KR20180086248A - 전극 흑연용 커터 및 산화물 세라믹을 가공하기 위한 면 밀링 커터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일 단의 섕크(shank)부, 타 단의 도구 단부(tool tip), 섕크부로부터 도구 단부로 연장되며 가공 랜드를 원주 방향으로 서로 이격시키는 홈을 가지는 전극 흑연용 커터에 관한 것이다. 여기서, 도구 단부는 볼 헤드부(9)로 형성되고, 그 속에서 가공 랜드는 특히 볼 헤드 반경을 따라 뻗는 곡선 구역(rounded contour)을 가진다. 가공 랜드의 적어도 하나(6, 8)는 애벌 가공 랜드(6,8)이고 상기 가공 랜드의 다른 적어도 하나(5, 7)는 정밀 가공 랜드(5, 7)이다. 가공 랜드의 각각은 실린더 표면 분할 형성 외각 표면을 가지는 원주 방향 작업 구역를 가지고, 각각의 애벌 가공 랜드(6, 8)의 작업 구역은 작업 구역의 외각 표면에 포함되는 복수의 치아(10, 11)를 가진 원주 방향 파일(file)로서 디자인되고, 각각의 정밀 가공 랜드(5, 7)의 작업 구역은 도구 축 주변에 비틀림을 가지고 뻗는 복수의 외장 홈으로서 적어도 하나의 정밀 가공 랜드(5, 7)를 유도하는 홈(1, 3)에 대해 각도를 가지고 서로 간에는 평행하게 작업 구역의 외각 표면에 포함되는 외장 홈을 가지고, 외장 홈은 각각의 원주 방향 커팅 에지(12, 13)를 가진 외장 랜드를 이격시키며, 가공 랜드의 제1 부분(5, 6, 8)에 있는 작업 구역은 가공 랜드의 제2 부분(7)에 비해 더 도구 팁에 접근되게 형성되고, 이 부분의 각각의 가공 랜드(7)의 작업 구역은 뒤로 후퇴되어 형성된다.

Description

전극 흑연용 커터 및 산화물 세라믹을 가공하기 위한 면 밀링 커터

본 발명은 청구항 1의 전제부에 관련된 전극 흑연 가공을 위한 밀링 커터 혹은 전극 흑연(graphite)용 커터, 또한 청구항 15의 전제부에 관련된 산화물 세라믹 가공용 면 밀링 커터(face milling cutter: 정면 밀링 커터라고도 칭함)에 관한 것이다.

전극 흑연은 대개 합성 제조된 흑연(인조 흑연)으로 이루어지며, 이런 흑연은 제철소의 전기 아크 용융 공정에서의 잘 알려진 사용에 더하여 전기방전가공(EDM:eletrical discharge machining ;spark erosion)을 위한 주형 및 공구(tool: 도구) 제작과 같은 분야에서 사용된다. 이때, 전극 흑연을 가지고 제작될 가공대상물(workpieces)의 보다 미세한 구조가 만들어지도록 하는 경향(흐름)이 있고, 따라서, 전극 흑연 가공(연마)을 위한 정밀 도구에 대한 요구의 증가가 이루어진다.

전극 흑연 가공을 위한 밀링 공구(milling tool)는 따라서 정밀성과 피로강도(fatigue strength)라는 측면 모두에서 고도의 요구를 가지게 되는데, 흑연은, 빠른 마모(wear)와 그에 따른 빠른 밀링 공구(도구)의 손실로 인한 결과적인 연마성 먼지 입자로 인하여, 가공 중 높은 절단 속도를 요구하는 고도의 연마성 물질이기 때문이다.

흑연 가공을 위해 특별히 제작된 절삭 공구(cutting tool)는 따라서 90쇼어(Shore)에 이르는 경도(hardness) 및 가공 중에 생기는 흑연 입자로 인한 물질의 높은 마모에 적합한 그에 맞는 공구 형태(tool geometries)를 가지며, 한편으로 동시에 물질의 미세 거칠기(입도 :0.5마이크로미터까지 가능함)로 인한 좁은(tight) 제작 허용치를 가진다.

따라서, 통상, 가능한 한 많은 물질이 가능한 한 짧은 시간 내에 제거되는 초기 애벌 가공(first rough machining)이 이루어지는 두 단계 내지 세 단계에서 전극 흑연 제작이 이루어진다. 그리고 흔히, 이것은 전극의 엄밀한 최종 형태가 전극 흑연 블랭크(electrode graphite blank)로부터 가공되어 나오는 사전 평활화 작업(pre-smoothing operation) 및 마감 작업을 통해 평활화되거나(smoothed) 정밀하게 처리된다.

