절삭 가공 일반

절삭 가공 일반

1. 절삭 가공 개요

1.1 절삭 가공 개요

어떤 의미에서 현대의 설계자들은 과거에 비해 자기가 설계한 제품을 현실화시키는데 많은 혜택을 누리고 있다고 할 수 있다.

18세기말 James Watt는 증기 기관 설계 후 실지 제품으로 현실화시키는데 20년이 넘는 기간이 소요되었다.

당시의 절삭 가공 기술 수준 문제가 그렇게 장기간이 소요되도록 한 가장 큰 요인들 중 하나였다고 할 수 있다.

그동안의 생산 기술, 특히 절삭 가공 분야에서의 발전은 설계 단계부터 실지 제품으로 현실화하기까지의 신제품 개발 기간을 획기적으로 단축시키는데 큰 기여를 했다.

반면에 경쟁 심화로 제품의 성능과 기능 외에도 가장 경제적이고 효율적으로 원재료를 제품으로 변환하기 위한 노력이 더욱 절실해졌다고 할 수 있다.

1.1.1 절삭가공 구분

절삭가공은 소재로부터 불필요한 부분을 제거해, 원하는 치수의 형상 및 표면 성질을 얻는 가공법을 말한다.

일반적으로 절삭 가공은 피삭재보다 경도가 높은, 즉 피삭재보다 단단한 공구와 피삭재와의 상대 운동을 통해 소재에 국부적으로 발생한 큰 전단 변형으로 피삭재를 조금씩 파단시켜 제거하는 가공이다.

이때 제거되어 나오는 피삭재 부스러기를 칩(Chip)이라고 한다.

협의의 절삭 가공은 날을 가진 공구에 의한 가공법을 의미하며, 광의의 절삭 가공에는 연삭 입자를 이용한 가공법과 전기적 에너지, 화학적 에너지, 열 에너지 등을 이용한 가공법이 포함된다.

넓은 의미의 절삭 가공은 아래와 같이 구분할 수 있다.

구분	가공법 종류	비고
공구에 의한 가공	- 선삭(Turning), - 밀링(Milling) - 구멍 가공 (드릴링, 보오링, 리이밍) - 평삭 (Planing) - 기어 가공 - 브로우치 가공 (Broaching) - 기타 톱가공 등
고정 입자에 의한 가공	- 연삭(Grinding) - 호오닝 (Honing)과 수퍼 피니싱 (Super Finishing) - 기타 벨트 연마, 디스크 샌딩 등
유리 입자에 의한 가공	- 랩핑(Lapping), - 액체 호오닝(Liquid Honing) - 샌드 블라스트 (Sand Blasting) - 초음파 가공 (Ultrasonic Machining) - 기타 바렐 연마, 버핑 등
기타 특수 가공	- 열 에너지를 이용한 가공 - 전해 응용 가공 - 화학적 가공법 (Chemical Machining)

1.1.2 절삭가공과 원가

제조 원가를 낮추기 위해서는 제품 설계 단계에서부터 원가 절감을 위한 노력이 필요하다.

단, 제조 원가와 품질은 단순히 절삭 가공에만 국한된 내용은 아니라고 할 수 있지만, 여기서는 절삭 가공 위주로 이야기하기로 한다.

절삭 가공은 다른 가공법에 비해 칫수 및 형상 정도, 가공면의 거칠기 등에서 뛰어나지만, 비용이 많이 소요되는 가공법이므로 원가 절감을 위한 노력이 더욱 필요한 분야라고 할 수 있다.

1) 제품 설계 단계

제품 설계 단계에서 이미 제조 원가가 어느 정도 결정이 되므로, 제조를 고려한 설계는 아주 중요하다고 할 수 있다.

원가 절감을 위해서는 가공 정도와 우수한 표면 성질이 요구되는 부분에만 절삭 가공을 적용하도록 하고, 가능한 한 비용이 적게 소요되는 가공법을 적용할 수 있도록 제품 설계 단계에서 사전에 충분한 검토와 협의가 필요하다.

예를 들면 아래와 같은 사항들이 될 수 있다.

- 가공 표면적을 줄이는 설계

- 가공 공정수를 줄일 수 있도록 형상 단순화

- 구멍은 관통시키는 것이 유리 (막힌 구멍일 경우 드릴 자국 허용).

- 공차는 가능한 한 크게 하고, 기하공차 시스템(GD & T) 적용

- 홈 등은 가능한 한 외경 부품에 가공 (내경보다 외경 가공이 쉬움)

- 가급적 보유 기존 설비 이용이 가능하도록 설계 (신규 설비 투자 필요시 투자 타당성 및 개발 소요

기간 검토 선행)

2) 공정 설계 단계

마찬가지로 공정 설계 단계에서도 품질, 제조 원가 등을 고려한 공정이 될 수 있도록 사전에 충분한 검토와 협의가 필요하다.

가공 방법, 가공 장비, 가공 순서, 절삭 공구 및 절삭 조건 등의 결정은 품질과 제조 원가를 크게 좌우한다.

제품 설치 시간 단축을 위한 자동화 여부, 또는 전용 라인을 만들어야 될 경우 자동화 수준의 결정 등도 마찬가지로 제조 원가에 큰 영향을 미치므로, 월 평균 생산량, 투자비 등을 고려하여 신중하게 결정할 필요가 있다.

