KR100639778B1 - 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보석, 페라이트, 석재 및 자기류에 이르기까지 다양한 소재의 고속절단이 가능한 톱에 사용되는 톱날에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상기 톱에 사용되는 톱날의 절삭부의 형상을 변경함으로써 그 절삭성 및 수명이 현저하게 향상되고 제조공정이 단순화되어 제조원가가 절감되는 톱날의 절삭부구조 및 상기 절삭부가 형성된 톱날에 관한 것이다.

본 발명에 의한 톱날의 절삭부는 상기 절삭부의 양측 표면에 메시 패턴이 형성된 구조를 가짐으로써, 종래에 알려진 구조의 절삭부가 형성된 톱날의 절삭성보다 30%이상 향상된 절삭성을 가질 뿐만 아니라 절단 작업시 우수한 냉각효과로 인해 절삭부가 형성된 본체가 깨질 염려가 없어 작업시 안전성을 담보할 수 있으며 톱날의 수명이 연장되고, 상기 절삭부를 형성하는 세그먼트를 이루는 결합금속의 조성 및 조성비와는 무관하게 상기 결합금속의 경도만을 고려하여 상기 세그먼트에 더 추가되는 다이아몬드 분말의 함량을 조절하여 절삭부의 수명을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 모든 피삭재에 적합한 절삭부가 형성된 톱날을 제조할 수 있는 동시에, 원하는 용도에 가장 적합한 절삭부를 가진 톱날을 매우 용이하게 제조할 수 있으므로, 톱날의 제조공정이 현저하게 단순화될 뿐만 아니라 제조원가가 현저하게 절감되는 우수한 효과가 있다.

Description

절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날{structure of cutting tip and saw blade including the structure}

도 1a는 종래기술의 일반적인 원형톱날을 도시한 정면도이고, 도1b는 도 1a의 절삭부에 형성되는 공지된 절삭부구조를 도시한 확대도.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 절삭부구조를 갖는 원형톱날의 사시도이고, 도2b는 상기 절삭부구조의 확대도

도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 절삭부구조를 갖는 원형톱날의 사시도이고, 도3b는 상기 절삭부구조의 확대도

도 4는 도2 및 도3의 원형톱날을 이용한 절단동작시 절삭부구조에 형성되는 빈공간을 도시한 모식도.

도 5a는 공지된 절삭부구조를 형성하는 세그먼트 소결시 포함된 다이아몬드 분말의 이동방향을 보여주는 도면이고, 도 5b 및 5c는 본 발명의 절삭부구조를 형성하는 세그먼트 소결시 포함된 다이아몬드 분말의 이동방향을 보여주는 도면

도 6a는 공지된 절삭부구조를 형성하는 세그먼트에서 결합금속의 물성에 따라 포함되는 다이아몬드 분말에 의해 형성된 흔적을 보여주는 도면이고, 도 6b는 본 발명의 절삭부구조를 형성하는 세그먼트에서 결합금속의 물성에 따라 포함되는 다이아몬드 분말에 의해 형성된 흔적을 보여주는 도면

도 7a 및 도 7b는 공지된 절삭부구조를 형성하는 세그먼트에 포함되는 다이아몬드 분말의 함량이 제한되는 원인을 설명하기 위한 도면이고, 도 7c는 본 발명의 절삭부구조를 형성하는 세그먼트에 포함되는 다이아몬드 분말의 함량이 제한되지 않음을 설명하기 위한 도면

도 8a 및 도 8b는 피삭재의 재질이 사암(sandstone)일 때, 공지된 절삭부구조를 가진 톱날과 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날의 절삭성 및 수명을 비교 도시한 그래프

도 9a 및 도 9b는 피삭재의 재질이 대리석(marble)일 때, 공지된 절삭부구조를 가진 톱날과 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날의 절삭성 및 수명을 비교 도시한 그래프

도 10a 및 도 10b는 피삭재의 재질이 화강암(granite)일 때, 공지된 절삭부구조를 가진 톱날과 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날의 절삭성 및 수명을 비교 도시한 그래프

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원형톱날 100 : 원판형 본체

200 : 절삭부 210 : 절삭부의 일측표면

211 : 메시 패턴 211a : 양각부

211b : 음각부

본 발명은 보석, 페라이트, 석재 및 자기류에 이르기까지 다양한 소재의 고속절단이 가능한 톱날에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 톱날의 형상을 변경함으로써 그 절삭성 및 수명이 현저하게 향상되고 제조공정이 단순화되어 제조원가가 절감되는 절삭부구조 및 상기 절삭부구조가 형성된 톱에 관한 것이다.

