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제 7장 정밀 입자 및 특수 가공

1. 정밀 입자 가공

(1) 호우닝(GH)

막대 모양의 가는 입자 숫돌을 방사형으로 배치한 호운(hone)을 회전시킴과 동시에 왕복운동을 주어 보오링, 리이밍, 연삭가공을 끝낸 원통의 내면을 정밀하게 다듬질하는 방법이다.

① 치수 정밀도 : 3~10 μ

② 호우닝 속도
숫돌의 원주 속도는 보통 40~70m/min로 하며, 왕복운동 속도는 원주 속도의 1/2~1/5로 한다.

③ 연삭액
호우닝에서 아름다운 다듬면을 얻기 위해서 칩과 숫돌 입자를 씻어내고 발열을 방지할 목적으로 냉각액을 준다. 냉각액으로는 등유에 돼지 기름을 썪은 것, 또는 황을 썩은 것이 있다.

(2) 슈우퍼 피니싱

입도가 작고 작은 숫돌을 공작물에 가볍게 누르고 매분 500~2,000회 정도의 진동수로 진동을 주면서 왕복운동을 시킴과 동시에 공작물에도 회전을 주어 가공면을 단시간에 매우 평활한 면으로 다듬는 가공 방법이다.

① 특징
    (가) 내마멸성, 내부식성이 높은 다듬질면을 얻을 수 있다.
    (나) 연삭량이 많아 짧은 시간안에 가공이 끝난다.
    (다) 방향성이 없는 다듬질면을 얻을 수 있고 가공 번질층을 제거 할 수 있다.

② 가공 정밀도
슈우퍼 피니싱은 번질층을 제거하는 것이므로 가공여유는 0.002~0.01mm 이고 표면 정밀도는 0.1~0.3μ 정도 이다.

(3) 레핑(F L)

공작물보다 경도가 낮은 주철, 구리, 목재로 만든 랩(lap)이라는 공구와 공작물의 다듬질할 면사이에 적당한 연삭입자를 넣고, 공작물과 적당한 압력으로 닿게 하고 상대운동을 시킴으로써 입자가 공작물의 표면에서 아주 적은 양을 깎아내서 표면을 매끈하게 다듬는 가공이다.

① 종류
(가) 식습법: 다듬질면은 광택이 적으므로 거친 래핑에 적당하다.
(나) 건식법: 광택있는 아름다운 다듬질면을 얻을 수 있다.

② 랩제의 종류
주철, 구리, 연강 등을 쓰며 주로 선철을 사용하며 공작물의 재료보다 경도가 낮은 것을 사용한다.

③ 치수 정밀도 : 0.0125~0.025 μ

2. 특수 가공

(1) 입자 벨트 가공(GB)

벨트에 연삭입자를 접촉시켜 여기에 일감을 늘러 연마하는 가공법을 입자 벨트가공(Abrasive Belt Machining)이라 한다.

숫돌 입자는 주철에는 A, 강철에는 WA, 비금속에는 C, 초경합금에는 GC가 사용된다.

(2) 버핑(FB)

헝겊과 같이 부드러운 재료로 된 원판에 미세한 입자를 부착시켜, 이것을 고속 회전시켜 여기에 공작물을 눌러대고 그 표면을 매끈하게 다듬는 것이다. 이것은 치수 정밀도 향상을 목적으로 하는 것이 아니고, 단지 면의 광택내기가 주목적이다.

(3) 텀블링(배럴 연마)

배럴 속에 가공물과 미디어(media), 컴파운드 공작액을 넣고, 이것에 회전또는 진동을 주어 공작물과 미디어가 충돌이 반복되는 사이에 그 표면에 있는 요철이 떨어져 매끈한 다듬면이 얻어지는 가공법이다.

① 미이디어(연마식) : 형석, 나무부스러기, 가죽...

② 컴파운드 : 스케일 제거, 녹떨기, 변색의 방지, 광택내기에 사용

③ 공작액 : 물, 경유, 그리세린, 유화액

(4) 버어니싱

원통 내면을 다듬질하는 경우로 내경보다 약간 지름이 큰 버어니시를
압입하여 내면에 소성 변형을 주어 정밀도가 높은 면을 얻는 가공법이다.

