KR19990087801A - 기복형 절단면을 가진 단일 금속층 연마 절단 공구 - Google Patents

기복형 절단면을 가진 단일 금속층 연마 절단 공구 Download PDF

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KR19990087801A
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Abstract

본 발명은 절단 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 a) i) 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면과, ii) 제 1 절단 높이와 제 2 절단 높이를 포함하는 기판면에 평행한 복수개의 절단 높이를 규정하도록 각각의 이빨의 적어도 일부에 화학적으로 접합된 사전 설정된 농도와, 크기와, 인성을 가지는 연마 입자의 단일층을 포함하는 연마 절단 공구를 제공하는 단계와, b) 계획된 회전방향으로 기판면을 이동시키는 단계와, c) 하나 이상의 이빨의 최상부 절단 높이를 접촉점에서 작업편에 접촉시키는 단계와, d) 일정한 힘을 접촉점을 향해 공구에 적용하는 단계를 포함하고, 일정한 힘은 작업편을 절단하기에 충분하고, 접합제의 강도는 벗겨짐을 견디기에 충분하고, 복수개의 입자의 사전 설정된 농도와, 크기와, 인성은 일정한 힘의 작용하에 최상부 절단 높이의 입자가 파괴되는 값이고, 이빨의 경도와 두께는 제 1 최상부 절단 높이와 조합된 각각의 이빨의 일부가 제 1 최상부 절단 높이의 입자의 파괴와 대략 동일한 속도로 마모되는 값이며, 그에의해 실질적으로 제 1 최상부 절단 높이의 입자가 그 접합으로부터 제거되는 것과 제 1 최상부 절단 높이와 조합된 각각의 이빨의 부분이 마모되어 제거되는 것이 실질적으로 동시에 유발되며, 그에의해 제 2 최상부 절단 높이의 입자가 작업편에 노출된다.

Description

기복형 절단면을 가진 단일 금속층 연마 절단 공구
톱날과, 코어 비트(bit)와, 절단 휠을 구비한 건설 작업에 사용되는 초경 연마 절단 공구(superhard abrasive cutting tool)는 일반적으로 매트릭스 금속의 접합(MB; metal matrix bonded)이나 단일 금속층(SL; metal single layer) 중 하나로 분류된다. 상기 SL 절단 공구는 단일의 연마 입자(그리트; grit)층이 최소의 접합제에 의해 매끄러운 금속면에 접합되고, 그래서, 상기 연마 그리트는 주로 공구의 절단면상에 노출되어 있다. 상기 절단면이 절단될 작업편에 닿을 때, 실질적으로 상기 연마 그리트만이 작업편에 접촉하게 된다. 공구의 하중의 대부분이 상기 연마 그리트에 부여되기 때문에, 상기 그리트의 각각의 절단점상의 하중은 매우 크다. 이 상태는 높은 관통률과 높은 절단률을 발생시킨다. 그러나, 상기 SL 공구는 단지 하나의 연마층을 갖기 때문에, 작업동안 상기 연마 그리트 층이 무뎌지면 더 이상 효과적으로 절단할 수 없다.
상기 MB 공구는 절단면상의 연마 그리트 층의 수를 증가시켜서 공구의 수명을 증가시킨다. 일반적인 MB 공구는 연마재를 함유한 금속 매트릭스 구획을 형성하고, 이 구획들을 강철 표면의 외주에 부착하여 제조된다. 연마 입자가 상기 구획 전체에 걸쳐 분산되기 때문에, 상기 MB 절단 공구면은 최상부 연마 입자가 무뎌지고 닳아 없어진 이후에도 효과적으로 절단할 수 있다. 따라서, MB 공구는 일반적으로 SL 공구보다 더 긴 수명을 갖는다. 그러나, 상기 연마 그리트가 금속 매트릭스내에 파묻히기 때문에, 금속 매트릭스와 연마 입자가 모두 공구 외주상에 노출된다. 상기 MB 공구가 작업편에 닿을 때, 연마 그리트와 금속 매트릭스 모두가 작업편에 접촉하게 되고, 그 때문에, 상기 그리트의 각각의 절단점상에 부여되는 하중이 낮아지고(SL 공구와 비교할 때), 관통률과 절단률이 낮아진다.
이빨을 가진 소정의 단일 금속층 공구가 본 기술분야에 공지되어 있다. 어떤 종류의 공구에서, 코어 드릴의 엣지상에 직사각형 이빨이 제공되고, 연마 입자를 포함한 단일 금속층이 상기 이빨에 접합된다. 사용중에, 상기 이빨상의 최상부 연마 입자가 작업편을 절단한다. 그러나, 상기 입자의 낮은 강도와 큰 크기와, 높은 농도는 석재 등의 단단한 면을 절단할 때 상기 입자를 빨리 무뎌지게 하고, 상기 공구의 관통률이 빨리 0이 되게 한다.
다른 공구에서, 연마 휠의 절단면상에 각이 형성된 이빨이 제공되고, 단일의 금속 연마 입자가 이빨에 전기 도금된다. 사용 동안, 상기 이빨의 최상부 입자가 작업편을 절단한다. 그러나, 상기 전기 도금 접합의 약한 기계적 특성은 이빨로부터 낮은 높이의 입자가 벗겨져 나가게 한다.
도 1은 종래의 SL 공구의 평탄한 표면을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 SL 코어 드릴과 종래의 SL 코어 드릴에 대한 관통률의 시간 의존도(time dependence)를 비교하는 도면.
도 3은 이빨이 사다리꼴인 본 발명의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 4a 내지 도 4d와 도 5a 내지 도 5d는 사용 동안 도 3의 실시예의 형상 변화를 도시하는 측면도와 평면도.
도 6은 이빨이 삼각형 형상인 본 발명의 일실시예를 도시하는 도면.
도 7 및 도 7a는 각각의 이빨이 베이스로부터 다른 높이로 연장된 복수개의 돌출부를 포함하는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 8 및 도 9는 본 발명의 이빨의 두가지 선택된 실시예를 도시하는 도면.
도 10, 도 11 및 도 12는 기판이 각각 휠, 코어 비트, 블레이드인 본 발명의 실시예를 도시하는 도면.
따라서, 본 발명의 목적은 MB 공구의 수명이 길다는 특성과 SL 공구의 관통률이 높다는 특성을 가진 절단 공구를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 연마 절단 공구가 제공되고, 상기 연마 절단 공구는 a) 각각 하나의 표면을 가지는 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면과, b) 기판면에 평행한 복수개의 절단 높이를 규정하도록 각각의 이빨면의 적어도 일부에 화학적으로 접합된 연마 입자층을 포함하고, 상기 입자는 절단 다이아몬드(saw diamond)의 상대 강도를 측정하기 위한 FEPA 표준에 의해 측정될 때 일분 이상의 상대강도 지수를 가진다.
