기계공작법 절삭이론 손 태 일

기계공작 절삭가공 이론 목차 기계공작법 개요 절삭공구 절삭가공 종류 절삭가공 공작기계의 절삭제 선반공작법 기계공작 범위 절삭 날의 형상 원통의 외면.내면가공 기계공작 분류 절삭 날 부분별 명칭 원통의 내면가공 기계제작 공정 공구의 마멸과 파손 평면가공 금속가공 성질 공구 구비조건. 변천 평면.곡면가공 원통의 내면가공 절삭가공 공구재료-탄소공구강 공구재료-합금공구강 공작기계 기본운동 공구재료-고속도강 절삭속도.이송속도 공구재료-주조경합금 절삭깊이.절삭동력 절삭가공 운동 공구재료-소결경합금 절삭저항. 3 분력 공구재료-세라믹 칩의 전단변형 공구재료-다이아몬드 칩의 전단응력.발열 공작기계의 절삭제 칩의 생성 절삭제 사용범위 선반공작법 칩의 기본 형태 절삭제 종류 칩의 형태별 특성 구성인선 발생 절삭제 작용 구성인선 방지법 1

선반공작법 목차 1.선반의 종류 4.선반절삭 표면 거칠기 2.선반의 구조 5.선반용 부속 장치 3.선반용 절삭 공구 공작물 고정 주축 수에 따른 종류 표면 거칠기 공식 면판에 의한 고정 주축 설치 방향에 따른 종류 표면 거칠기 이론적 계산 값 척에 의한 고정 구조 및 용도에 따른 종류 바이트의 일반적인 노즈반지름 값 센터에 의한 고정 2.선반의 구조 5.선반용 부속 장치 선반 작업의 종류 원통 가공 선반 각부 명칭 센터 단면 가공 선반 주축대 주축측 보통 센터 내경 가공 선반 주축 1. - 선반 주축 2. 주축측 특수 센터 널링 가공 선반 베드 심압대측 보통 센터 테이퍼 선반 심압대 1. - 심압대 2. 심압대측 회전 센터 선반 왕복대 1. - 왕복대 2. 복식공구대 사용한 테이퍼 가공 센터드릴 심압대 편위한 테이퍼 가공 면판 3.선반용 절삭 공구 테이퍼 절삭 장치 이용한 가공 돌림판 편심 가공 바이트의 형상 부분별 명칭 돌리개 종류 나사 가공 원리 바이트의 제작방법에 따른 종류 1 방진구 나사 가공 변환기어 조합 바이트의 제작방법에 따른 종류 2 척 나사 절삭 관계식 바이트의 제작방법에 따른 종류 3 심봉1 심봉2 하프 너트 바이트의 사용목적에 따른 종류 6.선반 작업 체이싱 다이얼 바이트의 설치방법 터릿 선반 구성 바이트 고정 2

1.기계 공작법의 범위 제1장 기계 공작법 개요 (mechanical technology) 기계적 방법으로 재료에 가공 및 성형으로 변형을 일으켜 일상 생활에 유용한 기계기구, 장치 등을 만드는 과학 기술 공작기계 : 절삭 가공 목적 금속가공기계 : 비절삭 가공 목적 3

2.기계 공작 분류 제1장 기계 공작법 개요 절삭가공 비절삭가공 기계공작 분류 공구에 의한 절삭 고정공구 - 선삭. 평삭. 형삭. 슬로터. 브로칭 회전공구 - 밀링. 드릴링. 보링. 태핑. 호빙 등 입자에 의한 절삭 고정입자 - 연삭. 호닝. 슈퍼피니싱. 버핑 등 분말입자 - 래핑. 액체호닝. 배럴 등 비절삭가공 주조 : 목형. 주조. 주형. 특수주조 등 소성가공 : 단조.압연.인발.전조.압출.판금.프레스 용접 : 납땜. 단접. 용접. 특수용접 특수비절삭 : 전해연마.화학연마.방전가공.레이저 4

3.기계 제작의 공정 제1장 기계 공작법 개요 기 계 가공 검사 설계 목형. 주조 조 립 소 재 열처리 시 험 단 조 제 품 소 재 단 조 목형. 주조 기 계 가공 절삭가공 열처리 검사 조 립 시 험 제 품 설계 판금 및 제관 용 접 5

4.기계 제작에 이용되는 금속의 성질 제1장 기계 공작법 개요 융해성 fusibilit 절삭성 machinability 전연성 유동성 - 점성 주조 casting 용접 welding 전연성 malleability 유동.압연 -연신(延伸) 단조 forging. 압출 extrusion 압연 rolling 인발 drawing 전조 roll forming 프레스 press working 접합성 weldability 용해 - 친화력 용접 welding 단접 forge welding 납땜 soldering 리벳이음 riveting 절삭성 machinability 절삭공구사용 절삭 cutting 연삭 grinding 6

위치조정운동 (positioning motion) 제2장 공작기계의 절삭가공 1.공작기계의 기본운동 절삭운동 (cutting motion) 절삭 칩 길이방향 공구운동 공구 고정. 가공물 운동 플레이너. 선반 등 가공물 고정. 공구 운동 세이퍼. 브로우칭. 밀링 가공물. 공구 동시운동 원통연삭. 호닝 등 이송운동 (feed motion) 절삭공구 및 가공물을 절삭방향으로 이송 절삭단면 조절 목적 절삭운동과 위치 변경 위치조정운동 (positioning motion) 절삭 조건에 따른 절삭 깊이 조정 7

2.절삭속도와 이송속도 제2장 공작기계의 절삭가공 *가공물이 단위 시간에 공구인선을 통과하는 속도로 표시 절삭속도 cutting speed 절삭속도 V = [m/min] D:가공물의 지름 N:회전수 1000 π D N *이송운동의 속도 이송속도 feed speed 선삭 : 주축(spindle) 1회전 마다 이송량. [mm/rev]표시 평삭 :공구 or 가공물의 1왕복 마다 이송량. [mm/rev]표시 밀링 : [mm/min].[mm/rev](커터1회전 당).[mm/tooth](커터1날 당) 8

