KR20200002635A - 공구용 스트립 스틸 커터 제조 방법 및 스트립 스틸 커터 - Google Patents

공구용 스트립 스틸 커터 제조 방법 및 스트립 스틸 커터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경질의 커팅 에지를 갖는 스트립 스틸 커터를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이 경우 바람직하게 근부에 중간 단계 구조를 갖고, 표면에 탈탄을 갖는, 횡단면으로 볼 때 실제로 직사각형인 스틸 스트립(1)은 길이 방향 커팅 에지(2)의 형성과 함께 기계 가공되고, 후속해서 커팅 에지 영역(6, 7)에서 재료가 경화된다.
상기 스트립 스틸 커터의 에지 홀딩 능력의 개선 또는 평평한 재료 가공을 위해 이러한 방식으로 제작된 공구들의 사용 수명 증가를 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 제1 단계에서 커팅 에지(2)를 갖는 커팅 패싯(3; 3'; 5; 5')들이 길이 방향 측면으로 절삭 성형되고, 이어서 제2 단계에서 커팅 에지 영역(6, 7)의 경화가 실시되며, 그런 다음 제3 단계에서는 상기 커팅 에지(2) 방향으로 표면 성형을 위해 상기 커팅 패싯(3; 3')들이 평활화 방법에 의해 기계 가공되며, 그런 다음 제4 단계에서 상기 커팅 에지 영역(6, 7)에서 하나 이상의 후속 경화가 실시되고, 말단 커팅 에지 영역(7)에서 커팅 에지(2) 쪽으로 재료의 경도 증가가 이루어진다.

Description

공구용 스트립 스틸 커터 제조 방법 및 스트립 스틸 커터{METHOD FOR MANUFACTURING STRIP STEEL CUTTER AND STRIP STEEL CUTTER FOR TOOLS}
본 발명은 경질의 커팅 에지(hardened cutting edge)를 갖는 스트립 스틸 커터를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이 경우 근부(proximal)에 중간 단계 구조를 갖고, 표면에 탈탄(decarburization)을 갖는, 횡단면으로 볼 때 실제로 직사각형인 경화 가능한 스틸 스트립은 길이 방향 커팅 에지의 형성과 함께 기계 가공되고, 후속해서 커팅 에지 영역에서 재료가 경화된다.
또한, 본 발명은 평평한 재료들을 가공하기 위한 공구를 제조하기 위한 스트립 스틸 커터와도 관련이 있다.
앞서 언급한 스트립 스틸 커터들은 평평한 재료의 커팅 및/또는 스크레이핑용 공구들을 제작하기 위해 사용된다.
공구 제조는 실제로 스트립 스틸 커터를 원하는 형태로 구부려 이러한 형태를 커터 홀더에서 고정하는 방식으로 이루어진다.
스트립 스틸 커터를 그의 길이 방향 연장부에 횡 방향으로 굽힐 때는 자연적으로 상기 커터의 외측에서 중성 섬유 부분까지 재료의 인장 응력이 발생하고, 이러한 인장 응력은 재료 분리 과정에서 균열로 이어질 수 있다.
이러한 이유로 커팅 에지 영역의 재료의 경화와 관련하여 상기와 같은 층의 변형성을 증가시키기 위한 표면 탈탄과 근부 중간 단계 구조를 갖는, 실제로 직사각형인 스프링 스틸 스트립은 스트립 스틸 커터를 제조하기 위한 출발 재료로서 사용된다.
그 결과 앞서 언급한 유형의 출발 재료는, 통상적으로 스크레이핑에 의해 수행되는 길이 방향 커팅 에지의 형성과 함께 기계 가공된다.
스트립 스틸 커터의 커팅 홀딩 능력을 개선하기 위해 또는 상기 스트립 스틸 커터에 의해 제작된, 평평한 재료를 가공하기 위한 공구의 사용 수명을 증가시키기 위해 커팅 에지 또는 커팅 에지 영역은 재료가 열적으로 템퍼링되거나 경화될 수 있다.
이 경우 경화와 템퍼링 또는 경화에 의한 열 템퍼링은 신속한 냉각에 이어 오스테나이트 또는 부분 오스테나이트 구조가 생성된 후 재료를 가열하는 방식으로 수행된다.
