KR100540863B1 - 작업편 관찰 형상부를 구비한 연마 휠 - Google Patents

Abstract

불규칙(즉, 간극형성된) 외주부 형상 및/또는 그를 통해 연장하는 구멍을 가지는 연마제 연삭 휠은 종래의 표면 마감, 스내깅 및/또는 용접 혼합 작업에서 연삭되는 작업편의 표면을 관찰할 수 있게 한다. 연삭 휠은 각각 휠의 원형 등의 외주부 둘레에 이격된 관계로 배치된 하나 이상의 간극(312)을 포함한다. 또한, 구멍(322)이 간극에 부가하여 또는 그 대신에 제공될 수 있으며, 유사하게 휠 둘레에 등간격으로 이격배치된다. 간극 및/또는 구멍은 다수의 다른 형상으로 구성될 수 있다. 간극 및 구멍 위치는 휠(110, 310, 410)의 균형을 유지하도록 선택될 수 있다. 휠이 그 축선 주위에서 회전할 때, 표면으로부터 연삭 휠을 제거하지 않고, 마모되는 작업편의 표면의 상태를 모니터링할 수 있어서 유리하다.

연마 휠, 장착 개구, 연마 입자, 매트릭스, 외주부

Description

작업편 관찰 형상부를 구비한 연마 휠{ABRASIVE WHEELS WITH WORKPIECE VISION FEATURE}

본 발명은 연마 또는 연삭 휠의 분야에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 연삭(grinding)동안 작업편의 관찰을 용이하게 하는 연삭 휠에 관한 것이다.

연마(즉, 연삭) 휠은 종래의 연삭기 및 수동 앵글 연삭기에 널리 사용된다. 이들 기계에 사용될 때, 휠은 그 중앙부에 의해 유지되고, 가공물(즉, 작업편)에 대하여 가압되면서 비교적 높은 속도로 회전된다. 연삭 휠의 연마면은 연삭 휠의 연마 입자의 총체적 절삭 작용에 의해 가공물의 표면을 마모시킨다.

연삭 휠은 거친 연삭 및 정밀 연삭 작업 양자 모두에 사용된다. 거친 연삭은 표면 마감(finish) 및 달굼(burn)에 특별히 관련하지 않고, 돌출부의 급속한 제거를 달성하기 위해 사용된다. 거친 연삭의 예는 빌릿(billet)으로부터 불순물의 급속 제거, 용접부의 준비 및 강철의 절단을 포함한다. 정밀 연삭은 원하는 치수 공차 및/또는 표면 마감을 달성하기 위해 제거되는 돌출부의 양을 제어하는 것과 관련된다. 정밀 연삭의 예는 정밀한 양의 재료의 제거, 첨단화 가공(sharping), 성형 및 폴리싱(polishing) 및 혼합(blending)(즉, 용접 비드의 평활화) 같은 일반적 표면 마감 작업을 포함한다.

연삭 휠의 실질적으로 편편한 전면이 작업편에 적용되는 종래의 전면(face) 연삭 휠 또는 표면 연삭 휠은 작업편에 대하여 약 6°까지의 각도로 배향된 편편한 전면을 가진 연삭기 또는 종래의 표면 연삭기를 사용하는, 거친 연삭 및 정밀 연삭 양자 모두를 위해 사용될 수 있다. 표면 연삭 작업의 예는 미국 특허 제 5,951,378 호에 기술된 바와 같은 바이메탈 엔진 블록(bimetallic engine block)의 파이어 데크(fire deck)의 연삭이다. 종래의 전면 연삭 또는 표면 연삭 휠은 종종 연마제 미립자와 접합제 혼합물을 섬유 보강재를 부가하거나 부가하지 않은 상태로 단단한 단체형(monolithic)의 접합 연마제형 휠로 성형함으로써 제조된다. 적합한 접합 연마제는 수지 본드 매트릭스내의 알루미나 입자를 포함한다. 접합된 연마제의 다른 예는 유리화 또는 금속 접합제내의 다이아몬드, CBN, 알루미나 또는 실리콘 카바이드 입자를 포함한다. ANSI(American National Standard Institute)에 의해 지정된 다양한 휠 형상이 전면 또는 표면 연삭 작업에 일반적으로 사용된다. 이들 휠 유형은 선형(straight)(ANSI 유형 1), 원통형 휠(유형 2), 오목형(유형 5 및 7), 선형 및 만개형 컵(유형 10 및 11), 접시 및 화분받침대형 휠(유형 12 및 13), 릴리브형(relieved) 및/또는 오목형 휠(유형 20 내지 26) 및 중심 함몰형 휠(유형 27, 27A 및 28)을 포함한다. ANSI 유형 29 같은 상기 휠의 변형도 전면 또는 표면 연삭에 적합할 수 있다.

종래의 전면 연삭 또는 표면 연삭 휠에 관련된 단점은 작업자가 실제 작업 동안 연삭되는 작업편의 표면을 볼 수 없으며, 작업자는 단지 휠에 의해 덮혀지지 않은 재료만을 볼 수 있다는 것이다. 종종 원하는 결과에 대한 근사치에 보다 근접하게 도달하기 위해 진행동안 작업편을 반복적으로 검사하지 않고는 정밀한 작업을 수행하는 것이 곤란하였다. 앵글 연삭기(angle grinder) 같은 수동 공구는 정밀하게 재적용될 수 없으며, 그래서, 반복되는 검사는 신중한 가공을 위해서는 좋은 선택이 아니다.

천공부를 가지는 휠은 육안의 망막상의 이미지의 잔상 즉 "잔상(peisistence of vision)" 효과 때문에, 적절한 고속으로 회전할 때 반투명해진다; 회전 휠과 그 배경 및/또는 전경 사이에 빛 및/또는 색상의 대비가 존재하는 경우에, 천공형 회전 휠을 통해 보여지는 이미지는 추가로 향상된다. 휠 회전시, "윈도우"의 폭 또는 투시 효과를 향상시키기 위해, 천공부는 서로 중첩되게 설계되는 것이 일반적이다. 이 현상을 사용하는 연마 샌딩(sanding) 휠은 예로서, 본 명세서에서 참고로 합체된 미국 특허 제 6,159,089 호, 제 6,077,156 호, 제 6.062.965 호, 및 6,007,415 호에 개시되어 있다.

단체형 수지/입자 복합 휠 파손 및/또는 큰 개구내로의 돌출과 같이 있을 수 있는 대형사고의 결과 때문에, 현재까지 이런 "윈도우"의 사용은 다 부품 금속체 절단 블레이드 및/또는 가요성 샌딩 휠에 대해서는 제한되어 왔다.

