KR100804048B1

KR100804048B1 - 다이아몬드 공구

Info

Publication number: KR100804048B1
Application number: KR1020060113540A
Authority: KR
Inventors: 이현우; 박종환; 이성건; 김대근
Original assignee: 신한다이아몬드공업 주식회사
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2008-02-18
Also published as: EP2094423A4; EP2094423A1; WO2008060018A1; US20100307473A1

Abstract

본 발명은 대상물을 절삭 가공하는 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 다이아몬드 지립이 세그먼트의 외둘레면과 일정한 간격으로 배열되도록 하여 실질적 절삭면인 세그먼트의 정면에 다이아몬드 지립이 균일하게 배열되도록 하여 절삭성능의 향상 뿐만 아니라, 다이아몬드 공구의 수명기간 동안 동일한 절삭성능이 유지되도록 한 다이아몬드 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 휠 또는 판형으로 이루어진 샹크의 외주면에 다이아몬드 지립을 포함하는 세그먼트가 부착된 다이아몬드 공구에 있어서, 상기 세그먼트는 상기 세그먼트의 외둘레면과 중심축이 같은 다수의 동심원 상에 배열되는 복수의 다이아몬드 지립들을 포함한다.

다이아몬드, 세그먼트, 지립, 결합재, 샹크

Description

다이아몬드 공구 {DIAMOND TOOL}

도 1은 일반적인 다이아몬드 공구가 도시된 평면도.

도 2의 (a)와 (b)는 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 도시한 도.

도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 정면도.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 확대하여 도시한 사시도와 정면도.

도 6은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트에 다른 형태로 다이아몬드 지립이 배열된 정면도.

도 7은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 확대하여 도시한 도.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 확대하여 도시한 도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 다이아몬드 공구 52 : 샹크

54 : 세그먼트 55 : 다이아몬드 지립

56 : 결합재

본 발명은 대상물을 절삭 가공하는 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이아몬드 공구의 샹크에 형성되는 다이아몬드 지립이 세그먼트의 외둘레면과 일정한 간격으로 배열되는 다이아몬드 공구에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 다이아몬드 공구가 도시된 평면도이다.

일반적으로 다이아몬드 공구(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가공물의 표면을 절삭 또는 연마 처리하는 데 사용되는 공구로서, 가공물의 내경 또는 내면이나 외륜, 내륜 등을 가공하기 위한 휠 형태 또는 판 형태로 이루어져 연마장치에 결합되는 샹크(12)와, 상기 샹크(12)의 외둘레면에 결합되어 가공물을 절삭하는 세그먼트(14)로 이루어진다.

상기 세그먼트(14)는 페이스트 형상의 결합재(16)와, 상기 결합재(16)에 불규칙적으로 분포되는 다이아몬드 지립(15)으로 이루어진 것으로서, 다이아몬드 지립(15)을 결합재(16)와 혼합한 상태에서 소정행태의 틀에 넣고, 열과 함께 압력을 가하여 이를 소결, 건조한다.

전술된 방법에 따라 제조된 경우, 상기 세그먼트(14)를 쉽게 제조할 수 있는 장점이 있는 반면에, 다이아몬드 지립(15)의 분포된 상태에 따라 제품의 편차가 발생하고, 상기 결합재(16)에 포함된 다이아몬드 지립(15)의 량이 부족하거나 남는 경우가 발생된다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 다이아몬드 지립(15)이 일정한 간격을 갖는 패턴으로 배열하는 기술이 미국특허2,194,546호로 제안되었다. 이와 같이, 다이아몬드 지립(15)을 일정 패턴으로 배열할 경우, 다이아몬드 지립(15)의 과사용을 막을 수 있어 생산비용이 절감되고, 다이아몬드 지립(15)이 규칙적으로 배열되므로 제품의 성능이 향상되며, 더불어 제품의 성능편차가 감소되어 신뢰성이 향상된다.