3.절삭가공의 운동 제2장 공작기계의 절삭가공 절삭운동 c.f cutting motion 절삭속도 cutting speed w c f b 절삭운동 c.f cutting motion 공작물 가공하기 위하여 공구나 소재가 움직임 절삭속도 cutting speed 공작물과 공구사이의 상대속도 (relative velocity) 이송운동 f.w feed motion 절삭운동 끝에서 공작물의 새로운 부분을 가공하기 위해 공구나 소재가 이동. 1회 이송량 W < 공구폭 b 9

4.절삭조건 제2장 공작기계의 절삭가공 절삭깊이 가공물의 표면과 절삭면과의 거리 - 공구의 절삭깊이.[mm] depth of cut 가공물의 표면과 절삭면과의 거리 - 공구의 절삭깊이.[mm] 전소비동력(N) = 실제절삭동력(Nn)+이송동력(Nf)+손실동력(NL) 절삭동력 cutting power Nn = [HP] = [Kw] 60 ×75 F1 ×V 60 ×102 Nf = [HP] = [Kw] 60 ×75 ×1000 F2 ×n ×S 60 ×102 ×1000 NL = N - Nn = Nn ( ) η 1 - 기계효율 η= [%] N Nn 10

5.절삭저항 제2장 공작기계의 절삭가공 F1 : 주분력(절삭방향의 분력) F2 : 횡분력(이송분력) F3 : 배분력 회전축과 직각방향의 분력 주 절삭저항 F2 F2 : 횡분력(이송분력) 회전축과 평행한 방향의 분력 F3 F1 F3 : 배분력 (절삭깊이 방향 분력) 가공면에 대하여 반경방향의 분력 3 분력 F F: 절삭저항(cutting resistance) F1 : 주분력(principal cutting force) F3 : 배분력(radial force) F2 : 횡분력(feed force) F1 : F2 : F3 = 10 : (1~2) : (2~4) 11

6.칩의 전단 변형 제2장 공작기계의 절삭가공 칩 전단면에서 전단변형 전단변형 전단각과 칩 두께 전단 변형률 γ γ = C H A B C t1 Φ2 Φ1 t2 t0 B C A Φ H α Φ-α 전단 변형률 γ γ = C H A B = cosΦ + tan(Φ-α) 12

7.절삭성에 영향을 주는 인자 제2장 공작기계의 절삭가공 전단면의 응력 절삭온도 칩 형성 기구에 작용하는 힘 절삭열의 발열분포 R Φ α F1 F2 R’ F N 절삭온도 상승요인 절삭 속도 증가 때 칩 두꺼워질 때 60% 10% 30% - 절삭속도 100m/min 이하 마찰보다 소성변형 영향 으로 발열 주분력 F1 = FN sinΦ + Fs cosΦ 배분력 F3 = FN cosΦ - Fs sinΦ 전단력 Fs = F1 cosΦ - F3 sinΦ 압축력 FN = F1 sinΦ + Fs cosΦ - 절삭속도 100m/min 이하 마찰 영향으로 발열 13

8.공작기계의 효율 제2장 공작기계의 절삭가공 절삭률(metal removal rate) 기계효율(mechanical efficiency) ηm = (㎤/min/ps) Wt Mc Mr = vdf(㎤/min) V:절삭속도 d:절삭깊이 f:이송량 Wc:절삭동력(ps) 절삭효율(cutting efficiency) 시간효율(time efficiency) ηt = (㎤/min/ps) WtT Mct ηc = (㎤/min/ps) Wt Mr Wt:전 소비동력(ps) t:순 절삭시간 T:총 운전시간 14

절삭가공 9.칩의 생성(chip formation) 칩 발생 제2장 공작기계의 절삭가공 칩형태 결정 공구 모양 소재 직접 가공 절삭 속도 절삭 깊이 재료 재질 소재 직접 가공 날 끝부분 연속 슬립발생 소성 변형 일으키며 탈락 공구의 경사면 따라 유동 칩 발생 절삭가공 주조.단조 가공된 소재 2차 가공 15

10.칩의 기본형태 제2장 공작기계의 절삭가공 불연속형 칩 연속형 칩 구성인선 갖는 연속형 연성재료 가공면 거칠고 조잡함 취성 재료 : 주철. 황동 공구 경사각 작을 때 칩 두께 두꺼울 때 절삭속도 느릴 때 가공면 거칠고 조잡함 연속형 칩 연성재료 이송속도 작을 때 상면 경사각 클 때 절삭속도 빠를 때 저항 감소 구성인선 갖는 연속형 연속형 조건에서 절삭제를 사용하지 않아 마찰이 증대되고 날끝 온도가 상승하여 칩의 일부가 융착 구성인성 발생 tool tool tool 16

11.칩의 형태별 특성 제2장 공작기계의 절삭가공 유동형 칩 전단형 칩 열단형 칩 균열형 칩 절삭속도가 클 때 절삭깊이가 적을 때 절삭제공급 많을 때 공구 경사면 유동 절삭저항. 절삭온도 변화 일정. 진동이 적고 가공상태 양호 전단형 칩 연성소재 저속 절삭 절삭 각이 클 때 절삭깊이가 깊을 때 전단변형 주기적 소성변형시 절삭저항 변화로 가공진동 원인 가공상태 불량 열단형 칩 경작형 칩이라고 함 점성이 큰 재료의 저속 절삭 시 발생 공구인선 하방 균열 과 파단이 반복 절삭저항 변동이 큼 표면 가공상태 불량 균열형 칩 취성재료 저속 절삭 절삭 각이 적을 때 날 절입 순간 균열 절삭저항 급격 변화 소성변형 없이 균열소재 표면까지 균열진행되 가공면 불량 17

12.구성인선(構成刃先 : built-up edge) 제2장 공작기계의 절삭가공 12.구성인선(構成刃先 : built-up edge) 연성이 큰 공작물 절삭 때, 공구와 공작물 사이 압력에 의한 마찰열 절삭열, 친화력 등의 원인으로 칩의 일부가 날 끝에 눌러 붙은 현상 ☞ 1/30 ∼1/200초 주기로 발생. 성장. 분열. 탈락 반복 탈락 a b 가공면에 잔류 과절삭 18

