치공구(治工具 / jig & fixture)

1.치공구의 개요 1.치공구의 정의 치공구는 제품에 있어서 필요한 제조수단으로 공작물(또는 조립물)의 위치결정과 공작물이 움직이지 않도록 고정하여 공작 물을 허용공차 내에서 제조하는데 사용되는 생산용 특수 공구로서 제품의 호환성(균일한 품질), 경제성(가격), 생산성(납기) 을 향상시키는데 필요한 보조기구나 장치로서 지그(Jig)와 고정구(Fixture)로 분류된다. 지그(Jig)와 고정구(Fixture)의 차이 지그와 고정구를 명확하게 정의하기는 어려우며, 사용상 같은 것으로 간주하고 있다. 기계가공에서 공작물을 위치결정(locating), 고정(clamping), 지지(supporting)하거나 또는 공작물을 잡거나(holding) 부착 사용하는 특수 장치로서 -공구를 공작물에 안내하는 부시(bush)를 포함하면 지그라 하고, -고정구는 공작물의 위치결정 및 고정하는데 대해서는 근본적으로 지그와 같으나, 공구를 공작물에 안내하는 부시 기능 이 없고, 셋트 블록(set block)과 틈새 게이지(feeler gage)로 공구의 정확한 위치 안내 장치를 포함하면 고정구라 한다. 그러나 제조현장에서는 지그와 고정구를 구분하는 것은 큰 의미가 없으므로 일반적으로 치공구를 지그라 칭하기도 한다.

2.치공구의 사용목적 ① 제품의 정밀도 향상 ② 균일한 품질 유지 ③ 생산의 다양화 ④ 제조 원가 절감 ⑤ 가공공정 단축 ⑥ 안전성 확보 3.치공구의 사용상 이점 치공구는 생산성의 향상을 목적으로 공정의 개선, 품질의 향상과 안정, 제품에 호환성을 확보하는 것이다. 즉, 치공구를 사용함으로써 제품의 원가절감을 통해 기업체의 이윤을 극대화 하는 것이다. 일반적인 치공구의 사용상 이점은 다음과 같다. (1) 가공에 있어서의 이점 1)기계설비의 최대한 활용(기계능력 배가)한다. 2)생산능력을 증대(생산성 향상)한다. 3)특수기계, 특수공구가 불필요하다.

(2) 생산원가 절감 1)가공정밀도 향상 및 호환성으로 불량품을 방지한다. 2)제품의 균일화에 의하여 검사업무가 간소화된다 (2) 생산원가 절감 1)가공정밀도 향상 및 호환성으로 불량품을 방지한다. 2)제품의 균일화에 의하여 검사업무가 간소화된다. 3)작업시간이 단축된다. 4)재료비 절약이 가능하고 다른 작업과의 관련이 원활하다. 5)불량품이 감소하고 부품의 호환성이 증대된다. 6)바이트 등 공구의 파손 및 감소로 공구수명이 연장된다. (3) 노무관리의 단순화 1)특수 작업의 감소와 특별한 주의사항 및 검사 등이 불필요하다. 2)작업의 숙련도 요구가 감소하고, 작업의 단순화로 안전사고 위험성이 감소된다 3)작업에 의한 피로경감으로 안전한 작업이 이루어진다.

4. 치공구의 구조 치공구는 지그(jig)와 고정구(fixture)로 분류된다

5.치공구의 3요소 치공구 설계에서 가장 기본이 되는 내용은, 공작물이 정확한 위치에 위치결정이 되고 이후 가공, 조립 중에 움직이지 않아야 한다는 것이다. 가) 위치 결정면 : 공작물의 X, Y, Z 축 방향 직선운동을 방지하고 위치결정을 하는 면. 나) 위치 결정구 : 공작물을 치공구 내의 일정한 위치에 정확하게 위치시키는 역할을 하는 치공구 부품 다) 클램프 : 공작물의 변형이 없이 체결 하는 장치 6.치공구 설계의 기본 원칙 : 치공구를 사용하는 생산계획 부문과 제조부문의 요구사항을 수렴하는 것이 효율적인 치공구를 설계 하기 위해서 필요하다. -다음은 일반적인 치공구 설계 시 고려사항 이다. ① 공작물의 수량 / 납기의 고려. ② 표준 범용 치공구의 파악 및 사용. ③ 기존 치공구 개조 / 수리 사용 가능성 파악. ④ 중요 구성부품의 표준규격품 사용. ⑤ 경량화 설계반영. ⑥ 클램핑 거리 단축 및 단순화. ⑦ 칩 및 절삭유 배출성 고려. ⑧ 사용도구 단순화. ⑨ 제작비와 손익 분기점 고려. ⑩ 적합한 제품 재질의 선정. ⑪ 불필요한 기계 가공작업의 최소화. ⑫ 정밀한 공차 적용 부분의 최소화. ⑬ 치공구 도면의 단순화.

