KR20160015850A - 다이아몬드 증착된 초경 볼 엔드밀 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 초경 볼 엔드밀의 중심축을 포함해 볼부 첨단의 중심부분에 있어서의 절삭날과 평행이 되는 평면상에, 볼부에 있어서의 경사면과 절삭칩 배출홈과의 교선을 투영 했을 때, 상기한 평면상에 투영된 교선은 볼록형 R곡선 또는 직선이며, 상기한 평면상에 투영된 상기한 교선의 볼부의 정점과 타단을 묶는 직선과 상기한 중심축과의 이루는 각도θ가 30°∼50°으로 하며, 게다가 상기한 교선에 수직인 면에 있어, 상기한 경사면과 상기한 절삭칩 배출홈과의 이루는 각도α가 100°∼150°의 범위로 하는, 한편 상기한 수직인 면에 있어 상기한 절삭칩 배출홈의 직선 부분의 상기한 수직인 면에 대한 직각 방향폭 β가 상기한 볼부의 볼 반경의 0.5배∼5배인 것을 특징으로 하고, 상기한 초경 볼 엔드밀의 절삭날부에, HFCVD에 의한 다이아몬드 증착막을 부가한 다이아몬드 증착된 초경 볼 엔드밀인 것에 그 특징이 있다.

Description

다이아몬드 증착된 초경 볼 엔드밀{The diamond coated ball Endmill}

본 발명은, 치과용 세라믹 예비소결체의 가공용 초경 볼 엔드밀에 관련된 것이며, 게다가 드라이 가공할 수 있는 초경 볼 엔드밀의 형상 및 증착막의 개량에 관한 것이다.

종래, 초경 볼 엔드밀로 치과용 세라믹 예비소결체을 가공할 때, 공구에서의 손상이 많이 발생하고 공구의 수명이 짧았다. 초경 볼 엔드밀로 치과용 세라믹 예비소결체을 절삭 할 때에 문제가 되는 것은, 공구 절삭날에서의 심각한 마모 현상이다. 종래의 초경 볼 엔드밀 공구에서는, 드라이 가공할 때 치과용 세라믹 예비소결체의 손상과 마모가 현저하고, 한 번 손상이 시작되면, 절삭날의 홈이 한순간에 피삭재에 의해 메워지고, 그런데도 강제적으로 가공을 계속할 때는 가공면을 극도로 악화시킨다, 또한, 최악은 공구가 파손되고 절삭 불능에 빠지는 케이스가 있었다. 한편, 스퀘어 타입의 초경 엔드 밀에서는, 동마찰 계수가 작은 증착막을 두고서 내마모성을 향상시키는 것에 의해 알루미늄 합금의 드라이 가공을 실현하고 있다.

그렇지만, 그림 4에 나타내는 종래의 볼 엔드밀 형상에 이것과 같은 증착 피막을 설치하여도, 볼부의 절삭칩 배출홈(7)의 공간이 좁기 때문에, 볼부 선단에 절삭칩의 메움이 발생해 버려 가공 불가능한 상태에 빠지는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제를 해결하고자 치과용 세라믹 예비 소결체를 드라이 절삭해도 용착이 적고, 장수명을 유지해, 한편 표면 성질과 상태도 양호한 가공이 가능한 초경 볼 엔드밀을 제공하는 것에 있다.

본 발명자등은 연구의 결과, 치과용 세라믹 예비 소결체 재료를 절삭 가공할 때에 사용하는 볼 엔드밀에 대해서는, 볼부의 절삭칩 배출홈을 넓히고, 마멸이 적어지는 이득을 보았다. 게다가 절삭칩 배출홈을 넓게 하면, 공구 강성의 저하가 염려되지만, 치과용 세라믹 예비 소결체의 절삭 가공에 대해서는, 절삭 저항이 철계 재료의 경우와 비교해 낮은 것에 주목했다. 거기서, 본 발명자 등은 절삭칩 배출홈을 넓게 하는 한편, 치과용 세라믹 예비 소결체 재료에 대한 강성, 강도를 확보하는 형상, 치수 등으로 하는 것에 의해, 이상적인 치과용 세라믹 예비 소결체 가공용의 초경 볼 엔드밀을 얻을 수 있는 이득을 보았다. 이 결과에 의해, 청구항과 관련되는 본 발명에 대해서는, 초경 볼 엔드밀의 중심축을 포함해 볼부 첨단의 중심 부분에 있어서의 절삭날과 평행이 되는 평면상에, 볼부에 있어서의 경사면과 절삭칩 배출홈과의 교선을 투영 했을 때, 상기한 평면상에 투영된 교선은 볼록형 R곡선 또는 직선이며, 상기한 평면상에 투영된 상기한 교선의 볼부의 정점과 타단을 묶는 직선과 상기한 중심축과의 이루는 각도θ가 30°∼50°으로 되고 게다가 상기한 교선에 수직인 면에 있어, 상기한 경사면과 상기한 절삭칩 배출홈과의 이루는 각도α가 100°∼150°의 범위로 하고, 한편 상기한 수직 면에 있어 상기한 절삭칩 배출홈의 직선 부분의 상기한 수직인 면에 대한 직각 방향폭(β)이 상기한 볼부의 볼 반경의 0.5배∼5배로 한 초경 볼 엔드밀을 제공하는 것으로써 상기 과제를 해결했다.

