철물공사 작업기계 종류와 작동법 - 강재를 가공 성형, 다양한 산업용 구조물 기계 기구 생산

[rootskim]

철물공사 작업기계 종류와 작동법
강재를 가공 성형, 다양한 산업용 구조물 기계 기구 생산
대량 생산으로 경제성 높아

이수웅
정수기능대학 교수, 기능장

1. 개요
산업현장에서 철물분야는 수요자의 다양한 기호에 따라 제품의 모델이 다양화되고 종전에 비해 훨씬 제품의 형상이 복잡해지면서 국내외 시장에서 경쟁이 치열해지고 있다.
이에 따라 각 업체별로 제품의 개발 기간과 제작기간의 단축이 요청되고 있다.
인력 위주의 전통적인 시공 방법으로는 더 이상 시장의 급격하고 다양한 요구 변화를 수용하기 어렵게 되었으므로, 이제 철물분야도 수요자의 다양한 요구와 제작 기간 단축에 부응할 수 있는 표준 제품 개발과 기존 제품의 기술 혁신이 시급한 문제로 인식되고 있다.
일반적으로 산업현장에서 강재를 가공 성형하여 우리의 일상생활과 산업에 유용한 구조물, 기계, 기구, 장치 등을 만드는 과학기술 중에서 주로 기계적 방법으로 금속재료에 변형을 일으키게 하는 것을 기계공작(Mechanical Technology)이라 하고, 절삭가공과 비절삭 가공 방법이 있다. 절삭가공은 절삭공구를 사용하여 칩(Chip)을 발생시키면서 필요로 하는 모양으로 가공하는 방법이다. 절삭가공이 목적에 사용되는 기계를 공작기계 (Machine Tool)라 하고 비절삭 가공은 소재와 제품의 형태는 변하여도 체적이 심하게 변하지 않은 가공을 좁은 의미에서 소성가공이라고 부르며, 비절삭 가공의 목적에 사용되는 기계를 금속가공기계라고 부른다.
기계제작 공정을 살펴보면 <표 1-1>과 같이, 소재로부터 완성된 제푸믈 만들고 각 소재 제조공장들은 생산능률을 향상시키고 우수한 제품을 생산하기 위하여 공정관리 및 품질관리를 통한 상호연락과 협조가 필요하다.




2. 기계 작업의 경제성
기계가 산업에 응용된 것은 대략 18세기 후반부터이다.
그로부터 현재에 이르기까지 약 200년 동안 모든 산업의 선도적 역할을 하면서 산업현장의 원동력이 되어 왔다. 그러나 요즘은 젊은 노동인력의 감소와 3D 현상에 의한 취업인구 감소가 전 산업에 걸쳐 확산되고 있으나 아직도, 일부 철물분야에서는 기존 인력을 위주로 한 전통적인 제작 방법을 고수하면서 근로자 1인당 생산량 증대만을 독촉하고 있으므로 이·전직의 원인이 되고 있다.
생산현장에서는 모양이 간단하고 수량이 작으며, <그림 2-1>과 같이 범용기를 사용한 작업이 일반화되고 있다.
그러나 NC 공작기계를 작업에 사용하면 <그림 2-2>와 같이 10~100개 정도의 제조개수에서는 경제성이 유리하며 코스트를 저감시킬 수 있다. 특히 모양이 복잡한 것은 단 1~2개 제조하더라도 경제적인 경우가 발생하게 된다.



< 그림 2-3>에서는 NC 드릴링 머신과 보통 드릴링 머신으로 지그를 사용하여 15개의 관통구멍과 2개의 미관통구멍을 뚫는 일의 코스트와 제작 개수와의 관계를 나타낸 것으로 지그를 이용한 경우에는 제작 개수가 적을 때는 매우 높으나 개수의 증가와 함께 급격하게 코스트가 내린다.



입역테이프를 이용하는 NC 공작기계에 있어서는 제작개수가 3개를 넘으면 가장 싸게 먹힌다. 100개를 넘으면 지그를 사용하는 편이 싸게 될 것으로 추측된다.



