KR101327907B1 - 가공팁 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 회전되는 가공기구 위에 장착되어 절삭, 연마, 천공 등의 가공작업을 하는 가공공구에 있어서 가공면(11) 위에서 일정한 노출간격과 노출정도를 가지고 연속적으로 자생이 되도록 다이아몬드입자가 배열된 가공팁(1)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다이아몬드공구의 샹크(2)에 다수개 설치되어 피삭재를 연마, 천공 또는 절단하는 다이아몬드공구의 가공팁(1)에 있어서, 가공팁(1)의 두께(W)방향의 임의의 단면을 기준삼아 가공팁(1)의 일측 기저면(12) 측에서 타측 가공면(11) 방향으로 포물선 형태의 다수의 등분선(4)을 형성하고, 등분선(4) 상에 다이아몬드입자(3)가 배열되고, 등분선(4)은 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 일점을 중심으로 하는 중심원(20) 상에 다수의 특정점을 시작점으로 하여 점진적으로 곡률이 커지는 다수의 곡선이 임의의 단면을 가로지르는 선으로 구성되며, 임의의 단면에 배열된 각각의 다이아몬드입자(3)는 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 가공팁에 대한 것이다.

Description

가공팁{Processing Tip}

본 발명에서는 다이아몬드입자가 연마재로 사용되는 가공팁에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전되는 가공기구 위에 장착되어 절삭, 연마, 천공 등의 가공작업 을 하는 가공공구에 있어서 가공면 위에서 일정한 노출간격과 노출정도를 가지고 연속적으로 자생이 되도록 다이아몬드입자가 배열된 가공팁에 관한 것이다.

일반적으로 도로용 콘크리트, 아스팔트, 건설용 벽돌, 석재 및 반도체 등 각종 산업용 소재 등과 같은 피삭재를 절단, 연마, 천공 가공하기 위해 다이아몬드공구를 사용하게 된다. 이때, 다이아몬드공구의 종류는 절단톱, 연마휠, 천공드릴 등이고 그 종류에 따라 다양한 용도와 형태를 갖고 있다. 이러한, 다이아몬드공구는 전동공구의 회전축에 장착되는 소정 형태의 샹크와, 샹크의 작업면에 부착된 가공팁을 포함하여 구성된다.

전술한, 피삭재를 가공하는 부분인 가공팁은 경도나 내마모도가 가장 우수한 재료인 다이아몬드나 입방정질화붕소(Cubic Boron Nitride; CBN)와 같은 고경도의 초연마재를 함유하여 제조되며, 그 초연마재의 배치구조에 따라 절삭효율, 절분 배출효율, 본드층의 마모율 등이 민감하게 달라진다.

가공팁에 다이아몬드입자를 균일하게 분포시키기 위해, 종래에는 금속분말을 그래뉼 알갱이로 만드는 공정과 이를 다이아몬드입자에 금속분말을 피복한 입자와 혼합후 성형 및 소결하는 공정을 거쳐서 가공팁을 완성하게 된다.

이때, 그래뉼 공법을 이용한 금속분말의 혼합체인 본드의 알갱이와 금속 피복된 다이아몬드는 서로 유사한 특성을 갖게 된다. 즉, 입도와 입자의 표면특성에서 유사한 특성을 갖기 때문에 상호간에 유사한 흐름성을 갖게 된다. 따라서 다이아몬드의 분포가 비교적 균일한 가공팁이 제조된다. 이러한 공법은 대량생산에 적합한 공법으로 다이아몬드 제조업체에서 오랫동안 사용되던 공법인 것이다. 그러나 이러한 공법은 금속분말의 종류에 따라서 그래뉼의 특성이 쉽게 변화하고 그래뉼 특성치의 변화는 다이아몬드입자의 분포에 영향을 주기 때문에 다이아몬드의 알갱이가 쏠리는 편석이 발생할 가능성이 높다. 이렇게 편석이 발생되면 톱날의 마모가 불균일해져서 공구의 성능 또한 저하되며 톱날이 피삭재의 단단한 부분에 들어감에 따라 톱날이 횡방향의 휨에 의해 절단된 피삭재가 불량으로 가공되는 문제점이 있었다.

이상의 문제점을 해소하기 위해 다이아몬드의 입자가 규칙적으로 가공팁에 분포된 특징을 가진 다른 공구들의 입자의 배열방식에 있어서도 동일한 배열형태와 간격을 갖는 일률적인 규칙성을 강조하고 있다. 그러나 다이아몬드공구가 작업이 이루어지는 면을 절삭톱을 예로 관찰하면 다음과 같은 현상과 문제점이 발견된다.

새로운 톱은 작업이 진행되면 초기에 절삭이 잘 안 되는 초기절삭 불안정 층이 가공팁의 외주연에 발생된다. 이는 초기에 다이아몬드의 날을 노출시키는 드레싱(Dressing)작업을 할 때 입자가 지석에 의하여 불안정하게 노출된 요인이다. 이와 함께 부착된 가공팁의 중량과 위치의 편차에 의하여 절삭톱이 고속으로 회전할 때 불규칙적인 충격이나 진동이 작업초기에 발생할 수 있다.

전술한 문제점과 관련하여 특허로 선출원된 일본공개특허 1998-58329에서 피삭재와 접촉하는 가공면에 형성된 요입홈을 갖는 가공팁을 제공하고 있다. 그러나, 가공초기에 성능을 안정화시키기 위하여 요입홈을 형성하기 때문에 요입홈이 형성된 깊이까지 상대적으로 수명이 급격히 감소하는 문제점이 있었다. 또한, 무리하거나 불안정한 작업조건으로 사용될 경우에 가공팁이 파손될 가능성이 있었다.

