든 무게비율의 범위는 따로 언급되지 않은 한 최상단 및 최하단을 포함한다) 본 발명에 사용된 초경합금의 특성은 세라믹 요소의 화학적은 요소, 세라믹 요소의 알갱이 크기, 접합재의 화학적 구성, 혹은 세라믹 요소에 대한 접합재의 비율을 변화시켜서 특정한 응용에 사용될 수 있다.
본 발명에서, 하나 이상의 세라믹 구성요소 혹은 접합재 화학적 요소, 세라믹 구성요소의 크기, 세라믹 요소에 대한 접합재의 비율은 둘 이상의 초경합금 재료에 대한 상대적인 특성을 선택하도록 적어도 둘 이상의 초경합금 영역 사이에서 다르다. 예를 들어, 본 발명을 따라 구성된 회전도구의 한 영역에 대한 경도 및 마모저항은 또 다른 초경합금 영역에 대해서 개선될 수 있다. 이러한 방식으로 도구는 비교적 높은 절단속도를 갖는 절단변부의 영역이 낮은 절단속도를 갖는 영역과 비슷한 비율에서의 마모와 절단을 하도록 구성될 수 있다. 본 발명이 유한개의 초경합금 재료 영역을 갖는 회전도구를 공지한다할지라도, 본 발명은 초경합금 재료의 여러개수의 각각 선택된 특성을 갖는 영역과 함께 회전 도구를 제공하는데 관련된다.
본 발명은 또한 본 발명의 복합 회전도구를 만드는 신규한 방법을 포함한다. 본 방법은 제 1 금속가루를 몰드 내의 제 1 빈 공간에 놓는 것을 포함한다. 제 2 금속가루는 몰드의 제 2 빈공간에 놓인다. 몰드는 영역을 나누기 위해 몰드의 빈공간에 있는 물리적인 분할을 하여 두 영역(혹은 그 이상)으로 분리될 수 있다. 금속가루는 전술된 바람직한 특성을 갖는 초경합금 재료를 압밀(consolidation)하여 제공하도록 선택될 수 있다. 적어도 제 1 금속가루 및 제 2 금속가루의 일부는 몰드의 내부와 접촉하게 된다. 그런다음 몰드는 압분체를 형성하기 위해 금속가루를 압밀하도록 압축된다. 압분체는 상기 영역 사이에서 자가접합이 이루어지고 압분체를 형성하도록 소결된다. 선호적으로 압분체는 압력이 300-200psi, 온도는 1350-1500℃에서 소결된다. 계속해서 재료는 홈(flute)을 형성하기 위해 소결된 압분체로부터 제거되거나 그렇지 않으면 회전도구의 다른 특성을 혹은 절단변부를 형성하도록 제거된다.
본 발명의 자세한 실시예의 설명으로 본 발명의 전술된 이점 및 상세설명이 잘 이해될 것이다. 또한 본 발명을 이용하여 추가적인 이점도 잘 이해될 것이다.
본 발명은 종래의 회전도구의 단일구조 보다는 복합구조를 갖는 절단도구 및 절단도구 블랭크를 제공한다. 회전도구는 회전하도록 되어 있고 재료를 제거하기 위해 소재와 접촉하도록 되어 있는 적어도 하나의 절단도구를 갖는 도구이다. 사용된 바와 같이 회전도구는 다른 화학합성 혹은 미세구조로 된 영역을 갖는 "복합(composite)" 구조를 갖는다. 이러한 차이점은 적어도 하나의 특성에 대해서 다른 것을 갖는 영역을 만든다. 특성은 탄성계수, 경도, 마모저항, 파괴강도, 인장강도, 부식저항, 열팽창계수 및 열전도성 계수 같은 것들이다. 본 발명에서와 같이 구성된 복합회전도구는 드릴, 엔드밀 뿐만 아니라 드릴링, 리밍, 카운터싱킹, 카운터보링, 엔드밀링, 태핑 같은데 사용될 수 있는 다른 도구를 포함한다.
본 발명은 최소한 하나의 다른 특성을 갖고 서로 자가적으로 접합되는 최소한 두 개의 초경합금 재료영역을 갖고 헬리컬 방향의 절단변부를 갖는 적어도 하나의 절단변부를 포함하는 복합회전도구를 제공한다. 서로 다른 특성은 초경합금의 두 영역 중에 미세구조 및 최소한 한가지의 화학복합물을 변화시켜 제공된다. 영역의 화학혼합물은 세라믹요소의 화학합성물 혹은 카바이드 대 접합재 비율 역할을 한다. 예를 들어 회전도구의 두 개의 자가 접합된 초경합금 영역은 큰 마모저항, 향상된 강도 혹은 다른 두 영역보다 큰 탄성계수를 나타낸다.
