다이아몬드 공구

Diamond tool
다이아몬드 톱날 세그먼트 확대

다이아몬드 공구는 본딩 재료 또는 다른 방법을 통해 공구의 기능 부품에 다이아몬드 입자가 고정된 절삭 공구이다.다이아몬드는 초경질 재료이기 때문에 다이아몬드 공구는 코런덤이나 탄화규소 등 일반적인 연마재를 사용한 공구에 비해 많은 장점이 있습니다.

역사

플리니 교수는 자연사에서 "아다마가 성공적으로 부서지면 잘 보이지 않을 정도로 작은 조각으로 분해된다.가장 단단한 재료에도 어렵지 않게 구멍을 내기 때문에 보석 조각가들이 많이 [1]찾고 철제 도구에 끼워 넣기도 합니다.

이점

다이아몬드는 지구상에서 가장 단단한 천연 물질 중 하나이며, 코런덤이나 탄화 규소보다 훨씬 단단합니다.다이아몬드는 또한 높은 강도, 양호한 내마모성, 낮은 마찰 계수를 가지고 있습니다.따라서 연마재로 사용할 경우 다른 많은 일반적인 연마재보다 많은 분명한 이점이 있습니다.

다이아몬드 연삭 공구의 장점

다이아몬드를 사용하여 연삭 공구를 만들 수 있으며 다음과 같은 장점이 있습니다.

  • 높은 연삭 효율, 낮은 연삭력:연마 공정의 구멍으로 인해 발생하는 열량이 줄어듭니다.이렇게 하면 공작물 표면의 화상 및 균열을 줄이거나 방지할 수 있으며 장비의 마모 및 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
  • 높은 내마모성:다이아몬드 연삭공구의 치수 변화는 작다.이로 인해 연삭 품질이 우수하고 연삭 정밀도가 높을 수 있습니다.
  • 긴 수명, 긴 드레싱 기간:이것에 의해, 작업 효율이 큰폭으로 향상해, 종업원의 노동 환경을 개선해, 제품의 노동 강도를 저감 할 수 있습니다.
  • 저렴한 포괄적 비용:각 공작물의 가공비용이 낮아집니다.

분류

수천 가지 종류의 다이아몬드 도구가 있다.제조 방법과 용도에 따라 분류할 수 있습니다.

