KR100932966B1 - 회전공구 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

초경합금의 분말사출성형을 이용하여 초경 엔드밀이나 드릴 등의 회전공구과 제조방법이 개시된다. 회전공구 제조방법은, 초경합금 분말을 포함하는 피드스탁을 제조하는 단계, 상기 피드스탁을 금형 내로 사출하여, 생크부와 날부가 일체로 형성되며 상기 생크부 및 상기 날부 내부에 중공부가 형성된 사출체를 형성하는 단계, 상기 사출체에서 바인더를 제거하는 탈지 단계 및 상기 사출체를 소결하는 단계를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 생크부의 단부에 구비되어 상기 중공부를 폐쇄하는 형태의 마개부를 초경합금 분말을 이용하여 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 그리고 상기 날부의 측부를 관통하여 상기 중공부와 연통되는 오일홈을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 마개부 형성 단계와 상기 오일홈 형성 단계는 상기 사출 단계, 또는 상기 사출 단계 이후, 또는 상기 소결 단계 이후에 수행될 수 있다. 그리고, 상기 중공부는 상기 사출체의 길이 방향을 따라 형성되되, 상기 생크부의 단부 쪽 제1 단부가 개구되고 상기 날부의 단부 쪽 제2 단부는 폐쇄되도록 상기 생크부 내부 및 상기 날부의 내부 일부까지 연장 형성될 수 있다. 따라서, 초경합금 분말의 사출성형을 이용함으로써 제조가 용이하고 정밀도를 향상시킨 회전공구를 제조할 수 있으며, 생크부에 중공부가 형성됨으로써 탈지시간 및 소결시간을 단축시킬 수 있다.

회전공구, 초경합금 공구, 초경 엔드밀

Description

회전공구 및 그 제조방법{ROTARY TOOL AND METHOD OF MANUFACTURING THE ROTARY TOOL}

본 발명은 회전공구에 관한 것으로서, 분말사출성형을 이용하여 초경 엔드밀 또는 드릴과 같은 회전공구를 제조하는 방법 및 이러한 제조방법에 의해 제조된 회전공구에 관한 것이다.

초경합금은 내마모성과 절삭성 등의 성질이 우수하여 공구의 소재로 선호되며, 특히, 엔드밀이나 드릴 및 탭과 같은 회전공구에 많이 사용된다. 회전공구는 생크(shank)부와 날부가 일체로 형성되거나, 생크부에 초경합금분말로 성형된 다수의 팁을 볼트로 부착하여 사용하는 커터 종류의 공구 등 다양한 공구가 제안되어 사용되고 있다.

또한, 일반적으로 드릴이나 엔드밀과 같이 홀이나 홈을 가공하는 회전공구류는 절삭날의 냉각을 위해 절삭유를 공급하고 절삭된 칩의 배출을 위해서 날부에 절삭날과 이웃하여 절삭홈이 형성된다. 이러한 절삭날과 절삭홈은 절삭가공 시 가공되는 피절삭물의 칩의 배출이 원할하게 하기 위하여 나선형의 트위스트 형태로 형성되는 것이 일반적이다.

기존의 초경합금 재질의 회전공구는 봉 형태의 원재료를 기계가공하여 생크부와 날부를 형성하였다. 즉, 기계가공에 의한 초경합금 회전공구의 제조방법은 우선 초경합금재로 봉재를 형성한 후 일정 길이로 절단하고, 절단된 봉재의 외주면을 연마하여 생크부를 형성하고 날부에 해당하는 위치에 절삭날과 절삭홈을 연삭하여 공구를 완성하게 된다.

그러나 기존의 기계가공에 의한 제조방법은 초경합금 소재의 내마모성 특성으로 인해, 가공 시간이 오래 걸리며 생산성이 낮을 뿐만 아니라 소재의 손실이 많아 제조 단가가 증가하는 문제점들로 인해 대량 생산에 부적합한 문제점이 있다. 특히, 연삭 가공의 특성상 가공 공정에서 발생하는 분진으로 인해 환경 오염과 작업자의 건강에 해롭다는 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제점을 방지하기 위해서는 많은 시설비용이 필요하기 때문에 제조 단가가 상승하게 된다.

