KR101946767B1

KR101946767B1 - 연삭용 휠

Info

Publication number: KR101946767B1
Application number: KR1020180137957A
Authority: KR
Inventors: 권오찬
Original assignee: 권오찬
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2019-02-11

Abstract

연삭용 휠이 개시된다. 개시된 연삭용 휠은 알루미늄 합금 또는 스테인레스 재질로 이루어지는 생크; 인조다이아몬드분말 18~32 중량% 와 페놀수지 68~82 중량%을 혼합한 제1혼합물을 소결하여 형성된 다이아몬드지석층; 상기 생크와 상기 다이아몬드지석층 사이에 개재되도록 구성되어, 상기 생크로부터 상기 다이아몬드지석층으로 가해지는 진동을 흡수하며, 철분말 0~20 중량%, 알루미늄분말 60~75 중량% 및, 페놀수지 20~40 중량%를 혼합한 제2혼합물을 소결하여 형성된 버퍼층;을 포함하며, 상기 버퍼층의 경도 및 탄성율은 상기 생크의 경도 및 탄성율과 상기 다이아몬드지석층의 경도 및 탄성율의 중간값으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

연삭용 휠{GRINDING WHEEL}

본 발명은 연삭용 휠에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다이아몬드지석층의 재질을 기준으로 생크의 재질에 따라 버퍼층의 재질을 설계함으로써, 버퍼층의 물성(경도 및 탄성율)이 다이아몬드지석층과 생크 사이 값으로 구성되어, 연삭용 휠에 대한 진동수의 부조화를 최소화시켜 진동흡수성능은 물론 연삭성능도 함께 충족시킬 수 있도록 한 연삭용 휠에 관한 것이다.

압연기 롤은 롤과 롤 사이에 철판을 걸쳐 놓고 강제로 연신하며 얇은 천판으로 가공하는 공작기계로서, 철판의 연신시, 롤표면은 극심한 마모를 일으키기 때문에 주기적으로 표면을 정밀하게 가공해 주어야 한다.

일반적으로, 롤표면을 연삭가공하기 위하여 다이아몬드 숫돌차가 구비된 연삭휠을 연마용 기계장비의 회전축에 장착하여 롤표면에 일정하게 힘을 가하면서 롤표면을 연삭하게 된다.

종래의 연삭용 휠에 대해 등록실용신안 20-0348711호에 개시된다.

등록실용신안 20-03487711호에는 통상의 컵형 숫돌차가 접착되는 면을 보유하고 가장자리에 스커트가 형성된 접합부와, 통상의 공작기계에 연결되는 체결부를 포함하고 상기 스커트의 내주면으로 끼워지는 돌출부 및 상기 스커트의 종단과 접하여 연결되는 외향 플랜지를 갖춘 생크와, 상기 접합부와 생크 사이로 개재되는 링상 고무판로 이루어진 연삭용 숫돌차에 대해서 개시되어 있다.

이처럼, 종래의 연삭용 휠은 생크와 숫돌차(지석층) 사이에 완충판을 개재시킴으로써 피삭재의 가공시 접촉면에서의 연삭충격(grinding impact)을 완충판이 흡수하도록 하여, 압연롤 가공시 발생할 수 있는 진동이 피삭재(압연롤)와 연삭휠 간의 접촉면에 전달되는 것을 줄여 주도록 구성된다.

하지만, 종래의 연삭용 휠은 생크와 숫돌차 사이에 설치되는 완충판이 베이크라이트(Bakelite)나 Rubber(고무) 계열로 이루어져 있어 탄성율이 매우 낮아, 진동흡수에는 용이하나 전체적인 연삭툴로서의 강성이 떨어지는 부작용이 발생하고 이에 의해 연삭휠의 연삭성능이 급격히 저하되는 문제가 발생하고 있다.

