KR100542088B1 - 연마재-블레이드다중절삭휠조립품 - Google Patents

Abstract

회전축상에서 복수개의 연마재-블레이드 절삭 휠과 각 2개의 인접 휠 사이에서 그 간격을 결정하는 스페이서로 구성되어 있는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품이 제공된다. 각 절삭 휠은 다이아몬드 입자와 같은 연마재 입자를 함유하고 있는 연마재-블레이드층이 바깥쪽 주변에 제공된 고리 모양의 베이스 휠로 구성되어 있고, 본 발명의 조립품의 베이스 휠은 종래의 강 재료 대신에 특정된 영 계수 또는 특정된 비커즈 경도 Hv를 가지는 코발트와 결합된 탄화 텅스텐과 같은 결합된 탄화금속으로 제작되어 베이스 휠의 두께가 0.1mm 만큼 작을 수 있고, 베이스 휠의 매우 작은 두께에도 불구하고, 절삭 휠 조립품은 소결 희토류 기재 영구 자석과 같은 매우 단단하고 깨지기 쉬운 재료를 뚜렷하게 높은 절삭 정확도와 내구성을 가지고 절삭 또는 슬라이싱 작업하는 역할을 한다.

Description

연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품{ABRASIVE-BLADED MULTIPLE CUTTING WHEEL ASSEMBLY}

본 발명은 연마재-블레이드 또는 특히, 다이아몬드-블레이드 다중절삭 휠 조립품에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 베이스 휠의 외주면상에 다이아몬드 입자와 같은 연마재 입자의 블레이드를 각각 구비하고 단일축에 인접한 절삭 휠간에 적당한 간극으로 동축고정되어, 단일 절삭 작업에서 희토류 합금의 소결 자석(sintered magnet of rare earth-based alloy)과 같은 단단하고 부서지기 쉬운 재료의 단일 베이스 블록으로부터 복수개의 기계절삭 조각을 제작하는 복수개의 절삭 휠 조립품에 관한 것이다.

동일한 치수의 희토류 소결 자석등의 조각을 대량으로 제작하는 산업 공정에 있어서, 상기 미소결 분말 압분체(green powder compact)로의 분말 주조와 미소결 성형체(green body)의 소결 단계를 구비하는 분말야금 공정에서 자석 조각을 하나씩 제작하거나, 또는 소결 자석이 이방성 자성을 가지는 경우에 자석의 용이한 자화의 축을 고려하여 분말야금법으로 큰 자석 블록을 제작한 다음 큰 블록을 적당한 절삭기로 슬라이스 또는 절삭하여 자석조각을 제작할 수 있다.

단일 생산물에 대한 단위 분말야금 공정을 반복하면서 하나씩 자석 조각을 개별 생산하는 전자의 공정에 있어서, 이러한 개별 공정은, 작은 조각의 변형 또는 얇은 판의 워핑이 평면의 치수에 대하여 매우 커지는 것을 피할 수 없어 때때로 만족스러운 생산물을 얻을 수 없기 때문에, 자화의 방향에서 작은 자석 조각 또는 작은 두께의 자석 조각의 생산에 적합하지 앉지만, 단위 공정에 의한 단일 생산물이 만족스럽고 공정의 우수한 재생산성이 높은 생산성과 함께 확보되어 소결 조각의 기계적 작업이 비교적 단순하고 용이할 수 있어야 한다는 것만이 요구된다. 이러한 문제점은 큰 자석 블록을 기계 가공하는 후자의 공정에서 더 이상 중요하지 않으며, 이 후자의 공정은, 분말 주조와 소결 단계에 대한 공정 조절이 비교적 간단하고, 높은 생산성과 우수한 활용도로 인하여 희토류 자석 생산의 주류를 이룬다. 반면에, 이 공정에 있어서 중요한 것은, 가능한 한 높은 정확도의 치수와 가능한한 재료 손실이 적도록 소결하여 얻어진 큰 소결 자석 블록의 기계 가공 단계에서의 생산성이다.

이러한 목적을 위해 가장 일반적으로 사용되는 절삭기는 내부-블레이드형(internal-bladed type) 또는 외부-블레이드형(outer-bladed type)일 수 있는 연마재-블레이드 절삭 휠이다. 연마재 입자를 가지는 내부-블레이드 절삭 휠은 고리 모양 베이스 휠의 내주면상 및 내주면을 따라서 연마재 입자의 절삭 블레이드가 제공되어 얇은 고리 모양 베이스 휠로부터 형성된 완성체이다. 도 1A, 1B 및 1C에 도시된 바와 같이, 외부-블레이드 절삭 휠은 베이스 휠로서 축 통로(shaft opening)(5)를 구비하는 얇은 디스크에 베이스 휠(1)의 외주면상 및 외주면을 따라서 연마재 입자의 절삭 블레이드(2)가 제공되어 형성된 완성체(6)이다. 최근의 경향에 있어서, 내부-블레이드 절삭 휠보다 외부-블레이드 절삭 휠이 선호된다. 도 2A의 사시도 및 도 2B의 축 교차 단면도에 각각 도시된 바와 같이, 이러한 복수개의 절삭 휠(6)이 단일 축(10)에서 2개의 인접 절삭 휠(6)사이에 각각 스페이서(3)를 가지고 동축으로 조립되어 단일 절삭 작업에서 복수개의 절삭 또는 슬라이스된 자석 조각의 생산을 가능하게 하여, 외부-블레이드 절삭 휠이 절삭 작업의 배가된 생산성에서 훨씬 유리하다.

작업재료가 소결 희토류 자석 합금인 경우 상기 연마재 입자는 다이아몬드 또는 큐빅 질화붕소 입자가 바람직하다. 연마재 입자는, 수지접합제를 사용하는 수지접합법, 금속접합제를 사용하는 금속접합법 또는 연마재 입자의 표면에 금속 피복층을 형성하는 전착법에 의하여 베이스 휠(1)의 외주면에 절삭 블레이드(2)를 형성하도록 함께 접합 또는 결합되고, 그중에서 수지접합 절삭 블레이드가 희토류 기재 자석 또는, 특히, 높은 경도의 물질로서 희토류-철-붕소 합금 소결 자석의 절삭 작업에 있어서 바람직하다. 이것은 수지접합된 연마재 입자의 결합 강도가, 금속접합제보다 낮은 수지접합제의 기계적 강도때문에, 견고하지는 않지만 수지접합제의 낮은 탄성율이 작업재료와 연마재 입자간의 부드러운 접촉 조건과 내구성이 우수한 절삭 특성을 보장해주기 때문이다. 연마재 입자가 금속접합된 절삭 휠에 있어서, 즉, 입자결합 강도와 절삭 블레이드층의 내마모성은 금속접합제의 높은 기계적 강도와 탄성율에 의하여 높을 수 있지만, 이러한 이점은 금속접합된 연마재-블레이드가 희토류-철-붕소 소결 자석 블록의 절삭 작업에 또한 사용되지만, 절삭 블레이드층의 연마재 표면이 쉽게 마모되어 증가된 절삭 저항을 쉽게 나타내게 된다는 불이익을 수반하므로 폭넓게 사용되지 않는다.

