KR20140002763A - 고속 연삭 작업용 연마 물품 - Google Patents

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Abstract

연마 물품은 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 접합식 연마 본체는 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가진다. 또한, 일 구현예에서, 접합식 연마 본체는 적어도 약 0.4 in3/min/in(258 mm3/min/mm)의 재료제거율로 그리고 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있다.

Description

고속 연삭 작업용 연마 물품{ABRASIVE ARTICLE FOR HIGH-SPEED GRINDING OPERATIONS}
다음은 연마 물품에 관한 것으로, 특히 고속 연삭 작업을 수행하기에 적합한 접합식 연마 물품에 관한 것이다.
연마 공구는 일반적으로 재료의 제거 응용을 위해서 접합 재료 내에 포함된 연마 입자를 가지도록 만들어 진다. 초연마 입자들(예를 들어, 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소(CBN)) 또는, 미세결정 알파-알루미나(MCA) 연마 입자라고도 불리는, 시드(seeded)(또는 시드되지 않은(unseeded)) 소결된 졸 겔(sol gel) 알루미나 연마 입자가 이러한 연마 공구에 채용될 수 있다. 접합 재료는 레진과 같은 유기 물질, 또는 유리나 유리질 재료와 같은 무기 물질일 수 있다. 특히, 유리질 접합 재료를 사용하고 MCA 입자나 초연마 입자를 포함하는 접합식 연마 공구가 상업적으로 연삭에 유용하다.
특히 유리질 접합 재료를 활용하는 특정한 접합식 연마 공구들은 종종 약 1100℃ 이상의 고온 제조 공정을 필요로 하는데, 이는 MCA의 연마 입자들에 악영향을 미칠 수 있다. 사실, 연마 공구를 만드는데 필요한 이러한 높은 온도에서, 접합 재료는 연마 입자, 특히 MCA 입자와 반응할 수 있고, 연마재의 완전성(integrity)을 손상시켜, 입자의 예리함과 성능 특성을 감소시킨다. 그 결과, 제조 공정 중 연마 입자의 고온 열화를 억제하기 위해 접합 재료를 형성하는 데 필요한 제조 온도를 감소하는 방향으로 업계는 움직이고 있다.
예를 들어, MCA 입자와 유리질 접합재 사이의 반응의 양을 줄이기 위해, 미국 특허 제4,543,107호는 약 900℃의 낮은 온도에서 소성(firing)하기에 적합한 접합 조성물을 개시한다. 다른 대안적인 접근방법으로, 미국 특허 제4,898,597호는 약 900℃의 낮은 온도에서 소성하기에 적합한 적어도 40%의 프릿화된(fritted) 재료를 포함하는 접합 조성물을 개시한다. 1000℃ 미만의 온도에서 제조가 가능한 접합 재료를 활용하는 다른 이러한 접합식 연마 물품들이 미국 특허 제5,203,886호, 미국 특허 제5,401,284호, 미국 특허 제5,536,283호, 및 미국 특허 제6,702,867호에 포함된다. 여전히, 업계는 이러한 접합식 연마 물품에 대한 향상된 성능을 계속해서 요구하고 있다.
상술한 유리질 접합 재료가 고속 연삭 작업에 반드시 적합한 것은 아니다. 통상적으로, 고속 연삭 작업은, 연마 물품이 고속 연삭 작업 중에 인가되는 힘을 견딜 수 있도록 1100℃가 넘는 소결 온도에서 만들어지는 유리질 접합 연마 물품을 필요로 한다. 업계는 향상된 접합식 연마 물품을 계속해서 요구하고 있다.
일 양태에 따라, 연마 물품은, 약 20wt% 이하의 보론 산화물(B2O3)로 만들어지고 실리카(SiO2) 중량 퍼센트:알루미나(Al2O3) 중량 퍼센트의 비율이 (중량 퍼센트로) 3.2 이하이며, 3.0 wt% 이하의 인 산화물(P2O5)을 가지는 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함한다. 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가지고, 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있다.
다른 양태에 따라, 연마 물품은, 약 20wt% 이하의 보론 산화물(B2O3)로 만들어지고 실리카(SiO2) 중량 퍼센트:알루미나(Al2O3) 중량 퍼센트의 비율이 (중량 퍼센트로) 3.2 이하인 단상 유리질 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함한다. 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가지고, 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있다.
또 다른 양태에서, 연마 물품은 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는데, 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가진다. 접합식 연마 본체는 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있고 1.8인 절삭 깊이에서 약 0.07 인치(1.78 mm) 이하의 코너 유지 인자를 가질 수 있다.
다른 양태에서, 연마 물품은 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는데, 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가진다. 접합식 연마 본체는 적어도 약 60 m/s의 속도로, 약 10 Hp 이하의 최대 파워로, 그리고 적어도 약 0.4 in3/min/in (258 mm3/min/mm)의 재료제거율로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있다.
또 다른 양태에 따라, 연마 물품은 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는데, 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가진다. 접합식 연마 본체는 적어도 약 60 m/s의 속도로, 적어도 약 0.003인치(0.076 mm)의 절삭 깊이로, 그리고 적어도 약 0.4 in3/min/in (258 mm3/min/mm)의 재료제거율로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있다.
다른 양태에서, 연마 물품은 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는데, 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가진다. 접합식 연마 본체는 적어도 약 0.4 in3/min/in (258 mm3/min/mm)의 재료제거율로 그리고 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있다.
본 개시는 첨부한 도면들을 참조하여 더 잘 이해될 수 있고, 많은 특징들과 장점들이 당업자에게 명백하게 될 수 있다.
도 1은 종래 기술의 접합식 연마 본체와 본원에서의 구현예에 따른 접합식 연마 본체에 대한 기공도 퍼센트, 연마재 퍼센트, 및 접합재 퍼센트의 도해를 포함한다.
도 2는 통상의 접합식 연마 물품과 본원에서의 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대한 MOE 대 MOR의 그래프를 포함한다.
도 3은 본원에서의 구현예에 따른 접합식 연마 물품과 비교되는 통상의 접합식 연마 물품에 대한 재료제거율(material removal rate) 대 절삭 깊이의 챠트를 포함한다.
도 4는 통상의 접합식 연마 물품과 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대한 재료제거율 대 절삭 깊이의 챠트를 포함한다.
도 5는 통상의 접합식 연마 물품과 본원에서의 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대한 최대 파워 대 재료제거율의 도표를 포함한다.
도 6은 통상의 접합식 연마 물품과 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대한 최대 파워 대 재료제거율의 도표를 포함한다.
도 7은 통상의 접합식 연마 물품과 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대한 최대 파워 대 재료제거율의 도표를 포함한다.
도 8은 통상의 접합식 연마 물품과 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대한 코너 유지 인자(corner holding factor)를 보여주는 반지름 변화 대 절삭 깊이(Zw)의 도표를 포함한다.
도 9는 통상의 접합식 연마 물품과 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대한 코너 유지 인자를 나타내는 일련의 사진들을 포함한다.
도 10은 구현예에 따른 접합식 연마 물품과 비교 시 통상의 접합식 연마 물품에 대한 코너 유지 인자를 나타내는 일련의 사진들을 포함한다.
도 11은 구현예에 따른 접합식 연마 물품과 비교 시 통상의 접합식 연마 물품에 대한 코너 유지 인자를 나타내는 일련의 사진들을 포함한다.
서로 다른 도면에서 동일한 참조 부호를 사용함으로써 유사하거나 동일한 요소를 나타낸다.
다음은 가공물의 연삭 및 성형에 적합할 수 있는, 접합식 연마 물품에 관한 것이다. 특히, 본원의 구현예의 접합식 연마 물품은 유리질 접합 재료 내에서 연마 입자들을 포함할 수 있다. 본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품의 사용에 적합한 응용은 예를 들어, 무심(centerless) 연삭, 원통 연삭, 크랭크샤프트 연삭, 다양한 표면 연삭 작업, 베어링과 기어 연삭 작업, 크립피드(creepfeed) 연삭, 및 다양한 공구실(toolroom) 응용을 비롯한 연삭 작업을 포함한다.
