기계공작법 중간고사참조자료

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인성 누
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1 기계공작법 중간고사참조자료

2 1 주차오리엔테이션 일반공작기계의종류 ( 절삭가공기 ) M/C 공작기계 선반공작기계

3 1 주차오리엔테이션 절삭의정의 - 공작물보다경도가높은공구를이용하여공작물을 chip( 칩 ) 의형태로깎음 절삭공구분류 - 단인공구 / 다인공구

4 1. 선반에서의기본작업 원통절삭 taper 절삭윤곽절삭외부홈절삭 단면절삭단면홈절삭총형절삭 boring 및내부홈절삭 drilling 절단나사절삭 knurling

5 제 3 장선반가공 2. 선반의종류와구조 선반 ( 旋盤 ; lathe): 공작물의회전과공구의직선운동에의하여절삭하는공작기계 선삭 ( 旋削 ; turning) 또는선삭가공 : 선반에서의가공 - 선삭공구는단인공구로서일명 bite 라고함 2-1. 선반의종류 1) 보통선반 공구대

6 절삭조건 (Cutting Condition) - 절삭속도 v (Cutting Speed) m/min - 이송속도 f (Feed Rate) mm/rev, mm/min - 절삭깊이 d (Dept of Cut) mm ( 교재그림 2.6 참조 ) 선반 : 공작물지름 회전수 (N) 커터직경 (D) 이송 질문 : MRR ( 분당제거율은?)=???? 예제 : 선반가공에서지름 (D) 150mm, 회전수 1,000rpm, 절삭깊이 (d) 6mm 일때절삭속도 V=? 4. 가공 Process - 황삭가공 (Rough process) - 정삭가공 (Finish process)

7 날끝반지름 (Nose Radius) 이송량 날끝반지름의효과 1. 공구끝단의응력집중에따른결손방지 ( 공구수명증대 ) 공작물 2. 칩이얇아지며, 절삭저항이분산되어칩핑방지 ( 공구수명증대 ) 3. 표면조도를개선하는효과가있다. ( 단, 그크기가너무크면채터가 ( 진동 ) 발생 ) 표면조도

8 표면거칠기 (Surface Roughness) 예 ) 절삭속도 100m/min, 이송량 0.05mm/rev, 절입량 1mm, 공구끝단반경 0.4mm 일때예상되는표면거칠기 Rmax 는? Rmax=0.78μm 피드 R

9 절삭조건 (cutting condition) 절삭조건 절삭속도, 이송속도, 절삭깊이 가공표면거칠기, 치수정밀도, 바이트의수명, 절삭능률등에영향을줌 1. 절삭속도 바이트에대한일감의원둘레또는표면속도 표면거칠기, 절삭능률, 바이트의수명등에영향 절삭속도가커지면 표면거칠기향상, 절삭시간단축 절삭온도상승, 바이트수명저하 경제적절삭속도 수명이 60~120 분이되도록절삭

10 2. 이송속도 일감의매회전마다바이트가길이방향으로이동되는거리 단위 : [mm/rev] 이송이작을수록거칠기가좋음 2. 절삭깊이 일감면을절삭하는깊이 수직방향으로측정 단위 : [mm]

11 밀링가공 (Milling) 밀링가공의종류 Machining a Large Aerospace Part on a Makino MAG 5-axis Horizontal Machining Center - YouTube.flv Slab 밀링 4. 5 축머시닝센터개발사례 _ 가공동영상 호빙가공 end mill Face 밀링

12 밀링가공 (Milling) 밀링머신 ( 가공기 ) 종류 : 형식 (Type), 크기 (Size) 및사용목적으로분류범용형밀링머신 : 니 (Knee) 칼럼형머신, 생산형밀링머신, 특수형밀링머신 니 (Knee) 칼럼형머신 종류 - 수평, 만능, 수직밀링머신 구성 - 기둥 (column), 니 (knee), 테이블 (table) 등 크기표시 - 호칭번호 수평형수직형만능형

