Contents
- ▶ 연삭/그라인딩(Grinding) 의 개요
- ▶ 설계 시 주의해야 할 일반 설계 규칙
- 1. 대량 생산을 위해, 부품은 수직 스핀들 표면 연삭기에서 연삭될 수 있도록 설계되어야 합니다.
- 2. 부품에는 마감될 표면보다 높은 표면이 없어야 합니다 (그림 8.63).
- 3. 부품은 자기적이거나 자동 고정 장치에서 쉽게 고정될 수 있어야 합니다.
- 4. 대량 생산에서 형태 연삭이 필요하거나 마감될 표면 위에 돌출부가 있는 경우, 수평 스핀들 구동 테이블 표면 연삭기를 사용합니다.
- 5. 밀링이나 다른 가공 작업에서 넓은 공차와 거친 표면 마감이 필요한 경우, 부품의 표면 연삭을 피해야 합니다.
- 6. 부품은 자기 척에 의해 고정될 수 있도록 설계되어야 하며, 크고 평평한 위치 결정 표면이 가장 좋습니다.
- 7. 필요 이상의 좋은 연삭 마감을 지정하지 마세요, 이는 가공 시간을 길게 합니다.
- 8. 연삭될 표면이 모두 같은 평면에 있도록 부품을 설계하세요 (그림 8.64).
- 9. 평평한 연삭 표면에는 개방부를 피하세요, 연삭 바퀴가 중단된 표면의 가장자리에서 더 깊게 절삭합니다.
- 10. 연삭 바퀴 압력 아래에서 휘어질 수 있는 지지되지 않은 표면은 피하세요 (그림 8.65).
- 11. 표면 연삭기에서 홈이나 다른 형태를 연삭할 때, 날카로운 모서리보다는 모서리 완화가 더 선호됩니다.
- 12. 바퀴가 절단 중에 멈춰야 하거나 너무 적은 여유 공간으로 되돌려져야 하는 절단은 피하세요.
- 13. 특히 수평 스핀들 기계를 사용하는 경우, 연삭에 의한 최소 재고 제거를 위해 부품을 설계하세요.
- 14. 부품의 연소나 변형을 유발하는 극히 얇은 섹션은 피하세요.
- 15. 가능한 한 서로 다른 재료를 피하세요, 이는 바퀴 로딩 문제를 유발할 수 있습니다.
- 16. 도면에 필요한 진직도와 평행도를 명확하게 표시하세요.
- ▶ 치수 제어
- 1. 표면 연삭기에서는 ±0.0025 mm의 두께 허용 오차와 한 광대역 이하의 평면도를 달성할 수 있습니다.
- 2. 치수 변화는 기계의 상태, 정확도, 척, 고정 장치의 청결도, 바퀴 및 냉각수의 적합성, 바퀴 속도, 절삭 깊이, 이송 속도, 작업물, 재료의 연삭 가능성, 온도의 균일성, 작업물의 내부 응력로부터의 자유도에 영향을 받습니다.
- 3. 진직도와 평면도는 작업자의 기술과 공정 시간에 의해 영향을 받습니다.
- 4. 작은 속도와 느린 이송 속도는 마감 품질을 향상시킵니다.
- 5. 미세한 입자 바퀴와 연삭 유체 사용, 느린 이송, 바퀴의 다이아몬드 드레싱, 좋은 바퀴 균형, 높은 연삭 가능성을 가진 경화된 작업 재료 사용은 표면 마감 품질을 향상 시킵니다.
- ▶ 원통형 연삭(grinding)
- • 원통형 연삭은 샤프트와 핀 뿐만 아니라 단계, 테이퍼, 연삭 형태가 있는 부품을 생산하는 데 적합한 공정입니다.
- • 이 기계들에서는 최대 1.8미터(72인치)까지의 직경을 연삭할 수 있습니다. 그러나 이 공정은 3mm의 작은 직경의 짧은 실린더에 대해서는 최소한의 연삭을 다룹니다.
