KR20110126138A - 초경합금제 엔드밀 및 이 엔드밀을 사용한 절삭가공방법 - Google Patents

Abstract

금형가공이나 부품가공의 고능률 가공에 있어서 안정된 절삭을 행함과 동시에 제조비용을 포함해서 용이하게 공구제조나 공구의 재연마가 행해질 수 있는 것, 및 절삭저항의 분산을 충분히 행할 수 있음으로 인해 채터링 진동을 억제하고, 허용회전수를 고속으로 설정할 수 있는 장수명의 초경합금제 엔드밀 및 이 엔드밀을 사용한 절삭가공방법을 제공한다. 어떠한 물결형상 외주날 또는 닉형상 외주날을 기준형상 외주날로 했을 때에 그 외의 적어도 하나의 날의 물결형상 외주날 또는 닉형상 외주날의 위상의 공구축방향으로 시프트량이, 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 물결 피치 또는 닉 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 폭으로 공구축 방향으로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀 및 세로이송절삭, 가로이송절삭 및 경사절삭으로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 절삭을 연속적으로 행하는 절삭가공방법이다.

Description

초경합금제 엔드밀 및 이 엔드밀을 사용한 절삭가공방법{CARBIDE END MILL AND CUTTING METHOD USING THE END MILL}

본 발명은 황삭에서 중삭에 사용하는 초경합금제 엔드밀 및 이 엔드밀을 사용한 절삭가공방법에 관한 것이다.

본 발명은 종래에는 별도의 엔드밀로 행해졌던 세로이송 가공, 가로이송 가공 및 그 복합가공인 경사가공 등의 황삭에서 중삭을 하나의 엔드밀로 다기능으로 고속으로 행할 수 있는 초경합금제 엔드밀 및 이 엔드밀을 사용한 절삭가공방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명이 대상으로 하는 용도의 종래의 일반적인 황삭가공용 엔드밀은 고속도 공구강이나 초경합금을 모재로 하여 외주날에 물결형상이나 닉을 갖고, 이 물결형상 외주날이나 닉이 부착된 외주날은 각 날에서 절삭 잔여물이 남지 않도록 공구 축방향으로 등간격으로 위상이 어긋나 있다. 이와 같은 종래의 물결형상이나 닉이 부착된 외주날을 갖는 엔드밀은 보통의 날의 엔드밀과 비교하여 부스러기를 분단하기 쉽고 절삭 저항을 저감시켜서 가공할 수 있기 때문에, 공구 지름방향의 절삭 깊이를 크게 할 수 있어 고능률의 가공이 가능하다. 그 반면, 가공면은 보통의 날의 엔드밀보다 거칠어지기 때문에 황삭가공에서 사용하는 경우가 많다.

황삭가공에 있어서, 가공능률을 높이기 위해서 절삭 깊이를 크게 하여 고능률 가공을 행하는데, 채터링 진동의 문제가 발생하는 경우가 많다. 특히 엔드밀의 축심으로부터 외주면의 둘레방향으로 인접하는 2장의 절삭날까지의 선분에서 끼워지는 분할각이 절삭날마다 동일한 등분할 엔드밀은 제조가 상당히 용이한 장점이 있으나, 가공중에 공진이 일어나서 채터링 진동이 발생하기 쉽다. 이에 대한 대책으로서, 엔드밀 제조상의 비용과 시간이 걸리지만, 절삭날의 분할각을 달리하여 절삭력의 주기를 일정하지 않게 한 부등분할 엔드밀이 제안되고 있다.

일본 특개평01-127214호 공보에는 물결형상 날형의 엔드밀에 있어서, 서로 인접하는 각 외주날 사이에 있어서의 위상으로부터의 시프트량을 불균등하게 함으로써, 각 외주날의 절삭 단면형상이나 단면적이 불균등하게 되어, 부등분할 엔드밀과 동일하게 채터링 진동을 억제하고 공구수명의 향상이나 고능률 가공이 가능해지는 것이 기재되어 있다.

또한 일본 특개2002-233910호 공보에는 러핑 절삭날로 구성되어 있는 외주날의 물결형상 피치가 물결형상의 요철의 짝수 주기를 1주기로 하여 정현곡선형상으로 증감되어 있음과 동시에, 그 피치의 증감과 연동하여 깊이 및 곡률반경도 각각 물결형상의 요철의 1주기마다 변화되고 있기 때문에, 그 증감에 의해 축방향 각 부분의 절삭양태가 변화되어 공진주파수가 어긋나고, 공구 전체에서 공진이 경감되어 채터링 진동이 억제되는 것이 기재되어 있다.

본 발명이 대상으로 하는 황삭에서 중삭용 종래의 일반적인 엔드밀 중에는 외주날에 닉을 갖고 있는 것이 있다. 이와 같은 종래의 닉이 부착된 외주날을 갖는 엔드밀은, 통상적인 외주날을 갖는 엔드밀과 비교하여 부스러기를 분단하기 쉽고 절삭저항을 저감시켜서 가공할 수 있기 때문에, 공구 지름방향의 절삭 깊이를 크게 할 수 있고 고능률 가공이 가능하다. 그러나, 절삭 깊이를 크게 하여 고능률 가공을 행하면, 채터링 진동이 원인이 되어, 특히 닉부에서의 치핑이나 결손 등의 문제가 발생하는 경우가 많다.

일본 특개평06-335814호 공보, 특개2005-131728호 공보에 기재되어 있는 엔드밀은 치핑이나 결손 대책으로서 닉의 형상을 개량한 일례이다. 특개평06-335814호 공보에 기재한 엔드밀은 닉의 양단에 큰 플랭크각을 마련함으로써 닉과 외주날부를 연결한 부분의 강도를 확보하려고 하는 것이다. 특개2005-131728호 공보에는 닉의 양측의 각 연결부에 라운딩 처리를 함으로써 내치피성의 향상과 가공면 조도의 향상을 도모하는 엔드밀이 기재되어 있다.

황삭가공에 있어서도 가공능률을 높이기 위해서, 절삭 깊이를 크게 하여 세로이송이나 가로이송 절삭, 경사절삭 등의 고속 절삭에 의한 고능률 가공을 행하는데, 하나의 엔드밀로 이들 절삭을 행하는 것은 어렵다. 특히 세로이송이나 경사절삭 등에서는 절삭 깊이를 너무 크게 하면, 부스러기의 배출성이 양호하지 않을 경우 절삭저항이 커진다.

엔드밀의 부스러기의 배출성을 개선하는 목적으로 몇가지 제안이 이루어지고 있다. 일본 특개2006-15418호 공보에서는 개쉬(gash) 노치각이 후단 측으로 향함에 따라서 단계적으로 커지는 복수단의 개쉬면을 구성하는 엔드밀이 제안되고 있다. 세로이송 시에 큰 부하가 작용하는 엔드밀 본체 중심의 선단 측의 개쉬면은 강도를 확보하고, 결손 등을 방지할 수 있으며, 후단 측의 개쉬면은 부스러기 배출을 위한 공간을 확보하는 것이다.

일본 특개2007-296588호 공보에서는 엔드밀 회전 중심축과 엔드밀 외주 측에 개쉬면을 마련하고, 외주 측의 개쉬각은 회전중심측의 개쉬각보다 크게 마련한 엔드밀이 제안되고 있다. 이에 의해, 고경도재의 가로이송 절삭 시에 부스러기의 배출성을 향상시켜, 고속절삭에 의한 고능률 가공을 가능하게 하는 것이다.

초경합금제 엔드밀의 성능과 수명향상을 위해서 다양한 경질피막이 개발되었으며, 본 출원인이 제안한 일본 특개2000-334606호 공보 등도 실용화되고 있다.

(외주날 형상에 관한 선행기술문헌) 특허문헌1 : 특개평01-127214호 공보 특허문헌2 : 특개2002-233910호 공보 (닉의 형상에 관한 선행기술문헌) 특허문헌3 : 특개평06-335814호 공보 특허문헌4 : 특개2005-131728호 공보 (개쉬에 관한 선행기술문헌) 특허문헌5 : 특개2006-15418호 공보 특허문헌6 : 특개2007-296588호 공보 (경질피막에 관한 선행기술문헌) 특허문헌7 : 특개2000-334606호 공보

최근 금형 가공이나 부품가공의 엔드밀에 의한 피삭대상재로서, 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강, 스테인리스강, 티타늄합금 및 초내열 합금을 사용한 고능률 가공에의 요구는 한층 강하며, 세로이송 절삭이나 가로이송 절삭, 경사절삭 등을 구별하지 않고 고속으로 행함으로써, 종래에는 없는 비약적인 고능률 가공이 가능한 엔드밀이 요구되고 있다. 그렇기 때문에, 금형 가공이나 부품 가공의 절삭현장에서는 엔드밀 가공도 가공의 종류와 관계없이 공구를 교환하지 않고 하나의 엔드밀만으로 다기능의 가공을 고속으로 행하려고 하는 요망이 강하다.

선행기술문헌에서 소개한 바와 같이, 종래의 엔드밀에서는 세로이송이나 가로이송 가공에 각각 특화된 엔드밀이 제안되어 왔다. 종래의 엔드밀로 오목형상 등의 세로이송이나 경사절삭을 포함하는 가공을 행하는 경우에는, 처음에 세로이송에 특화된 엔드밀이나 드릴 등을 사용하고, 그 후에 가로이송에 특화된 엔드밀로 전개하는 일이 많다. 세로이송이나 경사절삭에서는 부스러기 배출을 고려하여, 칩 포켓을 크게 할 수 있는 날수가 적은 것을 사용하는 경우가 많으며, 가로이송의 고속절삭을 행할 때에는 공구 강성을 고려하여, 웨브 두께가 큰 것으로 날수가 많은 것을 사용하는 경우가 많다. 이와 같이, 종래의 엔드밀에서는 가공의 목적에 따라서 각각의 가공에 적합한 엔드밀을 교환할 필요가 있어, 작업교체시간의 손실로 인해 고능률화에는 적합하지 않다. 또한 종래의 통상적인 엔드밀은 복수의 절삭날을 외주에 가지고, 회전하면서 절삭하는 밀링 커터의 특성으로부터 가로이송 가공은 부스러기의 배출성도 그다지 문제가 되지 않으나, 엔드밀에서 세로이송 가공을 행할 때에는 부스러기 배출의 문제로 인해 고능률 가공이 어렵다. 종래의 엔드밀에서 세로이송 가공을 행하면, 축중심 부근의 바닥날에 의해 생성되는 부스러기 배출이 악화되고, 부스러기 막힘에 의한 절손이 쉽게 발생한다. 또한 부스러기 배출을 양호하게 하기 위해서 바닥날의 칩 포켓을 크게 하면 부스러기 배출은 양호해지지만, 가로이송 가공 시에 바닥날의 강성 부족으로 인해 결손이 쉽게 발생하는 문제가 있다. 이와 같은 사정에 의해, 세로이송 가공과 가로이송 가공, 나아가 이들의 조합가공인 경사절삭을 행하는 경우에는 고능률의 가공을 행하기 위해서 각각 전용공구를 사용하고 있었으나, 더 고능률로 행하고 싶은 요망이 커지고 있는 것이 현실이다. 그러므로, 고능률화를 도모하기 위해서, 드릴이나 엔드밀을 교환하지 않고 작업교체시간을 없애서 하나의 엔드밀로 모든 가공을 행하면, 종래의 엔드밀에서는 가공방향으로 부적합한 방향도 동일한 엔드밀로 가공하게 되어, 오히려 가공시간이 늘어나는 경우가 많았다.

고속절삭은 절삭속도를 증가시켜, 즉 회전수를 크게 설정하여 고능률 가공을 행하는 방법이다. 절삭속도를 증가시켜서 절삭 깊이를 크게 하면 고능률 가공은 이치상으로 가능하지만, 초경합금을 모재로 한 실용적인 엔드밀에서는 충분히 달성되고 있지 않은 것이 현실이다. 그 이유는, 특히 황삭가공에 있어서는 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날을 갖는 엔드밀을 사용하여 절삭 깊이를 크게 하고, 회전수도 높게 설정하면 채터링 진동이 발생하고, 특히 고속도 공구강제 엔드밀과 비교하여 상대적으로 인성이 낮은 초경합금제 엔드밀에서는 이상마모나 치핑의 발생으로 인해 수명을 단축시킬 뿐 아니라, 공구의 결손이나 절손을 불러일으키는 원인이 되었다.

엔드밀을 사용한 절삭가공에서 채터링 진동을 억제하는 기술로서, 종래 기술에서 설명한 바와 같이 부등할의 절삭날 대신에 부등분할의 절삭날에 의한 엔드밀이 제안되고 있다. 부등분할의 절삭날을 적용한 엔드밀은 적절한 형상으로 설계하면 일정한 채터링 진동을 억제하는 효과가 있으나, 질삭날이 불균일하게 나열되어 있는 것으로 인해 절삭날의 연삭가공 시에 엔드밀의 제조가 어려우며 제조비용이 증가된다. 또한 엔드밀의 재연마 시에도 각 날의 분할각이 다르기 때문에, 재연마할 때의 위치맞춤 등으로 인해 문제가 발생되는 경우가 많았다.

또한 부등분할을 적용한 엔드밀은 형상적으로 날홈이 불균일한 것을 의미하고, 부스러기 배출성이 불균일하게 되기 쉬워서 부스러기의 배출성이 악화되기 때문에 이상마모나 크랙 등의 문제가 있었다. 이 문제는 최근의 고속절삭과 함께 다량으로 배출되는 부스러기의 처리에는 특히 중요한 문제가 되고 있으며, 이상 마모나 크랙이 없으면 장수명을 기대할 수 있는 초경합금제 엔드밀은 모재의 취성으로 인해 공구 손상의 우려가 있어, 고능률 가공에의 적용이 늦어지는 원인이 되었다.

일본 특개평01-127214호 공보에서는 서로 인접하는 각 물결형상 외주날 사이에 있어서 위상의 시프트량을 불균등하게 하고, 부등분할 엔드밀과 동일한 효과로 채터링 진동을 억제하는 엔드밀이 제안되고 있다. 그러나, 특개평01-127214호 공보의 엔드밀은 고속도 공구강을 모재로 하고 있기 때문에, 각 외주날의 위상의 시프트량이 비교적 큰 예(위상의 시프트량이 약 6%)가 제안되고 있다. 초경합금제 엔드밀의 외주날은 고속도 공구강과 비교하여 본질적으로 결손이나 치핑이 발생하기 쉽다는 의식이 강하므로, 초경합금제 엔드밀에서 외주날의 위상을 어긋나게 하려고 하는 발상도 생각하기 어려웠다고 해도 과언이 아니다.

고속도 공구강제 엔드밀의 경우에는 상대적으로 인성이 높기 때문에 각 외주날의 위상으로부터의 시프트량이 비교적 커도 치핑 등의 우려는 없고, 위상의 시프트량의 비율까지 배려할 필요는 없다. 그러나, 엔드밀 모재를 본 발명과 같이 상대적으로 인성이 낮은 초경합금으로 했을 경우에는 단순히 위상의 시프트량을 불균등하게 하여, 상기와 같이 위상의 시프트량이 큰 경우에는 절삭량이 커지는 초경합금제 엔드밀의 외주날에서는 결손이나 치핑이 발생하기 쉽고, 나아가 고속절삭에서의 안정된 적용에는 문제가 남이 있었다. 즉, 초경합금 엔드밀에 있어서의 위상의 시프트량의 적정화가 이루어지지 않았던 것이다. 더구나 초경합금을 모재로 한 닉의 위상의 시프트량의 적정값 또는 닉의 형상은 특개평01-127214호 공보로부터는 전혀 명확하지 않으며 참고도 되지 않는다.

일본 특개2002-233910호 공보에서는 러핑 절삭날의 물결형상의 피치, 깊이 및 곡률반경 중 적어도 하나가 상기 물결형상의 요철의 주기보다 큰 주기로 증감되고, 각 날의 절삭량을 변화시켜서 각 날의 절삭량을 변화시킴으로써 채터링 진동을 억제한 엔드밀이 제안되고 있다. 그러나, 물결형상을 각 날에서 변화시키기 위해서는, 엔드밀 제조 시에 각 물결형상마다 지석(砥石)이 필요하며 부등분할을 적용한 엔드밀과 동일하게 공구제조비용이 상당히 높아진다.

일본 특개평06-335814호 공보에 기재되는 엔드밀의 닉의 형상은, 닉과 외주날부가 연결되는 형상이 도 19에 도시하는 바와 같이 날카로운 에지형이 된다. 이 형상은 닉 양단에 큰 플랭크각을 마련하여 강도를 확보하는 것을 목적으로 하지만, 본 발명이 목적으로 하는 고능률 가공용 초경합금제 엔드밀에 있어서는 내치핑성으로 인해 큰 문제가 있으며 참고로 하는 것조차 불가능하다.

일본 특개2005-131728호 공보에는 닉의 양측에 라운딩을 마련함으로써 가공면 정밀도를 향상시킬 수 있는 공구가 기재되어 있으나, 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경과 공구 생크측의 라운딩 반경의 크기에 대한 기재가 없으며, 고속절삭에 의한 고능률 가공을 행하는 경우에는 최적의 조합이 되는 형상이 아니면 외주날의 강성부족에 의해 치핑이 발생한다. 또한 칼날의 날카로움의 열화로 인해 마모의 진행이 빨라진다.

이와 같이, 일본 특개평06-335814호 공보, 특개2005-131728호 공보에 기재되어 있는 엔드밀은 모두 치핑이나 결손에 대한 대책으로서 닉의 형상을 개량한 일례에 불과하며, 절삭날의 위상의 시프트량을 변화시켜서 고능률 가공을 의도한 절삭날은 아니다. 특개평06-335814호 공보, 특개2005-131728호 공보로부터는 닉 형상을 갖는 엔드밀은 상정할 수 있어도, 초경합금제 엔드밀에 있어서 고능률 가공을 달성하기 위해서 어떠한 닉의 형상이 바람직한지를 알 수 없다.

개쉬의 형상을 특징으로 하고 있는 일본 특개2006-15418호 공보, 특개2007-296588호 공보에 기재한 엔드밀은 모두 공구축 방향으로 등간격으로 위상이 어긋나 있는 것이며, 위상의 시프트량이 각 외주날에서 다른 것은 아니다. 본 발명과 같은 고능률 가공을 목적으로 한 개쉬 형상의 효과는, 위상의 시프트량이 다른 외주날의 형상으로 부스러기가 다량으로 생성되었을 때에 그 부스러기의 배출을 돕는 효과로서 발휘할 수 있는 것이며, 외주날과의 상승효과에 의한 것이다. 외주날의 작용과의 상승효과에 대해서는 특개2006-15418호 공보, 특개2007-296588호 공보 모두 본 발명을 창작하는 데 있어서 참고가 되지 않는다.

특개2006-15418호 공보는 세로이송 가공용으로서 세로이송 시에 큰 부하가 작용하는 엔드밀 본체 중심의 선단측의 개쉬면은 강도를 확보하고, 후단측의 개쉬면은 부스러기 배출을 위한 공간을 확보한 엔드밀이며, 특개2007-296588호 공보는 고경도재의 고속 가로이송 가공에 적합한 복수단의 개쉬면을 구성하는 엔드밀이다. 그러나, 보다 다기능의 가공을 하나의 엔드밀로 보다 고능률로 행하는 경우, 선단측의 개쉬면과 후단측의 개쉬면의 연결부의 길이는 공구 강성과 부스러기 배출을 양립시키기 위해서 중요하다는 것이 본 발명의 창출 과정에서 명백해졌다. 구체적으로, 특개2006-15418호 공보, 특개2007-296588호 공보의 엔드밀에서는 회전축 중심으로부터 상기 개쉬면의 연결부의 위치까지의 길이가 적정값보다 너무 길어서, 부스러기 막힘으로 의한 결손 등의 문제가 발생되는 경우가 많은 것이 명백해졌다.

이와 같이, 종래의 엔드밀에서는 가공의 목적에 따라서 각각의 가공에 적합한 엔드밀을 교환할 필요가 있어, 작업교체시간의 손실로 인해 고능률화에는 적합하지 않다. 또한, 종래의 통상적인 엔드밀은 복수의 절삭날을 외주에 가지고, 회전하면서 절삭하는 밀링 커터의 특성으로 인해 가로이송 가공은 부스러기의 배출성이 그다지 문제되지 않으나, 엔드밀에서 세로이송 가공을 행할 때에는 부스러기 배출의 문제로 인해 고능률 가공이 어렵다.

이상으로 선행기술에 대한 문제점을 지적했으나, 모든 선행기술에 기재되는 엔드밀의 개량 제안도 세로이송 가공이나 가로이송 가공의 어느 하나로 특화된 것이며, 이들 가공을 모두 합쳐서 행할 수 있는 엔드밀의 제안이라고 하는 본 발명의 중요한 과제 인식인 다기능 가공의 인식은 없다. 본 발명은 이와 같은 배경과 과제 인식 하에 세로이송 절삭, 가로이송 절삭 및 경사절삭 등의 다기능 가공을 하나의 엔드밀로 고능률로 행할 수 있고 절삭공구의 제조비용을 고려하여 용이하게 공구제조나 공구의 재연마를 행할 수 있는 것, 또한 절삭저항의 분산을 충분히 행할 수 있음으로 인해 채터링 진동을 억제하고 장수명의 초경합금제 엔드밀 및 이 엔드밀을 사용한 절삭가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 안정된 고속 절삭을 최대한 살리기 위해서, 이들 형상을 갖는 공구에 새로운 경질피막을 피복한 엔드밀의 발명이다.

또한 본 발명이 목적으로 하는 다기능 가공이란, 상기와 같은 거의 모든 종류의 절삭가공을 목적으로 하는 것 외에, 다양한 피가공재에도 대응할 수 있는 엔드밀을 제공하는 것도 목적으로 한다. 이 목적은 최근에 수요가 높아지고 있는 항공기 재료나 원자력 발전에 사용되는 초내열 합금이나 티타늄합금의 절삭가공에는 필수적이다.

특히 본 발명은 세로이송 절삭이나 경사절삭 등에서 고속회전으로 절삭 깊이를 크게 해도, 부스러기의 배출성이 양호하고 절삭저항의 분산을 충분히 행할 수 있고, 채터링 진동을 억제할 수 있는 초경합금제 엔드밀을 제공하는 것이다.

한편 엔드밀은 절삭성능이 좋아도 제조비용이 높으면 시장에 받아들여지지 않는다. 본 발명은 제조비용을 고려하여, 용이하게 공구제조나 공구의 재연마가 행해질 수 있는 초경합금제 엔드밀을 제공하는 것을 또 하나의 목적으로 하고 있다.

본 발명은 종래보다 큰 단위시간당 부스러기 배출량을 달성할 수 있는 고능률 절삭용 엔드밀의 개발을 목적으로 하여 이루어진 것이며, 절삭공구의 성능으로서는 채터링 진동을 억제하여 부스러기의 원활한 배출이 가능하고, 절삭공구의 제조 관점으로부터는 엔드밀의 날 부착이 용이한 생산성의 면에서 큰 우위성을 갖는 등분할 엔드밀을 채용하고, 초경합금제의 엔드밀이며 채터링 진동을 최대한 억제할 수 있는 다른 형상의 요인을 검토한 결과로서 창출된 것이다.

본 발명은 초경합금을 모재로 하여 외주날이 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날 중 어느 하나로 실현될 수 있다.

본 발명자는 초경합금을 모재로 하는 엔드밀 원주방향의 날끝의 배열은 등분할로 하고, 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 축방향으로의 상호 위상의 최적의 시프트량을 형성하는 것에 착목하여, 고속절삭에 견디고, 또한 채터링 진동을 최소로 하는 위상의 시프트량을 다양하게 검토했다. 그 결과, 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 어떠한 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 산부를 기준으로 했을 때, 다른 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 산부는, 공구의 축방향으로 상기 물결형상 외주날 또는 상기 닉이 부착된 외주날이 초경합금의 결점으로서 우려되는 결손이나 치핑이 일어나지 않는 정도로 특정 범위 내에서 위상이 어긋나게 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 엔드밀은 공구의 외주날의 지름방향으로 산부와 골부를 반복하는 복수의 물결형상의 외주날, 및 공구의 외주날의 지름방향으로 부스러기를 분단시키는 복수의 닉을 갖는 복수의 외주날에서 선택되는 어느 하나의 외주날을 갖는 엔드밀에 있어서, 어떠한 외주날을 기준형상 외주날로 했을 때에 그 외의 다른 적어도 하나의 날의 외주날의 위상의 공구축방향으로의 시프트량이, 상기 외주날의 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날의 각각의 위상으로부터 상기 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 폭으로 공구축방향으로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀이다.