13 4 장밀링가공 (Milling) 밀링가공분석 ( 해석 ) 1. Face 밀링 ( 정면밀링 ) : 수직인축을중심으로공구를회전시켜평면인공작물을가공 A C θ 1 θ 2 O Ds k B W W= 공작물폭 (Width) k= 공작물에지에서커터까지거리 N= 회전수 rpm Ds= 커터크기 ( 원둘레 ) D N Cutter 공작물 F= f t x n x N (mm/min) ( 식 1) V=πD s N/1000 (m/min) ( 식 2) f t = 날 1 개당이송 (mm/tooth) n= 커터갯수 N= 커터의회전수 (rpm) F= 분당이송량

14 4 장밀링가공 (Milling) 밀링가공분석 ( 해석 ) 2. Plain 밀링 ( 평면밀링 ) : 수평축을중심으로공구를회전시켜평면인공작물을가공 Ds f t N 분당절삭량 (Q) =W*d*f ( 칩배출량 ) =W*Ft*n*N*d d W

15 4 장밀링가공 (Milling) 밀링가공분석 예 1) 회전수 500rpm 인 Face 밀링커터의지름이 Ф100mm 일때절삭속도는얼마인가? V= m/min 예 2) 회전수 1,000rpm 인패이스밀링에서날당이송이 0.05mm 이며커터가 6 개인경우분당이송량 F 는얼마인가? F=300mm/min

16 드릴링 (Drilling) 드릴링머신 / 가공 1. 드릴링머신 (drilling machine) 은주축에드릴을고정하여회전시키면서이송을주어일감에구멍을뚫는공작기계이다. 드릴링 (drilling) 리밍 (reaming) 태핑 (tapping) 보링 (boring) 스폿페이싱 (spot facing) 카운터싱킹 (counter sinking) 카운터보링 (counter boring)

17 드릴링 (Drilling) 드릴링머신 / 가공

18 드릴링 (Drilling) 드릴링머신 / 가공

19 드릴링 (Drilling) 드릴링머신 / 가공의절삭속도와이송 - 드릴, 일감의재질, 드릴의지름등에의해결정남 - 구멍이깊어지면칩의배출을원활히하기위해절삭속도와이송을줄여야함. l v = πdn / 1000 v: 절삭속도 (m/min) d: 드릴의지름 (mm) n: 드릴의회전수 (rpm) l 예 ) 드릴 12 mm 의고속도강드릴로연강에구멍을뚫을때스핀들의 회전수를구하여라. 다만, 절삭속도는 32 m/min 으로한다.

20 드릴링 (Drilling) 드릴링머신 / 가공의절삭속도와이송 l T = (t+h) / ns = πd(t+h) / 1000vs s : 드릴 1회전동안의이송거리 (mm) h : 드릴끝원뿔의높이 (mm) t : 구멍의깊이 (mm) T : 구멍을뚫는데걸리는시간 (min) 예 ) 두께 40mm 의연강을 HSS drill 로 Ф32mm 의구멍을뚫을때걸리는시간은? 단 ) 여기서회전수 n=216rpm, 이송 f =0.254mm, drill 의원뿔높이 h=16mm

21 드릴링 (Drilling) 드릴링머신 / 가공의절삭동력 회전모멘트에대한동력 Pm? = = = (HP) ω 각속도 (rad/sec), 회전모멘트 M (kgf/cm) 이송에대한동력 P f? = (HP) 드릴링에필요한동력 P 는? P = P m + P f 예제 ) HSS 드릴을사용하여연강에 Ф25.4mm 의구멍을이송 f=0.254mm/rev 절삭속도 V=18m/min 조건에서공구동력계의한추력 Ft=669kgf, 회전모멘트 M=33kgf/cm 로측정된다. 구멍뚫기전동력을계산하여라

22 보링머신 보링머신의정의 - 보링 (boring) 은주조할때뚫린구멍이나드릴로뚫은구멍을깎아서크게하거나, 정밀도를높게하기위한가공이다.

