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KR101562949B1 - 다이아몬드 표면의 가공방법과 장치 - Google Patents

다이아몬드 표면의 가공방법과 장치 Download PDF

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KR101562949B1
KR101562949B1 KR1020107011486A KR20107011486A KR101562949B1 KR 101562949 B1 KR101562949 B1 KR 101562949B1 KR 1020107011486 A KR1020107011486 A KR 1020107011486A KR 20107011486 A KR20107011486 A KR 20107011486A KR 101562949 B1 KR101562949 B1 KR 101562949B1
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베텐샤펠리크 앙 테크니시 온데르조액센트럼 부어 디아망트, 인리히팅 에르켄트 비즈 토패싱 판 데 베슬루이트베트 판 30 자누아리 1947
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Abstract

본 발명은 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 이동하는 기계부분(3)으로 다이아몬드(1)의 표면(5)을 가공하기 위한 방법과 장치에 관한 것으로, 비결합형 다이아몬드입자(2)가 기계부분(3)과 다이아몬드(1)의 표면(5) 사이에 공급되고, 기계부분(3)이 다이아몬드입자(2)가 다이아몬드(1)의 표면(5)에서 구름운동을 하도록 하여 다이아몬드입자(2)가 기계부분(3)과 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 이동하도록 하며, 기계부분(3)이 다이아몬드입자(2)를 통하여 다이아몬드(1)의 표면(5)에 물리적인 접촉영역을 형성하되 이러한 물리적인 접촉영역이 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 기계부분(3)의 상대운동방향에 따라 다이아몬드입자(2)가 다이아몬드(1)의 표면(5)에서 구르는 접촉길이(8)를 가지고, 다이아몬드입자(2)는 기계부분(3)상에서 다이아몬드(1)의 표면(5)측으로 가압되면서 굴러 다이아몬드의 표면(5)에 미세균열이 형성되어 다이아몬드의 표면이 점진적으로 부스러져 분리되게 한다.

Description

다이아몬드 표면의 가공방법과 장치 {METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING A SURFACE OF A DIAMOND}
본 발명은 다이아몬드의 표면을 기계적으로 가공하기 위한 다이아몬드 표면의 가공방법과 장치에 관한 것이다.
종래기술에 따르면, 다이아몬드는 예를 들어 원석을 쪼개는 클리빙(cleaving), 원석을 자르는 쏘윙(sawing), 원석을 절단하는 컷팅(cutting) 및 연마를 위한 폴리싱(polishing)과 같은 여러 방법에 의하여 기계적으로 가공된다.
종래의 이러한 모든 다이아몬드 표면의 가공방법에 있어서는 가공되어야 하는 다이아몬드의 표면에 가압되는 다이아몬드 또는 다이아몬드입자가 고정된 디스크 또는 쏘우 블레이드(saw blade)와 같은 공구가 사용된다.
종래 다이아몬드를 정형하고 연마할 때, 풀린 상태의 비결합형(unbound) 다이아몬드입자로 이루어진 연마분이 약간의 오일과 함께 주철제 회전형 디스크/스카이프(scaif)상에 공급된다. 다이아몬드입자는 주철의 홈 내에서 기계적으로 가공되고, 그 결과로 이들이 가공되는 다이아몬드의 표면에 결합고정되고 파고들어간다. 특허출원 EP 0354775 A, GB 2255923 A 및 US 4484418 A에는 통상적인 방법으로 다이아몬드를 연마하기 위하여 다이아몬드입자가 결합고정된 주철제 디스크/스카이프가 기술되어 있다.
이러한 통상적인 가공방법은 예를 들어 주철제 회전디스크에 약간의 오일과 함께 연마분이 공급되고 이러한 연마분이 주철의 홈 내에서 기계적으로 움직일 수 없게 된 기계부분의 래핑가공(lapping)방법과 아주 유사하다.
다이아몬드가 가공하기 매우 어렵다는 사실은 제외하더라도, 공지된 기계적인 가공작업의 효율은 가공방향에 대한 다이아몬드 결정구조의 방향에 따라 크게 좌우된다. 일부 가공작업에서는 일부의 방향을 배제하는 경우가 있으며 다른 가공작업에 있어서는 매번 적당한 가공방향이 경험에 의하여 결정되는 것이 요구된다. 이는 가공작업을 제한하고 복잡하게 하며 제조시간과 사용된 기계류 및 공구류의 요구된 자유도에 영향을 준다.
