가공 작업별 공구 분류 - 연마

[박권우 대리]

 2.6 연마

	2.6.1 연삭 숫돌의 구성      1) 연삭 입자      2) 결합제      3) 조직
	2.6.2 다이아몬드 숫돌
	2.6.3 CBN 숫돌
	2.6.4 연마기용 소모성 공구      1) 연삭 숫돌의 선정      2) 모양 및 칫수      3) 연삭 숫돌의 표시 방법      4) 드레서

2.6.1 연삭 숫돌의 구성

연삭 숫돌은 연삭 입자(Grain or Abrasive), 결합제(Bond)와 기공(Pore)으로 구성된다. 

1) 연삭 입자 (Abrasive)

 ① 재료

연삭 입자는 주로 알루미나(Al2O3)와 탄화 규소(SiC)가 사용되며, 경우에 따라 CBN이나 다이아몬드 등도 사용된다. 

경도는 C 계열이, 인성은 A 계열이 각각 우수하다.

KS 규격에서는 제조법, 불순물 함유량 등에 따라 알루미나 계열은 1A~4A, 탄화규소 계열은 1C~4C로 구분하고 있다 (KS L6508).

이외에 석류석(Garnet), 금강사, 석영 등의 천연 지립이 연마포지나 기름 숫돌로 사용된다. 

알루미나 계열 인조 입자에 다른 성분을 첨가해 만든 지석도 상품화 되어 있다 (PA : Pink Alundum, RA : Ruby Alundum 등).

KS 규격	일반 명칭	주요 성분	비고
2A	A(Alundum)	알루미나 90% 이상	강 등의 연삭  :강인한 재료
4A	WA(White Alundum)	알루미나 99% 이상
2C	C(Carborundum)	탄화규소 92% 이상	주철 등의 연삭  :고경도, 취성 재료
4C	GC(Green Carborundum)	탄화규소 98% 이상

② 입자 크기 (입도 : Grain Size, 또는 Grit, KS L6001, L6501)

숫돌 입자가 통과할 수 있는 체의 1인치당 구멍수로 표시하며, 체를 만들기 어려운 입도 #240보다 고운 입자는 현미경 사진을 이용한다.

거친 숫돌	중간 숫돌	고운 숫돌	극히 고운 숫돌
입도 10~24	입도 30~60	입도 70~220	입도 240~800

거친 연삭에는 #10~#30 정도의 거친 숫돌을 사용하고, 다듬질 연삭에는 고운 입도의 연삭 숫돌을 사용한다.

한 숫돌로 거친 연삭부터 중간 정도 다듬질까지 할 경우 등은 입도가 다른 입자들을 혼합해 사용하기도 한다.

2) 결합제 (Bond)

 ① 결합제 종류 및 특성

연삭입자를 결합하여 숫돌 형상을 유지시키는 역할을 한다.

강도 범위, 자생 작용 등 숫돌 특성에 많은 영향을 미치므로, 용도에 따라 적합한 결합제가 선택 사용된다.

기호	명칭	주요 특성
V	Vitrified Bonded Wheel 비트리파이드 숫돌	- 점토,장석 등에 용제 첨가/고온 (도기질화)  - 가장 많이 사용되는 결합재  - 탄성이 작아 얇게 제작 어려움
S	Silicate Bonded Wheel 실리케이트 숫돌	- 물유리(규산 나트륨)/저온  - 대형으로 제작 용이(직경 1m 이상도 가능)  - 얇게 제작 어렵고 중절삭에 부적합
B	Resinoid Bonded Wheel 레지노이드 숫돌	- 열경화성 수지(베이클라이트 등)/저온  - 탄성,인성 우수해 고속 사용 적합  - 얇게 제작 쉽고 중절삭 적합  - 절단용, 오프셋 휠 등 / 자생작용 우수
R	Rubber Bonded Wheel 러버 숫돌	- 천연 또는 인조 고무에 유황등 첨가/저온  - 절단용, 센터리스 연마기 조정 숫돌 등
E	Shellac Bonded Wheel 쉘락 숫돌	- 천연 쉘락 수지 / 저온  - 절단용, 얇은날 공구연마, 경면다듬질 등   - 중절삭 부적합하고 많이 사용 안함
M	Metal Bonded Wheel  메탈 본드 숫돌	- 은,동,황동,니켈,철 등  - 다이아몬드, CBN 숫돌 등에 적용  - 결합력 강하나 자생작용 없음
Mg	Oxychloride Process (마그네시아 법 또는 옥시클로라이드 법)	- 산화/염화 마그네슘과 시멘트 / 상온  - 얇은 절삭공구/작업공구 일관양산가공  - 석영,유리 또는 스프링 / 베어링 단면가공

 ;기타 폴리비닐알코올을 아세틸화한 스폰지 형상의 결합제를 사용한 PVA 숫돌, 다이아몬드나 CBN 전착 숫돌 등이 사용된다.

