KR20060132468A - Metal bonded wheel for electro-discharge truing and production method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 실시예1에 의해 생산된 본 발명에 따른 메탈본드 휠의 평면 개요도이다.1 is a plan schematic view of a metal bond wheel according to the present invention produced by Example 1. FIG.
도 2는 실시예1에 의해 생산된 본 발명에 따른 메탈본드 휠의 측면 개요도이다.2 is a side schematic view of a metal bond wheel according to the present invention produced by Example 1. FIG.
도 3은 실시예1에 의해 생산된 본 발명에 따른 메탈본드 휠의 단면 개요도이다.3 is a cross-sectional schematic diagram of a metal bond wheel according to the present invention produced by Example 1. FIG.
도 4는 실시예2 및 비교예2에 따라 수행된 더블 디스크 평면 연삭기를 나타내는 개요도이다. 4 is a schematic diagram showing a double disk planar grinding machine performed in accordance with Example 2 and Comparative Example 2. FIG.
본 발명은 방전 트루잉(truing) 기능을 가지는 싱글 디스크 또는 더블 디스크 평면 연삭기용 메탈본드 휠에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
더블 디스크 평면 연삭기 업계에 있어서, 기계상의 연삭 숫돌을 고도로 정밀하게 트루잉 할 수 있는, 온-머신 방전 트루잉 기기(on-machine electro-discharge truing apparatus) 가 최근 발달되어 왔다. 방전 트루잉 기기가 채용된 경우에는 보통 메탈본드 휠이 사용된다. 메탈본드 휠에서 메탈본드는 고도의 방전 절삭성(machinability)을 가져야 한다.In the double disc planar grinding machine industry, on-machine electro-discharge truing apparatus, which is capable of highly precisely grinding mechanical grinding wheels, has recently been developed. In the case of a discharge truing device, a metal bond wheel is usually used. Metal bonds in metal bond wheels must have a high degree of discharge machinability.
방전 트루잉용 메탈본드 휠에 있어서, 첨가제로서 윤활제(통상적으로 그래파이트[graphite])를 사용함으로써 메탈본드 휠의 트루잉 성능을 향상시키는 기술이 JP 2004-249384 A 호에 개시되어 있다. 방전 트루잉용 메탈본드 휠에 구리(Cu)-주석(Sn)청동 타입의 메탈본드 및 그래파이트 윤활제를 사용한 것이 JP 4-19759 U 호에 개시되어 있다.In the metal bond wheel for discharge truing, a technique for improving the truing performance of a metal bond wheel by using a lubricant (usually graphite) as an additive is disclosed in JP 2004-249384 A. The use of copper (Cu) -tin (Sn) bronze type metal bonds and graphite lubricants in metal bonding wheels for discharge truing is disclosed in JP 4-19759 U.
메탈본드에 있어서, 33 내지 75 중량%의 구리와 18 내지 55 중량%의 주석으로 구성된 청동분말의 사용이 JP 8-243926 A 호에 개시되어 있으나, 이 인용문헌은 메탈본드 휠을 방전 트루잉용 휠에 한정한 것은 아니다.In metal bonds, the use of bronze powders consisting of 33 to 75% by weight of copper and 18 to 55% by weight of tin is disclosed in JP 8-243926 A, which citations refer to metal bond wheels for discharge truing wheels. It is not limited to this.
메탈본드 휠은 고강도를 가지므로, 입자의 자기 드레싱(self-dressing)이 쉽게 일어나지 않는다는 문제점을 지니고 있다. 그리하여 JP 2004-249384 A 및 JP 4-19759 U 호에서는 입자의 자기 드레싱을 촉진시키기 위해 고체 윤활제를 사용하고 있다. 그러나 이런 경우, 메탈본드의 강도 자체가 크면, 자기 드레싱 촉진 효과가 현저히 떨어진다. JP 2004-249384 A 호에서는 65 중량%의 구리, 25 중량%의 주석 및 10 중량%의 그래파이트로 구성된 메탈본드가 시험 되었다. 그러나, 구리-주석 타입의 메탈본드 경우에 구리성분이 많을 경우 메탈본드의 강도가 증가하는 경향이 있다. 따라서, JP 2004-249384 A 에 기재된 조성을 가지는 메탈본드는 높은 결합력 을 가지며, 입자의 보유력 측면에서 아무런 문제가 없다. 그러나, 방전 트루잉 성능에는 문제가 있다. 과거에는 이러한 방전 트루잉 성능을 향상시킬 목적으로 메탈본드 자체에 대한 조사가 행하여진바 없었다.Since metal bond wheels have high strength, they have a problem that self-dressing of particles does not easily occur. Thus, JP 2004-249384 A and JP 4-19759 U use solid lubricants to promote the magnetic dressing of the particles. However, in this case, when the strength itself of the metal bond is large, the self dressing promoting effect is remarkably inferior. In JP 2004-249384 A a metal bond consisting of 65 wt% copper, 25 wt% tin and 10 wt% graphite was tested. However, in the case of the copper-tin type metal bond, when the copper component is large, the strength of the metal bond tends to increase. Therefore, the metal bond having the composition described in JP 2004-249384 A has a high binding force, and there is no problem in terms of retention of particles. However, there is a problem in discharge truing performance. In the past, the metal bond itself has not been investigated for the purpose of improving such discharge truing performance.
본 출원인은 방전 트루잉용 메탈본드 휠의 방전 트루잉 성능을 향상시키기 위해 메탈본드 조성을 연구해왔다. Applicants have studied metal bond compositions to improve the discharge truing performance of the metal bond wheels for discharge truing.