본 발명의 엔드밀은 상기 시프트량이, 상기 외주날의 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 피치의 1% 내지 3%의 폭으로 공구축방향으로 어긋나 있는 것이 바람직하다.

본 발명은 특히 대상으로 하는 피삭재가 난가공재로 불리는, 경도가 40HRC를 초과하는 담금질재이며, 고속도 공구강제의 엔드밀에서는 공구의 형상이 어떠한 것이어도 고능률가공조건에서는 극단으로 공구수명이 짧아져서 가공은 실질적으로 어려운 것을 대상으로 한다. 본 발명은 초경합금을 모재로 한 엔드밀이므로, 종래의 고속도 공구강제의 엔드밀과 비교하여 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날은 대폭적으로 내마모성이 향상되나, 위상을 어긋나게 하기 위해서 외주날은 초경합금의 취성의 결점에 기인하는 결손이나 치핑의 위험성에 노출된다.

그러므로, 본 발명자는 초경합금제의 엔드밀에 대해서 외주날의 물결 또는 닉의 피치의 최적의 배열을 다수의 절삭시험으로부터 검토하고, 그 결과로서 위상의 시프트량은, 물결 피치량을 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 기준물결형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 물결 또는 닉의 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 비교적 좁은 폭의 시프트량으로 폭방향으로 어긋나게 배치되어 있을 필요가 있는 것을 발견했다.

본 발명에서는 위상의 시프트량은 필수이지만, 위상의 시프트량은 5% 이하, 바람직하게는 1 내지 3%이어야 한다. 위상의 시프트량이 5%를 초과하면, 초경합금제 엔드밀에서는 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 결손이나 치핑이 발생하기 쉽기 때문이다. 초경합금제 엔드밀을 채용하여 고속 황삭가공 절삭을 가능하게 하기 위해서 이 위상의 시프트량의 최적화를 도모한 것이 본 발명의 가장 중요한 부분의 하나이다.

본 발명에 의하면, 초경합금제의 엔드밀이면서 공구의 제조가 용이하며, 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 위상이 어긋나 있는 형상임으로 인한 결손이나 치핑을 일으키지 않고, 가공중에 채터링 진동을 억제할 수 있다. 따라서, 고속절삭에 의한 고능률 황삭가공 또는 고능률 중삭가공이 가능하게 되고, 나아가 장수명으로 가공이 행해질 수 있는 초경합금제 엔드밀을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 초경합금제 엔드밀에 있어서, 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 위상이 어긋나 있는 형상으로 하는 것은, 1장의 상기 외주날에만 적용해도 효과를 얻을 수 있다.

즉 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 3장 이상의 상기 외주날을 갖고, 인접하는 각 외주날 중 적어도 1조의 상기 외주날은 상기 외주날의 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터의 시프트량이 없고, 그 외의 조의 상기 외주날은 서로 위상으로부터의 시프트량이 불균등해도 된다.

본 발명자는 고속절삭에 견디고, 또한 채터링 진동을 최소로 하는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량과, 고속절삭이어도 외주날의 결손이나 치핑의 문제를 일으키지 않는 닉의 형상을 다양하게 검토했다. 그 결과, 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 어떠한 닉이 부착된 외주날을 기준형상 외주날로 했을 때에 그 외의 적어도 하나의 날의 닉의 위상이 결손이나 치핑을 일으키지 않을 정도로 특정 범위 내에서 위상이 어긋나게 배열되어 있으며, 닉의 형상에 대해서도 위상을 어긋나게 한 결과로서 절삭부하가 커지는 치핑에의 영향을 최대한 억제하기 위해서 신규의 닉 형상을 갖는 것이 바람직하다는 것을 명백하게 했다.

즉 신규의 닉 형상을 갖는 본 발명의 엔드밀은 상기 외주날은 복수의 닉을 갖고, 상기 닉과 상기 외주날을 엔드밀의 비틀림각과 평행한 절단면에서 봤을 때에 각각의 상기 닉의 양단은 라운딩에 의해 원활하게 상기 닉에 인접하는 외주날과 이어지고, 각각의 상기 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경이 상기 닉의 공구 생크측의 라운딩 반경보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀은 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량을 변화시킴으로써 종래보다 고속의 절삭을 가능하게 한다. 그렇기 때문에, 절삭조건의 과혹화로 인해 외주날은 치핑의 위험성이 종래의 고속절삭보다 높아지는데, 고속절삭에서의 부하에 의해 외주날이 치핑 등을 발생시키지 않도록 닉의 형상은 상기 닉의 양단의 형상과 더불어 특별한 배려가 필요하게 되는 경우가 있는 것을 알 수 있었다.

예를 들어, 종래의 이런 종류의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀에서는, 평균가공면의 조도를 확보하고 싶은 경우의 평균적인 이송속도는 500 mm/min 전후이지만, 닉의 위상의 공구축방향으로의 상기 시프트량을 마련하고, 닉의 양단에 라운딩을 마련한 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 사용에 의해, 종래의 이송속도를 2배 이상으로 올릴 수 있다. 그러나, 그 경우의 이송속도에서도 800 mm/min 내지 1000 mm/min의 범위가 한계이며, 그것을 웃도는 이송속도에서의 고속절삭에 있어서는, 고속절삭에서의 부하에 의해 외주날이 치핑 등을 발생시키기 때문에, 닉의 양단의 형상과 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 공구축방향으로의 시프트량을 규정하는 것만으로는 더 한층 고속으로 절삭하기는 어려웠다.

그렇기 때문에, 이송속도가 1000 mm/min를 초과하는 과혹한 절삭조건에서는 본 발명의 초경합금제 엔드밀에서의 닉은, 닉 양단의 라운딩의 조건과 더불어 닉홈의 형상을 고려하는 것이 중요하다. 즉, 본 발명의 보다 바람직한 발명의 요건은 닉홈의 바닥끝이 공구 생크측의 라운딩과 직선으로 또는 닉홈을 향해서 볼록형상의 곡선으로 연결되거나, 또는 상기 직선과 상기 닉홈을 향해서 볼록형상의 곡선과의 조합으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.

즉 본 발명 중 다른 발명에 따른 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀은 상기 닉의 홈의 바닥끝이 공구 생크측의 라운딩과 직선으로 또는 닉홈을 향해서 볼록형상의 곡선으로 연결되거나, 또는 상기 직선과 상기 닉홈을 향해서 볼록형상의 곡선과의 조합으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀이다.

본 발명은 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터 의 시프트량을 불균일하게 하는 결과로서, 종래보다 훨씬 고속의 절삭이 가능하게 되는데, 그로 인해 절삭부하가 커지므로 보다 한층 치핑이나 절손에의 배려와 대책이 중요하게 된다. 이와 같은 상반되는 득실을 고려하여 초경합금제 엔드밀을 설계하는 기술사상은, 전술한 종래기술의 어느 것을 기준으로 하여 다른 것과 조합시켜도 생성되는 것이 아니다.

본 발명의 닉이 부착된 외주날로 한 경우의 초경합금제 엔드밀을 사용하여 절삭했을 때의 각 닉이 부착된 외주날의 절삭량은 외주날마다 약간 다르다. 따라서, 고속절삭을 행해도 절삭저항이 분산되어 절삭부하가 안정되고, 채터링 진동을 억제할 수 있기 때문에 물결형상 외주날을 갖는 초경합금제 엔드밀과 동일한 효과가 얻어진다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀에 있어서의 형상의 중요부분의 치수는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 공구 직경을 D로 했을 때에 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경이 0.01D 내지 0.03D, 닉의 공구 생크측의 라운딩 반경은 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경의 1.5배 내지 2배이고, 닉의 깊이가 0.01D 내지 0.05D인 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명에서의 개쉬 형상과 그 효과에 대해서 설명한다.

본 발명은 종래보다 큰 단위시간당 부스러기 배출량을 달성할 수 있는 고속절삭용 물결형상의 외주날 또는 닉이 부착된 외주날을 갖는 초경합금제 엔드밀을 외주날의 형상의 전제로 한다. 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 바닥날로부터 배출되는 부스러기를 양호하게 처리하고, 엔드밀 선단 부근의 강도를 엔드밀의 회전중심으로부터 외주까지 확보하기 위해서 신규의 개쉬 형상을 갖는 것이 바람직하다.

즉, 물결형상의 외주날 또는 닉이 부착된 외주날임에도 불구하고, 본 발명의 초경합금제 엔드밀에서는 한정된 위상의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량을 갖는 외주날 형상과 더불어, 바닥날의 경사면으로부터 외주날에 걸쳐서 이하에 설명하는 바와 같은 개쉬 형상을 마련하는 것이 장려된다.

도 12와 도 13을 사용하여 본 발명의 엔드밀에 적합한 개쉬의 형상을 설명한다. 본 발명에서 바닥날에 마련하는 개쉬는 복수의 면으로 구성하고, 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면(51), 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 제2 개쉬면(52), 엔드밀의 외주측에 제3 개쉬면(53)을 마련하고, 상기 제1 개쉬면(51)과 제2 개쉬면(52)의 교차부(54)와 축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각(55), 상기 제1 개쉬면(51)과 제3 개쉬면(53)의 교차부(56)와 축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각(57)으로 했을 때, 제2 개쉬각(57)을 제1 개쉬각(55)보다 크게 마련한 형상이 되도록 개쉬를 구성하는 것이다.

따라서, 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 복수의 상기 외주날과, 바닥날과, 복수의 개쉬면으로 이루어지는 개쉬를 갖고, 상기 복수의 개쉬면은 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면, 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 마련된 제2 개쉬면 및 엔드밀의 외주측에 마련된 제3 개쉬면을 갖고, 상기 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각, 상기 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각으로 했을 때, 제1 개쉬각은 15° 내지 35°, 제2 개쉬각은 40° 내지 60°로 마련되고, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이는 공구회전축으로부터 공구 지름의 5% 이상 20% 미만인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀에 있어서, 종래보다 큰 단위시간당 부스러기 배출량을 달성하고 싶을 때에는 전술한 바와 같이 바닥날의 개쉬 형상을 본 발명과 같이 최적화하는 것이 좋다. 개쉬 형상을 본 발명의 범위의 형상으로 함으로써, 물결형상 외주날이나 닉의 위상을 어긋나게 한 외주날을 갖는 하나의 초경합금제 엔드밀로 세로이송, 가로이송 또는 경사절삭이 가능하며, 세로이송 또는 경사절삭시의 바닥날로부터 배출되는 부스러기 처리는 양호하고, 개쉬부는 강도적으로도 가로이송 또는 경사절삭시의 고속절삭에 견디고, 또한 채터링 진동을 최소로 할 수 있다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀은 위상의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량을 가진 외주날 형상과 더불어, 바닥날의 경사면으로부터 외주날에 걸쳐서 상기에서 설명한 바와 같은 개쉬 형상을 마련함으로써 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강, 스테인리스강, 티타늄합금 및 초내열합금을 고능률로 절삭 가능하게 된다.

즉, 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 피삭대상재로서 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강, 스테인리스강, 티타늄합금 및 초내열합금을 절삭하는 공구인 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀이다.

다음에, 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 특징을 보다 효과적으로 발휘하는데 적합한 경질피막에 대해서 설명한다. 본 발명에 있어서는 초경합금제 엔드밀의 형상 자체가 신규이고 고속절삭을 가능하게 하는 특징이 있으므로, 경질피막은 반드시 필수는 아니지만, 고속절삭으로도 엔드밀의 수명을 안정시키고 나아가 수명을 연장시키기 위해서는 최적의 경질피막의 적용은 중요하다.

초경합금제 엔드밀의 성능과 수명향상을 위해서 지금까지 다양한 경질피막이 개발되어 왔고, 본 출원인이 제안한 전술한 일본 특개2000-334606호 공보 등도 실용화되어 있다. 그러나, 절삭의 고속화에 따른 엔드밀의 내산화성, 내마모성의 과혹함이 증가되는 관점으로부터는 그 대책이 더 중요하다. 본 발명의 경질피막이 부착된 초경합금제 엔드밀은 전술한 엔드밀로서의 신규 형상으로, 주로 황삭가공용으로서의 초경합금제 엔드밀에서의 실용가공을 진행하는 중에 고속절삭가공에 특유의 외주날끝의 산화와 마모가 현저하게 증가되는 현상에 착안하여 그 대책으로서 이룰 수 있었던 발명이다.

즉 본 발명 중 경질피막이 부착된 초경합금제 엔드밀은 전술한 신규의 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 형상을 가지면서 고속절삭가공에 견딜 수 있는 경질피막이 적어도 상기 형상으로서 특장이 있는 외주날 상에 적층되어 있는 것으로 이루어진다.

본 발명에 있어서의 경질피막은 전술한 개쉬를 엔드밀에 마련하는 경우에는 개쉬부분에도 피복된다. 절삭시에 있어서의 고온에서의 부스러기의 배출은 초경합금에 손상을 부여할 수 있으나, 본 발명의 경질피막에 의해 이 손상을 크게 경감시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 상기 물결형상 외주날에는 경질피막이 피복되어 있는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 초경합금제 엔드밀에 피복하는 경질피막에 대해서 더 구체적으로 설명한다. 본 발명에 있어서의 경질피막은 피막의 구조적으로는 외주날 표면측에 접하는 경질피막의 최하층과 경질피막의 최상층으로 이루어지거나, 실질적으로 상기 최하층의 조성과 상기 최상층의 조성의 반복으로 적층된 복합층으로 이루어지거나, 또는 상기 최하층과 최상층 사이에 적어도 한 층 이상의 중간층을 포함하는 복합층으로 이루어지고, 상기 최상층은 상기 최하층과 비교하여 상대적으로 내산화성과 내마모성이 큰 것이 바람직하다.

여기서 말하는 "실질적으로"는, 최하층과 최상층의 층간에서는 각각의 조성의 확산층이 있어, 조성적으로 약간 어긋나는 부분이 있어도 된다는 것을 의미한다. 상기 확산층의 두께가 커져서, 확산층의 어떠한 원소의 비율이 최하층이나 최상층의 조성으로부터 50% 이상 벗어나게 되면, 확산층의 개념으로부터 벗어나 본 발명에서 말하는 중간층의 하나의 형태라는 정의에 해당한다.

또한 경질피막의 조성을 금속원소의 질화물, 탄질화물, 산질화물, 산탄질화물로 하고, 경질피막의 최하층과 최상층, 또는 중간층으로 대표되는 각각의 경질피막을 구성하는 층에 대해서 최적의 금속원소를 선택함으로써, 경질피막이 피복된 초경합금제 엔드밀의 손상을 경감시키고, 보다 고능률의 절삭가공이 가능해진다.

즉 본 발명에 있어서의 초경합금제 엔드밀은 상기 경질피막의 최하층의 조성이 금속원소로서 Ti와 Al을 주성분으로서 함유하고, 상기 금속원소의 질화물, 탄질화물, 산질화물, 산탄질화물 중 어느 하나이며, 경질피막의 최상층의 조성이 금속원소로서 Ti와 Si를 주성분으로서 함유하고, 상기 금속원소의 질화물, 탄질화물, 산질화물, 산탄질화물의 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서의 초경합금제 엔드밀은 상기 경질피막의 최하층의 조성은 금속원소가 Al, Cr, Ti, Si에서 선택되는 1종 이상의 질화물이며, 중간층은 Al, Cr, Ti, Si에서 선택되는 1종 이상의 금속원소와 N, B, C, O에서 선택되는 1종 이상의 원소와의 화합물이며, 경질피막의 최상층은 Ti, Si로부터 선택되는 1종 이상의 금속원소와 N, S, C, B로부터 선택되는 1종 이상의 원소와의 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀은 상기 경질피막의 질소계 TiAl화합물을 (Ti_xAl_{1 -x}N)으로 나타낼 때에 최하층의 경질피막도 최상층의 경질피막도 (Ti_xAl_{1 - x}N)의 조성으로 이루어지고, Ti와 Al의 비율은 최하층의 경질피막은 티타늄이 풍부한 0.5<x≤1이며, 최상층의 경질피막은 알루미늄이 풍부한 0≤x<0.5인 다층경질피막인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 형상 및 신규의 개쉬 형상은 엔드밀의 절삭날부와 엔드밀의 절삭날부를 보유하는 공구보유부가 탈착 가능한 경우라 해도, 부스러기의 분단효과나 부스러기의 배출성이 양호하게 되는 등의 효과를 발휘할 수 있다. 따라서, 절삭가공에 의해 엔드밀의 절삭날부에 마모가 발생한 경우, 엔드밀의 절삭날부마다 교체하여 계속적으로 사용하는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명은 공구보유부와, 초경합금제로 이루어지는 절삭날부가 자유롭게 탈착 가능한 것이 바람직하다.

즉 본 발명은 공구보유부와, 초경합금제로 이루어지는 절삭날부가 자유롭게 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀이다.

또한 세로이송이나 가로이송 가공에 각각 특화된 종래의 엔드밀을 사용하여 오목형상 등의 세로이송이나 경사절삭을 포함하는 가공을 행하는 경우에는 가공의 목적에 따라서 각각의 가공에 적합한 엔드밀을 교환할 필요가 발생하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 전술한 신규의 개쉬 형상, 및 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 형상을 가지면서, 고속절삭가공에 견딜 수 있는 경질피막이 적어도 상기 형상으로서 특장이 있는 외주날 상에 적층되어 있기 때문에, 가공의 목적과 관계없이 공구를 교환하지 않고 하나의 엔드밀만으로 고능률로 신규의 절삭방법이 실시 가능하게 된다.

즉 본 발명의 절삭방법은 공구의 외주날의 지름방향으로 산부와 골부를 반복하는 복수의 물결형상의 외주날, 및 공구의 외주날의 지름방향으로 부스러기를 분단시키는 복수의 닉을 갖는 복수의 외주날로부터 선택되는 어느 하나의 외주날과, 바닥날과, 복수의 개쉬면으로 이루어지는 개쉬를 갖고, 상기 외주날에는 경질피막이 피복되어 있으며, 상기 복수의 개쉬면은 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면, 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 마련된 제2 개쉬면 및 엔드밀의 외주측에 마련된 제3 개쉬면을 갖고, 상기 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각, 상기 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각으로 했을 때, 제1 개쉬각은 15° 내지 35°, 제2 개쉬각은 40° 내지 60°로 마련되고, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이는 공구회전축으로부터 공구지름의 5% 이상 20% 미만이며, 상기 외주날은 어떠한 외주날을 기준형상 외주날로 했을 때에 그 외의 적어도 하나의 날의 외주날의 위상의 공구축방향으로의 시프트량이, 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 폭으로 공구축방향으로 어긋나게 마련된 초경합금제 엔드밀을 사용하고, 세로이송 절삭, 가로이송 절삭 및 경사절삭으로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 절삭을 연속적으로 행하는 것을 특징으로 하는 절삭가공방법이다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀은 어떠한 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날을 기준형상 외주날로 했을 때에 그 외의 적어도 하나의 날의 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량이, 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 물결 또는 닉의 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 폭으로, 바람직하게는 상기 시프트량이 상기 물결 또는 닉의 피치의 1% 내지 3%의 폭으로 배치되어 있기 때문에, 절삭저항이 분산되어 절삭부하가 안정되고 채터링 진동을 억제할 수 있다.

본 발명의 다른 발명에 의한 초경합금제 엔드밀은 어떠한 외주날을 기준형상 외주날로 했을 때에 그 외의 적어도 하나의 날의 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량이, 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 물결 또는 닉의 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 폭으로, 바람직하게는 상기 시프트량이 상기 물결 또는 닉의 피치의 1% 내지 3%의 폭으로 배치되어 있기 때문에 채터링 진동의 억제와 함께, 부스러기의 분단이 적정하게 행해지고 안정된 고속회전이 가능하며 공구수명도 연장된다.

본 발명 중 닉의 공구 생크측의 라운딩 반경보다 작게 한 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경을 마련하고, 나아가서 닉홈의 형상을 신규의 형상으로 상기 라운딩 반경에 연결한 것은 내치피성이 높아진다. 따라서 결손이나 치핑을 일으키지 않고 안정된 가공이 가능해진다. 따라서, 본 발명에 의하면, 고속절삭에 의한 고능률 황삭가공으로부터 고능률 중삭가공이 가능하게 되고, 나아가 장수명으로 가공이 행해질 수 있는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀을 제공할 수 있다. 또한 전술한 본 발명의 닉 형상은 칼날이 날카로워져서 가공면의 줄무늬를 경감시킬 수 있으므로, 피가공재에 있어서 보다 고정밀도의 가공면이 실현될 수 있다.

또한 본 발명은 공구보유부와, 초경합금제로 이루어지는 절삭날부가 자유롭게 탈착 가능하므로, 물결형상 외주날 또는 닉이 부착된 외주날의 형상 및 신규의 개쉬 형상에 의한 부스러기의 분단효과나 부스러기의 배출성이 양호하게 되는 등의 효과를 발휘하면서, 엔드밀의 절삭날부에 마모가 발생한 경우, 엔드밀의 절삭날부마다 교체하여 계속적으로 사용할 수도 있다.

본 발명의 물결형상 외주날 또는 닉을 갖는 엔드밀은 공구축방향으로의 위상의 어긋남이 없는 종래의 엔드밀과 비교하여, 본 발명의 엔드밀의 회전속도를 1.5배 이상으로 올릴 수 있고, 특히 경질피막을 외주날에 피복함으로써 안정된 고능률 가공을 달성할 수 있다.

본 발명 중, 경질피막을 피복한 초경합금제 엔드밀은 고속 절삭해도 절삭저항이 분산되어 채터링 진동을 억제하여, 결손이나 치핑의 돌발사고를 방지할 수 있는 공구의 신규 형상의 효과와 더불어, 과혹한 고속절삭에 따른 산화와 마모를 방지하는 경질피막의 상승효과로 인해, 전체적인 엔드밀의 특성 향상으로 고속이고 장수명의 가공을 달성할 수 있다.

구체적으로는, 공구축방향으로의 위상의 어긋남이 없는 종래의 엔드밀과 비교하여, 본 발명의 엔드밀의 절삭속도를 주속 200 m/min를 초과하는 조건도 가능하며, 이와 같은 고능률 가공의 효과는 본 발명의 엔드밀의 신규 형상과 경질피막 피복의 효과의 상승효과에 의한 것이다.

경질피막이 피복되는 외주날과 개쉬의 형상은 본 발명의 물결형상 외주날이어도 좋고, 닉이 부착된 외주날이어도 좋으며, 나아가 이들 신규 외주날과 더불어 전술한 개쉬의 조건을 만족하는 모든 개쉬부분에도 경질피막이 피복되면, 부스러기의 배출에 따른 초경합금의 손상이 최대한 억제된 초경합금제 엔드밀이 얻어진다.

본 발명에 의하면, 종래의 고속도 공구강제와 비교하여 공구의 수명연장은 기대할 수 있으나, 취성재료이기 때문에 결손의 위험성이 높은 초경합금제 엔드밀의 절삭날의 치핑이나 절손이 방지될 수 있고, 장수명으로 가공이 행해질 수 있는 경질피막이 부착된 초경합금제 엔드밀을 제공할 수 있다.

본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀은 닉이 부착된 외주날의 위상이 어긋나 있는 형상이며, 결손이나 치핑을 일으키지 않고, 가공 중의 채터링 진동을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이송속도가 1000 mm/min 이상의 고능률 황삭가공 또는 고능률 중삭가공이 가능해지고, 나아가 장수명으로 가공이 행해질 수 있는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀을 제공할 수 있다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀 중, 개쉬의 형상을 본 발명의 범위로 최적화한 것은, 세로이송, 가로이송, 경사절삭 등 다양한 가공에 하나의 엔드밀로 대응 가능하며, 고속절삭에 의한 고능률 황삭가공으로부터 고능률 중삭가공이 가능하고, 나아가 장수명으로 가공이 행해질 수 있는 초경합금제 엔드밀을 제공할 수 있다.

구체적으로는 채터링 진동을 대폭적으로 억제하면서 공구축방향으로의 위상으로부터의 어긋남이 없는 종래의 엔드밀과 비교하여, 가로이송 절삭시에는 본 발명의 어느 하나의 초경합금제 엔드밀도 절삭속도를 1.5배 이상으로 한 고능률 가공을 달성할 수 있다. 또한 개쉬의 형상을 최적화함으로써, 경사절삭시에는 종래의 엔드밀과 비교하여, 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 1.5배 이상의 이송속도의 고능률 가공이 달성될 수 있다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀의 제조는 각 날이 부등분할이 아니기 때문에 통상적인 엔드밀과 동일하게 제조할 수 있어, 제조비용도 억제하고 용이하게 엔드밀의 제조가 가능하다. 또한 각 날의 날홈의 형상은 모두 동일하기 때문에, 부스러기의 배출도 균일하게 되기 쉽고, 부스러기 배출성은 양호하고, 절삭공구의 수명의 안정과 고속절삭을 가능하게 하는 효과가 얻어진다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀에 의하면, 시장에서 적용이 많은 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강, 스테인리스강, 티타늄합금 및 초내열합금을 포함하는 넓은 범위의 피가공재에 있어서 고능률 가공을 가능하게 한다.