따라서, 표면 연삭을 위한 개선된 공구 및/또는 방법에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 실시예에 따라서, 작업편으로부터 재료를 제거하도록 그 축선 주위에서 회전 동작하기 위해 연마 휠이 제공된다. 연마 휠은 장착 개구, 연마 입자 함유 매트릭스(abrasive grain containing matrix) 및 회전 동작하는 동안 가상 실린더(notional cylinder)를 한정하는 외주부(periphery)를 포함한다. 휠은 매트릭스를 통해 축방향으로 연장하는 하나 이상의 보이드(void)를 포함하며, 그래서, 회전 동작하는 동안 보이드가 가상 윈도우(a notional window)를 형성하고, 이 가상 윈도우를 통해 작업편이 관찰될 수 있다. 또한, 휠은 실질적으로 단체(monolithic)이고, 20N의 인가 축방향 부하에 따라 축방향으로 약 1 내지 5mm의 범위로 굴곡될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 작업편으로부터 재료를 제거하기 위해 그 축선 주위에서 회전 동작할 수 있는 연마 휠을 제조하는 방법을 포함한다. 이 방법은 연마 입자 내지 함유 매트릭스를 제공하고, 이 매트릭스를 휠로 성형하는 것을 포함한다. 또한, 이 방법은 매트릭스를 통해 축방향으로 연장하는 하나 이상의 보이드를 형성하여, 회전 동작하는 동안, 보이드가 가상 윈도우를 형성하고, 이 윈도우를 통해 작업편이 보여질 수 있게 하는 것을 포함한다. 휠은 단체로서 형성되고, 20N의 인가된 축방향 부하에 따라 축방향으로 약 1 내지 5mm의 범위의 가요성을 가지도록 크기설정, 성형 및 형성된다.

본 발명의 다른 양태에서, 작업편으로부터 재료를 제거하도록 동작 회전하는 연마 휠이 제공된다. 연마 휠은 장착 개구와, 연마 입자 함유 매트릭스와, 회전 동작하는 동안 가상 실린더를 한정하는 외주부를 포함한다. 복수의 보이드가 매트릭스를 통해 축방향으로 연장하고, 그래서, 회전 동작하는 동안, 보이드가 가상 윈도우를 형성하고, 이 가상 윈도우를 통해 작업편이 관찰될 수 있다. 복수의 보이드는 하나 이상의 관찰구와, 가상 실린더의 여백으로부터 반경방향 내향으로 연장하는 하나 이상의 비폐쇄 간극을 포함한다. 휠은 실질적으로 단체이다.

본 발명의 상술한 바 및 기타 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 양태에 관한 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 보다 쉽게 명백히 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 외주부 성형 연삭 휠(shaped perimeter grinding wheel)의 저면(연삭면측) 평면도.

도 2는 도 1의 2-2를 따라 취한 측면 입면도.

도 3 내지 도 9는 가상선으로 도시된 선택적 관통구를 가지는, 본 발명에 따른 연삭 휠의 다양한 대안적 실시예의 도 1과 유사한 도면.

도 10a, 10b는 반전된 배향으로 확대된 도 2와 유사한 도면.

도 11 내지 도 14는 본 발명에 비교된 종래 기술의 다양한 휠의 기대 성능을 도시하는 바아 챠트와 그래프.

도 15 및 도 16은 각각 본 발명의 대안적인 실시예의 평면도 및 측면 입면도.

도 17 및 도 18은 각각 본 발명의 다른 실시예의 평면도 및 측면 입면도.

도 19 내지 도 21은 본 발명의 부가적인 실시예의 측면 입면도.

도 22 내지 도 25는 본 발명의 부가적인 실시예의 도 1과 유사한 도면.

도 26은 종래 기술의 휠에 비교한 본 발명의 다양한 실시예의 시험 결과를 그래픽적으로 도시하는 도면.

첨부 도면에 도시된 형상을 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시예가 하기에 상세히 설명된다. 설명의 명료성을 위해, 첨부 도면에 도시된 유사 특징부는 유사 참조 부호로 표시되어 있으며, 도면의 대안 실시예에 도시된 동일 특징부는 동일 참조부호로 표시되어 있다.

여기에서 사용되는 용어 "휠"은 회전 스핀들 또는 축상에 장착되도록 적용되는 단체형(하기에 정의) 물품을 의미한다. 이는 여기서, 순수 원형 또는 원통형 형상에 한정되지 않는다. 이는 표면 연삭기 또는 앵글 연삭기와 함께 사용할 수 있는 물품을 포함한다.

용어 "간극" 및 "슬롯"은 물체의 재료에 의해 불완전하게 둘러싸여지면서, 하나 이상의 방향으로 물체를 완전히 통과해 연장하는 절결부 또는 리세스(recess)를 의미한다. 이들은 휠의 원형 외부 에지가 소실되는 구획부(하기에 정의) 또는 개구의 일부가 에지를 초과하여 연장될때까지 "개구"를 (가상으로)이동시킴으로써 얻어지는 외관을 포함한다.

유사하게, "구멍"은 물체의 재료에 의해 완전히 둘러싸여지면서, 하나 이상의 방향으로 물체를 완전히 통과해 연장하는 절결부, 리세스 또는 개구를 그 특정 형상 또는 지오메트리에 무관하게 포함한다.

"간극(gap)", "슬롯(slot)", 및/또는 "구멍(hole)"은 여기서 총체적으로 "보이드(void)"라 지칭된다.

"단체형" 및/또는 "단체"는 몰딩(예로서, 주조)에 의한 것 같은 단일의 일체형 유니트로서 형성된 물체를 의미한다. 단체형 연삭 휠의 예는 비보강 및 보강 접합 연마제형 연삭 휠 양자 모두를 포함한다. 전형적인 보강재의 예는 유리나 탄소 같은 섬유나 연삭 휠의 불연속 층으로서, 즉, 적소에 접합제 및 연마제 재료를 가지는 층을 성형함으로써, 형성된 지지판을 포함한다. 대안적으로, 보강재는 접합제 및 연마제 재료와 실질적으로 균질하게 혼합된 섬유 또는 다른 재료를 포함할 수 있다. 여기서 사용된 "단체형" 및 "단체"는 보강판에 제거가능하게 고정된 샌드페이퍼를 포함하는 종래의 샌딩 디스크를 배제하고, 휠의 림상으로 브레이징 또는 전기도금된 연마제 입자의 층을 가지는 금속 휠을 배제한다.

"연삭"은 여기서, 작업편의 표면이 재료를 제거하거나 조도를 변경시키도록 처리되는 소정의 마찰가공 또는 마감을 의미한다.

"구획부(segment)"는 외주부와 코드(chord) 사이에 배치된 원의 일부를 의미한다.

"축방향"은 휠의 회전축에 실질적으로 평행한 방향을 의미한다. 유사하게, "횡방향", "횡단 방향" 또는 "횡단면"은 축방향에 실질적으로 직교하는 평면 또는 방향을 의미한다.

용어 "여백"은 휠의 회전에 의해 형성되는 가상 실린더 또는 휠의 표면 및/또는 반경방향 최외측 에지를 포함한다. 휠의 여백은 내부에 배치된 소정의 간극 또는 슬롯을 포함한다.

용어 휠의 "외주부(periphery)"는 여백, 연삭면 및 대향(예로서, 비연삭)면을 포함하는 휠의 모든 외면을 포함한다.

