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KR100820181B1 - 다이아몬드 공구 및 그 제조방법 - Google Patents

다이아몬드 공구 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100820181B1
KR100820181B1 KR1020070008304A KR20070008304A KR100820181B1 KR 100820181 B1 KR100820181 B1 KR 100820181B1 KR 1020070008304 A KR1020070008304 A KR 1020070008304A KR 20070008304 A KR20070008304 A KR 20070008304A KR 100820181 B1 KR100820181 B1 KR 100820181B1
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KR
South Korea
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tape
abrasive grains
diamond abrasive
diamond
thick film
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KR1020070008304A
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English (en)
Inventor
이현우
박종환
김대근
김신경
Original Assignee
신한다이아몬드공업 주식회사
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Publication date
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Priority to US12/524,552 priority patent/US20100048112A1/en
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Abstract

본 발명은 대상물을 절삭 가공하는 다이아몬드 공구 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 삽입부가 마련된 테이프를 미리 제조하고, 이를 이용하여 다이아몬드 지립을 원하는 형태로 배열할 수 있는 다이아몬드 공구 및 그 제조방법에 관한 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 샹크와, 상기 샹크에 결합되는 세그먼트를 포함하는 다이아몬드 공구에 있어서, 상기 세그먼트는 표면에 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 다수의 삽입부가 형성된 테이프와, 상기 삽입부에 삽입되어 가압 소결에 의해 상기 테이프와 결합되는 다이아몬드 지립을 포함한다.
다이아몬드, 세그먼트, 지립, 결합재, 샹크, 사출성형, MIM, 노즐, 소결

Description

다이아몬드 공구 및 그 제조방법 {DIAMOND TOOL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구의 제조 방법을 도시한 공정순서도.
도 2는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구가 도시된 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트의 변형된 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 테이프를 제조하기 위한 테이프 캐스팅 장치의 구성도.
도 6의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 테이프를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법에 의해 세그먼트를 제조하는 공정순서도.
도 8은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법에 의해 세그먼트를 제조하는 순서도.
도 9는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 다이아몬드 지립이 코팅된 상태의 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법에 의해 제조되는 세그먼트를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 다이아몬드 공구 52 : 샹크
54 : 슬롯 60 : 세그먼트
62 : 테이프 63 : 후막
64 : 보조후막 65 : 삽입부
66 : 다이아몬드 지립 67 : 코팅층
본 발명은 대상물을 절삭 가공하는 다이아몬드 공구 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 삽입부가 마련된 테이프를 미리 제조하고, 이를 이용하여 다이아몬드 지립을 원하는 형태로 배열할 수 있는 다이아몬드 공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 다이아몬드 공구는 가공물의 표면을 절삭 또는 연마 처리하는 데 사용되는 공구로서, 휠 형태 또는 원판 형태로 이루어져 가공장치에 결합되는 샹크와, 상기 샹크의 외둘레면에 결합되어 가공물을 절삭하는 세그먼트로 이루어진다.
상기 세그먼트는 페이스트 형상의 결합재와, 상기 결합재에 불규칙적으로 분 포되는 다이아몬드 지립으로 이루어진 것으로서, 다이아몬드 지립을 결합재와 혼합한 상태에서 소정행태의 틀에 넣고, 열과 함께 압력을 가하여 이를 소결, 건조한다.
전술된 방법에 따라 제조된 경우, 상기 세그먼트를 쉽게 제조할 수 있는 장점이 있는 반면에, 다이아몬드 지립의 불규칙적으로 분포됨에 따라 제품의 편차가 발생한다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 다이아몬드 지립이 일정한 간격을 갖는 패턴으로 배열하는 기술이 미국특허2,194,546호로 제안되었다. 이와 같이, 다이아몬드 지립을 일정 패턴으로 배열할 경우, 다이아몬드 지립이 규칙적으로 배열되므로 제품의 성능이 향상되며, 더불어 제품의 성능편차가 감소되어 신뢰성이 향상된다.
