기계 공학 분야의 연삭 공정에 대한 필수 가이드

연마재 및 연삭 도구(연삭 휠, 연마 벨트, 연마석, 연마재 등)를 공작물 절삭 도구로 사용하는 모든 공작 기계는 연삭기 범주에 속합니다. 연삭기의 연삭 휠 및 기타 연마재 또는 연삭 도구를 사용하여 공작물을 절단하여 모양, 정밀도 및 표면 품질 측면에서 미리 정해진 요구 사항을 충족하도록 하는 모든 가공 방법을 연삭이라고 합니다.

I. 연삭의 특성 및 공정 범위

1. 연삭의 특성

(1) 불규칙한 절삭날

연삭 휠 표면의 각 연마 입자는 절삭날의 모양, 크기 및 분포가 불규칙하고 무작위적인 절삭 공구 역할을 합니다. 일반적으로 절단에는 큰 음의 경사각과 작은 이격각이 포함됩니다.

(2) 작은 백 인게이지먼트, 높은 처리 품질

일반적으로 연삭 중 백 맞물림이 작고 한 번의 스트로크로 제거되는 금속층이 얇습니다. 연삭 가공의 치수 공차 수준은 IT7 ~ IT5이며 표면 거칠기 값은 Ra0.8 ~ 0.2μm입니다. 고정밀 연삭 방법을 사용하면 표면 거칠기 값은 Ra0.1 ~ 0.006μm에 도달 할 수 있습니다.

(3) 빠른 연삭 속도, 고온

일반적인 연삭 속도는 약 35m/s이며, 고속 연삭 시에는 60m/s에 도달할 수 있습니다. 현재 연삭 속도는 120m/s까지 발전했습니다. 그러나 연삭 과정에서 연삭 휠은 공작물에 강한 압력과 마찰을 가하여 많은 양의 절삭 열을 발생시키고 연삭 영역의 순간 온도가 약 1000℃에 이릅니다.

생산 실무에서 연삭 중 절삭 온도를 낮추기 위한 조치에는 다량의 절삭유를 눌러 백 맞물림을 줄이고 연삭 휠 속도를 적절히 줄이며 공작물 속도를 높입니다.

(4) 연삭 가공의 강력한 적응성

공작물 재료 측면에서 연삭은 연질 및 경질 재료를 모두 가공할 수 있으며, 공작물 표면 측면에서 많은 표면을 연삭할 수 있습니다.

(5) 그라인딩 휠의 자가 연마

연삭 과정에서 그라인딩 휠 표면의 연마 입자가 점차 무뎌집니다. 연마 입자에 작용하는 절삭 저항이 증가하여 무딘 입자가 부러지고 떨어지면서 날카로운 절삭날이 노출되어 절삭을 계속합니다. 이것이 연삭 휠의 자체 연마로, 우수한 절삭 성능을 유지합니다.

(6) 큰 방사형 연삭력

연삭 중에 많은 연마 입자가 동시에 연삭에 참여하고 음의 경사각으로 절단되기 때문에 반경 방향 연삭력은 일반적으로 접선 힘의 1.5 ~ 3 배로 매우 큽니다. 따라서 샤프트 부품을 연삭 할 때 일반적으로 공작물의 강성을 개선하고 변형으로 인한 가공 오류를 줄이기 위해 중앙 지지대를 사용합니다. 연삭 가공의 마지막 단계에서는 일반적으로 방사형 이송이없는 경 연삭을 일정 횟수 수행합니다.

2. 연삭의 적용 범위

연삭의 적용 범위는 매우 넓어 그림 1과 같이 내부 및 외부 원통형 표면, 내부 및 외부 원추형 표면, 평면 표면, 형상 표면, 결합 표면 등을 가공할 수 있습니다.

a) 외부 원통형 연삭
b) 내부 연삭
c) 표면 연마
d) 양식 연삭
e) 스레드 연삭
f) 기어 연삭

현재 연삭은 주로 마감, 담금질한 공작물 및 경도가 높은 기타 특수 재료에 사용되며 거의 연삭으로만 가공할 수 있습니다. 또한 연삭은 공작물 표면의 거친 연삭, 강철 잉곳 및 주물의 단단한 피부 제거, 단조의 버 청소, 주물의 게이트 및 라이저 연마와 같은 거친 가공에도 사용할 수 있으며, 얇은 연삭 휠을 사용하여 다양한 경도의 프로파일을 절단할 수도 있습니다.

현대 기계에 사용되는 고정밀 경화 부품의 수가 증가함에 따라 현대 기계 제조에서 연삭의 비중이 증가하고 있습니다. 또한 정밀 블랭크 제조 기술의 발전과 고생산성 연삭 공법의 적용으로 일부 부품은 연삭으로 직접 완성할 수 있게 되어 연삭의 적용이 더욱 광범위해질 것입니다.