제조방법별 카테고리

다이아몬드 공구는 제조 방법이나 본드 종류에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

  • 금속 본드 다이아몬드 공구:이 공구의 접합 재료는 다이아몬드 그리트를 함유한 소결 금속입니다.도구의 기능 부품은 일반적으로 다이아몬드 세그먼트입니다.이러한 공구에는 금속 본드 다이아몬드 톱날, 다이아몬드 그라인딩 컵 휠, 다이아몬드 코어 드릴 비트 등이 포함됩니다.금속 결합 다이아몬드 공구의 경우 재료의 경도 또는 연마 정도에 따라 특정 재료를 절단하거나 연마하는 데 사용할 도구를 선택할 때 결합이 주요 요인 중 하나입니다.사용된 접착제는 금속 가루가 마모되고 표면에 새로운 다이아몬드 결정이 노출되는 속도를 지시하여 연마 절단면을 유지합니다.선택한 금속 분말의 합금 혼합과 소결 세그먼트에 가해지는 열과 압력에 따라 서로 다른 결합 강도가 달성됩니다.기준 재료는 다이아몬드 보유율이 높고, 열간 압착에 의한 가공이 용이하며[2], 혼합된 청동 또는 텅스텐 카바이드 분말에 의한 마모율을 조정할 수 있기 때문에 역사적으로 코발트 소재였습니다.가격이 높고 불안정한 데다 환경에 대한 우려로 인해 철-동 합금 또는 혼합물을 기반으로 한 대체 시스템이 개발되었으며 금속 및 비금속 [3]추가가 추가되었다.
  • 수지 본드 다이아몬드 공구:툴의 접합재는 주로 수지 분말입니다.예를 들어 건설업계에서 사용되는 수지 본드 다이아몬드 연마 패드를 들 수 있다.
  • 도금된 다이아몬드 공구:이러한 공구는 전기도금법 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 통해 공구 베이스에 다이아몬드를 고정하여 제작됩니다.보통 가공 정밀도로 만들 수 있습니다.
  • 세라믹 본드 다이아몬드 공구:공구의 접합 재료는 보통 유리와 세라믹 분말입니다.이 공구는 일반적으로 화학적 안정성, 작은 탄성 변형, 높은 메짐성 등의 특징을 가지고 있습니다.
  • 다결정 다이아몬드(PCD): 보통 고온 및 고압에서 많은 마이크로 사이즈의 단일 다이아몬드 결정을 소결하여 만들어집니다.PCD는 파괴 인성과 열 안정성이 뛰어나 지질 드릴 비트를 만드는 데 사용됩니다.
  • 다결정 다이아몬드 복합 또는 콤팩트(PDC):그것들은 고온과 고압에서 다결정 다이아몬드(PCD)의 층과 초경합금 라이너 층을 결합하여 만들어집니다.PDC는 다이아몬드의 높은 내마모성과 탄화물의 우수한 인성이라는 장점이 있습니다.
  • 고온 브레이징 다이아몬드 공구:이 공구는 900°C 이상의 온도에서 납땜을 통해 공구에 다이아몬드 단층을 납땜하여 제작됩니다.진공 브레이징 또는 대기 보호 브레이징을 사용합니다.이 도구는 납땜이 다이아몬드를 매우 단단하게 고정할 수 있고, 다이아몬드의 노출 높이가 다이아몬드의 70%~80%이며, 다이아몬드를 정기적으로 도구에 배치할 수 있다는 몇 가지 장점이 있습니다.

용도별 카테고리

용도별로 분류하면 다이아몬드 연삭 공구, 다이아몬드 절삭 공구(예: 다이아몬드 코팅 트위스트 드릴 비트), 다이아몬드 드릴 공구, 다이아몬드 톱날(예: 다이아몬드 톱날), 다이아몬드 드로잉 다이 등이 있습니다.

적용들

적용 가능한 자료

다이아몬드 공구는 다음 재료를 가공하는 데 적합합니다.

  • 탄화합금
  • 돌, 콘크리트, 아스팔트, 유리, 세라믹, 보석 및 반도체 재료와 같은 단단하거나 연마성 비금속 재료.
  • 알루미늄, 구리 및 그 합금과 같은 비철 금속과 고무 및 수지 같은 부드럽지만 단단한 재료입니다.

다이아몬드는 연삭공정에서 발생하는 고온에서 Fe, Co, Ni, Cr, V와 반응할 수 있으므로 일반적으로 다이아몬드 공구는 일반강 및 각종 강합금강을 포함한 강철 가공에 적합하지 않으며, 다른 초경질 공구인 큐빅 질화붕소(CBN) 공구는 강철 가공에 적합하다.일반적인 연마재(예: 코런덤 및 탄화규소)로 만든 공구도 이 작업을 수행할 수 있습니다.

적용된 도메인

다이아몬드 도구는 다음 도메인에서 사용됩니다.