유럽특허명세서 EP 2 540 427 B1은 일본특허공개 JP 08141816 A와 함께 가령, 볼 헤드 형태(ball head geometry)의 커팅 헤드를 가진 전극 흑연용 커터를 개시한다. 이는 정밀 가공에 있어서 복잡한 가공대상물 형태를 가진 경우에도 역시 고도의 정밀성을 가질 수 있다. 반면에, 밀링 커팅 에지의 원주 위에 혹은 전방 측면(front side)에 복수의 커팅 플레이트를 가진 다른 공구 형태의 전극 흑연용 커터는 가능한 가장 신속한 애벌 가공(rough machining)에 보다 적합하다. 밀링 커터의 단면 상의 커팅 플레이트와 관련하여 예로써 DE 102 47 715 A1을 참조하고, 밀링 커터의 원주 상의 치아(teeth) 형태로 설치된 커팅 플레이트(tooth like mounted cutting plate)와 관련하여 DE 10 2005 044 015 B4를 참조할 수 있다.

마찬가지로 가공하기 어려운 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)과 같이 연마되기 어렵고 깨지기 쉬운 다른 물질의 가공으로부터, 애벌 가공 및 평활화 가공 겸용 커팅 에지를 하나의 도구에 제공하는 개념은 이미 알려진 것이다. 가령, DE 10 2012 019 804 A1은 CFRP와 같은 섬유 강화 물질을 가공하기 위한, 평활화 및 구멍 재후가공(re-reaming)용으로 외장 홈(exterior grooves)에 제공되는 주변부 평활화용 커팅 에지가 제공된 애벌 가공 및 후가공용 치아(teeth)를 구비한 전가공(pre machining) 랜드(lands)가 구비된 면 밀링 커터를 개시한다. 결과적으로, 하나의 밀링 도구를 가지고 애벌 가공 혹은 거친 작업 및 마감 혹은 정밀 가공을 하는 것은 가능하다. 마감 중에 애벌 가공 후에 가공대상물로부터 튀어나온 섬유 강화 플라스틱의 섬유 단부는 분리된다. 따라서 하나의 가공이 완결된다. 원리는 가공 중에 이루어지는 부하 혹은 업무 중 작업들을 서로 다른 형태를 가진 커팅 에지에 분배시킨다는 것이다.

이런 원리는 흑연 가공용 밀링 커터에도 채택되는데, 이는 미국특허번호 6, 164, 876에 개시된다. 이는 흑연 가공대상물의 최종 정밀도에 대한 사전 성형 작업에 필요한 볼 헤드 형태를 가진 밀링 커터를 이미 개시하는데, 이 밀링 커터는 4개의 랜드를 가지고, 이들 중 두 개는 칩 브레이커 그루브(chip breaker groove)를 가진 애벌 가공 랜드이고, 두 개는 이 랜드를 따라 뻗는(연장되는) 커팅 에지를 가진 정밀 가공 랜드이다. 물질의 사전 파쇄(pre fragmentation)는 도구 축에 횡단적으로 도입된 국부적 홈(local grooves)을 가진 애벌 가공 랜드에서 이루어지지만, 도구 축 주위를 오른 비틀림 방식(right twisted manner)으로 설치된 정밀 작업용 랜드와 함께 비틀린 커팅 에지들은 구멍 후가공(post reaming)에 사용된다.

이런 근거하에서 본 발명의 목적은, 성취가능한 가공정밀도, 속도 및 허용도의 측면에서 포괄적인 형태의 전극 흑연용 커터를 추가적으로 개선하는 것이다. 더욱이, 본 발명은 산화물 세라믹을 가공하기 위한 상응하는 면 밀링 커터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이런 목적은 청구항 1의 특징을 가진 전극 흑연용 커터, 청구항 15의 특징을 가진 산화물 세라믹 가공용 면 밀링 커터에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 전극 흑연용 커터는 전체적으로 볼 헤드 형태를 가지고, 또한, 전체적으로 애벌 가공 및 정밀 가공 랜드를 가지며, 가공 랜드 각각은 실린더 표면 분할 형성(cylindrical surface-segment-shaped) 외각 표면(shell surface)을 포함하며 원주 방향의(원주를 따르는) 작업 구역을 가지는데, 다시 말하면, 자체를 후방 측에 가능한한 가까이 있도록 접근시키면서 원주 방향의 작업 구역과 비교할 때 좁거나 더 좁은, 연마 챔퍼(champer)를 가진 선단 칩 홈(leading chip flute)과 마주보는 통상적 커팅 에지만 가지는 것은 아니다. 더욱이, 각각의 애벌 가공 랜드의 작업 구역은 복수의 치아를 가지고, 이 치아는 실린더 표면 분할 형성 외각 표면에, 애벌 가공 랜드의 작업 구역이 원주 방향의 날(circumferential file)로서 형성되듯이, 포함되고, 즉, 치아는, 몇 개의 원주 방향의 연속적인 치아 행들(rows) 내에서, 이 작업 구역의 외각 표면에 포함된다. 본 발명에 따르면, 이 정밀 가공 랜드 각각의 작업 구역은, 서로 나란히 형성된 작업 구역의 외각 표면으로 포함되며 도구 축 주변으로 비틀림을 가지고 적어도 하나의 정밀 가공 랜드를 이끄는 홈으로 경사진, 복수의 외장 홈(exterior groove)을 가지며, 이들 외장 홈들은 주변부의 혹은 원주 방향의 커팅 에지를 가진 외장 랜드들을 이격시킨다.

