KR20220159037A - 수명이 향상된 키홈 제작 공구 - Google Patents

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KR20220159037A
KR20220159037A KR1020210066838A KR20210066838A KR20220159037A KR 20220159037 A KR20220159037 A KR 20220159037A KR 1020210066838 A KR1020210066838 A KR 1020210066838A KR 20210066838 A KR20210066838 A KR 20210066838A KR 20220159037 A KR20220159037 A KR 20220159037A
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Abstract

본 발명은 내마모성과 수명 특성이 개선된 키홈 제작 공구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공작기계의 상하 운동으로 공작물 내경을 타격할 때, 절삭부의 하면에 지지면을 형성함으로써 커터가 받는 충격을 분산하며, 절삭부의 금속 기재층 상부에 다층나노 경질 코팅막을 조성하여 내마모성과 수명 특성이 개선된 키홈 제작 공구에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수명이 향상된 키홈 제작 공구에 있어서, 공작기계에 삽입되어 고정되도록 외주면 일측에 길이방향으로 지지홈(11)이 형성되는 몸체부(10); 및 상기 몸체부(10)의 하부로 연장되는 연결대(21)와, 상기 연결대(21) 단부에서 상기 연결대(21)의 수직 방향으로 하나 이상의 커터(22)가 형성되는 절삭부(20);를 포함하되, 상기 절삭부(20)는 금속 기재층 상부에 다층나노 경질 코팅막을 형성하여 내마모성과 수명특성이 개선된 것을 특징으로 한다.

Description

수명이 향상된 키홈 제작 공구{Keyway making tool with improved tool life}
본 발명은 내마모성과 수명 특성이 개선된 키홈 제작 공구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공작기계의 상하 운동으로 공작물 내경을 타격할 때, 절삭부의 하면에 지지면을 형성함으로써 커터가 받는 충격을 분산하며, 절삭부의 금속 기재층 상부에 다층나노 경질 코팅막을 조성하여 내마모성과 수명 특성이 개선된 키홈 제작 공구에 관한 것이다.
일반적으로 키 홈(key way)은 키(key)로 결합하는 보스 및 축의 양쪽 또는 한쪽에 키를 박아넣을 수 있도록 깎아낸 홈이며, 기어(gear)나 풀리(pully)와 같이 스핀들에 끼워져 회전축을 공유하여 회전하는 기계에 있어서 표면을 헛돌지 않도록 서로 결속하는 역할을 한다.
특히, 자동차의 무단변속기(continuously variable transmission)와 같이 복수의 기어와 풀리가 동시에 들어가는 장치에 있어서는 내부의 구성품의 간격을 일정하게 조정하도록 복수의 키 홈이 필요하다.
이러한 키 홈을 절삭하기 위하여 보통 수직의 키 홈을 절삭하는 공작기계로는 슬로터(slotter)가 있으며, 슬로터는 절삭공구가 결합되는 램에 의해 상하 운동을 하며 공작물의 수직면을 타격하여 절삭한다.
따라서, 키홈 제작 공구는 표면이 마모되는 소모성 공구이며 제작 공구의 수명이 늘어날수록 제작 비용을 절약할 수 있었다.
하지만, 종래의 키홈 제작 공구는 도 1에 도시된 바와 같이 공구의 수명을 관측하기 위하여 공구의 중앙을 둥글게 절삭하여 마모한계선(L)을 표시하고, 마모한계선(L)을 통하여 종래의 키홈 제작 공구의 수명을 예상하고 마모된 공구를 교체하였으나, 교체 시기가 도래하지 않았음에도 중앙이 절삭되어 충격을 지탱하는 체적이 줄어든 마모된 커터(C)가 가공중 부러지는 문제점이 있었다.
따라서, 내마모성과 공구의 수명이 보장되는 수명 특성이 개선된 키홈 제작 공구가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 절삭부의 하면을 둥글게 절삭하지 않고 지지면을 형성함으로써 커터가 키 홈 가공시 받는 충격을 분산하여 내구도가 향상된 키홈 제작 공구를 제공하는 것이다.
