KR102137792B1 - 다층 전착 절삭공구 제조 방법 및 이에 의해 제조된 다층 전착 절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 전착 절삭공구 제조 방법 및 이에 의해 제조된 다층 전착 절삭공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종단에 다층의 다이아몬드 파우더를 전착된 절삭공구에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 다층 전착 절삭공구 제조 방법은 상단에 제1 마스킹용 지그가 안착된 원판 형상의 모재의 하단에 보조모재와 제2 마스킹용 지그를 일체로 결합하는 (a)단계; 상기 모재의 종단면에 다이아몬드 파우더를 배치한 상태에서 전해액이 채워진 도금 욕조에 담그는 (b)단계; 상기 도금 욕조 내에 담긴 금속판에 양극(+극)을 걸어주고, 모재에 음극(-극)을 걸어 상기 다이아몬드 파우더를 상기 모재의 종단면에 전착시키는 (c)단계; 상기 다이아몬드 파우더가 전착된 모재의 종단면에 다이아몬드 파우더를 재배치한 상태에서 전해액이 채워진 도금 욕조에 담그는 (d)단계; 및 상기 도금 욕조 내에 담긴 금속판에 양극(+극)을 걸어주고, 모재에 음극(-극)을 걸어 상기 다이아몬드 파우더를 상기 모재의 종단면에 전착시켜 적어도 2개 층으로 구성된 다층의 다이아몬드 전착층을 형성시키는 (e)단계;를 포함하며, 상기 모재의 하단에 결합된 보조모재는 통전특성을 가지며 모재의 외측으로 일정 길이 돌출된다.

Description

다층 전착 절삭공구 제조 방법 및 이에 의해 제조된 다층 전착 절삭공구{Method for manufacturing multi-layer electro deposition cutting tool and multi-layer electro deposition cutting tool manufactured thereby}

본 발명은 다층 전착 절삭공구 제조 방법 및 이에 의해 제조된 다층 전착 절삭공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종단에 다층의 다이아몬드 파우더를 전착된 절삭공구에 관한 것이다.

일반적으로 실리콘 잉곳, 사파이어 잉곳, 석재, 벽돌, 콘크리트 등의 고경도 재료의 절삭가공에 사용되는 절삭 공구에는 내마모성과 강인성 및 고온에서도 경도를 유지할 수 있는 고온경도 등의 기계적 성질이 요구되고 있으며, 상기와 같은 기계적 성질을 향상시키기 위해서 그 표면에 다이아몬드 입자가 고착된 다이아몬드공구(Diamond Tool)를 사용하고 있는 실정이다.

다이아몬드공구의 종류는 지립을 지탱하고 있는 결합제(본드; Bond)의 구성성분에 따라 레진공구, 비트리공구, 메탈공구, 전착공구로 나누어진다. 에폭시 수지(주로 페놀수지계열의 열경화성수지)로 다이아몬드 입자를 감싸는 구조로 이루어진 레진공구는 사포처럼 유연한 특성으로 인해 대중적으로 많이 쓰이는 연마공구의 하나지만 고경도, 내마모성 재료에서는 타버리거나 형상유지가 불가능한 단점이 있다.

비트리공구는 유리계열의 세라믹 소재를 결합 매개체로 사용한 것으로, 취성이 높은 본드 특성으로 인해 무른 재질의 피삭재 가공이나, 메탈공구의 트루잉(truing)에 적합하다. 또한, 금속분말인 구리(Cu)분말과 다이아몬드 지립을 함께 소결하여 제조하는 메탈공구와 니켈-다이아몬드 복합도금방식으로 제조하는 전착공구의 경우 강화유리, 사파이어와 같은 고경도 취성이 있는 난삭재에 사용이 된다.