II. 연삭 기계

연삭기는 기계 제조 산업에서 매우 중요한 위치를 차지하는 가장 다양한 유형의 공작 기계입니다. 담금질 및 기타 고경도 소재를 가공하는 것 외에도 연삭기에서 공차 등급이 IT7 이상인 부품을 가공할 때 다른 공작 기계보다 훨씬 쉽고 경제적으로 가공할 수 있습니다. 연삭에서 높은 정밀도를 쉽게 얻을 수 있는 것은 연삭 공구가 정삭 중에 매우 얇은 절삭 여유를 차단할 수 있기 때문입니다.

또한 연삭기의 스핀들은 높은 회전 정확도와 진동 저항을 가진 동압 또는 정수압 베어링을 채택합니다. 연삭기의 이송 동작은 종종 반자동 및 자동 작동을 달성하기 위해 전기 제어와 결합 된 부드러운 유압 변속기를 사용합니다. 연삭기에 자동 측정 장치를 적용함에 따라 연삭 가공 품질의 신뢰성이 크게 향상되었습니다.

1. 연삭기의 종류

연삭기에는 여러 유형이 있으며, 그 중 주요 유형은 다음과 같습니다:

(1) 외부 원통형 연삭기

외경 원통 연삭기에는 범용 외경 원통 연삭기, 일반 외경 원통 연삭기, 센터리스 외경 원통 연삭기 등이 있습니다.

M1432A 타입 범용 외경 원통 연삭기는 대폭 개선된 일반 정밀도 수준의 범용 외경 원통 연삭기입니다. 주로 공차 등급이 IT6~IT7인 원통형 또는 원추형 부품의 외경 및 내부 구멍 연삭에 사용되며, 최대 연삭 외경 320mm, 최대 연삭 내부 구멍 직경 100mm로 계단식 샤프트의 숄더, 끝면 및 둥근 모서리도 연삭할 수 있습니다.

표면 거칠기 값은 Ra1.25에서 0.08μm 사이입니다. 이 기계는 공정 범위가 넓지만 생산성이 낮기 때문에 단일 부품, 소량 생산 또는 공구 작업장 및 기계 수리 작업장에서 사용하기에 적합합니다. 그림 2는 다음과 같은 주요 부품으로 구성된 M1432A 타입 범용 외경 원통 연삭기를 보여줍니다.

1-Bed
2-헤드스톡
3-내부 연삭 장치
4-휠 헤드
5-심압대
6-슬라이드 안장
7-핸드휠
8-워크테이블
9피트 페달 컨트롤 보드

1) 침대

베드는 연삭기의 기본 지지 구성품으로 주축대, 연삭 휠 프레임, 심압대 및 작업대와 같은 구성품이 장착되어 있습니다. 베드 내부에는 작업대와 크로스 새들의 움직임을 구동하는 유압 실린더 및 기타 유압 구성품이 있습니다.

2) 주축

주축대는 공작물을 고정하고 회전을 구동하는 데 사용됩니다. 주축대 본체가 비스듬히 회전하면 짧은 원뿔형 표면을 연마할 수 있고, 주축대가 수평면에서 시계 반대 방향으로 90° 회전하면 작은 평평한 표면을 연마할 수 있습니다.

3) 내부 연삭 부착물

내부 연삭 어태치먼트는 별도의 내부 연삭 휠 모터로 구동되는 내부 구멍 연삭을 위한 연삭 휠 스핀들 구성품을 지지하는 데 사용됩니다.

4) 그라인딩 휠 프레임

그라인딩 휠 프레임은 그라인딩 휠 스핀들의 고속 회전을 지지하고 전달하는 데 사용됩니다. 그라인딩 휠 프레임은 안장에 장착되며, 짧은 콘을 연삭할 때 그라인딩 휠 프레임의 위치를 특정 각도에서 ±30° 이내로 조정할 수 있습니다.

5) 심압대

심압대의 기능은 심압대 슬리브에 장착된 팁(후면 팁)과 주축 스핀들의 전면 팁과 함께 공작물을 지지하여 공작물을 정밀하게 배치하는 것입니다.

심압대는 스프링의 힘을 사용하여 공작물을 단단히 눌러 연삭 공정 중 열팽창으로 인한 공작물의 신장을 자동으로 보정하여 공작물의 굽힘 변형과 팁 구멍의 과도한 마모를 방지합니다. 심압대 슬리브의 후퇴는 수동 또는 유압으로 작동할 수 있습니다.

