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1. 절삭 가공 개요
1.1 절삭 가공 개요
어떤 의미에서 현대의 설계자들은 과거에 비해 자기가 설계한 제품을 현실화시키는데 많은 혜택을 누리고 있다고 할 수 있다.
18세기말 James Watt는 증기 기관 설계 후 실지 제품으로 현실화시키는데 20년이 넘는 기간이 소요되었다.
당시의 절삭 가공 기술 수준 문제가 그렇게 장기간이 소요되도록 한 가장 큰 요인들 중 하나였다고 할 수 있다.
그동안의 생산 기술, 특히 절삭 가공 분야에서의 발전은 설계 단계부터 실지 제품으로 현실화하기까지의 신제품 개발 기간을 획기적으로 단축시키는데 큰 기여를 했다.
반면에 경쟁 심화로 제품의 성능과 기능 외에도 가장 경제적이고 효율적으로 원재료를 제품으로 변환하기 위한 노력이 더욱 절실해졌다고 할 수 있다.
1.1.1 절삭가공 구분
절삭가공은 소재로부터 불필요한 부분을 제거해, 원하는 치수의 형상 및 표면 성질을 얻는 가공법을 말한다.
일반적으로 절삭 가공은 피삭재보다 경도가 높은, 즉 피삭재보다 단단한 공구와 피삭재와의 상대 운동을 통해 소재에 국부적으로 발생한 큰 전단 변형으로 피삭재를 조금씩 파단시켜 제거하는 가공이다.
이때 제거되어 나오는 피삭재 부스러기를 칩(Chip)이라고 한다.
협의의 절삭 가공은 날을 가진 공구에 의한 가공법을 의미하며, 광의의 절삭 가공에는 연삭 입자를 이용한 가공법과 전기적 에너지, 화학적 에너지, 열 에너지 등을 이용한 가공법이 포함된다.
넓은 의미의 절삭 가공은 아래와 같이 구분할 수 있다.
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구분
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가공법 종류
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비고
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공구에
의한 가공
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- 선삭(Turning),
- 밀링(Milling)
- 구멍 가공 (드릴링, 보오링, 리이밍)
- 평삭 (Planing)
- 기어 가공
- 브로우치 가공 (Broaching)
- 기타 톱가공 등
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고정 입자에
의한 가공
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- 연삭(Grinding)
- 호오닝 (Honing)과 수퍼 피니싱 (Super Finishing)
- 기타 벨트 연마, 디스크 샌딩 등
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유리 입자에
의한 가공
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- 랩핑(Lapping),
- 액체 호오닝(Liquid Honing)
- 샌드 블라스트 (Sand Blasting)
- 초음파 가공 (Ultrasonic Machining)
- 기타 바렐 연마, 버핑 등
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기타 특수 가공
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- 열 에너지를 이용한 가공
- 전해 응용 가공
- 화학적 가공법 (Chemical Machining)
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1.1.2 절삭가공과 원가
제조 원가를 낮추기 위해서는 제품 설계 단계에서부터 원가 절감을 위한 노력이 필요하다.
단, 제조 원가와 품질은 단순히 절삭 가공에만 국한된 내용은 아니라고 할 수 있지만, 여기서는 절삭 가공 위주로 이야기하기로 한다.
절삭 가공은 다른 가공법에 비해 칫수 및 형상 정도, 가공면의 거칠기 등에서 뛰어나지만, 비용이 많이 소요되는 가공법이므로 원가 절감을 위한 노력이 더욱 필요한 분야라고 할 수 있다.
1) 제품 설계 단계
제품 설계 단계에서 이미 제조 원가가 어느 정도 결정이 되므로, 제조를 고려한 설계는 아주 중요하다고 할 수 있다.
원가 절감을 위해서는 가공 정도와 우수한 표면 성질이 요구되는 부분에만 절삭 가공을 적용하도록 하고, 가능한 한 비용이 적게 소요되는 가공법을 적용할 수 있도록 제품 설계 단계에서 사전에 충분한 검토와 협의가 필요하다.
예를 들면 아래와 같은 사항들이 될 수 있다.
- 가공 표면적을 줄이는 설계
- 가공 공정수를 줄일 수 있도록 형상 단순화
- 구멍은 관통시키는 것이 유리 (막힌 구멍일 경우 드릴 자국 허용).
- 공차는 가능한 한 크게 하고, 기하공차 시스템(GD & T) 적용
- 홈 등은 가능한 한 외경 부품에 가공 (내경보다 외경 가공이 쉬움)
- 가급적 보유 기존 설비 이용이 가능하도록 설계 (신규 설비 투자 필요시 투자 타당성 및 개발 소요
기간 검토 선행)
2) 공정 설계 단계
마찬가지로 공정 설계 단계에서도 품질, 제조 원가 등을 고려한 공정이 될 수 있도록 사전에 충분한 검토와 협의가 필요하다.
가공 방법, 가공 장비, 가공 순서, 절삭 공구 및 절삭 조건 등의 결정은 품질과 제조 원가를 크게 좌우한다.
제품 설치 시간 단축을 위한 자동화 여부, 또는 전용 라인을 만들어야 될 경우 자동화 수준의 결정 등도 마찬가지로 제조 원가에 큰 영향을 미치므로, 월 평균 생산량, 투자비 등을 고려하여 신중하게 결정할 필요가 있다.
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