본 발명의 관점들은 도 3(a),(b)에 각각 블랭크의 중심축과 중심축에 가로횡단인 횡단면으로 도시된 도구블랭크(30)에 대해서 공지되었다. 도구블랭크(30)는 일반적으로 두 개의 동축으로 배열된 초경합금 영역을 갖는 원통형 소결처리된 압분체이다. 그러나 본 발명의 다음 설명은 복합 회전도구와 두가지 영역 이상의 복잡한 형상을 갖는 도구블랭크를 제조하기에 적합하다. 그러므로 다음설명은 본 발명에만 국한되지 않지만 그 실시예를 도시한다.
도 3(a),(b)에 도시된 바와 같이, 원통형 회전도구 블랭크(30)는 외부영역(32) 및 중심영역(31)인 두 개의 다른 초경합금 층으로 구성된다. 중심영역(31) 및 외부영역(32)은 연속적인 접합재 매트릭스에서 세라믹 입자를 포함하는 초경합금 재료이다. 선호적으로 중심영역(31) 및 외부영역(32)의 초경합금재료는 주기율표에서 IVB 그룹에서 VIB 그룹에 속해 있는 하나 이상의 요소로 된 카바이드로 구성된 세라믹 합성물을 포함한다. 세라믹 합성물은 선호적으로 각각의 영역에서 초경합금재료의 총 무게 대해서 약 60 내지 98%로 구성된다. 카바이드 입자는 선호적으로 각각의 영역에서 총재료의 무게에 대해서 2 내지 40%로 된 접합재 재료의 매트릭스 내에 포함된다. 접합재는 선호적으로 하나 이상의 Co,Ni,Fe와 그 합금으로 구성된다. 접합재는 용해도 한계까지 W,Cr,Ti,Ta,V,Mo,Nb,Zr,Hf,C 같은 요소들을 포함한다. 추가적으로 접합재는 5%의 무게비율까지 Cu,Mn,Ag,Ru 같은 요소를 포함한다. 당해업자는 초경합금 재료의 모든 성분은 복합물이나 합금같은 요소적인 형태로 이입될 수 있다.
도 3(a),(b)에 도시된 바와 같이 도구 블랭크(30)의 중심영역(31)은 접촉면(33)에서 외부영역(32)에 대해서 자가적으로 접합된다. 접촉면(33)은 도 3(a),(b) 원통형으로 도시되었지만, 본 발명의 복합회전도구의 초경합금재료 영역의 접촉면 형상은 원통형구조로 제한되지 않는다. 접촉면(33) 영역 사이의 자가적인 접합은 3차원적으로 중심영역(31)에서 외부영역(32)으로 연장된, 혹은 그 반대로 된 접합재 매트릭스로 형성될 수 있다. 두 영역에서 세라믹 혼합물에 대한 접합재의 비율은 동일하거나 다르고 영역의 상대적인 특성에 영향을 주기 위해 영역들 사이에서 변할 수 있다. 예를들기 위해서, 복합도구 블랭크(30)의 인접한 영역에서 세라믹 혼합물에 대한 접합재의 비율은 1내지 10% 무게비율로 달라진다. 본 발명의 복합 회전고두의 다른 영역에서 초경합금 재료의 특성은 특정한 응용에 부합된다.
본 발명의 설명을 고려해 본 후 당해업자는 본 발명의 개선된 회전도구가 도구의 중앙영역으로부터 그 둘레까지 여러개의 특성의 범위를 개선시키기 위한 다른 초경합금재료의 몇가지 층으로 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 예를 들어 나선형 드릴은 여러개의 동축으로 배열된 초경합금 재료 영역으로 구비되며 각각의 이러한 영역은 인접하고 좀더 중심에 배열된 영역보다 더 큰 경도 및 마모저항성을 갖는다. 선택적으로 본 발명의 회전도구는 다른 복합구조로 만들어질 수 있는데 그 특성의 차이점은 도구의 다른 영역에서 발생된다. 선택적인 구조의 예는 도 3(c),3(d)에 도시된다.
