KR20180090361A - 복합 재료 기계 가공 공구 - Google Patents

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KR20180090361A
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grinding
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이슬람 샤이하
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유니버시티 오브 노섬브리아 앳 뉴캐슬
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Abstract

복합 재료 기계 가공 공구는, 적어도 하나의 절삭날(102) 및 적어도 하나의 연삭 영역(103)을 갖는 공구 본체(101)를 포함하고, 연삭 영역은 절삭날에 인접하여 위치하며, 그래서, 연삭 영역과 절삭날 사이에 틈(110)이 있고 또한 공구가 기계 가공 작용을 수행할 때 절삭날과 연삭 영역이 함께 재료 표면에 작용하게 된다.

Description

복합 재료 기계 가공 공구
본 발명은 복합 재료 기계 가공 공구에 관한 것이다.
폴리머 매트릭스 복합(PMC) 재료는 많은 까다로운 공학 분야에서 점점 더 중요해지고 있다. PMC는 일반적으로 매트릭스 성분(폴리머 기반 수지)와 보강 성분(탄소, 유리 또는 아라미드와 같은 섬유)로 구성된다. 이들 두 성분의 상보적인 기계적 특성을 조합하여, PMC는 다양한 용도에 적합하게 될 수 있다. 잘 알려져 있는 PMC 재료는 탄소 섬유 및 유리 섬유 강화 폴리머 복합 재료이지만, 많은 다른 종류도 사용되고 있다.
PMC 재료의 조직은, 이 재료가 매우 높은 강도-중량 비 및 탄성 계수를 가질 수 있음을 의미한다. 그래서, PMC 재료는 강도와 중량이 중요한 고려 사항인 산업(예컨대, 항공 우주, 자동차, 스포츠 장비 및 재생 에너지)에서 사용되기에 특히 적합하다. PMC를 사용하는 많은 산업은 또한 부품이 높은 표면 마무리 질을 가지고 극히 미세한 공차 내로 신뢰적으로 제조될 것을 요구하고 있다.
PMC 재료는 그의 용례에 중요하지만 고강도, 고 탄성 계수 및 물리적 조직을 가지므로, 부품 제조시 어려움을 준다. PMC 재료는, 기존의 공구로 기계 가공을 받으면, 절삭이 어렵고 공구를 마멸시키고 또한 박리와 쪼개짐이 일어나기 쉬운 것으로 종종 나타났다. 이리하여, 부품이 불규칙하게 되고 마무리 질이 불량하게 되는데, 이는 가장 까다로운 용례에서는 허용될 수 없는 것이다.
고품질 부품을 만들기 위해, 현재의 기계 가공 기술은 별도의 마무리 공정에 의존해야 하는데, 이는 보통 완전히 다른 기계에서 다른 공구로 수행된다. 이 때문에, 제조 속도 및 PMC 재료의 비용 효과가 저하되고 더 넓은 사용에 장애가 된다.
기존의 공구를 연마재로서 작용할 수 있도록 그 공구의 표면을 작은 입자로 코팅하는 것이 알려져 있다. 이러한 방안은 만족스럽지 않은 것으로 밝혀졌는데, 왜냐하면, 공구의 절삭 영역에 연마재가 존재하면, 절삭 작용이 적절히 수행되지 못하게 되고 또한 높은 정도의 공구 마모가 일어날 수 있기 때문이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 복합 재료 기계 가공 공구가 제공도는데, 이 공구는 적어도 하나의 절삭날 및 적어도 하나의 연삭 영역을 갖는 공구 본체를 포함하고, 상기 연삭 영역은 절삭날에 인접하여 위치하며, 그래서, 상기 연삭 영역과 절삭날 사이에 틈이 있고 또한 공구가 기계 가공 작용을 수행할 때 절삭날과 연삭 영역이 함께 재료 표면에 작용하게 된다
본 발명의 어떤 양태에 따르면, 복합 재료를 한번의 작용으로 높은 마무리 질로 기계 가공할 수 있는 공구가 제공된다. 이는 별도의 공구를 필요로 하는 기존의 기계 가공 기술과는 대조적인 것이다. 본 발명의 양태에 따른 공구를 사용함으로써, 필요한 별도의 공구의 수를 줄이면서, 높은 수준의 치수 정확도를 갖는 기계 가공된 재료를 제공할 수 있다. 단일의 공구를 사용하면, 추가의 기계 가공 공정을 위한 위치 설정시에 생기는 오차가 감소하여, 기계 가공된 재료의 치수 정확도가 개선될 수 있다. 단일의 공구를 사용하면 또한 공구 교환 및 셋업 시간이 줄어들 수 있다.
