연마 가공은 금속, 세라믹 및 기타 소재의 표면 처리와 치수 제어에 널리 활용되는 고정밀 공정입니다.

연마 과정에는 기계 장비, 연삭휠, 공작물 재질, 연마액, 작업 방식 등 5가지 주요 요소가 관여하며, 이 중 어느 하나라도 변동이 생기면 가공 품질과 생산 효율에 영향을 줄 수 있습니다.

연마 중 이상이 발생했을 때 단일 요소만으로 판단할 경우, 오히려 문제가 악화될 수 있습니다. 따라서 이상 현상을 종합적으로 평가하고, 데이터를 기반으로 분석하며, 다각적으로 원인을 고려하는 것이 연마 공정의 안정성과 제품 품질 향상의 핵심입니다. 본 문서에서는 연마 시 자주 발생하는 이상 사례들을 살펴보고, 이를 어떻게 종합적으로 분석하고 적절히 대응할 수 있는지를 설명함으로써, 보다 안정적이고 효율적인 공정을 실현하는 방법을 제시하고자 합니다.

왜 각종 데이터를 정확히 파악하는 것이 중요한가?

연마 가공에서 이상 현상에 대한 이해가 지나치게 포괄적이거나 모호할 경우, 잘못된 판단으로 이어질 수 있습니다. 예를 들어, 단순히 “연삭휠이 너무 단단하다” 또는 “너무 부드럽다”라고만 판단하는 것은 문제의 본질을 정확히 짚어내기 어렵고, 오히려 잘못된 대응으로 연결될 수 있습니다. 따라서 구체적인 데이터와 실제 현상을 바탕으로 종합적인 분석을 수행해야 하며, 단일 지표에만 의존하는 잘못된 결정을 피하는 것이 중요합니다.

연마 이상에서 자주 발생하는 6가지 상황

연마 가공 과정에서는 다양한 이상 현상이 발생할 수 있으며, 이는 가공 품질과 생산 효율에 영향을 미칩니다. 다음은 대표적인 연마 이상 현상들과 그 가능성 있는 원인들입니다:

1.기계 진동

• 가능한 원인: 이송휠의 느슨함 또는 불균형, 연삭휠 스핀들 베어링의 유격, 회전 부품의 불균형 또는 기초 구조의 불안정
• 영향: 연마 표면에 물결무늬나 불균일한 가공 자국이 발생하여 공작물의 정밀도가 저하됨

해결 방법：

1.수평 점검: 장비의 수평 조절 나사가 평탄하게 바닥에 접촉하고 있는지 확인합니다. 보다 정확하게 점검하려면 수평계를 사용하여 장비 전후의 수평 상태를 측정하는 것이 좋습니다. 수평이 제대로 맞지 않으면 기계 공진이 발생하여 진동으로 이어질 수 있습니다.

2.바닥이 비어 있는 경우: 위의 조정을 모두 마쳤는데도 진동이 지속된다면, 바닥 내부가 비어 있는 구조일 가능성이 있습니다. 이 경우 철물점 등에서 두께 6~10mm의 고무 패드를 구입해 장비 하단에 설치하는 것이 좋습니다(이때 바닥 고정 나사는 풀어두는 것을 권장). 이를 통해 효과적인 진동 완화를 기대할 수 있습니다.

※참고 사항: 바닥이 비어 있는 구조는 시공 품질의 문제라기보다는 재질 선택의 차이에서 발생합니다. 단단한 플레이트형 바닥이 콘크리트 타설형 바닥보다 충진력이 높으며, 공동 바닥은 공진 현상이 쉽게 발생할 수 있습니다.

3.장비 공진: 그래도 문제가 해결되지 않았나요? 진동이 많이 발생하는 장비는 반드시 분리 배치해야 합니다.

