난삭 주철의 가공 방법(METHOD FOR PROCESSING DIFFICULT-TO-CUT CAST IRON)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2012-0081211
(43) 공개일자 2012년07월18일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
B23C 3/00 (2006.01) B23C 5/10 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2012-7012208
(22) 출원일자(국제) 2010년10월28일
심사청구일자 2012년05월11일
(85) 번역문제출일자 2012년05월11일
(86) 국제출원번호 PCT/JP2010/069172
(87) 국제공개번호 WO 2011/052682
국제공개일자 2011년05월05일
(30) 우선권주장
JP-P-2009-251869 2009년11월02일 일본(JP)
(71) 출원인
스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤
일본 효고껭 이따미시 고야끼따 1쪼메 1방 1고
(72) 발명자
오카무라 가츠미
일본 효고켄 이타미시 고야키타 1-1-1 스미또모
덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 나이
구키노 사토루
일본 효고켄 이타미시 고야키타 1-1-1 스미또모
덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 나이
후카야 도모히로
일본 효고켄 이타미시 고야키타 1-1-1 스미또모
덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 나이
(74) 대리인
송승필, 강승옥
전체 청구항 수 : 총 4 항
(54) 발명의 명칭 난삭 주철의 가공 방법
(57) 요 약
난삭 주철로 이루어진 피가공물(20)의 예비 구멍(21) 내부에, 선단부에 절삭팁(11)이 부착된 절삭 공구(10)가
삽입되어, 예비 구멍(21)의 벽면이 절삭 가공된다. 이 때, 절삭 공구(10)는 축(α) 주위로 자전하고, 축(β)
주위로 공전함으로써, 피가공물(20)은 공구(10)에 의해 컨투어링 가공된다. 그리고, 절삭팁(11)은 CBN 함유율
이 85 체적% 이상인 소결체로 이루어지고, 또한 절삭팁(11)의 열전도율은 100 W/(m?K) 이상이다.
대 표 도 - 도1
공개특허 10-2012-0081211
- 1 -
특허청구의 범위
청구항 1
난삭 주철로 이루어진 피가공물(20)을 준비하는 공정과,
절삭팁(11)을 갖는 절삭 공구(10)를 이용하여 상기 피가공물(20)을 절삭 가공하는 공정
을 포함하고,
상기 피가공물(20)을 절삭 가공하는 공정에서는, 상기 절삭 공구(10)가 자전하면서 공전함으로써 상기 절삭팁
(11)이 상기 피가공물(20)에 대하여 단속적으로 접촉하며,
상기 절삭팁(11)은 CBN 함유율이 85 체적% 이상인 소결체로 이루어지고,
상기 절삭팁(11)의 열전도율은 100 W/(m?K) 이상인 것인 난삭 주철의 가공 방법.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 피가공물(20)을 절삭 가공하는 공정에서는, 상기 절삭팁(11)과 상기 피가공물(20)이 접
촉해 있는 시간인 접촉 시간을 X, 상기 절삭팁(11)이 상기 피가공물(20)과 떨어진 상태에서 공전하는 시간인
공전 시간을 Y로 한 경우, X는 0.2 μsec 이상 2 μsec 이하, X/Y는 0.06 이상 0.16 이하인 것인 난삭 주철의
가공 방법.
청구항 3
제1항에 있어서, 상기 절삭팁(11)의 열전도율은 120 W/(m?K) 이상이고,
상기 피가공물(20)을 절삭 가공하는 공정에서의 절삭 속도는 1000 m/min 이상인 것인 난삭 주철의 가공 방법.
청구항 4
제1항에 있어서, 상기 절삭팁(11)을 구성하는 CBN 입자의 평균 입경은 3 ㎛ 이상인 것인 난삭 주철의 가공 방
법.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 난삭(難削) 주철의 가공 방법에 관한 것으로서, 보다 특정적으로는, CBN(Cubic Boron Nitride; 입[0001]
방정 질화붕소)을 함유하는 절삭팁(cutting tip)을 이용한 난삭 주철의 절삭 가공에 있어서, 절삭팁의 장수명
화와 절삭 속도의 향상을 양립시키는 것을 가능하게 하는 난삭 주철의 가공 방법에 관한 것이다.