종전에 일반적으로 사용되던 메탈본드는 구리-주석 타입 또는 소위 "청동타입"의 메탈본드였다. 소결온도를 낮추는 주석 성분이 많아지면 청동타입의 메탈본드에서 결합강도는 일반적으로 떨어진다. 이런 이유로, 구리 75 중량% - 주석 25 중량%의 비율을 가지는 청동타입의 메탈본드가 중점적으로 사용되었다. 그러나 이러한 청동 조성에 있어서, 방전 트루잉 도중에 메탈본드가 트루잉 전극상에 적층될 수 있다.Metal bonds commonly used in the past were metal bonds of the copper-tin type or the so-called "bronze type". As the tin content lowers the sintering temperature, the bond strength generally decreases in the bronze type metal bond. For this reason, bronze type metal bonds having a ratio of 75 wt% copper to 25 wt% tin have been mainly used. However, in this bronze composition, metal bonds can be deposited on the truing electrodes during discharge truing.
본 발명은 구리 62 내지 48 중량%, 주석 38 내지 52 중량%인, 주석의 성분이 통상적인 조성보다 많은 청동 조성을 가지는 메탈본드를 사용하고 있으며, 어떤 경우에는 구리:주석의 중량비가 1:1인 메탈본드도 있다. 본 발명에 사용된 높은 주석성분을 가지는 메탈본드는 메탈본드 휠의 방전 트루잉 성능을 향상시킨다. 이러한 조성은 JP 8-243926 A호에 개시되어 있다. 그러나, 이 특허문헌의 실시예에 따르면, 연삭 숫돌이 상기의 조성을 가지는 메탈본드를 이용하여 제작된 경우 연마층에 금이 가거나, 연마층과 지지금속 사이의 결합이 벌어지는 일이 발생한다. 본 발명에 사용된 대로의 높은 주석 성분을 가지는 메탈본드의 경우에 있어서, 연마층의 결합력이 불충분하거나, 메탈본드와 철, 알루미늄 등의 지지금속 사이에 열팽창계 수의 불연속이 발생할 수 있다. 그 결과로 결합이 불충분할 수 있고 방전 트루잉용 메탈본드 휠이 안정적으로 생산될 수 없게 된다.The present invention uses metal bonds having a bronze composition of 62 to 48% by weight of copper and 38 to 52% by weight of tin, the composition of tin being more than conventional, and in some cases the weight ratio of copper to tin is 1: 1. There is also a metal bond. The high tin metal bond used in the present invention improves the discharge truing performance of the metal bond wheel. Such a composition is disclosed in JP 8-243926 A. However, according to the example of this patent document, when a grinding wheel is manufactured using the metal bond which has the said composition, a crack may arise in an abrasive layer, or a bond may arise between an abrasive layer and a support metal. In the case of a metal bond having a high tin component as used in the present invention, the bonding force of the polishing layer may be insufficient, or discontinuity in the coefficient of thermal expansion may occur between the metal bond and supporting metals such as iron and aluminum. As a result, the bonding may be insufficient and the metal bond wheels for discharge truing cannot be stably produced.
본 발명은 이러한 문제를 연마층과 지지금속 사이에 보강층을 삽입함으로써 해결하였다.The present invention solves this problem by inserting a reinforcing layer between the abrasive layer and the support metal.
더 자세히는, 철:구리:주석의 중량 비율이 80~40 : 44~15 : 16~5인 보강층이 연마층 아래에 삽입되어 지지금속과 결합한다.More specifically, a reinforcing layer having a weight ratio of iron: copper: tin of 80-40: 44-15: 16-5 is inserted under the abrasive layer to bond with the supporting metal.
본 발명의 목적은 메탈본드 자체에 대한 조사를 통해 향상된 방전 트루잉 성능을 가지는 메탈본드 휠의 제공 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a metal bond wheel having improved discharge truing performance through the investigation of the metal bond itself and to provide a method of manufacturing the same.
본 발명에 따른 방전 트루잉용 메탈본드 휠은 메탈본드에 의해 연마성 입자를 결합시켜 형성된 연마층이 지지금속에 고정된 메탈본드 휠로써, 메탈본드는 구리 62 내지 48 중량%, 주석 38 내지 52 중량%의 조성을 가지고, 지지금속과 연마층 사이에 철:구리:주석의 중량 비율이 80~40 : 44~15 : 16~5인 보강층이 삽입된 것이다. The metal bond wheel for discharging truing according to the present invention is a metal bond wheel in which an abrasive layer formed by bonding abrasive particles by a metal bond is fixed to a supporting metal, wherein the metal bond is 62 to 48 wt% copper and 38 to 52 wt% tin. A reinforcing layer having a composition of% and having a weight ratio of iron: copper: tin of 80-40: 44-15: 16-5 was inserted between the supporting metal and the polishing layer.
연마층은 바람직하게는 총 부피에 대하여 1~30 부피%의 윤활제를 포함한다. The abrasive layer preferably comprises 1-30% by volume of lubricant relative to the total volume.
본 발명에 따른 방전 트루잉용 메탈본드 휠은, 보강층을 형성하기 위해 재료들을 550℃ 내지 700℃로 소결(燒結)하는 단계, 보강층 상에 연마층을 형성하기 위해 재료들을 385℃ 내지 415℃로 소결하는 단계 및 연마층의 고정을 위해 보강층을 지지금속에 결합시키는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 생산될 수 있다. The metal bond wheel for discharge truing according to the present invention comprises the steps of: sintering materials at 550 ° C. to 700 ° C. to form a reinforcement layer, and sintering materials at 385 ° C. to 415 ° C. to form an abrasive layer on the reinforcement layer. And a step of bonding the reinforcing layer to the support metal for fixing the polishing layer.