선택적으로, 상기 절삭날은 상기 공구 본체의 선두부에 위치하고, 상기 연삭 영역은 공구 본체의 후미부에 위치한다.
선택적으로, 상기 절삭날과 연삭 영역 사이의 틈의 길이는 0.5 mm 내지 2 mm 이다.
선택적으로, 연삭 영역은 연삭 영역의 깊이가 상기 절삭날로부터 멀어지는 방향으로 증가하도록 공구 본체에 위치한다.
선택적으로, 상기 공구는 하나 이상의 추가 절삭날 및/또는 하나 이상의 추가 연삭 영역을 포함한다.
선택적으로, 연삭 영역은 다결정질 다이아몬드 미세 연마재 또는 입방형 질화붕소 미세 연마재로 만들어진다.
선택적으로, 상기 연삭 영역은 전착(electroplating)으로 상기 공구 본체에 증착된다.
선택적으로, 상기 전착은 단층 전착이다.
선택적으로, 상기 전착은 다층 전착이다.
선택적으로, 상기 복합 재료 기계 가공 공구는 선삭, 쉐이핑, 브로칭, 드릴링 또는 밀링 가공에 사용되기에 적합한 공구이다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 복합 재료를 기계 가공하는 방법이 제공되는 바, 이 방법은, 공구가 복합 재료에 대해 기계 가공 작용을 수행할 때 공구의 절삭날과 연삭 영역이 함께 상기 복합 재료의 표면에 작용하도록 본 발명의 제 1 양태에 따른 공구를 복합 재료에 가하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 상기 복합 재료를 그의 축선 주위로 회전시켜 기계 가공 작용을 행하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 복합 재료를 기계 가공하는 방법은 선삭, 쉐이핑, 브로칭, 드릴링 또는 밀링을 포함한다.
본 발명의 다양한 양태 및 특징은 청구 범위에 기재되어 있다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 아래에서 예시적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 기계 가공 과정에 있는 복합 재료의 단면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 기계 가공 공구를 도시한다.
도 3은 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 단계적인 연삭 영역을 갖는 기계 가공 공구를 도시한다.
도 4는 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 다중 날 기계 가공 공구를 도시한다.
도 5는 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 도 4에 도시된 다중 날 기계 가공 공구의 추가적인 도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 엔드밀 기계 가공 공구를 도시한다.
도 7은 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 선삭 공구를 도시한다.
도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 기계 가공 과정에 있는 복합 재료의 단면을 도시하는 개략도이다. 본 발명에 의해 기계 가공될 수 있는 재료의 종류는, 탄소 섬유 및 유리 섬유 강화 폴리머 복합 재료 등과 같은 폴리머 매트릭스 복합(PMC) 재료를 포함한다. 이들 재료를 이하 복합 재료라고 한다.
공구 본체(101)는 절삭날(102) 및 연삭 영역(103)을 포함한다. 절삭날(102)은 공구 본체(101)의 제 1 표면(111)과 제 2 표면(112) 사이의 교차부에 형성된다. 연삭 영역(103)은 공구 본체(101)의 제 2 표면(112)에 위치하고, 절삭날(102)에 인접한다. 제 2 표면(112)은 통상적으로 여유면으로 알려져 있다. 연삭 영역(103)은 복합 재료에 대해 연마적인 것을 특징으로 한다. 절삭날(102)과 연삭 영역(103)은, 이들 절삭날(102)과 연삭 영역(103) 사이에 틈(110)이 형성되도록 공구 본체(101)에 위치된다. 공구 표면의 틈(110) 영역은 완전히 연마 재료가 없는 것은 아닐 수 있다. 그러나, 틈 영역에 존재하는 연마 재료는 공구에 의해 수행되는 기계 가공 작용에 실질적인 연마 효과를 주지 않을 수 있다. 틈(110)의 길이는 연삭 영역에 비해 매우 작을 수 있다.
