KR20160078975A - 회전 절삭 공구에 의한 피가공재 표면의 가공 방법 - Google Patents

회전 절삭 공구에 의한 피가공재 표면의 가공 방법 Download PDF

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Abstract

엔드밀(10)은 대경 생크(11)의 단부에 연결부(12)를 거쳐 동축 형상으로 소경의 보디(13)를 설치하고 있고, 보디(13)의 외주의 둘레 방향의 등간격 떨어진 2개소에 회전축 방향으로 연장된 한쌍의 컷팅날(14, 15)을 설치하고 있다. 컷팅날(14, 15)은 회전축 방향으로 동일 피치 P(동일한 길이)의 분할날(14a, 15a)이 복수 연속하여 형성되어 있다. 분할날(14a, 15a)의 날끝은, 날끝 원호 직경 R로 직경 방향으로 부풀어오른 원호형으로 되어 있다. 분할날(14a) 및 분할날(15a)은 회전축 방향으로 반피치씩 어긋나게 배치되어 있다.

Description

회전 절삭 공구에 의한 피가공재 표면의 가공 방법{PROCESSING METHOD FOR SURFACE OF WORKPIECE USING ROTATING CUTTING TOOL}
본 발명은, 목재, 목질재, 수지, 금속 등을 이용한 가구 부재, 조명 기구 등을 제조할 때에, 프레이즈(fraise) 가공, 라우터(router) 가공 등에 이용되는 소경의(small-diameter) 프레이즈, 엔드밀(end mill) 등의 회전 절삭 공구에 의한 피가공재의 표면에 장식 모양을 형성하기 위한 피가공재 표면의 가공 방법에 관한 것이다.
프레이즈, 엔드밀 등의 회전 절삭 공구에 의한 피가공재의 표면 절삭 가공에 있어서는, 컷팅날 사이의 경계에 있어서의 고저차 등에 의해, 피가공재의 절삭면에 나이프 마크(knife mark)라고 불리는 날자국이 발생하고, 그 때문에 가공면의 품질을 열화시키고 있었다. 그 때문에, 종래는, 피가공재의 표면 절삭 가공에 있어서는, 오로지 방해가 되는 나이프 마크를 억제하기 위한 대책이 취해져 왔다. 이에 대하여, 특허 문헌 1에 나타내는 바와 같이, 이러한 나이프 마크를 적극적으로 활용하고자 하는 피가공재 표면의 가식(decoration) 방법이 제안되어 있다. 이 가식 방법은, 외주에 컷팅날을 형성한 회전 절삭 공구를 이용해 피가공재의 표면을 회전 절삭하고, 폭이 5㎜ 이상 150㎜ 이하의 나이프 마크를 발생시킴으로써 피가공재 표면을 장식하고자 하고 있다.
상기 종래예에 있어서는, 실시예 1로서, 도 31a, 31b, 32에 나타내는 바와같이, 날직경 D=125㎜, 날수(number of cutting edge)=2의 포동(cutter block)을 이용하여, 회전수 N=2000rpm, 이송 속도 F=40m/min.으로 절삭을 행한 결과, 회전축 방향으로 늘어서는 장방형의 요철 형상인 나이프 마크가 형성되어 있다. 이 나이프 마크는 폭 Wa=10㎜, 깊이 d=0.200㎜로서, 폭에 대한 깊이의 비(d/Wa)가 0.020으로 되어 있다. 또한, 실시예 3으로서, 날직경 D=150㎜, 날수=2의 회전 절삭 공구를 이용하여, 회전수 N=1000rpm, 이송 속도 F=30m/min. 으로 절삭이 행해지고 있고, 나이프 마크의 폭 Wb=9.5㎜, 깊이 d=0.150㎜로서, 비(d/Wb)가 0.016이었다. 이와 같이, 상기 가식 방법에 의하면, 회전 절삭 공구의 날직경이 125㎜, 150㎜로 매우 커지고 있어, 그 나이프 마크 폭 W(㎜)와 깊이 d(㎜)의 비(d/W)에 대해서도 0.016~0.020와 같은 작은 값이었다. 이와 같이 비(d/W)가 작기 때문에, 나이프 마크에 의한 표면의 요철의 차이가 충분하지 않아, 나이프 마크가 장식 모양으로서 미관을 불러 일으키는데는 불충분했다.
(특허 문헌 1) 일본공개특허공보 평10-052998호
본 발명은, 이러한 문제를 해결하고자 하는 것으로, 회전 절삭 공구를 이용해 피가공재의 표면에 미관을 불러 일으키는 장식 모양을 형성할 수 있는 회전 절삭 공구에 의한 피가공재 표면의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 구성상의 특징은, 보디의 외주에 회전축 방향으로 연장된 컷팅날을 둘레방향의 복수 개소에 설치하여 이루어지는 회전 절삭 공구를 이용해 피가공재의 표면을 회전 절삭함으로써 절삭 모양을 형성하는 가공 방법으로서, 컷팅날이 회전축 방향으로 동일한 피치로 분할한 복수의 분할날로 구성되어 있고, 분할날에 의해 피가공재의 표면에 형성되는 나이프 마크의 폭 W에 대한 깊이 d의 비(d/W)를 3/100 이상으로 한 것에 있다. 또한, 나이프 마크의 폭 W에 대한 깊이 d의 비(d/W)에 대해서는, 3/100 이상이면 좋지만, 바람직하게는 5/100 이상이다.