본 발명에 따른 방전 트루잉용 메탈본드 휠은 메탈본드가 구리 62 내지 48 중량%, 주석 38 내지 52 중량%인 조성을 가진다는 사실에 대한 결과로 뛰어난 방전 트루잉 성능을 보인다. 나아가, 연마층과 지지금속 사이에 철:구리:주석의 중량 비율이 80~40 : 44~15 : 16~5인 보강층을 삽입시킴으로써 메탈본드가 안정적으로 형성될 수 있다.The metal bond wheel for discharge truing according to the present invention shows excellent discharge truing performance as a result of the fact that the metal bond has a composition of 62 to 48 wt% copper and 38 to 52 wt% tin. Furthermore, the metal bond may be stably formed by inserting a reinforcing layer having a weight ratio of iron: copper: tin of 80 to 40:44 to 15:16 to 5 between the polishing layer and the supporting metal.
본 발명에 따른 보강층을 가지는 방전 트루잉용 메탈본드 휠의 제조과정은 다음과 같다. 우선, 보강층의 형성을 위해 보강층 재료들의 금속 분말의 혼합물을 550℃ 내지 700℃에서 소결한다. 보강층을 냉각시킨 후, 그 위에 연마층을 형성하기 위해 연마층 재료들을 385℃ 내지 415℃로 소결한다. 소결된 연마층이 결합된 보강층은 이후에 지지금속에 접합된다. 이 방법으로 연마층에 금이 가거나 연마층과 지지금속 사이에 틈이 벌어지는일 없이 방전 트루잉용 메탈본드 휠이 안정적으로 생성될 수 있다. 보강층을 지지금속에 접합시키는 작업은 연마층이 보강층을 통해 지지금속에 안정적으로 고정될 수 있는 한, 어떤 방법에 의해서도 수행될 수 있다. 예를 들면 통상 사용되는 유기 접착제를 사용할 수도 있다. 특히, 에폭시 수지 타입의 접착제가 적절하게 사용될 수 있다. The manufacturing process of the metal bond wheel for discharge truing having a reinforcing layer according to the present invention is as follows. First, a mixture of metal powder of reinforcing layer materials is sintered at 550 ° C. to 700 ° C. for the formation of the reinforcing layer. After cooling the reinforcing layer, the polishing layer materials are sintered at 385 ° C to 415 ° C to form an abrasive layer thereon. The reinforcing layer combined with the sintered abrasive layer is then bonded to the supporting metal. In this way, the metal bond wheel for discharge truing can be stably produced without cracking the abrasive layer or opening a gap between the abrasive layer and the supporting metal. Bonding the reinforcing layer to the supporting metal can be performed by any method as long as the polishing layer can be stably fixed to the supporting metal through the reinforcing layer. For example, you may use the organic adhesive normally used. In particular, an epoxy resin type adhesive may be suitably used.
본 발명에 사용된 메탈본드는 구리 62 내지 48 중량%, 주석 38 내지 52 중량%을 함유하는 청동 조성을 가지며, 본 발명의 메탈본드 휠이 제조될 때 이러한 조성의 합금 분말이 사용된다. 메탈본드를 위한 재료는 소정의 조성을 가지는 합금 분말이어야 한다. 구리분말과 주석분말을 혼합하여 소결과 동시에 합금을 형성할 수도 있지만, 이 경우 합금도를 낮추어 숫돌의 마모도를 증가시킨다. 나아가, 이 경우에는 더 낮은 녹는점을 가지는 주석이 주로 녹게 되고, 그로 인해 안정된 소결 을 얻을 수가 없으며 입자 보유력에 편차가 발생한다. The metal bonds used in the present invention have a bronze composition containing 62 to 48 wt% copper and 38 to 52 wt% tin, and alloy powders of this composition are used when the metal bond wheels of the present invention are made. The material for the metal bond should be an alloy powder having a predetermined composition. Copper powder and tin powder may be mixed to form an alloy at the same time as sintering, but in this case, the alloy is lowered to increase the wear of the whetstone. Furthermore, in this case, tin, which has a lower melting point, is mainly melted, so that stable sintering cannot be obtained and variations in particle retention are caused.
본 발명에 사용된 메탈본드의 청동조성에서 구리가 62 중량%를 넘게되면 메탈본드는 단단해지고, 메탈본드의 방전 작업성이 악화되며, 매끄러운 방전 트루잉이 수행될 수 없게 된다. 반면에 주석이 52 중량%를 넘게되면, 메탈본드는 깨지기 쉬워지며, 입자의 유지력이 떨어져 마모도가 커진다. 본 발명에 이용된 메탈본드의 청동 조성은 60 내지 50 중량%의 구리, 40 내지 50 중량%의 주석을 함유하는 것이 바람직하다. When copper exceeds 62% by weight in the bronze composition of the metal bond used in the present invention, the metal bond becomes hard, the discharge workability of the metal bond deteriorates, and smooth discharge truing cannot be performed. On the other hand, when the tin exceeds 52% by weight, the metal bond becomes brittle, and the holding force of the particles decreases, thereby increasing wear. The bronze composition of the metal bond used in the present invention preferably contains 60 to 50% by weight of copper and 40 to 50% by weight of tin.
본 발명의 방전 트루잉용 메탈본드 휠에서 연마층과 지지금속 사이에 매개층으로서 삽입된 보강층은, 높은 주석 성분을 함유하는 메탈본드가 사용될 때 연마층의 강도하락으로 인해 야기되는 연마층에 금이 가는 것, 부스러지는 것 및 부서지는 것을 방지해준다. In the metal bond wheel for discharge truing of the present invention, the reinforcement layer inserted as an intermediate layer between the abrasive layer and the supporting metal is cracked in the abrasive layer caused by the drop in strength of the abrasive layer when a metal bond containing a high tin component is used. It prevents grinding, chipping and breaking.
