KR100713867B1 - 금속 재료로 만들어진 코어부를 가지고 있는 레지노이드숫돌차 - Google Patents

금속 재료로 만들어진 코어부를 가지고 있는 레지노이드숫돌차 Download PDF

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Abstract

숫돌차는 보강 코어부 및 이 보강 코어부의 방사상으로 바깥쪽에 위치하고 있고 열경화성 수지 형태의 접착제에 의해 연마 입자가 함께 결합되어 있는 연마 조직을 가지고 있는 연삭부를 포함한다. 숫돌차는 연삭부의 열팽창 계수를 α로 나타내는 경우 열팽창 계수의 범위가 α-(5×10-6)[1/℃] 내지 α+(5×10-6)[1/℃]인 금속 재료로 보강 코어부가 만들어 지는 것을 특징으로 한다.
레지노이드 숫돌차, 연마 입자, 보강 코어부, 연삭부, 결합제 조직

Description

금속 재료로 만들어진 코어부를 가지고 있는 레지노이드 숫돌차{RESINOID GRINDING WHEEL HAVING CORE PORTION MADE OF METALLIC MATERIAL}
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 레지노이드 숫돌차를 도시하는 사시도;
도 2는 도 1의 레지노이드 숫돌차의 연삭면 근방의 부분의 단면을 확대하여 보여주는 도면;
도 3은 도 1의 3-3 선을 따라 절단한 단면도;
도 4는 레지노이드 숫돌차의 제조 공정을 설명하는 공정도;
도 5는 연삭 작업을 수행하기 위해 도 1의 레지노이드 숫돌차가 설치되는 빌렛 연삭기를 개략적으로 도시하는 도면.
도 6은 도 5의 빌렛 연삭기 상에 장착되었을 때의 도 1의 레지노이드 숫돌차를 도시하며, 빌렛 연삭기의 구동 샤프트의 축을 포함하는 평면에서 절단한 단면도.
도 7은 빌렛 표면으로부터 흠을 제거하기 위해 빌렛 표면이 도 1의 레지노이드 숫돌차에 의해 교정되는 중연삭 작업을 도시하는 도면.
본 발명은 중연삭 작업용으로 적합한 레지노이드 연삭 숫돌 또는 숫돌차에 관한 것이다.
제강소에서, 표면-제거 연삭 작업은 제강 공정의 최종 공정에서 행해지는 압연 작업에 앞서서, 강 슬래브, 블룸 및 빌렛과 같은 중간재의 거친 표면을 벗기거나 또는 교정하기 위한 목적으로 행해진다. 이와 같은 표면-제거 연삭 작업은 최종 강재의 고품질을 보장하기 위해 필수불가결한 작업이고, 가공물로부터의 연삭량이 일반적으로 상당히 많기 때문에 대형의 숫돌차가 사용되는 중연삭 작업의 한 종류이다.
페놀 수지 등의 열경화성 수지로 주로 구성되는 합성수지 결합제(레진 본드)에 의해 연마 입자가 함께 결합되어 있는 연마 조직을 가지고 있는 레지노이드 숫돌차가 공지되어 있다. 이와 같은 레지노이드 숫돌차는 유리 결합제(비트리파이드 본드), 금속 결합제(메탈 본드) 및 전착 결합제와 같은 다른 결합제의 탄성 계수보다 합성수지 결합제의 탄성 계수가 더 작기 때문에, 중연삭 작업용으로 유리하다. 연삭작업 동안 연삭되는 가공물로부터 연마 입자에 가해지는 큰 부하는 합성수지 결합제의 탄성 변형에 의해 완화되거나 흡수되며, 이 변형은 작은 탄성 계수에 의해 촉진된다. 연마 입자로서는, 예컨대, 알루미나(Al2O3), 탄화 규소(SiC), 알루미나 지르코니아(Al2O3-ZrO2) 등의 표준 연마 입자가 사용된다.
중연삭 작업에서, 레지노이드 숫돌차는 연삭기의 구동 샤프트에 고정되도록, 비교적 직경이 큰 한 쌍의 플랜지에 의해 대향하는 측면 상에 유지된다. 플랜지의 직경보다 직경이 작은, 즉 플랜지로 덮여 있는, 숫돌차의 방사상의 안쪽 부분은 가공물과 접촉할 수 없고, 그래서 가공물을 연삭할 수 없다. 그러므로, 반복되는 사용의 결과로서, 숫돌차의 직경이 감소하여 플랜지의 직경보다 작아지면, 숫돌차는 폐기물로서 폐기처분되며, 폐기물 처리장에 매립된다. 그러나, 이와 같은 폐기물의 매립은 이전보다 더욱 문제인데, 일본의 전체 연간 폐기량이 100 내지 200 톤 정도 증가했고, 근년에는 폐기물 처리장의 고갈로 이어졌다. 이러한 상황 하에서, 숫돌차의 제조 회사들은 쓰고 난 숫돌차를 사용자로부터 수거해 갈 것을 숫돌차 사용자들로부터 꾸준히 요청받아 왔다.