즉, 투영면 상의 경사면과 절삭칩 배출홈과의 교선을 볼록형 R곡선 또는 직선으로 하고, 게다가 교선의 볼부의 정점과 타단을 묶는 직선과 중심축과의 이루는 각도 θ가 30°미만에서는, 강성이 너무 부족하고 50°초과에서는 절삭칩이 배출하기 어려워지므로, 교선의 볼부의 정점과 타단을 묶는 직선과 중심축과의 이루는 각도θ를 30°∼50°으로 했다. 특히, 교선에 수직인 면에 있어 경사면과 절삭칩 배출홈과의 이루는 각도α가 100°미만에서는, 경사면에 대해서 절삭칩 배출홈 하면이 깍아지른 듯이 솟아 있어 절삭칩이 이동하기 어려워져, 150°초과에서는, 절삭날 엣지 강도가 저하하므로, 경사면과 절삭칩 배출홈과의 이루는 각도α를 100°∼150°의 범위로 했다. 또한, 수직인 면에 대한 직각 방향폭 β가 볼 반경의 0.5배 미만에서는, 절삭칩 배출홈이 너무 작아져서 5배 초과에서는 전체 강도가 약해지므로, 절삭칩 배출홈의 직선 부분의 수직인 면에 대한 직각 방향폭 β를 볼부의 볼 반경의 0.5배∼5배로 했다.

이러한 구성에 의해, 절삭칩 배출홈을 넓혀 양호한 절삭칩의 배출성을 얻음과 동시에, 충분한 절삭날 강성을 가지는 것이 되어, 치과용 세라믹 예비소결체의 드라이 가공의 가공 성능이 향상된다. 게다가 청구항의 발명에 대해서는, 상기한 초경 볼 엔드밀의 절삭날부에, HFCVD에 의한 다이아몬드 증착막을 부가한 초경 볼 엔드밀로 했다. 이것에 의해, 세미 드라이 가공 능력이 향상되고, 또한, 드라이 가공도 가능한 볼 엔드밀인 것에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 지르코니아 세라믹의 900℃에서 예비 소결한 예비소결체의 절삭 가공에 적절한 강성을 확보하면서, 종래품에 비해서 볼부의 절삭칩 배출홈의 공간을 크게 하고, 또한, 내마모성 및 내손상성을 향상시키는 다이아몬드 증착 피막을 실시한 것에 의해, 종래 불가능하였던 볼 엔드밀에 의한 지르코니아 세라믹의 900℃에서 예비 소결한 예비소결체의 드라이 절삭이 가능하게 되고, 또한 절삭날에서의 손상이 적게되어 긴수명을 유지하는, 한편 표면 성질과 상태도 양호한 가공이 가능해졌다. 또한, 고속 가공이 가능하고, 한편 절삭 유제를 사용하지 않기 위해 코스트 다운이 꾀해져 대환경성도 향상하는 등의 효과를 상주한다.

[도 1] 본 발명품의 실시의 형태를 나타내는 2매 절삭날 초경 볼 엔드밀에서 (a)는 정면도, (b)는 측면 확대도.
[도 2] 도 1의 P 사시도이며, 볼 첨단부의 부분 확대도.
[도 3] 본 발명의 실시의 형태를 나타내는 초경 볼 엔드밀의 볼부 경사면과 절삭칩 배출홈과의 교선에 수직인 단면에서 만나며, 그림 2의 B-B간의 단면도.
[도 4] 종래품의 2매 칼날 초경 볼 엔드밀으로서, (a)는 정면도, (b)는 측면 확대도.

본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조해 설명한다. 그림 1은 본 발명의 실시의 형태를 나타내는 2매 칼날 초경 볼 엔드밀에서 (a)는 정면도, (b)는 측면 확대도, 그림 2는, 그림 1에 나타내는 초경 볼 엔드밀의 첨단 부분의 P 투시도이다. 그림 1, 2에 대해, 볼부(1)에 이어 외주날부(2)가 설치되고 막대 모양의 샹크부(3)이 설치되고 있다. 볼부(1), 외주날부(2)에는 절삭날이 설치되어 볼부 절삭날 엣지(5), 외주날부 절삭날 엣지(6)이 설치되고 있다. 절삭날이 설치된 축방향에는 부호 4로 가리키는 절삭날부가 형성되고 있다. 절삭날 엣지(5)를 형성하는 경사면(8)에 인접해 절삭칩 배출홈(7)이 설치되고 있다. 공구 지름(9)은 φ6이며, 볼부(1)의 볼 반경은 3 mm이다. 볼부에 있어서의 경사면(8)과 절삭칩 배출홈(7)과의 교선(10)은 볼록형 R곡선 또는 직선이며, 곡선 혹은 직선의 한쪽단은 볼부의 정점(볼부 첨단)(11)을 통하여, 이 점(11)과 타단(12)을 묶는 선과 당해 볼 엔드밀의 중심축(14)과의 이루는 각도θ가 30°∼50°의 범위로 하고 있다. 13은 외주날부 절삭날 엣지(6)의 외주 절삭날 경사면이며, 교선10의 타단(12)은 외주 절삭날 경사면(13)의 모서리에 이르고 있다. 그림 3은 본 발명의 실시의 형태를 나타내는 초경 볼 엔드밀의 볼부 경사면(8)과 절삭칩 배출홈(7)과의 교선(10)에 수직인 면에서 만나며, 그림 2에 대해 B-B선에 따르는 단면도이다. 볼부(1)에 있어서의 경사면(8)과 절삭칩 배출홈(7)과의 이루는 각도α를 100°∼150°, 절삭칩 배출홈(7)의 직선 부분의 수직인 면에 대한 직각 방향폭β을 볼 반경의 0.5배∼5배의 범위로 하고 있다.

