산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 1 장 기계제작법의 개론

sect 1-1 기계제작법(manufacturing process)의 정의

재료를 가공 및 성형하여 유용한 기계 기구 장치 등을 제조 또는 제작하는 기술을 논하는 학문을 ldquo기계제작법rdquo이라고 한다

sect1-2 기계제작법의 분류

기계제작법 비절삭가공 주조 ①목형 ②주형

③특수주조법 - 칠드주조법 다이캐스팅 원심주조법

셸주조법 인베스먼트법

소성가공 ①단조 열간단조 - 해머단조 프레스단조 업셋단조

냉간단조 - 콜드헤딩 코이닝 스웨이징

②압연 중간재

제품

③인발 - 봉재인발 관재인발 신선

④압출 - 직접압출 간접압출 충격압출

⑤전조 - 나사전조 기어전조

⑥판금가공 전단가공 - 블랭킹 펀칭 전단 분단 슬로팅

노칭 트리밍 셰이빙

굽힘가공 - 굽힘 비딩 컬링 시밍

프레스가공 - 드로잉 벌징 스피닝

압축가공 - 코닝 엠보싱

절삭가공 절삭공구가공 고정공구 - 선반 플레이너 셰이퍼 슬로뎌 브로우칭

회전공구 - 밀링 드릴링 보링 호빙 소잉

연삭공구가공 고정입자 - 연삭 호닝 슈퍼피니싱 버핑 샌더링

분말입자 - 래핑 앤체호닝 배럴가공

sect1-3 기계제작법에 사용되는 용어 정리

(1) 절삭 가공의 기계적 성질

① 강도(strength) 일정 하중에 대한 인장강도 압축강도 굽힘강도 비틀림강도 전단강도 등

② 인성(toughness) 재료의 저항성으로 충격에 대한 연성이나 취성

③ 경도(hardness) 표면 경도 마모 저항 등

④ 피로강도(fatigue strenght) 동적 하중으로 생기는 각종 피로강도

⑤ 연성(ductility) 물체가 탄성한도를 초과하여도 파괴되지 않고 신장되어 소성적으로 변하는 성질을 말함

⑥ 전성(malleability) 넓게 퍼지는 성질

⑦ 취성(brittleness) 잘 부서지는 성질=(메짐성)

(2) 비절삭 가공에 이용되는 성질

① 용해성(fusibility주조성) 금속을 고온으로 가열하게 되면 용체가 되는 성질

② 소성(plasticity) 어떤 재료에 하중을 가하여 변형을 일으켰을 때 원래의 형태대로 되돌아 오지 않는 성질

③ 용접성(weldability) 금속을 납땜 경납땜 용접 등의 방법으로 접합하는 성질

(3) 특수 비절삭 가공

① 전조 나사 제작에 사용되는 나사 전조(thread rolling)과 기어 제작에 사용되는 기어 전조가 있다

② 전해연마 전기 화학적인 방법으로 표면을 매끈하게 만드는 방법

③ 초음파 가공(ultrasonic machining) 초음파를 사용하여 가공하는 방법

④ 방전 가공(electric spark machining) 전기적인 방법으로 액중에서 스파크를 발생시켜 가공하는 방법

⑤ 버니싱(burnishing) 정밀한 구(ball)을 통과시켜 정밀하게 가공하는 방법

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제 2 장 비절삭 가공

sect2-1 주조(casting)와 주물(castings)

(1) 주조

금속을 가열하여 융해시켜 유동성을 갖는 용융 금속으로 만든 후 이것을 모래나 금속으로 만든주형(mold)에 주입(pouring)하여

그 속에서 냉각 응고시킨 것을 주물 또는 주조품이라 하며 이 때의 공정(process)을 주조(casting)라 한다

(2) 주조 공정

계획(설계 도면주조 방안 결정) rarr 모형(pattern원형)제작 rarr 주형(mold)제작 rarr 용해 rarr 주입 rarr 주형 해체 rarr 주물

① 주조 방안 결정

주조 계획을 결정하는 공정이다

② 모형(원형 목형) 제작

목재 또는 금속으로 주형을 만들기 위한 모형을 제작하는 공정이며 이는 주형을 만들기 위하여 제작한다

③ 주형 제작

모형(원형)을 주물사에 묻고 다진 후 모형과 같은 모양의 공간을 형성하게 하는 공정이다

④ 용해

원재료의 용해로에서 가열 용해하여 주조하기 좋은 용융 금속으로 만드는 공정이다

⑤ 주입

용융 금속을 주형 속에 주입 응고시키는 공정이다

⑥ 주형 해체

응고가 끝나면 라이저 및 주입 계통 등을 제거하는 공정이다

(3) 주물의 분류

① 재질에 따른 분류

주물 철주물 보통 주철

고급 주철

가단 주철

냉간 주철

고급 주철

합금 주철

구상 흑연 주철

주강 주철(steel casting)

동합금 주물

황동계 주물

청동계 주물

경합금 주물

동합금 주물

알루미늄 주물

마그네슘 주물

연대 화이트 메탈

석대 화이트 메탈

sect2-2 모형(목형 원형 pattern)

(1) 모형용 재료

목재 구리 황동 강 알루미늄 플라스틱 등이 있는데 목재가 많이 사용된다

(2) 목재의 조직

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수피(樹皮) 백제(百濟) 심재(心材) 수심(樹心) 연륜(年輪)으로 구성

① 백제(sap wood 변재) 나무 껍질에 가까워 수분이 많

고 변형과 부식이 잘됨

② 심재(heart wood) 소나무의 적층(赤層)부분으로 수분이

적어 견고하고 변형이 적음

③ 연륜(annular ring) 나이테 부분으로 형성층은 계절에

따라 다름

④ 목재의 종류 홍송 낙엽송 비송 전나무 벚나무 소나무류 아깔나무 박달나무 등 (참나무는 너무 단단하여 가공하기가

어려워 사용하지 않는다)

⑤ 목재의 기계적 성질(예 미송) 인장강도 875 굽힘강도 624 압축강도 488 전단강도 619()rarr목재의 기계적 성질 중 전단

강도가 가장 작다

⑥ 목형 제작에 곧은 결이 가장 적합하다

(3) 목재의 수축

① 수축률의 크기 연륜방향(6～15)gt연수방향(25～5)gt섬유방향(수축방향01～04)

② 목재의 수축 방지법 양재를 선택할 것 장년기의 수목을 동기에 벌채할 것 건조재를 선택할 것많은 목편을 조합하여 만들 것

적당한 도장을 할 것

③ 목재의 수축 정도 활엽수gt침엽수 백재gt심재(적재) 나이테방향gt섬유방향 유목gt노목 나이테 방향gt연수방향(나무의 길이 방향)

(4) 목재의 건조법

① 자연 건조법 야적법 가옥적법

② 인공 건조법 침재법 훈재법 자재법 열기 건조법 진공 건조법

(5) 목재의 방부법

① 도포법 목재 표면에 크레졸을 주입하거나 페인트를 도포하는 방법

② 침투법 염화아연 유산 등의 수용액을 침투 또는 흡수시키는 방법

③ 자비법 방부제를 끓여서 부분적으로 침투시키는 방법

④ 충전법 목재를 구멍을 파서 방부재를 주입하는 방법

(6) 모형 제작시 고려 사항

① 수축 여유(shrinkage allowance) 용융 금속을 주형(mold) 안에서 응고 또는 냉각되면서 그 부피가 줄어드는데 이를 수축이라

한다 이 수축을 고려하여 필요한 치수보다 수축량을 고려하여 모형의 치수를 결정하여야 한다

수축률 φ= L-lL φ 수축률 L 목형의 길이 l 주물의 치수

주물 재료 길이 1m에 대한 수축 여유

주철

가단 주철

강철 주철

알루미늄

황동 청동 포금 등

8

15

20

20

15

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따라서 목형의 치수는 L= l+ φφ-1 의 식으로 구할 수 있다

위의 표에서 수축 여유가 가장 작은 재료는 ldquo주철rdquo이다는 것을 알 수 있다

② 가공 여유(machining allowance) 주조 후 기계 가공을 요하는 부분은 가공에 필요한 치수만큼 크게 도면에 기입하여 목형을 만드

는데 이 양을 가공 여유라 한다 가공 여유를 붙일 경우 제품의 다듬질 정도를 항상 염두에 두어야 한다

③ 목형구배(taper) 모래주형(sand mold)에서 목형(원형)을 뽑아 낼 때 주형이 파손되지 않도록 목형의 측면을 경사지게 하는 것으

로 목형의 모양에 따라 다르나 1m당 6～10정도의 구배를 둔다

④ 코어 프린트(core print)=부목 코어(core)의 위치를 정하거나 주형에 쇳물을 부었을 때 쇳물의 부력에코어가 움직이지 않도록

하거나 또는 쇳물을 주입했을 때 코어에서 발생되는 가스를 배출시키기 위해서 코어에 코어 프린트를 붙인다

⑤ 라운딩(rounding) 응고할 때 직각인 부분에 결정 조직의 경계가 생겨 부서지기 쉬운데 이를 방해하기 위해 모서리 부분을 둥글게

만들어 주는 것을 말한다

⑥ 덧붙임(stop off) 주물의 두께가 균일하지 못하고 복잡한 주물은 냉각될 때 냉각 속도의 차이로 내부 응력에 의해 변형 또는 파

손되기 쉬운데 이것을 방지할 목적으로 덧붙임하여 목형을 만들고 이것으로 주형을 만들어 주조한다 주조 후 잘라 버린다

코어 중공부(中空部)가 있는 주물을 만들 경우에 사용된다 중공부를 만들기 위해 주형에서 쇳물 대신 자리를 차지하는 물체로서

코어는 보통 모래로 만든다

(7) 원형(pattern)의 종류

원형 재료에 따른 분류 목형(wood pattern)

구조에 따른 분류 현형(solid pattern)

금형(metal pattern)

현물형(solid pattern)

석고형(plaster pattern)

합성수지형(synthetic pattern)

풀 몰드형(full mold pattern)

분할형(split pattern)

단체형(one piece pattern)

조립형(built-up pattern)

회전형(sweeping pattern)

고르게(긁기)형(strickle pattern)

골격형(skeleton pattern)

부분형(section pattern)

코어형(core pattern)

매치플레이트형(match pattern)

잔형(loose pattern)

① 목형(wood pattern) 목재를 사용하여 만든 원형으로 가공이 쉽고 가볍고 팽창계수가 적으며 제작비가 적게드는 장점이 있으나

조직이 불균일하여 수분을 함유하면 변형하기 쉽고 가공면이 금속류에 비하여 고르지 못한 단점이 있다

② 금형(metal pattern) 금속을 사용하여 만든 원형으로 다른 원형에 비해 제작비는 많이 들지만 내구성과 정밀도가 좋고 미세한 부분

의 주조도 가능하여 대량 생산용으로 널리 사용된다(제작 개수가 많을 때 사용)

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③ 현물형(solid pattern) 원형을 제작할 시간적 여유가 없고 제작 수량이 적고 정밀도가 요구되지 않는 주물 제작시 제품 그대로를 직접 원

형의 대용으로 사용할 수 있는 것이다

④ 석고형(plaster pattern) 석고를 직접 가공하거나 목재 또는 왁스 등으로 먼저 모형을 만든 다음 석고로 재생시킨 원형을 석고형

이라 한다

⑤ 합성 수지형(synthetic resin) 목형은 수축 변형이 심하고 근래에는 그 재료 값도 고가화되어 저가인 플라스틱(plastic)과 같은

합성 수지를 많이 이용한다

⑥ 풀 몰드형(full mold pattern) 발포성 수지를 재료로 하여 만든 원형을 말하는데 원형을 주형 속에 묻은 상태로 용융 금속을 주입

시키면 발포성 수지가 연소 소실되어 생긴 공간에 점차 용융 금속이 채워져 주물이 되는 새로운 주조 기술로써 비교적 대형 주물에

많이 사용한다

⑦ 현형(solid pattern) 원형으로 가장 기본적이고 일반적인 것으로 제작할 제품과 거의 같은 모양의 원형에 주조 재료의 수축 여유

가공 여유 코어 프린터 등을 고려하여 만든 원형을 현형이라 한다

단체형(one piece pattern) 간단한 주물 (1개로 된 목형)

분할형(split pattern) 한쪽에 단이 있는 부품 (상형 하형의 2개의 목형 )

조립형(built-up pattern) 아주 복잡한 주물 (3개이상의 목형)-상수도관용 밸브

분할형에서 상형 하형을 연결하기위해 맞춤못(dowel)을 사용한다

⑧ 회전형(sweeping pattern) 비교적 작고 제작 수량이 적은 벨트 풀리 기어의 소재 등과 같은 회전체로 된 물체를 제작할 때 많이

사용한다(풀리나 회전체)

⑨ 고르게(긁기)형(strickle pattern) 소정의 단면의 형상과 같은 안내판으로 모래를 긁어서 주형을 만드는 방법이다

(밴드 파이프bend pipe곡관)

⑩ 골격형(skeleton pattern) 제작 개수가 적은 대형 파이프 대형 주물의 제작비를 절약하기 위해 골격만 목재로 만들고 그 골격

사이를 점토 등으로 메꾸어 현형을 만드는 방법이다(대형 파이프 대형 주물)

⑪ 부분형(section pattern) 목형이 대형이고 같은 모양의 부분이 연속하여 전체를 구성하고 있을 경우 그 한 부분의 목형을 만들고

이 목형을 이동하면서 주형 전체를 만들 수 있는 목형이다(큰기어 프로펠러)

⑫ 코어형(core pattern) 코어 제작을 위한 목형 중공 부분을 만들어 주는 것이므로 코어 프린터를 적당한 길이로 만들어 주어야 한다

⑬ 매치 플레이트(match plate) 소형 제품을 다량으로 생산하고자 할 때 유용하며 목형의 한 면을 조형기 테이블에 고정시키는 것을

말한다

(8) 주물 금속의 중량 계산법

주물의 주물 금속의 중량을 다음과 같이 계산한다

Wm(주물의중량)Sm(주물의비중) =

Wp(목형의중량)Sp(목형의비중) Wm= WpSp (1-3φ)Sm 여기서 3φ(체적 수축률)=(길이방향의 수축률의 3배)

(9) 목형의 착색

① 주물의 흑피부 칠하지 않는다

② 다듬질면 적색 래커칠을 한다

③ 잔형-황색 래커칠을 한다

④ 코어 프린트 흑색 래커칠을 한다

⑤ 목형을 도장하는 이유는 흡습을 방지하고 목형을 오래 보존하고 충해를 방지하고 표면이 매끈하여 모래와 분리가 잘 되

게 하기 위함이다

sect2-3 주형 제작

(1) 주형 제작시 주의 사항

① 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 적당량의 수분이 필요한데 그 함량이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어진다

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② 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이 파손

되기 쉽다

③ 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스 등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게한다

(2)주형재료

① 주물사(molding sand)의 구비 조건 내열성이 크고 화학적 변화가 생기지 않아야 하고 성형성 통기성이 좋고 적당한 강도를

가져야 하며 가격이 저렴하고 구입이 용이하고 노화 되지 않으며 재사용이 가능해야 한다

② 주물사의 원료 규사 하천 모래 바다 모래 산 모래 점토 등

③ 모래의 주성분 석영 장석 운모 점토 등

④ 모래 이외의 재료

석탄 코크스 모래의 성형성을 좋게 하고 모래가 주물면에 녹아 붙는 것을 방지하고 모래의 다공화를 증가시켜 준다

톱밥 볏짚 수모 모래에 다공성을 증가시켜 준다

당밀 유지 인조수지 모래의 강도와 통기성을 증가시켜 준다

⑤ 주철용 주물사

신사(greem sand) 신사+점토(15이하)+수분(7～10)+석탄분말(5～20)

건조사(dry sand) 신사+수분과 점토분+톱밥+코크스+흑연+하천 모래

⑥ 주강용 주물사 주철보다 주입 온도가 1500～1560로 높으므로 주물사는 내화성이 크고 통기성이 좋아야 한다

규사+점결제(내화점토 벤토나이트bentonite)

벤토나이트(bentonite) 주물사로 사용되는 점토의 일종으로 건조강도 열간강도 내화성이 크며 주강용 주형의 점결제로 사용

된다

⑦ 비철 합금용 주물사 용융 온도가 낮아 내화성 통기성보다 성형성이 좋고 주물표면이 고운 주물사를 선택한다

일반 주물 주물사+소량의 소금

대형 주물 신사+점토

⑧ 기타 주물사와 첨가제

표면사(facing sand) 오래된 모래(2～6)+새모래(3～6)+석탄가루(16～18)

점토 주물사에 점결성을 주기 위해 배합함

⑨ 특수 주물사

합성사 규사(고 내화도 둥근 입자)+점결제(벤토나이트)

오일샌드 규사+점결제(전분 벤토나이트)+아미인유+어유(漁油)rarr코어용으로 사용

CO₂프로세스용 주물사 탄산 가스 주형법에 사용되는 주물사

렌진 샌드 규사를 열경화성 수지로 결합하여 만든 주물사

시멘트 샌드 시멘트를 결합제로 사용한 주물사

⑩ 주물사 시험법

수분 함유량 시료 50g을 105plusmn5에서 1～2시간 건조시켜 무게를 달아 건조 전과 건조 후의 무게를 구함

수분 함유량= 건조 전(g)-건조 후(g)시료(g) times100() 통기도 시험편을 통기도 시험기에 넣어 일정 압력으로 한쪽에서 2000cc의 공기를 보낼 때 일어나는 공기 압력의 차이와 그 시

간을 측정하여 구한다

통기도(K)= VhPAt (cm min ) 여기서 V 시험편을 통과한 공기량(cc) h 시험편의 높이(cm) t 통과시간(min)

P 공기 압력() A 시험편의 다면적()

⑪ 주형 제작

주형 제작법

조립 주형법(turn over molding) 위 아래로 2개 또는 여러개의 주형틀을 사용하여 만드는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

바닥 주형법(floor molding) 주물 공장 바닥을 수평으로 다진 후 밑바닥에 주형을 만드는 방법

혼성 주형법(bedin molding) 주형 상자를 사용할 수 없을 만큼 대형의 주물일 때 주형의 대부분은 주형 제작 공장의 모래 바닥을

파서 만들고 나머지 일부분만 주형 상자에 만들어 결합시킴으로써 주형을 완성하는 방법

주형 제작시 주의 사항

- 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 일정 양의 수분이 필요한데 수분이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어지게 된다

- 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이

파손되기 쉽다

- 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게 한다

- 탕구계(gating system) Dross(slag 먼지)가 없는 쇳물을 주형에 주입하기 위한 목적으로 쇳물받이(pouring cup) 탕도(runner) 주

입구(gate)로 구성된다

탕구비(g)= 탕구봉단면적탕도단면적 탕구의 높이와 유속 v=C 2gh(cm sec) h 용기내 유체의 높이 C 유량계수(015～13) g 중력 가속도(cmsecsup2) 주입시간 t=s W W 주물의 중량 s 주물 두께에 따른 계수

- 덧쇳물(feeder riser) 주형 내에서 쇳물이 응고될 때 수축으로 쇳물 부족 현상이 발생하는데 이 부족한 양을 보충해 주며

수축공이 없는 치밀한 주물을 만들기 위한 것으로 덧쇳물의 위치를 주물이 두꺼운 부분이나 응고가 늦은

부분 위에 설치한다

- 플로 오프(flow off) 주형에 쇳물이 주입되면 가득 채워진 다음 넘쳐 올라 오게하여 쇳물이 주형에 가득 찬 것을 관찰할 목적

으로 주형의 높은 곳에 만든 것으로 가스 빼기보다 구멍의 단면이 크며 이것을 가스 빼기로 쓰기도 한다

- 냉각판(chilled plate) 두께가 같지 않는 주물에서 전체를 같게 냉각시키기 위해 두께가 두꺼운 부분에 쓰는데 부분적으로 급랭

시켜 견고한 조직을 얻을 목적으로도 사용된다 가스 빼기를 생각해 주형의 측면이나 아래쪽에 붙인다

- 코어 받침대(core chaplet) 코어의 자중과 쇳물의 압력 부력으로 코어가 주형내의 일정 위치에 있기 곤란할 경우에 사용하는데

코어의 양끝을 주형 내에 고정시키기 위해 받침대를 붙이는데 사용한다 이 받침대는 쇳물에 녹아

버리도록 주물과 같은 재질의 금속으로 만든다

- 중추 주형에 쇳물을 주입하면 주물의 압력으로 주형이 부력을 받아 윗 상자가 압상될 수 있는데 이를 방지하기 위해 중추를 올려

놓는다 중추의 무게는 보통 압상력의 3배 정도로 한다

쇳물의 압상력 P

A 주물을 위에서 본 면적() H 주물의 윗면에서 쇳물아궁이까지의 높이() S 주입 금속의 비중

주형 내에 코어가 있을 경우 코어의 부력34 VS를 더 고려해 준다

P = AHS+ 34 VS (V 코어의 체적 ())

덧쇠물의 응고층의 두께 δ=K t 여기서t주입시간 K재질및두께에따른계수

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sect2-4 금속의용해법

(1) 큐우폴라(용선로 cupola)

주철을 용해하는데 이용하는 노(爐)로 시간당 용해할 수 있는 능력(ton)으로 용량을 표시하며 열효율이 좋으며 구조가 간단하여

시설비가 염가이며 작업이 간편하다 성분의 변화가 많으며 산화하여 양이 감량된다

(2) 전로(bessemer converter)

큐우폴라에서 나온 용선을 노내에 넣고 불순물(탄소 규소 망간)을 산화 연소시키는 것으로 주강의 용해에 사용한다

① 산성 전로 원료로 Si 성분이 많고 P와 S가 적은 선철을 사용하며 그 규격은 1회 제강량으로 표시한다

② 염기성 전로 P가 많은 선철을 큐우폴라에서 용융하고 전로로 옮겨 석회를 투입하면서 제강하는 방법이다

(3) 도가니로(crucible furnace)

구리 합금 및 알루미늄 합금과 같은 비철 합금의 용해에 사용하는데 비교적 불순물이 적은 순수한 것을 얻을 수 있다 설비비는

적게드나 열효율이 낮으며 그 규격은 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(kg)으로 표시한다

(4) 반사로(reverberatory furnace)

대형 주물 및 고급 주물을 제조할 때 사용하는데 많은 금속을 값싸게 용해할 수 있으며 용해된 금속의 변질이 적다 그 규격은

1회의 용해 중량(kg)으로 표시한다

(5) 평로(open heat furnace)

1회에 다량을 제강할 때 사용되며 다량의 선철 고철 등을 용해할 수 있는 노(爐)로서 그 규격은 1회 용해량(ton)으로 표시한다

① 산성 평로 C Si Mn을 제거하며 노의 재료는 SiO2가 대부분이다

② 염기성 평로 MgO CaO을 생성하며 P S을 제거할 수 있다

(6) 전기로(electric furnace)

전기를 사용하여 특수 주철 특수강 등을 용해하고 제강하는 노로 노안의 온도 조절이 용이하고 정확 하게 할 수 있으며 금속

의 융용 손실이 적으며 또한 가스 발생이 적다

구 분 요 량 종 류 특 징

큐우폴라시간당

용해 능력(ton)

산성로

염기성로

열효율이 좋음 구조 간단 시설비 저렴 작업 간편 성분

변화가 많음산화되어 탕이 감량됨

전로 1회 제강량산성 전로

염기성 전로용융 금속의 성분 균일 탕 온도 강하됨

도가니로1회 용해 가능한

구리의 중량(kg)

백점토도가니로

흑연도가니로

자연 통풍식

강제 통풍식

불순물 적음 설비비 저렴 열효율 낮음

반사로 1회 용해중량(kg)많은 금속을 저렴하게 용해 가능 대량고급 주물 제조

가능 용해 금속 변질 적음

평로 1회 용해량(ton)산성 평로

염기성 평로1회에 다량 제강

전기로 1회 용해 가능한 중량

아크식 전기로

유도시 전기로

전기저항식 전기로

온도 조절 용이 금속의 손실이 적임 가스 발생 적음

sect2-5 특수 주조법

(1) 칠드 주조(chilled casting 냉경 주물)

① 특징 주물을 제작할 때 일부에 금속을 대고 급랭시키면

이 부분은 다른 부분보다 조직이 백선 화(白銑化)

해서 단단한 탄화철이 되고 그 내부는 서서히 냉각

되어 연한 주물이 된다 이 방법을 칠드 주조라 하

고 이렇게 이루어진 주물을 칠드 주물이라 한다

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

(2) 다이캐스팅(die casting)

①특징정밀한 금형에 용융 금속을 고압 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법이다

②장점정밀도가 높고 주물 표면이 깨끗하여 다듬질 공정을 줄일 수 있다 조직이 치밀하여 강도가 크다 얇은 주물이 가능

하며 제품을 경량화할 수 있다 주조가 빠르기 때문에 대량 생산하여 단가를 줄일 수 있다

③단점Die의 제작비가 많이 들므로 소량 생산에 부적당하다 Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 아연 알루미늄 구리

등의 비철 금속에 국한된다

④ 제품자동차 부품 전기 기계 통신 기기 용품 일용품 기화기 광학 기계 등

(3) 원심 주조법(centrifugal casting)

①특징회전하는 원통의 주형 안에 용융 금속을 넣고 회전시켜 원심력에 의해 중공 주물을 얻는 방법이다

②장점코어가 필요 없다 질이 치밀하고 강도가 크다 기포의 개입이 적다 gate riser feeder가 필요 없다

③제품파이프 피스톤링 실린더 라이너 브레이크링 차륜 등

(4) 셸 주조법(shell moulding)

①원리석탄산계 합성수지 분말을 혼합한 모래를 사용하여 5～6mm정도의 조개껍질 모양의 셀형의 주형을 만들어 이 형에

쇳물을 부어 주물을 만드는 방법이다

②공정금형의 가열(250～300C)rarr이형제(Silicon oil)분사 rarr 정반에 덤프상자 고정rarr 레진샌드를 덮음rarr 경화되지 않은

레진샌드 분리rarr경화셀 가열rarr셀형 압출rarr조립하여 주형을 만듬

③장단점주형을 신속히 대량 생산할 수 있으며 주물의 표면이 아름답고 치수의 정밀도가 높으며 복잡한 형상을

만들 수 있고 기계 가공을 하지 않아도 사용할 수 있다 숙련공이 필요 없으며 완전 기계화가 가능하다

주형에 수분이 없으므로 pin hole이 발생이 없다 주형이 얇기 때문에 통기 불량에 의한 주물 결함이 없다

④제품자동차 재봉틀 계측기 등의 얇고 작은 부품의 주조

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

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(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

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② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

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개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

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폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

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가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

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특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

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(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

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(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 2 장 비절삭 가공

sect2-1 주조(casting)와 주물(castings)

(1) 주조

금속을 가열하여 융해시켜 유동성을 갖는 용융 금속으로 만든 후 이것을 모래나 금속으로 만든주형(mold)에 주입(pouring)하여

그 속에서 냉각 응고시킨 것을 주물 또는 주조품이라 하며 이 때의 공정(process)을 주조(casting)라 한다

(2) 주조 공정

계획(설계 도면주조 방안 결정) rarr 모형(pattern원형)제작 rarr 주형(mold)제작 rarr 용해 rarr 주입 rarr 주형 해체 rarr 주물

① 주조 방안 결정

주조 계획을 결정하는 공정이다

② 모형(원형 목형) 제작

목재 또는 금속으로 주형을 만들기 위한 모형을 제작하는 공정이며 이는 주형을 만들기 위하여 제작한다

③ 주형 제작

모형(원형)을 주물사에 묻고 다진 후 모형과 같은 모양의 공간을 형성하게 하는 공정이다

④ 용해

원재료의 용해로에서 가열 용해하여 주조하기 좋은 용융 금속으로 만드는 공정이다

⑤ 주입

용융 금속을 주형 속에 주입 응고시키는 공정이다

⑥ 주형 해체

응고가 끝나면 라이저 및 주입 계통 등을 제거하는 공정이다

(3) 주물의 분류

① 재질에 따른 분류

주물 철주물 보통 주철

고급 주철

가단 주철

냉간 주철

고급 주철

합금 주철

구상 흑연 주철

주강 주철(steel casting)

동합금 주물

황동계 주물

청동계 주물

경합금 주물

동합금 주물

알루미늄 주물

마그네슘 주물

연대 화이트 메탈

석대 화이트 메탈

sect2-2 모형(목형 원형 pattern)

(1) 모형용 재료

목재 구리 황동 강 알루미늄 플라스틱 등이 있는데 목재가 많이 사용된다

(2) 목재의 조직

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

수피(樹皮) 백제(百濟) 심재(心材) 수심(樹心) 연륜(年輪)으로 구성

① 백제(sap wood 변재) 나무 껍질에 가까워 수분이 많

고 변형과 부식이 잘됨

② 심재(heart wood) 소나무의 적층(赤層)부분으로 수분이

적어 견고하고 변형이 적음

③ 연륜(annular ring) 나이테 부분으로 형성층은 계절에

따라 다름

④ 목재의 종류 홍송 낙엽송 비송 전나무 벚나무 소나무류 아깔나무 박달나무 등 (참나무는 너무 단단하여 가공하기가

어려워 사용하지 않는다)

⑤ 목재의 기계적 성질(예 미송) 인장강도 875 굽힘강도 624 압축강도 488 전단강도 619()rarr목재의 기계적 성질 중 전단

강도가 가장 작다

⑥ 목형 제작에 곧은 결이 가장 적합하다

(3) 목재의 수축

① 수축률의 크기 연륜방향(6～15)gt연수방향(25～5)gt섬유방향(수축방향01～04)

② 목재의 수축 방지법 양재를 선택할 것 장년기의 수목을 동기에 벌채할 것 건조재를 선택할 것많은 목편을 조합하여 만들 것

적당한 도장을 할 것

③ 목재의 수축 정도 활엽수gt침엽수 백재gt심재(적재) 나이테방향gt섬유방향 유목gt노목 나이테 방향gt연수방향(나무의 길이 방향)

(4) 목재의 건조법

① 자연 건조법 야적법 가옥적법

② 인공 건조법 침재법 훈재법 자재법 열기 건조법 진공 건조법

(5) 목재의 방부법

① 도포법 목재 표면에 크레졸을 주입하거나 페인트를 도포하는 방법

② 침투법 염화아연 유산 등의 수용액을 침투 또는 흡수시키는 방법

③ 자비법 방부제를 끓여서 부분적으로 침투시키는 방법

④ 충전법 목재를 구멍을 파서 방부재를 주입하는 방법

(6) 모형 제작시 고려 사항

① 수축 여유(shrinkage allowance) 용융 금속을 주형(mold) 안에서 응고 또는 냉각되면서 그 부피가 줄어드는데 이를 수축이라

한다 이 수축을 고려하여 필요한 치수보다 수축량을 고려하여 모형의 치수를 결정하여야 한다

수축률 φ= L-lL φ 수축률 L 목형의 길이 l 주물의 치수

주물 재료 길이 1m에 대한 수축 여유

주철

가단 주철

강철 주철

알루미늄

황동 청동 포금 등

8

15

20

20

15

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

따라서 목형의 치수는 L= l+ φφ-1 의 식으로 구할 수 있다

위의 표에서 수축 여유가 가장 작은 재료는 ldquo주철rdquo이다는 것을 알 수 있다

② 가공 여유(machining allowance) 주조 후 기계 가공을 요하는 부분은 가공에 필요한 치수만큼 크게 도면에 기입하여 목형을 만드

는데 이 양을 가공 여유라 한다 가공 여유를 붙일 경우 제품의 다듬질 정도를 항상 염두에 두어야 한다

③ 목형구배(taper) 모래주형(sand mold)에서 목형(원형)을 뽑아 낼 때 주형이 파손되지 않도록 목형의 측면을 경사지게 하는 것으

로 목형의 모양에 따라 다르나 1m당 6～10정도의 구배를 둔다

④ 코어 프린트(core print)=부목 코어(core)의 위치를 정하거나 주형에 쇳물을 부었을 때 쇳물의 부력에코어가 움직이지 않도록

하거나 또는 쇳물을 주입했을 때 코어에서 발생되는 가스를 배출시키기 위해서 코어에 코어 프린트를 붙인다

⑤ 라운딩(rounding) 응고할 때 직각인 부분에 결정 조직의 경계가 생겨 부서지기 쉬운데 이를 방해하기 위해 모서리 부분을 둥글게

만들어 주는 것을 말한다

⑥ 덧붙임(stop off) 주물의 두께가 균일하지 못하고 복잡한 주물은 냉각될 때 냉각 속도의 차이로 내부 응력에 의해 변형 또는 파

손되기 쉬운데 이것을 방지할 목적으로 덧붙임하여 목형을 만들고 이것으로 주형을 만들어 주조한다 주조 후 잘라 버린다

코어 중공부(中空部)가 있는 주물을 만들 경우에 사용된다 중공부를 만들기 위해 주형에서 쇳물 대신 자리를 차지하는 물체로서

코어는 보통 모래로 만든다

(7) 원형(pattern)의 종류

원형 재료에 따른 분류 목형(wood pattern)