한편, 기존의 초경합금 재질의 회전공구는 초경합금 분말을 이용하여 사출성형 방법으로 제조될 수 있다. 그러나 기존의 분말사출성형에 의한 초경합금 회전공구의 제조방법에서 사출체에서 바인더를 제거하는 탈지 공정은 사출체의 두께에 의해 결정되는데 탈지시간은 사출체의 두께에 비례하고 사출체의 두께가 두꺼울수록 사출체에서 바인더가 급격하게 배출되면서 사출체에 크랙이 발생하기 쉬우며, 이로 인해 사출 조건을 결정하는 것이 어려운 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제조가 용이하고 가공 정밀도를 향상시킬 수 있으며 소재 제약이 없는 회전공구와 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 제조 시간을 단축시키고 공정이 단순하여 제조 단가를 절감할 수 있으며 대량생산에 유리한 회전공구와 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 수명을 연장할 수 있는 회전공구와 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 초경합금을 이용하여 회전공구를 제조하는 방법은, 초경합금 분말을 포함하는 피드스탁을 제조하는 단계, 상기 피드스탁을 금형 내로 사출하여, 생크부와 날부가 일체로 형성되며 상기 생크부 및 상기 날부 내부에 중공부가 형성된 사출체를 형성하는 단계, 상기 사출체에서 바인더를 제거하는 탈지 단계 및 상기 사출체를 소결하는 단계를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 생크부의 단부에 구비되어 상기 중공부를 폐쇄하는 형태의 마개부를 초경합금 분말을 이용하여 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 그리고 상기 날부의 측부를 관통하여 상기 중공부와 연통되는 오일홈을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 마개부 형성 단계와 상기 오일홈 형성 단계는 상기 사출 단계, 또는 상기 사출 단계 이후, 또는 상기 소결 단계 이후에 수행될 수 있다. 그리고, 상기 중공부는 상기 사출체의 길이 방향을 따라 형성되되, 상기 생크부의 단부 쪽 제1 단부가 개구되고 상기 날부의 단부 쪽 제2 단부는 폐쇄되도록 상기 생크부 내부 및 상기 날부의 내부 일부까지 연장 형성될 수 있다.

삭제

여기서, 상기 제1 단부를 폐쇄하는 방법은, 초경합금 분말을 이용하여 상기 제1 단부를 폐쇄하는 마개부를 사출하는 단계, 상기 사출된 마개부를 탈지하는 단계, 상기 탈지된 마개부를 상기 탈지된 사출체에 결합하는 단계 및 상기 마개부와 상기 사출체를 소결하는 단계로 이루어질 수 있다.

또는, 상기 제1 단부를 폐쇄하는 다른 방법은, 상기 제1 단부를 폐쇄하는 마개부를 형성하는 단계, 상기 소결이 완료된 상기 사출체의 상기 제1 단부에 장착하는 단계 및 상기 마개부와 상기 제1 단부를 브레이징시키는 단계로 이루어질 수 있다.

또는, 상기 제1 단부를 폐쇄하는 또 다른 방법은, 상기 탈지가 완료된 사출체에서 상기 중공부의 제1 단부의 개구부 일부 또는 전부를 매몰시켜 폐쇄하고, 상기 제1 단부가 폐쇄된 상기 사출체를 소결할 수 있다.

예를 들어, 상기 오일홈은 상기 사출체의 형성 단계에서 동시에 형성할 수 있다. 또한, 상기 오일홈은 상기 사출체의 사출 직후, 용매탈지 직후 또는 열간탈지 직후의 상기 사출체에 드릴링 등의 기계가공으로 형성하거나 상기 사출체의 소결 후 방전 가공을 이용하여 형성할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 초경합금을 이용하여 분말사출성형된 회전공구는, 길이 방향을 따라 내부에 중공부가 형성되고 제1 단부가 개방되게 형성된 생크부, 상기 생크부와 일체로 형성되고 내부에 상기 중공부가 상기 생크부에서 연장 형성되되 단부가 폐쇄되도록 내부 일부까지 상기 중공부가 연장 형성된 날부, 상기 날부에서 측부를 관통하여 상기 날부 내부의 중공부와 외부를 연통시키도록 형성된 오일홈 및 상기 생크부의 제1 단부에 구비되어 상기 제1 단부의 일부 또는 전부를 폐쇄하는 형태를 갖고 초경합금 분말로 형성된 마개부를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회전공구는, 초경합금을 포함하는 분말사출성형을 이용하여 형성되되, 상기 생크부와 상기 날부 및 상기 중공부가 상기 분말사출성형 공정에서 일체로 사출 성형된다.

실시예에서, 상기 중공부는 상기 생크부의 길이 방향을 따라 형성되되 일부가 상기 날부 내측까지 연장 형성되며, 상기 생크부에서 상기 날부와 반대쪽인 제1 단부는 개구되고 상기 날부 쪽인 제2 단부는 폐쇄되도록 형성된다.

삭제

실시예에서, 상기 제1 단부의 일부 또는 전부를 폐쇄하는 마개부가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 마개부는 상기 생크부와 동일 재질로 형성되고 상기 생크부와 소결되어 결합된다. 또는, 상기 마개부는 상기 생크부와 동일 또는 다른 재질로 형성되고, 상기 생크부와 브레이징에 의해 결합된다. 또는, 상기 제1 단부는 상기 생크부와 동시에 소결되어 상기 제1 단부의 개구부 일부 또는 전부가 폐쇄될 수 있다.