이제, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 기계 가공 작용을 더 상세히 설명하도록 한다. 공구 본체(101)는 화살표(108)로 나타나 있는 방향으로 복합 재료(104)의 일 부분을 통과해 이동한다. 공구 본체(101)와 복합 재료(104) 사이의 상대 운동은, 공구 본체(101) 자체의 운동, 복합 재료(104)의 운동, 또는 두 운동의 조합으로 일어날 수 있다. 공구 본체(101) 및/또는 복합 재료(104)의 운동은 회전 및/또는 병진 이동일 수 있다.
기계 가공 중에, 절삭날(102)은 공구 본체(101)의 선두부를 구성하고, 연삭 영역(103)은 공구 본체(101)의 후미부를 구성한다. 공구 본체(101)는, 기계 가공 중에 절삭날(102)과 연삭 영역(103) 모두가 복합 재료(104)와 접촉할 수 있도록 배향된다. 공구 본체(101)는, 절삭날(102)과 연삭 영역(103) 사이에 틈(110)이 존재하고 또한 공구 표면과 재료 사이에 양의 여유각이 존재하기 때문에 공간(107)이 형성되도록 위치된다.
절삭날(102)의 형상 및 배향 때문에, 이 절삭날을 복합 재료(104)를 통과해 이동시키면, 복합 재료(104)의 일 부분(113)이 제거되는 절삭 작용이 일어나게 된다. 이렇게 해서, 복합 재료(104)에 대한 절삭날(102)의 작용은 종래의 공구의 작용과 유사하다. 절삭 과정에서 제거되는 재료는 공구 본체(101)의 앞에서 칩(109)을 형성하는데, 하지만, 금속과 같은 연성 재료가 기계 가동될 때와는 달리, 복합 재료를 기계 가공할 때 형성되는 칩(109)은 일반적으로 불규칙하고 실질적으로 먼지와 부스러기로 이루어질 수 있다. 복합 재료(104)로부터 재료의 일부분(113)을 제거하는 절삭날(102)의 작용으로 절삭면(105)이 형성된다. PMC 재료의 특성 때문에, 절삭면(105)은 일반적으로 낮은 표면 질을 가져 불규칙하고 고르지 않다.
설명한 바와 같이, 기계 가공 중에, 공구 본체(101)의 연삭 영역(103)은 절삭면(105)과 접촉할 수 있다. 연삭 영역(103)의 연마적인 특성 및 복합 재료(104)와 연삭 영역(103) 사이의 상대 운동의 존재 때문에, 재료의 일부분(114)이 절삭면(105)으로부터 제거되는 연삭 작용이 절삭면(105)에서 일어나게 된다. 연삭 작용으로 제거된 재료의 일부분(114)은 절삭 작용으로 제거된 재료의 일부분(113) 보다 일반적으로 작다.
연삭 영역(103)의 앞에(그리고 절삭날(102)의 뒤에) 공간(107)(틈(110) 및 공구의 양의 여유각으로 형성됨)이 존재하면 여러 가지 이점이 얻어진다. 절삭날(102)에 대해 설명한 것과 유사한 과정으로, (절삭면(105)으로부터) 연삭 영역(103)에 의해 제거된 재료는 제한을 받음이 없이 공간(107) 내에서 먼지와 부스러기의 칩을 형성하게 된다(일반적으로 더 작은 칩을 갖지만). 틈(110)에 의해, 재료에 대한 갑작스런 절삭 또는 연삭 작용을 피하면서 초기 절삭 작용이 일어날 수 있다. 틈(101)이 존재함으로써, 또한 공구 본체(101)에 연마재를 위치시키고/위치시키거나 증착하는 것이 더 쉽게 된다. 공간(107)으로 인해, 기계 가공 중에 제거된 재료는, 일단 공구와 재료 사이의 접촉이 없어지면 비우기 전에 모일 수 있다.
