KR20160013293A - 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법 - Google Patents

레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가공속도 증가 및 휠의 수명을 연장시켜 생산성을 향상시킬 수 있는, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법을 위하여, 열경화성 내열수지, 주석 분말, 보강재, 첨가제 및 불가분 불순물을 포함하는 혼합재와, 상기 혼합재에 추가되는 다이아몬드 분말을 포함하는 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법{Diamond grinding wheel using resin and Sn binder and A method for manufacturing the same}
본 발명은 열경화성수지 바인더와 주석 분말을 바인더로 사용한 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 고도화된 산업 발전과 함께 부품 및 금형 등의 특성이 많이 향상되고 있으며, 그로 인해 부품소재 및 금형 등을 가공하는 공구의 수명 및 특성 또한 향상되고 있고, 이러한 부품소재 및 금형을 가공하는데 많은 종류의 초경 공구가 사용되고 있다.
그리고 이러한 초경 공구를 가공하는데 사용되는 대표적인 공구가 바로 다이아몬드 그라인딩 휠이다. 이처럼 초경 공구를 가공하기 위한 다이아몬드 그라인딩 휠은 공업용 다이아몬드의 미세한 분말을 인공수지 등과 함께 소결하여 제조하는 연삭 공구이다.
한편, 종래에는 상기 다이아몬드 그라인딩 휠에서 다이아몬드 분말을 결합시키기 위한 바인더로써 주로 열경화성 수지가 사용되었다.
그러나 이러한 종래의 다이아몬드 그라인딩 휠을 생산하는데, 많은 시간과 인력이 필요했으며, 현재까지 보다 좋은 품질을 가지고 있는 수입 열경화성수지 바인더 다이아몬드 그라인딩 휠을 높은 가격을 주고 수입하여 사용, 가공하는 것이 생산성 증대에 미치는 영향이 무척 크다고 할 수 있었다. 하지만 지금까지는 정밀가공용 초경드릴을 가공할 수 있는 것이 열경화성수지 바인더 다이아몬드 그라인딩 휠 외에는 없었다. 그로인해 열경화성수지 바인더 다이아몬드 그라인딩 휠이 가지고 있는 단점을 보완하여 초경공구를 가공, 생산 하는데 어려움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 레진 및 주석을 이용하여 연마 및 연삭가공 시 수명을 연장시키고, 가공시간을 단축시킬 수 있는 레진 및 주석 바인더 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 열경화성 내열수지, 주석 분말, 보강재, 첨가제 및 불가분 불순물을 포함하는 혼합재와, 상기 혼합재에 추가되는 다이아몬드 분말을 포함하는 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠이 제공된다.
상기 보강재는 구리 분말이며, 상기 첨가제는 실리카 기반 지석, 빙정석, 흑연 분말, Ag 분말 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 혼합재는 상기 혼합재의 부피 중, 상기 주석 분말은 4~6Vol%, 상기 레진은 45~55Vol%. 상기 실리카 기반 지석은 18~22Vol%, 상기 빙정석은 4~6Vol%, 상기 구리 분말은 4~6Vol%, 상기 흑연 분말은 8~12Vol%, 상기 Ag 분말은 4~6Vol%를 차지하고, 나머지는 불가분 분술물을 포함할 수 있다.
상기 다이아몬드 분말은 상기 혼합재의 부피 1cc 당 5~6캐럿(ct)이 추가될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 열경화성 내열수지, 주석 분말, 보강재, 첨가제 및 불가분 불순물을 포함하는 혼합재를 제조하는 단계와, 상기 혼합재에 다이아몬드 분말을 추가하여 다이아몬드 혼합재를 제조하는 단계와, 상기 다이아몬드 혼합재를 소결하는 단계를 포함하는 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠의 제조방법이 제공된다.
상기 다이아몬드 혼합재를 소결하는 단계에서 소결 온도는 200 ~ 250℃이고, 소결 시간은 35 ~ 45분이며, 소결 압력은 18 ~ 25톤일 수 있다.