구현예에 따라, 구현예의 접합식 연마 물품을 제조하는 방법은 적합한 화합물과 구성요소의 혼합물을 형성하여 접합 재료를 제조함으로써 시작될 수 있다. 접합재는 산화물 화합물과 같은 무기 재료 화합물로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 하나의 적합한 산화물 재료는 실리콘 산화물(SiO2)을 포함할 수 있다. 구현예에 따라, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 약 55 wt% 이하의 실리콘 산화물로 만들어질 수 있다. 다른 구현예에서, 실리콘 산화물의 함량은 약 54 wt% 이하, 약 53 wt% 이하, 약 52 wt% 이하, 또는 심지어 약 51 wt% 이하와 같이, 더 작을 수 있다. 또한, 특정 구현예에서, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 적어도 약 45 wt%, 예컨대 적어도 약 46 wt%, 대략적으로 적어도 약 47 wt%, 적어도 약 48 wt%, 또는 심지어 적어도 약 49 wt%인 실리콘 산화물로 만들어질 수 있다. 실리콘 산화물의 양은 상술한 임의의 최소와 최대 퍼센트 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
접합 재료는 또한 일정 함량의 알루미늄 산화물(Al2O3)을 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 적어도 약 12 wt%의 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 알루미늄 산화물의 양은 적어도 약 14 wt%, 적어도 약 15 wt%, 또는 심지어 적어도 약 16 wt%일 수 있다. 특정 예에서, 접합 재료는 접합재의 총 중량에 대해 약 23 wt% 이하, 약 21 wt% 이하, 약 20 wt% 이하, 약 19 wt% 이하, 또는 심지어 약 18 wt% 이하인 알루미늄 산화물의 양을 포함할 수 있다. 알루미늄 산화물의 양은 상술한 임의의 최소 및 최대 퍼센트 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
특정 예에서, 접합 재료는 중량 퍼센트로 측정된 알루미늄 산화물의 중량 대비 중량 퍼센트로 측정된 실리콘 산화물의 양 사이의 특정 비율로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 알루미나에 대한 실리카의 비율은 접합 재료 내의 실리콘 산화물의 중량 퍼센트를 알루미늄 산화물의 중량 퍼센트로 나눈 것으로 설명될 수 있다. 구현예에 따라, 알루미늄 산화물에 대한 실리콘 산화물의 비율은 약 3.2 이하일 수 있다. 다른 예에서, 접합 재료 내의 알루미늄 산화물에 대한 실리콘 산화물의 비율은 약 3.1 이하, 약 3.0 이하, 또는 심지어 약 2.9 이하일 수 있다. 또한, 접합 재료는, 특정 예에서, 알루미늄 산화물의 중량 퍼센트에 대해 실리콘 산화물의 중량 퍼센트의 비율이 적어도 약 2.2, 예컨대 적어도 약 2.3, 예컨대 대략적으로 적어도 약 2.4, 적어도 약 2.5, 적어도 약 2.6, 또는 심지어 적어도 약 2.7이 되도록 만들어질 수 있다. 알루미늄 산화물과 실리콘 산화물의 총 양은 상술한 임의의 최소 및 최대 값 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
구현예에 따라, 접합 재료는 일정 함량의 보론 산화물(B2O3)로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 약 20 wt% 이하의 보론 산화물을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 보론 산화물의 양은 더 적을 수 있으며, 예컨대 약 19 wt% 이하, 약 18 wt% 이하, 약 17 wt% 이하, 또는 심지어 약 16 wt% 이하일 수 있다. 또한, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 적어도 약 11 wt%, 예컨대 적어도 약 12 wt%, 적어도 약 13 wt%, 또는 심지어 적어도 약 14 wt% 인 보론 산화물로 만들어질 수 있다. 보론 산화물의 양은 상술한 임의의 최소 및 최대 퍼센트 사이의 범위 내에 있을 수 있다.
일 구현예에 따라, 접합 재료는 접합 재료 내의 보론 산화물의 중량 퍼센트와 실리콘 산화물의 중량 퍼센트의 총 함량(즉, 합계)이 접합 재료의 총 중량에 대해 약 70 wt% 이하일 수 있도록 만들어질 수 있다. 다른 예에서, 실리콘 산화물과 보론 산화물의 총 함량은 약 69 wt% 이하, 예컨대 약 68 wt% 이하, 약 67 wt% 이하, 또는 심지어 약 66 wt% 이하일 수 있다. 일 특정 구현예에 따라, 실리콘 산화물과 보론 산화물의 총 중량 퍼센트 함량은 접합 재료의 총 중량에 대해 적어도 약 55 wt%, 예컨대 적어도 약 58 wt%, 적어도 약 60 wt%, 적어도 약 62 wt%, 적어도 약 63 wt%, 적어도 약 64 wt%, 또는 심지어 적어도 약 65 wt%일 수 있다. 접합 재료 내의 실리콘 산화물과 보론 산화물의 총 중량 퍼센트는 상술한 임의의 최소 및 최대 퍼센트 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한, 특정 예에서, 중량 퍼센트로 측정 시, 접합 재료 내의 실리콘 산화물의 양은 보론 산화물의 양보다 클 수 있다. 특히, 실리콘 산화물의 양은 보론 산화물의 양보다 적어도 약 1.5배 더 크게, 적어도 약 1.7배 더 크게, 적어도 약 1.8배 더 크게, 적어도 약 1.9배 더 크게, 적어도 약 2.0배 더 크게, 또는 심지어 적어도 약 2.5배 더 크게 될 수 있다. 또한, 일 구현예에서, 접합 재료는 약 5배 이하로 더 큰, 예컨대 약 4배 이하로 더 큰, 약 3.8배 이하로 더 큰, 또는 심지어 3.5배 이하로 더 큰 실리콘 산화물의 양을 포함할 수 있다. 보론 산화물의 양과 비교하여 실리콘 산화물의 양에 있어 차이는 상술한 임의의 최소 및 최대 값 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
구현예에 따라, 접합 재료는 적어도 하나의 알칼리 산화물 화합물(R2O)로 만들어질 수 있고, 여기서 R은 주기율표 상에서 IA족 원소로부터 선택되는 금속을 나타낸다. 예를 들어, 접합 재료는 리튬 산화물(Li2O), 나트륨 산화물(Na2O), 칼륨 산화물(K2O), 및 세슘 산화물(Cs2O) 및 그것들의 조합을 포함하는 화합물 군으로부터의 알칼리 산화물 화합물(R2O)로 만들어질 수 있다.
구현예에 따라, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 알칼리 산화물 화합물 총 함량이 약 20 wt% 이하로 만들어질 수 있다. 본원에서의 구현예에 따른 다른 접합식 연마 물품에 대해, 알칼리 산화물 화합물의 총 함량은 약 19 wt% 이하, 약 18 wt% 이하, 약 17 wt% 이하, 약 16 wt% 이하, 또는 심지어 약 15 wt% 이하일 수 있다. 또한, 일 구현예에서, 접합 재료 내의 알칼리 산화물 화합물의 총 함량은 적어도 약 10 wt%, 예컨대 적어도 약 12 wt%, 적어도 약 13 wt%, 또는 심지어 적어도 약 14 wt%일 수 있다. 접합 재료는 상술한 임의의 최소 및 최대 퍼센트 사이 범위 내의 알칼리 산화물 화합물의 총 함량을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일 특정 구현예에 따라, 접합 재료는 상술한 바와 같은 약 3 종 이하의 개별 알칼리 산화물 화합물(R2O)로 만들어질 수 있다. 실제, 특정한 접합 재료는 접합 재료 내에 약 2 종 이하의 알칼리 산화물 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 접합 재료는 임의의 알칼리 산화물 화합물의 개별 함량이 접합 재료 내의 알칼리 산화물 화합물의 (중량 퍼센트로) 총 함량의 반 이하가 되도록 만들어질 수 있다. 또한, 일 특정 구현예에 따라, 나트륨 산화물의 양은 리튬 산화물 또는 칼륨 산화물의 함량(중량 퍼센트)보다 더 클 수 있다. 다른 특정 예에서, 중량 퍼센트로 측정된 나트륨 산화물의 총 함량은 중량 퍼센트로 측정된 리튬 산화물 및 칼륨 산화물의 함량의 합보다 더 클 수 있다. 또한, 일 구현예에서, 리튬 산화물의 양은 칼륨 산화물의 함량보다 더 클 수 있다.
일 구현예에 따라, 중량 퍼센트로 측정된, 접합 재료를 형성하는 알칼리 산화물 화합물의 총 양은 접합 재료 내의 보론 산화물의 (중량 퍼센트로 측정된)양보다 적을 수 있다. 실제, 특정 예에서 접합 재료 내의 보론 산화물의 총 중량 퍼센트와 비교 시 알칼리 산화물 화합물의 총 중량 퍼센트는 약 0.9 내지 약 1.5 사이의 범위 내, 예컨대 약 0.9 내지 약 1.3 사이의 범위 내, 또는 심지어 약 0.9 내지 약 1.1 사이의 범위 내일 수 있다.
접합 재료는 일정 양의 알칼리토류 화합물(RO)로 만들어질 수 있는데, 여기서 R은 주기율표 상의 IIA족의 원소를 나타낸다. 예를 들어, 접합 재료는 칼슘 산화물(CaO), 마그네슘 산화물(MgO), 바륨 산화물(BaO), 또는 심지어 스트론튬 산화물(SrO)과 같은 알칼리토류 산화물 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에 따라, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 약 3.0 wt% 이하인 알칼리토류 산화물 화합물을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 접합 재료는, 예컨대 대략적으로 약 2.8 wt% 이하, 약 2.2 wt% 이하, 약 2.0 wt% 이하, 또는 약 1.8 wt% 이하와 같이, 알칼리토류 산화물 화합물을 덜 포함할 수 있다. 또한, 일 구현예에 따라, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 적어도 약 0.5 wt%, 예컨대 적어도 약 0.8 wt%, 적어도 약 1.0 wt%, 또는 심지어 적어도 약 1.4 wt%인 하나 이상의 알칼리토류 산화물 화합물의 함량을 포함할 수 있다. 접합 재료 내의 알칼리토류 산화물 화합물의 양은 상술한 임의의 최소 및 최대 퍼센트 사이 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
구현예에 따라, 접합 재료는 약 3개 이하의 서로 다른 알칼리토류 산화물 화합물로 만들어질 수 있다. 실제, 접합 재료는 2개 이하의 서로 다른 알칼리토류 산화물 화합물을 포함할 수 있다. 일 특정 예에서, 접합 재료는 칼슘 산화물과 마그네슘 산화물로 이루어지는 2개의 알칼리토류 산화물 화합물로 만들어질 수 있다.
일 구현예에서, 접합 재료는 마그네슘 산화물의 양보다 더 많은 양의 칼슘 산화물의 양을 포함할 수 있다. 또한, 접합 재료 내의 칼슘 산화물의 양은 접합 재료 내에 존재하는 임의의 다른 알칼리토류 산화물 화합물의 함량보다 더 많을 수 있다.