배 경 기 술
FC재를 제외한 주철, 즉 난삭 주철인 FCD재, FCV재, CGI재, ADI재 등의 절삭 가공에 있어서는, 초경 코팅팁을[0002]
이용한 저속 가공[절삭 속도(V)가 200 m/min 이하]이 채용되는 것이 일반적이다. 또한, 절삭 속도를 향상시키
는 것을 목적으로 하여 CBN을 함유하는 소결체(CBN 소결체)로 이루어진 절삭팁이 난삭 주철의 절삭 가공에 채
용되는 경우가 있다. 그러나, CBN 소결체로 이루어진 절삭팁을 이용한 경우라도, 절삭 속도를 400 m/min 이상
으로 높이면, 절삭팁에 급속한 마모의 진전이나 결손이 발생하기 때문에, 더한 고속 가공은 곤란하다고 하는
문제가 있었다.
또한, FC재(원심 주조 주철을 제외함)의 절삭 가공에 있어서는, CBN 함유율이 85 체적% 이상인 소위 고함유율[0003]
계의 CBN 소결체로 이루어진 절삭팁을 이용함으로써, 절삭 속도(V)가 1000 m/min 이상인 고속 연속 가공이 일
부에서 실용화되고 있다. 그러나, 난삭 주철의 절삭 가공에 있어서는, 절삭 가공 시에 절삭팁의 날끝 온도가
상승하기 쉽고, 철과의 반응성이 높은 CBN 함유율이 높은 고함유율계의 CBN 소결체로 이루어진 절삭팁을 채용
하면, 절삭팁의 마모가 현저하게 빨리 진행된다. 그 때문에, 난삭 주철의 절삭 가공에는, 고함유율계의 CBN
소결체로 이루어진 절삭팁의 채용이 어렵다고 하는 문제가 있다. 그리고, 이러한 문제를 회피하기 위해서, 난
공개특허 10-2012-0081211
- 2 -
삭 주철의 절삭 가공에는 TiC(탄화티탄), Al2O3(알루미나), Si3N4(질화규소), SiAlON(사이알론) 등의 세라믹스
소결체나, 이들 세라믹스 분말과 CBN 입자를 혼합하여 초고압 소결한 CBN 소결체(소위 저함유율 CBN 소결체)
로 이루어진 절삭팁이 채용되지만, 전술한 바와 같이, 절삭 속도는 400 m/min 이하로 억제되고 있는 것이 현
상이다.
한편, 절삭팁을 갖는 절삭 공구를 이용하여 피가공물을 절삭 가공할 때, 절삭 공구가 자전하면서 공전함으로[0004]
써, 절삭팁이 피가공물에 대하여 단속적으로 접촉하는 컨투어링 가공이 알려져 있다[예컨대 일본 특허 공개
평성 제11-347803호 공보(특허문헌 1) 및 일본 특허 공개 평성 제8-39321호 공보(특허문헌 2) 참조].
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평성 제11-347803호 공보 [0005]
(특허문헌 0002) 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 평성 제8-39321호 공보
발명의 내용
해결하려는 과제
그러나, 상기 특허문헌에 기재된 컨투어링 가공 방법을 채용하는 것만으로는, 가공 정밀도 등의 향상은 달성[0006]
할 수 있지만, 난삭 주철의 절삭 가공에 있어서의 최근의 고능률 가공이나 절삭팁의 장수명화의 요구에 대응
하는 것은 곤란하다.
그래서, 본 발명의 목적은 난삭 주철의 절삭 가공에 있어서, 절삭팁의 장수명화와 가공 능률의 향상을 양립시[0007]
킬 수 있는 난삭 주철의 가공 방법을 제공하는 것이다.
과제의 해결 수단
본 발명에 따른 난삭 주철의 가공 방법은, 난삭 주철로 이루어진 피가공물을 준비하는 공정과, 절삭팁을 갖는[0008]
절삭 공구를 이용하여 피가공물을 절삭 가공하는 공정을 포함한다. 피가공물을 절삭 가공하는 공정에서는, 절
삭 공구가 자전하면서 공전함으로써 절삭팁이 피가공물에 대하여 단속적으로 접촉한다. 상기 절삭팁은 CBN 함
유율이 85 체적% 이상인 소결체로 이루어진다. 그리고, 절삭팁의 열전도율은 100 W/(m?K) 이상이다.