※ 원인: 정밀 평면 연마 작업을 수행하는 경우, 프레스기나 선반과 같이 진동을 유발하는 기계와 같은 공간에 배치하는 것은 적합하지 않습니다. 판별 방법? 연마기를 정지시킨 후 손으로 기계에 직접 대어보세요. 만약 손을 통해 진동이 느껴진다면, 이는 인접 장비로부터 영향을 받고 있다는 의미입니다.

더 알아보기: 연마 가공의 표면 거칠기를 어떻게 제어할까? 표면 품질 향상 전략

2.공작물에 흠집 발생

• 가능한 원인: 연삭휠 드레싱 불량, 연삭휠 플랜지의 느슨함, 절삭 칩이 공작물 표면에 끼임
• 영향: 표면에 다양한 깊이의 스크래치가 발생하여 외관 품질에 악영향을 주며, 심할 경우 폐기 처리로 이어질 수 있음

해결 방법：

1. 연삭휠 드레싱 불량: 문서 말미에 소개된 연삭휠 경도 분석 자료를 참고하세요.
2. 플랜지 느슨함: 새 플랜지로 교체하거나, 느슨하지 않은 경우에는 균형추를 추가하여 연삭휠의 무게 균형을 조정합니다.
3. 절삭 칩이 공작물 표면에 끼임: 먼저 연마 속도 또는 이송 속도 중 하나를 높이거나 낮추어 일정 시간 연마를 진행합니다. 그럼에도 개선되지 않을 경우, 연삭휠을 다시 드레싱하고 연마 조건을 재조정해야 합니다.

3.연삭휠 결합도 부적절

• 가능한 원인: 연삭휠의 선택이 부적절하거나, 결합제가 너무 부드럽거나 단단하여 연마 효율과 수명에 영향을 줌
• 영향: 연마 효율 저하, 표면 거칠기 이상 또는 가공 정밀도의 불안정 발생

더 알아보기: 결합도란 무엇인가요? 어떻게 선택해야 할까요?

연삭휠 추천: 다이아몬드 및 질화붕소 연삭휠

4.연삭휠 막힘 또는 평활화 발생

• 가능한 원인: 드레싱 불량, 연마액 사용 부적절, 연삭 작업 조건 미흡
• 영향: 절삭력이 저하되고 가공 부하가 증가하여, 공작물 표면에 소손이나 변형이 발생할 수 있으며, 미세한 균열이 생겨 수명이 단축될 수 있음

더 알아보기: 연마 가공 시 표면 변질을 방지하는 방법은?

드레싱 공구 추천: 다이아몬드 드레싱 공구

5.공작물 정밀도 불량

• 가능한 원인: 기계 중심 센터 핀의 중심선 불량, 드레싱 불량, 워크피스의 불균형 또는 부적절한 가공 조건 설정
• 영향: 치수 초과 허용오차, 평행도 또는 동심도 불량으로 조립 및 사용 성능에 영향을 미침

추가 참고: 슈퍼 연마재 연삭휠의 설치 방법 및 보정

6.연삭휠에서 연마 시 과열 또는 파손 발생

• 가능한 원인: 절삭 속도 과다, 이송량 과다, 워크피스 열처리 불량, 부적절한 결합제 선택 또는 부적절한 연마액 사용
• 영향: 워크피스 표면에 소손, 균열 또는 응력 변화 발생으로 제품 수명과 품질 저하

추가 참고: 연삭휠 성능의 핵심 요소–결합제

연삭휠 추천: 다이아몬드 및 질화붕소 연삭휠

사례 분석: 드레싱 간격과 연삭휠 수명의 변화

드레싱 간격의 변화: 기존 20개에서 15개로 단축됨

• 현상 1: 연삭휠 모서리 변형 발생 → 제품 불량 → 연삭휠 수명이 20일/개에서 15일/개로 단축됨
  분석: 모서리 변형은 연삭휠이 너무 연하여 쉽게 변형되거나 모서리가 깨지는 것을 의미하며, 이로 인해 드레싱 빈도가 증가함

• 현상 2: 연삭휠에 막힘 현상 발생 → 연삭휠 수명이 20일/개에서 15일/개로 단축됨
  분석: 막힘은 연삭휠이 너무 단단하여 절삭칩이 원활히 배출되지 못함을 의미하며, 이는 연삭 효율에 영향을 줌

명백히 드레싱 간격과 연삭휠 수명의 변화는 동일하지만, 사소한 차이에 따라 발생 원인은 정반대일 수 있습니다.

