KR100576321B1

KR100576321B1 - 고인성 절삭공구/내마모성 공구

Info

Publication number: KR100576321B1
Application number: KR1020040105735A
Authority: KR
Inventors: 박근우; 황창규; 윤여균; 최용희; 주형근; 성욱중
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2006-05-03
Also published as: US20060127671A1; US7691496B2

Abstract

초경 모재, 서멧 모재 또는 세라믹 모재 위에 화학적 증착법, 중온 화학적 증착법 또는 물리적 증착법으로 경질층을 피복한 피복 절삭공구와/또는 초경 절삭공구, 서멧 절삭공구 또는 세라믹 절삭공구에 10 ~ 300 ㎛ 입자를 이용하여 습식 블라스팅 처리를 실시하여 인장 잔류응력을 감소시키거나 압축 잔류응력을 증가시켜 인성을 향상시키고 표면 거칠기를 감소시켜 내치핑성과 내박리성이 크게 향상된 절삭공구를 제공함을 목적으로 하고 있다.

Description

고인성 절삭공구/내마모성 공구{Cutting tool/an abrasion resistance tool with high toughness}

도 1은 본 발명에 따라 제작된 습식 블라스팅 처리된 피복 절삭공구의 표면 거칠기를 보여주는 5000배의 주사전자현미경(SEM) 사진

도 2는 종래기술에 따라 제작된 피복 절삭공구의 표면 거칠기를 보여주는 5000배의 주사전자현미경(SEM) 사진

도 3은 종래기술에 따라 제작된 건식 블라스팅 처리 피복 절삭공구의 표면 거칠기를 보여주는 5000배의 주사전자현미경(SEM) 사진

본 발명은 절삭가공용 공구(Indexable Insert)로 사용되는 초경 절삭공구, 서멧 절삭공구 또는 세라믹 절삭공구와/또는 상기 절삭공구를 모재로 한 피복 절삭공구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절삭공구의 인성 및 내치핑성을 향상시키기 위한 방법에 관한 것이다.

일반적으로 초경 절삭공구의 유효수명을 향상시키기 위하여, 초경합금의 모재 표면에 화학적 증착법(Chemical vapor deposition), 물리-화학적 증착법 (Physical-Chemical vapor deposition) 혹은 물리적 증착법(Physical vapor deposition)으로 제조한 티타늄의 탄화물(이하 TiC), 질화물(이하 TiN), 탄질화물(이하 TiCN)과 알루미나(이하 Al₂O₃)등의 경질세라믹 박막을 피복한다.

화학적 증착법으로 Al₂O₃ 박막을 증착한 피복 절삭공구는 1973년 TiC 박막 위에 0.5 ~ 1.0 ㎛의 Al₂O₃박막을 코팅한 것이 세계 최초이다. TiC 위에 Al₂O₃ 박막이코팅된 절삭공구는 단층 TiC 박막보다 인성이 다소 저하되지만 내마모성이 크게 향상되었다.

또한 피복 절삭공구의 인성을 향상시키기 위해서 유기 CN 화합물 전구체(아세토니트릴, CH₃CN)를 이용하여, 800 ~ 900℃에서 코팅하는 중온 화학적 증착법(Moderate Temperature-CVD, 이하 MT-CVD)에 의한 TiCN 박막이 이용되고 있다. 종래의 TiCN 박막은 TiCl₄, CH₄, N₂, H₂ 등의 가스 원료를 이용하여 약 1,000 ~ 1,050℃의 고온 화학적 증착법(이하 HT-CVD)으로 증착하던 것에 비해, MT-CVD에 의한 코팅은, TiCl₄, CH₃CN , N₂, H₂등의 가스를 이용하여 800 ~ 900℃에서 코팅을 실시하였다. MT-CVD에 의해 코팅된 TiCN 박막은 TiC 박막에 비해 박막경도는 다소 낮으나 초경합금에 코팅하여 내마모성의 향상을 얻을 수 있는 충분한 박막 경도를 보유하고 있으며, 결정구조가 기둥모양의 주상정 구조(Columnar structure)를 갖고 있어 박막 자체의 인성이 우수하다.