경사절삭에 있어서, 종래의 엔드밀에서는, 경사의 각도는 최대 5°정도가 한계이며, 통상적인 경사절삭은 3° 정도의 경사각으로 행하는 것이 일반적이었다. 본 발명의 엔드밀의 경우, 경사각도 20° 이상으로 가공하는 것이 가능해지고, 포켓 등의 오목형상의 가공에 있어서도 드릴과 조합시킬 필요가 없어지며, 드릴로부터 엔드밀로의 교환이나 작업교체도 필요하지 않게 된다. 즉, 본 발명의 초경합금제 엔드밀을 사용한 절삭가공방법에 의하면, 고능률로 구멍가공 등의 경사절삭이 행해질 수 있음과 동시에, 포켓 형상의 가공시에도 공구교환이나 세트업회수가 줄어들어서 공정단축으로 연결되고, 가공시간도 짧아진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 초경합금제 엔드밀의 전체 개관도이다.
도 2는 도 1의 외주날의 A-A' 단면의 확대도이며, (a)는 물결형상 외주날의 확대도를 도시하고, (b)는 닉이 부착된 외주날로 했을 때의 닉이 부착된 외주날의 확대도를 도시한다.
도 3은 종래의 위상의 어긋남이 없는 엔드밀의 물결형상 외주날의 위상과 피치를 도시하는 전개도이다.
도 4는 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 물결형상 외주날의 위상과 피치를 도시하는 전개도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 도시하고, 인접하는 물결형상 외주날 중 1조의 상기 물결형상 외주날은 물결 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량이 없고, 하나의 날에 상기 시프트량이 있는 것을 도시하는 전개도이다.
도 6은 종래의 위상의 어긋남이 없는 엔드밀의 닉이 부착된 외주날의 위상과 닉의 피치를 도시하는 전개도이다.
도 7은 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 닉이 부착된 외주날의 위상과 닉의 피치를 도시하는 전개도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예를 도시하고, 인접하는 닉이 부착된 외주날 중 1조의 상기 닉이 부착된 외주날은 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량이 없고, 하나의 날에 상기 시프트량이 있는 것을 도시하는 전개도이다.
도 9는 종래의 엔드밀의 위상을 등간격으로 했을 경우의 절삭 저항도를 도시한다.
도 10은 종래의 엔드밀에 부등분할을 채용한 경우의 절삭 저항도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 물결 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 본 발명의 바람직한 범위인 상기 물결 피치의 2%의 시프트량으로 공구축방향으로 어긋나게 한 초경합금제 엔드밀로 절삭한 절삭 저항도를 도시한다.
도 12는 도 1의 바닥날 근방의 확대도이다.
도 13은 제1 개쉬면과 평행한 평면으로 절단한 개쉬 형상을 간이하게 나타내는 도 12의 C-C'부분 확대도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 전체 개관도이다.
도 15는 도 14의 닉이 부착된 외주날을 엔드밀의 비틀림각에 평행한 절단면에서 본 B-B'단면의 확대도이며, 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩과의 연결을 직선으로 한 도면이다.
도 16은 도 15에 있어서, 본 발명의 다른 예인 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩과의 연결을 닉홈을 향해서 볼록형상의 곡선으로 한 도면이다.
도 17은 도 15에 있어서, 본 발명의 다른 예인 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩과의 연결을 닉홈을 향해서 볼록형상의 곡선과 직선과의 조합으로 한 도면이다.
도 18은 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩과의 연결을 닉홈을 향해서 오목형상의 곡선으로 한 종래의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀이다.
도 19는 닉과 외주날부와의 연결이 날카로운 에지형인 일본 특개평06-335814호 공보에 기재된 닉 형상을 나타내는 도면이다.
도 20은 도 19의 닉의 형상에 있어서, 그 닉 형상에 라운딩을 마련한 일본 특개2005-131728호 공보에 기재된 닉 형상을 나타낸 도면이다.
도 21은 닉과 외주날부와의 연결을, 닉홈을 형성하는 오목한 원호형상의 반경보다 작은 라운딩으로 하고, 이 라운딩의 크기는 공구 선단측과 공구 생크측을 동일하게 한 특개2005-131728호 공보에 기재된 닉 형상을 나타낸 도면이다.
도 22는 닉 형상에 있어서, 이 라운딩의 크기는 공구 생크측의 라운딩 반경을 공구 선단측의 라운딩 반경보다 크게 마련한 일본 특개2005-131728호 공보에 기재된 닉 형상을 나타낸 도면이다.
도 23은 종래의 위상으로부터의 어긋남이 없는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 외주날의 위상과 닉의 피치를 도시하는 전개도이다.
도 24는 본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 외주날의 위상과 닉의 피치를 도시하는 전개도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예를 도시하고, 인접하는 닉이 부착된 외주날 중 1조의 상기 닉이 부착된 외주날은 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량이 없고, 하나의 날에 상기 시프트량이 있는 것을 도시하는 전개도이다.
도 26은 경질피막이 피복된 본 발명의 초경합금제 엔드밀에 있어서의 도 1의 외주날의 A-A'단면의 확대도에 해당하는 도면이며, (a)는 물결형상 외주날의 확대도를 도시하고, (b)는 닉이 부착된 외주날로 했을 때의 닉이 부착된 외주날의 확대도를 도시한다.
도 27는 본 발명의 일 실시예를 도시하고, 절삭날부와 공구보유부가 탈착 가능한 엔드밀의 전체 개관도이다.
도 28은 종래의 엔드밀을 사용하여 조각가공을 행하는 경우와 본 발명 예에서 조각가공을 행하는 경우를 비교한 플로우차트를 도시하는 도면이다.
도 29는 경질피막의 최상층 및 경질피막의 최하층으로 이루어지는 본 발명의 경질피막 피복 엔드밀에 적합한 경질피막의 층구조의 일례를 도시하는 도면이다.
도 30은 경질피막의 최하층으로부터, 경질피막의 최상층까지 실질적으로 최하층의 조성과 최상층의 조성의 1회 이상의 반복으로 적층된 복합층으로 이루어지는 본 발명의 경질피막 피복 엔드밀에 적합한 경질피막의 층구조의 일례를 도시하는 도면이다.
도 31은 경질피막의 최상층, 경질피막의 최하층 및 중간층으로 이루어지는 본 발명의 경질피막 피복 엔드밀에 적합한 경질피막의 층구조의 일례를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 종래예와 비교하면서 도 1 내지 도 31에 기초하여 설명한다. 이하에 도시하는 본 발명의 실시예에서 경질피막은 반드시 필요하지 않으나, 경질피막을 피복하는 것이 성능을 보다 향상시키기 위해서 바람직하다. 도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 엔드밀의 전체 개관도이다. 도 1은 공구지름이 D이며, 외주측에 부스러기 배출용 날홈(16)과, 날수가 4장인 외주날(1)을 갖는 예이다. 상기 외주날에는 공구 선단측(2)으로부터 생크측(3)을 향해서 물결 형상 외주날이 마련되어 있다. 상기 날수는 2장 이상이면 위상을 어긋나게 할 수 있기 때문에 날수는 필요에 따라서 바꿀 수 있다. 예를 들어 알루미늄 등의 절삭 시에는 부스러기 배출이 많기 때문에 날수를 2장 정도로 하고, 부스러기 배출용 칩 포켓을 크게 설정하고, 또한 고경도재의 절삭 시에는 날수를 8장까지 늘려서 고이송에 대응할 수 있다.

도 2는 도 1의 외주날의 A-A' 단면의 확대도이다. 도 2(a)는 물결형상 외주날의 확대도를 도시한다. 통상적인 물결형상 날형은 도 2와 같이 물결 피치(4)마다 물결 높이(5)의 산부(6)와 골부(7)를 반복한 날형이며, 부스러기를 가늘게 분단할 수 있는 날형이 된다. 도 2(b)는 닉이 부착된 외주날로 했을 때의 닉이 부착된 외주날의 확대도를 도시한다. 닉이 부착된 외주날에 있어서도 외주날과 닉의 교점(20)의 간격인 닉의 피치(8)마다 닉의 깊이(9)의 홈이 들어간 형상을 반복하고, 부스러기를 분단할 수 있는 날형이 된다. 부스러기를 분단함으로써 절삭저항을 억제할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀과 종래의 엔드밀의 물결형상 외주날의 위상과 물결 피치를 비교하기 위해서 도 3 내지 도 5를 사용하여 설명한다. 도 3은 종래의 위상의 어긋남이 없는 엔드밀의 물결형상 외주날의 위상과 피치를 도시하는 전개도, 도 4는 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 물결형상 외주날의 위상과 피치를 도시하는 전개도, 도 5는 본 발명의 일 실시예를 도시하고, 인접하는 물결형상 외주날 중 1조의 상기 물결형상 외주날은 물결 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량이 없고, 하나의 날에 상기 시프트량(15)이 있는 것을 도시하는 전개도이다. 또한 도 3 내지 도 5에서는 물결형상의 산부의 위치를 동그라미로 표시한다.

도 3과 같이, 종래의 엔드밀에서는 도면의 가장 위에 도시되는 제1 물결형상 외주날을 기준형상 외주날(10)로 하고, 기준형상 외주날(10)의 산부로부터 다음 산부까지의 물결 피치(4)(닉이 부착된 경우에는 외주날과 닉의 교점으로부터 다음 외주날과 닉의 교점까지를 닉의 피치(8)로 한다.)를 4등분한 각각의 위상(14)(다시 말하면 기준형상 외주날(10)의 1/4피치마다)에 연속적으로 다음의 제2 물결형상 외주날(11), 제3 물결형상 외주날(12) 및 제4 물결형상 외주날(13)의 산부가 오도록 등간격으로 물결형상 외주날이 각각 배치되어 있다.

이와 같은 배치에 의하면, 물결형상 외주날의 산부의 위상(14)이 일정하고, 엔드밀에 의해 절삭되는 피가공재의 절삭량은 각 물결형상 외주날에서 동일하게 된다. 각 날에서 절삭되는 피가공재의 절삭량이 동일하면, 종래기술에서 설명한 등분할 엔드밀과 동일하게 가공중에 공진이 일어나고, 채터링 진동이 발생하기 쉽다.

이에 반해, 본 발명에서는 도 4에 도시하는 바와 같이, 기준형상 외주날(10)의 다음에 배치되는 제2 물결형상 외주날(11)과 제4 물결형상 외주날(13)의 산부의 위치는, 기준형상 외주날(10)의 물결 피치(4)를 4등분한 위상(14)으로부터 공구축방향으로 시프트량(15)만큼 어긋나게 배열되어 있다. 그리고 기준형상 외주날(10) 이외의 물결형상 외주날의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)은 적어도 하나의 날이 기준형상 외주날(10)의 물결 피치(4)를 4등분한 각각의 위상(14)을 기준으로 하여, 기준형상 외주날(10)의 물결 피치(4)의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 범위의 폭으로 공구축방향으로 배치되어 있다.

도 4의 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 일례로서, 기준형상 외주날(10)의 물결 피치(4)를 1 mm로 하고 4장의 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 각각의 물결형상 외주날의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)은, 제2 물결형상 외주날(11)에서는 물결 피치(4)의 2%인 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날(12)에서는 0 mm, 제4 물결형상 외주날(13)에서는 물결 피치(4)의 2%인 0.02 mm의 위상의 어긋남이 있다. 여기서 상기 시프트량(15)은 플러스를 생크측(3)으로 하고, 마이너스를 공구 선단측(2)으로 한다.

또한 본 발명에서는 도 5에 도시하는 바와 같이, 기준형상 외주날(10)의 다음에 배치되는 제2 물결형상 외주날(11)의 산부의 위치는 기준형상 외주날(10)의 물결 피치(4)를 4등분한 위상(14)으로부터 공구축방향으로의 시프트량(15)만큼 어긋나게 배열되고, 인접하는 제3 물결형상 외주날(12)과 제4 물결형상 외주날(13)은 위상(14)으로부터의 시프트량(15)이 없도록 배열되어 있다. 그리고, 기준형상 외주날(10) 이외의 물결형상 외주날의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)은, 적어도 하나의 날이 기준형상 외주날(10)의 물결 피치(4)를 4등분한 각각의 위상(14)을 기준으로 하여, 기준형상 외주날(10)의 물결 피치(4)의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 범위의 폭으로 공구축 방향으로 배치되어 있다. 이와 같이 3장 이상의 물결형상 외주날을 갖는 엔드밀에 있어서, 인접하는 각 물결형상 외주날 중 적어도 1조의 상기 물결형상 외주날은 위상으로부터의 시프트량이 없고, 그 외의 조의 상기 물결형상 외주날은 서로 위상으로부터의 시프트량이 불균등한 경우에도 채터링 진동의 억제와 함께, 고속절삭에 의한 고능률 가공이 가능하게 된다.

하나의 날만이 위상(14)으로부터의 시프트량(15)을 갖는 예로서, 작은 지름의 엔드밀에서의 피가공재에 홈을 절삭하는 경우, 부스러기 배출의 확보를 위해서 날수가 홀수가 되는 3장의 날을 사용하는 일이 많고, 이 경우 일본 특개평01-127214호 공보의 사양에서는, 서로 인접하는 외주날의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)은 모두 달리하게 되는데, 본 발명을 사용하면 하나의 날만의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)을 달리하는 것이면 된다.

또한 날수가 홀수가 되는 5장의 날인 경우에 있어서도, 특개평01-127214호 공보의 사양에서는 기준형상 외주날(10)로부터의 위상(14)이 시프트량(15)에는 2종류가 필요하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 하나의 종류의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)만으로도 채터링 진동의 억제와 함께, 고속절삭에 의한 고능률 가공이 가능하게 되고, 나아가 장수명으로 가공이 행해질 수 있다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀에서는 상기에서 언급한 바와 같이 물결형상 외주날의 산부의 위치에 시프트량이 있으면, 엔드밀로 피가공재를 절삭하는 각 날의 절삭량은 불균일하게 되고, 채터링 진동 억제효과가 발휘된다.

도 9 내지 도 11을 사용하여 종래의 위상의 어긋남이 없는 엔드밀과 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 절삭저항을 측정하고, 채터링 진동을 비교하여 설명한다.

도 9는 종래의 엔드밀의 위상을 등간격으로 한 경우의 절삭저항도를 도시한다. 도 10은 종래의 엔드밀에 부등분할을 채용한 경우의 절삭저항도를 도시한다. 도 11은 본 발명의 물결 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 본 발명의 바람직한 범위인 상기 물결 피치의 2%의 시프트량으로 공구축방향으로 어긋나게 한 초경합금제 엔드밀로 절삭한 절삭저항도를 도시한다.

피가공재는 구조용 강을 사용하고, 측정에 사용한 엔드밀은 공구지름(D)이 8 mm이며, 4장의 날의 초경합금제로 하고, 절삭조건은 N=8000 회전/min(Vc=200 m/min), Vf=3000 mm/min(fz=0.09 mm/tooth), 축방향 절삭 깊이 8 mm의 홈 절삭으로 데이터를 채취했다. 또한 절삭저항파형의 진폭량에 의해 채터링 진동을 확인했다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 종래의 위상의 어긋남이 없는 엔드밀에서는 절삭저항파형의 진폭량은 251.9 N(뉴톤)이었다. 이것은 절삭시의 회전수에 날수를 곱한 주기로 절삭력이 걸리고, 이 주기의 주파수로 공진이 일어나서 채터링 진동과 연결된다. 특히 고속절삭에 있어서는 공진이 발생하기 쉽고, 채터링 진동이 커진다. 도 10에 도시하는 부등분할을 채용한 종래의 엔드밀에서의 진폭량은 151.9 N이었다. 도 11의 본 발명 예에서의 진폭량은 146.1 N이며, 본 발명의 예를 채용한 엔드밀의 절삭저항파형의 진폭이 가장 작았다.

본 발명은 공구의 외주날의 지름방향으로 산부와 골부를 반복하는 복수의 물결형상 외주날을 갖는 엔드밀에 있어서, 어떠한 물결형상 외주날을 기준물결형상 외주날로 했을 때에 그 외의 적어도 하나의 날의 물결형상 외주날의 위상의 공구축방향으로의 시프트량이, 물결 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 물결 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 폭으로 공구축방향으로 어긋나 있는 초경합금제 엔드밀을 사용하면, 각 외주날의 하나의 날당 절삭량이 약간씩 다르다. 따라서, 고속절삭을 행해도 절삭저항이 분산되어 절삭 부하가 안정되고, 채터링 진동을 억제할 수 있다.

여기서, 각각의 위상의 시프트량을 물결 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하로 한 것은, 시프트량이 5%를 초과하여 커지면 각각의 외주날의 절삭량이 크게 다르기 때문에, 위상이 가장 큰 외주날에 집중되어 부하가 커져서 공구의 절손이나 물결형상 외주날의 치핑이 발생하고, 엔드밀 전체의 수명이 짧아지기 때문이다.

특개평01-127214호 공보에서는 상기 위상의 시프트량이 약 6%인 고속도 공구제 엔드밀로 절삭한 예가 소개되고 있다. 이 시프트량과 동일한 비율로 본 발명이 대상으로 하는 초경합금을 모재로 한 엔드밀을 사용하여 고속절삭을 행하면, 절삭부하의 변동이 크고, 시프트량이 가장 큰 물결형상 외주날은 치핑을 일으키게 된다.

인성이 높은 고속도 공구강을 모재로 한 엔드밀을 사용하고, 절삭속도가 80 m/min 이하인 낮은 조건에서 주철 등 피삭성이 좋은 피가공물을 가공하면 문제없이 가공할 수 있으나, 고능률 가공을 더 행하기 위해서 초경합금제 엔드밀을 사용한 경우, 상기 위상의 시프트량이 6%이면 너무 크고, 치핑이나 결손 등의 문제가 발생된다. 이것은 나중에 언급하는 실시예에 있어서도 확인하고 있다.

현재의 금형이나 부품의 가공현장에서는 열처리되어 있지 않은 비조질강은 물론, 40HRC를 초과하는 담금질재로도 가공할 수 있는 엔드밀이 요구되고 있다. 이러한 요구에 대해서는, 고속도 공구강제의 엔드밀은 어떠한 형상이든지 극단적으로 공구수명이 짧아져서 대응이 어렵다.

본 발명은 이와 같은 가공현장에서 상식화되고 있는 고경도재의 절삭이나 고능률 가공을 행하기 위해서, 최적의 물결형상 외주날의 위상을 어긋나게 한 초경합금제 엔드밀로서, 고속절삭에서의 결손이나 치핑이 발생하지 않는 위상의 시프트량을 특징으로 하는 것이다. 상기 위상의 시프트량은 5% 이하로 했다. 바람직하게는 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 물결 피치의 1% 내지 3%의 폭으로, 그 외의 적어도 하나의 날의 물결형상 외주날이 공구축방향으로 어긋나 있는 것이 바람직하다.

이상과 같이 물결형상 외주날의 위상을 어긋나게 한 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 피삭대상재로서 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강, 스테인리스강, 티타늄합금 및 초내열합금에 있어서도 채터링 진동의 억제와 함께 부스러기의 분단의 적정하게 행해지고, 안정된 고속 회전이 가능하며, 공구의 수명도 연장된다.

다음으로, 닉이 부착된 외주날로 했을 때의 본 발명의 초경합금제 엔드밀에 대해서 설명한다. 도 6 내지 도 8은 본 발명의 초경합금제 엔드밀과 종래의 엔드밀의 닉이 부착된 외주날의 위상과 닉의 피치를 비교하기 위한 전개도를 도시한다. 도 6은 종래의 위상의 어긋남이 없는 엔드밀의 닉이 부착된 외주날의 위상과 닉의 피치를 도시하는 전개도, 도 7은 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 닉이 부착된 외주날의 위상과 닉의 피치를 도시하는 전개도, 도 8은 본 발명의 일 실시예를 도시하고, 인접하는 닉이 부착된 외주날 중 1조의 상기 닉이 부착된 외주날은 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량이 없고, 하나의 날에 상기 시프트량이 있는 것을 도시하는 전개도이다. 또한 도 6 내지 도 8에서는 외주날과 닉의 교점의 위치를 동그라미로 표시한다.

도 6과 같이, 종래의 엔드밀에서는 도면의 가장 위에 도시되는 제1 닉이 부착된 외주날을 기준형상 외주날(10)로 하고, 기준형상 외주날(10)의 외주날과 닉의 교점(20)으로부터 다음의 외주날과 닉의 교점(20)까지의 간격인 닉의 피치(8)를 4등분한 각각의 위상(14)(다시 말하면 기준형상 외주날(10)의 1/4피치마다)에 연속적으로 다음의 제2 닉이 부착된 외주날(17), 제3 닉이 부착된 외주날(18) 및 제4 닉이 부착된 외주날(19)의 외주날과 닉의 교점(20)이 오도록 등간격으로 닉이 부착된 외주날이 각각 배치되어 있다.

이와 같은 배치에 의하면, 닉이 부착된 외주날의 외주날과 닉의 교점(20)의 위상(14)이 일정하며, 엔드밀에 의해 절삭되는 피가공재의 절삭량은 각 닉이 부착된 외주날에서 동일하게 된다. 각 날에서 절삭되는 피가공재의 절삭량이 동일하면, 종래기술에서 설명한 등분할 엔드밀과 동일하게 가공 중에 공진이 일어나서 채터링 진동이 발생하기 쉽다.

이에 반해, 본 발명에서는 도 7에 도시하는 바와 같이, 기준형상 외주날(10)의 다음에 배치되는 제2 닉이 부착된 외주날(17)과 제4 닉이 부착된 외주날(19)의 외주날과 닉의 교점(20)의 위치는 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 4등분한 위상(14)으로부터 공구축방향으로 시프트량(15)만큼 어긋나게 배열되어 있다. 그리고 제2 닉이 부착된 외주날(17)과 제4 닉이 부착된 외주날(19)의 위상(14)의 시프트량(15)은 적어도 하나의 날이 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 4등분한 각각의 위상(14)을 기준으로 하여 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)의 0%를 포함하지 않은 5% 이하의 범위의 폭으로 공구축방향으로 배치되어 있다.

도 7은 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 일례이며, 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 1 mm로 하고, 4장의 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상(14)의 시프트량(15)은 제2 닉이 부착된 외주날(17)에서는 닉의 피치(8)의 2%인 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날(18)에서는 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날(19)에서는 닉의 피치(8)의 2%인 0.02 mm의 위상의 어긋남이 있다. 여기서 시프트량(15)은 플러스를 생크측(3)으로 하고, 마이너스를 공구 선단측(2)으로 한다.

또한 본 발명에서는 도 8에 도시하는 바와 같이, 기준형상 외주날(10)의 다음에 배치되는 제2 닉이 부착된 외주날(17)의 외주날과 닉의 교점(20)의 위치는 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 4등분한 위상(14)으로부터 공구축방향으로의 시프트량(15)만큼 어긋나게 배열되고, 인접하는 제3 닉이 부착된 외주날(18)과 제4 닉이 부착된 외주날(19)의 위상의 시프트량이 없도록 배열되어 있다.

그리고 도 8에 있어서는, 기준형상 외주날(10) 이외의 닉이 부착된 외주날의 위상(14)의 시프트량(15)은, 적어도 하나의 날이 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 4등분한 각각의 위상(14)을 기준으로 하여, 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 범위의 폭으로 공구축방향으로 배치되어 있다. 또한 전술한 물결형상 외주날이 마련된 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 하나의 날만이 시프트량(15)을 갖는 예와 동일하게, 날수가 홀수가 되는 경우에 있어서도 하나의 날만의 위상(14)의 시프트량(15)을 달리함으로써, 채터링 진동의 억제와 함께 고속절삭에 의한 고능률 가공이 가능하게 되고, 나아가서 장수명으로 가공이 행해질 수 있다.