접합 재료는 총 함량이 접합 재료의 총 중량에 대해 약 20 wt% 이하가 되도록 알칼리 산화물 화합물과 알칼리토류 산화물 화합물의 조합으로 만들어 질 수 있다. 다른 구현예에서, 접합 재료 내의 알칼리 산화물 화합물과 알칼리토류 산화물 화합물의 총 함량이 약 19 wt% 이하, 예컨대 약 18 wt% 이하, 또는 심지어 약 17 wt% 이하일 수 있다. 하지만, 특정 구현예에서, 접합 재료 내에 존재하는 알칼리 산화물 화합물과 알칼리토류 화합물의 총 함량은 적어도 약 12 wt%, 예컨대 적어도 약 13 wt%, 예컨대 적어도 약 14 wt%, 적어도 약 15 wt%, 또는 심지어 적어도 약 16 wt% 일 수 있다. 접합 재료는 상술한 임의의 최소 및 최대 퍼센트 사이 범위 내의 알칼리 산화물 화합물과 알칼리토류 산화물 화합물의 총 함량을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
구현예에 따라, 접합 재료는 접합 재료 내에 존재하는 알칼리 산화물 화합물의 함량이 알칼리토류 산화물 화합물의 총 함량보다 더 크도록 만들어질 수 있다. 일 특정 구현예에서, 접합 재료는 알칼리토류 산화물 화합물의 총 중량 퍼센트와 비교 시 알칼리 산화물 화합물의 (중량 퍼센트로)총 함량의 비율(R2O:RO)이 약 5:1 내지 약 15:1 사이의 범위 내에 있도록 만들어질 수 있다. 다른 구현예에서, 접합 재료 내에 존재하는 알칼리토류 산화물 화합물의 총 중량 퍼센트에 대한 알칼리 산화물 화합물의 총 중량 퍼센트의 비율은 약 6:1 내지 약 14:1 사이의 범위 내, 예컨대 약 7:1 내지 약 12:1 사이의 범위 내, 또는 심지어 약 8:1 내지 약 10:1 사이의 범위일 수 있다.
구현예에 따라, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 약 3 wt% 이하의 인 산화물로 만들어질 수 있다. 특정 다른 예에서, 접합 재료는 접합 재료의 총 중량에 대해 약 2.5 wt% 이하, 예컨대 약 2.0 wt% 이하, 약 1.5 wt% 이하, 약 1.0 wt% 이하, 약 0.8 wt% 이하, 약 0.5 wt% 이하, 또는 심지어 약 0.2 wt% 이하인 인 산화물을 포함할 수 있다. 실제, 특정 예에서, 접합 재료는 기본적으로 인 산화물이 없을 수 있다. 적절한 함량의 인 산화물은 본원에서 설명된 바와 같은 일정한 특징과 연삭 성능 특성을 촉진시킬 수 있다.
일 구현예에 따라, 접합 재료는, 예를 들어 MnO2, ZrSiO2, CoAl2O4 및 MgO와 같은 산화물 화합물을 포함하는, 약 1 wt% 이하인 일정한 산화물 화합물을 포함하는 조성 이하로 만들어질 수 있다. 실제, 특정 구현예에서, 접합 재료는 기본적으로 위에서 밝힌 산화물 화합물이 없을 수 있다.
혼합물 내에 놓인 접합 재료 외에도, 접합식 연마 물품을 만드는 공정은 일정 유형의 연마 입자를 내포하는 것을 더 포함할 수 있다. 구현예에 따라, 연마 입자는 미세결정 알루미나(MCA)를 포함할 수 있다. 실제, 특정 예에서, 연마 입자는 기본적으로 미세결정 알루미나로 이루어질 수 있다.
연마 입자는 약 1050 미크론 이하인 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 연마 입자의 평균 입자 크기는, 예컨대 대략적으로 800 미크론 이하, 약 600 미크론 이하, 약 400 미크론 이하, 약 250 미크론 이하, 약 225 미크론 이하, 약 200 미크론 이하, 약 175 미크론 이하, 약 150 미크론 이하, 또는 심지어 약 100 미크론 이하와 같이 더 작을 수 있다. 또한, 연마 입자의 평균 입자 크기는 적어도 약 1 미크론, 예컨대 적어도 약 5 미크론, 적어도 약 10 미크론, 적어도 약 20 미크론, 적어도 약 30 미크론, 또는 심지어 적어도 약 50 미크론, 적어도 약 60 미크론, 적어도 약 70 미크론, 또는 심지어 적어도 약 80 미크론일 수 있다. 연마 입자의 평균 입자 크기는 상술한 임의의 최소 및 최대 값 사이의 범위에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한 미세결정 알루미나를 활용하는 연마 입자에 관하여, 미세결정 알루미나는 서브-미크론(sub-micron) 크기인 평균 입자 크기를 가지는 입자로 만들어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 실제, 미세결정 알루미나의 평균 입자 크기는 약 1 미크론 이하, 예컨대 약 0.5 미크론 이하, 약 0.2 미크론 이하, 약 0.1 미크론 이하, 약 0.08 미크론 이하, 약 0.05 미크론 이하, 또는 심지어 약 0.02 미크론 이하일 수 있다.
또한, 연마 입자와 접합 재료를 포함하는 혼합물의 제조는, 충전재(filler), 기공 형성재(pore former), 및 최종적으로 만들어진 접합식 연마 물품을 만들기에 적합한 재료와 같은 다른 구성요소를 추가하는 것을 더 포함할 수 있다. 기공 형성 재료의 일부 적절한 예는 버블 알루미나(bubble alumina), 버블 물라이트(bubble mullite), 중공(hollow) 유리 구(sphere), 중공 세라믹 구 또는 중공 고분자 구를 포함하는 중공형 구, 고분자 또는 플라스틱 재료, 유기 화합물, 유리, 세라믹 또는 고분자의 가닥(strand) 및/또는 섬유를 포함하는 섬유 재료를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 적절한 기공 형성 재료는 나프탈렌, PDB, 조개껍질, 나무 등을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 충전재는, 예를 들어 산화물을 포함하는 하나 이상의 무기 재료를 포함할 수 있고, 특히 지르코니아, 실리카, 티타니아 및 그 조합의 결정질 또는 비정질 상들을 포함할 수 있다.
혼합물이 적절하게 만들어진 후, 혼합물은 성형될 수 있다. 적절한 성형 공정은 압축(pressing) 작업 및/또는 몰딩 작업과 그 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 혼합물은 그린 본체(green body)를 만들도록 몰드 내에서 혼합물을 냉간 압축하여 성형될 수 있다.
그린 본체를 적절하게 만든 후, 그린 본체는 특정 온도에서 유리질 상 접합 재료를 가지는 연마 물품의 형성을 촉진시키기 위하여 소결될 수 있다. 특히, 소결 작업은 약 1000℃보다 낮은 소결 온도에서 수행될 수 있다. 특정 구현예에서, 소결 온도는 약 980℃ 미만, 예컨대 약 950℃ 미만일 수 있고, 특히 약 800℃ 내지 950℃ 사이의 범위 내에 있을 수 있다. 특히 낮은 소결 온도는 지나치게 높은 온도를 피하게 해서 제조 공정 중 연마 입자의 열화를 제한하게 하도록 상술한 접합 구성요소와 같이 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일 특정 구현예에 따라, 접합식 연마 본체는 유리질 상 재료를 가지는 접합 재료를 포함한다. 특정 예에서, 접합 재료는 단상 유리질 재료일 수 있다.
최종적으로 만들어진 접합식 연마 본체는 특정 함량의 접합 재료, 연마 입자 및 기공도를 가질 수 있다. 특히, 접합식 연마 물품의 본체는 접합식 연마 본체의 총 부피에 대해 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 기공도의 양은 접합식 연마 본체의 총 부피에 대해 예컨대 적어도 약 43 vol%, 예컨대 적어도 약 44 vol%, 적어도 약 45 vol%, 적어도 약 46 vol%, 적어도 약 48 vol%, 또는 심지어 적어도 약 50 vol%로 더 클 수 있다. 구현예에 따라 접합식 연마 본체는 약 70 vol% 이하, 예컨대 약 65 vol% 이하, 약 62 vol% 이하, 약 60 vol% 이하, 약 56 vol% 이하, 약 52 vol% 이하, 또는 심지어 약 50 vol% 이하인 기공도를 가질 수 있다. 접합식 연마 본체는 상술한 임의의 최소 및 최대 퍼센트 사이의 범위에 있는 기공도를 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
구현예에 따라, 접합식 연마 본체는 접합식 연마 본체의 총 부피에 대해 적어도 약 35 vol% 연마 입자를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 연마 입자의 총 함량은 예컨대 적어도 약 37 vol%, 또는 심지어 적어도 약 39 vol%로 더 클 수 있다. 일 특정 구현예에 따라, 접합식 연마 본체는 접합식 연마 본체의 총 부피에 대해 약 50 vol% 이하, 예컨대 약 48 vol% 이하, 또는 심지어 약 46 vol% 이하인 연마 입자를 가지도록 만들어질 수 있다. 접합식 연마 본체 내의 연마 입자의 함량은 상술한 임의의 최소 및 최대 퍼센트 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
특정 예에서, 접합식 연마 본체는 기공도 및 연마 입자의 함량과 비교 시 적은 함량(vol%)의 접합 재료를 포함하도록 만들어진다. 예를 들어, 접합식 연마 본체는 접합식 연마 본체의 총 부피에 대해 약 15 vol% 이하의 접합 재료를 가질 수 있다. 다른 예에서, 접합식 연마 본체는 접합식 연마 본체의 총 부피에 대해 약 14 vol% 이하, 약 13 vol% 이하, 또는 심지어 약 12 vol% 이하를 포함하도록 만들어질 수 있다. 일 특정 예에서, 접합식 연마 본체는 접합식 연마 본체의 총 부피에 대해 적어도 약 7 vol%, 예컨대 적어도 약 8 vol%, 대략적으로 적어도 약 9 vol%, 또는 심지어 적어도 약 10 vol% 접합 재료를 포함하도록 만들어질 수 있다.
도 1은 구현예에 따른 특정 접합식 연마 물품 내에 존재하는 상태도를 포함한다. 도 1은 접합재의 vol%, 연마 입자의 vol%, 및 기공도의 vol%를 포함한다. 빗금 친 영역(101)은 고속 연삭 분야에 적합한 통상적인 접합식 연마 물품을 나타내고, 반면에 빗금 친 영역(103)은 본원에서의 구현예에 따른 접합식 연마 물품의 상 함량을 나타내는데, 이 또한 고속 연삭 분야에 적합하다. 고속 연삭 분야는 일반적으로 60 m/s 이상의 작업 속도로 연마가 수행되는 것으로 여겨진다.
