KR940005402B1 - 드로우어웨이식 드릴 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

드로우어웨이식 드릴

제1도는 본발명을 적용하는 드로우어웨이식 드릴중 소위 셀프그립식 드릴의 접합부를 확대해서 도시한 분해사시도.

제2a도는 제1도에 도시한 셀프그립방식의 드로우어웨이식 드릴의 정면도.

제2b도는 동우측면도.

제3a도는 제1도에 도시한 드로우어웨이식 드릴에 있어서 절삭날부(31)를 생크부에 압입을 개시하는 시점의 상태를 나타낸 제2a도의 A-A단면사시도.

제3b도는 절삭날부(31)가 생크부(32)와 접합고정된 상태를 도시한 동단면사시도.

제4도는 제1도에 도시한 드로우어웨이식 드릴의 접합부의 다른예이며, 협지부(33a)(33b)의 양쪽에 슬릿(34)을 형성한 것의 단면도.

제5a도는 본발명을 적용하는 드로우어웨이식 드릴중 2개날비스고정식 드로우어웨이식 드릴의 정면도.

제5b도는 동우측면도.

제5c도는 절삭날립(lla)을 확대해서 도시한 사시도.

제6도는 본발명을 적용하는 1개날비스고정박식 드로우에웨이식 드릴을 도시한 분해사시도.

제7도는 본발명의 제4실시dP에 따른 드릴의 절삭날부를 구성하는 서어맷 합금에 있어서 경질분산상의 입도분포를 도시한 분포도.

제8도는 종래의 일반적인 트위스트드릴을 도시한 구조도.

제9도는 드릴의 대표적인 손상부위를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21, 31 : 절삭날부 2, 12, 22, 32 : 생크부

31a : 피협지부 33a, 33b : 협지부

34 : 슬릿

본발명은 주로 강철의 구멍뚫기 가공에 제공되는 드릴의 구조에 관한 것으로서, 특히 내마모성이나 인성이 뛰어나고, 높은 품질을 가진 드로우어웨이식 드릴의 구조에 관한 것이다.

드릴은 철강재등의 구멍뚫기 가공에 사용되는 절삭공구의 하나이다. 그 일례로서 트위스트 드릴의 구조가 제8도에 도시되어 있다. 트위스트 드릴은 구멍뚫기가공에 제공되는 절삭날부(1)와, 절삭에 관여하지 않고 주로 절삭부스러기의 배출과 드릴링머시인등의 절삭기계의 척부등에 장착하기 위한 생크부(2)로 구성된다.

종래부터 일반적으로 드릴의 재질은 고속도강(하이스) 및 초경합금이다. 고속도강은 인성이 풍부하나 내마모성이 낮아, 고속절삭에 부적합하다. 한편, 초경합금은 내마모성이나 공구로서의 정밀도특성이 뛰어난 반면, 취약성질을 가지고, 예를 들면 강성이 낮은 공작기계에 사용되면 절손을 방지하는 경우가 있었다.

이들의 개량으로서, 고속도강의 절삭날부에 경질의 TiN을 코우팅하는 구조, 혹은 절삭날부를 초경합금으로 하여 납땜하는 구조등의 고안되어 왔다.

또 최근에는 내마모성 및 인성의 향상등을 의도해서 다른 재질의 초경합금끼리 (P30과 D30) 납땜한 구조(일본국 실개소 58-143115호) 혹은 야금학적으로 일체화 접합한 구조(일본국 실공소 62-46489호), 또 드릴의 중심부와 외주부에 요구되는 특성의 차에 착안하여, 그 중심부와 외주부의 초경합금의 재질을 다르게한 2중구조로 성형한 것(일본국 특개소 62-218010호), 혹은 이 2중구조를 사출성형으로 형성하는 방법(일본국 특개소 63-38501호, 38502호)등이 고안되어 있다. 또, 드릴의 내응착성의 향상을 위하여 드릴의 재질을 서어멧으로 구성한 구조(일본국 특개소 62-292307호)등이 있다.

드릴의 절삭날부 및 생크부는 각각 다른 부하상태에서 사용된다. 그 때문에 드릴의 각부에 요구되는 특성은 다르다. 예를 들면 절삭날부의 날끝부분에서는 내마모성이나 내응착성등이 요구되고, 생크부에서는 공구로서의 강도를 유지하기 위한 인성이 요구된다. 또 절삭날부의 날끝부분에 대해서도, 그 중심부와 외주부에서는 절삭속도가 크게 다르기 때문에 요구되는 특성도 다르다.

