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이기자의 좌충우돌 절삭공구 따라잡기(실습편)
 

 
이병진기자 | 2012.10.31 | 2012년 11월호
 
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‘이기자의 좌충우돌 공구 시리즈’ 이론 과정이 마무리되고 11월호에는 실습이 이루어졌다. 선삭 이론을 마스터한 뒤직접 디자인을 스케치 하고, 그 디자인을 토대로 진행했던 5월호의 첫 번째 가공 실습에서는 아무래도 부족한 점이 많았다. 치수도 정확하지 않은, 손으로 스케치한 도면을 토대로 각각의 부품을 고정하고 깎고 보정하느라 종일 고생했던 기억이 있는 이기자는 이번에는 미리 ‘독자 도면 공모’를 통해 가공을 진행하기로 결정. 하지만 오지 않는 독자 제보를 기다리는 이기자의 마음은 좌불안석이기만 한데…
프롤로그

가공 계획 수립 과정

모델 선정
이달에는 밀링, 드릴링, 보링 등 하반기에 배운 내용을 토대로 실습을 진행하기로 했다. 우선 15일을 가공일로 정하고 월초에 공구 실습용 도면 공모 ‘그리는대로’ 홍보를 통해 CAD 도면 제보를 받아 소재를 선정하고 제품의 형상을 구현하기 위한 공구와 가공 방법을 결정, 가공 법과 부하를 고려하여 알맞은 장비를 섭외한 뒤에 미리 NC 데이터를 만들어 막힘 없이 가공을 마무리할 계획이었다.
  하지만 기다리던 독자 제보는 감감무소식. 밀링 가공의 경우 저번 선삭 실습처럼 모양을 깎아가며 제품을 만드는 것도 불가능하다. 원래 계획했던 가공일을 넘기고 나서야 밀링, 드릴 링, 보링이 골고루 적용된 디자인을 수소문해보지만 그것도 만만치가 않다. 디자인도 디자 인이지만 제한된 시간 내에 원래 계획한 일정을 소화하는 것도 고민이다.

그때 구원자처럼 나타난 이상성 대리. 구체적인 치수와 형상이 드러난 도면을 제시했다. 직경이 90Ø에 길이가 140인 원통형 제품으로 선삭 가공을 기본으로 하고 있으며 단면 가공, 내경 나사 가공이 포함된 제품이었다.
 각 부분에 대한 구체적인 치수와 각도, 지시사항을 확인하니 어지러운 기분이 들었지만 도면을 토대로 형상을 유추하며 작업 유형을 파악하기 시작했다.

가공할 제품의 도면
기본적으로 선삭 가공을 바탕으로 X축 형상을 가공하고 Y축 단면 가공과 측면과 경사면을 밀링으로 가공해야 하는 형상이었다. 황삭, 정삭을 거쳐 공구를 적용할 순서를 생각하자 가공 순서가 어렴풋하게 머릿속에 그려지는 것 같았다.
재료 선택
지난 번 가공과 마찬가지로 이번에도 강(SM45C)으로 작업을 진행 하기로 결정했다. 재질의 경도, 탄소의 함량에 따라 가공성에 차이가 있지만 SM45C는 강 중에서도 비교적 탄소함량이 높고 가공이 수월한 편이다. 가공할 제품의 사이즈와 정삭 가공의 공차를 고려 해서 미리 절단된 소재를 사용했다.
장비 선택
복합터닝센터 PUMA MX2500ST는 복잡한 형상의 가공물을 한번의 장착으로 완성 가공하기 위해, 터닝센터에 Y축 및 선회 가능한 B축, 자동공구교환 장치, 공구매거진 등을 장착한 복합 가공 장비로 터닝센터에 머시닝센터 개념을 접합시킨 수평/수직형의 터닝센 터다.
  선삭과 단면 가공, 경사면과 경사면 드릴링을 가공하기 위해 이 축들을 활용하게 된다.
공구 선택

