KR100709393B1 - 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법 및 그 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공구성능이 일정하며 절삭효율이 높은 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.

상기 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법은, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서 본 발명은 a) 성형 몰드를 소정 높이만큼 상승시켜 하부 펀치 위에 소정 크기를 갖는 성형공간을 형성하는 단계; b) 상기 하부 펀치와 상기 성형 몰드에 의해 형성된 성형공간에 금속 분말을 충진하는 단계; c) 상기 금속 분말의 내부 또는 표면에 다양한 형태의 일정 간격 배열로 연마재를 배열하는 단계; d) 상기 성형 공간 내에 충진된 연마재와 상기 금속분말을 저압으로 가압하여 저압 성형체를 형성하는 단계; e) a) 내지 d) 단계를 반복하여 소정의 층수를 갖는 복층의 저압 성형체를 형성하는 단계; 및 f) 상기 복층의 저압 성형체를 고압으로 가압하여 고압 성형체를 형성하는 단계; 를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면 각각의 세그먼트 간의 성능편차를 최소화하여 공구의 절삭 성능, 절삭 효율 및 수명이 향상된다는 효과를 얻을 수 있게 된다.

절삭/연마 공구, 다이아몬드 공구, 세그먼트, 성형 몰드, 하부 펀치, 상부 펀치, 불량률, 절삭효율

Description

절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법 및 그 제조 장치{Manufacturing Method Of Segments For Cutting/Polishing Tool And Manufacturing Apparatus Thereof}

도 1은 종래기술에 의한 세그먼트 타입의 여러가지 다이아몬드 공구의 예를 도시한 것으로서,

(a)는 세그먼트 타입의 쏘 블레이드의 일 예이고,

(b)는 세그먼트 타입의 코어 비트의 일 예이며,

(c)는 세그먼트 타입의 연마휠의 일 예이다.

도 2는 도 1의 세그먼트의 제조방법과 성형체를 도시한 것으로서,

(a)는 제조방법의 개략도이고,

(b)는 (a)에 의해 성형된 성형체의 사시도이다.

도 3(a) 내지 도 3(f)는 다른 종래기술에 의한 세그먼트의 제조방법을 순차적으로 도시한 설명도이다.

도 4는 도 3의 방법에 의해 제조된 성형체을 도시한 것으로서,

(a)는 세그먼트 타입의 쏘 블레이드의 일 예이고,

(b)는 세그먼트 타입의 코어 비트의 일 예이며,

(c)는 세그먼트 타입의 연마휠의 일 예이다.

도 5는 본 발명에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트 제조 장치의 개략도이다.

도 6은 도 5의 제조 장치의 요부 개략도이다.

도 7은 본 발명에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트 제조 장치에 사용되는 연마재 공급기의 일 예를 도시한 개략도이다.

도 8(a) 내지 도 8(h)는 본 발명의 일 실시예에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조방법을 순차적으로 도시한 설명도이다.

도 9(a) 내지 도 9(h)는 본 발명의 다른 실시예에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조방법을 순차적으로 도시한 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100... 세그먼트 제조장치 101... 연마재

102... 금속 분말 103... 단층의 저압 성형체

104,104'... 복층의 저압 성형체 105... 고압 성형체

110... 전체 프레임 230... 하부 펀치

310... 상부 펀치 구동램 340... 상부 펀치

410... 성형 몰드 구동램 450... 성형 몰드

452... 성형 공간 510... 연마재 공급기

520... 금속 분말 공급기 600... 제어부

본 발명은 석재, 벽돌, 콘크리트, 아스팔트 등과 같이 취성이 있는 피삭재를 절단하거나 천공, 연마하는데 사용되는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절삭효율이 높고 각 세그먼트의 성능이 일정하며 제품의 불량이 적은 절삭/연마 공구용 세그먼트를 제조하는 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 절삭 또는 연마를 위해서는 다이아몬드 입자, 탄화물, 붕산화물, 질화물, 경질 금속 조각 및 세라믹 조각과 같이 내마모성이 우수한 입자를 사용하게 된다. 이 중에서, 다이아몬드는 지구상에 존재하는 물질 중 가장 경도가 높은 물질로 알려져 있으며, 이러한 특성에 의하여 절삭, 연삭 공구 등에 널리 사용하게 되었다.

인조 다이아몬드는 1950년대에 발명되었으며, 이러한 인조다이아몬드 입자가 연마재로서 불규칙하게 배열된 세그먼트 타입 절삭팁 또한 같은 시기부터 사용되었다.

상기 인조 다이아몬드(이하, "다이아몬드"라 칭함)는 화강암, 대리석 등의 석재를 절삭, 연삭하는 석재 가공분야 및 콘크리트 구조물을 절삭, 연삭하는 건설업 분야에서 널리 이용되고 있다.

통상, 세그먼트 타입의 다이아몬드 공구는 다이아몬드 입자가 분포되어 있는 세그먼트(절삭팁)과 이 세그먼트가 고정되어 있는 금속 바디(Core)로 구성된다.

도 1은 세그먼트 타입의 여러 가지 다이아몬드 공구의 예를 도시한 것으로서, 도 1(a)는 세그먼트 타입의 쏘 블레이드의 일 예를 도시하고 있으며, 도 1(b)는 석재 및 건설용으로 천공에 사용되는 세그먼트 타입의 코어 비트의 일 예를 도시하고 있으며, 도 1(c)는 연마에 사용되는 세그먼트 타입 연마휠(세그먼트)의 일 예를 도시하고 있다.

도 1(a)에 도시된 바와 같이, 세그먼트 타입의 쏘 블레이드(10)는 디스크 형태의 금속 바디(11)에 고정되어 있는 다수 개의 세그먼트(절삭팁)(12)을 포함하고, 각각의 세그먼트(12) 내부에는 다이아몬드 입자(1)들이 무질서하게 분포되어 있다.

도 1(b)에 도시된 바와 같이, 세그먼트 타입의 코어 비트(20)는 금속 바디(21)에 고정되어 있는 다수 개의 세그먼트(절삭팁)(22)를 포함하고 있으며, 각각의 세그먼트(22) 내부에는 다이아몬드 입자(1)들이 무질서하게 분포되어 있다[도 1(b)에서는 하나의 세그먼트 만을 간략히 도시하고 있음].

도 1(c)에 도시된 바와 같이, 세그먼트 타입 연마휠(30)은 금속 바디(31)의 밑 부분에 고정된 다수의 세그먼트(연마팁)(32)를 포함하고, 각각의 세그먼트(32)의 내부에는 다이아몬드 입자(1)들이 무질서하게 분포되어 있다.

상기와 같이 구성되는 다이아몬드 공구를 사용하여 피삭재를 절삭하는 경우 각각의 세그먼트에 분포되어 있는 다이아몬드 입자들이 절삭을 행하게 된다.

이러한 세그먼트를 제작하기 위해서 일반적으로 분말야금 방법을 이용한다.