이와 같은 드릴에 구비되어야 할 특성에 대한 복잡한 요구에 부응하기 위하여 그 대책으로서 절삭날부에 코우팅을 실시한 것은, 통상 사용되는 바와 같이 드릴의 재연삭을 실시하면, 적어도 앞여유면쪽의 코우팅측이 제거되어 코우팅효과의 대부분이 손실되는 결점을 가지고 있었다.

또, 절삭날부에 초경합금을 납땜하는 구조의 것을, 납땜자체가 본질적으로 열적강도나 기계적 강도가 떨어지는 방법이며, 난삭재의 구멍뚫기 가공에는 적용할 수 없다는 결점을 가지고 있었다. 또 생크부가 강철일 경우, 날끝의 초경합금과의 사이에서 열팽창계수에 큰차가 있어 납땜시에 갈라짐이나 균열이 발생하기 쉬워진다.

또한 최근, 드릴의 생크부의 인성을 향상시킬 목적에서 초경합금의 조입화(粗粒化)나 고결합상화를 행한 것은 반대로 재료의 강도를 저하시키거나 혹은 탄성한계의 왜곡을 저하시켜 피삭재의 흔들림이나 절삭기계의 불안정한 회전등에 의해 구멍뚫기 가공중에 생크부가 절손되는 문제가 있었다.

또 상기와 같은 날끝과 생크부가 분리 불가능하게 일체적으로 접합된 드릴의 경우, 소정의 사용시간마다 날끝을 재연삭하므로서 계속 사용이 가능하나, 재연삭의 횟수에도 한계가 있어 비용이 높아진다. 또 재연삭 작업의 상태의 양호여부에 따라서 날이 드는 정도나 공구수명에 불균일이 발생한다는 문제가 있었다. 또 드릴을 사용하는 절삭기계의 NC화, 자동화가 진행되고, 이에 대응해서 드릴의 길이를 차례로 정확히 파악할 필요가 있기 때문에, 재연삭할때마다 그 길이를 계측하는 번잡한 작업을 필요로 하였다.

그래서 본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 드릴의 절삭날부에 있어서 뛰어난 내마모성과 내응착성을 가지고, 또한 생크부는 내절손성으로서의 충분한 인성을 가지는 동시에, 계속 사용을 위한 재연삭을 수반하지 않는 드로우어웨이식 드릴을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본발명의 제1수단은 피삭물을 절삭하기 위한 절삭날부와, 절삭기계의 소정위치에 장착하기 위한 생크부를 구비하고 절삭날부가 생크부와 분리가능하게 기계적으로 접합된 드로우어웨이식 드릴로서, 그 절삭날부가 표면피복초경합금으로 이루어지고, 생크부는 철강으로 구성되어 있다.

절삭날부의 초경합금 표면피복재로서는, 바람직하게는 Al₂O₃이나 TiC, TiN, TiCN, TiAIN등, 주기율표 IVa, Va, VIa족 금속의 탄화물, 질화물, 붕화물, 탄질화물, 탄산화물, 탄산질화물, 붕질화물로부터 선택된 1종류 혹은 그 이상의 재료를 사용한다. 이 표면피복은 1층 뿐만아니라 복수층 형성해도 된다. 또 상기 재료의 2종류이상을 혼합한 복수층을 복수층 형성한 혼합다중층으로 해도 된다.

초경합금의 표면피복방법으로서는 소위 물리증착법, 화학증착법의 어느 하나의 표면처리법을 사용하는 것도 가능하다.

절삭날부의 조재인 초경합금은 바람직하게는 WC와, 주기율표 IVa, Va, IVa족 금속의 탄화물, 질화물, 탄질화물중 1종류 혹은 그 이상으로 이루어진 B1형 고용체로 이루어진 경질상과, 5∼30용량%의 Co를 주체로하는 철족금속으로 이루어진 결합상으로 구성되어 있다.

또 상기 과제를 해결하기 위한 본발명의 제2수단은, 피삭물을 절삭하기 위한 절삭날부와, 절삭기계의 소정위치에 장착하기 위한 생크부를 구비하고, 절삭날부가 생크부와 분리 가능하게 기계적으로 접합된 드로우어웨이식 드릴로서, 절삭날부가 질화규소소결체로 이루어지고 생크부는 강철로 구성된 드로우어웨이식 드릴이다.

절삭날부의 질화규소 소결체는β-SiI₃N₄혹은 β'-사이일론(SiI₀∼_ZAI_ZO_ZN_B-Z: Z=0∼ 4.2)의 결정상의 소결제중 85중량%이상을 차지하는 것이 바람직하다. 또 이 질화규소소결체로는, Al₂O₃, Y₂O₃, MgO, 희토류금속의 산화물 5∼15중량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 5중량%이하이면 밀도가 저하하기 때문에 강도가 저하하고, 15중량%이상이면 내열성, 내열균열성, 내마모성이 저하한다.