EP 408,535에 보고된 바에 의하면 내산화성이 우수한 Al₂O₃박막에 대한 상 (Phase) 제어 연구 결과, 알파-알루미나(이하 α-Al₂O₃)와 카파-알루미나(이하 κ-Al₂O₃)박막이 각각 주철과 강에 적합하다는 것이 확인된 후, Al₂O₃박막 제어기술이 급속히 발전하고 상용화하게 되었다. α-Al₂O₃의 경우 Al₂O₃중에서 유일한 안정상으로 절삭 중에 상변화가 발생하지 않고 경도도 가장 우수하기 때문에 고속 절삭조건이 주철 가공에서 탁월한 절삭성능을 나타낸다. κ-Al₂O₃의 경우 열전도도가 α-Al₂O₃보다 낮아 절삭시 열 발생이 많은 강 절삭에서 우수한 내마모성을 나타내는 것으로 분석되었다.

피복 절삭공구의 박막이 절삭성능에 영향을 주는 요소로는 치핑이나 박리이다. 박리는 특히 경사면의 공구 마모를 증대시킨다. 치핑이나 박리는 모재와 박막 간의 밀착도 열세에 기인하거나 절삭공구의 인선부에 피삭재가 용착되어 발생한다.

화학적 증착법을 통해 제작된 피복 절삭공구의 경우에는 내마모성은 우수하지만, 모재와 박막간의 열팽창계수 차이에 기인한 인장 잔류응력이 박막에 존재하기 때문에 피복 공구의 인성은 감소하고 절삭시 박막의 일부가 떨어지는 치핑이 발생하거나 박막 전체가 모재에서 탈락되어 공구수명이 급격히 감소하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 WO 9,923,275에서는 30 ㎛ 크기의 Al₂O₃입자를 이용하여 2 ~ 6 bar 압력으로 습식 블라스팅 처리를 실시하였다. 그러나 이들이 제시한 조건은 상층은 적어도 4 ㎛ 이상의 두께로 증착된 TiN이나 4 ~ 16 ㎛ 두 께의 TiN/TiC 다층박막 아래에 Al₂O₃층이 증착된 특별한 적층구조에만 적용되었다. 이것은 상층인 TiN 박막과 Al₂O₃층과의 밀착력이 열세하여 습식 블라스팅 처리에 의해 쉽게 제거되기 때문이다. 또한 Al₂O₃ 입자를 이용한 습식 블라스팅 처리는 표면 거칠기 감소를 위해 사용되었기 때문에 건식 블라스팅 처리와 비교하여 잔류응력 변화는 매우 적었다.

US 5,635,247에서는 상층에 존재하는 κ-Al₂O₃박막에 대해 100㎛ 크기의 Al₂O₃ 입자를 이용하여 2 ~ 6 bar 압력을 가하는 습식 블라스팅 처리를 실시한 후 α-Al₂O₃로 상변태 시키기 위해 900 ~ 1100℃에서 0.3 ~ 10 시간 동안 열처리를 실시, 박막의 내치핑성을 개선하는 방법을 제시하였다. 그러나 블라스팅 처리 후 열처리한 박막의 표면 거칠기는 블라스팅 처리만 실시한 경우보다 열세한 것으로 나타났다.

US 5,597,272와 US 5,776,588에서는 피복 절삭공구의 세라믹 다층박막의 최상층 중에서 몇 층을 인선부를 따라 부분적 혹은 완전히 제거하는 방법에 대해 공개하였다. 제거된 박막에는 적어도 한 층의 산화물 박막을 포함하였고 노출된 인선부 박막의 잔류응력은 +98 ~ -49 MPa로 변화되었으며, 노출된 인선부의 표면 거칠기는 0.05 ㎛ 이하로 제어하였다. 그러나 노출된 인선부의 잔류응력 변화가 인성을 향상시키기에 너무 적고, 피복 절삭공구 인선부의 최상층 중에서 몇 층만 균일하게 피복 박막을 제거하는 방법에는 한계가 있다.

