KR20240094283A - Grinding wheel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원가절감을 위한 그라인딩 휠에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명에 따른 그라인딩 휠은 스틸(steel) 소재를 포함하는 원통 형상의 중심부, 상기 중심부의 외주면에 결합되는 원통 형상이며, 지름(D2)이 상기 중심부의 지름(D1)보다 큰 가공부 및 상기 중심부의 외주면에 결합되며, 상기 가공부의 일면과 접하고 있고, 지름(D3)이 상기 가공부의 지름(D2)보다 작은 플랜지부를 포함하고, 상기 가공부는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제1 시트층이 적층된 것이고, 상기 제1 시트층은 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics; CFRP)을 포함하며, 상기 플랜지부는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제2 시트층이 적층된 것이고, 상기 제2 시트층은 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastics; GFRP)을 포함한다.The present invention relates to a grinding wheel for cost reduction. More specifically, the grinding wheel according to the present invention has a cylindrical center made of steel, a cylindrical shape coupled to the outer peripheral surface of the center, and the diameter (D 2 ) is the diameter (D 1 ) of the center. It is coupled to a larger machined portion and the outer peripheral surface of the central portion, is in contact with one surface of the machined portion, and includes a flange portion whose diameter (D 3 ) is smaller than the diameter (D 2 ) of the machined portion, and wherein the machined portion extends in the thickness direction. A plurality of ply first sheet layers are laminated, the first sheet layer includes carbon fiber reinforced plastics (CFRP), and the flange portion has a plurality of ply in the thickness direction. The second sheet layer is laminated, and the second sheet layer includes glass fiber reinforced plastics (GFRP).
Description
본 발명은 원가절감을 위한 그라인딩 휠에 관한 것이다.The present invention relates to a grinding wheel for cost reduction.
통상적으로 대리석과 같은 석재를 비롯하여, 콘크리트나 아스팔트, 각종블럭 및 내화물 등은 1차 가공후에, 표면에 남아있는 미세돌기나 흠집을 제거하여 매끄럽게 다듬질하기 위해 2차 마무리 가공공정을 거치며, 이때 주로 연마를 위한 그라인딩 휠을 사용하게 된다. Typically, after primary processing, stones such as marble, concrete, asphalt, various blocks, and refractory materials undergo a secondary finishing process to remove fine protrusions or scratches remaining on the surface and smoothen them, and this is mainly done by polishing. A grinding wheel is used for .
특히, 핀/저널 등의 크랭크(crank) 가공 시 미세가공이 필요하고, 조도 및 품질이 안정적이여야 하므로 연마를 위해 그라인딩 휠을 이용하여 연마를 해야 한다.In particular, when machining cranks such as pins/journals, fine machining is required, and the roughness and quality must be stable, so grinding wheels must be used for polishing.
그러나, 상기 크랭크(crank) 가공을 위한 그라인딩 휠은 스틸(steel)로 제작되어 무게가 무거우므로 휠 교체 시크레인과 지게차 등을 이용하는 바 교환시간이 증가하는 문제가 있었고, 스틸(steel)로 제작된 그라인딩 휠을 사용하면 핀/저널 등의 소재 표면에 버닝으로 인해 크랙 및 피로 파괴가 발생하는 등의 문제가 있었다.However, the grinding wheel for the crank processing is made of steel and is heavy, so there was a problem of increasing the bar exchange time using a wheel replacement crane and forklift, and it was made of steel. When using a grinding wheel, there were problems such as cracks and fatigue destruction due to burning on the surface of materials such as pins and journals.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics; CFRP)을 적용하여 그라인딩 휠을 개발하였으며, 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics; CFRP)로 제작된 그라인딩 휠은 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라 기존 스틸(steel)로 제작된 그라인딩 휠 대비 진동/충격 흡수 효과 및 상쇄 효과가 우수하여, 버닝 등으로 인한 크랙 및 피로 파괴 등 문제점을 개선시킬 수 있었다.In order to solve this problem, a grinding wheel was developed by applying carbon fiber reinforced plastics (CFRP). Grinding wheels made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) have excellent mechanical properties. In addition, it has excellent vibration/shock absorption and offset effects compared to existing grinding wheels made of steel, and was able to improve problems such as cracks and fatigue destruction due to burning, etc.
하지만, 상기 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics; CFRP)은 매우 고가의 소재라서 그라인딩 휠의 제조 원가가 상승하는 단점이 있다.However, carbon fiber reinforced plastics (CFRP) is a very expensive material, so it has the disadvantage of increasing the manufacturing cost of the grinding wheel.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 소재로 사용한 그라인딩 휠 대비 동등 수준의 성능을 확보하면서 원가절감이 가능한 그라인딩 휠을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a grinding wheel that can reduce costs while securing the same level of performance as a grinding wheel using existing carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.The object of the present invention is not limited to the objects mentioned above. The object of the present invention will become clearer from the following description and may be realized by means and combinations thereof as set forth in the claims.
본 발명에 따른 그라인딩 휠은 스틸(steel) 소재를 포함하는 원통 형상의 중심부, 상기 중심부의 외주면에 결합되는 원통 형상이며, 지름(D2)이 상기 중심부의 지름(D1)보다 큰 가공부 및 상기 중심부의 외주면에 결합되며, 상기 가공부의 일면과 접하고 있고, 지름(D3)이 상기 가공부의 지름(D2)보다 작은 플랜지부를 포함하고, 상기 가공부는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제1 시트층이 적층된 것이고, 상기 제1 시트층은 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics; CFRP)을 포함하며, 상기 플랜지부는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제2 시트층이 적층된 것이고, 상기 제2 시트층은 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastics; GFRP)을 포함한다.The grinding wheel according to the present invention has a cylindrical center containing a steel material, a cylindrical shape coupled to the outer peripheral surface of the center, and a processed portion whose diameter (D 2 ) is larger than the diameter (D 1 ) of the center and It is coupled to the outer peripheral surface of the central portion, is in contact with one surface of the processing portion, and includes a flange portion whose diameter (D 3 ) is smaller than the diameter (D 2 ) of the processing portion, and the processing portion has a plurality of plies in the thickness direction. The first sheet layer is laminated, the first sheet layer includes carbon fiber reinforced plastics (CFRP), and the flange portion has a second sheet layer of multiple plies in the thickness direction. It is laminated, and the second sheet layer includes glass fiber reinforced plastics (GFRP).
상기 제1 시트층은 재질이 직물형(woven)과 일방향(uni-directional, UD)을 조합한 것일 수 있다.The first sheet layer may be a combination of woven and uni-directional (UD) materials.
상기 가공부는 어느 한 제1 시트층을 구성하는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 배열 방향과 인접한 다른 제1 시트층을 구성하는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 배열 방향이 이루는 각도가 45 내지 90° 일 수 있다.The processing unit has an angle of 45 to 90° between the arrangement direction of the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) constituting one first sheet layer and the arrangement direction of the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) constituting the other adjacent first sheet layer. It can be.
상기 가공부는 적층 방향을 기준으로 상기 제1 시트층이 일정 각도(α)씩 틀어져서 적층된 나선형(Helicoid) 구조를 이루며, 상기 틀어진 일정 각도(α)가 45 °미만 일 수 있다.The processing unit forms a helicoid structure in which the first sheet layer is laminated by twisting a certain angle (α) based on the stacking direction, and the twisted certain angle (α) may be less than 45 °.
상기 가공부는 지름(D2)이 430 내지 650 mm이고, 높이(H2)가 15 내지 56 mm 일 수 있다.The processing part may have a diameter (D 2 ) of 430 to 650 mm and a height (H 2 ) of 15 to 56 mm.