일반적으로 사용되는 제조 기술은 커팅 에지 영역에서 바람직하지 않은 재료 경도 분포, 굽힘 적합성 감소, 스트립 스틸 커터의 커팅 패싯에서 평평한 공작물의 바람직하지 않은 접착 경향 등을 야기할 수 있다.
본 발명의 과제는 도입부에 언급한 유형의 스트립 스틸 커터를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것으로서, 상기 방법은 지금까지 수행된 제작의 단점을 극복하고 단계 시퀀스에서 바람직한 제품 품질을 경제적인 비용으로 제공한다.
본 발명의 추가 과제는 사용 기술상의 장점과 함께 스트립 스틸 커터의 품질 향상 및 상기 스트립 스틸 커터의 사용 수명 증가를 제시하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 과제는 제조와 관련하여 제1 단계에서 길이 방향 측면으로 커팅 에지와 함께 커팅 패싯들이 기계 가공되고, 이어서 제2 단계에서 상기 커팅 에지 영역의 경화가 실시되며, 그런 다음 제3 단계에서 상기 커팅 에지 방향으로 표면을 성형하기 위해 상기 커팅 패싯들이 평활화에 의한 정밀 절삭에 의해 기계 가공되고, 그런 다음 제4 단계에서 하나 이상의 후속 경화가 실시되고 말단 커팅 에지 영역에서 커팅 에지 방향으로 재료의 경도 증가가 이루어짐으로써 달성된다.
본 발명에 의해 달성되는 장점들은 실제로 서로 매칭된 단계 시퀀스이다.
스프링 스틸 스트립의 커팅 패싯들의 절삭 성형은 근부에 위치 설정된 중간 단계 구조를 노출시키고, 이러한 것은 열 템퍼링 시 커팅 에지 영역에서 재료의 바람직한 경화능(hardenability)으로 이어진다.
중간 단계 구조는 대체로 바늘 모양으로 형성되어 있으며, 작은, 경우에 따라 초미세 탄화물을 가지며, 이러한 탄화물은 오스테나이트화 중에 빠른 속도로 용해되고, 급속 냉각 후 미세한 구조를 야기한다.
커팅 패싯들을 특히, 커팅 에지 영역에서 그의 제작에 의해 항상 불리한 표면 거칠기를 갖는데, 이러한 거칠기는 가공 시 또는 커팅 위치에서 평평한 재료의 바람직하지 않은 접착으로 이어진다. 이러한 단점을 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 경화 후 제3 단계에서 커팅 에지 방향으로 커팅 에지 영역의 표면 평활화에 의한 정밀 가공을 통한 성형이 이루어지고 거칠기가 조정될 수 있으며, 이러한 거칠기 정도는 스트립 스틸 커터 상에서 커팅된 부분 또는 평평한 재료의 최소 접착을 야기한다.
상응하는 경제적 효율을 갖는 커팅 패싯들의 표면의 정밀 가공은 커팅 에지의 바람직하지 않은 재료 경도 감소와 함께 이때 생성되는 열에 의해 경화 구조의 템퍼링을 초래할 수 있다. 본 발명에 따르면, 후속하는 제4 단계에서 적어도 하나의 후속 경화가 수행되고, 이러한 후속 경화는 커팅 에지 방향으로 재료의 경도 증가를 야기한다.
본 발명에 따르면, 종속항들에는 개별 재료 경도의 바람직한 범위들, 커팅 에지의 기하학적 형태 및 표면 거칠기가 언급되어 있다.
본 발명에 따르면 상기 추가 과제는, 횡단면으로 볼 때 스트립 스틸 커터가 근부에 중간 단계 구조를 갖고, 최대 2.5㎛의 반경을 갖는 커팅 에지 쪽으로 커팅 패싯들이 정밀 절삭에 의해 평활화된 표면들을 가지며, 그리고 말단 커팅 에지 영역에서 재료의 경도가 0.05 내지 0.15mm 깊이의 패싯 영역 안까지 적어도 650HV에 이르고 근부 방향으로 감소됨으로써 해결된다.
특히, 플라스틱 표면재의 가공에 있어서는 밝혀진 바와 같이 작은 에지 반경을 갖는 공구 커팅이 바람직하다.
에지 영역에서 공구 재료의 높은 경도는 바람직하게는 어려운 사용 여건에서 에지 홀딩 능력을 연장시키고 공구(AT 508 551 B1)의 스트립 스틸 커터를 마무리할 때 장점들을 가져올 수 있다.