US 2003/0104254에서는 건식 블라스팅 처리를 이용하여 다층박막에 존재하는 잔류응력을 감소시켜 인성을 향상시켰는데 모재로부터 TiCN/Al₂O₃/ZrCN으로 구성된 다층박막은 코팅 상태에서 +0.8/+0.4/-1.0 GPa의 잔류응력을 나타낸 반면, 다양한 입자를 이용한 블라스팅 후에는 상층의 ZrCN 박막의 경우 -4.0 ~ -8.0 GPa, Al₂O₃ 박막의 경우 -2.6 ~ -4.3 GPa, TiCN 박막의 경우 -0.5 ~ -1.7 GPa으로 변화하여 인장응력은 압축응력으로 감소시키고, 압축응력은 증가된 결과를 얻었다. 그러나 건식 블라스팅의 경우 습식 블라스팅과 비교하여 처리 후 표면 거칠기가 열세하다는 단점이 있고, 박막에 존재하는 잔류응력이 지나치게 높아 피복 절삭공구가 쉽게 파손될 수 있다.

본 발명의 목적은 따라서 초경 모재, 서멧 모재 또는 세라믹 모재 위에 화학적 증착법, 중온 화학적 증착법 또는 물리적 증착법으로 경질층을 피복한 피복 절삭공구의 인성을 향상시키면서 치핑 및 박리를 억제시키기 위한 것으로서, 피복 절삭공구에 대해 습식 블라스팅 처리를 실시하여 피복 절삭공구의 박막의 일부 층의 잔류응력을 인장응력에서 압축응력으로 변화시키거나 잔류 인장응력을 감소시키거나 혹은 잔류 압축응력을 증대시킴으로써 피복 절삭공구의 인성을 향상시키고, 표면처리에 의해 상층 또는 최외층의 표면 거칠기를 감소시킴으로써 피막의 박리 및 치핑을 억제하는데 있다.

또한 초경 절삭공구, 서멧 절삭공구 또는 세라믹 절삭공구에 대해서도 습식 블라스팅 처리를 실시하여 절삭공구 표면부의 잔류응력을 인장응력에서 압축응력으로 변화시키거나 혹은 잔류 압축응력을 증대시킴으로써 절삭공구의 인성을 향상시키고, 표면부의 표면 거칠기를 감소시킴으로써 치핑을 억제하는데 있다.

본 발명은 강, 스테인레스 강, 주철, 특히 일반주철, 구상흑연 주철에 대해 향상된 절삭성능을 가지는 절삭공구를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은;

초경 모재, 서멧 모재 또는 세라믹 모재 위에 화학적 증착법, 중온 화학적 증착법 또는 물리적 증착법으로 경질층을 피복한 피복 절삭공구에 10 ~ 300 ㎛ 입자를 이용하여 습식 블라스팅 처리를 실시하여 인장 잔류응력을 감소시키거나 압축 잔류응력을 증가시키고 표면 거칠기를 감소시킬 수 있는 고인성 내마모성을 갖는 절삭공구를 제공한다.

상기에서 블라스팅 처리된 절삭공구의 상층 또는 최상층의 표면 거칠기(Ra)는 0.05 ~ 0.10 ㎛ 사이에 존재함이 바람직하고, 블라스팅 입자의 직경이 10 ~ 300 ㎛ 사이에 존재함이 바람직하고 블라스팅 입자는 0.5 ~ 5.0 bar의 압력을 가진 압축 공기에 의해 피복 공구에 직접 분사시키는 방법이 바람직하다. 또한 습식 블라스팅 처리된 피복 절삭공구의 상층 또는 최상층에 -100 ~ -3900 MPa의 압축 잔류응력이 생성된 것이 바람직하다.

상기 피복 박막은 화학적 증착법, 중온 화학적 증착법 또는 물리적 증착법으로 주기율표에서 IVa에서 VIa족의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 탄질산화물이나 붕소 가 함유된 붕탄화물, 붕질화물, 붕탄질화물, 붕탄질산화물 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 부재 위에 Al, Zr, Hf 산화물 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 부재를 증착하고 그 위에 주기율표에서 IVa에서 VIa족 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속(Me)으로 구성된 Me_wTi_xC_yN_z(w+x+y+z=1, w>0, x>0, y>0, z>0), Me_xTi_yN_z(x+y+z=1, x>0, y>0, z>0) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 부재를 최상층으로 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 초경 절삭공구, 서멧 절삭공구 또는 세라믹 절삭공구에 10 ~ 300 ㎛ 입자를 이용하여 습식 블라스팅 처리를 실시하여 인장 잔류응력을 감소시키거나 압축 잔류응력을 증가시키고 표면 거칠기를 감소시킬 수 있는 고인성 내마모성을 갖는 절삭공구를 제공한다.

