KR101343703B1

KR101343703B1 - 다이아몬드 절삭 부재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101343703B1
Application number: KR1020097004963A
Authority: KR
Inventors: 하루카즈 무라키; 요우이치로 시모다
Original assignee: 가부시키가이샤 닛신 다이아몬드 세이사쿠쇼; 오에스지 가부시키가이샤
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2013-12-20
Also published as: DE112007003700T5; US20100003091A1; KR20100066415A; CN101646517B; WO2009044488A1; JPWO2009044488A1; JP5014327B2; US8087852B2; CN101646517A

Abstract

생크 (54) 는 소정의 경사각 α 로 경사진 설치 시트면 (64) 을 가지는 설치 시트 (62) 가 형성된 설치 기준면 (56) 을 가진다. 다이아몬드 소재 (10) 는, 그 제 1 바닥면 (12a) 이 설치 시트면 (64) 에 밀착되며, 제 1 정점 (13a) 이 거의 생크 (54) 의 중심선을 따라 전방으로 돌출되는 자세로 생크 (54) 에 유지된다. 설치 기준면으로부터 돌출되는 제 1 정점 (13a) 의 일부는 소정의 경사각 θ 으로 연마 제거된다. 이로 인해, {112} 면 또는 그 부근 (약 ± 1°보다 작은 값) 이 레이크면 (70) 으로 형성된다. 다이아몬드 소재 (10) 의 제 1 바닥면 (12a) 은 설치 시트면 (64) 과 밀착하여 유지되며, 활성 금속 납땜에 의해 일체로 결합되어, 큰 결합 강도를 용이하게 얻도록 넓은 결합 표면적을 용이하게 확보한다. 이로 인해, 레이면 (70) 이 형성된 제 1 정점 (13a) 의 반대편에 위치하는 제 2 정점 (13b) 의 일부가 연마 제거되어 결합면을 형성하는 경우에 비해 제조 시간 및 제조 비용을 현저하게 감소시킬 수 있다.

Description

다이아몬드 절삭 부재 및 그 제조 방법{DIAMOND CUTTING MEMBER AND METHOD OF MAKING THE SAME}

본 발명은 다이아몬드 절삭 부재, 특히 인공 다이아몬드를 이용하여 {112} 면 또는 그 부근을 레이크면으로 사용하는 다이아몬드 절삭 부재를 저가로 간단하게 제조하는 기술에 관한 것이다.

이전부터, 절삭날 및 레이크면(raked face)이 형성된 단결정 다이아몬드 등의 재료가 절삭 작업을 위한 베이스 금속 또는 생크(shank) 등의 소정의 홀더에 일체적으로 설치된 다이아몬드 절삭 부재를 제공하려는 시도가 있어왔다. 그 예로서, 특허 문헌 1 및 2 는 알루미늄 및 구리 합금 등의 연질의 비철 금속의 경면 절삭 작업 등에 적합하게 이용되는 다이아몬드 절삭 공구 및 다이아몬드 절삭 칩을 개시한다. 이러한 다이아몬드로서, 인공 다이아몬드의 사용이 제안되었었다 (특허 문헌 3, 4 참고). 일반적으로, 인공 다이아몬드는 천연 다이아몬드보다 내마모성이 뒤떨어지지만, 개별적인 인공 다이아몬드의 편차가 적어 안정된 품질 (내마모 성능) 을 가진다.

인공 다이아몬드는 기본적으로 6 개의 {100} 면을 가지는 육면체 형상, 즉 인접하는 면이 서로 수직한 평면 상에서 연장되는 입방체 또는 직방체를 가진다. 도 9 (a) 및 도 9 (b) 는 이러한 인공 다이아몬드를 도시한다. 도 9 (a) 는 {100} 면으로 표시되는 6 개의 평면 (12) 을 가지는 단순한 직방체의 형상을 가지는 인공 다이아몬드 (10) 를 도시한다. 도 9 (b) 에 도시된 인공 다이아몬드 (14) 는 인공 다이아몬드 (10) 의 모서리에 모따기된 평면 (16) 이 형성된 형상을 가진다. 모따기된 평면 (16) 은 인공 다이아몬드 (14) 가 제조된 조건에 의해 생긴다. 본 명세서에서는, 인공 다이아몬드 (10) 는 이러한 모따기 평면 (16) 을 가지는 인공 다이아몬드 (14) 를 포함하는 것으로 설명된다.

또한, 상기 "{…}" 기호는 원자가 고정된 배열로 배치된 결정면을 나타내는 미러(mirror) 지수이다. 다이아몬드의 경우, 도 12 에 도시된 것과 같이, {100} 면 이외에도, {111} 면, {110} 면이 일반적으로 알려져 있다. 천연 다이아몬드는 대개 팔면체 또는 십이면체 형상의 기본 형상을 가진다. 팔면체는 모든 면이 {111] 면으로 형성되며, 십이면체는 모든 면이 {110} 면으로 형성된다. 도 12 (a) 내지 도 12 (c) 에서, 좌측의 도면은 결정면을 나타내는 입체 모델을 도시하고, 우측의 도면은 각각의 결정면 상의 원자의 배열을 나타낸다.

인공 다이아몬드 (10) 가 절삭 부재로 사용되는 경우, 인공 다이아몬드 (10) 의 가공은 어렵다. 이러한 점을 고려하여, 도 10 (a) 에 도시된 것처럼, 예를 들어 면 (100) 중의 하나가 그대로 레이크면 (20) 으로 사용되며, 인공 다이아몬드 (10) 는 레이크면 (20) 과 전간극면 (22) 이 서로 교차하는 절삭날 (24) 로서 역할을 하는 융기선을 가지는 전각극면 (22) 과 함께 형성되는 선단부를 가진다. 도 10 (b) 에 도시된 것처럼, 예를 들어 절삭날 (24) 은 축을 중심으로 회전하는 원주형 소재 (30) 의 외주면 상에서 절삭 작업을 수행하도록 회전 기계 가공 등을 수행하는데 사용된다. 이것은, 소재 (30) 의 외주면에 대해 절삭날 (24) 을 가압하면서, 양 구성요소를 축 방향으로 서로에 대해 상대적으로 이동하게 함으로써, 수행된다.

이러한 인공 다이아몬드 (10) 는 도 10 (b) 의 흰색 화살표로 표시된 방식으로 소재에 대해 축 방향으로 이동되는 절삭 공구로서 사용되기 위해, 그 선단부가 생크(미도시)에 설치된다. 또한, 인공 다이아몬드 (10) 는 필요에 따라 전간극면 (22) 의 양 측면에 형성되는 측간극면 (26) 을 가진다. 또한, 전간극면 (22) 은 소정의 간극각으로 경사지도록 제거되기 위해 연마되는 것이 바람직하다.

또한, {100} 면은 비교적 원자가 조밀하여, 레이크면 (20) 과 전간극면 (22) 이 우수한 내마모성을 가지게 한다. 절삭날 (24) 은 단결정 인공 다이아몬드 (10) 의 융기선으로 구성된다. 융기선은 도 9 (a) 에서의 빗금친 영역에 의해 표시되는 면, 즉 궁극적으로 작아져서 {110} 과 실질적으로 동일한 내마모성을 가지는 {110} 면으로부터 유래한다. 따라서, 융기선, 즉 절삭날 (24) 은 {110} 면으로 여겨질 수 있다. 따라서, 인공 다이아몬드 (10) 는 절삭날 (24) 에 수직한 방향으로 작용하는 후분력 및 주분력 (도 10 (b) 참고) 에 대해 우수한 내마모성을 가질 수 있지만, 절삭날 (24) 에 평행한 방향, 즉 이송분력을 따르는 방향으로 작용하는 하중에 대해서는 약하다. 도 10 (b) 에 도시된 것과 같이, 회전 기계 가공을 수행하기 위해 소재 (30) 의 축 방향을 따라 절삭날 (24) 을 이송시키는 경우, 적절한 내마모성을 얻을 수 없다.