도 3(c)은 열처리된 재료를 드릴링 하기 위해 사용된 드릴이 제조될 수 있는 원통형 블랭크로 사용되는 본 발명의 실시예를 도시한다. 열처리 재료를 드릴링하기 위해 드릴의 끝은 통상적으로 케이스를 뚫기 위해 사용되며, 드릴의 몸체는 부드러운 중심부로부터 재료를 제거한다. 이러한 실시예에서, 제 1 영역(34) 및 제 2 영역(35)은 블랭크의 제 1 및 제 2 단부에 배열된다. 제 1 단부는 드릴의 끝부분 단부가 되고, 제 2 단부는 도구의 척(chuck)에 고정되는 단부가 된다. 제 1영역(34)은 경화 및 마모저항성 재료로 구성되는데, 예를 들어 제 1 영역(34)에서 약 6 내지 15%의 무게비율로 구성된 코발트 합금 접합재에서 텅스텐 카바이드 입자(평균 입자크기가 0.3내지 1.5㎛)의 경화금속 같은 재료이다. 제 2 영역(35)은 제 2 영역(35)에 대해서 약 2 내지 6%의 무게비율을 갖는 코발트 합금 접합재의 텅스텐 카바이드 입자(평균 입자 크기가 1.0 내지 10㎛)로 구성된다. 제 1 영역(34)은 제 2 영역(35)에 자가적으로 접합된다. 제 2 영역(35)은 드릴에 압력이 가해질 때 구부러지는 것을 방지하도록 제 1 영역(34)에 대한 개선된 탄성계수를 갖는다.
도 3(d)에 도시된 실시예는 도 3(a),3(c)의 실시예에 대한 특징이 통합되는 것을 도시한다. 절단끝(36)은 두 가지 다른 등급의 초경합금 재료, 즉 중심영역(37)과 외부영역(38)을 포함한다. 중심 및 외부영역(37,38)은 동축으로 배열되며 제 3 영역(39)에 자가적으로 접합된다. 영역(37,38)은 영역(38)이 중심영역(37)에 대한 향상된 경도 마모저항성을 갖도록 초경합금 혹은 도 3(a),(b)에 도시된 실시예의 영역(31),(32)에 비슷하게 구성된다.
본 발명의 합성 초경합금 회전 도구의 주요장점은 다른 응용에 적합하게 사용하기 위해 도구의 영역특성에 알맞은 유연성이다. 예를 들어, 두께, 형상 및 본 발명의 특정한 혼합블랭크의 개별 초경합금 재료에 대한 물리적 특성이 블랭크로 제조된 회전도구의 특정한 사용에 적합하도록 선택될 수 있다. 그러므로 사용 중에 상당히 구부러지는 회전도구의 하나 이상의 초경합금 영역에 대한 강도는 개선된 탄성계수, 즉 절단표면을 갖는 하나 이상의 초경합금 영역의 경도 및 마모저항성으로 갖는 초경합금재료의 것이 될 수 있는데, 다른 영역보다 절단속도가 증가되며,사용 중에 화학적인 접촉을 하는 초경합금 재료의 영역 부식저항성이 개선될 수 있다.
본 발명의 복합 회전도구는 종래의 모든 적합한 공정으로 제조될 수 있지만, 선호적으로 하기 설명될 드라이백 등방성 방법을 이용하여 제조된다. 드라이백 공정이 특히 적합한데, 복합 회전도구 및 도구블랭크가 많은 다른 구조로 제조될 수 있도록 하기 때문이며, 그 예는 3(a)-(d)에 제공되었다. 도 3(c),(d)에 도시된 구조는 만약 가능하다면 다이압축, 사출, 웨트백 등방 프레싱(wet bag isostatic pressing) 같은 다른 분말통합 기술을 사용해서 제조하는 것이 매우 어렵다.
예를 들기 위해서, 본 발명의 회전도구에 대한 추가적인 실시예가 도 4,5에 도시되었다. 도 4는 본 발명을 따라 구성된 스텝드릴(110)을 도시한다. 드릴(110)은 몇 개의 헬리컬 방향 절단변부(114)를 포함하는 절단영역(112)을 포함한다. 드릴(110)은 기계(도시 안됨)에 드릴을 장착하기 위해 척에 의해 수용되는 장착영역(116)을 포함한다. 드릴(110)은 적어도 한가지 특성에 대해서 서로에 대해 틀린 세 가지 초경합금 재료 영역을 드러내도록 부분 횡단면으로 도시되었다. 제 1 영역(118)은 드릴(110)의 절단끝에 배열된다. 영역(118)이 배열된 초경합금재료는 드릴(110)의 중심부를 형성하는 중앙영역(120)에 대한 개선된 마모저항 및 경도를 나타낸다. 중심영역은 나머지 두 영역에 대한 개선된 탄성계수를 나타내는 초경합금 재료로 구성된다. 개선된 탄성계수는 소재와 접촉됨에 따라서 드릴(110)이 구부러지는 경향을 감소시킨다. 드릴은 또한 몇 개의 헬리컬 방향 절단변부(114)를 형성하는 외부영역(122)을 포함한다. 외부영역은 중심영역(120)에 대해 동축으로 배열되고 그 영역을 감싼다. 외부영역(122)은 중심영역(120) 및 끝영역(118)에 대해 개선된 경도 및 마모저항성을 나타내는 초경합금으로 구성된다. 외부영역(122)으로 형성된 절단표면(114) 드릴의 중심축에 근접한 절단영역보다 빠른 절단속도를 나타낸다. 그러므로 외부영역(122)의 개선된 마모저항성 및 경도는 절단표면이 균일하게 마모되도록 선택될 수 있다.
