KR100458463B1 - 다이아몬드 공구용 세그먼트 및 다이아몬드 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초연마제가 포함된 다이아몬드 공구용 세그먼트 및 이 세그먼트를 갖는 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 절단작업시 보다 충격하중에 강하고 안전한 구조적인 특성을 갖고, 긴 수명을 가질 뿐만 아니라 절삭성능이 일정하게 유지되는 다이아몬드 공구용 세그먼트 및 이 세그먼트를 갖는 다이아몬드 공구를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 초연마제 및 본드를 함유하는 절삭부분과 초연마제가 함유되지 않은 블랭크부분으로 이루어지고; 상기 블랭크 부분은 하나 또는 그 이상의 요홈을 갖고, 이 요홈은 저부와 이 저부에 일체로 형성되는 두개의 돌출부에 의해 형성되고; 상기 블랭크 부분이 둘 이상의 요홈을 갖는 경우에는 요홈을 형성하는 상기 저부들이 서로 일체로 되어 있고; 상기 블랭크 부분은 전부분에 걸쳐 동일한 조성을 가지지만, 상기 절삭부분의 본드와는 다른 조성을 갖고; 그리고 상기 절삭부분이 정면상에서 상기 블랭크의 요홈에 삽입되어 있고, 상기 세그먼트의 절삭면상에서 절삭부분과 블랭크 부분의 돌출부가 교대로 배열되고, 상기 교대배열에서 절삭방향으로 보아 선단부와 후단부는 각각 블랭크 부분의 돌출부가 위치 되도록 구성되는 다이아몬드 공구용 세그먼트 및 다이아몬 공구를 그 요지로 한다.

Description

다이아몬드 공구용 세그먼트 및 다이아몬드 공구{Segment for Diamond Tool and Diamond Tool}

본 발명은 초연마제가 포함된 다이아몬드 공구용 세그먼트 및 이 세그먼트를 갖는 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초연마제 및 본드를 함유하는 절삭부분과 초연마제가 함유되지 않은 블랭크 부분으로 이루어져 있는 다이아몬드 공구용 세그먼트 및 이 세그먼트를 갖는 다이아몬드 공구에 관한 것이다.

다이아몬드 공구에는 원형 다이아몬드 소우 블레이드(Diamond Impregnated Circular Saw Blade), 연마휠(Grinding Wheel), 및 다이아몬드 코아 드릴(Core Drill)등이 있다.

상기 원형 다이아몬드 소우 블레이드는 도 1에 나타난 바와 같이 크게 샹크(Shank)(10)와 세그먼트(Segment)(20)로 구성된다.

상기 샹크(10)는 세그먼트에 회전력을 전달하고 세그먼트를 지지하는 역할을 하는 것으로서, 그 중앙에 형성되어 있는 장착홀(11), 회전시 냉각수 및 공기에 의한 냉각을 위한 몸체부(12), 그 원주상에서 내부를 향해 형성되는 슬로트 홀(Slot Hole)(13) 및 세그먼트가 소결 접합, 은납 또는 용접등에 의하여 부착되는 부위인 원주부(외경부)(14)로 구성되어 있다.

상기 장착홀(11)은 상기 세그먼트(20)를 스핀들(도시되어 있지 않음)에 장착되게 하여 세그먼트가 동력원으로부터 회전력을 전달받도록 하는 역할을 하고, 그리고 상기 슬로트 홀(13)은 세그먼트에 피삭재의 절분(Debris)을 원활하게 배출함과 더불어 적절한 충격력을 부여하는 역할을 한다.

한편, 상기 세그먼트(20)는 도 2에 나타난 바와 같이 연삭날 작용을 하는 다이아몬드 입자(21)와 이를 유지하고 일정하게 분포시켜 자생작용(Self-Refreshing)의 역활을 하는 금속분말(Metal Powder)의 소성체(Sintered Material)인 본드 층(Bond)(22)과 샹크(10)와 세그먼트(20)와의 용접을 원할하게 하기 위한 용가재(Welding-Material)의 역할을 하는 블랭크 층(23)으로 구성되어 있다.

상기 블랭크 층(23)은 다이아몬드 입자가 함유되어 있지 않고 용접성이 우수한 코발트, 철, 니켈 등의 철족 금속원소를 주성분으로 하고 있다.

일반적으로, 화강암, 대리석, 콘크리트 구조물 등을 절삭하는 다이아몬드 원형 소우 블레이드와 같은 다이아몬드 공구에 있어서 연마제의 역할을 하는 다이아몬드는 지상에 현존하는 가장 단단한 물질로서 수천 RPM의 고속으로 회전을 하면서 피삭재와 접촉을 할 경우 상대적으로 약한 피삭재가 충격파쇄, 마찰 및 절단작용에 의하여 제거되면서 절삭작업이 이루어지게 된다.

따라서 다이아몬드 입자가 함유된 세그먼트에도 상당한 충격력이 전달되므로 샹크와 세그먼트 또는 이들의 접합부분에 결함이 있거나 기계적인 강도가 약한 경우에는 작업중 충격에 의해 이들 부분들이 파손될 우려가 있으며, 만약 이러한 파손이 일어나는 경우에는 인명을 손상시키는 안전사고를 일으킬 수 있다.

이러한 안전사고를 예방하기 위하여 다이아몬드 절삭공구의 안전성에 대하여 각 구매업체나 EN규격(유럽안전규격)등에서 철저한 안전규격을 적용하고 있는 실정이다.

특히 작업자가 손으로 전동공구를 직접 잡고 작업을 하는 용도로 사용되는 14 인치 이하의 소형 다이아몬드 원형 소우 블레이드의 안전성은 더욱 중요하며, 작업중 일어날 수 있는 안전상의 문제는 절삭부하에 의한 샹크변형이나 깨짐, 세그먼트의 깨짐이나 탈락 등에 의한 것이다.

특히, 이중에서도 세그먼트의 부분적인 깨짐이나 탈락이 가장 심각한 문제로서 수천 RPM의 고속에서 사용하기 때문에 작업중 탈락하여 인체로 날아갈 경우 회전력에 의해 마치 총알과 같이 인명을 손상시키게 된다.

따라서, 세그먼트를 단단히 샹크에 접합시키는 것이 무엇보다 중요한데 이러한 방법은 소결에 의한 계면 확산 접합방식, 은납에 의한 납접방식과 레이저 등의 고밀도 열원을 이용한 용접방식으로 대별될 수 있다.

상기 각 접합방식별 접합강도는 9인치 외경 230mm를 기준으로 샹크의 두께가 1.8mm, 세그먼트의 두께가 2.4mm인 소우 블레이드를 기준으로 할 때 소결에 의한 계면 확산 접합방식의 경우 100-150N이며 은납에 의한 방식은 약 150-200N이고 용접에 의한 방식은 약 200-300N 정도로 용접에 의한 방식이 가장 접합강도가 높다.

한편, 유럽안전규격에 따라 적용되는 접합강도는 하기 관계식 (1)에 따라 유도된다.

