KR20040099431A - 롤 연삭방법 - Google Patents

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램버트에드워드엘.
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Abstract

밀 롤의 연삭은 탄성 모듈러스 값이 비교적 낮고 파열 속도 값이 비교적 높은 채터 내성 연마제 연삭 휠을 사용하여 수행한다. 연삭 작업은 높은 효율과 제어된 휠 진동으로 수행될 수 있어 연삭된 밀 롤에 최적의 표면 품질을 제공할 수 있다.

Description

롤 연삭방법 {Method of roll grinding}
본 출원은 2002년 4월 11일자로 출원된 미국 특허원 제10/120,969호의 일부계속출원이다.
본 발명은 롤 연삭방법 및 롤 연삭에 사용되는 연마 공구에 관한 것이다.
롤 연삭은 결합 연마 휠이 밀 롤(mill roll)의 표면을 연삭 및 평활화하는 원통형 연삭방법이다. 밀 롤은 금속 시트의 표면 마무리 가공(surface finishing)에 사용하기 위해 고안된, 전형적으로 단강(forged steel)으로 이루어진 크기가 큰(예를 들면, 길이 7ft, 직경 2ft) 금속 롤러이다. 밀 롤의 표면을 연삭시키는 데 있어서, 연삭 휠은 롤에 균일하고 평활한 표면 마무리를 제공해야 한다. 연삭 공정 동안 롤 표면에 생긴 연삭 패턴, 피드 라인(feed line), 랜덤한 표시, 결각(indentation) 등과 같은 결함이 롤에 의해 가공되는 금속 시트로 전사될 것이다.
불안정한 연삭 시스템을 사용하면, 연삭 조건이 연삭 휠과 가공물(workpiece) 사이의 진동 크기를 경시적으로 증가시킨다. 이로 인해, 연삭 휠과 가공물 둘 다의 표면을 따라 일련의 파동이 발달 및 형성된다. 이러한 공정을 재생식 또는 자기-여기식 채터(chatter)라고 하며, 이는 연삭 후의 밀 롤 표면에서의 특정 결함과 관련된다("채터 마크"). 롤 연삭 작업자는 연삭이 진행되고 휠이 마모됨에 따라 원형 형태로 있으면서 레질리언스 특성을 유지하는 성능을 갖는 "채터-내성" 연삭 휠을 원한다. 휠 특성(예를 들면, 접촉 강성 감소, 댐핑 증가)과 자가-여기 채터 억제 간의 상관성을 설명하기 위해 연삭 진동 모델이 개발되었다(문헌 참조; Inasaki I., Grinding Chatter - Origin and Suppression CIRP Proceedings, 2001).
롤 연삭 산업에서는 연삭 동안 롤 손상을 최소화시키기 위해 전형적으로 쉘락 결합 연삭 휠을 사용한다. 롤 연삭 휠에서, 쉘락 수지 결합제가 탄성 모듈러스가 비교적 낮으므로 바람직하다(예를 들면, 페놀계 수지 결합제의 경우 5 내지 7GPA인데 비해 1.3GPa). 연삭 휠을 제조하는 데 통상적으로 사용되는 유기 결합제 중에서, 페놀계 결합제가 강도, 비용, 이용 가능성 및 제조시의 고려 사항 측면에서 바람직하다. 반대로, 쉘락 수지는 곤충으로부터 수집된 천연재이고 비교적 고가이며 조성과 품질이 일정하지 않아 휠 제조에 사용하기가 더 곤란하다. 각종 유형의 유기 결합 연삭 휠 중에서, 쉘락 결합 휠은 비교적 낮은 "파열 속도(burst speed)"(원심력으로 인해 휠이 산산이 흩어지는 회전 속도)와 보다 단축된 휠 수명으로서 표면되는 비교적 낮은 기계적 강도를 특징으로 한다. 롤 연삭 작업시, 쉘락 휠은 휠 회전 속도는 낮추고(예를 들면, 4000 내지 8000sfpm) 휠 수명은 단축시키도록 제한된다. 쉘락 휠의 작동은 휠 마모 및 진동 크기 변화에 의해 휠 직경이 줄어듦에 따라 채터를 피하기 위해 휠 속도, 인-피드율(in-feed rate) 및 기타 파라미터의 잦은 조정을 필요로 하므로 성가시다.
쉘락 휠에 대한 대안으로서, 미국 특허 제5,104,424호에서, 연삭 동안 롤 표면의 형태를 조절하기 위해 탄성 모듈러스가 높은 결합제 휠에 실리콘 카바이드와소결 졸 겔 알루미나 입자를 조합하여 사용하는 것이 제안된 바 있다. 이러한 공구 설계는 상업적으로 유용하지 않다.
따라서, 산업 분야에서는 저렴한 작업 비용으로 고품질 표면 마무리 가공을 제공하는 밀 롤을 제조하고 재컨디셔닝시키는 데 적합한 보다 양호한 연마제 연삭 공구 및 연삭 과정이 여전히 요구되고 있다.
페놀계 수지 결합제와 같은 통상의 연마 공구 성분과 바람직하게는 선택된 결합 물질과 응집된 종래의 알루미나 입자로 이루어진 독특한 연삭 휠을 사용하여 최상의 공지된 통상의 롤 연삭 공정보다 더 능률적인 롤 연삭 공정을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
본 발명은
선택된 연삭 휠을 제공하는 단계(a),
롤 연삭기에 휠을 설치하는 단계(b),
휠을 표면이 원통형인 회전 밀 롤과 접촉시키는 단계(c),
휠과 밀 롤 표면 사이가 연속해서 접촉하도록 유지하면서 밀 롤의 표면을 따라 휠을 횡단시키는 단계(d) 및
밀 롤의 표면을 표면 피니쉬값이 10 내지 50Ra로 되도록 연삭시켜, 표면이 실질적으로 피드 라인, 채터 마크 및 표면 불균일을 나타내지 않도록 하는 단계(e)를 포함하는, 밀 롤 연삭방법이다.
본 발명에 따른 또 다른 밀 롤 연삭방법에서, 롤 연삭방법은
선택된 연삭 휠을 제공하는 단계(a),
롤 연삭기에 휠을 설치하여 휠을 회전시키는 단계(b),
휠을 표면이 원통형인 회전 밀 롤과 접촉시키는 단계(c),
휠과 밀 롤 표면 사이가 연속해서 접촉하도록 유지하면서 밀 롤의 표면을 따라 휠을 횡단시키는 단계(d),
밀 롤의 표면을 연삭시키는 단계(e) 및
단계(c) 내지 단계(e)를 반복하는 단계(f)를 포함하며, 이때 휠이 연삭 단계에 의해 소모됨에 따라 휠이 실질적으로 채터를 나타내지 않는다.
본 발명의 방법에 유용한 채터-내성 연삭 휠은
연마 입자, 페놀계 수지 결합제 및 기공(porosity) 36 내지 54용적%로 구성되고, 최대 경화 밀도가 2.0g/cc이며, 파열 속도가 6000sfpm 이상인 휠(a),
연마 입자의 응집물 20용적% 이상, 유기 수지 결합제 및 기공 38 내지 54용적%로 구성된 휠(b) 및
연마 입자 22 내지 40용적%와 유기 수지 결합제에 결합된 기공 36 내지 54용적%로 구성되고, 최대 탄성 모듈러스값이 12Gpa이며, 최소 파열 속도가 6000sfpm인 휠(c)로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 롤 연삭방법은 독특한 휠 구조와 물리적 특성을 갖는 선택된 유기 결합 연삭 휠을 사용하여 수행되는 원통형 연삭 공정이다. 이러한 휠은 종래의 연삭 휠을 사용한 선행 기술의 롤 연삭방법에서 가능했던 것보다 더 신속하고 훨신 더 효율적으로 밀 롤을 표면 마무리 가공할 수 있다. 본 발명의 방법에서, 롤 연삭은 선택된 연삭 휠의 수명 전체에 걸쳐 측정 가능한 휠 채터 손상을 야기하지 않으면서 수행된다.
본 발명의 방법에서, 선택된 연삭 휠을 롤 연삭기의 아버(arbor)에 설치하고, 바람직하게는 약 4000 내지 9500sfpm, 보다 바람직하게는 6000 내지 8500sfpm에서 회전시킨다. 선행 기술의 휠(예를 들면, 쉘락 결합 휠)을 선택된 연삭 휠로 대체할 경우, 당해 방법을, 선행 기술의 방법에서 채터를 피하기 위해 유지되던 속도(예를 들면, 4000 내지 7000sfpm)에 비해, 채터를 발생시키지 않으면서 보다 높은 휠 회전 속도에서 작업할 수 있다. 채터-내성 방법은 작동시키고자 하는 특정 롤 연삭기에 대해 명시된 임의의 속도로 수행할 수 있으며, 단 속도는 선택된 휠의 안전성 한계(즉, 휠 파열 속도 한계)를 초과해서는 안된다.
적당한 롤 연삭기는 허쿨스(Herkules), 모이젤비츠(Meuselwitz, Germany), 발드리히 지겐(Waldrich Siegen), 부르바흐(Burbach, Germany) 및 포미니(Pomini; Techint Company, Milan, Italy)로부터 그리고 롤 연삭 산업 분야에 장치를 공급하는 그외의 각종 장치 제조업체로부터 입수할 수 있다.
