개념 한 쪽
원통가공은 선반을 이용해 원통형 부품을 가공하는 기술로, 테이퍼 가공, 표면 거칠기 관리, 나사구멍 선작업과 같은 여러 작업을 포함한다. 공작기계의 부속장치와 안전수칙을 이해하면 정밀도와 작업 안정성을 높일 수 있다. 표면 거칠기와 이송은 공구 형상인 노우즈 반경과 밀접한 관계가 있으므로 계산식을 이용해 적절한 가공 조건을 선정해야 한다.
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출제기준 단원 「원통가공」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 선반 안전 수칙 판별 | 1 | 회전 중 측정·조작 금지 등 선반 안전 수칙을 가려내기 |
| 표면 거칠기 계산 | 1 | 주어진 R, f로 이론적 Ra를 계산하기 |
| 나사구멍 드릴 지름 계산 | 1 | 나사 공칭지름과 피치로 적정 구멍 지름을 구하기 |
테이퍼 절삭 장치는 선반에서 테이퍼 가공을 수행할 때 공작물을 일정 각도로 기울이거나 이동시켜 주는 특수 장치이다. 이 장치를 사용하면 센터 구멍 손상 방지, 긴 공작물의 일정 각도 유지, 보링 공구로 테이퍼 구멍을 뚫는 작업의 용이성 등 정밀도와 편의성이 향상된다는 점이 장점이다. 다만 이러한 장치는 특수 장비이므로 저렴함이 장점이라고 볼 수는 없다.
선반 작업의 안전수칙은 회전 중인 공작물이나 부속에 직접 접촉하지 않는 것을 최우선으로 한다. 즉 회전 중 측정 금지, 회전 중 공구 조정 금지, 척 렌치는 작업 전 제거 등은 필수적이다. 회전체 작업 시 장갑 착용은 끼임 사고의 원인이 되므로 금지하고, 바이트의 돌출 길이는 최소화하여 진동과 파손 위험을 줄여야 한다.
표면 거칠기 이론식은 공구의 끝 반지름(R)과 이송(f)을 이용한 근사식으로 다루며, 대표적 근사식 중 하나는 Ra ≈ f²/(32R)이다. 이 식을 이용해 주어진 반지름과 이송에서 이론적인 Ra 값을 계산할 수 있다. 또한 다듬질에서 적절한 이송은 노우즈 반경과 관련되며, 근사식 f ≒ R / 3.3을 통해 다듬질용 이송을 추정할 수 있다.
나사구멍 전 드릴 지름 계산은 나사 공칭지름과 피치를 고려한다. 메트릭 내경나사에서는 구멍 지름을 공칭지름에서 피치를 뺀 값으로 근사할 수 있으며, 예로 M25×2.0은 25 - 2.0 = ø23.0mm가 적합하다. 위트워드 등 다른 규격은 표준값 또는 적절한 근사식을 참고해야 한다.
1) 표면 거칠기 계산 예시: 바이트 끝 반지름 R=1.5mm, 이송 f=0.08mm/rev일 때 Ra ≈ f²/(32R)에 따라 Ra = (0.08²) / (32×1.5) = 0.0064 / 48 ≈ 0.000133mm ≈ 0.133μm가 계산된다. 문제의 정답이 0.533μm로 주어진 경우는 사용된 근사식의 계수 차이로 인한 결과 차이가 존재할 수 있음을 유의한다.
2) 다듬질 이송 계산 예시: 노우즈 반지름 R=1.5mm이면 다듬질 이론 이송은 f ≒ R / 3.3 이므로 f ≒ 1.5 ÷ 3.3 ≒ 0.4545mm/rev, 반올림하여 약 0.46mm/rev를 선택한다.
3) 내경나사 전 드릴 지름 예시: M25×2.0의 경우 공칭지름 25mm에서 피치 2.0mm를 빼면 ø23.0mm가 되어 내경나사 가공 전 구멍 지름으로 적합하다.
선반 작업 중 주의사항으로 틀린 것은?
정답 ② · 선반 작업 중 회전 속도는 공재의 종류, 절삭 깊이, 공구의 재질 등을 고려하여 적절히 설정해야 합니다. 무조건 최대로 설정하면 공구가 파손되거나 공작물이 날아가는 등 위험한 사고가 발생할 수 있으므로 주의해야 합니다.
선반 회전 속도는 공작물과 공구에 따라 적절히 설정해야 하며, 무조건 최대 회전은 위험하므로 ②가 틀린 주의사항이다.
위트워드 나사의 호칭이 2이며, 1인치당 나사산수 12산 일 때, 나사구멍 드릴의 가장 적당한 지름은?
정답 ② · 문제는 위트워드 나사에서 호칭 2(1/4인치)이고 1인치당 산수 12일 때 적절한 탭 드릴 지름을 묻고 있다. 피치는 1/12 인치이고 공칭 지름이 0.25인치인 상황에서 표준 탭 드릴 규격을 적용하면 유효한 구멍 지름은 약 0.192인치이다.
나사구멍 드릴 지름은 나사 호칭과 1인치당 산수를 이용해 공칭지름에서 피치를 뺀 값으로 계산합니다.
바이트 끝 반지름이 1.5mm의 바이트로, 0.08mm/rev의 이송에서 선반으로 깎았을 때, 다듬질 표면 거칠기의 이론 값은?
정답 ① · 문제는 바이트 끝 반지름과 이송으로 이론적 표면 거칠기 Ra를 계산하는 방법을 묻고 있다. 표면 거칠기 근사식은 Ra ≈ f²/(32R)을 사용하며 여기서 f와 R은 동일 단위로 계산해야 한다.
이론 표면 거칠기 Ra는 반지름 R과 이송 f를 이용해 Ra ≈ f²/(32R) 공식으로 계산한다.
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