[관계식 1]

б_b= (6 ×M_b)/(L_v×T²), M_b= F×L_f/10³[Nm]

(여기서, M_b: 벤딩모멘트, Lv: 세그먼트 길이, T: 샹크 두께, Lf: 토크렌치길이, F: 파단하중(N))

유럽안전규격에 의하면, 상기 관계식 (1)에 의해 구한 접합강도가 600N/mm²이상인 경우에는 수동(Hand Held) 다이아몬드 원형 소우 블레이드에 적용되고, 450N/mm²이상의 경우에는 정치용기계(Stationary Machine)에 적용된다.

이를 하중값으로 환산하면, 샹크의 외경 및 두께가 각각 9인치 및 1.8mm이고 세그먼트의 길이가 38mm인 경우 123N으로서 은납에 의한 접합방식부터 안전한 범위내에 들어가게 된다.

상기 은납에 의한 접합방식은 용가재로서 은납재를 사용하여 이를 녹이기 위한 온도인 약 600-800℃내외에서 고주파등의 순간열원을 이용하여 은납재를 녹여서 샹크와 세그먼트를 접합하는 방식으로서 전통적으로 사용되어 온 방법이다.

상기 은납접합방식은 용가재로 은납을 이용하므로 세그먼트의 기저면에 블랭크재가 있지 않아도 될 뿐만 아니라 세그먼트의 기저면에 불랭크재가 구성되어 있을 경우에도 기저면에 돌출된 상태로 존재할 수 있는 다이아몬드 지립으로 인하여 샹크와 세그먼트와의 접촉이 나쁘게 되어 접합강도가 저하되는 위험을 방지할 수 있는 잇점을 가지고 있다.

그러나, 상기 은납접합방식은 내열성이 떨어지고 용접강도도 용접방식보다 떨어져서 정치용기계(Stationary Machine)에서 주로 사용되고 있으며, 냉각수에 의한 습식냉각방식에서 작업을 해야 한다.

한편, 레이저, 전자빔 등의 고밀도 열원을 이용한 용접방법은 세그먼트를 샹크에 보다 단단히 부착하는 방법으로서 은납에 의한 접합방식보다 용접강도가 훨씬 강하고 특히 강철이 녹는 온도인 약 1500℃내외에서 용착을 하였기 때문에 내열강도가 강하여 보다 높은 용접 안정성이 요구되는 수동(Hand Held)용에서 건식으로 작업을 하는 경우에 많이 사용되고 있다.

레이저, 전자빔 등의 고밀도 열원을 이용하여 용접하는 경우에는 샹크에 세그먼트를 보다 안전하게 부착하기 위하여 세그먼트를 다이아몬드가 함유된 본드층및 세그먼트의 기저면에 형성되고 다이아몬드가 함유되어 있지 않은 약 1-2mm 내외의 블랭크층을 갖도록 구성하게 된다.

이러한 블랭크층은 용접성이 우수한 철족원소인 코발트, 철, 니켈등을 주성분으로 하여 다이아몬드가 함유된 본드층과 같이 성형한 후 함께 소결되며, 본드층과 일정한 원주면으로 나뉘어져 있게 되어 용접시 용가재 역할을 하며 스틸 샹크와 함께 용착된다.

상기한 바와 같이, 은납으로 결합하는 방식은 기계에 의한 안전한 방식에 주로 사용되는데 반하여, 레이저 등의 고밀도 열원을 이용한 용접방식은 용접강도와 내열성이 우수하기 때문에 사람이 직접 손으로 전동공구를 잡고 냉각수를 사용하지 않는 건식방식으로 작업을 하는 경우에 주로 사용된다.

레이저 등의 고밀도 열원을 이용한 용접방식에 의하여 다이아몬드 공구를 제작하는 경우에는 샹크, 세그먼트에 있어서 다이아몬드가 함유되지 않은 블랭크 층 및 다이아몬드가 함유된 본드층 등 세가지 종류의 이종재료가 서로 성형 및 소결과 용접에 의하여 하나의 몸체로 연결되게 된다.

상기와 같이 레이저 등의 고밀도 열원을 이용한 용접방식에 의하여 제작된 다이아몬드 공구는 두 군데의 연결부위 즉, 도 2에 나타난 바와 같이, 샹크(10)와 세그먼트(20)의 블랭크 층(23)과의 연결부(A-B) 및 블랭크 층(23)과 다이아몬드 입자(21)가 함유된 본드층(22)과의 연결부(C-D)에서 각각 균열이 시작되어 파손이 일어날 가능성이 높다.

상기한 연결부(A-B)와 연결부(C-D)는 각각 파손이 일어나는 요인에 차이가 있다.

상기한 샹크(10)와 세그먼트(20)의 블랭크 층(23)과의 연결부(A-B)에 있어서 파손의 주요원인은 용접결함으로서, 용접결함이 존재하는 경우에는 피로(Fatigue) 및 충격에 매우 약하게 되며, 특히 세그먼트가 한쪽으로 꺽여서 샹크와 세그먼트의 폭 간격인 클리이런스(Clearance)보다 클 경우에 절단작업중 측면에서 충격하중을 받아 세그먼트가 파손될 가능성이 매우 높다.

상기와 같이 연결부(A-B)파손의 주요원인인 용접결함에 대하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 소결이 불완전하여 조밀화도가 낮게 소결된 경우 높은 압력하에서 작은 크기로 억제된 다량의 기공이 용접가열됨에 따라 구속이 풀리면서 확산, 응집 및 대류작용에 의하여 커짐에 따라 생긴 용접조직내의 잔류기공이 존재하고, 오버 필(Over-Fill) 현상이 발생되며, 맞대기 용접에 따른 샹크와 세그먼트간에 간격(Gap)이 존재할 경우에 미세균열이 발생하거나 언더 컷(Under-Cut)불량이 생기며 또한 출력의 저하, 용접위치 및 초점의 잘못등으로 용접빔의 침투가 충분치 않은 용입결함(Lack of Penetration; LOP)등이 발생하기도 한다.

이러한 재료의 결함들은 피로 및 충격 등의 작업환경에 노출이 될 경우 작업중 세그먼트의 탈락에 따른 안전사고를 발생하게 되며 주로 공정의 불안정성에 의한 것으로써 완벽하고 재현성 있는 공정의 설계와 구현에 충분한 주의가 요구되는 부분이다.

한편, 블랭크 층(23)과 다이아몬드 입자(21)가 함유된 본드층(22)과의 연결부(C-D)에 있어서 파손의 주요원인은 세그먼트의 구조적인 특성을 들수 있는데, 이는 본드층에 함유되어 있는 다이아몬드 입자와 본드간의 결합력이 본드와 블랭크층과의 결합력보다 낮기 때문에 이 부위가 충격에 따른 균열의 시작점이 될 가능성이 높으며 또한 본드층과 블랭크 층의 성분에 있어서 조성의 차이가 커질수록 연결부(C-D)에서의 파손이 발생할 가능성이 매우 높아진다.

