KR102548078B1

KR102548078B1 - 회전 절삭 공구

Info

Publication number: KR102548078B1
Application number: KR1020200152758A
Authority: KR
Inventors: 히로노부 사이토; 히데키 오사키; 히데히토 와타나베
Original assignee: 유니온쓰루 가부시키가이샤
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2023-06-27
Also published as: EP3848173A1; KR20210090540A; CN113102813B; EP3848173B1; TW202126411A; US11780018B2; TWI775155B; US20210213545A1; JP7140786B2; JP2021109279A; CN113102813A

Abstract

[과제] 절삭부스러기를 적당한 크기로 분단시킬 수 있고, 절삭부스러기에 기인하는 절삭 공구나 피삭재의 손상이나 에지 치핑의 발생을 억제하여, 경취재 가공에 있어서의 수명을 연장시키고, 가공 능률을 향상시킬 수 있는 회전 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단] 절삭부스러기 배출홈(2)을 가지는 공구 본체(1)의 선단부에 경질 피막(3)이 피복된 회전 절삭 공구로서, 상기 공구 본체(1)의 상기 절삭부스러기 배출홈(2)을 구성하는 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에, 절삭날(5)로부터 그 절삭날(5)을 따라 레이크면(6)이 오목하게 마련되어 있는 회전 절삭 공구.

Description

회전 절삭 공구{ROTARY CUTTING TOOL}

본 발명은, 회전 절삭 공구, 특히 경취재(硬脆材)의 절삭 가공에 호적한 회전 절삭 공구에 관한 것이다.

세라믹, 유리, 초경 합금 등의 경취재는, 그의 재료 특성으로 인해 절삭 가공 시에 매우 미세한 절삭부스러기(切屑)가 생긴다. 이 미세한 절삭부스러기는 고경도이기 때문에, 마치 연마제와 같이 행동하고, 절삭날의 결손(이빠짐)의 요인으로 되거나 마모를 촉진하거나 하는 것 외에도, 피삭재의 단부에 있어서의 결손(소위 "에지 치핑")을 일으키는 요인으로 되고 있다.

그래서, 종래, 경취재의 절삭 가공에 있어서 에지 치핑의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한 여러가지 절삭 공구가 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1).

일본공개특허공보 특개2018－8363호

그런데, 상기한 경취재의 절삭 가공 시의 문제를 해소하려면, 1날당의 이송량을 크게 해서 배출되는 절삭부스러기를 크게 하는 것이 생각되지만, 경취재는, 취성(脆性) 파괴가 일어나기 쉬운 성질인 점, 경취재를 가공하기 위한 공구 표면에 있을 정도의 두께를 가진 경질 피막이 성막되어 있는 경우에는 공구의 날끝에 절삭 성능에의 영향을 무시할 수 없는 둥그스름함이 부여되어 날카로움(切味)이 저하하고 절삭 저항이 증대하는 점, 또한 이 증대한 절삭 저항을 받아내기 위해서, 피삭재에의 바이팅성능을 희생시키고 날부의 강성을 중시한 공구 형상으로 하지 않을 수 없는 점 등의 이유로 인해 절삭부스러기를 크게 하는 것이 용이하지 않다.

또, 경취재의 절삭 가공에 있어서는, 단지 절삭부스러기를 크게 한 것만으로는 절삭 가공 시에 절삭부스러기를 물고(바이팅해) 들어가는 것에 의해서 절삭 공구나 피삭재의 손상을 일으킬 염려가 있다. 경취재의 절삭부스러기는 전술한 대로 고경도이기 때문에 절삭부스러기의 물고 들어감에 의한 손상이 일어나기 쉽고, 또, 특히 피삭재가 초경 합금인 경우는 절삭부스러기 자체가 무겁기 때문에 배출 불량을 일으키기 쉬운 것도 있어서 절삭부스러기가 너무 커도 문제가 생겨 버린다.

또한, 전술한 대로 경취재의 절삭 가공에 있어서는 절삭 공구의 1날당의 이송량을 크게 할 수 없고, 또, 절삭 공구의 회전수(절삭 속도)를 높인 조건에서는 절삭날의 마모가 촉진되기 쉬운 것으로 인해, 저가공 능률로 가공하지 않을 수 없어, 가공 시간이 길어져 버리는 문제도 있다.

또 게다가, 종래의 절삭 공구에 있어서는 수명이 짧은 것도 더불어 가공 완료까지의 동안에 수명이라고(수명이 다했다고) 판단된 공구를 복수회 교환할 필요가 생기는 등, 실제가공 이외의 시간(준비작업 등)에도 많은 시간을 필요로 하는데다, 가공 도중에 절삭 공구의 수명을 다해 간 경우는 그 시점에서 절삭 공구를 교환하지 않으면 안되고, 이 절삭 공구를 교환한 것에 의한 가공면의 돌발적인 품질 변화가 생길 우려도 있는 등, 경취재의 절삭 가공에 있어서는, 현상태에서, 많은 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 현상태를 감안해서 이루어진 것이고, 절삭부스러기를 적당한 크기로 분단(分斷)시킬 수 있고, 절삭부스러기에 기인하는 절삭 공구나 피삭재의 손상이나 에지 치핑의 발생을 억제하여, 경취재 가공에 있어서의 수명을 연장시키고, 가공 능률을 향상시킬 수 있는 회전 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

첨부 도면을 참조해서 본 발명의 요지를 설명한다.