또한, 대한민국 공개 특허 제10-2011-0025553호는 다이아몬드 입자가 임의의단면의 외둘레면과 일정한 보조등분선과 중심점으로부터 방사형의 부채살 형태의 등분선의 접점에 위치하도록 하여, 임의의 단면의 마모에 따른 절삭력이 항상 일정하며, 이에 따라 다이아몬드 공구의 수명 기간 동안 동일한 절삭력이 유지되는 다이아몬드 공구를 기재하고 있다. 그러나, 다이아몬드입자가 외둘레면과 평행한 보조등분선과 샹크의 중심을 기준으로 하는 부채살 형태 등분선의 교점에 배열하는 경우 가공면에서 기저면으로 갈수록 다이아몬드입자의 간격이 줄어듦과 동시에 기저면 양쪽 끝단에는 다이아몬드가 균일하게 배열되지 않게 되는 문제가 존재하게 된다.

그리고 전술한 공개 특허의 또 다른 문제점은 부채살 형태의 등분선의 중심을 기준으로 등분선을 등분을 할 경우에 가공팁의 다양한 형태와 용도에 따라 임의의 단면이 회전방향과 평행하지 않을 경우 부채살의 중심점을 잡기 어렵다. 즉, 천공용 코어드릴의 경우 임의의 단면과 회전방향이 수직을 이루어 회전방향과 마모가 이뤄지는 방향이 수직관계이다. 따라서 부채살의 중심점을 잡기 어려운 문제점이 있게 된다.

따라서, 본 발명은 이상의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 가공면 위에서 일정한 노출간격과 정도를 갖는 다이아몬드입자를 연속적으로 자생시키기 위한 가공팁을 제공하는데 그 목적이 있다.

둘째, 다양한 가공팁의 다양한 마모 특성에 따라서 일정한 성능을 구현할 수 있도록 다이아몬드입자를 배치한 가공팁을 제공하는데 그 목적이 있다.

셋째, 본 발명은 세그먼트의 형상에 따라 다이아몬드입자가 고르게 분포될 수 있는 배열구조를 갖는 가공팁을 제공하는데 그 목적이 있다.

발명의 목적은 다이아몬드공구의 샹크(2)에 다수개 설치되어 피삭재를 연마, 천공 또는 절단하는 다이아몬드공구의 가공팁(1)에 있어서, 가공팁(1)의 두께(W)방향에 수직인 임의의 단면을 기준삼아 가공팁(1)의 일측 기저면(12) 측에서 타측 가공면(11) 방향으로 포물선 형태의 다수의 등분선(4)을 형성하고, 등분선(4) 상에 다이아몬드입자(3)가 배열되고, 등분선(4)은 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 일점을 중심으로 하는 중심원(20) 상에 다수의 특정점을 시작점으로 하여 점진적으로 곡률이 커지는 다수의 곡선이 임의의 단면을 가로지르는 선으로 구성되며, 임의의 단면에 배열된 각각의 다이아몬드입자(3)는 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 가공팁으로 달성될 수 있다.

등분선(4)을 구성하는 다수의 곡선은 중심원(20)의 지름을 일변으로 하고 중심원(20)의 중심을 기준으로 소정각도로 반복적으로 회전되는 복수로 구성된 제1정사각형(21)과 중심원(20)이 접하는 점을 시작으로 점진적으로 곡률이 커지는 곡선에 해당하는 것을 특징으로 할 수 있다.

등분선(4)을 구성하는 다수의 곡선은 중심원(20)의 지름을 일변으로 하는 제1정사각형(21)에서 중심원(20)의 지름을 반지름으로 하고 제1정사각형(21)과 중심원(20)이 접하는 일측 꼭지점과 일측 꼭지점에 대향되는 제1정사각형의 타측 꼭지점을 잇는 제1원주(22)와 제1원주(22)와 이어지고, 제1정사각형(21)보다 큰 제2정사각형(23)의 길이를 반지름으로 하는 제2원주(24)로 구성되어 지는 것을 특징으로 할 수 있다.

제2정사각형(23) 일변의 길이는 중심원(20)의 반지름에 3배인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적은 다이아몬드공구의 샹크(2)에 다수개 설치되어 피삭재를 연마, 천공 또는 절단하는 다이아몬드공구의 가공팁(1)에 있어서, 가공팁(1)의 두께(W)방향에 수직인 임의의 단면을 기준삼아 가공팁(1)의 일측 기저면(12) 측에서 타측 가공면(11) 방향으로 포물선 형태의 다수의 등분선(4)을 형성하고, 등분선(4) 상에 다이아몬드입자(3)가 배열되고, 등분선(4)은 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 일점을 중심으로 하는 중심원(20)에 외접하는 제1정사각형(21)의 모서리에 외접하는 제2정사각형(23)에 외접하는 제2중심원(25) 상의 다수의 특정점 각각을 중심으로 하는 동일 반경을 갖는 다수의 원(26)이 임의의 단면을 가로지르는 선으로 구성되며, 임의의 단면에 배열된 각각의 다이아몬드입자(3)는 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 가공팁(1)으로 달성될 수 있다.

동일 반경을 갖는 다수의 원(26)의 지름은 중심원(20)의 지름보다 크게 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

중심원(20)의 중심(ce)은 가공팁(1)이 부착된 샹크(2)의 회전 중심인 것을 특징으로 할 수 있다.

