KR20240030174A - Diamond-coated cutting tool and method of manufcaturing the same - Google Patents
Diamond-coated cutting tool and method of manufcaturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240030174A KR20240030174A KR1020220108868A KR20220108868A KR20240030174A KR 20240030174 A KR20240030174 A KR 20240030174A KR 1020220108868 A KR1020220108868 A KR 1020220108868A KR 20220108868 A KR20220108868 A KR 20220108868A KR 20240030174 A KR20240030174 A KR 20240030174A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- diamond
- cutting tool
- coated cutting
- cutting
- coating layer
- Prior art date
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 133
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 89
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 claims description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 229910009043 WC-Co Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
- B23C5/1009—Ball nose end mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B51/00—Tools for drilling machines
- B23B51/02—Twist drills
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/271—Diamond only using hot filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/272—Diamond only using DC, AC or RF discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/274—Diamond only using microwave discharges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2220/00—Details of milling processes
- B23C2220/64—Using an endmill, i.e. a shaft milling cutter, to generate profile of a crankshaft or camshaft
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
다이아몬드 코팅 절삭공구는 원기둥 형태의 생크부, 상기 생크부의 전단에 연결되고, 첨부에 볼 형상의 볼엔드가 형성되고, 두개이상의 헬리컬 절삭날이 형성된 절삭날부, 및 상기 절삭날부의 표면 상에 형성되고, 2umm(마이크로미터 이하 크기의 나노 결정 다이아몬드입자로 구성된 나노 결정 다이아몬드 코팅층을 포함한다.The diamond-coated cutting tool includes a cylindrical shank portion, a cutting blade portion connected to the front end of the shank portion, a ball-shaped ball end formed at the attachment, a cutting blade portion formed with two or more helical cutting edges, and a surface of the cutting blade portion. , 2umm (including a nanocrystalline diamond coating layer composed of nanocrystalline diamond particles with a size of less than a micrometer).
Description
본 발명은 다이아몬드 코팅 절삭공구 및 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치과용으로 사용되는 다이아몬드 코팅 절삭공구 및 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a diamond-coated cutting tool and a method of manufacturing a diamond-coated cutting tool, and more specifically, to a diamond-coated cutting tool used in dentistry and a method of manufacturing a diamond-coated cutting tool.
잘 알려진 바와 같이, 엔드밀은 밀링 가공이나 머시닝 센터의 가공을 위하여 널리 사용되고 있다. 이러한 엔드밀 가공은 엔드밀의 절삭 인선부가 단속적으로 공작물에 절입하여 공작물을 절삭하거나 미려하게 다듬는 가공을 말하며, 공작 기계뿐만 아니라 공구 자체의 종류 및 형상, 강성 등에 의하여 정밀도 및 수명 등이 좌우되고 있다As is well known, end mills are widely used for milling or machining center processing. This type of end mill processing refers to a process in which the cutting edge of the end mill intermittently cuts into the workpiece to cut or trim the workpiece beautifully. The precision and lifespan are influenced by not only the machine tool but also the type, shape, and rigidity of the tool itself.
특히 피삭제의 종류에 따라 적절한 설계와 코팅이 중요하며, 일반적으로 다이아몬드 코팅 절삭 공구로는 마이크로 결정 다이아몬드 코팅 절삭 공구가 주로 사용되고 있다. In particular, appropriate design and coating are important depending on the type of workpiece, and microcrystalline diamond-coated cutting tools are generally used as diamond-coated cutting tools.
한편, 치과용으로 인공치아, 레진 등의 피삭제에 대해 일반적인 엔드밀을 사용하면, 피삭제의 마감, 엔드밀 마모에 따른 정밀 가공이 어려운 문제가 있었다. On the other hand, when using a general end mill for dental workpieces such as artificial teeth and resin, there was a problem of difficulty in finishing the workpiece and precision machining due to wear of the end mill.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 치과용 절삭공구로 사용할 수 있는 다이아몬드 코팅 절삭공구를 제공하는 것이다. Accordingly, the technical problem of the present invention was conceived from this point, and the purpose of the present invention is to provide a diamond-coated cutting tool that can be used as a dental cutting tool.