또한 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제3수단은 절삭날부가 서어맷으로 구성되고, 생크부는 절삭날부와 분리가능하게 기계적으로 접합되고 합금강으로 구성된 드로우어웨이식 드릴이다. 상기 서어멧은 제1경질분산상과, 제1결합금속상으로 이루어진다. 제1경질분산상은 티탄과, 티탄을 제외한 주기율표 제IVa, Va 및 VIa족 금속의 1종류이상의 탄화물, 질화물 및 복탄질화물의 어느 하나를 주성분으로 한다. 제1결합금속상은 니켈과 코발트를 주성분으로 한다. 제1경질분산상의 조성은 (TiaMb)(CcNd)로 표시된다. M은 Ti를 제외한 주기율표 제IVa, Va, 및 VIa족 금속의 1종류이상이다. a,b,c,d는 몰분율을 표시한다. a,b,c,d는 이하의 관계식으로 규정된다.

a + b = 1

c + d = 1

0.5

a

0.95

0.1

d

0.7

제1경질분산상은 미립자군과, 조입자군을 적어도 구비한다. 미립자군의 평균입자직경은 0.2㎛이상, 0.6㎛이하이다. 조입자군의 평균입자 직경은 1㎛이상 3㎛이하이다. 미립자군의 상기 조입자군에 대한 체적비는 0.3이상 3이하이다. 제1결합금속상은 서어멧중에 차지하는 비율이 5중량%이상 30중량%이하이다.

본발명의 드로우어웨이식 드릴의 절삭날부와 생크부의 결합방식으로는 주로 제5a도∼제5c도에 도시한 것, 제6도 도시한 것, 및 제1도∼제2b도에 도시한 것, 3종류가 있다. 이것들중, 제5a도∼제5c도에 도시한 것은 2개날의 드로우어웨이식 드릴이다. 이 드릴에서는 생크부(12)의 선단부의 외주부에 팁(lla)이 내주부에 팁(llb)이 각각 나사고정에 의해서 고정되어 있다. 또 제6도에 도시한 드릴은, 1개날 드로우어 웨이식드릴의 전형적인 예이다. 이 드릴은 절삭날부(1)가 생크부(22)에 화살표로 표시한 바와 같이 끼워지고, 비스(23)에 의해서 나사구멍(24)에 고정된다. 냉각제 공급구멍(25)으로부터는 절삭날부(21)의 날끝에 직접 냉각제가 공급된다. 또 절삭날부(21)의 날끝에는 절삭부스러기 분단처리용 팁브레이커(26)가 형성되어 있다.

제1도∼제2b도에 도시한 절삭날부와 생크부의 절합방식은 절삭날부(31)를 제1도의 화살표 방향으로 생크부(32)에 끼워 넣으므로서, 비스등을 사용하지 않고 절삭날부(31)와 생크부(32)의 접합하는 소위 셀프 그립방식을 채용하고 있다. 본 접합방식에 있어서, 절삭날부(31)와 생크부(32)가 접합된 상태는 제2a도 및 제2b도에 도시한 바와 같다. 이 접합상태에서는 절삭날부(31)의 피협지부(31a)의 측부가 생크부(32)의 협지부(33a)(33b)의 안쪽단부면과 당접하므로써 발생하는 마찰력에 의해 절삭날부(31)가 생크부(32)에 고정된다. 본 실시예에 있어서의 절삭날부(31)의 생크부(32)의 끼워 맞춤에 의한 접합의 모양은, 제3a도 및 제3b도를 참조해서 다음과 같이 설명된다. 절삭날부(31)와 생크부(32)의 끼워 맞춤전의 상태에 있어서는 제3a도에 도시한 바와 같이, 피협지부(31a)의 좌우측부끼리 이루는 각도 θ₁은, 협지부(33a)(33b)가 대향하는 안족단부면끼리 이루는 각도 θ₂보다도 약간 크다. 절삭날부(31)를 생크부(32)에 압입해가면, 피협지부(31a)의 좌우측부가 테이퍼를 가지게 됨에 따른 쐐기작용에 의해서, 또 협지부(33a)쪽에는 슬릿(34)이 형성되어 있으므로 각도 θ₂가 서서히 확대된다. θ₁〉θ₂의 관계에 있는 동안은 피협지부(31a)와 협지부(33b)는, 협지부(33a)의 안쪽단부면의 상단부에서만 접촉하고 있다. θ₂가 θ₁에 일치한 시점에서, 제3b도에 도시한 바와 같이 피협지부(31a)의 양쪽부와 협지부(33a)의 안쪽단부면과의 접촉면적이 최대가 된다. 이 상태에서 압입이 정지되고, 협지부(33a)의 탄성변형에 의한 탄성력에 의해서 피협지부(31a)와의 당접면에 압압력이 발생하고, 당접면간의 마찰력에 의해서 절삭날부(31)가 생크부(32)에 접합 고정되게 된다.