실시예에서, 상기 중공부는 원형 및 다각형 단면 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.

실시예에서, 상기 생크부는 원형 및 다각형 단면 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 첫째, 별도의 추가적인 가공을 배제하고 분말사출공정을 통해 절삭날과 생크부를 일체로 형성하므로 제조 공정의 용이함을 제공하고 제조 단가를 저감 시킬 수 있다.

또한, 회전공구의 제조 공정을 간소화할 수 있어 대량생산에 유리하고, 기계가공에 비해 가공 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 기계가공이 용이하지 않은 내마모성의 초경합금 소재를 사용하는 경우에도 회전공구를 용이하게 제조할 수 있다.

둘째, 생크부에 중공부를 형성함으로써 탈지시간과 소결 시간을 단축시킬 수 있으며, 탈지 공정에서 사출체에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 절삭날 및 절삭홈의 형태나 크기, 개수 등에 대한 제약 없이 요구되는 조건 및 설계사양에 따라 다양한 회전공구를 용이하게 제조할 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 회전공구에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전공구를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 회전공구의 날부를 설명하기 위한 평면도이다.

본 실시예에서 상기 회전공구(100)는 드릴(drill)이나 엔드밀(end mill) 또는 탭(tap) 등의 회전에 의한 절삭 공구를 포함한다. 이하에서는 엔드밀을 예로 들어 설명하나, 본 발명에 이에 한정되는 것은 아니며, 드릴이나 탭 등 다른 회전공구에도 동일하게 적용할 수 있다.

도 1과 도 2를 참조하면, 회전공구(100)는 가공기계에 결합되어 가공기계로부터 전달되는 회전력에 의해 피가공물을 절삭하기 위한 공구로서, 가공기계에 결합되는 생크(shank)부(110)와 피가공물을 절삭하는 날부(120)로 이루어지며, 상기 회전공구(100)의 길이 방향을 따라 소정의 단면적을 갖는 중공부(111)가 형성된다.

상기 생크부(110)는 소정 직경의 봉 형태를 갖는다. 상기 생크부(110)는 가공기계에 홀더(미도시)에 의해 결합되어 상기 날부(120)를 지지하는 부분으로서 결합될 가공기계에 따라 적절한 직경 및 단면 형태와 길이로 형성된다. 여기서 상기 생크부(110)는 원형 단면을 갖는 것으로 예시하였으나 본원 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 생크부(110)는 삼각형이나 사각형 등 다각형 단면을 갖는 봉체로 형성될 수 있다.

상기 날부(120)는 상기 생크부(110)의 일측에 일체로 형성되며 피가공물의 절삭을 위한 절삭날(121)과 절삭홈(122)이 형성된다. 예를 들어, 상기 날부(120)는 2개의 절삭날(121)이 형성되며, 상기 절삭날(121)과 상기 절삭홈(122)은 상기 날부(120)의 외주연부를 따라 소정의 나선 형태로 형성된다.

상기 절삭날(121)은 피가공물을 절삭하는 부분으로서, 상기 날부(120)의 외주면을 따라 소정의 스크류 형태로 형성된다. 여기서, 상기 절삭날(121)은 상기 날부(120)의 외주면을 따라 형성된 외주날과 상기 날부(120)의 단부에 형성된 바닥날로 이루어질 수 있다.

상기 절삭홈(122)은 상기 절삭날(121)과 절삭날(121) 사이에서 요입 형성된 부분으로 상기 절삭날(121)의 절삭면을 형성함과 동시에 가공 시 상기 절삭날(121)에 의해 생성되는 칩을 수용하여 배출시키는 역할을 한다.

상기 날부(120)에는 가공 시 상기 절삭날(121)의 냉각 및 칩의 배출을 위한 절삭유를 공급하기 위한 하나 이상의 오일홈(115)이 형성된다. 여기서, 상기 오일홈(115)은 상기 날부(120)에서 측면을 관통하여 상기 중공부(111)와 연통되도록 형성된다. 예를 들어, 상기 오일홈(115)은 상기 절삭날(121)의 외주면을 관통하도록 형성된다. 물론 상기 오일홈(115)은 상기 절삭홈(122) 내측면을 관통하도록 형성되는 것도 가능하다.

상기 중공부(111)는 상기 생크부(110)를 따라 형성되며, 상기 날부(120) 내측까지 형성된다. 특히, 상기 중공부(111)는 상기 생크부(110)의 제1 단부(111a)가 외부와 연통되도록 개구되고 상기 날부(120) 내측의 제2 단부(111b)는 폐쇄되어 형성된다.

상기 중공부(111)는 상기 생크부(110)의 단면과 동심원을 형성하는 원형 단면을 가질 수 있다. 그러나 상기 중공부(111)의 형상이 원형 단면에 한정되는 것은 아니며, 상기 중공부(111)는 상기 생크부(110)의 단면적보다 작은 단면적을 갖고 삼각형이나 사각형 등 다각형 중 어느 하나의 단면 형상을 가질 수 있다.