또한, 이전에는, 인공 다이아몬드의 외주면을 형성하는 {100} 면으로부터 {111} 면으로 약 35°16′의 경사각으로 경사진 면, 즉 레이크면으로서 사용되는 {112} 면을 가지는 인공 다이아몬드를 제공하려는 시도가 있었다 (특허 문헌 5 참고). {112} 면은 도 13 의 좌측에 도시된 위치의 결정면이며, 도 13 의 우측에 도시된 원자 배열을 가진다. 이것은 다이아몬드의 결정 구조로부터 기하학적으로 얻어지며, X 선 분석 및 노마스키(Nomarski) 분석에 의해 그 존재가 확인된다. {112} 면은 {111} 면 다음의 경도를 가지며, {111} 면 또는 그 부근이 전간극면에 형성되는 결합 효과에 의해 우수한 내마모성을 가진다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개공보 평2-145201호

특허 문헌 2 : 일본특허공개공보 2000-107912호

특허 문헌 3 : 일본특허공개공보 소60-16306호

특허 문헌 4 : 일본특허공개공보 2002-254212호

특허 문헌 5 : 일본특허공개공보 평3-208505호

도 11 은, 아직 공지되지 않았지만, {112} 면이 레이크면으로 사용되는 제조 공정의 일 실시예를 나타내는 일련의 도면이다. 인공 다이아몬드 (10) 는 {100} 면이 각각 형성된 측면 (12d) 을 가진다. 측면 (12d) 중 하나의 임의 정점 (13a) 은 스카이빙(skiving) 기계 등의 다이아몬드 연마 기계를 사용하여 연마 제거된다. 약 35°16′의 경사각 θ 으로 측면 (12d) 으로부터 정점 (13a) 으로 경사진 인공 다이아몬드 (10) 를 사용하여 연마 제거가 수행된다. 이로 인해, {112} 면 또는 그 부근이 레이크면 (32) 으로 형성된다 (도 11 (a) 및 도 11 (b) 참조).

또한, 인공 다이아몬드 (10) 는 레이크면 (32) 의 경사 방향의 전방을 향하는 선단부를 가지며, 이 선단부는 스카이빙 기계 등을 사용하여 유사하게 연마 제거되어 절삭날 (36) 을 형성한다. 그 후에, 필요에 따라 측간극면 등이 형성된다. 그리고, 레이크면 (32) 의 반대편 위치에서 레이크면 (32) 과 거의 평행하게 결합면 (38) 이 형성되며, 생크 등의 홀더 (40) 의 설치 기준면 (42) 에 일체로 결합된다. 이로 인해, 다이아몬드 절삭 공구 등의 요구되는 다이아몬드 절삭 부재 (44) 가 제조된다 (도 11 (d) 참조). 여기서, 도 11 (a) 내지 도 11 (d) 의 위쪽의 도면들은 정면도이며, 도 11 (a) 내지 도 11 (d) 의 아래쪽의 도면들은 평면도 (레이크면 (32) 및 설치 기준면 (42) 에 수직한 방향으로 본 평면도) 이다.

인공 다이아몬드 (10) 를 홀더 (40) 에 직접 결합시키는 방법으로서 활성 금속 납땜을 이용하는 결합 기술이 알려져 있다. 그러나, 활성 금속 납땜을 이용하여 적절한 결합 강도를 얻기 위해서는 높은 표면 정밀도가 필요하며, 결합면은 레이크면 (32) 을 준비하는데 사용되는 동일한 스카이빙 기계 등의 높은 정밀도의 연마 기술에 의해 연마 제거될 필요가 있다. 또한, 큰 결합면을 얻기 위해서는, 인공 다이아몬드 (10) 가 큰 연마율로 연마 제거되어야 한다. 결국, 번거로운 연마 작업을 수행해야 하고 시간이 많이 걸려, 제조 비용이 증가하게 된다.

또한, 활성 금속 납땜에 의해 결합을 수행하는 경우, 인공 다이아몬드 (10) 는 탈산소 환경 하에서 가열되어, 인공 다이아몬드 (10) 의 표면 상에 티타늄 (Ti) 및 크롬 (Cr) 등의 활성 금속의 막을 형성한다. 그리고, 인공 다이아몬드 (10) 는 은 및 구리를 포함하는 은 납땜에 의해 초경합금으로 이루어진 홀더 (40) 에 직접 결합된다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 이루어졌으며, 안정된 품질을 얻을 수 있는 인공 다이아몬드를 사용하여, {112} 면 또는 그 부근을 레이크면으로 함으로써, 저렴한 비용으로 높은 내마모성을 가지는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 것을 목적으로 한다.

제 1 태양은 제 6 내지 제 9 태양의 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법에 관한 것이다. 기본적으로 6 개의 {100} 면을 가지는 육면체 형상의 단결정 인공 다이아몬드를 소재로 하여, 절삭날 및 레이크면(raked face)을 가지도록 형성되며, 절삭 작업의 수행에 이용되기 위해 소정의 홀더에 일체로 설치되는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법은, (a) 설치 기준면에 대해 소정의 경사각 α 로 경사진 경사면을 가지는 홀더를 준비하는 홀더 준비 단계; (b) 인공 다이아몬드의 6 개의 {100} 면 중 하나를 형성하는 제 1 측면이 상기 경사면에 밀착하여 위치하고, 제 1 측면을 둘러싸는 4 개의 융기선이 상기 경사면에 대해 40°내지 50°의 범위의 소정 각도로 경사지며, 육면체 형상의 8 개의 정점 중 하나인 제 1 정점이 설치 기준면으로부터 상기 경사면의 경사 방향을 따라 돌출되는 자세로, 인공 다이아몬드를 상기 홀더에 일체로 설치하는 설치 단계; 및 (c) 상기 설치 기준면으로부터 돌출된, 상기 홀더에 고정 설치되는 인공 다이아몬드의 제 1 정점의 일부를 연마 제거하여, 상기 경사면의 경사 방향으로 제 1 정점을 향하여, 30°16′내지 40°16′의 범위의 소정의 경사각 θ 로 {100} 면으로부터 {111} 면으로 경사진 레이크면을 형성하여, 상기 레이크면의 경사 방향을 따라 그 선단부에 절삭날을 형성하는 연마 단계를 포함한다.

제 2 태양은, 제 1 태양에 있어서, 상기 설치 단계는 활성 금속 납땜에 의해 인공 다이아몬드를 상기 홀더의 경사면에 일체로 결합시키는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법이다.

제 3 태양은, 제 1 태양 또는 제 2 태양에 있어서, (a) 상기 연마 단계는 상기 홀더에 고정 설치된 인공 다이아몬드의 설치 기준면으로부터 돌출되는 제 1 정점의 일부를 상기 설치 기준면과 평행하게 연마 제거하며, (b) 상기 홀더에 형성된 경사면의 경사각 α 는 상기 레이크면의 경사각 θ 와 동일한 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법이다.

제 4 태양은, 제 1 태양 내지 제 3 태양 중 어느 하나에 있어서, 상기 홀더의 설치 기준면에, 상기 레이크면으로 형성되는 제 1 정점에 대해 대각선 방향의 위치에 위치하는 제 2 정점이 끼워넣어질 수 있는, 삼각 피라미드 형상의 오목한 설치 시트가 형성됨으로써, 제 2 정점이 상기 설치 시트에 끼워져서, 인공 다이아몬드가 고정된 자세로 위치결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법이다.

제 5 태양은, 제 1 태양 내지 제 4 태양 중 어느 하나에 있어서, (a) 상기 홀더는 생크(shank)이며, (b) 상기 다이아몬드 절삭 부재는, 상기 생크의 선단부에 일체로 설치되는 인공 다이아몬드를 포함하는 다이아몬드 절삭 공구인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법이다.