숫돌차를 미립자로 분쇄함으로써, 내화 재료, 숏 블라스팅 재료, 폴리싱 재료 또는 논-슬립(non-slip) 재료로, 쓰고 난 숫돌차는 재활용 또는 재생될 수 있다. 그러나, 실제로는 쓰고 난 숫돌차 중에서 소량만이 이러한 재료로 재활용된다. 그리고, 재활용되는 숫돌차 조차도 결국에는 폐기물로서 폐기처분되어, 상기의 환경 문제에 대한 실질적인 해결책을 제공하지 않는다.
그러므로, 본 발명의 목적은 중연삭 작업을 수행할 수 있고 숫돌차로부터 발생되는 폐기물의 양을 줄일 수 있는 레지노이드 숫돌차를 제공하는 것이다. 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명자에 의해 행해진 다양한 연구는 다양한 용도로 재활용될 수 있는 금속 재료로 레지노이드 숫돌차의 코어부를 형성함으로써, 발생하는 폐기물의 양을 상당히 줄일 수 있다는 사실을 보여주었다. 또한 이 연구는 금속 코어부를 가지는 레지노이드 숫돌차는 열경화성 수지에 의해 연마 입자가 함께 결합되어 있는 연마 조직에 의해 연삭부 및 코어부가 제공되는 종래의 레지노이드 숫돌차보다 높은 연삭비를 제공한다는 사실을 보여주었다.
그러므로, 보강 코어부와 이 보강 코어부의 방사상으로 바깥쪽에 위치하고 있고 결합제와 같은 열경화성 수지에 의해 연마 입자가 함께 결합되어 있는 연마 조직을 가지고 있는 연삭부를 포함하는 숫돌차를 제공하는 본 발명의 요지에 따라 상기의 목적이 달성될 수 있다. 연삭부의 열팽창 계수를 α로 나타내는 경우, 보강 코어부는 α-(5×10-6)[1/℃] 내지 α+(5×10-6)[1/℃] 의 범위의 열팽창 계수를 가지는 금속 재료로 만들어 진다. 보강 코어부는 강으로 만들어지는 것이 바람직하고, 탄소강으로 만들어지는 것이 더욱 바람직하다. 그러나, 보강 코어부는 낮은 열팽창 계수를 가지는 스테인레스 합금 또는 알루미늄 합금과 같은 다른 금속 재료로 만들어 질 수도 있다.
본 발명의 숫돌차는 금속 재료로 만들어진 보강 코어부 때문에 향상된 연삭비를 보여준다. 향상된 연삭비는 가공물의 연삭 효율을 향상시키고 또한 숫돌차의 수명을 연장시킨다. 그리고, 숫돌차가 가공물을 연삭할 수 없게 된 후에도, 코어부는 금속으로 만들어지기 때문에 코어부의 파손 또는 변형의 위험 없이 숫돌차의 코어부는 재생 또는 재활용되어 새로운 숫돌차의 일부를 형성할 수 있다. 따라서, 본 숫돌차는 쓰고 난 숫돌차 형태의 폐기물의 감소에 상당히 공헌한다. 코어부의 재활용은 숫돌차를 제조하는 원료비를 삭감할 수 있어서, 그 결과 숫돌차의 제조 원가를 삭감할 수 있다. 본 숫돌차는, 연삭부의 열팽창 계수를 α로 나타내는 경우, 열팽창 계수가 α-(5×10-6)[1/℃] 내지 α+(5×10-6)[1/℃] 의 범위의 값에 유지되는 상기의 금속 재료 때문에, 연삭부의 크랙의 위험 및 보강 코어부로부터 연삭부의 일부의 이탈 위험 없이 연삭 작업에 사용될 수 있는 또 다른 이점을 제공한다.
본 발명의 제 1 의 바람직한 형태에 따라, 숫돌차는 보강 코어부의 외주면과 연삭부의 내주면 사이에 개재되고 유기질 내열 접착제에 의해 제공되는 방사상의 중간층을 더 포함한다.
보강 코어부 및 연삭부가 유기질 내열 접착제에 의해 서로에 고정되어 있는 본 발명의 제 1 의 바람직한 형태의 숫돌차에서, 숫돌차가 고속으로 회전하여 고온으로 가열되는 중연삭 작업에 있어서도 연삭부는 보강 코어부로부터의 이탈이 더욱 신뢰성있게 방지된다.
본 발명의 제 2 의 바람직한 형태에 따라, 보강 코어부는 외주면에 보강 코어부의 반경 방향에 수직인 방향으로 배열되는 복수의 환형의 그루브를 가지고 있다.
본 발명의 제 3 의 바람직한 형태에 따라, 보강 코어부는 축방향으로 보강 코어부에 대한 연삭부의 변위를 방지하기 위해, 외주면에 형성되는 적어도 하나의 환형의 그루브를 가지고 있고, 여기에서 연삭부는 숫돌차의 축방향으로 보강 코어부 부분에 대향하는 부분을 포함한다.
