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작성일 : 15-10-30 23:32
기계공작법 IIII
 글쓴이 : hereis
조회 : 6,258  
11. 연삭기

 

11-1 연삭기의 개요

1. 연삭기의 가공 분야와 종류

(1) 연삭기의 가공 분야

  연삭기는 숫돌바퀴를 고속 회전시켜 원통의 외면, 내면 또는 평면 등을 정밀 다듬질하는 공작 기계이며, 강재는 물론 담금질된 강 또는 절삭 공구로도 절삭할 수 없는 것을 다듬질할 수 있다.

(2) 연삭기의 종류

  *원통 연삭기 : 원통이나 테이퍼의 바깥면, 끝면을 연삭하는 기계로 다음과 같은 형식이 있다.

  ① 테이블 왕복형 : 일감을 설치한 테이블이 베드 위에서 왕복 운동을 하고, 숫돌이 숫돌대에 고정되어 회전하여 일감을 연삭하는 방법으로 소형 일감의 연삭에 적합

  ② 숫돌대 왕복형 : 테이블에 설치된 일감은 고정되어 있고, 숫돌대를 왕복시켜 연삭하는 기계로 대형 중량물 연삭에 적합

  ③ 숫돌대 전후 이송형 : 숫돌 바퀴를 테이블과 수직 방향으로 이동시켜 연삭하는 기계로 턱붙이 원통, 테이퍼형, 곡선 윤곽 등의 전길이를 동시에 연삭할 수 있다.

  *만능 연삭기 : 원통 연삭기와 구조와 작용이 같은 것 이 외에 숫돌대 및 스핀들대가 선회하고, 또 테이블이 선회할 수 있다.

  *내면 연삭기 : 원통이나 테이퍼의 내면을 연삭하는 기계로 일감 회전형, 일감 고정형(플래니터리형)이 있다.

  *평면 연삭기 : 일감을 평면 연삭하는 기계로 테이블 왕복형과 테이블 회전형이 이싿. 테이블으 T홈이 있어 마그네틱척, 바이스, 고정구 등을 설치하고, 여기에 일감을 고정한다.

  * 센터 리스 연삭기 : 원통의 바깥면을 연삭하는 기계로 연삭용 숫돌 바퀴 외에 조정 숫돌 바퀴를 써서 일감에 회전과 이송을 주어 연삭한다.

  * 공구 연삭기 : 여러 가지 가공용 공구를 연삭 다듬질하는 연삭기로 양두 연삭기와 초경 공구연삭기가 있다.

 

2. 원통 연삭기

(1) 원통 연삭기의 구조

  *주축대 : 공작물을 지지하여 회전시키는 부분으로 고정식과 선회식이 있다.

    ① 고정식 : 테이블 위에 위치하여 센터 작업 및 척을 붙여 행하면 내면 연삭도 된다.

    ② 선회식 : 테이블 위에서 360도선회하고, 센터 작업 및 테이퍼 연삭도 된다.

  *숫돌대 : 숫돌 바퀴를 회전시키는 부분 전체를 뜻하며, 테이블과 직각 방향으로 움직일 수 있게 되어 있어 절입을 행한다.

  *심압대 : 주축대와 같이 테이블 상면에서 길이 방향으로 자유로이 이동할 수 있고, 적당한 위치에 고정시켜 공작물을 지지한다.

  *테이블 : 공작물을 부착시켜 이송하게 되어 있다. 이송 기구에는 치차에 의한 것과 유압에 의한 것이 있는데 이 중 거의 유압식이 쓰인다.

(2)원통 연삭 작업 요령

  *센터와 센터 구멍: 연삭기에는 센터 구멍을 정확히 하지 않으면 다듬질 정밀도에 큰 영향을 미친다.

  *공작물의 설치 : 선반 작업의 경우와 같이 공작물 설치에 주의를 해야 하며, 공작물의 지름에 비해 길이가 긴 겨우는 방진구를 사용해야 한다.