연삭 작용으로 연삭면(106)이 형성되는데, 이 연삭면은 절삭면(105)에 비해 개선된 마무리 질과 규칙성을 갖는다.
공구의 조합된 작용으로 인해, 많은 PMC 용례에서 바람직한 부품 규칙성 및 표면 마무리 질을 얻기 위해 서로 별개의 절삭 공정과 연삭 공정을 수행할 필요가 없다. 이리하여, 단지 하나의 공구만 필요하므로, 공기 비용을 줄일 수 있다. 단일의 기계 가공 공정을 사용함으로써 부품 제조의 속도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 기계 가공 작용을 수행하는 공구의 일부분의 단면도를 도시하지만, 본 발명의 실시 형태는 단일점 공구 및 다점 공구(즉, 하나 이상의 절삭날을 갖는 공구) 모두에 적용될 수 있음을 알 것이다.
이해하는 바와 같이, 복합 공구 및 방법의 어떤 실시 형태는 선삭, 쉐이핑, 브로칭, 드릴링과 밀링 작업 및 유한한 수와 기하학적 구조를 갖는 절삭날을 갖는 기계 가공 공구를 사용하는 다른 기계 가공 작업에 사용되기에 적합하다.
도 2는 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 공구의 일 예를 도시하는 개략도이다.
공구는 복합 재료의 기계 가공에 통상적으로 사용되는 종류와 같은 기계에 고정될 수 있다. 공구 본체(201)는 단일 절삭날과 연삭 영역 또는 복수의 절삭날과 연삭 영역을 갖는 공구의 일부분일 수 있다.
공구 본체(201)는 절삭날(202) 및 연삭 영역(203)을 포함한다. 절삭날(202)은 공구 본체(201)의 제 1 표면(205)과 제 2 표면(206) 사이의 교차부에 형성된다. 공구 본체(201)는 고속도강(HSS)과 같은 종래의 공구 재료로 만들어질 수 있다.
연삭 영역(203)은 공구 본체(201)의 제 2 표면(206)에 위치하고, 절삭날(202)에 인접한다. 연삭 영역(203)은 복합 재료에 대해 연마적인 것을 특징으로 한다. 연삭 영역(203)은 다결정질 다이아몬드 미세 연마재 또는 입방형 질화붕소 미세 연마재 또는 다른 적절한 연마재와 같은 재료로 만들어 질 수 있다. 연삭 영역(203)은 연마재에 따라 전착(electroplating) 또는 다른 적절한 공정에 의해 공구 본체(201)의 제 2 표면(206)에 증착될 수 있다. 절삭날(202)과 연삭 영역(203)은, 이들 절삭날(202)과 연삭 영역(203) 사이에 틈(204)이 형성되도록 공구 본체(201)에 위치된다. 공구 표면(206)의 틈(204) 영역은 완전히 연마 재료가 없는 것은 아닐 수 있다. 그러나, 틈 영역에 존재하는 연마 재료는 공구에 의해 수행되는 기계 가공 작용에 실질적인 연마 효과를 주지 않을 수 있다. 틈 영역(204)에 연마재의 존재는 증착 공정의 결과일 수 있다. 절삭날(202)과 연삭 영역(203) 사이의 틈(204)의 길이는 연삭 영역(203)의 길이에 비해 매우 작을 수 있다. 틈(204)의 길이의 크기는 공구의 종류와 크기에 따라 변할 수 있지만, 일반적으로 0.5 mm 내지 2mm의 길이를 갖는다.
