작품번호

2706

제48회 전국과학전람회

그라인더에서 드릴의 날끝각 재연삭을

위한 지그 장치에 관한 연구

출품분야 중등교원 출품부문 산업 및 에너지

강 원학 교

(소 속)

학 년

(직위)성명

강 릉 강릉정보공업고등학교 교사 박홍기

목 차

Ⅰ. 서론 ·································································································································1

가. 연구의 필요성 및 목적 ·································································································1

나. 제작동기 ···························································································································2

Ⅱ. 이론적 배경 ·············································································································4

가. 정 의 ·······························································································································4

나. 드릴의 구조 및 명칭 ·····································································································4

다. 드릴의 각도가 미치는 영향 ·························································································5

라. 절삭조건 ···························································································································6

마. Drill의 trouble 대책 ·······································································································7

바. Drill 가공시 칩의 형상 ·································································································8

Ⅲ. 실험장치 제작 ·······································································································9

가. 지그장치 제작에 사용된 기자재 ···················································································9

나. 지그장치 제작에 사용된 재료 ·····················································································9

다. 드릴연삭 날끝각 실험 기자재 ···················································································10

라. 제작방법 ·························································································································10

마. 드레싱 지그 장치를 이용한 실험가공 ·······································································11

1). 드레싱 지그 장치의 사용 방법 ··············································································11

2). 드레싱 지그 장치의 조립도 ····················································································13

바. 드릴연삭 지그 장치를 이용한 실험가공 ···································································18

1). 드릴연삭 지그 장치의 사용방법 ············································································18

2). 드릴연삭지그 장치의 조립도 ··················································································20

사. 화상처리 시스템 장치를 이용한 실험 순서 ·····························································24

아. 지그를 이용한 드릴의 재연삭 측정값 ·······································································28

Ⅴ. 결과 및 고찰 ···········································································································29

Ⅵ. 결론 ·······························································································································30

참고문헌. ····················································································································31

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Ⅰ. 서 론

가. 연구의 필요성 및 목적

드릴(drill)은 주축에 드릴을 고정하여 회전시키면서 이송을 주어 일감에 구멍을

뚫는 공구이다. 드릴링 작업은 공작기계가공 및 각종 산업현장에서 구멍가공을

하기 위해서는 드릴로 구멍뚫기 가공이 제1차 작업과정으로 이루어진다.

Machining Center 가공에서 작업 비율을 보면, 보링22%, 탭핑16%, 밀링12%,

리밍5%, 기타 작업이 5%이다. 여기에서 드릴가공은 가공물의 종류에 따라 차이는

있지만 일반적으로 전체 절삭가공의 약 40%를 점유하고 있으므로 드릴작업의 효율

성은 제품생산성을 크게 좌우한다고 하였듯이 드릴작업은 공작기계의 작업요소에서

매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 각종 공작기계 교과의 이론 수업시간에 공작물

의 재질에 따라 다른 드릴의 구조 날 끝 각도를 설명하는데 이해시키기 어려웠으

며, 공업실습 시간에 학생들이 실습을 할 때, 드릴의 날 끝 각도를 수시로 재 연삭

하여 사용할 때가 많았다. 그라인더에서 드릴의 날 끝 각도 재 연삭 가공을 실습을

시켰을 때 문제점은

첫 째 : 드릴의 날 끝 각이 대칭으로 연삭이 되지 않아, 드릴이 부러지거나 중심

이 틀리면서 구멍이 크게 뚫린다.

둘 째 : 드릴을 재연삭 할 때에 절삭날의 길이, 절삭날의 각도, 드릴의 여유각 등

이 다르게 연삭되어 구멍을 뚫을 수가 없었다.

셋 째 : 두 날의 날 끝이 동일하게 연삭 되지 않아 이러한 드릴로 제품에 구멍을

뚫으면 구멍의 위치나 크기가 변하게 된다.

넷 째 : 드릴의 날끝각 재연삭 미숙으로 제품가공에 자신감이 결여되어 드릴작업

실습을 할 때에는 드릴의 날끝이 마모된 드릴을 반복하여 무리하게 사용

하게 됨으로써, 값이 비싼 드릴을 파손하여 드릴을 다시 사용할 수 없는

것을 많이 보아왔다.