본 발명자들은 난삭 주철의 절삭 가공에 있어서, 절삭팁의 장수명화와 가공 능률의 향상을 양립시키는 방책에[0009]
대해서 상세하게 검토하였다. 그리고, 절삭 속도(V)를 100 m/min 이하의 저속으로 설정한 경우, 난삭 주철의
절삭 가공에서도 절삭팁의 마모 속도가 대폭 작아진다고 하는 지견에 기초하여, 열전도율이 높은 CBN 소결체
로 이루어진 절삭팁의 채용과, 절삭 공구가 자전하면서 공전함으로써 절삭팁이 피가공물에 대하여 단속적으로
접촉하는 컨투어링 가공을 조합함으로써, 절삭팁의 마모 속도를 현저히 저감시킬 수 있는 것을 발견하여 본
발명에 상도하였다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 난삭 주철의 가공 방법에 있어서는, 절삭 공구가 자전하면서 공전함으로써 절[0010]
삭팁이 피가공물에 대하여 단속적으로 접촉하는 컨투어링 가공이 채용된다. 그 때문에, 절삭팁은 피가공물에
대하여 접촉하는 상태와, 접촉하지 않고 공전하는 상태를 반복하게 된다. 그 결과, 피가공물과의 접촉 시에
가열된 절삭팁은 공전 시에 냉각되기 때문에, 가공 시의 절삭팁의 온도 상승이 억제된다. 또한, 본 발명의 난
삭 주철의 가공 방법에서는, 절삭팁의 열전도율이 100 W/(m?K) 이상의 높은 값으로 설정되기 때문에, 절삭팁
으로부터의 방열이 효율적으로 진행되고, 가공 시의 절삭팁의 온도 상승이 한층 더 억제된다. 그 결과, 절삭
팁의 온도가 한도를 초과하여 상승하기 전에 냉각되고, 높은 절삭 속도를 채용한 경우라도, CBN 소결체로 이
루어진 절삭팁에 있어서 철과의 반응에 의해 발생하는 현저한 마모의 진행이 회피된다.
한편, 본 발명의 난삭 주철의 가공 방법에서는, 전술한 바와 같이 컨투어링 가공이 채용되기 때문에, 단속 절[0011]
삭에 의해 절삭팁에는 충격이 반복하여 작용한다. 이것에 대하여, CBN 함유율이 85 체적% 이상인 소결체로 이
루어진 절삭팁이 채용되기 때문에, 절삭팁의 강도가 향상되어 결손 등의 손상 발생이 유효하게 억제된다.
이상과 같이, 본 발명의 난삭 주철의 가공 방법에 따르면, 절삭팁의 장수명화와 가공 능률의 향상을 양립시킬[0012]
공개특허 10-2012-0081211
- 3 -
수 있게 된다.
또한, 상기 본 발명의 난삭 주철의 가공 방법에 있어서, 절삭팁을 구성하는 소결체의 CBN 함유율을 85 체적%[0013]
미만으로 하면, 전술한 충격의 반복에 대하여 재료 강도가 불충분해져서 결손 등의 손상이 발생할 우려가 있
다. 그 때문에, 본 발명에서는 CBN 함유율을 85 체적% 이상으로 하였다. 또한, 상기 본 발명의 난삭 주철의
가공 방법에 있어서, 절삭팁의 열전도율을 100 W/(m?K) 미만으로 하면, 절삭 시에 발생한 절삭열의 방열 작용
이 작아진다. 그 결과, 열 이력의 온도 폭이 커지고, 이것에 기인하여 날끝에 열균열이 발생하여 결손에 이를
때까지의 수명이 짧아질 우려가 있다. 그 때문에, 본 발명에서는, 절삭팁의 열전도율을 100 W/(m?K) 이상으로
하였다.
상기 난삭 주철의 가공 방법에 있어서 바람직하게는, 피가공물을 절삭 가공하는 공정에서는, 절삭팁과 피가공[0014]
물이 접촉해 있는 시간인 접촉 시간을 X, 절삭팁이 피가공물과 떨어진 상태에서 공전하는 시간인 공전 시간을
Y로 한 경우, X는 0.2 μsec(마이크로초) 이상 2 μsec 이하, X/Y는 0.06 이상 0.16 이하이다.
