KR100446981B1 - 절단공구의 세그먼트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석재, 콘크리트, 아스콘과 같은 피삭재를 절단하는 절단공구에 부착되어 톱날 역할을 하는 세그먼트에 관한 것으로서,

본 발명의 목적은 단위체 세그먼트의 절삭면에 노출되는 다이아몬드입자군이 소진(消盡)되기 이전에 새로운 다이아몬드입자군을 노출하도록 세그먼트의 높이 최상단에 위치한 다이아몬드입자군과 그 하부에 위치한 다이아몬드입자군과의 노출 갭을 없애서 세그먼트가 완전히 마모될 때까지 최대한으로 동일한 절삭조건을 유지함으로서, 절삭능률 및 절삭정밀도의 극대화가 제공되는 절삭공구의 세그먼트를 제공함에 있다.

본 발명의 상기 목적은 소결된 본드층(11) 내에 다이아몬드입자(12)가 소정의 패턴으로 분산 성형되어 절삭면(13)에 대하여 동일높이로 노출되도록 다이아몬드입자군을 형성한 세그먼트(10)에 있어서,

상기 단위체 세그먼트(10)는 상기 본드층(11)의 길이(L)와 높이(H)로 다이아몬드입자(12)가 일정간격 분산 배치되되, 상기 다이아몬드입자(12)는 상기 절삭면(13)의 폭(W) 방향에 대하여 중첩 없이 사선상 일정간격으로 배치되어 다이아몬드입자군(12a, 12b, 12c…….)을 형성하되, 상기 절삭면(13)에 대하여 높이(H) 방향으로 최상단에 위치한 다이아몬드입자군(12a)의 하측에 순차적으로 낮은 높이의 상기 다이아몬드입자군(12b, 12c, 12d…….)을 배치하여서 구성된 절삭공구의 세그먼트에 의하여 달성된다.

Description

절단공구의 세그먼트{Segment of cutting tool}

본 발명은 석재, 콘크리트, 아스콘과 같은 피삭재를 절단하는 절단공구에 부착되어 톱날 역할을 하는 세그먼트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단위체 세그먼트의 절삭면에 노출되는 다이아몬드입자군이 소진(消盡)되기 이전에 새로운 다이아몬드입자군을 노출하도록 세그먼트의 높이 최상단에 위치한 다이아몬드입자군과 그 하부에 위치한 다이아몬드입자군과의 노출 갭을 없애서 세그먼트가 완전히 마모될 때까지 최대한으로 동일한 절삭조건을 유지함으로서, 절삭능률 및 절삭정밀도의 극대화가 제공되는 절삭공구의 세그먼트에 관한 것이다.

일반적으로 석재, 콘크리트, 아스콘과 같은 피삭재의 절단이나 구멍 뚫기, 시료 채취에 사용되는 절단공구로는 원판형 커터나 코어드릴과 같은 절단공구가 사용된다.

이러한 절단공구는 톱날 역할을 수행하는 단위체의 세그먼트를 일정 수량으로서 절단 단부 측에 용착하여 사용하고 있다.

상기 세그먼트는 절삭과정에서 다이아몬드 입자를 잡아주는 본드층의 마모에 의해 다이아몬드 입자가 절삭면에 노출되고 이렇게 노출된 다이아몬드 입자는 피삭재를 절삭할 수 있는 톱니 역할을 하게 된다.

이러한 세그먼트 단위체는 본드층과 함께 소정의 길이x높이x폭(넓이)을 갖는 직육면체나 적용공구의 회전반경 범위에 위치하도록 아치형으로 형성되나, 상기 본드층 내에 성형된 다이아몬드 입자의 분산이 적용되는 절단공구의 절삭효율이나 절삭정밀도에 큰 영향을 주게 된다.

그러나 종래의 세그먼트 제조는 메탈본드(metal bond)를 이용하여 다이아몬드입자와 금속분말을 일정비율로 혼합하여 일차적으로 고압으로서 냉간 성형한 후, 이를 가열로에서 800~900℃의 온도조건에서 저압으로 가압하면서 소결(燒結)하여제조하고 있다.

