연삭 기초: 힘, 열 및 공구 선택

I. 연삭 및 연삭 기계

1. 그라인딩

연삭은 일반적으로 사용되는 반가공 및 마감 방법입니다. 다른 공작 기계와 비교할 때 가장 큰 차이점은 사용되는 절삭 공구에 있습니다. 연삭은 고속 회전 연삭 휠, 진동 연삭 스톤 또는 회전 연마 벨트를 사용하여 공작물 표면을 가공합니다. 연삭은 주로 다양한 내부 및 외부 원통형 표면, 내부 및 외부 원추형 표면, 평평한 표면뿐만 아니라 나사, 기어, 스플라인과 같은 특수하고 복잡한 형태의 표면을 가공하는 데 사용됩니다.

연삭기는 연마재를 사용하여 공작물의 표면을 연마하는 공작 기계입니다. 대부분의 연삭기는 고속 회전 연삭 휠을 사용하여 연삭하는 반면, 일부 연삭기는 연마석, 연마 벨트, 느슨한 연마재와 같은 다른 연마재를 사용하여 연마 기계, 슈퍼피니싱 기계, 벨트 연삭기, 래핑 기계 및 연마 기계와 같은 가공에 사용합니다.

그라인딩 휠은 연삭을 위한 주요 절삭 공구이며 연삭기의 절삭 공구 역할을 합니다. 연마 입자의 경도가 높기 때문에 그라인딩 휠은 자체 연마 특성을 가지고 있습니다. 연삭은 경화강, 고강도 합금강, 탄화물, 비철을 포함한 다양한 재료를 가공하는 데 사용할 수 있습니다. 금속 (비철 소재), 유리, 세라믹, 대리석, 기타 고경도 금속 및 비금속 소재에 사용할 수 있습니다.

연삭 속도는 그라인딩 휠의 선형 속도를 의미합니다. 일반 연삭의 경우, 그라인딩 휠의 선형 속도는 일반적으로 30-35m/s입니다. 고속 연삭의 경우 선형 속도는 일반적으로 45-160m/s입니다. 160m/s를 초과하면 초고속 연삭이라고 합니다.

연삭은 일반적으로 반가공 및 마감에 사용됩니다. 치수 공차 등급은 IT8에서 IT5 또는 그 이상에 도달할 수 있습니다. 일반 연삭의 표면 거칠기는 Ra 1.25-0.16 μm, 정밀 연삭의 경우 Ra 0.16-0.04 μm, 초정밀 연삭의 경우 Ra 0.04-0.01 μm이며, 거울 연삭은 Ra 0.01 μm 이하를 달성할 수 있습니다.

연삭의 비에너지 소비량(또는 단위 부피의 공작물 재료를 제거하는 데 소비되는 에너지인 비에너지)은 일반 절삭보다 높고, 금속 제거율은 일반 절삭보다 낮습니다. 따라서 연삭 전에 공작물은 일반적으로 다른 절삭 방법을 거쳐 대부분의 가공 여유를 제거하여 0.1-1mm 이하의 연삭 여유만 남깁니다.

크립 피드 연삭 및 고속 연삭과 같은 고효율 연삭 기술의 발달로 이제 원자재에서 직접 부품을 연삭할 수 있게 되었습니다. 연삭은 주조 게이트 및 라이저 제거, 플래시 단조, 스틸 잉곳 스킨과 같은 거친 가공에도 사용됩니다.

2. 연삭기 개발

1730년대 영국, 독일, 미국에서는 시계, 자전거, 재봉틀, 총기 등의 경화 부품을 가공하기 위해 천연 연마 휠을 사용하는 연삭기가 개발되었습니다.

이러한 연삭기는 선반이나 대패와 같은 기존 공작기계에 연삭 헤드를 추가하여 개조한 것입니다. 구조가 단순하고 강성이 낮았으며 연삭 시 진동이 발생하기 쉬웠습니다. 작업자는 정밀한 공작물을 연삭하기 위해 매우 높은 기술이 필요했습니다.

1876년 파리 전시회에 출품된 미국 브라운 앤 샤프 회사에서 제조한 범용 원통 연삭기는 현대식 연삭기의 기본 기능을 최초로 갖춘 기계였습니다. 공작물 주축과 심압대가 왕복 작업대에 장착되었고, 박스형 베드가 기계의 강성을 높였으며, 내부 연삭 어태치먼트가 함께 제공되었습니다. 1883년에는 연삭 헤드가 기둥과 왕복 작업대에 장착된 표면 연삭기를 생산했습니다.

1900년경, 인공 연마재의 개발과 유압식 변속기의 적용으로 연삭기의 발전이 크게 촉진되었습니다. 현대 산업, 특히 자동차 산업의 발전과 함께 다양한 유형의 연삭기가 등장했습니다. 예를 들어, 20세기 초에는 실린더 블록용 유성 내경 연삭기, 크랭크축 연삭기, 캠축 연삭기, 전자기 척이 장착된 피스톤 링 연삭기 등이 연이어 개발되었습니다.

자동 측정 장치는 1908년에 연삭기에 적용되기 시작했습니다. 1920년대에는 센터리스 연삭기, 양면 연삭기, 롤 연삭기, 가이드웨이 연삭기, 호닝 머신, 수퍼 피니싱 머신이 연이어 개발되어 사용되기 시작했습니다.

1950년대에는 미러 연삭이 가능한 고정밀 외경 원통 연삭기가 등장했고, 1960년대 후반에는 연삭 휠 선형 속도가 60~80m/s인 고속 연삭기와 절삭 깊이가 크고 이송이 느린 표면 연삭기가, 1970년대에는 디지털 제어와 마이크로 프로세서를 이용한 적응 제어 등의 기술이 연삭기에 널리 적용되었습니다.

고정밀 및 고경도 기계 부품의 증가와 정밀 주조 및 정밀 단조 기술의 발달로 연삭기의 성능, 다양성 및 생산량은 지속적으로 개선되고 증가하고 있습니다.

연삭기는 모든 유형의 금속 절삭 공구 중에서 가장 다양한 카테고리를 차지합니다. 주요 유형으로는 외경 원통 연삭기, 내경 연삭기, 표면 연삭기, 센터리스 연삭기, 공구 연삭기 등이 있습니다.

• 외경 원통 연삭기는 주로 원통형 및 원추형 외부 표면 연삭에 사용되는 일반 유형의 기본 시리즈입니다.
• 내경 연삭기는 원통형 및 원추형 내부 표면 연삭에 주로 사용되는 일반 유형의 기본 시리즈입니다. 또한 내부 연삭과 외부 연삭을 모두 수행할 수 있는 연삭기도 있습니다.
• 지그 연삭기는 정밀 좌표 위치 결정 장치가 장착된 내경 연삭기입니다.
• 센터리스 연삭기는 일반적으로 조절 휠과 워크 레스트 블레이드 사이에서 지지되는 센터 없이 공작물을 고정합니다. 조절 휠은 공작물을 회전시켜 주로 원통형 표면을 연삭하는 데 사용됩니다.
• 표면 연삭기는 주로 공작물의 평평한 표면을 연삭하는 데 사용됩니다.
• 벨트 연삭기는 연삭을 위해 빠르게 움직이는 연마 벨트를 사용하는 연삭기입니다.
• 연마기는 공작물의 다양한 표면을 연마하는 데 사용되는 연마기입니다.
• 래핑 기계는 공작물의 평평한 표면 또는 원통형 내부 및 외부 표면을 래핑하는 데 사용되는 연삭 기계입니다.
• 가이드웨이 연삭기는 주로 공작기계 가이드웨이 연삭에 사용됩니다.
• 공구 연삭기는 공구를 연마하는 데 사용됩니다.
• 다목적 연삭기는 원통형, 원추형 내외부 표면 또는 평평한 표면을 연삭하는 데 사용되며 다음과 같은 장치와 부착물을 사용하여 다양한 공작물을 연삭할 수 있습니다.
• 특수 목적 연삭기는 특정 유형의 부품을 연삭하기 위한 전용 공작 기계입니다. 가공 대상에 따라 스플라인 샤프트 연삭기, 크랭크 샤프트 연삭기, 캠 연삭기, 기어 연삭기, 나사산 연삭기, 곡선 연삭기 등으로 세분화할 수 있습니다.