  • 지질학적 또는 프로젝트 탐사:다이아몬드 지질 드릴 비트, 다이아몬드 오일 드릴 비트 및 다이아몬드 박벽 드릴 비트가 자주 사용됩니다.PCD 시추 비트의 주요 응용 분야는 석유 및 천연가스 산업과 광산업입니다.
  • 석재 가공: 다이아몬드 원형 톱날, 다이아몬드 갱 톱, 다이아몬드 밴드 톱은 대리석, 화강암 및 기타 돌 블록을 톱질하는 데 사용됩니다.다이아몬드 와이어 톱은 석조장에서 생석 블록을 이용하기 위해 사용됩니다.성형 다이아몬드 도구는 돌을 특정 모양으로 가공하는 데 사용됩니다.돌을 연마하기 위해 수지 본드 다이아몬드 연마 패드를 사용한다.
  • 구성:중형 또는 소형 다이아몬드 톱날, 다이아몬드 코어 드릴 비트 및 일부 다이아몬드 연삭 또는 연마 도구는 도로 수리, 건물 리모델링 및 건축 자재 가공에 자주 사용됩니다.
  • 목공: 복합 적층 바닥재가 널리 사용됩니다.그것은 돌처럼 입을 수 있다.가공에는 PCD 원형톱날, 프로파일링 커터, 트위스트 드릴 비트 및 기타 다이아몬드 도구가 사용됩니다.
  • 자동 스페어 부품 가공: PCD 및 PCBN 절삭 공구는 이 영역의 고효율 및 저편차 가공 요건을 충족하기 위해 사용됩니다.
  • IT 및 가전제품 처리:실리콘 슬라이스를 자르기 위해 고정밀 초박형 다이아몬드 커팅 휠을 사용합니다.광섬유 산업에서의 세라믹 가공에는 수지 결합 다이아몬드 연삭차가 사용된다.
  • 엔지니어링 세라믹 가공: 엔지니어링 세라믹은 많은 산업에서 널리 사용되고 있습니다.고인성, 고경도, 고온 저항성의 특성을 가지고 있습니다.가공을 위해 고인성, 내구성이 뛰어난 다이아몬드 연삭 휠을 개발했습니다.
  • 탄화물 공구 및 기타 기계 공구 가공: 다이아몬드 공구는 높은 가공 정밀도와 효율성을 얻기 위해 사용됩니다.

위에 열거된 것 외에도, 다이아몬드 도구가 적용되는 다른 영역도 있다. 예를 들어, 베네수엘라 과학자 Humberto Fernandez Moran이 1955년에 정교한 수술에 사용하기 위해 다이아몬드 칼을 발명했다.

다이아몬드는 높은 경도로 인해 연마재로 사용되는 것 외에도 높은 열전도율, 저마찰 계수, 높은 화학적 안정성, 높은 저항률 및 높은 광학 성능 등 다른 많은 좋은 특성으로 인해 다른 제품을 만드는 데에도 사용됩니다.이러한 용도에는 베어링 및 CD 코팅, 렌즈 및 서미스터 역할, 고전압 스위치 및 센서 제작 등이 포함됩니다.

다이아몬드 도구의 몇 가지 예

다이아몬드 드레싱 공구

다이아몬드 드레서는 강철 생크에 납땜된 단일점 또는 다중점 공구로 구성되며, 연삭 휠의 참 및 드레싱에 사용됩니다.공구에는 모래 함침, 블레이드 유형, 크라운 유형, 디스크 유형 등 여러 유형이 있습니다.싱글 포인트툴에 비해 멀티 포인트의 장점은 다음과 같습니다.

  1. 다이아몬드 전체를 사용할 수 있습니다.단일점 도구에서 점이 무뎌지면 다이아몬드를 재설정해야 하며, 몇 번의 재설정 후 다이아몬드를 교체해야 합니다.
  2. 멀티포인트 툴은 특히 블레이드 타입이 사용되는 폼그라인딩에서 정확도가 높아집니다.칼날은 길쭉한 다이아몬드로 이루어져 있다.두께는 제어되며 블레이드는 0.75~1.40mm(0.030~0.055인치)의 두께로 사용할 수 있습니다.
  3. 그릿형 공구는 튼튼한 등급으로 벤치 그라인더에 사용할 수 있습니다.
  4. 작은 포인트가 사용되고 있기 때문에, 단점 툴이 브루트 포인트가 있는 것과 달리, 자연 포인트의 첨단을 가지고 있습니다.
  5. 더 작고 더 저렴한 다이아몬드가 사용되기 때문에 멀티포인트 도구의 비용은 더 저렴합니다.

PCD 절삭 공구

합성 다이아몬드에 대한 자세한 정보:다결정 다이아몬드

다결정 다이아몬드(PCD)는 대형 고온-고압(HT-HP) 프레스에서 카바이드 백킹 위에 다이아몬드 웨이퍼로 형성되거나 카바이드 웨이퍼 또는 로드 내에 다이아몬드 "베인"을 형성한다.