등록실용신안 20-0348711호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 다이아몬드지석층과 생크 사이에 개재되는 버퍼층의 물성이 다이아몬드지석층과 생크의 물성의 중간값으로 이루어져, 연삭용 휠의 진동흡수성능 및 연삭성능을 동시에 만족시킬 수 있도록 한 연삭용 휠을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기존의 연삭휠에 비해, 구조가 간단하면서도 제작이 용이하고, 구성간의 결합력이 강해 내구성이 향상되는 연삭용 휠을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연삭용 휠은 알루미늄 합금 또는 스테인레스 재질로 이루어지는 생크; 인조다이아몬드분말 18~32 중량% 와 페놀수지 68~82 중량%을 혼합한 제1혼합물을 소결하여 형성된 다이아몬드지석층; 상기 생크와 상기 다이아몬드지석층 사이에 개재되도록 구성되어, 상기 생크로부터 상기 다이아몬드지석층으로 가해지는 진동을 흡수하며, 철분말 0~20 중량%, 알루미늄분말 60~75 중량% 및, 페놀수지 20~40 중량%를 혼합한 제2혼합물을 소결하여 형성된 버퍼층;을 포함하며, 상기 버퍼층의 경도 및 탄성율은 상기 생크의 경도 및 탄성율과 상기 다이아몬드지석층의 경도 및 탄성율의 중간값으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 생크는, 알루미늄 합금 재질인 경우, 알루미늄을 주성분으로 구리(Cu), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 망간(Mn)이 첨가되도록 구성되며, 경도가 60~65 HRB이고 탄성율이 69~73 Mpa×10³ 으로 이루어지며, 스테인레스 재질인 경우, 철(Fe)을 주성분으로 크롬(Cr), 니켈(Ni), 망간(Mn)이 첨가되도록 구성되며, 경도가 최대 90 HRB 이고, 탄성율이 193 Mpa×10³으로 이루어지도록 구성될 수 있다.

상기 다이아몬드지석층은 경도가 45~55 HRB이고, 탄성율이 10~15 Mpa×10³로 이루어지며, 상기 버퍼층은, 상기 생크가 알루미늄 합금재질로 이루어지는 경우, 알루미늄분말 60~75 중량 % 및 페놀수지 25~40 중량 %을 혼합한 혼합물을 소결하여 형성된 것으로 구성되며, 상기 생크가 스테인레스 재질인 경우, 철분말 10~20 중량%, 알루미늄분말 60~70 중량% 및, 페놀수지 20중량%을 혼합한 혼합물을 소결하여 형성된 것으로 이루어질 수 있다.

상기 다이아몬드지석층과 상기 버퍼층은 상기 제2혼합물과 상기 제1혼합물의 금형 내에 순차적으로 충진하여 소결해 일체화된 형태로 이루어지고, 상기 일체화된 다이아몬드지석층과 버퍼층이 상기 생크에 접착제로 접착되도록 구성될 수 있다.

상기한 바에 따르면, 본 발명은 다이아몬드지석층과 생크 사이에 개재되는 버퍼층의 물성(경도, 탄성율)이 다이아몬드지석층과 생크의 물성의 중간값으로 이루어져, 연삭용 휠의 진동흡수성능 및 연삭성능을 동시에 만족시키게 됨으로써, 정교하면서도 효율적인 연삭가공이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

아울러, 구조가 간단하고 제작이 용이하여 공정수를 줄일 수 있으면서도 구성간에 결합력이 높아, 내구성이 월등히 높아져 제품수명이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연삭용 휠을 나타난 도면이고,
도 2는 본 발명의 연삭용 휠에서 다이아몬드지석층과 버퍼층을 일체화된 형태로 제작하는 과정을 나타낸 도면이고,
도 3은 일체화된 다이아몬드지석층과 버퍼층을 생크에 접착제로 접착하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만, 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연삭용 휠에 대해 설명한다.

본 발명의 연삭용 휠(10)은 생크(12)와 버퍼층(14)과 다이아몬드지석층(16)을 포함하도록 구성된다.

연삭용 휠(10)은 통상의 연삭휠처럼 생크(12)가 공작기계에 결합되어 회전구동됨으로써 다이아몬드지석층(16)이 피삭재(압연롤)를 연삭하도록 구성될 수 있다.

버퍼층(14)은 생크(12)와 다이아몬드지석층(16) 사이에 개재되도록 구성되어, 공작기계 등에서 발생되어 생크(12)에 전달된 진동을 흡수해줌으로써 진동이 다이아몬드지석층(16)에 전달되는 것을 방지한다.

기존 연삭용 휠에서는 버퍼층이 베이크라이트(Bakelite)나 Rubber(고무) 계열로 구성되어 탄성율이 너무 낮아, 진동흡수에는 용이하나 전체적인 연삭툴로서의 강성이 떨어져 연삭성능이 급격히 저하되는 문제가 있다.

본 발명에서 버퍼층(14)은 철분말 또는/및 알루미늄분말, 페놀수지의 혼합물을 혼합하여 소결한 형태로 이루어지며, 생크(12)와 다이아몬드지석층(16)의 물성(경도 및 탄성율)의 중간값을 갖도록 구성되어 진동흡수성능 및 연삭성능을 모두 만족하게 하여 전체적인 연삭휠로서의 성능이 향상되도록 할 수 있다.

구체적으로 본 발명의 연삭용 휠(10)의 생크(12), 버퍼층(14), 다이아몬드지석층(16)에 대해 설명하면 다음과 같다.

생크(12)는 알루미늄 합금재질 또는 스테인레스 재질로 이루어질 수 있다.

