선반의 개요ㅣ선반의 구조ㅣ선반용 부속 장치ㅣ선반용 절삭 공구ㅣ선반 작업 제 1 절 선반의 개요 1. 선반 작업의 종류 - 선반은 공작물을 회전시키고 공구를 공구대에 고정하여 절삭 깊이와 이송운동을 시켜서 주로 원통형의 공작물을 가공하는 공작기계이다. - 선반은 공작 기계 중에서 가장 많이 사용되고 있으며, 활용 폭이 대단히 많다. - 아래 그림과 같이 선반에서는 외경, 단면, 절단, 테이퍼, 드릴링, 보링, 수나사, 암나사, 정면, 곡면, 총형, 널링 절삭을 할 수 있다.
<선반 가공의 종류>
2. 선반의 분류와 크기 표시 방법 (1) 선반의 분류 - 탁상선반: 정밀 소형 기계 및 시계 부품 등을 가공하는 데 쓰인다. - 보통선반: 공작기계 중 가장 많이 사용되는 것으로 고속화되고 중절삭이 가능하도록 발전하고 있다. - 정면선반: 직경이 크고 비교적 길이가 짧은 공작물 가공에 적합하다. - 수직선반: 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며, 불균형한 공작물 및 내면 절삭 등의 가공에 적합하다. - 터릿선반: 보통선반의 심압대 대신에 터릿이라 불리는 선회 공구대를 설치한 선반으로서 비교적 모양이 간단한 대량 생산용이다.
<보통선반> <터릿선반> (2) 선반의 크기 표시법: 선반의 종류에 따라 약간의 차이는 있으나 일반적으로 베드 위의 스윙, 양 센터 사이의 최대 거리, 왕복대위의 스윙으로 표시한다.
(1) 베 드
(2) 주축대
(3) 심압대
(4) 왕복대
- 복식 공구대는 임의의 각도로 회전시킬 수 있으므로 비교적 큰 테이퍼 가공을 할 수 있다.
<여러 가지 센터> - 센터는 공작물을 지지하는 부속 장치이며, 양질의 탄소강 또는 고속도강, 특수 공구강으로 만들어지며 열처리를 하여 주로 사용된다. - 보통 센터의 구멍은 모스테이퍼로 되어 있으며, 일반적으로 1/20을 사용한다. - 하프 센터 : 공작물의 끝면 마무리 가공에 주로 사용된다. - 각도 : 60°의 미국식은 중·소형의 공작물 가공에, 75°또는 90°의 영국식은 중·대형 공작물에 주로 사용된다.
- 선반에서 공작물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴이다. - 일반적으로 센터드릴의 크기는 아래 표와 같이 공작물의 무게나 지름에 따라서 각각 다르다.
<일감의 지름과 센터 드릴> 3. 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog) - 돌림판과 돌리개는 센터 작업시 주축의 회전을 일감에 전달하기 위해 함께 사용한다. - 돌림판은 주축 끝 나사부에 고정하며, 일감에 고정한 돌리개를 거쳐 주축의 회전이 일감에 전달된다.
4. 면 판(face plate) - 주축의 나사에 고정시키고 돌리개를 사용하여 공작물을 가공하는 보조판이다. - 대형 공작물이나 복잡한 형상의 공작물을 앵글 플레이트나 클램프 등의 고정구를 사용하여 작업을 한다.
5. 맨드릴(mandrel) - 사용법은 구멍에 맨드릴을 끼워 고정시킨 다음, 맨드릴을 센터로 지지한다. - 표준 맨드릴 : 1/100, 1/1000 정도의 테이퍼로 되어 있다. - 팽창식 맨드릴 : 지름을 다소 조정할 수 있다. - 조립식 맨드릴 : 파이프 등 속이 빈 원통의 가공에 사용된다.
6. 방진구(work rest) - 가늘고 긴 공작물을 가공할 경우 휨과 진동을 방지하기 위하여 사용한다. - 보통 직경의 20배 이상의 길이를 갖고 있는 공작물을 가공할 때 사용한다. - 고정식 방진구: 선반의 베드에 고정하여 사용하며 3개의 죠로 공작물을 고정한다. - 이동식 방진구: 선반의 왕복대에 장치하며 2개의 죠로 공작물을 고정한다.
7. 척(chuck) ① 연동척(universal chuck) - 스크롤척이라고도 하며 3개의 죠가 동시에 이동이 된다. - 원형이나 육각형 등의 규칙적인 공작물의 고정에 편리하다. ② 단동척(independent chuck) - 무거운 공작물이나 중절삭에 적합하다. - 4개의 죠로 되어 있으며 불규칙한 공작물의 고정에 편리하다.
(1) 바이트의 형상 - 날 부분은 경사면과 여유면에 의해 절삭날을 형성하고 있다.