13.구성인선 대책 제2장 공작기계의 절삭가공 공구 경사각 증대 →절삭저항 감소.구성인선이 날 끝 보호.가공치수 변화 발생, 탈락 주기성 → 절삭저항 변화로 가공 중 진동의 원인 탈락된 구성 인선 → 표면 거칠기 증대. 탈락 때 날 끝 파손 구성인선 발생 방지법 절삭속도 크게 120m/min 이상 공구 경사각 30도 이상 크게 날 끝 강도 약함 절삭깊이 작게 절삭저항 감소 절삭제 사용 날 끝 점착방지 19

14.절삭 공구의 형상 제2장 공작기계의 절삭가공 절삭저항과 관계 있고, 칩의 형상. 크기. 발생상태 등에 영향 상 면 노즈 경사면 상 면 노즈 생크 앞날 옆날 전 면 여유면 측 면 여유면 20

15.절삭날의 부분별 명칭 제2장 공작기계의 절삭가공 e r f a :측면경사각 15。 a d b :측면여유각 6。 상면-윗면 경사각(back rake angle)과 측면 경사각(side rake angel)이 복합된 경사면 e 상면 절삭저항, 전단각, 칩발생 결정요인 앞날 경사각이 작아지면 절삭저항, 절삭동력, 마찰 등이 커짐 두껍고 불규칙한 고온의 칩 발생 r 옆날 f a :측면경사각 15。 a d b :측면여유각 6。 r 노즈반경0.8 ~ 3.2mm c :전면여유각 5~9。 b c d :윗면경사각 8。 전면 측면 e :앞날각 20。 f :옆날각 15。 21

16.절삭 공구 수명 제2장 공작기계의 절삭가공 c 크레이터 마멸 (crater wear) 플랭크 마멸 (flank wear) 공구의 마멸 및 파손 크레이터 마멸 (crater wear) c 유동형 칩의 고속절삭 깊이 c가 0.05 ~ 0.1mm 이상 수명 다함 날 끝 경사각 커지고 날 끝 약함 플랭크 마멸 (flank wear) 공구여유면과 가공면의 마찰 절삭날 직각방향 마멸대 폭으로 표시 여유각 변하면 플랭크 마멸 크게 다름 h f 날의 파손 (치핑:chipping) 기계적충격.진동.열충격으로 날 끝 파손 초경공구. 세라믹공구 등에 우발적 발생 22

17.절삭 공구 조건 제2장 공작기계의 절삭가공 주조경질합금 다이아몬드 세라믹 ceramic 서멧 cermet 소결초경합금 구비조건 상온 및 고온에서 경도 클 것 강도가 클 것 가격이 염가 일 것 내마모성이 클 것 공구제작이 용이 할 것 탄소 공구강 (STC) 합금 공구강 (STS) 고속도강 (SKH) 주조경질합금 다이아몬드 diamond 세라믹 ceramic 서멧 cermet 소결초경합금 23

18.절삭 공구 재료별 특성 제2장 공작기계의 절삭가공 탄소공구강(STC) 합금공구강(STS) carbon tool steel alloy tool steel 탄소함량 0.6∼1.5％ 고탄소강에 소량의 Cr.W. Ni.V을 1 or 2종 첨가 7종 SK1∼7 보통공작기계용 SK1.SK2 STC3.STC5.STC11종 사용 Cr-W강 : 담금질 경도. 고온경도. 내마모성 증대 고온경도 약함 300∼350 ℃에서 연화 450 ℃ 정도에서 연화 줄. 펀치. 정 다이스. 띠톱. 탭 24

cast alloyed hard metal 제2장 공작기계의 절삭가공 18.절삭 공구 재료별 특성 High speed steel 고속도강(SKH) 주조경질합금 cast alloyed hard metal 고탄소강에 Cr.Mo.W.V 등을 첨가1250℃ 담금질 후 550∼600℃뜨임 C-Co-Cr-W을 주성분 비철합금 공구재료 - 단조 안됨 금속주형으로 주조 후 연마 사용 W계 고속도강 표준고속도강 W18%-Cr4%-V1%. 600℃ 경도변화 경도 높고 열처리 할 수 없음 스텔라이트(stellite) C2%-Co50%-W18%-Cr30% : 400℃ 이상에서 고속도강 2배 절삭능력 800∼900℃ 로크웰 경도 A67유지 Mo계 고속도강 W 함량 6.7%이하로 하고 Mo첨가개량 인성이 크고. 담금질 온도 낮고 열처리 용이.가격 저렴 바이트. 밀링 커터. 드릴 팁(tip)바이트로 사용 (취성있음) 25

18.공구재료 제2장 공작기계의 절삭가공 소결초경합금 sintered hard metal W,Ti,Ta,Mo,Zr(탄화물 분말)에 Co,Ni(금속 결합제) 첨가하여 가압 성형한 후 소결 - 분말야금 - 경도 높아 연마 불가 - 완성제품 비디아(widia) WC분말에 결합제로 Co분말 첨가 혼합성형 - 900℃ 1차소결 후 성형하고 1400℃의 수소기류 中에서 2차소결 절삭속도는 고속도강 5배, 다듬질 면 양호, 취성 있어 진동, 충격에 약함, 강성이 큰 고속, 정밀공작기계 사용 Co성분 증가하면 인성증가,거친절삭 유리. 연화온도 - 1100~1200℃ WC대신 TiC사용 - 내마모성,고온경도 향상 - 고속, 강질 중절삭 26

18.공구재료 제2장 공작기계의 절삭가공 세라믹 Al2O3 계 Al2O3 +TiC 계 Si3N4 계 ceramic Al2O3 계 산화알루미늄(AL2O3) 분말에 산화물(Si,Mg) 소량첨가 Cold Press법 성형 후 1600~1800℃ 가열 소결 Al2O3 +TiC 계 산화알루미늄(AL2O3) 분말에 탄화물(TiC) 소량첨가 Hot Press법 가압 소결 Si3N4 계 AL2O3계 보다 내마모성 저하. 인성 우수. 회색 열전도율 작아 공구온도 낮고 고온경도 높다 공작물과 친화력 적고 마찰계수 낮아 구성인선 발생 억제 내마모성 높고 인성이 적어 충격. 진동. 열충격에 약함 1000℃에서 상온경도 90% 유지. 연화온도 1500℃ 27

