금형 제작 7
제7장 연삭 가공
1. 개요
연삭은 연삭 숫돌바퀴를 고속으로 회전하여 가공면을 미세하게 가공하는 것으로 한 개의 입자가 절삭날이 되고 담금질 강이나 경도가 큰 합금강 등의 가공면을 정확한 치수로 정밀하게 가공함.
2. 특징
(1) 장점
절삭할 수 없는 경한 재료의 가공.
높은 정밀도의 가공면을 얻을 수 있음.
숫돌바퀴의 자생 작용에 의한 미려한 가공면을 얻을 수 있음.
(2) 단점
소요 에너지가 절삭가공에 비해 큼.
가공능률이 절삭가공에 비해 떨어짐.
3. 연삭숫돌의 구성 요소
(1) 개요
연삭 공구로서의 숫돌바퀴는 숫돌입자를 결합제로 결합한 것으로 연삭입자, 입도, 결합도, 결합제, 조직의 5가지 요소에 의해 성능이 결정되며 입자, 결합제, 기공을 숫돌바퀴를 구성하는 3요소라 함.
(2) 연삭입자
1) 정의
연삭숫돌의 절삭날이 되는 것으로 절삭 공구의 재질에 해당되고 연삭 시 가공물을 절삭하므로 가공물보다 굳고 적당한 인성을 요함.
2) 종류 및 특징
(가) 천연 연삭입자
천연 다이아몬드, 코런덤, 에머리 등이 사용되었으나 품질이 일정하지 않고 값이 비싸서 특수한 경우에만 사용됨.
(나) 인조 연삭입자
① 산화알루미늄 계(WA, A)
– 탄소강, 합금강, 스테인리스강 등 인장 강도가 큰 강철 계통의 재료를 연삭함.
– 특히 백색 알루미나(WA)는 갈색 알루미나(A)에 비해 경도가 높고 인성이 작고 절삭 면적이 큰 연삭이나 발열을 피하는 연삭에 적합함.
② 탄화규소제(GC, C)
– 주철, 황동, 초경합금 등 인장 강도가 작은 재료의 연삭에 적합하며 특히 녹색 탄화규소(GC)는 C(흑색 탄화규소)보다 탄화규소의 순도가 높고 경도가 높아 인성이 작은 예리한 절삭 날의 생성이 우수하며 특히 주철이나 초경합금의 연삭에 적합함.
③ 다이아몬드(D)
– 레지노이드 숫돌용, 메탈 본드용으로 나뉘며 일반 연삭숫돌로는 연삭이 어려운 재료인 초경합금 연삭에 많이 사용됨.
④ 육방정질화붕소(CBN)
– 다이아몬드 다음의 경도를 가지는 것으로서 열에 대한 안정성이 좋아 고속도강, 내열강 등 난삭재의 연삭에 적합함.
(3) 입도
1) 정의
입도는 숫돌입자의 크기를 나타내는 것으로 그 크기는 입자의 굵기를 표시하는 숫자로 나타냄.
예를 들어 10번 입도는 1인치에 대하여 10개의 채눈이 있는 채인데 이는 1in²에 100개의 채눈이 있는 채를 통과하고 그 이상의 채눈이 있는 채는 통과하지 않는 입자를 말함.
호칭 | 거친 것 | 중간 것 | 고운 것 | 매우 고운 것 |
---|---|---|---|---|
입도(번) | 10, 12 14, 16, 20, 24 | 30. 36, 46, 54, 60 | 70, 80, 90, 100, 120, 150, 180, 220 | 240, 280, 230, 400, 500, 600, 700, 800 |
2) 입도에 따른 숫돌바퀴의 선택 기준
(가) 거친 입도의 숫돌바퀴
거친 연삭, 절삭깊이와 이송을 많이 줄 때.
숫돌과 가공물의 접촉면적이 클 때.
연하고 연성이 있는 재료의 연삭.
(나) 고운 입도의 숫돌
다듬질 연삭, 공구 연삭.
숫돌과 가공물의 접촉면적이 작을 때.
경도가 높고 메진 재료의 연삭.
(4) 결합도
1) 정의
숫돌입자를 지지하는 결합 상태를 나타낸 것으로 연삭저항에 대해 숫돌입자를 유지하는 힘의 크고 작음을 나타내며 경도라고도 함.
2) 가공 영향
(가) 결합도가 너무 높은 숫돌
숫돌입자의 탈락이 잘되지 않아 눈메움을 일으키고 가공 정밀도가 나빠짐.
(나) 결합도가 너무 낮은 숫돌
숫돌입자의 끝이 마멸되기 전에 미리 결합제와 함게 쉽게 탈락하여 숫돌의 소모가 커져 비경제적임.
3) 결합도에 따른 숫돌바퀴 선택 기준
(가) 결합도가 높은 숫돌
연한 재료의 연삭.
숫돌바퀴의 원주속도가 느릴 때.
연삭깊이가 얕을 때.
접촉면적이 작을 때.
재료 표면이 거칠 때.
(나) 결합도가 낮은 숫돌
단단한 재료의 연삭.
숫돌바퀴의 원주속도가 빠를 때.
연삭깊이가 깊을 때.
접촉면적이 클 때.
재료 표면이 치밀할 때.
(5) 조직
1) 정의
숫돌의 단위 용적당 입자의 양, 즉 입자의 조밀 상태를 나타낸 것으로 기공 용적과 관계가 있음.
숫돌입자의 밀도가 작은 것을 거친 조직, 큰 것을 치밀한 조직이라 하고 연삭숫돌 전체 부피에 대한 숫돌입자의 전체 부피의 비율을 숫돌입자율이라고 함.
호칭 | 조직 | 숫돌 입자율 | 기호 |
---|---|---|---|
치밀한 것 | 0, 1, 2, 3 | 50 이상 54 이하 | c |
중간 것 | 4, 5, 6 | 42 이상 50 이하 | m |
거친 것 | 7, 8, 9, 10, 11, 12 | 42 이하 | w |
2) 조직에 따른 연삭숫돌이 선택 기준
(가) 조직이 거치 연삭숫돌
연질이고 연성이 높은 재료.
거친 연삭 가공.
접촉면적이 클 때.
(나) 조직이 치밀한 연삭숫돌
굳고 메진 재료.
다듬질 연삭가공, 총형 연삭가공.
접촉면적이 작을 때.
(6) 결합제
1) 결합제의 구비조건
결합 능력을 광범위하게 조절할 수 있을 것.
임의의 형상으로 만들 수 있을 것.
적당한 기공을 포함할 수 있을 것.
균일한 조직으로 만들 수 있을 것.
고속 회전에 대해 안전한 강도를 가질 수 있을 것.
열과 연삭액에 대해 안전할 것.
2) 결합제의 종류 및 특징
(가) 비트리파이드 결합제(V)
대부분의 숫돌에 쓰이는 결합제이며 점토, 장석을 주성분으로 하여 연삭입자와 배합하여 약 1,300℃의 고온에서 소결 시킴.
점토의 종류, 배합의 변화에 따라 결합도를 광범위하게 조절할 수 있음.
거친 연삭가공, 정밀 연삭가공 중 어느 경우에도 적합함.
강도가 강하지 못하고 고온에서 균열로 지름이 크거나 얇은 숫돌에는 맞지 않음.
(나) 실리게이트 결합제(S)
규산나트륨으로 된 결합제로서 연삭입자와 혼합하여 형에 넣고 건조 후 저온 가열하여 시멘트화해서 결합시킨 것.
Φ45 inch 이상의 대형 숫돌 제작이 가능함.
고속도강과 같이 균열 발생이 쉬운 재료의 연삭, 연삭 발열을 피해야 하는 경우에 사용함.
결합도가 비트리파이드 숫돌바퀴에 비해 낮으므로 중 연삭에 적합하지 않음.
(다) 탄소 결합제
유기질의 결합제로서 셀락, 고무. 레지노이드 또는 베이클라이트, 비닐 결합제 등이 있음.
숫돌에 탄성이 있고 얇은 숫돌을 만들 수 있음.
열에 약하며 일반적으로 절단용 숫돌로 많이 사용함.
(라) 금속 결합제(M)
다이아몬드 숫돌의 결합제로 사용되며 철, 구리, 황동, 니켈 등의 작은 입자와 다이아몬드 입자를 혼합하여 압력을 가해 분말야금법으로 성형함.
금속 결합제는 숫돌입자의 지지력이 크고 기공이 작으므로 수명이 긺.
과격한 사용에 견디지만 연삭능률이 낮고 드레싱이 어려움.
4. 연삭숫돌 선택 시 고려사항
(1) 개요
연삭 작업을 하기 전 먼저 적당한 연삭숫돌을 선택해야 하는데 연삭숫돌 선택 시에는 가공물의 재질과 모양, 연삭량. 다듬질면의 상태, 가공물의 접촉면적, 숫돌과 일감의 원주속도, 연삭기의 형식과 상태, 작업의 성질 등을 고려해야 하며 이에 따라 숫돌의 구성 요소인 연삭입자, 결합제, 입도, 결합도, 조직, 숫돌바퀴의 모양 등이 달라지게 됨.
(2) 연삭숫돌의 선택 기준
연삭능률이 높을 것.
숫돌의 손모가 적을 것.
원하는 정밀도와 표면 거칠기를 얻을 수 있을 것.
(3) 연삭숫돌 선택 방법
1) 입자
A 및 WA의 산화 알루미늄계 연삭입자는 인장강도가 높은 일감에 적합하며 특히 숫돌과 가공물과의 접촉면적이 큰 작업에는 WA 연삭입자가 적합함.
C 및 GC의 탄화 규소계 연삭입자는 인장강도가 낮은 가공물에 적합하며 특히 경도가 높고 취성이 있는 재료 혹은 숫돌과 일감의 접촉면적이 큰 작업에는 GC 입자가 적합함.
난삭재 등 특수한 연삭 재료에는 다이아몬드, CBN 등이 적합함.
2) 입도
(가) 연삭량의 대소
연삭량을 많이 취해야 할 거친 연삭에서는 입도가 거친 것을 사용함.
(나) 다듬질의 정도
일반적으로 미세한 고운 연삭입자일수록 다듬질면의 거칠기가 좋아짐.
(다) 가공물의 물리적 성질
인성이 크고 연질의 재료를 연삭할 때는 거친 연삭입자를 사용하고 경도가 높은 메진 재료의 연삭에서는 고운 입도의 숫돌을 선택해야 함.