6) 새들 및 크로스 피드 메커니즘

크로스 피드 핸드휠을 회전시키면 크로스 피드 메커니즘이 새들과 연삭 휠 프레임을 측면으로 움직이게 합니다. 유압 장치를 사용하여 연삭 휠 프레임이 빠른 전진 및 후퇴 또는 주기적인 자동 절삭 이송을 수행하도록 할 수도 있습니다.

7) 작업 테이블

작업대는 두 개의 층으로 구성되어 있으며, 상부 작업대는 수평면에서 하부 작업대에 비해 매우 작은 각도로 회전할 수 있어 테이퍼가 작은 긴 원추형 표면을 연삭할 수 있습니다. 주축대와 심압대는 상부 작업대 표면에 장착되며, 작업대와 함께 베드 가이드웨이를 따라 세로로 앞뒤로 움직입니다.

(2) 내부 연삭기

(3) 표면 연삭기

내경 연삭기는 연삭 방식에 따라 일반 내경 연삭기, 유성 내경 연삭기, 센터리스 내경 연삭기 등으로 나눌 수 있습니다.

연삭 휠 작업 표면과 작업대의 다양한 모양에 따라 일반 표면 연삭기는 수평 스핀들 직사각형 테이블 표면 연삭기, 수직 스핀들 직사각형 테이블 표면 연삭기, 수평 스핀들 로터리 테이블 표면 연삭기, 수직 스핀들 로터리 테이블 표면 연삭기 등으로 나눌 수 있습니다.

(4) 공구 그라인더

여기에는 공구 커브 그라인더, 드릴 비트 그루브 그라인더 등이 포함됩니다.

(5) 커터 및 블레이드 연삭기

여기에는 범용 공구 그라인더, 브로치 블레이드 그라인더, 호브 블레이드 그라인더 등이 포함됩니다.

(6) 특수 연삭기

여기에는 스플라인 샤프트 그라인더, 크랭크샤프트 그라인더, 기어 그라인더, 나사산 그라인더 등이 포함됩니다.

(7) 기타 연삭기

여기에는 호닝 머신, 랩핑 머신, 벨트 그라인더, 초정밀 공작 기계, 휠 머신 등이 포함됩니다.

2. 연삭기의 모션 및 전송

일반적으로 연삭 가공은 연삭 휠의 고속 회전을 주 동작으로 사용하며, 이송 동작은 가공되는 공작물의 표면 모양과 사용되는 연삭 방법에 따라 달라집니다. 연삭은 공작물 또는 연삭 휠 또는 둘 다에 의해 완료될 수 있습니다.

그림 3은 범용 원통 연삭기에서 사용되는 몇 가지 일반적인 연삭 가공 방법을 보여주며, 그림 3a, 3b, 3d는 세로 연삭 방법을 사용하여 외부 원통 표면과 내부/외부 원뿔 표면을 연삭하고 있습니다. 이때 기계에는 세 가지 표면 형성 동작이 필요합니다: 연삭 휠의 회전 동작 n _o , 공작물의 세로 이송 동작 f _a 와 공작물의 원주 이송 모션 n _w .

a) 외부 원통형 표면의 종방향 연삭
b) 작업대를 돌려 긴 원추형 표면을 연마하는 종방향 연삭을 사용합니다.
c) 연삭 휠 프레임을 돌려 인피드 방식으로 짧은 원추형 표면을 연삭합니다.
d) 주축을 돌려 내부 원추형 표면을 연삭하기 위해 종방향 연삭을 사용합니다.

그림 3c는 연삭 휠의 회전과 공작물의 원주 이송 이동만 있는 인피드 방식으로 짧은 원추형 표면을 연삭하는 모습을 보여줍니다. 특정 크기 요건을 충족하는 가공을 위해서는 연삭 휠의 측면 이송 이동도 필요합니다. _p (왕복 종방향 연삭의 경우 주기적인 간헐적 이송, 인피드 연삭의 경우 연속 이송). 또한 공작 기계에는 공작물의 적재 및 하역을 용이하게 하기 위해 연삭 휠의 빠른 측면 전진 및 후퇴와 심압대 슬리브의 후퇴라는 두 가지 보조 동작이 있습니다.

III. 그라인딩 휠

연삭 가공에서 가장 일반적으로 사용되는 도구는 특수 도구인 연삭 휠입니다. 그라인더의 각 연마 입자는 절삭 공구에 해당하며, 그라인더의 연마 입자 분포는 그림 4에 나와 있습니다.