- • 일반적으로 원통형 연삭에 사용되는 부품으로는 크랭크샤프트 베어링, 베어링 링, 축, 롤, 그리고 원통형으로 중단된 표면을 가진 부품이 포함됩니다.
- • 플런지 유형의 연삭은 연삭 바퀴 너비보다 짧은 연삭 표면에 한정됩니다.
- • 일반적인 출력률은 시간당 10개에서 130개 사이로, 단일 표면 또는 단일 절삭이 포함된 작업의 경우 시간당 약 60개가 평균적인 수치입니다.
- ▶ 설계 권장 사항
- • 더 나은 표면 마감과 정확도를 위해 부품을 가능한 한 균형 있게 유지하세요.
- • 연삭력에 의한 부품의 변형을 최소화하기 위해 길고 작은 지름의 부품은 피하세요 (길이 < 지름의 20배).
- • 플런지 연삭용 프로파일 부품은 반경에 접선, 홈, 각형 모양 및 테이퍼, 구성 요소 반경을 피함으로써 가능한 한 단순하게 유지하세요.
- • 중단된 절단은 피하세요, 중단된 부분 옆의 표면은 연속적인 표면보다 더 깊게 연삭됩니다 (그림 8.66).
- • 대면 표면에 언더컷을 피해야 합니다 (그림 8.67).
- • 필렛을 사용하는 경우, 디자이너는 두 연삭 표면의 접합부에서 작업물에 경감을 가공하거나 주조하는 것을 고려해야 합니다 (그림 8.68).
- • 센터 사이에 고정된 부품의 센터 홀은 정확한 원통형 연삭을 위해 60° 각도로 정확하게 만들어야 합니다. 정밀 연삭의 경우 이 홀들은 래핑될 수 있습니다.
- • 얇은 벽의 관형 부품을 삼악 척으로 고정하는 것은 피하세요.
- • 연삭으로 제거되는 재고를 최소화하세요.
- ▶ 치수 요소
- • 치수 요소들은 장비의 상태와 작업자의 기술에 의해 최종 가공 부품의 치수 정확도에 반영됩니다.
- • 마모된 베어링, 센터, 기계 가이드 웨이, 불량한 냉각제 작동, 부적절한 연삭 바퀴, 작업물의 변형은 완성된 표면과 치수 정확도에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 다음과 같은 방법으로 개선될 수 있습니다:
- • 일반 생산 조건에서 원통형 연삭 부품에 대한 권장 치수 허용 오차는 지름, 평행도 및 둥근도에 대해 ±0.0125 mm입니다.
- • 일반 조건에서 얻을 수 있는 표면 거칠기는 0.2 μm이며, 엄격한 가공 조건에서는 0.05 μm까지 개선될 수 있습니다.
- ▶ 마치며
” 황삭 – 정삭 – 연삭 하자, 이대리
‘정삭이 연삭 아니에요?’ “
▶ 연삭/그라인딩(Grinding) 의 개요
도면 작업을 하다보면 표면 거칠기 표시 위에 G라는 대문자가 써있는 걸 볼 수 있다.
특정 표면 거칠기를 G(grinding) 공법으로 정밀하게 가공하라고 하는 것이고 연삭기가 따로 존재한다.
필자의 회사에서는 베어링과 같은 정밀 회전요소와 결합하는 하우징 류는 모두 연삭처리를 하도록 설계하였다.
아래는 연삭(grinding)에 대한 개요이다.
연삭은 금속 절삭 과정의 한 종류로 연삭 바퀴를 절삭 도구로 사용합니다. 이 과정은 매우 정밀한 마감과 정확한 치수를 제공하며, 주로 주철과 강철과 같이 단단한 재료를 가공하는 데 적합합니다. 연삭 바퀴의 각 연마 입자는 미세한 단일 점 절삭 가장자리로 기능하며, 이는 작은 칩을 절삭합니다. 연삭에는 다양한 기계가 사용되며, 휴대용 또는 고정식으로 분류될 수 있습니다. 연삭은 냉각, 윤활 및 칩 제거를 위해 절삭유를 사용합니다.
이제 우리가 알아야 할 연삭/그라인딩이란 아래와 같다.
