KR100441281B1 - 연삭숫돌과 그 제조방법 - Google Patents

연삭숫돌과 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주물공정의 선처리 공정에 사용되고 있는 대형 연삭숫돌 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 연삭숫돌 내측으로는 연삭숫돌의 회전시 원심력에 의한 접선방향의 응력을 낮출 수 있게 연삭숫돌의 사용부(연삭부)를 구성하는 용융 알루미나(Fused Alumina (Al2O3))계 지립(3.96g/cm3)보다 비중이 낮은 실리콘카바이드(Silicon Carbide (SiC))계 지립(3.22g/cm3)으로 보강부를 형성하여 회전시 원심력에 의한 회전파괴강도의 향상이 이루어 질 수 있게 하여 고속(주속도 4000ｍ/min이상)에서 활용할 수 있게 한 연삭숫돌을 제공코자 한 것이다.
즉, 본 발명은 내부에 1장 이상의 글라스 화이바(2)를 위치시키고 또 중앙의 내경(3) 측에는 철링(4)이 함몰되는 연삭숫돌(1)에 있어서, 내경(3) 측으로는 회전 연삭시 발생하는 응력에 의한 내충격성 및 회전파괴강도를 향상시킬 수 있도록 보강부(5)를 형성하되, 보강부(5)는 연삭숫돌(1)의 연삭부(6)를 구성하고 있는 용융 알루미나계 지립 또는 용융 지르코니아계 지립에 실리콘 카바이드(Silicon Carbide (SiC))계 지립을 1:1비율로 혼합된 지립보다 비중이 작은 실리콘 카바이드(Silicon Carbide(SiC))계 지립 97~99wt%에 열경화성 수지로 코팅(Coating)된 글라스 칩(Glass Chop) 1~3wt%를 투입하여 배합한 배합물(5a)로 구성할 수 있게 하고, 그 제조방법으로 보강부 성형용 보조링(8)을 이용하여 보강부(5)를 먼저 형성한 다음 그 외측으로 연삭부(6)를 성형토록 한 것이다.

Description

연삭숫돌과 그 제조방법{Grinding whet stone and production method of it}
본 발명은 주물공정의 선처리 공정에 사용되고 있는 대형 연삭숫돌 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 연삭숫돌 내측으로는 연삭숫돌의 회전시 원심력에 의한 접선방향의 응력을 낮출 수 있게 연삭숫돌의 사용부(연삭부)를 구성하는 용융알루미나(Fused Alumina (Al2O3))계 지립(3.96g/cm3)보다 비중이 낮은 실리콘카바이드(Silicon Carbide (SiC))계 지립(3.22g/cm3)으로 보강부를 형성하여 회전시 원심력에 의한 회전파괴강도의 향상이 이루어 질 수 있게 하여 고속(주속도 4000ｍ/min이상)에서 활용할 수 있게 한 연삭숫돌을 제공코자 한 것이다.
일반적으로 주물공정의 선처리 공정에 사용되고 있는 대형 연삭숫돌의 경우 도 1 에 도시된 바와 같이 보강부 없이 용융알루미나계 지립(21)으로 연삭숫돌(20)을 형성하고 양측면으로 글라스 화이바(Glass Fiber)(22)를 부착하여 연삭숫돌(20)이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하고 있으나, 이와 같은 종래의 연삭숫돌(20)은 충격강도 및 회전파괴강도가 떨어지는 문제점이 있었다.
근자에는 이를 보완코자 도 2와 같이 용융알루미나계 지립(21)으로연삭숫돌(20)을 형성할 시에 연삭숫돌(20) 내부에 1장 이상의 글라스 화이바(22)를 위치시키고 또 중앙의 내경(20a) 측에는 철링(23)이 함몰되게 구성하여 충격강도나 회전파괴강도 등에 있어서는 상당한 효과를 득하고 있으나, 사용 주속도 즉, 회전을 빨리 할 경우에는 원심력에 의한 접선방향의 응력을 연삭숫돌(20)의 내외측이 동일하여 쉽게 파손되는 문제점이 있었던 것으로 이를 해결할 수 있는 신규한 구성의 연삭숫돌의 개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래의 대형 연삭숫돌이 갖는 제반 문제점을 일소하고자 연구 개발한 것으로서,
본 발명에서는 연삭숫돌의 회전시 원심력에 의한 접선방향의 응력을 낮출 수 있도록 용융 알루미나(Fused Alumina (Al2O3))계 지립 또는 용융 지르코니아( Fuesd Zirconia(AZ))지립과 실리콘 카바이드계 지립을 배합한 배합물로 구성되는 연삭부 보다 비중이 낮은 원료를 사용하여 숫돌의 중앙 내경 측에 보강부를 형성함으로서 회전파괴강도 향상과 고속에서도 안전하게 활용할 수 있는 연삭숫돌 및 그 제조방법을 제공함에 본 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.