일반적으로 다수의 톱니가 연속적으로 형성된 톱날을 구비하여 목재, 합성수지, 금속 등과 같은 다양한 소재를 절단하는 데에 사용되는 톱은 톱날의 구동방식에 따라 크게 기계식 톱과 수동식 톱으로 구분할 수 있다. 수동식 톱의 경우에는 작동속도가 저속이고, 주로 낮은 경도의 소재를 절단하기 위해 사용되므로 톱니의 파손이 비교적 적은 편이나, 기계식 톱에 장착되는 톱날의 경우에는 그 톱니가 고속으로 피삭재에 충돌 및 마찰됨에 따라 파단 및 마모되어 사용시간의 경과에 따라 급격히 절삭력이 떨어지게 된다. 근래에는 이러한 문제를 해결하기 위해 기계식 톱에 사용되는 톱날의 절삭부가 초경합금이나 다이아몬드 분말을 포함하는 세그먼트로 형성된다.

도 1은 종래기술의 일반적인 원형톱날을 도시한 정면도로서, 원형톱날은 구동부와 제어부를 갖추어 석재, 금속재와 같은 피삭재를 절단 가공하는 절단장치(미도시) 즉 톱에 장착되는 것으로서, 이러한 원형톱날(9)은 절단장치(미도시)의 구동부인 회전모터의 회전축에 장착할수 있도록 중심부에 장착공(11)을 천공한 원판(10)과, 그 외주연에 일정한 피치로 단단한 재질의 피절삭물(미도시)을 절단가공할수 있도록 세그먼트로 형성된 절삭부(20)로 이루어져 있다.

이와 같이 종래기술의 원형톱날은 동력축에 체결되기 위한 축공을 구비한 원반형 스틸 샹크(STEEL SHANK)와 상기 샹크의 주연부에 결합금속과 다이아몬드 분말 로 이루어진 세그먼트(SEGMENT)로 소정폭의 절삭부를 형성하되, 절삭부의 두께가 샹크의 두께보다 좀더 두텁게 형성되어 절삭 진입이 이루어질 수 있도록 형성되며, 톱날을 피삭재 면에 직각을 유지하도록 회전 진입시키게 된다.

상기와 같은 종래기술의 원형톱날은 상기 절삭부의 절삭작업에서 발생되는 열과, 샹크면에서 발생되는 마찰열이 상승작용을 일으켜 샹크의 강도를 저하시킴과 동시에, 절삭작업이 지속될수록 샹크에 가열현상과 마찰로 인한 진동현상이 심화되어 피삭재의 정확한 절단가공이 이루어지지 못하는 어려움이 있었다.

또한 이러한 마찰열 및 과부하로 인하여 고가의 톱날이 손상, 수명이 단축되며, 여기에 취부되는 전동공구 또한 심각한 손상 및 빠른 마모를 가져와, 전체 절단기계의 수명을 단축시켜 막대한 비용을 낭비하게 되는 한편 작업능률이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 국내실용신안출원번호 제1999-12871호는 석재, 금속재와 같은 피삭재을 절단가공하는 원형톱날에 있어서, 원판(10)의 중앙을 중심으로 하여 상하좌우대칭구조로 상기 원판(10)의 열적부하를 감소시킬수 있도록 복수개의 냉각홀(2)을 천공 형성함을 특징으로 하는 원형톱을 개시하고 있으나, 여전히 절삭부의 절삭작업에서 발생되는 열 및 샹크면에서 발생되는 마찰열로 인한 문제점은 상존하고 있었다.

더욱이, 석재 등을 포함한 피삭재의 절단작업에는 상기 피삭재의 재질 즉 석 영함량, 절개성, 광물함량, 구성입자 크기 등을 포함한 많은 요소가 톱의 절삭성에 현저한 영향을 미친다. 따라서 피삭재의 경도에 따라 톱날의 절삭부를 형성하는 세그먼트의 구성성분인 결합금속(metal bond)의 조성 및 조성비뿐만 아니라, 상기 결합금속에 더 포함되는 다이아몬드 분말의 함량 또한 달라진다.