본 발명의 닉이 부착된 외주날로 한 경우의 초경합금제 엔드밀의 각각의 위상(14)의 시프트량(15)을 닉의 피치(8)의 0%를 포함하지 않는 5% 이하로 한 것은, 상기 시프트량(15)이 5%를 초과하여 큰 경우에는 각각의 외주날의 절삭량이 크게 다르기 때문에, 위상(14)이 가장 큰 외주날에 집중되어 부하가 커져서 공구의 절손이나 닉이 부착된 외주날에 치핑이 발생하고, 엔드밀 전체의 수명이 짧아지기 때문이다. 바람직하게는 기준형상 외주날 각각의 위상(14)으로부터 상기 닉의 피치(8)의 1% 내지 3%의 폭으로 공구축방향으로 어긋나 있는 것이 바람짐하다.

이상과 같이 닉이 부착된 외주날의 위상을 어긋나게 한 본 발명의 초경합금제 엔드밀은 피삭대상재로서 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강, 스테인리스강, 티타늄합금 및 초내열합금에 있어서도 채터링 진동의 억제와 함께, 부스러기의 분단이 적정하게 행해지고, 안정된 고속회전이 가능하며, 공구수명도 연장된다.

본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀 중, 닉 형상에 특징이 있는 부분을 종래의 닉 형상과도 대비하여 도 14 내지 도 22에서 설명한다. 도 14는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 전체 개관도이다. 본 발명의 엔드밀은 도 14에 도시하는 바와 같이, 공구지름이 D이며, 공구 외주날의 비틀림각이 θ이 되는 복수의 외주날(1)을 갖는 엔드밀 본체의 외주에 공구 선단측(2)으로부터 생크측(3)을 향해서 부스러기를 분단시키는 닉(34)이 소정 간격마다 배치되어 있다.

본 발명 중 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 닉(34)의 상세한 단면형상을 도 15 내지 도 17, 및 종래의 닉의 단면형상인 도 18 내지 도 22에서 설명한다. 도 15는 도 14의 닉이 부착된 외주날을 엔드밀의 비틀림각에 평행한 절단면에서 본 B-B'단면의 확대도이며, 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩과의 연결을 직선으로 한 도면이다.

엔드밀은 소정의 공구 외주날의 비틀림각(θ)을 갖기 때문에, B-B'단면은 닉과 외주날을 엔드밀의 비틀림각과 평행한 절단면에서 본 단면이다. 또한 본 발명 예인 도 15 내지 도 17, 및 종래예를 도시하는 도 18, 도 20 내지 도 22의 설명에 있어서, 편의적으로 어떠한 닉의 공구의 생크측과 공구 선단측에 존재하는 원호(라운딩)의 반경을 공구 선단측의 라운딩(35)에서는 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)이라고 칭하고, 공구 생크측의 라운딩(36)에서는 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)이라고 칭한다. 또한 도 15 내지 도 22의 사선은 엔드밀의 단면을 도시한다.

본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀에서, 닉(34)은 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)의 원호를 부분적으로 갖는 공구 선단측의 라운딩(35)과, 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)의 원호를 부분적으로 갖는 공구 생크측의 라운딩(36)에 의해 외주날(1)과 닉홈(39)을 연결한다. 또한 이 닉(34)의 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)이 이 닉의 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)보다 작게 마련되어 있다. 또한 닉홈의 형상은 상기 라운딩의 조건과 더불어, 닉홈(39)의 바닥부(37)는 오목형상이며, 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)과 직선으로 또는 볼록형의 곡선으로 닉홈의 바닥끝(38)에서 연결되어 있는 것이 좋다.

본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀에 있어서의 닉홈의 바닥끝(38)과 공구 생크측의 라운딩(36)과의 단면형상에서의 바람직한 연결방법은 3종류 있고, 그것을 도 15 내지 도 17에 도시한다. 이미 대표적으로 언급한 도 15는 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩과의 연결을 직선으로 한 예이다. 도 16은 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩이 닉홈을 향해서 볼록형의 곡선으로 연결되어 있는 예이다. 도 17는 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩을 상기 닉홈을 향해서 볼록형 곡선과 직선과의 조합으로 연결하고 있는 예이다.

또한 본 발명의 다른 형상의 특징인 위상 시프트량의 적정화에 의해, 고속절삭이 가능하게 되는데, 고이송에서의 고능률의 조건에서 가공할 때에는 닉의 형상의 최적화를 더 행하지 않을 경우 치핑이 발생할 수 있으며, 가공면의 정밀도가 악화되는 일도 있다. 이 경우에는 본 발명의 보다 좋은 수단으로서 도 15 내지 도 17에 예시하는 바와 같이, 공구 생크측의 라운딩(36)과 닉홈의 바닥끝(38)을 직선(40)으로 또는 닉홈을 향해서 볼록형의 곡선(41)으로 연결하거나, 또는 볼록형의 곡선(41)과 직선(40)의 조합으로 연결함으로써 엔드밀의 강도를 증강시킬 수 있고, 위상 시프트량을 적정화하여, 종래와 비교하여 1.5배 이상의 절삭속도로 절삭해도 치핑의 발생 없이 안정된 가공이 가능하다.

절삭공구로서 비교적 인성이 높은 고속도 공구강과 비교하여, 본 발명과 같이 상대적으로 취성재료인 초경합금제 엔드밀에서 황삭가공에 있어서 종래의 1.5배 이상의 절삭속도에 의한 가공을 실현화하기 위해서는, 고속도 공구강에서는 불필요한 위상 시프트량의 적정화가 필요하며, 아울러 위상 시프트량의 적정화에 의해 이룰 수 있는 고속가공화를 보다 안정화시키기 위해서는 닉 형상이 보다 좋은 엄격한 형상설계가 필요하다. 그러므로, 본 발명에 있어서는, 보다 고속절삭에서의 치핑대책으로서, 닉홈의 바닥끝(38)과 공구 생크측의 라운딩(36)과의 단면형상에서의 연결방법이 보다 바람직한 본 발명의 요소이다.

본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀은 닉(34)의 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)을 0.01D 내지 0.03D(D는 공구지름을 나타낸다.)의 범위내로 하는 것이 바람직하다. 이 범위에 있으면, 닉(34)과 외주날(1)을 연결한 공구 선단측(2)의 강도를 보다 충분하게 확보할 수 있고, 치핑을 방지할 수 있기 때문이다. 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)이 0.01D 미만이면 상대적으로 강도가 약하고, 절삭 시에 치핑이 발생할 가능성이 생긴다. 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)이 0.03D를 초과하면, 가공면을 공구 생크측으로 밀어붙이는 힘이 커지고, 그 결과 가공면에 줄무늬를 남기기 쉬워, 가공면 정밀도에 영향을 미친다.

또한 본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 닉(34)의 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)은 공구직경(D)의 1.5배 내지 2배의 범위 내인 것이 바람직하다. 이에 의해, 닉(34)과 외주날(1)이 잘 연결되고, 닉홈(39)의 공구 생크측(3)의 강도를 충분히 확보하여 치핑을 방지할 수 있으므로, 고이송에서의 고능률의 가공이 가능하다. 닉(34)의 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)이 공구직경(D)의 1.5배 미만인 경우에는 강도가 부족하다. 닉(4)의 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)이 공구직경(D)의 2배를 초과하는 경우에는 절삭저항이 커지므로, 어느 경우에나 치핑이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다.

본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 닉의 깊이(9)는 0.01D 내지 0.05D의 범위 내인 것이 바람직하다. 닉의 깊이(9)가 0.01D 미만인 경우 하나의 날의 이송량을 많이 취할 수 없다. 그 경우에는 닉(34)이 유효하게 작동되기 어렵고, 예를 들어 하나의 날의 이송량이 닉의 깊이(9)보다 큰 경우, 부스러기가 연결되어 고이송이 어려워진다. 반대로 하나의 날의 이송량이 닉의 깊이(9)보다 작은 경우에는 고이송이 불가능하게 된다. 또한 닉의 깊이(9)가 0.05D를 초과하는 경우, 절삭날의 강도가 약해져서 치핑을 일으키는 일이 있다. 이 범위의 닉의 깊이(9)에 의해 부스러기가 보다 양호하게 분단됨과 동시에, 절삭저항이 작아져서 고능률의 가공이 한층 확실해진다.

또한 도 15 내지 도 17에 있어서, 닉홈의 윤곽형상은 대표적으로 3개 도시한다. 본 발명에서는 어떠한 닉(34)에 있어서도 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)은 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)보다 작은 것이 필수조건이지만, 닉(34)마다의 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)과 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)의 값은 모두 닉(34)에서 동일할 필요는 없다. 단, 닉홈(39)의 형성 시에 연삭가공에 있어서 보통 지석을 사용하므로, 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 제조상 동일한 지석형상에 의해 연삭하면 좋으므로 대략 동일한 치수가 바람직하다고 말할 수 있다.

일본 특개평06-335814호 공보, 특개2005-131728호 공보 모두 닉의 형상을 특징으로 하고 있는 발명이나, 이들 발명의 형상에 기초하여 제작하여 평가한 B종래예4 내지 7은 실시예의 표B2에 기재하는 효과의 란으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 각각 하기와 같은 문제점이 있는 것을 명백하게 했다.

특개평06-335814호 공보에 기재한 닉의 형상은 닉(34)과 외주날부(1)가 연결되는 형상이 도 19에 기재되는 바와 같이 날카로운 에지형으로 되어 있다. 닉 양단에 큰 플랭크각을 마련하여 강도를 확보하려고 하는데, 고능률 가공에 있어서는 내치피성으로부터 큰 문제가 있다.

특히, 본 발명과 같이 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터 닉이 어긋나 있는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀에서 능률이 높은 조건에서 절삭할 때, 종래의 닉 단면형상을 나타내는 도 19와 같이 날카로운 에지가 붙어서 모가 나 있는 에지부분(43)을 가지고 있으면 치핑의 가능성이 높고, 가공면에는 줄무늬를 남겨서 충분한 가공면 조도를 얻을 수 없는 문제가 있다. 또한 특개평06-335814호 공보에는 이 날카로운 에지부에 라운딩 처리를 행해도 좋다고 기재되어 있으나, 상식적인 범위에서 라운딩 처리를 해도 좋다는 발상에 지나지 않고, 에지부분(43)에 R1과 공구 생크측의 라운딩(R2) 처리를 한 도 20에 도시하는 바와 같이, 라운딩 처리를 하는 상기 발상의 기본형상은 도 19와 유사한 형상에 지나지 않는다.

도 21은 특개2005-131728호 공보에 기재된 닉 형상을 나타내는 도면이다. 도 21의 닉 형상은 닉과 외주날부와의 연결을, 닉홈을 형성하는 오목한 원호형상의 반경보다 작은 라운딩으로 하고, 이 라운딩의 크기를 공구 선단측과 공구 생크측에서 동일하도록 한다.

도 22는 도 21의 닉 형상에 있어서, 이 라운딩의 크기는 공구 생크측의 라운딩 반경을 공구 선단측의 라운딩 반경보다 크게 마련한 것으로, 도 21과 동일하게 특개2005-131728호 공보에 기재된 닉 형상을 나타내는 도면이다.

본 발명이 목적으로 하는 바와 같이, 중삭가공면 조도를 유지하면서 종래의 것의 2배 이상의 가공능률(하나의 날의 이송량, 회전수)을 실현하기 위한 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀에서는, 상식정도로 라운딩 처리를 하는 것만으로는 부족하며, 닉(34)과 외주날(1)이 연결되는 형상을 공구 선단측(2)과 공구 생크측(3)에서 상호 라운딩 크기의 관계도 포함시켜서 어떠한 형상으로 하고, 닉홈(39)과 어떻게 연결하는지가 중요하다.

본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀은 상기 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)과 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)의 최적 크기와, 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)과 공구 생크측의 라운딩 반경(R2) 사이의 상호 관계, 나아가 바람직한 범위로 할 때에 닉홈의 바닥부(37)가 닉의 공구 생크측의 라운딩(36)과 어떻게 연결되는지를 검토한 결과로서, 종래의 단순한 원호의 일부로 하는 형상에서는 이룰 수 없었던 중삭가공면 조도를 얻는 칼날의 날카로움을 확보하고, 또한 닉의 내치핑성에 최적하다는 양립된 효과를 얻는 것에 성공한 것이다.

본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 바람직한 형상은, 공구 생크측의 라운딩으로부터 닉홈의 바닥끝으로 연속적으로 직선으로 또는 닉홈을 향해서 볼록형의 곡선으로 연결되거나, 상기 직선과 볼록형의 곡선의 조합으로 연결되어 있는 형상이다. 이 형상에 의해 닉의 강도는 현저하게 향상된다.

이에 반해, 종래의 닉 형상의 단면을 도시하는 예로서의 도 21 및 도 22의 것은 모두 닉홈의 바닥부가 원호의 일부이며, 따라서 공구 선단측의 라운딩(35)과 공구 생크측의 라운딩(36)은 변곡점을 갖는 곡선으로 형성되어 있다. 이와 같은 형상에 의하면, 본 발명과 비교하여 상대적으로 닉의 강도는 충분하지 않으며, 본 발명의 효과와 같이 중삭가공면 조도를 얻는 칼날의 날카로움을 확보하고, 또한 닉의 내치핑성에 적합한 것이라고는 말하기 어렵다.

본 발명의 실시예로부터 알 수 있는 본 발명의 닉(34)의 바람직한 형상과, 형상의 부분적인 역할을 정리하면 하기와 같다. 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)은 특히 강도를 확보하여 칼날의 날카로움을 확보하고, 면 조도의 유지를 위해서 필요하며, 그 범위는 공구직경을 D로 했을 때에 0.01D 내지 0.05D로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직한 범위는 0.01D 내지 0.03D이다.

공구 생크측의 라운딩 반경(R2)은 주로 닉(34)의 내치핑성을 확보하기 위한 목적으로 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)의 1.1배 내지 2.5배로 하는 것이 좋다. 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)의 보다 바람직한 범위는 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)의 1.5배 내지 2.0배이다.

단, 여기서 기재한 닉의 공구 선닥측의 라운딩 반경(R1)이나 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)의 효과, 및 필요에 따라서 고려하는 닉홈의 형상의 효과는 단독으로 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀에 있어서 발휘되는 것도 아니며, 닉 형상의 전체 요건, 특히 닉의 위상 시프트량의 적정화에 의해 처음으로 종래보다 훨씬 고속 절삭이 가능하다는 효과가, 실용적으로 치핑 발생이 없다고 하는 안정된 상황하에서 만족되어서 발휘되는 것이다.

다음에, 본 발명의 위상의 시프트량이 불균일한 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀과, 종래의 위상으로부터의 어긋남이 없는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 닉이 부착된 외주날의 위상과 닉의 피치를 비교하기 위해서 도 23 내지 도 25를 사용하여 설명한다. 도 23 내지 도 25에서 도시되는 닉 단면형상은 공구 생크측의 라운딩으로부터 닉홈의 바닥끝으로 연속적으로 닉홈에 대해서 볼록형의 곡선으로 연결되어 있는 형상이다.

도 23은 종래의 위상으로부터의 어긋남이 없는 엔드밀의 닉이 부착된 외주날의 위상과 피치를 도시하는 전개도, 도 24는 본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 닉이 부착된 외주날의 위상과 피치를 도시하는 전개도, 도 25는 본 발명의 일 실시예를 도시하고, 인접하는 닉이 부착된 외주날 중 1조의 상기 닉이 부착된 외주날은 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 위상으로부터의 시프트량이 없고, 하나의 날에 상기 시프트량이 있는 것을 도시하는 전개도이다. 또한 도 23 내지 도 25에서는 외주날과 닉의 교점의 위치를 동그라미로 표시한다.

도 23과 같이, 종래의 엔드밀에서는 도면의 가장 위에 도시되는 제1 닉이 부착된 외주날을 기준형상 외주날(10)로 하고, 기준형상 외주날(10)의 외주날과 닉의 교점(20)으로부터 다음의 외주날과 닉의 교점(20)까지의 닉의 피치(8)를 4등분한 각각의 위상(14)(다시 말하면 기준형상 외주날(10)의 1/4피치마다)에 연속적으로 다음의 제2 닉이 부착된 외주날(17), 제3 닉이 부착된 외주날(18) 및 제4 닉이 부착된 외주날(19)의 외주날과 닉의 교점(20)이 오도록 등간격으로 닉이 부착된 외주날이 각각 배치되어 있다.

이와 같은 배치에 의하면, 닉이 부착된 외주날의 외주날과 닉의 교점(20)의 위상(14)이 일정하며, 엔드밀에 의해 절삭되는 피가공재의 절삭량은 각 닉이 부착된 외주날에서 동일해진다. 각 날에서 절삭되는 피가공재의 절삭량이 동일하면, 종래기술에서 설명한 등분할 엔드밀과 동일하게 절삭가공 중에 공진이 일어나서 채터링 진동이 발생하기 쉽다.

이에 반해, 본 발명에서는 도 24에 도시하는 바와 같이, 기준형상 외주날(10)의 다음에 배치되는 제2 닉이 부착된 외주날(17)과 제4 닉이 부착된 외주날(19)의 외주날과 닉의 교점(20)의 위치는 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 4등분한 위상(14)으로부터 공구축방향으로 시프트량(15)만큼 어긋나게 배열되어 있다.

그리고 제2 닉이 부착된 외주날(17)과 제4 닉이 부착된 외주날(19)의 닉이 부착된 외주날의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)은, 적어도 하나의 날이 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 4등분한 각각의 위상(14)을 기준으로 하여, 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 범위의 폭으로 공구축방향으로 배치되어 있다.

도 24의 본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 일례로서, 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 1 mm로 하고, 4장의 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)은, 제2 닉이 부착된 외주날(17)에서는 닉의 피치(8)의 2%인 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날(18)에서는 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날(19)에서는 닉의 피치(8)의 2%인 0.02 mm의 위상으로부터의 어긋남이 있다. 여기서 상기 시프트량(15)은 플러스를 공구 생크측(3)의 방향으로 하고, 마이너스를 공구 선단측(2)의 방향으로 한다.

또한 본 발명에서는 도 25에 도시하는 바와 같이, 기준형상 외주날(10)의 다음에 배치되는 제2 닉이 부착된 외주날(17)의 외주날과 닉의 교점(20)의 위치는 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 4등분한 위상(14)으로부터 공구축방향으로 시프트량(15)만큼 어긋나게 배열되고, 인접하는 제3 닉이 부착된 외주날(18)과 제4 닉이 부착된 외주날(19)의 위상으로부터의 시프트량이 없도록 배열되어 있다.

그리고, 기준형상 외주날(10) 이외의 닉이 부착된 외주날의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)은, 적어도 하나의 날이 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)를 4등분한 각각의 위상(14)을 기준으로 하여 기준형상 외주날(10)의 닉의 피치(8)의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 범위의 폭으로 공구축방향으로 배치되어 있다.

하나의 날만이 시프트량(15)을 갖는 예로서, 작은 지름의 엔드밀에서의 피가공재에 홈을 절삭하는 경우, 부스러기 배출의 확보를 위해서 날수가 홀수가 되는 3장의 날을 사용하는 일이 많고, 이 경우 특개평01-127214호 공보의 사양에서는 서로 인접하는 외주날의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)은 모두 달리하게 되는데, 본 발명을 사용하면 하나의 날만의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)을 달리해도 된다.

또한 날수가 홀수가 되는 5장의 날의 경우에 있어서도, 특개평01-127214호 공보의 사양으로는 기준형상 외주날로부터의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)은 두가지 종류가 필요하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 하나의 종류의 위상(14)으로부터의 시프트량(15)만으로도 채터링 진동의 억제와 함께, 고속절삭에 의한 고능률 가공이 가능하게 되고, 나아가 장수명으로 가공이 행해질 수 있다.

닉의 위상으로부터의 시프트량을 불균일하게 한 외주날에서 초경합금제의 고속절삭용 엔드밀을 실현하기 위해서는 위상으로부터의 시프트량의 적정한 결정은 상당히 중요하며, 나아가 닉의 단면에 있어서의 형상의 최적화와 함께, 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 실용화에 불가결한 요건이다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀에 있어서, 종래보다 큰 단위시간당 부스러기 배출량을 달성하려고 할 때에는 바닥날의 개쉬 형상을 최적화하는 것이 좋다. 도 1 등에 도시하는 바와 같은 외주날이 물결형상 외주날이고, 나아가 바닥날에 개쉬를 마련하는 경우의 실시형태를 도 12, 도 13에 기초하여 설명한다.

도 12는 도 1의 바닥날 근방의 확대도이다. 도 12에 도시하는 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 개쉬에는 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면(51), 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 제2 개쉬면(52), 엔드밀의 외주측에 제3 개쉬면(53)이 마련되어 있다.

도 13은 제1 개쉬면과 평행한 평면으로 절단한 개쉬 형상을 간이하게 나타내는 도 12의 C-C' 부분 단면도이다. 또한 도 13의 사선부는 단면을 나타낸다.

도 13에 있어서, 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부(54)와 축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각(55), 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부(56)와 축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각(57)으로 했을 때에, 제1 개쉬각(55)을 15° 내지 35°, 제2 개쉬각(57)을 40° 내지 60°, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이(58)는 공구회전축으로부터 공구지름(D)의 5% 이상 20% 미만으로 하면 좋다. 여기서, 연결부의 길이(58)는, 회전축 중심과 제2 개쉬면(52)과 제3 개쉬면(53)의 연결부까지의 길이를 말한다.

도 12, 도 13에서는 외주날이 물결형상 외주날이고, 나아가 바닥날에 개쉬를 마련하는 경우의 실시형태를 설명했으나, 도 14 등에 도시하는 바와 같은 외주날이 닉이 부착된 외주날인 본 발명의 초경합금제 엔드밀에 있어서도 바닥날의 개쉬 형상을 최적화하는 것이 좋다. 그 경우에도 도 12, 도 13에 도시하는 바와 같은 개쉬 형상, 즉 개쉬를 복수의 면으로 구성하고, 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면, 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 제2 개쉬면, 엔드밀의 외주측에 제3 개쉬면을 마련하고, 상기 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부(54)와 축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각(55), 상기 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부(56)와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각(57)으로 했을 때, 제1 개쉬각(55)은 15° 내지 35°, 제2 개쉬각(57)은 40° 내지 60°로 마련되는 형상이 되도록 개쉬를 구성하면 된다.

이와 같은 개쉬의 구성에 의해, 위상을 어긋나게 한 외주날을 가공으로 세로이송, 가로이송 또는 경사절삭해도 세로이송 또는 경사절삭시의 바닥날로부터 배출되는 부스러기 처리는 양호하며, 가로이송 또는 경사절삭시의 고속절삭에 견디고, 또한 채터링 진동을 최소로 할 수 있다.

제1 개쉬각(55)을 15° 내지 35°로 한 것으로 인해, 공구회전축 부근의 강성이 확보될 수 있고, 부스러기의 배출성이 양호하게 된다. 제1 개쉬각(55)이 15°미만인 경우에는 공구회전축 중심부 부근의 칩 포켓이 좁아지기 때문에 부스러기 막힘으로 인한 결손이 발생한다. 또한 제1 개쉬각(55)이 35°를 초과하는 경우에는 바닥날의 중심부근의 강성 부족에 의해 결손이 발생한다.

또한 제2 개쉬면(52)과 제3 개쉬면(53)의 연결부의 길이(58)는 공구회전축으로부터 공구지름의 5% 이상 20% 미만으로 한 것으로 인해, 바닥날의 공구회전축 부근의 강성을 확보하고, 외주의 홈에의 부스러기의 배출이 양호해진다. 제2 개쉬면(52)과 제3 개쉬면(53)의 연결부의 길이(58)가 공구회전축으로부터 공구지름의 5% 미만인 경우, 제3 개쉬면(53)이 공구회전축 부근보다 가깝게 마련됨으로써, 바닥날의 공구회전축 부근의 강성이 낮아져서 바닥날의 공구회전축 부근에서의 결손이 발생하기 쉽게 된다.

또한 상기 연결부의 길이(58)가 공구회전축으로부터 20% 이상인 경우, 바닥날에 의해 생성된 부스러기가 제2 개쉬면(52)에 밀어붙여지는 시간이 길어져서, 고속절삭의 경우 제2 개쉬면(52)에 체류하여 부스러기 배출성이 악화되며, 부스러기 막힘이 발생하기 쉬워져서 바닥날의 결손으로 연결된다.