단일 절삭 작업에서 절삭 또는 슬라이스된 복수개의 자석 조각을 얻기 위하여 도 2A와 도 2B에 도시된 다중절삭 휠 조립품을 사용하여 큰 희토류 자석 블록의 다중 절삭을 실시함에 있어서, 절삭 작업의 정확도 이외에 고려하여야 할 가장 중요한 요소 중 하나는 연마재-블레이드 절삭 휠과 소결 희토류 자석 재료의 손실 사이와의 관계이고, 이는 필요한 연마재-블레이드 절삭 휠의 두꺼운 두께가 절삭에 의한 재료 손실을 증가시키고 자석 조각 생산물의 수를 감소시켜 생산성을 낮추고 생산 비용을 증가시키기 때문이다.

희토류 자석의 재료 손실을 감소시키기 위하여 연마재 절삭 블레이드(2)의 두께를 감소시키려면, 베이스 휠(1)의 두께가 또한 가능한 한 작아져야만 하는데 베이스 휠(1)의 두께는 재료에 따라 제한되어야 한다는 것은 당연하다. 적은 비용과 높은 기계적 강도를 지닌다는 점 때문에, 종래의 연마재-블레이드 절삭 휠에서 베이스 휠의 재료는 JIS(일본 공업 규격)에 명기된 SK, SKD, SKT 그리고 SKH의 분류를 포함하는 합금 기구 강이 거의 독점적으로 이용된다. 그렇지만, 강 소재 베이스 휠의 연마재-블레이드 절삭 휠이 소결 희토류 자석과 같은 매우 단단한 재료의 절삭 작업에 사용되는 경우, 베이스 휠의 기계적 강도는 여전히 불충분하여 절삭 휠의 변형 또는 워핑(warping)과 같은 문제에 때때로 마주치게 되어 절삭 슬라이스된 자석 조각의 치수 정확도에 악영향을 준다.

게다가, 연마재-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠의 두께가 감소되는 경우에는 심각한 어려움에 직면하게 된다. 베이스 휠(1)의 외주면에 접합된 연마재 절삭 블레이드(2)의 확대된 축교차 단면도를 나타내는 도 1C에 도시된 바와 같이, 연마재-블레이드의 두께(t2)가 베이스 휠(1)의 두께(t1)보다 두꺼운 것이 일반적이어서, 연마재-블레이드가 재료를 절삭할 경우, 일반적으로 0.01 내지 0.2mm 범위의 두께(t3)를 가지고 "이스케이프(escape)"라고 하는 갭 공간이 베이스 휠(1)의 표면과 절삭중인 재료 사이에 형성된다. 이러한 이스케이프는 두께(t3)를 증가시킴으로써 가능한 한 부드럽게 배출되어야 하는 절삭 분진 입자를 베이스 휠(1)의 표면으로부터 배출하는 통로의 역할을 하고 두께(t3)는 절삭 작업에 의한 재료 손실을 감소시키기 위하여 가능한 한 작아야 한다.

즉, 작은 두께(t1)의 베이스 휠(1)에 의하여 절삭 휠의 사용에서 직면하는 문제점은 연마재-블레이드의 두께(t2) 및 결과적으로 이스케이프의 두께(t3)가 절삭 분진과 블레이드(2)에서 나온 연마재 입자를 부드럽게 배출할 만큼 충분히 클 수는 없어서 베이스 휠(1)의 표면은 이스케이프의 갭 공간에 메워진 입자에 의하여 심하게 긁히고 손상된다는 것이다. 이러한 문제는 소결 희토류 자석이 종래 기술의 연마재-블레이드 절삭 휠에서 베이스 휠의 소재로 종래에 사용된 합금 공구강 이상의 높은 경도를 가지고 있어서 휠이 상당히 부서져 베이스 휠(1)의 표면에 심한 손상을 주기 때문에, 작업 재료가 소결 희토류 기재 자석 블록인 경우에 특히 심각하다. 베이스 휠(1)의 표면이 일단 긁혀서 국부적인 소성 변형이 일어나면, 베이스 휠(1)은 두 표면간의 응력 균형을 잃어버려 워핑과 표면의 기복(undulation)과 같은 베이스 휠(1)의 변형을 일으키게 된다. 이러한 불리한 점은 베이스 휠(1)의 두께가 더 작아져 매우 작은 긁힘에도 심한 워핑 또는 표면의 기복을 일으키는 경우에 더욱 심각하다. 베이스 휠(1)에서의 어떠한 작은 변형도 절삭 작업이 계속 진행되면서 응력에 의해 베이스 휠(1)의 워핑과 표면의 기복을 확대시키는데 영향을 주어 절삭 또는 슬라이스된 재료의 치수 정확도를 크게 감소시킨다.

복수개의 연마재-블레이드 절삭 휠(6)을 가지고 인접 휠(6)간에 스페이서(3)로 간극이 유지되는 단일 축(10)에 동축으로 지지된, 도 2A와 2B에 도시되어 있는 다중절삭 휠 조립품을 사용하여 절삭 작업이 실시되는 경우에, 특히, 절삭 또는 슬라이스된 재료의 두께 등의 치수는 두개의 인접하는 절삭 휠간의 간극에 의해서만 결정되어, 절삭 휠(6) 또는, 즉, 스페이서(3)의 두께가 자주 조정되지 않으면 베이스 휠(1)의 어떤 경미한 워핑 또는 표면의 기복도 절삭 또는 슬라이스된 생산물의 치수 정확도에 바로 영향을 미치게 되어, 절삭 작업의 생산성을 크게 감소시키거나 또는 절삭에 의한 재료 손실을 심하게 증가시킨다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 유사한 형태의 종래 기술의 조립품에서 상기한 문제점과 불이익이 없는 새로운 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품을 제공하는데 있다.

따라서, 본 발명에 의해 제공되는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품은

(A) 회전축;

(B) 직경이 200mm를 넘지 않고 두께가 0.1 내지 1mm 범위이고, 중앙부에 축을 삽입하기 위한 통로를 가지는 베이스 휠 및 베이스 휠의 외주면에 접합된 연마재-블레이드 층으로 각각 구성되는 절삭휠로서, 상기 각 절삭 휠이 베이스 휠의 중앙 통로에 삽입된 축에 고정되는 2개 이상의 연마재-블레이드 절삭 휠; 및

(C) 절삭 휠의 개수보다 개수가 하나 적으며, 각각이 축을 삽입하기 위한 중앙 통로를 구비하고, 2개의 연마재-블레이드 절삭 휠 사이의 위치에서 중앙 통로에 축의 삽입함으로써 고정되어 절삭 휠 사이에 간극을 형성하는 스페이서를 포함하고,

연마재-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠은 초경합금(cemented metal carbide)으로 제조되고, 연마재-블레이드 절삭 휠의 연마재-블레이드층은 접합제로 결합된 연마재 물질의 입자로 제조되는 것을 특징으로 한다.