그동안 톱날 제조업자들은 자체연구를 통해서든 시행착오를 통해서든 여러가지 종류의 결합금속을 가지고 아주 다양한 품질의 세그먼트를 만들 수 있다는 결론에 이르렀으며, 따라서 톱날의 절삭부를 형성하는 세그먼트의 최적의 물성을 확보하기 위하여 톱날 제조업자가 상기 세그먼트 소결시의 시간/온도/압력에 대한 최적의 조합을 찾아내야하는 어려움이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점이 감소된 새로운 구조의 절삭부구조 및 상기 절삭부구조가 형성된 톱날에 대한 당업계의 요구가 다수 존재했다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 공지된 구조의 절삭부를 갖는 톱날의 절삭성보다 30%이상 향상된 절삭성을 갖는 새로운 형상의 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외경연마 없이도 초기절삭이 가능한 새로운 형상의 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 절삭시 톱날에 미치는 부담을 감소시켜 톱날의 수명을 연장시킬 수 있는 새로운 형상의 절삭부구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 절삭부를 형성하는 세그먼트를 이루는 결합금속의 조성 및 조성비와 무관하게 상기 결합금속의 경도만을 고려하여 상기 세그먼트에 포함되는 다이아몬드 분말의 함량을 조절함으로써 절삭부의 수명을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 모든 피삭재에 적합한 절삭부를 형성할 수 있는 새로운 형상의 절삭부구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 톱날의 제조공정을 현저하게 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조원가가 현저하게 절감되는 새로운 형상의 절삭부구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 절단작업시 우수한 냉각효과로 인해 톱날의 본체 특히 원형톱날인 경우 그 본체인 샹크(shank)가 깨질 염려가 없어 작업시 안전성을 담보할 수 있는 새로운 형상의 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 보석, 페라이트, 석재, 자기류를 포함하는 강한 경도의 재질로 된 피삭재를 절단, 가공하는 톱날로서, 상기 톱날에 형성되는 절삭부는 그 양측 표면에 메시 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭부구조를 제공한다.

본 발명의 절삭부구조에서 상기 메시 패턴은 양각된 다수의 선이 일정각도로 엇갈려 형성된 양각부와 상기 양각된 다수의 선 사이에 형성되는 음각부를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 절삭부구조에서 상기 절삭부의 일측 표면에 형성된 메시 패턴과 상기 타측 표면에 형성된 메시패턴이 서로 엇갈리게 형성된 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 절삭부구조에서 상기 절삭부의 단부는 상기 일측 표면에 형성된 메시 패턴의 양각부와 상기 타측 표면에 형성된 메시 패턴의 양각부가 서로 대향되는 구성으로 형성되는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 절삭부구조에서 상기 메시 패턴을 구성하는 양각된 선의 폭은 약 0.5mm 내지 3.5mm인 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 절삭부구조에서 상기 절삭부에 형성된 메시 패턴의 크기가 일정한 경우, 상기 메시 패턴을 구성하는 양각된 선의 폭과 상기 절삭부를 형성하는 세그먼트에 함유되는 다이아몬드 분말의 함량은 반비례관계인 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 절삭부구조에서 상기 절삭부에 형성된 메시 패턴을 구성하는 양각된 선의 폭이 일정한 경우, 상기 메시 패턴의 크기와 상기 절삭부를 형성하는 세그먼트에 함유되는 다이아몬드 분말의 함량은 비례관계인 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 절삭부구조에서 상기 다이아몬드 분말은 천연 또는 인조 다이아몬든 또는 입방정계 붕소 질화물(CBN)을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 절삭부구조에서 상기 세그먼트에 포함되는 상기 다이아몬드 분말의 함량은 상기 결합금속의 HRc와 비례하는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 절삭부구조에서 상기 세그먼트에 포함되는 다이아몬드 분말은 그 크기가 30메시 내지 120메시 사이의 것이 사용되는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명은 또한 상술한 어느 하나의 특징을 가진 절삭부구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱날을 제공한다.

본 발명의 톱날에서 상기 톱날은 그 본체의 형상이 평판형, 원판형, 코어 드릴형, 그라인딩 컵형을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나인 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 톱날에서 상기 톱날의 본체가 원판형인 경우 상기 원판형의 본체에 다수개의 냉각용 홀이 형성되는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 톱날에서 상기 톱날이 원형톱날인 경우 상기 원형톱날의 본체에 다수개의 냉각용 홀이 형성되는 것을 일 특징으로 한다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절삭부구조 및 상기 절삭부구조를 가진 톱날의 기술적 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 절삭부구조를 갖는 원형톱날의 사시도이고, 도2b는 상기 절삭부구조의 확대도이며, 도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 절삭부구조를 갖는 원형톱날의 사시도이고, 도3b는 상기 절삭부구조의 확대도이며, 도 4는 도2 및 도3의 원형톱날을 이용한 절단동작시 절삭부구조에 형성되는 빈공간을 도시한 모식도이다.