본 발명의 제 2 및 제 3 의 바람직한 형태의 각각의 숫돌차에서, 연삭부 및 보강 코어부는 숫돌차가 연삭기의 구동 샤프트 상에 장착될 때 연삭기의 구동 샤프트의 축방향에 상당하는 숫돌차의 축방향으로 서로에 대한 변위가 환형의 그루브 또는 그루브들에 의해 방지된다. 그러므로, 이러한 본 발명의 바람직한 형태의 각각의 숫돌차는 특히 연삭 작업이 구동 샤프트의 축방향으로 가공물을 숫돌차에 대하여 이동시킴으로써 수행되는 경우 연삭 작업이 보다 안전하게 수행될 수 있도록 한다.
상기 등의 목적, 특성, 이점 및 본 발명의 기술상 및 산업상의 중요성은 첨부한 도면과 관련하여 현재의 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해된다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성되는 레지노이드 숫돌차(10)가 설명된다. 설명되는 요소는 특히 상대적인 치수가 도면에서 꼭 정확하게 도시되어 있지는 않다는 사실을 주의해야 한다.
도 1은 도 5에 도시되는 것과 같은 빌렛 연삭기로 수행되는 중연삭 작업용으로 유리한 레지노이드 숫돌차(10)의 사시도이다. 이 숫돌차(10)는 외경이 610 mm, 축방향의 길이(두께)가 75 mm, 내경이 203.2 mm 이고, 보강 코어부(10a)와 이 보강 코어부(10a)의 방사상으로 바깥쪽에 위치하는 연삭부(10b)를 포함한다. 보강 코어부(10a)는 빌렛 연삭기의 구동 축(36) 상에 끼워지는 장착 구멍을 중심에 가지고 있기 때문에, 비교적 큰 기계 강도를 가지는데 적합하게 되어 있다. 연삭부(10b) 는 연삭 작업에서 가공물의 표면을 절삭하기 위해서 가공물의 표면과 접촉하는 연삭면(16)을 방사상으로 바깥쪽의 끝 부분에 가지고 있다. 연삭부(10b)는 결합제 조직(14)에 의해 연마 입자(12)가 함께 결합되어 있는 연마 조직을 가지고 있다. 연삭부(10b)의 연마 조직은 약 50 % 의 연마 입자 백분율(JIS R 6212 에 규정하는 조직(6)에 상당)과, 실질적으로 0 정도로 낮은 기공성의 높은 밀도를 가지고 있다.
종래의 레지노이드 숫돌차에서, 코어부는 코어부의 방사상으로 바깥쪽에 위치하는 연삭부와는 다른 조성을 가지고 있어서 코어부는 연삭부보다 더 큰 기계 강도를 가지고 있다. 그러나, 연삭부 뿐만 아니라 코어부도 결합제 조직에 의해 연마 입자가 함께 결합되어 있는 연마 조직에 의해 제공된다. 반면에, 본 발명의 레지노이드 숫돌차(10)에서는 코어부(10a)는 종래의 코어부보다 낮은 탄성 계수를 가지는 금속으로 만들어 진다. 그리고, 코어부(10a)로 사용되는 금속 재료는 연삭부(10b)와 실질적으로 동일한 열팽창 계수를 가지고 있다. 특히, 연삭부(10b)의 열팽창 계수를 α로 나타내는 경우, 코어부(10a)로 사용되는 금속 재료의 열팽창 계수는 α-(5×10-6)[1/℃] 내지 α+(5×10-6)[1/℃] 의 범위이다. 이 정도 범위의 코어부(10a)의 열팽창계수는 보강 코어부로부터 연삭부(10b)의 이탈을 방지하고 연삭부(10b)의 크랙을 방지하는데 효과적이다. 열팽창 계수가 선팽창계수를 의미하는 것으로 해석될 수 있고, 다음 식으로 얻어진다는 사실이 주목된다:
α = (dl/dT)/l0;
여기에서, "l"은 길이를 나타낸다;
"T"는 온도를 나타낸다; 그리고,
"l0"는 0℃에서의 길이를 나타낸다.
도 2는 레지노이드 숫돌차(10)의 연삭부(10b)의 일부분의 단면을 확대해서 도시하는 확대도이며, 여기에서 이 일부분은 연삭면(16) 근방이다. 각각의 연마 입자(12)는 입도가 약 # 20 (즉, 약 1000 μm 의 평균 입도)이고 원주 형상을 가지는 실린더 타입 중 하나인 알루미나계(Al2O3) 연마 입자로 이루어진다. 연마 입자(12)는 전체 결합제 조직(14)에 대체적으로 균일하게 분산되어 있고 연마 입자(12)의 일부는 숫돌차(10)의 외부에 노출된다. 연마 입자(12)는 약 7×10-6(1/℃)의 열팽창 계수를 가지고 있다. 연마 입자(12)는 결합제 조직(14)과 협동하여 연삭부(10b)의 연마 조직을 구성한다. 결합제 조직(14)은 합성수지 결합제(18)와 전체 합성수지 결합제(18)에 대체적으로 균일하게 분산되어 있는 무기질 충전재(20)를 포함한다. 합성수지 결합제(18)는 연마 입자(12)보다 훨씬 큰 약 50×10-6(1/℃)의 열팽창 계수를 가지는 페놀 수지 등의 열경화성 수지로 이루어진다. 결합제 조직(14)에서 무기질 충전재(20)에 대한 합성수지 결합제(18)의 용적비는 약 1:1 이다.