도 2에는 종래의 절단용 세그먼트를 제작하는 방식의 일례가 제시되어 있다.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 종래에는 제작하고자 하는 절삭팁의 치수를 갖는 성형몰드(41) 내부에 다이아몬드 입자(1)와 금속 분말(2)을 믹싱(mixing)한 파우더를 넣고 유압 프레스로 상부 펀치(52)와 하부 펀치(51)를 눌러 성형함으로써 도 2(b)와 같이 다량의 다이아몬드 입자(1)가 무질서하게 분포된 성형체(40)를 만든 다음, 이 성형체를 소결하여 절삭팁을 만든다.

상기한 종래방법의 경우에는 세그먼트의 제작은 간편하지만, 동일한 금속분말과 동일한 다이아몬드 입자를 사용하더라도 다이아몬드 입자가 무질서하게 배열되기 때문에 세그먼트마다 특성이 달라져 제품의 성능에 편차가 발생되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 다이아몬드를 절삭팁 안에 일정한 간격 및 패턴으로 배열하는 기술이 제안되었다.

도 3(a) 내지 도 3(f)는 종래기술에 의한 다이아몬드 공구용 세그먼트의 제조방법을 순차적으로 도시하고 있다.

도 3(a) 내지 도 3(f)를 참조하여 종래의 세그먼트 제조방법에 대해 살펴본다.

먼저, 도 3(a)에서와 같이, 금속분말과 다이아몬드 입자를 충진하기 위하여 소정의 성형공간(42)을 형성한다. 이러한 성형공간(42)은 고정된 성형몰드(41)에 대하여 하부 펀치(51)를 하강시켜 형성된다.

도 3(b)에서와 같이, 성형 공간(42)에 금속분말(2)을 충진하고, 금속분말의 내부 또는 표면에 다이아몬드 입자(1)를 소정의 패턴으로 배열하게 된다. 성형공간(42) 내부에 금속분말(2)과 다이아몬드 입자(1)의 충진이 완료되면 상부 펀치(52)를 하강시켜 성형공간(42) 내부에 충진된 금속분말(2)과 다이아몬드 입자(1)를 저압으로 가압 성형하여 단층의 성형체를 형성하게 된다.

다음으로, 도 3(c)에서와 같이, 하부 펀치(51)를 소정량만큼 하강시켜 단층의 성형체 위에 새로운 성형공간을 형성하고, 이 공간 내에 다시 금속분말(2)과 다이아몬드 입자(1)를 충진하게 된다. 충진이 완료되면 다시 상부 펀치(52)를 하강시켜 성형공간(42) 내부에 충진된 금속분말(2)과 다이아몬드 입자(1)를 저압으로 가압 성형하게 된다.

이러한 작업을 반복하면 도 3(d)에서와 같이, 연마재가 일정한 간격으로 배열된 복수 개의 층으로 이루어지는 성형체가 형성된다.

다음으로, 도 3(e)에서와 같이, 복수 개의 층을 갖는 성형체를 고압으로 가압하여 고압 성형체(3)를 형성하게 된다.

마지막으로, 도 3(f)에 도시된 바와 같이, 하부 펀치(51)를 상승시켜 고압 성형체(3)를 성형 몰드(41)로부터 분리하게 되며, 이후 소결과정 및 마무리 공정을 거쳐 세그먼트가 완성된다.

이와 같이, 도 3의 방법으로 제조된 세그먼트는 도 4(a) 내지 도 4(c)에 도 시된 바와 같이, 규칙적인 배열을 갖게 된다.

즉, 도 4(a)의 세그먼트 타입의 쏘 블레이드(10a), 도 4(b)의 세그먼트 타입의 코어 비트(20a), 도 4(c)의 세그먼트 타입 연마휠(30a)은 각각 금속 바디(11a, 21a, 31a)에 다수 개의 세그먼트(12a, 22a, 32a)가 부착되어 있으며, 각각의 세그먼트(12a, 22a, 32a)의 내부 또는 표면에는 다이아몬드 입자(1)가 금속 분말(2) 사이에 일정한 간격으로 배열되어 있다.

이와 같이, 도 3으로 제조된 세그먼트(12a, 22a, 32a)를 구비하는 세그먼트 타입 다이아몬드 공구(10a, 20a, 30a)는 각각의 세그먼트(12a, 22a, 32a)마다 균일한 절삭 또는 연마가 가능하여 그 수명이 증가할 뿐만 절삭효율이 증가하며 모든 제품에서 동일한 성능을 발휘한다는 이점이 있다.

그러나, 도 3의 방법을 사용하는 경우에, 상부 펀치(52)와 하부 펀치(51)의 이동량이 같지 않으면 성형압이 너무 높아지거나 낮아져 금속분말층이 완전 성형되거나 성형이 덜 되어 각각의 세그먼트 간에 성능편차가 발생한다는 문제점이 있다. 또한, 상부 펀치(52)와 하부 펀치(51)를 모두 이동시켜야 하므로 각 단계마다 위치 설정 시간이 길어져 작업성이 저하되고 수율이 저하된다는 문제점이 있다.

즉, 금속 분말(2)과 다이아몬드 입자(1)를 충진하기 위해서는 하부 펀치(51)와 상부 펀치(52)가 함께 연동하여 미세하게 움직이게 되는데, 이러한 미세 이동량을 정밀하게 제어하는 것은 매우 곤란할 뿐만 아니라, 위치 설정에 많은 시간이 소 요되는 문제가 있다. 또한, 적층 성형시 누적 공차가 증대되고, 이로 인하여 공급되는 금속 분말의 양이 변화되어 중량 편차가 커져 품질이 저하된다는 문제점이 있다.

더욱이, 도 3의 방법은 고압 성형체(3)의 취출시 성형체(3)를 하부 펀치(51)로 밀어 올리게 되므로, 스프링 백에 의한 크랙 및 결함이 나타나 불량률이 높아진다는 문제점이 있다. 즉, 성형압에 의해 금속분말층 내부에 저장된 탄성에너지는 성형체(3) 취출시 성형 몰드(41) 전단의 노출 부위에서 응력이 집중되게 함으로써 성형체(3)의 급격한 부피 팽창을 야기하고, 그 결과 성형체(3)의 크랙 및 결함이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각각의 세그먼트 간의 성능편차를 최소화하여 절삭 성능, 절삭 효율 및 수명이 향상된 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 하나의 펀치만을 구동함으로써 펀치의 위치 설정 시간이 짧아져 수율 및 작업성이 향상된 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법을 제공함을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 성형체의 취출시 스프링 백에 의한 크랙 및 결함을 최소화할 수 있는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이러한 방법을 효율적으로 구현하기 위한 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서 본 발명은 a) 성형 몰드를 소정 높이만큼 상승시켜 하부 펀치 위에 소정 크기를 갖는 성형공간을 형성하는 단계; b) 상기 하부 펀치와 상기 성형 몰드에 의해 형성된 성형공간에 금속 분말을 충진하는 단계; c) 상기 금속 분말의 내부 또는 표면에 다양한 형태의 일정 간격 배열로 연마재를 배열하는 단계; d) 상기 성형 공간 내에 충진된 연마재와 상기 금속분말을 저압으로 가압하여 저압 성형체를 형성하는 단계; e) a) 내지 d) 단계를 반복하여 소정의 층수를 갖는 복층의 저압 성형체를 형성하는 단계; 및 f) 상기 복층의 저압 성형체를 고압으로 가압하여 고압 성형체를 형성하는 단계; 를 포함하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법을 제공한다.