보강층은 중량 비율이 80~40 : 44~15 : 16~5인 철, 구리 및 주석을 함유한다. 이들 가운데 철은 가장 높은 녹는점을 가지는 금속 원소이고, 보강층의 강도를 결정짓는다. 철이 80%를 넘게되면 보강층의 녹는점이 너무 높아져서 안정적인 생산이 수행될 수 없게 된다. 철 성분이 40%보다 적으면, 보강층은 강도가 충분치 못하게 된다. 주석성분은 가장 낮은 녹는점을 가지며, 보강층의 소결을 촉진시키는 소위 "소결 보조제"의 역할을 수행한다. 주석이 16%를 넘으면, 용리(elution)가 발생해 보강층의 강도가 약화된다. 주석이 5%보다 적으면, 소결이 촉진되지 않고, 높은 소결온도가 요구되어 안정적인 생산이 수행될 수 없게 된다. 구리는 철과 주석 사이의 녹는점을 가지며, 안정적인 소결을 가능하게 한다. 구리가 44%보다 많으면, 소결이 촉진되지 않고, 높은 소결온도가 요구되어 결과적으로 안정적인 소결이 수행될 수 없게 된다. 구리가 15%보다 적으면 철과 주석 사이의 녹는첨의 격차가 매우 큰 영향으로 인해 안정적인 소결이 수행될 수 없다. The reinforcing layer contains iron, copper and tin having a weight ratio of 80-40: 44-15: 16-5. Among these, iron is a metal element having the highest melting point, and determines the strength of the reinforcing layer. If the iron exceeds 80%, the melting point of the reinforcing layer becomes too high and stable production cannot be performed. If the iron content is less than 40%, the reinforcing layer will not have sufficient strength. The tin component has the lowest melting point and serves as a so-called "sintering aid" which promotes sintering of the reinforcing layer. If the tin exceeds 16%, elution occurs and the strength of the reinforcing layer is weakened. If tin is less than 5%, sintering is not promoted, and high sintering temperature is required so that stable production cannot be performed. Copper has a melting point between iron and tin and enables stable sintering. If copper is more than 44%, sintering is not promoted, and high sintering temperature is required, and as a result, stable sintering cannot be performed. If copper is less than 15%, stable sintering cannot be performed due to the very large influence of the melting peak between iron and tin.
보강층은 연마층과 지지금속 사이의 열팽창계수의 차이를 완충시키는 역할도 수행한다. 일반적으로, 연마층과 지지금속 간에 열팽창계수의 차이가 없는 것이 선호된다. 그러나, 지지금속은 철강의 경우 11~14×10-6℃-1, 알루미늄의 경우 23.7×10-6℃-1의 열팽창계수를 가지는 반면, 연마층은 15~20×10-6℃-1의 열팽창계수를 가진다. 따라서, 몇몇 경우에 있어서는 연마층과 지지금속 간에 열팽창계수의 차이가 커지게 되며, 그 차이로 인해 연마층이 박리될 가능성이 발생한다. 본 발명에서 보강층의 열팽창계수는 주로 철 성분에 의해 좌우되며 일반적으로 약 14~20×10-6℃- 1 이다. 따라서, 연마면과의 열팽창계수 차이가 커지는 알루미늄의 지지금속 경우에서도 보강층은 이들 간의 열팽창계수의 차이를 어느정도 완충시키는 역할을 수행 할 수 있다.The reinforcing layer also serves to cushion the difference in coefficient of thermal expansion between the polishing layer and the supporting metal. In general, it is preferred that there is no difference in coefficient of thermal expansion between the abrasive layer and the support metal. However, it supported metal, while having a coefficient of thermal expansion in the case of steel 11 ~ 14 × 10 -6 ℃ -1 , for aluminum 23.7 × 10 -6 ℃ -1, the polishing layer is 15 ~ 20 × 10 -6 ℃ -1 It has a coefficient of thermal expansion of. Therefore, in some cases, the difference in the coefficient of thermal expansion between the abrasive layer and the support metal becomes large, and the difference may cause the abrasive layer to peel off. The thermal expansion coefficient of the reinforcing layer in the present invention is mainly dependent on the iron content generally from about 14 ~ 20 × 10 -6 ℃ - 1. Therefore, even in the case of the supporting metal of aluminum where the difference in coefficient of thermal expansion with the polishing surface becomes large, the reinforcing layer may play a role of buffering the difference in coefficient of thermal expansion between them to some extent.
보강층의 두께는 바람직하게는 3~7mm이다. 두께가 3mm보다 작으면, 생산의 측면에서, 보강층의 균일성을 보장하는 것이 어려워진다. 두께가 7mm를 넘으면, 생산과정중에는 별문제가 발생하지 않지만, 소결시간이 길어지고 그로 인해 제조비용이 증가한다. The thickness of the reinforcing layer is preferably 3 to 7 mm. If the thickness is smaller than 3 mm, in terms of production, it becomes difficult to ensure the uniformity of the reinforcing layer. If the thickness exceeds 7mm, no problems occur during the production process, but the sintering time is long and the manufacturing cost is increased.
보강층이 소결에 의해 형성될 경우, 철, 구리 및 주석 각각의 분말 재료가 사용될 수 있다. 그러나, 상기 전술된 조성을 가지는 보강층이 최종적으로 형성될 수 있고 목적했던 효과가 방해받지 않는 한, 임의의 분말재료가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 각각의 구리 및 주석 분말 대신에, 혹은 부분적으로 구리-주석 합금분말의 사용도 가능하다.When the reinforcing layer is formed by sintering, powder materials of each of iron, copper and tin may be used. However, any powdery material may be used as long as the reinforcing layer having the above-mentioned composition can be finally formed and the desired effect is not hindered. For example, instead of the respective copper and tin powders, or in part, the use of copper-tin alloy powders is also possible.
연마층을 지지금속에 고정시키기 위하여 본 발명의 보강층 없이 유기 접착제를 사용하는 것이 가능하지만, 이 방법은 다음과 같은 이유로 바람직하지 못하다:Although it is possible to use organic adhesives without the reinforcing layer of the present invention to fix the abrasive layer to the supporting metal, this method is undesirable for the following reasons:
(1) 연마층의 두께는 1.5~5mm로서, 이러한 얇은 연마층을 단독으로 소결하는 것은 어렵다.(1) The thickness of the polishing layer is 1.5 to 5 mm, and it is difficult to sinter these thin polishing layers alone.