제 6 태양은, 기본적으로 6 개의 {100} 면을 가지는 육면체 형상의 단결정 인공 다이아몬드를 소재로 하여, 절삭날 및 레이크면(raked face)을 가지도록 형성되며, 절삭 작업의 수행에 이용되기 위해 소정의 홀더에 일체로 설치되는 다이아몬드 절삭 부재로서, (a) 상기 홀더는 설치 기준면에 대해 소정의 경사각 α 로 경사진 경사면을 가지며, (b) 상기 인공 다이아몬드의 6 개의 {100} 면 중 하나를 형성하는 제 1 측면이 상기 경사면에 밀착하여 위치하고, 제 1 측면을 둘러싸는 4 개의 융기선이 상기 경사면에 대해 40°내지 50°의 범위의 소정 각도로 경사지며, (c) 육면체 형상의 8 개의 정점 중 하나인 제 1 정점이 설치 기준면으로부터 경사 방향을 따라 돌출되는 자세로, 상기 인공 다이아몬드가 상기 홀더에 일체로 설치되며, 상기 인공 다이아몬드의 제 1 정점은, 상기 경사면의 경사 방향을 따라 제 1 정점을 향하여, 35°16′- 5°내지 35°16′+ 5°의 범위의 소정의 경사각 θ 로 {100} 면으로부터 {111} 면으로 경사진 레이크면이 형성된 부분을 가지며, 선단부에 상기 레이크면의 경사 방향을 따라 연장되는 절삭날이 형성되는 다이아몬드 절삭 부재이다.

제 7 태양은, 제 6 태양에 있어서, 상기 인공 다이아몬드는 활성 금속 납땜에 의해 상기 홀더의 경사면에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재이다.

제 8 태양은, 제 6 태양 또는 제 7 태양에 있어서, 상기 홀더에 형성된 경사면의 경사각 α 는 상기 레이크면의 경사각 θ 와 동일하며, 상기 레이크면은 상기 홀더의 설치 기준면과 평행한 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재이다.

제 9 태양은, 제 6 태양 내지 제 8 태양 중 어느 하나에 있어서, (a) 상기 홀더는 생크(shank)이며, (b) 상기 다이아몬드 절삭 부재는, 상기 생크의 선단부에 일체로 설치되는 인공 다이아몬드를 포함하는 다이아몬드 절삭 공구인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재이다.

본 발명의 일 태양에 따른 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법에 따르면, 홀더는 설치 기준면에 대해 소정의 경사각 α 로 경사진 경사면을 가진다. 인공 다이아몬드는 6 개의 {100} 면을 가지며 {100} 면 중 하나는 경사면에 밀착하여 위치하는 제 1 측면을 형성한다. 인공 다이아몬드는 경사면의 경사 방향에 대해 약 45°(40°내지 50°의 범위 내) 로 경사진 자세로 경사면에 일체로 설치된다. 설치 기준면으로부터 돌출되는 제 1 정점 부분을 소정의 경사각 θ 로 연마 제거함으로써, {112} 면 또는 그 부근 (약 ± 5°보다 작은 값) 을 레이크면으로 형성한다.

이 경우에, 인공 다이아몬드의 6 개의 {100} 면 중 하나를 형성하는 제 1 측면이 그대로 경사면에 밀착하여 유지되어 일체로 설치된다. 따라서, 결합 면적을 용이하게 크게 할 수 있어, 납땜 등에 의해 결합되는 경우에도 설치 강도를 용이하게 높일 수 있다. 이로 인해, 레이크면이 형성된 제 1 정점의 반대편 위치에 위치하는 제 2 정점 부분을 연마 제거함으로써 결합 접촉면을 형성하는 경우에 비해, 제조 시간 및 제조 비용을 현저하게 줄일 수 있다.

따라서, 이러한 제조 방법에 따르면, 본 발명의 제 6 내지 제 9 태양과 같이, 소정의 경사각 θ 로 {100} 면으로부터 {111] 면으로 경사진 면, 즉 {112} 면 또는 그 부근이 레이크면으로 형성된다. 이러한 레이크면은 {112} 면에 수직한 {111} 면 또는 그 부근을 전간극면으로 형성하는 효과와 결합되어, 저렴한 가격으로 높은 내마모성을 가지는 다이아몬드 절삭 부재를 용이하게 제조할 수 있게 한다.

본 발명의 제 1 태양에 종속하는 제 2 내지 제 5 태양은 제 1 태양과 동일한 유리한 효과를 가진다. 또한, 본 발명의 제 2 태양에 따르면, 활성 금속 납땜에 의해 인공 다이아몬드를 홀더의 경사면에 일체로 결합시키는 경우에, 큰 결합 면적이 용이하게 확보될 수 있다. 따라서, 번거로운 연마 작업을 수행하지 않고도 구성요소들을 서로 강하게 결합시킬 수 있다. 다이아몬드 절삭 부재에 관한 본 발명의 제 7 태양은 유사한 유리한 효과를 가진다.

본 발명의 제 3 태양에 따르면, 홀더에 형성된 경사면의 경사각 α 는 레이크면의 경사각 θ 와 동일하다. 홀더에 고정 설치된 인공 다이아몬드의 설치 기준면으로부터 돌출되는 제 1 정점 부분을 설치 기준면에 평행하게 연마 제거하는 것으로 충분하다. 따라서, 레이크면은 높은 정밀도로 용이하게 연마될 수 있다.

본 발명의 제 4 태양에 따르면, 홀더의 설치 기준면은 삼각 피라미드 형상으로 형성된 오목한 설치 시트를 가진다. 제 2 정점은 고정된 자세로 위치하는 설치 시트에 끼워넣어진다. 따라서, 인공 다이아몬드는 높은 정밀도로 고정된 자세로 설치 시트에 안정적으로 유지될 수 있으며, {112} 면 또는 그 부근으로 이루어지는 레이크면이 고정밀도로 연마된다. 또한, 3 면에 접촉함으로써, 넓은 접촉 면적을 얻을 수 있다. 이로 인해, 관련된 구성요소들을 더 큰 결합 강도로 결합시킬 수 있고, 비교적 작은 면적의 실치부에도 인공 다이아몬드가 적절한 강도로 설치될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 일 실시예의 다이아몬드 절삭 공구를 도시하는 일련의 도면이다. 도 1 (a) 는 정면도, 도 1 (b) 는 평면도, 도 1 (c) 는 좌측면도이다.

도 2 는 도 1 에 도시된 다이아몬드 절삭 공구의 생크를 도시하는 일련의 도면이다. 도 2 (a) 는 일부가 절단된 생크의 정면도이며, 도 2 (b) 는 평면도이며, 도 2 (c) 는 도 2 (b) 에 도시된 생크의 좌측면도이다.

도 3 은 도 2 에 도시된 생크에 인공 다이아몬드 소재가 일체로 설치된 상태를 도시하는 일련의 도면이다. 도 3 (a) 는 선단부의 일부가 절단된 정면도이며, 도 3 (b) 는 평면도이며, 도 3 (c) 는 좌측면도이다.

도 4 는 다이아몬드 소재에 절삭이 수행되어 레이크면이 형성되는 연마 공정을 도시하는 일련의 도면이다. 도 4 (a) 는 연마 작업이 수행되는 방법을 도시하는 정면도이며, 도 4 (b) 는 레이크면이 형성된 상태를 도시하는 평면도이며, 도 4 (c) 는 좌측면도이다.

도 5 는 도 4 에 도시된 연마 작업에 의해 다이아몬드 소재에 레이크면이 형성되는 각각의 공정을 도시하는 일련의 사시도이다.

