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Manufacturing Technology 선반 (Lathe)
Manufacturing
Technology
선반 (Lathe)
강릉원주대학교 자동차공학전공
개요
선삭 ? 주축에 공작물을 고정시켜 회전운동을 주고, 공구대에 설치한 절삭공구에 전·후 또는 좌 · 우의 직선운동을 주어, 원통형으로 절삭가공하는 공작기계
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선반작업의 종류
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선반작업의 종류
구면절삭
널링
나사절삭
외경가공, 그루빙
절단
테이퍼절삭
보링
릴리빙
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선반의 구조
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선반의 구조
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선반의 구조
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선반의 종류
보통선반(engine lathe) 절삭범위가 넓고 절삭효율(단위시간당 절삭량)이 크다
정면선반(face lathe) 길이가 짧고 직경이 비교적 큰 것을 가공
터릿선반(turret lathe) 작업순서에 따라 공구를 설치하여 일괄작업을 할 수 있는 선반
다인선반(multicut latehd) 동시에 각부를 절삭할 수 있도록 다수의 공구를 설치한 선반으로, 작업이 매우 능률적이다
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선반의 규격
최대 가공물의 크기로 나타낸다.
선반 용량
베드(bed)상의 스윙(swing)
가공할 수 있는 최대 지름
live center 와 dead center 사이의 거리
가공물의 최대 거리
베드의 길이, 주축대의 종류, 회전속도의 변화,
전동기의 마력수 등
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주축대 (headstock)
척에 고정된 공작물을 회전시키는 장치
전동기의 회전을 받아 주축의 회전을 여러 가지로 변속시켜 주는 변속 기어 장치를 내장
주축의 끝 부분에는 척, 돌림판, 면판 등을 필요에 따라 교환 설치
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베드 (bed)
주축대와 이송기구를 지지하고, 왕복대와 심압대가 그 윗면을 따라 이동하는 주요 부분
베드의 미끄럼면은 왕복대의 운동을 안내하고 심압대를 고정하는데 쓰이므로 미끄럼면은 정밀도가 높아야 한다
수평형(영국식) 중절삭용 대형 선반, 공작 정밀도가 낮은 선반에 주로 사용
산형(미국식) 공작 정밀도가 높은 선반에 사용
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심압대 (tailstock)
베드의 임의의 위치에 고정하여, 센터 작업시 주축과 심압대 사이에 공작물을 고정할 때 이용
드릴과 리이머 등을 고정하여 구멍작업
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왕복대 (carriage)
베드 상부의 주축대와 심압대 사이에서 이동할 수 있도록 되어 있으며, 왕복대의 상부에는 공구대를 이용하여 공구를 설치하여 작업
구조
에이프런(apron)
섀들(shaddle)
가로 이송대
공구대(tool post)
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선반의 부속장치 - 센터
센터(center) live center (회전 센터) : 주축에 사용
dead center (정지 센터) : 심압대 축에 사용
센터각 : 일반적으로 60°, 큰 가공물에는 75° 또는 90°
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선반의 부속장치- 면판
면판(face plate)
센터 사이에서 가공물을 회전시키는 보조판으로서, 주축단의 나사에 고정시키고 돌리개(dog)
를 사용하여 가공물을 돌린다
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선반의 부속장치 - 돌리개
돌리개 (dog or carrier) 면판과 더불어 센터 작업에 쓰임
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선반의 부속장치 – 심봉 (맨드릴)
맨드릴(mendrel) 또는 심봉
공작물의 중앙에 구멍이 있어 센터로 직접 지지할
수 없는 경우, 심봉을 끼우고 지지하여 가공
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선반의 부속장치 - 방진구
방진구(work rest) 지름의 20배 이상의 길이를 갖는 가느다란 봉재를 가공할 때 균일한 지름의 진원 단면을 갖는 환봉을 가공하기 위하여 이용
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선반의 부속품 – 척(chuck)
척(chuck) 회전하는 바이스(vise)의 일종으로서, 주축에 설치하여 공작물을 고정하는데 사용
단동척 (independent chuck)
연동척(universal chuck)
Scroll chuck
단동척 (independent chuck)
4개의 죠오(jaw)로 되어 있으며, 각 죠오가 각각 단독으로 움직여 불규칙한 공작물의 고정에 적합
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선반의 부속품 – 척(chuck)
척(chuck)
연동척(universal chuck)
3개의 죠오가 동시에 움직이며, 원형 단면봉, 또는 6각 단면봉 등의 물림에 적합하지만 스크롤(scroll)이 마멸되면 정밀도가 떨어진다.