절삭부스러기 배출홈(2)을 가지는 공구 본체(1)의 선단부에 경질 피막(3)이 피복된 회전 절삭 공구로서, 상기 공구 본체(1)의 상기 절삭부스러기 배출홈(2)을 구성하는 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에, 절삭날(5)로부터 그 절삭날(5)을 따라 레이크면(6)이 오목하게 마련(凹設)되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)은 서로 평행하지 않고(비평행이고), 상기 레이크면(6)은 상기 절삭날(5)로부터 상기 공구 본체(1)의 안쪽으로 향함에 따라서 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 대해서 이간(離間)하는 경사면으로 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 2 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 레이크면(6)의 경사 각도(a)는 5° 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)은 막두께(h＇)가 5㎛ 이상 35㎛ 이하로 설정된 상기 경질 피막(3)이 피복되고, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련(連設)하는 단차면(段差面)(7)의 높이(d)는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 있어서의 상기 경질 피막(3)의 막두께(h＇)의 0.5배 이상 8배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 2 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)은 막두께(h＇)가 5㎛ 이상 35㎛ 이하로 설정된 상기 경질 피막(3)이 피복되고, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)의 높이(d)는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 있어서의 상기 경질 피막(3)의 막두께(h＇)의 0.5배 이상 8배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)은 막두께(h＇)가 5㎛ 이상 35㎛ 이하로 설정된 상기 경질 피막(3)이 피복되고, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)의 높이(d)는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 있어서의 상기 경질 피막(3)의 막두께(h＇)의 1배를 초과하고 3배 미만으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 2 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)은 막두께(h＇)가 5㎛ 이상 35㎛ 이하로 설정된 상기 경질 피막(3)이 피복되고, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)의 높이(d)는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 있어서의 상기 경질 피막(3)의 막두께(h＇)의 1배를 초과하고 3배 미만으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)은 막두께(h＇)가 8㎛ 이상 30㎛ 이하로 설정된 상기 경질 피막(3)이 피복되고, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)의 높이(d)는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 있어서의 상기 경질 피막(3)의 막두께(h＇)의 0.5배 이상 8배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 2 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)은 막두께(h＇)가 8㎛ 이상 30㎛ 이하로 설정된 상기 경질 피막(3)이 피복되고, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)의 높이(d)는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 있어서의 상기 경질 피막(3)의 막두께(h＇)의 0.5배 이상 8배 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)은 막두께(h＇)가 8㎛ 이상 30㎛ 이하로 설정된 상기 경질 피막(3)이 피복되고, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)의 높이(d)는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 있어서의 상기 경질 피막(3)의 막두께(h＇)의 1배를 초과하고 3배 미만으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 2 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)은 막두께(h＇)가 8㎛ 이상 30㎛ 이하로 설정된 상기 경질 피막(3)이 피복되고, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)의 높이(d)는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 있어서의 상기 경질 피막(3)의 막두께(h＇)의 1배를 초과하고 3배 미만으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 레이크면(6)의 일부 혹은 전면(全面)에 공구 기재(基材)가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)은, 상기 절삭날(5)로부터 30㎛ 이상 350㎛ 이하의 거리를 둔 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 13 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)은, 상기 절삭날(5)로부터 30㎛ 이상 350㎛ 이하의 거리를 둔 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)은, 상기 절삭날(5)로부터 50㎛ 이상 300㎛ 이하의 거리를 둔 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 13 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 상기 레이크면(6)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)은, 상기 절삭날(5)로부터 50㎛ 이상 300㎛ 이하의 거리를 둔 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 경질 피막(3)은 다이아몬드 피막(3)인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 13 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 경질 피막(3)은 다이아몬드 피막(3)인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 14 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 경질 피막(3)은 다이아몬드 피막(3)인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 15 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 경질 피막(3)은 다이아몬드 피막(3)인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 16 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 경질 피막(3)은 다이아몬드 피막(3)인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

또, 청구항 17 기재의 회전 절삭 공구에 있어서, 상기 경질 피막(3)은 다이아몬드 피막(3)인 것을 특징으로 하는 회전 절삭 공구에 관계된 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같이 구성했기 때문에, 절삭부스러기를 적당한 크기로 분단시킬 수 있고, 절삭부스러기에 기인하는 절삭 공구나 피삭재의 손상이나 에지 치핑의 발생을 억제하여, 경취재 가공에 있어서의 수명을 연장시키고, 가공 능률을 향상시킬 수 있는 회전 절삭 공구로 된다.

도 1은 실시예 1의 공구 본체의 선단부를 도시하는 사시도이다.
도 2는 실시예 1의 공구 본체의 선단부를 도시하는 정면도이다.
도 3은 실시예 1의 공구 본체의 선단부의 주요부를 도시하는 설명 단면도이다.
도 4는 실시예 1과 종래품의 절삭부스러기의 크기를 나타내는 SEM 화상이다.
도 5는 실시예 1의 레이저 조사 방법의 개략 설명도이다.
도 6은 실시예 1의 다른 예(레이크면의 전체에 다이아몬드 피막이 피복된 구성)의 공구 본체의 선단부의 주요부를 도시하는 설명 단면도이다.
도 7은 실시예 1의 다른 예(레이크면의 일부에 공구 기재가 노출되어 있는 구성)의 공구 본체의 선단부의 주요부를 도시하는 설명 단면도이다.
도 8은 실시예 1의 다른 예(비틀림날 타입)의 공구 본체의 선단부의 주요부를 도시하는 설명 단면도이다.
도 9는 실시예 1의 이차원 형상 측정 결과를 도시하는 데이터의 1예이다.
도 10은 실시예 1에 있어서의 실험 결과를 도시하는 표이다.
도 11은 실시예 1의 실험의 판정 기준 일람을 도시하는 표이다.
도 12는 실시예 1의 실험의 피삭재의 가공면을 나타내는 사진이다.
도 13은 실시예 2의 공구 본체의 선단부의 주요부를 도시하는 설명 단면도이다.
도 14는 실시예 2의 다른 예(레이크면의 전체에 다이아몬드 피막이 피복된 구성)의 공구 본체의 선단부의 주요부를 도시하는 설명 단면도이다.

호적하다고 생각하는 본 발명의 실시형태를, 도면에 기초하여 본 발명의 작용을 나타내어 간단하게 설명한다.

경취재를 절삭 가공한 경우, 이 절삭 가공에 의해서 생긴 경취재의 절삭부스러기는, 레이크면(6)을 따라 연속적으로(이어진 상태로) 배출되고, 이 레이크면(6)이 오목하게 마련되었을 때에 형성되는 단차면(段差部)(7)(레이크면(6)과 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)으로 구성되는 단차부(段部)의 단차면(7))에 올라앉거나 혹은 부딪침으로써 컬의 상태가 강해지고, 이 컬이 강해진 것에 의해 응력이 높아져서 분단된다.

즉, 본 발명은, 레이크면(6)을 따라 배출되는 절삭부스러기를 단차면(7)에 의해 적당한 크기로 강제적으로 분단시킬 수 있는 것이고, 피삭재가 되는 경취재의 종류나 가공 조건에 따라 단차면(7)이 적당한 위치에 마련된 본 발명의 회전 절삭 공구를 이용함으로써, 절삭 가공에 의해 생기는 절삭부스러기의 크기를 적당한 크기로 제어할 수가 있다.

