KR20110084397A - 연마공구의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 일정한 간격을 두고 다이아몬드입자가 배치된 연마공구의 제조방법으로서, 다이아몬드가 구비된 매트릭스가 가압되어 최종적으로 소결되기 전에 분말형태의 소결성 매트릭스의 표면에 요구가 형성되고 요구의 안에 각각의 다이아몬드입자가 배치되는 연마공구의 제조방법에 관한 것이다.

Description

연마공구의 제조방법 {METHOD FOR PRODUCING A GRINDING TOOL}

본 발명은, 서로 일정한 간격을 두고 다이아몬드입자(diamond particles)가 배치된 연마공구의 제조방법으로서, 다이아몬드(diamonds)가 구비된 매트릭스가 가압되어 최종적으로 소결되기 전에 분말형태의 소결성 매트릭스의 표면에 요구(recesses)가 형성되고 요구의 안에 각각의 다이아몬드입자가 배치되는 연마공구의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 기술(특허문헌 US No 4 925 457 참조)에 있어서 다이아몬드입자가 배치되는 요구는 격자구조물의 개방부이다. 그러나, 이러한 보조 격자구조물은 공구에 그대로 남아 있기 때문에 제품의 품질에 영향을 준다. 따라서, 각 다이아몬드입자가 분리되게 하는 이러한 격자구조물을 다이아몬드입자가 가압된 후에 제거하는 것이 제안된 바 있다(특허문헌 US No 6 286 498 참조). 이러한 경우에 있어서는 다이아몬드입자의 방향과 크기가 다를 수 있어 각 다이아몬드입자를 분리하고 격자구조물을 제거하는 것이 어렵도록 하는 경우가 있다.

본 발명은 분말형태의 매트릭스 표면에 매트릭스 자체의 물질로부터 격자구조가 형성될 수 있도록 하는 것에 기초한다. 따라서, 본 발명에 따르면 요구는 분말형태인 매트릭스에 패턴을 가압하여 형성된다.

만약 이들 요구가 절두원추형 또는 절두피라밋형인 경우 다이아몬드입자는 정확히 고정되고 분말을 가압할 때와 특히 분말을 추가하고 성층하여 가압할 때 위치가 그대로 유지될 수 있도록 함으로써 여러 층에서 입자의 독특한 결합관계가 보장된다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 준비과정에서 다이아몬드입자를 각각 분리하여 배치하기 위한 장치를 보인 단면도.
도 2는 도 1의 부분확대도.
도 3과 도 4는 도 1의 장치를 이용하여 다이아몬드입자를 배치하는 과정을 보인 단면도.
도 5와 도 6은 도 3과 도 4에서 분말형태의 기판(2)을 보인 평면도와 단면도.

본 발명의 주요단계는 연마디스크의 몸체 내에 매입되어야 하는 다이아몬드입자를 개별적으로 각각 분리하는 것에 있다. 이를 위하여 입자(4)가 도 1에서 보인 천공판(1)의 상측면에 산포(scattered)된다. 천공판(1)에는 통공(6)이 형성되어 있고 이를 통하여 램 플레이트(ram plate)(7)의 핀(3)이 삽입된다. 천공판의 내부공간(9)에는 감압(減壓)이 유지된다. 이러한 감압은 통공(6)의 구부를 통하여 전달됨으로써 이에 각 입자(4)가 신속히 흡착고정된다. 어떠한 통공(6)에도 흡착고정되지 않은 입자(4)는 천공판으로부터 제거된다.

전형적으로 다이아몬드입자는 350 ~ 700 ㎛ 의 범위의 크기로부터 선택된다. 천공판(1)의 통공(6)은 직경이 다이아몬드입자의 평균입도 보다 커서(약 0.6 mm) 다이아몬드입자가 이에 안착될 수 있도록 한다. 통공(6)의 전형적인 간격은 1.25 mm 이다.

도1 및 도 2에서 보인 바와 같이, 핀(3)의 제1기능은 통공(6)이 작은 입자에 의하여 폐색(obstructed)되는 것을 방지하는 것이다. 그러나 이들의 주요목적은 도 3 및 도 4로부터 명백하게 알 수 있게 된다.

도 1에서 보인 바와 같이 흡착된 입자(4)를 금속분말의 기판(2)상에 배치하기 위하여 천공판(1)이 180°회전되고 기판(2)으로부터 분말이 흡인되지 않는 범위까지 기판(2)측으로 근접하여 이동된다. 만약 이와 같은 과정을 통하여 확보된 높이에서 입자(4)가 단순히 낙하하도록 한다면 다이아몬드입자가 균일하게 배열될 수는 없을 것이다. 입자(4)가 적당한 가이드(8)를 통한 램 플레이트(7)의 이동으로 핀(3)에 의하여 방출될 때 입자의 균일한 배열이 용이하게 이루어질 것이다.

