KR20010049889A

KR20010049889A - 휠 커터의 얇은 블레이드

Info

Publication number: KR20010049889A
Application number: KR1020000043046A
Authority: KR
Inventors: 기미코 스에다
Original assignee: 기미코 스에다
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2001-06-15
Also published as: KR100369114B1; JP2001038636A; DE10036074A1

Abstract

본 발명은 휠 커터의 얇은 블레이드의 생산 비용을 절하하여, 산업계 등에 대해 이것을 값싸게 공급함과 동시에, 재료가 되는 인류의 중요 자원의 무익, 또는 무의미한 소비를 회피하는 것이 가능한 수단을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 축받이 구멍(1)을 갖는 얇은 원판상의 기판층과, 기판층이 외주연부로부터 동심으로 파생하는 숫돌재층으로 이루어져 있다. 숫돌재층은 다이아몬드 입자 등과, 이들 입자에 대한 매트릭스 합금으로 이루어져 있다. 기판층 및 숫돌재층은 동시에 또한 일체로 성형 소결한 소결체이다.

본 발명의 효과는 ① 다이아몬드 입자 등의 소요량이 종래품보다 현저하게 적다. ② 생산시 및 사용이 끝나 폐기할 때, 이용되지 않고 소실되는 다이아몬드 입자 등의 양이 극소여서, 중요 자원의 이용 효율이 높다. ③ 생산의 소요 시간, 노력도 극소이다. ④ 생산시의 두께 정밀도의 유지가 용이하여, 규격품의 비용 절하에 유효하다. ⑤ 사용시의 절삭 부스러기의 배출, 및 냉각 효과가 큰 것이 용이, 확실하게 제공된다.

Description

휠 커터의 얇은 블레이드{Thin Blade for Wheel Cutter}

본 발명은 첫째로 석재, 보옥, 자석 등의 특수 합금 외, 특히 고가의 경질 재료의 절단, 홈 파기, 연마 등의 가공에 사용되는 휠 커터의 얇은 블레이드에 관한 기술 분야에 속하는 것이다. 본 발명은 둘째로 다이아몬드 입자 및 보론카바이드 입자의 숫돌재로서의 이용 기술에 관한 기술 분야에 속하는 것이다. 본 발명은 또, 분말 야금법에 의해 상기한 얇은 블레이드를 생산하는 수단에 관한 기술 분야에 속하는 것이다.

본 발명은 휠 커터의 회전축에 착탈 가능하게 장착 고정하고, 회전 숫돌 또는 회전 날붙이로서 사용되는, 특히 두께 1 mm 내지 0.03 mm 와 같은 얇은 블레이드에 관한 것이다. 휠 커터의 이러한 얇은 블레이드로서, 종래의 도 1, 도 2 에 나타낸 것과 같은 것이 생산, 판매되고 있다. 즉, 이것은 축받이 구멍(1)을 갖는 얇고 단순한 환상물로서, 적당한 조성을 갖는 합금분말에 다이아몬드 입자(D)를 적당한 비율로 배합한 것을 성형 원료로 하고, 이것에 분말 야금법을 적용하여 얻은 소결물을 소재로 하여, 이것을 원하는 두께(t)로 연마하여 생산한다. 상기한 다이아몬드 입자(D)는 보론카바이드 입자로 대용되는 경우도 있다.