소결체인 메탈공구는 전착공구보다 본드가 훨씬 무르며 사파이어 잉곳의 외경부위의 연마, 사파이어 웨이퍼의 평면이나 에지부위의 가공에 쓰이지만, 정밀 치수제어는 불가능한 단점을 가지고 있다. 전착공구는 메탈공구보다 본드 경도가 높아 메탈공구보다 수명이 길며 복잡한 형상으로도 예민한 가공이 가능하다.

또한, 일반적으로 다이아몬드 전착공구는 전기도금 공법을 이용하여 석출시킨 니켈금속에 의해 생크바디 표면에 정치시킨 다이아몬드 파우더를 고정시킨다. 다이아몬드 전착공구는 레진, 메탈, 비트리화이드 방식보다 다이아몬드 파우더의 에지(edge)가 돌출되므로, 집중도가 높아 편마모가 적으면서 연삭 또는 절삭 가공 효율이 높다.

하지만, 기존 다이아몬드 전착공구의 경우, 한 층의 다이아몬드 절삭층이 형성되므로, 형성된 다이아몬드 절삭층이 마모되면 더 이상 전착공구를 사용할 수 없다는 문제점이 있다

한국등록특허 제10-1606288호 한국등록특허 제10-1118303호

본 발명이 해결하려는 과제는 다층 구조를 갖는 다이아몬드 전착공구인 절삭공구를 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 장시간 사용이 가능한 다이아몬드 전착공구인 절삭공구를 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 다층 전착 절삭공구 제조 방법은 상단에 제1 마스킹용 지그가 안착된 원판 형상의 모재의 하단에 보조모재와 제2 마스킹용 지그를 일체로 결합하는 (a)단계; 상기 모재의 종단면에 다이아몬드 파우더를 배치한 상태에서 전해액이 채워진 도금 욕조에 담그는 (b)단계; 상기 도금 욕조 내에 담긴 금속판에 양극(+극)을 걸어주고, 모재에 음극(-극)을 걸어 상기 다이아몬드 파우더를 상기 모재의 종단면에 전착시키는 (c)단계; 상기 다이아몬드 파우더가 전착된 모재의 종단면에 다이아몬드 파우더를 재배치한 상태에서 전해액이 채워진 도금 욕조에 담그는 (d)단계; 및 상기 도금 욕조 내에 담긴 금속판에 양극(+극)을 걸어주고, 모재에 음극(-극)을 걸어 상기 다이아몬드 파우더를 상기 모재의 종단면에 전착시켜 적어도 2개 층으로 구성된 다층의 다이아몬드 전착층을 형성시키는 (e)단계;를 포함하며, 상기 모재의 하단에 결합된 보조모재는 모재의 외측으로 일정 길이 돌출된다.

본 발명에 따른 다층 전착 절삭공구 제조 방법 및 이에 의해 제조된 다층 전착 절삭공구는 절삭공구의 절삭면에 다층의 다이아몬드 절삭층을 형성함으로써 기존 한 층의 다이아몬드 절삭층이 형성된 절삭공구에 비해 장시간 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 다층 전착 절삭공구는 다층의 다이아몬드 절삭층이 형성되어 장시간 사용 가능하므로 절삭공구의 구매 단자를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 다이아몬드 전착 절삭공구를 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 전착 절삭공구에 형성된 한 층의 다이아몬드 절삭층을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 전착 절삭공구에 형성된 다층의 다이아몬드 절삭층을 도시하고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 다이아몬드 전착 절삭공구를 제조하는 과정을 도시한 도면이다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 다이아몬드 전착 절삭공구를 제조하는 과정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 1(a)는 일정 두께를 갖는 원판 형상의 모재(100), 모재(100) 상단에 형성된 PVC와 같은 비금속 재질의 제1 마스킹용 지그(102), 모재(100)의 하단에는 금속재질로 되어 통전 특성을 가지는 보조모재(104) 및 보조모재(104)와 일체형으로 형성된 PVC와 같은 비금속 재질로 이루어진 제2 마스킹용 지그(106)를 포함한다. 모재(100)의 종단면까지의 거리는 동일한 것이 아니라 모재(100)의 종단면의 중단 부분은 외측으로 돌출된다. 모재(100)의 종단면의 일부가 외측으로 돌출됨으로써 모재의 종단면에 전착된 다이아몬드 파우더의 결합 강도를 높일 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명은 종단면에 전착되는 다이아몬드 파우더의 결합 강도를 높이기 위해 종단의 일부를 외측으로 돌출되도록 한다.