다이아몬드를 폴리싱할 때, 가공될 다이아몬드의 일부가 제거되는 속도인 제거율은 결정방향에 관하여 가공방향의 배향(orientation)에 크게 의존할 것이다. 더욱이, 결정이 여러 방향으로 배향된 다결정 다이아몬드의 기계적인 가공은 매우 어렵다.
본 발명은 가공이 결정방향에 관하여 가공방향의 배향에 거의 무관하고 원석(예를 들어 천연다이아몬드, HPHT-성장 다이아몬드, 또는 CVD 다이아몬드)이나 응용분야(예를 들어, 보석다이아몬드, 산업용 다이아몬드 또는 전자제품제조분야용 다이아몬드) 또는 가공될 다이아몬드의 외부구조 및 품질(예를 들어 단결정 또는 다결정 다이아몬드)에 관련하여 달리 제한이 없는 다이아몬드의 기계적인 가공을 위한 방법을 제공함으로서 종래기술의 문제점이 치유될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 위하여, 비결합형 다이아몬드입자가 기계부분과 다이아몬드의 표면사이에 공급되고, 다이아몬드입자가 구름운동(rolling motion)을 하게 되어 다이아몬드입자가 기계부분과 다이아몬드의 표면에 대하여 이동하게 된다. 이로써 기계부분은 다이아몬드입자를 통하여 다이아몬드의 표면과 물리적인 접촉영역을 형성한다. 이러한 물리적인 접촉영역은 다이아몬드의 표면에 대하여 기계부분의 상대운동방향에 따라 다이아몬드입자가 다이아몬드의 표면에서 구르는 범위와 같은 접촉길이를 갖는다. 다이아몬드입자는 기계부분상에서 다이아몬드의 표면 측으로 가압되면서 굴러 다이아몬드의 표면에 미세균열이 형성되고 그 결과로 다이아몬드의 표면은 점진적으로 부스러져 떨어져 나온다.
실질적으로 다이아몬드입자는 다이아몬드와 기계부분 사이에 제공된 유체내에 공급된다.
유리한 방식으로는, 다이아몬드입자는 다이아몬드입자의 직경의 적어도 3배, 바람직하기로는 적어도 30배인 접촉길이의 전체에 걸쳐서 기계부분과 다이아몬드의 표면 사이에서 이동하는 것이다.
다이아몬드입자는 불규칙한 형상을 가지고 1㎛ ~ 10㎛의 평균직경을 갖는 것이 바람직하다.
기계부분이 다이아몬드의 표면에 직접 접촉하지 않아 가공과정에 적극 관여하지 않는 결합고정형 다이아몬드 또는 다이아몬드입자로 부분적으로 덮여 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 본 발명의 방법에 따라 다이아몬드의 표면을 가공하기 위한 장치에 관한 것인 바, 기계부분이 접촉면을 가지되 이 접촉면상에서 유체내에 비결합형 다이아몬드입자가 존재하고 처리될 다이아몬드가 비결합형 다이아몬드입자상에 얹히고 처리될 다이아몬드에 대하여 기계부분이 이동될 때 비결합형 다이아몬드입자가 이러한 접촉면상에서 구를 수 있다.
기계부분은 예를 들어 풀린 상태의 비결합형 다이아몬드입자가 포함되어 있는 물/오일 에멀존내에 일부 또는 전부가 잠기어 회전하는 주철제 또는 플라스틱 디스크로 구성된다.
본 발명의 다른 특징과 이점은 본 발명에 따른 방법과 장치의 실시형태의 다음 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 본 발명의 이러한 설명은 단순히 예시적인 것으로 보호받고자 하는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명은 첨부도면을 참조하여 상세히 설명된다. 도면에서는 동일 또는 유사한 부분에 대하여 동일한 부호를 붙였다.
도 1은 움직이지 않게 고정된 부동형 다이아몬드입자가 기계부분측에 가공된 종래기술에 따른 장치의 구성을 보인 설명도이다.