상기와 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 피가공재의 표면에 형성되는 나이프 마크의 폭 W에 대한 깊이 d의 비(d/W)를 3/100 이상으로 함으로써, 나이프 마크에 의한 피가공재 표면의 요철의 차이를 충분히 인식할 수 있게 되었다. 그 때문에, 피가공재 표면에 규칙적으로 형성되는 나이프 마크가 장식 모양으로서 충분히 미관을 불러 일으키게 되었다. 그 결과, 본 발명에 있어서는, 회전 절삭 공구에 의한 피가공재의 표면 절삭 가공에 있어서, 충분한 미관을 나타내는 장식으로서 가치가 높은 가공을 행할 수 있다. 또한, 피가공재 표면에 형성된 충분한 요철을 가지는 나이프 마크에 의해, 피가공재 표면에 있어서 양호한 미끄럼방지 기능을 얻을 수 있다. 또한, 조명 기구의 표면에 절삭 가공을 행함으로써, 광(光)이 나이프 마크의 요철 부분을 확산하기 때문에, 피가공재 표면을 다른 부분보다 밝게 할 수 있어, 조명 기구의 디자인성을 높일 수 있다. 또한, 금속의 피가공재 표면에 있어서는, 나이프 마크의 장식성에 더하여 오일 저장의 기능도 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 특징은, 보디의 외주에 축심 방향으로 경사져 연장된 경사 컷팅날, 또는 축심 방향으로 만곡해 연장된 만곡 컷팅날을 둘레방향의 복수 개소에 설치하여 이루어지는 회전 절삭 공구를 이용해 피가공재의 표면을 회전 절삭함으로써 절삭 모양을 형성하는 가공 방법으로서, 경사 컷팅날이 경사에 따라서, 또는 만곡 컷팅날이 만곡을 따라서 동일한 피치로 분할된 복수의 분할날로 구성되어 있고, 분할날에 의해 피가공재의 표면에 형성되는 나이프 마크의 폭 W에 대한 깊이 d의 비(d/W)를 3/100 이상으로 한 것에 있다.
다른 특징에 있어서는, 상기 발명의 작용 효과에 더하여, 경사 컷팅날이나 만곡 컷팅날로 함으로써, 피삭재의 모퉁이 등에 경사면이나 만곡면의 절삭 모양을 형성할 수 있어, 평면 절삭 모양과는 다른 참신한 미관을 가져올 수 있다. 또한, 분할날의 직경이 연속적으로 변화해 감으로써, 절삭 모양도 연속하여 변화한다고 하는 참신한 장식 효과도 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 서로 회전 방향에 있어서 인접하는 위치에 있는 컷팅날에 대하여, 각 분할날을 서로 회전축 방향으로 어긋나게(shifted) 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 인접하는 위치에 있는 컷팅날에 피치의 어긋남을 형성함으로써, 피치의 어긋남의 정도에 따라서 나이프 마크의 배열에 다양한 변화를 갖게할 수 있어, 장식 모양의 미관을 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 분할날의 날끝을 볼록 또는 오목 원호 형상으로 하고, 컷팅날의 날직경(D)에 대한 날끝 원호 직경(R)의 비(R/D)를 0.2∼5로 할 수 있다. 이에 따라, 분할날의 날끝 원호 직경(R)의 크기에 따라서 나이프 마크의 배열에 다양한 변화를 갖게할 수 있어, 장식 모양의 미관을 더욱 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 분할날을 삼각형 산형으로 할 수 있다. 이와 같이, 분할날을 삼각형 산형으로 함으로써, 곡선 형상의 분할날에 비해 예각적인 나이프 마크로 할 수 있어, 장식 모양에 곡선 형상인 것과는 다른 미관을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 컷팅날의 날직경(D)을 20㎜ 이하로 할 수 있다. 이와 같이, 컷팅날의 날직경을 20㎜ 이하의 소경으로 함으로써, 비(d/W)를 실질적으로 크게하기 쉬워져, 요철의 차이가 큰 명확한 장식 모양을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 회전 절삭 공구에 의해서 피가공재의 표면에 형성되는 나이프 마크의 폭(W)에 대한 깊이(d)의 비(d/W)를 3/100 이상으로 함으로써, 나이프 마크에 의한 피가공재 표면의 요철의 차이를 충분히 인식할 수 있게 되어, 피가공재 표면에 규칙적으로 혹은 연속해 변화하도록 형성되는 나이프 마크가 장식 모양으로서 충분히 미관을 불러 일으키게 되었다. 그 결과, 본 발명에 있어서는, 피가공재의 표면 절삭 가공에 의해, 충분한 미관을 나타내는 장식으로서 가치가 높은 가공을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 엔드밀을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 2a는 동(同) 엔드밀의 보디 부분을 확대하여 나타내는 확대 정면도이다.
도 2b는 동 엔드밀의 보디 부분을 확대하여 나타내는 확대 측면도이다.
도 3a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 1을 나타내는 평면도이다.
도 3b는 가공예 1을 나타내는 사시도이다.
도 4a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 2를 나타내는 평면도이다.
도 4b는 가공예 2를 나타내는 사시도이다.
도 5a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 3을 나타내는 평면도이다.
도 5b는 가공예 3을 나타내는 사시도이다.
도 6a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 4를 나타내는 평면도이다.
도 6b는 가공예 4를 나타내는 사시도이다.
도 7a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 5를 나타내는 평면도이다.
도 7b는 가공예 5를 나타내는 사시도이다.
도 8a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 6을 나타내는 평면도이다.
도 8b는 가공예 6을 나타내는 사시도이다.
도 9a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 7을 나타내는 평면도이다.
도 9b는 가공예 7을 나타내는 사시도이다.
도 10a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 8을 나타내는 평면도이다.
도 10b는 가공예 8을 나타내는 사시도이다.
도 11a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 9를 나타내는 평면도이다.
도 11b는 가공예 9를 나타내는 사시도이다.
도 12a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 10을 나타내는 평면도이다.
도 12b는 가공예 10을 나타내는 사시도이다.
도 13a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 11을 나타내는 평면도이다.
