연삭의 개요와 숫돌의 3요소·성능 5인자 — 연삭비·자생 작용·입도·결합도·조직·결합제 | 기계공작법 8.1-1
기계공작법Chapter 08 연삭·정밀 입자·특수 가공 › Section 01
8.1-1 연삭의 개요와 숫돌의 3요소·성능 5인자
연삭 가공은 고속 회전하는 숫돌의 미세한 입자로 공작물을 조금씩 깎는 마무리 가공. 숫돌은 입자·결합제·기공의 3요소로 이루어지고 성능은 다섯 인자로 표시.
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01연삭 가공의 개요와 연삭비교재 172p
- 7장까지는 날이 있는 공구로 깎는 절삭 가공. 7.1-3 공구 재료 계단의 맨 끝에 놓였던 CBN·다이아몬드가 이제 숫돌 입자로 이어짐.
- 연삭 가공(grinding)은 고속 회전하는 연삭숫돌 표면의 미세한 숫돌 입자로 공작물 표면을 조금씩 깎아 내는 가공법. 입자 하나하나가 절삭날 구실을 하며 아주 얇은 칩을 만들어, 절삭 가공을 마친 공작물의 치수 정밀도를 높이고 매끈한 다듬질면을 얻는 마무리 가공에 사용.
- 담금질한 강·초경합금처럼 일반 절삭 공구로 깎기 어려운 재료도 가공 가능. 까닭은 숫돌 입자가 절삭 공구보다 훨씬 단단하고, 입자 하나가 맡는 절삭량이 극히 적어 큰 절삭력이 필요 없기 때문.
- 연삭비 G = 제거된 공작물의 체적 ÷ 마모된 숫돌의 체적. 값이 클수록 숫돌은 적게 닳으면서 많이 깎은 것이므로 가공이 효율적이고 숫돌 수명도 긺.
02스스로 날을 되찾는 자생 작용교재 172p
- 자생 작용(self-sharpening)은 숫돌이 쓰는 동안 스스로 날을 되찾는 성질. 무뎌진 입자가 연삭 저항을 견디지 못하고 부서지거나 결합제에서 떨어져 나가면 그 자리에 새 예리한 입자가 드러남.
- 절삭 공구는 무뎌지면 갈아 써야 하지만 연삭숫돌은 자생 작용 덕분에 날카로움을 스스로 유지. 뒤의 결합도 선정 원칙도 이 자생 작용을 알맞게 일으키려는 데 목적이 있음.
03숫돌의 3요소와 성능 5인자교재 172p
1숫돌 입자
절삭날 구실을 하는 미세한 입자. 공작물보다 충분히 단단하고 마모와 충격에 잘 견뎌야 함.
2결합제
입자들을 단단히 붙잡아 숫돌의 형태를 유지시키는 접착 물질.
3기공
숫돌 안의 빈 공간. 칩이 빠져나가고 연삭액이 스며들어 냉각과 윤활 작용.
- 3요소의 재료와 조합 비율이 숫돌의 성능을 결정. 성능 5인자는 ① 숫돌 입자 ② 입도 ③ 결합도 ④ 조직 ⑤ 결합제이며 호칭 기호도 이 순서로 적음.
04숫돌 입자와 입도교재 173p
- 숫돌 입자는 연마재의 재질로 공작물의 인장 강도를 기준으로 선택. 인장 강도가 큰 강·단강·가단 주철에는 A계(알루미나), 인장 강도가 작은 주철·비철금속·유리·석재에는 C계(탄화규소).
- WA는 A보다 인성이 작아 담금질강·공구강에, GC는 C보다 순도가 높아 초경합금·보석에 사용. 다이아몬드(D)와 CBN(B)은 경도가 매우 높은 초연삭 입자로 따로 구분하며, CBN은 철과 친화력이 작아 열처리강·고속도강 연삭에 뛰어남.
- 입도는 입자 크기를 번호로 나타낸 것으로 번호가 클수록 미세. 황삭이나 연한 재료에는 칩이 잘 빠지는 거친 입도, 정삭이나 단단한 재료에는 고운 입도. 36은 중간 입자, 70·80은 고운 입자.
05결합도와 조직교재 174p
- 결합도는 결합제가 입자를 붙잡는 힘의 세기로 E(가장 연함)부터 Z(가장 단단함)까지 표시. 공작물의 경도와 반대로 고르는 것이 원칙이므로 단단한 재료에는 연한 숫돌을 써서 마모된 입자가 제때 탈락하게 함.
- 조직은 입자 사이의 간격, 곧 입자 배열 밀도. 번호가 작을수록 촘촘한 치밀 조직 C(밀), 클수록 기공이 넓은 거친 조직 W(조)이며 중간은 M(중). 연한 재료나 칩이 많은 황삭에는 거친 조직, 정밀 다듬질이나 경재료에는 치밀 조직.
| 결합도 구분 | 기호 | 주 용도 |
|---|---|---|
| 연(연함) | H~K | 경재료, 공구강, 담금질강 |
| 중(중간) | L~O | 일반적인 연삭 작업, 연강 |
| 경(단단함) | P~S | 연재료, 거친 연삭 |
결합도와 결합제의 구분
- 결합도는 입자를 붙잡는 힘의 세기(E~Z), 결합제는 접착 물질 자체의 재질(V·B·R 등). 이름이 비슷해도 서로 다른 인자이며, 단단한 공작물에 단단한 숫돌을 고르는 것으로 착각하지 않음.
06결합제와 호칭 기호 읽기교재 175p
- 가장 널리 쓰는 결합제는 점토·장석을 구워 만든 비트리파이드(V)로 약 80 %를 차지하며 내수성·내열성이 좋은 일반 연삭의 표준. 탄성이 필요한 절단용 숫돌에는 레지노이드(B)나 고무(R), 다이아몬드·CBN 입자 고정에는 금속(M).
- WA 80 H M V는 백색 알루미나 입자·고운 입도·연한 결합도·중간 조직·비트리파이드 결합제의 숫돌로 담금질강의 다듬질 연삭에 적합. 단단한 담금질강에 연한 결합도를 고른 선정 원칙 그대로의 조합.
- 실제 호칭은 앞에 모양 번호(1호는 평형 숫돌)와 「바깥지름 × 두께 × 구멍 지름」(mm), 뒤에 최고 사용 주속도를 붙임. 숫돌을 읽는 법을 봄 — 그 숫돌을 돌리는 기계는 다음 편 연삭기의 종류.
이 절의 핵심 정리
- 연삭 가공은 숫돌 입자 하나하나를 절삭날로 삼아 담금질강이나 초경합금도 깎는 마무리 가공이다.
- 연삭비는 제거된 공작물의 체적을 마모된 숫돌의 체적으로 나눈 값이며 클수록 효율적이다.
- 자생 작용은 무뎌진 입자가 떨어져 나가고 새 입자가 드러나 숫돌이 날카로움을 유지하는 성질이다.
- 숫돌의 성능 5인자는 숫돌 입자·입도·결합도·조직·결합제이며 호칭 기호도 이 순서로 적는다.
- 숫돌 입자는 공작물의 인장 강도로 고르고 결합도는 공작물의 경도와 반대로 고른다.
강의 자료8.1-1 연삭의 개요와 숫돌의 3요소·성능 5인자
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1. 7.4-2 나사 가공용 공구와 보링 머신 (표지)
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