전술된 바와 같이, 다이아몬드 지립(15)을 일정한 패턴으로 배열하는 방법은 1990년대 초반부터 활발히 진행되어 왔으며, 그 예로 미국특허 제4925457호, 제5092910호, 제5049165호 등이 개재되었다. 이러한 방법은 가소성의 결합재(16)와 금속섬유 또는 이들의 혼합물로 만들어진 유연한 캐리어(flexible carrier)에 다이아몬드가 일정하게 배열된 철망(wire mesh) 또는 망사스크린을 올려놓고, 상기 철망 또는 망사스크린의 개구부에 다이아몬드 지립(15)을 박아 넣는 방법이 사용된다.

한편, 최근에는 국내특허 제597717호로 개시된 바와 같이, 다이아몬드 입자를 격자형태로 세그먼트(14)에 배열하는 형태의 다이아몬드 공구가 개발되었다.

도 2의 (a)와 (b)는 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 도시한 도로서, 이러한, 다이아몬드 공구(20)는 와이어 메쉬 혹은 천공판을 이용하여 다이아몬드 지립(25)을 격자형으로 배열된 후, 결합재(26)에 의해 고정된 세그먼트(24)를 포함한다. 이러한 다이아몬드 공구(20)는 도 2의 (a)와 같이 규칙적인 형태 또는 도 2의 (b)와 같이 이들을 특정한 각도(α)로 틀어주는 형태로 배열된다. 이때, 상기 다이아몬드 지립(25)은 특정한 각도로 틀어진 격자형태로 배열함에 있어, 절삭공구의 반경을 감안하여 공구의 반경에 따라 격자의 틀어짐 각도를 결정하고 있다.

그러나, 종래의 다이아몬드 공구는 통상 회전하는 원판체 형태로 형성되는 바, 반경에 따라 연동되는 파이(π)값을 고려하지 않는 종래의 방법으로 형성된 격자형태의 배열로는 실질적 절삭면인 세그먼트의 정면에 다이아몬드 지립이 균일하게 배열되지 못하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다이아몬드 지립이 세그먼트의 외둘레면과 일정한 간격으로 배열되도록 하여 실질적 절삭면인 세그먼트의 정면에 다이아몬드 지립이 균일하게 배열되도록 하여 절삭성능의 향상 뿐만 아니라, 다이아몬드 공구의 수명기간 동안 동일한 절삭성능이 유지되도록 한 다이아몬드 공구를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 휠 또는 판형으로 이루어진 샹크의 외주면에, 다이아몬드 지립을 포함하는 세그먼트가 부착되어 형성된 다이아몬드 공구에 있어서, 상기 세그먼트의 외둘레면과 중심축이 같은 복수의 동심원상에 배열되며 상기 샹크의 두께방향으로 복수층을 이루는 다이아몬드 지립들을 갖는 세그먼트를 포함하고, 상기 세그먼트는 공구의 반경방향 선단에 위치한 다이아몬드 지립들이 탈락되면 후단에 위치한 다이아몬드 지립들이 연속적으로 노출되며 피가공물을 절삭한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구는 휠 또는 판형으로 이루어진 샹크의 외주면에, 다이아몬드 지립을 포함하는 세그먼트가 부착되어 형성된 다이아몬드 공구에 있어서, 상기 세그먼트의 외둘레면과 평행한 복수의 평행원상에 배열되며 상기 샹크의 두께방향으로 복수층을 이루는 다이아몬드 지립들을 갖는 세그먼트를 포함하고, 상기 세그먼트는 공구의 반경방향 선단에 위치한 다이아몬드 지립들이 탈락되면 후단에 위치한 다이아몬드 지립들이 노출되며 피가공물을 절삭한다.

또한, 상기 세그먼트는 상기 다이아몬드 지립들 중 동일한 동심원상에 배열되는 다이아몬드 지립들이 서로 일정한 간격을 갖도록 배열될 수 있다. 또한, 상기 세그먼트는 선행하는 동심원상에 배열된 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역과 인접하여 후행하는 동신원상에 배열되는 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역이 소정 영역 중첩되게 배열될 수 있다. 이때, 상기 선행하는 동심원상에 배열된 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역과 상기 인접하여 후행하는 동심원상에 배열된 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역이 중첩되는 영역은 40% 내지 70% 인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 정면도이고, 도 4와 도 5는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 확대하여 도시한 사시도와 정면도이다.