위의 식은 그것들의 관계를 간단히 나타내는 것으로 세팅비용이란 공작물을 기계에 부착하거나 떼어내거나 하기 위한 여러 도구의 제작과 그 절차에 소요되는 비용이다. 가공비용은 절삭작업에 관한 것으로 가공물을 부착시켰다가 떼어낼 대가지의 시간에 관계된다. 투링비용은 지그나 공구의 설계·제작에 대한 비용이다. 프로그램 비용은 NC 지령 테이프의 제작에 관한 것이다.
마킹 비용은 가공선을 넣고 공작물에 가공위치를 기입하기 위한 비용이다.
가공비와 치공구비의 비교를 <표 2-1>에 나타내었다. N×M이 커지면 투링비용의 영향이 적어져서 기계값의 차이가 크게 관계되는 가공비용의 차를 보상할 수 없게 된다. 반대로 N×M이 적으면 지그류의 제작비가 크게 영향을 받는다.
기계작업에서는 가공비용의 절감도 중요하지만 종래의 수작업에서 상상도 할 수 없는 높은 정밀도로 복잡한 곡면 형태의 제품이라도 쉽고 빠르게 가공할 수 있으며, 품질 저하나 불량품 발생이 적으므로 검사개소를 줄일 수 있어 검사에 필요한 인력·시간·코스트의 절약이 가능하며 제작 소요시간의 단축은 재료 입수에서 제품 완성까지의 공정이 단축되어 착수 재고비용의 절감이 가능하게 되어 운전비용이 낮아진다.
또한 직접적인 제조 코스트의 비교 외에 대외적인 공신력과 기업의 신뢰도에 큰 효과를 얻을 수 있고 관리면에 있어서도 숙련도에 의한 의존도가 감소되므로 생산의 안정을 기할 수 있다.

3. 범용 공작기계

가. 선반
선반(Lathe)은 공작물을 회전시키고 절삭공구인 바이트(Bite)를 공구대에 고정하여 절삭깊이와 이송운동을 시켜서 주로 원통형의 공작물을 가공하는 공작기계로써 가공할 수 있는 작업의 종류는 많으나 대표적인 선반작업의 종류는 <그림 3-1>과 같다.



선반 종류는 여러 가지가 있으나 가장 많이 사용되고 기본이 되는 보통선반이 있다. 현재는 절삭공구 재료의 발전과 기계의 구조를 구성하는 재료의 개선에 따라 고속화되고 강력 중절삭이 가능토록 발전하고 있는 추세로, <그림 3-2>는 보통선반의 각부명칭이다.
선반용 절삭공구인 바이트(Bite)는 <그림 3-3>과 같이 공구대에 지지되는 자루부분과 날부분으로 되어 있으며, 날부분은 경사면과 여유면에 의해 삭날을 형성하고 있고 크기는 폭×높이×길이로 나타낸다.
선반작업은 척을 주축단에 가볍게 끼워 넣어 단단히 고정하도록 하고 조를 사용하여 공작물을 고정한 다음 절삭용 바이트를 공구대에 고정한다. 주축의회전수와 절삭속도를 선정하고 절삭깊이와 이송을 정하여 거치 절삭으로 도면에 나타난 공작물의 형태를 만들고 다듬질 바이트를 필요한 치수에 맞도록 마무리 작업을 한다.

나. 밀링머신
밀링 머신(Milling Machine)은 원주 위에 절삭 날이 등 간격으로 배치되어 있는 밀링 커터를 회전시켜 가공물이 고정된 테이블을 이송하면서 가공하는 공작 기계이다. 일반적으로 테이블은 3방향으로 이동하는데 길이방향, 전후방향 및 상하방향이 그것이다. 테이블이 수평면 상에서 선회하는 형식도 있으며, <그림 3-4>와 같이 평면 및 윤곽 면을 정확히 가공할 수 있고 사용범위가 타 공작 기계에 비해 대단히 넓어 널리 이용되고 있다.



밀링 머신은 여러 가지 형식 및 크기를 가지고 있는데, 이를 표시하는 방법은 테이블의 세로방향 최대 이송거리, 새드의 최대가로 이송거리 및 니이의 최대상하 이송거리로 하며 <그림 3-5>는 필에인 밀링 머신의 각부 명칭이다.
밀링 작업은 먼저 밀링 커터를 아버, 고정 볼트, 퀵체인지 등에 의해 고정하고 공작물의 바이스에 물려 테이블 위에 있는 T홈에다 볼트를 고정하거나 테이블에 직접 고정하고 분할 때준비와 치수계산을 한 다음 커터가 가공물의 최대부에 접촉할 때까지 테이블을 상승시키고 회전판에 잇는 눈금이 맞추어 적당한 회전속도를 주어 가공한다.

