KR100414006B1 - 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠에 관한 것으로서, 상기 가공팁은 초연마제분말과 접착제분말의 혼합으로 이루어지고, 일방향으로 균일한 단면적을 갖는 매트릭스와, 상기 단면이 노출된 채 상기 매트릭스가 상호 간격을 유지하도록 상기 매트릭스 사이에 고정되는 프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 절삭휠은 이러한 상기 가공팁 및 상기 가공팁이 적어도 한개 이상 원주영역에 대칭적으로 장착되는 구동휠로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 아울러, 상기 연마휠은 상기 가공팁 및 이러한 상기 가공팁이 적어도 한개 이상 가장자리 영역에 대칭적으로 장착되는 반추형상의 제 2구동휠로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 천공휠은 상기 가공팁 및 이러한 상기 가공팁이 적어도 한개 이상 일단부에 대칭적으로 장착되는 원통형상의 제 3구동휠로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠{A Machining Tip And Cutting Wheel, Grinding Wheel, Drilling Wheel Therewith}

본 발명은 석재, 콘크리트 등과 같은 피삭재의 절삭 및 연마 그리고, 천공을 위한 가공휠과 이에 장착되는 가공팁에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접착제와 초연마제가 균일하게 분포하여 가공의 정밀성과 공구의 절삭성 등을 향상시킬 수 있는 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠에 관한 것이다.이 명세서에서 접착제라 함은 다이아몬드 지립을 붙잡아 주고, 지속적으로 다이아몬드지립의 자생작용을 이루게 하는 금속분말의 소결체로써, 결합제라고도 한다.

일반적으로 석재나 금속재 등과 같이 강도 및 경도가 높은 가공대상물의 절삭 및 연마시에는 다이아몬드나 입방정질화붕소(Cubic Boron Nitride, 이하 CBN)와 같이 고경도를 가지는 재료로 이루어진 절삭 및 연마공구를 사용한다.

이러한, 절삭 또는 연마용 공구 중에서 석재, 콘크리트 등의 가공대상물을 절삭, 연삭, 천공 등의 가공을 할 수 있는 공구로는 통상 대표적으로 3가지를 들 수 있는데, 다음과 같다.

우선, 첫번째로 절삭가공을 수행하는 원판 형상의 소우 블레이드(Saw Blade)가 있고, 두번째로는 연삭작업을 수행하는 반원 형상의 그라인딩 휠(Grinding Wheel)이 있으며, 세번째로는 원통 형상을 하며 천공작업을 수행하는 코어 드릴 (Core Drill)이 있다.일반적으로 상기 세 종류의 공구의 바디에 부착되는 가공용 팁은 분할된 형태로 부착되는 세그먼트 형태와, 연속된 형태로 부착되는 림 형태가 있으며, 더불어서 절삭체의 측면을 요철 처리한 터보 형태가 있다.

여기서, 상기 소우 블레이드는 다이아몬드와 접착제를 믹싱, 성형, 소결하여 얻어진 가공용 팁을 용접으로 강재의 원판 외주연에 부착한 것으로, 노출된 다이아몬드로 회전력을 이용하여 피삭재를 주로 절단 가공하는 공구를 말한다.

그리고, 상기 그라인딩 휠은 반추 형상 또는 원형의 지붕 형상을 하는데, 외주연을 따라 가공용 팁이 부착되어 석재 등의 평삭에 적합하다.

또한, 상기 코어 드릴은 콘크리트, 아스팔트 석재 등과 같은 다양한 피삭재를 천공하는데 사용하는 공구로써, 중공축 형상의 휠 일단에 가공용 팁을 부착하여 특히 건설 및 토목공사 등 완공된 건축물에 큰 충격을 가하지 않고 건축물의 구조적 손상을 최대한 줄이면서 천공작업을 행하는 곳에 사용한다.

상기 공구들에 부착되어진 가공용 팁은 상술한 바와 같이, 직접적인 절삭 및 연삭을 위해 다이아몬드를 이용하지만, 때로는 다이아몬드에 이어 경도가 강한 물질로서 입방정질화붕소(CBN)를 사용할 수도 있다.

이러한, 종래의 가공용 공구와 이에 부착되어지는 가공용 팁에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래 절삭 및 연마를 위한 가공용 팁의 사시도이고, 도 2는 도 1의 종래 가공용 팁이 장착된 절삭용 휠의 구성도이며, 도 3은 도 1의 종래 가공용 팁이 장착된 연마용 휠의 구성도이고, 도 4는 도 1의 종래 가공용 팁이 장착된 천공용 휠의 구성도이다.