칩(파쇄물: chip)의 제거를 용이하게 하도록 선단 칩 홈에 인접된 커팅 웨지(cutting wedge)를 따르는 통상의 커팅 에지에 끼어드는 단순한 칩 브레이커 그루브(chip breaker grooves)와 대비하면, 정밀 가공 랜드의 원주 방향의 작업 구역 내에서 외장 홈 뒤쪽에 있는 외장 랜드는 날카롭게 되거나 혹은 날카롭고, 각각이 원주 방향의 커팅 에지 자체를 수반하며, 이(커팅 에지)는 선단 홈에 인접한 커팅 웨지 위에 있는 통상의 커팅 에지에 대한 대체물로서 혹은 부가물로서, 가공될 전극 흑연 대상물에 대해 평활화하는 방식으로 작용한다.

외장 홈과, 각각의 정밀 가공 랜드의 원주 방향의 작업 구역에 주어진 외장 커팅 에지 각각은 선단 홈에 대해 일정 각도로 연장되므로, 선단 홈을 따르는 최선단의 커팅 에지가 가공될 재료에 집중될 뿐 아니라, 원주 방향의 작업 구역 내의 외장 홈을 따르는 모든 커팅 에지가 마감작업에 기여할 수 있다. 도구 축 주위로의 비틀림은 원주 방향의 혹은 외장의 커팅 에지가 가공될 흑연에 온전히 집중되도록 허용되는 것을 확실하게 한다. 원주 방향 혹은 외장의 커팅 에지는 각각 5도~15도, 특히 8도의 양의 레이크 각(rake angle)을 가지도록 한다. 정밀 가공 랜드의 원주 방향의 작업 구역은, 따라서 달팽이형과 부분적으로 같은 형태로 연장되며 그루브(홈)과 랜드를 따라 정렬된 외장 홈에 의해 통과된다.

흑연 가공 중에, 가소성 변형은 거의 발생하지 않고, 대신 커팅 에지 아래의 압축적 스트레스로 인한 파괴 효과가 있고 따라서 부스러기(chip) 형성 대신에 미세 먼지 형성이 이루어진다. 따라서, 커팅 에지에 앞선 파괴 영역 내에서 재료에 미세 균열이 발생한다.

CFK 처리로부터 일반적으로 알려진 가공 랜드의 앞서 언급된 디자인이 먼지 같은 가공(dust-like machining), 깨지기 쉽고 단단한 그리고 연마적인 전극 흑연의 가공에 특히 유리하다는 것이 놀랍게도 알려졌다. 애벌 가공 랜드의 많은 작은 치아는 가공될 위치의 재료를 부술 뿐 아니라, 가공될 위치 앞쪽의 흑연 복합재에서 매우 많은 작은 미세 균열을 유발시키고, 동시에 마모에 대해 매우 안정적이다. 평활화 혹은 정밀 가공 랜드의 외장 홈을 따르는 평활화 에지는 각각의 선단의 애벌 가공 랜드에 의해 가공된 커팅면(절단면)을 평활화하고 통과 중에 선단 균열 전면 유도를 통해 이미 파괴가 시작된 재료를 제거하여 높은 작업 속도에서도 전반적으로 평활화된 면을 만들게 된다. 절단이 수행되는 랜드의 작업 구역이 실린더 표면 부분과 같은 형태이고, 선단 칩 홈을 바라보는 커팅 웨지(cutting wedge)를 따른 커팅 에지만을 단순히 포함하는 것은 아니기 때문에, 즉, 밀링 커팅 에지의 단면(cross section) 내에서 어떤 원호 길이를 커버하기 때문에, 힘은 더 많은 면적에 걸쳐 혹은 더 많은 공략 지점에 분배되고, 그 결과 매우 좋은 표면 품질이 얻어질 수 있다. 동시에 가공 중에 공구(도구)의 강화도 이루어진다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 전극 흑연용 커터는 제1 수량의 가공 랜드를 가지고, 이 가공 랜드에서 작업 구역은 나머지 수의 혹은 제2 수량의 가공 랜드에 비해 도구 단부로 더 연장되어 있고, 이 가공 랜드에서 작업 구역은 이미 2 내지 5mm, 바람직하게는 4mm 보다 더 후퇴되어 끝이 형성되어 있다. 만약 제1 수량의 가공 랜드가 왼손 비틀림을 가진 원주 방향 커팅 에지를 가진 그러한 정밀 가공 랜드 혹은 정밀 가공 랜드들을 구비하고 제2 수량의 가공 랜드가 오른손 비틀림의 원주 방향 커팅 에지를 가진 가공 랜드 혹은 가공 랜드들을 포함한다면 유용할 것이다.