다음에, 제2 개쉬각(57)을 40° 내지 60°로 한 것은, 세로이송 절삭 및 경사절삭 시에 바닥날에서 생성된 부스러기의 배출성을 검토한 결과이다. 제2 개쉬각(57)이 40°미만인 경우, 제2 개쉬면(52)에 밀어붙여진 부스러기는 제3 개쉬면(53)에 의해 외주의 날홈에 유입되기 어렵고, 공구의 외측으로 흩어진다. 특히 세로이송 가공에 있어서는 공구의 외측은 모두 가공구멍의 벽면이며, 또한 경사절삭으로도 일부에 가공이 완료된 벽면이 있어, 부스러기를 공구 외측으로 배출하는 것이 어려워진다. 따라서, 제2 개쉬각(57)이 40°미만인 경우에는 바닥날로부터 배출된 부스러기는 외주의 홈에의 유입이 악화되어 부스러기 막힘이 발생하기 쉽게 된다.

또한 제2 개쉬각(57)이 60°를 초과한 경우, 부스러기 배출용 칩 포켓은 커지고, 바닥날에 의해 생성된 부스러기는 외주의 날홈으로 유입되기 쉬워져서 부스러기의 배출에는 문제가 없으나, 공구 선단 부근의 강성이 약해지기 때문에 결손이 발생하기 쉽다.

상기와 같이 제1 개쉬각(55)과 제2 개쉬각(57)을 최적의 범위로 설정함으로써, 세로이송 절삭 및 경사절삭을 행했을 때의 바닥날에서 생성된 부스러기의 배출성이 양호하게 된다. 이때 바닥날에서 생성된 부스러기의 배출성은 외주날의 형상에 영향을 받지 않기 때문에, 외주날이 물결형상 외주날인 경우에도 닉이 부착된 외주날인 엔드밀을 사용한 경우에 있어서도 동일한 효과가 얻어진다.

특히 절삭이 불안정해지기 쉬운 경사절삭을 고속절삭에 의한 고능률 안정가공으로 행하려면, 부스러기의 배출성과 공구강성을 양립시킬 필요가 있다. 부스러기의 배출성을 중시하면 공구강성이 떨어져, 결손이나 절손 등이 발생하기 쉬워진다. 또한 공구강성을 중시하면 부스러기의 배출성이 열화되어, 결손이나 절손이 발생하기 쉬워진다. 본 발명 중 개쉬가 붙은 날형의 것은 부스러기의 배출성과 엔드밀의 강성을 중시한 날형이 되고, 외주날의 물결형상이나 닉을 최적의 배열로 하여 채터링 진동이 억제될 수 있기 때문에 결손이나 절손 등이 발생하기 어렵고, 안정된 고능률의 경사절삭이 행해질 수 있다. 종래의 엔드밀의 경우, 경사각도가 최대 5° 정도에서 행하는 경사절삭이었으나, 본 발명의 초경합금제 엔드밀의 경우 20°이상에서의 경사절삭이 가능하다.

도 27은 본 발명의 일 실시예를 도시하고, 절삭날부와 공구보유부가 탈착 가능한 엔드밀의 전체 개관도이다. 초경합금제의 절삭날부(29)를 공구보유부(30)로부터 분리 가능한 탈착식으로 함으로써, 절삭날이 절삭가공에 의해 마모된 경우에는 절삭날부(29)를 교환하는 것만으로 좋아지기 때문에 사용비용을 억제할 수 있다. 공구보유부(30)의 재질은 절삭날부(29)와 동일한 초경합금이어도 좋으나, 공구보유부(30)의 재질로서 SCM(440)이나 SKD(61) 등의 합금강을 사용함으로써 제조비용을 억제하는 것이 가능해진다.

도 28은 종래의 조각가공을 행하는 경우와 본 발명의 예에서 조각가공을 행하는 경우를 비교한 플로우차트를 도시하는 도면이다. 종래의 방법으로 포켓 형상의 조각가공을 행하는 경우, 먼저 드릴로 구멍가공을 행한다. 그 후에 공구를 교환하고, 세트업을 행하여 엔드밀로 전개 가공하게 된다. 본 발명 예의 형상의 신규 엔드밀을 사용하면, 종래의 엔드밀에 비해서 경사각이 20° 이상이 되는 고능률의 경사절삭에서의 가공이 가능하기 때문에, 공구 교환 없이 포켓 가공이 가능하게 된다. 본 발명의 절삭가공방법에 의하면, 하나의 엔드밀로 세로이송절삭, 경사절삭 및 가로이송 절삭을 조합시켜서 가공할 수 있기 때문에 세트업의 공정수를 줄이고, 대폭적으로 공정을 단축시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 경질피막 피복 엔드밀에 적합한 대표적인 경질피막의 종류에 대해서 설명한다. 본 발명은 엔드밀의 형상으로서 신규 형상을 가지므로, 그것만으로도 종래의 엔드밀보다 고속화할 수 있는 효과를 발휘하나, 경질피막을 피복함으로써 실시예에 도시하는 바와 같이 성능이 더 향상된다. 경질피막으로는 내산화성을 중시했을 때에는 TiN계의 피막이 선택되고, 내마모성을 중시했을 때에는 TiCN계의 피막이 선택될 수 있다. 그러나, 본 발명의 엔드밀의 사용환경은 날끝 온도가 800℃ 이상으로 상승되는 조건이며, 이 경우에는 전술한 TiN이나 TiCN보다 산화개시온도로 평가되는 내산화성과 경도특성이 우수한 TiAlN계의 경질피막을 선택하면 된다.

도 26은 경질피막이 피복된 본 발명의 초경합금제 엔드밀에 있어서의 도1의 외주날의 A-A' 단면의 확대도에 상당하는 도면이며, (a)는 물결형상 외주날의 확대도를 도시하고, (b)는 닉이 부착된 외주날로 했을 때의 닉이 부착된 외주날의 확대도를 도시한다. 도 26(a)에 도시하는 물결형상 외주날에는 경질피막(31)이 피복되어 있다. 또한 도 26(b)에 도시하는 닉이 부착된 외주날에도 마찬가지로 경질피막(31)이 피복되어 있다. 도 26(a) 및 도 26(b)에 도시하는 바와 같이 외주날의 경질피막을 피복함으로써 성능이 보다 향상될 수 있게 된다.

경질피막으로서는 내산화성를 중시했을 때에는 TiN계 피막이 선택되고, 내마모성을 중시했을 때에는 TiCN계의 피막이 선택될 수 있다. 그러나, 본 발명의 엔드밀의 사용환경은 날끝 온도가 800℃ 이상으로 상승되는 조건이며, 이 경우에는 전술한 TiN이나 TiCN보다 산화개시온도로 평가되는 내산화성과 경도특성이 우수한 TiAlN계의 경질피막을 선택하면 된다.

도 29는 경질피막의 최상층 및 경질피막의 최하층으로 이루어지는 본 발명의 경질피막 피복 엔드밀에 적합한 경질피막의 층구조의 일례를 도시하는 도면이다. 도 29에 있어서의 하측이 모재(66)이며, 모재(66)에 경질피막의 최하층(62), 경질피막의 최상층(61)의 2층으로 이루어지는 경질피막이 피복되어 있다.

도 30은 경질피막의 최하층으로부터 경질피막의 최상층까지 실질적으로 최하층의 조성과 최상층의 조성의 1회 이상의 반복으로 적층된 복합층으로 이루어지는 본 발명의 경질피막 피복 엔드밀에 적합한 경질피막의 층구조의 일례를 도시하는 도면이다. 도 30에 있어서의 하측이 모재(66)이며, 모재(66)에 경질피막의 최하층(62), 경질피막의 최상층과 동일한 조성을 갖는 피막(64), 경질피막의 최하층과 동일한 조성을 갖는 피막(63), 경질피막의 최상층(31)의 4층으로 이루어지는 경질피막이 피복되어 있다. 경질피막의 최상층과 동일한 조성을 갖는 피막(34) 및 경질피막의 최하층과 동일한 조성을 갖는 피막(33)은 교대로 여러번 반복되는 복합층으로 해도 좋다.

도 31은 경질피막의 최상층, 경질피막의 최하층 및 중간층으로 이루어지는 본 발명의 경질피막 피복 엔드밀에 적합한 경질피막의 층구조의 일례를 도시하는 도면이다. 도 31에 있어서의 하측이 모재(66)이며, 모재(66)에 경질피막의 최하층(62), 중간층(65), 경질피막의 최상층(61)의 3층으로 이루어지는 경질피막이 피복되어 있다.

TiAlN계의 경질피막에서는 Ti와 Al의 조성비에 의해 산화개시온도를 제어할 수 있고, 날끝 온도가 800℃ 내지 900℃ 전후의 조건에는 Al의 첨가량을 증가시켜, 금속만의 성분의 원자비로 Al을 Ti에 대해서 50 내지 70% 정도로 하는 것이 바람직하다. TiAlN계는 질화물을 의미하는데, Ti나 Al 이외의 비금속원소로서 질소단독임에도 불구하고 Ti와 Al을 주성분으로 한 화합물로서 질화물, 탄질화물(예를 들어 (TiAl)CN), 산질화물(예를 들어 (TiAl)ON), 산탄질화물(예를 들어 (TiAl)CON)이면 된다. 이하 이들 화합물을 총칭하여 질소계 TiAl화합물이라고 한다.

경질피막의 층구조로서는, 엔드밀의 닉이 부착된 외주날의 표면에 접하는 경질피막의 최하층으로부터 경질피막의 최상층까지 실질적으로 최하층의 조성과 최상층의 조성의 1회 이상의 반복으로 적층된 복합층, 또는 상기 최하층과 최상층 사이에 1층 이상의 중간층을 포함하는 복합층으로 이루어지고, 피막의 최하층의 조성이 금속원소로서 Ti와 Al을 주성분으로서 함유하고, 상기 금속원소의 질화물, 탄질화물, 산질화물, 산탄질화물 중 어느 하나이며, 피막의 최상층의 조성이 Si를 함유한 경질피막을 피복함으로써 보다 안정된 절삭가공이 가능하게 되어, 장수명화가 달성될 수 있다.

보다 구체적인 화합물은 금속원소로서 Ti와 Si를 주성분으로서 함유하고, 상기 금속원소의 질화물, 탄질화물, 산질화물, 산탄질화물 중 어느 하나로 이루어지는 구성이 바람직하다.

Si를 함유한 최상층용 경질피막 중에서도 최적의 경질피막의 성분계는 TiSi의 질화물이며, Si함유량이 원자비로 5 내지 30%, 나머지는 Ti로 구성된 질화물이 좋다. 또한 Si 함유량이 원자비로 1 내지 15%, 나머지는 Ti 또는 Cr, Al에서 선택되는 TiAlSi의 질화물, AlCrSi의 질화물이어도 본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 성능을 크게 개선하는 효과를 발휘한다.

또한 TiSi의 질화물, TiAlSi의 질화물, AlCrSi의 질화물로부터 선택되는 적층막은 보다 우수한 내구성을 발휘한다. 이들 경질피막은 TiN, CrN, TiAlN, AlCrN 등의 피막에서 선택되는 1종 이상의 피막과 적층해도 동일하게 본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 절삭성능이 향상된다.

상기에 구체적인 조성으로서 열거한 경질피막의 제조방법은 물리증착법인 것이 내구성 향상의 관점에서 바람직하며, 아크 방전식 이온플레이팅법, 스퍼터링법의 어느 하나이어도 좋다. 이 경질피막은 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 외주날에도 적용할 수 있다.

다른 경질피막으로서 바람직한 형태는 본 발명의 물결형상 외주날, 또는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 닉이 부착된 외주날 표면에 접하는 경질피막의 최하층으로부터 경질피막의 최상층까지 실질적으로 최하층의 조성과 최상층의 조성의 1회 이상의 반복으로 적층된 복합층, 또는 상기 최하층과 최상층 사이에 1층 이상의 중간층을 포함하는 복합층으로 이루어지고, 상기 피막의 최하층의 조성은 금속원소가 Al, Cr, Ti, Si로부터 선택되는 1종 이상의 질화물이며, 중간층은 Al, Cr, Ti, Si로부터 선택되는 1종 이상의 금속원소와 N, B, C, O로부터 선택되는 1종 이상의 원소와의 화합물이며, 피막의 최상층은 Ti, Si로부터 선택되는 1종 이상의 금속원소와 N, S, C, B로부터 선택되는 1종 이상의 원소와의 화합물로 이루어지는 형태가 바람직하다.

이 경우에, 상기 질소계 TiAl 화합물로의 최상층 피막으로서 질소계 TiSi 화합물을 적층한 피막구조로 하거나, 질소계 TiAl 화합물과 질소계 TiSi 화합물을 각각 1층 이상씩 교대로 적층하여, 질소계 TiAl 화합물은 엔드밀의 모재의 바로 앞에 오도록 하고, 경질피막의 최상층은 질소계 TiSi 화합물이 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 질소계 TiSi 화합물을 예시하면, Ti와 Si를 주성분으로 한 화합물로서 예를 들어 TiSiN 등의 질화물, (TiSi)CN 등의 탄질화물, (TiSi)ON 등의 산질화물, (TiSi)CON 등의 산탄질화물이어도 된다. 이하 이들의 화합물을 총칭하여 질소계 TiSi 화합물이라고 한다.

상기 질소계 TiAl 화합물과 질소계 TiSi 화합물 사이에는 주로 상호 피막의 밀착성을 고려한 중간층을 넣어서 적층하는 것도 가능하다. 중간층의 종류로서는 질소계 TiAl 화합물과 유사한 피막이나, 질소계 TiSi 화합물과 유사한 피막이 적합하고, 전자에는 B, Si, Cr, Nb, V, Hf를 미량 첨가한 질소계 TiAl 화합물, 후자에는 B, Al, Cr, Nb, V, Hf를 미량 첨가한 질소계 TiSi 화합물을 바람직한 중간층 피막으로서 들 수 있다.

상기와 같이 적층한 피막구조에 의해, 본 발명에 사용하는 경질피막은 외주날의 모재 표면 바로 위로부터 최하층과 최상층에서 적층된 복합층, 또는 상기 최하층과 최상층 사이에 1층 이상 교대로 적층된 층이나 중간층을 포함하는 복합층으로 이루어지고, 상기 최상층은 상기 최하층과 비교하여 상대적으로 내산화성과 내마모성이 큰 경질피막으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀에 적합한 경질피막으로서 이하의 것이 장려된다. 그것은 질소계 TiAl 화합물을 주체로 한 다층경질피막으로, 상기 화합물의 주요금속원소인 Ti와 Al의 비율을 변화시켜서 다층화하는 것이다.

보다 구체적으로, 상기 정의한 질소계 TiAl 화합물을 (Ti_xAl_{1 - x}N)으로 나타낼 때에 최하층 피막도 최상층 피막도 (Ti_xAl_{1 - x}N)의 조성으로 이루어지는데, Ti와 Al의 비율은 최하층 피막은 티타늄이 풍부한 0.5<x≤1이며, 최상층 피막은 알루미늄이 풍부한 0≤x<0.5인 다층경질피막이다.

다층경질피막은 최하층 피막과 최상층 피막의 조성을 수 나노미터에서 수십 나노미터의 두께로 주기적으로 적층하거나, 상기 최하층의 피막과 최상층의 피막의 조성 사이에 중간층으로서 TiN, 또는 질소계 TiAl 화합물의 금속원소로서 Al 또는 Ti의 일부를 Cr 또는 Si로 치환한 중간층을 적층해도 된다. 어느 경우에나 최하층 피막은 티탄을 풍부하게 하고, 최상층 피막은 알루미늄을 풍부하게 할 필요가 있다. 경질피막 전체의 막두께는 어느 경우에도 2 ㎛ 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다.

다음에 본 발명의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀을 경질피막으로 피복하는 방법에 대해서 몇가지 예시하는데, 상기 기재하는 경질피막이 얻어지면 되고, 반드시 이하의 피복방법에 한정되는 것은 아니다. 또한 피복방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀에의 피막의 밀착성, 및 최하층에서 최상층까지의 피막 내의 정합성을 확보하는 것을 고려하지 않으면 안된다.

공구의 피로강도도 고려하면, 비교적 저온으로 피복할 수 있고, 피막에 압축응력이 잔류하는 아크 방전식 이온플레이팅법, 또는 스퍼터링법 등의 물리증착법인 것이 바람직하다. 이 경우에 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀측에 바이어스 전압을 인가한다.

아크 방전식 이온 플레이팅법에서의 구체적인 실시조건을 들면, 최하층이 질소계 TiAl 화합물(예를 들어 (TiAl)N, (TiAl)CN, (TiAlCr)N 등)이며, 최상층을 질소계 TiSi 화합물(예를 들어 (TiSi)N, (TiSi)CN, (TiSiCr)N 등)계의 피막으로 하는 경우에 예를 들어 구체적인 조건으로서, 피복하는 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 온도를 400℃ 정도, 반응가스압력을 3.0 Pa로 하고, 바이어스 전압의 인가를 -10V 내지 -100V의 범위에서 비교적 낮은 값으로 하면, 최하층으로부터 최상층까지 계면에 있어서의 결정격자의 정합성을 취하면서 밀착성이 좋은 피막이 얻어진다.

최하층의 피막과 최상층의 피막의 조성이 다른 경우에는 증착용 타겟을 다른 조성으로 하는데, 중간층의 타겟은 상기 조성이 다른 타겟을 동시에 가동하여 피복하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 경질피막의 중간층은 최하층의 피막과 최상층의 피막의 조성의 중간적인 조성으로 제어하여 적층하는 것이 가능해지고, 조성적으로 특정 성분을 점차적으로 증가, 감소시키는 것도 용이해진다.

본 발명의 초경합금제 엔드밀은 황삭가공 또는 중삭가공에서의 고능률·고속가공을 전제로 하고 있으므로, 밀착성이 좋은 경질피막은 피막의 박리 등의 돌발적 사고를 방지하기 위한 필수 특성이며, 그 목적의 달성을 위해서 중간층의 결정격자의 정합성을 충분히 취하기 위해서는 본 방법이 유효하다.

본 발명의 최량의 실시형태로서는, 물결형상 외주날, 또는 닉이 부착된 외주날의 위상 시프트량을 불균일하게 한 본 발명에서의 외주날 형상이 최적인 것을 사용하고, 부스러기의 배출이 문제가 될 것 같은 경우에는 이전에 언급한 개쉬의 형상을 형성한 초경합금제 엔드밀로 하는 것이 특히 장려된다. 대개의 절삭조건의 경우에 있어서 먼저 언급한 경질피막의 적용이 장려된다.

실시예

이하 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명하나, 그들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예는 목적별로 5개의 그룹으로 이루어지고, 각각 A실시예, B실시예, C실시예, D실시예 및 E실시예라고 한다. 구체적으로는 다음의 그룹이 있다.

A실시예 : 본 발명의 엔드밀 외주날의 최적형상을 확인한 실시예(A실시예1 내지 A실시예6)

B실시예 : 본 발명의 닉의 형상을 최적화하기 위한 실시예(B실시예1 내지 B실시예2)

C실시예 : 본 발명에 최적의 개쉬 형상을 확인한 실시예(C실시예1 내지 C실시예4)

D실시예 : 본 발명에 최적의 표면처리를 확인한 실시예(D실시예1 내지 D실시예6)

E실시예 : 본 발명의 절삭방법을 확인한 실시예(E실시예1)

이하의 표와 설명에 있는 각 실시예에서는 실시예의 그룹마다 본 발명, 종래예, 비교예를 구분하여 나타내고, 시료번호는 4개의 그룹의 실시예의 범위 내에서 본 발명예, 종래예, 비교예마다 연속적인 일련번호로 기재했다. 따라서, 시료번호는 표에 도시한 그룹마다 예를 들어 "A본 발명예1"이나 "A비교예1"과 같이 읽는 것으로 한다.

(A실시예1)

A실시예1은 특히 물결형상 외주날의 최적의 위상으로부터의 시프트량을 확인하기 위해서 행한 실시예이다. A본 발명예1로서 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 기준형상 외주날의 물결 피치를 4등분한 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 1%로 한 0.01 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 1%로 한 0.01 mm인 것을 제작했다.

A본 발명예2는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것을 제작했다.

A본 발명예3은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것을 제작했다.

A본 발명예4는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 5%로 한 0.05 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 4%로 한 0.04 mm인 것을 제작했다.

A본 발명예5는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

A비교예1로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm인 것을 제작했다.

A종래예1로서, 기준형상 외주날의 1/4피치마다의 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 시프트량이 없는 물결 피치의 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

A종래예2로서 부등분할을 채용하고, 각 날의 분할각이 95°·85°·95°·85°이며, 각 날의 상기 위상으로부터의 시프트량이 없는 물결 피치의 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

A종래예3으로서, 일본 특개평01-127214호 공보에서 소개된 위상으로부터의 시프트량을 동일한 비율로서 산출하고, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것을 제작했다.

또한 A본 발명예1 내지 5, A비교예1, A종래예1 및 3은 각 날의 분할각을 등분할로 했다.

A실시예1로서 상기 9종류의 엔드밀에서 경도 HRC40의 열간 다이스강 SKD61을 피가공재로서 하여 절삭을 행했다. 절삭조건은 회전수를 6000 회전/min(절삭속도 150 m/min), 이송속도를 1600 mm/min(1날 이송량 0.06 mm)로 하고, 축방향 절삭깊이를 4 mm, 지름방향 절삭깊이를 4 mm로 하여 수명테스트를 행했다. 평가로서 5 m마다 외주날을 관찰하고, 50 m까지 절삭을 행하여 결손 및 치핑이 없는 것을 양호한 것으로 하여 그때의 마모폭을 측정했다. 또한 50 m까지 외주날을 관찰하여 결손 및 치핑이 발생한 것은 그 시점에서 종료하고, 절삭길이를 기록했다. 그 결과를 표A1에 나타낸다.

[표A1]

그 결과, A본 발명예1 내지 5는 채터링 진동도 작고, 안정된 절삭이 행해질 수 있고, 50 m 절삭해도 정상 마모였다. 특히 A본 발명예1 내지 3 및 5의 경우, 50 m 절삭 후의 마모폭은 0.10 mm 이하로 작았다. A비교예1 및 A종래예3은 위상으로부터의 시프트량이 크기 때문에, 시프트량이 큰 물결형상 외주날에 절삭부하가 크게 걸려서 30 m에서 치핑이 발생하는 결과가 되었다. A종래예1에 있어서는 등간격의 물결 피치로 인해 채터링 진동이 크고, 20 m 절삭시에 결손이 발생하여 수명이 단축되었다. 부등분할품인 A종래예2는 분할각도가 작은 홈의 물결형상 외주날의 40 m 절삭시에 치핑이 발생했다.

(A실시예2)

A실시예2로서 A실시예1과 동일한 테스트를 닉이 부착된 외주날로 행했다. 물결형상 외주날과의 절삭성을 비교하기 위해서 위상으로부터의 시프트량은 A실시예1에서 사용한 시료에 준했다.

A본 발명예6으로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 기준형상 외주날의 닉의 피치를 4등분한 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 1%로 한 0.01 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 1%로 한 0.01 mm인 것을 제작했다.

A본 발명예7로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것을 제작했다.

A본 발명예8로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것을 제작했다.

A본 발명예9로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 5%로 한 0.05 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 4%로 한 0.04 mm인 것을 제작했다.

A본 발명예10으로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

A비교예2로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm인 것을 제작했다.

A종래예4로서, 기준형상 외주날의 1/4피치마다의 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량이 없는 닉의 피치를 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

A종래예5로서 부등분할을 채용하고, 각 날의 분할각이 95°·85°·95°·85°이며, 각 날의 상기 위상으로부터의 시프트량이 없는 물결 피치의 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

A종래예6으로서, 특개평01-127214호 공보에서 소개된 위상으로부터의 시프트량이 동일한 비율이며 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것을 제작했다.

A본 발명예6 내지 10, A비교예2, A종래예4 및 6에서는 각 날의 분할각을 등분할로 했다.

사용한 시료 이외에는 A실시예1과 동일하게 경도 HRC40의 열간 다이스강 SKD61을 피가공재로서 하여 절삭을 행했다. 절삭조건, 평가방법은 A실시예1과 동일하며, 그 결과를 표A2에 나타낸다.

[표A2]

그 결과, A본 발명예6 내지 10의 경우, 채터링 진동도 작고, 안정된 절삭이 행해질 수 있고, 50 m 절삭해도 정상 마모였다. 특히 A본 발명예6 내지 8 및 10의 경우, A실시예1과 동일하게 50 m 절삭 후의 마모폭은 0.10 mm 이하로 작았다. 그러나 동일한 조건에서 테스트를 행한 A실시예1의 결과와 대조하면, 닉이 부착된 외주날이 물결형상 외주날과 비교하여 마모가 약간 켜져서, 열간 다이스강 등의 피가공물에서는 물결형상 외주날이 우위의 결과가 되었다.