상기 절삭공구의 표면 거칠기나 (Ra)가 0.05 ~ 0.100 ㎛ 사이에 존재하는 것이 바람직하고, 습식 블라스팅 입자가 0.5 ~ 5.0 bar의 압력을 가진 압축 공기에 의해 피복 절삭공구에 직접 분사되는 것이 바람직하다.

상기 습식 블라스팅 처리된 절삭공구의 표면부에 -100 ~ -3900 MPa의 압축 잔류응력이 생성되는 것이 바람직하고, 상기 초경 절삭공구, 서멧 절삭공구 또는 세라믹 절삭공구는 10 ~ 300 ㎛ 입자를 이용하여 건식 블라스팅 처리 후 습식 블라스팅 처리하는 것이 바람직하다.

이하에서는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 실시예에서 제시한 자료는 본 발명의 일부에 해당하는 것으로, 본 발명의 범위는 본 실시예에 의해 제한되지 않는다.

<실시예 1>

(A)ISO K10 등급에 해당하는 피복 절삭공구용 초경 모재에 10.0 ㎛ 두께의 MT-CVD로 TiCN 박막을 증착하고, 그 위에 5.0 ㎛ 두께의 α-Al₂O₃ 박막을 증착한 후 1.0 ㎛ 두께의 TiN 박막을 최외층으로 증착하였다.

피복 절삭공구에 대해 습식 블라스팅 처리를 실시하였다. 블라스팅 입자의 재질은 10 ~ 300 ㎛ 크기의 알루미나(Al₂O₃)를 이용하여 0.5 ~ 5.0 bar 압력을 가했다.

(B)ISO K10 등급에 해당하는 피복 절삭공구용 초경 모재에 10.0 ㎛ 두께의 MT-CVD로 TiCN 박막을 증착하고, 그 위에 5.0 ㎛ 두께의 α-Al₂O₃박막을 증착한 후 1.0 ㎛ 두께의 TiN 박막을 최외층으로 증착하였다.

(C)ISO K10 등급에 해당하는 피복 절삭공구용 초경 모재에 10.0 ㎛ 두께의 MT-CVD로 TiCN 박막을 증착하고, 그 위에 5.0 ㎛ 두께의 α-Al₂O₃박막을 증착한 후 1.0 ㎛ 두께의 TiN 박막을 최외층으로 증착하였다.

피복 절삭공구에 대해 건식 블라스팅 처리를 실시하였다. 블라스팅 입자의 재질은 10 ~ 300 ㎛ 크기의 알루미나(Al₂O₃)를 이용하여 0.5 ~ 5.0 bar 압력을 가했다.

다층 피복박막 중에서 상층에 위치하는 Al₂O₃박막의 잔류응력은 X-선 회절기 를 이용한 sin²Ψ법으로 분석하였다.

블라스팅 처리된 피복 절삭공구의 표면 거칠기(Ra)는 Elionix사에서 제작한 3차원 주사전자현미경(SEM)인 ERA4000으로 분석하였다. 분석 배율은 5,000배이고 분석면적은 18ㅧ 24㎛이다.

본 발명 (A)와 종래 기술 (B), (C)에 의해 제작된 피복 절삭공구에 대해 표면 거칠기 및 α-Al₂O₃박막에 존재하는 잔류응력을 측정한 결과를 비교하였다. 표.1의 결과를 보면, 본 발명 (A)의 경우 종래의 피복 절삭공구 (B)나 건식 블라스팅 처리된 (C)와 비교하여 표면 거칠기가 우수하였으며, α-Al₂O₃박막의 잔류응력도 인장응력에서 압축응력으로 변화하였다.

표.1

	시료구분	표면 거칠기 Ra(㎛)	α-Al₂O₃ 잔류응력 σ(MPa)
본 발명	A	0.0891	-146.8
종래기술	B	0.1146	+245.7
종래기술	C	0.1015	-655.1

<실시예 2>

<실시예 1>에 제시된 피복 절삭공구에 대해 내마모성 평가를 실시하였다.

