개념 한 쪽
연삭기는 연삭숫돌을 사용해 재료를 깎는 가공기계로 외경, 내경, 평면, 공구 연삭기와 센터리스 연삭기 등 여러 종류가 존재한다고 정리한다. 연삭숫돌은 입자와 결합제로 구성되며 입자 종류와 결합제 기호, 입도 선택, 연삭 상태 문제(눈 메움 등)를 고려해 적절히 선택해야 한다고 설명한다. 또한 원주속도와 회전수, 연삭동력과 효율 계산 공식이 자주 출제되므로 공식을 숙지해야 한다고 안내한다.
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출제기준 단원 「연삭기의 종류(외경, 내경,평면, 공구, 센터리스 연삭기등)」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 연삭동력·효율 계산 | 1 | 연삭저항과 원주속도로 출력동력과 효율을 계산하기 |
| 원주속도와 회전수 관계 | 1 | 원주속도·지름으로 숫돌 회전수를 구하는 식을 유도하기 |
| 센터리스 기계 구성 요소 판별 | 1 | 센터리스 연삭기의 부품 구성에서 존재하지 않는 항을 찾기 |
연삭기는 가공물의 형상이나 지지 방식에 따라 여러 종류로 구분한다. 외경·내경·평면·공구 연삭기는 각각 가공부의 형상에 맞는 지지와 절삭 조건을 사용하며, 센터리스 연삭기는 이름 그대로 양센터로 공작물을 지지하지 않고 조정숫돌과 지지판으로 공작물을 지지하여 연삭한다는 점이 특징이다.
연삭숫돌은 단단한 연삭입자들이 결합제에 의해 고정된 구조를 갖는다. 대표적인 연삭입자로는 에머리, 코런덤(알루미나), 탄화규소가 있으며, 연삭재 종류별로 약호나 표기가 존재한다. 결합제는 비트리파이드, 레지노이드, 고무, 셸락 등으로 나뉘며 통상 기호로 구분하므로 입종 기호와 결합제 기호를 혼동하지 않도록 유의해야 한다.
연삭 성능과 상태는 결합도, 입도, 재료 특성에 따라 달라진다. 결합도가 높은 숫돌로 연한 금속을 연삭하면 연삭 찌꺼기가 숫돌 구멍에 막혀 연삭력이 저하되는 '눈 메움' 현상이 발생한다고 알려진다. 재료가 부드럽고 전연성이 크면 입자 파묻힘이 심하므로 칩 배출을 용이하게 하기 위해 굵은 입자를 사용하고, 단단한 재료나 미세한 접촉에서는 고운 입자를 사용해 표면 품질을 확보한다고 정리한다.
연삭 관련 계산에서 자주 쓰이는 식은 원주속도 V와 바퀴 지름 d, 회전수 N의 관계식 V = π d N / 1000이며 이를 N에 대해 정리하면 N = 1000 V / (π d)가 된다. 또한 연삭저항 F와 원주속도 v를 곱하면 출력동력이 되며, 투입된 동력 대비 출력동력의 비로 연삭기의 효율을 구한다.
대표 계산 1 — 연삭기의 효율 계산 예시 연삭저항 F = 150 N, 원주속도가 2500 m/min로 주어졌을 때, 투입동력 P_in = 10 kW일 때 출력동력 P_out = F × v로 구한다. 속도를 초 단위로 바꾸면 v = 2500/60 ≈ 41.67 m/s이므로 P_out ≈ 150 × 41.67 ≈ 6250 W = 6.25 kW이다. 효율 η = (P_out / P_in) × 100 = (6.25 / 10) × 100 ≈ 62.5%로 약 63%라 판단한다.
대표 계산 2 — 숫돌 바퀴 회전수 구하기 원주속도 V(m/min)와 숫돌 지름 d(mm)가 주어지면 회전수 N은 N = 1000 V / (π d)로 구한다. 이 식은 원주길이 πd(mm)를 분당 거리 1000V(mm/min)로 나눈 식이라는 원리에서 유도된다고 정리한다.
평면연삭기에서 연삭숫돌의 원주 속도 v =2500m/min이고, 연삭저항 F = 150 N이며 연삭기에 공급된 연삭동력이 10kW일 때 연삭기의 효율은 약 얼마인가?
정답 ② · 문제는 연삭숫돌의 원주속도와 연삭저항으로부터 연삭 효율을 계산하는 문제이다. 출력동력 P_out은 힘 F와 속도 v의 곱이며 속도 단위 변환을 위해 2500 m/min을 2500/60 ≈ 41.6667 m/s로 바꾼다.
효율은 (출력동력/입력동력)×100이며, 출력동력은 연삭저항×원주속도로 계산한다.
연삭에서 원주속도를 V(m/min), 숫돌바퀴의 지름을 d(mm)이라면, 숫돌바퀴의 회전수(N)을 구하는 식은?
정답 ② · 문항은 숫돌의 회전수 N을 원주속도 V와 지름 d로 표현하는 공식을 묻고 있다. 원주속도 관계식은 V = π d N / 1000 (V는 m/min, d는 mm, N은 rpm)이므로 이를 N에 대해 정리하면 N = 1000 V / (π d) 가 된다.
원주속도 공식 V=πdN/1000을 회전수 N에 대해 정리하면 N=1000V/πd가 된다.
센터리스 연삭기에 없는 부품은?
정답 ③ · 문항은 센터리스 연삭기에 없는 부품을 묻고 있다. 센터리스 연삭기는 공작물을 양쪽 센터로 지지하지 않고 연삭숫돌, 조정숫돌(또는 지지숫돌), 일감 지지판 등으로 지지 및 가공하므로 양센터가 존재하지 않는다.
센터리스 연삭기는 공작물을 양쪽 센터로 지지하지 않으므로 양센터가 없다.
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