도 1, 도 2, 도 3 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 상기 가공용 팁(1)은 전체적으로 소정크기의 직육면체가 길이방향을 따라 소정의 곡률값으로 만곡되어진 형상을 하고 있다.

이러한, 상기 가공용 팁(1)은 연마 및 절삭시 직접적으로 가공대상물인 피삭재에 접촉하여 가공을 하는 부분으로서, 이를 위한 연마제로서, 미세한 다이아몬드 또는 입방정질화붕소(CBN) 알갱이를 이용하고, 여기에 결합제로써 금속분말을 믹싱한 후, 일정한 형태로 소결하여 이루어진다.

여기서, 상기 가공용 팁(1)은 도 2에서와 같이, 원판 형상을 하는 절삭용 휠(3)에 부착하게 되면, 회전력을 통해 절삭작업을 수행하게 되는데, 이는 통상 소우 블레이드(Saw Blade)라 불린다.

이때, 상기 가공용 팁(1)은 외주연이 소정의 동일 각도로 분할되어진 상기 절삭용 휠(3)의 분할 부분에 납접, 용착, 소결확산 접합 등의 방식으로 부착되어진다.

그리고, 상기 가공용 팁(1)이 도 3에서와 같이, 반추 형상 또는 둥근 원형 지붕형상을 하는 연마용 휠(5)에 부착하게 되면, 회전을 통해 피삭재의 표면 전체를 연마하거나, 일부분을 연마하는 일종의 폴리싱용 공구를 이루는데, 이를 통상 그라인딩 휠이라 부르며, 여기서 상기 가공용 팁(1)은 역시 용착, 납접, 소결확산 등의 방식을 통해 상기 휠(5)에 부착 고정된다.

아울러, 상기 가공용 팁(1)이 도 4에서와 같이, 원통 형상을 하는 천공용 휠(7)에 부착하게 되면, 회전을 통해 가공대상물의 소망하는 특정부위에 구멍을 형성시키는 천공작업을 수행하게 되는데, 이 또한 상기 가공용 팁(1)은 용착, 납접, 소결확산 등의 방식으로 부착된다.

통상적으로 이러한, 천공용 휠(7)을 코어 드릴(Core Drill)이라 한다.

한편, 초연마제인 다이아몬드 또는 입방정질화붕소(CBN)는 금속분말로 구성된 결합제에 비해 입자가 크고 구형에 가까운 대칭성을 지닌 형태로서, 표면조도가 좋고 입자분말의 흐름성(Flow Rate)이 무척 높기 때문에, 이를 일정한 비율로 섞는 믹싱 공정에서 초연마제가 일정한 간격으로 균일하게 분포하기가 어렵기 때문에, 상기 가공용 팁(1)내에서 불규칙적으로 분포되어 일종의 편석화 하는 문제점이 있다.

또한, 특별히 고안된 방법 및 방식에 따라 균질하게 혼합되어 있더라도 이러한 분말로 상기 가공용 팁(1)을 성형하기 위해 작은 용기로 분리하거나 금형내로 장입하는 과정에서 초연마제 입자의 분포가 다시 불균일하게 된다.

이러한 경우에 일정한 함량으로 금속분말과 함께 혼합되어 있는 초연마제는 상기 가공용 팁(1) 내에서 특정부위에 많이 몰려 있거나 또는 그 양이 평균 이하로부족하게 된다.

한편, 절삭공구는 일정한 속도로 회전을 하면서 발생하는 회전력을 이용하여 석재나 콘크리트 등의 피삭재를 충격, 마찰 등의 방법으로 제거하게 되는데, 초연마제는 이때 발생하는 충격력에 의하여 깨지거나 마모되어 그 날이 무디어지고, 무디어진 날은 상대적으로 피삭재로부터 많은 마찰 및 충격들을 받게 된다.

이를 통해 보다 많은 피삭재와의 접속부하가 발생하게 되는데, 이러한 마찰부하는 금속분말이 초연마제의 입자를 기계적, 화학적으로 결합하여 붙잡아 주는 힘, 즉, 접착제의 지립력(持粒力;Retention)보다 상대적으로 증가하여, 상기 초연마제 입자가 탈락되고 새롭게 돋는 입자가 절삭작업을 대체하는 이른 바, 자생작용 (自生作用)에 의하여 절삭, 연삭, 천공 등의 작업이 연속적으로 이루어지게 되는데, 초연마제가 편석화 하여 일부분에 몰려 있는 경우에는 일정한 회전력에 의하여 초연마제의 입자 하나 하나에 가해지는 충격 및 마찰부하가 완화된다.

