KR20100029739A

KR20100029739A - 경질 피막 피복 탭 및 경질 피막 피복 탭의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100029739A
Application number: KR1020097018147A
Authority: KR
Inventors: 히로토 스가노; 히로아키 스기타
Original assignee: 오에스지 가부시키가이샤
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2010-03-17
Also published as: KR101360720B1; JP5060553B2; CN101626861B; WO2008149464A1; JPWO2008149464A1; CN101626861A

Abstract

(과제) 경질 피막이 코팅되어 있는 경질 피막 피복 탭에 있어서, 연강 등에 탭핑 가공을 실시하는 경우에도 절삭 부스러기가 컬되기 쉬워지도록 하여 달라붙음을 억제하고, 공구 수명을 향상시킴과 함께, 텝 작업의 연속 가공을 가능하게 한다.

(해결 수단) 절삭 가공에 의해 비틀림 홈 (20) 이 형성됨과 함께, 열처리가 실시된 후에 연삭 가공에 의해 나사부 (16) 가 형성되고, 절삭 가공에 의해 형성된 비틀림 홈 (20) 을 포함하여 나사부 (16) 의 표면에 경질 피막 (26) 이 코팅됨으로써, 그 경질 피막 (26) 이 코팅된 상태에서의 비틀림 홈 (20) 의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되도록 하였다. 이로써, 연강 등에 대해 탭핑 가공을 실시하는 경우에도, 절삭 부스러기가 비틀림 홈 (20) 에 안내되어 생크 (12) 측으로 배출될 때에, 홈 표면의 요철에 의해 컬되거나 분단되거나 하기 쉬워져, 탭 (10) 자신이나 홀더에 달라붙는 것이 억제된다.

Description

경질 피막 피복 탭 및 경질 피막 피복 탭의 제조 방법{TAP COVERED WITH HARD COATING, AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 경질 피막 피복 탭 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 연강 등에 대한 탭핑 가공에서 절삭 부스러기가 컬되지 않고 신장되어 탭이나 홀더에 달라붙는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다.

수나사를 분단하듯이 형성된 홈을 따라 절삭날이 형성되어 있는 나사부를 가짐과 함께, 그 나사부의 표면에는 상기 홈을 포함하여 경질 피막이 코팅되어 있는 경질 피막 피복 탭이 알려져 있다 (특허 문헌 1 참조). 이와 같은 경질 피막 피복 탭은, 예를 들어 도 7 에 나타내는 바와 같이, 생크 (102), 머리부 (104), 및 나사 형성부 (106) 를 일체로 갖는 소재 블랭크 (100) 를 외주 절삭 가공 등에 의해 준비하고, 가스 질화, 침탄 등의 열처리를 실시하여 경화시킨 후, 상기 나사 형성부 (106) 로부터 머리부 (104) 에 걸쳐 홈으로서 예를 들어 비틀림 홈 (108) 을 연삭 가공하고, 그 비틀림 홈 (108) 이 형성된 나사 형성부 (106) 에 수나사를 연삭 가공함과 함께 선단 부분을 테이퍼 형상으로 연삭함으로써, 완전 산부 (110a) 및 물림부 (110b) 를 갖는 나사부 (110) 를 형성한다. 그 후, 나사부 (110) 로부터 머리부 (104) 에 걸쳐 있는 부분의 표면에 비틀림 홈 (108) 을 포함하여 경질 피막을 코팅함으로써, 원하는 경질 피막 피복 탭 (120) 이 얻어진다.

그런데, 이와 같은 경질 피막은 일반적으로 마찰 계수가 작기 때문에, 절삭 부스러기가 미끄러지기 쉬워서 컬되기 어려워져, 예를 들어 JIS 의 규정에 의한 SS400 등의 연강에 대한 탭핑 가공에서는, 절삭 부스러기가 길게 연신되어 탭이나 홀더 등에 달라붙어, 탭이 파손되거나 연속 가공이 불가능해지거나 한다. 이에 대해, 경질 피막을 코팅한 후에, 홈 표면에 대해서는 연삭 가공 등에 의해 그 경질 피막을 제거하고, 공구 모재를 노출시킴으로써 마찰 계수를 크게 하여 절삭 부스러기가 컬되기 쉬워지도록 하는 것을 생각할 수 있다 (특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2003-145353호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2004-174698호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 상기 SS400 등의 연강 혹은 스테인리스강 등에 탭핑 가공을 실시하는 경우, 특허 문헌 2 와 같이 경사면에 공구 모재가 노출되어 있으면, 그 경사면에 용착이 발생하기 쉬워져, 충분한 공구 수명이 얻어지지 않는다. 또한, 홈 표면의 경질 피막이 홈 연삭 가공에 의해 제거되면, 그 경계의 날 끝부분에서 경질 피막이 불규칙하게 박리되어 선단 형상이 들쭉날쭉해짐과 함께 밀착성이 손상되고, 그 경계 부분을 기점으로 하여 마모 (박리) 가 진행되고, 조기에 박리되어 충분한 내구성이 얻어지지 않는 경우가 있는 등, 피막 성능이나 절삭 성능의 안정성이 손상된다.