내마모성 평가는 동일 시간인 20분 동안 동일한 피가공물을 가공하여, 공구의 여유면에 발생하는 마모량을 측정하고 인선부에서의 박막 박리된 부분의 분율을 분석하여 비교하였다. 표.2의 결과를 보면, 종래 기술 (B), (C)와 비교하여 본 발명 (A)로 제작된 경우 내치핑성 및 내마모성이 향상된 것을 확인할 수 있다.

▶ 내마모성 평가조건

절삭조건 : V= 400 m/min, f= 0.3 mm/rev, d= 2.0 mm, 습식가공

피가공물 : GC25(직경 300mm, 길이 600mm) 외경가공

공구형번 : CNMG120408 - GR

표.2

	시료구분	박리율(%)	여유면 마모량(mm)
본 발명	A	0	0.125
종래기술	B	90	0.155
종래기술	C	70	0.145

<실시예 3>

<실시예 1>에 제시된 피복 절삭공구에 대해 인성 평가를 실시하였다. 인성 평가는 길이방향으로 4개의 홈이 파여진 원통형 강재를 절삭 가공하는 방식으로 실시하였으며, 절삭속도와 절입양을 일정하게 하고 이송량을 변화시키면서 측정하는 한계이송 평가와 절삭속도, 절입양, 이송량을 일정하게 한 후 공구가 파손될 때까지의 가공 시간을 측정하는 내결손성 평가를 실시하였다. 표.3의 결과를 보면, 종래기술 (B)의 경우 한계이송 0.155 mm/rev와 내결손성 1초, 종래기술 (C)는 한계이송이 0.200 mm/rev로 향상되었지만 내결손성은 1초로 열세하였다. 본 발명 (A)의 경우 한계이송이 0.200 mm/rev, 내결손성이 150초로 향상되어 종래의 기술과 큰 차이를 나타내었다.

▶ 한계이송 평가조건

절삭조건 : V= 150 m/min, f= 0.1 ~ 0.3 mm/rev, d= 2.0 mm, 건식가공

피가공물 : SCM440-4구홈(직경 300mm, 길이 600mm) 외경가공

공구형번 : CNMG120408 - GR

▶ 내결손성 평가조건

절삭조건 : V= 210 m/min, f= 0.175 mm/rev, d= 2.0 mm, 건식가공

피가공물 : SCM440-4구홈(직경 300mm, 길이 600mm) 외경가공

공구형번 : CNMG120408 - GR

표.3

	시료구분	한계 이송(mm/rev)	내결손성(초)
본 발명	A	0.200	150
종래기술	B	0.155	1
종래기술	C	0.200	1

<실시예 4>

(D)ISO P20 등급에 해당하는 피복 절삭공구용 초경 모재에 8.0 ㎛ 두께의 MT-CVD로 TiCN 박막을 증착하고, 그 위에 2.0 ㎛ 두께의 κ-Al₂O₃박막을 증착한 후 0.5 ㎛ 두께의 MT-Zr_wTi_xC_yN_z(w+x+y+z=1, w>0, x>0, y>0, z>0) 박막과 0.5 ㎛ 두께의 Zr_wTi_xC_yN_z(w+x+y+z=1, w>0, x>0, y>0, z>0) 박막을 최외층으로 증착하였다.

피복 절삭공구에 대해 습식 블라스팅 처리를 실시하였다. 블라스팅 입자의 재질은 10 ~ 150 ㎛ 크기의 알루미나(Al₂O₃)를 이용하여 0.5 ~ 5.0 bar 압력을 가했다.

(E)ISO P20 등급에 해당하는 피복 절삭공구용 초경 모재에 8㎛ 두께의 MT-CVD로 TiCN 박막을 증착하고, 그 위에 2.0 ㎛ 두께의 κ-Al₂O₃박막을 증착한 후 0.5 ㎛ 두께의 MT-Zr_wTi_xC_yN_z(w+x+y+z=1, w>0, x>0, y>0, z>0) 박막과 0.5 ㎛ 두께의 Zr_wTi_xC_yN_z(w+x+y+z=1, w>0, x>0, y>0, z>0) 박막을 최외층으로 증착하였다.

