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KR101505679B1 - 피복된 초경합금 절삭 공구 인서트 - Google Patents

피복된 초경합금 절삭 공구 인서트 Download PDF

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KR101505679B1
KR101505679B1 KR1020080050668A KR20080050668A KR101505679B1 KR 101505679 B1 KR101505679 B1 KR 101505679B1 KR 1020080050668 A KR1020080050668 A KR 1020080050668A KR 20080050668 A KR20080050668 A KR 20080050668A KR 101505679 B1 KR101505679 B1 KR 101505679B1
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cutting depth
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수산네 노리렌
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산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

본 발명은 금속 절삭 작업을 반다듬질 또는 다듬질하기 위한 PVD 피복된 초경합금 절삭 공구 인서트에 관한 것이다. 초경합금 절삭 공구 인서트는 기재와 내마모성 피복을 포함한다. 상기 기재는 WC 이외에도 Cr/Co 중량비가 0.08 ~ 0.12 인 5.5 ~ 8.5 wt% Co 및 Cr 을 포함한다. 상기 내마모성 피복은 균질한 AlxTi1-xN 층 (x = 0.6 ~ 0.67) 을 포함한다. 이 층의 두께는 1 ~ 3.8 ㎛ 이다.

Description

피복된 초경합금 절삭 공구 인서트 {COATED CEMENTED CARBIDE CUTTING TOOL INSERT}
본 발명은 피복된 초경합금 절삭 공구 인서트에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 금속 절삭 작업을 반다듬질 (semifinishing) 또는 다듬질 (finishing) 하기 위한 PVD 피복된 초경합금 절삭 공구 인서트에 관한 것이다.
고성능 절삭 공구는 높은 내마모성, 높은 인성 및 양호한 내소성변형성을 가져야 한다. 이러한 특성은 많은 열이 발생할 때 높은 절삭 속도 및/또는 높은 이송량으로 절삭 작업이 수행될 때 특히 유효하다.
금속 기계가공에 적용되는 초경합금 등급 (grades) 은 일반적으로 WC, γ-상 (일반적으로 TiC, NbC, TaC 및 WC 의 고용체), 및 바인더상 (일반적으로 Co 및/또는 Ni) 을 포함한다. 초기 분말 혼합물에 V, Cr, Ti, Ta 및 이들의 조합물 등의 입자 성장 억제제를 포함시킴으로써 1㎛ 미만의 미세 입자 크기를 갖는 WC-Co 초경합금이 생성된다. 통상적인 억제제 첨가물로서는 0.5 ~ 5 wt% 의 바인더상이다.
본 발명의 목적은, 특히 금속 재료의 반다듬질 또는 다듬질 작업에 유용하도록 인성 및 절삭날 보호성 (edge security) 을 손상하지 않고서 내마모성을 개선시킨 피복된 초경합금을 인서트에 제공하는 것이다.
이러한 목적은 PVD 피복이 형성된 미세 입자 크기의 WC+Co-기재로 구성되는 초경합금 인서트를 제공함으로써 해결된다.
본 발명에 따라서, 금속의 기계가공을 반다듬질 또는 다듬질하기 위한 피복된 초경합금으로 성형된 인서트로서, 초경합금 기재, 내마모성 피복 및 상이한 인서트 외형을 포함하는 초경합금 인서트를 제공한다. 상기 기재는 WC 이외에도 Cr/Co 중량비가 0.08 ~ 0.12, 바람직하게는 0.09 ~ 0.11 인 5.5 ~ 8.5, 바람직하게는 6 ~ 8 wt% Co 및 Cr 을 포함한다. 또한, 상기 기재는 Me/Co = (at% Ti + at% Ta)/ at% Co 의 비가 0.014-(CW-Cr)*0.008 이하 및 0.0005 초과, 바람직하게는 0.0007 초과하는 Ti 와 Ta 를 포함하고, 여기서 CW-Cr = (마그네틱% Co + 1.13 * wt% Cr)/wt% Co 은 0.75 ~ 0.95, 바람직하게는 0.78 ~ 0.93 이고, 마그네틱% Co 는 자성을 띤 Co 의 중량백분율이고 wt% Co 는 초경합금에서 Co 의 중량백분율이다. CW-Cr 은 Co 바인더상에서 W 함량의 함수이다. 약 1 의 CW-Cr 은 바인더상에서 W 함량이 낮다는 것이고, 0.75 ~ 0.8 의 CW-Cr 은 바인더상에서 W 함량이 높다는 것이다.