특히, 초경합금 소재의 베이스 휠은 45000 내지 70000kgf/㎟ 범위의 영률을 가지거나, 또는 그 대신에 900 내지 2000 범위의 비커즈경도 Hv를 가져야 한다.

게다가, 블레이드층의 소재인 연마재 입자는 바람직하게 50 내지 250㎛ 범위의 평균 입자 직경을 가지는 다이아몬드 입자, 큐빅 질화붕소 입자 또는 두 입자의 혼합물이고, 블레이드층에서 연마재 입자는 바람직하게 10 내지 50 부피%이고, 나머지는 접합제이다.

상기에 정의된 본 발명에 따른 다중-블레이드 절삭 휠 조립품은 아래에 기재된 몇 개의 필수적인 또는 선택적인 특징을 가진다.

(1) 조립품을 형성하는 각 외부-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠은 45000 내지 70000kgf/㎟ 범위의 영률을 가지거나, 그 대신에, 900 내지 2000범위의 비커즈경도 Hv를 가지는 초경합금 소재이다.

(2) 베이스 휠은 외부직경이 200mm를 넘지 않고 0.1 내지 1mm 범위의 두께를 가진다.

(3) 조립품은 두 개 이상 또는, 바람직하게는, 세 개 이상의 연마재-블레이드 절삭 휠을 구비하고, 따라서, 2개의 인접하는 절삭 휠 사이에 삽입된 하나 이상의 스페이서를 구비하여 그 간극을 결정한다. 하나의 조립품에서 절삭 휠의 개수는 200개까지 가능하다.

(4) 연마재-블레이드층에 함유된 연마재 입자는 바람직하게 50 내지 250㎛ 범위의 평균 입자 직경을 가지는 다이아몬드 입자, 큐빅 질화붕소 입자 또는 두 입자의 혼합물이고, 연마재-블레이드층에서 연마재 입자는 10 내지 50 부피% 범위이고, 나머지는 접합제이다.

(5) 연마재-블레이드층은 베이스 휠의 두께보다 0.02 내지 0.4mm 만큼 더 큰 두께를 가져서 베이스 휠의 각 측면에 0.01 내지 0.2mm의 이스케이프를 제공한다.

도 1A, 1B 및 1C는 각각 본 발명의 조립품의 일부분으로서 단일 연마재-블레이드 절삭 휠의 평면도, 축교차 단면도 및 연마재-블레이드층의 축교차 단면도의 부분 확대도이다.

본 발명의 조립품의 최대의 특징은 조립품을 형성하는 각 연마재-블레이드 절삭 휠(6)의 베이스 휠(1)이 특정 영률 또는 그 대신에 특정 비커즈경도 Hv를 가지는 초경합금 소재라는 것이다. 초경합금은 자체로 절삭 블레이드의 소재로 사용될 수 있는 고유의 경도와 강성력을 가지는 재료이다. 실제로, 초경합금만으로 제작된 절삭 휠은 목재 및 석재 재료, 섬유질 재료, 플라스틱과 담배 필터를 포함하는 다양한 재료의 절삭 작업에 폭넓게 사용되고 있다. 본 발명의 절삭 휠 조립품에 있어서, 각 절삭 휠(6)은 초경합금 소재의 베이스 휠(1)과 베이스 휠(1)의 외주면 주위에 형성된 연마재-블레이드층(2)으로 구성된 합성체이고, 다중절삭 휠 조립품이 영구 자석용 희토류 기재 합금 소결 블록과 같은 매우 높은 경도를 가지는 재료의 절삭 또는 슬라이싱에도 사용될 수 있도록, 연마재-블레이드층(2)은 접합제로 함께 접합된 다이아몬드 입자 또는 큐빅 질화붕소와 같은 연마재 물질의 입자로 제작된다.

희토류 기재 자석 합금과 같은 높은 경도의 재료가 베이스 휠의 외주면상의 연마재-블레이드 절삭 휠에 의하여 절삭 또는 슬라이스 되는 경우에, 절삭 작업의 결과에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중의 하나는 베이스 휠의 소재이다. 이러한 이해를 기초하여, 본 발명자는 절삭 작업 중에 발생하는 강한 응력하에 베이스 휠에서 워핑 또는 표면의 기복이 발생하는 문제점이 없는 연마재-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠의 소재를 선택하기 위하여 광범위한 연구를 실시하여, 초경합금의 경도가 알루미나와 같은 대부분의 세라믹 재료보다 낮더라도, 초경합금 소재의 베이스 휠로 구성된 연마재-블레이드 절삭 휠을 사용하여 매우 만족스러운 결과를 얻을 수 있음을 우연히 발견하였다. 세라믹 소재의 베이스 휠은 소결 희토류 자석과 같은 경도가 높은 작업 재료의 절삭 작업 중에 작은 충격력에도 쉽게 균열되고 부서지기 때문에, 세라믹 소재의 베이스 휠은 세라믹 재료의 일반적인 깨지기 쉬운 성질로 인하여 매우 위험하므로 절삭 휠로서 사용될 수 없다.

초경합금은 탄화금속 입자와 금속 또는 합금이 메트릭스 상으로 결합되도록 탄화 텅스텐 WC, 탄화 티타늄 TiC, 탄화 몰리브덴 MoC, 탄화 니오븀 NbC, 탄화 탄탈 TaC, 탄화 크롬 Cr₃C₂과 같은 화학원소 주기율표의 Ⅳa,Ⅴa족 또는 Ⅵa족에 속하는 금속의 탄화물의 입자 및 철, 코발트, 니켈, 몰리브덴, 구리, 납 및 주석과 같은 금속 또는 그 합금의 입자로 구성된 분말 혼합물을 소결하여 얻어진 소결체이다. 특히 적합한 초경합금의 예로서, 코발트가 결합된 탄화 텅스텐 입자, 코발트가 결합된 탄화 텅스텐-탄화 티타늄 혼합 입자, 코발트가 결합된 탄화 텅스텐-탄화 티타늄-탄화 탄탈 혼합 입자가 있지만, 여기에 제한되지는 않는다.