상기 플랜지부는 원통 형상이며, 높이(H3)가 10 내지 35 mm 일 수 있다.The flange portion has a cylindrical shape and may have a height (H 3 ) of 10 to 35 mm.
상기 중심부는 중앙에 관통홀을 포함하고, 상기 관통홀의 지름(D4)은 40 내지 130 mm 일 수 있다.The central portion includes a through hole in the center, and the diameter (D 4 ) of the through hole may be 40 to 130 mm.
상기 그라인딩 휠은 상기 가공부의 외주면 상에 위치하고, 연마제를 포함하는 연마부를 더 포함할 수 있다.The grinding wheel is located on the outer peripheral surface of the processing unit and may further include a polishing unit containing an abrasive.
상기 연마제는 입방정 질화붕소(Cubic boro nitronide, CBN), 산화 알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The abrasive may include at least one selected from the group consisting of cubic boron nitride (CBN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and combinations thereof.
본 발명에 따른 그라인딩 휠은 기존의 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 소재로 사용한 그라인딩 휠 대비 동등 수준의 성능을 확보하면서 원가절감이 가능하다. The grinding wheel according to the present invention can reduce costs while securing the same level of performance as a grinding wheel using existing carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above. The effects of the present invention should be understood to include all effects that can be inferred from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 그라인딩 휠의 측면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 그라인딩 휠의 A-A'단면을 나타낸 것이다.
도 3a는 가공부에서 제1 시트층이 준등방성(Quasi-isotropic) 구조로 적층된 모습을 개략적으로 도식한 것이다.
도 3b은 가공부에서 제1 시트층이 나선형(Helicoid) 구조로 적층된 모습을 개략적으로 도식한 것이다.
도 4a, 4b, 4c는 본 발명에 따른 그라인딩 휠의 제조과정을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그라인딩 휠의 모습이다.Figure 1 schematically shows a side view of a grinding wheel according to the present invention.
FIG. 2 shows a cross-section taken along line A-A' of the grinding wheel shown in FIG. 1.
Figure 3a is a schematic diagram of the first sheet layer being stacked in a quasi-isotropic structure in the processing section.
Figure 3b is a schematic diagram of the first sheet layer being stacked in a helicoid structure in the processing section.
Figures 4a, 4b, and 4c show the manufacturing process of the grinding wheel according to the present invention.
Figure 5 is a view of a grinding wheel according to an embodiment of the present invention.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments related to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Additionally, when a part of a layer, membrane, region, plate, etc. is said to be “on” another part, this includes not only being “directly above” the other part, but also cases where there is another part in between. Conversely, when a part of a layer, membrane, region, plate, etc. is said to be "underneath" another part, this includes not only being "immediately below" the other part, but also cases where there is another part in between.
본 발명은 원가절감을 위한 그라인딩 휠에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명에 따른 그라인딩 휠은 스틸(steel) 소재를 포함하는 원통 형상의 중심부, 상기 중심부의 외주면에 결합되는 원통 형상이며, 지름(D2)이 상기 중심부의 지름(D1)보다 큰 가공부 및 상기 중심부의 외주면에 결합되며, 상기 가공부의 일면과 접하고 있고, 지름(D3)이 상기 가공부의 지름(D2)보다 작은 플랜지부를 포함하고, 상기 가공부는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제1 시트층이 적층된 것이고, 상기 제1 시트층은 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics; CFRP)을 포함하며, 상기 플랜지부는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제2 시트층이 적층된 것이고, 상기 제2 시트층은 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastics; GFRP)을 포함한다. 보다 상세하게는, 본 발명에 따른 그라인딩 휠은 상기 가공부의 외주면 상에 위치하고, 연마제를 포함하는 연마부를 더 포함할 수 있다.The present invention relates to a grinding wheel for cost reduction. In detail, the grinding wheel according to the present invention has a cylindrical center made of steel, a cylindrical shape coupled to the outer peripheral surface of the center, and the diameter (D 2 ) is larger than the diameter (D 1 ) of the center. It is coupled to a large machining portion and the outer peripheral surface of the central portion, is in contact with one surface of the machining portion, and includes a flange portion whose diameter (D 3 ) is smaller than the diameter (D 2 ) of the machining portion, and the machining portion has a plurality of parts in the thickness direction. A first sheet layer of ply is laminated, the first sheet layer includes carbon fiber reinforced plastics (CFRP), and the flange portion has a plurality of ply in the thickness direction. Two sheet layers are stacked, and the second sheet layer includes glass fiber reinforced plastics (GFRP). More specifically, the grinding wheel according to the present invention is located on the outer peripheral surface of the processing unit and may further include a polishing unit containing an abrasive.
이에, 본 발명에 따른 그라인딩 휠을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 그라인딩 휠의 측면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 그라인딩 휠의 단면을 나타낸 것이다.Accordingly, the grinding wheel according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows. Figure 1 schematically shows a side view of a grinding wheel according to the present invention. And, Figure 2 shows a cross section of the grinding wheel shown in Figure 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 그라인딩 휠(100)은 중심부(10), 가공부(20), 플랜지부(30) 및 연마부(40)를 포함한다. Referring to Figures 1 and 2, the grinding wheel 100 according to the present invention includes a central part 10, a processing part 20, a flange part 30, and a polishing part 40.
상기 중심부(10)는 이를 포함하는 그라인딩 휠(100)과 그라인딩 설비(미도시)와 체결 및 그라인딩 휠(100)의 내부 전단 응력 스트레스(절삭력 중 주분력 배분력에의한 스트레스)의 취약한 구조 보완을 위한 것이다.The central part 10 is fastened to the grinding wheel 100 and the grinding equipment (not shown) including it, and compensates for the weak structure of the internal shear stress stress (stress due to the main force distribution force among cutting forces) of the grinding wheel 100. It is for.
상기 중심부(10)는 상기 그라인딩 휠(100)의 중심에 위치하며, 원통 형상을 가질 수 있다. The center 10 is located at the center of the grinding wheel 100 and may have a cylindrical shape.
상기 중심부(10)는 스틸(steel) 소재를 사용하며, 상기 스틸은 철에 탄소를 섞어 만든 합금일 수 있다. 구체적으로, 상기 중심부(10)는 소재로 탄소강(S45C)을 사용할 수 있다.The center 10 is made of steel, and the steel may be an alloy made by mixing iron and carbon. Specifically, the central portion 10 may use carbon steel (S45C) as a material.
바람직하게는, 상기 중심부(10)는 내부 변형 발생시 교체를 위해 그라인딩 휠(100)로부터 분리가 가능한 부쉬 형태일 수 있다. Preferably, the central portion 10 may be in the form of a bush that can be separated from the grinding wheel 100 for replacement when internal deformation occurs.
상기 부쉬는 표면에 원형태로 일정 간격으로 뚫린 구멍을 포함할 수 있다. 상기 구멍은 휠발란스 측정용 지그 구멍일 수 있고, 바람직하게는 볼트 나사선 부분을 보호하기 위한 금속 인서트(헬리컬인서트)를 삽입하여 휠 발란스 측정 시 지그에 볼트가 체결되는 부분을 보호할 수 있다.The bush may include circular holes drilled at regular intervals on its surface. The hole may be a jig hole for wheel balance measurement, and preferably, a metal insert (helical insert) to protect the bolt thread portion can be inserted to protect the portion where the bolt is fastened to the jig when measuring wheel balance.
상기 중심부(10)는 중앙에 관통홀(11)을 포함하고, 상기 관통홀의 지름(D4)이 40 내지 130 mm 일 수 있다. The center 10 includes a through hole 11 at the center, and the diameter D 4 of the through hole may be 40 to 130 mm.