회전 휠을 회전 롤(예를 들면, 20 내지 40sfpm에서)과 접촉시킨 후, 표면으로부터 물질을 제거하기 위해 휠을 회전 롤의 표면을 가로질러 서서히 횡단시키면 롤에 미세하고 평활한 피니쉬가 남는다. 롤을 가로지르는 횡단은 1분당 100 내지 150inch의 속도로 수행한다. 길이가 7ft이고 직경이 2ft인 전형적인 롤에서, 횡단 단계를 완료하는 데에는 0.6 내지 1.0분이 소요된다. 이 단계 동안, 휠은 롤의 표면과 계속해서 접촉하며, 종래에 공지된 조건에서는 재생식 휠 진동 및 채터가 야기된다. 이러한 연속적인 표면 접촉에도 불구하고, 휠 진동 크기가 휠 수명 동안상당한 일정한 속도로 유지되며, 휠은 연삭 개시에서부터 휠이 연삭 단계에 의해 소모될 때까지 실질적으로 채터를 나타내지 않는다.
본 발명의 방법을 수행하는 데 있어서, 연삭된 롤 표면 피니쉬는 파동, 라인, 마크 및 기타 표면 불균일을 나타내지 않아야 한다. 이러한 불균일이 존재하는 경우, 이들은 롤 표면으로부터 결함이 있는 롤에 의해 압연되는 금속 시트의 표면으로 전사될 것이다. 롤 연삭 공정이 효율적인 방식으로 제어될 수 없다면 상당한 제조 폐기물이 야기될 것이다. 바람직한 방법에서, 롤의 표면은 표면 조도 측정치가 약 10 내지 50Ra, 바람직하게는 약 18 내지 30Ra로 되도록 마무리 가공한다. 본원에서 사용되는 "Ra"는 평균 조도 높이, 즉 평가 길이내에서 조도 프로파일의 평균선으로부터의 평균 절대 간격을 나타내는 표면 피니쉬 품질에 대한 산업 표준 단위이다. 바람직한 연삭 휠은 1inch당 160 내지 180피크(또는 스크래치)를 특징으로 하는 표면 품질을 산출할 수 있는 첨예한 개방 표면을 갖는다. 피크 수(peack count; "Pc", 즉 평균선에 집중된 선택된 밴드를 통해 돌출된 1inch당 피크의 수를 나타내는 산업 표준)는 자동차 몸체 부품 제작 동안 도색되는 금속 시트의 표면의 중요한 파라미터이다. 피크가 너무 적은 표면은 피크가 너무 많은 표면 또는 조도가 매우 높은 표면만큼이나 바람직하지 않다.
본원에 기재된 롤 연삭방법을 냉간 밀 롤 작업으로 예시하였지만, 본 발명은 열간 밀 롤 작업에 사용되는 밀 롤의 표면을 마무리 가공하는 데에도 유용하다. 냉간 밀 롤 작업에 사용되는 롤을 연삭시키는 데 있어서, 선택된 연삭 휠은 바람직하게는 120 내지 46그릿(142 내지 508micron) 연마 입자를 포함하는 반면, 열간 밀롤 작업용 롤을 연삭시키는 데 사용되는 휠은 바람직하게는 보다 조악한 입자 크기, 예를 들면, 36그릿(710micron) 연마 입자를 포함한다.
본 발명의 롤 연삭방법을 수행하기 위해 명시한 결합 연삭 휠은 이전에는 공지된 바 없는 휠 구조와 물리적 특성의 조합을 특징으로 한다. 본원에서 사용되는 "휠 구조"라는 용어는 연마 입자, 결합제(사용될 경우, 충전제 포함) 및 연삭 휠에 함유된 기공의 상대 용적%를 나타낸다. 휠 경도 "등급"은 연삭 작업에서 휠 거동에 대해 주어진 문자 표시를 나타낸다. 소정의 결합제 형태에 있어서, 등급은 휠 기공, 입자 함량 및 특정 물리적 특성, 예를 들면, 경화 밀도, 탄성 모듈러스 및 샌드 블라스트 투과(후자는 유리질 결합 휠에서 보다 전형적이다)의 함수이다. 휠의 "등급"은 연삭 동안 휠이 마모에 대해 얼마나 내성이 있는지와 휠이 얼마나 단단히 연삭되는지, 즉 소정의 연삭 작업에서 휠을 사용하는 데 얼마나 큰 파워가 필요한지를 예측한다. 휠 등급에 대한 문자 표시는 당해 기술분야에 공지된 노튼 캄파니 등급 스케일(Norton Company grade scale)에 따라 부여하며, 이때 최고 연질 등급은 A라고 하고 최고 경질 등급을 Z라고 한다(문헌 참조; 미국 특허 제1,983,082호, Howe et al.). 휠 등급을 부합시킴으로써, 당해 기술분야의 숙련가들은 통상적으로 공지된 휠을 새로운 휠 규격으로 대체할 수 있고, 새로운 휠이 공지된 휠과 유사하거나 보다 양호한 방식으로 수행될 것을 예측할 수 있다.
공지된 유기 결합 휠 성능 이외에도, 본원의 롤 연삭방법을 수행하기 위해 명시한 휠은 상당하는 성능 효율을 부여하는 공지된 휠보다 더 낮은 등급, 즉 보다 연질임을 특징으로 한다. 페놀계 수지 결합제 스케일에서 약 B 내지 G의 노튼 등급을 갖는 휠이 바람직하다. 본 발명에 유용한 휠은 동일한 기공 용적을 갖는 공지된 휠보다 더 낮은 탄성 모듈러스값을 나타내지만, 매우 뜻밖에도, 보다 높은 G 비율 값(G 비율은 물질 제거율/휠 마모율의 비이다)을 나타낸다.
결합 연마 공구의 밀도는 2.0g/cc 미만, 바람직하게는 1.8g/cc 미만, 보다 바람직하게는 1.6g/cc 미만일 수 있다.
본 발명에 유용한 결합 연마 공구는 연마 입자를 약 22 내지 40용적%, 바람직하게는 24 내지 38용적%, 가장 바람직하게는 26 내지 36용적% 포함하는 연삭 휠이다.
바람직한 양태에서, 유기 결합 연마 공구는 유기 결합제를 약 8 내지 24용적%, 보다 바람직하게는 10 내지 22용적%, 가장 바람직하게는 12 내지 20용적% 포함한다. 이러한 공구는, 연마 입자 및 결합제와 함께, 기공을 약 36 내지 54용적%, 바람직하게는 36 내지 50용적%, 가장 바람직하게는 40 내지 50용적% 포함하며, 이러한 기공이 상호연속 기공(interconnected porosity)을 30용적% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 소정의 휠에서, 입자, 결합제 및 기공의 용적%의 총합은 100%이다.
유기 결합 연마 공구는 바람직하게는 소결 연마 입자 응집물 20 내지 38용적%, 유기 결합제 10 내지 26용적% 및 기공 38 내지 50용적%로 구성된다. 무기 결합 물질(예를 들면, 유리질 또는 세라믹 결합 물질)로 이루어진 다공성 연마 입자 응집물이, 상호연속 기공을 갖는 개방 휠 구조를 제조할 수 있으므로, 이러한 연삭 휠에 사용하기에 바람직하다. 이러한 입자 응집물에 의해 성취되는 기공 용적에도불구하고, 휠은 높은 기계적 강도, 휠 내마모성 및 훨씬 높은 경질 등급을 갖는 연삭 휠의 공격적 연삭 성능 특성을 보유한다.
본 발명에 유용한 휠의 탄성 모듈러스는 12GPa 미만, 바람직하게는 10GPa 미만, 가장 바람직하게는 8GPa 미만이다. 기타의 특성들 중에서도, 유효량(예를 들면, 연마 입자 함량의 30용적% 이상 및 경화 후 총 휠 용적의 20용적% 이상)의 연마 입자 응집물로 제조된 휠은 표준 롤 연삭 휠보다 낮은 탄성 모듈러스를 나타낸다. 표준 휠은 연마 입자 응집물을 사용하지 않고도 동일한 기공 함량을 갖도록 만들어진 것을 포함한다. 본 발명의 결합 연마 공구는 독특하게도 다공성 구조를 갖는다. 공구 구조에서, 소결 응집물의 평균 직경은, 상호연속 기공을 최대 개방 시점에서 측정할 경우, 상호연속 기공의 평균 기공 치수보다 작거나 같다.
상호연속 기공의 양은 미국 특허 제5,738,696호의 방법에 따라 공구의 유체 투과도를 측정함으로써 결정할 수 있다. 본원에서 사용되는 Q/P[여기서, Q는 기류의 유량(단위: cc)을 의미하고, P는 차압(差壓)을 의미한다]는 연마 공구의 유체 투과도이다. Q/P라는 용어는 유체(예: 공기)의 소정의 유량에서 연마 공구 구조물과 대기 사이에서 측정한 압력 차이를 나타낸다. 이러한 상대적 투과도 Q/P는 기공 용적과 기공 크기의 제곱의 곱(積)에 비례한다. 기공 크기가 큰 것이 바람직하다. Q/P에 영향을 미치는 다른 인자는 기공의 기하학적 형태와 연마 입자 크기이며, 그릿 크기가 클수록 상대적 투과도가 크다.
