기계공작법

4 편 절 삭 가 공

(3-5) knurling:(교과서 p.312)

그림과 같이 roll 표면에 일정한 pitch의 요철(凹凸)이 있는 knurling 공구를 공작물의 원통면에 압입하여 diamond 형상 또는 직선 형태의 요철이 생기게 하는 가공이며, micrometer, gauge 등의 손잡이에 미끄럼 방지, 지름의 증가 또는 장식을 위한 가공을 할 때 이용한다. knurling은 절삭가공이 아니고 압입에 의한 가공으로서 나사전조와 유사한 소성가공의 일종이나 선반작업의 일종으로 여기에 소개하는 것이다.
knurling 요령을 정리하면 다음과 같다.

알맞는 knurling 공구(knurl+ holder)를 선택하여 가공물 축에 수직하고 가능하면 짧게 고정한다.
knurl이 1개인 경우에는 knurl의 중심선과 공작물의 중심신이 같은 높이에 있어야 하고, 2개인 경우에는 knurl이 공작물의 중심선에 대하여 대칭적으로 위치해야 한다.
knurling 공구를 주축대를 향하여 약간 기울린 상태에서 공구대에 고정함으로써 추력을 적게 한다.
주축의 회전수는 낮게(선삭의 1/4 정도) 하고 종방향(從方向)의 이송은 다소 크게(0.4~0.8mm/rev 정도) 한다.
knurl의 tracking 상태를 확인하기 위하여 주축이 회전하는 상태에서 가공물과 접촉되게하고 knurl를 가공물에 약간 압입시킨 후 축방향의 이송을 준다. 적당한 위치에서 주축을 정지시키고 knurl의 tracking 상태가 정상적일 때에는 주축을 회전시켜 knurling을 계속하고, 비정상적일 때에는 횡방향 이송압력을 풀고 knurl 공구를 가공물상의 다른 부위로 옮겨 tracking 상태를 다시 확인한다. 이때 절삭유제를 약간 공급하는 것도 잊지 않아야 한다.
정상적인 tracking이 확인되면 절삭유제를 공급하면서 압입압력을 증가시고 knurling을 진행한다. wire brush로 knurl을 수시로 청소한다.
1회의 knurling을 마친 다음 가공면에서 공구를 분리시키고 half nut를 닫은 상태에서 lead screw를 역전시켜 공구를 우측으로 옮긴 후 횡이송을 주고 knurling을 되풀이 한다. 이와 같이 knurling을 2~3회 되풀이 하여 완성하여 간다.

knurling을 하면 knurling을 하기 전의 다듬질 치수보다 0.2 ~ 0.4mm 정도 지름이 크게 되는 것도 고려하여야 한다.

knurling
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knurling을 한다.

(3-6) drilling:

공작물을 chuck에 물리고 그림 (a)와 같이 drill고정구의 handle이 공구대에 걸치게 하여 drill이 회전하지 못하게 한 상태에서 주축을 회전시키면서 심압대에서 drill에 이송을 준다. drill 또는 ☞ reamer의 지름이 5/8in 이하일 때는 shank에 taper가 없으므로 ☞ drill chuck에 drill 또는 reamer를 고정한 후 chuck을 그림 (b)와 같이 심압대 spindle의 구멍에 넣고 주축을 회전시키면서 심압대에서 drill 또는 reamer에 이송을 준다. 주철 외의 금속을 drilling 또는 reaming할 때에는 절삭유제를 공급하여야 한다.

drilling
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심압대에 drill chuck을 장착한다.

심압대에 drill을 장착하고 drilling을 한다.
지름이 작은 center drill로 먼저 drilling 위치를 잡은 후 심압대에 drill을 장착하고 drilling을 한다.

(3-7) tapping:

그림과 같이 주축에 고정된 공작물 단면(端面)의 구멍에 ☞ tap을 넣고 tap handle에 의하여 tap의 회전을 막은 상태로 공작물을 저속 회전시키면서 심압대의 handle을 회전시켜 tap을 밀어주면 나사절삭을 할 수 있다. 수시로 tap을 가공물과 분리시켜 chip을 제거한 후 tapping을 되풀이 하며, 절삭유제를 공급한다. 2번 tap과 3번 tap에 의한 가공은 선반으로부터 가공물을 분리한 후 실시하는 것이 용이하다.

tapping
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선반에서 ☞ die에 의한 나사가공을 한다.