  *연삭량 : 연삭량은 보통 지름 20~100mm, 길이 500mm정도까지에서는 0.2~0.5mm정도로 한다.

  *절삭 깊이와 이송 : 절삭 깊이는 공작물의 재질, 연삭방법 드에 따라 다르나 거친 연삭에서는 0.01~0.05mm, 다듬질 연삭에는 1/4~1/2정도이다.

  *연삭 속도 : 숫돌차의 원주 속도가 클수록 연삭 능률, 다듬면의 상태가 좋아진다. 공작물의 원주 속도는 그 재질, 숫돌 바

 

11-2 숫돌바퀴

1. 숫돌바퀴의 구성

(1) 연삭 작용

  연삭숫돌이 금속을 깎는 모양은 꼭 하나 하나의 숫돌 입자가 밀링 커터의 날과 같이 움직여 금속을 깎아낸다. 따라서 숫돌바퀴는 무수한 날을 가진 밀링 커터로 생각하면 된다.

연삭숫돌이 연삭 과정 중에 입자가 마멸-> 파쇠->탈락->생성의 과정을 되풀이 하여 새로운 입자가 생성되는 작용을 자생작용 이라 한다.

(2) 숫돌바퀴의 요소

  연삭숫돌의 구조는 숫돌 입자, 결합제, 기공의 3요소로 되어 있다. 숫돌 입자는 절삭을 하는 날이고, 결합제는 숫돌 입자를 성형시키며, 기공은 칩을 피하는 장소이다.

  *숫돌입자 : 입자에는 천연산과 인공산이 있는 데 보통 인공 연삭입자가 쓰이며 용융 알루미나와 탄화규소의 두 종류가 있다.

  ① 알루미나 : 순도가 높은 WA입자와 갈색을 띤 A입자가 있다. WA는 담금질 강에, A는 일반 갱재의 연삭에 적합하다.

  ② 탄화 규소 : 암자색의 C입자와 녹색의 GC 입자가 있다. C는 주철, 자석 등 단단한 것이나 비철 금속에 적합하고, GC는 초경합금의 연삭에 쓰인다.

    연 삭 숫 돌
 숫돌기호
          용                  도   
  비 고
 
  인

  조

  연

  삭

  숫

  돌
    산화알루미늄
      (Al2 O3)
  A숫돌
 중연삭용, 일반강재, 가단주철, 청동, 사포
  갈 색
 
WA숫돌
  백 색
 
경연삭용, 담금질강, 특수강, 고속도강
 
  흑 색
 
    탄산규소질
      (SiC)
  C숫돌
 주철, 동합금, 경합금, 비철금속, 비금속
 
  녹 색
 
GC숫돌 
 경연삭용, 특수주철, 칠드주철, 초경합금, 유리
 
 
 
  탄화붕소질(BC)
 
  B숫돌
 
메탈본드 숫돌, 일래스틱본드 숫돌, D숫돌의 대용, 랩핑제
 
  다이아몬드(MD)
  D숫돌
 D숫돌용
 
 
천연

연삭

숫돌
  다이아몬드(MD)
 
  D숫돌
 
메탈, 일래스틱비트리 화이트 숫돌, 석재, 유리, 보석절단,연삭,각종 랩핑제, 연질금속, 절삭용 바이트, 초경합금 연삭
 
 
 
 
에머리, 가네트 프린트, 카버런덤
 숫돌에는 사용치 않고 연마재나 사포에 쓰임.
 


?입도 : 입자의 크기를 입도라 하며 번호로 나타낸다.

호칭
    거  친  눈
    보  통  눈
    가  는  눈
    아주 가는눈
    극히 가는눈
 
입도
 10, 12, 14, 16, 20, 24
 30, 36, 46, 54, 60
 70, 80, 90, 100, 120, 150, 180, 200
 240, 280, 320, 400, 500, 600, 700, 800
 1000, 1200, 1500,

2000, 2500, 3000
 
        광    내    기
 
용도
    막 다 듬 질
    다  듬  질
  경 질 다 듬 질
 


?결합도 : 입자를 결합하고 있는 결합제의 세기를 결합도라 한다. 연삭숫돌이 단단하고 연한 정도를 결합도로 나타낸다.