도 2는 다이아몬드입자가 기계부분상에서 다이아몬드의 표면에서 구르고 상기 표면측으로 가압되는 본 발명에 따른 장치의 설명도이다.
도 3은 기계부분이 다이아몬드입자가 포함되어 있는 유체내에서 회전하는 디스크인 본 발명에 따른 장치의 실질적인 구성을 보인 설명도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 방법에 따라 작동하지 않거나 적어도 최적하게 작동하지 않는 장치의 다른 가능한 구성을 보인 설명도이다.
도 4d 내지 도 4h는 본 발명에 따른 방법에 따라 작동하는 장치의 다른 가능한 구성을 보인 설명도이다.
도 5는 기계부분에 결합고정된 다이아몬드입자가 사용되는 종래기술에 따라 가공된 다이아몬드 표면의 40,000배 확대사진이다.
도 6은 저농도의 다이아몬드입자가 사용되고 본 발명의 방법에 따라 가공된 다이아몬드의 예비연마된 표면의 1,000배 확대사진이다.
도 7은 도 6의 사진을 상세히 보인 것으로 가공된 다이아몬드 표면의 40,000배 확대사진이다.
도 8은 고농도 다이아몬드입자가 사용되고 본 발명의 방법에 따라 가공된 다이아몬드 표면의 40,000배 확대사진이다.
다이아몬드의 기계가공을 위한 종래의 방법에서는 예를 들어 도 1에서 보인 바와 같이 회전디스크와 같은 기계부분(4)에 결합고정된 다이아몬드입자가 사용되거나, 또는 유리되어 있는 다이아몬드입자를 가능한 한 효율적으로 결합고정시키는 수단을 이용한다.
이와는 반대로, 도 2에서 개략적으로 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 고체상의 지지체에 결합고정되지 않고 액체나 기체와 같은 유체(10)에 실린 다이아몬드입자(2)를 이용한다. 본 발명에 있어서는 자유롭게 풀려 있는 비결합형 다이아몬드입자(2)가 필수적으로 사용되어야 한다.
도 3에서 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 방법의 실시형태에 따르면, 다이아몬드(1)는 공급방향 A를 따라 기계부분(3)을 향하여 이동하여 다이아몬드(1)와 기계부분(3) 사이에 공급된 다이아몬드입자(2)를 통하여 접촉영역에서 기계부분에 접촉한다.
기계부분(3)은 다이아몬드(1)에 대하여 방향 B를 따라 이동한다. 이로써 비결합형 다이아몬드입자(2)가 가공될 다이아몬드(1)와 기계부분(3) 사이에 놓이게 된다.
다이아몬드(1)의 표면(5)에 대한 기계부분(3)의 상대운동 B에 의하여, 비결합형 다이아몬드입자(2)는 기계부분(3)상에서 그리고 기계부분(3)과 다이아몬드(1)의 표면(5) 사이의 접촉영역에서 구름운동을 하게 된다. 따라서, 비결합형 다이아몬드입자(2)는 주로 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 기계부분(3)의 상대운동의 방향으로 다이아몬드(1)의 표면(5)상에서 자유롭게 이동할 것이다.
기계부분(3)은 다이아몬드입자(2)를 통하여 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5)에 접촉하여야 하고 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 기계부분(3)의 상대운동방향 B를 따라 어느 정도의 접촉길이(8)에서 이러한 접촉이 이루어지는 것이 중요하다.
접촉길이(8)는 기계부분(3)이 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 기계부분(3)의 상대운동방향을 따라 비결합형 다이아몬드입자(2)를 통하여 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5)에 접촉하는 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5)의 거리를 나타낸다.
이러한 접촉길이(8)는 경질의 다이아몬드입자(2)가 기계부분(3)과 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5) 사이로 안내되거나 구르는 거리, 또는 환언컨데, 다이아몬드입자(2)가 기계부분(3)과 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5) 사이에서 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5)을 이동하는 거리와 거의 같다.
다이아몬드입자(2)가 기계부분(3)의 표면을 이동하는 거리는 접촉길이(8)와 필수적으로 동일한 것은 아니고 다이아몬드(1)의 표면(5)상의 접촉길이 보다는 클 수 있다.