도 1(a)에 의하면, 모재(100) 상단에 형성된 제1 마스킹용 지그(102)는 모재(100)의 직경과 동일한 직경을 갖는다. 따라서 보조모재(104)가 제2 마스킹용 지그(106)에 의해 모재(100)에 결합되지 않은 상태에서 모재(100)의 상단에서 바라볼 경우 제1 마스킹용 지그(102)만 보이게 되며, 모재(100)의 하단에서 바라볼 경우에는 모재(100)만 보이게 된다.

모재(100)의 하단에 형성되는 보조모재(104)는 금속 재질로 형성되어 통전특성을 가지며, 특히 추후 제거가 용이한 은납판 또는 동판 등으로 형성되며, 모재(100)의 종단면으로부터 일정 거리 돌출되도록 형성된다. 모재(100)의 종단면으로부터 돌출되는 보조모재(104)의 길이에 따라 모재(100)의 종단면에 형성되는 다이아몬드 파우더(108)의 전착층의 길이가 달라진다. 즉, 모재(100)의 종단면으로부터 돌출되는 보조모재(104)의 길이가 길수록 모재의 종단면에 형성되는 다이아몬드 파우더(108)의 전착층 역시 길어진다. 부연하여 설명하면, 원판 형상을 갖는 모재의 중심에서 모재의 테두리까지의 거리보다 모재의 중심에서 보조모재의 테두리까지의 거리가 상대적으로 길다.

보조모재(104)의 하단에 형성된 제2 마스킹용 지그(106)는 보조모재(104)와 일체형으로 이루어지고 상단의 제1 마스킹용 지그(102)와 한 조를 이루어 모재(100)을 결합한다. 도 1(a)의 의하면, 모재의 중심은 천공되어 있으며, 천공된 모재는 제1 마스킹용 지그(102)와 제2 마스킹용 지그(106)에 의해 단단히 결합된다.

도 1(b)는 상단에 제1 마스킹용 지그(102), 하단에 보조모재(104)와 제2 마스킹용 지그(106)가 형성된 모재의 종단면에 다이아몬드 파우더(108)를 분포(배치)한다.

도 1(c)는 종단면에 다이아몬드 파우더가 분포된 모재를 전해액이 채워진 도금 욕조 안에 담그고, 도금 욕조(110) 내에 설치된 금속판에 양극(+극)을 걸어주고, 모재에 음극(-극)을 걸어준다. 도금 욕조에 채워지는 전해액은 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co) 등으로 이루어진다. 상술한 과정을 통해 전해액에 포함된 금속 이온들이 음극이 걸린 모재(100)에서 환원되면서 석출(析出)된다. 이러한 반응을 진행하면 도 2에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 파우더(108)는 석출된 금속에 의하여 모재(100)에 부착된다.

상술한 과정을 반복하여 수행함으로써 다층의 다이아몬드 절삭층이 형성된다.

도 1(d)는 모재(100)의 상단에 형성된 제1 마스킹용 지그(102)를 제거한다.

도 1(e)는 모재(100)의 하단에 형성된 제2 마스킹용 지그(106)를 모재(100)로부터 분리한다.

도 1(f)는 모재(100)의 하단에 형성된 보조모재(104)를 제거한다. 모재의 하단에 형성된 보조모재(104)는 상술한 바와 같이 은납판이나 동판 등으로 형성되어 통전이 이루어져 다층의 다이아몬드 절삭층 형성에 기여하는 역할을 한다. 이를 연마 또는 열을 이용하여 보조모재를 제거한다.

