KR102268416B1 - 다이아몬드 코어 드릴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샹크에 접착, 용접 또는 브레이징된 다이아몬드 팁을 포함하는 코어 드릴에서, 다이아몬드 팁은 다수의 다이아몬드 융착된 원통 절단형 피스를 포함하며, 샹크의 세그먼트에 상기 원통 절단형 피스를 고정하고 상기 원통 절단형 피스를 교체할 수 있는 수단을 포함한다. 고온의 용해조의 설치비용 및 유지 비용을 줄이고, 또한 원통 절단형 피스를 교체할 수 있어서, 샹크를 재사용할 수 있다.

Description

다이아몬드 코어 드릴{DIAMOND CORE DRILL}

본 발명은 다이아몬드 코어 드릴에 관한 것으로, 특히 융착에 의해 만들어진 다이아몬드 세그먼트를 바디에 삽입하여 고정한 다이아몬드 코어 드릴에 관한 것이다.

코어드릴(core drill)은 회전하는 축에 속이 빈 원통 형상의 샹크(shank)가 형성되고 그 상단에 절삭을 위한 절삭팁을 형성하는 것으로, 피삭물을 파내어서 구멍내는 것과는 다르게 피삭물에 절단선을 내어 잘라내어서 구멍을 내는 공구이다. 다이아몬드 코어드릴은 암석, 콘크리트 구조물 및 유리등의 경질재료의 구멍을 내는데 사용된다. 특히 소형의 코어드릴은 최근에 휴대폰 커버 유리에 구멍을 내는데 사용되고 있다.

휴대폰 커버용 유리를 구멍 내기 위한 절삭팁을 샹크에 직접 메탈과 다이아몬드를 혼합해서 전착시키는 방법이 있다.

그리고, 또 다른 방법으로는 렌즈가공의 황삭용　또는　치과용　공구,　아크릴　수지　절단등에　사용하는 다이아몬드를 팁에 페이스트와 함께 융착시키는 방법이 있다.

특허 10-0603977(등록일자 2006년07월14일)에서는 "다이아몬드공구의 세그먼트 및 그 제조방법"의 기술을 개시한다. 여기서 도 1를 참고로 설명하면, 다이아몬드 코어 드릴(1)은 원통형 샹크(2)와 상기 샹크(2)의 한쪽 단부에 결합 고정된 다이아몬드 팁(3)을 포함한다. 다이아몬드 팁(3)은 직접 피삭재를 절삭하거나 연마한다. 상기 다아이몬드 팁(3)은 복수개의 다이아몬드 입자와 페이스트로 이루어진다. 도면 부호 4는 회전축을 도시한 것이다. 다이아몬드는 인조 및 천연 다이아몬드와 입방정질화붕소(CBN, cubic boron nitride)를 일반적으로 지칭하며, 추가적으로 탄화실리콘(silicone carbide) 및 알루미나(alumina) 등의 초연마재, 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물을 의미하는 용어인 것을 미리 밝혀둔다. 또한 사용되는 샹크는 통상 스테인레스강 또는 탄소강과 같은 금속 재료이다.

상기 샹크(2)의 원둘레 단부는 전체 둘레에 걸쳐서 일정한 간격으로 이격된 다수의 홈(21)에 의해 분리된 다수의 세그먼트(22)와 상기 다수의 홈(21)의 말단부에 형성된 홀(23)을 포함한다. 그리고 세그먼트(22)에 다이아몬드 팁(3)의 세그먼트(32)를 대응시켜서 브레이징하여 고정하는 것이다. 이 기술에서의 특징은 다이아몬드 팁(3)의 세그먼트(32)를 다이아몬드 입자가 배치된 다수의 금속박판 배치 패턴과 금속파우더를 다층으로 적층, 가압한 후 소결하는 것이다.

이렇게 만든 소결 다이아몬드 세그먼트는 치수 정밀도가 떨어지고, 제조비용이 많이 든다.

이에 대해서 현재에 소결 대신에 다이아몬드를 전착이나 융착시켜 다이아몬드 공구를 제조하는 기술이 알려져있다.

그리고 전착에 비해서 융착의 경우에는 화학적 반응에 의하여 다이아몬드의 보지력이 우수하고 다이아몬드의 돌출 정도가 커서 연삭 성능을 더 항상 시킬 수 있다.

따라서 융착으로 제조된 세그먼트는 빠른 가공 속도로 생산성과 가공조도를 항상시키고 피삭재의 변형을 야기하지 않는 분야에서의 세라믹, 초경 소재, 유리 카보나이트, SiC 소재의 가공에서 수요가 증가하고 있다.