또한, 본 발명에 따라 절단 방법이 제공되고, 상기 절단 방법은 a) i) 각각 하나의 표면을 가진 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면과, ii) 상기 기판면에 평행하며 제 1 최상부 절단 높이와 제 2 최상부 절단 높이를 포함하는 복수개의 절단 높이를 규정하도록 각각의 이빨 표면의 적어도 일부가 화학적으로 접합되어 있는 사전 설정된 내마모성을 가진 연마 입자를 포함하는 하나의 층을 포함하는 연마 절단 공구를 제공하는 단계와, b) 원하는 회전 방향으로 기판면을 이동시키는 단계와, c) 접촉점에서 하나 이상의 이빨의 최상부 절단 높이를 작업편에 접촉하는 단계와, d) 접촉점을 향해 상기 공구에 일정한 힘을 적용하는 단계를 포함하고, 여기에서, 상기 일정한 힘은 작업편을 절단하기에 충분하며, 접합의 강도는 벗겨짐(peeling)에 저항하기에 충분하며, 상기 사전 설정된 입자의 내마모성은 상기 제 1 제 1 최상부 절단 높이의 입자가 일정한 힘의 작용하에 파괴되도록 되며, 상기 이빨의 내마모성은 상기 제 1 최상부 절단 높이와 조합된 이빨의 일부가 상기 최상부 절단 높이의 입자가 파괴되는 속도와 대략 동일하게 마모되도록 되어 있고, 그에의해 제 1 최상부 절단 높이의 입자가 그 접합되어 있는 상태로부터 제거되는 것과 상기 제 1 최상부 절단 높이와 조합된 이빨의 부분의 제거가 실질적으로 동시에 유발되게하여, 제 2 최상부 절단 높이의 입자가 작업편에 노출되도록 한다.
또한, 본 발명에 따라 연마 절단 공구가 제공되고, 상기 연마 절단 공구는 a) 각각 하나의 면을 가진 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면과, b) 기판면에 평행한 복수개의 절단 높이를 규정하도록 각각의 이빨 표면의 적어도 일부에 화학적으로 부착되어 있는 연마 입자를 포함하는 하나의 층을 포함하고, 여기에서, 상기 기판면은 계획된 이동 방향을 가지며, 상기 복수개의 이빨은 계획된 이동 방향의 방향으로 연속적으로 낮아지는 최상부 절단 높이를 가진 연속적인 이빨을 포함하며, 그에의해, 계획된 이동 방향에 대해 반대방향의 경사각을 가진 절단면을 형성한다.
또한, 본 발명에 따라서, 연마 절단 공구가 제공되고, 상기 연마 절단 공구는 a) 각각 하나의 면을 가진 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면과, b) 기판면에 평행한 복수개의 절단면을 규정하도록 각각의 이빨면의 적어도 일부에 화학적으로 접합된 연마 입자를 포함하는 하나의 층을 포함하고, 여기에서, 상기 기판면은 계획된 이동 방향을 가지며, 각각의 이빨의 적어도 일부가 상기 계획된 이동 방향에 대해 반대방향의 각도로 경사진 면을 가지며, 상기 입자의 적어도 일부가 반대방향의 경사각을 가진 상기 면에 접합된다.
또한, 본 발명에 따라서, 연마 절단 공구가 제공되고, 상기 연마 절단 공구는 a) 하나의 면과 사전 설정된 내마모성을 가진 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면과, b) 상기 기판면에 평행한 복수개의 절단 높이를 규정하도록 각각의 이빨 표면의 적어도 일부에 화학적으로 접합된 사전 설정된 내마모성을 가진 연마 입자를 포함하는 하나의 층을 포함하고, 여기에서, 상기 이빨의 내마모성과, 상기 입자의 내마모성은 최적의 하중하에서 작업편에 주어진 절단 높이가 접촉할 때 상기 주어진 절단 높이의 입자가 주어진 절단 높이와 조합된 이빨의 부분이 마모되어 없어지는 속도와 대략 동일하게 마모 및 파괴된다.
본 발명의 목적을 위해서, 이빨의 "절단면"은 이빨에 접합된 입자를 의미한다. 이빨의 특정 "절단 높이"는 기판면으로부터 동일한 거리에서 이빨에 접합되어 있는 모든 입자를 의미한다. 유사하게, 공구의 특정 "절단 높이"는 기판면으로부터 동일한 거리에서 공구에 접합되어 있는 모든 입자를 의미한다. "최상부" 절단 높이는 기판면으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 절단 높이이다. 특정 절단 높이와 "조합된" 이빨의 부분은 특정 절단 높이로써 기판면으로부터 동일한 거리에 위치된 이빨의 부분을 의미한다. "대략 동일한 수의 입자"를 가진 복수개의 절단 높이는 그 입자수가 이들 높이의 평균 입자수의 대략 80%와 120% 사이인 것을 의미한다. 이빨상의 그리트의 "농도"는 구의 이론적 육방 조밀 격자(hexagonal close packing)에 대하여 결정된다.
a) 절단 공구의 표면이 복수개의 절단 높이가 형성된 이빨 형상을 가지고, b) 이빨 표면에 접합된 입자가 무뎌지기 보다는 부서짐에 의해 파괴를 초래하는 사전 설정된 내마모성을 가지고, c) 입자와 이빨 사이의 접합은 벗겨지지 않을 정도로 충분히 강하며, d) 이빨의 내마모성은 입자의 내마모성과 일치하도록 사전 설정되어 입자의 마모 및 부서짐과 대략 동일한 속도로 이빨이 마모되도록 공구가 구성되었을 때, 결과적인 공구는 종래 기술의 공구에서는 발견할 수 없는 장점을 갖게 된다. 특히, 본 발명의 공구는 수명이 길고, 종래의 림(rim)이 평탄한 SL 공구와 이빨을 가진 SL 공구 양쪽 모두에 비해 더 높은 관통률을 가지고 있다.
본 발명의 긴 수명은 절단의 진행에 따라 각각의 이빨의 리딩 엣지에서 새롭고 날카로운 연마제를 연속적으로 제공할 수 있기 때문이다. 예로서, 도 3을 참조하라. 기판면(8)이 작업편의 표면에 평행하게 되도록 공구가 작업편에 접할 때, 절단면의 각이 형성되어 있는(즉, 평행하지 않은) 표면(4)이 작업편의 표면에 대하여 동일하게 경사진 방향을 발생시킨다. 이 절단면의 부분이 작업편의 표면에 대해 각을 이루고 있기 때문에, 단지 제 1 최상부 절단 높이만이 작업편의 표면에 접촉하고, 그에의해, 리딩 엣지(leading edge)가 된다. 제 1 최상부 절단 높이의 입자가 작업편을 절단할 때, 입자들이 현저하게 무뎌지기 전에 부서져 떨어져 나가게 된다. 동시에, 제 1 최상부 절단 높이와 조합된 이빨의 부분은 제 1 최상부 절단 높이와 대략 동일한 속도로 침식되는 재료로 제조되고, 그에 의해, 제 2 최상부 절단 높이의 새롭고 날카로운 연마 입자가 노출된다. 이 절차는 이빨을 둘러싸는 입자의 각각의 연속적인 더 낮은 절단 높이가 리딩 엣지가 되기 때문에, 절단, 비트의 무뎌짐, 파손, 그 아래의 새로운 절단 높이의 노출이 절단 높이와 조합된 이빨 부분의 마모와 동시에 발생된다. 따라서, 본 발명은 사용중에 연마 입자의 새로운 절단 높이를 제공하는 첫 번째 SL 공구라고 생각된다.
더욱이, 언제든 한 번에 절단 표면상의 입자의 단지 한 부분만이 작업편에 접촉하기 때문에, 입자당 하중이 동일한 입자량을 가진 종래의 림이 평탄한 SL 공구보다 더 높고, 따라서 더 높은 관통률을 발생시킨다.