구조에 따른 분류 현형(solid pattern)

금형(metal pattern)

현물형(solid pattern)

석고형(plaster pattern)

합성수지형(synthetic pattern)

풀 몰드형(full mold pattern)

분할형(split pattern)

단체형(one piece pattern)

조립형(built-up pattern)

회전형(sweeping pattern)

고르게(긁기)형(strickle pattern)

골격형(skeleton pattern)

부분형(section pattern)

코어형(core pattern)

매치플레이트형(match pattern)

잔형(loose pattern)

① 목형(wood pattern) 목재를 사용하여 만든 원형으로 가공이 쉽고 가볍고 팽창계수가 적으며 제작비가 적게드는 장점이 있으나

조직이 불균일하여 수분을 함유하면 변형하기 쉽고 가공면이 금속류에 비하여 고르지 못한 단점이 있다

② 금형(metal pattern) 금속을 사용하여 만든 원형으로 다른 원형에 비해 제작비는 많이 들지만 내구성과 정밀도가 좋고 미세한 부분

의 주조도 가능하여 대량 생산용으로 널리 사용된다(제작 개수가 많을 때 사용)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

③ 현물형(solid pattern) 원형을 제작할 시간적 여유가 없고 제작 수량이 적고 정밀도가 요구되지 않는 주물 제작시 제품 그대로를 직접 원

형의 대용으로 사용할 수 있는 것이다

④ 석고형(plaster pattern) 석고를 직접 가공하거나 목재 또는 왁스 등으로 먼저 모형을 만든 다음 석고로 재생시킨 원형을 석고형

이라 한다

⑤ 합성 수지형(synthetic resin) 목형은 수축 변형이 심하고 근래에는 그 재료 값도 고가화되어 저가인 플라스틱(plastic)과 같은

합성 수지를 많이 이용한다

⑥ 풀 몰드형(full mold pattern) 발포성 수지를 재료로 하여 만든 원형을 말하는데 원형을 주형 속에 묻은 상태로 용융 금속을 주입

시키면 발포성 수지가 연소 소실되어 생긴 공간에 점차 용융 금속이 채워져 주물이 되는 새로운 주조 기술로써 비교적 대형 주물에

많이 사용한다

⑦ 현형(solid pattern) 원형으로 가장 기본적이고 일반적인 것으로 제작할 제품과 거의 같은 모양의 원형에 주조 재료의 수축 여유

가공 여유 코어 프린터 등을 고려하여 만든 원형을 현형이라 한다

단체형(one piece pattern) 간단한 주물 (1개로 된 목형)

분할형(split pattern) 한쪽에 단이 있는 부품 (상형 하형의 2개의 목형 )

조립형(built-up pattern) 아주 복잡한 주물 (3개이상의 목형)-상수도관용 밸브

분할형에서 상형 하형을 연결하기위해 맞춤못(dowel)을 사용한다

⑧ 회전형(sweeping pattern) 비교적 작고 제작 수량이 적은 벨트 풀리 기어의 소재 등과 같은 회전체로 된 물체를 제작할 때 많이

사용한다(풀리나 회전체)

⑨ 고르게(긁기)형(strickle pattern) 소정의 단면의 형상과 같은 안내판으로 모래를 긁어서 주형을 만드는 방법이다

(밴드 파이프bend pipe곡관)

⑩ 골격형(skeleton pattern) 제작 개수가 적은 대형 파이프 대형 주물의 제작비를 절약하기 위해 골격만 목재로 만들고 그 골격

사이를 점토 등으로 메꾸어 현형을 만드는 방법이다(대형 파이프 대형 주물)

⑪ 부분형(section pattern) 목형이 대형이고 같은 모양의 부분이 연속하여 전체를 구성하고 있을 경우 그 한 부분의 목형을 만들고

이 목형을 이동하면서 주형 전체를 만들 수 있는 목형이다(큰기어 프로펠러)

⑫ 코어형(core pattern) 코어 제작을 위한 목형 중공 부분을 만들어 주는 것이므로 코어 프린터를 적당한 길이로 만들어 주어야 한다

⑬ 매치 플레이트(match plate) 소형 제품을 다량으로 생산하고자 할 때 유용하며 목형의 한 면을 조형기 테이블에 고정시키는 것을

말한다

(8) 주물 금속의 중량 계산법

주물의 주물 금속의 중량을 다음과 같이 계산한다

Wm(주물의중량)Sm(주물의비중) =

Wp(목형의중량)Sp(목형의비중) Wm= WpSp (1-3φ)Sm 여기서 3φ(체적 수축률)=(길이방향의 수축률의 3배)

(9) 목형의 착색

① 주물의 흑피부 칠하지 않는다

② 다듬질면 적색 래커칠을 한다

③ 잔형-황색 래커칠을 한다

④ 코어 프린트 흑색 래커칠을 한다

⑤ 목형을 도장하는 이유는 흡습을 방지하고 목형을 오래 보존하고 충해를 방지하고 표면이 매끈하여 모래와 분리가 잘 되

게 하기 위함이다

sect2-3 주형 제작

(1) 주형 제작시 주의 사항

① 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 적당량의 수분이 필요한데 그 함량이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어진다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이 파손

되기 쉽다

③ 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스 등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게한다

(2)주형재료

① 주물사(molding sand)의 구비 조건 내열성이 크고 화학적 변화가 생기지 않아야 하고 성형성 통기성이 좋고 적당한 강도를

가져야 하며 가격이 저렴하고 구입이 용이하고 노화 되지 않으며 재사용이 가능해야 한다

② 주물사의 원료 규사 하천 모래 바다 모래 산 모래 점토 등

③ 모래의 주성분 석영 장석 운모 점토 등

④ 모래 이외의 재료

석탄 코크스 모래의 성형성을 좋게 하고 모래가 주물면에 녹아 붙는 것을 방지하고 모래의 다공화를 증가시켜 준다

톱밥 볏짚 수모 모래에 다공성을 증가시켜 준다

당밀 유지 인조수지 모래의 강도와 통기성을 증가시켜 준다

⑤ 주철용 주물사

신사(greem sand) 신사+점토(15이하)+수분(7～10)+석탄분말(5～20)

건조사(dry sand) 신사+수분과 점토분+톱밥+코크스+흑연+하천 모래

⑥ 주강용 주물사 주철보다 주입 온도가 1500～1560로 높으므로 주물사는 내화성이 크고 통기성이 좋아야 한다

규사+점결제(내화점토 벤토나이트bentonite)

벤토나이트(bentonite) 주물사로 사용되는 점토의 일종으로 건조강도 열간강도 내화성이 크며 주강용 주형의 점결제로 사용

된다

⑦ 비철 합금용 주물사 용융 온도가 낮아 내화성 통기성보다 성형성이 좋고 주물표면이 고운 주물사를 선택한다

일반 주물 주물사+소량의 소금

대형 주물 신사+점토

⑧ 기타 주물사와 첨가제

표면사(facing sand) 오래된 모래(2～6)+새모래(3～6)+석탄가루(16～18)

점토 주물사에 점결성을 주기 위해 배합함

⑨ 특수 주물사

합성사 규사(고 내화도 둥근 입자)+점결제(벤토나이트)

오일샌드 규사+점결제(전분 벤토나이트)+아미인유+어유(漁油)rarr코어용으로 사용

CO₂프로세스용 주물사 탄산 가스 주형법에 사용되는 주물사

렌진 샌드 규사를 열경화성 수지로 결합하여 만든 주물사

시멘트 샌드 시멘트를 결합제로 사용한 주물사

⑩ 주물사 시험법

수분 함유량 시료 50g을 105plusmn5에서 1～2시간 건조시켜 무게를 달아 건조 전과 건조 후의 무게를 구함

수분 함유량= 건조 전(g)-건조 후(g)시료(g) times100() 통기도 시험편을 통기도 시험기에 넣어 일정 압력으로 한쪽에서 2000cc의 공기를 보낼 때 일어나는 공기 압력의 차이와 그 시

간을 측정하여 구한다

통기도(K)= VhPAt (cm min ) 여기서 V 시험편을 통과한 공기량(cc) h 시험편의 높이(cm) t 통과시간(min)

P 공기 압력() A 시험편의 다면적()

⑪ 주형 제작

주형 제작법

조립 주형법(turn over molding) 위 아래로 2개 또는 여러개의 주형틀을 사용하여 만드는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

바닥 주형법(floor molding) 주물 공장 바닥을 수평으로 다진 후 밑바닥에 주형을 만드는 방법

혼성 주형법(bedin molding) 주형 상자를 사용할 수 없을 만큼 대형의 주물일 때 주형의 대부분은 주형 제작 공장의 모래 바닥을

파서 만들고 나머지 일부분만 주형 상자에 만들어 결합시킴으로써 주형을 완성하는 방법

주형 제작시 주의 사항

- 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 일정 양의 수분이 필요한데 수분이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어지게 된다

- 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이

파손되기 쉽다

- 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게 한다

- 탕구계(gating system) Dross(slag 먼지)가 없는 쇳물을 주형에 주입하기 위한 목적으로 쇳물받이(pouring cup) 탕도(runner) 주

입구(gate)로 구성된다

탕구비(g)= 탕구봉단면적탕도단면적 탕구의 높이와 유속 v=C 2gh(cm sec) h 용기내 유체의 높이 C 유량계수(015～13) g 중력 가속도(cmsecsup2) 주입시간 t=s W W 주물의 중량 s 주물 두께에 따른 계수

- 덧쇳물(feeder riser) 주형 내에서 쇳물이 응고될 때 수축으로 쇳물 부족 현상이 발생하는데 이 부족한 양을 보충해 주며

수축공이 없는 치밀한 주물을 만들기 위한 것으로 덧쇳물의 위치를 주물이 두꺼운 부분이나 응고가 늦은

부분 위에 설치한다

- 플로 오프(flow off) 주형에 쇳물이 주입되면 가득 채워진 다음 넘쳐 올라 오게하여 쇳물이 주형에 가득 찬 것을 관찰할 목적

으로 주형의 높은 곳에 만든 것으로 가스 빼기보다 구멍의 단면이 크며 이것을 가스 빼기로 쓰기도 한다

- 냉각판(chilled plate) 두께가 같지 않는 주물에서 전체를 같게 냉각시키기 위해 두께가 두꺼운 부분에 쓰는데 부분적으로 급랭

시켜 견고한 조직을 얻을 목적으로도 사용된다 가스 빼기를 생각해 주형의 측면이나 아래쪽에 붙인다

- 코어 받침대(core chaplet) 코어의 자중과 쇳물의 압력 부력으로 코어가 주형내의 일정 위치에 있기 곤란할 경우에 사용하는데

코어의 양끝을 주형 내에 고정시키기 위해 받침대를 붙이는데 사용한다 이 받침대는 쇳물에 녹아

버리도록 주물과 같은 재질의 금속으로 만든다

- 중추 주형에 쇳물을 주입하면 주물의 압력으로 주형이 부력을 받아 윗 상자가 압상될 수 있는데 이를 방지하기 위해 중추를 올려

놓는다 중추의 무게는 보통 압상력의 3배 정도로 한다

쇳물의 압상력 P

A 주물을 위에서 본 면적() H 주물의 윗면에서 쇳물아궁이까지의 높이() S 주입 금속의 비중

주형 내에 코어가 있을 경우 코어의 부력34 VS를 더 고려해 준다

P = AHS+ 34 VS (V 코어의 체적 ())

덧쇠물의 응고층의 두께 δ=K t 여기서t주입시간 K재질및두께에따른계수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect2-4 금속의용해법

(1) 큐우폴라(용선로 cupola)

주철을 용해하는데 이용하는 노(爐)로 시간당 용해할 수 있는 능력(ton)으로 용량을 표시하며 열효율이 좋으며 구조가 간단하여

시설비가 염가이며 작업이 간편하다 성분의 변화가 많으며 산화하여 양이 감량된다

(2) 전로(bessemer converter)

큐우폴라에서 나온 용선을 노내에 넣고 불순물(탄소 규소 망간)을 산화 연소시키는 것으로 주강의 용해에 사용한다

① 산성 전로 원료로 Si 성분이 많고 P와 S가 적은 선철을 사용하며 그 규격은 1회 제강량으로 표시한다

② 염기성 전로 P가 많은 선철을 큐우폴라에서 용융하고 전로로 옮겨 석회를 투입하면서 제강하는 방법이다

(3) 도가니로(crucible furnace)

구리 합금 및 알루미늄 합금과 같은 비철 합금의 용해에 사용하는데 비교적 불순물이 적은 순수한 것을 얻을 수 있다 설비비는

적게드나 열효율이 낮으며 그 규격은 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(kg)으로 표시한다

(4) 반사로(reverberatory furnace)

대형 주물 및 고급 주물을 제조할 때 사용하는데 많은 금속을 값싸게 용해할 수 있으며 용해된 금속의 변질이 적다 그 규격은

1회의 용해 중량(kg)으로 표시한다

(5) 평로(open heat furnace)

1회에 다량을 제강할 때 사용되며 다량의 선철 고철 등을 용해할 수 있는 노(爐)로서 그 규격은 1회 용해량(ton)으로 표시한다

① 산성 평로 C Si Mn을 제거하며 노의 재료는 SiO2가 대부분이다

② 염기성 평로 MgO CaO을 생성하며 P S을 제거할 수 있다

(6) 전기로(electric furnace)

전기를 사용하여 특수 주철 특수강 등을 용해하고 제강하는 노로 노안의 온도 조절이 용이하고 정확 하게 할 수 있으며 금속

의 융용 손실이 적으며 또한 가스 발생이 적다

구 분 요 량 종 류 특 징

큐우폴라시간당

용해 능력(ton)

산성로

염기성로

열효율이 좋음 구조 간단 시설비 저렴 작업 간편 성분

변화가 많음산화되어 탕이 감량됨

전로 1회 제강량산성 전로

염기성 전로용융 금속의 성분 균일 탕 온도 강하됨

도가니로1회 용해 가능한

구리의 중량(kg)

백점토도가니로

흑연도가니로

자연 통풍식

강제 통풍식

불순물 적음 설비비 저렴 열효율 낮음

반사로 1회 용해중량(kg)많은 금속을 저렴하게 용해 가능 대량고급 주물 제조

가능 용해 금속 변질 적음

평로 1회 용해량(ton)산성 평로

염기성 평로1회에 다량 제강

전기로 1회 용해 가능한 중량

아크식 전기로

유도시 전기로

전기저항식 전기로

온도 조절 용이 금속의 손실이 적임 가스 발생 적음

sect2-5 특수 주조법

(1) 칠드 주조(chilled casting 냉경 주물)

① 특징 주물을 제작할 때 일부에 금속을 대고 급랭시키면

이 부분은 다른 부분보다 조직이 백선 화(白銑化)

해서 단단한 탄화철이 되고 그 내부는 서서히 냉각

되어 연한 주물이 된다 이 방법을 칠드 주조라 하

고 이렇게 이루어진 주물을 칠드 주물이라 한다

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

(2) 다이캐스팅(die casting)

①특징정밀한 금형에 용융 금속을 고압 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법이다

②장점정밀도가 높고 주물 표면이 깨끗하여 다듬질 공정을 줄일 수 있다 조직이 치밀하여 강도가 크다 얇은 주물이 가능

하며 제품을 경량화할 수 있다 주조가 빠르기 때문에 대량 생산하여 단가를 줄일 수 있다

③단점Die의 제작비가 많이 들므로 소량 생산에 부적당하다 Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 아연 알루미늄 구리

등의 비철 금속에 국한된다

④ 제품자동차 부품 전기 기계 통신 기기 용품 일용품 기화기 광학 기계 등

(3) 원심 주조법(centrifugal casting)

①특징회전하는 원통의 주형 안에 용융 금속을 넣고 회전시켜 원심력에 의해 중공 주물을 얻는 방법이다

②장점코어가 필요 없다 질이 치밀하고 강도가 크다 기포의 개입이 적다 gate riser feeder가 필요 없다

③제품파이프 피스톤링 실린더 라이너 브레이크링 차륜 등

(4) 셸 주조법(shell moulding)

①원리석탄산계 합성수지 분말을 혼합한 모래를 사용하여 5～6mm정도의 조개껍질 모양의 셀형의 주형을 만들어 이 형에

쇳물을 부어 주물을 만드는 방법이다

②공정금형의 가열(250～300C)rarr이형제(Silicon oil)분사 rarr 정반에 덤프상자 고정rarr 레진샌드를 덮음rarr 경화되지 않은

레진샌드 분리rarr경화셀 가열rarr셀형 압출rarr조립하여 주형을 만듬

③장단점주형을 신속히 대량 생산할 수 있으며 주물의 표면이 아름답고 치수의 정밀도가 높으며 복잡한 형상을

만들 수 있고 기계 가공을 하지 않아도 사용할 수 있다 숙련공이 필요 없으며 완전 기계화가 가능하다

주형에 수분이 없으므로 pin hole이 발생이 없다 주형이 얇기 때문에 통기 불량에 의한 주물 결함이 없다

④제품자동차 재봉틀 계측기 등의 얇고 작은 부품의 주조

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

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제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

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(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

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② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

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개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

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폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

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가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

수피(樹皮) 백제(百濟) 심재(心材) 수심(樹心) 연륜(年輪)으로 구성

① 백제(sap wood 변재) 나무 껍질에 가까워 수분이 많

고 변형과 부식이 잘됨

② 심재(heart wood) 소나무의 적층(赤層)부분으로 수분이

적어 견고하고 변형이 적음

③ 연륜(annular ring) 나이테 부분으로 형성층은 계절에

따라 다름

④ 목재의 종류 홍송 낙엽송 비송 전나무 벚나무 소나무류 아깔나무 박달나무 등 (참나무는 너무 단단하여 가공하기가

어려워 사용하지 않는다)

⑤ 목재의 기계적 성질(예 미송) 인장강도 875 굽힘강도 624 압축강도 488 전단강도 619()rarr목재의 기계적 성질 중 전단

강도가 가장 작다

⑥ 목형 제작에 곧은 결이 가장 적합하다

(3) 목재의 수축

① 수축률의 크기 연륜방향(6～15)gt연수방향(25～5)gt섬유방향(수축방향01～04)

② 목재의 수축 방지법 양재를 선택할 것 장년기의 수목을 동기에 벌채할 것 건조재를 선택할 것많은 목편을 조합하여 만들 것

적당한 도장을 할 것

③ 목재의 수축 정도 활엽수gt침엽수 백재gt심재(적재) 나이테방향gt섬유방향 유목gt노목 나이테 방향gt연수방향(나무의 길이 방향)

(4) 목재의 건조법

① 자연 건조법 야적법 가옥적법

② 인공 건조법 침재법 훈재법 자재법 열기 건조법 진공 건조법

(5) 목재의 방부법

① 도포법 목재 표면에 크레졸을 주입하거나 페인트를 도포하는 방법

② 침투법 염화아연 유산 등의 수용액을 침투 또는 흡수시키는 방법

③ 자비법 방부제를 끓여서 부분적으로 침투시키는 방법

④ 충전법 목재를 구멍을 파서 방부재를 주입하는 방법

(6) 모형 제작시 고려 사항

① 수축 여유(shrinkage allowance) 용융 금속을 주형(mold) 안에서 응고 또는 냉각되면서 그 부피가 줄어드는데 이를 수축이라

한다 이 수축을 고려하여 필요한 치수보다 수축량을 고려하여 모형의 치수를 결정하여야 한다

수축률 φ= L-lL φ 수축률 L 목형의 길이 l 주물의 치수

주물 재료 길이 1m에 대한 수축 여유

주철

가단 주철

강철 주철

알루미늄

황동 청동 포금 등

8

15

20

20

15

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

따라서 목형의 치수는 L= l+ φφ-1 의 식으로 구할 수 있다

위의 표에서 수축 여유가 가장 작은 재료는 ldquo주철rdquo이다는 것을 알 수 있다

② 가공 여유(machining allowance) 주조 후 기계 가공을 요하는 부분은 가공에 필요한 치수만큼 크게 도면에 기입하여 목형을 만드

는데 이 양을 가공 여유라 한다 가공 여유를 붙일 경우 제품의 다듬질 정도를 항상 염두에 두어야 한다

③ 목형구배(taper) 모래주형(sand mold)에서 목형(원형)을 뽑아 낼 때 주형이 파손되지 않도록 목형의 측면을 경사지게 하는 것으

로 목형의 모양에 따라 다르나 1m당 6～10정도의 구배를 둔다

④ 코어 프린트(core print)=부목 코어(core)의 위치를 정하거나 주형에 쇳물을 부었을 때 쇳물의 부력에코어가 움직이지 않도록

하거나 또는 쇳물을 주입했을 때 코어에서 발생되는 가스를 배출시키기 위해서 코어에 코어 프린트를 붙인다

⑤ 라운딩(rounding) 응고할 때 직각인 부분에 결정 조직의 경계가 생겨 부서지기 쉬운데 이를 방해하기 위해 모서리 부분을 둥글게

만들어 주는 것을 말한다

⑥ 덧붙임(stop off) 주물의 두께가 균일하지 못하고 복잡한 주물은 냉각될 때 냉각 속도의 차이로 내부 응력에 의해 변형 또는 파

손되기 쉬운데 이것을 방지할 목적으로 덧붙임하여 목형을 만들고 이것으로 주형을 만들어 주조한다 주조 후 잘라 버린다

코어 중공부(中空部)가 있는 주물을 만들 경우에 사용된다 중공부를 만들기 위해 주형에서 쇳물 대신 자리를 차지하는 물체로서

코어는 보통 모래로 만든다

(7) 원형(pattern)의 종류

원형 재료에 따른 분류 목형(wood pattern)

구조에 따른 분류 현형(solid pattern)

금형(metal pattern)

현물형(solid pattern)

석고형(plaster pattern)

합성수지형(synthetic pattern)

풀 몰드형(full mold pattern)

분할형(split pattern)

단체형(one piece pattern)

조립형(built-up pattern)

회전형(sweeping pattern)

고르게(긁기)형(strickle pattern)

골격형(skeleton pattern)

부분형(section pattern)

코어형(core pattern)

매치플레이트형(match pattern)

잔형(loose pattern)

① 목형(wood pattern) 목재를 사용하여 만든 원형으로 가공이 쉽고 가볍고 팽창계수가 적으며 제작비가 적게드는 장점이 있으나

조직이 불균일하여 수분을 함유하면 변형하기 쉽고 가공면이 금속류에 비하여 고르지 못한 단점이 있다

② 금형(metal pattern) 금속을 사용하여 만든 원형으로 다른 원형에 비해 제작비는 많이 들지만 내구성과 정밀도가 좋고 미세한 부분

의 주조도 가능하여 대량 생산용으로 널리 사용된다(제작 개수가 많을 때 사용)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

③ 현물형(solid pattern) 원형을 제작할 시간적 여유가 없고 제작 수량이 적고 정밀도가 요구되지 않는 주물 제작시 제품 그대로를 직접 원

형의 대용으로 사용할 수 있는 것이다

④ 석고형(plaster pattern) 석고를 직접 가공하거나 목재 또는 왁스 등으로 먼저 모형을 만든 다음 석고로 재생시킨 원형을 석고형

이라 한다

⑤ 합성 수지형(synthetic resin) 목형은 수축 변형이 심하고 근래에는 그 재료 값도 고가화되어 저가인 플라스틱(plastic)과 같은

합성 수지를 많이 이용한다

⑥ 풀 몰드형(full mold pattern) 발포성 수지를 재료로 하여 만든 원형을 말하는데 원형을 주형 속에 묻은 상태로 용융 금속을 주입

시키면 발포성 수지가 연소 소실되어 생긴 공간에 점차 용융 금속이 채워져 주물이 되는 새로운 주조 기술로써 비교적 대형 주물에

많이 사용한다

⑦ 현형(solid pattern) 원형으로 가장 기본적이고 일반적인 것으로 제작할 제품과 거의 같은 모양의 원형에 주조 재료의 수축 여유

가공 여유 코어 프린터 등을 고려하여 만든 원형을 현형이라 한다

단체형(one piece pattern) 간단한 주물 (1개로 된 목형)

분할형(split pattern) 한쪽에 단이 있는 부품 (상형 하형의 2개의 목형 )

조립형(built-up pattern) 아주 복잡한 주물 (3개이상의 목형)-상수도관용 밸브

분할형에서 상형 하형을 연결하기위해 맞춤못(dowel)을 사용한다

⑧ 회전형(sweeping pattern) 비교적 작고 제작 수량이 적은 벨트 풀리 기어의 소재 등과 같은 회전체로 된 물체를 제작할 때 많이

사용한다(풀리나 회전체)

⑨ 고르게(긁기)형(strickle pattern) 소정의 단면의 형상과 같은 안내판으로 모래를 긁어서 주형을 만드는 방법이다

(밴드 파이프bend pipe곡관)

⑩ 골격형(skeleton pattern) 제작 개수가 적은 대형 파이프 대형 주물의 제작비를 절약하기 위해 골격만 목재로 만들고 그 골격

사이를 점토 등으로 메꾸어 현형을 만드는 방법이다(대형 파이프 대형 주물)

⑪ 부분형(section pattern) 목형이 대형이고 같은 모양의 부분이 연속하여 전체를 구성하고 있을 경우 그 한 부분의 목형을 만들고

이 목형을 이동하면서 주형 전체를 만들 수 있는 목형이다(큰기어 프로펠러)

⑫ 코어형(core pattern) 코어 제작을 위한 목형 중공 부분을 만들어 주는 것이므로 코어 프린터를 적당한 길이로 만들어 주어야 한다

⑬ 매치 플레이트(match plate) 소형 제품을 다량으로 생산하고자 할 때 유용하며 목형의 한 면을 조형기 테이블에 고정시키는 것을

말한다

(8) 주물 금속의 중량 계산법

주물의 주물 금속의 중량을 다음과 같이 계산한다

Wm(주물의중량)Sm(주물의비중) =

Wp(목형의중량)Sp(목형의비중) Wm= WpSp (1-3φ)Sm 여기서 3φ(체적 수축률)=(길이방향의 수축률의 3배)

(9) 목형의 착색

① 주물의 흑피부 칠하지 않는다

② 다듬질면 적색 래커칠을 한다

③ 잔형-황색 래커칠을 한다

④ 코어 프린트 흑색 래커칠을 한다

⑤ 목형을 도장하는 이유는 흡습을 방지하고 목형을 오래 보존하고 충해를 방지하고 표면이 매끈하여 모래와 분리가 잘 되

게 하기 위함이다

sect2-3 주형 제작

(1) 주형 제작시 주의 사항

① 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 적당량의 수분이 필요한데 그 함량이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어진다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이 파손

되기 쉽다

③ 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스 등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게한다

(2)주형재료

① 주물사(molding sand)의 구비 조건 내열성이 크고 화학적 변화가 생기지 않아야 하고 성형성 통기성이 좋고 적당한 강도를

가져야 하며 가격이 저렴하고 구입이 용이하고 노화 되지 않으며 재사용이 가능해야 한다

② 주물사의 원료 규사 하천 모래 바다 모래 산 모래 점토 등

③ 모래의 주성분 석영 장석 운모 점토 등

④ 모래 이외의 재료

석탄 코크스 모래의 성형성을 좋게 하고 모래가 주물면에 녹아 붙는 것을 방지하고 모래의 다공화를 증가시켜 준다

톱밥 볏짚 수모 모래에 다공성을 증가시켜 준다

당밀 유지 인조수지 모래의 강도와 통기성을 증가시켜 준다

⑤ 주철용 주물사

신사(greem sand) 신사+점토(15이하)+수분(7～10)+석탄분말(5～20)

건조사(dry sand) 신사+수분과 점토분+톱밥+코크스+흑연+하천 모래

⑥ 주강용 주물사 주철보다 주입 온도가 1500～1560로 높으므로 주물사는 내화성이 크고 통기성이 좋아야 한다

규사+점결제(내화점토 벤토나이트bentonite)

벤토나이트(bentonite) 주물사로 사용되는 점토의 일종으로 건조강도 열간강도 내화성이 크며 주강용 주형의 점결제로 사용

된다

⑦ 비철 합금용 주물사 용융 온도가 낮아 내화성 통기성보다 성형성이 좋고 주물표면이 고운 주물사를 선택한다

일반 주물 주물사+소량의 소금

대형 주물 신사+점토

⑧ 기타 주물사와 첨가제

표면사(facing sand) 오래된 모래(2～6)+새모래(3～6)+석탄가루(16～18)

점토 주물사에 점결성을 주기 위해 배합함

⑨ 특수 주물사

합성사 규사(고 내화도 둥근 입자)+점결제(벤토나이트)

오일샌드 규사+점결제(전분 벤토나이트)+아미인유+어유(漁油)rarr코어용으로 사용

CO₂프로세스용 주물사 탄산 가스 주형법에 사용되는 주물사

렌진 샌드 규사를 열경화성 수지로 결합하여 만든 주물사

시멘트 샌드 시멘트를 결합제로 사용한 주물사

⑩ 주물사 시험법

수분 함유량 시료 50g을 105plusmn5에서 1～2시간 건조시켜 무게를 달아 건조 전과 건조 후의 무게를 구함

수분 함유량= 건조 전(g)-건조 후(g)시료(g) times100() 통기도 시험편을 통기도 시험기에 넣어 일정 압력으로 한쪽에서 2000cc의 공기를 보낼 때 일어나는 공기 압력의 차이와 그 시

간을 측정하여 구한다

통기도(K)= VhPAt (cm min ) 여기서 V 시험편을 통과한 공기량(cc) h 시험편의 높이(cm) t 통과시간(min)

P 공기 압력() A 시험편의 다면적()

⑪ 주형 제작

주형 제작법

조립 주형법(turn over molding) 위 아래로 2개 또는 여러개의 주형틀을 사용하여 만드는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

바닥 주형법(floor molding) 주물 공장 바닥을 수평으로 다진 후 밑바닥에 주형을 만드는 방법

혼성 주형법(bedin molding) 주형 상자를 사용할 수 없을 만큼 대형의 주물일 때 주형의 대부분은 주형 제작 공장의 모래 바닥을

파서 만들고 나머지 일부분만 주형 상자에 만들어 결합시킴으로써 주형을 완성하는 방법

주형 제작시 주의 사항

- 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 일정 양의 수분이 필요한데 수분이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어지게 된다

- 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이

파손되기 쉽다

- 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게 한다

- 탕구계(gating system) Dross(slag 먼지)가 없는 쇳물을 주형에 주입하기 위한 목적으로 쇳물받이(pouring cup) 탕도(runner) 주

입구(gate)로 구성된다

탕구비(g)= 탕구봉단면적탕도단면적 탕구의 높이와 유속 v=C 2gh(cm sec) h 용기내 유체의 높이 C 유량계수(015～13) g 중력 가속도(cmsecsup2) 주입시간 t=s W W 주물의 중량 s 주물 두께에 따른 계수

- 덧쇳물(feeder riser) 주형 내에서 쇳물이 응고될 때 수축으로 쇳물 부족 현상이 발생하는데 이 부족한 양을 보충해 주며

수축공이 없는 치밀한 주물을 만들기 위한 것으로 덧쇳물의 위치를 주물이 두꺼운 부분이나 응고가 늦은

부분 위에 설치한다

- 플로 오프(flow off) 주형에 쇳물이 주입되면 가득 채워진 다음 넘쳐 올라 오게하여 쇳물이 주형에 가득 찬 것을 관찰할 목적

으로 주형의 높은 곳에 만든 것으로 가스 빼기보다 구멍의 단면이 크며 이것을 가스 빼기로 쓰기도 한다

- 냉각판(chilled plate) 두께가 같지 않는 주물에서 전체를 같게 냉각시키기 위해 두께가 두꺼운 부분에 쓰는데 부분적으로 급랭

시켜 견고한 조직을 얻을 목적으로도 사용된다 가스 빼기를 생각해 주형의 측면이나 아래쪽에 붙인다

- 코어 받침대(core chaplet) 코어의 자중과 쇳물의 압력 부력으로 코어가 주형내의 일정 위치에 있기 곤란할 경우에 사용하는데

코어의 양끝을 주형 내에 고정시키기 위해 받침대를 붙이는데 사용한다 이 받침대는 쇳물에 녹아

버리도록 주물과 같은 재질의 금속으로 만든다

- 중추 주형에 쇳물을 주입하면 주물의 압력으로 주형이 부력을 받아 윗 상자가 압상될 수 있는데 이를 방지하기 위해 중추를 올려

놓는다 중추의 무게는 보통 압상력의 3배 정도로 한다

쇳물의 압상력 P

A 주물을 위에서 본 면적() H 주물의 윗면에서 쇳물아궁이까지의 높이() S 주입 금속의 비중

주형 내에 코어가 있을 경우 코어의 부력34 VS를 더 고려해 준다

P = AHS+ 34 VS (V 코어의 체적 ())

