KR20060105052A

KR20060105052A - 스로우 어웨이 팁

Info

Publication number: KR20060105052A
Application number: KR1020067016103A
Authority: KR
Inventors: 야스히코 오키타; 야스유키 가나다; 도모히로 후카야
Original assignee: 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-10-09
Also published as: US20070116531A1; CN100544862C; EP1714720B1; CN1905975A; WO2005068117A1; US7524148B2; JP4704212B2; EP1714720A4; EP1714720A1; KR100761302B1; JPWO2005068117A1

Abstract

스로우 어웨이 팁에는 다각형인 공구 본체 (2) 의 꼭지각부 (5) 에, 입방정 질화 붕소를 함유하는 초고경도 소결체 (1) 를 접합하고, 그 초고경도 소결체 (1) 에 절삭날 및 칩 브레이커가 형성된다. 초고경도 소결체 (1) 의 상면과 측면의 교차부에 모따기부가 형성되고, 칩 브레이커는 돌기부 (6) 를 갖고, 그 돌기부 (6) 정상의 능선 (6b, 6c), 또는 그 능선 (6b, 6c) 을 2 등분하는 점에 있어서의 접선과, 꼭지각의 2 등분선 (9a) 이 형성하는 각 (θ), 및 상기 돌기부 (6) 정상의 2 개의 능선 (6b, 6c) 이 교차하는 제 1 교점 (P) 과 일방의 능선 (6b) 의 단점 (S) 과의 거리 (L1) 와, 그 제 1 교점 (P) 과 단점 (S) 을 지나는 직선과 공구 본체 (2) 외주와의 제 2 교점 (Q) 과 제 1 교점 (P) 과의 거리 (L2) 의 비가 소정 범위 내이다.

Description

스로우 어웨이 팁 {THROW-AWAY TIP}

본 발명은, 공구 본체의 꼭지각부에, 입방정 질화 붕소를 함유하는 초고경도 소결체로 이루어지는 절삭날을 접합하여, 우수한 칩 처리성을 갖는 스로우 어웨이 팁에 관한 것이다.

미세한 입방정 질화 붕소 분말을 각종 결합재를 사용하여 소결한 소재를 절삭날로 하는 입방정 질화 붕소 소결체 절삭 공구는, 고경도의 철족 금속이나 주철 등의 절삭에 대하여 우수한 성능을 나타낸다.

최근, 공작기계의 자동화나 생산 공정의 무인 운전화에 수반하여 절삭 공구 수명의 장기화와 함께, 칩 처리성의 향상도 연속 운전에 필요 불가결한 항목으로서 요구되게 되었다. 그러나, 종래의 입방정 질화 붕소 소결체 절삭 공구에는 칩의 절단을 목적으로 한 칩 브레이커 (chipbreaker) 를 갖는 것이 거의 없고, 이 때문에 공작기계의 자동 운전 중에 칩이 말려들어가는 것으로 인한 피삭재나 공구의 착탈 이상 및 피삭면의 악화 등과 같은 문제가 일어나기 쉽고, 경우에 따라서는 자동 운전이 불가능해져 생산성 향상을 저해하는 하나의 원인이 되었다.

한편, 일본 공개특허공보 평8-155702호, 일본 공개특허공보 평4-217404호∼일본 공개특허공보 평4-217409호, 일본 공개특허공보 평8-52605호 등에는, 칩 브레 이커를 갖는 경질 소결체 절삭 공구가 개시되어 있다. 이들 문헌에 기재된 절삭 공구에 있어서는 1 열 또는 복수의 직선적인 브레이커 형상이 형성되고, 그 형상에 의해 칩을 소용돌이형상으로 컬링시켜, 칩 처리를 가능하게 하고 있다.

그러나, 이러한 단순한 형상의 칩 브레이커가 부착된 절삭 공구에서는, 툴링에 따라서는 좌우에 각각 상이한 핸드부가 부착된 공구가 필요하게 되거나, 외경 가공, 단면 가공의 각각에 대하여 각각에 적합한 브레이커가 부착된 공구가 필요하게 되거나, 또, 절삭 조건, 특히 이송량 또는 절삭 깊이가 상이한 절삭 조건에 대하여, 각 조건에 대응하는 브레이커가 부착된 공구가 필요하게 되는 등의 문제가 있었다.

특히 소입강에 있어서, 한번에 0.3∼0.7㎜ 정도의 절삭을 행하여 침탄 소입층을 제거하는 가공 (침탄 제거 가공) 에서는 절삭 깊이값에 따라서 피삭재 경도가 크게 변화하고, 이 경도의 차이로 인해 칩 유출방향 및 칩 처리성이 변화한다. 그래서, 이 침탄 제거 가공에서는, 피삭재 경도에 맞는 브레이커가 부착된 공구가 필요하게 된다. 즉, 종래의 브레이커 부착 공구에서는 특정한 절삭 조건에서만 칩 처리의 효과가 얻어져서 넓은 범위의 가공 조건에는 적용할 수 없었기 때문에, 요구되는 다양한 툴링에 따라 복수의 공구가 필요하게 된다는 문제가 있었다.

또, 일본 공개특허공보 평4-217404호∼일본 공개특허공보 평4-217409호에 기재된 절삭 공구에서는, 칩을 컬링하기 쉽게 하기 위해, 칩 브레이커의 초고경도 소결체 상면의 면거칠기를 0.5S 이상 10S 이하 등으로 설정하고 있다. 그러나, 경도가 높은 피삭재의 절삭, 특히 소입강의 절삭에 있어서는 칩이 단단하여, 초고 경도 소결체의 면거칠기가 0.5S 이상에서는 칩에 의한 마찰 저항이 커지고, 마찰에 의해 열이 발생하여 공구 경사면이 손상되기 쉽다. 그 결과, 크레이터가 마모됨에 따라 공구 형상이 변화하여 칩 처리성이 저하된다는 문제가 있었다.

다음으로, 일본 공개특허공보 평8-52605호에는, 칩 브레이커를 갖고, 또한 정(正)방향의 전단각도가 경사면의 절삭용 페이스에 형성된 것을 특징으로 하는 절삭 공구가 개시되어 있다. 그러나, 이 절삭 공구에서는, 안정적인 절삭을 실시하기 위해서는 날의 강도가 충분하지 않다는 문제가 있어, 소입강 등의 고경도 피삭재를 절삭하는 경우에는 절삭날이 절삭 중에 손상될 빈도가 높아진다는 문제가 있었다.

