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2. 절삭 공구
(1) 절삭 공구와 공구 재료
(가) 절삭 공구(cutting tool)
① 바이트: 선반, 셰이퍼, 슬로터, 플레이너 등에서 사용하는 공구이다.
② 드릴(drill): 드릴링 머신에서 구멍을 뚫는 공구로서 ∅13mm까지는 탁상 드릴링 머신의 척(chuck)에 끼워서 사용하고 드릴의 표준 선단각은 118°이다.
③ 커터(cutter): 밀링 머신에서 절삭 공구로 사용되며, 회전 절삭 운동을 한다.
④ 연삭숫돌: 연삭 입자를 결합재로 결합시켜 굳힌 것으로 고속 강력 절삭에 편리하다. ⑤ 탭, 리머, 보링 바: 구멍에 나사를 내는 공구를 탭, 드릴 구멍을 정밀하게 다듬는 공구
를 리머, 구멍을 더욱 크고 정밀하게 넓히는 공구를 보링 바라 한다.
(나) 공구의 수명
공구의 수명이란 새로 연마한 공구를 사용하여 동일한 가공물을 일정한 조건으로 절삭을 시작하여 더 이상 깎여지지 않을 때까지 절삭한 시간으로 표시한다. 드릴의 경우는 절삭한 구멍 길이의 총계, 또는 더 이상 깎여지지 않을 때까지의 가공물 개수로 표시하기도 한다.
① 절삭 속도와 공구 수명 관계: 절삭 속도와 공구 수명 사이에는 다음 식이 성립된다.
여기서, V: 절삭 속도(m/mm), C : 상수, T : 공구수명(min),
② 공구 수명과 절삭 온도의 관계: 공작물과 공구의 마찰열이 증가하면 공구의 수명이 감 소되므로 공구재료는 내열성이나 열전도도가 좋아야 하는 것은 물론이며, 온도 상승이 생기지 않도록 하는 방법도 공구 수명연장의 한 방법이다. 고속도강은 600℃ 이상에서 급격히 경도가 떨어지며 공구 수명이 떨어진다.
③ 공구 수명 판정 방법
- 공구 날끝의 마모가 일정량에 달했을 때
- 완성 가공면 또는 절삭 가공한 직후에 가공 표면에 광택이 있는 색조나 반점이 생길 때 - 완성 가공된 치수의 변화가 일정 허용범위에 이르렀을 때
- 절삭 저항의 주분력에는 변화가 없으나 배분력 또는 횡분력이 급증가 하였을 때
(다) 절삭 공구 재료
① 공구 재료의 구비 조건
- 피절삭재보다 굳고 인성이 있을 것
- 절삭 가공 중 온도상승에 따른 경도 저하가 적을 것
- 내마멸성이 높을 것
- 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있을 것
- 값이 쌀 것
② 공구 재료
- 탄소 공구강(STC)
· 탄소량 0.6~1.5% 정도이며, 탄소량에 따라 1~7종으로 분류되고, 1.0~1.3% C를 함유 한 것이 많이 쓰인다.
· 열처리가 쉽고 값이 싸나 경도가 떨어져 고속 절삭용으로는 부적당하다.
· 용도는 바이트, 줄, 펀치, 정 등에 쓰인다.
- 합금 공구강(STS)
· 탄소강에 합금 성분인 W, Cr, W-Cr 등을 1종 또는 2종을 첨가한 것으로 STS3, STS5, STS11종이 많이 쓰인다.
· 700~850℃에서 급랭 담금질하고 200℃ 정도에서 뜨임하여 취성을 방지하여 내절삭성과 내마멸성이 좋다.
· 용도는 바이트, 냉간, 인발, 다이스, 띠톱, 탭 등에 쓰인다.
- 고속도강(SKH)
· 대표적인 것으로 W 18-Cr 4 -V1이 있고, 표준 고속도강(하이스:H.S.S)이라고도 하며, 600℃정도에서 경도 변화가 있다.
· 담금질 온도는 1250~1300℃에서, 유냉 560~660℃에서 뜨임하여 사용한다.
· 용도는 강력 절삭 바이트, 밀링 커터, 드릴 등에 쓰인다.
- 주조 경질 합금
· C-Co-Cr-W을 주성분으로 하며 스텔라이트(stellite)라고도 한다.
· 800℃에서도 경도 변화가 없고 주요 용도는 Al합금, 청동, 황동, 주철, 주강, 절삭에 쓰 인다.
· 용융 상태에서 주형에 주입 성형한 것으로, 고속도강 몇 배의 절삭속도를 가지며 열처 리가 필요 없다.
- 초경합금
W, Ti, Ta, Mo, Co가 주성분이며 고온에서 경도 저하가 없고 고속도강의 4배의 절삭 속 도를 낼 수 있어 고속 절삭에 널리 쓰인다.
