연삭가공 종류(평면, 원통, 내면, 공구, 기어, 나사), 센터리스 연삭 (Centerless Grinding)

<구분> 

• 드릴링가공
  • 보링가공
  • 리머가공
  • 탭가공
• 평삭가공
  • 셰이퍼가공
  • 슬로터가공
  • 플래너가공
• 밀링가공
• 기어절삭가공
  • 호빙머신 이용
  • 기어셰이퍼 이용
  • 기어셰이빙 이용
  • 기어밀링 이용
  • 총형 커터
  • 창성법 
• 연삭가공
  • 원통연삭
  • 내면연삭
  • 평면연삭
  • 센터리스연삭 ★ 
  • 공구연삭
  • 기타연삭
    • 나사연삭
    • 기어연삭
      • 총형숫돌연삭
      • 랙형숫돌연삭

<기출>

• 22-3-1  센터리스(Centerless) 연삭가공에서 공작물의 진원도 불량을 초래하는 인자와 대책을 설명하시오.
• 18-1-1 센터리스연삭(centerless grinding)의 주요 특징과 연삭방식을 설명하시오.
• 12-1-4 센터리스연삭의 주요 6가지 장점과 4가지 단점을 설명하시오
• 16-4-4  기어 연삭방법 3가지를 설명하시오.
• 14-3-6 내면연삭가공시 진원도 불량을 초래하는 인자와 방지대책에 대하여 설명하시오

 

1. 개요

 

1) 연삭 (Grinding) 정의

 연삭가공은 연삭숫돌의 입자 (Abrasive Grain)의 절삭작용으로 공작물에 미소의 칩이 발생하는 가공 
이예 사용하는 기계를 연삭기 (Grinding Machine)이라고 함 

연삭입자는 결합제로서 결합되어 있으며, 입자가 둔화되어 절삭저항이 결합제의 강도 이상이 되면 입자는 탈락하고, 새로 예리한 입자가 출현함 (자생작용) 

 

2) 연삭가공 특징 

• 연삭가공은 다양한 종류와 구조가 있으며, 금속 소재를 가공하는 과정에서 CNC작업보다 치수정밀도가 훨씬 높음 

 

 

2. 연삭 공정 분류 (연삭기별 분류) 

• 원통연삭
• 내면연삭
• 평면연삭
• 센터리스연삭 
• 공구연삭
• 기타연삭
  • 나사연삭
  • 기어연삭
    • 총형숫돌연삭
    • 랙형숫돌연삭

1) 원통연삭기 (Plain Cylindrical Grinding Machine) 

원통형 일감의 외면, 테이퍼 및 끝면 바깥둘레를 연삭 다듬는다 
연삭을 계속 하다가 불꽃이 튀지 않게 되었을때 가공이 완료됨 (스파크 아우트, spark out) 

(1) 원통 연삭 방법

① 트래버스 연삭, 축방향 연삭, 길이 이송 연삭 (Traverse Grinding)

연삭숫돌을 일정한 위치에서 회전시키고 일감을 회전시키면서 좌우로 이동 or 그냥 좌우로 이동하며 연삭

숫돌바퀴가 공작물의 끝에 올 때마다 연삭 깊이를 주게 되나, 치수가 불량하게 되는 것을 방지하기 위해 역방향 회전도 병행실시함 (타리, tarry) 

 

② 플런지 연삭 (Plunge Grinding)

일감은 그 자리에서 회전시키고 숫돌바퀴에 회전과 전후 이송을 주어 연삭 

단이 진 부분이나 숫돌바퀴 폭보다 좁은 부분의 연삭에는 플런저컷 연삭을 행함 

 

원통 연삭, 좌측은 길이 이송 연삭, 우측은 플런저 컷 연삭

(2) 원통연삭기 종류

① 테이블 왕복형

숫돌 회전, 일감이 회전 및 왕복 운동, 소형 일감

 

② 숫돌대 왕복형

숫돌대를 왕복, 대형 일감

 

③ 플런지컷형 

전후 이송으로만 연삭 (원통면, 단이 있는 면, 테이퍼형, 곡선 윤곽 등)
숫돌의 너비가 일감 연속 길이보다 커야하고, 구동 동력이 커야함 

 

④ 만능연삭기 (Universal Grinding Machine)