절삭팁의 날끝과 피가공물의 접촉 시에는, 절삭열이 축적되어 날끝 온도가 상승하는 한편, 공전 시에는 날끝[0015]
이 냉각되어 그 온도가 저하된다. 여기서, 전술한 바와 같이, 절삭 속도(V)를 100 m/min 이하의 저속으로 설
정한 경우, 난삭 주철의 절삭 가공에서 절삭팁의 마모 속도가 대폭 작아지지만, 예컨대 절삭 속도(V)를 20
m/min 이하의 극히 저속으로까지 떨어뜨리면 마모가 증대한다. 이 지견에 기초하여, 마모 속도가 극소가 되는
날끝 온도가 존재한다는 가설로부터, 여러 가지 실험을 실시한 결과, 고능률의 가공을 실현하면서 최적의 날
끝 온도를 유지할 수 있는 최적의 절삭팁과 피가공물의 접촉 시간 및 공전 시간을 발견하였다. 구체적으로는,
본 발명자들에 의한 검토 결과, X를 0.2 μsec 이상 2 μsec 이하로 하고, X/Y를 0.06 이상 0.16 이하로 함으
로써, 절삭팁의 마모 속도를 현저히 저감시키면서 고능률 가공을 실현할 수 있는 것이 밝혀졌다.
여기서, 본원에 있어서 「접촉 시간」이란, 절삭 공구가 1회 자전하는 동안에 절삭팁이 피가공물에 접촉해 있[0016]
는 시간을 의미한다. 또한, 「공전 시간」이란, 절삭 공구가 1회 자전하는 동안에 절삭팁과 피가공물이 떨어
져 있는 시간(접촉하지 않는 시간)을 의미한다.
상기 난삭 주철의 가공 방법에 있어서 바람직하게는, 절삭팁의 열전도율은 120 W/(m?K) 이상이고, 피가공물을[0017]
절삭 가공하는 공정에서의 절삭 속도는 1000 m/min 이상이다.
절삭팁의 열전도율을 120 W/(m?K) 이상으로 함으로써, 1000 m/min 이상의 절삭 속도를 채용한 경우라도, 절삭[0018]
팁의 마모를 충분히 억제할 수 있게 된다.
상기 난삭 주철의 가공 방법에 있어서 바람직하게는, 절삭팁을 구성하는 CBN 입자의 평균 입경은 3 ㎛ 이상이[0019]
다. CBN 입자의 평균 입경을 3 ㎛ 이상으로 함으로써, 절삭팁의 열전도율을 용이하게 향상시킬 수 있다.
발명의 효과
이상의 설명으로부터 밝혀진 바와 같이, 본 발명의 난삭 주철의 가공 방법에 따르면, 난삭 주철의 절삭 가공[0020]
에 있어서, 절삭팁의 장수명화와 절삭 속도의 향상을 양립시킬 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 가공 방법을 설명하기 위한 개략도이다.[0021]
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 난삭 주철로 이루어진 피가공물에 대하여 구멍 가공을 실시하는 경우를 예를 들어, 도면에 기초하여 본[0022]
발명의 일 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 구멍 가공에서는, 우선 난삭 주철로 이루어진 피가공물이 준
비된다. 구체적으로는, 예컨대 도 1에 도시하는 바와 같이, FCD재, FCV재, CGI재, ADI재 등의 난삭 주철로 이
루어지고, 원통형의 예비 구멍(21)이 형성된 피가공물(20)이 준비된다. 그리고, 선단부에 절삭팁(11)이 부착
된 절삭 공구(10)가 그 예비 구멍(21)의 내부에 삽입되어 예비 구멍(21)의 벽면이 절삭 가공된다.
이 때, 도 1을 참조하여, 절삭 공구(10)는 축(α) 주위로, 즉 화살표 A를 따라 자전하고, 예비 구멍(21)의 중[0023]
심축과 일치하는 축(β) 주위로, 즉 화살표 B를 따라 공전한다. 이에 따라, 절삭팁(11)은 예비 구멍(21)의 벽
면에 단속적으로 접촉하여 그 벽면을 절삭 가공한다. 즉, 피가공물(20)은 공구(10)에 의해 컨투어링
가공된다.