또한, 절삭부의 표면에 다층나노 경질 코팅막을 조성하여 내마모성과 수명특성이 개선된 키홈 제작 공구를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수명이 향상된 키홈 제작 공구에 있어서, 공작기계에 삽입되어 고정되도록 외주면 일측에 길이방향으로 지지홈(11)이 형성되는 몸체부(10); 및 상기 몸체부(10)의 하부로 연장되는 연결대(21)와, 상기 연결대(21) 단부에서 상기 연결대(21)의 수직 방향으로 하나 이상의 커터(22)가 형성되는 절삭부(20);를 포함하되, 상기 절삭부(20)는 금속 기재층 상부에 다층나노 경질 코팅막을 형성하여 내마모성과 수명특성이 개선된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 몸체부(10)는 상기 공작기계에 삽입되되, 외주면 일측에 체결 공구가 맞물리도록 체결홈(12)이 구비되어 탈부착이 용이한 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 절삭부(20)는 상기 공작기계의 상하 운동으로 상기 커터(22)가 가공물의 내경을 타격하여 키홈을 가공할 때, 상기 커터(22)를 지지하도록 하면 중앙으로 소정의 각도로 경사진 지지면(23)을 구비하여 타격으로 인한 충격에 대한 내구성을 개선한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다층나노 경질 코팅막은, 상기 절삭부(20)의 금속 기재층 상부에 형성되는 하기 화학식 1의 조성을 가진 제1층; 상기 제1층 상면에 형성되는 하기 화학식 1과 하기 화학식 2의 혼합조성을 지니는 제2층; 및 상기 제2층 상면에 형성되는 하기 화학식 2의 조성을 가진 제3층;이 연속적으로 반복형성되며, 상기 제1층, 상기 제2층 및 상기 제3층은, 35 내지 300V의 마이너스 바이어스 전압을 시간에 따라 계단식으로 증가시켜 인가함으로써 순차적으로 증착되되, Al-Cr-Si 전원의 작동으로 35V의 마이너스 바이어스 전압인가에 의해 상기 제1층이 증착되고, 상기 Al-Cr-Si 전원에 대해 추가로 Al-Ti-Mo-Me 전원이 작동되어 150V의 마이너스 바이어스 전압인가에 의해 상기 제2층이 증착되며, 이후 상기 Al-Cr-Si 전원이 스위치 오프되어 상기 Al-Ti-Mo-Me 전원의 작동만으로 300V의 마이너스 바이어스 전압인가에 의해 상기 제3층이 증착되어 내마모성과 수명특성이 개선된 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
여기서, X는 N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO 및 CNBO로 구성된 군중의 하나를 나타내고, Me는 V, Nd, Sm, Eu, Hf, In, Sn, Zr, Ta, W, Nb로 구성된 군중의 하나를 나타내며, a, b, u, v, w는 타켓부분의 화학양론 조성을 나타낸다.
본 발명의 키 홈 제작 공구는, 절삭부의 하면을 둥글게 절삭하지 않고 지지면을 형성함으로써 커터가 키 홈 가공시 받는 충격을 분산하여 내구도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 절삭부의 표면에 다층나노 경질 코팅막을 조성하여 내마모성과 수명특성이 개선되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 키 홈 제작 공구의 개략도.
도 2는 본 발명의 키홈 제작 공구의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 다층나노 경질 코팅막의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 다층나노 경질 코팅막의 조직을 나타내는 사진.
도 5는 본 발명의 예시적으로 나타낸 진공증착 챔버를 도식화한 평면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 키 홈 제작 공구의 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 키홈 제작 공구는 몸체부(10)와 절삭부(20)로 구성된다.
올바른 실시예로, 몸체부(10)는 원통의 형상을 가지며, 공작기계에 삽입되어 고정되도록 외주면 일측에 길이방향으로 지지홈(11)이 형성되어 몸체부(10)가 회전하지 않도록 지지한다.
또한, 몸체부(10)는 공작기계에 삽입되되, 몸체부(10)의 끝단에는 체결 공구가 맞물리도록 체결홈(12)이 구비되어 탈부착이 용이하게 한다.
다음으로, 몸체부(10)의 하부로 연장되는 연결대(21)와, 연결대(21) 단부에서 연결대(21)의 수직방향으로 하나 이상의 커터(22)가 돌출되어 형성되는 절삭부(20)를 포함한다.