이렇게 제조된 단위체의 세그먼트는 소결 성형된 본드층에 다이아몬드 입자가 무작위로 분포되어 절삭면에 따른 노출되는 다이아몬드 입자가 불규칙하여 절삭과정에서 절삭성능, 절삭정밀도가 떨어지는 것이 단점으로 지적되고 있었다.

그리하여 최근에 와서 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 소결된 본드층(110)내에 위치하는 다이아몬드 입자(120)가 절삭면(130)의 폭방향에 대하여 일정간격의 동일높이을 갖는 다이아몬드입자군(121,122,123…….)이 노출되도록 구성된 세그먼트(100)에 대한 기술이 다수 개시되고 있다.

그러나 종래 기술은 세그먼트(100)의 절삭면(130)에 노출되는 다이아몬드입자(120)가 세그먼트(100)갖는 본드층(110)의 높이(H)에 항상 동일높이 및 길이방향에 동일간격으로서 다이아몬드입자(120)가 성형된 층별 다이아몬드군(Concentration)(121,122,123…….)을 형성하고 있다.

다시 말하여, 상기 본드층(110)의 최상단에 위치한 다이아몬드입자군(121) 군과 그 하단에 위치한 다이아몬드입자군(122)간의 갭(gap), 다시 말하여 노출 위치에 분산된 다이아몬드 입자(120)의 최하단과 그 다음(절삭면으로부터 하측)에 위치된 다이아몬드 입자(120) 최상단 간에 갭을 갖는 구조로 이루어졌다.

이러한 구조는 적용되는 절단공구 예를 들면, 원판형의 커팅휠 중심부에서 동일반경의 외주연(절삭면)에 돌출 되는 다이아몬드입자군(121,122.123…….)이 본드층(110) 내에 동일 위치로 위치하고 있어 최초 노출 시에 동시에 노출되어 사용되다가 상기 본드층(110)의 마모와 피삭재와의 접촉 시 발생되는 충격 힘에 의한다이아몬드입자(120)의 빠짐이나 깨짐이 발생한 상태로 절삭면(130)이 중심부로 줄어들어도 그 다음에 위치한 새로운 다이아몬드 입자군(122)이 노출되지 않고, 최소한 다이아몬드입자(120)의 직경만큼 다이아몬드입자군(121)이 소진되고 난 다음에 새로운 다이아몬드입자군(122)을 노출하여 사용됨으로서, 노출된 다이아몬드입자군(121)에서 다음의 다이아몬드입자군(122)이 나타날 때까지 절삭속도가 계속해서 떨어지다가 상기 새로운 다이아몬드입자군(122)이 노출되었을 때 다시 절삭성이 향상되는 절삭속도가 반복적으로 변화로 절삭이 제공된다.

즉, 다이아몬드입자군(121)의 전부노출 → 소진 → 본드층(110) 마모 → 새로운 다이아몬드입자군(122) 군의 노출 → 소진 → 본드층(110) 마모 → 새로운 다이아몬드입자군(123) 군의 노출 과정의 반복적인 변화로서 절삭작업이 진행되기 때문에 연속적인 절삭작업이 진행되지 않는 절삭효율의 저하로 피삭재의 균일한 가공품질을 유지하지 못하는 절삭 정밀도가 떨어지는 단점이 있었다.

또한 상기 절삭면(130)에 노출되는 다이아몬드입자군(121,122,123…….)은 각각의 다이아몬드입자(120)가 폭방향으로 중첩된 구조를 갖게 되어 회전에 의한 피삭재의 절삭과정에서 절분의 배출이 효과적이지 못하여 마찰열이 높게 발생되어 사용수명 및 절삭효율이 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 보다 효과적으로 해소하기 위하여 연구 개발된 것으로서,

본 발명의 목적은 절삭성능과 함께 절삭정밀도를 제공할 수 있는 절삭공구의세그먼트를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 절삭과정에서 절분의 배출이 효과적인 구조를 갖추어서 사용수명과 절삭효율을 극대화한 절삭공구의 세그먼트를 제공함에 있다.