초경합금 소재의 베이스 휠(1)은 45000 내지 70000kgf/㎟ 범위의 영률을 가지거나 그 대신에, 900 내지 2000 범위의 비커즈경도 Hv를 가져야 한다. 베이스 휠(1)의 영률이 너무 낮을 경우에, 베이스 휠(1)은 다중절삭 휠 조립품의 절삭 작업중에 받는 저항력에 의하여 워핑 또는 표면의 기복이 발생하게 되어 초경합금의 사용에 의하여 얻어질 수 있는 베이스 휠의 두께 감소 이점이 상실된다. 반면에, 베이스 휠의 영률이 상기한 상한선을 초과하는 경우에, 이러한 높은 영률은 필수적으로 깨지기 쉬운 성질의 증가를 수반함으로써 베이스 휠이 절삭 작업중에 균열 또는 파괴되어 매우 위험할 수 있다. 베이스 휠의 비커즈경도가 너무 낮은 경우에, 베이스 휠은, 베이스 휠의 경도 이상의 경도를 가질 수 있는 절삭중인 작업 재료의 표면과 베이스 휠의 표면 사이의 이스케이프에 메워진 절삭 분진 입자에 의하여, 절삭 작업중에 긁히거나 손상되어 베이스 휠의 워핑 또는 표면의 기복을 발생 또는 촉진시키게 된다. 베이스 휠의 비커즈경도가 상기한 상한선을 초과하는 경우에 때때로 재료의 인성이 감소되어, 과도한 영률을 가지는 베이스 휠을 사용하는 경우와 유사한 문제점이 발생한다.

본 발명의 다중절삭 휠 조립품을 형성하는 조립된 연마재-블레이드 절삭 휠(6)의 개수는 2 내지 200개이고, 바람직하게는 3 내지 200개이다. 2개의 절삭 휠만으로 형성된 조립품을 사용하여 얻어지는 이점은 비교적 적다. 절삭 휠(6)의 개수가 너무 많은 경우에, 다중절삭 휠 조립품은 과도한 무게를 가지게 되어 조립품을 운전하기 어렵게 된다. 절삭 휠(6)과 번갈아서 동일축(10)에 설치되어 고정되는 스페이서(3)의 개수는, 도 2A와 도 2B에 도시된 바와 같이 최외각 위치의 절삭 휠(5)이 스페이서(3)의 개수가 절삭 휠(6)의 개수보다 1개 더 많도록 2개의 스페이서(3) 사이에 위치하는 것이 가능하지만, 각 스페이서(3)는 2개의 절삭 휠(6) 사이에 위치하므로 2 내지 199개의 범위에 있다.

각 절삭 휠(6)의 연마재-블레이드층(2)은 접합제를 사용하여 다이아몬드 및 큐빅 질화붕소와 같은 연마재 물질의 입자를 접합시켜서 형성된다. 연마재 입자를 접합시키는 방법은 접합 물질에 따라서 수지접합, 금속접합, 유리화접합 및 전착접합등이 있지만, 여기에 제한되지는 않는다. 초경합금으로 제작된 베이스 휠(1)의 높은 강성(rigidity) 때문에, 연마재 입자의 다양한 접합 방법 중에서 절삭 저항이 가장 큰 금속접합으로 형성된 연마재-블레이드층도 단단한 작업 재료의 절삭 작업에서 높은 정확도의 절삭을 가능하게 한다. 일반적으로 금속접합된 연마재-블레이드층은 수지접합된 연마재-블레이드층에 비하여 높은 내마모성을 갖는다는 점에서 유리하므로 본 발명의 다중절삭 휠 조립품은 블레이드의 교정 또는 교체를 위하여 조립품을 개별 절삭 휠로 해체하지 않고 절삭 작업이 가능하여 절삭 작업의 생산성의 향상에 크게 기여한다.

연마재-블레이드층(2)에 함유된 연마재 입자는 다이아몬드 입자에 제한되지 않고 큐빅 질화붕소 또는 다이아몬드 및 큐빅 질화붕소 입자의 혼합물일 수 있다. 연마재-블레이드층(2)에 함유된 연마재 입자의 부피비는 본 발명의 조립품의 절삭 휠의 성능에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 즉, 층(2)의 연마재 입자는 10 내지 50부피%의 범위이다. 연마재 입자의 부피비가 너무 낮은 경우에, 절삭 휠은 절삭에 기여하는 연마재 입자의 수가 부족하여 완전한 절삭 성능을 발휘할 수 없어서 절삭 속도가 감소하게 되어 절삭 효율이 매우 감소된다. 반면에, 연마재-블레이드층(2)의 연마재 입자의 부피비가 너무 높은 경우에, 연마재 입자는 연마재 입자를 함께 접합시키는 접합제의 양이 부족하여, 특히, 소결 희토류 자석과 같은 높은 경도의 작업 재료의 절삭 작업중에 블레이드로부터 입자가 떨어질 수 있다.

연마재-블레이드층에 함유된 연마재 입자의 입자크기는 본 발명의 다중절삭 휠 조립품의 성능에 있어서도 중요하다. 이 점에 관한 광범위한 연구의 결과에 의하면, 연마재 입자는 입자의 평균 직경이 50 내지 250㎛ 범위를 가져야 한다. 연마재 입자의 평균 직경이 너무 작은 경우에, 연마재-블레이드층의 표면은, 블레이드층의 표면에서 연마재 입자의 돌출 높이가 낮기 때문에, 절삭 분진으로 인해 빨리 움직임이 나빠지게 되어 절삭 작업의 효율이 크게 감소된다. 반면에, 연마재 입자가 너무 굵은 경우에, 연마재-블레이드층의 표면이 너무 거칠어서 절삭후의 작업 재료의 표면이 또한 거칠어져 후속 작업으로 세심한 표면 처리가 필요하므로 매우 작은 두께를 가지는 베이스 휠을 사용하더라도 연마재-블레이드층의 두께와 절삭 휠의 두께는 바라는 바와 같이 작을 수 없다.

연마재-블레이드층(2)의 두께(t2)에 있어서(도 1C에 도시됨), 연마재-블레이드층(2)의 두께는 0.1 내지 1mm의 범위인 베이스 휠(1)의 두께(t1)보다 0.02 내지 0.4mm 만큼 더 두꺼워야 하므로 이스케이프의 두께(t3)는 베이스 휠(1)의 각 측면에서 0.01 내지 0.2mm의 범위이다. 이스케이프의 두께(t3)가 너무 작은 경우에, 베이스 휠(1)과 절삭중인 작업 재료의 표면 사이에 절삭 분진 입자가 쉽게 메워져서 베이스 휠에서의 작은 긁힘과 함께 절삭 작업의 진행을 방해하게 된다. 이스케이프의 두께(t3)가 너무 두꺼워서 연마재-블레이드층(2)의 두께(t2)가 두꺼워진 경우에, 절삭 분진 입자의 방해는 없지만, 절삭중인 작업 재료의 재료 손실이 매우 증가된다.