본 발명의 다른 목적은 상기 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the diamond-coated cutting tool.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭공구는 원기둥 형태의 생크부, 상기 생크부의 전단에 연결되고, 첨부에 볼 형상의 볼엔드가 형성되고, 두개이상의 헬리컬 절삭날이 형성된 절삭날부, 및 상기 절삭날부의 표면 상에 형성되고, 2umm(마이크로미터 이하 크기의 나노 결정 다이아몬드입자로 구성된 나노 결정 다이아몬드 코팅층을 포함한다. A diamond-coated cutting tool according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above includes a cylindrical shank portion, a front end of the shank portion, a ball-shaped ball end formed at the attachment, and two or more helical cutting edges. It includes the formed cutting blade portion, and a nanocrystalline diamond coating layer formed on the surface of the cutting blade portion and composed of nanocrystalline diamond particles with a size of 2umm (micrometer or less).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 나노 결정 다이아몬드 코팅층의 두께는 6um(마이크로 미터) 이상 12 um 이하일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the thickness of the nanocrystal diamond coating layer may be 6 um (micrometer) or more and 12 um or less.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 절삭된 피삭물의 표면 조도가 1.4um 이상일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the surface roughness of the cut workpiece may be 1.4 um or more.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절삭날부 및 상기 생크부는 텅스텐 카바이드-코발트(WC-Co)계 초경합금을 포함하고, 코발트 함량이 8wt% 이내 일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the cutting edge portion and the shank portion include tungsten carbide-cobalt (WC-Co)-based cemented carbide, and the cobalt content may be within 8 wt%.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법은 원기둥 형태의 생크부 및 상기 생크부의 전단에 연결되고, 첨부에 볼 형상의 볼엔드가 형성되고, 두개이상의 헬리컬 절삭날이 형성된 절삭날부를 형성하는 단계, 및 상기 절삭날부 상에 나노 결정 다이아몬드를 코팅하여, 나노 결정 다이아몬드 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 코팅하는 단계는 MWCVD (Microwave Plasma CVD), DC-PACVD (Direct Current Plasma Assisted CVD), HFCVD (Hot Filament CVD) 중 어느 하나의 공정으로 이루어 지며, 650도 미만에서 진행되며, 상기 나노 결정 다이아몬드 코팅층은 5umm(마이크로미터 이하 크기의 나노 결정 다이아몬드입자로 구성된다. A method of manufacturing a diamond-coated cutting tool according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above is connected to a cylindrical shank portion and a front end of the shank portion, a ball-shaped ball end is formed at the attachment, and two or more It includes forming a cutting blade portion having a helical cutting edge, and coating nanocrystalline diamond on the cutting blade portion to form a nanocrystalline diamond coating layer. The coating step is performed by any one of MWCVD (Microwave Plasma CVD), DC-PACVD (Direct Current Plasma Assisted CVD), and HFCVD (Hot Filament CVD), and is performed at less than 650 degrees, and the nanocrystalline diamond coating layer It consists of nanocrystalline diamond particles with a size of less than 5umm (micrometer).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 나노 결정 다이아몬드 코팅층의 두께는 6um(마이크로 미터) 이상 12 um 이하일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the thickness of the nanocrystal diamond coating layer may be 6 um (micrometer) or more and 12 um or less.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 절삭된 피삭물의 표면 조도가 1.4um 이상일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the surface roughness of the cut workpiece may be 1.4 um or more.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법은 상기 절삭날부의 볼헤드를 0.05mm 이상 연마하는 연마 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the method of manufacturing a diamond-coated cutting tool may further include a polishing step of polishing the ball head of the cutting edge portion to 0.05 mm or more.
본 발명의 실시예들에 따르면, 절삭날부의 표면 상에 형성되고, 2umm(마이크로미터 이하 크기의 나노 결정 다이아몬드입자로 구성된 나노 결정 다이아몬드 코팅층을 형성하여, 절삭 품질이 우수한 다이아몬드 코팅 절삭공구를 제공할 수 있다. According to embodiments of the present invention, a nanocrystalline diamond coating layer is formed on the surface of the cutting edge and is composed of nanocrystalline diamond particles with a size of 2umm (micrometer or less), thereby providing a diamond-coated cutting tool with excellent cutting quality. You can.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다. However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구를 나타낸 도면이다.
도 2는 실험에 사용된 비교예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구와 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 사진이다.
도 3은 도 2의 비교예와 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진이다.