개략적으로 말하면, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 불규칙(즉, 간극형성된) 외주부 형상 및/또는 그를 통해 연장하는 일련의 구멍을 가지는 단체형 연마제 연삭 휠을 포함하며, 일반적으로 전면 또는 표면 연삭 작업과 연계된 종래의 표면 마감, 스내깅(snagging) 및/또는 용접 혼합 작업시 연삭되는 작업편의 표면을 관찰할 수 있게 한다. 예로서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 연삭 휠(110, 310 및 410) 각각은 휠의 원형 외주부 둘레에 이격된 관계로 배치된 하나 이상의 간극(112, 312 및 412)을 포함한다. 또한, 이들 휠은 도 3에 가상선으로 도시된 구멍(322) 같은 관찰구를 포함할 수 있다. 대안적으로, 휠은 도 22 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 소정의 주변 간극이 없이 구멍을 구비할 수 있다. 도 1 및 도 22를 참조하면, 중앙으로부터 등거리의 세 개의 간극(112) 또는 구멍(2222)이 사용될 수 있지만, 다른 조합도 가능하다. 간극 및/또는 구멍은 다수의 다른 형상으로 구성될 수 있으며, 균열의 전파에 대한 소정의 경향을 감소시키고, 날카롭거나 좁은 코너부의 사용을 회피하기 위해, 라운딩처리(즉, 모따기;chamfered)될 수 있다. 간극 및/또는 구멍 위치는 휠의 균형을 유지하도록 선택될 수 있다. 휠은 간극 에지로부터 재료를 제거함으로써 동역학적으로 균형화될 수 있다.

간극 및/또는 구멍은 상술한 "잔상" 효과로 인해 휠이 적절한 고속으로 그 축(116, 316, 416) 둘레에서 회전할 때, 반투명해지게 한다. 따라서, 휠이 화살표(114, 314, 414)로 도시된 방향 같이 그 축선 주위를 회전할 때, 개인 또는 기계(즉, 연삭기 운용자 또는 기계 관찰 시스템)가 표면으로부터 연삭 휠을 제거하지 않고, 작업편이 마모될 때 작업편의 표면의 상태를 관찰할 수 있다. 간극 및/또는 구멍은 종래 기술의 원형 외주부의 연삭 휠이 사용될 때 보다 현저히 냉온에서 작업편의 표면이 머물수 있게 하도록 마찰 접촉 면적을 감소시키고, 공기 유동을 향상시키는 것에도 양호하게 기능하는 것으로 믿어진다.

간극 및/또는 관찰구는 종래의 샌딩 디스크, 즉, 상술된 '521 공보에 기술된 것 같은 실질적인 강체 보강판에 고정된 샌드페이퍼(sandpaper)의 실질적인 원형 시트를 사용하는 것에 제공되어 왔다. 그러나, 이들은 단체형 연마제 접합 연삭 휠에는 사용되지 않았다. 연삭 작업 동안 휠의 중심 부근에서 발생되는 비교적 높은 응력 집중으로 인해, 이런 휠을 통해 연장하는 개구를 제공하는 것은 허용불가한 휠 강도의 손실을 발생시키는 것으로 간주되었다. 그러나, 적절한 휠 디자인으로, 이들 휠의 평탄한 연삭면에 관찰 개구(즉, 구멍)를 배치하는 것이 가능하다는 것이 발견되었다.

또한, 종래기술에서 가용한 것으로부터 예시되는 문제점, 즉, 외주부의 간극이 작업편으로부터의 돌출부에 걸릴 수 있거나, 응력 집중을 유발하여 궁극적으로 휠 파손을 유발할 수 있다는 문제점은 시험실시시 발견되지 않았다. 도 10과 관련하여 보다 상세히 후술될 바와 같이, 간극을 선택적으로 경사지게 하거나 및/또는 간극(112) 및/또는 구멍(322, 622)의 후미 에지(120)를 상승시키는 것 등과 함께 비교적 높은 회전 속도는 종래의 회전 속도에서 회전하는 휠의 간극에 돌출부가 들어오는 것을 방지하기에 적합한 것으로 나타났다.

본 발명의 개발 및 사용 동안 관찰하면 회전하는 연마면과 작업편 또는 마모 된 재료 사이의 난기류의 형성에 의해 냉각 효과가 발생되어 연삭 작업의 성능 및 효율의 향상이 부분적으로 달성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 절단 간격 사이에 소량의 시간이 경과하는 간헐적 절단으로부터도 이득을 얻을 수 있다. 본 발명의 개선된 연삭 휠 중 하나의 각 회전 동안 다수회의 "휴지 시간(rest time)"이 있다. 휠이 근소하게 균일하게 균형화되도록 휠의 여백 둘레에 등간격으로 이격된 위치에 간극을 배치함으로써 가장 양호한 결과가 달성된다는 것이 판명되었다.

이제, 도면을 참조로, 본 발명의 연삭 휠을 보다 세부적으로 설명한다. 간극 및/또는 구멍을 제외하면, 휠은 상술한 유형 1, 2, 5, 7, 10 내지 13, 20 내지 26, 27, 27A, 28 및 29로 산업 표준 유기 또는 무기 연마제 접합 휠로서 제조될 수 있다. 또한, 휠은 도 15 내지 도 19에 관하여 도시 및 설명되는 것 같은 유형 27과 유형 28의 혼합형(이하, "혼합형 27/28" 휠이라 지칭함)으로서 제조될 수도 있다. 또한, 이들 휠은 종래의 섬유 또는 지지판 보강재를 갖거나 갖지 않는 상태로, 그리고, 종래의 직경으로 제조될 수 있다. 유기 접합 재료의 예는 수지, 고무, 셀렉(shellac) 또는 기타 유사 접합제를 포함한다. 무기 접합 재료는 점토, 유리, 프리트(frit), 자기, 소듐 실리케이트(sodium silicate), 마그네슘 옥시클로라이드(oxychloride)또는 금속을 포함한다. 예로서, 몰딩 같은 종래의 연삭 휠 제조 기술이 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 변형된 종래의 연삭 휠 제조 기술의 특정 예가 하기에 보다 상세히 설명된다.

본 발명의 휠의 전형적인 구성이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1은 저면도, 즉, 휠의 평탄한 연삭면에서 본 도면이다. 도시된 바와 같이, 휠(110)은 세 개의 간극(112)과 종래의 중앙 장착구(111)를 포함한다.

간극은 소정 수의 크기 및 형상, 소정의 정당한 개수로 구성될 수 있다. 예로서, 다양한 3 간극형 휠이 도 1 내지 5, 8 및 9에 도시되어 있다. 4 간극 실시예는 도 6 및 도 7에 도시되어 있으며, 5-간극 형태는 도 8c에 도시되어 있다. 1-간극 휠(에지로부터 제거된 균형화 구획부를 가지는)(미도시)도 사용될 수 있다.

이제, 도 3으로 돌아가면, 간극(312)은 실질적으로 단차형 또는 가리비형 외주부를 가지는 휠(310)을 제공하도록 비대칭형으로 이루어질 수 있다. 도시된 바와 같이, 간극(312)은 선도 에지(leading edge : 318)를 포함하고, 이는 최외부 휠 반경(r_max)으로부터 r_max에서의 접선에 대하여 비교적 가파른 각도 α(즉, 실질적으로 직교)로 반경방향으로 내향 연장한다. 선도 에지(318)는 점진적으로 개시 반경 r_min을 가지는 후미 에지(trailing edge : 320)로 정형되고(즉, 비교적 작고 감소하는 접선 각도 β에서), 이는 점진적으로 최외부 반경(r_max)으로 정형된다. 후미 에지(320)의 이 점진화된 반경은 작업편의 날카로운 에지 등에 휠이 포획될 가능성을 감소시키는 경향을 가져서 유리하다. 이 점진화된 반경은 또한 도 10에 관련하여 후술된 바와 같은 연삭면을 가지는 평면 외측으로 후미 에지를 상승시키는 것과 조합하여 사용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 비대칭 간극의 변형이 도시되어 있다. 본 실시예에서, 휠(410)은 휠에 실질적으로 톱니형 외주부를 제공하는 간극(412)을 구비한다. 휠(310)과 유사한 방식으로, 휠(410)의 후미 에지(420)는 90°미만인 각도 β'로 연장하는 것이 적합하다.