보자력은 20 kA/m 초과, 바람직하게는 23 ~ 29 kA/m 이다.
또한 소결체는 에타-상, MX 또는 M7X3, M3X2 등의 추가상(들)으로 된 소량의 석출물을 포함할 수 있고, 여기서 M = (Ti+Ta+Co+Cr+W) 및 X = C 또는 N 은 나쁜 영향없이 최대 5.0 vol% 의 부피 분율을 가질 수 있다.
내마모성 피복은 균질한 AlxTi1 - xN 층 (x = 0.6 ~ 0.67, 바람직하게는 x = 0.62) 을 포함한다. 이 층의 두께는 1 ㎛ 초과, 바람직하게는 1.8 ㎛ 초과 및 3.8 ㎛ 미만, 바람직하게는 3.0 ㎛ 미만이다. 조성 및 두께 둘 다는 절삭날의 중심에서 노즈 반경의 0.2 ㎜ 아래에서 인서트의 플랭크면에서 측정된다.
본 발명은 또한 밀링시 반다듬질 또는 다듬질 작업을 위한 초경합금 절삭 공구 인서트의 제조 방법에 관한 것으로,
- 텅스텐 카바이드, 코발트, TiC, TaC, (Ti,W)C, (Ta,W)C 또는 (Ti,Ta,W)C 로서 추가되는 Ti 와 Ta, 및 1 종 이상의 Cr3C2, Cr23C6 및 Cr7C3 로 된 초미세 분말을 습식 밀링하여 슬러리를 얻는 단계,
- 상기 슬러리를 건조하여 분말을 얻는 단계,
- 상기 분말을 가압하여 인서트를 형성하는 단계,
- 상기 인서트를 진공 소결하는 단계,
- 가능하다면, 소결 온도 동안 또는 소결의 최종 단계에서 등압 가스압 단계를 실시하는 단계, 및
- 가능하다면, 인서트를 소망하는 형상으로 연삭하는 단계를 사용하여, 상기 한 조성을 갖는 초경합금 기재를 제공하는 단계와,
수용체내에서 질소의 분압을 유지하면서 활성 증발원 또는 증발율을 적절하게 선택하여 아크 증발 기법으로 내마모성 피복을 증착시키는 단계를 포함하고,
상기 내마모성 피복은 균질한 AlxTi1 - xN 층 (x = 0.6 ~ 0.67, 바람직하게는 x = 0.62) 을 포함한다. 상기 층의 두께는 1 ㎛ 초과, 바람직하게는 1.8 ㎛ 초과 및 3.8 ㎛ 미만, 바람직하게는 3.0 ㎛ 미만이고, 상기 조성 및 두께는 절삭날의 중심에서 노즈 반경의 0.2 ㎜ 아래에서 인서트의 플랭크면에서 측정된다.
본 발명의 제 1 실시형태는 30 ~ 65 HRC 경도를 가진 가공물을 밀링할 시 다이 및 몰드의 반다듬질 및 다듬질 작업을 위한 전술한 인서트의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제 2 실시형태는
- 선삭시 20 ~ 180 m/min 의 절삭 속도, 0.05 ~ 0.3 ㎜/rev 의 이송량 및 0.2 ~ 0.6 ㎜ 의 절삭 깊이, 및
- 밀링시 15 ~ 180 m/min 의 절삭 속도, 0.05 ~ 0.2 ㎜/tooth 의 1 날당 이송량 (tooth feed) 및 0.25 ~ 7 ㎜ 의 축방향 절삭 깊이에서,
Inconel 718, Inconel 625, Waspaloy, Udimet 720 등의 내열성 초합금 (HRSA) 을 기계가공하기 위한 전술한 인서트의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제 3 실시형태는
- 선삭시 70 ~ 200 m/min 의 절삭 속도, 0.1 ~ 0.4 ㎜/rev 의 이송량 및 0.3 ~ 2.5 ㎜ 의 절삭 깊이, 및
- 밀링시 60 ~ 200 m/min 의 절삭 속도, 0.05 ~ 0.2 ㎜/tooth 의 1 날당 이송량 및 0.5 ~ 2.5 ㎜ 의 축방향 절삭 깊이에서,