여기서, 본 실시형태에 있어서, 절삭팁(11)은 CBN 함유율이 85 체적% 이상인 소결체로 이루어진다. 또한, 절[0024]
공개특허 10-2012-0081211
- 4 -
삭팁(11)의 열전도율은 100 W/(m?K) 이상이다.
본 실시형태의 구멍 가공에서는, 절삭 공구(10)가 자전하면서 공전함으로써, 절삭팁(11)이 피가공물(20)에 형[0025]
성된 예비 구멍(21)의 벽면에 대하여 단속적으로 접촉하는 컨투어링 가공이 실시된다. 그 때문에, 절삭팁(1
1)은 피가공물(20)에 대하여 접촉 상태와 공전 상태를 반복한다. 그 결과, 피가공물(20)과의 접촉 시에 가열
된 절삭팁(11)은 공전 시에 냉각되기 때문에, 가공 시의 절삭팁(11)의 온도 상승이 억제된다. 또한, 본 실시
형태의 구멍 가공에서는, 절삭팁(11)의 열전도율이 100 W/(m?K) 이상이기 때문에, 절삭팁(11)으로부터의 방열
이 효율적으로 진행되고, 가공 시의 절삭팁(11)의 온도 상승이 한층 더 억제된다. 그 결과, 절삭팁(11)의 온
도가 한도를 초과하여 상승하기 전에 냉각되고, 높은 절삭 속도를 채용한 경우라도, CBN 소결체로 이루어진
절삭팁(11)에 있어서 철과의 반응에 의해 발생하는 현저한 마모의 진행이 회피된다.
한편, 본 실시형태의 구멍 가공에서는, 컨투어링 가공이 채용되기 때문에, 단속 절삭에 의해 절삭팁(11)에는[0026]
충격이 반복하여 작용하지만, CBN 함유율이 85 체적% 이상인 소결체로 이루어진 절삭팁(11)이 채용됨으로써,
절삭팁(11)의 강도가 향상되고, 결손 등의 손상 발생이 유효하게 억제된다. 이와 같이, 본 실시형태의 구멍
가공에서는, 절삭팁의 장수명화와 가공 능률 향상의 양립이 달성된다.
또한, 본 실시형태의 구멍 가공에서는, 절삭팁(11)과 피가공물(20)의 접촉 시간을 X, 공전 시간을 Y로 한 경[0027]
우, X는 0.2 μsec 이상 2 μsec 이하, X/Y는 0.06 이상 0.16 이하로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 절삭
팁(11)의 마모 속도를 현저히 저감시키면서 고능률 가공을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 구멍 가공에서는, 절삭팁(11)의 열전도율은 120 W/(m?K) 이상이고, 절삭 속도는 1000[0028]
m/min 이상인 것이 바람직하다. 절삭팁(11)의 열전도율을 120 W/(m?K) 이상으로 함으로써, 1000 m/min 이상의
절삭 속도를 채용한 경우라도, 절삭팁(11)의 마모가 충분히 억제되어 가공의 고능률화가 달성된다.
또한, 본 실시형태의 구멍 가공에 있어서는, 절삭팁(11)을 구성하는 CBN 입자의 평균 입경은 3 ㎛ 이상인 것[0029]
이 바람직하다. 이에 따라, 절삭팁(11)의 열전도율을 용이하게 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 절삭팁(11)의 열전도율의 향상은, 예컨대 절삭팁(11)을 구성하는 CBN 입자의 입경을[0030]
크게 함으로써 달성할 수 있는 것 외에, 절삭팁(11)의 조성을 조정함으로써 달성할 수 있다. 구체적으로는,
절삭팁(11)에 있어서 결합상(結合相)보다도 열전도율이 높은 CBN 입자의 함유율을 높이는 것이 유효하고, CBN
입자의 함유율을 85 체적% 이상으로 함으로써, CBN 입자들 간의 접촉률이 높아져서 열전도율이 향상된다. 보
다 열전도율을 향상시키기 위해서는, CBN 입자의 함유율은 90 체적% 이상인 것이 바람직하다. 또한, CBN 입자
의 입경을 크게 함으로써 용이하게 열전도율을 향상시킬 수 있지만, CBN의 입경을 과도하게 크게 하면 절삭팁
(11)의 강도가 저하된다. 그 때문에, CBN의 입경은 20 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 절삭팁(11)의 열전도
율의 향상은, 강도와 열전도율을 동시에 향상시킬 수 있는 CBN 입자의 고함유율화에 의해 달성하는 것이 바람
직하다.