본 발명에서는 상기 그라인딩 휠(100)이 저널 가공에 적용하는 경우, 관통홀의 지름(D4)을 기존 종래의 사이즈 보다 증가시킬 수 있다.In the present invention, when the grinding wheel 100 is applied to journal processing, the diameter (D 4 ) of the through hole can be increased compared to the existing size.
구체적으로, 상기 그라인딩 휠(100)이 저널 가공에 적용하는 경우 상기 관통홀의 지름(D4)은 110 내지 130 mm일 수 있다. Specifically, when the grinding wheel 100 is applied to journal processing, the diameter (D 4 ) of the through hole may be 110 to 130 mm.
이러한 관통홀의 지름(D4) 사이즈 변경은 상기 가공부(20)의 소재를 CFRP 변경함에 따라 진동감쇠로 인한 허용 주파수 범위rk 50 내지 400KHz 로 허용 되기 위함이다. 따라서, 상기 관통홀의 지름(D4) 사이즈 변경은 기존 스틸 휠(고진동으로 주파수범위 무관) 설정 기준에 맞추기 위해 휠 중량 증대로 드레싱 시 음향센서 오감지로 설비 Error 발생 방지를 위함이다.This change in the diameter (D 4 ) of the through hole is to allow the allowable frequency range rk 50 to 400 KHz due to vibration damping as the material of the processing part 20 is changed to CFRP. Therefore, the change in size of the diameter (D 4 ) of the through hole is to prevent equipment errors from occurring due to misdetection by the acoustic sensor when dressing by increasing the wheel weight to meet the standard set for existing steel wheels (high vibration, regardless of frequency range).
상기 음향센서는 Artis AE 센서(Acoustic Emission Sensors)일 수 있다. 상기 Artis AE 센서는 공작물 및 공정과 관련된 기계 요소에서 부품을 제거하는 동안 발생하는 고주파 에너지 신호를 측정하는 역할을 한다. 상기 측정된 전기 신호는 가공 공정에서 고유한 특성 주파수 및 소리 진폭으로 구성되므로 공정 모니터링으로 사용할 수 있습니다.The acoustic sensor may be an Artis AE sensor (Acoustic Emission Sensors). The Artis AE sensor serves to measure high-frequency energy signals generated during part removal from workpieces and process-related machine elements. The measured electrical signals consist of characteristic frequencies and sound amplitudes unique to the machining process and can therefore be used for process monitoring.
한편, 본 발명에서는 상기 그라인딩 휠(100)이 핀 가공에 적용하는 경우, 관통홀의 지름(D4)을 종래의 사이즈와 동일하다. 구체적으로, 상기 그라인딩 휠(100)이 핀 가공에 적용하는 경우 상기 관통홀의 지름(D4)은 50 내지 70 mm일 수 있다. Meanwhile, in the present invention, when the grinding wheel 100 is applied to pin processing, the diameter (D 4 ) of the through hole is the same as the conventional size. Specifically, when the grinding wheel 100 is applied to pin processing, the diameter (D 4 ) of the through hole may be 50 to 70 mm.
상기 가공부(20)는 상기 그라인딩 휠(100)에 있어서 가공소재와 마찰시켜 핀/저널등 크랑크 가공이 이뤄지는 곳이다. The processing part 20 is a place where crank processing such as pins/journals is performed by friction with the processing material in the grinding wheel 100.
상기 가공부(20)는 상기 중심부(10)의 외주면에 결합되며, 원통 형상이다. The processing portion 20 is coupled to the outer peripheral surface of the central portion 10 and has a cylindrical shape.
상기 가공부(20)는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제1 시트층이 적층된 것이고, 상기 제1 시트층은 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics; CFRP)을 포함한다. The processing unit 20 is formed by stacking a plurality of first sheet layers in the thickness direction, and the first sheet layer includes carbon fiber reinforced plastics (CFRP).
상기 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 탄소섬유를 에폭시나 폴리아미드 등의 매트릭스 성형하여 제작되는 복합재료의 일종으로서, 철과 비교할 때 약 20%의 중량을 가지면서도 강성이 매우 우수한 특성을 가짐에 따라, 각종 건축 구조재를 비롯하여 최첨단 항공기나 군함 등 저중량 고강도를 요하는 다양한 용도로 이용되고 있다.The carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is a type of composite material produced by molding carbon fiber into a matrix such as epoxy or polyamide. It has excellent rigidity while weighing about 20% of that of iron. , It is used for various purposes that require low weight and high strength, including various architectural structural materials, cutting-edge aircraft and warships.
상기 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 기존 소재 대비 가벼우면서도 강도가 높으며 금형이 필요하지 않으면서도 큰 damping 효과를 갖는 것을 특징으로 한다.The carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is lighter than existing materials, has high strength, and has a large damping effect without requiring a mold.
이때, 상기 제1 시트층은 재질이 직물형(woven)과 일방향(uni-directional, UD)을 조합한 것일 수 있다.At this time, the first sheet layer may be a combination of woven and uni-directional (UD) materials.
상기 직물형(Woven)은 0° 및 30°방향, 0° 및 45°방향, 0° 및 60°방향, 또는 0° 및 90°방향으로 엇갈리게 직조된 직물층일 수 있고, 특정 방향만으로 엇갈리게 직조된 직물층으로 제한되지 않으나, 바람직하게는, 적층(prepreg compression molding, PCM 및 오토클레이브)이 가능한 0° 및 90°방향으로 엇갈리게 직조된 직물층일 수 있다. 바람직하게, 상기 직물(Woven)은 0° 및 90°방향으로 엇갈리게 직조되면서도, 직조방식에 따라, (Plain), 능직(Twill) 등일 수 있고, 특정패턴만을 포함하는 것으로 제한되지 않으나, 바람직하게는, 치수안정성에 유리한 평직(Plain)일 수 있다.The woven type (Woven) may be a fabric layer alternately woven in the 0° and 30° directions, 0° and 45° directions, 0° and 60° directions, or 0° and 90° directions, and may be a fabric layer alternately woven in only a specific direction. It is not limited to a fabric layer, but preferably, it may be a fabric layer alternately woven in 0° and 90° directions capable of lamination (prepreg compression molding, PCM, and autoclave). Preferably, the woven fabric is alternately woven in 0° and 90° directions, and depending on the weaving method, may be plain, twill, etc., and is not limited to including only a specific pattern, but is preferably , It may be a plain weave that is advantageous for dimensional stability.
상기 일방향형(UD)은 하나의 일방향성 직물층에 포함되어 있는 섬유가 향하는 일방향과, 상기 하나의 일방향성 직물층 상에 적층된 다른 일방형성 직물층에 포함되어 있는 섬유가 향하는 일방향이 교차각으로 적층되어 복수의 겹(ply)을 이룰 수 있고, 구체적으로, 상기 교차각은 0° 내지 180°일 수 있고, 특정 교차각만으로 적층되어 복수의 겹(ply)을 이루지는 않으나, 바람직하게는, 교차각이 85° 내지 95°되도록 교차하여 적층될 수 있고, 더 바람직하게는, 교차각이 87° 내지 93°되도록 교차하여 적층될 수 있고, 더욱 더 바람직하게는, 교차각이 89° 내지 91°되도록 교차하여 적층될 수 있다. 상기 교차각 범위로 일방향성 직물(unidirectional fabric)층이 적층되어 복수의 겹(ply)을 이룸으로써, 물성이 직물(Woven fabric) 대비 높으면서도 원가가 낮은 장점이 있다.The unidirectional type (UD) has an intersection angle between one direction in which the fibers contained in one unidirectional fabric layer are directed and the one direction in which the fibers contained in the other unidirectional fabric layer laminated on the one unidirectional fabric layer are directed. may be laminated to form a plurality of plies, and specifically, the intersection angle may be 0° to 180°, and may not be laminated only at a specific intersection angle to form a plurality of plys, but preferably , can be stacked crosswise so that the crossing angle is 85° to 95°, more preferably, they can be stacked crosswise so that the crossing angle is 87° to 93°, and even more preferably, the crossing angle is 89° to 89°. They can be stacked crosswise at 91°. By stacking unidirectional fabric layers in the above intersection angle range to form a plurality of plies, there is an advantage in that the physical properties are higher and the cost is lower than that of the woven fabric.
