KR200307890Y1

KR200307890Y1 - 페라이트 연삭용 전착 다이아몬드 숫돌

Info

Publication number: KR200307890Y1
Application number: KR20-2002-0026854U
Authority: KR
Inventors: 장재복; 이재우
Original assignee: 장재복
Priority date: 2002-09-07
Filing date: 2002-09-07
Publication date: 2003-03-19

Abstract

본 고안은 페라이트의 연삭시에 본드층의 마멸을 방지하여 다이아몬드 입자의 탈락을 방지하고, 숫돌의 수명을 향상시키기 위한 전착 다이아몬드 숫돌을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 숫돌 본체의 금속 표면에 피착된 니켈 도금층에 다이아몬드 입자가 결합되어 있는 전착 숫돌에 있어서, 상기 니켈 도금 층의 표면에 니켈 도금층 보다도 내마모성 및 비점착성이 우수한 도금층을 피착시킴에 의해 2층의 전착층으로 형성되어 있고, 하층인 니켈 도금층의 표면에 피착되는 도금층으로는 Ni-P 합금을 전기 도금법에 의해 20∼24㎛의 두께로 형성시키고, 니켈 도금층의 상층을 이루는 Ni-P 도금층은, 전기 도금 개시 초기인 11∼13분간의 평균 전류 밀도를 9∼11A/d㎡의 범위로 하고, 그 이후는 전기 도금의 종료시 까지의 평균 전류 밀도를 2∼3A/d㎡의 범위에서 도금한 것을 특징으로 하는 전착 다이아몬드 숫돌을 제공한다.

본 고안에 의해 페라이트의 연삭시에 도금층의 조기 마멸이 방지되고, 그 결과 다이아몬드 입자의 조기 탈락이 방지되어 공구수명이 증가된다.

Description

페라이트 연삭용 전착 다이아몬드 숫돌{Electrodeposited diamond stone for grinding ferrite}

본 고안은 페라이트의 연삭에 사용되는 전착 다이아몬드 숫돌에 관한 것이다.

피삭재인 페라이트는 모터 등의 코어재료로 많이 사용되고 있으며, 페라이트의 완성 부품은 일반적으로 곡면의 형상을 가지는 경우가 많으므로 총형의 전착 숫돌이 주로 사용되고 있다. 또한, 페라이트는 고온에서의 소결에 의해 제조되며, 경도 및 취성이 매우 높은 특성을 가지고 있으므로, 전착 숫돌의 입자로써 CBN 등의 고경도 입자를 사용하더라도 마멸에 의한 공구 수명이 매우 짧기 때문에 경도가 가장 높은 다이아몬드 입자가 총형의 전착숫돌의 구성재료로 주로 사용되어 왔으며, 다이아몬드 입자를 지지하기 위한 도금층의 형성을 위하여, 니켈을 1층만 전기 도금하는 방식을 주로 채택하여 왔다.

다이아몬드 전착 숫돌을 사용하여 페라이트 재료를 연삭할 때, 페라이트의 경도가 매우 높기 때문에 다이아몬드 입자의 마멸과 동시에 니켈 도금층도 피삭재에 접촉됨에 의해 단시간에 심하게 마멸되며, 절삭칩이 경질의 분말로 되어 있기 때문에 도금층의 이러한 마멸 현상이 다른 재료의 연삭에 비해 현저히 나타나게 된다. 니켈 도금층이 마멸되면, 다이아몬드 입자를 지지하고 있는 도금층의 두께가 얇아져서 다이아몬드 입자를 지지하는 니켈 도금층의 지지력이 약해지게 된다. 따라서 다이아몬드 입자가 도금층으로부터 탈락하게 되며, 종래의 전착 다이아몬드 숫돌은 다이아몬드 입자가 1층으로 되어 있기 때문에 다이아몬드 입자의 탈락은 공구 수명을 현저하게 저하시키는 문제가 있었다.

종래의 페라이트 연삭용 다이아몬드 전착 숫돌은 상기한 바와 같이, 본드층이 1개층으로 니켈 도금된 것이며, 경도가 낮기 때문에 본드층의 마멸이 상당히 빠르고, 다이아몬드 입자의 탈락이 큰 문제로 되어 왔다. 또한, 니켈 도금은 비점착성이 낮기 때문에 절삭칩이 본드층의 표면에 부착되기 쉽고, 연삭성이 나쁜 문제가 있었다.