특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 평8-155702호

특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 평4-217404호

특허 문헌 3: 일본 공개특허공보 평4-217405호

특허 문헌 4: 일본 공개특허공보 평4-217406호

특허 문헌 5: 일본 공개특허공보 평4-217407호

특허 문헌 6: 일본 공개특허공보 평4-217408호

특허 문헌 7: 일본 공개특허공보 평4-217409호

특허 문헌 8: 일본 공개특허공보 평8-52605호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은, 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 넓은 범위의 가공 조건에 대해서 칩 처리성이 우수하고, 특히 소입강 절삭의 침탄 제거 가공시에 있어서 피삭재 경도의 큰 변화에도 적용할 수 있으며, 또한 장기간에 걸친 칩 처리 효과를 갖는 스로우 어웨이 팁을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁은, 평면에서 볼 때 다각형인 공구 본체의 적어도 꼭지각부 상면측에, 입방정 질화 붕소를 함유하는 초고경도 소결체를 접합하고, 그 초고경도 소결체에 절삭날 및 칩 브레이커가 형성된 것이다. 그리고, 초고경도 소결체의 상면과 측면의 교차부에 모따기부가 형성된다. 칩 브레이커는, 꼭지각부의 꼭지각을 2 등분하는 단면에 대하여 대략 대칭인 형상이고, 또한 돌기부 및 그 돌기부와 꼭지각부 사이에 평탄부 (랜드) 를 가진다. 상기 돌기부 정상의 1 조의 능선은 직선형상 또는 원호형상이다. 상기 돌기부의 직선형 능선, 또는 당해 돌기부의 원호형 능선을 2 등분하는 점에 있어서의 당해 원호형 능선의 접선과, 꼭지각의 2 등분선이 형성하는 각을 θ 로 하고, 상기 꼭지각을 α 로 한 경우, θ 는 6/10×α≤θ≤90-1/10×α 의 범위 내이고, 또한 상기 돌기부 정상의 1 조의 능선이 교차하는 제 1 교점과, 일방의 능선의 단점을 연결한 선분의 길이를 L1 로 하고, 타방의 능선의 단점과 제 1 교점을 연결한 선분의 길이를 L1' 로 하였을 때에, 그 선분비율이 0.9≤L1'/L1≤1.1 의 범위 내이고, 또한 제 1 교점에서부터 일방의 능선의 단점을 지나는 직선과 이 공구 본체의 외주와의 제 2 교점과 제 1 교점을 연결한 선분의 길이를 L2 로 하였을 때, 0.2≤L1/L2≤0.8 이 된다.

이상의 구성으로 함으로써, 광범위한 절삭 조건에 대하여 우수한 칩 처리 효과를 발휘한다. 그 결과, 툴링에 따라서 좌우 각각 상이한 핸드부를 갖는 공구를 필요로 했던 문제, 외경 가공, 단면 가공 각각에 대해 각각에 적합한 절삭 공구를 필요로 했던 문제, 이송량 또는 절삭 깊이가 상이한 절삭 조건에 대하여, 각 조건에 대응하는 절삭 공구를 필요로 했던 문제, 그리고 소입강 절삭의 침탄 제거 가공 등, 피삭재 경도가 크게 변화하는 절삭에 있어서 피삭재 경도에 맞춘 복수의 절삭 공구를 필요로 했던 문제 등이 해소된다.

본 발명의 스로우 어웨이 팁의 공구 본체는 평면에서 본 경우, 평면에서 볼 때의 형상이 다각형이지만, 통상은 평면으로 볼 때의 형상이 삼각형, 사각형인 것이 사용된다. 본 발명의 스로우 어웨이 팁의 공구 본체에 있어서는, 적어도, 그 다각형의 꼭지각부의 상면측에 입방정 질화 붕소를 함유하는 초고경도 소결체가 접합되어 있다. 그 초고경도 소결체는 입방정 질화 붕소의 분말을 소결하여 형성되는 것으로, 바람직하게는 입방정 질화 붕소를 20용량% 이상, 보다 바람직하게는 입방정 질화 붕소를 주체로 하는 것으로서, 통상 40용량% 이상 함유하는 것이 사용된다.

그 다각형의 꼭지각부 선단 (노우즈) 은 절삭날로서 기능하는데, 통상 이 부분은 원호형상으로 노우즈 R 이 형성되어 있다. 그 초고경도 소결체는, 또한 칩의 처리를 목적으로 하여 칩 브레이커를 갖는다.

본 발명의 스로우 어웨이 팁에 있어서는, 그 초고경도 소결체의 상면과 측면의 교차부에 모따기부 (이하 네거티브 랜드라고 한다.) 가 형성되어 있다. 네거티브 랜드를 형성함으로써 절삭날의 강도가 향상되고, 스로우 어웨이 팁의 수명이 향상된다. 또, 네거티브 랜드는 절삭날의 강도 향상을 위해 적어도 그 초고경도 소결체 부분에 형성되지만, 칩 처리성이 손상되지 않은 한, 공구 본체에 형성되어도 상관없다.

칩 브레이커는 돌기부를 갖는 것과 함께, 돌기부와 절삭날 사이에는 평탄부 (랜드, 이하 랜드부라고 한다.) 가 형성되어 있다. 그 돌기부는, 평면에서 볼 때에는, 절삭날측으로 돌출되고 스로우 어웨이 팁의 외주측 (평면에서 볼 때의 다각형의 변측) 을 향함에 따라서 절삭날측으로부터 후퇴하는 형상을 갖고, 또 절삭날로부터 멀어짐에 따라서 상승하는 경사면과, 그 돌기부의 정상면으로 이루어진다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 스로우 어웨이 팁에 있어서는, 그 경사면과 정상면에 의해 형성되는 능선은 직선형상 또는 원호형상이다.

본 발명의 스로우 어웨이 팁은, 상기 θ 및 L1'/L1, L1/L2 가 상기 범위 내에 있는 것을 그 특징으로 한다. 고경도 재료, 특히 소입강 절삭의 침탄 제거 가공에 의해 피삭재 경도가 크게 변화하는 절삭에 있어서, 외경 가공의 이송량이나 절삭 깊이가 큰 절삭에서는 칩 유출방향이 안정적이지 않고, 꼭지각 선단부의 노우즈 R 의 중심으로부터 벗어나 공구 외주부로 칩이 유출되는 경우가 있으며, 특히 피삭재 경도가 낮은 경우에는 칩 유출방향이 안정적이지 못한 경향이 있다. 또, 단면 가공에서는 칩이 노우즈 R 중심으로부터 벗어나 공구 외주부 근방으로 유출되는 경우가 있다. 그러나, θ 및 L1'/L1, L1/L2 를 상기 범위로 함으로써 이들 문제가 해결된다.

θ 가 6/10×α 미만이면, 소입강의 외경 가공, 특히 침탄 제거 가공의 경우, 돌기부의 중앙부로 유출된 칩이 그 돌기부 선단에 충돌하여, 그 돌기 중앙부가 절삭 중에 손상되는 빈도가 높아진다. 특히, 소입강의 침탄 제거 가공에서 절삭이나 이송량이 큰 경우에는, 두께가 두꺼운 칩에 의해 이러한 손상이 발생하기 쉬워진다. 또, 단면 가공에 있어서 이송량이 큰 경우, 칩 유출방향은 노우즈 R 중심으로부터 벗어나 돌기부 외주방향으로 되는 경향이 높고, θ 가 6/10×α 미만이면 외주부에 위치하는 돌기부에 칩이 충돌하기까지의 거리가 커지기 때문에, 칩을 컬링시키기가 어려워진다.

θ 가 90-1/10×α 를 넘으면, 외경 가공에 있어서, 이송량이나 절삭 깊이가 큰 가공 조건에서는 칩이 거의 막힐 듯이 유출되기 때문에, 돌기부에 칩이 올라타서 큰 직경의 컬을 갖는 칩이 생성되기 쉬워지고, 그 결과, 칩 처리 효과를 발휘하기가 어려워진다. 또, 단면 가공에 있어서도, 외경 가공과 마찬가지로 칩이 막힐 듯이 되기 때문에, 칩 처리 효과를 발휘하기가 어려워진다.