이것에 대해, 경질 피막을 형성하는 대신에 산화 처리 (수증기 처리) 를 실시하여 산화막을 형성하는 것이 행해지고 있고, 이것에 의하면 경질 피막과 비교하여 마찰 계수가 크고, 절삭 부스러기도 컬되기 쉽지만, 최근, 환경 문제 등에 의해 절삭 오일제로서 염소를 함유하지 않는 염소 프리형의 수용성 절삭 오일제를 사용하는 요구가 높고, 일반적으로 염소 프리형은 불수용성 절삭 오일제와 비교하여 윤활 성능이 떨어지기 때문에, 여유면 마모 등에 의해 충분한 내구성이 얻어지지 않는다.

본 발명은 이상의 사정을 배경으로 하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 염소 프리형의 수용성 절삭 오일제로도 충분한 내마모성, 내용착성이 얻어지는 경질 피막이 코팅되어 있는 경질 피막 피복 탭에 있어서, 연강 등에 탭핑 가공을 실시하는 경우에도 절삭 부스러기가 컬되기 쉬워지게 하여 달라붙음을 억제하고, 공구 수명을 향상시킴과 함께 탭 작업의 연속 가공을 가능하게 하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

이러한 목적을 달성하기 위해서, 제 1 발명은, 수나사를 분단하도록 형성된 홈을 따라 절삭날이 형성되어 있는 나사부를 가짐과 함께, 그 나사부의 표면에는 상기 홈을 포함하여 경질 피막이 코팅되어 있는 경질 피막 피복 탭의 제조 방법으로서, (a) 소재 블랭크에 상기 홈을 절삭 가공하는 홈 절삭 가공 공정과, (b) 그 홈이 절삭 가공된 상기 소재 블랭크에 열처리를 실시하여 경화시키는 열처리 공정과, (c) 그 열처리가 실시된 상기 소재 블랭크에 수나사를 연삭 가공하여 상기 나사부를 형성하는 나사부 연삭 가공 공정과, (d) 상기 절삭 가공에 의해 형성된 상기 홈을 포함하여 상기 나사부의 표면에 상기 경질 피막을 코팅하는 코팅 공정을 갖고, (e) 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 상기 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 2 발명은, 수나사를 분단하도록 형성된 홈을 따라 절삭날이 형성되어 있는 나사부를 가짐과 함께, 그 나사부의 표면에는 상기 홈을 포함하여 경질 피막이 코팅되어 있는 경질 피막 피복 탭의 제조 방법으로서, (a) 소재 블랭크에 상기 홈을 연삭 가공하는 홈 연삭 가공 공정과, (b) 그 연삭 가공에 의해 형성된 홈의 표면에 조면화 처리를 실시하는 홈 조면화 처리 공정과, (c) 상기 소재 블랭크에 수나사를 연삭 가공하여 상기 나사부를 형성하는 나사부 연삭 가공 공정과, (d) 상기 조면화 처리가 실시된 홈을 포함하여 상기 나사부의 표면에 상기 경질 피막을 코팅하는 코팅 공정을 갖고, (e) 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 상기 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 3 발명은, 수나사를 분단하도록 형성된 홈을 따라 절삭날이 형성되어 있는 나사부를 가짐과 함께, 그 나사부의 표면에는 상기 홈을 포함하여 경질 피막이 코팅되어 있는 경질 피막 피복 탭에 있어서, 상기 경질 피막이 코팅된 상태에서의 상기 홈의 표면 거칠기는 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

제 4 발명은, 제 3 발명의 경질 피막 피복 탭에 있어서, 상기 홈은 절삭 가공에 의해 형성되어 있고, 그 절삭 가공에 의해 형성된 그 홈의 표면을 포함하여 상기 경질 피막이 코팅됨으로써, 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 그 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 5 발명은, 제 3 발명의 경질 피막 피복 탭에 있어서, 상기 홈은 연삭 가공에 의해 형성되어 있고, 그 연삭 가공에 의해 형성된 그 홈의 표면에 조면화 처리가 실시된 후에, 그 홈의 표면을 포함하여 상기 경질 피막이 코팅됨으로써, 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 그 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 6 발명은, 제 3 발명 ∼ 제 5 발명의 어느 것의 경질 피막 피복 탭에 있어서, 상기 경질 피막은 TiN, TiCN, TiAlN, AlCrN 및 DLC 의 어느 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