대부분의 웨이퍼는 미러 피니시까지 연마된 다음, EDM(Electric Discharge Machining) 도구를 사용하여 더 작고 작업 가능한 세그먼트로 절단된 다음 톱날, 리머, 드릴 또는 기타 공구에 납땜됩니다.많은 경우 EDM 가공 및/또는 연마하여 절삭 가장자리를 따라 다이아몬드 광맥을 노출시킵니다.이러한 공구는 대부분 비금속 및 비철 재료의 가공에 사용됩니다.

연삭 작업은 여러 가지 이유로 EDM과 결합됩니다.예를 들어, Modern Machine [citation needed]Shop에 따르면, 이 조합은 더 높은 재료 제거율을 제공하므로 비용 효율이 더 높습니다.또한 EDM 공정은 표면 마감에 약간 영향을 미칩니다.최종 표면을 미세하게 하기 위해 환부에 연삭을 사용합니다.베이징 전기 기계[citation needed] 연구소는 이 두 공정을 하나로 결합함으로써 보다 미세한 형태와 표면 형상을 얻을 수 있다고 보고 있습니다.

공정 자체는 각 개별 공정의 두 요소를 하나의 숫돌에 결합함으로써 달성됩니다.다이아몬드 흑연 휠은 연삭 작업을 수행하며, 기존 휠 주위의 흑연 링은 EDM 부분으로 사용됩니다.그러나 다이아몬드는 전도성 재료가 아니기 때문에 PCD 작업물의 접합은 EDG 프로세스가 작동하는 데 필요한 전도성을 제공할 수 있을 만큼 충분해야 합니다.

다결정 다이아몬드 도구는 자동차 및 항공우주 산업에서 광범위하게 사용됩니다.견고하고 연마성이 높은 알루미늄 합금의 고속 가공(분당 9000 표면 피트 이상) 및 탄소 섬유 드릴링 및 세라믹과 같은 고마모 공정에 이상적입니다.다이아몬드 절삭날은 교체가 필요하기 전에 오랫동안 사용할 수 있도록 합니다.대용량 공정, 엄격한 공차 및 높은 연마 공정은 다이아몬드 공구에 이상적입니다.

다결정 다이아몬드 콤팩트

1970년대 후반, 제너럴 일렉트릭은 드릴 [4]비트의 천연 다이아몬드를 대체하는 다결정 다이아몬드 콤팩트(PDC) 기술을 개척했습니다.PDC는 오랜 기간 동안 실험실 환경에서 결정성 암석 표면을 절단하는 데 사용되었으며, 이러한 기능은 현재 전 세계의 가혹한 환경에서 구현되고 있습니다.

2000년 8월 현재 미국 에너지부는 전 세계에서 시추된 총 영상 중 거의 3분의 1이 PDC 비트로 시추되고 있으며 롤러코어 [5]비트에 비해 PDC 비트당 거의 10만 달러의 비용을 절감했다고 주장하고 있습니다.

다이아몬드 페이스트 및 슬러리

다이아몬드 페이스트는 미러 마감이 필요한 연마 재료에 사용됩니다.야금 표본, 탄화물 다이, 탄화물 씰, 안경 유리 산업 및 다이아몬드 연마 등에 자주 사용됩니다.다이아몬드 페이스트는 금속 블레이드 및 기타 금속 표면을 연마 및 연마하기 위한 산업 요구 사항에 주로 사용됩니다.이 풀은 금속 블레이드를 광내기 위한 것뿐만 아니라 칼날을 갈기 위한 것입니다.

다이아몬드 전기도금 공구

전기 도금을 통해 퇴적된 다이아몬드 분말은 파일(네일 파일 포함) 및 소형 연삭 용도로 사용됩니다.

