KR100423006B1 - 볼 커터용 날의 제조방법과 이에 의해 제조한 날 - Google Patents

Abstract

볼 커터(ball cutter) 공구는 철합금이나 비철합금, 그리고, 세라믹스등의 재료에 원형으로 이루어진 구형의 홈, 또는 반원의 홈, 또는, 이를 조합한 구형으로 이루어진 다양한 형태를 가공하는데 이용되는 공구이다. 따라서, 절삭을 담당하는 날부분(절삭부)의 원형을 이루는 정밀도의 정도가 공구의 특성을 결정하게 된다.

종래에는 다이아몬드 볼 커터용 샹크를 고정하기 위한작업대를 180도로 반복적인 반원운동을 하거나 또는 회전을 행하는 연마휠을 180도로 반복적인 반원운동을 행하게 함으로서 날의 끝을 원형으로 가공하는 작업을 행하는데 이때 연마휠을 반원운동케하여 가공하는 방법은 기계 작동상 어려움이 크므로 일반적으로 샹크를 고정하는 작업대를 반원의 원운동을 하는 방법에 의하여 제조한다.

이러한 작업은 치수를 정확히 맞추기 위한 가공작업은 계속적으로 다이아몬드 연삭휠로 다이아몬드 날부분을 가압하는 방법에 의하여 연마시키기 때문에 다이아몬드로 이루어지는 날부분에 매우 큰 압력이 걸리게 되며, 이러한 압력은 작업대에 그대로 전달되어 치수 오차나 완전한 원(진원)의 형성을 수 마이크론의 오차 안에서 제어하게 하는 것이 거의 불가능한 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는먼저 볼 커터 날을 형성하기 위한 원재료인 다이아몬드를 원형원판으로 제작한 다음, 이를 고정축에 고정 한 다음, 고정축의 양단을 통상의 원통연마기의 회전축에 물리게 하여 전체적으로 회전시키면서 회전하는 연삭휠로 회전원판을 연마하는 방법에 의하여 가공을 행하되 상기한 회전원판은 이를 중심으로 일정한 각도만큼 이동시키면서 연마하여 진원과 원하는 치수의 날을 가지게 원형원판을 1차로 가공하고, 다시 1차 가공된 것을 다시 원하는 크기로 절단하는 것에 의하여 2차로 가공된 것을 샹크에 용접하여 원하는 볼 커터를 제조하는 데 그 특징이 있다.

Description

볼 커터용 날의 제조방법과 이에 의해 제조한 날{A BLADE MANUFACTUREING METHOD OF A BALL CUTTER AND THE BLADE THEREOF}

본 발명은 볼 커터용 날의 제조방법과 이에 의해 제조된 볼 커터용 날에 관한 것으로 좀 더 상세하게는 회전 연마 방법을 응용한 볼 커터용 날의 제조방법과 이에 의해 제조된 볼 커터용 날에 관한 것이다.

산업 발전으로 인해 정밀하게 치수가 제어된 가공물의 수요가 증가하고 있으며, 이러한 수요를 충족시키기 위해 정밀한 공구의 수요 또한 증가하고 있다.

이러한 공구즐 중에서 볼 커터는 원형의 형태로 이루어진 홈등을 가공하기 위해 사용하기 위한 공구이다.

이러한 볼 커터는 주로 초경재료로 만들어져 이용되었으나, 최근에는 강성의 철합금 소재 뿐만아니라 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 비철금속계의 소재의 수요 증가로 인하여 입방정질화붕소계 와 다이아몬드계로 제조되는 볼 커터의 사용이 증가하고 있다.

다이아몬드는 현존하는 물질중 가장 경도가 높은 재료로 내마모 특성 및 열적 그리고 화학적으로 안정하여 가공공구로의 사용이 더욱 증가되고 있다.

그러나 우수한 내마모 물성으로 인해 매우 가공이 힘들어 필연적으로 공구의 형태로 가공하기 위해서는 치수 정밀도의 제어와 형상을 구현하는 것이 매우 힘들고 어려운 문제점이 있다.

다시말해 다이아몬드 가공을 위해서는 다이아몬드의 강성을 이길 수 있는 특별한 연마장비를 필요로 하게 된다.

그런데, 최근에는 가공되는 피삭재의 정밀도가 수 마이크론 이내의 오차만을 허용함에 따라 이를 가공하는 공구의 정밀도 구현이 큰 기술적 문제로 대두되고 있다.

특히, 다이아몬드 볼 커터의 제조는 다이아몬드의 뛰어난 내마모 특성으로 인해 특수한 다이아몬드 연마기에 의한 가공으로도 정확한 원형(진원)의 날끝이나 수 마이크로 오차내에 치수정밀도를 갖게 하는 것은 매우 큰 기술적인 고 난이도를 갖게 된다.