본 발명의 상기 목적은 소결된 본드층 내에 다이아몬드입자가 소정의 패턴으로 분산 성형되어 절삭면에 대하여 일정간격의 동일높이로 노출되도록 된 세그먼트에 있어서,

상기 단위체 세그먼트는 상기 본드층의 길이와 높이로 다이아몬드입자가 일정간격 분산 배치되되, 상기 다이아몬드입자는 상기 절삭면의 폭 방향에 대하여 중첩 없이 사선상 일정간격으로 배치되어 다이아몬드입자군을 형성하되, 상기 절삭면에 대하여 높이 방향으로 최상단에 위치한 다이아몬드입자군의 하측에 순차적으로 낮은 높이의 다이아몬드입자군을 배치하여서 구성된 절삭공구의 세그먼트에 의하여 달성된다.

도 1 내지 도 3은 종래의 세그먼트 구조를 보여주는 사시도, 정단면도 및 측단면도,

도 4는 본 발명 바람직한 세그먼트의 사시도,

도 5는 도 4의 정단면 구성도,

도 6은 도 4의 측면 구성도,

도 7은 도 5의 A-A선 단면도,

도 8은 본 발명의 제조과정을 보여주는 개략도,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 세그먼트 11 : 본드층

12 : 다이아몬드 입자 12a, 12b, 12c……. : 다이아몬드입자군

13 : 절삭면 20 : 금형

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

즉 본 발명은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 소결된 본드층(11) 내에 다이아몬드입자(12)가 소정의 패턴으로 분산 성형되어 절삭면(13)에 대하여 동일높이로 노출되도록 다이아몬드입자군을 형성한 세그먼트(10)에 있어서,

상기 단위체 세그먼트(10)는 상기 본드층(11)의 길이(L)와 높이(H)로 다이아몬드입자(12)가 일정간격 분산 배치되되, 상기 다이아몬드입자(12)는 상기절삭면(13)의 폭(W) 방향에 대하여 중첩 없이 사선상 일정간격으로 배치되어 다이아몬드입자군(12a, 12b, 12c…….)을 형성하되, 상기 절삭면(13)에 대하여 높이(H) 방향으로 최상단에 위치한 다이아몬드입자군(12a)의 하측에 순차적으로 낮은 높이의 상기 다이아몬드입자군(12b, 12c, 12d…….)을 배치하여서 구성된다.

상기 다이아몬드입자(12) 상호간의 중첩은 전방 측에 위치한 다이아몬드입자(12)의 중심으로부터 후방 측으로 위치하는 각각의 다이아몬드입자(12) 중심과 동일선상의 중심에 위치하는 것을 말하는 것으로서, 본 발명에서는 다이아몬드입자(12) 각각이 동일중심선에 위치하지 않은 것은 중첩이 아님을 밝혀둔다

이러한 본 발명은 사용과정에서 상기 절삭면(13)에 최초로 노출된 다이아몬드입자군(12a)이 소진(消盡)되기 이전에 높이(H) 방향의 하측에 위치된 새로운 다이아몬드입자군(12b)이 노출되고, 상기 다이아몬드입자군(12a,12b)이 소진되기 이전에 상기 다이아몬드입자군(12b)의 높이(H) 방향 하측에 위치한 새로운 다이아몬드입자군(12c)을 노출하는 과정이 사용에 의한 본드층(11)의 마모와 동시에 반복적으로 수행된다.

이러한 본 발명의 구성은 상기 세그먼트(10)가 갖는 높이(H) 최상단에 위치한 다이아몬드입자군(12a)과 그 다음에 위치한 다이아몬드입자군(12b)과의 갭을 없애서 상기 세그먼트(10)가 완전히 마모되어 소진될 때까지 항상 동일조건의 다이아몬드입자 층을 형성한 절삭조건을 유지함으로서, 절삭능률 및 절삭정밀도가 보장된다.