이것에 의해, 예를 들면 경취재의 절삭 가공에 있어서는, 미세한 절삭부스러기나 너무 큰 절삭부스러기의 발생이 억제되고, 적당한 크기로 분단된 절삭부스러기는 에어블로우 처리 등에 의해 원활하게 배출되게 되어, 절삭부스러기에 기인하는 절삭 공구나 피삭재의 손상이나 에지 치핑의 발생이 가급적 저감되는 실용성이 우수한 회전 절삭 공구로 된다.

[실시예 1]

본 발명의 구체적인 실시예 1에 대해서 도 1∼도 12에 기초하여 설명한다.

본 실시예는, 절삭부스러기 배출홈(2)을 가지는 공구 본체(1)의 선단부에 경질 피막(3)이 피복되고, 상기 공구 본체(1)의 상기 절삭부스러기 배출홈(2)을 구성하는 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에, 절삭날(5)로부터 그 절삭날(5)을 따라 레이크면(6)이 오목하게 마련되어 있는 경취재의 절삭 가공에 호적한 회전 절삭 공구이다.

구체적으로는, 본 실시예는, 본 발명의 회전 절삭 공구를, 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같은 절삭부스러기 배출홈(2)이 공구 본체(1)에 직선모양으로 형성되어 있는(절삭부스러기 배출홈(2)이 공구 회전축(C) 둘레에 나선모양으로 형성되어 있지 않은) 소위 곧은 날의 이중날(2날) 볼 엔드밀로 구성한 경우이다. 또한, 도 1, 도 2에 있어서는, 본 실시예의 공구 본체(1)의 선단부의 형상을 명확하게 하기 위해, 경질 피막(3)의 기재는 생략하고 있다. 또, 본 발명의 회전 절삭 공구는, 상기 구성 이외에, 예를 들면 절삭날이 3개 이상인 다날(多刃) 볼 엔드밀이나 절삭날이 1개인 1날 볼 엔드밀은 물론, 스퀘어 엔드밀이나 라디우스(radius) 엔드밀에도 적용가능하다.

이하, 본 실시예에 관계된 구성 각 부에 대해서 상세하게 기술한다.

공구 본체(1)의 기재(공구 기재)는, 초경 합금제이고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 선단부(적어도 플랭크면(8))에는 경질 피막(3)이 피복되어 있다.

구체적으로는, 본 실시예에 있어서는, 경질 피막(3)은 다이아몬드 피막(3)이고, CVD법에 의해 형성되어 있다.

또, 본 실시예와 같은 공구 본체(1)의 선단부에 다이아몬드 피막(3)이 피복된 회전 절삭 공구는, 공구 수명이 플랭크면(8)의 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h)에 의존한다. 일반적으로는 이 플랭크면(8)의 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h)가 5㎛ 미만으로 되면 피막 마모의 진행이 빨라 수명이 극단적으로 짧아지는 경향이 있고, 또, 막두께(h)가 35㎛를 초과하면, 초경 합금제의 공구 기재와의 밀착성이 반드시 좋지 않다고 하는 다이아몬드 피막(3)의 특성 상, 공구 기재와의 밀착성의 확보가 어렵고, 박리 등의 리스크가 높아져 안정적인 공구 수명이 얻어지기 어렵게 된다. 이와 같은 것으로 인해, 본 실시예는, 적어도 플랭크면(8)의 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h)가 5㎛ 이상 35㎛ 이하로 설정되어 있다. 또한, 본 실시예는, 플랭크면(8)의 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h) 및 후술하는 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)의 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h＇)가 거의 동등한 막두께로 설정되어 있다.

또, 도 3에 도시하는 바와 같이, 절삭날(5)의 레이크면(6)은, 절삭부스러기 배출홈(2)의 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에, 절삭날(5)로부터 이 절삭날(5)을 따라 오목하게 마련되어 있다. 따라서, 본 실시예는, 이 레이크면(6)과 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4) 사이에, 이 레이크면(6)과 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)을 연속적으로 마련하는 단차면(7)을 가지는 구성으로 되고, 본 실시예는, 이 단차면(7)에 의해 절삭부스러기가 적당한 크기로 분단되도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 레이크면(6)은, 절삭날(5)로부터 공구 본체(1)의 안쪽으로 향함에 따라서 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 대해서 이간하는 경사면으로 되도록 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 오목하게 마련함으로써 형성되고, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 평행하지 않은(비평행한) 면으로 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, 레이크면(6)은 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)을 향해 서서히 깊어지는 경사면으로 되도록 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 오목하게 마련함으로써 형성되고, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 평행하지 않은 면으로 구성되어 있다.

또, 본 실시예와 같이 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 레이크면(6)이 서로 평행하지 않은 면으로 되어 있는 경우, 이 두 면이 이루는 각도, 즉 전술한 레이크면(6)의 경사 각도(a)가 절삭에 의해서 배출되는 절삭부스러기에 영향을 준다.

구체적으로는, 경사 각도(a)가 커질수록, 피삭재로부터 잘라내어진 절삭부스러기는, 절삭날(5)의 선단으로부터 레이크면(6)을 따라 공구 회전 방향 후방에 위치하는 레이크면(6)의 공구 중심측 단부(端部)를 향해 원활하게 배출되고, 레이크면(6)과 함께 오목하게 마련된 단차면(7)에 닿기 쉬워지기 때문에, 본 발명의 단차면(7)에 의한 절삭부스러기 분단 작용이 양호하게 발휘된다. 이 양호한 작용은 볼 엔드밀의 절삭날(5) 중 원호모양의 절삭날(볼날)에 있어서도 볼 수 있는 작용이지만, 외주 절삭날(외주날)로 절삭된 절삭부스러기에 대해서 보다 현저하다. 도 3에 있어서, 공구 회전축(C)에 직교하는 단면으로 한 경우의 공구 회전 방향을, 부호 T를 붙인 화살표로 나타내고 있다. 또한, 경질 피막(3)(다이아몬드 피막(3))이 피복된 것에 의해 둥그스름함을 띤 절삭날(5)의 날끝이 보다 샤프하게 되어 절삭 저항이 저감되는 효과를 발휘한다. 그렇지만, 그 반면에 절삭날(5)의 두께가 얇아져 강성이 저하하거나, 날끝이 샤프하게 됨으로써 절삭날(5)에 결손이나 마모가 생기기 쉬워진다.