18.공구재료 제2장 공작기계의 절삭가공 다이아몬드 Diamond compax 경도(Hv9000)크고. 열전도율(2100W/M.K)높고 열에 강함- 고속절삭 타 물질과 친화성 낮아 응착 않고 .구성인선 없어 가공면 양호 잔류응력 적고. 비철.비금속.경금속 절삭 용이. 수명 길다 인성 취약하며 충격에 약함. 높은 작업온도에서 쉽게 화학 반응 일으키므로 작업온도에 주의 절삭깊이와 이송량을 매우 적게 하여 초 정밀 다듬질에 사용 진동이 없어야 하므로 설치비 많이듬 28

19.절삭제 제2장 공작기계의 절삭가공 전단면-소성변형 열발생 공구경사면 및 여유면-마찰 처리 저속 중절삭 - 마찰발열 - 윤활성 절삭제 사용 고속 경절삭 - 소성변형에 의한 발열 - 냉각성 절삭제 사용 절삭제 효과 마찰 감소 구성인선 방지 절삭온도 강하 가공면 조도 향상 공구수명 연장 칩 제거 29

19.절삭제 제2장 공작기계의 절삭가공 조건 종류 인화점. 발화점 높을 것 무해할 것 불 연성. 난 연성 변질-변색.점도저하.산성화 종류 수용성 절삭유제 물과 친화하도록 화학 처리된 광물류. 냉각 목적으로 사용 셜루션형-방청제.무기염류(유아초산소다.탄산염인산염),알카리수용액 솔류블형-계면 활성제.절삭용 20~30배 연삭용 50~100배 희석 에멀션형-계면 활성제+광유+석감 가해 끓임-유화유.세에브유 불 수용성 절삭유제 지방유(동 식물류)-윤활 목적.저속 중 절삭.팁 마모 방지 혼합류(광물+지방유)-냉각 윤활 적당히 배합. 난삭재 가공 30

19.절삭제 제2장 공작기계의 절삭가공 작용 냉각작용-절삭열 제거 공구수명 연장 치수 정밀도 향상 열에 의한 변질방지 윤활작용-마찰감소 팁 마모 감소-조도 향상 절삭효율 상승-소비동력 저하 세정작용-칩 배출 절삭 칩 배출-팁 융착 방지 방청작용-부식방지 가공물. 기계 녹 방지 31

20.절삭가공의 종류 제2장 공작기계의 절삭가공 원통 외면 가공 원통 내면 가공 가공법 가공의 방법 공구 공작기계 가공법 c f f C 선반 드릴머신 선삭 turning 단인 bite 드릴링 drilling 다인 drill 선반 c f f c 선반 수평보링 머신 연삭 grinding 다인 grind 보링 boring 단인 bite 연삭기 32

20.절삭가공의 종류 제2장 공작기계의 절삭가공 원통 내면 가공 가공법 가공의 방법 공구 공작기계 가공법 가공의 방법 공구 c 드릴프레스 선반 보링머신 밀링머신 f 리밍 reaming 다인 reamer 브로우칭 broaching f 다인 broach 브로우칭 머신 c f c 연삭 grinding 다인 grind 원통 연삭기 33

20.절삭가공의 종류 제2장 공작기계의 절삭가공 평면 가공 가공법 가공의 방법 공구 공작기계 가공법 가공의 방법 공구 공작기계 c c 다인 milling cutter 형삭 shaping 단인 bite 밀링 millig 수평 밀링머신 f 세이퍼 f c f 수직 밀링머신 평삭 planing 단인 bite c 플레이너 f 34

20.절삭가공의 종류 제2장 공작기계의 절삭가공 평면가공 곡면가공 가공법 가공의 방법 공구 공작기계 가공법 가공의 방법 공구 c c 정면절삭 facing 단인 bite 총형절삭 formed cutting 총형 공구 formed tool 선반 선반 f f c 연삭 grinding 다인 grinder c f 연삭기 35

선반가공

선반공작법 목차 1.선반의 종류 4.선반절삭 표면 거칠기 2.선반의 구조 5.선반용 부속 장치 3.선반용 절삭 공구 공작물 고정 주축 수에 따른 종류 표면 거칠기 공식 면판에 의한 고정 주축 설치 방향에 따른 종류 표면 거칠기 이론적 계산 값 척에 의한 고정 구조 및 용도에 따른 종류 바이트의 일반적인 노즈반지름 값 센터에 의한 고정 2.선반의 구조 5.선반용 부속 장치 선반 작업의 종류 원통 가공 선반 각부 명칭 센터 단면 가공 선반 주축대 주축측 보통 센터 내경 가공 선반 주축 1. - 선반 주축 2. 주축측 특수 센터 널링 가공 선반 베드 심압대측 보통 센터 테이퍼 선반 심압대 1. - 심압대 2. 심압대측 회전 센터 복식공구대 사용한 테이퍼 가공 선반 왕복대 1. - 왕복대 2. 센터드릴 심압대 편위한 테이퍼 가공 면판 3.선반용 절삭 공구 테이퍼 절삭 장치 이용한 가공 돌림판 편심 가공 바이트의 형상 부분별 명칭 돌리개 종류 나사 가공 원리 바이트의 제작방법에 따른 종류 1 방진구 나사 가공 변환기어 조합 바이트의 제작방법에 따른 종류 2 척 나사 절삭 관계식 바이트의 제작방법에 따른 종류 3 심봉1 심봉2 하프 너트 바이트의 사용목적에 따른 종류 6.선반 작업 체이싱 다이얼 바이트의 설치방법 터릿 선반 구성 바이트 고정 37

선반의 종류 주축 수에 따라 주축 설치방향에 따라 단축 선반 single-spindle lathe 다축 선반 multiple-spindle lathe 주축 설치방향에 따라 수평 선반 horizontal lathe 수직 선반 vertical lathe 38

선반의 종류 구조 및 용도에 따라 보통 선반 engine lathe 정면 선반 facing lathe 다인 선반 multiple tool lathe 모방 선반 copying lathe 릴리이빙 선반 relieving lathe 차축 선반 axle lathe 갭 선반 gap lathe 자동 선반 automatic lathe 수치제어 선반 numerically lathe 39