  결합도번호
 E, F, G
 H, I, J, K
 L, M, N, O
 P, Q, R, S
 T,U,V,W,X,Y,Z
 
  호      칭
 극히 연함
 연함
 보통
 단단함
 극히단단함
 


?조직 : 숫돌바퀴에서 단위 부피 중의 숫돌 입자의 밀도를 조직이라 하며, 거친 것, 보통것, 치밀한 것 의 세 가지 분류가 있다.

?결합제: 연삭 입자를 결합시켜 적당한 연삭숫돌의 형상을 가지게 하기 위하여 결합제를 사용한다.

    ㉠결합 능력을 광범위하게 조절할 수 있을 것.

    ㉡임의의 형상으로 만들 수 있을 것.

    ㉢적당한 기공을 포함할 수 있을 것.

    ㉣균일한 조직으로 만들 수 있을 것.

    ㉤고속 회전에 대하여 안전한 강도를 가질 수 있을 것.

2. 숫돌의 표시법과 선택

(1) 숫돌의 표시법

  숫돌바퀴에는 숫돌 입자의 종류, 입도, 결합도, 조직, 결합제, 모양 및 연삭면의 모양, 치수, 회전 시험 원주 속도 및 사용 원주 속도, 범위 , 제조다 이름, 제조 번호, 제조 연월일이 표시되어 있다.

11-3 연삭 작업

1. 연삭숫돌의 수정

(1) 글레이징(무딤,glazing)

  숫돌바퀴의 입자가 탈락이 되지 않고 마멸에 의해서 납작하게 된 상태

(2)로우딩(눈메움,loading)

  연삭 작업중 숫돌 입자의 표면이나 기공에 쇳가루가 차 있는 상태

(3) 드레싱(dressing)

  숫돌면의 표면층을 깎아 떨어 뜨려서 절삭성이 나빠진 숫돌의 면에 새롭고 날카로운 입자를 발생시켜 주는 법이다. 사용하는 드레서로는 성형 드레서, 정밀 강철 드레서, 입자 봉 드레서, 연삭숫돌 드레서, 다이어몬드 드레서가 있다.

(4) 트루잉(truing)

  숫돌의 연삭면을 숫돌과 축에 대하여 평행 또는 일정한 형태로 성형시켜 주는 방법이다. 그래서 드레싱과 동반하게 된다.

트루잉을 할 때는 다이어몬드 드레서, 프레스 로울러 또는 크러시 로울러 등을 사용한다.




12. 정밀 입자 가공 및 특수 가공

 

12-1 정밀 입자 가공

1. 호우닝 가공

  *호우닝의 가공 원리 : 막대 모양의 가는 입자 숫돌을 방사형으로 배치한 호운을 회전시킴과 동시에 왕복 운동을 주어 보오링, 리이밍, 연삭 가공을 끝낸 원통의 내면을 정밀하게 다듬질하는 방법을 호우닝이 라한다.

  *호운 : 호운은 그 바끝쪽에 막대 모양의 숫돌을 붙여 회전축에 의하여 회전과 왕복 운동을 주어 숫돌로 연삭하는 공구이며, 여기에 붙이는 숫돌의 입도는 150~500메시 정도이고, 결합도는 열처리 경화한 강은 J~M, 연강에는 K~N, 주철, 황동에는 J~N의 범위의 것이 쓰인다.

 

2. 수우퍼 피니싱

(1) 수우퍼 피니싱의 개요

  수우퍼 피니싱은 입도가 작고, 결합도가 작은 숫돌을 공작물에 가볍게 누르고 매분 500~2000회 정도의 진동수로 진동을 주면서 왕복 운동을 시킴과 동시에 공작물에도 회전을 주어 가공면을 단시간에 매우 펴오할한 면으로 다듬는 가공 방법이다.