연삭 중에 날카로운 모서리를 가진 돌출 된 연마 입자는 공작물 표면에서 미세한 칩을 차단하고, 무디거나 덜 돌출 된 연마 입자는 공작물 표면의 미세한 홈만 긁을 수 있으며, 더 오목한 연마 입자는 공작물 표면과 슬라이딩 마찰을 일으키고 후자의 두 가지 유형의 연마 입자는 연삭 중에 먼지를 생성합니다. 따라서 연삭 가공은 일반적인 절단 가공과 다르며 절단 작용뿐만 아니라 스크라이빙 및 연마 효과도 있습니다.

1. 연삭숫돌의 특성 및 선택

연삭숫돌은 연마재와 다양한 종류의 바인더를 결합한 후 압착, 건조, 소성, 드레싱을 거쳐 만든 연삭 공구입니다. 따라서 연삭숫돌의 구조를 구성하는 세 가지 요소는 연마재, 바인더, 공극의 메시이며, 연마재, 입도, 바인더, 경도, 구조의 다섯 가지 요소에 의해 성능이 크게 결정됩니다.

(1) 연마제

일반 연삭 휠에 주로 사용되는 연마재는 커런덤과 실리콘 카바이드입니다. 순도와 첨가 원소에 따라 각 유형은 여러 종류로 나눌 수 있습니다. 표 1에는 일반적으로 사용되는 연마재의 이름, 코드, 주요 특성 및 용도가 나와 있습니다.

표 1 일반적으로 사용되는 연마재의 성능 및 적용 범위

(2) 세분성

입도는 연삭 휠의 연마 입자 크기를 나타내는 매개변수를 말합니다. 입도를 결정하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 기계적 체질로 구분되는 큰 연마 입자의 경우 입도는 체의 인치 길이당 구멍의 수로 표시되며 입도 번호는 F4에서 F220까지이며 입도 번호가 클수록 연마 입자의 크기가 작고, 입도 측정으로 결정되는 미세 연마 입자(마이크로 파우더라고도 함)의 경우 입도 번호는 F230에서 F1200까지이며 입도 번호가 작을수록 마이크로 파우더의 입자가 더 미세해집니다.

연마 입자의 입도를 선택하는 원칙은 다음과 같습니다:

• 거친 연삭의 경우 생산성 향상을 위해 연마 입자가 더 거친 연삭 휠을 선택해야 합니다.
• 미세 연삭의 경우 더 작은 표면 거칠기 값을 얻기 위해 연마 입자가 더 미세한 연삭 휠을 선택해야 합니다.
• 연삭숫돌의 속도가 빠르거나 연삭숫돌과 공작물 사이의 접촉 면적이 큰 경우, 과도한 가열과 공작물의 표면 화상을 방지하기 위해 동시에 절단에 참여하는 연마 입자의 수를 줄이기 위해 더 거친 연마 입자가 있는 연삭숫돌을 선택해야 합니다.
• 부드럽고 거친 분쇄 시 금속연삭 휠이 조기에 막히는 것을 방지하기 위해 연삭 입자가 거친 연삭 휠을 선택해야 하며, 단단하고 부서지기 쉬운 금속을 연삭할 때는 연삭 입자가 미세한 연삭 휠을 선택하여 동시에 연삭에 참여하는 연삭 입자의 수를 늘려 생산성을 향상시켜야 합니다. 일반적으로 사용되는 그릿 수, 크기 및 적용 범위는 표 2에 나와 있습니다.

표 2 일반적으로 사용되는 연마재 입자 크기, 치수 및 적용 범위

(3) 채권

연삭숫돌은 연마 입자를 바인더와 결합하여 연삭숫돌에 일정한 강도, 경도, 다공성, 부식 및 습기에 대한 저항성을 부여합니다. 일반적으로 사용되는 바인더의 이름, 코드, 속성 및 적용 범위는 표 3에 나와 있습니다.

표 3 일반적으로 사용되는 바인더의 이름, 코드, 속성 및 적용 범위

(4) 경도

그라인딩 휠의 경도는 연마 입자가 외부 힘의 작용에 의해 표면에서 떨어지기 어려운 정도, 즉 연마 입자와 바인더 사이의 접착 정도를 나타냅니다. 그라인딩 휠이 단단하면 연마 입자가 잘 떨어지지 않고, 그라인딩 휠이 부드러우면 쉽게 떨어집니다.

따라서 연삭 휠의 경도는 주로 바인더의 접착 강도에 의해 결정되며 연마 입자의 경도와는 관련이 없습니다. 일반적으로 연삭 휠의 구조가 느슨하면 바인더의 함량이 낮고 수지 바인더 연삭 휠의 경도가 세라믹 바인더 연삭 휠의 경도보다 낮은 것과 같이 연삭 휠의 경도가 낮습니다. 연삭숫돌의 경도 등급과 코드는 표 4에 나와 있습니다.