3) 결합도
(가) 가공물의 물리적 성질
연한 재료의 연삭에서는 결합도가 높은 단단한 숫돌을 선택하고 연한 재료일수록 연삭입자에 걸리는 연삭력이 비교적 작기 때문에 입자의 마멸속도가 작고 결합도가 낮은 숫돌을 선택할 경우 절삭성이 있는 연삭입자가 쉽게 탈락되어 비경제적임.
(나) 숫돌바퀴의 원주속도
가공물의 원주속도가 일정할 때 숫돌바퀴의 원주속도가 빨라지면 숫돌은 단단하게 작용함.
숫돌바퀴의 원주속도가 느릴 때는 연삭입자의 절삭깊이가 증가하여 숫돌은 빨리 마멸되며 이 경우 결합도가 높은 숫돌을 선택해야 함.
(다) 가공물의 원주속도
숫돌바퀴의 원주속도가 일정할 때 일감의 원주속도가 증가할수록 연삭깊이의 절삭깊이가 크고 연삭저항이 증가하므로 결합도가 높은 숫돌을 선택해야 함.
(라) 가공물과 숫돌의 접촉면적
접촉면적이 클 때 각 연삭입자의 받는 힘은 비교적 작으므로 결합도가 낮은 연한 숫돌을 선택하며 접촉면적이 작을 때는 단단한 숫돌을 선택해야 함.
(마) 기계 상태
진동이 작은 기계일 때는 연한 숫돌을 진동이 많은 상태에서는 결합도가 높은 단단한 숫돌을 선택해야 함.
4) 조직
(가) 가공물의 물리적 성질
연질이고 연성이 높은 재료에서는 조직이 거친 것을 사용하는데 이는 조직이 거칠면 연삭입자는 충분히 가공물에 물려 들고 또한 기공이 크므로 연삭칩의 배제가 쉽기 때문임.
(나) 다듬질 경도
거친 연삭에서는 거친 조직의 숫돌을, 다듬질 연삭 및 총형 연삭의 경우에는 조직이 치밀한 숫돌을 선택해야 함.
(다) 작업 성질
연삭량이 많고 신속한 작업인 경우에는 가공물과 숫돌의 접촉면적이 큰 연삭에서는 조직이 거친 연삭 숫돌을 선택해야 함.
숫돌바퀴의 표시
형상 | 외경 x 두께 x 구멍 지름 | 숫돌 입자 | 입도 | 결합도 | 조직 | 결합제 | 최고 사용 주속도 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1호 | 40 x 50 x 38.10 | A | 24 | P | 4 | B | 3000(m/min) |
5. 연삭 방법
(1) 평면 연삭
1) 개요
평면 연삭은 가공물의 평면을 연삭하는 것으로 원통 연삭과 함께 흔히 사용되는 연삭 법이고 방식에는 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하여 연삭하는 방식과 숫돌바퀴의 측면을 사용하여 연삭하는 방식 두 가지가 있음.
평면 연삭 테이블의 운동은 왕복직선 운동을 하는 사각 테이블과 회전 운동을 하는 원형 테이블이 있으며 직립축과 수평축의 숫돌축을 사용함.
2) 평면 연삭 방식
(가) 평면 연삭 방식의 분류
① 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하는 방식
– 수평축 4각 테이블형.
– 수평축 원형 테이블형.
② 숫돌축의 끝면으로 연삭하는 방식
– 수직축 4각 테이블형.
– 수직축 원형 테이블형.
– 수평축 4각 테이블형.
(나) 평면 연삭 방식의 특징
① 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하는 방식
– 표면 거칠기 및 치수 정밀도가 매우 높음.
– 연삭량이 비교적 적으며 소형의 정밀 연삭기에 적용됨.
[수평형 평면 연삭기]
② 숫돌바퀴의 끝면으로 연삭하는 방식
– 숫돌바퀴와 가공물의 연삭면이 면 접촉을 하기 때문에 연삭량이 많아 연삭능률이 좋음.
– 축 방향의 트러스트가 큼.
[직립형 평면 연삭기]
3) 평면 연삭 정밀도
4) 평면 연삭기
(가) 수평형 평면 연삭기
① 구조 및 기능
– 숫돌바퀴는 수평축에 끼워지고 테이블의 왕복운동과 가로 이송은 유압 장치와 수동으로 시행함.
– 숫돌축은 전동기로부터 벨트로 회전하도록 되어 있으며 연삭깊이는 숫돌축을 수동 또는 자동으로 하강시킴.
– 가공물의 고정은 보통 테이블 윗면에 자석 척을 장치하여 가공물을 고정하며 가공물의 탈착이 간단하고 가공 정밀도를 높일 수 있음.
② 크기
– 테이블의 크기(길이 × 폭)와 최대 이동 거리.
– 숫돌의 최대 크기.(바깥지름 × 두께)
(나) 직립형 평면 연삭기
① 구조 및 기능
– 숫돌바퀴가 직립축에 끼워져 있으며 원형 테이블이 회전하는 구조.
– 가공물은 테이블 위에 장치한 자석 척으로 지지하며 테이블 회전형은 테이블 왕복형에 비해 가공속도를 높일 수 있음.
– 연삭깊이는 숫돌을 수동 또는 자동으로 상하 이동하면 조절할 수 있음.
② 크기
– 테이블의 지름과 숫돌의 최대 이동 거리.
– 숫돌 하면과 테이블 면의 최대 거리 및 숫돌의 크기.(지름 × 폭)
(다) 가공물 고정 시 유의 사항
가공물을 견고하게 고정하기 위해 가공물의 형상 또는 척과의 접촉면 및 가공물 밑면의 조도 등에 주의할 것.
연삭력에 의해서 가공물이 흔들릴 때는 미끄럼 방지대를 설치할 것.
열처리에 의해 변형된 가공물은 흡착력이 약하므로 처음부터 연삭깊이를 크게 하지 말 것.
가공물의 형상에 따라 적절한 고정구, 자석 블록을 이용할 것.
(2) 원통 연삭
1) 개요
원통의 외면을 연삭하는 원통 연삭은 가공물 반지름과 숫돌 반지름과의 비율이 양(+)의 값을 취하고 가공물을 양쪽의 센터 또는 척으로 지지하여 회전시키면서 회전하는 연삭숫돌에 의해 연삭가공을 함.
2) 원통 연삭 방식
(가) 트래버스 원통 연삭
트래버스 연삭은 긴 가공물을 폭이 좁은 숫돌바퀴로 긴 방향으로 왕복 운동을 시키면서 연삭하는 방식으로 연삭 표면 거칠기는 0.1μm Rmax 이하의 면을 얻을 수 있음.
(나) 플랜지 컷 원통 연삭
플랜지 컷 연삭은 가공물은 제자리에서 회전하고 숫돌바퀴에 회전과 전후 이송을 주어 원통의 외경을 연삭하는 방식.
3) 원통 연삭 정밀도
4) 원통 연삭기
(가) 테이블 왕복형
숫돌바퀴는 회전만 하고 가공물이 회전 및 왕복운동을 하여 소형물 연삭에 적합함.
(나) 숫돌대 왕복형
가공물에는 회전운동만 시키고 숫돌대를 수평 이송시키는 방법으로 대형물 연삭에 사용됨.
(다) 플랜지 컷형
숫돌바퀴를 테이블과 직각으로 이동시켜 연삭하는 방법으로 전체 길이를 동시에 가공할 수 있음.
(라) 만능 연삭기
보통 원통 연삭기와 비슷하지만 테이블, 숫돌대, 주축대가 각각 회전할 수 있기 때문에 작업의 범위가 넓고 주로 테이퍼 및 내면 연삭 에 사용됨.
(3) 내면 연삭
1) 개요
내면 연삭은 뚫려 있는 구멍의 내경을 연삭하는 것으로 다음과 같은 특징을 가지고 있음.
– 숫돌바퀴의 외면의 단위 면적당 일의 양이 많아 숫돌의 마멸과 소모가 큼.
– 내면 연삭을 하기 위해서는 자동 치수 장치가 필요.
– 연삭저항, 탄성변형, 진동 등이 발생하여 치수 정밀도나 평면도가 저하됨.
– 숫돌의 절입과 이송이 적어서 가공능률이 떨어짐.
고주파 모터 또는 공기 터빈에 의한 직접 구동 방식의 고속 회전 숫돌축을 사용함.
내면 연삭은 원통 연삭에 비해 숫돌바퀴 및 가공물의 회전수가 다르고 숫돌입자에 작용하는 힘도 달라서 적정한 연삭 조건의 선정이 중요함.
2) 내면 연삭 조건
(가) 숫돌바퀴의 원주속도
가공물의 내면 지름보다 숫돌바퀴의 지름이 작기 때문에 적당한 연삭속도를 위해서는 숫돌축의 회전수를 매우 빠르게 해야 함.(10000 ~ 20000rpm)
빠른 원주속도를 얻을 수 없는 경우에는 결합도가 높은 연삭숫돌을 사용하여 원주속도를 느리게 함.
가공물 | 내면 연삭 숫돌 결합제 |
---|---|
일반적인 가공물 | 비트리파이드 결합제 |
베어링강 | 레지노이드, 고무 결합제 |
열처리강 | CBN |
초경합금강 | 다이아몬드 연삭 숫돌 |
(나) 가공물의 원주속도
연삭숫돌바퀴의 상대 속도에 따라 영향을 받으며 보통 내면 연삭에서는 원통 연삭에서의 가공물의 원주 속도보다 약 2배 정도 빠르게 해야 함.
(다) 연삭 숫돌바퀴
내면 연삭에서는 숫돌바퀴와 가공물의 접촉 길이가 길기 때문에 입도가 크고 결합도가 낮은 숫돌바퀴를 빠른 원주속도로 연삭해야 높은 정밀도를 얻을 수 있음.
내면 연삭 숫돌의 바퀴축은 되도록 굳고 짧아야 함.
숫돌바퀴의 이송 거리 끝은 구멍 양단의 처짐을 방지하기 위해 숫돌바퀴 폭의 ¼ ~ ½로 해야 함.
숫돌바퀴의 지름은 가공물 지름의 ¾ 정도로 해야 함.[/fusion_separator]
연삭 숫돌바퀴의 연삭너비 크기는 절삭저항을 작게 하기 위해 가공물의 내면 지름 크기에 따라 다르게 정해야 함.