말할 필요도 없이, 베이스 휠(1)에서의 어떠한 작은 워핑이나 표면의 기복이라도 작업 재료를 슬라이스 또는 절삭하여 얻어진 생산물의 치수 정확도에 불리하게 영향을 주어 절삭에 의한 재료 손실을 증가시킨다. 베이스 휠의 워핑 또는 표면의 기복은 베이스 휠의 두께가 감소하고 직경이 증가할수록 더욱 자주 광범위하게 발생하여 베이스 휠의 제작을 어렵게 한다. 이 점에 있어서, 초경합금으로 제작된 본 발명의 조립품의 베이스 휠은 절삭 휠의 종래의 다른 소재로 제조된 베이스 휠에 비하여 유리하다. 베이스 휠이 가져야 할 두께와 직경에 대한 세밀한 연구의 결과로서, 베이스 휠이 우수한 치수 정확도를 가지고 워핑 또는 표면의 기복 없이 우수한 재생산성을 가지기 위하여 0.1 내지 1mm 범위의 두께 및 200mm를 초과하지 않는 외경을 가져야 한다는 결론에 도달하였다. 외경이 200mm를 초과하는 베이스 휠 또는 외경이 200mm를 초과하지 않더라도 0.1mm이하의 두께인 베이스 휠은 초경합금으로 제작되더라도 큰 워핑을 일으키게 된다. 1mm를 초과하는 두께를 가지는 베이스 휠은, 또한 종래의 합금 기구강으로 제작될 수 있고, 절삭 작업이 이러한 두꺼운 베이스 휠로 구성된 복수개의 절삭 휠로 조립된 다중절삭 휠 조립품으로 실시되는 경우에, 작업 재료의 매우 큰 재료 손실을 가져오는 문제점을 가진다. 말할 필요도 없이, 200mm를 초과하는 외경을 가지는 베이스 휠은 비용이 너무 많이 들어서 실용적이지 못하고 0.1mm 보다 작은 두께를 가지는 베이스 휠은 절삭 작업중에 쉽게 균열되거나 깨진다.

연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품은 단단하고 깨지기 쉬운 재료의 절삭 또는 슬라이싱에도 물론 유용하지만, 특히, 소결 희토류 기재 합금의 영구 자석 또는, 보다 구체적으로는, 부가적으로 자석의 자성과 내부식성을 더욱 향상시키기 위하여 탄소, 알루미늄, 실리콘, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 갈륨, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 은, 주석, 하프늄, 탄탈, 그리고 텅스텐 등 하나 이상의 첨가물을 제한된 양으로 첨가시킬 수 있지만, 일반적으로, 5 내지 40중량%의 희토류 금속 또는 합금, 50 내지 90중량%의 철 그리고 0.2 내지 8중량%의 붕소를 함유하는 희토류-철-붕소 형태의 자석 합금의 기계 가공 생산에 사용되는 경우에 유용하다. 이러한 첨가물의 양은 일반적으로 전체 합금 조성에 대하여 8중량%를 초과하지 않고, 코발트의 양이 30중량%까지 올라갈 수 있지만, 과도하게 많은 양으로 첨가물을 첨가하면 자석의 자성을 감소시키는 악영향을 준다.

상기 소결 희토류-철-붕소 자석 합금의 영구 자석은, 특정 중량비를 가진 원소 형태의 각 성분이 함께 융해되어 합금 융체를 형성하고, 융체는 주조되어 합금 잉곳(Ingot)이 되고, 잉곳은 1 내지 20㎛의 평균 직경을 가지는 미세한 입자로 분쇄되고, 그 합금 분말은 자기장에서 압축 주형에 의하여 성형되어 미소결 성형체가 되고 마침내 합금 분말의 미소결 성형체(green body)를, 소결 효과를 위하여, 초기에는 1000 내지 1200℃의 온도에서 0.5 내지 5시간 열처리한 다음에 400 내지 1000℃에서 열처리하게 되는 종래의 분말야금법에 의하여 제작될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품은, 45000 내지 70000kgf/㎟ 범위의 영률을 가지거나 그 대신에, 900 내지 2000 범위의 비커즈경도 Hv를 가지거나 또는 바람직하게 이러한 두 변수를 모두 만족하는 초경합금으로 제작된 베이스 휠을 각각 가지고 고리 모양 디스크 형태인 복수개의 외부-블레이드 절삭 휠의 조립품이고, 베이스 휠의 두께가 비교적 작은데도 불구하고 절삭 정확도와 안정적인 내구성의 관점에서 소결 희토류 영구 자석과 같은 단단하고 깨지기 쉬운 재료의 절삭 또는 슬라이싱 작업에 유리하게 사용될 수 있어서, 절삭 작업의 비용과 절삭에 의한 재료 손실을 뚜렷하게 감소시켜 생산성의 향상에 기여한다.

다음에, 본 발명에 의한 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품이 실시예와 비교 실시예를 통해 더욱 상세히 기재되지만, 본 발명의 범위가 여기에 한정되지는 않는다.

(실시예 1)

90 중량%의 탄화 텅스텐 및 10중량%의 코발트를 함유하고 62000kgf/㎟의 영률을 가지는 초경합금을 외경이 115mm이고 내경이 40mm이며 두께가 0.4mm인 고리 모양 디스크 형태로 성형하여 연마재-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠을 제작한다. 다이아몬드 입자의 연마재-블레이드층이 수지접합 방법에 의하여 베이스 휠의 외주면 및 그 주위에 형성된다. 그래서, 베이스 휠이 금속 주형에 배치되고 베이스 휠 주위의 갭 공간은 입자 평균 직경 150㎛를 가지고 25부피%의 다이아몬드 입자와 75부피%의 열경화성 페놀 수지 입자를 함유하는 연마재 혼합물로 가득차고 다음에 연마재-블레이드 절삭 휠의 형태로 성형하고 페놀 수지를 그 위치에서 180℃의 온도로 2시간 동안 경화시킨다. 냉각 후에, 절삭 휠을 금속 주형 밖으로 꺼내어 래핑 머신으로 마무리 하여 0.5mm의 두께를 가지는 연마재-블레이드층을 제작한다. 상기 방법으로 2개의 절삭 휠을 제작한다.

외경이 80mm이고 내경이 40mm이고 1.6mm의 두께를 가지는 스페이서를 사용하여 1.6mm의 간극을 유지하는 40mm 직경의 축에 연마재-블레이드 절삭 휠을 설치함으로써 연마재-블레이드 절삭휠은 이중-블레이드(double-bladed) 절삭 휠 조립품으로 조립된다. 이러한 이중-블레이드 조립품을 5000rpm으로 회전시키고 작업 재료로서 네오디뮴-철-붕소 영구 자석의 소결 블록을 사용하여 절삭 테스트를 실시한다. 절삭 속도는 12mm/분이고 절삭 면적은 폭 40mm, 깊이 15mm이며, 1.50mm의 목표 두께를 가지고 조절 한도가 ±0.05mm인 자석판을 각 절삭 작업에서 제작한다.

상기한 방법으로 100회의 절삭 작업을 실시하고 매 10회째의 절삭 작업에서 얻어진 자석판의 두께를 마이크로미터 캘리퍼를 사용하여 자석판의 중심에서 측정하면 도 3의 꺾은선(Ⅰ)으로 도시된 결과를 나타내고, 꺾은선(Ⅰ)의 왼쪽 끝에 도시된 데이터는 첫 번째 절삭 작업에서 얻어진 생산물에 대한 것이다.