전술된 바와 같이, 다이아몬드 지립을 일정한 패턴으로 배열하는 방법은 1990년대 초반부터 활발히 진행되어 왔으며, 그 예로 미국특허 제4925457호, 제5092910호, 제5049165호 등이 개재되었다. 이러한 방법은 가소성의 결합재와 금속섬유 또는 이들의 혼합물로 만들어진 유연한 캐리어(flexible carrier)에 다이아몬드가 일정하게 배열된 철망(wire mesh) 또는 망사스크린을 올려놓고, 상기 철망 또는 망사스크린의 개구부에 다이아몬드 지립을 박아 넣는 방법이 사용된다.
한편, 최근에는 국내특허 366566호로 개시된 바와 같이, 반 건조 상태의 금속 매트릭스를 마련하고, 그 위에 홀형태를 갖는 천공판(또는 와이어 메쉬)을 얹고, 각각의 홀에 다이아몬드 지립을 배치한 후, 상기 다이아몬드 지립을 가압하여 상기 매트릭스 내로 침투시키거나 유기물을 이용하여 다이아몬드 지립을 접합한 다이아몬드 공구 및 그 제조방법이 개발되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법에 의해 세그먼트를 제조하는 공정순서도이다.
종래의 다이아몬드 공구는 샹크와, 상기 샹크에 결합되어 실질적인 절삭작업을 하는 세그먼트(10)를 포함한다. 상기 세그먼트(10)를 제조하기 위해서는 슬라이스형의 매트릭스(12)를 마련하고, 상기 매트릭스(12)의 상부에 홀부(15)가 형성된 천공판(또는 와이어 메쉬)(14)을 얹는다. 이때, 상기 천공판(14)에 형성되는 홀부(15)는 다이아몬드 지립이 통과할 수 있는 크기로 형성되며, 사용자가 원하는 형태의 배열로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 홀부(15)에 다이아몬드 지립(16)을 공급하여 원하는 형태로 다이아몬드 지립(16)을 배열할 수 있다.
한편, 상기 매트릭스(12)는 반건조 상태로 마련되며, 상기 홀부(15)에 다이아몬드 지립(16)이 공급된 상태에서 그 상부를 가압용 평판(20)으로 가볍게 눌러 다이아몬드 지립(16)이 상기 매트릭스(12)에 묻히며 위치가 고정되도록 한다.
그리고, 상기 가압용 평판(20)을 들어올려 상기 천공판(14)을 제거한 후, 상기 가압용 평판(20)을 완전히 눌러, 상기 다이아몬드 지립(16)이 상기 매트릭스(12)에 완전히 묻히도록 한다.
전술된 바와 같은 과정에 의해 제조되는 세그먼트(10)는 일련의 공정을 반복하여 상기 다이아몬드 지립(16)이 다층으로 제조될 수 있다.
그러나, 종래의 다이아몬드 공구 및 그 제조방법은 다이아몬드 지립(16)을 배열하기 위해서 천공판(또는 와이어 메쉬)(14)을 매트릭스(12)에 정열해야 하고, 배열된 다이아몬드 지립(16)을 매트릭스(12)에 가압하는 과정이 2단계에 의해 이루어지므로 공정이 복잡하고, 제조시간이 증가되는 요인이 되고 있다. 또한, 와이어 메쉬를 이용하여 다이아몬드 지립(16)을 배열할 경우, 다이아몬드 지립(16)을 전체적으로 동일한 간격으로 배열할 수 있으나, 원하는 형태로 다이아몬드 지립(16)을 배열할 수 없다.
한편, 종래에는 공기흡착 지그를 이용하여 분말 성형체 혹은 금속박판에 다이아몬드 지립을 배열하는 방안이 제시되었으나, 상기 다이아몬드 지립이 상기 분말 성형체 혹은 금속박판의 표면에 고정되지 못하는 바, 다이아몬드 지립이 유동하게 되어 원하는 배열 형태를 이룰 수 없는 문제가 있다. 따라서, 종래에는 분말 성형체 또는 금속박판의 표면에 접착제 등의 고정용 재료가 추가로 도포되고 있으며, 이와 같은 공정의 추가로 인해 생산성이 저하되고 있다. 또한, 상기 분말 성형체 또는 금속박판의 표면에 도포되는 접착제는, 상기 다이아몬드 지립과 상기 분말 성형체 또는 금속박판을 결합하기 위해 소결할 경우 불순물로 남게 되어 다이아몬드 공구의 품질을 저하시키는 요인이 되고 있으며, 이와 같이 다이아몬드 지립의 고정을 위해 도포되는 접착제 등으로 인해 자동화가 이루어지기 힘든 상황이다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 삽입부가 마련된 테이프에 의해 다이아몬드 지립을 원하는 형태로 배열할 수 있는 다이아몬드 공구 및 그 제조방법을 제공 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 샹크와, 상기 샹크에 결합되는 세그먼트를 포함하는 다이아몬드 공구에 있어서, 상기 세그먼트는 표면에 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 다수의 삽입부가 형성된 테이프와, 상기 삽입부에 삽입되어 가압 소결에 의해 상기 테이프와 결합되는 다이아몬드 지립을 포함한다.