단위 : mm
가공물 내면 | 연삭숫돌바퀴 너비 |
---|---|
Φ6 ~ 30 | 연삭숫돌바퀴의 지름과 거의 같음 |
Φ30 ~ 127 | 25 ~ 38 |
Φ18 ~ 254 | 39 ~ 51 |
(라) 이송속도
원통 연삭에서와 같이 거친 연삭일 경우에는 1 ~ 2m/min, 다듬질 연삭일 경우에는 0.2 ~ 0.4m/min 정도로 해야 함.
(마) 연삭깊이
연삭깊이는 숫돌 재질, 가공물의 모양 및 가공 정밀도 등에 따라 달라지는데 거친 연삭일 경우에는 0.02 ~ 0.04mm 정도로 하고 다듬질 연삭일 경우에는 0.005 ~ 0.01mm 정도로 해야 함.
(바) 연삭여유
연삭여유는 연삭능률에 큰 영향을 끼치는데 연삭여유가 너무 없을 경우에는 가공물의 중심 맞추기가 조금만 틀려도 전 가공의 흔적이 남게 되며 너무 많으면 연삭 시간이 길어져 연삭능률이 나빠짐.
내면 연삭에서는 내면 지름에 따라 적절한 양의 거친 연삭, 다듬질 연삭으로 연삭여유를 알맞게 나누어서 작업하는 것이 중요함.
단위 : mm
연삭 여유 | 거친 연삭 | 다듬질 연삭 | 정밀 다듬질 연삭 |
---|---|---|---|
0.13 | 0.08 | 0.03 | 0.02 |
0.15 | 0.10 | 0.03 | 0.02 |
0.20 | 0.15 | 0.03 | 0.02 |
0.25 | 0.20 | 0.03 | 0.02 |
0.30 | 0.25 | 0.03 | 0.02 |
0.38 | 0.30 | 0.05 | 0.03 |
0.46 | 0.37 | 0.05 | 0.03 |
(4) 센터리스 연삭
1) 개요
센터나 척을 사용하지 않고 가공물의 바깥 원통을 연삭하는 것으로 조정 숫돌바퀴를 가공물의 회전 및 이송에 사용함.
2) 장단점
(가) 장점
연속 작업을 할 수 있어 대량생산에 적합.
긴 축 재료의 연삭이 가능하며 중공의 원통 연삭에 편리.
연삭 여유가 작아도 됨.
연삭 숫돌바퀴의 넓이가 크므로 지름의 마멸이 작고 수명이 긺.
일단 기계의 조정이 끝나면 가공이 쉽고 작업자의 숙련이 필요 없음.
(나) 단점
긴 홈이 있는 가공물은 연삭할 수 없음.
대형 중량물을 연삭할 없음.
연삭 숫돌바퀴의 너비보다 긴 일감은 전후 이송법으로 연삭할 수 없음.
3) 센터리스 연삭의 3요소
연삭 숫돌바퀴
조정 숫돌바퀴 교차 각 : 1.5 ~ 3˚
받침날 상면의 경사각 : 50 ~ 70˚
4) 센터리스 연삭 방식
(가) 통과이송법
통과이송법은 세로이송법이라고도 하며 지름이 같은 공작물의 연삭법이고 입력된 가공물이 자동으로 출력됨.
(나) 먹임이송법
먹임이송법은 전후 또는 가로이송법이라고 하며 가공물이 숫돌바퀴의 너비보다 짧거나 턱이 있은 경우에 사용함.
(다) 끝이송법
끝이송법은 가공물 길이가 숫돌바퀴 너비보다 짧고 턱이 있거나 테이퍼가 있는 가공물을 연삭할 때 사용하고 먹임이송과 같이 통과 이송이 불가할 때 일정한 위치에 정지봉을 두어 가공물을 연삭하는 방법.
(라) 통과먹임이송법
통과먹임이송법은 가로세로이송법이라고도 하며 연삭량이 많거나 지름이 다른 두 부분을 한 번에 연삭하는 방법
(마) 특수 센터리스 연삭법
지름이 다른 가공물, 총형 연삭 및 구형 가공물을 연삭 가공 하는 방법.
(5) 성형 연삭
1) 개요
성형 연삭(GRINDING)은 여러 가공 형상에 따라 윤곽을 연삭하는 것으로 각종 금형 부품과 같이 매우 복잡한 형상을 연삭 가공 할 때 사용함.
2) 성형 연삭 방식
(가) 총형 숫돌차에 의한 방식
가공할 가공물의 모양과 반대 모양으로 연삭숫돌을 성형한 총형 숫돌을 이용한 방식으로 테이블이 왕복 운동하는 형식인 평면 연삭기와 같고 숫돌차 축이 수평이며 플랜지 컷에 의해 연삭 됨.
(나) 평형 숫돌차에 의한 방식
가장자리가 뽀족한 평형 숫돌바퀴를 윤곽 형상을 따라 이동시켜 가공하는 방식이며 윤곽 형상을 정확하게 보기 위한 투영 장치가 필요함.
3) 성형 연삭 장치
(가) 수동 성형 장치
① 가로 드레싱 장치
– 사인 바의 원리를 이용하여 45˚ 이내의 필요한 각을 정확하게 성형.
② R 드레싱 장치
– 연삭숫돌에 필요한 크기의 오목 볼록의 원호 형상을 성형.
③ 크리시 롤
– 원통형 롤러에 가공물의 단면 형상과 같이 깎아 이것을 숫돌과 맞물려 돌려서 연삭숫돌을 성형하는데 그다지 정밀도는 높지 않음.
(나) 팬터그래프 성형 장치
팬터그래프를 이용하여 성형하는 방법이며 팬터그래프를 필요한 형상과 반대되는 모양의 형판 윤곽을 따라 움직이면 축소 또는 확대된 형상으로 다이아몬드 드레서가 움직여 숫돌을 성형.
(다) 광학식 성형 장치
다이아몬드 드레서를 이동하거나 회전시켜 곡면 또는 각도 등의 정확한 형상을 만들어 주는 장치로서 다이아몬드의 움직임은 확대 투영기를 통해 직접 숫돌을 성형하며 형판이 필요 없음.
평면 연삭기나 성형 연삭기에 부착하여 사용함.
4) 성형 연삭기
(가) 광학식 모방 연삭기
프로젝터 스코프에 확대된 차트를 부착하여 스코프에 나타난 가공물의 형상을 보며 윤곽선 바깥을 연삭 가공 함.
운곽 연삭 방식을 적용하여 가공물의 정밀도가 숫돌 마멸의 영향을 받지 않으며 숫돌대는 3축 방향의 선회가 가능함.
(나) 수치 제어 연삭기
숫돌의 성형과 일감의 윤곽 가공은 프로그램에 의해 수치 제어되므로 가공물의 가공 정밀도가 크게 향상됨.
드레스 장치도 NC로 제어되며 복잡한 형상의 가공물을 높은 정밀도로 가공할 수 있음.
이외의 연삭 방법으로는 나사 연삭, 기어 연삭, 크랭크축 연삭, 캠축 연삭 등이 있음.
이상으로 연삭에 대한 연재를 마치고 다음에는 연삭의 특성에 대한 연재를 시작할 예정입니다.
2020년 10월 14일
금형 제작 7
제7장 연삭 가공
1. 개요
연삭은 연삭 숫돌바퀴를 고속으로 회전하여 가공면을 미세하게 가공하는 것으로 한 개의 입자가 절삭날이 되고 담금질 강이나 경도가 큰 합금강 등의 가공면을 정확한 치수로 정밀하게 가공함.
2. 특징
(1) 장점
절삭할 수 없는 경한 재료의 가공.
높은 정밀도의 가공면을 얻을 수 있음.
숫돌바퀴의 자생 작용에 의한 미려한 가공면을 얻을 수 있음.
(2) 단점
소요 에너지가 절삭가공에 비해 큼.
가공능률이 절삭가공에 비해 떨어짐.
3. 연삭숫돌의 구성 요소
(1) 개요
연삭 공구로서의 숫돌바퀴는 숫돌입자를 결합제로 결합한 것으로 연삭입자, 입도, 결합도, 결합제, 조직의 5가지 요소에 의해 성능이 결정되며 입자, 결합제, 기공을 숫돌바퀴를 구성하는 3요소라 함.
(2) 연삭입자
1) 정의
연삭숫돌의 절삭날이 되는 것으로 절삭 공구의 재질에 해당되고 연삭 시 가공물을 절삭하므로 가공물보다 굳고 적당한 인성을 요함.
2) 종류 및 특징
(가) 천연 연삭입자
천연 다이아몬드, 코런덤, 에머리 등이 사용되었으나 품질이 일정하지 않고 값이 비싸서 특수한 경우에만 사용됨.
(나) 인조 연삭입자
① 산화알루미늄 계(WA, A)
– 탄소강, 합금강, 스테인리스강 등 인장 강도가 큰 강철 계통의 재료를 연삭함.
– 특히 백색 알루미나(WA)는 갈색 알루미나(A)에 비해 경도가 높고 인성이 작고 절삭 면적이 큰 연삭이나 발열을 피하는 연삭에 적합함.
② 탄화규소제(GC, C)
– 주철, 황동, 초경합금 등 인장 강도가 작은 재료의 연삭에 적합하며 특히 녹색 탄화규소(GC)는 C(흑색 탄화규소)보다 탄화규소의 순도가 높고 경도가 높아 인성이 작은 예리한 절삭 날의 생성이 우수하며 특히 주철이나 초경합금의 연삭에 적합함.
③ 다이아몬드(D)
– 레지노이드 숫돌용, 메탈 본드용으로 나뉘며 일반 연삭숫돌로는 연삭이 어려운 재료인 초경합금 연삭에 많이 사용됨.
④ 육방정질화붕소(CBN)
– 다이아몬드 다음의 경도를 가지는 것으로서 열에 대한 안정성이 좋아 고속도강, 내열강 등 난삭재의 연삭에 적합함.
(3) 입도
1) 정의
입도는 숫돌입자의 크기를 나타내는 것으로 그 크기는 입자의 굵기를 표시하는 숫자로 나타냄.
예를 들어 10번 입도는 1인치에 대하여 10개의 채눈이 있는 채인데 이는 1in²에 100개의 채눈이 있는 채를 통과하고 그 이상의 채눈이 있는 채는 통과하지 않는 입자를 말함.
호칭 | 거친 것 | 중간 것 | 고운 것 | 매우 고운 것 |
---|---|---|---|---|
입도(번) | 10, 12 14, 16, 20, 24 | 30. 36, 46, 54, 60 | 70, 80, 90, 100, 120, 150, 180, 220 | 240, 280, 230, 400, 500, 600, 700, 800 |
2) 입도에 따른 숫돌바퀴의 선택 기준
(가) 거친 입도의 숫돌바퀴
거친 연삭, 절삭깊이와 이송을 많이 줄 때.
