KR100966308B1 - 다이아몬드 공구 - Google Patents

다이아몬드 공구 Download PDF

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KR100966308B1 KR1020070115692A KR20070115692A KR100966308B1 KR 100966308 B1 KR100966308 B1 KR 100966308B1 KR 1020070115692 A KR1020070115692 A KR 1020070115692A KR 20070115692 A KR20070115692 A KR 20070115692A KR 100966308 B1 KR100966308 B1 KR 100966308B1
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조성호
김문수
강성희
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Abstract

본 발명은 대상물을 절삭 또는 연마 가공하는 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 금속재료로 이루어진 구조체에 다이아몬드 지립들을 균일하게 융착하여 결합한 후, 이들을 결합재와 함께 소결하여 세그먼트를 형성하도록 하여, 복합재료에 의한 절삭력 및 사용 수명이 증가되도록 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 금속재료로 이루어진 구조체와, 상기 구조체의 둘레에 규칙적으로 결합된 다이아몬드 지립들과, 상기 구조체 및 상기 다이아몬드 지립들의 결합체들이 규칙적으로 배열된 상태로 소결되는 결합재를 포함한다.
다이아몬드, 세그먼트, 지립, 결합재, 샹크, 구조체, 핀, 융착

Description

다이아몬드 공구 {DIAMOND TOOL}
본 발명은 대상물을 절삭 또는 연마 가공하는 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이아몬드 지립이 균일하게 배열되도록 하고, 복합재료의 사용으로 인해 절삭력 및 제품의 사용수명이 증가되도록 한 다이아몬드 공구에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 휠 형태의 다이아몬드 공구가 도시된 평면도이다.
일반적인 휠 형태의 다이아몬드 공구(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가공물의 표면을 절삭 처리하는 데 사용되는 공구로서, 가공물의 내경 또는 내면이나 외륜, 내륜 등을 가공하기 위한 휠 형태 또는 판 형태로 이루어져 연마장치에 결합되는 샹크(20)와, 상기 샹크(20)의 외둘레면에 결합되어 가공물을 절삭하는 세그먼트(30)로 이루어진다.
상기 세그먼트(30)는 금속분말, 세라믹 또는 고분자 화합물 등으로 이루어진 결합재(32)와, 상기 결합재(32)에 불규칙적으로 분포되는 다이아몬드 지립(34)으로 이루어진 것으로서, 다이아몬드 지립(34)을 결합재(32)와 혼합한 상태에서 소정행태의 틀에 넣고, 열과 함께 압력을 가하여 이를 소결, 건조한다.
전술된 방법에 따라 제조된 경우, 상기 세그먼트(30)를 쉽게 제조할 수 있는 장점이 있는 반면에, 다이아몬드 지립(34)의 분포된 상태에 따라 제품의 편차가 발생하고, 상기 결합재(32)에 포함된 다이아몬드 지립(34)의 량이 부족하거나 남는 경우가 발생된다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 다이아몬드 지립(34)이 일정한 간격을 갖는 패턴으로 배열하는 기술이 미국특허2,194,546호로 제안되었다. 이와 같이, 다이아몬드 지립(34)을 일정 패턴으로 배열할 경우, 다이아몬드 지립(34)의 과사용을 막을 수 있어 생산비용이 절감되고, 다이아몬드 지립(34)이 규칙적으로 배열되므로 제품의 성능이 향상되며, 더불어 제품의 성능편차가 감소되어 신뢰성이 향상된다.
이러한 방법은 다이아몬드 지립(34)의 직경보다 큰 와이어 메쉬를 이용하여 각 홀을 통해 다이아몬드 지립(34)이 정렬된 시트(sheet)를 제조하고, 이와 같이 제조된 시트를 절단하여 원하는 형태의 입체를 구현한다.
한편, 이와 같은 와이어 메쉬를 이용한 다이아몬드 공구(10)의 제조방법은 다이아몬드 지립(34)을 원하는 형태로 다양하게 배열할 수 없었다.
최근에는 국내특허 제366466호로 개시된 바와 같이, 반 건조 상태의 금속 매트리스를 마련하고, 그 위에 홀형태를 갖는 천공판(또는 와이어 메시)을 얹고, 각각의 홀에 다이아몬드 지립(34)을 배치한 후, 상기 다이아몬드 지립(34)을 가압하여 상기 매트리스 내로 침투시키거나 유기물을 이용하여 다이아몬드 지립(34)을 접합한 다이아몬드 공구(10) 및 그 제조방법이 개발되었다.