도 6 은 본 발명을 구현하는 제품 및 종래 기술의 제품을 사용하여 공구 수명을 검사하는 단면 절삭 작업을 도시하는 개략적인 사시도이다.

도 7 은 본 발명을 구현하는 제품 및 종래 기술의 제품을 서로 비교하여 시험 결과를 도시하는 도면이다.

도 8 은 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시하는 일련의 도면이다. 도 8 (a) 는 홀더 준비 단계 및 설치 단계를 나타내며, 도 8 (b) 및 도 8 (c) 는 연마 단계를 나타낸다.

도 9 는 인공 다이아몬드의 기본 형상을 도시하는 일련의 도면이다. 도 9 (a) 는 직방체 형상인 경우의 사시도이며, 도 9 (b) 는 직방체 형상의 모서리에 모따기된 평면이 형성된 사시도이다.

도 10 은 도 9 에 도시된 인공 다이아몬드의 {100} 면 중 하나가 그대로 레이크면으로 사용되어 절삭 작업이 수행되는 사용 패턴을 도시하는 일련의 도면이다. 도 10 (a) 는 소정의 연마 가공을 받은 인공 다이아몬드의 사시도이며, 도 10 (b) 는 회전 기계 가공에 사용되는 인공 다이아몬드의 일 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 11 은 도 9 에 도시된 인공 다이아몬드가 연마 가공을 받아 {112} 면이 레이크면을 사용되는 경우의 다이아몬드 절삭 공구를 제조하는 방법의 일 실시예를 도시하는 일련의 도면이다.

도 12 는 다이아몬드의 세 결정면 {111}, {110}, {100} 을 도시하는 일련의 도면이다. 좌측의 도면은 결정면의 위치를 나타내는 입체 모형을 도시하며, 우 측의 도면은 결정면의 원자 배열을 각각 나타낸다.

도 13 은 결정면 {112} 를 도시하는 도면이다. 좌측의 도면은 결정면 {112} 의 위치를 나타내는 입체 모형을 도시하며, 우측의 도면은 결정면 {112} 의 원자 배열을 나타낸다.

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본 발명의 다이아몬드 절삭 부재는 생크에 직접 설치되는 인공 다이아몬드를 가지는 다이아몬드 절삭 공구, 소정의 베이스 금속에 결합되며 다른 절삭 공구에 설치되어 사용되는 다이아몬드 칩을 포함한다. 인공 다이아몬드는 도 9 (a) 에 도시된 것처럼 입방체 또는 직방체로 형성되는 것, 및 도 9 (b) 에 도시된 것처럼 모서리에 모따기된 평면이 형성된 입방체 또는 직방체를 포함할 수 있다.

인공 다이아몬드의 제 1 정점을 연마 제거하여 {112} 면으로 이루어지는 레이크면을 형성하는 것에 대해, 이하 다양한 관점에서 논의한다. 인공 다이아몬드는 후술하는 자세로 홀더의 경사면에 고정 설치될 필요가 있다. 즉, 홀더의 경사면에 수직한 방향에서 본 평면에서, 인공 다이아몬드의 제 1 측면을 둘러싸는 4 개의 융기선이 경사면의 경사 방향 (일반적으로 생크의 전후 방향) 에 대해 각각 45°의 경사각으로 경사져서, 제 1 정점이 경사 방향으로 돌출되게 한다. 그러나, 경사각이 45°± 5°의 범위, 즉 40°내지 50°의 범위의 값이라면, 인공 다이아몬드는 {112} 면과 거의 동일한 내마모성을 가질 수 있다. 또한, 경사각은 45°± 3°인 것이 바람직하며, 45°± 1°인 것이 더 바람직하다.

또한, 경사면이 35°16′의 경사각 α 를 가진다고 가정하면, 설치 기준면에 수직한 방향에서 본 평면에서 제 1 측면을 둘러싸는 4 개의 융기선은 50°45′의 경사각으로 경사진다. 이러한 상태에서, 인공 다이아몬드의 자세는 경사각이 50°45′± 5°또는 ± 3°또는 ± 1°의 범위에 있도록 규정된다.

제 1 정점의 일부가 제거된 경우의 경사각 θ 에 대해서도 동일하다. {112} 면을 레이크면으로 형성하면, 경사각 θ = 35°16′(엄밀하게는 35°15′52″) 으로 표현되는 관계가 성립되어야 하게 된다. 그러나, 경사각 θ 가 35°16′± 5°의 범위, 즉 30°16′내지 40°16′의 범위에 있다면, 인공 다이아몬드는 {112} 면과 거의 동일한 내마모성을 가질 수 있다. 또한, 경사각은 35°16′± 3°의 범위인 것이 바람직하며, 35°16′± 1°인 것이 더 바람직하다.

초경합금이 홀더의 재료로서 사용되는 것이 바람직하지만, 몰리브덴 등의 다른 금속 재료가 사용될 수도 있다. 활성 금속 납땜에 의해 인공 다이아몬드가 홀더에 결합되는 경우, 홀더는 인공 다이아몬드와 거의 동일한 열팽창 계수를 가지는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 이 경우에, 두 구성 요소가 결합된 후에, 온도 변화로 인한 박리가 발생하지 않는다. 초경합금으로 만들어진 홀더의 경우, 홀더는 경사면 및 본 발명의 제 4 태양의 삼각 피라미드 형상을 가지는 오목한 설치 시트를 가지는 구조로 형성되고 소결될 수 있다.

그러나, 경사면 또는 설치 시트는 연마 가공 등이 수행된 후 다음 단계에서 형성될 수도 있다. 오목한 형상으로 형성되는 설치 시트의 경우, 설치 시트의 바닥부에 배출 구멍이 형성되거나, 인공 다이아몬드의 제 2 정점의 선단부가 연마 제거될 수 있다. 이로 인해, 설치 시트의 바닥부와 인공 다이아몬드의 제 2 정점 사이의 간섭으로 인해, 표면 접촉이 차단되는 것을 방지할 수 있다.

인공 다이아몬드를 홀더에 고정 설치하는 수단으로서, 활성 금속 납땜에 의해 인공 다이아몬드를 홀더에 직접 결합시키는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 제 1 및 제 6 태양을 실시할 때, 다른 결합 기술 또는 기계적 고정 수단이 적용될 수 있다.

본 발명의 제 3 태양에 따르면, 경사각 α = θ 인 관계가 유지되며, 홀더의 설치 기준면으로부터 돌출하는 인공 다이아몬드의 제 1 정점의 일부는 설치 기준면에 평행하게 연마 제거하는 것으로 충분하다. 그러나, 반드시 경사각 α = θ 인 관계가 유지될 필요는 없으며, 적어도 경사각 θ 로 레이크면을 형성하기 위해서, 필요에 따라 홀더가 경사진 상태로 유지된 채로 레이크면에 연마 가공을 실행할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 일 실시예의 다이아몬드 절삭 공구 (50) 를 도시하는 일련의 세 도면이다. 도 1 (a) 는 정면도, 도 1 (b) 는 평면도, 도 1 (c) 는 좌측면도, 즉 다이아몬드 절삭 공구 (50) 의 선단부에서 본 도면이다.

다이아몬드 절삭 공구 (50) 는 초경합금으로 만들어지는 생크 (54) 및 인공 다이아몬드(연마 제품) (52) 로 이루어진다. 인공 다이아몬드 (52) 는, 직방체 형상으로 형성되며, 소정의 형상으로 연마되며, 초경합금으로 만들어지는 생크 (54) 의 일단부에 일체로 설치되는 인공 다이아몬드 (10) 로 이루어진다. 도 2 에 단독으로 도시된 것과 같이, 생크 (54) 는 거의 직방체 형상을 가지며, 볼트를 이용하여 선반 등의 공구 홀더에 고정되는 두 개의 볼트 구멍 (60) 이 형성된다. 도 3 에 도시된 것처럼, 생크 (54) 는 오목한 형상의 설치 시트 (62) 가 형성된 선단부를 가지는 평평한 상부면, 즉 설치 기준면 (56) 을 가진다. 설치 시트 (62) 는, 연마 가공이 이루어지기 전의 인공 다이아몬드 (이하, "다이아몬드 소재 (10)" 라 한다) 의 한 정점 (제 2 정점) (13b) 을 기준으로 하는 삼각 피라미드 형상으로 형성된다.