연삭 휠 경도를 선택하는 원칙은 공작물 재료가 단단할수록 연삭 휠을 더 부드럽게 선택해야 한다는 것입니다. 이는 단단한 소재는 연마 입자가 쉽게 마모되어 무뎌진 연마 입자가 제때 떨어질 수 있도록 연삭 휠이 더 부드러워야 하고, 공작물 소재가 부드러울수록 연삭 휠이 더 단단해야 연마 입자의 낙하 속도를 늦추고 연삭 작용을 강화할 수 있기 때문입니다.

그러나 비철금속, 고무, 수지 등과 같은 부드러운 재료를 연마할 때는 막힌 연마 입자가 더 쉽게 떨어지고 날카로운 새 연마 입자가 노출되도록 더 부드러운 연마 휠을 사용해야 합니다.

표 4 연삭숫돌의 경도 등급 및 코드

또한 연삭 공정 중에 연삭숫돌과 공작물 사이의 접촉 면적이 클수록 연마 입자가 마모될 가능성이 높으므로 더 부드러운 연삭숫돌을 선택해야 합니다. 벽이 얇은 공작물 및 열전도율이 낮은 공작물의 경우 더 부드러운 연삭 휠을 선택해야 합니다.

반정삭 및 황삭 연삭에는 부드러운 그라인더가 필요하지만 정밀 연삭 및 폼 연삭에는 그라인더의 프로파일을 더 오래 유지하기 위해 더 단단한 그라인더가 필요합니다. 기계 가공에서 일반적으로 사용되는 그라인딩 휠 경도 등급은 일반적으로 H~N(중간~경도)입니다.

(5) 구조

그라인딩 휠의 구조는 연마 입자, 바인더 및 기공의 부피 비율과 관련이 있습니다. 이는 구조의 조밀함과 느슨함의 정도를 나타내는 매개변수입니다. 연삭 휠의 구조는 구조 번호의 크기로 표시되며, 연삭 공구에서 연마 입자의 부피 비율(즉, 입자 비율)을 구조 번호라고 합니다. 연삭숫돌의 구조 번호와 적용 범위는 표 5에 나와 있습니다.

표 5 연삭숫돌의 조직 번호

2. 그라인딩 휠의 모양과 코드

다양한 유형의 연삭기에서 다양한 형상의 공작물을 연삭해야 하는 요구를 충족하기 위해 연삭 휠은 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 일반적인 연삭숫돌 모양, 코드, 크기 및 주요 적용 분야는 표 6에 나와 있습니다.

표 6 일반적인 연삭숫돌 모양, 코드, 크기 및 주요 용도(단위: mm)

그라인딩 휠 유형	단면 모양	모델	주요 치수			주요 애플리케이션
			D	T	H
스트레이트 그라인딩 휠		1	3～90 100～1100	1～20 20～350	2~63 6～500	외경 연삭, 내부 구멍 연삭, 센터리스 연삭, 표면 연삭 및 공구 연마
직선형 커팅 휠		41	50～400	6～127	0.2～5	절단 및 그루브 가공
양면 오목한 1번 그라인딩 휠		7	200～900	75～ 305	50～400	센터리스 연삭을 위한 외경, 휠 및 가이드 휠 연삭 및 선삭 공구 뒷면 연삭
더블 베벨 엣지 그라인딩 휠		4	125～500	20～ 305	8～32	연삭 기어 및 나사산
원통형 그라인딩 휠		2	250～600	W= 25 ～ 100	75～ 150	평평한 표면 연마
컵 모양의 그라인딩 휠		11	100~300	20 ～ 140	30～150	평평한 표면 연마 절삭 공구 뒷면 연마하기
디스크형 그라인딩 휠		12b	75 100～800	13 20～400	8 10~35	절삭 공구 앞면 연삭

연삭 휠의 끝면에는 형상 코드, 크기, 연마재, 그릿 번호, 경도, 구조 번호, 바인더, 최대 작동 선형 속도 순으로 표시가 인쇄되어 있습니다.

예를 들어 외경 300mm, 두께 50mm, 보어 직경 75mm, 브라운 커런덤, 그릿 사이즈 60, 경도 L, 구조 번호 5, 세라믹 바인더, 최대 작동 선형 속도 35m/s의 평행 연삭숫돌은 다음과 같이 표시됩니다:

연삭숫돌 1-300×50×75-A/F60-L-5 V-35m/s

3. 연삭숫돌의 검사, 설치, 밸런싱 및 드레싱

(1) 연삭 휠 검사

그라인딩 휠을 설치하기 전에 고속에서 휠이 파열되는 것을 방지하기 위해 외부 검사를 수행한 후 두드려서 균열을 나타내는 소리가 들리는지 확인해야 합니다.