전체적으로, 그러한 전극 흑연용 커터를 가지고 전극 흑연으로부터 매우 높은 작동 속도로 매우 가는 윤곽을 산출하는 것, 즉, 길이 대 직경 비율이 20: 1이나 더 높은 비율의 가는 핀을 산출하는 것이 가능하다. 이는 치아에 의한 애벌 가공과 원주 방향의 커팅 에지에 의한 정밀 가공이라는 기능적 할당을 위한 밀링 공구를, 정밀 가공을 주목적으로 하는 그리고 평활화에 사용된 원주 방향의 커팅 에지가 압력 부하를 가하는 볼 헤드 영역과, 그리고 평활화 에지를 당기는 것(pulling)과 미는 것(pushing)이 함께 주어지는 높은 가공 속도를 가지고 덜 섬세한 대상물 형태를 주로 만들기 위해 그(볼 헤드 영역) 뒤에 배치된 절단 영역(cutting section)으로 세분류 하는 결과를 가져온다.

유용한 향상들이 종속항의 주된 사항이 된다.

따라서, 홈(flutes)은 원칙적으로 직선 홈(straight grooved)이거나 왼손 비틀림을 가진 것이 될 수 있다. 그러나, 홈이 오른손 비틀림을 가지고 따라서 제거된 먼지 같은 흑연의 제거를 쉽게 하는 것이라면 바람직할 것이다.

절단 작업을 최대의 가능한 커팅 에지 길이 중에 정밀 가공 랜드의 주변의 평활화 에지에 분배하기 위해 그리고 통상의 커팅 에지와 비교할 때 이미 상대적으로 긴 전체 커팅 에지 길이를 증가시키기 위해, 외장 홈 및 원주 방향의 커팅 에지가 도구 축 주위로 상대적으로 작은 권취 각도(spiral angle), 가령 30도보다 작은 각도를 비틀림을 가지면 바람직할 것이다.

바람직하게, 치아 혹은 원주 방향 커팅 에지를 가진 작업 구역이 가공 랜드의 적어도 일부 상에서 곡선의 볼 헤드부로 연장되어, 매우 정밀한 윤곽이 치아 혹은 커팅 에지가 제공된 볼 헤드부를 가지고 전극 흑연 대상물로부터 산출될 수 있다. 도구 단부에 가까운 구형 헤드 반경 영역 내에서 발생하는 높은 절단력 때문에, 모든 가공 랜드가 볼 헤드부로 연장되지는 않고, 작업 구역은 단지 일정 갯수의 가공 랜드에 대해 볼 헤드부로 단순히 연속되도록 하는 것이 바람직하다. 그 결과, 주로 정밀 가공에 사용된 구형 도구 단부에 작용하는 절단력은 합리적인 한도 내에서 유지될 수 있다.

치아를 가지는 애벌 가공 랜드의 모든 작업 구역이, 그러나 원주 방향의 커팅 에지를 가지는 정밀 가공 랜드의 모두는 아닌 작업 구역이, 곡선의 볼 헤드부 내로 연장되면 바람직할 것이다.

이러한 추가적 향상은, 특히 전극 흑연용 커팅 에지의 유용한 실시예를 가진 조합에서, 전극 흑연용 커팅 에지가 정밀 가공 랜드 복수를 가진다는, 특히 그 중에도 둘을 가진다는 이점을 제공하며, 이 경우, 정밀 가공 랜드의 절반의 작업 구역 내에서 원주 방향 커팅 에지가 도구 축 주위로 오른손 비틀림을 가지고 연장되고, 다른 절반의 정밀 가공 랜드의 작업 구역 내에서 원주 방향의 커팅 에지는 왼손 비틀림을 가지고 연장된다. 이런 경우, 왼손 비틀림의 원주 방향 커팅 에지를 가진 각각의 정밀 가공 랜드는 볼 헤드부로 연장되며, 여기서 오른손 비틀림의 원주 방향 커팅 에지를 가지는 어떤 정밀 가공 랜드도 볼 헤드부로 연장되지 않는다.

바람직하게는 왼손 혹은 오른손 비틀림을 가진 원주 방향 커팅 에지가 교호적으로(alternately) 제공된 정밀 가공 랜드는, 가공대상물이 교차적으로 압력을 인가받거나 장력을 받는 유용한 효과를 가질 수 있는데, 여기서 왼손 비틀림 원주 방향 커팅 에지는 압력 하중을 만들고 오른손 비틀림 원주 방향 커팅 에지는 인장 하중을 만든다. 정밀 가공 랜드가 반대 방향으로 달리는 원주 방향 커팅 에지를 제공받고 따라서 가공 대상물에 반대 힘이 작용하는 효과를 미친다는 사실에서, 가공대상물 위의 도구 끝단을 향해 도구 축 내부에서 그리고 그에 대항해서 작용하는 힘의 어떤 균형이 이미 존재하고 따라서 보다 균일한 가공(혹은 실질적으로 가루로 만드는 것) 및 개선된 표면 품질이 있게 된다.