숫돌과 가공물의 접촉면적이 클 때.
연하고 연성이 있는 재료의 연삭.
(나) 고운 입도의 숫돌
다듬질 연삭, 공구 연삭.
숫돌과 가공물의 접촉면적이 작을 때.
경도가 높고 메진 재료의 연삭.
(4) 결합도
1) 정의
숫돌입자를 지지하는 결합 상태를 나타낸 것으로 연삭저항에 대해 숫돌입자를 유지하는 힘의 크고 작음을 나타내며 경도라고도 함.
2) 가공 영향
(가) 결합도가 너무 높은 숫돌
숫돌입자의 탈락이 잘되지 않아 눈메움을 일으키고 가공 정밀도가 나빠짐.
(나) 결합도가 너무 낮은 숫돌
숫돌입자의 끝이 마멸되기 전에 미리 결합제와 함게 쉽게 탈락하여 숫돌의 소모가 커져 비경제적임.
3) 결합도에 따른 숫돌바퀴 선택 기준
(가) 결합도가 높은 숫돌
연한 재료의 연삭.
숫돌바퀴의 원주속도가 느릴 때.
연삭깊이가 얕을 때.
접촉면적이 작을 때.
재료 표면이 거칠 때.
(나) 결합도가 낮은 숫돌
단단한 재료의 연삭.
숫돌바퀴의 원주속도가 빠를 때.
연삭깊이가 깊을 때.
접촉면적이 클 때.
재료 표면이 치밀할 때.
(5) 조직
1) 정의
숫돌의 단위 용적당 입자의 양, 즉 입자의 조밀 상태를 나타낸 것으로 기공 용적과 관계가 있음.
숫돌입자의 밀도가 작은 것을 거친 조직, 큰 것을 치밀한 조직이라 하고 연삭숫돌 전체 부피에 대한 숫돌입자의 전체 부피의 비율을 숫돌입자율이라고 함.
호칭 | 조직 | 숫돌 입자율 | 기호 |
---|---|---|---|
치밀한 것 | 0, 1, 2, 3 | 50 이상 54 이하 | c |
중간 것 | 4, 5, 6 | 42 이상 50 이하 | m |
거친 것 | 7, 8, 9, 10, 11, 12 | 42 이하 | w |
2) 조직에 따른 연삭숫돌이 선택 기준
(가) 조직이 거치 연삭숫돌
연질이고 연성이 높은 재료.
거친 연삭 가공.
접촉면적이 클 때.
(나) 조직이 치밀한 연삭숫돌
굳고 메진 재료.
다듬질 연삭가공, 총형 연삭가공.
접촉면적이 작을 때.
(6) 결합제
1) 결합제의 구비조건
결합 능력을 광범위하게 조절할 수 있을 것.
임의의 형상으로 만들 수 있을 것.
적당한 기공을 포함할 수 있을 것.
균일한 조직으로 만들 수 있을 것.
고속 회전에 대해 안전한 강도를 가질 수 있을 것.
열과 연삭액에 대해 안전할 것.
2) 결합제의 종류 및 특징
(가) 비트리파이드 결합제(V)
대부분의 숫돌에 쓰이는 결합제이며 점토, 장석을 주성분으로 하여 연삭입자와 배합하여 약 1,300℃의 고온에서 소결 시킴.
점토의 종류, 배합의 변화에 따라 결합도를 광범위하게 조절할 수 있음.
거친 연삭가공, 정밀 연삭가공 중 어느 경우에도 적합함.
강도가 강하지 못하고 고온에서 균열로 지름이 크거나 얇은 숫돌에는 맞지 않음.
(나) 실리게이트 결합제(S)
규산나트륨으로 된 결합제로서 연삭입자와 혼합하여 형에 넣고 건조 후 저온 가열하여 시멘트화해서 결합시킨 것.
Φ45 inch 이상의 대형 숫돌 제작이 가능함.
고속도강과 같이 균열 발생이 쉬운 재료의 연삭, 연삭 발열을 피해야 하는 경우에 사용함.
결합도가 비트리파이드 숫돌바퀴에 비해 낮으므로 중 연삭에 적합하지 않음.
(다) 탄소 결합제
유기질의 결합제로서 셀락, 고무. 레지노이드 또는 베이클라이트, 비닐 결합제 등이 있음.
숫돌에 탄성이 있고 얇은 숫돌을 만들 수 있음.
열에 약하며 일반적으로 절단용 숫돌로 많이 사용함.
(라) 금속 결합제(M)
다이아몬드 숫돌의 결합제로 사용되며 철, 구리, 황동, 니켈 등의 작은 입자와 다이아몬드 입자를 혼합하여 압력을 가해 분말야금법으로 성형함.
금속 결합제는 숫돌입자의 지지력이 크고 기공이 작으므로 수명이 긺.
과격한 사용에 견디지만 연삭능률이 낮고 드레싱이 어려움.
4. 연삭숫돌 선택 시 고려사항
(1) 개요
연삭 작업을 하기 전 먼저 적당한 연삭숫돌을 선택해야 하는데 연삭숫돌 선택 시에는 가공물의 재질과 모양, 연삭량. 다듬질면의 상태, 가공물의 접촉면적, 숫돌과 일감의 원주속도, 연삭기의 형식과 상태, 작업의 성질 등을 고려해야 하며 이에 따라 숫돌의 구성 요소인 연삭입자, 결합제, 입도, 결합도, 조직, 숫돌바퀴의 모양 등이 달라지게 됨.
(2) 연삭숫돌의 선택 기준
연삭능률이 높을 것.
숫돌의 손모가 적을 것.
원하는 정밀도와 표면 거칠기를 얻을 수 있을 것.
(3) 연삭숫돌 선택 방법
1) 입자
A 및 WA의 산화 알루미늄계 연삭입자는 인장강도가 높은 일감에 적합하며 특히 숫돌과 가공물과의 접촉면적이 큰 작업에는 WA 연삭입자가 적합함.
C 및 GC의 탄화 규소계 연삭입자는 인장강도가 낮은 가공물에 적합하며 특히 경도가 높고 취성이 있는 재료 혹은 숫돌과 일감의 접촉면적이 큰 작업에는 GC 입자가 적합함.
난삭재 등 특수한 연삭 재료에는 다이아몬드, CBN 등이 적합함.
2) 입도
(가) 연삭량의 대소
연삭량을 많이 취해야 할 거친 연삭에서는 입도가 거친 것을 사용함.
(나) 다듬질의 정도
일반적으로 미세한 고운 연삭입자일수록 다듬질면의 거칠기가 좋아짐.
(다) 가공물의 물리적 성질
인성이 크고 연질의 재료를 연삭할 때는 거친 연삭입자를 사용하고 경도가 높은 메진 재료의 연삭에서는 고운 입도의 숫돌을 선택해야 함.
3) 결합도
(가) 가공물의 물리적 성질
연한 재료의 연삭에서는 결합도가 높은 단단한 숫돌을 선택하고 연한 재료일수록 연삭입자에 걸리는 연삭력이 비교적 작기 때문에 입자의 마멸속도가 작고 결합도가 낮은 숫돌을 선택할 경우 절삭성이 있는 연삭입자가 쉽게 탈락되어 비경제적임.
(나) 숫돌바퀴의 원주속도
가공물의 원주속도가 일정할 때 숫돌바퀴의 원주속도가 빨라지면 숫돌은 단단하게 작용함.
숫돌바퀴의 원주속도가 느릴 때는 연삭입자의 절삭깊이가 증가하여 숫돌은 빨리 마멸되며 이 경우 결합도가 높은 숫돌을 선택해야 함.
(다) 가공물의 원주속도
숫돌바퀴의 원주속도가 일정할 때 일감의 원주속도가 증가할수록 연삭깊이의 절삭깊이가 크고 연삭저항이 증가하므로 결합도가 높은 숫돌을 선택해야 함.
(라) 가공물과 숫돌의 접촉면적
접촉면적이 클 때 각 연삭입자의 받는 힘은 비교적 작으므로 결합도가 낮은 연한 숫돌을 선택하며 접촉면적이 작을 때는 단단한 숫돌을 선택해야 함.
(마) 기계 상태
진동이 작은 기계일 때는 연한 숫돌을 진동이 많은 상태에서는 결합도가 높은 단단한 숫돌을 선택해야 함.
4) 조직
(가) 가공물의 물리적 성질
연질이고 연성이 높은 재료에서는 조직이 거친 것을 사용하는데 이는 조직이 거칠면 연삭입자는 충분히 가공물에 물려 들고 또한 기공이 크므로 연삭칩의 배제가 쉽기 때문임.
(나) 다듬질 경도
거친 연삭에서는 거친 조직의 숫돌을, 다듬질 연삭 및 총형 연삭의 경우에는 조직이 치밀한 숫돌을 선택해야 함.
(다) 작업 성질
연삭량이 많고 신속한 작업인 경우에는 가공물과 숫돌의 접촉면적이 큰 연삭에서는 조직이 거친 연삭 숫돌을 선택해야 함.
숫돌바퀴의 표시
형상 | 외경 x 두께 x 구멍 지름 | 숫돌 입자 | 입도 | 결합도 | 조직 | 결합제 | 최고 사용 주속도 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1호 | 40 x 50 x 38.10 | A | 24 | P | 4 | B | 3000(m/min) |
5. 연삭 방법
(1) 평면 연삭
1) 개요
평면 연삭은 가공물의 평면을 연삭하는 것으로 원통 연삭과 함께 흔히 사용되는 연삭 법이고 방식에는 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하여 연삭하는 방식과 숫돌바퀴의 측면을 사용하여 연삭하는 방식 두 가지가 있음.
평면 연삭 테이블의 운동은 왕복직선 운동을 하는 사각 테이블과 회전 운동을 하는 원형 테이블이 있으며 직립축과 수평축의 숫돌축을 사용함.
2) 평면 연삭 방식
(가) 평면 연삭 방식의 분류
① 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하는 방식
– 수평축 4각 테이블형.
– 수평축 원형 테이블형.
② 숫돌축의 끝면으로 연삭하는 방식
– 수직축 4각 테이블형.
– 수직축 원형 테이블형.
– 수평축 4각 테이블형.
(나) 평면 연삭 방식의 특징
① 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하는 방식
– 표면 거칠기 및 치수 정밀도가 매우 높음.