본 발명의 추가적인 장점은 본 발명의 장치의 관통률 프로파일(시간에 따른)과 종래의(또는 "연속 림(continuous rim)") SL 코어 비트의 관통률을 비교함으로써 가장 잘 알 수 있다. 연속 림 SL 공구에서, 도 1에 도시된 바와 같이 기판면(SS)은 실질적으로 매끄럽고, 그곳에 접합된 입자(G)는 각각의 절단 주기 동안 작업편(W)에 접촉한다. 도 2에서, 영역 1A로 도시된 이 공구의 관통률은 불규칙한 입자형상이 소수의 초기 접촉점을 발생시키기 때문에 다소 높다. 잠시후, 이 초기 접촉점이 마모되고, 실질적으로 공구상의 모든 입자가 작업편에 접촉하게 된다. 그러나, 한 번에 작업편에 수많은 입자가 접촉하기 때문에, 입자당 하중이 낮아져서 절단률을 제한한다. 입자가 마모됨에 따라, 그 절단 효율은 저하되고, 관통율이 저하된다(영역 1B). 결국, 입자가 폴리싱(polishing) 지점(영역 1C)까지 무뎌지고, 공구의 유용성이 소진된다.
본 발명의 SL 공구의 일 실시예에서, 도 3에 도시된 사다리꼴 이빨에 의해 예시된 바와 같이, 이빨(2)의 제 1 최상부 절단 높이에서 단지 입자(1)만이 초기에 작업편(W)에 접촉한다. 이 입자는 날카롭기 때문에, 도 2에 영역 3A로 도시된 바와 같이 매우 높은 초기 관통률을 발생시킨다. 절단이 진행됨에 따라, 이 입자들은 무뎌지고, 관통률은 다소 감소된다. 그러나, 그들이 현저하게 마모되기 이전에, 이 입자들은 부서져 떨어져 나가게되고, 그 때문에 최상부 절단 높이와 조합된 이빨의 부분이 노출된다. 이빨의 상기 부분이 작업편과의 마찰작용에 의해 제거될 때, 이빨의 양쪽 경사부(4)상의 제 2 최상부 절단 높이의 입자와, 상기 이빨의 네 측면이 작업편에 노출되게 된다. 제 2 최상부 절단 높이의 이들 입자가 여전히 날카롭기 때문에, 그들은 매우 효율적으로 절단할 수 있다. 그러나, 이 절단 높이에 매우 많은 입자들이 있고, 기판의 접촉부가 작업편과 접촉하므로, 공구의 하중이 더 넓은 영역으로 분산된다. 따라서, 입자당 하중이 다소 감소되고, 도 2의 영역 3B로 도시된 관통률도 다소 감소된다, 리딩 엣지가 여전히 이빨 아래로 더 이동할 수 있기 때문에, 작업편과 접촉하는 이빨의 영역과, 작업편과 접촉하는 절단 높이내의 입자의 수 양쪽 모두가 증가함에 따라 접촉 입자당 하중은 점진적으로 감소된다. 결과적으로, 관통률은 여전히 더 하락한다(영역 3C). 리딩 엣지가 이빨의 우측에 접합된 입자(6)에 도달하였을 때, 이빨의 수평 횡단면 영역과 작업편과 접촉하는 입자의 수 양쪽 모두의 증가가 정지된다. 따라서, 입자당 하중은 안정화되고, 관통률을 유지 상태에 도달한다(영역 3D). 상기 유지 상태 조건은 리딩 엣지가 이빨의 바닥에 도달할 때까지 지속된다.
상기 유지 상태 절단 조건이 바람직하기 때문에 선택된 실시예에서, 적어도 절단 높이의 대략 50%(그리고 보다 바람직하게는 약 75%)가 대략 동일한 수의 입자를 갖는다. 다른 실시예에서, 이 유지 상태 영역은 각각의 이빨에 존재한다. 다른 실시예에서, 이 유지 상태 영역(즉, 대략 동일한 수의 입자를 가진 연속적인 절단 높이)은 적어도 이빨의 최하부의 50%에 존재한다.
도 4a 내지 도 4d 및 도 5a 내지 도 5d는 사용동안 절단 높이와 이빨의 상태의 변화를 이빨의 측면과 작업편쪽에서 각각 도시하고, 여기서, 도 5a 내지 도 5d의 평행선이 그어진 영역은 작업편과 접촉하는 이빨의 부분을 나타낸다. 도 4a 및 도 5a는 영역 3a에 대응하고, 도 4b 및 5b는 영역 3b에 대응한다.
사다리꼴 이빨의 실시예는 두가지 이유에서 선택되었다. 먼저, 이빨의 경사면(4)은 최초에 작업편이 제 1 최상부 절단 높이에서 소수의 입자에만 접촉하도록 제한하고, 상기 면상의 더 낮은 절단 높이에서 단지 최소의 입자와 이빨 영역에 실질적으로 접촉하도록 제한한다. 이 조건은 매우 높은 초기 절단률(도 2의 영역(3A-3C))을 제공하고, 상기 절단율은 작업편의 절단 시작을 위해 매우 중요하다. 둘째로, 최하부 절단 높이에서, 이빨 측면(5, 7)의 정상적인 배치는 작업편과 접촉하는 입자수와 기판의 영역이 작업의 지속동안 일정하게 남아 있는 것을 보증한다. 이 조건은 충분한 관통률의 긴 유지 상태 조건(도 2의 영역 3D)을 발생시키고, 여기서 작동 입자는 그들이 충분이 무뎌지기 이전에 새로운 입자로 간단히 대체된다. 이는 연장된 신뢰성이 필요한 작업에 중요하다.
사다리꼴 이빨을 가진 선택된 실시예에서, 각각의 이빨의 절단면의 적어도 최상부 10%는 기판면에 대해 대략 5와 60°사이의 각도에서 배치된 면을 포함한다. 보다 바람직하게는 각각의 이빨의 최소 50%가 기판면에 평행한 일정한 횡단면 영역을 갖는다.
비록, 도 3의 이빨의 사다리꼴 형상이 특별한 장점을 제공하지만, 이빨의 형상은 작업편과 접촉하는 연마 입자가 그들이 무뎌지기 이전에 부서져 없어짐에 따라 작업편에 새로운 연마 입자의 점진적인 공급을 제공할 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 사용될 수 있다. 예로서, 도 6의 삼각형 형상의 이빨도 또한 본 발명의 실시예로서 고려된다. 본 실시예에서, 절단 공구는 기판면(16)과 기판면으로부터 연장된 일련의 삼각형 이빨을 포함한다. 이 경우에, 단지 최상부 절단 높이(13)의 입자(각각의 이빨(12)의 상단부에 접합된)만이 작업편(W)과 접촉하고, 그에의해 리딩 엣지를 규정한다. 이 입자들이 마모되어 없어짐에 따라, 새로운 입자(14; 제 2 최상부 절단 높이의)가 리딩 엣지가 된다. 이 초기 상태에서, 이들 이빨의 관통 작용은 도 3의 사다리꼴 이빨의 관통 작용과 비교적 유사하지만, 사다리꼴 이빨의 접촉영역의 확장(도 2의 영역3a - 3c) 보다 삼각형 이빨의 접촉 영역의 확장이 느리기 때문에(동일한 베이스 길이(L)와 입자 하중이 주어졌을때), 더 높은 초기 관통률을 제공한다. 그러나, 삼각형 이빨의 수명의 후반부에서, 작업편에 접촉하는 이빨의 영역이 연속적으로 커지고 마찬가지로 작업편에 접촉하는 입자의 수도 증가된다. 따라서, 유지 상태 조건이 만족되지 못하고, 관통률은 보다 신속하게 하락한다. 비록 도 6의 모든 입자가 이빨에 접합되어 있지만, 기판면(16)에 입자가 브레이즈(braze)될 수도 있다.
