KR20080106101A

KR20080106101A - 코팅된 절삭 공구 인서트

Info

Publication number: KR20080106101A
Application number: KR1020080050981A
Authority: KR
Inventors: 리카르드 순드스트룀; 알렉산드라 쿠소프스키; 마리에 페테르손; 안데르스 룬드크비스트
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2008-12-04
Also published as: IL191458A0; US20080298921A1; EP1997938A2; JP2009012167A; CN101318231A; SE0701321L

Abstract

본 발명은 미가공 표면 영역이 있거나 없는 경우의, 비합금강, 저합금강 및 고합금강 및 주철의 건식 및 습식 기계 가공, 바람직하게는 밀링에 특히 유용한 코팅된 절삭 공구 인서트를 개시하고 있다. 인서트는 W 가 합금된 Co-바인더상을 갖는 WC-TaC-NbC-Co 초경합금, 주상 입자를 갖는 TiC_xN_yO_z 의 최내층 및 적어도 매끄러운 Al₂O₃ 의 경사면에 상부층을 포함하는 코팅에 의해 특징지어진다.

Description

코팅된 절삭 공구 인서트{COATED CUTTING TOOL INSERT}

본 발명은 주조 스킨, 단조 스킨, 열간 또는 냉간 압연 스킨 등의 미가공 표면 또는 예비 기계가공된 표면을 갖는 비합금강, 저합금강 및 고합금강 및 주철의 건식 및 습식 기계 가공, 바람직하게는 밀링을 위해 특히 유용한 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트에 관한 것이다.

기계 가공시에, 초경합금 절삭날은 마모를 받을 것이다. 마모는 화학적 마모, 절삭 마모, 응착 마모와 같은 상이한 메카니즘 및 절삭날을 따라 형성된 크랙 (소위 빗살무늬 크랙) 에 의해 유발된 날칩핑으로 특징지어질 수 있다. 가혹한 절삭 조건 하에서, 벌크 및 날선의 파손이 흔히 발생한다. 작업물에 따라, 절삭 인서트의 재료 및 절삭 조건의 상이한 특성이 요구된다. 예를 들어, 미가공 표면 영역을 갖는, 강 성분을 절삭하거나 다른 상이한 조건 하에서 절삭할 때, 코팅된 초경합금 인서트는 인성의 탄화물 기재를 기본으로 하고, 점착성이 우수한 코팅을 가져야만 한다. 높은 절삭 속도 및 반경 깊이가 큰 절삭을 사용하여 저합금강 및 주철을 기계 가공할 때, 화학적 마모는 일반적으로 유력한 (dominating) 마모 유형이다. 여기에서는, 일반적으로 7 ~ 14 ㎛ 두께의 CVD- 코팅이 바람직하다.

특정 마모 유형에 대한 절삭 성능을 향상시키거나 최적화하기 위한 조치가 취해질 수 있다. 그러나, 상당히 빈번한 이러한 조치는 다른 마모 특성에는 부정적인 영향을 미친다.

일부 가능한 조치의 영향은 이하와 같다:

1) 바인더상의 함량을 낮춤으로써 빗살무늬 크랙의 형성이 감소될 수 있다. 그러나, 낮은 바인더 함량은 멀리 절삭 인서트의 인성 특성을 저하시키게 되는데, 이는 바람직하지 않다.

2) 코팅의 두께를 증가시킴으로써 향상된 화학적 마모가 얻어질 수 있다. 그러나, 두꺼운 코팅 두께는 박리 (flaking) 위험을 증가시키고, 또한 응착 마모에 대한 내성을 저하시킬 것이다.

3) 높은 절삭 속도 및 높은 절삭 날에 높은 온도를 유발하는 다른 조건에서의 기계 가공은 더 많은 양의 입방 탄화물 (WC-TiC-TaC-NbC의 고형체) 을 갖는 초경 합금을 필요로 하지만, 이러한 탄화물은 빗살무늬 크랙 형성을 촉진시킨다.

4) 코발트 바인더의 함량을 증가시킴으로써 향상된 인성이 얻어질 수 있다. 그러나, 높은 코발트 함량은 소성 변형에 대한 내성을 감소시킨다.

시판되는 초경합금 등급은 상기 마모 유형 중 하나 또는 몇 개에 대해 특정 절삭 분야에 대해 위치되고 최적화된다.

