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4 편     절  삭   가   공

목 차

  1장 개요   2장 선반 가공   3장 boring machine 가공
  4장 shaper 가공   5장 slotter 가공   6장 planer 가공
  7장 drilling machine 가공   8장 milling machine 가공   9장 치차가공
10장 기계톱 가공 11장 broaching machine 가공 12장 연삭기 가공
      예상문제      

1 장    개 요(교과서 p.286)      절삭가공의 개요

기계를 만들 수 있는 기계를 공작기계(工作機械; machine tool)라 하며, 공작기계에는 앞에서 공부한 press, hammer 등과 같이 chip(쇠밥)을 발생하지 않고 가공하는 비절삭 공작기계와 공작물에서 불필요한 부분을 절삭하여 chip으로 제거하면서 가공하는 절삭 공작기계가 있으며, 절삭작용을 하는 공구를 절삭공구(cutting tool)라 한다. 좁은 의미에서 공작기계라 하면 절삭 공작기계를 의미하며,절삭 공작기계에서의 가공을 절삭가공(切削加工) 또는 기계가공(機械加工; machining)이라 한다. 절삭공구는 절삭인(切削刃; cutting edge)의 수에 따라 주절삭인이 1개인 단인공구(單刃工具)와 2개 이상인 다인공구(多刃工具)로 나뉜다. 1장 선삭에서 6장 planer 가공까지는 단인공구에 의한 가공이고 이 단인공구를 일명 bite라 한다. 7장 drill 가공에서 12장 연삭가공까지는 다인공구에 의한 가공으로서 drilling에 사용되는 절삭공구를 drill, milling에 사용되는 절삭공구를 cutter, hobbing machine에서 치차가공 등에 사용되는 절삭공구를 hob, 기계톱에서 절단에 사용되는 절삭공구를 톱날, broaching에 사용되는 절삭공구를 broach, 연삭에 사용되는 절삭공구를 연삭숫돌이라 한다.
공작기계가 소정의 절삭가공을 수행하기 위해서는 기본적으로 절삭운동(切削運動; cutting motion), 이송운동(移送運動; feed motion) 및 위치조정운동(positioning motion)이 필요하다.

(1) 절삭운동:

공작물과 공구인(工具刃)의 상대적인 운동을 말하며, 공작기계의 대부분의 동력은 이 절삭운동에 소비된다. 선반, planer 등에서 공구는 일정위치에 있고 공작물의 운동에 의하여 절삭운동이 이루어지며 shaper, drilling machine, broaching machine 등에서는 공작물이 일정 위치에 있고 공구의 운동에 의하여 절삭운동이 이루어진다.
절삭운동의 크기(절삭속도)는 단위시간에 공작물이 공구인을 통과하는 거리(m/min, ft/min)로 표시된다. 선반과 drilling machine에서와 같이 공작물 또는 공구가 회전운동을 할 때에는 회전체의 원주속도가 절삭속도이며, 그 방향은 접촉점에서 접선방향이다.

(2) 이송운동:

절삭운동인 선요소(線要素)를 면요소(面要素)로 되게 하는 운동으로서, 일반적으로 공작물의 평삭(平削) 및 형삭(形削)에서는 절삭이 중단되는 귀환행정에서 이송운동이 되고 선삭(旋削), drilling, 연삭(硏削) 및 milling 등에 있어서는 절삭운동의 중단없이 연속적으로 이송운동이 된다.
이송운동의 크기는 절삭행정당(또는 1 왕복당) 이송운동량(mm/stroke), 공작물 또는 공구의 1 회전당 이송운동량(mm/rev)으로 나타내며, 이송운동 또는 이송운동량을 단순히 이송(移送; feed)이라고도 한다.

(1) 위치조정운동:

절삭운동과 이송운동이 시작되기 전에 공작물과 공구의 상대위치를 조정하는 운동으로서, 기계의 운동중심과 공작물의 중심조정, 가공시간의 절략을 위하여 이송방향으로 공작물과 공구의 거리 단축, 소정의 치수 및 조도를 얻기 위한 절삭깊이 및 이송의 조정 등이 있다. 따라서 위치조정운동은 절삭운동과 이송운동을 위한 보조운동이라고 볼 수 있다.
다음은 대표적인 공작기계에서 기본운동의 조합을 보여 준다.


[1] 선반가공(旋盤加工, 旋削; turning)

그림과 같이 공작물의 회전과 공구의 직선운동에 의하여 절삭하는 공작기계를 선반(旋盤; lathe)이라 하고, 선반에서의 가공을 선삭(旋削; turning) 또는 선삭가공이라 한다. 선삭공구는 단인공구로서 일명 bite라고 한다.

사진

원통선삭을 보여준다.
삽입공구를 사용하여 원통선삭을 한다.