먼저 도 2 및 도3은 본 발명에 따른 절삭부구조를 페라이트, 석재, 자기류와 같은 피삭재를 절단가공할 수 있는 원형톱날(1)에 적용한 것으로, 도 2 및 도 3을 참조하면 상기 원형톱날(1)의 본체(100) 외주연에 형성되는 절삭부(200)의 양측 표면[일측표면은 210, 타측표면은 미도시함]에 형성된 절삭부구조가 메시 패턴(211)으로 형성된 것을 알 수 있다. 여기서 상기 메시 패턴(211)은 통상적인 그물문양으로 그물을 형성하는 양각된 다수의 선이 엇갈려 양각부가 형성되고 상기 다수의 양각된 선에 의해 일부 또는 전부가 둘러싸인 영역이 음각되는 형태로 구성되기만 하면 그 형상에 특별한 제한은 없다. 이 때 상기 양각된 다수의 선은 직선, 곡선 또는 직선과 곡선이 결합된 형태일 수 있고, 상기 양각된 다수의 선의 형태에 따라 상기 음각부는 마름모형, 원형, 타원형 등 여러 가지 형상으로 형성될 수 있다.

도2에 도시된 메시패턴(211)은 다수의 양각된 직선이 일정각도로 엇갈려 형성된 양각부(211a)와 상기 양각된 다수의 직선사이에 마름모형상으로 형성되는 음각부(211b)로 구성된 것을 알 수 있고, 도3에 도시된 메시 패턴(211)은 다수의 양각된 곡선이 엇갈려 형성된 양각부(211a)와 상기 양각된 곡선사이에 형성된 곡선형의 음각부(211b)로 구성된 것을 알 수 있다. 여기서, 특히 도2와 같이 양각된 다수의 직선에 의해 양각부(211b)가 형성되는 경우 생기는 상기 음각부(211b)는 대체로 마름모형상을 이루게 되는데, 이 때 상기 마름모형상은 본체(100) 단부에서 멀어질수록 확장되도록 형성되는 것이 바람직하고, 또한 상기 음각된 마름모형상은 상기 본체(100)의 외주연을 둘러싸는 상기 음각된 마름모형상이 다수열로 배열되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구조의 메시패턴(211)은 상기 절삭부(200)의 양측 표면에 형성되 는 것이 바람직한데, 이 때 상기 절삭부(200)의 일측 표면(210)에 형성된 메시패턴(211)과 상기 타측 표면에 형성된 메시패턴은 서로 대향되게 형성되거나 엇갈리게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 일측표면(210)에 형성된 메시패턴(211)과 타측표면에 형성된 메시패턴이 서로 대향되게 형성되는 경우는 상기 절삭부(200)의 단부가 상기 일측 표면(210)에 형성된 메시 패턴(211)의 양각부와 상기 타측 표면에 형성된 메시 패턴의 양각부가 서로 대향되는 구성으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 일측표면(210)에 형성된 메시패턴(211)과 타측표면에 형성된 메시패턴이 서로 엇갈리게 형성되는 경우는 상기 절삭부(200)의 단부가 상기 일측 표면(210)에 형성된 메시 패턴(211)의 양각부와 상기 타측 표면에 형성된 메시 패턴의 음각부가 그 일부 또는 전체 영역에서 서로 대향되도록 형성되는 것인데, 특히 상기 일측 표면(210)에 형성된 메시 패턴(211)의 양각부와 상기 타측 표면에 형성된 메시 패턴의 음각부가 서로 절반의 영역 내지 전체 영역의 범위에서 대향되는 구성으로 형성되는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 메시 패턴(211)을 구성하는 양각된 선의 폭은 약 0.5mm 내지 3.5mm인 것이 바람직한데 이는 상기 선의 폭이 0.5mm보다 더 작게 되면 절단 가공시 피삭재와의 마찰로 쉽게 절삭부가 닳게 되어 톱날의 수명이 감소되는 문제가 있고, 3.5mm보다 더 폭이 넓게되면 절삭부가 매끈하게 형성되기 어려운 문제점이 있기 때문이다.