본 발명에 따른 다이아몬드 공구(50)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 휠 또는 원판형으로 이루어져 연마장치에 결합되는 샹크(52)를 포함한다. 상기 샹크(52)는 외주부에 중심축을 향하여 소정길이의 슬롯이 형성되고, 상기 샹크(52)의 슬롯 사이에는 복수의 다이아몬드 지립(55)들을 포함하는 세그먼트(54)가 부착된다. 이때, 상기 세그먼트(54)는 상기 샹크(52)와 별도의 공정에 의해 제조된 후, 상기 샹크(52)에 부착되거나, 상기 샹크(52)의 표면에 직접 형성될 수 있다.

여기서, 상기 세그먼트(54)는 내둘레면들이 상기 샹크(52)의 외둘레면과 동일한 곡률을 갖고, 그 외둘레면들이 이루는 전체적인 형태가 상기 샹크(52)의 중심축과 같은 원형으로 형성된다.

또한, 상기 세그먼트(54)는, 도 5의 (a)와 같이 실질적으로 절삭을 담당하는 전면 및 그 후면이 서로 평행하도록 형성되거나, 도 5의 (b)와 같이 상기 슬롯에서 연장하는 기울기의 경사를 이루도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 세그먼트(54)에 부착되는 복수의 다이아몬드 지립(55)들은 상기 세그먼트(54) 외둘레면의 중심축과 동일한 다수의 동심원상에 배열되며, 그 간격이 일정하게 배열되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 다이아몬드 공구(50)는 다이아몬드 지립(55)들이 배열되어 이루는 가상이 원이 다양한 반지름으로 이루어지며, 내측으로 갈수록 반지름이 일정한 간격으로 감소한다.

한편, 상기 다이아몬드 공구(50)의 사용에 따라 상기 세그먼트(54)가 마모되고, 그 외측의 다이아몬드 지립(55)들이 이탈된다. 이에 따라 상기 다이아몬드 공구(50)는 최외곽에 배열된 다이아몬드 지립(55)들이 이루는 가상의 원의 반지름이 점차 감소하는 사용환경에서도, 실질적인 절삭을 담당하는 세그먼트(54)의 전면에 다이아몬드 지립(55)들이 항상 일정한 형태로 배열하게 된다.

더불어, 상기 세그먼트(54)에 부착되는 다이아몬드 지립(55)들 중 동일한 동심원상에 배열되는 다이아몬드 지립(55)들은 서로 일정한 간격을 갖도록 배열된다. 또한, 상기 세그먼트(54)는 선행하는 동심원상에 배열된 다이아몬드 지립(55)들의 사이에 후행하는 다이아몬드 지립(55)들이 일정한 간격으로 배열될 수 있다.

즉, 상기 세그먼트(54)는 선행하는 어느 한 동심원상에 다이아몬드 지립(55)들이 일정한 간격으로 배열되고, 인접하여 후행하는 다른 한 동심원상에 배열되는 다이아몬드 지립(55)들은 상기 선행하는 다이아몬드 지립(55)들의 간격 사이에 배열된다. 이때, 상기 세그먼트(54)는 상기 선행하는 다이아몬드 지립(55)들의 중간에 상기 후행하는 동심원상의 다이아몬드 지립(55)들이 위치하도록 배열될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트에 다른 형태로 다이아몬드 지립이 배열된 정면도이다.

도 6을 참고하면, 세그먼트(154)는 선행하는 다이아몬드 지립(155)들의 사이에 후행하는 동심원상의 다이아몬드 지립(155)들 및 이에 더 후행하는 동심원상의 다이아몬드 지립(155)들이 서로 일정한 간격을 갖도록 배열되고, 결합재(156)에 의해 세그먼트(154)에 부착되는 것도 가능하다.

또한, 상기 세그먼트(154)는 외곽의 동심원상에 배열된 다이아몬드 지립들이 먼저 선행하며 대상물을 절삭하고, 그 동심원상과 인접하는 내측의 동심원상에 배열된 다이아몬드 지립들이 후행하며 대상물을 절삭한다.