다이아몬드 볼 커터는 첨부한 도면 도 1에 도시된 바와 같이 볼 커터 샹크(2)상에 다이아몬드 소재로 이루어지는 볼 커터용 날(1)을 금속용접 합금(3)으로 용접하여 제조한 구조로 이루진 것이다.

다시말해, 다이아몬드 볼 커터는 판상으로 이루어져서 절삭을 행하는 다이아몬드로 이루어지는 날(1)과 절삭의 하중을 담당하는 샹크(2)와 다이아몬드 날(1)을 샹크(2)에 고정시켜 주기 위한 금속용접 합금(3)으로 이루어진다.

이들은 고온에서 용접되어 하나의 공구 형태를 갖게 되는데, 이때, 날(1)을 구성하기 위해서는 다이아몬드를 최종의 원하는 치수보다 크게 절단하여 용접하게 되며, 용접이후에는 원하는 치수가 되도록 다이아몬드로 이루어지는 날(1)을 첨부한 도면 도 2와 같은 작업 방법을 통하여 연마 가공하게 된다.

그런데, 원하는 치수에 맞추기 위해 연마되는 부분은 날(1)의 끝으로서, 이는 첨부한 도면 도 2의 화살표 방향(4)과 같이 반원운동을 통해 반복적인 연마를 행하여 원형의 날끝을 가질 수 있도록 치수 정밀도를 제어하게 된다.

그런데, 이러한 연마를 통하여 제조하는 방법은 다이아몬드 볼 커터용 샹크(2)를 고정하기 위한작업대(5)를 180도로 반복적인 반원운동을 하거나 또는 회전을 행하는 연마휠(6)을 180도로 반복적인 반원운동을 행하게 함으로서 날(1)의 끝을 원형으로 가공하는 작업을 행한다.

그러나 상기한 방법에서 연마휠(6)을 반원운동케하여 가공하는 방법은 기계 작동상 어려움이 크므로 일반적으로 샹크(2)를 고정하는 작업대(5)를 반원의 원운동을 하는 방법에 의하여 제조한다.

이러한 작업을 행함에 있어서도, 치수를 정확히 맞추기 위한 가공작업은 계속적으로 다이아몬드 연삭휠(6)로 다이아몬드 날(1)부분을 가압하는 방법에 의하여 연마시키기 때문에 다이아몬드로 이루어지는 날(1)부분에 매우 큰 압력이 걸리게 되며, 이러한 압력은 작업대(5)에 그대로 전달되어 치수 오차나 완전한 원(진원)의 형성을 수 마이크론의 오차 안에서 제어하게 하는 것이 거의 불가능한 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 여러가지 방법이 시도되어 오고는 있으나 현재까지는 수 마이크론의 정밀도를 요하는 다이아몬드 볼 커터 공구의 제작은 정밀한 센서에 의해 제어하는 방법을 통하여 제조하고 있는데, 이는 그 제조 장비가 매우 비싼 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기존의 다이아몬드 볼 커터 공구의 제작에 있어 공구의 제작방법을 새롭게 변경함으로써 기존의 일반적인 공구 연마기를 통해서도 수 마이크론까지 치수정밀도를 제어하면서도 완전한 원(진원)을 가지게 하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 종래의 방법과 상이한 독특한 가공 방법을 제공하는데, 이는 다이아몬드 날부분을 별도로 분리하여 회전연마법을 통해 치수의 정밀도와 진원을 완성한 다음 샹크상에 용접을 행하여 볼 커터를 완성하는 방법을 제공함으로 가능하였다.

본 발명에서는 먼저 볼 커터 날을 형성하기 위한 원재료인 다이아몬드를 원형원판으로 제작한 다음, 이를 고정축에 고정 한 후, 고정축의 양단을 통상의 원통연마기의 회전축에 물리게 하여 전체적으로 회전시키면서 회전하는 연삭휠로 회전원판을 연마하는 방법에 의하여 가공을 행하되 상기한 회전원판은 이를 중심으로 일정한 각도만큼 이동시키면서 연마하여 진원과 원하는 치수의 날을 가지게 원형원판을 1차로 가공하고, 다시 1차 가공된 것을 다시 원하는 크기로 절단하는 것에 의하여 2차로 가공된 것을 샹크에 용접하여 원하는 볼 커터를 구성할 수 있었다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 다이아몬드 볼 커터의 구성도,