도 5는 두가지 부가적인 비대칭 간극의 변형(512', 512")(도 5a 및 도 5b)과, 비대칭 간극(512''')을 가지는 다른 실시예(도 5)를 포함한다.

도 6 내지 도 9는 휠의 소실 또는 제거된 구획부로서 형성된 간극(각각 612, 712, 812, 812', 812" 및 912)을 가지는 휠(610, 710, 810, 810', 810" 및 910)의 다른 실시예를 도시한다. 이들 구획부는 선형(612 및 812), 굴곡형(812') 또는 톱니형(812', 912)일 수 있다. 상향의 하나의 구획부로부터 3 또는 4개가 적합하고, 5(810" 참조) 이상이 가능하다.

부가적으로, 간극의 후미 에지를 따른 연삭면의 에지는 626, 726, 826 및 926에서와 같이 모따기된 에지부[또한, 여기서 "윙 팁(wing tip)"이라 지칭됨]를 구비할 수 있다. 이 윙 팁은 마모되는 재료와 휠 사이의 기류를 증가시키고, 도 10의 융기형 후미 에지의 것과 유사한 방식으로 림 접촉의 충격을 감소시킬 수 있다. 윙 팁은 고의적으로 형성된 베인을 휠의 에지상에 추가로 포함할 수 있으며, 이는 샌딩 휠의 외주부 둘레로 공기를 안내 또는 채널링하기 위해 사용될 수 있다. 이들은 앵글 연삭기의 가드 외주부의 봉쇄 "스커트(skirt)"와 연계하여 사용될 수 있으며, 그래서, 모든 방향이 아닌 일 방향으로 먼지가 배출된다. 먼지 또는 찌끼 수집 장치가 설치되어 먼지 또는 찌끼의 대부분이 보유된다.

상술한 바와 같이, 휠내의 간극 또는 슬롯(112, 312, 412…)은 사용자가 연삭기를 사용할 때, 회전하는 휠을 통해 마모되는 작업편을 사용자가 관찰할 수 있게 하여 유리하다. 이에 관하여, 연마 작용의 진행 동안 연마 작용을 관찰 및 모니터링할 수 있게 하기 위해 매우 유용하다. 종래의 표면 또는 앵글 연삭기의 구조는 실질적으로 회전하는 휠의 외부를 통해 관찰할 수 없으며, 본 발명의 휠은 이 단점을 극복하기 위해 개발되었다. 종래의 불투명 휠로 연삭이 수행될 때, 작업자는 일련의 테스트 마모를 실시하여야만 하며, 그때 마다 관찰을 위해 툴을 제거하여야 하며, 작업이 거의 완료되었을 때, 이러한 검사 휴지기간은 점점더 빈번해져야만 한다. 본 발명을 사용하여, 작업자는 가공물에 대한 툴의 1회 적용으로 마모 작업을 수행할 수 있으며, 과도하게 마모될 위험이 매우 작다.

휠내의 이들 간극 및/또는 구멍의 존재는 돌출물이 간극에 걸려 연삭 공정의 파손에 의한 중단을 유발할 수 있다.

본 발명의 휠은 잔상에 의존하여 작업편을 위에서 관찰하고, 회전 휠을 통해 관찰하는 사람을 위해 시각적 대비를 강조시키도록 착색된 블랙(colored black)인 것이 적합하다. 이 색상은 백색 보다 덜 거슬리며, 이는 백색 또는 다른 발광-착색 휠을 통해 보여지는 가공물 표면의 모습의 청명화(graying out)를 초래하는 경향을 갖는다. 결과적으로, 한 장소의 제거된 구획부가 휠의 다른 부분의 간극과 중첩하는 경우에, 휠 아래의 가공물은 휠의 에지까지 깨끗하게 보여질 수 있으며, 그래서, 사용동안 휠의 전체 가공부가 "청명화(grey out)"된다.

공냉(Air cooling)

4.5inch(114.3mm)/115mm 앵글 연삭기에서 전형적인 8000 내지 11000 rpm에서 회전될 때, 본 발명에 따라 제조된 회전 휠 둘레로 준 접선 방향으로 발출되는 현저한 기류가 존재할 수 있는 것으로 기대된다. 이는 경사형 간극이 마모면에서 현저한 난기류를 생성하고, 찌끼는 반경방향 외향으로 축출되는 경향을 갖는다.

이제, 도 10을 참조하면, 간극(112)(및/또는 후술되는 관찰구)은 도시된 바와 같이 경사질 수 있다. 비록, 여기에 언급된 소정의 관찰구에 대해서도 설명이 완전히 적용될 수 있지만, 편의상, 하기의 설명은 간극에 특정한다. 휠(110)의 양호한 회전 방향은 화살표(14)로 도시되어 있으며, 연마제 연삭면은 도면에 도시된 바와 같이 하향한다. 갭(112)의 선도 에지(118)는 경사져서(축방향에 대하여) 연마제 연삭면의 가장 근접한(즉, 인접한) 부분과 예각을 형성하며, 후미 에지(120)는 연삭면의 인접부에 대하여 둔각이 형성되도록 경사진다.(도 10b의 후미 표면(120')은 휠이 돌출부에 걸릴 위험을 부가적으로 최소화하기 위해 사용될 수 있는 부가적인 경사 형상을 도시한다).

간극 그자체의 실제 경사(raking) 없이도, 휠이 고속으로 회전될 때 보강판내의 개구의 운동에 의해 실질적으로 현저하고 유용한 난기류가 존재하며, 이는 작업편을 냉각시키는 유리한 경향을 갖는다.

이 효과는 도시된 바와 같이, 간극(112)을 경사형성함으로써 증가될 수 있으며, 그 이유는, 공기가 화살표(1030)로 도시된 바와 같이 작업편의 표면에 수반되는 경향을 갖기 때문이다(도 10a), 이 기류는 작업편을 냉각시키고, 먼지/찌끼를 마모 부위로부터 날려버리며, 작업 영역으로부터 부서진 연마제 입자를 제거하는 것을 돕는다. 이 효과는 도 10b에 도시된 바와 같이 공기 스쿠프(scoop)를 형성하도록 후미 에지(120')를 상승시킴으로써 추가로 향상될 수 있다. 공기가 마모되는 표면에 도달할 때, 현저한 공기 압축이 존재하는 것이 적합할 수 있다. 또한, 공기는 일종의 베어링으로서 작용하여 공기 베어링과 유사한 방식으로 정지된 가공물과 회전 휠 사이로 그 자체를 밀어넣는다. 이 경우에, 가공물 표면에 난류가 형성될 수 있으며, 이는 찌끼 제거를 돕는다.

간극의 후미 에지 등에서 돌출물을 포획할 가능성이 거의 없다는 것을 관찰하였지만(부분적으로, 약 2ms 마다에서 사용 동안(10,000 rpm) 제공된 새로운 간극이 존재하기 때문에), 도 10에 도시된 구성은 급격한 코너부 이외로 벗어나도록 대상물에 완만한 경사를 제공함으로써 이 위험을 최소화하는 것을 돕는 경향을 가진다(툴이 느려질 때 처럼).