다이아몬드입자(2)는 완벽하게 구형이 아니고 구형의 형상으로부터 벗어나고 직경이 다양한 불규칙한 형상이어서 구름운동중에 다이아몬드입자(2)가 다이아몬드(1)의 표면(5)이나 기계부분(3)에 항상 접촉하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
기계부분(3)의 상대운동은 다이아몬드입자(2)에 속도가 붙도록 하여 상기 다이아몬드입자(2)가 구름운동중에 다이아몬드(1)의 표면(5)에 충돌하게 될 것이며 또한 다이아몬드입자(2)의 돌출부분은 기계부분(3)상에서 다이아몬드(1)의 표면(5)을 스치고 지나가게 될 것이다. 이와 같이 함으로서 다이아몬드(1)의 표면(5)에는 미세균열(6)이 형성된다.
다이아몬드입자(2)는 완전한 구형이 아니므로 구름운동중에 이들은 기계부분(3)상에서 다이아몬드(1)의 표면(5)에 가압됨으로서 다이아몬드의 표면(5)에 미세균열(6)이 형성된다.
예를 들어, 도 6은 저질량농도(<1%(g/100ml))의 다이아몬드입자(2)로 가공된 다이아몬드(1)의 예비연마된 표면(5)을 1,000배 확대하여 보인 것이다. 이러한 표면(5)에서 구름운동하는 다이아몬드입자(2)에 의하여 형성된 미세균열(6)을 선명하게 볼 수 있다. 이들 미세균열(6)은 주로 가공될 다이아몬드(1)와 기계부분(3) 사이의 상대운동 B의 방향으로 연장되어 있다. 아울러, 다른 방향의 미세균열이 형성된다. 도 7은 미세균열(6)을 40,000배 확대하여 보인 것이다. 미세균열(6)에서 박히지 않은 다이아몬드입자(2)의 파편(2')을 볼 수 있다.
미세균열(6)을 보이는 손상된 표면(5)에 의하여, 상기 표면(5)의 일부가 갈라져 그 결과로 물질의 층이 분리된다. 가공중에 다이아몬드(1)와 기계부분(3) 사이의 거리를 줄임으로서 다이아몬드입자(2)는 항상 접촉영역에 가압될 것이며 다이아몬드(1)의 표면(5)의 물질이 한층씩 분리될 것이다. 분리된 물질은 다이아몬드입자(2)의 새로운 공급원으로 이용될 수 있다.
도 8은 고농도의 다이아몬드입자(2)로 가공된 다이아몬드(1)의 표면(5)을 40,000배 확대하여 보인 것이다. 상기 표면(5)에서는 구름운동하는 다이아몬드입자(2)에 의하여 형성된 다수의 미세균열(6)에 의하여 다이아몬드의 분리제거된 부분의 흔적을 보이고 있다.
예를 들어 다이아몬드코팅형 폴리싱 디스크에 사용되는 것과 같은 결합고정형 다이아몬드입자와는 다르게, 비결합형 다이아몬드입자(2)는 다이아몬드(1)의 표면(5)에서 고정된 진로를 따라 이동하지 않고 이들은 다이아몬드에 대한 기계부분의 상대운동의 진로를 따라 멀리 또는 가까이 이동함으로서 다이아몬드의 표면(5)에서 임의의 위치에 미세균열(6)이 형성될 것이다.
다이아몬드를 전통적인 방식으로 연마할 때의 경우와 같이, 결합고정된 다이아몬드입자를 사용하여 나타나는 특징은 도 5에서 보인 바와 같이 이들이 연마방향을 따라 다이아몬드(1)의 표면(5)에 직선형의 연마선 및/또는 홈을 형성하는 것이다. 따라서 연마방향이 선명하게 나타난다. 그러나, 도 8에서 보인 바와 같이 본 발명의 방법에 따라서 가공된 다이아몬드(1)의 표면(5)에서는 연마방향이 선명하게 나타나지 않는다.