다섯째 : 현재 시판되고 있는 공구연삭기는 1,000만원 이상 되는 고가의 장비이며,

전문적으로 드릴을 연삭하는 기업체 외에는 장비가 있어도 사용방법이

복잡하고 불편하여 이용하지 않고 있는 경우가 많았다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 사용방법이 간단하고 취급하기 쉬운 드릴 지그

장치를 설계 제작하여 사용함으로써, 일반적으로 모든 분야에 가장 널리 사용되고

있는 ψ3～13㎜까지 드릴의 날끝 각도에 대한 이해를 증진시키고 실험․실습비

절감차원에서 본 연구를 시작하게 되었다.

- 2 -

나. 제작동기

공작실습교과, 금형제작실습, 기계조립실습, 기계기초공작 등 공업계고등학교 이론

및 실기 교재에서는 드릴의 재질, 구조, 종류 등 이론적인 부분에 대해서는 상세하

게 설명되어 있으나 기능적인 면에서 날 끝을 재 연삭하는 방법은 구체적으로 언급

하지 않았다. 이러한 문제점으로 학생들에게 재 연삭 방법에 관하여 구체적으로 설

명을 하여도 기본적으로 이해는 하였으나 기능적인 면에서 숙련도가 떨어져 재연

삭시 요구되는 표준 날끝각, 대칭도, 여유각, 등 여러 가지 불량요소가 발견되었다 .

하여 재교육을 실시하고 날끝 연삭에 관하여 반복훈련을 실시하였으나 얻어지는 결

과는 만족할 만한 수준에 올라가기가 매우 어렵다는 사실을 발견할 수 있었다.

본 연구는 어떻게 하면 드릴의 날끝각 및 여유각 등을 효율적으로 연삭 할 수

없을까 하는 의문에서 그라인더에서 숫돌을 교정하는 드레싱 지그와 드릴의 선단부

날끝을 연삭하는 드릴연삭 지그 장치를 설계 제작하여 기계공작 수업시간 및 공업

실습 시간에 드릴의 선단부 날끝 재연삭 과정에 대한 이해를 증진시키고 보다 편리

하게 드릴의 날끝을 가공할 수 있도록 하기 위하여 본 연구를 시작하게 되었다.

다음은 학생실습시간에 드릴을 수작업으로 연삭하게 한 후의 결과를 나타낸 표이

다

1). 수작업, 드릴연삭 후 날끝 각도 측정값

호 성 명 수작업시측정값 기타불량 원인 번호 성 명 수작업시

측정값 기타불량 원인

1 권 명 일 109.08 대칭각도 불량여유각 불량 17 유 일 식 108.79

2 김 현 106.01 대칭각도 불량 18 이 학 윤 108.34 대칭각도 불량3 김 남 호 125.26 대칭각도 불량 19 임 정 훈 100.234 김 동 수 113.95 여유각 불량 20 장 익 준 103.05

5 김 두 진 122.59 여유각 불량 21 정 호 산 142.06 대칭각도 불량여유각 불량

6 김 범 기 95.76 여유각 불량 22 정 희 성 111.75 대칭각도 불량

7 김 병 화 110.29 대칭각도 불량여유각 불량 23 진 명 근 111.12

8 김 재 언 113.29 여유각 불량 24 최 광 선 119.64 대칭각도 불량9 김 주 홍 105.56 25 최 광 희 118.5810 김 형 래 142.76 대칭각도 불량 26 최 재 강 122.23 대칭각도 불량

11 김 호 유 111.23 대칭각도 불량여유각 불량 27 최 종 훈 147.66 대칭각도 불량

여유각 불량12 김 희 원 119.09 28 최 흥 식 131.35 대칭각도 불량

13 남 철 호 136.08 대칭각도 불량여유각 불량 29 홍 원 희 119.91

14 손 영 호 96.35 30 이 주 성 129.56 대칭각도 불량여유각 불량

15 신 승 범 119.09 대칭각도 불량여유각 불량 31 최 명 섭 114.37 대칭각도 불량

여유각 불량

16 심 재 한 97.55 대칭각도 불량여유각 불량 32 최 연 수 148.80 대칭각도 불량

여유각 불량

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*(주)

1) 상기 도표에서 알 수 있듯이 90～100도 까지 3명, 100～110까지 9명, 110～120

도까지 9명, 120～130도까지 5명, 130도 이상 6명으로 나타났음을 알 수 있다.