한편, 상기 회전공구(100)는 내마모성과 절삭성이 우수한 초경합금 분말의 분말사출성형(powder injection molding, PIM) 방식으로 상기 생크부(110)와 상기 날부(120)가 일체로 형성된다.

이하, 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 회전공구의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로 도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전공구 제조방법을 설명하기 위한 블록도 및 공정도이다.

도 3을 참조하면, 상기 회전공구(100)의 제조 방법은 초경합금 분말을 포함하는 피드스탁(feedstock)(30)을 제조하는 단계(S11), 상기 피드스탁(30)을 사출하여 내부에 중공부(111)가 형성된 사출체(100a)를 형성하는 사출성형(injection molding) 단계(S12), 상기 사출체(100a)에서 용매를 제거하는 용매탈지(solvent debinding) 단계(S13) 및 열간탈지(thermal debinding) 단계(S14) 그리고 탈지된 사출체(100a)를 소결(sintering)하는 단계(S15)에 의해 제조될 수 있다.

우선, 상기 회전공구(100)를 형성하기 위해서 소정의 초경합금 분말과 바인더를 혼합하여 피드스탁(30)을 제조한다(S11). 상기 피드스탁(30)은 사출성형기(10)로 공급이 용이하게 이루어질 수 있도록 초경합금 분말과 바인더가 소정 혼합비로 적정한 온도에서 혼합되어 제조된다. 일 예로, 상기 피드스탁(30)은 초경합금 분말 및 초경합금 분말의 총 부피 대비 30 ~ 70%의 바인더가 혼합되어 형성된다. 여기서, 초경합금 분말과 바인더의 혼합 비율은 요구되는 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 초경합금 분말과 바인더의 혼합 비율에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 회전공구(100)의 제조를 위한 초경합금 분말은 WC-Co계, WC-TiC-TaC-Co계, WC-TiC-Co계가 사용될 수 있다.

바인더는 사출과정에서 원재료인 초경합금 분말이 금형(20) 내부로 균일하게 사출될 수 있도록 유동성을 부여함과 동시에 상기 금형(20)에서 성형되는 상기 사출체(100a)의 강도 향상을 목적으로 혼합된다. 바인더로서는 통상의 단일 바인더가 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 서로 다른 용융점(melting point)을 갖는 여러 종류의 바인더가 함께 사용될 수 있다. 일 예로, 바인더는 파라핀왁스(paraffin wax), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 스테아릭산(stearic acid) 등이 정량 혼합된 구성으로 이루어질 수 있다. 이외에도 상기 피드스탁(30)은 바인더로서 결합재, 윤활제, 가소제 및 계면활성제 등이나 그 혼합물이 첨가될 수 있다. 여기서, 초경합금 분말과 바인더는 상기 사출성형기(10)에서 균일하게 혼합되어 금형(20)으로 제공된다.

다음으로 통상의 사출성형기(10)를 이용하여 상기 피드스탁(30)을 금형(20) 내로 사출하여 상기 사출체(100a)를 형성한다(S12). 상기 금형(20)은 상기 생크부(110)와 상기 날부(120)가 일체로 형성될 수 있도록 소정의 형상을 갖는 캐비티 및 상기 중공부(111)를 형성하기 위한 코어(21)가 구비된다. 즉, 상기 피드스탁(30)은 상기 사출성형기(10)의 실린더(11) 내부에서 혼합되면서 수송되고, 상기 사출성형기(10)의 노즐(12)을 통해 상기 금형(20) 내부의 캐비티로 사출된다. 그리고 상기 금형(20) 내부에서 사출된 상기 피드스탁(30)이 냉각 고화됨으로써 상기 중공부(111)가 형성된 사출체(100a)가 취출될 수 있다.

여기서, 상기 사출체(100a)는 탈지 단계(S13, S14) 및 소결 단계(S15)에서의 부피 축소를 고려하여 최종 형성될 회전공구(100)보다 증가된 부피를 갖는다.

다음으로 상기 사출체(100a)에 함유된 바인더 중 일부를 제거하기 위해서 탈 지 단계(S13, 14)가 수행된다.

