KR20140017268A - 엔드밀 공구 제조방법 - Google Patents

엔드밀 공구 제조방법 Download PDF

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KR20140017268A
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차수일
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Abstract

본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법은, 선정된 천연다이아몬드 원석의 조직검사를 통해 결정방향을 파악하는 가공준비단계와, 상기 천연다이아몬드 원석을 제1보조몸체에 용접결합한 후, 연마장비를 이용해 상기 천연다이아몬드 원석의 하부 기저면 및 상부 기준면을 연마가공하는 연마단계와, 상기 제1보조몸체로부터 분리시킨 상기 가공 팁을 제2보조몸체에 용접결합한 후, 연삭장비를 이용해 상기 천연다이아몬드 원석의 에지부를 연삭하여 절삭날이 형성된 가공 팁을 완성하는 연삭단계 및, 상기 제2보조몸체로부터 분리시킨 상기 가공 팁을 세팅장비에 설치된 초경몸체에 가설치하고, 상기 가공 팁의 정렬상태를 조정한 후, 상온결합제를 이용해 상기 가공 팁을 상기 초경몸체에 상온 응고방식으로 결합시켜 엔드밀 공구를 완성시키는 세팅단계를 포함한다.

Description

엔드밀 공구 제조방법{MANUFACTURE METHOD OF ENDMILL TOOL}
본 발명은 엔드밀 공구 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단 결정을 갖는 천연다이아몬드 원석을 보조몸체들에 순차적으로 용접결합시킨 상태에서 연마 및 연삭 작업을 진행함과 아울러, 초경몸체에 가 설치된 가공 팁의 정렬상태를 조정한 후, 상온결합제를 이용해 초경몸체와 가공 팁을 결합시킴으로써, 연마 및 연삭 과정에서 간섭 발생을 최소화하고, 가공오차나 가공불량에 의한 비용손실을 방지하여 가공의 신뢰성을 확보할 수 있는 엔드밀 공구 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 다이아몬드 엔드밀(endmill) 공구는 전단과 바깥쪽 둘레를 따라 형성된 절단날로 공작물을 가공하는 밀링용 커터의 일종이다.
이러한, 종래의 다이아몬드 엔드밀 공구는 대부분 다결정질 다이아몬드 소결체(polycrystalline diamond,PCD)인 PCD가 날 끝에 용접되어 가공된 형태를 가진다.
그러나, 엔드밀 공구의 가공 팁을 연마 또는 연삭하는 경우, 가공 팁이 고정되는 몸체와, 절삭날을 가공하기 위한 연삭 휠의 가공범위 내에서 간섭이 발생하여 연마 또는 연삭 작업에 어려움이 있었다.
그리고, 장비에 설치되는 몸체에 가공 팁을 용접결합시키는 경우, 높은 온도를 갖는 용접액의 물질 이동에 의해 가공 팁 자체에 미세한 치수 변화가 발생할 염려가 있었다.
또한, 가공 팁의 정렬상태가 정확하지 않은 경우, 정렬 오차로 인해 엔드밀 공구의 런아웃(Runout)이 정확하게 맞지 않게 되고, 이로 인해 재현성 있는 제품 생산을 생산하기 어려웠다.
본 발명의 목적은 단결정 구조를 가지고 있는 천연다이아몬드 소재의 기준면과 기저면을 연마한 후에, 가공 팁의 에지부를 라운드 또는 사각 형상 등으로 연삭하는 과정을 순차적으로 진행함으로써, 가공 툴의 가공 정밀성을 높이고, 기존의 장비를 활용해 가공 툴을 제작할 수 있어, 제작 단가를 낮출 수 있고, 연마 및 연삭 과정에서의 간섭 발생을 최소화할 수 있는 엔드밀 공구 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 보조 몸체에 설치된 상태로 용접 결합이 완료된 가공 팁과 금속필름 조립체를 초경몸체에 결합시킨 후, 초경몸체에 결합된 가공 팁의 정면(X축), 상면(Y축) 및, 측면(Z축)에 대한 정렬상태를 확인할 수 있고, 정렬 오차가 발생시 미세조절을 통해 오차 값을 보상함으로써, 작업자가 가공 전에 공구의 상태를 측정할 수 있어 가공오차 및 가공불량에 따른 비용손실을 방지할 수 있고, 가공의 신뢰성을 확보할 수 있는 엔드밀 공구 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법은, 선정된 천연다이아몬드 원석의 조직검사를 통해 결정방향을 파악하는 가공준비단계와, 상기 천연다이아몬드 원석을 제1보조몸체에 용접결합한 후, 연마장비를 이용해 상기 천연다이아몬드 원석의 