2) 드릴의 날 끝은 화상처리 시스템 장치(화일명. FPG)의 ZOOM 렌즈로 확대하였다.

3) 각도 측정은 CAIA 프로그램의 Image Tool 에서 자동으로 측정한 값이다.

- 4 -

Ⅱ. 이론적 배경

가. 정 의

드릴은 용도에 따라 여러 가지 형태가 있지만 표준형 드릴은 가늘고 긴 환봉

형상의 선단에 회전축과 대칭인 두 개의 절삭날을 가진 드릴이 회전하면서 구멍

가공을 하며, 또한 일정한 경사각을 가지고 생성된 칩(chip)을 배출하기 위한 홈이

있다. 그러므로 드릴작업을 한 후에는 보오링(boring)작업, 리이머(reamer)작업,

탭(tap)작업 등의 구멍가공 작업에 많이 사용된다.

드릴의 홈(flute)은 2개의 비틀림 홈으로 되어 있으며, 일정한 선단각 일 때에는

절삭날이 직선으로 되게끔 홈의 형상이 정하여져 있다. 비틀림 홈은 절삭날에서

부터 칩을 유도하고 구멍 밖으로 배출하는 통로와 동시에 비틀림각이 경사각을

형성한다.

백 테이퍼(back taper)는 드릴 작업중에 구멍내면과 드릴 외주가 마찰이 발생하지

않도록 생크(sank)쪽으로 갈수록 외경을 점차 가늘게 되어 있다.

마아진(margin)은 드릴 본체의 홈 부분을 제외한 외주부로 드릴작업시 안내부의

역할을 한다.

나선각은(helix angle)을 크게 하면 절삭력은 감소하고 절삭능률은 좋아지지만

칩의 배출이 나빠지고 드릴의 강도가 나빠진다.

현재 널리 보급되어 사용되고 있는 트위스트 드릴의 절삭날은 직선이고 선단각은

보통 118°비틀림각은 30°로 이루어져 있다.

일반적으로 구멍 가공시 가장 많이 사용하는 두줄홈 트위스트 드릴의 주요 형상

과 명칭은 아래의 그림과 같다.

나. 드릴의 구조 및 명칭

선단부

마진폭 여유각 비틀림 홈 피치 비틀림 각

치즐에지 플랜크절인선단각

홈폭 힐(heel)절인치즐각 랜드폭 경사면(chisel angle)

홈의 길이

전장

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다. 드릴의 각도가 미치는 영향

드릴의 선단각(point angle)은 좌우 두 개의 절삭날이 이루는 각으로 일반적으로

118°를 표준으로 사용하며, 드릴의 중심잡기(centering) 역할과 위치정도에 중요한

영향을 미친다. 또한 선단각은 절삭력의 작용방향과 밀접한 관계가 있는데, 아래의

그림은 선단각에 따른 Torque와 Thrust의 각도에 따른 차이를 나타내고 있다.

선단각의 크기에 따라 칩의 두께가 변화하는데, 드릴작업에 있어서 비절삭 저항은

칩 두께가 작을수록 크게되므로 선단각은 작게되고, 절삭력의 작용방향은 중심에

가깝게 되며, 절삭 트러스트(thrust) 하중은 증가한다.