밀기(pushing), 즉, 왼손 비틀림 원주 방향 평활 에지가 볼 헤드부 한도에서 형성되고, 끌기(pulling), 즉, 오른손 비틀림 원주 방향 평활 에지가 원주 위에서만, 즉, 섕크 방향의 볼 헤드부에 인접한 실질적으로 일정한 직경의 절단부 내에서 형성된다는 사실 때문에, 정교한 형태를 가지더라도 더 작업 속도를 증가시키기 위하여 전극 흑연의 재질이 이용될 수 있는데, 이는 전극 흑연이 인장력에 대한 안정성보다 압력에 대한 안정성이 훨씬 높기 때문이다. 특히 정밀 가공용으로 제작된, 볼 헤드부에 제공된, 밀기(pushing) 혹은 왼손 비틀림 원주 방향 커팅 에지는 가공대상물 위에 압력 부하만 인가하며, 이는 정밀 가공용으로 의도된 볼 헤드부 내에서 끌기(pushing) 혹은 오른손 비틀림 평활화 혹은 원주 방향 커팅 에지가 하는 것보다, 흑연의 압력 안정성에 기인하여 훨씬 덜 영향을 준다. 볼 헤드부는 따라서 매우 평활한 표면을 제공할 수 있고 훨씬 후퇴하여 위치하는 절단부는 매우 빠르게 작업할 수 있다. 그러나, 가령 섕크 방향으로 정밀 구조 생산용으로 제공된 밀링 커팅 에지의 끝단부를 뒤로 확장하는 것 혹은 이러한 목적으로 단지 볼 헤드의 끝단 부분만을 사용하는 것도 함께 고려될 수 있을 것이다.

절단력의 균일한 분배의 관점에서, 전극 흑연용 커터가 정밀 가공 랜드의 짝수인 복수와 매칭되는 짝수 복수, 즉, 바람직한 예에서는 두 개의 애벌 가공 랜드를 가지고, 각각의 정밀 가공 랜드가 원주에 걸쳐 교호하는 방식으로 애벌 가공 랜드를 따르거나 혹은 그 반대로 하게 된다면 유용할 것이다. 애벌 가공 랜드 위의 치아가 전극 재료를 사전에 분쇄하고 절단 영역의 선단 전방에서 미세 균열을 만드는 동시에, 정밀 가공 랜드가 뒤따르고, 그 원주 방향 커팅 에지가 이미 물러진 재료를 제거한다. 정밀 가공 혹은 평활화 랜드의 순차적으로 밀고 당기는 형태 덕분에 가공대상물 위에 작용하는 인장적 및 압축적 부하의 균형이 이루어진다.

가공 랜드의 일부 작업 구역이 볼 헤드부로 연장된다고 할지라도, 즉, 그들의 외각 표면이 이미 볼 헤드의 구형 구배로 혼합되는 끝단 근처의 영역으로 연장된다고 할지라도, 바람직한 개선에 따르면, 그들은 항상 도구 끝단에 도달하지 못한다. 대신에, 통상적 커팅 에지가 작업 구역에 인접한 볼 헤드부의 끝단 근처 영역에 바람직하게 제공될 수 있다, 즉, 각각의 선단 홈과 마주보는 가공 랜드의 각각의 측면(flank)에 대하여 반경 방향 바깥으로 원주 측에 대면하는 전이점에 커팅 에지가 제공될 수 있다. 그러나, 역시 작업 구역을 따라 선단 홈과 마주보는 각각의 애벌 혹은 정밀 가공 랜드의 커팅 웨지 위에 날카로운 커팅 에지를 제공하는 것도 고려할 수 있다. 보다 바람작하게는, 랜드는, 절단 압력을 줄이기 위해 볼 헤드 반경 위로 분배된 각각의 작업 구역의 전방의 볼 헤드부 끝단과 인접한 영역에서 커팅 에지 위의 칩 브레이커 그루브를 구비할 수 있다.

본 발명의 보다 유용한 추가적 개선점에 따르면, 가공 랜드는 도구 원주를 따라 같은 이격거리로 분배된다. 보다 유용한 추가 개선점에서, 가공 랜드의 작업 구역 각각은 적어도 볼 헤드부 뒤의 절단부 내로, 홈 갯수(the number of flutes)의 세배나 바람직하게는 두배로 나뉘어지는 전체 호 길이와 같거나 더 큰 호 길이에 걸쳐서, 연장된다.

거친 혹은 애벌 가공 랜드에 있는 치아는 폴리곤 형태, 특히 다이아몬드 형태의 기반 표면(base surface) 그리고 바람직하게는 피라미드 형태를 유용하게 가질 수 있다. 이 치아의 높이는 바람직하게는 정밀 가공 랜드의 외장 홈의 깊이에 대응되고, 모든 정밀 가공 랜드에 걸쳐 동일한 것이 바람직하다. 특히, 치아의 높이는 외장 홈의 깊이의 0.5 내지 1.5배, 특히 외장 홈의 깊이에 대응되는 값이 바람직하다.