하부 기저면 및 상부 기준면을 연마가공하는 연마단계와, 상기 제1보조몸체로부터 분리시킨 상기 가공 팁을 제2보조몸체에 용접결합한 후, 연삭장비를 이용해 상기 천연다이아몬드 원석의 에지부를 연삭하여 절삭날이 형성된 가공 팁을 완성하는 연삭단계 및, 상기 제2보조몸체로부터 분리시킨 상기 가공 팁을 세팅장비에 설치된 초경몸체에 가설치하고, 상기 가공 팁의 정렬상태를 조정한 후, 상온결합제를 이용해 상기 가공 팁을 상기 초경몸체에 상온 응고방식으로 결합시켜 엔드밀 공구를 완성시키는 세팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연마단계는 상기 천연다이아몬드 원석을 제1-1보조몸체에 용접결합한 후, 상기 천연다이아몬드 원석의 상면을 연마하여 기초적인 기본면을 형성시키는 기본면연마단계와, 상기 제1-1보조몸체로부터 분리시킨 상기 천연다이아몬드 원석의 기본면을 제1-2보조몸체에 용접결합한 후, 상기 천연다이아몬드 원석의 바닥면을 연마하여 기저면을 형성시키는 기저면연마단계 및, 상기 제1-2보조몸체로부터 분리시킨 상기 천연다이아몬드 원석의 기저면을 제1-3보조몸체에 용접결합한 후, 상기 기본면을 연마하여 기저면을 형성시키는 기준면연마단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 세팅단계에서, 상기 초경몸체를 상기 세팅장비에 설치하는 몸체설치단계와, 상기 가공 팁의 하단에 금속필름을 용접결합시키는 필름용접단계와, 상기 세팅장비에 설치된 상기 초경몸체에 상기 가공 팁 및 상기 금속필름 결합체를 삽입하는 고정단계와, 상기 가공 팁의 정면과, 상면 및, 측면의 정렬상태를 모니터링하여, 상기 가공 팁의 정렬 오차를 조정하는 조정단계 및, 상기 정렬 오차가 조정된 가공 팁과 상기 금속필름을 상온결합제를 이용해 상기 초경몸체에 상온에서 결합시키는 결합단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 조정단계에서, 상기 체결부에 결합된 상기 가공 팁의 정면영상을 촬영하여, 상기 가공 팁의 정면 정렬상태를 외부로 표시하는 X축 검사단계와, 상기 가공 팁의 상면영상을 촬영하여, 상기 가공 팁의 상면 정렬상태를 외부로 표시하는 Y축 검사단계 및, 상기 가공 팁의 측면영상을 촬영하여, 상기 가공 팁의 측면 정렬상태를 외부로 표시하는 Z축 검사단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 결합단계의 이후에, 상기 가공 팁의 외측으로 돌출된 상기 금속필름의 돌출 부위를 제거하는 커팅단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 Y축 검사단계의 이후에, 상기 가공 팁의 측면영상을 촬영하기 위해 상기 엔드밀 공구를 90ㅀ회전시키는 방향전환단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기본면연마단계의 이후에, 상기 천연다이아몬드 원석에 부착된 용접액 성분을 산 용액으로 제거하는 1차 세척단계가 더 포함되고, 상기 기저면연마단계의 이후에, 상기 천연다이아몬드 원석에 부착된 용접액 성분을 산 용액으로 제거하는 2차 세척단계가 더 포함되며, 상기 기준면연마단계의 이후에, 또한, 제1-3보조몸체로부터 분리된 천연다이아몬드 원석에 부착된 용접액 성분이나 찌꺼기 등을 산 용액으로 제거하는 3차 세척단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연삭단계의 이후에, 상기 천연다이아몬드 원석에 부착된 용접액 성분을 산 용액으로 제거하는 4차 세척단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 세팅단계의 이후에, 상기 엔드밀 공구의 제작정도를 검사하는 최종검사단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 단결정 구조를 가지고 있는 천연다이아몬드 소재의 기준면과 기저면을 연마한 후에, 가공 팁의 에지부를 라운드 또는 사각 형상 등으로 연삭하는 과정을 순차적으로 진행함으로써, 가공 툴의 가공 정밀성을 높이고, 기존의 장비를 활용해 가공 팁을 제작할 수 있어 제작 단가를 낮출 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 3차원 형상의 둥근 홈, 사각 홈 가공이나 샤프한 에지부를 기계가공으로 얻을 수 있어, 반도체 제조 공정기술에 비해 경제성과 작업효율성이 높은 효과를 갖는다.
