KR870000426B1 - 고속회전 숫돌(高速回轉 砥石) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고속회전 숫돌(高涑回轉 砥石)

제1도는 본 발명의 일 실시예로서 고속회전 숫돌의 평면도.

제2도는 본 발명의 동 측면도.

제3도는 시판매품으로서 고속회전이 가능(12,280R.P.M)한 것으로 사용되고 있는 것(공지)의 측면도.

제4도는 본 발명의 고속회전 숫돌의 제작도중의 단면도이다.

본 발명은 갈아서 깎는(아削)능률을 높이기 위하여 고기공성, 고경도, 고강도로 구성하여 고속회전하여도 파괴하지 않고 충분히 지탕할 수 있으며 갈아서 깎는 효율이 높도록 개량한 고속회전 숫돌에 관한 것이다.

숫돌차(砥石車)라고도 칭하는 회전숫돌을 사용한 갈아서 깎는 작업에 있어서, 회전숫돌의 회전속도를 높이면, 그 주속도의 상승율을 휠씬넘어서 갈아서 깎는 량이 증대하여, 경제성이 높아지는 것은 잘 알려진 주지의 사실로 되어 있다.

예를들면, 주속도를 4300m/min으로부터 4800m/min으로 상승시키므로서, 갈아서 깎는량이 60%나 상승하였다는 보고도 나와 있다. 그런데 갈아서 깎는 능율을 높이기 위하여 고속회전이 가능한 회전숫돌이 요망되고 있었으나 지금까지 만족할만한 회전숫돌을 얻지못한 실정이었다.

본 발명은 수지화된 회전숫돌을 개량하여 고기공성(高氣孔性), 고경도(高硬度), 고강도(高强度)이며 갈아서 깎는 능율이 양호하면서 고회전(高回轉)에 견딜수 있는 숫돌에 관한 것으로서 원판숫돌간에 0.05mm 이상 1mm 정도의 간격을 두고 필요한 두께로 다수매를 포개시 일체되게한 포개진 회전숫돌이 간격을 두지 않은 시판되고 있는 숫돌에 비하여 월등히 갈아서 깎는 효율의 향상을 가져오며, 또한 갈아서 깎을때 타는 현상이 적은 우수한 숫돌을 얻게된 것인바 실제로 상품화 되어서 사용되고 있는 것이다.

포개진 회전숫돌의 갈아서 깎는 효율이 우수한 것은 쌓아서 포갠 숫돌간에 있는 간격홈에 바람이 일어나는 작용이 있어, 이에 의하여 갈아서 깎을때에 발생하는 먼지를 없애고 숫돌표면의 홈이 메워지는 것을 없게하며, 또한 한 쪽으로는 바람이 일어나는 작용이 갈아서 깎는 면의 공기냉각 상태를 가져오면서 열의 발산면적을 크게하므로 숫돌의 쌓인열에 의하여 칼끝이나, 갈아서 깎는 물건의 타는 손실(損燒)도 없고, 항상 숫돌면을 신선, 예리한 상태로 유지하기 위한 것이다.

또한 갈아서 깎는면 전체를 숫돌면에만 의존하여 깎는 것이 아니고 숫돌이 횡으로 미끌어지는 작용을 이용하여 갈아서 깎으므로서 갈아서 깎는 효율의 향상에 도움이되는 것도 사실이다. 그러나 포갠상태의 회전숫돌은 상기와 같은 현저히 잘 갈아서 깎어진 특징이 있는 반면에 몇개의 결점이 있다.

특히, 갈아서 깎는 원료가 항상 정위치에 있을 때에는 갈아서 깎는 물건의 표면에 갈아서 깎는 힘줄 또는 근육(硏削筋)이 남아있는바, 여기서는 횡으로 미끌어지는 작용을 이용할 수 없음으로 역으로 갈아서 깎는 힘줄 또는 근육의 나머지가 남는 것이 결점으로 나타나게 된다.

또한 얇은 몸체(肉簿)의 갈숫을 1매씩 성형하여 소정의 간격을 두고 포개는 작업으로 제조되므로서 제조 원가가 높게되는 결점도 있다.

본 발명은 포기는 회전숫돌의 장점을 유지하면서 그 결점이 갈아서 깎는 근육의 나머지를 지워서 없애는 것을 목적으로, 여러가지 검토를 거듭한 결과 얻어진 것으로서, 고기공을, 공강도와 서로 모순된 성질을 같이 향상시키는 것을 목적으로 하여 성공한 것이다.