도 13b는 가공예 11을 나타내는 사시도이다.
도 14a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 12를 나타내는 평면도이다.
도 14b는 가공예 12를 나타내는 사시도이다.
도 15는 실시예 2에 따른 엔드밀의 보디 부분을 확대하여 나타내는 확대 정면도이다.
도 16a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 13을 나타내는 평면도이다.
도 16b는 가공예 13을 나타내는 사시도이다.
도 17은 실시예 3에 따른 엔드밀의 보디 부분을 확대하여 나타내는 확대 정면도이다.
도 18a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 14를 나타내는 평면도이다.
도 18b는 가공예 14를 나타내는 사시도이다.
도 19a는 실시예 4에 따른 엔드밀을 이용한 가공예 15를 나타내는 평면도이다.
도 19b는 동 엔드밀을 이용한 가공예 15를 나타내는 사시도이다.
도 20a는 실시예 4에 따른 엔드밀을 이용한 가공예 16을 나타내는 평면도이다.
도 20b는 가공예 16을 나타내는 사시도이다.
도 21a는 실시예 5에 따른 엔드밀을 이용한 가공예 17을 나타내는 평면도이다.
도 21b는 가공예 17을 나타내는 사시도이다.
도 22는 실시예 6에 따른 엔드밀의 보디 부분을 확대하여 나타내는 확대 정면도이다.
도 23a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 18을 나타내는 평면도이다.
도 23b는 가공예 18을 나타내는 사시도이다.
도 24는 실시예 7에 따른 엔드밀을 나타내는 정면도이다.
도 25는 동 엔드밀의 보디 선단측을 확대하여 나타내는 확대 정면도이다.
도 26a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 19를 나타내는 평면도이다.
도 26b는 가공예 19를 나타내는 사시도이다.
도 27은 실시예 8에 따른 엔드밀의 보디 선단측을 확대하여 나타내는 확대 정면도이다.
도 28a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 20을 나타내는 평면도이다.
도 28b는 가공예 20을 나타내는 사시도이다.
도 29는 실시예 9에 따른 엔드밀의 보디 선단측을 확대하여 나타내는 확대 정면도이다.
도 30a는 동 엔드밀을 이용한 가공예 21을 나타내는 평면도이다.
도 30b는 가공예 21을 나타내는 사시도이다.
도 31a는 종래예인 포동을 나타내는 정면도이다.
도 31b는 동 포동을 나타내는 우측면도이다.
도 32는 동 포동을 이용한 가공예를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 이용해 설명한다. 도 1은 실시예 1에 따른 회전 절삭용 엔드밀(이하, 엔드밀이라고 표기한다)(10)을 정면도에 의해 나타내고, 도 2a, 2b는 엔드밀(10)의 보디(13)를 확대 정면도 및 확대 측면도에 의해 나타낸 것이다. 엔드밀(10)은, 대경의 생크(shank;11)의 단부에 연결부(12)를 거쳐 동축상에 소경의 보디(13)를 설치하고 있고, 보디(13)의 외주의 둘레방향의 등간격으로 떨어진 2개소에 회전축 방향으로 연장된 한쌍의 컷팅날(14, 15)을 설치하고 있다. 즉, 이 엔드밀(10)의 날수(Z)는 2이다. 컷팅날(14, 15)은 회전축 방향으로 동일 피치(P)(동일 길이)의 분할날(14a, 15a)이 복수 연속해 형성되어 있다. 분할날(14a, 15a)의 날끝은, 날끝 원호 직경(R)에서 바깥방향으로 부풀어 오른 원호형으로 되어 있다. 또한, 분할날(14a)과 분할날(15a)은 회전축 방향으로 반피치씩 어긋나게 배치되어 있다. 엔드밀(10)의 날직경(D)은, 컷팅날(14, 15)의 가장 외주의 날끝으로부터 보디(13)의 축심까지의 길이의 2배이다.
엔드밀(10)(날수 Z=2)에 대해서는, 날직경(D), 날끝 원호 직경(R), 피치(P), 회전수(N) 및 피가공재의 이송 속도(F)를 변화시킴으로써, 피가공재 표면에 형성되는 절삭 모양이 다양하게 변화한다. 이하에, 3차원 CAD를 이용한 시뮬레이션에 의해, 엔드밀(10)에 의한 나이프 마크 형성의 가공예 1~12에 대하여 설명하고, 아울러 나이프 마크의 폭 W와 깊이 d를 산출하여, 비(d/W)를 산출했다. 각 가공예에 대한 날직경 D, 날수 Z, 날끝 원호 직경 R, 피치 P, 회전수 N, 이송 속도 F, F/N, 나이프 마크폭 W, 깊이 d, 및 비(d/W)를 하기 표 1에 나타낸다. 또한, 각 가공예에 있어서는, 날끝 전체가 피가공재에 절입되도록 되어 있다.
Figure pct00001
가공예 1은, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=2㎜, R/D=0.5, 피치 P=1.25㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3.75m/min., F/N=1.25㎜이다. 가공예 1의 절삭 모양은, 도 3a, 3b에 도시하는 바와 같이 가공 방향에 대하여 45°경사진 정방형의 격자 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭 W가 1.250㎜, 깊이 d가 0.100㎜, 비(d/W)가 0.080로 되었다.
가공예 2는, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=2㎜, R/D=0.5, 피치 P=0.5㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=1.5m/min., F/N=0.5㎜이다. 가공예 2의 절삭 모양은, 가공예 1에 대해서 피치 P와 이송 속도 F를 작게 함으로써, 도 4a, 4b에 도시하는 바와 같이, 가공예 1에 비해 매우 미소한 정방형의 격자 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭 W가 0.500㎜, 깊이 d가 0.016㎜, 비(d/W)가 0.031로 되었다.
