1 Hinge Handle 제조공정에 관한 연구 정밀가공CONTENTS 1 . 제조의 개념과 역사 (1 ~ 2) 2. 공구의 정의 3. 사용재료 및 동작에 따른 분류 (1 ~ 4) 4. 국내 공구산업 5. 해외 공구산업 (1 ~ 2) 6. 힌지핸들 이란 ? 7. 힌지핸들 공구재료 ( 1 ~ 5 ) 8. 힌지핸들 제조공정 ( 1 ~ 6 ) 9. 힌지핸들 제조공정 ( 단조 ) 10. 힌지핸들 제조공정 ( 열처리 ) 11. 힌지핸들 제조공정 ( 절삭가공 ) 12. 결론 13. 참고문헌1-1. 제조의 개념 제조는 원자재를 가장 쉽고 값싼 방법을 이용하여 유용한 제품으로 변환하는 작업이라고 정의할 수 있다 . 따라서 어떠한 원자재를 가공하여 원하는 제품을 얻어내는 것만으로는 불충분하다 . 가장 값싸고 , 빠르고 , 효율적인 방법을 이용하여 제품을 만들어내는 것이 중요하다 .1-2. 제조의 역사 생산제조공정의 발달은 각종 생산제조기계들의 발명과 함께 이루어져 왔다고 볼 수 있다 . 특히 , 생산제조과정에서 생산효율성을 높이기 위한 방안으로 생산제조공학의 필요성은 점점 커지게 되었다 . 이러한 제조공정설계기술의 발달은 자동화기계 쪽으로 점차 발전하여 현재는 자동화기계의 자동제어에 대한 소프트웨어분야까지 공정설계에 영향을 미치고 있다 .2. 공구의 정의 기계 · 기구 · 장치를 만들 때 사용되는 ‘연장’을 통칭하며 독립된 완성품으로서 각종 공작물의 제조 , 절단 , 절삭 , 조립 , 수리 , 측정등에 사용되는 것을 말함 .3-1. 사용재료 및 동작에 따른 분류3-2. 절삭공구 금속 재료를 깎아내 가공할 수 있는 공구 . 선반이나 밀링 머신 , 드릴링머신 등이 절삭 작업을 하는 공작 기기계들이다 . 실제 금속을 깎는 역할을 하는 선반의 바이트 , 밀링의 커터 , 드릴링 머신의 드릴 등을 절삭 공구라고 한다 . 초기에는 절삭 공구의 재료에 탄소강이 주로 사용되었지만 고온에서 절삭력이 떨어지기 때문에 최근에는 절삭력이 좋은 텅스텐과 크롬을 넣어 합금한 고속도강 , 탄화텅스텐으로 만든 초경합금을 사용한다 . ▶ 종류 : 바이트 · 커터 · 드릴 · 리머 · 탭 · 호브 등3-3. 연삭공구 연삭공구란 숫돌 입자를 주체로 하여 결합체와 혼합해서 소결한 연삭숫돌을 말한다 . 연삭숫돌차 , 래핑용 숫돌 , 호닝용 숫돌 등 정밀가공에 사용되는 일종의 절삭공구이다 . ▶ 종류 : 연삭 숫돌차 등3-4. 다듬질공구 다듬질공구는 주조나 단조로 만들어진 기계 부품을 손으로 다듬질할 때 사용하는 공구로서 , 줄 · 정 · 스크레이퍼 · 바이스 등 여러 가지가 있다 . 또 이러한 공구로 작업을 할 때 사용하는 금긋기바늘 · 서피스 게이지 · 직각자 등도 다듬질용 공구에 포함된다 . ▶ 종류 : 금 긋기바늘 · 줄 등4. 국내 공구 산업 한국 공구시장은 아시아의 중심시장으로 난삭재 및 신소재의 개발로 매년 10% 이상의 성장률을 보이고 있다 .4. 국내 공구 산업 우리나라 공구제작 회사5-1. 해외 공구 산업 세계 공구시장은 450 억불 규모로 한국시장은 2.7% 를 점유하고 있으나 2010 년까지는 5% 이상의 점유율을 보일 것으로 전망됩니다 .5-2. 