덧쇠물의 응고층의 두께 δ=K t 여기서t주입시간 K재질및두께에따른계수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect2-4 금속의용해법

(1) 큐우폴라(용선로 cupola)

주철을 용해하는데 이용하는 노(爐)로 시간당 용해할 수 있는 능력(ton)으로 용량을 표시하며 열효율이 좋으며 구조가 간단하여

시설비가 염가이며 작업이 간편하다 성분의 변화가 많으며 산화하여 양이 감량된다

(2) 전로(bessemer converter)

큐우폴라에서 나온 용선을 노내에 넣고 불순물(탄소 규소 망간)을 산화 연소시키는 것으로 주강의 용해에 사용한다

① 산성 전로 원료로 Si 성분이 많고 P와 S가 적은 선철을 사용하며 그 규격은 1회 제강량으로 표시한다

② 염기성 전로 P가 많은 선철을 큐우폴라에서 용융하고 전로로 옮겨 석회를 투입하면서 제강하는 방법이다

(3) 도가니로(crucible furnace)

구리 합금 및 알루미늄 합금과 같은 비철 합금의 용해에 사용하는데 비교적 불순물이 적은 순수한 것을 얻을 수 있다 설비비는

적게드나 열효율이 낮으며 그 규격은 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(kg)으로 표시한다

(4) 반사로(reverberatory furnace)

대형 주물 및 고급 주물을 제조할 때 사용하는데 많은 금속을 값싸게 용해할 수 있으며 용해된 금속의 변질이 적다 그 규격은

1회의 용해 중량(kg)으로 표시한다

(5) 평로(open heat furnace)

1회에 다량을 제강할 때 사용되며 다량의 선철 고철 등을 용해할 수 있는 노(爐)로서 그 규격은 1회 용해량(ton)으로 표시한다

① 산성 평로 C Si Mn을 제거하며 노의 재료는 SiO2가 대부분이다

② 염기성 평로 MgO CaO을 생성하며 P S을 제거할 수 있다

(6) 전기로(electric furnace)

전기를 사용하여 특수 주철 특수강 등을 용해하고 제강하는 노로 노안의 온도 조절이 용이하고 정확 하게 할 수 있으며 금속

의 융용 손실이 적으며 또한 가스 발생이 적다

구 분 요 량 종 류 특 징

큐우폴라시간당

용해 능력(ton)

산성로

염기성로

열효율이 좋음 구조 간단 시설비 저렴 작업 간편 성분

변화가 많음산화되어 탕이 감량됨

전로 1회 제강량산성 전로

염기성 전로용융 금속의 성분 균일 탕 온도 강하됨

도가니로1회 용해 가능한

구리의 중량(kg)

백점토도가니로

흑연도가니로

자연 통풍식

강제 통풍식

불순물 적음 설비비 저렴 열효율 낮음

반사로 1회 용해중량(kg)많은 금속을 저렴하게 용해 가능 대량고급 주물 제조

가능 용해 금속 변질 적음

평로 1회 용해량(ton)산성 평로

염기성 평로1회에 다량 제강

전기로 1회 용해 가능한 중량

아크식 전기로

유도시 전기로

전기저항식 전기로

온도 조절 용이 금속의 손실이 적임 가스 발생 적음

sect2-5 특수 주조법

(1) 칠드 주조(chilled casting 냉경 주물)

① 특징 주물을 제작할 때 일부에 금속을 대고 급랭시키면

이 부분은 다른 부분보다 조직이 백선 화(白銑化)

해서 단단한 탄화철이 되고 그 내부는 서서히 냉각

되어 연한 주물이 된다 이 방법을 칠드 주조라 하

고 이렇게 이루어진 주물을 칠드 주물이라 한다

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

(2) 다이캐스팅(die casting)

①특징정밀한 금형에 용융 금속을 고압 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법이다

②장점정밀도가 높고 주물 표면이 깨끗하여 다듬질 공정을 줄일 수 있다 조직이 치밀하여 강도가 크다 얇은 주물이 가능

하며 제품을 경량화할 수 있다 주조가 빠르기 때문에 대량 생산하여 단가를 줄일 수 있다

③단점Die의 제작비가 많이 들므로 소량 생산에 부적당하다 Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 아연 알루미늄 구리

등의 비철 금속에 국한된다

④ 제품자동차 부품 전기 기계 통신 기기 용품 일용품 기화기 광학 기계 등

(3) 원심 주조법(centrifugal casting)

①특징회전하는 원통의 주형 안에 용융 금속을 넣고 회전시켜 원심력에 의해 중공 주물을 얻는 방법이다

②장점코어가 필요 없다 질이 치밀하고 강도가 크다 기포의 개입이 적다 gate riser feeder가 필요 없다

③제품파이프 피스톤링 실린더 라이너 브레이크링 차륜 등

(4) 셸 주조법(shell moulding)

①원리석탄산계 합성수지 분말을 혼합한 모래를 사용하여 5～6mm정도의 조개껍질 모양의 셀형의 주형을 만들어 이 형에

쇳물을 부어 주물을 만드는 방법이다

②공정금형의 가열(250～300C)rarr이형제(Silicon oil)분사 rarr 정반에 덤프상자 고정rarr 레진샌드를 덮음rarr 경화되지 않은

레진샌드 분리rarr경화셀 가열rarr셀형 압출rarr조립하여 주형을 만듬

③장단점주형을 신속히 대량 생산할 수 있으며 주물의 표면이 아름답고 치수의 정밀도가 높으며 복잡한 형상을

만들 수 있고 기계 가공을 하지 않아도 사용할 수 있다 숙련공이 필요 없으며 완전 기계화가 가능하다

주형에 수분이 없으므로 pin hole이 발생이 없다 주형이 얇기 때문에 통기 불량에 의한 주물 결함이 없다

④제품자동차 재봉틀 계측기 등의 얇고 작은 부품의 주조

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

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폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

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(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

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(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

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제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

따라서 목형의 치수는 L= l+ φφ-1 의 식으로 구할 수 있다

위의 표에서 수축 여유가 가장 작은 재료는 ldquo주철rdquo이다는 것을 알 수 있다

② 가공 여유(machining allowance) 주조 후 기계 가공을 요하는 부분은 가공에 필요한 치수만큼 크게 도면에 기입하여 목형을 만드

는데 이 양을 가공 여유라 한다 가공 여유를 붙일 경우 제품의 다듬질 정도를 항상 염두에 두어야 한다

③ 목형구배(taper) 모래주형(sand mold)에서 목형(원형)을 뽑아 낼 때 주형이 파손되지 않도록 목형의 측면을 경사지게 하는 것으

로 목형의 모양에 따라 다르나 1m당 6～10정도의 구배를 둔다

④ 코어 프린트(core print)=부목 코어(core)의 위치를 정하거나 주형에 쇳물을 부었을 때 쇳물의 부력에코어가 움직이지 않도록

하거나 또는 쇳물을 주입했을 때 코어에서 발생되는 가스를 배출시키기 위해서 코어에 코어 프린트를 붙인다

⑤ 라운딩(rounding) 응고할 때 직각인 부분에 결정 조직의 경계가 생겨 부서지기 쉬운데 이를 방해하기 위해 모서리 부분을 둥글게

만들어 주는 것을 말한다

⑥ 덧붙임(stop off) 주물의 두께가 균일하지 못하고 복잡한 주물은 냉각될 때 냉각 속도의 차이로 내부 응력에 의해 변형 또는 파

손되기 쉬운데 이것을 방지할 목적으로 덧붙임하여 목형을 만들고 이것으로 주형을 만들어 주조한다 주조 후 잘라 버린다

코어 중공부(中空部)가 있는 주물을 만들 경우에 사용된다 중공부를 만들기 위해 주형에서 쇳물 대신 자리를 차지하는 물체로서

코어는 보통 모래로 만든다

(7) 원형(pattern)의 종류

원형 재료에 따른 분류 목형(wood pattern)

구조에 따른 분류 현형(solid pattern)

금형(metal pattern)

현물형(solid pattern)

석고형(plaster pattern)

합성수지형(synthetic pattern)

풀 몰드형(full mold pattern)

분할형(split pattern)

단체형(one piece pattern)

조립형(built-up pattern)

회전형(sweeping pattern)

고르게(긁기)형(strickle pattern)

골격형(skeleton pattern)

부분형(section pattern)

코어형(core pattern)

매치플레이트형(match pattern)

잔형(loose pattern)

① 목형(wood pattern) 목재를 사용하여 만든 원형으로 가공이 쉽고 가볍고 팽창계수가 적으며 제작비가 적게드는 장점이 있으나

조직이 불균일하여 수분을 함유하면 변형하기 쉽고 가공면이 금속류에 비하여 고르지 못한 단점이 있다

② 금형(metal pattern) 금속을 사용하여 만든 원형으로 다른 원형에 비해 제작비는 많이 들지만 내구성과 정밀도가 좋고 미세한 부분

의 주조도 가능하여 대량 생산용으로 널리 사용된다(제작 개수가 많을 때 사용)

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③ 현물형(solid pattern) 원형을 제작할 시간적 여유가 없고 제작 수량이 적고 정밀도가 요구되지 않는 주물 제작시 제품 그대로를 직접 원

형의 대용으로 사용할 수 있는 것이다

④ 석고형(plaster pattern) 석고를 직접 가공하거나 목재 또는 왁스 등으로 먼저 모형을 만든 다음 석고로 재생시킨 원형을 석고형

이라 한다

⑤ 합성 수지형(synthetic resin) 목형은 수축 변형이 심하고 근래에는 그 재료 값도 고가화되어 저가인 플라스틱(plastic)과 같은

합성 수지를 많이 이용한다

⑥ 풀 몰드형(full mold pattern) 발포성 수지를 재료로 하여 만든 원형을 말하는데 원형을 주형 속에 묻은 상태로 용융 금속을 주입

시키면 발포성 수지가 연소 소실되어 생긴 공간에 점차 용융 금속이 채워져 주물이 되는 새로운 주조 기술로써 비교적 대형 주물에

많이 사용한다

⑦ 현형(solid pattern) 원형으로 가장 기본적이고 일반적인 것으로 제작할 제품과 거의 같은 모양의 원형에 주조 재료의 수축 여유

가공 여유 코어 프린터 등을 고려하여 만든 원형을 현형이라 한다

단체형(one piece pattern) 간단한 주물 (1개로 된 목형)

분할형(split pattern) 한쪽에 단이 있는 부품 (상형 하형의 2개의 목형 )

조립형(built-up pattern) 아주 복잡한 주물 (3개이상의 목형)-상수도관용 밸브

분할형에서 상형 하형을 연결하기위해 맞춤못(dowel)을 사용한다

⑧ 회전형(sweeping pattern) 비교적 작고 제작 수량이 적은 벨트 풀리 기어의 소재 등과 같은 회전체로 된 물체를 제작할 때 많이

사용한다(풀리나 회전체)

⑨ 고르게(긁기)형(strickle pattern) 소정의 단면의 형상과 같은 안내판으로 모래를 긁어서 주형을 만드는 방법이다

(밴드 파이프bend pipe곡관)

⑩ 골격형(skeleton pattern) 제작 개수가 적은 대형 파이프 대형 주물의 제작비를 절약하기 위해 골격만 목재로 만들고 그 골격

사이를 점토 등으로 메꾸어 현형을 만드는 방법이다(대형 파이프 대형 주물)

⑪ 부분형(section pattern) 목형이 대형이고 같은 모양의 부분이 연속하여 전체를 구성하고 있을 경우 그 한 부분의 목형을 만들고

이 목형을 이동하면서 주형 전체를 만들 수 있는 목형이다(큰기어 프로펠러)

⑫ 코어형(core pattern) 코어 제작을 위한 목형 중공 부분을 만들어 주는 것이므로 코어 프린터를 적당한 길이로 만들어 주어야 한다

⑬ 매치 플레이트(match plate) 소형 제품을 다량으로 생산하고자 할 때 유용하며 목형의 한 면을 조형기 테이블에 고정시키는 것을

말한다

(8) 주물 금속의 중량 계산법

주물의 주물 금속의 중량을 다음과 같이 계산한다

Wm(주물의중량)Sm(주물의비중) =

Wp(목형의중량)Sp(목형의비중) Wm= WpSp (1-3φ)Sm 여기서 3φ(체적 수축률)=(길이방향의 수축률의 3배)

(9) 목형의 착색

① 주물의 흑피부 칠하지 않는다

② 다듬질면 적색 래커칠을 한다

③ 잔형-황색 래커칠을 한다

④ 코어 프린트 흑색 래커칠을 한다

⑤ 목형을 도장하는 이유는 흡습을 방지하고 목형을 오래 보존하고 충해를 방지하고 표면이 매끈하여 모래와 분리가 잘 되

게 하기 위함이다

sect2-3 주형 제작

(1) 주형 제작시 주의 사항

① 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 적당량의 수분이 필요한데 그 함량이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어진다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이 파손

되기 쉽다

③ 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스 등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게한다

(2)주형재료

① 주물사(molding sand)의 구비 조건 내열성이 크고 화학적 변화가 생기지 않아야 하고 성형성 통기성이 좋고 적당한 강도를

가져야 하며 가격이 저렴하고 구입이 용이하고 노화 되지 않으며 재사용이 가능해야 한다

② 주물사의 원료 규사 하천 모래 바다 모래 산 모래 점토 등

③ 모래의 주성분 석영 장석 운모 점토 등

④ 모래 이외의 재료

석탄 코크스 모래의 성형성을 좋게 하고 모래가 주물면에 녹아 붙는 것을 방지하고 모래의 다공화를 증가시켜 준다

톱밥 볏짚 수모 모래에 다공성을 증가시켜 준다

당밀 유지 인조수지 모래의 강도와 통기성을 증가시켜 준다

⑤ 주철용 주물사

신사(greem sand) 신사+점토(15이하)+수분(7～10)+석탄분말(5～20)

건조사(dry sand) 신사+수분과 점토분+톱밥+코크스+흑연+하천 모래

⑥ 주강용 주물사 주철보다 주입 온도가 1500～1560로 높으므로 주물사는 내화성이 크고 통기성이 좋아야 한다

규사+점결제(내화점토 벤토나이트bentonite)

벤토나이트(bentonite) 주물사로 사용되는 점토의 일종으로 건조강도 열간강도 내화성이 크며 주강용 주형의 점결제로 사용

된다

⑦ 비철 합금용 주물사 용융 온도가 낮아 내화성 통기성보다 성형성이 좋고 주물표면이 고운 주물사를 선택한다

일반 주물 주물사+소량의 소금

대형 주물 신사+점토

⑧ 기타 주물사와 첨가제

표면사(facing sand) 오래된 모래(2～6)+새모래(3～6)+석탄가루(16～18)

점토 주물사에 점결성을 주기 위해 배합함

⑨ 특수 주물사

합성사 규사(고 내화도 둥근 입자)+점결제(벤토나이트)

오일샌드 규사+점결제(전분 벤토나이트)+아미인유+어유(漁油)rarr코어용으로 사용

CO₂프로세스용 주물사 탄산 가스 주형법에 사용되는 주물사

렌진 샌드 규사를 열경화성 수지로 결합하여 만든 주물사

시멘트 샌드 시멘트를 결합제로 사용한 주물사

⑩ 주물사 시험법

수분 함유량 시료 50g을 105plusmn5에서 1～2시간 건조시켜 무게를 달아 건조 전과 건조 후의 무게를 구함

수분 함유량= 건조 전(g)-건조 후(g)시료(g) times100() 통기도 시험편을 통기도 시험기에 넣어 일정 압력으로 한쪽에서 2000cc의 공기를 보낼 때 일어나는 공기 압력의 차이와 그 시

간을 측정하여 구한다

통기도(K)= VhPAt (cm min ) 여기서 V 시험편을 통과한 공기량(cc) h 시험편의 높이(cm) t 통과시간(min)

P 공기 압력() A 시험편의 다면적()

⑪ 주형 제작

주형 제작법

조립 주형법(turn over molding) 위 아래로 2개 또는 여러개의 주형틀을 사용하여 만드는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

바닥 주형법(floor molding) 주물 공장 바닥을 수평으로 다진 후 밑바닥에 주형을 만드는 방법

혼성 주형법(bedin molding) 주형 상자를 사용할 수 없을 만큼 대형의 주물일 때 주형의 대부분은 주형 제작 공장의 모래 바닥을

파서 만들고 나머지 일부분만 주형 상자에 만들어 결합시킴으로써 주형을 완성하는 방법

주형 제작시 주의 사항

- 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 일정 양의 수분이 필요한데 수분이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어지게 된다

- 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이

파손되기 쉽다

- 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게 한다

- 탕구계(gating system) Dross(slag 먼지)가 없는 쇳물을 주형에 주입하기 위한 목적으로 쇳물받이(pouring cup) 탕도(runner) 주

입구(gate)로 구성된다

탕구비(g)= 탕구봉단면적탕도단면적 탕구의 높이와 유속 v=C 2gh(cm sec) h 용기내 유체의 높이 C 유량계수(015～13) g 중력 가속도(cmsecsup2) 주입시간 t=s W W 주물의 중량 s 주물 두께에 따른 계수

- 덧쇳물(feeder riser) 주형 내에서 쇳물이 응고될 때 수축으로 쇳물 부족 현상이 발생하는데 이 부족한 양을 보충해 주며

수축공이 없는 치밀한 주물을 만들기 위한 것으로 덧쇳물의 위치를 주물이 두꺼운 부분이나 응고가 늦은

부분 위에 설치한다

- 플로 오프(flow off) 주형에 쇳물이 주입되면 가득 채워진 다음 넘쳐 올라 오게하여 쇳물이 주형에 가득 찬 것을 관찰할 목적

으로 주형의 높은 곳에 만든 것으로 가스 빼기보다 구멍의 단면이 크며 이것을 가스 빼기로 쓰기도 한다

- 냉각판(chilled plate) 두께가 같지 않는 주물에서 전체를 같게 냉각시키기 위해 두께가 두꺼운 부분에 쓰는데 부분적으로 급랭

시켜 견고한 조직을 얻을 목적으로도 사용된다 가스 빼기를 생각해 주형의 측면이나 아래쪽에 붙인다

- 코어 받침대(core chaplet) 코어의 자중과 쇳물의 압력 부력으로 코어가 주형내의 일정 위치에 있기 곤란할 경우에 사용하는데

코어의 양끝을 주형 내에 고정시키기 위해 받침대를 붙이는데 사용한다 이 받침대는 쇳물에 녹아

버리도록 주물과 같은 재질의 금속으로 만든다

- 중추 주형에 쇳물을 주입하면 주물의 압력으로 주형이 부력을 받아 윗 상자가 압상될 수 있는데 이를 방지하기 위해 중추를 올려

놓는다 중추의 무게는 보통 압상력의 3배 정도로 한다

쇳물의 압상력 P

A 주물을 위에서 본 면적() H 주물의 윗면에서 쇳물아궁이까지의 높이() S 주입 금속의 비중

주형 내에 코어가 있을 경우 코어의 부력34 VS를 더 고려해 준다

P = AHS+ 34 VS (V 코어의 체적 ())

덧쇠물의 응고층의 두께 δ=K t 여기서t주입시간 K재질및두께에따른계수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect2-4 금속의용해법

(1) 큐우폴라(용선로 cupola)

주철을 용해하는데 이용하는 노(爐)로 시간당 용해할 수 있는 능력(ton)으로 용량을 표시하며 열효율이 좋으며 구조가 간단하여

시설비가 염가이며 작업이 간편하다 성분의 변화가 많으며 산화하여 양이 감량된다

(2) 전로(bessemer converter)

큐우폴라에서 나온 용선을 노내에 넣고 불순물(탄소 규소 망간)을 산화 연소시키는 것으로 주강의 용해에 사용한다

① 산성 전로 원료로 Si 성분이 많고 P와 S가 적은 선철을 사용하며 그 규격은 1회 제강량으로 표시한다

② 염기성 전로 P가 많은 선철을 큐우폴라에서 용융하고 전로로 옮겨 석회를 투입하면서 제강하는 방법이다

(3) 도가니로(crucible furnace)

구리 합금 및 알루미늄 합금과 같은 비철 합금의 용해에 사용하는데 비교적 불순물이 적은 순수한 것을 얻을 수 있다 설비비는

적게드나 열효율이 낮으며 그 규격은 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(kg)으로 표시한다

(4) 반사로(reverberatory furnace)

대형 주물 및 고급 주물을 제조할 때 사용하는데 많은 금속을 값싸게 용해할 수 있으며 용해된 금속의 변질이 적다 그 규격은

1회의 용해 중량(kg)으로 표시한다

(5) 평로(open heat furnace)

1회에 다량을 제강할 때 사용되며 다량의 선철 고철 등을 용해할 수 있는 노(爐)로서 그 규격은 1회 용해량(ton)으로 표시한다

① 산성 평로 C Si Mn을 제거하며 노의 재료는 SiO2가 대부분이다

② 염기성 평로 MgO CaO을 생성하며 P S을 제거할 수 있다

(6) 전기로(electric furnace)

전기를 사용하여 특수 주철 특수강 등을 용해하고 제강하는 노로 노안의 온도 조절이 용이하고 정확 하게 할 수 있으며 금속

의 융용 손실이 적으며 또한 가스 발생이 적다

구 분 요 량 종 류 특 징

큐우폴라시간당

용해 능력(ton)

산성로

염기성로

열효율이 좋음 구조 간단 시설비 저렴 작업 간편 성분

변화가 많음산화되어 탕이 감량됨

전로 1회 제강량산성 전로

염기성 전로용융 금속의 성분 균일 탕 온도 강하됨

도가니로1회 용해 가능한

구리의 중량(kg)

백점토도가니로

흑연도가니로

자연 통풍식

강제 통풍식

불순물 적음 설비비 저렴 열효율 낮음

반사로 1회 용해중량(kg)많은 금속을 저렴하게 용해 가능 대량고급 주물 제조

가능 용해 금속 변질 적음

평로 1회 용해량(ton)산성 평로

염기성 평로1회에 다량 제강

전기로 1회 용해 가능한 중량

아크식 전기로

유도시 전기로

전기저항식 전기로

온도 조절 용이 금속의 손실이 적임 가스 발생 적음

sect2-5 특수 주조법

(1) 칠드 주조(chilled casting 냉경 주물)

① 특징 주물을 제작할 때 일부에 금속을 대고 급랭시키면

이 부분은 다른 부분보다 조직이 백선 화(白銑化)

해서 단단한 탄화철이 되고 그 내부는 서서히 냉각

되어 연한 주물이 된다 이 방법을 칠드 주조라 하

고 이렇게 이루어진 주물을 칠드 주물이라 한다

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

(2) 다이캐스팅(die casting)

①특징정밀한 금형에 용융 금속을 고압 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법이다

②장점정밀도가 높고 주물 표면이 깨끗하여 다듬질 공정을 줄일 수 있다 조직이 치밀하여 강도가 크다 얇은 주물이 가능

하며 제품을 경량화할 수 있다 주조가 빠르기 때문에 대량 생산하여 단가를 줄일 수 있다

③단점Die의 제작비가 많이 들므로 소량 생산에 부적당하다 Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 아연 알루미늄 구리

등의 비철 금속에 국한된다

④ 제품자동차 부품 전기 기계 통신 기기 용품 일용품 기화기 광학 기계 등

(3) 원심 주조법(centrifugal casting)

①특징회전하는 원통의 주형 안에 용융 금속을 넣고 회전시켜 원심력에 의해 중공 주물을 얻는 방법이다

②장점코어가 필요 없다 질이 치밀하고 강도가 크다 기포의 개입이 적다 gate riser feeder가 필요 없다

③제품파이프 피스톤링 실린더 라이너 브레이크링 차륜 등

(4) 셸 주조법(shell moulding)

①원리석탄산계 합성수지 분말을 혼합한 모래를 사용하여 5～6mm정도의 조개껍질 모양의 셀형의 주형을 만들어 이 형에

쇳물을 부어 주물을 만드는 방법이다

②공정금형의 가열(250～300C)rarr이형제(Silicon oil)분사 rarr 정반에 덤프상자 고정rarr 레진샌드를 덮음rarr 경화되지 않은

레진샌드 분리rarr경화셀 가열rarr셀형 압출rarr조립하여 주형을 만듬

③장단점주형을 신속히 대량 생산할 수 있으며 주물의 표면이 아름답고 치수의 정밀도가 높으며 복잡한 형상을

만들 수 있고 기계 가공을 하지 않아도 사용할 수 있다 숙련공이 필요 없으며 완전 기계화가 가능하다

주형에 수분이 없으므로 pin hole이 발생이 없다 주형이 얇기 때문에 통기 불량에 의한 주물 결함이 없다

④제품자동차 재봉틀 계측기 등의 얇고 작은 부품의 주조

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

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② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

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sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

③ 현물형(solid pattern) 원형을 제작할 시간적 여유가 없고 제작 수량이 적고 정밀도가 요구되지 않는 주물 제작시 제품 그대로를 직접 원

형의 대용으로 사용할 수 있는 것이다

④ 석고형(plaster pattern) 석고를 직접 가공하거나 목재 또는 왁스 등으로 먼저 모형을 만든 다음 석고로 재생시킨 원형을 석고형

이라 한다

⑤ 합성 수지형(synthetic resin) 목형은 수축 변형이 심하고 근래에는 그 재료 값도 고가화되어 저가인 플라스틱(plastic)과 같은

합성 수지를 많이 이용한다

⑥ 풀 몰드형(full mold pattern) 발포성 수지를 재료로 하여 만든 원형을 말하는데 원형을 주형 속에 묻은 상태로 용융 금속을 주입

시키면 발포성 수지가 연소 소실되어 생긴 공간에 점차 용융 금속이 채워져 주물이 되는 새로운 주조 기술로써 비교적 대형 주물에

많이 사용한다

⑦ 현형(solid pattern) 원형으로 가장 기본적이고 일반적인 것으로 제작할 제품과 거의 같은 모양의 원형에 주조 재료의 수축 여유

가공 여유 코어 프린터 등을 고려하여 만든 원형을 현형이라 한다

단체형(one piece pattern) 간단한 주물 (1개로 된 목형)

분할형(split pattern) 한쪽에 단이 있는 부품 (상형 하형의 2개의 목형 )

조립형(built-up pattern) 아주 복잡한 주물 (3개이상의 목형)-상수도관용 밸브

분할형에서 상형 하형을 연결하기위해 맞춤못(dowel)을 사용한다

⑧ 회전형(sweeping pattern) 비교적 작고 제작 수량이 적은 벨트 풀리 기어의 소재 등과 같은 회전체로 된 물체를 제작할 때 많이

사용한다(풀리나 회전체)

⑨ 고르게(긁기)형(strickle pattern) 소정의 단면의 형상과 같은 안내판으로 모래를 긁어서 주형을 만드는 방법이다

(밴드 파이프bend pipe곡관)

⑩ 골격형(skeleton pattern) 제작 개수가 적은 대형 파이프 대형 주물의 제작비를 절약하기 위해 골격만 목재로 만들고 그 골격

사이를 점토 등으로 메꾸어 현형을 만드는 방법이다(대형 파이프 대형 주물)

⑪ 부분형(section pattern) 목형이 대형이고 같은 모양의 부분이 연속하여 전체를 구성하고 있을 경우 그 한 부분의 목형을 만들고

이 목형을 이동하면서 주형 전체를 만들 수 있는 목형이다(큰기어 프로펠러)

⑫ 코어형(core pattern) 코어 제작을 위한 목형 중공 부분을 만들어 주는 것이므로 코어 프린터를 적당한 길이로 만들어 주어야 한다

⑬ 매치 플레이트(match plate) 소형 제품을 다량으로 생산하고자 할 때 유용하며 목형의 한 면을 조형기 테이블에 고정시키는 것을

말한다

(8) 주물 금속의 중량 계산법

주물의 주물 금속의 중량을 다음과 같이 계산한다

Wm(주물의중량)Sm(주물의비중) =

Wp(목형의중량)Sp(목형의비중) Wm= WpSp (1-3φ)Sm 여기서 3φ(체적 수축률)=(길이방향의 수축률의 3배)

(9) 목형의 착색

① 주물의 흑피부 칠하지 않는다

② 다듬질면 적색 래커칠을 한다

③ 잔형-황색 래커칠을 한다

④ 코어 프린트 흑색 래커칠을 한다

⑤ 목형을 도장하는 이유는 흡습을 방지하고 목형을 오래 보존하고 충해를 방지하고 표면이 매끈하여 모래와 분리가 잘 되

게 하기 위함이다

sect2-3 주형 제작

(1) 주형 제작시 주의 사항

① 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 적당량의 수분이 필요한데 그 함량이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어진다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이 파손

되기 쉽다

③ 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스 등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게한다

(2)주형재료

① 주물사(molding sand)의 구비 조건 내열성이 크고 화학적 변화가 생기지 않아야 하고 성형성 통기성이 좋고 적당한 강도를

가져야 하며 가격이 저렴하고 구입이 용이하고 노화 되지 않으며 재사용이 가능해야 한다

② 주물사의 원료 규사 하천 모래 바다 모래 산 모래 점토 등

③ 모래의 주성분 석영 장석 운모 점토 등

④ 모래 이외의 재료

석탄 코크스 모래의 성형성을 좋게 하고 모래가 주물면에 녹아 붙는 것을 방지하고 모래의 다공화를 증가시켜 준다

톱밥 볏짚 수모 모래에 다공성을 증가시켜 준다

당밀 유지 인조수지 모래의 강도와 통기성을 증가시켜 준다

⑤ 주철용 주물사

신사(greem sand) 신사+점토(15이하)+수분(7～10)+석탄분말(5～20)

건조사(dry sand) 신사+수분과 점토분+톱밥+코크스+흑연+하천 모래

⑥ 주강용 주물사 주철보다 주입 온도가 1500～1560로 높으므로 주물사는 내화성이 크고 통기성이 좋아야 한다

규사+점결제(내화점토 벤토나이트bentonite)

벤토나이트(bentonite) 주물사로 사용되는 점토의 일종으로 건조강도 열간강도 내화성이 크며 주강용 주형의 점결제로 사용

된다

⑦ 비철 합금용 주물사 용융 온도가 낮아 내화성 통기성보다 성형성이 좋고 주물표면이 고운 주물사를 선택한다

일반 주물 주물사+소량의 소금

대형 주물 신사+점토

⑧ 기타 주물사와 첨가제

표면사(facing sand) 오래된 모래(2～6)+새모래(3～6)+석탄가루(16～18)

점토 주물사에 점결성을 주기 위해 배합함

⑨ 특수 주물사

합성사 규사(고 내화도 둥근 입자)+점결제(벤토나이트)

오일샌드 규사+점결제(전분 벤토나이트)+아미인유+어유(漁油)rarr코어용으로 사용

CO₂프로세스용 주물사 탄산 가스 주형법에 사용되는 주물사

렌진 샌드 규사를 열경화성 수지로 결합하여 만든 주물사

시멘트 샌드 시멘트를 결합제로 사용한 주물사

⑩ 주물사 시험법

수분 함유량 시료 50g을 105plusmn5에서 1～2시간 건조시켜 무게를 달아 건조 전과 건조 후의 무게를 구함

수분 함유량= 건조 전(g)-건조 후(g)시료(g) times100() 통기도 시험편을 통기도 시험기에 넣어 일정 압력으로 한쪽에서 2000cc의 공기를 보낼 때 일어나는 공기 압력의 차이와 그 시

간을 측정하여 구한다

통기도(K)= VhPAt (cm min ) 여기서 V 시험편을 통과한 공기량(cc) h 시험편의 높이(cm) t 통과시간(min)

P 공기 압력() A 시험편의 다면적()

⑪ 주형 제작

주형 제작법

조립 주형법(turn over molding) 위 아래로 2개 또는 여러개의 주형틀을 사용하여 만드는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

바닥 주형법(floor molding) 주물 공장 바닥을 수평으로 다진 후 밑바닥에 주형을 만드는 방법

혼성 주형법(bedin molding) 주형 상자를 사용할 수 없을 만큼 대형의 주물일 때 주형의 대부분은 주형 제작 공장의 모래 바닥을

파서 만들고 나머지 일부분만 주형 상자에 만들어 결합시킴으로써 주형을 완성하는 방법

주형 제작시 주의 사항

- 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 일정 양의 수분이 필요한데 수분이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어지게 된다

- 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이

파손되기 쉽다

- 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게 한다

- 탕구계(gating system) Dross(slag 먼지)가 없는 쇳물을 주형에 주입하기 위한 목적으로 쇳물받이(pouring cup) 탕도(runner) 주

입구(gate)로 구성된다

탕구비(g)= 탕구봉단면적탕도단면적 탕구의 높이와 유속 v=C 2gh(cm sec) h 용기내 유체의 높이 C 유량계수(015～13) g 중력 가속도(cmsecsup2) 주입시간 t=s W W 주물의 중량 s 주물 두께에 따른 계수