AISI/SAE 304, San-Mac 316L, SAF2205, SAF2507 등의 스테인리스 강을 기계가공하기 위한 전술한 인서트의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제 4 실시형태는, 70 ~ 120 m/min 의 절삭 속도, 0.1 ~ 0.35 ㎜/tooth 의 이송량 및 1 ~ 3 ㎜ 의 절삭 깊이에서 공구강을 밀링하기 위한 전술한 인서트의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제 5 실시형태는, 40 ~ 60 m/min 의 절삭 속도, 0.03 ~ 0.05 ㎜/rev 의 이송량 및 0.2 ~ 0.5 ㎜ 의 절삭 깊이에서 경화강을 선삭하기 위한 전술한 인서트의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제 6 실시형태는, 50 ~ 100 m/min 의 절삭 속도, 0.1 ~ 0.3 ㎜/tooth 의 이송량 및 0.5 ~ 1.5 ㎜ 의 절삭 깊이에서 경질 주강을 밀링하기 위한 전술한 인서트의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제 7 실시형태는
- 선삭시 200 ~ 400 m/min 의 절삭 속도, 0.1 ~ 0.5 ㎜/rev 의 이송량 및 0.5 ~ 4 ㎜ 의 절삭 깊이, 및
- 밀링시 150 ~ 350 m/min 의 절삭 속도, 0.05 ~ 0.3 ㎜/tooth 의 1 날당 이송량 및 0.05 ~ 2.5 ㎜ 의 축방향 절삭 깊이에서,
주철을 기계가공하기 위한 전술한 인서트의 용도에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초경합경 인서트에 의해, 인성 및 절삭날 보호성을 손상하지 않고서 내마모성을 향상시킬 수 있다.
실시예 1
텅스텐 카바이드 분말, 7 wt% 의 매우 미세한 입자의 코발트 분말, H.C.Starck 미세입자의 Cr3C2-분말로서 첨가되는 0.7 wt% Cr, 및 TiC 와 TaC 로서 첨가되는 0.014 wt% Ti 와 0.010 wt% Ta 가 통상적인 가압제와 함께 습식 분쇄되었다. 분쇄 및 분무 건조 후에, 이 분말은 인서트용 블랭크를 성형하도록 가압되어 1410℃에서 소결되었다. 소결된 재료는 약 0.8 ~ 0.9 ㎛ 의 WC 입자 크기에 대응하는 27 kA/m 의 보자력을 가졌다. 기재 데이타는 아래의 표에 요약되어 있다.
w% Ti w% Ta Me/Co w% Co w% Cr w% Cr/w% Co CW-Cr 0.014-(CW-Cr)*0.008
기재
데이타		 0.014 0.010 0.0029 7.00 0.70 0.10 0.85 0.0062
이렇게 하여 얻은 초경합금 인서트를 연삭하여 다듬질된 형상을 얻었다.
연삭된 그대로의 인서트를 습식 세정하였다. N2 가스 분위기에서 Ti0.33Al0.67 합금으로 이루어진 타겟 재료를 사용하여 캐소딕 아크 증발시킴으로써 균질한 (Ti, Al)N 층이 증착되었다. 이 층의 두께는 2.5 ㎛ 이었고 또한 이 층은 EDS-분석으로 측정했을 때 조성 Al0 .62Ti0 .38N 을 가진 균질한 층으로 이루어졌다.
실시예 2
실시예 1 의 인서트를 시험하여 의도한 적용 분야를 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다. 내마모성 시험을 하였다.
시험에서 가공물의 경도면에서 상위 범위를 나타내었다.
시험 유형
다이 및 몰드 적용, 커터 본체가 직교 밀링 위치에 있는 직선 형상의 몰드
기계 Deckel Maho, DMU60T
가공물 강 DIN 1.2320, HRC 62
절삭 속도 (Vc (m/min)) 70
인서트 기준 PPH1600CL1
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.36
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 0.25/0.3
유효 φ 3.40 ㎜ = 일정
냉각 건식
공구 수명 판단 기준 최대 플랭크 마모 0.15 ㎜
결과: 공구 수명
본 발명 (실시예 1) 100 min (플랭크 마모 = 0.12 ㎜)
상업용 기준 선두 공구 45 min (플랭크 마모 = 0.15 ㎜)
가공물의 이 경도 범위에서 최적화된 상업용 기준과 비교하여 현저히 개선되었다. 이는 본 발명의 공구의 우수한 내마모성을 확실하게 보여주었다. 상업용 공구는 요구되는 공구 수명을 충족하지 못하는 반면, 본 발명의 공구는 더 나은 절삭날 무결성과 함께 우수한 공구 수명을 가졌다.