3. 연삭의 기본 특성

(1) 연삭은 높은 가공 정확도와 낮은 표면 거칠기 값을 얻을 수 있습니다.

치수 공차 등급은 IT6 이상, 표면 거칠기 값은 Ra 0.8~0.01 μm, 거울 연삭의 경우 Ra 0.01 μm 이상이 될 수 있습니다. 연삭은 정삭뿐만 아니라 거친 연삭, 거친 연삭, 고하중 연삭에도 사용할 수 있습니다.

(2) 연삭 시 반경 방향 연삭력이 큽니다.

연삭 시 방사형 연삭력(배력)이 크고 기술 시스템의 강성이 낮은 방향으로 작용하여 공작물, 고정구 및 공작 기계의 탄성 변형이 발생하여 가공 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.

따라서 강성이 낮은 공작물(예: 가느다란 샤프트 연삭)을 가공할 때는 공작물 변형이 가공 정확도에 영향을 미치지 않도록 적절한 조치를 취해야 합니다.

(3) 연삭 시 높은 절삭 속도로 인해 연삭 온도가 높아집니다.

실험 측정 결과, 연삭 휠 선형 속도 60m/s에서 연삭 온도(평균 작동 온도)는 30m/s보다 50%-70% 높고, 80m/s에서는 60m/s보다 15%-20% 높습니다. 이는 연삭 휠 선형 속도가 증가함에 따라 단위 시간당 연삭에 참여하는 연마 입자의 수가 증가하고 마찰이 심해지며 에너지 소비도 증가하여 공작물 표면층의 온도가 상승하기 때문입니다.

연구에 따르면 연삭 중 발생하는 열의 80%-90%가 공작물로 전달됩니다(10%-15%는 연삭 휠로, 1%-10%는 연삭 칩으로 전달됨). 연삭 휠의 열전도율이 낮기 때문에 공작물 표면이 쉽게 타거나 미세 균열이 발생할 수 있습니다.

따라서 많은 양의 절삭유 냉각 효율이 높은 절삭유를 연삭 중에 사용하여 연삭 온도를 낮춰야 합니다. 고속 연삭에서는 작업 중 더 나은 냉각 효과를 얻기 위해 절삭유를 별도로 냉각하는 경우가 많습니다.

(4) 그라인딩 휠은 자체 연마 효과가 있습니다.

연삭 과정에서 연마 입자가 파쇄되면 새롭고 날카로운 모서리가 생성되고 연마 입자가 흘리면 새로운 날카로운 입자 층이 노출되어 연삭 휠이 부분적으로 절삭 능력을 회복할 수 있습니다. 이러한 현상을 연삭 휠의 자가 연마 효과라고 하며, 이는 연삭에 유용하며 다른 절삭 공구에서는 찾아볼 수 없습니다.

연삭 시, 연삭 휠의 경도를 적절히 선택하여 연삭 효율을 향상시키기 위해 연삭 휠의 자가 연마 효과를 활용하는 경우가 많습니다. 그러나 연마 입자가 고르지 않게 흘리면 연삭 휠의 형상 정확도가 떨어질 수 있으며 깨진 연마 입자와 칩이 연삭 휠을 막는 원인이 될 수 있습니다. 따라서 일정 기간 연삭 후 연삭 휠을 드레싱하여 절단 능력과 형상 정확도를 회복해야 합니다.

(5) 연삭에는 다양한 기술적 응용 분야가 있습니다.

연삭은 주철, 탄소강, 합금강과 같은 일반 구조재 가공 외에도 경화강, 탄화물, 세라믹, 유리 등 일반 공구로 절삭하기 어려운 고경도 소재도 가공할 수 있습니다. 그러나 가소성이 높은 비철금속 가공품의 정삭 가공에는 적합하지 않습니다. 연삭은 외부 원통형 표면과 같은 다양한 표면을 가공할 수 있습니다,
내부 원통형 표면, 평평한 표면, 성형된 표면, 나사산 및 기어 프로파일뿐만 아니라 다양한 절삭 공구를 연마하는 데도 일반적으로 사용됩니다.

II. 연삭 공정의 종류 및 연삭 특성

1. 연삭 공정의 분류

연삭 공정 는 일반적으로 연삭 공구의 유형에 따라 분류되며, 그림 1과 같이 고정 연마 가공과 느슨한 연마 가공의 두 가지 주요 범주로 나뉩니다.

연삭 공정의 형태에 따라 적용 분야, 작동 원리 및 이동 패턴에 상당한 차이가 있습니다. 일반적으로 가공 대상에 따라 그림 2와 표 1과 같이 외부 원통형, 내부 원통형, 표면 및 형상 연삭으로 분류할 수 있습니다. 그러나 모든 연삭 공정에는 마찰, 미세 절삭, 표면 화학-물리적 반응이 포함되며 형태와 정도만 다를 뿐입니다. "연삭"이라는 용어는 일반적으로 주로 그라인딩 휠을 사용한 연삭을 의미합니다.

표 1 기본 연삭 방법

일반적인 회전면(내경 및 외경)은 공작물을 클램핑하고 구동하는 방식에 따라 센터 연삭과 센터리스 연삭으로 분류할 수 있고, 이송 방향과 가공면의 관계에 따라 종방향 이송 연삭과 횡방향 이송 연삭으로 나눌 수 있으며, 연삭 행정 후 공작물에 대한 그라인더의 위치를 고려하여 관통 연삭과 플 런지 연삭으로 다시 나눌 수 있고, 그라인더 작업면의 종류에 따라 주변 연삭, 면 연삭 및 주변면-면 연삭으로 분류할 수 있습니다.

그림 2에 표시된 연삭 방법과 기술은 특정 조건에 따라 선택해야 합니다. 예를 들어 평면 표면을 연삭할 때는 장비, 가공 조건 및 가공 습관에 따라 면 연삭 또는 주변부 연삭을 사용할 수 있습니다.

연마 휠로 연삭하는 기본적인 목적은 두 가지가 있는데, 하나는 반정삭 및 정삭을 위해 공작물을 일정한 치수와 형상으로 가공하는 것으로 경화강 및 다양한 고경도, 고강도, 가공하기 어려운 합금 소재와 세라믹, 광학 유리, 고무 및 목재와 같은 비금속 소재에 대한 가공 방식입니다.

다른 목적은 표면 결함층을 제거하기 위한 강철 빌릿의 거친 연삭과 같이 가장 낮은 비용으로 많은 양의 재료를 신속하게 제거하는 것으로, 재료 제거 속도가 시간당 수백 킬로그램에 달할 수 있으며 전체 빌릿 질량의 3%~7%를 차지할 수 있는 거친 연삭을 하는 것입니다.

최근 몇 년 동안 연마 벨트 연삭은 점차적으로 추진되어 일부 측면에서 연삭 휠을 대체하는 추세를 보이고 있습니다. 높은 연삭 효율, 간단한 장비, 저렴한 비용, 강력한 적응성 등의 장점이 있어 '범용 연삭'이라는 타이틀을 얻었습니다.

이상에서 연삭은 넓은 의미에서 고정된 연마 공구를 사용한 가공을 의미한다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 이 책에서 연삭은 구체적으로 고속 회전하는 연삭 휠을 사용한 가공을 말하며, 좁은 의미의 연삭입니다.