생크(12)는 알루미늄 합금재질인 경우, 알루미늄을 주성분으로 구리(Cu), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 망간(Mn)이 첨가되도록 구성되며, 경도가 60~65 HRB이고 탄성율이 69~73 Mpa×10³ 으로 이루어질 수 있으며, 스테인레스 재질인 경우, 철(Fe)을 주성분으로 크롬(Cr), 니켈(Ni), 망간(Mn)이 첨가되도록 구성되며, 경도가 최대 MAX 90 HRB 이고, 탄성율이 MAX 약 193 Mpa×10³으로 이루어지도록 구성될 수 있다.

또한, 다이몬아몬드지석층(16)은 인조다이아몬드분말 18~32 중량% 와 페놀수지 68~82 중량%을 혼합한 혼합물을 소결하여 형성될 수 있으며, 경도가 45~55HRB 이고, 탄성율이 10~15 Mpa×10³로 이루어질 수 있다.

버퍼층(14)은 철분말 0~20 중량%, 알루미늄분말 60~75 중량% 및, 페놀수지 20~40 중량%를 혼합한 혼합물을 소결시켜 형성될 수 있으며, 이 경우, 경도가 53~73 HRB, 탄성율이 39~104 Mpa×10³ 으로 이루어질 수 있다.

본 발명에서 다이아몬드지석층(16)의 물성(경도, 탄성율)을 기준으로 생크(12)의 재질이 알루미늄 합금재질인지 또는 스테인레스 재질인지에 따라 버퍼층(14)을 구성하는 철분말 또는/및, 알루미늄분말, 페놀수지를 혼합하는 혼합물의 배합비율이 결정될 수 있다.

버퍼층(14)은 생크(12)가 알류미늄 합금재질인 경우, 철분말은 사용되지 않고, 알루미늄분말 60~75 중량 %과 페놀수지 25~40 중량 %을 혼합한 혼합물을 소결하여 형성된 것으로 구성될 수 있고, 생크(12)가 스테인레스 재질인 경우, 철분말 10~20 중량%, 알루미늄분말 60~70 중량% 및, 페놀수지 20중량%을 혼합한 혼합물을 소결하여 형성된 것으로 구성될 수 있다.

버퍼층(14)은 제작과정에서, 결정된 생크(12)의 물성(경도, 탄성율)과 다이아몬드지석층(16)의 물성(경도, 탄성율)의 중간값이 되도록 철분말 0~20 중량%, 알루미늄분말 60~75 중량% 및, 페놀수지 20~40 중량%의 배합범위 내에서 배합량을 조정할 수 있다.

예를 들어, 다이아몬드지석층(16)의 경도가 45 HRB이고, 탄성율이 10 Mpa×10³이며, 생크(12)가 알루미늄 합금재질로서 경도가 60 HRB이고 탄성율이 69인 Mpa×10³경우에는 버퍼층(14)의 제작시, 버퍼층(14)의 경도 및 탄성율이 다이아몬드지석층(16)과 생크(12)의 중간값에 해당하는 53 HRB(오차 범위 ± 1 HRB) 및 39 Mpa×10³(오차 범위 1 Mpa×10³)가 되도록 알루미늄분말 60~75 중량 %과 페놀수지 25~40 중량%의 배합범위 내에서 배합량이 결정될 수 있다.

또한, 다이아몬드지석층(16)의 경도가 55 HRB이고, 탄성율이 15 Mpa×10³이며, 생크(12)가 스테인레스 재질로서 경도가 90 HRB, 탄성율이 193 Mpa×10³인 경우에는 버퍼층(14)의 제작시, 버퍼층(14)의 경도 및 탄성율이 다이아몬드지석층(16)과 생크(12)의 중간값에 해당하는 73 HRB(오차 범위 ± 1 HRB) 및 104 Mpa×10³(오차 범위 1 Mpa×10³)가 되도록 철분말 10~20 중량%, 알루미늄분말 60~70 중량% 및, 페놀수지 20중량%의 배합범위에서 배합량을 결정할 수 있게 된다.

본 발명의 연삭용 휠(10)은 버퍼층(14)의 경도 및 탄성율이 생크(12)와 다이아몬드지석층(16)의 중간값으로 설계됨으로써, 버퍼층(14)이 가공시 발생되는 툴의 고유진동 즉, 공작기계에서 생크(12)로 전달된 고유진동을 고효율로 흡수해줌으로써, 진동이 다이아몬드지석층(16)에 전달되지 않아 다이아몬드지석층(16)과 피삭재(압연롤)과의 접촉면에서의 진동이 현저히 줄 수 있어, 연삭성능이 매우 향상될 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 연삭용 휠(10)은 인조다이아몬드분말 18~32 중량% 와 페놀수지 68~82 중량%을 혼합한 혼합물과 철분말 0~20 중량%, 알루미늄분말 60~75 중량% 및, 페놀수지 20~40 중량%을 혼합합 혼합물을 각각 별도의 금형틀에 넣고 각각 소결하여 다이아몬드지석층(16)과 버퍼층(14)을 별도로 형성시킨 후, 버퍼층(14)을 생크(12) 위에 접착제로 접착시키고, 버퍼층(14) 위에 다이아몬드지석층(16)을 접착시켜 제작될 수 있다.