이때, 상기 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조방법은 g) 상기 성형 몰드를 하강시켜 상기 고압 성형체를 상기 성형 몰드로부터 분리하는 단계; 를 추가로 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 g) 단계는 상기 고압 성형체가 상부 펀치와 하부 펀치에 의해 변형이 제한된 상태에서 수행될 수 있다.

바람직하게는, 상기 d) 단계 또는 상기 f) 단계는 상부 펀치에 가압력을 제공하는 상부 펀치 구동램의 가압력에 의해 수행되며, 상기 하부 펀치는 상기 상부 펀치에서 가해지는 가압력에 저항하여 일정한 위치를 유지할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 d) 단계 또는 상기 f) 단계는 상기 하부 펀치에 가압력을 제공하는 하부 펀치 구동램의 가압력과, 상부 펀치에 가압력을 제공하는 상부 펀치 구동램의 가압력에 의해 수행될 수 있다.

바람직하게는, 상기 상부 펀치 구동램 또는 상기 하부 펀치 구동램은 서보 밸브에 의해 구동될 수 있다.

또한, 상기 a) 단계 또는 상기 g) 단계는 상기 성형 몰드를 상하 방향으로 구동시키는 성형 몰드 구동램에 의해 수행되며, 상기 성형 몰드 구동램은 서보 밸브에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 c) 단계는 그 내부에 공기 흡입공이 형성되어 있는 흡입관의 일단을 연마재가 저장되어 있는 저장통에 삽입하여 흡입관의 타단에서의 공기 흡입공을 통한 공기의 흡입에 의하여 형성되는 흡인력에 의하여 연마재를 흡입관에 흡착시킨 다음, 상기 금속 분말의 내부 또는 표면에 연마재를 배열함으로써 수행될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 연마재는 상기 세그먼트 내부에서 일정한 높이를 갖거나, 일정한 경사를 갖거나, 일정한 패턴을 갖도록 배열될 수 있다.

바람직하게는, 상기 c) 단계는 복수 개의 패턴으로 연마재를 배열할 수 있도록 복수 개의 연마재 공급기에 의해 수행될 수 있다.

한편, 상기 연마재는 다이아몬드 입자, 탄화물, 붕산화물, 질화물, 경질 금속 조각 및 세라믹 조각으로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하다.

다른 측면으로서 본 발명은, a) 하부 펀치와 성형 몰드에 의해 형성된 성형공간에 금속 분말을 충진하는 단계; b) 상기 금속 분말의 내부 또는 표면에 일정한 형태로 연마재를 배열하는 단계; c) 상기 성형 공간 내에 충진된 연마재와 상기 금속분말을 저압으로 가압하여 단층의 저압 성형체를 형성하는 단계; d) 상기 성형 몰드를 하강시켜 상기 단층의 저압 성형체를 상기 성형 몰드로부터 분리하는 단계; 및 e) 상기 단층의 저압 성형체를 다수 개 적층한 후 고압으로 가압하여 복층의 고압 성형체를 형성하는 단계; 를 포함하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법은 f) 상기 성형 몰드를 하강시켜 상기 복층의 고압 성형체를 상기 성형 몰드로부터 분리하는 단계; 를 추가로 포함할 수 있다.

또 다른 측면으로서 본 발명은, 절삭/연마 공구용 세그먼트의 측면 형상에 대응하는 관통홀이 형성되며, 성형 몰드 구동램에 의해 상하측으로 이동하는 성형 몰드; 상기 관통홀의 하측에 상기 성형 몰드의 상부면과 소정의 단차를 갖도록 배치되어 상기 성형 몰드의 이동에 따라 상기 관통홀과 함께 소정 크기의 성형공간을 형성하며, 상기 세그먼트의 가공시 일정한 위치를 유지하는 하부 펀치; 상기 성형 공간에 충진된 금속 분말과 연마재를 가압하도록 상부 펀치 구동램에 의해 구동되는 상부 펀치; 상기 성형 몰드와 하부 펀치에 의해 형성되는 성형 공간 내에 금속 분말을 충진하는 금속 분말 공급기; 및 상기 성형 공간 내에 충진된 금속 분말의 내부 또는 표면에 일정한 형태로 연마재를 배열하는 연마재 공급기; 를 포함하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 성형 몰드 구동램은 상기 성형 공간 내에 충진된 금속 분말과 연마재를 상기 상부 펀치와 하부 펀치에 의해 저압으로 가압하여 저압 성형체를 형성한 후 소정량 만큼 상승하며, 소정의 층수를 갖는 복층의 성형체를 고압으로 가압하여 고압 성형체를 형성한 후 상기 고압 성형체를 상기 성형 몰드로부터 분리하기 위하여 일정량만큼 하강할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 상부 펀치 구동램 또는 상기 성형 몰드 구동램은 서보 밸브에 의해 구동될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연마재 공급기는 그 내부에 다수의 공기 흡입공을 구비하며, 상기 공기 흡입공을 통한 공기의 흡입 또는 흡입력 제거를 통하여 연마재를 배열할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 연마재는 상기 세그먼트 내부에서 일정한 높이를 갖거나, 일정한 경사를 갖거나, 일정한 패턴을 갖도록 배열될 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 연마재 공급기는 복수 개의 패턴으로 연마재를 배열할 수 있도록 복수 개 구비될 수 있다.

한편, 상기 연마재는 다이아몬드 입자, 탄화물, 붕산화물, 질화물, 경질 금속 조각 및 세라믹 조각으로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트 제조 장치의 개략도이고, 도 6은 도 5의 제조 장치의 요부 개략도이며, 도 7은 본 발명에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트 제조 장치에 사용되는 연마재 공급기의 일 예를 도시한 개략도이다.

먼저, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조장치(100)에 대해 살펴 본다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 세그먼트의 제조장치(100)는, 성형 몰드(450), 하부 펀치(230), 상부 펀치(340), 금속 분말 공급기(520) 및 연마재 공급기(510)를 포함하여 구성된다.

먼저, 하부 펀치(230)는 세그먼트(성형체)의 가공시 일정한 위치를 유지하며 그 상부면(231)은 세그먼트(성형체)의 하측의 형상에 대응하게 된다. 이러한 하부 펀치(230)의 상부면은 도 6에서와 같이 편평한 형태를 이룰 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 곡면 또는 요철형으로 이루어질 수 있다.