상기 보강재는 구리 분말이며, 상기 첨가제는 실리카 기반 지석, 빙정석, 흑연 분말, Ag 분말 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 혼합재는 상기 혼합재의 부피 중, 상기 주석 분말은 4~6Vol%, 상기 레진은 45~55Vol%. 상기 실리카 기반 지석은 18~22Vol%, 상기 빙정석은 4~6Vol%, 상기 구리 분말은 4~6Vol%, 상기 흑연 분말은 8~12Vol%, 상기 Ag 분말은 4~6Vol%를 차지하고, 나머지는 불가분 분술물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가공속도 증가 및 휠의 수명을 연장시켜 생산성을 향상시킬 수 있는, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
또한, 이하에서 조성을 표시할 때 "a가 b~c 범위(분, Vol% 등) 내에 있다는 것"은 b≤a≤c와 동일한 의미로 해석될 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명에 따른 레진 및 주석 바인더 다이아몬드 그라인딩 휠을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 레진 및 주석 바인더 다이아몬드 그라인딩 휠은 중심부에 스틸 또는 알루미늄 재질의 바디(1)가 형성되고, 바디(1)의 외주면에는 다이아몬드를 주 재료로 하는 그라인딩 휠(2)이 형성된다. 이러한 그라인딩 휠(2)은 초경 공구의 가공 과정에서 가공 대상물과 직접적인 마찰 접촉을 하기 때문에 우수한 연삭성과 내마모성을 유지해야 한다.
이처럼 우수한 연삭성과 내마모성을 유지하기 위해, 본 발명에 따른 다이아몬드 그라인딩 휠은, 주석(Sn) 분말 및 열경화성 내열수지를 바인더로 이용하여 다이아몬드 분말을 소결시키는 방식으로 제조된다. 이하에서 레진은 열경화성 내열수지를 지칭할 수 있다.
열경화성 내열수지, 주석 분말, 보강재, 첨가제 및 불가분 불순물을 포함하는 혼합재를 이루고, 혼합재에 다이아몬드 분말이 추가되어 다이아몬드 혼합재를 이룰 수 있다. 여기서 보강재는 구리 분말이며, 첨가제는 빙정석, 실리카 기반 지석, 흑연 분말 및 Ag 분말 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
종래의 다이아몬드 그라인딩 휠에서 바인더로 사용되는 열경화성 내열수지는 녹는점이 60 ~ 90℃로 매우 낮기 때문에, 이러한 열경화성 수지 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠을 이용하여 초경합금 공구를 가공하면, 가공 과정에서 발생하는 높은 열로 인해 그라인딩 휠의 연삭성 및 내마모성이 저하될 뿐만 아니라, 그라인딩 휠의 형상이 무너질 수도 있다.
이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 그라인딩 휠에서 바인더로 사용되는 주석 분말은 녹는점이 232℃이며, 열적안정성(내열성)이 우수하기 때문에 초경합금 공구 가공 과정에서 발생하는 열에 잘 견딜 수 있고, 그로 인해 그라인딩 휠의 연삭성 및 내마모성이 향상된다.
이러한 주석 및 열경화성 내열수지 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠은, 연삭 기능을 위한 다이아몬드 분말, 다이아몬드 분말과 결합되는 주석 및 열경화성 내열수지 바인더, 그리고 다이아몬드 분말과 주석 바인더 사이의 결합력을 향상시키는 보강제와, 연삭성을 보완하기 위한 첨가제를 포함하여 구성된다.
상기 그라인딩 휠에 포함되는 다이아몬드 분말의 입도는 170 ~ 230㎛의 범위일 수 있다. 다이아몬드 분말의 입도가 170㎛ 미만이면 피삭재의 면 조도가 저하되고, 다이아몬드 분말의 입도가 230㎛를 초과하면 그라인딩 휠의 연삭능력이 저하되게 된다.
그리고 상기 다이아몬드 분말과 결합되는 주석 바인더는, 입도가 180 ~ 220㎛의 범위에서 형성되는 주석 분말로 이루어질 수 있다. 주석 분말의 입도가 180㎛ 미만이면 그라인딩 휠의 연삭성이 저하되고, 주석 분말의 입도가 220㎛를 초과하면 다이아몬드 분말과의 결합성이 저하된다.
이처럼 주석 분말이 바인더로 사용되면, 주석 분말들은 소결과정에서 넥킹(Necking) 현상을 통해 표면이 서로 융합되고, 또한 주석 분말과 다이아몬드 분말은 내열수지에 의해 상호 결합된다.
이러한 열경화성 내열수지는 주석 바인더와 함께 첨가되어, 다이아몬드 분말과 주석 분말 사이의 결합력을 향상시키는 역할을 수행하게 된다.
또한 열경화성 내열수지 이외에도, 내열성 향상과 주석 바인더의 형상 유지력을 강화시키기 위한 보강재로써 구리 분말이 더 포함될 수 있다.
여기서, 구리 분말은 입도가 200 ~ 320㎛의 범위에서 형성되는 것이 바람직하다. 구리 분말의 입도가 200㎛ 미만이면 그라인딩 휠의 형상 유지력이 약화될 수 있으며, 구리 분말의 입도가 320㎛를 초과하면 그라인딩 휠의 충격 흡수력이 저하될 수 있다.
