KR20020079468A - 티타늄 합금 선삭용 공구 - Google Patents

Abstract

티타늄의 선삭용 인서트가 제공된다. 종래 기술과 비교하여 제 1 랜드의 길이가 감소된 인서트를 사용하여 공구 수명 및 생산성에 예기치 못한 증가를 얻었다. 상기 긍정적인 결과는 최종 형태 및 크기로 그라인딩 한 후 인서트에 추가적인 열 처리를 하여 더욱 개선된다.

Description

티타늄 합금 선삭용 공구{Tool For Turning of Titanium Alloys}

본 발명은 일반적으로 티타늄 합금으로 된 구성요소의 선삭에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 접촉 길이가 감소되고 추가적인 열 처리를 하여 공구 수명 및 생산성에 예기치 못하게 증가된 인서트(insert)를 사용하는 것에 관한 것이다.

항공기를 위한 현대의 고효율 엔진 및 기체 터빈은 티타늄계 합금으로 만들어진다. 상기 합금은 일반적으로 알파, 알파+베타 및 베타 합금으로 불리는 세 개의 그룹으로 나위어진다. Al, V, Sn 과 같은 원소를 합금하면 다양한 형태의 합금을 안정화시키고 그 성질을 변화시킨다.

코팅되지 않은 소결 탄화물은 티타늄 합금 성분의 오염을 방지하고, 내마모성, 인성 및 우수한 고온 특성을 제공하기 때문에, 티타늄 합금의 기계 가공에 일반적으로 사용된다. 약 6%의 Co 및 1 내지 2 ㎛의 알갱이 크기를 갖는 잔량의 WC를 가진 소결 탄화물은 티타늄 합금의 기계가공을 위한 최적의 재료라고 생각된다. 열의 발생을 최소화해서 공구 수명을 늘리기 위해 습식기계가공을 사용한다. 건조 기계 가공은 종종 습식기계 가공에 비하여 공구 수명이 짧다.

정상적인 절삭 데이타는:

기하학: 직경 약 20 ㎜ 의 둥근 인서트.

절삭 속도 = 40 내지 60 m/분

진행 속도 = 0.3 내지 0.4 ㎜

절삭의 깊이 = 0.5 내지 1.0 ㎜

미국 특허 제 5,897,272 호에서 정의된 바와 같은 제 1 랜드의 길이 : 기계가공되는 재료의 변형 상태에 따라 진행속도의 1 내지 2배이다.

전형적인 마모 메카니즘은 불규칙적인 측면 마모, 모서리의 치핑, 노치 마모 및 조립된 모서리이며, 이 모든 것들은 선삭되는 구성요소의 불량한 표면 마감 및 절삭 모서리의 불량을 초래한다. 공구 교체의 중요한 이유는 공구의 고장 및 선삭되는 구성요소에 대한 손상이다.

본 발명의 목적은 공구 수명이 더 길고 공구 교체 빈도가 줄어든 공구를 제공하는 것이다.

놀랍게도, 특정길이의 제 1 랜드가 제공되고 바람직하게는 추가 열처리를 한 코팅되지 않은 소결 탄화물 절삭공구를 사용하는 습식, 고압 냉각제 기계가공은 공구 수명을 연장하고 생산성을 증가시킨다는 것이 밝혀졌다. 불규칙적인 측면 마모, 모서리의 치핑과 같은 두드러진 불연속적인 마모 메카니즘의 문제가 크게 감소되는 것으로 밝혀졌다.

본 발명은 냉각제 및 바람직하게는 하기 조건하의 고압 냉각제를 사용한 알파 또는 알파+베타 형태와 같은 티타늄계 합금, 예를 들어, Ti₆Al₄V의 선삭에 관한 것이다:

기하학 - 직경 10 내지 25 ㎜, 바람직하게는 직경 20 ㎜의 둥근 인서트.

제 1 랜드의 길이, ㎜: = 0.05 내지 0.25, 바람직하게는 0.1 내지 0.20, 가장 바람직하게는 0.12

제 1 랜드의 각, °=-20 내지 +10, 바람직하게는 -10 내지 0, 가장 바람직하게는 -10

속도 = 50 내지 150, 바람직하게는 80 내지 100 m/분

진행 = 0.2 내지 0.7, 바람직하게는 0.30 내지 0.60 ㎜

절삭 깊이 = 0.5 내지 10 ㎜ 바람직하게는 3 내지 6 ㎜

최대 - 칩 두께, 바람직하게는 0.3 내지 0.5 ㎜

압력 100 내지 150 bar, 바람직하게는 200 내지 400 bar의 냉각제.