여기서, 상기 테이프는 표면에 상기 삽입부를 이루는 다수의 관통구가 형성된 후막인 것이 바람직하다. 또한, 상기 테이프는 상기 후막의 하부에 설치되어 상기 관통구를 막는 보조후막을 포함할 수 있다. 또한, 상기 테이프는 표면에 상기 삽입부를 이루는 다수의 홈부가 형성된 후막인 것도 가능하다. 더불어, 상기 세그먼트는 상기 다이아몬드 지립이 삽입된 테이프의 상부에 보조후막이 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 세그먼트는 상기 다이아몬드 지립이 삽입된 테이프가 다수층으로 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 삽입부는 상기 다이아몬드 지립의 110 내지 150% 크기인 것이 바람직하다. 또한, 상기 테이프는 금속분말, 고분자 화합물 또는 세라믹 중 어느 하나이거나 이들 중 적어도 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법은 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 다수의 삽입부가 형성된 테이프를 준비하는 단계와, 상기 삽입부에 다이아몬드 지립을 삽입하는 단계와, 상기 다 이아몬드 지립이 삽입된 테이프를 결합하기 위해 상기 다이아몬드 지립과 상기 테이프를 가압 소결하여 세그먼트로 성형하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 테이프를 준비하는 단계는 소재분말과 결합재로 이루어진 혼합물을 마련하는 단계와, 상기 혼합물을 도포하여 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 삽입부를 이루는 다수의 관통구가 형성된 후막을 마련하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 후막을 마련하는 단계는 상기 혼합물의 도포에 의해 형성된 후막을 건조한 후 상기 관통구를 형성할 수 있다. 또한, 상기 테이프를 준비하는 단계는 상기 후막의 하부에 상기 혼합물의 도포에 의해 형성되어 상기 관통구를 막는 보조후막을 설치할 수 있다. 또한, 상기 테이프를 준비하는 단계는 소재분말과 결합재로 이루어진 혼합물을 마련하는 단계와, 상기 혼합물을 도포하여 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 삽입부를 이루는 다수의 홈부가 형성된 후막을 마련하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 다이아몬드 지립을 삽입하는 단계는 상기 테이프의 표면에 다수의 다이아몬드 지립을 공급한 후, 상기 삽입부에 삽입되지 않은 다이아몬드 지립을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 다이아몬드 지립을 제거하는 단계는 상기 테이프를 기울이거나 진동을 가하여 상기 삽입부에 삽입되지 않은 다이아몬드 지립을 제거할 수 있다. 상기 다이아몬드 지립과 상기 테이프를 가압 소결하는 단계전에 상기 다이아몬드 지립이 삽입된 테이프의 상부에 보조후막을 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 다이아몬드 지립과 상기 테이프를 가압 소결하는 단계전에 다이아몬드 지립이 적층된 다른 테이프를 적층하는 일련의 복층 형성단계를 더 포함하고, 상기 복층 형성단계는 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 다수의 삽입부가 형성된 테이프를 준비하는 단계와, 상기 테이프의 삽입부에 다이아몬드 지립을 삽입하는 단계와, 하층의 테이프 상부에 다른 테이프를 적층하는 일련의 단계를 반복할 수 있다. 또한, 상기 다이아몬드 지립과 상기 테이프를 가압 소결하는 단계는 가압 소결전에 혼합된 결합재를 탈지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 소재분말은 금속분말, 고분자 화합물 또는 세라믹이나 이들 중 적어도 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 더불어, 상기 삽입부는 상기 다이아몬드 지립의 110 내지 150% 크기인 것이 바람직하다. 또한, 상기 다이아몬드 지립을 삽입하는 단계는 상기 다이아몬드 지립의 외부에 구 형상을 이루는 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구가 도시된 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 세그먼트를 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 다이아몬드 공구(50), 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 휠 또는 원판형으로 이루어져 가공장치에 결합되는 샹크(52)를 포함한다. 상기 샹크(52)는 외주부에 중심축을 향하여 소정길이의 슬롯(54)이 형성된다. 또한, 상기 샹크(52)의 슬롯(54) 사이에는 복수의 다이아몬드 지립(66)들을 갖는 세그먼트(60)가 부착된다.