본 실시예는, 이와 같은 이점와 단점을 가미하여, 레이크면(6)의 경사 각도(a)는 5° 이하로 설정되어 있다.

또, 단차면(7)은 전술한 대로, 절삭 가공에 의해서 레이크면(6)을 따라 연속적으로 배출되는 절삭부스러기를 컬·분단하는 것을 목적으로 해서 마련된 것이다.

도 4는 본 실시예와 단차면이 없는 종래의 회전 절삭 공구(종래품)의 각각에서 경취재인 초경 합금을 절삭 가공했을 때에 생긴 절삭부스러기의 예를 나타낸 SEM 화상이고, 종래품은 미세한 절삭부스러기가 압도적으로 다수인데 반해, 본 실시예는 미세한 절삭부스러기가 종래품에 비해 감소되고 있으며, 절삭부스러기가 대형화하고 있는 것이 나타내어져 있다.

이 단차면(7)에 관해서는, 높이(d)가 너무 낮으면(단차의 깊이가 너무 얕으면) 절삭부스러기를 컬·분단하는 작용 효과가 저하하고, 적당한 크기의 절삭부스러기로 제어하는 것이 어려워지고, 반대로 너무 높으면(단차의 깊이가 너무 깊으면) 절삭부스러기가 단차부(레이크면(6)과 단차면(7)과의 경계부 부근)에 모여(정체되어) 버려 막힘이 생기는 등 해서 절삭부스러기를 원활하게 배출할 수 없게 될 우려가 있다. 또, 이 단차면(7)의 높이(d)는, 절삭 가공 시의 절입량과도 관계가 있고, 이들을 고려해서 적절한 높이(d)로 설정하면, 보다 양호한 효과가 얻어진다.

구체적으로는, 피삭재가 고경도인 경우, 절입량을 크게 할 수 없고, 이것에 의해 절삭부스러기의 두께가 얇아지는 것으로 인해 높이가 높은 단차면(7)은 불필요해진다. 한편, 피삭재가 저경도인 경우는 절입량을 크게 할 수 있는 것으로 인해, 두꺼운 절삭부스러기가 배출되는 것을 상정할 수 있기 때문에, 높이가 높은 단차면(7)으로 하는 편이 좋다.

또, 다이아몬드 피막(3)(경질 피막(3))의 막두께(h)가 두꺼워지면, 이 다이아몬드 피막(3)이 피복된 절삭날(5)의 날끝이 둥그스름함을 띠게 되어 절삭 저항의 증대로 이어지지만, 높은 단차면(7)을 형성함으로써, 절삭날(5)의 날끝의 다이아몬드 피막(3)에 의해 둥그스름함을 띤 영역이 제거되어, 예리한 날끝으로 다시 하는 효과가 초래되는 일도 있다.

상기의 점을 고려해서, 본 실시예의 단차면(7)은, 높이(d)가 공구 본체(1)의 선단부에 피복된 다이아몬드 피막(3), 구체적으로는, 레이크면(6)이 오목하게 마련되는 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 피복된 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h＇)의 0.5배 이상 8배 이하로 설정되어 있다.

본 실시예는, 이와 같이 높이(d)가 설정된 단차면(7)에 레이크면(6)을 따라 연속적으로 배출된 절삭부스러기가 접촉하여 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 올라앉거나 단차면(7)에 부딪침으로써 절삭부스러기가 컬·분단되는 것이지만, 이 단차면(7)의 절삭날(5)로부터의 이간 간격(거리)이 너무 크면, 바꾸어 말하면 레이크면(6)의 폭(w)이 너무 넓으면, 절삭부스러기에 단차면(7)이 관여하지 않게 되고 적당한 크기로 분단되지 않아 계속 연장되고, 그 결과, 너무 큰 절삭부스러기로 되어 버린다. 또, 단차면(7)의 절삭날(5)로부터의 이간 간격(거리)이 너무 작으면, 바꾸어 말하면 레이크면(6)의 폭(w)이 너무 좁으면, 날끝에 매우 가까운 위치에서 절삭부스러기가 분단되기 때문에, 날끝 근방에 많은 절삭부스러기가 체류하여 절삭부스러기의 물고 들어감에 의한 절삭날(5)의 손상이나 피삭재의 에지 치핑이 생기는 원인으로 된다.

본 실시예의 단차면(7)은, 절삭날(5)로부터 30㎛ 이상 350㎛ 이하의 거리를 둔 위치에 마련되고(즉, 레이크면(6)의 폭(w)이 30㎛ 이상 350㎛ 이하로 설정되고), 전술한 바와 같은 문제점이 생기지 않도록 구성되어 있다.

또, 본 실시예의 레이크면(6) 및 단차면(7)은, 레이저 조사에 의해 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)의 소정 부위를 제거함으로써 형성되어 있다.

구체적으로는, 레이크면(6) 및 단차면(7)은, 공구 본체(1)이면서 공구 기재의 선단부에 다이아몬드 피막(3)을 피복한 후, 원래의 절삭날 근방, 구체적으로는, 절삭날로부터 이 절삭날을 따라 소정의 폭으로 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)(원래의 레이크면)을 다이아몬드 피막(3)과 함께 Nd：YVO₄ 레이저를 도 5a, 도 5b에 도시하는 방향으로부터 조사해서 제거하는 것에 의해 형성되어 있다. 또한, 도 5a, 도 5b에 있어서는, 본 실시예의 회전 절삭 공구의 선단부의 형상을 명확하게 하기 위해, 다이아몬드 피막(3)의 기재는 생략하고 있다. 또, Nd：YVO₄ 레이저 대신에 숫돌 등으로 연삭해서 제거하는 것에 의해 형성해도 좋다.

이와 같이, 본 실시예는, 다이아몬드 피막(3)을 피복한 후, 레이저 조사에 의한 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)의 일부를 제거함으로써 레이크면(6) 및 단차면(7)이 형성되기 때문에, 공구 본체(1)의 선단부에 있어서, 도 3에 도시하는 바와 같이, 플랭크면(8)에는 다이아몬드 피막(3)이 피복되어 있지만, 레이크면(6) 및 단차면(7)은 다이아몬드 피막(3)이 피복되어 있지 않은 구성(전면(全面)에 공구 기재가 노출되어 있는 구성(상태))으로 되어 있다.