상술한 것들에 부가하여, 본 발명의 연마 휠은 다양한 대안적 실시예의 형태로 실시될 수 있다. 예로서, 개략적으로 상술한 바와 같이, 소정의 상술한 휠은 간극 또는 슬롯(112, 312, 412…)과 조합하여 또는 그에 부가하여, 도 3, 6 및 7 등에 가상선으로 도시된 하나 이상의 관찰구(322, 622, 722 등)를 구비할 수 있다. 부가적으로, 본 발명은 상술한 가출원('478 출원) 및 발명의 명칭이 연삭면의 관찰을 위한 관찰구를 가지는 편위형 가요성 연삭 휠인 일본 특허 출원 제 11-15371호에 기술된 바와 같이, 도 22 내지 24의 휠(2210, 2310 및 2410) 처럼 소정의 주변 간극을 사용하지 않고 관찰구를 포함할 수 있다. 이 관찰구는 원형(즉, 도 3, 9 및 22에 도시된) 또는 비원형(즉, 도 23 및 24의 달걀형 구멍(2322 및 2422))을 포함하는 실질적인 소정의 구조로 이루어질 수 있다. 도 23 및 24를 보다 상세히 참조하면, 달걀형 또는 타원형 구멍이 사용되는 경우에, 구멍은 소정의 원하는 배향으로 배향될 수 있다. 예로서, 도 23에 도시된 바와 같이, 구멍(2322)은 그 종축(횡단 평면내의)이 반경 방향으로 연장하는 상태로 배치될 수 있다. 대안적으로, 도 24에 도시된 바와 같이, 종축은 반경 방향에 대해 편위각(γ)으로 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 각도(γ)는 약 45°이다. 테스트는 타원형 구멍으로 제조된 휠이 슬롯형 구멍의 종방향 치수와 같은 직경의 원형 구멍을 가지고 제조된 유사한 휠에 대하여 현저히 향상된 강도를 갖는다는 것을 보여 줬다. 또한, 45°의 각도(γ)로 슬롯형 구멍을 배향하는 것은 하기의 실시예에서 보다 상세히 설명될 바와 같이 휠 강도를 추가로 향상시킨다.

부가적으로, 소정의 상술한 관찰구(322, 622 등)는 도 2 및 도 10에 관해 상술되고, 도 6, 도 7 및 도 8a에 가상선으로 도시된 바와 같이 경사형성될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 관찰구는 연삭 작업 동안 그를 통해 작업편을 사용자가 관찰할 수 있게 하도록 상술한 간극의 것과 실질적으로 동일하게 동작한다.

구멍(들)(322, 622 등)의 수 및 위치는 휠의 균형을 유지하도록 적절히 선택된다. 비록, 이 회전 균형을 유지하도록 단일 관찰구를 제공하고, 휠을 성형하는 것이 가능할 수 있지만, 일반적으로, 원하는 휠 균형을 제공하도록 휠의 회전축 둘레로 이격된 관계로 배치된 복수의 구멍을 제공하는 것이 적합하다. 구멍의 크기 및 휠의 직경에 따라서, 소정 수의 구멍이 사용될 수 있다. 예로서, 6inch(152.4mm)의 최외부 직경을 가지는 휠은 3 내지 6 구멍을 포함할 수 있으며, 보다 큰 직경의 휠[즉, 9 내지 20 inch(228.6 내지508mm) 휠]은 10 내지 20 또는 그 이상의 구멍을 포함할 수 있다. 휠은 휠 여백으로부터 재료를 제거함으로써 동역학적으로 균형화될 수 있다. 특히 양호한 실시예에서, 관찰구는 휠의 회전에 의해 형성되는 가상 실린더의 반경의 적어도 60%와, 휠의 여백으로부터 적어도 약 2mm의 사이의 영역내에 형성될 수 있다.

비록, 본 발명이 실질적으로 소정 유형 또는 연삭 휠의 구성으로 구현될 수 있지만, 일반적으로 유기 수지 매트릭스인 접합 매트릭스내에 포함된 연마 입자를 포함하는, 일반적으로 공지된 "박형 휠"로 구현되는 것이 적합하다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "박형 휠(들)"은 가상 실린더의 반경(r)의 약 18% 이하인 두께(t)(축방향)를 가지는 휠을 의미한다(즉, t<또는=18%r). 박형 휠은 예로서, 휠 직경(최외부)에 따라, 약 1/8inch(3.2mm)로부터 약 1/4 내지 1/2 inch(6.4mm 내지 12.7mm)에 달하는 범위의 두께(t)를 갖는 휠을 포함한다. 이런 박형 휠의 예는 상술한 유형 27, 27A, 28, 29 및 혼합형 27/28 휠을 포함한다. 유형 27, 27A, 28 및 29 휠은 예로서, ANSI std. B7. 1-2000에 규정되어 있다. 상술한 바와 같이, 혼합형 27/28 휠은 하기에 보다 상세히 설명된 도 16, 18 및 19에 도시된 것 같은 다소 굴곡된 축방향 단면을 가지는 유형 27 및 28과 유사하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예를 구현하기 위해 연삭 휠 제조 기술의 숙련자들에게 공지된 다양한 제조 기술이 사용 및/또는 변형될 수 있다. 사용될 수 있는 예시적 기술은 팀의 미국 특허 제 5,895,317 호 및 아브라함슨의 미국 특허 제 5,876,470 호에 기술되어 있으며, 이들은 본 명세서에서 전문을 참조하고 있다. 일부 예시적 제조 기술을 도 15 내지 도 21을 참조로 설명한다. 간이화를 위해서, 이들 기술의 대부분이 3 관찰구를 가지는 혼합형 27/28 휠의 제조에 관하여 예시 및 설명된다. 그러나, 숙련자들은 본 기술이 상술한 휠 유형 중 소정의 것을 형성하기 위해, 여기에 설명된 바와 같은 소정 수의 간극 및/또는 구멍을 가지는, 몰드의 크기 및 형상 및/또는 몰드 혼합물의 함량을 포함하는 변형이 이루어질 수 있다 는 것을 명백히 알 수 있을 것이다.

도 15 및 도 16으로 돌아가면, 혼합형 27/28 휠(1510)은 필요한 구멍(1522)(도 15) 및/또는 간극(1512)(도 15에 가상선으로 도시됨)을 형성하도록 적절히 크기설정 및 성형된 몰드내에 지지판(28)을 배치함으로써 제조될 수 있다. 지지판(28)은 판과 일체인 중앙 부싱(30)을 포함하거나, 그에 고정된 불연속 부재일 수 있다.(도시된 바와 같이, 지지판(28) 및 보강층(36)(도 18)은 공지된 방식으로 다소 굽혀진다. 대안적으로, 이들 콤포넌트는 유형 27, 27A 및/또는 유형 28 휠의 제조를 위한 것 처럼 실질적으로 평면일 수 있다.) 판(28)의 구멍은 몰드내에 배치된 플러그(미도시)와 수용가능하게 결합한다. 플러그는 원하는 구멍을 형성하도록 크기설정 및 성형되어 있다. 그후, 몰드는 원하는 연마제와 접합제 혼합물로 충전되어 연마제 층(29)을 형성한다. 이 몰드-충전 단계는 중력 공급 기술 또는, 대안적으로 사출 성형 같은 다른 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 열 및/또는 압력이 그후 적용될 수 있다. 그후, 휠이 몰드로부터 제거되고, 플러그로부터 분리되어 원하는 구멍(1522) 및/또는 간극(1512)을 구비하는 휠이 노출된다. 휠의 동역학적 균형화 같은 다른 종래의 단계가 그후 완료될 수 있다.