특허 10-0950256(등록일자 2010년03월23일)에는 세그먼트(32)들은 다이아몬드 지립들과, 다이아몬드 지립들을 고정 유지시키는 결합재를 소결하여 형성한 제1세그먼트와, 상기 다이아몬드 지립들을 고온에서 융착하여 형성한 제2세그먼트를 포함하고, 상기 제1세그먼트와 상기 제2세그먼트는 서로 교번적으로 결합함에 있어서, 세그먼트의 형태를 유지시키는 틀이나 제2세그먼트를 융착시키는 용해조는 세크먼트의 전체 크기에 맞추어야 한다.

이와 같이, 융착을 할 경우에, 팁(3) 전체를 용해조에서 다이아몬드 지립과 페이스트로 융착시켜서 제조하고 있다.

이 방법은 또한 코어 드릴의 직경이 소형인 경우에는 상관이 없지만 직경이 20mm 이상인 경우에는 큰 용해조를 필요로 하여, 작업 비용이 과다하게 많이 들고, 고온, 약 1000도 이상의 용해조 내에 샹크의 세그먼트가 변형될 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로, 본 발명의 주 목적은 고온의 용해조의 설치비용 및 유지 비용을 줄이는 소형의 용해조에서 다이아몬드를 용착할 수 있게 다이아몬드 팁의 세그먼트를 다수의 융착된 원통 절달형 피스로 구성하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다이아몬드 팁의 원통 절단형 피스에서 동일한 동심을 유지할 수 있지 할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 수단에 확고하게 끼워질 수 있는 수단을 다이아몬드 팁의 원통 절단형 피스에 제공하여 상기 샹크와 상기 원통 절단형 피스의 결합을 용이하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 샹크의 수용홈과 상기 원통 절단형 피스의 하단부의 형상은 다양한 형태를 취할 수 있는 코어 드릴을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 원통 절단형 피스에 경사각을 제공하여 드릴의 절단성능 및 수명을 향상시키고 동시에 다이아몬드 사용량을 적게 하면서도 효용성을 상승하는 코어 드릴을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 샹크와 다이아몬드 팁을 포함하는 코어 드릴에 있어서, 상기 다이아몬드 팁을 다수의 다이아몬드 융착된 원통 절단형 피스로 구성하여 상기 샹크에 접착, 용접 또는 브레이징한다.

본 발명의 양호한 실시 예에서, 상기 샹크는 상기 샹크의 동심을 따라서 배치된 다수의 수용홈을 포함한다.

본 발명의 양호한 실시 예에서, 상기 다이아몬드 팁의 원통 절단형 피스는 상기 샹크의 수용홈에 끼워질 하단부를 포함한다.

본 발명의 양호한 실시 예에서, 상기 샹크의 수용홈은 측면 관통홈 또는 측면 막힌홈이며, 상기 원통 절단형 피스의 하단부의 형상은 상기 수용홈의 형상에 맞게 형성되는 코어 드릴을 제공하는 것이다.

본 발명의 양호한 실시 예에서, 상기 원통 절단형 피스의 선단면과 상단면 사이의 경사각(θ)을 100°~150°로 설정한다.

본 발명의 양호한 실시 예에서, 샹크를 재사용할 수 있도록 하기 위해서 원통 절단형 피스를 교체할 수 있는 수단을 제공한다.

본 발명은 샹크와 다이아몬드 팁을 포함하는 코어 드릴로서, 다이아몬드 팁이 다수의 원통 절단형 피스로 제조되기 때문에, 이를 고온의 용해조의 설치비용 및 유지 비용을 줄이는 소형의 용해조를 이용해서 다이아몬드를 용착할 수 있다. 또한 다이아몬드 팁의 원통 절단형 피스에서 동일한 동심을 유지할 수 있지 할 수 있는 수단을 제공하여, 다이아몬드 팁의 동심도를 유지시킬 수 있다. 또한 원통 절단형 피스를 교체할 수 있어서, 샹크를 재사용할 수 있다.

도 1은 일반적인 다이아몬드 코어 드릴의 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 샹크의 일부분의 상면도이다.
도 2b는 도 2a의 A-A 선을 따라서 단면한 단면도이다.
도 3a는 융착된 다이아몬드 팁의 원통 절단형 피스의 사시도이다.
도 3b는 다이아몬드 융착된 원통 절단형 피스가 샹크의 세그먼트의 수용홈에 삽입되어 고정된 단면도이다.
도 4a는 다른 실시예의 융착된 다이아몬드 팁의 원통 절단형 피스의 사시도이다.
도 4b는 융착된 원통 절단형 피스가 샹크의 세그먼트의 수용홈에 삽입되어 고정된 단면도이다.
도 5a는 다른 실시예의 융착된 다이아몬드 팁의 원통 절단형 피스의 사시도이다.
도 5b는 융착된 원통 절단형 피스가 샹크의 세그먼트의 수용홈에 삽입되어 고정된 단면도이다.
도 6은 본 발명의 원통 절단형 피스의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예로서 나사죄임 방식으로 원통 절단형 피스가 샹크에 고정되는 것을 도시하기 위한 단면도이다.