탭의 종류
가공 형태에 의한 분류
관통 나사용 탭
	관통된 구멍에 나사를 만들기 위한 탭으로써, 나사 가공 중에 발생되는 칩을 앞 쪽으로 밀어 내기 위한 형상을 하고 있으며, 긴 식입부 길이를 갖고 있다.
막힌 나사용 탭
	class=txt>막class=txt>힌 구멍에 나사를 만들기 위한 탭으로써, 나사 가공 중에 발생되는 칩을 뒤쪽으로 밀어내기 위해 나선형의 홈이 나 있으며, 짧은 식입부를 갖고 있다.
막힌 깊은 나사용 탭
	목부 길이가 길고 나사부 길이가 일반 탭보다 짧게 되어 있어 절삭저항을 적게 한 탭
관용 나사용 탭
	관용 나사는 관의 끝 단에 나사산을 만들기 위한 탭이므로, 목부 길이가 거의 없으며, 짧은 전체 길이를 갖고 있다. 또한, 칩 막힘의 우려가 비교적 적으므로 직선형 홈을 갖고 있다.
관통나사용 탭 막힌 나사용 탭 막힌 깊은 나사용 탭 관용 나사용 탭
용도에 의한 분류
핸드 탭
	수작업을 위한 탭으로서, 황삭, 중삭, 정삭의 3개가 1개의 세트로 구성되어 있는 경우가 많다.
머시닝용 탭
	전용기 등에 사용하기 위한 탭으로써, 생산 라인의 공구 교체를 위한 시간을 최소화하기 위해 내구성이나 강성이 뛰어난 재질로 되어 있다.
헬리코일 인터트용 탭
	class=txt>파손된 나사산의 수리나 연약한 재질의 모재에 분해 조립이 빈번하게 이루어 질 것으로 예상되는 곳에 나사 보강재용 코일을 삽입하여 사용하며, 이러한 나사 보강재를 삽입하기 위해서는 나사의 호칭경 보다 코일 두께만큼 큰 직경의 탭을 사용해야만 한다. 이렇게 코일의 두께를 고려하여 동일 호칭경 보다 크게 제작된 탭을 말한다. class=txt>※헬리코일 작업공정
드릴 작업 탭 작업 코일 장착 탱 제거
◀ class=txt>자유 상태의 코일     모양 ◀ class=txt>코일 길이는 직경의     배수로 나타낸다    (1d, 1.5d, 2d) ◀ class=txt>장착하기 좋게 탱이     있다 ◀ class=txt>코일이     삽입된     모양
플래닛 탭
	머시닝센터에 장착하여 사용할 경우 피치값이 같은 어떤 크기의 나사 구멍이나, 오른나사, 왼나사 모두 가공이 가능한 탭을 말한다. 탭 형상의 날을 갖는 측면절삭 엔드밀과 같은 원리로 원호절삭과 Z축 동시제어가 가능한 장비에서 사용한다.
	※플래닛탭 가공공정
가공 재질에 의한 분류
일반용
	탄소강, 합금강 및 비철금속등과 같이 칩이 코일 형상으로 연속되는 재질의 가공에 적합한 탭이다.
스테인레스용
	피삭성이 나쁜 스테인레스강에 사용하기 위한 탭이다. 각종 내열강 및 니켈, 크롬, 망간강 등에도 적합하다.
고탄 소강용
	중탄소강 이상의 탄소강, 다이스강, 합금강등에 적합한 탭이다.
비철 금속용
	알루미늄, 마그네슘, 아연, 동 및 비철합금재에 적합한 탭이다.
난삭재용
	피삭재가 고탄소강, 공구강, 합금강의 단조 또는 조질재 등의 경도가 Hrc 20 ~ 45 정도로 단단한 재질에 적합한 탭이다.
주철용
	회주철, 구상흑연주철, 가단주철 등의 각종 주철이나 황동주물에 적합한 탭이다.
박판용
	인장강도 700N/mm2 이하의 연강 박판에 적합하도록 제작된 탭으로써, 가공면의 뜯김을 방지하여 깨끗한 사상면이 얻어진다.
형태에 의한 분류
포인트 탭
	핸드 탭이나, 관통구멍용 탭의 칩 배출을 위한 끝단 형상의 특이함으로 인해 붙여진 이름이다
스파이어럴 탭
	핸드 탭이나, 관통구멍용 탭의 칩 배출을 위한 끝단 형상의 특이함으로 인해 붙여진 이름이다
무홈 탭(무절삭 탭)
	절삭가공이 아닌 마치 전조가공을 하듯이 탭이 가공물 소재를 변형시켜 나사산을 성형시키는 탭으로써, 날 부위에 칩 배출을 위한 홈이 없어 붙여진 이름이다. 칩이 없으므로 특히 막힌 구멍용에 적합하다. 나사면이매끄럽고 안정되며, 탭의 수명이 절삭탭의 10 ~ 30배 정도로 긴 것이 장점이다. 단, 소재가 소성변형에 적합토록 경도가 낮고, 연성이 좋은 재질에만 적용할 수 있다는 단점이 있다.
드릴 탭
	탭과 드릴을 붙여 놓은 형태로서, 드릴 작업 후 바로 탭핑까지 한번에 작업을 할 수 있는 특수 탭이다.
포인트 탭 스파이어 탭 무홈 탭(무절삭 탭) 드릴 탭