대한기계학회논문집, 제21권 제9호, 1997년, 이재우, 페라이트의 연삭성에 관한 연구, p.1507 및 한국공작기계기술학회지, 제6권 제3호, 1997년, 이재우, 페라이트의 연삭저항 및 연삭면 특성, p.17에 따르면 전착다이아몬드 숫돌을 사용하여 페라이트를 연삭하는 경우에 연삭저항이 상당히 크다는 것이 보고되어 있다. 또한, 한국정밀 공학회지, 제14권 제3호, 1997년, 이재우, Sr 페라이트의 총형연삭특성, p.21 및 대한 기계학회 1997년도 춘계학술강연논문집, 1997년 5월 7일, 대한기계학회, 이재우, 페라이트의 연삭성에 관한 연구, p.203에서는 전착 다이아몬드 숫돌을 사용한 페라이트의 연삭에서 상기의 높은 연삭저항에 의해 다이아몬드 입자의 탈락이 현저히 발생하고 있다고 보고하고 있다. 대한기계학회 1998년도 생산 및 설계부분 학술대회논문집, 1998년 5월 8일, 대한기계학회, 이재우, Ba 페라이트의 초고속 연삭, p.26 및 한국정밀공학회 1998년도 춘계학술대회논문집, 1998년 5월 12일, 한국정밀공학회, 이재우, 자성페라이트의 초고속 연삭에 관한 연구, p.818에서는 페라이트의 연삭에서 다이아몬드 입자의 탈락이 전착 숫돌의 수명에 현저한 영향을 미친다고 보고하고 있다. 또한, 한국공작기계기술학회 1998년도 춘계학술대회논문집, 1998년 5월 16일, 한국공작기계기술학회, 이재우, Ni-Zn 페라이트의 평면 연삭 특성, p.19에서는 전착 다이아몬드 숫돌로 페라이트를 연삭하는 때에, 다이아몬드 입자의 탈락이 연삭시의 페라이트의 파괴에 상당히 큰 영향을 미치고 있음을 보고하였다.

이러한 다이아몬드 입자의 탈락을 억제하기 위한 수단으로 일본특허공보 제소63-72466호와 같이 숫돌 본체의 연삭부 표면에 전착 도금법에 의한 니켈 도금 및 화학 도금법에 의한 Ni-P 합금 도금을 교대로 행하여 4개 층 이상의 다층의 도금층을 형성한 후에 열처리를 실시하는 방법, 일본특허공보 제 평8-22507호와 같이 숫돌본체의 연삭부 표면에 전착 도금법에 의한 니켈 도금 및 화학 도금법에 의한 Ni-P합금 도금을 교대로 행하여 4개 다층의 도금층을 형성시키고 열처리를 실시하는 방법, 일본특허공보 제 평8-309666호와 같이 숫돌 본체의 연삭부 표면에 전착 도금법에 의한 니켈 도금을 행하고, 화학 도금법에 의한 Ni-P 합금 도금층을 중간층으로 두고, 그 위에 전착 도금법에 의한 니켈 도금을 행함에 의해 3개 층으로 도금층을 형성시키고 열처리를 실시하는 방법이 제안되어 있다. 그러나 이러한 방법들은 다이아몬드 입자의 결합력 향상에는 효과가 있으나, 도금 공정이 매우 복잡하고 열처리를 추가적으로 행하여야 하기 때문에 제조 비용이 너무 높아서 실용화에는 많은 문제가 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 페라이트의 연삭시에 도금층의 마멸을 방지하여 다이아몬드 입자의 탈락을 방지하고, 숫돌의 수명을 향상시키기 위한 전착 다이아몬드 숫돌을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 전착 숫돌의 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 전착 다이아몬드 숫돌 2 : 다이아몬드 입자