다. 연삭기
연삭은 연삭 숫돌바퀴를 고속회전시켜 이것을 공구로 사용하고 숫돌 표면에 있는 숫돌입자의 예리한 모서리로 공작물의 표면으로부터 미소한 칩을 깎아내는 고속 절삭작업을 말하며 연삭 숫돌입자의 경도는 대단히 크므로 선반, 밀링 등과 같은 보통 공자기계에서 가공할 수 없는 굳은 재질도 가공할 수 있고 또한 정밀한 가공표면이 얻어지며, 연삭가공의 종류와 형식은 <그림 3-6>고 같다.



< 그림 3-4> 밀링작업이 종류


<그림 3-6> 연삭가공의 종류와 형식

연삭기 종류는 외경용·내면용·평면용·공구용·특수용 연삭기 등으로 나누어 피스톤, 핀, 베어링의 롤러, 초경합금 공구·바이트·드릴·리머·밀링·커터·호브·나사 게이지·탭 검사기·측정기의 이송나사 등 고도의 정밀도를 요하는 기계 부분품을 정밀가공 하는데 널리 사용되며 <그림 3-7>은 외경 연삭기의 구조를 나타내고 있다.
연삭 숫돌의 표시는 숫돌입자의 종류, 입도, 결합도, 조직, 결합체, 제조자 기호 등을 순서대로 표시한 <그림 3-8>과 같이 종합적으로 나타낸다
연삭작업은 먼저 연삭숫돌의 균형을 잡는 것이 중요하며, 균형이 잡히지 않은 숫돌은 진동이 나타나고 가공면에 떨림자리가 나타나 정미가공이 어렵다. 떨릴 때는 밸런싱 웨이브(Balancing Weight)로 조정한 다음 숫돌은 약 5분간 공회전시킨다. 공작물을 양센터에 지지하고 심압대와 테이블의 수직 이송의 길이를 공작물에 맞도록 조정한 다음 숫돌의 원주속도를 정하고 시동한다. 먼저 거칠은 연삭을 하여 끝나면 테이블의 이송속도, 공작물의 원주속도 등을 다듬질 연삭에 맞추고 마무리한다.


< 그림 3-7> 외경 연삭기의 구조


<그림 3-8> 연삭숫돌 표시

라. 드릴링 머신
드릴링 머신(Drilling Machine)은 주축이 회전하고, 공구는 주로 드릴을 사용하여 구멍 뚫기는 하는 공작기계로써 다른 적당한 공구를 사용하여 <그림 3-9>와 같은 여러 가지 작업도 할 수 있다.
현장에서 간편한 작업은 <그림 3-10>과 같은 탁상 드릴링 머신이 가장 많이 쓰이고 있으나 한 번에 여러 개의 구멍작업이나 다른 작업을 할 때, 다축 드릴링 머신을 사용하여 구멍뚫기·리머·탭 작업 등의 이관작업을 연속적으로 할 수 있다. 드릴은 용도에 따라 여러 가지가 있지만 <그림 2-11>과 같은 트위스트 드릴이 가장 많이 사용되며, 인선각은 연장용에 대하여 118°를 표준으로 하고 있다.
드릴링 머신 작업은 드릴의 지름이 작은 드릴(13㎜ 이내)은 자루가 스트레이트로 되어 있어서 주축 구멍에 맞지 않으므로 <그림 3-12.와 같이 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한 다음 드릴링 척에 고정하는 방식이 일반적으로 많이 사용되고 큰 드릴(13㎜이상)은 슬리브 또는 소켓을 주축에 꽂고 거기에다 드릴을 꽂아서 고정시킨다. 공작물은 클램프·바이스·지그 등으로 고정한 뒤 구멍뚫기 작업을 하는데, 평면에 많은 구멍이나 복잡한 가공물에 구멍뚫기를 할 때에는 알맞은 지그를 사용하여 정확하게 작업한다.