도 2 는 종래의 다이아몬드 볼 커터의 가공 작업도,

도 3은 본 발명에서 실시하는 다이아몬드 소재의 분리가공을 위해 제작되는 다이아몬드 소재의 구성도,

도 4 는 도 3의 조립하여 고정한 후의 구성도,

도 5는 본 발명에서 실시하는 분리된 다이아몬드 소재의 가공 연마 작업 간략 구성도,

도 6은 본 발명에 의해 가공된 다이아몬드 소재의 참고도,

도 7는 도 6에 의해 제조된 다이아몬드 소재를 사용 목적에 맞도록 절단한 다이아몬드 날을 도시한 참고도,

도 8은 도 7의 날을 볼 커터에 조립한 상태의 완성도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 볼 커터용 날 2 : 볼커터용 샹크

3 : 금속용접합금 5 : 작업대

7 : 원형원판 8 : 고정축

9 : 원통연마기의 회전척 13 : 1차가공물

이하 본 발명을 첨부한 도면 도 3내지 도 8에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 첨부한 도면 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 원하는 치수보다 약간 큰 다이아몬드 원판을 원형으로 절단하여 원형원판(7)을 제작한다.

이러한 원형원판(7)의 중앙에 구멍(7')을 형성한 다음, 이 구멍(7')에 원기둥 형상의 고정축(8)을 끼워 용접하는 등의 방법에 의하여 고정한다.

이러한 상태에서 상기한 고정축(8)의 양단을 일반적으로 사용되는 원통연마기(미도시)의 회전척(9)에 고정하여 전체를 회전시키면서 상기한 원형원판(7)을 연삭휠(6)을 통하여 연삭을 행하는 방법에 의하여 절삭을 행한다.

이때 상기한 연삭휠(6)과 원형원판(7)의 회전방향은 서로 반대 방향으로 회전하게 하여 절삭 효과를 최대한으로 행할 수 있도록 한다.

이러한 절삭을 행 할때 원형원판(7)을 중심으로 고정축(8)의 동축상에서 일정한 각도만큼 이동(도 5의 화살표 참조)시키면서 원형원판(7)의 끝단을 절삭하여 일정한 두께를 가지고 있는 원형원판(7)의 끝단을 절삭하여 원하는 치수를 가지는 날(11) 및 진원(12)을 갖도록 회전연마를 행하여 1차가공물(13)을 형성한다.

이러한 방법에 의하여 원하는 치수의 날(11) 및 진원(12)으로 가공 절삭한 1차가공물(13)을 고정축(8)에서 분리하여 이를 외이어컷팅기를 이용하는 방법등에 의하여 절단하여 2차가공물(14)을 제조한다.

이렇게 분리된 2차가공물(14)을 준비된 볼 커터 샹크(2)에 용접하는 방법을 행함으로서 본 발명에 의한 다이아몬드 볼 커터(15)를 완성한다.

이러한 본 발명은 상기한 바와 같이 다이아몬드 날을 형성하기 위한 원재료가 되는 원형원판(7)을 연마함에 있어서 이를 고정하고 있는 고정축(8)을 원형원판(7)을 중심으로 일정한 각도로 상부 또는 하부로 이동시키면서 연삭휠(6)로 연마하는 방법에 의하여 절삭되게 함으로서 원하는 치수의 날(11)과 진원(12)을갖도록 하고 있음을 알 수 있다.

이러한 본 발명은 일반적으로 사용되는 원통연마기를 이용하여도 그 작업이 가능할 뿐만 아니라 회전 연마법을 통해 가공을 행하므로 형성하고자 하는 날(11)의 치수 정밀도와 진원형성이 가능하다.

이러한 것은 가공하고자 하는 다이아몬드 소재의 원재료인 상기한 원형원판(7)을 고정축(8)에 고정되어 있는 상태에서 회전을 행하며, 동시에 이를 가공하는 연삭휠(6) 역시 회전을 행하면서 단지 전후 운동만 행하면서 원형원판(7)의 끝단을 가공하게 된다.

따라서, 원형원판(7)을 가공할 때 받게 되는 큰 압력은 고정축(8)에 의해 지탱되므로 치수의 오차가 발생하지 않게 된다.

또한, 피삭재인 원형원판(7)이 연삭휠(6)과 동시에 회전하면서 연삭되는 기공이 행하여 지므로 완전한 원(진원)을 형성할 수 있게 된다.

그리고 제조된 2차가공물(14)은 사용하고자 하는 샹크(2)의 크기 즉, 볼 커터의 크기에 따라 절단하여 사용할 수 있으므로 고가인 원재료의 사용량을 줄일 수 있게 된다.

이러한 본 발명을 실시예에 의하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

실시예1

직경이 15mm의 다이아몬드 볼 커터를 제조하기 위하여 다음과 같이 제조하였다.