<바이트의 기본 각도> - 윗면 경사각 : 직접 절삭력에 영향을 주며 이 각이 크면 절삭성이 좋고 일감의 표면도 깨끗하게 다듬어지지만 날끝은 약하게 된다. - 여유각 : 공구의 앞면 및 측면과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이며, 너무 크면 날이 약하게 된다. - 각 부분의 경사각과 여유각은 아래 표와 같이 일감의 재질과 절삭 조건에 따라서 적절히 선택하여야 한다.
(3) 칩브레이커(chip breaker) ① 선반 절삭 가공의 특징은 연속작업으로 절삭된 칩은 길게 연속적으로 배출되어 공구대, 홀더(Holder) 등에 감기는 문제가 발생합니다. ② 절삭가공에서 칩브레이커의 역할 - 선삭절삭에서 길게 배출되는 칩을 짧게 절단해 주는 역할을 합니다. - 경사각을 크게 하여 절삭저항을 감소시키는 역할을 합니다. - 칩을 제거하는데 소요되는 비가공시간을 감소시켜 줍니다.
(1) 구조에 따른 분류 ① 단체 바이트: 날 부분과 자루 부분을 같은 재질로 만든 것. ② 팁 바이트: 자루의 날 부분에만 초경합금 등의 공구 재료로 된 팁을 용접한 것. ③ 클램프 바이트: 공구 재료의 팁을 자루에 용접하지 않고 나사를 이용하여 기계적으로 고정 한 것.
<용도에 따른 바이트의 종류> (3) 재질에 따른 분류 ① 절삭 공구의 재종 및 적용 - 초경합금의 재종 분류는 절삭 공구용으로 P.M.K와 내마모 공구용 D 및 공산토목 공구용 E로 구분하여 사용되고 있다. - 서멧 재종은 TiC-TaC와 TiCN-TaC계 등으로 구분되고, 피복 초경합금 재종은 TiCN와 AI2O3 계로 사용된다. ② 절삭 조건 - 산업의 발달과 함께 절삭 공구는 탄소 공구강 → 합금강 → 고속도강 → 경질 주조 합금 → 초경합금 → 세라믹 → 서멧 → 피복초경합금의 - 일반적으로 현장에서는 고속도강과 초경합금이 가장 널리 쓰이고 있다.
3. 바이트의 연삭 ① 거친 연삭 : 공구 윗면 연삭 →옆면 여유각 연삭 →앞면 여유각 연삭 ② 다듬질 연삭 : 공구 윗면 연삭 →옆면 여유각 연삭 →앞면 여유각 연삭 →끝 연삭
<바이트의 연삭 순서>
① 바이트의 설치 - 바이트 날 끝의 높이를 센터 높이와 일치하도록 받침쇠를 가감해서 설치한다. - 자루가 가능하면 길게 나오지 않도록 설치한다. - 받침쇠는 가능하면 적게 사용하도록 각종 두께를 준비한다. - 바이트 고정 볼트는 평평하여야 하며 필히 2개 이상으로 평균되게 조인다.
② 바이트의 휨량: 절삭 중 바이트는 휨 저항을 받게 되므로 휨에 견딜 수 있는 충분한 강도가 필요하며, 자루의 휨량이 작아지는 것이 바람직하다.
- 선반 절삭에 의한 가공면의 거칠기는 주로 이송에 의해서 나타나는 공구 날 끝의 자국이다. - 노즈 반경: 바이트의 날 끝을 둥근 부분의 반지름으로 만드는 것을 말한다. - 노즈 반경은 공구 수명과 가공면 거칠기에 크게 영향을 주므로 보통 이송의 2-3배로 하는 것이 양호하다.
1. 척 작 업 (1) 척의 고정 방법
- 척의 고정시 위험을 방지하기 위하여 봉을 사용하도록 하며, 베드 위에 처음 놓을 때도
(2) 죠의 사용법과 공작물의 중심맞춤 - 공작물의 지름이 크고 길이가 비교적 짧을 때는 죠를 뒤집어서 고정한다. - 공작물의 지름이 크고 길이가 짧으며 구멍이 뚫린 경우 죠의 윗면을 사용한다.
2. 외경 절삭 작업 (1) 원통가공 - 회전수와 절삭 속도를 선정 후 절삭 깊이와 이송을 정하여 거친 절삭을 한다. - 다듬질 바이트로 필요한 치수에 맞도록 마무리 작업을 한 후 돌려서 가공한다. - 돌려 물릴 때는 면에 상처가 나지 않도록 보호판을 대도록 한다.
(2) 단면절삭 - 바이트의 이송은 외측에서 중심부로 향하게 하며 거친 절삭과 다듬 절삭을 한다.
<절단작업> <절단바이트 및 홀더> - 절단 바이트로 공작물을 절단하는 작업이며 스프링 홀더나 초경 바이트를 사용한다. - 절단 도중 가끔 이송을 멈추어 칩이 끊어지도록 작업하는 것이 좋다.
- 바이트에 걸리는 저항을 고려하여 좌우로 이송을 주는 것이 중요하다. - 거친 절삭 후 이송 속도를 적절히 조절하여 다듬 절삭을 한다.