한편, 상기 구리 분말은 연삭 과정 중에 초경합금에서 배출되는 칩(chip)이 그라인딩 휠에 충돌하면서 발생되는 외력을 구리 분말의 변형을 통해 분산시켜 주는 보강재 역할을 수행한다.
그리고 열경화성 내열수지 및 주석 바인더와 함께 첨가되는 첨가제로는, 그라인딩 휠의 연삭성을 보완하기 위한 빙정석 (Cryolite)과, 가공 과정에서 다이아몬드 분말과 주석 바인더 사이의 결합을 보호하기 위해 첨가제로써 실리카 기반 지석, 흑연 분말, Ag 분말을 포함할 수 있다.
즉, 열경화성 내열수지, 주석 분말, 보강재, 첨가제 및 불가분 불순물을 포함하는 혼합재를 이루고, 혼합재에 다이아몬드 분말이 추가되어 다이아몬드 혼합재를 이룰 수 있다. 여기서 보강재는 구리 분말이며, 첨가제는 빙정석, 실리카 기반 지석, 흑연 분말 및 Ag 분말 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
여기서 실리카 기반 지석(Gc)의 입도는 750㎛~850㎛의 범위에서 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 실리카 기반 지석은 Gc #800일 수 있다. 그리고 흑연의 입도는 45㎛~55㎛의 범위에서 형성될 수 있다.
한편, 각 조성의 부피비는 하기와 같을 수 있다. 레진, 주석 분말, 보강재 및 첨가제를 혼합재라고 할 수 있다. 혼합재의 부피 중, 주석 분말은 4~6Vol%를 차지할 수 있고, 레진은 45~55Vol%를 차지할 수 있고, 실리카 기반 지석은 18~22Vol%를 차지할 수 있고, 빙정석은 4~6Vol%를 차지할 수 있고, 구리 분말은 4~6Vol%를 차지하고 있고, 흑연 분말은 8~12Vol%를 차지할 수 있으며, Ag 분말은 4~6%를 차지할 수 있다.그리고 혼합재는 위 조성에 불가분 불순물을 포함할 수 있다.
추가로 다이아몬드 분말은 혼합재에 5~6ct/cc가 더해질 수 있다. 구체적으로 혼합재의 부피 1cc 당 다이아몬드 분말이 5~6캐럿(ct)으로 추가될 수 있다.
더 상세하게는 혼합재의 부피 중, 주석 분말은 5Vol%를 차지할 수 있고, 레진은 50Vol%를 차지할 수 있고, 실리카 기반 지석은 20Vol%를 차지할 수 있고, 빙정석은 5Vol%를 차지할 수 있고, 구리 분말은 5Vol%를 차지하고 있고, 흑연 분말은 10Vol%를 차지할 수 있으며, Ag 분말은 5%를 차지할 수 있다.
추가로 다이아몬드 분말은 혼합재에 5.5ct/cc가 더해질 수 있다.
주석 분말이 위 범위보다 작게 첨가되면 그라인딩 휠의 연삭성 및 내마모성이 저하되고, 주석 분말이 위 범위를 초과하는 양으로 첨가되면 그라인딩 휠의 경도가 지나치게 높아져서 쉽게 부서지거나 피삭재에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.
여기서 레진은 위 범위의 미만의 양으로 첨가되면 다이아몬드 분말과 주석 분말 사이의 결합력이 약화되고, 위 범위를 초과하는 양으로 첨가되면 상대적으로 다른 금속 분말의 함량이 떨어짐으로써 그라인딩 휠의 연삭성 및 내마모성이 저하될 수 있다.
또한 구리 분말은 위 범위의 미만의 양으로 첨가되면 그라인딩 휠의 내충격성이 저하되고, 위 범위를 초과하는 양으로 첨가되면 구리 분말이 주석 분말을 대체하게 되어 전체적인 형상 유지력이 저하될 수 있다.
이하에서는 레진 및 주석 바인더를 사용하는 다이아몬드 그라인딩 휠의 제조방법에 대해서 설명한다. 더 상세하게는 제조방법 중 소결방법에 대해서 설명한다.
레진, 주석 분말, 보강재, 첨가제 및 다이아몬드 분말이 혼합된 다이아몬드 혼합 분말을 금형에 분말을 장입, 고온소결, 소결제와 금형분리, 소결제 연마의 순서로 레진 및 주석 바인더를 사용하는 다이아몬드 그라인딩 휠을 제조할 수 있다.