상기 하부 펀치(230)는 전체 프레임(110)에 대하여 고정된 위치를 유지하게 된다. 즉, 하부 펀치(230)는 하부 펀치 홀더(220)에 삽입 장착되며, 하부 펀치 고정부(230) 및 고정된 실린더 프레임(420)을 통하여 전체 프레임(110)에 장착된다.

다음으로 상부 펀치(340)는 세그먼트(성형체)의 가공시 금속 분말과 연마재를 저압으로 가압하여 각각의 레이어(층)를 형성하거나 고압으로 가압하여 고압 성 형체를 형성하게 된다.

상기 상부 펀치(340)는 상부 펀치 구동램(310)에 의하여 가압력을 제공받으며, 상부 펀치 홀더(330)에 삽입 장착된다. 이때, 상부 펀치(340)는 세그먼트(성형체)의 가공시 상하로 이동하게 되며, 이러한 상하 운동은 실린더 프레임(420) 또는 전체 프레임(110)에 고정된 상부 램 가이드(320)를 통해 안내되면서 이루어진다.

또한, 상부 펀치(340)의 하부면은 각각의 세그먼트(성형체)의 상측의 형상에 대응하게 된다. 이러한 상부 펀치(340)의 하부면은 도 6에서와 같이 편평한 형태를 이룰 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 곡면 또는 요철형으로 이루어질 수 있다. 즉, 각각의 세그먼트에서 요구되는 형상이나 특성에 맞추어 다양한 형태를 가질 수 있다.

이때, 상기 상부 펀치 구동램(310)은 서보 밸브(미도시)에 의해 구동되는 것이 바람직하다. 통상적으로 사용되는 비례밸브를 사용하는 경우에는 설정값과 출력값에 차이가 발생하여 미세한 구동이 어렵고 응답성이 떨어진다는 문제점이 있다. 더욱이, 일반적인 비례밸브에서는 압력, 유량 센서가 없어 직선형 제어의 구현이 어렵다는 문제점이 있으며, 이에 따라, 통상적으로 압력 히스테리시스 값이 3% 정도로 매우 크다는 문제점이 있다. 또한, 적층 성형시 누적 공차가 증대되고, 이로 인하여 공급되는 금속 분말의 양이 변화되어 중량 편차가 커져 품질이 저하된다는 문제점이 있다.

그러나, 서보밸브를 사용하는 경우에는 압력은 0MPa, 유량은 1%까지 미세한 제어가 가능하여 최저압을 제어하기 위한 별도의 밸브가 불필요하고, 제어출력 값이 0부터 최대치까지 직선적이 되어 직선형 제어가 가능하게 되고, 이에 따라 압력, 유량을 설정하는 것이 매우 간단하게 된다는 이점이 있게 된다. 또한, 서보 밸브 및 피드백 제어를 통하여 미세 제어가 가능하며, 압력 히스테리시스 값이 0.2% 미만이 된다는 이점이 있게 된다. 이에 따라, 적층 성형시 누적 공차가 감소되고 정확한 위치에 하펀치를 위치시킬 수 있을 뿐만 아니라 공급되는 금속 분말의 양이 일정하게 되므로 중량 편차가 적어져 품질이 개선된다는 이점이 있게 된다.

다음으로, 성형 몰드(450)는 절삭/연마 공구용 세그먼트(성형체)의 측면 형상에 대응하는 관통홀(451)이 형성되며, 성형 몰드 구동램(410)에 의해 상하측으로 이동하게 된다. 이때, 상기 성형 몰드(450)는 하부 램 가이드(430)에 의해 안내되어 상하 운동을 하게 된다. 또한, 상기 성형 몰드(450)는 도 5에 도시된 바와 같이, 성형 몰드 고정구(440) 및/또는 플레이트(460)에 설치될 수 있다.

한편, 상기 성형 몰드(450)의 관통홀(451)은 상기 관통홀(451)의 하측에 위치한 하부 펀치(230)와 함께 성형공간(452)을 형성하게 된다. 이때, 상기 하부 펀치(230)는 상기 성형 몰드(450)의 상부면과 소정의 단차를 갖도록 배치되어 상기 성형 몰드(450)가 상측으로 이동함에 따라 소정 크기의 성형공간(452)을 형성하게 된다.

여기서, 상기 성형 몰드 구동램(410)은 상기 성형 공간(452) 내에 충진된 금속 분말과 연마재를 상부 펀치(340)와 하부 펀치(230)에 의해 저압으로 가압하여 저압 성형체(도 8의 103, 104 참조)를 형성한 후 소정량 만큼 상승하여 저압 성형체 상부에 새로운 성형 공간을 형성하게 된다. 그리고, 소정의 층수를 갖는 복층의 성형체(도 8의 104 참조)를 고압으로 가압하여 고압 성형체(도 8의 105 참조)를 형성한 후에는 상기 고압 성형체를 상기 성형 몰드(450)로부터 분리하기 위하여 일정량만큼 하강하게 된다.

이때, 상기 성형 몰드 구동램(410)은 전술한 바와 같은 이유로 서보 밸브(미도시)에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

또한, 금속 분말 공급기(520)는 상기 성형 몰드(450)와 하부 펀치(230)에 의해 형성되는 성형 공간(452) 내에 일정량의 금속 분말을 충진하게 된다.

이러한 금속 분말 공급기(520)는 성형 몰드(450) 상측에 위치하고, 상부 펀치(340)의 이동 경로 이외의 부분에 설치되며, 전후 방향으로 이동하면서 성형공간(452) 내에 금속 분말을 충진한다. 이때, 공급되는 금속분말은 통상의 금속분말이 사용될 수 있으며, 예를 들어, Fe, Cu, Co, Ni, W, WC, Sn, CuSn, Ag 및 P로 이루어진 철계 및 비철계의 금속 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함할 수 있다.

그리고, 연마재 공급기(510)는 성형 공간(452) 내에 충진된 금속 분말의 내부 또는 표면에 일정한 형태로 연마재를 배열하게 된다.