선반의 구조 각부 명칭 주축대 베드 bed 왕복대 심압대 40

☞ 선반의 구조 주축대 head stock 전동기 동력 받아 주축 회전 Lead screw와 이송축에 동력전달 구동장치. 변속장치 내장 - 회전 제어 변속장치 - norton식 - 이송변속 레버에 의하여 조작 및 나사절삭 운전기구 형식 - 단차식. 전 기어식. 밸트식. 변속전동기식 유압식. 무단변속식 - 단차식. 기어식이 대부분 ☞ 등비급수적 배열 ※ 산술급수적 배열 대수급수적 배열 기어식 - 41

선반의 구조 주축 spindle 공작물 지지. 회전절삭운동 속이 비어 있는 굵고 짧은 축. Cr강 내부 - 모스 테이퍼 morse taperNo3~5 베어링 - boll. roller. 추력작용 고려 - 스러스트thrust 볼 베어링 주축단 - 주축의 끝 - 척(chuck).면판(face plate) 설치 나사식 캠록식 긴 테이퍼식 플랜지식 42

선반의 구조 주축 spindle 나사식 캠록식 긴 테이퍼식 플랜지식 43

선반의 구조 베드 bed 주축대. 왕복대. 심압대를 지지. 주물로 되어 2개의 다리에 고정 주축대. 왕복대. 심압대를 지지. 주물로 되어 2개의 다리에 고정 절삭력 및 중량. 가공 중 충격. 진동 등에 변형이 없는 강성 구조 베드상부에 2개의 안내면-산형(미국식).평형(영국식)-리브rib구조 베드면-표면화염경화. 0.02/1000mm직진도. 주조응력제거(시이즈닝) 자중으로 전후 진동 없다 산형 베드면 마멸시 가공영향 적다 절삭 칩 쉽게 처리된다 단위 면적 당 마모 적다 평형 산형 보다 얇게 할 수 있다 베드측면 마모로 전후 흔들림 있다 44

선반의 구조 심압대 tail stock 주축대와 상대되는 베드 우측에 위치. 심압대 주축이 축방향 이동 심압대 주축 내부 - morse taper. 심압대 중심과 주축 중심 일치 센터작업 시 공작물지지. 드릴. 리머. 탭등을 테이퍼에 끼워 작업 심압대 주축을 편위시켜 taper절삭. 베드면 어느 위치에도 고정 9 스핀들 고정레버 구조 3 너트 4 나사봉 6 심압대 핸들 5 나사봉 고정구 1 센터 2 심압축 7 편심 조정용 나사 8 심압대 고정볼트 45

선반의 구조 심압대 tail stock 구조 센터 심압축 너트 나사봉 나사봉 고정구 심압대 핸들 편심 조정용 나사 1 센터 구조 2 심압축 3 너트 9 스핀들 고정레버 4 나사봉 6 심압대 핸들 5 나사봉 고정구 8 심압대 고정볼트 7 편심 조정용 나사 46

선반의 구조 왕복대 carriage 주축대와 심압대 중간 위치. 베드 면 따라 주축 중심선 방향 이동 구성 새들saddle. 가로방향 이송대. 복식 공구대. 에이프런apron 새들 saddle H형 몸체. 베드와 미끄럼 운동. 위에 가로방향 이송대 가로방향 이송대 cross slide 위에 복식 공구대 설치 복식 공구대 회전대. 공구이송대tool slide. 공구대tool post 에이프런apron 새들 앞에 위치. 주축 회전운동을 변환기어장치로 전달 47

선반의 구조 왕복대 carriage 리드스크루 이송축 왕복대 이송핸들 자동 이송레버 체이싱 다이얼 하프 너트 레버 10 1 리드스크루 2 이송축 3 왕복대 이송핸들 4 자동 이송레버 9 8 5 체이싱 다이얼 11 7 6 하프 너트 레버 6 1 7 새들 8 공구대 이송핸들 5 2 9 공구 이송대 10 공구대 3 4 11 가로 이송대. 이송핸들 48

선반용 절삭공구 바이트 bite의 형상 e 노즈 r f a :측면경사각 15。 a d b :측면여유각 6。 상면 앞날 노즈 r 옆날 f a :측면경사각 15。 a b :측면여유각 6。 d c :전면여유각 5~9。 d :윗면경사각 8。 b c 전면 측면 e :앞날각 20。 f :옆날각 15。 49

선반용 절삭공구 바이트 bite의 종류 구조 (날 부분과 생크의 결합방법)에 따른 종류 완성 바이트 ground tool - 단체 바이트 solid tool 날 부분과 생크가 동일한 일체형 재질 - 연삭하여 날을 형성 팁 바이트 tipped tool - 용접 바이트 welded tool 초경합금 등의 공구 재료를 생크 날 부분에 경납땜 클램프 바이트 clamped tool 팁 (throw away tip) 을 생크에 기계적 방법으로 고정 비트 바이트 bit tool 소형 바이트 (bit) 를 생크 앞쪽에 기계적 방법으로 고정 50

선반용 절삭공구 바이트 bite의 종류 완성 바이트 ground tool - 단체 바이트 solid tool 팁 바이트 tipped tool - 용접 바이트 welded tool 51

선반용 절삭공구 바이트 bite의 종류 클램프 바이트 clamped tool 스로웨이 바이트 throw away 비트 바이트 bit tool 52

선반용 절삭공구 바이트 bite의 종류 사용 목적에 따른 종류 12 11 10 5 1 2 6 4 7 3 9 8 홈 바이트 1 나사 바이트 2 4각 선단 굽힌 바이트 3 둥근 굽힌 바이트 4 뾰족 굽힌 바이트 5 둥근 스트레이트 바이트 6 뾰족 스트레이트 바이트 7 나이프형 바이트 8 경사 스트레이트 바이트 9 보링 바이트 10 11 내경 나사 바이트 12 53

선반용 절삭공구 바이트 bite의 설치 바이트의 날 끝의 높이를 센터높이와 일치되게 받침쇠를 가감하여 설치 받침쇠는 적은 개수를 사용하고 공구대 보다 길게 나오지 않도록 설치 바이트의 돌출 길이를 생크 높이의 2배(고속도강) 1.5배(초경합금)설치 바이트 고정볼트는 밑면이 평평하고, 2군데 이상 2∼3회 나누어 조인다 중심 일치 1.5 ~ 2배 54