제 1 발명의 제조 방법에 의하면, 절삭 가공에 의해 홈이 형성됨과 함께, 열처리가 실시된 후에 연삭 가공에 의해 나사부가 형성되고, 절삭 가공에 의해 형성된 홈을 포함하여 그 나사부의 표면에 경질 피막이 코팅됨으로써, 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 그 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어, 절삭 가공에서 기인하여 빨래판과 같은 요철의 면 상태가 되기 때문에, 연강이나 스테인리스강 등에 대해 탭핑 가공을 실시하는 경우에도, 절삭 부스러기가 홈에 안내되어 배출될 때에, 그 홈 표면의 요철에 의해 컬되거나 분단되거나 하기 쉬워져, 탭이나 홀더에 달라붙는 것이 억제된다. 이로써, 절삭 부스러기의 달라붙음에서 기인하는 탭의 파손이 억제되어, 공구 수명이 향상됨과 함께, 절삭 부스러기를 제거하지 않고 탭 작업의 연속 가공이 가능해져, 다수의 탭핑 가공의 완전 자동화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 도 7 의 제조 방법과 비교하여, 열처리 후에 홈을 연삭 가공하는 것에 대신하여, 열처리 전에 프라이즈 가공 등에 의해 홈을 절삭 가공함으로써, 그 표면이 거칠어지고, 코팅 상태에 있어서의 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되기 때문에, 종래와 같은 공정 수로 제조하는 것이 가능함과 함께, 홈 표면의 경질 피막을 연삭 가공 등에 의해 제거하는 경우와 비교하여, 경질 피막의 밀착성 등이 손상되지 않고, 내마모성 등의 피막 성능이나 절삭날의 절삭 성능이 안정된다.

또한, 산화 처리 (수증기 처리) 에 의해 형성되는 산화막과 비교하여 우수한 내마모성, 내용착성이 얻어지기 때문에, 염소 프리형의 수용성 절삭 오일제를 사용하여 비교적 용착되기 쉬운 연강이나 스테인리스강 등에 대해 탭핑 가공을 실시하는 경우에도 충분한 내구성이 얻어진다.

제 2 발명의 제조 방법은, 소재 블랭크에 홈을 연삭 가공한 후에, 그 연삭 가공에 의해 형성된 홈의 표면에 조면화 처리를 실시하고, 그 후에 홈의 표면을 포함하여 경질 피막이 코팅됨으로써, 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 그 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 요철의 면 상태가 되기 때문에, 홈 조면화 처리 공정이 필요한 점을 제외하고 상기 제 1 발명과 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 조면화 처리에서 홈 표면을 조면화함으로써 코팅 후의 표면 거칠기를 거칠게 하기 때문에, 그 조면화 처리 방법이나 설정 (쇼트의 크기 등) 에 의해 코팅 후의 표면 거칠기를 비교적 용이하게 조정할 수 있다.

제 3 발명의 경질 피막 피복 탭은, 경질 피막이 코팅된 상태에서의 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 요철의 면 상태가 되어 있기 때문에, 연강이나 스테인리스강 등에 대해 탭핑 가공을 실시하는 경우에도, 절삭 부스러기가 홈에 안내되어 배출될 때에, 그 홈 표면의 요철에 의해 컬되거나 분단되거나 하기 쉬워져, 탭이나 홀더에 달라붙는 것이 억제된다. 이로써, 절삭 부스러기의 달라붙음에서 기인하는 탭의 파손이 억제되어, 공구 수명이 향상됨과 함께, 절삭 부스러기를 제거하지 않고 탭 작업의 연속 가공이 가능해져, 다수의 탭핑 가공의 완전 자동화를 도모할 수 있다.

또한, 홈 표면의 경질 피막을 연삭 가공 등에 의해 제거하는 경우와 비교하여, 경질 피막의 밀착성 등이 손상되는 경우가 없고, 내마모성 등의 피막 성능이나 절삭날의 절삭 성능이 안정된다. 또한, 산화 처리 (수증기 처리) 에 의해 형성되는 산화막과 비교하여 우수한 내마모성, 내용착성이 얻어지기 때문에, 염소 프리형의 수용성 절삭 오일제를 사용하여 비교적 용착되기 쉬운 연강이나 스테인리스강 등에 대해 탭핑 가공을 실시하는 경우에도 충분한 내구성이 얻어진다.

제 4 발명은, 홈이 절삭 가공에 의해 형성되는 경우로, 제 1 발명과 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 제 5 발명은, 연삭 가공에 의해 형성된 홈의 표면에 조면화 처리가 실시되는 경우로, 제 2 발명과 동일한 효과가 얻어진다.

도 1 은 본 발명이 적용된 스파이럴 탭을 나타내는 도면으로, (a) 는 정면도, (b) 는 나사부의 확대 단면도, (c) 는 나사부의 표면 부분의 단면도이다.

도 2 는 도 1 의 스파이럴 탭의 제조 공정을 설명하는 도면이다.

도 3 은 본 발명품 및 종래품을 2 개씩 제작하여, 비틀림 홈의 표면의 거칠기 곡선을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

도 4 는 도 3 에 나타내는 거칠기 곡선을 측정한 본 발명품 및 종래품을 이용하여, (a) 절삭 부스러기의 달라붙음 시험, 및 (b) 내구성 시험을 실시한 결과를 나타내는 도면이다.