다만, 이런 방식의 경우, 공수가 비교적 많아지므로, 다음과 같은 방법에 의해 제작될 수 있다.

먼저, 인조다이아몬드분말 18~32 중량% 와 페놀수지 68~82 중량%을 혼합한 혼합물과 철분말 0~20 중량%, 알루미늄분말 60~75 중량% 및, 페놀수지 20~40 중량%을 혼합합 혼합물을 준비하고, 도 2와 같이, 하나의 금형(c)에 상기 두 혼합물(m1,m2)을 순차적으로 충진하고, 160~270℃의 온도에서 40~80분간 소결해 줌으로써 다이아몬드지석층(16)과 버퍼층(14)이 일체화된 형태로 제작될 수 있으며, 이렇게 제작된 일체화된 다이아몬드지석층(16)과 버퍼층(14)을 도 3과 같이, 접착제(18)로 생크(12) 상면에 접착시켜 줌으로써 연삭용 휠(10)을 제작할 수 있다. 이때, 접착제(18)로는 내열성 및 내충격성을 갖는 에폭시 계열 접착제가 적용되는 것이 바람직하다.

이러한 방식으로 연삭용 휠(10)을 제작하게 되면, 공정수가 줄어들어 제작시간을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 다이아몬드지석층(16)과 버퍼층(14)이 별도의 접착제에 접착되는 것이 아니라, 소결과정에서 완벽하게 일체화된 형태로 제작되기 때문에, 다이아몬드지석층(16)과 버퍼층(14)간의 결합력이 극대화되어 연삭용 휠(10)의 내구성도 월등히 향상될 수 있는 특징이 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직할 실시 예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물도 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10...연삭용 휠
12...생크
14...버퍼층
16...다이아몬드지석층
18...접착제

Claims

알루미늄 합금 또는 스테인레스 재질로 이루어지는 생크;
인조다이아몬드분말 18~32 중량% 와 페놀수지 68~82 중량%을 혼합한 제1혼합물을 소결하여 형성된 다이아몬드지석층;
상기 생크와 상기 다이아몬드지석층 사이에 개재되도록 구성되어, 상기 생크로부터 상기 다이아몬드지석층으로 가해지는 진동을 흡수하며, 철분말 0~20 중량%, 알루미늄분말 60~75 중량% 및, 페놀수지 20~40 중량%를 혼합한 제2혼합물을 소결하여 형성된 버퍼층;을 포함하며,
상기 버퍼층의 경도 및 탄성율은 상기 생크의 경도 및 탄성율과 상기 다이아몬드지석층의 경도 및 탄성율의 중간값으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연삭용 휠.
제 1 항에 있어서,
상기 생크는,
알루미늄 합금 재질인 경우, 알루미늄을 주성분으로 구리(Cu), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 망간(Mn)이 첨가되도록 구성되며, 경도가 60~65 HRB이고 탄성율이 69~73 Mpa×10³ 으로 이루어지며,
스테인레스 재질인 경우, 철(Fe)을 주성분으로 크롬(Cr), 니켈(Ni), 망간(Mn)이 첨가되도록 구성되며, 경도가 최대 90 HRB 이고, 탄성율이 193 Mpa×10³으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연삭용 휠.
제 2 항에 있어서,
상기 다이아몬드지석층은 경도가 45~55 HRB이고, 탄성율이 10~15 Mpa×10³로 이루어지며,
상기 버퍼층은,
상기 생크가 알루미늄 합금재질로 이루어지는 경우, 알루미늄분말 60~75 중량 % 및 페놀수지 25~40 중량 %을 혼합한 혼합물을 소결하여 형성된 것으로 구성되며,
상기 생크가 스테인레스 재질인 경우, 철분말 10~20 중량%, 알루미늄분말 60~70 중량% 및, 페놀수지 20중량%을 혼합한 혼합물을 소결하여 형성된 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연삭용 휠.
제 1 항에 있어서,
상기 다이아몬드지석층과 상기 버퍼층은 상기 제2혼합물과 상기 제1혼합물의 금형 내에 순차적으로 충진하여 소결해 일체화된 형태로 이루어지고,
상기 일체화된 다이아몬드지석층과 버퍼층이 상기 생크에 접착제로 접착된 것을 특징으로 하는 연삭용 휠.