US 6,062,776 은 습식 또는 건식 조건에서 미가공 표면 영역이 있거나 없는 경우, 저합금강 및 중합금강을 밀링하기 위해 특히 유용한 코팅된 절삭 공구 인서 트를 개시하고 있다. 인서트는 낮은 함량의 입방 탄화물과 높은 W-합금 바인더상을 갖는 WC-Co 초경합금 그리고, 주상 입자를 갖는 최내부의 TiC_xN_yO_z 및 TiN 의 상부층을 갖는 k-Al₂O₃ 층을 특징으로 한다.

US 6,406,224 는 또한 높은 절삭 속도에서, 연마 표면 영역이 있거나 없는 경우 합금강의 밀링을 위해 특히 유용한 코팅된 절삭 공구 인서트를 개시하고 있다. 코팅된 절삭 공구 인서트는 7.1 ~ 7.9 wt% 의 Co, 0.2 ~ 1.8 wt% 의 금속 Ta, Nb 및 Ti 의 입방 탄화물 및 잔부 WC 인 조성을 갖는 초경합금 본체로 이루어진다. 인서트는 주상 입자를 갖는 최내부 TiC_xN_yO_Z 및 TiN 의 상부층을 갖는 k-Al₂O₃ 층으로 코팅된다.

EP-A-736615 는 회주철의 건식 밀링을 위해 특히 유용한 코팅된 절삭 인서트를 개시하고 있다. 인서트는 곧은 WC-Co 초경합금 기재 및 주상 입자를 갖는 TiC_xN_yO_Z 층 및 미세한 입자 조직의 α-Al₂O₃ 의 상부층으로 구성된 코팅을 특징으로 한다.

EP-A-1696051 은 선삭, 밀링, 드릴링 또는 유사 칩 형성 기계 가공법에 의해 금속을 기계 가공하기 위해 적합한 코팅된 절삭 공구 인서트를 개시하고 있다. 공구 인서트는 단속적이고 인성이 요구되는 절삭 작업에 특히 유용하다.

US 6,200,671 은 스테인리스강의 선삭에 특히 유용한 코팅된 선삭 인서트를 개시하고 있다. 인서트는 W가 높게 합금된 Co-바인더상을 갖는 WC-Co 계 초경 합금 기재 및 주상 입자를 갖는 최내부의 TiC_xN_yO_Z 층 및 미립 k-Al₂O₃ 의 내부층을 포함하는 코팅을 특징으로 한다.

본 발명자는 바람직하게는 밀링을 위한, 개선된 절삭 공구 인서트를 개발하였다. 결합된 특징으로는, 특정 초경 합금 조성, 특정 WC 입도, 합금화된 바인더상, 규정된 다수의 층으로 이루어진 내부 코팅 및 매끄러운 상부 경사면의 α-Al₂O₃ 층이다.

상기 인서트는 바람직하게는 건식 및 습식 기계 가공 모두의 안정적인 상태 하에서 미가공 표면 영역이 있거나 없는 경우에도, 비합금, 저합금강 및 고합금강에서 향상된 절삭 성능을 갖는다. 또한, 개시된 절삭 공구 인서트는 주철에도 적용될 수 있다. 절삭 공구는 앞서 언급된 마모 유형 중 다수에 대해 종래 기술의 인서트와 비교하여 향상된 절삭 특성을 나타낸다. 특히, 화학적 내성 및 빗살무늬 크랙 내성이 향상되었다.

본 발명에 따른 절삭 공구 인서트는 W 가 합금된 Co-바인더상, 잘 균형잡힌 화학 조성, 및 잘 선택된 입도를 갖는 WC 를 갖는 초경합금 본체와, 주상의 TiC_xN_yO_Z 내부층과 매끄러운 α-Al₂O₃ 상부층을 포함하는 코팅을 포함한다. TiN 층은 바람직하게는 인서트의 여유면에 있는 상부층이다.

본 발명에 따라, 8.1 ~ 9.3 wt% Co, 바람직하게는 8.3 ~ 9.1 wt% Co, 가장 바람직하게는 8.4 ~ 9.0 wt% Co 와, 1.00 ~ 1.45 wt% TaC, 바람직하게는 1.18 ~ 1.28 wt% TaC, 그리고 0.10 ~ 0.50 wt% NbC, 바람직하게는 0.25 ~ 0.35 wt% 의 NbC, 및 잔부 WC 인 조성을 갖는 초경 합금 본체로 이루어진 코팅된 절삭 공구 인서트가 제공된다. 초경 합금 본체는 소량의 다른 성분을 함유할 수 있지만, 기술적 불순물에 상당하는 수준이어야 한다. 보자력은 14.9 ~ 16.7 kA/m, 바람직하게는 15.3 ~ 16.3 kA/m 이다.

