KR20180129231A - 다이아몬드 전착 엔드밀 공구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다이아몬드 전착 엔드밀 공구에 관한 것으로, 드릴기에 장착되는 몸체부와, 몸체부에 고경도 연삭입자가 전착되어 소재를 가공하는 전착층부와, 몸체부에 형성되고 윤활유를 안내하는 가이드부를 포함하여, 연삭 성능을 개선할 수 있다.

Description

다이아몬드 전착 엔드밀 공구{ELECTROPLATED DIAMOND ENDMILL TOOL}
본 발명은 다이아몬드 전착 엔드밀 공구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연삭 성능을 향상시키고 내구성을 증대시키는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구에 관한 것이다.
일반적으로 다이아몬드 전착공구는 전기도금 공법을 이용하여 석출시킨 니켈금속에 의해 생크바디(shank body) 표면에 정치시킨 다이아몬드 파우더를 고정시킨다.
다이아몬드 전착공구는 레진, 메탈, 비트리화이드 방식보다 다이아몬드 파우더의 에지(edge)가 돌출되므로, 집중도가 높아 편마모가 적으면서 연삭가공 효율이 높다.
종래에는 다이아몬드 파우더와 니켈금속 사이에 화학적 결합이 일어나지 않고, 다이아몬드 전착공구 생크바디에 존재하는 미소 요철이나 홈 등에 의해 석출된 니켈금속층에서 기공과 같은 결함이 발생하는 경우 다이아몬드 파우더의 지지력이 약화되어 이탈되는 문제점이 있다. 그리고, 가공 대상물인 소재와 다이아몬드 전착공구간의 지속적인 접촉에 의한 마찰열에 의해 다이아몬드 전착공구의 내구성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개실용신안공보 제1999-0034986호(1999.09.06. 공개, 고안의 명칭 : 다이아몬드 분말이 매립 전착된 칼연마기구)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 다이아몬드 파우더의 지지력을 강화시키고 연삭 성능을 개선하는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구는: 드릴기에 장착되는 몸체부; 상기 몸체부에 고경도 연삭입자가 전착되어 소재를 가공하는 전착층부; 및 상기 몸체부에 형성되고, 윤활유를 안내하는 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전착층부는 상기 몸체부의 표면에 전착되어 평활 기능을 수행하는 평탄층부; 및 상기 평탄층부에 전착되는 가공층부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가공층부는 상기 평탄층부에 정치되는 다이아몬드입자부; 및 전기니켈 도금방식에 의해 상기 다이아몬드입자부를 상기 평탄층부에 고정시키는 니켈도금층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전착층부는 상기 가공층부에 전착되는 고정층부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정층부는 니켈-인 도금방식에 의해 상기 다이아몬드입자부를 고정시키는 것을 특징으로 한다.
상기 고정층부의 높이는 상기 다이아몬드입자부 직경의 25% 내지 35%인 것을 특징으로 한다.
상기 가이드부는 상기 몸체부의 중앙부를 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 가이드부의 직경은 상기 몸체부 직경의 40% 내지 60%인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구는 몸체부에 평탄층부가 전착되어 몸체부 표면에 대한 평활 처리가 이루어짐으로써, 평탄층부에 부착되는 가공층부의 이탈을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구는 니켈도금층부와 고정층부가 다이아몬드입자부를 고정시켜 다이아몬드입자부의 이탈을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구는 몸체부에 형성되는 가이드부를 통해 윤활유가 가공면에 공급되어 연삭 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구에서 전착층부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구 제조과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구에서 가이드부를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구(1)는 몸체부(10)와, 전착층부(20)와, 가이드부(60)를 포함한다.
몸체부(10)는 드릴기(100)에 장착되고, 드릴기(100)가 구동되면 몸체부(10)가 회전될 수 있다. 그 외, 연삭 가공이 필요한 다양한 연삭장비에 몸체부(10)가 장착될 수 있다.
전착층부(20)는 다이아몬드입자가 하나 이상의 층을 갖도록 몸체부(10)에 전착된다. 전착층부(20)는 소재(200)와 접촉되어 소재(200)를 가공한다. 일 예로, 몸체부(10)의 상단부는 드릴기(100)에 장착되고, 몸체부(10)의 하단부에는 전착층부(20)가 형성될 수 있다.
가이드부(60)는 몸체부(10)에 형성되고 윤활유를 안내한다. 윤활유는 드릴기(100) 또는 그 외 별도의 장비를 통해 몸체부(10)에 공급될 수 있다. 몸체부(10)에 공급된 윤활유는 소재(200)에 도달하면서 몸체부(10)와 소재(200)의 과열을 방지하고, 연삭 성능을 개선할 수 있다.