예를 들기 위해서 도 5는 본 발명을 따라 구성된 서브랜드 드릴(210)을 도시한다. 도 4와 함께 도 5는 다른 초경합금 재료의 세 영역을 드러내기 위해 드릴의 중심축을 통해 부분횡단면으로 도시된 서브랜드 드릴(210)을 도시한다. 전술된 바와 같이, 초경합금 재료의 서로 다른 영역은 카바이드 혼합물 혹은 접합재 혼합물의 화학적인 혼합, 카바이드 혼합물의 입자크기, 혹은 재료에서 접합재에 대한 카바이드의 비율이 하나 이상 다르다. 서브랜드 드릴(210)은 여러개의 헬리컬 방향 절단변부(215)를 포함한다. 드릴(210)은 또한 장착영역(216)을 포함한다. 드릴(210)의 중심영역(218)은 횡단면으로 노출된 나머지 두 개의 영역드릴(210)에 대해 개선된 탄성계수를 갖는 초경합금 재료로 구성된다. 스텝드릴(110)과 함께 서브랜드 드릴(210)의 중심영역(218)은 드릴링 작업 중에 적용되는 압력에 대해서 드릴(210)이 구부러짐을 나타낸다. 끝영역(220)은 중심영역(218)에 대해 개선된 마모저항 및 경도를 갖는 초경합금 재료로 구성된다. 그러므로 드릴(110)에 대한 전술된 이점이 해결되었다. 그러나 도 5의 실시예는 중심영역(218)의 드릴(210)의 종지부(224)까지 연장되고 끝영역(220)으로 둘러쌓이며 동축으로 배열된다는 점에서 도 4의 실시예와는 다르다. 각각 중심 및 끝영역(218),(220)의 동축관계는종지부(224)에 인접한 절단끝(212) 영역에서 드릴(210)의 구부러짐을 나타낸다.
본 발명은 또한 본 발명의 복합 회전도구 및 이러한 도구를 제조하기 위한 복합블랭크를 제조하는 방법을 포함한다. 한가지 방법은 몰드의 제 1 영역 빈공간 안으로 제 1 금속가루를 넣는 것을 포함한다. 선호적으로 몰드는 드라이백 고무 몰드이다. 제 2 금속가루는 몰드의 빈공간의 제 2 영역에 놓인다. 회전도구에서 요구되는 서로 다른 초경합금 재료의 영역 개수에 따라서, 몰드는 특별한 금속가루가 놓이는 추가적인 영역으로 분할될 수 있다. 몰드는 몇 개의 영역을 형성하기 위해 몰드의 빈공간을 물리적으로 분할하여 영역들로 나뉜다. 금속가루는 전술된 바와 같이 회전도구의 영역에 상응하는 바람직한 특성을 갖도록 선택된다. 적어도 제 1 영역 및 제 2 영역은 서로 접촉되며, 몰드는 통합된 분말의 압분체를 형성하기 위해 금속가루의 밀도를 높이도록 등방성으로 압축된다. 그런다음 압분체는 제 1 및 제 2 영역 및 만약 존재한다면 다른 영역 사이가 자가적으로 접합되도록 하고 압분체의 밀도를 높이기 위해 소결화된다. 소결화된 압분체는 절단변부 혹은 특정한 회전도구의 기하학적 물리 특성을 포함하도록 가공되는 블랭크를 제공한다. 이러한 특징은 당해업자들에게 이미 공지되었으므로 특별히 설명되지 않는다.
본 발명을 따르는 복합 회전도구를 제공하기 위한 전술된 방법의 실제적용 예는 다음과 같다.
예 1
종래의 단일형 엔드밀을 성능을 개선시킨 신규한 복합 초경합금 엔드밀을 제조하기 위한 본 발명의 방법이 이번 실시예가 적용된다. 아는 바와 같이, 종래의엔드밀링은 도구의 단부가 지지되지 않고 직경에 대한 길이의 비가 통상적으로 크기 때문에 금속을 제거하는데 충분하지 않다. 엔드밀이 심각하게 구부러지므로 낮은 절단 깊이, 공급율 및 절단속도가 사용된다. 본 발명을 따라서 구성된 복합 엔드밀은 구부러지지 않기 위해 높은 탄성계수를 갖는 비교적 견고한 내부중심영역을 포함하고, 엔드밀에 적용하기 위해 비교적 강하고 거친 외부영역을 포함한다.