이제, 도 17 및 도 18로 돌아가면, 유리-보강 휠을 제조하기 위해 유사한 기술이 사용된다. 도시된 바와 같이, 유리직물(36)이 몰드내에 적소에 배치된다. 직물은 몰드의 것과 정합되는 외주부 크기 및 형상을 구비하는 것이 적합하다(소정의 간극(1712)(도 17) 포함). 플러그는 원하는 구멍(1722)(도 17)의 위치에서 몰드내에 배치된다. 후속 단계가 도 15 및 도 16에 관련하여 상술한 바와 같이 완료된다. 직물 층은 그를 통한 막혀지지 않은 관찰을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 보이드 구멍 위치가 절단될 수 있다. 선택적으로, 직물 층(유리 층 또는 유사한 섬유 보강재)은 구조적 보강을 제공하기 위해 하나 이상의 보이드를 가로질러(도시된 바와 같이 구멍(1722)을 가로지르는 것 처럼) 연속적으로 연장하면서, 또한, 사용자가 그 비교적 열려진 피륙으로 인해 층을 통해 관찰할 수 있도록 할 수 있다.

도 19를 참조하면, 상술한 제조 방법 중 어느 하나는 휠을 경화하기 이전 또는 이후에 지지판 또는 보강층에 스피드 로크 장치(speed lock device)를 구비한 종래의 보강 패드(32)를 적용함으로써 변형될 수 있다.

또다른 대안으로서, 성형된 중앙부 또는 허브(34)는 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 매립된 유리 직물 또는 유사한 보강층(36')으로 예비성형될 수 있다. 이 조립체는 몰딩 및/또는 기계적 조립 작업을 포함하는 소정의 공지된 방식으로 제조될 수 있다. 허브/유리 조립체는 그후 몰드내에 배치하고, 이어서 연마제/접합제 혼합물을 삽입하고, 열 및 압력 등을 상술한 바와 같이 적용함으로써 현장 성형되어 일체형 허브(34)와 보강 연마제 층(29')을 구비하는 휠(2110)을 형성한다. 비록, 휠(2110)이 종래의 선형 휠로서 도시되어 있지만, 이는 대안적으로 도 16, 18 및 19에 도시된 바와 같이 다소 굴곡된 횡단면을 가지는 혼합형 27/28 휠로서 제조될 수 있다.

비록, 본 발명의 실시예가 하나의 보강층(36, 36')으로 제조되는 것을 예시하였지만, 부가층(36, 36')도 사용될 수 있다. 예로서, 하나의 층(36, 36')이 휠의 외면상에 배치된 다른 층과 일체로 배치될 수 있다. 유리섬유 직물 층(36, 36')이 사용되는 경우에, (미피복) 직물은 약 160 내지 320의 범위의 세제곱 미터당 그램(g/sq.m)의 범위 이내의 중량(종래에 그리지(griege) 중량이라 지칭됨). 예로서, 단일 층의 직물이 사용되는 경우에, 약 1/16 내지 1/4inch(약 2 내지 6mm)의 두께 범위를 가지는 휠에 대하여, 중간(230 내지 250g/sq m) 내지 무거운(320-250g/sq m) 그리지 중량을 가지는 직물이 사용될 수 있다. 둘 이상의 층(36, 36')이 사용되는 경우에, 하나 또는 양자 모두가 가벼운 중량(약 160 q/sq m)일 수 있다.

하기의 예시적인 실시예는 본 발명의 특정 양태를 예시하려는 것이다. 이들 실시예는 제한의 의미를 갖는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다.

제 1 실시예

본 실시예에서, 두 개의 휠이 연삭 성능에 대하여 비교된다. 제 1 휠 (B)는 전형적인 종래 기술 형태에 사용되는 중앙 장착 개구를 가지는 11.4cm(4.5inch) 직경을 가지는 종래기술의 휠이다. 제 2 휠 (A)는 (B) 휠과 동일하지만, 도면의 도 8a에 도시된 바와 같은 휠을 제공하도록 외주부로부터 선형 구획부를 제거함으로써 본 발명에 따라 변형되었다. 휠은 페놀 수지내에 접합된 50 그리트 융합 알루미나 연마제 입자와 일체형 유리섬유 직물 보강층으로 제조된다.

휠은 작업편이 에지가 아닌 휠의 전면에 제공되도록 축방향 공급 모드로 사용되는 오쿠마(Okuma) ID/OD 연삭기를 사용하여 평가되었다.

사용되는 작업편은 내경이 11.4cm(4.5inch)이고 외경이 12.7cm(5inch)인 실린더 형태의 1018 연강이다. 단부면은 연마 휠에 제공된다. 연마 휠은 10,000 rpm 으로 동작하고, 0.5/min의 공급율이 사용된다. 작업편은 약 12rpm으로 회전된다. 어떠한 냉각제도 사용되지 않으며, 작업편은 본 발명에 따른 실시예에서 관찰 개구가 배치되어 있는 휠의 부분상에 중심설정된다. 휠은 시험 이전 및 이후에 가중된다.

기준점을 결정하기 위해서, 작업편은 축방향 힘이 0.22kg(1파운드)에 도달할때까지 휠과 접촉한다. 그후, 이 기준점으로부터 축방향 힘이 1.98kg(9파운드)에 도달할때까지 지속되며, 이는 휠의 유효 수명의 종점에 대응하여 취해진다. 따라서, 기준점과 종점 사이의 연삭 시간이 휠의 유용 수명이 되는 것으로 고려된다.

결과는 도 11 내지 도 14에 그래픽적으로 표현되어 있다. 도 11로부터, 9파운드의 공칭 힘으로의 급속한 상승은 변형된 삼각형 형상을 가지는 휠(A)에서 현저히 더 늦게 발생하는 것을 볼 수 있으며, 이는 대부분의 연마제 그리트가 제거 또는 마손되었기 때문에, 그 지점에서 작은 금속 제거가 발생하므로 종점이되는 것으로 간주된다. 이 휠은 다른 휠의 약 2배만큼 지속되었다. 이는 연마제 표면의 보다 많은 부분이 제거되었기 때문에, 직관적으로 생각할 수 있는 것과는 반대의 결과이다.

도 12에서, 각 휠에 의해 인출된 전력이 시간의 함수로서 그려져 있다. 이는 도 11과 동일한 패턴을 도시하며, 휠(A)은 휠이 실제 연삭할 때의 기간 전체에 걸쳐 현저히 작은 전력을 인출한다. 따라서, 휠(A)은 보다 적은 힘을 필요로하며, 보다 적은 전력을 인출한다.

도 13에서, 시간에 따른 마찰 계수 변화가 휠에 대하여 그려져 있다. 최소 계수는 휠(A)에서 관찰된다.

