| 제3장 절삭가공법
절삭가공의 종류
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선삭 |
- 공작물회전, 바이트 직선이송
- 외경, 내경, 정면, 나사 가공 |
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평삭 |
- 바이트나 공작물의 직선 이송운동(급속귀환)
- 셰이퍼, 플래너, 슬로터 |
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밀링 |
- 원주형에 많은 절삭날가진 공구의 회전절삭과 공작물의 직선운동
- 평면, 측면, 기어, 모방절삭 |
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드릴링 |
- 드릴공구의 상하 직선운동 |
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보링 |
- 보링바로 드릴구멍 확대, 정밀가공 |
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태핑 |
- 구멍에 나사가공 |
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연삭 |
- 연삭숫돌의 고속회전, 입자에 의한 가공 |
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래핑 |
- 랩을 사용한 초정밀가공, 습식/건식 |
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기타 |
- 기어가공, 브로치 가공, 호닝 |
공작기계의 3대 기본 운동
- 절삭운동
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일감만 운동 |
선반, 플래너 |
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공구만 운동 |
드릴링, 밀링, 브로칭 머신 |
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공구, 일감 운동 |
연삭기, 호빙머신, 래핑머신 |
- 이송운동 : 공구 또는 일감을 이동시켜 절삭위치를 바꿈
- 조정운동 : 위치결정운동, 공구보정, 일감설치/제거
공구의 수명
: 새로 연마한 공구를 사용하여 동일한 가공물을 일정한 조건으로
절삭하기 시작하여 더 이상 깎이지 않을 때까지 절삭한 시간
(드릴의 경우 총 가공길이, 개수로도 표시)
- 절삭속도와 공구수명 (테일러 식)
: 절삭속도, : 공구수명()
: 지수(보통 1/10 ~ 1/5)
- 공구수명과 절삭온도 : 마찰열이 증가하면 공구수명이 감소하므로
공구재료는 내열성과 열전도도가 좋아야한다.
고속도강 : 600℃에서 급격하게 경도저하, 공구수명저하
저온절삭 : -20 ~ -150℃
- 공구수명 판정
1. 날끝마모가 일정량이 달했을때
2. 가공표면에 광택있는 색조나 반점이 생길 때
3. 완성품 치수변화가 일정 허용범위에 있을 때
4. 주분력에 변화없이 배분력, 횡분력 급격 증가
절삭공구 재료
- 구비조건
1. 일감보다 굳고 인성이 있어야 한다.
2. 온도상승에 따른 경도 저하가 적어야 한다.
3. 내마멸성이 높아야 한다.
4. 성형이 쉽고, 가격이 저렴해야 한다.
- 공구 재료
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탄소공구강(STC) |
- 0.6~1.5% C, 열처리쉽고 가격 저렴
- 바이트, 줄, 펀치, 정 |
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합금공구강(STS) |
- W, Cr 등 첨가, 내절삭성, 내마멸성
- 700~850℃ 담금질, 200℃뜨임(취성방지)
- 바이트, 냉간, 인발, 다이스, 띠톱, 탭 |
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고속도강
(SKH) |
- 표준고속도강(HSS), 18W-4Cr-1V
- 공구수명이 탄소공구강의 2배
- 600℃까지 경도 유지
- 강력 절삭 바이트, 밀링커터, 드릴 |
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주조
경질합금 |
= 스텔라이트(C-Co-Cr-W)
- 800℃까지 경도 유지
- Al합금, 청동, 황동, 주철, 주강 절삭 |
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초경합금 |
- W, Ti, Ta, Mo, Co
- 고온 경도저하 없음, 고속도강 4배속도
- 스로웨이 타입 초경바이트(교체형)
1. 재연삭 불필요, 공구비 고가
2. 공구관리 용이, 절삭성 향상
3. 취급 간단, 가동률 향상 |
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세라믹 |
- 무기질 비금속 재료를 고온 소결
- 1200℃까지 경도 유지(초경합금의 2~3배)
- 내마모성, 구성인선없음(절삭면 양호)
- 다량생산가능(재료 풍부)
- 단점 : 취성, 땜질 곤란, 열전도율 불량(내열충격에 약함), 냉각제 사용시 파손 |
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다이아몬드 |
- 내마모성, 경도 우수, 정밀/경금속 절삭
- 내열성, 구성인선없음(절삭면 양호)
- 잔류응력이 작고, 절삭면에 녹이 없음
- 단점 : 고가, 취성, 진동에 약함, 연마에 전문성 요구 |
절삭칩의 생성
: 공구의 모양, 일감 재질, 절삭속도/깊이, 절삭유제
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유동형 |
- 칩이 바이트 경사면에 연속으로 흐름
- 연강, Al등 점성이 있고 연한재질
- 절삭제 공급, 큰 경사각, 고속, 얕게 절삭 |