상기 제1 시트층의 섬유번들은, 겹(ply) 당, 1k 내지 24k 가닥의 섬유사로 구성될 수 있고, 바람직하게는 3k 가닥 또는 24k 가닥일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 가닥수가 너무 낮으면 섬유 번들을 분리하는 slitting 작업이 늘어나기 때문에 경제성이 떨어지는 단점이 있고, 가닥수가 너무 많으면 섬유번들이 커지기 때문에 번들 간에 기포 등 gap이 생길 수 있으며 치수 안전성이 떨어지는 단점이 있다.The fiber bundle of the first sheet layer may be composed of 1k to 24k strands of fiber yarn per ply, preferably 3k strands or 24k strands. Outside the above range, if the number of strands is too low, the slitting work to separate the fiber bundles increases, which has the disadvantage of lowering economic feasibility. If the number of strands is too high, the fiber bundles become larger, which may create gaps such as bubbles between bundles and reduce dimensional stability. There is a downside.
상기 가공부(20)는 원통 형상으로, 지름(D2)이 상기 중심부의 지름(D1)보다 크다. 상기 가공부(20)는 지름(D2)이 430 내지 650 mm일 수 있다. 상기 가공부(20)는 높이(H2)가 15 내지 56 mm 일 수 있다.The processing portion 20 has a cylindrical shape, and the diameter (D 2 ) is larger than the diameter (D 1 ) of the central portion. The processing part 20 may have a diameter (D 2 ) of 430 to 650 mm. The processing part 20 may have a height (H 2 ) of 15 to 56 mm.
바람직하게, 상기 가공부의 높이(H2)는 15 내지 35mm 정도이며, 1ply = 0.2 mm 계산시 약 상기 제1 시트층이 75 내지 175Ply로 적층될 수 있다.Preferably, the height (H 2 ) of the processed portion is about 15 to 35 mm, and when calculating 1 ply = 0.2 mm, the first sheet layer can be laminated at about 75 to 175 ply.
본 발명에서 상기 가공부(20)의 높이(H2)에 해당하는 부분은 가공이 이뤄지는 곳을 의미한다.In the present invention, the portion corresponding to the height (H 2 ) of the processing portion 20 refers to the place where processing is performed.
상기 가공부(20)는 상기 제1 시트층이 적층된 구조가 준등방성(Quasi-isotropic) 구조 또는 나선형(Helicoid) 구조일 수 있다. The processing unit 20 may have a quasi-isotropic structure or a helicoid structure in which the first sheet layers are stacked.
도 3a는 가공부에서 제1 시트층이 준등방성(Quasi-isotropic) 구조로 적층된 모습을 개략적으로 도식한 것이다. 그리고, 도 3b은 가공부에서 제1 시트층이 나선형(Helicoid) 구조로 적층된 모습을 개략적으로 도식한 것이다.Figure 3a is a schematic diagram of the first sheet layer being stacked in a quasi-isotropic structure in the processing section. And, Figure 3b is a schematic diagram showing the first sheet layer being stacked in a helicoid structure in the processing section.
도 3a 및 도 도 3b를 참고하면, 상기 준등방성(Quasi-isotropic) 구조는 어느 한 제1 시트층을 구성하는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 배열 방향과 인접한 다른 제1 시트층을 구성하는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 배열 방향이 이루는 각도가 45 내지 90° 일 수 있다. Referring to FIGS. 3A and 3B, the quasi-isotropic structure is an arrangement direction of the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) constituting one first sheet layer and the carbon constituting the other first sheet layer adjacent to the arrangement direction. The angle formed by the arrangement direction of fiber-reinforced plastic (CFRP) may be 45 to 90°.
준등방성(Quasi-Isotropic) 적층 구조는 FRP(Fiber Reinforced Plastic)의 가장 기본적인 적층 방법으로 후변형을 최소화 하면서 전역적 등방성 특성을 고려한 적층 방법이다.Quasi-Isotropic lamination structure is the most basic lamination method of FRP (Fiber Reinforced Plastic) and is a lamination method that minimizes post-deformation while considering global isotropic characteristics.
상기 나선형(Helicoid)는 적층 방향을 기준으로 상기 제1 시트층이 일정 각도(α)씩 틀어져서 적층된 나선형(Helicoid) 구조일 수 있다. The helicoid may be a helicoid structure in which the first sheet layer is laminated at a certain angle (α) relative to the stacking direction.
이때, 상기 틀어진 일정 각도(α)가 45 °미만 일 수 있다. 구체적으로, 상기 틀어진 일정 각도(α)가 30 °일 수 있다. 이러한 적층 구조는 Semi-Helicoid 적층 구조를 말하며, 상기 그라인딩 휠(100)에 적용시 진동감쇠(고유진동수/진동모드) 효과를 가진다.At this time, the predetermined twisted angle (α) may be less than 45°. Specifically, the predetermined twisted angle (α) may be 30°. This laminated structure refers to a semi-helicoid laminated structure, and has a vibration damping (natural frequency/vibration mode) effect when applied to the grinding wheel 100.
상기 플랜지부(30)는 상기 그라인딩 휠(100)에 있어서 장비체결 및 변형방지를 위하여 형성된 것이다. The flange portion 30 is formed to fasten equipment and prevent deformation in the grinding wheel 100.
상기 플랜지부(30)는 상기 중심부(10)의 외주면에 결합되며, 상기 가공부(20)의 일면과 접하고 있고, 지름(D3)이 상기 가공부의 지름(D2)보다 작다. 구체적으로, 상기 플랜지부(30)는 지름(D3)이 120 내지 400 mm 일 수 있다.The flange portion 30 is coupled to the outer peripheral surface of the central portion 10, is in contact with one surface of the machining portion 20, and has a diameter (D 3 ) smaller than the diameter (D 2 ) of the machining portion. Specifically, the flange portion 30 may have a diameter (D 3 ) of 120 to 400 mm.
상기 플랜지부(30)는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제2 시트층이 적층된 것이고, 상기 제2 시트층은 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastics; GFRP)을 포함한다.The flange portion 30 is formed by stacking a plurality of second sheet layers in the thickness direction, and the second sheet layer includes glass fiber reinforced plastics (GFRP).
종래의 기술에서는 상기 플랜지부(30)가 상기 가공부(20)와 같은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)로 제작되어 그라인딩 휠의 제작 단가가 매우 높아진다.In the prior art, the flange portion 30 is made of the same carbon fiber reinforced plastic (CFRP) as the processing portion 20, so the manufacturing cost of the grinding wheel is very high.
이에 본 발명에 따른 그라인딩 휠(100)은 상기 플랜지부(30)의 소재를 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastics; GFRP)으로 하여 형성된 것이라는 점에서 특징을 가진다.Accordingly, the grinding wheel 100 according to the present invention is characterized in that the flange portion 30 is made of glass fiber reinforced plastic (GFRP).
