KR20130014152A - 자가 창성형 다이아몬드공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자가 창성형 다이아몬드공구에 관한 것으로서, 다이아몬드지립이 그 표면에 고착되는 가공팁(T)을 가지는 다이아몬드공구에 있어서; 상기 가공팁(T)의 팁바디(B)의 외주면부인 표면부(S)의 일부로서 제공되는 표면가공부(G)의 표면다이아몬드지립군(20..), 상기 표면다이아몬드지립군(20..)이 부착된 표면가공부(G)와 선형적으로 연결되면서 상기 표면가공부(G)와 교대로 등간격으로 제공되고, 상기 가공팁의 축중심선 방향으로 0 도 이상의 각도를 가지는 길이방향의, 표면부(S)의 함입부로서 그 단면이 원호상 오목부인 지립리세스부(R)을 포함하고,상기 지립리세스부(R)의 원호상 폭(w)에 걸쳐서 가공대상면 방향으로의 돌출높이가, 상기 원호상 오목부의 기하학적 형상에 의하여 순차적으로 낮아지는 연속적인 제1다이아몬드지립군(21..), 제2다이아몬드지립군(22..)..을 고착하여 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

자가 창성형 다이아몬드공구{A DAIAMOND TOOL HAVING SELF CREATING TIPS}

본 발명은 자가 창성형(自家創成型: Self creating type)의 다이아몬드공구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세립의 다수의 다이아몬드 지립을 그 표면에 부착하여 구성하는 다이아몬드공구에 있어서, 다이아몬드지립이 가공 시간의 경과에 따라서 연속적으로 노출이 되게 하여 다이아몬드공구의 수명을 증대하고 절삭력의 지속력을 증대한 구성의 제공에 관한 것이다.

다양한 형상과 구성의 다이아몬드공구가 절삭, 천공, 절단 , 표면가공 등의 목적으로 사용되고 있다.

이러한 다이아몬드공구는 절삭을 위한 공구로서의 단부인 공구팁의 표면에 다양한 부착방법 즉, 전해적 결합 또는 융착, 소결방법과 같은 접합방법으로 고정되는 인공다이아몬드 등의 미세 크기의 다이아몬드지립(지립:砥粒)이 부착되어 공구팁의 개별적인 미세한 개별적인 가공 인(刃)으로서 작용하는 것이다.

통상, 사용되는 다이아몬드지립은 그 크기가 원경-단경의 평균 직경으로 보아 0.17 ~ 0.2mm 에 불과하고 공구의 표면상에는 융착제 또는 니켈과 같은 전해고착제 등으로 고정된다.

다이아몬드지립은 가공에 따라서 단부가 마모되거나 깨어져 나감으로써 가공시간의 경과에 따라서 그 절삭력이 현저히 저하되어 급속히 가공성이 열화 된다.

따라서 일정한 가공시간 사용 후에는 다른 다이아몬드공구로 교체하여 주어야 하는 번거로움이 있다. 가공작업에 있어서 이러한 다이아몬드공구의 열화로 인한 교체에 따른 공구의 비용과 교체작업에 따른 작업시간의 손실이 지대하게 되어 생산성을 저하시키는 주요 요인이 되는 것이다.

이러한 관점으로 보아서, 다이아몬드공구의 사용에 의한 생산성의 증대는 다이아몬드공구 자체의 수명을 극대화하는 것이고 이는 다이아몬드공구에 부착된 다이아몬드지립의 마모성의 증대에 달려있다.

그러나, 다이아몬드지립 자체의 다이아몬드 자체의 물성에 의한 특성은 현재 개발된 제품의 물성으로 보아 변화시킬 방법이 거의 없고, 다이아몬드지립이 부착되는 공구인 가공팁의 형상의 개선에 따른 개선이 최선의 방법인 것으로서 생각된다.

상기와 같은 다이아몬드공구에서의 다이아몬드지립의 문제점을 감안하여 본 발명의 자가 창성형 다이아몬드공구는, 다이아몬드지립이 가공대상물에 노출되는 시간을 차등적으로 이루어지는 기구적인 설계를 더 부여함으로써, 수명의 대폭적인 연장과 절삭력의 지속력의 증대를 목적으로 한다.