3 : 니켈 도금층 4 : Ni-P합금 도금층

5 : 숫돌 본체

본 고안의 구성은, 숫돌 본체의 표면에 피착된 니켈 도금층에 다이아몬드 입자가 결합되어 있는 전착 숫돌에 있어서, 상기 니켈 도금층의 표면에 니켈 도금층보다도 내마모성 및 비점착성이 우수한 도금층을 피착시킴에 의해 2층의 전착층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 고안은, 하층인 니켈 도금층의 표면에 피착되는 도금층으로는 Ni-P 합금을 전기 도금법에 의해 20∼24㎛의 두께로 형성시키고, 니켈 도금층의 상층을 이루는 Ni-P 도금층은, 전기 도금 개시 초기의 11∼13분간의 평균 전류 밀도를 9∼11A/d㎡의 범위로 하고, 그 이후는 전기 도금의 종료시 까지 평균 전류 밀도를 2∼3A/d㎡의 범위에서 도금한 전착 다이아몬드 숫돌이다.

니켈 도금층의 표면에 Ni-P 도금층을 전기 도금법으로 형성하는 때에, 전기도금 개시로부터 11∼13분 동안의 평균 전류 밀도를 9∼11A/d㎡의 범위로 하여, 니켈 도금층과 접하는 Ni-P 합금 도금층의 P함량을 낮추어서 하층인 니켈 도금층과의 밀착성을 좋도록 하며, Ni-P 합금 도금의 후기는 평균 전류 밀도를 2∼3A/d㎡의 범위에서 도금하여 Ni-P 도금층 중에서 전착 숫돌 표면부 및 표면부와 가까운 부분의 P함량을 높여서 경도를 높게 함에 의해 표층부의 내마멸성을 향상시킨다.

니켈 도금층의 표면에, 니켈 도금에 비하여 경도가 높고, 내마멸성이 우수한 Ni-P 도금층이 피착되므로, 페라이트의 연삭시에 도금층의 조기 마멸이 방지되고, 그 결과 다이아몬드 입자의 조기 탈락이 방지되어 공구수명이 증가된다. 또한, 니켈 도금층의 표면에 피착된 Ni-P 도금층은 니켈 도금층에 비하여 절삭칩에 대한 비점착성이 우수하기 때문에, 절삭칩이 다이아몬드 입자간의 표면에 부착하기 어렵게 되어 연삭성이 향상된다.

본 고안의 도금층은 2층으로 형성되고, 2층의 도금 모두 전기 도금에 의해 행해지며, 열처리가 필요 없기 때문에 공정이 간단하며 제조비가 저렴하고, 하층인 니켈 도금층과 상층인 Ni-P 도금층과의 밀착성이 높아서, 하층부와 상층부의 박리가 발생하지 않는다.

＜실시예＞

피삭재로는 규격품인 C26R의 크기를 가지는 SR 페라이트를 사용하였으며, 다이아몬드 입자는 파쇄성이 27.6 (wt%) 및 39.8 (wt%)인 2종류를 사용하였고, 다이아몬드 입자의 크기는 #80이며, 규격품인 C26R 페라이트의 내R 및 외R 연삭용인 전착 다이아몬드숫돌의 축방향 중심부의 직경을 각각 260mm로 동일하게 하였다. 숫돌 입자의 파쇄성은 입자 크기를 균일하게 한 후에 진동밀 장치에 4분간 넣어둔 후의 중량 %를 측정한 것이다 연삭방식은 상향 총형연삭이며, 숫돌원주속도는 1800m/min, 숫돌연삭깊이는 0.6mm, 이송속도는 0.6m/min로 하였으며, 절삭액은 수도수를 사용하였다. 또한, 다이아몬드 입자의 탈락율은 연삭 개시 30분 후와 연삭개시 3시간 후의 다이아몬드 입자의 탈락 개수를 비교한 것으로, 2단 레프리카 법을 사용하여 전착 다이아몬드 숫돌의 마멸면에 대한 레프리카 필름을 생성시킨 후에 광학 현미경으로 다이아몬드 입자의 탈락 상태를 관찰하였다.