무기질 충전재(20)는 2 종류 이상의 무기질 입자를 서로 함께 혼합함으로써 준비되고, 황화철, 황산 칼륨 및 빙정석(cryolite)과 같은 표준 충전재에 의해 제공된다. 연삭 보조 재료로서 기능 하는 황화철과, 골재로서 기능 하는 황산 칼륨 및 빙정석은 중연삭 작업용으로 설계된 종래의 레지노이드 숫돌차의 충전재로서 사용되어 왔다. 무기질 충전재(20)는 약 0.5 μm 내지 50 μm 의 평균 입도를 가지고 있고 열팽창 계수는 10 × 10-6(1/℃) 내지 100 × 10-6(1/℃) 의 범위이다. 상기와 같은 각각의 열팽창 계수를 가지는 연마 입자(12), 합성수지 결합제(18) 및 무기질 충전재(20)에 의해 구성되는 연삭부(10b)의 열팽창 계수 α 의 범위는 10 × 10-6(1/℃) 내지 14 × 10-6(1/℃) 이다. 예컨대, 연삭부(10b)가 연마 입자의 백분율이 50 % 가 되도록 연마 입자(12)를 결합제 조직(14)에 혼합함으로써 연삭부(10b)는 형성될 수 있으며, 여기에서 결합제 조직(14)은 각각의 합성수지 결합제(18) 및 무기질 충전재(20)로서 페놀 수지 및 황화철로 이루어져서 무기질 충전재(20)에 대한 합성수지 결합제(18)의 용적비는 약 0.6 내지 0.7 (합성수지 결합제(18) : 무기질 충전재(20) = 60 내지 70 : 100)이다. 이러한 조성으로써, 연삭부(10b)의 열팽창계수 α 는 실온에서 약 12 × 10-6(1/℃) 이다.
도 3은 도 1의 3-3 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 보강 코어부(10a)는 도 3에 도시된 바와 같이 외주면(22)에 수직 방향 즉, 코어부(10a)의 반경 방향에 수직인 방향으로 번갈아 배열된 일련의 오목부 및 돌출부를 가지고 있다. 즉, 코어부(10a)의 외주면(22)에 복수의 환형의 그루브가 형성되어 환형의 그루브는 코어부(10a)의 축방향으로 배열되어 있다. 외주면(22)은 돌출면(24); 각각의 환형의 그루브의 바닥면에 대응하고 돌출면(24)보다 직경이 작은 오목면(26); 및 각각의 돌출면 및 오목면(24,26)을 연결하는 어깨면(25)을 포함한 다. 돌출면 및 오목면(24,26)은 연삭부(10b)의 연삭면(16)에 대체적으로 평행인 반면, 어깨면(25)은 연삭면(16)에 대체적으로 수직이다. 유사하게, 연삭부(10b)는 연삭부(10b)의 내주면(28)에 형성된 복수의 환형의 그루브를 가지고 있어서, 연삭부(10b)의 내주면(28)은 코어부(10a)의 외주면(22)의 형상에 상보적인 형상을 가지고 있으며, 이것에 의하여 연삭부(10b)는 코어부(10a)에 끼워진다. 코어부(10a)와 연삭부(10b)가 숫돌차(10)의 축방향으로 서로에 대향되는 각각의 부분을 포함하는 이러한 배열은 축방향으로 코어부(10a)에 대한 연삭부(10b)의 변위를 방지하는데 효과적이다.
숫돌차(10)는 보강 코어부(10a)의 외주면(22) 및 연삭부(10b)의 내주면(28) 사이에 개재되는 방사상의 중간층(30)을 더 포함한다. 이 방사상의 중간층(30)은 결합제 조직(14)에 포함되는 합성수지 결합제보다 더 작은 정도의 내열성을 가지는 유기질 내열 접착제로 형성된다. 예를 들면, 이러한 유기질 내열 접착제는 페놀 접착제 또는 폴리이미드 접착제로 이루어질 수도 있다. 이러한 유기계 내열 접착제는 합성수지 결합제(18)와 같은 종류의 접착제로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 레지노이드 숫돌차(10)는 도 4의 공정도에 도시된 방법에 의해 만들어질 수 있다. 우선, 본드-분말 준비 공정 S1이 수행되어 무기질 충전재(20)를 페놀 수지 등의 합성수지 결합제의 분말과 혼합하여 소위 "본드 분말"을 준비한다. 본드-분말 준비 공정 S1의 다음 공정은 배토 준비 공정 S2인데, 이 공정에서 본드 분말, 연마 입자(12) 및 액상의 페놀 수지 등의 합성수지 결합제가 함께 교반 혼합되어 소위 "배토"를 준비한다. 이러한 경우, 결합제 조직(14)이 유리 섬유(glass fiber)와 같은 보강제를 포함하도록 숫돌차(10)가 제작되는 경우에, 보강제는 이 공정에서 상기의 재료와 혼합된다. 각각의 공정 S1,S2에서 얻어지는 혼합물의 각각의 재료의 비율은 적당히 정해져서 연마 입자 백분율 및 용적비는 상기의 각각의 값을 가진다.