더하여, 본 발명의 키홈 제작 공구는 공작기계의 상하 운동으로 커터(22)가 가공물의 내경을 지속적으로 타격하여 키홈을 형성하고 가공할 때, 커터(22)를 지지하도록 하면 중앙으로 소정의 각도로 경사진 지지면(23)을 구비한다.
다시 말하여, 본 발명의 키홀 제작 공구는 키홀을 생성하기 위한 커터(22)의 타격으로 인하여 커터(22)가 마모되어도 지지면이 커터(22)를 충격을 분산하여 내구성이 개선되는 효과가 있다.
더하여, 절삭부(20)의 금속 기재층 상부에 다층나노 경질 코팅막을 형성하여 내마모성을 향상함으로써, 커터(22)의 마모에 대한 수명특성을 개선할 수 있는데 다층나노 경질 코팅막에 대하여는 후술하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 다층나노 경질 코팅막의 구조를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 절삭부(20)의 금속 기재층 상부에 형성되는 제1층, 상기 제1층 상면에 형성되는 제2층 및 상기 제2층 상면에 형성되는 제3층이 연속적으로 반복형성된다.
구체적으로, 상기 제1층은
Figure pat00003
의 조성을 가지며, 상기 제3층은
Figure pat00004
의 조성을 가지며, 상기 제2층은 상 기 제1층과 상기 제3층 사이의 개선된 접착을 위해
Figure pat00005
과
Figure pat00006
의 혼합조성을 가지며, 제1층 내지 제3층이 순차적으로 적층 형성되 되, 상기 경질 코팅막의 성능 향상을 위하여 8회 이상 반복형성되는 것이 바람직하다.
여기서, X는 N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO 및 CNBO로 구성된 군중의 하나를 나타내며, 바람직하게는 N 또는 CN 이고, 보다 바람직하게는 N이다.
또한, Me는 V, Nd, Sm, Eu, Hf, In, Sn, Zr, Ta, W, Nb로 구성된 군중의 하 나 또는 둘 이상의 혼합물을 나타내며, a, b, u, v, w는 타켓부분의 화학양론 조성 을 나타낸다.
이때, a는 0.5≤a≤0.7이며, b는 0.05＜b<0.1이다. 이와 더불어, u는 0.5≤ u≤0.7이며, v는 0.02＜v<0.08이고, w는 0.01<w<0.08인 것이 바람직 하다.
한편, 상기 제1층, 상기 제2층 혹은 상기 제3층은, 이온 건 에칭공정, 할로 캐소드 에칭공정 및 메탈이온 에칭공정 중 선택된 하나 이상의 공정을 수행하여 증 착될 수 있으며, 상기 제1층 혹은 상기 제3층의 평균 입자 크기가 약 5 내지 150 nm, 바람직하게는 10 내지 120nm인 마이크로 결정 형태를 가진다.
또한, 상기 제1층에 대 한 상기 제2층 혹은 상기 제3층의 두께비가 0.5 초과하도록 한다.
또한, 상기 제2층 혹은 상기 제3층은 2개 이상의 결정질 상을 포함하며, 바 람직하게는, 등축정계 및 육방정계)를 포함한다.
다시, 상기 경질 코팅막은 입방체의
Figure pat00007
의 상기 제1층과,
Figure pat00008
과
Figure pat00009
의 혼합조 성의 상기 제2층과, 상기 입방체의
Figure pat00010
의 제3층이 교호로 증착되어 다층 구조를 가짐으로써, 도 4와 같이, 두께가 균일하고 균열 등의 결함 발생 가능성이 현저히 감소하여 치 밀한 조직을 가지게 되며, 이를 통해 키홈 제작 공구의 내마모성과 수명 특성을 개 선시킬 수 있는 것이다.
이와 더불어, 상기 경질 코팅막은 키홈 제작 공구의 내마모성과 수명 특성을 보다 향상시키기 위해 35 내지 300V의 마이너스 바이어 스 전압을 인가하되, 바이어스 전압을 시간에 따라 계단식으로 증가 시켜, 스텝(STEP) 구간별로 인가하여 증착시킴으로써 형성되며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
도 5는 본 발명의 예시적으로 나타낸 진공증착 챔버를 도식화한 평면도이다.
상기 경질 코팅막 즉, Al-Cr-SiN/AlTiMoMeN 경질 층들의 증착을 위해, 아이시스(ISYS)사의 AIP타입의 공업용 코팅 설비가 사 용된다.