(2) 연삭 휠 설치

연삭숫돌의 모양과 크기가 다양하기 때문에 연삭숫돌을 설치하는 방법도 다양합니다. 그라인딩 휠을 스핀들에 직접 장착하는 경우, 그라인딩 휠의 내부 구멍과 샤프트 사이의 간격은 일반적으로 0.1~0.8mm로 적절해야 합니다.

연삭숫돌은 그림 5와 같이 연삭숫돌과 플랜지 플레이트 사이에 0.3~3mm 두께의 가죽 또는 내유성 고무 개스킷이 있는 플랜지 플레이트와 너트로 고정됩니다. 대구경 평행 연삭숫돌은 먼저 계단식 플랜지 플레이트로 장착한 다음 연삭기 스핀들에 설치할 수 있습니다.

(3) 연삭 휠의 밸런스 조정

그라인딩 휠의 원활한 작동과 최소한의 진동을 보장하기 위해 일반적으로 직경 125mm 이상의 휠은 정적 밸런스 조정이 필요합니다. 구체적인 방법은 그라인딩 휠을 맨드릴에 장착한 다음 밸런스 프레임 가이드 레일 위에 놓는 것입니다. 균형이 맞지 않으면 더 무거운 부분이 항상 아래쪽으로 회전합니다. 이 시점에서 그림 6과 같이 연삭 휠이 가이드 레일의 어느 위치에서든 고정될 때까지 플랜지 끝면의 환형 홈에 있는 밸런스 블록을 반복적으로 이동하고 조정할 수 있습니다.

(4) 연삭 휠 드레싱

일정 기간 사용하면 연삭 휠의 연마 입자가 무뎌지고 휠의 표면 기공이 막히며 휠의 기하학적 모양이 부정확해져 연삭 품질과 생산성이 저하됩니다. 이때 휠을 드레싱해야 합니다. 드레싱 시 다이아몬드 드레서는 그림 7과 같이 수평면은 5°~15°, 수직면은 20°~30° 기울어져 있어야 하며 다이아몬드 드레서의 끝이 연삭 휠의 중심보다 1~2mm 아래에 있어야 합니다.

IV. 연삭 방법

1. 외부 원통형 연삭

외경 원통 연삭은 연삭 휠의 외주 표면을 사용하여 공작물의 외경 회전 표면을 연삭합니다. 원통형 표면, 끝면(스텝 부품)은 물론 구형 표면과 특수한 모양의 외부 표면을 가공할 수 있습니다. 외경 원통 연삭은 일반적으로 외경 원통 연삭기 또는 센터리스 연삭기에서 수행되며, 벨트 연삭기를 사용하여 수행할 수도 있습니다.

(1) 외부 원통형 연삭기에서 외경 연삭하기

1) 공작물 클램핑

외부 원통 연삭기에서는 일반적으로 다음 방법을 사용하여 공작물을 고정할 수 있습니다.

두 개의 센터로 공작물을 클램핑합니다. 공작물은 전면 및 후면 센터에 의해 지지되고 공작물은 페이스 플레이트와 결합된 도그에 의해 회전하여 원주 이송 동작을 달성합니다. 이 클램핑 방식은 "데드 센터" 작업 방식으로 알려진 공작물의 회전 정확도와 스핀들 강성을 개선하는 데 도움이 됩니다. 편리한 클램핑, 높은 위치 정확도, 가공된 표면의 높은 진원도 및 동축 정확도를 쉽게 얻을 수 있는 것이 특징입니다.

3-죠 자동 센터링 척 또는 4-죠 독립 척으로 공작물 클램핑. 외경 원통 연삭기에서는 3-조 자동 센터링 척을 사용하여 원통형 공작물을 고정할 수 있으며, 다른 자동 센터링 고정장치도 원통형 공작물을 고정하는 데 적합합니다. 일반적으로 4-죠 독립 척은 불규칙한 공작물을 클램핑하는 데 사용됩니다.

맨드릴로 공작물 클램핑하기. 슬리브형 공작물을 연삭할 때 안쪽 구멍을 맨드릴에 클램핑하기 위한 위치 기준으로 사용할 수 있습니다.

척과 센터를 사용하여 공작물을 고정합니다. 공작물의 길이가 긴 경우 한쪽 끝은 중앙 구멍을 뚫을 수 있지만 다른 쪽 끝은 뚫을 수 없는 경우 한쪽 끝은 척으로 고정하고 다른 쪽 끝은 센터로 고정할 수 있습니다.