2. 연삭의 특성

연삭은 연마 입자와 연마 공구를 사용하는 가공의 총칭입니다. 선삭 및 밀링과 같은 절삭 공정과 비교할 때 다음과 같은 특징이 있습니다:

(1) 연삭 휠 표면의 절삭 날은 매우 단단한 광물성 연마 입자입니다.

입자의 모양, 크기 및 분포는 무작위 상태입니다. 연마 공구의 특성과 연삭 조건의 차이로 인해 휠 표면의 실제 연삭 입자는 표면의 총 입자 수 중 10% ~ 50%를 차지합니다. 현재 다이아몬드 연마 입자와 입방정 질화 붕소(CBN) 입자도 적용되고 있습니다.

(2) 연삭시 각 연마 입자의 절삭 두께가 매우 얇습니다.

일반적으로 1~10μm에 불과하므로 가공된 표면에서 높은 정확도와 낮은 표면 거칠기를 달성할 수 있습니다. 일반적으로 IT6-IT7의 치수 공차 등급을 달성할 수 있으며, 표면 거칠기 값은 Ra0.1-0.05μm입니다. 미러 연삭의 경우 표면 거칠기 값은 Ra0.04-0.01μm에 도달할 수 있습니다. 따라서 연삭을 통해 얻은 정확도와 표면 거칠기는 다른 절삭 공정보다 우수합니다.

(3) 연마 입자의 절단 속도가 빠릅니다.

일반 연삭에서 연삭 휠의 선형 속도는 35-60m/s로 일반 절삭 공구의 20배 이상으로 금속 제거율을 높일 수 있습니다. 현재 다양한 연마 공구를 사용하면 초고속 연삭의 경우 연삭 휠 선형 속도가 120-300m/s에 달할 수 있어 탄성이 높은 재료도 가공할 수 있습니다. 개별 칩은 매우 작지만 전체적인 가공 효율은 향상될 수 있습니다.

(4) 연삭 휠 연마 입자는 경도가 높고 열 안정성이 우수합니다.

강철, 주철 및 기타 재료뿐만 아니라 경화강, 탄화물, 유리, 세라믹 및 석재와 같은 다양한 고경도 재료도 연삭할 수 있습니다. 이러한 재료는 기존의 선삭, 밀링 및 기타 방법으로 가공하기 어렵습니다.

(5) 연마 입자는 어느 정도 취성이 있습니다.

연마하는 동안 연마 입자 앞쪽의 마모된 절삭날은 과도한 연삭력으로 인해 파손되고 부러져 새롭고 날카로운 절삭날이 만들어집니다. 이를 그라인딩 휠의 '셀프 샤프닝 효과'라고 합니다.

(6) 그라인딩 휠을 드레싱하고 연마하기 쉽습니다.

연삭숫돌의 연마 절삭날은 경도가 매우 높으면서도 어느 정도 취성이 있기 때문에 연마 절삭날을 드레싱하고 연마하기 쉽습니다. 다이아몬드 연삭숫돌의 경우에도 입자의 취성이 낮기 때문에 구리 합금이나 수지 바인더와 같은 부드러운 금속 바인더를 사용하면 유리와 같이 매우 부서지기 쉬운 재료를 가공하는 동안 바인더가 파괴되고 입자가 떨어지기 때문에 다이아몬드 연삭숫돌을 드레싱할 수 있습니다.

(7) 연삭 지점의 온도가 높습니다.

단위 부피의 칩을 제거하려면 일정량의 에너지가 필요하며, 칩 크기가 작을수록 더 많은 에너지가 필요합니다. 연마 입자와 공작물 사이에 강한 마찰과 빠른 소성 변형이 발생하여 연삭 온도가 1000~1500°C에 이르는 등 많은 양의 연삭 열이 발생합니다. 따라서 연삭 중 냉각을 위해 많은 양의 절삭유가 필요합니다.

3. 기본 연삭 매개변수

연삭 공정 중에 그림 3에 간략하게 분류된 것처럼 연삭 휠과 공작물은 서로를 기준으로 이동합니다.

연삭 방법에는 일반적으로 외경 원통 연삭, 내경 원통 연삭, 표면 연삭, 폼 연삭, 나사산 연삭, 기어 연삭 등 다양한 연삭 방법이 있습니다. 그러나 연삭 휠의 작업 표면에 따라 기본적으로 그림 2와 표 1과 같이 주변 연삭, 면 연삭 및 폼 연삭으로 분류할 수 있습니다. 다양한 연삭 방법의 다양한 동작에 따라 기본 동작과 이송 동작의 두 가지 유형으로 요약할 수 있습니다.

(1) 기본 모션

공작물에서 금속을 직접 제거하여 칩으로 만드는 동작을 기본 동작이라고 합니다. 연삭에서는 그라인딩 휠의 회전 동작이 기본 동작입니다. 기본 동작 속도는 빠르며 공작 기계의 전력 대부분을 소비합니다.

연삭숫돌의 최대 직경에서의 접선 속도는 연삭 속도 v입니다._s. 즉

v_s=πd_sn_s/1000×60

어디

• v_s - 연삭 속도(m/s);
• d_s - 그라인딩 휠 직경(mm);
• n_s - 그라인딩 휠 회전 속도(R/분).

외부 원통 연삭 및 표면 연삭의 연삭 속도는 일반적으로 35-60m/s이며, 내부 연삭의 경우 일반적으로 15-30m/s입니다. 위의 방정식을 통해 연삭 휠 직경이 마모로 인해 감소하면 연삭 속도가 감소하여 연삭 품질과 생산 효율에 영향을 미친다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 연삭 휠 직경이 특정 값으로 감소하면 휠을 교체하거나 휠 속도를 높여 합리적인 연삭 속도를 보장해야 합니다.

(2) 피드 모션

절단할 금속을 절단 공정에 지속적으로 공급하여 전체 공작물 표면을 서서히 절단하는 동작을 이송 모션이라고 합니다.

외경 원통 연삭에서 공작물의 자체 축을 중심으로 한 회전 운동은 공작물의 원형 이송 운동, 공작물의 왕복 선형 운동은 공작물의 축 이송 운동(종방향 이송 운동이라고도 함), 연삭 휠의 횡방향 운동은 휠의 반경 방향 이송 운동(횡방향 이송 운동이라고도 함)이라고 합니다.

1) 공작물 회전 동작

공작물 원주 이송 동작 속도 v의 계산 공식은 다음과 같습니다._w (m/min)은

v_w=πd_wn_w/1000

어디

• d_w - 공작물 직경(mm);
• n_w - 공작물 회전 속도(R/분).

공작물 원주 속도는 일반적으로 10~30m/s이며, 처리 요구 사항에 따라 선택됩니다. 정밀도를 높이려면 더 낮은 속도를 선택할 수 있고, 그렇지 않으면 더 높은 속도를 선택할 수 있습니다. 실제 생산에서는 공작물 속도를 먼저 선택한 다음 공작물 회전 속도를 계산하여 공작 기계 속도를 조정하는 경우가 많습니다. 이를 위해 위의 공식을 다음과 같이 변환할 수 있습니다.

n_w=1000v_w/πd_w≈318v_w/d_w

2) 축 방향 피드 모션

축 이송 동작은 연삭 휠 축에 평행한 방향으로 작업대가 이동하는 것을 말합니다. 축 이송량(종방향 이송량)은 각 공작물 회전(또는 각 스트로크)에 대해 연삭 휠 축에 대한 작업대의 움직임을 나타내며, f로 표시됩니다._a (mm/r).

축 이송량은 연삭 휠의 폭에 의해 제한되며 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

f_a=(0.1～0.8)B

여기서 B는 그라인딩 휠의 너비(mm)입니다.

