기계공작법

4 편 절 삭 가 공

(7) centerless 연삭기:(교과서 p.459)

centerless 연삭기는 공작물을 center로 지지하지 않고 연삭숫돌차(grinding wheel)와 조정차(regulating wheel, regulating roller) 사이에 공작물을 삽입하고 지지대로 지지하면서 연삭하는 연삭기이다. 고무결합제(rubber bond)로 된 조정차와 공작물간의 마찰에 의하여 공작물을 회전시키고, 조정차의 회전수와 공작물에 대한 압력을 조절하여 공작물의 회전수를 조정한다. 숫돌차와 조정차는 동일방향으로 회전하며, 회전차 사이의 거리 및 지지대높이의 조정으로 가공물의 직경이 정해진다. centerless 연삭의 장단점을 열거하면 다음과 같다.

장점

연삭에 숙련을 요하지 않는다.
연속적인 연삭을 할 수 잇다.
공작물의 굽힘이 없으므로 중연삭(重硏削)을 할 수 있다.
공작물 축방향의 추력에 의한 응력이 없으므로 지름이 작은 공작물의 연삭에 적합하다.

단점

가공물의 단면이 진원으로 되기 어렵다.
보충(2매)(진원으로 연삭하는 방법)(From 정밀공작법, 대광서림, 서남섭 저 p.274 ~ 275)

centerless 외경연삭기에 의한 연삭에는 이송방식에 따라 ☞ 세로이송연삭(thru-feed grinding), 가로이송연삭(infeed grinding), 접선이송연삭(tangential feed grinding) 및 정지연삭(endfeed grinding) 등이 있다.
세로이송연삭에서 f: 공작물의 이송속도(mm/min), N: 조정차의 회전수(rpm), α: 숫돌차축에 대한 조정차축의 경사각(2 ~ 8°), d: 조정차의 지름(mm)이라 하면

로 되며, 이송속도는 조정차의 속도(πd·N) 및 경사각(α)에 의존하는 것을 알 수 있다.

centerless 연삭
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centerless 연삭기에서 가공물의 출구를 보인다.
centerless 연삭기에서 가공물의 입구를 보인다.

공작물의 회전방향과 숫돌차의 방향은 일반적으로 반대이며, 공작물 지지대의 위치는 위의 그림에서

의 조건에 있다. H가 크면 가공물의 단면은 진원으로 되지만, 가공물이 위로 들리는 분력이 증대하여 가공물이 위로 들렸다 밑으로 낙하함으로써 진동이 발생하기 쉽다.

로 되며, 조정차의 속도는 15~60m/min, 회전수는 20~40rpm 이다. 연삭속도는 숫돌차의 원주속도로 표시하며, 2000m/min 정도이다. 연삭깊이는 거친연삭에서 최대 0.2mm, 다듬질가공에서 최대 0.02mm 정도이다.

centerless 내면연삭은 공작물을 지지하는 방식에 따라

그림(a)와 같이 공작물과 숫돌차의 중심을 잇는 직선을 조정차(조정 roller)의 중심보다 높게 위치시키는 off-center식 연삭
그림(b)와 같이 공작물, 숫돌차 및 조정차의 중심을 수평직선상에 위치시키는 on-center식 연삭
그림(a) 및 그림(b)에서 3개의 roller 대신에 shoe를 사용하는 shoe-support식 연삭

등이 있으며, centerless 내면연삭기에서도 가로이송연삭(infeed grinding) 및 정지연삭(endfeed grinding)이 가능하다.
off-center식과 on-center식에서는 지지 roller, 동력을 전달하는 조정 roller 및 가압 roller에 의하여 공작물을 회전시키면서 공작물의 내면을 편심오차(偏心誤差) 0.0025mm 정도인 높은 정밀도의 연삭을 한다. off-center식과 on-center식에서는 지지 roller와 조정 roller는 고정된 중심에 있고, 가압 roller가 요동하여 가공물을 다른 2개의 roller에 가압하면서 연삭하고 가압 roller와 숫돌차를 후퇴시켜 공작물을 낙하시킨다.
on-center식에서는 공작물의 지지가 안정되고 공작물의 변형이 적어 얇은 제품의 연삭에 적합하나 외경의 진원도가 내경의 진원도에 직접 영향을 주는 단점이 있다.
off-center식에서는 외경치수에 변형이 있어도 공작물의 중심이 거의 상하로만 이동하므로 내경치수에 미치는 영향이 적다.
shoe-support식은 주축대에 장착된 magnetic chuck 상의 2개의 shoe의해 공작물울 e 만큼 편심시키고 미끄럼을 제어하면서 연삭을 수행하는 연삭기로서, bearing의 inner race 등의 연삭에 많이 사용된다.