가공팁(1)은 등분선(4)과, 기저면(12) 또는 가공면(11)을 기준삼아 기저면(12) 또는 가공면(11)에 평행하게 임의의 단면의 높이를 등분한 보조등분선(6)을 형성하고, 보조등분선(6)과 등분선(4)이 서로 교차하는 접점에 다이아몬드가 배열된 것을 특징으로 할 수 있다.

가공팁(1)은 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 일점을 중심으로 하는 동심원으로 임의의 단면의 높이를 등분한 보조등분선(6)을 형성하고, 보조등분선(6)과 등분선(4)이 서로 교차하는 접점에 다이아몬드입자(3)가 배열된 것을 특징으로 할 수 있다.

가공팁(1)은 등분선(4)과, 기저면(12) 또는 가공면(11)을 기준삼아 기저면(12) 또는 가공면(11)에 수직하게 임의의 단면의 길이를 등분한 보조등분선(6)을 형성하고, 보조등분선(6)과 등분선(4)이 서로 교차하는 접점에 다이아몬드가 배열된 것을 특징으로 할 수 있다.

보조등분선(6)은 등분선(4) 중 어느 하나를 기준 삼아 등간격으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

중심원(20)의 중심(ce)은 임의의 단면에 형성된 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5)상에 위치하고, 중심원(20)의 중심(ce)이 가공면(11) 또는 기저면(12)에서 가까울수록, 기저면(12)에 배열된 다이아몬드입자(3) 간의 간격에 비해 상대적으로 가공면(11)으로 배열된 다이아몬드입자(3) 간의 간격이 넓어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

각각의 보조등분선(6)의 간격은 다이아몬드입자(3) 지름 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.

가공팁(1)은 임의의 단면의 길이방향 중앙을 기준삼아 임의의 단면의 양측에 다이아몬드 입자(3)가 대칭으로 배열된 것을 특징으로 할 수 있다.

임의의 단면에 배열된 각각의 다이아몬드입자(3)의 중심을 임의의 길이방향으로 연결하는 길이방향 가상선(13) 및 다이아몬드입자(3)의 중심을 임의의 높이방향으로 연결하는 높이방향 가상선(14)은 포물선인 것을 특징으로 할 수 있다.

가공팁(1)의 길이(L)방향에 수직인 임의의 단면을 기준삼아 가공면(11)측에서 기저면(12)측으로 갈수록 점진적으로 폭(W)방향으로 다이아몬드입자 간의 거리가 작아지거나 가공면(11)측에서 기저면(12)측으로 갈수록 점진적으로 다이아몬드입자 간의 중첩폭이 커지는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 가공날의 역할을 하는 돌출된 다이아몬드의 입자가 가공팁의 길이방향에 걸쳐서 소정의 간격과 돌출높이를 갖도록 하여 지속적으로 자생이 일어나도록 배치를 함으로써, 균일하고 재현성 있는 성능이 구현된다.

둘째, 각각의 다이아몬드입자 사이에 소정의 주기로 반복되는 공간을 확보하여 이 공간을 통하여 절분이 용이하게 배출되는 칩포켓(Chip Pocket)의 기능을 수행하여 절삭성과 수명이 함께 향상된다.

셋째, 본 발명인 절단 및 연마 천공을 통해 가공을 하는 가공팁은 다이아몬드입자노출의 불안정성과 중량편차에 따른 진동 및 흔들림이 발생되는 초기 성능의 불안정 영역에서 공구의 품질을 조기에 안정화시킬 수 있도록 동일한 가공팁 내에서 다이아몬드 입자 간의 간격을 조절하여 다이아몬드의 마모율을 높게 조절할 수 있다. 따라서 가공팁의 사용 초기부터 우수하고 균일한 성능을 제공하는 효과가 있다.

넷째, 본 발명은 회전방향에서 수직인 면으로 가공팁을 절단한 면에서 봤을 때, 상부의 가공면에서 하부의 기저면으로 상광하협의 구조를 가짐으로써, 측면마찰을 최소화하여 절삭력을 높이고 사용중 충격과 마찰력에 의하여 적층면에 떨어지는 박리현상을 방지하는 효과가 있는 한편, 층간 다이아몬드 입자의 간격이 상부에서 하부로 갈수록 좁아져서 상부의 초기 절삭력을 높이는 효과가 있다.

다섯째, 본 발명은 가공팁의 임의의 단면의 형상에 따라 다이아몬드 입자가 고르게 분포될 수 있는 배열구조를 갖는 가공팁을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 샹크에 결합된 가공팁을 도시한 정면도,
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 임의의 단면의 정면도,
도 4a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁에서 제1방식으로 등분선을 구성하는 곡선이 나타난 임의의 단면의 정면도,
도 4b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁에서 제1방식으로 등분선을 구성하는 다수의 곡선이 나타난 임의의 단면의 정면도,
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁에서 제2방식으로 등분선을 구성하는 다수의 곡선이 나타난 임의의 단면의 정면도,
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁에서 길이방향의 가상선과 높이 방향 가상선을 나타낸 임의의 단면의 정면도,
도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁에서 기저면 또는 가공면에 수직하게 임의의 단면의 길이를 등분한 보조등분선을 갖는 임의의 단면의 정면도,
도 8은 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁에서 임의의 단면의 길이방향 중앙을 기준 삼아 임의의 단면의 양측에 다이아몬드 입자가 대칭으로 배열된 임의의 단면의 정면도,
도 9는 본 발명의 제 2실시예에 따른 샹크에 결합된 가공팁을 도시한 정면도,
도 10은 본 발명의 제 2실시예에 따른 가공팁을 도시한 사시도,
도 11은 본 발명의 제 2실시예에 따른 임의의 단면의 정면도,
도 12는 본 발명의 제 2실시예에 따른 가공팁에서 기저면 또는 가공면에 수직하게 임의의 단면의 길이를 등분한 보조등분선을 갖는 임의의 단면의 정면도,
도 13은 본 발명의 제 2실시예에 따른 가공팁에서 임의의 단면의 길이방향 중앙을 기준 삼아 임의의 단면의 양측에 다이아몬드 입자가 대칭으로 배열된 임의의 단면의 정면도,
도 14는 도 2의 D-D 또는 도 10의 D`-D` 단면도를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