실시예[0031]
(실시예 1)[0032]
이하, 실시예 1에 대해서 설명한다. CBN 소결체로 이루어진 절삭팁을 이용하여, 난삭 주철인 FCD450으로 이루[0033]
어진 피가공물에 대하여 컨투어링 내경 가공 및 연속 내경 가공을 실시함으로써, 절삭팁의 마모량에 미치는
가공 방법, 절삭팁의 CBN 함유율 및 절삭팁의 열전도율의 영향을 조사하는 실험을 하였다. 표 1에 컨투어링
내경 가공의 가공 조건, 표 2에 연속 내경 가공의 가공 조건을 나타낸다. 또한, 절삭팁의 CBN 함유율 및 열전
도율, 그리고 절삭 가공에 의해 피가공물로부터 제거된 칩의 체적이 50 ㎤가 된 시점에서의 절삭팁의 여유면
마모량을 표 3에 나타낸다. 또한, 절삭팁은 모델번호 CNGA120408을 채용하였다. 또한, 실시예 A?C 및 비교예
A의 CBN 소결체를 구성하는 결합재는 WC, Co 화합물 및 Al 화합물을 적어도 함유한다. 한편, 비교예 B의 CBN
소결체의 결합재는 Ti 화합물 및 Al 화합물을 적어도 함유한다.
표 1
[0034]
공개특허 10-2012-0081211
- 5 -
표 2
[0035]
표 3
[0036]
표 3을 참조하여, 동일한 절삭팁을 채용한 본 발명의 실시예 B와 본 발명의 범위 밖인 비교예 A를 비교하면,[0037]
가공 능률이 같음에도 불구하고, 실시예 B의 여유면 마모량은 비교예 A의 여유면 마모량에 비하여 대폭 적다.
이것은, 컨투어링 가공을 채용한 실시예 B에서는, 피가공물에 대한 절삭팁의 날끝의 접촉 시간이 수 마이크로
초 이하로 짧고, 날끝의 온도가 한도를 초과하여 상승하기 전에 공전에 의해 냉각되기 때문에, 날끝이 연속적
으로 접촉하는 비교예 A에 비하여 마모가 억제된 것으로 추정된다. 이 결과로부터, CBN 소결체로 이루어진 절
삭팁을 이용한 난삭 주철의 절삭 가공에 컨투어링 가공을 채용함으로써, 절삭팁의 마모 속도를 대폭 저감시킬
수 있는 것이 확인된다.
또한, 모두 컨투어링 가공을 채용한 실시예 A?C와 비교예 B를 비교하면, 비교예 B의 여유면 마모가 심하다.[0038]
이것은, 비교예 B의 열전도율이 100 W/(m?K) 미만이기 때문에, 날끝 온도가 상승하기 쉬운 것에 덧붙여, CBN
함유율이 85 체적% 미만임으로써 재료 강도가 낮아 기계적인 마모가 지배적으로 발달한 것에 기인하는 것으로
생각된다. 이것으로부터, CBN 소결체로 이루어진 절삭팁을 이용한 난삭 주철의 절삭 가공에 컨투어링 가공을
채용하는 것을 전제로 하여, 절삭팁의 CBN 함유율을 85 체적% 이상으로 하고, 열전도율을 100 W/(m?K) 이상으
로 함으로써, 절삭팁의 마모를 충분히 억제할 수 있는 것이 확인된다.
또한, 실시예 A?C에 주목하면, 절삭팁의 CBN 함유율이 높고, 열전도율이 높은 순으로 여유면 마모량도 적어진[0039]
다. 이것은, 열전도율이 높을수록 방열 작용이 크기 때문에 날끝 온도의 상승이 억제되고, 또한, CBN 함유율
이 높을수록 재료 강도가 높기 때문에 기계적인 마모가 억제되기 때문이라고 추정된다.