따라서, 상기 초연마제의 입자는 절삭날로서의 기능을 상실할 정도로 무디어지게 됨으로써, 결국 절삭력이 저하되고 정상적인 자생작용이 불가능해지는 문제점이 있다.

이에 따라, 작업부하를 견디지 못하고 스틸재질의 휠(3)이 변형되거나 작업중 급격한 고열의 발생으로 초연마제 및 접착제가 열화되어 버리는 문제점이 있다.

이와는 반대로 상기 가공용 팁(1)에서 초연마제 입자가 상대적으로 적게 분포된 부분에서는 초연마제의 입자 하나 하나에 가해지는 충격 및 마찰부하가 상대적으로 커지기 때문에, 초연마제가 쉽게 파손되어 수명이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 경도가 크고 인성이 비교적 부족하여 깨지기 쉬운 화강석이나 대리석과 같은 피삭재의 경우 작업중 측면모서리 부위가 깨지는 치핑(Chipping)현상이 발생하게 되어 피삭재의 가공 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.

최근에 대만의 성첸민(Sung chien min)은 PCT 특허출원에서 (미국등록번호: US 6,039,641) 다음과 같은 소우 블레이드, 와이어 소우, 연마휠 등의 제조방식을 제안하였는데, 다음과 같다.

우선, 초연마제의 작업효율을 극대화 하기 위해서 일정한 입도 이상의 금속분말의 성형체 위에 일정한 배열로 패턴화한 체(Sieve)를 놓고 이를 통해 통해 초연마제를 고착시킨다.

다음으로, 상기 초연마제를 접착제 역할을 하는 금속분말과 진공 소결시켜 초연마제를 기계적, 화학적으로 견고하게 붙잡도록 함으로써, 동일 평면상에 단층 또는 복수의 초연마제 층을 구성하도록 한다.

이러한 성첸민의 방법은 초연마제층을 세그먼트의 형태의 상기 가공용 팁(1)내에 단층 또는 많아야 몇 개의 층으로 밖에 구성하기 어려워 주로 표면에만 연마제층이 형성된 연삭용 그라인딩 휠이나 와이어 소우 등의 공구로 그 용도가 제한된다.

또한, 상기 연마제층의 두께가 제한되다보니 공구의 사용수명이 비교적 짧아지게 되고, 가공작업에 있어서도 절삭력이 전체 공구수명에 있어서 균일하지 않기 때문에, 사용할수록 날이 무디어져서 연삭성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 초연마제의 균일한 분포로 정밀한 절삭, 연삭, 천공작업을 할 수 있을 뿐만 아니라 공구의 수명이 대폭 향상될 수 있는 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2목적은 가공용 팁 전체에 대하여 초연마제가 비교적 균일하게 배열되게 하기 위해여 초연마제와 접착제로 소결된 매트릭스를 갖는 가공팁을 구성ㅎ여, 이 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은 초연마제분말과 접착제분말의 혼합으로 이루어지고, 일방향으로 균일한 단면적을 갖는 매트릭스; 및

상기 단면이 노출된 채 상기 매트릭스가 상호 일정간격을 유지하도록 상기 매트릭스 사이에 고정되는 프레임;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가공팁에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 프레임은 세그먼트(Segment) 형태인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 프레임은 림(Rim) 형태인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 초연마제는 다이아몬드 또는 입방정질화붕소 재질인 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 목적들은 초연마제분말과 접착제분말의 소결로 이루어지고, 일방향으로 균일한 단면적을 갖는 매트릭스와, 상기 단면이 노출된 채 상기 매트릭스가 상호 일정간격을 유지하도록 상기 매트릭스 사이에 고정되는 프레임으로 이루어지는 가공팁; 및

여기서, 상기 가공팁이 적어도 한 개 이상 원주영역에 대칭적으로 장착되는 구동휠;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭휠에 의하여 달성된다.

그리고, 상기 프레임은 세그먼트(Segment) 형태인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 프레임은 림(Rim) 형태인 것이 바람직하다.

또한, 상기 초연마제는 다이아몬드, 또는 입방정질화붕소 재질인 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 상기와 같은 목적들은 초연마제분말과 접착제분말의 소결로 이루어지고, 일방향으로 균일한 단면적을 갖는 매트릭스와, 상기 단면이 노출된 채 상기 매트릭스가 상호 일정간격을 유지하도록 상기 매트릭스 사이에 고정되는 프레임으로 이루어지는 가공팁; 및

상기 가공팁이 적어도 한 개 이상 가장자리 영역에 대칭적으로 장착되는 반추형상의 제 2구동휠;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마휠에 의하여 달성된다.