코발트 바인더상은 발명된 초경 합금 절삭 인서트에 원하는 특성을 주는 특정량의 W 와 합금된다. 바인더상에서 W 는 코발트의 자성에 영향을 미치며, CW-비=magnetic% Co/wt% Co 로서 정의된, CW 비 값에 관련될 수 있고, magnetic% Co 는 자성 Co의 중량 퍼센트이고 wt% Co 는 초경합금 중의 Co 의 중량 퍼센트이다.

CW 비는 합금화 정도에 따라 1 ~ 약 0.75 에서 변화한다. CW 비가 낮아지면 바인더상에서 W 함량이 높아지며, CW 비=1 은 특히 바인더 상에서 W 의 결여에 대응한다.

초경 합금이 0.80 ~ 1.00 미만, 바람직하게는 0.81 ~ 0.90, 가장 바람직하게는 0.82 ~ 0.88 의 CW 비를 갖는다면, 향상된 절삭 성능이 달성될 수 있다는 것이 발견되었다.

초경 합금은 또한 부작용 없이, η-상(M_бC) 을 1 부피% 미만의 소량으로 함유할 수도 있다. 특정 CW 비 (1 미만) 로부터, 본 발명에 따른 초경 합금 본체에는 유리 흑연이 없을 수 있다는 것을 알았다.

초경 합금 인서트는, 적어도 3 개의 TiC_xN_yO_z 층을 포함하는 7.5 ~ 13.5 ㎛ 두께의 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된다. 3 개 층은 적어도 경사면에서의 외부층으로서 α-Al₂O₃ 층을 갖는 내부 코팅을 형성한다. 3.0 ~ 8.0 ㎛ 의 총 두께를 갖는 상기 TiC_xN_yO_z 층은:

x + y = 1, x ≥ 0, 바람직하게는 x < 0.2 이고 z = 0 인 조성을 가지며, 초경 합금에 인접한 제 1 TiC_xN_yO_z 층,

x > 0.4, y > 0.4 이고 0 ≤ z < 0.1, 바람직하게는 z = 0 인 조성을 갖는 제 2 TiC_xN_yO_z 층, 및

x + y + z ≥ 1 이고 z > 0, 바람직하게는 z > 0.2 이고 x + y + z = 1 인 조성을 갖고, α-Al₂O₃ 층에 인접한 바늘형상의 입자를 갖는 제 3 TiC_xN_yO_z 결합층을 포함한다.

외부 α-Al₂O₃ 층은 블라스팅 처리된 표면에 편평한 입자로 0.2 ~ 6.0 ㎛ 의 두께를 갖는다.

일 실시형태에 있어서, 0.1 ~ 2.3 ㎛, 바람직하게는 0.1 ~ 1 ㎛의 추가적인 유색층이 α-Al₂O₃ 층의 상부에 존재하며, 바람직하게는 TiN, Ti(C, N), TiC, ZrN 또는 HfN 이다.

본 발명은 또한 8.1 ~ 9.3 wt% Co, 바람직하게는 8.3 ~ 9.1 wt% Co, 가장 바람직하게는 8.4 ~ 9.0 wt% Co 와 1.00 ~ 1.45 wt% TaC, 바람직하게는 1.18 ~ 1.28 wt% TaC, 및 0.10 ~ 0.50 wt% NbC, 바람직하게는 0.25 ~ 0.35 wt% NbC, 및 잔부 WC 인 조성을 갖는 초경 합금 본체로 이루어지며, 경질 성분 및 바인더상을 형성하는 분말을 습식 밀링하고, 밀링된 혼합물을 원하는 형상 및 크기의 본체로 압축하고 소결하는 분말 야금법으로 코팅된 절삭 공구 인서트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 초경 합금 본체는 소량의 다른 성분을 함유할 수도 있지만, 기술적 불순물에 대응하는 수준이어야 한다. 밀링 및 소결의 조건은, 14.9 ~ 16.7 kA/m, 바람직하게는 15.3 ~ 16.3 kA/m 의 보자력을 가지며, 0.80 ~ 1.00 미만, 바람직하게는 0.81 ~ 0.90, 가장 바람직하게는 0.82 ~ 0.88 의 CW 비를 갖는 소결 구조가 얻어지도록 선택된다.