테이블, 숫돌대, 주축대가 회전할 수 있고 테이블 자체도 회전할 수 있어서 작업 범위가 넓다 

테이퍼 연삭, 끝면 연삭(회전 주축대 회전), 내면 연삭 등이 가능함 

 

2) 내면연삭기

(1) 내면 연삭 방법

① 보통형 (Plane Type)

일감에 회전운동을 주어 연삭, 일감이 작은게 좋음

 

② 유성형 (Planetary Type)

일감은 정지시키고 숫돌이 회전연삭과 동시에 공전운동 

일감의 형상이 복잡하거나 대형일 경우 

 

보통형, 유성형

③ 센터리스형 (Centerless Type)

센터리스 연삭, 소형, 대량 생산에 이용됨 

센터리스형

(2) 내면연삭기 특징

① 드릴링, 보링, 리머 등으로 가공할 수 없는 일감도 연삭 가능 (곧은 구멍, 테이퍼 구멍, 막힌 구멍 등) 

② 숫돌 바깥 지름은 굼어의 지름보다 작아야하며 (들어가야하니까) 바깥 지름 연삭에 비하여 숫돌 소모가 크고(지름이 작아서) 숫돌축의 회전수가 높아야함 

③ 바깥지름 원통연삭에 비하여 정밀도가 떨어지며, 고속회전에서 강력절삭에 견디기 위해 정밀 볼베어링 사용

 

(3) 내면연삭가공시 진원도 불량을 초래하는 인자와 방지대책

진동에 의해 나빠지거나, 연삭 조건으로 인해 나쁜 경우가 주요 원인

① 숫돌 지름이 작음

숫돌의 지름이 작아서 표면 거칠기가 나빠지고 진원도 불량을 초래
(숫돌 입자의 절삭날 각이 크게 되어 절삭성이 나빠짐)

 

② 드레싱 조건 부적절

드레싱 절삭 깊이가 깊고 리드가 클수록 절삭성은 좋아지지만 표면 거칠기는 나빠짐 

연삭기 지원도 불량 트러블 대책

 

3) 평면 연삭기 (Surface Grinding Machine)

평면으로 연삭하는 방법, 수평형과 수직형으로 나눌 수 있음 

(1) 평면 연삭 방법

① 숫돌바퀴의 바깥둘레를 사용하여 연삭

연삭량은 비교적 적으나 표면거칠기 및 치수 정밀도는 매우 좋음

 

② 숫돌바퀴의 끝면을 사용하여 연삭 

동시에 많은 연삭을 할 수 있으며 (면접촉) 거친 연삭 작업에 적합 

 

(2) 평면연삭기 종류

① 수평형 평면연삭기

숫돌 바퀴가 수평축으로 끼워짐 

마그네틱척으로 일감을 고정시키고 작업

숫돌대는 상하운동, 숫돌축은 회전운동을 함

 

② 직립형 평면연삭기

숫돌바퀴가 직립축에 끼워지고 원형 테이블이 회전

연속회전으로 속도를 높일 수 있고 절삭 깊이도 연속적으로 가할 수 있어 능률적

소형일감을 많이 놓고 동시에 연삭할 때 주로 사용

 

 

평면 연삭 방법

 

4) 공구 연삭기 

(1) 드릴 연삭기 (Drill Pointer)

손으로 연삭시 날끝각을 정확히 맞출 수 없기 때문에 드릴연삭기를 사용함 

 

(2) 초경공구 연삭기 (Cemented Carbide Tool Grinder)

다이아몬드를 사용하여 초경공구를 연삭 
절삭능률은 좋으나 값이 비싸다 

(3) 만능공구 연삭기 

① 평형숫돌바퀴에 의한 연삭 

평형숫돌바퀴로 밀링커터, 리머 등을 연삭할때는 하향연삭과 상향 연삭방식이 사용됨 

 

② 컵형숫돌바퀴에 의한 연삭 

 

5) 그 밖에 연삭기 

(1) 센터리스 연삭기 (아래 설명)

센터리스 연삭 기본 유형

(2) 나사 연삭기

 

(3) 기어 연삭기 (아래 설명)

고속회전과 큰 하중을 받는 기어는 일반적으로 이를 절삭 후 열처리 한 뒤 연삭기로 다듬는다 

 