오판을 피하기 위한 접근

드레싱 간격의 단축 또는 연삭휠 수명의 감소만을 근거로 판단하고, ‘모서리 변형’ 또는 ‘막힘’ 현상을 면밀히 관찰하지 않을 경우 잘못된 결론을 내릴 수 있습니다.

막힘과 모서리 변형을 동일한 문제로 오인하게 되면, 부드러운 연삭휠을 단단한 것으로 잘못 처리하거나 그 반대로 처리할 가능성이 있습니다.

이는 다음과 같은 잘못된 대응 조치를 초래할 수 있습니다:

• 연삭휠이 너무 부드러운 경우에는 결합도를 높여야 하지만, 단단하다고 잘못 판단하여 결합도를 낮추면 문제가 더욱 악화됩니다.
• 연삭휠이 너무 단단한 경우에는 결합도를 낮춰야 하지만, 부드럽다고 잘못 판단하여 결합도를 높이면 막힘 현상이 더욱 심해집니다.

연삭 이상을 분석할 때는 숫자나 단일 지표만으로 판단하지 말고, 모서리 변형, 막힘, 마모 패턴 등 구체적인 가공 현상을 종합적으로 고려하여 진단하고 대응해야 연삭 품질과 안정성을 확보할 수 있습니다.

상호 연관성을 충분히 고려하자

연마 가공에서 표면 거칠기를 개선하려면 다음과 같은 방법을 고려할 수 있습니다:

1. 연삭휠 입도 변경-더 고운 입도의 연삭휠 사용
2. 연삭휠 종류 교체-세라믹 결합에서 수지 결합 연삭휠로 변경
3. 기계 정밀도 향상-장비 오차를 줄이고 가공 안정성 향상
4. 글레이징 횟수 증가 – 무이송, 무스파크 방식의 정밀 연삭 수행
5. 연마액 종류 변경 – 가공 조건에 맞는 연마액 사용으로 가공 상태 개선

그러나 각 방법에는 다음과 같은 일정한 한계나 과제가 따릅니다:

• 연삭 성능 저하-가공 효율에 영향
• 연삭 속도 제한 또는 연마액 비용 증가
• 설비 또는 공정 변경으로 인한 높은 비용 발생
• 일부 기계의 한계로 특정 공법 적용 불가

결론: 단일 개선 전략을 피하고, 상호 관련 요소를 종합적으로 고려하자

실무 적용에서는 많은 현장 작업자들이 연삭휠 입도를 직접 교체하는 것이 가장 간단한 방법이라고 생각하는 경향이 있습니다. 그러나 각 요소 간의 상호 영향을 충분히 고려하지 않으면, 시험 시간이 길어지고 비용이 증가하며, 결국 실패로 이어질 수도 있습니다.

실제 사례에 따르면, 때로는 단순히 드레싱 속도(이송 속도 감소)만 조정해도 연삭휠이나 장비를 교체하지 않고도 표면 거칠기를 효과적으로 개선할 수 있습니다. 이는 단일 매개변수의 변경만으로는 문제를 해결할 수 없으며, 기계, 연삭휠, 워크피스, 연마액, 작업 방식 등 다섯 가지 요소를 종합적으로 분석하여 최적의 대응 방안을 수립해야 함을 보여줍니다.

또한, 연삭 이상 발생 및 해결 과정은 소중한 기술 자료로서, 향후 개선 및 기술 축적을 위한 근거로 활용될 수 있도록 철저히 기록하고 보관해야 합니다.

행동

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11. 복기

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