구체적으로 열경화성 내열수지, 주석 분말, 보강재, 첨가제 및 불가분 불순물을 포함하는 혼합재를 제조할 수 있다. 그리고 혼합재에 다이아몬드 분말을 추가하여 다이아몬드 혼합재를 제조할 수 있다. 이때, 혼합재 제조 후 다이아몬드 분말을 추가할 수도 있으며, 열경화성 내열수지, 주석 분말, 보강재, 첨가제에 다이아몬드 분말을 섞어 다이아몬드 혼합재를 제조할 수도 있다.
그리고 다이아몬드 혼합재를 금형에 장입하여 소결할 수 있다. 구체적으로 소결 온도는 200 ~ 250℃ 범위, 소결 시간은 35 ~ 45분, 소결 압력은 18 ~ 25톤의 범위에서 소결이 진행될 수 있다. 더욱 구체적으로 소결 온도는 250℃, 소결 압력은 18톤, 소결 시간은 45분일 수 있다.
만일 상기 소결 온도, 시간, 압력의 범위를 초과하여 진행하게 되면 그라인딩 휠의 강도가 높아져서 가공 과정 에서 대상물에 충격을 주거나 튀는 현상이 발생할 수 있다. 반대로, 상기 소결 온도, 시간, 압력의 범위 미만에서 소결이 진행되면, 그라인딩 휠의 결합력이 지나치게 약해져서 그라인딩 휠의 수명이 대략 30% 정도 줄어들게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법에 의하면, 열경화성 수지 바인더 보다 열 안정성 및 내구성이 우수한 주석 성분의 분말 바인더를 이용하여, 레진 및 주석 분말 바인더 다이아몬드 그라인딩 휠을 생산 사용함으로 인해 초경공구를 생산할 때 개선이 요구되었던 가공속도를 증가할 수 있으며, 휠의 수명을 연장할 수 있다. 그리고 이와 같이 생산량에 크게 영향을 미치는 요인을 개선함으로 인해서 생산성이 증대할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 바디 2: 그라인딩 휠

Claims (8)

  1. 열경화성 내열수지, 주석 분말, 보강재, 첨가제 및 불가분 불순물을 포함하는 혼합재; 및
    상기 혼합재에 추가되는 다이아몬드 분말;
    을 포함하는, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강재는 구리 분말이며,
    상기 첨가제는 실리카 기반 지석, 빙정석, 흑연 분말, Ag 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 혼합재는 상기 혼합재의 부피 중, 상기 주석 분말은 4~6Vol%, 상기 레진은 45~55Vol%. 상기 실리카 기반 지석은 18~22Vol%, 상기 빙정석은 4~6Vol%, 상기 구리 분말은 4~6Vol%, 상기 흑연 분말은 8~12Vol%, 상기 Ag 분말은 4~6Vol%를 차지하고, 나머지는 불가분 분술물을 포함하는, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다이아몬드 분말은 상기 혼합재의 부피 1cc 당 5~6캐럿(ct)이 추가되는, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠.
  5. 열경화성 내열수지, 주석 분말, 보강재, 첨가제 및 불가분 불순물을 포함하는 혼합재를 제조하는 단계;
    상기 혼합재에 다이아몬드 분말을 추가하여 다이아몬드 혼합재를 제조하는 단계; 및
    상기 다이아몬드 혼합재를 소결하는 단계;
    를 포함하는, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다이아몬드 혼합재를 소결하는 단계에서 소결 온도는 200 ~ 250℃이고, 소결 시간은 35 ~ 45분이며, 소결 압력은 18 ~ 25톤인, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 보강재는 구리 분말이며,
    상기 첨가제는 실리카 기반 지석, 빙정석, 흑연 분말, Ag 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 혼합재는 상기 혼합재의 부피 중, 상기 주석 분말은 4~6Vol%, 상기 레진은 45~55Vol%. 상기 실리카 기반 지석은 18~22Vol%, 상기 빙정석은 4~6Vol%, 상기 구리 분말은 4~6Vol%, 상기 흑연 분말은 8~12Vol%, 상기 Ag 분말은 4~6Vol%를 차지하고, 나머지는 불가분 분술물을 포함하는, 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠의 제조방법.
KR1020140093817A 2014-07-24 2014-07-24 레진 및 주석 바인더를 이용한 다이아몬드 그라인딩 휠 및 그 제조방법 KR20160013293A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109227412A (zh) * 2018-09-07 2019-01-18 杨凌美畅新材料股份有限公司 一种扇形金刚石刀头的制备方法
CN115338783A (zh) * 2022-08-03 2022-11-15 莆田市屹立砂轮磨具有限公司 一种使用寿命长的砂轮磨具及其制备工艺

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