[2] boring machine 가공(boring)

drilling 또는 주조 등에서 이미 뚫린 구멍을 확대하는 가공인 boring을 주로 하는 전문 공작기계를 boring machine이라 하며, boring은 선반에서도 할 수 있으나 가공물이 크고 복잡한 형상을 갖고 있는 경우에는 공구를 회전시켜 가공하는 boring machine을 사용한다. boring machine의 가공물에 대한 공구의 상대운동은 선반에서와 같으나 그림과 같이 보통 가공물을 좌우로 이동시키고 공구를 회전시킨다.

boring

확대 boring machine

[3] shaper 가공(形削)

그림과 같이 공구에 직선 왕복운동을 주고 가공물에 간헐적 이송운동을 줌으로써 주로 평면가공을 하는 공작기계를 shaper(形削機)라 하며, shaper에서의 가공을 shaper 가공 또는 형삭(shaping; 形削)이라 한다.

shaping shaper

[4] slotter 가공(立削)

그림과 같이 가공물을 고정하는 table에 대하여 공구가 수직 직선운동을 하는 공작기계를 slotter(立削機)라 하고, slotter에서의 가공을 slotter 가공 또는 입삭(slotting; 立削)이라 한다. slotter는 shaper를 90°만큼 회전시켜 세워 놓은 것으로 생각하면 이해가 쉬울 것이다.

slotting

확대 slotter

[5] planer 가공(平削)

shaper에서는 공구가 직선 왕복운동을 하였으나, planer(平削機)에서는 그림과 같이 가공물에 직선 왕복운동을 주고 공구에 간헐적 이송운동을 주며, planer에서의 가공을 planer 가공 또는 평삭(planing; 平削)이라 하고, 주로 대형물의 평면가공을 한다.

planing

확대 planer


[6] drilling machine 가공

다인공구인 drill을 회전시키면서 축방향으로 이송을 주어 주로 구멍가공을 수행하는 공작기계를 drilling machine 또는 drill press라 하고, 이 때의 구멍가공을 drilling, drill 가공, drilling machine 가공이라 한다.

확대 drill과 drilling machine

drill의 절삭작용

drilling을 보여준다.

[7] milling machine 가공

그림과 같이 milling cutter라 하는 다인공구를 정해진 위치에서 회전시키고 가공물를 전후, 좌우로 이동시킴으로써 평면가공을 기본으로 한 다양한 형상의 가공을 하는 기계를 milling machine이라 하며, milling machine에서의 가공을 milling, milling 가공 또는 milling machine 가공이라 한다.

milling 확대 milling machine

[8] hobbing machine 가공

치차를 가공하는 공작기계에는 여러 가지가 있으나 평치차(spur gear), worm gear, helical gear 등의 가공에 주로 사용되는 hobbing machine을 예로 들어 설명한다. worm과 worm gear가 맞물고 돌아갈 때 처럼 worm에 해당하는 hob라는 공구가 worm gear에 해당하는 가공물에 치(齒; tooth)를 가공하는 공작기계를 hobbing machine이라 하고, hobbing machine에서의 가공을 hobbing이라 한다.

확대 hobbing machine

[9] 톱가공

톱날을 직선 또는 회전운동시켜 가공물을 절단하는 공작기계를 기계톱이라 하며, 기계톱에는 직선형상의 톱을 왕복운동시키는 hacksawing machine, band 형상의 톱을 pulley에 걸어 운동시키는 band sawing machine 및 원판형상의 톱을 회전시키는 circular sawing machine이 있고, 마찰열에 의한 마찰절단 및 숫돌에 의한 연삭절단 등이 있으나, 여기에서는 hacksawing machine에 의한 절단가공만을 소개하기로 한다. 이 외에 절단 방법으로는 용단(熔斷)이 있으나 용접편에서 취급한다.

확대 hacksawing machine
hacksawing

[10] broaching machine 가공

그림과 같이 다인공구인 broach를 가공물에 눌러 대고 통과시켜 가공하는 공작기계를 broaching machine이라 하고, broaching machine에서의 가공을 broaching 또는 broaching machine 가공이라 한다.

확대 broaching

[11] 연삭기가공

연삭숫돌 입자(粒子; abrasive grain)의 절삭작용으로 가공물에서 미소한 chip을 발생하면서 가공하는 공작기계를 연삭기(硏削機; grinding machine)라 하고, 연삭기에서의 가공을 연삭(硏削; grinding) 또는 연삭기가공이라 한다. 연삭에는 수평축 평면연삭기, 수직축 평면연삭기, 원통연삭기, 공구연삭기 등이 있으나 본개요에서는 수평축 평면연삭기만을 소개하기로 한다.

확대 grinding
수평축 평면연삭기에서 연삭

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