또, 침탄 제거 가공에 있어서는 피삭재 경도가 낮은 경우의 절삭도 행해지지만, 이 경우, 칩이 막힐 듯이 유출되면, 랜드부나 돌기부로의 피삭재 (칩) 의 용착이 발생하기 쉬워지고, 이것에 기인하여 절삭 중에 절삭날 및 칩 브레이커부가 손상되게 되어 현저히 공구 수명을 저하시키는 원인으로도 된다. 또, θ 가 90-1/10×α 를 넘으면, 돌기부의 노우즈 R 방향으로의 돌출이 작아져서 돌기부의 형상이 1 열의 직선 형상에 가까워지기 때문에, 이송량이나 절삭 깊이가 작은 가공 조건 등에서는, 칩 처리성이 저하되어, 광범위한 가공 조건에 대하여 적용할 수 없게 된다.

L1'/L1 의 값이 0.9 미만, 또는 1.1 보다 큰 경우에서는 핸드부의 형상이 강화되기 때문에, 외경 가공과 단면 가공 모두 칩을 컬링시키는 것이 곤란해지게 되어 다양한 툴링에 대응할 수 없게 된다. L1/L2 가 0.2 미만에서는, 노우즈 R 중심을 벗어나 공구 외주부 근방으로 유출된 칩이 돌기부에 충돌하기 어려워져, 칩을 컬링시키기가 어려워진다. 특히, 외경 가공에 있어서 이송량이나 절삭 깊이가 큰 경우, 칩의 유출방향이 불안정해지기 때문에 이 문제가 발생하기 쉽다. 또한, 단면 가공에 있어서도 외경 가공과 마찬가지로 칩이 돌기부에 충돌하기 어려워, 적절한 컬링 직경을 갖는 칩을 생성하기가 어려워진다.

한편, L1/L2 가 0.8 을 넘는 경우, 공구 외주부 근방까지 돌기부가 연장되어 있기 때문에 돌기부에 칩이 올라타서 큰 직경의 컬을 갖는 칩을 배출하여, 칩 처리성을 저하시키는 문제가 발생하기 쉽다. 특히 이송량이나 절삭 깊이가 큰 가공 조건하의 절삭에서는 이 경향이 크다. 또, 돌기부에 충돌한 칩이 컬링되어서 배출되는 경우에, 돌기부의 외주부에서 칩의 배출성이 저하되어, 칩 막힘이 발생하기 쉽다. 또, 돌기부가 칩 막힘에 의한 부하로 인해 손상되는 경우도 있다.

상기 구성에 추가하여, 본 발명은, 보다 바람직한 양태로서 하기 구성도 제공한다. 또, 하기 구성 중 2 개 이상을 적절히 조합해도 된다.

즉, 본 발명의 스로우 어웨이 팁에서는, 초고경도 소결체의 상기 랜드부 및 랜드부에 인접하는 상기 모따기부의 면거칠기가 10점 평균 거칠기 (RzJIS94) 로 0.1㎛ 이상 0.5㎛ 미만인 것이 바람직하다. 여기서 면거칠기는, JIS 규격에서 규정되는 RzJIS94 의 기준에 준하여 측정된 값이다.

초고경도 소결체의 랜드부의 면거칠기를 0.5㎛ 미만으로 함으로써, 칩에 의한 마찰 저항이 저감되고, 마찰에 의한 발열을 억제할 수 있어, 공구 경사면의 손상을 저감할 수 있다. 그 결과, 크레이터 마모의 진전에 의한 공구 형상 변화를 억제할 수 있어, 절삭 거리가 길어져도 가공 초기의 우수한 칩 처리성이 유지된다. 한편, 면거칠기 0.1㎛ 미만의 공구를 얻기 위해서는 제조를 위한 노동력이 현저히 커지기 때문에, 경제적 관점에서는 면거칠기가 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 스로우 어웨이 팁에 있어서는, 네거티브 랜드와 공구 본체 상면이 형성하는 각 (네거티브 랜드각도) 이 15 도 이상 45 도 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 네거티브 랜드각도를 이 범위로 함으로써 절삭날의 강도가 높아져, 절삭 중에 가공 부하에 의한 절삭날의 손상이 억제되고, 안정된 가공 치수를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 스로우 어웨이 팁에 있어서는, 꼭지각의 선단부에서의 네거티브 랜드의 폭 (네거티브 랜드폭) 이 평면에서 볼 때에 0.02㎜ 이상 0.2㎜ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 꼭지각의 선단부에서의 네거티브 랜드폭이 0.02㎜ 이상이면 날을 강화시키는 효과가 우수하여, 절삭날이 절삭 중에 손상되는 빈도를 현저히 억제할 수 있다. 한편, 0.2㎜ 이하이면, 크레이터 마모의 진전에 의해 공구 형상이 변화하더라도 우수한 칩 처리성의 효과를 유지할 수 있다.

또, 본 발명의 스로우 어웨이 팁에 있어서는, 꼭지각의 선단부 (노우즈 R 를 갖는 경우에는 노우즈 R 에 해당한다.) 와 제 1 교점 (P) 과의 거리가, 평면으로 볼 때 0.1㎜ 이상 2㎜ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 꼭지각의 선단부와 제 1 교점 (P) 과의 거리를 이 범위 내로 함으로써 적절한 브레이커 폭 및 높이를 가지게 되어, 우수한 칩 처리 특성이 얻어진다. 보다 구체적으로는, 이 거리를 0.1mm 이상으로 함으로써, 칩이 랜드부 및 돌기부와 충돌할 때의 마찰에 의한 발열을 작게 할 수 있고, 크레이터 마모의 진전에 의해 공구 형상이 변화하더라도 우수한 칩 처리성을 발휘할 수 있다. 한편, 이 거리를 2㎜ 이하로 함으로써, 크레이터 마모의 진전에 의해 공구 형상이 변화하여 칩이 랜드부에 대해 상향으로 유출된 경우라도, 칩이 돌기부에 충돌하여 칩에 충분한 변형을 부여할 수 있어, 장기간에 걸친 칩 처리 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 스로우 어웨이 팁에 있어서, 꼭지각의 선단부와 제 1 교점 (P) 의 높이의 차가 0.02㎜ 이상 0.5㎜ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 이 높이의 차가 0.02㎜ 이상인 경우에는, 가공 거리가 길어지고 크레이터 마모가 진전되어 공구 형상이 변화한 경우에 있어서도 우수한 칩 처리 효과를 발휘할 수 있다. 한편, 0.5㎜ 보다 크게 하더라도 칩 처리성은 거의 동등하지만 제작에 필요한 노동력이 현저하게 커지기 때문에, 경제적 관점에서는 0.5㎜ 이하가 바람직하다.