이에 본 발명의 자가 창성형 다이아몬드공구에서는;

다이아몬드지립이 그 표면에 고착되는 가공팁을 가지는 다이아몬드공구에 있어서;

상기 가공팁의 팁바디의 외주면부인 표면부의 일부로서 제공되는 표면가공부의 표면다이아몬드지립군,

상기 표면다이아몬드지립군이 부착된 표면가공부와 선형적으로 연결되면서 상기 표면가공부와 교대로 등간격으로 제공되고,

상기 가공팁의 축중심선 방향으로 0 도 이상의 각도를 가지는 길이방향의, 표면부의 함입부로서 그 단면이 원호상 오목부인 지립리세스부을 포함하고,

상기 지립리세스부의 원호상 폭에 걸쳐서 가공대상면 방향으로의 돌출높이가, 상기 원호상 오목부의 기하학적 형상에 의하여 순차적으로 낮아지는 연속적인 제1다이아몬드지립군, 제2다이아몬드지립군..을 고착하여 가지는 것을 기본적인 특징으로 한다.

본 발명은 지속적으로 신생의 다이아몬드지립이 노출되면서 가공을 수행하도록 함으로써 수명이 대폭 증대되는 것은 물론, 가공시간의 경시성에 따라서 절삭력이 향상시킬 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 자가 창성형 다이아몬드공구의 예시적인 공구팁 부를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 도 1의 A-A 선을 따라 취한 단면도.
도 3은 본 발명의 자가 창성형 다이아몬드공구의 작용효과를 설명하기 위한 종래의 다이아몬드공구와 본 발명에 따른 다이아몬드공구의 시간대 절삭(연삭)력의 상관그래프도.
도 4 a,b,c는 본 발명의 자가 창성형 다이아몬드공구의 다른 실시 상태를 도시하는 모식적인 다이아몬드공구의 공구팁 부의 사시도.
도 5는 본 발명의 자가 창성형 다이아몬드공구가 적용되는 다른 실시예의 부분사시도이다.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 자가 창성형 다이아몬드공구의 예시적인 공구팁 부를 도시하는 사시도, 도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 취한 단면도, 도 3은 본 발명의 작용효과를 설명하기 위한 것으로서, 종래의 다이아몬드공구와 본 발명에 따른 다이아몬드공구의 시간대 절삭(연삭)력의 상관그래프도, 도 4 a,b,c는 다른 실시 상태를 도시하는 모식적인 다이아몬드공구의 공구팁 부의 사시도, 도 5는 다른 실시예의 부분사시도로서 함께 설명한다.

본 발명의 기술이 적용되는 다이아몬드공구(DTN)가 예시적으로 천공 또는 절삭, 절단에 사용되는 다이아몬드공구로서 도 1에 도시되고 본 발명의 주요부는 거시적으로 보아 육안으로 판단하기 어려운 정도로서 구성되므로, 도 1에서는 본 발명의 요부인 지립리세스부(R)를 간략하게 음영으로 표시하고 있다.

도시하지 아니하는 모우터 구동 등의 동력수단에 의하여 회전하는 공구생크(1)에 대하여 그 단부에 가공툴로서 가공팁(T)이 형성되어 있다.

가공팁(T)에는 도시하는 바와 같이,

무수히 많은 다이아몬드지립(20)이 전면 또는 가공면에 부착되어 있으며 이 부착은 상술하는 바와 같이, 융착, 금속소결, 전기융합 등 여러 가지의 방법으로 결합제(25)에 의하여 강고하게 고정된다.

예시적으로 석판재, 금속판재 등의 절단을 위하여 사용되는 경우에는 화살표 방향(A1)으로 전진하면서 가공하게 되면 가공대상과의 수평방향으로의 마찰에 의한 연마, 연삭으로 절단이 이루어지게 되고, 화살표방향(A2)으로 이동하게 되면 가공대상표면에 대하여 수직연마로서 천공작업을 수행하게 된다.

상기하는 종래로부터의 일반적인 다이아몬드공구(DTN)는 가공대상물과 면접속을 하면서 이동하면서 연마, 연삭하여 절단을 수행하게 되므로 접속면에서의 가공팁(T)에 부착된 다이아몬드지립(20)의 마모 및 탈락이 극심하게 이루어지게 되어 전체 다이아몬드공구(DTN)의 빈번한 교체가 요청되는 문제점이 있었던 것이다.

그러나 실제로 면접속을 하면서 연마하는 경우, 가공대상물의 표면과 직접 접속하는 다이아몬드지립(20)이 연속적으로 노출되어야 하는 것은 아니고, 연속된 다이아몬드지립(20)의 배치는 인접한 다이아몬드지립(20)과의 공간에 가공칩에 의한 눈메워짐에 의하여 연삭력은 오히려 경시성에 따라 저하되는 것이 관찰되었다.

이러한 점을 감안한 본 발명의 자가 창성형 다이아몬드공구(DTN)을 도 1 을 참조한 도 2 이하와 함께 설명한다.