결합고정형의 다이아몬드입자에 의한 연마선 및/또는 홈 대신에 본 발명에 따른 방법에 따라 미세균열(6)이 비결합형 다이아몬드입자(2)에 의하여 형성되므로, 본 발명의 방법은 결정구조의 배향에 관련하여 더 이상 가공방향에 의존하지 않는다.
이와 같이 가장 중요한 것은 전통적인 방식으로 다이아몬드를 연마하거나 또는 금속을 래핑할 때와 같이 다이아몬드입자(2)가 기계부분(3)에 접착되지 않는다는 점이다. 그럼에도 불구하고 기계부분(3)에 고정된 다이아몬드입자(2)는 이들이 다이아몬드(1)의 표면(5)에 더 이상 접촉하지 않을 것이므로 가공과정에서 적극적인 가공역할을 하지 않을 것이다. 따라서, 이들 결합고정형 다이아몬드입자(2)는 다이아몬드(1)의 표면(5)에 더 이상 작용할 수 없다.
다른 매개변수가 기계부분(3)과 가공될 다이아몬드(1) 사이의 다이아몬드입자(2)의 구름운동에 영향을 준다. 이들 매개변수는 구성여하에 따라 결정되거나 최적화될 수 있다. 이와 같이, 다이아몬드의 가공은 예를 들어 다이아몬드입자(2)의 입도, 기계부분(3)의 거칠기와 재질, 다이아몬드(1)에 대한 기계부분(3)의 크기와 상대속도에 의하여 영향을 받는다. 예를 들어 기계부분(3)의 거칠기는 다이아몬드입자(2)의 평균직경 보다 작은 것이 바람직하다. 기계부분(3)의 표면은 내마모성을 가지면서 어느 정도 탄력적으로 변형가능한 것이 바람직하다.
다이아몬드(1)의 표면(5)의 제거율과 품질은 매체인 유체(10) 내 다이아몬드입자(2)의 입도, 구조 및 농도에 의하여 영향을 받을 것이다. 제거율은 고농도의 다이아몬드입자(2)의 경우 증가할 것이다. 바람직하기로는, 본 발명의 방법에 따르면, 기계부분(3)과 다이아몬드(1)의 표면(5) 사이의 접촉면에서 단위 ㎟ 당 적어도 1개 특히 적어도 10개의 비결합형 다이아몬드입자(2)가 존재하는 것이 바람직하다.
도 3에서 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 장치의 실시형태에서, 다이아몬드입자(2)가 풀려 있는 유체(10)인 물/오일 에멀존 내에서 회전하는 주철제 디스크로 구성된 기계부분(3)이 사용된다. 다이아몬드입자(2)의 질량농도는 유체(10)인 물/오일 에멀존의 1 리터당 다이아몬드입자(2)가 23% 또는 230g인 농도이다. 이와 같이 매체내에 풀려 있는 다이아몬드입자는 4~26㎛의 직경을 가지고 이들이 주철제 디스크로 구성된 기계부분(3)의 회전운동 B에 의하여 유체(10)인 물/오일 에멀존과 함께 이동한다. 따라서, 유체(10)인 물/오일 에멀존 내의 다이아몬드입자(2)는 주철제 디스크로 구성된 기계부분(3)과 다이아몬드(1) 사이에 놓이게 된다. 디스크의 주연속도 vs 는 약 14m.s-1 인 것이 바람직하다. 가공될 다이아몬드(1)는 공급운동 A을 부여하는 도시하지 않은 기계적인 지지체에 고정된다. 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5)이 주철제 디스크로 구성된 기계부분(3)을 향하여 이동된다. 주철제 디스크로 구성된 기계부분(3)은 다이아몬드입자(2)가 풀린 상태로 함유된 유체(10)인 에멀존 내에서 회전함으로서, 상기 주철제 디스크로 구성된 기계부분(3)은 다이아몬드입자(2)를 통하여 다이아몬드(1)의 표면(5)에 접촉하게 된다. 결합고정되지 않고 풀려 있는 상태의 다이아몬드입자(2)는 다이아몬드(1)에 대한 주철제 디스크로 구성된 기계부분(3)의 상대운동에 의하여 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5)에서 강제로 구르게 된다. 