KR100263736B1 - 연마포드레싱방법및장치 - Google Patents

Abstract

연마포와 드레서 숫돌의 회전수비 등의 최량의 조건을 색인하여, 드레싱 후의 연마포 평탄성을 향상시킨다. 연마포의 원환형상 사용영역의 폭 이상의 내경을 갖는 링형상 드레서 숫돌을 회전정반상에 고정한 상기 연마포에 회전시키면서 가압하고, 상기 연마포에 상기 드레서 숫돌과 동일방향으로 소정회전수의 회전운동을 부여하면서 상기 연마포의 사용영역내의 반경방향 각 위치에 있어서의 상기 드레서 숫돌의 미끄럼 거리분포가 균일하도록 연마포 드레싱을 행한다.

Description

연마포 드레싱 방법 및 장치{METHOD OF DRESSING AN ABRASIVE CLOTH AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 평면연마 가공에 사용하는 연마포의 드레싱 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 원판형상 또는 링형상의 숫돌을 사용하여 연마포를 드레싱하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

최근에는, 가령, 반도체 웨이퍼의 폴리싱프로세스를 비롯하여 평면 연마가공에 있어서는 고도한 평면 정밀도가 특히 요구되기에 이르고 있다. 이같은 초정밀 연마가공에 사용되는 연마장치에 의해 가공물에 평면을 창성(創成)할 경우, 가공물의 가공면에 평행으로 대향하는 정반의 평면도가 우수하지만 공작물의 평면 정밀도를 높힐 필요가 있다.

이 종류의 연마가공에는 정반 자체도 연마재에 의해 연마작용을 받기 때문에, 정반의 평면도도 서서히 열화하게 된다. 이 때문에, 정반의 평면도를 유지하기 위하여 적절히 숫돌을 이용하여 형상수정을 행할 필요가 있다.

정반의 평면도를 수정하는 것의 중요성은 종래부터 인식되고 있으면서 이 정반의 형상 수정은 경험적 방법에 의존하고 있는 것이 현상이다. 가령, 연마가공의 일종인 랩가공에 사용하는 정반에 대해서는 그 형상열화에 대처하기 위하여 정반상에 공작물을 넣은 수정링을 얹고 있다. 정반의 마모상태에 의해 정반의 반경방향으로 수정링을 적절히 이동시키면서 부착하고, 랩가공을 하면서 정반의 평면도를 교정하는 것이 행하지고 있다(「정밀 마무리와 특수가공」묘겐사 1987년, 89쪽∼90쪽).

연마장치 중에서도 엘라스토머, 연질플라스틱, 섬유를 규칙적으로 편직한 직물, 또는 부직포 등으로 되는 연마포(본 명세서에 있어서, 연마포인 경우는 웨이퍼등의 폴리싱에 사용되는 폴리싱 패드를 포함한다)를 정반상에 붙이고 공작물의 연마를 행하는 연마장치가 있다. 이 연마장치에서는 연마포에 대해서도 적절히 드레싱을 행할 필요가 있다. 드레싱이 불균일하게 된 연마포에서는 공작물의 평면 정밀도가 저하된다. 그러나 현재에 있어, 이 종류의 연마포에 대해서는 드레싱 조건에 있어, 시행착오를 거듭하여 보여주는 단계이고, 아직 확립된 기술이 없는 것이 현상이다.

그래서, 본 발명의 목적은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해소하고, 연마포와 드레서 숫돌의 회전수비나 숫돌의 이동속도 등의 최량의 조건을 색인하여 드레싱 후의 연마포의 평탄성을 향상시킬 수 있는 연마포 드레싱 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 드레싱 방법과 같이, 링형상의 숫돌에 회전을 부여하고, 회전정반상의 연마포에도 숫돌과 동일한 방향의 회전운동을 주면서 연마포를 드레싱하는 가공의 메카니즘은 동일하게 숫돌을 사용하는 금속·경취(硬脆)재료의 연삭가공과는 기본적으로 다른 것이라 생각된다. 금속·경취재료의 연삭가공은 숫돌의 깎임 량에 따라 가공량이나 가공형상이 결정된다. 그러나, 연마포는 부드럽고, 숫돌이 가압함으로써 탄성변형해 버리기 때문에 숫돌 깎임량과 가공량이 대응하지 않게 된다.

종래, 연마포의 드레싱에 관해서는 시행 착오에 의해 경험적으로 가공조건을 결정하지 않을 수 없었던 것은 이 연마포의 특질에 의거하는 것이라 생각된다.

본 발명에 의한 연마포 드레싱 방법은 종래의 드레싱 가공과는 기본적으로 착안점을 달리하고, 연삭가공 보다 오히려 연마가공에 유사한 가공특성을 갖는 것으로 설정되며, 최적한 가공조건을 색인한 것이다.

일반적으로 연마가공에서는 가공량과 강한 상관 관계가 있다고 하는 것은 가공물이 연마정반에 가압되는 압력 및 연마포 표면을 숫돌이 미끄럼하는 거리이다. 실제로는 연마재 파쇄나 열화 때문에 압력·미끄럼 거리와 가공량과는 통상, 비례되지 않는 것으로 되어 있다. 그러나, 본 발명과 같이 숫돌을 적용하는 연마포의 드레싱에서는 연마재와 비교하여 파쇄나 열화가 생기기 어려운 숫돌에 의해 가공작용이 가해지기 때문에 면압(面壓)과 가공량, 및 미끄럼 거리와 가공량은 각각 거의 비례한다는 것이 예측된다. 또한 본 발명에서는 숫돌이 일정 압력으로 연마포에 가압되어 있다고 가정할 수 있으므로, 드레싱 후의 연마포의 형상은 주로 연마포 각점에 있어서의 드레서의 미끄럼 거리 분포에 의해 결정되는 것이라 생각된다.

여기서 도 4는 링형상의 숫돌(2)에 회전을 부여하고, 회전정반상의 연마포(1)에도 숫돌과 동일방향의 회전운동을 부여하면서 연마포를 드레싱하는 방법의 설명도이다. 연마포(1)는 그 회전중심이 O1이고, 정반상에 첩착되어 회전수 N1로 회전한다. 숫돌(2)은 그 회전중심을 O2로하여 회전수 N2로 동일방향으로 회전시킨다.

연마포(1)는 그 반경이 R이고, 그 중, 도 4에서 그물코로 표시한 영역이 실제로 연마로 사용되는 영역이고, 폭(W)의 동심영역이다. 본 발명에서는 이 사용영역이 드레싱된다. A는 연마포(1)의 중심(O1)에서 사용영역의 중심위치까지의 거리이다. 또한 Do는 드레서의 외경이고, Di는 드레서의 내경이며, 연마포(1) 사용영역을 이 치수의 드레서로 정형할 경우,

W ≤ Di ＜ Do ≤ R, A ≥ Do/2

의 관계가 있다.

다음에, 도 5는 연마포(1)의 각 점에 있어서의 숫돌(2)의 미끄럼 거리의 분포를 계산기 시뮬레이션에 의해 구한 예를 표시한 도면이다.

가공조건으로는 연마포(1)와 드레서 숫돌(2)의 회전수를 동일하게 하여, 연마포(1)와 드레서 숫돌(2)이 드레싱 개시시와 동일한 위치 관계로 돌아가기 까지의 1주기분에 대하여, 회전중심(O1) 주위의 0°, +90°, +180°, -90°의 4방향의 단면에 대하여, 미끄럼 거리분포를 시뮬레이션한 결과를 표시한다. 이 경우, 드레싱 시간이 연마포(1)와 드레서 숫돌(2)의 위치관계 변화의 주기에 대하여 정수배가 될 때에, 상기 4방향으로 대표되는 연마포 회전중심 주위의 각 단면의 있어서의 미끄럼 거리분포는 동일 분포가 된다.