마. 세이퍼(형삭기)
세이퍼(노멛ㄱ)는 평면가공에 사용하는 기계로써 바이트의 왕복운동과 공작물의 가로방향의 간헐적인 이송운동으로 운동체의 중량이 가볍고 바이트 이송을 쉽게 할 수 있어 작은 가공물에 많이 이용하고 있으며, <그림 3-13>은 크랭크식 세이퍼의 각부 명칭을 나타내고 있다.
세이퍼의 작업은 공작물에 따른 절삭속도와 이송량을 결정해야 하는데 거친 절삭은 절삭깊이와 이송을 많이 주어 절삭량을 많이 주고 다듬질 절삭에서는 절삭깊이와 이송을 작게 한다.
공작물은 바이스에 평행봉을 아래에 놓고 고정하거나 테이블에 직접 고정할 때는 클램프를 사용하는데 정확한 직각과 크리를 고정해야 정밀한 작업을 할 수 있으므로 <그림 3-14>와 같은 인디케이터를 사용하여 몇 개의 임의의 위치에서 바늘의 지시 눈금이 같도록 조절한 뒤 작업을 시작한다.


< 그림 3-10> 1. 베이스 2. 칼럼 3. 주축 4. 전동기 5. 주축 상하 이송레버 6. 벨트 인장장치 7. 테이블 8. 래크 9. 브래킷 10. 태이블 11. 주축속도 변환장치 12. 패널
<그림 3-12>1.탱 2. 드릴척 자루 3. 척 핸들구멍 4. 드릴척 조 5. 드릴척 핸들


<그림 3-13> 크랭크식 세이퍼의 각부 명칭

A : 직주 (直柱 : pillar or column>
B : 램
C : 세이퍼 공구대
D : 횡주 (橫柱) : cross rail)
E : 새들(saddle)
F : 테이블
G : 기동<起動> 레버
H : 이송용 레버
I : 변환 기어레버
J : 이송 방향 조절 레버
K : 백기어 레버
L : 램위치 기정축
M : 스트로크 조정 장치
Q : 램 고정용 레버
R : 기어상자
S : 바이스



4. 전단용 기계

가. 직선전단기
판재를 직선으로 전단하는 전단기는 <그림 4-1>과 같으며, 크기는 전단할 수 있는 재료의 두께×전단 가능한 폭으로 나타낸다. 전단기의 윗날이 한꺼번에 전부 판재에 닿지 않고 한쪽부터 일부분씩만 닿도록 하여 전단시 전단힘을 줄이도록 되어 있다. 전단기의 날끝각은 얇은 판 전단용으로 70~80°유지하고 틈새각은 2~3°로 한다. 이와 같은 날끝각을 90°보다 작게 하고 틈새각을 붙이면 잘 전달되지 만 날끝이 약해지므로 두꺼운 판 전단에 쓰이는 날끝각은 90°로 한 사방 칼날을 사용한다.
작동방법은 도력에 의해 회전시킨 플라이 휠의 회전력을 클러치를 통하여 편심축에 전달하고 수평으로 고정된 아랫날에 대하여 전단각을 가지는 윗날이 상하운동을 하며, 주축의 회전이 항상 끊어져 있어 아래의 페달을 밝으면 클러치가 풀려서 작동하도록 되어 있고 자동판 누름장치가 프레임과 연결되어 있어 프레임이 아래로 내려올 때 자동적으로 판재를 눌러 주고 전단이 끝난 다음 원래의 위치로 되돌아가도록 되어 있다.
최근에는 유압을 이용한 전단기가 개발되어 기존 전단기의 단점인 실린더 밸런싱의 압력이 골고루 분산되므로 적은 동력원으로 높은 효율을 낼 수 있다.

나. 원형날 전단기
원형날을 이용하여 여러 종류의 사각형 철판재를 원형판으로 절단하기 위한 설비이며, 에어식·유압식·기어식으로 구분하여 제작되고 있다. 작업의 특징은 어떠한 형상도 변형이 없는 정확한 치수로 짧은 시간에 대량 절단할 수 있으며, <그림 4-2>의 (a)와 같이 위 아래의 평행축에 둥근 전단날이 여러개 있으며 칼날이 회전하면서 날과 날 사이에 잘라지게 된다. <그림 4-2>의 (b)와 같이 원형으로 된 윗날과 아랫날을 회전시켜 판재를 직선으로 임의의 곡선으로 전단하는 롤러 쉐어(Roller Shear)는 임의의 곡선으로 전단할 때는20-45° 정도로 날을 경사시키면 되고 이 각도가 클수록 작은 반지름의 원판을 전단 할 수 있다.