    ㉠ 내마멸성, 내부식성이 높은 다듬질면을 얻을 수 있다.

    ㉡ 연삭량이 많아 짧은 시간 안에 가공이 끝난다.

    ㉢ 방향성이 없는 다듬질면을 얻을 수 있고, 가공 변질층을 제거 할 수 있다.

 

3. 래핑

  래핑이라 함은 공작물보다 경도가 낮은 주철, 구리, 목재로 만든 랩이라는 공구와 공작물의 다듬질할 면 사이에 적당한 연삭 압자를 넣고, 공작물과 적당한 압력으로 닿게 하고 상대 운동을 시킴으로서 입자가 공작물의 표면에서 아주 적은 양을 깎아내어, 표면을 매끈하게 다듬는 가공이다.

래핑을 하면 진직도, 진원도, 평면도 등의 정밀도가 향상되고, 다듬질면은 내식성, 내마멸성이 높아진다.

래핑에는 래핑액을 사용하는 습식법과 사용하지 않는 건식법이 있다. 습식법은 다듬질면은 광택이 적으므로 거친 래핑에 적합하고, 건식법은 아름다운 다듬질면을 얻을 수 있다.

 

12-2 특수 가공

1. 입자 벨트 가공

  벨트에 연삭 입자를 접착시켜 여기에 일감을 눌러 연마하는 가공법을 입자 벨트 가공이라 한다. 숫돌 입자는 주철에는A, 강철에는WA, 비금속에는C, 초경 합금에는 GC가 사용된다.

 

2. 버핑

  버핑은 헝겊과 같이 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착시켜, 이것을 고속 회전 시켜 여기에 공작물을 눌러 대고 그 표면을 매끈하게 다듬는 것이다. 이것은 치수 정밀도 향상을 목적으로 하는 것이 아니고, 단지 면의 광택내기가 주목적이다.

 

3. 텀 블 링

  텀블링은 배럴 속에 가공물과 미이디어, 컴파운드 공작액을 넣고, 이것에 회전 또는 진동을 주어 공작물과 미이디어가 충돌이 반복되는 사이에 그 표면에 있는 요철이 떨어져 매끈한 다듬면이 얻어진다. 미이디어는 형석, 나무 부스러기, 가죽 부스러기이며, 컴파운드는 스케일의 제거, 녹떨기, 변색의 방지, 광택내기에 사용되고, 공작액은 물 이외에 경유, 글리세린, 유화액 등이 사용된다.

 

4. 버어니싱

  버어니싱은 원통 내면을 다듬질하는 경우로 내경보다 약간 지름이 큰 버어니시를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 정밀도가 높은 면을 얻는 가공법이다.

 

5. 로울러 다듬질

  회전하는 원통형의 일감에 로울러를 눌러 표면을 매끈하게 하는 동시에 표면 경화시키는 가공법을 로울러 다듬질이라 하며, 주로 선반 가공 뒤에 이 다듬질을 한다.

(1) 샌드 블라스트

  주물의 표면을 청소하거나 또는 도금이나 도장의 바탕을 깨끗이 하는 것으로 모래를 압축 공기에 의해 분사시켜 이것을 공작물 표면에 닿게 하여 그 표면을 깨끗이 하는 것이다.

(2) 그릿 블라스트

  그릿은 파쇠된 칠드 주철 입자를 말하는데, 그릿블라스트는 이 그릿을 샌드 블라스트와 같이 가공품에 분사시켜 가공한는 방법이다.

(3) 쇼트 피이닝

  다수의 작은 철, 강의 보올또는 망간 주철구, 칠드 주철구를 고속도로 가공품의 표면에 분사시켜, 가공품을 연마하는 동시에 가공품의 강도, 특히 피로에 대한 강도를 증대 시키는 가공법으로 주로 스프링류, 축, 기어, 레일 등에 행한다.

(4) 액체 호우닝

  미세한 연삭 입자와 물의 혼합액을 5~6.5kg/cm제곱의 공기 압력으로 가공품면에 분사시키는 가공법이다.

