KR100334430B1 - Tip manufacturing method of grinding wheel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다이아몬드 입자 또는 입방정질화붕소 입자를 포함한 수지소결층의 팁부를 갖는 연삭휠에 관한 것으로, 수지와 발포제를 각기 70∼99중량%, 1∼30중량%의 비율로 혼합시켜 믹싱하는 단계와; 믹싱 완료된 수지와 발포제의 혼합물에 적당량의 다이아몬드 지립 또는 입방정질화붕소 지립을 첨가 믹싱하여 혼합 분말화하는 단계와; 혼합된 분말을 일정량 금형에 충전한 후 팁(Tip)부 단면적을 고려하여 소정의 소결압과 소결온도 분위기 하에서 가압,가열하여 균일 분포된 미세한 기공을 형성하는 소결 단계를 포함한 것을 특징으로 하여, 피연삭물과의 접촉저항 감소, 칩배출 용이, 냉각효과의 증가 및 피연삭물의 열적변형 방지 등을 꾀할 수 있다.The present invention relates to a grinding wheel having a tip portion of a resin sintered layer including diamond particles or cubic boron nitride particles, comprising mixing and mixing a resin and a blowing agent at a ratio of 70 to 99% by weight and 1 to 30% by weight, respectively. ; Adding and mixing an appropriate amount of diamond abrasive grains or cubic boron nitride abrasive grains into a mixture of the mixed resin and the foaming agent to powder-mix; And a sintering step of filling the mold with a predetermined amount of powder, and pressing and heating under a predetermined sintering pressure and sintering temperature atmosphere in consideration of the tip cross-sectional area to form uniformly distributed fine pores. It is possible to reduce contact resistance with the abrasive, facilitate chip discharge, increase the cooling effect, and prevent thermal deformation of the workpiece.

Description

연삭휠의 팁 제조방법{TIP MANUFACTURING METHOD OF GRINDING WHEEL}TIP MANUFACTURING METHOD OF GRINDING WHEEL}

본 발명은 다이아몬드 입자 또는 입방정질화붕소 입자를 포함한 수지소결층의 팁부를 갖는 연삭휠의 팁 제조방법에 관한 것으로, 특히 수지소결층 팁부에 발포제를 첨가하여 균일 분포된 기공을 갖도록 함으로써 피연삭물과의 접촉저항 감소, 칩배출 용이, 냉각효과의 증가 및 피연삭물의 열적변형 방지 등을 꾀할 수 있도록 한 연삭휠의 팁 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a tip of a grinding wheel having a tip portion of a resin sintered layer including diamond particles or cubic boron nitride particles, and more particularly, by adding a blowing agent to the tip of the resin sintered layer to have uniformly distributed pores. The present invention relates to a method for manufacturing a tip of a grinding wheel to reduce contact resistance, facilitate chip discharge, increase cooling effect, and prevent thermal deformation of a workpiece.

경도가 매우 높은 미세한 지립(砥粒, Grit)을 사용하여 지석(砥石, Wheel)을 만들고, 이것을 고속으로 회전시켜 갈아내는 가공방법을 연삭(硏削, Grinding)이라 한다.Grinding is a method of making grinding wheels by using fine grains of very high hardness, and grinding them by rotating them at high speed.

산업발전과 더불어 생산품의 품질 및 생산성을 향상시키기 위한 노력이 높아지고, 고경도의 난삭재, 초합금, 복합재 등 많은 신소재들을 정밀도와 형상을 유지하며 가공하기 위하여 종래의 세라믹 지립(Al2O3, SiC 등)을 다이아몬드 및 CBN(입방정질화붕소) 지립으로 대체한 연삭지석(硏削砥石, Grinding wheel)이 광범위하게 사용되고 있다.With the development of the industry, efforts to improve the quality and productivity of products are increasing, and conventional ceramic abrasives (Al 2 O 3 , SiC) are processed in order to process many new materials such as hard materials, superalloys, and composites with high precision and shape. And grinding wheels, which have replaced diamond and CBN abrasive grains, are widely used.

다이아몬드 및 CBN지립을 사용하여 제작되는 연삭지석(Diamond & CBN Grind ing wheel)은 지립을 지지하여 휠 코어(Core) 표면에 붙잡아 주어 지석형상을 유지하기 위해 결합제(Bond)를 사용하는데, 이 결합재의 종류에 따라 지석 제조공정과 연삭 성능이 크게 달라지게 된다.Diamond & CBN Grinding wheels are made of diamond and CBN abrasives to support the abrasives and hold them on the surface of the wheel core to use a binder to maintain the shape of the stone. Depending on the type, the grinding process and grinding performance will vary greatly.