이때, 바람직하게는 상기 선행하는 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역과, 인접하여 후행하는 다이아몬드 지립들에 의해 절삭되는 영역이 소정 영역 중첩되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 후행하는 다이아몬드 지립들에 의해 절삭되는 영역이 선행하는 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역과 일부 중첩됨에 따라, 상기 다이아몬드 공 구(150)의 사용에 따라 선행하는 다이아몬드 지립이 탈락되더라도 후행하는 다이아몬드 지립에 의해 절삭가공이 가능하게 된다. 또한, 선행하는 다이아몬드 지립과 후행하는 다이아몬드 지립이 소정 영역 중첩됨에 따라 후행하는 다이아몬드 지립에 작용하는 부하량이 감소되고, 후행하는 다이아몬드 지립들이 대상물의 표면을 더욱 정밀하게 절삭하게 된다.

바람직하게는 선행하는 다이아몬드 지립과 후행하는 다이아몬드 지립이 중첩하게 되는 영역은 40% 내지 70%인 것이 바람직하다.

보다 구체적인 설명을 위해 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 확대하여 도시한 도인 도 7을 참고하면 다음과 같다.

세그먼트는 휠 또는 판형으로 이루어진 샹크의 외주면에 부착되고, 상기 세그먼트는 그 외둘레면들이 이루는 전체적인 형태가 원형으로 형성된다.

상기 세그먼트에는 동심원을 이루는 선인 A, B, C… 선들과, 일정한 간격으로 배치되는 선인 a, b, c… 선들이 교차하는 지점에 각각 다이아몬드 지립 Aa, Bb, Cc… 가 부착된다. 이때, 상기 다이아몬드 지립 Aa, Bb, Cc…는 서로 소정 영역이 중첩되게 배열되며, 중첩되는 영역은 각각의 다이아몬드 지립들간의 거리 Aa-Bb, Bb-Cc 사이의 거리, 즉 각 동심원상의 반지름 차이인 'R_d'에 의해 결정된다. (여기서, C_R은 각 동심원을 이루는 선인 A, B, C… 선들의 중심점으로, A, B, C… 선들의 반지름 길이는 'R_d'만큼 감소한다.)

이와 같이, 선행하는 다이아몬드 지립과 후행하는 다이아몬드 지립간의 중첩 비율을 조절하기 위해서는, 각각의 'R_d'를 조절해야 하며, 이에 따라 다이아몬드 지립이 배열되는 다수의 동심원들의 반지름이 결정된다.

전술된 바와 같이, 상기 다이아몬드 지립들은 동심원을 이루는 선인 A, B, C에 대해 선택적으로 설명되고 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 다이아몬드 지립들이 배열되는 간격은 세그먼트의 전면 전체에 대하여 적용된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에서 다이아몬드 공구는 세그먼트에 형성되는 다이아몬드 지립들이 반지름의 차이가 일정한 다수의 동심원상에 배열되는 것으로 설명되고 있으나, 제조 및 생산성의 향상을 위해 도 8과 같이 다이아몬드 지립들을 동일한 반지름을 갖는 원상에 배열하는 것도 가능하다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 확대하여 도시한 도이다.

도 8을 참고하면, 세그먼트는 휠 또는 원판형으로 이루어진 샹크의 외주면에 부착되고, 상기 세그먼트는 그 외둘레면들이 이루는 전체적인 형태가 원형으로 형성된다.

그리고, 상기 세그먼트에 부착되는 다이아몬드 지립들은 상기 세그먼트의 외둘레면과 평행한 다수의 평행원 상에 배열된다.

이때, 상기 다이아몬드 지립들이 배열되는 다수의 팽행원은 그 반지름이 서로 동일한 크기를 가지며, 상기 세그먼트의 외둘레면에서 일정한 간격으로 멀어지는 형태로 배열된다.