소결 탄화물로 된 절삭 공구 인서트는 5 내지 7 중량%의 Co 및 1 내지 2 ㎛의 평균 알갱이 크기를 갖는 잔량의 WC로 이루어지거나 포함하여 이루어진다. 적어도 인서트 표면의 기능부, 바람직하게는 50% 이상, 더 바람직하게는 75%이상, 가장 바람직하게는 인서트 표면의 전 부분이, 얇은 0.5 내지 8 ㎛, 바람직하게는 2 내지 5 ㎛, 가장 바람직하게는 약 3 ㎛의 Co-층으로 덮힌다.

본 발명은 또한 5 내지 7 중량% Co 및 잔량의 WC로 이루어지거나 포함하여 이루어지는 티타늄 합금 선삭용 소결 탄화물 절삭 공구 인서트를 제조하는 방법에 관한것이다. 최종 모양 및 크기로 그라인딩 한 후 인서트를 총 압력 50 내지 100 mbar에서 Ar + 25 내지 50%의 CO 분위기 중에서 1375 내지 1425 ℃에서 0.5 내지 1.5 시간 동안, 바람직하게는 0.5 내지 1시간 동안 열처리한다. 1250 ℃이하까지 냉각속도는 4 내지 5 ℃/분이다.

[실시예 A]

6 중량%의 Co 및 1 내지 2 ㎛의 알갱이 크기를 가진 잔량의 WC를 함유하는 RCGT 200600 형 코로만(Coromant) H10A와 유사한 절삭 공구 인서트를 최종 크기로 그라인딩 한 후 60 mbar 의 총 압력에서 Ar + 20% CO 분위기 중에서 1400℃ 에서 45분 동안 열처리했다. 1250 ℃이하까지 냉각 속도는 4.5 ℃/분이었다. 인서트 표면은 80%가 3 ㎛의 Co-층으로 덮였다. (본 발명)

[실시예 B]

열처리를 하지 않는 것 외에는 실시예 A와 같음

하기 조건하에서 Ti₆Al₄V-구성요소의 선삭에 인서트 A 및 B를 사용했다

작동: 세미러핑(semiroughing)

절삭 속도: 하기 표 참조

진행: 0.7 ㎜/ rev

절삭 깊이: 4 ㎜

최대 칩 두께: 0.36 ㎜

400 bar에서 초고압 냉각제

공구 수명/ 인서트는 표에 나타낸다

공구 수명 기준: 허용불가능한 표면 마감 및 공구 고장에 대한 위험.

공구 수명/ 인서트, 분

인서트 A B B

제 1 랜드의 길이, ㎜ 0.12 0.12 0.7

제 1 랜드의 각, ° -10 -10 -10

60 m/분 12 10 7

80 m/분 10 8 6

100m/분 8 6 4

감소된 길이의 제 1 길이를 갖는 소결 탄화물 절삭 공구 인서트는 공구 수명을 연장하고, 최종 크기로 그라인딩 한 후 추가적인 열 처리를 하면 더욱 개선된 다. 그러므로 생산상의 문제를 줄이고 도구의 교체 빈도를 줄여서 더 높은 생산성이 달성된다.

Claims (4)

1. 인서트의 표면이 적어도 부분적으로, 바람직하게는 50%이상 0.5 내지 8㎛의 얇은 Co 층으로 덮인 것을 특징으로 하는 5 내지 7 중량%의 Co 및 잔량의 WC로 이루어지는 티타늄 합금의 선삭용 소결 탄화물 절삭 공구 인서트.
2. 소결 및 최종 형태 및 크기로 그라인딩한 후 50 내지 100 mbar의 총 압력에서 Ar + 25 내지 50%의 CO 분위기 중에서 0.5 내지 1.5 시간 동안, 바람직하게는 0.5 내지 1 시간 동안 1375 내지 1425 ℃에서 열처리하는 단계, 및 4 내지 5 ℃/분의 속도로 1250 ℃ 이하까지 냉각시키는 단계를 특징으로 하는, 5 내지 7 중량 %의 Co 및 잔량의 WC로 이루어진 티타늄 합금의 선삭용 소결 탄화물 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
3. 하기 조건을 특징으로 하는, 5 내지 7 중량%의 Co 및 잔량의 WC로 이루어지는, 소결 탄화물 절삭 공구 인서트를 사용하여 티타늄 합금을 선삭시키는 방법:

   제 1 랜드의 길이: = 0.05 내지 0.25 ㎜

   제 1 랜드의 각 = -20 내지 +10°

   절삭 속도: 50 내지 150 m/분

   진행 속도: 0.3 내지 0.6 ㎜ 및

   절삭 깊이: 0.5 내지 10 ㎜
4. 제 3항에 있어서,

   압력 100 내지 500 bar, 바람직하게는 200 내지 400 bar의 냉각제를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.