도 4는 절삭 공구의 성능 실험에 사용된 실험 장비의 사진이다.
도 5는 도 2의 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 절단 길이에 따른 공구의 마모 정도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 2의 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구를 사용하여 연마된 표면의 광택을 비교하기 위한 사진이다
도 7은 도 2의 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 절삭 길이에 따른 표면 조도를 나타낸 그래프이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 1 is a diagram showing a diamond-coated cutting tool according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photograph of a diamond-coated cutting tool according to a comparative example and a diamond-coated cutting tool according to an embodiment of the present invention used in the experiment.
Figure 3 is an electron micrograph of the surface of a diamond-coated cutting tool according to the comparative example and example of Figure 2.
Figure 4 is a photograph of the experimental equipment used to test the performance of cutting tools.
Figure 5 is a graph showing the degree of tool wear according to the cutting length of the diamond-coated cutting tool according to the comparative example of Figure 2 and an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a photograph for comparing the gloss of a surface polished using a diamond-coated cutting tool according to the comparative example of Figure 2 and an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph showing the surface roughness according to the cutting length of the diamond-coated cutting tool according to the comparative example of Figure 2 and an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a flowchart showing a method of manufacturing a diamond-coated cutting tool according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention can be subject to various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram showing a diamond-coated cutting tool according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 상기 다이아몬드 코팅 절삭 공구는 생크부(200), 볼엔드(110) 및 헬리컬 절삭날(120)이 형성된 절삭날부(100) 및 코팅층을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the diamond-coated cutting tool may include a shank portion 200, a ball end 110, a cutting edge portion 100 formed with a helical cutting edge 120, and a coating layer.
상기 생크부(200)는 원기둥 형태를 가질 수 있다. 상기 생크부(200)의 지름은 약 6.0mm 일 수 있다. The shank portion 200 may have a cylindrical shape. The diameter of the shank portion 200 may be approximately 6.0 mm.
상기 절삭날부(100)는 상기 생크부(200)의 전단에 연결되고, 첨부에 볼 형상의 상기 볼엔드(110)가 형성될 수 있다. 상기 볼엔드의 반지름은 약 1.5mm 일 수 있다. The cutting blade portion 100 is connected to the front end of the shank portion 200, and the ball end 110 in the shape of a ball may be formed at the attachment. The radius of the ball end may be about 1.5 mm.
상기 볼 엔드에 연결되는 두개 이상의 상기 헬리컬 절삭날(120)이 형성되어, 상기 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 회전에 의해 피삭물이 절삭될 수 있다. Two or more helical cutting edges 120 connected to the ball end are formed, so that the workpiece can be cut by rotation of the diamond-coated cutting tool.
상기 헬리컬 절삭날(120)이 형성된 컷 길이(L1)는 약 8.0mm(밀리미터)일 수 있다. 상기 절삭날부(100)의 유효 길이(L2)는 약 16.0mm일 수 있다. 상기 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 전체 길이(L3)은 약 60.0mm일 수 있다. 상기 헬리컬 절삭날(120)의 헬릭스 앵글(Helix angle)은 약 30도 일 수 있다. The cut length L1 on which the helical cutting edge 120 is formed may be about 8.0 mm (millimeter). The effective length (L2) of the cutting edge portion 100 may be about 16.0 mm. The total length (L3) of the diamond-coated cutting tool may be about 60.0 mm. The helix angle of the helical cutting edge 120 may be about 30 degrees.
상기 다이아몬드 코팅 절삭 공구는 텅스텐 카바이드 WC-Co, GK05A 등급의 소재로 제조될 수 있으며, 예를 들면, 텅스텐 카바이드-코발트(WC-Co)계 초경합금을 포함하고, 코발트 함량이 8wt%이내 일 수 있다. The diamond-coated cutting tool may be manufactured from tungsten carbide WC-Co, GK05A grade material, for example, includes tungsten carbide-cobalt (WC-Co) based cemented carbide, and the cobalt content may be within 8wt%. .