통상적으로, 세그먼트의 블랭크 층은 주로 샹크와의 용접성이 우수한 코발트, 철, 니켈등의 금속원소로 구성되는데 콘크리트와 같이 마모성이 높은 피삭재를 자를 경우 본드층의 내마모도를 증가시켜 다이아몬드 입자가 조기에 탈락되는 것을 방지하기 위하여 경도 및 내마모도가 높은 W, WC, Cr 및 이들의 화합물 등을 사용하며, 또한 화강암과 같은 단단한 물질을 절단할 경우는 다이아몬드가 쉽게 충격, 파쇄되므로 무뎌진 입자를 빨리 탈락시키고 새로운 입자를 빨리 형성시키기 위하여 자생주기(Self-Refreshing)를 빠르게 조절하기 위하여 기계적인 강도가 낮은 Cu, CuSn, Sn등의 금속원소를 포함하게 된다.

이렇게 용도에 따라 본드층에 사용되는 금속원소의 조성과 함량이 다르게 되고, 이에 따라 기계적 성질의 차이가 발생하게 된다.

즉, W, WC등과 같이 단단하고 내마모도가 높은 금속원소가 본드층에 많이 들어 갈수록 세그먼트는 인성이 떨어지고 취성이 증가하게 된다.

따라서, 이렇게 취성이 큰 조성으로 구성된 세그먼트를 이용하여 수동작업을 할 경우에 측면에서 충격하중을 반복적으로 받게 되어 상대적으로 취약한 C-D의 계면에서 동적하중에 의하여 파손이 일어날 가능성이 증가하게 된다.

또한, Cu, CuSn, Sn등의 금속분말을 본드의 주성분으로 사용했을 경우에는 기계적인 강도자체가 낮으므로 역시 측면에서 충격하중을 반복적으로 받게 되는 수동작업의 경우 상대적으로 취약한 연결부(C-D)의 계면에서 파손이 일어날 가능성이 증대될 것이다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 은납 또는 용접에 의하여 샹크에 부착되는 것으로서 본드 층과 블랭크 층을 적절히 형성함으로써 절단작업시 보다 충격하중에 강하고 안전한 구조적인 특성을 갖고, 긴 수명을 가질 뿐만 아니라 일정한 절삭성능을 갖는 다이아몬드 공구용 세그먼트를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 절단작업시 보다 충격하중에 강하고 안전한 구조적인 특성을 갖고, 긴 수명을 가질 뿐만 아니라 일정한 절삭성능을 갖는 다이아몬드 공구용 세그먼트가 은납 또는 용접에 의하여 샹크에 부착된 다이아몬드 공구를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래의 원형 다이아몬드 소우 블레이드의 정면도

도 2는 종래의 원형 다이아몬드 소우 블레이드의 샹크 및 세그먼트의 구조도

도 3은 본 발명에 부합되는 다이아몬드 공구용 세그먼트의 구조도

도 4는 본 발명에 부합다이아몬드 공구용 세그먼트의 블랭크 층의 구조도

도 5는 본 발명의 세그먼트의 블랭크 층의 돌출부의 두께를 설정하기 위한 참고도

도 6은 종래의 세그먼트 및 본 발명의 일례 세그먼트의 평면도

도 7은 본 발명에 부합되게 형성된 요홈 및 이 요홈에 삽입된 절삭부분의 형태들을 나타내는 세그먼트의 단면도

* 도면의 주용부분에 대한 부호의 설명 *

10 . . . 샹크 11 . . . 장착홀 13 . . . 슬로트 홈

20, 30 . . . 세그먼트 21, 311`. . . 다이아몬드 입자(초연마제)

22. . . 본드층 23. . . 블랭크 층 31 . . . 절삭부분

32 . . . 블랭크 부분 312. . . 본드 321 . . . 요홈

321a . . . 저부 321b . . . 돌출부

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 그 중앙에 동력수단과 연결되는 장착홀을 갖고 그 원주상에서 내부로 형성되어 있는 다수개의 슬롯을 갖는 원판상의 샹크의 슬롯사이의 원주상에 부착되는 다이아몬드 공구용 세그먼트에 있어서,

상기 세그먼트가 초연마제 및 본드를 함유하는 절삭부분과 초연마제가 함유되지 않은 블랭크부분으로 이루어지고;

상기 블랭크 부분은 하나 또는 그 이상의 요홈을 갖고, 이 요홈은 저부와 이 저부에 일체로 형성되는 두개의 돌출부에 의해 형성되고;

상기 블랭크 부분이 둘 이상의 요홈을 갖는 경우에는 요홈을 형성하는 상기 저부들이 서로 일체로 되어 있고;

상기 블랭크 부분은 전부분에 걸쳐 동일한 조성을 가지지만, 상기 절삭부분의 본드와는 다른 조성을 갖고; 그리고

상기 절삭부분이 정면상에서 상기 블랭크의 요홈에 삽입되어 있고, 상기 세그먼트의 절삭면상에서 절삭부분과 블랭크 부분의 돌출부가 교대로 배열되고, 상기 교대배열에서 절삭방향으로 보아 선단부와 후단부는 각각 블랭크 부분의 돌출부가 위치 되도록 구성되는 다이아몬드 공구용 세그먼트에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다이아몬드 공구용 세그먼트는 동력수단과 연결되는 장착홀을 갖는 컵 형상의 샹크에 또는 원통형상을 갖는 샹크의 선단에 일정한 간격을 두고 부착될 수 있다.

또한, 본 발명은 그 중앙에 동력수단과 연결되는 장착홀을 갖고 그 원주상에서 내부로 형성되어 있는 다수개의 슬롯을 갖는 원판상의 샹크 및 이 샹크의 슬롯사이의 원주상에 부착되는 다수개의 세그먼트를 갖는 다이아몬드 공구에 있어서,

상기 세그먼트가 초연마제 및 본드를 함유하는 절삭부분과 초연마제가 함유되지 않은 블랭크부분으로 이루어지고;

상기 블랭크 부분은 하나 또는 그 이상의 요홈을 갖고, 이 요홈은 저부와 이 저부에 일체로 형성되는 두개의 돌출부에 의해 형성되고;

상기 블랭크 부분이 둘 이상의 요홈을 갖는 경우에는 요홈을 형성하는 상기 저부들이 서로 일체로 되어 있고;

상기 블랭크 부분은 전부분에 걸쳐 동일한 조성을 가지지만, 상기 절삭부분의 본드와는 다른 조성을 갖고; 그리고

상기 절삭부분이 정면상에서 상기 블랭크의 요홈에 삽입되어 있고, 상기 세그먼트의 절삭면상에서 절삭부분과 블랭크 부분의 돌출부가 교대로 배열되고, 상기 교대배열에서 절삭방향으로 보아 선단부와 후단부는 각각 블랭크 부분의 돌출부가 위치 되도록 하는 다이아몬드 공구에 관한 것이다.

