기술 동향
연삭기의 진화와 최근 개발 동향
최근에는 연삭기의 대형화, 공간절감화, 초정밀화, 복합화, 자동화, 고능률화 및 인텔리전트화 등
이 추진되고 있다. 이러한 요구를 반영하기 위해 기술 개발이 활발히 이루어지고 있는 연삭기의 진
화 과정과 최근 개발 동향을 살펴본다.
정리 / 김정아 기자 (prmoed@chomdan.co.kr)
연삭가공에서는 절삭에 연삭숫돌을 이용한다. 이 숫돌 작 업면에는 무수히 많은 절삭날이 있으며, 이 절삭날이 공작물 을 미세하게 깍아내므로 형상·치수 정도가 높고 표면 조도 도 양호해진다. 그리고 절삭날이 되는 숫돌입자는 매우 단단 해서 담금질강재, 유리 및 세라믹스 등 절삭으로는 가공하기 힘든 공작물의 정밀 가공이 가능하다.
연삭가공에는 여러 가지 방법이 있다. 둥근 부품의 가공에 이용되는 원통 연삭, 내면 연삭 및 무심(센터리스) 연삭, 그 리고 각진 부품에 적용되는 평면 연삭이 있다. 이들 외에 나 사 연삭, 기어 연삭 및 연삭 절단 등의 방법이 있다.
연삭기의 진화 과정과 기술적 배경
CBN 숫돌입자가 시판된 당초에는 메탈본드와 레진본드 가 주였다. 그렇기 때문에 CBN 휠은 주로 공구 연삭이나 내 면 연삭에 적용되고 있었다.
그후 비트리파이드본드 CBN 휠이 시판되어 자동차 부품 의 가공에 적용되기 시작했다. 이와 함께 CNC CBN 클램핑 연삭기와 CNC CBN 마스터리스 캠 연삭기가 개발되어 초숫 돌입자 휠을 이용한 연삭가공의 NC화가 발전하게 되었다. 또한 초고속용 비트리파이드본드 CBN 휠이 개발되어 연삭 가공의 고속화가 추진되었다. 그리고 콘터링 기술을 적용한 CNC CBN 초고속 원통연삭기와 캠 연삭기가 개발되었다.
한편 다이아몬드 휠에 관해서는 주철본드 다이아몬드휠 이 개발되고, 이 휠과 머시닝센터를 이용한 세라믹스의 고능 률 연삭이 이루어졌다. 이 머시닝센터를 이용한 세라믹스의 연삭을 시초로 하여 그라이딩센터의 개발이 추진되었다. 그 후 이 주철본드 다이아몬드 휠을 이용한 전해 인프로세스 드 레싱 연삭법이 개발되어 유리나 세라믹스 등의 경취 재료의 초정밀 연삭의 에이스로서 부동의 지위를 구축하고 있다.
또한 부품의 경박단소화에 동반하여 경취 재료인 소경 심 혈가공의 요구가 높아져 범용 초음파가공기를 개조한 초음 파 연삭장치가 개발되었다. 이어서 생산형 초음파 연삭반이 개발되어 경취 재료의 소경 심혈가공의 에이스로서 지위를 구축하고 있다.
최근에는 지구환경 문제에 관심이 높아짐에 따라 연삭액 을 이용하지 않는 냉풍 센터리스 연삭기가 개발되고 있다. 이 냉풍연삭법의 경우에는 연삭액을 사용하지 않으므로 지 구환경에 친화적이라고 하는 이점이 있지만, 냉품을 만들기 위해서는 많은 에너지를 필요로 하는 문제가 있다. 그후 환 경대응형 연삭기로서 미량의 냉각수를 이용한 연삭기가, 또 한 연삭액의 절감을 목적으로 개발한 환경대응형 원통연삭 기가 개발되었다. 그리고 최근에는 환경 대응과 함께 연삭기 의 복합화가 추진되고 있다.
연삭기의 특징 및 개발 동향
(1) 평면연삭기와 원통연삭기
최근에는 플랫 패널 등의 대형화에 동반하여 대형 평면연 삭기가 개발되고 있는데, 공작기계 베드 등의 크라우닝 가 공이 가능한 문형 초정밀 연삭기 등이 있다. 또한 오토 팰릿 체인저가 있는 복합 초정밀 문형 평면연삭기도 개발되고 있 다. 이 연삭기의 특징은 숫돌의 자동 교환과 기상 계측장치 를 탑재함으로써 크라우닝 가공과 함께 정도 2μm 이하의 평 행·평면연삭이 가능한 것이다.
원통연삭기나 캠 샤프트 연삭기 등의 특징은 고정도화와 복합화이다. 공작물 외경 연삭, 단면 연삭 및 내면 연삭을 원 척으로할수있는초정밀복합다목적원통연삭기이 개발되 고 있다. 이들의 연속 연삭이나 동시 연삭을 함으로써 고정 도로 단시간의 가공이 가능하다.
