제 1 장공작기계의 총설1-1 공작기계의 특징1.공작기계의 본질공작기계는 모든 생산재를 생산하는 자본재이다. 다시말하면 공작기계는 기계를 만드는 기계인 것이다.인간은 지식이 진보 발전함에 따라 사용하는 도구도 발전하고 도구가 발전하면 그것이 기여되어 지식이 점차 발달하게 될것이다.공구가 진보한 기계도 내내 손으로 만들지 않으면 안 되는 것으로 도구를 만드는 공구 또는 기계를 만드는 기계가 필요하게 되는 것으로 이것이 공작기계이다.이와 같이 인간은 자신들이 만든 공작기계의 힘을 빌려 필요로 하는 진보된 공구 및 기계를 만들어 온 것이다. 따라서 우수한 공작기계를 갖고 이것을 사용하여 그와 같은기계를 만들어 내고 또는 이것을 만들어 내는 능력은 그 사회, 기업, 민족, 혹은 국가에서 기술면의 진보의 원동력이 된다. 이것을 다시 말하면, 보유하고 있는 공작기계의 질과 양 등은 그 사회의 기술적인 진보의 정도를 표시하는 척도가 된다.2. 공작기계의 정의공작기계의 정의는 광의와 협의의 두가지로 나눌수 있다. 광의의 공작기계라 함은 금속,목재,석재, 플라스틱등의 어떤 처리를 하여 공작물을 만들어 내는 기계를 말한다. 공작기계에서 말하는 처리란 가공을 말하고, 가공을 받는것은 공작물이라 총칭한다. 일반적으로 공작물은 가공을 받은 후에는 가동 전에 비하여 모양, 치수,표면의 상황이 변하여져 있는 것이 보통이다.따라서 공작물이 가공를 받기 전, 또는 받기 후인가를 구별을 할 필요가 있을때에는 가공 전인것을 소재, 가공 후인것을 제품이라 불러 구별하는 수가 있다.공작기계로 행하여 가공중 바이트로 절삭하든가 혹은 연삭숫돌로 연삭 할때와 같이 소재의 불필요한 부분을 칩을 일으켜 깍아내어 제품을 만드는 가공을 절삭가공이라 부르고, 잡아 늘리거나 꺽어 휘게하는 거은 소재와 제품의 형태는 변하나 체적은 변하지 않는 가공을 비 절삭가공이라 한다.공작 기계에는 위에서 행하여진 가공의 종류에 따라 절삭 공작기계와 비 절삭 공작기계로 대별할 수가 있다.보통 비 절삭 공작기계를 급속 가공기계 혹 뚫는 가공방법으로 주로 드릴링 머신으로 가공한다.(3)평삭바이트를 사용한 가공버으로 직선 절삭운동과 직선 이송운동을 하면서 평삭한다. 가공법으로 직선운동에서 절삭행정과 귀환행정이 필요하며 귀환행정에서는 절삭하지 않는다. 또 이송운동은 절삭행정의 종단에 행하게 된다. 비교적 적은 가공물에는 바이트에 직선 절삭운동을 해주는 쉐이퍼가 사용되고, 대형 가공물에는 가공물에 직선 왕복운동을 주는 플레이너를 사용한다. 바이트의 직선운동을 수직방향에 할때에는 슬로터를 사용한다.위의 공작기계들은 피이드 운동을 임의의 곡선에 따라 조절하면 단면이 곡선으로 된 곡면을 절삭을 절삭할 수가 있다. 직선운동 방향에 계단식인 수 많은 절삭날로 형성딘 공구를 직선운동시켜 가공하는 브로우칭 머신도 평상 작업의 일종이라고 생각할수 있다.(4)밀링원주에 많은 절삭인선을 가진 공구를 회전절삭운동을 시키면서 가공에는 직선 이송운동을 시켜 평면을 절삭하는 형식의 작업을 밀링이라 한다.2.입자에 의한 가공(1)연삭숫돌을 사용한 가공경한 입자들은 적당한 결합체를 사용하여 결합한 입자공구의 에리한 첨단으로 가공물을 표면에서 칩을 깍아내는 작용을 하면서 가공하는 방식으로, 주로 정밀도가 높은 표면의 완성가공에 사용된다.①연 삭연삭숫돌에는 회전운동을 주어 고속도에서 절삭운동을 하는 하는 가공법으로 연삭작업에 사용되는 기계를 연삭기라고 부른다. 