KR20190012925A - 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법에 관한 것으로, 가공 대상인 사파이어를 일 방향으로 회전하는 척 테이블에 고정하는 단계; 제1 연삭휠이 장착되며 상기 척 테이블과 반대방향으로 회전하는 제1 회전스핀들을 이용하여 상기 사파이어의 일 측을 돔 형상으로 가공하는 단계; 제2 연삭휠이 장착되며 상기 척 테이블과 반대방향으로 회전하는 제2 회전스핀들을 이용하여 상기 사파이어의 타 측을 보울 형상으로 가공하는 단계; 및 상기 척 테이블에서 상기 사파이어를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법{The Processing method using sapphire processing tool}

본 발명은 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단시간에 사파이어를 돔(dome) 형상 또는 곡면으로 가공하면서도 면정밀도가 우수한 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법에 관한 것이다.

최근 고도화된 산업 발전과 함께 사파이어가 부품 소재에 많이 사용되어 지고 있고, 그로 인해 사파이어에 대한 관심 또한 많이 늘어나고 있다.

그러나 사파이어 수요가 증가하면서 발생되어진 문제가 바로 공급이 수요를 따라가지 못하는 문제가 근래에 많이 발생되어지고 있다.

따라서 사파이어 가공에 필요한 작업시간 단축 및 효율 향상을 통해 그 수요를 충족하고자 하는 요구가 크게 늘어나고 있다.

다만, 현재 사파이어를 가공하기 위한 공정은 사파이어 잉곳(ingot)을 사각 또는 원형으로 절단 후, 필요한 두께로 다수개의 다이아몬드 와이어 톱을 사용해 절단 및 연마 폴리싱하여 사용하고 있는데, 상술한 공정의 경우 재료의 낭비가 심하고 가공시간이 장시간 소요되어 이에 따라 생산 또는 가공 단가가 상승 및 가공 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명은 단시간에 사파이어를 돔(dome) 형상 또는 곡면으로 가공하면서도 면 정밀도가 우수하고 가공 비용이 저렴한 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법 제공을 목적으로 한다.

한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 앞서 설명한 목적 달성을 위하여, 가공 대상인 사파이어를 일 방향으로 회전하는 척 테이블에 고정하는 단계, 제1 연삭휠이 장착되며 상기 척 테이블과 반대방향으로 회전하는 제1 회전스핀들을 이용하여 상기 사파이어의 일 측을 돔 형상으로 가공하는 단계, 제2 연삭휠이 장착되며 상기 척 테이블과 반대방향으로 회전하는 제2 회전스핀들을 이용하여 상기 사파이어의 타 측을 보울 형상으로 가공하는 단계 및 상기 척 테이블에서 상기 사파이어를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 척 테이블은 70rpm으로 회전하며, 상기 제1 회전스핀들 및 제2 회전스핀들은 200 ~ 250rpm으로 회전할 수 있다.

바람직하게는 상기 제1 연삭휠 및 제2 연삭휠은 소정의 입도를 갖는 다이아몬드 분말로 이루어질 수 있으며, 상기 다이아몬드 분말은 170 ~ 230㎛의 입도로 이루어질 수 있다.

본 발명은 단시간에 사파이어를 돔(dome) 형상 또는 곡면으로 가공하면서도 면 정밀도가 우수하고 가공 비용이 저렴한 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법의 전체 공정을 도시한 도다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 회전스핀들의 수직 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 제1 연삭휠의 평면도다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 제2 회전스핀들의 수직 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 제2 연삭휠의 평면도다.
도 6은 가공 대상인 사파이어 잉곳 이미지, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따라 돔(dome) 형상으로 가공된 사파이어 이미지이며, 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따라 보울(bowl) 형상으로 가공된 사파이어 이미지다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

이와 관련하여 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법의 전체 공정을 도시한 도, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 회전스핀들의 수직 단면도, 도 3은 도 2에 도시된 제1 연삭휠의 평면도, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 제2 회전스핀들의 수직 단면도, 도 5는 도 4에 도시된 제2 연삭휠의 평면도, 도 6은 가공 대상인 사파이어 잉곳 이미지, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따라 돔(dome) 형상으로 가공된 사파이어 이미지이며, 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따라 보울(bowl) 형상으로 가공된 사파이어 이미지다.