먼저, 원재료인 다이아몬드 원판을 와이어 커팅을 통해 중앙에 직경 5mm의구멍을 가지고, 직경 15.3mm를 갖도록 원형으로 절단하었다.

절단된 15.3mm의 원형 다이아몬드의 중심에 형성된 구멍에 직경 4.98mm의 원기둥 모양으로써 초경재료로 제조한 고정축를 끼워 넣고 용접하여 고정하였다.

이렇게 구성한 원형 다이아몬드 소재를 고정하는 회전축의 양단을 원통연마기의 회전축에 고정하고 325번 다이아몬드 연삭휠로 연마하여 직경이 15.020mm가 될 때까지 연마하였다.

이후 다이아몬드 연삭휠을 1200번으로 교환하고 15mm가 될 때까지 수시로 치수를 확인하며 연마를 행하여 직경이 15mm이며 진원이 된 상태를 확인하고, 원통연마기에서 분리한 다음, 가공된 다이아몬드 원형의 소재를 원기둥 모양의 고정축에서 재료에서 분리시켰다.

분리된 다이아몬드 원형의 소재를 사용하고자 하는 크기로 그 일부를 와이어 컷팅을 하여 날을 제조한 다음, 이를 볼커터의 샹크에 용접하여 직경 15mm 다이아몬드 볼 커터를 완성하였다.

이러한 본 발명의 방법에 의하여 제조되는 날은 볼 커터에 한정되어 사용되는 것이 아니고, 예컨데 피 가공물을 둥글게 가공하거나 이와 유사한 형태로 가공하기 위한 그 어떠한 공구에도 본 발명의 방법에 의하여 제조된 다이아몬드 날을 가공하여 사용할 수 있는 것이므로 결국 이러한 것은 단지 그 용도만을 변경한 것에 불과하여 본 발명의 권리범위에 속하는 것임을 밝힌다.

이상 상기에서 살펴 본 바와 같이, 원형의 형상구현이 가장 중요한 볼 커터를 제조하기 위하여 종래에는 절삭을 담당하는 다이아몬드 절삭날 부분을 소재(샹크)에 용접하고, 이후에 가공을 통해 치수의 정밀도와 원형을 구현하는 방법에서 발생되었던 문제점인 수 마이크론 이내의 치수정밀도 제어의 한계와 완전한 원형 구현이 어려웠으나 본 발명에서는 볼 커터 날을 형성하기 위한 원재료인 다이아몬드를 원형원판으로 제작한 다음, 이를 고정축에 고정 한 다음, 다시 이를 고정축의 양단을 원통연마기의 회전축에 물리게 하여 전체적으로 회전시키면서 회전하는 연삭휠로 회전원판을 연마하는 방법에 의하여 가공을 행하되 상기한 회전원판은 이를 중심으로 일정한 각도만큼 이동시키면서 연마하여 진원과 원하는 치수의 날을 가지게 원형원판을 1차로 가공하고, 다시 1차 가공된 것을 다시 원하는 크기로 절단하는 것에 의하여 2차로 가공된 것을 샹크에 용접함으로서, 원하는 치수의 날과 진원을 가질 수 있는 볼 커터를 제공할 수 있도록하여 제조원가의 절감으로 다이아몬드 볼 커터의 공구가격을 대폭 저렴화 할 수 있으며 볼 커터의 응용범위를 한차원 높히고, 이를 통해 정밀한 부품생산을 가능하게 한 매우 유용한 발명임이 분명하다.

Claims (3)

1. 다이아몬드계 볼 커터 제조함에 있어서,

   다이아몬드 소재를 원형의 원형원판으로 제작하여 중앙에 구멍을 형성한 다음, 상기 구멍에 고정축을 끼워 용접 수단에 의하여 고정하여서 통상적으로 사용되는 원통연마기의 회전척에 상기한 고정축의 양단을 고정하여 전체적으로 회전시키면서 원형원판의 끝단을 가공하되 상기한 원형원판을 중심으로 상기한 고정축을 일직선상에서 상부나 하부로 일정한 각도를 갖도록 이동시켜 가면서 상기한 원형원판의 끝단을 원하는 치수의 날 과 진원으로 가공한 다음, 이를 일정한 크기로 절단하여 샹크에 용접하는 것에 의하여 볼 커터를 제조하는 것을 특징으로 하는 볼 커터용 날의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기한 원형원판을 가공하는 연삭휠이 회전원판과 함께 회전하면서 상기 연삭휠이 원형원판의 끝단을 가공하는 것을 특징으로 볼 커터용 날의 제조방법.
3. 청구항 1의 방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 볼 커터용 날.