(5) 로올러 다듬질

회전하는 원통형의 일감에 로올러를 눌러 표면을 매끈하게 하는 동시에 표면 경화시키는 가공법을 로올러 다듬질(Surface Rolling)이라 하며, 주로 선반가공 뒤에 이 다듬질을 한다.

(6) 분사 가공

① 샌드 블라스트(Sand Blast)
주물의 표면을 청소하거나 또는 도금이나 도장의 바탕을 깨끗이 하는 것으로 모래를 압축 공기에 의해 분사시켜 이것을 공작물 표면에 닿게 하여 그 표면을 꺠끗이 하는 것이다.

② 그릿 블라스트(Grit Blast)
그릿(grit)은 파쇠된 칠드 주철 입자를 말하는데, 그릿 블라스트(grit blast)는 이 그릿을 샌드블라스트와 같이 가공품에 분사시켜 가공하는 방법이다.

③ 쇼트 피이닝(Shot Peeing)
다수의 작은 철, 강의 보올(지름 0.7~0.9mm) 또는 망간 주철구, 칠드 주철구를 고속도(10~50m/sec)로 가공품의 표면에 분사시켜, 가공품을 연마하는 동시에 가공품의 강도, 특히 피로에 대한 강도를 증대시키는 가공법으로 주로 스프링류, 축, 기어, 레일 등에 행한다.

④ 액체 호우닝(Liquid Honing)
미세한 연삭 입자와 물의 혼합액을 5~6kg/cm²의 공기압력으로 가공품면에 분사시키는 가공 법이다.

(7) 방전 가공

방전가공은 불꽃 방전에 의하여 재료를 미소량씩 용해시켜 금속의 절단, 구멍뚫기, 연마를 하는 가공법으로 금속이외에 다이아몬드, 루비, 사파이어 등에 가공도 쉽고 경제적으로 할 수 있다.

① 방전 가공의 특징
           (가) 경도가 높은 재료를 쉽게 경제적으로 가공한다.
           (나) 가공 변질층이 적고 내마멸성이 높은 표면을 얻을 수 있다.
           (다) 복잡한 가공을 할 수 있다.
           (라) 작은 구멍, 좁고 깊은 홈 등을 가공할 수 있다.

② 전극(공구)
텅스텐이나 흑연, 구리 합금을 사용한다.

③ 가공액(공작액)
변압기유, 경유, 황화유, 등유 등을 사용한다.

(8) 초음파 가공

가청 범위 이외에 음파(16~30 kHz) 이상의 음파를 사용하여 기계적으로 진동하는 공구와 일감사이에 연삭입자와 물 또는 경유의 혼합액을 주입하여 표면을 다듬는 방법이다.

① 초음파 가공의 특징
           (가) 초경질이며, 메짐성이 큰 재료를 가공한다.
           (나) 절단, 구멍뚫기, 평면가공, 표면가공 등을 할 수 있다.
           (다) 전기적으로 불량도체일지라도 가공이 가능하다.
           (라) 가공변질층 및 변형이 적다.

(9) 전해 연마

전해액(황산, 인산)중에 공작물을 넣고 직류 전류를 보내어 양글의 용출을 이용하여 표면을 매끈하게 다듬질하는 방법이다.

① 전해 연마의 특징
    (가) 가는 선이나 박 등의 표면 가공(주사침, 미싱바늘, 메리야스 바늘)
    (나) 스케일 제거와 표면처리
    (다) 반사경, 식기, 장식품 등의 광택과 내식성 증가
    (라) 가공면에 방향성이 없다.

(10) NC공작 기계

① NC의 정의
(수치제어: Numerical Control)란 수치와 부호로써 구성되는 수치정보를 이용하여 기계의 조작을 자동으로 제어하는 장치

② 공작기계 제어방식
           (가) 위치 결정 제어: 드릴링이나 보오링에 응용
           (나) 위치 결정 직선 절삭제어: 선반
           (다) 윤곽 절삭 제어: 밀링

③ NC 기계의 정보 흐름
                          수동프로그래밍
부품도면→가공계획                 →NC테이프→서어보기구→NC기계→NC가공
                          자동프로그래밍