본 실시예에서, 엔드밀은 두 개의 동축으로 배열된 영역으로 제공되었다. 내부중심영역은 높은 탄성계수를 나타내므로, HCA 등급 텔레다인(Teledune) 초경합금 재료는 중심영역이 구성된 재료로 선택되었다. 일반적으로 접합재 함유량이 낮은 초경합금은 탄성계수가 높다. HCA 등급 텔레다인 5.5%의 코발트 접합재, 세라믹 혼합물로서 텅스텐 카바이드, 중간입자구조, 92.4HRA 강도, 약 91x106psi(635kN/mm2)의 탄성계수를 포함한다. H-91 등급 텔레다인은 외부영역(작업표면)에 대한 재료로 사용되었다. 일반적으로, 밀링에 적합한 등급은 절단이 방해되었을 때 발생된 힘을 견디도록 응력과 인성을 가져야 한다. H-91 등급의 텔레다인은 많은 밀링 작업에 적합한 것으로 알려져 있다. H-91 등급은 11.0%의 코발트 접합재, 세라믹 혼합물로써 텅스텐 카바이드, 중간입자구조, 89.7HRA의 강도, 82x106psi(575kN/mm2)의 탄성계수를 갖는다.
본 실시예의 엔드밀은 도 6에 도시된 바와 같이 드라이백 등방성 프레스 장치를 사용하여 금속가루로부터 제조되었다. 드라이백 등방성 프레스의 작업 방법 및 구조는 당해업자들에게 이미 공지되어 자세히 설명하지 않는다. 도 6에 도시된바와 같이 벽이 얇은 스테인리스 스틸 튜브(61) 형식의 원통형 슬리브(sleeve)는 드라이 백 등방성몰드(62)에 삽입되었다. 튜브(61)의 내부영역(63)은 엔드밀의 내부중심영역(HCA 등급의 초경합금 재료)을 형성하기 위해 제 1 금속가루로 채워졌다. 튜브(61) 외부 영역(64)은 엔드밀의 외부영역(H-91 등급의 초경합금재료)을 형성하기 위해 제 2 금속가루로 채워졌다. 그 후 튜브(61)는 제 1 금속가루 및 제 2 금속 가루로 서로 접촉하도록 몰드(62)로부터 제거되었다. 분말은 두 가지 다른 초경합금 등급의 약 14인치로 길이가 긴 복합 압분체를 형성하도록 약 30,000psi의 압력으로 몰드에서 압축된다. 그런다음 압분체는 약 800psi 압력과 1400℃ 온도의 소결-HIP 진공로(sinter-HIP vacuum furnace, AVS 제조)에서 초과압력으로 소결처리된다. 초과압력 소결처리 공정중에, 소결-HIP 로 알려진 바와 같이 압분체를 포함하는 챔버는 우선적으로 소결온도로 가열된 다음 강압된다. 종래의 HIP와 비교하여, 최종요소의 안정성을 해치지 않고 소결-HIP는 낮은 압력과 높은 온도를 이용하고, 비용이 더욱 효율적이며 좀더 균일한 미세구조를 형성한다. 소결-HIP 진공로의 작업 방법 및 구성이 당해업자들에게 이미 공지되었으므로 더 이상 자세히 설명되지 않는다. 다음에 초과압력 소결처리를 완료하기 위해 밀도가 높아진 압분체는 절단변부를 형성하고 엔드밀의 다른 표면특성을 형성하기 위해 적합하게 가공되었다.
도 7은 초경합금 재료(HCA 등급)의 제 1 영역(71)과 초경합금 재료(H-91등급)의 제 2 영역(72) 사이의 접촉면(73) 근처에서 도시된 실시예 같이 제조된 회전도구 영역을 2000X 배 확대한 현미경 사진이다. 접촉면(73)의 자가적 접합은 제 2 영역(72)에 대한 세라믹 요소와 접합재의 높은 비율을 갖는 제 1 영역(71) 사이의전환부분으로써 현미경 사진에서 발견될 수 있다. 현미경 사진은 도시된 접촉면 영역은 공간과 함유물이 부족하다.
예 2
종래의 단일형 드릴의 성능을 개선시켜 신규한 복합 초경합금 드릴을 제조하기 위한 본 발명의 방법에 이러한 실시예가 적용된다. 도 1에 도시된 바와 같이 초기에 소재를 절단하는 것은 드릴의 절단변부에 비교적 작은 직경의 치즐엣지로 이루어진다. 도 2(a),(b)에 도시된 바와 같이 절단속도는 절단변부의 작은 직경에 대해서 매우 느리다. 그러므로 드릴의 내부중심부는 느린 속도로(거친 절단) 많은 재료를 제거할 것으로 예상되며, 절단변부의 외부직경은 절단을 완료한다. 이로인해 드릴의 중심부가 과도하게 가열되어서 너무 이른 열분해를 일으킨다. 또한 중심영역은 외부영역에 비할 때 더 빠르게 분쇄 및 절단될 수 있다. 균일한 절단 및 마모를 얻기 위해, 비교적 부드럽고 거친중심부(절단 및 열분해에 저항을 갖음)를 갖는 것이 유익하다. 그러므로 본 발명을 따라 구성된 복합드릴은 비교적 부드럽고 거친 내부영역 및 비교적 견고하고 마모저항성 외부영역을 포함한다.