상기 코팅층은 상기 절삭날부(100)의 표면(또는 절삭날부 및 생크부의 표면) 상에 형성될 수 있다. 상기 코팅층은 2umm(마이크로미터 이하 크기의 나노 결정 다이아몬드입자로 구성될 수 있으며, 6um(마이크로 미터) 이상 12 um 이하의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅층은 나노 결정 다이아몬드(Nanocrystalline Diamond; NCD) 코팅에 의해 형성될 수 있다. The coating layer may be formed on the surface of the cutting blade portion 100 (or the surfaces of the cutting blade portion and the shank portion). The coating layer may be composed of nanocrystalline diamond particles with a size of 2 um (micrometer) or less, and may have a thickness of 6 um (micrometer) or more and 12 um or less. For example, the coating layer may be made of nanocrystalline diamond (Nanocrystalline Diamond). NCD) can be formed by coating.
나노 결정 다이아몬드 코팅은 탄소를 포함하는 가스를 이용해 화학기상증착 방법(CVD) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 나노 결정 다이아몬드 코팅은 탄소를 포함하는 가스를 이용하여 MWCVD (Microwave Plasma CVD), DC-PACVD (Direct Current Plasma Assisted CVD), HFCVD (Hot Filament CVD) 등의 공을 통해 형성될 수 있다. Nanocrystal diamond coating can be formed using a chemical vapor deposition (CVD) method using a gas containing carbon. For example, nanocrystalline diamond coatings can be formed through MWCVD (Microwave Plasma CVD), DC-PACVD (Direct Current Plasma Assisted CVD), HFCVD (Hot Filament CVD), etc. using gas containing carbon. .
나노 결정 다이아몬드 코팅의 경우, 기존 절삭 공구에 많이 사용되는 마이크로 결정 다이아몬드(Microcrystalline Diamond; MCD) 코팅 대비, 피삭제에 대해 균일한 절삭력을 전달할 수 있어, 피삭제의 표면, 정밀 절삭 등에 유리한 면이 있다. In the case of nanocrystalline diamond coating, compared to Microcrystalline Diamond (MCD) coating, which is widely used in existing cutting tools, it can deliver uniform cutting force to the workpiece, making it advantageous for the surface of the workpiece and precision cutting. .
다이아몬드 코팅 공구의 주된 제품인 마이크로 결정 다이아몬드 절삭 공구의 경우, 정삭가공에 있어서 가공면의 조도가 품질관리 측면에서 만족스럽지 못하다. (도 6 참조), 또한 기존 제조 방식의 나노 결정 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 경우, 마이크로 결정 다이아몬드 절삭 공구보다 상대적으로 가공성 및 내마모성이 떨어지는 단점이 있었다. In the case of micro-crystal diamond cutting tools, which are the main products of diamond-coated tools, the roughness of the machined surface during finishing machining is unsatisfactory from the quality control perspective. (See Figure 6). Additionally, in the case of nanocrystalline diamond-coated cutting tools using conventional manufacturing methods, there was a disadvantage in that machinability and wear resistance were relatively lower than those of microcrystalline diamond cutting tools.
이에 가공성이 떨어지지 않고, 품질도 우수한, 본 발명의 다이아몬드 코팅 절삭 공구를 개발하였다. Accordingly, a diamond-coated cutting tool of the present invention, which has no poor machinability and excellent quality, was developed.
도 2는 실험에 사용된 비교예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구와 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 사진이다. 도 3은 도 2의 비교예와 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 표면을 촬영한 전자 현미경 사진이다. Figure 2 is a photograph of a diamond-coated cutting tool according to a comparative example and a diamond-coated cutting tool according to an embodiment of the present invention used in the experiment. Figure 3 is an electron micrograph of the surface of a diamond-coated cutting tool according to the comparative example and example of Figure 2.
도 2 및 3을 참조하면, 비교예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구는 기존 제품에 대응하는 마이크로 결정 다이아몬드 코팅 제품이며, 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구는 도 1의 실시예를 사용하였다. Referring to Figures 2 and 3, the diamond-coated cutting tool according to the comparative example is a microcrystal diamond-coated product corresponding to the existing product, and the diamond-coated cutting tool according to the embodiment of the present invention used the example of Figure 1.
도 4는 절삭 공구의 성능 실험에 사용된 실험 장비의 사진이다. Figure 4 is a photograph of the experimental equipment used to test the performance of cutting tools.
