KR20130086188A - 다이아몬드 절삭 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 바디(2)와, 연마립(3), 특히 다이아몬드 입자를 구비한 절삭날(4)을 포함하는, 실질적으로 금속성인 캐리어(1)를 가진 절삭 디스크에 관한 것으로, 상기 절삭 디스크에서는 디스크 바디(2)가 서로 연결된 복수의 층을 포함하며, 금속 소재의 2개 이상의 외부층(10)과, 상기 외부층들 사이에 배치되며 플라스틱 및/또는 섬유보강재(12)를 포함하는 중간층(11)이 제공된다.

Description

다이아몬드 절삭 디스크 {DIAMOND CUTTING DISK}

본 발명은 디스크 바디와, 연마립, 특히 다이아몬드 입자를 구비한 절삭날을 포함하는, 실질적으로 금속성인 캐리어를 가진 절삭 디스크에 관한 것이다.

상기 유형의 절삭 디스크는 충분히 공지되어 있으며, 예컨대 금속 또는 주조 금속 소재의 공작물을 가공하는 데 적합하다. 한 바람직한 실시예에서는 절삭 디스크들이 세그먼트화되며, 이 경우 세그먼트들의 외측 에지에 연마립이 구비되고, 이 연마립은 절삭날에 재료 결합 방식으로 고정된다. 세그먼트들의 에지 영역에 존재하는 재료는 연마립들에 의해 관통될 수도 있다. 세그먼트화를 통해 절삭 효율이 향상될 뿐만 아니라, 세그먼트들 사이에 존재하는 슬릿들의 특수한 형상에 의해 금속의 절삭에 있어서 필수불가결한 냉각 효율도 달성된다.

그런데 공지된 다이아몬드 절삭 디스크, 특히 세그먼트 절삭 디스크는 두 가지 중대한 단점이 있다. 그 중 하나는, 절삭 시 소음이 상대적으로 크다는 점이다. 다른 하나는, 대개 내측 단부에 냉각 효과를 향상시키기 위한 보어를 갖는, 냉각을 위해 중요한 슬릿들, 특히 상기 슬릿들의 바닥에 균열이 형성되기 쉽다는 점이다. 이 경우, 균열 형성은 급속한 균열 진행에 의해 최단시간 안에 디스크의 파손을 초래할 수 있다.

너무 높은 소음 강도의 문제에 대하여 종래 기술에서는 샌드위치 구조로써 대처하였다. 이 경우, 2개의 금속 디스크 바디 사이에 연성 금속, 특히 구리로 된 코어가 제공된다. 상대적으로 연성인 코어에 의해 디스크의 탄성 계수 및 그와 더불어 공진 거동이 변동함에 따라, 디스크의 작동 소음이 약화된다. 그러나 이러한 방법은 적합한 탄성 계수를 가진 금속의 선택 및 상기 금속의 용융점에 따라서 제한적이다. 그 밖에도, 디스크 바디를 기하학적 형상으로 절삭하여 디스크 바디의 공진에 긍정적인 영향을 주는 방법이 공지되어 있다. 그러나 이러한 방식은 디스크 바디의 강성 악화를 수반할 수 있는 단점이 있다.

본 발명의 과제는, 공지된 디스크들에 비해 소음 발생이 더 적고, 그리고/또는 안정성이 증가된 절삭 디스크, 특히 세그먼트 절삭 디스크를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 가진 절삭 디스크에 의해 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 언급된다.

본 발명의 본질적인 기본 사상은 절삭 디스크의 샌드위치 구조와, 특히 본 발명에 따라 형성된 중간층에 있다. 상기 중간층은 소음 감쇠를 위해 플라스틱으로 형성될 수 있는데, 박막 필름이나 포일도 상기 중간층의 특징을 충족시킨다. 그 대안으로 또는 부가적으로, 특히 세그먼트들 사이에 놓인 슬릿들의 바닥으로의 전이부에서 안정성을 증대시키기 위해, 중간층이 섬유보강재를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 디스크 바디는 샌드위치 형태로 서로 고정 연결된 층들을 포함하는데, 이때 금속 소재의 2개 이상의 외부층이 존재하며, 상기 외부층들 사이에 플라스틱 소재의 중간층 및/또는 섬유보강재 형태의 중간층이 존재한다.

이와 관련하여, 전체 절삭 디스크가 이러한 샌드위치 구조를 가질 필요는 없다. 플라스틱 층의 경우, 최대한 넓은 면으로 특히 슬릿의 바닥에까지 이른다면 충분하다. 안정화를 위한 섬유보강재의 경우, 슬릿 바닥에까지 이르는 링 내에 배치되면 충분하다. 안정성과 소음 감쇠 특성이 동시에 달성되는 점에서 매우 바람직한 한 구조적 형태에서는, 중간층이 섬유강화플라스틱으로 형성된다.