또한, 정제된 키홈 제작 공구는 직경에 따라 이중 회전식 기판 캐리어 상에, 또는 50mm 미만의 직경에 대해서는 삼중 회전식 기판 캐리어 상에 고정되고, 분말 금속 야금에 의해 제조된 Al-Cr-Si 합금으로 이루어진 타겟 및 Al-Ti-Mo-Me 합금으 로 이루어진 타겟은 도 3에 도시된 바와 같이 코팅 설비의 벽들에 제공된 12개의 음극 아크 전원 내에 배치된다.
이때, 제1 내지 제3 음극 아크 전원(1, 2, 3)과 제7 내지 제9 음극 아크 전원(7, 8, 9) 내에 배치된 타겟은 Al-Cr-Si 합금으 로 이루어진 타겟이며, 4 내지 제6 음극 아크 전원(4, 5, 6)과 제7 내지 제9 음극 아크 전원(10, 11, 12) 내에 배치된 타겟은 Al-Ti-Mo -Me 합금으로 이루어진 타겟인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는 다.
구체적으로 타겟 배치의 기하 구조는 실질적으로 AIP타입의 공업용 코팅 설 비의 8각형 평면도에 의해 결정되며, 각각의 삼원 그룹의 중간 요소 내에 배치되 나, 이에 한정하지 않으며, 상기 제1 내지 제3층들을 제조하기 위한 다른 타겟 배 치도 가능하다.
또한, 상기 제2층은 코팅 설비의 기하 구조적 타겟 배치로 인해 증착 중 제품의 회전으로 인해 매우 섬세한 층을 갖는 다층 구조가 추가로 증착되는데, Al-Cr-Si 및 Al-Ti-Mo-Me에 기초하는 개별 타겟들이 상 기 코팅막의 형성을 위해 사용되므로 상기 제2층의 폭은 수 나노미터 의 범위에서 변경된다.
이와 더불어, 상기 제1 내지 제3층들은, 단일 회전식 또는 다중 회전식 기판 고정 장치의 동일한 코팅층 높이에서 증착될 수 있으며, 바람직하게는 기하 구조적으로 동등한 위치에서 적어도 세 개의 아 크 음극을 포함하는 모든 설비에서 증착될 수 있다.
예를 들어, 작업자는 각각의 설비 유형에 따른 타겟의 배치에 의해 각 층들 의 층 두께 또는 위치에 영향을 미칠 수 있으며, 또한, 각각의 기판 운동의 조절 또는 회전 조절 또는 제품 회전 각속도의 조절에 의해 개별 층들의 층 두께 또는 위치에 영향을 미칠 수 있다.
한편, 코팅 대상 제품인 키홈 제작 공구는 설비에 제공된 복사 가열 장치 내에서 약 500℃의 온도에 제공된 다음, 그 표면은 Ar 대기하에 -300 내지 -600V의 DC-바이어스 전압의 인가에 의해 0. 2Pa의 압력에서 Ar 이온에 의한 에칭 정제 과정과 할로우캐소드(Hol low cathod) 이온 세정 과정을 거쳐 제공된다.
이후, 80A 출력을 사용하는 6개의 Al-Cr- Si 전원의 작동 및 약 5분 동안 -35V의 기판 바이어스의 전압 인가 에 의해 약 0.2㎛ 두께의 Al-Cr-Si-N 경질층이 증착된다.
이어서, 의도적으로 다층이 형성되는데, 우선 6개의 Al-Cr-Si 전원에 대해 추가로 6개의 Al-Ti-Mo-Me 전원이 마찬가지로 각각 150A로 스위치 온되고, 약 3분 동안 -150V의 기판 바이어스 전압인가에 의해 공동으로 작동된다. 연속해서 6개의 Al-Cr-Si 전원이 스위치 오프되고 오로지 Al-Ti-Mo-Me-N 코팅층이 약 3분 동안 -300V의 기판 바이어스 전압인가에 의해 증착된다.