먼저, 상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법은 가공 대상인 사파이어를 일 방향으로 회전하는 척 테이블에 고정하는 단계를 포함하며 이때, 상기 척 테이블은 70rpm으로 회전한다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법은 제1 연삭휠이 장착되며 상기 척 테이블과 반대방향으로 회전하는 제1 회전스핀들을 이용하여 상기 사파이어의 일 측을 돔 형상으로 가공하는 단계 및 제2 연삭휠이 장착되며 상기 척 테이블과 반대방향으로 회전하는 제2 회전스핀들을 이용하여 상기 사파이어의 타 측을 보울 형상으로 가공하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 제1 회전스핀들 및 제2 회전스핀들은 200 ~ 250rpm으로 회전하며, 상기 제1 연삭휠 및 제2 연삭휠은 소정의 입도를 갖는 다이아몬드 분말로 이루어지는데, 본 발명의 일실시 예에 있어서 상기 다이아몬드 분말은 170 ~ 230㎛의 입도로 이루어진다.

아울러, 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법은 상기 척 테이블에서 상기 사파이어를 분리하는 단계를 포함한다.

이하에서는 상기 도 2 내지 8을 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법에서 사용되는 상기 사파이어 가공 툴에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 상기 도 2 내지 8을 참조하면 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴은 가공 대상인 사파이어를 고정 및 일 방향으로 회전시키기 위한 척 테이블(도시되지 않음)을 포함한다.

이때, 상기 척 테이블은 상술한 바와 같이 돔(dome) 형상 또는 보울(bowl) 형상을 포함하는 곡면 가공 대상인 사파이어 보다 구체적으로는 도 6에 도시된 사파이어 잉곳(ingot)을 고정함과 동시에 일 방향으로 회전시킨 역할을 수행한다.

이때, 상기 척 테이블은 다양한 방식의 척 테이블을 이용할 수 있으므로 이에 대한 특별한 한정은 두지 아니한다.

다만, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 척 테이블은 70rpm으로 회전된다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴은 상기 척 테이블의 회전방향과 반대방향으로 회전하며, 상기 사파이어의 일 측을 돔(dome) 형상으로 가공하기 위해 오목한 제1 연삭휠(111)이 장착된 제1 회전스핀들(110)을 포함한다.

이때, 상기 제 1회전스핀들(110)은 상술한 바와 같이 상기 척 테이블과 반대방향으로 회전하며, 이처럼 상기 제1 회전스핀들(110)과 척 테이블을 서로 반대방향을 회전시킴으로써 상기 사파이어의 연삭 효율을 높일 수 있다.

이때, 상기 제1 회전스핀들(110)은 상기 척 테이블보다는 고속으로 회전하며, 본 발명의 일실시 예에 있어서 상기 제1 회전스핀들(110)은 200 ~ 250rpm으로 회전한다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 제1 회전스핀들(110)은 상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 연삭휠(111)에 절삭유 주입 또는 가공 중 발생하는 사파이어 분진을 배출하기 위한 복수 개의 홀(112)이 타공된다.

이때, 본 발명의 일실시 예에 있어서 상기 홀(112)은 상기 도 3에 도시된 바와 같이 총 8개가 타공된다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴은 상기 제1 연삭휠(111)에 절삭유 또는 절삭유와 혼합된 사파이어 슬러리를 배출하기 위한 등 간격의 홈(113)이 복수 개로 형성된다.

이때, 상기 홈(113)을 형성하는 이유는 상술한 바와 같이 가공 도중에 발생하는 절삭유 또는 슬러리를 원활하게 배출하기 위함이며 아울러, 가동 대상인 사파이어와 상기 제1 연삭휠(111)의 접촉면적을 조절하여 가공속도를 조절할 수 있으며 상기 제1 연삭휠(111)과 사파이어의 마찰에 의해 발생하는 부하를 미연에 방지하기 위함이다.

