기계공작법

4 편 절 삭 가 공

(6) 숫돌차의 형상:(교과서 p.470)

연삭기에 따라 또는 특정의 연삭목적을 효과적으로 수행하기 위해서는 적절한 숫돌형상의 선택이 필요하며, 제조자 및 사용자의 편의를 위하여 다음 그림과 같이 연삭숫돌차의 형상과 연삭숫돌의 선단 형상을 표준형으로 규정하고 있다.

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연삭숫돌차의 표준형

연삭숫돌차의 선단(先端) 표준형

(7) 연삭숫돌 표시법:

연삭숫돌은 숫돌입자의 재료 및 입도, 숫돌의 경도(결합도) 및 조직, 결합제, 숫돌 형상 및 치수의 순으로 다음과 같이 표시한다.

연삭숫돌 표시법

[3] 연삭작업

(1) 연삭조건:

숫돌의 연삭속도, 연삭깊이, 이송은 서로 밀접한 관계가 있으며, 가공물의 재질, 숫돌의 성질, 가공물의 정밀도 및 생산성 등에 따라 적절한 선택이 필요하다. 이들의 선택기준을 ☞ 원통연삭의 예로 다음과 같이 설명한다.

(1-1) 숫돌의 원주속도:

숫돌의 원주속도는 연삭능률과 관계가 있는 하나의 인자로서, 공작물의 속도가 일정할 때 숫돌의 속도가 느리면(연삭깊이가 커져 연삭저항이 커지기 때문에) 숫돌은 연(軟)하게 작용하고 너무 느리면 유효일에 비하여 숫돌의 마멸이 심하다. 숫돌의 속도가 빠르면(연삭깊이가 작어져 연삭저항이 적어지기 때문에) 숫돌이 경(硬)하게 작용하고 너무 빠르면 숫돌입자가 공작물에 파고 들어갈 수 없어 정상적인 연삭이 어렵게 된다.

(1-2) 공작물의 원주속도:

숫돌의 속도가 일정할 때 숫돌의 마모와 다듬질면의 상태면에서는 공작물의 속도가 느린 것이 좋고, 연삭능률면에서는 다소 큰 것이 유리하다.

(1-3) 이송:

원통연삭에서 축방향으로의 이송은 연삭깊이 및 공작물의 원주속도와 관계하며, 연삭깊이 또는 원주속도가 크면 이송을 작게 하여 숫돌과 연삭기에 무리가 없도록 해야 하고, 연삭깊이 또는 공작물의 원주속도가 작을 때에는 이송을 크게 하여 생산성을 높인다. 공작물의 원주속도가 너무 느릴 때에도 미변형 chip이 너무 얇기 때문에 발생하는 배분력에 의한 변형을 방지하기 위하여 이송을 작게 한다. 이송은 숫돌의 폭 이하가 되어야 하며, 이송 f 의 숫돌 폭 B에 대한 표준값은 다음과 같다.

원통외면연삭이나 내면연삭에서 숫돌이 공작물을 떠날 때까지 이송을 주지 말고 숫돌이 숫돌폭의 1/3을 초과하지 않을 정도로 공작물 밖으로 나왔을 때 이송을 중지하는 것이 좋다. 그 이상 나오면 숫돌이 공작물에 미치는 압력이 증가하여 공작물의 연삭깊이가 커져서 외면연삭의 경우 가공물이 가늘게 되고 내면연삭의 경우 구멍이 크게 된다.

(1-4) 연삭깊이:

연삭깊이는 숫돌의 종류, 공작물의 재질 및 형상, 공작물의 가공면 정도 등에 따라 다르나 일반적으로 강을 연삭할 때에는 다음을 기준으로 한다.

(1-5) 연삭여유:

연삭여유는 공작물의 재질, 크기, 가공 전의 정밀도, 연삭기의 능력 등에 따라 다르나, 일반적으로 적용되는 원통연삭의 연삭여유는 다음 표를 기준으로 한다.

(2) 연삭가공중에 발생하는 결함과 대책:

연삭조건이 적절하지 않으면 연삭가공 중에 여러 가지 문제가 발생하므로 이에 적절하게 대처하여야 한다.

(2-1) 연삭균열:

연삭열에 의하여 열팽창 또는 재질의 변화 등으로 가공물에 연삭균열(硏削龜裂)이 발생할 수 있으며, 이러한 균열은 미세하여 육안으로 식별하기가 어렵다. 경험에 의한 내용을 정리하면 다음과 같다.

C 가 0.6~0.7% 이하의 강에 대해서는 거의 연삭균열이 발생하지 않는다.
☞ 공석강(共析鋼)에 가까운 탄소강에서는 연삭균열이 자주 발생한다.
담금질 상태에서는 경연삭(輕硏削)에서도 연삭균열이 발생하나 뜨임 후 행하면 방지되는 수가 있다.

연삭균열이 발생하지 않도록 하기 위해서는 다음 사항을 지키는 것이 좋다.