– 연삭량이 비교적 적으며 소형의 정밀 연삭기에 적용됨.
[수평형 평면 연삭기]
② 숫돌바퀴의 끝면으로 연삭하는 방식
– 숫돌바퀴와 가공물의 연삭면이 면 접촉을 하기 때문에 연삭량이 많아 연삭능률이 좋음.
– 축 방향의 트러스트가 큼.
[직립형 평면 연삭기]
3) 평면 연삭 정밀도
4) 평면 연삭기
(가) 수평형 평면 연삭기
① 구조 및 기능
– 숫돌바퀴는 수평축에 끼워지고 테이블의 왕복운동과 가로 이송은 유압 장치와 수동으로 시행함.
– 숫돌축은 전동기로부터 벨트로 회전하도록 되어 있으며 연삭깊이는 숫돌축을 수동 또는 자동으로 하강시킴.
– 가공물의 고정은 보통 테이블 윗면에 자석 척을 장치하여 가공물을 고정하며 가공물의 탈착이 간단하고 가공 정밀도를 높일 수 있음.
② 크기
– 테이블의 크기(길이 × 폭)와 최대 이동 거리.
– 숫돌의 최대 크기.(바깥지름 × 두께)
(나) 직립형 평면 연삭기
① 구조 및 기능
– 숫돌바퀴가 직립축에 끼워져 있으며 원형 테이블이 회전하는 구조.
– 가공물은 테이블 위에 장치한 자석 척으로 지지하며 테이블 회전형은 테이블 왕복형에 비해 가공속도를 높일 수 있음.
– 연삭깊이는 숫돌을 수동 또는 자동으로 상하 이동하면 조절할 수 있음.
② 크기
– 테이블의 지름과 숫돌의 최대 이동 거리.
– 숫돌 하면과 테이블 면의 최대 거리 및 숫돌의 크기.(지름 × 폭)
(다) 가공물 고정 시 유의 사항
가공물을 견고하게 고정하기 위해 가공물의 형상 또는 척과의 접촉면 및 가공물 밑면의 조도 등에 주의할 것.
연삭력에 의해서 가공물이 흔들릴 때는 미끄럼 방지대를 설치할 것.
열처리에 의해 변형된 가공물은 흡착력이 약하므로 처음부터 연삭깊이를 크게 하지 말 것.
가공물의 형상에 따라 적절한 고정구, 자석 블록을 이용할 것.
(2) 원통 연삭
1) 개요
원통의 외면을 연삭하는 원통 연삭은 가공물 반지름과 숫돌 반지름과의 비율이 양(+)의 값을 취하고 가공물을 양쪽의 센터 또는 척으로 지지하여 회전시키면서 회전하는 연삭숫돌에 의해 연삭가공을 함.
2) 원통 연삭 방식
(가) 트래버스 원통 연삭
트래버스 연삭은 긴 가공물을 폭이 좁은 숫돌바퀴로 긴 방향으로 왕복 운동을 시키면서 연삭하는 방식으로 연삭 표면 거칠기는 0.1μm Rmax 이하의 면을 얻을 수 있음.
(나) 플랜지 컷 원통 연삭
플랜지 컷 연삭은 가공물은 제자리에서 회전하고 숫돌바퀴에 회전과 전후 이송을 주어 원통의 외경을 연삭하는 방식.
3) 원통 연삭 정밀도
4) 원통 연삭기
(가) 테이블 왕복형
숫돌바퀴는 회전만 하고 가공물이 회전 및 왕복운동을 하여 소형물 연삭에 적합함.
(나) 숫돌대 왕복형
가공물에는 회전운동만 시키고 숫돌대를 수평 이송시키는 방법으로 대형물 연삭에 사용됨.
(다) 플랜지 컷형
숫돌바퀴를 테이블과 직각으로 이동시켜 연삭하는 방법으로 전체 길이를 동시에 가공할 수 있음.
(라) 만능 연삭기
보통 원통 연삭기와 비슷하지만 테이블, 숫돌대, 주축대가 각각 회전할 수 있기 때문에 작업의 범위가 넓고 주로 테이퍼 및 내면 연삭 에 사용됨.
(3) 내면 연삭
1) 개요
내면 연삭은 뚫려 있는 구멍의 내경을 연삭하는 것으로 다음과 같은 특징을 가지고 있음.
– 숫돌바퀴의 외면의 단위 면적당 일의 양이 많아 숫돌의 마멸과 소모가 큼.
– 내면 연삭을 하기 위해서는 자동 치수 장치가 필요.
– 연삭저항, 탄성변형, 진동 등이 발생하여 치수 정밀도나 평면도가 저하됨.
– 숫돌의 절입과 이송이 적어서 가공능률이 떨어짐.
고주파 모터 또는 공기 터빈에 의한 직접 구동 방식의 고속 회전 숫돌축을 사용함.
내면 연삭은 원통 연삭에 비해 숫돌바퀴 및 가공물의 회전수가 다르고 숫돌입자에 작용하는 힘도 달라서 적정한 연삭 조건의 선정이 중요함.
2) 내면 연삭 조건
(가) 숫돌바퀴의 원주속도
가공물의 내면 지름보다 숫돌바퀴의 지름이 작기 때문에 적당한 연삭속도를 위해서는 숫돌축의 회전수를 매우 빠르게 해야 함.(10000 ~ 20000rpm)
빠른 원주속도를 얻을 수 없는 경우에는 결합도가 높은 연삭숫돌을 사용하여 원주속도를 느리게 함.
가공물 | 내면 연삭 숫돌 결합제 |
---|---|
일반적인 가공물 | 비트리파이드 결합제 |
베어링강 | 레지노이드, 고무 결합제 |
열처리강 | CBN |
초경합금강 | 다이아몬드 연삭 숫돌 |
(나) 가공물의 원주속도
연삭숫돌바퀴의 상대 속도에 따라 영향을 받으며 보통 내면 연삭에서는 원통 연삭에서의 가공물의 원주 속도보다 약 2배 정도 빠르게 해야 함.
(다) 연삭 숫돌바퀴
내면 연삭에서는 숫돌바퀴와 가공물의 접촉 길이가 길기 때문에 입도가 크고 결합도가 낮은 숫돌바퀴를 빠른 원주속도로 연삭해야 높은 정밀도를 얻을 수 있음.
내면 연삭 숫돌의 바퀴축은 되도록 굳고 짧아야 함.
숫돌바퀴의 이송 거리 끝은 구멍 양단의 처짐을 방지하기 위해 숫돌바퀴 폭의 ¼ ~ ½로 해야 함.
숫돌바퀴의 지름은 가공물 지름의 ¾ 정도로 해야 함.[/fusion_separator]
연삭 숫돌바퀴의 연삭너비 크기는 절삭저항을 작게 하기 위해 가공물의 내면 지름 크기에 따라 다르게 정해야 함.
단위 : mm
가공물 내면 | 연삭숫돌바퀴 너비 |
---|---|
Φ6 ~ 30 | 연삭숫돌바퀴의 지름과 거의 같음 |
Φ30 ~ 127 | 25 ~ 38 |
Φ18 ~ 254 | 39 ~ 51 |
(라) 이송속도
원통 연삭에서와 같이 거친 연삭일 경우에는 1 ~ 2m/min, 다듬질 연삭일 경우에는 0.2 ~ 0.4m/min 정도로 해야 함.
(마) 연삭깊이
연삭깊이는 숫돌 재질, 가공물의 모양 및 가공 정밀도 등에 따라 달라지는데 거친 연삭일 경우에는 0.02 ~ 0.04mm 정도로 하고 다듬질 연삭일 경우에는 0.005 ~ 0.01mm 정도로 해야 함.
(바) 연삭여유
연삭여유는 연삭능률에 큰 영향을 끼치는데 연삭여유가 너무 없을 경우에는 가공물의 중심 맞추기가 조금만 틀려도 전 가공의 흔적이 남게 되며 너무 많으면 연삭 시간이 길어져 연삭능률이 나빠짐.
내면 연삭에서는 내면 지름에 따라 적절한 양의 거친 연삭, 다듬질 연삭으로 연삭여유를 알맞게 나누어서 작업하는 것이 중요함.
단위 : mm
연삭 여유 | 거친 연삭 | 다듬질 연삭 | 정밀 다듬질 연삭 |
---|---|---|---|
0.13 | 0.08 | 0.03 | 0.02 |
0.15 | 0.10 | 0.03 | 0.02 |
0.20 | 0.15 | 0.03 | 0.02 |
0.25 | 0.20 | 0.03 | 0.02 |
0.30 | 0.25 | 0.03 | 0.02 |
0.38 | 0.30 | 0.05 | 0.03 |
0.46 | 0.37 | 0.05 | 0.03 |
(4) 센터리스 연삭
1) 개요
센터나 척을 사용하지 않고 가공물의 바깥 원통을 연삭하는 것으로 조정 숫돌바퀴를 가공물의 회전 및 이송에 사용함.
2) 장단점
(가) 장점
연속 작업을 할 수 있어 대량생산에 적합.
긴 축 재료의 연삭이 가능하며 중공의 원통 연삭에 편리.
연삭 여유가 작아도 됨.
연삭 숫돌바퀴의 넓이가 크므로 지름의 마멸이 작고 수명이 긺.
일단 기계의 조정이 끝나면 가공이 쉽고 작업자의 숙련이 필요 없음.
(나) 단점
긴 홈이 있는 가공물은 연삭할 수 없음.
대형 중량물을 연삭할 없음.
연삭 숫돌바퀴의 너비보다 긴 일감은 전후 이송법으로 연삭할 수 없음.
3) 센터리스 연삭의 3요소
연삭 숫돌바퀴
조정 숫돌바퀴 교차 각 : 1.5 ~ 3˚
받침날 상면의 경사각 : 50 ~ 70˚
4) 센터리스 연삭 방식
(가) 통과이송법
통과이송법은 세로이송법이라고도 하며 지름이 같은 공작물의 연삭법이고 입력된 가공물이 자동으로 출력됨.
(나) 먹임이송법
먹임이송법은 전후 또는 가로이송법이라고 하며 가공물이 숫돌바퀴의 너비보다 짧거나 턱이 있은 경우에 사용함.
(다) 끝이송법
끝이송법은 가공물 길이가 숫돌바퀴 너비보다 짧고 턱이 있거나 테이퍼가 있는 가공물을 연삭할 때 사용하고 먹임이송과 같이 통과 이송이 불가할 때 일정한 위치에 정지봉을 두어 가공물을 연삭하는 방법.