본 발명에 의해, 탄성 계수의 더 급격한 상승 및 이에 따른 감쇠력 향상이 달성될 수 있다. 다른 한편으로, 사용된 섬유 및 강인한(tough) 기지 재료는 균열 확장에 대한 장벽을 형성하며, 이러한 장벽은 디스크 내로의 균열 성장을 제한한다. 음향 감쇠만이 달성되어야 한다면, 샌드위치 층으로서 순수 플라스틱 기지 재료, 바람직하게는 듀로플라스틱(duroplastic), 예를 들어 실리콘 기지 재료가 사용될 수 있다.

플라스틱 소재의 중간층을 사용할 경우, 감쇠층이 적어도 단시간 동안 200℃를 초과하는 온도 부하를 견디는 강화 플라스틱으로 형성된다는 사실에 유념하는 것이 바람직하다. 상기 유형의 플라스틱은 일반적으로 공지되어 있다. 플라스틱 층을 위해 내열성 테플론을 사용하는 것도 가능하다. 외부층의 금속과 안정적으로 결합하는 플라스틱도 물론 사용되어야 한다. 금속 외부층들의 넓은 면에 걸친 결합 분리가 발생하는 한, 플라스틱의 두께는 결국 아무 역할도 하지 못한다.

본 발명의 또 다른 한 실시예에서, 중간층은 섬유강화금속 또는 금속 기지 복합 재료로 형성되는 안정화층이다. 이 경우, 섬유강화금속으로는 예를 들어 탄소 섬유, 세라믹 섬유[예를 들어 SiC 섬유, Si-Ti-C-O 섬유(Tyranno 섬유), 산화 알루미늄 섬유 또는 붕소 섬유] 및 유리 섬유 강화 알루미늄 합금이 공지되어 있으며, 이러한 알루미늄 합금의 기지 금속은 높은 인장 강도 및 강성과 낮은 열팽창 계수를 갖는다. 구리 재료 또는 마그네슘 재료도 사용된다.

본 발명은 바람직하게 세그먼트 절삭 디스크에서 사용된다. 이러한 세그먼트 절삭 디스크의 경우, 캐리어의 주연부가 세그먼트화되고, 각각 2개의 세그먼트는 반경 방향 슬릿에 의해 서로 분리된다. 상기 슬릿은 냉각을 위해 바닥부에 보어 형태의 궁융부(convexity)를 갖는다. 외주연에 추가 보어들도 제공될 수 있다. 세그먼트의 외측 에지는 연마립을 가지며, 상기 연마립은 에지에 부착되거나, 에지를 형성하는 재료 내에 내재한다.

디스크 바디와 절삭날이 제조 시 특히 용접을 통해 비로소 조립되는 분리형 부품들일 경우, 감쇠 거동 및/또는 안정성에 있어 유리할 수 있다. 이 경우, 세그먼트들은 절삭날에만 형성된다. 이 경우, 본 발명에 따른 샌드위치 구조는 디스크 바디에만 형성되며, 이때 상기 디스크 바디는 전체가 샌드위치 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 완성된 반제품으로부터 중간층이 형성될 수 있기 때문에 생산이 그에 상응하게 간소화될 수 있다.

또 다른 한 실시예에서, 디스크 바디가 절삭날도 형성함에 따라, 세그먼트화 시 디스크 바디에만 세그먼트들이 절삭 형성된다. 이러한 경우, 중간층은 디스크의 중심부에만 배치되며, 외부층들의 돌출부가 특히 용접을 통해 신뢰성 있게 연결되는 경우에만 에지부까지 이른다. 이러한 실시예도 간단한 제조와 관련한 장점을 제공한다.

상이한 두께로 중간층을 형성하기 위해 다수의 플라스틱이 사용될 수 있지만, 중간층이 내열성 듀로 플라스틱 기지 재료를 함유한 감쇠층을 포함하는 것이 특히 바람직한 것으로 밝혀졌다. 안정성을 증대시키기 위해, 듀로 플라스틱 기지 재료는 섬유보강되며, 이때 보강재는 각각의 유리 섬유, 현무암 섬유 또는 탄소 섬유로 구성되거나, 이러한 섬유들로 이루어진 직물이다. 이 경우, 섬유보강재는 디스크 바디에서 세그먼트화를 위한 경계부처럼 균열 형성의 위험에 특히 노출되는 영역들을 위해서만 제공될 수 있다. 섬유보강재를 구비하거나 구비하지 않은 균일한 감쇠층들은 바람직하게는 반제품으로부터 절단되는데, 이는 생산을 훨씬 간소화시킨다.