작업대 축방향 이송 속도(mm/min)의 계산 공식은 다음과 같습니다.

v_fa=n_wf_a

3) 방사형 피드 모션

작업대에 수직인 방향으로 연삭 휠 슬라이드의 반경 이송량은 각 공작물 회전(또는 각 스트로크)에 대한 연삭 휠 슬라이드에 의한 반경 이송의 변위를 나타내며, f로 표시됩니다. 반경 이송 동작은 일반적으로 불연속적이며, 각 공작물 스트로크의 끝에서만 연삭 휠이 반경 방향으로만 이송합니다. 따라서 레이디얼 이송량 f는 mm/단일 스트로크 또는 mm/이중 스트로크로 표시됩니다.

외경 원통 연삭의 경우, 횡방향 이송량이라고도 하는 이송량은 작업대의 각 종방향 왕복 스트로크 끝에서 연삭 휠이 횡방향으로 이동하는 거리를 나타냅니다. 이송량이 클수록 생산성은 높아지지만 연삭 정확도 향상과 표면 거칠기 값 감소에는 불리합니다.

인피드 금액은_p 는 공작물 표면에 수직으로 측정된 연삭 휠 절삭 깊이를 나타냅니다.

a_p=(D-d)/2

어디

• D - 이송 전 공작물 직경(mm);
• d - 이송 후 공작물 직경(mm).

일반적으로 외부 실린더의 거친 연삭을 위해서는_p=0.01-0.025mm; 외부 실린더의 마감 연삭의 경우, a_p=0.005-0.015mm, 정삭 연삭의 경우 작은 값, 황삭 연삭의 경우 큰 값으로 설정합니다.
최신 고속 외경 원통 연삭기의 경우, 외경 원통의 황삭 연삭은_p=0.05-0.5mm; 외부 실린더의 마무리 연삭은_p=0.005-0.015mm.

(3) 접점 아크 길이 l_g 연삭 휠과 공작물 사이

l의 계산 공식은 다음과 같습니다._g 는

l_g≈√(a_pD_s)

그림 4에서 볼 수 있듯이 l의 크기는_g 는 열원의 크기를 나타냅니다. l이 클수록_g 이 클수록 연삭 열원이 커져 냉각 및 칩 제거가 어렵고 연삭 휠이 막히기 쉽습니다. 일반적으로 내경 원통 연삭의 접촉 아크 길이가 가장 길고 그 다음이 표면 연삭이며, 외경 원통 연삭이 가장 짧습니다.

(4) 평균 연삭 두께 a_cg

평균 연삭 두께의 계산 공식은 다음과 같습니다._cg 는

a_cgmax=2v_wl_x/v_s√[(1/d_w±1/D_s)f_r]

공식에서 v가 작을수록_w/v_s 값이 작을수록_cgmax 이 될 것이므로 고속 연삭이 유익합니다._cgmax 는 √f에 비례합니다._r, 연삭 깊이 f_r 가 1배 증가하면_cgmax 는 생산 효율성 증가의 관점에서 약 40%만 증가하여 f_r (딥 그라인딩 방법)을 사용하는 것이 V_w연마 입자 사이의 거리 l_x 감소(미세 입자 크기), a_cgmax 도 감소하므로 더 미세한 연마 입자가 미세 연삭에 사용되며, D_w 및 D_s 는_cgmax.

(5) 자료 제거율 Q_w

단위 시간당 연마되는 공작물 재료의 양을 재료 제거율(mm)이라고 합니다.³/분). 계산 공식은 다음과 같습니다.

Q_w=1000v_wf_ra_p

단위 유효 연삭 휠 폭 Q' 당 재료 제거율_w (mm³/mm-분)은

Q'_w=Q_w/b

여기서 b는 휠의 유효 연삭 폭(mm)입니다.

Q'_w 는 휠의 연삭 성능과 생산성을 나타냅니다. 높은 Q'_w 값은 우수한 연삭 성능과 높은 생산 효율성을 나타냅니다.

(6) 연삭 비율 G

연삭 비율 G의 계산 공식은 다음과 같습니다.

G=Q_w/Q_s

여기서 Q_s 는 분당 연삭 휠 재료가 떨어져 나가는 양을 나타내며, 연삭 휠 마모율이라고도 합니다. G 값이 클수록 휠의 절삭 성능이 우수하고 생산 효율이 높으며 경제적 효과가 좋다는 것을 나타냅니다.

마모율 G의 계산 공식은 다음과 같습니다.

G_s=1/G=Q_s/Q_w

작은 G_s 값은 휠 수명이 길고 경제적 효과가 좋음을 나타냅니다.

(7) 비연삭 에너지 U_c
단위 부피(또는 질량)의 물질을 제거하는 데 소비되는 에너지(N-m/mm 단위)입니다.³ 또는 J/mm³. U_c 는 일반적으로 연삭력 및 파워를 추정하는 데 사용됩니다. 작은 U_c 는 재료의 연마성이 우수하고 금속 제거율이 상대적으로 높음을 나타냅니다.

III. 연삭력 및 연삭 열

1. 연삭 과정

연삭 가공의 핵심은 수많은 연마 입자의 순간적인 압축, 스크라이빙, 절단 및 마찰 연마에 의해 공작물의 금속 표면층이 연마되는 것입니다. 연삭 중 연마 입자와 공작물 사이의 접촉은 그림 5에 나와 있습니다. 연삭 중 칩 형성 과정은 크게 다음 세 단계로 나눌 수 있습니다:

1단계: 연마 입자가 공작물에 접촉하기 시작하지만 절단하지는 않고 표면에 마찰만 일으켜 공작물 표면층에 열 응력을 발생시킵니다. 이 단계를 슬라이딩 마찰 단계라고 합니다.

2단계: 연마 입자의 절삭 깊이가 증가함에 따라 점차적으로 공작물을 절단하여 재료가 양쪽에서 부풀어 오르고 공작물 표면에 홈이 형성됩니다. 공작물은 소성 변형의 두 번째 단계에 들어갑니다. 이때 연마 입자와 공작물 사이의 마찰 외에도 더 중요한 것은 재료의 내부 마찰과 탄성 변형으로 인한 응력이 발생합니다. 이 단계는 공작물의 표면 거칠기와 화상 및 균열과 같은 표면 결함에 영향을 미칩니다. 이 단계를 스크라이빙 단계라고 합니다.

3단계: 이 시점에서 연마 입자가 일정 깊이로 절단되고 정상적인 절삭력이 일정 수준까지 증가했습니다. 절단 영역도 특정 온도에 도달하여 재료의 이 부분의 입자가 미끄러져 소성 변형이 지속적으로 증가합니다. 연삭력이 공작물의 강도 한계에 도달하면 연마층 재료가 분쇄되고 재료가 전단면을 따라 미끄러져 칩을 형성하여 공작물 표면층에 열 응력과 변형 응력을 생성합니다. 이 단계를 절단 단계라고 합니다.

연삭 공정은 힘과 열의 영향이 특징입니다. 연삭 과정에서 일부 돌출되고 날카로운 연마 입자는 압축과 마찰의 작용으로 일정 두께의 금속을 절단하는 반면, 무딘 입자는 표면 스크라이빙만 유발하고 돌출이 적고 무딘 입자 또는 인접한 두 입자 중 후자는 마찰만 발생시킵니다. 연마 입자에 의해 절단되는 칩은 매우 작으며(고강도 연삭 제외) 일반적으로 리본 모양의 칩, 조각난 칩, 용융된 구형 칩으로 나뉩니다.

2. 연삭력 및 연삭력

(1) 연삭력

연삭 중에 연삭 휠과 공작물 사이에 마찰과 칩 변형이 발생하여 그림 6과 같이 연삭 휠과 공작물에 연삭력이라고 하는 동일하고 반대되는 힘이 작용합니다.

• F_t-접선 연삭력
• F_n-일반 연삭력
• F_a-축 방향 연삭력

일반적인 외경 원통 연삭에서 연삭력은 세 가지 상호 수직인 구성 요소로 분해할 수 있습니다: 접선 연삭력 F_t (연삭숫돌의 회전 원주 접선 방향); 정상 연삭력 F_n (연삭 휠과 공작물 사이의 접촉면에 대한 수직 방향, 방사형 성분이라고도 함); 축 방향 연삭력 F_a (세로 피드 방향)을 클릭합니다.