소재(200)는 탄화규소를 포함한다. 보다 구체적으로, 소재(200)는 씨브이디(CVD, Chemical Vapor Deposition) 공법으로 제조한 탄화규소가 포함될 수 있다. 이러한 소재(200)는 알루미나 소재보다 강도와 내마모성 같은 물리 및 화학적 특성이 우수하여 반도체 산업에 사용될 수 있다. 그리고, 이러한 소재(200)는 뛰어난 열전도성과 낮은 열팽창률 외에 내식성, 내열성, 고경도, 내마모성이 우수하여 디스플레이 산업에 사용될 수 있다.
탄화규소를 포함하는 소재(200)에 대한 천공 작업은 연삭 가공에 의해 이루어진다. 즉, 몸체부(10)의 표면에는 불규칙 형상의 고경도 연삭입자가 돌출되고, 이러한 고경도 연삭입자의 절삭작용에 의해 소재(200)가 가공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구에서 전착층부를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구 제조과정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전착층부(20)는 평탄층부(30)와 가공층부(40)를 포함한다.
평탄층부(30)는 몸체부(10)의 표면에 전착되어 평활 기능을 수행한다. 평활이란 몸체부(10) 표면의 미소요철 또는 홈 등을 메워서 매끈하게 하는 것을 의미한다. 즉, 전기니켈 도금을 실시하면 몸체부(10)의 표면 요철이 감소되거나 완화되므로, 니켈금속의 석출시 기공과 같은 결함을 억제하여 고경도 연삭입자의 지지력이 강화될 수 있다.
가공층부(40)는 평탄층부(30)에 전착된다. 이러한 가공층부(40)는 전기니켈 도금방식으로 니켈도금층부(41)가 복수개의 다이아몬드입자부(42)를 평탄층부(30)에 고정시킨다. 즉, 고경도 연삭입자로 다이아몬드입자부(42)가 사용되고, 니켈도금층부(41)에 의해 다이아몬드입자부(42)는 평탄층부(30)에 가고정될 수 있다. 즉, 니켈도금층부(41)에 의해 다이아몬드입자부(42)가 몸체부(10)의 표면에 가고정된 상태를 유지할 수 있다.
다이아몬드부(42)를 몸체부(10) 표면에 간이부착 형태로 유지케 하기 위해 전기니켈 도금방식이 사용되며, 도금욕으로는 전주도금에 강점을 가진 슬파민산 니켈(sulfamate Ni) 도금욕이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전착층부(20)는 가공층부(40)에 전착되는 고정층부(50)를 더 포함할 수 있다. 고정층부(50)는 니켈-인 도금방식으로 다이아몬드입자부(42)를 고정시킨다. 즉, 고정층부(50)는 무전해 니켈-인 도금공법이 적용되는제, 고정층부(50)의 높이는 다이아몬드부(42) 직경의 25% 내지 35%가 되어 다이아몬드입자부(42)를 지지할 수 있다.
즉 1차 전착의 경우 전주도금에 강점을 갖는 슬파민산 니켈 도금욕을 적용하고, 2차 전착의 경우 균일전착성과 연삭작업시 발생열 확산능력이 뛰어난 니켈-인 이원합금이 적용된다. 이와 같은 2중 전착 방식은 다이아몬드입자부(42)를 강력히 지지한다. 특히, 니켈-인 이원합금으로 가공되면, 발생열의 확산능력도 가지게 되어, 경도가 높은 세라믹 재료 가공에서 고효율의 연삭 성능을 발휘할 수 있다.
도 3을 토대로 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구(1) 제작 단계를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 드릴기(100)에 장착되는 몸체부(10)에 평탄층부(30)를 전착한다. 평탄층부(30)는 전기도금 방식으로 석출된 니켈금속을 몸체부(10)에 부착한다. 즉, 전기도금 방식에 의해 석출된 니켈금속이 몸체부(10)에 달라붙어 몸체부(10)의 표면에 형성된 홈이나 미소요철을 완화한다. 일 예로, 일반적인 전기니켈도금 욕조에 레벨링 효과를 가진 2종 이상의 화학성분을 갖는 광택제를 투입할 수 있다. 이때, 엔티에스(NTS : Naphthalene-Tri-Sulfonate) 또는 사카린(sacchaarin)이 제1광택제가 되고, 비디오(BDO : Butynediol)가 제2광택제가 될 수 있다.
몸체부(10)의 표면에 평탄층부(30)가 전착되면, 평탄층부(30)에 다이아몬드입자부(42)를 포함하는 가공층부(40)를 전착한다. 가공층부(40)는 니켈도금층부(41)와 다이아몬드입자부(42)를 포함하고, 전기니켈 도금방식으로 니켈도금층부(41)가 다이아몬드입자부(42)를 평탄층부(30)에 가고정시킨다.