- 덧쇳물(feeder riser) 주형 내에서 쇳물이 응고될 때 수축으로 쇳물 부족 현상이 발생하는데 이 부족한 양을 보충해 주며

수축공이 없는 치밀한 주물을 만들기 위한 것으로 덧쇳물의 위치를 주물이 두꺼운 부분이나 응고가 늦은

부분 위에 설치한다

- 플로 오프(flow off) 주형에 쇳물이 주입되면 가득 채워진 다음 넘쳐 올라 오게하여 쇳물이 주형에 가득 찬 것을 관찰할 목적

으로 주형의 높은 곳에 만든 것으로 가스 빼기보다 구멍의 단면이 크며 이것을 가스 빼기로 쓰기도 한다

- 냉각판(chilled plate) 두께가 같지 않는 주물에서 전체를 같게 냉각시키기 위해 두께가 두꺼운 부분에 쓰는데 부분적으로 급랭

시켜 견고한 조직을 얻을 목적으로도 사용된다 가스 빼기를 생각해 주형의 측면이나 아래쪽에 붙인다

- 코어 받침대(core chaplet) 코어의 자중과 쇳물의 압력 부력으로 코어가 주형내의 일정 위치에 있기 곤란할 경우에 사용하는데

코어의 양끝을 주형 내에 고정시키기 위해 받침대를 붙이는데 사용한다 이 받침대는 쇳물에 녹아

버리도록 주물과 같은 재질의 금속으로 만든다

- 중추 주형에 쇳물을 주입하면 주물의 압력으로 주형이 부력을 받아 윗 상자가 압상될 수 있는데 이를 방지하기 위해 중추를 올려

놓는다 중추의 무게는 보통 압상력의 3배 정도로 한다

쇳물의 압상력 P

A 주물을 위에서 본 면적() H 주물의 윗면에서 쇳물아궁이까지의 높이() S 주입 금속의 비중

주형 내에 코어가 있을 경우 코어의 부력34 VS를 더 고려해 준다

P = AHS+ 34 VS (V 코어의 체적 ())

덧쇠물의 응고층의 두께 δ=K t 여기서t주입시간 K재질및두께에따른계수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect2-4 금속의용해법

(1) 큐우폴라(용선로 cupola)

주철을 용해하는데 이용하는 노(爐)로 시간당 용해할 수 있는 능력(ton)으로 용량을 표시하며 열효율이 좋으며 구조가 간단하여

시설비가 염가이며 작업이 간편하다 성분의 변화가 많으며 산화하여 양이 감량된다

(2) 전로(bessemer converter)

큐우폴라에서 나온 용선을 노내에 넣고 불순물(탄소 규소 망간)을 산화 연소시키는 것으로 주강의 용해에 사용한다

① 산성 전로 원료로 Si 성분이 많고 P와 S가 적은 선철을 사용하며 그 규격은 1회 제강량으로 표시한다

② 염기성 전로 P가 많은 선철을 큐우폴라에서 용융하고 전로로 옮겨 석회를 투입하면서 제강하는 방법이다

(3) 도가니로(crucible furnace)

구리 합금 및 알루미늄 합금과 같은 비철 합금의 용해에 사용하는데 비교적 불순물이 적은 순수한 것을 얻을 수 있다 설비비는

적게드나 열효율이 낮으며 그 규격은 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(kg)으로 표시한다

(4) 반사로(reverberatory furnace)

대형 주물 및 고급 주물을 제조할 때 사용하는데 많은 금속을 값싸게 용해할 수 있으며 용해된 금속의 변질이 적다 그 규격은

1회의 용해 중량(kg)으로 표시한다

(5) 평로(open heat furnace)

1회에 다량을 제강할 때 사용되며 다량의 선철 고철 등을 용해할 수 있는 노(爐)로서 그 규격은 1회 용해량(ton)으로 표시한다

① 산성 평로 C Si Mn을 제거하며 노의 재료는 SiO2가 대부분이다

② 염기성 평로 MgO CaO을 생성하며 P S을 제거할 수 있다

(6) 전기로(electric furnace)

전기를 사용하여 특수 주철 특수강 등을 용해하고 제강하는 노로 노안의 온도 조절이 용이하고 정확 하게 할 수 있으며 금속

의 융용 손실이 적으며 또한 가스 발생이 적다

구 분 요 량 종 류 특 징

큐우폴라시간당

용해 능력(ton)

산성로

염기성로

열효율이 좋음 구조 간단 시설비 저렴 작업 간편 성분

변화가 많음산화되어 탕이 감량됨

전로 1회 제강량산성 전로

염기성 전로용융 금속의 성분 균일 탕 온도 강하됨

도가니로1회 용해 가능한

구리의 중량(kg)

백점토도가니로

흑연도가니로

자연 통풍식

강제 통풍식

불순물 적음 설비비 저렴 열효율 낮음

반사로 1회 용해중량(kg)많은 금속을 저렴하게 용해 가능 대량고급 주물 제조

가능 용해 금속 변질 적음

평로 1회 용해량(ton)산성 평로

염기성 평로1회에 다량 제강

전기로 1회 용해 가능한 중량

아크식 전기로

유도시 전기로

전기저항식 전기로

온도 조절 용이 금속의 손실이 적임 가스 발생 적음

sect2-5 특수 주조법

(1) 칠드 주조(chilled casting 냉경 주물)

① 특징 주물을 제작할 때 일부에 금속을 대고 급랭시키면

이 부분은 다른 부분보다 조직이 백선 화(白銑化)

해서 단단한 탄화철이 되고 그 내부는 서서히 냉각

되어 연한 주물이 된다 이 방법을 칠드 주조라 하

고 이렇게 이루어진 주물을 칠드 주물이라 한다

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

(2) 다이캐스팅(die casting)

①특징정밀한 금형에 용융 금속을 고압 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법이다

②장점정밀도가 높고 주물 표면이 깨끗하여 다듬질 공정을 줄일 수 있다 조직이 치밀하여 강도가 크다 얇은 주물이 가능

하며 제품을 경량화할 수 있다 주조가 빠르기 때문에 대량 생산하여 단가를 줄일 수 있다

③단점Die의 제작비가 많이 들므로 소량 생산에 부적당하다 Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 아연 알루미늄 구리

등의 비철 금속에 국한된다

④ 제품자동차 부품 전기 기계 통신 기기 용품 일용품 기화기 광학 기계 등

(3) 원심 주조법(centrifugal casting)

①특징회전하는 원통의 주형 안에 용융 금속을 넣고 회전시켜 원심력에 의해 중공 주물을 얻는 방법이다

②장점코어가 필요 없다 질이 치밀하고 강도가 크다 기포의 개입이 적다 gate riser feeder가 필요 없다

③제품파이프 피스톤링 실린더 라이너 브레이크링 차륜 등

(4) 셸 주조법(shell moulding)

①원리석탄산계 합성수지 분말을 혼합한 모래를 사용하여 5～6mm정도의 조개껍질 모양의 셀형의 주형을 만들어 이 형에

쇳물을 부어 주물을 만드는 방법이다

②공정금형의 가열(250～300C)rarr이형제(Silicon oil)분사 rarr 정반에 덤프상자 고정rarr 레진샌드를 덮음rarr 경화되지 않은

레진샌드 분리rarr경화셀 가열rarr셀형 압출rarr조립하여 주형을 만듬

③장단점주형을 신속히 대량 생산할 수 있으며 주물의 표면이 아름답고 치수의 정밀도가 높으며 복잡한 형상을

만들 수 있고 기계 가공을 하지 않아도 사용할 수 있다 숙련공이 필요 없으며 완전 기계화가 가능하다

주형에 수분이 없으므로 pin hole이 발생이 없다 주형이 얇기 때문에 통기 불량에 의한 주물 결함이 없다

④제품자동차 재봉틀 계측기 등의 얇고 작은 부품의 주조

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

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제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

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(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

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② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

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개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

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가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

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특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이 파손

되기 쉽다

③ 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스 등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게한다

(2)주형재료

① 주물사(molding sand)의 구비 조건 내열성이 크고 화학적 변화가 생기지 않아야 하고 성형성 통기성이 좋고 적당한 강도를

가져야 하며 가격이 저렴하고 구입이 용이하고 노화 되지 않으며 재사용이 가능해야 한다

② 주물사의 원료 규사 하천 모래 바다 모래 산 모래 점토 등

③ 모래의 주성분 석영 장석 운모 점토 등

④ 모래 이외의 재료

석탄 코크스 모래의 성형성을 좋게 하고 모래가 주물면에 녹아 붙는 것을 방지하고 모래의 다공화를 증가시켜 준다

톱밥 볏짚 수모 모래에 다공성을 증가시켜 준다

당밀 유지 인조수지 모래의 강도와 통기성을 증가시켜 준다

⑤ 주철용 주물사

신사(greem sand) 신사+점토(15이하)+수분(7～10)+석탄분말(5～20)

건조사(dry sand) 신사+수분과 점토분+톱밥+코크스+흑연+하천 모래

⑥ 주강용 주물사 주철보다 주입 온도가 1500～1560로 높으므로 주물사는 내화성이 크고 통기성이 좋아야 한다

규사+점결제(내화점토 벤토나이트bentonite)

벤토나이트(bentonite) 주물사로 사용되는 점토의 일종으로 건조강도 열간강도 내화성이 크며 주강용 주형의 점결제로 사용

된다

⑦ 비철 합금용 주물사 용융 온도가 낮아 내화성 통기성보다 성형성이 좋고 주물표면이 고운 주물사를 선택한다

일반 주물 주물사+소량의 소금

대형 주물 신사+점토

⑧ 기타 주물사와 첨가제

표면사(facing sand) 오래된 모래(2～6)+새모래(3～6)+석탄가루(16～18)

점토 주물사에 점결성을 주기 위해 배합함

⑨ 특수 주물사

합성사 규사(고 내화도 둥근 입자)+점결제(벤토나이트)

오일샌드 규사+점결제(전분 벤토나이트)+아미인유+어유(漁油)rarr코어용으로 사용

CO₂프로세스용 주물사 탄산 가스 주형법에 사용되는 주물사

렌진 샌드 규사를 열경화성 수지로 결합하여 만든 주물사

시멘트 샌드 시멘트를 결합제로 사용한 주물사

⑩ 주물사 시험법

수분 함유량 시료 50g을 105plusmn5에서 1～2시간 건조시켜 무게를 달아 건조 전과 건조 후의 무게를 구함

수분 함유량= 건조 전(g)-건조 후(g)시료(g) times100() 통기도 시험편을 통기도 시험기에 넣어 일정 압력으로 한쪽에서 2000cc의 공기를 보낼 때 일어나는 공기 압력의 차이와 그 시

간을 측정하여 구한다

통기도(K)= VhPAt (cm min ) 여기서 V 시험편을 통과한 공기량(cc) h 시험편의 높이(cm) t 통과시간(min)

P 공기 압력() A 시험편의 다면적()

⑪ 주형 제작

주형 제작법

조립 주형법(turn over molding) 위 아래로 2개 또는 여러개의 주형틀을 사용하여 만드는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

바닥 주형법(floor molding) 주물 공장 바닥을 수평으로 다진 후 밑바닥에 주형을 만드는 방법

혼성 주형법(bedin molding) 주형 상자를 사용할 수 없을 만큼 대형의 주물일 때 주형의 대부분은 주형 제작 공장의 모래 바닥을

파서 만들고 나머지 일부분만 주형 상자에 만들어 결합시킴으로써 주형을 완성하는 방법

주형 제작시 주의 사항

- 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 일정 양의 수분이 필요한데 수분이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어지게 된다

- 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이

파손되기 쉽다

- 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게 한다

- 탕구계(gating system) Dross(slag 먼지)가 없는 쇳물을 주형에 주입하기 위한 목적으로 쇳물받이(pouring cup) 탕도(runner) 주

입구(gate)로 구성된다

탕구비(g)= 탕구봉단면적탕도단면적 탕구의 높이와 유속 v=C 2gh(cm sec) h 용기내 유체의 높이 C 유량계수(015～13) g 중력 가속도(cmsecsup2) 주입시간 t=s W W 주물의 중량 s 주물 두께에 따른 계수

- 덧쇳물(feeder riser) 주형 내에서 쇳물이 응고될 때 수축으로 쇳물 부족 현상이 발생하는데 이 부족한 양을 보충해 주며

수축공이 없는 치밀한 주물을 만들기 위한 것으로 덧쇳물의 위치를 주물이 두꺼운 부분이나 응고가 늦은

부분 위에 설치한다

- 플로 오프(flow off) 주형에 쇳물이 주입되면 가득 채워진 다음 넘쳐 올라 오게하여 쇳물이 주형에 가득 찬 것을 관찰할 목적

으로 주형의 높은 곳에 만든 것으로 가스 빼기보다 구멍의 단면이 크며 이것을 가스 빼기로 쓰기도 한다

- 냉각판(chilled plate) 두께가 같지 않는 주물에서 전체를 같게 냉각시키기 위해 두께가 두꺼운 부분에 쓰는데 부분적으로 급랭

시켜 견고한 조직을 얻을 목적으로도 사용된다 가스 빼기를 생각해 주형의 측면이나 아래쪽에 붙인다

- 코어 받침대(core chaplet) 코어의 자중과 쇳물의 압력 부력으로 코어가 주형내의 일정 위치에 있기 곤란할 경우에 사용하는데

코어의 양끝을 주형 내에 고정시키기 위해 받침대를 붙이는데 사용한다 이 받침대는 쇳물에 녹아

버리도록 주물과 같은 재질의 금속으로 만든다

- 중추 주형에 쇳물을 주입하면 주물의 압력으로 주형이 부력을 받아 윗 상자가 압상될 수 있는데 이를 방지하기 위해 중추를 올려

놓는다 중추의 무게는 보통 압상력의 3배 정도로 한다

쇳물의 압상력 P

A 주물을 위에서 본 면적() H 주물의 윗면에서 쇳물아궁이까지의 높이() S 주입 금속의 비중

주형 내에 코어가 있을 경우 코어의 부력34 VS를 더 고려해 준다

P = AHS+ 34 VS (V 코어의 체적 ())

덧쇠물의 응고층의 두께 δ=K t 여기서t주입시간 K재질및두께에따른계수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect2-4 금속의용해법

(1) 큐우폴라(용선로 cupola)

주철을 용해하는데 이용하는 노(爐)로 시간당 용해할 수 있는 능력(ton)으로 용량을 표시하며 열효율이 좋으며 구조가 간단하여

시설비가 염가이며 작업이 간편하다 성분의 변화가 많으며 산화하여 양이 감량된다

(2) 전로(bessemer converter)

큐우폴라에서 나온 용선을 노내에 넣고 불순물(탄소 규소 망간)을 산화 연소시키는 것으로 주강의 용해에 사용한다

① 산성 전로 원료로 Si 성분이 많고 P와 S가 적은 선철을 사용하며 그 규격은 1회 제강량으로 표시한다

② 염기성 전로 P가 많은 선철을 큐우폴라에서 용융하고 전로로 옮겨 석회를 투입하면서 제강하는 방법이다

(3) 도가니로(crucible furnace)

구리 합금 및 알루미늄 합금과 같은 비철 합금의 용해에 사용하는데 비교적 불순물이 적은 순수한 것을 얻을 수 있다 설비비는

적게드나 열효율이 낮으며 그 규격은 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(kg)으로 표시한다

(4) 반사로(reverberatory furnace)

대형 주물 및 고급 주물을 제조할 때 사용하는데 많은 금속을 값싸게 용해할 수 있으며 용해된 금속의 변질이 적다 그 규격은

1회의 용해 중량(kg)으로 표시한다

(5) 평로(open heat furnace)

1회에 다량을 제강할 때 사용되며 다량의 선철 고철 등을 용해할 수 있는 노(爐)로서 그 규격은 1회 용해량(ton)으로 표시한다

① 산성 평로 C Si Mn을 제거하며 노의 재료는 SiO2가 대부분이다

② 염기성 평로 MgO CaO을 생성하며 P S을 제거할 수 있다

(6) 전기로(electric furnace)

전기를 사용하여 특수 주철 특수강 등을 용해하고 제강하는 노로 노안의 온도 조절이 용이하고 정확 하게 할 수 있으며 금속

의 융용 손실이 적으며 또한 가스 발생이 적다

구 분 요 량 종 류 특 징

큐우폴라시간당

용해 능력(ton)

산성로

염기성로

열효율이 좋음 구조 간단 시설비 저렴 작업 간편 성분

변화가 많음산화되어 탕이 감량됨

전로 1회 제강량산성 전로

염기성 전로용융 금속의 성분 균일 탕 온도 강하됨

도가니로1회 용해 가능한

구리의 중량(kg)

백점토도가니로

흑연도가니로

자연 통풍식

강제 통풍식

불순물 적음 설비비 저렴 열효율 낮음

반사로 1회 용해중량(kg)많은 금속을 저렴하게 용해 가능 대량고급 주물 제조

가능 용해 금속 변질 적음

평로 1회 용해량(ton)산성 평로

염기성 평로1회에 다량 제강

전기로 1회 용해 가능한 중량

아크식 전기로

유도시 전기로

전기저항식 전기로

온도 조절 용이 금속의 손실이 적임 가스 발생 적음

sect2-5 특수 주조법

(1) 칠드 주조(chilled casting 냉경 주물)

① 특징 주물을 제작할 때 일부에 금속을 대고 급랭시키면

이 부분은 다른 부분보다 조직이 백선 화(白銑化)

해서 단단한 탄화철이 되고 그 내부는 서서히 냉각

되어 연한 주물이 된다 이 방법을 칠드 주조라 하

고 이렇게 이루어진 주물을 칠드 주물이라 한다

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

(2) 다이캐스팅(die casting)

①특징정밀한 금형에 용융 금속을 고압 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법이다

②장점정밀도가 높고 주물 표면이 깨끗하여 다듬질 공정을 줄일 수 있다 조직이 치밀하여 강도가 크다 얇은 주물이 가능

하며 제품을 경량화할 수 있다 주조가 빠르기 때문에 대량 생산하여 단가를 줄일 수 있다

③단점Die의 제작비가 많이 들므로 소량 생산에 부적당하다 Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 아연 알루미늄 구리

등의 비철 금속에 국한된다

④ 제품자동차 부품 전기 기계 통신 기기 용품 일용품 기화기 광학 기계 등

(3) 원심 주조법(centrifugal casting)

①특징회전하는 원통의 주형 안에 용융 금속을 넣고 회전시켜 원심력에 의해 중공 주물을 얻는 방법이다

②장점코어가 필요 없다 질이 치밀하고 강도가 크다 기포의 개입이 적다 gate riser feeder가 필요 없다

③제품파이프 피스톤링 실린더 라이너 브레이크링 차륜 등

(4) 셸 주조법(shell moulding)

①원리석탄산계 합성수지 분말을 혼합한 모래를 사용하여 5～6mm정도의 조개껍질 모양의 셀형의 주형을 만들어 이 형에

쇳물을 부어 주물을 만드는 방법이다

②공정금형의 가열(250～300C)rarr이형제(Silicon oil)분사 rarr 정반에 덤프상자 고정rarr 레진샌드를 덮음rarr 경화되지 않은

레진샌드 분리rarr경화셀 가열rarr셀형 압출rarr조립하여 주형을 만듬

③장단점주형을 신속히 대량 생산할 수 있으며 주물의 표면이 아름답고 치수의 정밀도가 높으며 복잡한 형상을

만들 수 있고 기계 가공을 하지 않아도 사용할 수 있다 숙련공이 필요 없으며 완전 기계화가 가능하다

주형에 수분이 없으므로 pin hole이 발생이 없다 주형이 얇기 때문에 통기 불량에 의한 주물 결함이 없다

④제품자동차 재봉틀 계측기 등의 얇고 작은 부품의 주조

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

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sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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바닥 주형법(floor molding) 주물 공장 바닥을 수평으로 다진 후 밑바닥에 주형을 만드는 방법

혼성 주형법(bedin molding) 주형 상자를 사용할 수 없을 만큼 대형의 주물일 때 주형의 대부분은 주형 제작 공장의 모래 바닥을

파서 만들고 나머지 일부분만 주형 상자에 만들어 결합시킴으로써 주형을 완성하는 방법

주형 제작시 주의 사항

- 습도(moisture) 주형의 종류와 재질에 따라 일정 양의 수분이 필요한데 수분이 많으면 주물에 기포가 생기기 쉽고 적으면 조형

하기가 곤란하며 강도 등이 떨어지게 된다

- 다지기(ramming) 주물사를 너무 다지게 되면 통기성이 나빠지고 약하게 다지면 성형성(강도)이 감소되어 쇳물 압력에 주형이

파손되기 쉽다

- 공기뽑기(venting) 주조시 발생하는 수증기 가스등을 뽑아내기 위해 통기성이 좋은 새 모래를 사용하며 송곳으로 가스 배출구

를 만들고 주물사에 짚 톱밥 등을 넣어 통기성을 좋게 한다

- 탕구계(gating system) Dross(slag 먼지)가 없는 쇳물을 주형에 주입하기 위한 목적으로 쇳물받이(pouring cup) 탕도(runner) 주

입구(gate)로 구성된다

탕구비(g)= 탕구봉단면적탕도단면적 탕구의 높이와 유속 v=C 2gh(cm sec) h 용기내 유체의 높이 C 유량계수(015～13) g 중력 가속도(cmsecsup2) 주입시간 t=s W W 주물의 중량 s 주물 두께에 따른 계수

- 덧쇳물(feeder riser) 주형 내에서 쇳물이 응고될 때 수축으로 쇳물 부족 현상이 발생하는데 이 부족한 양을 보충해 주며

수축공이 없는 치밀한 주물을 만들기 위한 것으로 덧쇳물의 위치를 주물이 두꺼운 부분이나 응고가 늦은

부분 위에 설치한다

- 플로 오프(flow off) 주형에 쇳물이 주입되면 가득 채워진 다음 넘쳐 올라 오게하여 쇳물이 주형에 가득 찬 것을 관찰할 목적

으로 주형의 높은 곳에 만든 것으로 가스 빼기보다 구멍의 단면이 크며 이것을 가스 빼기로 쓰기도 한다

- 냉각판(chilled plate) 두께가 같지 않는 주물에서 전체를 같게 냉각시키기 위해 두께가 두꺼운 부분에 쓰는데 부분적으로 급랭

시켜 견고한 조직을 얻을 목적으로도 사용된다 가스 빼기를 생각해 주형의 측면이나 아래쪽에 붙인다

- 코어 받침대(core chaplet) 코어의 자중과 쇳물의 압력 부력으로 코어가 주형내의 일정 위치에 있기 곤란할 경우에 사용하는데

코어의 양끝을 주형 내에 고정시키기 위해 받침대를 붙이는데 사용한다 이 받침대는 쇳물에 녹아

버리도록 주물과 같은 재질의 금속으로 만든다

- 중추 주형에 쇳물을 주입하면 주물의 압력으로 주형이 부력을 받아 윗 상자가 압상될 수 있는데 이를 방지하기 위해 중추를 올려

놓는다 중추의 무게는 보통 압상력의 3배 정도로 한다

쇳물의 압상력 P

A 주물을 위에서 본 면적() H 주물의 윗면에서 쇳물아궁이까지의 높이() S 주입 금속의 비중

주형 내에 코어가 있을 경우 코어의 부력34 VS를 더 고려해 준다

P = AHS+ 34 VS (V 코어의 체적 ())

덧쇠물의 응고층의 두께 δ=K t 여기서t주입시간 K재질및두께에따른계수

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sect2-4 금속의용해법

(1) 큐우폴라(용선로 cupola)

주철을 용해하는데 이용하는 노(爐)로 시간당 용해할 수 있는 능력(ton)으로 용량을 표시하며 열효율이 좋으며 구조가 간단하여

시설비가 염가이며 작업이 간편하다 성분의 변화가 많으며 산화하여 양이 감량된다

(2) 전로(bessemer converter)

큐우폴라에서 나온 용선을 노내에 넣고 불순물(탄소 규소 망간)을 산화 연소시키는 것으로 주강의 용해에 사용한다

① 산성 전로 원료로 Si 성분이 많고 P와 S가 적은 선철을 사용하며 그 규격은 1회 제강량으로 표시한다

② 염기성 전로 P가 많은 선철을 큐우폴라에서 용융하고 전로로 옮겨 석회를 투입하면서 제강하는 방법이다

(3) 도가니로(crucible furnace)

구리 합금 및 알루미늄 합금과 같은 비철 합금의 용해에 사용하는데 비교적 불순물이 적은 순수한 것을 얻을 수 있다 설비비는

적게드나 열효율이 낮으며 그 규격은 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(kg)으로 표시한다

(4) 반사로(reverberatory furnace)

대형 주물 및 고급 주물을 제조할 때 사용하는데 많은 금속을 값싸게 용해할 수 있으며 용해된 금속의 변질이 적다 그 규격은

1회의 용해 중량(kg)으로 표시한다

(5) 평로(open heat furnace)

1회에 다량을 제강할 때 사용되며 다량의 선철 고철 등을 용해할 수 있는 노(爐)로서 그 규격은 1회 용해량(ton)으로 표시한다

① 산성 평로 C Si Mn을 제거하며 노의 재료는 SiO2가 대부분이다

② 염기성 평로 MgO CaO을 생성하며 P S을 제거할 수 있다

(6) 전기로(electric furnace)

전기를 사용하여 특수 주철 특수강 등을 용해하고 제강하는 노로 노안의 온도 조절이 용이하고 정확 하게 할 수 있으며 금속

의 융용 손실이 적으며 또한 가스 발생이 적다

구 분 요 량 종 류 특 징

큐우폴라시간당

용해 능력(ton)

산성로

염기성로

열효율이 좋음 구조 간단 시설비 저렴 작업 간편 성분

변화가 많음산화되어 탕이 감량됨

전로 1회 제강량산성 전로

염기성 전로용융 금속의 성분 균일 탕 온도 강하됨

도가니로1회 용해 가능한

구리의 중량(kg)

백점토도가니로

흑연도가니로

자연 통풍식

강제 통풍식

불순물 적음 설비비 저렴 열효율 낮음

반사로 1회 용해중량(kg)많은 금속을 저렴하게 용해 가능 대량고급 주물 제조

가능 용해 금속 변질 적음

평로 1회 용해량(ton)산성 평로

염기성 평로1회에 다량 제강

전기로 1회 용해 가능한 중량

아크식 전기로

유도시 전기로

전기저항식 전기로

온도 조절 용이 금속의 손실이 적임 가스 발생 적음

sect2-5 특수 주조법

(1) 칠드 주조(chilled casting 냉경 주물)

① 특징 주물을 제작할 때 일부에 금속을 대고 급랭시키면

이 부분은 다른 부분보다 조직이 백선 화(白銑化)

해서 단단한 탄화철이 되고 그 내부는 서서히 냉각

되어 연한 주물이 된다 이 방법을 칠드 주조라 하

고 이렇게 이루어진 주물을 칠드 주물이라 한다

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

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② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

(2) 다이캐스팅(die casting)

①특징정밀한 금형에 용융 금속을 고압 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법이다

②장점정밀도가 높고 주물 표면이 깨끗하여 다듬질 공정을 줄일 수 있다 조직이 치밀하여 강도가 크다 얇은 주물이 가능

하며 제품을 경량화할 수 있다 주조가 빠르기 때문에 대량 생산하여 단가를 줄일 수 있다

③단점Die의 제작비가 많이 들므로 소량 생산에 부적당하다 Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 아연 알루미늄 구리

등의 비철 금속에 국한된다

④ 제품자동차 부품 전기 기계 통신 기기 용품 일용품 기화기 광학 기계 등

(3) 원심 주조법(centrifugal casting)

①특징회전하는 원통의 주형 안에 용융 금속을 넣고 회전시켜 원심력에 의해 중공 주물을 얻는 방법이다

②장점코어가 필요 없다 질이 치밀하고 강도가 크다 기포의 개입이 적다 gate riser feeder가 필요 없다

③제품파이프 피스톤링 실린더 라이너 브레이크링 차륜 등

(4) 셸 주조법(shell moulding)

①원리석탄산계 합성수지 분말을 혼합한 모래를 사용하여 5～6mm정도의 조개껍질 모양의 셀형의 주형을 만들어 이 형에

쇳물을 부어 주물을 만드는 방법이다

②공정금형의 가열(250～300C)rarr이형제(Silicon oil)분사 rarr 정반에 덤프상자 고정rarr 레진샌드를 덮음rarr 경화되지 않은

레진샌드 분리rarr경화셀 가열rarr셀형 압출rarr조립하여 주형을 만듬

③장단점주형을 신속히 대량 생산할 수 있으며 주물의 표면이 아름답고 치수의 정밀도가 높으며 복잡한 형상을

만들 수 있고 기계 가공을 하지 않아도 사용할 수 있다 숙련공이 필요 없으며 완전 기계화가 가능하다

주형에 수분이 없으므로 pin hole이 발생이 없다 주형이 얇기 때문에 통기 불량에 의한 주물 결함이 없다

④제품자동차 재봉틀 계측기 등의 얇고 작은 부품의 주조

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(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

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폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

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(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

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(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

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제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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sect2-4 금속의용해법

(1) 큐우폴라(용선로 cupola)

주철을 용해하는데 이용하는 노(爐)로 시간당 용해할 수 있는 능력(ton)으로 용량을 표시하며 열효율이 좋으며 구조가 간단하여

시설비가 염가이며 작업이 간편하다 성분의 변화가 많으며 산화하여 양이 감량된다

(2) 전로(bessemer converter)

큐우폴라에서 나온 용선을 노내에 넣고 불순물(탄소 규소 망간)을 산화 연소시키는 것으로 주강의 용해에 사용한다

① 산성 전로 원료로 Si 성분이 많고 P와 S가 적은 선철을 사용하며 그 규격은 1회 제강량으로 표시한다

② 염기성 전로 P가 많은 선철을 큐우폴라에서 용융하고 전로로 옮겨 석회를 투입하면서 제강하는 방법이다

(3) 도가니로(crucible furnace)

구리 합금 및 알루미늄 합금과 같은 비철 합금의 용해에 사용하는데 비교적 불순물이 적은 순수한 것을 얻을 수 있다 설비비는

적게드나 열효율이 낮으며 그 규격은 1회에 용해할 수 있는 구리의 중량(kg)으로 표시한다

(4) 반사로(reverberatory furnace)

대형 주물 및 고급 주물을 제조할 때 사용하는데 많은 금속을 값싸게 용해할 수 있으며 용해된 금속의 변질이 적다 그 규격은

1회의 용해 중량(kg)으로 표시한다

(5) 평로(open heat furnace)

1회에 다량을 제강할 때 사용되며 다량의 선철 고철 등을 용해할 수 있는 노(爐)로서 그 규격은 1회 용해량(ton)으로 표시한다

① 산성 평로 C Si Mn을 제거하며 노의 재료는 SiO2가 대부분이다

② 염기성 평로 MgO CaO을 생성하며 P S을 제거할 수 있다

(6) 전기로(electric furnace)

전기를 사용하여 특수 주철 특수강 등을 용해하고 제강하는 노로 노안의 온도 조절이 용이하고 정확 하게 할 수 있으며 금속

의 융용 손실이 적으며 또한 가스 발생이 적다

구 분 요 량 종 류 특 징

큐우폴라시간당

용해 능력(ton)

산성로

염기성로

열효율이 좋음 구조 간단 시설비 저렴 작업 간편 성분

변화가 많음산화되어 탕이 감량됨

전로 1회 제강량산성 전로

염기성 전로용융 금속의 성분 균일 탕 온도 강하됨

도가니로1회 용해 가능한

구리의 중량(kg)

백점토도가니로

흑연도가니로

자연 통풍식

강제 통풍식

불순물 적음 설비비 저렴 열효율 낮음

반사로 1회 용해중량(kg)많은 금속을 저렴하게 용해 가능 대량고급 주물 제조

가능 용해 금속 변질 적음

평로 1회 용해량(ton)산성 평로

염기성 평로1회에 다량 제강

전기로 1회 용해 가능한 중량

아크식 전기로

유도시 전기로

전기저항식 전기로

온도 조절 용이 금속의 손실이 적임 가스 발생 적음

sect2-5 특수 주조법

(1) 칠드 주조(chilled casting 냉경 주물)

① 특징 주물을 제작할 때 일부에 금속을 대고 급랭시키면

이 부분은 다른 부분보다 조직이 백선 화(白銑化)

해서 단단한 탄화철이 되고 그 내부는 서서히 냉각

되어 연한 주물이 된다 이 방법을 칠드 주조라 하

고 이렇게 이루어진 주물을 칠드 주물이라 한다

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

(2) 다이캐스팅(die casting)

①특징정밀한 금형에 용융 금속을 고압 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법이다

②장점정밀도가 높고 주물 표면이 깨끗하여 다듬질 공정을 줄일 수 있다 조직이 치밀하여 강도가 크다 얇은 주물이 가능

하며 제품을 경량화할 수 있다 주조가 빠르기 때문에 대량 생산하여 단가를 줄일 수 있다

③단점Die의 제작비가 많이 들므로 소량 생산에 부적당하다 Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 아연 알루미늄 구리