2.치공구의 분류 1. 작업용도 및 내용에 따른 분류 ① 기계가공용 치공구 : 드릴, 밀링, 선반, 연삭, CNC, MCT, 보링, 기어절삭, 브로치, 래핑, 평삭, 방전, 레이저작업 등을 위한 치공구 ② 조립용 치공구 : 나사체결, 리벳, 접착, 프레스 압입, 조정검사, 센터구멍 등을 위한 치공구 ③ 용접용 치공구 : 위치결정, 자세유지, 구속, 회전, 안내, 비틀림 방지 등을 위한 치공구 ④ 검사용 치공구 : 측정, 형상, 압력시험, 재료시험 등을 위한 치공구 ⑤ 기타 치공구 : 자동차생산용 지그(엔진조립지그, 도장지그, 열처리지그), 레이아웃 지그 등을 위한 치공구 2. 기구상의 분류 ⋅나사에 의한 것 ⋅캠에 의한 것 ⋅편심축에 의한 것 ⋅래치에 의한 것 ⋅왜지에 의한 것 ⋅유압에 의한 것 ⋅공압에 의한 것 ⋅마크네틱에 의한 것 3. 형태상의 분류 3-1. 지그의 분류 (1)템플레이트(형판) 지그 1)간단한 형태 및 단기간 사용되는 소량 생산에 저렴한 가격으로 광범위하게 사용한다. 2)고정 시키지 않고 자유로운 상태로 사용하는 형태로, 정밀도보다는 생산속도를 증대시키기 위해 사용한다. 3)형판 지그의 특징은 다음과 같다. ⋅공작물의 수량이 적거나 정밀도가 요구되지 않는 경우에 활용 ⋅경제적, 저렴한 가격 ⋅간단한 형태로 제품 모양과 유사

(2) 평 플레이트 지그:형판 지그와 유사하나 밀착기구 및 클램핑 기구의 유무에 차이가 있다 (2) 평 플레이트 지그:형판 지그와 유사하나 밀착기구 및 클램핑 기구의 유무에 차이가 있다. (3) 테이블지그:공작물의 형태가 불규칙하나 넓은 가공면을 가지고 있는 대형 공작물에 적합 하다. 가공할 때에는 다리에 의하여 수평이 유지되게 된다. 공작물에 따라서 클램핑이 어려울 수 있으며,공작물의 한번 장착에 한 면만 가공할 수 없는 단점이 있다. (4) 샌드위치 지그:공작물을 위/아래에서 보호한 상태에서 가공하는 지그를 말한다. 공작물이 얇거나 연질인 경우 변형 방지 목적으로 사용하기도 한다.

(5) 앵글 플레이트 지그:공작물의 가공이 일정한 각도로 이루어지거나, 공작물의 측면을 가공 시 사용하는 지그로 풀리(pulley), 칼라(collar), 기어 (gear)등의 가공에 적합하다. (6) 분할 지그:공작물을 일정한 거리/각도로 구멍을 뚫거나 기계 가공하는데 사용하는 지그를 말한다. 앵글 플레이트 지그와 유사한 형상으로, 대형의 분할 지그는 로터리 지그 라고도 한다. (7) 리이프 지그:힌지/핀으로 연결된 리이프를 열고 공작물을 장/탈착하는 지그를 말한다. 복잡한 형태의 소형공작물에 적합하다. 박스형 지그와 유사하나 지그의 크기와 공작물의 위치결정에 차이점이 있다.