<제 1실시예 >

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 샹크에 결합된 가공팁(1)을 도시한 정면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제 1실시예에 따른 다이아몬드공구는 원판형태의 절삭용 샹크(2)의 외주면에 형성된 다수개의 가공팁(1)에 대한 것이다.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁(1)의 사시도를 도시한 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가공팁(1)은 높이(H), 길이(L) 및 폭(W)로 구성된다. 이때, 가공팁(1)은 원판형태의 샹크(2)의 외주면에 설치되기 때문에 가공팁(1)의 볼록한 면이 가공면(11)이고, 오목한 면이 기저면(12)이다. 이때, 기저면(12)은 샹크(2) 원판의 외주면과 동일한 곡면의 오목한 면을 형성한다. 여기서 A-A선은 임의의 단면을 나타낸다.

도 3은 도 2의 A-A선을 도시한 임의의 단면의 정면도를 도시한 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 임의의 단면은 가공팁(1)의 두께(W)방향의 임의의 단면에 좌측 기저면(12) 측에서 우측 가공면(11) 방향으로 포물선 형태의 다수의 등분선(4)을 형성하고 있음을 알 수 있다. 이때 임의의 단면에 형성된 등분선(4) 상에 다이아몬드입자(3)를 배열되어 있다.

이러한 등분선(4)에 배열된 다이아몬드입자(3)는 가공팁(1)의 가공면(11)에 규칙적으로 자생 된다. 이와 같이, 등분선(4)이 임의의 단면을 등분하여 앞서 언급한 다이아몬드입자(3)가 가공면(11)에서 규칙적인 자생하기 위해서는 등분선(4)이 임의의 단면을 균일하게 등분해야 한다.

이하에서는 이러한 등분선(4)을 구성하는 다수의 곡선을 정의하기 위한 2가지 방법을 설명하도록 한다. 먼저, 도 4a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁(1)에서 제1방식으로 등분선(4)을 구성하는 곡선이 나타난 임의의 단면의 정면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 4b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁(1)에서 제1방식으로 등분선(4)을 구성하는 다수의 곡선이 나타난 임의의 단면의 정면도를 도시한 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 특정 일점을 중심(ce)으로 하는 중심원(20)이 정의된다. 이러한 중심(ce)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 샹크(2)의 중심일 수도 있고, 가공면 또는 기저면의 양끝점을 연결하는 가상의 원(C)의 중심일 수 있다. 또한, 중심원(20)의 중심(ce)이 기저면(12) 또는 가공면(11)에 상대적으로 가까이 존재하게 될수록 기저면(12)에 배열된 다이아몬드입자(3) 간의 간격에 비해 상대적으로 가공면(11) 측에 배열된 다이아몬드입자(3) 간의 간격이 넓어지게 된다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 등분선(4)을 구성하는 곡선은 중심원(20) 상의 다수의 특정점을 시작점으로 하여 점진적으로 곡률이 커지게 된다. 그리고, 이러한 다수의 곡선이 임의의 단면과 교차되는 부분이 본 발명의 제1방식 따른 등분선(4)으로 정의된다. 보다 구체적으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 등분선(4)을 구성하는 다수의 곡선은 중심원(20)의 지름을 일변으로 하는 제1정사각형(21)에서 중심원(20)의 지름을 반지름으로 하고 제1정사각형(21)과 중심원(20)이 접하는 일측 꼭지점과 일측 꼭지점과 대향되는 제1정사각형의 타측 꼭지점을 잇는 제1원주(22)와 제1원주(22)와 이어지고, 제1정사각형(21)보다 큰 제2정사각형(23)의 일변 길이를 반지름으로 하는 제2원주(24)로 구성되어 짐을 알 수 있다. 구체적 실시예에서는 제2정사각형(23) 일변의 길이는 중심원(20)의 반지름의 3배에 해당한다.

도 4b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁(1)에서 제1방식으로 등분선(4)을 구성하는 다수의 곡선이 나타난 임의의 단면의 정면도를 도시한 것이다. 이러한 다수의 곡선은 중심원(20) 상의 다수의 특정점을 시작점으로 하여 배치된다. 구체적 실시예에서는 도 4b에 도시된 바와 같이, 중심원(20) 상의 다수의 특정점을 시작점으로 하는 다수의 곡선은 360개로 구성됨을 알 수 있다. 따라서 중심원(20) 상의 특정점과 이러한 특정점에 근접한 다른 특정점과 중심원의 중심 간의 내각은 1°가 된다. 이러한 특정점 간의 내각이 작을수록 임의의 단면 내에 더 많은 등분선(4)이 배치되고, 등분선(4) 간의 간격 역시 작아지게 된다. 반대로 특정점 간의 내각이 클수록 임의의 단면 내에 더 적은 등분선(4)이 배치되고, 등분선(4) 간의 간격 역시 커지게 된다

도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁(1)에서 제2방식으로 등분선(4)을 구성하는 다수의 곡선이 나타난 임의의 단면의 정면도를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2방식으로 등분선(4)을 구성하는 다수의 곡선은 이하와 같이 정의된다. 앞서 설명한 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 일점을 중심(ce)으로 하는 중심원(20)이 존재한다. 그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 중심원(20)에 외접하는 제1정사각형(21)이 존재하고, 이러한 제1정사각형(21)의 모서리에 외접하게 되는 제2중심원(25)이 존재함을 알 수 있다.