도 2는 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 제조하는 공정순서도로서, 다이아몬드 공구에서 실질적인 절삭작업을 수행하는 세그먼트(40)는 다음과 같은 공정순서에 따라 제조될 수 있다. 먼저, 상기 세그먼트(40)를 제조하기 위해서는 슬라이스형의 매트리스(42)를 마련하고, 상기 매트리스(42)의 상부에 홀부(45)가 형성된 천공판(또는 와이어 메시)(44)을 얹는다. 이때, 상기 천공판(44)에 형성되는 홀부(45)는 다이아몬드 지립(46)이 통과할 수 있는 크기로 형성되며, 사용자가 원하는 형태의 배열로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 홀부(45)에 다이아몬드 지립(46)을 공급하여 원하는 형태로 다이아몬드 지립(46)을 배열할 수 있다.
한편, 상기 매트리스(42)는 반건조 상태로 마련되며, 상기 홀부(45)에 다이아몬드 지립(46)이 공급된 상태에서 그 상부를 가압용 평판(48)으로 가볍게 눌러 다이아몬드 지립(46)들이 상기 매트리스(42)에 묻히며 위치가 고정되도록 한다.
그리고, 상기 가압용 평판(48)을 들어올려 상기 천공판(44)을 제거한 후, 상기 가압용 평판(48)을 완전히 눌러, 상기 다이아몬드 지립(46)들이 상기 매트리스(42)에 완전히 묻히도록 하고, 이들을 소결하여 세그먼트(40)로 제조한다.
이러한 방식의 다이아몬드 공구의 세그먼트(40)는 다이아몬드 지립(46)들을 배열후, 상기 천공판(또는 와이어 메시)(44)을 제거하거나 재활용한다.
한편, 전술된 바와 같은 과정에 의해 제조되는 세그먼트(40)는 일련의 공정을 반복하여 상기 다이아몬드 지립(46)들이 다층으로 형성되도록 할 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구는 상기 세그먼트를 이루는 다이 아몬드들이 결합재와 소결에 의해 고정되나, 상기 다이아몬드 지립들과 결합재 간의 결합력이 낮아 사용 수명이 짧은 문제가 있고, 다이아몬드 지립들을 균일하게 배열하는데 한계가 있다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 금금속재료로 이루어진 구조체에 다이아몬드 지립들을 균일하게 융착하여 결합한 후, 이들을 결합재와 함께 소결하여 세그먼트를 형성하도록 하여, 복합재료에 의한 절삭력 및 사용 수명이 증가되도록 한 다이아몬드 공구를 제공하는 것이다.
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 핀 형태를 갖는 적어도 하나 이상의 금속심으로 이루어진 구조체와, 상기 구조체의 둘레에 규칙적으로 결합된 다이아몬드 지립들과, 상기 구조체 및 상기 다이아몬드 지립들이 결합체들이 배열된 상태로 소결되는 결합재를 포함한다.
또한, 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 핀 형태를 갖는 다수의 금속심들이 격자 형태로 마련된 적어도 하나의 금속망으로 이루어진 구조체와, 상기 구조체의 둘레에 규칙적으로 결합된 다이아몬드 지립들과, 상기 구조체 및 상기 다이아몬드 지립들이 결합체들이 배열된 상태로 소결되는 결합재를 포함하고, 상기 다이아몬드 지립들은 상기 금속심들의 교차부분에 결합된다.
또한, 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 핀 형태를 갖는 다수의 금속심들이 입방체 형태로 마련된 적어도 하나의 금속메트릭스로 이루어진 구조체와, 상기 구조체의 둘레에 규칙적으로 결합된 다이아몬드 지립들과, 상기 구조체 및 상기 다이아몬드 지립들이 결합체들이 배열된 상태로 소결되는 결합재를 포함하고, 상기 다이아몬드 지립들은 상기 금속심들의 교차부분에 결합된다.
여기에서, 상기 다이아몬드 지립들은 상기 구조체의 표면에 융착에 의해 결합될 수 있다. 또한, 상기 금속재료는 철, 구리 중 어느 하나일 수 있다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 다이아몬드 지립들이 금속심, 금속망 또는 금속메트릭스 등의 형태로 이루어진 구조체에 융착되어 결합된 상태에서 결합재에 삽입되어 소결되므로, 다이아몬드 지립들과 구조체 및 결합재 사이의 결합력이 증가되며, 이에 따라 세그먼트의 강도가 증가하므로 다이아몬드 공구의 절삭력을 향상시키게 되며, 사용 수명도 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 다이아몬드 공구는 상기 구조체의 형상을 다양하게 배열할 수 있어 다양한 형태의 세그먼트에 대응할 수 있으며, 다이아몬드 지립들간의 거리를 균일하게 배열할 수 있다. 또한, 상기 다이아몬드 공구는 상기 세그먼트가 대상물을 절삭하는 과정에서 발생된 열이 상기 구조체를 통해 주변부로 전달되어 쉽게 방열될 수 있어, 열적손상을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 확대하여 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 이루는 금속심과 다이아몬드 지립이 결합된 상태의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 공 구의 세그먼트를 도시한 사시도이다.