또한 본 발명은 상기한 본 발명의 다이아몬드 공구에 있어서 샹크가 동력수단과 연결되는 장착홀을 갖는 컵 형상의 샹크이고 그리고 본 발명에 부합되는 상기 세그먼트들이 상기 샹크에 일정한 간격을 두고 부착되는 다이아몬드 공구에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 본 발명의 다이아몬드 공구에 있어서 샹크가 원통형상을 갖는 샹크이고 그리고 본 발명에 부합되는 상기 세그먼트들이 상기 샹크의 선단에 일정한 간격을 두고 부착되어 있는 다이아몬드 공구에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 샹크에 부착되는 다이아몬드 공구용 세그먼트를 개량한 것이다.

바람직하게는, 본 발명은 그 중앙에 동력수단과 연결되는 장착홀을 갖고 그 원주상에서 내부로 형성되어 있는 다수개의 슬롯을 갖는 원판상의 샹크의 슬롯사이의 원주상에 부착되는 세그먼트, 동력수단과 연결되는 홀을 갖는 컵 형상의 샹크에 일정한 간격을 두고 부착되는 세그먼트 또는 원통형상을 갖는 샹크의 선단에 일정한 간격을 두고 부착되는 세그먼트를 개량한 것이다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따라 개량된 다이아몬드 공구용 세그먼트를 갖는 다이아몬드 공구에 관한 것이다.

본 발명에 부합되는 다이아몬드 공구용 세그먼트는 초연마제 및 본드를 함유하는 절삭부분과 초연마제가 함유되지 않은 블랭크 부분으로 이루어진다

상기 초연마제로는 다이아몬드 입자 또는 입방정 질화붕소(CBN)등을 들수 있다.

상기 블랭크 부분은 하나 또는 그 이상의 요홈을 갖고, 이 요홈은 저부와 이 저부에 일체로 형성되는 두개의 돌출부에 의해 형성된다.

상기 요홈은 0∼180°의 각도범위에서 수직 또는 경사져 형성될 수도 있다.

그리고 상기 요홈은 세그먼트의 측면상에서 보아 사각형 또는 타원형 등의다양한 형상을 가질 수 있다.

상기 블랭크 부분이 둘 이상의 요홈을 갖는 경우에는 요홈을 형성하는 상기 저부들이 서로 일체로 되어 있다.

상기 블랭크 부분은 전부분에 걸쳐 동일한 조성을 가지지만, 상기 절삭부분의 본드와는 다른 조성을 갖는다.

또한, 상기 절삭부분이 정면상에서 상기 블랭크의 요홈에 삽입되어 있고, 상기 세그먼트의 절삭면상에서 절삭부분과 블랭크 부분의 돌출부는 교대로 배열되고, 상기 교대배열에서 절삭방향으로 보아 선단부와 후단부는 각각 블랭크 부분의 돌출부가 위치 되도록 구성된다.

상기한 돌출부의 절삭방향으로의 두께는 세그먼트의 절삭부분에서의 입자간의 평균간격이상, 그리고 노출되어 있는 두개의 다아이몬드 입자의 최정점을 연결하는 직선이 두개의 다이아몬드 입자사이의 절삭면과 접촉되지 않는 최대의 거리(L)이하로 설정하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 돌출부의 절삭방향으로의 두께의 최대값은 0.7L(최대거리)정도, 가장 바람직하게는 0.5L(최대거리)정도로 설정하는 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 부합되는 다이아몬드 공구용 세그먼트의 일례가 도 3에 도시되어 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 다이아몬드 공구용 세그먼트(30)는초연마제(다이아몬드 입자등)(311)및 본드(312)를 함유하는 절삭부분(31)과 초연마제(311)가 함유되지 않은 블랭크 부분(32)으로 이루어진다

상기 블랭크 부분(32)은 도 4에 나타난 바와 같이 하나 또는 그 이상의 요홈(321)을 갖고, 이 요홈(321)은 저부(321a)와 이 저부(321a)에 일체로 형성되는 두개의 돌출부(321b)에 의해 형성된다.

상기 요홈(321)들은 도 3에서의 b,c 부분을 라운드(R)가 형성되게 하여 동적인 파괴 하중에 의한 응력집중이 보다 작은 형태를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 블랭크 부분(32)이 도 4에 나타난 바와 같이 둘 이상의 요홈(321)을 갖는 경우에는 요홈(321)을 형성하는 상기 저부(321a)들이 일체로 형성된다.

상기 블랭크 부분(32)은 전부분에 걸쳐 동일한 조성을 가지지만, 상기 절삭부분(31)의 본드(312)와는 다른 조성을 갖는다.

상기 절삭부분이 정면상에서 상기 블랭크의 요홈에 삽입되어 있고, 상기 세그먼트의 절삭면상에서 절삭부분(31)과 블랭크 부분(32)의 돌출부(321b)는 교대로 배열되고, 상기 교대배열에서 절삭방향으로 보아 선단부와 후단부는 각각 블랭크 부분의 돌출부가 위치 되도록 구성된다.

상기 블랭크의 요홈은 도 7의 (a), (b), (c) 및 (d)에 나타난 바와 같이, 0∼180°의 각도범위에서 수직 또는 경사져 다양한 형태로 형성될 수 있고, 또한 세그먼트의 측면상에서 보아 사각형 또는 타원형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.

즉, 상기와 같이 블랭크(32)의 요홈을 형성함에 따라 요홈에 삽입되는 절삭부분(31)도 0∼180°의 각도범위에서 다양한 형태를 가짐은 물론이다.

상기한 블랭크 부분(32)에 있어서 돌출부 각각의 절삭방향으로의 두께는 세그먼트의 절삭부분에서의 입자간의 평균간격이상, 그리고 노출되어 있는 두개의 다아이몬드 입자의 최정점을 연결하는 직선이 두개의 다이아몬드 입자사이의 절삭면과 접촉되지 않는 최대거리(L)이하로 설정하는 것이 바람직한데, 이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 다이아몬드 공구용 세그먼트에서 다이아몬드 입자(초연마제)가 분포되어 있지 않은 블랭크 부분에 있어서 돌출부 각각의 절삭방향으로의 두께는 다음의 사항을 고려해서 결정되는 것이 바람직하다.

도 5에서와 같이 9"(외경 230mm) 소우 블레이드의 경우에 있어서 입도가 40/50인 다이아몬드 입자가 존재하는 영역사이에 다이아몬드 입자가 없는 불랭크 부분이 있고, 또한 피삭재가 평탄하다고 가정하면 다음과 같이 두 입자사이의 다이아몬드 입자가 없는 영역(이하 "ND영역"이라 칭함)이 직접적으로 피삭재(돌, 콘크리트 등)와 접촉하지 않는 최대거리(L)를 구할 수 있다.

예를 들면, 40/50 입도를 기준으로 입자직경이 약 0.35mm라고 할 때, 한 다이아몬드 입자가 본드층에서 노출되어 있을 최대 높이는 입자직경의 약 1/3 정도가 되는데 이때의 높이는 약 0.12mm 정도가 된다.