상기 실시예에서, 드릴은 두 개의 동축으로 배열된 영역을 포함한다. 내부중심영역은 매우 거칠어서, FR-15 등급 텔레다인 초경합금재료가 중심영역의 재료로서 선택되었다. 일반적으로 높은 접합재 함유량을 갖는 초경합금은 절단 및 열분해에 대해서 저항성이 높고 거칠것이다. FR-15 등급의 텔레다인은 거친 드릴작업에 특히 적합하다. 등급 FR-15는 15% 무게비율은 갖는 코발트 접합재, 텅스텐 카바이드 세라믹요소, 미세입자 구조(평균 입자크기는 약 0.8마이크론), 90.2HRA 강도를갖는다. FR-10 등급의 텔레다인은 외부영역에 대한 재료로 선택되었다. FR-10 등급은 고속 드릴링 작업에 적합하다. 10% 무게비율의 코발트 접합재, 텅스텐 카바이드 세라믹 요소, 미세입자구조(평균 입자크기 0.8마이크론), 91.91HRA 경도를 갖는다.
예 1과 같이 예2의 드릴은 도 6에 도시된 바와 같이 드라이백 등방성 프레스장치를 사용하여 금속가루로 제작되었다. 스테인리스 강철 튜브(61) 형태의 구획이 드라이백 등방성 몰드(62) 안에 삽입되었다. 튜브(61)의 내부영역은 드릴의 내부중심영역을 형성하기 위해 FR-16 등급의 분말로 채워졌다. 튜브(61) 바깥쪽의 영역(64)은 드릴의 외부영역을 형성하기 위해 등급 FR-10로 채워졌다. 튜브(61)는 두 가지 분말 등급 서로 접촉되도록 몰드(62)로부터 제거되었다. 분말은 길이가 약 14인치인 복합 압분체를 형성하기 위해 약 30,000psi의 압력으로 압축되었다. 그런다음 압분체는 예 1에서와 같이 초과압력으로 소결처리되며 절단변부와 드릴의 다른 표면특성을 형성하도록 가공된다.
도 8은 초경합금재료(FR-15 등급)의 제 1 영역(81) 및 초경합금재료(등급 FR-10)의 제 2 영역(82) 사이의 접촉면(83) 근처에서 도시된 바와 같이 제조된 드릴의 영역을 1600X 배 확대한 현미경 사진이다. 제 2 영역(82)에 대한 세라믹요소와 접합재의 높은 비율을 갖는 제 1 영역(81) 사이의 전이부분으로써 현미경사진에 접촉면(83)의 자가적 접합이 발견될 수 있다. 도시된 접촉면 영역은 공간과 함유물이 부족하다.
예 3
예 1 및 예 2에서의 회전도구는 코발트 접합재 함유물과 다른 등급의 초경합금 영역을 포함했다. 그러나 영역들에서 텅스텐 카바이드 입자크기는 거의 동일했다. 현재 예시에서 복합물 형태의 회전도구 블랭크는 접합재 함유물과 다른 초경합금과 평균 텅스텐 카바이드 입자크기를 조합하여 형성되었다. 복합 로드(rod)의 제 1 영역은 미세한 카바이드 입자구조를 갖는 H-17등급 텔레다인으로 구성되었다(H-17 등급은 평균적으로 약 0.8 마이크론 입자크기, 10.0% 무게비율의 코발트 함유물, 91.7HRA 경도를 갖는다). 복합로드의 제 2 영역은 거친입자구조를 갖는 R-61 등급 텔레다인으로 구성되었다.(등급 R-16은 평균적으로 약 4.0 마이크론의 입자크기, 15.0% 무게비율의 코발트 함유물, 8.0HRA의 경도를 갖음) 복합로드는 예 1 및 예 2에 사용된 동일한 방법으로 제조되었다.
도 9는 제 1 영역(91)(등급 H-17)과 제 2 영역(92)(등급 R-61) 사이의 접촉면(93) 근처에서 복합로드의 영역을 1000X 배 확대한 현미경 사진이다. 두 영역 사이의 전이부로써 도 9에 도시된 접촉면(93)의 자가접합이 발견된다. 이러한 예는 특정한 작업에 알맞은 본 발명의 회전도구의 서로 다른 영역의 특성에 맞도록 본 발명의 공정을 이용하여 매우 큰 유연성이 갖는 것을 도시한다.