어떤 예에서, 연삭 영역은 하나의(단일) 층으로 증착될 수 있다. 다른 예에서, 연삭 영역은 복수의 층으로 증착될 수 있다. 따라서, 전착을 사용하여 연삭 영역을 증착하는 어떤 예에서, 그 전착은 단층 증착이다. 다른 예에서, 전착은 다층 증착이다.
도 3은 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 공구의 일 예를 도시하는 개략도이다.
공구는 복합 재료의 기계 가공에 통상적으로 사용되는 종류와 같은 기계에 고정될 수 있다. 공구 본체(301)는 단일 절삭날과 연삭 영역 또는 복수의 절삭날과 연삭 영역을 갖는 공구의 일부분일 수 있다.
공구 본체(301)는 절삭날(302) 및 연삭 영역(303)을 포함한다. 절삭날(302)은 공구 본체(301)의 제 1 표면(305)과 제 2 표면(306) 사이의 교차부에 형성된다. 공구 본체(301)는 고속도강(HSS)과 같은 종래의 공구 재료로 만들어질 수 있다.
이해하는 바와 같이, 어떤 적절한 공구 재료라도 사용될 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 공구 본체는 탄화텅스텐과 같은 다른 종래의 공구 재료로 만들어질 수 있다.
연삭 영역(303)은 공구 본체(301)의 제 2 표면(306)에 위치하고, 절삭날(302)에 인접한다. 연삭 영역(303)은 복합 재료에 대해 연마적인 것을 특징으로 한다. 연삭 영역(303)은 다결정질 다이아몬드 미세 연마재 또는 입방형 질화붕소 미세 연마재 또는 다른 적절한 연마재와 같은 재료로 만들어 질 수 있다. 연삭 영역(303)은 전착과 같은 공정에 의해 공구 본체(301)의 제 2 표면(306)에 증착될 수 있다. 절삭날(302)과 연삭 영역(303)은, 이들 절삭날(302)과 연삭 영역(303) 사이에 틈(304)이 형성되도록 공구 본체(301)에 위치된다. 공구 표면의 틈(304) 영역은 완전히 연마 재료가 없는 것은 아닐 수 있다. 그러나, 틈(304) 영역에 존재하는 연마 재료는 공구에 의해 수행되는 기계 가공 작용에 실질적인 연마 효과를 주지 않을 수 있다. 틈(304) 영역에 연마재의 존재는 전술한 바와 같은 증착 공정의 결과일 수 있다. 절삭날(302)과 연삭 영역(303) 사이의 틈(304)의 길이는 연삭 영역(304)의 길이에 비해 매우 작을 수 있다. 틈(304)의 크기는 공구의 종류와 크기에 따라 어떤 범위에 있을 수 있지만, 일반적으로 0.5 mm 내지 2mm의 길이를 갖는다.
연삭 영역(303)은, 연삭 영역(303)의 깊이가 절삭날(302)로부터 멀어지는 방향으로 증가하도록 공구 본체(301)에 증착된다. 이는, 공구 본체(301)가 기계 가공 작용(도 1에 도시되어 있는 것과 같은)을 위해 위치되면 연삭 영역(303)은 절삭 면(105)의 더 큰 표면 영역과 접촉하게 됨을 의미한다. 이리하여 연삭 영역의 효과가 개선된다.
도 4는 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 기계 가공 공구를 도시하는 개략도이다. 특히, 도 4는 복합 재료를 기계 가공하기 위해 사용될 수 있는 다중 절삭날 공구의 공구 본체의 일부분을 나타낸다.
공구 본체(401)는 제 1 절삭날(402), 제 1 연삭 영역(403) 및 제 1 절삭날(402)과 제 1 연삭 영역(403) 사이의 제 1 틈(404)을 포함하는 것으로 나타나 있다. 이들 부분은 제 1 기계 가공 부분을 구성한다. 공구 본체(401)는 제 2 절삭날(405), 제 2 연삭 영역(406) 및 제 2 절삭날(405)과 제 2 연삭 영역(405) 사이의 제 2 틈(407)을 또한 포함한다. 이들 부분은 제 2 기계 가공 부분을 구성한다. 제 1 틈(404)과 제 2 틈(407)의 길이는 연삭 영역의 길이에 비해 매우 작다.