여기서, 휠 커터의 얇은 블레이드의 생산성 및 이용성에 관한 경제 문제에 관해 조금 언급한다. 말할 필요도 없이, 휠 커터의 얇은 블레이드는 비교적 단시간에 소비되는 소모품이다. 따라서, 이들 얇은 블레이드는 가능한 한 값싸고 다량으로 공급되고, 또한 사용 수명이 긴 것이 요구된다. 상기한 바와 같이, 본 발명에서 "얇은"이라고 하는 것은 블레이드의 두께가 1 mm ~ 0.05 mm 와 같은 얇은 것을 가리킨다. 이러한 얇은 블레이드는 분말 야금 또는 수지 성형에 의해서는 직접 생산할 수 없으므로, 미리 예를 들면 1 mm 두께 정도, 즉 필요한 두께보다도 상당히 두꺼운 소결체 또는 수지 성형체를 소재로 하여 성형해 두고, 이어서 소재의 주면(主面)을 연마함으로써 두께를 삭감한다. 여기서, 이러한 얇은 블레이드의 생산 비용을 보면, 공업용 다이아몬드나 보론카바이드 등의 고급 숫돌재, 및 이들 숫돌재의 매트릭스로서의 합금이나 수지 비용을 포함한 자재 비용과, 소결이나 수지 성형 등의 성형 비용 및 성형품의 연마에 필요한 연마 비용 등의 가공 비용으로 이루어져 있다.

그래서, 먼저 상기한 자재 비용에 대해 보면, 상기 얇은 블레이드는 상기와 같이, 미리 목적물 두께의 수 배에서 수 십배의 두께를 갖는 블레이드 소재로 연마 가공을 실시하여 소재량을 깎아 버리는 것이므로, 목적을 위해 어쩔 수 없다고는 하지만, 연마시에 폐기되는 자재, 특히 사용되지 않고 무익하게 소비되는 다이아몬드 등의 고급 숫돌재의 비용이 대단히 크다.

생산시의 이러한 고급 숫돌재의 무익한 소비는, 첫째로 커터 휠 장치에서의 블레이드의 지지 기구에 기인하고, 둘째로는 블레이드 자체의 구조에 기인하는 것이다. 즉, 블레이드의 주면을 나타낸 도 1을 참조하여 설명하면, 도면중의 굵은 원형 파선은 이 블레이드를 안팎에서 끼워 고정하기 위한 고정구인 플랜지(C)의 테두리선을 나타내고 있다. T 는 블레이드의 둘레가 플랜지(C)로부터 돌출된 거리(돌출폭이라 불리운다)를 나타내고 있으나, 이 돌출폭(T)은 블레이드를 20,000 ~ 30,000 r.p.m.으로 회전시켜 피가공물을 절삭 가공할 때, 가공 부하에 대한 블레이드의 강도를 확보하기 위해, 블레이드 두께(t)의 5 배 정도 이내인 것이 요구된다.

한편, 블레이드 자체는 상기와 같이 하여 생산되고 있으므로, 다이아몬드(D) 등이 적절한 매트릭스 중에, 거의 전체적으로 균등하게 분포한 도 1, 도 2 와 같은 구조를 갖고 있다. 따라서, 예를 들면 직경이 114 mm, 축받이 구멍의 구멍 직경이 60 mm, 두께(t) 가 0.2 mm 인 대형, 박형의 것으로 생각하면, 상기한 돌출폭 (T)(t 의 5 배로서)은 1 mm, 따라서 도 1 중 플랜지(C)의 테두리선에서 축받이 구멍(1)까지의 거리(A)는 26 mm 가 되는데, 상기한 바와 같이 거리(A)와 같은 넓은 영역에 분포되어 있는 다이아몬드 등의 숫돌재는 블레이드의 생산에 있어서의 연마시에 거의 전부가 무의미하게 폐기되고, 또한 제품의 사용에 의해 돌출폭(T)의 최대한 1 mm(실제로는 그 1/2 이하)까지 블레이드가 마손되었을 때는, 남은 전부가 무익하게 폐기된다.

여기서, 블레이드의 가공 비용에 대해 보면, 블레이드의 제조에 있어서는, 상기한 바와 같이 소정 두께(t)보다도 미리 현저한 두께의 소재를 준비하여 소정 두께 (t)까지 깎아 내는 것인데, 이 소재중에는 전체에 걸쳐 다이아몬드 입자(D)나 보론카바이드 입자와 같은 최고로 경도가 높은 숫돌재가 분포되어 있으므로, 소재의 연마에는 예를 들면 수 십시간에 이르는 과도의 장시간과, 그 연마 시간 중에서의 연마 장치의 주도한 감시가 필요하다. 또, 규격품의 제작에는, 예를 들면 제품의 두께(t)가 0.2 mm 인 것에 대해, 정밀도가 ±1/100 mm 나 ±1/1000 mm 의 고정밀도가 요구되므로, 작업중 빈번히 두께의 측정 작업이 필요하여, 가공 비용이 비정상적으로 커지는 것을 피할 수 없다.

