KR101705194B1 - 코어드릴 제조방법 및 상기 방법으로 제조되는 코어드릴 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코어드릴 제조방법 및 상기 방법으로 제조되는 코어드릴에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 코어드릴 제조방법에서 샹크의 제조시 축, 샹크 및 코팅 지지부를 하나의 회전축상에서 가공하므로, 이들의 동심도는 정확하게 일치하여, 동심도 차이로 인한 불량품을 방지하고 보다 정밀한 드릴 작업을 할 수 있게 한다. 또한 코팅층을 여러층으로 높게 형성할 수 있으므로, 절삭팁의 수명을 연장하여 코어드릴의 교체 빈도를 줄일 수 있어서 작업효율을 향상할 수 있다. 또한 하나의 코어드릴에 면취기능을 추가하여 보다 더 작업 효율을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 코어드릴 제조방법 및 상기 방법으로 제조되는 코어드릴에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 종래 메탈 분말과 다이아몬드를 혼합하여 성형한 절삭팁을 용접이나 소결 방식으로 접합하여 사용하던 과정에서 발생하는 문제점을 해결하여 작업시 안정성을 높이고 코어드릴의 절단 성능 및 수명을 향상시키며 작업공정을 줄여 효율성 및 생산성을 증가시켜 원가비용을 절감할 수 있도록 하기 위하여 개발된 전착 다이아몬드 코어드릴 제조방법 및 상기 방법으로 제조되는 코어드릴에 관한 것이다.
코어드릴(core drill)은 회전하는 축에 속이 빈 원통 형상의 샹크(shank)가 형성되고 그 상단에 절삭을 위한 절삭팁을 형성하는 것으로, 피삭물을 파내어서 구멍내는 것과는 다르게 피삭물에 절단선을 내어 잘라내어서 구멍을 내는 공구이다. 다이어몬드 코어드릴은 암석, 콘크리트 구조물 및 유리등의 경질재료의 구멍을 내는데 사용된다. 특히 소형의 코어드릴은 최근에 휴대폰 커버 유리에 구멍을 내는데 사용되고 있다.
암석 및 콘크리트 구조물의 경우에 코어드릴의 절삭팁은 보통 금속분말과 다이아몬드를 혼합한 후 열과 압력을 가하여 소결 성형하여 샹크에 용접하거나 직접 샹크에 소결융착하는 방법이 있다. 또한 휴대폰 커버용 유리를 구멍내기 위한 절삭팁을 샹크에 직접 메탈과 다이어몬드를 혼합해서 전착시키는 방법이 있다.
소결하는 방법인 경우에는 샹크에 직접 소결하는 방법일지라도 금형 조립에 의한 공차발생으로 동심도가 좋지 않고, 절삭팁의 두께를 얇게 하지 못해서, 정밀한 가공이나 소형 피삭물에서는 사용되고 있지 않고 있다. 따라서 이러한 소결 방법으로 제작된 공구는 주로 암석이나 콘트리트 구조물에 사용된다. 이러한 예는 대한민국특허공개 제10-2014-0056451호에 기재되어 있으며, 이 종래 방법으로 제조되는 코어드릴은 상크의 상부에 돌출부를 형성하고 그 주위에 금속분말과 다이아몬드를 혼합하여 직접 소결 성형하도록 함으로서 강한 힘과 압력에도 샹크에서 절삭팁이 이탈하지 않아 제조가 용이하고 절삭팁 이탈에 따른 생산성 저하와 사고의 위험을 줄이는 효과가 있다. 그러나 이 방법으로는 샹크의 열적 변형으로 인하여 정밀한 가공을 요하는 경우에는 여전히 사용할 수 없다.