해외 공구 산업 세계 공구시장은 450 억불 규모로 독일 , 일본 , 미국 , 스웨덴등 선진국의 세계 시장 점유율이 50% 정도로 시장지배력이 집중되고 있으며 기술개발을 주도하고 있음 첨단공구 개발과 신소재의 발달로 난삭재 가공용 고정밀공구와 다기능 고성능 공구등 고품질 위주로 수요가 변화하고 있으며 선진국과 개발선도국과의 품질격차 해소에 따른 가격경쟁력이 구매의 주요 변수로 작용하고 있음 . 툴링 시스템 분야에서는 풍부한 어플리케이션 경험을 바탕으로 하여 고능률 , 고정밀 , 고신뢰성을 추구하는 어플리케이션 엔지니어링과 공구인식시스템 (TIDS) 을 통한 툴링의 인텔리전트화가 예상됨 .6. 힌지핸들이란 ? 강한 힘을 사용하여 볼트나 너트를 풀고 죄는 작업을 할 때 복스 소켓 렌치를 연결하여 사용하는 핸들이다 . 14mm 이상의 볼트나 너트를 처음 풀 경우와 최종적으로 조일 경우에 사용한다 .7-1. 힌지핸들 공구재료 ( 분류 )7-2. 힌지핸들 공구재료 ( 요구특성 )7-3. 힌지핸들 공구재료 ( 탄소공구강 ) 0.6~1.5% 의 탄소를 함유한 고탄소강 충격보다는 경도를 필요로 하는 공구에 사용 . 값이 싸고 가공이 용이하므로 목공용 , 연질 금속용 , 경절삭용 공구로 사용 . 풀림 상태에서 공구의 모양을 형성하고 , 수냉에 의한 담금질 로 경화하고 , 150~200 ℃ 의 온도에서 뜨임하여 사용 . 절삭열에 의한 템퍼링 문제로 약 300 ℃ 까지만 경도가 유지 되므로 , 절삭속도는 고속도강의 약 절반 수준에서 사용한다 .7-4. 힌지핸들 공구재료 ( 탄소 강철 ) 철에 탄소가 1% 정도가 섞여있는 것을 탄소 강철이라한다 . 강도가 크고 탄성이 좋아 작업공구 , 기계기기 재료나 건축자 재로 많이 쓰인다 . 강도가 높아 용접에 의한 변형이 거의 없어 가공이 쉽다 . 늘어나는 성질인 연성도 높아 강한충격으로 한번에 부러지 지 않는다 . 단점으로는 무게가 무겁고 철 성분이 있어 물이나 공기중에 지속적 노출시 산화가 되어 녹이 잘 슬어 관리가 힘들다 .7-5. 힌지핸들 공구재료 ( 크롬도금 ) - 높은 내마모 , 윤활성 , 내열성 , 내식성 , 이형성을 필요로 하는 곳 에 사용되며 , 미려한 장식성 요구되는 ( 장식크롬 ) 경우나 내약 품성을 요구하는 부품에 적용한다 . 뛰어난 내마모성 , 저마찰계수 , 윤활성 , 내열성 , 내식성보유 . - 염산이외의 산에 부식이 않된다 . - 다른물질이 쉽게 떨어지는 이형성이 좋다 .(→ 금형사용 ) - 위특성으로 인해 자동차 , 항공기 , 선박부품 , 섬유 / 인쇄 / 화공용 산업기계부품 , 공구 , 금형등 사용범위가 광범위하다 .8-1. 힌지 핸들제조 공정 힌지핸들의 제조공정은 스틸을 쉐어링머신으로 이동시키고 나서 일정한 길이대로 전단을 한다 .8-2. 힌지 핸들제조 공정 1000 도씨의 열을 가하여 소재를 연하게 한다 . 그 다음에 프레스 가공에서 압인과정을 걸쳐 모양을 재료의 표면에 만든다 .8-3. 힌지 핸들제조 공정 압인과정에서 첫 번째 과정은 일반적인 렌치를 찍고 두 번째 과정에서 틀을 형성하고 세 번째 과정에서 절단한다 .8-4. 힌지 핸들제조 공정 압연과정을 걸치고 난 후 제조된 핸들들을 열처리 과정에 들어간다 . 이 후 컬렉션 박스에 모아서 열을 식혀준다 .8-5. 