이때 ND영역에 최인접한 한쪽 입자의 첨두에서 맞은편의 최인접한 입자의 첨두로 직선을 연결했을 경우 이 직선과 ND영역의 최외각 곡면과 접촉을 하게 되는 입자간의 거리는 다음과 같이 구해질 수 있다.

즉, 원의 방정식 X²+ Y²= R²및 Y=R-a(a: 돌출된 다이아몬드 입자의 높이)를 이용하면, X=√(2aR-a²)로 표시되는데, 입자간의 거리는 중심에서의 거리에 두배이므로하기 관계식(2)와 같이 나타낼 수 있다,.

[관계식 2]

입자간의 거리 = 2X

따라서 상기 식에 따라 값을 대입하면 입자간의 최대허용거리(L)는 약 10.5mm가 된다.

이 거리(L)이내에서는 본드가 직접적으로 피삭재와 접촉하기 어렵고 다만 피삭재에서 떨어진 절분이나 입자의 부스러기에 의한 2차적인 마모만 있게 된다. 그리고 이러한 거리(L)이상으로 빗살 무늬의 블랭크 돌출부의 두께(간격)가 길어지게 되면 다이아몬드 입자가 함유되지 않은 블랭크 부분이 피삭재와 직접적인 접촉을 하게 되어 절삭부하가 증가하게 되어 오히려 세그먼트가 파손될 위험이 있게 되므로 상기 최대거리(L)이내로 블랭크 부분의 각각의 돌출부 두께를 제한하는 것이 바람직하다.

그러나, 실제로는 초연마제와 접촉하는 피삭재의 절단면이 평탄하지 않고 다이아몬드가 없는 블랭크의 영역의 바로 옆에 최인접한 다이아몬드 입자가 존재하지 않을 수 있으며 또한 세그먼트의 마모에따라 외경이 줄어들고 초면마제입자도 자생주기에 따라 돌출된 높이가 직경의 1/3보다 작아지므로 블랭크 부분과 피삭재가 직접적인 접촉이 일어나지 않도록 안전한 설계가 되도록 하는 것이 중요하다

본 발명에 있어서 보다 바람직하게는 블랭크 부분의 각각의 돌출부 두께는 최대거리(L)보다 작은 즉, 0.7L이하로 설정하는 것이며, 가장 바람직하게는 0.5L이하로 설정하는 것이다.

한편, 본 발명에 부합되는 블랭크 부분의 돌출부의 최소 허용 두께에 대하여 설명하면, 다음과 같다.

도 6의 (a)에는 규격이 40mm(길이) x 2.5mm(두께)인 종래의 세그먼트의 일례가 도시되어 있고, 그리고 도 6의 (b)에는 세그먼트의 규격은 종래의 것과 동일하고, 그리고 세그먼트내에 삽입된 본드층의 규격이 6mm x 2.5mm인 것이 5개로 구성되어 있는 본 발명의 세그먼트가 도시되어 있다.

도 6(b)에서와 같은 본 발명의 세그먼트의 경우에는 40/50입도에서 집중도 13.6(0.6ct/cc)인 경우에 입자는 평균 2.89mm²의 면적내에 하나가 위치하여 입자간의 평균 간격은 약 1.53mm가 된다.

따라서, 블랭크 부분의 돌출부 두께는 이러한 입자간의 평균 간격 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에 부합되는 세그먼트에 있어서 본드층보다 블랭크 부분이 보다 강한 내충격력을 가져야 안전한데 이를 위해 본드층에 존재하는 입자간의 평균 간격이상으로 블랭크의 간격을 설정하는 경우에 보다 안정적이고 보다 높은 내충격력을 갖게 될 것이기 때문이다.

따라서, 도 6에서, 블랭크의 돌출부의 두께는 약 1.7mm로서, 이 두께는 입자간의 평균간격인 1.53mm를 초과하여 위의 조건을 만족시키게 된다.

다이아몬드 공구용 세그먼트에 있어서 입자간의 평균거리는 입도 및 집중도에 따라 좌우되는 것으로서, 일반적으로 2mm 내외가 된다.

이하, 본 발명의 작용등에 대하여 설명한다.

종래에는 초연마제를 함유하는 절삭부분(이하, "절삭부분"이라 칭함)이 초연마제를 함유하지 않은 블랭크 부분과 도 2에서와 같이 원주에 평행한 C-D면을 따라 접하도록 되어 있는 반면에, 본 발명의 경우에는 도 3에 나타난 바와 같이 절삭부분과 블랭크 부분이 abcd면에서 접하게 되므로, 본 발명의 세그먼트의 경우가 종래의 경우보다 훨씬 많은 본드와의 접촉계면을 갖게 된다.

도 3에 제시되어 있는 본 발명의 세그먼트는 도 2에 제시되어 있는 종래의 세그먼트에서 보다 대략 2배 정도로 넓어진 본드와 블랭크의 접촉계면을 갖게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 세그먼트의 경우에는 본드와 블랭크의 접촉계면이 커지므로 본드와 블랭크와의 접촉계면의 파손 가능성을 최소화할 수 있게 된다.

도 3에서와 같이 다이아몬드가 함유된 본드층은 블랭크의 안쪽에 위치하여 블랭크 안쪽에 삽입된 본드가 모두 균일한 접촉계면을 형성토록 하며 충격하중에 대한 완충효과를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 세그먼트와 같은 형태로 블랭크 부분의 요홈사이의 제한된 공간 안에 본드를 구성하여 초연마제 입자를 제한적으로 분포시키면 다음과 같은 절단특성을 갖게 된다.

첫 번째 특성은 ND영역 주위에 최인접한 다이아몬드 입자가 ND 영역의 기저면 높이보다 높게 돌출되어 있기 때문에 피삭재와의 마찰에 의하여 ND영역이 다이아몬드 입자가 있는 영역의 본드층의 마모 속도보다 휠씬 빨리 마모가 되기는 어렵다.

즉, 최인접한 다이아몬드 입자의 돌출된 높이와 ND 영역의 최대 높이차이는 다이아몬드직경의 약 1/3 정도(직경이 0.35mm인 경우에는 0.12mm)로 제한되며 이러한 높이의 차이를 유지하면서 두 영역이 일정한 비율로 마모된다는 것이다.

즉, 본드층과 블랭크층의 각각의 마모특성이 서로에게 영향을 주게 된다. 부언하면, 세그먼트의 마모특성은 절단면상에서 본드층과 블랭크층이 차지하는 점유면적의 비율과 각각의 마모특성에 의존하며, 이러한 본 발명에 따른 세그먼트의 마모특성을 설명하면

첫 번째, 다이아몬드 입자가 없는 ND 영역을 연한 재질을 사용하여 마모율이 높을 경우에 다이아몬드 입자가 함유된 본드 영역의 마모율도 함께 증가된다는 것이다.