이때, 상기 연마재 공급기(510)는 일 예로서 도 7에 도시된 바와 같이, 그 내부에 다수의 공기 흡입공(512)을 구비하며, 상기 공기 흡입공(512)을 통한 공기의 흡입 또는 흡입력 제거를 통하여 연마재(101)를 배열할 수 있다. 즉, 도 7의 연마재 공급기(510)는 고분자 화합물 등의 고정제(513)에 의하여 흡입관(517)이 고정되는 흡입관 고정부(511) 및 상기 흡입관 고정부(511)가 결합되어 있는 흡착챔버(516)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 흡착 챔버(516)는 그 내부를 진공상태(낮은 압력 상태)로 형성하도록 진공펌프(미도시)와 연결된다. 상기 흡입관 고정부(511)의 저부(514)는 판상의 부재로 이루어지며, 흡입관 고정부(511)의 저부(514)에는 일정한 패턴을 갖는 흡입관 관통홀(515)이 형성되어 있다. 이때, 연마재(101)의 흡착은 연마재(101)가 저장되어 있는 저장통(미도시)에 흡입관(517)의 일측을 삽입한 후, 흡입관(517)의 공기 흡입공(512)을 통하여 공기를 흡입함으로써 형성되는 흡입력에 의하여 이루어진다. 이와 같이 흡착된 연마재(101)는 금속분말 내부 또는 표면에 일정한 패턴으로 배열되도록 성형공간(452) 측의 금속 분말로 이동하게 되며, 일정한 위치와 높이에서 공기의 흡입력을 제거하게 되면 연마재가 일정한 패턴으로 배열된다.

이와 같이 배열되는 연마재(101)는 세그먼트에 요구되는 특성이나 형상에 비추어 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 세그먼트 내부에서 일정한 높이를 갖도록 배열될 수도 있고, 일정한 경사를 갖도록 배열될 수 있으며, 복합적인 다양한 패턴을 갖도록 갖도록 배열될 수 있다.

이와 같이, 다양한 패턴으로 연마재(101)를 배열하기 위해서는 상기 연마재 공급기(510)는 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개 구비될 수 있으며, 복수 개의 연 마재 공급기(510)가 구비되는 경우에는 상부 펀치(340)의 경로를 제외한 성형 몰드(450) 상측 어느 부분에라도 설치될 수 있다.

이러한 연마재 공급기(510)를 통하여 공급되는 연마재(101)로는 다이아몬드 입자, 탄화물, 붕산화물, 질화물, 경질 금속 조각 및 세라믹 조각으로 구성된 군에서 선택될 수 있으며, 일 예로서 경도가 가장 우수한 다이아몬드 입자가 사용될 수 있다.

그러나, 이러한 연마재 공급기(510)는 연마재가 무질서하게 배열되지 않고 일정한 간격의 배열을 갖도록 연마재를 공급할 수 있다면 도 7에 도시된 것에 한정되는 것은 아니며, 공지의 연마재 공급 수단이 사용될 수 있다.

도 5에서, 미설명 부호 530은 세그먼트(성형체)의 가공 완료시 이를 취출하기 위한 취출장치이며, 600은 각종 정보를 디스플레이하는 디스플레이창이 구비되며 세그먼트 제조장치(100)를 제어하는 제어부이다.

다음으로, 본 발명에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법에 대해 살펴본다. 본 발명에 의한 세그먼트 제조방법은 도 5 내지 도 7의 세그먼트 제조 장치를 이용하여 설명하고 도시하지만 이러한 장치를 사용하는 것에 한정되는 것은 아니다.

도 8(a) 내지 도 8(h)는 본 발명의 제1 실시예에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조방법을 순차적으로 도시한 설명도이다.

도 8(a) 내지 도 8(h)를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 의한 세그먼트의 제조방법에 대해 살펴 본다.

a) 성형 몰드(450)를 상승시켜 성형공간(452)을 형성하는 단계;

먼저, 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 성형 몰드(450)를 소정 높이만큼 상승시켜 하부 펀치(230) 위에 소정 크기를 갖는 성형공간(452)을 형성한다. 이러한 성형공간(452)의 높이는 성형 몰드(450)의 이송량에 의해 결정되며, 성형몰드(450)의 이송량은 금속분말의 충진량에 의해 결정된다.

이때, 상기 성형 몰드(450)의 이송은 성형 몰드 구동램(도 5 및 도 6의 410)에 의해 수행되며, 상기 성형 몰드 구동램(410)은 서보 밸브에 의해 구동되는 것이 바람직하다. 통상적으로 사용되는 비례밸브를 성형몰드 구동램(410)에 사용하는 경우에는 설정값과 출력값에 차이가 발생하여 미세한 구동이 어렵고 응답성이 떨어진다는 문제점이 있다. 더욱이, 일반적인 비례밸브에서는 압력, 유량 센서가 없어 직선형 제어의 구현이 어렵다는 문제점이 있으며, 이에 따라 통상적으로 압력 히스테리시스 값이 3% 정도로 매우 크다는 문제점이 있다. 또한, 적층 성형시 누적 공차가 증대되고, 이로 인하여 공급되는 금속 분말의 양이 변화되어 중량 편차가 커져 품질이 저하된다는 문제점이 있다.

그러나, 본 발명에 따라 서보 밸브를 사용하는 경우에는 압력은 0MPa, 유량은 1%까지 미세한 제어가 가능하여 최저압을 제어하기 위한 별도의 밸브가 불필요하고, 제어출력 값이 0부터 최대치까지 직선적이 되어 직선형 제어가 가능하게 되 고, 이에 따라 압력, 유량을 설정하는 것이 매우 간단하게 된다는 이점이 있게 된다. 또한, 서보 밸브 및 피드백 제어를 통하여 미세 제어가 가능하며, 압력 히스테리시스 값이 0.2% 미만이 된다는 이점이 있게 된다. 이에 따라, 적층 성형시 누적 공차가 감소되고 공급되는 금속 분말의 양이 일정하게 되므로 중량 편차가 적어져 품질이 개선된다는 이점이 있게 된다.

b) 성형 공간(452)에 금속 분말(102)을 충진하는 단계;

다음으로, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 하부 펀치(230)의 상면(231)과 성형 몰드(450)의 관통홀(451)에 의해 형성된 성형공간(452)에 금속 분말(102)을 충진하게 된다. 이러한 금속분말의 충진은 도 5 및 도 6의 금속 분말 공급기(520)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 공급되는 금속분말은 통상의 금속분말이 사용될 수 있으며, 예를 들어, Fe, Cu, Co, Ni, W, WC, Sn, CuSn, Ag 및 P로 이루어진 철계 및 비철계의 금속 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함할 수 있다.

c) 금속 분말(102)의 내부 또는 표면에 연마재(101)를 배열하는 단계;

다음으로, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 연마재 공급기(도 5의 510 참조)를 이용하여 금속 분말(102)의 내부 또는 표면에 다양한 형태의 일정 간격 배열로 연마재(101)를 배열하게 된다.

이때, 상기 연마재 공급기(510)는 도 7을 참조하여 세그먼트 제조장치(100) 부분에서 설명한 바와 같이, 그 내부에 공기 흡입공(512)이 형성되어 있는 흡입관(517)의 일단을 연마재가 저장되어 있는 저장통(미도시)에 삽입하여 흡입관(517)의 타단에서의 공기 흡입공(512)을 통한 공기의 흡입에 의하여 형성되는 흡인력에 의하여 연마재(101)를 흡입관(517)에 흡착시킨다. 이때, 흡착된 연마재(101)는 금속분말(102) 내부 또는 표면에 일정한 패턴으로 배열되도록 성형공간(452) 측의 금속 분말(102)로 이동하게 되며, 일정한 위치와 높이에서 공기의 흡입력을 제거하게 되면 연마재(101)가 일정한 패턴으로 배열된다.