본 발명에 유용한 연마 공구는 밀 롤을 연삭시키는 데 사용되는 선행 기술의 공구보다 높은 유체 투과도를 특징으로 한다. 일반적으로, 본 발명의 연삭방법에서 사용되는 연마 공구는 바람직하게는, 밀 롤을 연삭시키는 데 사용되는 선행 기술의 연마 공구보다 약 30% 이상 높은 유체 투과도를 갖는다.
특정 응집물 크기와 형태, 결합제 유형 및 다공도 수준에 대한 정확한 상대적 유체 투과도 파라미터는 소정 유형의 연마 공구에 대한 실험 데이타에 다시의 법칙(D'Arcy's Law)을 적용함으로써 전문가에 의해 결정될 수 있다.
연마 휠 내의 기공은 공구 성분, 특히 연마제 응집물의 자연 충전 밀도에 의해 그리고 임의로 통상의 기공 유도 매질을 첨가함으로써 제공되는 개방 간격(open spacing)으로부터 야기된다. 적당한 기공 유도 매질에는 중공 유리 구체, 중공 구체 또는 플라스틱 물질이나 유기 화합물의 비드, 발포된 유리 입자, 버블 뮬라이트(bubble mullite), 버블 알루미나 및 이의 배합물이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다. 공구는 공구 매트릭스 내에 공극 공간이 남도록 공구를 성형한 후 제거할 수 있는 연속 기포 기공 유도제, 예를 들면, 나프탈렌의 비드 또는 기타의 유기 과립으로 제조할 수 있거나, 독립 기포 중공 기공 유도 매질(예를 들면, 중공 유리 구체)로 제조할 수 있다. 본 발명의 바람직한 연마 공구는 추가의 기공 유도 매질을 함유하지 않거나, 상호연속 기공이 30용적% 이상인 기공 함량을 갖는 연마 공구를 수득하기에 효과적인 소량의 추가 기공 유도 매질을 함유한다.
마무리 가공된 공구는 추가의 2차 연마 입자, 충전제, 연삭 보조제, 기공 유도 매질 및 상기 물질의 배합물을 임의로 함유한다. 연마 입자가 연마제 응집물과 함께 사용되는 경우, 응집물은 바람직하게는 공구의 총 연마 입자의 약 30 내지 약 100용적%를 제공하고, 보다 바람직하게는 공구 중의 총 연마제의 약 40 내지 약 70용적%를 제공한다. 이러한 2차 연마 입자가 사용되는 경우, 이들 연마 입자는 바람직하게는 공구의 총 연마 입자의 약 0.1 내지 약 70용적%, 보다 바람직하게는 약 30 내지 약 60용적%를 제공한다. 적합한 비응집된 2차 연마 입자에는 각종 알루미늄 산화물, 졸 겔 알루미나, 소결 보크사이트, 실리콘 카바이드, 알루미나-지르코니아, 알루미녹시니트라이드, 세리아, 붕소 서브옥사이드, 입방체 붕소 니트라이드, 다이아몬드, 플린트, 가닛 입자 및 이의 배합물이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 연마 공구를 유기 결합제로 결합시키는 것이 바람직하다. 연마 공구 제조 기술 분야에 공지되어 있는 각종 열경화성 유기 수지 결합제 중의 임의의 것을 본원에서 사용하기 위해 선택할 수 있다. 페놀계 수지 결합제가 바람직하다. 적합한 결합제 및 이러한 결합제를 제조하기 위한 기술의 예를, 예를 들면, 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제6,251,149 B1호, 제6,015,338호, 제5,976,204호, 제5,827,337호 및 제3,323,885호에서 찾아볼 수 있다. 본원에 참고로 인용되어 있는 공동 허여된 미국 특허출원 제10/060,982호 및 미국 특허 제3,323,885호에 기재된 결합제 및 제조방법이 본 발명에 사용하기에 바람직하다. 유기 결합 공구를 각종 가공방법에 따라 혼합하고 성형하고 경화시키거나 소결시킬 수 있으며, 연마 입자 또는 응집물, 결합제 및 기공 성분의 각종 비율에 대해서는 당해 기술분야에 공지되어 있다.
연마 공구의 밀도 및 경도는 금형의 크기와 유형 및 선택된 압축공정과 함께 응집물, 결합제의 유형 및 기타 공구 성분의 선택, 기공 함량에 의해 결정된다.
연마 휠은 열간압축, 가온압축 및 냉간압축 기법을 포함한, 당해 기술분야에 공지된 모든 수단에 의해 성형 및 압축시킬 수 있다. 과량의 연마 입자 응집물(예를 들면, 응집물의 50중량% 이상)이 파쇄되는 것을 피하고 응집물의 삼차원 구조를 보존하기 위해 미가공 휠(green wheel)을 형성하기 위한 성형 압력을 선택하는 데 주의해야 한다. 본 발명의 휠을 제조하기 위해 적합한 최대 인가 압력은 연마 휠의 형태, 크기, 두께 및 결합제 성분과 성형 온도에 따라 좌우된다. 본 발명의 응집물은 연마 공구를 제조하기 위한 전형적인 공업적 제조공정에서 수행되는 성형 및 압축 단계를 견디기에 충분한 기계적 강도를 갖는다.
연마 휠은 당해 기술분야의 숙련가들에게 공지되어 있는 방법으로 경화시킬 수 있다. 경화 조건은 사용되는 실제 결합제와 연마제 및 연마 입자 응집물에 함유된 결합 물질의 유형에 의해 주로 결정된다. 선택된 결합제의 화학 조성에 따라, 금속 또는 기타 물질을 연삭시키는 데 필요한 기계적 특성을 제공하기 위해 유기 결합제를 120 내지 250℃, 바람직하게는 160 내지 185℃에서 연소시킬 수 있다.
본 발명에 유용한 연마 입자 응집물은 삼차원 구조이거나 연마 입자와 결합 물질과의 소결된 다공성 복합체를 포함한 과립이다. 응집물은 1.6g/cc 이하의 성긴 충전 밀도(loose packing density; LPD)와 평균 연마제 그릿 크기의 약 2 내지 20배의 평균 치수 및 약 30 내지 88용적%의 다공도를 갖는다. 연마 입자 응집물의 최소 파쇄 강도값은 바람직하게는 0.2MPa이다.
연마 입자는 연마 공구에 사용하기 위해 공지된 하나 이상의 연마 입자, 예를 들면, 융합 알루미나, 소결 알루미나 및 졸 겔 소결 알루미나, 소결 보크사이트등을 포함한 알루미나 입자, 실리콘 카바이드, 알루미나-지르코니아, 알루미녹시니트라이드, 세리아, 붕소 서브옥사이드, 가닛, 플린트, 천연 및 합성 다이아몬드를 포함한 다이아몬드, 입방체 붕소 니트라이드(CBN) 및 이의 배합물을 포함할 수 있다. 어떠한 크기 또는 형태의 연마 입자라도 사용 가능하다. 예를 들면, 입자는 미국 특허 제5,129,919호에 기재된 유형의 높은 종횡비를 갖는 연신된 소결 졸 겔 알루미나 입자를 포함할 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 입자 크기는 일정한 연마제 그릿 크기 범위(예를 들면, 60micron 이상, 7,000micron 이하)내이다. 소정의 연마제 연삭 작업을 위해서는, 이러한 연마제 연삭 작업을 위해 통상적으로 선택된 연마 입자(응집되지 않은) 그릿 크기보다 더 작은 그릿 크기를 갖는 연마 입자를 응집시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 54그릿 연마제를 응집된 80그릿 연마제로 대체하고, 60그릿 연마제를 응집된 100그릿 연마제로 대체하며, 80그릿 연마제를 응집된 120그릿 연마제로 대체할 수 있다.
전형적인 연마 입자에 대해 바람직한 소결 응집물 크기는 평균 직경 약 200 내지 3,000㎛, 보다 바람직하게는 350 내지 2,000㎛, 가장 바람직하게는 425 내지 1,000㎛이다.
연마 입자는 응집물의 약 10 내지 65용적%, 보다 바람직하게는 35 내지 55용적%, 가장 바람직하게는 48 내지 52용적%의 양으로 존재한다.
응집물을 제조하는 데 유용한 결합 물질은 바람직하게는 세라믹 및 유리질 물질, 바람직하게는 유리질 결합된 연마 공구용 결합제 시스템으로서 사용되는 종류의 것을 포함한다. 이러한 유리질 결합 물질은 분말로 분쇄된 예비연소 유리(프릿), 또는 점토, 장석, 석회, 붕사 및 소다와 같은 각종 원료의 혼합물 또는 프릿화된 물질과 원료 물질과의 배합물일 수 있다. 이러한 물질은 약 500 내지 1400℃의 온도 범위에서 융합되어 액체 유리 상을 형성하며 냉각시 연마 입자의 표면을 습윤화시켜 결합제 페이스트를 만들어, 복합체 구조내에 연마 입자를 유지시킨다. 응집물에 사용하기에 적합한 결합 물질의 예가 하기 표 1a에 제공되어 있다. 바람직한 결합 물질은 1180℃에서 점도가 약 345 내지 55,300poise이고 융점이 약 800 내지 1,300℃임을 특징으로 한다.
바람직한 양태에서, 결합 물질은 SiO2와 B2O371중량%, Al2O314중량%, 알칼리 토금속 산화물 0.5중량% 미만 및 알칼리 산화물 13중량%로 이루어진 연소 산화물 조성을 포함하는 유리질 결합제 조성물이다.
