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4.5 바이트의 설치
- 선반 공구대에 바이트를 설치할 때의 요령은 다음과 같다.
① 바이트의 날 끝의 높이를 센터 높이와 일치하도록 받침판을 가감해서 설치한다.
② 바이트를 가능하면 길게 나오지 않도록 살치하며, 보통 고속도강 바이트일 때는 자루 높이의 2배, 초경 바이트에서는 1.5배 이내로 돌출길이를 잡는 것이 좋다.
③ 받침판을 공작물의 중심과 바이트의 높이를 일치시키려고 바이트의 높이를 조절하는 것으로서 가능하면 적은 개수를 사용하고 공구 대에서 받침판이 길게 나오지 않도록 설치한다.
④ 바이트의 고정 볼트는 밑면이 평평해야 하며 필히 2개 이상으로 평균되게 조이며, 규정 공구대 핸들을 사용해야 하고, 조임을 2∼3회로 나누어 볼트를 조금씩 조인다.
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그림은 바이트의 설치 높이와 날 끝 각도를 표시한 것으로 (b)와 같이 날 끝이 높을 때 경사각 α는 커지며, 여유각 β는 작아지므로 깎이는 느낌은 조금 양호하지만 날 끝이 공작물에 파고드는 경향이 있다. (c)와 같을 때는 반대 현상이 된다.
[그림] 바이트 높이와 날 끝 각도
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이와 같이 바이트의 높이는 원칙으로 공작물의 중심 놓이와 일치되도록 하여야 하며, 또는 그림과 같이 심압대 센터와 바이트의 날 끝 높이가 일치되게 할 수도 있다.
[ 그림 ] 심압대 센터와 바이트날 설치
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6.1) 나사절삭원리
나사 깍는 원리는 공작물이 1회전할 때 나사의 1피치(pitch) 만큼 바이트를 이송시키는 것으로 주축의 회전은 중간축을 거쳐 리드 스크루(read serew)에 전해지며 리드스크루 회전은 에이프런 (apron)의 하프너트(harfnut)에 의해 왕복대를 길이 방향(세로)으로 이동시키면서 나사를 절삭하게 된다. 절삭되는 나사의 피치는 변환 기어의 이수의 비에 의하여 정하여지므로 필요한 속도비를 주는 기어의 이수를 계산으로 구하고 이 값에 맞는 기어를 끼운다. 피치는 나사산 사이에 거리이며, 미터식 나사는 mm, 인치식 나사는 1인치(inch) 마다의 산수(산수/in)로 표시한다.
6.2) 변환 기어 계산법
선반에서 나사를 깍을 때 리드 스크루가 미터식과 인치식의 여부를 확인한다. 미국식 선반의 리드 스크루는 보통 4산/in, 5산/in, 6산/in 등으로 되어 있으며 영국식 선반을 대개 2산/in으로 되어 있다. 변환 기어의 조합 방법은 단식과 복식이 있으며, 기어의 맞물림에서는 치수비가 6보다 크든가 1/6보다 작아지면 동력 전력 효율이 대단히 감소한다. 따라서 선반의 변환 기어도 최소 20매 최대 120매이며 치 수비가 6보다 크거나 1/6보다 적을 경우에는 2단 걸이로 사용할 기어가 없으므로 복식(4단 걸이)으로 하여야 한다.
[그림] 2단 걸이와 4단 걸이
나사 절삭 관계를 식으로 나타내면
A: 주축의 전동기어의 이수 B: 중간축 기어의 이수 B': 중간축 기어의 이수 C: 리드 스크루의 기어 이수
L: 리드 스크루의 1인치당 산수 t: 깍으려고 하는 나사의 1인치당 산수 P: 리드 스크루의 피치 x: 깍으려는 나사의 피치
6.3) 나사절삭 요령
나사절삭 바이트의 날 끝 높이는 센터에 일치시키고 바이트 날 끝 중심선은 공작물 중심선에 정확히 직각이 되어야 한다.