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전단형 |
- 칩이 거칠게 전단됨, 절삭력 변동
- 경강 또는 동합금
- 작은 경사각, 깊이 절삭 |
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열단형 |
- 경작형, 바이트가 재료를 뜯는 형태
- 극연강, Al합금, 동합금등 점성 큰 재료
- 작은 경사각, 저속, 깊게 절삭 |
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균열형 |
- 날 절입시 순간균열, 비정상 절삭
- 메진재료(주철)
- 작은 경사각, 저속, 깊게 절삭 |
구성인선(Built up edge)
- 연강, 스테인리스강, Al처럼 바이트 재료와 친화성이 강한 재료의
절삭시 칩 일부가 날끝에 부착하여 단단하게 굳은 퇴적물이 되어
절삭날 구실을 하는 것
- 발생 -> 성장 -> 분열 -> 탈락 주기 1/10~1/200 초
- 영향
1. 치수불량, 다듬질면 불량, 표면 변질층이 깊어짐
2. 날끝의 마모가 커서 공구수명 단축
3. 공구진동, 결손, 미소파괴(초경공구)
- 방지책
1. 윤활제를 사용
2. 절삭속도를 빠르게한다(임계속도 120 m/min)
3. 절삭깊이를 줄인다, 느린이송
4. 큰 경사각(30˚이상)
- 실버화이트 커팅(호시노) : 구성인선이 날끝을 보호하며, 경사각을
크게하여 절삭열을 감소시키는 장점을 이용
절삭저항
: 동력결정요인, 공구수명, 다듬질면 거칠기, 피절삭성, 절삭조건
적부여부 판단기준, 스트레인게이지로 측정
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주분력(10) |
- 절삭방향, 속도가크면 주분력감소
- 공구수명과 연관 |
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배분력(2 ~ 4) |
- 깊이방향, 바이트파손시 급증 |
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이송분력(1 ~ 2) |
- 공구이송방향, 횡분력 |
공구의 수명
: 더 이상 깎을 수 없을 때까지 시간, 구멍길이, 가공횟수
- 테일러식
- 절삭온도가 상승하면 수명단축, 가공치수 변화
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고온절삭 |
일감 200~800℃, 경도저하로 저항감소 |
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저온절삭 |
일감 -20~-150℃, 마멸적고, 절삭성능 향상 |
- 수명판정 : 날끝마모, 완성품 치수허용범위, 색조, 반점, 배분력,
횡분력의 급격증가
절삭운동에 의한 공작기계 분류
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공구가 절삭운동 |
드릴링, 밀링, 브로칭머신 |
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일감이 절삭운동 |
선반, 플래너 |
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공구/일감 동시 |
연삭기, 호빙머신, 래핑머신 |
사용목적에 의한 공작기계 분류
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일반 |
선반, 수평밀링, 레이디얼 드릴링머신(소량생산) |
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단능 |
바이트연삭기, 센터링머신, 밀링머신(간단한공정) |
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전용 |
모방선반, 자동선반, 생산형밀링머신(특정모양, 치수) |
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만능 |
선반, 드릴, 멀링머신기능 1대로 가능 |
절삭유
: 냉각, 방청, 윤활, 세척작용
- 절삭유의 조건 : 유동성, 칩분리 용이, 고 인화점, 인체에 무해,
가격이 저렴
- 종류
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알칼리성
수용액 |
- 냉각+방청, 연삭작업
- 에멀전, 솔류블, 솔류션
- 수용성은 비열이 큼 |
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불용성
수용액 |
- 경절삭
- 광물유(머신유, 스핀들유, 경유) : 냉각효과 적음
- 동식물유(라드유, 고래유, 어유, 올리브유, 면실유, 콩기름) |
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기타 |
- 극압유, 유화유(광유+비눗물), 염화유, 유화염화유 |
혼합유(광유+지방유) - 비철금속에 사용
윤활제
: 윤활, 냉각, 밀폐, 청정
- 완전윤활(액체윤활, 유체윤활)
불완전윤활(경계윤활)
고체윤활
- 구비조건 : 카본생성이 적을 것, 부식성이 적을 것, 열전도 양호,
열이나 산에 강할 것, 적당한 점성, 경제성
- 종류
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액체 |
- 동식물유 : 유동성, 점도, 인화점 양호
- 광물유 : 고온변질, 부식성 양호 |
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고체 |
- 흑연, 활석, 비누돌, 운모, 그리스(반고체) |
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특수 |
- 극압윤활유(S,P), 부동성기계유(-35~-50℃)
- 실리콘유, 절삭유 |
수지베어링에는 물이 좋다.