(라) 통과먹임이송법
통과먹임이송법은 가로세로이송법이라고도 하며 연삭량이 많거나 지름이 다른 두 부분을 한 번에 연삭하는 방법
(마) 특수 센터리스 연삭법
지름이 다른 가공물, 총형 연삭 및 구형 가공물을 연삭 가공 하는 방법.
(5) 성형 연삭
1) 개요
성형 연삭(GRINDING)은 여러 가공 형상에 따라 윤곽을 연삭하는 것으로 각종 금형 부품과 같이 매우 복잡한 형상을 연삭 가공 할 때 사용함.
2) 성형 연삭 방식
(가) 총형 숫돌차에 의한 방식
가공할 가공물의 모양과 반대 모양으로 연삭숫돌을 성형한 총형 숫돌을 이용한 방식으로 테이블이 왕복 운동하는 형식인 평면 연삭기와 같고 숫돌차 축이 수평이며 플랜지 컷에 의해 연삭 됨.
(나) 평형 숫돌차에 의한 방식
가장자리가 뽀족한 평형 숫돌바퀴를 윤곽 형상을 따라 이동시켜 가공하는 방식이며 윤곽 형상을 정확하게 보기 위한 투영 장치가 필요함.
3) 성형 연삭 장치
(가) 수동 성형 장치
① 가로 드레싱 장치
– 사인 바의 원리를 이용하여 45˚ 이내의 필요한 각을 정확하게 성형.
② R 드레싱 장치
– 연삭숫돌에 필요한 크기의 오목 볼록의 원호 형상을 성형.
③ 크리시 롤
– 원통형 롤러에 가공물의 단면 형상과 같이 깎아 이것을 숫돌과 맞물려 돌려서 연삭숫돌을 성형하는데 그다지 정밀도는 높지 않음.
(나) 팬터그래프 성형 장치
팬터그래프를 이용하여 성형하는 방법이며 팬터그래프를 필요한 형상과 반대되는 모양의 형판 윤곽을 따라 움직이면 축소 또는 확대된 형상으로 다이아몬드 드레서가 움직여 숫돌을 성형.
(다) 광학식 성형 장치
다이아몬드 드레서를 이동하거나 회전시켜 곡면 또는 각도 등의 정확한 형상을 만들어 주는 장치로서 다이아몬드의 움직임은 확대 투영기를 통해 직접 숫돌을 성형하며 형판이 필요 없음.
평면 연삭기나 성형 연삭기에 부착하여 사용함.
4) 성형 연삭기
(가) 광학식 모방 연삭기
프로젝터 스코프에 확대된 차트를 부착하여 스코프에 나타난 가공물의 형상을 보며 윤곽선 바깥을 연삭 가공 함.
운곽 연삭 방식을 적용하여 가공물의 정밀도가 숫돌 마멸의 영향을 받지 않으며 숫돌대는 3축 방향의 선회가 가능함.
(나) 수치 제어 연삭기
숫돌의 성형과 일감의 윤곽 가공은 프로그램에 의해 수치 제어되므로 가공물의 가공 정밀도가 크게 향상됨.
드레스 장치도 NC로 제어되며 복잡한 형상의 가공물을 높은 정밀도로 가공할 수 있음.
이외의 연삭 방법으로는 나사 연삭, 기어 연삭, 크랭크축 연삭, 캠축 연삭 등이 있음.
이상으로 연삭에 대한 연재를 마치고 다음에는 연삭의 특성에 대한 연재를 시작할 예정입니다.
2020년 10월 14일
금형 제작 7
제7장 연삭 가공
1. 개요
연삭은 연삭 숫돌바퀴를 고속으로 회전하여 가공면을 미세하게 가공하는 것으로 한 개의 입자가 절삭날이 되고 담금질 강이나 경도가 큰 합금강 등의 가공면을 정확한 치수로 정밀하게 가공함.
2. 특징
(1) 장점
절삭할 수 없는 경한 재료의 가공.
높은 정밀도의 가공면을 얻을 수 있음.
숫돌바퀴의 자생 작용에 의한 미려한 가공면을 얻을 수 있음.
(2) 단점
소요 에너지가 절삭가공에 비해 큼.
가공능률이 절삭가공에 비해 떨어짐.
3. 연삭숫돌의 구성 요소
(1) 개요
연삭 공구로서의 숫돌바퀴는 숫돌입자를 결합제로 결합한 것으로 연삭입자, 입도, 결합도, 결합제, 조직의 5가지 요소에 의해 성능이 결정되며 입자, 결합제, 기공을 숫돌바퀴를 구성하는 3요소라 함.
(2) 연삭입자
1) 정의
연삭숫돌의 절삭날이 되는 것으로 절삭 공구의 재질에 해당되고 연삭 시 가공물을 절삭하므로 가공물보다 굳고 적당한 인성을 요함.
2) 종류 및 특징
(가) 천연 연삭입자
천연 다이아몬드, 코런덤, 에머리 등이 사용되었으나 품질이 일정하지 않고 값이 비싸서 특수한 경우에만 사용됨.
(나) 인조 연삭입자
① 산화알루미늄 계(WA, A)
– 탄소강, 합금강, 스테인리스강 등 인장 강도가 큰 강철 계통의 재료를 연삭함.
– 특히 백색 알루미나(WA)는 갈색 알루미나(A)에 비해 경도가 높고 인성이 작고 절삭 면적이 큰 연삭이나 발열을 피하는 연삭에 적합함.
② 탄화규소제(GC, C)
– 주철, 황동, 초경합금 등 인장 강도가 작은 재료의 연삭에 적합하며 특히 녹색 탄화규소(GC)는 C(흑색 탄화규소)보다 탄화규소의 순도가 높고 경도가 높아 인성이 작은 예리한 절삭 날의 생성이 우수하며 특히 주철이나 초경합금의 연삭에 적합함.
③ 다이아몬드(D)
– 레지노이드 숫돌용, 메탈 본드용으로 나뉘며 일반 연삭숫돌로는 연삭이 어려운 재료인 초경합금 연삭에 많이 사용됨.
④ 육방정질화붕소(CBN)
– 다이아몬드 다음의 경도를 가지는 것으로서 열에 대한 안정성이 좋아 고속도강, 내열강 등 난삭재의 연삭에 적합함.
(3) 입도
1) 정의
입도는 숫돌입자의 크기를 나타내는 것으로 그 크기는 입자의 굵기를 표시하는 숫자로 나타냄.
예를 들어 10번 입도는 1인치에 대하여 10개의 채눈이 있는 채인데 이는 1in²에 100개의 채눈이 있는 채를 통과하고 그 이상의 채눈이 있는 채는 통과하지 않는 입자를 말함.
호칭 | 거친 것 | 중간 것 | 고운 것 | 매우 고운 것 |
---|---|---|---|---|
입도(번) | 10, 12 14, 16, 20, 24 | 30. 36, 46, 54, 60 | 70, 80, 90, 100, 120, 150, 180, 220 | 240, 280, 230, 400, 500, 600, 700, 800 |
2) 입도에 따른 숫돌바퀴의 선택 기준
(가) 거친 입도의 숫돌바퀴
거친 연삭, 절삭깊이와 이송을 많이 줄 때.
숫돌과 가공물의 접촉면적이 클 때.
연하고 연성이 있는 재료의 연삭.
(나) 고운 입도의 숫돌
다듬질 연삭, 공구 연삭.
숫돌과 가공물의 접촉면적이 작을 때.
경도가 높고 메진 재료의 연삭.
(4) 결합도
1) 정의
숫돌입자를 지지하는 결합 상태를 나타낸 것으로 연삭저항에 대해 숫돌입자를 유지하는 힘의 크고 작음을 나타내며 경도라고도 함.
2) 가공 영향
(가) 결합도가 너무 높은 숫돌
숫돌입자의 탈락이 잘되지 않아 눈메움을 일으키고 가공 정밀도가 나빠짐.
(나) 결합도가 너무 낮은 숫돌
숫돌입자의 끝이 마멸되기 전에 미리 결합제와 함게 쉽게 탈락하여 숫돌의 소모가 커져 비경제적임.
3) 결합도에 따른 숫돌바퀴 선택 기준
(가) 결합도가 높은 숫돌
연한 재료의 연삭.
숫돌바퀴의 원주속도가 느릴 때.
연삭깊이가 얕을 때.
접촉면적이 작을 때.
재료 표면이 거칠 때.
(나) 결합도가 낮은 숫돌
단단한 재료의 연삭.
숫돌바퀴의 원주속도가 빠를 때.
연삭깊이가 깊을 때.
접촉면적이 클 때.
재료 표면이 치밀할 때.
(5) 조직
1) 정의
숫돌의 단위 용적당 입자의 양, 즉 입자의 조밀 상태를 나타낸 것으로 기공 용적과 관계가 있음.
숫돌입자의 밀도가 작은 것을 거친 조직, 큰 것을 치밀한 조직이라 하고 연삭숫돌 전체 부피에 대한 숫돌입자의 전체 부피의 비율을 숫돌입자율이라고 함.
호칭 | 조직 | 숫돌 입자율 | 기호 |
---|---|---|---|
치밀한 것 | 0, 1, 2, 3 | 50 이상 54 이하 | c |
중간 것 | 4, 5, 6 | 42 이상 50 이하 | m |
거친 것 | 7, 8, 9, 10, 11, 12 | 42 이하 | w |
2) 조직에 따른 연삭숫돌이 선택 기준
(가) 조직이 거치 연삭숫돌
연질이고 연성이 높은 재료.
거친 연삭 가공.
접촉면적이 클 때.
(나) 조직이 치밀한 연삭숫돌
굳고 메진 재료.
다듬질 연삭가공, 총형 연삭가공.
접촉면적이 작을 때.
(6) 결합제
1) 결합제의 구비조건
결합 능력을 광범위하게 조절할 수 있을 것.
임의의 형상으로 만들 수 있을 것.
적당한 기공을 포함할 수 있을 것.
균일한 조직으로 만들 수 있을 것.
고속 회전에 대해 안전한 강도를 가질 수 있을 것.
열과 연삭액에 대해 안전할 것.
2) 결합제의 종류 및 특징
(가) 비트리파이드 결합제(V)
대부분의 숫돌에 쓰이는 결합제이며 점토, 장석을 주성분으로 하여 연삭입자와 배합하여 약 1,300℃의 고온에서 소결 시킴.
점토의 종류, 배합의 변화에 따라 결합도를 광범위하게 조절할 수 있음.