도2 및 도3의 원형톱날을 이용한 절단동작시 절삭부구조에 형성되는 빈공간을 도시한 모식도인 도4를 참조하면, 상술한 메시패턴(211)으로 구성된 절삭부 (200)를 가진 원형톱날(1)의 절삭동작시 상기 절삭부(200)에는 다수개의 빈공간이 형성되는 것을 알 수 있고, 이러한 빈공간을 통해 절삭작업시 발생하는 열이 효율적으로 냉각되는 것을 알 수 있으므로, 메시패턴이 양측 표면에 형성된 절삭부구조를 갖는 원형톱날(1)을 기계식 톱에 사용하게 되면, 절삭부의 절삭성이 향상될 뿐만 아니라 절삭시 발생하는 열이 감소되는 동시에, 절단작업시 발생하는 열을 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 잇점이 있다는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 원형톱날(1)에 형성된 절삭부(200)의 각 단부확대도로부터 분명하게 알 수 있듯이, 터짐으로 인해 초기 절삭성이 향상되므로 외경 연마없이도 피삭재의 초기절삭이 가능하다.

다음으로, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날인 경우, 그 절삭성이 우수할 뿐만 아니라 톱날의 수명이 연장되고, 상기 톱날의 절삭부를 형성하는 세그먼트를 구성하는 결합금속의 물성에 관계없이 단순히 상기 결합금속의 경도(HRc)에 따라 상기 세그먼트에 함유되는 다이아몬드 분말의 함량을 조절하여 원하는 용도의 톱날을 형성할 수 있음을 설명하기로 한다.

먼저, 도 5를 참조하면, 도 5a는 공지된 절삭부구조를 형성하는 세그먼트 소결시 포함된 다이아몬드 분말의 이동방향을 보여주는 도면이고, 도 5b는 본 발명의 절삭부구조를 형성하는 세그먼트 소결시 포함된 다이아몬드 분말의 이동방향을 보여주는 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이 공지된 절삭부구조가 형성되도록 열과 압력을 가하여 세그먼트를 소결시키게 되면, 상기 세그먼트에 포함된 다이아몬드 분말이 상, 하, 좌, 우 방향으로 이동하게 되지만, 본 발명의 절삭부구조가 형성되도록 도 5b에 도시된 바와 같이b 열과 압력을 가하여 세그먼트를 소결시키게 되면 도 5c에 도시된 바와 같이 본 다이아몬드 분말이 상, 하, 좌, 우 뿐만 아니라 측좌, 측우 로도 이동하게 되므로 피삭재와 접촉하게 되는 양각된 선측으로 다이아몬드 분말이 집중되어 절삭부의 절삭성이 보다 우수한 구조가 됨을 알 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면 도 6a는 공지된 절삭부구조를 형성하는 세그먼트에서 결합금속의 물성(구성성분 조성, 조성비, 첨가제 등)에 따라 포함되는 다이아몬드 분말에 의해 형성된 흔적을 보여주는 도면이고, 도 6b는 본 발명의 절삭부구조를 형성하는 세그먼트에서 결합금속의 물성에 따라 포함되는 다이아몬드 분말에 의해 형성된 흔적을 보여주는 도면임을 알 수 있다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 공지된 절삭부구조를 형성하는 세그먼트에서 결합금속의 물성이 단단해질수록 포함되는 다이아몬드 분말에 의해 형성된 흔적은 짧고 상기 결합금속의 물성이 약해질수록 포함되는 다이아몬드 분말에 의해 형성된 흔적은 길게 된다. 여기서 일반적으로 상기 결합금속의 물성은 피삭재의 재질, 톱날의 수명 등 몇가지 요소를 고려한 제조자 및 사용자의 원하는 용도에 따라 조절되는데 공지된 절삭부구조를 채용하는 경우에는 상기 결합금속의 물성에 따라 포함되는 다이아몬드 분말에 의해 형성된 흔적의 길이가 도 6a와 같이 적절하게 조절되어야만 원하는 절삭성 및 수명 등을 얻을 수 있었기 때문에, 상기 결합금속의 물성을 맞추기 위한 제조업자의 노력이 다수 요구되는 문제점이 있었다. 즉 공지된 절삭부구조에 의하면 세그먼트의 결합금속의 물성과 피삭재의 재질 및 다이아몬드 분 말의 함량이 서로 최적인 조건으로 설계가 이루어져야만 절삭성의 향상과 어느 정도의 톱날 수명의 연장을 꾀할 수 있게 되기 때문이다.

그러나, 본 발명의 절삭부구조에 의하면 도 6b에 도시된 바와 같이 세그먼트에서 포함되는 다이아몬드 분말에 의해 형성된 흔적이 인위적으로 절단되게 되므로, 결합금속의 물성에는 관계없이 사용되는 결합금속의 경도만을 고려하여 포함되는 다이아몬드 분말의 함량을 조절함으로써 원하는 절삭성 및 수명을 가진 톱날을 원하는 용도에 따라 용이하게 제조할 수 있게 된다.