그림[2-64]는 센터 게이지를 사용하여 직각이 되도록 바이트를 고정한 것을 나타낸 것이다. [그림2-65]는 바이트를 공작물에 접촉시켜 절삭할 때 (a)와 같이 공작물에 수직으로 접촉시키면 바이트 날 끝 좌우에서 나오는 칩이 서로 부딪쳐서 바이트가 진동을 일으키든가 또는 지나치게 파고 들게 된다. 이것을 방지하기 위하여 (b)와 같이 바이트를 축 방향으로 약간 어긋나게 하여 날 한쪽에서 칩이 나오게 하며 절삭하고 최후의 마무리 깎기에는 수직 방향으로만 미소한 절삭깊이를 주어 3~4회 반복 절삭을 한다.
나사 바이트의 각도는 나사의 종류에 맞도록 연삭하며 보통 전면 여유각 10∼15。 측면 여유각은 5∼8。가 적당하며 나사의 감긴 방향에 따라 리드각 만큼 측면 여유각을 더 주어야 한다. 나사 바이트의 이송방법은 세로 방향으로만 넣는 방법과 공구 이송대의 각도를 틀어 이송시키는 방법 또는 세로 이송대와 가로 이송대를 조금씩 이동시키는 방법이 있다
[그림1] 나사 바이트 고정
[그림2] 나사절삭 요령
6.5) 나사절삭시 주의사항
① 바이트는 센터 게이지에 맞추어서 연삭한다.
② 바이트의 윗면 경사각(rake angle)을 주면 나사각의 각도가 변하므로 경사각을 주지 않아야 한다.
③ 바이트의 높이는 공작물의 중심선에 있어야 한다.
④ 바이트의 설치는 센터 게이지를 사용하여 정확히 고정한다.
[그림3] 나사 바이트 설치
[그림4] 나사 피치의 확인
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7.1 보통 선반
보통선반(engine lathe)은 명칭에서 알 수 있듯이 가장 표준적인 형식의 선반으로 일반적으로 선반이라고 하면 보통선반을 말한다.
보통선반은 여러 가지의 선삭가공에 활용되므로 선반 중에서 가장 범용성이 높다. 엔진이라는 명칭은 증기기관을 동력으로 사용하던 시대에 붙여진 것이다. 또한, 주축대와 심압대에 센터를 설치하여 양 센터로 공작물을 지지하며 가공할 수 있기 때문에 센터선반(center lathe)이라고도 한다. 주축에 척을 장착하여 여기에 공작물을 고정하여 가공하는 방법도 있는데 보통선반에 의한 절삭은 척작업과 센터작업으로 분류된다.
척작업과 센터작업을 공통으로 할 수 있는 작업은 바깥지름절삭, 테이퍼 절삭, 총형절삭, 면절삭, 나사절삭, 모따기, 롤릿작업(rolleting 또는 knurling) 등이 있다. 척 작업으로만 가능한 선삭가공에는 보링, 암나사 가공 등이 있으며 그 외 심압대를 이용하면 구멍가공, 리머가공, 태핑(taping), 다이헤드·다이스에 의한 수나사 가공 등이 가능하다.
7.2 터릿 선반
기계가공이 필요한 부품들 중에는 단 한 종류에 절삭작업으로 부품이 완성되는 경우는 드물고 바깥지름절삭, 구멍가공, 정면절삭, 보링 및 나사절삭 등의 작업을 필요로 하는 경우가 많다. 이때 각각의 작업시마다 공구를 교환한다던가 사용하는 공작기계를 변경할 경우 공작물과 공구의 탈착 반복에 따른 편심오차가 발생하게 된다. 따라서, 정밀가공에서는 일단 공작물을 주축에 고정한 후 모든 작업을 그 상태에서 행하는 것이 바람직한데 이러한 원 처킹장치(one chucking system)는 가공정밀도 관점에서뿐만 아니라 작업의 능률면에서도 유리하다.
이러한 목적으로 사용되는 선반이 터릿 선반(turret lathe)이며 이는 터릿이라 불리는 회전공구대에 여러개의 공구를 절삭공정 순으로 고정하여 두고 1공정이 끝날 때마다 터릿을 회전시켜 다음 절삭 공구를 절삭작업 위치에 두게하여 절삭을 계속하게 한다.
터릿선반은 공구의 고정과 조정 등이 어느 정도의 시간을 요하므로 생산규모가 중량 이상일 때 이용된다. 터릿작업시 중요한 점은 공작물에 따라 공구의 배치와 절삭공정 순서를 어떻게 결정하여 가공시간을 최소화하여 능률적인 가공을 하는가 하는 점이다.