이들 다이아몬드입자(2)는 완전한 구형이 아니므로 이들이 구름운동중에 가공될 표면(5)에 미세균열(6)을 형성할 것이다. 다수의 미세균열(6)이 형성되는 경우, 주철제 디스크로 구성된 기계부분(3)에 의하여 다이아몬드(1)에서 평면을 얻을 수 있다. 이는 예를 들어 다결정 다이아몬드에서 결정격자의 배향에 대하여 적당한 가공방향을 찾아 볼 수 없는 표면을 얻을 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 방법은 또한 가공될 다이아몬드표면의 제거율은 모든 결정방향에 대하여 일반적으로 통상적인 가공방법에 비하여 높고, 기계부분은 어떠한 다이아몬드입자도 결합고정되지 않으므로 적은 비용으로 용이하게 제작될 수 있으며, 가공될 다이아몬드에 대한 기계부분의 상대속도는 다이아몬드의 통상적인 가공방법의 통상적인 컷팅속도 보다 매우 낮을 수 있고, 다이아몬드의 결정방향이 더 이상 중요하지 않으므로 기계의 요구된 자유도가 작으며, 가공될 다이아몬드의 표면으로부터 제거되는 다이아몬드부분은 유체내에서 다이아몬드입자로서 사용될 수 있고, 가공될 다이아몬드의 온도증가는 대부분 기존의 기계가공방법에 비하여 매우 낮아 손상의 위험이 매우 낮은 이점을 갖는다.
본 발명에 따른 가공은 가공중에 가공될 다이아몬드(1)와 기계부분(3) 사이의 상대운동방향에 따른 접촉길이를 갖는다면 어떠한 다이아몬드가공분야에도 적용될 수 있다. 도 4d 내지 도 4h는 기계부분(3)과 가공될 다이아몬드(1)를 위하여 구성이 가능한 개략적인 배열구조를 보인 것이다. 기계부분(3)과 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5) 사이의 접촉은 곡선 또는 직선의 평면 또는 만곡면을 통하여 이루어진다. 도 4d와 도 4h에서, 상기 접촉은 선접촉인 반면에, 도 4e, 도 4f 및 도 4g에서 상기 접촉은 평면 또는 만곡면의 면접촉으로 이루어진다.
이미 언급된 바와 같이, 이들 구성에서, 다이아몬드(1)는 공급방향 A를 따라 기계부분(3)에 공급되어 이들 사이에 존재하는 다이아몬드입자(2)를 통하여 기계부분(3)에 접촉하게 된다. 기계부분(3)은 다이아몬드(1)에 대하여 방향 B로 이동하며 가공작용에 따라서 다이아몬드(1)는 방향 C로 이동한다. 따라서, 방향 C에 따른 운동은 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대한 기계부분(3)의 상대운동을 결정할 것이다.
만약, 도 4a, 도 4b 및 도 4c에서 보인 바와 같이, 상대운동에 대하여 수직인 가공될 다이아몬드(1)와 기계부분(3) 사이의 선접촉이 이루어지는 경우, 다이아몬드입자(2)가 가공될 다이아몬드(1)와 기계부분(3) 사이에서 구를 수 없어 이러한 원리는 전혀 이용할 수 없다.
만약, 도 4a, 도 4b 및 도 4c에서 보인 구성에서, 방향 C에 따른 운동의 속도가 느리게 설정되는 경우, 이들 구성은 가공될 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대한 기계부분(3)의 상대운동방향에 따라 접촉길이(8)를 유지할 수 있는 기회를 가질 수 있으므로 작업가능한 조건으로 전환될 수 있을 것이다. 이와 같은 경우, 더 이상 선접촉이 상대운동에 대하여 직각을 이루지 않는다. 또한 작업가능한 조건이 형성된 방향 C로의 회전속도는 사용되는 다이아몬드입자(2)의 입도와 유체(10)내에서 상기 다이아몬드입자(2)의 농도에 따라서 달라진다.
