선반가공
선반의 종류
터릿 선반 : 여러개의 공구를 방사형으로 설치, 콜릿척을 주로 사용하며 대량생산에 사용.
모방 선반 : 형판이나 모형을 이용하여 형판과 같은 윤곽절삭
수직 선반 : 공구의 길이방향 이송 및 주축이 수직으로 설치되어 있으며, 중량물 절삭에 사용.
정면 선반 : 길이 짧고 지름이 큰 일감. 큰 면판을 구비
차축 선반 : 철도차량용 차축을 주로 가공
선반작업의 종류
외경, 내경, 단면, 절단, 홈, 테이퍼, 드릴링, 보오링, 암・수나사, 정면, 곡면, 총형, 널링 구면가공, 육면체가공, 곡면절삭 등
선반의 부속장치
선반의 크기 : 깎을 수 있는 공작물의 최대지름 (베드상의 스윙), 양센터 사이의 최대거리 왕복대상의 스윙
주축대 : 중공으로 되어 있어 긴 일감을 가공할 수 있으며, Ni-Cr강. 앞쪽에 모스 테이퍼가 있으며, 회전 센터 삽입 가능.
왕복대 : 새들과 에이프런(자동이송장치가 장착), 복식공구대로 이루어져 있다. 복식공구대는 새들 위에 있으며 공구를 설치하고 주로 짧은 길이의 테이퍼 절삭에 사용.
하프센터 : 끝면 깎기에 사용
베어링 센터 : 중량물 가공 및 고속회전 절삭에 사용
단동척 : 조오4개(개별적), 불규칙한 일감고정, 편심가공가능 (4단3연) 4개의 조가 각각 단독으로 이동하여 불규칙한 공작물의 고정에 적합하고 편심가공이 가능한 선반척
연동척 : 원형 또는 6각형 단면을 가진 공작물을 신속히 고정시킬수 있는 척이며, 조(jaw)는 3개가 있고, 동시에 작동한다.
마그네틱척(자기척) : 두께가 얇은 일감을 고정
심봉(mendrel) : 내면을 다듬질한 중공의 일감 외경을 가공(기어나 풀리의 소재가공). 중공 제품을 가공 시에는 심봉(mandrel)이 필요하다.
방진구 : 가늘고 긴 일감의 가공시 자중으로 휘거나 절삭력에 의한 변형 방지.(이왕새고베)
양센터 작업에 필요한 부속장치 : 주축센터, 심압센터, 돌림판, 돌리개 등이 필요하다.
테이퍼 절삭
공구대를 선회시키는 방법 : 테이퍼가 크고 길이가 짧을 때
심압대를 편위시키는 방법 : 테이퍼가 작고 길이가 긴 경우
테이퍼 절삭장치 (어테치먼트) 에 의한 방법 : 릴리이빙 선반 또는 공구선반
나사절삭
일감의 피치 (mm)
리드 스크류 피치 (mm)
절삭속도(V) 및 절삭시간(T), 동력(H)
절삭비
밀링가공
밀링 머신의 작업종류
평면 (플레인 커터: 수평밀링, 정면커터: 수직밀링), 홈(엔드밀), 측면, 절단(메탈소오), 각도절삭, 총형 절삭 (기어, 나선 홈 등)
밀링 머신의 크기
번호로 표시(No. 0 ~ N0. 5 : 번호가 클수록 큼)
테이블면의 크기
테이블의 최대 이동거리(좌우×전후×상하)
주축의 중심선에서 테이블면까지의 최대거리(수평),주축단에서 테이블면까지의 최대거리(수직)
주축대의 최대 이동거리(수직)
상향절삭
상향절삭 : 커터의 회전방향과 일감의 이송방향이 서로 반대
커터의 수명 짧고 동력소비 많다.
가공면이 거칠다.
일감 고정을 견고하게
절삭시 칩 방해가 없다.
백래시 발생이 없다.
절삭속도(V) 및 1분간의 테이블 이송속도(f)
분할작업
직접분할법 : 24구멍을 이용하여 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24등분만 가능.