일반적인 다이아몬드 및 CBN 연삭지석의 제조공정은 ⅰ) 지립과 결합제 분말을 혼합(Mixing)하고, ⅱ) 혼합된 분말을 금형에 충진(Setting)하고(이때 휠 코어와 금형이 결합된 상태로 충진되는 경우도 있음), ⅲ) 금형에 적정 가압 및 가열으로 소결(Sintering)하고, ⅳ) 금형과 팁(Tip)부(소결상태의 지립 + 결합제)의 분리를 하고, ⅴ) 팁부(소결 후 미가공 상태)를 규정치수와 형상으로 가공 후 지립 노출(트루잉(Truning) 및 드레싱(Dressing))시켜 제작되며, 이때 사용되는 결합제의 종류에는 수지(Resin), 금속(Metal), 세라믹(Vitrified) 등이 있는데 지립과 혼합되기 전에 결합제는 별도의 조성과 제조과정을 거쳐 만들어진다.In general, the manufacturing process of diamond and CBN grinding wheels includes: i) Mixing abrasive grains and binder powder, ii) Filling the mixed powder into a mold (when the wheel core and the mold are filled together). Iii) sintering the mold by proper pressure and heating, iii) separating the mold and the tip (sintered abrasive grain + binder), and iii) the tip (unsintered state). Is manufactured by exposing the abrasive grains (Truning and Dressing) after processing them to the specified dimensions and shapes.The types of binders used are Resin, Metal, and Ceramic. Prior to mixing with the abrasive grains, the binder is made through a separate composition and manufacturing process.

연삭작업 방법과 가공물(피삭재)의 종류가 다양함에 따라 각 조건하에서 최적의 연삭작업을 하기 위하여 지립의 선정도 중요하지만 동일 지립의 경우에는 여기에 맞는 적정 결합제의 제조가 가장 필수적이다.As the grinding methods and the types of workpieces (workpieces) vary, the selection of abrasive grains is also important for optimal grinding under each condition, but in the case of the same abrasive grains, the preparation of the appropriate binder is most essential.

이와 같은 일반적인 제조방법으로 제작된 것이 도 2에 도시되어 있다.It is shown in Figure 2 produced by such a general manufacturing method.

도 2는 그라인딩 휠의 몸체가 되는 휠 코어(5)의 팁부를 나타낸 것으로, 이 팁부에는 지립(1), 금속이나 세라믹 등의 필러(2), 필러(2)와 지립(1)을 결합시키는 결합제로서의 수지(Phenol, Polyimide계)(3)를 포함한다.FIG. 2 shows a tip of a wheel core 5 that is a body of a grinding wheel, and the tip has an abrasive grain 1, a filler 2 made of metal or ceramic, a filler 2 and an abrasive grain 1. Resin (Phenol, Polyimide) (3) as a binder.

그런데 종래의 결합제로 사용된 수지(3)의 경우 지립(1)과 필러(2)를 단순히 결합시키는 기능밖에는 없다.However, the resin 3 used as a conventional binder has only a function of simply bonding the abrasive grain 1 and the filler 2.

따라서 연삭작업시 높은 연삭저항, 낮은 연삭비, 가공이 어려운 난삭재의 비효율적 가공, 연삭가공 후 가공물에 미치는 열적 변형률 증가, 올바른 연삭작업 미실행에 따른 로스(Loss)시간 발생의 증가를 피할 수가 없었다.Therefore, it was inevitable that high grinding resistance, low grinding ratio, inefficient machining of difficult machining materials, increased thermal strain on the workpiece after grinding, and increase in loss time due to poor grinding operations were inevitable.

따라서 본 발명은 연삭작업시 가공물과 지석과의 접촉면적 감소, 칩배출 용이, 고속회전에 따른 냉각효과 증가에 따른 연삭저항 감소와 이에 따른 연삭후 발생되는 가공물의 열적변형 및 재질변경 가능성 저하를 꾀할 수 있도록 한 연삭휠의 팁 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to reduce the contact resistance between the workpiece and the grindstone during grinding operation, ease of chip discharge, the reduction of the grinding resistance due to the increase of the cooling effect due to the high-speed rotation and the thermal deformation of the workpiece generated after grinding and the possibility of material change It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a tip of a grinding wheel.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,Specific means of the present invention for achieving the above object,

