회전배럴을 이용한 안경테의 연마

안경테의 제조공정에서 연마공정 특히 회전배럴을 이용한 연마공정은 대단히 중요한 공정의 하나이다. 그럼에도 불구하고 연마실의 작업환경은 대체적으로 좋은 편이 아니다.

1. 연마실을 설치할 때 고려할 사항

㉮ 4계절을 통해 기온 및 습도의 변화가 적고 소음을 방지할 수 있는 장소(예 지하실)에 설치한다. 온도계와 상대습도계를 비치한다. 연마실의 온도와 습도는 연마제의 성능과 연마제의 수명에 직접적으로 영향을 준다(상대습도 50%, 실온 18℃).

㉯ 분진이 많이 발생하고, 연마작업중 발생하는 열로 실내온도가 필요이상으로 상승하지 않도록 배기장치와 집진장비를 설치한다.

㉰ 배럴은 진동이 생기지 않도록 단단히 고정한다.

㉱ 가연성 재료가 많으므로 소화기를 비치한다.

2. 연마할 때 고려할 사항

연마공정은 가능한 최단 시간내에 완료하는 것이 각종 비용의 절감 예를 들면 배럴자체의 수명연장 · 연마제와 연마재의 사용기한 연장 · 파손방지 · 절전(節電) 및 생산성 향상 등과 디자인을 원형 그대로 살리는데 좋다.

특히 금속테용 부품 제작과정에서 재료의 표면에 상처가 생기지 않도록 취급할 것과 압축(press) · 절삭(milling) · 절단(cutting) · 타발(stamping) · 곡절(bending) 할 때 긁히지 않도록 정밀가공(精密加工)되어야 연마공정을 크게 단축할 수 있다.

배럴 연마할 때 연마재(목제 칩 등 : 그림4)에 연마제를 묻혀 피연마물체와 회전시키면(그림1) 회전 마찰에 의해 평활면이 만들어지는데 이때 연마실내의 온도와 습도가 적당하지 않으면 작고 큰 흑색의 유리 구슬 모양의 연마제가 마치 “환약(丸藥)”처럼 만들어져서 연마제의 표면적이 급격히 감소되므로 연마속도(성능)가 크게 감소되고 연마제의 소비가 증가하게 된다.

따라서 연마제의 공정별 올바른 사용법과 성능파악은 안경테 제조공정에서 대단히 중요하다.

3. 배럴내의 물체의 운동과 연마작용

배럴연마란 배럴(barrel : 통)내에 안경테, 연마제, 연마재 등을 넣고 회전시켜 장입물 상호간의 충돌, 마찰 등에 의해 서로 비비고, 깎고, 닦는 작용을 통하여 날카로운 모서리를 죽이거나 평활면을 얻기 위해서 하는 작업을 말한다. 배럴연마는 물품 이외의 장입물의 유무에 따라 자기연마(상호마찰)와 돌(stone)연마로 분류하고, 수용액의 유무에 따라 습식과 건식으로 분류하며, 배럴의 형식에 의해서 수평식, 경사식으로 분류한다. 또 작업방법에 따라 연마작업과 광택작업으로 나눈다.

배럴연마는 소형제품을 한꺼번에 다량 연마하는데 유리하다. 또한 경비가 적게 들어 원가가 절감되는 이외에 제품의 완성도가 균일하다는 이점이 있다.

배럴내의 물체는 그것이 물품만의 경우이든 물품과 매체와의 혼합물이든 간에 배럴의 회전에 따라서 그 위치가 이동된다. <그림1>은 배럴내의 운동상태를 표시한 것이다.

그림 ⓐ위치에서는 중력과 마찰력은 거의 동일 방향으로 작용하며, 배럴의 벽을 향해서 누르고 있다. 다음 순간에는 배럴 회전과 마찰에 의해서 배럴내의 물체는 ⓑ를 거쳐서 ⓒ까지 상승한다. 이때 배럴 속도와 마찰이 너무 작으면 ⓐ, ⓑ, ⓒ의 반월형의 매스(mass)는 그 형체 그대로 상하운동을 반복하게 된다. 이런 상태의 운동에 의해서는 연마작용은 적게 일어난다. 배럴이 20~30rpm의 속도를 가질 때 고체 매스는 ⓒ에서 ⓓ를 거쳐 ⓒ에 이르는 운동, 즉 매스의 표면이 미끄러져 내려오는 운동을 한다. 이때에 미끄러지는 층의 길이와 두께가 연마작용에 큰 영향을 준다. ⓒ, ⓓ, ⓒ의 운동을 하게 되면 물체는 낙하하지 않고 마찰에 의해서 연삭, 연마, 광택작업이 이루어진다. 이때 미끄러지는 속도가 크므로 이들의 연마작용은 크게 일어난다. 다른 회전연마가 생기는 위치는 ⓐ 및 ⓑ이며, mass의 이동에 의한 중력마찰력에 의하여 연마가 이루어진다.

4. 배럴의 회전수와 원주속도

배럴연마에서 배럴의 최적회전수는 물체와 매체가 항상 접촉하고 있는 경우의 회전수이다. 이 회전수는 미끄러지는 층과 관계가 있으며, 미끄러지는 층의 차이를 회전수 20, 30, 40rpm에 대하여 나타내면 <그림1>과 같다. 이와 같이 중요한 회전수는 가공물의 형태, 크기, 금속 소재의 종류, 연마전의 조도, 연삭의 정도, 끝마무림 정도, 끝마무림 가공의 목적, 배럴의 지름, 매체의 종류 및 크기에 의해서 결정된다. 광택 연마의 경우에는 15~20rpm, 일반 연마의 경우에는 30~40rpm으로 행하는 것이 좋다.

<표> 회전 배럴용 연마제(멘제르나 제품)