- 급유법
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적하급유 |
저속축 |
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오일링 |
고속축 |
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베스오일링/스플래시오일링 |
베어링, 기어 |
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강제급유 |
고속베어링, 공작기계 |
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분무급유 |
압축공기 이용, 냉각우수 |
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튀김급유 |
커넥팅로드 |
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패드급유 |
모세관 현상 이용 |
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담금급유 |
피벗베어링 |
선반의 종류
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보통선반 |
- 베드, 주축대, 왕복대, 심압대, 이송기구
- 외경절삭, 내경절삭, 테이퍼절삭, 단면절삭, 총형절삭, 구멍뚫기, 모방절삭, 절단, 나사절삭, 리밍, 광내기, 널링, 편심, 센터 |
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탁상선반 |
- 소형, 시계, 계기 |
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모방선반 |
- 형판에 의해 공구 자동이송, 모형/실물 이용 |
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터릿선반 |
- 심압대 대신 여러공구를 방사상으로 설치
- 램형(소형), 새들형(대형) |
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공구선반 |
- 절삭공구/공구 가공, 고정밀도, 저속절삭
- 테이퍼 깎기, 릴리빙 장치 |
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자동선반 |
- 터릿선반 개조, 대량생산에 적합
- 공작물의 고정/제거 자동, 캠/유압기구 이용
- 핀, 볼트, 자동차 용품 |
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다능선반 |
- 다종, 다량 생산 |
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다인선반 |
- 공구대에 여러 바이트 부착
- 일부 혹은 전부가 동시 절삭 |
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NC 선반 |
- 명령에 따라 절삭공구와 새들운동 제어
- 자기테이프, 수치적인 부호의 모양 |
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정면선반 |
- 외경이 크고 길이가 짧은 가공물 정면 가공
- 면판이 크고 공구대가 주축에 직각으로 회전
- 공구대 2개, 리드스크류 없음 |
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수직선반 |
- 주축이 수직 설치, 대형/중량물, 수직보링 |
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차륜선반 |
- 철도차량 바깥둘레 절삭 |
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차축선반 |
- 철도차량 차축 절삭 |
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나사선반 |
- 나사 전문 절삭 |
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리드스크류선반 |
- 공작기계 리드스크류 가공
- 피치보정기구 장착 |
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롤 선반 |
- 압연용 롤러 가공 |
선반의 크기
- 스윙 : 공작물의 최대 직경(베드상의 스윙 및 왕복대상의 스윙)
센터와 베드면 거리의 2배
- 양 센터간 최대 길이(라이브센터~데드센터) : 공작물길이
- 센터중심 찾기 : 사이드퍼스, 콤비네이션 세트, 서피스게이지
선반의 구조
- 주축대, 심압대, 왕복대, 베드, 다리
- 주축대 : 가장 중요한 부분, 공작물 지지, 회전, 동력
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기어식 주축대 |
단차식 주축대 |
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전동기와 직결되어 있음
고속회전 가능
레버변속, 속도변환간단
등비급수 속도열사용
고장수리난해, 고중량 |
벨트걸이로 구조간단
고속회전어려움
주축속도변환작음
백기어 설치(저속강력절삭)
값이 싸나 운전시 위험 |
- 심압대
1. 우측 베드상에 위치, 좌우로 이동
2. 축에 정지센터를 끼워 재료 고정, 드릴 등 공구고정
3. 조정나사 조정으로 심압대 편위 - 테이퍼절삭
4. 심압축 이동가능, 심압대축은 모스테이퍼
- 왕복대 : 공구대를 전후, 좌우로 이송
1. 새들 : H자로 되어 베드면과 미끄럼 운동
2. 에이프런 : 자동장치, 나사절삭장치 내장
왕복대의 전면에 위치
3. 하프너트 : 나사절삭시 리드스크류와 맞물리는
분할너트(스플릿 너트)
4. 복식공구대 : 임의의 각도로 회전시켜 테이퍼 절삭
- 베드
1. 고급주철, 미하나이트주철, 구상흑연주철 사용
2. 표면 화염경화 처리
3. 0.02/1000 mm 정도의 직진도 요구
4. 주조후 주조응력을 제거하기 위하여 시즈닝 작업 실시
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구분 |
영국식 |
미국식 |
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단면모양 |
평면 |
산형 |
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수압범위 |
크다 |
작다 |
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용도 |
강력 절삭용 |
정밀 절삭용 |
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사용범위 |
대형선반 |
중, 소형 선반 |
선반의 부속장치
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면판 |
- 모양이 불규칙한 공작물을 고정하기위해 척을 떼어내고 부착하여 공작물 고정
- 밸런스웨이트, 앵글플레이트, 볼트 사용 |