전착하는 방법은 소결하는 방법과 달리, 다이아몬드가 일부분 나와 있어서 소결 방법보다는 절삭성능을 향상시키고 정밀한 가공에 사용될 수 있다. 그러나, 전착 방법으로 제작된 공구는 한 층만 사용하고는 공구를 교체해야 하기 때문에 공구를 교체하는데 필요한 시간을 낭비할 뿐만 아니라 비용이 많이 든다. 이러한 절삭팁의 깊이 또는 두께가 작아 수명이 짧은 문제점을 해결하기 위한 한 예는 대한민국특허 제10-05493751호에 개시되어 있다. 여기서 절삭팁의 깊이를 증대시키기 위해서, 도 11에 도시한 바와 같이, 선단부에 지지부 1차 가공, 선단부 및 지지부 연마 및 화학적 처리, 다이아몬드 전착, 선단부 절취가공, 절취가공부 연마 및 가공부 화학적 처리단계를 거치게 된다. 상술한 특허에서는 샹크를 따로 제작하고 그리고 나서 샹크의 선단부에 지지부를 가공하고 있다. 여기서 샹크의 동심도와 지지부의 동심도가 맞지 않으면 결과적으로 샹크와 절삭팁의 동심도가 맞지 않게 되어 정밀한 가공을 어렵게 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 전착 다이아몬드 코어드릴을 개발한 것으로서, 절삭팀과 샹크의 동심도가 일치하여, 샹크의 회전중심과 절삭팁의 회전중심의 차이로 인한 작업불량을 방지하고 고정밀한 드릴을 할 수 있는 코어드릴 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 코어링의 완료와 동시에 면취를 할 수 있는 코어드릴 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 코어드릴 제조방법은 상면이 개방되어 내측으로 원형홈이 형성되는 원통형의 형상을 가지고 저면 중앙에는 축이 일체로 형성되는 샹크와, 상기 샹크의 상단을 따라 상부로 돌출 형성되는 절삭팁으로 구성되는 코어드릴을 제조하는 방법에 있어서, 원기둥 형상을 가진 몸체와 원기둥 형상을 가진 지지 코어를 일체로 접착하여 하나의 회전축상에 배치하여 상기 몸체로부터 회전기계에 맞물리는 축과 샹크를 만들고, 상기 지지 코어로부터 메탈과 다이아몬드가 전착되어질 지지면을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.,
또 다른 실시 예에서는, 하나의 공구로 코어링 완료된 후에 바로 면취를 할 수 있도록 샹크에 적어도 하나 이상의 면취용 홈을 내고 메탈 및 다이아몬드 혼합물을 샹크에 전착하는 더 단계를 포함한다.
절삭팁과 면취을 위한 샹크를 서로 다른 크기의 다이아몬드 입자와 메탈로 전착하는 단계를 더 포함한다.
상술한 단계를 포함하는 코어드릴을 제조하는 방법에 의해 제조된 코어드릴을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 코어드릴 제조방법에서 샹크의 제조시 축, 샹크 및 코팅 지지부를 하나의 회전축상에서 가공하므로, 이들의 동심도는 정확하게 일치하여, 동심도 차이로 인한 불량품을 방지하고 보다 정밀한 드릴 작업을 할 수 있게 한다. 또한 코팅층의 높이, 즉 절삭팁의 높이를 2mm 이상으로 할 수 있어, 절삭팁의 수명을 연장하여 코어드릴의 교체 빈도를 줄일 수 있어서, 작업효율을 향상할 수 있다. 또한 하나의 코어드릴에 면취기능을 추가하여 보다 더 작업 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코아드릴 제조과정을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 지지코어를 포함하는 샹크의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 코어드릴의 전착된 절삭팁과 면취용 코팅면을 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 코아드릴 제조과정에서 코팅을 한 후 지지코어를 제거하지 않은 상태의 코아드릴를 도시한다.
도 5는 도 3의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 지지코어를 포함하는 샹크의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 코어드릴의 전착된 절삭팁과 면취용 코팅면을 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 코아드릴 제조과정에서 코팅을 한 후 지지코어를 제거하지 않은 상태의 코아드릴를 도시한다.
도 5는 도 3의 사시도이다.