즉, 평탄층부(30)의 표면에 복수개의 다이아몬드입자부(42)가 정치되고, 전기니켈방식으로 전착된 니켈도금층부(41)는 평탄층부(30)와 다이아몬드입자부(42)에 부착되어 다이아몬드입자부(42)를 고정시킨다. 즉, 즉 1차 전착 공정에 의해 다이아몬드입자부(42)가 몸체부(10)의 표면에 직접 가고정될 수 있다.
평탄층부(30)에 가공층부(40)를 전착한 후, 가공층부(40)에 고정층부(50)를 추가로 전착할 수 있다. 고정층부(50)는 니켈-인 도금방식으로 다이아몬드입자부(42)를 견고하게 고정시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구에서 가이드부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(60)는 몸체부(10)의 중앙부를 관통하도록 형성된다. 이때, 가이드부(60)의 직경(ID)은 몸체부(10) 직경(OD)의 40% 내지 60%가 되도록 설계된다.
일 예로, 드릴기(100)는 파지부(110)와, 밸브부(120)와, 공급부(130)를 포함할 수 있다. 파지부(110)는 몸체부(10)를 파지할 수 있다. 이러한 파지부(110)는 고속 회전될 수 있다. 밸브부(120)는 파지부(110)에 내장되고, 몸체부(10)와 연결되어 윤활유 공급을 제어할 수 있다. 공급부(130)는 밸브부(120)와 연결되고, 밸브부(120)에 윤활유를 공급할 수 있다. 밸브부(120)는 공급부(130)와 연결되고 가이드부(60)에 윤활유를 안내하는 밸브유로부(121)와, 밸브유로부(121)에 내장되어 유로를 개폐하는 밸브개폐부(122)를 포함할 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구의 제작 및 작동을 설명하면 다음과 같다.
몸체부(10)의 표면에 평탄층부(30)를 형성하여 몸체부(10)의 표면을 매끈하게 형성한다. 그리고 평탄층부(30)에는 전기니켈 도금방식에 의해 다이아몬드입자부(42)가 평탄층부(30)에 가고정된다. 다이아몬드입자부(42)가 가고정되면, 니켈-인 도금방식에 의해 다이아몬드입자부(42)가 견고하게 고정된다.
한편, 금형 또는 몸체부(10) 내부 가공을 통해, 몸체부(10)의 내부에는 몸체부(10)를 관통하는 가이드부(60)가 형성된다.
상기와 같이 몸체부(10)의 하단부에 전착층부(20)가 형성된 상태에서 몸체부(10)의 상단부를 파지부(110)에 파지시키고, 전착층부(20)를 소재(200)에 밀착시킨 다음 드릴기(100)를 작동시킨다.
드릴기(100)의 작동으로 파지부(110)가 몸체부(10)를 회전시키면, 전착층부(20)가 소재(200)를 가공한다. 이때, 몸체부(10)에 형성되는 가이드부(60)를 통해 전착층부(20)와 소재(200) 사이로 윤활유가 공급됨으로써, 연삭 성능이 개선된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구(1)는 몸체부(10)에 평탄층부(30)가 전착되어 몸체부(10) 표면에 대한 평활 처리가 이루어짐으로써, 평탄층부(30)에 부착되는 가공층부(40)의 이탈을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구(1)는 니켈도금층부(41)와 고정층부(50)가 다이아몬드입자부(42)를 고정시켜 다이아몬드입자부(42)의 이탈을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 전착 엔드밀 공구(1)는 몸체부(10)에 형성되는 가이드부(60)를 통해 윤활유가 가공면에 공급되어 연삭 성능을 개선할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 몸체부 20 : 전착층부
30 : 평탄층부 40 : 가공층부
41 : 니켈도금층부 42 : 다이아몬드입자부
50 : 고정층부 60 : 가이드부
100 : 드릴기 200 : 소재

Claims (8)

  1. 드릴기에 장착되는 몸체부;
    상기 몸체부에 고경도 연삭입자가 전착되어 소재를 가공하는 전착층부; 및
    상기 몸체부에 형성되고, 윤활유를 안내하는 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전착층부는
    상기 몸체부의 표면에 전착되어 평활 기능을 수행하는 평탄층부; 및
    상기 평탄층부에 전착되는 가공층부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 가공층부는
    상기 평탄층부에 정치되는 다이아몬드입자부; 및
    전기니켈 도금방식에 의해 상기 다이아몬드입자부를 상기 평탄층부에 고정시키는 니켈도금층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 전착층부는
    상기 가공층부에 전착되는 고정층부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 고정층부는
    니켈-인 도금방식에 의해 상기 다이아몬드입자부를 고정시키는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 고정층부의 높이는 상기 다이아몬드입자부 직경의 25% 내지 35%인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 가이드부는
    상기 몸체부의 중앙부를 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가이드부의 직경은 상기 몸체부 직경의 40% 내지 60%인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 전착 엔드밀 공구.
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