또한, 보조 몸체에 설치된 금속필름과 가공 팁을 용접 결합시킨 후, 가공 팁과 금속필름 조립체를 상온 응고방식으로 초경 몸체에 결합시킴으로써, 가공 팁의 연마 또는 연삭 작업시 간섭을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
아울러, 가공 팁에 대한 X축, Y축, Z축에 대한 정렬상태를 확인할 수 있고, 정렬 오차가 발생하는 경우, 미세조절을 통해 정렬 오차 값을 보상할 수 있어, 가공오차 및 가공불량에 따른 비용손실을 방지할 수 있고, 가공의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법의 각 단계를 순차적으로 보여주기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 세팅단계를 순차적으로 보여주기 위한 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 제1보조몸체에 천연다이아몬드 원석을 용접결합시킨 상태를 보여주기 위한 이미지이다.
도 4는 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 연마장비를 이용해 천연다이아몬드 원석의 기저면 및 기준면을 연마가공하는 과정을 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 제2보조몸체에 연마가 완료된 천연다이아몬드 원석을 용접결합시킨 상태를 보여주기 위한 이미지이다.
도 6은 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 천연다이아몬드 원석이 용접결합된 제2보조몸체를 연삭장비에 설치한 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 연삭이 완료된 가공 팁을 세팅장비에 설치된 초경몸체에 결합시킨 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 세팅이 완료된 엔드밀 공구를 보여주기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 세팅이 완료된 엔드밀 공구를 보여주기 위한 단면도이다.
도 10a는 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 가공 팁의 절삭날을 라운드 형태로 가공한 상태와, 이를 이용해 가공물을 가공한 형태를 보여주기 위한 도면이다.
도 10b는 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에서 가공 팁의 절삭날을 사각 형태로 가공한 상태와, 이를 이용해 가공물을 가공한 형태를 보여주기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법은, 가공준비단계(S100)와, 연마단계(S200)와, 연삭단계(S300) 및, 세팅단계(S400)를 포함한다.
먼저, 상기 가공준비단계(S100)에서는 선정된 천연다이아몬드 원석(1)의 조직검사를 통해 천연다이아몬드 원석(1)의 결정방향을 파악한다.
즉, 상기 가공준비단계(S100)는 연삭 방향을 비롯한 최적의 작업 공정을 결정하는 가장 기초적이고 중요한 공정이다.
그리고, 상기 가공준비단계(S100)의 이전에는 가공 팁(12)으로 가공할 천연다이아몬드 원석(1)을 선정하는 단계가 더 포함될 수 있다.
이와 같은 가공준비단계(S100)는, 천연다이아몬드 원석(1)이 가지고 있는 결정의 방향성(anisotropy) 때문에, 가공하기 전에 천연다이아몬드 원석(1)의 기본적인 정보를 파악하는 과정이다.
다음으로, 연마단계(S200)는 도 3에서처럼 결정방향이 파악된 천연다이아몬드 원석(1)을 제1보조몸체(20a, 20b, 20c)에 용접결합한다.
이후, 상기 연마단계(S200)는 천연다이아몬드 원석(1)의 바닥면인 기저면(12a) 및 상면인 기준면(12b)을 연마장비(100)의 연마부재(110)로 연마한다.
여기서, 상기 제1보조몸체(20a, 20b, 20c)에 천연다이아몬드 원석(1)을 용접하는 경우, 은(Silver) 성분이 다량 함유된 금속 포일 또는 페이스트 상태의 용접제(13)를 녹여 전기 저항을 이용한 용접방식으로 천연다이아몬드 원석(1)을 용접할 수 있다.
상기 연마단계(S200)는, 도 4에서처럼 기본면연마단계(S210)와, 기저면연마단계(S220) 및, 기준면연마단계(S230)를 포함한다.
먼저, 상기 기본면연마단계(S210)는 천연다이아몬드 원석(1)을 제1-1보조몸체(20a)에 용접결합한 후, 상기 천연다이아몬드 원석(1)의 상면을 연마하여 기초적인 기본면(12c)을 형성시킨다.
기저면연마단계(S220)는, 제1-1보조몸체(20a)로부터 분리시킨 천연다이아몬드 원석(1)의 기본면(12c)을 제1-2보조몸체(20b)에 용접결합한 후, 천연다이아몬드 원석(1)의 바닥면을 연마장비(200)의 연마부재(210)로 연마하여 기저면(12a)을 형성시킨다.
기준면연마단계(S230)는, 제1-2보조몸체(20b)로부터 분리시킨 천연다이아몬드 원석(1)의 기저면(12a)을 제1-3보조몸체(20c)에 용접결합한 후, 기본면(12c)을 연마장비(200)의 연마부재(210)로 연마하여 기저면(12a)을 형성시킨다.
더 상세하게 설명하면, 도 4에서처럼 제1-1보조몸체(20a)에 용접된 천연다이아몬드 원석(1)은 기준면(12b)을 연삭하기 이전에, 기초적인 평면을 만들기 위한 A(선a-a') 부위를 연삭한다.