실시예 3
실시예 1 의 인서트를 시험하여 의도한 적용 분야를 위해 상업적으로 구입가능한 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다. 이는 상기 재료를 템퍼링하기 전에 다이 및 몰드 적용시 인성이 요구되는 시험이다. 기계가공 상황은 매우 전형적인 적용과 같다. 가공물의 경도면에서 다이 및 몰드 적용시 적용 분야의 하단부를 나타내었다.
시험 유형
커터 본체가 몰드의 바닥면에 직교하도록 배향시킨 상태에서 공동을 반다듬질함.
가공물 강 DIN 1.2343, 32 HRC
절삭 속도 (Vc (m/min)) 196
인서트 기준 RDHW12T3MOENF6-91
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 1
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 1/35
냉각 건식
공구 수명 판단 기준 절삭 시간
결과:
본 발명 (실시예 1) 135 min
상업용 기준 120 min
이 적용시 완전히 반다듬질 기계가공을 위해 설계된 상업용 기준과 비교하여 개선되었으며 본원의 공구가 우수한 거동을 나타내었다.
실시예 4
실시예 1 의 인서트를 시험하여 내열성 초합금 (HRSA) 의 밀링 다듬질을 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 AXA VSC50
가공물 INCONEL 718
절삭 속도 (Vc (m/min)) 20
밀링 커터 기준 RT10032005QWC32050R
인서트 기준 RT100304R11
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.1
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 2/20
냉각제 에멀젼 6%
공구 수명 판단 기준 절삭 시간 22 min
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.04 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.4 ㎜
시험 2
기계 DMG DMU60T
가공물 UNS R 31537 (Co=28%; Cr=6%)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 20
밀링 커터 직경 RT1002003QWC20030R
인서트 기준 RT100304R11
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.1
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 7/10
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.05 ㎜ (절삭 시간 11 min)
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.35 ㎜ (절삭 시간 11 min)
실시예 5
실시예 1 의 인서트를 시험하여 스테인리스 강의 밀링 다듬질을 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 CU HURCO VMX80
가공물 304L
절삭 속도 (Vc (m/min)) 200
밀링 커터 기준 RT1002504CMC3040R
인서트 기준 RT10T3C5ER81
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.1
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 2/12
냉각 건식
공구 수명 판단 기준 절삭 시간 12 min
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.04 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.1 ㎜
시험 2
기계 DMG DMU60T
가공물 304L
절삭 속도 (Vc (m/min)) 150
밀링 커터 기준 RT1002003QWC20030R
인서트 기준 RT100304R11
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.07
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 2/15
냉각 건식
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.05 ㎜ (절삭 시간 12 min)
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.8 ㎜ (절삭 시간 4 min)
실시예 6
실시예 1 의 인서트를 시험하여 주철의 밀링 다듬질을 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 LINEA
가공물 DIN 0.6030
절삭 속도 (Vc (m/min)) 250
밀링 커터 기준 NN85-12/125-24-AL40-063
인서트 기준 SNHF1204FN-EN11ET
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.05
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 0.07/175
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구 = 공구 수명 30% 증가
시험 2
기계 HERMLE U 1130
가공물 DIN 0.7040
절삭 속도 (Vc (m/min)) 300
밀링 절삭기 직경 φ160
인서트 기준 TPKN1603PDSR2C
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.1
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 0.05/100
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.1 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.3 ㎜
실시예 7
실시예 1 의 인서트를 시험하여 경질 주강의 밀링 다듬질을 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 AXA VSC 50
가공물 카바이드를 가진 오스테나이트계 강
C = 1.15 (경도 55 HRc)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 80
밀링 커터 직경 φ130
인서트 기준 SPEN120408
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.2
