KR20150053365A - 석재 절삭용 팁 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석재 절삭용 팁 및 그 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 절삭휠(Shank)의 외주면을 따라 일단이 용접으로 고정되는 절삭용 팁을 인조 다이아몬드 입자가 혼합된 혼합층과 금속분말층을 교번되게 구성하여 형성함으로써, 고가의 인조 다이아몬드를 절약할 수 있고, 절삭휠의 절삭성능을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러 인조 다이아몬드 입자가 혼합된 혼합층으로만 석재를 절삭하게 되므로 구동모터의 부하를 줄일 수 있도록 하는 것에 있으며, 이러한 목적은 절삭휠의 회전시 석재를 타격시키는 것에 의해 석재를 탈락시켜 절단가능하도록 구비되는 금속분말층과, 상기 금속분말층 양면에 위치되어 상기 절삭휠이 구동모터에 의해 회전시 석재를 절삭가능하도록 인조 다이아몬드 입자가 혼합되어 구비되는 절삭층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 석재 절삭용 팁 및 그 제조방법에 의해 달성된다.

Description

석재 절삭용 팁 및 그 제조방법{Tips for cutting stone and its manufacturing method}
본 발명은 석재 절삭용 팁 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절삭휠(Shank)의 외주면을 따라 일단이 용접으로 고정되는 절삭용 팁을 인조 다이아몬드 입자가 혼합된 혼합층과 금속분말층을 교번되게 구성하여 형성함으로써, 고가의 인조 다이아몬드를 절약할 수 있고, 절삭휠의 절삭성능을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러 인조 다이아몬드 입자가 혼합된 혼합층으로만 석재를 절삭하게 되므로 구동모터의 부하를 줄일 수 있도록 한 석재 절삭용 팁 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 다이아몬드는 경도와 열전도율이 높으므로 절삭공구나 내마모도 공구로서 우수한 성능을 발휘하여 드릴의 팁이나 절삭휠의 절삭용 팁에 주로 사용되고 있다.
통상 다이아몬드를 채용한 공구는 다이아몬드 입자를 포함하는 절삭용 팁이 절삭휠(샹크-shank)의 외주면(둘레)을 따라 복수개로 용접에 의해 일단이 접합 고정되어 있고, 절삭휠의 회전에 따라 외주면에 접합 고정된 절삭용 팁이 석재를 절단하도록 구성된다.
상기한 절삭휠은 4인치에서 120인치까지 다양한 크기로 제작되고 있으며, 절삭용 팁은 절삭휠의 크기에 따라 직선 또는 곡선형상을 구비할 수 있다.
그러나, 이와 같이 구성된 절삭휠의 절삭용 팁은 석재를 절삭할 경우 절삭용 팁이 받는 전단응력이 하나의 연장선상 즉, 절삭휠과 절삭용 팁의 접합선에 집중되어 절삭휠의 연마방향과 역방향, 그리고 측면으로부터 받는 순간적인 기계적, 물리적 충격에 대응하지 못하고 팁이 탈락되는 문제점이 있다.
또한, 석재 절삭시에 연마가 어느 정도 진행되면 절삭휠이 석재 내부로 삽입되어 측면이 석재와 맞닿게 되는데, 이 경우 절삭휠의 경도가 약하여 마모되는 문제점이 발생한다.
이러한 점을 감안하여 특허출원번호 10-2006-0025060호에 가공용 팁 및 이를 장착한 가공용 공구가 출원된바 있다.
살펴보면, 가공용 팁은 금속재에 경도를 강화시키기 위한 연마재가 혼합되어 소결된 팁몸체 및 금속재와 연마재를 포함하며, 상기 팁몸체와 일체로 소결되고, 상기 샹크가 접합되는 방향으로 돌출되는 적어도 하나의 치합돌기를 포함하며, 상기 팁몸체에는 상기 팁의 연마방향과 다른 방향으로 상기 팁몸체의 일부를 절개하여, 팁몸체의 일부를 구획하는 적어도 하나 이상의 절개홈이 형성되고, 상기 절개홈에는 상기 팁몸체보다 경도가 낮은 재질의 충진재를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기 팁몸체 및 치합돌기에 포함되는 연마재는 다이아몬드, 실리콘카바이드(SiC), 알루미나(Al2O3) 및 CBN(Cubic boron nitride)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 또는 하나 이상의 혼합물로 구성되어 있다.