(실시예 2)[0040]
다음에, 실시예 2에 대해서 설명한다. CBN 소결체로 이루어진 절삭팁을 이용하여, 난삭 주철인 FC250으로 이[0041]
루어진 피가공물에 대하여 컨투어링 내경 가공을 실시함으로써, 절삭팁의 마모량 및 열균열의 발생에 미치는
CBN의 평균 입경 및 절삭팁의 열전도율, 그리고 절삭팁과 피가공물의 접촉 시간 및 공전 시간의 영향을 조사
하는 실험을 하였다. 절삭 조건 등을 표 4에, 절삭팁을 구성하는 CBN의 평균 입경 및 절삭팁의 열전도율, 그
리고 절삭 가공에 의해 피가공물로부터 제거된 칩의 체적이 50 ㎤가 된 시점에서의 절삭팁의 여유면 마모량
및 열균열의 개수를 표 5에 나타낸다. 또한, 날끝의 접촉 시간(X) 및 공전 시간(Y)은, 사용하는 커터 직경을
조정함으로써 변경하였다. 또한, 실시예 D?G의 CBN 소결체를 구성하는 결합재는, WC(탄화텅스텐), Co(코발트)
화합물, Al(알루미늄) 화합물을 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 물질을 함유한다.
공개특허 10-2012-0081211
- 6 -
표 4
[0042]
표 5
[0043]
표 4 및 표 5를 참조하면, 접촉 시간(X)이 0.2 μsec 이상 2 μsec 이하이고, 또한 공전 시간(Y)에 대한 접촉[0044]
시간(X)의 비인 X/Y가 0.06 이상 0.16 이하인 실시예 E의 여유면 마모량이 본 실험에어서 가장 적었다. 한편,
접촉 시간(X)이 0.2 μsec 이상 2 μsec 이하이고 X/Y가 0.06 이상 0.16 이하의 범위 밖에 있는 실시예 D의
여유면 마모량은 상기 실시예 E 다음으로 적었다. 또한, 접촉 시간(X)이 0.2 μsec 이상 2 μsec 이하의 범위
밖이고, 또한 X/Y가 0.06 이상 0.16 이하의 범위 밖에 있는 실시예 F 및 G는 상기 실시예 D 및 E보다 여유면
공개특허 10-2012-0081211
- 7 -
마모량이 많았다. 이 결과로부터, 접촉 시간(X)을 0.2 μsec 이상 2 μsec 이하로 하고, 또한 X/Y를 0.06 이
상 0.16 이하로 함으로써, 절삭팁과 피가공물의 접촉 시간 및 공전 시간이 최적화되고, 절삭팁의 마모 속도를
현저히 저감시키면서 고능률 가공을 실현할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, CBN 입자의 평균 입경이 0.7 ㎛인 비교예 C는 동일한 가공 조건에서 CBN 입자의 평균 입경이 3 ㎛ 이상[0045]
인 실시예 F에 비하여 여유면 마모량은 같은 정도이지만, 날끝에 열균열이 발생하였다. 이것은, CBN 입자가
실시예 F의 절삭팁에 비하여 미립인 비교예 C의 절삭팁은, 열전도율이 낮아 절삭 시에 발생한 절삭열의 방열
작용이 실시예 F보다 작고, 열 이력의 온도 폭이 커졌기 때문에, 날끝에 열균열이 발생한 것으로 생각된다.
이 결과로부터, 절삭팁을 구성하는 CBN 입자의 평균 입경을 3 ㎛ 이상으로 함으로써, 절삭팁의 열전도율을 향
상시켜 날끝에 있어서의 열균열의 발생을 억제할 수 있는 것이 확인된다.
이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서, 제한적인 것은 아니라고 생각된다. 본 발명의 범[0046]
위는 상기한 설명이 아니라 특허청구범위에서 정해지며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든
변경이 포함되는 것이 의도된다.
산업상 이용가능성
본 발명의 난삭 주철의 가공 방법은 절삭팁의 장수명화와 절삭 속도 향상의 양립이 요구되는 난삭 주철의 가[0047]
공에, 특히 유리하게 적용될 수 있다.
부호의 설명
10 : 절삭 공구[0048]
11 : 절삭팁
20 : 피가공물
21 : 예비 구멍
도면
도면1
공개특허 10-2012-0081211
- 8 -