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 1.5/25
냉각 건식
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
공구 수명 20% 향상
시험 2
기계 DMG DMU60T
가공물 강 DIN 1.2739 (60 HRc)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 65
밀링 커터 기준 RT1003205QWC32050R
인서트 기준 RT10T3C5R81
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.1
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 1/10
냉각 건식
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.2 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.35 ㎜
실시예 8
실시예 1 의 인서트를 시험하여 공구 강을 밀링 반다듬질 및 경미한 조면화를 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 Line C3N 2 FR
가공물 강 DIN 1.3401
절삭 속도 (Vc (m/min)) 80
밀링 커터 직경 φ130
인서트 기준 SPEN120408
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.3
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 2/10
냉각 건식
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
공구 수명 30% 향상
시험 2
기계 AXA VSC50
가공물 강 1.2340
절삭 속도 (Vc (m/min)) 100
밀링 커터 기준 RT1003205QWC32050R
인서트 기준 RT10T3C5R81
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.15
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 2/25
냉각 건식
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.1 ㎜ (9 부분 기계가공됨)
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.4 ㎜ (1 부분 기계가공됨)
실시예 9
실시예 1 의 인서트를 시험하여 HRSA 를 밀링 반다듬질 및 경미한 조면화를 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 Milling Center
가공물 2.4375
절삭 속도 (Vc (m/min)) 100
밀링 커터 기준 PPH16/02-QW16-032
인서트 기준 PPH1600CL1
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.1
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 0.25/0.25
냉각제 에멀젼
공구 수명 판단 기준 5 부분
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.06 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.3 ㎜
시험 2
기계 CU Correa
가공물 STELLITE 21
절삭 속도 (Vc (m/min)) 180
밀링 커터 기준 PPH32/02-QC32-186
인서트 기준 PPH3200CL1
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.16
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 1/1.6
냉각제 사용함
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
절삭 속도 50% 증가
실시예 10
실시예 1 의 인서트를 시험하여 스테인리스 강을 밀링 반다듬질 및 경미한 조면화를 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 CU HURCO VMX80
가공물 304L
절삭 속도 (Vc (m/min)) 120
밀링 커터 기준 RT1002504CMC3040R
인서트 기준 RT10T3C5ER81
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.15
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 2/10
냉각 건식
공구 수명 판단 기준 절삭 시간 5 min
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.08 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.12 ㎜
시험 2
기계 PCI Meteor 10
가공물 304L
절삭 속도 (Vc (m/min)) 150
밀링 커터 기준 RT1002003QWC2003OR
인서트 기준 RT100308R31
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.1
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 2/15
냉각제 사용함
공구 수명 판단 기준 최대 플랭크 마모 0.3 ㎜
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본 발명으로 공구 수명 3 배 증가
실시예 11
실시예 1 의 인서트를 시험하여 주철을 밀링 반다듬질 및 경미한 조면화를 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 MAZAK VTC-20C
가공물 DIN 0.7040
절삭 속도 (Vc (m/min)) 177
밀링 커터 기준 PS09/125-08-AL40-063R
인서트 기준 PDMT0905DESR-91
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.28
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 1/50
냉각제 에멀젼
공구 수명 판단 기준
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.1 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.3 ㎜
시험 2
기계 Deckel Maho
가공물 EN-GJS-400-18-LT
절삭 속도 (Vc (m/min)) 200
밀링 커터 직경 φ125
인서트 기준 SEKR1203AFEN41
