KR900003463B1 - 절삭공구 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

절삭공구

제 1 도 a∼제 1 도 f는 입방정 질화 붕소의 단결정외의 정벽(晶癖)을 도시한 확대도.

제 2 도 내지 제 4 도, 본발명의 1실시예에 관한 평형 절삭 공구를 그 제조 공정순으로 도시한 것으로, 제 2 도, 생크에 질화 붕소의 단결정체를 매입한 상태를 도시한 사시도.

제 3 도는, 제 2 도의 중요부를 도시한 확대 단면도.

제 4 도는, 잘르는 칼의 선단부를 도시한 확대도.

제 5 도는, 시험시간과 단결정 질화 붕소외 각면의 마모량을 도시한 도면.

제 6 도는, 본 발명의 다른 실시예인 R형 절삭 공구의 칼끝의 확대도면.

본 발명은, 절삭(切削)가공용의 절삭 공구에 관하여, 특히 높은 경도(硬度)의 철계재료(鐵系材料)를 경면(鏡面)절삭을 할 수 있도록 한 절삭 공구에 관한 것이다.

알미늄이나 동등의 비철(非鐵)금속재료의 정밀(精密)절삭이나 경면절삭 등의 절삭 공구로서, 단결정(單結晶) 다이아몬드(diamond)를 절인부(切刃部)에 사용한 절삭 공구가 알려져 있다.

이와 같은, 다이아몬드를 사용한 절삭 공구로, 예를 들면 소입(燒入)한 탄소강(炭素鋼)이나 스테인레스(stainless)강과 같은 철계재료를 절삭 가공하면, 그 절삭열에 의해 다이아몬드가 철과 반응해서, 탄화물(炭化物)을 만들기 때문에, 다이아몬드의 마모가 심하게 되어, 정상적인 절삭을 할 수가 없게 된다.

이로 인해, 철계재료의 절삭가공은 질화 붕소(窒化硼素)의 결정을 소결(嶢結)한 다결정 소결체에 절인부를 형성한 절삭 공구를 사용하고 있다. 이 절삭 공구는 예를 들면 생크(shank)에 기대(期臺)를 거쳐서 다결정 소결체로 형성된 칩(chip)을 설치한 것으로서, 칩의 절인부에는 참파(chamfer), 프랜크(flank)가 형성되어 있다. 이와 같은 절삭 공구로 절삭면의 거칠음에 영향을 주는 프랜크의 면 거칠음(面荒)을 0.05μm Rmax 이하로 연마해서, 절삭가공을 행하여도 절삭면의 면 거칠음 0.1μm Rmax의 경면이 한계였었다. 이 원인은 다결정 소결체로 형성된 칩으로는 절인부를 구성하는 프랜크와 레이크 페이스(rake face)로 형성되는 인선능(刃先稜) 이 결정입을 결합하는 바인더(binder)의 마이크로 칩핑(microtipping)때문에, 샤푸네스(sharpness)를 확보할 수가 없기 때문이다.

또한, 일본국 실용신안원 공보 소화57-62592(실개소58-164603)호에 의하면, 입방정 질화붕소(Cubic Boron Nitride)의 단결정 입자를 절인선 단부에 배치된 정밀가공 공구용 칩이 제안되고 있다. 그러나, 절인부의 프랜크에 단결정의 어느 면을 배치하고, 어느 결정방위를 절삭방향으로 할 것인가에 의해서 마모특성이 크게 틀리나, 상기 제안에는 이들이 배려가 되어 있지 않았다.

본 발명의 목적은 철계재료의 더욱 고도한 경면절삭을 가능하게 한 절삭 공구를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는 절삭 공구의 칩에 질화붕소의 단결정체를 특정한 결정면과 결정 방위가 배치되도록 설치하고, 이 단결정체에 절인을 형성한 것을 특징으로 한다.

더욱, 구체적으로 기술하면, 본 발명의 제1의 발명에 있어서는 절인부를 형성하는 칩으로서 단결정 질화붕소를 사용함과 동시에, 절인부의 프랜크에는 단결정 질화붕소의 {111}면을 배치하고, 절삭 방향을 〈211〉방향으로 구성하는 것이다. 그리고, 제2의 발명에 있어서는 절인부를 형성하는 칩으로서 단결정 질화 붕소의{100}면을 배치하고, 절삭 방향은 〈110〉방향으로 구성하는 것이다.