Scroll chuck
연동척 1개소의 나사를 돌리면 전체의 조(jaw)가 동시에 전후 운동을 하여 환재, 봉재, 6각재의 체결에 편리한 선반용 척.
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척의 종류 – 척(chuck)
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단인공구의 종류
비트 바이트(bit bite) 홀더 또는 보디에 꽂아서 사용하는 완성된 소형의 바이트
팁 바이트(날붙이 바이트, tipped bite) 절삭날 재료(초경합금)의 작은 조각을 탄소강에 경납땜하거나 또는 전기용접
한 바이트의 총칭. 고속절삭에 적합
클램프 바이트, 인서트 바이트(clamp bite, insert bite) 팁(tip) 또는 블레이드(blade)를 섕크(chank), 홀더 또는 보디에 기계적으로
죈 바이트의 총칭 공구의 교환이 용이하고 정확하며, 대량생산에 적합
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칩 브레이커(chip breaker)
연속형 칩 가공물 표면의 스크래치
공구에의 마찰열 전도로 공구마모 촉진
칩 브레이커 공구 팁의 상면에 홈(groove)을 파거나, 단(step)을 낸 것
칩을 짧게 또는 일정한 길이로 절단
칩의 이동경로 변경
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선반용 절삭공구(바이트, bite)
단인공구의 공구각 (tool angle) 여유각(relief angle) : 가공물과의 마찰을 감소
바이트 선단에서 그은 수직선과 여유면과의 사이 각도
경사각(rake angle) : 인선의 날카로움 결정
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선반용 절삭공구(바이트, bite)
경사각(rake angle) 바이트의 절인 선단에서 바이트 밑면에 평행한 수평면과 경사면이 형성하는 각도
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선반용 절삭공구(바이트, bite)
측면 경사각(side rake angle) 상면 경사면과 직각된 면 내에서 측정한 밑면에 평행한 평면과 경사진 면이 형성하는 측면 각도
측면 여유각(side relief angle) 측면 여유면과 수평면에 직각된 직선이 형성하는 각
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선반용 절삭공구
측면 절인각 (side cutting edge angle)
주 절인과 바이트 중심선과의 각도
전방 절인각 (front cutting edge angle)
부 절인과 바이트의 중심선에 직각된 직선이 이루는 각
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선반작업 - 준비작업
센터작업 공작물을 회전센터(live center)와 정지센터(dead center) 사이에 지지하고 돌리개와 면판 등으로 회전시켜 절삭 하는 것
센터의 일치도 점검
주축대의 센터(live center)와 심압대의 센터(dead center)가 정확하게 일직선상에 있는지 점검
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선반작업 - 준비작업
공구고정 바이트 선단이 공작물 중심선의 높이에 오도록 하는 것이 이상적
바이트 선단을 중심선보다 높게 위치시키면 공작물에 파고 들어가는 경우가 발생
공구를 심압대 쪽으로 경사시켜 공구 변형에 의한 공구의 오버컷을 방지
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선반작업 - 준비작업
척(chuck)작업 공작물이 짧아서 고정센터로 지지할 필요가 없거나 드릴링, 보링, 태핑 및 리밍을 위하여 척에 의해서만 고정하는 경우의 작업
편심검사 다이얼 게이지에 의한 방법(dial indicator method)
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선반작업 - 준비작업
편심검사 쵸크에 의한 방법(chalk method)
서페이스 게이지에 의한 방법(surface gauge method)
위글러에 의한 방법(wiggler method)
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선반작업 - 가공작업
널링(knurling or roulette) 가공물의 표면에 널링공구를 압입하여 표면에 요철을 내는 작업
모방가공(copying) 불규칙한 윤곽을 절삭할 때 가로이송이 모형판을 따라 이루어지면서 절삭하는 방법
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선반작업 - 가공작업
테이퍼 가공(taper cutting)
복식 공구대에 의한 방법
심압대에 의한 방법
테이퍼 안내장치에 의한 방법
가로이송과 세로이송을 동시에 주는 방법
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테이퍼 가공
복식 공구대에 의한 방법 공작물이 짧고 테이퍼가 클 때 이용
공구대를 테이퍼 각의 ½ 만큼 회전시켜 고정한 후, 공구대를 평행하게 경사각으로 이동하면서 가공
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l
dD
l
dD
2tan
2tan
1
회전각공구대
2
dD
l
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테이퍼 가공
심압대에 의한 방법 심압대를 편위시켜 테이퍼를 가공
편위거리가 같아도 공작물 길이가 다르면 테이퍼도 다르다.