예를 들어 도 4a에서 보인 구성은 다음의 제한 조건에서 분당 0.5 회전수 보다 큰 방향 C로의 다이아몬드(1)의 회전속도에서 본 발명에 따른 작업가능한 구성은 아니다: 다이아몬드(1)의 직경이 4.5 mm 이다; 기계부분(3)이 170 mm 의 직경을 갖는 PVC 디스크로 구성된다; 상기 디스크의 주연속도는 14 m.s- 1 이다; 디스크는 다이아몬드입자(2)의 질량농도가 20%(g/100ml)인 물/오일 에멀존내에서 회전한다; 다이아몬드입자(2)는 4~26 ㎛ 의 직경을 갖는다. 다이아몬드(1)의 거들(girdle) 또는 원통형 부분은 분당 0.5 회전수 이상의 회전속도에서는 도 4a에서 보인 구성으로는 본 발명의 방법에 따라서 커팅될 수 없거나 매우 어렵다.
본 발명에 따른 장치는 기계부분(3)이 고정되는 도시하지 않은 프레임을 포함한다. 이러한 기계부분(3)은 디스크의 형태이고 주철 또는 플라스틱으로 구성되는 접촉면을 갖는다. 이러한 접촉면은 단위 ㎟ 당 1개 이하의 결합고정되는 다이아몬드입자를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하기로는 10 ㎟ 당 1개 이하, 더욱 바람직하기로는 100 ㎟ 당 1개 이하의 다이아몬드입자를 포함하는 것이 바람직하다. 접촉면에 결합고정되는 다이아몬드입자는 이들이 처리될 다이아몬드(1)와 직접 접촉하지 않으므로 가공과정에서 실질적인 역할을 하지 않는다.
본 발명에 따른 장치는 유체내에서 다이아몬드입자(2)를 수동적으로 또는 능동적으로 순환시킬 수 있는 다이아몬드입자(2)의 순환시스템이 구성된 프레임을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 수동형 순환시스템은 다이아몬드입자(2)가 포함되어 있는 물/오일 에멀존과 같은 유체배스로 구성될 수 있다. 비결합형의 다이아몬드입자(2)가 유체배스내에서 포착된다. 기계부분(3)의 접촉면이 유체배스내에서 부분적으로 또는 그 전체가 이동하므로 다이아몬드입자(2)가 접촉면에 실릴 수 있다. 능동형 순환시스템은 예를 들어 유체내에서 포착된 다이아몬드입자(2)를 접촉면으로 순환시키는 펌프로 구성될 수 있다. 바람직하기로는, 예를 들어, 순환시스템은 접촉면을 떠나는 다이아몬드입자(2)를 포착하여 이들을 다시 접촉면으로 보낼 수 있도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 장치는 처리될 다이아몬드를 파지하여 기계부분(3)에 대한 요구된 위치로 이동시킬 수 있도록 프레임에 연결된 클램핑장치를 포함한다. 이러한 클램핑장치는 기계부분(3)의 접촉면에 대한 선형운동 및/또는 회전운동을 다이아몬드에 부여할 수 있도록 한다. 클램핑장치는 이러한 운동이 이루어질 수 있도록 하는 고정수단에 의하여 프레임에 고정될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에서 보인 바와 같은 상기 언급된 방법과 장치로 한정되는 것은 아니다.
기계부분은 예를 들어 PVC 또는 POM으로 이루어진 플라스틱 디스크로 구성될 수 있다.
기계부분(3)은 다이아몬드(1)의 표면(5)에 직접 접촉하지 않아 가공과정에 관여하지 않는 결합고정된 다이아몬드 또는 다이아몬드입자(2)로 부분적으로 덮일 수 있다.
1: 다이아몬드, 2: 다이아몬드입자, 3: 기계부분, 5; 다이아몬드의 표면, 6: 미세균열, 8: 접촉길이, 9: 직경, 10: 유체.