- 금속 절삭 과정의 한 기법
- 매우 정밀한 마감과 정확한 치수를 제공
- 연삭 자체가 진정한 금속 절삭 과정
- 주로 주철과 다양한 유형의 강철에 사용
▶ 설계 시 주의해야 할 일반 설계 규칙
1. 대량 생산을 위해, 부품은 수직 스핀들 표면 연삭기에서 연삭될 수 있도록 설계되어야 합니다.
→ 대량 생산 시 수직 스핀들 표면 연삭기에서 연삭하기 쉬운 디자인이 생산성을 높이고 비용을 절감한다.
2. 부품에는 마감될 표면보다 높은 표면이 없어야 합니다 (그림 8.63).
→ 마감될 표면보다 높은 부분이 없으면 연삭 작업이 훨씬 수월해진다.
3. 부품은 자기적이거나 자동 고정 장치에서 쉽게 고정될 수 있어야 합니다.
→ 자기적이거나 쉽게 고정될 수 있는 부품은 생산 과정에서 시간과 노력을 절약해줍니다.
4. 대량 생산에서 형태 연삭이 필요하거나 마감될 표면 위에 돌출부가 있는 경우, 수평 스핀들 구동 테이블 표면 연삭기를 사용합니다.
→ 이런 특수한 상황에서는 수평 스핀들 연삭기가 효율적인 솔루션을 제공한다.
5. 밀링이나 다른 가공 작업에서 넓은 공차와 거친 표면 마감이 필요한 경우, 부품의 표면 연삭을 피해야 합니다.
→ 거친 마감이나 넓은 공차를 요구하는 부품은 표면 연삭보다 다른 가공 방법이 적합하다.
6. 부품은 자기 척에 의해 고정될 수 있도록 설계되어야 하며, 크고 평평한 위치 결정 표면이 가장 좋습니다.
→ 자기 척에 쉽게 고정될 수 있는 크고 평평한 표면은 연삭 작업을 훨씬 더 효율적으로 만들어 준다.
7. 필요 이상의 좋은 연삭 마감을 지정하지 마세요, 이는 가공 시간을 길게 합니다.
→ 필요 이상으로 정밀한 마감을 요구하면 가공 시간이 길어져 비용이 증가한다.
8. 연삭될 표면이 모두 같은 평면에 있도록 부품을 설계하세요 (그림 8.64).
→ 모든 연삭 표면이 같은 평면에 있는 디자인은 연삭 작업을 단순화하고 정확도를 높인다.
9. 평평한 연삭 표면에는 개방부를 피하세요, 연삭 바퀴가 중단된 표면의 가장자리에서 더 깊게 절삭합니다.
→ 개방부가 있는 표면은 연삭 과정에서 문제를 일으킬 수 있으므로 피하도록 하자.
10. 연삭 바퀴 압력 아래에서 휘어질 수 있는 지지되지 않은 표면은 피하세요 (그림 8.65).
→ 지지되지 않은 표면은 연삭 중에 변형될 수 있으므로, 이를 피하는 설계가 중요하다.
11. 표면 연삭기에서 홈이나 다른 형태를 연삭할 때, 날카로운 모서리보다는 모서리 완화가 더 선호됩니다.
→ 모서리 완화는 연삭 과정을 단순화하고 부품의 품질을 개선하는 데 도움 된다.
12. 바퀴가 절단 중에 멈춰야 하거나 너무 적은 여유 공간으로 되돌려져야 하는 절단은 피하세요.
→ 연삭 바퀴의 움직임을 제한하여 효율성을 떨어뜨리므로, 가능한 한 이를 피하는 설계를 고려하도록 하자.
13. 특히 수평 스핀들 기계를 사용하는 경우, 연삭에 의한 최소 재고 제거를 위해 부품을 설계하세요.
→ 최소한의 재고 제거를 통해 시간과 자원을 절약할 수 있다.
14. 부품의 연소나 변형을 유발하는 극히 얇은 섹션은 피하세요.
→ 극히 얇은 부분은 연삭 중 문제를 일으킬 수 있으므로, 이런 설계는 피하도록 하자.