배토 준비 공정 S2의 다음 공정은 성형 공정 S3인데, 이 공정에서 액상의 페놀 수지 MWB-5101(Meiwa Kasei Co., Ltd 로부터 입수할 수 있음)의 내열 접착제가 금속 코어 보강부(10a)의 외주면(16) 상에 가해지고, 그리고 나서 코어부(10a)는 금형 내의 적당한 위치에 배치된다. 상기의 배토 준비 공정 S2에서 준비되는 배토는 코어부(10a)의 방사상의 외측에 제공되며 그리고 나서 180℃ 내지 200℃ 에서 수행되는 열간-가압성형 작업에 노출되어 중간재를 생산한다. 가압성형 공정 S3의 다음 공정은 숙성공정(curing step) S4인데, 이 공정에서 중간재는 결합제 조직(14)의 조성에 따라 결정되는 온도에서 후-숙성 처리(after-cure treatment)에 노출된다. 숙성공정 S4의 수행으로, 도 1에 도시되는 바와 같은 레지노이드 숫돌차(10)의 형태로 최종 제품이 얻어진다.
도 5는 상기와 같이 제작된 레지노이드 숫돌차(10)가 연삭 작업을 수행하기 위해 설치되는 빌렛 연삭기를 개략적으로 도시하는 도면이다. 이러한 빌렛 연삭기는 제강 공정 중의 최종 공정에서 실행되는 압연 공정 또는 절단 공정(도시 생략)에 앞서서, 프리즘 형상의 강 빌렛(32)의 표면을 연삭하여 빌렛(32) 상의 크랙, 흠 등의 불규칙한 것들을 제거 또는 없애도록 설계된다. 빌렛 연삭기는 가공물로서의 빌렛(32)이 배치되는 빌렛 운반대(34)를 가지고 있다. 연삭 작업 동안, 빌렛 운반 대(34)는 빌렛(32)의 길이 방향으로의 왕복 운동, 즉 도 5의 평면에 수직인 수평 방향으로 왕복운동을 한다. 빌렛 연삭기는 빌렛 운반대(34) 위에 위치하고 레지노이드 숫돌차(10)가 구동 샤프트(36)에 의해 회전 가능하도록 장착되는 구동 샤프트(36)를 또한 가지고 있다.
도 6은 도 5의 빌렛 연삭기의 구동 샤프트(36) 상에 장착될 때의 레지노이드 숫돌차(10)를 나타내는 단면도이며, 여기에서 단면도는 구동 샤프트(36)의 축을 포함하는 평면에서 절단된다. 도 6에 도시되는 바와 같이, 숫돌차(10)는 구동 샤프트(36)의 작은 직경의 끝 부분에 끼워지고, 한 쌍의 플랜지(37,38)와 너트(39)에 의해 구동 샤프트(36)에 고정된다. 코어부(10a)의 외경은 플랜지(37,38)의 외경보다 약간 작다. 연삭부(10b)의 방사상으로 안쪽 부분은 플랜지(37,38)보다 직경이 작고 즉 코어부(10a)와 마찬가지로 플랜지(37,38)로 덮여 있으며, 가공물과 접촉하지 않아서 가공물을 연삭하는 연삭 요소로서 기능 하지 않는다.
구동 샤프트(36)는 모터(42)에 의해 구동되고 이 모터(42)의 회전 운동은 벨트(40,41)에 의해 샤프트(36)에 전달되며 이 벨트는 도 5에서 각각 1점 쇄선으로 나타낸다. 모터(42), 구동 샤프트(36) 및 다른 요소들은 크로스-슬라이드 실린더(44)의 피스톤(46)의 왕복 운동에 의해 도 5에 도시된 것과 같이 좌우 방향으로 이동 가능한 크로스 슬라이드(48) 상에 배치된다. 크로스 슬라이드(48) 상에는, 피벗 샤프트(54) 둘레에 피벗 가능하고 구동 샤프트(36)를 말단의 끝 부분에 회전 가능하게 유지하는 피벗 암(56)이 또한 배치된다. 피벗 암(56)은 피벗-암 실린더(50,50)의 피스톤(52,52)의 왕복 운동에 의해, 즉 피스톤(52,52)이 각각의 피 벗-암 실린더(50,50)으로부터 돌출하는 주행 거리 사이의 차이에 의해 야기되는 피벗 운동을 한다. 피벗-암 실린더(50,50)는 도 5에 도시한 것처럼 빌렛 연삭기의 좌측에 위치하는 조작자에 의해 수행되는 레버(58)의 작동에 의해 작동이 가능하다. 레지노이드 숫돌차(10)는 화살표 B로 지시되는 좌우 방향으로 크로스-슬라이드 실린더(44)의 가동에 의해, 또한 화살표 C로 지시되는 상하 방향으로 각각의 피벗-암 실린더(50,50)의 가동에 의해 이동이 가능해서, 숫돌차(10)는 빌렛(32)의 길이 방향에 수직인 평면 상의 소정의 위치로 이동할 수 있다. 그러므로, 숫돌차(10) 및 빌렛(32)은 빌렛(32)의 길이 방향 뿐만 아니라 빌렛(32)의 길이 방향에 수직인 방향으로 서로에 대해서 이동될 수 있어서 빌렛(32)의 표면을 연삭하게 되고 도 7에 도시한 것처럼 다수의 흠(60)을 빌렛(32)으로부터 제거한다.