그러나 이와 같이 이루어진 종래의 일반적인 가공용 팁은 연마재가 다이아몬드를 포함하는 혼합물로 구성되어 있어서, 상기 연마재로 가공용 팁을 제조할 경우, 팁몸체와 치합돌기 전체에 다이아몬드가 혼합되어 제조되므로 고가의 다이아몬드가 다량으로 사용될 수 밖에 없어 결국 가공용 팁의 제조단가가 상승되는 단점이 있다.
또한, 상기한 종래의 일반적인 가공용 팁은 피삭재를 절삭할 때 샹크에 일단이 접합된 가공용 팁의 반대면 전체가 피삭재를 절삭하게 되므로, 샹크를 회전시키기 위해 구비되는 모터의 부하가 많이 걸릴 수 밖에 없을 뿐만 아니라 절삭성능이 떨어지는 단점이 있다.
특허출원번호 10-2006-0025060호, 출원일 2006년03월17일 발명의 명칭; 가공용 팁 및 이를 장착한 가공용 공구
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 절삭휠(Shank)의 외주면을 따라 일단이 용접으로 고정되는 절삭용 팁을 인조 다이아몬드 입자가 혼합된 혼합층과 금속분말층을 교번되게 구성하여 형성함으로써, 고가의 인조 다이아몬드를 절약할 수 있고, 절삭휠의 절삭성능을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러 인조 다이아몬드 입자가 혼합된 혼합층으로만 석재를 절삭하게 되므로 구동모터의 부하를 줄일 수 있도록 한 석재 절삭용 팁 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 기술이 진행되면서 명확해질 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 절삭휠의 외주면을 따라 복수개로 일면이 용접에 의해 접합 고정되어 구동모터의 구동에 의해 절삭휠이 회전됨에 따른 석재를 절삭가능하도록 한 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁에 있어서, 상기 절삭휠의 회전시 석재를 타격시키는 것에 의해 석재를 탈락시켜 절단가능하도록 구비되는 금속분말층과, 상기 금속분말층 양면에 위치되어 상기 절삭휠이 구동모터에 의해 회전시 석재를 절삭가능하도록 인조 다이아몬드 입자가 혼합되어 구비되는 절삭층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은 석재 절삭용 팁의 제조방법에 있어서, 절삭휠의 외주면을 따라 복수개로 일면이 용접에 의해 접합 고정되어 절삭휠이 회전됨에 따른 석재를 절삭할 수 있도록 절삭층용 혼합물을 제조하는 단계와, 절삭휠의 회전시 석재를 타격시키는 것에 의해 석재를 탈락시켜 절단가능하도록 금속분말층용 혼합물을 제조하는 단계와, 상기 단계에 의해 각각 제조된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 성형틀에 교번되게 적층시키는 단계와, 상기 단계에 의해 성형틀내에서 교번으로 적층된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 가압장치를 통하여 가압하는 단계와, 상기 단계에 의해 가압된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 가열장치를 통하여 가열시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁 및 그 제조방법에 따르면, 절삭휠(Shank)의 외주면을 따라 일단이 용접으로 고정되는 절삭용 팁을 인조 다이아몬드 입자가 혼합된 혼합층과 금속분말층을 교번되게 구성하여 형성함으로써, 고가의 인조 다이아몬드를 절약할 수 있고, 절삭휠의 절삭성능을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러 인조 다이아몬드 입자가 혼합된 혼합층으로만 석재를 절삭하게 되므로 구동모터의 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁이 절삭휠에 접합 고정된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 3은 또 다른 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁 및 그 제조방법의 일실시예를 들어 상세하게 설명한다.
우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁 및 그 제조방법은 절삭휠의 외주면을 따라 복수개로 용접에 의해 일단이 접합 고정되어 있고, 절삭휠이 구동모터의 구동에 의해 회전함에 따라 석재를 구동모터의 부가가 걸리지 않도록 신속하게 절단할 수 있도록 구성된다.
즉, 절삭휠(10)의 외주면을 따라 복수개로 일면이 용접에 의해 접합 고정되어 구동모터(미도시함)의 구동에 의해 절삭휠(10)이 회전됨에 따른 석재(미도시함)를 절삭가능하도록 한 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁(100)은, 상기 절삭휠(10)의 회전시 석재를 타격시키는 것에 의해 석재를 탈락시켜 절단가능하도록 구비되는 금속분말층(110)과, 상기 금속분말층(110) 양면에 위치되어 상기 절삭휠(10)이 구동모터에 의해 회전시 석재를 절삭가능하도록 인조 다이아몬드 입자가 혼합되어 구비되는 절삭층(130)으로 이루어진다.