지금까지 오로지 얇은 블레이드의 생산 비용의 문제에 대해 논했으나, 여기서 유한한 중요 자원의 이용성의 문제에 대해 살펴본다. 휠 커터의 블레이드에는 다이아몬드 입자나 이것에 대신하는 보론카바이드 입자와 같이 고경도의 입자가 배합되어 있는데, 인공 다이아몬드나 보론카바이드라 하더라도 모두 대량의 전력 에너지의 소비와, 주도면밀하게 준비한 설비에 의해 생산되는 중요한 자원이며, 따라서 이들은 유효하게 이용되지 않으면 안 된다. 다른 산업 수단의 진흥을 위해 이들 중요 자원을 사용하는 경우라도, 만약 가능하고 또한 그것이 장애가 되지 않는다면, 이들 중요 자원의 소비는 가능한한 적게 해야만 한다. 따라서, 결론적으로 본 발명에 주어진 과제는 휠 커터의 얇은 블레이드의 생산 비용을 저하시켜 이것을 값싸게 공급함과 동시에, 상기 중요 자원의 무익 또는 무의미한 소비를 회피하는 수단을 제공하는 것에 있다.

도 1 은 종래품의 일례의 평면도이다.

도 2 는 도 1 의 X-X 단면도이다.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예의 평면도이다.

도 4 는 도 3 의 X-X 단면도이다.

도 5 는 본 발명의 제 2 실시예의 평면도이다.

도 6 은 일부를 생략 및 확대하여 요부를 나타낸 도 5 의 X-X 단면도이다.

도 7 은 본 발명의 제 3 실시예의 일부를 파단 생략하여 요부를 나타낸 평면도이다.

도 8 은 일부를 파단 생략 및 확대하여 요부를 나타낸 도 7 의 X-X 단면도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 … 지지구멍 2 … 기판층

3 … 숫돌재층 31 … 단차 부분

4 … 홈

A … 고정구의 플랜지에서 중심구멍까지의 거리

B … 애매한 경계면 C … 고정구의 플랜지

D … 다이아몬드 입자 t, t₁… 블레이드의 두께

T … 고정구의 플랜지로부터의 돌출폭

S … 숫돌재층의 폭

본 발명은 상기한 과제의 해결에 극히 유력한 수단을 제공하는 것에 성공한 것으로서, 이하 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 도 3, 도 4 를 참조하여 설명한다.

본 발명의 휠 커터의 얇은 블레이드는 기판층(2)과 숫돌재층(3)으로 이루어져 있다. 기판층(2)은 축받이 구멍(1)을 갖는 얇은 원반상의 것이다. 숫돌재층(3)은 기판층(2)의 외주연부에서 기판층(2)과는 동심으로 기판층(2)으로부터 파생되어 있다. 숫돌재층(3)은 다이아몬드 입자(D) 및 보론카바이드 중 적어도 1 종과, 이들 입자에 대한 매트릭스 함금으로 이루어져 있다. 그리고, 기판층(2)은 상기한 매트릭스 합금만으로 이루어져 있다. 단, 기판층(2)과 숫돌재층(3)은 동시 또한 일체로 성형 소결한 소결체로 이루어져 있다.