A비교예2 및 A종래예6은 위상으로부터의 시프트량이 크기 때문에, 시프트량이 큰 닉이 부착된 외주날에 절삭부하가 크게 걸려서, A비교예2 및 A종래예6에서는 25 m에서 치핑이 발생했다. A종래예4에 있어서는 등간격의 닉의 피치로 인해 채터링 진동이 크고, 15 m 절삭시에 결손이 발생하여 수명이 단축되었다. 부등분할품인 A종래예5는 분할각도가 작은 홈의 닉이 부착된 외주날의 35 m 절삭시에 치핑이 발생하여, A실시예1과 동일한 경향이 얻어졌다.

(A실시예3)

A실시예3은 본 발명의 고속조건에서의 절삭을 행하고, A실시예1과의 수명비교를 행한 것이다.

A실시예3으로서, A본 발명예11은 A실시예1에서 사용한 A본 발명예2, A본 발명예12는 A실시예1에서 사용한 A본 발명예3, A본 발명예13은 실시예1에서 사용한 A본 발명예4와 동일한 사양의 엔드밀을 제작했다.

피가공재는 경도 HRC40의 열간 다이스강 SKD61을 피가공재로서 사용하여 절삭을 행했다. 절삭조건은 회전수를 A실시예1의 1.5배인 9000 회전/min(절삭속도 226m/min), 이송속도를 2160 mm/min(1날 이송량 0.06 mm)로 하고, 축방향 절삭깊이를 4 mm, 지름방향 절삭깊이를 4 mm로 하여 테스트를 행했다. A실시예1과 동일하게 50 m까지 절삭을 행하여 평가했다. 결과를 표A3에 도시한다.

[표A3]

결과로서, A본 발명예11 내지 13의 경우, 안정된 절삭이 행해질 수 있고, 50 m 절삭해도 정상마모이며 고속절삭을 행해도 A실시예1과 동일한 절삭거리의 가공이 가능했다. 특히 바람직한 위상으로부터의 시프트량의 범위인 A본 발명예11 및 12에서는 마모폭이 0.1 mm가 되어, A본 발명예13보다 작은 마모폭이었다.

(A실시예4)

A실시예4로서 제조시의 연삭시간의 비교를 행했다. 부등분할품에 관해서는 날홈 연삭에 있어서 분할각도를 조정하기 위해서 연삭시간이 많아지고, 나아가 랜드폭을 균일하게 하기 위한 연삭부분이 많아져서 연삭시간이 증가된다. 여기서 특히 연삭시간이 다른 날홈 연삭의 시간을 측정했다. A실시예1에서 사용한 A본 발명예1과 부등분할을 채용한 A종래예2의 엔드밀을 제작할 때의 1개당 날홈 연삭의 연삭시간의 측정을 행했다. 결과를 표A4에 나타낸다.

[표A4]

부등분할품에 관해서는 날홈 연삭에서 절삭날의 분할각도를 조정하기 위해서 연삭시간이 많아지고, 나아가 랜드폭을 균일하게 하기 위한 연삭부분이 많아져서 연삭시간이 증가된다. A종래예2의 부등분할품에 관해서는 A본 발명예1보다 연삭시간이 약 1.4배인 4분 길어졌다.

(A실시예5)

A실시예5로서 부스러기의 배출성을 확인하기 위해서, 홈 절삭에 의한 절삭 테스트를 행했다. A본 발명예13으로서 A실시예1에서 사용한 본 발명예1과 동일한 사양, A종래예5로서 A실시예1에서 사용한 A종래예1과 동일한 사양, A종래예6으로서 A실시예1에서 사용한 A종래예2와 동일한 사양의 부등분할품의 엔드밀을 사용하고, 피가공재를 구조용 강으로 하여 이송한계 테스트를 행했다. 절삭조건은 회전수를 8000 회전/min(절삭속도 200 m/min), 이송속도를 2000 mm/min(1날 이송량 0.06 mm)로 하고, 축방향 절삭깊이를 8 mm로 했다. 평가는 1 m 절삭시마다 400 mm/min 이송속도를 올려서 도중에 절손된 부분을 기록했다. 가공 후에 문제가 없으면 ○를 표시하고, 절손 또는 각 이송속도로 1 m 절삭 후에 결손 또는 치핑이 발생되어 있으면 ×를 표시하여 이송속도 3200 mm/min 이상의 것은 양호한 것으로 했다. 결과를 표A5에 도시한다.

[표A5]

결과로서, A종래예8의 부등분할품은 홈 절삭으로 이송속도를 올려서 가공하면 부스러기가 커져, 작은 날홈이면 부스러기 막힘을 발생시키고, 날의 크랙이나 결손이 발생된다. A본 발명예14는 이송속도 3200 mm/min까지 문제없이 가공할 수 있었던 반면, A종래예7은 진동이 커서 이송속도 3200 mm/min일 때에 결손이 발생했다. A종래예8의 부등분할품에 관해서는 이송속도가 2800 mm/min일 때에 절손이 발생했다. 절손 후의 공구를 관찰하면, 분할각이 작아지는 날홈에 부스러기가 닳은 용착이 보여지고, 부스러기 막힘에 의한 절손이 확인되었다.

(A실시예6)

A실시예6은 피가공재로서 용착하기 쉬운 스테인리스강 SUS304를 사용하여 외주날 형상이 다른 물결형상 외주날과 닉이 부착된 외주날의 비교를 행했다. A본 발명예14로서 A실시예1에서 사용한 A본 발명예2와 동일한 사양, A본 발명예15로서 실시예2에서 사용한 A본 발명예7과 동일한 사양의 것을 사용하여 절삭을 행했다.

절삭조건은 회전수를 5000 회전/min(절삭속도 125 m/min), 이송속도를 1200 mm/min(1날 이송량 0.06 mm)로 하고, 축방향 절삭깊이를 4 mm, 지름방향 절삭깊이를 1 mm로 하여 수명 테스트를 행했다. 평가로서, 5 m마다 외주날을 관찰하고, 30 m까지 절삭을 행하여 결손 및 치핑이 없는 것을 양호한 것으로 하여, 그 때의 마모폭을 측정했다. 그 결과를 표A6에 도시한다.

[표A6]

결과로서, A본 발명예15 및 16은 30 m 절삭해도 정상마모이며, 스테인리스강 등의 용착하기 쉬운 피가공물로도 가공이 가능한 것을 실증할 수 있었다. 그러나 A본 발명예15의 물결형상 외주날은 0.14 mm이며, 닉이 부착된 외주날은 0.13 mm로 본 발명예16의 마모폭이 약간 작은 결과가 되었기 때문에, 스테인리스강 등의 용착하기 쉬운 피가공물에서는 닉이 부착된 외주날이 우위의 결과가 되었다.

(B실시예1)

B실시예1은 닉이 부착된 외주날의 최적의 위상으로부터의 시프트량을 확인하기 위해서 행한 실시예이다. B본 발명예1 및 2, B비교예1, B종래예1 및 2에 있어서는 기재는 Co 함유량이 8 중량%, WC 평균입경이 0.8 ㎛인 초경함금으로, 공구지름 8 mm, 날 길이 16 mm, 비틀림각 45°, 전체길이 70 mm, 생크 지름 8 mm이며 날수는 4장으로 했다.

B본 발명예1 및 2, B비교예1, B종래예1 및 2에 있어서 닉의 형상은, 닉의 피치를 1 mm, 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.025D(실제치수로 0.2 mm, 이하 동일함), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.6배(0.32 mm), 닉 깊이를 D의 0.03배(0.24 mm), 또한 개쉬를 복수의 면으로 구성시키고, 제1 개쉬각을 25°, 제2 개쉬각을 50°로 하여 사양을 통일시킨 것을 제작했다. 또한 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)은 직선으로 연결했다. 사용한 시료에는 모두 중간층으로서 TiAlSiN, 최하층으로서 TiAlN, 최상층으로서 TiSiN을 성분으로 하는 경질피막을 피복했다.

B본 발명예1로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 기준형상 외주날의 닉의 피치를 4등분한 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 1%로 한 0.01 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 1%로 한 0.01 mm로 한 것을 제작했다.

B본 발명예2로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm로 한 것을 제작했다.

B본 발명예3로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm로 한 것을 제작했다.

B본 발명예4로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 5%로 한 0.05 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 4%로 한 0.04 mm로 한 것을 제작했다.

B본 발명예5로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm로 한 것을 제작했다.

B비교예1로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm로 한 것을 제작했다.

B종래예1로서, 기준형상 외주날의 1/4피치마다의 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량이 없는 닉의 피치를 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

B종래예2로서 부등분할을 채용하고, 각 날의 분할각이 95°·85°·95°·85°이며, 각 날의 상기 위상으로부터의 시프트량이 없는 닉의 피치의 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

B종래예3으로서, 특개평01-127214호 공보에서 소개된 위상으로부터의 시프트량이 동일한 비율이며, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것을 제작했다.

B본 발명예1 내지 5, B비교예1, B종래예1 및 3은 각 날의 분할각을 등분할로 했다.

테스트는 경도 HRC40의 열간 다이스강 SKD61을 피가공재로서 절삭했다. 종래에는 절삭속도는 100 m/min이어도 고속이지만, 1.5배인 150 m/min(회전수 6000 회전/min)로 설정하고, 이송속도를 1600 mm/min(1날 이송량 0.06 mm)으로 했다. 축방향 절삭깊이를 4 mm, 지름방향 절삭깊이를 4 mm로 하여 수명테스트를 행했다.

평가로서, 5 m마다 외주날을 관찰하고, 50 m까지 절삭을 행하여 결손 및 치핑이 없는 것을 양호한 것으로 하여, 그 때의 마모폭을 측정했다. 또한 50 m까지 외주날을 관찰하여, 결손 및 치핑이 발생한 것은 그 시점에서 종료하고 절삭길이를 기록했다. 그 결과를 표B1에 나타낸다.

[표B1]

그 결과, B본 발명예1 내지 5의 경우, 채터링 진동도 크고, 안정된 절삭이 행해질 수 있고, 50 m 절삭해도 정상 마모였다. 특히 B본 발명예1 내지 3 및 5에서는 50 m 절삭 후의 마모폭은 0.10 mm 이하로 작았다. B비교예1 및 B종래예3은 위상으로부터의 시프트량이 크기 때문에, 시프트량이 큰 닉이 부착된 외주날에 절삭부하가 크게 걸려서, B비교예1 및 B종래예3은 25 m에서 치핑이 발생했다. B종래예1에 있어서는 등간격의 닉의 피치로 인해 채터링 진동이 크고, 15 m 절삭 시에 결손이 발생하여 수명이 단축되었다. 부등분할품인 B종래예2는 분할각도가 작은 홈의 닉이 부착된 외주날의 35 m 절삭 시에 치핑이 발생했다.

(B실시예2)

B실시예2는 특히 닉이 부착된 외주날의 최적의 닉의 형상을 확인하기 위해서 행한 실시예이다. B본 발명예6 내지 23, B비교예2, 3 및 B종래예4 내지 7에 있어서는 기재는 Co 함유량이 8 중량%, WC 평균입경이 0.8 ㎛인 초경합금으로, 공구지름 10 mm, 날 길이 20 mm, 비틀림각 45°, 전체길이 90 mm, 생크 지름 10 mm이며 날수는 4장으로 했다.

기준형상 외주날의 닉의 피치를 4등분한 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량은, 제1 닉이 부착된 외주날을 기준형상 외주날로 하여, 제2 닉이 부착된 외주날은 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날은 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날은 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm로 하여 사양을 통일시킨 것을 제작했다. 사용한 시료에는 모두 중간층으로서 TiAlSiN, 최하층으로서 TiAlN, 최상층으로서 TiSiN을 성분으로 하는 경질피막을 피복했다.

닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경(R1), 닉의 공구 생크측의 라운딩 반경(R2), 닉의 깊이를 변화시킨 것, 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩을 연결하는 형상을 바꾼 것을 B본 발명과 B비교예로 하여, 일본 특개평06-335814호 공보, 특개2005-131728호 공보에 기재하고 있는 형상의 것을 B종래예로서 제작했다.

표B2 중 B본 발명예6, 7, 8, 21은 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(실제치수로 0.2 mm, 이하 동일함), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.7배(0.34 mm), 닉 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 하고, 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩을 연결하는 형상을 바꾼 것이다.

B본 발명예9 내지 20, 23은 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)을 직선으로 연결한 것이며, B본 발명예9는 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.01D(0.1 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.6배(0.16 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 했다.

B본 발명예10은 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.03D(0.3 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.6배(0.48 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 했다.

B본 발명예11은 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(0.2 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.5배(0.3 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 했다.

B본 발명예12는 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(0.2 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 2배(0.4 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 했다.

B본 발명예13은 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(0.2 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.7배(0.34 mm), 닉의 깊이를 D의 0.01배(0.1 mm)로 했다.

B본 발명예14는 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(0.2 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.7배(0.34 mm), 닉의 깊이를 D의 0.05배(0.5 mm)로 했다.

B본 발명예15는 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.007D(0.07 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.7배(0.12 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 했다.

B본 발명예16은 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.033D(0.33 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.6배(0.52 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 했다.

B본 발명예17은 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(0.2 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.3배(0.26 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 했다.

B본 발명예18은 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(0.2 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 2.5배(0.5 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 했다.

B본 발명예19는 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(0.2 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.7배(0.34 mm), 닉의 깊이를 D의 0.008배(0.08 mm)로 했다.

B본 발명예20은 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(0.2 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.7배(0.34 mm), 닉의 깊이를 D의 0.07배(0.7 mm)로 했다.

B본 발명예21은 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.02D(0.2 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.7배(0.34 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 하고, 나아가 개쉬를 복수의 면으로 구성시키고, 제1 개쉬각을 20°, 제2 개쉬각을 45°로 한 것을 제작했다.

B본 발명예22는 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)을 오목형상의 원호로 연결한 것이며, 공구 선단측의 닉의 라운딩 반경(R1)을 0.01D(0.1 mm), 공구 생크측의 닉의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1.3배(0.13 mm), 닉의 깊이를 D의 0.025배(0.25 mm)로 했다.

B비교예2는 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)을 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)과 동일하게 D의 0.025배(0.25 mm)로 한 것 외에는 본 발명예6과 동일한 사양으로서 제작했다. B비교예3은 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)을 D의 0.034배(0.34 mm), 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)을 0.2 mm로서 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)보다 작게 마련한 것 외에는 본 발명예6과 동일한 사양으로서 제작했다.

B종래예4는 닉과 외주날의 연결이 날카로운 에지형을 갖는 특개평06-335814호 공보에 기재된 닉 형상이며, 그 형상을 도 19에 도시한다. 닉의 공구 선단측과 공구 생크측에 라운딩을 마련하지 않는 것 외에는 본 발명예6과 동일한 사양으로서 제작했다.

B종래예5는 도 19의 닉 형상에 있어서, 이 닉 형상에 라운딩을 마련해도 되는 특개평06-335814호 공보에 기재된 닉 형상이다. 그 형상을 도 20에 도시한다. 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)을 D의 0.005배(0.05 mm), 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)을 반경(R1)의 1배(0.05 mm)으로 마련한 것 외에는 종래예4와 동일한 사양으로서 제작했다.

B종래예6은 닉과 외주날의 연결을, 닉홈을 형성하는 오목한 원호형상의 반경보다 작은 라운딩으로 하고, 이 라운딩의 크기를 공구 선단측과 공구 생크측에서 동일하게 한 특개2005-131728호 공보에 기재된 닉 형상이다. 그 형상을 도 21에 도시한다. 닉과 외주날의 연결을 오목형 원호로 하고, 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)을 D의 0.02배(0.2 mm), 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)을 공구 선단측의 라운딩 반경(R1)과 동일하게 마련한 것 외에는 B본 발명예6과 동일한 사양으로서 제작했다.

B종래예7은 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩의 연결이, 닉홈을 향해서 오목형 원호의 곡선으로 한 종래의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀 형상인 것이다. 닉의 공구 선단측과 공구 생크측에 라운딩을 마련하지 않는 것 외에는 B본 발명예6과 동일한 사양으로서 제작했다.

표B2에서, 닉 형상의 "직선연결"이란 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)을 연결한 것, "볼록형 곡선"이란 닉홈을 향해서 볼록형의 곡선으로 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)과 닉홈의 바닥끝을 연결한 것, "직선+볼록형 곡선"은 닉홈을 향해서 직선과 볼록형 곡선의 조합으로 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)과 닉홈의 바닥끝을 연결한 것, "오목형 원호"란 종래예로서, 오목형 원호 또는 볼록형 곡선으로 닉의 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)과 닉홈의 바닥끝을 연결한 도 18에 예시되는 것이다.

절삭시험은 모든 시료를 통일시킨 조건에서 행했다. 피삭재로서는 스테인리스 SUS304의 블록재를 마련하고, 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 회전수는 4000 회전/min(절삭속도 120 m/min), 축방향 절삭깊이 10 mm, 지름방향 절개깊이 4 mm로 하고, 윤활액으로는 수용성 절삭액을 사용했다.

종래의 이런 종류의 닉이 부착된 초경합금제 엔드밀에서는, 평균가공면 조도를 확보한 경우의 평균적인 이송속도가 500 mm/min 전후이므로, 본 발명의 가공능률을 평가하기 위해서 이송속도 500 mm/min(하나의 날의 이송량 0.03 mm/min)으로부터 이송속도를 서서히 올려서, 이송속도의 한계를 찾았다. 따라서 이송속도가 1000 mm/min 이상이 되어, 치핑 발생이나 가공면 조도의 열화의 문제가 없다면, 가공능률이 종래의 2배 이상인 고능률 가공의 목표를 달성했다고 말할 수 있다.

평가로서, 치핑 등의 문제가 발생한 시점, 또는 피삭재의 가공면의 평균면 조도(Ra)가 4 ㎛ 이상에 달한 시점에서 절삭을 중지하고, 그 때의 이송속도를 한계이송속도(mm/min)로서 기록했다.

한계이송속도가 1000 mm/min인 시점에서 치핑 등의 문제가 없고, 가공면의 평균가공면 조도(Ra)가 4 ㎛ 이하인 것을 "양호"한 것으로 하여 ○로 표시했다. 한계이송속도가 1500 mm/min인 시점에서 치핑 등의 문제가 없고, 가공면의 평균가공면 조도(Ra)가 4 ㎛ 이하인 것을 "고이송 양호"로 하여 ◎로 표시했다. 한계이송속도가 1000 mm/min 미만이고 치핑 또는 평균 면 조도(Ra)가 4 ㎛를 초과하는 것은 그 시점에서의 가공면의 평균가공면 조도(Ra)를 측정하여 ×로 표시했다. 각 시료의 사양과 결과를 표B2에 도시한다.

[표B2]

그 결과, B본 발명예6 내지 23에서는 모두 한계이송속도가 1000 mm/min인 시점에서 치핑이나 결손 없이 평균 면 조도(Ra) 4 ㎛ 이하에서 고이송 가공이 가능했다. 특히, B본 발명예6 내지 14, 23에서는 한계이송속도가 1500 mm/min인 시점에서 치핑 등의 문제가 없고, 가공면의 평균가공면 조도(Ra)가 2.0 ㎛ 이하로 되어, 고이송에서의 고능률과 높은 정밀도의 가공면을 확보할 수 있었다. 또한 개쉬를 복수의 면으로 구성시킨 B본 발명예23에서는 한계이송속도가 2200 mm/min이 되어 가장 양호한 결과를 나타냈다.

또한 B본 발명예6 내지 8, 21의 결과로부터, 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)을 연결하는 방법에 의해 한계이송속도가 크게 변하고, 닉홈의 바닥끝과 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)을 직선으로 연결한 것이 가능 좋은 결과를 나타냈다.

B비교예2에서는 이송속도가 800 mm/min인 시점에서 치핑이 발생했다. 이것은 닉의 공구 선단측과 공구 생크측의 라운딩이 동일하고, R2가 0.2 mm로 작기 때문에 강도가 부족한 것을 나타낸다. B비교예3에서는 이송속도가 500 mm/min으로 절삭후 피삭재의 가공면에 줄무늬를 남기고, 평균 면 조도(Ra)는 4.58 ㎛(4 ㎛초과)가 되었다. 이것은 닉의 공구 선단측의 라운딩이 공구 생크측의 라운딩보다 크기 때문에, 가공면을 공구 생크측에 밀어붙이는 힘이 크게 되어 가공면에 줄무늬를 남기고, 평균 면 조도(Ra)가 커진 것을 나타낸다.

B종래예4에서는, 이송속도 500 mm/min에서 가공했을 때에 치핑이 발생하여, 평균 면 조도(Ra)는 4.54 ㎛가 되었다. 또한 B종래예7에서는 이송속도 400 mm/min에서 가공했을 때에 치핑이 발생하여, 평균 면 조도(Ra)는 4.54 ㎛가 되었다 이것은 닉의 공구 선단측과 공구 생크측에 라운딩을 마련하고 있지 않기 때문에, 고이송 가공에서는 강도가 약하고 치핑이 발생한 것을 나타낸다.

B종래예5는 B종래예4의 닉 형상인 것에 공구 선단측과 공구 생크측에 라운딩을 마련한 경우이며, 이송속도 700 mm/min에서 가공했을 때에 치핑이 발생했다. B종래예6에서는 이송속도 800 mm/min에서 가공했을 때에 닉의 공구 생크측에 치핑이 발생했다. 이것은 닉의 공구 생크측의 라운딩 반경(R2)이 공구 선단의 라운딩 반경(R1)과 동일하여, 보다 약한 강도로 되어 있는 것, 또한 닉과 외주날의 연결이 오목형상이 되어 강도가 더 부족하게 되어 치핑이 발생한 것을 나타낸다.

B실시예1 및 B실시예2의 결과로부터, 최적의 위상으로부터의 시프트량과 닉의 형상의 상승효과에 의해 채터링 진동이 억제될 수 있고, 내치핑성이 향상되어 있기 때문에 고속절삭에 의한 고능률 가공이 안정적으로 행해질 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한 종래보다 더 높은 이송속도로 절삭하려면, 닉의 공구 선단측과 공구 생크측에 라운딩을 마련하고, 나아가 닉홈의 형상도 최적화할 필요가 있는 것을 알 수 있었다.

(C실시예1)

C실시예1은 본 발명인 제2 개쉬면과 제3 개쉬면을 갖는 초경합금제 엔드밀이며, 개쉬의 최적의 형상을 확인하기 위해서 행한 실시예이다. 또한 종래의 초경합금제 엔드밀인 제3 개쉬면이 없는 것, 일본 특개2006-15418호 공보에 기재한 초경합금제 엔드밀인 개쉬 노치각을 규정한 것, 및 일본 특개2007-296588호 공보에 기재한 초경합금제 엔드밀인 외주측의 개쉬각을 회전중심측의 개쉬각보다 크게 마련한 것과 비교했다.

C본 발명예1 내지 12, C종래예1 내지 3, C비교예1 내지 6에 있어서는 모재는 Co 함유량이 8 중량%, WC 평균입경이 0.8 ㎛인 초경합금으로, 공구 지름 8 mm, 날 길이 16 mm, 전체길이 70 mm, 생크 지름 8 mm이며 날수는 4장으로 했다. 외주날의 형상은 물결 날형으로 하고, 물결 피치를 1 mm로 하고, 비틀림각은 45°로 하고, 사용한 시료에는 모두 (TiAl)N계에 Si를 함유시킨 경질피막을 피복했다.

또한 외주날은 물결형상 외주날로 하고, 제1 날을 기준형상 외주날로 하어, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm로 했다.

C본 발명예1 내지 5 및 C비교예1, 2는 제2 개쉬각을 50°, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이(58)를 공구회전축으로부터 공구지름의 9%로 한 0.72 mm로 하고, 제1 개쉬각을 C본 발명예1 내지 5에 있어서는 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, C비교예1, 2에 있어서는 10°, 40°로 했다.

C본 발명예6 내지 9 및 C비교예3, 4는 제1 개쉬각을 25°, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이(58)를 공구회전축으로부터 공구지름의 9%로 한 0.72 mm로 하고, 제2 개쉬각을 C본 발명예6 내지 9에 있어서는 40°, 45°, 55°, 60°, C비교예3, 4에 있어서는 35°, 65°로 했다.

C본 발명예10 내지 12 및 C비교예5 내지 6은 제1 개쉬각을 25°, 제2 개쉬각을 50°로 하고, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이(58)를, C본 발명예10 내지 12에 있어서는 공구회전축으로부터 공구지름의 5%, 10%, 15%, C비교예5 내지 6에 있어서는 공구회전축으로부터 공구지름의 0%, 3%로 했다.