기계 가공 중에, 공구 본체(401)는 그의 중심 축선(나타나 있지 않음) 주위로 회전된다. 이리하여, 기계 가공되고 있는 재료에 대해 공구 본체(401)가 운동(408)을 하게 된다. 공구 본체 또는 재료는 절삭날(402, 405) 및 연삭 영역(403, 406)이 재료와 접촉하도록 움직인다. 이 운동 및 접촉에 의해 도 1에서 설명한 것과 유사한 기계 가공 작용이 일어난다.
도 4를 참조하면, 공구 본체가 나타나 있는 운동 방향(408)으로 움직일 때, 일반적으로, 제 2 절삭날(405)은, 제 1 절삭날(402) 보다 먼저 기계 가공 대상 재료와 접촉함을 이해할 것이다.
도 5는 도 4에 도시되어 있는 기계 가공 공구의 추가도를 도시한다. 공구 본체(501)는 제 1 절삭날(502), 제 1 연삭 영역(503) 및 제 1 절삭날(502)과 제 1 연삭 영역(503) 사이의 제 1 틈(504)을 포함하는 것으로 나타나 있다. 이들 부분은 제 1 기계 가공 부분을 구성한다. 공구 본체(501)는 또한 제 1 기계 가공 부분과 유사하게 배치되는 4개의 추가 기계 가공 부분(506, 507, 508, 509)을 포함한다. 기계 가공 중에 공구 본체(501)는 그의 회전 축선 주위로 회전(505)된다.
도 6은 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 공구를 나타낸다. 도 6은 이전 도에 도시되어 있는 공구 보다 복잡한 기하학적 구조를 가지며, 종종 엔드밀(end mill) 공구로 알려져 있다. 이 공구는 4개의 주 절삭날 및 4개의 주변 절삭날을 가지고 있다. 엔드밀의 주 절삭날과 주변 절삭날은 배향이 서로 다른 공구 본체의 부분에 위치되므로, 공구는 재료에서 하나 보다 많은 방향으로 기계 가공 작용을 수행할 수 있다.
공구 본체(601)는 제 1 주 절삭날(602), 제 1 주 연삭 영역(603) 및 제 1 주 절삭날(602)과 제 1 주 연삭 영역(603) 사이의 제 1 주 틈(604)을 포함한다. 공구 본체의 이 부분을 제 1 주 기계 가공 부분(611)이라고 한다. 공구 본체는 제 1 주변 절삭날(605), 제 1 주변 연삭 영역(606) 및 제 1 주변 절삭날(605)과 제 1 주변 연삭 영역(606) 사이의 제 1 주변 틈(607)을 포함한다. 공구 본체의 이 부분을 제 1 주변 기계 가공 부분(612)이라고 한다. 공구 본체(601)는 3개의 추가적인 주 기계 가공 부분(608, 609, 610) 및 3개의 추가적인 주변 기계 가공 부분(613, 614, 615)을 더 포함하고, 이들 모두는 제 1 기계 가공 부분(611, 612)과 유사하다. 주 및 주변 틈의 길이는 대응하는 연삭 영역의 길이에 비해 매우 작은 것으로 나타나 있다.
기계 가공 중에, 공구 본체(601)는 그의 중심 축선(617) 주위로 회전(616)되며, 그래서 공구 본체는 기계 가공될 재료에 대해 상대 운동을 한다. 공구 본체 또는 재료는, 도 1에 상세히 나타나 있는 바와 같이 공구 본체의 주 및/또는 주변 기계 가공 부분이 재료와 접촉하고 기계 가공 작용을 수행하도록 움직인다.
도 7은 본 발명의 어떤 실시 형태에 따른 공구의 개략도를 나타낸다. 도 7에 나타나 있는 공구는 선삭 공정에 사용되는 공구이다.