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회전판 |
- 양센터 작업시 일감을 돌리개에 고정하고 회전판에 끼워 작업 |
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돌리개 |
- 굽힘 돌리개 많이사용, 기타 곧은/평행 돌리개 |
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센터 |
- 양센터작업 또는 주축쪽 척 고정, 심압대쪽 센터 지지시 사용(탄소공구강, 특수공구강)
- 보통 60°, 75°, 90°가 쓰이기도 함
- 자루부분은 모스테이퍼 0~7번 |
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심봉
멘드렐 |
- 정밀구멍, 직각단면, 외경과 구멍이 동심원일때 사용(단체심봉, 팽창심봉, 나사심봉, 원추심봉, 갱멘드렐-여러개)
- 규격 : 작은쪽 지름, 테이퍼(1/100, 1/1000) |
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척 |
- 단동척(4번척) : 강력조임, 중심잡기 어려우나 편심가공 가능(외경으로 크기표시)
- 연동척(만능척, 3번척, 스크롤척) : 조임이 약함, 원, 3각, 육각
- 마그네틱척(전자척, 자기척) : 직류전기이용, 탈 자기장치 필요, 강력절삭 곤란, 200~400W, 얇은 판
- 공기척 : 균일한 힘, 운전중 작업가능, 신속
- 콜릿척 : 터릿선반, 자동선반에서 직경이 작은 일감 다량생산, 중심이 정확 |
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특수장치 |
- 모방절삭장치
- 테이퍼 절삭장치 |
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방진구 |
- 지름에 비해 길이가 20배이상인 공작물
- 이동식 : 왕복대에 설치, 조의 수 2개
- 고정식 : 베드면에 설치, 조으수 3개
- 롤 방진구 : 고속 중절삭용 |
바이트
- 크기 : 폭, 높이, 길이
- 바이트의 각도
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전방경사각 |
- 칩의 유출방향, 다듬질면 거칠기
- 절삭안정성, 날의 강도 |
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측면경사각 |
- 절삭저항, 크레이터 마모
- 칩의 유동방향, 날의 강도 |
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전방여유각 |
- 날의 강도, 다듬질면 거칠기 |
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측면여유각 |
- 공구수명 |
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전방각 |
- 절삭안정성, 날의 강도
- 다듬질면 거칠기, 칩의 배출성 |
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측면각 |
- 날끝강도, 날끝 온도상승, 절삭저항 |
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노즈반경 |
- 주절인과 부절인이 만나는 곳의 곡률반경, 강도 및 다듬질면 거칠기 결정 |
- 종류 : 완성바이트, 단조바이트, 용접바이트, 비트바이트
- 비트바이트 : 수명연장, 교환용이, 공구관리용이(초기공구비가 많이 들고, 바이트 모양이 제한적임)
가공물의 고정
- 양센터에 의한 고정
1. 중심구하기 : 사이드퍼스, 콤비네시션 세트,서피스
게이지
2. 센터구멍 : 원뿔각 60°(중량물 75~90°)
3. 센터구멍 뚫기 : 센터링머신, 드릴, 선반
4. 센터드릴 종류 : A형, B형
- 척과 데드센터에 의한 고정 : 지름이 작을 경우
- 척에 의한 고정 : 길이가 짧은 경우(단면, 드릴, 보링)
- 면판에 의한 방법
선반의 절삭작업
- 양센터작업 : 길고 둥근 가공물
- 척작업 : 외경절삭, 단면절삭, 절단, 드릴링, 보링,널링
- 편심작업
다이얼 게이지에 의한 편심 작업
금긋기 후 센터드릴에 의한 편심작업
편심 심봉을 이용한 편심작업
- 심봉작업(멘드렐)
- 테이퍼 절삭
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심압대
편위 |
- 공작물이 길고 테이퍼가 작을 때 사용
- 편위량 (전체 테이퍼)
(일부만 테이퍼) |
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복식
공구대 |
- 길이가 짧고 경사가 클때 사용
- 테이퍼 , |
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테이퍼
절삭장치 |
- 전용테이퍼 절삭장치 사용 |
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총형
바이트 |
- 총형바이트를 이용한 비교적 짧은 테이퍼 |
나사절삭요령
- 체이싱다이얼 : 나사의 산수가 리드스크류 산수의 정수배가 아닐때 사용
- 리드스크류의 피치와 일감의 피치가 정수배이면 어느곳에 하프너트를 넣어도 된다.
- 정수배가 아니면 지정된 곳에 넣음
변환기어의 잇수
- 영국식 20~120(5의 배수), 127 1개
- 미국식 20~64(4의 배수), 127 1개
- 복식법 : 회전비 1/6 이하에서는 4단으로 계산
- 다중나사 : 중간기어를 빼고 1/n 회전시킨 후 재가공
- 리드스크류 8mm, 나사 피치 12mm 가공 ("나/리“)
- 리드스크류 12mm, 나사 피치 2mm 가공
- 인치식 : 나사의 인치당 산수로 계산
어미나사 2산, 20산의 나사 절삭
- 미터식 나사로 인치나사 절삭(4mm 리드스크류, 9산 가공)
(“일인치 나누기 오미리 인나”)
- 인치식 나사로 미터나사 절삭(4산 리드스크류, 9mm가공)
밀링작업
: 원판 또는 원통체의 외주면이나 단면에 다수의 절삭날을 가진 공구에 회전을 주어 테이블에 고정된 일감 절삭
- 밀링머신 종류
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니형 |
- 수직형 : 주축이 테이블에 수평
- 수직형 : 주축이 테이블에 수직
- 만능 : 테이블 45°이상 회전
주축 헤드 경사, 분할대 |
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생산형 |
- 니가 없고, 테이블이 일정높이 고정
- 강력절삭, 대량생산, 자동작동 |
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플레이너형 |
- 바이트대신 밀링커터 사용하는 플레이너
- 평삭형 밀링머신, 대형공작물 가공 |
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특수형 |
- 공구, 나사, 모방, 키홈, 형 조각, NC |
- 밀링가공 분야 : 평면, 절단, 각, 정면, 곡면, 나선, 총형, 기어, 키홈