실질적인 개선은 평판형의 기판(2)을 이용하는 것에 비하여 기판(2)의 금속분말에 형성된 요구(5)의 배열구조에 의하여 달성될 수 있다. 이로써 평판형 기판의 경우에서 필요로 하였던 것처럼 핀(3)에 의하여 입자(4)를 깊숙히 박아 넣을 필요가 없어 입자를 둘러싸는 금속층이 흐트러지거나 변형되는 것을 피할 수 있다.

기판(2)을 제작함에 있어서 먼저 금속분말이 예를 들어 2.5 mm ~ 3 mm 의 높이로 몰드에 주입되고 이 몰드에서 성형된다. 그리고 분말층이 돌출형의 절두피라밋으로 구성된 허니컴 패턴을 갖는 램에 의하여 약 1.8 ~ 2.2 mm 의 높이로 25% 정도 압축된다. 따라서, 간격이 예를 들어 1.25 mm 인 랜드부분(lands)(10) 사이에서, 압축된 분말은 절두피라밋형의 요구(5)를 가지며 그 저면부분은 절두피라밋에 대하여 높이가 0.4 mm 인 사방 0.3 mm 의 크기를 갖는다.

요구가 원통형의 형상으로 이루어진 것으로 수행된 예비시험에서는 원통형 부분 사이의 금속분말의 문제의 변형을 보이는 결과를 가져왔다. 아울러, 원통형 램을 제거할 때, 최상측 분말층의 상부가장자리에서 분말층이 벗기어졌다. 이들 분제점은 절두원추형 또는 절두피라밋형의 패턴을 이용함으로써 해결될 수 있다.

기판(2)을 구성하는 물질은 종래기술의 물질과 같다. 예를 들어 이는 56%의 Cu-Co-Fe 합금, 26%의 청동(90%의 Cu 와 10%의 Sn)과, 18%의 구리로 구성된다.

각 다이아몬드의 입자(4)는 랜드부분(10) 사이에 형성된 각 요구(5)내에 배치되고, 이 경우에 있어서 이들 입자의 각 분리 및 배치의 과정은 상기 언급된 바와 같이 이루어질 수 있다. 그리고 이들 다이아몬드는 금속 램(허니컴 패턴 없이)에 의하여 분말층 내로 가압된다. 이러한 가압과정에서 분말층은 10% 정도 더 압축된다. 이와 같이 초기의 주입단계로부터 시작하여 분말은 35% 압축된다. 이로써 분말층은 그 높이가 약 1.6 mm ~ 1.9 mm 가 된다.

이러한 과정 이후에 상기 언급된 과정은 연마디스크의 몸체가 요구된 두께에 이를 때까지 반복된다.

모든 분말층이 결합될 수 있도록 다시 한번 가압된다. 이러한 가압작업은 초기의 주입높이(전체 주입높이)에서 47% 압축될 수 있도록 한다. 이와 같이 하여 얻은 연마디스크의 블랭크는 완성된 연마디스크의 몸체를 얻기 위하여 소결된다.

1: 천공판, 2: 기판, 3: 핀, 4: 입자, 5: 요구, 6: 통공, 7: 램 플레이트, 8: 가이드, 9: 내부공간, 10: 랜드부분.

Claims (3)

1. 서로 일정한 간격을 두고 다이아몬드입자(diamond particles)가 배치된 연마공구의 제조방법으로서, 다이아몬드(diamonds)가 구비된 매트릭스가 가압되어 최종적으로 소결되기 전에 분말형태의 소결성 매트릭스의 표면에 요구(recesses)가 형성되고 요구의 안에 각각의 다이아몬드입자가 배치되는 연마공구의 제조방법에 있어서, 분말형태인 소결성 매트릭스에 패턴(pattern)을 가압함으로써 요구가 형성됨을 특징으로 하는 연마공구의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 요구가 절두원추형(shape of truncated cones) 또는 절두피라밋형(shape of truncated pyramids)으로 되어 있음을 특징으로 하는 연마공구의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다이아몬드입자가 각각의 핀에 의하여 천공판으로부터 방출(ejected)되어 요구 내로 가압됨을 특징으로 하는 연마공구의 제조방법.

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