도 14는 휠에 의한, 시간에 걸친 금속 절단양을 비교한다. 이는 휠(A)이 휠(B) 보다 약 2배를 절단한다는 것을 보여준다.

따라서, 본 발명에 따른 양호한 휠은 마모 작업 사이가 아니라, 마모 진행시 마모되는 영역을 관찰할 수 있는 장점을 제공하면서, 적어도 종래 기술의 휠 만큼 양호한 절삭을 기대할 수 있다. 이는 관찰 간극의 제공에 의해 마모면의 양이 감소된다 하더라도 달성된다. 또한, 이 장점은 보다 많은 금속을 보다 낮은 전력 흡인으로, 보다 장기에 걸쳐 절삭하면서, 마모 휠의 에지까지 작업편의 표면의 향상된 관찰을 제공한다. 이는 직관적으로 생각할 수 있는 것과는 반대이며, 매우 유리하다.

제 2 실시예

실질적으로 도 22, 23 및 24에 도시된 바와 같이, 즉, 원형, 반경방향 타원형 구멍 및 경사 타원형 구멍을 각각 가지는 상태로 유형 27 휠이 제조된다. 경사 구멍은 횡단면에서 약 2:1의 애스펙트비(길이 대 폭)를 가진다. 즉, 타원형 구멍의 종방향 치수는 횡단 평면에서 그에 직교하는 치수에 두배이다. 도 22의 휠은 종래의 구멍이 없는 컨트롤(control) 휠의 약 80%의 푸시-아웃(push-out) 강도를 나타내었으며, 도 23의 휠은 컨트롤의 87%의 푸시 아웃 강도를 나타내었다. 도 24의 경사 배향 구멍을 가지는 휠은 보다 큰, 컨트롤 휠의 강도의 95%의 푸시-아웃 강도를 나타내었다. 푸시-아웃 강도(push-out strength)는 본 명세서에서 전문을 참조하고 있는 미국 특허 제 5,913,994 호에 기술된 바와 같이, 측방향 힘 응력으로부터 최대 중심 부하에 대대하여 종래의 ANSI 시험 제원을 사용하여 측정된다. 간략히 설명하면, 종래의 중앙 플랜지상에 휠이 장착되고 휠의 여백이 링에 의해 장착되는 링 강도 테스트의 종래의 링을 사용하였다. 종래의 시험기를 사용하여 0.05inch(1.27mm)/min의 부하율로 플랜지에 축방향 부하가 인가되었다. 부하는 0 부하로부터 최종 휠 파손(예로서, 휠 파괴)시까지 휠 플랜지에 인가되었다.

제 3 실시예

부가적인 테스트 샘플이 5inch(12.7cm) 직경으로 실질적으로 도 1, 3, 22 및 25에 도시된 바와 같이(가상 실린더 형성) 혼합형 27/28로서 제조되었다. 또한, 휠 각각은 약 230 내지 250g/sq m의 범위이내의 비피복 그리지 중량을 가지는 도 18에 도시된 바와 같은 유리섬유 직물 층(36)을 포함하였다. 9개의 휠 변형(변형 1 내지 9)이 1/8inch(3mm) 두께와 7/8inch(2.2cm) 중앙 구멍으로 제조되었다. 이 휠 변형은 가요성 및 파열 강도에 대하여 시험되었다. 이 시험 결과는 도 26 및 하기의 표 1에 도시되어 있다.

이 시험에서, 휠 변형 1은 실질적으로 도 22에 도시된 바와 같이 제조되었으며, 약 3/4inch(1.9cm) 직경의, 휠 여백으로부터 약 3/8inch(0.9cm) 이하로 근접하게 연장하는 3개의 등간격으로 이격된 구멍(2222)을 구비한다. 휠 변형 2는 휠 변형 1과 실질적으로 유사하며, 약 3/8inch(0.9cm)의 구멍을 가진다. 휠 변형 3은 휠 변형 1과 실질적으로 유사하지만, 6개의 등간격으로 이격된 구멍(2222)을 가진다. 휠 변형 4는 휠 변형 1과 실질적으로 유사하지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 구멍 대신 슬롯(112)을 가진다. 이들 슬롯(112)은 여백으로부터 반경방향 내향으로 약 7/8inch(2.2cm) 연장하며, 약 3/8inch(0.95cm)의 폭을 가진다. 휠 변형 5는 휠 변형 4와 실질적으로 유사하지만, 폭이 약 3/4inch(1.9cm)인 슬롯(112)을 가진다. 휠 변형 6은 휠 변형 5와 실질적으로 유사하지만, 6개의 등간격으로 이격된 슬롯(112)을 갖는다. 휠 변형 7은 휠 변형 1(3개의 구멍을 포함)과 실질적으로 유사하지만, 도 3에 도시된 간극(312)에 의해 제공되는 바와 같은 가리비형 여백을 가진다. 휠 변형 8은 종래기술의 휠이며, 구멍(2222)이 없는 휠 변형 1과 실질적으로 유사하다. 휠 변형 9는 휠 변형 2와 실질적으로 유사하지만, 도 25에 도시된, 그리고, 앞서 인용한 '478 출원에 기술된 바와 같이 이산 동심 링을 따라 이격 배치된 8개의 구멍을 가진다. 변형 1 내지 9의 각각 3개의 휠이 제조 및 시험되었다.

휠 각각의 가요성은 앞서 인용한 '478 출원에 기술된 바와 같이, 15mm 반경을 가지는 플랜지상에 연삭 휠을 장착하고, 휠이 정지상태에 있는 상태로 연삭 휠의 중심으로부터 47mm에서 프로브(5mm 반경의 접촉팁을 가짐)로 20N의 축방향 부하를 인가할 때 나타나는 축방향으로의 탄성 변형(mm 단위)으로서 가요성을 결정함으로써 측정되었다. (변형은 휠의 중심으로부터 47mm의 반경방향 위치에서 유사하게 측정되었다.) 각 휠의 체적은 휠 재료의 밀도(2.54g/cm³)로 휠 중량을 나눔으로써 얻어졌다. 각 휠 변형 1 내지 9의 체적 및 가요성이 하기의 표 1에 도시되어 있다.

굴곡
	중량(g)	평균중량	표준 편차(Std.dev)	휠 체적	표준 편차	변형 [측정치]	표준 편차
1	86 90.9 89.7	88.9	2.6	35.0	1.0	2.67	0.4
2	91.1 88.9 93.3	91.1	2.2	35.9	0.9	3.67	0.3
3	79.6 79.9 78.5	79.3	0.7	31.2	0.3	4.50	0.7
4	82.1 84.8 81.2	82.7	1.9	32.6	0.7	3.50	0.7
5	84.5 87.5 88	86.7	1.9	34.1	0.7	2.94	0.5
6	68.5 64 66.3	66.3	2.3	26.1	0.9	5.94	0.8
7	77.4 79.4 79.4	78.7	1.2	31.0	0.5	4.11	0.3
8	97.4 91.6 93.7	94.2	2.9	37.1	1.2	3.22	0.2
9	88 89.3 89.7	89	0.9	35.0	0.3	3.78	0.6

이들 시험 결과는 본 발명의 실시예가 휠의 총 체적의 백분율로서의 구멍 및/또는 간극(즉 보이드)의 조합된 체적이 약 25% 미만으로 남아있고, 보다 바람직하게는 약 3 내지 20%의 범위 이내에 있도록 크기설정 및 성형되는 것이 유리할 수 있다는 것을 나타낸다.(편의상, 이 체적 또는 체적율은 여기서 각각 보이드 체적 또는 보이드 체적율이라 지칭한다.)