23 셰이퍼머신 (Shaper) ram 의선단에위치한공구대에고정된 bite 의수평왕복운동에의한절삭운동과 table 상의 vise 에고정된공작물의이송운동에의하여수평평면가공, 수직평면가공, 경사평면가공및홈파기등에사용되는공작기계

24 슬로터머신 (Slotter) slotter( 立削機, 立削盤 ) 의구조 : shaper 를 90 회전시켜세워놓은것과같다고하여수직 shaper(vertical shaper) 라고도함

25 플레이너 (Planer) Shaper, slotter 및 planer 의비교 공통점 - 평면을가공 차이점 - shaper 와 slotter 에서는소형물을가공하며가공물에이송을주고, planer 에서는대형물을가공하며공구 (bite) 에이송을준다.

26 브로칭머신 (Broaching) broaching 이란다인공구 ( 多刃工具 ) 를공작물에눌러대고통과시킴으로써절삭가공하는것이며, 이에사용되는기계를 broaching machine, 절삭공구를 broach 라한다.

27 정밀입자가공 1. 래핑가공 (Lapping) - 랩공구와일감사이에랩제를넣고일감을누르며상대운동을시킴으로써매끈한다듬면을얻는가공방법 - 습식 : 랩제와일감사이에랩제와래핑액을충분히공급하며가공하는방법 - 건식 : 랩에묻혀있는랩제를닦아낸다음래핑

28 정밀입자가공 2. 호닝가공 (Honing) - 구명의내면을정밀다듬질하는가공 - 보링, 리밍, 연삭가공을하고, 다시구멍에대한진원도, 진직도, 표면거칠기등을개선하기위한수단으로발전시킨가공공정. - 용도 : 내연기관, 액압장치의실린더고속베어링면등의내면을다듬질 - 정밀도 : 치수정도 3~10 미크론표면거칠기 1~4 미크론

29 정밀입자가공 3. 슈퍼피니싱 (Super Finishing) - 미세하고연한숫돌입자를일감의표면에낮은압력으로접촉시키면서매끈하고고정도의표면으로일감을다듬는가공방법 - 용도 : 정밀롤러, 저널, 볼베어링의레이스 게이지등의정밀다듬질

30 정밀입자가공 3. 액체호닝 (Liquid honing) - 연마제를가공액과혼합한다음, 압축공기와함께노즐로고속분사시켜미려한다듬면을얻는가공방법 - 가공시간은짧게할수있지만광택이적다. - 피닝효과가있고, 복잡한모양의일감과다듬질이가능하다. - 일감표면의산화막이나도료등을제거할수있는이점이있어, 도장이나도금의바탕을깨끗이다듬는데좋다.

31 특수가공 1. 쇼트피닝 (Shot Peening) 경화된소강구 ( 小鋼球 ) 인 shot 을공작물표면에분사하여공작물을다듬질하고, 피로강도, 인장강도및기타기계적성질을향상시키며, micro crack 을없애주는방법이다.

32 특수가공 2. 버니싱 (Burnishing) 원통의내면및외면을강구 ( 鋼球 ; steel ball) 나 roller 로거칠게나온부분을눌러골부분으로유동시켜서매끈힌면으로다듬는가공을 burnishing 이라하며일종의소성가공이다. Burnish : 닦다, 갈다

33 특수가공 3. 방전가공 (Electro-Discharge Machining,EDM) 방전가공 (EDM;Electric Discharge Machining) 은불꽃방전 (spark discharge) 에의하여재료를미량씩용해 ( 熔解 ) 하여제거하는방법이며, 구멍뚫기, 조각, 절단등에사용된다. 방식 형조방전가공 - 특정형상의전극을사용하여그형상을투영하는방전가공 Wire 방전가공 - Wire 에의한윤곽가공