이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 절삭 테스트에서 얻어진 자석판은 스페이서 두께 조정의 필요없이 목표값의 조절 한도내의 두께를 가진다.

(비교 실시예 1)

각 절삭 휠에서 초경합금으로 제작한 베이스 휠을 SKD 등급의 종래 합금 공구강으로 제작된 같은 치수의 베이스 휠로 교체하는 것을 제외하고는 실험의 과정은 실시예 1과 실질적으로 동일하다. 자석판의 두께측정의 결과는 도 3의 꺾은선(Ⅱ)으로 도시된다. 측정된 두께가 조절 한도를 벗어났을 경우에, 10회, 50회, 90회째의 실시 이후에, 각각 스페이서의 두께를 100㎛ 증가, 100㎛ 증가 및 50㎛ 감소시켜 조절한다.

(실시예 2)

85중량%의 탄화 텅스텐 및 15중량%의 코발트를 함유하고 55000kgf/㎟의 영률을 가지는 또다른 초경합금을 외경이 125mm이고 내경이 40mm이며 두께가 0.5mm인 고리 모양 디스크 형태로 성형하여 연마재-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠을 제작한다. 베이스 휠의 외주면상 및 그 주위에 입자 평균 직경이 120㎛를 가진 20부피%의 다이아몬드 입자와 80부피%의 열경화성 페놀 수지 입자를 함유하는 연마재 혼합물로 다이아몬드 입자의 연마재-블레이드층을 형성하여 0.6mm의 두께를 가지는 연마재-블레이드층을 제작한다. 상기한 방법으로 31-연마재-블레이드 절삭 휠을 제작한다.

상기에서 제작한 연마재-블레이드 절삭 휠은 외경이 80mm이고 내경이 40mm이고 1.1mm의 두께를 가지는 스페이서를 사용하여 인접한 휠을 각각 분리하여 직경이 40mm인 축상에 31-블레이드 절삭 휠 조립품으로 조립된다.

상기한 다중절삭 휠 조립품을 6000rpm으로 회전시키고 작업 재료로서 50×30×20㎣의 치수를 가지는 네오디뮴-철-붕소 형태의 소결 희토류 자석 블록을 사용하여 50mm 길이의 측면에 대하여 수직인 절삭 방향에서 15mm/분의 절삭 속도로 단일 절삭 작업에서 1.0mm의 목표 두께와 ±0.05mm의 조절 한도를 가지는 30×20㎟의 면적을 가지는 30개의 자석판을 제작하는 절삭 테스트를 실시한다. 이러한 테스트 절삭 작업을 1000 블록에 대하여 실시하여 30000개의 자석판을 제작하고, 자석판의 각 중심에서 두께를 측정하면 제작된 자석판 전부가 스페이서 두께의 조정과 절삭 휠 교체의 필요없이 조절 한도내의 두께를 가진다. 절삭에 의하여 산출된 재료는 60%이다.

(비교 실시예 2)

초경합금으로 제작한 베이스 휠을 SKH 등급의 고속도강으로 제작된 같은 치수의 베이스 휠로 교체하는 것을 제외하고는 실험의 과정은 상기한 실시예 2와 실질적으로 동일하다.

절삭 테스트 실시의 결과로서, 오직 118회의 스페이서 두께의 조절과 절삭 휠을 새로이 제작한 절삭 휠로 27회 교체함으로써 30000개 자석판의 소망 두께를 조절 한도내에서 유지할 수 있고, 여기서 스페이서 두께의 조절은 스페이서를 사이에 삽입한 휠로 절삭된 자석판의 두께가 조절 한도를 벗어나는 경우에 실시되고, 절삭 휠의 교체는 같은 절삭 휠에서 3회의 스페이서 두께 조절을 하고도 자석판의 조절 한도내의 소망 두께를 얻을 수 없는 경우에 실시된다. 절삭에 의하여 산출된 재료는 60%이다.

(비교 실시예 3)

SKH 강 소재의 각 베이스 휠이 0.9mm의 두께로 제작되고 연마재-블레이드절삭 휠의 연마재-블레이드층의 두께가 1.0mm인 것을 제외하고는 실험 과정은 비교 실시예 2와 동일하다. 절삭 휠 두께의 증가에 따라서, 다중절삭 휠 조립품은 31개의 절삭-블레이드 대신에 25개의 절삭-블레이드를 조립하여 제작되므로 24개의 자석판이 단일 절삭 작업에서 얻어질 수 있다.

절삭 테스트 실시의 결과는 단지 15회의 전체 스페이서 두께의 조절과 절삭 휠을 새로이 제작한 절삭 휠로 2회 교체함으로써 24000개 자석판의 소망 두께를 조절 한도내에서 유지할 수 있다는 것이다. 절삭에 의한 재료수율(material yield)은 48%이다.

(실시예 3)

80중량%의 탄화 텅스텐 및 20중량%의 코발트를 함유하고 50000kgf/㎟의 영률을 가지는 초경합금은 연마재-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠로서 외경이 100mm이고 내경이 40mm이며 두께가 0.3mm인 고리 모양 디스크 형태 성형된다. 100㎛의 평균 입자 직경을 가지는 인조 다이아몬드 입자 및 큐빅 질화붕소 입자가 1:1의 중량비율로 혼합된 연마재 입자의 연마재-블레이드층이 금속접합 방법에 의하여 베이스 휠의 외주면 및 그 주위에 형성된다. 따라서, 베이스 휠이 금속 주형에 배치되고 베이스 휠 주위의 갭 공간은 15부피%인 연마재 입자와 85부피%의 접합재 금속의 입자를 함유하는 연마재 혼합물로 채워지고 다음에 연마재-블레이드 절삭 휠의 형태로 압착시킨 후, 700℃의 온도로 2시간 동안 소성시킨다. 냉각 이후에, 휠은 래핑 머신으로 마무리되어 0.4mm의 두께를 가지는 연마재-블레이드층이 제작된다. 상기한 방법으로 2개의 연마재-블레이드 절삭 휠을 제작한다.

2개의 절삭 휠 사이에서 외경이 75mm이고 내경이 40mm이고 2.1mm의 두께를 가지는 스페이서를 구비하고 40mm 직경의 축에 상기에서 제작한 2개의 절삭 휠을 설치한 이중-블레이드 절삭 휠 조립품을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 소결 희토류 자석 블록의 절삭 테스트를 실시한다. 절삭 휠 조립품을 5500rpm으로 회전시키고 자석 블록으로의 절삭 속도 8mm/분이고 절삭 면적은 50×10㎟이다. 목표 두께는 2.0mm이고 조절 한도는 ±0.05mm이다. 도 4의 꺾은선(Ⅲ)으로 도시된 바와 같이, 500개의 자석 블록에 대한 절삭 테스트의 결과는, 500회 실시에서 매 20회째의 자석판의 두께가 스페이서 두께의 조절없이 조절 한도내에서 유지될 수 있을 정도로 만족스러운 것이다. 꺾은선(Ⅲ)의 왼쪽 끝에 도시된 데이터는 첫 번째 절삭 작업에서 얻어진 자석판에 대한 것이다.