선반용 절삭공구 가공면의 거칠기 절삭방향의 가공면과 절삭방향에 직각인 이송방향의 가공면 거칠기 H △BCD ∽ △DCA 이므로 = CD BC CA 가 된다 S B D r C A H 위 식에서 BC · CA = CD²이고, 여기서 BC = H, CA = 2r-H 이다 (2r-H에서 H는 2r에 비해 작은 값이므로 2r-H ≒ 2r) S B D r C A H ∴ BC · CA = CD²의 식은 H · 2r = ( - )²가 되고 S 2 최대높이 H = 8 r S² 55

선반용 절삭공구 가공면의 거칠기 r S peak feed와 R max의 관계 K S 2 S H H r 여기서 H 값은 H = r - k S 피타고라스 정리 빗변² = 밑변² + 높이² S 2 S r H r² =( )² + k² S 2 k² = r² - ( )² k = r² - ( )² H r K H = r- r² -( )² H = r - k 이므로 S 2 56

r 선반용 절삭공구 가공면의 거칠기 양호하게 하기 위해서는 날 끝 반지름을 크게 하고 이송을 적게 한다 일반적인 노즈 반지름 값 절입깊이(mm) 강. 황동 주철.비금속 3 0.6 0.8 4~9 0.8 1.6 10~19 1.6 2.4 20~30 2.4 3.2 57

선반용 부속장치 1.센터 center 양 센터 작업. 심압대 작업에 사용. 탄소 공구강. 특수 공구강 열처리 양 센터 작업. 심압대 작업에 사용. 탄소 공구강. 특수 공구강 열처리 주축 - 회전센터 live center. 심압대 - 정지센터 dead center 센터의 자루부분 - 모스 테이퍼 1/32 ~ 1/8. 일반적 - 1/20 센터의 선단 - 원추형. 미식 60。소형 정밀가공. 영식 75。. 90。대형 센터의 종류 주축측 회전 보통 센터 심압대측 고정 보통 센터 특수식 센터 단이 있는 센터 회전식 센터 58

선반용 부속장치 1-1.주축측 보통센터 일반센터 - 회전 . 고정 공용 보통센터 - 스패너 사용(평면부) 센터 보통센터 - 너트 사용(나사) 센터 접시머리센터 - 네거티브 센터(접시형) 59

선반용 부속장치 1-2.주축측 특수센터 조 붙이 센터 - 주물 가공용 라이브 센터 - 위치를 정할 때 사용 V형 홈 센터 - V형 재료 사용 면판 .돌리개 등을 연결 가공하는 센터 60

선반용 부속장치 1-3.심압대측 보통센터 보통 센터 - 회전. 고정 센터 공용 초경 센터 - 고속회전 사용 하프 센터 - 단면 다듬질 사용 소경 센터 - 지름이 작은 공작물 가공 61

☞ 선반용 부속장치 1-4.심압대측 회전 센터 베어링 센터 - 센터 끝 회전 고속용 파이프 센터 - 구멍 큰 공작물(트러스트) 참고 모스 테이퍼의 값 번호 테이퍼 Θ D mm d mm L mm D d L Θ 2 1/20.020 2。51´18˝ 17.781 14.534 65 3 1/19.922 2。52´34˝ 23.826 19.760 81 103.2 4 1/19.254 2。56´38˝ 31.269 25.909 5 1/19.002 3。 0´ 6˝ 44.401 37.470 131.7 62

☞ 선반용 부속장치 2.센터 드릴 center drill 센터 드릴 - 센터의 끝이 들어갈 구멍을 뚫는 드릴. 무게나 직경에 따라 크기 결정 L D l d2 d2 d1 ☞ 참고 공작물 지름과 센터드릴 일감지름 호칭치수d2 Dmm 드릴지름d1 Lmm lmm 5이하 0.7 2 3.5 0.8 30~45 2.5 6.5 8 3 5~15 1 2.5 4 1.2 35~60 3 8 10 3.6 10~25 1.5 4 5 1.8 4 10 12 4.8 40~80 20~35 2 5 6 2.4 60~100 5 12 14 6 63

선반용 부속장치 3.면판 face plate 선반 주축 단에 설치. 앵글 플레이트와 클램프 이용 불규칙한 형상의 공작물 고정 64

선반용 부속장치 4.돌림판 driving plate 돌리개 dog 양 센터 작업 시에 주축의 회전력을 돌리개를 통하여 공작물에 전달 돌리개 돌림판의 종류와 작업 방법 예 65

선반용 부속장치 5.돌리개 dog 돌리개의 종류 66

선반용 부속장치 6.방진구 work rest 가늘고 긴 공작물 작업 시에 자중 및 절삭력으로 인한 휨 deflection 방지 고정식 방진구 - 베드에 고정 이동식 방진구 - 왕복대에 고정 67

선반용 부속장치 7.척 chuck 주축단에 고정. 공작물 지지하여 회전절삭 운동하는 회전 바이스 vice 종류 - 연동척. 단동척. 마그네틱척. 콜릿척. 벨척. 공기척 연동척 universal chuck 단동척 independent chuck 스크롤 scroll 척 3개 조 jaw 가 동시 이동. 정밀도 저하 규칙적인 외경재료 가공용이 4개 조 jaw 가 독립 이동 외경이 불규칙한 재료 가공용이 편심가공. 중 절삭에 적합 68

선반용 부속장치 7.척 chuck 마그네틱척 magnetic chuck 콜릿척 collet chuck 전자척. 자기척 - 내부에 전자석 설치 직류전기 이용. 탈 자기 장치 필수 강력 절삭 부 적당 콜릿척 collet chuck 터릿. 자동. 탁상 선반에 사용 중심 정확. 가는 지름. 원형. 각봉 재료 스핀들에 슬리브 sleeve 끼운 후 사용 69

선반용 부속장치 8.심봉 mandrel 내경과 외경 동심가공. 직각 단면가공. 공작물 내부에 맨드렐 관통 후 센터 가공 솔리드 solid. 단체 맨드렐 팽창 맨드렐 expending mandrel 슬릿을 갖는 중공봉 속에 맨드렐 밀어 넣어 축 방향 지름 팽창하면 공작물 내면에 밀착 0.0006 테이퍼 값. 담금질 및 연마한 강봉 기어. 플랜지. 풀리의 외주 및 측면 가공 70