그리고, 제2방식에 따른 등분선(4)은 이러한 제2중심원(25) 상의 다수의 특정점 각각을 중심으로 하는 동일반경을 갖는 다수의 원(26)과 임의의 단면이 교차하는 부분이 된다. 따라서 임의의 단면에 형성되는 등분선(4)의 곡률은 제2중심원(25) 상의 다수의 특정점을 중심으로 하는 동일반경을 갖는 다수의 원(26)의 곡률과 일치되게 된다. 또한, 구체적 실시예에서와 같이 다수의 동심원(26)이 360 개로 구성되는 경우 제2중심원(25) 상의 특정점과 이러한 특정점에 근접한 다른 특정점과 제2중심원(25)의 중심(ce) 간의 내각은 1°가 된다. 이러한 특정점 간의 내각이 작을수록 임의의 단면 내에 더 많은 등분선(4)이 배치되고, 등분선(4) 간의 간격 역시 작아지게 된다. 반대로 특정점 간의 내각이 클수록 임의의 단면 내에 더 적은 등분선(4)이 배치되고, 등분선(4) 간의 간격 역시 커지게 된다.

또한, 전술한 다이아몬드입자(3)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 중심원(20)의 중심(ce)과 일치하는 동심원 상에 형성되어 임의의 단면의 높이를 등분하는 보조등분선(6)을 더 형성하고 있음을 알 수 있다. 이상의 가공팁(1)은 중심원의 중심(ce)과 일치하는 동심원으로 임의의 단면의 높이(H)를 등분한 보조등분선(6)을 형성하고, 보조등분선(6)과 등분선(4)이 서로 교차하는 접점에 다이아몬드입자(3)가 배열된다.

이와 같이, 보조등분선(6)을 중심원(4)의 중심(ce)과 일치하는 동심원으로 임의의 단면의 높이(H)를 등분하면, 임의의 단면에 형성되는 보조등분선(6)과 등분선(4)이 교차하는 접점은 모든 등분선(4) 상에 동일한 거리에 형성된다. 따라서, 동일한 주기를 갖고 다이아몬드입자(3)가 가공면(11)에 자생한다.

이와 함께, 가공팁(1)은 등분선(4)과, 기저면(12) 또는 가공면(11)을 기준삼아 기저면(12) 또는 가공면(11)에 평행하게 임의의 단면의 높이(H)를 등분한 보조등분선(6)을 형성하고, 보조등분선(6)과 등분선(4)이 서로 교차하는 접점(P)에 다이아몬드입자(3)가 배열한다.

이상에서 언급한 규칙적으로 다이아몬드입자(3)를 자생시키기 위해서는 보조등분선(6)을 임의의 단면의 높이를 등간격으로 등분되도록 형성하는 것이 다이아몬드입자(3)가 연속적으로 균일하게 자생하기 때문에 바람직하다. 이는, 다이아몬드공구의 균일한 성능을 제공하기 위함이다.

또한, 다이아몬드입자(3)의 배열은 임의의 단면의 접점에 서로 중첩되지 않게 다이아몬드입자(3)를 배열한다. 또한, 다이아몬드입자(3)의 배열은 임의의 단면의 접점에 불규칙적으로 다이아몬드입자(3)를 형성할 수 있다. 그리고 다이아몬드입자(3)가 가공면(11)에서 규칙적으로 자생하기 위해서는 접점에 다이아몬드입자(3)의 중심부를 위치하도록 배열함이 바람직하다.

연속적으로 다이아몬드입자(3)가 자생작용을 하기 위하여 보조등분선(6)이 임의의 단면을 등분하는 간격은, 다이아몬드입자(3) 지름의 크기 미만으로 한다. 이는, 다이아몬드입자(3)가 규칙적으로 가공면(11)에 자생하여 다이아몬드공구의 연속적이고 균일한 가공성능을 제공할 수 있게 한다. 여기서, 보조등분선(6)을 임의의 단면을 높이를 가공공정의 편의나 특정 용도에 따라서 부등간격으로 등분할 수 있다.

그리고, 임의의 단면에 배열된 각각의 다이아몬드입자(3)의 중심을 연결하는 가상선은 일직선이 아닌 포물선의 형태로 형성된다. 이는 임의의 단면에 형성되는 등분선(4)은 직선이 아닌 포물선 형태이기 때문이다. 또한, 도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁에서 길이방향의 가상선(13)과 높이 방향 가상선(14)을 나타낸 임의의 단면의 정면도를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 임의의 단면에 배열된 각각의 다이아몬드입자(3)의 중심을 연결하는 길이방향 가상선(13)은 직선이 아닌 포물선 형태임을 알 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 임의의 단면에 배열된 각각의 다이아몬드입자(3)의 중심을 연결하는 높이 방향 가상선(14) 역시 직선이 아닌 포물선 형태임을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁에서 기저면 또는 가공면에 수직하게 임의의 단면의 길이를 등분한 보조등분선(6)을 갖는 임의의 단면의 정면도를 도시할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 보조등분선(6)은 기저면(12) 또는 가공면(11)을 기준삼아 기저면(12) 또는 가공면(11)에 수직하게 임의의 단면의 길이를 등분한 것으로 정의될 수 있다. 따라서 도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 보조등분선(6)과 등분선(4)이 교차하는 접점에 다이아몬드입자(3)가 배열될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 가공팁(1)은 임의의 단면의 길이방향 중심을 기준삼아 임의의 단면의 양측이 대칭되도록 다이아몬드입자(3)를 배열할 수 있다. 도 8은 본 발명의 제 1실시예에 따른 가공팁(1)에서 임의의 단면의 길이방향 중앙을 기준 삼아 임의의 단면의 양측에 다이아몬드입자(3)가 대칭으로 배열된 임의의 단면의 정면도를 도시한 것이다. 이는 회전하는 다이아몬드공구에 부착된 가공팁(1)의 임의의 단면의 양측이 동일한 다이아몬드입자(3)의 배열을 가짐으로써, 가공팁(1)의 양측을 동일하게 마모되게 하여 다이아몬드공구의 절삭률을 극대화하기 위함이다.