본 실시예에서, 단면이 평평한 정사각주 형상의 다이아몬드 소재 (10) 가 생크 (54) 에 일체적으로 설치된 상태에서 연마 가공이 이루어진다. 이로 인해, 레이크면 (70) 등을 가지는 인공 다이아몬드 (52) 가 형성된다. 도 2 및 도 3 (a) 내지 (c) 는 각각 도 1 (a) 내지 (c) 에 대응하는 도면이며, 도 3 (a) 는 생크의 선단부가 부분적으로 절삭된 정면도이며, 도 3 (b) 는 평면도이며, 도 3 (c) 는 도 3 (b) 에 도시된 생크의 좌측면도이다. 또한, 다이아몬드 절삭 공구 (50) 는 다이아몬드 절삭 부재에 대응하며, 생크 (54) 는 홀더에 대응한다.

설치 시트 (62) 는, 평평한 정사각주 형상의 다이아몬드 소재 (10) 의 정사각형 바닥벽의 일부 (제 1 바닥면) (12a) 가 견고하게 접촉하여 유지되는 설치 시트면 (64), 및 제 1 바닥벽 (12a) 에 인접한 두 측면 (12b, 12c) 이 견고하게 접촉하여 유지되는 한 쌍의 벽면 (66, 68) 을 가진다. 설치 시트면 (64) 은 생크 (54) 의 전후 방향, 즉 도 2 (a) 및 2 (b) 에서의 측 방향으로 연장되며, 설치 기준면 (56) 에 대해 소정의 경사각 α 으로 경사진다. 한 쌍의 측면 (66, 68) 은 설치 시트면 (64) 의 경사 방향에 대해 대칭적인 관계로 형성된다.

설치 시에, 다이아몬드 소재 (10) 의 제 2 정점 (13b) 이 설치 시트 (62) 에 수용되고, 제 1 바닥면 (12a) 및 한 쌍의 측면 (12b, 12c) 은 설치 시트 (62) 의 설치 시트면 (64) 및 한 쌍의 벽면 (66, 68) 에 각각 견고하게 접촉되어 유지된다. 이러한 배치에 의해, 제 2 정점 (13b) 에 대각선인 위치에 위치하는 제 1 정점 (13a) 이 설치 시트 (62) 로부터 설치 시트면 (64) 의 경사 방향을 따라 거의 직선으로 돌출된 소정의 자세로 위치 결정된다. 따라서, 도 3 (b) 의 평면도에 도시된 것과 같이, 사선 위치에 위치하는 제 1 정점 (13a) 은 대략 생크 (54) 의 중심선을 따라 전방으로 돌출된 자세로 위치 결정된다. 다시 말해서, 일정한 자세로, 제 1 바닥면 (12a) 을 둘러싸는 4 개의 융기선이 각각 설치 시트면 (64) 의 경사 방향에 대해 약 45°(약 ±1°의 범위 내) 각도로 경사진 자세로 위치한다.

설치 시트 (62) 는 초경합금으로 생크 (54) 를 형성하는 단계에서 형성될 수 있지만, 소결 후에 연마 등에 의해 형성되는 것도 가능하다. 따라서, 이러한 설치 시트 (62) 를 가지는 생크 (54) 를 준비하는 단계가 홀더 준비 단계에 대응된다. 제 1 바닥면 (12a) 은 다이아몬드 소재 (10) 의 6 개의 {100} 면 중 하나를 나타내는 제 1 측면에 대응되며, 설치 시트 (62) 의 설치 시트면 (64) 은 경사면에 대응된다.

다이아몬드 소재 (62) 는 생크 (54) 의 선단부에 일체적으로 설치되며, 제 1 바닥면 (12a) 및 한 쌍의 측면 (12b, 12c) 은 활성 금속 납땜에 의해 각각 설치 시트 (62) 의 설치 시트면 (64) 및 한 쌍의 측면 (66, 68) 에 일체적으로 결합된다. 활성 금속 납땜 재료는, 예를 들어 티타늄 (Ti) 및 크롬 (Cr) 등의 활성 금속을 약 2 내지 4 % 함유하는 은 합금 납땜 재료로 이루어지며, 탈산소 환경 하에서 약 800℃ 내지 1000℃ 의 온도로 가열된다. 그리고, 티타늄 또는 크롬 등의 활성 금속의 막이 제 1 바닥면 (12a) 및 한 쌍의 측면 (12b, 12c) 의 표면에 형성된다 (금속이 입혀진다). 따라서, 제 1 바닥면 (12a) 및 한 쌍의 측면 (12b, 12c) 은 설치 시트 (62) 의 설치 시트면 (64) 및 한 쌍의 벽면 (66, 68) 에 직접 결합된다.

또한, 서로 수직한 세 면 (12a, 12b, 12c) 을 설치 시트면 (64) 및 벽면 (66, 68) 에 완전히 밀착시키는 것은 어렵다. 따라서, 적어도 제 1 바닥면 (12a) 을 설치 시트면 (64) 에 확실하게 밀착시켜서 일체로 고정시키는 것으로 충분하다. 이러한 배치에 따르더라도, 비교적 큰 접촉 면적에 의해 충분한 접착 강도를 확보할 수 있다. 따라서, 활성 금속 납땜에 의해 다이아몬드 소재 (10) 를 설치 시트 (62) 에 일체적으로 결합시키는 단계는 설치 단계에 대응된다.

이러한 소정의 자세로 다이아몬드 소재 (10) 를 생크 (54) 에 고정되도록 설치한 상태에서, 다이아몬드 연마 스케이프(scaife) 등을 이용하는 다이아몬드 연마 기술을 사용하여 다이아몬드 소재 (10) 에 연마 가공이 수행된다. 따라서, 레이크면 (70) 등을 가지는 구조의 인공 다이아온드 (52) 가 얻어진다. 도 4 에 도시된 것과 같이, 연마 단계 중에, 생크 (54) 는 중심선 (O) 의 둘레에서 회전 구동되는 다이아몬드 연마 바퀴 (80) 의 거의 수평인 연마면 (82) 에 대해 평행하게, 거꾸로 뒤집혀 위치한다. 이러한 상태에서, 다이아몬드 소재 (10) 의 제 1 정점 (13a) 이 연마면 (82) 에 대해 가압된다.

따라서, 제 1 정점 (13a) 은 생크 (54) 의 설치 기준면 (56) 에 평행하게 연마 제거되어, 레이크면 (70) 이 제 1 바닥면 (12a) 의 반대편에 위치하는 제 2 바닥면 (12d) 에 대해 경사각 θ (도 1 참조) 으로 경사져서 형성된다. 연마면 (82) 과 생크 (54) 의 설치 기준면 (56) 이 서로 평행하게 연장되며, 경사각 θ 는 설치 시트면 (64) 에 밀착하여 고정 설치되는 다이아몬드 소재 (10) 의 경사각 α 와 동일하다. 레이크면 (70) 은 {100} 면으로부터 {111} 면으로 경사각 θ 로 경사진 면을 나타낸다.