일반적으로 세 가지 연삭력 구성 요소의 비율은 다음과 같습니다: F_a=(0.1～0.2)F_t, F_n=(1.5～3.2)F_t. 이를 통해 F_n 가 가장 크고 F_a 가 가장 작습니다. F_t 는 연삭기 모터의 출력을 결정하는 주요 매개변수이며 주 연삭력이라고도 합니다. F_n 주로 연삭 휠과 공작물의 변형을 일으키고 휠의 둔화를 가속화하며 공작물의 가공 정확도와 표면 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. F_a 는 연삭기의 공급 시스템에 작용하지만 그 값은 F에 비해 매우 작습니다._t 일반적으로 무시할 수 있습니다.

연삭력은 동력계로 측정하거나 경험적 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다(관련 매뉴얼 참조). 생산 시에는 모터의 실제 입력 전력 F(N)을 기준으로 계산할 수도 있습니다. 즉

F_t=P_Eη_E/πn_sD_s×10⁶

어디

• P_E - 그라인딩 헤드 모터의 측정된 입력 전력(kW);
• η_E - 모터 전송 효율;
• n_s - 그라인딩 휠 속도(r/min);
• D_s - 그라인딩 휠 직경(mm).

이 방법은 다양한 연삭 모드에 적합하지만 접선 연삭력의 평균값만 확인할 수 있습니다.

(2) 연삭력

연삭력 P_m 는 연삭기의 동력 파라미터를 설계하거나 검증하기 위한 기초입니다. 휠 속도가 빠르고 전력 소비량이 많기 때문에 필요한 경우 검증이 필요합니다. 주 동작에 의해 소비되는 전력, 즉 연삭력 P_m (kW)는

P_m=F_tv_s/1000

연삭 휠 모터 출력 P_h 는 다음 공식으로 계산됩니다.

P_h=P_m/η_m

여기서 η_m 는 연삭기의 총 기계적 전달 효율이며, 일반적으로 η_m = 0.70 ~ 0.85.

3. 분쇄 열 및 분쇄 온도

분쇄하는 동안, 높은 절단 속도절단 두께가 얇고 연마 입자가 무딘 경우, 절단 시 소비 전력은 선삭 또는 밀링의 약 10~20배에 달할 정도로 매우 높습니다. 소비되는 에너지의 대부분은 열로 변환됩니다. 이 열 중 약 80%가 공작물에 전달되고(선삭의 경우 3%~9%에 불과), 4%~8%는 칩에 의해, 10%~16%는 연삭 휠에 의해 제거되며, 일부는 전도 및 복사를 통해 소멸됩니다.

연삭 속도가 빠르기 때문에 열이 공작물 깊숙이 침투할 시간이 없고 즉시 표면층에 축적됩니다. 표면층(약 1mm 깊이) 아래의 온도는 수십도에 불과하므로 큰 온도 구배가 발생합니다. 표면층 온도가 매우 높으면 가공된 표면에 화상 및 열 변형이 발생하여 표면 품질과 가공 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 연삭 온도를 제어하고 낮추는 것은 연삭 품질을 보장하는 데 매우 중요한 단계입니다.

연삭 영역 근처의 큰 온도 차이로 인해 연삭 온도는 일반적으로 다음과 같이 분류됩니다:

(1) 연마 입자 분쇄점 온도

연마재 절삭날과 공작물 또는 칩 사이의 접촉점은 연삭 중 온도가 가장 높은 부분으로, 순간적으로 1000°C 이상에 도달할 수 있습니다. 이는 가공된 표면 품질에 영향을 미칠 뿐만 아니라 연마 입자 마모, 파편화, 칩과 연마 입자 접착, 용융, 휠 막힘에도 영향을 미칩니다.

(2) 분쇄 영역 온도

이는 그라인딩 휠과 공작물 사이의 접촉 영역의 평균 온도를 의미하며 일반적으로 500-800°C입니다. 이는 잔류 응력, 화상 및 연삭 표면의 균열에 영향을 미칩니다.

(3) 공작물 평균 온도

공작물로 전달되는 연삭 열은 일반적으로 전체 온도를 수십도 정도만 상승시킵니다. 이는 공작물의 모양과 치수 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.

연삭 온도는 일반적으로 연삭 영역의 온도를 나타냅니다. 연삭 온도를 낮추려면 연삭 파라미터를 합리적으로 선택하고, 연삭 깊이를 줄이고, 연삭 속도를 적절히 낮추고, 공작물 회전 속도를 높여 공작물의 표면 화상 및 균열을 줄여야 합니다.

연삭 휠을 올바르게 선택하고, 더 거친 연마 입자를 선택하고, 휠 경도를 줄이고, 휠을 적시에 드레싱합니다. 필요한 경우 기공이 큰 휠을 사용하고, 연삭유를 올바르게 선택하고, 압력과 유량을 높이고, 적절한 주입 방법을 사용하여 냉각 및 윤활 효과를 개선하는 데 주의를 기울이십시오.

IV. 연마제 및 연마 도구

1. 기존 연마재 및 연마 도구

연마 도구에는 연삭 휠, 연마석, 장착 포인트, 연삭 세그먼트, 코팅 연마재(사포, 샌딩 벨트), 연삭 페이스트 등이 있습니다. 그라인딩 휠은 연마 도구라고도 하는 특수 절삭 공구입니다. 연마 도구의 구조는 그림 7과 같이 연마 입자, 결합제, 기공의 세 가지 요소로 구성됩니다.

일반적으로 본딩 연마 공구는 혼합, 성형, 건조, 소결, 성형, 정적 밸런싱, 경도 테스트, 안전 회전 테스트 등 복잡한 제조 공정을 통해 연마 입자를 본딩제와 결합하여 만들어집니다. 결합제는 연마 입자를 특정 모양으로 결합하고, 연마 입자의 노출된 부분은 절삭 작용을 하며, 기공은 칩과 연삭액을 수용하고 열 방출을 돕습니다.

연마 공구의 성능을 향상시키기 위해 유황, 이황화 몰리브덴, 왁스, 수지 등과 같은 특정 필러를 공극에 함침시킬 수 있습니다. 일부에서는 이러한 함침된 물질을 결합 연마 도구의 네 번째 요소로 간주합니다.

연마 공구의 작업 특성은 연마재, 입자 크기, 결합제, 경도, 구조, 모양 및 치수, 강도, 정적 균형 등의 요인에 의해 결정됩니다. 작업 특성마다 적용 가능한 범위가 다르므로 아래에 간략하게 소개합니다.

(1) 연마제

연마재는 연마 공구 제조의 주요 원자재이며 절삭 작업을 직접 담당합니다. 다양한 가공 요구 사항을 충족하기 위해 연마재는 높은 경도, 일정한 인성 및 기계적 강도를 가져야 합니다. 또한 열적 안정성과 화학적 안정성도 갖춰야 합니다. 현재 일반적으로 사용되는 연마재에는 갈색 알루미늄 산화물(A), 백색 알루미늄 산화물(WA), 검은색 실리콘 카바이드(C), 녹색 실리콘 카바이드(GC) 등이 있습니다.

연마재는 천연 연마재와 인조 연마재의 두 가지 주요 카테고리로 나뉩니다. 천연 연마재는 일반적으로 불순물 함량이 높고 품질이 고르지 않다는 단점이 있어 거의 사용되지 않습니다. 현재는 인조 연마재가 주로 사용됩니다.

인공 연마재는 다시 일반 연마재(알루미나 기반 및 카바이드 기반 유형 포함)와 초연마재(합성 다이아몬드 및 입방정 질화 붕소 포함)로 나뉩니다. 기존 연마재의 특성과 적용 범위는 표 2에 나와 있습니다.