즉, 다이아몬드입자(3)의 배열은 임의의 단면의 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 관통하는 가상직선(5)을 기준삼아 임의의 단면의 양측에 대칭되게 다이아몬드입자(3)가 배열할 수 있다. 이는, 임의의 단면에 길이방향으로 다이아몬드입자(3)를 배열할 경우 임의의 단면 어느 일측으로 가공면(11)에 자생하는 다이아몬드입자(3)가 형성되지 않는 영역이 존재하지 않도록 하여 균일한 마모가 이루어지도록 임의의 단면 양측을 동일하게 구성하기 위함이다.

이상에서 언급한 다이아몬드입자(3)의 배열은 다이아몬드입자(3)의 입도, 집중도, 가공팁의 치수 및 공구의 외형 등 다이아몬드공구의 용도별 변화에 따라 결정됨이 바람직하다.

<제 2실시예 >

도 9는 본 발명의 제 2실시예에 따른 샹크(2)에 결합된 가공팁(1)을 도시한 정면도이고, 도 10은 본 발명의 제 2실시예에 따른 가공팁(1)을 도시한 사시도이다. 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 제 2실시예는 가공면(11) 및 기저면(12)이 직선으로 형성된 연마 또는 천공용 다이아몬드공구로 사용하는 가공팁(1)이고, 가공팁(1)은 원통 형태의 샹크(2)에 복수개 부착하여 사용된다. 샹크(2)에 설치되는 가공팁(1)은 상크(2)의 회전축 중심방향으로 오목한 형태로 높이(H), 길이(L) 및 폭(W)를 갖는 길이(L)방향으로 휘어져 구성된다.

도 11은 도 10의 B-B선을 도시한 임의의 단면도를 도시한 것이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 가공팁(1)의 평평한 상부면이 가공면(11)이다. 가공면(11)은 임의의 단면의 양측 상부 끝단을 연결하는 직선이다. 여기서, 제 2실시예에 설치되는 다이아몬드입자(3)를 소정의 배열을 하기 위해 접점(P)을 형성하는 등분선(4)은 제 1실시예와 동일하고, 보조등분선(6)은 기저면(12) 또는 가공면(11)을 기준삼아 기저면(12) 또는 가공면(11)에 평행하게 임의의 단면의 높이(H)를 등분하거나, 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 가로지르는 가상의 직선(5)상의 일점을 중심(ce)으로 가공면(11)의 양끝점을 잇는 최외각 가상선(7)과 동일한 곡률로 형성되어 임의의 단면의 높이(H)를 등분한 것으로 정의될 수 있다.

이때, 다이아몬드입자(3)의 배열방식은 제 1실시예와 동일하다. 또한, 보조등분선(6)은 등간격 또는 비등간격으로 형성이 가능하나, 제 2실시예에서는 보조등분선(6)을 등간격으로 등분한 것을 나타낸 것이다.

여기서, 등분선(4)을 정의하기 위한 중심원(20)의 중심(ce)은 가공팁(1)에 형성될 다이아몬드의 집중도와 입도 등에 따라 가공면(11)의 중심과 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5)상에 적절히 중심(ce)을 형성한다. 여기서, 등분선(4)을 임의의 단면에 등분하기 위해 중심(ce)을 기준삼아 임의의 단면의 가공면(11)의 양측 끝점을 통과하는 원(C)를 형성하여 앞서 설명한 제1방식 또는 제2방식으로 등분선(4)을 정의하여 임의의 단면을 등분할 수 있다.

제 2실시예는 가공면(11)이 직선이기 때문에 보조등분선(6)도 가공면(11)과 같은 직선이다. 즉, 앞서 언급한 바와 같이 보조등분선(6)은 가공면(11)과 평행하게 형성되기 때문에 다이아몬드입자(3)는 가공면(11)에 규칙적이고 순차적으로 자생함으로 가공팁(1)의 균일한 절삭력을 제공할 수 있다. 또한, 기저면(12)에 비해 상대적으로 가공면(11)으로 다이아몬드입자(3)의 간격이 넓기 때문에 다이아몬드공구의 조기 안정화를 얻을 수 있다.