단식분할법 : 브라운 샤프형과 신시내티형, 크랭크축 1회전시 스핀들은 1/40(9°)회전한다.
차동(만능)분할법 : 변환기어 12개, 1008등분까지 가능.
연삭가공
원통연삭기의 종류
테이블 왕복형, 숫돌대 왕복형, 플런지컷 형 (가공물의 전체 길이를 동시에 가공)
만능연삭기: 숫돌대 및 테이블이 선회: 테이퍼 연삭, 내면연삭
센터리스 연삭기: 센터나 척을 이용하지 않고 가늘고 긴 일감의 원통연삭.
연삭숫돌바퀴의 요소
숫돌입자, 결합제, 기공
연삭숫돌의 구성요소
숫돌입자 : Al2O3 (A숫돌: 일반강재, WA숫돌: 열처리강, 백색), SiC (C숫돌: 주철, 비철금속, GC숫돌 : 초경합금, 유리, 녹색)
입도 : 숫돌입자의 크기를 번호로 표시
결합도 : 숫돌의 단단한 정도(LMNO: 중간, HIJK: 연하다, PQRS: 경하다)
조직 : 숫돌의 밀도(C;0,1,2,3 : 치밀, M;4,5,6 : 중간, W;7,8,9,10,11,12 : 거친)
결합제 :
V : 비트리파이드(점토와 장석) 열에 강하고 연삭액에 대해 안전하여 광범위하게 사용됨.
S : 실리케이트(규산나트륨),
R : 고무
B : 레지노이드(베이클라이트)
E : 셸락
PVA : 비닐결합제
M : 금속결합제
연삭비
연삭숫돌의 작용
글레이징 (무딤) : 마모된 숫돌입자가 탈락하지 않아 표면이 매끄러워지는 현상.(연삭불량)
로우딩 (눈메움) : 칩이나 숫돌입자가 기공에 차서 메워지는 현상.(연삭불량)
드레싱 : 눈메움 또는 무딤 발생시 숫돌표면을 드레서를 이용하여 숫돌 날을 생성시키는작업
트루잉 (모양고치기) : 숫돌의 연삭면을 숫돌과 축에 대하여 평행 또는 일정한 형태로 성형시키는 방법
자생작용 : 연삭시 숫돌의 마모된 입자가 탈락되고 새로운 입자가 나타나는 현상.
연삭균열 방지법 : 연한숫돌 사용, 이송 크게, 절삭깊이 적게, 충분한 연삭액을 주어 발열방지.
컵형숫돌에 의한 연삭
편심거리:C= d2
sinγ=0.0088dγ 여기서, d:커터의 지름, γ: 여유각
연삭가공을 한 후 가공표면을 검사한 결과 연삭 크랙(crack)이 방지책
연삭액을 사용하여 충분히 냉각시킨다.
결합도가 연한 숫돌을 사용한다.
연삭 깊이를 적게 한다.
숫돌 떨림 현상의 원인 :
숫돌축이 편심되어 있을 때
숫돌의 평형상태가 불량할 때
연삭기 자체에서 진동이 있을 때
기타 범용공작기계
드릴링 머신
드릴링 : 드릴로 구멍 뚫기
리이밍 : 드릴로 뚫은 구멍을 더욱 정밀하게 가공
태핑 : 암나사 가공
보오링 : 전가공상태에서 얻어진 면을 더욱 크고 정밀하게 가공
스폿페이싱 : 볼트나 너트등이 닿는 부분을 평평하게 자리를 만드는 작업
카운터 보오링 : 작은나사, 볼트의 머리부를 일감에 묻히게 하기 위한 단을 만드는 작업
카운터 싱킹 : 접시머리볼트의 머리부분이 묻히게 하기 위해 원뿔자리 파기 작업
드릴 머신의 종류
레이디얼 드릴링 머신 : 칼럼을 중심으로 360°회전. 주축은 암을 따라 이동. 대형일감 가공
심공 드릴링 머신 : 깊은 구멍 가공(총열)
다두 드릴링 머신 : 스핀들이 여러 개 있으며, 특정제품의 대량 생산에 사용
다축 드릴링 머신 : 다수의 구멍을 동시에 가공할 때 사용
탁상 드릴링 머신
직립 드릴링 머신
절삭공구
트위스트 드릴 : 가장 널리 사용
표준 드릴의 날끝각 : 118°, 여유각 : 12~15°, 비틀림각 : 20~32°
드릴 자루부는 지름 13㎜이하는 곧은 자루이고 지름13㎜이상은 모스 테이퍼로 되어 있다.