34 특수가공 3. 방전가공 (Electro-Discharge Machining,EDM) 가공전극의조건 전기저항이작아야함 소모가적어야함 기계가공이용이 가격이저렴 l 가공액의역할 가공시용융금속을비산시킴 용해된칩을배출 열을냉각 극간의절연을회복

35 특수가공 3. 방전가공 (Electro-Discharge Machining,EDM) 장점공작물의경도와관계없이가공무인가공가능전극대로정밀도가높은가공가능전극이나공작물에큰힘이가해지지않음 단점각가공때마다다른적극의필요변질층의생성방전 Clearance 로인한오차발생

36 연삭가공 1. 정의 : 매우단단하고미세한숫돌입자를결합하여만든연삭숫돌을고속회전시켜공작물의평면이나원통면을사상가공하는정밀가공법이다. 2. 연삭가공의목적

37 연삭가공 3. 연삭기특징 숫돌입자가커터의날과같이작용 정밀도가높고매끈한다듬질면을얻을수있다. 담금질한강, 초경합금등단단한재료가공가능 4. 연삭방법

38 연삭가공 4. 연삭기의종류와특징 센타리스연삭기 센터나척을사용하지않고일감의바깥원통면을연삭하는기계 일감을연속적으로밀어넣을수있고, 한번조정해두면작업이자동으로이루어진다. 용도 피스톤핀, 베어링베이스, 롤러등부품 테이퍼핀, 드릴자루등테이퍼진부품

39 연삭가공 4. 연삭기의종류와특징 4-3 센타리스연삭기 장점 1 센터구멍이필요없고, 중공의원통을연삭하는데편리 2 연속작업으로대량생산에적합 3 긴축재료의연삭이가능 4 연삭여유가작아도된다. 5 숫돌지름의마멸이적고수명이길다. 6 일단기계조정이끝나면작업자의숙련이필요없다. 단점 1 긴홈이있는일감은연삭할수없다. 2 대형중량물은연삭할수없다. 3 연삭숫돌바퀴의나비보다긴일감은전후이송법으로연삭할수없다.

40 연삭가공 5. 연삭숫돌 5.1 연삭숫돌개요 숫돌바퀴의 3요소 1 숫돌입자 2 결합제 (bond) 3 기공 (pore)

41 연삭가공 5. 연삭숫돌 5.1 연삭숫돌개요 연삭바퀴구설 연삭날의자생작용 연삭이진행됨에따라둔하게된날이새로운날로바뀌는것 ( 그림 5.40) 숫돌바퀴의성능결정요소 숫돌의입자 입도 결합도 ( 연삭숫돌에서입자가결합제로결합되어있는강약의정도 ) 조직 결합체

42 연삭가공 6. 연삭가공조건 ( 라 ) 연삭깊이 - 일감의재질, 연삭방법, 연삭정밀도등에연삭깊이를가감한다. - 거친연삭할때는깊게, 다듬연살을할때는얕게준다. ( 마 ) 연삭여유 - 전가공에의한면의거칠기, 일감의모양, 치수, 열처리등에따라다르나되도록작을수록좋다 7. 숫돌바퀴수정 ( 가 ) 드레싱 - 눈메움, 무딤등을일으키는입자제거 ( ㄱ ) 눈메움 : 절삭성능이떨어지고, 다듬질면에떨림자리가나타난다. ( ㄴ ) 무딤 : 숫돌표면이미끈해져서연삭성능이떨어지고, 발열이커지며, 과열로인한일감표면에변색이나타난다. ( ㄷ ) 입자탈락 : 결합제가낮을경우

43 CNC 선반공작기계 CNC 선반의종류 수직형 CNC 선반 수평형 CNC 선반

44 CNC 선반공작기계 CNC 선반의개요 CNC 란? Computer Numerical Control의머리글자를딴약자로서 공작물에대한공구의위치를그것에대응하는수치정보로지령하는제어 를말한다. 가공물의형상이나가공조건의정보를펀칭한지령테이프를만들고이것을정보처리회로가읽어들여지령펄스를발생시켜서보기구를구동시킴으로서지령한대로가공을자동적으로실행제어하는방식이다.