상기 세그먼트(60)는 테이프 캐스팅 공정에 의해 형성되는 테이프를 포함한다. 상기 테이프는 표면에 삽입부(65)를 이루는 다수의 관통구가 형성된 후막(63)으로 이루어 질 수 있다. 그리고, 상기 삽입부(65)에는 다이아몬드 지립(66)이 위 치되는데, 상기 다이아몬드 지립(66)은 소결에 의해 상기 테이프와 일체로 결합된다.
바람직하게는 상기 테이프는 상기 후막(63)의 하부에 설치되는 보조후막(64)을 포함할 수 있다. 상기 보조후막(64)은 상기 관통구의 일측을 막아 상기 관통구가 타측으로만 개방되도록 한다.
또한, 상기 테이프(62) 및 상기 테이프의 삽입부(65)에 삽입된 다이아몬드 지립(66)은 다수층으로 적층되어 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 세그먼트(60)는 최상층에 위치되는 테이프(62) 및 다이아몬드 지립(66)의 상부에 보조후막(64)이 적층될 수 있다. 이와 같이, 상기 후막(63)의 상, 하부에 적층되는 보조후막(64)들의 두께 A와 B는 같은 크기로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 세그먼트의 성능 향상을 위해 상기 보조후막(64)들의 두께를 서로 다르게 형성하는 것도 가능하다.
따라서, 상기 세그먼트(60)는 상기 테이프의 두께, 즉 상기 후막(63) 또는 상기 보조후막(64)의 두께에 따라 적층된 다이아몬드 지립(66)들의 적층 간격이 조절될 수 있다.
한편, 상기 삽입부(65)는 각각의 다이아몬드 지립(66)이 삽입될 수 있는 크기로 형성되며, 바람직하게는 상기 다이아몬드 지립(66)의 110 ~ 150% 정도의 크기로 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 삽입부(65)가 상기 다이아몬드 지립(66)의 110 ~ 150% 정도의 크기로 형성될 경우, 각각의 삽입부(65)에 다이아몬드 지립(66)을 쉽게 삽입할 수 있고, 2개 이상의 다이아몬드 지립(66)이 동시에 삽입되는 것을 방지할 수 있 다.
이와 같이, 상기 세그먼트는 관통구가 형성된 후막(63)과, 상기 후막(63)에 설치되는 보조후막(64)에 의해 삽입부(65)가 형성된 테이프를 이용하여 제조된 것으로 설명하고 있으나, 도 4와 같이, 상기 테이프의 표면에 다이아몬드 지립(66)이 배열될 위치에 대응하는 홈부(65a)를 직접 형성하는 것도 가능하다.
다음으로 전술된 다이아몬드 공구의 제조를 위한 테이프의 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 테이프를 제조하기 위한 테이프 캐스팅 장치의 구성도이고, 도 6의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 테이프를 도시한 사시도이다. 도 5와 도 6을 참고하여 테이프(62)의 제조시 사용되는 테이프 캐스팅 공정을 설명하면 다음과 같다.