가공예 3은, 날직경 D=10㎜, 날끝 원호 직경 R=5㎜, R/D=0.5, 피치 P=2.8㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=8.4m/min., F/N=2.8㎜이다. 가공예 3의 절삭 모양은, 가공예 1에 대하여 날직경(D)과 날끝 원호 직경(R)을 2.5배, 피치(P)를 2.2배, 이송 속도 F를 2.2배로 크게 함으로써, 도 5a, 5b에 도시하는 바와 같이 가공 방향에 대하여 45° 경사진 가공예 1에 비해 매우 큰 정방형의 격자 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭 W가 2.800㎜, 깊이 d가 0.200㎜, 비(d/W)가 0.071로 되었다.
가공예 4는, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=2㎜, R/D=0.5, 피치 P=1.25㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=2.166m/min., F/N=0.722㎜이다. 가공예 4의 절삭 모양은, 이송 속도(F)를 가공예 1의 0.6배 정도로 작게 함으로써, 도 6a, 6b에 도시하는 바와 같이, 작은 정육각형을 가공 방향으로 연속해 배열한 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭(W)이 0.722㎜, 깊이(d)가 0.044㎜, 비(d/W)가 0.061로 되었다.
가공예 5는, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=2㎜, R/D=0.5, 피치 P=1.25㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=6.48m/min., F/N=2.16㎜이다. 가공예 5의 절삭 모양은, 이송 속도 F를 가공예 1의 1.7배 정도로 크게 함으로써, 도 7a, 도 7b에 도시하는 바와 같이, 큰 정육각형이 교호로(alternately) 배열된 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭(W)이 1.442㎜, 깊이(d)가 0.134㎜, 비(d/W)가 0.093으로 되었다.
가공예 6은, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=2㎜, R/D=0.5, 피치 P=1.25㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3m/min., F/N=1㎜이다. 가공예 6의 절삭 모양은, 이송 속도 F를 가공예 1의 0.8배로 작게 함으로써, 도 8a, 8b에 도시하는 바와 같이, 가공예 1의 정방형을 조금 무너뜨린 격자 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭 W가 1.000㎜, 깊이 d가 0.067㎜, 비(d/W)가 0.067로 되었다.
가공예 7은, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=5㎜, R/D=1.25, 피치 P=1.25㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3.75m/min., F/N=1.25㎜이다. 가공예 7의 절삭 모양은, 날끝 원호 직경(R)을 가공예 1의 2.5배로 크게 함으로써, 도 9a, 9b에 도시하는 바와 같이, 가공 방향으로 짧은 육각형을 교호로 배열한 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭(W)이 0.874㎜, 깊이(d)가 0.048㎜, 비(d/W)가 0.055로 되었다.
가공예 8은, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=1.5㎜, R/D=0.375, 피치 P=1.25㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3.75m/min., F/N=1.25㎜이다. 가공예 8의 절삭 모양은, 날끝 원호 직경(R)을 가공예 1의 0.75배로 작게 함으로써, 도 10a, 10b에 도시하는 바와 같이, 가공예 1의 정방형을 조금 무너뜨린 마름모꼴을 가공 방향으로 연속해 배열한 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭 W가 1.250㎜, 깊이 d가 0.102㎜, 비(d/W)가 0.082로 되었다.
가공예 9는, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=1.5㎜, R/D=0.375, 피치 P=2㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3.75m/min., F/N=1.25㎜이다. 가공예 9의 절삭 모양은, 가공예 1에 대해서 날끝 원호 직경 R을 0.75배로 작게 하고, 피치 P를 1.6배로 크게 함으로써, 도 11a, 11b에 도시하는 바와 같이, 육각형을 가공 방향으로 연속해 배열한 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭(W)이 1.250㎜, 깊이(d)가 0.145㎜, 비(d/W)가 0.116으로 되었다.
가공예 10은, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=0.8㎜, R/D=0.2, 피치 P=0.7㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=2.1m/min., F/N=0.7㎜이다. 가공예 10의 절삭 모양은, 가공예 1에 대해서 날끝 원호 직경 R을 0.4배로 작게 하고, 피치 P를 0.56배로 작게 함으로써, 도 12a, 12b에 도시하는 바와 같이, 가공 방향으로 긴 미소한 육각형을 교호로 배열한 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭(W)이 0.700㎜, 깊이(d)가 0.038㎜, 비(d/W)가 0.054로 되었다.
가공예 11은, 날직경 D=4㎜, 날끝 원호 직경 R=20㎜, R/D=5, 피치 P=3㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=6m/min., F/N=2㎜이다. 가공예 11의 절삭 모양은, 가공예 1에 대해서 날끝 원호 직경 R을 10배로 크게 하고, 피치 P를 2.4배로 크게 함으로써, 도 13a, 13b에 도시하는 바와 같이, 가공 방향으로 짧은 육각형을 교호로 배열한 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭(W)이 1.222㎜, 깊이(d)가 0.096㎜, 비(d/W)가 0.079로 되었다.
가공예 12는, 날직경 D=20㎜, 날끝 원호 직경 R=4㎜, R/D=0.2, 피치 P=3㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=9m/min., F/N=3㎜이다. 가공예 12의 절삭 모양은, 가공예 1에 대해서 날직경(D)을 5배, 날끝 원호 직경(R)을 2배, 피치(P)를 2.4배로 크게 함으로써, 도 14a, 14b에 도시하는 바와 같이, 가공 방향으로 긴 큰 육각형을 교호로 배열한 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭(W)이 3.000㎜, 깊이(d)가 0.139㎜, 비(d/W)가 0.046으로 되었다.