15. 가능한 한 서로 다른 재료를 피하세요, 이는 바퀴 로딩 문제를 유발할 수 있습니다.
→ 서로 다른 재료는 연삭 바퀴의 로딩을 유발하여 작업 효율을 저하시킬 수 있다.
16. 도면에 필요한 진직도와 평행도를 명확하게 표시하세요.
→ 정확한 진직도와 평행도는 연삭의 품질을 결정하는 중요한 요소이므로, 이를 명확히 지정하는 것이 중요다.
▶ 치수 제어
1. 표면 연삭기에서는 ±0.0025 mm의 두께 허용 오차와 한 광대역 이하의 평면도를 달성할 수 있습니다.
→ 이렇게 높은 정밀도를 달성하는 것은 매우 중요하다. 실제로 작업할 때는 이러한 정밀한 허용 오차를 유지하기 위해 매우 세심한 주의가 필요하다.
2. 치수 변화는 기계의 상태, 정확도, 척, 고정 장치의 청결도, 바퀴 및 냉각수의 적합성, 바퀴 속도, 절삭 깊이, 이송 속도, 작업물, 재료의 연삭 가능성, 온도의 균일성, 작업물의 내부 응력로부터의 자유도에 영향을 받습니다.
→ 이 모든 요소들은 연삭 과정의 최종 결과에 큰 영향을 미친다. 각 요소들을 면밀히 조정하고 관리하는 것이 중요하다.
3. 진직도와 평면도는 작업자의 기술과 공정 시간에 의해 영향을 받습니다.
→ 이는 작업자의 숙련도와 경험이 연삭 결과에 크게 기여한다는 것을 의미한다. 경험이 풍부한 작업자는 더 나은 결과를 낼 수 있다.
4. 작은 속도와 느린 이송 속도는 마감 품질을 향상시킵니다.
→ 이는 연삭 과정에서 속도와 이송률을 낮추면 더 나은 표면 마감을 얻을 수 있다는 것을 보여준다. 이는 정밀한 마감을 위한 중요한 요소이다.
5. 미세한 입자 바퀴와 연삭 유체 사용, 느린 이송, 바퀴의 다이아몬드 드레싱, 좋은 바퀴 균형, 높은 연삭 가능성을 가진 경화된 작업 재료 사용은 표면 마감 품질을 향상 시킵니다.
→ 이러한 요소들의 적절한 조합은 표면 마감의 품질을 높이는 데 결정적인 역할을 한다.
▶ 원통형 연삭(grinding)
• 원통형 연삭은 샤프트와 핀 뿐만 아니라 단계, 테이퍼, 연삭 형태가 있는 부품을 생산하는 데 적합한 공정입니다.
→ 원통형 연삭은 다양한 형태와 크기의 부품에 유연하게 적용될 수 있다. 이는 제조 산업에서 매우 다양한 응용 분야를 가진다.
• 이 기계들에서는 최대 1.8미터(72인치)까지의 직경을 연삭할 수 있습니다. 그러나 이 공정은 3mm의 작은 직경의 짧은 실린더에 대해서는 최소한의 연삭을 다룹니다.
→ 원통형 연삭기는 큰 부품부터 작은 부품까지 다룰 수 있는 범위가 매우 넓다.
• 일반적으로 원통형 연삭에 사용되는 부품으로는 크랭크샤프트 베어링, 베어링 링, 축, 롤, 그리고 원통형으로 중단된 표면을 가진 부품이 포함됩니다.
→ 이러한 부품들은 원통형 연삭 공정에서 높은 정밀도와 품질을 요구 한다.
• 플런지 유형의 연삭은 연삭 바퀴 너비보다 짧은 연삭 표면에 한정됩니다.
→ 플런지 연삭은 작은 영역에 특화된 연삭 방식으로, 특정 부분에 집중적인 연삭을 제공 한다.
• 일반적인 출력률은 시간당 10개에서 130개 사이로, 단일 표면 또는 단일 절삭이 포함된 작업의 경우 시간당 약 60개가 평균적인 수치입니다.