결합 물질은 또한 실리카, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 혼합된 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 수화된 실리케이트, 알루미네이트, 옥사이드, 니트라이드, 옥시니트라이드, 카바이드, 옥시카바이드 및 이의 배합물 및 유도체를 포함하지만 이에 국한되지 않는 세라믹 물질일 수 있다. 일반적으로, 세라믹 물질은 결정 구조를 포함한다는 점에서 유리상 또는 유리질 물질과는 다르다. 몇몇 유리 상은, 특히 정제되지 않은 상태의 세라믹 물질에서, 결정 구조와 함께 존재할 수 있다. 가공되지 않은 상태의 세라믹 물질, 예를 들면, 점토, 시멘트 및 미네랄을 본 발명에 사용할 수 있다. 본 발명에사용하기에 적합한 구체적인 세라믹 물질의 예에는 실리카, 나트륨 실리케이트, 뮬라이트 및 기타의 알루미노 실리케이트, 지르코니아-뮬라이트, 마그네슘 알루미네이트, 마그네슘 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 장석 및 기타 알칼리-알루미노-실리케이트, 스피넬, 칼슘 알루미네이트, 마그네슘 알루미네이트 및 기타 알칼리 알루미네이트, 지르코니아, 이트리아로 안정화된 지르코니아, 마그네시아, 칼시아, 산화세륨, 티타니아 또는 기타 희토류 첨가제, 활석, 산화철, 산화알루미늄, 보헤마이트, 산화붕소, 산화세륨, 알루미나-옥시니트라이드, 붕소 니트라이드, 실리콘 니트라이드, 흑연 및 이들 세라믹 물질의 배합물이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다.
결합 물질은 분말 형태로 사용되며, 응집물 제조 동안 결합 물질과 연마 입자와의 균일한 균질 혼합물을 보장하기 위해 액체 부형제에 첨가할 수 있다.
유기 결합제의 분산액을 성형 또는 가공 조제로서 분말상 결합 물질 성분에 첨가하는 것이 바람직하다. 이들 결합제에는 덱스트린, 전분, 동물성 단백질 아교 및 기타 유형의 아교, 액체 성분, 예를 들면, 물, 용매, 점도 또는 pH 조절제, 및 혼합 조제가 포함될 수 있다. 유기 결합제를 사용하면 응집물 균일성, 특히 입자 상의 결합 물질의 분포의 균일성과 예비연소되거나 미가공된 응집물의 구조 특성 뿐만 아니라 응집물을 함유하는 연소된 연마 공구의 구조 특성도 개선된다. 응집물을 연소하는 동안 결합제가 연소 제거되기 때문에, 이들은 마무리 가공된 응집물이나 마무리 가공된 연마 공구의 일부가 될 수 없다.
무기 접착 촉진제를 혼합물에 첨가하여, 혼합 품질을 증진시키는 데 필요한정도로 연마 입자에 대한 결합 물질의 접착성을 개선시킬 수 있다. 무기 접착 촉진제는 응집물을 제조하는 데 있어서 유기 결합제의 존재 또는 부재하에서 사용할 수 있다.
고온 융합 결합 물질이 본 발명의 응집물에 바람직하기는 하지만, 결합 물질은 기타의 무기 결합제, 유기 결합제, 유기 결합제 물질, 금속 결합제 물질 및 이의 배합물을 포함할 수도 있다. 유기 결합된 연마제, 피복 연마제, 금속 결합된 연마제 등을 위한 결합제로서 연마 공구 산업에서 사용되는 결합 물질이 바람직하다.
결합 물질은 응집물의 약 0.5 내지 15용적%, 보다 바람직하게는 1 내지 10용적%, 가장 바람직하게는 2 내지 8용적%의 양으로 존재한다.
응집물내의 기공의 바람직한 용적%는 연마 공구를 제조하여 이를 사용하여 연삭시키는 데 필요한 응집물 기계적 강도 한계내에서 기술적으로 가능한 한 높아야 한다. 다공도는 30 내지 88용적%, 바람직하게는 40 내지 80용적%, 가장 바람직하게는 50 내지 75용적%의 범위일 수 있다. 응집물내의 기공의 일부(예를 들면, 약 75용적% 이하)가 상호연속 기공, 즉 액체(예를 들면, 연삭 냉각제 및 절삭 부스러기), 공기 및 휠 경화 동안 용융된 수지 결합제 물질의 유동에 대해 투과 가능한 기공으로서 존재하는 것이 바람직하다. 유기 결합제 물질이 소결 연마 입자 응집물의 간질 공극으로 이동하면서 휠이 열 경화되어 입자 결합을 강화시키고 기계적 강도의 예상되는 손실없이 이전에는 성취될 수 없었던 정도의 기공 용적으로 휠 구조를 개방시키는 것으로 믿어진다.
응집물의 밀도는 다수의 방식으로 표현할 수 있다. 응집물의 벌크 밀도는 LPD로서 표현할 수 있다. 응집물의 상대 밀도는, 응집물 중의 상호연속 기공의 용적을 고려하여, 초기 상대 밀도의 % 또는 응집물을 제조하는 데 사용되는 성분에 대한 응집물의 상대 밀도의 비로서 표현할 수 있다.
%로서 표현된 초기 평균 상대 밀도는, 다공도를 0이라고 가정하고, LPD(ρ)를 응집물의 이론적 밀도(ρ0)로 나눔으로서 계산할 수 있다. 이론적 밀도는 응집물에 함유된 연마 입자와 결합 물질의 중량% 및 비중으로부터 혼합방법의 용적 측정 법칙에 따라 계산할 수 있다. 본 발명의 소결 응집물의 경우, 최대 % 상대 밀도는 50용적%이며, 최대 % 상대 밀도가 30용적%인 것이 보다 바람직하다.
상대 밀도는 상호연속 기공은 포함하고 독립 기포 기공은 배제하도록 하는 유체 변위 용적 기법(fluid displacement volume technique)으로 측정할 수 있다. 상대 밀도는 소결 응집물을 제조하는 데 사용된 물질의 용적에 대한 유체 변위에 의해 측정된 소결 응집물의 용적의 비이다. 응집물을 제조하는 데 사용된 물질의 용적은 응집물을 제조하는 데 사용된 연마 입자와 결합 물질의 양과 충전 밀도를 기준으로 한 겉보기 용적의 크기이다. 본 발명의 소결 응집물에 있어서, 소결 응집물의 최대 상대 밀도는 바람직하게는 0.7이며, 최대 상대 밀도가 0.5인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 결합 연마 공구에 사용되는 응집물은 본원에 참고로 인용되어 있는 공동 권리의 미국 특허출원 제10/120,969호에 기재된 방법으로 제조할 수 있다.본원에 기재된 바와 같이, 입자와 결합 물질(임의로 유기 결합제 포함)과의 단순 혼합물을 회전식 소성 장치에 공급하고 결합제를 연소시켜(예를 들면, 약 650 내지 약 1400℃), 응집물내에 연마 입자를 보유하는 유리상 또는 유리질 결합제를 형성한다. 연마 입자와 저온 경화(예를 들면, 약 145 내지 약 500℃) 결합 물질을 응집시키는 경우, 이러한 회전식 노(rotary kiln) 장치의 대안적인 양태가 사용될 수 있다. 대안적인 양태인 회전식 건조기를 장착하여 가열된 공기를 튜브의 배출 말단에 공급하여 연마 입자 혼합물을 가열하고 결합 물질을 경화시켜 이를 입자에 결합시킴으로써 연마 입자가 장치로부터 수집됨에 따라 연마 입자를 응집시킨다. 본원에 사용되는 "회전식 소성 노"라는 용어는 이러한 회전식 건조기 장치를 포함한다.
연마 입자 응집물을 제조하는 또 다른 방법에서, 유기 결합제 용액을 포함하는 입자와 결합 물질로부터 페이스트를 제조하여 미국 특허 제4,393,021호에 기재된 장치 및 방법을 사용하여 이를 연신된 입자로 압출시킨 다음 소결시킨다.
건식 과립화 공정에서, 결합 물질의 분산액 또는 페이스트에 매봉된 연마 입자로 이루어진 시트 또는 블럭을 건조시킨 다음 롤 압축기를 사용하여 입자와 결합 물질과의 복합체를 파단시키고, 이어서 소결 단계를 수행할 수 있다.
미가공되거나 전구체인 응집물을 제조하는 또 다른 방법에서, 결합 물질과 입자와의 혼합물을 성형 장치에 가하여 혼합물을 성형함으로써, 예를 들면, 미국 특허 제6,217,413 B1호에 기재된 방식으로 정확한 형태와 크기를 형성할 수 있다.
응집물을 제조하기 위해 본 발명에 유용한 또 다른 방법에서, 연마 입자, 결합 물질 및 유기 결합제 시스템의 혼합물을 예비응집시키지 않고서 오븐에 공급하여 가열한다. 혼합물을 결합 물질이 용융, 유동하여 입자에 접착되도록 하기에 충분할 정도로 높은 온도로 가열한 다음 냉각시켜 복합체를 제조한다. 복합체를 파쇄하고 선별하여 소결 응집물을 제조한다.
다음의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 제한하기 위한 것은 아니다.