초경 합금 인서트 본체는, 내부 코팅을 형성하는 적어도 3 개의 TiC_xN_yO_z 층과 경사면상에 외부층으로서 블라스팅처리된α-Al₂O₃ 층을 함께 포함하는 7.5 ~ 13.5 ㎛ 두께의 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된다. 3.0 ~ 8.0 ㎛ 의 총 두께를 갖는 TiC_xN_yO_z 층은:

- TiCl₄, H₂ 및 N₂ 로 이루어지는 반응 혼합물을 이용하는 종래의 CVD 법을 이용하여 형성되고, x + y = 1, x ≥ 0, 바람직하게는 x < 0.2 이고 z=0 의 조성을 가지며, 초경 합금에 인접한 제 1 TiC_xN_yO_Z 층,

- 850 ~ 885℃ 의 온도, 탄소/질소원으로서 CH₃CN, 임의의 CO 및/또는 CO₂, 그리고 종래의 MTCVD 법을 이용하여 형성되고, x > 0.4, y > 0.4 이고 0 ≤ z < 0.1 인 조성을 갖는 제 2 TiC_xN_yO_Z 층, 및

- TiCl₄, H₂, CO 및/또는 CO₂ 및 임의의 N₂ 로 이루어지는 반응 혼합물을 이용하는 종래의 CVD 방법을 이용하여 형성되고, x + y + z ≥ 1 이고 z > 0, 바람직하게는 z > 0.2 이고 x + y + z ≥ 1 인 조성을 가지며, α-Al₂O₃ 층에 인접한 침상 입자를 갖는 제 3 TiC_xN_yO_Z 결합층을 포함한다.

2.0 ~ 6.0 ㎛ 의 두께의 α-Al₂O₃ 층은 종래의 CVD 법을 이용하여 증착되고, 적어도 인서트의 경사면이 블라스팅 처리된다.

일 실시형태에서, 바람직하게는 블라스팅 처리 전에 CVD 법에 의해, 바람직하게는 TiN, Ti(C, N), TiC, ZrN 및/또는 HfN 의 α-Al₂O₃ 층의 상부에 0.1 ~ 2.3 ㎛, 바람직하게는 0.1 ~ 1 ㎛ 의 유색층이 증착된다.

본 발명은 또한 이하의 표에 따른 절삭 속도 및 이송 속도에서 안정적인 조건 하에서 주조 스킨, 단조 스킨, 열간 또는 냉간 압연 스킨 또는 예비 기계가공 표면과 같은 미가공 표면을 갖는 비합금, 저합금강 및 고합금강 및 주철의 건식 및 습식 기계가공, 바람직하게는 밀링을 위해 상기된 바에 따르는 절삭 공구 밀링 인서트의 용도에 관한 것이다.

90°의 진입각을 갖는 밀링:

절삭 속도: 25 ~ 400 m/min, 바람직하게는 150 ~ 300 m/min 및 이송 속도: 0.04 ~ 0.4 mm/tooth

정면 밀링 (45 ~ 75°진입각):

절삭 속도: 25 ~ 600 m/min, 바람직하게는 200 ~ 400 m/min 및 이송 속도: 0.05 ~ 0.7 mm/tooth

높은 이송 속도와 둥근 인서트가 작동되는 밀링:

절삭 속도: 25 ~ 600 m/min 및 이송 속도: 0.05 ~ 3.0 mm/tooth, 바람직하게는 0.3 ~ 1.8 mm/tooth

본 발명에 따라, 앞서 언급된 많은 마모 유형과 관련하여 종래 기술의 인서트에 비해 향상된, 특히, 화학적 내성 및 빗살무늬 크랙 내성이 향상된 절삭 특성을 갖는 절삭 공구 인서트를 얻을 수 있다.