기공(氣孔)율의 표준이되는 숫돌의 비중이 2.2 이하이며, 강도의 표준이되는 결합도가 0.25 이하로 된 것으로서 그렇게하기 위해서는 사용하는 훼놀 수지등의 함유량을 통상의 사용량을 휠씬 넘은 20-26% 정도로 하여 포개는 회전갈숫일때와 같이 얇은 물건으로 성형한후, 다수매를 겹쳐서 성형한다.

본 발명에 관한 새로운 고속회전숫돌의 제조 방법을 제3도에 표시한 회전숫돌과 비교하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 하나의 실시예인 고속회전숫돌들의 평면도이며, 제2도는 동측면도, 제3도는 공지된 시판품으로서 고속회전이 가능(15,280R.P.M)한 것으로 사용되고 있는 것의 측면도, 그리고 제4도는 본 발명의 고속회전 숫돌의 제작도중의 단면도이다.

제2도에 도시한 바와같이 본 발명의 고속회전숫돌은 포개는 구조로 된것이 특징인데 그 구조를 상세히 설명하면, 제4도예서와 같이 먼저 살이 두툼한(肉厚) 두께를 2-10mm로 한 얇은 숫돌인 단위숫돌을 먼저 프레스 성형하여 이 단위숫돌(2)은 내부에 1-3매의 유리 섬유제의 멧슈직물(3)을 넣어서 보강하고 숫돌입자가 극히 적은(砥粒) 열경화성 수지로서 성형된다.

또한 이 단위숫돌(2)을 축관(4)에 다수개를 소정의 두께로 하여 열처리(가열소성:180-200℃ 약 24시간)하면 제1도, 제2도에 표시한 포개진 고속회전 숫돌(1)이 된다.

제3도는 종래의 회전숫돌(10)의 측면도이다.

도면에 표시한 바와같이 그 외주상, 갈아서 깎는면에는 유리섬유가 많고 그러면서 불규칙한 종열방향(縱列方向)으로 배열되여 있고, 갈아서 깎는 면에 나타나있는 멧슈직물인 유리섬유(3)의 길이도 크게되어 있으며 이들은 본 발명과 같이 포깬 구조로하지 않고, 유리섬유를 반복하여 포개놓고, 프레스 성형하기 위하여 유리섬유인 멧슈직물의 간격이 일정하게 유지되지 못하므로 가로방향의 유리섬유(숫돌 내부에서는 파상을 나타내고 있다)는 갈아서 깎는 효과를 저하시키며, 회전숫돌의 마모가 경사지게되어 소위 한쪽이 빈대머리인 현상을 생기게하며, 한쪽이 빈대머리 현상이 생기는 원인으로서는 숫돌 소재를 프레스함으로서 압축이 균일하지 못한데서 생기는 것도 원인의 하나라고 생각된다.

본 발명의 고속회전숫돌은 먼저 유리섬유의 멧슈직물을 내부에 가진 얇은층의 단위숫돌을 성형하기 위하여 그멧슈직물이 1매로된 종래것에 비하여 멧슈직물이 파상으로 형성되지 않고 끼우는 유리섬유를 적게하여도 되고, 얇은층이므로 프레스로 가압할때 숫돌내외의 눌러주는 힘은 거의 차가 생기지 않으며, 결합도, 기공율, 밀도 등이 균일하며, 고속 회전에 견딜 수 있는 것으로 형성된다.

이와같이 단위숫돌을 사용하여 고속회전숫돌로 성형함에는 소성이 다되지 않은(未燒成) 단위숫돌(2)을 제4도에 표시한 바와같이 축판(4)에 대하여 순차적으로 끼워서 포갠후 열처리로 일체화하는 방법으로 하는 것이 좋다.

단위숫돌 사이는 그대로 또는 훼놀수지를 도포하며 열처리후 포개는 간격은 단위숫돌 상호의 융착에 의하여 간격부분에 비교적 큰 돌립된 기공(공기구멍)을 형성하여 이것이 숫돌 전체의 비중을 적게한다.

또한 성형후의 단위숫돌은 치밀하며 강도가 크게되어 숫돌전체로서 열처리 불량이 없는 결합도가 적은 양호한 숫돌로되며 수지량을 증가하여 종래의 숫돌로서는 생각지 못하던 다량의 20-26%까지 첨가하여도, 위설명의 공기구멍 형성이 효과가 있어 매우 갈아서 깎는 성능이 양호한 것으로 된다.

예를들면, 위 설명한 시판의 고소회전숫돌의 비중은 2.32, 결합도 0.35에 대하여, 본 발명의 숫돌은 비중 2.15로 적음에도 불구하고 결합도도 0.25로 적으면서 강한 제품이 얻어지고 있다.