따라서, ND영역이 다이아몬드 입자가 있는 영역의 본드층보다 연한 경우에는 공구의 수명단축을 가져오는 문제점이 있게 되는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 다이아몬드 입자는 회전방향의 뒷쪽으로 본드의 꼬리(Tail)가 입자뒤에 형성된다. 본드의 꼬리는 통상 지석(砥石)으로 본드를 마모시켜 다이아몬드 입자를 돌출시키는 드레싱공정(Dressing Process)에서 다이아몬드가 회전하는 방향의 뒤쪽에 위치한 본드가 돌출되어 있는 다이아몬드의 영향으로 지석에 의해 마모되지 않고 꼬리처럼 잔존해서 회전방향에 반하여 다이아몬드 입자를 지지하는 역할을 하게 된다.

그런데, ND영역은 직접적으로 피삭재와 접촉을 하지는 않고 다이아몬드가 함유된 본드층에서 돌출되어 있는 다이아몬드가 우선 피삭재와 접촉을 하면서 충격부하에 의해 일차적으로 마멸이 되게 된다.

이렇게 다이아몬드입자가 마멸이 되어 본드층이 마모되기 시작하면 ND영역도 좌우의 블랭크 영역과 외경을 맞추기 위해 마모가 되게 된다.

그런데, ND 영역의 마모가 심하면 ND영역에 최인접한 왼쪽에 위치한 다이아몬드 입자의 경우 입자를 지지해주는 꼬리가 없어지는 것이므로 입자가 쉽게 탈락하게 된다.

마찬가지로 ND영역의 오른쪽에 위치한 입자도 ND영역이 많이 마모되어 입자가 빨리 노출이 되어 절삭속도가 향상될 수 있으나 입자를 잡아주는 본드층이 빨리 마모되어 자생주기가 빨라지는 것이므로 수명이 짧아지게 된다.

따라서 ND영역이 마모가 심할 경우 ND영역의 좌우에 인접한 다이아몬드 입자도 입자의 지립력도 떨어져서 빨리 탈락하게 되며 결국 전체 입자수가 작아짐으로 상대적으로 본드층의 중심부위에 분포된 입자가 충격, 마찰부하를 더욱 많이 받게 되고 따라서 전체적인 세그먼트의 수명이 감소하게 된다.

즉, ND영역의 마모가 심하면 세그먼트의 전체적인 자생주기가 짧아져서 절삭속도는 증가하나 그대신 수명이 짧아 진다는 것이다.

두 번째 특성은 ND영역이 단단하고 내마모도가 높다면 블랭크층의 좌우에 인접한 본드층의 마모구배도 함께 저하되므로 다이아몬드의 자생주기가 증가되는 것이므로 수명이 길어지는 반면 절삭속도가 느려지는 현상이 발생되게 되는 것이다.

다른 한편으로 ND영역의 마모율에 상관없이 본드층의 특성에 따른 성능의 향상효과를 살펴보면, 일반적인 세그먼트와 동일한 양(cts)의 초연마제를 갖는 본 발명의 세그먼트에서 다이아몬드가 함유된 본드층이 일반적인 세그먼트보다 작아져서 집중도가 랜덤하게 분포된 세그먼트보다는 높게 형성되기 때문에 피삭재와 직접 접촉하는 다이아몬드 입자를 함유한 본드층의 마모율이 낮게되어 ND영역의 마모율도 같이 낮아져서 수명이 증가하는 효과가 보다 크게 나타난다.

세 번째 특성은, 사용하는 용도에 따라서 수명의 증가와 함께,절삭성도 함께 증가되는 경우가 발생하는데 즉, 고마력에서 절단율이 높은 가혹한 작업의 경우에 있어서 초연마제 입자가 과부하에 의해 쉽게 마멸되므로 수명이 급속히 짧아 지는 현상이 발생하며 또한 자생주기가 빨라 짐에 따라 절삭성능이 함께 불균일해지는 현상이 발생하는데 본 발명에 따른 세그먼트는 일반적인 세그먼트와 동일한 양의 다이아몬드를 함유할 경우 세그먼트내에 본드층이 점유하는 체적이 세그먼트에 비하여 작기 때문에 절단면을 기준으로 집중도가 높아 지므로 일반적인 세그먼트 보다도 입자 하나하나에 부가되는 부하가 작아져서 수명이 급속히 짧아 져서 절삭성능이 불균일하게 되는 현상이 방지되며, 특히, 모래성분이 많은 사암(砂巖; Sand stone)이나 벽돌(Brick) 및 미양생콘크리트(Green concrete)등 마모율이 높은 피삭재의 절삭작업에 있어서는 우수한 수명과 더불어서 절삭성능도 향상되는 효과를 동시에 가져올 수 있는 장점이 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 세그먼트를 제작하는 경우에 일반적인 세그먼트와 동일한 양(cts)으로 다이아몬드를 사용할 경우에 일반적인 세그먼트보다 집중도가 증가되는 효과를 가져오는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.

표면에 분포된 다이아몬드 입자의 개수는 경험적으로 하기 관계식(3)을 통하여 구해질 수 있다.

[관계식 3]

Ns(개/㎠) ≒ 6000 ×C/(π×d³)

[여기서, Ns : 단위면적(㎠)당 표면에 있는 입자의 개수, C: 다이아몬드 입자의 부피 %, d: 다이아몬드 입자 직경]

상기 관계식(3)에 따라 일반적으로 랜덤하게 입자가 분포된 세그먼트에 있어서 40l×2.5t인 규격을 기준으로 다이아몬드입자는 표면에 40/50 입도(45mesh 기준; 0.35mm)에서 집중도 17.3 (0.76ct/cc)의 경우 1cm²의 단면적내에 약 44개가 분포하게 된다.

입자는 평균 2.27mm²의 면적내에 하나가 위치하게 되며 한편, 본 발명에 부합되는 세그먼트의 경우, 상기와 동일한 규격의 세그먼트에 6mm(길이) x 2.5mm(두께)의 규격의 본드가 5개 들어 있다면 본드층이 전체 세그먼트에서 차지하는 체적의 점유율은 75%로 줄어 들고, 세그먼트당 동일한 양의 다이아몬드가 들어 간 경우에는 집중도가 23 (=1.0 ct/cc)로 증가되며,이때 40/50입도를 기준으로 입자가 1cm²의 단면적에 약 57개 있게 되며 입자는 평균 1.75mm²의 면적내에 하나가 위치하게 되어 보다 작은 영역에서 다이아몬드 입자가 분포되기 때문에, 다이아몬드 입자가 존재하는 본드내에서 입자간 간격이 줄어 들고, 집중도가 약 33% 증가하게 된다.

또한 본 발명에 부합되는 세그먼트의 경우에는 다이아몬드 입자가 분포하는 공간을 세그먼트의 일정한 공간내에 일정한 크기와 형태로 분할하여 분포되므로써 전체적인 입자의 분포가 규칙적으로 분할되기 때문에 절삭성능이 균일하게 유지되는 특성이 있다. 즉, 세그먼트의 전체 공간에 입자를 랜덤하게 분포시킨 일반적인 형태의 세그먼트에 비하여 수명이 향상될 뿐만 아니라 작업중 절삭기능이 일정하게 유지될 수 있게 된다.