→ 이러한 수치는 원통형 연삭이 효율성과 생산성을 모두 고려한 공정임을 보여 준다.
▶ 설계 권장 사항
• 더 나은 표면 마감과 정확도를 위해 부품을 가능한 한 균형 있게 유지하세요.
→ 균형 잡힌 부품은 연삭 과정에서 더 나은 결과를 얻을 수 있다.
• 연삭력에 의한 부품의 변형을 최소화하기 위해 길고 작은 지름의 부품은 피하세요 (길이 < 지름의 20배).
→ 긴 지름의 부품은 연삭 중에 변형될 가능성이 높다.
• 플런지 연삭용 프로파일 부품은 반경에 접선, 홈, 각형 모양 및 테이퍼, 구성 요소 반경을 피함으로써 가능한 한 단순하게 유지하세요.
→ 복잡한 형태는 연삭 과정을 어렵게 만들 수 있다.
• 중단된 절단은 피하세요, 중단된 부분 옆의 표면은 연속적인 표면보다 더 깊게 연삭됩니다 (그림 8.66).
→ 중단된 부분은 연삭의 정확도를 저하 시킬 수 있다.
• 대면 표면에 언더컷을 피해야 합니다 (그림 8.67).
→ 언더컷은 연삭 과정을 복잡하게 만들 수 있다.
• 필렛을 사용하는 경우, 디자이너는 두 연삭 표면의 접합부에서 작업물에 경감을 가공하거나 주조하는 것을 고려해야 합니다 (그림 8.68).
→ 이는 연삭 과정을 용이하게 한다.
• 센터 사이에 고정된 부품의 센터 홀은 정확한 원통형 연삭을 위해 60° 각도로 정확하게 만들어야 합니다. 정밀 연삭의 경우 이 홀들은 래핑될 수 있습니다.
→ 이는 정확한 원통형 연삭을 위해 중요하다.
• 얇은 벽의 관형 부품을 삼악 척으로 고정하는 것은 피하세요.
→ 이는 부품의 변형을 유발할 수 있다.
• 연삭으로 제거되는 재고를 최소화하세요.
→ 이는 시간과 자원을 절약하는 데 도움이 된다.
▶ 치수 요소
• 치수 요소들은 장비의 상태와 작업자의 기술에 의해 최종 가공 부품의 치수 정확도에 반영됩니다.
→ 장비의 상태와 작업자의 기술이 매우 중요하며, 이 두 요소는 부품의 최종 치수 정확도에 큰 영향을 미친다.
• 마모된 베어링, 센터, 기계 가이드 웨이, 불량한 냉각제 작동, 부적절한 연삭 바퀴, 작업물의 변형은 완성된 표면과 치수 정확도에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 다음과 같은 방법으로 개선될 수 있습니다:
- 올바른 이송량과 속도 사용
- 긴 부품을 위한 스테디-레스트 지지대 사용
- 작업물의 센터 홀의 둥근도 개선
• 일반 생산 조건에서 원통형 연삭 부품에 대한 권장 치수 허용 오차는 지름, 평행도 및 둥근도에 대해 ±0.0125 mm입니다.
→ 이러한 치수 허용 오차는 원통형 연삭 공정의 품질과 정밀도를 보장한다.
• 일반 조건에서 얻을 수 있는 표면 거칠기는 0.2 μm이며, 엄격한 가공 조건에서는 0.05 μm까지 개선될 수 있습니다.
→ 엄격한 가공 조건에서 더 높은 표면 마감 품질을 달성할 수 있으므로, 가공 조건의 관리가 중요하다.
▶ 마치며
오늘은 설계할 때 연삭/그라인딩(grinding)으로 가공 해야 하는 작업에서 흔히 저지를 수 있는 실수나 주의해야 하는 방법 중 몇 가지를 설명하였다.
밀링이 정확이 뭔지 알고 싶은 분들은 기계공작 카테고리 내의 연삭 포스트를 참조하면 좋다.
밀링 설계 규칙의 추가 내용은 연삭(2), 연삭(3)을 참조하자.
읽어주셔서 감사합니다.