본 실시예의 다이아몬드 소재 (10) 는 평평한 정사각주 형상을 가진다. 따라서, 도 4 (b) 의 평면에서 볼 수 있듯이, 생크 (54) 의 중심선에 위치한 제 1 정점 (13a) 은 연마면 (82) 에 대해 가압되어 연마된 상태로 안정될 수 있다. 도 4 (a) 는 연마 가공의 수행 중에 거꾸로 뒤집혀 유지되는 생크 (54) 를 나타내는 도면이다. 도 4 (b) 및 도 4 (c) 는 연마 가공 시의 레이크면 (70) 이 형성된 생크 (54) 를 도시하는 평면도 및 좌측면도이다.

또한, 도 4 (a) 의 흰색 화살표로 표시된 연마 방향 및 도 4 (b) 의 평면도에서 나타나는 생크 (54) 의 중심선은 서로 평행일 필요는 없다. 생크 (54) 는 연마의 용이함에 따라, 소정의 각도 (예를 들어, 약 30° 내지 40° 범위내) 로 연마면 (82) 과 교차하도록 경사질 수 있다.

도 5 는 다이아몬드 소재 (10) 를 단일 구조로 도시하는 일련의 도면이다. 다이아몬드 소재 (10) 가 연마 가공을 받기 전의 상태를 나타내는 도 5 (a) 에서, 제 1 정점 (13a) 은 도 5 (b) 에 표시된 제 2 바닥면 (12d) 에 대해 경사각 θ 로 경사진 경사면으로 연마 제거된다. 이에 의해, 다이아몬드 소재 (10) 가 도 5 (c) 에 도시된 레이크면 (70) 을 가진다. 레이크면 (70) 은 도 5 (b) 에서 점선으로 표시되는, 제거된 부분의 두 융기선을 가지는 이등변 삼각형으로 형성되며, 두 융기선은 1 : 1 의 비율로 정해진 치수 "a", "b" 를 가진다. 경사각 θ 는 이등변 삼각형의 중심선 및 제 2 바닥면 (12d) 사이의 각도를 형성한다. 따라 서, 경사각 (70) 은, 제 2 바닥면 (12d) 의 {100} 면으로부터 {111} 면으로 경사각 θ 로 경사진 면 (본 명세서에서, "{100} + θ 면" 이라 한다) 에 의해 정해진다.

본 발명에 따르면, 경사각 θ 는 35°16′± 5°의 범위, 즉 30°16′내지 40°16′의 범위 내에서 정해지며, 본 실시예에서 경사각 θ 는 35°16′± 1°로 정해진다. {100} + 35°16′면은 대략 {112} 면에 상당하며, 본 실시예에서 레이크면 (70) 은 대략 {112} ± 1°의 범위로 형성된다. 이러한 방식으로 레이크면 (70) 을 형성하기 위해서, 경사각 θ 및 설치 시트면 (64) 의 경사각 α 는 35°16′± 1°의 범위 내에서 정해진다.

또한, {112} 면은, 도 5 (b) 에서 점선으로 표시된, 제거된 부분의 융기선이 1 : 1: 1/2 의 비율의 치수 "a", "b", "c" 를 가지는 경우에, 결과로서 생기는 경사각 θ 은 35°16′(엄밀하게는 35°15′52″) 의 값을 가진다. 이러한 {112} 면을 가지기 위해서, 치수 "a" 및 "b" 가 서로 동일하여야 한다. 그러나, 이러한 치수는 ± 10% 또는 ± 5% 미만의 범위 내에서 서로 차이가 날 수 있다.

여기서, 경사각 α 가 35°16′라면, 설치 기준면 (56) 에 수직하게 도 3 (b) 의 평면에서 본 상태에서, 제 1 바닥면 (12a) 및 제 2 바닥면 (12d) 을 둘러싸는 4 개의 융기선에 의해 정해지는 생크의 전후 방향 (설치 시트면 (64) 의 경사 방향으로 도 3 (b) 의 측방향) 으로의 경사각은 50°45′이다. 상기 조건 하에서, 50°45′± 1°의 범위 내에서, 설치 시트면 (64) 은 다이아몬드 소재 (10) 가 생크 (54) 에 고정 설치될 수 있도록 제공될 수 있다.

또한, 도 1 에 도시되었듯이, 다이아몬드 소재 (10) 의 선단부의 융기선 (11a) (도 3 참조) 이 소정의 경사각 φ 으로 연마 제거되어 전간극면 (72) 을 형성한다. 다이아몬드 소재 (10) 는 전각극면 (72) 의 양 측면에 한 쌍의 측간극면 (74, 76) 을 가져서, 레이크면 (70) 의 경사 방향으로의 선단부에서 전간극면 (72) 과 교차하는 부분에 절삭날 (78) 이 형성된다. 전간극면 (72) 의 경사각 φ 은 마이너스 (-) 쪽으로 증가하는 증가하는 간극각을 나타낸다. 레이크면 (70) 이 경사각 a°를 가지며, 전간극면 (72) 이 간극각 b°를 가지면, 경사각 φ 은 마이너스 쪽 각도로 설정되고, 경사각 a°및 간극각 b°이 경사각 θ 에 더해진다. 예를 들어, 경사각 φ 은 약 -(θ + 5°~ 10°) 의 값으로 정해진다. {110} 면에 형성된 융기선 (11a) 에 의해, 전간극면 (72) 은 "{100} - φ" 로 표현되고, φ ≒ 35°16′인 경우에 거의 {111} 면에 상응한다.

레이크면 (70) 이 경사각 a°을 0°로 하여 {112} 면에 놓인다면, 주분력이 절삭날 (78) 에 작용하는 방향에 평행한 표면이 표면 {111} 에 형성된다. 이로 인해, 측 방향 마모에 대한 내마모성을 특히 우수해진다. 이는, 소정의 간극각 b°을 얻도록 전간극 면 (72) 이 {100} - b°로 되는 경우에도 유사하다. 또한, 주분력이 작용하는 방향에 평행한 표면이 {111} 면과 완전히 일치하지 않는 경우에도, 이러한 표면의 부근 (예를 들어, {111} ± 5°의 범위 내) 에 있다면 동일한 유리한 효과를 얻을 수 있다.1

한 쌍의 측간극면 (74, 76) 의 융기선은 그 선단부에서 대략 교차되어, 전간극면 (72) 을 형성한다. 절삭날 (78) 은 레이크면 (70) 이 한 쌍의 측간극면 (74, 76) 과 교차하는 정점에 의해 정해진다. 측간극면 (74, 76) 을 연마하고 생크 (54) 의 선단부를 연마함으로써, 한 쌍의 전경사면 (58) 이 형성된다. 그러나, 다이아몬드 소재 (10) 가 고정 설치되기 전의 홀더의 제작 단계에서, 도 1 에 도시된 것과 동일한 형상, 또는 측간극면 (74, 76) 이 전경사면 (58) 으로부터 바깥쪽으로 돌출되는 형상으로 생크 (54) 를 준비하는 것도 가능한다. 따라서, 레이크면 (70), 전간극면 (72), 및 측간극면 (74, 76) 을 연마하는 단계는 연마 단계에 대응된다. 따라서, 도 1 에 도시된 소정의 형상으로 형성된 인공 다이아몬드 (52) 를 가지는 구조의 다이아몬드 절삭 공구 (50) 가 얻어진다.

본 실시예에 따르면, 생크 (54) 의 설치 기준면 (56) 에는 소정의 경사각 α 으로 경사진 설치 시트면 (64) 을 가지는 설치 시트 (62) 가 형성되며, 다이아몬드 소재 (10) 의 제 1 바닥면 (12a) 이 설치 시트면 (64) 에 밀착되어 유지된다. 따라서, 다이아몬드 소재 (10) 는, 제 1 바닥면 (12a) 을 둘러싸는 4 개의 융기선이 설치 시트면 (64) 의 경사 방향에 대해 약 45°(±1°의 범위 내에서) 만큼 경사진 자세로, 즉 제 1 정점 (13a) 이 거의 생크 (54) 의 중심선을 따라 전방으로 돌출되는 자세로, 생크 (54) 에 일체적으로 설치된다.