그리고, 본 발명의 스로우 어웨이 팁에 있어서는, 랜드부의 전단각도가 0 도인 것이 바람직하다. 돌기부와 절삭날 사이의 랜드부가 정의 전단각을 갖지 않는 형상인 것에 의해, 소입강 등의 고경도 재료를 절삭할 때에 필요한 날의 강도를 충분히 얻을 수 있다. 또한, 절삭날이 절삭 중에 손상되는 빈도를 억제할 수 있어, 공구 수명을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 스로우 어웨이 팁에 있어서는, 상기 초고경도 소결체의 표면에 주기율표의 4a, 5a 및 6a 족 원소 및 Al, Si 및 B 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소, 그 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속의 질화물, 탄화물 또는 산화물, 또는 이들의 고용체로 이루어지는 피복층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 초고경도 소결체의 표면에 상기 피복층이 형성됨으로써, 절삭 공구로서의 내마모성이 현저히 향상되고, 마찰에 의한 발열을 억제할 수 있으며, 크레이터 마모의 진전에 의한 공구 형상 변화를 억제할 수 있다. 그리고, 공구 수명을 향상시킴과 함께, 지속적인 높은 칩 처리성이 얻어진다.

또한, 초고경도 소결체의 표면에 피복층이 형성된 평탄부 (랜드) 및 그 평탄부 (랜드) 에 인접하는 모따기의 면거칠기가 10점 평균 거칠기 (RzJIS94) 로 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하인 것이 바람직하다.

초고경도 소결체의 표면에 상기 피막층을 형성시킨 경우에는, 그 초고경도 소결체의 상면에 형성된 피막층의 표면 거칠기를 1.0㎛ 이하로 함으로써, 내열성이 우수한 피막층의 효과에 의해 공구 경사면의 손상을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 크레이터 마모의 진전에 의한 공구 형상 변화를 억제할 수 있고, 절삭 거리가 길어져도 가공 초기의 우수한 칩 처리성이 유지된다. 한편, 면거칠기가 0.1㎛ 미만인 공구를 얻기 위해서는 제작에 필요한 노동력이 현저히 커지기 때문에, 경제적 관점에서는 면거칠기가 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다.

발명의 효과

본 발명의 스로우 어웨이 팁은, 고경도 재료의 절삭에 있어서 우수한 칩 제어성을 가지고, 넓은 범위의 가공 조건에 적용 가능하다. 예를 들어, 소입강 절삭에서의 외경 가공 및 단면 가공 절삭에 있어서, 칩이 중앙부로 유출된 경우, 노우즈 R 중심을 벗어나 공구 외주부 부근으로 유출된 경우 등, 칩의 유출이 불안정해진 경우에도, 칩이 돌기 경사부에 충돌함으로써 컬링되고 절단된다. 이와 같이 본 발명의 스로우 어웨이 팁은, 높은 칩 처리성이 요구되는 경우에도 대응할 수 있고, 또한 장기간에 걸쳐 칩 처리 효과를 가질 수 있다. 그리고, 침탄 제거 가공과 같이 피삭재 경도가 크게 변화하는 경우에서의 절삭 가공에 있어서도, 장기간의 칩 처리 효과를 가질 수 있고, 또 넓은 범위의 가공 조건에 대응할 수 있기 때문에, 개개의 툴링마다 복수의 절삭 공구를 필요로 하는 종래의 문제도 해소할 수 있다. 그 중에서도, 랜드부의 면거칠기를 양호하게 한 본 발명의 스로우 어웨이 팁은 보다 우수한 칩 처리성을 유지할 수 있어, 보다 긴 공구 수명이 얻어진다. 나아가 동일 팁의 유효 이용, 팁을 교환하지 않고서 이루어지는 이송 조건의 변경 등이 보다 용이해진다.

도 1a 는 본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 1b 는 본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁의 다른 일례를 나타내는 사시도이다.

도 2 는 본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁의 일례인 절삭날 근방 구조를 나타내는 평면도이다.

도 3 은 본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁의 일례인 절삭날 근방 구조를 나타내는 측면도이다.

도 4 는 실험예 1 에서, 양호한 결과가 얻어지는 범위를 나타낸 그래프도이다.

도 5 는 본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁의 다른 일례의 절삭날 근방 구조를 나타내는 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 초고경도 소결체

2: 공구 본체

3: 초경 합금 기체(基體)

4: 장착 구멍

5: 꼭지각부

6: 돌기부

6a: 경사면

6b: 능선

6c: 능선

6d: 원호형 능선의 2 등분점

7: 네거티브 랜드

7a: 네거티브 랜드폭

8: 랜드부

9: 노우즈

9a: 꼭지각의 2 등분선

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

도 1a 및 도 1b 는, 본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 1a 의 예에서는, 공구 본체 (2) 를 평면에서 볼 때의 형상이 사각형이고, 초경 합금으로 만든 공구 본체 (2) 의 각 꼭지각부 (5) 에, 입방정 질화 붕소를 20용량% 이상 함유하는 초고경도 소결체 (1) 와 초경 합금 기체 (3) 가 일체화된 2 층 구조가 납땜 접합되어 있다. 도 1b 의 예는, 공구 본체 (2) 를 평면으로 볼 때의 형상이 삼각형이고, 초경 합금으로 만든 공구 본체 (2) 의 각 꼭지각부 (5) 에 입방정 질화 붕소를 20용량% 이상 함유하는 초고경도 소결체 (1) 가 직접 납땜 접합된 스로우 어웨이 팁이다.

이들 스로우 어웨이 팁은, 예를 들어, 장착 구멍 (4) 을 이용하여 홀더 (도시 생략) 에 장착된다. 또, 본 실시형태의 스로우 어웨이 팁은, 초고경도 소결체가 홀더에 직접 납땜된 절삭공구 (cutting tool) 로도 응용할 수 있다. 본 실시형태의 스로우 어웨이 팁은, 절삭 공구의 절삭 성능에 관여하는 가장 중요한 부분인 절삭날 근방의 구조에 그 특징이 있다.

도 2 는 본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁의 일례인 절삭날 근방 구조를 나타내는 평면도이다. 도 3 은 본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁의 일례인 절삭날 근방 구조를 나타내는 측면도이다. 도 2, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 스로우 어웨이 팁의 절삭날 근방의 경사면, 즉 초고경도 소결체 (1) 의 상면에는 돌기부 (6) 가 형성되어 있다. 돌기부 (6) 는 경사면 (6a) 을 갖는다. 또 돌기부 (6) 는, 절삭날의 꼭지각을 2 등분하는 단면에 대하여 유사한 형상이다.

도 2, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 꼭지각부 선단 (노우즈 (9)), 즉 절삭날의 날은 원호형상으로 노우즈 R 을 형성하고 있다. 돌기부 (6) 와 노우즈 (9: 절삭날) 사이에는 전단 각도를 0 도로 한 랜드부 (8) 를 갖고 있다. 전단 각도를 0 도로 함으로써 공구 수명이 향상된다.

경사면 (6a) 은 돌기부 정상에 있어서 능선 (6b) 과 능선 (6c) 을 형성하고 있고, 그 능선 (6b) 과 꼭지각 (노우즈 R) 의 2 등분선 (9a) 이 형성하는 각 (θ: 즉 능선 (6b) 과 꼭지각을 2 등분하는 단면이 이루는 각 (θ)) 은 꼭지각 (α) 에 대하여, 6/10×α≤θ≤90-1/10×α 가 되는 범위이다. 또, 그 능선 (6b) 과 그 능선 (6c) 의 교점 (제 1 교점: P) 과 그 능선 (6b) 의 단점 (S) 을 연결한 선분의 길이를 L1 로 하고, 또한, 교점 (P) 과 그 능선 (6c) 의 단점 (T) 을 연결한 선분의 길이를 L1' 로 하여, 그 능선으로 이루어지는 선분비율이 0.9≤L1'/L1≤1.1 가 되는 범위이고, 그 교점 (P) 에서부터 그 단점 (S) 를 지나는 직선과 그 공구 본체의 외주와의 교점 (제 2 교점: Q) 을 연결한 선분의 길이를 L2 로 하였을 때, L1 및 L2 는 0.2≤L1/L2≤0.8 을 만족한다.

