개념 한 쪽
널링가공과 테이퍼가공은 선반 작업에서 자주 다루는 두 가지 공정 요소이다. 널링은 표면에 무늬를 내어 그립력을 높이는 가공이고, 테이퍼가공은 원통의 한쪽 끝이 점차 줄어드는 경사면을 만드는 가공이다. 이 개념에서는 테이퍼를 만드는 방법과 테이퍼 전용 절삭 장치의 특성, 그리고 바이트의 노우즈 반경과 이송이 표면 거칠기에 미치는 관계를 중심으로 정리한다.
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출제기준 단원 「널링가공 및 테이퍼가공」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 표면 거칠기 계산 | 1 | 노우즈 반경과 이송을 이용해 이론 Ra 값을 계산하는 방법을 묻는다 |
| 테이퍼 장치의 특성 판별 | 1 | 테이퍼 절삭 장치의 장점과 경제성 여부를 구분하는 능력을 묻는다 |
| 나사 드릴·내경 계산 | 1 | 나사 호칭과 산수를 이용해 적절한 드릴 또는 내경 값을 결정하는 능력을 묻는다 |
테이퍼 절삭 장치는 공작물을 일정 각도로 기울이거나 이동시켜 테이퍼 형상을 얻는 특수 장치이다. 이 장치를 사용하면 공작물의 중심이 손상되는 것을 막고 긴 공작물도 일정한 테이퍼 각도로 가공할 수 있다. 또한 보링 공구로 테이퍼 구멍을 가공할 때 외경 선삭과 유사한 작업이 가능하다.
테이퍼 절삭 장치는 정밀도와 편의성을 높이기 위해 개발된 특수 장치이므로 저렴함을 장점으로 보지 않는다. 일반 선반에서 임시로 테이퍼를 내는 방법은 조립식 어태치먼트 등으로 가능하지만 전용 절삭 장치는 별도의 구조적 이점을 제공한다. 문제에서 장치의 장점과 경제성을 혼동하면 오답이 된다.
널링은 표면에 규칙적인 무늬를 새겨 그립성을 확보하는 공정이다. 널링은 공구와 공작물의 상대 운동을 이용해 표면을 소성변형시키므로 재료 성질과 공구 압력에 따라 무늬의 선명도가 달라진다. 널링 목적은 주로 조임 핸들, 손잡이 등에서 미끄럼을 방지하는 데 있다.
선반 다듬질에서 표면 거칠기는 바이트 끝의 노우즈 반경과 이송에 의해 결정된다. 이론적으로 표면 거칠기는 이송과 반지름의 관계식으로 근사할 수 있으며, 노우즈 반경이 클수록 동일 이송에서 거칠기가 작아진다. 다듬질 이송은 노우즈 반경을 기준으로 산정하는 간단한 근사식들이 널리 쓰인다.
(추가 사례) 노우즈 반경 R과 다듬질 이송 f의 관계식 f ≒ R/3.3을 적용하면 R=1.5mm일 때 f ≒ 0.4545mm/rev로 계산된다. 다만 실제 다듬질 이송은 공구강성 및 표면 요구치에 따라 조절해야 한다는 점을 유의한다.
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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