도 1, 2는 종래의 연삭숫돌 단면 구성도
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 연삭숫돌의 평면도
도 4는 본 발명의 단면 구성도
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 단면 구성도
도 6은 본 발명에 따른 도 3의 연삭숫돌을 제조하기 위한 공정도
도 7은 본 발명에 따른 도 4의 연삭숫돌을 제조하기 위한 공정도
도 8은 본 발명에 의한 연삭숫돌과 종래의 연삭숫돌의 보강부 강도를 비교한 그래프
☞도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명☜
1:연삭숫돌 2:글라스 화이바
3:내경 4:철링
5:보강부 5a:배합물
6:연삭부 7:금형
8:보강부 성형용 보조링
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 단면 평면도를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 단면 구성도를 도시한 것으로서, 이하에서 본 발명의 구성을 설명하기로 한다.
본 발명은 용융 알루미나(Fused Alumina (Al2O3))계 지립 또는 용융 지르코니아( Fuesd Zirconia(AZ))지립과 실리콘 카바이드계 지립을 배합한 배합물로 구성되는 연삭숫돌(1)을 형성할 시에 연삭숫돌(1) 내부에 1장 이상의 글라스 화이바(2)를 위치시키고 또 중앙의 내경(3) 측에는 철링(4)이 함몰되게 한 연삭숫돌(1)을 구성함에 있어서, 내경(3) 측으로 회전 연삭시 발생하는 응력에 의한 내충격성 및 회전파괴강도를 향상시킬 수 있도록 보강부(5)를 형성한 것이다.
상기 보강부(5)는 연삭숫돌(1)의 연삭부(6)를 구성하고 있는 용융알루미나계 지립 또는 용융 지르코니아계 지립과 실리콘 카바이드계 지립을 배합한 배합물 보다 비중이 작은 실리콘 카바이드(Silicon Carbide(SiC))계 지립 97~99wt%에 지립과의 결합력을 높일 수 있게 열경화성 수지로 코팅(Coating)된 글라스 칩(Glass Chop) 1~3wt%를 투입하여 배합한 배합물(5a)로 구성된다.
상기 글라스 화이버(2)는 도 5에 도시된 바와 같이 보강부(5)에만 결합하여 사용하거나 또는 도 4에 도시된 바와 같이 연삭부(6)에 동시에 결합하여 사용할 수 있으며, 내경(3) 측에 함몰되어 있는 철링(4)의 경우는 도시된 바와 같이 1개 또는 2개 이상을 사용할 수 있다.
이하에서 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 연삭숫돌(1)을 제조하는 제조방법을 설명한다.
도 6은 도 4에 도시되어 있는 연삭숫돌(1)을 제조하는 방법의 공정도를 도시한 것으로서,
연삭숫돌(1)을 제조함에 있어서, 도시된 바와 같이 통상의 연삭숫돌(1)을 성형하는 금형(7) 중앙으로 보강부 성형용 보조링(8)을 안치하고 보강부 성형용 보조링(8) 내측으로는 실리콘 카바이드계 지립 97~99wt%에 열경화성 수지로 코팅된 글라스 칩 1~3wt%를 투입하여 배합한 배합물(5a)과 글라스 화이바(2) 및 철링(4)을 순차적으로 투입하여 프레싱하는 과정과, 보강부 성형용 보조링(8)을 분리하고 프레싱에 의해 성형된 보강부(5) 외측으로 연삭부(6)를 구성하는 재료인 용융 알루미나계 지립 또는 용융 지르코니아계 지립과 실리콘 카바이드계 지립을 1:1 비율로 배합한 배합물을 투입한 후 프레싱하는 과정을 통하여 연삭숫돌(1)을 완성한다.
상기 보강부(5)를 성형하기 위해서는 실리콘 카바이드계 지립에 열경화성 수지로 코팅된 글라스 칩을 배합한 배합물(5a)을 동일한 비율로 4등분 한 다음, 배합물(5a) 중 1/4을 보강부 성형용 보조링(8) 내측에 투입한 다음 글라스 화이바(2)를 배치하고, 그 상측으로 배합물(5a) 중 1/4을 투입하고, 철링(4)을 내입하며, 다음으로 배합물(5a) 중 1/4을 투입하고, 글라스 화이바(2)를 배치한 다음 나머지 배합물(5a)을 투입한 상태에서 1차 프레싱하는 것으로, 이때 1차 프레싱은 2차 프레싱의 20~30%정도의 힘으로 가압함이 바람직하다.