도 5 는 도 4 의 (a) 의 달라붙음 시험에서 발생한 실제의 절삭 부스러기를 모아 촬영한 사진을, 본 발명품과 종래품으로 비교하여 나타내는 도면이다.

도 6 은 연삭 가공에 의해 형성된 비틀림 홈에 조면화 처리를 실시함으로써 코팅 후의 표면 거칠기를 거칠게 하는 실시예의 제조 공정을 설명하는 도면이다.

도 7 은 종래의 경질 피막 피복 탭의 제조 공정의 일례를 설명하는 도면이다.

부호의 설명

10 : 스파이럴 탭 (경질 피막 피복 탭)

16 : 나사부

18 : 수나사

20 : 비틀림 홈 (홈)

22 : 절삭날

26 : 경질 피막

30 : 소재 블랭크

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 경질 피막 피복 탭은, 염소 프리형 수용성 절삭 오일제를 사용하여 연강이나 스테인리스강 등의 피삭재에 대해 탭핑 가공을 실시하는 경우에 바람직하게 사용되는데, 다른 피삭재에 대해 탭핑 가공을 실시하는 경우에 사용할 수도 있다. 또한, 염소를 함유하는 불수용성 절삭 오일제를 사용하여 탭 작용 가공을 실시하는 경우나, 절삭 오일제를 대부분 사용하지 않는 드라이 가공이나 세미 드라이 가공 (미스트 분무 등) 으로 탭핑 가공을 실시하는 경우 등에도, 가공 조건에 따라서는 본 발명의 경질 피막 피복 탭을 사용할 수 있다.

수나사를 분단하도록 형성되는 홈은, 축심과 평행한 스트레이트 홈이어도 되고, 축심 주위에 비틀린 비틀림 홈이어도 되는 등, 여러 가지의 탭에 본 발명은 적용될 수 있다. 홈의 수는, 2 개 ∼ 4 개가 일반적이지만, 직경 치수에 따라서는 1 개 혹은 5 개 이상이어도 된다.

소재 블랭크를 구성하는 공구 모재로는, 고속도 공구강 또는 초경합금이 바람직하게 사용되는데, 그 밖의 초경질 공구 재료나 그 밖의 공구 재료를 사용할 수도 있다.

경질 피막으로는, TiN, TiCN, TiAlN, AlCrN 및 DLC (Diamond-Like Carbon ; 다이아몬드 형상 카본) 의 어느 것이 바람직하게 사용되는데, 원소의 주기표의 IIIb 족, IVa 족, Va 족, 또는 VIa 족의 금속의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 혹은 그들의 상호 고용체로 이루어지는 다른 화합물 피막을 사용할 수도 있는 등, 여러 가지의 양태가 가능하다. 이들의 경질 피막은, 예를 들어 아크 이온 플레이팅법이나 스퍼터링법 등의 PVD 법에 의해 바람직하게 형성되는데, 플라즈마 CVD 법등의 다른 성막법으로 형성되어도 된다. 경질 피막의 막두께는, 피막의 종류 등에 따라 적절히 정해지는데, 예를 들어 1 ∼ 5 ㎛ 정도가 적당하다. 2 종류 이상의 경질 피막이 교대로 적층되어 있는 다층의 적층 피막을 사용하거나, 2 층 혹은 3 층 등의 경질 피막을 사용하거나 하는 것도 가능하다.

경질 피막이 코팅된 상태에서의 표면 거칠기를 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 한 것은, JIS B 0601_-1994 의 부속서 표 2 의 표준 수열의 구분에 따른 것으로, 바람직하게는 최대 높이 Rz 로 10 ∼ 20 ㎛ 의 범위 내가 적당하다. 또한, 홈의 전역에서 이 표면 거칠기를 만족시키고 있는 것이 바람직하지만, 적어도 절삭 부스러기가 접촉할 가능성이 높은 홈의 날 끝으로부터 중심까지의 위치, 즉 경사면으로서 기능하는 영역에 있어서, 예를 들어 홈의 길이 방향으로 측정한 거칠기 곡선으로부터 구한 표면 거칠기가 상기 조건을 만족시키고 있으면 된다. 최대 높이 Rz 는, JIS B 0601_-2001 의 규정에 의한 표현에 따른 것인데, 본 발명자 들이 실험에서 사용한 거칠기 측정기는 JIS B 0601_-1994 의 규정에 의한 것으로, 본 명세서에 있어서의 「최대 높이 Rz」는 실질적으로 JIS B 0601_-1994 에 있어서의 「최대 높이 Ry」인 것을 의미하고 있고, 이 JIS B 0601_-1994 의 규정에 따라 구할 수 있는 최대 높이 Ry 가 상기 조건을 만족시키고 있으면 된다.