(3-8) boring:

그림과 같이 ☞ boring 공구로 이미 뚫려 있는 구멍의 원통 내면을 선삭하여 확대하는 작업을 boring이라 하며, 공구의 끝을 중심선보다 약간 높게 위치시켜 공구의 여유면이 구멍의 내면에 접촉되는 것을 피할 수 있어 안전하다. 구멍이 깊을 경우에는 boring bar가 길게 되므로 bar의 변위가 커져 정확한 가공이 어렵게 된다. 막힌 구멍의 boring에는 boring bar의 끝에 절삭인을 장착한다. 선단여유각과 측면여유각을 크게 하여 가공면과의 마찰을 피하여야 한다.

boring
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boring 공구의 각

선반에서 boring을 한다.
선반에서 insert 공구를 사용하여 boring한다.

(3-9) taper 절삭:

그림 (a)에서 원추대의 큰 지름을 D, 작은 지름을 d, 길이를 , 꼭지각을 2α라 할 때 (D - d)/ = 2 tanα로 되며, (D - d)를 1로 환산한 ☞ 1/x를 taper라 하고, 2α를 taper각이라 한다. 그림 (b)와 같은 원추에서 = L, d = 0이 되며, taper는 D/L = 2 tanα와 같다.

taper taper 절삭

taper의 선삭법을 들면 다음과 같다.

심압대의 편위(偏位)에 의한 것(tailstock set-over method)
taper 장치에 의한 것(taper attachment method)
복식공구대의 경사에 의한 것(compound rest method)
가로이송과 세로이송을 동시에 주는 방법

(1) 심압대의 편위(偏位)에 의한 방법:

그림 (a)와 같이 ☞ 심압대를 편위시켜 taper 절삭을 하는 방법이며, 그림 (b)에서 보는 바와 같이 편위 거리 e가 같아도 가공길이에 따라 taper가 다르다.
그림 (a)에서 공작물의 길이 L, taper 진 부분의 양단의 지름을 각각 D, d라하고 taper 진 부분의 양단 거리를 라 할 때 편위 거리 e는 다음과 같이 계산된다.

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공작물의 center 구멍과 심압대의 center가 정상적인 접촉을 못하므로 불규칙적인 마모에 의한 치수오차에 주의하여야 한다.

(2) taper 장치에 의한 방법:

아래 그림과 같이 선반 뒤에 장착된 taper 장치(attachment)에 왕복대를 연결하고(이 때 cross feed nut를 잡고 있는 screw를 풀어 준다) attachment의 taper bar에 따라 왕복대를 이동시켜 taper 절삭을 하며, 필요한 taper 각은 taper bar의 기울림각에 의한다. 이 방법의 장점을 들면 다음과 같다.

공작물의 center 구멍과 심압대의 center가 가공물의 중심선상에 있으므로 구멍과 center가 정상적으로 접촉하여 상호 손상이 없다.
taper 장치의 taper bar 각을 조정하여 놓으면 공작물의 길이에 관계 없이 동일한 taper를 절삭할 수 있다.
심압대의 center 지지 없이 가공할 수 있으므로 taper boring이 용이하다.
편위법보다 큰 범위의 taper 절삭을 할 수 있다.

taper 장치에 의한 taper 절삭
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(3) 복식공구대의 경사에 의한 방법:

taper가 크고 공작물이 짧을 때 이용하는 방법으로 그림과 같이 필요한 각만큼 복식공구대를 가공물의 중심선에 대하여 경사시키고 수동으로 복식공구대의 handle을 회전시켜 bite를 이송시킨다.
주의할 점은 왕복대 이송용 handle을 돌려 축방향의 이송을 주면 지름이 일정한 원통절삭이 된다는 것이다.

복식공구대의 경사에 의한 taper 절삭
☜ 복식공구대의 경사에 의한 taper 절삭

복식공구대의 각도를 조정한다.

(4) 가로이송과 세로이송을 동시에 주는 방법:

bed 아래에 있는 lead screw에 따른 종방향이송(從方向移送; longitudinal feed)과 함께 이와 직각방향인 ☞ 횡방향이송(橫方向移送; cross feed)장치가 있는 선반에서 동시에 양방향으로 이송을 주어 taper를 가공할 수 있다.

(3-10) 구면(球面)가공:

bed 위에 별도로 설계된 saddle을 놓고 그 위에 회전 table, 회전 table 위에 전용 공구대를 고정한다. 회전 table은 선반의 이송기구에서 worm과 worm gear를 거쳐 구동하거나, 회전 table의 worm을 수동으로 구동하여 table과 함께 공구대를 회전시켜 구면가공을 한다.

구면가공장치
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