연삭숫돌과 가공물의 상대적인 운동에 따라 다음과 같은 각종 연삭기들이 생산되고 있다.1)외경연삭외경을 절삭하기 위해서 연삭숫돌의 회전 이송운동과 가공물의 회전중심선 방향의 직선운동을 결합한 것으로, 이것을 주 목적으로 하는 기계로서 외경연삭기가 있다.2)내면 연삭기연삭숫돌의 회전 이송운동과 가공물의 이송운동을 조합하여 내면의 연삭가공을 하는 방식이 있고 이것에 속하는 것에는 내면 연삭기가 있다.3)평면 연삭평면을 연삭 가공하기위한 방식으로 연삭숫돌의 원주면을 사용하여 가공하는 것과, 단면 또는 측면을 이용하는 것이 있다. 또 한편 가공물의 이송운동은 회전운동을 시키는같다.▷ ISO 권장안◁(1)검사 통칙 목적과 적용범위①기하학적 검사 : 공작기계 부분의 위치 및 상대적인 관계 중 공작 정밀도에 영 향을 주는것에 따라 검사한다.②실용검사 : 소위 공작 정밀도 검사로서 미리 정해놓은 한도와 허용치를 표시하여 있다. 이 통칙은 소위 정밀검사의 견지에서 볼때 운전 시험(진동,소음,기계부분의 이동,원할하지 않는 등)과 특성 시험(속도, 이송크기)등 본질적으로 정밀검사를 먼저 선향하는 시험에는 적용하지 않는다.(2)측정 방법 및 측정기구의 사용방법및 허용치①특정의 목적에 있어서 될수 있는 한 간단한 것으로 한다.②측정기구 및 측정방법에 되돌림 오차의 체크③고정부분 및 이동부분의 허용치(3)측정전의 준비: 기계의 상태(온도, 운전, 부하)(4)실용시험(공작 정밀도): 실용시험 셜과와 기하학적 검사의 결과와 검사 ㅎㅇ목이 목적이 같을 경우에서 비교하여 실용 시험의 결과를 우선으로 한다.(4)기하학적 검사: 직진도, 평면도(5)검사 측정 기구즉 1965년 3월 TC- 39 제 8회 총회에 있어서 먼저 선반및 밀링반의 시험방법의 심의가 시작하게 되었다.2-2 선반의 구조1. 선반의 각부 명칭선반을 구성하고 있는 주요 부분은 다음과 같다.(1)베드(2)주축대(3)심압대(4)왕복대베드는 보통 2개의 다리로 지지되고 그 위에서 여러가지 주요 부가 배치되어 있다. 주축대는 전동기에서 오는 동력을 전달하는 작용을 하며, 가공물을 고정을 하여 절삭 회전운동하는 주축이 있고 이것을 베어링으로 지지하여 정확한 회전운동을 시키면서 절삭저항보다 더 큰 동력을 전달하는 전달장치와 가공물을 깎을때 필요한 절삭속도를 얻을 수 있는 속도 변환 기구등을 갖고 있는 부분이다. 이것과 대응되는 가공물의 타단을 지지하기위해서 심압대가 있고, 주축대와 같이 베드상에 고정되어있다. 심압대는 가공물의 길이에 따라 임의의 베드상에 이동 시킬수 있다. 왕복대는 베드상의 안내면에 따라 베드길의 방향에 왕복운동을 하게된다. 왕복대 상부에는 바이트를 고정하는 공구대가 있고 주축의 중심 및 각종 운전장치가 있다. 그리고 절삭작업에 사용되는 선반의 이송은 다음과 같이 분류할 수 있다.+- 방향에 따라+- 길이 방향 피이드| +- 가로 방향 피이드피이드-|+- 동력에 따라+-수동 피이드+-자동 피이드길이 방향 피이드는 왕복대 전체를 베드 방향에 따라 좌우로 이동하는 것이고 가로피이드는 왕복대의 상부를 전후 이동시키는 것으로서 중심은 왕복대이다. 이것에 따라 자동및 역전 이송을 주기위하여 주축으로 부터 연락된 기어장치 즉 연락장치 , 이송축, 리이드 스크루우, 레크등이 있다.①수송 이동길이 방향 피이드일때는 핸들을 조작하면 된다. 핸들은 피니언에 연결되어 있으므로 운동에 전달된다. 기어는 항상물려있으므로 기어가 회전된다. 