도 4를 참조하면, 피삭제를 가공하는데 있어서, 실험예와 실시예를 동일 조건으로 실험하였으며, 커팅 속도(cutting velocity)는 104(m/min), 스핀들 회전 속도(spindle speed) 11,000(rpm), 날당 이송(feed per tooth) 0.055(mm/tooth), 축방향 컷 깊이(axial cut depth) 0.3mm 이하, 원주 방향 컷 깊이(radial cut depth) 0.1mm, 총 커팅 길이(total cutting length) 12m, 윤활 조건은 dry 상태로 진행하였다. Referring to Figure 4, in machining the workpiece, the experimental examples and examples were tested under the same conditions, the cutting velocity was 104 (m/min), and the spindle speed was 11,000 (rpm). , feed per tooth 0.055 (mm/tooth), axial cut depth 0.3mm or less, radial cut depth 0.1mm, total cutting length 12m, Lubrication conditions were dry.
피삭물은 시중에서 쉽게 구할 수 있는 graphite grade glass 5 (G5)를 사용하였다. The workpiece used was graphite grade glass 5 (G5), which is easily available on the market.
도 5는 도 2의 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 절단 길이에 따른 공구의 마모 정도를 나타낸 그래프이다. Figure 5 is a graph showing the degree of tool wear according to the cutting length of the diamond-coated cutting tool according to the comparative example of Figure 2 and an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 도시된 그래프는 x축이 총 절삭 길이(cutting length), y축이 절삭 공구의 마모 정도(Tool wear)를 나타낸다. 총 절삭 길이는 실험 장치를 이용해 피삭물이 절삭된 총 길이로 m(미터)로 표시되고, 절삭 공구의 마모 정도는 절삭날부의 마모된 깊이를 mm (밀리미터)로 측정하였다. Referring to FIG. 5, in the graph shown, the x-axis represents the total cutting length and the y-axis represents the degree of wear of the cutting tool (tool wear). The total cutting length is the total length of the workpiece cut using the experimental device, expressed in m (meters), and the degree of wear of the cutting tool was measured by the worn depth of the cutting edge in mm (millimeter).
비교예(MCD-flute1, MCD-flute2)는 절삭 초기 단계(절삭 길이 55m 이하)에서는 본 발명의 실시예(NCD- flute1, NCD-flute2) 대비 공구의 마모정도가 적으나 55m 이후에는 마모 정도가 실시예 대비 급격히 증가하는 것을 볼 수 있으며, 이에 따라 피삭물의 절삭 품질이 떨어지게 된다. 반면, 본 발명의 실시예(NCD- flute1, NCD-flute2)들에 따르면, 절삭 초기 단계(절삭 길이 55m 이하)에서는 비교예 대비 공구의 마모 정도가 크나, 55m 이후에는 마모 정도가 비교예 대비 완만하여 피삭물의 절삭 제어가 용이하여, 절삭 품질이 향상될 수 있다. In the comparative examples (MCD-flute1, MCD-flute2), the degree of tool wear is less compared to the examples of the present invention (NCD-flute1, NCD-flute2) at the initial stage of cutting (cutting length of 55 m or less), but after 55 m, the degree of wear decreases. It can be seen that it increases sharply compared to the example, and as a result, the cutting quality of the workpiece deteriorates. On the other hand, according to the examples (NCD-flute1, NCD-flute2) of the present invention, the degree of tool wear is greater than that of the comparative example in the initial stage of cutting (cutting length of 55 m or less), but after 55 m, the degree of wear is moderate compared to the comparative example. This makes it easy to control the cutting of the workpiece, and the cutting quality can be improved.
특히, 헬리컬 절삭날 1개가 형성된 NCD- flute1 보다 헬리컬 절삭날 2개가 형성된 NCD-flute2가 더 공구 마모 정도가 완만하였으며, 공구 마모 정도가 완만한 구간(그래프 상에서 기울기가 작은 구간)이 비교적 길고, 마모 정도(기울기)가 일정하고 완만하여, 동일한 절삭 환경이 유지되는 구간이 길고, 이에 따라 절삭 품질이 향상되었다. In particular, the degree of tool wear was more gentle for NCD-flute2, which had two helical cutting edges, than NCD-flute1, which had one helical cutting edge, and the section where the degree of tool wear was gentle (the section with a small slope on the graph) was relatively long, and the wear was relatively long. Because the degree (slope) is constant and gentle, the section where the same cutting environment is maintained is long, and cutting quality is improved accordingly.