등의 비철 금속에 국한된다

④ 제품자동차 부품 전기 기계 통신 기기 용품 일용품 기화기 광학 기계 등

(3) 원심 주조법(centrifugal casting)

①특징회전하는 원통의 주형 안에 용융 금속을 넣고 회전시켜 원심력에 의해 중공 주물을 얻는 방법이다

②장점코어가 필요 없다 질이 치밀하고 강도가 크다 기포의 개입이 적다 gate riser feeder가 필요 없다

③제품파이프 피스톤링 실린더 라이너 브레이크링 차륜 등

(4) 셸 주조법(shell moulding)

①원리석탄산계 합성수지 분말을 혼합한 모래를 사용하여 5～6mm정도의 조개껍질 모양의 셀형의 주형을 만들어 이 형에

쇳물을 부어 주물을 만드는 방법이다

②공정금형의 가열(250～300C)rarr이형제(Silicon oil)분사 rarr 정반에 덤프상자 고정rarr 레진샌드를 덮음rarr 경화되지 않은

레진샌드 분리rarr경화셀 가열rarr셀형 압출rarr조립하여 주형을 만듬

③장단점주형을 신속히 대량 생산할 수 있으며 주물의 표면이 아름답고 치수의 정밀도가 높으며 복잡한 형상을

만들 수 있고 기계 가공을 하지 않아도 사용할 수 있다 숙련공이 필요 없으며 완전 기계화가 가능하다

주형에 수분이 없으므로 pin hole이 발생이 없다 주형이 얇기 때문에 통기 불량에 의한 주물 결함이 없다

④제품자동차 재봉틀 계측기 등의 얇고 작은 부품의 주조

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

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제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

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(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

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② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

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개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

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폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

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가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 제품 압연 롤러 볼 밀(ball mill) 파쇄기(crusher)등

(2) 다이캐스팅(die casting)

①특징정밀한 금형에 용융 금속을 고압 고속으로 주입하여 주물을 얻는 방법이다

②장점정밀도가 높고 주물 표면이 깨끗하여 다듬질 공정을 줄일 수 있다 조직이 치밀하여 강도가 크다 얇은 주물이 가능

하며 제품을 경량화할 수 있다 주조가 빠르기 때문에 대량 생산하여 단가를 줄일 수 있다

③단점Die의 제작비가 많이 들므로 소량 생산에 부적당하다 Die의 내열강도 때문에 용융점이 낮은 아연 알루미늄 구리

등의 비철 금속에 국한된다

④ 제품자동차 부품 전기 기계 통신 기기 용품 일용품 기화기 광학 기계 등

(3) 원심 주조법(centrifugal casting)

①특징회전하는 원통의 주형 안에 용융 금속을 넣고 회전시켜 원심력에 의해 중공 주물을 얻는 방법이다

②장점코어가 필요 없다 질이 치밀하고 강도가 크다 기포의 개입이 적다 gate riser feeder가 필요 없다

③제품파이프 피스톤링 실린더 라이너 브레이크링 차륜 등

(4) 셸 주조법(shell moulding)

①원리석탄산계 합성수지 분말을 혼합한 모래를 사용하여 5～6mm정도의 조개껍질 모양의 셀형의 주형을 만들어 이 형에

쇳물을 부어 주물을 만드는 방법이다

②공정금형의 가열(250～300C)rarr이형제(Silicon oil)분사 rarr 정반에 덤프상자 고정rarr 레진샌드를 덮음rarr 경화되지 않은

레진샌드 분리rarr경화셀 가열rarr셀형 압출rarr조립하여 주형을 만듬

③장단점주형을 신속히 대량 생산할 수 있으며 주물의 표면이 아름답고 치수의 정밀도가 높으며 복잡한 형상을

만들 수 있고 기계 가공을 하지 않아도 사용할 수 있다 숙련공이 필요 없으며 완전 기계화가 가능하다

주형에 수분이 없으므로 pin hole이 발생이 없다 주형이 얇기 때문에 통기 불량에 의한 주물 결함이 없다

④제품자동차 재봉틀 계측기 등의 얇고 작은 부품의 주조

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

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제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

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(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

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② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

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개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

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폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

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가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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(5) 인베스트먼트 주조법(investment casting)

① 원리 주물과 동일한 모양을 왁스(wax) 파라핀(paraffin) 등으로 만들어 주형재에 매몰하고 가열로에서 가열하여 주형을 경화시

킴과 동시에 모형재인 왁스나 파라핀을 녹여 주형을 완성하는 방법으로 ldquolost wax법rdquo ldquo정밀주조rdquo라고도 한다

② 특징 치수의 정도와 표면의 평활도가 여러 정밀주조법 중에서 가장 우수하나 주형 제작비가 비싸다

(6) CO2법 단시간에 건조 주형을 얻는 방법으로 주형재인 주물사에 물유리(특수 규산소다)를 5～6정도 첨가한 주형에 이산화탄소 가스를 통과시

켜 경화하게 하는 방법이다

(7) 진공 주조법

① 원리 대기중에서 철강을 용해하여 주조하면 O2 H2 N2등의 가스가 탕에 들어가게 되어 산화물과 hair crack의 원인이 되므로

진공도 10-3mmHg 정도에서 주조하는 방법이다

sect2-6 주물의 결함 종류

① 기공(blow hole) 주물 속에 생기는 기포의 총칭으로 주로 주조할 때 가스 배출(vent)이 불완전해서 생긴다

ㆍ방지법 쇳물 주입 온도를 필요 이상으로 높게 하지 말 것 쇳물 아궁이를 크게 할 것 통기성을 좋게 할 것 주형의 수분을 제

거할 것

② 수촉공(shrinkage hole) 용융 상태의 쇳물이 표면부터 응고하면서 제일 마지막으로 응고하게 되는 부분은 쇳물 부족으로 빈 공간

이 생기게 된 것

ㆍ방지법 쇳물 아궁이를 크게 할 것 덧쇳물을 부을 것

③ 편석(segregation) 주물의 일부분에 불순물이 집중되거나 성분의 비중차에 의해 한곳에 서로 다른 성분끼리 치우치러나 처음 생긴

결정과 나중에 생긴 결정 사이에 경계가 생기는 현상이다

④ 주물 표면 불량 모래 입자의 굵기 용탕의 표면 장력 용탕의 압력 등의 영향에 의해 발생한다

⑤ 치수 불량 주물사의 선정이 부적절하거나 목형의 변형에 의한 것 코어가 이동 했을 경우 주물 상자의 조립이 불량하거나 중추

의 중량 부족에 의해 발생한다

sect2-7 주형의 제조 종류

①졸트법 주형상자에 모래를 넣고 상하로 요동시키는 방법

②스트립법 조형한 주형으로부터 모형을 뽑는 방법

③드로오법 스트립버과 반대 현상

④스퀴스법 주형상자 속의 모래에 압력을 가하여 압축하는 방법

⑤슬링거법 모래를 회전하는 것으로 주조형 표면에 뿌리면서 다지는 방법

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제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

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개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

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폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

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가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

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제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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제 3 장 소성 가공

sect 3-1 소성 가공의 목적

균일한 제품을 다량 생산하기 위함이 그 목적이다

sect 3-2 소성과 탄성

(1) 소성(plasticity)

재료를 파괴시키지 않고 영구 변형을 일으킬 수 있는 성질을 말한다

(2) 탄성(elasticity)

재료에 외력을 가하였다가 제거하면 원형으로 되돌아오는 성질을 말한다

sect 3-3 응력의 관계

(1) 허용 응력

보통 극한 응력에 안전율을 나눈값으로 응력에서 가장 작은 값을 갖는다

(2) 탄성한계

응력과 변형을 선도에서 선형적인 구역으로 외력을 제거하면 원래의 모양으로 되돌아오는 구역을 말한다 즉 탄성과 소성의 한계이다

(3) 항복점

금속 재료의 인장시험시 신장의 종점으로 하중이 증가하지 않고 재료가 급격히 늘어나기 시작할 때의 응력을 말한다

(4) 인장강도

인장시험에서 시험편이 견딜 수 있는 최대 하중 즉 인장하중을 평행부의 원래 단면적으로 나눈 값이다

인장강도gt탄성한계gt항복점gt허용강도

sect 3-4 소성 가공에 이용되는 성질

(1) 가단성(malleability전성)

단면에 의해 금속을 얇고 넓게 늘릴 수 있는 성질을 말한다

(2) 연성(ductility)

금속선(wire)을 뽑을 때 길이 방향으로 늘어나는 성질을 말한다

(3) 가소성(plasticity소성)

물체에 압력을 가할 때 고체 상태에서 유도되는 성질(소성)로써 탄성이 없는 성질을 말한다

sect 3-5 소성 가공의 종류와 장점

(1) 소성 가공의 종류

① 단조 가공(forging) 금속을 일정한 온도의 열과 압력을 가해 성형하는 작업

② 압연 가공(rolling) 금속 소재를 고온 또는 상온에서 압연기(rolling mill)의 회전롤러(roller) 사이로 통과시켜 판재나 레일과

같은 모양의 재료를 성형하는 것

③ 인발 가공(drowing) 선재나 파이프 등을 만들 경우 다이를 통하여 인발함으로써 필요한 치수 형상으로 만들어 내는 가공

④ 압출 가공(extrusion) 용기 모양의 공구 속에 빌릿(billet)이라고 불리는 소재 조각을 삽입하여 램에 의해서 가압하고 다이에 뚫

은 구멍에서 재료를 압출하여 다이구멍의 단면 형상을 가진 긴 제품을 만드는 가공

⑤ 판금 가공(sheet metal working) 금속판을 소성 변형시켜서 여러 가지 원하는 모양으로 만드는 가공

⑥ 전조 가공(rolling of rood) 가공 방법은 압연과 유사하나 전조 공구(roller)를 사용하여 나사나 기어 등을 성형하는 가공

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(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 주물에 대한 소성 가공의 장점

① 주물에 비하여 성형된 치수가 정확하다 ② 금속 결정 조직이 치밀하고 성질이 강해진다

③ 다량 생산으로 균일 제품을 쉽게 얻을 수 있다 ④ 재료의 사용량을 절약할 수 있다

⑤ 제품의 정밀도가 높다 ⑥ 가격이 싸다

sect 3-6 냉간 가공과 열간 가공의 특징

(1) 냉간 가공(상온 가공 cold working) 재결정 온도 이하에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 가공면이 깨끗하고 정밀한 모양으로 가공된다

② 가공 경화로 강도는 증가되지만 연신율(연율)은 작아진다

③ 가공 방향 섬유 조직이 생기고 판재 등은 방향에 따라 강도가 달라진다

가공 경화(재가 hardening) 냉간 가공에 의해 경도 강도가 증가하는 현상 재료에 외력을 가하면 단단해지는 성질을 말한다

시효 경화(age hardening) 어떤 종류의 금속이나 합금은 가공 경화한 직후부터 시간의 경과와 더불어 기계적 성질이 변화하나

나중에는 일정한 값을 나타내는 현상이다

(2) 열간 가공(고온 가공 hot working) 재결정 온도 이상에서 금속의 기계적 성질을 변화시키는 가공이다

① 한 번 가공으로 많은 변형을 줄 수 있다 ② 가공 시간이 냉간 가공에 비하여 짧다

③ 성형시키는 데 냉간 가공에 비하여 동력이 적게 든다 ④ 조직을 미세화하는 데 효과가 있다

⑤ 표면이 산화되어 변질이 잘 된다 ⑥ 냉간 가공에 비하여 균일성이 적다

⑦ 치수에 변화가 많다

재결정 금속의 결정 입자를 적당한 온도로 가열하면 변형된 결정 입자가 파괴되어 점차로 미세한 다각형 모양의 결정 입자로 변화하는

것 금속의 가공도와 재결정 온도의 관계는 가공도가 크면 재결정 온도가 낮아지고 가공도가 낮으면 재결정 온도가 높아진다

sect 3-7 단조 가공(1) 단조의 종류

단조 열간 단조(Hot forging) 해머 단조 - 자유 단조 형 단조(Die forging)

press 단조 - 자유 단조 형 단조

upset 단조

압연 단조

냉간 단조(Cold forging) cold heading

coining

swaging

① 자유 단조 개방형 형틀을 사용하여 소재를 변형시키는 것

② 형 단조 2개의 다이 사이에 재료를 넣고 가압하여 성형시키는 방법으로 복잡한 형상을 가진 제품을 값싸게 대량 생산할 수 있는

장점이 있으나 형틀의 가격이 비싸다는 단점이 있다

③ 업셋 단조 가열된 재료를 수평으로 형틀에 고정하고 한 쪽 끝을 돌출시키고 돌출부를 축 방향으로 공구로 타격을 주어 성형시

키는 방법이다

④ 압연 단조 1쌍의 반원통 롤러 표면 위에 형을 조각하여 롤러를 회전시키면서 성형시키는 방법으로 봉재와 같은 가늘고 긴 것을

성형할 때 이용한다

⑤ 콜드 헤딩 볼트 리벳의 머리 제작에 이용한다

⑥ 코닝 프레스로 매끈한 표면과 정밀한 치수를 얻으려고 할 때 사용한다

⑦ 스웨이징 봉재 관재의 지름을 축소하거나 또는 테이퍼(taper)를 만들 때 사용한다

(2) 단조 재료와 가열로

① 단조 재료 재료의 항복점이 낮고 연신율이 큰 재료일수록 소성변형이 잘 일어나므로 단조가 용이해진다 탄소강 특수강 동합

금 경합금 등은 단조가 가능하나 주철은 불가능하다

적열취성 강재에서 유황(S)의 함유량이 많을 때 일어나는 취성이다

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② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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② 가열로

가열로명 열원(연로) 특 징 용 도

벽돌화덕 코크스목탄석탄구조가 간단하고 사용이 쉬우나 온도 조절

및 균일한 가열이 곤란함

작은 물건용 가열에 가장

많이 사용됨

반사로 무연탄중유가스 큰 물건 가열에 사용 큰 물건용

가스로 가스 조작이 간편하고 온도 조절이 쉬움 작은 물건용 및 열처리용

중유로 중유 특수 분사용 장치가 필요하며 조절이 용이 중소형 물건

전기로 전열온도 조절이 가장 쉽고 작업이 용이 재질의

변화도 적음열처리용

염조로연로 각종 일정한 온도로 균일하게 가열 열처리용

고주파로 전기유도열 빨리 가열하여 시간이 적게 걸림 작은 물건용 열처리용

단조 재료 가열시 주의 사항 균일하게 가열한다 너무 급하게 고온으로 가열하지 않는다 너무 오래 가열하지 말 것

(3) 단조용 공구 및 기계

① 단조용 공구

앤빌(anvil) 연강으로 만들고 표면에 경강으로 단접한 것이 많으나 주강으로 만든 것도 있으며 앤빌의 크기는 중량으로 표시하

며 보통 130～150kg이다

정반(표준대) 기주 치수를 맞추는 대로서 두꺼운 철판 또는 주물로 만들며 앤빌의 대용으로 사용한다

이형공대 300～350정도의 크기를 갖으며 앤빌 대용으로 사용된다

해머(hammer) 재료에 타격을 가하는 공구로 규격은 무게로 표시한다

집게(Tong) 가공물을 집는 공구로 규격은 전체 길이로 표시한다

정(chisel) 재료를 절단하는 공구이다

다듬개(set hammer) 재료를 성형시키는 공구이다

단조용 탭(Sledge hammer) 재료를 성형시키는 공구로 단조재에 원형 사각형 육각형 등의 단면을 얻는데 사용한다

② 단조용 기계

단조 해머(Forging hammer) 가공물을 타격하는 기계

단조해머의 효율 η= 타격을 받는부분의 전체질량해머의 질량+타격을 받는부분의 전체질량 프레스(press)

해머와 같이 타격을 가하지 않고 저속으로 압력을 가하므로 해머에 비해 작용 압력이 내부까지 잘 전달되며 에너지 손실이

적으며 소음이 적다

프레스용량(P) P= AsdotKfη = 유효단면적 sdot변형저항기계효율프레스 용량이 3톤 단조물의 유효 단면적이 500인 재료의 변형 저항을 구하여라 (단 기계효율 =08)

해설 P= AesdotKfη 에서 Kf = PηAe =3000times08500 = 48 kgmm2

(4) 단조 작업

① 자유단조

늘이기(drawing) 굵은 재료를 때려 단면을 좁히고 길이를 늘이는 작업

굽히기(bending) 재료의 바깥쪽은 늘어나고 안쪽은 압축된다 응력과 변형이 없는 중립면은 안쪽으로 이동한다 얇아지는 것을

방지하기 위해 바깥쪽에 덧살을 붙인다

눌러붙이기(up-setting) 단면적을 크게하여 길이를 줄이는 작업

단짓기(setting down) 어느 선을 경계로 하여 한 쪽만 압력을 가하여 가늘게 하는 작업

구멍뚫기(punching) 펀치를 때려 박아 구멍을 뚫는 작업

Rotary swaging 주축과 함께 다이(die)를 회전시켜서 다이에 타격을 가하는 작업

탭작업(tapping) 탭을 이용하여 소재의 단면을 소정의 단면으로 가공하는 작업

절단(cutting off) 절단용 정으로 주위를 때려 절단하는 작업

② 형 단조

특징 대량 생산에 적합하고 제품을 빨리 만들 수 있다

구비 조건 내마모성이 커야 한다 내열성이 커야 한다 수명이 길어야 한다 가격이 저렴해야 한다 강도가 커야 한다

③ 단접(smith welding)

접합할 재료의 접합 부분을 반용융 상태가 되기까지 가열하여 여기에 압력을 가해 접합하는 작업으로 맞대기 단접 겹치기 단접 쪼

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개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

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폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

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가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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개어 물리기 단접이있다

sect 3-8 압연(Rolling) 가공

(1) 개요

상온 또는 고온에서 회전하는 롤러 사이에 재료를 통과시켜 그 재료의소성변형을 이용하여 강철 구리합금 알루미늄 합금 등의 각종

판재 봉재 및 단면재 등을 성형하기 위한 작업을 말한다

(2) 특징

주조 단조에 비해 작업 속도가 빠르고 생산비가 싸게 든다

(3) 분류

압연 압연 온도에 따른 분류 열간 압연(hot rolling)

압연 제품에 따른 분류

냉간 압연(cold rolling)

분괴 압연(blooming)

판재 압연(plate rolling)

형강 압연(angle rolling)

(4)열간압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이상에서 작업하는 것

② 재료의 가소성이 크므로 압연 가공에 대한 소비 동력이 적음

③ 많은 양의 가공 변형을 쉽게 할 수 있고 단조물과 같은 좋은 성질을 가진 재질이 됨

④ 열간 압연 재료는 재질에 방향성이 생기지 않음

⑤ 압하율 크게 할 수 있음

⑥ 가공 시간이 적음

(5)냉간 압연

① 압연 재료의 재결정 온도 이하에서 작업하는 것 ② 정밀한 완성 가공 재료를 얻을 수 있음

③ 냉간 압연판은 조직에 방향성이 생김 ④ 내부 응력이 커지며 가공 경화에 의한 취성이 증가함

⑤ 스케일 부착이 없고 흠집이 없으며 표면이 깨끗하고 고움 ⑥ 박판용으로 01mm이하의 것도 가공이 가능

(6)분괴압연

① 정의 잉곳(ingot)에서 제품의 중간재를 만드는 압연이며 중간재로 불룸(bloom)

시트바(sheet bar)빌릿(billet)이 있다

② 잉곳(ingot) 용강(鎔鋼)을 잉곳케이스라고 하는 거푸집에 부어서 굳힌 것 클수록 재질이 좋고 금속의 이용률이 크게 된다

③ 불룸(bloom) 대략 정사각형에 가까운 단면을 갖고 그 크기는 250mmtimes250mm ～405mmtimes450mm

정도이다

④ 빌릿(billet) 단면이 사각형으로 40mmtimes50mm～120mmtimes120mm 정도이다

⑤ 시트바(sheet bar) 분괴 압연기에서 압연한 것을 다시 압연한 것이다

(7)마찰력과 접촉각의 관계 및 중립점(Non slip point)

① 마찰력과 접촉각의 관계

P 롤러가 판재를 누르는 힘(kg)

μP 롤러와 판재의 마찰력(kg)

θ 롤러와 판재의 접촉각()

P의 분력 Psinθ와 μP 의 분력 μPcosθ가 서로 반대

이므로 의 분력이 즉 μPcosθgeP sin θ μge tanθ의 관계가 된다

② 압하율 롤러 통과 전의 두께 HO 통과 후의 두께 H1이라 하면

압하량 = HO-H1 압하율 = HO-H1HO

③ 폭증가 압연 전의 판재의 폭 BO 압연 후의 판재의 폭 B1

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

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특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

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(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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폭증가 B 1-BOsect 3-9 압출 가공(Extruison)

(1) 압출 가공의 개요

알루미늄 아연 구리 합금 등의 각종 형상의 단면재 파이프 및 선재 등을 제작할 때 소성이 큰 재료에 강력한 압력으로 다이를 통과

시켜 가공하는 방법이다

(2) 압출 가공의 용도

열간 압연이 곤란한 판류 및 이형단면재의 가공이나 케이블에 연관을 씌워 연피복 케이블 제작에 사용한다

(3)압축 가공의 분류

① 직접 압출(전방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 같은 경우로 역시 압출보다 소비동력이 크며 가공 하중은 1000 ～

8000ton 정도이다

② 역식 압출(후방 압출) 램의 진행 방향과 압출재의 유동 방향이 다른 경우로 컨테이너에 남아 있는 재료가 직접 압출에 비하여 적

고 압출 마찰이 적으나 제품 표면에 스케일(scale)이 부착하기 쉽다

스케일(scale) 때 물 때 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포 가스 등의 혼합물

③ 충격 압출(impact extrusion) Zn Pb Sn Al Cu와 같은 연질 금속을 다이에 놓고 펀치에 충격을 가하여 치약 튜브 약품용기

건전지 케이스 등을 제작하는 방법이다

sect3-10 제관 가공(Pipe making)

제관법 이음매 없는 관 원심주조관청공법 맨네스맨 압연 천공법압출법엘할트 천공법

커핑가공법(cupping process)

이음매 있는 관 단접관 맞대기 단접 겹치기 단접

용접관 시임용접과 가스 용접관 아크 용접관 납땜관

냉간 다듬질관

(1) 천공 제관법의 공정

① 파이프의 치수 40～110mm정도의 것 천공 압연기(piercing mill) rarr 플러그 압연기(plug rolling mill) rarr 마관기(reeling

machine) rarr 재가열로 rarr 정경 압연기(sizing machine)

② 파이프의 치수 90～400mm정도의 것 제1천공기 rarr 제2천공기 rarr 재가열로 rarr 플러그 압연기 rarr 마관기 rarr 정경 압연기

sect3-11 인발 가공(Drawing)

(1) 개요

테이퍼 구멍을 가진 다이(die)에 재료를 통과시켜 다이 구멍의 최소 단면 치수로 가공하는 방법을 인발 가공이라 한다

(2) 종류

① 봉재 인발 봉재 및 단면재로 드로잉하는 것

② 관재 인발 다이를 통과하는 동안 파이프 내면에 소정 치수의 심봉(mandrel)을 삽입하여 제작한다

③ 선재 인발 5mm 이하의 가는 선재의 인발

④ 디프 드로잉(deep drawing) 판재를 사용하여 각종 소총탄환 탄피 알루미늄 주전자 들통 등을 제작할 때 사용

(3) 인발에 영향을 미치는 인자

다이각 다이와 소재의 마찰계수 단면 감소율 소재의 유동성 인발 속도

① 단면 감소율 A0-A1A0

A0 인발 전의 단면적() A1 인발 후의 단면적()

단면 감소율이 증가하면 인발 응력도 증가하게 된다

단면 감소율이 크게하면 원하는 지름까지 인발 반복 횟수를 작게 할 수 있지만 인발 응력도 지나치게 증가하게 되어 인발이 불

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가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

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② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

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특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

가능하게 될 수도 있다

② 다이 각도(angle of die)

단면 감소율이 증가하면 다이 각도도 증가한다

역장력이 작용하면 다이 각도의 영향이 작아지고 다이의 선택 범위가 넓게 된다

일반적으로 다이각 2α = 10～18deg에서 사용한다

③ 역장력 인발 방향과 반대 방향으로 가한 힘을 말한다

다이의 마멸이 적고 수명이 길어지며 정확한 치수의 제품을 얻을 수 있다

역장력이 커질 때 인발력도 증가하나 인발력에서 역장력을 뺀 다이추력은 감소 된다

소성 변형이 중심부와 외측부가 비교적 균등히 이루어지고 변형중에 발생열도 적어진다

제품에 잔류 응력이 적어지며 다이 온도의 상승도 작아진다

④ 인발력

소재의 지름을 감소시키는 데 필요한 힘

소재와 다이벽 사이의 마찰을 이기는 데 필요한 힘

다이 입구와 출구간에 표면층의 전단 변형에 필요한 힘

sect3-12 전조(Form rolling)

(1) 개요

다이나 롤러 사이에 소재를 놓고 회전시켜 제품을 만드는 가공법 일종의 특수 압연이라 볼 수 있다

(2) 종류

나사 전조(thread rolling) 볼 전조(ballo rolling) cylindrical roller rolling 기어 전조(gear rolling)

① 나사 전조의 특징 소성 변형에 의해 조직이 양호하고 인장강도가 증가되며 피로한도가 상승되어 충격에 대해 강하게 된다 또한

정밀도가 높아지고 제품의 균등성이 좋으며 가공 시간이 짧으므로 대량 생산에 적합하다

② 기어 전조의 특성 재료가 절약되고 원가가 싸게 들며 결정 조직이 치밀해진다 또한 제작이 간단하고 빠르며 연속적인 섬유 조

직을 가진 강한 재질로 된다

sect3-13 프레스 가공

(1) 전단 가공

① 블랭킹(blanking) 펀치로 판재를 뽑기하는 작업으로 뽑은 제품을 Blank라고 하며 남은 부분을 scrap이라 한다

② 펀칭(punching) 펀치로 판재를 뽑기하였을 경우 뽑고 남은 부분(scrap)이 제품이 된다

③ 전단(shearing) 소재를 원하는 모양으로 잘라내는 것을 말한다

④ 분단(parting) 제품을 분리하는 과정을 말하며 2차 가공에 속한다

⑤ 노칭(notching) 소재의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선 또는 곡선상으로 절단하는 것을 말한다

⑥ 트리밍(trimming) Punch와 die로써 drawing제품의 flange를 소요의 형상과 치수에 맞게 잘라내는 것을 말하며 2차 가공에 속한다

⑦ 셰이빙(shaving) 뽑거나 전단한 제품의 단면이 곱지 못 할 경우 클리어런스가 작은 펀치와 다이로 매끈하게 가공하는 것을 말한다

⑧ 브로칭(broaching) 브로치에 의한 절삭 가공을 말한다

(2) 굽힘 가공

① 종류

비딩(beading) 드로잉된 용기에 홈을 내는 가공으로 보강이나 장식이 목적이다

컬링(curling) 용기의 가장자리를 둥글게 말아 붙이는 가공을 말한다

시밍(seaming) 판과 판을 잇는 것을 말한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

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(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

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제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

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⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 스프링백(spring back)

의미 굽힘 가공시 굽히는 힘을 제거하면 판의 탄성에 의해 원상태로 되돌아가려는 현상

스프링백의 양

ㆍ경도가 높을수록 크며 같은 판재에서 구부림 반경이 같을 경우에는 두께가 얇을수록 커진다

ㆍ같은 두께에서 구부림 반경이 클수록 크며 같은 두께의 판재에서는 구부림 각도가 작을수록 크다

(3) 디프 드로잉 (deep drawing) 가공

① 드로잉률(drawing coefficient)

m= deD0 times100() D0 소재의 지름 dp 펀치의 지름

② 드로잉비(drawing ratio)

Z= D0dp ③ 디프 드로잉 가공의 종류

커핑(cupping) 단일 공정으로 제작되는 컵형상의 제품을 만드는 과정이며 1차 드로잉이라고도 한다

디프 드로잉(deep drawing)

ㆍ직접 디프 드로잉(direct deep drawing) 용기의 내외면이 cupping 때와 같다

ㆍ역식 디프 드로잉(inverse deep drawing) 용기의 하부에서 반대로 펀치를 압입하여 용기의

내 외면이 반대로 되는 방식으로 큰 단면 감소율을 얻을 수 있으며 중간에 annealing이 필요 없고 복잡한 형상에서도 금속의

유동이 잘 되며 두께 14인치보다 두꺼운 판에 대해서는 곤란하고 정확한 조정을 요하는 특징이 있다

벌징(bulging) 최소 지름으로 드로잉한 용기에 고무를 넣고 압축하는 고무 벌징과 액체를 넣는 액체 벌징이 있으며 배모양의

블록한 형상을 만든다

마르폼 방법(marform process) 다이 대신으로 고무를 사용한 성형법을 말한다

스피닝(spinning) 선반의 주축에 다이를 고정하고 그 다이에 blank를 심압대로 눌러 blank를 다이와 함께 회전시켜 spinning

stick나 롤러로 가공하는 것으로 소량 생산에 적합하며 원통형의 것 외에는 가공할 수 없다

(4) 압축 가공

① 압축 가공의 종류

압인 가공(coining) 소재면에 요철을 내는 가공으로 내면과는 무관하며 판두께의 변화에 의한 가공이다 화폐 메달(medal) 문

자 등의 가공에 많이 사용한다

엠보싱(embossing) 요철이 있는 다이와 펀치로 판재를 눌러 판에 요철()을 내는 가공으로 판의 두께에는 전혀 변화가 없다

스웨이징(swaging) 재료의 두께를 감소시키는 작업으로 소재의 면적에 비하여 압입하는 공구의 접촉 면적이 작은 경우이다

이방성 원판을 디프 드로잉하였을 경우 원부제품의 상단 가장자리가 깨끗한 원부가 되지 않고 파형이 되는 현상

(5) 프레스의 종류

구분 분류 종류 구동기구

인력 프레스 핸드프레스 나사

나사

캠

레버

동력 프레스

기력프레스

크랭크 프레스 크랭크

토클 프레스 크랭크와 토클

마찰 프레스 마찰차와 나사

크랭크리스 프레스 편심축과 원판

액압 프레스 유압 프레스 유압

수압 프레스 수압

기력 프레스의 용량은 최대 압력을 톤(ton)으로 나타낸다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

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(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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제 4장 용접sect 4-1 개요

(1) 정 의

2개의 금속을 반용융 상태나 용융 상태 상온에서 압력을 가하여 접합하는 것을 말한다

(2) 장단점 (리벳이음과 비교한 장단점)

장 점 단 점

재료 절약

공정수 절약

좋은 접합 효율

보수 용이

설비비 저렴

기밀을 요할 수 있음

열영향으로 재질이 변하기쉬움

용접 균열 발생

수축 응력 잔류 응력 발생

품질 검사 곤란

숙련된 기술자가 필요하다

(3) 용접종류

① 용접(fusion welding) 접합하고자 하는 물체의 접합부를 가열용융시켜 용가재를 이용하여 접합하는 방법

탄소 아크 전극아크 용접 보호 아크 용접 비피복 아크 용접

비피복 아크

피복 아크

테르밋 용접 일렉트로 슬랙 용접 전자 빔 용접

가스 용접

특수 용접

금속 아크 전극피복 아크 용접 가스보호 시텃 용접

서브 머지드 아크 용접

불활성 가스 아크 용접(TIG MIG 용접)

이산화 탄소 아크 용접

비피복 스텃용접 비피복 와이어 아크 용접

산소 아세틸렌 용접공기 아세틸렌용접 산소수소 용접

② 압접(pressure welding smith welding) 접합부를 냉간 상태 또는 적당한 온도를 가열한후 기계적 압력으로 접합하는 방법

압접

스폿 용접 시임 용접 프로젝션 용접

단접

냉간 압접

전기 저항 용접 겹치기

유도 가역 용접

초음파 용접

맞대기 플래시 맞대기 용접 업셋 맞대기 용접 방전 충

격 용접

마찰 용접

가압 테르밋 용접

가스 압접

③ 납땜(soldering) 모재를 용융시키지 않고 별도로 용융 금속을 접합부에 넣어 용융 접합하는 방법

납땜

경납땜

인두납땜

가스납땜 노내납땜 저항납땜 퀜칭납땜 진공납땜 유도가열납땜

연납땜

연납주석(63)과 납(37)의 합급

sect 4-2 아크(Arc) 용접

피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이의 전기 아크열을 이용하여 용접하는 방법이다

(1) 분류

① 용접봉에 따라 금속 아크 용접(3000) 탄소 아크 용접(4000)

② 전원에 따라 직류 아크 용접 교류 아크 용접

(2) 아크 용접기(arc welder)

① 직류 아크 용접기(DC arc welder) 용접 전류로 직류를 쓰는 것으로 직류전원 발생 방법에 따라 정류기형 직류 용접기 전자

식 직류 용접기 발전기식 직류 용접기로 나눈다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

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(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