특히, 통상적인 고속 접합식 연마 물품(즉, 빗금 친 영역(101))의 상 함량은 구현예의 접합식 연마 물품의 상 함량과 현저히 다르다. 특히, 통상적인 고속 접합식 연마 물품은 일반적으로 약 40 vol% 내지 51 vol% 사이의 범위 내에서 최대 기공도를 가지고, 약 42 vol% 내지 50 vol% 의 연마 입자 함량을 가지며, 약 9 내지 20 vol%의 접합재 함량을 가진다. 통상적인 접합식 연마 물품은 일반적으로 50 vol% 이하의 최대 기공도 함량을 가지는데 고속 연삭 분야는 고속 연삭 중에 만나게 되는 과잉의 힘에 대처하기에 충분한 강도를 가지는 접합식 연마 본체를 필요로 하고, 높은 기공도의 접합식 연마 본체는 그러한 힘을 견딜 수 없기 때문이다.
일 구현예에 따라, 접합식 연마 물품은 통상적인 고속 접합식 연마 물품보다 상당히 더 큰 기공도를 가질 수 있다. 예를 들어, 구현예의 일 접합식 연마 물품은 접합식 연마 본체의 총 부피에 대해 약 51 vol% 내지 약 58 vol% 사이의 범위 내에 있는 기공도 함량을 가질 수 있다. 또한, 도 1에서 나타낸 바와 같이, 구현예의 접합식 연마 물품은 약 40 vol% 내지 약 42 vol% 사이의 범위 내에 있는 연마 입자 함량을 가지고, 특히 접합식 연마 물품의 총 부피에 대해 대략 2 vol% 내지 약 9 vol% 사이의 범위 내의 낮은 접합재 함량을 가질 수 있다.
특히, 본원에서 구현예의 접합식 연마 본체는 통상적인 접합식 연마 본체와 같지 않은 특별한 특징을 가질 수 있다. 특히, 본원에서 접합식 연마 물품은 기공도, 연마 입자 및 접합재의 특정 함량을 가질 수 있는 한편, 접합식 연마 물품을 고속 연삭 분야과 같은 특정 분야에 적합하도록 하는 특정한 기계적 특성을 나타낸다. 예를 들어, 일 구현예에서, 접합식 연마 본체는 특정 파단 계수(modulus of rupture(MOR))를 가질 수 있고, 이는 특정 탄성 계수(modulus of elasticity(MOE))에 대응할 수 있다. 예를 들어, 접합식 연마 본체는 적어도 약 40 GPa의 MOE에 대해 적어도 45 MPa의 MOR을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 40 GPa의 MOE에 대해 MOR은 적어도 약 46 MPa, 예컨대 적어도 약 47 MPa, 적어도 약 48 MPa, 적어도 약 49 MPa, 또는 심지어 적어도 약 50 MPa일 수 있다. 또한, 접합식 연마 본체는 40 GPa인 MOE에 대해 약 70 MPa 이하, 예컨대 약 65 MPa 이하, 또는 약 60 MPa 이하인 MOR을 가질 수 있다. MOR은 위에서 주어진 임의의 최소 및 최대 값 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
MOR은, 샘플 크기를 제외하고는 일반적으로 ASTM D790에 따라 하중이 1" x 0.5" 면에 인가되는 4" x 1" x 0.5" 크기의 시편에 표준 3점 굽힘 시험을 이용하여 측정될 수 있다. 파단 하중은 기록되고 표준식을 이용하여 MOR로 다시 환산될 수 있다. MOE는 연마 연삭 휠 산업에서의 표준 방식에 따라, GrindoSonic 장비 또는 그와 유사한 장비를 이용하여 복합물의 본래 주파수의 측정을 통해 계산될 수 있다.
다른 구현예에서, 45 GPa인 MOE를 가지는 특정 접합식 연마 본체에 대해, MOR은 적어도 약 45 MPa일 수 있다. 실제, 45 GPa인 MOE를 가지는 특정 접합식 연마 본체에 대해, MOR은 적어도 약 46 MPa, 예컨대 적어도 약 47 MPa, 적어도 약 48 MPa, 적어도 약 49 MPa, 또는 심지어 적어도 약 50 MPa 일 수 있다. 또한, 45 GPa인 MOE에 대해, MOR은 약 70 MPa 이하, 약 65 MPa 이하, 또는 약 60 MPa 이하일 수 있다. MOR은 위에서 주어진 임의의 최소 및 최대 값 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일 구현예에서, 접합식 연마 본체는, MOR을 MOE로 나눈 값인 강도비(strength ratio)를 가질 수 있다. 특정 예에서, 특정 접합식 연마 본체의 강도비(MOR/MOE)는 적어도 약 0.8일 수 있다. 다른 예에서, 강도비는 적어도 약 0.9, 예컨대 적어도 약 1.0, 적어도 약 1.05, 적어도 약 1.10일 수 있다. 또한, 강도비는 약 3.00 이하, 예컨대 약 2.50 이하, 약 2.00 이하, 약 1.70 이하, 약 1.50 이하, 약 1.40 이하, 또는 약 1.30 이하일 수 있다. 접합식 연마 본체의 강도비는 상술한 임의의 최소 및 최대 값 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
구현예에 따라, 접합식 연마 본체는 특정 연삭 작업에서의 사용에 적합할 수 있다. 예를 들어, 본원에서의 구현예의 접합식 연마 본체는 높은 작업 속도를 요구하는 연삭 작업에 적합하다는 것이 발견되었다. 실제, 접합식 연마 본체는 가공물에 손상을 가하지 않고 또한 적합한 또는 개선된 연삭 성능을 제공하지 않은 채 특히 고속에서 활용될 수 있다. 구현예에 따라, 접합식 연마 본체는 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있다. 다른 예에서, 접합식 연마 본체의 작업 속도는 예컨대 적어도 약 65 m/s, 적어도 약 70 m/s, 또는 심지어 적어도 약 80 m/s로 더 클 수 있다. 특정 예에서, 접합식 연마 본체는 약 150 m/s 이하, 예컨대 약 125 m/s 이하인 속도로 가공물을 연삭할 수도 있다. 본 분야의 접합식 연마 본체는 상술한 임의의 최소 및 최대 값 사이의 범위 내에 있는 작업 속도로 가공물을 연삭할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
접합식 연마 본체의 연삭 능력에 대한 본원에서의 언급은 무심 연삭, 원통 연삭, 크랭크샤프트 연삭, 다양한 표면 연삭 작업, 베어링과 기어 연삭 작업, 크립피드(creepfeed) 연삭, 및 다양한 공구실(toolroom) 연삭 공정과 같은 연삭 작업에 관련될 수 있다. 또한, 연삭 작업을 위한 적절한 가공물은 무기 또는 유기 재료를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 가공물은 금속, 금속 합금, 플라스틱, 또는 천연 재료를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 가공물은 철계 금속, 비철계 금속, 금속 합금, 금속 초합금, 및 그들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 가공물은, 예를 들어, 고분자 재료를 포함하는 유기 재료를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 가공물은, 예를 들어 나무를 포함하는 천연 재료일 수 있다.
특정 예에서, 접합식 연마 본체는 높은 작업 속도로 그리고 특히 빠른 제거율로 가공물을 연삭할 수 있음을 주목해야 한다. 예를 들어, 일 구현예에서, 접합식 연마 본체는 적어도 약 0.4 in3/min/in(258 mm3/min/mm)의 재료제거율로 연삭 작업을 수행할 수 있다. 다른 구현예에서, 재료제거율은 적어도 약 0.45 in3/min/in(290 mm3/min/mm), 예컨대 적어도 약 0.5 in3/min/in(322 mm3/min/mm), 적어도 약 0.55 in3/min/in(354 mm3/min/mm), 또는 심지어 적어도 약 0.6 in3/min/in(387 mm3/min/mm)일 수 있다. 또한, 특정 접합식 연마 본체에 대한 재료제거율은 약 1.5 in3/min/in(967 mm3/min/mm) 이하, 예컨대 약 1.2 in3/min/in(774 mm3/min/mm) 이하, 약 1.0 in3/min/in(645 mm3/min/mm) 이하, 또는 심지어 약 0.9 in3/min/i (580 mm3/min/mm) 이하일 수 있다. 본 분야의 접합식 연마 본체는 상술한 임의의 최소 및 최대 값 사이의 범위 내에 있는 재료제거율로 가공물을 연삭할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
특정 연삭 작업 중에, 본 분야의 접합식 연마 본체는 특정 절삭 깊이(depth of cut, DOC)로 고속으로 연삭할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 예를 들어, 접합식 연마 본체에 의해 얻게 되는 절삭 깊이는 적어도 약 0.003 인치(0.0762 밀리미터)일 수 있다. 다른 예에서, 접합식 연마 본체는 고속 연삭 작업 중 적어도 약 0.004 인치(0.102 밀리미터), 예컨대 적어도 약 0.0045 인치(0.114 밀리미터), 적어도 약 0.005 인치(0.127 밀리미터), 또는 심지어 적어도 약 0.006 인치(0.152 밀리미터)인 절삭 깊이를 얻을 수 있다. 본원에서의 접합식 연마 본체를 이용한 고속 연삭 작업에 대한 절삭 깊이는 약 0.01 인치(0.254 밀리미터) 이하, 또는 약 0.009 인치(0.229 밀리미터) 이하일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 절삭 깊이는 상술한 임의의 최소 및 최대 값 사이의 범위 내에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
다른 구현예에서, 접합식 연마 본체는 상술한 연삭 파라미터가 사용하면서 약 10 Hp(7.5 kW)를 초과하지 않는 최대 파워로 가공물을 연삭할 수 있음을 주목해야 한다. 다른 구현예에서, 고속 연삭 작업 중 최대 파워는 약 9 Hp(6.8 kW) 이하, 예컨대 약 8 Hp(6.0 kW) 이하, 또는 심지어 약 7.5 Hp(5.6 kW) 이하일 수 있다.