도 6은 도 2의 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구를 사용하여 연마된 표면의 광택을 비교하기 위한 사진이다. 도 6의 (a)는 비교에 따른 절삭면의 광택을 확인한 사진이며, (b)는 본 발명의 실시예에 따른 절삭면의 광택을 확인한 사진이며, 본 발명의 실시예에 따른 절삭면의 광택이 더 우수한 것을 확인할 수 있었다. Figure 6 is a photograph for comparing the gloss of a surface polished using a diamond-coated cutting tool according to the comparative example of Figure 2 and an embodiment of the present invention. Figure 6 (a) is a photograph confirming the gloss of the cutting surface according to comparison, and (b) is a photograph confirming the gloss of the cutting surface according to an embodiment of the present invention, and the gloss of the cutting surface according to an embodiment of the present invention is This was confirmed to be superior.
도 7은 도 2의 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭 공구의 절삭 길이에 따른 표면 조도를 나타낸 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the surface roughness according to the cutting length of the diamond-coated cutting tool according to the comparative example of Figure 2 and an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 도시된 그래프는 x축이 총 절삭 길이(cutting length), y축이 피삭물의 표면 조도(surface roughness)를 나타낸다. 총 절삭 길이는 실험 장치를 이용해 피삭물이 절삭된 총 길이로 m(미터)로 표시되고, 피삭물의 표면 조도는 um (마이크로미터)로 측정하였다.Referring to FIG. 7, in the graph shown, the x-axis represents the total cutting length and the y-axis represents the surface roughness of the workpiece. The total cutting length is the total length of the workpiece cut using the experimental device, expressed in m (meters), and the surface roughness of the workpiece was measured in um (micrometers).
비교예(MCD_precision)에 따르면, 절삭 길이 전체에 대해 표면 조도의 변화가 상당하며(기울기가 가파름) 특히, 절삭 초기 단계 이 후에도 (절삭 길이 55m 이후) 표면 조도의 변화가 가파른데 반해, 본 발명의 실시예(NCD_precision)에서는 절삭 길이 55m 이후 표면 조도가 1.4mm 이상의 구간에서는 표면 조도의 변화가 거의 없는 (기울기가 낮음) 특징을 나타내어, 조도 품질 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있었다. According to the comparative example (MCD_precision), the change in surface roughness is significant (the slope is steep) over the entire cutting length, and in particular, the change in surface roughness is steep even after the initial stage of cutting (after 55 m of cutting length), whereas the change in surface roughness of the present invention is steep. In the example (NCD_precision), it was confirmed that there was almost no change in surface roughness (low slope) in the section where the surface roughness was 1.4 mm or more after a cutting length of 55 m, showing almost no change in roughness quality.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. Figure 8 is a flowchart showing a method of manufacturing a diamond-coated cutting tool according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법은 생크부 및 절삭날부를 형성하는 단계(S100), 나노 결정 다이아몬드를 코팅하는 단계(S200) 및 연마 단계(S300)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, the method of manufacturing a diamond-coated cutting tool may include forming a shank portion and a cutting edge portion (S100), coating a nanocrystalline diamond (S200), and polishing a cutting tool (S300).
상기 생크부 및 절삭날부를 형성하는 단계(S100)에서는, 원기둥 형태의 생크부 및 상기 생크부의 전단에 연결되고, 첨부에 볼 형상의 볼엔드가 형성되고, 두개이상의 헬리컬 절삭날이 형성된 절삭날부를 가공 형성할 수 있다. In the step of forming the shank portion and the cutting blade portion (S100), the cylindrical shank portion and the cutting blade are connected to the front end of the shank portion, a ball-shaped ball end is formed at the attachment, and two or more helical cutting edges are formed. Can be processed and formed.
상기 나노 결정 다이아몬드를 코팅하는 단계(S200)에서는, 상기 절삭날부의 표면 상에, 5umm(마이크로미터 이하 크기의 나노 결정 다이아몬드입자로 구성된 나노 결정 다이아몬드 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 나노 결정 다이아몬드 코팅층은 탄소를 포함하는 가스를 이용하여 MWCVD (Microwave Plasma CVD), DC-PACVD (Direct Current Plasma Assisted CVD), HFCVD (Hot Filament CVD) 등의 공을 통해 형성될 수 있다. In the step of coating the nanocrystalline diamond (S200), a nanocrystalline diamond coating layer composed of nanocrystalline diamond particles with a size of 5 umm (micrometer or less) may be formed on the surface of the cutting edge. The nanocrystalline diamond coating layer is It can be formed through MWCVD (Microwave Plasma CVD), DC-PACVD (Direct Current Plasma Assisted CVD), HFCVD (Hot Filament CVD), etc. using gas containing carbon.