 

7. 브로우칭

  브로우치라는 공구를 사용하여 브로우칭 머시인에서 일감의 내면 또는 표면을 다듬는 가공법을 브로우칭 이라 한다.

브로우치는 자루부, 절삭부, 평행부 및 후단부로 되어 있고, 자루부는 기계에 브로우치를 고정하는 부분이며, 절삭부의 날은 평행부 쪽으로 갈수록 커진다.

브로우칭 머시인에는 운동 방향에 따라 수평 브로우칭 머시인, 수직 브로우칭 머시인이 있고, 가공 방식에 따라 내면 브로우칭 머시인과 외면 브로우칭 머싱인이 있다.

 

8. 방전 가공

  방전 가공은 불꽃 방전에 의하여 재료를 미소량을 용해시켜 금속의 절단, 구멍뚫기, 연마를 하는 가공법으로 금속 이 외에 다이어몬드, 루비, 사파이어 등의 가공에도 응용된다. 일반적으로 공작물을(+)극, 공구를(-)극으로 하여 방전하는 동안에 가공된다. 이 때 음극과 양극 사이에 항상 일정한 간격을 유지하도록 이송 기구에 의하여 공구에 이송을 준다.

공작물을 공작액 속에 넣어 냉각을 하면서 칩의 미립자가 가공부에서 제거되기 쉽도록 한다.

공작액으로는 변압기유, 경유, 황하유, 등유, 등이 사용된다.

(1) 전극 조건

    ㉠ 소모가 적을 것.

    ㉡ 가공 능률이 좋을 것.

    ㉢ 전극 가공이 쉬울 것.

    ㉣ 가공면의 거칠기가 좋을 것.

(2) 방전 가공의 특징

    ㉠ 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금, 열처리강, 내열강 등), 경도가 높은 재료를 쉽게 경제적으로 가공한다.

    ㉡ 가공 변질층이 적고 내마멸성, 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있다.

    ㉢ 전극 가공을 할 수 있으며, 복잡한 가공을 할 수 있다.

    ㉣ 작은 구멍, 좁고 깊은 홈 등 작은 가공을 할 수 있다.

 

9. 전해 연마

  호우닝, 수우퍼피니싱, 래핑은 숫돌이나 숫돌 입자 등으로 다듬질하는 방법이며, 전기 화학적 방법으로 표면을 다듬질하는 것을 전해 연마라 한다.

가공물을 인산이나 황산 등의 전해액 속에 넣어서 전극을 연결하고, 직류 전류를 짧은 시간동안 세게 흐르게 하여, 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하게 하여 광택을 내는 방법이다. 원리적으로는 전기 도금의 반대적인 방법이다. 기계적으로 연마하는 방법에 비해서 훨씬 아름답고 매끈한 표면 처리를 단시간에 얻을 수 있다.

전해 연마의 특징은 다음과 같다.

    ㉠ 가공 변질층이 나타나지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있다.

    ㉡ 복잡한 형상의 공작물, 선, 박 등의 연마도 가능하다.

    ㉢ 가공면에 방향성이 없다.

    ㉣ 내마멸성 및 내부식성이 좋아진다.

    ㉤ 면이 깨끗하고 도금이 잘 된다.

    ㉥ 연마량이 적어 깊은 홈은 제거되지 않고, 모서리가 라우드 된다.

 

10. 초음파 가공

  초음파를 이용하여 단단한 금속 또는 도자기 등을 가공하는 것이다. 이 가공법은 담금질된 강, 수정, 유리, 자기, 초경합금 등의 경질 물질에 이용된다.

초음파 가공의 특징에는 다음과 같은 것 등이 있다.

    ㉠ 초경질이며, 메짐성이 큰 재료에 사용한다.

    ㉡ 절단, 구멍 뚫기, 평면 가공, 표면 가공 등을 할 수 있다.

    ㉢ 전기적으로 불량 도체일지라도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다.

    ㉣ 연삭 가공에 비하여 가공면의 변질 및 변형이 적다.