기계 가공될 작업물(701)은 그의 축선 주위로 회전되며, 단일점 공구 본체(702)는 작업물(701)의 축선에 평행한 방향으로 움직여 기계 가공 작용을 행하게 된다. 단일점 공구 본체는 틈(705)에 의해 연삭 영역(704)으로부터 분리된 절삭날(703)을 포함한다.
이해하는 바와 같이, 작업물은 어떤 적절한 형상이라도 될 수 있는데, 예컨대 관 또는 중실 원통이다.
절단 직경(D2)(즉, 절삭날(703)이 가해진 후에 작업물(701)의 직경) 및 최종 직경(D3)(즉, 연삭 영역(704)이 작업물(701)에 가해진 후의 직경)과 함께, 작업물(701)의 초기 직경(D1)이 나타나 있다. 작업물(701)은 복합 재료로 구성된다.
이해하는 바와 같이, 도 7에 도시되어 있는 선삭 공정은 당 업계에 알려져 있는 선삭 공정과 유사할 수 있다. 예컨대, 어떤 실시 형태에서, 작업물(701)은 고정 위치에 유지되고, 공구 본체(702)가 작업물(701)에 대해 움직인다. 다른 실시 형태에서는, 공구 본체(702)가 고정 위치에 유지될 수 있고, 작업물(701)이 공구 본체(702)에 대해 움직인다. 선삭 중에, 공구 본체(702) 및 작업물(701)은 서로에 대해 움직여 작업물로부터 재료를 제거하여 원하는 작업물 형상을 발생시킨다. 이 상대 운동은 하나 이상의 방향(예컨대, 작업물의 회전 축선에 평행한 방향 및/또는 수직인 방향)으로의 병진 이동을 포함할 수 있다.
이전 도에 도시되어 있는 기계 가공 공구의 종류 및 구성은 실례적인 목적으로 나타나 있고 본 발명은 적어도 하나의 절삭날을 갖는 복합 재료 기계 가공 공구에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 더욱이, 본 발명에 따른 기계 가공 공구는 본 출원 전체에 걸쳐 또한 도 1 내지 6 중의 어느 하나에서 논의된 대안예를 포괄하도록 변할 수 있음을 알 것이다. 공구가 고립적으로 도시되어 있는 경우, 그 공구는 반드시 기계 가공 위치로 배향될 필요는 없음을 이해할 것이다.
어떤 실시 형태에서, 본 발명의 예에 따른 기계 가공 공구는 절삭 공정에 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 어떤 실시 형태에서, 본 발명의 예에 따른 기계 가공 공구는 평삭 및 보링 작업에 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 기계 가공 공구는 어떤 적절한 공구 재료로도 만들어 줄 수 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 어떤 실시 형태에서, 공구 본체는 탄화텅스텐과 같은 종래의 공구 재료로 만들어질 수 있다.
본 발명의 다양한 수정예가 또한 개시된다. 본 발명의 실시 형태는 조합적으로 작용하는 절삭날과 연삭 영역의 쌍을 참조하여 설명되었지만, 하나 보다 많은 절삭날이 단일의 연삭 영역과 함께 작용할 수 있고 그 반대도 가능함을 알 것이다. 또한, 공구 본체 및 연삭 영역은 단일 재료로 만들어지는 것으로 설명했지만 반드시 그럴 필요는 없고 다양한 재료 조합이 사용될 수 있음을 알 것이다.