① 총형숫돌연삭법 

숫돌바퀴를 기어의 홈과 같은 모양으로 성형하여 하나씩 연삭 

 

② 랙형 숫돌 연삭법

2개의 컵형숫돌바퀴를 가상적린 랙 치형을 만들어 연삭

 

기어 제작, 기어 연삭 방법 (gear grinding, gear cutting), 호빙, 셰이핑, 그라인딩, 창성법

 

 

2. 센터리스 연삭 (Centerless Grinding)

 

1) 센터리스 연삭 (Centerless Grinding)  정의

센터리스 연삭은 실린더 형상의 제품에 대한 동심조건을 필요로 하는 가늘고 긴 제품을 연삭할 때 사용
척 또는 센터를 사용하지 않고 가공이 가능한 연삭 

 

좌측은 외면 센터리스 연삭, 우측은 내면 센터리스 연삭

 

 

2) 센터리스 연삭 (Centerless Grinding) 원리

• 센터나 척을 사용하지 않고 외주를 지지대와 이송바퀴로 받치고 그 표면을 연삭함 
• 조정롤러가 고정되어있고, 숫돌이 가압을 하면서 공작물쪽으로 이동 
• 조정숫돌은 고무결합제를 사용, 공작물과 조정숫돌의 마찰력에 의하여 공작물은 회전함
• 조정숫돌의 공작물에 대한 압력으로 공작물의 회전속도를 조정함 

 

센터리스 연삭기 원리

 

3) 센터리스 연삭법 구분 

(1) 통과 이송법 (Through Feed Method)

지름이 같은 공작물을 연삭숫돌과 조정숫돌 사이로 통과시켜서 숫돌 한 쪽에서 반대쪽으로 빠져나가는 동안 자동으로 이송되어 연삭

조정숫돌이 약간 기울어져서, 연삭과 동시에 제품이 자동으로 이송된다 

통과이송법

 

(2) 전후 이송법 (infeed Method)

연삭숫돌 바퀴의 너비보다 짧은 공작물, 턱붙이 또는 끝면 플랜지붙이, 테이퍼가 있는 것, 곡선 윤곽들이 있는 것들은 통과이송이 불가능하다 (이송이 안됨)

따라서 받침판 위에 올려놓고, 조정숫돌 바퀴를 접근시키거나 수평으로 이송하여 연삭하는 방식 

 

전후이송법

4) 센터리스 연삭법 특징

장점	단점
센터구멍 불필요, 중공원통 연삭 편리	긴 홈이 있는 일감은 연삭이 불가
연속작업 (자동이송) → 대량 생산에 용이	대형 중량물 연삭 불가 (회전이 안됨)
긴 축 재료의 연삭 가능	연삭숫돌 바퀴보다 큰 일감은 전후이송법 적용 불가
연삭 여유가 작아도 됨 (정밀연삭)
수명이 길고, 작업자 숙련도가 불필요함

 

5) 센터리스 연삭법 진원도 불량 초래 인자 및 대책

(1) 진원도 불량 초래 인자 

①  진동 유발

조정숫돌 재질은 고무로 구성되어 마찰력으로 회전속도를 조절함 (회전속도가 증가할수록 진원에 더 가까워짐)

회전속도가 증가할 수록 피삭재를 위로 들어올리는 분력이 증가하여 진동을 유발함 

진동은 진원도에 영향을 미침 (특히 직경이 작은 피삭재는 변형이 쉽게 됨)

진원도 개념

② 연삭 휠 마모

연삭 휠이 마모되면 연삭 능력이 감소하고 불량률이 높아짐 

 

③ 센터리스 그라인딩 머신의 기계적 문제 

기게 자체에 문제가 생기면 불량률을 높일 수 있음 

 

④ 기타 요인

공작물 재료, 연삭 휠 종류, 연삭 조건 등 

 

(1) 진원도 불량 대책

①  진동 유발

• 공작물 지지대로 공작물을 안정적으로 고정
• 회전 속도를 조절함 
• 연삭 휠의 균형을 맞춤 

② 연삭 휠 마모

• 적절한 연삭 휠 선택
• 연삭 휠을 정기적으로 드레싱 
• 적절한 연삭 조건 선택 

③ 센터리스 그라인딩 머신의 기계적 문제 

• 연삭기를 정기적으로 점검하고 유지관리
• 숙련된 작업자를 교육