실시예 1
연마 입자/유리질 결합제 응집물
유리질 결합 물질(표 1a, 각주 b 및 c 참조)을 사용하여 응집된 연마 입자 샘플 AV2 및 AV3를 제조한다. 후술되는 물질을 사용하여, 미국 특허원 제10/120,969호, 실시예 1에 기재된 회전식 소성방법에 따라 응집물을 제조한다. AV2 응집물은 결합제 A 3중량%를 사용하여 제조한다. 소성기 온도는 1250℃로 설정하고, 튜브 각은 2.5°로 하며, 회전 속도는 5rpm으로 한다. AV3 응집물은 소성기 온도 1200℃, 튜브 각 2.54°, 회전 속도 5rpm에서 결합제 E 6중량%를 사용하여 제조한다. 연마 입자는 미국 매사추세츠주 우스터에 소재하는 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스 인코포레이티드(Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc.)로부터 입수한 80그릿 크기의 융합 알루미나 38A 연마 입자이다.
유리질 입자 응집물을 성긴 충전 밀도, 상대 밀도 및 크기에 대해 시험한다. 시험 결과가 하기 표 1a에 열거되어 있다. 응집물은 가시적인 공극 면적과 함께그릿과 그릿 접촉각에서 유리질 결합 물질에 의해 함께 결합된 다수의 개별 연마 그릿(예를 들면, 2 내지 40그릿)으로 이루어진다. 응집물의 대부분은 압축에 대한 충분한 내성을 가지고 있어 연삭 휠의 혼합 및 성형 작업 후에도 삼차원 특성을 보유한다.
연마 입자/유리질 결합제 응집물
샘플 번호혼합물 :입자결합 물질 혼합물의 중량lbs(kg) 연마 입자중량% 결합 물질중량% 결합 물질a용적% LPDg/cc-20/+45 메쉬분획 평균 크기micron(메쉬) 평균 %상대 밀도
AV 280그릿38A,결합제 Ab 84.94(38.53) 94.18 2.99 4.81 1.036 500μ-20/+45 26.67
AV 380그릿38A,결합제 Ec 338.54(153.56) 88.62 6.36 9.44 1.055 500μ-20/+45 27.75
a. %는 총 고체를 기준으로 하며, 유리질 결합제 물질과 연마 입자만을 포함하고 응집물 내의 기공은 배제한다. 임시 유기 결합제 물질을 사용하여 유리질 결합제를 연마 입자에 접착시킨다(AV2의 경우, AR30 액체 단백질 결합제 2.83중량%를 사용하고, AV3의 경우, AR30 액체 단백질 결합제 3.77중량%를 사용한다). 임시 유기 결합제 물질은 회전식 소성기에서 응집물을 소결하는 동안 연소 제거되므로 최종 중량% 결합 물질은 이들을 포함하지 않는다.
b. 결합제 A(미국 특허 제10/120,969호, 실시예 1에 기재되어 있음)는 연마제 연삭 휠을 위한 유리질 결합제를 제조하는 데 통상적으로 사용되는 원료(예를들면, 점토 및 미네랄)의 혼합물이다. 응집 후, 결합제 A의 소결된 유리 조성물은 다음의 산화물을 포함하고(중량%)[69% 유리 형성제(SiO2+B2O3), 15% Al2O3, 5-6% 알칼리 토금속 산화물 RO(CaO, MgO), 9-10% 알칼리 R2O(Na2O, K2O, Li2O)], 비중이 2.40g/cc이며, 1180℃에서의 추정 점도가 25,590Poise이다.
c. 결합제 E(미국 특허 제10/120,969호, 실시예 1에 기재되어 있음)는 연마제 연삭 휠을 위한 유리질 결합제를 제조하는 데 통상적으로 사용되는 원료(예를 들면, 점토 및 미네랄)의 혼합물이다. 응집 후, 결합제 E의 소결된 유리 조성물은 다음의 산화물을 포함하고(중량%)[64% 유리 형성제(SiO2+B2O3), 18% Al2O3, 6-7% 알칼리 토금속 산화물 RO(CaO, MgO), 11% 알칼리 R2O(Na2O, K2O, Li2O)], 비중이 2.40g/cc이며, 1180℃에서의 추정 점도가 55,300Poise이다.
연삭 휠
응집물 샘플 AV2 및 AV3를 사용하여 실험용 연마제 연삭 휠(타입 1)(마무리 가공된 크기 5.0 ×0.5 ×1.250inch(12.7 ×1.27 ×3.18cm)을 제조한다.
실험용 휠은 응집물을 미국 일리노이주 시카고에 소재하는 일리노이 기어(Illinois Gear)에서 입수한 회전식 패들 혼합기(Foote-Jones mixer)에 첨가하여 응집물을 액체 페놀계 수지(V-1181 수지, 제조원; Honeywell International Inc., Friction Division, Troy NY)(수지 혼합물 22중량%)와 블렌딩시킴으로써 제조한다.분말화된 페놀계 수지(Durez VarcumR수지 29-717, 제조원; Durez Corporation, Dallas TX)(수지 혼합물 78중량%)를 습윤 응집물에 가한다. 이러한 휠을 제조하는 데 사용되는 연마제 응집물과 수지 결합제의 양(중량%) 및 마무리 가공된 휠의 조성(경화된 휠 중의 연마제, 결합제 및 기공의 용적% 포함)이 하기 표 1b에 열거되어 있다.
재료를 균일한 블렌드가 수득되고 느슨한 결합제의 양이 최소화되도록 하기에 충분한 시간 동안 블렌딩시킨다. 블렌딩시킨 후, 응집물을 24메쉬 스크린을 통해 선별하여 크기가 큰 수지 덩어리를 파괴시킨다. 균일한 응집물과 결합제 혼합물을 금형에 넣고 압력을 가하여 미가공 단계(경화되지 않은) 휠을 형성한다. 이러한 미가공 휠을 금형으로부터 꺼내어 피복된 종이에 싸서 160℃의 최대 온도로 가열하여 경화시키고, 당해 기술분야에 공지된 공업적 연삭 휠 제조 기법에 따라 등급화하고 마무리 가공한 다음 평가한다. 마무리 가공된 휠 탄성 모듈러스를 측정하며, 그 결과가 아래 표 1b에 열거되어 있다.
문헌(참조; J. Peters, "Sonic Testing of Grinding Wheels" Advances in Machine Tool Design and Research, Pergamon Press, 1968)에 기재된 방법에 의해 그라인도소닉 기기(Grindosonic machine)를 사용하여 탄성 모듈러스를 측정한다.
휠 조성
휠 샘플(응집물)등급 탄성 모듈러스G-파스칼 경화 밀도g/cc 휠 조성 응집물중량% 결합제중량%
연마 입자용적% 결합제총 용적%c(유기) 기공용적%
실험용 휠
1-1(AV3)A 3.5 1.437 30 18(14.8) 52 86.9 13.1
1-2(AV3)C 4.5 1.482 30 22(18.8) 48 84.0 16.0
1-3(AV3)E 5.0 1.540 30 26(22.8) 44 81.2 18.8
1-4(AV2)A 5.5 1.451 30 18(16.7) 52 85.1 14.9
1-5(AV2)E 7.0 1.542 30 26(24.7) 44 79.4 20.6
비교용 휠a상업명 탄성 모듈러스 경화 밀도g/cc 입자용적% 결합제용적% 기공용적% 연마제중량% 결합제중량%
C-138A80-G8 B24 13 2.059 48 17 35 89.7 10.3
C-238A80-K8 B24 15 2.154 48 22 30 87.2 12.8
C-338A80-O8 B24 17 2.229 48 27 25 84.4 15.6
C-453A80J7쉘락 블렌드 10.8 1.969 50 20 30 89.2 10.8
C-553A80L7쉘락 블렌드 12.0 2.008 50 24 26 87.3 12.7
C-6b네셔널쉘락 결합제A80-Q6ES 9.21 2.203 48.8 24.0 27.2 86.9 13.1
C-7b티롤라이트쉘락 결합제FA80-11E15SS 8.75 2.177 47.2 27.4 25.4 84.9 15.1
a. C-1, C-2 및 C-3 휠은 페놀계 수지 결합제를 사용하여 제조하며, 이러한휠 제품은 생-고뱅 아브레이시브즈 인코포레이티드(Saint-Gobain Abrasives, Inc.)에서 시판하고 있다. C-4 및 C-5 휠은 소량의 페놀계 수지 결합제와 블렌딩된 쉘락 수지로부터 제조된다. 이러한 휠 제품은 매사추세츠주 우스터에 소재하는 생-고뱅 아브레이시브즈 인코포레이티드에서 시판하고 있다. 이들 샘플 C-4 및 C-5는 이러한 공업적 명세에 따라 실험실에서 제조하며, 각각 최종 휠 경도 등급이 J 및 L로 되도록 경화시킨다.
b. C-6 및 C-7 휠은 연삭 시험에서 시험하지 않았다. 이러한 비교용 휠 제품은 내셔널 그라인딩 휠 캄파니(National Grinding Wheel Company/Radiac, Salem, IL) 및 티롤라이트 엔.에이., 인코포레이티드(Tyrolit N.A., Inc., Westboro, MA)에서 시판하고 있다.
c. 결합제의 "총" 용적%는 입자를 응집시키는 데 사용된 유리질 결합제 물질의 양과 연삭 휠을 제조하는 데 사용된 유기 수지 결합제의 양의 총합이다. 결합제의 "(유기)" 용적%는 연삭 휠을 제조하기 위해 응집물에 첨가되는 유기 수지로 이루어진 결합제 총 용적%의 일부이다.