그리고 도 7은 도5에 도시되어 있는 연삭숫돌(1)을 제조하는 방법의 공정도를 도시한 것으로서,
이는 연삭숫돌(1)을 제조함에 있어서, 통상의 연삭숫돌(1)을 성형하는 금형(7) 중앙으로 보강부 성형용 보조링(8)을 안치하고 보강부 성형용 보조링(8) 내측으로는 실리콘 카바이드계 지립 97~99wt%에 열경화성 수지로 코팅된 글라스 칩1~3wt%를 투입하여 배합한 배합물(5a) 중 1/2과 철링(4)을 투입하여 프레싱 하는 과정과, 연삭부(6)를 구성하는 재료인 용융 알루미나계 지립 또는 용융 지르코니아계 지립과 실리콘 카바이드계 지립을 1:1 비율로 배합한 배합물 1/2을 투입하고 글라스 화이바(2)를 보강부(5)에서 연삭부(6) 까지 넣은 다음 프레싱하는 과정과, 상기 성형물 중앙으로 보강부 성형용 보조링(8)을 안치하고 실리콘 카바이드계 지립에 열경화성 수지로 코팅된 글라스 칩을 배합한 배합물(5a)의 나머지 1/2과 철링(4)을 투입하여 프레싱 하는 과정과, 연삭부(6)를 구성하는 재료인 용융 알루미나계 지립 또는 용융 지르코니아 지립과 실리콘 카바이드계 지립을 배합한 배합물의 나머지 1/2을 투입한 후 프레싱하는 과정을 통하여 연삭숫돌(1)을 완성한다
도면중 미설명 부호 9는 보강부(5)를 프레싱 할 때 사용하는 프레싱 부재를 도시한 것이다.
이상과 같이 구성되고 제조되는 본 발명의 연삭숫돌(1)에 의하면 실제 피삭체를 가공하는 연삭부(6)와 이를 지지하는 비 사용부인 보강부(5)로 이루어지며 연삭숫돌(1)의 회전시 접선방향에 걸리는 응력은 하기의 식 1에서 알 수 있듯이 연삭숫돌(1)의 회전시 원심력에 의해 접선방향에 걸리는 회전 응력은 비중이 낮을수록 적게 걸린다.
αｔ: 접선방향의 응력, R1: 내경/2,
R2: 외경/2 ρ : 비중, w2: 각속도.
ν: Poisson,s ratio r : 원심력에 의한 임의반경
따라서 연삭부(6)를 구성하는 용융 알루미나계 지립(3.96g/cm3) 또는 용융 지르코니아계 지립(4.30g/cm3)과 실리콘 카바이드계 지립(3.22g/cm3)의 1:1 비율로 배합한 배합물 보다 비중이 낮은 원료인 실리콘 카바이드계 지립(3.22g/cm3)97~99wt%에 글라스 칩 1∼3wt%를 투입하여 배합된 배합물로 보강부(5)를 구성함으로써 회전시 원심력에 의해 접선방향에 걸리는 응력을 낮추어 안전성을 증대시킬 수 있으므로 본 발명은 짧은 시간 내에 무작위로 연삭을 하는 연삭 조건을 충족시킬 수 있어 사용주속도 3800∼4000m/min에서 안전도를 확보할 수 있고, 사용주속도 1.8배 이상에서 파괴되는 고속용 연삭숫돌(1)의 제조가 가능하게 되는 것으로 본 발명은 종래의 기술에 비해 여러 효과를 얻을 수 있는 이점이 있는 것으로서 주물공정의 선처리 공정에 사용되는 연삭숫돌(Snagging Wheel)(1)이 고속에서 활용이 가능하여 피삭재 가공시 사용자의 안전성을 확보하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 기술되었지만 본 발명이 다양한 방법으로 변형될 수 있는 여지가 있으며, 이러한 변형은 본 발명의 범주 및 청구항으로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 이러한 모든 변형은 일반적인 지식을 가진 자에게 있어서 다음의 특허청구범위에 포함되는 것으로 간주된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 글라스 화이바(2) 및 철링(4)이 내장 구성되는 연삭숫돌(1)의 내측으로 연삭부(6)를 구성하는 용융 알루미나계 지립 보다 비중이 낮은 실리콘 카바이드(SiC) 지립을 사용하여 보강부(5)를 형성함으로써 하기와 같은 효과를 득할 수 있다.