사용될 반제품은 바람직하게 핸드 레이업(hand lay-up) 라미네이트, 프리프레그(Prepreg), SMC(Sheet Molding Compound), 또는 BMC(bulk molding compound)이다. 듀로 플라스틱 기지 재료로는, 뛰어난 내열성 및 감쇠 특성 때문에 특히 페놀 수지, 고내열성 에폭시 수지 또는 실리콘 수지가 제공된다.

본 발명은 2개의 도면을 토대로 하기에 더 상세히 설명된다.

도 1은 세그먼트 절삭 디스크를 도시한 도면이다.
도 2는 세그먼트 절삭 디스크의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에는 금속으로 이루어진 공작물을 가공하는데 매우 적합한, 실질적으로 금속성인 캐리어(1)를 구비한 본 발명에 따른 세그먼트 절삭 디스크가 도시되어 있다. 상기 캐리어는 디스크 바디(2)와, 연마립, 특히 다이아몬드 입자(3)를 구비한 절삭날(4)을 포함한다. 여기서 디스크 바디(2)과 절삭날(4)은 제조 시 서로 조립되어 캐리어를 형성하는 분리형 부품이다. 캐리어(1)의 중앙에는 기계의 고정용 척 내에 절삭 디스크를 고정하기 위한 중심 보어(5)가 위치한다.

상기 세그먼트 절삭 디스크의 경우, 캐리어(1)의 주연부가 세그먼트화되고, 절삭날(4)에 제공된 각각 2개의 세그먼트(6)는 반경 방향 슬릿(7)에 의해 서로 분리된다. 세그먼트들(6)의 외측 에지는 다이아몬드 입자로 덮여 있다. 냉각을 개선하기 위해, 각각의 슬릿(7)의 바닥부에 보어(8)가 배치된다. 다이아몬드 라이닝(3) 하부에 배치된 더 작은 보어들(9)에 의해 추가의 냉각 효과가 제공된다.

도 2에 단면도로 도시된 디스크 바디는 면대면으로 고정 연결된 복수의 층을 포함한다. 한편으로, 이러한 디스크 바디는 금속 소재의 2개의 외부층(10)과, 상기 외부층들(10) 사이에 배치되는 동시에 감쇠층 및 안정화층으로 사용되는 중간층(11)을 갖는다. 이 경우, 중간층(11)은 유리 섬유로 이루어진 섬유보강재(12)가 내재된 플라스틱 층으로 형성된다.

Claims (10)

1. 디스크 바디(2)와, 연마립(3), 특히 다이아몬드 입자를 구비한 절삭날(4)을 포함하는, 실질적으로 금속성인 캐리어(1)를 가진 절삭 디스크에 있어서,
   디스크 바디(2)는 서로 연결된 복수의 층을 포함하고, 금속 소재의 2개 이상의 외부층(10)과, 상기 외부층들 사이에 배치되며 플라스틱 및/또는 섬유보강재(12)를 포함하는 중간층(11)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.
2. 제1항에 있어서, 중간층(11)은 강화 플라스틱 소재의 감쇠층이며, 상기 플라스틱은 적어도 단시간 동안 200℃를 초과하는 온도 하중을 견디는 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간층(11)은 섬유강화금속 소재의 안정화층인 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.
4. 제1항에 있어서, 캐리어의 주연부가 세그먼트화되고, 각각 2개의 세그먼트(6)는 특히 바닥부에 보어(8)를 가진 반경방향 슬릿(7)에 의해 서로 분리되며, 세그먼트들(6)의 외측 에지에 연마립이 구비된 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.
5. 제1항에 있어서, 디스크 바디(2)와 절삭날(4)은 제조 시 서로 조립되는 분리된 부품들이며, 이 경우 세그먼트화 시 세그먼트들(6)은 절삭날(4)에만 형성되는 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.
6. 제1항에 있어서, 디스크 바디(2)는 절삭날(4)을 형성하며, 이 경우 세그먼트화 시 세그먼트들(6)은 디스크 바디(2)에 형성되는 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감쇠층은 특히 반제품으로부터 절단되는, 내열성 듀로 플라스틱 기지 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.
8. 제7항에 있어서, 듀로 플라스틱 기지 재료는 섬유강화재료이며, 상기 섬유강화층(11)은 특히 현무암 섬유, 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 반제품은 핸드 레이업(hand lay-up) 라미네이트, 프리프레그(Prepreg), SMC(Sheet Molding Compound), 또는 BMC(bulk molding compound)인 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.
10. 제7항에 있어서, 듀로 플라스틱 기지 재료는 페놀 수지, 고내열성 에폭시 수지, 또는 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는, 절삭 디스크.

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