냉각제공급구멍(35)로부터는 절삭날부(31)의 날끝에 직접 냉각제가 공급된다. 또 절삭날부(21)의 날끝에는 절삭부스러기 분단처리용 팁브레이커(36)가 형성되어 있다.

생크부(32)의 다른예로서, 제4도에 도시한 바와 같이 협지부(33a)쪽 뿐만아니라 협지부(33b)쪽에도 슬릿(34)을 형성해도 된다. 이 경우에는 절삭날부(31)가 생크부(32)에 압입되는 동시에 협지부(33a)(33b)의 양쪽이 확대되어 그 탄성력에 의해서 피협지부(31a)가 끼워져 압압된다.

드릴에 요구되는 특성은, 절삭날부의 내마모성 및 내응착성과 생크부의 인성을 대표하는 내절손성으로 대별된다. 본발명에 있어서, 절삭날부의 재질로서 초경합금 또는 질화규소소결체를 사용하므로서, 내열성과 내마모성이 향상된다. 그에 의해 고속절삭이 가능해지고 종래의 고속도강(하이스)을 사용한 경우에 비해서 내마모성 및 내응착성이 우수하다.

또 생크부의 재질로서 강철을 사용하기 때문에 인성이 뛰어나고 내절손성이 좋다. 또 재료비용도 줄일 수 있다.

또, 본발명에 있어서는 절삭날부와 생크부를 분리가능하게 기계적으로 접합한 구조를 가지기 때문에 비교적 손상이 많고 수명이 짧은 절삭날부를 용이하게 착탈가능하므로 다쓰고 버릴수 있다.

또한, 내마모성 및 내응착성의 향상에 착안하여 본 발명자들은 티탄(Ti)을 주성분으로한 질소함유서어멧을 날끝부분에 적용하는 것이 필수하고 착상하였다. 그래서 여러 가지 서어멧의 조성에 대하여 실험을 행하여, 많은 유효한 지견을 얻었다. 또, 한편 인성 및 강도가 요구되는 드릴의 생크부에 합금강을 적용하는 것이 바람직하다는 지견도 얻었다. 본원발명은 이들 지견에 의거해서 이루어진 것으로서, 드릴의 절삭날부에 대해서 내마모성, 내응착성이 뛰어난 서어멧을 적용하고 또 생크부에 대해서는 인성이 뛰어난 합금강을 적용하여, 이들 양자를 분리 가능하게 기계적으로 접합한 구조를 가진 드릴을 제공하는 것이다. 이하 본발명에 따른 소결경질합금제 드릴에 있어서의 조성, 입자직경등의 한정이유에 대해서 설명한다.

드릴에 있어서의 대표적인 손상부위를 제9도에 도시한다. (3)은 드릴내주부의 응착마모가 발생하는 부위(레이크면)을 표시한다. 피삭제와 드릴재질의 응착에 의한 레이크면의 마모가 진행되면 절삭부스러기가 부착하여 드릴의 수명이 다한다. (4)는 드릴외주날의 마모부위(마아진), (5)는 날끝의 티핑발생부위(앞여유면)를 표시한다. 본 발명에서는 내마모성 및 내응착성을 향상하기 위하여 경질분산상의 조성 및 입자직경이 한정되어 있다.

경질분산상에 함유되는 금속원자군중 티탄의 양은 몰분율로 0.5∼0.95의 범위로 한정된다. 0.5미만에서는 내마모성 및 내응착성이 저하한다. 또, 0.95를 넘으면, 서어멧 자체의 소결성이 열화한다.

이와 같은 높은 티탄의 함유에 의해, 철과의 친화성이 낮아지기 때문에, 철을 함유하는 피가공물의 마무리면이 양호해진다.

경질분산상에 함유되는 비금속원자군중 질소의 비율이 몰분율로 0.1∼0.7의 범위로 한정된다. 0.1미만에서는 질소가 서어멧 소결시에 있어서 경질분산상의 입자성장을 억제하는 효과를 볼 수 없게 된다. 또, 0.7을 넘으면 서어멧자체의 소결성이 열화된다.