모재의 하단에 형성된 보조모재를 제거하면, 모재의 종단면은 다층의 다이아몬드 절삭층이 형성된다. 이와 같이 기존 모재의 경우 한 층의 다이아몬드 절삭층이 형성되나, 본 발명은 모재 보조와 제1 마스킹용 지그를 이용하여 모재의 종단면에 다층의 다이아몬드 절삭층을 형성한다.

또한, 모재(100)의 종단면까지의 거리는 동일한 것이 아니라 모재(100)의 종단면의 중단 부분은 외측으로 돌출된다. 상술한 바와 같이 모재(100)의 종단면의 일부가 외측으로 돌출됨으로써 모재의 종단면에 전착된 다이아몬드 파우더의 결합 강도를 높일 수 있게 된다.

도 3은 모재의 종단면에 형성된 다층의 다이아몬드 절삭층을 도시하고 있다. 이와 같이 본 발명은 보조모재와 제1 마스킹용 지그를 이용하여 모재의 종단면에 다층의 다이아몬드 절삭층이 형성되며, 이를 통해 다층의 다이아몬드 절삭층이 형성된 절삭공구를 제조할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: 모재 102: 제1 마스킹용 지그
104: 보조모재 106: 제2 마스킹용 지그
108: 다이아몬드 파우더 110: 도금 욕조

Claims (6)

1. 상단에 제1 마스킹용 지그가 안착된 원판 형상의 모재의 하단에 보조모재와 제2 마스킹용 지그를 일체로 결합하는 (a)단계;
   상기 모재의 종단면에 다이아몬드 파우더를 배치한 상태에서 전해액이 채워진 도금 욕조에 담그는 (b)단계;
   상기 도금 욕조 내에 담긴 금속판에 양극(+극)을 걸어주고, 모재에 음극(-극)을 걸어 상기 다이아몬드 파우더를 상기 모재의 종단면에 전착시키는 (c)단계;
   상기 다이아몬드 파우더가 전착된 모재의 종단면에 다이아몬드 파우더를 재배치한 상태에서 전해액이 채워진 도금 욕조에 담그는 (d)단계; 및
   상기 도금 욕조 내에 담긴 금속판에 양극(+극)을 걸어주고, 모재에 음극(-극)을 걸어 상기 다이아몬드 파우더를 상기 모재의 종단면에 전착시켜 적어도 2개 층으로 구성된 다층의 다이아몬드 전착층을 형성시키는 (e)단계;를 포함하며,
   상기 모재의 하단에 결합된 보조모재는 모재의 외측으로 일정 길이 돌출되며,
   제2 마스킹용 지그의 파인 부분에 보조모재가 인입된 상태에서 상기 제2 마스킹용 지그가 모재에 결합되며,
   모재와 전착된 다이아몬드 파우더의 결합 강도를 높이기 위해 모재의 종단면의 중단 부분은 외측으로 돌출된 형상을 가지며,
   상기 제1 마스킹용 지그의 직경은 상기 모재의 직경과 동일하며, 상기 보조모재가 결합된 상기 제2 마스킹용 지그는 상기 모재의 종단면으로부터 일정 길이 돌출됨을 특징으로 하는 다층 전착 절삭공구 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 보조모재의 재질은 통전 특성을 가진 은납판 또는 동판 중 적어도 어느 하나임을 특징으로 하는 다층 전착 절삭공구 제조 방법.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 2개 층의 다이아몬드 전착층을 형성하는 단계 이후에, 상기 제1 마스킹용 지그 및 상기 제2 마스킹용 지그를 제거하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 다층 전착 절삭공구 제조 방법.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 제1 마스킹용 지그 및 상기 제2 마스킹용 지그를 제거하는 단계 이후에, 상기 보조 모재를 제거하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 다층 전착 절삭공구 제조 방법.
   
6. 삭제

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