시이닝(thinning) : 웨이브의 두께를 적게하여 절삭력을 향상시키는 것.(절삭저항 감소)
드릴의 절삭속도(V) 및 절삭 시간(T)
보오링 머신
주조할 때 뚫린 구멍이나 드릴로 뚫은 구멍을 깎아서 크게 하거나 정밀하게가공하는 작업.
(외경, 내경, 암나사, 수나사, 드릴링, 리이밍 작업 등)
수평보링머신 : 일반적인 가장 널리 사용 (테이블형, 플로어형, 플레이너형).
정밀보링머신 : 정밀한 보링 (진원도, 진직도).
지그보링머신 : 정밀 측정장치가 부착된 기계 (주로 공구나 지그 가공을 목적으로 2~10μ의 정밀한 구멍을 가공)
NC공작기계
NC공작기계의 3가지 기본동작
위치정하기, 직선절삭, 원호절삭
NC공작기계발전 4단계
1단계 : NC (numerical control) 수치제어
2단계 : CNC (computer numerical control) 컴퓨터 수치제어
3단계 : DNC (direct numerical control) 군관리 시스템
4단계 : FMS (flexible manufacturing system) 컴퓨터를 이용한 공장전체를 자동화한 시스템 (유연생산 시스템), 다품종 소량생산
서보기구의 종류
개방 회로 방식 (open loop system) : feedback 제어 하지 않음, 정밀도가 낮아 NC에서사용치 않음.
폐쇄 회로 방식 (closed loop system) : 위치로 feed back 제어함, 높은 정밀도를 요구하는 공작, 기계나 대형의 기계에 사용.
반폐쇄 회로 방식 (semi-closed loop system) : 위치 및 속도의 검출을 서보모터의 축이나 볼나사의 회전 각도로 검출, NC공작기계에서 가장 많이 사용.
하이브리드 서보방식(hybrid servo system) : 반폐쇄 + 폐쇄 높은 정밀도가 요구되는 곳 및 기계의 강성을 높이기 어려운 경우에 사용.
※ 리밋 스위치 : CNC 공작기계의 이동량을 전기적인 신호로 표시하는 회전 피드백 장치
NC에 사용되는 Address의 구성
N___ G___ X___ Y___ Z___ F___ S___ T___ M___ ;
전개번호 준비기능 좌표어(X,Y,Z) 이송기능 주축기능 공구기능 보조기능 EOB
좌표어 : 절대좌표 (X,Y,Z), 증분방식 (U,V,W)
CNC 선반의 준비기능 Code
G00 : 위치결정(급속이송), 전원이 ON되면 기본값으로 정해짐.
G01 : 직선가공(절삭이송)
G02 : 원호가공(CW: 시계방향)
G03 : 원호가공(CCW: 반시계방향)
G04 : 일시정지(휴지:dwell)
G50 : 공작물 좌표계 설정(주축 최고회전수 설정)
G96 : 원주속도 일정제어(m/min)
G97 : 원주속도 일정제어취소(회전수 일정제어) rpm
* 보조기능 : M03: 주축속도 정회전, M04: 주축속도 역회전, M05: 주축정지,M08: 절삭유 주유, M09: 절삭유 공급정지
예)
G96 S150 M03 -> v=150 m/min
G97 S150 M03 -> n=150 rpm
G50 S2000; G96 S130에서 d=60mm 일때 주축회전수는 n=690 rpm