소재 블랭크에 홈을 절삭 가공하는 방법으로는, 외주면에 형성된 절삭날로 절삭 가공을 실시하는 프라이즈 가공이 적당하지만, 엔드밀 등을 사용할 수도 있다. 열처리 공정은, 예를 들어 가스 질화법이나 가스 침탄 질화법 등으로 표면 경화 처리를 실시하도록 구성되고, 나사부 연삭 가공 공정은, 예를 들어 지석 (砥石) 에 의해 나사를 연삭 가공함과 함께, 선단부를 테이퍼 형상으로 연삭 가공하여 물림부를 형성하도록 구성된다. 나사부의 연삭 가공은, 열처리 전에 수나사 등의 결점 절삭 가공을 실시하고, 열처리 후에 연삭 마무리를 실시하도록 해도 된다.

제 2 발명의 홈 연삭 가공 공정 등은, 예를 들어 소재 블랭크에 표면 경화 처리 등의 열처리가 실시된 후에 실시하는 것이 바람직하다. 열처리 전에 홈의 결점 절삭 가공을 실시하고, 열처리 후에 연삭 마무리를 실시하도록 해도 된다. 나사부의 연삭 가공은, 예를 들어 홈의 연삭 가공이나 조면화 처리의 후에 실시하면 되는데, 그 조면화 처리 전이나 홈의 연삭 가공 전에 실시할 수도 있다. 조면화 처리로는, 예를 들어 쇼트, 컷트와이어 등을 원심력이나 공기압 등으로 홈 표면에 투사하는 쇼트 블라스트가 바람직하게 사용되는데, 전해 연마 등의 다른 조면화 처리 방법을 사용할 수도 있다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 경질 피막 피복 탭의 일 실시예인 3 장 칼날의 스파이럴 탭 (10) 을 나타내는 도면으로, (a) 는 축심과 직각 방향에서 본 정면도, (b) 는 나사부 (16) 에 있어서의 확대 단면도 (탭 선단측에서 본 단면) 이다. 이 스파이럴 탭 (10) 은, 생크 (12), 머리부 (14), 및 나사부 (16) 를 그 차례대로 동일한 축선 상에 일체로 구비하고 있고, 나사부 (16) 에는 가공해야 할 나사에 대응하는 나사 홈 형상의 수나사 (18) 가 형성되어 있음과 함께, 그 수나사 (18) 를 분단하도록 3 개의 비틀림 홈 (20) 이 축심 주위에 등간격으로 형성되어 있다. 나사부 (16) 는, 나사 산이 테이퍼 형상으로 제거된 선단측의 물림부 (16b) 와, 그 물림부 (16b) 에 연속하여 형성된 완전한 나사 산의 완전 산부 (16a) 를 구비하고 있고, 상기 비틀림 홈 (20) 을 따라 절삭날 (22) 이 형성되어 있다. 3 개의 비틀림 홈 (20) 은, 모두 일정한 리드의 나선형 선을 따라 나사부 (16) 로부터 머리부 (14) 의 도중까지 하나로 연속하여 형성되어 있다. 도 1 의 (a) 의 일점 쇄선은, 비틀림 홈 (20) 의 중심선에 상당한다.

도 1 의 (c) 는, 나사부 (16) 의 표면 부분의 단면도로서, 공구 모재 (24) 의 표면에는 경질 피막 (26) 이 코팅되어 있다. 공구 모재 (24) 는 고속도 공구강으로 구성되어 있음과 함께, 경질 피막 (26) 은 비틀림 홈 (20) 을 포함하여 머리부 (14) 및 나사부 (16) 의 전역에 형성되어 있다. 도 1 의 (a) 의 사선부는, 경질 피막 (26) 의 코팅 영역을 나타내고 있다. 이 경질 피막 (26) 은, TiN, TiCN, TiAlN, AlCrN 및 DLC 의 어느 것으로, 본 실시예에서는 TiCN 의 단층으 로 구성되어 있고, 예를 들어 아크 이온 플레이팅법이나 스퍼터링법 등의 PVD 법에 의해 형성되고, 그 막두께는 1 ∼ 5 ㎛ 의 범위 내로, 본 실시예에서는 약 3 ㎛ 이다.

상기 스파이럴 탭 (10) 의 비틀림 홈 (20) 은, 프라이즈 가공에 의한 절삭 가공으로 형성되어 있고, 경질 피막 (26) 이 코팅된 상태에서의 비틀림 홈 (20) 의 표면 거칠기는, 연삭 가공에 의해 형성된 나사부 (16) 의 외주면, 즉 여유면에 비해 거칠고, 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로, 본 실시예에서는 12 ∼ 14 ㎛ 정도이고, 절삭 가공에서 기인하여 빨래판과 같은 요철의 면 상태로 되어 있다. 덧붙여서 말하면, 나사부 (16) 에 있어서의 여유면의 경질 피막 (26) 이 코팅된 상태에서의 표면 거칠기는, 최대 높이 Rz 로 3 ∼ 5 ㎛ 정도이다.