또한, 본 발명의 상기와 같은 목적들은 초연마제분말과 접착제분말의 소결로 이루어지고, 일방향으로 균일한 단면적을 갖는 매트릭스와, 상기 단면이 노출된 채 상기 매트릭스가 상호 일정간격을 유지하도록 상기 매트릭스 사이에 고정되는 프레임으로 이루어지는 가공팁; 및

상기 가공팁이 적어도 한 개 이상 일단부에 대칭적으로 장착되는 원통형상의 제 3구동휠;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천공휠에 의하여 달성된다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 종래 절삭 및 연마를 위한 가공용 팁의 사시도,

도 2는 도 1의 종래 가공용 팁이 장착된 절삭용 휠의 구성도,

도 3은 도 1의 종래 가공용 팁이 장착된 연마용 휠의 구성도,

도 4는 도 1의 종래 가공용 팁이 장착된 천공용 휠의 구성도,

도 5a는 본 발명에 따른 가공팁의 구성도,도 5b는 본 발명의 가공팁의 다른 실시예의 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 가공팁의 평면도,

도 7은 본 발명에 따른 매트릭스의 사시도,

도 8은 도 5의 가공팁이 장착된 절삭휠의 구성도,

도 9는 도 5의 가공팁이 장착된 연마휠의 구성도,

도 10은 도 5의 가공팁이 장착된 천공휠의 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >

1: 가공용 팁 3: 절삭용 휠

5: 연마용 휠 7: 천공용 휠

10: 매트릭스 20: 프레임

30: 구동휠 40: 제 2구동휠

50: 제 3구동휠 100: 가공팁

200: 절삭휠 300: 연마휠

400: 천공휠

본 발명에 따른 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠의 구성에 관한 설명에 앞서, 본 발명에서는 세그먼트(Segment)와 림(Rim)이란 용어를 일관되게 사용하고 있는데, 우선 세그먼트(Segment)란 "하나의 단품을 이루는 부채꼴 형상의 단편 또는 절편" 이다.

그리고, 림(Rim)이란 "외주를 이루는 원형고리"로서 벨트 풀리, 플라이 휠 등이 이러한 림 형태를 취하고 있다.또한, 터보형이란 일반적인 구조로써, 상기 세그먼트 또는 림의 폭방향 양측면으로 요철구조를 갖는 형태를 취하고 있다.

본 발명에서는 초연마제와 금속분말 성분의 접착제가 균일하게 혼합되어 소결된 매트릭스를 장착한 프레임이 이러한 세그먼트 또는 림의 형태를 취하여 다양한 가공휠에 장착됨으로써, 절삭 및 연마 그리고, 천공작업을 위한 공구를 구성한다.

다음으로는 본 발명에 따른 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠의 구성에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 가공팁의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 가공팁의 평면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 매트릭스의 사시도이다.

도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 매트릭스(10)는 우선 도 7에서와 같이, 전체적으로 단면이 일정한 길쭉한 봉 형상으로서 다이아몬드 또는 입방정질화붕소(CBN) 등과 같이 고경도의 물질 등으로 이루어진 초연마제와, 접착성분이 농후한 금속분말 형태의 접착제로 이루어진다.

여기서, 가공팁내에 매트릭스가 일정한 배열로 되어 있기 때문에, 매트릭스의 제한된 공간 내에만 초연마제가 분포된다. 따라서 초연마제 입자가 가공팁 전체에 걸쳐서 불규칙적으로 분포된 일반 가공팁 보다 일정하게 분포되어 있다.따라서 가공팁 전체로 볼 때 초연마제가 비교적 균등하게 분포됨으로써, 작업시 건설용 석재 등과 같은 피삭재를 긁어내거나 부딪쳐서 깨뜨림으로써, 절단 및 연마 그리고, 천공작업을 수행할 수 있다.

이때, 상기 금속분말 형태의 접착제는 상기 초연마제와 함께 소결되어 일정한 형태를 이루는 것은 상기 접착제가 상기 초연마제와 서로 기계적, 화학적으로 결합하게 됨으로써, 상호간을 붙잡아 고정시키는 힘을 발현함으로 가능한데, 이를 통상 지립력(Retention)이라 한다.