- 밀링머신의 크기 : 테이블의 최대이동(좌우× 전후× 상하)
거리를 호칭번호 0~4번까지 표시, 혹은 테이블 크기
수평형(주축 중심선에서 테이블 거리),
수직형(주축대 최대 이송거리)
- 밀링머신 구조
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칼럼 |
- 본체, 니 고정 |
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오버암 |
- 플레인 밀링 커터용 아버를 아버 서포터가 지지 |
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니 |
- 테이블 지지, 테이블 이송기구 부착 |
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새들 |
- 테이블 지지, 니의 상부에 얹혀있음
- 앞뒤 이동, 윤활장치, 테이블 어미나사 구동장치 포함 |
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테이블 |
- 공작물 고정, 수평면을 좌우 이동 |
- 밀링머신 부속장치
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바이스 |
- 수평형, 회전형, 만능, 유압식(2.5배 죔력) |
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수직
밀링장치 |
- 수평밀링머신, 만능밀링머신의 주축단 칼럼면에 장착하여 수직밀링가능, 90° 회전
- 절삭능력은 50% |
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만능
밀링장치 |
- 커터축이 360° 선회
- 절삭능력 30~40% |
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슬로팅
장치 |
- 주축 회전운동을 직선운동으로 변환
- 주축중심 90° 회전 |
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래크
밀링장치 |
- 기어절삭장치
- 테이블 선회각도에 따라 45°헬리컬 가능 |
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래크인디
케이팅장치 |
- 변환기어를 쓰지 않고 모든 모듈 분할 |
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회전원형
테이블 |
- 원호분할, 연속절삭 |
|
기타 |
- 아버 : 커터 고정
- 어댑터, 콜릿 : 자루있는 커터 고정 |
- 밀링커터 구조
1. 인선 : 경사면과 여유면이 교차하는 부분
2. 랜드 : 여유각에의해 생기는 여유면
작은커터 0.5 mm, 지름 큰 커터 1.5 mm
- 밀링커터 종류
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평명커터 |
원주면에 날, 고속도강, 초경합금 |
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측면커터 |
원주 및 측면에 날, 단 달린 면/홈 절삭 |
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정면커터 |
본체는 탄소강, 팁은 초경합금
경납 또는 기계적 고정, 평면가공/강력절삭 |
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엔드밀 |
스파이럴(40~60°), 볼엔드밀(금형가공), 셸엔드밀(날과 자루 분리) |
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총형커터 |
기어가공, 드릴홈, 리머/탭의 형상가공
볼록/오목/인벌류트 커터 |
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각형커터 |
각도, 홈, 모따기
등각/부등각/편각 밀링커터 |
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메탈
슬리팅 소 |
고속도강, 금속절단, 홈파기 |
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T홈 커터 |
공작기계 테이블 T 홈 |
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더브테일
커터 |
더브테일 홈가공, 기계조립 부품 |
상향절삭과 하향절삭
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상향절삭 |
하향 절삭 |
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회전방향과 이송이 반대
칩이 잘빠져나옴
백래시 제거
확실한 고정필요
커터 수명 짧음
동력소비 큼
가공면 거침 |
공구회전방향으로 이송
칩의 정체로 흠집 발생
백래시 제거장치 필요
공작물 고정이 쉽다
커터 마모가 적다
동력소모 적다
가공면이 깨끗하다 |
- 스로코이드 곡선 : 1개 날이 이송하며 그리는 곡선
- 일감표면 거칠기 ; 절삭조건, 기계의 강성 및 정밀도,
절삭공구와 일감의 재질, 절삭제, 기계진동, 아버의 휨, 커터 편심,
날의 불균일
분할작업
- 공작물 분할(스플라인 홈, 커터/기어 절삭)
- 수평, 경사, 수직으로 장치한 공작물에 연속회전이송
(캠절삭, 비틀림홈 절삭, 웜기어 절삭)
- 분할대종류 : 직접분할대, 만능분할대, 광학적분할대
- 밀워키형 만능분할대(미국), 브라운 샤프트 만능분할대,
트아스형 광학 분할대, 신시내티형
- 직접분할 : 24의 약수인 2,3,4,6,8,12,24 등분 가능
- 간접분할
1. 단식분할 : 분할판과 크랭크 이용
브라운 샤프트 & 신시내티형
잇수 92개로 분할시 23구멍짜리로 10구멍씩회전
2. 차동분할 : 단식분할이 불가능할 때 차동장치 이용
(N':분할수N과 가까운 단식분할)
3. 섹터의 사용 4. 각도분할법
- 분할대의 크기 : 테이블상의 스윙을 인치단위로 표시
연삭 가공
: 고속회전하는 연삭숫돌을 공구로 사용하여 공작물과 상대운동을 시켜 정밀하게 가공
연삭기의 종류
- 평면연삭기 : 수평형, 수직형, 테이블 왕복형, 테이블 회전형
- 원통연삭기
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외경연삭기 |
- 테이블 이동형 : 노턴방식, 소형, 숫돌은 회전/공작물은 회전 좌우 직선운동
- 숫돌대 왕복형 : 렌디스방식, 대형, 공작물 회전/숫돌대 수평이송
- 플랜지 커트형 : 짧은 공작물 전길이 연삭, 숫돌회전/숫돌차 깊이방향이송(윤곽가공) |
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내경연삭기 |
- 보통형 : 공작물 회전
- 플래니터리 형 : 공작물정지/숫돌 회전연삭 및 공전운동 |
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센터리스
연삭기 |
- 센터없이 원통면의 바깥에 회전과 이송