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(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

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제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

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⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

② 교류 아크 용접기(AC arc welder) 현재 널리 사용되는 것으로 200V전원에서 전압을 낮추어 대전류를 얻는 일종의 변압기로

조정하는 기구로 가동 철심형 가동 코일형 가포화 리액터형 탭전환형으로 나눈다

③ 고주파 아크 용접기(high frequency arc welder) 무부하 전압을 높이지 않고 적은 전류로 얇은판의 용접을 할 수 있는 용접기이다

④ 자동 아크 용접기 전극봉을 기계 장치로 일정하게 공급하고 용접선(bend)방향으로 용접봉을 이동 시켜 용접하는 용접기이다

(3) 용접봉의 심선

심선의 지름은 1～8mm까지 10종이 있으나 32～6mm가 널리 쓰이며 모재가 주철 특수강 비철합금일 때에는 동일 재질의 것이

많이 사용되며 모재가 연강일 경우에는 탄소가 비교적 적은 연강봉을 사용한다

(4) 피복제의 역할

① 공기중의 산소나 질소의 침입을 방지하여 피복재의 연소 가스의 이온화에 의하여 전류가 끊어졌을 때에도 계속 아크을 발생시

키므로 안정된 아크을 얻을 수 있도록 한다

② 슬래그(slag)를 형성하여 용접부의 급냉을 방지하며 용착 금속에 필요한 원소를 보충한다

③ 불순물과 친화력이 강한 재료를 사용하여 용착 금속을 정련한다

④ 붕사 산화티탄 등을 사용하여 용착 금속의 유동성을 좋게 한다

⑤ 좁은 틈에서 작업할 때 절연 작용을 한다

(5) 연강용 피복용접봉의 표시방법

E 43 Δ 984039

Kgmm 2

sect4-3 특수 아크 용접

(1) 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding)

① 원리 분말로 된 용제를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시킨다

또한 아크 열로서 용제 용접봉 및 모재를 용해하여 용접하는 방법으로 잠호 용접이라고도 한다

② 장점

ㆍ일정 조건하에서 용접이 되므로 강도 신뢰성이 높다

ㆍ열에너지 손실이 적고 용접 속도는 수동 용접의 10～20배 정도 높다

ㆍWeaving할 필요가 없어 용접부 홈을 작게 할 수 있으므로 용접 재료의 소비가 적고 용접부의 변형도 적다

③ 단점

ㆍBead가 불규칙일 경우와 하향 용접 외의 용접은 곤란하다

ㆍ용접 홈의 가공 정밀도가 좋아야 한다

ㆍ설비비가 고가이다

(2) 불활성 가스 아크 용접

① 불활성 가스 금속 아크 용접(MIG 용접)

원리 용접할 부분을 공기와 차단된 상태에서 용접하기 위해 불활성 가스(아르곤 헬륨)에 금속 피복 용접봉을 통하여 용접부에 공

급하면서 용접하는 방법이다

특징

ㆍ대체로 모든 금속의 용접이 가능하다(두께 3mm이상일 경우)

ㆍ용제를 사용하지 않으므로 슬래그(slag)가 없어 용접 후 청소할 필요 없다

ㆍSpatter나 합금 원소의 손실이 적으며 값이 비싸다

ㆍ전자세 용접이 가능하며 용접 가능한 판의 두께 범위가 넓다

ㆍ능률이 높다

② 불활성 가스 텅스텐 아크 용접(TIG용접) 불활성 가스에 텅스텐 전극봉을 사용하는 용접을 말한다

③ CO2가스 아크 용접

원리 MIG 용접의 불활성 가스 대신 CO2를 사용한 소모식 용접법으로 구조용강 고장력강 스테인레스가의 용접에 적합한 용접

방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

특징

ㆍ산화나 질화나 없어 우수한 용착 금속을 얻을 수 있으며 용착 금속 중 수조 함유량이 적어 수소로 인한 결함이 거의 없다 용입이

양호하다

sect4-4 전기 저항 용접

(1) 맞대기 저항 용접

① 업셋 맞대기 용접(upset butt welding) 모재를 압력으로서 접촉시키고 대전류를 주어 저항열로 가열되었을 때 다시 가압하여 접합

하는 방식이다

② 플래시 맞대기 용접(flash butt welding) 모재를 적당한 거리로 떼어 놓은 상태에서 대전류를 주어 스파크(spark)를 일으켜 점점

압력을 가하여 접촉시키면 저항열에 의해 가열되고 용접이 완료되는 방식이다

(2) 겹치기 저항 용접

① 점 용접(spot welding) 두 전극간에 2장의 판을 끼우고 가압하면서 통전하면 저항열로 용융 상태에 달하게 될 때 가압하여 접합하

는 방법으로 6mm이하의 판재를 접합할 때 적당하며 04～32mm의 판재가 가장 능률적이다 자동차 항공기에 널리 사용된다

② 시임 용접(seam welding) 점 용접의 전극 대신 롤러 형상의 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 전극을 회전시켜 용접하는

방법으로 접합부의 내밀성을 필요로 할 때 이용하며 얇은 판재에 연속적으로 전류를 통하여도 좋은 결과를 얻을 수 있다 또한 가열

범위가 좁으므로 변형이 적고 박판과 후판의 용접이 가능하며 산화 작용이 적은 특징이 있다

③ 프로젝션 용접(projection welding process) 점 용접의 변형으로 용융부에 돌기를 만들어 전류를 집중시켜 가압하여 용접하는 방

법으로 판재의 두께가 다른 것도 용접이 가능하며 열전도율이 다른 금속의 용접 또한 가능하다 전류와 압력이 각 점에 균일하므로

용접의 신뢰도가 높으며 작업 속도가 빠르다

전기용접부의 결함과 방지대책

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sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect4-5 가스 용접

(1) 개요

가연성 가스와 산소를 혼합 연소시켜 고온의 불꽃을 용접부에 대어 용접부를 녹여 접합하는 방법으로 가연성 가스에는 아세틸렌 가스

프로판 가스 수소 등이 쓰이나 아세틸렌은 온도가 높아 경제 적으로 널리 쓰인다

(2) 카바이드(calcium carbide CaC 2) 석회석과 석탄 코크스를 혼합하여 이것을 전기로 속에 넣어 3000C로 가열하여 용융화합시켜 만들며 여기에 물을 작용시키면 아세

틸렌 가스가 발생되고 소석회가 남는다 순수한 카바이드 1kg으로 348 l의 아세틸렌이 발생되나 불순물이 포함된 시판 제품은

230～300l가 발생한다

CaC 2+2H 2O = C 2H 2+Ca( OH) 2

(3) 산소-아세틸렌 불꽃

① 중성 불꽃 표준 불꽃이라고도 하며 산소와 아세틸렌의 혼합 비율이 11인 것으로 일반 용접에 사용된다

② 탄화 불꽃 산소가 적고 아세틸렌이 많은 경우의 불꽃으로 불완전 연소로 온도가 낮아 스테인리스강판의 용접에 이 불꽃이 사용된다

③ 산화 불꽃 중성 불꽃에서 산소의 양을 많이 공급했을 경우의 불꽃으로 산화성이 강하여 황동 용 접에 많이 사용된다

(4) 아세틸렌 발생기

구분 주수식 발생기 투입식 발생기 침지식 발생기

원리 카바이드에 물주입 물속에 카바이드 투입 투입식과주수식의 절충형

특징

ㆍ주입물의 자동 조절 용이

ㆍslag 제거 용이

ㆍ적은 양의 가스 필요시사용

ㆍ물소비량이 적다

ㆍ 간단하고 안전함

ㆍ설치 면적이 적고 능률적임

ㆍ카바이드가 과열되기 쉬움

ㆍ청정작용이 되어 순도가 높고

반응렬에 의한 상승이 없음

ㆍ다량의 가스가 요구될 때 사용

아세틸렌 손실이 있으며

ㆍslag 제거가 어려움

ㆍ물의 사용량이 많고

ㆍ면적이 넓다

ㆍ가스 소비량에 따라 발

생량을 조절할 수 있음

ㆍ급격한 온도 상승과 과잉

가스 발생하기 쉬움

ㆍ폭발의 위험성이 있음

구조 및 취급 비교적 간단함 취급이 불편함 가장 간단함

발생

아세틸렌

ㆍ고온에서 불순 지연

발생된

ㆍ온도가 낮고 불순물이 적으나

발생량의 조정이용의함

ㆍ가장 온도가 높으며분순

물도 많고 지연 발생이 큼

안정성 큼 큼 충격으로 폭발의 위험이 있음

발생 불순물 인화수소( H2P) 황화수소( H2S) 암모니아( NH3)등

(5) 산소 용기 (산소통 bomb)

순도 995 이상의 산소를 온도 35degC에서 150기압()으로 압축하여 충전하며 이것을 감압용 밸브를 통하여 5～20의 압력으

로 떨어뜨려 아세틸렌 가스와 혼합하여 사용한다

① 산소 용기 취급 방법

ㆍ충격을 주면 안 되며 항상 40degC이하로 유지해야 한다

ㆍ직사광선을 피하고 밸브에 기름을 묻혀서는 안 된다

ㆍ가연성 물질을 피하고 밸브의 개페는 조용히 하여야 한다

ㆍ운반시 운반 용구에 세워서 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

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제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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(6) 가스 용접의 장ㆍ단점

① 장점 용융 범위가 넓고 가열 조절이 비교적 자유로우며 설비비가 저렴하고 운반이 편리하다 아크 용접에 비하여 유해 광선의

발생이 적다

② 단점 아크 용접에 비하여 불꽃의 온도가 낮고 열효율이 낮으며 열 집중성이 나빠서 효율적인 용접이 어렵다 폭발의 위험이 크

며 금속이 탄화 및 산화될 가능성이 많다 아크 용접에 비해 가열 범위가 커서 용접 응력이 크고 가열 시간이 오래 걸리며

아크 용접에 비해 신뢰성이 떨어진다

sect4-6 가스 절단

(1) 원리

적열된 강과 산소 사이에 일어나는 화학 작용 즉 강의 연소를 이용하여 절단하는 방법이다

(2) 절단이 곤란하거나 불가능한 금속

절단이 좋은 재료 절단이 어려운 재료 절단이 불가능한 재료

연강 주강 주철 구리 황동 청동 알루미늄 납 주석 아연

(3) 절단 조건

① 금속의 산화 연소 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮아야 한다

② 연소되어 생긴 산화물의 용융 온도가 그 금속의 용융 온도보다 낮고 유동성이 있어야 한다

③ 재료의 성분 중 연소를 방해하는 원소가 적어야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

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(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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제 5장 절삭이론

sect 5-1 절삭 가공의 종류

절삭 공구 가공

고정 공구선삭(Turning) 평삭(Planing) 형삭(shaping)브로우칭(Broaching)

줄작업(filling)

회전 공구 밀링(Milling) 드릴링(Drilling) 보링(Boring) 호빙(Hobbing)

소잉(Sawing)

연삭 공구 가공

연삭(Grinding) 호닝(Honing) 쌘더링(Sandering)

슈퍼피니싱(Superfinishing) 버핑(Buffing)고정 입자

래핑(Lapping) 액체 호닝(Liquid honing) 배럴 가공(Barrel working)분말 입자

sect5-2 칩(chip)의 형성

(1)칩의 형태 및 원인

종류 형상 원인 특징

유동형 칩

(Flow type chip)

연강 구리 알루미늄 같은 인성이 많은 재료 고속

절삭시

윗면 경사각이 클 때

절삭 깊이가 작을 때

절삭 속도가 클 때

절삭량이 적고 절삭유를 사용할 때

칩의 두께가 일정하고

균일하게 생성되며

가공면이 깨끗함

전단형 침

(Shear type chip)

연성재료 저속 절삭시

바이트의 경사각이 작을 때

절삭 깊이가 클 때

비연속적인 칩이 생성됨

열단형 칩

(Tear type chip)

점성이큰가공물을 경사각이 매우 작을 때

절삭깊이가 클때

공구 재질의 강도에 비해

가공면이 거칠고 비연속칩으로

가공 후 흠집이 생김

균열형 칩

(Crack type chip)

주철과 같은 메진 가공재료를 저속으로 절삭할때

구성인선에 치핑이 발생

공구수명이 단축

비연속적인 칩으로

가공면이 거침

① 유동형칩 공구가 진행함에 따라 일감이 미세한 간격으로 계속적으로 미끄럼 변형을 하여 칩이 생기며 연속적으로 공구 윗면을 흘러

나가는 모양의 칩을 말한다

② 전단형칩 미끄럼 간격이 다소 큰 형태의 칩으로 비스듬히 위쪽을 향하여 발생한다

③ 열단형칩 재료가 공구 윗면에 정착하여 흘러 나가지 못하고 공구의 전진에 따라 압축하여 균열이 생기고 이어 전단이 생겨 분리되

는 모양을 말한다

④ 바이트 상방의 공작물이 강한 압축력을 받아 순간적으로 균열이 생겨 모재로부터 분리되는 모양을 말한다

칩의 구분 가공물의 재질 절삭공구 경사각 절삭속도 절삭깊이

유동형 칩

전단형 칩

경작형 칩

균열형 칩

연하고 점성이 큼

darr

darr

굳고 취성이 큼

크다

darr

darr

적다

빠르다

darr

darr

느리다

작다

darr

darr

크다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

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(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

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제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

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sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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(2) 구성인선(built up edge)

바이트 재료와 친화력이 강한 연강 알루미늄(Al)스테인리스강을 절삭할 경우 바이트날 끝에 피삭재의 미소한 입자가 압착 또는 용착

되어 나타나는 것을 말한다

① 구성인선을 발생 순서 발생rarr성장(rarr최대 성장)rarr분열rarr탈락(rarr일부 잔류 )의 과정을 1100～1300초 주기로 반복한다

②원인

바이트의 온도가 올라갈 경우

윗면 경사각이 작을 경우 (30deg 이하)

절삭 속도가 작을 경우 (50msec 이하)

절삭 깊이가 크고 이송 속도가 적을 경우

경사면의 거칠기가 좋지 못한 경우

③ 방지책

절삭 깊이를 적게 한다

경사각을 크게 한다

공구의 인선을 예리하게 한다

절삭 속도를 높인다

칩과 바이트 사이의 윤활을 완전하게 한다

④ 구성인선의 이용 인성이 큰 재료는 구성인선이 일어나기 쉬운데 이 구성인선은 다듬질면이 불량하고 유해하므로 경사각을 크게 해줌

으로서 절삭 저항을 감소시키고 공구의 수명을 연장시켜 주는 장점이있다 이러한 장점을 이용한 것이 Silver White Cutting Method

(실버 화이트 커팅법)이 있다 이때 사용되는 바이트가 SWC바이트이댜

sect5-3절삭저항

(1) 정의

절삭할 때 날 끝에 가해지는 힘을 절삭 저항이라 한다

(2) 절삭 저항의 3분력

① 주분력( P1) 절삭 방향과 평행한 방향의 힘

② 횡분력( P2) 공구의 이송 방향과 반대쪽 방향의 힘

③ 배분력( P3) 주분력과 횡분력에 수직한 방향의 힘

분력의 크기 P1gt P3gt P2 = 10 (1～2) (2～4)

(3) 절삭 저항을 변화시키는 요소

일감의 재질 날끝의 모양 절삭 면적 절삭 속도

(4)절삭 속도

V= πsdotdsdotN1000 (m min ) 여기서 d 공작물의 지름(mm) N 공작물의 회전수 (rpm)

(5)절삭 동력

HP= P1V60times75η (PS) 여기서 P1 주분력(kg) η 기계효율 V 회전 속도(mmin)

(6) 공구 수명

VT n = C V 회전 속도(mmin) T 공구 수명(min)

n 공구와 공작물에 따른 상수 - 고속도강(01) 초경합금공구(0125～025) 세라믹(04～055)

C 공구 공작물 절삭 조건에 따른 상수

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sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

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(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

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(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect5-4 절삭 공구 재료

(1) 구비조건

피절삭재보다 굳고 인성이 있어야 하며 절삭 온도가 높아져도 강도가 쉽게 저하되지 않아야 하며 쉽게 원하는 모양으로 만들 수 있

고 마모 저항이 켜야 한다

(2)절삭 공구의 종류

금속 공구강 -탄소공구강

합금공구강

고속도강

경질 합금

시효 경화 합금 주조 경질 합금

소결 경질 합금

비금속 세라믹

다이아몬드

① 탄소공구강 탄소 함유량이 09～13인 탄소강을 담금질 뜨임하여 사용하는데 고온 경도가 낮으며 저속 절삭 및 총형 바이트로 이

용되고 강인성이 있고 충격에 잘 견딘다

② 함금공구강 탄소 공구강에 Cr W Ni Mo Co V을 첨가한 합금강으로 탄소 공구강보다 고온 경도가 다소 좋이나 450degC이상이 되

면 사용이 불가능하며 절삭성이 좋고 내마멸성과 경도가 높고 저속 절삭용으로 적합하다

③ 고속도강 W Cr V Mo CrMn 등을 함유한 합금강을 담금질하여 강도를 증가시킨 강으로 탄소 공구강보다 높은 온도에서 절삭 성능

이 뛰어나며 600degC까지 경도를 유지한다

표준 고속도강 18-4-1형 (W 18 Cr 4 V 1)

특수 고속도강 표준 고속도강에 Co V을 함유시킨 것으로 고온 절삭이 용이하다

④ 주조 경질 합금(스텔라이트 stelite) C(2～4)Cr(15～33)W(10～17)Co(40～50)Fe(5)를 2300degC에서 주조하여 만든 합금으로

그 자체의 경도가 높아 담금질 할 필요 없이 주조한 그대로 사용되고 단조는 할 수 없다 내구력 내식성이 강하고 절삭 공구 의료 기

구에 적합하며 내마모 살붙이로도 사용된다 취성이 있어 인장 및 충격에 약하다

⑤ 소결 경질 합금(초경합금 cemented carbide) 탄화 텅스텐 탄화 티탄 등 아주 단단한 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을

섞어서 고압으로 압축하고 금속이 녹지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 성형시킨 것이다

⑥ 다이아몬드 경도가 가장 높고 내마멸성도 크며 절삭 속도가 가장 크고 능률적이며 경질 고무 베이클라이트 알루미늄과 그 합

금 유리 황동 등과 같은 특수 가공도 가능하다

⑦ 세라믹 산화 알루미늄가루에 규소 마그네슘의 산화를 또는 다른 산화물의 첨가물을 넣고 소결한 것으로 고온 경도가 크고 고속 절

삭에 사용하여 980degC까지 사용이 가능하며 취성이 있기 때문에 진동 및 충격에 매우 약하다

sect5-5 절삭유

(1) 절삭유 사용 목적

냉각 작용 윤활 작용 세척 작용 가공물 표면의 방청 작용을 한다

(2)종류

알칼리성 유용액 솔류블오일(Soluble oil) 광유 동식물유

(3) 구비조건

① 냉각 방청 방식성이 좋아야 한다 ②마찰성이 좋고 윤활성이 좋아야 한다

③유동성이 좋고 잘 떨어져야 한다 ④인체에 해롭지 않고 악취가 없어야 한다

⑤인화점과 발화점이 높아야 한다 ⑥가격이 저렴해야 한다

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

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(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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제 6장 선반 가공

sect6-1 선반의 구조

(1) 주축대(head stock)

탄소강 니켈크롬(Ni-Cr)강을 담금질한 후 정밀 다듬질하여 만드는데 중공축으로 끝부분은 모오스 테이퍼(morse taper)구멍으로 되

어 있으며 일감을 지지하여 회전시키는 주축과 이것을 지지하는 롤러 베어링과 주축을 회전시키는 주축 속도 변환 장치로 구성되어

있다

주축대의 종류 단차식 주축대 전 기어식 주축대 벨트식 주축대 변속 전동기식 주축대 유압 전동식 주축대 무단 변속식 주축대

(2) 심압대(tail stock)

주축대의 반대쪽에 붙여 있으며 일감의 한 쪽 끝을 센터로 지지하거나 드릴탭 리머 등의 절삭 공구로 고정하는 작업에 사용된다

(3) 왕복대(carriage)

배드의 안내면 상에 놓여지고 주축대와 심압대 사이에 위치하며 좌우 왕복 운동을 한다 왕복대는 새들(saddle)에이프런(apron) 공

구대(tool post)등으로 구성되는 데 I자형의 새들을 통해 배드 안 내면에 놓여 있고 그 위에 공구대가 있다 에이프런은 자동 이송 장

치 나사 깎기 장치 등이 내장되 어 있으며 새들의 앞쪽에 있다

(4) 배드(bed)

상자형 주물로 그 위에 주축대 심압대 왕복대 공작물 등을 지지하며 절삭 운동의 저항 및 안내 작용을 한다 배드의 표면이 평평한

미국식과 산형의 영국식이 있다

(5) 이송 기구(feed mechanism)

이송 기어 상자와 변환 기어로 구성되며 주축으로부터 전동된 회전을 이송축이나 리드 스크류에 전달하게 되어 있다 이송 방식은 자

동 수동 이송 방식이 있다

sect6-2 보통 선반의 부속 장치

(1)센터(center)

그 재질은 탄소 공구강 또는 특수 공구강을 열처리 경화시킨 다음 다시 풀림 열처리하여 인성을 부여 한 것으로 센터의 각도는 보통 6

0deg정도이고 중절삭의 경우에는 75deg와 90deg이고 그 종류는 아래와 같다

① 회전센터(live center) 지지 부분의 마찰이 적어 재질은 연강이고 주축에 고정하는 센터로 자루부분은 모스 테이퍼로 되어 있다

② 정지센터(stop center) 심압대에 고정하는 센터로 센터 끝에 마찰열로 손상이 많으므로 초경합금 을 경납땜하여 사용한다

③ 베어링센터(bearing center) 심압축에 꽂아 공작물과 함께 회전하는 센터이다

④ 하프센터(half center) 끝면 깎기에 사용하는 센터이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 센터 드릴(center drill)

가공물에 센터의 끝이 들어가는 구멍을 뚫는 드릴로 그 크기는 일감의 지름에 따라 정한다

(3) 돌림판(driving plate)과 돌리개(lathe dog)

이 두 장치는 양 센터 작업시 주축의 회전을 공작물에 전달하기 위해 함께 사용되는데 돌림판은 주축끝 나사부에 고정하고 돌리개는

공작물에 고정한다 그 종류는 다음과 같다

① 돌림판 곧은 돌림판 곡형 돌림판

② 돌리개 곧은 돌리개 굽힘 돌리개 클램프 돌리개

(4) 면판( face plate)

돌림판과 비슷하나 돌림판보다 크며 일감을 직간접적으로 볼트와 앵글플레이트를 사용하여 고정시킨다

(5) 방진구(work rest)

가늘고 긴 공작물을 가공할 때 공작물은 자중과 절삭력으로 인하여 휘거나 처짐이 생기고 진동을 일으켜 균일한 직경을 가공하기가 곤

란해진다 이를 방지하기 위해 방진구를 사용한다 고정식 방진구 와 이동식 방진구가 있다

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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(6) 심봉(mandre)

기어 벨트 폴리 등 구멍이 있는 소재의 공작물에 구멍 가공이

먼저 되었을 때 측면이나 외주면을 중심 구멍에 대하여 직각

이나 동심원으로 가공하기 위해 사용하는 공구이다

(7) 척(chuck)

선반의 주축 끝에 설치되어 공작물을 고정하고 회전시키는 역할을 하는 부속품으로 일종의 원통형 바이스라고 할 수 있다 그 종류는

단동척 연동척 양용척 마그네틱척 콜릿척 압축공기척 등이 있다

sect6-3 선반의 종류

(1) 보통 선반(engine lathe)

가장 일반적으로 사용하는 것으로 단차식과 기어식이 있으며 다소 소량 생산과 수리에 사용하고 슬라이딩(Sliding) 단면절삭

(Surfacing) 나사깎기(Screw cutting)를 할 수 있어 lsquo3S선반rsquo이라고 한다

(2) 탁상 선반(bench lathe)

작업대에 설치하여 사용하는 소형 선반으로 계기 시계 등의 부품과 같은 것을 절삭하는데 사용한다

(3) 정면 선반(face lathe)

길이가 짧고 지름이 큰 공작물을 절삭하는 데 사용하며 배드가 짧고 스윙이 큰 것을 말한다

(4) 수직 선반(vertical lathe)

주축이 수직으로 되어 있으며 테이블이 수평으로 움직인다 중량이 큰 대형 공작물이나 직경이 크고 폭이 좁으며 불균형한 공작물 및

내면 절삭 등의 가공에 적합하다

(5) 공구 선반(tool room lathe)

작은 공구 게이지나 정밀기계 부품을 가공하느데 사용하는 선반으로 보통 선반과 같으나 테이퍼 깎기 장치 밀링커터의 여유각을 깎는

릴리빙밀링커터의 여유깎기 장치가 붙여 있다

(6) 모방 선반(copying lathe)

자동 모방 장치를 사용하며 특수한 형상을 한 공작물을 선삭하기 위해 실물 또는 실물과 같은 형판을 설치하고 바이트가 형판을 따라

움직이게 하여 절삭 가공하는 선반으로 유압식 전기식 전기 유압식이 있다

(7) 터릿 선반(turret lathe)

보통 선반의 심압대 대신 회전 공구대를 설치한 선반으로 대량 생산용의 선반으로 많은 공구를 가공 순으로 터릿 공구대에 장치하여 차

레로 공구대를 돌려서 가공하여 공구대가 한 바퀴 돌면 가공이 끝 나게 된다 터릿 모양에 따라 육각형 드림형으로 분류한다

(8) 자동 선반(automatic lathe)

선반의 주작을 캠이나 유압기구를 이용하여 자동화한 것으로 대량 생산에 적합하며 작업 방식은 척 작업용 바 작업용을 분류하는데

스핀들의 수에 따라 단축 자동 선반 다축 자동 선반이 있으며 또 반자동식과 전자동식이 있다 보통 선반이나 터릿 선반은 한 대에

한 사람의 작업자가 필요하지만 자동 선반은 한 사람이 여러 대의 자동 선반을 조작할 수 있다

(9) 각종 전용 선반

차륜 선반(wheel lathe)크랭크축 선반(crank shaft lathe) 수치제어 선반(numerical control lathe)

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

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sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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sect 6-4 선반 작업의 종류

(1) 기본 작업

(2) 테이퍼 작업

① 심압대 편위에 의한 방법

양센터 사이에 일감을 고정하고 심압대를 편위시키는 방법으로 주로 원통깎기에 이용되고 일감이 길고 테이프가 작을 때 사용한다

편위량 e= L(D-d)2l 경사각 tan α2 = D-d2L L 전체 길이(mm) D 큰지름(mm) d 작은 지름(mm) l 테이퍼 길이(mm) α 경사각

(3) 나사 절사 작업

주축과 리드 스크류를 기어로 연결하여 공작물의 회전과 리드 스크류의 회전비에 따라 공작물에 나사가 깎인다

① 변환기어 계산식

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) gt 16 일경우에 적용

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 스핀들의변환기어잇수(A)리드스크류의변환기어잇수(B)

4단 기어일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) le 16 일경우에 적용한다

일감의나사피치(P)리드스크류의피치(P) = 주축에설계한기어잇수(A)중간기어(B) times 중간기어(C)리드스큐루에끼어야할기어잇수(D)

변환기어 잇수

형 식 변환기어 잇수 참 고

미국식 20242832364044485256

60647280127

잇수 20～64사이는 4씩 증가

7280127기어 1개

영국식 20253035404550556065707580

859095100105110115120127

잇수 20～120사이는 5씩 증가

127기어 1개

예제 1 리드 스크루의 피치가 8mm인 선반에서 피치가 3mm인 나사를 깎을 때 변환 기어의 잇수를 계산하라

풀이) pP = 38 = 3times88times8 = 2464 =

zSzL (중간 기어의 잇수는 임의의 것도 좋다)

예제 2 리드 스크루 피치가 4mm인 선반에서 1인치마다 12산의 나사를 깎을려고 할 때 변환기어의 잇수를 계산하여라

풀이) pP = 127times2012times5times4times20 = 127

times2060times80 =zStimesz1z 1timeszL

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sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

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제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect6-5 절삭 공구

(1) 바이트 각부 명칭

① 윗면 경사각(경사각rake angle)과 옆면 경사각(side rake angle) 이것이 크면 절삭성이 좋고 일감 표면이 깨끗하게 담금질되나 날

끝이 약해지는 결점이 있으므로 연한 재료에는 크게 단단한 재료에는 작게 한다

② 앞면 여유각(전방 여유각front clearance angle)과 옆면 여유각(측면 여유각side clearance angle) 보통 5～8deg정도로 공구의 끝

과 일감의 마찰을 방지하기 위한 것이다

③ 전면 절삭날각 (전방 절인각front cutting edge angle) 절삭면과 인선의 앞 가장자리와의 마찰을 막기 위한 것으로 이것이 작으면

진동의 원인이 되고 크면 절삭 온도가 상승한다

④ 옆면 절삭날각(측면 절인각side cutting edge angle) 절삭 시작과 절삭 끝에 하중이 차츰 증가 또는 감소하므로 바이트에 무리한

하중이 가해지지 않게 한다

⑤ 노즈 반지름(Nose Radius) 측면 절삭날과 전방 절삭날이 교차하는 날끝 부분의 둥근 모양의 반경을 말하며 이것이 크면 가공면이

깨끗하고 날끝도 강하게 되나 배분력이 크에 되어 진동이 생기며 작으면 가공면이 거칠고 날끝이 약하게 된다

(2) 바이트의 구비 조건

① 경도가 높아야 한다 ② 고온에서 경도가 높아야 한다

③ 강인성이 있어야 한다 ④ 제조 및 취급이 쉬워야 한다

⑤ 가격이 저렴해야 한다

(3) 절삭 속도

절삭 속도가 클수록 표면 거칠기는 좋아지나 속도의 증가와 더불어 절삭 온도가 상승하고 바이트 수 명이 급격히 저하한다

υ= πdN1000 ( m min) d 공작물의 지름(mm) N 주축의 회전수(rpm)

백기어(back gear) 단차식 주축대에서 저속 강력 절삭을 하거나 주축의 변환 속도의 폭을 넓히기 위해 설치하는 기어이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

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⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제7장 드릴 가공과 보링 가공

sect7-1 드릴 가공 종류

가 공 종 류 의 미 단축기호

드릴링(drilling) 구멍을 뚫는 작업 D

보링(boring) 뚫은 구멍이나 주조한 구멍을 넓히는 작업 B

리밍(reaming) 뚫린 구멍을 정밀하게 다듬는 작업 FR

태핑(tapping) 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업

스폿페이싱(spot facing) 너트가 앉을 자리를 만드는 작업

카운터 보링(counter boring) 볼트 머리가 묻히게 깊은 자리를 파는 작업 DCB

카운터 싱킹(counter sinking) 접시머리 나사의 머리부를 묻히게 원뿔 자리를 파는 작업 DCS

sect7-2 드릴링 머신(Drilling machine)의 종류

(1) 탁상 드릴링 머신(bench type drilling machine)

베이스를 탁상 위에 올려놓고 볼트로 고정시키고 공작물을 테이블에 고정하여 작업하는데 드릴 구멍이 비교적 작고(13mm이하) 구멍의

깊이가 깊지 않은 가공에 적합하다

(2) 레이디얼 드릴링 머신(radial drilling machine)

대형의 무거운 일감에 여러 개의 구멍을 뚫을 때 일감을 이동시키지 않고 작업할 수 있다 그 크기는 가공 가능한 최대 지름과 칼럼 표

면에서 주축 중심까지 최대 거리로 표시한다

(3) 직립 드릴링 머신(upright drilling machine)

비교적 작은 공작물의 가공에 사용하는데 동력 전달과 주축의 속도 변환은 단차식 또는 기어식이 사용되고 기어식에는 탭 가공도 할

수 있게 주축은 역회전할 수 있으며 테이블은 베드 위에서 선회할 수 있고 좌우로 움직일 수도 있다

(4) 다축 드릴링 머신(multiple spindle drilling machine)

스핀들의 위치가 조절되며 여러 개의 구멍을 동시에 뚫을 경우 사용하는데 대량 생산의 능률이 증가되고 제품의 정밀도와 호환성이 좋다

(5) 다두 드릴링 머신(multihead drilling machine)

여러 개의 스핀들을 같은 베드 위에 여러 개를 나란히 장치한 것으로 드릴 가공 리머 가공 탭가공을 연속적으로 능률 있게 작업할 수

있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

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sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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(6) 터릿 드릴링 머신(turret drilling machine)

최근에 많이 사용하는 드릴링 머신이며 그 특징은 가공 조건을 생각하지 않아도 자동 결정되므로 미숙련공도 프로그램 및 조작이 쉬우

며 버튼(button)의 조작으로 드릴링 리밍 테이퍼 가공 등 연속 가공 자동 가공 수동 가공이 가능하고 전용과 범용성을 겸비한 드

릴링 기계이다

(7) 심공 드릴링 머신(deep hole drilling machine)