그리고, 천연다이아몬드 원석(1)과 제1-1보조몸체(20a)를 부착한 용접제(13)를 녹여, 상기 제1-1보조몸체(20a)로부터 천연다이아몬드 원석(1)을 분리시킨다.
또한, 천연다이아몬드 원석(1)의 기본면(12c)을 제1-2보조몸체(20b)에 용접결합시킨 후, B(선b-b') 부위를 연마가공하여 기저면(12a)을 형성시킨다.
이후, 천연다이아몬드 원석(1)의 기저면(12a)을 제1-3보조몸체(20c)에 용접결합시킨 후, 기본면(12c)이 형성된 C(선c-c') 부위를 연마가공하여 천연다이아몬드 원석(1)의 상면에 기준면(12b)을 형성시킬 수 있다.
이와 같이 설명된 연마단계(S200)의 이후에는, 제1-1보조몸체(20a)로부터 분리된 천연다이아몬드 원석(1)에 부착된 용접액 성분이나 찌꺼기 등을 산 용액으로 제거하는 1차 세척단계가 더 포함될 수 있다.
그리고, 제1-2보조몸체(20b)로부터 분리된 천연다이아몬드 원석(1)에 부착된 용접액 성분이나 찌꺼기 등을 산 용액으로 제거하는 2차 세척단계가 더 포함될 수 있다.
또한, 제1-3보조몸체(20c)로부터 분리된 천연다이아몬드 원석(1)에 부착된 용접액 성분이나 찌꺼기 등을 산 용액으로 제거하는 3차 세척단계가 더 포함될 수 있다.
연삭단계(S300)는, 제1-3보조몸체(20c)로부터 분리시킨 천연다이아몬드 원석(1)을 제2보조몸체(30)에 용접결합한다.
이때, 상기 가공 팁(12)은 기준면(12b)이 상부에 위치되고 기저면(12a)이 하부에 위치되도록 측단이 제2보조몸체(30)의 전단에 용접결합된다.
이후, 상기 가공 팁(12)의 에지부가 라운드 또는 사각 형상이 되도록 연삭장비(200)로 연삭하여, 가공 팁(12)의 에지부에 절삭날(12a)을 형성시킨다.
여기서, 제2보조몸체(30)에 천연다이아몬드 원석(1)을 용접하는 경우, 은(Silver) 성분이 다량 함유된 금속 포일 또는 페이스트 상태의 용접제(13)를 녹여 전기 저항을 이용한 용접방식으로 천연다이아몬드 원석(1)을 용접할 수 있다.
연삭장비(200)는, 제2보조몸체(30)를 고정시키기 위한 공구 고정부(310)와, 가공 팁(12)의 에지 부위를 연삭 가공하기 위한 연삭부재(메탈 휠 등, 220) 등이 구비될 수 있다.
이와 같은 연삭장비(200)는, 통상적으로 사용하는 장비이므로 더 상세히 설명하지 않도록 한다.
그리고, 연삭단계(S300)의 이후에는, 제2보조몸체(30)로부터 분리된 천연다이아몬드 원석(1)에 부착된 용접액 성분이나 찌꺼기 등을 산 용액으로 제거하는 4차 세척단계가 더 포함될 수 있다.
세팅단계(S400)는, 제2보조몸체(30)로부터 분리시킨 가공 팁(12)을 초경몸체(11)에 가설치하고, 세팅장비(300)로 가공 팁(12)의 정렬상태를 조정한다.
이후, 상기 세팅단계(S400)에서는 상온결합제(15)를 이용해 가공 팁(12)을 초경몸체(11)에 결합시켜 엔드밀 공구(10)를 완성시킨다.
여기서, 상기 상온결합제(15)는 에폭시 수지, 순간 접착제, 일반 본드 류 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
초경몸체(11)는, 금속 소재를 이용해 원형 빔 형상으로 제작하며, 종 방향측 전단에 오목하게 결합홈(11a)이 형성된다.
그리고, 상기 초경몸체(11)의 후단은 장비의 설치 부위에 고정적으로 장착되는 부분이다.
상온결합제(15)는, 초경몸체(11)의 결합홈(11a) 내에 투입된 상태에서 상온에서 고속 응고시켜, 가공 팁(12)의 후단과 후술 될 금속필름(14)을 몸체(11)의 결합홈(11a) 내에 고정시킨다.
다시 말해, 용접제(13)에 의해 결합된 가공 팁(12)과 금속필름(14)의 후단 부위를 몸체(11)의 체결홈(11a) 내에 삽입 위치시킨 후, 상온결합제(15)를 체결홈(11a)의 틈새 부위에 주입할 수 있다.