(2) 센터리스 연삭기
센터리스 연삭기에서도 최근에는 자동화나 다기능화가 추 진되고 있다. 현재 스루 피드 연삭에서 세팅 작업을 자동화한 센터리스 연삭기가 개발되고 있다. 이 연삭기에서는 연삭 숫 돌측의 슬라이드 제어기구와 블레이드의 상하방향 조정기구 가이용되고있으며, 공작물의직경이변화하여도안내판이나 스위블의조정이불필요하여세팅작업의절감이가능하다.
또한 센터리스 연삭을 베이스로 하여 공작물의 외경과 내 경을 동시에 가공할 수 있는 내외경 동시 연삭기가 개발되고 있다. 이 연삭기의 경우, 공작물을 척킹하지 않고 내외주를 연삭할 수 있으므로 외주면에 대한 내주면의 동심도가 양호 하며 또한 휨이 잘 발생하지 않는 특징이 있다.
(3) 내면연삭기
최근 내면연삭기의 공간절감화와 복합화가 급속도로 추 진되고 있다. 연삭기의 정면폭이 좁아 공간절감이 가능하고, 기계 부품의 경박단소화나 다품종 소량생산에 대응할 수 있 는 플렉시블한 연삭기가 개발되고 있다. 또한 내면 연삭이 가능한 입형 복합연삭기가 개발되고 있다. 이 연삭기에는 내 경용과 외경용의 2가지 휠 헤드가 탑재되고 있으며, 원 척으 로 공작물의 내경, 외경 및 단면의 복합가공이 가능하고 고 정도화와 고능률화가 도모된다.
(4) 성형연삭기
최근의 성형연삭기 특징은 고정도화와 고능률화가 동시에 추진되고 있다는 점이다. 그 일례로 나사 연삭이 있다. 사출 성형기에 사용되는 인젝션 스크류, 압출기 스크류 및 대경· 고부하 볼나사 등의 고능률 가공을 목적으로 한 스크류 중연 삭기가 개발되고 있다. 이 연삭기의 특징은 중연삭이 가능하 며, 이 연삭기를 이용함으로써 기존 연삭과 비교하여 가공 시 간이1/3 이하로단축되고러닝코스트도대폭으로절감된다.
또한 CNC 기어 성형연삭기의 경우, 동시 5축 제어로 성 형 숫돌에 의한 3차원 치면 수정 연삭이 가능한 소프트웨어 를 탑재하고 있다. 이 소프트웨어를 이용함으로써 치면 수정 연삭의 3차원 형상 자유도가 비약적으로 향상된다.
(5) 프로파일 연삭기
전자 부품의 경박단소화 경향으로 인해 금형 부품이나 특 수공구의 고정도화와 미세화가 추진되고 있다. 기존 프로파 일 연삭기는 투영기를 이용한 아날로그 계측에 의해 윤곽 수 정을 하고 있었지만, 최근 CCD 카메라를 이용한 디지털 자 동 계측과 수정가공이 가능한 기종이 개발되어 거친가공에 서 다듬질가공까지의 연속 운전이 가능해지고 있다.
또한 보통의 프로파일 연삭에서는 거친연삭과 다듬질연 삭용의 숫돌이 필요하며, 숫돌 교환에 의해 형상 정도와 면 품위가 저하한다. 무엇보다 다이아몬드 소결체의 연삭에 있 어 문제가 된다. 이 문제를 해결하기 위해 전축 리니어 모터 구동의 더블 헤드 마이크로 프로파일 연삭기가 개발되었다. 이 연삭기에는 CCD 카메라가 탑재되어 있으며, 자동 계측 과 화상처리에 의한 보정 연삭을 함으로써 무인자동화에 대 응하고 있다.
(6) 공구연삭기
메디컬이나 일렉트로닉스 분야에서는 구성 부품의 정밀, 미세 형상화에 대응하여 절삭공구도 고성능화가 요구되고 있다. 그리고 이들 분야에 대한 다이아몬드 소결체의 적용이 기대되고 있는데, 이들 다이아몬드공구 연삭을 위한 고정밀 CNC 다이아몬드 공구연삭기가 개발되고 있다. 이 연삭기는 숫돌 축상에 마운트된 2축 제어의 드레싱 시스템을 탑재하 고 있다. 그리고 자동 측정과 자동 보정을 일체화하여 항상 드레싱을 하면서 다이아몬드공구를 목표로 하는 치수, 정도 에 도달할 때까지 전자동으로 연삭하는 것이다. 이와 같이 공구 연삭의 분야에서도 자동 측정과 보정 연삭에 의한 고정 도화와 자동화가 추진되고 있다.
이상으로 연삭기의 발전 과정과 최근 개발되고 있는 연삭 기의 특징에 대해서 다루어 보았다. 형상·치수 정도, 표면 조도의 추구에 그치지 않고 고속·고능률화, 저코스트화, 환 경에 대한 배려 등 시대의 요구에 대응하여 연삭기와 연삭가 공 기술은 발전해 왔으며, 오늘날 하이테크 산업에 없어서는 안 되는 기술로서 자리잡았다.