이 미끄럼 거리분포에서 드레싱 후의 연마포(1) 형상을 예측평가할 수 있다. 이것을 나타내는 것이 도 6이다. 최대 미끄럼 거리를 1로 하여, 횡축에 연마포 사용영역의 반경방향의 각 위치를 잡고, 각 위치에서의 미끄럼 거리의 최대 미끄럼 거리에 대한 비를 그래프화한 것이다. 이 도 6에서는 미끄럼 거리가 드레싱량과 비례한다고 가정하여, 미끄럼 거리의 분포가 드레싱 후의 연마포의 단면형상에 대응하도록 되어 있다. 실제의 연마장치를 사용하여 동등한 조건하에서 연마포 드레싱을 행한 결과, 드레싱 후의 실제의 연마포 형상은 도 6의 그래프형상과 특징이 잘 일치한다는 것이 확인되고 있다. 드레싱 형상의 예측평가에 있어서, 미끄럼 거리분포를 구하는 것이 유효하다는 것을 알았다.

본 발명에 의한 연마포 드레싱 방법은 이상과 같은 식견을 기초로 하여, 미끄럼 거리분포의 균일성 및 대칭성이 양호해지는 조건을 구함으로써 드레싱 후의 연마포의 평탄성을 향상시켜서 정밀연마 가공에 최적한 연마포를 얻고자 하는 것이다.

본 발명에 의한 드레싱 방법은 연마포의 원환형상의 사용영역의 폭이상의 내경을 갖는 링형상의 드레서 숫돌을 상기 연마포에 회전시키면서 가압하고, 회전정반상에 고정한 상기 연마포에 상기 드레서 숫돌과 동일 방향으로 소정회전수의 회전운동을 부여하면서 상기 연마포의 사용영역내의 반경방향 각 위치에 있어서의 상기 드레서 숫돌의 미끄럼 거리분포가 균일해지도록 연마포의 드레싱을 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 연마포 드레싱 방법의 적합한 실시형태에 따르면, 상기 연마포의 회전수와 드레서의 회전수의 비가 1.5∼4 범위의 회전수비에서 연마포 드레싱이 행해지는 것이 바람직하고, 또, 상기 연마포 사용영역 폭에 대한 상기 드레서 숫돌의 내경의 비 또는 상기 드레서 숫돌의 내경에 대한 외경의 비를 크게 설정하여, 드레서 숫돌의 미끄럼 거리분포를 균일하게 하여도 좋다.

또, 연마포 또는 장치의 크기에 제한이 있을 경우에는 드레서 숫돌 외경이 연마포 사용영역폭의 1.5∼1.8배 범위내에 있는 드레서 숫돌을 이용하여 연마포의 드레싱을 행하면, 연마포의 사용률 저하를 초래하지 않고, 연마포 드레싱 형상의 평탄성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 연마포 중심과 연마포의 원환형상 사용영역의 중심위치와의 거리를 상기 드레서 숫돌 외경의 0.5배의 값에서 드레서 외경의 0.5배의 값에 사용영역의 폭의 0.5배의 값을 더한 값까지의 범위내로 설정하는 것이 바람직하다.

이와같은 본 발명의 연마포 드레싱 방법을 실시하기 위한 장치는 드레싱 대상의 연마포가 부착되는 일정한 회전수로 자전하는 회전정반과, 상기 연마포의 원환형상 사용영역의 폭이상의 내경을 갖는 링형상의 드레서 숫돌과, 상기 드레서 숫돌을 유지함과 동시에 소정의 회전수로 회전운동을 부여하는 드레서 회전수단과, 상기 드레서 숫돌을 상기 연마포상의 임의의 위치에 위치결정함과 동시에 소정의 면압으로 상기 연마포에 가압하는 드레서 이동수단과, 상기 연마포 회전수와 드레서 숫돌의 회전수의 비를 임의의 값으로 제어하는 회전수 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 연마포 드레싱 방법은 이같은 식견을 기초로 행해진 것으로, 그 특징으로 하는 바는 연마포의 원환형상 사용영역의 폭 보다 작은 외경을 갖는 원형의 드레서 숫돌을 회전정반상에 고정한 상기 연마포에 가압하면서 상기 사용영역에 대하여 연마포 반경방향 왕복운동을 부여하고, 상기 연마포에 회전운동을 부여하면서 상기 연마포 사용영역내의 반경방향 각 위치에 있어서의 상기 드레서 숫돌의 미끄럼 거리분포가 균일해지도록 연마포의 드레싱을 행함에 있고, 더욱 바람직하게는 드레서 숫돌의 외경에 의해 표시되는 왕복운동 폭을 상기 연마포 사용영역 폭과 연마포 반경방향 내외에 각각 상기 드레서 숫돌의 외경의 값과를 더한 폭 이상으로, 또한, 상기 연마포의 반경값 이하의 범위로 하여 연마포의 드레싱이 행해지는 것이다.

상기 드레서 숫돌로서는 원판형상 드레서 또는 링형상 드레서가 사용되고, 상기 원판형상 드레서는 상기 연마포 1회전당의 상기 원판형상 드레서의 연마포 반경방향 이동량이 드레서 외경의 ¼ 이하가 되게 상기 원판형상 드레서에 왕복운동을 부여하여 연마포 드레싱을 행하는 것이 바람직하다.

또, 상기 링형상 드레서는 상기 연마포 1회전당의 상기 링형상 드레서의 연마포반경 방향 이동량이 드레서 외경의 ¼, 또는 드레서 숫돌폭중 어느 한 작은 쪽의 값 이하가 되게 상기 링형상 드레서에 왕복운동을 부여하여 연마포 드레싱을 행하는 것이 바람직하다.

이와같은 본 발명의 연마포 드레싱 방법을 실시하기 위한 장치는 드레싱 대상 연마포가 부착되는 일정 회전수로 자전하는 회전정반과, 상기 연마포의 원환형상 사용영역의 폭 보다 작은 외경을 갖는 원형상 드레서 숫돌과, 상기 드레서 숫돌을 유지함과 동시에 소정의 회전수로 회전운동을 부여하는 드레서 회전수단과, 상기 드레서 숫돌을 소정의 면압으로 상기 연마포에 가압하면서 연마포 반경방향으로 왕복운동을 부여하는 드레서 이동수단과, 상기 드레서 숫돌의 왕복운동의 이동량과 이동속도를 제어하는 왕복운동 제어수단과를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 드레서 이동수단으로서는 상기 드레서 회전수단이 일단에 부착되어 연마포 반경방향으로 요동하는 요동암을 갖는 요동기구, 또는 상기 드레서 회전수단을 연마포 반경방향으로 직선 왕복운동시키는 직선이동 기구를 사용하면 좋다.