도 12는 본 발명의 제 2실시예에 따른 가공팁(1)에서 기저면(12) 또는 가공면(11)에 수직하게 임의의 단면의 길이를 등분한 보조등분선(6)을 갖는 임의의 단면의 정면도를 도시할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 보조등분선(6)은 기저면 또는 가공면(11)을 기준삼아 기저면(12) 또는 가공면(11)에 수직하게 임의의 단면의 길이를 등분한 것으로 정의될 수 있다. 따라서 도 12에 도시된 바와 같이, 이러한 보조등분선(6)과 등분선(4)이 교차하는 접점(P)에 다이아몬드 입자(3)가 배열될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 가공팁(1)은 임의의 단면의 길이방향 중심을 기준삼아 임의의 단면의 양측이 대칭되도록 다이아몬드입자(3)를 배열할 수 있다. 도 13은 본 발명의 제 2실시예에 따른 가공팁(1)에서 임의의 단면의 길이방향 중앙을 기준 삼아 임의의 단면의 양측에 다이아몬드 입자(3)가 대칭으로 배열된 임의의 단면의 정면도를 도시한 것이다. 이는 회전하는 다이아몬드공구에 부착된 가공팁(1)의 임의의 단면의 양측이 동일한 다이아몬드입자(3)의 배열을 가짐으로써, 가공팁(1)의 양측을 동일하게 마모되게 하여 다이아몬드공구의 절삭률을 극대화하기 위함이다.

또한, 도 14는 도 2의 D-D 또는 도 10의 D`-D` 단면도를 도시한 것이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 가공팁(1)의 길이방향(L)에 수직인 임의의 단면은 가공면에서 기저면(12)으로 갈 수로 폭이 줄어드는 테이퍼가 형성되어 있음을 알 수 있다. 따라서 가공면(11) 쪽의 폭이 기저면(12) 쪽의 폭보다 크게 구성되어 두께방향(W)으로의 다이아몬드입자(3) 간의 거리(a)가 가공면(11)에서 기저면(12)측으로 갈수로 작아지게 된다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 가공팁은 상광하협의 구조를 가지게 된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 가공면(11)측에 구비되는 다이아몬드입자(3) 간에는 소정의 이격거리를 갖게 되나 기저면(12)측에 구비되는 다이아몬드입자(3)는 서로 이격거리를 갖지 않고 있음을 알 수 있다. 또는 가공면(11)에서 기저면으로 갈수록 다이아몬드입자(3) 간의 중첩폭(a)이 더 커지도록 구성될 수 있다. 따라서 상부의 가공면에서 하부의 기저면으로 상광하협의 구조를 가짐으로써, 측면마찰을 최소화하여 절삭력을 높이고 사용중 충격과 마찰력에 의하여 적층면에 떨어지는 박리현상을 방지하는 효과가 있는 한편, 층간 다이아몬드 입자의 간격이 상부에서 하부로 갈수록 좁아져서 상부의 초기 절삭력을 높이는 효과가 있다.

1: 가공팁
2: 샹크
3: 다이아몬드입자
4: 등분선
5: 가상의 직선
6: 보조등분선
7: 최외각 가상선
11: 가공면
12: 기저면
13:길이방향 가상선
14:높이방향 가상선
20:중심원
21:제1정사각형
22:제1원주
23:제2정사각형
24:제2원주
25:제2중심원
26:동일 반경을 갖는 다수의 원
H: 높이
L: 길이
W: 폭
C: 원
ce: 중심
c: 제2중심원의 원주상의 특정점, 동일 반경을 갖는 다수의 원의 중심
a:다이아몬드입자 간의 거리

Claims (18)