2） 원통형 연삭 방법

일반적인 원통 연삭 방법에는 종방향 연삭, 횡방향 연삭, 세그먼트 연삭 및 심층 연삭이 있습니다.

종방향 연삭 방식

그림 8a와 같이 연삭 중에 공작물은 원주 이송 동작을 수행하면서 동시에 작업대와 함께 세로로 이동합니다. 각 종방향 스트로크 또는 왕복 스트로크 후에 연삭 휠은 횡방향으로 한 번 이송되고 남은 양은 여러 번 이송된 후 연삭됩니다. 세로 연삭의 효율은 낮지만 더 높은 정밀도와 더 낮은 표면 거칠기 값을 얻을 수 있습니다.

a) 세로 연삭 방법
b) 가로 연삭 방법

가로 연삭 방식

그림 8b와 같이 플 런지 연삭 방법이라고도 합니다. 연삭하는 동안 연삭 휠은 연속 또는 간헐적으로 횡방향 이송 동작을 수행하고 공작물은 원주 이송 동작을 수행합니다. 연삭 휠의 폭이 연삭되는 공작물 표면의 길이보다 크면 연삭 휠은 필요한 크기에 도달할 때까지 천천히 횡방향으로 이송됩니다. 가로 연삭의 효율은 높지만 연삭력이 크고 연삭 온도가 높으며 냉각을 위해 충분한 절삭유를 공급해야 합니다.

세그먼트 연삭 방식

종합 연삭법이라고도 하는 이 방법은 종방향 연삭과 횡방향 연삭의 조합으로, 먼저 횡방향 연삭법을 사용하여 공작물을 세그먼트로 거칠게 연삭하고 각 세그먼트에 미세 연삭 여유를 남겨두고 인접한 세그먼트 사이에 일정량의 중첩을 둔 다음 마지막으로 종방향 연삭법을 사용하여 미세 연삭을 하는 방식입니다. 세그먼트 연삭 방식은 가로 연삭의 높은 효율과 세로 연삭의 우수한 품질을 결합한 방식입니다.

딥 그라인딩 방법

한 번의 종방향 이송으로 남은 양이 모두 연삭되는 것이 특징입니다. 연삭 중에 연삭 휠은 원추형 또는 계단식 끝을 갖도록 드레싱되며(그림 9 참조), 공작물의 원주 이송 속도와 종방향 이송 속도가 모두 매우 느립니다. 이 방법은 생산성이 높지만 연삭 휠의 드레싱이 복잡하고 공작물의 구조가 연삭 휠이 안팎으로 절단할 수 있는 충분한 길이를 확보해야 합니다.

a) 원추형 휠 연삭
b) 계단식 연삭 휠 연삭

(2) 중심이 없는 원통형 그라인더에서 외경 연삭하기

그림 10에서 볼 수 있듯이 공작물은 연삭 휠과 가이드 휠 사이의 지지판 위에 놓이며, 가공할 표면을 위치 지정 기준으로 삼아 중심 구멍을 위치 지정할 필요가 없습니다. 공작물은 가이드 휠(절삭 능력이 없고 마찰 계수가 높은 수지 또는 고무 결합 휠)에 의해 연삭 휠쪽으로 밀려나며, 가이드 휠과 공작물 사이의 마찰로 인해 공작물이 회전하게 됩니다. 가이드 휠의 속도를 변경하면 공작물의 원주 이송 속도를 조정할 수 있습니다.

센터리스 원통 연삭을 사용하여 공작물을 쉽고 빠르게 로딩 및 언로딩하고 생산성이 높으며 자동화를 쉽게 달성 할 수 있습니다. 가공 공차 수준은 IT6에 도달할 수 있으며 표면 거칠기 값은 Ra1.25 ~ 0.32μm입니다. 그러나 센터리스 연삭은 공작물의 관련 표면 사이의 위치 정확도를 쉽게 보장하지 못하며 키홈이나 노치가 있는 샤프트형 공작물을 연삭하는 데 사용할 수 없습니다.

또한 외경은 벨트 그라인더로 연마할 수도 있습니다. 벨트 연삭은 고속으로 움직이는 연마 벨트를 연삭용 절삭 공구로 사용하는 새로운 유형의 연삭 방식입니다. 연마 벨트는 그림 11과 같이 베이스, 바인더, 연마 입자로 구성됩니다.

일반적인 기본 재료는 크라프트지, 천(능직 천, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유 등) 및 종이와 천의 조합입니다. 종이 기반 연마 벨트는 평평하여 표면 거칠기 값이 작은 공작물을 생산하고, 천 기반 연마 벨트는 운반 용량이 크며, 종이-천 기반은 이 둘의 중간입니다.