테이프 캐스팅 공정은 소재분말의 혼합물(P)을 소재를 슬롯을 통해 배출하여 테이프 형태로 성형한다. 이때, 상기 테이프를 형성하는 혼합물(P)은 금속분말, 고분자 화합물 또는 세라믹 중 어느 하나이거나 이들 중 적어도 둘 이상의 혼합물로 이루어지며, 각각의 재료들은 그 형태를 유지하기 위해 가교제, 용제, 분산제 등의 유기화합물과 혼합된다. 이와 같이 유기화합물과 혼합된 혼합물(P)은 캐리어 필름(110) 위에 도포되며, 상기 캐리어 필름(110)과 소정의 간격을 유지하는 블레이드(112)와 상기 캐리어 필름(110) 사이에 형성되는 슬롯을 통해 배출되며 후막의 형태를 갖게 된다. 이때, 상기 블레이드(112)와 상기 캐리어 필름(110) 사이의 간격을 조절하면, 상기 후막(63)의 두께를 조절할 수 있다.
이와 같이, 상기 슬롯을 통해 배출된 건조되지 않은 상태의 혼합물(P)은 그린테이프(120)라고 불리며, 상기 그린테이프(120)를 완전히 건조하여 후막(63)을 형성한다.
상기 그린테이프(120)는 건조되지 않은 상태에서 가소성을 갖게 되며, 보관, 이동 등이 용이하도록 가공될 수 있다. 또한, 상기 그린테이프(120)는 특히 연속적인 공정과 대량 생산이 용이한 장점이 있다.
또한, 상기 그린테이프(120)를 건조하여 제조되는 후막(63)은 펀칭작업을 통해 관통구를 형성하고, 다른 후막(63)의 상부에 설치하여, 도 6의 (a)에 도시된, 테이프(62)로 제조할 수 있다. 또한, 상기 후막(63)은, 도 6의 (b)와 같이, 몰딩 작업을 통해 후막(62)에 홈부(65a)를 직접 형성한 테이프(62)로 제조되는 것도 가능하다. 또한, 전술된 과정에서 관통구 또는 홈부(65a)가 형성된 그린테이프(120)의 상부 또는 하부에 보조후막(64)을 더 적층하거나 절단 등의 가공을 할 수 있다. 또한, 이러한 가공을 통해 상기 테이프(62)를 원하는 형태로 성형 또는 변형할 수 있으며, 이로 인해 다양한 형태가 요구되는 다이아몬드 공구의 제조가 가능하다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법에 의해 세그먼트를 제조하는 공정순서도이고, 도 8은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법에 의해 세그먼트를 제조하는 순서도이다.
도 7과 도 8을 참고하면, 다이아몬드 공구(50)의 제조방법은 다이아몬드 지 립(66)이 배열될 위치에 대응하는 다수의 삽입부(65)가 형성된 테이프(62)를 준비하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 테이프(62)를 준비하는 단계는 소재분말과 결합재로 이루어진 혼합물을 마련하는 단계를 포함한다(S11 참조). 여기서, 상기 소재분말은 금속분말로서, 소결에 의해 다이아몬드 지립(66)과 결합이 이루어진다. 또한, 상기 소재분말은 고분자 화합물이나 세라믹이 사용될 수 있으며, 금속분말, 고분자 화합물 또는 세라믹 중 적어도 둘 이상의 혼합물로 이루어지는 것도 가능하며, 성능개선을 위해 다른 재료가 첨가될 수 있다.
이와 같이 혼합된 소재분말과 결합재의 혼합물은 테이프 캐스팅 장치에서 소정의 두께를 갖는 그린테이프(120)로 성형된다. 그리고, 상기 그린테이프(120)는 건조과정을 거쳐 후막(63)으로 제조되며, 그 중 일부는 표면에 삽입부(65)를 이루는 다수의 관통구(65')를 형성하거나, 홈부(65a)를 형성할 수 있다(S12 참조). 이와 같이 형성되는 후막(63)은 테이프(62)로 제조되어 단독으로 사용되거나, 후막(63)의 하부에 삽입구가 형성되지 않은 보조후막(64)을 설치하여 상기 관통구의 일측이 막힌 테이프(62)로 제조될 수 있다. 또한, 상기 테이프(62)는 표면에 형성되는 삽입부(65)가 다이아몬드 지립(66)이 배열될 위치에 대응하게 형성될 수 있다.
한편, 상기 테이프(62)는 상기 다이아몬드 지립(66)을 공급하는 단계전에 형성되거나, 완성된 상태로 공급될 수 있다.