(2) 연마층의 두께가 연삭도중 감소될 경우 연마층의 부서짐, 부스러짐이 발생할 수 있다.(2) When the thickness of the abrasive layer is reduced during grinding, the abrasive layer may be broken and chipped.
본 발명에 따른 메탈본드 휠의 생산에 있어서, 보강층이 550℃ 내지 700℃에서 최초로 소결되고, 다음으로 그 위에 385℃ 내지 415℃에서의 소결로 연마층이 형성된다. 재료들의 조성을 반영하여, 보강층이 충분한 보강능력을 보이기 위해 550℃ 내지 700℃의 높은 소결온도가 요구되는 반면, 연마층의 소결은 385℃ 내지 415℃에서 수행되어진다. 따라서 소결이 단일의 동시소결 공정을 통해 수행되면 보강층 또는 연마층의 둘 중 하나는 적절한 소결온도로부터 멀어지게 되며, 그로 인해 만족할 만한 메탈본드 휠이 생산될 수 없다. 이러한 이유로, 본 발명은 상기 언급한 소위 "2단계 소결"을 채택하고 있다.In the production of the metal bond wheel according to the invention, the reinforcing layer is first sintered at 550 ° C. to 700 ° C., and then a sintering furnace abrasive layer at 385 ° C. to 415 ° C. is formed thereon. Reflecting the composition of the materials, a high sintering temperature of 550 ° C to 700 ° C is required for the reinforcing layer to exhibit sufficient reinforcing capacity, while the sintering of the abrasive layer is performed at 385 ° C to 415 ° C. Thus, if sintering is carried out through a single co-sintering process, either the reinforcing layer or the polishing layer is away from the appropriate sintering temperature, and therefore a satisfactory metal bond wheel cannot be produced. For this reason, the present invention adopts the so-called "two stage sintering" mentioned above.
2단계 소결을 도입함으로써 본 발명에서 보강층과 연마층 모두의 평면성을 확보하고 연마층의 휨을 방지하는 것이 쉬워진다. 보강층과 연마층이 동시에 소결되면 두 층간의 충진밀도(packing density)차에 의해 평면성이 점점 차이나게 되며 열팽창계수의 차이는 연마층의 휨을 발생시킨다. By introducing two-step sintering, it is easy in the present invention to secure the planarity of both the reinforcing layer and the polishing layer and to prevent the warping of the polishing layer. When the reinforcing layer and the polishing layer are sintered at the same time, the planarity is gradually different due to the packing density difference between the two layers, and the difference in the thermal expansion coefficient causes warpage of the polishing layer.
2단계 소결을 통해 획득된 연마층 및 보강층의 단체는 예를 들면, 상기 전술된 유기 접착제를 활용하여 지지금속에 접합될 수 있다. 유기 접착제가 활용될 경우, 연마층과 지지금속 간의 전기 전도성이 보장되어야 하며, 이러한 목적을 가지는 간편한 수단에는 보강층과 지지금속 간에 나사를 통해 전기 전도성을 확보하기 위해 숫돌의 테두리 표면에 나사를 삽입하는 것이 포함된다. The body of the abrasive layer and the reinforcement layer obtained through the two-step sintering may be bonded to the supporting metal using, for example, the aforementioned organic adhesive. If an organic adhesive is utilized, the electrical conductivity between the abrasive layer and the supporting metal should be ensured, and a convenient means for this purpose is to insert a screw into the edge of the whetstone to ensure electrical conductivity through the screw between the reinforcing layer and the supporting metal. It is included.
방전 트루잉 성능을 추가적으로 향상시키기 위해 본 발명의 메탈본드 휠에 윤활제가 첨가될 수도 있다. 전형적인 윤활제는 고체 윤활제와, 그래파이트, 텅스텐 및 몰리브덴 이황화물을 포함하는 공지의 실시예가 있다. 본 발명의 목적이 훼손되지 않는 한, 이들 이외의 윤활제도 사용될 수 있다. 윤활제는 보통 연마층의 총 부피에 대하여 1 내지 30 부피% 범위 내에서 사용된다. Lubricant may be added to the metalbond wheel of the present invention to further enhance discharge truing performance. Typical lubricants are known embodiments that include solid lubricants and graphite, tungsten and molybdenum disulfides. Unless the object of the present invention is impaired, lubricants other than these may be used. Lubricants are usually used in the range of 1-30% by volume relative to the total volume of the abrasive layer.
본 발명에 따른 메탈본드 휠에 사용된 연마 입자는 다이아몬드 입자 또는 입방체인 보론 나이트라이드 입자이거나, 이러한 입자들을 티타늄 금속으로 코팅한 코팅된 연마입자가 있는데, 연삭 조건 등을 고려하여 이외의 연마입자가 첨가될 수도 있다.The abrasive particles used in the metal bond wheel according to the present invention are diamond particles or boron nitride particles which are cubes, or coated abrasive particles coated with titanium metal. Such abrasive particles may be used in consideration of grinding conditions. It may also be added.
메탈본드와 연마입자 간의 혼합 비율은 일반적으로 부피비 5:95 내지 30:70이다.The mixing ratio between the metal bond and the abrasive particles is generally in a volume ratio of 5:95 to 30:70.
실시예Example
본 발명은 실시예를 참조하여 설명될 것이나, 그에 의해 제한받는 것은 아니다.The invention will be described with reference to the examples, but is not limited thereto.
실시예1 및 비교예1Example 1 and Comparative Example 1
메탈본드 휠의 생산이 다음에 의해 설명될 것이다.The production of metal bond wheels will be explained by the following.