예 1에서 처럼 레지노이드 숫돌차(10) 및 비교예 1, 2와 같이 2 개의 숫돌차를 사용하는데 따른 레지노이드 숫돌차(10)의 성능을 평가하기 위해 시험이 행해진다. 예 1에서와 같은 레지노이드 숫돌차(10)는 도 4의 공정도에 의해 나타나는 공정에 따라 준비된다.
시험에 사용되는 모든 숫돌차는 치수에서 서로 동일하다. 모든 숫돌차 각각은 외경이 610 mm이고, 축방향의 길이는 75 mm 이고 내경은 203.2 mm이다. 모든 숫돌차의 각각의 코어부는 외경이 360 mm이다. 치수에서 뿐만 아니라 모든 숫돌차는 연삭부의 조성에서 서로 동일하다. 모든 숫돌차 각각의 연삭부는 실온에서 열팽창 계수 α가 12 × 10-6(1/℃) 이다. 그러나, 숫돌차는 코어부의 조성에 있어서 는 서로 상이하다. 예 1의 숫돌차(10)의 코어부(10a)는 실온에서 열팽창 계수가 12 × 10-6(1/℃) 인 탄소강(S45C)으로 만들어 진다. 비교예 1의 숫돌차의 코어부는 실온에서 열팽창 계수가 23 × 10-6(1/℃) 인 알루미늄(단일체)으로 만들어 진다. 비교예 2의 숫돌차의 코어부는 실온에서 열팽창 계수가 13 × 10-6(1/℃) 인 종래의 연마 고상 매스(abrasive solid mass)로 만들어 진다. 코어부가 연마 고상 매스로 만들어져 있는 비교예 2의 숫돌차에서는, 코어부와 연삭부 사이에 개재되는 접착제가 제공되지 않는다.
시험에 앞서, 2세트의 예 1 및 비교예 1, 2의 상기의 숫돌차가 준비된다. 각각의 숫돌차의 안전 성능을 평가하기 위해 회전 파괴 시험이 2세트 중의 하나를 사용하여 행해진다. 각각의 숫돌차의 연삭 성능을 평가하기 위해, 연삭 작업 시험은 다른 2세트를 사용하여 행해진다.
표 1은 회전 파괴 시험의 결과를 나타낸다. 표 1에 나타낸 "파괴 회전 속도"는 각각의 숫돌차가 파괴되는 분당 회전수를 나타낸다. "파괴 원주 속도"는 각각의 숫돌차가 파괴되는 원주 속도(m/s)를 나타낸다. "안전 계수"는 실제 중연삭 작업에 적당한 원주 속도에 상당하는 80(m/s)에 대한 파괴 원주 속도의 비를 나타낸다.
표 1에서 알 수 있는 것처럼, 예 1의 본 발명의 숫돌차(10)는 훌륭한 안전 성능을 나타낸다. 예 1의 숫돌차(10)의 "안전 계수"는 2.16이다. 이 값 2.16은 연삭 작업에 일반적으로 요구되는 최소값인 2.00보다 충분히 크다. 예 1의 숫돌차(10)는 비교예 2의 종래의 숫돌차보다 1.05 배 더 큰 강도를 나타낸다. 반면에, 비교예 1의 숫돌차는 비록 코어부가 예 1에서 처럼 숫돌차의 코어부와 같은 금속 재료로 만들어 지지만, 비교예 2의 종래의 숫돌차보다 0.76 배의 강도를 나타내고 따라서 비교예 2의 종래의 숫돌차보다 강도가 낮다.
파괴 회전 속도(r.p.m) 파괴 원주 속도(m/sec.) 안전 계수
예 1 5405 173 2.16
비교예 1 3907 125 1.56
비교예 2 5148 164 2.05
연삭 작업 시험은 도 5에 도시된 것처럼 빌렛 연삭기 상에서 다음의 조건에서 행해진다:
가공물의 재질:SUS430
가공물의 치수:130×130×2600 mm
숫돌차의 원주 속도:80 m/s
빌렛 운반대의 이동 속도:0.5 m/s
연삭 작업 시험의 결과는 표 2에 도시된다. 도 2에 나타낸 "숫돌차 마모량"은 연삭 작업의 결과로서 각 숫돌차의 중량에 있어서의 감소량을 나타낸다. "가공물로부터의 연삭량"은 연삭 작업의 결과로서 가공물의 중량에 있어서의 감소량을 나타낸다. "연삭비"는 "숫돌차 마모량"에 대한 "가공물로부터의 연삭량"의 비를 나타낸다. 표 2에 나타낸 예 1의 모든 값은 각각 100으로 나타낸 비교예 2의 각각의 값에 대한 값이다. 예를 들어, 예 1의 "연삭비"에서 값 "146"은 예 1의 연삭비가 비교예 2의 1.46 배인 것을 의미한다. 모든 숫돌차 각각으로 행해지는 연삭 작 업은 일정한 전류를 빌렛 연삭기에 공급하여 20분동안 수행된다는 사실이 주목된다.