여기서, 상기 삽입부(65)는 삽입될 다이아몬드 지립(66)의 110~150% 정도의 크기로 형성될 수 있다. 따라서, 각각의 삽입부(65)에 다이아몬드 지립(66)을 쉽게 삽입할 수 있고, 2개 이상의 다이아몬드 지립(66)이 동시에 삽입되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 상기 테이프(62)가 준비되면, 상기 테이프(62)의 삽입부(65)에 다이아몬드 지립(66)을 삽입하는 단계가 진행된다(S13 참조).
상기 다이아몬드 지립(66)을 삽입하는 단계는 상기 테이프(62)의 표면에 다수의 다이아몬드 지립(66)을 공급한다. 그러면, 각각의 다이아몬드 지립(66)들이 상기 삽입부(65)에 하나씩 삽입되고, 잉여의 다이아몬드 지립(66)들이 그 상부에 쌓인다. 이와 같이, 상기 삽입부(65)에 삽입되지 않은 다이아몬드 지립(66)들은 제거단계에 의해 제거된다(S14 참조).
상기 다이아몬드 지립(66)을 제거하는 단계는 상기 테이프(62)를 기울이거나 진동을 가하여 상기 삽입부(65)에 삽입되지 않은 잉여의 다이아몬드 지립(66)이 상기 테이프(62)의 외측으로 흘러내리도록 한다.
바람직하게는 상기 다이아몬드 지립(66)을 삽입하는 단계에서 공급되는 다이아몬드 지립(66)의 개수는 상기 삽입부(65)의 개수보다 소량 더 많게 공급되며, 상기 테이프(62)에 진동을 주어 다이아몬드 지립(66)이 각각의 삽입부(65)에 삽입되도록 한다. 이와 같이, 공급되는 다이아몬드 지립(66)의 수량을 조절할 경우, 잉여의 다이아몬드 지립(66)을 제거하는 공정과 제거된 다이아몬드 지립(66)을 재회수하는 공정을 줄일 수 있다.
한편, 상기 다이아몬드 지립(66)은, 도 9와 같이, 다이아몬드의 공급 또는 다이아몬드의 제거를 보다 용이하게 하기 위해 외부에 코팅층(67)이 형성될 수 있다. 도 9는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 다이아몬드 지립(66)이 코팅된 상태의 단면도이다. 상기 코팅층(67)은 상기 다이아몬드 지립(66)에 구(球)형상으로 형성되며, 이에 따라 상기 다이아몬드 지립(66)이 쉽게 이동할 수 있게 된다.
다시 도 7과 도 8을 참고하면, 상기 세그먼트(60)는 상기 다이아몬 지립들이 하나의 층으로 이루어지거나 다수의 층으로 이루어질 수 있다. 이를 위해, 상기 다이아몬드 공구(50)의 제조방법은 상기 다이아몬드 지립(66)이 삽입된 테이프(62)의 상부에 다른 다이아몬드 지립(66)이 삽입된 다른 테이프(62)를 적층하는 일련의 복층 형성단계를 더 포함한다.
상기 복층 형성단계는 다이아몬드 지립(66)이 배열될 위치에 대응하는 다수의 삽입부(65)가 형성된 테이프(62)를 준비하는 단계와, 상기 테이프(62)의 삽입부(65)에 다이아몬드 지립(66)을 삽입하는 단계와, 상기 테이프(62)를 하층의 테이프 상부에 적층하는 일련의 단계를 반복하여 상기 테이프(62)와 상기 다이아몬드 지립(66)들을 복수층으로 형성할 수 있다(S15 참조).
이때, 상기 복층 형상단계에서 상기 테이프(62)는 미리 완성된 상태로 공급되며, 상기 테이프(62)는 미리 프로그래밍된 다이아몬드 지립(66)의 배열 형태에 따라 서로 다른 배열로 삽입부(65)가 형성될 수 있다.
따라서, 각각의 배열형태를 갖는 테이프(62)를 미리 제조할 수 있고, 이에 따른 재고관리가 가능하여 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 상기 복층 형성단계는 다층의 테이프(62)와 다이아몬드 지립(66)을 더욱 신속하게 적층할 수 있어 생산속도를 더욱 증가시킬 수 있다.