수지와 발포제를 각기 70∼99중량%, 1∼30중량%의 비율로 혼합시켜 믹싱하는단계와;Mixing the resin and the blowing agent by mixing at a ratio of 70 to 99% by weight and 1 to 30% by weight, respectively;

믹싱 완료된 수지와 발포제의 혼합물에 적당량의 다이아몬드 지립 또는 입방정질화붕소 지립을 첨가 믹싱하여 혼합 분말화하는 단계와;Adding and mixing an appropriate amount of diamond abrasive grains or cubic boron nitride abrasive grains into a mixture of the mixed resin and the foaming agent to powder-mix;

혼합된 분말을 일정량 금형에 충전한 후 팁(Tip)부 단면적을 고려하여 소정의 소결압과 소결온도 분위기 하에서 가압,가열하여 균일 분포된 미세한 기공을 형성하는 소결단계를 포함한 것을 특징으로 한다.After filling the powder with a predetermined amount of the mold, the sintering step of forming a uniformly distributed fine pores by pressing and heating under a predetermined sintering pressure and sintering temperature atmosphere in consideration of the tip section area.

도 1은 본 발명의 실시예에 제작된 연삭휠의 팁부 단면도.1 is a cross-sectional view of the tip of the grinding wheel produced in an embodiment of the present invention.

도 2는 종래 연삭휠의 팁부 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view of the tip of the conventional grinding wheel.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

1 : 지립 2 : 필러1: abrasive grain 2: filler

3 : 수지 4 : 기공3: resin 4: pore

5 : 휠 코어 6 : 팁부5: wheel core 6: tip

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 본 발명에 따른 연삭휠(10)의 팁부 단면이 도시되어 있다.1 is a cross section of the tip of a grinding wheel 10 according to the invention.

도시된 바와 같이 연삭휠(10)은 휠 코어(5), 휠 코어(5)에 결합된 팁부(6)를 구비하고 있고, 이때 팁부는 지립소결층 또는 연삭층이 된다.As shown, the grinding wheel 10 has a wheel core 5, a tip portion 6 coupled to the wheel core 5, wherein the tip portion is an abrasive sintered layer or grinding layer.

상기 팁부(6)에는, 다이아몬드 지립이나 입방정질화붕소(CBN) 지립 또는 초지립에서 어느 하나로 선택된 지립(1)과, 통상의 필러(2)(결합보강재로서 금속, 세라믹 기타 등등이 될 수 있음)가 균일한 크기로 분포되어 있고, 이들 지립(1)과 필러(2)를 결합하는 수지(3) 및 이 수지(3)에 발포제(아조디카본아미드(Azodicarbon amide)계가 발포되어 형성된 균일한 크기로 분포된 기공(4)을 포함한다.The tip portion 6 includes abrasive grains 1 selected from diamond abrasive grains or cubic boron nitride (CBN) abrasive grains or ultra-fine grains, and ordinary fillers 2 (which may be metals, ceramics, etc. as bonding reinforcing materials). Are distributed in a uniform size, and the resin 3 which bonds these abrasive grains 1 and the filler 2 and the uniform size formed by foaming a foaming agent (Azodicarbon amide system) to this resin (3). It includes pores (4) distributed by.

즉, 본 발명의 연삭휠(10)은 팁부(6)에 미세하고 무수한 기공(4)을 포함하고 있어, 피연삭물과의 연삭시 기공(4)이 차지하는 면적만큼 연삭시 접촉면적의 감소로 인해, 특히 고속 연삭시 연삭 저항의 감소에 매우 유리하고, 난삭재의 효율적 가공이 가능하다.That is, the grinding wheel 10 of the present invention includes a fine and countless pores 4 in the tip portion 6, so as to reduce the contact area during grinding by the area occupied by the pores 4 when grinding with the workpiece. Due to this, it is particularly advantageous for the reduction of the grinding resistance during high speed grinding, and the efficient processing of the difficult material is possible.

또한 연삭 저항의 감소로 피연삭물의 가공후에 나타나는 열적 변형을 줄일 수 있다.In addition, the reduction of the grinding resistance can reduce the thermal deformation after machining of the workpiece.

또한 이 기공(4)들을 통해 칩(chip)이 침투하여 배출됨으로써 칩배출이 용이하게 된다.In addition, the chip penetrates through the pores 4 and is discharged to facilitate chip discharge.

이와 같이 구성된 본 발명의 연삭휠(10)의 팁 제조방법인 실시예를 설명한다.An embodiment of the tip manufacturing method of the grinding wheel 10 of the present invention configured as described above will be described.