실시예 1. (발명 A)

다음의 유형, R390-11T308M-PM, R390-170408M-PM, R245-12T3M-PM, R300-1648M-PH 및 R300-1240M-PH 이며, 8.7 wt% Co, 1.25 wt% TaC, 0.28 wt% NbC 및 잔부 WC 인 조성을 가지며, 약 1.3 ㎛ 의 WC 입자 크기에 대응하는 15.5 kA/m 의 보자력을 가지며, FORSTER Instrument Inc. 의 FORSTER KOERZIMAT CS 1.096 으로부터 측정된 바와 같이 CW 비가 0.84 인 초경 합금 밀링 인서트가 준비되었다. 인서트는 이하와 같이 코팅되었다:

TiCl₄, H₂ 및 N₂ 로 이루어지는 반응 혼합물을 이용하는 종래의 CVD 법을 이 용하여 약 x = 0.05, y = 0.95 이고 z = 0 인 조성을 갖는 0.5 ㎛ 의 제 1 TiC_xN_yO_z 층,

850 ~ 885℃ 의 온도, 및 탄소/질소원으로서 CH₃CN 을 갖는 종래의 MTCVD 법을 이용하여, x = 0.55, y = 0.45 이고 z = 0 인 조성을 갖는 6 ㎛ 의 제 2 주상 TiC_xN_yO_z 층, 및

0.5 ㎛ 의 제 3 TiC_xN_yO_z 결합층 (이 제 3 층의 입자는 침상이었고, 약 x = 0.5, y = 0 이고 z = 0.5 인 조성을 갖는다), 4 ㎛ 의 α-Al₂O₃ 로 이루어진 제 4 층 및 마지막으로 종래의 CVD 법을 이용하여 약 2 ㎛ 의 TiN 상부층이 증착되었다. XRD 측정으로 Al₂O₃ 층이 100% α-상으로 이루어지는 것을 확인하였다.

코팅 사이클 후에, 인서트의 상부측 (경사면) 이 Al₂O₃ 그리트 (grit) 및 물로 이루어진 슬러리로 강한 습식 블라스팅을 받았다. 블라스팅 처리로 경사면 위의 상부 TiN 층을 제거하여, 대부분의 입자가 편평한 매끄러운 α-Al₂O₃ 층을 노출시켰다.

실시예 2 (종래 기술 B)

다음의 유형 R390-11T308M-PM, R390-170408M-PM, R245-12T3M-PM, R300-1648M-PH 및 R300-1240M-PH 이며, 7.6 wt% Co, 1.25 wt% TaC, 0.28 wt% NbC 및 잔부 WC 인 조성을 가지며, 약 1.5 ㎛ 의 WC 입자 크기에 대응하는 15.5 kA/m 의 보자력을 가지며, FORSTER Instrument Inc. 의 FORSTER KOERZIMAT CS 1.096 에서 측 정된 바와 같이 CW 비가 0.91 인 초경 합금 밀링 인서트가 준비되었다. 인서트는 이하와 같이 코팅되었다:

0.5 ㎛ 의 등방성의 제 1 TiC_xN_y 층 (약 x = 0.95 이고 y = 0.05 에 상당하는 높은 질소 함량을 가짐), 그 다음으로 850 ~ 885℃ 의 온도, 및 탄소/질소원으로서 CH₃CN 을 갖는 종래의 MTCVD 법을 이용하여, 주상 입자의 6 ㎛ 두께의 Ti(C, N) 층이 코팅되었다. 다음의 단계에서, 동일한 코팅 사이클 동안, 1.0 ㎛ 두께의 Al₂O₃ 층이 EP-A-523 021 에 기재된 바와 같이, 970℃ 의 온도 0.4% 농도의 H₂S 도펀트 (dopant) 를 사용하여 증착되었다. 0.5 ㎛ 의 TiN 박층이 종래의 CVD 법에 따라 상부에 증착되었다. XRD 측정 결과 Al₂O₃ 층이 100% k-상으로 이루어진 것으로 나타났다.

실시예 3

실시예 1 및 2 와 상이한 종류의 인서트가 절삭 시험에서 비교되었다.

작업 1: 정면 밀링, 코로밀 (Coromill) 245

작업물: 플레이트

재료: 비합금강, 200HB

절삭 속도: 350 m/min

1 날당 이송 속도: 0.45 mm/tooth

절삭의 축선 방향 깊이: 2.0 mm

절삭의 반경방향 깊이: 95 mm

인서트 종류: R245-12T3M-PH

절삭기의 직경: 250 mm

주: 절삭기당 한 개의 인서트, 건식 기계 가공.