3. 내경 절삭 작업 - 심압대에 내경 치수보다 작은 드릴을 장착한 후 드릴 작업을 한다. - 바이트는 내경 치수보다 작은 것을 사용하며 중심 높이를 정확하게 맞춘다. - 구멍 지름에 비하여 바이트가 너무 가늘거나 길면 진동 및 휨의 원인이 된다.
4. 너어링 작업 - 공구가 원통면에 약간 기울어지게 공구대를 조정한다. - 너어링 작업은 저속으로 절삭유를 충분히 공급하면서 1-3회로 완성토록 한다. - 너어링 작업이 완료되면 외경 치수가 널 피치의 1/2-1/4 정도 커지게 된다.
5. 테이퍼 절삭 작업 (1) 복식 공구대를 회전시키는 방법 - 공구대의 선회 각도는 다음의 공식으로 구한다. tanθ= D-d/2ι 단 θ: 테이퍼 각도, D: 공작물 큰지름, d: 공작물 작은지름, ι: 테이퍼 길이
(2) 심압대를 편위시키는 방법 - 양센터 사이에 공작물을 설치하고 센터를 서로 엇갈리게 하여 절삭하는 방법이다. - 심압대 편위량은 다음의 공식으로 구한다. x=(D-d)L/2ι 단 x: 심압대편위량, D: 공작물큰지름, d: 공작물작은지름, L: 공작물 길이 ι: 테이퍼길이
(3) 테이퍼 절삭 장치를 사용한 방법
- 선반 베드에 공구대를 조정한 각도 만큼씩 앞뒤로 자유롭게 움직이며, 공작물의 내외경 테이퍼를 절삭하는 장치이다. - 공작물의 길이에 관계 없이 동일한 테이퍼의 가공에 적합하며, 심압대 편위법보다 넓은 범위의 테이퍼를 가공할 수 있다.
6. 편심 작업
- 편심이란 중심이 어긋난 것으로 지정된 편심량 만큼 어느 쪽이든 중심을 벗어나게 작업을 하게 된다. - 단동척에서 1개의 조를 풀고 반대쪽 조를 조아서 다이알게이지로 눈금을 확인하면서 지정된 양만큼 편위를 시킨다. - 다이알게이지 눈금의 이동량은 원통의 특성상 편위량의 2배이다.
7. 나사 절삭 작업 (1) 나사 절삭 원리
<나사 절삭 원리> - 공작물이 1회전할 때 나사의 1피치(pitch) 만큼 바이트를 이송시키는 것으로 주축의 회전은 중간축을 거쳐 리드스크류에 전해지며 하프 너트에 의 - 절삭되는 나사의 피치는 변환 기어의 잇수 비에 의하여 정하여 진다.
<변환기어 원리> - 리드스크류가 미터식 나사인 경우 주축의 전동기어 잇수/리이드스크류 기어 잇수= 깍으려는 나사의 피치/ 리이드스크류의 피치 - 리드스크류가 인치식 나사인 경우 주축의 전동기어 이수/리이드스크류 기어 이수= 리이드스크류 1인치당 산수/깍으려는 나사의 1인치당 산수
- 나사 바이트의 연삭과 설치는 센터게이지를 사용한다. - 나사 절삭시에는 닿는 면적이 넓기 때문에 진동을 일으키기 쉽다. 따라서 바이트 양쪽면의 절삭을 피하고 한쪽면만 닿도록 축방향으로 약간의 이송
8. 기타 선반 절삭 작업 ① 총형 바이트의 가공: 총형 바이트의 절삭날은 각종 공작물의 윤곽에 따라서 특정한 모양으로 성형된 것으로 복잡한 형상의 공작물을 가공하는 것 ② 릴리빙 장치: 기어나 커터의 날 부분을 총형 바이트를 이용하여 가공하는 작업을 릴리빙이라 한다. ③ 모방 절삭: 공작물의 형상과 비슷한 모형 또는 형판을 만들어 그것에 따라 공구대를 자동적으로 움직여서 가공하는 작업이다. ④ 터릿 선반 작업: 터릿 선반 작업은 일반적으로 외경, 단면, 구멍, 리머, 나사 가공 등을 터릿에 장착된 각종 공구들을 이용하여 연합 작업을 할
◈ 형성 평가 1. 보통 선반의 주요 구성부를 간략하게 설명하라. 2. 터릿 선반의 특징과 장점을 설명하라.] 3. 선반에서 사용하는 척의 종류를 들고 그 특징을 설명하여라. 4. 선반에서 절삭 속도를 구하는 식과 그 예를 들어 풀어 보시오. 5. 테이퍼 가공 방법의 종류와 테이퍼 공식에 의거 그 예를 들어 풀어 보시오. 6. 나사 가공에서 변환기어 구하는 방법을 에를 들어 설명하여 보시오. 7. 선반에서 바이트 설치시 주의사항을 설명하시오. 8. 각종 선반의 부속품 종류와 그 특징을 간략하게 설명하라. 9. 선반의 종류와 그 특징을 설명하시오. 0. 선반에서 가공이 가능한 종류를 들고 설명하여 보라. |