여기서, 바인더가 서로 다른 특성(예를 들어 용융점)을 갖는 복수개의 바인더를 포함하여 구성될 경우 상기 탈지 단계(S13, 14)는 단일 공정이 아닌 실질적으로 여러 번에 걸친 탈지공정이 수행된다. 예를 들어, 용매를 이용하여 바인더를 제거하는 용매탈지 단계(S13)와 열을 가하여 바인더를 제거하는 열간탈지 단계(S14)가 수행된다. 즉, 상기 용매탈지 단계(S13)는 바인더 중 파라핀 왁스 등의 왁스류를 제거하기 위해서 상기 사출체(100a)에 N-헥산(N-Hexane), 헵탄(Heptane), 신나(Thinner) 등과 같은 용매를 이용하여 수행된다. 상기 열간탈지 단계(S14)는 상기 용매탈지 단계(S13)가 수행된 상기 사출체(100a)에 열을 가하여 나머지 바인더를 제거한다. 이 외에도 상기 용매탈지 단계(S13)나 상기 열간탈지 단계(S14)뿐만 아니라 전해탈지, 초음파탈지 등 다른 탈지공정들이 적용될 수도 있다.

한편, 본 발명에 따르면 상기 사출체(100a)를 탈지하는데 필요한 시간은 상기 사출체(100a)의 두께 및 표면적에 비례한다. 즉, 상기 사출체(100a)의 탈지시간은 상기 사출체(100a) 두께의 제곱에 비례한다. 그러나 본 발명예 따르면 상기 사출체(100a)는 상기 생크부(110) 내부에 중공부(111)가 형성되므로, 동일 직경 동일 길이는 갖는 솔리드 형태의 생크부에 비해 두께가 작고 표면적이 커서 탈지시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다. 즉, 상기 중공부(111)로 인해 상기 생크부(110)의 두께가 솔리드 형태에 비해 50% 이상 감소하며 표면적은 2배 이상 증가하므로 탈지시간은 2.5배 이상 단축된다.

또한, 상기 중공부(111)는 상기 날부(120)의 탈지시간을 단축시키고 상기 생 크부(110)와 상기 날부(120)가 균일하게 탈지될 수 있도록 상기 날부(120) 내부까지 연장 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 날부(120)의 두께가 얇아짐으로써 탈지시간을 단축시키는 효과가 향상된다. 더불어, 상기 생크부(110)와 상기 날부(120)의 두께가 유사해지므로 상기 생크부(110)와 상기 날부(120)의 탈지시간을 대략 균일하게 유지할 수 있으며, 두께 차에 따른 탈지시간 차로 인해 상기 사출체(100a)에 크랙이나 튀틀림이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 열간탈지 단계(S14)에서는 환원성 또는 불활성 분위기 또는 진공을 유지하는 가열로 내에서 상기 사출체(100a)를 가열함으로써 상기 열간탈지 단계(S14)에서 상기 사출체(100a)의 산화를 방지하며 초경합금 내부의 카본량을 제어한다. 또한, 상기 열간탈지 단계(S14)에서는 상기 사출체(100a)가 탈지 이후 예비소결이 될 수 있는 정도의 온도까지 가열하여 탈지 된 사출체가 일정 강도를 갖도록 한다.

다음으로, 상기 열간탈지 단계(S14) 후 상기 탈지된 사출체(100a)의 기공을 제거하고 기계적 강도를 갖도록 일정한 온도조건과 진공, 환원 또는 불활성분위기에서 소결하여 회전공구(100)의 제조가 완료된다(S15).

상기 소결 단계(S15)에서는 초경합금 분말의 종류 및 입도, 첨가물 종류에 따라 적절한 온도조건과 유지시간 및 분위기에서 소결이 수행된다.

여기서, 상기 열간탈지 단계(S14)와 상기 소결 단계(S15)는 동일한 소결로에서 동시에 수행될 수 있다. 즉, 상기 용매탈지 단계(S13)를 통해 바인더의 일부가 제거된 상기 사출체(100a)를 소결하는 동안 열간탈지가 병행될 수 있으므로 그에 따른 공정이 단축시킬 수 있다.

한편, 상기 소결이 완료된 회전공구(100)에서 날부(120)의 절삭성 향상을 위해 상기 날부(120)를 연삭하는 공정이 더 수행될 수 있다.

상기 회전공구(100)는 상기 날부(120)에는 상기 오일홈(115)이 형성되는데, 상기 오일홈(115)의 형성하는 방법으로는 상기 사출체(100a)를 형성할 때 동시에 형성하는 방법과 상기 사출체(100a)에 기계가공으로 형성하는 방법 및 상기 소결이 완료된 상기 회전공구(100)를 가공하여 형성하는 방법이 있다.

즉, 상기 사출체(100a)를 형성할 때 동시에 형성하는 방법은 상기 금형(20)은 상기 오일홈(115)을 형성하고자 하는 위치에 소정의 코어(미도시)가 구비되고 상기 피드스탁(30)이 사출되면 상기 중공부(111) 및 상기 오일홈(115)이 형성된 사출체(100a)가 형성될 수 있다.