공구 수명 판단 기준은 플랭크 마모 및 화학적 마모였다. 더 우수한 내마모성 및 화학적 마모에 대한 내성의 조합이 공구의 수명을 연장시킨다.

결과: 공구 수명 (절삭 시간 (분))

본 발명 A: 36

종래 기술 B: 19

화학적 마모에 대한 향상된 내성이 도 2 의 종래 기술 B 와 비교하여 도 1 의 본 발명 A 에 대해 명확하게 도시되어 있다. 날선은 본 발명 A 인 도 1 에서 완전한 반면, 종래 기술 B 인 도 2 에서 빗살무늬 크랙이 있는 크레이터가 발견되었다.

작업 2: 정면 밀링, 코로밀 245

작업물: 플레이트

재료: 비합금강, 200HB

절삭 속도: 300 m/min

1 날당 이송 속도: 0.35 mm/tooth

절삭의 축선 방향 깊이: 1.0 ~ 3.5 mm

절삭의 반경방향 깊이: 120 mm

인서트 종류: R245-12T3M-PH

절삭기의 직경: 160 mm

주: 절삭기당 10 개의 인서트, 건식 기계 가공.

공구 수명 판단 기준은 플랭크 마모 및 절삭날선의 인성이었다. 더 우수한 내마모성 및 화학적 마모에 대한 더 우수한 내성의 조합이 공구의 수명을 상당히 연장시켰다.

결과: 공구 수명 (절삭 시간 (분))

본 발명 A: 70

종래 기술 B: 31

화학적 마모에 대한 내성이 향상된 도 4 의 종래 기술 B 와 비교하여 도 3 의 본 발명 A 에 대해 명확하게 도시되어 있다. 날선은 본 발명 A 인 도 3 에서 완전한 반면, 종래 기술 B 인 도 4 에서 빗살무늬 크랙이 있는 크레이터가 발견되었다.

작업 3: 정면 밀링, 코로밀 210

작업물: 플레이트

재료: 고합금강, 200HB

절삭 속도: 142 m/min

1 날당 이송 속도: 1.33 mm/tooth

절삭의 축선 방향 깊이: 1.5 mm

절삭의 반경방향 깊이: 76 mm

인서트 종류: R210-140512M-PM

절삭기의 직경: 100 mm

주: 절삭기당 7 개의 인서트, 건식 기계 가공.

공구의 수명의 판단 기준은 플랭크 마모였다. 더 우수한 응착 마모의 내성의 조합이 공구의 수명을 상당히 연장시켰다.

결과: 공구 수명 (절삭 시간 (분))

본 발명 A: 90

종래 기술 B: 31

작업 4: 정면 밀링, 코로밀 245

작업물: 플레이트

재료: 고합금강, 230HB

절삭 속도: 350 m/min

1 날당 이송 속도: 0.40 mm/tooth

절삭의 축선 방향 깊이: 2.5 mm

절삭의 반경방향 깊이: 170 mm

인서트 종류: R245-12T3M-PH

절삭기의 직경: 200 mm

주: 절삭기당 12 개의 인서트, 건식 기계 가공.

인서트에서 절삭날의 인성, 칩핑 거동이 공구 수명의 판단 기준이었다.

더 우수한 내마모성 및 더 우수한 절삭날의 인성의 조합이 공구의 수명을 상당히 연장시켰다.

결과: 공구 수명 (절삭 시간(분))

본 발명 A: 43

종래 기술 B: 17.2

작업 4: 정면 밀링, 코로밀 300

작업물: 메인 핏팅

재료: 고합금강, 330HB

절삭 속도: 263 m/min

1 날당 이송 속도: 0.25 mm/tooth

절삭의 축선 방향 깊이: 1.5 mm

절삭의 반경방향 깊이: 0 ~ 125 mm

인서트 종류: R245-12T3M-PH

절삭기의 직경: 125 mm

주: 절삭기당 8 개의 인서트, 건식 기계 가공.

절삭날 인성, 칩핑 거동이 공구 수명의 판단 기준이었다.

더 우수한 빗살무늬 크랙의 내성 및 더 우수한 절삭날의 인성의 조합이 공구의 수명을 상당히 연장시켰다.

결과: 공구 수명 (절삭 시간 (분))

본 발명 A: 32

종래 기술 B: 21

실시예 3 에서의 작업 1 ~ 5 는 실시예 1 의 인서트가 실시예 2 에 따른 종 래 기술의 인서트보다 성능이 우수하다는 것을 명확하게 보여준다.