도 1은 본 발명에 의한 연마포(硏磨布) 드레싱장치의 1실시형태를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 드레싱 방법에 사용하는 드레서 숫돌을 나타내는 측면도,

도 3은 동드레서 숫돌 저면도,

도 4는 드레서 숫돌과 연마포 운동의 상대관계를 나타내는 모식도,

도 5는 연마포에 있어서의 드레서 숫돌의 미끄럼 거리 분포를 시뮬레이션한 결과 표시도,

도 6은 미끄럼 거리 분포에서 드레싱 후의 연마포 형상의 예측도,

도 7은 미끄럼 거리 분포의 패턴 특징 표시도,

도 8은 연마포와 드레서 숫돌의 회전수비가 미끄럼 거리분포의 균일성에 미치는 영향을 시뮬레이션한 결과 표시도,

도 9는 연마포와 드레서 숫돌의 회전수비가 미끄럼 거리분포의 대칭성 지수에 미치는 영향을 시뮬레이션한 결과 표시도,

도 10은 드레서 숫돌의 내경·사용영역비가 미끄럼 거리분포의 균일성에 미치는 영향을 시뮬레이션한 결과 표시도,

도 11은 드레서 숫돌의 외경·내경비가 미끄럼 거리분포의 균일성에 미치는 영향을 시뮬레이션한 결과 표시도,

도 12는 드레서 숫돌 외경·내경비를 변화시킨 경우에 미끄럼 거리분포의 균일성 향상과 연마포 이용률 감소와의 관계를 시뮬레이션한 결과 표시도,

도 13은 연마포 사용영역의 중심위치 편차량을 변화시켜서 미끄럼 거리분포의 균일성 향상에 대하여 시뮬레이션한 결과 표시도,

도 14는 본 발명에 의한 연마포 드레싱장치의 일실시형태를 나타내는 사시도,

도 15는 본 발명에 의한 연마포 드레싱장치의 다른 일실시예를 나타내는 사시도,

도 16은 본 발명에 의한 연마포 드레싱 방법에 있어서의 회전 정반(定盤)상의 연마포와 드레서 숫돌과의 운동의 상대위치 관계를 표시한 모식 설명도,

도 17은 원판형상 드레서 숫돌에 반경방향의 왕복운동을 부여하지 않고 연마포를 드레싱했을 때의 드레서 숫돌의 미끄럼 거리분포를 시뮬레이션 한 결과 표시도,

도 18은 링형상의 드레서 숫돌의 반경방향의 왕복운동을 부여하지 않고 연마포를 드레싱했을 때의 드레서 숫돌의 미끄럼 거리분포를 시뮬레이션 한 결과 표시도,

도 19는 원판형상 드레서 및 링형상 드레서 각각에 대하여 드레싱 형상을 수량적으로 모델화한 도면,

도 20은 도 19에 드레싱 형상의 수량 모델을 이용하여 드레서 외경의 5배 상당 범위를 1회 왕복운동시켜서 드레싱을 행할 경우의 결과를 수치적으로 평가한 도면,

도 21은 원판형상 드레서 및 링형상 드레서 각각에 대하여, 미끄럼 거리분포를 시뮬레이션한 결과 표시도,

도 22는 연마포 1회전당 드레서 숫돌의 반경방향으로의 이동량과, 미끄럼 거리분포의 균일성과의 관계를 시뮬레이션에 의해 해석한 결과 표시도,

도 23은 요동기구를 이용한 경우의 드레서 이동속도의 연마포 반경방향 성분의 변화가 미끄럼 거리분포에 미치는 영향에 대하여 요동암의 암길이를 장단의 각 경우에 대해 시뮬레이션하여 구한 결과 표시도.

이하, 본 발명의 1실시형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 연마포 드레싱 방법을 실시하기 위한 장치를 표시한다. 이 도 1에 있어서, 1은 연마포, 2는 드레서 숫돌을 표시한다.

연마포(1)는 가령, 엘라스토머, 연질플라스틱, 섬유를 규칙적으로 편직한 섬유 혹은 부직포로 된 연마포이다. 그 회전정반(3)의 상면의 동심적 위치에 접착제 등을 사용하여 첩부되는 것이다. 회전정반(3)은 기대(4)에 조립되어 있는 도시하지 않은 회전구동 기구에 연결되어 있다.

폴리싱 성능이 열화된 연마포(1)의 형상 수정을 행하기 위한 드레서 숫돌(2)에는 링형상 숫돌이 사용된다. 이 드레서 숫돌(2)은 드레서 회전수단을 구성하는 드레서 회전헤드(5)에 장착된다. 회전정반(3)과 드레서 숫돌(2) 각각의 회전수는 제어장치(40)에 의해 임의의 회전수로 제어된다.

드레서 회전헤드(5)는 선회가능한 암(6)의 일단에 부착된다. 이 암(6)의 타단은 선회용 모터를 내장하는 드레서 이동기구부(7)에 연결되어 있다. 연마포(1)의 드레싱을 개시할 때에는 드레서 이동기구부(7)는 드레서 회전헤드(5)가 드레서 숫돌(2)을 유지한 채 암(6)을 드레싱 위치까지 선회시킨다. 이에 따라, 드레서 숫돌(2)은 연마포(1)의 사용영역 바로 위에 위치결정된다. 또, 드레서 이동기구부(7)는 암(6)을 상하로 이동시킬 수 있으므로 드레서 숫돌(2)을 적당한 면압을 가지고 연마포(1)에 가압할 수 있다.

드레서 숫돌(2)은 드레서 회전헤드(5)에 의해 회전운동을 부여받으면서 회전하는 연마포(1)상을 미끄럼한다. 이 미끄럼에 의해 드레서 숫돌은 연마포(1) 표면을 드레싱할 수 있다.

드레싱 공정에서는 통상, 연마포(1)와 드레서 숫돌(2)은 같은 방향의 회전운동이 부여된다. 드레싱이 끝나면, 드레서 이동기구부(7)는 암(6)을 회전정반(3)에서 이격 방향으로 선회시킨다. 드레서 숫돌(2)은 연마포(1)에 접촉하지 않도록 회전방향(3)을 퇴피한다.

이 제1 실시형태에서는 도 2a 또는 도 3a에 도시하는 큰 외경의 드레서 숫돌이 사용된다. 이 링형상 드레서 숫돌(2)은 부착판(8)을 통하여 드레서 회전기구부(7)의 회전축(9)에 연결된다. 드레서 숫돌(2)은 그 내경(Di)은 연마포(1)의 사용영역(도 5의 그물코로 표시한 영역)의 폭(W) 보다 크다.

또한, 드레서 숫돌(2)로서는 도 2b, 도 3b의 도시와 같이, 미소한 틈새(10)를 원호형상 숫돌(11) 끼리의 사이에 두게 하여, 복수의 원호형상 숫돌(11)이 전체로서 링형상으로 배치한 것을 사용하여도 된다. 이같은 숫돌에 의하면 틈새(10)에서 드레싱액을 공급하거나, 절삭 부스러기를 배제할 수 있다.

다음에, 이상과 같은 드레싱장치를 사용하여 실시하는 본 발명의 드레싱 프로세스에 대하여 컴퓨터로 시뮬레이션한 결과를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

연마포의 드레싱 형상의 평탄성에 영향을 주는 가공조건은 다음과 같은 것이 있다.

가공조건	설 명
κ=N1/N2 α=D1/W β=Do/Di γ=W/R ε=(A-Do/2)/W	연마포회전수·드레서회전수의 비 드레서내경·사용영역폭의 비 드레서외경·내경의 비 사용영역폭·연마포반경의 비(연마포이용률) 사용영역의 중심위치편차(사용영역폭에 대한 비율)

상기의 가공 조건을 여러 가지로 바꾸어 시뮬레이션한 데이터에 의거하여 연마포상을 드레서 숫돌이 미끄럼한 거리의 분포에 대하여, 평가하기 위한 지표가 되는 것으로는 균일성지수(δ)와 대칭성지수(λ)가 있다.

여기서 도 7은 미끄럼 거리분포의 특징적 패턴을 도시한다. 이 도 7에 있어서,

L: 최대 미끄럼 거리

S: 최소 미끄럼 거리

Li: 내측 최대 미끄럼 거리

Lo: 외측 최대 미끄럼 거리

로 한다. 또한 본 발명에 있어서와 같이 내경(Di)이 사용영역폭(W) 보다 큰 링형상 숫돌(2)을 사용할 경우는,

L = Li 또는 L = Lo

이다.

균일성지수(δ)는

δ = (L-S)/L

의 식을 사용하여 산출된다. 이 균일성지수(δ)는 미끄럼 거리의 최대치와 최소치의 차의 비율을 표시하고 있다. 미끄럼 거리와 드레싱량이 거의 비례한다고 가정하면 이 균일성지수(δ)의 값이 작을수록 미끄럼 거리는 균일하게 분해해 있음을 의미한다. 이 경우, 연마포는 균일하게 드레싱되고, 그 표면은 평활하다.