밀링 동안 가공대상물의 교차적으로 당기고 압박하는 하중을 고려하여 왼손 및 오른손 비틀림의 외장 홈을 가진 평활화 혹은 정밀 가공 랜드에 교차 형태를 더 부가하도록, 혹은 그에 대한 대안으로, 치아의 다이아몬드 형태의 기반 영역은 각각 도구 축을 따라 현저하게 연장되는 길이 방향 대각선과 도구 축을 가로지르듯이 현저하게 연장되는 횡방향 대각선을 구비할 수 있으며, 여기서 애벌 가공 랜드의 절반에서 치아의 길이 방향 대각선은 도구 축 주위로 왼손 비틀림을 가지고 연장되고, 애벌 랜드의 다른 절반에서 치아의 길이 방향 대각선은 오른손 비틀림을 가지고 연장된다. 따라서, 왼손 비틀림의 길이 방향 대각선을 가지고 애벌 가공 랜드에 밀거나 혹은 압박하는 형태가 존재하고, 오른손 비틀림으로 애벌 가공 랜드에 끄는 형태가 있다, 즉, 전체적으로 평활화 에지에서 이미 보여지는 동일한 유리한 효과, 말하자면 부하 분배가 있고, 단, 여기서 재료의 분쇄 및 미세 균열이 도입될 때 그러하다.

가공대상물에 대한 하중 분배를 위해, 따라서 획득 가능한 정밀도와 동작 속도를 위해, 볼 헤드부가 축 방향으로 자체의 최대 외경을 가지고 섕크로 연장되는 절단부에 대한 직경을 실질적으로 일정하게 수렴시키고, 볼 헤드부, 절단부 및 섕크가 동일 조각의 재료로부터 일체적으로 형성된다면 유용할 것이라고 이해된다.

가령, 납땜되거나 혹은 다른 다수 조각으로 제작된 도구는 전극 흑연의 가공을 위한 필요한 부하(하중) 용량을 가지지 못한다. 차라리, 전극 흑연용 커터가 만들어지는 재료가, 전극 흑연의 높은 연마도에 대응되는 하드 코팅을 제공받을 수도 있는, 단단한 금속이 되는 것이 유용하다. 예시적으로 다결정 다이아몬드 혹은 큐빅 질화붕소(cubic boron nitride)가 단단한 재료층용 물질로서 고려될 수 있다.

본 발명은 전극 흑연 가공용 면 밀링 커터와 관련하여 특히 안출된 것이다. 깨지기 쉽고 단단한, 분말 부스러기 전극 흑연의 재료적 성질과 함께 본 발명에 따른 도구 형태의 상호작용으로부터 도출되는 이점의 근거 위에, 밀링 커터는 다른 깨지기 쉽고 분말 부스러기 재료의 절단에도 적합한 것으로 여겨진다. 본 발명은 따라서 산화물 세라믹 가공용 면 밀링 커터, 특히 치과용 지르코늄 산화물 세라믹 혹은 주조 폴리우레탄(cast polyurethane)과 같은 다른 분말 부스러기 재료용 면 밀링 커터로서 이하의 청구항에 따른 전극 흑연용 커터의 특징을 가지는 면 밀링 커터와 관련된다.

이하에서는 본 발명의 유용한 실시예가 첨부된 도면과 관련하여 보다 상세하게 설명된다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 흑연용 커터의 도구 단부의 확대된 정면도를 나타내고,
도2 내지 도5는 도1에 보여진 전극 흑연용 커터의 측면들로서 일 회전 동안 90도씩 진행하면서 보여진 측면들을 나타내며,
도6은 도3의 Ⅵ에 대한 상세도를 나타내며,
도7은 도5의 Ⅶ에 대한 상세도를 나타낸다.

도면의 전극 흑연용 커터는 특히 도1에 도시된 것과 같은 4개의 같은 거리만큼 이격된 홈(1, 2, 3, 4)을 구비하며, 이들은 서로 간에 원주 방향으로 가공 랜드(5, 6, 7, 8)를 이격시키고, 이들 랜드는 전극 흑연용 커터의 중심부 주위를 둘러가며 위치하게 된다. 도2 내지 도5에서 보이듯이, 가공 랜드(5, 6, 7, 8)의 두 개는 원주 방향 파일(file :날)을 형성하는 치아(10, 11)를 가진 애벌 가공 랜드(6, 8)로서 형성되며, 다른 두 개는, 외장 랜드를 서로로부터 이격시키며 각각이 원주 방향 커팅 에지(12, 13)을 수반하는, 원주 방향 외장 홈을 가진 정밀 가공 랜드로서 형성된다. 치아(10, 11) 및 원주 방향 커팅 에지(12, 13)는 도6 및 도7에 표시되며, (가상의) 원통형 외각(shell) 혹은 껍질(mantle)에 의해 포괄되는 원주 방향의 작업 구역 내에 각각 배치된다.

