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4 편      절  삭   가   공

12 장   연삭기가공(교과서 p.454)

보통 연삭가공 또는 연삭이라고 하나 본 교재에서는 앞서의 내용과 일치시켜 연삭기를 사용한 가공이란 의미로 연삭기가공이라 한다. 그림과 같이 연삭숫돌 입자(粒子; abrasive grain)의 절삭작용으로 가공물에서 미소 chip이 발생토록하는 가공을 연삭(硏削; grinding)이라 하고, 연삭에 사용되는 공작기계를 연삭기(硏削機; grinding machine)라 한다.
연삭가공은 bite나 milling cutter와 같은 절삭공구에 의한 가공에 비하여 금속제거율(metal removal rate)이 낮으나 다음과 같은 장점을 갖고 있다.

  1. 연삭숫돌 입자의 경도가 높기 때문에 다른 절삭공구로 가공이 어려운 경화강(硬化鋼)과 같은 경질재료의 가공이 용이하다.
  2. 생성되는 chip이 매우 작아 가공정밀도가 높다.
  3. 연삭숫돌 입자가 무디어져 연삭저항이 증가하면 숫돌입자가 탈락되는 자생작용(自生作用)을 하므로 다른 공구와 같이 작업중 재연마를 할 필요가 없어 연삭작업을 계속할 수 있다.

실물사진 bench grinder
숫돌 숫돌입자의 절삭작용

연삭숫돌 입자가 결합제로 결합되어 있어 입자가 둔화되어 연삭저항이 결합제의 강도 이상이 되면 입자가 탈락되고 새로 예리한 입자가 출현한다. 숫돌입자가 초기에는 금강사(金剛砂; emery), corundum 등의 천연산이었으나 그후 SiC, Al2O3 등의 인조숫돌 입자가 발명되어 연삭능력이 향상되었다. 정밀연삭조건은 숫돌입자뿐만 아니라 조용한 연삭을 할 수 있는 연삭기의 구비를 필요로 한다.

[1] 연삭기의 종류

연삭기를 분류하는 방법에는 연삭기의 기구특성 또는 가공특성에 따라 분류할 수 있으나 여기에서는 가공특성에 따라 분류하기로 한다.

  1. 원통연삭기(cylindrical grinding machine)
    • center식 원통연삭기(center-type cylindrical grinding machine)
      • 원통외면연삭기(plain cylindrical grinding machine)
      • 원통내면연삭기(internal cylindrical grinding machine)
    • centerless식 원통연삭기(centerless cylindrical grinding machine)
      • 원통외면연삭기(plain cylindrical grinding machine)
      • 원통내면연삭기(internal cylindrical grinding machine)
  2. 평면연삭기(surface grinding machine)
    • 수평축 평면연삭기(horizontal spindle surface grinding machine)
    • 수직축 평면연삭기(vertical spindle surface grinding machine)
  3. 만능연삭기(universal grinding machine)
  4. 특수연삭기(special grinding machine)
    • 만능공구연삭기(universal tool grinding machine)
    • 나사연삭기(thread grinding machine)
    • spline 연삭기(spline grinding machine)
    • crank 축 연삭기(crank shaft grinding machine)
    • roller 연삭기(roller grinding machine)
    • gear 연삭기(gear grinding machine)
    • cam 연삭기(cam grinding machine)

(1) center식 원통외면연삭기(圓筒外面硏削機):

연삭기하면 일반적으로 원통외면연삭를 말할 정도로 가장 많이 사용되는 연삭기로서 가공물을 center에 의하여 지지하고 외경부를 연삭하며 bed, slide work table, 주축대, 및 심압대 등으로 되어 있는데, 공작물 축선각도를 10°정도 조정할 수 있도록 되어 있다.

실물사진 원통외면연삭기

원통 외면연삭을 한다.
원통 외면연삭을 한다.