1. 다이아몬드공구의 샹크(2)에 다수개 설치되어 피삭재를 연마, 천공 또는 절단하는 상기 다이아몬드공구의 가공팁(1)에 있어서,
   상기 가공팁(1)의 두께(W)방향에 수직인 임의의 단면을 기준삼아 상기 가공팁(1)의 일측 기저면(12) 측에서 타측 가공면(11) 방향으로 포물선 형태의 다수의 등분선(4)을 형성하고, 상기 등분선(4) 상에 다이아몬드입자(3)가 배열되고,
   상기 등분선(4)은 상기 가공면(11)의 중심과 상기 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 일점을 중심으로 하는 중심원(20) 상에 다수의 특정점을 시작점으로 하여 점진적으로 곡률이 커지는 다수의 곡선이 상기 임의의 단면을 가로지르는 선으로 구성되며, 상기 임의의 단면에 배열된 각각의 상기 다이아몬드입자(3)는 서로 중첩되지 않고,
   상기 등분선(4)을 구성하는 다수의 곡선은
   상기 중심원(20)의 지름을 일변으로 하는 제1정사각형(21)에서 상기 중심원(20)의 지름을 반지름으로 하고 상기 제1정사각형(21)과 상기 중심원(20)이 접하는 일측 꼭지점과 상기 일측 꼭지점에 대향되는 상기 제1정사각형의 타측 꼭지점을 잇는 제1원주(22)와 상기 제1원주(22)와 이어지고, 상기 제1정사각형(21)보다 큰 제2정사각형(23)의 길이를 반지름으로 하는 제2원주(24)로 구성되어 지며, 상기 제2정사각형(23) 일변의 길이는 상기 중심원(20)의 반지름에 3배이고,
   상기 가공팁(1)은 상기 등분선(4)과, 상기 기저면(12) 또는 상기 가공면(11)을 기준삼아 상기 기저면(12) 또는 상기 가공면(11)에 평행하게 상기 임의의 단면의 높이를 등분한 보조등분선(6)을 형성하거나, 상기 가공팁(1)은 상기 가공면(11)의 중심과 상기 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 일점을 중심으로 하는 동심원으로 상기 임의의 단면의 높이를 등분한 보조등분선(6)을 형성하거나, 상기 가공팁(1)은 상기 등분선(4)과, 상기 기저면(12) 또는 상기 가공면(11)을 기준삼아 상기 기저면(12) 또는 상기 가공면(11)에 수직하게 상기 임의의 단면의 길이를 등분한 보조등분선(6)을 형성하여, 상기 보조등분선(6)과 상기 등분선(4)이 서로 교차하는 접점에 다이아몬드가 배열되며, 상기 보조등분선(6)은 상기 등분선(4) 중 어느 하나를 기준 삼아 등간격으로 형성되고,
   상기 중심원(20)의 중심(ce)이 상기 가공면(11) 또는 상기 기저면(12)에서 가까울수록, 상기 기저면(12)에 배열된 상기 다이아몬드입자(3) 간의 간격에 비해 상대적으로 상기 가공면(11)으로 배열된 상기 다이아몬드입자(3) 간의 간격이 넓어지며,
   각각의 상기 보조등분선(6)의 간격은 상기 다이아몬드입자(3) 지름 이하이고,
   상기 가공팁(1)은 상기 임의의 단면의 길이방향 중앙을 기준삼아 상기 임의의 단면의 양측에 상기 다이아몬드 입자(3)가 대칭으로 배열되며,
   상기 임의의 단면에 배열된 각각의 상기 다이아몬드입자(3)의 중심을 임의의 길이방향으로 연결하는 길이방향 가상선(13) 및 상기 다이아몬드입자(3)의 중심을 임의의 높이방향으로 연결하는 높이방향 가상선(14)은 포물선이고,
   상기 가공팁(1)의 길이(L)방향에 수직인 임의의 단면을 기준삼아 가공면(11)측에서 기저면(12)측으로 갈수록 점진적으로 폭(W)방향으로 상기 다이아몬드입자 간의 거리가 작아지거나 가공면(11)측에서 기저면(12)측으로 갈수록 점진적으로 상기 다이아몬드입자 간의 중첩폭이 커지는 것을 특징으로 하는 가공팁.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 다이아몬드공구의 샹크(2)에 다수개 설치되어 피삭재를 연마, 천공 또는 절단하는 상기 다이아몬드공구의 가공팁(1)에 있어서,
   상기 가공팁(1)의 두께(W)방향에 수직인 임의의 단면을 기준삼아 상기 가공팁(1)의 일측 기저면(12) 측에서 타측 가공면(11) 방향으로 포물선 형태의 다수의 등분선(4)을 형성하고, 상기 등분선(4) 상에 다이아몬드입자(3)가 배열되고,
   상기 등분선(4)은 상기 가공면(11)의 중심과 상기 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 일점을 중심으로 하는 중심원(20)에 외접하는 제1정사각형(21)의 모서리에 외접하는 제2중심원(25) 상의 다수의 특정점 각각을 중심으로 하는 동일 반경을 갖는 다수의 원(26)이 상기 임의의 단면을 가로지르는 선으로 구성되며, 상기 임의의 단면에 배열된 각각의 상기 다이아몬드입자(3)는 서로 중첩되지 않고,
   상기 동일 반경을 갖는 다수의 원(26)의 지름은 상기 중심원(20)의 지름보다 크게 구성되며,
   상기 가공팁(1)은 상기 등분선(4)과, 상기 기저면(12) 또는 상기 가공면(11)을 기준삼아 상기 기저면(12) 또는 상기 가공면(11)에 평행하게 상기 임의의 단면의 높이를 등분한 보조등분선(6)을 형성하거나, 상기 가공팁(1)은 상기 가공면(11)의 중심과 상기 기저면(12)의 중심을 통과하는 가상의 직선(5) 상에 위치하는 일점을 중심으로 하는 동심원으로 상기 임의의 단면의 높이를 등분한 보조등분선(6)을 형성하거나, 상기 가공팁(1)은 상기 등분선(4)과, 상기 기저면(12) 또는 상기 가공면(11)을 기준삼아 상기 기저면(12) 또는 상기 가공면(11)에 수직하게 상기 임의의 단면의 길이를 등분한 보조등분선(6)을 형성하여, 상기 보조등분선(6)과 상기 등분선(4)이 서로 교차하는 접점에 다이아몬드가 배열되며, 상기 보조등분선(6)은 상기 등분선(4) 중 어느 하나를 기준 삼아 등간격으로 형성되고,
   상기 중심원(20)의 중심(ce)이 상기 가공면(11) 또는 상기 기저면(12)에서 가까울수록, 상기 기저면(12)에 배열된 상기 다이아몬드입자(3) 간의 간격에 비해 상대적으로 상기 가공면(11)으로 배열된 상기 다이아몬드입자(3) 간의 간격이 넓어지며,
   각각의 상기 보조등분선(6)의 간격은 상기 다이아몬드입자(3) 지름 이하이고,
   상기 가공팁(1)은 상기 임의의 단면의 길이방향 중앙을 기준삼아 상기 임의의 단면의 양측에 상기 다이아몬드 입자(3)가 대칭으로 배열되며,
   상기 임의의 단면에 배열된 각각의 상기 다이아몬드입자(3)의 중심을 임의의 길이방향으로 연결하는 길이방향 가상선(13) 및 상기 다이아몬드입자(3)의 중심을 임의의 높이방향으로 연결하는 높이방향 가상선(14)은 포물선이고,
   상기 가공팁(1)의 길이(L)방향에 수직인 임의의 단면을 기준삼아 가공면(11)측에서 기저면(12)측으로 갈수록 점진적으로 폭(W)방향으로 상기 다이아몬드입자 간의 거리가 작아지거나 가공면(11)측에서 기저면(12)측으로 갈수록 점진적으로 상기 다이아몬드입자 간의 중첩폭이 커지는 것을 특징으로 하는 가공팁.
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