표 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 레지노이드 숫돌차(10) 형태의 예 1은 종래의 레지노이드 숫돌차 형태의 비교예 ２의 연삭비의 1.46 배를 나타낸다. 이러한 비교적 높은 연삭비는 숫돌차(10)의 코어부(10a)의 조성의 물리적 성질에 의해 유리하게 제공되는 것으로 생각된다. 즉, 숫돌차(10)의 코어부(10a)는 탄성 계수가 비교예 ２의 종래의 숫돌차의 코어부를 구성하는 연마 고상 매스보다 더 높은 강에 의해 구성되며, 그것에 의하여 숫돌차(10)의 연삭부(10b)는 연삭 작업 동안 비교적 작은 거리 만큼 가공물로부터 변위하며 그래서 숫돌차(10)는 비교예 ２의 종래의 숫돌차보다 더욱 효과적으로 가공물을 연삭할 수 있다. 따라서, 예 １의 숫돌차(10)는 비교예 ２의 종래의 숫돌차보다 더 큰 연삭비를 나타낸다.
비교예 1의 숫돌차는 연삭 작업 시험 동안 코어부와 연삭부 사이의 경계에 크랙을 겪게된다. 그러므로, 비교예 1의 시험은 숫돌차의 위험한 파괴의 가능성 때문에 중지되었다. 비교예 1의 크랙은 열의 발생량이 본 연삭 작업 시험과 같은 중연삭 작업에서는 일반적으로 많기 때문에, 연삭부의 열팽창 계수와 알루미늄으로 만들어진 코어부의 열팽창 계수 사이의 큰 차이 때문에 야기된다고 여겨진다.
숫돌차의 마모량 가공물로부터의 연삭량 연삭비
예 1 89 130 146
비교예 1 (숫돌차의 크랙 때문에 시험이 중지됨.)
비교예 2 100 100 100
연삭 작업 시험 결과에서 알 수 있는 것처럼, 강으로 만들어진 레지노이드 코어부(10a)는 연삭비를 상당히 향상시키는데 효과적이다. 향상된 연삭비는 가공물의 연삭 효율을 향상시키고 또한 숫돌차의 수명을 연장시킨다. 그리고, 숫돌차(10)가 가공물을 연삭할 수 없게 된 후에도, 코어부(10a)는 금속 재료로 만들어지기 때문에 코어부(10a)의 파손 또는 변형의 위험 없이 숫돌차(10)의 코어부(10a)는 재생 또는 재활용되어 새로운 숫돌차(10)의 일부를 형성할 수 있다. 따라서, 본 숫돌차(10)는 쓰고 난 숫돌차 형태의 폐기물의 감소에 상당히 공헌한다. 코어부(10a)의 재활용은 숫돌차(10)를 제조하는 원료비를 삭감할 수 있어서, 그 결과 숫돌차(10)의 제조 원가를 삭감할 수 있다. 본 숫돌차(10)는 연삭부(10b)의 열팽창 계수와 실질적으로 동일한 강으로 만든 보강 코어부(10a)의 열팽창 계수 때문에, 연삭부(10b)의 크랙의 발생 및 보강 코어부(10a)로부터 연삭부(10b)의 이탈의 위험없이 숫돌차(10)가 연삭 작업에 사용될 수 있다는 또 다른 이점을 제공한다.
코어부(10a)의 반복적인 재활용은 쓰고 난 숫돌차를 회수하는 비용을 요구한다. 실제로, 중연삭 작업을 위해 설계된 숫돌차는 숫돌차를 숫돌차 제조회사로부터 대체로 직접 구매하는 제한된 사용자에 의해 사용된다. 그러므로, 쓰고 난 숫돌차는 새로운 숫돌차가 사용자에게 제조회사로부터 배달되는 것과 동시에 사용자로부터 제조회사에 의해 회수될 수 있으며, 이로써, 쓰고 난 숫돌차의 회수 비용을 줄일 수 있다. 그러므로, 코어부(10a)의 재활용은 긍정적인 경제상의 효과를 제공하며, 숫돌차(10)를 제작하는 원료비를 줄인다. 회수된 코어부(10a)는 회수된 코어부(10a)가 파괴 또는 변형을 가지고 있는 경우에는 재활용을 위해 용해될 수도 있다는 사실이 주목된다.
보강 코어부(10a)와 연삭부(10b) 사이에 개재되는 액상 페놀 수지 접착제 형태의 유기질 내열 접착제에 의해 보강 코어부(10a)와 연삭부(10b)가 서로에 고정되어 있는 본 발명의 본 실시예의 레지노이드 숫돌차(10)에서, 숫돌차가 고속으로 회전하여 고온으로 가열되는 중연삭 작업에 있어서도 연삭부(10b)는 보강 코어부로부터의 이탈이 더욱 신뢰성있게 방지된다.