이러한 계단식 전압 인가 과정은 본 발명의 범주 내에서 증착 과정 중에 8회 반복 수행되며, 모든 층들은 순수하게 질소(N) 대기에서 약 40mtorr의 압력 및 약 35V ~ 300V 의 마이너스 기판 바이어스 전압에서 증착된다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
비교예
비교예 1은 표 1과 같이, Al 60원자% 및 Cr 40원자%의 조성을 갖는 Al-Cr 합금으로 이루어진 타겟과 Al 67원자 %, Ti 31원자% 및 Mo 2원자%의 조성을 갖는 Al-Ti-Mo 합금으로 이루어진 타겟으로 증착된 코팅막이다.
이때, 비교예 1은 Φ127mm이며, 15 T인 디스크 형태( disc type) 타겟을 사용하였다.
실시예
실시예 1 내지 8은 표 1에 나타낸 바와 같이, 코팅막을 이루는 층의 타겟 조 성을 달리하였으며, 표 2의 타겟 성능, 마이너트 기판 바이어스 전압, 프로세스 압 력 및 온도와 같은 프로세스 파라미터들에 따라 코팅막을 형성하였다.
이때, 실시예 1 내 지 9에서 사용된 타겟은 Φ127mm이며, 15 T인 디스크 형태(disc ty pe) 타겟으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 음극 아크 전 원(1, 2, 3)과 제7 내지 제9 음극 아크 전원(7, 8, 9)에는 Al-Cr-Si 합금으로 이루 어진 타겟을 삽입 배치하였으며, 제4 내지 제6 음극 아크 전원(4, 5, 6)과 제7 내 지 제9 음극 아크 전원(10, 11, 12)에는 Al-Ti-Mo-Me 합금으로 이루어진 타겟을 삽 입 배치하였다.
분류 타겟 조성
Al-Cr-Si Al-Ti-Mo-Me
Al원자% Cr원자% Si원자% Al원자% Ti원자% Mo원자% Me원자%
비교예 1 60 40 - 67 31 2 -
실시예 1 67 28 5 67 27 4 2
실시예 2 70 25 5 67 23 8 2
실시예 3 70 25 5 67 20 8 5
실시예 4 70 22 8 50 38 10 2
실시예 5 60 32 8 50 35 10 5
실시예 6 67 23 10 50 36 12 2
실시예 7 70 20 10 50 33 12 5
횟수 ARC 전류 Bias 전압(V) 진공도 온도
Al-Cr-Si Al-Ti-Mo-Me
ARC
1, 2, 3		 ARC
7, 8, 9		 ARC
4, 5, 6		 ARC
10, 11, 12		 STEP 구간 (mTorr) (℃)
비교예 1 80 A 100 A 120 A 150 A (-)35/(-)150/(-)300 35 480
실시예 1 80 A 100 A 120 A 150 A (-)35/(-)150/(-)300 35 480
실시예 2 80 A 100 A 120 A 150 A (-)35/(-)150/(-)300 40 480
실시예 3 80 A 100 A 120 A 150 A (-)35/(-)150/(-)300 40 480
실시예 4 80 A 100 A 120 A 150 A (-)35/(-)150/(-)300 40 480
실시예 5 80 A 100 A 120 A 150 A (-)35/(-)150/(-)300 40 480
실시예 6 80 A 100 A 120 A 150 A (-)35/(-)150/(-)300 40 480
실시예 7 80 A 100 A 120 A 150 A (-)35/(-)150/(-)300 40 480
실험예
실시예 1 내지 9의 경질 코팅막 각각 두께, 경도, 접착력 및 조도를 측청하여 표 3에 나타내었으며, 이때, 상기 경질 코팅막의 두께는 칼로테스트(Calotest)에 의해 측정되었으며, 경도는 비커스 경도계(Vickers hardness Tester)를 사용하여 측정하였다.
또한, 상기 경질 코팅막의 접착력은 스크래치 시험(Scratch test)을 측정되었으며, 측정된 조도는 산술평균조도(Ra)로서, 단위는 마이크로 미터(㎛)이다.