1 날당 이송량 (fz (㎜/tooth)) 0.25
절삭 깊이 (축방향/반경방향 (㎜)) 1.5/100
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.2 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.37 ㎜
실시예 12
실시예 1 의 인서트를 시험하여 경화강을 선삭 다듬질을 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 SOMAB Unimab 500
가공물 강 M2 (DIN 1.1003) Hv=65
절삭 속도 (Vc (m/min)) 50
인서트 기준 DNMA150604
이송량 (㎜/rev) 0.05
절삭 깊이 (ap(㎜)) 0.25
냉각제 에멀젼
공구 수명 판단 기준 1 부분
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.11 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.21 ㎜
시험 2
기계 SOMAB Unimab 500
가공물 강 M2 (DIN 1.1003) Hv=65
절삭 속도 (Vc (m/min)) 40
인서트 기준 TCGT0902022M
이송량 (㎜/rev) 0.04
절삭 깊이 (ap(㎜)) 0.5
냉각제 에멀젼
공구 수명 판단 기준 최대 플랭크 마모 = 0.1 ㎜
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 공구 수명 = 9 min
상업용 기준 선두 공구의 공구 수명 = 3 min (CERMET)
실시예 13
실시예 1 의 인서트를 시험하여 주철을 선삭 다듬질을 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 FAMAR
가공물 FGL200 (NFA32011)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 300
인서트 기준 CCMT09T30433
이송량 (㎜/rev) 0.16
절삭 깊이 (ap(㎜)) 1 ~ 2
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
공구 수명 50% 증가
시험 2
기계 Mori Seiki
가공물 GL300 (EN-GJL-300)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 300
인서트 기준 CNMA120412
이송량 (㎜/rev) 0.15
절삭 깊이 (ap(㎜)) 0.5
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
공구 수명 30% 증가
실시예 14
실시예 1 의 인서트를 시험하여 경화강을 선삭 반다듬질 및 경미한 조면화를 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 GILDEMEISTER
가공물 강 DIN 1.7228 (55HRC)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 80
인서트 기준 WNMA080408
이송량 (㎜/rev) 0.1
절삭 깊이 (ap(㎜)) 2
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.25 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.5 ㎜
시험 2
기계 Mori Seiki
가공물 강 DIN 1.2739 (60 HRC)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 70
인서트 기준 CNGA120408
이송량 (㎜/rev) 0.08
절삭 깊이 (ap(㎜)) 0.5
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
공구 수명 30% 증가
실시예 15
실시예 1 의 인서트를 시험하여 HRSA 를 선삭 반다듬질을 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 MORANDO 80HP
가공물 강 INCONEL 706
절삭 속도 (Vc (m/min)) 65
인서트 기준 CNMG120412M2
이송량 (㎜/rev) 0.25
절삭 깊이 (ap(㎜)) 0.3
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 공구 수명 = 11 min (기준 선두 공구보다 20% 더 양호)
시험 2
기계 Bermhel TFM125M
가공물 강 INCONEL 718
절삭 속도 (Vc (m/min)) 28
인서트 기준 DCMT11T304-2M
이송량 (㎜/rev) 0.08
절삭 깊이 (ap(㎜)) 0.5
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
공구 수명 35% 증가
실시예 16
실시예 1 의 인서트를 시험하여 스테인리스 강을 선삭 반다듬질 및 경미한 조면화를 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 WEISSER 1485
가공물 강 DIN 1.4718
절삭 속도 (Vc (m/min)) 130
인서트 기준 RNMG120400-11
이송량 (㎜/rev) 0.3
절삭 깊이 (ap(㎜)) 0.5
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본 발명으로 480 부분 기계가공됨 (밸브)
상업용 기준 선두 공구로 150 부분 기계가공됨
시험 2
기계 HERNAUL SOMUA
가공물 강 X1NiCrMoCu22-24-6 (URANUS B66)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 80
인서트 기준 CNMG120412M5
이송량 (㎜/rev) 0.2
절삭 깊이 (ap(㎜)) 4
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본 발명으로 2 부분 기계가공됨
상업용 기준 선두 공구로 1 부분 기계가공됨
시험 3
기계 SOMAB Unimab 500
가공물 강 316LTi (단속적인 절삭)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 70
인서트 기준 CNMG120412M2
이송량 (㎜/rev) 0.2
절삭 깊이 (ap(㎜)) 0.25
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 공구 수명 = 14 min (기준 선두 공구보다 3 배 더 양호함)
실시예 17
실시예 1 의 인서트를 시험하여 주철을 선삭 반다듬질 및 경미한 조면화를 위해 상업적으로 구입가능한 업계 기준 (등급, 피복, 형상) 으로 된 인서트와 비교하였다.