1) 선단각과 비틀림각의 상관관계

선단 각 비틀림(Helix) 각 날 여유각

70° 118° 140° 10° 30° 40° 7° 10° 12° 15°

크다→Torque→작다

작다←Thrust→크다

불량←절삭성→양호

양호← Chip →불량

크다←공구강성→작다

크다←인성강도→작다

작다←공구마모→크다

작다← 진 동→ 크다

2). 골드 드릴의 크기

직 경 홈 길이 전장

2 12 44

3 16 48

4 22 54

5 26 70

6 28 72

7 34 78

8 37 81

9 41 91

10 43 93

11 47 104

12 51 108

13 51 108

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라. 절삭조건

가). 절삭속도와 이송

절삭속도는 드릴의 바깥둘레의 속도로 나타내며, 이송은 드릴 1회전마다 드릴의

측방향 이동 거리로 나타낸다. 이 크기는 드릴과 일감의 재질, 드릴의 지름 등으로

결정된다. 드릴 가공이 진행되어 구멍이 깊어지면 칩의 배출이 곤란하므로, 절삭 속

도와 이송을 줄여야 한다. 예를 들면, 구멍의 깊이가 드릴 지름의 3배 정도가 되면

10% 감소시킨다. 드릴의 절삭속도 v는 다음 식으로 나타낸다.

v =πDN1000

여기서, v = 절삭속도 (m/min)

n = 드릴의 회전수(rpm)

d = 드릴의 지름(mm)

또 드릴이 1회전하는 동안에 이송 거리를 s(mm)라 하고, 드릴 끝 원뿔의 높이

를 h(mm), 구멍의 깊이를 t(mm)라 하면, 이 구멍을 뚫는데 소요되는 시간 T

(min)는 다음 식과 같다.

T =t+hn s=πd(t+h)1000vs

드릴 가공에 쓰이는 절삭유는 연강에 수용성 절삭유 또는 불 수용성 절삭유를

사용하며, 주철에는 보통 사용하지 않는다.

피 삭 제 절삭속도(m/min) 이 송 (㎜/rev)

주철(HB 200) 30 ～ 60 0.06～0.30

합금주철(HB 300) 20 ～ 30 0.05～0.12

칠드주철(HB 500) 5 ～ 10 0.01～0.03

알루미늄합금 60 ～ 200 0.06～0.15

동합금 60 ～ 150 0.06～0.15

강화플라스틱 60 ～ 150 0.06～0.12

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마. Drill의 trouble 대책

Trouble 원 리 대 책

절삭날의

Chipping

◦ 인선이 예리함

(여유각과 Thinning부의

날이 예리함)

◦Honing할 것 (또는 Honing량을 크게

할 것)

◦Tip재질 변경(인성이 큰 것으로)

◦여유각을 작게 할 것

◦Thinning각을 둔하게 할 것.

외주부의 마모

및 손상

◦절삭속도가 너무 높음◦절삭속도를 낮출 것

◦절삭유를 사용할 것

◦구성인성(B.U.E)발생◦절삭유를 사용할 것.

◦이송을 낮출 것

◦진동 및 Chattering발생

◦강성이 큰 장비 및 Drill을 사용할 것

◦가공물을 견고하게 고정시킬 것

◦절삭속도를 낮출 것

◦Tip재질에 비해 절삭

속도가 너무 높음

◦절삭속도를 낮출 것

◦절삭유 사용

◦날끝각(Point angle)을 변경

◦적당한 Tip재질을 선정

◦단속절삭이 될 때 ◦가공물 형상을 변경

절삭 시점에서

파 손

◦가공물 표면상태 불량

◦Guide bush 사용

◦절삭을 시작할 때 이송을 낮출 것

◦가공물 표면을 양호하게 할 것

◦재연마 상태 및 연마

정도 불량

◦기계로 연마할 것

◦Thinning type 변경

◦장비와 가공물의 강성

부족

◦강성이 큰 장비 사용

◦가공물 고정 방식을 개선

◦절삭조건이 높음 ◦절삭속도와 이송을 낮출 것.

가공 도중파손

◦Drill 구멍이 휘어진

경우

◦드릴의 강성을 크게 할 것.

◦드릴의 선단부 상태를 양호하게 할 것.