선반용 부속장치 8.심봉 mandrel 내경과 외경 동심가공. 직각 단면가공. 공작물 내부에 맨드렐 관통 후 센터 가공 갱 맨드렐 gang mandrel 조립 맨드렐 cone mandrel 2개의 원추를 조여서 공작물 고정 공작물 구멍 크기의 범위가 넓은 장점 두께 얇고 같은 모양의 디스크형 여러개 고정 원통의 표면만 가공 - 디스크 맨드렐 71

선반작업 1.바이트 고정 정확한 설치 중심보다 높이설치 내경중심과 다른 경우 중심선과 동일한 높이 생크 밑면 수평유지 거친절삭 - 날끝 조금높게 공구 상면경사각 증가 전면 여유각 감소 낮을 경우 반대현상 위치에 따라 각도변화 경사각은 부(負)의 값 ☞ 부(負. negative) 상면 경사각 커질 때 - 절삭깊이 커짐, 감소 할 때 - 크레이터 마멸로 가공면 불량 여유각 감소 할 때 - 플랭크 flank 마멸이 깊어 짐 공구대에서 날 끝 거리 짧게 고정 - 가공 중 절삭저항으로 인한 생크 변형 방지 72

선반작업 2.공작물 고정 면판에 고정하여 편심 구멍가공 例 2-1.면판에 의한 고정 연동. 단동척으로 고정 할 수 없는 복잡한 형상을 주로 가공 클램프 clamp. T 볼트. 앵글 등을 이용하여 공작물을 면판에 고정 대형 공작물인 경우 균형추 사용하여 공작물 중량으로 일어나는 주축 진동 방지 면판에 고정하여 편심 구멍가공 例 73

선반작업 2.공작물 고정 2-2.척 chuck에 의한 고정 연동척. 단동척으로 조를 사용하여 고정 - 외주. 단면. 내면가공 콜릿척 - 긴 환봉을 일정한 길이로 연속 가공 할 때 사용 1 3 8 2 4 5 6 7 9 지름이 작은 공작물 지름이 크고 짧은 공작물 내경이 큰 공작물 다이얼 게이지 이용 공작물 중심 맞추기 74

선반작업 2.공작물 고정 A형 B형 C형 R형 2-3.센터 center에 의한 고정 센터 드릴 센터 밀 센터 홀 표준 형식 선반의 양 센터 사이에 지지하고 돌리개로 공작물 고정. 돌리개판과 함께 회전 센터 각도 - 60。 . 75。 . 90。 센터 형식 - A형 . B형 . C형 . R형 정상센터 얕은센터-손상 깊은센터-접촉 못함 센터 드릴 A형 B형 C형 R형 센터 밀 센터 홀 표준 형식 75

선반작업 3.선반작업 3-1 종류 76

선반작업 3.선반작업 3-2 원통가공 1. 양 센터 사이 또는 척에 공작물 장치 후 절삭용 바이트 공구대에 고정 2. 주축의 회전수와 절삭속도를 선정 3. 절삭깊이와 이송량을 정한 후 거친 절삭 4. 다듬질 바이트로 필요한 치수로 마무리 작업 5. 공작물을 뒤바꾸어 다듬면에 보호판을 대고 고정. 동일한 방법으로 절삭 77

선반작업 3.선반작업 3-2-1 단면절삭 바이트를 단면에 대하여 약 2~5。 기울어지게 공구대에 고정 바이트 날 끝을 외측에서 중심 향해 이송 3-2-2 절단작업 공작물을 절단 하는 작업 3-2-3 홈 절삭 폭이 넓을 경우 둥근 바이트를 사용 후 절단 바이트. 옆날 바이트로 다듬질 1~2。 6~10。 1~2。 6~10。 78

선반작업 3.선반작업 3-3 내경가공 내경용 바이트 날 끝을 공작물 중심 일치 심압대 축에 드릴 고정 후 구멍 작업 자루가 가는 바이트인 경우 휨 발생 외경 절삭에 비해 절삭 깊이를 적게 79

선반작업 3.선반작업 3-4 널링 knurling 작업 공작물 표면에 널 knurl을 눌러 형상을 압인하는 작업 . 일명 룰렛 roulette 저속회전.절삭유 공급.1~3회 반복 완성. 접선방향 작용하므로 공작물을 견고하게 고정 다듬질 치수 보다 0.2 ~ 0.4mm 정도 (널 피치의 1/2 ~ 1/4) 지름이 커짐. 80

선반작업 3.선반작업 3-5 테이퍼 taper 가공 D - d 테이퍼 량 T = l 복식 공구대 compound tool post 회전에 의한 방법 심압대 tail stock 편위시키는 방법 테이퍼 절삭 장치 taper cutting attachment 사용하는 방법 d D l 테이퍼 량 T = l D - d 81

선반작업 3.선반작업 X D - d D - d 3-5-1 복식 공구대 회전에 의한 방법 D - d 테이퍼 량 T= l Θ D 테이퍼 각이 크고 길이가 짧은 공작물 절삭 - 선반 센터의 선단선단. 베벨기어 소재 복식 공구대를 테이퍼 각의 1/2만큼 회전시켜 고정 후 경사각에 평행하게 이동 테이퍼 량 T= l D - d D l d Θ X tanθ = l X X = 2 D - d ∴tanθ = 2 · l D - d 82

선반작업 3.선반작업 (D - d) · L 심압대 편위량 X = 3-5-2 심압대 편위시키는 방법 D d l X L 2 · l 비교적 길이가 길고 테이퍼가 완만한 공작물 절삭 심압대 편심시켜 양 센터 사이 설치 - 센터 구멍과 비 정상적인 접촉으로 불규칙 마모 발생 D L d l X 심압대 편위량 X = 2 · l (D - d) · L 83

선반작업 3.선반작업 3-5-3 테이퍼 절삭장치 이용하는 방법 모방 절삭의 일종 - 안내 장치를 왕복대와 연결. 축방향 이송 때 안내판 따라 수직방향 이송 공작물 길이에 관계없이 동일한 테이퍼 가공 . 센터 구멍이 상하지 않음 84