[실시예]

도 3 및 도 4 는 이미 상기한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예를 나타내고 있다. 이 실시예의 기본적 구성은 물론 상기한 본 발명의 그것이며, 숫돌재층(3)은 기판층(2)의 외주연부에 있어서, 기판층(2)과는 동심으로 이 기판층(2)으로부터 파생되어 있다. 그리고, 이 경우의 "파생"의 형태는 오로지 직경 방향으로서, 도면에 수직인 축 방향으로는 파생되어 있지 않으므로, 숫돌재층(3)의 두께(t₁)와 기판층(2)의 두께는 완전히 동일하다. 이러한 숫돌재층(3)의 파생은 기판층(2)과의 애매한 경계면(B)의 발생을 수반한다. 그리고 이 경계면(B)에 있어서, 다이아몬드 입자(D) 등의 일부는 성형 소결시에, 기판층(2)측으로 들어가, 층간 결합용 쐐기로서 작용하는 것이다. 단, 경계면(B)은 도 3 에서는 일점 쇄선, 도 4 에서는 점선으로 표시되어 있다.

도 5, 도 6 에 나타낸 것은 본 발명의 제 2 실시예이다. 이 실시예에 있어서, 그 기본적 구성은 상기한 제 1 실시예와 동일하나, 숫돌재층(3)이 기판층(2)으로부터 파생하는 형태가 제 1 실시예와는 다르다. 즉, 이 실시예에 있어서 숫돌재층(3)은 기판층(2)으로부터 제 1 실시예와 동일하게 직경 방향으로 파생하고 있을 뿐 아니라, 특히 단면을 나타낸 도 6에서 알 수 있듯이 축 방향으로도 파생하고 있는 것이다. 이러한 축 방향의 파생에 수반하여, 숫돌재층(3)과 기판층(2) 사이에는 단차 부분(31)이 형성되어 있다. 이러한 단차 부분을 형성함으로써, 절단 작업이나 홈 파기 작업시에 절삭 부스러기의 배출이 원활해져 작업 능률이 향상된다. 숫돌재층(3)과 기판층(2) 사이의 애매한 경계면(B)에 있어서, 다이아몬드 입자(D) 등에 의한 층간 결합 작용을 수반하는 점은 제 1 실시예의 경우와 동일하다.

도 7, 도 8 에 나타낸 것은 본 발명의 제 3 실시예이다. 즉, 이 실시예에서의 숫돌재층(3)의 파생 형태는 상기 제 2 실시예와 동일하게 직경 방향 및 축 방향의 파생이다. 제 2 실시예의 숫돌재층(3)이 완전한 원환상인 것에 대해, 숫돌재층(3)의 축 방향으로 파생한 부분은 세그먼트상으로 분할 배치되어, 그들 세그먼트 사이에는 직경 방향의 홈(4)이 형성되어 있다. 이러한 홈(4)의 존재가 이들 블레이드를 사용한 각종 작업에 있어서 절삭 부스러기 및 냉각수의 배출에 크게 기여하는 것은 용이하게 이해될 것이다. 또한, 숫돌재층(3)의 직경 방향으로 파생한 부분과 기판층(2)의 애매한 경계면(B)에 있어서, 상기 각 실시예와 동일하게 다이아몬드 입자 등에 의한 쐐기상의 결합 작용을 수반하고 있다.

이상 본 발명의 몇 가지 실시예에 대해 설명했는데, 이들 각 실시예에서의 형상, 구조, 사용 재료, 배합 비율 등에 대해서는 각종 변형이 가능하며, 상기한 본 발명의 요지에서 벗어나지 않는 한, 그들 변형은 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이다.

본 발명의 실시에 필요한 정보 중, 블레이드 각 부의 치수 등의 예에 대해서는 이미 말했으나, 그 외 필요한 몇 가지 정보에 대해 여기에 기재한다. 즉, 블레이드의 숫돌재층(3)에 배합되는 다이아몬드 등의 경질 입자의 입경은 10 ~ 100 ㎛ 정도가 적합하다. 특히, 블레이드의 두께가 0.3 mm 이하의 것과 같이 얇은 경우, 입경이 작은 쪽이 좋다. 숫돌재층(3)에 배합되는 다이아몬드 등의 숫돌재의 배합 비율은 체적률로 25 % 정도가 바람직한 결과를 가져온다. 다이아몬드 등에 대한 매트릭스 합금은 동시에 기판층(2)의 구성 물질이지만, 이 합금의 예로는 Cu 80 중량%, Sn 20 중량% 또는 Cu 70 중량%, Ni 30 중량% 의 것이 좋은 결과를 가져온다. 또, 제 2 실시예 및 제 3 실시예에서의 단차 부분(31)으로는 0.01 mm ~ 0.05 mm 정도가 가장 바람직할 것이다.