또한, 「레이크면(6)의 전면에 공구 기재가 노출되어 있는 구성(상태)」이라고는 해도, 절삭날(5) 근방의 레이크면(6)은, 플랭크면(8)에 있어서의 다이아몬드 피막(3)에 의해 형성되어 있기 때문에, 이 부분은 「공구 기재가 노출되어 있는 구성(상태)」이 아닌 것은 당연한 이치이다. 즉, 레이크면(6)이면서 공구 기재에 다이아몬드 피막(3)이 피복되어 있는 부분이 없는 구성(상태)을 「레이크면(6)의 전면에 공구 기재가 노출되어 있는 구성(상태)」이라고 한다. 후술하는 도 8 및 도 13도 마찬가지로 「레이크면(6)의 전면에 공구 기재가 노출되어 있는 구성(상태)」이다.

또, 단차면(7)이 형성되는 구성이라면, 도 6에 도시하는 바와 같이, 레이크면(6) 전체에 다이아몬드 피막(3)이 피복되어 있는 구성, 즉, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 피복된 다이아몬드 피막(3)에 오목개소(凹所)를 형성하고, 이 오목개소를 레이크면(6) 및 단차면(7)으로 하는 구성으로 해도 좋고, 도 7에 도시하는 바와 같이, 레이크면(6)의 일부에 공구 기재가 노출되어 있는 구성, 바꾸어 말하면, 레이크면(6)의 일부에 다이아몬드 피막(3)이 피복되어 있는 구성으로 해도 좋다.

또, 본 실시예는, 전술한 바와 같이 절삭부스러기 배출홈(2)이 공구 회전축(C) 둘레에 나선모양으로 형성되어 있지 않은 소위 곧은 날 타입으로 구성되어 있지만, 곧은 날 타입에 한정되지 않고, 절삭부스러기 배출홈(2)이 공구 회전축(C) 둘레에 나선모양으로 형성되는 소위 비틀림날 타입으로 구성해도 좋다.

또한, 비틀림날 타입의 구성에 있어서는, 특히, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)은 평면이 아니라 곡면으로 되는 경우가 있고, 그의 단면(斷面)은 도 8에 도시하는 바와 같은 곡선으로 되는 경우가 있다. 이와 같이 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)이 곡면으로 되는 경우, 레이크면(6)의 경사 각도(a)(절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 레이크면(6)이 이루는 각도(a))는, 예를 들면, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 대응하는 직선과 레이크면(6)에 대응하는 직선이 이루는 각도로서 구할 수 있고, 구체적으로는, 칼날 직각 방향의 이차원 형상 측정에 의해서 표면 형상을 수치로서 취득하고, 이 중에서, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 대응하는 영역(곡선)에 대해서 최소 이승법을 이용하여 이차 함수 등으로 근사 곡선을 구하고, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 단차면(7)과의 경계 부분에 있어서의 상기 근사 곡선의 접선을 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 대응하는 직선으로 하고, 레이크면(6)에 대응하는 영역에 대해서 최소 이승법을 이용하여 근사 직선을 구하고, 이 근사 직선을 레이크면(6)에 대응하는 직선으로 하고, 이들 2개의 직선이 이루는 각도로서 구하면 좋다. 즉, 여기에서 구해진 2개의 직선이 이루는 각도가 레이크면(6)의 경사 각도(a)이고, 이 경사 각도(a)가 0°인 경우, 「절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 레이크면(6)은 서로 평행하다.」고 하게 된다.

또, 공구를 날 직각 방향에서 절단하고, 그의 단면도를 촬영하여 화상 인식 소프트에 의해 수치 데이터로서 취입(캡쳐)하거나, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)의 단면을 구성하는 곡선 상의 임의의 복수 개소를 X－Y평면의 좌표로서 수동으로 취입한 후, 상기와 마찬가지로 근사 곡선의 접선과 레이크면(6)이 이루는 각도로서 구할 수도 있다.

본 실시예는 상술한 바와 같이 구성했기 때문에, 레이크면(6)을 따라 배출되는 절삭부스러기를 단차면(7)에 의해 강제적으로 컬·분단시킬 수가 있다. 따라서, 피삭재의 종류나 가공 조건에 따라 레이크면(6)의 폭(w)(단차면(7)의 위치) 및 단차면(7)의 높이(d)가 적정한 값으로 설정된 본 실시예의 회전 절삭 공구를 이용함으로써, 절삭 가공에 의해 생기는 절삭부스러기의 크기를 적당한 크기로 제어할 수가 있다.

이것에 의해, 예를 들면 경취재의 절삭 가공에 있어서는, 미세한 절삭부스러기나 너무 큰 절삭부스러기의 발생이 억제되고, 적당한 크기로 분단된 절삭부스러기는 에어블로우 처리 등에 의해 원활하게 배출되게 되어, 절삭부스러기에 기인하는 절삭 공구나 피삭재의 손상이나 에지 치핑의 발생을 가급적 저감할 수가 있다.

이하는, 본 실시예의 효과를 뒷받침하는 실험이다.

실험은, 단차면(7)의 높이(d), 레이크면(6)의 경사 각도(a), 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h＇)(절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)의 막두께(h＇)), 레이크면(6)의 폭(w)의 각종 설정 조건의 설정값을 각각의 설정 범위 내에서 변경한 본 실시예와, 단차면(7)이 없는 종래품을 이용해서, 수명에 관한 평가와 에지 치핑에 관한 평가의 2종류의 실험을 행했다. 실험 1, 2의 가공 조건·방법 및 평가 방법의 상세는 이하와 같다.