C종래예1로서 제1 개쉬각이 25°이고 제3 개쉬면이 없는 것, C종래예2로서 특개2007-296588호 공보에 기재한 것과 동일한 사양으로 한, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이(58)가 공구회전축으로부터 공구지름의 20%로 한 1.6 mm이며, 제1 개쉬각이 25°, 제2 개쉬각이 50°인 것, C종래예3으로서 특개2006-15418호 공보의 도 1에 기재한 것과 동일한 사양으로 한, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이(58)가 공구회전축으로부터 공구지름의 23.5%로 한 1.76 mm이며, 제1 개쉬각이 25°, 제2 개쉬각이 50°인 것을 제작했다.

C실시예1로서, 상기 21종류의 엔드밀에서 경도 HRC40의 프리하든강을 피가공재로 하여 폭 50 mm, 길이 50 mm, 깊이 24 mm의 오목형상을 가공했다. 테스트는 경사절삭으로 깊이 8 mm까지 절삭하고, 다음에 가로이송으로 전개하여 폭 50 mm, 길이 50 mm까지의 절삭을 3회 반복하고, 깊이 24 mm까지 가공하는 방법으로 비교했다.

종래 HRC40의 피가공재를 절삭하는 경우에는 절삭속도는 100 m/min이어도 고속이지만, 절삭조건은 회전수를 6000 회전/min(절삭속도 150 m/min), 이송속도를 1920 mm/min(1날 이송량 0.08 mm)으로 하고, 축방향 절삭깊이를 8 mm, 지름방향 절삭깊이를 2 mm, 경사절삭시의 이송속도는 1200 mm/min으로 하고 경사각 10°로 했다.

평가로서, 상기 형상이 1회 가공될 수 있었던 것을 양호한 것으로 하고, 가공 종료후에 결손 및 가공 도중에 절손된 것은 그 결과를 기록했다. 그 결과를 표C1에 나타낸다.

[표C1]

결과로서, C본 발명예1 내지 12에서는 부스러기 막힘이 없고, 경사절삭·가로이송 모두 안정된 가공이 행해질 수 있었다. 그러나, C종래예1에서는 제3 개쉬면이 없기 때문에 바닥날의 칩 포켓이 좁아서 부스러기 막힘이 생기고, 가공개시 직후의 경사절삭시에 절손되었다. C종래예2, 3에서는 오목형상을 1개 가공할 수 있었으나, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이(58)가 길고, 부스러기 막힘에 의해 바닥날의 공구회전축 부근으로부터 크게 결손되어 있었다.

C비교예1은 제1 개쉬각이 10°로 작기 때문에 바닥날의 칩 포켓이 좁아서 부스러기 막힘이 발생하고, 가공개시 직후의 경사절삭시에 절손되었다. C비교예2는 제1 개쉬각이 40°로 크고, 강성부족에 의해 가로이송 시에 바닥날 외주 부근이 크게 절손되었다. C비교예3은 제2 개쉬각이 35°로 작기 때문에 부스러기가 외주의 날홈에 유입되기 어렵고, 부스러기 막힘에 의해 가로 이송시에 외주날이 결손되었다. C비교예4는 제2 개쉬각이 65°로 크고, 강성 부족에 의해 가로이송 시에 외주날이 바닥날로부터 크게 결손되었다. C비교예5 및 6은 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이 짧기 때문에 바닥날의 공구축 중심 부근의 강성이 없고, 가공 종료후에 결손되었다.

(C실시예2)

C실시예2는 최적의 위상으로부터의 시프트량의 검토를 행한 실시예이다. C본 발명예13 내지 17, C종래예4 내지 7, C비교예7은 제1 개쉬각을 25°, 제2 개쉬각을 50°, 중심으로부터의 연결부의 길이(58)를 공구회전축으로부터 공구지름의 9%인 0.72 mm로 하여 사양을 통일시켰다.

C본 발명예13은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 1%로 한 0.01 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 1%로 한 0.01 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예14는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예15는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 3%로 한 0.03 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예16은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 5%로 한 0.05 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 4%로 한 0.04 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 3%로 한 0.03 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예17은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C종래예4는 위상으로부터의 시프트량이 없는 것을 제작했다. 종래예5는 위상으로부터의 시프트량이 없으나, 각 절삭날의 분할각도를 85°, 95°, 85°, 95°로 하고, 부등분할로 한 것을 제작했다.

C종래예6은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C종래예7은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C비교예7은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예13 내지 17, C종래예4 내지 6, C비교예7에 있어서는 모재는 Co 함유량이 8 중량%, WC 평균입경이 0.8 ㎛인 초경합금이며, C종래예7에 있어서는 모재는 고속도 공구강으로 했다. 사양으로서는 전체 엔드밀에서 공구지름 8 mm, 날 길이 16 mm, 전체길이 70 mm, 생크 지름 8 mm이며 날수는 4장으로 했다. 또한 외주날의 형상은 물결 날형으로 하고, 물결 피치를 1 mm로, 비틀림각은 45°로 하고, 사용한 시료에는 모두 (TiAl)N계에 Si를 함유시킨 경질피막을 피복했다.

피가공물·절삭조건·가공형상은 C실시예1과 동일하고, 평가로서 C실시예1과 동일하게 행하고, 오목형상을 1개 가공 종료 후에 바닥날의 마모폭의 측정을 행하여 기록했다. 고속도 공구강제인 C종래예7에 대해서는 초경합금제보다 훨씬 절삭조건이 낮고, 절삭조건은 회전수를 1200 회전/min(절삭속도 30 m/min), 이송속도를 150 mm/min(1날 이송량 0.03 mm)로 하고, 축방향 절개깊이를 8 mm, 지름방향 절개깊이를 2 mm로 했다. 경사 절삭시의 이송속도는 70 mm/min으로 하고, 경사각은 10°로 했다. 이들의 결과를 합쳐서 표C2에 나타낸다.

[표C2]

결과로서, C본 발명예13 내지 17에서는 안정된 가공이 가능하고, 오목형상을 1개 가공할 수 있었다. 특히 위상으로부터의 시프트량이 1 내지 3%인 것은 마모폭이 0.1 mm 이하로 작은 값이었다.

C종래예4에서는 최적의 개쉬 형상임에도 불구하고, 가로이송 시에 채터링 진동이 발생하고, 외주날 오목형상 1개 가공 후에 바닥날이 결손되었다. C종래예5는 부등분할에 의해 채터링 진동은 억제할 수 있고, 오목형상을 1개 가공할 수 있었으나, 경사 절삭시에 바닥날에 의해 생성된 부스러기가 작은 외주의 날홈에 머물러 치핑이 발생했다.

C종래예6으로서, 위상으로부터의 시프트량이 6%로 크기 때문에, 부하가 가장 커지는 외주날에 치핑이 발생했었다. C종래예7로서, 고속도 공구강제이기 때문에 공구강성이 약하고, 절삭개시 직후의 경사 절삭시에 절손되었다. C비교예7은 C종래예6과 동일하게 위상으로부터의 시프트량이 6%로 크기 때문에, 부하가 가장 커지는 외주날에 치핑이 발생했었다.

(C실시예3)

C실시예3은 종래예와 이송한계테스트를 행한 실시예이다. C본 발명예18로서 C실시예1의 C본 발명예3과 동일한 사양의 것, C종래예8로서 C실시예1의 C실시예3과 동일한 사양의 것, C종래예9로서 C실시예2에서 사용한 C종래예5와 동일한 사양의 부등분할품의 엔드밀을 사용하여, 피가공재를 구조용 강으로 하여 이송한계테스트를 행했다.

C본 발명예18, C종래예8 내지 9에 있어서는 모재는 Co 함유량이 8 중량%, WC 평균입경이 0.8 ㎛인 초경합금으로 했다. 사양은 공구지름 8 mm, 날 길이 16 mm, 전체길이 70 mm, 생크 지름 8 mm로 하고 날수는 4장으로 했다. 또한 외주날의 형상은 물결 날형으로 하고, 물결 피치를 1 mm로, 비틀림각은 45°로 하고, 사용한 시료에는 모두 (TiAl)N계에 Si를 함유시킨 경질피막을 피복했다. 절삭조건은 회전수를 8000 회전/min(절삭속도 200 m/min), 이송속도를 2800 mm/min(1날 이송량 0.09 mm)로 하고, 축방향 절삭깊이를 4 mm로 했다.

평가는 1 m 절삭시마다 350 mm/min 이송속도를 높여서 도중에 절손된 부분을 기록했다. 가공후에 문제가 없으면 ○을 표시하고, 절손 또는 각 이송속도로 1 m 절삭후에 결손 또는 치핑이 발생되어 있으면 ×를 표시하고, 이송속도 4200 mm/min 이상에서 절삭을 행하여, 문제가 없었던 것은 양호한 것으로 했다. 결과를 표C3에 나타낸다.

[표C3]

결과적으로, C본 발명예18은 이송속도가 4200 mm/min까지 문제없이 가공할 수 있었던 반면, C종래예8은 이송속도가 2800 mm/min일 때에 결손되고, C종래예9는 이송속도가 3150 mm/min일 때에 절손되었다. 본 발명을 적용한 엔드밀은 종래의 엔드밀보다 1.5배 이상의 이송속도로 가공할 수 있었다.

(C실시예4)

C실시예4는 C실시예2와 동일하게, 닉이 부착된 외주날로 최적의 위상으로부터의 시프트량의 검토를 행한 실시예이다. C본 발명예19 내지 23, C종래예10 내지 13, C비교예8은 제1 개쉬각을 25°, 제2 개쉬각을 50°, 중심으로부터의 연결부의 길이가 공구회전축으로부터 공구지름의 9%인 0.72 mm로서 사양을 통일시켰다.

C본 발명예19는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 1%로 한 0.01 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 1%로 한 0.01 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예20은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예21은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 3%로 한 0.03 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예22는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 5%로 한 0.05 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 4%로 한 0.04 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 3%로 한 0.03 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예23은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C종래예10은 위상으로부터의 시프트량이 없는 것을 제작했다.

C종래예11은 위상으로부터의 시프트량은 없으나, 각 절삭날의 분할각도를 85°, 95°, 85°, 95°로 하여 부등분할로 한 것을 제작했다.

C종래예12는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C종래예13은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C비교예8은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

C본 발명예19 내지 23, C종래예10 내지 12, C비교예8에 있어서는 모재는 Co 함유량이 8 중량%, WC 평균입경이 0.8 ㎛인 초경합금이고, C종래예13에 있어서는 모재는 고속도 공구강으로 했다. 사양은 모든 엔드밀에서 공구지름 8 mm, 날 길이 16 mm, 전체길이 70 mm, 생크 지름 8 mm로 하고 날수는 4장으로 했다. 또한 외주날의 형상은 닉이 부착된 외주날로 하고, 닉의 피치를 1 mm로, 비틀림각은 45°로 하고, 사용한 시료에는 모두 (TiAl)N계에 Si를 함유시킨 경질피막을 피복했다.

피가공물·절삭조건·가공형상은 실시예1과 동일하며, 평가로서 C실시예1과 동일하게 행하고, 오목형상을 1개 가공 종료한 후에 바닥날의 마모폭의 측정을 행하여 기록했다. 고속도 공구강제인 C종래예13에 대해서는 초경합금제보다 훨씬 절삭조건이 낮고, 절삭조건은 회전수를 1200 회전/min(절삭속도 30 m/min), 이송속도를 150 mm/min(1날 이송량 0.03 mm)로 하고, 축방향 절삭깊이를 8 mm, 지름방향 절삭깊이를 2 mm로 했다. 경사 절삭시의 이송속도는 70 mm/min로 하고, 경사각은 10°로 했다. 이들의 결과를 합쳐서 표C4에 나타낸다.

[표C4]

C실시예4의 결과로서, C본 발명예19 내지 23에서는 안정된 가공이 가능했고, 오목형상을 1개 가공할 수 있었다. 특히 위상으로부터의 시프트량이 1 내지 3%인 것은 마모폭이 0.1 mm 이하로 작은 값이었다. C종래예10에서는 최적의 개쉬 형상임에도 불구하고, 가로이송시에 채터링 진동이 발생하고, 외주날 오목형상 1개 가공 후에 바닥날이 결손되었다. 종래예11은 부등분할에 의해 채터링 진동은 억제할 수 있고, 오목형상을 1개 가공할 수 있었으나, 경사절삭시에 바닥날에 의해 생성된 부스러기가 작은 외주의 날홈에 머물러서 치핑이 발생했다.

C종래예12로서 위상으로부터의 시프트량이 6%로 크기 때문에, 부하의 양도 커지는 외주날에 치핑이 발생했었다. C종래예13으로서 고속도 공구강제이기 때문에 공구강성이 약하고, 절삭개시 직후의 경사절삭시에 절손되었다. C비교예10은 C종래예12와 동일하게 위상으로부터의 시프트량이 6%로 크기 때문에, 부하량이 가장 커지는 외주날에 치핑이 발생했었다. 닉이 부착된 외주날을 갖는 초경합금제 엔드밀에서도, 물결형상 외주날을 갖는 엔드밀로 행한 C실시예2와 거의 동일한 결과가 얻어졌다.

이하의 표 중에 있는 각 D실시예에서는 본 발명, 종래예, 비교예를 구분하여 나타내고, 시료번호는 본 발명예, 종래예, 비교예마다 연속적인 일련번호로 기재했다. 또한 후술하는 표D1, 표D2, 및 표D3에 있어서, 각각 최하층, 최상층 및 중간층을 구성하는 경질피막의 조성식 표시에 대해서 괄호 안은 원자% 표시, 괄호 밖은 원자비 표시를 나타낸다. 예를 들어 후술하는 표D1의 자료번호1의 최하층을 구성하는 경질피막의 조성식 표시는 (Ti45-Al55)N이다. 이 표시는 (Ti45원자%-Al55원자%)의 TiAl 원소와 괄호 밖의 N원소가 원자비로 1:1의 조성물을 형성하고 있는 것을 의미한다.

(D실시예1)

D실시예1은 각종 표면처리를 피복한 엔드밀에서, 특히 물결형상 외주날의 최적의 위상으로부터의 시프트량을 확인하기 위해서 행한 실시예이다.

D실시예1 내지 12, D비교예1, 2 및 D종래예1 내지 3에 있어서는, 모두 기재는 Co 함유량이 8 중량%, WC 평균입경이 0.8 ㎛인 초경합금이며, 공구 지름 8 mm, 날 길이 16 mm, 전체길이 70 mm, 생크 지름 8 mm로 날수는 4장으로 했다. 외주날의 형상은 물결 날형으로 하고, 물결 피치를 1 mm로, 비틀림각은 45°로 하여 절삭시험에 사용했다. D종래예4는 고속도 공구강제의 엔드밀이며, 공구 지름 8 mm, 날 길이 16 mm, 전체길이 70 mm, 생크 지름 8 mm로 날수는 4장, 외주날의 형상은 물결 날형으로 하고, 물결 피치를 1 mm, 비틀림각은 45°로 하여 절삭시험에 사용했다.

D본 발명예1 내지 5, D비교예1 및 D종래예1 내지 4는 엔드밀의 물결형상 외주날의 형상의 효과를 확인하기 위해서, 표면처리의 종류를 기본적으로 갖추고, D본 발명예4에서 중간층으로서 TiAlSiN을 사용한 것 외에는 경질피막의 최하층을 TiAlN, 최상층을 TiSiN으로 통일시켰다. 표면처리는 모두 아크 방전식 이온플레이팅법으로 복합층으로 했다. 또한 D비교예2는 표면처리를 행하지 않았다.

D본 발명예1은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 기준형상 외주날의 물결 피치를 4등분한 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 1%로 한 0.01 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 1%로 한 0.01 mm인 것을 제작했다.

D본 발명예2는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것을 제작했다.

D본 발명예3은 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것을 제작했다.

D본 발명예4는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 5%로 한 0.05 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 4%로 한 0.04 mm인 것을 제작했다.

D본 발명예5는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm인 것을 제작했다.

D본 발명예6 내지 12는 물결형상 외주날의 위상으로부터의 시프트량(%)을 본 발명의 바람직한 범위인 2% 내지 3%로 통일시키고, 표면처리의 종류를 바꾸어서 절삭시험을 행한 예이다. 표면처리는 모두 아크 방전식 이온플레이팅법으로 복합층으로 하고, 표D1에 기재하는 경질피막의 최하층, 최상층, 중간층의 조합으로 했다. 중간층에 기재가 없는 것은, 최하층과 최상층의 조성으로 이루어지는 2층이거나, 상기 조성의 반복으로 적층하여, 적어도 최하층과 최상층에는 표에서 기재되는 조성이 되도록 했다.

D비교예1로서 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm로 한 것을 제작했다. D비교예2는 D본 발명예2와 동일한 사양의 형상인 것을 제작했다.

D종래예1로서 기준형상 외주날의 1/4피치마다의 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 시프트량이 없는 물결 피치 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

D종래예2로서 부등분할을 채용하고, 각 날의 분할각이 95°·85°·95°·85°이며, 각 날의 위상으로부터의 상기 시프트량이 없는 물결 피치의 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

D종래예3으로서 일본 특개2002-233910호 공보에 기재되는 고속도 공구강제 엔드밀에서 위상으로부터의 시프트량이 6%인 것을 경질피막 피복 엔드밀로서 제작했다. 이번 절삭시험에서는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 물결형상 외주날에서는 물결 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것으로 했다.

D종래예4에서는 D종래예3과 동일한 사양의 고속도 공구강제 엔드밀을 제작했다. 이것은 본 발명에 적용하는 경질피막을 피복하여 초경합금제와 비교평가한 것이다.

또한 D본 발명예1 내지 12, D비교예1, 2, D종래예1, 3 및 4에서는 각 날의 분할각을 등분할로 했다.

D실시예1로서 상기 D종래예4인 고속도 공구강제를 제외하는 16종류의 엔드밀에서 경도 HRC40의 열간 다이스강 SKD61을 피가공재로 하여 절삭시험을 행했다. 절삭조건은 회전수를 6000 회전/min(절삭속도 150 m/min), 이송속도를 1600 mm/min(1날 이송량 0.06 mm)으로 하고, 축방향 절삭깊이를 4 mm, 지름방향 절삭깊이를 4 mm로 했다. 평가로서 5 m마다 외주날을 관찰하여 마모폭을 측정했다.

50 m까지 절삭을 행하여 마모폭은 0.15 mm 이하이고, 절손, 결손 및 치핑이 없는 것을 양호한 것으로 했다. 또한 50 m까지 외주날의 마모폭이 0.15 mm을 초과한 것은 그 관찰시점에서 종료하고 절삭길이와 마모폭을 기록했다. 절손, 결손, 치핑이 발생한 것은 그 관찰시점에서 종료하고, 그때의 절삭길이를 기록했다.

고속도 공구강제인 D종래예4에 대해서는, 초경합금제보다 훨씬 절삭조건이 낮은 절삭조건은 회전수를 1200 회전/min(절삭속도 30 m/min), 이송속도를 150 mm/min(1날 이송량 0.03 mm)으로 하고, 축방향 절삭깊이를 4 mm, 지름방향 절삭깊이를 4 mm로 했다. 이들 결가를 합쳐서 표D1에 나타낸다.

[표D1]

그 결과, D본 발명예1 내지 5에서는 채터링 진동도 작고, 안정된 절삭이 행해질 수 있고, 50 m 절삭해도 정상마모였다. 특히 D본 발명예1 내지 3 및 5는 50 m 절삭 후의 마모폭은 모두 0.10 mm 이하로 작았다. D본 발명예5와 같이 위상의 시프트량이 5%가 되면 마모량이 상대적으로 약간 커지지만, 문제가 될 정도는 아니다.

D비교예1 및 D종래예3은 위상으로부터의 시프트량이 크기 때문에, 시프트량이 큰 물결형상 외주날에 절삭부하가 크게 걸려서, 결질피막이 피복되어 있음에도 불구하고 30 m에서 치핑이 발생하는 결과를 나타냈다. 초경합금제의 엔드밀에 있어서의 위상의 시프트량은 이들 실시예로부터 명백한 바와 같이, 그다지 크게 해서는 안되며, 위상으로부터의 시프트량은 최대 5%가 한계값인 것을 알 수 있다.

D비교예2는 채터링 진동이 없이 안정된 가공이 가능했으나, 표면처리가 행해져 있지 않기 때문에, 20 m 절삭시에 마모폭이 0.17 mm이 되어, 0.15 mm를 초과했기 때문에 절삭을 종료했다. D종래예1에 있어서는 등간격의 물결피치로 인해 채터링 진동이 크고, 20 m 절삭시에는 결손이 발생하고 있으며, 수명이 단축되었다. 부등분할품인 D종래예2에서는 불할각도가 작은 홈의 물결형상 외주날의 40 m 절삭시에 치핑이 발생했었다.

고속도 공구강제 엔드밀을 사용한 D종래예4에서는 초경합금과 비교하여 내열성 및 내마모성이 떨어지는 고속도 공구강을 사용하고 있기 때문에, 40HRC 이상의 고강도재를 절삭하는 것은 어려우며, 경질피막이 피복되어 있음에도 불구하고 10 m에서 절손되는 결과를 나타냈다.

또한 위상으로부터의 시프트량을 2% 내지 3%로 통일시켜서 표면처리의 종류를 바꾼 D본 발명예6 내지 12에 대해서는 모두 50 m의 절삭길이까지 이상이 없으며, 마모폭도 0.10 mm이하로 만족스러운 결과가 얻어졌다.

(D실시예2)

D본 발명예13으로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 기준형상 외주날의 닉의 피치를 4등분한 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량을 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 1%로 한 0.01 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 1%로 한 0.01 mm로 한 것을 제작했다.

D본 발명예14로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm로 한 것을 제작했다.

D본 발명예15로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm로 한 것을 제작했다.

D본 발명예16으로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 5%로 한 0.05 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 3%로 한 0.03 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 4%로 한 0.04 mm로 한 것을 제작했다.

D본 발명예17로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm로 한 것을 제작했다.

D비교예3으로서, 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm로 한 것을 제작했다.

D종래예5로서 기준형상 외주날의 1/4피치마다의 각각의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량이 없는 물결 피치를 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

D종래예6으로서 부등분할을 채용하고, 각 날의 분할각이 95°·85°·95°·85°이며, 각 날의 상기 위상으로부터의 시프트량이 없는 물결 피치의 0%로 한 위상이 일정한 것을 제작했다.

D종래예7로서 일본 특개2002-233910호 공보에 기재되는 고속도 공구강제 엔드밀에서 위상으로부터의 시프트량이 6%인 것을 경질피막 피복 엔드밀로서 제작했다. 이번 절삭시험에서는 제1 날을 기준형상 외주날로 하고, 각각의 물결형상 외주날의 위상으로부터의 상기 시프트량을, 제2 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 6%로 한 0.06 mm, 제3 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 0%로 한 0 mm, 제4 닉이 부착된 외주날에서는 닉의 피치의 2%로 한 0.02 mm인 것으로 했다.

D본 발명예13 내지 17, D비교예3, D종래예5 및 7은 각 날의 분할각을 등분할로 했다.

D본 발명예18 내지 24는 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량(%)을 본 발명의 바람직한 범위인 2 내지 3%로 통일시키고, 표면처리의 종류를 바꾸어서 절삭시험을 행한 예이다. 각 외주날의 닉이 부착된 외주날의 위상으로부터의 시프트량, 및 표면처리의 종류는 물결형상 외주날의 경우와 절삭시험의 결과를 비교하기 위해서 동일하게 갖추었다.

즉 표면처리방법으로서는, 물결형상 외주날과 닉이 부착된 외주날을 갖는 2종류의 엔드밀로 위상으로부터의 시프트량이 동일한 것을 아크 방전식 이온플레이팅로에 삽입하고, 각각의 표면처리의 종류마다 동일한 처리를 하여 복합층의 피복으로 했다. 닉이 부착된 외주날의 위상의 시프트량이나 표면처리의 종류는 표D2에 도시하는 바와 같다.

D실시예2로서 D실시예1과 동일하게 경도 HRC40의 열간 다이스강 SKD61을 피가공재로 하여 절삭시험을 행했다. 절삭조건, 평가방법은 D실시예1과 동일하며, 그 결과를 절삭길이, 외주날의 마모폭, 평가로서 표D2에 나타낸다.

외주날 등에 50 m 절삭길이로 절손, 결손 및 치핑이 없는 것을 양호한 것으로 하고, 그 때의 마모폭을 측정했다. 또한 50 m까지 외주날을 관찰하여 절손, 결손 및 치핑이 발생한 것은 그 관찰시점에서 종료하고, 그때의 절삭길이를 기록했다. 이들 결과를 합쳐서 표D2에 나타낸다.