◦Chip이 막힘◦Step feeding 할 것

◦이송을 낮출 것

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바. Drill 가공시 칩의 형상

가) 정상 상태의 칩의 모양

트위스트 드릴 절삭날의 좌우각도가 동일하게 연삭 되었을 때는 절삭칩의 형태

가 좌우 동일한 모양으로 형성된다. 드릴은 회전하는 공구이므로 칩이 절삭날 위의

각 점에서 같은 두께로 만들어진다고 하면, 절삭길이 즉 칩의 길이는 드릴중심에서

의 거리에 비례한다. 따라서 칩은 외측이 길고 내측이 짧게 되어 옆으로 꼬여서 원

판에 가까운 모양으로 되어 배출하게 된다. 이 원판형의 칩은 날끝에서 떨어지는

즉시 드릴 홈의 반대측면에 닿게 되므로 연성이 있으면 위쪽 방향으로 구부러진다.

그러므로 정상상태에서 만들어지는 칩의 모양은 원추 나선형(helical type)으로 된다.

이 나선형의 중심 축은 드릴 중심축에서 약30°정도가 경사지므로 칩이 자유롭

게 배출된다. 그러나 구멍이 깊어지면 구멍 내면의 저항으로 인하여 칩의 배출이

방해된다. 구멍 내면의 저항에 견딜 수 있는 칩은 구멍깊이가 증가해도 원추 나선

형의 연속된 칩이 되지만 두께가 얇은 칩 즉 이송이 작고 능률이 좋지 못한 가공의

경우에는 여러 가지 모양의 비정상적인 칩으로 변하는 결과가 되어 드릴의 성능을

저하시키게 된다.

나) 비정상 상태의 칩

드릴 칩은 구멍 내면에 닿아서 배출이 방해되면 그 외측이 압력을 받아 두께가

증가하고 폭이 좁게된다. 그 결과 원추 사선형의 피치가 길게된 모양으로 된다.

이 칩의 두께는 외측이 내측의 5배 이상 되지 않으면 안 된다. 실제의 긴 피치형

(long pitch type)칩의 형태는 외측이 대단히 두껍고 드릴의 나선 홈에 밀착하면서

배출되므로 절삭저항 토크가 크고 드릴 수명이나 칩 처리 문제에서도 발생을 억제

해야 할 형태의 칩이다.

- 9 -

Ⅲ. 실험장치 제작

가. 지그장치 제작에 사용된 기자재

1) 선반 - 모델：380

제작：광주남선, 한국

2) 수직밀링 - 모델 : M/C 1100

제작：화천, 한국

3) 드릴프레스 - 모델：1/2 HP

제작：삼천리, 한국

4) 습식그라인더：1HP

제작：한국

5) 기타： 각종 기계공구 및 조립용 수공구 일체

나. 지그장치 제작에 사용된 재료

지그장치 명 번 호 품 명 규 격 수 량 비 고

숫돌드레싱

지그 장치

1 환봉(SM20C) ψ22×44 1

2 〃 ψ30×120 1

3 〃 ψ40×120 1

4 〃 ψ40×80 1

5 〃 ψ40×30 1

6 알루미늄 봉 ψ62×40 1

7 볼트 M3×P0.5× 2

8 〃 M6×P1.0× 2

9 〃 M10×P1.5×100 1

10 너트 M10×P1.5용 1

11 핀 ψ3×8 1

드릴연삭

지그장치

1 환봉(SM20C) ψ40×164 1

2 〃 ψ40×120 1

3 〃 ψ110×66 2

4 〃 ψ26×22 1

5 볼트 M3P×0.5× 1

6 〃 M6×1.0× 7

7 〃 M10×P1.5×100 1

8 너트 M10×P1.5용 1

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다. 드릴연삭 날끝각 실험 기자재

1). 디지탈 카메라：DIGITAL STILL CAMERA KDC-10

제작：KOCOM, 한국

2). 컴퓨터 ：펜티엄 1.3GA

사용 프로그램 ：①. Flash Point - FPG.

②. CAIA2.0

3). 화상처리 시스템 장치 ： 구입일자：1997.

라. 제작방법

1). 선반작업

①선반척에 공작물 물리기

②공구설치

③단면 황삭가공

④원통 황삭가공

⑤단면 정삭가공

⑥센터드릴 작업

⑦드릴 작업

⑧원통 정삭가공

⑨공작물 돌려 물리기

⑩단면 황삭가공

⑪원통 황삭가공

⑫너얼링

⑬모따기 가공을 한다.