본 발명에 따른 다이아몬드 공구(110)는, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 휠 또는 원판형으로 이루어져 연마장치에 결합되는 샹크(120)를 갖고, 상기 샹크(120)의 외주면에는 실질적인 절삭 가공을 하는 세그먼트(130)가 결합된다. 바람직하게는 상기 샹크(120)는 외주부에 다수의 슬롯들이 소정길이로 형성되고, 상기 세그먼트(130)는 복수개로 이루어져 상기 슬롯들의 사이에 결합될 수 있다.
여기에서, 상기 세그먼트(130)는 상기 샹크(120)와 별도의 공정에 의해 제조된 후, 상기 샹크(120)에 부착되거나, 상기 샹크(120)의 표면에 직접 형성될 수 있다.
또한, 상기 세그먼트(130)는 내둘레면들이 상기 샹크(120)의 외둘레면과 동일한 곡률을 갖고, 그 외둘레면들이 이루는 전체적인 형태가 상기 샹크(120)의 중심축과 같은 원형으로 형성된다.
한편, 상기 세그먼트(130)는 금속재료로 이루어진 구조체와, 상기 구조체의 둘레에 규칙적으로 결합된 다이아몬드 지립(136)들과, 상기 구조체 및 상기 다이아몬드 지립(136)들의 결합체들이 규칙적으로 배열된 상태로 소결되는 결합재(132)를 포함한다. 상기 결합재(132)는 금속분말, 세라믹 또는 고분자 화합물 등으로 이루어질 수 있다.
여기에서, 상기 구조체는 핀 형태를 갖는 적어도 하나 이상의 금속심(134)으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속심(134)의 둘레에 다이아몬드 지립(136)들이 규칙적으로 결합된다. 그리고, 상기 금속심(134) 및 다이아몬드 지립(136)들의 결합 체는 서로 일정한 간격을 가지며 규칙적으로 배열되어 상기 결합재(132)에 삽입된 후, 소결과정에 의해 결합되어 세그먼트(130)를 이루게 된다.
여기에서, 상기 다이아몬드 지립(136)들은 상기 금속심(134)에 융착에 의해 결합된다. 이를 위해, 상기 금속심(134)의 외주면에는 납재(Filler)(135)가 도포(paste)되며, 상기 납재(135)와의 융착에 의해 상기 금속심(134)과 상기 다이아몬드 지립(136)들의 결합력이 매우 높은 상태로 결합된다. 여기에서, 상기 납재(Filer)(135)는 니켈납재(Filer)가 사용될 수 있다.
더불어, 상기 금속심(134)은 상기 납재와 결합력이 강한 철(Steel), 구리(Copper) 등과 같은 금속재질로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 대상물의 절삭 가공시 발생한 열이 상기 금속심(134)을 통해 주변으로 쉽게 전달되며 상기 세그먼트(130)에서 발생된 열을 쉽게 방열시키는 기능을 갖는다.
한편, 상기 구조체는 금속심(134)의 형태뿐만 아니라 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 세그먼트(130)의 형상에 대응하는 형태로 마련될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 이루는 금속망과 다이아몬드 지립들이 결합된 상태의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 도시한 사시도이다.
도 7과 도 8을 참고하여, 상기 구조체는 핀 형태를 갖는 다수의 금속심(144)들이 격자 형태로 마련되어 형성되는 금속망(143)으로 이루어지는 것도 가능하다. 이러한 금속망(143)은 둘레에 다이아몬드 지립(146)들이 규칙적으로 결합되며, 바람직하게는 상기 다이아몬드 지립(146)들은 상기 금속심(144)들의 교차부분에 결합 된다.
또한, 상기 금속망(143)과 상기 다이아몬드 지립(146)들의 결합체는 단일층으로 이루어져 결합재(142)에 삽입된 후, 소결과정에 의해 결합되어 세그먼트(140)를 이룰 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 금속망(143)과 상기 다이아몬드 지립(146)들의 결합체는 복수층으로 이루어져, 서로 일정한 간격을 유지한 상태로 상기 결합재(142)에 삽입된 후, 소결과정에 의해 결합되어 다이아몬드 지립(146)들이 복수층으로 배열된 세그먼트(140)를 이루는 것도 가능하다. 이때, 상기 금속망(143)은 하층에서 상층으로 적층되거나, 순차적으로 세워질 수 있으며, 특별히 그 배열되는 방향 또는 형태가 한정되지 않으며, 상기 세그먼트(140)의 형태에 대응되는 형태로 배열될 수 있다.
또한, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 이루는 금속메트릭스와 다이아몬드 지립들이 결합된 상태의 단면도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 도시한 사시도이다.