다음에, 실시예 2에 대하여 도면을 이용해 설명한다. 도 15는, 실시예 2에 따른 엔드밀(16)의 보디(17)를 확대 정면도에 의해 나타낸 것이다. 보디(17)는, 외주의 둘레방향의 180° 떨어진 2개소에 회전축 방향으로 연장된 한쌍의 컷팅날(18, 19)을 설치하고 있다. 컷팅날(18, 19)은, 회전축 방향으로 동일 피치 P(동일 길이)의 분할날(18a, 19a)이 복수 연속해 형성되어 있다. 분할날(18a, 19a)의 날끝은, 날끝 원호 직경 R로 직경 방향으로 오목한 원호형으로 되어 있다. 또한, 분할날(18a)과 분할날(19a)은 회전축 방향으로 반피치씩 어긋나게 배치되어 있다. 이하에, 실시예 1과 동일하게 엔드밀(16)에 의한 가공예 13에 대하여 설명한다. 가공예 13의 데이터에 대해서는 상기 표 1에 나타낸다.
가공예 13은, 날직경 D=4㎜, 날수 Z=2, 날끝 원호 직경 R=역 2㎜(오목 형상), R/D=0.5, 피치 P=1.25m, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3.75m/min., F/N=1.25㎜이다. 가공예 13의 절삭 모양은, 날끝을 가공예 1과 반대의 오목형상으로 함으로써, 도 16a, 16b에 도시하는 바와 같이 가공예 1의 정방형의 배열에 가공 방향으로 줄무늬를 더한 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭 W가 1.250㎜, 깊이 d가 0.100㎜, 비(d/W)가 0.080으로 되었다.
다음에, 실시예 3에 대하여 도면을 이용해 설명한다. 도 17은, 실시예 3에 따른 엔드밀(20)의 보디(21)를 확대 정면도에 의해 나타낸 것이다. 보디(21)는, 외주의 둘레방향의 180° 떨어진 2개소에 회전축 방향으로 연장된 한쌍의 컷팅날(22, 23)을 형성하고 있다. 컷팅날(22, 23)은 회전축 방향으로 동일 피치 P(동일 길이)의 분할날(22a, 23a)이 복수 연속해 형성되어 있다. 분할날(22a, 23a)의 날끝은, 꼭지각이 120°인 이등변 삼각형으로 돌출된 산형으로 되어 있다. 또한, 분할날(22a)과 분할날(23a)은 회전축 방향으로 반피치씩 어긋나게 배치되어 있다. 이하에, 실시예 1과 동일하게 엔드밀(20)에 의한 가공예 14에 대하여 설명한다. 가공예 14의 데이터에 대해서는 상기 표 1에 나타낸다.
가공예 14는, 날직경 D=4㎜, 날수 Z=2, 날끝 각도 V=120°(V 형상), 피치 P=1.25m, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3.75m/min., F/N=1.25㎜이다. 가공예 14의 절삭 모양은, 날끝을 산형으로 함으로써, 도 18a, 18b에 도시하는 바와 같이, 가공 방향으로 긴 육각형이 연속해서 배치되고 또한 가공 방향으로 연장된 줄무늬로 분단된 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭(W)이 1.250㎜, 깊이(d)가 0.234㎜, 비(d/W)가 0.187로 되었다.
다음에, 실시예 4에 대하여 이용해 설명한다. 실시예 4에 따른 엔드밀은, 실시예 1과 달리, 컷팅날을 보디의 둘레방향의 120°떨어진 3개소, 혹은 둘레방향의 90° 떨어진 4개소에 설치하도록 한 것이다. 컷팅날이 3개소인 경우는, 각 컷팅날의 분할날은 회전축 방향으로 1/3 피치씩 어긋나게 배치되고, 컷팅날이 4개소인 경우는, 각 컷팅날의 분할날은 회전축 방향으로 1/4 피치씩 어긋나게 배치되어 있다. 이하에, 실시예 1과 동일하게 엔드밀에 의한 가공예 15, 16에 대하여 설명한다. 가공예 15, 16의 데이터에 대해서는 상기 표 1에 나타낸다.
가공예 15는, 날직경 D=6㎜, 날수 Z=3, 날끝 원호 직경 R=3㎜, R/D=0.5, 피치 P=2.1㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=6.3m/min., F/N=2.1㎜이다. 가공예 15의 절삭 모양은, 컷팅날을 3개소로 하고, 날끝을 바깥방향으로 부풀어 오른 원호형으로 함으로써, 도 19a, 19b에 도시하는 바와 같이, 가공 방향에 대해서 비스듬히 기울어진 세로로 긴 육각형이 격자 형상으로 배열되어 있다. 나이프 마크의 폭 W가 1.633㎜, 깊이 d가 0.116㎜, 비(d/W)가 0.071로 되었다.
가공예 16은, 날직경 D=6㎜, 날수 Z=4, 날끝 원호 직경 R=3㎜, R/D=0.5, 피치 P=2㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=6m/min., F/N=2㎜이다. 가공예 16의 절삭 모양은, 컷팅날을 4개소로 하고, 날끝을 바깥방향으로 부풀어 오른 원호형으로 함으로써, 도 20a, 20b에 도시하는 바와 같이, 가공 방향에 대해서 비스듬히 기울어진 세로로 긴 장방형이 배열되어 있다. 나이프 마크의 폭 W가 1.500㎜, 깊이 d가 0.106㎜, 비(d/W)가 0.071로 되었다.
다음에, 실시예 5에 대하여 이용해 설명한다. 실시예 5에 있어서는, 실시예 1의 가공예 1에 따른 엔드밀(10)이 이용되는데, 피가공재에 대한 컷팅날(14, 15)의 절입(cut depth)을 상기 가공예 1∼16과 달리, 분할날(14a, 15a)의 외방측의 일부(0.02㎜)로 한 것이다. 실시예 5의 가공예 17에 대하여 도 21a, 21b에 도시한다. 가공예 17에 의하면, 절입량을 0.02㎜로 함으로써, 절삭 모양은 서로 분리된 작은 원형의 홈으로서 가공예 1의 정방형의 꼭짓점에 상당하는 위치에 배치된 것이 된다. 절입량을 변화시킴으로써, 원형 홈의 직경을 바꿀 수 있다.