다. 자유 절단기
자유 절단기(Vibro Shear)는 나비가 좁은 칼날을 고속으로 진동시켜 판재의 직선·원형·자유절단 또는 성형가공을 하는 기계이다. <그림 4-3>과 같이 나비가 넓은 판재를 직선 전단할 때는 어태치먼트(Attachment)를 사용하고 보통 윗날은 1.8㎜의 진폭으로 매분 3,400회 정도 진동한다.
칼날은 마모되면 다시 갈아서 사용하고 작업형태에 알맞은 날을 다시 사용하여 철판·스테인리스판·비철금속 박판을 직선·곡선 전단 외에 슬리트 홈 전단, 비딩(Beading), 접시모양 만들기, 환기구멍 만들기, 판재의 단 짓기 등 여러 가지의 작업을 할 수 있다. 자유절단기와 같은 원리로 작동되는 핸드 쉐어(Hand Shear)는 소형으로 간편하게 휴대하기 쉽고 간단히 현장에서 판금작업용으로 판두께 0.3㎜~2㎜까지 직선 또는 곡선 전단을 하기 쉬워 간단한 작업용으로 널리 사용되고 있다.

라. 형상 전단기
형강 전단기는 <그림 4-4>와 같이 둥근 환봉·사각봉·앵글·T형 형강·평철의 전단과 45°의 모따기④펀칭작업을 하므로 만능전단기라고도 한다. 전단할 재료에 따라 앞뒤 쪽에 부착된 전용날을 사용하고 펀칭작업시에는 코너 금형 장착으로 코너 샤링이 용이하고 분할 금형을 장착하여 졸곡작업과 기계별로 실린더 내부에 가이드를 장착하여 좌우 틀림을 방지하고 압력을 조정하여 금형의 손상을 막을 수 있다.

마. 기계톱 절단
기계톱(Sawing Machine)은 환봉, 앵글, 채널, 평철 등을 현장에서 손쉽게 가스 절단으로 작업하면 변형, 스크랩 발생, 절단면의 드래그 흔적 등으로 정밀도가 떨어지게 되는데, 이러한 결정을 보완하면서 소형에서부터 대형 크기까지 여러 가지 종류의 것을 자유롭고 신속하게 절단할 수 있어 널리 쓰이고 있다. 기계활톱(Hack Sawing Machine)은 <그림 4-5>와 같이 활 모양으로 되어 있는 프레임에 톱날을 고정한 구조로써 톱날이 왕복운동고 이송운동으로 절단한다. 톱날의 길이는 300-600㎜이며 절단속도는 15-50m/min이고 크기는 톱날의 길이와 행정의 크기, 그리고 절단할 수 있는 최대 치수로 나타낸다.
기계 둥근톱(Circular Sawing Machine)은 <그림 4-6>과 같이 둥근 원판의 바깥 둘레에 날이 있는 톱의 회전과 이송운동에 의하여 절단하여 크기는 둥근톱의 지름과 절단할 수 있는 최대치수로 나타낸다. 기계활톱보다 작업 능률도 높으며 회전테이블의 사용으로 원하는 각도(-57°에서 +57°까지)로 자유롭게 절단할 수 있다.
고속절단기는 <그림 4-7>과 같이 여러 가지 일감을 숫돌바퀴 또는 마찰판을 사용하여 단물과의 고속 접촉에 의한 마찰열로써 국부적으로 고온 연화층을 만들고 그 부분을 절단하는 방법으로 절삭속도는 1000~6000m/min 이며 크기는 숫돌바퀴 또는 마찰판의 지름과 절단할 수 있는 일감의 최대치수로 나타낸다.