다른 구현예에서, 고속 연삭 작업 중, 본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품은, 특히 통상의 고속 접합식 연마 물품과 비교 시, 우수한 코너 유지 능력을 가진다는 점이 주목된다. 실제, 접합식 연마 본체는 적어도 약 1.8인 절삭 깊이(Zw)에서 약 0.07 인치 이하의 코너 유지 인자를 가질 수 있는데, 이는 0.00255 인치/sec,rad 에 해당한다. 특히, 본원에서 사용된 바와 같이, 1.0 인 절삭 깊이는 0.00142 인치/sec,rad 에 해당하고, 1.4 인 절삭 깊이(Zw)는 0.00198 인치/sec,rad 에 해당한다. 코너 유지 인자는 강화되고 열처리된 NiCrMo 고강도 합금강인 4330V의 가공물에 특정 절삭 깊이로 5회 연삭을 수행한 후 반경의 변화를 인치로 측정한 것임을 이해할 것이다. 특정 다른 구현예에서, 접합식 연마 물품은 적어도 약 1.80 인 절삭 깊이에 대해, 약 0.06 인치 이하, 예컨대 약 0.05 인치 이하, 약 0.04 인치 이하인 코너 유지 인자를 나타낸다.
실시예
실시예 1
도 2는 본원에서의 구현예에 따른 접합식 연마 물품 및 통상의 접합식 연마 물품에 대한 파단 계수(MOR) 대 탄성 계수(MOE)의 도표를 포함한다. 도표(201)는 본원에서의 구현예에 따라 만들어진 일련의 접합식 연마 물품들에 대한 MOR 및 MOE를 나타낸다. 일련의 각 샘플은 아래의 표 1에서 제공된 접합 조성(wt%)을 가지도록 만들어진다. 샘플은 대략 42 vol% 내지 대략 56 vol% 인 기공도의 범위, 약 42 vol% 내지 약 52 vol% 사이의 범위 내인 연마 입자(즉, 미세결정 알루미나 입자) 함량 범위, 및 약 6 vol% 내지 약 14 vol% 사이의 범위 내인 접합 재료 함량의 범위를 가진다. 샘플 각각은 냉간 압축되어 바(bar)를 형성하고 대략 900 내지 1250℃의 소결 온도에서 소결된다.
SiO2 48~52
Al2O3 15~20
Fe2O3 미량
(<1.0%)
TiO2 미량
CaO 1~1.5
MgO 미량
Li2O 2~5
Na2O 5~10
K2O 2~5
B2O3 10~17
도표(203)는 고속 연삭 분야에 적합한 통상의 접합식 연마 물품의 샘플의 MOR 및 MOE 값을 나타낸다. 통상의 샘플은 VS, VH 및 VBE에서 K, L 및 M 등급으로서 상업적으로 구매 가능한 접합식 연마 물품인 Saint-Gobain 사의 유리질 접합식 연마 제품을 나타낸다. 샘플은 대략 42 vol% 내지 대략 56 vol%의 기공도 범위, 약 42 vol% 내지 약 2 vol% 사이의 범위 내인 연마 입자(즉, 미세결정 알루미나 입자) 함량 범위, 및 약 6 vol% 내지 약 14 vol% 사이의 범위 내인 접합 재료 함량의 범위를 가진다.
MOR 및 MOE 시험은 상술한 테스트를 이용하여 실행되었다. 샘플 각각은 약 4" x 1" x 0.5"의 크기로 만들어지고, MOR은, 샘플 크기를 제외하고는, 일반적으로 ASTM D790에 따라, 하중이 1" x 0.5" 면에 인가되는 표준 3점 굽힘 시험을 이용하여 측정되었다. 파단 하중은 기록되고 표준식을 이용하여 MOR로 환산되었다. MOE는 GrindoSonic 장비를 이용하여 복합물의 고유 진동수 측정을 통해 계산되었다.
도 2에서 나타낸 바와 같이, 본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품을 나타내는 샘플(즉, 도표(201))은 통상의 접합식 연마 물품을 나타내는 샘플(즉, 도표(203))과 비교 시 주어진 MOE 값에 대해 더 높은 MOR 값을 나타낸다. 본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품을 나타내는 샘플은 대략 1.17인 강도비(도표(201)에 대한 선의 기울기:MOR/MOE)를 가진다. 통상의 접합식 연마 물품을 나타내는 샘플은 대략 0.63인 강도비(도표(203)에 대한 선의 기울기:MOR/MOE)를 가진다. 도 2의 데이터는 본원에서의 구현예의 접합식 연마 본체를 나타내는 샘플이 통상적인 접합식 연마 물품에 비해 특정 MOE 값에 대해 향상된 MOR 값을 가지는 것을 나타낸다.
따라서, 본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품은 통상의 고속 접합식 연마 물품과 비교하여 특정 MOE 값에 대해 더 높은 MOR 값으로 표시되는 바와 같이 고속 연삭 작업에 적합하다. 또한, MOR은 본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품을 나타내는 샘플에서 특정 MOE에 대해 더 크기 때문에, 이러한 특징들은 증가된 작업 속도에서의 향상된 코너 유지 능력뿐만 아니라 작업 속도에 대한 향상된 파워 소비를 촉진시킨다.
실시예 2
본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품의 고속 연삭 능력을 통상의 고속 연삭 접합식 연마 물품과 비교하기 위해 추가적인 비교 연삭에 대한 연구가 이루어졌다. 도 3은 본원에서의 구현예에 따른 접합식 연마 물품과 비교된 통상의 접합식 연마 물품에 대한 재료제거율 대 절삭 깊이의 차트를 포함한다. 0.003 인치, 0.0045 인치 및 0.006 인치를 포함하는 다양한 절삭 깊이(DOC)에서의 세 번의 시험들이 실시되었다. 시험 파라미터는 아래의 표 3에 포함되었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
도표(301, 302 및 303)은 본원에서의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 샘플을 나타낸다. 샘플(301 내지 303) 각각은 대략 52 vol% 내지 대략 56 vol% 인 기공도의 범위, 약 40 vol% 내지 약 44 vol% 사이의 범위 내인 연마 입자(즉, 미세결정 알루미나 입자) 함량 범위, 및 약 3 vol% 내지 약 8 vol% 사이의 범위 내인 접합 재료 함량의 범위를 가진다. 접합재의 조성은 위의 표 1에서 제공된 바와 동일하다.
샘플(305, 306 및 307)은 고속 연삭 분야에 적합한 통상의 접합식 연마 물품을 나타낸다. 통상의 샘플(305 내지 307)은 Saint-Gobain 사로부터의 NQM90J10VH 제품으로 상업적으로 구매 가능한 접합식 연마 물품이다. 샘플(305 내지 307) 각각은 대략 50 vol% 내지 대략 52 vol% 인 기공도의 범위, 약 42 vol% 내지 약 44 vol% 사이의 범위 내인 연마 입자(즉, 미세결정 알루미나 입자) 함량 범위, 및 약 6 vol% 내지 약 10 vol% 사이의 범위 내인 접합 재료 함량의 범위를 가진다.
도 3에서 나타낸 바와 같이, 샘플(301 내지 303)은 고속 연삭 작업(즉, 60 m/s 인 작업 속도로 수행됨)에 대해 통상의 샘플(305 내지 307)과 비교 시 시험된 절삭 깊이 각각에서 현저하게 더 큰 재료제거율을 얻을 수 있었다. 각 시험에서, 샘플(301 내지 303) 및 샘플(305 내지 307)은 가공물이 탄 흔적을 나타내거나 또는 샘플이 연삭할 수 않을 때까지 연삭에 사용되었다. 매 시험에서, 샘플(301 내지 303)은 통상의 샘플(305 내지 307)과 비교하여 현저하게 더 큰 재료제거율을 얻었다. 그리고, 실제, 0.0045 인치의 절삭 깊이에서, 샘플(302)의 재료제거율은 통상의 샘플(306)에 의해 얻어지는 재료제거율보다 3배 이상 더 크다. 또한, 0.006 인치의 절삭 깊이 값에서, 샘플(303)은 샘플(302)의 재료제거율과 비슷한 재료제거율을 나타내고, 통상의 샘플(307)의 재료제거율보다 10배 더 크다. 이러한 결과는 최신 기술인 통상의 접합식 연마 물품에 비해 본원에서의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 연삭 효율과 연삭 능력에서의 놀랄 만한 향상을 보여준다.
실시예 3
본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품의 고속 연삭 능력을 통상의 고속 연삭 접합식 연마 물품과 비교하기 위해 추가적인 비교 연삭 연구가 이루어졌다. 도 4는 통상의 접합식 연마 물품과 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대해 재료제거율 대 절삭 깊이의 챠트를 포함한다. 가공물이 탄 흔적을 나타내기 전의 임계 재료제거율을 측정하기 위해 실시예 2에서 나타낸 바와 같은 동일한 시험(상기 표 3 참조)이 0.003 인치인 특정 절삭 깊이(DOC)에서 수행되었다. 이러한 시험에서, 작업 속도는 80 m/s 임을 주목해야 한다.
도표(401)는 본원에서의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 샘플을 나타낸다. 샘플(401)은 상기 실시예 3에서 나타낸 샘플(301 내지 303)과 유사한 구조를 가진다. 샘플(403)은, Saint-Gobain사의 NQM90J10VH 제품으로서 상업적으로 구매 가능한, 고속 연삭 분야에 적합한 통상의 접합식 연마 물품을 나타낸다.