초고경도 소결체 상면의 공구 경사면에 형성되는 랜드부 (8) 및 네거티브 랜드의 랜드부 (8) 에 인접하는 부분의 면거칠기는 0.1㎛ 이상 0.5㎛ 미만이고, 그 결과 상기한 효과를 더욱 발휘할 수 있다. 또 면거칠기는 촉침(觸針)에 의해 측정하고, JIS 규격에서 규정된 RzJIS94 의 기준에 준한다.

도 2, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 이 스로우 어웨이 팁은, 모따기부 (네거티브 랜드 (7)) 를 갖는다. 네거티브 랜드 (7) 와 공구 본체 상면이 형성하는 각 (β: 네거티브 랜드각) 은 15 도 이상 45 도 이하의 범위 내이다. 또, 평면으로 볼 때에, 꼭지각의 선단부에서의 네거티브 랜드폭 (7a) 은 0.02㎜ 이상 0.2㎜ 이하의 범위 내이다. 그 결과, 우수한 절삭날 강도가 얻어진다.

도 2, 도 3 에 나타내는 스로우 어웨이 팁에서는, 꼭지각의 선단부 (노우즈부 선단) 와 교점 (P) 과의 거리 (B: 이하 브레이커 폭 (B) 으로 한다.) 는, 평면으로 볼 때에 0.1㎜ 이상 2㎜ 이하의 범위 내이다. 또, 꼭지각의 선단부 (네거티브 랜드부를 제외한 노우즈부 선단) 와 교점 (P) 의 높이의 차 (H: 이하 브레이커 높이 (H) 로 한다.) 는 0.02㎜ 이상 0.5㎜ 이하의 범위 내이다. 그 결과, 보다 우수한 칩 처리성이 얻어진다.

또, 도 2, 도 3 에 나타내는 스로우 어웨이 팁에서는, 초고경도 소결체 (1) 의 표면에, 주기율표의 4a, 5a 및 6a 족 원소 및 Al, Si 및 B 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소, 그 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속의 질화물, 탄화물 또는 산화물, 또는 이들의 고용체로 이루어지는 피복층 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 피복층을 구성하는 재료로서 구체적으로는, TiN, TiAlN, TiCN 등을 바람직하게 들 수 있다. 그 결과, 절삭 공구로서의 내마모성이 현저히 향상되어, 공구 수명이 향상됨과 함께 높은 칩 처리성이 지속되는 등의 우수한 효과 가 얻어진다.

초고경도 소결체의 표면에 피막을 형성한 공구 경사면에 형성되는 랜드부 (8) 및 네거티브 랜드의 랜드부 (8) 에 인접하는 부분의 면거칠기가 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하이고, 그 결과 상기 효과를 좀더 발휘할 수 있다.

도 5 는, 본 발명에 관련된 스로우 어웨이 팁의 다른 일례의 절삭날 근방의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 2, 도 3 의 예에서 능선 (6b) 은 직선형상이지만, 이 도 5 의 예에서 능선 (6b) 은 원호형상이다. 원호형상으로 함으로써 노우즈 R 중심을 벗어나 공구 외주측으로 유출된 칩이나 불안정하게 유출된 칩이 경사면에 충돌하였을 때의, 안정적인 칩 배출을 보다 용이하게 한다.

이 예에 있어서는, θ 는, 꼭지각의 2 등분선 (9a) 과, 그 원호형 능선 (6b) 의 2 등분점 (6d) 에 있어서 당해 원호의 접선이 형성하는 각이다. 이 예에서도, L1 은, 능선 (6b) 과 꼭지각의 2 등분선 (9a) 의 교점 (P) 과 능선 (6a) 의 단점 (S) 을 연결한 선분의 길이이고, L1' 는, 능선 (6b) 과 꼭지각의 2 등분선 (9a) 과의 교점 (P) 과, 능선 (6c) 의 단점 (T) 을 연결한 선분의 길이이고, L2 는, 그 교점 (P) 과, 그 교점 (P) 에서부터 그 단점 (S) 를 지나는 직선과 그 공구 본체의 외주와의 교점 (Q) 을 연결한 선분의 길이이다. 그 밖의 것에 대해서는 도 2, 도 3 의 예와 거의 동등하기 때문에, 설명을 생략한다.

다음으로 본 발명의 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 이들 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

(1) 실험예 1

하기의 본 발명품 스로우 어웨이 팁 및 종래품 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 관해서, 절삭 속도를 V=120m/min 으로 하고, 절삭 깊이 (d) 및 이송량 (f) 을 하기 표 1 및 표 2 의 기재와 같이 다양하게 변경하여, 외경 가공 및 단면 가공을 실시하였다. 각각의 절삭 조건에 관해서 칩 상태 및 칩 길이를 구하여, 칩 처리성을 평가하였다. 그 결과를 표 1 (외경 가공) 및 표 2 (단면 가공) 에 나타낸다. 또, 칩 상태는 INFOS 의 칩 분류에 의해 나타내었다.

사용 칩: CNMA 120408

[본 발명품 스로우 어웨이 팁]

θ=60°, L1'/L1=1, L1/L2=0.5, RzJIS94=0.3㎛ (랜드부 및 랜드부에 인접한 네거티브 랜드부의 면거칠기. 이하의 실험예에 있어서도 동일), 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

[종래품 스로우 어웨이 팁]

핸드부가 부착된 공구, RzJIS94=0.3㎛, 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

도 4 는, 상기 실험에 있어서, 양호한 결과가 얻어지는 f 및 d 의 범위를 나타낸 그래프도이다. 도면 중의 범위 A 및 범위 B 는, 각각 본 발명품 및 종래품 (외경 가공) 에 대해서, 칩 상태가 양호 (INFOS 의 칩 분류에서 5 형 이상) 하고 또한 칩 길이 10㎝ 이하가 얻어지는 범위 (칩 처리 범위) 를 나타낸다. 이 도면에서 알 수 있듯이, 본 발명품은, 외경 가공 및 단면 가공 모두에 대해서 광범위한 절삭 조건에서 칩 처리성이 양호함을 알 수 있다. 한편, 종래품은, 좁은 범위의 가공 조건에서만 칩 처리성이 양호하다. 구체적으로는, 외경 가공의 A14 에서만 양호한 칩 처리 효과가 얻어지고, 다른 조건에서는 양호한 효과가 얻어지지 않는다. 또, 외경 가공에 있어서 양호한 칩 처리 효과가 얻어진 조건과 동일 조건으로 단면 가공한 경우 (B14) 에서는 양호한 효과가 얻어지지 않았다. 즉, 이 실험 결과는, 본 발명의 스로우 어웨이 팁은 넓은 범위의 가공 조건에 대해서 칩 처리성이 우수하다는 것을 나타내고 있다.