칩의 절인부가 질화 붕소의 단결정으로 형성되어 있는 절삭 공구에 의해, 경면절삭의 검토를 한 결과, 일본국 특허원 공보 소화58-209074호(특개소60-104602호)에 제시된 것과 같은 절인부의 프랜크에 질화 붕소의 단결정의 {110}면 혹은 {111}면의 위치하도록 한 절삭 공구가 제안되고 있다. 그러나, {110}면과 {111}면으로는 마모특성이 틀리는 것 이외에, {111}면과, {110}면 중에서도 절삭 방향의 결정방위를 적절히 선정하지 않으면, 역으로 마모가 심하게 되어 버리는 것을 그후의 실험에 의해 판명되었다. 그리하여, 본 발명자등은 질화 붕소를 사용함과 동시에, 절인부의 프랜크에는 단결정 질화 붕소의 단결정의 각면에 있어서 마모방향과 마모특성의 상관을 파악하고, 여러가지로 검토한 결과, 이와 같이 칼끝의 프랜크에 가장 마모되기 어려운 {111}면을 취하고, 절삭 방향을 가장 마모되기 어려운 〈211〉방향으로 하면 좋다고 하는 지식을 얻어, 본발명을 하게 된 것이다.

상기 구성에 의하면, 질화 붕소를 사용하였기 때문에, 철계재료의 절삭에도 가장 적절하게 사용할 수 있고, 또한 칼끝의 프랜크와 절삭 방향을 상기와 같이 선정한 것에 의해, 마모가 적고, 따라서 수명이 길다고 하는 효과를 얻을 수가 있다.

다음에, 본 발명의 1실시예를 도면에 따라서 설명한다.

제 1 도 a∼제 1 도 f에는 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 질화 붕소의 단결정체 중, 가장 경도가 큰 입방정 질화 붕소의 대표적인 정벽(晶癖)을 도시한다.

이 단결정체에 있어서 3각형, 6각형의 면은 전부{111}면이다. 또, 제 2 도 내지 제 4 도는 본 실시예에 관한 평형 절삭 공구의 제조공정을 예로 도시한 것이고, 제 4 도가 본 예의 절삭 공구의 절인의 선단부를 도시하고있다.

이 절삭 공구는 제 4 도에 도시한 것과 같이 절삭을 행하기 위한 절인부가 그 능선(稜線)에 형성된 칩 14와, 이 칩 14를 유지하는 생크(shank) 11을 구비하고 있다. 칩 14는 단결정 질화 붕소에 의해 형성되어 있다. 이경우, 절인부의 프랜크 5에는 질화 붕소의 결정인 {111}면을 배치한다.

또, 절삭 방향은 〈211〉방향으로 구성한다.

이와 같이, 프랜크를 {111}면, 절삭 방향을 〈211〉방향으로 한 것은 다음의 이유에 의한다.

제 5 도를 참조한다. 제 5 도는, 시험시간과 각면의 마모량의 상관을 조사한 것이다. 이 도면에는, 대표적인 것인 {100}면, {110}면, {111}면에 대해, 그 마모 특성을 파악한 결과를 표시한다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이 (111)면의 〈211〉방향 절삭이 가장 마모량이 적다. 이것으로 인해서, 단결정 질화 붕소의 절인부의 프랜크 5를 〈111〉면(제 5 도에서는 (111)면으로 대표해서 도시하였다)으로 취하고, 또한 절삭 방향을 〈211〉방향으로 취하는 것으로, 마모량이 적으며, 바이트(bite)수명이 향상된 절삭 공구가 얻어지는 것이다. 같은 {111}면에서도 〈100〉방향의 연마량과 〈211〉방향을 비교하면 〈100〉방향을 비교하면, 〈100〉방향의 1/3 이하의 연마량이라는 것이 확인되고, 또 (110)면인 〈110〉방향과 비교하면 1/5 이하의 연마량이라는 것을 알 수가 있다.

이어서, 제 2 도 내지 제 4 도를 참조해서, 본 예의 절삭 공구의 제조공정의 1예를 설명한다. 제 2 도는, 생크 11에 질화 붕소의 단결정체 14'를 매입한 상태를 도시한 도면이며, 도시와 같이 생크 11의 한끝에는 절구상태의 구멍 12가 형성되고, 그 구멍 12의 바닥부분에 납재 13이 공급되어 있으며, 이 납재 13의 위에, 질화붕소의 단결정체 14'를 배치한다. 그리고, 생크 11을 가열하여, 납재 13을 용융(溶融)시키면서, 단결정체 14'를 생크 11의 축 방향으로 가압하여, 단결정체 14'의 일부를 생크 11중으로 압입하고, 제 2 도의 상태에서 제 3 도와 같이 한다. 이어서, 생크 11을 냉각해서 납재 13을 응고(凝固)시킨후, 생크 11과 함께 단결정체 14'를 절삭 연마를 해서, 제 4 도에 도시한 것과 같이 프랜크 5와 레이크 페이스 6을 형성하여 절삭 공구로 한다.