그리고 상기 사출체(100a)에 기계가공으로 형성하는 방법은 상기 사출체(100a)는 소결이 완료된 회전공구(100)에 비하여 가공성이 매우 좋기 때문에 사출 직후, 용매탈지 직후 또는 열간탈지 직후의 사출체(100a)에 드릴링 등의 기계가공으로 소정의 위치에 상기 오일홈(115)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 소결이 완료된 상기 회전공구(100)를 가공하여 형성하는 방법은 상기 소결이 완료된 회전공구(100)는 강도와 경도가 매우 높아 기계가공이 어렵기 때문에 소정의 위치에 방전가공을 사용하여 상기 오일홈(115)을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 날부(120) 내측에도 상기 중공부(111)가 형성되므로 상기 오일홈(115)을 형성하기 위한 가공하여야 할 두께가 얇기 때문에 가공이 용이하며 방전 가공에 의해서도 정밀도 높은 오일홈(115)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 회전공구(100)가 미세해질 수록 상기 오일홈(115)의 직경 역시 작아지는데, 이렇게 미세 직경의 오일홈(115)을 정확하고 용이하게 형성할 수 있다.

일반적으로 초경합금 봉재를 기계가공을 통해 회전공구(100)를 형성하는 경우에는 절삭홈(122) 및 절삭날(121)을 형성하기 위해서 초경합금 봉재를 절삭한 부분이 모두 폐기량에 해당하므로 폐기량이 많고 이로 인해 생산 단가가 상승하게 된다. 또한, 일반적인 기계가공을 통해서는 정밀도가 높은 절삭날(121)을 형성하기 어려운 문제점이 있다.

그러나 본 발명에 따르면 분말사출성형을 이용하여 형성하므로 상기 절삭홈(122) 부분이 이미 요입된 상태로 형성되므로 제조 공정에서 소재의 폐기량을 줄일 수 있으며 생산 단가를 절감할 수 있다. 여기서, 상기 회전공구(100)를 소결한 후 상기 날부(120)를 연삭하는 경우에도 상기 절삭날(121)의 형태가 이미 분말사출성형 공정에 의해 형성되어 있으므로 이러한 연삭 공정에 의해서 연삭해야 할 부분이 거의 없으며 소재의 폐기량이 거의 없다. 또한, 동일한 재질로 동시에 상기 생크부(110)와 상기 날부(120)가 형성되므로 정밀한 회전공구(100)를 제조할 수 있다.

특히, 상기 중공부(111)를 형성함으로써 탈지시간 및 소결 시간을 단축시키고 용이하게 할 뿐만 아니라 탈지 공정에서 상기 사출체(100a)에 크랙이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 회전공구에 대해 설명한다. 이하에서는 상술한 실시예와 중공부를 제외하고는 실질적으로 동일하며, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭 및 도면부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 5를 참조하면, 생크부(110) 내부에만 중공부(112)가 형성된 회전공구(100)가 개시된다. 즉, 상기 회전공구(100)는 상기 생크부(110) 내측에 상기 중공부(112)가 형성되고 상기 날부(120) 내측은 솔리드 형태로 형성된다.

상세하게는, 상기 날부(120)는 상기 절삭날(121)의 외주연부가 상기 생크부(110)와 같거나 작게 형성되며 상기 절삭홈(122)의 내측면은 상기 생크부(110)보다 작게 형성된다. 즉, 상기 날부(120)에서 탈지시간에 영향을 미치는 두께는 상기 절삭홈(122)의 내측면에 해당하는 부분(이하에서는 이 부분을 상기 날부(120)의 두께라 한다)이라 할 수 있다. 그런데 상기 날부(120)의 두께는 상기 생크부(110)의 두께에 비해 충분히 작으므로 상기 날부(120) 내측에는 중공부(112)를 형성하지 않을 수 있다. 특히, 상기 회전공구(100)의 크기가 작고 상기 날부(120)의 두께가 상기 중공부(112)가 형성된 상기 생크부(110)의 탈지시간과 유사한 정도라면 상기 날부(120) 내측의 중공부(112)를 형성하는 것은 필수적이진 않다. 또한, 상기 날부(120)는 피가공물을 실질적으로 절삭하는 부분이므로 상기 날부(120)의 강도를 고려하여 상기 날부(120) 내측에는 상기 중공부(112)를 형성하지 않을 수 있다.

도 6을 참조하면, 회전공구(100)의 형태에 따라 중공부(111)가 형성된 회전공구(100)가 개시된다. 즉, 상기 회전공구(100)에서 상기 생크부(110)에 비해 상 기 날부(120)의 두께가 작으므로 상기 중공부(111)가 상기 날부(120) 내측으로 연장된 부분이 단차부(113)가 형성된다.

여기서, 상기 중공부(111)의 형상은 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 회전공구(100)의 외곽 형상 및 단면적 변화에 대응되게 상기 단차부(113)가 형성된다.

한편, 상기 중공부(111)에서 개구된 단부는 그 일부 또는 전부가 폐쇄될 수 있다.