즉, 상기 세그먼트에는, 도 9와 같이, 상기 세그먼트(254)의 외둘레면과 평행을 이루는 선인 A', B', C'… 선들과, 일정한 간격으로 배치되는 선인 a', b', c'… 선들이 교차하는 지점에 각각 다이아몬드 지립 A'a', B'b', C'c'… 가 부착된다. 이때, 상기 다이아몬드 지립 A'a', B'b', C'c'…는 서로 소정 영역이 중첩되게 배열되며, 중첩되는 영역은 각각의 다이아몬드 지립들이 이루는 평행원상의 간격 차이인 'L_d'에 의해 결정된다. (여기서, C_RA', C_RB', C_RC' 등은 각 평행원이 이루는 선인 A', B', C'… 선들의 각각의 중심점이고, A', B', C'… 선들의 반지름 길이는 동일하며, 각 중심점간의 거리는 'L_d'이다.)

한편, 선행하는 다이아몬드 지립과 후행하는 다이아몬드 지립간의 중첩비율을 조절하기 위해서는, 각각의 다이아몬드 지립들간의 거리 A'a'-B'b', B'b'-C'c' 사이의 거리, 즉 각 평행원의 거리 차이인 각각의 'L_d'를 조절해야 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 다이아몬드 공구를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 실질적 절삭면인 세그먼트의 정면에 다이아몬드 지립이 균일하게 배열되도록 하여 절삭성능을 향상시킬 수 있고, 다이아몬드 공구의 수명기간 동안 동일한 절삭성능을 유지할 수 있다. 또한, 선행하는 다이아몬드 지립들과 후행하는 다이아몬드 지립들이 소정 영역 중첩되는 영역을 절삭함에 따라 후행하는 다이아몬드 지립에 적은 부하가 작용되고, 대상물의 표면을 더욱 정밀하게 절삭할 수 있다.

이러한 다이아몬드 지립의 작용상의 효과는 배열되는 다이아몬드 지립들이 세그먼트의 외둘레면과 동일한 중심축을 갖을 때 발생할 수 있다. 또한, 상기 다이아몬드 공구의 반경이 일정 크기 이상일 경우, 배열되는 다이아몬드 지립들을 세그먼트의 외둘레면과 동일한 반지름을 갖을 때도 발생할 수 있으며, 이와 같이 다이아몬드 지립들이 동일한 반지름을 갖도록 함에 따라 세그먼트의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.

Claims

휠 또는 판형으로 이루어진 샹크의 외주면에, 다이아몬드 지립을 포함하는 세그먼트가 부착되어 형성된 다이아몬드 공구에 있어서,

상기 세그먼트의 외둘레면과 중심축이 같은 복수의 동심원상에 배열되며 상기 샹크의 두께방향으로 복수층을 이루는 다이아몬드 지립들을 갖는 세그먼트를 포함하고,

상기 세그먼트는 공구의 반경방향 선단에 위치한 다이아몬드 지립들이 탈락되면 후단에 위치한 다이아몬드 지립들이 연속적으로 노출되며 피가공물을 절삭하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
휠 또는 판형으로 이루어진 샹크의 외주면에, 다이아몬드 지립을 포함하는 세그먼트가 부착되어 형성된 다이아몬드 공구에 있어서,

상기 세그먼트의 외둘레면과 평행한 복수의 평행원상에 배열되며 상기 샹크의 두께방향으로 복수층을 이루는 다이아몬드 지립들을 갖는 세그먼트를 포함하고,

상기 세그먼트는 공구의 반경방향 선단에 위치한 다이아몬드 지립들이 탈락되면 후단에 위치한 다이아몬드 지립들이 노출되며 피가공물을 절삭하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 세그먼트는 상기 다이아몬드 지립들 중 동일한 동심원상에 배열되는 다이아몬드 지립들이 서로 일정한 간격을 갖도록 배열된 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 세그먼트는 선행하는 동심원상에 배열된 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역과 인접하여 후행하는 동신원상에 배열되는 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역이 소정 영역 중첩되게 배열되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
청구항 4에 있어서,

상기 선행하는 동심원상에 배열된 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역과 상기 인접하여 후행하는 동심원상에 배열된 다이아몬드 지립에 의해 절삭되는 영역이 중첩되는 영역은 40% 내지 70% 인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.