45 CNC 선반공작기계 CNC 공작기계의제어방법 CNC 장치로부터 X,Z 각축의이동지령에의해구동모터 (Servo Motor) 가회전하며, 기계본체의이송나사 (Ball Screw) 가 회전함에따라테이블위의공구대가공작물의위치를제어해 가면서가공이이루어진다. x 축 Z 축

46 CNC 선반공작기계 CNC 선반공작기계명칭

47 CNC 선반공작기계 Gang 형선반 Gang 형공구대와블록 Tool 를사용하여생산성을극대화하는장비 이송축수 : 직선이송기본 2 축 (X,Z) 강전반 ( 전장박스 ) 조작반 주축대 Tool 테이블 주축모터 새들 유압 & 윤활 Unit Bed Splash Guard

48 선반의주요부분 ( 선반인경우 ) 3-1) NC 선반의왕복대 (Carriage). 일반적으로 NC 선반의경우공구대에 Turret 이라는자동공구장치가있어작업자가원하는공구를호출하며, Z 와 X 축방향으로이동하며절삭가공한다 Star 形 Disc 形

49 선반의주요부분 ( 선반인경우 ) 3-1) 심압대 (Tail Stock) 주축대와더불어공작물을지지하는역할을한다. 가공물의직경 (D) 에대한길이 (L) 의비가 2.5~3 배이상이될때사용한다. L/D=2.5~3 터렛 (turret) 공구대 (TOOL POST) 주축 (HEAD STOCK) Ball Screw LM 가이드 풀리 (Pulley) 베드 (BED) 심압대 (TAIL STOCK) 범용선반 베드 (BED) NC 수평선반

50 선반의주요부분 ( 선반인경우 ) 3-1) 심압대 (Tail Stock) 심압대바디 (TAILSTOCK BODY) 피스톤 (PISTON) QUILL 이동거리 라이브센터 (LIVE CENTER) 레버 (LEVER) 스핀들 (SPINDLE) 클램프볼트 (CLAMP BOLT)

51 4. 선반용부속품과부속장치 1) 센터작업용부속품 센터는심압대에설치되어공작물을지지하는부속품이다. ( 가 ) 센터 (center) - 센터끝각도 : 60 ( 대형일감 : 75, 90 ) - 재질 : 보통강 ( 열처리하여경화하며, 템퍼링하여인성부과 ) - 자루 : 모스테이퍼 ( 나 ) 센터의종류 정지센터 (dead center) : 심압대축에끼운센터 회전센터 (live center) : 주축테이퍼에끼운센터 하프센터 : 끝면깎기에사용 베어링센터 : 센터끝이일감과함께회전

52 4. 선반용부속품과부속장치 1) 센터작업용부속품 표준센타 하프센타 베벨센타 라이브센타

4. 선반용부속품과부속장치 Chuck 종류 collet chuck: 지름이작은가공물의고정에사용 - 단동 chuck( 單動 chuck; independent chuck): 4 개의 jaw 로되어있으며, 각 jaw 가독립적으로움직여불규칙한공작물의고정에적합 - 연동 chuck( 連動 chuck;

53 4. 선반용부속품과부속장치 Chuck 종류 collet chuck: 지름이작은가공물의고정에사용 - 단동 chuck( 單動 chuck; independent chuck): 4 개의 jaw 로되어있으며, 각 jaw 가독립적으로움직여불규칙한공작물의고정에적합 - 연동 chuck( 連動 chuck; scroll chuck): 3 개의 jaw 가 scroll 에의하여동시에움직이며, 원형단면봉 Chuck 등을고정하면자동으로중심이조정되어편리 - 자석 chuck( 磁石 chuck; magnetic chuck): chuck 내부에있는전자석에직류를통하면 chuck 이자화 ( 磁化 ) 되어가공물을흡착