본 실시예의 스파이럴 탭 (10) 의 제원 (諸元) 에 대해 구체적으로 예시하면, 호칭은 M8 × 1.25 이고, 계곡 직경이 8 ㎜, 피치가 1.25 ㎜ 인 우나사의 암나사를 절삭 가공하기 위한 것이다. 비틀림 홈 (20) 은 우 비틀림과 함께, 나사부 (16) 에 있어서의 비틀림 홈 (20) 의 비틀림각 β 는 45˚이다. 또한, 나사부 (16) 의 길이 (나사 길이) 는 10 ㎜ 이고, 그 중의 물림부 (16b) 의 길이는 2.5 피치 (=3.125 ㎜) 이다. 또한, 도 1 은, 경질 피막 (26) 의 막두께를 포함하여 스파이럴 탭 (10) 의 각 부의 치수의 비율이나 각도를 정확하게 나타낸 것은 아니다.

도 2 는, 상기 스파이럴 탭 (10) 의 제조 방법을 구체적으로 설명하는 도면으로, (a) 의 소재 블랭크 가공 공정에서는, 생크 (12), 머리부 (14), 및 나사 형 성부 (32) 를 일체로 갖는 소재 블랭크 (30) 를 외주 절삭 가공, 연삭 가공 등에 의해 가공하고, (b) 의 홈 절삭 가공 공정에서는, 프라이즈 가공에 의해 나사 형성부 (32) 로부터 머리부 (14) 에 걸쳐 상기 비틀림 홈 (20) 을 절삭 가공한다. 또한, (c) 의 열처리 공정에서는, 가스 질화, 가스 침탄 질화 등의 열처리에 의해 표면 경화 처리를 실시하고, (d) 의 나사부 연삭 가공 공정에서는, 나사 형성부 (32) 에 상기 수나사 (18) 를 지석에 의해 연삭 가공함과 함께, 물림부 (16b) 를 테이퍼 형상으로 연삭 가공함으로써, 나사부 (16) 를 형성한다. 그 후, (e) 의 코팅 공정에서, 나사부 (16) 로부터 머리부 (14) 에 걸쳐 있는 부분의 표면에, 비틀림 홈 (20) 을 포함하여 경질 피막 (26) 을 코팅함으로써, 원하는 경질 피막 피복 탭 (10) 이 얻어진다.

그리고, 이와 같은 스파이럴 탭 (10) 은, 염소 프리형 수용성 절삭 오일제를 사용하여 연강이나 스테인리스강 등의 피삭재에 탭핑 가공을 실시하는 경우에 바람직하게 사용되고, 미리 형성된 하 구멍 내에 나사부 (16) 가 비틀어 들어감으로써, 절삭날 (22) 에 의해 그 하 구멍의 내주면에 암나사가 절삭 가공됨과 함께, 절삭 부스러기는 비틀림 홈 (20) 을 지나 생크 (12) 측으로 배출된다. 그 경우, 본 실시예의 스파이럴 탭 (10) 은 나사부 (16) 가 짧기 때문에, 1 회전으로 나사부 (16) 의 수나사 (18) 의 1 리드씩 전진하도록 싱크로 전송 (리드 전송) 된다.

여기서, 본 실시예의 스파이럴 탭 (10) 은, 절삭 가공에 의해 비틀림 홈 (20) 이 형성됨과 함께, 열처리가 실시된 후에 연삭 가공에 의해 나사부 (16) 가 형성되고, 절삭 가공에 의해 형성된 비틀림 홈 (20) 을 포함하여 그 나사부 (16) 의 표면에 경질 피막 (26) 이 코팅됨으로써, 그 경질 피막 (26) 이 코팅된 상태에서의 그 비틀림 홈 (20) 의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되고, 절삭 가공에서 기인하여 빨래판과 같은 요철의 면 상태가 되기 때문에, 연강이나 스테인리스강 등에 대해 탭핑 가공을 실시하는 경우에도, 절삭 부스러기가 비틀림 홈 (20) 에 안내되어 생크 (12) 측으로 배출될 때에, 그 홈 표면의 요철에 의해 컬되거나 분단되거나 하기 쉬워져, 탭 (10) 자신이나 홀더에 달라붙는 것이 억제된다. 이로써, 절삭 부스러기의 달라붙음에서 기인하는 스파이럴 탭 (10) 의 파손이 억제되어, 공구 수명이 향상됨과 함께, 절삭 부스러기를 제거하지 않고 탭 작업의 연속 가공이 가능해져, 다수의 탭핑 가공의 완전 자동화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 도 7 의 제조 방법과 비교하여, 열처리 후에 비틀림 홈을 연삭 가공하는 것을 대신하여, 열처리 전에 프라이즈 가공에 의해 비틀림 홈 (20) 을 절삭 가공함으로써, 그 표면이 거칠어지고, 코팅 상태에 있어서의 비틀림 홈 (20) 의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되기 때문에, 종래와 같은 공정 수로 제조할 수 있음과 함께, 비틀림 홈 (20) 의 표면의 경질 피막 (26) 을 연삭 가공 등에 의해 제거하는 경우와 비교하여, 경질 피막 (26) 의 밀착성 등이 손상되지 않고, 내마모성 등의 피막 성능이나 절삭날 (22) 의 절삭 성능이 안정된다.