각종 내연기관의 크랭크축에 있는 오일 구멍과 같이 지름에 비해 깊이가 깊은 구멍을 능률적으로 정확히 가공할 수 있는 드릴링 머신이

다

sect7-3 드릴의 종류

(1) 평드릴(flat drill)

둥근봉의 선단을 납작하게 만들어 날을 붙인 것이며 가장 간단한 형식으로 연한 재질(목재)을 가진 공작물의 구멍을 뚫을 때 사용되

며 날선단부의 경사각은 30～40deg이다

(2) 트위스트 드릴(twist drill)

가장 널리 쓰이는 드릴로 2개의 비틀림날이 회전 날끝으로 있어 절삭성이 매우 좋으며 견고하고 구조가 잘되어 있으며 칩은 자연적으

로 홈으로 배출되고 자체 안내 작용이 있어 정확한 구멍이 뚫리면 연삭하여도 지름의 차가 아주 적어 드릴의 수명이 긴 장점이 있다

종류 보통 드릴 플랫 트위스트 드릴 3에지 트위스트 드릴 4에지 트위스트 드릴 직선홈 드릴

(3) 특수 드릴

① 센터 드릴(center drill) 공작물을 선반이나 연삭기에 고정할 경우 공작물을 지지 하는 센터 구멍을 뚫을 때 사용한다

② 유공 드릴(oil tubular drill) 트위스트 드릴 내부에 기름 구멍을 만든 것으로 기름 공급과 칩의 배출이 용이하므로 깊은 구멍을 뚫

을 때 사용한다

③ 반월 드릴(rifle barrel drill) 드릴의 선단이 1개의 날로 되어 있으며 날 끝은 드릴의 중심부에 대해 편위되어 있어 소총의 구멍을

가공할 경우 드릴은 고정시키고 총신을 회전시키며 작업한다

④ 포신 드릴(gun barrel drill) 구멍 직경에 20배 이상의 깊은 구멍을 가공하기 위하여(총신 가공용) 곧은 날 드릴과 유공 드릴의 원

리를 조합한 드릴을 말한다

sect7-4 드릴 각부의 명칭과 날끝각

(1) 몸통(body)

드릴의 몸체가 되는 부분으로 홈이 있다

(2) 홈(flute)

드릴 몸체에 직선 또는 나선으로 파여진 홈을 말하며 칩을 배출하고 절삭유를 공급할 통로이다

(3) 생크(shank)

드릴을 고정하는 부분이며 곧은 것과 모스테이퍼 진 것이 있다

(4) 탱(tang)

테이퍼 자루끝을 납작하게 한 부분으로 드릴에 회전력을 주는 역할을 한다

(5) 마진(margin)

드릴 홈의 가장자리에 있는 좁은 면으로 드릴의 위치를 잡아주고 드릴의 크기를 정하며 예비적인 날의 역할 또는 날의 강도를 보강하

는 역할을 한다

(6) 웨브(web)

2개의 비틀림 홈 사이의 뒷골 부분을 웨브라하며 웨브 쪽을 중심 두께라 하여 드릴의 강성을 유지하는 역할을 하고 자루쪽을 갈수록

두꺼워진다

(7) 드릴끝각(선단각 point angle)

드릴 끝에서 절삭날이 이루는 각으로 보통 118deg정도(연강)이다

(8) 비틀림각(홈나선각 helix angle angle of torsion)

나선형 홈과 드릴 축이 이루는 각도로 20～35deg정도이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

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제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(9) 날여유각(여유각 lip clearance angle lip relief angle)

절삭날이 장해를 받지 않고 재료를 절삭하도록 절삭날에 주어진 여유각으로 10～15deg정도이다

(10) 백테이퍼(back taper)

드릴의 선단보다 자루쪽으로 갈수록 약간의 테이퍼를 준 것으로 구멍과 드릴이 접촉하지 않도록 한 것으로 드릴의 지름이 5mm이상인 것

은 100mm당 003～01mm정도 지름을 작게 한다

sect7-5 드릴 고정법

(1) 드릴 척을 사용하는 방법

지름이 작은 드릴은 자루가 테이퍼되어 있지 않고 곧으므로 주축 구멍에 맞지 않아 주축에 맞는 드릴척의 자루를 주축에 꽂아서 고정한

후 드릴을 척에 고정시키는 방법이다

(2) 소켓(socket) 또는 슬리브(sleeve)를 사용하는 방법

드릴 자루부가 주축 구멍에 맞지 않을 경우 슬리브나 소켓을 주축에 박고 거기에 드릴을 꽂아 사용한다

(3) 드릴을 주축에 직접 고정하는 방법

드릴 지름이 어느 정도 커지면 자루부가 테이퍼로 되어 있어서 이것이 주축의 테이퍼 구멍에 맞을 때는 직접 드릴의 자루를 주축에

박아서 고정시킨다

시닝(thinning) 드릴을 연삭하면 웨브의 두께가 두꺼워져 절삭 효율이 나빠지므로 웨브의 두께를 얇게 연삭하여 갈아내는 것을 말

한다 또한 이런 연마기를 thinning machine 라 한다

sect7-6 공작물 고정법

(1) 바이스(vise)에 의한 고정

보편적으로 공작물을 고정할 때 사용한다

(2) 클램프(clamp)에 의한 고정

앵글플레이트 나사잭 볼트 등을 사용하는 데 공작물을 정확히 위치시키는데는 시간과 숙련이 필요하다

(3) 지그(jig)에 의한 고정

신속하고 정확한 구멍을 뚫을 수 있으며 대량 생산에 이용한다

① 플레이트 지그(plate jig) 평면에 많은 구멍을 뚫을 경우 사용하는 판상 지그를 말한다

② 박스 지그(box jig) 복잡한 가공물에 구멍을 뚫을 경우 사용하는 것으로 상자형으로 만든 것으로 나사나 지그로 정확히 고정되어

있을 뿐 아니라 다른 면도 할 수 있도록 외부에 정확히 가공다듬질되어 있어야 한다

sect7-7 드릴의 절삭 속도 동력

(1) 절삭 속도( υ) υ= πdN1000 (m mim) d 드릴의 직경(mm) N 분당 회전수(rpm)

(2) 가공 시간(T)

T= h+tNS = πd(h+t)1000υS S 드릴 1회전시 이송 거리(mm) t 구멍의 깊이(mm) h 드릴 끝 원뿔의 높이(mm)

(3) 절삭 동력(HP)

① 회전 마력 HP1= Mω75times100 =M 2πN6075times100 = 2πωNM75times100times1000 (마력)

M 회전 모멘트(kgcm)

② 이송 마력 HP2 = PSN75times60times1000 P 트러스트 하중(kg) S 이송(mm rev)

③ 전동력 HP=HP1+HP2 = 2πωNM75times100times1000 + PSN75times60times1000 (마력)

sect7-8 보링 머신(boring machine)의 종류

(1) 수평 보링 머신(horizontal boring machine)

(2) 정밀 보링 머신(fine boring machine)

(3) 지그 보링 머신(jig boring machine)

(4) 코어 보링 머신(core boring machine)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

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sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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제 8 장 평면 가공(셰이프 슬로터 플레이너)

sect 8-1 셰이퍼(shaper)

(1) 셰이퍼의 종류

바이트가 고정된 램이 왕복운동을 하고 공작물은 바이트의 운동 방향에 직각으로 이송되어 바이트의 형상과 상관 없이 평면 가공을 하

게 된다 구조가 간단하고 취급이 용이하나 높은 정밀도를 얻기 어렵고 바이트가 전진할 때에만 절삭을 하며 귀환 행정으로 후진할

때에는 시간이 손실되므로 작업 능률이 떨어진다 셰이퍼의 크기는 램의 최대행정으로 표시하며 400 500 600 700의 것이 있다

(2) 가공 분야

(3) 셰이퍼 가공의 절삭 속도(v)

v= NL1000k 여기서 N 바이트(램)의 분당 왕복 횟수(strokemin) L 행정의 길이()

(급속귀환비) k 절삭 행정의 시간과 바이트 1회 왕복의 시간과의 비 (k= 35 ～ 23 )] 예제) 셰이퍼의 램 행정길이가 300 행정수가 30회min일 경우 셰이퍼이 절삭 속도는 얼마인가 (단 k=35로 한다)

풀이) 위의 공식에 의해 υ= 30times3001000times35 = 15m min가 된다

sect 8-2 슬로터(slotter)

(1) 슬로터 가공의 개요

슬로터는 셰이퍼를 직립형으로 한 공작기계로 그 운동기구도 셰이퍼와 거의 같으며 그 크기는 램의 최대 행정 테이블의 크기 테이블

의 이동거리 및 원형 테이블의 지름으로 나타낸다 램은 적당한 각 도로 기울일 수 있어 경사면을 절삭할 수도 있다 이송은 테이블이

베이스 위에서 전후 좌우로 이송 되고 원형 테이블은 선회할 수 있어 분할 작업이 되어 내접 기어 등의 분할 절삭이 가능하다 이 외

에도 각 구멍 절삭 키 홈절삭 평면 절삭 스플라인 절삭 곡면 등을 가공할 수 있다

sect 8-3 플레이너(평삭기planer)

(1) 플레이너 가공의 개요

셰이퍼 슬로터 및 플레이너는 평면 가공을 한다는 것에 공통점이 있으나 셰이퍼와 슬로터에는 소형 공작물을 가공하며 공작물을 이송

하고 플레이너는 대형 공작물을 가공하고 공구에는 귀환 행정시 이송을 한다 그 크기는 테이블의 크기(길이times너비) 공구대의 수평

및 위아래 이동거리 테이블 윗면부터 공구대까지의 최대 높이로 표시한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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(2) 플레이너의 종류

① 쌍주식 플레이너(double housing planer) 2개의 기둥이 있고 그 사이에 크로스레일(cross raoil)이 있어 상하로 이동하게 되어 있으

며 테이블 위에 공작물을 고정하여 왕복 운동을 시키며 이 운동 방향과 직각되게 바이트를 이송시킨다 일감의 크기가 제한되지만 구

조상 강력한 절삭이 가능하다

② 단주식 플레이너(open side planer) 기둥이 베드의 한쪽 옆에 있고 크로스 레일이 외팔보로 되어 있어 폭이 넓은 일감을 깎을 수 있

으나 강력한 절삭을 할 때에는 정밀도에 주의하여야 한다

(3) 플레이너 절삭 속도

υm= 2Lt =2υs1+ 1n

(m min) (1회왕복시간)t= Lυs +Lυr ( min회)

vm 절삭 평균 속도(mmin) L 행정(m) t 1회 왕복 시간(min)

(속도비) n= v rv s =귀환속도(mmin )절삭속도(mmin ) = 3～4

(4) 플레이너 가공 시간(T)

T = 2bLηsv m ( min ) T 가공시간(min) b 일감의 폭(m) L 행정(m) η(절삭효율) S 이송(mstrock) Vm평균속도(mmin)

플레이너셰이퍼슬로터의 비교

구 분 플 레 이 너 셰 이 퍼 슬 로 터

기계명 평삭기 형삭기 수직 셰이퍼

급속귀환장치 벨트 및 유압 크랭크기어와 암 크랭크 기어와 암

바이트 이송(상하좌우) 직선왕복운동 상하 왕복운동

공작물(테이블) 직선왕복운동 이송(좌우)이송(전후좌우)

또는 회전운동

크기 테이블의 최대행정 램의 최대행정램의 최대행정

원형테이블의 지름

가공물 큰일감 가공 평면측면홈더브테일가공 구멍의 내면키홈내접기어스플라인구멍

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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제 9 장 밀링 가공

sect 9-1 Milling machine의 가공 분야와 밀링 커터의 종류

(1) 가공 분야

원통의 둘레에 많은 날을 가진 밀링 커터(milling cutter)를 회전시켜 테이블 위에 고정된 공작물을 이송(feed)하거나 절삭하는 공작기

계로서 그 가공 분야는 다음과 같다

(2) 밀링 커터의 종류

커터의 재료는 고속도강(HSS)과 초경합금을 사용한다

① 플레인 커터(plain cutter) 원통면에 날이 있으며 폭이 10～15인 것은 직선이고 그 이상인 것 은 비틀린 날로 만들며 비틀린 날

의 커터는 절삭이 순차적으로 되며 소비동력이 적고 가공면이 좋으나 추력이 발생하는 단점이 있다

② 메탈 소요(metal saw) 폭 5이하로 절단 작업에 사용된다

③ 측면 커터(side milling cutter) 폭이 좁은 플레인 커터의 양측면에도 날이 있어 홈 및 단면 가공에 사용한다

④ 정면 커터(face cutter) 한쪽 단면 및 원통면에 날이 있고 자루(shank)가 없는 커터로 넓은 평면가공에 사용한다

⑤ 엔드밀(end mill) 원둘레와 단면 모두 날을 갖고 있어 키홈이나 좁은 평면 가공에 사용한다

⑥ 각 커터(angular cutter) 원주에 45deg 60deg 70deg의 각을 갖고 있어 각을 갖는 홈이나 면을 가공할 때 사용한다

⑦ 총형 커터(formed cutter) 날부분의 형상이 깎으려는 형상과 같은 커터로 드릴 리머 기어 절삭에 사용한다

⑧ T커터 T형 홈절삭에 사용하는 커터이다

sect 9-2 밀링 머신의 종류

(1) 니형 밀링 머신(knee type milling machine)

가장 널리 사용하는 것으로 커터축에 의해 테이블이 전후 좌우 상하로 움직이며 그 종류는 수평 밀링 머신(horizontal milling

machine) 만능 밀링 머신(universal milling machine) 수직식 밀링 머신(vertical milling machine)이 있다

(2) 생산 밀링 머신(production milling machine)

같은 부품을 장시간 다량 생산하는데 적합하도록 어느 정도 단순화하였다 주축대를 다소 이동시킬수 있으며 커터를 2～3개 장치하여

2～3면을 동시 가공이 가능하며 단두식 쌍두식 회전 테이블식 밀링 머신이 있다

(3) 특수 밀링 머신(special milling machine)

모형이나 형판에 의해 밀링 커터가 움직여 같은 형상으로 공작물을 깎을 수 있는 것으로 각종 금형제 작에 널리 쓰이는 모방 밀링 머

신(profile milling machine) 나사 깎는 전용 밀링 머신으로 나사 밀링 머신(therad milling machine)과 윤곽 제어에 의한 평면캠 원

통캠 판게이지 등을 가공하는 수치 제어 밀링 머신(NC milling machine)이 있다

(4) 플레이너 밀러(플래노 밀러 plano-miller)

플레이너의 공구대 대신 밀링 커터를 붙이는 주축대가 있어 대형 공작물의 강력 절삭에 적합한 밀링 머신이다

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sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect 9-3 밀링 머신의 크기

(1) 수평식 밀링 머신 플래노 밀러 만능 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 최대 이동 거리

③ 주축 중심선에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시(200mmrarr1250mmrarr2300mmrarr3350mmrarr4)

(2) 수직 밀링 머신

① 테이블 면의 크기

② 테이블의 좌우times전후times상하 이동 거리

③ 주축끝에서 테이블면까지의 최대 거리

④ 주축대의 최대 이동 거리

⑤ 새들(saddle)의 전후 이동 거리를 번호로 표시

sect 9-4 밀링 머신으 부속품 및 장치

(1) 아버(arbor)

plain cutter나 side milling cutter 등과 같이 구멍이 있는 밀링 커터를 고정시키는데 사용하는 것 으로 구조용 합금강으로 열처리되

어 있다

(2) 어댑터(adapter)와 콜릿 척(collet chuck)

face cutter end mill T 홈 커터 등과 같이 자루가 달린 커터를 고정할 경우 사용한다

(3) 밀링 바이스(milling vise)

테이블 위에 있는 홈을 이용하여 바이스를 고정하는 간단한 공작물을 고정시키는데 사용한다

(4) 회전 테이블(circular table)

300 400 500mm의 직경을 가지며 주로 수직 밀링 가공에 사용되며 수동 및 자동 이송에 의해 회전시킬 수 있으므로 원호형의 홈이나

바깥둘레 원형 절삭에 사용된다 핸들축에는 각도 눈금이 새겨져 있는 마이크로 컬러가 부착되어 간단한 각도 분할도 가능하다

(5) 분할대(indexing head)

공작물의 바깥둘레를 분할하든지 회전시킬 경우 사용하며 비틀림각 구동 장치 등과 겸용하여 베벨 기어나 밀링 커터의 비틀림 홈 등을

가공할 수 있다 그 규격은 테이블상의 스윙으로 표시한다

(6) 수직 밀링 장치(vertical milling attachment)

수평식 밀링 머신에서 수직 밀링 머신 작업을 할 수 있도록 오버 암을 뒤로 후퇴시킨 후 주축대에 고정하여 수직 방향으로 커터를 고

정한다

(7) 슬로팅 장치(slotting attachment)

수직 밀링 장치처럼 주축대에 고정시켜 회전 운동을 슬로터와 같이 직선 왕복 운동으로 바꿔주는 역할을 하여 키홈 등을 깎을 수 있도

록 하는 장치이다

(8) 래크 절삭 장치(rack cutting attachment)

공작물 고정용 특수 바이스와 총형 커터를 이용하여 래크를 가공할 수 있는 장치이다

(9) 만능 밀링 장치(universal milling attachment)

밀링 머신의 칼럼면에 고정하여 수평 및 수직면 내에서 임의의 각도로 스핀들을 고정시키는 장치며 헬리컬과 래크를 가공할 수 있는 장

치이다

sect 9-5 밀링 작업

(1) 밀링 커터의 절삭 방향

① 상향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 반대 방향

② 하향 밀링 공작물의 이송 방향과 커터의 회전 방향이 같은 방향

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

상향 절삭(올려깍기) 하향 절삭(내려깍기)

장점

밀링 커터의 날이 일감을 들어올리는 방향으로 작용

하므로 기계에 무리를 주지 않는다

절삭을 시작할 때 날에 가해지는 절삭 저항이 0에서

점차적으로 증가하므로 날이 부러질 염려가 없다

칩이 날을 방해하지 않고 절삭된 칩이 가공된 면에

쌓이지 않으므로 절삭열에 의한 치수 정밀도의 변화

가 작다

커터 날의 절삭 방향과 일감의 이송 방향이 서로 반

대이고 EK라서 서로 밀고 있으므로 이송기구의 백래

시가 자연히 제거 된다

밀링 커터의 날이 마찰 작용을 하지 않으므로 날의 마멸이

작고 수명이 길다

커터 날이 밑으로 향하여 절삭하고 따라서 일감을 밑으로 눌

러서 절삭하므로 일감의 고정이 간편하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 날 라나마다의 날

자리 간격이 짧고 따라서 가공면이 깨끗하다

절삭된 칩이 가공된 면 위에 쌓이므로 가공할 면을 잘 볼 수

있어 좋다

단점

커터가 일감을 들어올리는 방향으로 작용하므로 일

감 고정이 불안정 하고 떨림이 일어나기 쉽다

커터 날이 절삭을 시작할 때 재료의 변형으로 인하여

절삭이 되지 않고 마찰 작용을 하므로 날의 마멸이

심하다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 반대이므로 절삭 자

취의 피치가 길고 마찰 작용과 아울러 가공면이 거

칠다

칩이 가공할 면 위에 쌓이므로 시야가 좋지않다

커터의 절삭 작용이 일감을 누르는 방향으로 작용하므로 기

계에 무리를 준다

커터의 날이 절삭을 시작할 때 절삭 저항이 가장 크므로 날

이 부러지기 쉽다

가공된 면 위에 칩이 쌓이므로 절삭열로 인한 치수 정밀도가

불량해질 염려가 있다

커터의 절삭 방향과 이송 방향이 같으므로 밸래시 제거 장치가

없으면 가공이 곤란하다

(2) 절삭 속도

v= πdN1000 (m min) 여기서 d밀링커터의 지름(mm) N밀링커터의 회전수(rpm)(3) 1분간 테이블의 이송 량 f f = f zsdotZsdotn= f zsdotZsdot 1000Vπd [mm min ] f z 밀링 커터의 날 1개마다의 이송(mm) Z 밀링 커터의 날수 n 밀링커터의 회전수(rpm)

(4) 분할법

① 직접 분할법(direct indexing) 분할대 스핀들을 직접 회전시켜 분할하는 것으로 브라운 샤프트형에서 분할판이 24등분되어 2 3 4

6 8 12 24분할이 가능하다

② 단식 분할법(simple indexing) 분할 크랭크와 분할판을 사용하여 분할하는 방법으로 크랭크를 40 회전시키면 주축은 1회전하게 되

어 있다 따라서 1N회전시키면 된다

n= 40N = x o9 o =

hH (브라운 샤프형 신시내티형)

n= 5N = hH (밀워키형)

n 분할 크랭크 회전수 N 일감의 등분 분할수 h 핸들을 돌리는 구멍수 H원판의 구멍수

종류 분할판 원판의 구멍수

브라운 샤프형

NO1

NO2

NO3

151617181920

212327293133

373841434749

신시내타형 표면

이면

2425283034373839414243

4647495153545758596266

밀워키형 표면

이면

100969284726660

98887876685854

③ 차동 분할법(differential indexing) 단식 분할로 분할할 수 없을 경우 사용하는데 변환 기어로 분할판을 차동시켜 분할하는 방법이

다 이 변환 기어로 24(2개) 28 32 40 44 56 64 72 86100개의 잇수를 갖는 12개의 기어가 있다

i=40 N-NN = ZaZd =ZatimesZbZctimesZd

i=변환 기어비 N가정분할수N분할수기어잇수

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(5) 헬리컬 기어 가공(비틀림 홈 절삭)

드릴 리머의 헬리컬 홈 헬리컬 기어 치형 등을 절삭할 경우 테이블을 비틀림각 β만큼 돌려 공작물에 회전을 주면서 테이블을 이송시

켜 헬리컬 홈을 가공한다

tanβ= πDL L 공작물의 리드(mm) D 공작물의 지름(mm)

p= pncosβ = πDZcosβ p 원주피치(mm) pn 법선피치(mm) D 피치원 지름(mm) Z 잇수

(헬리컬기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 3β

(6) 베벨 기어 가공

밀링 커터로 가공할 이의 폭 b는 모선의 길이 L에 13이하로 한정하므로 밀링 커터는 보통 기어 절삭용 커터의 23의 것을 사용한다

(베벨기어의 상당스퍼기어잇수) Ze= Zcos 2γ γ 베벨 기어의 원추반각(deg)

sect9-6 기어 가공 방식

1기어절삭법

(1) 성형법(成形法)

플레이너 셰이퍼에서 바이트를 치형에 맞추어 점점 절삭 깊이를 조절하여 치형을 성형하는 방법으로 치형 곡선과 피치의 정밀

도가 나쁘고 생산 능률도 낮다

(2) 창성법(創成法)

기어 절삭 공구인 래크나 호브(hob)를 회전시키고 가공물을 서로 상대 운동시키면 서로 맞물리는부분이 가공되어 이상적인 인벌루

트 치형이 형성되는데 이것을 창성 운동이라 한다

① 호빙 머신(hobbing machine) 호브라는 기어 절삭 공구를 사용하여 가공하는 절삭기계로 스퍼 기어 헬리컬 기어 웜기어를 가공

할 수 있다

② 펠로우 기어 셰이프(fellow gear shaper) 피니언 커터를 사용하여 기어를 절삭하는 방법으로 스퍼기어 헬리컬기어 내접기어

자동차의 삼단 기어 2중 헬리컬 기어 등을 가공할 수 있다

③ 마그식 기어 셰이프(maag gear shaper) 선덜랜드식 기어 셰이퍼(sunderland gear shaper) 래커터를 사용하여 기어를 절삭하는

공작기계로 헬리컬 기어와 스퍼 기어를 가공할 수 있다

(3) 형판법(型判法)

기어의 이의 모양과 같은 형판(template)을 사용하여 일종의 모방 절삭으로 가공하는 방법으로 다듬면이 매끈하지 못하며 능률도

낮아 저속용 대형 스퍼 기어 직선 베벨 기어의 치형 가공에 이용 된다

(4) 전조에 의한 방법소성가공방법으로 소형기어 가공에 사용

sect9-7 호빙 머신(hobbing machine)

호브(hob)라고 하는 공구를 사용하여 기어를 가공하는 것으로 호브와 가공물의 상대운동은 호브를 웜(worm) 가공물을 웜기어라고

생각하면 이해되리라 생각된다 호빙 머신으로 제작 가능한 기어는 스퍼기어 헬리컬 기어 웜기어 스플라인 축 등이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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제 10 장 연삭 가공

sect10-1 숫돌바퀴

(1) 숫돌바퀴의 표시법

입자 입도 결합도 조직 결합체 외경times두께times구멍지름으로 나타낸다

① 숫돌 입자 공작물을 연삭할 수 있는 충분한 경도를 갖어야 하며 충분히 내마멸성과 충격에 견딜 수 있도록 탄성이 높아야 하고

결합제에 의해 쉽게 결합 성형되어야 하며 쉽게 얻을 수 있고 값이 싸야한다 그 종류는 인조산으로 알루미나

( AI 2O3) 탄화규소(SiC)가 있으며 천연산으로는 다이아몬드가 있다

연삭재 기 호 성 분 용 도 특 징

알루미나

( AI 2O3)A 알루미나 약 95 주강 가단주철 일반강재

갈색 C숫돌보다

부드러우나 강인함

WA 알루미나 약 995이상스텔라이트 고속도강

특수강 담금질강

백색이며 순도가 높고

A숫돌보다 잘 부러짐

탄화규소

(SiC)

C 탄화규소 약 97 주철 비철금속 석재 유리 등흑자색이며 A숫돌보다

굳으나 잘 부서짐

GC 탄화규소 약 98이상 초경합금 유리녹색이며 순도가 높고

발열을 피할 경우 사용

다이아몬드 D 다이아몬드 100유리 초경합금 보석 석재

래핑용가장 강도가 큼

② 입도 숫돌 입자의 크기와 굵기를 숫자로 표시한 것으로 거친 것 중간 것 고운 것 매우 고운 것 으로 4가지가 있다

거친입도 거친 연삭 절삭 깊이와 이송을 많이 줄 경우 연하고 연성이 있는 재료 숫돌과 일감의 접촉면이 클 경우

고운입도 다듬 연삭 공구 연삭 경도가 높고 메진 일감 숫돌과 일감의 접촉면이 작을 경우

호칭 거친입도 중간입도 고운입도 매우 고운입도

입도 101214162024 3036465460708090100

120150180220

240280320400

500600700800

③ 결합도 입자를 결합하는 세기를 결합도라 한다

호칭 극히 연한 것 연한 것 중간 것 단단한 것 매우 단단한 것

결합도 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

④ 조직 숫돌의 단위 용적당 입자의 양으로 입자의 조밀 상태를 나타낸다

입자의 밀도 치밀한 것 중간 것 거친 것

기호(기호) 0 1 2 3 (c) 4 5 6(m) 7 8 9 10 11 12(w)

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⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

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sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑤ 결합제 숫돌 입자를 결합하여 숫돌을 형성하는 재료로 입자간에 기공이 생기도록 하며 균일한 조직으로 임의의 형상 및 크기로 만

들 수 있도록 하고 고속회전에 대한 안전강도를 가질 수 있도록하며 열과 연삭액에 대하여 안전하여야 한다

구 분 결 합 제 기 호 특 징

무기질 결합제

비트리파이드 결합제

(vitrified bond)V

강도가 강하지 못하고 지름이 크거나 얇은 숫돌바퀴에

는 맞지 않음

실리케이트 결합제

(silicate bond)S

대형 숫돌바퀴를 만들 수 있고 고속도강과 같이 균열

이 생기기 쉬운 재료에 사용 중연삭에 적합지 않음

유기질 결합제

(탄성 숫돌바퀴

결합제)

고무 결합제

(rubber bond )R

얇은 숫돌에 적합 전단용 숫돌 센터리스 연삭기의 조

정 숫돌로 사용

레지노이드 결합제

(resinoid bond)B 연삭열로 연화의 경향이 적고 연삭유에 안정

셸락 결합제

(shellac bond)E

강도와 탄성이 큼 얇은 것에 적합 크랭크 축 톱 절

단용으로 사용

비닐 결합제

(vinyl bond)PVA 초강성 숫돌

금속 결합제금속 결합제

(metal bone)M

숫돌입자의 지지력이 큼 기공이 작아 수명이 길다 과

한 사용에 견딤연삭능률이 낮음

sect10-2 연삭기의 가공 분야 및 연삭기의 종류

(1) 가공분야

원통 연삭 테이퍼 연삭 내면 연삭 평면 연삭 나사 연삭 공구 연삭 기어 연삭 등을 할 수 있다

(2) 연산기의 종류

① 원통 연삭기 일감과 연삭 숫돌을 회전시키면서 일감이나 숫돌을 좌우로 이동시켜 가공하는 방법을 트래버스 연삭(traverse

grinding)이라 한다 일감은 그 자리에 회전하고 숫돌을 회전 전후 이송시켜 연삭하는 방식을 플런지 연삭(plunge

grinding)이라 한다 또한 그 종류는 테이블 왕복형숫돌대 왕복형플런지 컷형만능 연삭기 등이 있다

② 내면 연삭기 내면 연삭 방식은 원통의 실린더형 공작물을 회전시키고 공작물은 그 자리에서만 회전하는 형의 보통형과 공작물은 정

지하고 숫돌이 회전하면서 공작물의 내면이나 외면을 따라 공전하는 방식의 유성형 특수한 연삭기를 사용하여 일감을

고정하지 않은 상태에서 연삭하는 방식의 센터리스형이 있다

③ 평면 연삭기 수평형 연삭기 직립형 연삭기가 있다

④ 센터리스 연삭기(centerless grinding machine) 공작물을 센터로 지지하지 않고 연삭 숫돌과 조정 숫돌 사이에 일감을 삽입하고 지

지판으로 지지하면서 연삭하는 기계로 조정 숫돌은 고무 결합제를 사용한 것으로 공작물과 조정 숫돌의 마찰력에 의해 공작물을 회전

시키고 조정 숫돌의 일감에 대한 압력으로써 일감의 회전 속도를 조정한다

⑤ 공구 연삭기 드릴 연삭기 초경공구 연삭기(다이아몬드 숫돌 사용) 만능공구 연삭기(밀링 커터 호브 리머) 등이 있다

⑥ 그 밖의 연삭기 나사 연삭기(나사 게이지 탭 정밀 나사) 기어 연삭기 등이 있다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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sect10-3 숫돌바퀴의 수정

(1) 드레싱(dressing)

숫돌바퀴의 입자가 막히거나 달아서 절삭도가 둔해졌을 경우 드레서(dresser)라는 날내기하는 공구로 숫돌 바퀴의 표면을 깎아 숫돌바

퀴의 날을 세우는 작업으로 정밀 연삭용에는 다이아몬드 드레서를 사용한다

(2) 트루잉(truing)

숫돌바퀴의 형상을 수정하는 작업으로 연삭중에 숫돌차의 숫돌 입자가 탈락하여 절삭면의 형상이 처음과 달라졌을 경우 다이아몬드 드

레서를 사용하여 원상으로 고쳐주는 작업을 말한다

sect10-4 숫돌바퀴 부착법

(1) 숫돌바퀴 부착시 주의 사항

① 균형이 맞도록 밸런싱 머신(balancing machine)을 사용하여 완전히 균형을 잡은 뒤 사용한다

② 축에 숫돌바퀴를 고정할 때 무리한 힘으로 너트를 죄지 않는다

③ 플랜지의 바깥지름은 숫돌지름의 13이상이 넘지 않도록 한다

④ 숫돌과 플랜지 사이는 05mm이하의 습지 고무와 같은 연질의 패킹을 끼워 사용한다

⑤ 숫돌 구멍은 축지름보다 01～015mm 크게 한다

⑥ 패킹의 안지름은 숫돌의 안지름보다 조금 크게 한다

sect10-5 연삭 작업

(1) 숫돌바퀴의 원주 속도( υ) V= πdN1000 (m min ) d 숫돌바퀴의 바깥지름(mm) N 숫돌바퀴의 회전수(rpm)

(2) 공작물의 원주 속도

숫돌바퀴의 원주 속도의 1100정도 한다

(3) 연삭 마력(HP)

HP= P V75times60timesηP 연삭력(kg) V 숫돌바퀴의 원주 속도(mmin) η 연삭기 효율

(4) 이송 속도( fυ) f υ= fN1000 (mmin) 여기서 f 이송(mmrev) N 회전수(rpm)

(5) 연삭 깊이(mm)