힌지 핸들제조 공정 버티컬 밀링머신을 이용하여 드릴가공과 정삭과정을 거친다 . 이 후에 선반가공을 이용하여 손잡이 부분에 거친부분을 부드럽게 만들고 불필요한 부분을 절단한다 .8-6. 힌지 핸들제조 공정 연삭가공을 이용하여 공작물을 표면정밀도를 높힌다 . 이 후 템퍼링과정을 거쳐 마지막으로 크롬도금을 한 후 마무리가 된다 .9. 힌지 핸들 제조 공정 ( 단조 ) - 단조란 ? 고체인 금속재료를 해머 등으로 두들기거나 가압하는 기계적 방법으로 일정한 모양으로 만드는 조작 . - 단조공정의 방법 ① 평탄한 공구 사이에 소재를 놓고 적당히 돌리거나 위치를 바꾸어 두들기면서 바라는 모양의 제품으로 만드는 자유단조 ② 일정한 모양으로 요각한 금형 사이에 소재를 끼우고 두들겨서 바라는 모양의 제품을 만드는 방법이 대표적이다 .10. 힌지 핸들 제조 공정 ( 열처리 ) - 열처리란 ? 열처리란 금속의 내부조직을 변화시켜서 그 금속 부품 또는 공구의 사용 시 필요로 하는 기계적 성질을 얻기 위해서 행하는 가열 및 냉각 과정을 말한다 . 일반적으로 Quenching 은 급랭 Normalizing 은 공랭 그리고 Annealing 은 서냉 등으로 냉각방법을 달리하고 있다 . 그리고 이러한 열처리 방법 즉 냉각방법에 따라서 강의 기계적 성질이 크게 달라진다11. 힌지 핸들 제조 공정 ( 절삭가공 ) - 절삭가공이란 ? 경도가 높은 절삭공구를 사용하여 금속소재로 부터 불필요한 부분을 제거하여 원하는 크기와 모양으로 가공하는 것을 절삭가공이라 하고 이 때 사용 하는 기계를 공작기계라 한다 . 다른 가공법에 비하여 비용이 많이 소요되는 대신 정밀한 치수 및 표면가공이 가능하다 . 절삭가공은 소재로부터 직접 표면을 깎아서 제품을 가공하거나 주조 및 단조 등에 의하여 생산된 중간소재를 정밀하게 재가공하는 경우가 있으며 기본적으로 칩을 발생한다 .12. 결론 현재 우리나라 공구산업 현황 파악 앞으로 공구산업 발전을 위해 많은 노력이 필요 국가에서는 기업중심의 R D 및 국내생산 유도 이번과제가 엔지니어로서의 기반이 됨13. 참고문헌 1. KOTIC 한국공구공업협동조합 http://www.tool.or.kr/ 2. 기계재료학 3. 생산제조공학 4. Sherif , 기계공작법 및 제조공학 , ( 주 ) 교보문고 , 1999.01 5. 이종찬 , 기계공작법 ( 실무 중심의 ), 문운당 , 2008.02 6. 강성수 , 기계공작법 , 선학출판사 , 2001.01 7. 서남섭 , 정밀공작법 , 대광서림 , 1998.07 8. 최정영 , 박규서 , 공구 공구제작 ( 기계공학실무시리즈 5), 골드 , 1999.11Q AThank You~{nameOfApplication=Show}
정밀가공 레포트힌지핸들 제조공정에 관한 연구Research For Hinge Handlea manufacturing processKey Words : English Key Word: heat treatment(열처리), distortion (뒤틀림), mould (주형), casting (주조), castings (주물), tempering (뜨임), quenching (담금질), normalizing (불림), annealing (풀림), machining (절삭가공)제 1장 제품개요 ………………………………………………………………………………3제 1절 힌지핸들 선정 이유 …………………………………………………………………3제 2절 힌지핸들 선정 목적 …………………………………………………………………3제 2장 힌지핸들 제조공정에 대한 일반적인 고찰 …………………………………………4제 1절 제조공정의 개념 및 역사 ………………………………………………………41. 