상기 플랜지부(30)에서 사용되는 상기 유리섬유강화플라스틱(GFRP)는 섬유강화플라스틱층(FRP)의 복합재료의 일종으로써 유리 섬유를 에폭시나 폴리아미드 등의 매트릭스 성형으로 제작된 것이다.The glass fiber reinforced plastic (GFRP) used in the flange portion 30 is a type of composite material of the fiber reinforced plastic layer (FRP) and is manufactured by molding glass fibers into a matrix such as epoxy or polyamide.
상기 유리섬유강화플라스틱(GFRP)는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)에 비하여 저렴하다는 장점을 가지고 있다.The glass fiber reinforced plastic (GFRP) has the advantage of being cheaper than carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
따라서 본 발명은 가공과 관련 없는 플랜지부(30)의 소재를 유리섬유강화플라스틱(GFRP)로 적용함으로써, 기존의 상기 플랜지부(30)와 상기 가공부(20)를 일체형으로 하며, 이를 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 소재로 사용한 그라인딩 휠 대비 제조비용이 저렴하다. Therefore, the present invention integrates the existing flange portion 30 and the processing portion 20 into one body by applying glass fiber reinforced plastic (GFRP) as a material for the flange portion 30 that is not related to processing, and carbon fiber The manufacturing cost is lower than that of grinding wheels made of reinforced plastic (CFRP).
상기 제2 시트층의 섬유번들은, 겹(ply) 당, 1k 내지 24k 가닥의 섬유사로 구성될 수 있고, 바람직하게는 3k 가닥 또는 24k 가닥일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 가닥수가 너무 낮으면 섬유 번들을 분리하는 slitting 작업이 늘어나기 때문에 경제성이 떨어지는 단점이 있고, 가닥수가 너무 많으면 섬유번들이 커지기 때문에 번들 간에 기포 등 gap이 생길 수 있으며 치수 안전성이 떨어지는 단점이 있다.The fiber bundle of the second sheet layer may be composed of 1k to 24k strands of fiber yarn per ply, preferably 3k strands or 24k strands. Outside of the above range, if the number of strands is too low, the slitting work to separate the fiber bundles increases, which has the disadvantage of lowering economic efficiency. If the number of strands is too high, the fiber bundles become larger, which may cause gaps such as bubbles between bundles and reduce dimensional stability. There is a downside.
상기 플랜지부(30)는 원통 형상이며, 높이(H3)가 10 내지 35 mm 일 수 있다.The flange portion 30 has a cylindrical shape and may have a height (H 3 ) of 10 to 35 mm.
상기 그라인딩 휠(100)이 핀 가공에 적용하는 경우, 상기 플랜지부(30)의 두께는 32mm 정도이며, 1ply = 0.2 mm 계산시 상기 제2 시트층이 약 160Ply로 적층될 수 있다.When the grinding wheel 100 is applied to pin processing, the thickness of the flange portion 30 is about 32 mm, and when calculating 1 ply = 0.2 mm, the second sheet layer can be laminated to about 160 ply.
따라서, 통상적인 CFRP 단가가 2만원이고, GFRP 단가가 4천원이라고 가정하였을 때, 약 256만원 정도를 절감할 수 있다. Therefore, assuming that the typical CFRP unit price is 20,000 won and the GFRP unit price is 4,000 won, approximately 2.56 million won can be saved.
또한, 상기 그라인딩 휠(100)이 저널 가공에 적용하는 경우, 상기 플랜지부(30)의 두께는 10mm 정도이며, 1ply = 0.2mm 계산시 상기 제2 시트층이 약 50ply로 적층될 수 있다.In addition, when the grinding wheel 100 is applied to journal processing, the thickness of the flange portion 30 is about 10 mm, and when calculating 1 ply = 0.2 mm, the second sheet layer can be laminated at about 50 ply.
따라서, 통상적인 CFRP 단가가 3만원이고, GFRP 단가가 4천원이라고 가정하였을 때, 약 130만원 정도를 절감할 수 있다. Therefore, assuming that the typical CFRP unit price is 30,000 won and the GFRP unit price is 4,000 won, approximately 1.3 million won can be saved.
따라서, 상기 그라인딩 휠(100)이 핀 가공에 적용하는 경우, 저널 가공에 적용하는 경우에 비하여 더 많은 원가 절감 가능하다.Therefore, when the grinding wheel 100 is applied to pin machining, greater cost savings are possible compared to when applied to journal machining.
한편, 본 발명에 따른 그라인딩 휠(100)은 이종소재인 상기 가공부(20)와 상기 플랜지부(30)는 접합하기 위하여 우레탄계 접착제를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 우레탄계 접착제는 Pliogrip 7770이 사용될 수 있다. Meanwhile, the grinding wheel 100 according to the present invention can use a urethane-based adhesive to join the processing part 20 and the flange part 30, which are different materials. Specifically, Pliogrip 7770 may be used as the urethane-based adhesive.
상기 연마부(40)는 상기 가공부(20)의 외주면 상에 위치하여, 일정두께를 갖을 수 있다. 바람직하게는, 상기 연마부(40)는 상기 가공부(20)의 외주면 상에 접착제를 사용하여 위치시킬 수 있다.The polishing part 40 is located on the outer peripheral surface of the processing part 20 and may have a certain thickness. Preferably, the polishing part 40 can be positioned on the outer peripheral surface of the processing part 20 using an adhesive.
상기 연마부(40)의 두께(T)는 3 내지 5.5 mm, 바람직하게는, 3 내지 5mm, 더 바람직하게는 1.5 내지 2.5mm일 수 있고, 더욱 더 바람직하게는, 1.9 내지 2.1mm일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 두께가 너무 크면 파손될 수 있는 단점이 있다.The thickness (T) of the polishing portion 40 may be 3 to 5.5 mm, preferably 3 to 5 mm, more preferably 1.5 to 2.5 mm, and even more preferably 1.9 to 2.1 mm. . If the thickness is too large outside the above range, there is a disadvantage that it may be damaged.
상기 연마부(40)는 연마제를 포함할 수 있고, 연마제는 본 발명에서 사용할 수 있는 통상의 연마제, 예를 들어, 입방정 질화붕소(Cubic boro nitronide, CBN), 산화 알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 특정 성분만을 포함하는 것으로 제한되지 않으나 바람직하게, 상기 연마제는 고온경도와 내마멸성이 높고 절삭속도가 높아 가공성이 우수한 입방정 질화붕소(Cubic boro nitronide, CBN)을 사용할 수 있다.The polishing unit 40 may include an abrasive, and the abrasive may be a typical abrasive that can be used in the present invention, for example, cubic boron nitride (CBN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and It may contain at least one selected from the group consisting of combinations thereof, and is not limited to containing only specific ingredients, but preferably, the abrasive is cubic boron nitride (Cubic boro nitride), which has high high temperature hardness and wear resistance, and has high cutting speed and excellent machinability. nitronide, CBN) can be used.
상기 연마제의 입도크기(Grit size)가 110 내지 130 mesh 일 수 있고, 바람직하게는, 115 내지 125mesh일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 입도크기가 너무 작으면 조도가 너무 거친 단점이 있고, 입도크기가 너무 크면 조도는 좋아질 수 있으나 가공성이 떨어지는 단점이 있다.The grit size of the abrasive may be 110 to 130 mesh, preferably 115 to 125 mesh. Outside the above range, if the particle size is too small, the roughness is too rough, and if the particle size is too large, the roughness can be improved, but processability is poor.