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이 일반적인 다이아몬드 코어 드릴(1)은 샹크(2)와 샹크 상에 결합 부착되어 피삭재(workpiece) 대상을 절삭 및 연마하는 다이아몬드 팁(3)으로 구성된다.

도 2a는 본 발명의 샹크(2)의 일부분의 상면도이다. 여기에 도시한 바와 같이, 본 발명은 원통형 샹크(2)의 다수의 홈(21)에 의해 분리되어 형성된 다수의 세그먼트(22)를 포함한다. 양호하게는 다수의 홈(21)과 세그먼트(22)의 개수는 8개 이상이다. 그리고 샹크(2)의 동심원을 따라서 중앙에 배치되어 있는 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)를 수용하기 위한 수용홈(25)을 포함한다. 도 2a에 도시한 바와 같이 수용홈(25)은 샹크(2)의 세그먼트(22)의 양 측면을 관통하는 관통홈을 포함한다.

도 2b는 도 2a의 A-A 선을 따라서 단면한 단면도이다. 여기에 도시한 바와 같이, 세크먼트(22) 중앙에 관통홈이 제공되어 있다.

샹크(2)의 수용홈(25)에 삽입되어 고정되어질 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)는 각각 융착되어서 제조된다. 발명의 배경기술에서 언급한 특허 10-0950256에서는 세그먼트 전체를 융착하기 때문에 이에 맞는 크기의 고온의 용해조가 필요하고 이를 유지하기 위한 비용이 많이 소요된다. 본 발명은 원통 절단형 피스(32) 각각을 하나의 용해조에서 융착시키기 때문에 제조 시간은 보다 길어지는 단점이 있지만 소형 용해조에서 작업할 수 있어서, 시설비용과 제조비용을 크게 낮출 수 있다.

그리고 원통 절단형 피스(32)를 제조하기 위한 형 틀이나 바디를 또한 소형으로 제작할 수 있어서 시설비용을 보다 낮출 수 있다. 이 경우에는 하나의 원통형 세그먼트에서는 동심을 유지하기 쉽지만, 여러 조각의 원통 절단형 피스들을 접착할 때 같은 동심도를 유지하기가 곤란하다. 따라서 본 발명에서는 동심도를 유지하기 위해서 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 동일한 동심을 유지하기 위한 수용홈(25)을 샹크(2)의 상단부에 미리 제공하고 있다. 이로서 원통 절단형 피스들을 샹크의 각 세그먼트에 결합해도 전체 원통 절단형 피스의 동심과 동일한 동심을 유지할 수 있다.

본 발명은 이러한 해결책에 있어서, 종래 기술에서 언급한 바와 같이 하나의 원통 세그먼트 대신에 다이아몬드 지립이 균일하게 매립된 다수의 원통 절단형 피스를 사용할 수 있게 된다.

또한, 드릴의 절단성능 및 수명을 향상시키고 동시에 다이아몬드 사용량을 적게 하면서도 효용성을 높이기 위해서 실용신안 20-0455894호(등록일자 2011년09월23일)에서는 도 6에 도시한 바와 같이 원통 절단형 피스(32)의 회전시작 선단면(38)과 상단면(37) 사이의 경사각(θ)을 100°~150°로 제조하고 있다. 그러나 종래 기술에서와 같이 전체 팁(3)에서 각 원통 절단형 피스에 경사각(θ)을 제조함에 있어서 상당히 어려워서 비용이 많이 증가되고 있다. 그러나, 본 발명에서는 선단면(36)과 상단면(37) 사이의 경사각(θ)을 100°~150°로 설정하여 원통 절단형 피스(32)를 융착해서 제조하기 때문에, 추가의 제조공정이나 비용이 들지 않는다.

도 3a는 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)의 사시도이다. 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)는 도 2a에 도시한 수용홈(25)에 삽입되어 고정되는 하단부(35)와 절삭하는 상단부(36)로 이루어져 있다. 수용홈(25)에 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)의 하단부(35)가 용접, 접착제나 브레이징에 의해 단단하고 고정된다.

도 3b는 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)가 샹크(2)의 세그먼트(22)의 수용홈(25)에 삽입되어 고정된 단면도이다. 원통 절단형 피스(32)의 하단부(35)가 세그먼트(22)의 관통홈에 삽입되어 고정되어 있다.