(2) 실험예 2 [θ 의 영향]

하기의, θ 를 다양하게 변화시킨 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 대해서 절삭 조건: V=120m/min, d=0.5㎜, f=0.2㎜/rev 으로 외경 가공 및 단면 가공을 실시하였다. 각 스로우 어웨이 팁에 관해서 칩 상태 및 칩 길이를 구하여, 칩 처리성을 평가하였다. 그 결과를 표 3 (외경 가공) 및 표 4 (단면 가공) 에 나타낸다. 또, 칩 상태는 INFOS 의 칩 분류에 의해 나타내었다.

사용 칩: CNMA 120408

θ: 하기 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 또, 꼭지각 (α) 은 80°이기 때문에, 6/10×α=48°, 90-1/10×α=82°이고, θ 의 범위는 48°∼82° 이다.

L1'/L1=1, L1/L2=0.5, RzJIS94=0.3㎛, 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

외경 가공에서는 θ 가 48°보다 작은 C1 의 경우에는 얽힌 칩으로 되는 데 반하여, θ 가 48°∼82°의 범위 내인 C2∼C6 의 경우에는 규칙적으로 컬링되어 제어된 칩이 얻어졌다. 또, θ 가 82°를 넘는 C7 의 경우에서는 편평한 칩이 얻어져, 피삭재에 감겨 붙어 칩 처리 효과가 없었다. 한편, 단면 가공에서는, θ 가 48°∼82°의 범위 내인 D2∼D6 은 규칙적인 나선형의 칩으로 되어 있고, 적절히 절단되어 칩 처리 효과가 있었다. 그러나, θ 가 48°∼82°의 범위 밖인 D1, D7 에서는 칩이 절단되지 않았다. 이 결과는, θ 가 6/10×α≤θ≤90-1/10×α 의 범위이면, 양호한 칩 처리성을 얻을 수 있음을 나타내고 있다.

(3) 실험예 3 [L1/L2 의 영향]

하기의, L1/L2 를 다양하게 변화시킨 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 대해서 절삭 조건: V=120m/min, d=0.5㎜, f=0.2㎜/rev 으로 외경 가공 및 단면 가공을 실시하였다. 각 스로우 어웨이 팁에 관해서 칩 상태 및 칩 길이를 구하여, 칩 처리성을 평가하였다. 그 결과를 표 5 (외경 가공) 및 표 6 (단면 가공) 에 나타낸다. 또, 칩 상태는 INFOS 의 칩 분류에 의해 나타내었다.

사용 칩: CNMA 120408

θ=60°, L1'/L1=1, L1/L2: 하기 표 5 및 표 6 에 나타낸다.

RzJIS94=0.3㎛, 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

외경 가공, 단면 가공 모두 0.2≤L1/L2≤0.8 의 경우에는 규칙적으로 컬링되고, 적절한 길이로 절단되어 피삭재에 감겨 붙지 않아, 칩 처리 효과가 얻어졌다. 한편, L1/L2=0.1, 0.9 의 경우, 편평한 칩이 얻어져, 피삭재에 대해 감겨 붙음으로써 칩 처리 효과가 없었다. 이 결과는, L1/L2 이 0.2≤L1/L2≤0.8 의 범위이면 양호한 칩 처리성을 얻을 수 있음을 나타내고 있다.

(4) 실험예 4 [L1'/L1 의 영향]

하기의, L1'/L1 을 다양하게 변화시킨 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 대해서 절삭 조건: V=120m/min, d=0.5㎜, f=0.2㎜/rev 으로 외경 가공 및 단면 가공을 실시하였다. 각 스로우 어웨이 팁에 관해서 칩 상태 및 칩 길이를 구하여, 칩 처리성을 평가하였다. 그 결과를 표 7 (외경 가공) 및 표 8 (단면 가공) 에 나타낸다. 또, 칩 상태는 INFOS 의 칩 분류에 의해 나타내었다.

사용 칩: CNMA 120408

θ=60°, L1'/L1=1: 하기 표 7 및 표 8 에 나타낸다. L1/L2=0.5, RzJIS94=0.3㎛, 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

외경 가공, 단면 가공 모두 0.9≤L1'/L1≤1.1 의 경우에는, 규칙적으로 컬링되고, 적절한 길이로 절단되어 피삭재에 감겨 붙지 않아, 칩 처리 효과가 얻어졌다. 한편, L1'/L1＜0.9, L1'/L1＞1.1 의 경우, 단면 가공에 있어서 비교적 긴 칩이 얻어졌다. 이 결과는, L1'/L1 이 0.9≤L1'/L1≤1.1 의 범위이면, 외경 가공과 단면 가공 모두 양호한 칩 처리성을 얻을 수 있음을 나타내고 있다.

(5) 실험예 5 [랜드부의 면거칠기의 영향]

하기의, 초고경도 소결체의 랜드부 (본 실험예에 있어서는, 랜드부에 인접한 네거티브 랜드부도 포함하는 의미이다.) 의 면거칠기 (RzJIS94) 를 다양하게 변화시킨 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 대해서 절삭 조건: V=120m/min, d=0.5㎜, f=0.2㎜/rev 으로 외경 가공을 실시하였다. 각 스로우 어웨이 팁에 관해서 절삭 개시 초기의 칩 상태 (칩 분류, 칩 길이, 이하 동일), 절삭 길이가 3㎞ 에 도달했을 때의 칩 상태, 절삭 길이가 5㎞ 에 도달했을 때의 칩 상태를 구하여, 칩 처리성을 평가하였다. 그 결과를 표 9 에 나타낸다. 또, 표 중의 칩 분류는 INFOS 의 칩 분류이다.

사용 칩: CNMA 120408

θ=60°, L1'/L1=1, L1/L2=0.5, RzJIS94: 하기 표 9 에 나타낸다. 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

표 9 의 결과가 나타내는 바와 같이, 가공 초기에는 모두 칩 상태가 양호하다. 그러나, 랜드부의 면거칠기가 0.5㎛ 미만인 I1∼I6 의 경우에는, 절삭 거리가 길어져도 초기의 우수한 칩 상태가 유지되어 있다. 한편, I7∼I9 는 초기의 칩 상태는 양호하지만, 절삭 거리가 길어짐에 따라서 칩 상태가 변화하여, 칩의 길이도 길어지는 경향이 나타나고 있다. 또, 칩이 길어져도 피삭재나 홀더에 얽히는 일은 없었다.

표 9 의 결과는, 랜드부의 면거칠기가 0.5㎛ 이상이거나 미만이거나에 관계없이 초기의 칩 상태는 동등하지만, 0.5㎛ 미만인 경우에는 초기의 우수한 칩 처리성이 유지되는 것을 나타내고 있다. 이 때문에, 공구 경사면의 면거칠기는 0.5㎛ 미만이 바람직하다고 생각된다.

(6) 실험예 6 [공구 절삭날에 형성하는 네거티브 랜드각도의 영향]

하기의, 네거티브 랜드의 각도를 다양하게 변화시킨 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 대해서 절삭 조건: V=120m/min, d=0.5㎜, f=0.2㎜/rev 으로 외경 가공을 실시하였다. 각 스로우 어웨이 팁에 대해서 30 개 가공한 후의 피삭재 직경 치수 및 손상되기까지의 가공 갯수를 구하였다. 그 결과를 표 10 에 나타낸다.