연삭 시험
실험용 휠을 폐놀계 수지로 결합된 시판 휠(C-1-C-3, 제조원; 생-고뱅 아브레이시브즈 인코포레이티드)과 비교하여 시뮬레이션된 롤 연삭 시험으로 시험한다. 쉘락 수지 블렌드로부터 실험실에서 제조한 쉘락 결합 휠(C-4 및 C-5)을 비교용 휠로서 시험한다. 비교용 휠은 공업적 롤 연삭 작업에 사용되는 휠과 동일한 조성,구조 및 물리적 특성을 갖기 때문에 선택된다.
롤 연삭을 실험실 세팅으로 시뮬레이션하기 위해, 연속 접촉 슬롯 연삭 작업을 표면 연삭기에서 수행한다. 다음의 연삭 조건이 시험에 사용된다.
연삭기 : 브라운 앤드 샤프 표면 연삭기(Brown & Sharpe surface grinder)
모드 : 2개의 연속 접촉 슬롯 연삭, 가공물과의 접촉 손실 전에 스트로크 말단에서 역전
냉각제 : 트림 클리어(Trim Clear) 1:40 비율 냉각제:탈이온수
가공물 : 16 ×4inch 4340 강철, 경도 Rc50
가공물 속도 : 25feet/min
휠 속도 : 5730rpm
다운피드 : 총 0.100inch
절단부의 깊이 : 각 말단에서 0.0005inch
접촉 시간 : 10.7분
드레싱 : 단일 포인트 다이아몬드, 10inch/min 크로스피드, 0.001inch comp.
연삭 동안의 휠 진동을 오하이오주 노쓰 웨스터빌에 소재하는 엔텍 코포레이션(Entek Corporation)으로부터 입수한 IRD 기계분석 장치(Analyzer Model 855 Analyzer/Balancer)를 사용하여 측정한다. 초기 연삭 수행시, 휠을 드레싱한지 2분 및 8분 후에 고속 퓨리어 변환(FFT) 과정을 사용하여 다양한 진동수에서의 진동 수준을 (inch/sec 단위의 속도로서) 기록한다. 초기 연삭 수행 후, 2차 연삭을 수행하여, 휠을 가공물과 접촉시킨 채로 총 10.7분 동안 선택된 표적 진동수(57000cpm, 초기 수행 동안 관찰한 진동수)에서 시간에 따른 진동 수준의 성장을 기록한다. 연삭을 수행함에 따라, 휠 마모율(WWR), 물질 제거율(MRR) 및 기타 연삭 변수를 기록한다. 이러한 데이타가 9 내지 10분 동안의 연속 접촉 연삭 후의 각 휠에 대한 진동 크기와 함께 하기 표 1c에 제시되어 있다.
연삭 시험 결과
휠 샘플(응집물)등급 진동 크기9-10분in/sec WWRin3/min 파워9-10분hp SEGJ/㎣ G 비율MRR/WWR
실험용 휠
1-1(AV3)A 0.010 0.00215 10.00 22.70 34.5
1-2(AV3)C 0.011 0.00118 15.00 29.31 63.3
1-3(AV3)E 0.021 0.00105 22.00 43.82 71.4
1-4(AV2)A 0.011 0.00119 10.50 23.67 62.7
1-5(AV2)E 0.013 0.00131 21.00 40.59 56.6
비교용 휠(상품명)
C-138A80-G8 B24 0.033 0.00275 10.00 33.07 26.5
C-238A80-K8 B24 0.055 0.00204 11.00 25.33 36.8
C-338A80-O8 B24 0.130 0.00163 12.50 22.16 46.2
C-453A80J7쉘락 블렌드 0.022 0.00347 10.00 25.46 20.8
C-553A80L7쉘락 블렌드 0.052 0.00419 11.50 26.93 17.1
실험용 휠이 가장 낮은 휠 연삭율과 가장 낮은 진동 크기값을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 페놀계 수지 결합제를 사용하여 제조된 비교용 시판 휠(38A80-G8 B24, -K8 B24 및 -O8 B24)은 휠 마모율은 낮지만 진동 크기값은 허용되지 않는 정도로 높다. 이러한 휠은 실제 롤 연삭 작업에서 진동 채터를 발생시킬 것으로 예측된다. 쉘락 수지 결합제를 사용하여 제조된 비교용 휠(53A80J7 쉘락 블렌드 및 53A80L7 쉘락 블렌드)은 휠 마모율이 높고 진동 크기값도 허용가능한 정도로 낮다. 실험용 휠은 광범위한 파워 수준에 걸쳐 모든 비교용 휠보다 우수하며(10 내지 23hp에서 진동 크기가 거의 일정하고, WWR이 일정하게 낮다), 실험용 휠은 보다 우수한 G 비율(휠 마모율/휠 제거율)을 나타내어, 탁월한 효능과 휠 수명을 입증한다.
실험용 휠의 탄성 모듈러스가 비교적 낮고 다공도가 비교적 높으므로 휠 수명 및 연마 효능을 희생시키지 않고도 채터-내성 휠을 제조할 수 있는 것으로 믿어진다. 매우 뜻밖에도, 실험용 휠은 보다 높은 용적%의 입자를 함유하고 보다 경질의 휠 등급을 갖는 휠보다 더 효과적으로 연삭되는 것으로 관찰되었다. 실험용 휠이 비교적 연질 등급의 경도(즉, 노튼 캄파니 연삭 휠 경도 스케일에서 A 내지 E 등급)를 수득하도록 구성되기는 하였지만, 이들은 휠 마모는 적으면서 보다 공격적으로 연삭되므로, 상당히 경질인 등급 값(즉, 노튼 캄파니 연삭 휠 경도 스케일에서 G 내지 O 등급)을 갖는 비교용 휠보다 높은 G 비율을 산출한다. 이러한 경과는 유의적이며 예측치 못한 것이다.
실시예 2
응집 입자를 함유하는 실험용 휠을 공업적 제조 작업으로 제조하여 공업적 롤 연삭 작업(과거에는 쉘락 결합 착된 휠이 사용되었음)으로 시험한다.
연마 입자/유리질 결합 물질 응집물
유리질 결합 물질(상기 표 1a로부터의 결합제 A)을 사용하여 응집된 연마 입자 샘플 AV4를 제조한다. 샘플 AV4는, 샘플 AV4에 대한 공업적 배취 크기를 제조하는 것을 제외하고는 샘플 AV2와 유사하다. 응집물을 미국 특허 제10/120,969호, 실시예 1에 기재된 회전식 소성방법에 따라 제조한다. 연마 입자는 미국 매사추세츠주 우스터에 소재하는 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스 인코포레이티드로부터 입수한 80그릿 크기의 융합 알루미나 38A 연마 입자이고, 결합제 A 3중량%가 사용된다. 소성기 온도는 1250℃로 설정하고, 튜브 각은 2.5°로 하며, 회전 속도는 5rpm으로 한다. 응집물을 웨스트 버지니아주 사우쓰 찰스톤에 소재하는 크롬프톤 코포레이션(Crompton Corporation)으로부터 입수한 2% 실란 용액으로 처리한다.
연마 휠
응집물 샘플 AV4를 사용하여 연삭 휠을 제조한다(마무리 가공된 크기 36" 직경 ×4" 폭 ×20" 중심 홀(타입 1)(91.4 ×10.2 ×50.8cm).
응집물을 액체 페놀계 수지(V-1181 수지, 제조원; Honeywell International Inc., Friction Division, Troy NY)(수지 혼합물 22중량%) 및 분말상 페놀계 수지(Durez VarcumR수지 29-717, 제조원; Durez Corporation, Dallas TX)(수지 혼합물 78중량%)와 혼합함으로써 공업적 제조 장치를 사용하여 실험용 연삭 휠을 제조한다. 이러한 휠에 사용되는 연삭 응집물과 수지 결합제의 중량% 양이 하기 표 2a에 열거되어 있다. 재료를 균일한 블렌드가 수득되기에 충분한 시간 동안 블렌딩시킨다. 균일한 응집물과 결합제 혼합물을 금형에 넣고 압력을 가하여 미가공 단계(경화되지 않은) 블렌드를 형성한다. 이러한 미가공 휠을 금형으로부터 꺼내어 피복된 종이에 싸서 160℃의 최대 온도로 가열하여 경화시키고, 당해 기술분야에 공지된 공업적 연삭 휠 제조 기법에 따라 등급화하고 마무리 가공한 다음 평가한다. 마무리 가공된 휠 탄성 모듈러스와 연소 밀도를 측정하며, 그 결과가 아래 표 2a에 제시되어 있다. 휠 파열 속도를 측정하여, 최대 작업 속도를 9500sfpm으로 결정한다.
휠의 조성(경화된 휠 중의 연마제, 결합제 및 기공의 용적% 포함)이 표 2a에 기재되어 있다. 당해 휠은 공업적 작업으로 이전에 제조되었던 유기 결합 연삭 휠에서는 공지된 바 없는 육안으로 보이는 연속 균일 기공 구조를 갖는다.