- 세라믹: 세라믹 공구는 무기질의 비금속 재료를 고온에서 소결한 것으로 최근 그 사용 이 급증하고 있다. 세라믹 공구로 절삭할 때는 선반에 진동이 없어야 하며, 고속 경절 삭에 적당하다. 세라믹의 특징으로 경도는 1,200℃까지 거의 변화가 없고 내마모성이 풍부하여 경사면 마모가 적다. 금속과 친화력이 적고 구성 인선이 생기지 않으며 원료 가 풍부하여 다량 생산이 가능하다. 세라믹의 결점은 인성이 작아 충격에 약하고 팁의 땜이 곤란하다. 열전도율이 낮아 내열 충격에 약하고 냉각제를 사용하면 쉽게 파손한다.
- 다이아몬드(diamond) : 다이아몬드는 내마모성이 뛰어나 거의 모든 재료 절삭에 사용된 다. 그중에서도 경금속 절삭에 매우 좋으며, 시계, 카메라, 정밀기계 부품 완성에 많이 사용된다.
(2) 바이트의 모양과 종류
(가) 바이트 크기 및 각부 명칭
① 크기: 폭, 높이, 길이로 표시한다. 예) 15×20×130
② 자루: 바이트 날부가 아닌 고정되는 부분, 공구대에 설치하는 부분이다. ③ 밑면: 자루의 밑면으로 절삭 시 수직 압력을 받는다.
(나) 바이트의 종류
① 바이트 제작 과정에 따른 분류
- 완성 바이트(ground tool): 날과 자루가 일체로 된 것으로 사용 시 날을 만든다. - 단조 바이트(forged tool): 단조에 의하여 만들어진 바이트
- 용접 바이트(tipped tool): 자루에 팁을 황동 용접(신주 용접)이나 은납땜하는 방법이다. 용접 바이트의 바이트와 자루의 두께 비는 1:3정도이다.
- 비트 바이트(bit bite): 용접 팁의 용접열에 의한 나쁜 영향을 없게 하기 위하여 팁을 자 루에 클램핑 하거나 스로 어웨이(throw away) 바이트로 사용한다. 바이트가 마모되면 팁만 버리면 된다.
(나) 바이트 모양에 따른 분류: 외경용, 내경용, 단면용, 절단용, 나사용 등이 있다.
① 바이트 연삭
- 연삭 방법
· 여유각: 자루는 받침대에 지지하고 연삭한다.
· 노즈 반경: 자루를 잡고 좌우로 자루를 회전한다.
· 경사각: 바이트 경사면을 숫돌에 닿도록 하고 자루를 움직여 소요의 경사각이 되도록 연삭한다.
② 연삭 시 주의사항
· 사용 전에 숫돌을 가볍게 두들겨 숫돌의 파손 여부를 검사한다.
· 받침대는 되도록 숫돌면에 가깝게 설치한다.
· 절삭이 잘 안될 경우에는 드레서로 드레싱한다.
· 바이트를 두 손으로 확실히 잡고 받침대에 올려놓은 후 숫돌과 가볍게 닿도록 한다. · 평형 숫돌의 측면을 사용하지 않도록 한다.
· 바이트 날 부분은 숫돌에 전부 닿도록 한다.
· 공구강, 고속도강의 바이트는 냉각액으로 냉각시키며 연삭한다.
· 가능하면 바이트 연삭 시 날 부분이 잘 보이도록 한 상태에서 연삭한다.
3. 기계조립용 공구의 종류
(1) 렌치류
렌치류: 대상물의 축을 비틀어서 작업하는 조립용 공구
종 류: 육각렌치, 박스렌치, 토크렌치, 몽키 스패너
(가) L렌치 : L렌치는 머리에 각 형의 구멍이 있는 볼트를 조이거나 풀 때(육각머리볼트) 사 용하는 공구
(나) 토크 렌치 : 정확한 힘을 작업에 이용 (볼트 죄임 토크를 이용하여 도면이나 사양에 규 정된 정확한 힘으로 조일 때)
(다) 오픈 렌치(open wrench) : 스패너라고도 불리며 볼트와 너트의 분해나 조립에 사용하고 인치계와 미터계의 치수가 있음. 볼트의 모서리가 상하거나 돌지 않도록 대상물의 크기 가 맞는 것을 사용해야 되며, 밀고 당기는 방향으로 힘을 가해서 사용함.
(라) 훅 렌치 : 훅 스패너라고도 불리며, 둥근 너트를 돌리는데 사용하는 밀링 공구 장치임
(2) 플라이어류
플라이어류 : 지렛대 원리 이용하여 압력을 증가시켜 작업하는 공구
종류 : 롱노즈 팬치, 니퍼, 파이프렌치, 바이스 플라이어, 스냅링 플라이어 등 주의사항 : 해머, 망치 대신 타격하는데 사용해서는 안 됨.
(3) 드라이버 류
드라이버류 : 볼트, 나사 등을 조이거나 풀어내는 목적에 사용함.