여기서, 상기한 석재 절삭용 팁(100)은 석재 절삭시 구동모터의 부하를 줄이면서 절삭성능을 향상시킬 수 있도록 절삭층(130)과 금속분말층(110)이 교번으로 3~7층으로 구성된다.
또한, 상기한 석재 절삭용 팁(110)의 양측면을 형성하는 절삭층(130)의 외측면은 석재 절삭시 절삭용 팁의 양측면이 석재와 접촉 면적이 최소화되도록 하여 구동모터의 부하를 줄이면서 절삭 속도를 향상시킬 수 있도록 단차부가 형성되어 구비된다.
한편, 또 다른 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁의 제조방법은 절삭휠의 외주면을 따라 복수개로 일면이 용접에 의해 접합 고정되어 절삭휠이 회전됨에 따른 석재를 절삭할 수 있도록 절삭층용 혼합물을 제조하는 단계(S210)와, 절삭휠의 회전시 석재를 타격시키는 것에 의해 석재를 탈락시켜 절단가능하도록 금속분말층용 혼합물을 제조하는 단계(S220)와, 상기 단계(S210, S220)에 의해 각각 제조된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 성형틀에 교번되게 적층시키는 단계(S230)와, 상기 단계(S230)에 의해 성형틀내에서 교번으로 적층된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 가압장치를 통하여 가압하는 단계(S240)와, 상기 단계(S240)에 의해 가압된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 가열장치를 통하여 가열시키는 단계(S250)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기한 절삭층용 혼합물 제조단계(S210)는 석재의 절삭능력을 향상시키면서 절삭용 팁을 저가로 제조할 수 있도록 금속합금혼합물을 제조하는 단계(S211)와, 상기 단계(S211)에 의해 제조된 금속합금혼합물에 인조 다이아몬드 입자를 혼합하는 단계(S212)로 이루어진다.
또한, 상기한 가압장치를 통하여 교번으로 적층된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 가압하는 단계(S240)에서 가압장치의 가압력은 40~60톤(ton)의 가압력으로 가압하게 되고, 가열단계(S250)에서 가열장치의 가열 온도는 700℃~800℃로 3분 내지 7분 동안 가열한다.
이하에서, 상기한 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기한 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁(110)의 금속분말층(110)은, 절삭층(130) 사이에 적층되어 고가의 다이아몬드 입자를 배제시키면서 석재를 타격하는 것에 의해 절단시킬 수 있도록 구성된다.
여기서, 상기한 금속분말층(110)은, 75~85중량%의 철(Fe)과 12~17중량%의 구리(Cu) 및 3~7중량%의 주석(Sn)으로 구성된다.
상기한 절삭층(130)은 금속분말층(110) 양면에 위치되어 상기 절삭휠(10)이 구동모터에 의해 회전시 석재를 절삭가능하도록 인조 다이아몬드 입자가 혼합되어 구비된다.
즉, 상기한 절삭층(130)은 25~35중량%의 철(Fe)과 15~25중량%의 구리(Cu)와 3~7중량%의 주석(Sn)과, 25~35중량%의 코발트(Co)로 혼합된 금속합금혼합물 92~97중량%에 인조 다이아몬드 입자 3~8중량%가 혼합되어 구성된다.
여기서, 상기한 인조 다이아몬드 입자를 8중량% 이상으로 혼합하게 되면 석재 절삭용 팁의 제조단가가 상승하게 되고, 3중량% 이하로 혼합하게 되면 절삭능력이 떨아지게 되므로 3~8중량%로 혼합하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁의 금속분말층과 절삭층의 구성은 상기한 바와 같이 구성되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 석재의 종류 또는 기계상태 즉, 구동모처의 회전력에 의해 혼합물의 구성 및 중량%가 달라질 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁을 제조하여 절삭휠에 접합 고정시켜 사용하고자 할 경우에는 첨부된 도면 도 3에 도시된 바와 같이 먼저, 철30중량%와 구리20중량%와 주석5중량% 그리고 코발트30중량%를 혼합기를 통하여 금속합금혼합물을 제조한 후 제조된 금속합금혼합물95중량%에 인조 다이아몬드 입자5중량%를 혼합하여 절삭층용 혼합물을 제조한다.
상기와 같이 절삭층용 혼합물이 제조되면, 철80중량%와 구리15중량% 그리고 주석5중량%를 혼합기를 통하여 금속분말층용 혼합물을 제조한다.