본 발명에 따른 공구를 제조하기 위한 스트립 스틸 커터는 청구항 5 내지 7에 표시되어 있다.
본 발명은 도면들에 도시된 예 및 스트립 스틸 커터의 재료 조사를 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 도면부에서:
도 1은 횡단면으로 볼 때 본 발명에 따른 스트립 스틸 커터 영역들의 기본 구조 및 배열을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 스트립 스틸 커터를 금속 현미경으로 본 구조도이다.
도 3은 패싯 영역에서의 도 2의 상세 보기이다
본 발명에 따른 스트립 스틸 커터의 영역들 지정을 용이하게 하기 위해서는 다음 참조 번호 목록이 제공되어야 한다.
1: 스틸 스트립
2: 커팅 에지
3; 3': 커팅 패싯
4; 4': 가장자리 탈탄
5; 5': 추가 패싯 부분(들)
6: 경화된 커팅 에지 영역
7: 후속 경화(들)를 갖는 커팅 에지 영역
8: 커팅 영역의 표면층
도 1은, 가장자리 탈탄(4; 4') 그리고 스틸 스트립의 폭이 좁은 면에 위치 설정되고, 커팅 에지(2) 방향으로 각 하나씩의 추가 패싯(5; 5')을 갖는 커팅 패싯(3; 3')들을 구비한 스틸 스트립(1)으로 형성된, 스트립 스틸 커터를 횡단면으로 개략적으로 도시한다.
커팅 에지(2)와 하나 이상의 패싯(3; 3')을 갖는 스트립 스틸 커터의 상기와 같은 단면 형상이 상이한 기계 가공으로 제조 가능하다 하더라도, 대분분의 경우 스틸 스트립(1)의 스크레이핑에 의한 성형과 커팅 에지(2) 영역의 유도 가열에 의한 경화가 실시된다.
그러나 칩 제거(chip removal)는 기껏해야 공작물의 가공 홈(machining groove)들 또는 스트립 스틸 커터의 커팅 패싯(3; 3')들의 표면 거칠기를 가지며, 이러한 가공 홈과 표면 거칠기는 평평한 재료의 단면에서 공구와 공작물의 접착 경향을 불리하게 한다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 이미 연마 또는 미세 연삭에 의해 커팅 패싯(3; 3')들의 표면을 평탄화하는 방법이 시도되었다.
그러나 전문 견해와는 달리, 스트립 스틸 커터의 커팅 패싯들의 표면으로부터 평평한 재료의 바람직한 분리를 위해서는, 바람직하게 거칠기의 최댓값과 최솟값 모두 한곗값을 의미하는 것으로 밝혀졌다. 따라서 0.005 내지 0.12㎛의 Ra 및 0.05 내지 1.2㎛의 Rz 값은 평활화에 의한 정밀 절삭을 통해 조절되어야 한다(OENORM EN ISO 4287에 준하는 거칠기 특성값).
그러나 커팅 에지(2) 쪽 영역에 있는 커팅 패싯(3; 3')들에 목표된 고성능 정밀 절삭은 상기 영역에서 재료 경도를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 후속 경화 또는 후속 경부들에 의한 말단 커팅 에지 영역(7)에서 재료 경도는 커팅 에지(2)의 근부에서 0.15mm의 깊이까지 650HV를 상회하는 수준으로 조절되어야 하며, 그 결과 스트립 스틸 커터의 우수한 에지 홀딩 능력이 달성된다.
도 2는 에칭 처리 후 본 발명에 따른 스트립 스틸 커터의 구조도를 횡단면으로 도시한다.
중간 단계 구조 및 표면(밝게 에칭된)에서 가장자리 탈탄을 갖는 스틸 스트립(1)은 각각 커팅 에지를 갖는 여러 부분으로 나누어진 패싯을 갖는다.
커팅 에지 영역(6)은 템퍼링 구조를 나타내고, 이러한 구조는 커팅 에지(2)에서 약 300㎛ 커팅 패싯까지 이른다.
커팅 에지에서 약 145㎛ 커팅 에지 영역까지는 템퍼링 구조가 밝게 에칭된 그리고 미세 구조화된 경화 구조로서 후속 경화에 의해 성형된다.
도 3은 도 2의 커팅 패싯을 확대하여 도시한다.