표 2 기존 연마재의 특성 및 적용 범위

표 2에서 인장 강도가 높은 재료를 연삭할 때는 알루미나 계열의 인성이 더 높은 연마재를 선택해야 한다는 것을 알 수 있습니다. 인장 강도가 낮은 연삭재의 경우, 카바이드 계열의 취성이 크고 경도가 높은 연마재를 선택해야 합니다. 갈색 알루미늄 산화물, 백색 알루미늄 산화물 및 실리콘 카바이드 연마재의 등급은 표 3에 나와 있습니다.

표 3 갈색 산화 알루미늄, 백색 산화 알루미늄 및 실리콘 카바이드 연마재 등급
(참조 GB/T2478-2008, GB/T2479-2008, GB/T2480-2008)

(2) 입자 크기

입자 크기는 연마 입자의 크기를 나타냅니다. 입자 크기를 표현하는 방법에는 체 방법과 광전 침전 또는 침전관 과립계 방법의 두 가지가 있습니다. 체 방법은 메쉬 구멍의 크기로 표현합니다.

미세 입자는 침전 시간으로 측정합니다. GB/T 2481.1-1998에 따르면 거친 연마 입자는 F4에서 F220까지 26개 등급으로 나뉘며, 숫자가 작을수록 입자가 더 굵은 것을 나타냅니다. GB/T 2481.2-2009에 따르면 미세 입자는 F230에서 F2000까지 13개 등급으로 나뉘며, 숫자가 클수록 입자가 미세함을 나타냅니다.

입자 크기 선택 시 고려 사항

1) 높은 가공 정확도가 필요한 경우 더 미세한 입자 크기를 선택합니다. 입자가 미세할수록 더 많은 연마 입자가 동시에 절단에 참여하여 작업 표면에 더 작은 절단 자국을 남기므로 표면 품질이 높아집니다.

2) 연마 공구와 공작물 사이의 접촉 면적이 크거나 연삭 깊이가 큰 경우 입자 크기가 더 거친 연마 공구를 선택해야 합니다. 입자가 거친 공구는 공작물과의 마찰이 적고 열이 덜 발생하기 때문입니다. 예를 들어, 평평한 표면을 연마할 때 연삭 휠의 끝면을 사용하면 원주를 사용하는 것보다 입자가 더 굵어야 합니다.

3) 거친 분쇄의 입자 크기는 미세 분쇄보다 더 거칠어야 생산 효율을 높일 수 있습니다.

4) 절단 및 홈 연삭 작업의 경우 입자 크기가 거칠고 구조가 느슨하며 경도가 높은 연삭 휠을 선택해야 합니다.

5) 연질 금속이나 연성 금속을 연삭할 때는 휠 표면이 칩으로 쉽게 막히므로 거친 입자의 휠을 선택해야 합니다. 경도가 높은 재료를 연삭할 때는 비교적 거친 입자 크기를 선택해야 합니다.

6) 폼 연삭의 경우 휠 모양을 더 잘 유지하려면 더 미세한 입자 크기를 선택해야 합니다.

7) 고속 연삭의 경우 연삭 효율을 향상시키기 위해 입자 크기가 일반 연삭보다 1-2 등급 더 미세해야 합니다. 입자가 미세할수록 단위 작업 면적당 연마 입자가 많아지고 각 입자가 힘을 덜 받기 때문에 무뎌지는 경향이 적기 때문입니다. 다양한 입자 크기의 적용 범위는 표 4에서 확인할 수 있습니다.

표 4 다양한 입자 크기 연마재의 적용 범위

(3) 본딩 에이전트

본딩제의 주요 기능은 연마 입자를 서로 결합하여 특정 모양과 강도를 가진 연마재를 형성하는 것입니다. 일반적으로 사용되는 본딩제의 코드, 특성 및 적용 범위는 표 5에 나와 있습니다.

표 5 일반적인 연마 접착제의 코드, 특성 및 적용 범위

(4) 경도

연마재의 경도는 절삭력의 작용에 의해 연마재 표면의 연마 입자가 결합제에서 분리되는 난이도를 나타냅니다. 입자가 쉽게 분리되면 연마재의 경도가 낮고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 연마제의 경도와 연마 입자 자체의 경도를 혼동하지 않는 것이 중요합니다.

연마재 경도에 영향을 미치는 주요 요인은 결합제의 양이며, 결합제가 많을수록 연마재 경도가 높아집니다. 또한 연마재 제조 공정에서 성형 밀도, 소성 온도 및 지속 시간도 모두 연마재의 경도에 영향을 미칩니다.

연마재 경도를 선택하는 기본 원칙은 연삭 공정 중에 연마재의 적절한 자가 연마를 보장하고 과도한 연마재 마모를 방지하며 연삭 중에 과도한 연삭 온도가 발생하지 않도록 하는 것입니다.

1) 공작물 경도가 높을수록 연마재 경도는 낮아야 하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이는 공작물이 단단하면 연마 입자가 연삭 중에 더 높은 압력을 견디고 무뎌질 가능성이 높기 때문입니다. 더 부드러운 휠을 선택하면 적시에 자가 연마를 촉진하고 휠의 연삭 성능을 유지할 수 있습니다.

공작물 경도가 낮을수록 연마 입자가 더 천천히 무뎌집니다. 입자가 무뎌지기 전에 입자가 분리되는 것을 방지하려면 더 단단한 휠을 선택해야 합니다. 그러나 공작물의 경도는 낮지만 인성이 높은 경우 칩이 휠을 쉽게 막을 수 있으므로 입자가 더 거칠고 경도가 낮은 휠을 선택해야 합니다.

2) 일반적으로 거친 연삭에는 미세 연삭에 비해 더 단단한 휠을 선택하고, 내부 연삭의 경우 휠과 공작물 사이의 접촉 면적이 외부 연삭보다 커서 공작물 가열이 발생할 수 있으므로 더 부드러운 휠을 선택해야 합니다. 그러나 내부 구멍 직경이 작고 휠 속도가 낮으며 휠의 자가 연마 특성이 좋은 경우 약간 더 단단한 휠을 선택할 수 있으며 고속 연삭의 경우 휠의 자가 연마 특성이 좋지 않으므로 휠 경도를 1-2 등급 낮춰야 합니다.

3) 폼 연삭의 경우 휠 모양을 유지하기 위해 더 단단한 휠을 선택해야 하며, 불연속 표면을 연삭할 때는 충격으로 인해 연마 입자가 분리되기 쉬우므로 더 단단한 휠을 선택할 수 있습니다.

4) 연소하기 쉬운 열전도율이 낮은 재료(예: 고속 강철 공구, 베어링, 얇은 벽의 부품 등)의 경우 더 부드러운 휠을 선택해야 합니다.

5) 휠과 공작물 사이의 접촉 면적이 큰 경우 더 부드러운 휠을 선택해야 합니다. 예를 들어, 표면 연삭에 휠의 끝면을 사용할 때는 휠의 외경을 사용할 때보다 더 부드러워야 합니다.

6) 높은 표면 품질이 요구되는 미세 연삭의 경우 더 부드러운 휠을 선택해야 하며, 낮은 표면 거칠기 연삭의 경우 매우 부드러운 휠을 선택하는 경우가 많습니다. 다양한 연삭 방법에 대한 경도 범위 선택은 표 6을 참조할 수 있습니다.

표 6 다양한 연삭 방법에 따른 경도 범위 선택

2. 초연마 도구

초연마재는 다이아몬드 및 입방정 질화 붕소 연마재를 말합니다. 다이아몬드에는 천연 다이아몬드와 합성 다이아몬드가 있습니다. 천연 다이아몬드는 자연에서 가장 단단한 물질이지만 생산량이 적고 가격이 비싸기 때문에 일반적으로 합성 다이아몬드가 더 자주 사용됩니다.