경질분산상은 0.2∼0.6㎛의 입자직경을 가진 미립자군과, 1∼3㎛의 입자직경을 가진 조입자군의 혼합체로 이루어진다. 미립자군의 조입자군에 대한 체적비는 0.3∼3의 범위로 한정된다. 이 체적비율이 0.3미만에서는 서어멧자체의 인성이 열화되고, 드릴의 날끝부분에 티핑이 발생한다. 또 이 체적비율이 3.0을 넘으면 드릴의 날끝에 열균열이 발생한다.

결합금속상의 양은 5∼30중량%의 범위로 한정된다. 5중량%미만에서는 서어멧 자체의 인성이 부족하여 드릴의 날끝에 티핑이 발생한다. 또 30중량%를 넘으면, 내마모성이 부족하여 날끝의 여유면이나 마아진부에 큰 마모가 발생한다.

또 드릴의 생크부에 합금강이 사용된다. 합금강은 그 탄성변형역이 넓으므로, 다소의 충격에 대해서도 뛰어난 인성을 나타내 절손하기 어렵게 된다. 강철에는 대별해서 탄소강, 합금강, 고합금강이 있으나, 본 발명에서는 내마모성과 가공성의 양쪽을 고려하여 합금강(예를 들면 니켈 크롬 몰리브덴강이나 크롬몰리브덴강, 공구강등)을 사용하도록 하였다. 차입식의 1개날 드로우어웨이식 드릴의 경우에는 특히 탄력성도 고려할 필요가 있으므로 스프링강등도 사용된다. 또 생크부에 일반적으로 용이하게 제조 가능한 합금강을 사용하고 날끝부분에만 복잡한 제조공정을 요하는 소결경질합금을 사용하므로 제조비용을 삭감하는 것이 가능하게 되어 가격면에도 유리하다.

이하 본발명의 제1실시예에 대해서 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 있어서의 드로우어웨이식 드릴은 절삭날부에 표면피복초경합금을 사용하고, 생크부에 강철을 사용해서 양자를 제1도에 도시한 방식으로 분리가능하게 기계적으로 경합하므로써 형성된다.

본실시예에 있어서의 절삭날부를 구성하는 표면피복초경합금은, 경질상 및 결합상의 조성이 소결후에 있어서 제1표에 표시되는 수치가 되도록 각종 분말을 조합하므로써 제작된다. 생크부를 구성하는 강철은 제1표에 표시되는 재질의 것이 사용되고 있다. 제1표에 표시된 본실시예에 있어서의 본 발명품 및 비교품은, 절삭날부와 생크부가 모두 제1도에 도시한 방식으로 접합된 것이다. 또한 본발명품 A∼D중 시료 D는 일단 본발명의 범위내에 들어가 **를 붙인 결합상의 용량%가 바람직한 값보다도 상당한 하회하는 경우의 예이다. 또 비교품 E는 절삭날부가 초경합금이기는 하나, 표면피복되어 있지 않은 점이 본 발명품으로부터 벗어나 있다. 비교품 F는 생크부의 재질로서 본 발명의 범위를 벗어나는 K30그레이드 초경합금을 사용한 것이다. 각각 본발명의 범위로부터 벗어나는 숫자에는 *가 붙어 있다.

[표 1]

드릴의 성능평가테스트는, 직경 8mm의 드릴을 사용해서 이하에 표시되는 조건으로 행해졌다.

피삭재 : S50C(H_S=230)

절삭속도 : 100m/분, 습식(수용성절삭유)

이송 : 0.15mm/rev

깊이 : 35mm

판정기준 : 수명까지 가공후 그 날끝상황등을 관찰한다.

수명 : 통상, 외주앞 여유면의 마모량이 0.2mm이상이 되었을 때로 한다.

상기 드릴성능평가 테스트의 결과는 제2표에 표시된다. 이 결과로부터 본발명품 A∼C에 대해서는 양호한 결과가 얻어지고 있다. 본 발명품 D에 대해서 날끝빠짐이 발생한 것은 제1표에 **를 붙여서 표시한 바와 같이, 절삭날부의 초경합금의 결합상이 바람직한 값이 5∼30용량%보다도 하회하는데 기안하고 있다. 또한 참고로서 종래의 일반적인 4종류의 드릴에 대해서도 마찬가지 실험을 행하였는데(제2표 하단), 이 결과로부터도 본발명품 A∼C가 우수하다는 것을 알수 있다.

[표 2]

이하 본발명의 제2실시예에 대해서 설명한다.