도 4a는 다른 실시 예의 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)의 사시도이다. 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)는 도 2a에 도시한 수용홈(25)에 삽입되어 고정되는 하단부(35)와 절삭하는 상단부(36)로 이루어져 있다. 하단부(35)는 수용홈(25)의 폭에 맞는 폭을 가지며, 상단부(36)는 샹크(2)의 세그먼트(22)의 폭에 맞은 폭을 가진다. 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)의 하단부(35)가 용접, 접착제나 브레이징에 의해 단단하고 고정된다.

도 4b는 도 4a의 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)가 샹크(2)의 수용홈(25)에 삽입되어 고정된 단면도이다. 원통 절단형 피스(32)의 하단부(35)가 세그먼트(22)의 관통홈에 삽입되어 고정되어 있고, 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)와 샹크(2)의 세그먼트(22)의 폭은 일치되어 있다.

도 5a는 다른 실시 예의 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)의 사시도이다. 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)는 도 2a에 도시한 수용홈(25)에 삽입되어 고정되는 하단부(35)와 절삭하는 상단부(36)로 이루어져 있다. 수용홈(25)은 샹크(2)의 세그먼트(22)의 측면을 관통하지 않는 측면이 막힌 홈이다. 하단부(35)는 수용홈(25)의 길이에 맞는 길이를 가지며, 상단부(36)길이 보다는 짧게 형성될 것이다.

도 5b는 도 5a의 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)가 샹크(2)의 세그먼트(22)의 수용홈(25)에 삽입되어 고정된 단면도이다. 원통 절단형 피스(32)의 하단부(35)가 세그먼트(22)의 측면이 막힌 홈에 삽입되어 고정되어 있지만, 상단부는 샹크(2)의 세그먼트(22)의 폭에 따라서 조절가능하다.

융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)가 샹크(2)의 세그먼트(22)의 수용홈(25)에 삽입되어 고정되는 방식에서 상술한 바와 같이 용접, 접착제나 브레이징을 이용할 경우에, 절단형 피스를 교체할 수 없어서 다이아몬드 팁(3)이 마모되면, 전체 공구를 버리고 새로 구입해야 한다. 샹크(2)를 재사용할 수 있도록 하기 위해서 원통 절단형 피스(32)를 교체할 수 있는 수단을 제공한다. 양호한 실시 예에서는 도 7에 도시한 바와 같이, 수용홈(25)에 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)의 하단부(35)를 나사죄임에 의해 고정하는 것이다. 이 경우에는 샹크(2)의 세그먼트(22)의 수용홈(25)에는 원통 절단형 피스(32)의 삽입방향에 수직으로 서로 마주보고 설치된 나사구멍(28)이 제공되어 있다. 수용홈(25)에 융착된 다이아몬드 팁(3)의 원통 절단형 피스(32)의 하단부(35)를 정위치에 놓이면 나사 구멍(28)을 통해서 나사(29)를 끼워서 원통 절단형 피스(32)를 고정한다. 사용후 원통 절단형 피스(32)가 마모되면 나사를 풀어서 마모된 원통 절단형 피스(32)를 제거하고 새로운 원통 절단형 피스(32)를 삽입하고 나사죄임하여 다시 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1 : 코어드릴
2 : 샹크
22: 샹크의 세그먼트
25: 수용홈
28 : 나사 구멍
3: 다이아몬드 팁
32: 원통 절단형 피스
35: 하단부
36: 상단부

Claims (6)

1. 샹크에 접착, 용접 또는 브레이징된 다이아몬드 팁을 포함하는 코어 드릴에 있어서,
   상기 다이아몬드 팁은 다수의 다이아몬드 융착된 원통 절단형 피스를 포함하며,
   상기 샹크는 상기 샹크의 동심을 따라서 배치된 다수의 수용홈을 포함하며,
   상기 원통 절단형 피스 각각이 상기 샹크의 각 수용홈에 삽입되어 접착, 용접 또는 브레이징되어 있는 것을 특징으로 하는 코어 드릴.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 원통 절단형 피스는 상기 샹크의 상기 수용홈에 끼워질 하단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 드릴.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 샹크의 수용홈은 측면 관통홈 또는 측면 막힌홈이며, 상기 원통 절단형 피스의 하단부의 형상은 상기 수용홈의 형상에 맞게 형성되는 것을 특징으로 하는 코어 드릴.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 원통 절단형 피스의 선단면과 상단면 사이의 경사각(θ)을 100°~150°로 설정한 것을 특징으로 하는 코어 드릴.
   

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