본 발명 (D)과 종래기술 (E)로 제작된 피복 절삭공구에 대해 인성 평가를 실시하였다. 인성 평가는 길이방향으로 4개의 홈이 파여진 원통형 강재를 절삭 가공하는 방식으로 실시하였으며, 절삭속도와 절입양을 일정하게 하고 이송량을 변화시키면서 측정하는 한계이송 평가와 절삭속도, 절입양, 이송량을 일정하게 한 후 공구가 파손될 때까지의 가공 시간을 측정하는 내결손성 평가를 실시하였다. 표.4의 결과를 보면, 종래기술 (E)의 경우 한계이송 0.215 mm/rev와 내결손성 55초인 반면, 본 발명 (D)의 경우 한계이송 0.450 mm/rev, 내결손성 115초로 크게 향상되어 종래의 기술과 큰 차이를 나타내었다.

▶ 한계이송 평가조건

절삭조건 : V=100 m/min, f=0.1 ~ 0.5 mm/rev, d=2.0 mm, 건식가공

피가공물 : SCM440-4구홈(직경 300mm, 길이 600mm) 외경가공

공구형번 : CNMG120408 - HM

▶ 내결손성 평가조건

절삭조건 : V=230 m/min, f=0.4 mm/rev, d=2.0 mm, 건식가공

피가공물 : SCM440-4구홈(직경 300mm, 길이 600mm) 외경가공

공구형번 : CNMG120408 - HM

표.4

	시료구분	한계 이송(mm/rev)	내결손성(초)
본 발명	D	0.450	115
종래기술	E	0.215	55

<실시예 5>

(F)ISO P20 등급에 해당하는 서멧 절삭공구에 대해 습식 블라스팅 처리를 실시하였다. 블라스팅 입자의 재질은 10 ~ 300 ㎛ 크기의 알루미나(Al₂O₃)를 이용하여 0.5 ~ 5.0 bar의 압력을 가했다.

(G)ISO P20 등급에 해당하는 서멧 절삭공구에 대해 건식 블라스팅 처리를 실시한 후 습식 블라스팅 처리를 실시하였다. 블라스팅 입자의 재질은 10 ~ 300 ㎛ 크기의 알루미나(Al₂O₃)를 이용하여 0.5 ~ 5.0 bar의 압력을 가했다.

(H)ISO P20 등급에 해당하는 서멧 절삭공구

본 발명 (F), (G)와 종래기술 (H)로 제작된 서멧 절삭공구에 대해 잔류응력과 인성을 평가를 실시하였다. 서멧 절삭공구의 잔류응력은 X-선 회절기를 이용한 sin²ψ법으로 분석하였다. 인성 평가는 길이방향으로 4개의 홈이 파여진 원통형 강재를 절삭 가공하는 방식으로 실시하였으며, 절삭속도와 절입양을 일정하게 하고 이송량을 변화시키면서 측정하는 한계이송 평가와 절삭속도, 절입양, 이송량을 일정하게 한 후 공구가 파손될 때까지의 가공 시간을 측정하는 내결손성 평가를 실시하였다.

표.5의 결과를 보면, 본 발명 (F)와 (G)의 경우 종래의 피복 절삭공구 (H)와 비교하여 표면 거칠기가 우수하였다. 또한 종래기술 (H)로 제작된 서멧 절삭공구의 표면 잔류응력은 -1.3 GPa으로 나타난 반면 본 발명 (F)와 (G)에 의해 제작된 서멧 절삭공구의 표면 잔류응력은 각각 -1.6 GPa, -2.2 GPa로 나타나 압축 잔류응력이 더 증가되었다. 인성 평가 결과, 종래 기술 (H)로 제작된 서멧 절삭공구의 한계이송은 0.155 mm/rev인 반면, 본 발명 (F)와 (G)의 경우 한계이송이 각각 0.225, 0.250 mm/rev으로 크게 향상되어 종래의 기술과 큰 차이를 나타내었다.