54 4. 선반용부속품과부속장치 방진구 지름이작고긴공작물의가공에서공구의작용력에의하여공작물이휘어지기때문에안정된가공을할수없을때공작물의굽힘과이로인한진동을방지해주는도구 척 공작물 그림. 방진구사용이유 공구 bed 상의일정위치에서고정하는고정식방진구 (steady rest) 와왕복대에고정되어왕복대와함께이동하는이동식방진구 (follower rest) 가있음

55 4. 선반용부속품과부속장치 방진구 심압대 방진구 1 방진구 2

56 3. 선반의주요부분 (NC 선반인경우 ) 1. 주축대 (Head Stock) 주축대에는모터의동력을받아회전하는주축 ( 主軸 ; spindle), 주축의나사부에가공물을고정하는 chuck 또는면판 ( 面板 ; face plate) 이설치 1) 주축 (Spindle) Head Body Spindle Pulley Bearing Bearing

57 3. 선반의주요부분 (NC 선반인경우 ) 1-1) 주축대의종류 형태가격크기중절삭소음정도비고 BELT 형낮음보통보통적음보통 기어형보통크다유리높음낮음 BUILT-IN 형높음작다보통적음높음 1 BELT TYPE( 벨트형식 ) 2 GEAR TYPE( 기어형식 ) 3 BUILT-IN TYPE( 일체형 ) Pulley Chuck Pulley Gear Chuck Motor Chuck Motor Motor Belt Pulley Pulley Belt

복합형 표면처리 : 연삭또는스크레이핑 http://mvc.machine-video.com/7264a0cf05975085079f767e39fdff63.

58 3. 선반의주요부분 ( 선반인경우 ) 2) 베드 (BED). Bed 는주축대, 왕복대및심압대를지지하는주철주물로된지지대. Bed 를 seasoning ( 자연 / 인공 ) 으로충분한시간이경과한후에기계가공하여야잔류응력에의한변형을방지 l 미끄럼면 모양 : 산형, 평탄형, 복합형 표면처리 : 연삭또는스크레이핑 인공 seasoning: 소둔 (Annealing) 재료를가열해서서냉, 잔류응력제거. BED 재료 : 강인주철 (FC 25, 30, 35 급 ), 표면경화처리 ( 고주파열처리 )

59 3. 선반의주요부분 ( 선반인경우 ) 3-1) NC 선반의왕복대 (Carriage). 일반적으로 NC 선반의경우공구대에 Turret 이라는자동공구장치가있어작업자가원하는공구를호출하며, Z 와 X 축방향으로이동하며절삭가공한다 Star 形 Disc 形

60 3. 선반의주요부분 ( 선반인경우 ) 3-1) NC 선반의터렛형식비교 NO 항목 STAR 形 DISC 形 1 HOLDER 부착면 DISC 분할면부착 DISC 단면부착 2 TOOL 회전경회전경, X 축 STROKE 회전경, TOOL 간의간섭발생 3 작업성 MAIN/SUB SPINDLE 접근성좋음 MAIN CHUCK 작업위주 4 HOLDER 응용성 BMT,VDI, SPECIAL HOLDER 적용可 VDI 제한적적용 5 공구대적용성 Z 축방향 TOOL 길이조절유리 COMPACT 한기계에적용용이 6 유지비용고가의 RADIAL 홀더구입비용상승저가의 AXIAL 홀더구입비용절감 7 주사용장비소, 중. 대형기계에두루사용소형기계에주로사용

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untitled Jul-09 J I T T O O L I N G just in time 인천광역시남동구고잔동 256-5 133호 TEL : 070-7584 - 0989 FAX : 032) 429-0985 E-MAIL : jittooling@hanmail.net http ://www.jittooling.lu.to --- 임직원일동 --- 목차 (CONTENTS) 1. HYDRAULIC