다음에, 실시예 6에 대하여 도면을 이용해 설명한다. 도 22는, 실시예 6에 따른 엔드밀(25)의 보디(26)의 선단측을 확대 정면도에 의해 나타낸 것이다. 보디(26)는, 외주의 둘레방향의 180° 떨어진 2개소에 회전축 방향으로 연장된 한쌍의 컷팅날(27, 28)을 설치하고 있다. 컷팅날(27, 28)은, 회전축 방향으로 동일 피치 P(동일 길이)이고 또한 오목부(27b, 28b)와 거리를 두고 분할날(27a, 28a)이 복수 형성되어 있다. 분할날(27a, 28a)의 날끝은, 회전축 방향으로 평행한 평날(flat blade)로 되어 있다. 또한, 분할날(27a)과 분할날(28a)은 회전축 방향으로 반피치씩 어긋나게 배치되어 있다. 이하에, 실시예 1과 동일하게 엔드밀(25)에 의한 가공예 18에 대하여 설명한다. 가공예 18의 데이터에 대해서는 상기 표 1에 나타낸다.
가공예 18은, 날직경 D=4㎜, 날수 Z=2, 피치 P=2㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3m/min., F/N=1㎜이다. 가공예 18의 절삭 모양은, 날끝을 평탄면으로 함으로써, 도 23a, 23b에 도시하는 바와 같이, 가공 방향으로 거의 정방형이 연속해서 배치된 형상으로 되어 있다. 나이프 마크의 폭(W)이 1.000㎜, 깊이(d)가 0.064㎜, 비(d/W)가 0.064로 되었다.
다음에, 실시예 7에 대하여 도면을 이용해 설명한다. 도 24, 25는, 실시예 7에 따른 엔드밀(30)을 정면도에 의해 나타내고, 보디(31)의 선단측을 확대 정면도에 의해 나타낸 것이다. 실시예 7에서는, 상기 실시예 1∼6과 달리, 보디(31)의 컷팅날이 형성되는 선단측이 축방향에 대해서 대략 45°로 절결(cut-away)된 경사면으로 되어 있다. 컷팅날(32, 33)은, 외주의 둘레방향의 180° 떨어진 2개소에 설치되어 있다. 컷팅날(32, 33)은, 경사에 따라서 동일 피치 P(동일 길이)의 분할날(32a, 33a)이 복수 연속해 형성되어 있다. 분할날(32a, 33a)의 날끝은, 날끝 원호 직경 R로 바깥쪽으로 부풀어 오른 원호형으로 되어 있다. 또한, 분할날(18a)과 분할날(19a)은 경사 방향으로 반피치씩 어긋나게 배치되어 있다. 컷팅날(32, 33)을 경사 형상의 배치로 함으로써, 엔드밀(30)의 1회전당 분할날(32a, 33a)이 절삭하는 위치의 외경이, 선단측으로 감에 따라서 작아진다. 이하에, 실시예 7의 엔드밀(30)에 의한 가공예 19에 대하여 설명한다. 가공예 19에 대한 날직경 D, 날수 Z, 날끝 원호 직경 R, 피치 P, 회전수 N, 이송 속도 F, F/N, 나이프 마크 폭 W, 깊이 d, 및 비(d/W)를 하기 표 2에 나타낸다. 또한, 가공예 19에 있어서는, 날끝 전체가 피가공재에 절입되도록 되어 있다.
Figure pct00002
가공예 19는, 최소 날직경 D=2㎜, 날수 Z=2, 날끝 원호 직경 R=2㎜, R/D=1, 피치 P=1.25㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3.75m/min., F/N=1.25㎜이다. 가공예 19의 절삭 모양은, 컷팅날(32, 33)을 경사 형상의 배치로 함으로써, 도 26a, 26b에 도시하는 바와 같이, 피삭재의 모퉁이 등에 경사면의 절삭 모양을 형성할 수 있어, 평면 절삭 모양과는 상이한 참신한 미관을 가져올 수 있다. 또한, 분할날(32a, 33a)의 직경이 연속적으로 변화해 감으로써, 컷팅날 생크측에서 가공 방향으로 긴 육각 형상이지만, 서서히 세로 방향으로 길어져, 컷팅날 선단측에서는 거의 미름모꼴 형상으로 되어, 절삭 모양이 연속해 변화한다고 하는 참신한 장식 효과도 얻을 수 있다. 나이프 마크의 폭이 1.250㎜, 깊이 d가 0.052㎜, 비(d/W)가 0.042로 되었다.
다음에, 실시예 8에 대하여 도면을 이용해 설명한다. 도 27은, 실시예 8에 따른 엔드밀(35)의 보디(36)의 선단측을 부분 확대 정면도에 의해 나타낸 것이다. 실시예 8에서는, 상기 실시예 7과 달리, 보디(36)의 컷팅날이 형성되는 선단측이 1/4 원형상으로 절결된 원호면으로 되어 있다. 컷팅날(37, 38)은, 보디(36) 외주의 둘레방향의 180° 떨어진 2개소에 설치되어 있다. 컷팅날(37, 38)은, 원호 방향으로 동일 피치 P(동일 길이)의 분할날(37a, 38a)이 복수 연속해 형성되어 있다. 분할날(37a, 38a)의 날끝은, 날끝 원호 직경 R로 바깥쪽으로 부풀어 오른 원호형으로 되어 있다. 또한, 분할날(37a)과 분할날(38a)은 경사 방향으로 반피치씩 어긋나게 배치되어 있다. 컷팅날(37, 38)을 원호상의 배치로 함으로써, 엔드밀(35)의 1회전당의 분할날(37a, 38a)이 절삭하는 위치의 날직경이, 선단측으로 감에 따라서 작아진다. 이하에, 실시예 8의 엔드밀(35)에 의한 가공예 20에 대하여 설명한다. 가공예 20의 데이터에 대해서는 상기 표 2에 나타낸다.