도 4에서 나타낸 바와 같이, 샘플(401)은 통상의 샘플(403)과 비교하여 현저하게 높은 재료제거율을 얻었다. 그리고, 실제, 0.003 인치의 절삭 깊이에서, 샘플(401)의 재료제거율은 통상의 샘플(403)에 의해 얻어지는 재료제거율의 10배 이상이었다. 이러한 결과는 최신의 통상적인 접합식 연마 물품에 비해 본원에서의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 연삭 효율과 연삭 능력에 있어서 놀랄만한 향상을 보여준다.
실시예 4
본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품과 통상의 고속 연삭 접합식 연마 물품에 대해 고속 연삭 작업 중 최대 파워 소비를 비교하기 위해 다른 비교 연삭 시험이 수행되었다. 도 5 내지 7은 시험 결과를 나타내는 도표를 포함한다.
도 5는 통상의 접합식 연마 물품과 본원에서의 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대해 최대 파워 대 재료제거율의 도표를 포함한다. 시험은 상기 표 3에서 제공된 바와 같은 동일한 파라미터를 이용하여 0.003 인치의 절삭 깊이(DOC)와 60 m/s인 작업 속도로 다양한 샘플에서 수행되었다. 시험에서, 샘플들(501, 502 및 504 내지 506) 모두는 가공물이 탄 흔적을 나타내거나 샘플이 연삭하지 못 할 때까지 가공물을 연삭하는 데 사용하였다.
도표(501 및 502)는 본원에서의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 샘플을 나타낸다. 샘플(501, 502)은 대략 52 vol% 내지 대략 56 vol%의 기공도 범위, 약 40 vol% 내지 약 44 vol% 사이의 범위 내인 연마 입자(즉, 미세결정 알루미나 입자) 함량의 범위, 그리고 약 3 vol% 내지 약 8 vol% 사이의 범위 내에 있는 접합 재료 함량의 범위를 가진다. 접합재의 조성은 상기 표 1에서 제공된 바와 같다.
샘플(504, 505 및 506)은 고속 연삭 분야에 적합한 통상의 접합식 연마 물품을 나타낸다. 통상의 샘플(504 내지 506)은, Saint-Gobain사의 NQM90J10VH 제품으로서 상업적으로 구매 가능한, 접합식 연마 물품을 나타낸다. 샘플(504 내지 506) 각각은 대략 50 vol% 내지 대략 52 vol%의 기공도 범위, 약 42 vol% 내지 약 44 vol% 사이의 범위 내인 연마 입자(즉, 미세결정 알루미나 입자) 함량의 범위, 그리고 약 6 vol% 내지 약 10 vol% 사이의 범위 내에 있는 접합 재료 함량의 범위를 가진다.
도 5에서 나타낸 바와 같이, 샘플(501, 502)은 0.003 인치의 절삭 깊이에서 현저하게 더 큰 재료제거율을 얻는 한편, 고속 연삭 작업(즉, 60 m/s의 작업 속도로 수행됨)에 대해서는 통상의 샘플들(504 내지 506)과 비교하여 비슷하거나 더 낮은 최대 파워 소비를 가진다. 모든 시험에서, 샘플(501, 502)은 통상의 샘플(504 내지 506)과 비교하여 현저하게 높은 재료제거율을 얻었다. 그리고, 실제, 샘플(501)의 최대 파워 소비는 통상의 샘플(504 및 505)의 최대 파워 소비보다 현저하게 더 낮았고, 통상의 샘플(506)의 최대 파워 소비와 비슷했다. 마찬가지로, 샘플(502)의 최대 파워 소비는 통상의 샘플(504 및 505)의 최대 파워 소비와 비슷했지만, 통상의 샘플(504 및 505)의 재료제거율의 거의 두 배인 재료제거율을 얻었다. 이러한 결과들은 최신 기술인 통상의 접합식 연마 물품에 대해 본원에서 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 연삭 효율과 연삭 능력에서 현저한 향상을 나타낸다.
도 6은 통상의 접합식 연마 물품과 본원에서 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대한 최대 파워 대 재료제거율의 도표를 포함한다. 시험은 상기 표 3에서 제공된 바와 같은 동일한 파라미터를 이용하여, 0.0045 인치의 절삭 깊이(DOC)와 60 m/s인 작업 속도로 다양한 샘플에서 수행되었다. 시험에 대해, 샘플들(601, 602 및 604) 모두는 가공물이 탄 흔적을 나타내거나 샘플이 연삭하지 못 할 때까지 가공물을 연삭하는 데 사용하였다.
도표(601 및 602)는 본원에서의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 샘플을 나타낸다. 샘플(601 및 602)은 상술한 샘플(501 및 502)와 동일한 구조를 가진다. 샘플(604)은 고속 연삭 분야에 적합한 통상의 접합식 연마 물품을 나타낸다. 통상의 샘플(604)은 상술한 상업적으로 구매 가능한 접합식 연마 제품(504)과 동일한 접합식 연마 물품이다.
도 6에서 나타낸 바와 같이, 샘플(601, 602)은 0.0045 인치의 절삭 깊이에서 현저하게 더 큰 재료제거율을 얻는 한편 통상의 샘플(604)과 비교하여 비슷하거나 더 낮은 최대 파워 소비를 가진다. 실제, 샘플(601)의 최대 파워 소비는 통상의 샘플(604)의 최대 파워 소비와 비슷했지만, 샘플(601)의 재료제거율은 샘플(604)의 재료제거율의 거의 두 배 이상이었다. 또한, 샘플(602)의 최대 파워 소비는 통상의 샘플(604)의 최대 파워 소비보다 작았고, 통상의 샘플(604)의 재료제거율의 2배인 재료제거율을 나타내었다. 이러한 결과들은 최신 기술인 통상의 접합식 연마 물품에 대해 본원의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 연삭 효율과 연삭 능력에서 현저한 향상을 나타낸다.
도 7은 통상의 접합식 연마 물품과 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대한 최대 파워 대 재료제거율의 도표를 포함한다. 시험은 상기 표 3에서 제공된 바와 같은 동일한 파라미터를 이용하여, 0.003 인치의 절삭 깊이(DOC)와 80 m/s인 작업 속도로 다양한 샘플에서 수행되었다. 시험에 대해, 샘플들(701, 702 및 703) 모두는 가공물이 탄 흔적을 나타내거나 샘플이 연삭하지 못 할 때까지 가공물을 연삭하는 데 사용하였다.
도표(701)는 본원에서의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 샘플을 나타낸다. 샘플(701)은 상술한 샘플(501)과 동일한 구조를 가진다. 샘플(702, 703)은 고속 연삭 분야에 적합한 통상의 접합식 연마 물품을 나타낸다. 통상의 샘플(702, 703)은 상술한 상업적으로 구매 가능한 샘플들(504 내지 506)과 동일한 접합식 연마 물품이다.
도 7에서 나타낸 바와 같이, 샘플(701)은 0.003 인치의 절삭 깊이에서 현저하게 더 큰 재료제거율을 얻은 한편, 통상의 샘플(702 및 703)과 비교하여 적절한 최대 파워 소비를 가진다. 실제, 샘플(701)의 최대 파워 소비는 통상의 샘플(703)의 최대 파워 소비보다 작았지만, 재료제거율은 대략적으로 다섯 배 이상이었다. 또한, 샘플(701)의 최대 파워 소비는 통상의 샘플(702)의 최대 파워 소비보다 조금 더 컸지만, 샘플(701)은 통상의 샘플(702)의 재료제거율의 12배보다 더 큰 재료제거율을 얻었다. 이러한 결과들은 최신 기술인 통상의 접합식 연마 물품에 대해 본원의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 연삭 효율과 연삭 능력에서 현저한 향상을 나타낸다.
실시예 5
고속 연삭 작업 중 본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품의 코너 유지 인자를 통상의 접합식 연마 물품과 비교하기 위해 비교 연삭 시험이 수행되었다. 도 8 내지 11은 시험 결과의 도표와 그림을 제공한다.
도 8은 두 개의 통상의 접합식 연마 물품과 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 대해, 코너 유지 인자를 나타내는 반지름 변화 대 절삭 깊이(Zw)의 도표를 포함한다. 코너 유지 인자는 주어진 절삭 깊이에 대한 반지름 변화의 측정값으로, 일반적으로 고속 연삭 작업의 열악한 연삭 조건 하에서 그 형상을 유지하는 접합식 연마 물품의 능력을 나타낸다. 각 샘플의 반지름 변화는 도 8의 도표에 의해 예시되는 바와 같이 세 개의 서로 다른 절삭 깊이의 값(즉, 1.00, 1.04 및 1.80)에서 측정되었다. 시험의 파라미터는 아래 표 4에서 제공되었다.
Figure pct00003
도표(801)는 본원에서의 구현예에 따라 만들어진 접합식 연마 물품의 샘플을 나타낸다. 샘플(801)은 대략 40 vol% 내지 대략 43 vol%의 기공도 범위, 약 46 vol% 내지 약 50 vol% 사이의 범위 내인 연마 입자(즉, 미세결정 알루미나 입자) 함량의 범위, 그리고 약 9 vol% 내지 약 11 vol% 사이의 범위 내에 있는 접합 재료 함량의 범위를 가진다. 샘플(801)의 접합재 조성은 표 1에서 상술한 바와 동일하였다.
샘플(802 및 803)은 고속 연삭 분야에 적합한 통상의 접합식 연마 물품을 나타낸다. 통상의 샘플(802 및 803)은 각각 VS 및 VH 제품으로서 구매 가능한 통상의 접합식 연마 물품을 나타낸다. VS 및 VH 제품은 Saint-Gobain사로부터 상업적으로 구매 가능하다.