5. 성형용 기계

가. 절곡기
절곡기(Press Brake)는 <그림 5-1>과 같이 긴 판재를 굽히는 데 쓰이는 전용기계로써 작업면이 길므로 굽힘형태와 절곡길이에 알맞은 볼트를 바꾸면서 둔각·예각·직각 등 원하는 각도로 조절할 수 있으며 여러 가지 소재를 동시에 가공할 수 있다.
기계의 크기느 전체의 나비와 굽힐 수 있는 판의 두께와 톤수로 나타내며 강한 압력이 작용하므로 굽힘 정도가 좋아 대량 생산용으로 굽힘 정도가 좋아 대량 생산용으로 적합하다. 램의 구동방식에 따라 크랭크식·편심판식·유압식 등이 있으며, 특히 유압식은 행정의 조정이 가능하고 적은 동력원으로 높은 효율을 낼 수 있으며, 유압회로의 배관이 간단하여 고장이 적어 널리 사용되고 있다.

나. 성형 롤러
벤딩 롤러(Bending Roller)또는 포밍 머식(Forming Machine), 삼존 롤러라고 하며 판재를 크고 둥글게 굽히는데 사용되는 기계로써 <그림 5-2>와 같으며, 크기는 롤러의 전체 나비로 굽힐 수 있는 판재의 길이와 두께로 나타낸다.



사용방법은 <그림 5-3>의 (a)와 같이 3개의 롤러를 사용하여 같은 방향으로 회전하는 2개의 롤러 A와 그 위에 축받침을 상하로 조절하여 굽힘 R을 조정하는 1개의 롤러 B가 있다. 대형 롤러기기는 큰 힘을 받아 롤러가 구부러지는 위험이 있으므로 하부의 롤러를 받치는 보조롤러가 붙어 있고 롤러에 걸기 전에 판의 가장자리는 수공구를 이용하여 <그림 5-3>의 (b)와 같이 굽혀서 롤러에 넣어야 환전한 원통형으로 만들어진다. 두꺼운 판의 굽힘은 수공구로 가장자리를 굽힐 수 없으므로 판의 가장자리에 300㎜정도의 같은 두께의 보조판을 붙이고 롤러에 넣어 원통형을 만든 다음 보조판을 제거하면 양호한 원형 상태가 된다. 판에 큰 구멍이 뚫려 있으면 정화하게 굽혀지지 않으므로 성형 후 구멍을 가공하여야 하나 리벳 구멍과 같은 작은 구멍은 처음부터 뚫어 놓는 것이 좋다.
4개의 롤러로 Edge 가공, Cone 가공, 타원형, 각이 있는 원형 등을 벤딩 할 수 있는 다기능의 벤딩기계와 <그림 5-4>와 같이 플랜지가 있는 제품에 주름을 만들지 않고 정확한 원호 모양으로 굽히는 탄젠트 벤딩기가 있다.



다. 변형 수정 프레스
변형수정 프레스는 환봉·각봉·형강·제일 등의 큰 물건이 변형되었을 때 수정하는 기계로써, 현장에서 변형이 생기면 대형 토치를 사용하여 변형 부위를 가열하고 잭·해머·지그 등을 사용한 손작업으로 교정하는 것이 일반적이나 이것은 완전한 변형제거가 어려우므로 변형 수정 프레스를 사용하며, 용량이 작거나 짧은 물건에는 수직형을, 긴물건에는 수평형 프레스를 사용한다.
강판의 변형을 수정하는 데는 <그림 5-5>와 같은 변형 수정 롤(plate Straightening Roll)을 사용하여 작업하는데 위에 4개의 롤과 아래의 3개의 롤 사이로 변형된 소재를 넣어 당기면 롤은 상호 연결되어 있어 동시에 강판을 누르면서 통과시켜 변형을 수정한다. 두꺼운 판의 수정용으로 롤의 지름을 작게 하고 강성을 주기 위해 백롤(Back Roll))을 설비한 것이 많다.

라. 유압 파이프 벤딩
파이프를 벤딩 가공할 때는 내측에 주름이 생기거나 국부적으로 찌그러져서 제품의 원형을 손상시키는 경우가 많으므로 이것을 피하기 위하여 굽힘형에 홈을 파서 파이프 접촉을 구석하는 유압식 파이프 벤딩 머신이 있으며, 현장용의 램식(굽힘각도 : 0~90°)과 공장생산용이 로터리식(굽힘각동 : 0~180°)으로 크게 분류하고 있다.
램식은 <그림 5-6>과 같이 레버를 작동시키면 레버를 작동시키면 피스톤이 유압힘으로 이동되면서 파이프 램을 누르고 지지롤러에서 지지하여 벤딩하게 된다.