(비교 실시예 4)

초경합금 대신에 SKH 고속도강 소재의 베이스 휠을 사용하여 각 절삭 휠을 제작하는 것을 제외하고는 실험의 과정은 실시예 3과 실질적으로 동일하다. 절삭 테스트의 결과로서, 자석판의 두께를 조절 한도내로 유지하기 위하여 절삭 작업이 30회씩 반복된 후에 스페이서 두께를 50㎛ 증가시키는 스페이서 두께의 조절이 필요하다. 도 4의 꺾은선(Ⅳ)에 도시된 바와 같이, 절삭 테스트 작업은 절삭 저항과 조절불가능한 생산물 두께 일탈(deviation)의 과도한 증가로 인하여 240회를 초과하여 실시될 수 없다.

(실시예 4)

90중량%의 탄화 텅스텐 및 10중량%의 코발트를 함유하고 1500 비커즈경도 Hv를 가지는 초경합금을 외경이 115mm이고 내경이 40mm이며 두께가 0.3mm인 고리 모양 디스크 형태로 성형하여 베이스 휠을 제작한다. 25부피%의 평균 입자 직경이 150㎛인 인조 다이아몬드 입자 및 75부피%의 열경화성 페놀 수지 입자의 연마재 혼합물로부터 0.4mm의 두께를 가지는 다이아몬드 입자의 연마재-블레이드층이 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수지접합 방법에 의하여 베이스 휠의 외주면상 및 그 주위에 형성된다. 27개의 절삭 휠을 상기한 방법으로 제작한다.

외경이 80mm이고 내경이 40mm이며 두께가 1.6mm인 스페이서를 사이에 끼워서 각 인접 절삭 휠간의 간극을 유지하는 27개의 절삭 휠을 40mm의 직경을 가지는 한 축에 조립하여 다중절삭 휠 조립품을 완성한다. 이러한 다중절삭 휠 조립품을 6000rpm으로 회전시키고 작업 재료로서 50×30×15㎣의 치수를 가지는 소결 희토류 자석 블록을 사용하여 22mm/분의 절삭 속도로 단일 절삭 작업에서 26개의 자석판을 제작하는 절삭 테스트를 실시한다. 자석판 생산물의 목표 두께는 1.5mm이고 조절 한도는 ±0.05mm이다.

모든 자석판 생산물이 스페이서 두께의 어떠한 조절없이 그리고 절삭 휠을 새것으로 교체할 필요없이 목표 두께의 조절 한도이하의 두께를 가지므로 1000회의 절삭 작업을 실시한 절삭 테스트의 결과는 매우 만족스럽다.

(비교 실시예 5)

베이스 휠의 소재로 초경합금 대신에 SKD 합금 공구강을 사용하는 것을 제외하고는 실험 과정은 실시예 4와 실질적으로 동일하다.

절삭 테스트 결과, 200, 400, 600, 800 및 1000회의 절삭 작업의 실시에서 각각 16회, 28회, 45회, 61회 및 92회의 전체 스페이서 두께의 조절이 필요하고, 200, 400, 600, 800 및 1000회의 절삭 작업의 실시에서 각각 3회, 7회, 12회, 19회 그리고 26회의 전체 절삭 휠의 교체가 필요하다.

(실시예 5)

85중량%의 탄화 텅스텐과 15중량%의 코발트를 함유하고 1250 비커즈경도 Hv를 가지는 또다른 초경합금을 외경이 125mm이고 내경이 40mm이며 두께가 0.4mm인 고리 모양 디스크 형태의 연마재-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠로서 제작한다. 베이스 휠의 외주면상 및 그 주위에 입자 평균 직경 120㎛를 가지고 20부피%인 다이아몬드 입자 및 80부피%의 열경화성 페놀 수지 입자를 함유하는 연마재 혼합물로 다이아몬드 입자의 연마재-블레이드층을 형성하여 0.5mm의 두께를 가지는 연마재-블레이드층을 제작한다. 상기한 방법으로 34-연마재-블레이드 절삭 휠을 제작한다.

상기에서 제작된 연마재-블레이드 절삭 휠은 외경이 80mm이고 내경이 40mm이고 1.1mm의 두께를 가지는 스페이서를 사용하여 인접한 휠을 각각 분리하여 직경이 40mm인 축에 34-블레이드 절삭 휠 조립품으로 조립된다.

상기 다중절삭 휠 조립품을 5500rpm으로 회전시키고 작업 재료로서 50×30×20㎣의 치수를 가지는 네오디뮴-철-붕소 형 소결 희토류 자석 블록을 사용하여 실시예 2에서와 같은 방법으로 15mm/분의 절삭 속도로 단일 절삭 작업에서 1.0mm의 목표 두께와 ±0.05mm의 조절 한도를 가지는 30×20㎟의 면적을 가지는 33개의 자석판을 제작하는 절삭 테스트를 실시한다. 이러한 테스트 절삭 작업을 1000 블록에 대하여 실시하여 33000개의 자석판을 제작하고, 자석판의 각 중심에서 두께를 측정하면 제작된 자석판 전부가 스페이서 두께의 조정과 절삭 휠 교체의 필요없이 1.0±0.05mm의 조절 한도내의 두께를 가진다. 절삭에 의한 재료수율은 66%이다.

(비교 실시예 6)

1250 비커즈경도 Hv를 가지는 초경합금으로 제작한 베이스 휠을 800 비커즈경도 Hv를 가지는 또다른 초경합금으로 제작된 같은 치수의 베이스 휠로 교체하는 것을 제외하고는 실험의 과정은 상기한 실시예 5와 실질적으로 동일하다.

절삭 테스트 실시의 결과로서, 오직 28회의 스페이서 두께의 조절과 절삭 휠을 새로이 제작한 절삭 휠로 4회 교체함으로써 33000개 자석판의 소망 두께를 조절 한도내에서 유지할 수 있다. 절삭에 의한 재료수율은 66%이다.

(비교 실시예 7)

1250 비커즈경도 Hv를 가지는 초경합금으로 제작한 베이스 휠을 0.9mm의 두께를 가지는 SKD 합금 공구강으로 제작된 베이스 휠로 교체하고 연마재-블레이드층의 두께를 0.5mm에서 1.0mm로 증가시키는 것을 제외하고는 실험의 과정은 상기한 실시예 5와 실질적으로 동일하다. 더욱이, 25개의 절삭 휠로부터 다중절삭 휠 조립품을 조립하여 단일 절삭 작업에서 24개의 자석판을 얻을 수 있다.

절삭 테스트 실시의 결과는 오직 31회의 스페이서 두께의 조절과 절삭 휠을 새로이 제작한 절삭 휠로 6회 교체함으로써 24000개 자석판의 소망 두께를 조절 한도내에서 유지할 수 있다는 것이다. 절삭에 의한 재료수율은 48%이다.