본 발명의 휠 커터의 얇은 블레이드에서의 숫돌재층(3)은 상술하고 또한 실시예에 예시한 바와 같이, 중앙부를 이루는 기판층(2)의 둘레부분으로부터 이 기판층(2)에 대해 동심상으로 파생하고 있다. 그리고 숫돌재층(3)에는 다이아몬드 입자나 보론카바이드 입자와 같은 초경질의 고가인 숫돌재가 함유되어 있다. 그러나, 상기한 바와 같이 숫돌재층(3)을 상기한 고정구의 플랜지(C)로부터 과도하게 돌출시키는 것은 무의미하며, 또한 플랜지(C)로부터 블레이드의 둘레면까지의 돌출폭이 숫돌재층(3)의 두께(t₁)의 5 배 또는 그 이하라는 엄격한 제한을 받고 있으므로, 숫돌재층(3)에 함유되어 있는 다이아몬드 입자 등의 양은 도 1, 도 2 에 나타낸 종래품과 비교하여 현저하게 소량이며, 따라서 생산시의 연마 작업시에 소실되는 다이아몬드 입자 등의 고가 재료의 양은 현저하게 국한된다. 그것과 동시에 블레이드의 사용이 끝나 폐기시에 소실되는 다이아몬드 입자 등의 양도 마찬가지로 적다. 이렇게 하여, 본 발명에 의하면 다이아몬드 입자 등의 고급 자재의 이용 효율은 현저하게 높아진다. 또, 본 발명의 얇은 블레이드는 생산시에 기판층(2)의 둘레부분에 형성되고, 또한 종래품과 비교하여 주면 면적이 현저하게 작은 숫돌재층(3)의 연마만으로 연마 작업이 종료되므로, 블레이드의 생산에 필요한 시간도 노력도, 종래품과 비교하여 대단히 작다. 그것 뿐만 아니라, 연마 작업시의 소정 두께 정밀도의 유지가 대단히 용이하다. 또한, 제 3 실시예에 나타낸 바와 같은, 블레이드 사용시의 절삭 부스러기의 배제 및 냉각 효율이 큰 것을 마찬가지로 용이하고 확실하게 제공할 수 있는 것도 본 발명의 중요한 장점인 것을 잊어서는 안 된다. 또한, 상기와 같이 기판층과 숫돌재층의 애매한 경계면의 발생에 의한 층간 결합이 행해진 결과, 본 발명의 얇은 블레이드는 단층인 종래품에 결코 뒤지지 않는 강도를 갖는 것이 명백하다.

Claims

축받이 구멍을 갖는 얇은 원반상의 기판층과, 이 기판층의 외주연부에서 이 기판층으로부터 동심으로 파생하는 숫돌재층으로 이루어지고,

이 숫돌재층은 다이아몬드 입자 및 보론카바이드 입자 중 적어도 1 종과, 이들 입자에 대한 매트릭스 합금으로 이루어지고,

상기 기판층은 상기 매트릭스 합금만으로 이루어지고,

상기 기판층과 숫돌재층은 동시에 또한 일체로 성형 소결한 소결체로 이루어지는 휠 커터의 얇은 블레이드.
제 1 항에 있어서, 상기 숫돌재층이 기판층으로부터 축방향으로 파생하여 숫돌재층과 기판층 사이에 단차 부분이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 휠 커터의 얇은 블레이드.
제 2 항에 있어서, 상기 숫돌재층의 축방향으로 파생한 부분에는 소정 간격을 두고 다수개의 홈이 직경방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 휠 커터의 얇은 블레이드.