로터리식은 <그림 5-7>과 같이 모터에 직결된 펌프로부터 나오는 유압유를 레버작동에 의해서 유압을 실린더내로 흐르게 하여 클램프를 조여 주고 압력형에 압력을 가해 심봉을 전진 및 후진으로 조정하여 턴테이블을 회전시키는 레버 작동형과 유압에 의해 기름의 약을 조정하고 마그네틱에 의해 작동을 조정하는 작동형으로 분류된다.
간단한 파이프의 벤딩은 파이프 속에 모래를 넣고 수동파이프 벤더를 써서 깨끗이 굽힐 수 있다.

6. 수치제어(NC)
가. NC기계의 구조와 기능
생산현장에서 수치제어 사용범위는 ▲금속가공용 ▲프레스 작업용 ▲특수용접 및 절단용 ▲검사용 ▲산업용 로봇으로 보고 있으며, 수치제어의 사용이 가장 적합한 생산부품으로 많은 공정을 요하는 소량품 복잡한 형상이나 정밀부품, 고가부품, 100%검사를 요하는 부품 등에서 널리 사용되고 있다.
NC기계의 본체 구조는 그 조작부를 제외하면 기존의 범용기계와 별로 큰 차이가 없으며 제어장치로 NC장치와 PC장치가 병용된다.
NC장치는 입력부·입력부·연산부·서보구동부·검출부 등으로 구성되었고, 기계를 수치정보로 자동제어하면서 수치정보를 읽고 기억하며 연산처리하고 이동량과 속도를 표시하는 펄스를 발생하여 서보모터를 제어한다.
PC장치는 미리 정해진 순서로 입력과 출력의 조건에 따라 기기를 동작시켜 나가는 것으로 절삭유의 공급 개시·정지 또는 공구 매거진의 산출·공구 교환 등의 동작을 제어한다.
이중 테이프 입력부문을 소개하면 <그림 6-1>과 같은 천공테이프가 쓰이며 JIS코드와 EIA코드 2종류가 유통되고 있다. JIS코드는 ISO<국제규격>코드와 같아 컴퓨터나 통신회선과의 교류가 많게 되면 그들과 같은 코드의 JIS코드가 유리하며 EIA코드는 미국전자공업회의 규격이다.
테이크 리더에는 종이테이프를 풀어내고 구멍 1개식 보내서 어떤 트랙에 구멍이 비어 있는가를 광학적으로 검출한다.
예를 들면 4.5.7.8의 트랙에 구멍이 있으면 알파벳의 리더는 X라고 읽는다. 테이프 리더는 1문자씩 읽고 그 구멍의 수가 짝수인지를 조사한다(패리티 체크). 어드레스 워드별로 정리하고 1블로(LF에서 LF까지)마다 처리한다. 처리가 끝나면 다음 블록은 또1자씩 해독한다.

나. 드릴링 머신
구멍가공작업은 기계부품가공이 50%를 초과하는 가장 많은 작업이지만 초기에는 NC장치의 값이 비쌌으므로 NC화가 늦어졌으나, 최근에는 싼값의 NC장치 출현 등에 힘입어 경제적인 효과가 입증되고 있어 철골구조에서 리벳 구멍뚫기 등 여러 작업에 활용되고 있다.
NC 드릴링 머신은 드릴에 의한 구멍뚫기 작업, 리머에 의한 마무리 작업, 탭(Tap)에 의한 암나사 만들기 등을 하고 있으며, <그림 6-2>와 같이 테이블의 X축, 새들의 Y축 이동은 위치결정 제어로 공구축의 Z축 이동은 직선 절삭제어로 작업하며 고정 사이클과 그 공구의 움직임은 <그림 6-3>과 같다.
프린트기판 가공기와 같이 다축 헤드를 지닌 양산용 드릴링 머신이나 관판의 구멍을 뚫는 기계와 같은 전용기 외에 FMS나 FTL의 구성요소로써 이용되는 공구 교환장치나 팔레트 교환장치들을 비치한 드릴링 센터도 있다.