연마포 사용영역(W)에 있어서, 연마포의 중심부에 가까운 내측부분과 연마포 외주에 가까운 외측부분이 균등하게 드레싱되지 않으면 연마포 표면이 수평의 평탄면은 되지 않는다. 미끄럼 거리의 분포가 대칭인지의 여부를 평가하기 위한 지표로서 대칭성 지수(λ)를 다음 수학식 (2)으로 정의한다.

λ = |Li-Lo|/Lo

이 대칭성지수(λ)는 사용영역내의 내측 미끄럼 거리(Li)와 외측 미끄럼 거리(Lo)의 차의 절대치의 비율이다. 균일성지수(δ)와 대칭성지수(λ)의 각각의 값이 작을수록 드레싱 결과는 양호하다는 것을 나타내고 있다.

이하, 표 1에 열거한 가공조건을 해석하기 위하여 연마포 드레싱의 프로세스를 시뮬레이션한 결과를 도 8 내지 도 13에 도시한다.

도 8은 연마포 회전수(N1)와 드레서 숫돌 회전수(N2)의 비(κ)(이하, 회전수비(κ)라 함)와 미끄럼 거리분포의 균일성지수(δ)와의 관계를 나타낸다. 드레서 숫돌 내경(Di)과 사용영역폭(W)의 비(α)와, 드레서 숫돌의 외경(Do)과 내경(Di)의 비(β)가 각각 다른 4종류의 드레서 숫돌에 대하여, 회전수비(κ)의 값을 여러 가지로 바꾸어 연마포를 드레싱할 경우의 미끄럼 거리분포의 균일성지수(δ)의 변화를 시뮬레이션하였다.

우선, 도 8에서 확실하게 알수 있듯이, 회전수비(κ)의 증가(2>κ>1)와 함께 균일성지수(δ)는 감소한다. 환언하면, 회전수비(κ)의 값이 커짐에 따라 미끄럼 거리분포의 균일성 향상이 확실하게 나타난다. 균일성지수(δ)의 값은 회전수비(κ)가 1.5 내지 4의 범위로 작아진다. 특히, 2≤κ≤3 범위에서는 내경·사용영역 폭비(α), 외경·내경비(β)에 관계없이 어느 드레서 숫돌을 사용하여 드레싱할 경우라도, 균일성수지(δ)의 값은 최소가 된다.

다음에, 도 9는 도 8과 같은 4종류의 드레서 숫돌에 대하여, 회전수비(κ)의 값을 여러 가지로 바꾸어 연마포를 드레싱할 경우의 미끄럼 거리분포의 대칭성지수(λ)의 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 회전수비(κ)와 대칭성지수(λ)의 상관관계에 대해서는 다음과 같은 것을 알수 있다. 균일성의 경우와 같이, 회전수비(κ)의 값이 1.5 내지 4의 범위에서는 대칭성지수(λ)는 낮아져서 미끄럼 거리분포의 대칭성이 향상한다. 특히 2≤κ≤3의 범위에서는 내경·사용영역 폭비(α), 외경·내경비(β)에 관계없이, 어느 드레서 숫돌을 사용하더라도 미끄럼 거리분포의 대칭성은 현저히 양호하다.

이상의 것을 정리하면, 미끄럼 거리분포의 균일성, 대칭성을 함께 향상시킬 수 있는 회전수비(κ) 범위는 1.5≤κ≤4이다. 특히, 회전수비(κ)의 바람직한 범위는 2≤κ≤3이다. 이 범위의 회전수비(κ)로 연마포를 드레싱함으로써 연마포 표면을 균일하게 또한 수평으로 드레싱할 수 있다.

또, 도 9에서는, 대칭성지수(λ)는 회전수비(κ)의 증가와 함께 0까지 감소하고, 그 후 증가하는 변화 패턴을 가지고 있음을 알수 있다. 이 변화의 패턴과 대칭성지수(λ) 그 수학식 2에서 다음을 알수 있다. 즉, 회전수비(κ)가 작은 범위에서는 내측 미끄럼거리(Li)가 외측 미끄럼거리(Lo) 보다 커지고, 반대로, 회전수비(κ)가 큰 범위에서는 외측 미끄럼거리(Lo)가 내측 미끄럼거리(Li) 보다 커진다는 것을 알수 있다. 따라서, 실제로 연마포를 드레싱한 결과, 사용영역의 내주측, 외주측중 한쪽이 더욱 불균일하게 드레싱되는 경우에는 회전수비(κ)의 값을 미세조정함으로써 미끄럼 거리분포의 대칭성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 드레싱의 불균일을 개선할 수 있다.

가령, 연마포 사용영역의 내주측이 깊게 드레싱될 경우에는 회전수비(κ)가 커지도록, 연마포 및/또는 드레싱 숫돌의 회전수를 조정함으로써 내측 미끄럼 거리(Li)를 작게하면 된다.

이상은 회전수비(κ)가 미끄럼 거리분포의 균일성, 대칭성에 미치는 영향이다. 다음에, 드레서 숫돌의 내경·사용영역의 폭의 비(α)와, 드레서 숫돌의 외경·내경의 비(β)와 미끄럼 거리분포의 균일성, 대칭성과의 관계에 대하여 설명한다.

도 8, 도 9의 드레서 숫돌의 내경·사용영역폭비(α)와 외경·내경의 비(β)를 4가지로 조합시킨 드레서 숫돌의 시뮬레이션 결과에서, α, β의 값이 커짐에 따라 미끄럼 거리분포의 균일성지수(δ), 대칭성지수(λ) 모두 값이 작아지는 경향이 있다는 것을 알수 있다. 따라서, 내경·사용영역폭비(α), 외경·내경의 비(β) 모두 그 값이 클수록 미끄럼 거리분포의 균일성, 대칭성 향상에 기여하는 것이 분석적으로 알수 있다.

도 10은 회전수비(κ)가 2일 경우에 대하여 외경·내경비(β)가 1.1, 1.2, 1.4, 1.6의 각각의 드레서 숫돌에 대하여 내경·사용영역폭비(α)를 1.0에서 2.0의 범위로 변화시킨 시뮬레이션에 의해 해석한 결과를 나타낸다. 도 11은 내경·사용영역폭비(α)가 1.2, 1.4, 1.6, 1.8의 각각의 드레서 숫돌에 대하여, 외경·내경비(β)를 1.0에서 2.0의 범위로 변화시키는 시뮬레이션 결과를 나타낸다.

이 도 10 및 도 11에서 분명하게, 내경·사용영역폭비(α), 외경·내경비(β) 모두 그 값이 클수록 미끄럼 거리분포의 균일성, 대칭성이 향상되는 것을 알수 있다.

그러나, 표 1의 내경·사용영역폭비(α), 외경·내경비(β)의 정의, 도 4에서 분명한 바와같이, 연마포의 반경(R), 연마포의 사용영역폭(W)과 α, β와의 사이에는

R ≥ Do = α·β·W

의 관계가 성립되므로, α, β의 값을 크게한다는 것은 동일한 사용영역폭(W)에 대하여 드레서 숫돌 외경(Do)이 크게 된다. 또, 연마포 반경(R)도 크게되고, 더 큰 연마포를 사용하지 않으면 안되게 된다. 이 사실은 장치의 대형화, 설치면적이나 장치중량의 증가를 초래하고, α, β의 값을 크게하는 것은 바람직한 드레싱 조건이 될 수 없다.

