[공학나라] 기계 공학 기술정보

터닝은 고정된 절삭 공구인 비트로 회전하는 대상물을 가공하는 과정이다. 

터닝

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http://en.wikipedia.org/wiki/Turning

선반 (Lathe)

대상물을 회전시켜서 공구를 이용하여 커팅, 샌딩, 드릴링, 터닝 등을 수행하여 회전축에대하여 대칭적으로 가공하는 공작 기계다.

CNC 선반  선반 가공품의 예 (체스)

선삭 가공 

선반(Lathe)에서 이루어지는 절삭가공으로 

원통깍기 (Turning), 

구멍뚫기 (Drilling), 

정면깍기 (Facing), 

나사깍기 (Threading), 

절단 (Cut Off), 

특수가공 (탭핑, 초정밀가공, 연삭, 기어가공, 보링, 널링) 

등이 있다. 

선반 구조

센터(center)

- 주축센터와 심압대센터 사이에 공작물을 지지하는 부속장치 임 (센터 끝의 각도는 60도).

- 데드센터(Dead center) : 공작물과 회전하지 않고 정지한 상태에서 공작물을 지지함.

- 라이브센터(Live center) : 공작물과 함께 회전함.

라이브 센터 (위) 데드 센터 (아래)

척(chuck)

- 주축의 끝에 설치하고 공작물을 고정하여 사용하는 부속장치.

면판(face plate)

- 척으로 고정할 수 없는 대형공작물이나 복잡한 형상의 공작물을 고정하여 가공함.

돌리개(dog of carrier)

- 주축의 회전력을 공작물에 전달하는 부속장치

맨드릴(mandrel: 심봉)

- 구멍이 있는 공작물의 측면이나 바깥지름을 가공할 때 사용하는 고정구

출처

http://en.wikipedia.org/wiki/Lathe

auto.masan.ac.kr

http://elearning.kocw.net/document/lec/2010/30/09/01.pdf

드릴링 (drilling)

드릴 비트를 이용하여 원형 단면의 구멍을 만들거나 확공하는 가공이다.

드릴 비트는 회전 절삭 공구로 대상물에 대해 누르고 수백에서 수천 RPM으로 회전시킨다.

티타늄 드릴링

드릴링 이후에 수행되는 작업으로는 아래의 카운터 보링, 카운터 싱킹, 보오링, 탭핑, 리밍 등이 있다. 

카운터 보링(counterboring)

작은 구멍 위에 상대적으로 큰 직경의 같은 축의 계단형 홀을 가공하는 과정이다.

보통 소켓머리 볼트를 제품에 삽입 시에 볼트 머리가 제품위로 돌출되지 않게 하기 위해 많이 사용된다.  

카운터 보링 작업

카운터 보링된 금속 판 소켓머리 볼트 카운터보링 공구

카운터 보링 도면 표기법 보기

카운터 싱킹 (counter sinking)

  

평머리 스크류 (counter sunk or flat screw) 카운터 싱킹 공구 카운터 싱킹 공구

보링 (boring)

기존의 구멍을 일점 접촉 공구를 이용하여 매우 정확히 넓히는 과정이다. 경사면 가공도 가능하다.

일반적으로 많이 알려진 예로는 자동차 엔진 보링 작업이 있다.

여러가지 종류의 보링이 있으며 관통홀인 경우에는 보링 공구를 양쪽에서 잡으며 아닌경우에는 한쪽에서 지지한다. 

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표면 거칠기 (조도)

개요

표면 거칠기를 나타내는 값으로 큰 값일 수록 거칠다. 

하나의 대표값으로 표현하는 방식은 주로 3가지로 

중심선 평균거칠기 (Ra), 

최대 높이 거칠기 (Rmax), 

10점 평균 거칠기 (Rz) 

등이 있다.