다. NC가스 절단기
가스절단기를 자동적으로 이동시켜 직선·곡선·원형 등 복잡한 형상을 자동으로 절단하는 절단기로써 철구조물 작업에서 파이프의 용접이음면, 각종 용접이음의 홈가공용으로 많이 사용된다.
NC가스절단기는 <그림 6-4>와 같이 기존의 형이나 도면을 이용하는 대신 수치제어 방식을 이용한다.
절단조건을 수치제어 테이프에 입력시켜 이것을 NC제어장치에 넣으면 디렉터는 이것을 해독하여 전기식 제어지령신호를 가스절단기에 보낸다. 지령신호를 받은 절단기는 이것에 의해 X·Y 모터가 작동하므로 동작을 시작함과 동시에 점화, 기타 각종 동작도 자동 조작되어 절단이 행해진다.

라. NC 레이저 가공기
NC레이저 가공기는 레이저의 높은 에너지로 공작물의 극소 부분을 조사하여 이를 용융, 증발하여 가스제트의 분류에너지로 제거하는 가공법이다. 절단·구멍뚫기·용접·열처리 등 부가가치가 높은 가공을 1대의 기계로 해결될 가능성도 있으나 장치의 코스트가 품질에 비하여 비싸다. 그러나 그 값·수명·신뢰성·보수·안전성·소형화 등의 문제를 해결할 수 있는 기술개발이 진전되고 있다.
실례로 구멍이 있는 강판의 절단은 먼저 강판상태에서 NC구멍을 낸후 NC레이저로 절단을 하는데 이것은 레이저 절단의 입열이 가스절단의 그것에 비해 현저히 작기 때문에 절단 중의 윗모서리가 용융되지 않고 절단면적을 0.5㎜ 이내로 할수 있으며, 슬래그의 방해나 산소의 요염등에 의해 발생되는 드래그 길이가 없는 깨끗한 절단면을 얻을 수 있으므로 철구조물 절단에 널리 보급된 가능성이 높다.

마. NC 펀치 프레스
소성가공기계의 NC기에는 파이프벤더, 전단기 펀치 프레스 등이 있으며 터릿형 펀치 프레스는 다양한 형태의 펀치를 준비하여 펀치를 자동교환하면서 이어지는 점에 위치결정하여 가공한다.
또 탄산가스 레이저 절단장치를 탑재하여 펀칭·리브닝·포밍·레이저 절단 등을 자유롭게 선택하여 모재에 임의 형태의 구멍을 뚫고 구멍내부를 완성가공하거나 또는 확대·윤곽 절단 등을 자동으로 할 수 있다.

바. NC 플라즈마 절단기
플라즈마 절단은 모든 금속을 녹일 수 있는 높은 온도의 플라즈마 기둥을 쓰는 절단공정의 하나로써 이 플라즈마 기둥은 전극봉 아래에 위치한 오리피스에서 압축된다.
플라즈마는 고체·액체·기체 다음의 제4의 물리상태로써 많은 에너지(열)가 기체상태의 물질에 가해지면 기체온도는 증가하면서 더 이상 각각의 분자로써 존재하지 못할 만큼 높아지게 되고 분자는 떨어져서 원자로 구성되고 온도가 더 증가하면 원자는 전자를 잃고 이온이 되면서 이온의 결합과 자유전자로 구성된다.
이 상태의 물질을 플라즈마라고 하며, 종래의 아크열보다 더 고온이고 10~1000배의 에너지 밀도를 가지므로 고온 플라즈마가 발생되어 이 열원을 이용하여 외국의 철구조물 분야에서는 CAD/CAM 시스템을 갖추고 각종 절단에 이요하고 있다.
플라즈마는 그 wkc를 독특하게 하는 몇 가지 특성이 있는데, 그 하나가 전류를 쉽게 운반하게끔 해주는 자유전자를 갖고 있으므로 <그림 6-5>와 같이 토치의 최대절단두께는 연강과 아연강판·스테인리스강은 40㎜, 알루미늄은 30㎜, 동과 황동은 10㎜이다. 박판 절단이 어려운 가스 절단에 비해 NC 플라즈마로 절단하면 프레스 가공과 동일한 수준의 곡선과 직선을 소재의 극단적인 변형이나 성질 변화 없이 절단면을 깨끗이 자동절단하므로 비철금속 절단에 널리 이용된다.


< 그림 6-5> 플라즈마 절단 용량