2). 밀링작업

①정면커터 황삭가공

②정면커터 정삭가공

③엔드밀가공

3). 조립작업 및 드릴프레스 작업

①쇠톱작업

②줄작업

③드릴 작업

④카운터 싱킹

⑤카운터 보링

⑥탭 작업 ⑦모따기 ⑧조립작업에서 작품완성

- 11 -

마. 드레싱 지그 장치를 이용한 실험가공

숫돌 숫돌 숫돌 숫돌 숫돌

(직선가공) (각도가공) (각도가공) (반원가공) (측면가공)

1). 드레싱 지그 장치의 사용 방법

(드레스)

(드레스)

(드레싱 지그 장치 고정법, 정면도) (그라인더에서 드레싱 작업 방법, 측면도)

- 12 -

Photo.3-1 드레싱 지그 장치 평면도

Photo. 3-2 드레싱 지그 장치 정면도

- 13 -

2). 드레싱 지그 장치의 조립도

가) 부품명

①베이스 ②드레싱 장치 지지대 ③사각실린더 원통 ④핸들 ⑤이송용 드레싱

지그 ⑥캡 ⑦볼트 ⑧드레서 이송용 스핀들 볼트 ⑨드레서 이송용 스핀들 고정

볼트 ⑩드레싱 장치 지지대 고정 볼트 ⑪볼트 ⑫볼트 ⑬볼트 ⑭볼트 ⑮볼트

⑯핀 ⑰베이스 고정 볼트 ⑱마그네틱 베이스 ⑲마그네틱 베이스 고정 볼트

17

28

8

- 14 -

①. 드레싱 장치의 지지대 부품

[ 평 면 도 ]

[ 정 면 도 ]

②. 드레서 이송용 볼트

8.5

8.5

25

18

8.5

30 15

8.6

16

18

10

95

8.6

30

97

28

- 15 -

③. 드레스 이송용 실린더 부품

④. 드레스 이송용 스핀들 부품

드레스 스핀들 고정 너트

36

17

32 38201210

10

3820

27

9

512

31

82

5

82

12 65

8

3

- 16 -

⑤. 드레싱 장치의 사각 실린더 원통 부품

24

38

15

4917

6671

85

100

52

73

85

- 17 -

⑥. 드레싱 장치의 베이스 부품

- 18 -

바. 드릴연삭 지그 장치를 이용한 실험가공

연삭숫돌 연삭숫돌 연삭숫돌

(118°각도 연삭) (평드릴 연삭) (반원드릴 연삭)

1). 드릴연삭 지그 장치의 사용 방법

(그라인더) (드릴연삭 지그 장치 조립도)

- 19 -

Photo. 3-3 드릴연삭 지그 장치 평면도

Photo. 3-4 드릴연삭 지그 장치 정면도

- 20 -

2). 드릴연삭 지그 장치의 조립도

가) 부 품 명

①베이스 ②드릴의 홀더를 지지하는 부품 ③드릴홀더 ④핸들손잡이 ⑤볼트

⑥드릴길이 조절 너트 ⑦볼트 ⑧볼트 ⑨볼트 ⑩볼트 ⑪볼트 ⑫드릴 ⑬드릴

각도기 ⑭각도 지시계 ⑮드릴 여유각 조절 볼트 ⑯마그네틱 베이스 고정 볼트

⑰마그네틱 베이스 ⑱마그네틱 베이스

8 8 8 8

717 67 68

159

27 6 625

35

68

35 25

159

17 7 67

- 21 -

①. 드릴의 거리 조절용 볼트, 너트, 부품

드릴의 거리 조절용 너트

②. 드릴의 홀더 부품

32

76

25

28

46

6

28

2439

39

6

55

131

39

2820

6

17

38

46

100

- 22 -

③. 드릴의 홀더부를 지지하는 부품

④. 드릴 베이스부 부착 각도기 부품

28

38

4717

64

71

85100

51

74

85

54

1814

- 23 -

⑤. 드릴 장치의 베이스 부품

- 24 -

Photo. 3-5 드릴연삭 지그 장치를 이용한 드릴 날끝 재연삭

사. 화상처리 시스템 장치를 이용한 실험 순서

1). 드릴의 날끝을 연삭한 다음 화상처리 시스템 장치에서 드릴의 날끝 각도를

Zoom 렌즈로 화상을 확대하여 측정․실험한다.