드레서 숫돌 크기를 적정 크기로 억제하면서도 미끄럼 거리분포의 균일성, 대칭성 향상에 기여하는 α, β의 조건을 찾을 필요가 있다. 실질적으로 유효한 드레싱이라는 관점에서는 실제로 연마포에 드레싱 작용을 미치는 사용영역의 폭(W)과 연마포 반경(R)의 비율인 연마포 이용률(γ)이 관계하고 있다.

그래서, 도 12에 연마포 반경(R)이 최소인 R=Do의 경우에, 드레서 숫돌의 외경·내경비(β)를 변화시키면서 연마포 이용률(γ)과 미끄럼 거리분포의 균일성 지수(δ)가 어떻게 변하는가에 대하여 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.

이 도 12는 내경·사용영역폭비(α)가 1.2, 1.4, 1.6, 1.8의 각각의 드레서 숫돌에 대하여 외경·내경비(β)를 변화시켰을 경우에 있어서, 미끄럼 거리분포의 균일성지수(δ)의 향상률(△δ)과, 연마포 이용률(γ)의 감소율(△γ)과의 비를 그래프로 표시한 것이다. △δ/△γ의 값이 1이상이면, 연마포 이용률 저하 보다 미끄럼 거리분포의 균일성 향상 효과 쪽이 크다는 것을 표시하고 있다. △δ/△γ의 값이 1미만일 때는 연마포 이용률이 저하되는 반면, 미끄럼 거리분포의 균일성 향상 효과가 작다는 것을 나타내고 있다.

각각의 곡선이 △δ/△γ=1과 교차하는 점 A, B, C를 생각한다. 이들 점 A, B, C 근방은 균일성 향상효과와 이용률 향상 효과가 균형잡혀 있다고 생각된다. 각각의 점 A, B, C에 대하여, α와 β의 값의 곱(積; α·β)을 계산하면, (α·β)는 각각 1.76, 1.65, 1.56이다. 또, 도 12에서 내경·사용영역폭비(α), 외경·내경비(β)의 값이 각각 증가하면, △δ/△γ가 1 보다 작아지고, 균일성 향상 효과가 작용하지 않는 경향이 있는 것을 분석적으로 알수 있다. (α·β)는 최대라도 1.8정도이고, 대략 1.5에서 1.8범위에 있으면 균일성 향상 효과와 이용률 향상 효과가 균형잡혀 있다고 보아도 된다.

그리하면, 1.5 ≤ (α·β) ≤ 1.8 범위에 있을 때는 수학식 3의 관계에서, 드레서 외경(Do)은 사용영역폭(W)의 1.8배 이하이고, 바람직하게는 1.5이상이고, 1.8배 이하의 범위에 있게 된다. 따라서, 드레서 외경(Do)이 이 범위에 있으면, 연마포 이용률의 극단적 저하를 초래하지 않고 미끄럼 거리분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

이상의 사실을 정리하면, 반경(R)이 그다지 크지않은 연마포의 드레싱에 관해서는 드레서 숫돌 외경(Do)을 사용영역폭(W)의 1.8배 이하, 특히 바람직한 범위는 드레서 숫돌의 외경(Do)을

1.5W ≤ Do ≤ 1.8W

가 되게 설정하여, 이에 응한 반경(R)을 갖는 연마포를 사용하면 된다. 이에 따라, 연마장치의 대형화를 막으면서 최량의 드레싱 효과를 올릴 수 있다.

또한, 연마포 혹은 장치 본체의 크기에 여유가 있는 경우는 이와 같은 드레서 숫돌의 외경(Do)과 사용영역폭(W)과의 관계에 구애되지 않고 가능한 한 큰 내경·사용영역폭비(α)와, 외경·내경비(β)를 갖는 드레서 숫돌을 이용하여 연마포를 드레싱하면 된다. 이같은 드레서 숫돌을 사용함으로써 미끄럼 거리분포의 균일성을 향상시킬 수 있으므로 연마포를 균일하게 평탄 그리고 수평으로 드레싱할 수 있다.

그런데, 연마포 사용영역이 연마포 반경방향의 내측 또는 외측으로 어느 정도 치우쳐 있는 위치에 있으면, 미끄럼 거리분포의 균일성, 대칭성에 영향을 준다고 생각한다.

그래서, 다음에, 표 1의 드레싱 조건중, 사용영역 중심위치의 편차량(ε)과의 관계를 시뮬레이션한 결과를 도 13에 도시한다.

이 경우, 사용영역 중심위치의 편차량(ε)은

ε = (A-Do/2)/W

로 정의 된다.

도 4에 있어서, 이 편차량(ε)은 드레서 숫돌의 회전중심이고, 또한 연마포 사용영역의 중심이기도한 O2를 더욱 반경방향 내측에 배치할 경우, 즉 A=Do/2일 때가 0이다. 편차량(ε)은 사용영역이 이 위치에서 반경방향 외측으로 치우친 편차량을 사용영역폭(W)에 대한 비로서 표시한 것이다.

시뮬레이션에서는 드레서 숫돌의 내경·사용영역폭비(α), 외경·내경비(β)가 상이한 3종류의 드레서에 대하여, 편차량(ε)에 응한 미끄럼 거리분포의 균일성 변화를 조사한 것이다.

이 도 13에서는 편차량(ε)이 약 0.2까지는 균일성지수(δ)가 확실히 감소하여 균일성 향상 효과가 크지만, 편차량(ε)의 값이 0.2에서 0.5범위에서는 균일성지수(δ)가 차츰 감소하여, 0.5를 넘으면 미끄럼 거리분포의 균일성 개선은 확인되지 않음을 알수 있다.

따라서, 미끄럼 거리분포의 균일성 향상을 위하여 가장 바람직한 사용영역 중심위치의 편차량(ε) 범위는 0.2이하이다.

수학식 4에서, 연마중심(O1)에서 사용영역중심(O2)까지의 거리인 A는,

A = εW + Do/2

이고, A = Do/2일 때가 ε=0이다. 따라서, 연마포 사용영역을 가장 내측에 배치한 위치(ε=0)에서 외측을 향하여 사용영역폭의 0.2배 정도, 최대라도 0.5배 정도로 치우치게 설정해 둠으로써 미끄럼 거리분포를 더욱 균일화시킬 수 있다.

또한, 편차량(ε)이 0.2에서 0.5범위에서는 균일성 개선효과의 정도가 적기 때문에 오히려 드레서 숫돌의 내경·사용영역폭비(α) 또는 외경·내경의 비(β)를 크게하는 쪽이 효과적임도 알수 있다.

이상, 본 발명에 대하여, 원판형상 연마포이고, 또한 드레서 숫돌의 외경 이상의 반경을 갖는 연마포를 드레싱하는 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 드레싱 방법은 드레서 숫돌을 연마포에 가압하는 압력이 현저히 불균일이 되지 않는 연마포라면, 사용영역 이외의 부분을 바짝 줄인 원형 이외의 형상을 갖는 연마포 드레싱에도 적용할 수 있고, 같은 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 연마포 사용영역의 폭 이하의 외경을 갖는 드레서 숫돌을 사용하는 본 발명에 의한 연마포 드레싱 방법 및 그 장치의 1실시형태에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 14는 본 발명에 따른 연마포 드레싱 방법을 실시하기 위한 장치를 나타낸다. 이 도 14에 있어서, 1은 연마포, 20은 드레서 숫돌을 나타낸다. 회전정반(3)은 도시하지 않는 기대내부에 조립되어 있는 회전구동기구에 연결되어 있다.

한편, 연마성능이 열화된 연마포(1)를 드레싱하기 위한 드레서 숫돌(20)은 원판형상 또는 링형상 숫돌이 사용된다. 이 드레서 숫돌(20)은 드레서 회전수단을 구성하는 드레서 회전헤드(21)에 유지되어 있다. 또한, 회전정반(3)과 드레서 숫돌(20)의 회전수는 제어장치(42)에 의해 임의의 회전수로 설정·제어할 수 있게 되어 있다. 또, 이 제어장치(42)는 요동기구부(22)의 요동회전수를 제어하여 후기하는 드레서 숫돌(20)의 왕복운동의 왕복운동 폭, 이동속도를 제어할 수도 있다.