본 발명에서는 다이아몬드공구(DTN)의 가공팁(T)의 표면을 구성함에 있어서,

가공팁(T)의 팁바디(B)의 외주면부인 표면부(S)에는 최외방으로 노출된 표면의 일부인 표면가공부(G)에 대하여, 연속하여 교대로 제공되는 함입부로서,

가공팁(T)의 중심축선(L)에 대하여 평행 또는 예각의 각도를 가지고 표면가공부(G)와 교대로 등간격을 두고 다수 개가 길이방향으로 함입형성되는 오목부로서의 지립리세스부(R)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

'지립리세스부(R)'라 함은 가공팁(T)의 표면가공부(G)의 표면(예를 들면 가공팁(T)의 원주 표면부(S)으로부터 하방으로(즉, 공구 축 중심으로) 후퇴하여 진입하고 등 간격으로 표면가공부(G)와 교대로 배설되는 오목한 함입부이다.

지립리세스부(R)는 그 단면이 원호상의 채널형상의 오목부로 가공팁(T)의 중심축선(L)에 대하여 평행 또는 소정의 예각을 가지고 길이방향으로 형성된 것을 의미한다.

이 지립리세스부(R)의 원호부의 표면기준선으로부터의 최대의 함입한 깊이(d)는 가공팁(T)의 표면으로부터 부착되는 다이아몬드지립(20)의 높이의 거리 30 ~ 70 %, 최적으로는 50 % 내외가 적합한 것으로서 실험결과 밝혀졌다.

또한 지립리세스부(R)의 원호폭(w)은 가공대상물 또는 가공회전속 등에 따라서 가변적으로 결정되는 값이 된다.

표면부(S)의 최대 지름부인 노출 표면가공부(G)에 뿐 만아니라, 지립리세스부(R)에도 역시 다이아몬드지립이 부착되게 되고 전체 지립리세스부(R)의 폭(w)에 걸쳐서 가공용의 다이아몬드지립군이 형성된다.

표면부(S)의 표면가공부(G)에는 표면다이아몬드지립군(20..)이 형성되고 선형적으로 연결되는 지립리세스부(R)에는 높이가 순차적으로 낮아지는( 원호의 기하학적인 형상에 따라서) 다른 연속적인 제1다이아몬드지립군(21..), 제2다이아몬드지립군(22..)..으로 형성된다.

여기에서 단일의 다이아몬드지립이 아닌, 제1다이아몬드지립군(21.), 제2다이아몬드지립군(22..)으로 복 수개의 다이아몬드지립으로 설명하는 것은,

부착되는 인조다이아몬드 등의 다이아몬드지립은 그 크기가 일정하지 않게 되어 지립리세스부(R)에 부착되는 다이아몬드지립이 리세스진입부(E)의 최초의 제1다이아몬드지립군(21..)의 제다이아몬드지립(21')보다 후행하는 2번째의 다이아몬드지립(21")보다 반드시 클 수는 없기 때문이다.

물론 연속적으로 크기가 동일한 다이아몬드지립이 부착되는 경우에는 여러 개의 다이아몬드지립의 군집이 아닌 단일의 다이아몬드지립이 후술하는 작용을 수행할 것이다.

이러한 구성으로서의 지립리세스부(R)를 가지는 본 발명의 다이아몬드공구(DT1)의 사용을 설명한다.

최초 공구를 장착하여 가공하게 되면 가공팁(T)의 가공대상면에 대하여 최근접하여 노출된 표면가공부(G)의 표면다이아몬드지립(20..)이 연삭작업을 수행하게 된다.

연삭작업의 경시성에 따라서 표면가공부(G)의 표면다이아몬드지립군(20..)이 마모되면 인접하여 연속한,

지립리세스부(R)의 진입부(A)의 제1다이아몬드지립군(群)(21..)은 최초 표면다이아몬드지립군(20..)보다는 노출높이가 낮은 상태였으나,

최초 표면다이아몬드지립군(20..)의 마모 및 탈락에 따라서 가공면 상으로 노출되게 되어 이 제1다이아몬드지립군(21..)에 의한 가공이 선형적(가공시간의 공백없이 연속적으로)으로 계속 이루어지게 되고,

제1다이아몬드지립군(21..)이 마모 및 탈락되어 연삭력을 상실하게 되면,

다시 제2다이아몬드지립군(22..)이 가공을 수행하는 방식이 된다.

상기하는 연속적인 표면다이아몬드지립군(20..)-제1다이아몬드지립군(21..)-제2다이아몬드지립군(22..)...에 따른 연속적인 가공은 종래 다이아몬드공구(DTN)를 수차 교체하여 가면서 가공하는 정도의 수명의 증대를 가져오며 지립리세스부(R)의 깊이(d)의 최 하방의 다이아몬드지립이 마모될 때까지 수행되게 된다.