2). 화상처리 시스템 장치에서 측정된 값은 컴퓨터 프로그램(Flash Point - FPG.)

으로 드릴 날끝의 각도와 날끝의 굴곡 및 형상 등을 측정한다.

3). 컴퓨터의 CAIA2.0 프로그램으로 각도의 정확성을 측정하며 프로그램에 기

록․저장한다.

- 25 -

Photo. 3-6 화상처리 시스템 장치를 이용한 실험

Photo. 3-7 컴퓨터 프로그램을 이용한 실험 (Flash Point - 파일명. FPG.)

- 26 -

Photo. 3-8 컴퓨터 프로그램으로 드릴 날끝 각도 측정 실험(CAIA 2.0)

[수작업 연삭으로 드릴 날끝 각도 불량]

Photo. 3-9 컴퓨터 프로그램으로 드릴 날끝 각도를 측정한 실험(CAIA2.0)

[드릴연삭 지그 장치 사용으로 정상적인 드릴 날끝 재연삭]

- 27 -

Photo. 3-10 컴퓨터의 CAIA2.0 프로그램으로 각도를 측정한 화면

- 28 -

아. 지그를 이용한 드릴의 재연삭 측정값

번호 성 명 수작업시측정값 기타불량 원인 번호 성 명 수작업시

측정값 기타불량 원인

1 권 명 일 118.43 17 유 일 식 118.18

2 김 현 117.26 18 이 학 윤 118.24

3 김 남 호 118.37 19 임 정 훈 118.65

4 김 동 수 118.71 20 장 익 준 118.55

5 김 두 진 116.21 21 정 호 산 118.35

6 김 범 기 118.32 22 정 희 성 118.22

7 김 병 화 119.45 23 진 명 근 118.42

8 김 재 언 118.71 24 최 광 선 118.24

9 김 주 홍 118.12 25 최 광 희 118.58

10 김 형 래 118.26 26 최 재 강 118.55

11 김 호 유 119.33 27 최 종 훈 118.13

12 김 희 원 118.42 28 최 흥 식 118.23

13 남 철 호 118.58 29 홍 원 희 117.74

14 손 영 호 118.23 30 이 주 성 117.52

15 신 승 범 118.33 31 최 명 섭 118.79

16 심 재 한 118.35 32 최 연 수 120.11

1) 수작업으로 재연삭한 드릴의 측정치와 상기 도표에서 보듯이 지그를 이용한

드릴의 각도는 117도～120도 사이로 매우 정밀한 재생드릴을 얻을 수 있었다

이상과 같이 볼 때 제작된 드릴 연삭장치는 매우 효율적이라 할 수 있겠다.

2) 드릴의 날 끝은 화상처리 시스템 장치(화일명. FPG)의 ZOOM 렌즈로 확대하였다.

3) 각도 측정은 CAIA 프로그램의 Image Tool 에서 자동으로 측정한 값이다.

- 29 -

Ⅴ. 결과 및 고찰

1. 본 실험장치를 제작하여 실험을 한 결과 숫돌을 연삭하는 지그 장치에서는 숫

돌의 원주면 드레싱과 각도 드레싱 및 숫돌의 측면 드레싱을 할 수 있었다. 반원의

연삭은 드레서를 지지하는 중심점의 위치에 한계점이 있어서 반원이 적은 것은 드

레싱을 하기 어려웠으나, 반원이 큰 것은 드레싱이 가능하였다.

드릴연삭 지그 장치를 이용한 드릴의 선단부 연삭 실험에서는

첫 째 : 드릴 날끝각 재연삭시 양쪽 날의 각도를 정확히 대칭형으로 연삭할 수 있

었으며, 드릴의 선단부 연삭가공은 원하는 각도는 대부분 가공할 수 있었

다. 특히 드릴의 날끝을 평평하게 가공하는 평드릴의 연삭이 가능하였다.