드레서 회전헤드(21)는 요동암(23)의 일단에 부착된다. 이 요동암(23)의 타단은 선회용 모터(도시않음)를 통하여 드레서 승강기구부(24)에 연결되어 있다. 요동기구부(22)는 요동암(23)과 선회용모터로 구성된다. 연마포(1)의 드레싱시에는 승강기구부(24)가 드레서 숫돌(20)을 적당한 면압으로 연마포(1)에 가압한다. 그때, 드레서 숫돌(20)은 드레서 회전헤드(21)에 의해 회전운동을 부여 받는다. 또, 드레서 숫돌(20)은 요동암(23)의 요동과 함께 도 16에 도시하는 연마포(1)의 사용영역을 포함한 범위를 반경방향으로 횡단하는 왕복운동이 주어지고, 연마포(1) 표면을 미끄럼하면서 깎아낼 수 있다.

드레싱시에는 통상, 연마포(1)에 드레서 숫돌(20)과 동일 방향의 회전운동(N1, N2)이 주어진다. 또, 요동기구부(22)는 드레서 숫돌(10)을 사용하고 있지 않는 동안은 요동암(23)을 회전방향(3)에서 이격방향으로 선회시켜서 드레서 숫돌(20)을 연마포(1)에서 퇴피시킨다.

다음에, 도 15는 드레서 숫돌(20)을 연마포(1) 반경방향으로 직선 왕복운동시키는 직선이동기구를 사용한 드레싱장치의 1실시형태를 나타낸다.

이 드레싱장치는 도 14의 요동기구부(22) 대신 직선 왕복이동기구부(26)를 구비한 것으로, 이 직선 왕복이동기구부(26)에서는 횡빔(27) 하면에는 길이방향으로 뻗는 안내홈(28)이 설치되어 있다. 이 안내홈(28)에는 드레서 회전헤드(30)를 드레서 승강장치(31)를 통하여 유지하는 왕복대(29)가 미끄럼 자재로 끼워져 있다. 이 왕복대(29)는 횡빔(27)에 수용되어 있는 직동구동장치에 의해 구동된다. 드레서 숫돌(20)은 연마포(1) 사용영역을 포함하는 범위로 반경반향으로 연마포(1) 표면을 미끄럼하면서 직선 왕복운동할 수 있다.

이 도 15의 드레싱장치에 있어서도, 횡빔(27)은 선회할 수 있다. 드레싱시에는 횡빔(27)은 연마포(1) 반경방향과 일치하는 방향으로 위치결정된다. 이 결과, 드레서 숫돌(20)의 왕복운동 방향은 연마포(1) 반경방향과 같아진다.

다음에, 본 발명의 드레싱 방법의 실시형태로서, 이상과 같은 장치에 의해 여러 가지 가공조건을 바꾸어, 연마포 드레싱을 시뮬레이션한 결과를 들어 본 발명을 더 상세히 설명한다.

도 17, 도 18은 드레서 숫돌(20)의 중심(O2; 도 16참조)을 연마포(1) 사용영역폭 중심(O)에 일치시켜서 반경방향의 왕복운동을 부여하지 않고 연마포(1)를 드레싱했을 때의 드레서 숫돌(20)의 미끄럼 거리분포를 계산기 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 이중, 도 17은 드레서 숫돌(10)에 원반형상 드레서를 사용할 경우, 도 18은 링형상 드레서를 사용할 경우로서, 모두 드레서 외경(Do; 도 3참조)은 40㎜이다.

이들 도면에서, 종축은 연마포의 반경방향 각 위치에 있어서의 미끄럼 거리와 최대 미끄럼 거리의 비를 표시한다. 이들 도면의 곡선은 드레싱 후의 연마포 형상의 특징을 표시한다.

연마포(1)의 사용영역폭(W) 보다 작은 외경(Do)을 갖는 원판형상 드레서 숫돌의 경우, 연마포(1)의 반경방향으로 왕복운동을 부여하지 않으면, 사용영역폭(W)의 중심(O) 보다 다소 연마포(1)의 중심방향으로 치우친 위치에서 가장 깊게 깎이는 특징이 있는 것을 알 수 있다.

링형상 드레서 숫돌을 사용할 경우는 사용영역폭(W)의 중심(O)의 양측 범위의 드레싱량이 중심(O)을 향하여 감소하는 특징이 있음을 알수 있다.

다음에, 도 17, 도 18에서 얻은 드레싱 형상을 수치 모델화한 것을 도 19에 나타낸다.

이중, 도 19a는 원판형상의 드레서 숫돌을 사용할 경우의 미끄럼 거리분포를 4개의 장방형으로 단순화한 모델이고, 도 19b는 링형상 드레서에 대한 단순화 모델이다.

연마포(1)의 1회전당 드레서 숫돌(20)이 연마포(1)의 반경방향으로 이동하는 양을 각 장방형영역의 횡폭에 상당하는 값으로 하고, 이 횡폭의 4배가 드레서 숫돌(20)의 외경으로 되어 있다. 각각의 장방형영역의 종방향의 크기는 최대의 미끄럼 거리(10)에 대한 비율을 표시하고 있다. 각각 도 19a, 도 19b는 미끄럼 거리분포를 도 17, 도 18의 미끄럼 거리분포와 근사하도록 수량모델화한 것이다.

다음에, 이와 같은 미끄럼 거리분포의 수량모델을 이용하여 드레서 외경의 5배 상당범위를 1회 왕복운동시켜서 드레서 숫돌(20)이 원 위치로 돌아가기 까지 드레싱을 행할 경우의 미끄럼 거리 분포를 수치적으로 평가할 것을 도 20에 나타낸다.

이중, 도 20a는 도 19a의 원판형상 드레서 숫돌에 따른 경우이고, 도 20b는 도 19b의 링형상 드레서 숫돌에 따른 경우이다.

가령, 도 20a에 있어서, 최초의 위치에서 미끄럼 거리가 6, 10, 9, 5이고, 이 위치에서 장방형 1개분 빗나가는 동안에 다시 10+6, 9+10, 8+9, 5만큼 미끄럼 거리가 증가한다. 미끄럼 거리가 드레싱량에 비례하는 것이라면, 드레서가 반경방향으로 1왕복 만큼 이동하는 동안의 전체로서의 드레싱량은 각각의 위치마다 종방향으로 수치를 총계한 도면 최하단의 수치이다. 이 수치가 원판형상 및 링형상 드레서에 의해 최종적으로 드레싱되는 연마포에 대하여, 연마포 각 위치에 있어서의 미끄럼 거리 분포에 대응하는 값이다.

이 결과로, 왕복운동의 범위중, 왕복운동 중심은 포함한 드레서 숫돌 외경의 3배 영역에서는 미끄럼 거리의 적산치가 균등하고, 즉 이 부분은 균일하게 드레싱된다. 이에 대하여, 이 균등영역의 좌우 양측의 드레서 숫돌 외경의 상당 영역은 편차가 있는 불균일 부분으로 되어 있음을 알 수 있다.

도 21a, 도 21b는 드세서 숫돌(20)의 외경이 40㎜의 원판형상 드레서 및 링형상 드레서 각각에 대하여 왕복동폭 270㎜로 하여 드레싱할 경우의 미끄럼 거리분포를 시뮬레이션 한 결과를 나타낸다. 이 경우, 드레서 숫돌(20)이 드레싱 개시시와 동일한 위치관계로 돌아가기 까지의 1주기분에 대하여, 원판형상 드레서에 대해서는 연마포의 회전중심 주위에 직교하는 4단면에 대하여, 링형상 드레서에 대해서는 연마포 중심 주위에 30°씩 방위를 바꾼 단면에 대하여 시뮬레이션한 것이다.