본 발명의 보강층을 구비한 숫돌(실시예1)과 보강층을 구비하지 않은 숫돌(비교예1)이 제작되었다. 본 발명의 실시예1에 따른 숫돌의 구조는 개략적으로 도 1(평면도), 도 2(측면도), 도 3(단면도)에 보여지고 있다. 이 도면들에서 참조숫자 1은 연마층, 참조숫자 2는 연마층에 형성된 홈, 참조숫자 3은 축을 위한 구멍, 참조숫자 4는 보강층, 참조숫자 5는 지지금속, 참조숫자 8은 접착층을 각각 가리킨다. 비교예1의 숫돌은 보강층(4)과 접착층(8)을 구비하지 않은것만 제외하면 실시예1과 동일한 숫돌이다.A whetstone (Example 1) with a reinforcing layer of the present invention and a whetstone (Comparative Example 1) without a reinforcing layer were produced. The structure of the grindstone according to the first embodiment of the present invention is schematically shown in Fig. 1 (top view), Fig. 2 (side view), and Fig. 3 (sectional view). In these figures,
다음의 재료들이 연마층의 재료로서 수치에 나타난 대로의 혼합비율로 사용되었다.The following materials were used in the mixing ratio as indicated in the figures as the material of the polishing layer.
CBN 입자 #800 76.0gCBN Particles # 800 76.0g
메탈본드 1038.2gMetal Bond 1038.2 g
그래파이트 윤활제 78.6gGraphite Lubricant 78.6 g
사용된 메탈본드 재료는 구리:주석의 중량비가 53 : 47인 청동 분말이다.The metalbond material used was bronze powder with a weight ratio of copper: tin of 53:47.
제작된 숫돌은 외경이 305mm, 연마층의 폭이 75mm, 연마층의 두께가 3mm, 숫돌의 두께가 47.5mm, 축 구멍의 직경이 80mm인 직선형 컵 휠이다. 지지금속은 알루미늄으로 제작하였다. 실시예1의 숫돌의 보강층은 다음의 재료로 표시된 혼합비율에 따라 형성되었다.The manufactured grindstone is a straight cup wheel with outer diameter of 305mm, width of the grinding layer of 75mm, thickness of the grinding layer of 3mm, thickness of the grinding wheel of 47.5mm, and shaft diameter of 80mm. The support metal was made of aluminum. The reinforcing layer of the whetstone of Example 1 was formed according to the mixing ratio indicated by the following materials.
철 분말 1342gIron powder 1342g
청동(33주석-67구리) 분말 538gBronze (33 tin-67 copper) powder 538 g
구리 분말 359gCopper powder 359g
연마층의 계량된 재료들은 연마층을 위한 혼합물을 제조하기 위해 20분간 자동 분쇄기에 의해 혼합되었다. 마찬가지로, 실시예1의 숫돌의 보강층을 위하여 계량(計量)된 금속 분말을 20분간 자동 분쇄기를 이용해 혼합하여 혼합물을 준비하였다. The metered materials of the polishing layer were mixed by an automatic grinder for 20 minutes to produce a mixture for the polishing layer. Similarly, the metal powder metered for the reinforcing layer of the whetstone of Example 1 was mixed for 20 minutes using an automatic grinder to prepare a mixture.
실시예1의 숫돌은 다음의 공정으로 제작되었다. 보강층을 위한 혼합물이 외경 305mm, 폭 75mm 및 두께 5mm인 소결체(sintered body)를 얻기 위해 균일하게 소결/주조기에 채워지고, 최고온도 600℃에서 소결되었다. 결과물인 소결체가 냉각된 후, 연마층을 위한 혼합물이 균일하게 채워지고 최고온도 400℃에서 소결되었다. 이렇게 얻어진 두 층의 구조를 갖는 소결체는 유기 접착제(특히, 에폭시 타입의 접착제)를 사용하여 지지금속에 결합된다.The grindstone of Example 1 was produced by the following process. The mixture for the reinforcing layer was uniformly filled into the sinter / caster to obtain a sintered body having an outer diameter of 305 mm, width 75 mm and
비교예1의 숫돌은 다음 공정으로 제작되었다. 지지금속을 소결/주조기 내에 장착하고, 보강층을 위한 혼합물이 외경 305mm, 폭 75mm, 두께 5mm인 소결체를 얻기 위해 균일하게 채워진 후, 지지금속에 결합된 보강층을 얻기위해 최고온도 400℃에서 소결되었다.The grinding wheel of Comparative Example 1 was produced by the following process. The support metal was mounted in a sinter / caster, and the mixture for the reinforcement layer was uniformly filled to obtain a sintered body having an outer diameter of 305 mm, a width of 75 mm, and a thickness of 5 mm, and then sintered at a maximum temperature of 400 ° C. to obtain a reinforcement layer bonded to the support metal.
이렇게 제작된 실시예1 및 비교예1의 숫돌을 눈으로 검사하였다. 실시예1의 숫돌에서는 비정상적인 점이 발견되지 않은 반면, 비교예1의 숫돌의 연마층에는 금이 간 것이 관찰되었다. The grindstones of Example 1 and Comparative Example 1 thus prepared were visually inspected. Abnormal points were not found in the grindstone of Example 1, whereas gold was observed in the abrasive layer of the grindstone of Comparative Example 1.
보강층을 갖는 실시예1의 숫돌은 정상적으로 제작된 반면, 보강층을 갖지않 고 연마층이 소결에 의해 지지금속에 직접 결합되는 비교예1의 숫돌에는 금이갔다. 이러한 비교예1의 결과는 본 발명의 메탈본드의 단순한 사용만으로는 연마층의 강도 및 지지금속에의 결합력이 낮다는 것과, 연마층과 지지금속 사이의 열팽창계수의 차이가 영향력이 있다는 점을 시사한다. 이와는 대조적으로, 실시예1에서는 연마층의 열팽창계수와 비슷한 값을 가지는 보강층이 구비되기 때문에 연마층의 결함 및 휨 현상이 방지될 수 있고, 훌륭한 제품이 제작될 수 있다.The grindstone of Example 1 having a reinforcing layer was normally manufactured, whereas the grinding stone of Comparative Example 1, which had no reinforcing layer and was bonded directly to the supporting metal by sintering, cracked. The results of Comparative Example 1 suggest that the simple use of the metal bond of the present invention has a low strength of the abrasive layer and a bonding force to the support metal, and that the difference in thermal expansion coefficient between the abrasive layer and the support metal is influential. . In contrast, in Example 1, since the reinforcing layer having a value similar to the thermal expansion coefficient of the polishing layer is provided, defects and warpage of the polishing layer can be prevented, and an excellent product can be manufactured.