이와 같이 절삭층용 혼합물와 금속분말층용 혼합물이 제조되면 성형틀에 절삭층용 혼합물와 금속분말층용 혼합물을 석재 절삭용 팁으로 제조 완료시 양측면에 절삭층이 형성되도록 교번되게 적층시킨다.
상기와 같이 절삭층용 혼합물와 금속분말층용 혼합물이 성형틀에서 교번되게 적층되면, 가압장치를 통하여 50톤의 가압력으로 가압시킨다.
상기와 같이 가압되면 가열장치를 통하여 750℃의 가열온도로 5분 동안 가열시킨 후 냉각시키는 것에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 양측면은 절삭층(130)이 형성되고, 상기 절삭층(130) 사이에 금속분말층(110)이 형성된 석재 절삭용 팁(100)으로 제조된다.
이와 같이 제조된 석재 절삭용 팁(100)을 도 1에 도시된 바와 같이 절삭휠(10)의 외주면을 따라 복수개로 일면을 용접으로 접합 고정시킨다.
상기와 같이 외주면을 따라 복수개의 석재 절삭용 팁(100)이 접합 고정된 절삭휠을 구동모터의 구동으로 회전시켜 석재를 절삭시키게 되면, 금속분말층(110)의 양측면에 위치한 절삭층(130)에 의해 석재가 절삭되고 절삭층(130)이 아닌 금속분말층(110)은 석재를 절삭하는 것이 아니라 석재를 타격으로 탈락시켜 절단하게 되므로 구동모터의 부하가 적게 걸리게 되면서 신속하게 석재를 절삭시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 ; 절삭휠
100 ; 석재 절삭용 팁
110 ; 금속분말층
130 ; 절삭층

Claims (4)

  1. 절삭휠(10)의 외주면을 따라 복수개로 일면이 용접에 의해 접합 고정되어 구동모터의 구동에 의해 절삭휠(10)이 회전됨에 따른 석재를 절삭가능하도록 한 본 발명에 따른 석재 절삭용 팁에 있어서,
    상기 절삭휠(10)의 회전시 석재를 타격시키는 것에 의해 석재를 탈락시켜 절단가능하도록 구비되는 금속분말층(110)과;
    상기 금속분말층(110) 양면에 위치되어 상기 절삭휠(10)이 구동모터에 의해 회전시 석재를 절삭가능하도록 인조 다이아몬드 입자가 혼합되어 구비되는 절삭층(130)을
    포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 석재 절삭용 팁.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 석재 절삭용 팁(100)은 석재 절삭시 구동모터의 부하를 줄이면서 절삭성능을 향상시킬 수 있도록 절삭층(130)과 금속분말층(110)이 교번으로 3~7층으로 구성되고, 상기 석재 절삭용 팁(110)의 양측면을 형성하는 절삭층(130)의 외측면은 석재 절삭시 절삭용 팁의 양측면이 석재와 접촉 면적이 최소화되도록 하여 구동모터의 부하를 줄이면서 절삭 속도를 향상시킬 수 있도록 단차부가 형성되어 구비된 것을 특징으로 하는 석재 절삭용 팁.
  3. 석재 절삭용 팁의 제조방법에 있어서,
    절삭휠의 외주면을 따라 복수개로 일면이 용접에 의해 접합 고정되어 절삭휠이 회전됨에 따른 석재를 절삭할 수 있도록 절삭층용 혼합물을 제조하는 단계(S210)와,
    절삭휠의 회전시 석재를 타격시키는 것에 의해 석재를 탈락시켜 절단가능하도록 금속분말층용 혼합물을 제조하는 단계(S220)와,
    상기 단계(S210, S220)에 의해 각각 제조된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 성형틀에 교번되게 적층시키는 단계(S230)와,
    상기 단계(S230)에 의해 성형틀내에서 교번으로 적층된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 가압장치를 통하여 가압하는 단계(S240)와,
    상기 단계(S240)에 의해 가압된 절삭층용 혼합물과 금속분말층용 혼합물을 가열장치를 통하여 가열시키는 단계(S250)를
    포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 석재 절삭용 팁의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절삭층용 혼합물 제조단계(S210)는 석재의 절삭능력을 향상시키면서 절삭용 팁을 저가로 제조할 수 있도록 금속합금혼합물을 제조하는 단계(S211)와, 상기 단계(S211)에 의해 제조된 금속합금혼합물에 인조 다이아몬드 입자를 혼합하는 단계(S212)로 이루어진 것을 특징으로 하는 석재 절삭용 팁의 제조방법.
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