여기서, 제1-1보조몸체(20a)와 천연다이아몬드 원석(1)을 결합시키기 위한 용접제(13)는, 은(Silver) 또는 납 성분을 사용할 수 있다.
이와 같은 상기 용접제(13)는, 가공 팁(12)과 금속필름(14)의 사이에 투입된 상태에서 고온 용접(900ㅀC)에 의해 가공 팁(12)의 하부면과 금속필름(14)의 상면을 결합시킨다.
세팅장비(300)는, 베이스(미도시)와, 공구 고정부(310)와, 제1카메라(320)ㅁ및, 제2카메라(330)로 구비될 수 있다.
먼저, 상기 공구 고정부(310)는, 베이스의 상부에 설치되며, 가공 팁(12)을 갖는 엔드밀 공구(10)를 전방의 체결부(311)에 회전가능하게 결합시킨다.
제1카메라(320)는, 상기 공구 고정부(310)의 전방에 이격 설치되며, 상기 체결부(311)에 결합된 상기 엔드밀 공구(10)의 정면영상을 촬영하여, 가공 팁(12)의 정면 정렬상태를 외부로 표시한다.
그리고, 상기 제1카메라(320)에는 전후좌우 및 상하로 이동시켜 가공 팁(12)의 정면영상에 대한 초점을 조절할 수 있도록 하는 제1카메라 고정부(미도시)가 구비될 수 있다.
제2카메라(330)는, 공구 고정부(310)의 상방에 이격 설치되며, 상기 체결부(311)에 결합된 가공 팁(12)의 상면영상 및 측면영상을 촬영하여, 가공 팁(12)의 상면 및 측면 정렬상태를 외부로 표시한다.
그리고, 상기 제2카메라(330)에는 상하로 이동시켜 가공 팁(12)의 정면영상에 대한 초점을 조절할 수 있도록 하는 제2카메라 고정부(미도시)가 구비될 수 있다.
이를 위해, 상기 한 쌍의 클램핑부(340)는 지지암(341)과, 클램핑로드(342) 및, 지지암 전후조절부(343)가 구비될 수 있다.
먼저, 상기 각각의 지지암(341)은 한 쌍의 클램핑부(340)에 각각 대응되게 설치되며, 공구 고정부(310)의 양측에서 금속필름(14)의 양단을 각각 지지한다.
이때, 상기 금속필름(14)의 양단은 측방으로 더 길게 연장 형성될 수 있고, 상기 금속필름(14)의 양단 연장 부위는 세팅 완료 후 제거될 수 있다.
그리고, 상기 지지암(341)은 가공 팁(12)과 직각으로 위치된 상태에서 금속필름(14)의 양단을 지지할 수 있다.
여기서, 상기 금속필름(14)의 양단을 지지하는 지지암(341)의 일단은 면적이 넓지 않은 금속필름(14)의 양단을 지지하기 단부로 갈수록 지름이 작아지는 핀 형상을 가질 수 있다.
클램핑로드(342)는, 각각의 지지암(341)을 일정 높이로 지지하며, 상기 지지암(341)과 직각을 이룰 수 있다.
지지암 전후조절부(343)는, 클램핑부(340)의 측면에 설치되며, 정역 방향 회전에 의해 상기 크램핑로드(820)들의 위치를 미세하게 조절할 수 있다.
이때, 상기 클램핑로드(342)에 고정된 지지암(341)은 금속필름(14)의 양단을 고정적으로 지지하거나, 상기 금속필름(14)의 양단으로부터 이격 위치될 수 있다.
여기서, 상기 세팅단계(S400)는, 몸체설치단계(S410)와, 필름용접단계(S420)와, 고정단계(S430)와, 조정단계(S440) 및, 결합단계(S450)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 몸체설치단계(S410)는 초경몸체(11)를 세팅장비(300)의 공구 고정부(310)에 설치한다.
필름용접단계(S420)는, 용접장비(미도시)를 이용해 가공 팁(12)의 하단에 금속필름(14)을 용접결합시킨다.
고정단계(S430)는, 세팅장비(300)의 공구 고정부(310)에 설치된 초경몸체(11)의 결합홈(11a)에 가공 팁(12) 및 금속필름(14) 결합체를 삽입 위치시킨다.
조정단계(S440)는, 가공 팁(12)의 정면(X축)과, 상면(Y축) 및, 측면(Z축)의 정렬상태를 모니터링하여, 가공 팁(12)의 정렬 오차를 조정한다.
이를 위해, 상기 조정단계(S440)에서는 X축 검사단계와, Y축 검사단계 및, Z축 검사단계가 포함될 수 있다.
먼저, 상기 X축 검사단계는 상기 체결부(311)에 결합된 가공 팁(12)의 정면영상을 촬영하여, 가공 팁(12)의 정면 정렬상태를 외부로 표시한다.