일 예로, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 중공부(111)에서 개구된 제1 단부(111a)에 대응되는 마개부(130)가 구비되고 상기 마개부(130)를 상기 제1 단부(111a)에 결합하여 상기 중공부(111)를 폐쇄할 수 있다.

상기 마개부(130)는 상기 제1 단부(111a)에 대응되는 형태를 가지며, 상기 중공부(111)에 삽입되어 상기 제1 단부(111a)를 일부 또는 전부 폐쇄할 수 있는 형태를 가진다. 예를 들어, 상기 중공부(111)는 소정 직경의 원형 단면을 가지며, 상기 마개부(130)는 상기 제1 단부(111a) 내측에 삽입되어 결합되는 캡 형태를 갖는다. 여기서, 상기 마개부(130)와 상기 생크부(110)의 결합력을 향상시키기 위해서, 상기 제1 단부(111a)에는 상기 삽설부(132)와 대응되어 결합 단차부(114)가 형성되고 상기 마개부(130)는 상기 중공부(111) 내측에 삽입되어 결합되는 삽설부(132)가 소정 길이 돌출 형성되며 상기 결합 단차부(114)에 대응되는 플랜지부(131)가 형성될 수 있다.

그러나 상기 마개부(130)의 형태가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 제1 단부(111a)를 일부 또는 전부 폐쇄할 수 있는 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다.

한편, 상기 마개부(130)는 상기 회전공구(100)와 동일한 재질로 형성되어 상기 사출체(100a)와 동시에 소결될 수 있다.

즉, 상기 마개부(130)는 상기 회전공구(100) 사출에 사용한 피드스탁(30)과 동일한 초경합금 소재를 이용하여 제조된 피드스탁(30)으로 사출하여 상기 마개부(130)에 대응되는 예비 사출체를 형성하고, 상기 예비 사출체를 탈지한 후, 상기 탈지된 예비 사출체를 상기 탈지된 사출체(100a)의 제1 단부에 장착한 후 동시에 소결하여 형성할 수 있다. 여기서, 상기 마개부(130)를 상기 사출체(100a)에 장착할 때 소결 단계에서 상기 마개부(130)와 상기 회전공구(100)의 결합성을 향상시키기 위해서 상기 마개부(130)와 상기 제1 단부(111a) 사에 소결조제를 개재시킬 수 있다.

여기서, 소결 단계에서는 통상적으로 상기 사출체(100a)를 뉘여 놓은 상태에서 소결이 수행되는데, 상기 마개부(130)가 구비됨으로써 상기 마개부(130)가 소결 시 상기 중공부(111)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

또는, 상기 마개부(130)는 상기 소결이 완료된 회전공구(100)에 브레이징 등의 방법으로 결합되는 것도 가능하다. 여기서, 상기 마개부(130)는 상기 회전공구(100)와 동일한 소재나 다른 소재로 형성될 수 있으며, 형성된 마개부(130)를 소결이 완료된 회전공구(100)의 제1 단부(111a)에 장착한 후 브레이징시켜 결합한다.

한편, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 중공부(111)의 제1 단부(111a)를 상기 사출체(100a)의 형성 단계에서 매립시켜 상기 중공부(111)를 폐쇄하는 것도 가능하다.

상세하게는, 상기 중공부(111)를 갖는 상기 사출체(100a)에서, 사출 성형 단계 또는 탈지 단계에서 상기 제1 단부(111a)를 일부 매몰시켜 상기 제1 단부(111a)를 폐쇄시킨다. 그리고 상기와 같이 제1 단부(111a)가 폐쇄된 사출체(100a)를 소결하여 상기 회전공구(100)를 제조할 수 있다. 즉, 상기 사출체(100a)를 형성하는 상기 금형(20) 자체가 상기 제1 단부(111a)를 일부 또는 전부 매립시킬 수 있도록 형성되거나, 상기 중공부(111)를 갖고 상기 제1 단부(111a)가 개구된 상태의 사출체(100a)를 형성한 후 상기 제1 단부(111a)를 폐쇄시키는 단계를 더 수행하는 것도 가능하다.

여기서, 상기 중공부(111)를 폐쇄시키는 경우에는 상기 오일홈(115)을 상기 사출체(100a)의 성형 단계에서 동시에 성형하기 어려울 수 있으며, 상기 사출체(100a)의 사출 직후 또는, 용매탈지 단계나 열간탈지 단계 직후의 사출체(100a) 에 드릴링 등의 기계가공으로 형성하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 회전공구(100)의 절삭 가공 시 상기 중공부(111)로 인해 가공 소음이 발생할 수 있는데, 상기 마개부(130)를 구비하거나 상기 제1 단부(111a)의 폐쇄부(130a)를 구비함으로써 상기 중공부(111)로 인해 발생할 수 있는 가공 소음을 줄일 수 있다. 또한, 사용자가 보았을 때 상기 생크부(110)에 중공부(111)가 형성된 경우 상기 생크부(110) 및 상기 회전공구(100)의 강도 저하 등의 우려를 가질 수 있으나 상기 중공부(111)를 폐쇄함으로써 사용자의 이러한 우려를 없앨 수 있다.