한편, 도 5 및 도 6에서와 같이, 상기 매트릭스(10)는 일종의 세그먼트 형태를 하는 프레임(20)과 함께 가공팁(100)을 이루게 되는데, 상기 프레임(20)은 상기 매트릭스(10)의 양단면이 노출된 채 상기 매트릭스(10)가 상호 일정간격을 유지하도록 잡아서 고정하는 역할을 한다.

여기서, 상기 프레임(20)은 초연마제 성분의 물질이 매트릭스(10) 안에 포함된 양 보다 적게 포함되어 있거나 또는 아예 포함되어 있지 않은 금속분말의 소결상태이다.

그리고, 상기 매트릭스(10)는 상기 프레임(20)에서 상기 프레임(20)의 길이방향을 따라 단면이 일렬로 배열되도록 위치하는데, 상부에 위치하는 하나의 열을 이루는 매트릭스(10)와 매트릭스(10) 사이에 높이 방향으로 도 5에서와 같이 중첩 폭(d)을 갖는 다른 매트릭스(10)가 하나씩 위치하여 또다른 일렬을 이루는 적어도 하나 이상의 열형태를 한다.

따라서, 피삭재를 가공할 경우 상기 프레임(20) 상부에 위치하여 우선적으로 피삭재와 접촉하는 매트릭스(10)가 장시간 동안의 가공을 통해 완전히 다 마모되기 전에 그 하부에 위치하는 매트릭스(10)가 뒤이어 가공을 담당하게 되는 일종의 자생작용(自生作用)으로 인하여 오랜 기간의 연속적인 가공을 지속할 수 있다.

덧붙여, 상기 프레임(20)은 상술한 바와 같이, 상기 매트릭스(10)에 비해 초연마제의 함유량이 비교적 적거나 없기 때문에, 가공시 피삭재와 부딪히게 되면 상기 매트릭스(10)보다 우선적으로 마모를 하게 된다.

이에 따라 상기 프레임(20)보다 상기 매트릭스(10)의 몸체부위의 노출 정도가 더 커지게 마련이다.

따라서, 피삭재와 접촉하게 되는 가공팁의 마찰면, 즉 접속 저면 및 측면에서, 상기 매트릭스(10)들 사이에는 다수개의 요부가 형성하게 되고, 이를 통해 상기 가공팁(100)은 가공되면서 부스러지는 피삭재의 칩 또는 절분들을 수용하다가 바로 외부로 방출해 버리는 이른 바, 칩포켓(Chip Pocket)의 역할을 할 수 있다.

따라서, 통상적으로 피삭재에 잔여하게 되는 칩 또는 절분들이 가공이 진행과 거의 동시에 외부로 제거되기 때문에, 절삭력이 향상되고 보다 정밀한 가공이 이루어질 수 있다.

또한, 가공시 상기 매트릭스(10)와 상기 프레임(20) 사이의 강도 차이로 인해 발생하는 다수개의 요철은 상기 가공팁(100)과 피삭재와의 마찰면적이 감소되도록 하고 이를 통해 가공마찰로 인한 저항을 비교적 덜 받게 됨으로써, 절삭력이 보다 향상될 수 있다.

아울러, 상기 요철은 가공과정 뿐만 아니라 상기 가공팁(100)의 제조과정에서도 미리 형성시키도록 할 수 있다.

그리고, 상기 매트릭스(10)를 이루는 다이아몬드 또는 입방정질화붕소 등의초연마제 분말은 상기 접착제 분말에 비해 그 경도가 크기 때문에, 가공중에 상기 접착제 분말입자들이 상대적으로 먼저 마모된다.

따라서, 상기 매트릭스(10)에는 마모되어진 상기 접착제 분말로 인해 간극들이 발생하게 되는데, 이를 통해 상기 초연마제분말 입자들이 상기 프레임(20) 표면으로 노출하게 된다.

따라서, 노출되어지는 다수개의 상기 초연마제 분말 입자들은 일종의 블레이드(Blade)와 같이, 날이 선 상태가 되기 때문에, 가공시 이를 통해 절삭성이 향상될 수 있다.

또한, 상기 세그먼트 형태의 가공팁(100)에서 상기 매트릭스(10)는 상기 프레임(20)의 길이방향 측면에 단면이 노출되도록 위치하는데 비해 상기 매트릭스 (10)가 상기 프레임(20)의 길이방향을 따라 소정의 곡률로 만곡되어진 외주연에 단면이 노출되도록 위치하는 형태도 가질 수 있는데, 이는 작업대상물의 강도나 가공위치 등에 달라질 수 있다.