Claims (9)

  1. 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 이동하는 기계부분(3)으로 다이아몬드(1)의 표면(5)을 가공하기 위한 방법에 있어서, (ⅰ)비결합형 다이아몬드입자(2)가 기계부분(3)과 다이아몬드(1)의 표면(5) 사이에 공급되고, (ⅱ)기계부분(3)이 다이아몬드입자(2)가 다이아몬드(1)의 표면(5)에서 구름운동을 하도록 하여 다이아몬드입자(2)가 기계부분(3)과 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 이동하도록 하며, (ⅲ)기계부분(3)이 다이아몬드입자(2)를 통하여 다이아몬드(1)의 표면(5)과 물리적인 접촉영역을 형성하되 이러한 물리적인 접촉영역이 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 기계부분(3)의 상대운동방향에 따라 다이아몬드입자(2)가 다이아몬드(1)의 표면(5)에서 구르는 접촉길이(8)를 나타내고, (ⅳ) 다이아몬드입자(2)는, 기계부분(3)상에서, 다이아몬드(1)의 표면(5) 내로 가압되면서 구르고 그 결과 다이아몬드의 표면(5)에 미세균열(6)이 형성되어 다이아몬드의 표면이 점진적으로 부스러져 떨어져 나옴을 특징으로 하는 다이아몬드 표면의 가공방법.
  2. 제1항에 있어서, 비결합형 다이아몬드입자(2)가 다이아몬드(1)의 표면(5)과 기계부분(3) 사이에 공급된 유체(10)에 공급됨을 특징으로 하는 다이아몬드 표면의 가공방법.
  3. 제1항에 있어서, 다이아몬드입자(2)가 다이아몬드입자(2)의 직경의 적어도 3배에 해당하는 접촉길이(8)의 전체에 걸쳐서 기계부분(3)과 다이아몬드(1)의 표면(5) 사이로 이동됨을 특징으로 하는 다이아몬드 표면의 가공방법.
  4. 제1항에 있어서, 다이아몬드입자(2)가 1㎛ ~ 10㎛의 입도를 갖는 임의의 형상을 가짐을 특징으로 하는 다이아몬드 표면의 가공방법.
  5. 제1항에 있어서, 기계부분(3)이 40 m.s-1 미만의 속도로 다이아몬드(1)의 표면(5)에 대하여 이동됨을 특징으로 하는 다이아몬드 표면의 가공방법.
  6. 제1항에 있어서, 기계부분(3)이 다이아몬드(1)의 표면(5)에 직접 접촉하지 않아 가공과정에 적극 관여하지 않는 결합고정형 다이아몬드 또는 다이아몬드입자로 부분적으로 덮여 있음을 특징으로 하는 다이아몬드 표면의 가공방법.
  7. 제1항에 있어서, 기계부분(3)이 주철 또는 플라스틱 디스크로 형성됨을 특징으로 하는 다이아몬드 표면의 가공방법.
  8. 제1항에 있어서, 기계부분(3)이 비결합형 다이아몬드입자(2)를 가지는 유체(10)인 물/오일 에멀존 내에 적어도 부분적으로 잠기어 회전함을 특징으로 하는 다이아몬드 표면의 가공방법.
  9. 다이아몬드입자(2)를 포함하고 기계부분(3)을 갖는 프레임을 포함함으로써 기계부분(3)이 프레임에 대하여 이동하여 다이아몬드입자(2)를 통하여 처리될 다이아몬드(1)의 표면(5)에 접촉하는, 청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 따라 다이아몬드(1)의 표면(5)을 가공하기 위한 장치에 있어서, 기계부분(3)이 접촉면을 가지되 이 접촉면상에서 유체내에 비결합형 다이아몬드입자(2)가 존재하고 처리될 다이아몬드가 비결합형 다이아몬드입자(2)상에 얹히고 처리될 다이아몬드의 표면(5)에 대하여 기계부분(3)이 이동될 때 비결합형 다이아몬드입자가 이러한 접촉면상에서 구를 수 있게 되어 있으며, 상기 장치는 다이아몬드(1)를 파지하기 위하여 프레임에 연결되고 기계부분(3)의 접촉면상에서 상기 유체내에 존재하는 비결합형 다이아몬드입자(2)와의 접촉영역을 형성하도록 처리될 표면(5)을 가지는 다이아몬드를 기계부분쪽으로 이동시킬 수 있는 클램핑장치를 추가로 포함하고, 상기 장치가 프레임에 고정되고 비결합형 다이아몬드입자를 기계부분(3)의 접촉면상으로 보내기 위한 유체(10)를 포함하는 순환시스템을 포함함을 특징으로 하는 다이아몬드 표면의 가공장치.
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