실험 1(거친 가공(荒加工)에 의한 수명의 평가)

〈가공 조건〉

사용 공구： 초경 합금제 기재에 다이아몬드 피막(3)이 피복된 이중날(2날) 볼 엔드밀(직경 2㎜, 날길이(刃長) 1.4㎜, 생크(shank)지름 4㎜, 전체길이(全長) 50㎜)

피삭재： 초경 합금 VM－40(TAS 규격)

쿨런트(coolant)： 에어블로우

공구 돌출량： 15mm

회전 속도： 30,000회전/min

이송 속도： 1,500㎜/min

축방향의 절입 깊이： 0.1mm

반경 방향의 절입 깊이： 0.3mm

〈가공 방법〉

피삭재의 상면 방향으로부터, 4.4mm×4.4mm×깊이 1.2㎜의 사각 포켓 형상을 절삭 가공한다.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

〈평가 방법〉

1 포켓을 가공 종료할 때마다 공구의 날끝을 관찰하고, 피삭재에 접촉하는 영역에 위치하는 절삭날(5)에 인접하는 플랭크면(8) 상의 다이아몬드 피막(3)이 손상되어, 2날 모두 초경 합금제 기재(공구 기재)가 노출되었다는 것이 확인되었을 때를 수명이라고(수명이 다했다고) 판단하고, 가공이 완료한 포켓수를 확인한다.

실험 2(마무리 가공에 의한 에지 치핑의 평가)

〈가공 조건〉

사용 공구： 초경 합금제 기재에 다이아몬드 피막(3)이 피복된 이중날(2날) 볼 엔드밀(직경 2㎜, 날길이 1.4㎜, 생크지름 4㎜, 전체길이 50㎜)

피삭재： 초경 합금 VM－40(TAS 규격)

쿨런트： 에어블로우

공구 돌출량： 15mm

회전 속도： 30,000회전/min

이송 속도： 1,500㎜/min

축방향의 절입 깊이： 0.05mm

반경 방향의 절입 깊이： 0.05mm

〈가공 방법〉

피삭재의 상면에, 5㎜×5mm×깊이 0.05㎜(축방향의 절입 깊이분)의 크기의 영역을 절삭 가공한다.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

〈평가 방법〉

피삭재 능선(稜線)에 있어서의 에지 치핑 상태(에지 치핑폭)를 확인한다.

또, 본 실험에 있어서, 단차면(7)의 높이(d), 레이크면(6)의 폭(w)(절삭날(5)로부터 단차면(7)까지의 이간 간격), 레이크면(6)의 경사 각도(a)(절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 레이크면(6)이 이루는 각도(a)) 등의 측정은, 형상 해석 레이저 현미경(키엔스사제(KEYENCE CORPORATION)　VK－X160)을 사용했다. 구체적으로는, 소정의 지그로 본 실시예를 소정의 위치와 소정의 자세로 되도록 세팅하고, 플랭크면(8)으로부터 절삭날(5)의 날끝을 경유하여 레이크면(6), 단차면(7), 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)까지의 범위를 절삭날(5)에 직각인 방향으로 레이저에 의해 프로파일을 검출하고, 이 프로파일 중, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 대응하는 영역 및 레이크면(6)에 대응하는 영역의 각각에 대해서 최소 이승법을 이용한 근사 직선을 그리고(취득하고), 이들 근사 직선을 이용하여 레이크면(6)의 경사 각도(a), 단차면(7)의 높이(d), 및 레이크면(6)의 폭(w)을 측정(산출)했다(도 9는 이 측정의 이차원 형상 측정 결과를 도시하는 것이다.).

구체적으로는, 레이크면(6)의 경사 각도(a)로서, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 대응하는 영역의 근사 직선(이하, 홈 형성면 근사 직선이라고 한다.)과 상기 레이크면(6)에 대응하는 영역의 근사 직선(이하, 레이크면 근사 직선이라고 한다.)이 이루는 각도를 측정(산출)했다. 즉, 여기에서 구해진 2개의 근사 직선이 이루는 각도가 레이크면(6)의 경사 각도(a)이고, 이 경사 각도(a)가 0°인 경우, 「절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 레이크면(6)은 서로 평행하다.」고 하게 된다.

또, 단차면(7)의 높이(d)로서, 상기 홈 형성면 근사 직선과 단차면(7)과의 교점으로부터 상기 레이크면 근사 직선을 향해 상기 홈 형성면 근사 직선의 수선(垂線)을 그리고(취득하고), 상기 레이크면 근사 직선과 상기 수선의 교점까지의 거리를 측정(산출)했다.

또한, 상기한 것 외에, 본 실시예를 일부 파괴(제거)해서 절삭날(5)에 직각인 단면을 형성하고, 이 단면 상에 있어서 상기한 경사 각도(a), 단차면(7)의 높이(d), 레이크면(6)의 폭(w)을 측정해도 좋다. 또, 상기의 이차원 형상 측정에 의한 프로파일을 이용하는 방법을 채용하면, 전술한 바와 같이, 도 8에서 예시되는 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)이 곡면으로 되는 경우에 있어서도, 상기 근사 곡선의 접선(즉, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 대응하는 영역(곡선)에 대해서 최소 이승법을 이용하여 이차 함수 등으로 근사 곡선을 구하고, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 단차면(7)과의 경계 부분에 있어서의 상기 근사 곡선의 접선)을 홈 형성면 근사 직선으로서 이용해서, 마찬가지로 경사 각도(a), 단차면(7)의 높이(d), 레이크면(6)의 폭(w)을 측정(산출)할 수가 있다.

도 10은, 본 실시예 및 종래품에 있어서의 각종 설정 조건 및 각 평가의 결과를 도시한 것이다. 이 도 10에 도시되는 실험 결과에 기초하여 본 실시예의 효과의 뒷받침에 대해서 설명한다.

또한, 도 10 및 도 11에 있어서, 가공 포켓 개수의 평가에 관해, 종래품(실험 No.1)에 대해서 가공 포켓 개수가 6배 이상을 ◎, 3배 이상 6배 미만을 ○, 3배 미만을 ×로 표시했다. 또, 에지 치핑의 평가에 관해, 도 12에 도시하는 바와 같이 피삭재의 정면에서 보았을 때(正面視) 및 상면에서 보았을 때(上面視)(평면에서 보았을 때(平面視))에 있어서의 피삭재 능선에 직교하는 방향에서의 에지 치핑폭이 0.05㎜ 미만을 ◎, 0.05㎜ 이상 0.1㎜ 미만을 ○, 0.1㎜ 이상을 ×로 표시했다.