도 8에서 나타낸 바와 같이, 샘플(801)은, 특정 절삭 깊이에서 반지름의 총 변화(인치)로 측정된, 현저하게 향상된 코너 유지 인자를 가진다. 특히, 도표(801)는 모든 절삭 깊이 값에 대해 0.05 인치 미만의 코너 유지 인자(즉, 반지름의 총 변화)를 나타내었다. 또한, 샘플(801)의 코너 유지 인자는 임의의 다른 고속의 통상의 접합식 연마 물품들(즉, 샘플(802 및 803))의 코너 유지 인자보다 잘 측정되었다. 실제, 1.40인 절삭 깊이에서, 샘플(801)은 통상의 샘플(803)보다 2배 이상 더 작은 코너 유지 인자를 나타내었고, 따라서 샘플(803)의 반지름 변화의 반보다 더 작은 반지름 변화를 가졌다. 또한, 1.80인 절삭 깊이에서, 샘플(801)은 통상의 샘플(802)의 코너 유지 인자보다 대략 2배 더 작고, 통상의 샘플(803)의 코너 유지 인자보다 6배 이상 더 작은 코너 유지 인자를 나타내었다. 이러한 결과들은 통상의 고속 접합식 연마 물품들과 비교하여 본원에서의 구현예의 접합식 연마 물품들의 코너 유지 인자, 튼튼함, 및 변형에 대한 저항에 있어 주목할 만한 개선을 보여준다.
도 9 내지 11은 두 개의 통상의 고속 접합식 연마 물품에 대해 구현예에 따른 접합식 연마 물품의 코너 유지 인자의 그림을 제공하는 일련의 예시들을 포함한다. 특히, 도 9 내지 11은 통상의 접합식 연마 물품에 대해 본원에서의 구현예의 연마 물품의 개선된 코너 유지 인자와 튼튼함에 대한 추가적 증거를 제공한다.
도 9는 구현예에 따른 접합식 연마 물품과 비교되는 통상의 접합식 연마 물품에 대한 코너 유지 인자를 나타내는 일련의 사진을 포함한다. 샘플(901)은 Saint-Gobain사로부터 VH 접합식 연마 휠로서 상업적으로 구매 가능한 통상의 접합식 연마 물품에 의해 연삭된 4330V 합금강인 가공물이다. 샘플(902)은 Saint-Gobain사로부터 VS 접합식 연마 휠로서 상업적으로 구매 가능한 통상의 접합식 연마 물품에 의해 연삭된 가공물을 나타낸다. 샘플(903)은 상술한 샘플(501)과 동일한 구조를 가지는 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 의해 연삭된 가공물을 나타낸다. 위의 샘플 모두에 대해, 가공물의 연삭은 표 4에서 제공된 조건 하에 수행되었다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 샘플(903)은 샘플(901 및 902)과 비교하여 가장 균일한 모서리를 가지도록 가공물을 연삭할 수 있다. 이미지는 이전 시험에 의해 나타내어진 연삭 데이터를 뒷받침한다.
도 10은 구현예에 따른 접합식 연마 물품과 비교된 통상의 접합식 연마 물품에 대한 코너 유지 인자를 나타내는 일련의 사진들을 포함한다. 샘플(1001)은 아래의 표 6에서 나타낸 조건 하에, Saint-Gobain사로부터의 VH 접합식 연마 휠로서 상업적으로 구매 가능한 통상의 접합식 연마 물품에 의해 연삭된 4330V 합금강인 가공물이다. 샘플(1002)은 Saint-Gobain사로부터 VS 접합식 연마 휠로서 상업적으로 구매 가능한 통상의 접합식 연마 물품에 의해 연삭된 가공물을 나타낸다. 샘플(1003)은 샘플(501)과 동일한 구조를 가지는 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 의해 연삭된 가공물을 나타낸다. 상기 모든 샘플들에 대해, 가공물의 연삭은 표 4에서 제공된 조건 하에 수행되었다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 샘플(1003)은 샘플(1001 및 1002)과 비교하면 가장 균일한 모서리를 나타낸다. 실제, 샘플(1001)의 코너는 샘플(1003)의 모서리보다 현저하게 더 나쁘고, 이는 표 4에서 나타낸 연삭 조건 하에서 모서리를 적절하게 만들기 위한 통상의 접합식 연마 물품의 제한된 능력을 나타낸다. 유사하게, 샘플(1002)의 코너는 샘플(1003)의 모서리보다 확실하게 더 나쁘고, 이는 샘플(1003)을 형성하는 데 사용된 접합식 연마 물품과 비교하여 표 4에서 설명된 연삭 조건 하에서 모서리를 적절하게 만들기 위한 통상의 접합식 연마 물품의 제한된 능력을 나타낸다. 도 10의 이미지는 이전 예에서 만들어진 우수한 연삭 데이터를 뒷받침한다.
도 11은 구현예에 따른 접합식 연마 물품과 비교하여 통상의 접합식 연마 물품에 대한 코너 유지 인자를 나타내는 일련의 사진들을 포함한다. 샘플(1101)은 Saint-Gobain사로부터 VH 접합식 연마 휠로서 상업적으로 구매 가능한 통상의 접합식 연마 물품에 의해, 표 4에서 설명된 조건 하에 연삭된 4330V 합금강인 가공물이다. 샘플(1102)은 Saint-Gobain사로부터 VS 접합식 연마 휠로서 상업적으로 구매 가능한 통상의 접합식 연마 물품에 의해 연삭된 가공물을 나타낸다. 샘플(1103)은 상술한 샘플(501)과 동일한 구조를 가지는 구현예에 따른 접합식 연마 물품에 의해 연삭된 가공물을 나타낸다. 위의 샘플 모두에 대해, 가공물의 연삭은 표 4에서 제공된 조건 하에 수행되었다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 샘플(1103)은 샘플(1101 및 1102)와 비교하여 가장 균일하고 잘 규정된 모서리를 나타낸다. 실제, 샘플(1101)의 코너는 샘플(1103)의 모서리보다 현저하게 더 나쁘고, 이는 표 4에서 나타낸 연삭 조건 하에서 적절하게 모서리를 만들기 위한 통상의 접합식 연마 물품의 제한된 능력을 나타낸다. 유사하게, 샘플(1102)의 코너는 샘플(1103)의 모서리보다 확실하게 더 나쁘고, 이는 특히 샘플(1103)의 모서리와 비교할 때, 표 4에서 설명된 연삭 조건 하에서 모서리를 적절하게 만들기 위한 통상의 접합식 연마 물품의 제한된 능력을 나타낸다. 도 11의 이미지는 이전 예에서 만들어진 우수한 연삭 데이터를 지원한다.
이전의 구현예들은 최신 기술로부터 벗어난 것을 나타내는, 연마 제품 특히 접합식 연마 제품에 관한 것이다. 본원에서 구현예의 접합식 연마 제품은 향상된 연삭 성능을 촉진시키는 특성들의 조합을 활용한다. 본 출원에서 설명된 바와 같이, 본원에서 구현예의 접합식 연마 본체는 특정 양과 형태의 연마 입자, 특정 양과 형태의 접합 재료를 활용하고, 특정 양의 기공도를 가진다. 제품들의 등급과 구조의 면에서 통상의 연마 제품의 공지 범위 밖에 있음에도 불구하고 이러한 제품들은 효과적으로 만들어질 수 있다는 발견뿐만 아니라, 이러한 제품들은 향상된 연삭 성능을 나타내었다는 것을 또한 발견하였다. 특히, 본 구현예의 접합식 연마재가 통상의 고속 연삭 휠에 비해 현저하게 더 높은 기공도를 가짐에도 불구하고 연삭 작업 중 고속으로 작동할 수 있다는 것을 발견하였다. 실제, 매우 놀랍게도, 본원에서의 구현예의 접합식 연마재 본체는 60 m/s를 초과하는 휠 속도로 작동하는 능력을 나타내는 한편 또한 최신의 고속 연삭 휠과 비교하여 향상된 재료제거율, 향상된 코너 유지 능력, 및 적절한 표면 마감을 나타내었다.
또한, 본 구현예의 접합식 연마재는 최신의 통상적 휠 대비 특정 기계적 특성에 있어 현저한 차이를 가질 수 있다는 것을 발견하였다. 본 구현예의 접합식 연마재 본체들은 MOR과 MOE의 관계에서 현저한 차이를 나타내었는데, 이는 통상의 고속 휠에 대비해 현저하게 더 높은 수준의 기공도를 가짐에도 불구하고 다양한 연삭 분야에서 향상된 성능을 촉진시켰다. 매우 놀랍게도, 본원에서의 구현예의 접합식 연마재 본체와 관련된 특성들의 조합을 활용함에 있어서, 유사한 구조와 등급의 통상적인 고속 연삭 휠과 비교할 때, 현저하게 더 강성인(MOR) 접합식 연마재 본체가 주어진 MOE에 대해 얻어질 수 있다는 것을 발견하였다.
상기에서, 특정 구현예와 특정 요소들의 연결들에 대한 언급은 예시적이다. 결합되거나 연결된 요소들에 대한 언급은 본원에서 설명된 방법들을 수행하기 위해 이해될 바와 같이, 상기 요소들 사이의 직접적 연결 또는 하나 이상의 개재되는 요소들을 통한 간접적 연결을 개시하도록 의도된다는 것을 이해할 것이다. 이와 같이, 상술한 주제는 예시이고 제한적이지 않다고 여겨져야 하고, 첨부한 청구범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 있는 모든 이러한 변형, 개량 및 다른 구현예를 포함하도록 의도된다. 따라서, 법에 의해 허용되는 최대 범위까지, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위 및 그 균등물의 가장 넓게 허용 가능한 해석에 의해 정해져야 하며, 앞에서의 상세한 설명에 의해 제한되거나 한정되지 않아야 한다.