가공예 20은, 최소 날직경 D=4㎜, 날수 Z=2, 날끝 원호 직경 R=2㎜, R/D=0.5, 피치 P=1.3㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3.75m/min., F/N=1.25㎜이다. 가공예 20의 절삭 모양은, 컷팅날(37, 38)을 원호상의 배치로 함으로써, 도 28a, 28b에 도시하는 바와 같이, 피삭재의 모퉁이 등에 경사면의 1/4 원호형상으로 부풀어 오른 절삭 모양을 형성할 수 있어, 평면 절삭 모양과는 상이한 참신한 미관을 가져올 수 있다. 또한, 분할날(32a, 33a)의 직경이 연속적으로 변화해 감으로써, 컷팅날 생크측에서 가공 방향으로 긴 장방 형상(rectangle)이지만, 서서히 육각형으로 되어, 컷팅날 선단측에서는 거의 마름모꼴 형상으로 되어, 절삭 모양이 연속해 변화한다고 하는 참신한 장식 효과도 얻을 수 있다. 나이프 마크의 폭이 1.250㎜, 깊이 d가 0.088㎜, 비(d/W)가 0.070으로 되었다.
다음에, 실시예 9에 대하여 도면을 이용해 설명한다. 도 29는, 실시예 9에 따른 엔드밀(40)의 보디(41)의 선단측을 부분 확대 정면도에 의해 나타낸 것이다. 실시예 9에서는, 보디(41)의 컷팅날이 형성되는 선단측은, 선단을 향함에 따라서 컷팅날이 축심을 향해 다시 밖으로 향하는 원호 형상으로 절결된 원호면으로 되어 있다. 컷팅날(42, 43)은, 보디(41) 외주의 둘레방향의 180° 떨어진 2개소에 설치되어 있다. 컷팅날(42, 43)은, 원호 방향으로 동일 피치 P(동일 길이)의 분할날(42a, 43a)이 복수 연속해 형성되어 있다. 분할날(42a, 43a)의 날끝은, 날끝 원호 직경 R로 바깥쪽으로 부풀어 오른 원호형으로 되어 있다. 또한, 분할날(42a)과 분할날(43a)은 경사 방향으로 반피치씩 어긋나게 배치되어 있다. 컷팅날(42, 43)을 원호 형상의 배치로 함으로써, 엔드밀(40)의 1회전당 분할날(42a, 43a)이 절삭하는 위치의 외경이, 축방향 중앙측으로 감에 따라서 작아진다. 이하에, 실시예 9의 엔드밀(40)에 의한 가공예 21에 대하여 설명한다. 가공예 21의 데이터에 대해서는 상기 표 2에 나타낸다.
가공예 21은, 최소 날직경 D=8㎜, 날수 Z=2, 날끝 원호 직경 R=2㎜, R/D=0.25, 피치 P=1.275㎜, 회전수 N=3000rpm, 이송 속도 F=3m/min., F/N=1㎜이다. 가공예 21의 절삭 모양은, 컷팅날(42, 43)을 축방향으로 대칭인 원호 형상의 배치로 함으로써, 도 30a, 30b에 도시하는 바와 같이, 피삭재에 대칭인 원호 형상으로 부풀어 오른 절삭 모양을 형성할 수 있어, 평면 절삭 모양과는 상이한 참신한 미관을 가져올 수 있다. 또한, 분할날(32a, 33a)의 직경이 연속적으로 변화해 감으로써, 컷팅날 중앙에서는 거의 육각 형상이지만, 컷팅날 양단측에서는 거의 가공 방향으로 긴 육각 형상으로 되어, 절삭 모양이 연속해 변화한다고 하는 참신한 장식 효과도 얻을 수 있다. 나이프 마크의 폭 W가 1.000㎜, 깊이 d가 0.048㎜, 비(d/W)가 0.048로 되었다.
이상의 결과, 상기 각 실시예 1∼9에 있어서는, 엔드밀(10, 16, 20, 25, 30, 35, 40)을 이용한 피가공재의 회전 절삭에 의해 표면에 나타나는 컷팅 나이프 마크의 폭 W에 대한 깊이 d의 비(d/W)를 3/100 이상으로 함으로써, 나이프 마크에 의한 피가공재 표면의 요철의 차이를 충분히 인식할 수 있게 되었다. 그 결과, 피가공재 표면에 규칙적으로 형성되는 나이프 마크가 장식 모양으로서 충분히 미관을 불러 일으키는 것으로 되었다. 또한, 실시예 1∼4에 있어서는, 인접하는 위치에 있는 컷팅날(14, 15, 18, 19, 22, 23, 27, 28, 32, 33, 37, 38, 42, 43)의 분할날(14a, 15a, 18a, 19a, 22a, 23a, 27a, 28a, 32a, 33a, 37a, 38a, 42a, 43a)에 피치의 어긋남을 형성함으로써, 피치의 어긋남의 정도에 따라서 나이프 마크의 배열에 다양한 변화를 갖게할 수 있어, 장식 모양의 미관을 더욱 높일 수 있다. 또한, 분할날(14a, 15a, 18a, 19a, 32a, 33a, 37a, 38a, 42a, 43a)의 날끝 원호 직경 R의 엔드밀(10, 16, 20, 30, 35, 40)의 날직경(D)에 대한 비(R/D)를 0.2∼5배의 범위로 하고, 또한 분할날(22a, 23a)의 날끝 각도(V)를 변경함으로써, 날끝 원호 직경(R) 또는 날끝 각도(V)의 크기에 따라 나이프 마크의 배열에 다양한 변화를 갖게할 수 있어, 장식 모양의 미관을 더욱 높일 수 있다. 또한, 실시예 7∼9(가공예 19∼21)에 대해서는, 날직경(D)이 변화함으로써 비(R/D)의 값도 변화하여 일부가 0.2보다 작아지지만, 특히 비(R/D)가 0.2 이상의 범위에서 나이프 마크의 배열에 다양한 변화를 갖게 하는 것에 의한 장식 모양의 미관을 높이는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한, 컷팅날(14, 15, 18, 19, 22, 23, 27, 28)의 날직경을 20㎜ 이하의 소경으로 함으로써, 비(d/W)를 실질적으로 크게 하기 쉬워져, 요철의 차이가 큰 명확한 장식 모양을 얻을 수 있다. 또한, 실시예 5에서는, 컷팅날(14, 15)의 절입량을 적게 함으로써, 미관을 가지는 물방울 모양의 가공을 행할 수 있다. 그 결과, 실시예 1∼6에 있어서는, 피가공재의 회전 절삭 가공에 의해서, 충분한 미관을 나타내는 장식으로서 가치가 높은 가공을 행할 수 있다.