입방정 질화붕소는 분자식이 BN인 입방정 결정 구조의 질화붕소입니다. 결정 구조는 다이아몬드와 유사하며 경도는 다이아몬드보다 약간 낮은 72000~98000 HV 범위입니다. 현재까지 천연 입방정 질화붕소는 발견되지 않았으며, 현재 인공적으로 생산되고 있습니다.

(1) 합성 다이아몬드 연마재의 특성

• 탄화물, 세라믹, 광학 유리, 반도체 재료 등 다양한 고경도, 고취성 소재를 가공할 수 있습니다.
• 다이아몬드 연마 입자는 날카로운 모서리, 강력한 연삭 능력, 긴 수명, 작은 연삭력으로 녹색 탄화규소의 1/4~1/5에 불과하여 공작물 정확도 향상과 표면 거칠기 감소에 유리합니다.
• 다이아몬드 연삭 휠은 연삭 온도가 낮기 때문에 표면 연소, 균열 및 공작물의 구조적 변화를 방지할 수 있습니다.
• 다이아몬드 그라인딩 휠은 수명이 길고 마모가 적으며 작업 시간을 절약하고 경제적으로 사용할 수 있습니다.
• 상대적으로 낮은 내열성(700~800°C)으로 높은 절삭 온도에서 절삭력이 떨어집니다. 또한 다이아몬드는 철 원소와 친화력이 강해 화학적 마모를 유발하며 일반적으로 철 소재 연삭에는 적합하지 않습니다.

(2) 입방정 질화 붕소(CBN) 연마재의 특성

절삭 공구를 만드는 데 사용되는 것 외에도 CBN 소재의 가장 큰 응용 분야는 고속 및 고효율 연삭 및 연마 공정에 사용되는 CBN 연마재 생산 분야입니다. 이를 통해 연삭 효율을 크게 개선하고 연삭 정밀도와 품질을 한 단계 향상시킬 수 있습니다.

1) 열 안정성이 우수합니다.

내열 온도가 1200°C 이상으로 화학적 불활성이 강하고 철 성분과 화학적으로 쉽게 반응하지 않습니다. 따라서 고온에서 경도가 높고 열전도율이 낮은 재료뿐만 아니라 초경량 고속강과 같이 단단하고 질긴 강철 부품을 가공하는 데 적합합니다.

2) 내마모성이 우수합니다.

예를 들어 합금 공구강을 연삭할 때 일반 커런덤 휠보다 수명이 100배 이상 길어 자동화된 가공을 달성하는 데 도움이 됩니다.

3) 높은 생산 효율성.

경질 합금과 같은 재료를 가공할 때는 다이아몬드 휠이 입방정 질화 붕소 휠보다 우수합니다. 그러나 고속강, 내열강, 연마강과 같은 합금강을 가공할 때는 금속 제거율이 다이아몬드 휠의 10배, 화이트 커런덤 휠의 60~100배에 달합니다.

4) 좋은 분쇄 품질.

연삭 공작물의 치수 정확도가 높고 표면 거칠기 값이 낮으며 화상 및 균열이 발생하지 않습니다. 표면 잔류 응력은 커런덤 휠보다 작습니다.

5) 낮은 처리 비용.

입방정 질화 붕소 휠은 고가이지만 높은 가공 효율, 우수한 표면 품질, 긴 수명, 치수 정확도 제어 용이, 낮은 불량률 등의 장점이 있어 전체 비용을 절감할 수 있습니다.

두 초경도 연마재의 공통적인 특성은 높은 경도, 우수한 열전도율, 날카로운 모서리이지만 각각 고유한 특성을 가지고 있습니다. 다이아몬드는 열 안정성이 낮고 고온에서 철, 크롬, 바나듐, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄과 같은 금속과 탄화물을 형성하기 위해 확산되어 연마재 마모를 가속화합니다. 따라서 철 금속 연삭에는 적합하지 않지만 주철의 탄소가 포화되어 더 이상 확산이 일어나지 않기 때문에 다양한 합금 주철을 연삭할 수 있습니다.

예를 들어 알루미늄-실리콘 합금 다이캐스트 부품을 연삭할 때 더 높은 가공 표면 품질과 경제적 이점을 얻을 수 있습니다. 다이아몬드 연마재는 건식 연삭에 비해 습식 연삭으로 약 40%의 수명을 늘릴 수 있으므로 가급적 습식 연삭을 사용해야 합니다.

입방정 질화 붕소는 철 재료 연삭에 적합하며 크랭크 샤프트, 캠 샤프트, 내부 구멍, 기어, 가공하기 어려운 재료 및 표면 연삭에 일반적으로 사용됩니다. 고속 연삭 및 고속 이송 속도 연삭이 가능하여 연소 없이 낮은 표면 거칠기 값을 얻을 수 있으며 연삭 효율을 향상시키면서 더 높은 정밀도를 얻을 수 있습니다.

CBN 휠은 수명이 길고 연삭 성능이 우수하여 휠 교체, 드레싱, 기계 조정 및 공작물 검사를 위한 보조 시간을 절약할 수 있습니다. 연삭 중에는 일반적으로 냉각을 위해 극압 에멀젼 또는 고속 연삭 유체가 사용됩니다. 두 가지 초경질 연마재의 적용 범위 비교는 표 7에 나와 있습니다.

표 7 두 가지 초경질 연마재의 적용 범위

참고: √-적용 가능, ×-적용 불가능.

3. 코팅 연마재

코팅 연마재는 연마 입자를 접착제로 유연한 뒷면에 부착하여 만든 연마재로, 일반적으로 "사포와 샌드클로스"로 알려져 있습니다. 현재 중국에서 이러한 제품에는 주로 샌드클로스, 사포, 샌딩 벨트, 샌딩 디스크, 플랩 휠, 샌딩 슬리브가 포함됩니다.

코팅 연마재의 특성은 사용하기 쉽고 장비가 간단하며 안전한 작동, 짧은 연마재 생산 주기, 저렴한 가격입니다. 종이 샌딩 벨트와 강철 종이 연마 디스크의 도입으로 코팅 연마재의 적용 범위가 더욱 넓어졌습니다.

(1) 코팅 연마재의 분류 및 특성

1) 코팅 연마재의 분류

코팅 연마제의 분류는 표 8에 나와 있습니다.

표 8 코팅 연마재의 분류

2) 코팅된 연마재의 입자 크기

GB/9258.2-2008은 코팅 연마재에 대한 거친 연마 입자의 입자 크기를 지정하고, GB/T9258.3-2000은 코팅 연마재에 대한 연마 마이크로 입자의 입자 크기를 지정합니다.

거친 연마 입자의 그릿 크기는 20개의 그릿 번호로 나뉩니다: P12, P14, P16, P20, P24, P30, P36, P40, P50, P60, P70, P80, P100, P120, P150, P180, P220.

미세 연마 분말의 그릿 크기는 13개의 그릿 번호로 나뉩니다: 240, 280, 320, 360, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 2500입니다.

3) 코팅 연마재용 접착제

코팅 연마재용 접착제는 주로 연마 입자와 백킹 재료를 접착하는 데 사용되는 액체 재료입니다. 코팅 연마재용 접착제의 종류와 코드는 표 9에 나와 있으며, 코팅 연마재용 다양한 접착제의 성능과 적용 범위는 표 10에 나와 있습니다.

표 9 접착제의 종류와 코드

표 10 코팅 연마재용 다양한 접착제의 성능 및 적용 범위

4) 백업 자료

백킹 재료는 코팅 연마재에서 연마재와 바인더의 캐리어를 말하며, 일반적으로 연질 섬유 재료를 사용하며 높은 인장 강도, 낮은 연신율 및 우수한 내수성이 요구됩니다. 코팅 연마재의 백킹 재료와 용도는 표 11에 나와 있으며, 백킹 재료 분류 및 코드는 표 12에 나와 있습니다.