현재 시판되고 있는 보통 연삭용의 수지화한 숫돌은 그 대개가 비중 2.25-2.55이며, 결합도는 0.25 이상이다. 이 결합도의 추정하는 수지함유량은 15-17%정도이며, 이것이 상식으로 되어있고, 종래의 제조방식으로 비중을 적게하고자 하면 수지량을 적게하여 제조하는바, 강도가 저하하여 결합도가 크고, 이로서는 철금속과 같은 강인한 경도가 높은 재료의 갈아서 깎는 것은 힘이 약함으로 입자가 적은 것이 빠져서 떨어지는 것이 많고 강도를 높이기 위하여 수지함량만을 크게한 것으로는 공기구멍율이 저하되고, 비중이 크게되어 갈아서 깎는 능율이 많이 저하된다.

또한 수지함량을 올려서 성형압력을 적게하는 방법으로하면, 열처리 중에 무게가 졸게되어 숫돌의 중심축과 외주와의 중간부분에 오므러 들어가 비중, 결합도에 있어서 균형이 잡히지 않아 상품적 가치나 성능이 저하된다.

본 발명의 숫돌은 이상과 같은 종래의 숫돌에서 볼수없는 높은 공기구멍을, 높은 강도의 숫돌로서, 그 물성(物性) 및 갈아서 깎는 성능의 일례를 종래의 숫돌과 비교하면 제 1표과 같다.

[표 1]

표 1의 결과에서 명시된 바와같이 종래의 보통 갈아서 깎는 숫돌로서는 생각할 수 었는 물성 및 공성능이 얻어지고 비중에 있어서는 1.9-2.2이며 결합도는 0.25 이하에서 JIS 규격(JIS R212)으로도 나타내지 않은 0.23 이하의 것으로 되여있다.

이와같은 결합도로 하기 위하여는 훼놀수지등의 수지량을 이상으로 증가하지 않으면 알되며 그 결과 얻어진 숫돌의 비중은 대단히 큰 것으로되여, 공기구멍율의 저하에 의하여 갈아서 깎는 능율의 저하를 가져오고 실용적이 되지 못하는 것이 보통이다.

또한 지금까지 공기구멍율과 갈아서 깎는 능율과의 관계는 확실하지 못하고, 오히려 너무 공기 구멍을 높이면 숫돌의 감모량이 증대되여 좋지 못하다고 생각되여 왔음으로 본 발명과 같은 물성을 가진 숫돌을 얻을수 었는 원인도 된것이며 공기구멍율의 유용성을 인식할 수 없었든 것이다.

이점을 해결한 것이 본 발명에 의한 제조 방법으로서 1매의 숫돌의 두께를 2-10mm 정도로하여 수지량을 증가하여 한개 한개로 종래의 성형압과 같거나 다소 낮게하여 성형한 것을 다수매로 포개고, 단지 합치든가 또는 성형할때 압력보다 낮은 압력으로 눌러서 접속하여 합하게 한후 열처리를 일체되게 한다. 예를들면 두께 20mm의 회전숫돌을 얻고져 하면, 열처리후의 두께가 4mm 되도록 얇은숫돌을 한개 한개로 성형하고 5매를 합쳐서 예비성형에 의하여 일체화되도록 열처리 합치시켜서 제조한다.

열처리에 있어서 포개는 부분이 소절(燒結) 일체화하고, 또한 한개의 얇은 숫돌이 열처리 할때에 부피가 적게되므로, 내부까지 열처리가 균일하게 될 뿐 아니라 합치는 부분에 끊어진 빈간격(空隙) 이 형성되어 이것이 숫돌전체의 공기구멍율을 높이며 또한 비중을 적게하고 강도를 높이는 것이다. 얇은 숫돌의 포갠부분에 얻어진 빈간격은 얇은 숫돌을 하나하나 열처리하여 일체화시킨 포갠간격의 숫돌과는 전혀 다른 물질(異質)의 것으로 되여, 그 효과는 위 설명한 간격의 바람이 일어나는(起風) 냉각효과 이상으로 갈아서 깎는 능율의 향상에 기여하는 것이며, 또한 소리가 나지않게 갈아서 깎는(靜止硏削) 기계에 있어서도 완성면을 평탄하게 갈아서 깎는 것을 가능토록한 점에서 매우 유용하다.

열처리후의 숫돌은 필요에 따라서 납물질, 예를들면 파라핀 왁스, 고급지방산 또는 고급알콜등을 적당히 침투시켜서 처리하면 더욱 갈아서 깎는 능율이 높은 숫돌이 된다.