프랜크 5는 앞 프랜크로 구성할 수가 있다. 일반적으로는 앞 프랜크로 하는 쪽이 정밀도가 좋기 때문이다. 그러나, 가로 프랜크 그 외에 적절하게 프랜크는 설정할 수가 있다. 나사와 같이 나선형으로 절삭하는 경우에는 가로 프랜크도 효과가 있기 때문이다.

제 6 도는 수명을 고려한 CBN(Cubic Boron Nitride) 단결정을 이용한 R형 바이트의 1예이다. 프랜크 5의(111)면의 〈211〉방향이 절삭 방향으로 되도록 설정한 것이다. 도면중 14는 상기 예와 마찬가지로 칩이고, 그능선 7이 인선능으로 되어 있고, 생크 11에 지지되어 있다. 6은 레이크 페이스(rake face)이다. 이와 같은 면방위 및 절삭 방향으로 하는 것에 의해, 상술의 연마량에 대응한 CBN 단결정 바이트의 절삭시의 마모량을 저감할 수 있고, 바이트의 긴 수명화가 이루어진다.

그리고, 본 발명에 있어서는 질화 붕소는 단결정의 것을 사용하지만, 엄밀한 의미에서의 단결정에 한정되는 것이 아니고, 결정 합성시에 일어나기 쉬운 2,3의 결정이 일체로 된 쌍정(雙晶)과 같은 결정이라도, 절인부의 주체를 이루는 대표적인 결정이 상기의 상태이면, 상술과 마찬가지의 효과가 기대된다. 따라서 본 명세서에서 말하는 단결정이라고 하는 것은 이와 같은 것도 포함한 개념이다.

또, 공구 절인부의 단결정 질화 붕소의 프랜크의 면방위나, 면내의 절삭 방향에 대해서도 엄밀하게 정확한 수치에 한정되는 것은 아니고, 면방위, 면내의 절삭 방향이 대략 상술한 지정한 것에 가까이에 있으면, 본 발명의 효과를 이룰 수가 있는 것이다. 따라서, 면방위, 절삭방위에 관해서도, 대략 {111}면, 〈211〉방향이면 좋은 것이고, 효과가 상실되지 않는 정도에 있어서, 폭이 있는 개념으로서 사용하고 있는 것이다.

또, 제 5 도에 있어서, 시험시간 150초에 대해서, 마모량이 15μm 이하 정도이면, 충분히 실응에 견딜수가 있는 것으로 판정하고 있으며, 따라서 면방위 {111}, 절삭방위 〈211〉이외에, 면방위 {100}, 절삭방위 〈110〉의 조합에 의해서도, 대략 같은 정도의 효과를 얻는 연삭 공구를 실현할 수가 있는 것이다.

상술과 같이, 본 발명의 절삭 공구는 칩을 질화 붕소에 의해 형성하였으므로, 철계재료의 절삭가공에도 가장 적절하게 사용되고, 또한 절인부의 프랜크에는 단결정 질화 붕소외 {111}면을 배치하고, 절삭 방향 〈211〉방향으로 하였기 때문에, 내마모성이 양호하며, 긴 수명이라고 하는 효과를 갖는다. 예를 들면, 철계재료의 절삭에 있어서, 상술한 실시예의 공구를 사용하였더니, 바이트의 수명이 종래의 3배 이상으로 되었다.

Claims (4)

1. 능선에 절삭을 행하기 위한 절인부가 형성된 칩과, 이 칩을 유지하는 생크를 구비한 절삭 공구에 있어서, 칩은 단결정 질화 붕소에 의해 형성함과 동시에 절인부의 프랜크에는 단결정 질화 붕소의 {111}면을 배치하고, 절삭 방향을 〈211〉방향으로 구성한 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
2. 프랜크가 앞 프랜크인 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 제 1 항 기재의 절삭 공구.
3. 능선에 절삭을 행하기 위한 절인부가 형성된 칩과, 이 칩을 유지하는 생크를 구비한 절삭 공구에 있어서, 칩은 단결정 질화 붕소에 의해 형성함과 동시에 절인부의 프랜크에는 단결정 질화 붕소의 {100}면을 배치하고, 절삭 방향을 〈110〉방향으로 구성한 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
4. 프랜크가 앞 프랜크인 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 제 3 항 기재의 절삭 공구.

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