여기서, 전극 흑연용 커터는 볼 헤드부(9)로서 디자인되고, 볼 헤드부에서 가공 랜드(5, 6, 7, 8)는 볼 헤드 반경을 따르는 외각(윤곽) 영역을 가진다. 더욱이, 애벌 가공 랜드(6, 8) 위에는, 치아(10, 11)를 가진 작업 구역이 볼 헤드부(9)로 연장된다. 왼손 비틀림을 가지는 작업 구역의 하나, 다시 말하면 후가공 랜드(5) 상의 가압 및 평활화(smoothing) 에지는 볼 헤드부(9)로 연장되고, 다른 정밀 가공 랜드(7) 상에 오른손 비틀림의 평활화 에지(13)를 가진 작업 구역은 볼 헤드부(9) 전에 이미 끝난다. 다시 말하면 더 후퇴되어 있다. 이로써, 매우 섬세한 형태를 산출하는 데 주로 사용되는 볼 헤드부에서 강한 당김 부하가 인장력에 안정적인 것보다 훨씬 압축력에 안정적인 전극 흑연에 인가되는 것이 회피될 수 있고, 따라서 정교한 형태가 볼 헤드부를 가지고 생산될 수 있다.

그러나, 볼 헤드부(9)에서, 도구 단부측에 있는 가공 랜드(5, 6, 7, 8)의 작업 구역에 인접한 영역에서, 원주 방향의 측부로부터 각 홈이 전단으로 볼 헤드 반경을 따라 연장되는 전이부(transition point)에서의 에지는 날카롭다. 즉 도6 및 도7에도 나타난 것과 같이 커팅 에지(14)로서 형성된다. 이 커팅 에지(14)에는 더욱이 절단 압력을 감소시키기 위한 칩 브레이커 그루브(15)가 제공된다.

이들 개시된 실시예의 변이나 개선이 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.

Claims (15)