시험 1
기계 Nakamura
가공물 G25 (UNI 5007)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 300
인서트 기준 CNMA160612
이송량 (㎜/rev) 0.5
절삭 깊이 (ap(㎜)) 4
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
공구 수명 20% 증가
시험 2
기계 Diedsheim
가공물 FGS50 (EN-GJS 5007)
절삭 속도 (Vc (m/min)) 150
인서트 기준 CNMG160616-7B
이송량 (㎜/rev) 0.5
절삭 깊이 (ap(㎜)) 3
냉각제 에멀젼
결과: 본 발명 vs 상업용 기준 선두 공구
본원의 플랭크 마모 = 0.2 ㎜
상업용 기준의 플랭크 마모 = 0.45 ㎜

Claims (13)

  1. 반다듬질 또는 다듬질 금속 절삭 작업을 위한 초경합금 절삭 공구 인서트로서, 기재와 내마모성 피복을 포함하고 상이한 형상으로 된 초경합금 절삭 공구 인서트에 있어서,
    - 상기 기재는 WC 이외에도 Cr/Co 중량비가 0.08 ~ 0.12 인 5.5 ~ 8.5 wt% Co 및 Cr 을 포함하고 또한 Me/Co = (at% Ti + at% Ta)/ at% Co 의 비가 0.014-(CW-Cr)*0.008 이하 및 0.0005 초과하고 또한 CW-Cr 이 0.75 ~ 0.95 가 되는 양의 Ti 와 Ta 를 포함하고, 여기서 상기 CW-Cr 은,
    CW-Cr = (마그네틱% Co + 1.13 * wt% Cr)/wt% Co
    로 규정되고, 상기 마그네틱% Co 는 자성을 띤 Co 의 중량백분율이고 상기 wt% Co 는 상기 초경합금에서 Co 의 중량백분율이이며, 보자력은 20 kA/m 초과하고,
    - 상기 내마모성 피복은 균질한 AlxTi1-xN 층 (x = 0.6 ~ 0.67) 을 포함하고, 이 층의 두께는 1 ㎛ 초과 및 3.8 ㎛ 미만이며, 조성 및 두께 둘 다는 절삭날의 중심에서 노즈 반경의 0.2 ㎜ 아래에서 플랭크면에서 측정되는 것을 특징으로 하는 초경합금 절삭 공구 인서트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재는 Cr/Co 중량비가 0.09 ~ 0.11 인 6 ~ 8 wt% Co 및 Cr 과, Me/Co = (at% Ti + at% Ta)/ at% Co 의 비가 0.0007 초과하고 또한 CW-Cr 이 0.78 ~ 0.93 가 되는 양의 Ti 와 Ta 를 포함하고, 보자력은 23 ~ 29 kA/m 인 것을 특징으로 하는 초경합금 절삭 공구 인서트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내마모성 피복의 두께는 1.8 ㎛ 초과 및 3.0 ㎛ 미만이며, x = 0.62 인 것을 특징으로 하는 초경합금 절삭 공구 인서트.
  4. 반다듬질 또는 다듬질 금속 절삭 작업을 위한 초경합금 절삭 공구 인서트의 제조 방법으로서, 기재와 내마모성 피복을 포함하고 상이한 형상으로 된 상기 초경합금 절삭 공구 인서트의 제조 방법에 있어서,
    - 텅스텐 카바이드, 코발트, TiC, TaC, (Ti,W)C, (Ta,W)C 또는 (Ti,Ta,W)C 로서 추가되는 Ti 와 Ta, 및 1 종 이상의 Cr3C2, Cr23C6 및 Cr7C3 로 된 초미세 분말을 습식 분쇄하여 슬러리를 얻는 단계,
    - 상기 슬러리를 건조하여 분말을 얻는 단계,
    - 상기 분말을 가압하여 인서트를 형성하는 단계,
    - 상기 인서트를 진공 소결하는 단계, 및
    - 가능하다면, 소결 온도 동안 또는 소결의 최종 단계에서 등압 가스압 단계를 실시하는 단계,
    - 가능하다면, 상기 인서트를 소망하는 형상으로 연삭하는 단계를 사용하여,
    WC 이외에도 Cr/Co 중량비가 0.08 ~ 0.12 인 5.5 ~ 8.5 wt% Co 및 Cr 을 포함하고 또한 Me/Co = (at% Ti + at% Ta)/ at% Co 의 비가 0.014-(CW-Cr)*0.008 이하 및 0.0005 초과하고 또한 CW-Cr 이 0.75 ~ 0.95 가 되는 양의 Ti 와 Ta 를 포함하고, 여기서 상기 CW-Cr 은,
    CW-Cr = (마그네틱% Co + 1.13 * wt% Cr)/wt% Co
    로 규정되고, 상기 마그네틱% Co 는 자성을 띤 Co 의 중량백분율이고 상기 wt% Co 는 상기 초경합금에서 Co 의 중량백분율이이며, 보자력은 20 kA/m 초과하는, 기재를 제공하는 단계,
    수용체내에서 질소의 분압을 유지하면서 활성 증발원 또는 증발율을 선택하여 아크 증발 기법으로 내마모성 피복을 증착시키는 단계를 포함하며,
    상기 내마모성 피복은 균질한 AlxTi1-xN 층 (x = 0.6 ~ 0.67) 을 포함하며, 상기 층의 두께는 1 ㎛ 초과 및 3.8 ㎛ 미만이고, 상기 조성 및 두께는 절삭날의 중심에서 노즈 반경의 0.2 ㎜ 아래에서 플랭크면에서 측정되는 초경합금 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기재는 Cr/Co 중량비가 0.09 ~ 0.11 인 6 ~ 8 wt% Co 및 Cr 과, Me/Co = (at% Ti + at% Ta)/ at% Co 의 비가 0.0007 초과하고 또한 CW-Cr 이 0.78 ~ 0.93 가 되는 양의 Ti 와 Ta 를 포함하고, 보자력은 23 ~ 29 kA/m 인 것을 특징으로 하는 초경합금 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 내마모성 피복의 두께는 1.8 ㎛ 초과 및 3.0 ㎛ 미만이며, x = 0.62 인 것을 특징으로 하는 초경합금 절삭 공구 인서트의 제조 방법.