다른 실시예에서, 도 7에서와 같이, 각각의 이빨은 계단처럼 기판면의 베이스로부터 상이한 길이로 연장된 일련의 돌출부를 포함한다. 이 실시예에서, 가장 높은 돌출부(23)상단에 접합된 입자(22)는 최상부 절단 높이를 구성하고, 작업의 시작시에 작업편(27)에 균일하게 접촉하며, 이 입자(22)들이 마손됨에 따라, 다소 낮은 돌출부(25)에 접합된 새로운 입자(24)가 절단면의 리딩 엣지가 된다. 이 공정은 돌출부(27)상의 입자(26)가 리딩 엣지가 될 때까지 반복된다. 따라서, 입자(22, 24, 26)의 집단은 기판면에 대해 소정 각도로 배치된 단일 절단면을 구성한다. 유사하게, 다수의 얇고, 밀집되어 있고, 연속적으로 짧아지는 이빨(도 7a에 도시된 바와 같이)은 도 7에서와 실질적으로 동일하게 기능한다.
도 7의 이빨의 다른 형상은 연마 입자가 각각의 이빨의 선택된 면에만 적용되는 것이다. 이 실시예에서, 면(23)의 상단부의 입자(22)는 작업편(20)과 접촉하는 리딩 엣지를 구성한다. 이빨의 수직면(28-31)에는 어떠한 입자도 접합되어 있지 않다. 작동에 있어서, 이 공구는 좌측에서 우측방향으로 작업편에 대해(화살표 A로 도시된 바와 같이) 반대 방향의 경사(negative rake)를 형성한다.
작업시에 있어서, 날카로운 경사면의 리딩 엣지의 입자의 아랫부분이 잘려나갈(undercut) 수 있다. 언더컷은 연마된 부스러기들이 하층의 접합제를 제거시키므로서 작업편과 접촉하는 날카로운 입자가 조기에 제거될 때 발생한다. 따라서, 어떤 실시예에서는 상기 공구는 대략 5 및 35°사이의 각도에서 기판면(8)을 향해 하방으로 경사진 하나 이상의 절단면(4)을 갖도록 설계되고, 상기 공구는 반대 방향으로 경사진 방향(화살표 B로 표시된 바와 같이)으로 작업편(W)을 가로질러 이동된다. 이 상태에서, 제 2 최상부 절단 높이의 입자(3)는 연마된 부스러기로부터 제 1 최상부 절단 높이의 입자(1)의 접합제의 완전성을 물리적으로 보호하도록 제 1 최상부 절단 높이의 입자(1)에 충분히 인접하게 배치되어 있고, 그에의해, 이들 입자(1)의 하부의 언더컷을 방지한다. 언더컷을 방지하기 위해 선택되는 각도는 입자의 크기와는 무관하지만, 농도에 따라 변화한다. 연마 입자의 농도가 대략 100%일 때, 보호를 위해 필요한 각도는 대략 26과 대략 32°사이의 각도이다. 연마 입자의 농도가 대략 50%일 때, 보호를 위해 필요한 각도는 대략 14와 대략 17°사이이다. 연마 입자의 농도가 대략 25%일 때, 보호를 위해 필요한 각도는 대략 5와 대략 7°사이이다. 달리말하면, 보호 각도는 입자 농도 3% 마다 1°정도가 필요하다.
다른 실시예에서, 이빨은 도 8에 도시된 형상을 갖는다. 이 이빨(65)은 일측면상에 대략 45°의 각도로 상승된 각이 형성된 부분과, 평탄한 상단부(63)와 후면상의 하향 경사부(64)를 포함한다. 이 이빨을 화살표(C) 방향으로 작업편을 가로질러 이동시키는 것은 원하는 반대 방향 경사 조건을 제공한다.
다른 실시예에서, 상기 이빨은 도 9에 도시된 바와 같은 외형을 갖는다. 상기 이빨은 그 기판면과의 접합부위(U)와 그 최상부 단부(E)가 둥글게 되어 있다. 상기 이빨은 또한 방사상 홈(G)을 가진다. 상기 둥글게 처리된 엣지는 최상부 입자가 언더컷되는 것을 보호하고, 방사상 홈은 최상부 입자가 파손되어 떨어져 나갈 때 리딩 엣지가 되는 연마 입자의 추가적인 높이를 위한 공간을 제공한다.
종래의 SL 휠이 작업동안 대략 80℃ 내지 100℃사이로 가열되고, 현저한 열팽창을 격기 때문에, 팽창 갭이나 "걸릿(gullet)"이 종종 휠의 주변에 설계된다. 예로서, 일반적인 12in 직경의 휠상에서 상기 갭은 대략 1/16in의 폭과, 대략 1/4in의 높이와, 대략 2in 간격을 가지며, 일반적으로 5% 이하의 원주를 포함하고, 때때로 그 저면과 측면에 연마입자가 부착되기도 한다. 그러나, 이들 갭은 단지 하나의 절단 높이를 가진 종래의 SL 휠의 긴 평면상에 매우 많은 입자가 부착되어 있기 때문에 절단 높이에서 입자당 하중이 낳고 절단 높이의 입자가 단지 무뎌지기만 할뿐 파괴되는 것은 아니므로 본 발명의 이빨 사이의 간격과는 완전히 다르다.
선택된 실시예에서, 본 발명의 절단 높이는 일반적으로 절단높이의 30% 이상, 바람직하게는 75% 내지 100% 사이의 각이 형성된 면을 포함한다. 비록 불필요하더라도, 절단 높이의 최상부 10%는 각이 형성된 면을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 각이 형성된 면은 이빨상의 최상부 절단 높이의 50% 이상, 가장 바람직하게는 75% 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 이빨은 일반적으로 그 베이스 길이(L; 도 3에 도시된 바와 같이)가 기판면의 대략 10% 이상, 바람직하게는 대략 30% 내지 60% 사이를 구성하도록 간격이 형성된다. 상기 베이스가 10% 이만일 때, 이빨은 기계적으로 약해지고, 굽혀지거나 파손되는 경향이 있다.