둘 째 : 드릴을 재연삭 할 때, 절삭날의 좌우 길이, 절삭날의 각도 등의 연삭이

가능 하였다.

셋 째 : 드릴의 날끝각 재연삭 미숙련자도 쉽게 드릴연삭을 할 수 있었다.

넷 째 : 현재 시판되고 있는 고가의 드릴연삭 장비를 구입하지 않아도 드릴의 선단

부 재연삭이 가능하였다.

다섯째: 공업계 및 소규모로 드릴을 사용하는 모든 산업 분야에 광범위하게 사용할

수 있을 것이다.

컴퓨터 및 화상처리장치를 이용한 실험에서는 학생 32명을 대상으로 학생 1인당

평균 10회씩 수작업 연삭 실험을 실시하였으나, 컴퓨터 프로그램(CAIA2.0)을 사용

하여 측정한 결과 거의 대다수의 학생이 드릴의 표준각 및 대칭이 맞지 않아 드릴

작업시 작업불능 및 작업 불량요소가 발견되었으며, 지그를 이용한 재연삭 작업에

눈으로 확인할 수 없는 미세한 드릴 날끝의 형상도 컴퓨터를 이용한 화상처리 시스

템 장치의 실험에서는 zoom 렌즈로 확대하여 볼 수 있어서 수작업 연삭 실험에 소

극적인 학생들도 본 실험에 적극적인 자세로 참여하는 계기가 되었다.

2. 제44회 과학전람회(연삭용바이트 및 드릴연삭장치에 관한 연구)입상작의 단점

1). 콜릿척의 규격 외에는 드릴의 연삭이 매우 어렵다.

(예) 콜릿척의 규격은 ψ4, ψ6, ψ8, ψ10, ψ12, ψ14, ψ16, ψ20, ψ25, ψ32

등 규격치수 이외에는 연삭이 매우 어렵다(거의 불가능함)

2). 콜릿척 세트를 고가로 구입을 하여야 한다.

3). 콜릿척에 드릴의 자루 부분을 고정하여야 하므로 드릴 길이가 길어져 드릴

연삭시 떨림 발생의 우려가 있고, 안전사고의 발생 빈도가 높을 수 있다.

4) 드레싱 장치가 없다.

5) 구조물이 매우 복잡하다 .

- 30 -

Ⅵ. 결 론

본 연구는 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 ψ3～13㎜까지 드릴의 선단부 연

삭을 위하여 연삭숫돌의 드레싱 지그 장치와 드릴의 선단부 재연삭 지그 장치를 제

작하여 연구한 결과 다음과 같은 해결 방안을 얻었다.

1. 각종 이론교과 및 실습교과에 적용하여, 실제로 드릴의 각도를 가공하여 사용

하여 봄으로써 드릴의 구조를 쉽게 이해할 수 있었다.

2. 그라인더에서 숫돌의 원주면 형상이 불규칙한 숫돌은 드레싱 지그 장치를 사용

하여 교정함으로써 작업중의 사고를 미연에 방지할 수 있다.

3. 드릴 날끝각 재연삭시 양쪽날의 각도를 정확히 대칭으로 연삭할 수 있었으며,

드릴의 선단부 각도 연삭가공은 원하는 각도는 대부분 가공할 수 있었다. 특히

평드릴 연삭과 지름이 큰 반원 드릴의 연삭이 가능하였다.

4. 컴퓨터 및 화상처리 시스템 장치를 이용한 실험에서는 학생들의 호기심을 자극

하여 학습 의욕이 향상되었다.

- 31 -

참고문헌

1. 교육부. 「금형제작실습」. 대한교과서(주), 1977. P123.

2. 교육부. 「기계공작실습」. 대한교과서(주), 1999. P.281.

3. 교육부. 「기계기초실습」. 대한교과서(주), 1998. P.58.

4. 교육인적자원부「기계기초공작」.대한교과서(주), 2002. P56.

5. 카다로그, 「M.C TOOL 기술지」.대한중석.

6, 카다로그, 코오로이 한국야금. 1991. p371.

7. 카다로그, 대한중석광업(주). PP.84, 85, 86.

8. 카다로그, 한국OSG(주). P200.