결합도가 낮은 숫돌을 사용하여 예리한 숫돌입자를 출현시킴으로써 연삭저항을 적게 한다.
연삭률이 일정하다면 이송을 크게 하고, 연삭깊이를 작게 취한다.
연삭유제를 충분히 공급하여 열의 발생을 적게 하고, 발생열을 신속히 제거한다.

(2-2) 떨림(chatter):

연삭중 떨림현상은 정밀도를 해치며, 그 원인은 다음과 같다.

숫돌의 평형 상태가 불량할 때
숫돌의 결합도가 너무 클 때
center 및 center rest 등의 사용이 불량할 때
연삭기 자체에 진동이 있을 때
외부의 진동이 전해졌을 때

(3) 연삭숫돌의 dressing과 truing:

숫돌의 형상을 바로잡아 주는 truing과 숫돌입자를 돌출시키는 dressing은 숫돌을 제조할 때 기본적으로 하게 되나 사용자가 숫돌을 연삭기에 장착하고 사용하기 전에 truing과 dressing을 하여 주는 것이 좋으며, 사용중 숫돌의 상태가 부적합게 되면 필요에 따라 truing과 dressing을 한다.

(3-1) dressing:

연삭숫돌의 입자가 무디어지거나 눈메움이 생기면 연삭능력이 저하하고, 가공면에 결함을 유발하며, 가공물의 치수정밀도를 저하시키므로 예리한 날이 나타나도록 dresser 공구로 숫돌표면을 가공하는 것을 dressing이라 한다. 절삭유제의 공급 여부에 따라 건식(乾式) dressing과 습식(習式) dressing이 있다.
dresser의 이송을 작게 하면 숫돌표면이 매끈하게 되어 가공물의 연삭면이 좋게 되나, dresser의 이송을 너무 작게 하면 숫돌표면의 날이 무디어지므로 적당한 값을 취해야 한다.
단석(單石) diamond dresser를 사용한 연삭조건에 따른 dressing 조건은 다음 표를 기준으로 한다.

단석(單石) diamond dresser에 의한 수동 dressing
성형(星形) dresser에 의한 수동 dressing

(3-2) truing:

총형연삭 등에서 연삭가공 중에 숫돌의 입자가 탈락되어 숫돌의 단면형상이 변하면 이것을 정상적인 단면형상으로 깎아 다듬는 작업을 truing이라 하며, diamond dresser로 truing할 때는 동시에 dressing도 된다. truing에서도 보통 diamond dresser를 사용하나, 총형숫돌의 truing에는 숫돌의 윤곽을 갖는 crushing roller로 먼저 truing하고 dresser로 결합제를 긁어내어 숫돌압자를 돌출시키기 위한 derssing을 한다.
단석 diamond dresser를 사용한 연삭조건에 따른 truing 조건은 다음 표를 기준으로 한다.

(3-3) dresser:

dresser는 dressing과 truing에서 숫돌입자를 탈락시키는 데 사용되는 공구이다. 그림(a)는 diamond dresser로서, diamond를 자루 끝에 고정하여 만들며, diamond의 수에 따라 단석(單石) diamond dresser와 다석(多石) diamond dresser가 있다. 그림 (b)는 성형(星形) dresser(Hantington dresser)로서, 성형강판(星形鋼板) 사이에 간극재(間隙材)를 넣고 여러 장 포개어 pin으로 자루에 고정하여 만든 dresser이다.

dresser
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다음 그림은 diamond dresser의 설치각을 표시하며, dressing 및 truing 작업은 연삭숫돌을 손으로 회전시키면서 숫돌의 높은 면이 dresser와 접촉할 때까지 조심스럽게 숫돌과 dresser를 서로 접근시킨 후, 앞에서 소개한 dressing 조건 및 truing 조건에 따라 작업한다.
dresser를 숫돌의 중심을 행하거나 회전방향과 반대방향으로 위치시키면 diamond의 정부(頂部)가 쉽게 마멸되고, 부주의로 과대한 깊이에서 dressing할 때 위험하므로 안전을 위하여 다음 그림과 같이 숫돌의 회전방향으로 dresser를 경사시켜 설치한다.

diamond dresser의 설치각(숫돌의 회전방향과 dresser위치를 본다)

눈메움(loading)이 생긴 숫돌을 수동으로 dressing 한다.
dresser를 연삭기의 table에 고정하고 숫돌을 dressing 한다.

(3-4) crushing roller:

공작물의 회전수가 정해졌을 때 숫돌이 저속회전하면 미변형 chip의 두께가 커져 숫돌입자가 받는 큰 연삭저항으로 인하여 숫돌입자가 탈락될 수 있다. 이와 같은 현상을 이용하기 위하여 숫돌을 저속회전시키고 경화강(硬化鋼)을 큰 압력으로 밀어 대어 숫돌입자를 탈락시키는데 사용되는 공구를 crushing roller라 한다.

경화강 crushing roller 총형숫돌용 diamond crushing roller