아울러, 상기 세그먼트 형태를 벗어나 원형고리 형상을 하는 림(Rim) 형태의 프레임(20)이 있는데, 이 때에도 상기 매트릭스(10)가 상기 림 형태 프레임(20)의 외주연에 단면이 노출되도록 할 수 있다.

또한, 상기 매트릭스(10)는 상기 림 형태 프레임(20)의 길이방향 측면에 상기 매트릭스(10) 단면이 노출되도록 위치할 수 있다.

도 8은 도 5의 가공팁이 장착된 절삭휠의 구성도이고, 도 9는 도 5의 가공팁이 장착된 연마휠의 구성도이며, 도 10은 도 5의 가공팁이 장착된 천공휠의 구성도이다.

도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 우선 상기 절삭휠(200)은 전체적으로 소정두께를 갖는 원판 형상을 하는 것으로서, 도 8에서와 같이, 원판 형상의 구동휠(30)의 외주연에 다수개의 세그먼트 형태의 가공팁(100)이 서로 대칭적으로 부착되어 하나의 절삭용 공구를 이루는 것이다.

이는 통상적으로 소우 블레이드(Saw Blade)라 불리우는 것으로서, 건설용 석재 등과 같은 피삭재를 회전력을 통해 절삭 및 절단할 수 있다.

여기서, 세그먼트 형태의 프레임(20)을 갖는 상기 가공팁(100)은 은납 또는 레이저를 이용한 접합 등을 이용하여 상기 구동휠(30)에 접합될 수 있다.

아울러, 상기 가공팁(100)은 내측으로 만곡되어진 측면이 상기 가공휠(30)에 부착되는데, 상기 가공휠(30)이 회전하게 되면 상기 가공팁(100)에 장착된 다수개의 매트릭스(10)의 외주연 부분이 피삭재에 직접적으로 부딪혀 절삭가공을 할 수 있다.

그리고, 도 9에서와 같이, 다수개의 가공팁(100)이 반추형상을 하는 제 2구동휠(40)의 일면 가장자리에 상호 대칭되도록 일정한 간격을 두고 부착되어 연마휠 (300)을 이룬다.

여기서, 상기 연마휠(300)은 건설용 석재 등과 같은 피삭재의 표면을 연마하기 위한 연마용 공구로서, 통상적으로 그라인딩 휠(Grinding Wheel)이라 불리우며, 회전을 통해 피삭재의 표면을 연마할 수 있다.

이때, 상기 가공팁(100)의 매트릭스(10)는 상기 프레임(20) 외부로 노출되어진 단면이 직접적으로 가공에 참여하게 됨으로써, 피삭재를 연삭할 수 있다.

아울러, 도 10에서와 같이, 천공휠(400)은 다수개의 가공팁(100)이 소정직경의 원통형상을 하는 제 3가공휠(50)의 일단부에 부착됨으로써, 천공작업을 수행할 수 있는데, 상기 가공팁(100)은 상기 제 3가공휠(50)의 일단부에서 일정한 간격을 두고 상호 대칭이 되도록 부착되어 있다.

통상 이러한 형태의 천공용 공구를 코어 드릴(Core Drill)이라 부르며, 회전을 통해 건설용 석재 등과 같은 피삭재에 상기 제 3구동휠(50)의 직경에 대응되는 관통구 및 요홈을 뚫을 수 있다.

아울러, 상기 가공팁(100)에 장착된 다수개의 매트릭스(10)는 상기 가공팁 (100) 외부로 노출된 상기 매트릭스(10)의 단면이 가공에 참여하게 됨으로써, 피삭재의 천공작업을 수행할 수 있다.

이와 같이 피삭재 연마를 위한 제 2구동휠(40)과 피삭재 천공을 위한 제 3구동휠(50)에서 장착되는 상기 가공팁(100)은 상술한 바와 같이, 상기 가공팁(100)에 장착되어지는 매트릭스(10)의 단면영역이 가공에 주로 참여하여 가공을 수행할 수 있지만, 피삭재 절삭을 위한 구동휠(30)에 부착된 가공팁(100)의 매트릭스(10)는 가공시에 외주연 영역이 피삭재 가공에 주로 참여함으로써, 피삭재를 절삭할 수 있다.

아울러, 상기 매트릭스(10)는 가공팁 전체에 대하여 다이아몬드 또는 입방정질화붕소 등과 같이 피삭재 가공시 절삭력을 발현하는 초연마제가 일부분에 치우침이 없이 균일하게 분포되는 결과를 갖기 때문에, 피삭재에 대한 절삭, 연마, 천공작업을 정밀하게 수행할 수 있다.