이 때, 나노 결정 다이아몬드 코팅층의 성형 온도는 650도(섭씨) 이하, 550도 이상이며, 형성된 상기 나노 결정 다이아몬드 코팅층의 두께는 6um(마이크로 미터) 이상 12 um 이하일 수 있다. At this time, the forming temperature of the nanocrystal diamond coating layer is 650 degrees Celsius or less and 550 degrees Celsius or more, and the thickness of the formed nanocrystal diamond coating layer may be 6 um (micrometer) or more and 12 um or less.
상기 연마 단계(S300)는 제조된 다이아몬드 코팅 절삭공구의 절삭 특성을 향상시키기 위하여, The polishing step (S300) is to improve the cutting characteristics of the manufactured diamond-coated cutting tool.
특정 정도까지 미리 절삭을 진행하여 공구를 마모시키는 단계이다. 이를 통해 절삭 길이 대비 공구의 마모 정도가 작은 구간을 미리 설정하도록 할 수 있다. This is the stage where the tool is worn out by pre-cutting to a certain degree. Through this, it is possible to preset a section where the degree of tool wear is small compared to the cutting length.
본 발명의 실시예들에 따르면, 절삭날부의 표면 상에 형성되고, 2umm(마이크로미터 이하 크기의 나노 결정 다이아몬드입자로 구성된 나노 결정 다이아몬드 코팅층을 형성하여, 절삭 품질이 우수한 다이아몬드 코팅 절삭공구를 제공할 수 있다. According to embodiments of the present invention, a nanocrystalline diamond coating layer is formed on the surface of the cutting edge and is composed of nanocrystalline diamond particles with a size of 2umm (micrometer or less), thereby providing a diamond-coated cutting tool with excellent cutting quality. You can.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the description has been made with reference to the above examples, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will be able to.
100: 절삭날부
110: 볼엔드
120: 헬리컬 절삭날
200: 생크부100: cutting edge 110: ball end
120: Helical cutting edge 200: Shank portion
Claims (8)
상기 생크부의 전단에 연결되고, 첨부에 볼 형상의 볼엔드가 형성되고, 두개이상의 헬리컬 절삭날이 형성된 절삭날부; 및
상기 절삭날부의 표면 상에 형성되고, 2umm(마이크로미터 이하 크기의 나노 결정 다이아몬드입자로 구성된 나노 결정 다이아몬드 코팅층을 포함하는 다이아몬드 코팅 절삭공구.A cylindrical shank portion;
A cutting blade portion connected to the front end of the shank portion, having a ball-shaped ball end formed at the attachment, and having two or more helical cutting edges; and
A diamond-coated cutting tool formed on the surface of the cutting edge and comprising a nanocrystalline diamond coating layer composed of nanocrystalline diamond particles with a size of 2umm (micrometer or less).
나노 결정 다이아몬드 코팅층의 두께는 6um(마이크로 미터) 이상 12 um 이하인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 코팅 절삭공구.According to paragraph 1,
A diamond-coated cutting tool, characterized in that the thickness of the nanocrystalline diamond coating layer is 6 um (micrometer) or more and 12 um or less.
절삭된 피삭물의 표면 조도가 1.4um 이상인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 코팅 절삭공구. According to paragraph 2,
A diamond-coated cutting tool characterized in that the surface roughness of the cut workpiece is 1.4um or more.
상기 절삭날부 및 상기 생크부는 텅스텐 카바이드-코발트(WC-Co)계 초경합금을 포함하고, 코발트 함량이 8wt% 이내인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 코팅 절삭공구. According to paragraph 1,
A diamond-coated cutting tool, wherein the cutting edge portion and the shank portion include tungsten carbide-cobalt (WC-Co)-based cemented carbide, and the cobalt content is within 8wt%.