요약서는 특허법에 따라 제공되고 청구범위의 범주 또는 의미를 해석하거나 제한하도록 사용되어서는 안 된다는 이해 하에 제출되었다. 또한, 전술한 상세한 설명에서, 개시 내용을 간소화할 목적으로 다양한 특징들이 함께 그룹화되거나 단일 구현예에서 설명될 수 있다. 이러한 개시 내용은, 청구된 구현예가 각 청구범위에서 명확히 인용된 것보다 더 많은 특징들을 요구하고 있다는 의도를 반영하는 것으로 해석해서는 안 된다. 오히려, 다음의 청구범위가 반영하는 바와 같이, 발명의 주제는 임의의 개시된 구현예의 모든 특징들보다 덜한 것으로 의도될 수 있다. 따라서, 다음의 청구범위는 상세한 설명으로 통합되며, 각 청구항은 개별적으로 청구된 주제를 정의하는 것으로서 독립적이다.

Claims (52)

  1. 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는 연마 물품으로서,
    상기 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가지고, 적어도 약 0.4 in3/min/in(258 mm3/min/mm)의 재료제거율로 그리고 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  2. 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는 연마 물품으로서,
    상기 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가지고, 적어도 약 60 m/s의 속도로, 약 10 Hp 이하의 최대 파워로, 그리고 적어도 약 0.4 in3/min/in(258 mm3/min/mm)의 재료제거율로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  3. 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는 연마 물품으로서,
    상기 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가지고, 적어도 약 60 m/s의 속도로, 약 0.003인치(0.076 mm)의 절삭 깊이로, 그리고 적어도 약 0.4 in3/min/in(258 mm3/min/mm)의 재료제거율로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  4. 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는 연마 물품으로서,
    상기 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가지고, 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있고 1.8인 절삭 깊이에서 약 0.07 인치(1.78 mm) 이하의 코너 유지 인자를 가지는 것인, 연마 물품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 0.4 in3/min/in(258 mm3/min/mm)의 재료제거율이 가능한 것인, 연마 물품.
  6. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료제거율은 적어도 약 0.45 in3/min/in(290 mm3/min/mm)인 것인, 연마 물품.
  7. 제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료제거율은 적어도 약 0.5 in3/min/in(323 mm3/min/mm)인 것인, 연마 물품.
  8. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료제거율은 적어도 약 0.55 in3/min/in(355 mm3/min/mm)인 것인, 연마 물품.
  9. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료제거율은 적어도 약 0.6 in3/min/in(387 mm3/min/mm)인 것인, 연마 물품.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 상기 접합 재료의 총 중량에 대해 약 20wt% 이하의 보론 산화물(B2O3)로 만들어지는 것인, 연마 물품.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 실리콘 산화물(SiO2) 중량 퍼센트:알루미늄 산화물(Al2O3) 중량 퍼센트의 비율이 3.2 이하인 것인, 연마 물품.
  12. 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 3.0wt% 이하의 인 산화물(P2O5)로 만들어지는 것인, 연마 물품.
  13. 약 20wt% 이하의 보론 산화물(B2O3)로 만들어지고, 실리카(SiO2) 중량 퍼센트:알루미나(Al2O3) 중량 퍼센트의 비율이 (중량 퍼센트로) 약 3.2 이하이며, 3.0 wt% 이하의 인 산화물(P2O5)을 가지는 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는 연마 물품으로서,
    상기 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가지고, 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 접합 재료는 인 산화물(P2O5)이 기본적으로 없는 것인, 연마 물품
  15. 약 20wt% 이하의 보론 산화물(B2O3)로 만들어지고, 실리카(SiO2) 중량 퍼센트:알루미나(Al2O3) 중량 퍼센트의 비율이 (중량 퍼센트로) 약 3.2 이하인 단상 유리질 접합 재료 내에 함유된 미세결정 알루미나(MCA)를 포함하는 연마 입자를 가지는 접합식 연마 본체를 포함하는 연마 물품으로서,
    상기 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 42 vol%인 기공도를 가지고, 적어도 약 60 m/s의 속도로 금속을 포함하는 가공물을 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  16. 제1항 및 제3항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 약 10 Hp 이하의 최대 파워로 상기 가공물을 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  17. 제2항 또는 제16항에 있어서,
    상기 최대 파워는 약 9 Hp 이하인 것인, 연마 물품.
  18. 제2항, 제16항 및 제17항에 있어서,
    상기 최대 파워는 약 8 Hp 이하인 것인, 연마 물품.
  19. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 적어도 약 0.003 인치(0.076 mm)인 절삭 깊이로 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  20. 제3항 또는 제19항에 있어서,
    상기 절삭 깊이는 적어도 약 0.004 인치(0.101 mm)인 것인, 연마 물품.
  21. 제3항, 제19항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 깊이는 적어도 약 0.0045 인치(0.114 mm)인 것인, 연마 물품.
  22. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 1.8인 절삭 깊이에서 약 0.07 인치 이하인 코너 유지 인자를 포함하는 것인, 연마 물품.
  23. 제4항 또는 제22항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 1.8인 절삭 깊이에서 약 0.06 인치(1.52 mm) 이하인 코너 유지 인자를 포함하는 것인, 연마 물품.
  24. 제4항, 제22항 및 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 1.8인 절삭 깊이에서 약 0.05 인치(1.27 mm) 이하인 코너 유지 인자를 포함하는 것인, 연마 물품.
  25. 제15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공물은 적어도 약 0.4 in3/min/in(258 mm3/min/mm)인 재료제거율에서 탄 흔적을 나타내지 않는 것인, 연마 물품.
  26. 제15항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공물은 금속, 금속 합금, 플라스틱, 천연 재료 및 그 조합으로 이루어지는 금속들의 군으로부터 선택되는 금속을 포함하는 것인, 연마 물품.
  27. 제15항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 적어도 약 65 m/s인 속도로 상기 가공물을 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  28. 제15항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 적어도 약 70 m/s인 속도로 상기 가공물을 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  29. 제15항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 적어도 약 80 m/s인 속도로 상기 가공물을 연삭할 수 있는 것인, 연마 물품.
  30. 제15항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 입자는 기본적으로 미세결정 알루미나로 이루어지는 것인, 연마 물품.
  31. 제15항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 입자는 약 250 미크론 이하의 평균 입자 크기를 가지는 것인, 연마 물품.
  32. 제15항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세결정 알루미나는 약 1 미크론 이하의 평균 입자 크기를 가지는 입자를 포함하는 것인, 연마 물품.
  33. 제1항 내지 제14항 및 제16항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 단상 유리질 재료를 포함하는 것인, 연마 물품.
  34. 제15항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 43 vol%인 기공도를 포함하는 것인, 연마 물품.
  35. 제15항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 약 70 vol% 이하의 기공도를 포함하는 것인, 연마 물품.
  36. 제15항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 적어도 약 35 vol% 의 연마 입자를 포함하는 것인, 연마 물품.
  37. 제15항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 상기 접합식 연마 본체의 총 부피 중 약 15 vol%이하의 접합 재료를 포함하는 것인, 연마 물품.
  38. 제15항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 알칼리토류 산화물 화합물(RO)로 만들어지는 것인, 연마 물품.
  39. 제15항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료에 존재하는 알칼리토류 산화물 화합물(RO)의 총량이 약 3.0 wt% 이하인 것인, 연마 물품.
  40. 제15항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 칼슘 산화물(CaO), 마그네슘 산화물(MgO), 바륨 산화물(BaO), 스트론튬 산화물(SrO)의 군으로부터 선택된 약 3 종 이하의 서로 다른 알칼리토류 산화물 화합물(RO)로 만들어지는 것인, 연마 물품.
  41. 제15항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 리튬 산화물(Li2O), 나트륨 산화물(Na2O), 칼륨 산화물(K2O) 및 세슘 산화물(Cs2O) 및 그것들의 조합으로 이루어지는 화합물의 군으로부터 선택되는 알칼리 산화물 화합물(R2O)을 포함하는 것인, 연마 물품.
  42. 제15항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 총량이 약 20 wt% 이하인 알칼리 산화물 화합물(R2O)으로 만들어지는 것인, 연마 물품.
  43. 제15항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 약 3개 이하의 알칼리 산화물 화합물(R2O)을 포함하는 것인, 연마 물품.
  44. 제42항에 있어서,
    상기 접합 재료 내에 존재하는 임의의 알칼리 산화물 화합물의 함량(wt%)은 알칼리 산화물의 총 함량(wt%)의 반 이하인 것인, 연마 물품.
  45. 제15항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 약 55 wt% 이하의 실리콘 산화물(SiO2)로 만들어지는 것인, 연마 물품.
  46. 제15항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 적어도 약 12 wt% 알루미늄 산화물(Al2O3)로 만들어지는 것인, 연마 물품.
  47. 제15항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 재료는 적어도 하나의 알칼리 산화물 화합물(R2O) 및 적어도 하나의 알칼리토류 산화물 화합물(RO)로 만들어지고, 상기 알칼리 산화물 화합물과 상기 알칼리토류 산화물 화합물의 총 함량은 약 20 wt% 이하인 것인, 연마 물품.
  48. 제15항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    접합재는 보론 산화물(B2O3) 및 실리콘 산화물(SiO2)으로 만들어지되, 보론 산화물과 실리콘 산화물의 총 함량은 약 70 wt% 이하인 것인, 연마 물품.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 실리콘 산화물(SiO2)의 함량은 상기 보론 산화물의 함량보다 더 큰 것인, 연마 물품.
  50. 제15항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
    접합재는 MnO2, ZrSiO2, CoAl2O4 및 MgO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 약 1 wt% 이하의 산화물 화합물을 포함하는 조성물로 만들어지는 것인, 연마 물품.
  51. 제49항에 있어서,
    접합재는 MnO2, ZrSiO2, CoAl2O4 및 MgO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 산화물 화합물이 기본적으로 없는 조성물로 만들어지는, 연마 물품.
  52. 제15항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합식 연마 본체는 약 1000℃ 이하의 온도에서 소결되는, 연마 물품.
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