표 11 코팅 연마재의 백킹 재료 및 용도

표 12 백킹 재료 분류 및 코드

(2) 천 뒷면 연마재, 사포 디스크, 플랩 휠 및 샌딩 슬리브

1) 마른 샌딩 천

건식 샌딩 천은 일반적으로 수동 또는 저속, 저압 건식 샌딩에 사용됩니다. 유성 절삭유를 사용하면 효율성과 가공 품질을 향상시킬 수 있습니다. 습기에 노출된 건식 샌딩 천은 60~80°C의 온도에서 약간 말릴 수 있으며, 과도하게 건조하면 파손될 수 있습니다.

건식 샌딩 천은 일반적으로 시트 형태(코드 S)와 롤 형태(코드 R)로 생산되며 표면 밀도에 따라 경량(L), 중형(M), 중량(H) 타입으로 나뉩니다. 가벼운 천은 목재, 가죽, 고무 및 기타 가공에 적합하고 무거운 천은 금속 가공에 적합합니다.

2) 방수 사포

사용하기 전에 40°C의 물에 10분 정도 담가두었다가 부드럽게 만든 후 사용해야 합니다. 그릿 선택: 거친 연삭에는 P80-P150, 미세 연삭에는 P180-P280, 정밀 연삭에는 P320 이상을 사용합니다. 방수 사포에 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 연마재는 유리샌드(코드 GL)와 가넷(코드 G)입니다.

마킹: 샌드페이퍼 S G/G C230×280 A P80

3) 가황 섬유 디스크

가황 섬유 디스크는 고강도 내열성 합성 수지를 바인더로 사용하여 고품질 가황 섬유 종이 표면에 연마재를 부착하여 원형의 얇은 디스크를 형성합니다. 가황 섬유 디스크는 연마 및 연마용 휴대용 기계에 장착하여 금속 또는 비금속 재료의 녹 제거, 연마 및 기타 건식 연마 공정에 사용할 수 있습니다. 작동하기 쉽고 효율성이 높으며 다용도로 사용할 수 있고 안전하고 신뢰할 수 있습니다. 가황 섬유 디스크의 최대 작업 속도는 80m/s입니다.

4) 연마 플랩 휠

플랩 휠은 시트 형태의 천으로 된 연마재를 축에서 방사형으로 고르게 분포시켜 만든 바퀴 모양 또는 디스크 모양의 연마 도구입니다.

연마 플랩 휠은 비교적 높은 가공 효율을 가지고 있으며 연삭 및 연마에 널리 사용됩니다. 비철금속 및 스테인리스 스틸 제품을 연마하고 연마 공구의 모양 표면을 마무리하는 데 효과적입니다. 엔드 페이스 플랩 휠은 넓은 면적을 연마하고 마무리하는 데 적합합니다. 플랩 휠은 사용이 편리하며 전기 및 공압 공구는 물론 선반, 드릴링 머신 및 기타 공작 기계와 함께 사용할 수 있습니다.

플랩 휠의 최대 작업 속도: 샤프트 장착형 및 척 장착형 플랩 휠의 경우 35m/s 또는 50m/s, 컵형 플랩 휠의 경우 80m/s입니다.

5) 원통형 샌딩 슬리브

천 뒷면 샌딩 슬리브(코드 S)라고도 하는 원통형 샌딩 슬리브는 연마재를 천이나 종이 뒷면에 부착하여 만든 원통형 연마 도구입니다. 용도는 플랩 휠과 유사하며 대형 베어링을 연마하는 데 더 적합하고 효율이 높습니다. 샌딩 슬리브는 원통형 천 뒷면 샌딩 슬리브(코드 SC)와 원통형 종이 뒷면 샌딩 슬리브(코드 SP)로 나뉩니다.

(3) 샌딩 벨트

샌딩 벨트는 루프 형태의 코팅 연마재로, 엔드리스 벨트와 조인트 벨트로 나뉩니다. 엔드리스 벨트는 백킹 재료 제조 공정의 한계와 낮은 생산률로 인해 점차 조인트 벨트로 대체되고 있습니다. 현재 국내 및 국제 샌딩 벨트 표준에서 샌딩 벨트는 실제로 조인트 벨트를 의미합니다.

샌딩 벨트 연삭은 30년 이상 발전해 온 새로운 유형의 연삭 공정으로, 비교적 완전하고 독립적인 가공 기술입니다. 샌딩 벨트는 2세대 코팅 연마재 제품입니다. 샌딩 벨트 연삭은 특정 장비에서 수행되는 매우 효율적인 연속 가공 방법으로, 광범위한 응용 분야가 있으므로 "범용 연삭" 기술이라고도 불립니다.

1) 샌딩 벨트의 분류

샌딩 벨트에는 여러 종류가 있습니다. 형태에 따라 롤 벨트와 루프 벨트, 백킹 소재에 따라 천 벨트, 종이 벨트, 복합 백킹 벨트, 바인더에 따라 동물성 접착제 벨트, 반수지 벨트, 완전 수지 벨트, 작업 표면에 따라 고밀도 결 벨트, 희소 결 벨트, 초코팅 벨트 등이 있습니다. 샌딩 벨트의 종류와 특성은 표 13에 나와 있습니다.

표 13 샌딩 벨트의 유형 및 특성

2) 샌딩 벨트 그릿 선택

샌딩 벨트 그릿의 선택은 주로 가공 조건과 공작물의 표면 거칠기 요구 사항에 따라 결정됩니다. 적용 가능한 범위와 달성 가능한 표면 거칠기는 표 14에 나와 있습니다.

표 14 샌딩 벨트 그릿의 적용 범위 및 달성 가능한 표면 조도

3) 샌딩 벨트 접착제 선택

샌딩 벨트 접착제의 종류, 특성 및 적용 가능한 범위는 표 9와 10에 나와 있습니다.

이 외에도 일부 샌딩 벨트에는 수지 층 위에 슈퍼 코팅 접착제를 추가로 도포해야 하는 특별한 요구 사항이 있습니다.

정전기 방지 코팅 접착제.

주로 목재 및 플라스틱 제품 가공에 사용되며, 샌딩 벨트 뒷면과 지지대 사이의 마찰로 인해 발생하는 정전기로 인한 절삭 분진의 부착을 방지하여 생산 안전에 도움이 됩니다.

막힘 방지 슈퍼 코팅 접착제.

주로 금속 비누로 구성된 수지 코팅으로, 샌딩 벨트 표면의 막힘을 효과적으로 방지하여 연삭 효율과 벨트 수명을 향상시킬 수 있습니다.

산화 방지 분해 슈퍼 코팅 접착제.

탄성 고분자 재료와 산화 및 분해에 강한 활성 재료로 구성되어 있습니다. 가공 중 냉각 효과가 있어 샌딩 벨트의 수명과 가공 표면의 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.

4) 샌딩 벨트 백킹 재료 선택

샌딩 벨트 백킹 소재의 선택은 주로 사용 요건에 따라 결정됩니다. 높은 처리 부하와 빠른 속도를 위해 백킹 소재는 더 높은 강도와 낮은 연신율을 필요로 합니다. 일반적으로 면과 린넨 직물 또는 나일론과 폴리에스테르 섬유 직물이 백킹 재료로 선택됩니다. 일반적인 샌딩 벨트는 직물의 면적 밀도와 다양한 그릿 크기에 따라 서로 다른 무게 등급의 직물과 종이 소재를 사용하는 경우가 많습니다.

종이 백킹 샌딩 벨트는 천 백킹 벨트보다 더 매끄럽고 균일하지만 하중 지지력이 낮습니다. 복합 백킹 재료는 두 가지의 장점을 결합한 것으로 고강도 연삭에 적합합니다. 복합 백킹 소재에는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 두 겹의 종이 사이에 메쉬 천을 추가하는 것이고, 다른 하나는 종이 백킹 위에 천을 추가하는 것입니다.