한편, 상기 홈(113)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 연삭휠(111)의 중심에서 둘레 쪽으로 갈수록 폭이 넓어지는데 이처럼 형성하는 이유는 상기 절삭유 또는 슬러리를 효과적으로 배출하기 위함이다.

이때, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 홈(113)의 폭은 중심 쪽보다 둘레 쪽 폭이 4배 더 크게 형성된다.

한편, 상기 등간격의 홈(113)은 복수 개로 형성되는데, 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 홈(113)의 개수는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 연삭휠(111)의 중심에 90°간격으로 총 4개가 형성된다.

이때, 상기 제1 연삭훌에서 상기 홈(113)을 제외하고 실제 사파이어와 접촉되어 연삭하는 면적은 상기 제1 연삭휠(111)의 전체 면적 중 20 ~ 80% 되도록 구비된다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 사파이어 가공 툴은 상기 척 테이블의 회전방향과 반대방향으로 회전하며, 상기 사파이어의 타 측을 보울(bowl) 형상으로 가공하기 위해 볼록한 제2 연삭휠(121)이 장착된 제2 회전스핀들(120)을 포함한다.

이때, 상기 제2 회전스핀들(120)의 회전방향 및 회전속도는 제1 회전스핀들(110)과 동일하다.

한편, 상기 제2 연삭휠(121)에는 절삭유 또는 절삭유와 혼합된 사파이어 슬러리를 배출하기 위한 등 간격의 홈(122)이 복수 개로 형성되며 이때, 상기 홈(122)은 상기 제2 연삭휠(121)의 중심에서 둘레 쪽으로 갈수록 폭이 좁아진다.

한편, 상기 제2 연삭휠(121)에 형성되는 홈(122)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제2 연삭휠(121)의 중심에서 90°간격으로 총 4개가 형성되며, 중심 쪽 홈의 폭이 둘레 쪽 홈의 폭보다 2배 더 넓게 형성된다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 있어서, 상기 제1 연삭휠(111) 및 제2 연삭휠(121)은 소정의 입도를 갖는 다이아몬드 분말로 이루어진다.

이때, 상기 제1 연삭휠(111) 및 제2 연삭휠(121)의 입도는 선택에 따라 다양한 입도로 이루어질 수 있으나, 본 발명의 일실시 예에 있어서 상기 다이아몬드 분말의 입도는 170 ~ 230㎛로 이루어진다.

상술한 바와 같이 다이아몬드 분말의 입도를 한정하는 이유는 다이아몬드 분말의 입도가 170㎛ 미만이면 가공 대상인 사파이어의 면 조도가 저하되고, 다이아몬드 분말의 입도가 230㎛를 초과하면 연삭휠의 연삭 능력이 저하되기 때문이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.

110 : 제1 회전스핀들
111 : 제1 연삭휠
112 : 홀
113 : 홈
120 : 제2 회전스핀들
121 : 제2 연삭휠
122 : 홈

Claims (4)

1. 가공 대상인 사파이어를 일 방향으로 회전하는 척 테이블에 고정하는 단계;
   제1 연삭휠이 장착되며 상기 척 테이블과 반대방향으로 회전하는 제1 회전스핀들을 이용하여 상기 사파이어의 일 측을 돔 형상으로 가공하는 단계;
   제2 연삭휠이 장착되며 상기 척 테이블과 반대방향으로 회전하는 제2 회전스핀들을 이용하여 상기 사파이어의 타 측을 보울 형상으로 가공하는 단계; 및
   상기 척 테이블에서 상기 사파이어를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 척 테이블은 70rpm으로 회전하며, 상기 제1 회전스핀들 및 제2 회전스핀들은 200 ~ 250rpm으로 회전하는 것을 특징으로 하는 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 연삭휠 및 제2 연삭휠은 소정의 입도를 갖는 다이아몬드 분말로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 다이아몬드 분말은 170 ~ 230㎛의 입도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사파이어 가공 툴을 이용한 가공방법.

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