Claims (7)

  1. 근부에 중간 단계 구조를 갖고, 표면에 탈탄(4; 4')을 갖는, 횡단면으로 볼 때 실제로 직사각형인 스틸 스트립(1)이 길이 방향 커팅 에지(2)의 형성과 함께 기계 가공되고, 후속해서 커팅 에지 영역(6, 7)에서 재료가 경화되는, 경질의 커팅 에지(2)를 갖는 스트립 스틸 커터를 제조하기 위한 방법으로서,
    제1 단계에서 커팅 에지(2)의 형성과 함께 커팅 패싯(3; 3'; 5; 5')들이 길이 방향 측면으로 절삭 성형되고, 이어서 제2 단계에서 상기 커팅 에지 영역(6, 7)의 경화가 실시되며, 그런 다음 제3 단계에서 상기 커팅 에지(2) 방향으로 표면 성형을 위해 상기 커팅 패싯(3; 3')들이 평활화에 의한 정밀 절삭에 의해 기계 가공되고, 그런 다음 제4 단계에서 상기 커팅 에지 영역(6, 7)에서 하나 이상의 후속 경화가 실시되고 말단 커팅 에지 영역(7)에서 커팅 에지(2) 쪽으로 재료의 경도 증가가 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    스트립 스틸 커터 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계에 따른 커팅 패싯(3; 3'; 5; 5')들의 성형이 스크레이핑 방법으로 수행되고, 그리고 상기 제2 단계에서 상기 커팅 에지 영역(6, 7)의 유도성 경화가 550 내지 700HV의 값으로 실시되는 것을 특징으로 하는,
    스트립 스틸 커터 제조 방법.
  3. 제1항 및 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 단계에 따라 제조된 상기 커팅 에지 영역(6, 7)들의 표면들이 0.005 내지 0.12㎛의 Ra 및 0.05 내지 1.2㎛의 Rz 거칠기로 평활화되는 정밀 절삭에 의해 형성되고(OENORM EN ISO 4287에 준함), 이때 생성되는 커팅 에지(2)의 반경이 S ≤ 2.5㎛로 성형되는 것을 특징으로 하는
    스트립 스틸 커터 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    상기 패싯 영역(3; 3'; 5; 5')의 평탄화된 표면(8; 8')에 제공되는 기하학적 형성 및 국부적인 에너지에 기초하여, 후속 경화(들)의 파라미터가 검출되고, 커팅 에지(2)의 근부에서 0.05 내지 0.15mm 깊이의 패싯 영역(7, 6) 안까지 650HV를 상회하는 재료 경도가 생성되는 것을 특징으로 하는,
    스트립 스틸 커터 제조 방법.
  5. 절삭 성형에 의해 생성된 하나 이상의 길이 방향 측 커팅 패싯으로 제작된, 공구를 제조하기 위한, 특히 판지, 골판지, 플라스틱 필름 등과 같은 평평한 재료들을 가공하기 위한 공구를 제조하기 위한 경질의 커팅 에지(2)를 갖는 스트립 스틸 커터로서,
    횡단면으로 볼 때 상기 스트립 스틸 커터(1)가 근부에 중간 단계 구조를 갖고, 최대 2.5㎛의 반경을 갖는 상기 커팅 에지(2) 방향으로 커팅 패싯(3; 3'; 5; 5')들이 정밀 절삭에 의해 평활화된 표면(3; 3')들을 갖고, 말단 커팅 에지 영역(7)에서 재료의 경도가 0.05 내지 0.15mm 깊이의 패싯 영역 안까지 적어도 650HV이고 중심부 방향으로 감소되는 것을 특징으로 하는,
    스트립 스틸 커터.
  6. 제5항에 있어서,
    정밀 절삭에 의해 기계 가공되거나 평활화된 상기 커팅 패싯(3; 3'; 5; 5')들의 표면(3; 3')들이 0.005 내지 0.12㎛의 Ra 및 0.05 내지 1.2㎛의 Rz 거칠기(OENORM EN ISO 4287에 준함)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    스트립 스틸 커터.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    평활화된 커팅 에지 영역(7, 6)들의 표면들이 적어도 상기 말단 커팅 에지 영역(7)에서 후속 경화 시 또는 또 하나의 후속 경화 시 형성되는 표면층(8; 8'), 즉 산화층 및/또는 평활층 또는 경질 재료 층을 갖는 것을 특징으로 하는,
    스트립 스틸 커터.
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