사용 칩: CNMA 120408

θ=60°, L1/L2=0.5, RzJIS94=0.3㎛, 네거티브 랜드각: 하기 표 10 에 나타낸다. 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

표 10 의 결과로부터 알 수 있듯이, 네거티브 랜드를 형성하지 않은 J1 은, 비교 테스트 중에서는 가장 빠른 시기에 절삭날에 손상이 발생하였다. 또한, J2 는, 30 개 가공 후 치수는 가장 양호하지만, 다른 공구에 비하여 빠른 시기에 손상이 발생하고 있다. 한편, 네거티브 랜드각을 크게 하면 손상이 발생하기 어려워, 수명이 길어지는 경향이 있다. 그러나, 네거티브 랜드각이 45 도를 넘어 50 도가 되면 절삭 저항이 커지기 때문에, 가공 갯수는 오히려 감소하였다. 네거티브 랜드각이 더욱 커지면 피삭재의 치수 정밀도가 저하되어, 피삭재 외경의 요구 치수 정밀도: 50㎜±0.025㎜ 를 만족시키는 것조차 어려워졌다.

한편, 네거티브 랜드각이 15 도∼45 도의 범위 내에 있는 J3∼J7 은, 안정된 피삭재 직경 치수를 얻을 수 있고, 또한 절삭날에 손상이 발생하지 않기 때문에, 수명의 장기화를 달성할 수 있었다. 이 결과는, 공구 절삭날의 네거티브 랜드면의 각도가 15 도∼45 도의 범위 내에 있을 때에 보다 양호한 절삭 성능을 얻을 수 있음을 나타내고 있다. 또, 이 실험에 있어서, 칩 처리성은 어느 쪽 공구도 문제없이 양호하였다.

(7) 실험예 7 [공구 절삭날에 형성하는 네거티브 랜드의 폭의 영향]

하기의, 네거티브 랜드의 폭을 다양하게 변화시킨 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 대해서 절삭 조건: V=120m/min, d=0.5㎜, f=0.2㎜/rev 으로 외경 가공을 실시하였다. 각 스로우 어웨이 팁에 대해서 30 개 가공한 후의 피삭재 직경 치수 및 손상되기까지의 가공 갯수를 구하였다. 그 결과를 표 11 에 나타낸다.

사용 칩: CNMA 120408

θ=60°, L1'/L1=1, L1/L2=0.5, RzJIS94=0.3㎛, 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭: 하기 표 11 에 나타낸다. 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

표 11 의 결과로부터 알 수 있듯이, 네거티브 랜드를 형성하지 않은 K1 은 가장 빠른 시기에 절삭날에 손상이 발생하였다. 한편, 네거티브 랜드폭이 큰 K5 는 비교 테스트 중에서 가장 손상이 발생하기 어려워 수명이 길지만, 네거티브 랜드폭이 크기 때문에 절삭 저항이 커져 피삭재의 치수 정밀도는 비교 테스트 중에서는 가장 낮은 결과가 되었다.

이에 대하여, K2∼K4 는, 안정된 피삭재 직경 치수를 얻는 것이 가능하고, 또한 절삭날에 손상이 발생하지 않기 때문에 수명의 장기화를 달성할 수 있었다. 이 결과는, 공구 절삭날의 네거티브 랜드면의 폭이 0.02㎜∼0.2㎜ 의 범위 내에 있을 때, 보다 양호한 절삭 성능을 얻을 수 있음을 나타내고 있다. 또, 이 테스트에 있어서, 칩의 처리성은 모든 공구가 문제없이 양호하였다.

(8) 실험예 8 [랜드부의 전단각도 (경사각) 의 영향]

하기의, 랜드부의 전단각도 (절삭날 꼭지각 2 등분선 위) 를 다양하게 변화시킨 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 대해서 절삭 조건: V=120m/min, d=0.5㎜, f=0.2㎜/rev 으로 외경 가공을 실시하였다. 각 스로우 어웨이 팁에 대해서 30 개 가공한 후의 피삭재 직경 치수, 및 손상되기까지의 가공 갯수를 구하였다. 그 결과를 표 12 에 나타낸다.

사용 칩: CNMA 120408

θ=60°, L1'/L1=1, L1/L2=0.5, RzJIS94=0.3㎛, 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

표 12 의 결과로부터 알 수 있듯이, 경사각을 크게 취한 L4 는 비교 테스트 중에서는 가장 빠른 시기에 절삭날에 손상이 발생하였다. 또한, L3 는, 30 개 가공한 후 치수는 가장 양호하지만, 다른 것에 비하여 조기에 손상이 발생하고 있다. 경사각을 작게 하면, 손상이 발생하기 어려워 수명이 장기화될 경향이 있다. 특히 경사각이 0° 인 L1 은, 안정된 피삭재 직경 치수를 얻는 것이 가능하고, 또한 절삭날에 손상이 발생하지 않기 때문에, 수명의 장기화를 달성할 수 있다. 이들 결과로부터, 랜드부의 전단각은 0 도로 하고, 브레이커 홈을 형성하지 않은 쪽이 보다 양호한 절삭 성능을 얻을 수 있음이 분명해졌다. 또, 이 테스트에 있어서, 칩의 처리성은 모든 공구에 문제없이 양호하였다.

(9) 실험예 9 [공구 절삭날의 피복층의 영향]

입방정 질화 붕소를 함유하는 초고경도 소결체의 표면에 증착에 의해 피복층을 형성한 경우의 영향에 대해 조사하였다. 하기 스로우 어웨이 팁을 사용하여, 초고경도 소결체의 표면에 피복층을 형성하였다. 하기 표 11 중의 M1 은 피복층을 형성하지 않은 스로우 어웨이 팁, M2 는 PVD 법에 의해 두께 2㎛ 의 TiN 피복층을 형성한 스로우 어웨이 팁, M3 은 PVD 법에 의해 두께 2㎛ 의 TiAlN 피복층을 형성한 스로우 어웨이 팁, M4 는 PVD 법에 의해 두께 2㎛ 의 TiCN 피복층을 형성한 스로우 어웨이 팁이다. 이들 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 대해서 절삭 조건: V=120m/min, d=0.3㎜, f=0.1mm/rev 으로 외경 가공을 실시하였다. 각 스로우 어웨이 팁에 관해서, 절삭 개시 초기의 칩 상태 (칩 분류, 칩 길이, 이하 동일), 절삭 길이가 5㎞ 에 도달했을 때의 칩 상태, 절삭 길이가 8㎞ 에 도달했을 때의 칩 상태를 구하여, 칩 처리성을 평가하였다. 그 결과를 표 13 에 나타낸다. 또, 표 중의 칩 분류는 INFOS 의 칩 분류이다.

사용 칩: CNMA 120408

θ=60°, L1'/L1=1, L1/L2=0.5, 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜ 이다.

이 결과는, 가공 초기에는 모두 칩 상태가 양호하지만, 절삭 거리가 길어짐에 따라서 칩 상태가 길어지는 경향을 나타내고 있다. 피복층이 형성된 스로우 어웨이 팁과 피복층이 형성되어 있지 않은 스로우 어웨이 팁을 비교하면, 피복층이 형성된 스로우 어웨이 팁쪽이 피복층의 효과에 의해 공구 형상 변화를 억제할 수 있어, 초기의 우수한 칩 상태가 길게 유지되고 있다. 또, 칩이 길어져도 피삭재나 홀더에 얽히는 일은 없었다.