편위량
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l
dDLx
2
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테이퍼 안내장치에 의한 방법 왕복대 후방에 위치한 테이퍼장치를 왕복대와 연결하여 가공
편위법보다 큰 범위의 테이퍼 절삭이 가능 테이퍼 보링작업이 용이 테이퍼 장치의 미끄럼판 각을 결정한 후에는 공작물의 길이에 관계 없이 동일한 데이퍼를 얻을 수 있다.
센터구멍이 손상되지 않는다.
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선반작업 - 가공작업
나사절삭 스핀들과 리드 스크루를 기어로 연결하고 회전속도를 일정하게 하여 소정의 피치를 갖는 나사를 절삭
단식 변환기어의 계산
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: B
A
P
p
n
N단식
치수및명칭기어열의
피치리드스크루의
피치나사의
산수단위길이당리드스크루의
산수단위길이당나사의
: DC,B,A,
:
:
:
:
P
p
N
n
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선반작업 - 가공작업
나사절삭
스핀들과 리드 스크루를 기어로 연결하고 회전속도를 일정하게 하여 소정의 피치를 갖는 나사를 절삭
복식 변환기어의 계산
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D
C
B
A
P
p
n
N : 복식
치수및명칭기어열의
피치리드스크루의
피치나사의
산수단위길이당리드스크루의
산수단위길이당나사의
: DC,B,A,
:
:
:
:
P
p
N
n
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리드스크루 피치가 6mm인 선반에서 나사 피치가 3mm인 가공물의 나사를 절삭할 때 변환기어를 계산하여라.
40
72
36
126
123
6
3
60
30
106
103
6
3
B
A
P
p
B
A
P
p
혹은
주축연결 기어 잇수
리드스크루 연결 기어 잇수
주축연결 기어 잇수
리드스크루 연결 기어 잇수
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리드스크루 피치가 인치당 2산인 선반에서 피치가 6mm인 나사를 절삭할 때 변환기어를 결정하여라.
41
127
60
54.25
512
4.25
12
2
4.25
6
B
A
P
p 주축연결 기어 잇수
리드스크루 연결 기어 잇수
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절삭작용
절삭속도
피삭재의 표면이 공구 선단을 지나가는 속도
동력
효율
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rpm:N (mm), :D
min 1000
직경
mDN
V
:F ,
PS 10006075
1
11
주분력여기서
DNFVFH
전체동력
유효절삭동력
kg.m/s 75 1PS
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정리
절삭공구의 공구각
여유각, 경사각
공작물 고정 부속장치
척, 돌리개, 면판, 방진구, 맨드릴
절삭조건
이송속도, 절삭속도
가공
선반가공 종류
절삭액
절삭액의 역할
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Reference
http://www.youtube.com/watch?v=H0AyVUfl8
-k
http://www.youtube.com/watch?v=Q7QUiCJJ
mew
http://www.youtube.com/watch?v=J63dZsw7I
a4
http://www.youtube.com/watch?v=9-
YF79xGies
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