또한, 도 7을 참조하면 도 7a, 도7b는 공지된 절삭부구조를 형성하는 세그먼트에 포함되는 다이아몬드 분말의 함량이 제한되는 원인을 설명하기 위한 도면이고, 도 7c는 본 발명의 절삭부구조를 형성하는 세그먼트에 포함되는 다이아몬드 분말의 함량이 제한되지 않음을 설명하기 위한 도면임을 알 수 있다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 공지된 절삭부구조에서 다이아몬드 분말의 최적함량은 결합금속의 물성과는 무관하게 결합금속에 약 18%가 포함되도록 하는 것이다. 이와 같이 최적함량의 다이아몬드 분말이 포함되도록 세그먼트가 소결되어 공지된 절삭부구조를 갖도록 절삭부가 형성되는 경우 에는 ①번 다이아몬드와 ②번 다이아몬드가 일정한 간격을 유지하게 되고, 이러한 일정간격으로 인해 적절한 절삭이 가능함을 알 수 있다. 그런데, 만약 다이아몬드 분말의 함량을 증가시켜 절삭성을 보다 향상시키려고 시도하게 되면 도 7b에 도시된 바와 같이 이미 적절한 간격을 유지하고 있는 ①번 다이아몬드와 ②번 다이아몬드 사이에 ③번 다이아몬드가 위치하여 절삭작업을 오히려 방해하게 되는 현상이 발생한다. 따라서 공지된 절삭 부구조를 갖는 톱날 제조시 상기 톱날의 절삭성 및 수명을 연장하기 위해 다이아몬드 분말의 함량을 18%이상으로 증가시키게 되면 오히려 그 절삭성이 현저히 떨어지는 현상이 발생하였으므로, 포함되는 다이아몬드 분말의 함량을 증가시켜 톱날의 수명을 연장시키는 동시에 그 절삭성을 향상시킬 수 없었고, 내마모성이 강한 재료를 첨가하는 등 결합금속의 물성을 조절하여 절삭성 및 톱날의 수명을 높일 수밖에 없는 한계가 존재하고 있었다.

그러나, 도 7c에 도시된 바와 같이 본 발명의 절삭부구조를 채택하게 되면 피삭재의 경도에 비례하여 다이아몬드 분말의 함량을 증가시켜도 ①번 다이아몬드와 ②번 다이아몬드 사이에서 그 절삭작업을 방해하는 ③번 다이아몬드가 존재하지 않게 되므로 공지된 절삭부구조 형성시 사용되는 다이아몬드 분말의 함량보다 2배 이상 그 함량을 증가시켜 절삭부구조를 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 절삭부구조에 따르면 톱날의 절삭성 및 내마모성 등을 다이아몬드 분말의 함량을 조절하여 조절가능하기 때문에 피삭재의 재질에 관계없이 복잡한 결합금속의 조성 및 조성비를 고려할 필요가 전혀 없고, 피삭재의 재질과 무관하게 동일한 물성의 결합금속을 사용하여 상기 결합금속의 경도(HRc)만을 고려하여 포함되는 다이아몬드 함량을 조절함으로써 원하는 톱날을 제조할 수 있게 되므로 톱날의 제조공정이 현저하게 단순화될 수 있다.

또한, 본 발명의 절삭부의 양측 표면에 형성된 메시 패턴의 크기가 일정한 경우, 상기 메시 패턴을 구성하는 양각된 선의 폭과 상기 절삭부를 형성하는 세그먼트에 함유되는 다이아몬드 분말의 함량은 반비례관계인 것이 바람직한데, 이것은 양각된 선의 폭이 넓어질수록 다이아몬드 분말의 함량이 줄어들더라도 절단작업시 받는 부하로 인해 절삭부가 마모될 위험이 적기 때문이다. 즉, 본 발명의 절삭부구조를 이루는 양각된 선의 폭이 1mm인 경우 다이아몬드 분말의 필요함량이 20%라 가정하면, 양각된 선의 폭이 2mm로 넓어지는 경우 다이아몬드 분말의 함량이 20%이하이어도 동일한 톱날의 수명을 유지할 수 있게 되기 때문이다.