Y축 검사단계는, 가공 팁(12)의 상면영상을 촬영하여, 상기 가공 팁(12)의 상면 정렬상태를 외부로 표시한다.
Z축 검사단계는, 가공 팁(12)의 측면영상을 촬영하여, 상기 가공 팁(12)의 측면 정렬상태를 외부로 표시한다.
이때, 작업자는 가공 팁(12)의 정면(X축)과, 상면(Y축) 및, 측면(Z축)의 정렬상태를 모니터링 하면서 가공 팁(12)의 정렬 오차를 조정할 수 있다.
결합단계(S450)는, 정렬 오차가 조정된 가공 팁(12)과 금속필름(14)을 상온결합제(15)를 이용해 초경몸체(11)에 상온에서 결합시킨다.
여기서, 상기 금속필름(14)은 후술 될 고온용접액(13)에 의해 가공 팁(12)의 하단에 결합되며, 이 상태에서 초경몸체(11)의 전단에 형성된 결합홈(11a) 내에 삽입된다.
이때, 상기 금속필름(14)은 가공 팁(12)의 하단에 부착된 상태에서 결합홈(11a) 내에서 가공 팁(12)의 일측을 가압지지하는 역할을 한다.
즉, 상기 금속필름(14)에 의해 가압지지되는 가공 팁(12)은 결합홈(11a)의 내주면 일측으로 밀착되므로, 상기 가공 팁(12)은 결합홈(11a)의 외부로 쉽게 빠지지 않는다.
이러한 상기 금속필름(14)은, 용접성과 가공성을 향상시키기 위하여, 금, 은, 동, 티타늄 또는 이들을 조합한 초경 합금(WC-Co) 중 어느 하나로 제작할 수 있다.
그리고, 상기 금속필름(14)의 상하 두께는 다양하게 제작할 수 있으나, 0.1~0.3mm로 제작하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속필름(14)의 하부 면은 체결홈(11a)에 삽입 시에 유동이 발생하지 않도록 쐐기 형태를 가질 수 있다.
즉, 세팅장비(300)의 제1카메라(320)를 이용해 가공 팁(12)의 정면 정렬상태를 외부로 표시할 수 있고, 제2카메라(330)를 이용해 가공 팁(12)의 상면 정렬상태를 외부로 표시할 수 있다.
또한, 공구 고정부(310)의 회전에 의해 90ㅀ로 방향이 전환된 가공 팁(12)의 측면 정렬상태는 제2카메라(330)를 통해 외부로 표시할 수 있다.
이를 위해, 이를 위해, 상기 제1카메라(320)에는 가공 팁(12)의 정면영상을 외부의 작업자에게 표시하기 위한 X축 모니터(321)가 더 구비될 수 있다.
상기 X축 모니터(321)는, 가공 팁(12)의 중심 축 선에 대한 X축 정렬 오차를 확인하기 위해 제1좌표(321a)가 형성된다.
상기 제1좌표(321a)는, 원형의 선들이 중심선을 중심으로 하여 등 간격으로 넓어지는 형태를 가질 수 있다.
즉, 상기 제1좌표(321a)의 중심선과 엔드밀 공구(10)의 전단에 결합된 가공 팁(12)의 절삭날(12a) 상부 면이 상하 또는 좌우 치우치는지 여부를 육안으로 확인할 수 있다.
상기 제2카메라(330)에는 가공 팁(12)의 상면영상 및 측면영상을 외부 작업자에게 표시하기 위하여, Y축 모니터(331) 및 Z축 모니터(332)가 더 구비될 수 있다.
즉, 상기 Y축 모니터(331)는, 가공 팁(12)의 중심 축 선에 대한 Y축 정렬 오차를 확인하기 위해 제2좌표(331a)가 형성되고, 상기 Z축 모니터(332)는, 가공 팁(12)의 중심 축 선에 대한 Z축 정렬 오차를 확인하기 위해 제3좌표(332a)가 형성된다.
상기 제2좌표(331a) 및 제3좌표(332a)는, 원형의 선들이 중심선을 중심으로 하여 등 간격으로 넓어지는 형태를 가질 수 있다.
즉, 상기 제2좌표(331a) 및 제3좌표(332a)의 중심과 엔드밀 공구(10)의 전단에 결합된 가공 팁(12)의 중심이 일치하는지 여부를 육안으로 확인할 수 있다.
이와 같은 제1, 2카메라(330, 340)는, 측정 및 세팅 공정에서 해상도가 1.25μm/픽셀 이상이고, 광학적 확대비율이 4배 이상인 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 사용할 수 있다.