한편, 최상층에 적층되는 테이프(62) 및 다이아몬드 지립(66)의 상부에는 보조후막(64)을 더 적층하여 테이프를 만들 수 있다. 이때, 상기 보조후막(64)은 상기 테이프(62)의 최하층에 설치된 보조후막(64)의 두께에 해당하는 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 테이프(62)는 상, 하부가 대칭인 구조로 이루어질 수 있으며, 상기 다이아몬드 공구의 특성에 따라 각각의 보조후막(64)의 두께를 조절할 수 있다.
다음으로, 상기 테이프(62)의 삽입부(65)에 다이아몬드 지립(66)이 삽입되면, 상기 테이프(62)에 포함된 결합재를 탈지하는 단계를 거친다(S16 참조). 상기 결합재는 유기화합물로 이루어지며, 가압 소결시 불순물을 발생시킬 수 있으므로, 상기 결합재를 탈지하는 단계를 더 포함한다. 상기 탈지단계는 상기 결합재의 증발하는 온도 이상으로 가열하여 상기 결합재가 제거되도록 한다.
이와 같이, 상기 결합재가 제거되면 상기 다이아몬드 지립(66)이 삽입된 테이프(62)를 가압 소결하는 단계를 포함한다(S17 참조). 이때, 상기 적층된 테이프(62)와 다이아몬드 지립(66)들은 가압틀(100)에 의해 샹크(52)에 접합되는 세그먼트(60)의 형태를 이루며 소결된다.
그리고, 소결이 완료된 세그먼트(60)는 상기 샹크(52)의 외주면에 부착되어 다이아몬드 공구(50)로 완성된다.
전술된 바와 같이 구성된 다이아몬드 공구(50)의 제조방법에서, 상기 테이 프(62) 및 상기 다이아몬드 지립(66)들이 복수층으로 이루어진 것에 대해 설명하고 있으나, 상기 테이프(62) 및 상기 다이아몬드 지립(66)들은 단층으로 이루어지는 것도 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 및 그 제조방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명에서 상기 세그먼트는 표면에 다수의 관통구가 형성된 후막으로만 형성되는 것도 가능하며, 이러한 후막을 서로 엇갈리게 적층하여 다층으로 형성하는 것도 가능하다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법에 의해 제조되는 세그먼트를 도시한 단면도이다.
도 10을 참고하면, 테이프(62)의 구성 중 최하층에는 보조후막(64)이 설치되지 않을 수 있다. 따라서, 테이프(62)의 최하층에는 삽입부(65)를 형성하는 관통구가 형성된 후막이 배치된다.
이와 같이, 상기 테이프(62)는 최하층의 삽입부(65)에 삽입된 다이아몬드 지립(66)이 외부로 노출된 상태이며, 이에 따라 다이아몬드 공구(50)의 작업시 상기 다이아몬드 지립(66)을 노출시키는 공정을 거치지 않을 수 있다. 이와 같이, 최하층의 삽입부(65)가 관통된 테이프(62)의 상부에는 하부가 막혀진 다른 테이프(62)가 다수층 더 적층될 수 있다. 이때, 최상층의 테이프(62)는 상기 다이아몬드 지립(66)이 노출된 상태이며, 가압틀(100)에 의해 가압 소결되며 세그먼트(160)를 형 성한다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 및 그 제조방법은 테이프 캐스팅법에 의해 제조되는 후막에 다이아몬드 지립이 배열될 위치와 대응하는 삽입구를 형성할 수 있어 다양한 형태로 다이아몬드 지립을 배열할 수 있으며, 이로 인해 다이아몬드 공구의 절삭효율이 향상되는 효과가 있다. 이와 같이, 다이아몬드 공구의 절삭효율이 향상됨에 따라 절삭작업시 소요되는 에너지가 진동 및 소음, 열로 손실되는 것을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 작업능률 및 정밀성, 사용수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 테이프에 형성되는 삽입부의 크기를 일정하게 형성할 수 있어 각각의 삽입부에 하나의 다이아몬드 지립만이 삽입되도록 할 수 있으며, 작업공정이 간단하여 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 제조공정을 자동화시킬 수 있어 생산량을 더욱 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 테이프의 제조시 사용되는 후막을 반건조 상태로 유지할 수 있어 보관 및 이동이 용이하며, 원하는 형태의 다이아몬드 공구로 쉽게 변형하여 제조할 수 있다.