본발명의 제2실시예에 있어서의 드로우어웨이식 드릴은 절삭날부에 질화규소소결체를 사용하고, 생크부에 강철을 사용해서 양자를 제1도에 도시한 방식으로 분리 가능하게 기계적으로 절합하므로써 형성된다.

본실시예에 있어서의 절삭날부를 구성하는 질화규소소결체는 조성이 소결후에 있어서 제3표에 표시되는 수치가 되도록 각종 분말을 조합하므로써 제작된다. 생크부를 구성하는 강철 제3표에 표시되는 재질의 것이 사용되고 있다. 제3표에 표시된 본실시예에 있어서의 본 발명품 및 비교품은, 절삭날부와 생크부가 모두 제1도에 도시한 방식으로 접합된 것이다. 또한 본발명품 A∼C중 시료 C는 일단 본발명의 범위내에 들어오나 **를 붙인 β-Si₃N₄의 중량%가 바람직한 값보다도 상당히 하회하는 경우의 예이다. 또 비교품 D는 절삭날부가 질화규소소결체이기는 하나, *를 붙인 생크부의 재질이 강철이 아니라 P30그레이드 초경인 점이 본발명품으로부터 벗어나 있다.

[표 3]

주1) 출발시조정이란, 조합시 분말의 배율비율을 말한다.

주2) *는 본발명의 범위밖, **는 본발명의 바람직한 범위로부터 벗어나 있음을 표시한다.

드릴의 성능평가테스트는, 직경 8mm의 드릴을 사용해서 이하에 표시되는 조건으로 행해졌다.

피삭재 : S50C(H_B=230)

절삭속도 : 100m/분, 습식(수용성절삭유)

이송 : 0.10mm(rev)

깊이 : 15mm

판정기준 : 수명까지 가공후 그 날끝상황등을 관찰한다.

수명 : 통상, 외주앞 여유면의 마모량이 0.2mm이상이 되었을 때로 한다.

상기 드릴성능평가 테스트의 결과는 제4표에 표시된다. 이 결과로부터 본 발명품 A 및 B에 대해서는 양호한 결과가 얻어지고 있다. 본 발명품 C에 대해서, A,B에 비해 동일마모량에 대한 가공구멍수가 적은 것은 제3표에서 **를 붙여 표시한 바와 같이 절삭날부인 질화규소 소결체의 β-Si₃N₄의 중량%가 바람직한 값인 85%이상이라는 조건을 만족하지 않는데 기인하고 있다. 또한 참고로서 날끝이 코우팅초경 또는 코우팅하이스로 이루어진 종래의 드릴에 대해서도 마찬가지의 실험을 행하였는데(제4표 하단), 이 결과로부터도 본발명품 A∼C가 우수하다는 것을 알수 있다.

[표 4]

주) E : 날끝이 코우팅초경, F : 날끝이 코우팅하이스

다음에 본 발명의 제3실시예에 대해서 설명한다.

본 실시예는 절삭날부와 생크부가 각각 상기 제1실시예 및 제2실시예에 있어서의 시료 A와 동일한 재질인 본발명품의 드로우어웨이식 드릴에 대해서 3종류의 접합방식, 즉 제1도에 도시한 셀프그립식(시료 G), 제5a∼제5c도에 도시한 2개날 비스고정드릴(시료H) 및 제6도에 도시한 1개날비스고정드릴(시료I)과, 본 발명의 범위로부터 벗어난 날끝초경의 납땜접합드릴(시료J)에 대해서, 그 절삭특성을 비교한 것이다. 그 절삭조건을 하기와 같다.

피삭재 : S50C(H_B=220)

절삭속도V : 500m/분, 150m/분(수용성절삭유)

이송 : 0.2mm(rev)

깊이 : 40mm

가공구멍직경 : 20mm

본 실시에에 있어서의 특성평가 결과는 제5표에 표시한다. 또한 정정성으로 대표되는 절삭특성은 제5표에 표시한 절삭저항에 의해 드릴에 작용하는 절삭밸런스의 수평분력 및 드러스트가 전부 작을수록, 또 속도에 대해서 의존성이 작을수록 양호한 절삭특성을 나타낸다고 할 수 있다.

본 실시예의 결과로부터 본 발명을 적용하는 드로우어웨이식 드릴의 접합방식으로서의 시료C의 셀프그립식이 다른 방식에 비해서 가장 양호한 절삭특성을 나타낸다는 것을 알 수 있다.

[표 5]

주) 본발명품의 시료 G,H,I의 절삭날부, 생크부의 재질은 제1표 및 제3표의 시료A와 동일한 것을 사용하고 있다.