또한, 초연마제가 랜덤하게 분포된 세그먼트와 동일한 집중도로 초연마제를 사용하여 실제로는 세그먼트 전체에 걸쳐 초연마제의 함유량이 작게 본 발명에 따른 세그먼트를 제조한다면 보다 작은 양의 초연마제를 사용하여 랜덤하게 초연마제를 분포시킨 일반적인 세그먼트와 유사한 절삭성능을 갖는 경제적인 세그먼트를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 따르는 다이아몬드 공구용 세그먼트의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 다이아몬드 공구용 세그먼트를 제조하기 위해서는 상부 및 하부에 다이(Dye)가 2개로 구성되어 있고 펀치도 초연마제가 함유된 본드와 블랭크를 위한 이중구조로 각각 상부 및 하부에 2개씩 총 4개로 성형프레스를 구성한다.

또한, 압력이 가해지는 로드(Rod)역시 2중으로 된 특수한 프레스(Press)가 사용된다.

본 발명의 다이아몬드 공구용 세그먼트의 제조를 위한 성형공정에서의 가장 큰 특징은 두 개의 층을 성형하기 위하여 2개의 다이에서 나뉘어져서 예비성형이 진행되며 마지막으로 하부다이에서 함께 성형이 되어 하나의 몸체를 형성하는 것이며 성형단계에서 세그먼트당 하나의 몸체를 형성하므로 소결은 한번만 하면 된다.

따라서, 소결후에 발생하는 층간의 계면반응에 따른 산화피막이 형성된다든가 또는 성형밀도의 차이에 따른 수축율의 차이가 발생하는 등의 문제가 없어 소결후 본드층과 블랭크 층간의 계면이 단단한 결합을 하게 되는 장점이 있게 된다.

상기 성형은 대략 다음의 사이클(Cycle)을 따라 진행하는 것이 바람직하다.

1), 하부다이에 본드층을 위한 블랭크용 펀치가 함몰되어 있고, 이 부위에 블랭크층을 성형하기 위한 분말이 충진된다.

2). 상부펀치가 내려오면서 블랭크 층을 위한 틀이 예비성형된다.(진성형 밀도의 약 70∼80%).

3). 가성형된 블랭크 층을 위한 틀이 상부다이로 이동된 후 다이아몬드가 함유된 본드분말이 하부다이에 충진된다.

4). 상부다이에서 본드를 성형하기 위한 상부펀치가 하강하여 본드가 가성형된다.

5). 가성형되어 상부다이에 있던 블랭크가 하부다이로 이동하면서 하부다이에 가성형된 본드와 함께 하나의 몸체로 성형된다.

6). 성형된 본 발명에 따른 세그먼트가 하부몰드 밖으로 취출된다.

상기한 본 발명의 세그먼트에 대한 기술사상은 터보형태인 세그먼트에도 적용됨은 물론이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

유럽안전규격인 EN규격에 따라 동일한 조성의 본드와 블랭크로 구성된 일반 세그먼트 및 본 발명에 따른 세그먼트와의 용접강도를 다음의 시험조건에 따라 비교한 결과 일반 세그먼트의 용접강도는 658N/mm²인데 반하여 본발명에 따른 세그먼트의 용접강도는 30% 이상 증가 한 850N/mm²을 나타내었다.

이러한 결과는 본드의 조성에 코발트이외에 CuSn 또는 W,WC 등의 조성이 많이 함유되어 있을 수록 본 발명에 따른 세그먼트의 내충격강도가 휠씬 안전한 결과를 나타낼 것으로 판단된다.

< 용접강도 시험 >

- 규격 외경 : 230mm

- 세그먼트 규격(mm) 38 (L)×2.6 (T)×6W＋2.2W'

- Shank 규격 : SCM 3종 (HRC 35), 두께, 1.6mm

- 본드조성 : 코발트 60% ＋브론즈(15% Sn)40%

- 소결온도 : 750℃

- 블랭크 조성 : 코발트 100%

(실시예 2)

본 발명에 따른 세그먼트와 종래의 세그먼트를 사용하여 수명, 절삭성, 총마모량 및 총작업시간을 조사하였다.

1). 콘크리트 절단

- 기계 : Road Cutter 35HP (TARGET Pro 35)

- 가공(Working)속도(RPM): 2,000

- 톱의 규격 : 14", 21 Slot

- 절단 용도 : Cured concrete (Slump 10, 최대골재 직경 25mm, 압축강도 270Kg/cm²)

- 절입 및 총 절단길이 : 60mm ×300M

- 일반세그먼트의 집중도 : 37(1.64ct/cc)

- 본 발명에 따른 세그먼트의 집중도 : 62(2.73ct/cc ),일반 세그먼트와 동일한 다이아몬드량

- 시험결과 : 수명 10.7M²/mm, 76% 증가, 절삭성 0.242M²/min, 12% 증가

- 총마모량 : 일반세그먼트(2.7mm) 본 발명에 따른 세그먼트(1.5mm)

- 총작업시간 : 일반세그먼트(74.6 min) 본 발명에 따른 세그먼트(67.7min)

2). 화강암 절단

- 기계 : Pedrini 30HP

- 가공(Working)속도 및 RPM: 2M/min, 1,800

- 톱의 규격 : 14", 두께(Thickness):3.2mm, 21 Slot

- 절단 용도 : 화강암(Granite)

- 절입 및 총 절단길이 : 30mm ×90M

- 일반세그먼트의 집중도 : 20(0.9ct/cc)

- 본 발명에 따른 세그먼트의 집중도 : 34(1.5ct/cc)일반 세그먼트와 동일한 다이아몬드량

- 시험결과 : 수명 +27% 증가, 절삭성 : 일반세그먼트와 유사

- 총마모량 : 일반세그먼트: 1.7mm, 본 발명에 따른 세그먼트: 1.3mm

상기 결과로부터 본 발명의 세그먼트가 종래 세그먼트에 비교하여 수명이 증가됨을 알 수 있는데, 이는 본 발명의 세그먼트가 종래 세그먼트에 비하여 동일한 양의 다이아몬드를 사용하더라도 본드층이 차지하는 점유면적이 작아서 집중도가 높아지기 때문이다.

본 발명은 본드와 블랭크층의 접촉 계면이 일반적인 형태의 평면구조보다는 휠씬 넓은 3차원적 계면을 형성하여 동적인 충격 하중에 보다 안전성이 높고, 블랭크자체가 기계적인 강도와 인성이 뛰어난 특성으로 구조용 프레임의 역할을 수행하여 본드의 기계적인 성질이 안좋은 경우에 있어서도 블랭크가 충격을 흡수하고 견디는 역할을 수행하여 특히, 측면하중이 큰 수동 이송작업(Hand Held)에 있어서 세그먼트가 탈락할 위험을 방지할 수 있는 다이아몬드 공구용 세그먼트 및 이를 갖는 다이아몬드 공구를 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 세그먼트내에 본드층이 일정하게 분할되어 전체적인 입자의 분포가 규칙적이고 절단면을 기준으로 집중도가 증가하여 세그먼트의 전체 공간에 입자를 랜덤하게 분포시킨 일반적인 형태의 세그먼트에 비하여 수명이 더 향상될 뿐만 아니라 작업중 절삭기능이 일정하게 유지될 수 있는 다이아몬드 공구용 세그먼트 및 이를 갖는 다이아몬드 공구를 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명의 다이아몬드 공구용 세그먼트는 그 제작이 간단하고 대량생산방식에 의해 제작될 수 있다.