표 1은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1∼비교예 4의 전착조건을 보인다. 실시예 1 및 실시예 2는 금속으로 된 숫돌의 본체 표면에 전기도금법에 의하여 평균전류밀도를 2.0A/d㎡로 하여 2시간 통전하여 니켈 도금층을 100㎛의 두께로 형성시킨 후에, 상기 니켈 도금층의 표면에 Ni-P 합금을 전기도금 하였으며, 전기 도금액의 조성으로는, NiSO₄·6H₂O 260g/ℓ, NiCl₂·6H₂O 60g/ℓ, 아인산 10g/ℓ를 사용하여, 도금액의 온도를 65℃, 도금초기의 PH는 1.3으로 하며, 각반을 행하지 않고 전기 도금 개시 초기의 12분 동안에 평균 전류 밀도를 10A/d㎡로 하여 전류를 가하였으며, 그 이후는 전기 도금의 종료시 까지 평균 전류 밀도를 2.5A/d㎡로 낮추어 25분간 통전함에 의해 합계 20㎛ 두께의 Ni-P합금의 전기 도금 피막을 형성시켰다.비교예 1 및 비교예 2는 하층의 니켈 도금은 실시예 1 및 실시예 2와 동일하게 하였으나, 비교예 1은 상층부인 Ni-P 합금을 도금할 때는 초기의 12분 동안의 평균 전류 밀도를 12A/d㎡로 하고, 후기의 평균 전류 밀도를 10A/d㎡로 한 것이다. 또한, 비교예2는 상층부인 Ni-P 합금의 도금에서 초기와 후기의 구분 없이 37분 동안의 평균 전류 밀도를 7A/d㎡로 일정하게 유지하였다. 비교예 3 및 비교예 4는 페라이트 연삭용의 통상적인 전착디아몬드 숫돌로서 단층의 니켈 도금층으로 형성되어 있으며, 비교예 3과 비교예 4는 다이아몬드 입자의 파쇄율을 달리한 것 이외의 다른 모든 조건은 동일하다.

표 1에서 Ni 전기 도금층의 빅커스 경도는 120이나 Ni-P 합금의 전기 도금층 경도는 모든 조건에서 2배 이상이 됨을 알 수 있다. 상층부에 Ni-P 합금을 도금한 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에서의 도금층의 경도를 비교하면 실시예 1과 실시예 2의 빅커스 경도가 290으로 가장 높기 때문에, 내마멸성이 가장 높다.

또한, 실시예 1과 실시예 2의 다이아몬드 탈락율은 0%를 보이므로, 비교예 3 및 비교예 4에서 보이는 종래의 전착 다이아몬드숫돌에 비해 현저히 향상됨을 나타내었다.

인상에서 서술한 바와같이 본 고안은, 니켈 도금층의 표면에, 니켈 도금에 비하여 경도가 높고, 내마멸성이 우수한 Ni-P 도금층이 피착되므로, 페라이트의 연삭시에 도금총의 조기 마멸이 방지되고, 그 결과 다이아몬드 입자의 조기 탈락이 방지되어 공구수명이 증가된다. 또한, 니켈 도금층의 표면에 피착된 Ni-P 도금층은 니켈도금층이 비하여 절삭칩에 대한 비점착성이 우수하기 때문에, 절삭칩이 다이아몬드 입자간의 표면에 부착하기 어렵게 되어 연삭성이 향상된다. 본 고안의 도금층은 2층으로 형성되고, 2층의 도금 모두 전기 도금에 의해 행해지며, 도금층에 대한 열처리가 필요 없기 때문에 공정이 간단하며 제조비가 저렴하고, Ni-P 합금의 도금시에 도금의 초기와 후기에서의 평균전류밀도를 달리함에 의해, 도금층의 하층인 니켈 도금층과 상층인 Ni-P 도금층과의 밀착성이 높아서, 하층부와 상층부의 박리가 발생하지 않는다.

Claims

숫돌 본체의 연삭부 표면에 피착된 니켈 도금층에 다이아몬드 입자가 결합되어 있는 전착 숫돌에 있어서, 상기 니켈 도금층의 표면에 니켈 도금층 보다도 내마모성 및 비점착성이 우수한 도금층을 피착 함에 의해 2층의 전착층으로 형성하며, 니켈 도금층의 표면에 피착되는 도금층으로는 Ni-P 합금을 전기 도금법에 의해 20∼24㎛의 두께로 형성시키고, 니켈 도금층의 상층을 이루는 Ni-P 도금층은, 전기 도금 개시 초기의 11∼13분간 평균 전류 밀도를 9∼11A/d㎡의 범위로 하고, 후기의 평균 전류 밀도를 2∼3A/d㎡의 범위에서 도금한 것을 특징으로 하는 전착 다이아몬드 숫돌.