거친 연삭가공, 정밀 연삭가공 중 어느 경우에도 적합함.
강도가 강하지 못하고 고온에서 균열로 지름이 크거나 얇은 숫돌에는 맞지 않음.
(나) 실리게이트 결합제(S)
규산나트륨으로 된 결합제로서 연삭입자와 혼합하여 형에 넣고 건조 후 저온 가열하여 시멘트화해서 결합시킨 것.
Φ45 inch 이상의 대형 숫돌 제작이 가능함.
고속도강과 같이 균열 발생이 쉬운 재료의 연삭, 연삭 발열을 피해야 하는 경우에 사용함.
결합도가 비트리파이드 숫돌바퀴에 비해 낮으므로 중 연삭에 적합하지 않음.
(다) 탄소 결합제
유기질의 결합제로서 셀락, 고무. 레지노이드 또는 베이클라이트, 비닐 결합제 등이 있음.
숫돌에 탄성이 있고 얇은 숫돌을 만들 수 있음.
열에 약하며 일반적으로 절단용 숫돌로 많이 사용함.
(라) 금속 결합제(M)
다이아몬드 숫돌의 결합제로 사용되며 철, 구리, 황동, 니켈 등의 작은 입자와 다이아몬드 입자를 혼합하여 압력을 가해 분말야금법으로 성형함.
금속 결합제는 숫돌입자의 지지력이 크고 기공이 작으므로 수명이 긺.
과격한 사용에 견디지만 연삭능률이 낮고 드레싱이 어려움.
4. 연삭숫돌 선택 시 고려사항
(1) 개요
연삭 작업을 하기 전 먼저 적당한 연삭숫돌을 선택해야 하는데 연삭숫돌 선택 시에는 가공물의 재질과 모양, 연삭량. 다듬질면의 상태, 가공물의 접촉면적, 숫돌과 일감의 원주속도, 연삭기의 형식과 상태, 작업의 성질 등을 고려해야 하며 이에 따라 숫돌의 구성 요소인 연삭입자, 결합제, 입도, 결합도, 조직, 숫돌바퀴의 모양 등이 달라지게 됨.
(2) 연삭숫돌의 선택 기준
연삭능률이 높을 것.
숫돌의 손모가 적을 것.
원하는 정밀도와 표면 거칠기를 얻을 수 있을 것.
(3) 연삭숫돌 선택 방법
1) 입자
A 및 WA의 산화 알루미늄계 연삭입자는 인장강도가 높은 일감에 적합하며 특히 숫돌과 가공물과의 접촉면적이 큰 작업에는 WA 연삭입자가 적합함.
C 및 GC의 탄화 규소계 연삭입자는 인장강도가 낮은 가공물에 적합하며 특히 경도가 높고 취성이 있는 재료 혹은 숫돌과 일감의 접촉면적이 큰 작업에는 GC 입자가 적합함.
난삭재 등 특수한 연삭 재료에는 다이아몬드, CBN 등이 적합함.
2) 입도
(가) 연삭량의 대소
연삭량을 많이 취해야 할 거친 연삭에서는 입도가 거친 것을 사용함.
(나) 다듬질의 정도
일반적으로 미세한 고운 연삭입자일수록 다듬질면의 거칠기가 좋아짐.
(다) 가공물의 물리적 성질
인성이 크고 연질의 재료를 연삭할 때는 거친 연삭입자를 사용하고 경도가 높은 메진 재료의 연삭에서는 고운 입도의 숫돌을 선택해야 함.
3) 결합도
(가) 가공물의 물리적 성질
연한 재료의 연삭에서는 결합도가 높은 단단한 숫돌을 선택하고 연한 재료일수록 연삭입자에 걸리는 연삭력이 비교적 작기 때문에 입자의 마멸속도가 작고 결합도가 낮은 숫돌을 선택할 경우 절삭성이 있는 연삭입자가 쉽게 탈락되어 비경제적임.
(나) 숫돌바퀴의 원주속도
가공물의 원주속도가 일정할 때 숫돌바퀴의 원주속도가 빨라지면 숫돌은 단단하게 작용함.
숫돌바퀴의 원주속도가 느릴 때는 연삭입자의 절삭깊이가 증가하여 숫돌은 빨리 마멸되며 이 경우 결합도가 높은 숫돌을 선택해야 함.
(다) 가공물의 원주속도
숫돌바퀴의 원주속도가 일정할 때 일감의 원주속도가 증가할수록 연삭깊이의 절삭깊이가 크고 연삭저항이 증가하므로 결합도가 높은 숫돌을 선택해야 함.
(라) 가공물과 숫돌의 접촉면적
접촉면적이 클 때 각 연삭입자의 받는 힘은 비교적 작으므로 결합도가 낮은 연한 숫돌을 선택하며 접촉면적이 작을 때는 단단한 숫돌을 선택해야 함.
(마) 기계 상태
진동이 작은 기계일 때는 연한 숫돌을 진동이 많은 상태에서는 결합도가 높은 단단한 숫돌을 선택해야 함.
4) 조직
(가) 가공물의 물리적 성질
연질이고 연성이 높은 재료에서는 조직이 거친 것을 사용하는데 이는 조직이 거칠면 연삭입자는 충분히 가공물에 물려 들고 또한 기공이 크므로 연삭칩의 배제가 쉽기 때문임.
(나) 다듬질 경도
거친 연삭에서는 거친 조직의 숫돌을, 다듬질 연삭 및 총형 연삭의 경우에는 조직이 치밀한 숫돌을 선택해야 함.
(다) 작업 성질
연삭량이 많고 신속한 작업인 경우에는 가공물과 숫돌의 접촉면적이 큰 연삭에서는 조직이 거친 연삭 숫돌을 선택해야 함.
숫돌바퀴의 표시
형상 | 외경 x 두께 x 구멍 지름 | 숫돌 입자 | 입도 | 결합도 | 조직 | 결합제 | 최고 사용 주속도 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1호 | 40 x 50 x 38.10 | A | 24 | P | 4 | B | 3000(m/min) |
5. 연삭 방법
(1) 평면 연삭
1) 개요
평면 연삭은 가공물의 평면을 연삭하는 것으로 원통 연삭과 함께 흔히 사용되는 연삭 법이고 방식에는 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하여 연삭하는 방식과 숫돌바퀴의 측면을 사용하여 연삭하는 방식 두 가지가 있음.
평면 연삭 테이블의 운동은 왕복직선 운동을 하는 사각 테이블과 회전 운동을 하는 원형 테이블이 있으며 직립축과 수평축의 숫돌축을 사용함.
2) 평면 연삭 방식
(가) 평면 연삭 방식의 분류
① 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하는 방식
– 수평축 4각 테이블형.
– 수평축 원형 테이블형.
② 숫돌축의 끝면으로 연삭하는 방식
– 수직축 4각 테이블형.
– 수직축 원형 테이블형.
– 수평축 4각 테이블형.
(나) 평면 연삭 방식의 특징
① 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하는 방식
– 표면 거칠기 및 치수 정밀도가 매우 높음.
– 연삭량이 비교적 적으며 소형의 정밀 연삭기에 적용됨.
[수평형 평면 연삭기]
② 숫돌바퀴의 끝면으로 연삭하는 방식
– 숫돌바퀴와 가공물의 연삭면이 면 접촉을 하기 때문에 연삭량이 많아 연삭능률이 좋음.
– 축 방향의 트러스트가 큼.
[직립형 평면 연삭기]
3) 평면 연삭 정밀도
4) 평면 연삭기
(가) 수평형 평면 연삭기
① 구조 및 기능
– 숫돌바퀴는 수평축에 끼워지고 테이블의 왕복운동과 가로 이송은 유압 장치와 수동으로 시행함.
– 숫돌축은 전동기로부터 벨트로 회전하도록 되어 있으며 연삭깊이는 숫돌축을 수동 또는 자동으로 하강시킴.
– 가공물의 고정은 보통 테이블 윗면에 자석 척을 장치하여 가공물을 고정하며 가공물의 탈착이 간단하고 가공 정밀도를 높일 수 있음.
② 크기
– 테이블의 크기(길이 × 폭)와 최대 이동 거리.
– 숫돌의 최대 크기.(바깥지름 × 두께)
(나) 직립형 평면 연삭기
① 구조 및 기능
– 숫돌바퀴가 직립축에 끼워져 있으며 원형 테이블이 회전하는 구조.
– 가공물은 테이블 위에 장치한 자석 척으로 지지하며 테이블 회전형은 테이블 왕복형에 비해 가공속도를 높일 수 있음.
– 연삭깊이는 숫돌을 수동 또는 자동으로 상하 이동하면 조절할 수 있음.
② 크기
– 테이블의 지름과 숫돌의 최대 이동 거리.
– 숫돌 하면과 테이블 면의 최대 거리 및 숫돌의 크기.(지름 × 폭)
(다) 가공물 고정 시 유의 사항
가공물을 견고하게 고정하기 위해 가공물의 형상 또는 척과의 접촉면 및 가공물 밑면의 조도 등에 주의할 것.
연삭력에 의해서 가공물이 흔들릴 때는 미끄럼 방지대를 설치할 것.
열처리에 의해 변형된 가공물은 흡착력이 약하므로 처음부터 연삭깊이를 크게 하지 말 것.
가공물의 형상에 따라 적절한 고정구, 자석 블록을 이용할 것.
(2) 원통 연삭
1) 개요
원통의 외면을 연삭하는 원통 연삭은 가공물 반지름과 숫돌 반지름과의 비율이 양(+)의 값을 취하고 가공물을 양쪽의 센터 또는 척으로 지지하여 회전시키면서 회전하는 연삭숫돌에 의해 연삭가공을 함.
2) 원통 연삭 방식
(가) 트래버스 원통 연삭
트래버스 연삭은 긴 가공물을 폭이 좁은 숫돌바퀴로 긴 방향으로 왕복 운동을 시키면서 연삭하는 방식으로 연삭 표면 거칠기는 0.1μm Rmax 이하의 면을 얻을 수 있음.
(나) 플랜지 컷 원통 연삭
플랜지 컷 연삭은 가공물은 제자리에서 회전하고 숫돌바퀴에 회전과 전후 이송을 주어 원통의 외경을 연삭하는 방식.
3) 원통 연삭 정밀도
4) 원통 연삭기
(가) 테이블 왕복형
숫돌바퀴는 회전만 하고 가공물이 회전 및 왕복운동을 하여 소형물 연삭에 적합함.