이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코아드릴 제조과정을 나타낸 개념도이다. 먼저, 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이 상면이 개방되어 내측으로 원형홈(22)이 형성되는 원통형의 형상을 가지고 저면 중앙에는 축(21)이 일체로 형성되는 샹크(2)와, 상기 샹크의 상단을 따라 상부로 돌출 형성되는 절삭팁(3)으로 구성되는 코어드릴을 제조하는 방법에 있어서, 원기둥 형상을 가진 몸체와 원기둥 형상을 가진 지지코어(5)(도 2에 도시함)를 일체로 접착하여 하나의 회전축상에 배치하여 상기 몸체로부터 회전기계에 맞물리는 축(21)과 샹크(2)를 형성하고, 상기 절삭팁(3)의 코팅시 이를 지지하기 위한 지지코어(5)를 형성하도록 가공하는 단계를 포함한다. 이렇게 축(21), 샹크(2)와 나중에 코팅되어질 절삭팁을 지지하기 위한 지지코어(5)가 하나의 회전축선상에 고정되어 가공되기 때문이 이들의 동심도는 실질적으로 일치한다. 그 다음 단계로는, 본 발명의 목적중 하나의 공구로 코어링과 면취를 할 수 있는 공구를 제조하기 위해서, 샹크(2)의 외면에 적어도 하나의 면취용 홈(23)을 형성하는 단계를 포함한다. 코어링을 위한 다아아몬드의 입자의 크기와 면취를 위한 다이아몬드의 입자가 서로 다르다. 예를 들어서, 면취을 위해서는 절삭을 위한 다아이몬드의 입자보다 더 작은 입자의 다이아몬드가 사용될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 샹크의 상단부(24)와 지지코어(5)의 외주면을 제외하고는 면치를 위한 샹크를 포함해서 모든 부분을 접착 테이프 등으로 감아서 메탈 및 다이아몬드가 전착이 일어나지 않게 한 후 전착을 실행하는 단계를 포함한다. 여기서 메탈은 양호하게 니켈을 포함한다. 이 단계에서, 도금조에서 다이아몬드를 도금에 의해서 코팅하는 시간에 따라서 코팅층의 두께를 조절할 있다. 본 발명에 따라서, 메탈 및 다이아몬드의 코팅층이 여러 층으로 형성한다. 이렇게 제조된 절삭팁의 수명은 기존의 전착에 의한 절삭팁 보다 더 길고, 또한 축 및 샹크의 동심과 실질적으로 일치하여, 피삭물의 불량을 줄이고 보다 정밀한 가공을 할 수 있게 허용한다. 그 다음으로 절삭팁부분을 접착 테이프로 감아서 다이아몬드를 니켈 도금으로 전착을 실행하는 단계를 포함한다. 여기에서 사용된 다이아몬드의 입자는 절삭팁의 다이아몬드의 입자보다 작다. 이들 단계들에서 면취용 다이아몬드와 절삭용 다이아몬드를 서로 다르게 전착하여, 하나의 공구로 두 가지의 기능을 할 수 있게 한다. 면취용 홈의 크기는 다양한 두께의 피삭물의 면취를 위해서 서로 상이한 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 양호하게는 저면부에서 상단부로 갈수록 면취의 홈을 크게 한다.
다음으로, 코팅되어진 절삭팁(3)으로부터 지지코어(5)를 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명의 양호한 실시 예에서 샹크(2)로는 스테인레스 스틸을 사용하고 지지코어(5)로는 알루미늄을 사용한다. 따라서 스테인레스 스틸과 니켈 및 다이아몬드는 알칼리에 녹지 않고 알루미늄은 알칼리에 녹기 때문에 지지코어(5)를 가성소다로 완전히 제거한다. 결론적으로 절삭팁(3)의 일부는 샹크(2)의 상단부의 외주면에 단단하게 전착되고 도 3에 도시한 바와 같이 상방향으로 돌출되어져 있게 된다. 도 3에서는 면취용 코팅면(27)이 도시되어 있다.
본 발명의 양호한 실시 예에서는 도 5에 도시한 바와 같이, 절삭팁(3)의 일부 층을 전착한 후 절삭팁(3)의 외주변의 일부에 전착되지 않게 일부분 테이프로 마스킹하여 도금한다. 이에 따라서, 절삭팁(3)의 외주변의 일부에는 다이아몬드와 메탈이 전착되지 않은 부분(31)이 형성되어진다. 이렇게 형성된 부분(31)은 드릴시 피삭체 가루가 배출되기 쉽게 하고 냉각수의 공급을 유리하게 하여, 결국에 연삭성으로 좋게 만든다.