도 1 은 면 밀링 시험을 받을 때, 본 발명에 따른 샘플 인서트의 크레이터 마모 유형의 50 배 확대 광학 현미경 사진을 나타내고, 도 2 는 종래 기술에 따른 인서트를 나타낸다.

도 3 은 면 밀링 시험을 받을 때, 본 발명에 따른 샘플 인서트의 날선 인성의 차의 50 배 확대 광학 현미경 사진을 나타내고, 도 4 는 종래 기술에 따른 인서트를 나타낸다.

Claims

습식 또는 건식 조건 동안 미가공 표면이 있거나 없는 경우의 비합금강, 저합금강 및 고합금강 및 주철의 기계 가공을 위한 절삭 공구 밀링 인서트로서,

절삭 공구 밀링 인서트는:

초경 합금 본체, 및

적어도 부분적으로 상기 본체를 덮는 코팅을 포함하고,

상기 초경 합금 본체는 8.1 ~ 9.3 wt% Co, 1.00 ~ 1.45 wt% TaC, 0.10 ~ 0.50 wt% NbC 및 잔부 WC 의 조성을 가지며,

보자력이 14.9 ~ 16.7 kA/m 이고, CW 비가 0.80 ~ 1.00 미만이며,

상기 코팅은 7.5 ~ 13.5 ㎛ 의 두께이고, 총 두께가 3.0 ~ 8.0 ㎛ 인 적어도 3 개의 TiC_xN_yO_Z 층을 포함하고, 상기 TiC_xN_yO_Z 층은:

x + y = 1, x ≥ 0 의 조성을 갖는 초경 합금 본체에 인접한 제 1 TiC_xN_yO_Z 층,

x > 0.4, y > 0.4 이고 0 ≤ z < 0.1 의 조성을 갖는 제 2 TiC_xN_yO_Z 층,

x + y + z ≥ 1 이고 z > 0 의 조성을 갖는 α-Al₂O₃ 층에 인접한 침상 입자를 갖는 제 3 TiC_xN_yO_Z 결합층을 포함하고,

상기 α-Al₂O₃ 층은 적어도 경사면상에 외부층이고, 상기 α-Al₂O₃ 층은 2.0 ~ 6.0 ㎛ 의 두께를 가지며, α-Al₂O₃ 층의 적어도 일부는 블라스팅 처리된 표면에서 편평한 입자로 매끄럽게 블라스트되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 밀링 인서트.
제 1 항에 있어서, 상기 초경 합금은 8.3 ~ 9.1 wt% Co 및 1.18 ~ 1.28 wt% TaC, 0.25 ~ 0.35 wt% NbC 및 잔부 WC 인 조성을 가지며, 보자력은 15.3 ~ 16.3 kA/m 이고 CW 비는 0.81 ~ 0.90 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구 밀링 인서트.
제 1 항에 있어서, 플랭크면에 0.1 ~ 2.3 ㎛ 의 상부 유색층을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 밀링 인서트.
제 3 항에 있어서, 상기 유색층은 CVD 법 또는 PVD 법에 의해 증착된 TiN, Ti(C, N), TiC, ZrN 및/또는 HfN 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 밀링 인서트.
제 4 항에 있어서, 상기 유색층은 CVD 법을 이용하여 증착되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 밀링 인서트.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 TiC_xN_yO_Z 층은 x < 0.2 이고 z = 0 인 조성을 갖고, 상기 제 2 TiC_xN_yO_Z 층은 z = 0 인 조성을 갖고, 상기 제 3 TiC_xN_yO_Z 결합층은 z > 0.2 이고 x + y + z = 1 인 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 밀링 인서트.
초경 합금 본체 및 코팅을 포함하는 절삭 인서트의 제조 방법으로서, 이 방법은:

경질 성분 및 바인더상을 형성하는 분말을 습식 밀링하고, 밀링된 혼합물을 원하는 형상 및 크기의 본체로 압축하고, 압축된 본체를 소결하는 분말 야금법에 의해 초경합금 본체를 형성하는 단계를 포함하며,