 ② 결합도 (또는 경도 : Grade, KS L 6501)

 연삭입자를 결합하고 있는 결합제의 결합 상태 강약 표시

구분	매우 연함	연함	중간	단단함	매우 단단함
기호	(A,B,C,D),E,F,G	H,I,J,K	L,M,N,O	P,Q,R,S	T,U,V,W,X,Y,Z

  : 너무 단단하면 눈메꿈(Loading)이 생기고, 너무 연하면 쉽게 손상됨.

3) 조직 (Structure)

 숫돌 단위 체적당 입자수 (지립률)

지립 분포	세밀한 조직	중간 조직	엉성한 조직
조직 번호	0, 1, 2, 3	4, 5, 6	7, 8, 9, 10, 11, 12

 : 보통 연한 재질이나 거칠은 연삭에는 엉성한 조직의 숫돌, 단단한 재질이나 다듬질 연삭에는 세밀한 조직의 숫돌을 사용한다.

2.6.2 다이아몬드 숫돌

1) 다이아몬드 숫돌 입자

 - 다이아몬드 숫돌 입자는 보통 다음의 3가지 형태가 사용된다.

                                                                                              (다이아몬드 공업회 규격)

입자 구분	천연다이아몬드	인조다이아몬드	금속피복 인조다이아몬드
기호	D	SD	SDC

2) 입자 크기(입도)

입자 크기는 메쉬(Mesh)로 표시된다 ( KS  B 3617 ).

3) 결합도

다이아몬드 숫돌의 결합도는 J ~ R 로 표시한다.

결합 상태	연질	중간	경질
기호	J, L	N	P, R

4) 지립률

지립률은 집중도로 표시하는데, 숫돌 1㎤ 당 함유 다이아몬드 양이 4.4캐럿 (ct: carats, 1ct=200mg)일 경우를 집중도 100으로 한 환산값으로 나타낸다 (집중도 100은 대략 지립률 25% 수준임).

5) 결합 방법

결합 방법은 보통 아래의 4가지가 사용된다.

결합 방법	특기 사항
메탈 본드	- 긴수명/ 눈막힘 우려  - 초경 연마, 세라믹,유리,수정 등 취성 재료 절단
레지노이드 본드	- 페놀수지 또는 폴리아미드계 /  - 연삭성이 우수하나 내마모성 낮음  - 초경공구, 세라믹 등 연마/중연삭시는 폴리아미드계
비트리파이드 본드	- 메탈과 레지노이드 중간 성질  - 루비, 사파이어 등 보석/소결다이아몬드 연마
전착(Plating)	- 표면에 다이아몬드 지립 전기 도금  - 싸고 복잡한 형상 제작 용이,연삭성 우수,수명짧음  - 작은 내경, 다품종 소량, 총형, 지그 연마

2.6.3 CBN 숫돌

CBN 지립은 일반 CBN과 금속 코팅된 CBN 2가지 형태가 사용된다.

금속 코팅된 CBN은 주로 레지노이드 본드용으로 사용된다.

입도, 집중도, 결합제 등은 다이아몬드와 유사하므로 생략한다.

2.6.4 연마기용 소모성 공구

연마기에 사용되는 연마 숫돌, 드레서 등에 대해 설명한다.

공기공구 (Pneumatic Tool) 등에 사용되는 연마 숫돌은 수작업용 소모성 공구에서 설명하기로 한다.

1) 연삭 숫돌의 선정 (KS B 0431 연삭 숫돌 선택 표준)

KS 규격에서는 피연삭재, 연삭 방식, 숫돌 크기 등에 따른 연삭 숫돌 선택 기준을 규정하고 있다.

고속도강 등 공구강의 연삭은 WA계열, 초경 공구의 보통 연삭은 GC계열. 다듬질 연삭은 다이아몬드 숫돌이 유리하다.

예) 유리 원통 연삭시 : C80KmV

2) 모양 및 칫수 (KS L6517)

KS 규격에서는 형상을 1호 ~ 28호까지로 규정하고 있다 ( 27호와 28호는 옵셋트형). 

가장자리 형상은 A ~ P로 구분하고 있으며, 1호 평형, 5호 1면 오목형, 7호 양면 오목형에 적용된다.