제조공정의 개념 ……………………………………………………………………42. 제조공정의 역사 ……………………………………………………………………5제 2절 공구의 개념 및 시장성……………………………………………………………51. 공구의 개념 …………………………………………………………………………52. 공구의 시장성 ………………………………………………………………………83. 공구재료 ………………………………………………………………………………13제 3절 힌지핸들이란? ……………………………………………………………………15제 3장 힌지핸들의 제조공정 ………………………………………………………………16제 4장 결론 …………………………………………………………………………………25참고문헌 ………………………………………………………………………………………261장 제품개요1.1 힌지핸들 선정 이유우리 삶에 유용하게 이용되고 있는 수 많은 수 공구들이 존재한다. 이번에 정밀가공의 박철우교수님께서 수 공구를 하나 선정하여 그 공구에 관하여 제조공정을 조사하라고 하셨다. 우리 조원들 있어야 한다. 엔지니어는 또한 다양한 제조방법에 대하여 이론적이고 실무적인 방면으로 충분한 지식을 갖추어야 한다.2.1.2 제조공정의 역사생산제조공정의 발달은 각종 생산제조기계들의 발명과 함께 이루어져 왔다고 볼 수 있다. 특히, 생산제조과정에서 생산효율성을 높이기 위한 방안으로 생산제조공학의 필요성은 점점 커지게 되었다. 이러한 제조공정설계기술의 발달은 자동화기계 쪽으로 점차 발전하여 현재는 자동화기계의 자동제어에 대한 소프트웨어(software) 분야까지 공정설계에 영향을 미치고 있다.2.2 공구의 개념 및 시장성2.2.1 공구의 개념1.공구의 정의기계·기구·장치를 만들 때 사용되는 ‘연장’을 통칭하며 독립된 완성품으로서 각종 공작물의 제조, 절단, 절삭, 조립, 수리, 측정등에 사용되는 것을 말함.2.공구산업의 분류(1)한국표준산업 분류25931 낱붙이 제조업25933 비동력식 수공구 제조업25934 톱 및 호환성공구 제조업29195 동력식 수지공구 제조업29229 그외 가공 공작기계 제조업(툴 호울더)25999 그외의 기타 분류 안된 금속가공제품 제조업(전자 척)27219 기타 측정, 시험, 항해 및 정밀기기 제조업(측정공구)(2)사용 재료 및 동작에 따른 분류3. 공구의 종류종류에는 ① 절삭공구(切削工具):바이트·밀링커터 등, ② 연삭공구(硏削工具):연삭숫돌차(grinding wheel), ③ 손다듬질용 공구:금긋기바늘·줄 등, ④ 계측기:버니어캘리퍼스, 각종 게이지, ⑤ 손작업용 공구:스패너 등이 있으며, 이밖에 목공구도 있다.절삭공구절삭공구에는 선반(旋盤)·밀링머신·보링머신 등 절삭가공용 공작기계에 부착하는 각종 바이트와 커터 등이 있다. 즉 바이트·커터·드릴·리머·탭·호브 등 사용목적에 따라 그 종류와 모양이 다양하지만, 절삭기구는 어느 것이나 같다. 날끝의 앞면을 경사면이라 하고, 이 면과 절삭방향에 수직인 면이 이루는 각을 경사각이라 한다. 날끝의 아래쪽 면을 여유면, 이 면과 다듬질면(가공면)과의 각을 여유각이라고 한다. 또 공구의 날끝각 때 사용하는 금긋기바늘·서피스 게이지·직각자 등도 다듬질용 공구에 포함된다.측정용 공구길이나 각도를 측정하는 데 사용하는 것으로, 버니어 캘리퍼스·마이크로미터 등 여러 가지가 있다.손작업용 공구기계부품을 본체에 고정시키거나 본체에서 분리시킬 때 사용하는 것으로, 스패너 등이 있다.목공 공구목재 가공용 공구로는 톱·대패·끌·송곳·망치·숫돌 등이 널리 사용된다. 이들 공구는 절삭성·내구성(耐久性) 등이 문제가 되며, 그 구조·형태가 여러 가지로 연구되고 있다. 또 제작기술에 따라서도 품질에 큰 차이가 생기므로, 고급 목공구에는 제작자의 상표를 넣는 것이 보통이다.2.2.2 공구의 시장성국내 공구 산업한국 공구시장은 아시아의 중심시장으로 난삭재 및 신소재의 개발로 매년 10%이상의 성장률을 보이고 있다.세계 공구 산업세계 공구시장은 450억불 규모로 한국시장은 2.7%를 점유하고 있으나 2010년까지는 5%이상의 점유율을 보일 것으로 전망됩니다.(1) 세계 공구시장은 450억불 규모로 독일, 일본, 미국, 스웨덴등 선진국의 세계 시장 점유율이 50%정도로 시장지배력이 집중되고 있으며 기술개발을 주도하고 있음(2) 첨단공구 개발과 신소재의 발달로 난삭재 가공용 고정밀공구와 다기능 고성능 공구등 고품질 위주로 수요가 변화하고 있으며 선진국과 개발선도국과의 품질격차 해소에 따른 가격경쟁력이 구매의 주요 변수로 작용하고 있음.(3) 툴링 시스템 분야에서는 풍부한 어플리케이션 경험을 바탕으로 하여 고능률, 고정밀, 고신뢰성을 추구하는 어플리케이션 엔지니어링과 공구인식시스템(TIDS)을 통한 툴링의 인텔리전트화가 예상됨.(4) 공급자 현황ㅇ일본 동향- 주요 대형업체에서는 표준화된 대량생산 방식에 의한 소모성 공구 생산에 주력하고 중소업체들은 다품종 소량생산에 중점을 두고 있으며 세계시장에서 고품질 고가격를 인정받고 있으나 세계시장의 가격인하 추세에 따라 중국, 싱가폴등 해외로의 생산기지 이전등 생산단가를 낮추기 위한 다양한 시도로 산업공동화가 급속도로 진행중에 있음.ㅇ미국 함량보다 많은 탄소는 내마모성을 증가시키기 위하여martensite조직에 불용성 탄화물을 형성한다. 합금원소 첨가는 조직과 성질에 영향을 미친다. 수경화성 보통탄소강은 경화능이 낮기 때문에 단면 두께 12.7mm 이상을 냉각시키면 표면층만 martensite로 되어 내부는 연해지나 비교적 인성이 있는 미세한 pearlite조직을 갖는다. 내충격성강은 어느 정도 경화능을 향상시키는 Cr 또는 Mo를 소량 함유하므로 유냉할 수 있다. 이것은 충격강도를 증가시킬 목적으로 저탄소를 함유한다. 다른 종류의 강도 유냉 또는 공냉(무산화 분위기)에서 경화능을 향상시켜 martensite조직을 갖도록 합금원소를 충분히 함유한다.합금원소의 역할공구강에서 합금원소의 역할을 살펴보면 다음과 같다. Cr은 강의 경화능, 내마모성, 인성을 증가시키는데 Cr을 첨가하면 임계온도를 상승시키고 수냉하면 보통 탄소강과 같은 정도록 뒤틀림(distortion)을 일으킨다. 그러나 열간가공 다이강의 경우는 Cr이 많은 내마모성 복탄화물(Cr23C6)을 형성한다. 한편 강에서 내식성과 내산화성을 증가시킨다. 탄화물 생성제로서는 W와 Mn 중간정도이다. Mn은 경도의 깊이를 증가시키며 강의 임계온도를 낮게 하여 약 1.5% Mn과 약 1% C를 결합하면 유냉이 가능하다. 탄화물 생성능력은 ferrite보다는 강하나 Cr보다는 약하다. S로 인해 생기는 취성에 상반된 작용을 한다. 또한 강의 tempering 성질에는 거의 영향을 미치지 않는다. Mo는 Cr, Si 및 Mn 등과 함께 첨가하면 강도, 인성, 경도를 증가시킨다. Mo는 강의 경화능을 크게 증가시키며 그 정도는 Cr보다 크다. Mo는 Cr과 V 등과 합금되면 강의 열간강도와 경도를 향상시킨다. 또한 Mo는 austenite상의 입자조대화 온도를 높여주면 탄화물 생성이 강하여 강에서 2차경도(secondary hardness)를 증가시켜 tempering할 때 연화를 억제해 준다.Si는 0.25%까지는 영향을 미치지 않으나 2% 정도가 주조 : 내열강을 이용하여 금형을 만들고 거기에 용탕을 부어 주조하는 법- 주물의 제조공정- 주요 설비 3.2 단조 공정- 단조란?고체인 금속재료를 해머 등으로 두들기거나 가압하는 기계적 방법으로 일정한 모양으로 만드는 조작.- 단조공정의 방법① 평탄한 공구 사이에 소재를 놓고 적당히 돌리거나 위치를 바꾸어 두들기면서 바라는 모양의 제품으로 만드는 자유단조(自由鍛造),② 일정한 모양으로 요각(凹刻)한 금형(金型) 사이에 소재를 끼우고 두들겨서 바라는 모양의 제품을 만드는 (型鍛造)의 두 가지가 대표적이다.- 주요 설비 3.3 열처리 공정- 열처리란?열처리(熱處理 Heat Treatment)란 금속의 내부조직을 변화시켜서 그 금속 부품 또는 공구의 사용 시 필요로 하는 기계적 성질을 얻기 위해서 행하는 가열 및 냉각 과정을 말한다. 일반적으로 Quenching은 급랭 Normalizing은 공랭 그리고 Annealing은 서냉 등으로 냉각방법을 달리하고 있다. 그리고 이러한 열처리 방법 즉 냉각방법에 따라서 강의 기계적 성질이 크게 달라진다- 종류담금질 : 퀜칭(quenching)이라고도 한다. 담금질은 재료의 경도와 강도를 높이기 위한 작업으로써 재료를 일정온도로 가열하여(오스테나이트화온도)일정시간 지한후에 물이나 기름 (때에따라서는 공기중)중에 빠르게 냉각하여 재료의 경도를 높이는 작업이다.뜨임 : 템퍼링(tempering) 이라고 한다.뜨임은 담금질 처리 후 굉장히 경도가 높아져 있기 때문에 인성이 전혀 없다.너무 강해 부러지기 쉬움. 이 재료를 뜨임을 통해 인성을 부여하는 것이다. 일반적으로 150~200도 사이에서 이루어지는 저온뜨임.200~400도에서 이루어지는 중온뜨임.500도 이상에서 이루어지는 고온뜨임으로 분류 된다..중온뜨임시에는 트루스타이트조직을 고온뜨임시에는 소르바이트조직을 얻는 것이 일반적이다불림 : 노말라이징(normalizing) 이라고도 한다. 불림은 재료를 표준조직으로 만들기 위한 작업이다. 때로는 가공성을 높이기위해서 불림처리.