1) 용융알루미나(Al2O3)계 지립에 비해 비중이 낮은 실리콘 카바이드(SiC)계 지립을 사용함으로서 회전시 원심력에 의해 접선방향에 걸리는 응력을 낮출 수 있으므로 안전성을 증대할 수 있다.
2) 열경화성 결합제를 이용하여 글라스 칩을 코팅하고 지립과 함께 결합시켜 지립과의 결합력을 증대시킴으로써 충격이나 원심력에 의한 안전도가 향상된다.
3) 글라스 화이바(2) 및 철링(4)을 사용하여 연삭숫돌(1)이 고속에서도 견딜 수 있도록 안전강도를 증대시켰으며 충격에 견딜 수 있는 내충격성을 향상시켰다.
4) 고속에서 안전성이 확보됨으로써 사용자의 능률향상과 생산성을 향상시켰다.

Claims (3)

  1. 내부에 1장 이상의 글라스 화이바(2)를 위치시키고, 내경(3) 측으로 보강부(5)를 형성하며, 보강부(5)에 철링(4)을 함몰시킨 연삭숫돌(1)에 있어서,
    상기 보강부(5)는 연삭숫돌(1)의 연삭부(6)를 구성하고 있는 용융알루미나계 지립 또는 용융 지르코니아계 지립에 실리콘 카바이드(Silicon Carbide (SiC))계 지립을 1:1비율로 혼합된 지립보다 비중이 작은 실리콘 카바이드(Silicon Carbide (SiC))계 지립 97~99wt%에 열경화성 수지로 코팅(Coating)된 글라스 칩(Glass Chop) 1~3wt%를 투입하여 배합한 배합물(5a)로 구성함으로 해서 회전 연삭시 발생하는 응력에 의한 내충격성 및 회전파괴강도를 향상시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 연삭숫돌.
  2. 연삭숫돌(1)을 제조함에 있어서,
    통상의 연삭숫돌(1)을 성형하는 금형(7) 중앙으로 보강부 성형용 보조링(8)을 안치하고 보강부 성형용 보조링(8) 내측으로는 실리콘 카바이드(Silicon Carbide(SiC))계 지립 97~99wt%에 열경화성 수지로 코팅(Coating)된 글라스 칩(Glass Chop) 1~3wt%를 투입하여 배합한 배합물(5a)과 글라스 화이바(2) 및 철링(4)을 순차적으로 투입하여 프레싱하는 과정과,
    상기 보강부 성형용 보조링(8)을 분리하고 프레싱에 의해 성형된 보강부(5) 외측으로 연삭부(6)를 구성하는 재료인 용융 알루미나계 지립 또는 용융 지르코니아계 지립과 실리콘 카바이드계 지립을 1:1비율로 배합한 배합물을 투입한 후 프레싱하는 과정으로 제조함을 특징으로 하는 연삭숫돌의 제조방법.
  3. 연삭숫돌(1)을 제조함에 있어서,
    통상의 연삭숫돌(1)을 성형하는 금형(7) 중앙으로 보강부 성형용 보조링(8)을 안치하고 보강부 성형용 보조링(8) 내측으로는 실리콘 카바이드(Silicon Carbide(SiC))계 지립 97~99wt%에 열경화성 수지로 코팅(Coating)된 글라스 칩(Glass Chop) 1~3wt%를 투입하여 배합한 배합물(5a) 중 1/2과 철링(4)을 투입하여 프레싱 하는 과정과,
    보강부 성형용 보조링(8)을 분리 후 연삭부(6)를 구성하는 재료인 용융 알루미나계 지립 또는 용융 지르코니아계 지립과 실리콘 카바이드 지립을 1:1 비율로 배합한 배합물 1/2을 투입하고 글라스 화이바(2)를 보강부(5)에서 연삭부(6)까지 넣은 다음 프레싱하는 과정과,
    상기 성형물 중앙으로 보강부 성형용 보조링(8)을 안치하고 실리콘 카바이드계 지립에 열경화성 수지로 코팅된 글라스 칩을 배합한 배합물(5a)의 나머지 1/2과 철링(4)을 투입하여 프레싱 하는 과정과,
    상기 보강부 성형용 보조링(8)을 분리하고 프레싱에 의해 성형된 보강부(5)외측으로 연삭부(6)를 구성하는 재료인 용융 지르코니아계 지립과 실리콘 카바이드 지립을 배합한 배합물의 나머지 1/2을 투입한 후 프레싱하는 과정으로 제조함을 특징으로 하는 연삭숫돌의 제조방법.
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