또한, 본 발명의 실시의 형태와 관련되는 본 발명품의 초경 볼 엔드밀은, 모재에는, WC 94.4％, Co 5％, 그 외 0.6％의 초미립자 초경합금을 사용하고, 그림 1에 나타내는 절삭날부(4)의 범위에서 점으로써 가리키듯이, HFCVD에 의한 다이아몬드 증착막을 부가해 치과용 세라믹의 예비 소결체에 대한 내마모성을 향상시키고 있다. 한편, 비교하는 종래품의 초경 볼 엔드밀의 모재에는, WC 90％, Co 8.5％, 그 외 1.5％의 초미립자 초경합금을 사용했다. 덧붙여 종래품에 대해 잘삭날부의 표면에 증착을 실시하지 않았다.

[실시예]

전술한 실시의 형태에 나타낸 절삭칩 배출홈을 넓게 한 볼부의 절삭칩의 배출홈 형상 및 내마모성과 내손상성을 향상시키는 HFCVD 다이아몬드 증착 피막을 실시한 본 발명의 초경 볼 엔드밀과 종래품의 그림 4에 나타내는 다이아몬드를 증착하지 않은 초경 볼 엔드밀과 비교 테스트를 실시했다. 덧붙여 그림 4에는, 전술한 설명과 같은 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 지르코니아 세라믹의 900℃에서 예비 소결한 예비소결체를 절삭 속도 472 m/min(회전수 25, 000 min^-1), 테이블 전송 속도 3, 000 mm/min(f=0. 06mm/t), 축방향의 절삭 깊이 0.2 mm, 최고 피드 0.2 mm로 절삭 가공(전체 길이 162 mm, 전폭 12 mm, 절삭 길이 30 m)을 드라이 절삭과 절삭유를 사용한 습식 절삭에 의해 실시했다. 그 가공 결과를 표 1에 나타낸다. 본 발명품은, 공구의 절삭날에 거의 손상이 발생하는 일 없이 드라이 절삭에 의한 가공이 실현되는, 한편 매끄러워 광택이 있는 가공면을 얻을 수 있었다. 이것에 대해, 종래품은, 볼 엔드밀의 절삭날에 절삭칩의 메움이 발생해 가공 불능이 되었다. 가공면도 좋지 않아 문제가 있는 절삭면을 나타내었다.

1 볼부
5 볼부 절삭날(절삭날 엣지)
7 (볼부) 절삭칩 배출홈
8 (볼부) 절삭날 경사면
10 볼부의 절삭날 경사면과 절삭칩 배출홈과의 교선
11 볼부 정점(볼부 첨단)
12 외단
14 중심축
15 볼부 정점과 타단을 묶는 직선
α 볼부의 경사면과 절삭칩 배출홈과의 이루는 각도
β 볼부 절삭칩 배출홈의 직선 부분의 수직인 면에 대한 직각 방향폭
θ 평면상에 투영 된 교선의 볼부의 정점과 타단을 묶는 직선과 중심축과의 이루는 각도

Claims (1)

1. 초경 볼 엔드밀의 중심축을 포함해 볼부 첨단의 중심부분에 있어서의 절삭날과 평행이 되는 평면상에, 볼부에 있어서의 경사면과 절삭칩 배출홈과의 교선을 투영 했을 때, 상기한 평면상에 투영된 교선은 볼록형 R곡선 또는 직선이며, 상기한 평면상에 투영된 상기한 교선의 볼부의 정점과 타단을 묶는 직선과 상기한 중심축과의 이루는 각도θ가 30°∼50°으로 하며, 게다가 상기한 교선에 수직인 면에 있어, 상기한 경사면과 상기한 절삭칩 배출홈과의 이루는 각도α가 100°∼150°의 범위로 하는, 한편 상기한 수직인 면에 있어 상기한 절삭칩 배출홈의 직선 부분의 상기한 수직인 면에 대한 직각 방향폭 β가 상기한 볼부의 볼 반경의 0.5배∼5배인 것을 특징으로 하고, 상기한 초경 볼 엔드밀의 절삭날부에, HFCVD에 의한 다이아몬드 증착막을 부가한 것을 특징으로 하는 다이아몬드 증착된 초경 볼 엔드밀.

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