그림과 같이 3가지의 연삭방식이 있다. 그림(a)는 table에 이송을 주고 숫돌차로 깊이를 주는 방식, 그림(b)는 숫돌차로 이송과 깊이를 주는 방식, 그림(c)는 숫돌차로 깊이만을 주는 plunge-cut 연삭방식이며, 각종 축(軸) 및 원통단면을 갖는 부품의 외경부와 단면부(端面部)를 연삭한다.

원통연삭방식의 종류

(2) 내면연삭기(內面硏削機):

내면연삭기는 공작물 구멍의 내면을 연삭하기 위한 연삭기로서, 숫돌이 작기 때문에 필요한 연삭속도를 얻기 위해서는 숫돌주축의 회전수가 커야 하고, 원통외면연삭(외주연삭)에 비하여 숫돌의 마모가 크다. 다음 그림 (a)는 center식 내면연삭기에서의 가공을 보여 주고, 그림 (b)는 centerless 내면연삭기에서의 가공을 보여 준다.

내면연삭방식

원통 내면연삭을 한다.
원통 내면연삭을 한다.

다음 그림은 center식 내면연삭기에서 연삭깊이를 조정하는 방법의 예로서 bearing 부 A가 활동(滑動)함으로써 축이 상하로 이동하여 연삭깊이를 조정한다.

보충 내면연삭기의 연삭깊이 조정

(3) 평면연삭기(平面硏削機):

평면을 연삭하기 위한 연삭기를 평면연삭기라 하며, 숫돌의 원주면으로 연삭하는 수평축 평면연삭기와 숫돌의 단면(端面)으로 연삭하는 수직축 평면연삭기가 있다. table에 공작물을 고정할 때는 자석(磁石) chuck 또는 vise를 사용한다.

연삭기 종류
평면연삭방식

평면연삭기에서 평면을 연삭한다.

(4) 만능연삭기(萬能硏削機):

원통외면연삭, 원통내면연삭, taper연삭, 평면연삭 등을 할 수 있으며, 소규모의 공장에서 다목적으로 사용한다. 원통연삭기와 다른 점은

  1. 주축대 및 숫돌대가 선회(旋回)할 수 있다.
  2. 내면연삭장치를 부착할 수 있다.
  3. 숫돌을 숫돌대의 좌우에 장착할 수 있다.
  4. 주축대에서 center 및 chuck을 병용할 수 있다.
확대
만능연삭기

(5) 부착형 내외면연삭장치:

선반, milling machine, drilling machine, 기능이 다른 연삭기 등에 부착하여 사용되는 연삭장치로서 motor에서 belt로 동력을 전달받는 경우와 motor 직결형이 있다.


원통외면연삭장치

원통내면연삭장치

선반에서 원통내면연삭장치의 사용예

(6) 만능공구연삭기(萬能工具硏削機):

절삭공구인 bite, milling cutter, drill, reamer, tap 등을 연삭하기 위하여 공구제작실 등에서는

  1. bite 연삭기(bite grinding machine)
  2. cutter 연삭기(cutter grinding machine)
  3. drill 연삭기(drill grinding machine)
  4. 만능공구연삭기(universal tool grinding machine)

와 같은 전문 연삭기를 사용하고 있으며, 이 중 만능공구연삭기는 다목적용 공구연삭기로서 소규모의 공장에서 사용한다. 다음 만능공구연삭기는 종방향의 이송 handle에 의하여 table의 좌우운동, 횡방향 handle에 의하여 전후운동, 주축대(숫돌대, wheelhead)의 상하운동, 회전(360°) 및 숫돌축의 기울임을 할 수 있게 되어 있으며, 분할대, 만능 vise 등에 가공물인 공구를 고정하여 숫돌차와 가공물의 상대위치를 임의로 조정함으로써 다양한 종류의 공구를 임의 형상 및 임의 각도로 연삭할 수 있다. milling cutter의 연삭을 참조하라.

실물사진 만능공구연삭기

만능공구연삭기에서 cutter를 재연삭한다.
(12MB/4min)
만능공구연삭기에서 drill을 재연삭한다.
(8MB/2.5min)

보충(10매, 절삭가공학에서)(절사공구의 각)

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