변형 6을 제외한, 시험된 휠 변형 각각은 약 25% 미만의 보이드 체적율을 나타낸다. 휠 변형 6은 약 25 내지 34 % 범위의 보이드 체적율을 나타내었다. 보이드 체적율은 각 휠의 총 체적으로부터 변형 1 내지 7 및 9의 각 휠의 체적을 차감하고, 결과를 각 휠의 총 체적으로 나눈후 100을 승산함으로써 얻어진다. 각 휠의 총 체적은 소정의 보이드가 없는 휠의 체적, 즉, 그 회전 동안 각 휠에 의해 규정되는 가상 실린더의 체적이다. 편의상, 종래의 휠 변형 8(어떠한 보이드도 없는 변형)의 체적이 보이드 체적 계산시 총 체적으로서 사용되었다.

보이드 체적율을 약 25% 미만으로 유지하는 것은 전면 연삭 작업을 촉진하도록 약 5mm 이하로 휠 가요성을 유지하는 데 유리하다. 상술한 시험 결과에서 나타나는 바와 같이, 본 발명의 특정 실시예는 약 1 내지 5mm의 범위의 가요성을 가지며, 다른 실시예는 약 205mm의 범위 이내의 가요성을 나타낸다.

또한, 각 휠 변형 중 두 개의 휠도 휠 파괴까지 회전 속도(rpm) 증가를 받게 함으로써 파열 테스트를 하였다. 이들 테스트 결과는 도 26에 도시되어 있다.

이 시험은 모든 휠 변형이 적어도 약 21,000rpm 또는 약 27,500의 분당 서피스 피트(surface feet per minute) "sfpm"[140 초당 서피스 미터(surface meters per second) "SMPS"]의 파열 속도를 나타내었다. SFPM 및 SMPS는 하기의 수학식 (1) 및 (2)에 의해 주어진다.

(1) SFPM = 0.262 x 인치단위 휠 직경 x r.p.m.

(2) SMPS = SFPM/196.85

이 양태는 본 발명의 실시예가 일반적으로 16,000rpm의 최대 속도로 동작하는 수동 연삭기상에서 동작되는 5inch(127mm) 직경 혼합형 27/28 휠로서 적합하게 제조될 수 있게 한다.

또한, 이들 시험 결과는 (예로서, 변형 3을 변형 4 및 7에 비교할 때) 적어도 일부의 간극 또는 슬롯의 사용에 의해 제공되는 것 같이 적어도 일부의, 휠의 외주부에 비교적 근접하게 배치된 보이드 체적을 갖는 것이 유리할 수 있다는 것을 나타낸다. 또한, 이는 상술한 반경방향 위치 이내에 소정의 구멍을 배치함으로써 달성될 수도 있다(즉, 휠의 여백으로부터 적어도 약 2mm과 가상 실린더 반경의 60% 사이의 영역 이내).

상술한 설명은 예시를 위해 이루어진 것이다. 비록, 본 발명을 그 예시적 실시예에 관련하여 예시 및 설명하였지만, 본 기술 분야의 숙련자들은 본 발명의 범주와 개념으로부터 벗어나지 않고 본 발명내에 그 세부 및 형상의 다양한 다른 변경, 생략 및 추가를 실현할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (50)

1. 작업편으로부터 재료를 제거하기 위해 그 축선 주위에서 회전 동작하기 위한 연마 휠에 있어서,

   장착 개구와,

   연마 입자 함유 매트릭스와,

   회전 동작하는 동안 가상 실린더를 한정하는 외주부와,

   매트릭스를 통해 축방향으로 연장하는 하나 이상의 보이드를 포함하고,

   상기 회전 동작하는 동안, 상기 보이드는 가상 윈도우를 형성하여, 이 가상 윈도우를 통해 작업편을 관찰할 수 있고,

   상기 휠은 실질적으로 단체형이며, 20N의 인가된 축방향 부하에 따라 축방향으로 약 1 내지 5mm의 범위의 가요성을 가지는 연마 휠.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가요성은 약 2 내지 5mm의 범위인 연마 휠.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 가상 실린더의 체적의 약 25% 미만의 보이드 체적을 추가로 포함하는 연마 휠.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 보이드는 상기 가상 실린더의 외주부로부터 반경방향 내향으로 연장하는 하나 이상의 막혀지지 않은 간극을 포함하는 연마 휠.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서, 상기 보이드는 하나 이상의 관찰구를 포함하고,

   상기 관찰구는 상기 휠의 여백으로부터 적어도 약 2mm에서 상기 가상 실린더의 반경의 적어도 약 60% 만큼 규정되는 영역내에 배치되는 연마 휠.
8. 삭제
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42. 제 1 항에 있어서, 유형 27, 유형 27A, 유형 28, 혼합형 27/28 및 유형 29 휠로 구성되는 그룹으로부터 선택된 휠로서 제조되는 연마 휠.
43. 제 1 항에 있어서, 최소 약 27,500 SFPM(140 SMPS)의 파열 속도를 가지는 연마 휠.
44. 작업편으로부터 재료를 제거하기 위해 그 축선 주위를 회전 동작할 수 있는 연마 휠을 제조하는 방법에 있어서,

    a. 연마 입자 함유 매트릭스를 제공하는 단계와,

    b. 상기 매트릭스를 휠로 형성하는 단계와,

    c. 상기 매트릭스를 통해 축방향으로 연장하는 하나 이상의 보이드를 형성하는 단계와,

    d. 상기 휠을 단체로서 형성하는 단계와,

    e. 20N의 인가된 축방향 부하에 따라 축방향으로 약 1 내지 5mm의 범위의 가요성을 갖도록 상기 휠을 크기설정, 성형 및 형성하는 단계를 포함하고,

    상기 회전 동작하는 동안, 상기 보이드는 가상 윈도우를 형성하고, 상기 가상 윈도우를 통해 상기 작업편이 관찰될 수 있는 연마 휠 제조 방법.
45. 작업편으로부터 재료를 제거하도록 회전 동작하기 위한 연마 휠에 있어서,

    장착 개구와,

    연마 입자 함유 매트릭스와,

    상기 회전 동작하는 동안 가상 실린더를 한정하는 외주부와,

    상기 매트릭스를 통해 축방향으로 연장하는 복수의 보이드를 포함하고,

    상기 보이드는 상기 회전 동작하는 동안, 가상 윈도우를 형성하고, 이 가상 윈도우를 통해 작업편이 관찰될 수 있으며,

    상기 복수의 보이드는 하나 이상의 관찰구와, 상기 가상 실린더의 외주부로부터 반경방향 내향으로 연장하는 하나 이상의 막혀지지 않은 간극을 포함하며,

    상기 휠은 실질적으로 단체형인 연마 휠.
46. 제 45 항에 있어서, 상기 휠은 20N의 인가된 축방향 부하에 따라 축방향으로 약 1 내지 5mm의 범위의 가요성을 가지는 연마 휠.
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50. 제 1 항에 있어서, 상기 가상 실린더는 그 반경의 약 18% 이하인 축방향 두께를 가지는 연마 휠.

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