한편, 상기 결합단계(S450)의 이후에는 이후에, 가공 팁(12)의 외측으로 돌출된 상기 금속필름(14)의 돌출 부위를 제거하는 커팅단계가 더 포함될 수 있다.
그리고, 가공 팁(12)의 상면 정렬상태를 외부로 표시하는 단계의 이후에, 상기 가공 팁(12)의 측면영상을 촬영하기 위해 상기 엔드밀 공구(10)를 90ㅀ회전시키기 위한 방향전환단계다 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 공구조립단계의 이후에, 상기 엔드밀 공구(10)의 제작 정도를 검사하는 최종검사단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 단계들을 통해 제작이 완료된 엔드밀 공구(10)는, 몸체(11)와, 가공 팁(12)과, 고온용접액(13)과, 금속필름(14) 및, 상온결합제(15)로 구성된다.
먼저, 상기 몸체(11)는 금속 소재를 이용해 원형 빔 형상으로 제작하며, 종 방향측 전단에 오목하게 결합홈(11a)이 형성된다.
그리고, 상기 몸체(11)의 후단은 절삭장비 등의 설치 부위에 고정적으로 장착된다.
가공 팁(12)은, 전단에 소재를 절삭하기 위한 절삭날(12a)이 형성되며, 상기 가공 팁(12)의 후단은 초경몸체(11)의 전단에 형성된 결합홈(11a) 내에 삽입된 상태로 설치된다.
이와 같은 엔드밀 공구(10)는, 가공기뿐 아니라 기존의 비구면 렌즈 가공용의 초정밀 가공기를 활용한 나노-마이크로 절삭가공으로의 전환이 가능하다.
예를 들어, 도 10a에서처럼 가공 팁(12)의 절삭날을 라운드 형상으로 제작하는 경우, 가공물(S)의 가공면(S')은 라운드 형태(렌즈 형상 등)로 가공될 수 있다.
이와 다르게는, 도 10b에서처럼 가공 팁(12)의 절삭날을 사각 형상으로 제작하는 경우, 가공물(S)의 가공면(S')은 사각 형태로 가공될 수 있다.
그리고, 향후 바이오메디컬 반도체, 마이크로머시닝 분야 등에 나노-마이크로 절삭가공의 적용범위가 확대되는 경우에는, 기존 재래식의 MC(머시닝 센터)와 같은 일반 기계장치에서 천연다이아몬드 엔드밀 공구(10)를 사용함으로써, 3차원 형상의 둥근 홈, 사각 홈 가공이나 샤프한 에지부를 기계가공으로 얻을 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 단결정 구조를 가지는 천연다이아몬드 소재의 기준면(12b)과 기저면(12a)을 연마한 후에, 가공 팁(12)의 에지부를 라운드 또는 사각 형상 등으로 연삭하는 과정을 순차적으로 진행함으로써, 가공 팁의 가공 정밀성을 높이고, 기존의 장비를 활용해 가공 팁(12)을 제작할 수 있어 제작 단가를 낮출 수 있다.
그리고, 3차원 형상의 둥근 홈, 사각 홈 가공이나 샤프한 에지부를 기계가공으로 얻을 수 있어, 반도체 제조 공정기술에 비해 경제성과 작업효율성을 높일 수 있다.
또한, 보조 몸체에 설치된 금속필름(14)과 가공 팁(12)을 용접 결합시킨 후, 가공 팁(12)과 금속필름(14) 조립체를 상온 응고방식으로 초경몸체(11)에 결합시킴으로써, 가공 팁(12)의 연마 또는 연삭 작업시 간섭을 최소화할 수 있다.
아울러, 가공 팁(12)에 대한 X축, Y축, Z축에 대한 정렬상태를 확인할 수 있고, 정렬 오차가 발생하는 경우, 미세조절을 통해 정렬 오차 값을 보상할 수 있어, 가공오차 및 가공불량에 따른 비용손실을 방지할 수 있고, 가공의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.