[표D2]

그 결과, D본 발명예13 내지 17에서는 채터링 진동도 작고, 안정된 절삭이 행해질 수 있으며, 50 m 절삭해도 정상마모였다. 특히 D본 발명예13 내지 15 및 17에서는 D실시예1과 동일하게 50 m 절삭 후의 마모폭은 0.10 mm 이하로 작았다. 그러나, 동일한 조건에서 테스트를 행한 D실시예1의 결과와 대조하면, 닉이 부착된 외주날이 물결형상 외주날과 비교하여 마모가 약간 커지는 예가 많고, 열간 다이스강 등을 피가공재로 할 때에는 물결형상 외주날이 우위의 결과를 나타냈다.

D비교예3 및 D종래예7은 위상으로부터의 시프트량이 6%로 크고, 시프트량이 큰 닉이 부착된 외주날에 절삭부하가 크게 걸리고, D비교예3에서는 30 m에서 치핑이 발생하고, D실시예7에서는 20 m에서 결손이 발생했다. D종래예5에 있어서는 등간격의 닉의 피치로 인해 채터링 진동이 크고, 15 m 절삭시점에서 결손이 발생되어 수명이 단축되었다. 부등분할품인 D종래예6은 분할각도가 작은 홈의 닉이 부착된 외주날의 30 m 절삭시점에서 결손이 발생했다.

또한 위상으로부터의 시프트량을 2% 내지 3%로 통일시켜서 표면처리의 종류를 바꾼 D본 발명예18 내지 24에 대해서는 모두 50 m의 절삭길이까지 이상이 없으며, 마모폭도 0.10 mm 이하로 물결형상 외주날에서의 마모폭과 비교해도 손색없는 결과가 얻어졌다.

(D실시예3)

D실시예3은 본 발명의 D실시예1과의 비교이며, 고속조건에서의 절삭을 더 행하여, D실시예1과의 결과와 수명을 비교를 행한 것이다.

D실시예3으로서 D본 발명예25는 D실시예1에서 사용한 D본 발명예2, D본 발명예26은 D실시예1에서 사용한 D본 발명예3, D본 발명예27은 D실시예1에서 사용한 D본 발명예4, D본 발명예28은 D실시예1에서 사용한 D본 발명예6, D본 발명예29는 D실시예1에서 사용한 D본 발명예8, D본 발명예30은 D실시예1에서 사용한 D본 발명예10, D본 발명예31은 D실시예1에서 사용한 D본 발명예12와 표면처리의 종류도 포함시켜서 동일한 사양의 엔드밀을 제작했다.

피가공재로서는 경도 HRC40의 열간 다이스강 SKD61을 사용하여 절삭을 행했다. 절삭조건은 회전수를 D실시예1의 1.5배인 9000 회전/min(절삭속도 226m/min), 이송속도를 2160 mm/min(1날 이송량 0.06 mm)으로 하고, 축방향 절삭깊이를 4 mm, 지름방향 절삭깊이를 4 mm로 하여 테스트를 행했다. D실시에1과 동일하게 50 m까지의 절삭을 행하여 평가했다. 결과를 표D3에 나타낸다.

[표D3]

결과로서, D본 발명예25 내지 31에서는 안정된 절삭이 가능하고, 50 m 절삭해도 정상마모이며, 고속절삭을 행해도 D실시예1과 동일한 절삭거리의 가공이 가능했다. 특히 바람직한 위상으로부터의 시프트량의 2% 내지 3%의 범위이면, 상기 시프트량이 한계값인 5%의 D본 발명예27의 결과와 비교하여 작은 마모폭이었다.

(D실시예4)

D실시예4로서 부스러기의 배출성을 확인하기 위해서 홈 절삭에 의한 절삭 테스트를 행했다. D실시예32로서 D실시예1에서 사용한 D실시예1과 동일한 사양, D종래예8로서 D실시예1에서 사용한 D종래예1과 동일한 사양, D종래예9로서 D실시예1에서 사용한 D종래예2와 동일한 사양의 부등분할품의 엔드밀을 사용하고, 피가공재를 구조용 강으로 하여 이송한계테스트를 행했다.

절삭조건은 회전수를 8000 회전/min(절삭속도 200 m/min), 이송속도를 2000 mm/min(1날 이송량 0.06 mm)으로 하고, 축방향 절삭깊이를 8 mm로 했다. 평가는 1 m 절삭시마다 400 mm/min 이송속도를 올리면서 도중에 절손된 부분을 기록했다. 가공후에 문제가 없으면 ○를 표시하고, 절손 또는 각 이송속도로 1 m 절삭 후에 결손 또는 치핑이 발생했으면 ×를 표시하여 이송속도 3200 mm/min 이상의 것은 양호한 것으로 했다. 결과를 표D4에 나타낸다.

[표D4]

결과로서 D종래예9의 부등분할품은 홈 절삭에 의해 이송속도를 높여서 가공하면 부스러기가 커져서 작은 날홈이면 부스러기 막힘을 발생시키고, 날의 크랙이나 결손이 발생된다. D본 발명예32에서는 이송속도 3200 mm/min까지 문제없이 가공될 수 있었음에 반해, D종래예8에서는 진동이 커서 이송속도 3200 mm/min일 때에 결손이 발생했다. D종래예9의 부등분할품에 관해서는 이송속도 2800 mm/min일 때에 절손되었다. 절손 후의 공구를 관찰하면 분할각이 작아지는 날홈에 부스러기가 닳은 용착이 보여지고, 부스러기 막힘에 의한 절손이 확인되었다.

(D실시예5)

D실시예5는 피가공재로서 용착하기 쉬운 스테인리스강 SUS304를 사용하여 외주날 형상이 다른 물결형상 외주날과 닉이 부착된 외주날의 비교를 행했다. 상기 각종 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 위상으로부터의 시프트량은 2% 정도가 물결형상 외주날에서도 닉이 부착된 형상의 외주날에서도 바람직한 절삭결과를 얻었다. 따라서, D본 발명예33으로서 D실시예1에서 사용한 D본 발명예2와 동일한 사양, D본 발명예34로서 D실시예2에서 사용한 D본 발명예14와 동일한 사양의 것을 사용하여 절삭을 행했다.

절삭조건은 회전수를 5000 회전/min(절삭속도 125 m/min), 이송속도를 1200 mm/min(1날 이송량 0.06 mm)로 하고, 축방향 절삭깊이를 4 mm, 지름방향 절삭깊이를 1 mm로 하여 수명테스트를 행했다. 평가로서 5 m마다 외주날을 관찰하고, 30 m까지 절삭을 행하여 결손 및 치핑이 없는 것을 양호한 것으로 하여, 그때의 마모폭을 측정했다. 그 결과를 표D5에 나타낸다.

[표D5]

결과로서, D본 발명예33 및 34에서는 30 m 절삭해도 정상마모이며, 스테인리스강 등의 용착하기 쉬운 피가공재로도 가공이 가능한 것을 실증할 수 있었다. 그러나, D본 발명예33의 물결형상 외주날은 0.14 mm이고, D본 발명예34의 닉이 부착된 외주날은 0.13 mm로 D본 발명예33과 비교하여 마모폭이 약간 작은 결과를 나타내기 때문에, 스테인리스강 등의 용착하기 쉬운 피가공재는 닉이 부착된 외주날에서 우위의 결과를 나타냈다.

본 발명의 물결형상 외주날을 갖는 경질피막 피복 엔드밀과 닉이 부착된 외주날을 갖는 경질피막 피복 엔드밀은 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강 등의 용착하기 쉬운 피가공재의 가공에서는 물결형상 외주날이 바람직하고, 스테인리스강, 티타늄합금, 초내열합금 등의 용착하기 쉬운 피가공재의 가공에서는 닉이 부착된 외주날이 바람직하다고 말할 수 있다.

(E실시예1)

E실시예1에서는 본 발명예와 종래의 방법으로 포켓 형상의 조각가공을 행하여 가공시간(세트업시간도 포함함)의 비교를 행했다. 본 발명의 절삭가공방법에 사용한 공구는 A본 발명예1과 동일한 사양의 것을 사용했다. 종래의 절삭가공방법에 사용한 공구는 날 길이가 25 mm이며, 그 외의 사양은 C종래예1과 동일한 사양의 것을 사용했다.

가공형상은 C실시예1과 동일하며, 본 발명의 초경합금제 엔드밀에 의한 본 발명의 가공방법과 종래의 가공방법으로 탄소강을 피가공재로 하여 폭 50 mm, 길이 50 mm, 깊이 24 mm의 오목형상의 포켓 절삭가공의 결과를 비교했다. 본 발명예에서의 절삭가공은 C실시예1과 동일하게 경사절삭으로 깊이 8 mm까지 절삭하고, 다음에 가로이송으로 전개하여 폭 50 mm, 길이 50 mm이 되는 절삭을 3회 반복하고, 깊이 24 mm까지 가공하며, 종래의 방법은 드릴을 사용하여 중심부에 깊이 24 mm까지 구멍을 뚫고, 그 후에 엔드밀로 전개하는 방법으로 비교했다.

본 발명예의 엔드밀에 의한 본 발명의 가공방법은, 가로이송절삭 및 경사절삭의 2종류의 절삭을 연속적으로 행하는 절삭가공방법이다. 절삭조건은 6000 회전/min(절삭속도 150 m/min), 이송속도를 1920 mm/min(1날 이송량 0.08 mm)로 하고, 축방향 절삭깊이를 8 mm, 지름방향 절삭깊이를 4 mm, 경사절삭시의 이송속도는 1200 mm/min로 하고 경사각은 20°로 했다.

종래방법에서는 엔드밀에서의 경사절삭은 최대 경사각도가 5°정도이기 때문에 가공시간이 걸리게 된다. 따라서 종래방법에서는 드릴로 하부 구멍의 가공을 행하고, 엔드밀을 사용하여 전개하여 가공을 행한다. 종래방법의 엔드밀의 절삭조건은 4000 회전/min(절삭속도 100 m/min), 이송속도를 1280 mm/min(1날 이송량 0.08 mm)로 하고, 축방향 절삭깊이를 8 mm, 지름방향 절삭깊이를 1 mm로 했다.

평가방법은 본 발명예와 종래방법에 있어서 포켓 형상의 조각가공을 행하기 위한 각 공정에 걸린 시간을 계측하고, 그 합계시간이 10분 이하가 되는 방법을 양호한 것으로 했다. 평가결과를 표E1에 나타낸다.

[표E1]

결과로서, 본 발명예인 절삭가공방법은 1개의 공구로 경사각이 20°가 되는 고능률 경사절삭과 고능률 가로이송 절삭이 가능하기 때문에, 합계시간은 10분 이하인 7분으로 완료되고, 종래방법의 약 1/3의 단시간으로 가공할 수 있었다.

이에 반해, 종래의 엔드밀은 경사절삭이 가능한 경사각이 커도 5° 정도이기 때문에, 종래방법에서는 드릴로 구멍을 뚫고나서 엔드밀로 전개 가공을 행하는 방법을 사용했다. 그러나 종래의 엔드밀은 절삭조건을 높게 설정할 수 없기 때문에, 드릴에서의 세트업 및 가공시간이나 종래의 엔드밀의 가공시간에서 발생하는 시간의 손실이 축적되고, 합계시간은 20분이 되었다.

<산업상의 이용가능성>

본 발명의 새로운 형상을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀 및 그것을 사용한 절삭가공방법에 의하면, 금형가공이나 부품가공 등의 가공분야에 있어서 피삭대상재로서 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강, 스테인리스강, 티타늄합금 및 초내열합금의 엔드밀의 황삭가공으로 현상보다 1.5배 정도 이상의 고능률 가공이 달성될 수 있다.

또한 이 분야에서는 HRC40 정도 이상의 초질강이나 담금질강에 대해서 세로절삭가공, 가로절삭가공 및 경사절삭가공을 포함하는 복잡한 형상의 가공을 1개의 엔드밀로 고능률 황삭으로 행하려고 하는 요구가 급속히 높아지고 있으므로, 본 발명은 이와 같은 시장의 요구에 대응할 수 있는 초경합금제 엔드밀을 처음으로 제공할 수 있는 것이다.

1 : 외주날 2 : 공구 선단측
3 : 공구 생크측 4 : 물결 피치
5 : 물결 높이 6 : 산부
7 : 골부 8 : 닉의 피치
9 : 닉의 깊이 10 : 기준형상 외주날
11 : 제2 물결형상 외주날 12 : 제3 물결형상 외주날
13 : 제4 물결형상 외주날 14 : 위상
15 : 시프트량 16 : 날홈
17 : 제2 닉이 부착된 외주날 18 : 제3 닉이 부착된 외주날
19 : 제4 닉이 부착된 외주날 20 : 외주날과 닉의 교점
31 : 경질피막 34 : 닉
35 : 공구 선단측의 라운딩 36 : 공구 생크측의 라운딩
37 : 닉홈의 바닥부 38 : 닉홈의 바닥끝
39 : 닉홈 40 : 직선
41 : 볼록형의 직선 42 : 오목한 원호형상의 곡선
43 : 에지부분 51 : 제1 개쉬면
52 : 제2 개쉬면 53 : 제3 개쉬면
54 : 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부 55 : 제1 개쉬각
56 : 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부 57 : 제2 개쉬각
58 : 연결부의 길이 59 : 절삭날부
60 : 공구보유부 61 : 경질피막의 최상층
62 : 경질피막의 최하층
63 : 경질피막의 최하층과 동일한 조성을 갖는 피막
64 : 경질피막의 최상층과 동일한 조성을 갖는 피막
65 : 중간층 66 : 모재
D : 공구지름 R1 : 공구 선단측의 라운딩 반경
R2 : 공구 생크측의 라운딩 반경 R3 : 오목부의 반경(R)
θ : 공구 외주날의 비틀림각

Claims (23)

1. 공구의 외주날의 지름방향으로 산부과 골부를 반복하는 복수의 물결형상의 외주날, 및 공구의 외주날의 지름방향으로 부스러기를 분단시키는 복수의 닉을 갖는 복수의 외주날에서 선택되는 어느 하나의 외주날을 포함하는 엔드밀에 있어서, 어떠한 외주날을 기준형상 외주날로 했을 때에 그 외의 다른 적어도 하나의 날의 외주날의 위상의 공구축방향으로의 시프트량이, 상기 외주날의 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 폭으로 공구축방향으로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 시프트량이, 상기 외주날의 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 피치의 1% 내지 3%의 폭으로 공구축방향으로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
   
3. 제1항에 있어서,
   3장 이상의 상기 외주날을 포함하고, 인접하는 각 외주날 중 적어도 1조의 상기 외주날은, 상기 외주날의 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터의 시프트량이 없고, 그 외의 조의 상기 외주날은 서로 위상으로부터의 시프트량이 불균등한 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 외주날은 복수의 닉을 갖고, 상기 닉과 상기 외주날을 엔드밀의 비틀림각과 평행한 절단면에서 봤을 때에 각각의 상기 닉의 양단은 라운딩에 의해 원활하게 상기 닉에 인접하는 외주날과 이어지고, 각각의 상기 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경이 상기 닉의 공구 생크측의 라운딩 반경보다 작은 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 닉의 홈의 바닥 끝이 공구 생크측의 라운딩과 직선으로 또는 닉홈을 향해서 볼록형상의 곡선으로 연결되거나, 또는 상기 직선과 상기 닉홈을 향해서 볼록형상의 곡선과의 조합으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
   
6. 제4항에 있어서,
   닉이 부착된 초경합금제 엔드밀의 공구 직경을 D로 했을 때에 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경이 0.01D 내지 0.03D이고, 닉의 공구 생크측의 라운딩 반경은 닉의 공구 선단측의 라운딩 반경의 1.5배 내지 2배이며, 닉의 깊이가 0.01D 내지 0.05D인 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 초경합금제 엔드밀은 복수의 상기 외주날, 바닥날 및 복수의 개쉬면으로 이루어지는 개쉬를 갖고, 상기 복수의 개쉬면은 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면, 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 마련된 제2 개쉬면 및 엔드밀의 외주측에 마련된 제3 개쉬면을 갖고, 상기 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각, 상기 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각으로 했을 때, 제1 개쉬각은 15° 내지 35°, 제2 개쉬각은 40° 내지 60°로 마련되고, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이는 공구회전축으로부터 공구 지름의 5% 이상 20% 미만인 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
   
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   피삭대상재로서 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강, 스테인리스강, 티타늄합금 및 초내열합금을 절삭하는 공구인 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
   
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 물결형상 외주날에는 경질피막이 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 경질피막은 외주날 표면측에 접하는 경질피막의 최하층과 경질피막의 최상층으로 이루어지거나, 실질적으로 상기 최하층의 조성과 상기 최상층의 조성의 반복으로 적층된 복합층으로 이루어지거나, 또는 상기 최하층과 최상층 사이에 적어도 한 층 이상의 중간층을 포함하는 복합층으로 이루어지고, 상기 최상층은 상기 최하층과 비교하여 상대적으로 내산화성과 내마모성이 큰 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 경질피막의 최하층의 조성이 금속원소로서 Ti와 Al을 주성분으로서 함유하고, 상기 금속원소의 질화물, 탄질화물, 산질화물, 산탄질화물 중 어느 하나이며, 경질피막의 최상층의 조성이 금속원소로서 Ti와 Si를 주성분으로서 함유하고, 상기 금속원소의 질화물, 탄질화물, 산질화물, 산탄질화물의 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 경질피막의 최하층의 조성은 금속원소가 Al, Cr, Ti, Si에서 선택되는 1종 이상의 질화물이며, 중간층은 Al, Cr, Ti, Si에서 선택되는 1종 이상의 금속원소와 N, B, C, O에서 선택되는 1종 이상의 원소와의 화합물이며, 경질피막의 최상층은 Ti, Si로부터 선택되는 1종 이상의 금속원소와 N, S, C, B로부터 선택되는 1종 이상의 원소와의 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 경질피막의 질소계 TiAl화합물을 (Ti_xAl_{1 - x}N)으로 나타낼 때에 최하층의 경질피막도 최상층의 경질피막도 (Ti_xAl_{1 - x}N)의 조성으로 이루어지고, Ti와 Al의 비율은 최하층의 경질피막에서는 티타늄이 풍부한 0.5<x≤1이며, 최상층의 경질피막에서는 알루미늄이 풍부한 0≤x<0.5인 다층경질피막인 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    피삭대상재로서 구조용 강, 구조용 합금강, 냉간 다이스강, 열간 다이스강, 스테인리스강, 티타늄합금 및 초내열합금을 절삭하는 공구이며, 복수의 상기 외주날, 바닥날 및 복수의 개쉬면으로 이루어지는 개쉬를 갖고, 상기 복수의 개쉬면은 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면, 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 마련된 제2 개쉬면 및 엔드밀의 외주측에 마련된 제3 개쉬면을 갖고, 상기 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각, 상기 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각으로 했을 때, 제1 개쉬각은 15° 내지 35°, 제2 개쉬각은 40° 내지 60°로 마련되고, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이는 공구회전축으로부터 공구지름의 5% 이상 20% 미만인 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초경합금제 엔드밀은 복수의 상기 외주날, 바닥날 및 복수의 개쉬면으로 이루어지는 개쉬를 갖고, 상기 복수의 개쉬면은 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면, 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 마련된 제2 개쉬면 및 엔드밀의 외주측에 마련된 제3 개쉬면을 갖고, 상기 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각, 상기 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각으로 했을 때, 제1 개쉬각은 15° 내지 35°, 제2 개쉬각은 40° 내지 60°로 마련되고, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이는 공구회전축으로부터 공구지름의 5% 이상 20% 미만이며, 상기 물결형상 외주날에는 경질피막이 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 경질피막은 외주날 표면측에 접하는 경질피막의 최하층과 경질피막의 최상층으로 이루어지거나, 실질적으로 상기 최하층의 조성과 상기 최상층의 조성의 반복으로 적층된 복합층으로 이루어지거나, 또는 상기 최하층과 최상층 사이에 적어도 한 층 이상의 중간층을 포함하는 복합층으로 이루어지고, 상기 최상층은 상기 최하층과 비교하여 상대적으로 내산화성과 내마모성이 큰 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 경질피막의 최하층의 조성이 금속원소로서 Ti와 Al을 주성분으로서 함유하고, 상기 금속원소의 질화물, 탄질화물, 산질화물, 산탄질화물 중 어느 하나이며, 경질피막의 최상층의 조성이 금속원소로서 Ti와 Si를 주성분으로서 함유하고, 상기 금속원소의 질화물, 탄질화물, 산질화물, 산탄질화물의 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
18. 제16항에 있어서,
    상기 경질피막의 최하층의 조성은 금속원소가 Al, Cr, Ti, Si에서 선택되는 1종 이상의 질화물이며, 중간층은 Al, Cr, Ti, Si에서 선택되는 1종 이상의 금속원소와 N, B, C, O에서 선택되는 1종 이상의 원소와의 화합물이며, 경질피막의 최상층은 Ti, Si로부터 선택되는 1종 이상의 금속원소와 N, S, C, B로부터 선택되는 1종 이상의 원소와의 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
19. 제16항에 있어서,
    상기 경질피막의 질소계 TiAl화합물을 (Ti_xAl_{1 - x}N)으로 나타낼 때에 최하층의 경질피막도 최상층의 경질피막도 (Ti_xAl_{1 - x}N)의 조성으로 이루어지고, Ti와 Al의 비율은 최하층의 경질피막에서는 티타늄이 풍부한 0.5<x≤1이며, 최상층의 경질피막에서는 알루미늄이 풍부한 0≤x<0.5인 다층경질피막인 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
20. 제15항에 있어서,
    공구보유부와, 초경합금제로 이루어지는 절삭날부가 자유롭게 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
21. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    공구보유부와, 초경합금제로 이루어지는 절삭날부가 자유롭게 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
22. 공구의 외주날의 지름방향으로 산부와 골부를 반복하는 복수의 물결형상의 외주날, 및 공구의 외주날의 지름방향으로 부스러기를 분단시키는 복수의 닉을 갖는 복수의 외주날에서 선택되는 어느 하나의 외주날을 갖는 엔드밀에 있어서, 복수의 상기 외주날과, 바닥날과, 복수의 개쉬면으로 이루어지는 개쉬를 갖고, 상기 복수의 개쉬면은 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면, 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 마련된 제2 개쉬면 및 엔드밀의 외주측에 마련된 제3 개쉬면을 갖고, 상기 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각, 상기 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각으로 했을 때, 제1 개쉬각은 15° 내지 35°, 제2 개쉬각은 40° 내지 60°로 마련되고, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이는 공구회전축으로부터 공구지름의 5% 이상 20% 미만인 것을 특징으로 하는 초경합금제 엔드밀.
    
23. 공구의 외주날의 지름방향으로 산부와 골부를 반복하는 복수의 물결형상의 외주날, 및 공구의 외주날의 지름방향으로 부스러기를 분단시키는 복수의 닉을 갖는 복수의 외주날에서 선택되는 어느 하나의 외주날, 바닥날 및 복수의 개쉬면으로 이루어지는 개쉬를 갖고, 상기 외주날에는 경질피막이 피복되어 있으며,
    상기 복수의 개쉬면은 바닥날의 경사면인 제1 개쉬면, 엔드밀의 공구축의 회전중심측에 마련된 제2 개쉬면 및 엔드밀의 외주측에 마련된 제3 개쉬면을 갖고, 상기 제1 개쉬면과 제2 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제1 개쉬각, 상기 제1 개쉬면과 제3 개쉬면의 교차부와 공구축선에 직교하는 평면이 이루는 각도를 제2 개쉬각으로 했을 때, 제1 개쉬각은 15° 내지 35°, 제2 개쉬각은 40° 내지 60°로 마련되고, 제2 개쉬면과 제3 개쉬면의 연결부의 길이는 공구회전축으로부터 공구지름의 5% 이상 20% 미만이며,
    상기 외주날은 어떠한 외주날을 기준형상 외주날로 했을 때에 그 외의 적어도 하나의 날의 외주날의 위상의 공구축방향으로 시프트량이, 물결 또는 닉의 피치를 날수로 나눈 값으로 등간격으로 나열된 상기 기준형상 외주날 각각의 위상으로부터 상기 피치의 0%를 포함하지 않는 5% 이하의 폭으로 공구축방향으로 어긋나게 마련된 초경합금제 엔드밀을 사용하며,
    세로이송 절삭, 가로이송 절삭 및 경사절삭으로부터 선택되는 적어도 2종 이상의 절삭을 연속적으로 행하는 것을 특징으로 하는 절삭가공방법.

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