상기 연마제의 집중도는 연마제, 즉 지립(CBN)을 어느정도 함유하고 있는지를 표시하는 체적 퍼센트로써, 예를 들어, 연마제 50 Vol%인 제품을 집중도 200으로 표시하고, 집중도 계수는 8.8Ct/cm-3 일 수 있고, 집중도 175(연 마제체적 43.75, 집중도계수7.7), 집중도 125(연마제체적 37.5, 집중도계수6.6), 집중도 100(연마제체적 25, 집중도계수4.4) 집중도 75(연마제체적 18.75, 집중도계수3.3), 집중도 50(지립체적 12.5, 집중도계수2.2)일 수 있다.The concentration of the abrasive is a volume percentage that indicates how much abrasive grains (CBN) are contained. For example, a product containing 50 Vol% of abrasive is indicated as concentration 200, and the concentration coefficient is 8.8Ct/cm -3. concentration 175 (abrasive volume 43.75, concentration coefficient 7.7), concentration 125 (abrasive volume 37.5, concentration coefficient 6.6), concentration 100 (abrasive volume 25, concentration coefficient 4.4), concentration 75 (abrasive volume 18.75, concentration coefficient 3.3) ), concentration may be 50 (abrasive volume 12.5, concentration coefficient 2.2).
즉, 상기 연마제의 집중도는 150 내지 250일 수 있고, 바람직하게는 190 내지 210일 수 있다. 상기 연마제의 집중도가 상기 범위를 벗어나게 되면, 집중도가 너무 작으면 품질문제가 발생하는 단점이 있고, 집중도가 너무 크면 가공성의 문제가 발생할 수 있는 단점이 있다. That is, the concentration of the abrasive may be 150 to 250, preferably 190 to 210. If the concentration of the abrasive is outside the above range, there is a disadvantage in that quality problems may occur if the concentration is too small, and there is a disadvantage in that processability problems may occur if the concentration is too large.
도 4a, 4b, 4c는 본 발명에 따른 그라인딩 휠의 제조과정을 도시한 것이다.Figures 4a, 4b, and 4c show the manufacturing process of the grinding wheel according to the present invention.
도 4a, 4b, 4c를 참고하면, 본 발명에 따른 그라인딩 휠(100)은 프리프레그를 제단하는 단계, 프리프레그를 적층하는 단계, 오토클레이브 성형하는 단계, 워터젯 가공하는 단계 및 구조물을 접착하는 단계에 의해서 제조된 것일 수 있다.Referring to FIGS. 4A, 4B, and 4C, the grinding wheel 100 according to the present invention includes the steps of cutting prepreg, stacking prepreg, autoclave molding, waterjet processing, and bonding the structure. It may have been manufactured by .
도 4a는 프리프레그 소재인 CFRP 또는 GFRP을 제단 후 일정 두께로 적층하는 과정을 도시한 것이다. Figure 4a shows the process of cutting CFRP or GFRP, which are prepreg materials, and then laminating them to a certain thickness.
도 4b는 상기 적층된 결과물을 오토클레이브 성형을 통해 형상을 가공하는 과정을 도시한 것이다. Figure 4b shows the process of processing the laminated result into a shape through autoclave molding.
도 4c는 워터젯 가공을 마친 결과물인 가공부 및 플렌지부를 접착하는 과정을 도시한 것이다. 이때, 이때, 가공을 통해 본 발명에 따른 가공부 및 플렌지부를 제작할 수 있다. 제작된 상기 가공부 및 상기 플렌지부를 접착하여 최종적으로 본 발명에 따른 그라인딩 휠(100)을 제작할 수 있다.Figure 4c shows the process of bonding the machining part and the flange part that are the result of waterjet processing. At this time, the processing part and the flange part according to the present invention can be manufactured through processing. The grinding wheel 100 according to the present invention can be finally manufactured by adhering the fabricated processing part and the flange part.
이에 따라, 상기 구성을 만족하는 본 발명에 따른 크랭크의 핀/저널의 연마가 가능한 그라인딩 휠(100)은 연마 휠 스펙에 따라 어느 구조든 제작 가능하며, 상기 그라인딩 휠(100)의 지름(D)이 430 내지 750 mm이고, 상기 그라인딩 휠(100)의 두께(T)가 10 내지 100 mm일 수 있다. 그리고 본 발명에서는 상기 그라인딩 휠(100)에서 가공면을 닿는 휠 두께(U)가 가공부(20)의 높이(H2)를 의미한다. 따라서 휠 두께(U)는 15 내지 56mm일 수 있다.Accordingly, the grinding wheel 100 capable of polishing the pin/journal of the crank according to the present invention that satisfies the above configuration can be manufactured in any structure according to the polishing wheel specifications, and the diameter (D) of the grinding wheel 100 This may be 430 to 750 mm, and the thickness (T) of the grinding wheel 100 may be 10 to 100 mm. And in the present invention, the wheel thickness (U) that touches the machined surface of the grinding wheel 100 means the height (H 2 ) of the machined portion 20. Therefore, the wheel thickness (U) may be 15 to 56 mm.
본 발명에 따른 그라인딩 휠(100)은 변형방지 및 체결을 위한 부분으로 사용되는 플랜지부의 소재를 유리섬유강화플라스틱(GFRP)로 적용함으로써, 기존의 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 소재로 사용한 그라인딩 휠 대비 동등 수준의 성능을 확보하면서 원가절감이 가능하다. The grinding wheel 100 according to the present invention applies glass fiber reinforced plastic (GFRP) as the material of the flange part used as a part for preventing deformation and fastening, thereby performing grinding using existing carbon fiber reinforced plastic (CFRP) as a material. It is possible to reduce costs while securing equivalent performance compared to wheels.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 효과를 검증하기 위해 다음과 같은 평가를 진행하였다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the following evaluation was conducted to verify the effect of the present invention through specific examples. The following examples are merely examples to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
[소재의 물성 평가][Evaluation of material properties]
그라인딩 휠에서 사용되는 소재의 기계적 물성평가를 확인하기 위해 하기 표 1에 개시된 소재를 사용하여 소재 시편을 각각 제조하였으며, 제조된 시편을 하기 장비를 통해 물성을 평가하였다.In order to confirm the evaluation of the mechanical properties of the materials used in the grinding wheel, material specimens were manufactured using the materials listed in Table 1 below, and the physical properties of the manufactured specimens were evaluated using the equipment below.
- 밀도(g/㎤): AUTOMATIC DENSITIY METER(비중계)로 측정- Density (g/㎤): Measured with AUTOMATIC DENSITIY METER
- 인장강도(MPa): UTM(Universal testing machine)로 측정- Tensile strength (MPa): Measured with UTM (Universal testing machine)
- 감쇄계수: DMA(Dynamic Mechanical Analysis) 사인형 진동(Sinusoidal oscillation)형태의 응력 (stress)이나 변형에 대한 재료의 응답을 측정하는 동적 기계분석 조건은 (테스트조건, Frequency: 1Hz, 온도30도, Amplitude 10um) 단위는 없음 Steel 은 <0.0001, Al: 0.000187 임.- Attenuation coefficient: DMA (Dynamic Mechanical Analysis) The dynamic mechanical analysis conditions that measure the material's response to stress or deformation in the form of sinusoidal oscillation are (test conditions, Frequency: 1Hz, temperature 30 degrees, Amplitude 10um) There is no unit. Steel is <0.0001, Al: 0.000187.