이 때 양각된 선의 폭이 2mm로 넓어지더라도 상기 양각된 선의 간격을 양각된 선의 폭이 1mm일 때보다 넓게 하면 즉 음각부를 넓게 형성하게 되면 다이아몬드 분말의 함량을 20%로 유지하더라도 동일한 절단성 또는 수명을 유지할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 절삭부구조를 이루는 상기 절삭부에 형성된 메시 패턴을 이루는 양각된 선의 폭이 동일한 경우 상기 메시 패턴의 크기와 상기 절삭부를 형성하는 세그먼트에 함유되는 다이아몬드 분말의 함량은 비례관계이다.

또한, 상기 메시패턴의 크기는 용도에 따라 다르게 형성시켜 사용하게 되지만 다이아몬드 분말의 함량을 하나의 메시마다 동일하게 해야만 최적의 절삭을 얻을 수 있기 때문에, 절삭부가 동일한 함량의 다이아몬드 분말을 포함하는 경우 메시 패턴의 크기가 커질수록 톱날의 수명이 연장된다.

여기서, 본 발명의 절삭부를 형성하는 세그먼트에 포함되는 상기 다이아몬드 분말은 초경연마재를 의미하는 것으로, 특히 천연 또는 인조 다이아몬드 분말 또는 입방정계 붕소 질화물(CBN)을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상이 사용되는 것이 바람직하며, 상기 다이아몬드 분말의 입자크기는 30메시 내지 120메시 사이의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 즉 상기 다이아몬드 분말의 크기가 30메시보다 크 거나 120메시보다 작게 되면 본 발명의 목적 및 효과를 달성하는 본 발명의 절삭부구조를 형성하기에 적합지 않기 때문에 본 발명의 절삭부구조에서 상기 세그먼트에 포함되는 다이아몬드 분말은 그 크기가 30메시 내지 120메시 사이의 것을 사용하는데, 특히 상기 범위내에서 5메시의 단위 간격을 갖도록 사용하는 것이 보다 바람직하다.

다음으로, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날과 공지된 절삭부구조를 가진 톱날의 절삭성 및 수명을 피삭재별로 비교하여 그래프로 도시한 것이다.

즉, 도 8a 및 도 8b는 피삭재의 재질이 사암(sandstone)일 때, 공지된 절삭부구조를 가진 톱날과 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날의 절삭성 및 수명을 비교 도시한 그래프를 보여주고, 도 9a 및 도 9b는 피삭재의 재질이 대리석(marble)일 때, 공지된 절삭부구조를 가진 톱날과 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날의 절삭성 및 수명을 비교 도시한 그래프를 보여주며, 도 10a 및 도 10b는 피삭재의 재질이 화강암(granite)일 때, 공지된 절삭부구조를 가진 톱날과 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날의 절삭성 및 수명을 비교 도시한 그래프를 보여준다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날의 절삭성 및 수명이 공지된 절삭부구조를 가진 톱날보다 현저하게 향상된 것을 알 수 있다. 또한 공지된 절삭부구조는 피삭재의 재질이 달라지면 결합금속의 조성 및 조성비가 달라지는 것을 알 수 있지만, 본 발명의 절삭부구조를 가진 톱날은 사용되는 결합금속의 경도(HRc 28)를 기준으로 다이아몬드 분말의 함량을 조절하여 피삭재의 재 질에 관계없이 사용가능함을 알 수 있다.

이와 같이 종래에는 결합금속의 조성 및 조성비를 중심으로 톱날을 제조했다면 본 발명은 새로운 절삭부구조를 채택함으로써 다이아몬드 분말의 함량을 기준으로 톱날을 제조할 수 있게 되어 제조공정이 보다 간편하면서도 절삭성, 수명, 작업시 안전성에서 우수한 효과를 갖는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭부구조를 갖는 원형톱날의 경우 절삭시 절삭부에서 발생되는 열과, 샹크면에서 발생되는 마찰열이 도1의 구조를 가진 공지된 절삭부구조를 가진 원형톱날에 비해 상당히 감소되는 것을 측정할 수 있었다.

다음으로, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 절삭부구조를 채용한 톱날(1)의 본체가 원판형인 경우, 그 본체(100)에 다수의 냉각홀이 형성되는 것이 바람직한데, 다수개의 냉각홀을 천공하게 되면 자유롭게 공기가 통과할 수 있게 되어 절단작업시 피삭재와 본체(100)사이에서의 접촉마찰에 의해서 발생되는 본체(100)의 열적부하가 감소되기 때문이다. 이와 같이 원형톱날(1)의 본체(100)에 다수개의 냉각홀이 천공형성되면 본체(100)의 안정성이 보다 향상될 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 절삭부구조를 원형톱날에 적용시켜서 설명하였으나, 절삭조건에 따라서는 원형톱날이 아닌 다른 형상의 톱날에 대해서도 본 발명에 따른 절삭부구조를 얼마든지 적용할 수 있다.