- 외면용, 내면용, 나사용, 단면용
- 연속작업가능, 공작물해체/고정없음
- 대량생산적합, 초보자 가능
- 고정에의한 변형이 적고, 연삭여유가 작음
- 가늘고 긴 핀, 원통, 중공축
- 센터나 척에 고정하기 힘든 재료 |
- 만능연삭기 : 원통과 유사하나 공작물 주죽대/숫돌대가 회전하고
테이블 자체 선회각도가 크며 내면 연삭장치 구비(원통, 테이퍼,
플렌지커트, 내면, 모방연삭)
- 공구연삭기
1. 바이트 연삭기 : 기타 용도로도 사용
2. 드릴 연삭기 : 드릴전문
3. 만능공구 연삭기 : 리머, 드릴, 탭, 밀링커너, 호브
- 기타 : 나사연삭기, 성형연삭기, 캠연삭기
연삭숫돌
- 연삭숫돌의 3요소(“합기도복 입자”)
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결합제 |
기공 |
숫돌입자 |
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접착제 |
숫돌 사이의 구멍 |
숫돌재질 |
- 연삭숫돌의 5대 성능요소
1. 숫돌입자
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인조
연삭
숫돌 |
A |
- 갈색 산화알루미늄
- 중연삭, 강, 청동, 가단주철, 사포 |
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WA |
- 백색 산화알루미늄
- 경연삭, 특수강, 고속도강 |
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C |
- 흑색 탄화규소질
- 주철, 동, 비철금속, 비금속 |
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GC |
- 녹색 탄화규소질
- 경연삭, 특수주철, 칠드, 초경, 유리 |
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D |
- 다이아몬드 D숫돌용 |
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천연 |
D |
- 메탈, 일레스틱 비트리파이트,래핑, 사포, 연삭, 래핑, 연질금속, 절삭 |
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사포 |
- 에머리, 가테트프린트, 커버런덤 |
2.입도 : 입자의 크기를 번호로 나타냄(# 10 ~ # 3000)
번호가 커지면 입도가 고움
# 10 ~ # 220 까지는 체로 구별, 그이상 평균지름()
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거친눈 |
10 ~ |
막다듬질 |
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보통눈 |
30 ~ |
다듬질 |
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가는눈 |
70 ~ |
경질 다듬질 |
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아주가는눈 |
240 ~ |
광내기 |
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극히가는눈 |
1000 ~ |
광내기 |
3. 결합도(grade) : 숫돌의 경도, 결합제의 세기
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극히연함 |
연함 |
보통 |
단단함 |
극히단단 |
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E,F,G |
H,I,J,K |
L,M,N,O |
P,Q,R,S |
T,U ~ ,Z |
4. 조직(structure) : 기공의 대소변화, 숫돌입자 밀도
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밀도 |
조밀 |
보통 |
거침 |
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KS 기호 |
C |
M |
W |
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노턴기호 |
0,1,2,3 |
4,5,6 |
7,8,9,10,11,12 |
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입률(%) |
56% 이상 |
50~54% |
48% 미만 |
5. 결합제(유기질=탄성숫돌= R, B, E)
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V |
비트리파이트(장석,점토) |
숫돌의 80% 차지 |
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S |
실리케이트(규산소다) |
윤활성, 대형숫돌, 공구 |
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R |
고무(생고무, 인조고무) |
얇은 숫돌, 유리다듬질 |
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B |
레지노이드(합성수지) |
안전숫돌 |
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E |
셀락(천연셀락) |
탄성우수, 유리다듬질 |
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M |
메탈(연강, 황동, 니켈) |
초경합금, 세라믹, 유리 |
WA 80 L M V 1호 A 200× 20× 23
입자,입도,결합도,조직,결합제,모양,연삭면형상,외경/두께/구멍지름
드레싱
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자생작용 |
연삭중 마모된 입자 탈락/새 입자 나타남 |
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로딩 |
눈메움(연삭깊이, 조직치밀, 속도느림) |
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글레이징 |
입자무딤(자생작용 미흡) - 연삭열,균열 발생
결합도 큼, 속도 큼, 재질불량 |
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드레싱 |
칩의 제거, 날카로운 입자 발생 |
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트루잉 |
다이아몬드 드레서로 모양고치기
프레스롤러, 크러시롤러 |
연삭숫돌 고정법
- 설치전 육안 및 나무해머 음향검사로 균열 조사
- 스핀들에 내측 플랜지를 끼운 후 종이나 고무와셔를 끼운 후
휠을 끼우고 외측에 와셔, 플랜지, 너트를 끼운다
- 변형이 생기지 않을 정도만 조인다.
- 숫돌바퀴 구멍은 축지름보다 0.1mm정도 큰 것이 좋다
- 설치후 3분정도 공회전
- 그라인더 받침대와 휠 간격은 3mm 이내로 한다.