실시예Example

먼저, 페놀(Phenol) 또는 폴리아미드(Polyimide)계의 수지와 발포제 아조디카본아미드계를 각기 70∼99중량%, 1∼30중량% 비율로 혼합하여 믹싱기에서 약 5∼ 8시간 1차로 믹싱을 수행한다.First, a phenol or polyamide resin and a foaming agent azodicarbonamide system are mixed at a ratio of 70 to 99% by weight and 1 to 30% by weight, respectively, and the mixture is mixed firstly in a mixer for about 5 to 8 hours. Do this.

이때 수지와 발포제는 물리적으로 고체 상태인데, 본 발명은 수지를 액체상태로 할 수도 있다.At this time, the resin and the blowing agent are physically in a solid state, and the present invention may make the resin in a liquid state.

여기서 중요한 성분은 발포제이며 후술할 소결공정에서 기공을 형성하는 것으로 연삭방법에 따라 그 함량이 결정된다.An important component here is the blowing agent and the content is determined by the grinding method to form pores in the sintering process to be described later.

즉, 작업방법이 마무리작업(광택작업 등)일 경우는 발포제의 함량을 작게 하고, 거친 연삭일 경우는 발포제의 함량을 증가시킨다.In other words, if the work method is a finishing work (gloss work, etc.), the content of the blowing agent is reduced, and in the case of rough grinding, the content of the blowing agent is increased.

이때 발포제가 1중량% 이하가 되면 도 1의 기공(4)형성이 어렵고, 발포제가 30중량% 이상이 되면 지립소결층의 결합력이 떨어져 수지의 주결합기능을 제대로발휘할 수 없다.At this time, when the foaming agent is less than 1% by weight, it is difficult to form the pores 4 of FIG. 1, and when the foaming agent is more than 30% by weight, the bonding strength of the abrasive sintering layer is lowered, and thus the main bonding function of the resin cannot be properly exhibited.

1차 믹싱이 완료되면 다시 믹싱기에 필러(Filler)(금속, 세라믹 등)를 첨가하여 골고루 혼합되도록 약 3∼5시간 2차 믹싱을 수행한다.When the first mixing is completed, the filler is added to the mixer (metal, ceramic, etc.) and the second mixing is performed for about 3 to 5 hours to evenly mix.

이렇게 하여 2차 믹싱이 완료되면 수지, 발포제 및 필러가 골고루 혼합된 상태가 되고, 여기에 최종적으로 적당량의 지립(다이아몬드 지립 또는 입방정질화붕소 지립)을 첨가하여 약 5∼10시간 동안 3차 믹싱을 하여 혼합 분말을 제조한다.In this way, when the secondary mixing is completed, the resin, the blowing agent and the filler are evenly mixed, and finally, an appropriate amount of abrasive grains (diamond abrasive grains or cubic boron nitride abrasive grains) is added to perform tertiary mixing for about 5 to 10 hours. To prepare a mixed powder.

다음, 위의 혼합된 분말을 금형에 충진한 후 팁(Tip)부의 단면적을 기준으로 하여 0.5∼2.0ton/㎠으로 가압함과 동시에 150∼300℃의 온도로 가열하여 팁을 소결한다.Next, after filling the above-mentioned mixed powder into a mold, the tip is sintered by pressing at 0.5 to 2.0 ton / cm 2 and heating to a temperature of 150 to 300 ° C. based on the cross-sectional area of the tip.

소결이 완료되면 팁은 첨가한 발포제에 의해 도 1과 같이 미세한 기공(Pore) (4)이 형성되어 전체적으로 균일하게 분포된다.When the sintering is completed, the tip is formed by a fine foam (Pore) 4 as shown in Figure 1 by the added blowing agent is uniformly distributed throughout.

이렇게 제조된 팁은 별도의 접착제를 이용하여 휠 코어(5)에 부착시켜 연삭휠을 제조할 수도 있다.The tip thus prepared may be attached to the wheel core 5 using a separate adhesive to manufacture a grinding wheel.

또, 본 발명의 제조방법에 있어서, 다른 실시예로서 위 공정 진행중 3차 믹싱 공정이 완료된 후 즉, 수지, 발포제, 필러 및 다이아몬드 지립 또는 입방정질화붕소 지립이 양호하게 3차까지 믹싱 완료되어 혼합 분말을 제조한 후, 휠 코어(5)가 결합된 금형에 혼합분말을 충전 소결하여, 도 1의 휠 코어(5)에 일체로 부착된 팁부(6)를 가질 수 있는 연삭휠을 제조할 수도 있다.In addition, in the manufacturing method of the present invention, after the tertiary mixing process is completed as another embodiment of the above process, that is, the resin, foaming agent, filler and diamond abrasive grains or cubic boron nitride abrasive grains are mixed well until the third mixture mixed powder After manufacturing, the mixed powder is charged and sintered into a mold to which the wheel core 5 is bonded, and thus, a grinding wheel may be manufactured which may have a tip portion 6 integrally attached to the wheel core 5 of FIG. 1. .