또한, TiCN 등의 경질 피막 (26) 에 의하면, 산화 처리 (수증기 처리) 에 의해 형성되는 산화막과 비교하여 우수한 내마모성, 내용착성이 얻어지기 때문에 염 소 프리형의 수용성 절삭 오일제를 사용하여 비교적 용착되기 쉬운 연강이나 스테인리스강 등에 대해 탭핑 가공을 실시하는 경우에도 충분한 내구성이 얻어진다.

덧붙여서 말하면, 도 2 의 제조 공정에 따라 제조한 본 발명품 (스파이럴 탭 (10)) 과 도 7 의 제조 공정에 따라 제조한 종래품을 각각 2 개씩 준비하고, 이하의 가공 조건에 따라 탭핑 가공을 실시하여, (a) 절삭 부스러기의 달라붙음이 발생할 때까지의 가공 구멍 수, 및 (b) 파손 또는 마모에 의해 가공 불가능해지기까지의 가공 구멍 수 (내구성) 를 조사한 바, 도 4 에 나타내는 결과가 얻어졌다. 사용한 스파이럴 탭의 사이즈는 모두 M8 × 1.25 이고, 경질 피막은 TiCN 이다. 또한, 도 3 은, 경질 피막이 코팅된 후의 비틀림 홈의 표면의 거칠기 곡선을 JIS B 0601_-1994 의 규정에 의한 거칠기 측정기로 측정한 것으로, 본 발명품 1, 2 의 최대 높이 Rz (JIS B 0601_-1994 에서는 Ry) 는 각각 13.56, 12.46 인데 비해, 종래품 1, 2 의 최대 높이 Rz 는 각각 3.08, 4.32 였다. 이 거칠기 곡선은, 절삭날의 칼끝에서 홈 중심까지 사이의 소정 위치에 있어서, 비틀림 홈의 길이 방향으로 측정한 것이다.

≪가공 조건≫

·피삭 재질 : SS400 (연강)

·사용 기계 : 횡형 머시닝센터

·절삭 오일제 : 염소 프리형 수용성 절삭 오일제 (10 배 희석)

·절삭 속도 : 15 m/min (600 min^-1)

·하 구멍 형상 : φ6.8 ㎜ × 25 ㎜ (통과 구멍)

·탭 작업 길이 : 16 ㎜ (완전 나사 산)

도 4 의 (a) 는 10 구멍까지 탭핑 가공을 실시하여 절삭 부스러기의 달라붙음 유무를 육안으로 판단한 것으로, 본 발명품 1, 2 는 어느 것도 달라붙음이 없었던 것에 비하여, 종래품 1, 2 는, 각각 1 구멍째, 6 구멍째에 절삭 부스러기의 달라붙음이 확인되었다. 도 5 는, 이 때의 시험에서 발생한 절삭 부스러기를 모아 촬영한 사진으로, (a) 는 본 발명품 1, 2 에 의한 것이고, (b) 는 종래품 1, 2 에 의한 것이다. 이들의 절삭 부스러기로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명품 1, 2 에서 발생한 절삭 부스러기는 연신된 절삭 부스러기가 거의 없고, 형상 및 사이즈가 균일한 데에 비해, 종래품 1, 2 에서 발생한 절삭 부스러기는 형상이나 사이즈가 불균일하게 연신된 절삭 부스러기가 많이 확인되었다. 또한, 도 4 의 (b) 의 내구성 시험은, 상기 도 4 의 (a) 의 달라붙음 시험에서 사용한 스파이럴 탭을 그대로 사용하여 실시한 것으로, 본 발명품 1, 2 에 의하면, 절삭 부스러기의 제거를 실시하지 않고 각각 800 구멍, 820 구멍의 탭 작업의 연속 가공이 가능하고, 마모에 의해 가공 불가능해진 것에 비해, 종래품 1, 2 는, 각각 8 구멍, 10 구멍에서 절삭 부스러기의 달라붙음에 의해 탭이 파손되었다.

또한, 상기 실시예에서는 비틀림 홈 (20) 을 절삭 가공으로 형성함으로써, 경질 피막 (26) 이 코팅된 상태에서의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 있었지만, 도 6 에 나타내는 바와 같이, (a) 의 소재 블랭크 가공에 이어서 (b) 에서 가스 질화 등의 열처리를 실시한 후, (c) 에서 지석에 의 해 비틀림 홈 (20) 을 연삭 가공함과 함께, (d) 에서 쇼트 블라스트 등에 의해 그 비틀림 홈 (20) 의 표면에 조면화 처리를 실시하고, (e) 에서 나사부 (16) 를 연삭 가공에 의해 형성한 후에, (f) 에서 나사부 (16) 로부터 머리부 (14) 에 걸쳐 있는 부분의 표면에 비틀림 홈 (20) 을 포함하여 경질 피막 (26) 을 코팅함으로써, 코팅 후의 비틀림 홈 (20) 의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되게 할 수도 있다. 또한, (a) 의 소재 블랭크 가공 공정, (b) 의 열처리 공정, (e) 의 나사부 연삭 가공 공정, 및 (f) 의 코팅 공정은, 실질적으로 상기 도 2 의 (a) 소재 블랭크 가공 공정, (c) 열처리 공정, (d) 나사부 연삭 가공 공정, 및 (e) 코팅 공정과 동일하다.