바인더 (일반적으로 수지)는 정전기 모래 심기 후 연마 입자를 바닥 접착제에 바깥쪽으로 접착하고 건조시킨 다음 일정 두께의 복잡한 접착제로 코팅하여 연마 입자 사이의 위치를 고정하여 연마 벨트를 만듭니다. 연마 벨트에는 균일하게 등급이 매겨진 연마 입자가 한 층만있어 절삭 공구의 균일 성이 우수하고 가공 품질이 더 좋습니다.

2. 내부 연삭

연삭 휠로 공작물의 내부 구멍을 연삭하는 것을 내경 연삭이라고 하며, 특수 내경 연삭기 또는 내경 연삭 헤드가 장착된 범용 원통형 연삭기에서 수행할 수 있습니다. 내경 연삭은 일반 내경 연삭, 센터리스 내경 연삭, 유성 내경 연삭 방식으로 나눌 수 있습니다.

일반 내경 연삭기에서 공작물의 내부 구멍을 연삭하는 경우(그림 12 참조), 연삭 휠이 주 동작으로 고속으로 회전합니다._o를 누르면 공작물이 원주 이송 동작을 위해 회전합니다._w를 누르면 연삭 휠 또는 공작물이 축을 따라 앞뒤로 이동하여 세로 이송 동작을 수행합니다._a연삭 휠은 또한 방사형 이송 동작 f_p.

a) 내부 구멍의 세로 연삭
b) 내부 구멍 연삭을 위한 컷인 방법
c) 연삭 끝면

외부 원통 연삭에 비해 가공되는 구멍의 직경 제한으로 인해 연삭 휠과 연삭 휠 샤프트 모두 직경이 상대적으로 작습니다. 필요한 연삭 휠 속도를 달성하려면 연삭 휠 스핀들의 속도를 높여야 하지만 이로 인해 진동이 발생하여 공작물의 표면 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.

또한, 내경 연삭 시 연삭 휠은 공작물과의 접촉 면적이 넓어 열 발생이 집중되고 냉각 조건이 좋지 않으며 공작물의 열 변형이 심하며, 특히 연삭 휠 스핀들의 강성이 약하고 굽힘 및 변형이 발생하기 쉽기 때문에 내경 연삭의 가공 정확도는 외경 연삭의 가공 정확도만큼 높지 않습니다. 실제 생산에서는 내부 홀 가공의 품질을 향상시키기 위해 측면 이송량을 줄이고 연마 패스 횟수를 늘리는 등의 조치가 종종 사용됩니다.

3. 표면 연마

그림 13에 표시된 것처럼 표면 연삭에는 네 가지 일반적인 방법이 있습니다. 공작물을 전자식 척으로 직사각형 또는 원형 작업대에 고정하고 세로 왕복 선형 운동 또는 원형 이송 운동을 합니다. 연삭 휠 폭의 제한으로 인해 연삭 휠은 축 방향을 따라 측면 이송 동작을 수행해야 합니다. 모든 여분의 재료를 점진적으로 제거하려면 연삭 휠이 연삭되는 표면에 수직인 방향으로 주기적으로 이송해야 합니다.

a) 수평 스핀들 직사각형 테이블 표면 연삭
b) 수평 스핀들 로터리 테이블 표면 연삭
c) 수직 스핀들 로터리 테이블 표면 연삭
d) 수직 스핀들 직사각형 테이블 표면 연삭

그림 13a와 13b는 원주 연삭에 속합니다. 이 경우 연삭 휠과 공작물 사이의 접촉 면적이 작고 연삭력이 작으며 칩 제거 및 냉각 조건이 양호하고 공작물의 열 변형이 적으며 연삭 휠의 마모가 균일하여 가공 정확도가 상대적으로 높습니다. 그러나 연삭 휠 스핀들은 캔틸레버 상태이며 강성이 좋지 않고 많은 연삭량을 사용할 수 없으므로 생산성이 낮습니다.

그림 13c와 13d는 연삭 휠이 공작물과 접촉하는 면적이 넓고 동시에 더 많은 연마 입자가 연삭에 참여하는 끝면 연삭에 속합니다. 또한 스핀들에 압력이 가해져 상대적으로 단단하기 때문에 더 많은 연삭량을 사용할 수 있으므로 생산성이 높습니다.

그러나 연삭 과정에서 연삭력이 크고 열 발생이 크며 냉각 조건이 열악하고 칩 제거가 원활하지 않아 공작물의 열 변형이 크며 연삭 휠의 끝면이 다른 반경 방향 지점에서 선형 속도가 동일하지 않아 연삭 휠의 마모가 고르지 않아이 연삭 방법의 가공 정확도가 높지 않습니다.