Claims (21)

  1. 샹크와, 상기 샹크에 결합되는 세그먼트를 포함하는 다이아몬드 공구에 있어서,
    상기 세그먼트는 표면에 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 다수의 삽입부가 형성된 테이프와,
    상기 삽입부에 삽입되어 가압 소결에 의해 상기 테이프와 결합되는 다이아몬드 지립을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이프는 표면에 상기 삽입부를 이루는 다수의 관통구가 형성된 후막인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 테이프는 상기 후막의 하부에 설치되어 상기 관통구를 막는 보조후막을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이프는 표면에 상기 삽입부를 이루는 다수의 홈부가 형성된 후막인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세그먼트는 상기 다이아몬드 지립이 삽입된 테이프의 상부에 보조후막이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세그먼트는 상기 다이아몬드 지립이 삽입된 테이프가 다수층으로 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삽입부는 상기 다이아몬드 지립의 110 내지 150% 크기인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테이프는 금속분말, 고분자 화합물 또는 세라믹 중 어느 하나이거나 이들 중 적어도 둘 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  9. 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 다수의 삽입부가 형성된 테이프를 준비하는 단계와,
    상기 삽입부에 다이아몬드 지립을 삽입하는 단계와,
    상기 다이아몬드 지립이 삽입된 테이프를 결합하기 위해 상기 다이아몬드 지립과 상기 테이프를 가압 소결하여 세그먼트로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 테이프를 준비하는 단계는 소재분말과 결합재로 이루어진 혼합물을 마련하는 단계와,
    상기 혼합물을 도포하여 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 삽입부를 이루는 다수의 관통구가 형성된 후막을 마련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 후막을 마련하는 단계는 상기 혼합물의 도포에 의해 형성된 후막을 건조한 후 상기 관통구를 형성하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 테이프를 준비하는 단계는 상기 후막의 하부에 상기 혼합물의 도포에 의해 형성되어 상기 관통구를 막는 보조후막을 설치하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 테이프를 준비하는 단계는 소재분말과 결합재로 이루어진 혼합물을 마련하는 단계와,
    상기 혼합물을 도포하여 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 삽입부를 이루는 다수의 홈부가 형성된 후막을 마련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 다이아몬드 지립을 삽입하는 단계는 상기 테이프의 표면에 다수의 다이아몬드 지립을 공급한 후, 상기 삽입부에 삽입되지 않은 다이아몬드 지립을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 다이아몬드 지립을 제거하는 단계는 상기 테이프를 기울이거나 진동을 가하여 상기 삽입부에 삽입되지 않은 다이아몬드 지립을 제거하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  16. 청구항 9 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이아몬드 지립과 상기 테이프를 가압 소결하는 단계전에 상기 다이아몬드 지립이 삽입된 테이프의 상부에 보조후막을 적층하는 것을 특징으로 하는 다 이아몬드 공구의 제조방법.
  17. 청구항 9 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이아몬드 지립과 상기 테이프를 가압 소결하는 단계전에 다이아몬드 지립이 적층된 다른 테이프를 적층하는 일련의 복층 형성단계를 더 포함하고,
    상기 복층 형성단계는 다이아몬드 지립이 배열될 위치에 대응하는 다수의 삽입부가 형성된 테이프를 준비하는 단계와,
    상기 테이프의 삽입부에 다이아몬드 지립을 삽입하는 단계와,
    하층의 테이프 상부에 다른 테이프를 적층하는 일련의 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  18. 청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이아몬드 지립과 상기 테이프를 가압 소결하는 단계는 가압 소결전에 혼합된 결합재를 탈지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  19. 청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소재분말은 금속분말, 고분자 화합물 또는 세라믹이나 이들 중 적어도 둘 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  20. 청구항 9 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삽입부는 상기 다이아몬드 지립의 110 내지 150% 크기인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
  21. 청구항 9 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이아몬드 지립을 삽입하는 단계는 상기 다이아몬드 지립의 외부에 구 형상을 이루는 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구의 제조방법.
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