즉 구체적으로 설명하지는 않았으나 상기 톱날은 그 본체의 형상이 평판형, 원판형, 코어 드릴형, 그라인딩 컵형을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나이상일 수 있으며, 이와 같이 절삭부구조가 적용되는 톱날의 본체의 형상이 달라지더라도 이 상에서 설명한 원형톱날과 동일한 효과를 갖는 것을 알 수 있었다.

따라서 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 우수한 효과가 있다.

먼저, 본 발명에 따른 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날은 공지된 구조의 절삭부를 갖는 톱날의 절삭성보다 우수한 절삭성을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날에 의하면 외경 연마 없이도 초기절삭이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날에 의하면 절삭시 톱날에 미치는 부담을 감소시켜 톱날의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날에 의하면 절삭부를 형성하는 세그먼트를 이루는 결합금속의 조성 및 조성비와 무관하게 사용되는 결합금속의 경도에 따라 상기 세그먼트에 포함되는 다이아몬드 분말의 함량을 조절함으로써 절삭부의 수명을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 모든 피삭재에 적합한 절삭부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날에 의하면 톱날의 제조공정을 현저하게 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조원가가 현저하게 절감된다.

또한, 본 발명에 따른 절삭부 구조 및 상기 절삭부구조를 갖는 톱날에 의하면 절단작업시 우수한 냉각효과로 인해 톱날의 본체 특히 원형톱날인 경우 그 본체인 샹크(shank)가 깨질 염려가 없어 작업시 안전성을 담보할 수 있다.

Claims (13)

1. 삭제
2. 보석, 페라이트, 석재, 자기류를 포함하는 강한 경도의 재질로 된 피삭재를 절단, 가공하는 톱날에 형성되는 절삭부에 있어서, 상기 절삭부는 그 양측 표면에 메시 패턴이 형성되는데, 상기 메시 패턴은 양각된 다수의 선이 일정각도로 엇갈려 형성된 양각부와 상기 양각된 다수의 선 사이에 형성되는 음각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭부구조.
3. 제2항에서, 상기 절삭부의 일측 표면에 형성된 메시 패턴과 상기 타측 표면에 형성된 메시패턴이 서로 엇갈리게 형성된 것을 특징으로 하는 절삭부구조.
4. 제2항에서, 상기 절삭부의 단부는 상기 일측 표면에 형성된 메시 패턴의 양각부와 상기 타측 표면에 형성된 메시 패턴의 양각부가 서로 대향되는 구성으로 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭부구조.
5. 제2항에서, 상기 메시 패턴을 구성하는 양각된 선의 폭은 약 0.5mm 내지 3.5mm인 것을 특징으로 하는 절삭부구조.
6. 제2항에서, 상기 절삭부에 형성된 메시 패턴의 크기가 일정한 경우, 상기 메시 패턴을 구성하는 선의 폭과 상기 절삭부를 형성하는 세그먼트에 함유되는 다이아몬드 분말의 함량은 반비례관계인 것을 특징으로 하는 절삭부구조.
7. 제2항에서, 상기 절삭부에 형성된 메시 패턴을 구성하는 선의 폭이 일정한 경우, 상기 메시 패턴의 크기와 상기 절삭부를 형성하는 세그먼트에 함유되는 다이아몬든 분말의 함량은 비례관계인 것을 특징으로 하는 절삭부구조.
8. 제6항 또는 제7항에서, 상기 다이아몬드 분말은 천연 또는 인조 다이아몬든 또는 입방정계 붕소 질화물(CBN)을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 절삭부구조.
9. 제8항에서, 상기 세그먼트에 포함되는 상기 다이아몬드 분말의 함량은 결합금속의 HRc와 비례하는 것을 특징으로 하는 절삭부구조.
10. 제8항에서, 상기 세그먼트에 포함되는 다이아몬드 분말은 그 크기가 30메시 내지 120메시 사이의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 절삭부구조.
11. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항의 절삭부구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱날.
12. 제11항에서, 상기 톱날은 그 본체의 형상이 평판형, 원판형, 코어 드릴형, 그라인딩 컵형을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 인 것을 특징으로 하는 톱날.
13. 제12항에서, 상기 톱날의 본체가 원판형인 경우 상기 원판형의 본체에 다수개의 냉각용 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 톱날.

Images