다음에 본 발명의 제4실시예에 대해서 설명한다.

본 실시예에 있어서의 소결경질합금제 드릴은, 절삭날부에 서어멧합금을 사용하고, 생크부에 합금강을 사용해서, 양자를 분리가능하게 기계적으로 접합하므로써 형성된다. 절삭날부를 구성하는 서어멧합금은 경질분산상의 조성, 결합상의 조성 및 경질분산상의 입도존재비가 소결후에 있어서 제6표에 표시되는 수치가 되도록 각종 분말을 조합하므로써 제작되었다. 생크부를 구성하는 합금강은, 제6표에 표시되는 재질의 것이 사용된다.

또한 제7도는 드릴의 절삭날부를 구성하는 서어멧합금에 있어서, 경질분산상의 입도분포를 표시한다. A는 미립자의 존재도수분포를 표시하고, B는 조입자의 존재도수분포를 표시한다. 미립자군의 조입자군에 대한 체적비는 A/B로서 제6표에 표시되어 있다.

이하 본 실시예에 표시한 본 발명에 및 비교품은 제6도에 도시한 접합방식에 의해서 얻은 직경 16mm의 소결경질합금제 드릴을 사용한 것이다.

제6표에는 본 실시예의 소결경질합금제 드릴 및 비교하기 위해 제작된 드릴인 경질합금의 조성 및 입도 분포등이 표시되어 있다. 제6표에서, 비교품 F는 *로 표시된 바와 같이 절삭날부의 경질분산상의 비금속 원자비 및 입도존재비가 본 발명의 범위로부터 벗어나도록 제작된 것이다. 또, 비교품 G는 절삭날부의 결합금속상의 양이 본 발명의 범위로부터 벗어나도록 제작된 것이다. 비교품 H는 생크로부터 본 발명의 범위를 벗어나는 K30 그레이드 초경합금을 사용한 것이다.

각각 본발명의 범위로부터 벗어나는 숫자에는 *가 붙어 있다.

드릴의 성능평가 테스트는 이하에 표시되는 조건으로 행해졌다.

테스트 조건

피삭재 : S50C(H_B=230)

절삭속도 : 120m/분, 습식(수용성절삭유)

이용속도 : 0.15mm(rev)

깊이 : 35mm

판정기준 : 수명까지 가공후, 그 날끝상황등을 관찰한다.

수명 : 통상, 외주앞여유면의 마모량이 0.2mm이상이 되었을때로 한다.

상기 드릴성능평가테스트의 결과는 제7표에 표시된다. 제7표를 참조해서, 먼저 본발명품 A 및 B와 비교품 F의 비교에 있어서 비교품 F는 절삭날부를 구성하는 서어멧의 인성이 열화되어 날끝부분에 빠짐이 발생하였다.

다음에, 본발명품 A 및 B와 비교품 G의 비교에 있어서, 비교품 G는 내부레이크면 응착마모깊이가 깊어서 내응착성이 떨어지는 것을 알수 있었다.

또, 본발명품 A 및 B와 비교품 H의 비교에 있어서, 비교품 H는 생크강도가 떨어져 생크부가 절손되었다.

또, 본 발명품 C,D,E도 종합적 관점에서 보면, 본발명품 A,B와 거의 마찬가지로 양호한 성능을 나타냈다.

이들 본발명품 및 비교품에 덧붙여서, 참고로 현재 사용되고 있는 코우팅하우스 혹은 코우팅초경드릴도 아울러 본 성능시험이 행해졌다. 이들 드릴과 본발명품 A,B,C,D,E의 드릴과의 비교에 있어서, 본발명품 드릴의 성능이 우수하다는 것은 명백하다.

또한 상기 실시예의 본발명품 및 비교품의 접합방식은 모두 제6도의 방식에 의한 것이나, 제5a도∼제5c도에 도시한 방식으로도 동일한 경향의 결과를 얻을 수 있다는 것이 실험적으로 확인되고 있다.

[표 7]

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 절삭날부의 재질로서 표면 피복초경합금, 또는 질화규소소결체를, 생크부의 재질로서 강철을 사용하므로써, 혹은 절삭날부에 내마모성, 내응착성 혹은 내열균열성(내티핑성)이 뛰어난 특성의 조성을 가진 서어멧합금을 사용하고, 생크부에 인성이 풍부하고 또한 비교적 낮은 비용의 합금강을 사용하므로써, 절삭날부의 티핑이나 생크부의 돌발적인 절손등이 발생하는 일이 없는 높은 신뢰성, 긴수명 및 높은 품질을 가진 드로우어웨이식 드릴을 낮은 비용으로 제공할 수 있다.

