휠 아버가 그라인더 성능에 미치는 영향

Jan 27, 2024

정밀 연삭 작업은 원통형 외부 연삭(OD), 내부 연삭(ID), 표면 연삭 및 크리프피드 연삭을 포함하여 엄격한 공차와 낮은 Ra 표면 마감 요구 사항을 갖춘 치수가 필요한 모든 응용 분야를 포괄합니다. 이러한 작업에 사용되는 휠은 다양한 모양과 크기의 기존 산화알루미늄 또는 세라믹 연삭 휠인 경향이 있지만 응용 분야에 따라 초연마 다이아몬드 및 cBN 연삭 휠도 사용할 수 있습니다.

이러한 응용 분야에서는 스핀들의 확장으로 연삭 퀼 또는 휠 아버가 필요할 수도 있습니다. 휠 아버를 사용하면 기계 설정의 유연성이 향상되어 휠이 공작물의 다양한 형상에 도달하는 능력이 향상되는 경우가 많습니다. 고도로 맞춤화할 수 있고 엄격한 허용 오차가 특징이므로 잘 설계된 휠 아버는 견고하고 균형이 잘 잡혀 있어야 합니다. 아버는 정밀 연삭기 설정에서 가장 기본적인 구성 요소 중 하나이며 올바르게 설계하면 정밀 연삭 성능을 향상시키는 비용 효율적인 솔루션이 될 수 있습니다.

대부분의 엔지니어는 휠 아버의 중요성을 이해하지만 연삭 공정 최적화에 휠 아버가 미칠 수 있는 영향을 인식하는 사람은 거의 없습니다. 잘못된 연삭 공정을 수정하려고 하거나 결과를 개선하려고 할 때 대부분의 엔지니어는 속도, 처리량, 휠 및 재료를 재평가합니다. 많은 최신 응용 분야에서 휠 아버는 공작물 품질 저하의 원인이 될 수 있는 진동 원인으로 간과되는 경우가 많습니다. 이 기사에서는 휠 아버가 정밀 그라인더의 성능에 어떤 영향을 미칠 수 있는지, 그리고 개선을 위해 취할 수 있는 단계에 대해 설명합니다.

정밀 연삭 응용 분야에서 최적의 성능과 결과를 위해서는 기계 강성이 필수적입니다. 강성이 부족하면 연삭되는 재료 표면에 채터링 자국이 생길 수 있습니다. 기계의 강도가 높을수록 공급 속도가 높아져 사이클 시간이 단축되고 분쇄 영역의 안정성이 향상됩니다. 이를 통해 휠 수명, 정확성 및 생산성이 향상될 수 있습니다.

기계 구성요소에는 두 가지 유형의 강성이 있습니다. 정적 강성은 N/mm 단위로 계산되며 거의 정적 하중 하에서 부품의 강성을 나타냅니다. N/mm 단위로 계산되는 동적 강성은 강성과 감쇠 및 질량의 영향을 연관시키며 일반적으로 고유 진동수 또는 가장 약한 진동 모드에서 최소입니다. 이 결과는 일반적으로 정적 강성의 ¼-½입니다.

연삭 시스템 강성을 구동하는 주요 구성 요소는 기계, 부품, 고정 장치 및 휠입니다. 그러나 시스템은 가장 약한 구성 요소만큼만 견고하며, 일부 연삭 공정에서는 가공물 형상에 도달하려면 휠 아버가 더 길어야 하므로 가장 약한 링크가 되는 경향이 있습니다. 주요 휠 아버 성능 요소에는 재질, 직경 및 길이의 세 가지가 있습니다.

휠 아버는 용도에 따라 세 가지 재료 중 하나로 만들어지는 경향이 있습니다.

종종 긴 휠 아버는 ID 연삭과 연관되지만 일부 OD 및 크리프피드 연삭 공정에서는 여유 공간 문제를 해결하기 위해 확장 아버를 사용하기 시작했습니다. ID 연삭에는 일반적으로 가장 긴 길이 대 직경 비율이 필요합니다. 부품 간격에 따라 더 작은 직경의 초연마 휠을 사용하면 더 큰 직경의 아버를 사용할 수 있습니다. 그리고 초연마 휠의 마모율과 수명은 기존 연마재의 마모율과 수명을 초과하는 경향이 있기 때문에 부품당 전체 휠 수명은 비슷하게 유지될 수 있습니다. 절삭유 적용으로 인해 최적화된 아버 길이 및/또는 외부 직경이 제한되는 경우 관통 스핀들 또는 부품 고정 장치 절삭유 공급이 도움이 될 수 있습니다.

숙련된 작업자와 제조 엔지니어는 아버가 짧을수록 그라인딩이 더 좋아진다는 것을 알고 있지만, 얼마나 더 좋은지 알면 놀랄 수도 있습니다. 50mm 길이의 아버가 100mm 길이의 아버보다 두 배 더 단단하다고 생각할 수도 있지만 실제로 휠 아버의 강성은 길이나 외부 직경에 따라 기하급수적으로 변합니다. 아버의 외부 직경을 10% 늘리면 정적 강성은 46% 증가하고, 길이를 10% 줄이면 정적 강성은 37% 증가합니다. 길이가 100mm이고 직경이 25mm인 강철 아버의 정적 강성은 12,000N/mm이고, 길이가 50mm인 샤프트는 96,000N/mm입니다. 즉, 짧은 아버가 8배 더 단단하다는 의미입니다.