상기 절삭날부 상에 나노 결정 다이아몬드를 코팅하여, 나노 결정 다이아몬드 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 코팅하는 단계는 MWCVD (Microwave Plasma CVD), DC-PACVD (Direct Current Plasma Assisted CVD), HFCVD (Hot Filament CVD) 중 어느 하나의 공정으로 이루어 지며, 650도 미만에서 진행되며,
상기 나노 결정 다이아몬드 코팅층은 5umm(마이크로미터 이하 크기의 나노 결정 다이아몬드입자로 구성된 것을 특징으로 하는 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법.Forming a cylindrical shank portion and a cutting edge portion connected to the front end of the shank portion, having a ball-shaped ball end formed at the attachment, and having two or more helical cutting edges; and
Comprising the step of coating nanocrystalline diamond on the cutting edge portion to form a nanocrystalline diamond coating layer,
The coating step is performed by any one of MWCVD (Microwave Plasma CVD), DC-PACVD (Direct Current Plasma Assisted CVD), and HFCVD (Hot Filament CVD), and is carried out at less than 650 degrees,
A method of manufacturing a diamond-coated cutting tool, wherein the nanocrystalline diamond coating layer is composed of nanocrystalline diamond particles with a size of 5umm (micrometer or less).
상기 나노 결정 다이아몬드 코팅층의 두께는 6um(마이크로 미터) 이상 12 um 이하인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법.According to clause 5,
A method of manufacturing a diamond-coated cutting tool, characterized in that the thickness of the nanocrystal diamond coating layer is 6 um (micrometer) or more and 12 um or less.
절삭된 피삭물의 표면 조도가 1.4um 이상인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법.According to clause 6,
A method of manufacturing a diamond-coated cutting tool, characterized in that the surface roughness of the cut workpiece is 1.4um or more.
상기 절삭날부의 볼헤드를 0.05mm 이상 연마하는 연마 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 코팅 절삭공구의 제조 방법.
In clause 7,
A method of manufacturing a diamond-coated cutting tool, further comprising a polishing step of grinding the ball head of the cutting edge portion by 0.05 mm or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220108868A KR20240030174A (en) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | Diamond-coated cutting tool and method of manufcaturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220108868A KR20240030174A (en) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | Diamond-coated cutting tool and method of manufcaturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240030174A true KR20240030174A (en) | 2024-03-07 |
Family
ID=90272412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220108868A KR20240030174A (en) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | Diamond-coated cutting tool and method of manufcaturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240030174A (en) |
-
2022
- 2022-08-30 KR KR1020220108868A patent/KR20240030174A/en not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5764181B2 (en) | Hard film coated cutting tool | |
| JP6499258B2 (en) | Cutting tool and manufacturing method | |
| KR102053677B1 (en) | Cladding | |
| CN109070246B (en) | Cutting tool | |
| CN109070239B (en) | Small-diameter drill bit | |
| JP6659676B2 (en) | Cutting insert, cutting tool, and method of manufacturing cut workpiece | |
| JP2015229240A (en) | Method of manufacturing cutting tool, and cutting tool | |
| JPH04210315A (en) | Rotary cutting tool | |
| US6890134B1 (en) | Method of producing endodontic instruments | |
| JP2011101910A (en) | Diamond-coated cutting tool | |
| WO2020223989A1 (en) | Cutting tool and tool bit structure thereof | |
| EP2813304B1 (en) | Edge tool | |
| JP2016175141A (en) | Cutting tool with hard carbon coating | |
| JP6318579B2 (en) | Insert and insertable ball end mill with insert | |
| CN102626853B (en) | Diamond-coated cutting element | |
| WO2018187446A1 (en) | End mills having vibration mitigation elements | |
| KR20240030174A (en) | Diamond-coated cutting tool and method of manufcaturing the same | |
| JP6086180B1 (en) | Replaceable blade cutting tool and insert | |
| JP4812255B2 (en) | Cutting tool manufacturing method | |
| JP2004160581A (en) | Manufacturing method for diamond coated tool, and diamond coated tool | |
| WO2017170739A1 (en) | Ball end mill | |
| JPH0920590A (en) | Production of cemented carbide base material having diamond film | |
| JP2016034673A (en) | Diamond-coated cutting tool and method for producing the same | |
| WO2021241499A1 (en) | Coated tool, and cutting tool provided with same | |
| GB2567583A (en) | End mills having vibration mitigation elements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |