[CP] 2.2 각종 절삭가공법과 그 특징 - Part. 2

2. 2. 2 프라이스 가공

   다인회전공구를 사용한 절삭운동의 경우에는, 각종 프라이스 공구를 사용하여 능률 좋게 평면, 홈, 곡면, 성형면 등을 창성하는 것이 가능하다. Figure 2.11 에 나타내는 것 처럼, 프라이스 공구는 기본적으로 공구원통면의 칼날에서 절삭이 이루어지는 측면 프라이스 가공과, 주로 공구의 단면의 칼날에서 절삭이 이루어지는 정면 프라이스의 두종류가 있다. 최근에는 성형 프라이스 공구 보다도 Fig. 2.12 에 나타내는 것처럼 인서트 (insert) 형의 프라이스 공구가 많이 이용되고 있고, 효육적인 평면가공에 위력적이다. 성형 프라이스 공구는 특수한 용도에 맞추어 이용되는 경우가 많다. (Fig. 2.13) 

Fig. 2.11 대표적인 프라이스 가공

Fig. 2.12. 인서트 형식의 정면 프라이스 공구의 예 (Sandvik)

Fig. 2.13 성형 프라이스 가공의 예

   프라이스 공구의 한 종류인 엔드밀은, 비교적 직경이 작고, 공구원통면과 단면 양쪽면의 칼날을 이용하여 절삭가공을 수행하는 공구로써, 평면, 측면, 홈, 포켓형상, 홀 등의 여러형태의 가공이 가능한 공구이다. 대표적인 엔드밀 가공의 예시와 엔드밀의 형상을 Figs. 2.14 와 2.15 에 나타낸다. 엔드밀의 형상에는 원통형태의 스퀘어 엔드밀 이외에도, 밑면이 반구 형상의 볼 엔드밀, 중간자로써 코너부분에 둥그스름한 형상을 가지는 Radius End mill, 그리고 원통부분이 테이퍼형상의 테이퍼 엔드밀, 특수한 형상의 날이 가미된 Form end mill 등 여러 종류가 있다. 가공용도의 관점에서는 통상가공 및 정삭가공을 목적으로하는 것 이외에, 칼날에 노치형상이 설계된 Roughing end mill 이 있다. 또한 최근에는 고속도강 (High speed steel) 및 초경합금제 (Cemented carbide) 의 솔리드 엔드밀 이외에, Fig. 2.16 에 나타낸 인서트형 엔드밀도 많이 사용되고 있다. 

   엔드밀은 금형 및 각종 부품가공에 있어서, 비교적 가공형상이 복잡한 경우에 많이 이용된다. 특히 볼 엔드밀은 금형 및 자유곡면을 포함한 가공면을 매끈하게 정삭하는 것이 가능하기에, 이러한 용도로 널리 이용되고 있다. 대표적인 예로, 볼 엔드밀을 이용하여, 동시 5축 제어가공에 의하여 임펠러 (Impeller) 를 정삭가공하는 모습을 Fig. 2.17 에 나타낸다. 이 예시에서 나타낸 5축 가공은, 공구 및 공작물의 이송운동으로, 공작기계의 기본적인 직교하는 3축에 더하여 회전 이송운동을 부가하므로서, 지금까지는 가공이 곤란했던 복잡형상 및 자유형상의 면이 가공이 가능해졌다. 

   엔드밀을 이용하여 그 직경보다 큰 직경의 홀을 가공하는 경우에는, 엔드밀의 회전운동 (자전운동) 에 더하여 가공해야하는 홀의 직경에 맞추어 공전운동을 부여하면서 축방향에 공구를 이송시키는 것으로 그 가공이 가능하다. 이러한 가공법을 헬리컬 가공이라 부른다. (Fig. 2.18)

   프라이스 공구는 기본적으로 다인공구이기에 가공능률이 높다. 칼날이 1개 뿐인 프라이스에 의한 절삭, 또는 바이트를 프라이스와 같이 회전공구로 사용하는 절삭은, Fly cutting 으로 불리며, 가공능률은 낮으나, 프라이스 공구에 붙은 칼날들이 가지런하지 않은 문제가 없기에, 매끈한 가공면을 얻을 수 있다. 이러한 이유로 인해, 특히나 고정밀도의 평면이 요구되는 경우에는 Fly cutting이 채택되는 경우다 있다. Figure 2.19 에 Fly cutting 의 예시를 나타낸다. 

2.2.3 기어가공

   기어를 능률 좋게 절삭가공하는 방법으로는 호브절삭 법이 있다. 호브는 Fig. 2.20 에 나타낸 것 처럼, 원주형공구표면에 축방향으로 평면 톱니바퀴 (Rack gear) 모양을 한 칼날을 회전 방향으로 여러장을 등간격으로 배치한 공구를 말한다. 공구의 회전에 의하여 Rack gear의 칼날들이 평행이동하게 되고, 이와 동기하여 원형의 공작물은 회전운동을 하여, 정확하게 Rack 와 Pinion 이 맞물리게 된 상태가 유지면서, 공작물표면에는 기어형상이 가공된다. 이러한 절삭운동을 동시에 공작물의 축방향으로 공구를 이송하여, 소정의 치폭을 가지는 기어가 완성된다. 여기서 공구의 회전축과 공작물의 회전축이 직교하고 있으면 평 기어 (spur gear)가 만들어지고, 공작물의 회전축이 공구의 회전축에 대하여 경사되어 가공을 하게 되면, 나선형 기어 (helical gear) 가 만들어지게 된다. 호브가공은 고능률의 기어가공법으로써 널리 이용되고 있다.