1. 일 단에 섕크(shank)부를 가지고 타 단에 도구 단부(tool tip)를 가지며, 상기 섕크부로부터 상기 도구 단부로 연장되며 가공 랜드(machining lands: 5, 6, 7, 8)를 원주 방향으로 서로 이격시키는 공간을 형성하는 홈(1, 2, 3, 4)을 가지는 전극 흑연용 커터로서,
   상기 도구 단부는 볼 헤드부(9)로 형성되고, 그 속에서 상기 가공 랜드(5, 6, 7, 8)는 특히 볼 헤드 반경을 따라 뻗는 곡선 구역(rounded contour)을 가지며, 상기 가공 랜드의 적어도 하나(6, 8)는 애벌 가공 랜드(6,8)이고 상기 가공 랜드의 다른 적어도 하나(5, 7)는 정밀 가공 랜드(5, 7)이며,
   가공 랜드(5, 6, 7, 8)의 각각은 실린더 표면 분할 형성 외각 표면(cylindrical surface-segment-shaped shell surface)을 가진, 원주 방향의(원주를 따르는:circumferential) 작업 구역( working area)를 가지고,
   각각의 애벌 가공 랜드(6, 8)의 상기 작업 구역은 상기 작업 구역의 상기 외각 표면(shell surface)에 포함되는 복수의 치아(10, 11)를 가진 원주 방향의 파일(file: 대상물을 깎는 날)로서 디자인되고,
   각각의 정밀 가공 랜드(5, 7)의 상기 작업 구역은 도구 축 주변에 비틀림(twist)을 가지고 뻗는 복수의 외장 홈(exterior grooves)으로서 적어도 하나의 정밀 가공 랜드(5, 7)를 유도하는 홈(1, 3)에 대해 각도를 가지고 서로 간에는 평행하게 상기 작업 구역의 상기 외각 표면에 포함되는 외장 홈을 가지고, 상기 외장 홈은 각각의 원주 방향 커팅 에지(cutting edge: 12, 13)를 가진 외장 랜드를 이격시키며,
   상기 가공 랜드(5, 6, 8)의 제1 부분(5, 6, 8)에 있는 상기 작업 구역은 상기 가공 랜드(5, 6, 7, 8)의 제2 부분(7)에 비해 더 상기 도구 단부에 접근되게 형성되고, 그(제2 부분) 각각의 상기 가공 랜드(7)의 상기 작업 구역은 뒤로 후퇴되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈(1, 2, 3, 4)은 상기 도구 축 주변으로 오른손 (방향) 비틀림을 가지고 뻗는 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 가공 랜드(5, 6, 7, 8) 가운데 적어도 한 부분(member : 5, 6, 8)에서 상기 작업 구역은 치아(10, 11) 혹은 원주 방향의 커팅 에지(12)를 구비하고, 상기 곡선의(rounded) 볼 헤드부(9)로 연장된 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 가공 랜드(5, 6, 7, 8) 가운데 나머지 부분(7)에서 상기 작업 구역은 상기 곡선의 볼 헤드부(9) 내로 연장되지 않는 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
5. 앞선 청구항들 가운데 어느 한 항에 있어서,
   치아(10, 11)를 구비한 상기 애벌 가공 랜드(6, 8)의 모든 작업 구역이 상기 곡선의 볼 헤드부(9)로 뻗고,
   원주 방향의 커팅 에지(12, 13)를 가진 상기 정밀 가공 랜드(5, 7)의 적어도 모두가 아닌 작업 구역이 상기 곡선의 볼 헤드부(9)로 뻗는 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
6. 앞선 청구항들 가운데 어느 한 항에 있어서,
   짝수의 정밀 가공 랜드(5, 7)를 가지고,
   상기 원주 방향의 커팅 에지(13)는 오른손 비틀림을 가진 상기 정밀 가공 랜드(7)의 절반의 상기 작업 구역 내에서 상기 도구 축 주위로 뻗고,
   상기 원주 방향의 커팅 에지(12)는 왼손 비틀림을 가진 상기 정밀 가공 랜드(5)의 절반의 상기 작업 구역 내에서 상기 도구 축 주위로 뻗는 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 짝수인 복수의 정밀 가공 랜드(5, 7)는 두 개인 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 왼손 비틀림의 원주 방향 커팅 에지(12)를 가진 상기 작업 구역을 가진 각각의 정밀 가공 랜드(5)에서 상기 작업 구역은 상기 볼 헤드부(9) 내로 연장되고,
   상기 오른손 비틀림의 원주 방향 커팅 에지(13)를 가진 상기 작업 구역을 가진 정밀 가공 랜드(7)의 어느 것에서도 상기 작업 영역은 상기 볼 헤드부(9) 내로 연장되지 않는 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
9. 제 6 항, 제 7 항, 제 8 항 가운데 어느 한 항에 있어서,
   상기 가공 랜드(5, 6, 7, 8)의 상기 제1 부분(5, 6, 8)은 상기 왼손 비틀림 원주 방향의 커팅 에지(12)를 가진 상기 작업 구역을 가진 상기 정밀 가공 랜드(5)의 절반을 가지고,
   상기 가공 랜드(5, 6, 7, 8)의 상기 잔여부 혹은 제2 부분(7)은 상기 오른손 비틀림 원주 방향의 커팅 에지(13)를 가진 상기 작업 구역을 가진 상기 정밀 가공 랜드(7)의 절반을 가지는 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
10. 앞선 청구항들 가운데 어느 한 항에 있어서,
    짝수인 복수의 애벌 가공 랜드(6, 8)를 구비하고, 상기 가공 랜드(5, 6, 7, 8)에서 같은 복수를 애벌 가공 랜드(6, 8) 및 정밀 가공 랜드(5, 7)로 형성하며, 애벌 가공 랜드(6, 8) 각각은 정밀 가공 랜드(5, 7)의 하나에 의해 이어지는(trailed) 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 짝수인 복수의 애벌 가공 랜드(6, 8)는 두 개인 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
12. 앞선 청구항들 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공 랜드(5, 6, 7, 8)는, 상기 도구 단부 측의 각각의 작업 구역에 인접한 상기 볼 헤드부(9)의 적어도 한 영역에서 각각 전체 볼 헤드부 혹은 그들의 반경 방향 외측으로 지향된 원주 방향 측면으로부터 각각의 선단 홈(1, 2, 3, 4)과 대응하는 그들의 측면으로의 전환부에서 상기 홈(1, 2, 3, 4)의 앞쪽의 진행할 경로 내에서 각각의 커팅 에지(14)를 구비하고, 적어도 하나 바람직하게는 모든 가공 랜드(5, 6, 7, 8)는 볼 헤드 반경(9) 위로 분포하는 볼 헤드부(9)의 도구 단부 측 영역 내에서 상기 커팅 에지(14) 위에 칩 브레이커 그루브(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
13. 앞선 청구항들 가운데 어느 한 항에 있어서,
    상기 치아(10, 11)는 각각 폴리곤 형태, 특히 다이아몬드 형 기반 표면 및 바람직하게는 피라미드 형태를 가지고,
    애벌 가공 랜드(6, 8) 각각의 상기 치아(10)의 높이는 정밀 가공 랜드(5, 7)의 외장 홈의 깊이에 대한 크기라는 측면에 대응하고, 특히 상기 외장 홈의 0.5 내지 1.5배, 그리고 가령, 상기 외장 홈의 깊이와 같은 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 치아(10, 11)의 다이아몬드 형 기반 표면 각각은 상기 도구 축을 따라 현저하게 연장되는 길이 방향 대각선과 상기 도구 축에 대해 현저하게 가로지르도록 연장되는 방향(횡단 방향) 대각선을 가지고,
    상기 치아(11)의 상기 길이 방향 대각선은 상기 도구 축 주위로 왼손 비틀림을 가지는 상기 애벌 가공 랜드(8)의 상기 절반 위에 연장되고, 상기 치아(10)의 상기 길이 방향 대각선은 오른손 비틀림을 가지는 상기 애벌 가공 랜드(6)의 다른 절반 위로 연장되는 것을 특징으로 하는 전극 흑연용 커터.
15. 산화물 세라믹, 특히 치과용 지르코늄 산화물 세라믹 혹은 주조 폴리우레탄 과 같은 다른 분말 치핑 가공 물질(powder chipping machining materials)을 가공하기 위한 면 밀링 커터로서,
    앞선 청구항들 가운데 어느 한 항에 따른 전극 흑연용 커터의 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 면 밀링 커터.

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