또, 절삭날부와 생크부를 분리 가능하게 기계적으로 접합하고 있으므로, 양자의 장착탈이 용이하며, 비교적 손상이 많고 수명이 짧은 절삭날부를 용이하게 착탈가능하므로 다쓰고 버릴수 있다. 따라서 절삭날부를 재연삭에 의해서 계속 사용할 수 없게 되고, 절삭날부와 생크부를 분리 불가능하게 일체화한 종래의 드릴에 비해서 더욱 저비용화를 도모할 수 있다. 또 절삭날부가 재연삭을 필요로 하지 않으므로, 날이 드는 정도나 공구수명의 불균일이 감소할 뿐만 아니라 드릴의 전체길이를 일정하게 유지할 수 있으므로 드릴길이의 계측도 불필요하다. 또 절삭날부의 모재를 사출성형으로 고정밀도로 조형 가능하기 때문에 팁브레이커등의 형성도 용이해져 가공비용이 더욱 저감된다.

Claims (5)

1. 피삭물을 절삭하기 위한 절삭날부와, 절삭기계의 소정위치에 장착하기 위한 생크부를 구비하고, 절삭날부가 상기 생크부와 분리가능하게 기계적으로 접합된 드로우어웨이식드릴로서, 상기 절삭날부는 표면피복초경합금으로 이루어지고 상기 생크부는 강철로 구성된 것을 특징으로 하는 드로우어웨이식 드릴.
2. 제1항에 있어서 상기 절삭날부의 초경합금표면 피복재로서, Al₂O₃및 주기율표 IVa,Va,VIa족 금속의 탄화물,질화물, 봉화물, 탄질화물, 탄산화물, 탄산질화물, 붕질화물중에서 선택된 1종류 혹은 그 이상의 재료를 1층 혹은 2층이상 피복하고, 상기 절삭날부의 모재인 초경합금으로서, WC와, 주기율표 IVa,Va,VIa족 금속의 탄화물, 질화물, 탄질화물중 1종류 혹은 그 이상으로 이루어진 B1형 고용체로 이루어진 경질상과, 5∼30용량%의 Co를 주체로 하는 철족금속으로 이루어진 결합상으로 구성된 것을 특징으로 하는 드로우어웨이식 드릴.
3. 피삭물을 절삭하기 위한 절삭날부와 절삭기계의 소정위치에 장착하기 위한 생크부를 구비하고, 절삭날부가 상기 생크부와 분리 가능하게 기계적으로 접합된 드로우어웨이식드릴로서, 상기 절삭날부는 질화규소 소결체로 이루어지고, 상기 생크부는 강철로 구성된 것을 특징으로 하는 드로우어웨이식 드릴.
4. 제3항에 있어서 상기 질화규소소결체는 β-Si₃N₄혹은 β'-사이일론(Si₀∼_ZAI_ZO_ZN_B-Z: Z=0∼ 4.2)의 결합상의 소결체중 85중량%이상을 차지하는 것임을 특징으로 하는 드로우어웨이식 드릴.
5. 피삭물을 절삭하기 위한 절삭날부와 절삭기계의 소정위치에 장착하기 위한 생크부를 구비한 소결경질합금제 드릴로서, 상기 절삭날부는 티탄과, 티탄을 제외한 주기율표 제IVa,Va, 및 VIa족 금속의 1종류이상의 탄화물, 질화물 및 복탄질화물의 어느하나를 주성분으로 하는 제1경질분산상과, 니켈과 코발트를 주성분으로 하는 제1결합금속상으로 이루어진 서어멧으로 구성되고, 상기 제1경질분산상의 조성이(TiaMb)(CcNd) 단, M은 Ti를 제외한 주기율표 제IVa,Va 및 VIa족 금속의 1종류 이상이며, a,b,c,d는 몰분율을 표시하고, a+b=1, c+d=1, 0.5

   

   a

   

   0.95, 0.1

   

   d

   

   0.71로 표시되고, 상기 제1경질분산상은 그 평균입자직경이 0.2㎛이상 0.6㎛이하인 미립자군과, 그 평균입자직경이 1㎛이상 3㎛이하인 조입자군을 적어도 구비하고, 상기 미립자군의 상기 조입자군에 대한 체적비가 0.3이상 3이하이며, 상기 제1결합 금속상은 상기 서어멧중에 차지하는 비율이 5중량%이상 30중량%이하이며, 상기 생크부는 합금강으로 구성되고, 또한 상기 절삭날부와 분리가능하게 기계적으로 접합된 것을 특징으로 하는 드로우어웨이식드릴.

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