실시예2 및 비교예2Example 2 and Comparative Example 2
이제, 방전 트루잉 기능을 가지는 연삭기 상의 메탈본드 휠의 연삭 실험을 설명한다.Now, the grinding experiment of the metal bond wheel on the grinding machine having the discharge truing function will be described.
실시예1에 따라 제작된 숫돌이 실시예2의 숫돌로써 사용되었다. 실시예2의 숫돌은 지지금속과 보강층 사이에 비-도전성성 접착층을 가진다. 따라서, 지지금속과 연마층 사이에 전기적 도전성을 확보하기 위하여 지지금속과 보강층 사이에 전기적인 접속을 위한 부품을 삽입한다. 더욱 자세히는, 네 개의 나사(9; 도 2)가 지지금속과 보강층을 전기적으로 접속시키기 위해 삽입된다. A whetstone prepared according to Example 1 was used as a whetstone of Example 2. The grindstone of Example 2 has a non-conductive adhesive layer between the support metal and the reinforcing layer. Therefore, a component for electrical connection is inserted between the support metal and the reinforcing layer to ensure electrical conductivity between the support metal and the polishing layer. More specifically, four screws 9 (FIG. 2) are inserted to electrically connect the support metal and the reinforcement layer.
반면에 비교예2에서는 연마층이 다음의 혼합비율을 갖는 혼합물로부터 형성된다.On the other hand, in Comparative Example 2, the abrasive layer is formed from a mixture having the following mixing ratio.
CBN 입자 #800 84.1gCBN Particles # 800 84.1g
메탈본드 471.1gMetal Bond 471.1g
그래파이트 윤활제 10.0gGraphite Lubricant 10.0g
메탈본드 재료는 구리:주석의 중량비가 75 : 25인 청동이다.The metal bond material is bronze with a weight ratio of copper: tin of 75:25.
실시예2와 동일한 지지금속이 제공되어 소결/주조기 내에 설치되었다.The same supporting metal as in Example 2 was provided and installed in the sinter / caster.
연마층을 위한 혼합물이 외경 305mm, 폭 75mm, 두께 5mm인 소결체를 얻기 위해 균일하게 채워진 후 연마층이 지지금속에 직접 결합된 비교예2의 숫돌을 얻기 위해 최고온도 650℃에서 소결되었다.The mixture for the abrasive layer was uniformly filled to obtain a sintered body having an outer diameter of 305 mm, a width of 75 mm, and a thickness of 5 mm, and then sintered at a maximum temperature of 650 ° C. to obtain a whetstone of Comparative Example 2 in which the abrasive layer was directly bonded to the supporting metal.
시료(7)를 연삭하는 테스트가 쿄요 키카이(Koyo Kikai)사 제품인 더블 디스크 평면 연삭기 KVD300SII(7.5kW)에 두 개의 숫돌(6)을 도 4에 개략적으로 나타낸 대로 장착하여 실시되었다. 시료로는 35×25×5mm 크기의 고속도강(high speed steel) SKH51(60HRc)이 사용되었다. 연삭액(grinding fluid)으로는 "큐레-컷(Kure-cut) NS201" (가용성 타입)이 2% 농도로 사용되었다.The test for grinding the
트루잉 및 드레싱 상태는 다음과 같았다:Truing and dressing conditions were as follows:
설정된 방전 전압치(EO): 120VSet discharge voltage (EO): 120 V
설정된 방전 전류치: 32ASet discharge current: 32A
펄스 온 타임(pulse ON time; τON): 10㎲Pulse ON time (τ ON ): 10㎲
펄스 오프 타임(pulse OFF time; τOFF): 4㎲Pulse OFF time (τ OFF ): 4㎲
서보 전압(SV): 30VServo Voltage (SV): 30V
트루잉 횟수: 10회Trueing count: 10
잘라낸 트루잉 깊이: 0.001mmTruncated depth cut out: 0.001 mm
숫돌의 회전수: 400/minNumber of revolutions of the burr: 400 / min
방전 전극의 회전수: 509/minRotational Speed of Discharge Electrode: 509 / min
연삭 상태는 다음과 같았다.The grinding state was as follows.
연삭 모드(grinding mode): 더블디스크 평면 연삭Grinding mode: double disc face grinding
피딩 모드(feeding mode): 스윙 암(swing arm) 모드 (in-feed)Feeding mode: swing arm mode (in-feed)
숫돌 가장자리 속도: 16m/s (1000/min)Burr edge speed: 16m / s (1000 / min)
숫돌 회전방향: 상부: 역방향 (시계방향)Wheel rotation direction: Upper part: Reverse direction (clockwise)
하부: 정방향 (반시계방향) Lower part: Forward (counterclockwise)
시료의 이동 진동 폭: 30˚Moving vibration width of the sample: 30˚
시료의 이동 진동 속도: 25˚/s (1500˚/min)Moving vibration velocity of the sample: 25˚ / s (1500˚ / min)
절삭 깊이: 0.04mm/cutCutting depth: 0.04mm / cut
절삭 상태는 다음의 표1과 같다.Cutting conditions are shown in Table 1 below.
표를 보면 알 수 있듯이, 연삭 이송, 피니싱(finishing) 이송 및 스파크-아웃(spark-out)에 걸리는 총 연삭 시간은 9.0초이다.As can be seen from the table, the total grinding time for grinding feed, finishing feed and spark-out is 9.0 seconds.