횟 수 결 과
두께 경도(Hv) 접착력(N) 조 도(Ra(㎛))
비교예 1 4.5 3,241.4 78.1 0.11
실시예 1 5.2 3,369.2 80 0.09
실시예 2 5.4 3,312.7 80 0.10
실시예 3 4.7 3,431.8 80 0.18
실시예 4 5.6 3,285.6 80 0.12
실시예 5 5.0 3,342.7 80 0.10
실시예 6 5.3 3,542.3 80 0.11
실시예 7 6.2 3,489.6 80 0.11
표 3과 같이, Al-Cr-Si 합금으로 이루어진 타겟과 Al-Ti-Mo-Me 합금으로 이루어진 타겟으로 증착된 코팅막인 실시예 1 내지 실시예 7은 Al-Cr 합금으로 이루어진 타겟과 Al-Ti-Mo 합금으로 이루어진 타겟으로 증착된 코팅막인 비교예 1보다 코팅막의 두께가 증가하였으며, 접착력 및 경도 또한 향상되었음을 확인할 수 있었다.따라서, 본 발명의 키홈 제작 공구는 절삭부(20)의 표면에 다층나노 경질 코팅막을 조성하여 내마모성과 수명특성이 개선되는 효과가 있게 되는 것이다.
또한, 내마모성이 개선됨으로써, 커터(22)의 높이를 종래의 커터(C)보다 줄일 수 있으므로 본 발명의 키홈 제작 공구의 제작비용을 절감할 수 있으며, 제한적인 높이를 가지는 공작기계에 적용하기 용이한 효과가 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
10: 몸체부 11: 지지홈
12: 체결홈
20: 절삭부 21: 연결대
22: 커터 23: 지지면

Claims (4)

  1. 수명이 향상된 키홈 제작 공구에 있어서,
    공작기계에 삽입되어 고정되도록 외주면 일측에 길이방향으로 지지홈(11)이 형성되는 몸체부(10); 및
    상기 몸체부(10)의 하부로 연장되는 연결대(21)와, 상기 연결대(21) 단부에서 상기 연결대(21)의 수직 방향으로 하나 이상의 커터(22)가 형성되는 절삭부(20);를 포함하되,
    상기 절삭부(20)는 금속 기재층 상부에 다층나노 경질 코팅막을 형성하여 내마모성과 수명특성이 개선된 것을 특징으로 하는 키홈 제작 공구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부(10)는 상기 공작기계에 삽입되되, 외주면 일측에 체결 공구가 맞물리도록 체결홈(12)이 구비되어 탈부착이 용이한 것을 특징으로 하는 키홈 제작 공구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절삭부(20)는 상기 공작기계의 상하 운동으로 상기 커터(22)가 가공물의 내경을 타격하여 키홈을 가공할 때, 상기 커터(22)를 지지하도록 하면 중앙으로 소정의 각도로 경사진 지지면(23)을 구비하여 타격으로 인한 충격에 대한 내구성을 개선한 것을 특징으로 하는 키홈 제작 공구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다층나노 경질 코팅막은,
    상기 절삭부(20)의 금속 기재층 상부에 형성되는 하기 화학식 1의 조성을 가진 제1층;
    상기 제1층 상면에 형성되는 하기 화학식 1과 하기 화학식 2의 혼합조성을 지니는 제2층; 및
    상기 제2층 상면에 형성되는 하기 화학식 2의 조성을 가진 제3층;이 연속적으로 반복형성되며,
    상기 제1층, 상기 제2층 및 상기 제3층은, 35 내지 300V의 마이너스 바이어스 전압을 시간에 따라 계단식으로 증가시켜 인가함으로써 순차적으로 증착되되,
    Al-Cr-Si 전원의 작동으로 35V의 마이너스 바이어스 전압인가에 의해 상기 제1층이 증착되고, 상기 Al-Cr-Si 전원에 대해 추가로 Al-Ti-Mo-Me 전원이 작동되어 150V의 마이너스 바이어스 전압인가에 의해 상기 제2층이 증착되며, 이후 상기 Al-Cr-Si 전원이 스위치 오프되어 상기 Al-Ti-Mo-Me 전원의 작동만으로 300V의 마이너스 바이어스 전압인가에 의해 상기 제3층이 증착되어 내마모성과 수명특성이 개선된 것을 특징으로 하는 키홈 제작 공구.
    [화학식 1]
    Figure pat00011

    [화학식 2]
    Figure pat00012

    여기서, X는 N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO 및 CNBO로 구성된 군중의 하나를 나타내고, Me는 V, Nd, Sm, Eu, Hf, In, Sn, Zr, Ta, W, Nb로 구성된 군중의 하나를 나타내며, a, b, u, v, w는 타켓부분의 화학양론 조성을 나타낸다.
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