또 기어와 동시에 피니언이 고정되고 레크가 물려있으므로 왕복대가 이동한다. 가로이송시킬때는 핸들을 회전시킨다. 핸들은 수나사와 암나사로 이동하여 공구대와 일체되어 이송한다. 이때 주의할 점은 핸들을 조작하여 기어와의 관계를 분리시키지 않으면 않된다.②자동 이송주축의 회전은 이송축에 전달되고 워엄은 이송축상을 좌우로 이동한다. 브래켓은 워엄 기어에 연결되고 워엄 기어의 뒷부분에는 마찰 클러치가 있어 핸들을 조작하면 마찰 클러치의 작용으로 워엄 기어 와 피니언이 일치가 된다. 따라서 이송축 - 브래킷 - 워엄 기어 - 피니언 - 평기어 - 피니언 - 레크 등의 관계로 왕복대가 이송한다.③전후 자동 이송길이 방향 이송기구와 같이 이송축부터 소 베벨 비니언 까지에서 피니언에 회전이 전달된다. 이것이 소 베벨 비니언 - 베벨기어 - 피니언 - 큰기어 - 피니언 - 기어 - 횡 이송용 피니언 으로 연결되어 가로 이송용 수나사를 이동시킨다.핸들을 이동시킬때에는 앞서 말한 운동은 소 베벨 비니언 - 베벨기어 - 피니언 - 큰기어 - 피니언 - 기어 까지 전달된다. 그 이상 단절되어서 전후 이송에는 하등의 영향이 없다. 따라서전후 이동을 할때에는 핸들을 압입하여 기어와 횡 이송용 피니언을 연락하지 않으면 않된다.④나사 절삭할때의 이송나사 절삭할실습을 통하여 얻은 지식과 경험을 각종 절삭작업에 응용하면 완전히 기계작업법을 이해하여 정확한 가공으로 우수한 제품을 만들수 있다.(1)바이트 고정위치가공할 소재의 직경이 클 때에는 바이트의 선단위치가 다소 중심선보다 상부 또는 하부에 올지 몰라도 그다지 문제가 되지 않는다. 그러나 직경이 작은것을 가공할때에는 바이트의 선단위치가 절삭효율에 미치는 영향이 대단히 크다.바이트의 위치가 너무 높으면 가공면과 바이트 선단 사이에 마찰이 많이 생기는 접촉상태이므로 절삭작업이 원할하게 되지 않으며 마찰에 의한 소리가 난다. 바이트의 위치가 알맞으면 절삭은 원할히 이루어진다. 또 바이트의 위치가 너무 낮게 위치해 있으면 바이트으 선단에 마멸이 크게되어 진동도 수반하므로 절삭이 잘 되지않는다.일반적으로 황삭할때에는 중심선보다 다소 높게하고 완성 가공할때에는 중심선에 일치시킨다. 따라서 바이트의 설치각이 가공품에 대하여 영향을 준다. 이와 같은 원인으로 절삭 능률을 좋게 하기 위하여 바이트선단의 위치를 센터높이에 일치시키는 것이 필요하다.(2)외경 절삭법선반의 대부분의 작업은 환봉의 외경절삭이다. 그 작업 방식으로서①척 작업②센터 작업③고정 작업이상과 같은 기본작업으로 환봉을 가공할때 주로 황삭용 바이트를 사용하게 된다. 측면과 단면 을 가공할때 측면 바이트를 사용하게된다. 완성 가공에는 스프링 바이트, 또는 완성 바이트로서 원형 바이트를 사용하여 가공물의 표면을 완성 가공한다.(3)측면 절삭법측면 절삭의 대표적인 작업으로 플랜지 가공과 중앙 부분에 구멍이 있는 제품 등이다. 측면 절삭의 바이트는 측면 바이트가 많이 사용되므로 작업 방향은 화살표와 같다. 환봉의 외경 절삭을 할때에는 전방 여유각, 경사강의 각도 및 위치가 중요한 관계가 있으나 측면 절삭에는 그와 같은 것은 관계없이 절삭에 사용된다.(4) 내면 가공법내면 가공은 공간적으로 제한을 받으므로 바이트의 형상에 변화가 필요하게 되고 또 강도도 약하게 된다. 결국 어떻게 하면 좁은 공간을 합리적으로 이용할 수 있는가 .
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