공정순서
1 도면을 보고 가공할 내용을 확인하여 공정 순서를 작성합니다.
 2 시험 절삭 시는 서브 프로그램을 이용하여 공정 순서 추가, 변경이 가능하도록 하고 상부 터렛과 하부 터렛 간의 대기코드 및 공정을 배분합니다.
 3 최종 공정이 셋업된 후 하나의 프로그램 번호로 정리합니다.
 4 공정을 결정할 때 왼쪽 스핀들과 오른쪽 스핀들의 소재 좌표계를 결정할 때 Z축과 함께 C축을 고려합니다.
 5 CAM을 이용하여 프로그램 작업 시 C축을 고려하지 않는 경우 생성된 프로그램으로 시험 절삭 시 가공부위 확인이 힘듭니다.
실제 가공 과정
소재를 척으로 클램핑 하고 사전에 CAM 작업을 통해 생성한 NC데이터를 머신의 컨트롤러에 입력해 가공을 시작 했다. 공구의 절입량과 이송속도, 회전량은 소재에 알맞은 공구 추천치를 따라서 설정했다. 시작 버튼과 함께 가공 시작!
가공 시 주의사항
▶ 밀링 커터 직경 및 위치 일반적으로 밀링 커터 직경은 가용 장비의 동력을 고려해서 가공물 폭을 기준으로 선택합니다.
 - 커터 직경은 절삭 폭보다 20~50% 커야 하며 2/3 규칙을 적용하여 절삭이 이루 어지는 부분을 설정합니다.
  (커터의 중심선이 가공물 폭안쪽에 위치)
 - 밀링 커터를 중심밖으로 이동할수록 일정하고 유리한 부하를 얻을 수 있습니다.
 
 ▶ 공구 홀딩과 정렬 가능한 짧은 드릴과 오버행을 사용하여 안정성을 높여야 합니다.
 - 모듈러 공구, 유압 기계식, 유압식 홀딩 공구를 사용합니다.
 - 장비 중심선과 가공물 사이의 런아웃을 0.03mm 초과하지 않도록 합니다 (솔리드 초경 드릴의 경우 런아웃은 0.02mm 이내로 합니다)- 탭 공구의 경우 기존의 홀을 가공하는 것이므로 중심 정렬이 중요- 정렬을 위해 다이얼 인디게이터와 테스트 바 사용.
 
 ▶ 칩 컨트롤홀 품질과 드릴의 정밀도를 결정하는 것이 칩 컨트롤입 니다. 칩 배출 형상과 소리를 통해 칩의 상태를 확인해 문제가 생길 경우 대처해야 합니다.
 - 절삭유의 사용 가공 열과 칩의 배출에 중요한 절삭유는 드릴링 가공에 필수입니다. 이번 실습에서는 짧은 건식 드릴링으로 가공이 이루어지지만 칩 배출을 위해 펙드릴 사이클을 적용하고 있습니다.
 
 ▶ 기본적인 적용방법 준수
 - 가공 요소 별 추언 인서트와 절입량, 절삭 속도를 준수합니다. 기술자료표와 인서트 박스의 추천 사양을 참조할수 있습니다.
결과물 평가
일반적으로 표면조도, 공차 등을 통해 제품의 품질을 확인합니다.
에필로그
이번 가공을 통해 선삭부터 밀링, 드릴링, 탭 가공 등 다양한 가공 방법을 적용하여 형상을 만들어 볼 수 있었다. 전문적으로 공구를 선정하고 가공 데이터를 생성하는 것은 무리지만 이상성 대리의 도움을 받아 차근차근 배운 것들을 상기하며 실습을 무사히 마무리한 이기자였다. 절삭 가공의 전 과정을 따라 배우면서 어느 정도 견문이 넓어지고 기계 가공 자체에 대한 이해가 높아질 수 있었던 것은 분명한 사실이다. 가공 요소를 파악하고 가공 순서를 정하는 것은 물론 어떤 경향의 공구를 적용 해야 하는지, 어떤 공식을 대입하면 좋을지도 알게 되었다. 전문가가 된 것은 아니라고 해도 관련 분야 취재를 하거나 기사를 다룰 때도 많은 도움을 받았다.
 
 물론 현장에서 이루어지는 가공에는 무수히 많은 변수들이 있을 것이다. 반복되는 작업에 공구 마모도 발생할 것이고 진동과 다양한 소재, 각기 다른 공구, 작업 특성이 더해지면 얼마나 가공이 복잡 해질지 상상할 수도 없었다.
 
 12월호에는 절삭공구 따라잡기 연재의 마지막 기획으로 작업 현장을 방문한다.
독자퀴즈
10월 독자퀴즈에 응모해주신 39분 중 34분이 정답을 맞춰주셨습니다. 이제 꾸준히 참여해주시는 분들의 이름이 눈에 익네요. 이번 달에는 실습 내용을 바탕으로 퀴즈를 준비했습니다. 기사를 꼼꼼히 읽은 분이라면 누구든지 도전할 수 있습니다. 퀴즈의 정답을 모두 맞춰주시는 분 중 열 분을 선정하여 한국샌드빅코로만트에서 제공하는 선물을 보내드립니다.

 
TAG :  절삭공구
 
 
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