도 9와 도 10을 참고하면, 상기 구조체는 핀 형태를 갖는 다수의 금속심(154)들이 입방체 형태로 마련된 적어도 하나 이상의 금속메트릭스(153)로 이루어지는 것도 가능하다. 이러한 구조체는 상호간의 위치가 항상 일정하게 고정되며, 이에 따라 상기 금속심(154)들의 교차부분에 결합되는 다이아몬드 지립(156)들이 더욱 균일하게 배열될 수 있다.
또한, 상기 금속메트릭스(153)는 배열되는 금속심(154)들이 소정의 곡률로 휘어지게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 세그먼트(150)의 전체적인 형상이 휘어진 형태로 형성된다. 바람직하게는 상기 세그먼트(150)는 휘어지는 금속심(154)들이 상기 샹크(120)의 외둘레면과 동일한 곡률을 이루도록 휘어질 수 있다.
또한, 상기 금속메트릭스(153)는 단일구조로 이루어지거나, 다른 형태로 이루어진 금속메트릭스(153)가 연속되는 형태로 마련될 수 있다.
이와 같이 이루어진 금속메트릭스(153)는 결합재(152)에 삽입된 후, 소결과정에 의해 결합되어 세그먼트(150)를 형성한다.
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.
도 1은 일반적인 휠 형태의 다이아몬드 공구가 도시된 평면도.
도 2는 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 제조하는 공정순서도.
도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 확대하여 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 이루는 금속심과 다이아몬드 지립이 결합된 상태의 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 이루는 금속망과 다이아몬드 지립들이 결합된 상태의 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 이루는 금속메트릭스와 다이아몬드 지립들이 결합된 상태의 단면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 도시한 사시도.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 휠 또는 판형으로 이루어진 샹크의 외주면에 다이아몬드 지립을 포함하는 세그먼트가 부착된 다이아몬드 공구에 있어서,
    상기 세그먼트는 핀 형태를 갖는 적어도 하나 이상의 금속심으로 이루어진 구조체와,
    상기 구조체의 둘레에 규칙적으로 결합된 다이아몬드 지립들과,
    상기 구조체 및 상기 다이아몬드 지립들이 결합체들이 배열된 상태로 소결되는 결합재를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  3. 휠 또는 판형으로 이루어진 샹크의 외주면에 다이아몬드 지립을 포함하는 세그먼트가 부착된 다이아몬드 공구에 있어서,
    상기 세그먼트는 핀 형태를 갖는 다수의 금속심들이 격자 형태로 마련된 적어도 하나의 금속망으로 이루어진 구조체와,
    상기 구조체의 둘레에 규칙적으로 결합된 다이아몬드 지립들과,
    상기 구조체 및 상기 다이아몬드 지립들이 결합체들이 배열된 상태로 소결되는 결합재를 포함하고,
    상기 다이아몬드 지립들은 상기 금속심들의 교차부분에 결합되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  4. 휠 또는 판형으로 이루어진 샹크의 외주면에 다이아몬드 지립을 포함하는 세그먼트가 부착된 다이아몬드 공구에 있어서,
    상기 세그먼트는 핀 형태를 갖는 다수의 금속심들이 입방체 형태로 마련된 적어도 하나의 금속메트릭스로 이루어진 구조체와,
    상기 구조체의 둘레에 규칙적으로 결합된 다이아몬드 지립들과,
    상기 구조체 및 상기 다이아몬드 지립들이 결합체들이 배열된 상태로 소결되는 결합재를 포함하고,
    상기 다이아몬드 지립들은 상기 금속심들의 교차부분에 결합되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이아몬드 지립들은 상기 구조체의 표면에 융착에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  6. 삭제
KR1020070115692A 2007-11-13 2007-11-13 다이아몬드 공구 KR100966308B1 (ko)

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KR101234572B1 (ko) * 2010-11-04 2013-02-19 이화다이아몬드공업 주식회사 다이아몬드 공구 및 그 제조방법

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