소정의 경사각 θ 으로 다이아몬드 소재 (10) 의 설치 시트면 (56) 으로부터 돌출되는 제 1 정점 (13a) 의 일부를 연마함으로써, {112} 면 또는 그 부근 (약 ±1°의 범위 내에서) 이 레이크면 (70) 으로서 형성된다. 이 경우에, 다이아몬드 소재 (10) 의 제 1 바닥면 (12a) 이 설치 시트면 (64) 에 밀착하여 고정 설치된다. 따라서, 큰 접촉 면적을 용이하게 확보할 수 있어, 납땜에 의해 결합되는 경우에도 높은 고정 강도를 용이하게 얻을 수 있다. 이로 인해, 레이크면 (70) 으로 형성되는 제 1 정점 (13a) 의 반대편 부분에서 제 2 정점 (13b) 을 연마 제거하는 경우에 비해, 제작 시간 및 제작 비용을 현저하게 줄일 수 있다.

따라서, {112} 면 또는 그 부근을 레이크면 (70) 으로 형성하고, {112} 면에 수직한 {111} 면 또는 그 부근을 전간극면 (72) 으로 형성하는 효과를 더함으로써, 우수한 내마모성을 가지는 구조의 다이아몬드 절삭 공구 (50) 가 저렴한 비용으로 용이하게 제작될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 다이아몬드 소재 (10) 는 활성 금속 납땜에 의해 생크 (54) 의 설치 시트 (62) 에 일체로 결합된다. 이로 인해, 생크 (54) 가 넓은 결합 표면을 가질 수 있게 된다. 따라서, 다이아몬드 소재 (10) 는 번거로운 연마 가공이 수행될 필요 없이, 생크 (54) 에 강하게 결합될 수 있다. 특히, 본 실시예에 따르면, 삼각 피라미드 형상으로 형성된 오목한 설치 시트 (62) 는 다이아몬드 소재 (10) 가 3 면에서 접촉 유지되기 함으로써, 접촉 표면적이 커지게 한다. 이로 인해, 다이아몬드 소재 (10) 가 더 큰 결합 강도를 가지게 할 수 있다. 따라서, 설치 시트 (62) 가 상대적으로 작은 구조인 경우에도, 다이아몬드 소재 (10) 는 충분한 결합 강도로 설치 시트 (62) 에 설치될 수 있다. 따라서, 본 발명은 설치 시트 (62) 를 충분히 확보할 수 없는 경우에 적합하게 이용될 수 있다.

삼각 피라미드 형상으로 형성된 오목한 설치 시트 (62) 에 끼워 넣어진 다이아몬드 소재 (10) 의 제 2 정점 (13b) 에 의해, 다이아몬드 소재 (10) 는 높은 정밀도로 안정적인 고정 자세로 위치 결정될 수 있다. 이로 인해, 다이아몬드 소 재 (10) 는 높은 정밀도로 고정 자세로 안정적으로 유지될 수 있다. 이로 인해, {112} 면 또는 그 부근에 형성된 레이크면 (70) 이 높은 정밀도로 연마될 수 있다.

또한, 설치 시트 (62) 의 설치 시트면 (64) 은 레이크면 (70) 의 경사각 θ 와 동일한 경사각 α 을 가진다. 따라서, 도 4 (a) 에 도시된 것과 같이 생크 (54) 를 연마면 (82) 에 평행하게 위치시켜, 설치 기준면 (56) 으로부터 돌출되는 제 1 정점 (13a) 의 일부를 연마하는 단계가 충분히 수행될 수 있다. 따라서, 레이크면 (70) 이 고정밀도로 용이하게 연마될 수 있다.

본 실시예의 다이아몬드 절삭 공구 (50) 및 종래 기술의 다이아몬드 절삭 공구가 이하에 설명되는 절삭 조건 하에서 준비되며 절삭된다. 본 실시예의 다이아몬드 절삭 공구 (바이트) (50) 는 경사각 θ = 36°16′및 경사각 α = -41°16′을 가지며, 레이크면 (70) 이 {112} 면과 거의 상응하고, 간극면 (72) 이 {111} - 5° 면과 거의 상응한다. 도 10 에 도시된 종래 기술의 다이아몬드 절삭 공구 (바이트) 에서, 다이아몬드 소재 (10) 의 {100} 면이 레이크면 (20) 과 상응하고, 전간극면 (22) 이 {100} - 5°면과 상응한다. 절삭 가공의 수행 중에, 도 6 에 도시된 축을 중심으로 회전 구동되는 알루미늄 합금의 단면을 공구로 절삭한 후에, 최초 마모까지의 절삭 거리가 검사된다. 결과적으로, 도 7 에 도시된 것과 같은 결과를 얻는다.

(절삭 조건)

절삭되는 소재 : 알루미늄 합금 (JIS-A5056)

절삭 형태 : 단면 절삭

절삭 속도 : 300 m/min

이송 (반경 방향으로의 이송) : 0.01 mm/rev

도 7 에 도시된 결과로부터 명확하듯이, 본 발명을 구현하는 제품은 절삭 가공이 50 ㎞ 보다 긴 절삭 거리로 수행될 수 있게 한다. 이로 인해, 종래 기술의 제품에 비해 공구 수명이 더욱 현저하게 향상된다. 최초 마모는 절삭날 (78) 에 소정의 최소 마모가 발생하여, 경면 가공의 수행이 가능한 상태에서 유래한다. 이는, 재연마가 수행될 필요가 있는 재연마 수명과는 다르다. 그러나, 최초 마모가 발생할 때까지의 절삭 공구의 절삭 거리는 재연마 수명에 도달할 때까지의 절삭 거리에 거의 비례한다. 따라서, 최초 마모가 발생할 때까지의 절삭 거리를 참조함으로써, 재연마 수명과, 재연마에 의한 연속 사용을 포함하는 공구 수명을 비교하여 판단할 수 있다.

본 실시예는, 생크 (54) 의 설치 기준면 (56) 에 삼각 피라미드 형상의 오목한 설치 시트 (62) 가 형성되며, 설치 시트 (62) 에 다이아몬드 소재 (10) 를 결합시켜 다이아몬드 절삭 공구 (50) 를 제조하는 경우에 대해서 전술되었다.

그러나, 다이아몬드 소재는 도 8 에 도시된 방식으로 생크에 결합될 수 있다. 즉, 직방체 생크 (90) 의 선단부에는, 설치 기준면 (92) 에 대해 경사각 α 으로 하방으로 경사진 경사면 (94) 이 형성된다. 그리고, 다이아몬드 소재 (10) 의 제 2 바닥면 (12d) 이 활성 금속 납땜에 의해 경사면 (94) 에 일체적으로 결합된다 (도 8 (a) 참조). 다음으로, 도시된 실시예에서처럼, 다이아몬드 소 재 (10) 를 연마하여, 제 2 바닥면 (12d) 에 대해 경사각 θ 로 경사진 레이크면 (70), 전간극면 (72), 및 측간극면 (74, 76) 을 형성한다. 따라서, 소정의 형상으로 형성된 인공 다이아몬드 (96) 를 가지는 구조의 다이아몬드 절삭 공구 (100) 를 제작할 수 있다 (도 8 (b) 및 도 8 (c) 참조).

또한, 필요에 따라, 제 2 정점 (13b) 의 일부를 생크 (90) 의 바닥면에 거의 일치하도록 제거할 수 있다. 특히, 제거 작업이 정밀하게 수행될 필요가 없기 때문에, 다이아몬드 연마 바퀴 등을 이용하여 러프(rough) 가공이 용이하게 수행될 수 있다. 그러나, 다른 간섭이 없다면, 제 2 정점 (13b) 는 가공되지 않을 수도 있다.