이와 같이 배열되는 연마재(101)는 세그먼트에 요구되는 특성이나 형상에 비추어 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 세그먼트(성형체) 내부에서 일정한 높이를 갖도록 배열될 수도 있고, 일정한 경사를 갖도록 배열될 수 있으며, 복합적인 다양한 패턴의 일정한 간격 배열을 갖도록 배열될 수 있다.

이와 같이, 여러 형태의 일정한 간격 배열로 연마재(101)를 배열하기 위해서는 상기 연마재 공급기(510)는 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개 구비될 수 있으며, 복수 개의 연마재 공급기(510)가 구비되는 경우에는 상부 펀치(340)의 경로를 제외한 성형 몰드(450) 상측 어느 부분에라도 설치될 수 있다.

이러한 연마재 공급기(510)를 통하여 공급되는 연마재(101)로는 다이아몬드 입자, 탄화물, 붕산화물, 질화물, 경질 금속 조각 및 세라믹 조각으로 구성된 군에서 선택될 수 있으며, 일 예로서 경도가 가장 우수한 다이아몬드 입자가 사용될 수 있다.

그러나, 이러한 연마재 공급기(510)는 일정한 패턴으로 연마재를 공급할 수 있다면 도 7에 도시된 것에 한정되는 것은 아니며, 공지의 연마재 공급 수단이 사용될 수 있다.

d) 저압 성형체(103)를 형성하는 단계;

다음으로, 도 8(c)에 도시된 바와 같이, 성형 공간(452) 내에 충진된 연마재(101)와 상기 금속분말(102)을 저압으로 가압하여 저압 성형체(103)를 형성하게 된다.

이때, 금속 분말(102)과 연마재(101)의 가압력으로는 50~250kgf/㎠ (예를 들어 100kgf/㎠) 정도가 적당하나, 이러한 압력은 금속분말(102)과 연마재(101)의 물성, 충진량 등에 따라 변동가능한 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 저압 성형체(103)를 형성하기 위해서는 상부 펀치(340)와 하부 펀치(230) 둘 다 가압력을 제공할 수 있으나, 도 8에서와 같이 상부 펀치(340) 만의 가압력으로 저압 성형체(103)를 형성할 수도 있다.

즉, 도 5, 6, 8(c)에 도시된 바와 같이, 상기 저압 성형체(103)는 상부 펀치 구동램(도 5의 310) 만의 가압력에 의해 형성될 수 있으며, 상기 하부 펀치(230)는 상부 펀치(340)에서 가해지는 가압력에 저항하여 일정한 위치를 유지하도록 구성할 수 있다. 그러나, 이와는 달리 하부 펀치(230)에 가압력을 제공하는 하부 펀치 구동램(미도시)을 별도로 설치하여, 상부 펀치 구동램(310)과 하부 펀치 구동램의 동시 가압에 의해 저압 성형체(103)을 형성할 수도 있다.

이때, 이러한 상부 펀치 구동램(310) 또는 하부 펀치 구동램(미도시)은 전술 한 바와 같은 이유로 서보 밸브에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

e) 소정의 층수를 갖는 복층의 저압 성형체(104)를 형성하는 단계;

다음으로, 도 8(d)와 도 8(e)에 도시된 바와 같이, 상기 a) 내지 d) 단계를 반복하여 소정의 층수를 갖는 복층의 저압 성형체(104)를 형성하게 된다.

이를 위하여, 도 8(d)에 도시된 바와 같이, 성형몰드(450)를 소정의 높이만큼 상승시켜 저압 성형체(103) 위에 새로운 성형공간(452)을 형성하고, 상기 성형공간(452)에 금속분말(102)과 연마재(101)를 충진하고 저압으로 가압하는 과정을 반복하게 된다. 이러한 반복 과정을 통하여, 도 8(e)에 도시된 바와 같이 복수의 저압 성형체(104)가 얻어진다.

f) 고압 성형체(105)를 형성하는 단계;

다음으로, 도 8(f)에 도시된 바와 같이, 소정의 층수를 갖는 도 8(e)의 복층의 저압 성형체(104)를 고압으로 가압하여 고압 성형체(105)를 형성하게 된다.

이때의 성형 압력은 1500~3000kgf/㎠(예를 들어 2000kgf/㎠) 정도가 적당하나, 이러한 압력은 금속분말(102)과 연마재(101)의 물성, 충진량 및 연마재의 층수 등에 따라 변동가능한 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 고압 성형체(105)를 형성하기 위해서는 전술한 바와 같이, 상부 펀치(340)와 하부 펀치(230) 둘 다 가압력을 제공할 수 있으나, 하부 펀치(230)의 가압력 없이 상부 펀치(340) 만의 가압력으로 고압 성형체(105)를 형성할 수도 있 다. 또한, 이러한 상부 펀치 구동램(310) 또는 하부 펀치 구동램(미도시)은 전술한 바와 같은 이유로 서보 밸브에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

g) 고압 성형체(105)를 성형 몰드(450)로부터 분리하는 단계;

마지막으로 도 8(g)와 도 8(h)에 도시된 바와 같이, 성형 몰드(450)를 하강시켜 고압 성형체(105)를 성형 몰드(450)로부터 분리하게 되며, 이후 소결 과정 및 마무리 공정을 거쳐 세그먼트가 완성된다.

이때, 도 8(g)에 도시된 바와 같이, 상기 성형 몰드(450)의 하강은 고압 성형체(105)가 상부 펀치(340)와 하부 펀치(230)에 의해 변형이 제한된 상태에서 수행되는 것이 바람직하다.

즉, 종래의 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이, 고압 성형체(3)의 취출시 성형체(3)를 하부 펀치(51)로 밀어 올리게 되므로, 성형압에 의해 금속분말층 내부에 저장된 탄성에너지가 성형체(3) 취출시 성형 몰드(41) 전단의 노출 부위에서 응력의 집중으로 발현되어 성형체(3)의 급격한 부피 팽창을 야기하고, 그 결과 성형체(3)의 크랙 및 결함이 발생하게 된다는 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명에 의한 경우에는 고압 성형체(105)의 취출시 상부 펀치(340)와 하부 펀치(230)로 고압 성형체(105)의 변형을 제한한 상태에서 천천히 성형몰드(450)를 하강시켜 고압 성형체(105)를 노출시키고, 이후에 도 8(h)에서와 같이 상부 펀치(340)를 들어올리게 되므로 스프링 백에 의한 크랙 및 결함을 최소화시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 성형 몰드(450)의 이송은 전술한 바와 같이 성형 몰드 구동램(도 5 및 도 6의 410)에 의해 수행되며, 상기 성형 몰드 구동램(410)은 서보 밸브에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에 의한 세그먼트 제조 방법은 하부 펀치(230)를 고정된 위치에서 유지하고 상부 펀치(340)만을 이동시켜 가압하므로, 상부 펀치(340)의 위치 설정 시간이 짧아져 수율 및 작업성이 향상되며, 균일한 압력으로 세그먼트를 가공할 수 있을 뿐만 아니라, 상부 펀치(340)의 미세한 조정이 가능하여 균일한 성능의 세그먼트를 얻을 수 있게 된다는 유리한 이점을 얻을 수 있다.