- 인장강성(GPa): UTM(Universal testing machine)로 측정- Tensile stiffness (GPa): Measured with UTM (Universal testing machine)
(S45C)Steel
(S45C)
(6061T4)Aluminum
(6061T4)
(3K 능직)(3K twill)
(GEP132)(GEP132)
(USN300 or USN 150)(USN300 or USN 150)
(g/㎤)density
(g/㎤)
(MPa)tensile strength
(MPa)
(Damping효과)Attenuation coefficient
(Damping effect)
<0.0001less than resolution
<0.0001
표 1의 결과를 참고하면, CFRP(3K Twill), GFRP(GEP132) 및 CFRP(USN300 or USN150)에 해당하는 소재가 스틸(Steel) 이나 알루미늄(Aluminum)에 비하여 기계적 물성이 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to the results in Table 1, it can be seen that materials corresponding to CFRP (3K Twill), GFRP (GEP132), and CFRP (USN300 or USN150) have superior mechanical properties compared to steel or aluminum.
[CFRP 소재의 적층 구조에 따른 물성 평가][Evaluation of physical properties according to the laminated structure of CFRP material]
다음으로, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 소재의 적층 방법에 따른 기계적 물성평가를 확인하기 위해 하기 표 2에 개시된 CFRP를 적용하여 그라인딩 휠을 각각 제조하였으며, 제조된 그라인딩 휠을 상기 장비를 통해 물성을 평가하였다.Next, in order to confirm the evaluation of mechanical properties according to the lamination method of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) material, grinding wheels were manufactured by applying CFRP disclosed in Table 2 below, and the physical properties of the manufactured grinding wheels were measured using the above equipment. evaluated.
여기서, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 소재의 적층 각도 및 반복 패턴에 따른 표기방법에 있어서, 적층각도는 왼쪽에서부터 오른쪽방향으로 읽으며 적층순서는 바닥면부터 위쪽 방향으로 쌓인다. Here, in the notation method according to the stacking angle and repeating pattern of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) material, the stacking angle is read from left to right, and the stacking order is from the bottom to the top.
이때 제조된 그라인딩 휠을 50mm 두께를 가지는 핀 가공에 적용되는 핀 연마휠이다. 이에, 1ply 당 0.288mm 로 계산시 약 260Ply 필요하였다.The grinding wheel manufactured at this time is a pin polishing wheel applied to processing pins with a thickness of 50 mm. Accordingly, when calculating 0.288mm per 1 ply, approximately 260 ply was needed.
(GPa)Tensile stiffness
(GPa)
(MPa)tensile strength
(MPa)
신율(%)Seal
Elongation (%)
공정produce
process
(원자재)unit price
(raw materials)
표 2의 결과를 참고하면, 제조예 4와 같은 준등방성(Quasi-isotropic) 구조를 적층 방법으로 적용하여 제조된 그라인딩 휠은 제조 공정이 용이하면서 기계적 물성 또한 우수하였다. Referring to the results in Table 2, the grinding wheel manufactured by applying the quasi-isotropic structure as in Preparation Example 4 by a lamination method was easy to manufacture and had excellent mechanical properties.
[그라인딩 휠의 품질 테스트][Quality testing of grinding wheels]
다음으로, 그라인딩 휠에 적용시 가공 크랑크의 품질을 확인하기 위해 실시예 및 비교예에 따른 그라인딩 휠을 각각 제조하였다. 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 그라인딩 휠의 모습이다. Next, grinding wheels according to Examples and Comparative Examples were manufactured to confirm the quality of the machined crank when applied to the grinding wheel. Figure 5 is a view of a grinding wheel according to Example 1 of the present invention.
실시예 1에 따른 그라인딩 휠은 가공부 상에 플랜지부를 접합시킨 것으로, 상기 가공부를 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 사용하여 일정 두께로 적층한 것이며, 상기 플랜지부를 유리섬유강화플라스틱(GFRP)을 사용하여 일정 두께로 적층한 것이다. 이때, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)는 Woven 타입의 WSN 03KT200 YS, 3K 과 UD타입의 USN300A 제품을 적용하였으며, 유리섬유강화플라스틱(GFRP)는 GEP132 제품을 적용하였다. The grinding wheel according to Example 1 is one in which a flange part is joined to a machining part, and the machining part is laminated to a certain thickness using carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and the flange part is made of glass fiber reinforced plastic (GFRP). It was laminated to a certain thickness using . At this time, Woven type WSN 03KT200 YS, 3K and UD type USN300A products were used for carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and GEP132 product was used for glass fiber reinforced plastic (GFRP).
상기 가공부는 지름(D2)이 430 내지 650 mm 범위이고, 높이(H2)가 15 내지 56 mm 범위를 적용하였으며, 상기 플랜지부는 지름(D3)이 120 내지 400 mm 범위이고, 높이(H3)가 10 내지 35 mm 범위를 적용하였다. The processing part has a diameter (D 2 ) in the range of 430 to 650 mm and a height (H 2 ) in the range of 15 to 56 mm, and the flange part has a diameter (D 3 ) in the range of 120 to 400 mm and a height (H 3 ) applied a range of 10 to 35 mm.
적층구조는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)가 일정각도로 적층된 Quasi-isotropic 구조나 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 가 30 °씩 틀어지면서 적층된 Semi-Helicoid 구조일 수 있다. The laminated structure can be a quasi-isotropic structure in which carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is laminated at a certain angle, or a semi-helicoid structure in which carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is laminated at a 30° angle.
중심부는 S45C를 포함하는 스틸(Steel)인 분리/교체형 베어링을 포함시켰다. 연마부는 두께 2mm의 두께로 휠 외곽부의 외주면 상에 접착제를 통해 위치시켰다. 연마부에 포함된 연마제는 CBN(Cubic boro nitronide)이고, 이때, 연마제의 입도 크기(Grit size)는 120mesh였고, 집중도는 200였다.The core includes a removable/replaceable bearing made of steel with S45C. The polished part had a thickness of 2 mm and was placed on the outer circumferential surface of the outer part of the wheel using an adhesive. The abrasive included in the polishing unit was CBN (Cubic boro nitronide). At this time, the grit size of the abrasive was 120 mesh and the concentration was 200.
최종적으로, 80˚온도에서 180분간 열 공정 후, 125˚ 온도에서 180분 동안 압력 3.3kgf/㎠ 하에 성형 공정을 진행하였다. Finally, after a heat process at a temperature of 80° for 180 minutes, a molding process was performed at a temperature of 125° for 180 minutes under a pressure of 3.3kgf/cm2.
한편, 비교예 1, 2에 따른 그라인딩 휠은 실시예 1과 전체적인 구성을 동일하나, 가공부와 플랜지부가 일체형이며, 동일한 소재를 사용한 것이다. 구체적으로 비교예 1에 따른 그라인딩 휠은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)만을 사용한 것이고, 비교예 2에 따른 그라인딩 휠은 스틸(Steel)만을 사용한 것이다. Meanwhile, the grinding wheels according to Comparative Examples 1 and 2 have the same overall structure as Example 1, but the processing part and the flange part are integrated, and the same material is used. Specifically, the grinding wheel according to Comparative Example 1 used only carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and the grinding wheel according to Comparative Example 2 used only steel.
계속해서, 그라인딩 휠의 품질을 확인하기 위하여 실시예 및 비교예에 따라 제조된 그라인딩 휠을 통해 가공된 크랑크 품질을 하기를 통해 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 개시하였다.Subsequently, in order to confirm the quality of the grinding wheel, the quality of the crank processed through the grinding wheel manufactured according to the Examples and Comparative Examples was evaluated as follows, and the results are shown in Table 3 below.