  7. 30 ~ 65 HRC 경도를 가진 가공물을 밀링할 시 다이 및 몰드의 반다듬질 및 다듬질 작업을 위해 제 1 항에 따른 인서트를 사용하는 방법.
  8. - 선삭시 20 ~ 180 m/min 의 절삭 속도, 0.05 ~ 0.3 ㎜/rev 의 이송량 및 0.2 ~ 0.6 ㎜ 의 절삭 깊이, 및
    - 밀링시 15 ~ 180 m/min 의 절삭 속도, 0.05 ~ 0.2 ㎜/tooth 의 1 날당 이송량 및 0.25 ~ 7 ㎜ 의 축방향 절삭 깊이에서,
    Inconel 718, Inconel 625, Waspaloy, Udimet 720 등의 내열성 초합금 (HRSA) 을 기계가공하기 위해 제 1 항에 따른 인서트를 사용하는 방법.
  9. - 선삭시 70 ~ 200 m/min 의 절삭 속도, 0.1 ~ 0.4 ㎜/rev 의 이송량 및 0.3 ~ 2.5 ㎜ 의 절삭 깊이, 및
    - 밀링시 60 ~ 200 m/min 의 절삭 속도, 0.05 ~ 0.2 ㎜/tooth 의 1 날당 이송량 및 0.5 ~ 2.5 ㎜ 의 축방향 절삭 깊이에서,
    AISI/SAE 304, San-Mac 316L, SAF2205, SAF2507 등의 스테인리스 강을 기계가공하기 위해 제 1 항에 따른 인서트를 사용하는 방법.
  10. 70 ~ 120 m/min 의 절삭 속도, 0.1 ~ 0.35 ㎜/tooth 의 이송량 및 1 ~ 3 ㎜ 의 절삭 깊이에서 공구강을 밀링하기 위해 제 1 항에 따른 인서트를 사용하는 방법.
  11. 40 ~ 60 m/min 의 절삭 속도, 0.03 ~ 0.05 ㎜/rev 의 이송량 및 0.2 ~ 0.5 ㎜ 의 절삭 깊이에서 경화강을 선삭하기 위해 제 1 항에 따른 인서트를 사용하는 방법.
  12. 50 ~ 100 m/min 의 절삭 속도, 0.1 ~ 0.3 ㎜/tooth 의 이송량 및 0.5 ~ 1.5 ㎜ 의 절삭 깊이에서 경질 주강을 밀링하기 위해 제 1 항에 따른 인서트를 사용하는 방법.
  13. - 선삭시 200 ~ 400 m/min 의 절삭 속도, 0.1 ~ 0.5 ㎜/rev 의 이송량 및 0.5 ~ 4 ㎜ 의 절삭 깊이, 및
    - 밀링시 150 ~ 350 m/min 의 절삭 속도, 0.05 ~ 0.3 ㎜/tooth 의 1 날당 이송량 및 0.05 ~ 2.5 ㎜ 의 축방향 절삭 깊이에서,
    주철을 기계가공하기 위해 제 1 항에 따른 인서트를 사용하는 방법.
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