본 발명은 특정한 실시예와 관련되었음이 공지되었지만 당해업자들은 본 발명의 많은 변형체가 사용될 수 있음을 알 것이다. 본 발명의 이러한 모든 변형은 다음 청구항에 의해 지지된다.

Claims (40)

  1. 복합 회전도구는
    최소한 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하고 절단변부를 형성하는 길게 연장된 영역,
    제 1 초경합금 재료로 구성된 상기 제 1 영역,
    최소한 하나의 특성에서 상기 제 1 초경합금 재료와는 다른 제 2 초경합금재료로 구성된 제 2 영역으로 구성되는데 있어서,
    상기 제 2 영역에 상기 제 1 영역이 자가적으로 접합되는 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 특성은 탄성계수, 경도, 마모저항, 갈라짐 강도, 인장강도, 부식저항성, 열팽장계수, 열전도성 계수중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 복합 회전도구.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 절단변부는 헬리컬 방향인 것을 특징으로 하는 복합 회전도구.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 동축으로 배열되는 것을 특징으로 하는 회전도구.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금재료 및 상기 제 2 초경합금 재료는 각각 접합재 및 금속 카바이드로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전도구.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금재료의 금속 카바이드의 상기 금속과 제 2 카바이드 재료의 상기 금속 카바이드의 상기 금속은 각각 IVB, VB, VIB 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 영역은 상기 제 1 카바이드 재료 및 상기 제 1 초경합금 재료 중 적어도 하나의 상기 접합재 매트릭스에 의해 상기 제 2 영역에 자가적으로 접합되는 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금 재료의 상기 접합재와 상기 제 2 초경합금 재료의 상기 접합재는 각각 코발트, 코발트 합금, 니켈, 니켈합금, 철, 철합금중에서 한 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금재료의 상기 접합재 및 상기 제 2 초경합금의 상기 접합재는 화학적 요소가 다른 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금 재료의 접합재에 대한 무게비율은 상기 제 2 초경합금 재료의 접합재 무게비율과 다른 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금 재료의 상기 금속 카바이드는 화학적 요소 및 평균입자 크기중 적어도 하나에서 상기 제 2 초경합금 재료의 금속 카바이드와는 다른 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금 재료 및 상기 제 2 초경합금 재료는 각각 금속 카바이드에 대해 60내지 98%의 무게 비율과 상기 접합재의 2 내지 40%의 무게비율로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  13. 제 1 항에 있어서, 최소한의 제 1 초경합금재료 및 제 2 초경합금 재료는 평균 0.3 내지 10㎛의 입자크기를 갖는 텅스텐 카바이드 입자로 구성된 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금 재료 및 상기 제 2 초경합금 재료중 적어도 하나는 평균 0.5 내지 10㎛의 입자크기를 갖는 텅스텐 카바이드 입자로 구성되고, 제 1 초경합금 재료 및 제 2 초경합금 재료의 나머지는 평균 0.3 내지 1.5㎛의 입자크기를 갖는 텅스텐 카바이드 입자를 갖는 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  15. 제 1 항에 있어서, 복합 회전도구는 드릴, 엔드밀, 탭 중 하나인 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  16. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금 재료 및 상기 제 2 초경합금 재료중 하나는 상기 제 1 초경합금 재료 및 제 2 초경합금 재료보다 1 내지 10%의 무게비율을 더 작은 접합재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 영역 내의 상기 제 1 초경합금 재료의 탄성계수는 상기 제 2 영역 내의 상기 제 2 초경합금 재료의 탄성계수와는 다른 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 영역 내의 상기 제 1 초경합금의 탄성계수는 90x106psi에서 95x106psi이고 상기 제 2 영역 내의 상기 제 2 초경합금 재료의 탄성계수는 69x106에서 92x106psi인 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 영역 내의 상기 제 1 초경합근 재료의 마모저항 및 강도 중 적어도 하나는 상기 제 2 영역 내의 상기 제 2 초경합금 재료와는 다른 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 초경합금 재료는 6 내지 15%의 무게비율로 된 코발트 합금으로 구성되고, 상기 제 2 초경합금 재료는 10 내지 15%의 무게비율로 된 코발트 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  21. 복합구조로 된 회전도구를 제작하는 방법은
    몰드의 빈공간의 제 1 영역 안으로 제 1 금속가루를 채우고,
    빈공간의 제 2 영역에 제 2 금속가루를 채우는데 제 1 금속가루는 제 2 금속가루와는 다르고,
    제 2 금속가루와 함께 제 1 금속 가루가 접촉하고,