가공종류 거친 연삭 다듬 연삭

원통연삭 강철 002～005 00025～0005

주철 005～015 0005～002

내면 연삭 002～004 0005～001

평면 연삭 001～007 0005～001

공구 연삭 003～005 0005～001

(6) 연삭액

① 구비 조건 감마성 냉각성 침유성이 뛰어나야하며 금속에 산화 부식 등 유해 작용을 하지 않으며 화학적으로 안정하고 장시간

사용에 견딜 수 있고 유동성이 좋고 칩이나 숫돌면의 세척 작용을 하여야 하고 연삭 칩의 침전 청정이 빨리 되고 거

품이 일지 않아야 하며 연삭열에 증발하지 않아야 한다

② 종류 물 수용액 황화유 불수용성유 등이 있다

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제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제11 장 정밀 입자 가공(호닝 래핑 슈퍼피니싱 액체 호닝) 브로칭 머신

sect 11-1 정밀 입자 가공

(1) 호닝(honing)

몇 개의 호운(hone)이라는 숫돌을 붙인 회전 공구를 사용하여 숫돌에 압력을 가하면서 공작물에 대하여 회전 운동을 시키면서 많은 양

의 연삭액을 공급하여 가공하는 것으로 발열이 적고 경제적인 정밀 절삭을 할 수 있으며 전가공에서 나타난 직선도 테이퍼 전직도를

바로 잡을 수 있고 표면 정밀도를 높일 수 있으며 정확한 치수 가공을 할 수 있다

① 호닝 원주 속도( vc) = 연삭 작업의 140정도로 40～70mmin 정도

②호닝 왕복 속도( vm) = 원주 속도의 12～15 정도

③ 교차각(α) 거친 호닝 40～60deg 다듬 호닝 20～40deg

tan α2 =vavc

④ 호닝 압력

비트리파이드 결합제 거친 호닝 10이상 다듬 호닝 4～6

레지노이드 결합제 비트리파이드 결합제 숫돌의 110

⑤ 연삭액 주철에는 석유 강에는 석유+황화유 연한 금속에는 라드유를 사용한다

(2) 래핑(lapping)

공작물과 랩공구 사이에 미분말 상태의 래핑제와 연마제를 넣고 이들 사이에 상대 운동을 시켜 면을 매끈하게 하는 방법으로 랩과 공작

물 사이에 래핑제와 래핑액을 충분히 넣고 각공하는 습식법과 공작물 표면에 래핑제를 넣고 건조 상태에서 래핑하는 건식법이 있는데

습식법은 건식법에 비해 절삭량이 많고 다듬면은 광택이 적고 건식법은 다듬면이 거울면과 같이 광택이 난다 이런 래핑 제품으로는

블록 게이지 렌즈 등의 측정기기 광학기기 등의 다듬질에 이용된다 래핑작업은 원통 래핑 평면 래핑 구면 래핑 나사 래핑 기어

래핑 크랭크 축의 래핑 등이 있다

① 래핑제 탄화규소(SiC C GC 거친 래핑 굳은 일감) 알루미나(Al O A WA 정밀 다듬용) 산화철 다이아몬드 가루가 있다

② 래핑액 보통 석유가 가장 좋고 스핀들유 머신유 중유 등을 사용한다

③ 랩(lap) 랩은 공작물 표면에 묻혀 공작물 표면과 마찰하여 공작물의 표면 정밀도를 높이는 공구로 랩의 재질은 공작물보다 연한 것

을 사용하며 보통 주철제가 많고 연강이나 구리합금의 것도 있다

④ 래핑 속도 건식에서는 30～50mmin정도로 래핑제가 비산하지 않을 정도로 하고 너무 빠르면 열처리 표면층이 변질될 염려가 있다

⑤ 래핑 압력 습식법은 05 건식법은 강철에는 10～002정도이고 주철에는 이보다 낮게 한다

⑥ 래핑 여유 다듬 여유는 001～002 표면 거칠기는 0025～00125 μm정도

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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⑦ 장단점 거울면과 같은 매끈한 가공면을 얻을 수 있으며 정도가 높은 제품의 다랭 생산이 가능하고 다듬질면의 내식성과 내마멸성

이 크며 윤활성이 증가하며 마찰계수가 적은 장점이 있다 반면에 작업 환경이 깨끗하지 않고 랩제가 다른 가계나 부품에

부착하여 부분품을 마멸시킬 우려가 있고 가공면에 랩제가 잔류되기 쉬운 단점이 있다

(3) 슈퍼 피니싱(정밀 다듬질 super finishing)

공작물 표면에 입자가 고운 숫돌을 가벼운 압력(05～2)으로 누르고 작

은 진폭으로 진동을 시키면서 공작물에 이송 운동을 줌으로서 그 표면을 다

듬질하는 방법으로 가공면이 매끈하고 방향성이 없으며 가공에 의한 표면의

변질부는 극히 작고 숫돌과 일감의 접촉 면적이 넓으므로 연삭 가공에서 남

은 이송자리 숫돌의 떨림으로 나타난 자리를 제거할 수 있으며 숫돌 너비

는 공작물 지름의 60～70 정도로 하며 길이는 공작물과 같게 한다

① 숫돌 재료와 연삭액 주철 알루미늄 구리합금 동합금에는 GC숫돌 탄소강 합금강에는 WA숫돌을 사용하는데 입도는 미세하고

결합도가 비교적 약한 것을 사용하며 연삭액은 주로 석유를 사용한다

② 숫돌의 진푝과 진동수 표면 거칠기 진폭은 15～5정도 진동수는 500～2000회min 가공 여유는 0002～001정도이며 표

면 거칠기는 01～03정도이다

(4) 액체 호닝(liquid honing)

미립자의 연마제를 첨가한 물 또는 그에 적당한 부식 억제제를 첨가한 것을 노즐을 동하여 고속으로 금속 제품이나 재료에 뿜어서 깨

끗한 표면으로 연마하는 가공법으로 짧은시간에 매끈하고 광택이 적은 다듬면을 얻게 되며 피닝 효과가 있고 복잡한 모양의 공작물

표면 다듬질이 가능하며 공작물 표면의 산화막이나 도료 등을 제거할 수 있는 특징이 있다

① 연마제로는 SiC Al O 규사 등의 가루를 사용하고 가공액은 물에 방청제를 첨가하여 사용한다 연마제와 가공액의 혼합비는 12정

도가 가장 효율이 좋다

② 공기 압력은 35～70이며 높을수록 능률이 좋고 분사각은 철강일 경우 40～50deg정도이고 클수록 거칠어 진다

sect 11-2 브로치(broach)가공

(1)브로칭(broaching)

봉의 외주에 많은 상사형의 날을 축을 따라 치수순으로 배열한 절삭 공구를 브로치라는 절삭 공구를 사용하여 공작물의 안팎을 필요한

모양으로 절삭하는 가공법을 말하는데 둥근 구명안의 키홈 스플라 인홈 다락형 구멍 등을 가공하는 내면 브로치 작업과 세그먼트 기

어의 치형이나 홈 그 밖의 특수한 모양의 면 가공을 하는 외면 브로치 작업이 있다 그 특징은 각 제품에 따라 브로치를 만들어야 하

며 설계 제작에 시간이 걸리고 공구의 값이 비싸므로 일정량 이상의 대량 생산에 이용된다

(2) 브로치의 재료

보통 고속도강(HSS)으로 만들고 다듬질 치수를 정확히 하고자 할 경우는 다듬질 날에 초경합금을 붙여 사용한다

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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제 12 장 특수 가공

sect 12-1 방전 가공(electric discharge machine EDM)

(1) 방전 가공의 원리

석유 경유 등유 등과 같은 절연성이 있는 가공액 중에 공구와 공작물을 넣고 5～10정도 간격을 두어 100V의 직류 전압으로 방전하

면 공작물의 재료가 미분 상태의 칩으로 되어 가공액 중에 부유물 로 뜨게 하여 가공하는 방법이다

(2) 전극의 요구 조건

가공 능률이 좋고 소모가 적어야 하며 열전도도가 좋아야 하고 용융점이 높을수록 좋으며 그 재료는 구리 흑연 구리-텅스텐 은-

텅스텐 등이 쓰인다

(3) 가공액의 요구 조건

점도가 낮고 절연체이어야 하며 인화성이 없고 가격이 저렴해야 한다

(4) 특 징

높은 경도로 절삭 가공이 곤란한 금속(초경합금 열처리강 내열강 퀜칭된 고속도강 스테인리스 강철 다이아몬드 수정 등)을 쉽게

가공할 수 있다 또한 열의 영향이 적으므로 가공 변질층이 얇고 내마멸성 내부식성이 높은 표면을 얻을 수 있으며 작은 구멍 좁고

깊은 홈 등 작고 복잡한 가공도 할 수 있다

sect 12-2 초음파 가공(ultra-sonic machining)

(1) 초음파 가공의 원리

약 16 이상의 음파를 초음파라 하는데 테이블에 고정된 공작물에 숫돌 입자와 물 또는 기름의 혼합액을 순환시키면서 일정한 압력하

에서 수직으로 설치된 진동 공구가 16～30 폭 30～40로 진동할 때 숫돌 입자의 급격한 타격으로 공작물(초경합금 보석류 세라

믹 유리)을 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 다듬질을 하는 것이다

(2) 특징

① 전기적으로 부도체도 보통 금속과 동일하게 가공할 수 있다

② 연삭 가공에 비해 가공면의 변질과 변형이 적다

③ 초경질 메짐성이 큰 재료에 사용한다

④ 절단 구멍뚫기 평면 가공 표면 가공 등을 할 수 있다

⑤ 가공 면적과 깊이가 제한 받는다

⑥ 가공 속도가 느리고 공구의 소모가 많다

⑦ 납 구리 연강 등 연질재료는 가공이 어렵다

sect 12-3 전기 화학 가공(electro-chemical machining ECM)

(1) 전기 화학 가공의 원리

도전성의 공구를 음극(-) 공작물을 양극(+)에 002～07의 간격으로 접근시키고 그 상이에 전해액(NaCl NaNO)을 분출시켜 양극

사이에 전압은 5～20V 전류밀도는 30～200A를 통전시켜 공작물을 용해 가공하는 방법이다

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

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(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

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(2) 특징

경도가 크고 인성이 큰 재질에 대해서 가공량이 크고 가공면에 응력이나 변형이 없으며 공구인 전극 의 소모가 거의 없으나 폐전해

액의 처리가 어렵다

sect12-4 전해연삭(electro - chemical grinding ECG)

(1) 전해연삭의 원리

기계연삭과 전해 작용을 조합한 가공으로 전해 작용을 할 때 +극에

나타나는 용출물을 숫돌로 갈아 제거함으로써 가공하는 방법이다

(2) 가공액

공작물에 따라 다르나 KNO 3 NANO 3 KNO 2등의 혼합액

(3) 특징

가공 속도는 일반 기계 연삭보다 빠르고 숫돌의 소모가 적으며 초

경합금과 같은 경질재료 열에 민감한 재료를 가공하는데 적합하며

연질 재료나 얇고 작은 부품도 변형없이 가공되며 원통 및 내면

연삭도 가능하다 그러나 가공 정밀도는 일반 기계 연삭보다 떨어

지며 시설비가 많이 든다

sect12-5 전해연마(electrolytic polishing)

전기도금과는 반대로 일감을 양극(＋)으로 하여 적당한 전해액에 넣고 직류 전류를 짧은

시간 동안 세게 흐르게 하여 전기적으로 그 표면을 녹여 매끈하고 광택이 나게 하는

가공법이다 그 특징은 기계연마보다 훨씬 그 표면이 매끈하고 가공 변질층이 나타나

지 않으므로 평활한 면을 얻을 수 있고 복잡한 형상의 연마도 가능하며 가동면에는

방향성이 없고 내마멸성 내부식성이 좋아진다

sect12-6 쇼트 피닝(shot peening)

금속(주철 주강제)으로 만든 구(球)모양의 쇼트(shot) (지름 07～09mm의 공)을 40～50msec의 속도로 공작물 표면에 압축공기나 원

심력을 사용하여 분사하면 매끈하고 02mm 경화층을 얻게 된다 이 때 shot들이 해머와 같이 작용을 하여 공작물의 피로강도나 기계적

성질을 향상시켜 준다 크랭크축 판 스프링 컨넥팅 로드 기어 로커암에 사용한다

sect12-7 버핑(buffing)

식물이나 헝겊과 같은 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착한 후 이것을 회전시키면서 공작물을 눌러 그 표면을 매끈하게

다듬질하는 방법이다

sect12-8 폴리싱(polishing)

금속 표면에 광택을 내는 것으로 광내기라고도 하며 미세한 연마제를 아교나 열경화성 플라스틱 등으로 고착시킨 원판 띠 롤러 모양

의 공구를 사용하여 공작물 표면에 광택을 내기 위한 가공 처리를 하는 것을 말한다

sect12-9 압부 가공(burnishing barrel finishing)

(1) 버니싱(burnishing)

원통 내면에 내경보다 약간 지름이 큰 강구를 압입하여 내면에 소성 변형을 주어 매끈하고 정밀도가 높은 면을 얻고자 하는 방법이다

(2) 배럴 다듬질(barrel finishing)

8각형이나 6각형의 용기(barrel)속에 가공물과 연마제(숫돌입자 석영 모래 강구 등) 및 매제(컴파운드)를 넣고 물을 가해 회전시켜

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공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

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DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

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【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

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0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

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4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

공작물의 연마제의 충돌로 공작물의 표면을 갈아 내는 정밀 연 마법을 말한다

제 13 장 NC 가공

sect131 CNC 기초

1 NC의 개요

NC는 ldquoNumerical Control(수치제어)rdquo의 약호로 lsquo부호와 수치로써 구성된 수치 정보로 기계의 운전을 자동제어한다rsquo는 것을 말한다

즉 사람이 알아보도록 작성된 설계나 도면을 기계가 이해할 수 있는 고유의 언어로 정보화(파트 프로그램)하고 이를 천공 테이프 또

는 플로피 디스크 등을 이용하여 수치제어장치에 입력시켜 입력된 정보대로 기계를 자동제어하는 것이다

2 NC의 특징

(1) 복잡한 형상이라도 짧은 시간에 높은 정밀도로 가공할 수가 있다

(2) 기능의 융통성과 가변성이 높아 다품종 중소량 생산에 적합하다

(3) 생산공장에서 가공의 능률화와 자동화에 중요한 역할을 한다

(4) 비숙련자도 가공이 가능하고 한 사람이 여러 대의 기계를 다룰 수 있다

3 NC의 종류

(1) NC 공작기계의 3가지 기본동작

① 위치 정하기 공구의 최종위치만 제어하는 것

② 직선절삭 공구가 이동중에 직선절삭을 하는 기능

③ 원호 절삭 공구가 이동중에 원호절삭을 하는 기능

4 NC 공작기계 발전의 4단계

(1) 제1단계

공작기계 1대에 NC장치가 1대 붙어 있어 단순제어하는 단계(NC)

(2) 제2단계

1대의 공작기계가 몇 종류의 공구를 가지고 자동적으로 교환하면서(ATC 장치) 순차적으로 몇 종류의 가공을 행하는 기계 즉 machining

center라고 불리우는 공작기계(CNC NC 장치 내에 컴퓨터를 내장한 NC)

(3) 제3단계

1대의 컴퓨터로 몇 대의 공작기계를 제어하며 생산관리적 요소를 생략한 system으로 DNC(Direct Numerical Control)단계 또는 군관리

시스템이라고도 한다

(4) 제4단계

여러 종류의 다른 공작기계를 제어함과 동시에 생산관리도 같은 컴퓨터로 행하게 하여 기계공장 전체를 자동화한 system으로

FMS(Flexible Manufacturing System)단계

5 CNC와 DNC의 장점

(1) CNC의 장점

① 공작중에도 파트 프로그램 수정이 가능하며 단위를 자동변환할 수 있다(inchmm)

② NC에 비해 유연성이 높고 계산능력도 훨씬 크다

③ 가공에 자주 사용되는 파트 프로그램을 사용자가 매크로(macro) 형태로 짜서 컴퓨터의 기억장치에 저장해 두고 필요할 때 항상 불

러 쓸 수 있다

④ 전체 생산 시스템의 CNC는 컴퓨터와 생산 공장과의 상호 연결이 쉽다

⑤ 고장 발생시 자기 진단을 할 수 있으며 고장 발생 시기와 상황을 파악할 수 있다

(2) DNC의 장점

① 천공 테이프를 사용하지 않는다

② 유연성과 높은 계산 능력을 가지고 있으며 가공이 어려운 금형과 같은 복잡한 일감도 쉽게 가공할 수 있다

③ CNC 프로그램들을 컴퓨터 파일로 저장할 수 있다

④ 공장에서 생산성에 관계되는 데이터를 수집하고 일괄 처리할 수 있다

⑤ 공장 자동화의 기반이 된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

DNC 시스템의 4가지 기본구성요소

① 중앙 컴퓨터 ② CNC 프로그램을 저장하는 기억장치

③ 통신선 ④ 공작기계

6 서보기구

(1) 서보기구의 구성

① 정보처리 회로 인간의 머리에 해당하는 부분

② 서보 기구 인간의 손과 발에 해당하는 부분으로 정보처리회로의 지령에 따라 공작기계의 테이블 등을 움직이는 역할을 한다

(2) 서보 기구의 종류

기계를 직접 움직이는 구동 모터로써 우수한 특성을 지닌 DC 서보 모터가 널리 사용

서보 모터를 속도 검출기와 위치 검출기에 의해 각각 속도와 위치를 검출하고 그 정보를 제어회로에 피드백(feed back)하여 제어

① 개방회로방식(open loop system)

되먹임(feed back)이 없는 오픈 루프 방식

간단하여 값이 저렴 소형 경량 정밀도가 낮아 NC에서는 거의 쓰이지 않는다

【 개 방 회 로】

【 폐쇄 회 로】

② 폐쇄회로방식(closed loop system) 기계의 테이블 등에 직선자(linear scale)를 부착해 위치를 검출하여 되먹임하는 방식이다 이

방식은 높은 정밀도를 요구하는 공작기계나 대형의 기계에 많이 이용된다

③ 반폐쇄회로방식(semi-closed system) 위치와 속도의 검출을 서보 모터의 축이나 볼 나사의 회전 각도로 검출하는 방식이다 최근에

는 고정밀도의 볼 나사 생산과 뒤틈 보정 및 피치 오차 보정이 가능하게 되어 대부분의 NC 공작기계에 이 방식이 사용된다

【 반 폐 쇄 회 로】

④ 하이브리드 서보 방식(hybrid servo system) 반폐쇄회로방식과 폐쇄회로방식을 절충한 것으로 높은 정밀도가 요구되며 공작기계의

중량이 커서 기계의 강성을 높이기 어려운 경우와 안정된 제어가 어려운 경우에 많이 이용된다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

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5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

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【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

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제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

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(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

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(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

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(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【 하브리드서보방식】

sect132 프로그래밍의 기초

1 좌표축 및 NC테이프 코드

(1) 오른손 좌표계

① NC 가공을 위하여 프로그래밍할 때 사용

② 공작기계의 표준 좌표계

③ 공작물에 대하여 공구가 움직이는 것이 기본이다

④ 주축의 방향을 Z축 나머지를 X Y축으로 한다

【오른손 직교좌표계】

(2) NC테이프 코드

NC테이프 코드는 EIA(Electronics Industries Association미국 전자 공업 협회)코드와

ISO (International Organization Standardization국제 표준 규격)코드의 2종류가 있다

구분 코드 EIA 코드 ISO코드

채널의 합 홀수 짝수

패리티 채널 제 5채널 제 8채널

패리티 체크 짝수와 홀수의 간단한 판독으로 기계의 동작을 정지시켜 큰 사고를 사전에 방지

2 좌표계

CNC 기계에 사용되는 좌표계는 크게 세 종류가 있으며 공구는 이들 중의 한 좌표계에서 지정된 위치로 이동하게 된다

(1) 기계 좌표계(machine coordinate system)

기계의 기준점으로 기계 원점이라고도 하며 기계 제작자가 파라메타에 의해 정하는 점이며 사용자가 임의로 변경해서는 안 된다 이

기준점은 공구대가 항상 일정한 위치로 복귀하는 고정점이며 일감의 프로그램 원점과 거리를 알려 줄 때에 기준이 되는 점이다

(2) 공작물 좌표계(work coordinate system)

도면을 보고 프로그램을 작성할 때에 절대 좌표계의 기준이 되는 점으로서 프로그램 원점 또는 공작물 원점이라고도 한다

(3) 상대 좌표계(relative coordinate system)

일감을 측정하거나 정확한 거리의 이동 또는 공구 보정을 할 때에 사용하며 현 위치가 좌표계의 중심이 되고 필요에 따라 그 위치를

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

0점(기준점)으로 지정(steeing)할 수 있다

3 좌표계 설정

공구가 일감을 가공하기 위해서는 기계의 CNC 장치에 일감의 위치가 어디 있는지 즉 기계원점과 공작물 원점과의 거리를 CNC장치에 알

려 주어야 한다 이 작업을 좌표계 설정이라하며 CNC 선반은 G50

X Z 로 밀링 머신이나 머시닝 센터는 G92 X Y Z 로 설정한다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

4 프로그래밍

(1) 프로그램 작성 과정

① 먼저 도면을 보고 가공계획을 수립

② 가공계획에 따라 NC 프로그램을 작성

③ 데이터를 NC 공작기계에 입력

④ 시험 제작품 가공

⑤ 시제품 가공 후 수정을 거쳐 완제품 생산

(2) 지령절(block)

① 프로그램은 몇 개의 지령절(block)로 구된다

② 한 개의 지령절은 EOB(End of Block)로 끝난다

③ EOB기호는 편의상 ldquordquo로 표시한다

【프로그램 작성과정】

(3) 단어(word)

① 한 개의 지령절(block)은 몇 개의 단어로 구성

② 그 단어는 주소(address) 또는 수치(data)의 조합으로 구성

【 프로그램 입력순서】

(4) 주소(address)

① 영문 대문자(A～Z)중 1개를 사용

② 각각의 주소는 그에 따른 의미가 부여

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

5 CNC 선반의 기능

(1) 좌표값 명령

CNC 선반에서는 공구대의 전후 방향을 X축 길이 방향을 Z축으로 한다

(2) 준비 기능(preparatory function) G

【CNC 선반의 준비기능】

【직선가공】

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

【원호가공】

(3) 이송 기능(feed function) F

이송 기능이란 일감과 공구의 상대속도를 지정하는 것이다 일반적으로 CNC 선반에서는 회전당 이송으로 CNC 밀링이나 머시닝 센터에

서는 분당 이송을 사용한다

G98 G01 Z100 F20 공구 이송이 1분당 20 이송

G99 G01 Z100 F03 공구 이송이 1회전당 03 이송

(4) 보조 기능(miscellaneous function) M

제어장치의 명령에 따라 CNC 공작기계가 가지고 있는 보조 기능을 제어(ONOFF)하는 기능이다

(5) 주축 기능(spindle-speed function S) (G96 G97)

주축의 회전수 명령방법에는 두 가지가 있다

G96 S150 M03 v=150mmin(원주속도 일정 제어)

G97 S150 M03 n=150rpm(회전수 일정 제어)

vn

lt예gt G50 X250 Z300 S2000 T0100 M42 (M42는 기종에 따라 선택)

G96 S100 M03 -1273rpm

G00 X100 Z80 T0101 -3183rpm

G01 X20 F02 -15915rpm

X10 -31831rpm(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

X0 -무한대(G50에 명령된 최고 속도로 회전 2000rpm)

(6) 공구 기능(tool function) T

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

제14장 측정기 및 수기 가공

sect14-1 측정기의 종류

스프링 퍼스 이동 퍼스 사이드 퍼스(양용퍼스)

정밀 측정기 버니어 캘리퍼스 마이크로미터 하이트 게이지

길이 측정기 일반 측정기 자 바깥 지름 퍼스 안지름퍼스

Thickness 반경 게이지 센터 게이지

각도 측정기

옵티컬 플랫 스트레이트에지 수준기 오토콜리미터 긴장

다이얼 게이지 미니미터 옵티미터 전기 마이크로미터

비교 측정기

각도 블록 게이지(요한슨식 NPL식) 만능각도기 수준기

면측정기 평면도 측정

표면거칠기 표준편 촉침법 광절단법

나사 측정

표면거칠기 측정

나사산각도 투영 검사기

나사 피치 게이지피치 측정

나사 마이크로미터 삼칩법유효지름 측정ㆍ

(1) 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)

어미자와 아들자로 구성되어 있으며 바깥 지 안지름 깊이를 측정할 수 있다

① 눈금읽는 방법

버니어 눈금이 4번째에서 일치하므로

rArr22+( 120 times4)= 22+02= 222()

(2) 마이크로미터(micrometer)

바깥 지름 안지름 및 깊이 측정에 사용되며 암나사와 수나사의 기원맞춤을 이용한 측정기이다

① 눈금읽는 방법

슬리버 75() 심블 035()

즉 치수=75+035=785()

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3) 하이트 게이지(height gauge)

정반위에 버니어 캘리퍼스를 수직으로 설치하여 금긋기 높이를 측정하는데 사용되며

읽을 수 있는 최소 눈금은 002로 HT형 HB형 HM형 HT형이 있다

(4) 다이얼 게이지(dial gauge)

래크와 피니언을 이용하여 미소 길이를 확대 표시하는 기

구로 되어 있는 측정기이며 평면도 원통도 진원도 축의

흔들림을 측정하는 기구로 레버식 백플런지식 시크네스

다이얼 덥스 게이지 다이얼 캘리퍼스 게이지 등이 있으며

소형 경량으로 취급이 쉽고 측정 범위가 넓으며 눈금과

지침에 의해 읽으므로 시차가 적고 연속된 변위량의 측정

이 가능하며 진원 측정의 검출기로서 사용할 수 있고 부

속품(어태치먼트)을 사용하면 광범위한 측정을 할 수 있는

특징이 있다

(5) 미니미터(minimeter)

한 개의 레버(lever)를 이용한 것으로 레버로 100배 또

는 1000배로 확대하며 측정 범위는 plusmn01정도이다

(6) 옵티미터(optimeter)

미니미터의 레버에 의한 측정을 광학적으로 확대한 것으로 확대율은 800배 측정 범위는 plusmn01 최소눈금 1μ 정밀도 plusmn025μ정도

이다

(7) 전기 마이크로 미터(electronic micrometer)

길이의 극히 작은 변화를 전기 용량의 변화로 측정하는 방법으로 001μ정도의 미소 변화도 검사할 수 있다

(8) 공기 마이크로미터(air micrometer)

압축 공기를 사용하는 비교 측정기로서 확대율이 매우 크고 조정이

쉬우며 측정력이 작아 무접촉의 측정이 가능하고 반지름이 작은

다른 종류의 측정기로는 불가능한 것을 측정할 수 있으며 많은 치

수의 동시 측정 선별이나 치수 결정이 자동으로 되며 원격 측정

자동제어 등에 사용된다 그 정밀도는plusmn01～1μ이다

(9) 블록 게이지(block gauge)

구 분 등 급

길이 측정의 표준이 되는 게이지이며 표면은 정밀하게 래핑되어 있으며 재질은 특수공구 강

초경합 금 고탄소강 등이 있으며 열처리하여 연마한 후 래핑 다듬질 후 사용한다

공작용 C

검사용 B

표준용 A

참조용(연구소용) AA

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(10) 표준 테이퍼 게이지(standard taper gauge)

원통형 게이지와 흡사한 것으로 규정된 테이퍼가 있는데 선반에는 모스 테이퍼(Morse taper) 밀링머신에는 브라운 샤프 테이퍼(Brown

amp Shape taper) 드릴척에는 자콥스테이퍼 밀링머신의 스핀들에는 내셔널 테이퍼가 사용된다

(11) 한계 게이지(limit gauge)

2개의 게이지를 조합하여 한 쪽을 허용 최대 치수로 한쪽을 허용 최소 치수로 하고 제품의 치수가 한도내로 되어 있는가의 여부를 검

사하는 게이지로 주로 기계 부품의 끼워 맞춤 부분의 제작 검사에 사용된다

(12) 시그니스 게이지(thickness gauge)

미세한 간격을 두어 정확히 가공물을 조립할 때 사용하는 측정기로 여러 가

지 두께의 박강판 게이지를 조합한 것으로 보통 002～07까지의 두께를

가진 16장이 한조로 되어 있어 몇 장을 조합하여 틈새를 측정한다

(13) 반경 게이지(radius gauge)

공작물의 라운딩(rounding Fillet)을 측정할 때 사용 한다

(14) 센터 게이지(center gauge)

선반으로 나사를 깎을 경우 나사 절삭 바이트의 날끝각을 조사하거나 바이트를 바르게 설치하는데 이용되는 게이지이며 또한 공작물의

중심 위치의 양부를 조사하는 게이지를 말하기도 한다

(15) 나사 피치 게이지(screw thread pitch gauge)

각종 피치로 된 다수의 나사형을 만든 강판을 집합한 것으로 나사의 피치 검사용으로 사용된다

(16) 와이어 게이지(wire gauge)

철사의 지름을 재는데 사용하는 게이지로 원판의 주위에 철사의 번호에 해당하는 치수의 구멍이 가공 되어 있는 것을 말한다

(17) 드릴 게이지(drill gauge)

드릴의 치수 드릴 끝의 원뿔 정각 등을 검사하는데 이용되는 측정기이다

(18) 각도 게이지(angle gauge

각도 측정에 이용되는 게이지로 각종의 올바른 각도로 다듬어진 강편을 조합해서 임의의 표준 각도를 얻는다

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(19) 수준기(level vial)

유리관 속에 에틸 또는 알코올 등을 봉입하고 약간의 기포를 남겨 놓아 기포의 위치에 의하여 수

평을 재는 기계이다

(20) 사인바(sine bar)

직각삼각형의 2변 길이로 삼각함수에 의해 각도를 구하는 것으로 삼각법에 의한 측정에 많이 이용

되며 양 원통 롤러 중심거리(L)는

일정 치수로 보통 100mm또는 250 mm로 만든다

그래서 각도 α는sinα= HL 이 된다

(21) 콤비네이션 세트(combination set)

각도의 측정 중심내기 등에 사용되는 측정기이다

(22) 탄젠트 바(tangent bar)

일정한 간격 L로 놓여진 2개의 블록 게이지 H 및 h와 그 위에 놓여진 바에 의해 각도를 측정한다

(23) 옵티컬 플랫(optical flat)

비교적 작은 부분의 평면도 측정에 이용되고 있는데 광학유리를 연마하여 만든 극히 정확한 평행

평면반을 측정면에 살그머니 포개어 놓고 표면에 나트륨 광선과 같은 탄색광을 비추어 간섭무늬를

만든다 무늬가 곧게 나타나면 정밀한 평면이다 또한 간섭 한 개의 크기는 약 03 이다

(19) 만능 각도기(bevel protractor)

눈금판과 블레이드(blade)와 스토크로 되어 있으며 아들자는 어미자의 23눈금을 12등분한 것으로 5`까지 측정할 수 있다

sect14-2 수기 가공

(1)정의

공작기계를 사용하지 않고 정 스크레이퍼(scraper) 망치(hammer)줄(file) 리머 드릴 탭다이 톱 등을 사용하는 손가공을 말한다

(2) 종류

금긋기 작업(Marking-off)정반(표준대 surfaceplate) 자(scale) 컴퍼서 트로멜(Trommel) 캘리퍼스 펀치(punch) V블록

서피스 게이지(surface gauge)

정(chisel)작업 정(chisel)망치(hammer)바이스(vise)

줄(file)작업단면형에 의한 분류 평형 원형 반원형 각형

삼각형 날의 종류에 의한 분류 홀줄날 두줄날 라스프날 곡선날

스크레이퍼(scraper)작업 평면 스크레이퍼 빗면날 스크레이퍼 곡면 스크레이퍼 훅 스크레이퍼

탭작업 동경 수동 탭(핸드 탭) 중경 탭 기계 탭 관용 탭 마스터 탭 건탭(gun tap)스테이 탭 풀리 탭

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt

산업기사 이것만 알면된다 기계제작법

(3)스크레이퍼 작업

세이퍼 플레이너로 가공한 평면이나 베어링과 같이 둥근 내면을 더욱 정밀하게 하기 위해 스크레이퍼로 조금씩 깎아내는 작업을 말한다

그 재질은 고속도강이 사용되나 최근에는 초경팁을 붙여 사용한 다

절삭제의재질 거친다듬질용 본다듬질용

주철연강 70～90˚ 90～120˚

동합금

화이트메탈60～75˚ 75～80˚

(4)탭 작업

탭은 나사부와 자루부분으로 되어 있으며 암나사를 만드는 공구이다

① 핸드탭 1번2번3번 탭의 3개가 1개조로 되어있고 탭의 가공률은 1번55 2번25 3번20가공을 한다 현장에서는 보통2번3번

탭만으로 태핑을 한다

② 기계탭 작업능률을 향상기키기 위해 기계에 장치하여 나사를 내는 탭

(5)다이스 작업

다이스는 수나사를 만드는 공구로소 내면은 나사로 되어 있고 칩이 빠져 나올수 있는 홈이 있다

lt 탭 gt lt 다이스 gt