지금까지 본 발명에 따른 엔드밀 공구 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 천연다이아몬드 원석 10: 엔드밀 공구
11: 초경몸체 11a: 결합홈
12: 가공 팁 12a: 절삭날
12a: 기저면 12b: 기준면
12c: 기본면 13: 용접제
14: 금속필름 15: 상온결합제
20a: 제1-1보조몸체 20b: 제1-2보조몸체
20c: 제1-3보조몸체 30: 제2보조몸체
100: 연마장비 110: 연마부재
200: 연삭장비 210: 연삭부재
300: 세팅장비 310: 공구 고정부
311: 체결부 320 : 제1카메라
321: X축 모니터 321a: 제1좌표
330: 제2카메라 331: Y축 모니터
331a: 제2좌표 332: Z축 모니터
332a: 제3좌표 340: 클램핑부
341: 지지암 342: 클램핑로드
343: 지지암 전후조절부 S: 가공물
S': 가공면

Claims (8)

  1. 선정된 천연다이아몬드 원석의 조직검사를 통해 결정방향을 파악하는 가공준비단계(S100);
    상기 천연다이아몬드 원석을 제1보조몸체에 용접결합한 후, 연마장비를 이용해 상기 천연다이아몬드 원석의 하부 기저면 및 상부 기준면을 연마가공하는 연마단계(S200);
    상기 제1보조몸체로부터 분리시킨 상기 가공 팁을 제2보조몸체에 용접결합한 후, 연삭장비를 이용해 상기 천연다이아몬드 원석의 에지부를 연삭하여 절삭날이 형성된 가공 팁을 완성하는 연삭단계(S300); 및
    상기 제2보조몸체로부터 분리시킨 상기 가공 팁을 세팅장비에 설치된 초경몸체에 가설치하고, 상기 가공 팁의 정렬상태를 조정한 후, 상온결합제를 이용해 상기 가공 팁을 상기 초경몸체에 상온 응고방식으로 결합시켜 엔드밀 공구를 완성시키는 세팅단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드밀 공구 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마단계(S200)는,
    상기 천연다이아몬드 원석을 제1-1보조몸체에 용접결합한 후, 상기 천연다이아몬드 원석의 상면을 연마하여 기초적인 기본면을 형성시키는 기본면연마단계(S210)와,
    상기 제1-1보조몸체로부터 분리시킨 상기 천연다이아몬드 원석의 기본면을 제1-2보조몸체에 용접결합한 후, 상기 천연다이아몬드 원석의 바닥면을 연마하여 기저면을 형성시키는 기저면연마단계(S220) 및,
    상기 제1-2보조몸체로부터 분리시킨 상기 천연다이아몬드 원석의 기저면을 제1-3보조몸체에 용접결합한 후, 상기 기본면을 연마하여 기저면을 형성시키는 기준면연마단계(S230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드밀 공구 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기본면연마단계(S210)의 이후에,
    상기 천연다이아몬드 원석에 부착된 용접액 성분을 산 용액으로 제거하는 1차 세척단계가 더 포함되고,
    상기 기저면연마단계(S220)의 이후에,
    상기 천연다이아몬드 원석에 부착된 용접액 성분을 산 용액으로 제거하는 2차 세척단계가 더 포함되며,
    상기 기준면연마단계(S230)의 이후에,
    또한, 제1-3보조몸체(20c)로부터 분리된 천연다이아몬드 원석(1)에 부착된 용접액 성분이나 찌꺼기 등을 산 용액으로 제거하는 3차 세척단계가 더 포함되되,
    상기 연삭단계(S300)의 이후에,
    상기 천연다이아몬드 원석에 부착된 용접액 성분을 산 용액으로 제거하는 4차 세척단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드밀 공구 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세팅단계(S400)에서,
    상기 초경몸체를 상기 세팅장비에 설치하는 몸체설치단계(S410)와,
    상기 가공 팁의 하단에 금속필름을 용접결합시키는 필름용접단계(S420)와.
    상기 세팅장비에 설치된 상기 초경몸체에 상기 가공 팁 및 상기 금속필름 결합체를 삽입하는 고정단계(S430)와,
    상기 가공 팁의 정면과, 상면 및, 측면의 정렬상태를 모니터링하여, 상기 가공 팁의 정렬 오차를 조정하는 조정단계(S440) 및,
    상기 정렬 오차가 조정된 가공 팁과 상기 금속필름 결합체를 상온결합제를 이용해 상기 초경몸체에 상온에서 결합시키는 결합단계(S450)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드밀 공구 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조정단계(S440)에서,
    상기 체결부에 결합된 상기 가공 팁의 정면영상을 촬영하여, 상기 가공 팁의 정면 정렬상태를 외부로 표시하는 X축 검사단계와,
    상기 가공 팁의 상면영상을 촬영하여, 상기 가공 팁의 상면 정렬상태를 외부로 표시하는 Y축 검사단계 및,
    상기 가공 팁의 측면영상을 촬영하여, 상기 가공 팁의 측면 정렬상태를 외부로 표시하는 Z축 검사단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드밀 공구 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 결합단계(S450)의 이후에,
    상기 가공 팁의 외측으로 돌출된 상기 금속필름의 돌출 부위를 제거하는 커팅단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드밀 공구 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 Y축 검사단계의 이후에,
    상기 가공 팁의 측면영상을 촬영하기 위해 상기 엔드밀 공구를 90ㅀ회전시키는 방향전환단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드밀 공구 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세팅단계(S400)의 이후에,
    상기 엔드밀 공구의 제작정도를 검사하는 최종검사단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드밀 공구 제조방법.
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