덧붙여, 세그먼트(Segment) 형태의 프레임(20)을 갖는 가공팁(100)과 더불어 상기 프레임(20)이 전체적으로 소정 두께의 림(Rim) 형태를 취할 수 있다.

다음으로는 본 발명에 따른 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠의 제조과정에 관하여 설명하기로 한다.

우선, 다이아몬드 또는 입방정질화붕소(CBN) 등과 같은 초연마제 분말과, 금속분말 접착제를 일정한 크기의 봉 형상으로 성형 또는 소결시켜 다수개의 매트릭스(10)를 만든다.

그리고, 초연마제 분말이 미량 함유되거나 또는 전혀 함유된이 없는 금속분말을 만곡되어진 절편 형태로 측면 또는 가공 저면에 일정 배열로 형성된 다수의 구멍을 갖는 프레임(20)을 형성시킨 후, 상기 다수의 매트릭스(10)를 상기 프레임 (20) 측면 구멍에 매입시킨 후 가공팁(100)을 만든다.다음으로 상기 가공팁(100)을 구동휠(30), 제 2구동휠(40), 제 3구동휠(50) 등에 부착시킴으로 해서 절삭휠(200), 연마휠(300), 천공휠(400)을 완성할 수 있다.

또한, 상기 가공팁(100)에서 피삭재에 접촉될 부분을 가공방향을 고려하여 연마함으로써, 표면에 다수개의 요철이 형성되도록 한다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠에서, 상기 매트릭스(10)의 형상은 상기에서 제시한 봉 형상 외에 단면이 타원 형상을 한 기둥 형상이나, 삼각기둥 형상, 사각기둥 형상 등과 같은 다각 기둥이나, 정육면체, 직육면체와 같은 형상 또는 외주연이 불규칙적인 봉 중에서 임의로 택일하여 사용할 수 있다.

그리고, 상기 가공용 팁(100)은 상기 소우 블레이드, 그라인딩 휠, 코어 드릴 등과 같은 산업용, 건설용 공구 외에 귀금속 가공, 소비재 가공 등과 같은 소비용 산업용에서의 절삭 및 연마, 천공분야에도 사용될 수 있다.

아울러, 상기 매트릭스(10)는 상기 세그먼트 또는 림 형태의 프레임(20) 외에 양측면에 지그재그 형태로 요철이 형성되어진 터보형태의 프레임(20)에도 매입되어 이용될 수 있다.

또한, 상기 절삭 및 연삭 그리고, 천공을 위한 공구와 이에 장착되는 가공팁의 제조방법에서 제조조건(소결, 은납, 레이저 용융) 등을 달리하여 다양한 특성을 갖는 절삭 및 연마용 공구와 이에 장착되는 가공팁을 제조할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가공팁 및 이를 포함하는 절삭휠, 연마휠, 천공휠에 따르면, 가공을 직접 담당하는 매트릭스가 가공팁 전체에 있어서 일반적인 종래의 가공팁에 비하여 초연마제가 치우침이 없이 전체적으로 고르게 분포하기 때문에, 상기 매트릭스를 가공팁에 장착하여 가공을 하게 되면, 피삭재에 대한 절삭력이 보다 향상되고, 이에 따라 생산효율이 상승하게 되는 효과가 있다.

그리고, 프레임에 열 형태로 매트릭스가 인접 열과의 사이에서 서로 중첩 열을 가지도록 매입되기 때문에, 피삭재로부터의 충격 및 마찰부하에 의한 초연마제 입자의 탈락 및 성장의 반복인 이른 바, 자생작용으로 인하여 장시간에 걸친 연속적인 가공을 지속할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 제조과정 및 가공과정 중에 상기 가공팁에 발생되는 다수개의 요철은 가공에 따라 발생하는 피삭재의 칩 또는 절분을 수용하다가 외부로 방출되는 칩포켓 역할을 하기 때문에, 비교적 단시간에 걸쳐 보다 정밀하게 피삭재를 가공할 수 있고, 전체적으로 고경도의 초연마제가 균일하게 분포하기 때문에, 건설용 석재중 화강석이나 대리석과 같이 경도가 비교적 큰 피삭재의 가공시 빈번하게 발생하는 피삭재 측면모서리의 부서짐 현상, 치핑(Chipping)현상을 방지하여 가공성 향상의 효과도 있다. .