이때, 상기 절삭면(13)에 노출되는 각각의 다이아몬드입자군(12a,12b,12c…….)을 구성하는 상기 다이아몬드 입자(12)는 최초로 노출된 다이아몬드입자(12)가 갖는 직경 이내에 길이(L) 방향과 높이(H) 방향에서 볼 때, 폭(W)방향으로 중첩이 없게 조밀도 높임에 따라서 절삭 정밀도가 증가됨은 당연하나, 적어도 2개 이상으로 위치하도록 함이 바람직하다.

또한, 본 발명은 절삭면(13)에 노출되는 다이아몬드입자군(12a,12b,12c…….)이 폭(W) 방향에 대하여 사선방향으로 위치되어 회전에 의한 절삭과정에서 절분(절삭칩)의 배출이 용이하게 되어 절삭효율을 높이게 된다.

이러한 본 발명은 도 8과 같이 금형(20) 내에 메탈파우더와 같은 본드층(11)을 일정두께로 깔고 그 상부에 일정 패턴을 갖는 다이아몬드입자를 배치하여 가압 성형으로 제1층을 성형하고, 상기 제1층 위에 다시 상기 본드층(11) 동일하게 깔고 상기 제1층의 다이아몬드와 중첩이 안 되게 다이아몬드입자를 배치하여 다시 가압성형으로 제2층을 형성하고, 상기와 같은 동일한 방법 제3층, 제4층…….의 소정의 폭(W)을 갖도록 적층한 상태에서 종래와 동일한 방법으로 소결 성형하여 상기 적층되는 층이 없이 일정의 길이x높이x넓이를 갖는 직육면체나 아치형의 세그먼트(10)를 제조하게 된다.

상기 각 층별 배치되는 다이아몬드입자의 패턴은 통상 반도체 제조공정에 활용되는 솔더볼 흡착지그를 이용하여 층별 프로그램화된 패턴으로 다이아몬드입자를 흡착하여 상기 각 본드층(11)별로 투입하고 상기와 같은 과정으로 성형하여 제조하게 된다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명은 단위체 세그먼트의 절삭면에 노출되는 다이아몬드입자군이 소진(消盡)되기 이전에 새로운 다이아몬드입자군을 노출하도록 하여 세그먼트가 완전히 마모되어 소진될 때까지 최대한으로 동일한 절삭조건이 보장되어 절삭능률 및 절삭정밀도의 높게 되어 정밀제품의 절단가공에 활용할 수 있는 효과가 있고,

절삭면에 노출되는 다이아몬드입자군이 사선상으로 형성되어 적용공구의 회전에 의한 절분이 나선상으로 배출되어 용이한 배출에 의한 절삭성능을 높이는 효과가 보장되는 매우 우수한 기술임이 명백하다.

Claims (2)

1. 소결된 본드층(11) 내에 다이아몬드입자(12)가 소정의 패턴으로 분산 성형되어 절삭면(13)에 대하여 동일높이로 노출되도록 다이아몬드입자군을 형성한 세그먼트(10)에 있어서,

   상기 단위체 세그먼트(10)는 상기 본드층(11)의 길이(L)와 높이(H)로 다이아몬드입자(12)가 일정간격 분산 배치되되, 상기 다이아몬드입자(12)는 상기 절삭면(13)의 폭(W) 방향에 대하여 중첩 없이 사선상 일정간격으로 배치되어 다이아몬드입자군(12a, 12b, 12c…….)을 형성하되, 상기 절삭면(13)에 대하여 높이(H) 방향으로 최상단에 위치한 다이아몬드입자군(12a)의 하측에 순차적으로 낮은 높이의 상기 다이아몬드입자군(12b, 12c, 12d…….)을 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 세그먼트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 절삭면(13)에 노출되는 각각의 다이아몬드입자군(12a,12b,12c…….)을 구성하는 상기 다이아몬드 입자(12)는 최초로 노출된 다이아몬드입자(12)가 갖는 직경 이내에 길이(L) 방향과 높이(H) 방향에서 폭(W)방향으로 중첩 없이 적어도 2개 이상으로 위치하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 세그먼트.