따라서 지속적으로 신생의 다이아몬드지립이 노출되면서 가공을 수행함으로써 자가 창성형(Self-creating type)의 다이아몬드공구를 구성할 수 있는 것이다.

상기하는 연속적인 가공에 따라서 종래의 전체 표면에 부착된 다이아몬드지립에 의한 가공에 비하여 수명이 대폭 증대되고 가공시간의 경시성에 따라서 절삭력은 오히려 향상되는 것으로서 밝혀졌다.

실험적으로 얻은 도 3의 그래프도에서와 같이,

종래 다이아몬드공구(DT)에 대하여 본 발명에 따른 자가 창성형 다이아몬드공구(DTN)은 가공 시간의 경시성에 따라서 최초에는 전체 표면에 다이아몬드지립을 가지는 종래의 다이아몬드공구(DN)에 비하여 연삭력(F)은 다소 낮게 시작하는 것이 관찰되었다.

이는 가공대상면과 접속하는 가공팁(T)의 표면 상의 다이아몬드지립이 표면가공부(G)와 지립리세스부(R)의 형성으로 그 수가 적기 때문인 것으로서 보여진다.

그러나, 대부분의 다이아몬드공구가 최초 작업 시에는 연삭력이 과도하게 설계되므로 이러한 초기 연삭력(F)의 저하는 가공에 영향을 미칠 정도의 크기는 아니며,

시간이 흐름에 따라서 종래의 다이아몬드공구(DT)는 그 다이아몬드지립의 탈락, 마모, 인접한 다른 다이아몬드지립과의 사이에서의 눈메워짐 등으로 연삭력이 현저히 저하되어 교체한계절삭력(ef) 시점인 교체주기시간(et1)에 이르게 되나,

본 발명의 다이아몬드공구(DTN)는 표면다이아몬드지립군(20..)-제1다이아몬드지립군(21..)-제2다이아몬드지립군(22..)...의 순서로 새로 창성되어 노출되는 다이아몬드지립군에 의하여 연삭력이 지속적으로 유지되어 교체주기시간(et2)이 대폭 증대됨을 알 수 있다.

도 4 a,b,c,에서의 다른 실시예에서와 같이,

상기하는 가공팁(T)의 표면부(S)에 가공팁(T)의 중심축선(L)에 대하여 90 도 이하의 각도를 가지고 연속적으로 등간격(B) 길이방향으로 함입형성되는 지립리세스부(R)는, 가공팁(T)의 단부표면부(E)에도 역시 형성될 수 있으며 스파이럴형상으로 가공팁(T)의 외주표면에 형성되어도 무방하다.

또한 동일한 기술적인 사상이 예시적인 설명의 다이아몬드공구 뿐 만아니라 도 5에 도시하는 바와 같은 절단을 위한 휠타입의 다아이아몬드공구(H)인 경우에는 외륜 커터부(CT)에 다수의 지립리세스부(R)가 적용되어 동일한 작용효과를 얻을 수 있음은 물론이다.

DTN: 다이아몬드공구
T: 가공팁
B: 팁바디
G: 표면가공부
R: 지립리세스부

Claims (2)

1. 다이아몬드지립이 그 표면에 고착되는 가공팁(T)을 가지는 다이아몬드공구에 있어서;
   상기 가공팁(T)의 팁바디(B)의 외주면부인 표면부(S)의 일부로서 제공되는 표면가공부(G)의 표면다이아몬드지립군(20..),
   상기 표면다이아몬드지립군(20..)이 부착된 표면가공부(G)와 선형적으로 연결되면서 상기 표면가공부(G)와 교대로 등간격으로 제공되고,
   상기 가공팁의 축중심선 방향으로 0 도 이상의 각도를 가지는 길이방향의, 표면부(S)의 함입부로서 그 단면이 원호상 오목부인 지립리세스부(R)을 포함하고,
   상기 지립리세스부(R)의 원호상 폭(w)에 걸쳐서 가공대상면 방향으로의 돌출높이가, 상기 원호상 오목부의 기하학적 형상에 의하여 순차적으로 낮아지는 연속적인 제1다이아몬드지립군(21..), 제2다이아몬드지립군(22..)..을 고착하여 가지는 것을 특징으로 하는 자가 창성형 다이아몬드공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지립리세스부(R)의 함입한 원호가 형성하는 최대 함입 깊이(d)는 가공팁(T)의 표면부(S)에 부착되는 다이아몬드지립 높이의 30 ~ 70 % 인 것을 특징으로 하는 자가 창성형 다이아몬드공구.

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