또, 상기 실시예에서는 필러를 첨가하였으나, 본 발명은 연삭 작업상태에 따라 필러를 첨가하지 않아도 되는 선택 사항이다.Moreover, although the filler was added in the said Example, this invention is an option which does not need to add a filler according to a grinding operation state.

이와 같이 제작되는 연삭휠은 제조공정이 간단하면서도 다이아몬드 또는 입방정질화붕소 결합층내에 미세한 기공들을 균일하게 분포되도록 함으로써 연삭 성능의 향상, 칩 배출 용이, 연삭 저항의 감소로 피연삭물의 가공후 열변형 방지를 기대할 수 있는 것이다.The grinding wheel manufactured as described above has a simple manufacturing process and uniformly distributes fine pores in the diamond or cubic boron nitride bonding layer to improve grinding performance, ease chip evacuation, and reduce grinding resistance to prevent thermal deformation after processing of the workpiece. You can expect.

특히, 반도체 실리콘웨이퍼의 연삭시 표면조도의 향상과 연삭후 웨이퍼의 변형률을 감소시킬 수 있는 장점으로 나타났다.In particular, it has been shown that the surface roughness of semiconductor silicon wafers can be improved and the strain of the wafer after grinding can be reduced.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 연삭휠의 수지결합층에 미세한 기공을 균일하게 분포시킴으로써 연삭 저항의 감소, 높은 연삭비, 난삭재의 효율적인 가공 및 피가공물에 열적 변형을 최소화시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, by uniformly distributing fine pores in the resin bonding layer of the grinding wheel, it is possible to reduce the grinding resistance, high grinding ratio, efficient processing of difficult materials and thermal deformation in the workpiece.

또한 반도체 칩 제조시의 실리콘웨이퍼 연삭시에 적합하며, 이로 인해 반도체 칩제조 및 가공의 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.It is also suitable for the grinding of silicon wafers in semiconductor chip manufacturing, which can significantly reduce the cost of semiconductor chip manufacturing and processing.

Claims (3)

수지와 아조디카본아미드(Azodicarbonamide)계 발포제를 각기 70∼99중량%, 1∼30중량%의 비율로 혼합시켜 믹싱하는 단계와;Mixing a resin and an azodicarbonamide-based blowing agent in a ratio of 70 to 99% by weight and 1 to 30% by weight, respectively, for mixing; 믹싱 완료된 수지와 상기 발포제의 혼합물에 적당량의 다이아몬드 지립 또는 입방정질화붕소 지립을 첨가 믹싱하여 혼합 분말화 하는 단계와;Adding and mixing an appropriate amount of diamond abrasive grains or cubic boron nitride abrasive grains into a mixture of the mixed resin and the blowing agent to powder-mix; 혼합된 분말을 일정량 금형에 충전한 후 팁(Tip)부 단면적을 고려하여 0.5 ∼2.0ton/㎠으로 가압함과 동시에 150∼300℃의 온도로 가열하여 균일 분포된 미세한 기공을 형성하는 소결 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 연삭휠의 팁 제조방법.After filling the powder with a predetermined amount of the mold, the sintering step is performed to form uniformly distributed fine pores by pressing at 0.5 to 2.0 ton / cm2 and heating at a temperature of 150 to 300 ° C. in consideration of the tip section area. Method for producing a tip of the grinding wheel comprising the. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼합 분말 단계에서 믹싱 완료된 수지와 발포제의 혼합물에 금속이나 세라믹 등 필요한 성분중에서 적어도 어느 하나의 필러(Filler)가 첨가된 것을 특징으로 하는 연삭휠의 팁 제조방법.Method for producing a tip of the grinding wheel, characterized in that at least one filler (Filler) is added to the mixture of the resin and the foaming agent is mixed in the mixed powder step from the necessary components such as metal or ceramic. 제 1항에 있어서, 상기 수지는 페놀 또는 폴리마이드계 중에서 어느 하나를 택일한 것을 특징으로 하는 연삭휠의 팁 제조방법.According to claim 1, wherein the resin is a tip manufacturing method of the grinding wheel, characterized in that any one of phenol or polyamide-based.
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