또한 상기 수지량이나 비중의 최적치는 갈아서 깎는 물질의 종류에 의하여 약간의 차이는 있으며 예를들면 알리늄에 대하여는 비중이 2.04에서 수지량이 약 21%의 것이 스텐레스스틸에 대하여는 비중이 2.15로 수지량을 약 23-25%으로 하는 것이 양호한 결과를 얻는다. 다음에 실시예에 의한 본 발명을 다시 상세히 설명하면,

[실시예 1]

입자가 낮은(砥粒) 알미나질 A 저립 #24를 사용하여 수지에는 통상 사용하고 있는 열경화성의 훼놀수지를 사용하여 입자가 낮은 것과 수지를 섞어서 결합하여 반건조상태로 한 것을 냉압법으로 압축성형한 얇은 숫돌로 하여, 다수매 포갠후 약 5kg/㎠로 눌러 축소하여 일체로 합치시켜 전기로에 넣어서 180℃로 30시간 열처리하여 제품으로 하였다. 실시예에서는 수지혼입량을 20-26%의 범위에서 행하여 수지량 17%의 1매 성형품을 시작한 것과 시판품을 가하여 실험하였다.

또한 숫돌의 크기는 외경 10mm 두께 20mm 공경 20mm이다. 갈아서 깎는 조건은 불이 공기주식회사(不二空氣株式會社) 제품 고속그라인더를 사용하여 회전수 12,000, 주속 3,500m/min 하중은 손가공으로 약 5kg 가압하고, 갈아서 깎는 시간은 1회 1분간으로 하여 10회 연속하여 갈아서 깎는 량(g) 및 숫돌감모량(g)을 구하였다. 테스트피스는 10mm 폭인 것으로서, 스텐레스스틸(SUS 304)을 사용하였다.

이상과 같이 수지량을 종래의 치를 휠씬 상회하는 조성으로 함에도 불구하고, 충분한 공기구멍율을 가진 제품으로 할수있었던 점에서 본 발명의 제조 방법이 간단하지만 종래에 었는 방법이며, 제품의 우수한 갈아서 깎는 능율에 의하여 입증할 수 있는 것이다.

또한 결합도가 낮은 수치에서 고경도를 나타내는 것으로서 성형시점에 유리섬유를 삽입하여 초고속회전숫돌이 얻어지고, 능율이 높은 갈아서 깎는것에 사용하는 숫돌로서도 사용할 수 있는 고급숫돌로 되는 점에서, 본 발명의 회전숫돌은 주목할 만한 가치가 있는 것이다.

실험 결과를 표 2에 표시한다.

[표 2]

실시예 1에 표시한 제조 방법에 준하여 표 3에 표시한 숫돌을 만들어서 그것을 가지고 통상의 탄소강에 대한 갈아서 깎는 매스트를 하였다.

[표 3]

[표 4]

제4도의 결과에서 얻어진 바와같이 본 발명의 고속회전숫돌은 종래 가장좋은 시판품에 비하여 (표 2) 갈아서 깎는 량에 있어서 약 3배에 달하고, 숫돌감모량을 고려한 갈아서 깎는비에 있어서도 우수하며, 종합성능에서는 1:0.3으로 3배나 고성능의 효과가 있고 회전파괴시험을 한 결과 강도 또는 우수한 성능을 발휘하여 35,000rpm(측정한계의 상한) 그 이상 고속회전도 할 수 있는 우수한 것이다.

이와같이 갈아서 깎는 능율이 현저히 향상하고 또한 강도의 큰 숫돌로된 것은 엷은 단위숫돌로 충분한 눌러서 세밀히 정형이 되는것, 그 중에 유리섬유가 평탄하게 내부에 끼워 있음으로 전체적으로 균일하게 강화가되며 열처리시에 포개는 간격이 비교적 큰 공기구멍을 형성하여 일체로 합하므로 전체적으로 비중이 적게된 것으로서 종래에 없는 구조의 고속회전 숫돌인 것이다.

Claims (1)

1. 도면에 표시하고 상술한 바와같이 입자가 낮은것을 훼놀수지 등의 열경화 수지로 결합성형한 수지화된 회전원판 숫돌에 있어서, 숫돌의 두께가 2-10mm인 1-3매의 유리섬유 멧슈직물을 입자가 낮은 층의 사이에 끼워서 보강한 것을 프레스 성형하여 약한 열처리의 단위숫돌로 하고, 이 숫돌을 소정의 두께까지 포개어서 열처리로 일체화 하여, 숫돌비중이 2.2이하의 고기공성(高氣孔性)이며 결합도가 0.25이하의 고경도로 된 고속회전숫돌.

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