싱글 포인트 다이아몬드 회전 공구

SPDT(Single Point Diamond Turning)는 견고한 무결점 다이아몬드를 최첨단 기술로 사용합니다.단일 결정성 다이아몬드는 천연 또는 합성일 수 있으며 기계적 연삭 및 연마로 원하는 치수로 연마됩니다.대부분의 다이아몬드 공구의 칼날은 수십 나노미터로 날카롭기 때문에 고해상도로 비철 재료를 절단하는 데 매우 효과적입니다.SPDT는 매우 정확한 가공 프로세스로, 완성 후 더 이상 연마할 필요 없이 비구면 및 불규칙한 광학을 완성하는 데 사용됩니다.세계에서 가장 정확한 공작기계인 LODTM(이전의 Lawrence Livermore National Laboratory)은 프로필 정확도가 28nm로 추정되지만 대부분의 기계에서는 이 [6]편차 내에서 거칠기를 추구합니다.

SPDT는 광학, 표면 마감 및 비정상적으로 높은 치수 정확도가 요구되는 평평한 표면, 래핑이 비경제적이거나 실용적이지 않은 경우에 사용됩니다.

다이아몬드 톱날

고속 가스 구동 컷오프 톱, 워크백 톱, 핸드헬드 그라인더, 브릿지 톱, 테이블 톱, 타일 톱 및 기타 종류의 톱용.

오목날
싱크대를 설치하거나 조각상을 만들기 위해 카운터 탑에 곡선을 자릅니다.
턱 포인터
복원용 두꺼운 다이아몬드 블레이드로 모르타르를 연마 및 교체합니다.
크랙 체이서
콘크리트 균열 보수용 두꺼운 V자형 다이아몬드 블레이드.

다이아몬드 끝 그라인딩 컵

콘크리트나 돌을 연마할 때 일반적으로 수동 연마기에 사용됩니다.

다이아몬드 끝 코어 비트 또는 홀쏘

건설업계의 콘크리트 벽, 국내 산업의 도자기 타일 또는 화강암 작업대에 구멍을 뚫기 위한 다이아몬드 끝 부분이 있는 중공 강관 또는 광업계의 샘플 코어 추출에도 사용됩니다.

PCD 툴 삽입

세라믹 및 고속 알루미늄 가공용 공작기계에 사용됩니다.

PD 도구 삽입

광학 및 정밀 표면의 터닝 센터에 사용됩니다.

연마 패드

대리석 등의 미세한 돌을 연마하기 위한 다이아몬드 결정 패드.

다이아몬드 와이어 절단

절단용 다이아몬드 결정 와이어.

다이아몬드 와이어 커팅의 기능 중 몇 가지는 다음과 같습니다.
충돌 방지, 훈증 방지 및 저소음성
매끄러운 절단면
절단 깊이 무제한
최대 직경 2500mm의 원형 개구부를 수평, 수직 및 각도로 절단
블라인드 및 보강 개구부를 형성할 수 있는 급경사 절단 설비
원격 제어 조작으로 안전성 향상

다이아몬드톱 체인

특수 전기톱으로 돌, 콘크리트, 벽돌을 자를 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Pliny the Elder. "Natural History". Translated by D.E. Eichholz (vol. 10). Archived from the original on 2017-01-01. Retrieved 2014-05-28.
  2. ^ "Free-Sintering Behaviour of Bronze Powders for Diamond Tools".
  3. ^ Konstanty, Janusz (2013). "Sintered diamond tools: Trends, challenges and prospects". Powder Metallurgy. 56 (3): 184–188. doi:10.1179/1743290113Y.0000000058.
  4. ^ Journal of Petroleum Technology. "Legends of Drilling" (PDF). pp. 50–55. Archived from the original (PDF) on 2011-07-26. Retrieved 2010-08-02.
  5. ^ National Renewable Energy Laboratory (August 2000). Diamond-Cutter Drill Bits (PDF) (PDF). United States Department of Energy. p. 2. (DOE/GO 100098-482)
  6. ^ 세계에서 가장 정확한 선반, 로렌스 리버모어 국립연구소, 2001년 4월