숫돌은 평가 항목들, 예를 들면 시료 크기의 변화, 평형도(parallelism), 편평도(flatness), 연삭력 및 작업표면의 거칠기(Rz) 등에 대해 평가되었다.The grindstone was evaluated for evaluation items such as change in sample size, parallelism, flatness, grinding force and work surface roughness (Rz).
시료 크기의 변화는 시료의 연삭의 횟수가 증가함에 따라 연삭 후 각 시료의 최종 크기를 측정하여 평가하였다. 연삭 후 각 시료의 두께는 4지점에서 마이크로미터로 측정하여 이들의 평균으로 구했고, 최초 연삭(처음 연삭된 시료)과 평균치와의 크기의 차이가 점검되었다. 이 평가의 지표는 0.002mm/cut 이내이다.The change in sample size was evaluated by measuring the final size of each sample after grinding as the number of grinding of the sample increased. After grinding, the thickness of each sample was measured by the micrometer at four points and calculated as the average, and the difference between the size of the first grinding (the first ground sample) and the average was checked. The indicator of this evaluation is within 0.002 mm / cut.
평행도의 평가에 대해서는, 시료의 연삭의 횟수가 증가함에 따라 연삭 후 각 시료의 두께의 편차를 측정하였다. 연삭 후 각 시료의 두께는 4지점에서 마이크로미터로 측정하여 최대값과 최소값의 차이를 조사하였다. 이 평가의 지표는 0.005mm 이내이다.In the evaluation of the parallelism, the variation in the thickness of each sample after grinding was measured as the number of times of grinding of the sample increased. After grinding, the thickness of each sample was measured at 4 points by micrometer to investigate the difference between the maximum value and the minimum value. The indicator of this evaluation is within 0.005 mm.
평면도를 평가하기 위해, 연삭 후 시료의 연삭 표면을 표면 거칠기 테스터로 측정하여 높은 부위와 낮은 부위의 차이를 조사하였다. 이 평가의 지표는 0.005mm 이내이다.To evaluate the top view, the grinding surface of the sample after grinding was measured with a surface roughness tester to investigate the difference between the high and low portions. The indicator of this evaluation is within 0.005 mm.
연삭력은 연삭숫돌축 모터에서 소모된 전력을 바탕으로 측정하였다.Grinding force was measured based on the power dissipated in the grinding wheel motor.
작업종료 후 표면의 거칠기(Rz)의 평가는, 연삭후 각 시료의 연삭 표면의 표면 거칠기를 측정하여 연삭된 시료 조각들의 수효의 변화를 조사하였다. 평가 길이는 1.2mm, 기준길이는 0.25mm, 합격선은 0.25mm 였다. 이 평가의 지표는 0.8㎛ 이내이다.The evaluation of the surface roughness (Rz) after the end of the work was carried out to measure the surface roughness of the grinding surface of each sample after grinding to investigate the change in the number of the ground sample pieces. The evaluation length was 1.2 mm, the reference length was 0.25 mm, and the pass line was 0.25 mm. The index of this evaluation is within 0.8 μm.
실시예2의 숫돌의 실험결과가 표 2에 주어졌다.The experimental results of the grinding wheel of Example 2 are given in Table 2.
비교예2의 숫돌에서는, 메탈본드가 트루잉 전극에 적층된다. 따라서, 평가를 끝마치기도 전에 연삭이 정지되었다.In the whetstone of Comparative Example 2, a metal bond is laminated on the truing electrode. Therefore, grinding was stopped before the evaluation was completed.
이와는 대조적으로, 실시예2의 숫돌에서는 측정치들이 상대적으로 특정된 기준치 범위 이내에 머물러, 방전 트루잉 후의 연삭에서 심각한 문제가 발생하지 않았고, 연삭의 문제점도 발생하지 않았다. 따라서 본 발명에 따른 메탈본드 휠은 방전 트루잉 이후에 연삭작업을 정상적으로 수행할 수 있다는 것이 입증되었다.In contrast, in the grinding wheel of Example 2, the measurements remained within a relatively specified reference range, so that no serious problem occurred in grinding after discharge truing, and no problem of grinding occurred. Therefore, it has been proved that the metal bond wheel according to the present invention can normally perform a grinding operation after discharge truing.
본 발명에 따른 보강층을 가지는 방전 트루잉용 메탈본드 휠의 제작과정에 따르면, 보강층의 형성을 위해 재료들의 분말을 550℃ 내지 700℃에서 소결한다. 보강층을 냉각시킨 후, 그 위에 연마층을 형성하기 위해 재료들을 385℃ 내지 415℃로 소결한다. 소결된 연마층이 결합된 보강층은 이후에 지지금속에 접합된다. 이 방법으로 연마층에 금이 가거나 연마층과 지지금속 사이에 틈이 벌어지는 일 없이 방전 트루잉용 메탈본드 휠이 안정적으로 생산될 수 있다. According to the manufacturing process of the metal bond wheel for discharge truing having a reinforcing layer according to the present invention, the powder of materials is sintered at 550 ° C. to 700 ° C. to form a reinforcing layer. After cooling the reinforcing layer, the materials are sintered to 385 ° C. to 415 ° C. to form an abrasive layer thereon. The reinforcing layer combined with the sintered abrasive layer is then bonded to the supporting metal. In this way, the metal bond wheel for discharge truing can be stably produced without cracking the abrasive layer or opening a gap between the abrasive layer and the supporting metal.
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- 2006-06-16 CN CN2006100928326A patent/CN1880019B/en active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101242043B1 (en) * | 2012-02-17 | 2013-03-11 | 윤 근 양 | On line roll grindstone |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN1880019A (en) | 2006-12-20 |
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| CN1880019B (en) | 2010-05-12 |
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