휠 조성
휠 샘플(응집물)등급,구조 탄성 모듈러스G-pascal 경화 밀도g/cc 휠 조성 응집물중량% 결합제중량%
연마 입자용적% 결합제총 용적%a(유기) 기공용적%
실험용 휠
2-1(AV4)B14 4.7 1.596 36 14(12.4) 50 90.2 9.8
2-2(AV4)C14 5.3 1.626 36 16(14.4) 48 88.8 11.2
2-3(AV4)D14 5.7 1.646 36 18(16.4) 46 87.4 12.6
a. 결합제의 "총" 용적%는 입자를 응집시키는 데 사용된 유리질 결합제 물질의 양과 연삭 휠을 제조하는 데 사용된 유기 수지 결합제의 양의 총합이다. 결합제의 "유기" 용적%는 연삭 휠을 제조하기 위해 응집물에 첨가되는 유기 수지로 이루어진 결합제 총 용적%의 일부이다.
연삭 시험
당해 실험용 연삭 휠을 냉간 밀 롤을 마무리 가공하기 위한 두 가지 공업적 연삭 작업으로 시험한다. 연삭시킨 후, 이러한 단강 롤을 사용하여 금속(예를 들면, 강철) 시트의 표면을 압연 및 마무리 가공한다. 공업적 작업에서는 종래부터 쉘락 결합 공업용 휠(80그릿 알루미나 연마 입자가 통상적임)을 사용하며, 이러한 휠은 통상적으로 6500sfpm에서 작동하며, 이때 최대 속도는 약 8000sfpm이다. 연삭 조건이 아래에 열거되어 있으며, 시험 결과는 표 2b와 2c에 제시되어 있다.
연삭 조건 A :
연삭기 : 파렐 롤 연삭기(Farrell Roll Grinder), 40hp
냉각제 : 스튜어트(Stuart) 합성 w/물
휠 속도 : 780rpm
가공물 : 단강, 직렬식 밀 작업 롤, 경도 842 Equotip, 82 ×25inch(208 ×64cm)
가공물 (롤) 속도 : 32rpm
횡단 : 100inch/min
연속 공급 : 0.0009inch/min
말단 공급 : 0.0008inch/min
필요한 표면 피니쉬 : 18 내지 30Ra 조도, 최대 160피크
연삭 조건 B :
연삭기 : 포미니 롤 연삭기(Pomini Roll Grinder), 150hp
냉각제 : 스튜어트 합성 w/물
휠 속도 : 880rpm
가공물 : 단강, 직렬식 밀 작업 롤, 경도 842 Equotip, 82 ×25inch(208 ×64cm)
가공물 (롤) 속도 : 32rpm
횡단 : 100inch/min
연속 공급 : 0.00011inch/min
말단 공급 : 0.002inch/min
필요한 표면 피니쉬 : 18 내지 30Ra 조도, 약 160 내지 180피크
연삭 시험 결과/연삭 조건 A
샘플시험 파라미터 직경 변화inch G 비율 휠RPMs 휠Amps 연삭 통과 횟수 롤 조도Ra 롤 상에서의 피크 수
실험용 휠2-1
휠 마모 0.12 0.860 780 75 10 28 171
물질 제거 0.007
실험용 휠2-2
휠 마모 0.098 1.120 780 90-100 10 22 130
물질 제거 0.0075
실험용 휠2-3
휠 마모 0.096 1.603 780 120-150 10 23 144
물질 제거 0.0105
연삭 조건 A하에서, 실험용 연삭 휠은 탁월한 연삭 성능을 나타내어, 상기 연삭 조건하에서 쉘락 결합 휠을 사용한 종래의 공업적 작업에서 관찰되었던 것보다 상당히 더 높은 G 비율이 성취되었다. 연삭 조건 A하에서의 롤 연삭에 대한 종래의 경험을 기초로 할 때, 실험용 휠 2-1, 2-2 및 2-3은 상당히 연질인 것(노튼 캄파니 경도 등급값 B-D)으로 간주되어 공업적으로 허용 가능한 연삭 효능을 나타내므로, 탁월한 G 비율을 보여주는 이러한 결과는 매우 독특한 것이다. 더욱이, 롤 표면 피니쉬에서는 채터 마크가 나타나지 않으며 표면 조도(18 내지 30Ra)와 표면 피크수(약 160)가 규격내에 있다. 실험용 휠은 쉘락 결합 휠에서 종래에 관찰되었던 표면 피니쉬 품질을 나타낸다.
연삭 조건 B하에서, 실험용 휠 2-3의 2차 연삭 시험에서는, 연장된 시험 기간에 걸친 공업적 마무리 가공 롤 냉각 연삭 작업에서 본 발명의 휠을 사용하면 놀라운 이득이 있는 것으로 확인되었다. 시험 결과가 하기 표 2c에 기재되어 있다.
연삭 시험 결과/연삭 조건 B
실험용 휠2-4 직경 변화inch 휠 속도sfpm 휠Amps 연속 공급inch/min 말단 공급inch 롤 조도Ra 롤 상에서의 피크 수
롤 1
휠 마모 0.258 5667 90 0.0009 0.0008 24 166
물질 제거 0.028
롤 2
휠 마모 0.339 8270 105 0.0016 0.002 20 136
물질 제거 0.032
롤 3
휠 마모 0.165 8300 110 0.0011 0.002 28 187
물질 제거 0.03
롤 4
휠 마모 0.279 8300 115 0.0011 0.002 29 179
물질 제거 0.036
롤 5
휠 마모 0.098 8300 115 0.0011 0.002 25 151
물질 제거 0.018
롤 6
휠 마모 0.097 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.016
롤 7
휠 마모 0.072 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.048
롤 8
휠 마모 0.094 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.011
롤 9
휠 마모 0.045 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.021
롤 10
휠 마모 0.128 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.017
연삭 시험 결과/연삭 조건 B
실험용 휠2-4 직경 변화inch 휠 속도sfpm 휠Amps 연속 공급inch/min 말단 공급inch 롤 조도Ra 롤 상에서의 피크 수
롤 11
휠 마모 0.214 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.018
롤 12
휠 마모 0.12 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.018
롤 13
휠 마모 0.118 8300 110 0.0011 0.002
물질 제거 0.026
롤 14
휠 마모 1.233 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.03
롤 15
휠 마모 0.215 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.03
롤 16
휠 마모 0.116 8300 115 0.0011 0.002 xxx xxx
물질 제거 0.018
롤 17
휠 마모 0.141 8300 115 0.0011 0.002 xxx xxx
물질 제거 0.021
롤 18
휠 마모 0.116 8300 115 0.0011 0.002 xxx xxx
물질 제거 0.01
롤 19
휠 마모 0.118 8300 115 0.0011 0.002
물질 제거 0.018
19개의 롤을 연삭시켜 휠 직경으로부터 약 3inch를 마모시킨 후의 실험용 휠 2-4의 누적 G 비율은 2.093이었다. 이러한 G 비율은 연삭 조건 A 또는 B하에서 롤을 연삭시키는 데 사용되는 공업용 연삭 휠(예를 들면, 쉘락 결합 휠, 실시예 1에기재된 C-6 및 C-7)에서 관찰된 G 비율의 2 내지 3개의 개선을 보여준다. 휠 회전 속도 및 물질 제거율이 이러한 롤 연삭 작업에 사용된 비교용 시판 휠을 초과하므로, 본 발명의 연삭 방법으로 예기치 못한 연삭 효능을 나타낼 수 있음이 추가로 입증된다. 실험용 휠에 의해 성취된 롤 표면 피니쉬는 공업 생산 표준하에서 허용 가능하다. 19개의 롤을 연삭시킨 후 관찰한 누적 결과는 실험용 휠의 안정 상태의 작업 및 휠이 연삭 작업에 의해 소모됨에 따른 휠 로브(wheel lobe), 진동 및 채터의 발달에 대한 휠의 유리한 내성을 입증한다.

Claims (56)

  1. 연마 입자, 페놀계 수지 결합제 및 기공 36 내지 54용적%로 구성되고 최대 경화 밀도가 2.0g/cc이며 파열 속도가 6000sfpm 이상인 연삭 휠을 제공하는 단계(a),
    롤 연삭기에 휠을 설치하는 단계(b),
    휠을 표면이 원통형인 회전 밀 롤과 접촉시키는 단계(c),
    휠과 밀 롤 표면 사이가 연속해서 접촉하도록 유지하면서 밀 롤의 표면을 따라 휠을 횡단시키는 단계(d) 및
    밀 롤의 표면을 표면 피니쉬값이 10 내지 50Ra로 되도록 연삭시켜, 표면이 실질적으로 피드 라인(feed line), 채터 마크(chatter mark) 및 표면 불균일을 나타내지 않도록 하는 단계(e)를 포함하는, 밀 롤 연삭방법.