단차면(7)이 없는 종래품(실험 No.1)에 대해, 레이크면(6)의 폭(w)과 이 레이크면(6)의 경사 각도(a)를 고정하고, 단차면(7)의 높이(d)만을 변경했더니, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 피복된 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h＇)에 대한 단차면(7)의 높이(d)의 배율(d/h＇)이 0.5배 이상 8배 이하의 범위에서 가공가능한 포켓 개수가 많고(수명이 길고) 양호한 평가 결과가 얻어지고 있으며, 그 중에서도 상기 배율이 1배를 초과하고 3배 미만인 범위에 있어서 특히 양호한 평가 결과가 얻어지고, 본 실험에 있어서는 상기 배율이 2.6배일 때에 가공가능한 포켓 개수가 최대로 되었다.

또한, 도 10에는 기재하고 있지 않지만, 이 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 피복된 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h＇)에 대한 단차면(7)의 배율이 너무 크면 오히려 절삭부스러기의 막힘을 유발하는 것으로 인해, 가공가능한 포켓 개수는 감소한다는 것을 확인 마쳤다(확인했다). 또, 반대로 배율이 너무 작은 경우에 있어서도 단차면(7)의 효과가 충분히 발휘되지 않아, 가공가능한 포켓 개수는 감소했다는 것도 확인 마쳤다. 또, 단차면(7)의 높이(d)가 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 피복된 다이아몬드 피막의 막두께(h＇)보다도 낮은 조건(실험 No.2： 배율(d/h＇)=0.5)은, 상술한 대로 종래품과 비교해서 양호한 평가 결과가 얻어지고 있지만, 비교한 다른 조건(실험 No.3, 5, 7, 8) 중에서는 가공가능한 포켓 개수가 가장 적은 결과로 되었다. 이것은, 레이크면(6)이 다이아몬드 피막(3)으로 덮인 채로의 상태인 것으로 인해, 가공중에 다이아몬드 피막(3)이 손상되고 그 영향이 절삭날(5)의 넓은 범위에까지 전파(傳播)함으로써 손상이 진행되기 쉬웠던 것도 하나의 요인(一因)이라고 생각된다. 즉, 레이크면(6)에 다이아몬드 피막(3)이 피복되어 있지 않은 조건(레이크면(6)이 노출되어 있는 조건) 쪽이 좋다는 것을 확인할 수 있었다.

또, 레이크면(6)과 플랭크면(8)의 교차 능선부에는, 다이아몬드 피막(3)에 의해 둥그스름함을 띤 영역이 형성되지만, 단차면(7)의 높이(d)가 높아짐에 따라서, 이 둥그스름함을 띤 영역도 제거되어 작아진다. 이것에 의해, 절삭 저항의 저감과 피삭재에 대한 절삭날(5)의 바이트성능 향상이라고 하는 효과가 얻어지기 때문에, 도 10에 도시하는 바와 같이 에지 치핑의 평가는 양호해졌다(실험 No.2, 3, 5, 7, 8).

또, 단차면(7)의 높이(d)와 레이크면(6)의 폭(w)을 고정하고, 레이크면(6)의 경사 각도(a), 즉, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 레이크면(6)이 이루는 각도만을 변경했더니, 경사 각도(a)가 3°일 때에 가공가능한 포켓 개수가 최대로 되었다.

또, 실험 No.1의 종래품과 똑같이 경사 각도(a)가 0˚인 실험 No.4에 있어서도, 가공 포켓 개수비는 6.3으로 양호한 결과를 나타내고, 에지 치핑에 대해서도 양호했다. 경사 각도(a)가 0˚이더라도, 단차면(7)이 마련되고 절삭부스러기의 컬·분단이 행해진 것, 및 절삭날(5)의 날끝의 다이아몬드 피막(3)에 의해 둥그스름함을 띤 영역이 제거되어 날카로움이 향상한 것에 의해, 가공 포켓 개수, 에지 치핑 평가 모두 종래품에 대해서 개선되었다. 그 이외에, 레이크면의 경사 각도(a)를 보다 작게 한 경우(－3°： 본 실시예와 반대 방향으로 경사, 즉 절삭날(5)로부터 공구 본체(1)의 안쪽으로 향함에 따라서 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 대해서 접근하는 경사)나, 보다 크게 한 경우(7°, 10°)에서도, 종래품과 비교해서 가공 포켓 개수와 에지 치핑 평가에 있어서 양호한 결과가 얻어졌지만, 본 실시예에서 나타낸 결과, 즉, 경사 각도(a)가 0°이상 5° 이하인 경우가 특히 양호하다는 것을 확인 마쳤다(실험 No.4∼6). 또한, 「경사 각도(a)가 0°」란, 실시예 2에서 후술하는 대로, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 레이크면(6)을 서로 평행한 면에 형성한 경우이다.

또, 단차면(7)의 높이(d)와 레이크면(6)의 경사 각도(a)를 고정하고, 레이크면(6)의 폭(w)만을 변경했더니, 레이크면(6)의 폭(w)이 30㎛∼350㎛의 범위에서, 수명을 나타내는 가공 포켓 개수와 에지 치핑 평가의 양쪽이 종래품을 상회하는 양호한 결과가 얻어지고, 그 중에서도 50㎛∼300㎛의 범위로 설정한 것이 특히 양호한 결과였다.

레이크면(6)의 폭(w)을 너무 넓게 하면, 절삭부스러기의 컬·분단이 기능하지 않게 되어 절삭부스러기가 원활하게 배출되지 않고, 이것에 의해서 큰 절삭부스러기를 물고(바이팅해) 들어가는 것에 의한 공구 손상이 일어나기 쉬워지고, 또, 반대로 너무 좁게 하면, 절삭부스러기의 컬·분단이 절삭날 근방에서 생기는 것으로 인해 오히려 절삭부스러기의 물고 들어감을 유발하고, 그 결과 공구 손상·피삭재 손상이 진행되어 버린다. 이 때문에, 레이크면(6)의 폭(w)은 상기한 범위로 설정하는 것이 바람직하다(실험 No.5, 9∼14).

또 게다가, 단차면(7)의 높이(d), 레이크면(6)의 경사 각도(a), 레이크면(6)의 폭(w)을 상기에서 검토한 최적값으로 고정하고, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)의 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h＇)를 변화시켜서 평가를 행했다. 여기에서 단차면(7)의 높이(d)는, 앞서 행한 실험에 있어서 가공가능한 포켓 개수가 가장 양호했던 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)에 피복된 다이아몬드 피막의 막두께(h＇)에 대한 단차면(7)의 높이(d)의 배율이 약 2.6으로 되는 엔드밀을 이용했다. 막두께(h＇)가 5㎛ 이상 35㎛ 이하의 범위의 것이 가공가능한 포켓 개수가 많고(수명이 길고), 또, 에지 치핑 평가의 결과도 양호해졌다(실험 No.15∼19).