(나) 숫돌대 왕복형
가공물에는 회전운동만 시키고 숫돌대를 수평 이송시키는 방법으로 대형물 연삭에 사용됨.
(다) 플랜지 컷형
숫돌바퀴를 테이블과 직각으로 이동시켜 연삭하는 방법으로 전체 길이를 동시에 가공할 수 있음.
(라) 만능 연삭기
보통 원통 연삭기와 비슷하지만 테이블, 숫돌대, 주축대가 각각 회전할 수 있기 때문에 작업의 범위가 넓고 주로 테이퍼 및 내면 연삭 에 사용됨.
(3) 내면 연삭
1) 개요
내면 연삭은 뚫려 있는 구멍의 내경을 연삭하는 것으로 다음과 같은 특징을 가지고 있음.
– 숫돌바퀴의 외면의 단위 면적당 일의 양이 많아 숫돌의 마멸과 소모가 큼.
– 내면 연삭을 하기 위해서는 자동 치수 장치가 필요.
– 연삭저항, 탄성변형, 진동 등이 발생하여 치수 정밀도나 평면도가 저하됨.
– 숫돌의 절입과 이송이 적어서 가공능률이 떨어짐.
고주파 모터 또는 공기 터빈에 의한 직접 구동 방식의 고속 회전 숫돌축을 사용함.
내면 연삭은 원통 연삭에 비해 숫돌바퀴 및 가공물의 회전수가 다르고 숫돌입자에 작용하는 힘도 달라서 적정한 연삭 조건의 선정이 중요함.
2) 내면 연삭 조건
(가) 숫돌바퀴의 원주속도
가공물의 내면 지름보다 숫돌바퀴의 지름이 작기 때문에 적당한 연삭속도를 위해서는 숫돌축의 회전수를 매우 빠르게 해야 함.(10000 ~ 20000rpm)
빠른 원주속도를 얻을 수 없는 경우에는 결합도가 높은 연삭숫돌을 사용하여 원주속도를 느리게 함.
가공물 | 내면 연삭 숫돌 결합제 |
---|---|
일반적인 가공물 | 비트리파이드 결합제 |
베어링강 | 레지노이드, 고무 결합제 |
열처리강 | CBN |
초경합금강 | 다이아몬드 연삭 숫돌 |
(나) 가공물의 원주속도
연삭숫돌바퀴의 상대 속도에 따라 영향을 받으며 보통 내면 연삭에서는 원통 연삭에서의 가공물의 원주 속도보다 약 2배 정도 빠르게 해야 함.
(다) 연삭 숫돌바퀴
내면 연삭에서는 숫돌바퀴와 가공물의 접촉 길이가 길기 때문에 입도가 크고 결합도가 낮은 숫돌바퀴를 빠른 원주속도로 연삭해야 높은 정밀도를 얻을 수 있음.
내면 연삭 숫돌의 바퀴축은 되도록 굳고 짧아야 함.
숫돌바퀴의 이송 거리 끝은 구멍 양단의 처짐을 방지하기 위해 숫돌바퀴 폭의 ¼ ~ ½로 해야 함.
숫돌바퀴의 지름은 가공물 지름의 ¾ 정도로 해야 함.[/fusion_separator]
연삭 숫돌바퀴의 연삭너비 크기는 절삭저항을 작게 하기 위해 가공물의 내면 지름 크기에 따라 다르게 정해야 함.
단위 : mm
가공물 내면 | 연삭숫돌바퀴 너비 |
---|---|
Φ6 ~ 30 | 연삭숫돌바퀴의 지름과 거의 같음 |
Φ30 ~ 127 | 25 ~ 38 |
Φ18 ~ 254 | 39 ~ 51 |
(라) 이송속도
원통 연삭에서와 같이 거친 연삭일 경우에는 1 ~ 2m/min, 다듬질 연삭일 경우에는 0.2 ~ 0.4m/min 정도로 해야 함.
(마) 연삭깊이
연삭깊이는 숫돌 재질, 가공물의 모양 및 가공 정밀도 등에 따라 달라지는데 거친 연삭일 경우에는 0.02 ~ 0.04mm 정도로 하고 다듬질 연삭일 경우에는 0.005 ~ 0.01mm 정도로 해야 함.
(바) 연삭여유
연삭여유는 연삭능률에 큰 영향을 끼치는데 연삭여유가 너무 없을 경우에는 가공물의 중심 맞추기가 조금만 틀려도 전 가공의 흔적이 남게 되며 너무 많으면 연삭 시간이 길어져 연삭능률이 나빠짐.
내면 연삭에서는 내면 지름에 따라 적절한 양의 거친 연삭, 다듬질 연삭으로 연삭여유를 알맞게 나누어서 작업하는 것이 중요함.
단위 : mm
연삭 여유 | 거친 연삭 | 다듬질 연삭 | 정밀 다듬질 연삭 |
---|---|---|---|
0.13 | 0.08 | 0.03 | 0.02 |
0.15 | 0.10 | 0.03 | 0.02 |
0.20 | 0.15 | 0.03 | 0.02 |
0.25 | 0.20 | 0.03 | 0.02 |
0.30 | 0.25 | 0.03 | 0.02 |
0.38 | 0.30 | 0.05 | 0.03 |
0.46 | 0.37 | 0.05 | 0.03 |
(4) 센터리스 연삭
1) 개요
센터나 척을 사용하지 않고 가공물의 바깥 원통을 연삭하는 것으로 조정 숫돌바퀴를 가공물의 회전 및 이송에 사용함.
2) 장단점
(가) 장점
연속 작업을 할 수 있어 대량생산에 적합.
긴 축 재료의 연삭이 가능하며 중공의 원통 연삭에 편리.
연삭 여유가 작아도 됨.
연삭 숫돌바퀴의 넓이가 크므로 지름의 마멸이 작고 수명이 긺.
일단 기계의 조정이 끝나면 가공이 쉽고 작업자의 숙련이 필요 없음.
(나) 단점
긴 홈이 있는 가공물은 연삭할 수 없음.
대형 중량물을 연삭할 없음.
연삭 숫돌바퀴의 너비보다 긴 일감은 전후 이송법으로 연삭할 수 없음.
3) 센터리스 연삭의 3요소
연삭 숫돌바퀴
조정 숫돌바퀴 교차 각 : 1.5 ~ 3˚
받침날 상면의 경사각 : 50 ~ 70˚
4) 센터리스 연삭 방식
(가) 통과이송법
통과이송법은 세로이송법이라고도 하며 지름이 같은 공작물의 연삭법이고 입력된 가공물이 자동으로 출력됨.
(나) 먹임이송법
먹임이송법은 전후 또는 가로이송법이라고 하며 가공물이 숫돌바퀴의 너비보다 짧거나 턱이 있은 경우에 사용함.
(다) 끝이송법
끝이송법은 가공물 길이가 숫돌바퀴 너비보다 짧고 턱이 있거나 테이퍼가 있는 가공물을 연삭할 때 사용하고 먹임이송과 같이 통과 이송이 불가할 때 일정한 위치에 정지봉을 두어 가공물을 연삭하는 방법.
(라) 통과먹임이송법
통과먹임이송법은 가로세로이송법이라고도 하며 연삭량이 많거나 지름이 다른 두 부분을 한 번에 연삭하는 방법
(마) 특수 센터리스 연삭법
지름이 다른 가공물, 총형 연삭 및 구형 가공물을 연삭 가공 하는 방법.
(5) 성형 연삭
1) 개요
성형 연삭(GRINDING)은 여러 가공 형상에 따라 윤곽을 연삭하는 것으로 각종 금형 부품과 같이 매우 복잡한 형상을 연삭 가공 할 때 사용함.
2) 성형 연삭 방식
(가) 총형 숫돌차에 의한 방식
가공할 가공물의 모양과 반대 모양으로 연삭숫돌을 성형한 총형 숫돌을 이용한 방식으로 테이블이 왕복 운동하는 형식인 평면 연삭기와 같고 숫돌차 축이 수평이며 플랜지 컷에 의해 연삭 됨.
(나) 평형 숫돌차에 의한 방식
가장자리가 뽀족한 평형 숫돌바퀴를 윤곽 형상을 따라 이동시켜 가공하는 방식이며 윤곽 형상을 정확하게 보기 위한 투영 장치가 필요함.
3) 성형 연삭 장치
(가) 수동 성형 장치
① 가로 드레싱 장치
– 사인 바의 원리를 이용하여 45˚ 이내의 필요한 각을 정확하게 성형.
② R 드레싱 장치
– 연삭숫돌에 필요한 크기의 오목 볼록의 원호 형상을 성형.
③ 크리시 롤
– 원통형 롤러에 가공물의 단면 형상과 같이 깎아 이것을 숫돌과 맞물려 돌려서 연삭숫돌을 성형하는데 그다지 정밀도는 높지 않음.
(나) 팬터그래프 성형 장치
팬터그래프를 이용하여 성형하는 방법이며 팬터그래프를 필요한 형상과 반대되는 모양의 형판 윤곽을 따라 움직이면 축소 또는 확대된 형상으로 다이아몬드 드레서가 움직여 숫돌을 성형.
(다) 광학식 성형 장치
다이아몬드 드레서를 이동하거나 회전시켜 곡면 또는 각도 등의 정확한 형상을 만들어 주는 장치로서 다이아몬드의 움직임은 확대 투영기를 통해 직접 숫돌을 성형하며 형판이 필요 없음.
평면 연삭기나 성형 연삭기에 부착하여 사용함.
4) 성형 연삭기
(가) 광학식 모방 연삭기
프로젝터 스코프에 확대된 차트를 부착하여 스코프에 나타난 가공물의 형상을 보며 윤곽선 바깥을 연삭 가공 함.
운곽 연삭 방식을 적용하여 가공물의 정밀도가 숫돌 마멸의 영향을 받지 않으며 숫돌대는 3축 방향의 선회가 가능함.
(나) 수치 제어 연삭기
숫돌의 성형과 일감의 윤곽 가공은 프로그램에 의해 수치 제어되므로 가공물의 가공 정밀도가 크게 향상됨.
드레스 장치도 NC로 제어되며 복잡한 형상의 가공물을 높은 정밀도로 가공할 수 있음.
이외의 연삭 방법으로는 나사 연삭, 기어 연삭, 크랭크축 연삭, 캠축 연삭 등이 있음.
이상으로 연삭에 대한 연재를 마치고 다음에는 연삭의 특성에 대한 연재를 시작할 예정입니다.
2020년 10월 14일