(8) 채널지그:공작물의 두 면에 지그를 설치하여 제 3표면을 가공하는 지그를 말한다 (8) 채널지그:공작물의 두 면에 지그를 설치하여 제 3표면을 가공하는 지그를 말한다. 박스 지그의 일종으로, 정밀도보다 생산속도를 증가시킬 목적에 사용한다. 여러 방면으로 드릴 가공을 할 수 있으며 얇은 부품의 공작물에 대해서도 지지 및 안정도가 보장되고 설치 및 클램핑이 쉽다. (9) 박스지그:상자형 형태의 지그를 말한다. 한번 장착에 여러면의 가공이 가능하며, 위치결정이 정밀하고 견고한 클램핑이 가능하다. 단점으로는 제작에 시간과 비용이 많이 든다. (10) 트라니언 지그:샌드위치 또는 상자형의 지그를 트라니언에 올려서 공작물을 분할하여 가공하는 지그를 말한다. 대형의 공작물이나 불규칙한 형상에 사용되며, 회전을 하며 쉽게 전면을 가공이 가능하다.

(11) 펌프지그:레버로 작동되는 지그판을 가지고 있는 지그를 말한다. 사용자의 용도에 맞도록 상품화 되어있다 (11) 펌프지그:레버로 작동되는 지그판을 가지고 있는 지그를 말한다. 사용자의 용도에 맞도록 상품화 되어있다. 기성품으로 용도에 따라 일부만 수정하여 사용이 가능 하므로 사용에 많은 시간을 단축 할수 있다. (12) 멀티 스테이션 지그:회전테이블 위에 여러 종류의 지그를 설치하여 연속적으로 가공을 할 수 있도록 만든 지그로, 생산능률이 높은장점이 있으나. 한번 설치하면 작업이 종료 될 때까지 중간에 장착이나 탈착이 힘들다는 단점이 있다.

3-2. 고정구의 분류 (1) 플레이트 고정구:사용목적은 공작물의 위치결정과 강력한 고정에 있다 3-2.고정구의 분류 (1) 플레이트 고정구:사용목적은 공작물의 위치결정과 강력한 고정에 있다. 단순하게 만들어지며 공작기계, 용접, 검사 등에 가장 많이 사용된다. 본체는 강력한 절삭력에 견디어야 하므로 견고성이 필요하다. (2) 앵글 플레이트 고정구:플레이트 고정구에 수직 판을 직각으로 설 치한 지그이다. 밀링 고정구와 면판에 의한 선반고정구로 많이 사용된다. 본 지그는 공작물과 위치결정구가 직각으로 사용되므로, 구조상의 약점으로 강력한 절삭력을 필요로 하는 경우 보강판을 설치하여야 한다. (3) 바이스‐조 고정구:표준 바이스‐조 지그를 공작물의 형태에 맞도록 개조한 것으로, 제작비가 저렴하나 정밀도가 낮고 바이스‐조의 이동량에 제한이 있어 소형 공작물을 가공하는데 적합하다.

(4) 분할 고정구:일정한 간격으로 기계 가공해야 할 공작물 가공에 사 용하며, 분할 지그와 매우 흡사하다 (4) 분할 고정구:일정한 간격으로 기계 가공해야 할 공작물 가공에 사 용하며, 분할 지그와 매우 흡사하다. (5) 멀티스테이션 고정구:회전테이블 위에 여러 종류의 지그를 설치한 구조이며, 생산 속도와 생산량의 증가를 위하여 사용한다. 작업이 계속되는 동안에 공작물의 장착과 탈착을 할 수가 없는 단점이 있다. (6) 모방 고정구:공작기계 자체로는 절삭할 수 없는 윤곽을 절삭할 수 있도록 절삭 공구를 안내하는 데 사용하는 고정구

4. 모듈러 치공구 시스템 여러가지 부품의 기능단위들의 조합을 통하여, 다양한 목적의 치공구로 분해 조립이 가능하다 4.모듈러 치공구 시스템 여러가지 부품의 기능단위들의 조합을 통하여, 다양한 목적의 치공구로 분해 조립이 가능하다. 다음은 모듈러 고정구의 조립 예이다.