또한, 상기 오일홈(115)을 오일을 공급하기 위한 공급부(미도시)가 상기 회전공구(100)에 연결되어야 하는데, 상기 공급부(미도시)가 상기 마개부(130)에 장착되거나 상기 제1 단부(111a)의 폐쇄부(130a)에 장착될 수 있다.

한편, 상기 중공부(111)는 필요에 따라 절삭유나 절삭유 공급부와 상기 오일홈(115)의 연결 및 기타 필요에 따라 일부 또는 전부가 채워질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전공구의 사시도;

도 2는 도 1의 회전공구에서 날부를 설명하기 위한 평면도;

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전공구의 제조방법을 설명하기 위한 블록도와 공정도;

도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 회전공구를 설명하기 위한 사시도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 사출성형기 11: 실린더

12: 노즐 20: 금형

21: 코어 30: 피드스탁(feedstock)

100: 회전공구 100a: 사출체

110: 생크부(shank) 111, 112: 중공부

111a, 111b: 중공부 단부 113a: 중공부 단차

114: 결합 단차부 115: 오일홈

120: 날부 121: 절삭날

122: 절삭홈 130: 마개부

130a: 폐쇄부 131: 플랜지부

132: 삽설부

Claims (19)

1. 초경합금 분말을 포함하는 피드스탁을 제조하는 단계;

   상기 피드스탁을 금형 내로 사출하여, 생크부와 날부가 일체로 형성되며 상기 생크부 및 상기 날부 내부에 중공부가 형성된 사출체를 형성하는 단계;

   상기 사출체에서 바인더를 제거하는 탈지 단계;

   상기 생크부의 단부에 구비되어 상기 중공부를 폐쇄하는 형태의 마개부를 초경합금 분말을 이용하여 형성하는 단계;

   상기 날부의 측부를 관통하여 상기 중공부와 연통되는 오일홈을 형성하는 단계; 및

   상기 사출체를 소결하는 단계;

   를 포함하고, 상기 중공부는 상기 사출체의 길이 방향을 따라 형성되되, 상기 생크부의 단부 쪽 제1 단부가 개구되고 상기 날부의 단부 쪽 제2 단부는 폐쇄되도록 상기 생크부 내부 및 상기 날부의 내부 일부까지 연장 형성된 회전공구 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 마개부 형성 단계는,

   상기 제1 단부를 폐쇄하는 형상을 갖는 마개부를 사출하는 단계; 및

   상기 사출된 마개부를 탈지하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전공구 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 탈지된 마개부를 상기 탈지가 완료된 상기 사출체의 제1 단부에 장착하여 상기 마개부와 상기 사출체를 동시에 소결하거나, 상기 소결이 완료된 회전공구에 상기 탈지가 완료된 마개부를 브레이징시키는 것을 특징으로 하는 회전공구 제조방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,

   상기 오일홈은 상기 사출체를 형성하는 사출 단계에서 동시에 형성하거나, 상기 오일홈은 상기 사출체의 사출 직후, 용매탈지 직후 또는 열간탈지 직후의 사출체에 드릴링 등의 기계가공으로 형성하거나, 상기 사출체의 소결 후 방전 가공을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 회전공구 제조방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 길이 방향을 따라 내부에 중공부가 형성되고 제1 단부가 개방되게 형성된 생크부;

    상기 생크부와 일체로 형성되고 내부에 상기 중공부가 상기 생크부에서 연장 형성되되 단부가 폐쇄되도록 내부 일부까지 상기 중공부가 연장 형성된 날부;

    상기 날부에서 측부를 관통하여 상기 날부 내부의 중공부와 외부를 연통시키도록 형성된 오일홈; 및

    상기 생크부의 제1 단부에 구비되어 상기 제1 단부의 일부 또는 전부를 폐쇄하는 형태를 갖고 초경합금 분말로 형성된 마개부;

    를 포함하고,

    초경합금을 포함하는 분말사출성형을 이용하여 형성되고, 상기 생크부와 상기 날부 및 상기 중공부가 상기 분말사출성형 공정에서 일체로 사출 성형된 회전공구.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 제11항에 있어서,

    상기 마개부는 상기 생크부와 동일 재질로 형성되고 상기 생크부와 소결 또는 브레이징을 이용하여 결합된 것을 특징으로 하는 회전공구.
16. 삭제
17. 삭제
18. 제11항에 있어서,

    상기 중공부의 단면 형태는 원형 및 다각형 중 어느 하나의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 회전공구.
19. 제11항에 있어서,

    상기 생크부는 원형 및 다각형 단면 중 어느 하나의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 회전공구.

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