샹크 상단부의 원통홈(22)에는 피삭물의 가공시 생길 수 있는 칩이나 부스러기가 배출되기 때문에, 칩이나 부스러기에 의해 절삭 작업이 방해받지 않는다. 샹크(2)와 지지코어(5)의 회전력의 전달을 위해서 원통홈(22) 둘레에 적어도 하나의 오목부나 볼록부를 형성하고, 이에 맞물림 결합될 수 있게 지지코어(5)에도 대응하는 볼록부나 오목부를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 양호한 실시 예에서는 동심도는 0.005mm이내이고 절삭팁의 다이아몬드 크기는 #600를 사용한다.
이렇게 제조된 절삭팁은 소결방법으로 제조된 절삭팁보다 얇고 가늘게 할 수 있어(예를 들어서 두께를 약 0.1 내지 1mm) 정밀도를 높일 수 있고, 기존의 전착방법에 비해서 높게 코팅할 수 있어서, 코어드릴의 교체주기를 줄일 수 있다. 본 발명의 코어드릴을 주로 3 내지 20mm의 직경의 구멍을 내는데 사용된다. 이는 유리등의 경질재료, 특히 자동차 유리나 대시보드를 가공에 사용될 수 있다.
이상 본 발명을 양호한 실시 예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 지식을 가지고 있는 사람이라면, 위 실시 예를 다른 형태로 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 특허청구범위로 정해지므로, 그러한 변형이나 수정이 아래의 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
1 : 코어드릴
2 : 샹크
21 : 축 22 : 원형홈
23 : 면취용 홈
24 : 상단부
3 : 절삭팁 31: 전착되지 않은 부분
5 : 지지코어(알루미늄)
2 : 샹크
21 : 축 22 : 원형홈
23 : 면취용 홈
24 : 상단부
3 : 절삭팁 31: 전착되지 않은 부분
5 : 지지코어(알루미늄)
Claims (7)
- 상면이 개방되어 내측으로 원형홈이 형성되는 원통형의 형상을 가지고 저면 중앙에는 축이 일체로 형성되는 샹크와, 상기 샹크의 상단을 따라 상부로 돌출 형성되는 절삭팁으로 구성되는 코어드릴을 제조하는 방법에 있어서,
원기둥 형상을 가진 몸체와 원기둥 형상을 가진 지지코어를 일체로 접착하여 하나의 회전축상에 배치하여 상기 몸체로부터 회전기계에 맞물리는 축과 샹크를 만들고, 상기 지지코어부터 메탈과 다이아몬드가 전착되어질 지지면을 형성하는 단계와,
하나의 공구로 코어링 완료 후에 바로 면취를 할 수 있도록 샹크에 적어도 하나 이상의 면취용 홈을 내고 메탈 및 다이아몬드 혼합물을 샹크에 코팅하는 단계를 포함하는 코어드릴을 제조하는 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 절삭팁과 면취을 위한 샹크를 서로 다른 크기의 다이아몬드 입자와 메탈로 전착하는 단계를 더 포함하는 코어드릴을 제조하는 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 메탈 및 다이아몬드의 코팅층을 여러 층으로 형성하는 코어드릴을 제조하는 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 절삭팁의 외주변의 일부에 다수의 전착되지 않은 부분을 형성하는 단계를 더 포함하는 코어드릴을 제조하는 방법.
- 상면이 개방되어 내측으로 원형홈이 형성되는 원통형의 형상을 가지고 저면 중앙에는 축이 일체로 형성되는 샹크와, 상기 샹크의 상단을 따라 상부로 돌출 형성되는 절삭팁으로 구성되는 코어드릴에 있어서,
제1항에 의해 정의된 단계를 포함하는 코어드릴을 제조하는 방법에 의해 제조된 코어드릴.
- 삭제
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