이 경우에는, (d) 의 홈 조면화 처리 공정이 필요하고, 공정 수가 1 개 증가하는 점을 제외하고, 상기 실시예와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 조면화 처리에 의해 비틀림 홈 (20) 의 표면을 조면화함으로써 코팅 후의 표면 거칠기를 거칠게 하기 때문에, 그 조면화 처리 방법이나 쇼트의 크기 등을 적절히 변경함으로써, 코팅 후의 표면 거칠기를 비교적 용이하게 조정할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명했는데, 이것은 어디까지나 일 실시형태로서, 본 발명은 당업자의 지식에 기초하여 여러 가지의 변경, 개량을 추가한 양태로 실시할 수 있다.

본 발명의 경질 피막 피복 탭은, 절삭 가공에 의해 형성된 비틀림 홈을 포함하여 나사부의 표면에 경질 피막이 코팅됨으로써, 그 경질 피막이 코팅된 상태에서 의 비틀림 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내에서 비교적 거칠게 되어 있기 때문에, 그 비틀림 홈에 안내되어 배출되는 절삭 부스러기가 미끌어지기 어려워져, 절삭 부스러기가 컬되거나 분단되거나 하기 쉬워지고, 탭 자신이나 홀더에 달라붙는 것이 억제되기 때문에, 절삭 부스러기가 연신되기 쉬운 연강 등을 포함하여 여러 가지의 피삭재에 대해 탭핑 가공을 실시할 때에 바람직하게 사용된다.

Claims

수나사를 분단하도록 형성된 홈을 따라 절삭날이 형성되어 있는 나사부를 가짐과 함께, 그 나사부의 표면에는 상기 홈을 포함하여 경질 피막이 코팅되어 있는 경질 피막 피복 탭의 제조 방법으로서,

소재 블랭크에 상기 홈을 절삭 가공하는 홈 절삭 가공 공정과,

그 홈이 절삭 가공된 상기 소재 블랭크에 열처리를 실시하여 경화시키는 열처리 공정과,

그 열처리가 실시된 상기 소재 블랭크에 수나사를 연삭 가공하여 상기 나사부를 형성하는 나사부 연삭 가공 공정과,

상기 연삭 가공에 의해 형성된 상기 홈을 포함하여 상기 나사부의 표면에 상기 경질 피막을 코팅하는 코팅 공정을 갖고, 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 상기 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 경질 피막 피복 탭의 제조 방법.
수나사를 분단하도록 형성된 홈을 따라 절삭날이 형성되어 있는 나사부를 가짐과 함께, 그 나사부의 표면에는 상기 홈을 포함하여 경질 피막이 코팅되어 있는 경질 피막 피복 탭의 제조 방법으로서,

소재 블랭크에 상기 홈을 연삭 가공하는 홈 연삭 가공 공정과,

그 연삭 가공에 의해 형성된 홈의 표면에 조면화 처리를 실시하는 홈 조면화 처리 공정과,

상기 소재 블랭크에 수나사를 연삭 가공하여 상기 나사부를 형성하는 나사부 연삭 가공 공정과,

상기 조면화 처리가 실시된 홈을 포함하여 상기 나사부의 표면에 상기 경질 피막을 코팅하는 코팅 공정을 갖고, 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 상기 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 경질 피막 피복 탭의 제조 방법.
수나사를 분단하도록 형성된 홈을 따라 절삭날이 형성되어 있는 나사부를 가짐과 함께, 그 나사부의 표면에는 상기 홈을 포함하여 경질 피막이 코팅되어 있는 경질 피막 피복 탭에 있어서,

상기 경질 피막이 코팅된 상태에서의 상기 홈의 표면 거칠기는 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내인 것을 특징으로 하는 경질 피막 피복 탭.
제 3 항에 있어서,

상기 홈은 절삭 가공에 의해 형성되어 있고, 그 절삭 가공에 의해 형성된 그 홈의 표면을 포함하여 상기 경질 피막이 코팅됨으로써, 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 그 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 경질 피막 피복 탭.
제 3 항에 있어서,

상기 홈은 연삭 가공에 의해 형성되어 있고, 그 연삭 가공에 의해 형성된 그 홈의 표면에 조면화 처리가 실시된 후에, 그 홈의 표면을 포함하여 상기 경질 피막이 코팅됨으로써, 그 경질 피막이 코팅된 상태에서의 그 홈의 표면 거칠기가 최대 높이 Rz 로 6.3 ∼ 25 ㎛ 의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 경질 피막 피복 탭.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 경질 피막은, TiN, TiCN, TiAlN, AlCrN 및 DLC 의 어느 것인 것을 특징으로 하는 경질 피막 피복 탭.