▶ 한계이송 평가조건

절삭조건 : V=100 m/min, f=0.1 ~ 0.4 mm/rev, d=2.0 mm, 건식가공

피가공물 : SCM440-4구홈(직경 300mm, 길이 600mm) 외경가공

공구형번 : CNMG120408 - HM

표.5

	시료구분	표면 거칠기 Ra(㎛)	잔류응력(GPa)	한계 이송 (mm/rev)
본 발명	F	0.0914	-1.6 GPa	0.225
본 발명	G	0.0922	-2.2 GPa	0.250
종래기술	H	0.1105	-1.3 GPa	0.155

상기와 같이 본 발명에 따르면 초경 모재, 서멧 모재 또는 세라믹 모재 위에 화학적 증착법, 중온 화학적 증착법 또는 물리적 증착법으로 경질층을 피복한 피복 절삭공구와/또는 초경 절삭공구, 서멧 절삭공구 또는 세라믹 절삭공구에 10 ~ 300 ㎛ 입자를 이용하여 습식 블라스팅을 실시하여 인장 잔류응력을 감소시키거나 압축 잔류응력을 증가시켜 인성을 향상시키고 표면 거칠기를 감소시켜 내치핑성과 내박리성을 크게 향상시켰다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으 로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

초경 모재, 서멧 모재 또는 세라믹 모재 위에 화학적 증착법, 중온 화학적 증착법 또는 물리적 증착법으로 경질층을 피복한 피복 절삭공구에 10 ~ 300 ㎛ 입자를 이용하여 습식 블라스팅 처리를 실시하여 인장 잔류응력을 감소시키거나 압축 잔류응력을 증가시키고 표면 거칠기를 감소시킨 것을 특징으로 하는 고인성 내마모성을 갖는 절삭 공구
제 1항에 있어서, 상기 습식 블라스팅 처리된 피복 절삭공구 인선부의 피막 상층 또는 최상층의 표면 거칠기(Ra)가 0.05 ~ 0.100 ㎛ 사이에 존재함을 특징으로 하는 고인성 내마모성을 갖는 절삭 공구
제 1항에 있어서, 상기 습식 블라스팅 입자는 0.5 ~ 5.0 bar의 압력을 가진 압축 공기에 의해 피복 절삭공구에 직접 분사된 것임을 특징으로 하는 고인성 내마모성을 갖는 절삭 공구
제 1항에 있어서, 상기 습식 블라스팅 처리된 피복 절삭공구의 상층 또는 최상층에 -100 ~ -3900 MPa의 압축 잔류응력이 생성된 것임을 특징으로 하는 고인성 내마모성을 갖는 절삭 공구
제 1항에 있어서, 상기 피복 박막은 화학적 증착법, 중온 화학적 증착법 또는 물리적 증착법으로 주기율표에서 IVa에서 VIa족의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 탄질산화물이나 붕소가 함유된 붕탄화물, 붕질화물, 붕탄질화물, 붕탄질산화물 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 부재 위에 Al, Zr, Hf 산화물 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 부재를 증착하고 그 위에 주기율표에서 IVa에서 VIa족 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속(Me)으로 구성된 Me_wTi_xC_yN_z(w+x+y+z=1, w>0, x>0, y>0, z>0), Me_xTi_yN_z(x+y+z=1, x>0, y>0, z>0) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 부재를 최상층으로 포함함을 특징으로 하는 고인성 내마모성을 갖는 절삭 공구
초경 절삭공구, 서멧 절삭공구 또는 세라믹 절삭공구에 10 ~ 300 ㎛ 입자를 이용하여 습식 블라스팅 처리를 실시하여 인장 잔류응력을 감소시키거나 압축 잔류응력을 증가시키고 표면 거칠기를 감소시킨 것을 특징으로 하는 고인성 내마모성을 갖는 절삭공구
제 6항에 있어서, 상기 절삭공구의 표면 거칠기(Ra)가 0.05 ~ 0.100 ㎛ 사이에 존재함을 특징으로 하는 고인성 내마모성을 갖는 절삭공구
제 6항에 있어서, 상기 습식 블라스팅 입자은 0.5 ~ 5.0 bar의 압력을 가진 압축 공기에 의해 피복 절삭공구에 직접 분사된 것을 특징으로 하는 고인성 내마모 성을 갖는 절삭공구
제 6항에 있어서, 상기 습식 블라스팅 처리된 절삭공구의 표면부에는 -100 ~ -3900 MPa의 압축 잔류응력이 생성된 것임을 특징으로 하는 고인성 내마모성을 갖는 절삭공구
제 6항에 있어서, 상기 초경 절삭공구, 서멧 절삭공구 또는 세라믹 절삭공구는 10 ~ 300 ㎛ 입자를 이용하여 건식 블라스팅 처리후 습식 블라스팅 처리된 것임을 특징으로 하는 고인성 내마모성을 갖는 절삭공구