centerless 내면연삭방식
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다음 그림은 centerless ball 연삭법을 보인다.

centerless ball 연삭법
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(8) 나사연삭기:

나사연삭은 총형숫돌차를 회전하는 공작물에 접촉시키고 숫돌차와 공작물을 축방향으로 상대적 이송을 주어 수행된다. 나사연삭기에서는 그림과 같이 1산형(山形) 숫돌차에 의한 나사연삭과 다산형(多山形) 숫돌차에 의한 나사연삭을 하며, 나사연삭법은 나사 gage, 측정기의 이송나사 등과 같이 고정밀도를 요하는 나사의 가공 또는 나사의 다듬질 연삭에 이용된다. 1산형 숫돌차에 의한 방법에서는 공작물을 축방향으로 pitch 이송을 주어 연삭하며, 1 pass 또는 2 pass로 나사가공을 완성할 수 있으나, 보통 이 이상의 pass에서 완성된다. 다산형 숫돌차에 의한 방법은 1회전하기 전에 전(全)나사깊이로 연삭을 한다.
1산형 숫돌차에 의한 가공은 정밀도는 높으나 생산성이 낮고, 다산형에 의한 가공은 정밀도는 다소 떨어지나 생산성이 높다.

나사연삭방식
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(9) spline 축 연삭기:

spline 축을 전문적으로 연삭하는 연삭기로서, 그림과 같이 단차법(單車法), 3차법(3車法)이 있다. 단차법에서는 그림(a) 및 그림(b)와 같이 숫돌차 1개로 spline의 저면(底面)과 측면(側面)을 동시에 연삭하고, 3 차법에서는 그림(c)와 같이 각 숫돌차가 분담하여 연삭한다.

spline 축 연삭방식
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spline-key kit

(10) crank 축 연삭기:

그림과 같이 원통연삭에서의 plunge-cut 연삭법과 같은 방법으로 연삭하는 연삭기로서 가공부가 연삭기의 center에 직접 지지되지 않는다는 것이 다를 뿐이다. 숫돌차를 나사장치 또는 유압장치에 의하여 이송하여 연삭깊이를 조정하며, 보통 깊이방향의 이송만을 주나 연삭무늬를 피하기 위하여 세로방향으로 미소한 이송을 줄 때도 있다.

crank 축 연삭법
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(11) roller(roll) 연삭기:: ☞ roller 연삭기는 금속압연용, 제지용, 인쇄용 등의 roller를 전문적으로 연삭하는 데 사용되는 연삭기로서, 원통연삭기와 다른 점은 세로이송과 가로이송을 동시에 주어 roller의 중앙부를 볼록하게 또는 오목하게 연삭할 수 있다는 것이다.

(12) 치차 연삭기: ☜

치차의 2차 정밀가공에 치차연삭기를 사용하는 경우가 많으나, 그 외에 경화된 치차 및 pitch가 작은 치차는 blank에서 부터 연삭한다.
치차를 연삭하는 방법에는 그림(A)와 같이 rack을 숫돌차로하는 창생법(創生法; generated method)과 그림(B)와 같이 치형(齒形) cutter와 같은 숫돌차로 이(齒)를 1개씩 분할하여 연삭하는 성형법(成形法; formed wheel method)이 있다. 그림(A)에서 G는 소형 전동기에 의하여 회전하는 숫돌차로서 2개의 숫돌차가 서로 압력각(壓力角)으로 경사져서 rack의 이면(齒面)을 이룬다. 숫돌차의 rack이 치면에 소재를 요동시키면 involute 齒形이 가공된다. 그림 (C)는 0^o연삭법(zero degree grinding method)이며, 이의 두께를 측정하는 원리를 이용한 것으로서, 숫돌축은 수평이고 소재를 좌우로 요동하면서 가공한다.

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치차연삭법

총형연삭숫돌을 사용하여 gear를 연삭한다.

다음 그림은 hob 형 숫돌차에 의한 치차연삭법으로서 worm과 worm gear가 맞물고 돌아가는 것과 같은 운동을 하면서 소재에 치형을 가공한다.

hob 형 숫돌에 의한 치차연삭법

(13) cam 연삭기:

일종의 모방연삭기이며, 그림과 같이 lead를 따라 cam을 연삭한다. 공작물과 lead cam이 동일축에서 회전하면서 요동중심에 대하여 요동하여 lead cam과 roller, 공작물과 숫돌차가 압력접촉하여 lead cam 형상의 cam이 가공된다.

cam 연삭기
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(14) 기타 연삭기:

그림과 같은 disc grinder는 손으로 이동하면서 국부적인 연삭에 사용한다.

portable disc grinder
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