일반적인 이빨 재료는 강화 섬유 플라스틱, 강철 및 20Rc 내지 70Rc 사이의 구조적 강도를 가진 다른 적절한 재료를 포함한다. 그러나, 선택된 실시예에서 상기 입자와 이빨은 특별히 대략 동일한 비율로 마모되도록 설계된다. 어떠한 재료의 내마모성은 그 경도와 파괴 인성에 의해 결정되고, 어느 하나의 요소가 증가되면 재료의 내마모성도 증가된다. 본 발명의 층의 경우에, 내마모성은 일반적으로 입자의 내마모성에 의해 결정된다. 다이아몬드나 입방 질화 붕소(cubic boron nitride) 등의 입자의 경우에, 입자의 파괴 인성은 일반적으로 변화되는 특성인 반면에 재료의 경도는 현저하게 변화되지 않는다. 입자의 파괴 인성의 한 일반적인 척도는 절단 다이아몬드의 상대강도를 측정하기 위한 FEFA 표준에 의해 측정되는 상대 강도(relative strength index) 지수이다. 일반적으로 일분 이상의 상대 강도 지수를 가진 입자가 바람직하다. 만약 본 발명의 이빨이 금속이 아닌 다른 재료로 제조되어 있다면, 그때, 재료의 경도나 파괴 인성은 내마모성의 비율을 일치시키기 위해 변화될 수 있다. 본 발명의 이빨이 강철 등의 금속으로 제조된 경우에, 상기 파괴 인성은 이미 매우 높고, 그래서 금속의 경도가 마모속도를 일치시키기 위해 변화된다. 한 특별히 선택된 실시예에서, 이빨은 38R 내지 42Ra 사이의 경도를 가진 금속(바람직하게는 강철)으로 제조되고, 입자(바람직하게는 다이아몬드)는 일분 이상의 상대 강도 지수를 갖는다. 38 내지 42Ra의 경도를 가진 이빨을 구비한 본 발명의 코어 드릴 공구(연철; mild steel)는 응고된 콘크리트와 콘크리트 블록과 조밀 석회암 블록을 포함하는 넓은 범위의 건축 재료를 효과적으로 절단하도록 사용될 수 있다.
더 낮은 절단 높이를 노출시키므로서 입자를 효과적으로 보충하는 것은 또한 작업편의 단단함에도 의존한다. 만약 이빨이 너무 연하거나 너무 단단하다면, 이빨의 효율성은 50% 이하로 현저하게 감소되기 쉽다. 50Ra의 경도를 가진 이빨은 석회암이 더 단단한 강철의 더 낮은 절단 높이의 날카롭고 새로운 그리트를 충분히 신속하게 벗겨낼 수 없기 때문에 석회암 절단에는 비효율적이다. 그러므로, 작업편이 단단하고 잘 연마되지 않는다면 이빨의 대략 28Ra의 경도를 갖는 것이 바람직하다. 반대로, 대략 28Ra의 경도를 가진 이빨은 콘크리트 블록이 더 연질의 이빨을 너무 신속하게 벗겨내고 그에의해 아직 날카로운 그리트를 제거해 버리기 때문에 콘크리트 블록을 천공하는 데는 효율적이지 못하다. 그러므로, 작업편이 연질이고 연마성이 좋다면 이빨은 대략 64Rc정도의 경도를 갖는 것이 바람직하다. 너무 단단한 이빨이나 너무 연한 이빨의 경우에, 이빨의 수명은 38Ra 내지 42Ra 사이의 경도를 가진 이빨의 수명의 50%이하로 감소된다.
입자 접촉점의 전체 영역이 작업편과 접촉하는 지점에서의 수직 응력과 절단률을 결정하기 때문에, 이빨의 두께와, 입자 크기 등의 인자와 농도 및 인성은 중요한 인자이다.
본 발명은 무뎌지기 보다 파손됨에 의해 파괴되기 위해 적절한 크기와 농도와 인성을 가진 어떠한 연마제도 사용할 수 있다. 일반적으로 연마제는 1000um 미만의 입자 크기, 바람직하게는 100um 내지 600um 사이의 입자 크기를 갖고, 75% 미만의 농도를 갖는다. 선택된 실시예에서, 다이아몬드 그리트와 입방 질화 붕소 및 아산화 붕소 등의 초연마제가 사용되고, 일반적으로 입자 크기는 종래의 SL 휠의 입자 크기와 동일하다. 다이아몬드가 사용될 때, 일반적으로 대략 100 내지 1000um 사이의 입자크기를 갖고, 약 50%의 농도를 갖는다. 입방 질화 붕소가 사용될 때, 일반적으로 대략 100 내지 500um 사이의 입자크기를 갖고, 약 50%의 농도를 갖는다. 일반적으로, 절단될 재료가 매우 단단하다면(즉, 700Rc 이상의 놉(Knoop) 경도를 갖는다면), 1 분 이상의 상대 강도 지수(절단 다이아몬드의 상대 강도를 측정하기 위한 FEFA 표준에 의해 측정된)를 가진 거칠고 강한 연마제가 선택된다. 시디드 솔 젤 알루미나(seeded sol gel alumina)와 탄화 규소 등의 다른 종래의 연마제도 선택된 작업에 사용될 수 있다.
선택된 일 실시예에서, 각각의 이빨은 상단부 길이가 대략 1.5mm이고, 저부 길이가 대략 6.5mm이고, 폭이 대략 2mm이며 높이가 대략 2.8mm인 사다리꼴 형상을 가지며, 각이 형성된 면이 대략 45°각도를 갖는다. 다이아몬드의 FEFA 호칭은 501이며, 절단 다이아몬드의 상대 강도를 측정하기 위한 FEFA 표준에 의해 측정되었을 때, 대략 1.38분의 상대강도 지수를 갖는다. 다이아몬드 그리트 농도는 대략 50%나 대략 0.03g/cm2이고, 브론즈 티타늄(bronze titanium) 접합제로 대략 38 내지 42Ra의 경도를 가진 강철로 제조된 이빨에 접합된다.
종래의 SL 공구에 사용된 소정의 브레이즈도 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 일반적인 브레이즈는 Ni-Cr 합금 등의 니켈 합금을 포함하고, 브론즈-티타늄 브레이즈 등의 리액티브 브레이즈(reactive braze)를 포함한다. 브레이즈는 반드시 연마작업 동안 상부 절단 높이가 제거되었을 때 하부 절단 높이가 동시에 벗겨지는 것에 저항하기에 충분한 강도를 가진 화학적 접합제를 제공하여야만 한다. 예로서, 연마 입자는 브레이즈에 대한 접착력을 높이기 위해 티타늄이나 텅스텐 등의 금속으로 피복될 수 있다.
본 발명의 SL 공구는 500이상의 놉 경도를 가지고 종래에는 다이아몬드가 부착된 공구로 절단되어 왔던 작업편을 절단하는데 유용하게 사용될 수 있고, 상기 작업편의 예는 유리, 타일, 콘크리트, 경화 디스퍼소이드(dispersoids) 등의 무기재료이다. 이는 작업편이 라임-실리카(lime-silica), 시멘트 블록, 경화 콘크리트 같은 콘크리트 등의 벽돌로 구성된 그룹으로부터 선택되는 석조 건축에 특히 바람직하다. 이는 알루미나, 탄화 규소, 질화 규소 등의 시레믹 내화물을 절단하기 위해서도 사용될 수 있다. 또한, 이는 플라스틱이나 플라스틱 복합물 등의 연성 재료를 절단하기 위해 사용될 수도 있다.
본 발명의 공구를 사용하는 다수의 핸드 드릴 작업에서, 작업편의 표면과 공구의 절단면 사이의 접촉부는 30 내지 40 파운드 이하의 하중을 수반한다.
본 발명은 휠과, 코어 비트와, 평날(flat blade)을 포함하는 종래의 SL 구성에에도 사용될 수 있다. 그러므로, 도 10에 따라, i) 기판면(72)을 가진 원형 디스크(71)와, 기판면으로부터 연장된 복수개의 이빨(73)과 ii) 각각의 이빨상의 절단면을 규정하도록 각각의 이빨의 외주에 화학적으로 접합된 연마 입자(76)의 단일층을 포함하는 연마 절단 휠이 제공된다.