본 발명의 본 실시예의 레지노이드 숫돌차(10)에서, 보강 코어부(10a) 및 연삭부(10b)는 보강 코어부(10a)의 외주 표면(22) 상에 형성된 환형의 그루브 때문에 숫돌차(10)가 구동 샤프트(36) 상에 장착될 때 빌렛 연삭기의 구동 샤프트(36)의 축방향에 상당하는 숫돌차(10)의 축방향으로 서로에 대하여 변위하는 것이 방지된다. 그러므로, 숫돌차(10)는 특히 연삭 작업이 구동 샤프트(36)의 축방향으로 숫돌차(10)에 대하여 가공물을 이동시킴으로써 수행되는 경우 연삭 작업이 보다 안전하게 수행될 수 있도록 한다.
본 발명의 현재 바람직한 실시예가 첨부한 도면을 참조하여 어느 정도 상세히 설명되는 동안, 본 발명은 예시된 실시예의 사항에 제한되는 것이 아니라 다르게 실시될 수도 있다는 사실이 이해된다.
보강 코어부(10a)는 상기의 실시예에서는 강으로 만들어지는 반면, 이 코어부(10a)는 연삭부(10a)의 열팽창 계수를 α로 나타내는 경우, α-(5×10-6)[1/℃] 내지 α+(5×10-6)[1/℃] 의 범위의 낮은 열팽창 계수를 가지는 스테인레스 합금, 알루미늄 합금으로 만들어질 수도 있다.
상기의 실시예에서, 보강 코어부(10a)는 일련의 오목부 및 돌출부, 즉 외주면(22)에 형성된 복수의 환형의 그루브를 가지고 있다. 그러나, 환형의 그루브의 수는 반드시 적어도 2개여야 하는 것이 아니라 단지 1개 일 수도 있다. 그리고, 오목부 및 돌출부는 상기의 실시예에서는 연삭부(10a)의 연삭면(16)에 평행한 평평한 면(24,26)에 의해 형성되는 반면, 이 오목부 및 돌출부는 예를 들어 일련의 V자 형상의 면 및 역 V자 형상의 면, 또는 일련의 U자 형상의 면 및 역 U자 형상의 면에 의해 형성될 수도 있다. 보강 코어부(10a)의 외주면(22)에 오목부 및 돌출부 또는 환형의 그루브의 제공은 필수적인 것은 아니고, 외주면(22)은 특히 숫돌차(10)가 축방향으로 숫돌차(10)에 가해지는 부하가 그리 크지 않은 연삭 작업용으로 설계된 경우에 숫돌차(10)의 축을 포함하는 평면으로 절단한 단면으로 도시한 것처럼 평평할 수도 있다는 사실이 주목된다.
배토 준비 공정 2에서 준비되는 배토는 상기의 실시예에서는 열간-가압성형 작업을 겪게되는 반면에, 열간-가압성형 작업 대신에 냉간-가압성형 작업을 겪게될 수도 있다.
다음의 청구범위에서 정의되는 본 발명의 사상과 범주를 이탈하지 않고 당업자가 알 수 있는 다양한 변화, 수정 및 향상이 본 발명으로 구체화될 수 있다는 사실을 이해해야 한다.
숫돌차가 가공물을 연삭할 수 없게 된 후에도, 코어부는 금속으로 만들어지 기 때문에 코어부의 파손 또는 변형의 위험 없이 숫돌차의 코어부는 재생 또는 재활용되어 새로운 숫돌차의 일부를 형성할 수 있다. 따라서, 본 숫돌차는 쓰고 난 숫돌차 형태의 폐기물의 감소에 상당히 공헌한다. 코어부의 재활용은 숫돌차를 제조하는 원료비를 삭감할 수 있어서, 그 결과 숫돌차의 제조 원가를 삭감할 수 있다. 그리고, 연삭부의 크랙의 위험 및 보강 코어부로부터 연삭부의 일부의 이탈 위험 없이 연삭 작업에 사용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 보강 코어부 및 상기의 보강 코어부의 방사상으로 바깥쪽에 위치하고 있고 열경화성 수지의 형태의 결합제에 의해 연마 입자가 함께 결합되어 있는 연마 조직을 가지고 있는 연삭부를 포함하는 숫돌차에 있어서,
    상기 보강 코어부는, 상기 연삭부의 열팽창 계수를 α로 나타내는 경우, 열팽창 계수의 범위가 α-(5 × 10-6)[1/℃] 내지 α+(5 × 10-6)[1/℃]인 금속 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 숫돌차.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보강 코어부의 외주면과 상기 연삭부의 내주면 사이에 개재되고 유기질 내열 접착제에 의해 제공되는 방사상의 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 숫돌차.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보강 코어부는 그것의 외주면에 상기 보강 코어부의 반경 방향에 수직인 방향으로 배열되는 복수의 환형의 그루브를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 숫돌차.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보강 코어부는 그것의 외주면에 형성된 적어도 하나의 환형의 그루브를 가지고 있고, 상기 보강 코어부 및 상기 연삭부는 상기 숫돌차의 축방향으로 상기 보강 코어부에 대한 상기 연삭부의 변위를 방지하기 위해 상기 숫돌차의 축방향으로 서로에 대해 대향하는 각각의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 숫돌차.
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