- 받침대는 휠의 중심에 맞추어 단단히 고정
- 양쪽 플랜지 지름이 같아야 하며 플랜지 지름은 숫돌차
지름의 1/3 이상
연삭조건
- 연삭속도(m/nin)
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원통 |
내면 |
평면 |
공구 |
초경 |
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1700~2000 |
600~1800 |
1200~1800 |
1400~1800 |
900~1400 |
- 이송
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강철 거친 |
주철 거친 |
다듬질 |
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1/3~3/4 B |
3/4~4/5 B |
1/4~1/3 B |
- 피연삭성(연삭의 용이성)
연삭비=(가공물의 연삭된 부피) / (숫돌바퀴 소모부피)
- 연삭열
연삭속도가 크다, 연삭깊이가 깊다, 건식연삭, 재료특성
- 떨림(chattering)
기계불량(규칙간격무늬), 숫돌선정/사용 불량, 공작물 고정불량(불규칙 떨림 무늬)
드릴링 머신의 종류
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탁상 |
소형, 13mm 이하 |
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레이디얼 |
큰 공작물, 암이 선회하며 주축 이동 |
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다축 |
많은 구멍 동시 가공(유니버셜 조인트 이용) |
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다두 |
여러 스핀들에 여러 공구 장착, 연속가공 |
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만능 |
스핀들 경사, 암 상하운동 |
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심공 |
지름이 작고 깊은 구멍(내연기관 오일구멍) |
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직립 |
주축이 수직, 50mm
스윙, 스핀들지름, 테이블크기
주축에서 테이블 끝까지 거리
주축구멍의 모스테이퍼 번호
뚫을 수 있는 구멍의 최대 지름 |
- 드릴의종류
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트위스트 |
가장많이 사용, 배출,정확성, 절삭성, 수명 |
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평드릴 |
목재용, 구멍이 휘어지기 쉬움 |
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직선홈 |
절삭성이 나빠 황동, 얇은 철판 |
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기름홈 |
깊은 구멍가공, 칩배출 용이 |
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센터 |
선반에 센터 구멍 가공 |
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반원 |
소총구멍 가공 |
- 드릴의 여유 : 몸여유, 지름여유, 날여유
- 드릴중심이 벗어났을때(펀치나 정으로 수정)
정밀구멍 : 회전수, 이송을 느리게
단단한 재료 : 날끝각 크게, 회전수 느리게
떨림 : 회전수가 빠르고, 절삭깊이, 여유각이 클 때
- 드릴 관련 명칭
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드릴끝 |
원뿔형, 2개의 날 |
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날끝각도 |
드릴 양쪽날의 각도, 일반 118°
경강 150, 연강 125, 스테인리스 120~135
주철 90~100, 동합금 100~118, 목재 60 |
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날여유각 |
절삭날에 주어진 여유각(절삭날각), 10~15° |
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비틀림각 |
나선홈이 축과 이루는 각 20~35°
연한재료일수록 큰 각도, 칩배출 용이 |
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백테이퍼 |
드릴선단보다 자루가 얇음(0.025~0.5/100) |
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마진 |
예비날 역할, 날의 강도 보강 |
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랜드 |
마진의 뒷부분 |
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웨브 |
홈과 홈사이 두께(자루쪽이 두껍다) |
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탱 |
드릴 소켓이나 슬리브에 고정시키는부분 |
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시닝 |
치질포인트를 연삭하여 절삭성 향상 |
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생크 |
자루부분 13mm 이상은 테이퍼 섕크 |
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크기표시 |
드릴 끝부분 직경(mm, inch)
작은 드릴을 inch식으로 표시할때는 번호로 |
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드릴척 |
직선자루드릴(13mm이하) 드릴핸들이용 조절
자콥스형(3개의 조) |
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드릴소켓 |
테이퍼자루드릴고정, 소켓중간부에 쐐기를 박아 드릴 제거 |
리머가공
- 정밀치수가공(핸드리머, 척리머)
- 종류 : 솔리드리머(일체형), 셸리머(중공)
조절리머(날이 1개씩 투입, 교체가능)
- 날을 짝수로하며 여유각 3~5°, 표준윗면 경사각 0°
- 떨림방지를 위해 날 간격이 같지 않다.