절단 휠 작업에 사용될 때, 상기 디스크는 일반적으로 강철로 제조되고, 대략 4와 대략 40in 사이의 직경을 가지며, 날이 10in일 경우에는 이빨은 총수가 대략 20 내지 90이고, 높이가 대략 0.02 내지 0.20in이고, 폭이 대략 0.02 내지 1.2in 이며, 두께가 대략 0.02 내지 0.12in인 사다리꼴 형상인 것이 바람직하며, 연마제는 일반적으로 크기가 500um 범위, 바람직하게는 대략 450과 650um 사이의 범위이고, 1분 이상의 상대강도 지수를 가지며, 농도가 대략 0.01 내지 0.08g/cm2인 다이아몬드이고, 작업편은 일반적으로 콘크리트나 석재이고, 이빨은 반대방향으로 경사져서 이동된다.
도 11에 따라, i) 복수개의 이빨(83)이 연장되어 있는 배럴(81)과, ii) 각각의 이빨상에서 절단면(86)을 규정하도록 이빨에 화학적으로 접합된 연마 입자(85)의 단일층을 포함하는 연마 코어 드릴이 제공된다.
코어 드릴 작업에 사용될 때, 배럴은 일반적으로 강철로 제조되고, 대략 1과 대략 6in 사이의 직경을 가지며, 돌출부는 총수가 대략 10 내지 60이고, 높이가 대략 0.05 내지 0.3in이고, 폭이 대략 0.1 내지 0.5in 이며, 두께가 대략 0.04 내지 0.12in인 사다리꼴 형상인 것이 바람직하며, 연마제는 일반적으로 크기가 500um 범위, 바람직하게는 대략 430과 540um 사이의 범위이고, 1분 이상의 상대강도 지수를 가지며, 농도가 대략 0.01 내지 0.08g/cm2인 다이아몬드이고, 작업편은 일반적으로 콘크리트나 석재이고, 이빨은 반대방향으로 경사져서 이동된다.
본 발명의 SL 코어 드릴은 연마제로 피복된 이빨을 가진 상술한 종래의 스틸 홀 소우 블레이드(steel hole saw blade)와는 완전히 다르고, 그 이유는 이 홀 소우 블레이드는 일반적으로 매우 크고, 매우 약한 연마제를 매우 높은 농도(즉, 일반적으로 100% 정도)로 사용하며, 나무나 플라스틱 등의 매우 유연한 재료를 절단하기 위해 매우 높은 작용하중을 적용하여 사용되기 때문이다. 이런 형태의 홀 소우의 종래의 사용에서, 이 공구의 리딩 엣지상의 입자는 연마 작업동안 단지 무뎌지기만 할뿐 파괴되어 떨어져 나가지 않는다. 입자 크기와, 인성과, 입자 농도가 리딩 엣지에서 입자의 보충을 막기 때문에, 이 종래의 홀 소우에서는 본 발명에서 발견되는 장점이 없다.
도 12에 따라, 연마 블레이드가 제공되고, 상기 연마 블레이드는 i) 선형 기판면(92)과 선형 기판면으로부터 연장된 복수개의 이빨을 가지는 블레이드(91)와 ii) 각각의 이빨상에서 절단면을 규정하도록 각각의 이빨에 접합된 연마 입자(95)의 단일층을 포함한다.
블레이드 작업에 사용될 때, 블레이드는 일반적으로 강철로 제조되고, 대략 3과 대략 9in 사이의 길이를 가지며, 돌출부는 총수가 대략 10 내지 100이고, 높이가 대략 0.05 내지 0.25in이고, 폭이 대략 0.05 내지 0.12in 이며, 두께가 대략 0.05 내지 0.15in인 사다리꼴 형상인 것이 바람직하며, 연마제는 일반적으로 크기가 300 내지 600um 범위, 바람직하게는 대략 300과 500um 사이의 범위이고, 1분 이상의 상대강도 지수를 가지며, 농도가 대략 0.01 내지 0.08g/cm2인 다이아몬드이고, 작업편은 일반적으로 경 콘크리트나 신더 블록(cinder block)이고, 이빨은 반대방향으로 경사져서 이동된다.
(제 1 비교예)
본 시험은 평면 림을 가진 홀 소우의 반응을 시험한 것이다. 두 개의 2.5in 직경의 평면 림을 가진 홀 소우가 시작 기판으로서 선택되었다. 브론즈-티타늄 브레이즈 페이스트가 림에 적용되고, 대략 100%의 연마제 농도를 발생시키도록 대략 1000mg의 다이아몬드 연마제가 피복되며, 브레이즈가 종래의 진공 가열로에서 용융된다.
35/40 SDA 100+ 다이아몬드 연마제를 함유한 공구가 제조된다. 절단은 30 - 40 파운드의 하중으로 1500rpm에서 핸드 드릴작업에 의해 수행된다. 이 공구는 다이아몬드가 마모되기 이전에 중 콘크리트(heavy weight concrete) 블록("HCB")에 2in 구멍을 단지 대략 20개 정도 천공하였고, 절단률이 대략 2cm/min 미만으로 떨어졌다.
(제 2 비교예)
본 시험은 종래의 MB 세그먼트를 구비한 홀 소우의 반응을 시험한 것이다. 다이아몬드를 함유하는 세 개의 MB 세그먼트가 실질적으로 제 1 비교예와 동일한 코어드릴에 부착되었다.
이 공구는 제 1 비교예와 실질적으로 동일한 조건에서 시험되었고, 평균 5.3cm/min으로 HCB를 400cm 천공하였다.
(제 3 비교예)
본 시험은 대략 100%의 농도로 저 인성의 크기가 큰 입자가 부착된 실질적으로 직사각형인 이빨을 가진 종래의 홀 소우의 반응을 시험한 것이다.
이 공구는 제 1 비교예와 실질적으로 동일한 조건하에서 시험되었으며 절단율이 2cm/min 미만으로 떨어지기 이전에 단지 평균 3cm를 천공했다.
(제 1 실시예)
본 실시예에서, 본 발명의 코어 드릴은 38 - 42 Ra의 경도를 가진 1020 강철로 제조된 벽 두께가 2mm인 66mm 직경 아웃렛(outlet) 비트를 사용하여 시행되었다. 절단면의 외형은 실질적으로 도 9에 도시된 바와 동일하다.
비트의 크라운(crown)이 강철기판의 리딩 엣지상에서 1mm 레이디어스(radius)를 회전시킴에 의해 형성된 외형이고, 그후 9개의 0.050in 폭의 슬롯을 동일한 간격으로 외주 둘레에 밀링한다. 이 공정은 아홉 개의 폭이 0.402in이고, 높이가 0.200in인 이빨을 형성한다. 두 개의 동일하게 이격된 반경방향 홈(폭이 0.0625in, 깊이가 0.0625in)이 각각의 이빨면에 새겨진다. 0.035in의 브론즈 티타늄층이 그후 이빨에 도포되고, 35/40 SDA 100+ 다이아몬드의 층이 브레이즈 면에 적용되며, 이 조립체를 종래의 브레이즈 경화를 위한 진공 가열로에 배치시킨다.
본 실시예에 따른 비트는 중 콘크리트 HCB 블록을 천공하도록 사용된다. 대략 120 - 140in를 천공한 이후에, 이빨면상의 다이아몬드가 마모되어 떨어져 나갔다. 그러나, 이빨의 외주면과 이빨의 홈에 배치된 다이아몬드 때문에, 비트는 허용할만한 속도(대략 5cm/min)를 유지한다. 최상부 다이아몬드가 마모되어 떨어져 나간 이후에도 이 비트는 콘크리트를 60 - 80in 더 천공하였다. 총 절단 깊이는 대략 180 - 220in, 또는 490 - 560cm이다.