Ra

평균거칠기 (Ra)

Rmax

최대 높이 거칠기 (Rmax, Ry)

Rz

10점 평균 거칠기 (Rz)

* Ra. Rmax, Rz 등에 관한 좀 더 자세한 설명

http://www.olympus-ims.com/ko/knowledge/metrology/roughness/2d_parameter/

http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_roughness

측정

기계 가공 이후에 요구되는 조도가 나왔는지 확인하고 성적서를 발행하기 위해서는 조도 측정을 해야 한다.

접촉식과 비접촉식이 있으며 접촉식의 경우는 아래와 같이 촉침이 표면을 따라 이동하면서 표면 거칠기를 측정한다.

측정 방법에 따른 분류

측정 범위에 따라 

선 거칠기 (프로파일 메서드)

면 거칠기 (면적 메서드)

측정기의 접촉여부에 따라

접촉식 

비접촉식

*측정에 관한 좀 더 자세한 설명

http://www.olympus-ims.com/ko/knowledge/metrology/roughness/

http://www.misumiusa.com/CategoryImages/Metric_2006_pdf/METRIC1837-1838.pdf

가공법에 따른 조도

보통 기계가공비는 조도의 3제곱에 반비례한다고 한다. 따라서 무조건 조도를 높이는 설계를 하는 것보다 적절한 조도로 설계하는 것이 경제적이다.

아래 표에서 알 수 있듯이 가공기계, 주조, 성형에 의한 가공보다는 연마에 의한 조도가 가장 우수하며 superfinishing이 가장 우수한 조도를 만든다 (그만큼 가공 비용이 높아진다)

Ra, Rmax, Rz, (구) 도면기호 의 관계

Ra	Rmax, Rz	(구)도면기호
0.012 a	0.05 s
0.025 a	0.1 s
0.05 a	0.2 s
0.1 a	0.4 s
0.2 a	0.8 s
0.4 a	1.6 s
0.8 a	3.2 s
1.6 a	6.3 s
3.2 a	12.5 s
6.3 a	25 s
12.5 a	50 s
25 a	100 s
50 a	200 s	–
100 a	400 s

도면 기호

a : Ra 값

b : 기계가공법

c' : 컷오프 값

c : 참고값

d : 그레인 방향

f: Ra 이외의 변수

g : 표면 기복

표면 무처리, 기계가공, 재료 가공 금지

Ra 상한값 1.6, Ra 범위 1.6~6.3

그레인 방향

JIS

http://www.misumiusa.com/CategoryImages/Metric_2006_pdf/METRIC1837-1838.pdf

BS EN ISO

http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Surface_Texture/draw_surfin.html

http://user.engineering.uiowa.edu/~mie032/lectures/17-surface_roughness_and_machining_symbols_full.pdf

*ISO 스케일 (도면) 번호, Ra (um), RMS (uinch), Rt (um) 사이의 관계

http://www.ljstar.com/design/surface_charts.aspx

*재미삼아 해보는 조도 시뮬레이터

http://www.stevenabbott.co.uk/AbbottApps/SPE/index.html

개요

현재 산업 분야에서 가장 많이 쓰이는 가공 공정 중의 하나로 가공 툴인 회전 커터를 회전시켜 대상물을 깎아내는 가공 공정이다. 초기에는 밀링 머신이었으나 컴퓨터 수치해석 기술의 발전으로 CNC (computer numerical control) 밀링 머신으로 발전하였다가 공구 자동 교체나 덥개 등의 기능이 추가된 머시닝 센터 (machining center)로 발전하였다.

종류

수직형 (vertical machining centers, VMCs)과 수평형 (horizontal machining centers, HMCs)이 있다.

Vertical milling machine. 1: milling cutter 2: spindle 3: top slide or overarm 4: column 5: table 6: Y-axis slide 7: knee 8: base

Horizontal milling machine. 1: base 2: column 3: knee 4 & 5: table (x-axis slide is integral) 6: overarm 7: arbor (attached to spindle)

가공 영상

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