Claims (30)

1. 초연마제 및 본드를 함유하는 절삭부분과 초연마제가 함유되지 않은 블랭크부분으로 이루어지고;

   상기 블랭크 부분은 하나 또는 그 이상의 요홈을 갖고, 이 요홈은 저부와 이 저부에 일체로 형성되는 두개의 돌출부에 의해 형성되고;

   상기 블랭크 부분이 둘 이상의 요홈을 갖는 경우에는 요홈을 형성하는 상기 저부들이 서로 일체로 되어 있고;

   상기 블랭크 부분은 전부분에 걸쳐 동일한 조성을 가지지만, 상기 절삭부분의 본드와는 다른 조성을 갖고;

   상기 블랭크 부분의 돌출부의 절삭방향으로의 두께는 세그먼트의 절삭부분에서의 입자간의 평균간격이상, 그리고 노출되어 있는 두개의 다아이몬드 입자의 최정점을 연결하는 직선이 두개의 다이아몬드 입자사이의 절삭면과 접촉되지 않는 최대의 거리(L)이하이고; 그리고

   상기 절삭부분이 정면상에서 상기 블랭크의 요홈에 삽입되어 있고, 상기 세그먼트의 절삭면상에서 절삭부분과 블랭크 부분의 돌출부가 교대로 배열되고, 상기 교대배열에서 절삭방향으로 보아 선단부와 후단부는 각각 블랭크 부분의 돌출부가 위치 되도록 구성되는 다이아몬드 공구용 세그먼트
2. 제1항에 있어서, 세그먼트가 터보형 세그먼트인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구용 세그먼트
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 요홈은 0∼180°의 각도범위에서 수직 또는 경사져 형성되고, 그리고 세그먼트의 측면상에서 보아 사각형 또는 타원형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구용 세그먼트
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌출부의 절삭방향으로의 두께의 최대값이 0.7L(최대거리)인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구용 세그먼트
7. 삭제
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 돌출부의 절삭방향으로의 두께의 최대값이 0.5L(최대거리)인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구용 세그먼트
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 초연마제가 다이아몬드 입자 또는 CBN재질인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구용 세그먼트
10. 제3항에 있어서, 초연마제가 다이아몬드 입자 또는 CBN재질인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구용 세그먼트
11. 제6항에 있어서, 초연마제가 다이아몬드 입자 또는 CBN재질인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구용 세그먼트
12. 동력수단과 연결되는 샹크 및 이 샹크에 부착되는 다수개의 세그먼트를 포함하여 구성되는 다이아몬드 공구에 있어서,

    상기 세그먼트가 은납 또는 용접에 의하여 샹크에 부착되고;

    상기 세그먼트가 초연마제 및 본드를 함유하는 절삭부분과 초연마제가 함유되지 않은 블랭크부분으로 이루어지고;

    상기 블랭크 부분은 하나 또는 그 이상의 요홈을 갖고, 이 요홈은 저부와 이 저부에 일체로 형성되는 두개의 돌출부에 의해 형성되고;

    상기 블랭크 부분이 둘 이상의 요홈을 갖는 경우에는 요홈을 형성하는 상기 저부들이 서로 일체로 되어 있고;

    상기 블랭크 부분은 전부분에 걸쳐 동일한 조성을 가지지만, 상기 절삭부분의 본드와는 다른 조성을 갖고;

    상기 블랭크 부분의 돌출부의 절삭방향으로의 두께는 세그먼트의 절삭부분에서의 입자간의 평균간격이상, 그리고 노출되어 있는 두개의 다아이몬드 입자의 최정점을 연결하는 직선이 두개의 다이아몬드 입자사이의 절삭면과 접촉되지 않는 최대의 거리(L)이하이고: 그리고

    상기 절삭부분이 정면상에서 상기 블랭크의 요홈에 삽입되어 있고, 상기 세그먼트의 절삭면상에서 절삭부분과 블랭크 부분의 돌출부가 교대로 배열되고, 상기 교대배열에서 절삭방향으로 보아 선단부와 후단부는 각각 블랭크 부분의 돌출부가 위치 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
13. 제12항에 있어서, 샹크가 그 중앙에 동력수단과 연결되는 장착홀을 갖고 그 원주상에서 내부로 형성되어 있는 다수개의 슬롯을 갖는 원판상의 샹크이고, 그리고 세그먼트가 샹크의 슬롯사이에 부착되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
14. 제12항에 있어서, 샹크가 동력수단과 연결되는 장착홀을 갖는 컵 형상의 샹크이고 그리고 상기 세그먼트들이 상기 샹크에 일정한 간격을 두고 부착되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
15. 제12항에 있어서, 샹크가 원통형상을 갖는 샹크이고 그리고 상기 세그먼트들이 상기 샹크의 선단에 일정한 간격을 두고 부착되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
16. 제12항에서 제15항중의 어느 한 항 있어서, 세그먼트가 터보형 세그먼트인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
17. 제12항에서 제15항중의 어느 한 항 있어서, 상기 요홈은 0∼180°의 각도범위에서 수직 또는 경사져 형성되고, 그리고 세그먼트의 측면상에서 보아 사각형 또는 타원형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
18. 제16항에 있어서, 상기 요홈은 0∼180°의 각도범위에서 수직 또는 경사져 형성되고, 그리고 세그먼트의 측면상에서 보아 사각형 또는 타원형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 제12항에서 제15항중의 어느 한 항 있어서, 상기 돌출부의 절삭방향으로의 두께의 최대값이 0.7L(최대거리)인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
23. 제17항에 있어서, 상기 돌출부의 절삭방향으로의 두께의 최대값이 0.7L(최대거리)인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
24. 제12항에서 제15항중의 어느 한 항 있어서, 상기 돌출부의 절삭방향으로의 두께의 최대값이 0.5L(최대거리)인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
25. 제17항에 있어서, 상기 돌출부의 절삭방향으로의 두께의 최대값이 0.5L(최대거리)인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
26. 제12항, 제13항, 제14항, 제15항, 제24항 및 제25항중의 어느 한 항에 있어서, 초연마제가 다이아몬드 입자 또는 CBN재질인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
27. 제16항에 있어서, 초연마제가 다이아몬드 입자 또는 CBN재질인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
28. 제17항에 있어서, 초연마제가 다이아몬드 입자 또는 CBN재질인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
29. 제19항에 있어서, 초연마제가 다이아몬드 입자 또는 CBN재질인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구
30. 제23항에 있어서, 초연마제가 다이아몬드 입자 또는 CBN재질인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구