이 시뮬레이션 결과에 따르면, 왕복운동폭의 좌우 양측에는 드레서 외경에 상당하는 범위(-135∼-95, +95∼+135)로, 미끄럼 거리의 불균일 부분이 생기고 있는데 비해, 중앙은 거의 균일한 부분으로 되어 있고, 상기 도 20의 모델에 의한 결과와 일치하고 있음을 알 수 있다.

이와같이 왕복운동폭의 내외 양측에서 드레서 숫돌의 외경상당의 불균일 영역의 생기기 때문에, 연마포(1)의 사용영역에서의 미끄럼 거리를 균일하게 하기 위해서는 드레서 숫돌(20)의 왕복운동 폭을 그 사용영역폭(W)에 대하여 연마포(1)의 반경방향 내외에 드레서 외경 이상의 여유폭을 더한 폭으로 할 필요가 있다는 것을 알수 있다. 단, 왕복운동 폭은 연마포(1) 반경에 의해 그 상한치가 규제된다.

이상은 연마포(1)의 사용영역과 드레서 숫돌(20)의 왕복운동 폭과의 관계에 대한 해석결과이다. 다음에, 연마포(1)의 1회전당 드레서 숫돌(2)의 반경방향으로의 이동량(이하, 드레서 이동량이라함)과 미끄럼 거리분포의 균일성과의 관계에 대하여 시뮬레이션에 의해 해석한 결과를 도 22에 표시한다.

여기서, 도 22의 각각의 도면의 종축에 나타나 있는 균일성이란, 제1실시형태에서 사용한 균일성지수(δ)를 말한다. 이 균일성지수(δ)는 도 7에 있어서, 미끄럼 거리의 최대치(L)와 최소치(S)의 차의 비율을 나타내고 있다.

S = (L-S)/L

미끄럼 거리와 드레싱량이 비례관계에 있다는 전제에 입각하면 이 균일성의 값이 작을수록 미끄럼 거리분포가 균일하고, 연마포(1) 표면은 평탄하게 드레싱된다는 것을 나타내고 있다.

또, 도 22 각각의 도면에 있어서, 횡축은 드레서 숫돌의 이동량을 드레서 외경치로 나눈 무차원수인 이동피치를 나타내고 있다. 이는 드레서 이동량은 드레서 숫돌의 외경과의 관계로 결정되는 상대적 양이기 때문이다.

도 22a는 원판형상 드레서 숫돌에 대하여, 시뮬레이션한 균일성지수(δ)의 값을 나타낸다. 이에 비해 도 22b, 도 22c, 도 22d는 링형상 드레서 숫돌에 대하여 시뮬레이션한 결과이고, 이 링형상 드레서의 경우는 외경에 대한 숫돌의 폭 크기를 고려할 필요가 있기 때문에 숫돌폭/외경의 비가 1/4, 1/8, 3/40의 각각의 사이즈의 링형상 드레서 숫돌에 대하여 균일성지수(δ)와의 관계를 시뮬레이션하였다.

우선 도 22a, b에서, 원판형상 드레서 숫돌 및 숫돌 폭이 비교적 큰 링형상 드레서 숫돌의 경우에는 드레서 이동량을 이동피치로 하여, 1/4이하, 즉, 드레서 외경에 대한 비로 1/4 이하의 이동량으로 하면 미끄럼 거리분포의 균일성 향상 효과가 현저해 진다는 것을 명확히 알수 있다. 또, 원판형상 드레서 및 숫돌폭이 비교적 큰 링형상 드레서의 경우는 드레서 이동량을 이동피치로하여 1/8이하, 즉, 드레서 외경의 1/8 이하의 이동량으로 함으로써 균일성을 대략 0.1 이하, 즉 미끄럼 거리분포의 편차를 10% 이내로 수용할 수 있어, 특히 효과적임을 알수 있다.

다음에 도 22c, d는 숫돌폭이 비교적 작은 즉, 숫돌폭이 드레서 외경의 1/4 미만인 링형상 드레서의 경우에 대하여 시뮬레이션한 결과이다. 이와같은 드레서 숫돌은 상기 드레서 이동량의 적정범위를 한계 지우는 드레서 외경의 1/4 보다 숫돌 폭이 작다. 이 때문에, 드레서 이동량의 적정범위는 숫돌폭 치수와 관계될 가능성이 크다. 실제, 도 22c에 있어서, 이동량이 드레서 외경에 대하여 1/4 이더라도 숫돌폭이 이 보다 작은 1/8이면, 그다지 균일성 향상의 효과가 없다. 그러나, 이동량을 숫돌폭과 같은 드레서 외경의 1/8로 하면 미끄럼 거리 분포의 균일성이 0.1이하, 미끄럼 거리분포의 편차를 10% 이내로 할 수 있음을 알수 있다. 동일하게, 도 22d에 있어서도 숫돌폭이 드레서 외경의 3/40의 경우, 미끄럼 거리분포의 균일성 향상이 현저해지는 것은 드레서 이동량을 숫돌폭과 같은 드레서 외경의 3/40으로 했을 때이다.

이상을 정리하면, 원판형상 드레서의 경우, 미끄럼 거리분포의 균일성 향상에 효과가 있는 것은 드레서 숫돌의 이동량이 드레서 외경의 1/4이하일 때이고, 특히 효과가 있는 것은 드레서 숫돌의 이동량이 드레서 외경의 1/8이하일 때이다. 또, 링형상 드레서의 경우, 드레서 이동량을 드레서 외경의 1/4 또는 드레서 숫돌폭중 어느 작은 쪽의 값 이하로 하면 미끄럼 거리분포의 균일성에 효과적이고, 더욱 효과적인 것은 드레서 외경에 대하여 1/8 또는 드레서 숫돌폭중 어느 작은 값 이하의 경우이다.

또한, 실제 드레싱에 있어서, 드레서 숫돌 이동량과 드레싱 소요시간은 반비례 관계에 있기 때문에 드레서 숫돌 이동량을 극단으로 작게하는 것은 드레싱 효율을 저하시킨다. 따라서, 드레서 이동량의 하한치로서, 원판형상 드레서의 경우, 외경의 1/16 정도, 링형상 드레서의 경우는 외경의 1/16 또는 숫돌폭의 1/2중 어느 작은 쪽 값 정도가 바람직하다.

이상과 같은 드레서 숫돌의 왕복운동폭 및 이동량에 대한 시뮬레이션 결과는 도 14에 도시한 장치와 같이 드레서 숫돌(20) 암(23)을 요동시켜서 드레서 숫돌(20) 연마포(1)의 사용영역을 반경방향으로 횡단시키는 원호왕복운동을 부여할 경우에도, 도 15의 장치를 사용함으로써 드레서 숫돌(20) 직선 왕복운동을 부여하여 연마포(1)의 드레싱을 행할 경우에도 해당되는 것이나, 원호 왕복운동의 경우, 직선 왕복운동과 달리, 드레서 숫돌(20)의 이동속도의 연마포 반경방향의 성분이 위치에 따라 변화되는 특징이 있다.

그래서 도 23은 드레서 숫돌(20)의 이동속도의 연마포 반경방향 성분의 변화가 미끄럼 거리분포에 미치는 영향을 조사하기 위하여 요동암(23)의 암길이를 바꾸어 미끄럼 거리분포를 시뮬레이션하여 구한 결과를 나타낸 것이다. 이 도 23은 횡축은 연마포 사용영역의 폭방향 각각의 위치를 나타내고, 종축에 최대 미끄럼 거리를 1로 하여, 각각의 위치에서의 미끄럼 거리의 비를 잡은 그래프이다. 그중, 도 23a는 요동암(23)의 암길이가 짧을 경우, 도 23b는 요동암(23)의 암길이가 길 경우이다.