본 명세서의 설명 및 청구 범위에서, "포함한다"와 "수용한다" 및 이의 파생어는, "∼을 포함하지만 그에 한정되지 않는다"를 의미하고, 다른 절반, 부가물, 요소, 정수 또는 단계를 배제하려는 의도는 없다(배제하지 않는다). 본 명세서의 설명 및 청구 범위에서, 문맥상 달리 요구되지 않는다면, 복수를 포함한다. 특히, 부정 관사가 사용되는 경우, 문맥상 달리 요구되지 않는다면 명세서는 복수와 단수를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 특정한 양태, 실시 형태 또는 예에서 기술되는 특징, 정수, 특징 또는 그룹은 여기서 기술되는 다른 특징, 정수, 특징 또는 그룹과 양립 가능하다면 그것들에도 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 이 명세서(첨부된 청구 범위, 요약서 및 도면을 포함하는)에서 개시된 모든 특징 및/또는 그래서 개시되는 방법의 모든 단계는, 그 특징 및/또는 단계 중의 적어도 일부가 서로 배타적인 조합을 제외하고, 어떤 조합으로도 조합될 수 있다. 본 발명은 앞 실시 형태의 어떤 상세에도 한정되지 않는다. 본 발명은 이 명세서(첨부된 청구 범위, 요약서 및 도면을 포함하는)에서 개시되는 특징 중의 신규한 특징 또는 신규한 조합 또는 그렇게 개시되는 방법 또는 공정의 신규한 것 또는 신규한 조합으로 확장된다.
독자의 관심은 이 출원과 관련하여 본 명세서와 동시에 또는 이전에 출원되었고 본 명세서의 대중적 검사에 열려 있는 모든 논문 및 문헌을 향하고 있고, 모든 그러한 논문과 문헌의 내용은 여기서 참조로 관련되어 있다.

Claims (15)

  1. 복합 재료 기계 가공 공구로서,
    적어도 하나의 절삭날 및 적어도 하나의 연삭 영역을 갖는 공구 본체를 포함하고,
    상기 연삭 영역은 절삭날에 인접하여 위치하며, 그래서, 상기 연삭 영역과 절삭날 사이에 틈이 있고 또한 공구가 기계 가공 작용을 수행할 때 절삭날과 연삭 영역이 함께 재료 표면에 작용하게 되는, 복합 재료 기계 가공 공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절삭날은 상기 공구 본체의 선두부에 위치하고, 상기 연삭 영역은 공구 본체의 후미부에 위치하는, 복합 재료 기계 가공 공구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절삭날과 연삭 영역 사이의 틈의 길이는 0.5 mm 내지 2 mm 인, 복합 재료 기계 가공 공구.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 연삭 영역은 연삭 영역의 깊이가 상기 절삭날로부터 멀어지는 방향으로 증가하도록 공구 본체에 위치하는, 복합 재료 기계 가공 공구.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구는 하나 이상의 추가 절삭날 및/또는 하나 이상의 추가 연삭 영역을 포함하는, 복합 재료 기계 가공 공구.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연삭 영역은 다결정질 다이아몬드 미세 연마재 또는 입방형 질화붕소 미세 연마재로 만들어지는, 복합 재료 기계 가공 공구.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연삭 영역은 전착(electroplating)으로 상기 공구 본체에 증착되는, 복합 재료 기계 가공 공구.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전착은 단층 전착인, 복합 재료 기계 가공 공구.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전착은 다층 전착인, 복합 재료 기계 가공 공구.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합 재료 기계 가공 공구는 선삭, 쉐이핑, 브로칭, 드릴링 또는 밀링 가공에 사용되기에 적합한 공구인, 복합 재료 기계 가공 공구.
  11. 복합 재료 기계 가공 방법으로서,
    공구가 복합 재료에 대해 기계 가공 작용을 수행할 때 공구의 절삭날과 연삭 영역이 상기 복합 재료의 표면에 함께 작용하도록, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 공구를 복합 재료에 가하는 단계를 포함하는, 복합 재료 기계 가공 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복합 재료를 그의 축선 주위로 회전시켜 기계 가공 작용을 행하는 단계를 더 포함하는, 복합 재료 기계 가공 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    복합 재료 기계 가공 방법은 선삭, 쉐이핑, 브로칭, 드릴링 또는 밀링을 포함하는, 복합 재료 기계 가공 방법.
  14. 실질적으로 첨부 도면을 참조하여 앞에서 설명한 바와 같이 구성되고 배치되는 장치.
  15. 실질적으로 첨부 도면을 참조하여 앞에서 설명한 바와 같은 방법.
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