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4 장 shaper(shaping machine) 가공(形削; shaping)(교과서 p.338)
ram의 선단에 위치한 공구대에 고정된 bite의 수평 왕복운동에 의한 절삭운동과 table상의 vise에 고정된 공작물의 이송운동에 의하여
수평평면가공, 수직평면가공, 경사평면가공 및 홈파기 등에 사용되는 공작기계이다. 근래에는 수직 milling machine이 shaper의 작업을
대신하는 경우가 많으나 아직도 shaper가 유용하게 사용된다.
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shaper
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shaper의 절삭운동과 이송운동
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shaper 절삭을 보여준다.
shaper에서 아래와 같은 가공을 기본으로 하고, 부속장치를 이용하면 치형가공 및 곡면가공 등도 할 수 있다.
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shapr 가공의 종류
일반적으로 shaper의 크기는 ram의 최대행정(行程; stroke)으로 표시하며, 행정에 따른 각부의 치수는 다음 표와 같다.
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shaper의 종류는 분류기준에 따라 다음과 같다.
- ram의 방향에 따라
- 수평식 shaper(horizontal shaper)
- 수직식 shaper(vertical shaper)
- ram의 왕복기구에 따라
- crank와 slotted rocker arm에 의한 shaper
- 유압기구에 의한 shaper
- rack과 pinion에 의한 shaper
- screw와 nut에 의한 shaper
- 구조에 따라
- 표준형 shaper(standard shaper)
- 만능형 shaper(universal shaper)
- 인삭형(引削形) shaper(draw-in shaper)
등이 있으나 본장에서는 crank식 shaper와 유압식 shaper에 대해서만 설명한다.
[1] shaper 기구
(1) ram의 운동기구:
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(1-1) crank와 slotted rocker arm에 의한 것:
그림과 같이 감속장치를 거쳐 bull gear를 회전시키고 bull gear는 crank arm을 회전시켜 rocker arm을 pivot을 중심으로
요동시킨다. rocker arm의 상단(上端)은 ram screw에 연결된다. 행정은 crank pin과 crank 중심간의 거리를 bevel gear의
회전에 의하여 조절하고, 절삭위치의 결정은 ram screw의 회전에 의한다.
crank arm의 일정한 각속도에서 귀환행정의 중심각이 적으므로 귀환속도가 절삭속도보다 크다.
(1-2) 유압기구에 의한 것:
아래 그림에서 gear pump에 의한 압력유(壓力油)가 방향 valve의 동작으로 작동 cylinder의 좌우에 교대로 공급되어
piston을 운동시키고, piston rod에 체결된 ram이 운동한다. ram에 고정된 dog가 방향변환 lever를 통하여
방향변환 valve를 작동시키며, 행정의 위치와 크기는 dog의 조정에 의한다.
ram의 속도 및 이송은 제어 valve로 조정하며, 귀환행정(歸還行程; return stroke)에서는 piston rod가 cylinder의
용적을 감소시키기 때문에 ram의 귀환속도가 절삭행정(切削行程; cutting stroke)의 속도보다 크다.
유압식 shaper의 crank식 shaper에 대한 장점은 다음과 같다.
- 절삭속도가 균일하다.
- 가공면에 gear chatter mark가 없다.
- 운전중 속도와 이송을 조정할 수 있다.
유압식 shaper 기구
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속도변화
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(2) table의 이송기구:
이송은 ram의 귀환행정 중에 ram의 운동방향과 직각방향으로의 table의 운동에 의하며,
crank식 shaper에서 crank 축에 편심윤상(偏心輪狀)의 홈이 있는 원판이 끼워져 있고,
이 원판 a의 회전에 의하여 b가 요동하고 ratchet c를 요동시킨다. ratchet이 ratchet wheel을 회전시키며,
ratchet wheel은 이송나사 e를 회전시켜 table을 이동시킨다. 이송량은 나사 f에 의하여
거리 r의 조절에 의한다. table의 상하이동은 cross rail의 조임을 푼 다음 상하이동용 나사의 회전에 의한다.
유압식 shaper에서는 유압식 feed 조절장치에 의하여 rack을 운동시키고 table의 이송나사에 고정된
pinion을 회전시켜 이송한다.
crank식 shaper table의 이송 기구
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(3) 공구대(工具臺; tool post):
그림과 같이 bite를 고정하여 수평절삭, 수직절삭 및 경사절삭을 할 수 있는 기구로 되어 있다. bite의 하향 이송은 공구대 handle을
돌려 활자(滑子; slider)를 이동시키고 bite를 임의 각도로 경사시키려면 회전판(swivel plate)을 돌리면 된다. 귀환행정 때
bite가 가공면을 긁어 가공면과 bite가 손상되는 것을 막기 위하여 hinge pin을 중심으로 clapper가 들리도록 되어 있다.
공구대
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