재료에 따른 가공의 종류와 특징/선삭,평삭,드릴링,밀링,연삭 알아보기!

공작기계의 변화, CNC와 MCT

 

선반이나 밀링머신 등과 같은 공작기계를 이용해 절삭 또는 연삭 가공을 하려면 바이트와 공작물이 서로 접촉하는 상태에서 일정시간 동안 상대적인 운동을 한 후 진행됩니다. 이런 공작기계의 운동의 기본이 되는 것 3가지가 바로 ① 주 가공 운동  (절삭, 연삭) ② 이송 운동 ③ 위치결정운동입니다.최근 공작기계는 범용머신에서 CNC자동화머신으로 넘어가는 추세이며 여기에 생산효율성을 올리기 위해 머시닝센터(MCT)와 터닝센터 등의 복합공작기계를 사용합니다. 이런 공작기계를 이용한 재료에 따른 각각의 가공 방법과 종류, 특징 등을 하나씩 알아보도록 하겠습니다

 

① 선삭가공

선삭가공은 바이트를 회전절삭운동과 직선이송운동이 조합된 것으로 원통형의 형상을 깍는 가공법을 말합니다. 이런 종류의 가공을 하는 공작기계를 선반이라고 부릅니다. 선삭 가공 중에 회전절삭운동 진행과 동시에 직선이송운동의 방향을 기울이면 끝이 가늘어지는 테이퍼를 깔을 수도 있습니다.

 

선반을 이용한 선삭가공으로는 단면절삭, 정면절삭이 가능하고 원통형의 내면을 깍을 수 도 있습니다. 이것은 미리 드릴 등으로 뚫은 구멍을 더 크게 하는 가공으로 척 또는 면판에 공작물을 부착해 가공합니다. 또한 복잡한 형상을 다수 가공할 때 선반에 단 모방장치, 또는 모방선반에서 가공품과 같은 형상의 형틀에 따라 바이트를 자동적으로 이송해 필요한 형상을 가공하는 모방절삭이 가능합니다.

 

 

② 평삭가공

평삭가공은 바이트를 이용한 가공으로 직선절삭운동과 직선이송운동이 합쳐진 방식의 가공으로 평면절삭가공을 말합니다. 평삭가공의 운동은 직선절삭운동이기 때문에 당연히 왕복운동이 됩니다. 비교적 소형 공작물에는 바이트를 직선으로 절삭이송을 시키는 형삭기(슬래터)가 이용됩니다. 또한 큰 형상의 공작물인 경우에는 공작물에 직접적으로 절삭이송을 주는 평삭기(플레이너)가 이용됩니다.

 

③ 드릴링가공

드릴링 가공은 공작물을 고정하고 드릴, 리머, 탭 등의 공구를 회전시키며 공작물의 원형 구멍 뚫기, 자리내기, 나사가공 등의 방식의  가공법입니다.쉽게 우리가 전동드릴로 구멍들 뚫는 것을 생각하면 됩니다. 드릴링 가공을 하는 기계에는 드릴링기와 탭핑기 외에도 머시닝센터(MCT)를 많이 이용합니다. 드릴 지름의 4배 이상의 깊은 구멍을 낼 경우에는 전진과 후진하는 스텝피드 방식을 취해야 칩배출 문제를 피할 수 있습니다. 또 깊은 구멍을 내기 위한 전용 건드릴을 사용한 건드릴 머신을 사용하기도 합니다.

 

 

 

④ 밀링가공

밀링가공은 밀링커터의 회전절삭운동과 공작물에 이송운동을 이용해 평면, 홈 등의 다양한 종류의 형상을 깎아내는 가공 법입니다. 밀링머신을 이용해 가공하며 머시닝센터와 터닝센터를 많이 사용하는 추세입니다. 밀링가공은 크게 2가지로 나뉩니다. 첫번째는 평면밀링(평면밀링커터), 두번째는 전면밀링(페이스밀링커터) 방식입니다.홈 등의 총형 형상을 절삭 하는 경우에는 평면 밀링커터에 의한 평밀링가공이 유리하며 평면을 절삭하는 경우에는 평면밀링커터로도 가능하지만, 페이스밀링커터 쪽이 보다 효율적입니다. 

 

밀링가공의 평면밀링커터에 의한 가공시 문제가 되는 것이 상향절삭과 하향절삭입니다. 상향절삭은 밀링커터의 회전방향과 절삭의 방향이 가공물의 이송방향과 반대방향인 경우 를 말하고, 밀링커터 회전과 공작물의 이송이 같은 방향인 경우를 하향절삭이라고 합니다. 이전에는 상향절삭이 일반적이었지만, 현재는 밀링머신이 테이블 이송 기구에 백러시 제거장치가 붙어 있기 때문에 기계수명, 공작물 고정 등에서 유리한 하향절삭이 대부분입니다. 게다가 많은 절삭날을 가진 페이스 밀링 커터에서는 한절삭날이 하향절삭 공정에 들어갔을 때 다른 절삭날이 상향절삭의 위치에 있어, 서로 영향을 상쇄시키므로 상향절삭, 하향절삭의 문제는 일어나지 않는 것이 특징입니다.

 

⑥ 연삭가공

연삭가공은 가공물의 표면을 조금씩 깎아내어 가공하는 방식을 말합니다. 주로 정도를 필요로 하는 마무리 가공에 이용되고 있습니다. 숫돌에 고속의 회전운동을 주어 절삭을 하고 숫돌과 공작물의 사이에 적당한 이송운동을 하게 합니다.송운동과 가공물의 형상에 의해 기본적인 연삭가공 방식으로는 원통연삭, 내면연삭, 평면연삭이 있고, 각각의 방식별로 연삭기가 만들어져 있습니다.

 

⑦ 전기광에너지를 응용한 가공

전기 에너지와 광 에너지를 절삭공구로 활용하고, 이것을 NC장치로 제어하는 자동 가공법입니다. 방전가공과 레이저가공 등이 있습니다. 방전가공은 등유나 물 등의 절연액 속에 전극과 공작물을 몇 미크론에서 수십 미크론의 간격을 두고 방전시켜 전류를 흘린 아크방전을 반복함으로써 금속을 가공 하는 방식입니다. 레이저 가공은 파장과 위상이 동일한 폐구광속이기 때문에 집광성능이 높다는 레이저의 특색을 응용한 가공법입니다. 광에너지의 정도는 1㎠ 당 108W 이상의 고파워 밀도를 쉽게 얻을 수 있으므로 비틀림 없는 고속가공이 가능해지고, 또한 비접촉가공이기 때문에 원격조작이나 자동화에도 적당하다. 탄소가스 레이저가공과 YAG(Yttrium Aluminium Garnet) 레이저 가공이 있고, 스폿 가공이나 미세가공 등 응용 범위가 넓습니다. 이외에 전기적 가공법에는 전자 빔 가공 등도 있습니다.

 

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