< 숫돌 형상 구분 >

기호	형상	특기 사항 (주 용도)
1호	평형	원통,무심,평면,내경,공구,자유 연삭 등
2호	링형	평면 연삭 등
5호	1면 오목형	원통, 평면, 내경 연삭 등
6호	스트레이트컵형	평면, 공구 연삭 등
7호	양면 오목형	원통 연삭 등
11호	테이퍼 컵형	공구 연삭 등
12호	접시형	공구 연삭 등
13호	톱날용 접시형	톱 이내기등
20호	1면 잔류 오목형	원통 연삭 등
21호	양면 잔류 오목형	원통 연삭 등
22호	1면 릴리이프 오목형	원통 연삭 등
23호	1면 오목 릴리이프형	원통 연삭 등
24호	1면잔류오목(릴리이프)양면오목형	원통 연삭 등
25호	양면잔류오목(릴리이프)1면오목형	원통 연삭 등
26호	양면 릴리이프  양면 오목형	원통 연삭 등
27/28호	오프셋형	공기 그라인더용 등 : KS L 6505
기타	세그먼트(부채꼴)	대형 수직 평면 연삭 등 : KS L 6211

< 가장자리 형상 구분 >

기호	가장자리 형상	특기 사항
A	90도 (경사 없음)
B	한면 65도 경사, 랜드부 3mm
C	한면 45도 경사, 랜드부 3mm
D	한면 60도 경사, 라운딩 (R=3/10T)
E	양면 60도 경사, 라운딩 없음	유리 연마용은 45도
F	라운딩 (R=1/2T)
M	한면 30도 경사, 랜드부 3mm
N	양면 경사, 임의 칫수
P	양면 45도 경사, 라운딩 없음

3) 연삭 숫돌의 표시 방법

연삭 숫돌의 표시 방법은 각 제조 업체마다 약간씩 차이가 있어 일률적으로 적용하기 어렵지만, 우선은 KS 규격에 따르는 것을 원칙으로 하고, 불가피할 경우 업체 규격을 따른다.

규격은 일반적으로 아래와 같이 표시한다.

    : 칫수/지립 종류/입도/형상(/결합도/조직/결합제) 등 

        예) 100x13x31.75 WA60 평형 연삭숫돌

4) 드레서 (Diamond Dressing Tools)

연마 숫돌의 드레싱이나 트루잉(Truing:형상 수정)에 사용되는 공구로 주로 다이아몬드로 제작된다.

드레싱은 눈메꿈(Loading)이나 연삭 입자 마모(Grazing)가 생긴 연삭 숫돌의 표면을 깍아 새로운 예리한 입자가 표면에 나오도록 하는 작업을 말하며, 트루잉은 연마 숫돌의 외주를 정확한 형상으로 다듬질하는 작업을 말한다.

정밀 연삭용 숫돌의 드레싱은 거의 대부분 다이아몬드 드레서가 사용되며,  KS 규격에서는 다이아몬드 드레서를 아래의 4가지로 구분하고 있다.

         ① 다이아몬드 단석 드레서 (KS B 3621 Single Point Diamond Dressing Tools)

         ② 다이아몬드 고결 드레서 (KS B 3622 Impregnated Diamond Dressing Tools)

         ③ 다이아몬드 정날 드레서 (KS B 3630 Chisel Edge Diamond Dressing Tools)

         ④ 다이아몬드 포인트 드레서 (KS B 3631 Pointed Diamond Dressing Tools)

다이아몬드 단석 드레서는 다이아몬드 원석을 강재의 지지구에 붙인 형태로 제작된다.

규격은 보통 다이아몬드 원석 크기(ct:캐럿)로 표시되며, 드레싱할 연마 숫돌의 사양과 크기에 따라 선택한다.

     예) 직경150, 폭 25 이하 연마 숫돌용 : 1/4~3/4 ct 

          직경300, 폭 25 이하 연마 숫돌용 : 3/4~1 ct 

          직경300, 폭 25 이상 연마 숫돌용 : 1~1.5 ct 등

다이아몬드 고결 드레서는 스트레이트 생크형과 머리붙이 경사 생크형(Headed Shank Inclined Type), 머리붙이 생크형 등의 종류가 있다.

가격이 싸고 취급이 용이하며 마모가 적어 드레싱의 정밀도가 높은 장점이 있다.

다이아몬드 지립의 입도는 연마 숫돌의 입도에 따라 결정하며, 결합 상태는 경(H), 연(S) 2가지로 구분한다.

일반 평형, R 또는 V 형홈이 있는 각형 연마 숫돌 드레서나, 다이아몬드 전착 도금한 각형 드레서는 축달린 숫돌, 기름 숫돌 등의 드레싱에 사용된다.

기타 강으로 된 별 모양의 판을 여러장 동일축에 헐겁게 끼운 형태로 된 거친 드레싱용 헌팅턴(Huntington)형 드레서 등이 있다.