구조 : 강철재로 된 몸체에 손잡이 있음. 규격: 인선의 폭과 길이로 나타냄
(4) 플러(Puller)
플러 : 기어나 플러, 베어링 등을 축이나 실린더에서 빼내는 공구
조립인원 계획
조립인원 계획에서 표준작업이란 효율적인 생산을 수행하기 위하여 현재의제 조건을 고려하 여 기계장치와 사람을 낭비가 없는 수순으로 할 수 있도록 작업을 가장 효율적으로 조합한다. 이 조합하는 과정을 작업의 조합이라 하고 사람의 동작이 중심으로 반복 작업 시에 효과를 발 휘한다. 기계장치 조립을 준비하기 위해서 조립에 대한 표준작업을 정하고 작업 분량에 따라서 조립인원에 대한 계획을 세워야 한다. 표준작업의 3요소는 택트 타임(tack time), 작업 순서, 표 준 재공이다. 택트 타임은 기계장치 부품 1개 또는 1대분을 얼마의 시간에 만들어야 하는가의 시간이고, 작업 순서는 작업의 순서로서 공정의 순서와는 전혀 별개의 것이다. 또한, 표준 재공 은 작업순서에 따라 반복으로 같은 수순으로 작업하기 위해 필요한 최소한의 공정 내의 재공 이다. 표준 재공은 작업의 시작 시점에서 판단하고 소재와 완성품은 포함되지 않는다.
기계는 복잡해 보이나 세분해 보면 비교적 간단한 기계요소인 부품의 결합으로 되어 있다. 기 계요소는 기계를 구성하는 부품 즉, 기계 부품을 구성 요소로 분해할 수 있는 최소 단위로 나 타낸 것으로 볼트, 너트, 리벳, 키, 기어, 베어링 등이 포함된다. 용도별 기계요소로는 결합용 요소, 전동용 요소, 축계요소, 운동조정용 요소가 있으며 상세히 살펴보면 다음과 같다.
1. 결합용 요소
나사, 키, 코터, 핀, 리벳 등으로 임시적 체결이나 반영구적 체결을 하는 기계부품이며 작지 만 대단히 중요한 부분이다. 결합용 기계요소는 나사, 키, 핀, 리벳 등과 같은 기계요소로서 두 개 이상의 부품을 결합하는 데 사용된다. 결합용 기계요소는 두 개 이상의 기계 부품을 서 로 일시적 혹은 영구적으로 결합할 때 사용하는 기계요소는 나사, 볼트와 너트, 핀, 키, 리벳 등이 있다. 기계요소 중에서 가장 기본적이고 중요한 기계요소로 가장 많이 사용된다.
2. 전동 요소
회전축, 마찰차(friction wheel), 기어, 벨트, 로프, 체인 등과 같이 동력을 전하는 부분이다. 전 동용 기계요소는 마찰 기어, 기어, 벨트, 로프, 체인, 캠, 링크 등과 같이 운동이나 동력을 전 달하는데 사용되는 기계요소이다.
전동용 기계요소는 운동이나 힘을 전달하는 기계요소. 일반적으로 원동기에 연결되어 회전하 는 주동축의 운동과 힘을 다른 축에 전달하기 위해 사용되는 기계요소를 말한다. 마찰 기어, 기어, 벨트와 벨트 풀리, 체인과 스프로킷 등 여러 가지 종류가 있다. 두 축 사이의 거리, 방 향, 속도, 소음, 미끄러짐 등 다양한 조건에 따라 용도가 다르다.
3. 축계 요소
축, 축이음, 미끄럼베어링, 볼베어링, 롤러베어링 등과 같이 축을 연결하거나 축을 지지하는 부분이다. 축용 기계요소는 크랭크축, 허브축 등과 같이 회전체의 중심이 되는 축과, 미끄럼 베어링, 볼 베어링, 롤러 베어링 등과 같이 축을 지탱하는 기계요소이다.
4. 운동조정용 요소
브레이크와 같은 제동요소와 스프링 관성차와 같은 완충요소가 포함된다.
5. 관용 기계요소
관(파이프), 관이음, 밸브 등과 같이 물, 기름, 가스 등 유체 흐름과 관계된 기계요소이다. 그 외에 브레이크, 스프링 등이 있다.
그러므로, 기계장치 조립인원을 계획하기 위해서는 현재의 조건을 고려하여 기계장치와 사람 을 낭비가 없는 수순으로 할 수 있도록 작업을 가장 효율적으로 조합한다. 조합하는 과정에서 사람의 동작을 중심으로 반복 조립작업 시에 낭비를 줄이는 방향으로 계획하여야 한다. 또한, 기계장치 조립을 준비하기 위해서 조립에 대한 표준작업을 정하고 작업 분량에 따라서 조립 인원에 대한 계획을 세워야 한다.
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예) 3기계 ㅇ반 ㅇ번 홍길동 수강했습니다.
3기계 1 15 윤준성 수강하였습니다
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3기계1 16번 이재훈 수강하였습니다
3기계1 10 신중헌 수강하였습니다
3기계1반 4번김윤성 수강했습니다
3기계1반 9번 서준민 수강하였습니다.
3기계1 21 황현서 수강하였습니다
3기계1 18 장혁수 수강하였습니다
3기계1 02 김경원수강완료
3 기계1 5 김지호 수강완료
3기계 1 14 윤성우 수강하였습니다
3기1 19번 정양훈 수강하였습니다