(제 2 실시예)
본 실시예에서, 본 발명의 공구는 38 - 42 Ra의 경도를 가진 1020 강철로 제조된 벽 두께가 2mm인 66mm 직경 아웃렛 비트를 사용하여 시행되었다. 절단면의 외형은 실질적으로 도 8에 도시된 바와 동일하다.
0.5g의 35/40 매시(mesh) SDA 100+ 다이아몬드와 브론즈 티타늄 브레이즈로 구성된 연마 입자의 단일층이 각각의 비트의 외면에 도포된다.
세 개의 비트가 HCB 블록을 천공하기 위해 사용된다. 초기 관통률은 3 - 4 in/min이었다. 비록 외형의 리딩 엣지상의 다이아몬드가 단지 몇 개의 구멍을 천공한 이후 마모되어 떨어져 나갔지만, 드릴은 콘크리트 블록을 4m를 더 천공하였다. 각각의 비트가 80개의 구멍을 천공한 이후 시험이 중지되었을 때, 비트는 여전히 1.5 - 2in/min(3.8 - 5cm)의 허용가능한 속도로 천공하고 있었다. 본 시험에는 대략 350과 550 와트 사이에서 변화되는 천공 동력이 사용되었고, 비(specific) 에너지 변화는 대략 0.30과 0.75J/mm3이었다. 시험이 재개되었을 때, 평균 수명이 194개의 구멍을 천공, 또는 대략 988cm인 것으로 판명되었다. 평균 속도는 6.7cm/sec이고, 평균 동력은 대략 414W였다. 천공작업은 관통률이 2.5cm/min이하로 떨어질때나 비트가 마모될 때 종료되었다. 그러므로, 끝이 뾰족한 이빨을 가지고 있는 본 공구는 월등한 결과를 발생시켰다.
(제 3 실시예)
본 시험은 반대 방향의 이빨을 가진 홀 소우의 반응을 시험하였다. 본 경우의 이빨 형상은 제 2 실시예와 동일하고, 각도의 방향이 이빨의 하향 경사부가 리딩 엣지가되어 정방향의 경사를 가지도록 각도의 방향이 반대가 된 것만 다르다. 본 공구는 실질적으로 제 1 실시예와 동일한 조건하에서 시험되었다, 단지 5cm을 천공한 이후에, 이빨이 너무 많이 마모되었고, 단지 이빨높이의 20%만이 남게 되었다.(대조적으로, 이런 수준의 마모는 제 2 실시예에서 400cm을 천공하고난 이후의 이빨에서만 발견되었다). 이 공구는 관통률이 2.5cm/min 이하로 떨어지기 이전에 396cm을 천공하였고, 평균 관통률은 5.4cm/min이었다. 따라서, 반대 방향으로 경사지도록 지향된 이빨을 가진 공구가 더 우수한 결과를 발생시켰다.
상술한 시험의 결과가 표 1에 요약되어 있다.
시험 천공 거리(cm) 속도(cm/min)
제 1 비교예 100 ---
제 2 비교예 400 5.3
제 3 비교예 3 ---
제 1 실시예 490 - 560 5
제 2 실시예 988 6.7
제 3 실시예 396 5.4

Claims (34)

  1. 연마 절단 공구에 있어서,
    a) 각각 기복형(contoured) 표면을 가진 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면을 구비한 단일 기판과,
    b) 각각의 이빨상의 각각의 절단 높이가 각각의 절단 높이의 일부가 상기 이빨의 각각의 다른 절단 높이의 적어도 일부에서 겹쳐지도록 지향되어 있는 기판면에 평행한 복수개의 절단 높이를 규정하도록 각각의 이빨면의 적어도 일부에 화학적으로 접합된 초연마 입자(superabrasive grain)를 포함하는 층과,
    c) 초기 최상부 절단 높이와 각각의 이빨의 복수개의 절단 높이 사이에서 연속적인 최상부 절단 높이를 포함하고,
    그에의해, 초기 최상부 절단 높이가 작업편을 절단함에 의해 마손(worn away)된 이후, 이빨의 각각의 연속적인 최상부 절단 높이가 이빨의 기복면 둘레의 초연마 입자의 고리(ring)를 작업편에 접하게 하고, 상기 고리내의 실질적으로 모든 초연마 입자가 동시에 절단에 사용되도록 하는 연마 절단 공구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판면은 계획된 이동 방향을 가지며,
    복수개의 이빨이 상기 계획된 이동 방향의 방향으로 연속적으로 낮아지는 최상부 절단 높이를 구비하며, 그에의해 계획된 이동 방향에 대해 반대 방향의 경사각을 가진 절단면을 발생시키는 연마 절단 공구.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판면은 계획된 이동 방향을 가지고,
    각각의 이빨의 적어도 일부가 계획된 이동 방향에 대해 반대방향의 각도로 경사진 면을 가지고, 반대방향의 경사각을 가진면에 입자의 일부가 접합되는 연마 절단 공구.
  4. 제 3 항에 있어서, 반대방향의 경사각을 가진 면에 접합된 입자는 상기 경사각의 각도가 입자 농도 백분율의 1/3 이하가 되는 농도를 갖는 연마 절단 공구.
  5. 제 1 항에 있어서, 복수개의 절단 높이 중 50% 이상을 포함하는 연속적인 절단 높이를 포함하고, 각각의 연속적인 절단 높이는 대략 동일한 수의 입자를 포함하는 연마 절단 공구.
  6. 제 1 항에 있어서, 각각의 이빨의 일부는 이빨의 절단 높이의 50% 이상을 포함하는 연속적인 절단 높이와 조합되어 있고, 각각의 연속적인 절단 높이는 대략 동일한 수의 입자를 포함하는 연마 절단 공구.
  7. 제 6 항에 있어서, 대략 동일한 수의 입자를 가진 연속적인 절단 높이와 조합되어 있는 각각의 이빨의 일부는 균일한 횡단면을 갖는 연마 절단 공구.
  8. 제 6 항에 있어서, 대략 동일한 수의 입자를 가진 연속적인 절단 높이와 조합되어 있는 각각의 이빨의 일부는 최상부 횡단면과, 최하부 횡단면을 가지고, 최상부 횡단면은 최하부 횡단면보다 작은 연마 절단 공구.
  9. 제 6 항에 있어서, 대략 동일한 수의 입자를 구비한 연속적인 절단 높이는 각각의 이빨의 절단 높이의 최하부 50% 이상을 포함하는 연마 절단 공구.
  10. 제 9 항에 있어서, 기판면은 계획된 이동방향을 가지고, 각각의 이빨의 적어도 최상부 10%는 계획된 이동 방향에 대하여 반대방향의 각도로 경사진 면을 구비하고, 입자의 적어도 일부는 반대 방향의 경사각을 가진면에 접합되어 있으며, 그에의해 사다리꼴 절단면을 형성하는 연마 절단 공구.
  11. 제 1 항에 있어서, 입자의 농도는 75% 미만인 연마 절단 공구.
  12. 제 1 항에 있어서, 이빨은 대략 38 내지 42 Ra 사이의 경도를 갖는 연마 절단 공구.