이 도 23a, 도 23b를 대조해 보면 분명한 바와 같이, 요동암(23) 길이가 길 경우는 드레서 이동속도의 연마포 반경방향 성분의 변화가 작아지기 때문에 미끄럼 거리분포의 요철 편차가 완화됨을 알수 있다. 따라서, 미끄럼 거리분포의 균일성을 향상시킬려면 요동기구(22)의 암(23) 길이를 가급적 길게하는 것이 좋다.

이같은 요동암(23)의 암길이는 긴쪽이 좋으나, 장치가 대형화하는 단점이 있다.

그래서, 요동기구(22)를 사용하여 드레서 숫돌(20)에 왕복운동을 부여할 경우에는 제어장치(42)에 드레서 이동속도의 연마포 반경방향의 성분이 일정해지도록 요동회전수를 제어하는 기능을 갖게하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 요동기구(22)의 전장을 크게하지 않고 미끄럼 거리분포가 균일해지도록 연마포를 드레싱할 수 있다.

이에 대하여, 드레서 숫돌(20)에 직선 왕복운동을 부여할 경우, 이동방향이 연마포 반경반향과 일치해 있을 경우는 드레서 이동속도의 연마포 반경방향 속도성분이 일정하여 문제가 없다. 그러나 드레서 숫돌(20)의 이동방향이 연마포 반경방향으로 일치하지 않을 경우에는 요동기구(22)에 의한 경우와 같이, 드레서 이동속도의 연마포 반경방향 성분이 일정해지도록 이동속도를 제어함으로써 미끄럼 거리분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

Claims (17)

1. 연마가공에 사용하는 연마포를 드레싱하는 방법에 있어서,

   원환형상의 사용영역을 갖는 연마포를 회전정반상에 고정하는 것과,

   상기 연마포의 사용영역의 폭 이상의 내경을 갖는 링형상의 드레서 숫돌을 사용하는 것과,

   상기 연마포에 상기 드레서 숫돌을 가압하면서 상기 연마포와 상기 드레서 숫돌에 동일방향으로 소정 회전수 비의 회전운동을 부여하는 것과,

   상기 연마포의 사용영역내에서의 반경방향 각각의 위치에 있어서 상기 드레서 숫돌이 연마포 표면을 미끄럼하는 거리가 반경방향으로 균일하게 분포하도록, 상기 드레서 숫돌에 의해 연마포를 드레싱하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연마포의 회전수(N1)와 드레서 숫돌의 회전수(N2)와의 비(N1/N2)가 1.5∼4범위가 되도록, 연마포를 드레싱하는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 연마포의 사용영역폭(W)에 대한 상기 드레서 숫돌의 내경(Di)의 비(Di/W) 또는 상기 드레서 숫돌의 내경(Di)에 대한 외경(Do)의 비(Do/Di)를 될 수 있는 대로 큰 값으로 설정함으로써 드레서 숫돌의 미끄럼 거리분포가 균일해지도록 한 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
4. 제 3 항에 있어서, 외경(Do)이 사용영역폭(W)의 1.5∼1.8배의 범위내에 있는 드레서 숫돌을 사용하는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 상기 연마포 중심과 연마포의 원환형상의 사용영역의 중심위치와의 거리(A)를 상기 드레서 숫돌 외경의 0.5배의 값에서, 드레서 외경(Do)의 0.5배의 값에 사용영역의 폭(W)의 0.5배의 값을 더한 값까지의 범위내(Do/2≤A≤Do/2+W/2)로 설정하는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
6. 연마가공에 사용하는 연마포를 드레싱하는 방법에 있어서,

   원환형상의 사용영역을 갖는 연마포를 회전정반상에 고정하는 것과,

   상기 연마포의 사용영역의 폭보다 작은 외경을 갖는 원형의 드레서 숫돌을 사용하는 것과,

   상기 연마포에 상기 드레서 숫돌을 가압하고, 또한 상기 드레서 숫돌에 상기 사용영역에 대하여 연마포 반경방향의 왕복운동을 부여하면서, 상기 연마포에 회전운동을 부여하는 것,

   상기 연마포의 사용영역내에서의 반경방향 각각의 위치에 있어서 상기 드레서 숫돌이 연마포 표면을 미끄럼하는 거리가 반경방향으로 균일하게 분포하도록, 상기 드레서 숫돌에 의해 연마포를 드레싱하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
7. 제 6 항에 있어서, 드레서 숫돌의 왕복운동폭을, 상기 연마포 사용영역폭(W)과, 연마포 반경방향의 내외에 각각 상기 드레서 숫돌의 외경(Do)의 값과를 더한 폭(W+2Do) 이상으로, 또한, 상기 연마포의 반경(R) 이하의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 드레서 숫돌은 원판형상 드레서 또는 링형상 드레서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 연마포 1회전당 상기 원판형상 드레서의 연마포 반경방향의 이동량이 드레서 숫돌의 외경의 1/4이하가 되도록, 상기 원판형상 드레서에 왕복운동을 부여하는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 연마포 1회전당 상기 링형상 드레서의 연마포 반경방향의 이동량이 드레서 외경의 1/4, 또는 드레서 숫돌폭중 어느 작은 쪽의 값 이하가 되도록, 상기 링형상 드레서에 왕복운동을 부여하는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
11. 제 7 항에 있어서, 왕복운동하는 동안의 상기 드레서 숫돌의 연마포 반경방향 속도성분이 일정하게 되도록 드레서 숫돌을 왕복운동시키는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
12. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 6 항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 연마포는 엘라스토머, 연질플라스틱, 섬유를 규칙적으로 편입하여 이루어지는 직물 또는 부직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.
13. 드레싱 대상의 연마포가 부착되어 일정의 회전수로 회전하는 회전정반과,

    상기 연마포의 원환형상의 사용영역의 폭이상의 내경을 가지는 링형상의 드레서 숫돌과,

    상기 드레서 숫돌을 유지하고, 이 드레서 숫돌에 소정 회전수로 회전운동을 부여하는 드레서 회전수단과,

    상기 드레서 회전수단을 이동시키고, 상기 드레서 숫돌을 소정 면압으로 상기 연마포에 가압하는 드레서 이동수단과,

    상기 연마포의 회전수와, 드레서 숫돌의 회전수의 비를 임의의 값으로 제어하는 회전수 제어수단과를 구비한 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱장치.
14. 드레싱 대상의 연마포가 부착되어 일정의 회전수로 회전하는 회전정반과,

    상기 연마포의 원환형상의 사용영역의 폭 보다 작은 외경을 갖는 원형상의 드레서 숫돌과,

    상기 드레서 숫돌을 유지하고, 상기 드레서 숫돌에 소정 회전수의 회전운동을 부여하는 드레서 회전수단과,

    상기 드레서 숫돌을 소정 면압으로 상기 연마포에 가압하면서 상기 드레서 회전수단에 연마포 반경방향의 왕복운동을 부여하는 드레서 이동수단과,

    상기 드레서 숫돌의 왕복운동의 이동량과, 이동속도를 제어하는 왕복운동 제어수단과를 구비한 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 드레서 이동수단은 상기 드레서 회전수단이 일단에 부착되어 연마포의 반경방향으로 요동하는 요동암을 갖는 요동기구로 이루어진 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱장치.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 드레서 이동수단은 상기 드레서 회전수단을 연마포의 반경방향으로 직선왕복운동시키는 직선 이동기구로 이루어진 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱장치.
17. 제 5 항에 있어서, 상기 연마포는 엘라스토머, 연질플라스틱, 섬유를 규칙적으로 편입하여 이루어지는 직물 또는 부직포로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마포 드레싱방법.

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