도 9(a) 내지 도 9(h)는 본 발명의 제2 실시예에 의한 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조방법을 순차적으로 도시한 설명도이다.

도 9(a) 내지 도 9(h)를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 의한 세그먼트의 제조방법에 대해 살펴 본다.

본 발명의 제2 실시예는 단층의 저압 성형체(103)를 형성하고, 이러한 단층의 저압 성형체(103)를 소정의 층수만큼 적층하고 이를 고압으로 가압하여 복층의 층수를 갖는 고압 성형체(105)를 형성한다는 점을 제외하고는, 기본적으로 도 8을 참조하여 설명한 제1 실시예와 동일하다.

불필요한 중복을 피하기 위하여 동일 또는 유사한 부분에 대한 상세한 설명은 생략하며, 차이점을 중심으로 설명한다.

a) 성형 공간(452)에 금속 분말(102)을 충진하는 단계;

먼저, 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 성형 몰드(450)를 소정 높이만큼 상승시켜 하부 펀치(230) 위에 소정 크기를 갖는 성형공간(452)을 형성한다. 다음으로, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 하부 펀치(230)의 상면(231)과 성형 몰드(450)의 관통홀(451)에 의해 형성된 성형공간(452)에 금속 분말(102)을 충진하게 된다. 이러한 과정은 제1 실시예의 a) 단계 및 b) 단계와 유사하다.

b) 금속 분말(102)의 내부 또는 표면에 연마재(101)를 배열하는 단계;

다음으로, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 연마재 공급기(510)를 이용하여 금속 분말(102)의 내부 또는 표면에 다양한 형태의 일정 간격 배열로 연마재(101)를 배열하게 된다. 이러한 과정은 제1 실시예의 c) 단계와 유사하다.

c) 단층의 저압 성형체를 형성하는 단계;

다음으로, 도 9(c)에 도시된 바와 같이, 성형 공간(452) 내에 충진된 연마재(101)와 상기 금속분말(102)을 저압으로 가압하여 단층의 저압 성형체(103)를 형성하게 된다. 이때, 금속 분말(102)과 연마재(101)의 가압력으로는 50~250kgf/㎠ (예를 들어 100kgf/㎠) 정도가 적당하나, 이러한 압력은 금속분말(102)과 연마재(101)의 물성, 충진량 등에 따라 변동가능한 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 과정은 제1 실시예의 d) 단계와 유사하다.

d) 단층의 저압 성형체(103)를 상기 성형 몰드(450)로부터 분리하는 단계;

다음으로, 도 9(d)에 도시된 바와 같이, 상기 성형 몰드(450)를 하강시켜 상기 단층의 저압 성형체(103)를 상기 성형 몰드(450)로부터 분리하게 된다. 즉, 제2 실시예에 의한 경우에는 각각의 단층의 저압 성형체(103)를 형성하게 되며, 저압 성형체(103) 위에 금속분말 등을 다시 적층하는 과정을 거치지 않는다.

이와 같이, 저압 성형체(103)를 분리하기 위한 과정은 제1 실시예의 g) 단계와 유사하다.

e) 저압 성형체(103)를 적층하여 고압 성형체(105)를 형성하는 단계;

다음으로, 도 9(e)에 도시된 바와 같이, 단층의 저압 성형체(103)를 다수 개 적층하여 복층의 저압 성형체(104')를 형성하게 되며, 이후에 도 9(f)에 도시된 바와 같이, 고압으로 가압하여 복층의 고압 성형체(105)를 형성하게 된다. 이러한 고압 성형체(105)의 형성과정은 제1 실시예의 f) 단계와 유사하다.

f) 고압 성형체(105)를 성형 몰드(450)로부터 분리하는 단계;

마지막으로 도 9(g)와 도 9(h)에 도시된 바와 같이, 성형 몰드(450)를 하강시켜 고압 성형체(105)를 성형 몰드(450)로부터 분리하게 된다. 이러한 과정은 제1 실시예의 g) 단계와 마찬가지로 고압 성형체(105)가 상부 펀치(340)와 하부 펀치(230)에 의해 변형이 제한된 상태에서 수행되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에 의한 제2 실시예는 각각의 단층의 저압 성형체(103)를 형성하여 취출한 후 저압 성형체(103)를 다시 소정의 층수만큼 적층하고 고압으로 가압하여 고압 성형체(105)를 형성한다는 점을 제외하고는 제 1 실시예의 경우와 동일하다는 점에서, 동일한 작용, 효과를 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 각각의 세그먼트 내부에 일정한 패턴으로 연마재를 배열하고 제조 방법을 최적화함으로써 적층 성형시 누적 공차가 작고 중량변화가 적어 각각의 세그먼트 간의 성능편차를 최소화할 수 있으며, 공구의 절삭 성능, 절삭 효율 및 수명이 향상된다는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 하부 펀치를 고정된 위치에서 유지하고 상부 펀치만을 이동시켜 가압하므로, 펀치의 위치 설정 시간이 짧아져 수율 및 작업성이 향상되고, 균일한 압력으로 세그먼트를 가공할 수 있을 뿐만 아니라, 상부 펀치의 미세한 조정이 가능하여 균일한 성능의 세그먼트를 얻을 수 있게 된다는 유리한 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 성형체의 취출시 상부 펀치와 하부 펀치로 성형체의 변형을 제한한 상태에서 천천히 성형몰드를 하강시켜 성형체를 노출시키고, 이후에 상부 펀치를 들어 올리게 되므로 스프링 백에 의한 크랙 및 결함을 최소화시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 성형 몰드와 하부 펀치의 구동램으로서 서보 밸브를 사용함으로써 응답성이 향상되고 직선형 제어 및 미세 제어가 용이하다는 효과가 있게 된 다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (25)

1. a) 성형 몰드를 소정 높이만큼 상승시켜 하부 펀치 위에 소정 크기를 갖는 성형공간을 형성하는 단계;

   b) 상기 하부 펀치와 상기 성형 몰드에 의해 형성된 성형공간에 금속 분말을 충진하는 단계;

   c) 상기 금속 분말의 내부 또는 표면에 다양한 형태의 일정 간격 배열로 연마재를 배열하는 단계;

   d) 상기 성형 공간 내에 충진된 연마재와 상기 금속분말을 저압으로 가압하여 저압 성형체를 형성하는 단계;

   e) a) 내지 d) 단계를 반복하여 소정의 층수를 갖는 복층의 저압 성형체를 형성하는 단계; 및

   f) 상기 복층의 저압 성형체를 고압으로 가압하여 고압 성형체를 형성하는 단계;

