[CP] 2.2 각종 절삭가공법과 그 특징 - Part. 1

   공구와 공작물에 부여되는 절삭운동과 상대이송운동의 형태에 따라 창성되는 대표적인 면을, 공구의 종류에 따라 정리하면 Table 2.1 과 같이 나타낼 수 있다. 표중의 면내운동은  평면내의 상대운동을 말하며, 또한, 복합운동은 직선운동과 회전운동을 포함한 상대운동을 말한다. 대표적인 가공법과 사용되는 공구의 예를 다음과 같이 정리한다.

Table 2.1 공구, 공작물의 기본적인 운동형태와 대표적인 가공면 형상

   Figure 2.1 은 공구와 공작물의 상대직선운동을 부여한 평면을 가공하는 경으로써, 바이트(단일날 공구) 에 의해 Shaping 가공 및 Planing 가공의 예를 나타낸다. Figure 2.2 는 회전제어가능한 주축에 홈가공용 바이트를 붙여 바이트의 방향을 제어함과 동시에, 회전축에 수직인 면내에서 공작물에 절삭운동을 부여하여 홈을 가공하는 예 (Hale machining) 를 나타낸다. 직선운동은 상대적으로 고속운동이 곤란함으로, 단일날 공구를 이용한 직선운동에 의한 절삭은 위에서 언급했듯이 특수한 경우를 제외하고 별로 채택되지 않는다.

Fig. 2.1 바이트의 직선운동에 의한 평면 가공

Fig. 2.2 Hale machining

   직선운동에 의한 고능률절삭에서는, 브로치 및 피니온커터를 사용한 다인(多刃)공구 및 성형공구를 사용하는 경우가 많다. 브로치가공은 Fig. 2.3에 나타내는 것처럼, 복잡한 성형면을 기본적으로 한번의 절삭운동으로 창성하는 것이 가능하여, 고정도에 능률 좋은 가공이 가능하기에 특수한 성형홈의 가공 등에 널리 사용되고있다. 하지만, 일반적으로 공구가 고가이기에 그 용도가 한정된다. 기어류 부품을 능률 좋게 가공하는 방법으로는, 뒤에서도 언급할 호브가공이 있으나, Fig. 2.4 에 나타내는 피니언 커터를 이용한 기어가공은, 다른 직경의 기어가 축방향으로 연결되는 경우처럼, 이뿌리면 (Flank face) 방향에 공구를 투입하는 장소에 제약이 있는 경우에 유효하다.

Fig. 2.3 브로치가공

Fig. 2.4. 피니온커터에 의한 기어 가공

2.2.1 선반가공

   Figure 2.5 에 나타내는 선반가공의 대표격인 공작물회전절삭운동에 의해 얻어지는 가공면은, 기본적으로 회전대칭면이다. 사용되는 공구는 대부분 바이트로써, 이송방향에 의하여 외주원통면, 평면 (단면) 및 구멍 (내주면) 이 가공된다. 이송운동을 제어함에 따라 테이퍼면, 나사면 등 다양한 면의 창성이 가능하다. 또한 공구형상을 사전에 소정의 형상으로 성형해두는 것에 의하여, 복잡형상의 회전대칭면을 능률 좋게 창성하는 것도 가능하다. (총형절삭)

Fig. 2.5. 선반가공의 대표 예

   공작물단면에 렌즈금형 및 거울에 이용되는 구면/포물면을 고정도로 가공하는 경우, Fig. 2.6에 나타내는 것과 같이, 칼날끝이 원호형상을 가지는 R바이트를 이용하여, 공구에 대한 회전축방향 및 이에 수직하는 두가지 방향의 이송운동과 공작물의 회전운동을 동시에 부여하여 가공하는 방법이 적용가능하다. 이 경우, 칼날의 같은 위치에서 절삭하는 것도 가능하기에, 공구의 형상오차의 영향이 없으며, 고정도의 가공이 가능하다. 이는, 특히나 높은 가공정도가 요구되는 경우에 채택되는 가공법이다.

Fig. 2.6 R바이트에 의한 단면의 초정밀 가공

   또한, 선반가공에 있어서 공작물의 회전에 동기되어 공구의 절입운동을 제어하는 것을 통하여, 자동차 부품의 캠샤프트와 같은 비대칭회전면을 창성하는 것이 가능하나, 특수한 경우로 제한된다.

   대표적인 복수 날 공구인 드릴은, 회전하면서 축방향으로 이송되는 것에 의하여 구멍의 가공이 가능하다. Figure 2.7 은 가장 일반적으로 사용되는 트위스트 드릴에 의하여 구멍 가공의 상황을 나타내고 있다. 

Fig. 2.7 트위스트 드릴에 의한 홀 가공

   그 밖의 구멍가공에 대해서는, Fig. 2.8 에 예시한 것과 같이 여러 종류의 가공법이 있다. 이 중에 센터드릴가공은, 공작물과 드릴의 중심을 맞추기 위한 중심 구멍의 가공에 이용된다. 리밍은 황삭 가공된 구멍의 표면을 정삭하기 위하여 리머 라고 불리는 다인공구로 표면을 가볍게 절삭하는 방법을 말한다. 카운터 보링은 스폿  페이싱 커터를 이용하여 가공한 홀의 일부를 확대하는 가공이다. 같은 그림 (d) 에 나타내는 나사 가공은 태핑공구를 이용하여 홀의 면에 나사 프로파일을 가공하는 방법을 나타낸다. 원통형의 공작물표면에 나사 프로파일을 가공할때에는 다이스라 불리는 공구를 사용한다.

Fig. 2.8 각종 홀 가공의 예

   이와 같은 가공법은, 기본적으로 공구가 회전하여, 이송되는 것에 의하여 가공이 행해지는 예들로 설명했으나, 반대로 공작물이 회전하고, 공구 및 공작물에 일정의 축방향 이송을 부여함으로써 가공이 행해지기도 한다. 이러한 경우, 공작물의 회전축과 공구의 중심축이 동일선상에 위치시켜야할 필요가 있다. Figure 2.9 은 선반에 의한 홀가공의 예를 나타낸다.  

Fig. 2.9 선반에서의 드릴에 의한 홀 가공

   특수한 깊은 홀의 가공의 경우, Fig. 2.10 에 나타내는 건 드릴 가공이 행해진다. 가공중에 비어있는 드릴 속으로 대량의 절삭유가 공급되고, 드릴에 움푹 패인 V자 홈으로 칩이 절삭유와 같이 배출되도록 설계 되어있다. 

Fig. 2.10 Deep hole 가공용의 건드릴