    압분체를 형성하기 위해 제 2 금속가루 및 제 1 금속가루를 합치도록 몰드를 압축하며, 압분체를 초과압력으로 소결처리하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 적어도 하나의 절단변부를 제공하기 위해 압분체로부터 재료를 제거하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서, 몰드는 드라이백 고무몰드인데 몰드를 압축하는 것은 압분체를 형성하기 위해 드라이백 고무몰드를 등방향으로 압축시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 22 항에 있어서, 압분체에서 재료를 제거하는 것은 적어도 하나의 헬리컬 절단변부를 형성하는 최소한 하나의 헬리컬방향 둥근홈을 형성하기 위해 압분체를 가공하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    최소한 제 1 영역 및 제 2 영역 안으로 드라이백 등방성 고무몰드의 공간을 물리적으로 분할하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 빈공간을 물리적으로 분할하는 것은 제 1 영역과 제 2 영역으로 분할하기 위해 빈공간 안에 슬리브를 삽입하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 슬리브는 플라스틱, 금속 및 종이 중에서 선택된 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 26 항에 있어서, 제 2 금속가루와 제 1 금속가루가 접촉하는 것은 몰드에 제 1 금속가루 및 제 2 금속가루를 넣은 후에 빈공간으로부터 슬리브를 제거하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 21 항에 있어서, 제 1 및 제 2 금속가루는 IVB,VB,VIB 그룹중에서 선택된 최소한 하나의 카바이도 요소 입자 및 분말형 접합재로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 제 1 금속가루 및 제 2 금속가루의 접합재는 각각 코발트, 코발트 합금, 니켈, 니켈합금, 철, 철합금 중에서 선택된 최소한 하나의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 21 항에 있어서, 제 1 및 제 2 금속가루는 각각 60내지 98% 무게비율의 카바이드 입자와 2 내지 40% 무게입자의 분말 접합재료 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 21 항에 있어서, 제 1 및 제 2 금속가루 중 적어도 하나는 평균 0.3 내지 10㎛ 입자 크기를 갖는 텅스텐 카바이드 입자로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 21 항에 있어서, 압분체를 초과압력으로 소결처리하는 것은 300-2000psi 압력 하에서 1350℃ 내지 1500℃의 온도로 압분체를 가열하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 21 항에 있어서, 제 2 금속가루와 제 1 금속가루의가 접촉하는 것은 제 1및 제 2 금속가루의 나머지 부분의 접촉면을 따라 접촉되도록 제 1 및 제 2 금속가루를 빈공간에 놓는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 21 항에 있어서, 몰드를 압축하는 것은 압력 5,000 내지 50,000psi로 등방향으로 몰드를 압축시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 21 항에 있어서, 몰드를 압축시켜서 형성된 압분체는
    제 1 금속가루를 합쳐서 제공된 제 1 초경합금 재료로 구성된 제 1 영역,
    제 2 금속가루를 합쳐서 제공된 제 2 초경합금 재료로 구성된 제 2 영역으로구성되는데, 제 1 영역 및 제 2 영역은 적어도 하나의 특성에 대해서 서로 다른 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 특성은 탄성계수, 경도, 마모저항, 갈라짐 강도, 인장강도, 부식저항성, 열팽장계수, 열전도성 계수중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 복합구조를 갖는 회전도구를 만드는 방법은
    드라이백 고무 몰드의 빈 공간에 대한 제 1 영역 안으로 제 1 금속가루를 넣고,
    빈 공간의 제 2 영역 안에 제 2 금속가루를 넣는데 제 1 금속가루는 제 2 금속가루와는 다르고,
    제 2 금속가루와 제 1 금속가루의 최소 부분이 접촉하며,
    압분체를 형성하기 위해 제 2 금속가루 및 제 1 금속가루를 합치기 위해 5,000 내지 50,000 압력에서 등방향으로 드라이백 몰드를 압축시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 복합회전도구는
    초소한 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하고 적어도 하나의 헬리컬방향 절단변부를 형성하는 길게 연장된 영역,
    제 1 초경합금 재료로 구성된 제 1 영역,
    특성은 탄성계수, 경도, 마모저항, 갈라짐 강도, 인장강도, 부식저항성, 열팽장계수, 열전도성 계수중 최소한 한가지에서 상기 제 1 영과 다른 제 2 초경합금 재료로 구성된 상기 제 2 영역,
    상기 제 2 영역에 자가적으로 접합된 상기 제 1 영역으로 구성되는데,
    상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 제 1 영역의 최소부분을 둘러쌓는 상기 제 2 영역과 동축으로 배열되고, 상기 헬리컬 방향의 절단변부는 상기 제 2 영역으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
  40. 제 40 항에 있어서, 도구는 드릴, 엔드밀과 탭 중 하나인 것을 특징으로 하는 복합회전도구.
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