7.3) 자동 선반
선반의 조작을 캠(cam)이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량생산에 적합하고, 능률적인 선반으로 주로 핀(pin), 볼트(bolt) 및 시계, 자동차 부품을 생산하는데 사용된다.
여러 개의 절삭공구가 자동적으로 움직여서, 각종 작업을 단계적으로 행하는 선반이다. 공작물을 자동적으로 공급하는 것도 있다.
7.4) 모방 선반
자동모방 장치를 이용하여 모형이나 형판을 따라 바이트를 안내하며 테이퍼 및 곡면 등을 모방 절삭하는 선반이다.
원형의 형태를 모방하여 공구를 안내함으로써 원형과 같은 계단면이나 곡면 등의 모양을 절삭할 수 있게 만든 것으로 복잡한 형의 부품을 제작하는 데 적합하다. 그리고 설치한 후에는 전혀 인력을 필요로 하지 않는 전자동 모방선반도 있다.
 
7.5) 공구 선반
정밀한 공구제작을 위한 부속장치를 가진 선반이다. 일반적으로 기어 변속장치를 통하여 많은 속도 단수로 회전하여 공작물 진동 방지대(center rest), 급속 변환기어, 리드 스크루(lead screw), 이송봉(feed rod), 테이퍼 가공장치(taper attachment), 체이싱 다이얼(chasing dial), 척(chuck), 콜릿 장치(draw-in collect attachment), 및 공구의 릴리빙 장치(2심 깎기장치) 등을 장치한다. 또, 심압대(tail stock)에는 센터 끝이 손상되지 않게 하기 위하여 베어링 센터(bearing center)를 장치할 때도 있다.
이 선반은 소공구, 게이지, 다이(die), 기타 정밀한 기계부속을 가공하는 선반이다.
7.6) 정면 선반
정면선반(face lathe)은 대형의 풀리나 플라이 휠과 같이 지름이 크고 길이가 짧은 공작물의 단면을 가공할 때 사용되는 선반이다. 소형은 보통선반의 베드를 짧게 하고 심압대를 제거한 구조로 되어 있다. 대형 정면선반은 강성이 높은 주축대에 큰 면판을 장착하고 베드 위로는 주축중심선과 직각방향의 안내면을 가지는 크로스 베드(cross bed)가 있으며, 왕복대는 그 위에 위치하고 자동이송이 가능하다.
정면선반은 지름이 큰 단면을 가공하기 때문에 절삭속도를 일정하게 유지하기 위하여 주축의 무단변속 기구를 구비하고 있는데, 공작물의 반지름방향 위치에 따라 주축회전수를 자동적으로 변화시킬 수 있다.
7.7) 수직 선반
수직선반은 주축을 수직으로 세우고 수평으로 놓인 테이블의 회전운동과 절삭공구의 이송운동으로 회전체를 가공하는 것으로, 지름에 대하여 길이가 짧은 공작물이나 지름이 크고 무거운 공작물을 가공할 때 사용된다. 모방선반, 터릿선반 및 자동선반 등에서도 수직형이 사용되고 있다. 최근에는 90%이상이 NC화되어 있으며 자동공구교환장치를 구비한 것도 있다.
수직선반의 구조는 크게 분류하면 베드, 테이블, 칼럼, 크로스 레일, 공구대, 구동장치 및 이송장치로 구성된다.
베드는 테이블 베드와 칼럼 베드가 일치로 되어 있는 것과 분리되어 있는 것이 있는데 테이블 베드상의 테이블에 공작물을 고정하여 회전운동을 주게 된다. 크로스 레일은 칼럼의 전면에 설치되어 고정되는 구조도 있으나 대부분은 칼럼 전면의 안내면을 따라 상하로 이동 가능하다. 새들은 이 크로스 레일에 장착되고 크로스 레일의 안내면을 따라 좌우이송이 가능하다. 새들에는 상하운동되는 램이 있어서 그 하단에 공구대를 설치하는 경우가 대부분이나 터릿공구를 가지는 터릿형식도 있다. 칼럼은 단주식과 쌍주식이 있다.
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