- 스핀들 부하: 가공 설비에서 가공시 부하측정으로 모니터링 됨- Spindle load: Monitored by load measurement during processing in processing equipment
- 평행도(㎛): Hommel-Etamic Gmbh 단위- Parallelism (㎛): Unit of Hommel-Etamic Gmbh
- 원통도(㎛): Hommel-Etamic Gmbh 단위- Cylindricity (㎛): Unit of Hommel-Etamic Gmbh
- 진원도(㎛): Hommel-Etamic Gmbh 단위- Roundness (㎛): Unit of Hommel-Etamic Gmbh
- 평탄도(㎛): Hommel-Etamic Gmbh 단위- Flatness (㎛): Unit of Hommel-Etamic Gmbh
- 조도(㎛): Hommel-Etamic Gmbh 단위- Illuminance (㎛): Unit of Hommel-Etamic Gmbh
- 버닝검사: 광학현미경으로 측정- Burning test: Measured using an optical microscope
또한, 그라인딩 휠의 품질을 확인하기 위하여 실시예 및 비교예에 따라 제조된 그라인딩 휠에서 절삭공구(CBN)의 마모량을 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 개시하였다.In addition, in order to confirm the quality of the grinding wheel, the wear amount of the cutting tool (CBN) was measured on the grinding wheel manufactured according to the Examples and Comparative Examples, and the results are shown in Table 4 below.
CFRP(UD+woven) 휠Comparative Example 1
CFRP(UD+woven) wheel
CFRP+GFRP휠Example 1
CFRP+GFRP wheel
Typemounting wheel
Type
(CFRP+GFRP휠)Example 1
(CFRP+GFRP wheel)
표 3의 결과를 참고하면, 실시예 1은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)만을 사용하여 제조된 비교예 1과 비교하여 동등 수준의 물성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.Referring to the results in Table 3, it was confirmed that Example 1 had the same level of physical properties as Comparative Example 1, which was manufactured using only carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
그리고 표 4의 결과를 참고하면, 실시예 1은 스틸(Steel)만을 사용하여 제조된 비교예 2 대비 CBN 마모량 감소 수명 증대 및 비용 절감 효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로 실시예 1은 비교예 2 대비 휠 공구마모량(CBN 마모량)이 81%로 감소하였다. 이는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 의 적층 구조에 의하여 댐핑(진동)효과가 나타나기 때문에 크랑크 가공시 충격 흡수에 의하여 이러한 차이가 나타날 수 있다.And referring to the results in Table 4, it was confirmed that Example 1 had the effect of reducing CBN wear, increasing lifespan, and reducing costs compared to Comparative Example 2, which was manufactured using only steel. Specifically, Example 1 reduced wheel tool wear (CBN wear) by 81% compared to Comparative Example 2. Because the damping (vibration) effect occurs due to the laminated structure of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), this difference may occur due to shock absorption during crank processing.
따라서, 본 발명에 따른 그라인딩 휠은 기존의 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 소재로 사용한 그라인딩 휠 대비 동등 수준의 성능을 확보하면서 원가절감이 가능하다. Therefore, the grinding wheel according to the present invention can reduce costs while securing the same level of performance as a grinding wheel using existing carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
이상, 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. . Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
10: 중심부
11: 관통홀
20: 가공부
30: 플랜지부
40: 연마부
100: 그라인딩 휠
D1: 중심부의 지름
D2: 가공부의 지름
D3: 플랜지부의 지름
D4: 관통홀의 지름
H2: 가공부의 높이
H3: 플랜지부의 높이10: Center
11: Through hole
20: processing unit
30: Flange part
40: Polishing part
100: grinding wheel
D 1 : Diameter of the center
D 2 : Diameter of machined part
D 3 : Diameter of flange part
D 4 : Diameter of through hole
H 2 : Height of processing part
H 3 : Height of flange part
Claims (9)
상기 중심부의 외주면에 결합되는 원통 형상이며, 지름(D2)이 상기 중심부의 지름(D1)보다 큰 가공부; 및
상기 중심부의 외주면에 결합되며, 상기 가공부의 일면과 접하고 있고, 지름(D3)이 상기 가공부의 지름(D2)보다 작은 플랜지부;를 포함하고,
상기 가공부는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제1 시트층이 적층된 것이고, 상기 제1 시트층은 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics; CFRP)을 포함하며,
상기 플랜지부는 그 두께 방향으로 복수 겹(ply)의 제2 시트층이 적층된 것이고, 상기 제2 시트층은 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastics; GFRP)을 포함하는 것인 그라인딩 휠.
A cylindrical center containing a steel material;
A processing portion having a cylindrical shape coupled to the outer peripheral surface of the center and having a diameter (D 2 ) larger than the diameter (D 1 ) of the center; and
A flange portion is coupled to the outer peripheral surface of the central portion, is in contact with one surface of the processing portion, and has a diameter (D 3 ) smaller than the diameter (D 2 ) of the processing portion,
The processing portion is formed by stacking a plurality of first sheet layers in the thickness direction, and the first sheet layer includes carbon fiber reinforced plastics (CFRP),
The flange portion is a grinding wheel in which a plurality of second sheet layers are laminated in the thickness direction, and the second sheet layer includes glass fiber reinforced plastics (GFRP).
상기 제1 시트층은 재질이 직물형(woven)과 일방향(uni-directional, UD)을 조합한 것인 그라인딩 휠.
According to paragraph 1,
The first sheet layer is a grinding wheel made of a combination of woven and uni-directional (UD) materials.
상기 가공부는
어느 한 제1 시트층을 구성하는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 배열 방향이 인접한 다른 제1 시트층을 구성하는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 배열 방향과 이루는 각도가 45 내지 90° 인 것인 그라인딩 휠.
According to paragraph 1,
The processing department
The angle between the arrangement direction of the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) constituting one first sheet layer and the arrangement direction of the carbon fiber reinforced plastic (CFRP) constituting the other adjacent first sheet layer is 45 to 90°. grinding wheel.
상기 가공부는 적층 방향을 기준으로 상기 제1 시트층이 일정 각도(α)씩 틀어져서 적층된 나선형(Helicoid) 구조를 이루며, 상기 틀어진 일정 각도(α)가 45 °미만인 것인 그라인딩 휠.
According to paragraph 1,
The processing unit is a grinding wheel in which the first sheet layer is twisted at a certain angle (α) based on the stacking direction to form a helicoid structure, and the twisted certain angle (α) is less than 45 °.
상기 가공부는 지름(D2)이 430 내지 650 mm이고, 높이(H2)가 15 내지 56 mm 인 그라인딩 휠.
According to paragraph 1,
The processing part has a diameter (D 2 ) of 430 to 650 mm and a height (H 2 ) of 15 to 56 mm.
상기 플랜지부는 원통 형상이며, 높이(H3)가 10 내지 35 mm 인 그라인딩 휠.
According to paragraph 1,
A grinding wheel wherein the flange portion has a cylindrical shape and a height (H 3 ) of 10 to 35 mm.
상기 중심부는 중앙에 관통홀을 포함하고,
상기 관통홀의 지름(D4)은 40 내지 130 mm 인 것인 것인 그라인딩 휠.
According to paragraph 1,
The central portion includes a through hole in the center,
A grinding wheel wherein the diameter (D 4 ) of the through hole is 40 to 130 mm.
상기 가공부의 외주면 상에 위치하고, 연마제를 포함하는 연마부;를 더 포함하는 것인 그라인딩 휠.
According to paragraph 1,
A grinding wheel further comprising a polishing portion located on the outer peripheral surface of the processing portion and containing an abrasive.
상기 연마제는 입방정 질화붕소(Cubic boro nitronide, CBN), 산화 알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 그라인딩 휠.
According to clause 8,
The abrasive is a grinding wheel comprising at least one selected from the group consisting of cubic boron nitride (CBN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and combinations thereof.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240094283A true KR20240094283A (en) | 2024-06-25 |
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