그리고 레이저 등의 열원을 이용하여 세그먼트를 휠(3)에 용착하여 부착할 경우 일반적으로 용접 부위는 다이아몬드 등의 초연마제가 함유되어 있지 않은 Co, Fe, Ni 등의 스틸과 용접성이 우수한 수 ㎜ 폭의 블랭크 층으로 구성되어 있는데, 이러한 블랭크층과 초연마제층의 계면이 측면 부하로 인하여 탈락되어 인명 손상의 위험이 발생될 수 있는데, 매트릭스 및 프레임 구조로 된 본 발명의 세그먼트는 계면이 분산되어 있어서 이러한 문제점이 해결되고, 우수한 용접성과 강도를 갖게 되는 이점이 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (12)

1. 초연마제분말과 접착제분말을 일방향으로 균일한 단면적을 갖도록 소결하여 이루어지는 매트릭스(10); 및

   상기 매트릭스(10)의 단면이 노출된 채 상기 각 매트릭스(10)가 상호 일정간격을 유지하도록 상기 매트릭스(10) 사이에 고정되고, 금속분말이 소결되어 이루어진 프레임(20);을 포함하고,

   상기 각 매트릭스(10)는 노출된 상기 각 단면이 일렬을 이루도록 배치되고, 상기 일렬을 이루는 각 매트릭스(10) 사이에는 근접한 각 열을 이루는 매트릭스(10)가 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가공팁.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 프레임(20)은 세그먼트(Segment) 형태인 것을 특징으로 하는 가공팁.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 프레임(20)은 림(Rim) 형태인 것을 특징으로 하는 가공팁.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 초연마제는 다이아몬드 또는 CBN 재질인 것을 특징으로 하는 가공팁.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 단면은 사각형상인 것을 특징으로 하는 가공팁.
6. 초연마제분말과 접착제분말을 일방향으로 균일한 단면적을 갖도록 소결하여 이루어지는 매트릭스(10)와, 상기 매트릭스(10)의 단면이 노출된 채 상기 각 매트릭스(10)가 상호 일정간격을 유지하도록 상기 매트릭스(10) 사이에 고정되는 프레임(20)으로 이루어지는 가공팁(100); 및

   상기 가공팁(100)이 적어도 한 개 이상 원주영역에 대칭적으로 장착되는 구동휠(30);을 포함하고,

   상기 각 매트릭스(10)는 노출된 상기 각 단면이 일렬을 이루도록 배치되고, 상기 일렬을 이루는 각 매트릭스(10) 사이에는 근접한 각 열을 이루는 매트릭스(10)가 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 절삭휠.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 프레임(20)은 세그먼트(Segment) 형태인 것을 특징으로 하는 절삭휠.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 프레임(20)은 림(Rim) 형태인 것을 특징으로 하는 절삭휠.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 초연마제는 다이아몬드 또는 CBN 재질인 것을 특징으로 하는 절삭휠.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 단면은 사각형상인 것을 특징으로 하는 절삭휠.
11. 초연마제분말과 접착제분말을 일방향으로 균일한 단면적을 갖도록 소결하여 이루어지는 매트릭스(10)와, 상기 매트릭스(10)의 단면이 노출된 채 상기 매트릭스(10)가 상호 일정간격을 유지하도록 상기 매트릭스(10) 사이에 고정되는 프레임(20)으로 이루어지는 가공팁(100); 및

    상기 가공팁(100)이 적어도 한 개 이상 가장자리 영역에 대칭적으로 장착되는 반추형상의 제 2구동휠(40);을 포함하고,

    상기 각 매트릭스(10)는 노출된 상기 각 단면이 일렬을 이루도록 배치되고, 상기 일렬을 이루는 각 매트릭스(10) 사이에는 근접한 각 열을 이루는 매트릭스(10)가 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 연마휠.
12. 초연마제분말과 접착제분말을 일방향으로 균일한 단면적을 갖도록 소결하여 이루어지는 매트릭스(10)와, 상기 매트릭스(10)의 단면이 노출된 채 상기 매트릭스(10)가 상호 일정간격을 유지하도록 상기 매트릭스(10) 사이에 고정되는 프레임(20)으로 이루어지는 가공팁(100); 및

    상기 가공팁(100)이 적어도 한 개 이상 일단부에 대칭적으로 장착되는 원통형상의 제 3구동휠(50);을 포함하고,

    상기 각 매트릭스(10)는 노출된 상기 각 단면이 일렬을 이루도록 배치되고, 상기 일렬을 이루는 각 매트릭스(10) 사이에는 근접한 각 열을 이루는 매트릭스(10)가 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 천공휠.