선반작업 3.선반작업 3-6 편심 eccentric 작업 지정된 수치 만큼 중심이 벗어나게 가공 지정된 수치 만큼 중심이 벗어나게 가공 4개의 조 중에 1개의 조를 풀고 반대쪽 조를 조여 가공. 다이얼 게이지 사용하여 편심량 측정 1 3 8 2 4 5 6 7 9 1 3 8 2 4 5 6 7 9 편심량 85

선반작업 3.선반작업 3-7 나사절삭 threading - 원리 공작물 1회전 할 때 나사의 1피치 pitch 만큼 바이트를 이송 절삭 되는 나사의 피치는 변환 기어의 이 수의 비에 의하여 결정 주축의 회전이 중간 축을 거쳐 리드 스크루에 전해지고 에이프런의 하프너트에 의해 이송 피치 주축기어 하프너트 중간기어 하프너트 리드 스크루 기어 86

선반작업 3.선반작업 3-7 나사절삭 - 변환기어 조합방법 A B B’ C 리드 스크루 - 미터식 · 인치식 여부 확인. 미국식-4.5.6산/inch · 영국식-2산/inch 기어 조합 - 단식(2단)·복식(4단). 기어 맞물림 치수비 1/6>x>6때- 동력전달 효율 감소 변환 기어 이 수 - 최소 20매 최대 120매. 치수비 1/6>x>6일 경우 복식(4단 걸이)사용 2단 걸이 4단 걸이 리드 스크루 기어 중간기어 주축기어 B C B’ A 87

선반작업 3.선반작업 3-7 나사절삭 - 범례 A A B B B’ C C C : 리드 스크루의 기어 이 수 L : 리드 스크루의 1인치 inch 당 산 수 t : 깎으려는 나사의 1인치 inch 당 산 수 P : 리드 스크루의 피치 pitch (1/L) X : 깎으려는 나사의 피치 pitch (1/t) 2단 걸이 4단 걸이 A 주축기어 A B B 중간기어 B’ C 리드 스크루 기어 C 88

선반작업 3.선반작업 3-7 나사절삭 - 나사절삭 관계식 리드 스크루가 미터식 나사인 경우 리드 스크루가 인치식 나사인 경우 A X A B’ X C P B C P = 혹은 × = A L B B’ L C t A C t = 혹은 × = 인치식 리드 스크루로 미터식 나사 깎는 경우 1인치는 25.4mm 이므로 1 × 10 10 5 = = 25.4 × 10 254 127 ∴깎는나사 피치 X 는 inch 127 5 · X 리드 스크루 피치는 --inch가 되므로 L 1 A C P 1/L 127 B B’ X 5X/127 5 · X · L × = = = 미터식 리드 스크루로 인치식 나사 깎는 경우 깎으려는 나사의 산수(t)를 피치로 표시하면 inch이고, mm로 환산하면 × mm 5 127 1 t A C P P 5 · P · t B B’ X 1/t×127/5 127 × = = = 89

선반작업 3.선반작업 3-7 나사절삭 threading - 요령 바이트의 날 끝 높이를 센터에 일치. 바이트 날 중심선과 공작물 중심선 직각 바이트 날을 공작물에 수직으로 접촉하면 날 좌 · 우에서 발생되는 칩이 부딪혀 진동 발생 바이트의 각도는 나사의 종류에 맞도록 연삭. 전면 여유각 10~15。 측면 여유각 5~8。 바이트의 이송 - 세로이송. 공구대 각도 틀어서 이송. 세로·가로이송대 조금씩 이송 90。 90。 90

선반작업 3.선반작업 3-7 나사절삭 - 하프 너트 half nut와 체이싱 다이얼 chasing dial 나사절삭은 1회 절삭 후 다음 절삭 때 먼저 낸 홈에 일치 하도록 체이싱 다이얼 참고 체이싱 다이얼 - 나사 인디케이터 - 리드스크루와 맞물리는 웜 기어와 다이얼로 구성 하프 너트 - 체이싱 다이얼의 원하는 눈금이 기준선을 가리킬 때 결합 하프 너트 하프너트 91

선반작업 3.선반작업 3-7 나사절삭 - 체이싱 다이얼 chasing dial 1 2 4 3 인치계 리드 스크루 4산/inch 리드 스크루 4회전하면 바이트 1인치 이송 다이얼 1/4회전 체이싱 다이얼측 워엄 기어 이 수 16개 다이얼 4등분 긴 눈금. 사이에 2등분한 짧은 눈금 Inch당 산 수 체이싱 다이얼 눈금 위치 임의 의 눈금 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 짝 수 1 2 3 4 숫자가 있는 눈금 1, 2, 3, 4 홀 수 1/2으로 표시되는 분수 1 3 마주보는 2개의 눈금만 1 - 3 , 2 - 4 1/4.1/3으로 표시되는 분수 기준으로 정한 한 개의 눈금만 하프 너트 작동 1 92

선반작업 3.선반작업 3-8 총형 바이트 가공 절삭 날이 완성된 공작물의 윤곽에 따라 특정한 모양으로 성형 절삭 날이 완성된 공작물의 윤곽에 따라 특정한 모양으로 성형 복잡한 형상의 공작물 가공 . 바이트 제작비가 고가 이므로 적은 수량 가공은 비 경제적 93

선반작업 4.터릿 선반 turret lathe 1.터릿 선반 구성 보통선반의 심압대 위치에 터릿 왕복대 - 베드와 접하는 새들. 에이프런. 터릿공구대 램형 - 새들과 터릿공구대 사이 축 방향 이송 가능한 램 ram 설치 새들형 - 램 없이 새들 위에 터릿공구대 직접 설치 - 이송길이 길어 대형 重절삭 적합 터릿공구대 - 육각형으로 공정에 따라 순차적으로 설치 후 공구 교환 없이 연속 작업 램 크로스 슬라이드 터릿 새들 램형 터릿 선반 새들형 터릿 선반 94

선반작업 4.터릿 선반 turret lathe 2.터릿 선반 작업 방법 절삭 후 터릿공구대 후퇴 할 때 자동으로 회전하고, 전진하면 다음 공구가 위치에 고정 주축대와 터릿공구대 사이에 크로스 슬라이드 터릿이 공작물 외주를 동시에 가공 크로스 슬라이드 터릿 95