  13. 절단 방법에 있어서,
    a) i)각각 표면을 가진 복수개의 이빨이 연장되어있는 기판면과, ii)기판면에 평행하고 제 1 최상부 절단 높이와 제 2 최상부 절단 높이를 포함하는 복수개의 절단면을 규정하도록 각각의 이빨의 표면의 적어도 일부에 화학적으로 접합되어있으며, 사전 설정된 내마모성을 가지는 연마 입자를 포함하는 층을 포함하는 연마 절단 공구를 제공하는 단계와,
    b) 계획된 회전 방향으로 기판면을 이동시키는 단계와,
    c) 하나 이상의 이빨의 최상부 절단 높이를 접촉점에서 작업편에 접촉시키는 단계와,
    d) 접촉점으로 안내된 공구에 균일한 힘을 적용하는 단계를 포함하고,
    균일한 임은 작업편을 절단하기에 충분하고, 접합제의 강도는 벗겨짐에 저항하기에 충분하고, 입자의 사전 설정된 내마모성은 균일한 힘의 작용하에 제 1 최상부 절단 높이의 입자가 파괴되도록 하는 값이며, 이빨의 내마모성은 제 1 최상부 절단 높이의 입자가 파괴되는 것과 대략 동일한 속도로 제 1 최상부 절단 높이와 조합된 이빨의 부분이 마모되도록 하는 값이고,
    그에의해, 제 1 절단 높이와 조합된 이빨의 부분과 제 1 최상부 절단 높이의 입자가 그 접합상태로부터 제거되는 것이 실질적으로 동시에 발생되며,
    그에의해, 제 2 최상부 절단 높이의 입자가 작업편에 노출되는 절단 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 복수개의 이빨은 계획된 이동 방향으로 연속적으로 낮아지는 최상부 절단 높이를 포함하고, 그에의해 계획된 이동 방향에 대해 반대방향의 경사각을 가진 절단면을 형성하는 절단 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 각각의 이빨의 적어도 일부는 계획된 이동 방향에 대해 반대방향의 각도로 경사진 면을 구비하고, 입자의 적어도 일부가 반대방향 경사각을 가진면에 접합되는 절단 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 작업편은 절단될 때 연마된 부스러기를 발생시키고, 반대방향의 경사각을 가진 면에 접합된 입자는 경사각의 각도가 입자 농도 백분율의 1/3이하가 되는 농도를 가지며, 그에의해 최상부 절단 높이의 입자들이 언더컷되는 것을 방지하는 연마 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 연속적인 절단 높이는 복수개의 절단 높이의 50% 이상을 포함하고, 연속적인 절단 높이의 각각의 절단 높이는 대략 동일한 수의 입자를 포함하는 연마 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 각각의 이빨의 일부는 이빨의 절단 높이의 50% 이상을 포함하는 연속적인 절단 높이와 조합되어 있고, 연속적인 절단 높이의 각각의 절단 높이는 대략 동일한 수의 입자를 포함하는 연마 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 대략 동일한 수의 입자를 가진 연속적인 절단 높이와 조합된 각각의 이빨의 일부는 일정한 횡단면을 갖는 연마 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 대략 동일한 수의 입자를 가진 연속적인 절단 높이와 조합된 각각의 이빨의 일부는 최상부 횡단면과 최하부 횡단면을 가지고, 최상부 횡단면은 최하부 횡단면보다 작은 연마 방법.
  21. 제 13 항에 있어서, 입자의 인성(toughness)은 절단 다이아몬드의 상대 강도를 측정하기 위한 FEFA 표준에 의해 측정되었을 때, 1분 이상의 상대 강도 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  22. 제 13 항에 있어서, 입자 크기는 대략 100um과 600um 사이인 연마 방법.
  23. 제 18 항에 있어서, 대략 동일한 수의 입자를 가진 연속적인 절단높이는 각각의 이빨의 절단 높이의 최하부 50% 이상을 포함하는 연마 방법.
  24. 제 13 항에 있어서, 입자의 농도는 75% 미만인 연마 방법.
  25. 제 13 항에 있어서, 작업편은 700Rc 이상의 놉(knoop) 경도를 가지는 석재인 연마 방법.
  26. 제 13 항에 있어서, 이빨은 38Ra와 42Ra 사이의 경도를 가지는 연마 방법.
  27. 연마 절단 공구에 있어서,
    a) 각각 하나의 표면을 가진 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면과,
    b) 작업편에 평행한 복수개의 절단 높이를 규정하도록 각각의 이빨의 표면의 적어도 일부에 화학적으로 접합된 연마 입자를 포함하는 하나의 층을 포함하고,
    기판면은 계획된 이동 방향을 가지고, 복수개의 이빨은 계획된 이동 방향으로 연속적으로 낮아지는 최상부 절단 높이를 가지는 연속적인 이빨을 포함하고, 그에의해 계획된 이동 방향에 대해 반대방향의 경사각을 가진 절단면을 발생시키는 연마 절단 공구.
  28. 연마 절단 공구에 있어서,
    a) 각각 기복형 표면을 가지는 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면을 가진 단일 기판과.
    b) 각각의 이빨상의 각각의 절단 높이가 각각의 절단 높이의 일부가 이빨의 다른 절단 높이의 적어도 일부와 서로 겹쳐지도록 기판면에 평행한 복수개의 절단 높이를 규정하기 위해 각각의 이빨면의 적어도 일부에 화학적으로 접합된 연마 입자를 포함하는 하나의 층과,
    c) 각각의 이빨의 복수개의 절단 높이 사이에서 초기 최상부 절단 높이와 연속적인 최상부 절단높이를 포함하고,
    기판면은 계획된 이동 방향을 가지며, 이빨의 적어도 일부는 계획된 이동 방향에 대해 반대방향으로 경사진 면을 구비하고, 연마 입자의 적어도 일부가 반대방향의 경사각을 가진 면에 접합되어 있는 연마 절단 공구.
  29. 제 28 항에 있어서, 각각의 이빨의 최상부 20% 이상이 계획된 이동 방향에 대해 반대방향의 각도로 경사진 면을 포함하는 연마 절단 공구.
  30. 연마 절단 공구에 있어서,
    a) 사전 설정된 내마모성을 가진 복수개의 이빨이 연장되어 있는 기판면과,
    b) 기판면에 평행한 복수개의 절단 높이를 규정하도록 각각의 이빨의 표면의 적어도 일부에 화학적으로 접합된 사전 설정된 내마모성을 가지는 연마 입자를 포함하는 하나의 층을 포함하고,
    이빨의 내마모성과 입자의 내마모성은 주어진 절단 높이가 최적의 하중하에 작업편에 접촉할 때, 주어진 절단 높이의 입자의 마모 및 파괴가 주어진 절단 높이와 조합된 이빨의 부분이 마손되는 것과 대략 동일한 속도가 되도록 사전 설정되는 연마 절단 공구.
  31. 제 30 항에 있어서, 이빨은 38Ra와 42Ra 사이의 경도를 가지는 연마 절단 공구.
  32. 제 31 항에 있어서, 입자는 절단 다이아몬드의 상대 강도를 결정하기 위한 FEFA 표준에 의해 측정되었을 때 1분 이상의 상대 강도 지수를 갖는 연마 절단 공구.
  33. 제 1 항에 있어서, 톱날과, 코어 드릴과, 연마 휠로 구성되는 그룹중 선택된 하나인 연마 절단 공구.
  34. 제 28 항에 있어서, 톱날과, 코어 드릴과, 연마 휠로 구성되는 그룹중 선택된 하나인 연마 절단 공구.
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