또, 막두께(h＇)가 8㎛ 이상 30㎛ 이하의 범위에서, 가공가능한 포켓 개수 및 에지 치핑 평가는 매우 양호해졌다(실험 No.16∼18). 이것은, 경취재 가공에 있어서 중요한 요소인 다이아몬드 피막(3)의 막두께(h)(h＇)가 두꺼워진 것에 의해 피막이 마멸하기까지 절삭 가공된 피삭재의 제거 체적이 증가한 것, 에지 치핑 평가와 같은 마무리 가공에 있어서도 조기(早期)의 공구 손상이 억제되도록 된 것에 의하는 것이라고 생각한다. 이 때문에, 막두께(h＇)는 8㎛ 이상 30㎛ 이하의 범위로 설정하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 막두께(h＇)가 5㎛ 미만인 경우, 플랭크면(8)의 막두께(h)도 동일 정도로 얇기 때문에 절삭 가공 시에 다이아몬드 피막(3)이 손상(마모)하기 쉽고, 가공가능한 포켓 개수는 종래품과 그다지 변함 없었던(9∼12개) 것, 및 에지 치핑 평가 결과도 종래품과 동등하다는 것을 확인 마쳤다. 막두께(h＇)가 35㎛를 초과하면, 절삭 저항에 대한 공구 기재에의 다이아몬드 피막(3)의 밀착성이 상대적으로 저하하기 때문에, 공구 손상(박리)이 조기에 발생해서 가공가능한 포켓 개수는 종래품과 그다지 변함 없었던(7∼12개) 것 및 에지 치핑 평가 결과도 종래품과 동등하다는 것을 확인 마쳤다.

[실시예 2]

본 발명의 구체적인 실시예 2에 대해서 도 13, 도 14에 기초하여 설명한다.

본 실시예는, 실시예 1의 회전 절삭 공구에 있어서, 레이크면(6)의 경사 각도(a)를 0°로 설정한 경우, 즉, 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면(4)과 레이크면(6)을 서로 평행한 면에 형성한 경우이다.

도 13, 도 14에 도시하는 바와 같이, 레이크면(6)의 경사 각도(a)를 0°로 설정한 경우도(레이크면(6)의 전면(全面)에 공구 기재가 노출되어 있는 구성 및 레이크면(6)의 전면에 다이아몬드 피막(3)이 피복된 구성의 어느것이나), 전술한 실시예 1과 마찬가지 작용 효과가 발휘된다. 또한, 도 10의 실험 No.4는, 도 13에 도시하는 실시예 2의 구성(레이크면(6)의 전면에 공구 기재가 노출되어 있는 구성)의 것이고, 양호한 작용 효과가 발휘되고 있는 것이 나타내어져 있다.

또한, 본 발명은, 실시예 1, 2에 한정되는 것은 아니고, 각 구성 요건의 구체적 구성은 적당히 설계할 수 있는 것이다.

1: 공구 본체
2: 절삭부스러기 배출홈
3: 경질 피막, 다이아몬드 피막
4: 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면
5: 절삭날
6: 레이크면
7: 단차면
a: 레이크면의 경사 각도
d: 단차면의 높이
h＇: 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면의 경질 피막의 막두께

Claims

절삭부스러기(切屑) 배출홈을 가지는 공구 본체의 선단부에 경질 피막이 피복된 경취재(硬脆材) 절삭 가공용 회전 절삭 공구로서, 상기 공구 본체의 상기 절삭부스러기 배출홈을 구성하는 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면은, 막두께가 5㎛ 이상 35㎛ 이하로 설정된 상기 경질 피막이 피복되고, 또한 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면에, 절삭날로부터 그 절삭날을 따라 레이크면이 오목하게 마련되고, 이 레이크면을 오목하게 마련하는 것에 의해 형성되는 계단형 단차부에 있어서의 상기 레이크면과 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면을 연속적으로 마련(連設)하는 단차면은, 상기 절삭날로부터 30㎛ 이상 350㎛ 이하의 거리를 둔 위치에 마련되며, 또한, 상기 단차면의 높이가 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면에 있어서의 상기 경질 피막의 막두께의 0.5배 이상 8배 이하로 설정되고, 이 단차면에 상기 레이크면을 따라 연속적으로 배출된 절삭부스러기가 접촉하여 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면에 올라앉거나, 또는, 이 단차면에 상기 레이크면을 따라 연속적으로 배출된 절삭부스러기가 부딪치거나 하는 것 중의 어느 하나에 의해 상기 절삭부스러기의 컬이 강해져서 분단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 단차면은, 상기 레이크면에 대해서 직각 혹은 예각을 이루도록 마련되고, 상기 레이크면을 따라 연속적으로 배출된 절삭부스러기가 부딪치도록 구성되고, 이 단차면에 상기 절삭부스러기가 부딪침으로써 그 절삭부스러기의 컬이 강해져서 분단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면과 상기 레이크면은 서로 평행하지 않고, 상기 레이크면은 상기 절삭날로부터 상기 공구 본체의 안쪽으로 향함에 따라서 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면에 대해서 이간하는 경사면으로 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 3 항에 있어서,
상기 레이크면의 경사 각도는 5° 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면과 상기 레이크면은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 단차면의 높이는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면에 있어서의 상기 경질 피막의 막두께의 1배를 초과하고 3배 미만으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면에 있어서의 상기 경질 피막의 막두께가 8㎛ 이상 30㎛ 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면에 있어서의 상기 경질 피막의 막두께가 8㎛ 이상 30㎛ 이하로 설정되고, 또, 상기 단차면의 높이는, 상기 절삭날측 절삭부스러기 배출홈 형성면에 있어서의 상기 경질 피막의 막두께의 1배를 초과하고 3배 미만으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 레이크면의 일부 혹은 전면에 공구 기재(基材)가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 레이크면과 상기 단차면의 경계는, 상기 절삭날로부터 50㎛ 이상 300㎛ 이하의 거리를 둔 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 경질 피막은 다이아몬드 피막인 것을 특징으로 하는 경취재 절삭 가공용 회전 절삭 공구.
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