- 다듬질 여유를 적게하고 저속 고이송하면 좋은 가공면
드릴의 2/3 ~ 3/4 속도, 드릴의 2배이송
다듬질여유 지름 10mm 당 0.05mm
보링머신
: 공작물 고정하여 이송, 보링공구 회전(보링, 드릴링, 리밍,
정면연삭, 원통외면연삭, 나사, 밀링 가능)
- 종류
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수평보링머신 |
크기 : 테이블크기, 스핀들지름/이동거리
스핀들헤드/테이블 이동거리 |
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정밀보링머신 |
고속도, 미소이송, 얇은 절삭깊이
다이아몬드, 초경공구, 크기 : 가공구멍 |
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지그보링머신 |
일감에 2개이상 구멍 가공시
정밀도 2~10㎛, 크기(테이블, 구멍 크기) |
- 보링공구
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보링바이트 |
절삭저항받기 쉽고, 진동있음, 막힌구멍 불리
다이아몬드, 초경합금 |
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보링바 |
보링바이트 지지, 한쪽 모스테이퍼 |
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보링헤드 |
지름 큰 공작물 가공 |
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센터링
인티케이터 |
보링축 중심과 공작물 중심일치 조사 |
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바이트
세팅게이지 |
바이트를 소요보링경에 맞춤 |
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센터펀치 |
지그보링머신에 표점 각인, 중심표시 금긋기 |
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원형테이블 |
지그보링머신에서 분할작업 |
셰이퍼
- 특징
1. 일감고정, 단속이송, 바이트 왕복운동
2. 정밀도 및 능률이 낮다
3. 수직, 수평, 옆면, 각도, 홈파기, 절단, 키홈가공
- 구조
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급속귀환장치 |
귀환속도를 빨리하여 시간절약 |
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램행정 조절 |
큰기어에 고정된 크랭크 핀의 위치로 조정
일감보다 20~30mm 길게 |
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클래퍼 |
귀환행정시 바이트를 약간 뜨게함 |
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테이블 이송 |
수동식, 자동식(래칫) |
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공구대 |
위아래 이동 및 선회 |
- 크기 : 램의 최대행정, 테이블 크기, 이송거리
- 바이트 : 날끝이 자루 뒤쪽에 있어야 치수정밀, 파손적음
플래너
- 특징
1. 일감 수평왕복운동, 바이트 직각방향 이송
2. 아이들 스트로크 - 귀환행정
- 종류
1. 쌍주식 : 기둥2개, 견고, 강력절삭, 일감크기제한
2. 단주식 : 절삭력 및 정밀도 취약, 일감크기제한적음
3. 기타 : 에지식, 핏식
- 크기 : 테이블 크기(길이*나비), 공구대 이동거리,
테이블 최대행정, 공작물 최대 높이/폭
- 테이블 구동기구
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벨트에 의한 래크 피니언 방식 |
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전자 마찰 클러치 방식 |
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워드 레오나드 방식 |
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유압구동방식 |
무단변속, 충격감소, 진동흡수
절삭 3~50 m/min, 귀환 5~70 m/min |
슬로터
- 특징
1. 키홈, 각구멍 등 일감 내면가공
2. 수직 셰이퍼라고도 불리며 셰이퍼보다 능률 좋음
- 크기 : 램의 최대행정, 테이블크기, 이동거리, 원형테이블 지름
- 구조
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램 |
경사가능 |
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테이블 |
전후좌우 이송
원형테이블 : 선회가능, 분할작업(내접기어 등) |
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급속귀환 |
크랭크식(링크, 휘트워트), 유압식 |
특수가공
- 전해연마 : 일감을 양극으로 하여 표면 용해 석출
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장점 |
복잡형상 가능, 표면변질없음, 광택있음, 내식
내마멸, 설비간단, 단시간내 비숙련자 가능 |
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단점 |
불균일 가공조직, 두종류이상 가공곤란
깊은 상처는 제거 곤란 |
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용도 |
드릴홈, 주사침, 반사경, 시계기어 |
- 전해연삭 : 전해연마후 연삭, 초경합금에 적합, 변질적고
표면거칠기 양호, 평면/원통/내면
- 화학연마 : 화학약품이용 전체 혹은 부분 요철부 용융,
숙련필요, 구리, 황동, 니켈, 모넬메탈, Al, 아연
- 초음파가공 : 기계적 진동하는 공구와 공작물사이에
숫돌입자, 물, 기름을 주입하여 표면다듬질
|
장점 |
구멍가공용이, 복잡형상용이, 비전도체 가능
변형,변질 적음, 금속/수정/자기/초경합금/담금 |
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랩제 |
산화알루미늄, 탄화규소 - 강철, 유리
붕소카바이드 - 경질합금, 보석 |
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가공 |
보통 0.05~0.08mm 정밀도, 2.5 조도
정밀 0.01mm 정밀도, 0.5 조도 |
- 방전가공 : 방전전극의 소모현상 조작, 절단
|
장점 |
열변형적음, 내마모, 내식성 - 기름, 물, 황화유 |
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가공 |
고경도(고속도강, 내열강, 스테인리스강) 가능
보석 구멍뚫기 가능 |
- 버핑 : 연삭보다 정밀도는 낮으나 표면매끈, 도금부착 견고,
산화알루미늄, 탄화규소, 산화크롬 + 동/식물성유지
- 쇼트피닝 : 스프링 등의 피로강도 증가, 두꺼운 재료에는
효과가 적고 부적당한 쇼트피닝은 균열발생
- 브로칭 : 절삭속도 5~10 m/min, 후진속도 15~40 m/min
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내면브로칭 |
키홈, 스플라인 구멍, 다각형 구멍 |
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표면브로칭 |
세그먼트 기어 치통형, 홈 |
- 버니싱 : 원통내면에 버니시 압입
- 정밀입자가공
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호닝 |
보링, 리밍, 연삭 후 원통내면 정밀 가공
3~10㎛, 연삭여유0.005~0.025 mm
왕복속도 1/2~1/5, 주철(석유), 기타(등유) |
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수퍼
피니싱 |
작은 숫돌로 일감누르며 축방향 진동 0.1~3기압
너비는 일감의 60~70%, 길이는 일감동일
0.1~0.3㎛, 경유사용 |
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래핑 |
- 가장 정밀, 랩과 일감사이에 랩제를 넣고 비비며 다듬질
- 저속에서 가공이 빠르고, 고속에서 표면고움 |
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