(실시예 6)

80중량%의 탄화 텅스텐 및 20중량%의 코발트를 함유하고 1100 비커즈경도 Hv를 가지는 또다른 초경합금을 외경이 105mm이고 내경이 40mm이며 두께가 0.3mm인 고리 모양 디스크 형태로 성형하여 연마재-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠을 제작한다. 85부피%인 70중량%의 구리와 30중량%의 주석을 함유하는 접합재 금속 및 15부피%인 인조 다이아몬드 입자와 큐빅 질화붕소 입자가 100㎛의 평균 입자 직경을 가지고 1:1의 중량비율로 혼합된 연마재 입자로 구성된 혼합물로부터 금속접합 방법을 사용하여 베이스 휠의 외주면상 및 그 주위에 연마재 입자의 연마재-블레이드층이 형성된다. 블레이드를 압축성형한 다음에 700℃의 온도로 2시간 동안 열처리하여 0.4mm의 두께를 가지는 연마재-블레이드층을 제작한다. 상기한 방법으로 32개의 연마재-블레이드 절삭 휠을 제작한다.

상기에서 제작한 연마재-블레이드 절삭 휠은 외경이 75mm이고 내경이 40mm이고 1.3mm의 두께를 가지는 스페이서를 사용하여 인접한 휠을 각각 분리하여 직경이 40mm인 축에 32-블레이드 절삭 휠 조립품으로 조립된다.

상기에서 제작된 다중절삭 휠 조립품을 8000rpm으로 회전시키고 작업 재료로서 50×30×10㎣의 치수를 가지는 네오디뮴-철-붕소 형태의 소결 희토류 자석 블록을 사용하여 50mm 길이의 측면에 대하여 수직인 절삭 방향에서 25mm/분의 절삭 속도로 단일 절삭 작업에서 1.2mm의 목표 두께와 ±0.05mm의 조절 한도를 가지는 30×10㎟의 면적을 가지는 31개의 자석판을 제작하는 절삭 테스트를 실시한다. 이러한 테스트 절삭 작업을 1000 블록에 대하여 실시하여 31000개의 자석판을 제작하고, 자석판의 각 중심에서 두께를 측정하면 제작된 자석판 전부가 스페이서 두께의 조정과 절삭 휠 교체의 필요없이 1.2±0.05mm의 조절 한도내의 두께를 가진다.

(비교 실시예 8)

초경합금으로 제작된 베이스 휠을 SKH 고속도강으로 제작되고 같은 치수를 가지는 베이스 휠로 교체하는 것을 제외하고는 실험 과정은 상기한 실시예 6과 실질적으로 동일하다.

절삭 테스트 작업의 결과, 1000개의 자석 블록을 절삭하여 얻어진 31000개의 자석판의 소망 두께가, 처음 200 블록, 처음 400 블록, 처음 600 블록, 처음 800 블록 그리고 1000 블록 전체의 절삭 완료를 위하여 오직 각각 22회, 41회, 78회, 125회 그리고 161회의 전체 스페이서 두께의 조절과 각각 4회, 11회, 18회, 36회 그리고 47회의 전체 절삭 휠을 교체하여서 조절 한도내로 유지될 수 있다.

본 발명에 의한 상기한 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품은 베이스 휠의 두께가 비교적 작은데도 불구하고 절삭 정확도와 안정적인 내구성의 관점에서 단단하고 깨지기 쉬운 재료의 절삭 또는 슬라이싱 작업에 유리하게 사용될 수 있어서, 절삭 작업의 비용과 절삭에 의한 재료 손실을 뚜렷하게 감소시켜 생산성의 향상에 기여한다.

도 1A는 본 발명 조립품의 일부분으로서 단일 연마재-블레이드 절삭 휠의 평면도, 도 1B는 도 1A에 도시된 절삭 휠의 축교차 단면도 및 도 1C는 베이스 휠의 바깥쪽 주변의 연마재-블레이드를 도시하는 도 1B의 확대도;

도 2A는 5개의 절삭 휠을 구비하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품의 사시도;

도 2B는 7개의 절삭 휠을 구비하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품의 축교차 단면도;

도 3은 실시예 1과 비교 실시예 1을 비교하여 절삭 회수에 대한 함수로서 절삭 두께의 정확도를 도시하는 그래프; 및

도 4는 실시예 3과 비교 실시예 4를 비교하여 절삭 회수에 대한 함수로서 절삭 두께의 정확도를 도시하는 그래프이다.

Claims (9)

1. (A) 회전축;

   (B) 중앙부에 축을 삽입하기 위한 통로를 구비하는 베이스 휠 및 베이스 휠의 외주면에 접합된 연마재-블레이드 층으로 각각 구성되는 절삭 휠로서, 상기 각 절삭 휠이 베이스 휠의 중앙 통로에 삽입된 상기 축에 고정되는 2개 이상의 연마재-블레이드 절삭 휠; 및

   (C) 절삭 휠의 개수 보다 개수가 하나 적으며, 각각이 축을 삽입하기 위한 중앙 통로를 구비하고, 2개의 연마재-블레이드 절삭 휠 사이의 위치에서 중앙 통로에 축의 삽입함으로써 고정되어 절삭 휠 사이에 간극을 형성하는 하나 이상의 스페이서를 포함하고,

   연마재-블레이드 절삭 휠의 베이스 휠은 초경합금으로 제조되고, 연마재-블레이드 절삭 휠의 연마재-블레이드층은 접합제로 결합된 연마재 물질의 입자로 제조되는 것을 특징으로 하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품.
2. 제1항에 있어서, 상기 초경합금이 45000 내지 70000kgf/㎟ 범위의 영률을 가지는 것을 특징으로 하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품.
3. 제1항에 있어서, 상기 초경합금이 900 내지 2000의 범위에서 비커즈경도 Hv를 가지는 것을 특징으로 하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품.
4. 제1항에 있어서, 상기 초경합금이 코발트와 결합된 탄화 텅스텐인 것을 특징으로 하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품.
5. 제1항에 있어서, 상기 베이스 휠이 0.1 내지 1mm의 두께를 가지고 외경이 200mm를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품.
6. 제1항에 있어서, 상기 연마재-블레이드 절삭 휠의 개수가 3 내지 200개 범위인 것을 특징으로 하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품.
7. 제1항에 있어서, 상기 연마재-블레이드층이 10 내지 50 부피%의 연마재 입자를 함유하고, 나머지 부분은 접합제인 것을 특징으로 하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품.
8. 제1항에 있어서, 상기 연마재-블레이드층에 함유된 상기 연마재 입자가 다이아몬드 입자, 큐빅 질화붕소 입자 또는 상기 두 물질의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품.
9. 제8항에 있어서, 상기 연마재 입자가 50 내지 250㎛ 범위의 평균 입자 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 연마재-블레이드 다중절삭 휠 조립품.