또한, 실시예 7∼9에 있어서는, 경사진 컷팅날(32, 33)이나 만곡된 컷팅날(37, 38, 42, 43)로 함으로써, 피삭재의 모퉁이 등에 경사면이나 만곡면의 절삭 모양을 형성할 수 있어, 평면 절삭 모양과는 상이한 참신한 미관을 가져올 수 있다. 또한, 분할날(32a, 33a, 37a, 38a, 42a, 43a)의 직경이 연속적으로 변화해 감으로써, 절삭 모양도 연속하여 변화한다고 하는 참신한 장식 효과도 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 피가공재 표면에 형성된 충분한 요철을 가지는 나이프 마크에 의해, 피가공재 표면에 있어서 양호한 미끄럼 방지 기능을 얻을 수 있다. 또한, 조명 기구의 표면에 절삭 가공을 행함으로써, 광(光)이 요철 부분을 확산하기 때문에, 피가공재 표면을 다른 부분보다 밝게 할 수 있어, 조명 기구의 디자인성을 높일 수 있다. 또한, 금속의 피가공재 표면에 있어서는, 나이프 마크의 장식성에 더하여 오일 저장의 기능도 얻을 수 있다.
또한, 상기 각 실시예에 나타낸 절삭면에 대해서는 일 예이며, 컷팅날의 날직경(D), 날수(Z), 날끝 원호 직경(R), 피치(P), 절삭 공구의 회전수(N), 이송 속도(F)를 변경함으로써, 다양한 절삭 모양을 얻을 수 있다. 또한, 상기 각 실시예에서는, 회전 절삭 공구로서 엔드밀이 이용되고 있지만, 이에 대신해 프레이즈, 포동 등을 이용할 수 있다. 그 외, 상기 실시예에 대해서는 일례이며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 행할 수 있다.
10, 16, 20, 25, 30, 35, 40 : 엔드밀
11 : 생크
13, 17, 21 : 보디
14, 15, 18, 19, 22, 23, 27, 28, 32, 33, 37, 38, 42, 43 : 컷팅날
14a, 15a, 18a, 19a, 22a, 23a, 27a, 28a, 32a, 33a, 37a, 38a, 42a, 43a : 분할날

Claims (6)

  1. 보디의 외주에 회전축 방향으로 연장된 컷팅날을 둘레방향의 복수 개소에 설치하여 이루어지는 회전 절삭 공구를 이용해 피가공재의 표면을 회전 절삭함으로써 절삭 모양을 형성하는 가공 방법으로서, 상기 컷팅날이 회전축 방향으로 동일한 피치로 분할된 복수의 분할날로 구성되어 있고, 당해 분할날에 의해 피가공재의 표면에 형성되는 나이프 마크의 폭 W에 대한 깊이 d의 비(d/W)를 3/100 이상으로 한 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 의한 피가공재 표면의 가공 방법.
  2. 보디의 외주에 축심 방향으로 경사져 연장된 경사 컷팅날, 또는 축심 방향으로 만곡해 연장된 만곡 컷팅날을 둘레방향의 복수 개소에 설치하여 이루어지는 회전 절삭 공구를 이용해 피가공재의 표면을 회전 절삭함으로써 절삭 모양을 형성하는 가공 방법으로서, 상기 경사 컷팅날이 경사를 따라서, 또는 상기 만곡 컷팅날이 만곡을 따라서 동일한 피치로 분할된 복수의 분할날로 구성되어 있고, 당해 분할날에 의해 피가공재의 표면에 형성되는 나이프 마크의 폭 W에 대한 깊이 d의 비(d/W)를 3/100 이상으로 한 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 의한 피가공재 표면의 가공 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    서로 회전 방향에 있어서 인접하는 위치에 있는 상기 컷팅날에 대해서, 상기 각 분할날을 서로 회전축 방향으로 어긋나게 하는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 의한 피가공재 표면의 가공 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할날의 날끝을 볼록 또는 오목 원호 형상으로 하고, 상기 컷팅날의 날직경 D에 대한 날끝 원호 직경 R의 비(R/D)를 0.2∼5로 한 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 의한 피가공재 표면의 가공 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할날을 삼각형 산형으로 한 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 의한 피가공재 표면의 가공 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컷팅날의 날직경 D를 20㎜ 이하로 한 것을 특징으로 하는 피가공재 표면의 가공 방법.

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