상기 초경 합금 본체는 8.1 ~ 9.3 wt% Co, 1.00 ~ 1.45 wt% TaC, 0.10 ~ 0.50 wt% NbC, 및 잔부 WC 인 조성, 14.9 ~ 16.7 kA/m 의 보자력, 및 0.80 이상 1.00 미만의 CW 비를 가지며;

7.5 ~ 13.5 ㎛ 의 두께의 코팅으로 초경 합금 본체의 적어도 일부에 코팅되며,

상기 코팅은 적어도 3 개의 TiC_xN_yO_Z 층을 갖는 내부 코팅 및 적어도 절삭 인서트의 경사면상에 매끄러운 α-Al₂O₃ 층을 갖는 외부층을 포함하고,

상기 TiC_xN_yO_Z 층은 3.0 ~ 8.0 ㎛ 의 총 두께를 가지며,

상기 코팅은:

TiCl₄, H₂ 및 N₂ 로 이루어지는 반응 혼합물을 이용하는 CVD 법에 의해 증착된, x + y = 1, x > 0 의 조성을 가지며, 초경 합금에 인접한 제 1 TiC_xN_yO_Z 층,

850 ~ 885℃ 의 온도, 탄소/질소원으로서 CH₃CN 을 갖는 MTCVD 법에 의해 증착된, x > 0.4, y > 0.4 이고 0 ≤ z < 0.1 의 조성을 갖는 제 2 TiC_xN_yO_Z 층,

TiCl₄, H₂ 및 N₂ 로 이루어진 반응 혼합물을 이용하는 CVD 법에 의해 증착된, x + y + z ≥ 1 이고 z > 0 인 조성을 갖는 침상 입자를 가지며, α-Al₂O₃ 층에 인접한 제 3 TiC_xN_yO_Z 결합층을 포함하고, 및

상기 α-Al₂O₃ 층은 CVD 법에 의해 증착된 2.0 ~ 6.0 ㎛ 의 두께를 가지며,

편평한 입자를 갖는 매끄러운 α-Al₂O₃ 층이 노출되도록, 인서트가 적어도 경사면에서 블라스팅 처리되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 바람직하게는 TiN, Ti(C, N), TiC, ZrN 또는 HfN 의 0.1 ~ 2.3 ㎛ 의 추가의 유색층을 α-Al₂O₃ 층의 상부에 증착시키는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 유색층은 블라스팅 처리 전에 CVD 법에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 블라스팅 처리 후에, 0.1 ~ 2.3 ㎛ 의 추가적인 상부 유색층을 플랭크면에 증착시키는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 유색층은 TiN, Ti(C, N), TiC, ZrN 또는 HfN 으로 된 것을 특징으로 하는 절삭 인서트의 제조 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 추가의 유색층은 블라스팅 처리 전에 CVD 법에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 초경 합금 본체는 8.3 ~ 9.1 wt% Co, 1.18 ~ 1.28 wt% TaC, 0.25 ~ 0.35 wt% NbC, 및 잔부 WC 인 조성을 가지며, 보자력은 15.3 ~ 16.3 kA/m 이고 CW 비는 0.81 ~ 0.90 인 것을 특징으로 하는 절삭 인서트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 제 1 TiC_xN_yO_Z 층은 x < 2 이고 z = 0 인 조성을 갖고, 제 2 TiC_xN_yO_Z 층은 z = 0 인 조성을 가지며, 제 3 TiC_xN_yO_Z 결합층은 z > 0.2 이고 x + y + z = 1 인 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트의 제조 방법.
이하에 따른 절삭 속도 및 이송 속도로 안정적인 조건 하에서, 주조 스킨, 단조 스킨, 열간 또는 냉간 압연 스킨 등의 미가공 표면 또는 예비 기계가공된 표면을 갖는 비합금강, 저합금강 및 고합금강 및 주철의 건식 및 습식 밀링을 위한 제 1 항 내지 제 6 항에 따른 인서트의 용도.

- 90°의 진입각을 갖는 밀링:

절삭 속도: 25 ~ 400 m/min, 및 이송 속도: 0.04 ~ 0.4 mm/tooth

- 정면 밀링 (45 ~ 75°의 진입각):

절삭 속도: 25 ~ 600 m/min, 및 이송 속도: 0.05 ~ 0.7 mm/tooth

- 높은 이송 속도 및 둥근 인서트가 적용되는 밀링:

절삭 속도: 25 ~ 600 m/min, 및 이송 속도: 0.05 ~ 3.0 mm/tooth