  2. 제1항에 있어서, 휠이 4000 내지 9500sfpm의 속도로 회전하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 휠이 7000 내지 9500sfpm의 속도로 회전하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 연삭이 표면 피니쉬값이 18 내지 30Ra로 되도록 수행되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 휠의 최대 탄성 모듈러스값이 10GPa인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 휠의 최대 탄성 모듈러스값이 8GPa인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 휠이 연마 입자 22 내지 40용적%, 기공 36 내지 50용적% 및 페놀계 수지 결합제 8 내지 26용적%로 구성되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 휠이 연마 입자 24 내지 38용적%, 기공 40 내지 50용적% 및 페놀계 수지 결합제 12 내지 22용적%로 구성되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 휠의 기공이 상호연속 기공(interconnected porosity)을 30용적% 이상 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 휠이 실질적으로 기공 유도 물질을 함유하지 않는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 휠의 경도 등급이, 노튼 캄파니 경도 등급 스케일(Norton Company hardness grade scale)을 기준으로 하여, B 내지 G인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 연삭 단계가 쉘락 수지 결합제를 갖는 등가 휠의 G 비율의 2 내지 3배의 G 비율에서 수행되는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 단계(c) 내지 단계(e)가 연속 밀 롤에 대해 반복되고, 이러한 반복된 연삭 단계에 의해 휠이 소모됨에 따라 휠이 실질적으로 채터를 나타내지 않는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 연삭이 표면 피니쉬 피크 수가 inch당 160 내지 180피크로 되도록 수행되는 방법.
  15. 연마 입자의 응집물 20용적% 이상, 유기 수지 결합제 및 기공 38 내지 54용적%로 구성되는 연삭 휠을 제공하는 단계(a),
    롤 연삭기에 휠을 설치하는 단계(b),
    휠을 표면이 원통형인 회전 밀 롤과 접촉시키는 단계(c),
    휠과 밀 롤 표면 사이가 연속해서 접촉하도록 유지하면서 밀 롤의 표면을 따라 휠을 횡단시키는 단계(d) 및
    밀 롤의 표면을 표면 피니쉬값이 10 내지 50Ra로 되도록 연삭시켜, 표면이 실질적으로 피드 라인, 채터 마크 및 표면 불균일을 나타내지 않도록 하는 단계(e)를 포함하는, 밀 롤 연삭방법.
  16. 제15항에 있어서, 휠이 4000 내지 9500sfpm의 속도로 회전하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 휠이 7000 내지 9500sfpm의 속도로 회전하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 연삭이 표면 피니쉬값이 18 내지 30Ra로 되도록 수행되는 방법.
  19. 제15항에 있어서, 휠의 최대 탄성 모듈러스값이 10GPa인 방법.
  20. 제15항에 있어서, 휠의 최대 탄성 모듈러스값이 8GPa인 방법.
  21. 제15항에 있어서, 연마 입자의 응집물이 연자 입자와 무기 결합 물질과의 다공성 소결 응집물인 방법.
  22. 제15항에 있어서, 휠이 연마 입자의 응집물 20 내지 38용적%, 기공 38 내지 50용적% 및 유기 수지 결합제 8 내지 26용적%로 구성되는 방법.
  23. 제15항에 있어서, 휠이 연마 입자 24 내지 36용적%, 기공 40 내지 50용적% 및 유기 수지 결합제 10 내지 24용적%로 구성되는 방법.
  24. 제15항에 있어서, 휠의 기공이 상호연속 기공을 30용적% 이상 포함하는 방법.
  25. 제15항에 있어서, 휠이 실질적으로 기공 유도 물질을 함유하지 않는 방법.
  26. 제15항에 있어서, 연삭 단계가 쉘락 수지 결합제를 갖는 등가 휠의 G 비율의 2 내지 3배의 G 비율에서 수행되는 방법.
  27. 제15항에 있어서, 단계(c) 내지 단계(e)가 연속 밀 롤에 대해 반복되고, 이러한 반복된 연삭 단계에 의해 휠이 소모됨에 따라 휠이 실질적으로 채터를 나타내지 않는 방법.
  28. 제15항에 있어서, 연삭이 표면 피니쉬 피크 수가 inch당 160 내지 180피크로 되도록 수행되는 방법.
  29. 제15항에 있어서, 휠의 최대 밀도가 2.0g/cc인 방법.
  30. 연마 입자 22 내지 40용적%와 유기 수지 결합제에 결합된 기공 36 내지 54용적%로 구성되고 최대 탄성 모듈러스값이 12GPa이며 최소 파열 속도가 6000sfpm인 연삭 휠을 제공하는 단계(a),
    롤 연삭기에 휠을 설치하여 휠을 회전시키는 단계(b),
    휠을 표면이 원통형인 회전 밀 롤과 접촉시키는 단계(c),
    휠과 밀 롤 표면 사이가 연속해서 접촉하도록 유지하면서 밀 롤의 표면을 따라 휠을 횡단시키는 단계(d) 및
    밀 롤의 표면을 표면 피니쉬값이 10 내지 50Ra로 되도록 연삭시켜, 표면이 실질적으로 피드 라인, 채터 마크 및 표면 불균일을 나타내지 않도록 하는 단계(e)를 포함하는, 밀 롤 연삭방법.
  31. 제30항에 있어서, 휠이 4000 내지 9500sfpm의 속도로 회전하는 방법.
  32. 제30항에 있어서, 휠이 7000 내지 9500sfpm의 속도로 회전하는 방법.
  33. 제30항에 있어서, 연삭이 표면 피니쉬값이 18 내지 30Ra로 되도록 수행되는 방법.
  34. 제30항에 있어서, 휠의 최대 밀도가 2.0g/cc인 방법.
  35. 제30항에 있어서, 휠의 최대 탄성 모듈러스값이 10GPa인 방법.
  36. 제30항에 있어서, 휠이 연마 입자 22 내지 38용적%, 기공 36 내지 50용적% 및 유기 수지 결합제 8 내지 26용적%로 구성되는 방법.
  37. 제30항에 있어서, 휠이 연마 입자 24 내지 36용적%, 기공 40 내지 50용적% 및 유기 수지 결합제 12 내지 22용적%로 구성되는 방법.
  38. 제30항에 있어서, 휠의 기공이 상호연속 기공을 30용적% 이상 포함하는 방법.
  39. 제30항에 있어서, 휠이 실질적으로 기공 유도 물질을 함유하지 않는 방법.
  40. 제30항에 있어서, 휠의 경도 등급이, 노튼 캄파니 경도 등급 스케일을 기준으로 하여, B 내지 G인 방법.
  41. 제30항에 있어서, 연삭 단계가 쉘락 수지 결합제를 갖는 등가 휠의 G 비율의 2 내지 3배의 G 비율에서 수행되는 방법.
  42. 제30항에 있어서, 단계(c) 내지 단계(e)가 연속 밀 롤에 대해 반복되고, 이러한 반복된 연삭 단계에 의해 휠이 소모됨에 따라 휠이 실질적으로 채터를 나타내지 않는 방법.
  43. 제30항에 있어서, 연삭이 표면 피니쉬 피크 수가 inch당 160 내지 180피크로 되도록 수행되는 방법.
  44. 연마 입자 22 내지 40용적%와 유기 수지 결합제에 결합된 기공 36 내지 54용적%로 구성되고 최대 탄성 모듈러스값이 12GPa이며 최소 파열 속도가 6000sfpm인 연삭 휠을 제공하는 단계(a),
    롤 연삭기에 휠을 설치하여 휠을 회전시키는 단계(b),
    휠을 표면이 원통형인 회전 밀 롤과 접촉시키는 단계(c),
    휠과 밀 롤 표면 사이가 연속해서 접촉하도록 유지하면서 밀 롤의 표면을 따라 휠을 횡단시키는 단계(d),
    밀 롤의 표면을 연삭시키는 단계(e) 및
    단계(c) 내지 단계(e)를 반복수행하는 단계(f)를 포함하며, 이때 휠이 연삭 단계에 의해 소모됨에 따라 휠이 실질적으로 채터를 나타내지 않는, 밀 롤 연삭방법.
  45. 제44항에 있어서, 휠이 4000 내지 9500sfpm의 속도로 회전하는 방법.
  46. 제44항에 있어서, 휠이 7000 내지 9500sfpm의 속도로 회전하는 방법.
  47. 제44항에 있어서, 연삭이 표면 피니쉬 피크 수가 inch당 160 내지 180피크로 되도록 수행되는 방법.
  48. 제44항에 있어서, 휠의 최대 밀도가 2.0g/cc인 방법.
  49. 제44항에 있어서, 휠의 최대 탄성 모듈러스값이 10GPa인 방법.
  50. 제44항에 있어서, 휠이 연마 입자 22 내지 38용적%, 기공 36 내지 50용적% 및 유기 수지 결합제 8 내지 26용적%로 구성되는 방법.
  51. 제44항에 있어서, 휠이 연마 입자 24 내지 36용적%, 기공 40 내지 50용적% 및 유기 수지 결합제 12 내지 22용적%로 구성되는 방법.
  52. 제44항에 있어서, 휠의 기공이 상호연속 기공을 30용적% 이상 포함하는 방법.
  53. 제44항에 있어서, 휠이 실질적으로 기공 유도 물질을 함유하지 않는 방법.
  54. 제44항에 있어서, 휠의 경도 등급이, 노튼 캄파니 경도 등급 스케일을 기준으로 하여, B 내지 G인 방법.
  55. 제44항에 있어서, 연삭 단계가 쉘락 수지 결합제를 갖는 등가 휠의 G 비율의 2 내지 3배의 G 비율에서 수행되는 방법.
  56. 제44항에 있어서, 휠이 연마 입자의 응집물을 20용적% 이상 포함하고, 연마 입자의 응집물이 연마 입자와 무기 결합 물질과의 다공성 소결 응집물인 방법.
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