본 실시예에 따르면, 경사면 (94) 에 밀착하여 일체로 결합되는 제 2 바닥면 (12d) 은 제 1 측면에 대응된다. 도 8 (a) 는 홀더 준비 및 고정 단계에 대응되는 단계를 도시하며, 도 8 (b) 및 도 8 (c) 는 연마 단계에 대응되는 단계를 도시한다. 또한, 도 8 (a) 내지 8 (c) 의 각각의 위쪽은 정면도이며, 아래쪽은 평면도 (레이크면 (70) 및 설치 기준면 (92) 에 수직한 방향에서 본 평면도) 이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예에 대해 논의되었지만, 기재된 실시예는 본 발명의 예일 뿐이다. 당업자의 지식에 따라 다양한 변경 및 개량이 가능하다.

본 발명에 따른 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법에 따르면, 다이아몬드 소재의 제 1 측면을 그대로 홀더의 경사면에 밀착시켜 일체로 설치하고, 설치 기준면으로부터 돌출되는 제 1 정점 주위의 부분을 소정의 경사각 θ 으로 연마 제 거한다. 이로 인해, 다이아몬드 소재의 {112} 면 또는 그 부근을 레이크면으로 형성함으로써, 홀더와의 접촉 표면적을 용이하게 확보하여, 높은 결합 강도를 용이하게 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법은, 레이크면이 형성된 제 1 정점의 반대편에 있는 제 2 정점이 연마 제거되어 결합면을 형성하는 경우에 비해, 제조 시간 및 제조 비용을 현저하게 줄일 수 있다.

{112} 면 또는 그 부근을 레이크면으로 하고, {112} 면에 수직한 {111} 면 또는 그 부근을 전간극면으로 함으로써, 우수한 내마모성을 가지는 다이아몬드 절삭 공구의 제조 방법으로서 상기 제조 방법이 적합하게 사용될 수 있다. 또한, 이러한 방식으로 얻어진 다이아몬드 절삭 공구는 우수한 내마모성을 가지며, 다양한 절삭 작업에 적합하게 사용될 수 있다.

Claims

기본적으로 6 개의 {100} 면을 가지는 육면체 형상의 단결정 인공 다이아몬드 (10) 를 소재로 하여, 절삭날 (78) 및 레이크면 (raked face; 70) 을 가지도록 형성되며, 절삭 작업의 수행에 이용되기 위해 소정의 홀더 (54) 에 일체로 설치되는 다이아몬드 절삭 부재 (50) 를 제조하는 방법으로서,

설치 기준면 (56) 에 대해 소정의 경사각 α 로 경사진 경사면 (64) 을 가지는 홀더 (54) 를 준비하는 홀더 준비 단계;

인공 다이아몬드의 6 개의 {100} 면 중 하나를 형성하는 제 1 측면 (12d) 이 상기 경사면 (64) 에 밀착하여 위치하고, 제 1 측면을 둘러싸는 4 개의 융기선이 상기 경사면에 대해 40°내지 50°의 범위의 소정 각도로 경사지며, 육면체 형상의 8 개의 정점 중 하나인 제 1 정점 (13a) 이 설치 기준면 (56) 으로부터 상기 경사면의 경사 방향을 따라 돌출되는 자세로, 인공 다이아몬드 (10) 를 상기 홀더 (54) 에 일체로 설치하는 설치 단계; 및

상기 설치 기준면 (56) 으로부터 돌출된, 상기 홀더 (54) 에 고정 설치되는 인공 다이아몬드 (10) 의 제 1 정점 (13a) 의 일부를 연마 제거하여, 상기 경사면 (64) 의 경사 방향으로 제 1 정점 (13a) 을 향하여, 30°16′내지 40°16′의 범위의 소정의 경사각 θ 로 {100} 면으로부터 {111} 면으로 경사진 레이크면 (70) 을 형성함으로써, 상기 레이크면 (70) 의 경사 방향을 따라 그 선단부에 절삭날 (78) 을 형성하는 연마 단계를 포함하는, 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 설치 단계는 활성 금속 납땜에 의해 인공 다이아몬드 (10) 를 상기 홀더 (54) 의 경사면에 일체로 결합시키는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 연마 단계는 상기 홀더 (54) 에 고정 설치된 인공 다이아몬드 (10) 의 설치 기준면 (56) 으로부터 돌출되는 제 1 정점 (13a) 의 일부를 상기 설치 기준면과 평행하게 연마 제거하며,

상기 홀더 (54) 에 형성된 경사면 (64) 의 경사각 α 는 상기 레이크면 (70) 의 경사각 θ 와 동일한 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 홀더 (54) 의 설치 기준면 (64) 에, 상기 레이크면 (70) 으로 형성되는 제 1 정점 (13a) 에 대해 대각선 방향의 위치에 위치하는 제 2 정점 (13b) 이 끼워넣어질 수 있는, 삼각 피라미드 형상의 오목한 설치 시트 (62) 가 형성됨으로써, 제 2 정점이 상기 설치 시트에 끼워져서, 인공 다이아몬드 (10) 가 고정된 자세로 위치결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 홀더 (54) 는 생크(shank)이며,

상기 다이아몬드 절삭 부재 (50) 는, 상기 생크의 선단부에 일체로 설치되는 인공 다이아몬드 (10) 를 포함하는 다이아몬드 절삭 공구인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재를 제조하는 방법.
기본적으로 6 개의 {100} 면을 가지는 육면체 형상의 단결정 인공 다이아몬드 (10) 를 소재로 하여, 절삭날 (78) 및 레이크면 (raked face; 70) 을 가지도록 형성되며, 절삭 작업의 수행에 이용되기 위해 소정의 홀더 (54) 에 일체로 설치되는 다이아몬드 절삭 부재 (50) 로서,

상기 홀더 (54) 는 설치 기준면 (56) 에 대해 소정의 경사각 α 로 경사진 경사면 (64) 을 가지며,

상기 인공 다이아몬드의 6 개의 {100} 면 중 하나를 형성하는 제 1 측면 (12d) 이 상기 경사면 (64) 에 밀착하여 위치하고, 제 1 측면을 둘러싸는 4 개의 융기선이 상기 경사면에 대해 40°내지 50°의 범위의 소정 각도로 경사지며, 육면체 형상의 8 개의 정점 중 하나인 제 1 정점 (13a) 이 설치 기준면 (56) 으로부터 경사 방향을 따라 돌출되는 자세로, 상기 인공 다이아몬드 (10) 가 상기 홀더 (54) 에 일체로 설치되며,

상기 인공 다이아몬드 (10) 의 제 1 정점 (13a) 은, 상기 경사면 (64) 의 경사 방향을 따라 제 1 정점을 향하여, 35°16′- 5°내지 35°16′+ 5°의 범위의 소정의 경사각 θ 로 {100} 면으로부터 {111} 면으로 경사진 레이크면 (70) 이 형성된 부분을 가지며, 선단부에 상기 레이크면의 경사 방향을 따라 연장되는 절삭날 (78) 이 형성되는 다이아몬드 절삭 부재.
제 6 항에 있어서, 상기 인공 다이아몬드 (10) 는 활성 금속 납땜에 의해 상기 홀더 (54) 의 경사면 (64) 에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 홀더 (54) 에 형성된 경사면 (64) 의 경사각 α 는 상기 레이크면 (70) 의 경사각 θ 와 동일하며, 상기 레이크면은 상기 홀더의 설치 기준면 (56) 과 평행한 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 홀더 (54) 는 생크(shank)이며,

상기 다이아몬드 절삭 부재 (50) 는, 상기 생크의 선단부에 일체로 설치되는 인공 다이아몬드 (10) 를 포함하는 다이아몬드 절삭 공구인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 절삭 부재.