(10) 실험예 10 [피막을 형성한 랜드부의 면거칠기의 영향]

하기의, 초고경도 소결체에 피막층을 형성한 경우의 랜드부 (본 실험예에 있어서는, 랜드부에 인접한 네거티브 랜드부도 포함하는 의미이다.) 의 면거칠기 (RzJIS94) 를 다양하게 변화시킨 스로우 어웨이 팁을 사용하여, SCM415 침탄재에 대해서 절삭 조건: V=120m/min, d=0.5㎜, f=0.2mm/rev 으로 외경 가공을 실시하였다. 각 스로우 어웨이 팁에 대해서, 절삭 개시 초기의 칩 상태 (칩 분류, 칩 길이, 이하 동일), 절삭 길이가 3㎞ 에 도달했을 때의 칩 상태, 절삭 길이가 5㎞ 에 도달했을 때의 칩 상태를 구하여, 칩 처리성을 평가하였다. 그 결과를 표 14 에 나타낸다. 또, 표 중의 칩 분류는 INFOS 의 칩 분류이다.

사용 칩: CNMA 120408

θ=60°, L1'/L1=1, L1/L2=0.5, RzJIS94: 하기 표 14 에 나타낸다. 네거티브 랜드각은 25°, 네거티브 랜드폭은 0.1㎜, 브레이커 폭은 0.4㎜, 브레이커 높이는 0.25㎜, 피막층: TiN 이다.

표 14 의 결과가 나타내는 바와 같이, 가공 초기에는 모두 칩 상태가 양호하다. 랜드부의 면거칠기가 1.0㎛ 이하인 N1∼N7 의 경우에는, 절삭 거리가 길어져도 초기의 우수한 칩 상태가 유지되어 있다. 한편, N8∼N9 는 초기의 칩 상태는 양호하지만, 절삭 거리가 길어짐에 따라서 칩 상태가 변화하여, 칩의 길이도 길어지는 경향이 나타나고 있다. 또, 칩이 길어져도 피삭재나 홀더에 얽히는 일은 없었다.

표 14 의 결과는, 초고경도 소결체 표면에 피복한 랜드부의 면거칠기가 1.0㎛ 이상이거나 미만이거나 관계없이 초기의 칩 상태는 동등하지만, 1.0㎛ 이하의 경우에는 초기의 우수한 칩 처리성이 유지되는 것을 나타내고 있다. 이 때문에, 초고경도 소결체 표면에 피복한 공구 경사면의 면거칠기는 1.0㎛ 이하가 바람직한 것으로 생각된다.

이상과 같이 본 발명의 실시형태 및 실시예에 관해서 설명하였는데, 각 실시형태 및 실시예의 특징을 적절히 조합하는 것도 처음부터 예정하고 있다. 또한, 이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에 있어서 예시로서, 제한적인 것으로 생각되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 개시되며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함한다.

본 발명은 스로우 어웨이 팁에 유효하게 적용할 수 있다.

Claims

평면에서 볼 때 다각형인 공구 본체 (2) 의 적어도 꼭지각부 (5) 의 상면측에 입방정 질화 붕소를 함유하는 초고경도 소결체 (1) 를 접합하고, 그 초고경도 소결체 (1) 에 절삭날 및 칩 브레이커가 형성된 스로우 어웨이 팁 (throw away tip) 에 있어서,

상기 초고경도 소결체 (1) 의 상면과 측면의 교차부에 모따기부 (7) 가 형성되고,

상기 칩 브레이커는, 상기 꼭지각부 (5) 의 꼭지각을 2 등분하는 단면에 대하여 대략 대칭인 형상이고, 또한 돌기부 (6) 및 그 돌기부 (6) 와 상기 꼭지각부 (5) 사이에 평탄부 (8) 를 가지고,

상기 돌기부 (6) 정상의 1 조의 능선 (6b, 6c) 은 직선형상 또는 원호형상으로서,

상기 돌기부 (6) 의 직선형 능선, 또는 그 돌기부 (6) 의 원호형 능선을 2 등분하는 점에 있어서의 그 원호형 능선의 접선과 상기 꼭지각의 2 등분선 (9a) 이 형성하는 각을 θ 로 하고, 상기 꼭지각을 α 로 한 경우, θ 는 6/10×α≤θ≤90-1/10×α 의 범위 내이고,

또한 상기 돌기부 (6) 정상의 상기 1 조의 능선 (6b, 6c) 이 교차하는 제 1 교점 (P) 과, 일방의 상기 능선 (6b) 의 단점 (S) 을 연결한 선분의 길이를 L1 로 하고, 타방의 상기 능선 (6c) 의 단점 (T) 과 상기 제 1 교점 (P) 을 연결한 선분 의 길이를 L1' 로 하였을 때에, 그 선분비율이 0.9≤L1'/L1≤1.1 의 범위 내이고, 또한 상기 제 1 교점 (P) 에서부터 상기 일방의 능선 (6b) 의 단점 (S) 을 지나는 직선과 상기 공구 본체 (2) 외주와의 제 2 교점 (Q) 과, 상기 제 1 교점 (P) 을 연결한 선분의 길이를 L2 로 하였을 때, 0.2≤L1/L2≤0.8 이 되는 것을 특징으로 하는 스로우 어웨이 팁.
제 1 항에 있어서,

초고경도 소결체 (1) 의 상기 평탄부 (8) 및 그 평탄부 (8) 에 인접하는 상기 모따기부 (7) 의 면거칠기가 10점 평균 거칠기 (RzJIS94) 로 0.1㎛ 이상 0.5㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 스로우 어웨이 팁.
제 1 항에 있어서,

상기 모따기부 (7) 와 상기 공구 본체 (2) 상면이 형성하는 각이 15 도 이상 45 도 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 스로우 어웨이 팁.
제 1 항에 있어서,

상기 꼭지각부 (5) 의 선단부 (9) 에 있어서의 상기 모따기부 (7) 의 폭이, 평면으로 볼 때에, 0.02㎜ 이상 0.2㎜ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 스로우 어웨이 팁.
제 1 항에 있어서,

상기 꼭지각부 (5) 의 선단부 (9) 와 상기 제 1 교점 (P) 과의 거리가, 평면에서 볼 때에 0.1㎜ 이상 2㎜ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 스로우 어웨이 팁.
제 1 항에 있어서,

상기 꼭지각부 (5) 의 선단부 (9) 와 상기 제 1 교점 (P) 의 높이의 차가 0.02㎜ 이상 0.5㎜ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 스로우 어웨이 팁.
제 1 항에 있어서,

상기 평탄부 (8) 의 전단각도가 0 도인 것을 특징으로 하는 스로우 어웨이 팁.
제 1 항에 있어서,

상기 초고경도 소결체 (1) 의 표면에, 주기율표의 4a, 5a 및 6a 족 원소 및 Al, Si 및 B 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소, 그 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속의 질화물, 탄화물 또는 산화물, 또는 이들의 고용체로 이루어지는 피복층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스로우 어웨이 팁.
제 1 항에 있어서,

상기 초고경도 소결체 (1) 의 표면에 피복층이 형성된 상기 평탄부 (8) 와, 그 평탄부 (8) 에 인접하는 상기 모따기부 (7) 의 면거칠기가 10점 평균 거칠기 (RzJIS94) 로 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 스로우 어웨이 팁.