   를 포함하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   g) 상기 성형 몰드를 하강시켜 상기 고압 성형체를 상기 성형 몰드로부터 분리하는 단계;

   를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 g) 단계는 상기 고압 성형체가 상부 펀치와 하부 펀치에 의해 변형이 제한된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 d) 단계 또는 상기 f) 단계는 상부 펀치에 가압력을 제공하는 상부 펀치 구동램의 가압력에 의해 수행되며, 상기 하부 펀치는 상기 상부 펀치에서 가해지는 가압력에 저항하여 일정한 위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 d) 단계 또는 상기 f) 단계는 상기 하부 펀치에 가압력을 제공하는 하부 펀치 구동램의 가압력과, 상부 펀치에 가압력을 제공하는 상부 펀치 구동램의 가압력에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 상부 펀치 구동램 또는 상기 하부 펀치 구동램은 서보 밸브에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 a) 단계 또는 상기 g) 단계는 상기 성형 몰드를 상하 방향으로 구동시키는 성형 몰드 구동램에 의해 수행되며,

   상기 성형 몰드 구동램은 서보 밸브에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 c) 단계는 그 내부에 공기 흡입공이 형성되어 있는 흡입관의 일단을 연마재가 저장되어 있는 저장통에 삽입하여 흡입관의 타단에서의 공기 흡입공을 통한 공기의 흡입에 의하여 형성되는 흡인력에 의하여 연마재를 흡입관에 흡착시킨 다음, 상기 금속 분말의 내부 또는 표면에 연마재를 배열함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
9. 제1항 또는 제8항에 있어서,

   상기 연마재는 상기 세그먼트 내부에서 일정한 높이를 갖거나, 일정한 경사를 갖거나, 일정한 패턴을 갖도록 배열되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
10. 제1항 또는 제8항에 있어서,

    상기 c) 단계는 복수 개의 패턴으로 연마재를 배열할 수 있도록 복수 개의 연마재 공급기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
11. 제1항 또는 제8항에 있어서,

    상기 연마재는 다이아몬드 입자, 탄화물, 붕산화물, 질화물, 경질 금속 조각 및 세라믹 조각으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
12. a) 하부 펀치와 성형 몰드에 의해 형성된 성형공간에 금속 분말을 충진하는 단계;

    b) 상기 금속 분말의 내부 또는 표면에 일정한 형태로 연마재를 배열하는 단계;

    c) 상기 성형 공간 내에 충진된 연마재와 상기 금속분말을 저압으로 가압하여 단층의 저압 성형체를 형성하는 단계;

    d) 상기 성형 몰드를 하강시켜 상기 단층의 저압 성형체를 상기 성형 몰드로부터 분리하는 단계; 및

    e) 상기 단층의 저압 성형체를 다수 개 적층한 후 고압으로 가압하여 복층의 고압 성형체를 형성하는 단계;

    를 포함하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,

    f) 상기 성형 몰드를 하강시켜 상기 복층의 고압 성형체를 상기 성형 몰드로부터 분리하는 단계;

    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 f) 단계는 상기 고압 성형체가 상부 펀치와 하부 펀치에 의해 변형이 제한된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
15. 제12항에 있어서,

    상기 c) 단계 또는 상기 e) 단계는 상부 펀치에 가압력을 제공하는 상부 펀치 구동램의 가압력에 의해 수행되며, 상기 하부 펀치는 상기 상부 펀치에서 가해지는 가압력에 저항하여 일정한 위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
16. 제12항에 있어서,

    상기 c) 단계 또는 상기 e) 단계는 상기 하부 펀치에 가압력을 제공하는 하부 펀치 구동램의 가압력과, 상부 펀치에 가압력을 제공하는 상부 펀치 구동램의 가압력에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서,

    상기 상부 펀치 구동램 또는 상기 하부 펀치 구동램은 서보 밸브에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
18. 제12항에 있어서,

    상기 연마재는 다이아몬드 입자, 탄화물, 붕산화물, 질화물, 경질 금속 조각 및 세라믹 조각으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.
19. 절삭/연마 공구용 세그먼트의 측면 형상에 대응하는 관통홀이 형성되며, 성형 몰드 구동램에 의해 상하측으로 이동하는 성형 몰드;

    상기 관통홀의 하측에 상기 성형 몰드의 상부면과 소정의 단차를 갖도록 배 치되어 상기 성형 몰드의 이동에 따라 상기 관통홀과 함께 소정 크기의 성형공간을 형성하며, 상기 세그먼트의 가공시 일정한 위치를 유지하는 하부 펀치;

    상기 성형 공간에 충진된 금속 분말과 연마재를 가압하도록 상부 펀치 구동램에 의해 구동되는 상부 펀치;

    상기 성형 몰드와 하부 펀치에 의해 형성되는 성형 공간 내에 금속 분말을 충진하는 금속 분말 공급기; 및

    상기 성형 공간 내에 충진된 금속 분말의 내부 또는 표면에 일정한 형태로 연마재를 배열하는 연마재 공급기;

    를 포함하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조장치.
20. 제19항에 있어서,

    상기 성형 몰드 구동램은 상기 성형 공간 내에 충진된 금속 분말과 연마재를 상기 상부 펀치와 하부 펀치에 의해 저압으로 가압하여 저압 성형체를 형성한 후 소정량 만큼 상승하며, 소정의 층수를 갖는 복층의 성형체를 고압으로 가압하여 고압 성형체를 형성한 후 상기 고압 성형체를 상기 성형 몰드로부터 분리하기 위하여 일정량만큼 하강하는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조장치.
21. 제19항 또는 제20항에 있어서,

    상기 상부 펀치 구동램 또는 상기 성형 몰드 구동램은 서보 밸브에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조장치.
22. 제19항에 있어서,

    상기 연마재 공급기는 그 내부에 다수의 공기 흡입공을 구비하며, 상기 공기 흡입공을 통한 공기의 흡입 또는 흡입력 제거를 통하여 연마재를 배열하는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조장치.
23. 제19항 또는 제22항에 있어서,

    상기 연마재는 상기 세그먼트 내부에서 일정한 높이를 갖거나, 일정한 경사를 갖거나, 일정한 패턴을 갖도록 배열되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구용 세그먼트의 제조장치.
24. 제23항에 있어서,

    상기 연마재 공급기는 복수 개의 패턴으로 연마재를 배열할 수 있도록 복수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구용 세그먼트의 제조장치.
25. 제19항 또는 제22항에 있어서,

    상기 연마재는 다이아몬드 입자, 탄화물, 붕산화물, 질화물, 경질 금속 조각 및 세라믹 조각으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 절삭/연마 공구용 세그먼트의 제조 방법.

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