개념 한 쪽
공작기계는 공작물과 절삭공구 중 어느 쪽이 회전하느냐에 따라 분류하고, 각 기계는 주된 가공 대상과 방식이 정해져 있다고 설명한다. 선반은 공작물을 회전시키고 고정된 공구로 절삭하는 기계이고, 밀링과 드릴링 등은 공구가 회전하는 방식이라고 정의한다. 보링머신은 중앙축을 따라 대칭인 속이 빈 대형 부품의 내부 표면을 정밀하게 가공하는 데 적합하므로 용도에 따라 기계를 구분하는 능력이 중요하다고 안내한다.
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출제기준 단원 「선반 및 밀링」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 절삭공구의 회전 방식 구분 | 1 | 공구가 회전하는지 여부로 기계 선택을 가리는 능력을 묻는다 |
| 구성인선 방지 대책 판단 | 1 | BUE 발생을 줄이기 위한 가공 조건과 공구 형상의 적절성 판단을 묻는다 |
| 내면 축대칭 가공 기계 선택 | 1 | 중앙축을 따라 대칭인 속이 빈 대형 부품의 내부 표면 가공에 적합한 기계를 고르는 능력을 묻는다 |
공작기계는 절삭을 수행하는 기본 원리에 따라 분류한다고 설명한다. 선반(Lathe)은 공작물을 주축에 고정해 회전시키고 바이트라는 고정 공구를 직선으로 이동시켜 외경이나 내경을 깎는 방식이며, 따라서 절삭공구가 회전하지 않는 기계에 해당한다고 정의한다. 반대로 밀링머신, 드릴링 머신, 호빙 머신 등은 공구가 회전하면서 고정된 공작물을 절삭하는 방식이므로 공구 회전식 기계로 구분한다고 설명한다.
보링머신(Boring Machine)은 이미 뚫려 있는 구멍의 내경을 확장하거나 중앙축을 따라 대칭을 이루는 속이 빈 대형 부품의 내부 표면을 정밀하게 가공하는 데 특화된 기계라고 설명한다. 내면의 축대칭 형상이나 대형 부품의 정밀 내경 가공이 필요할 때 보링머신이 가장 적합하다고 안내한다. 탁상선반은 소형 부품의 외경·내경 가공에 주로 사용하고, 밀링머신은 평면이나 홈 가공에 적합하다고 안내한다.
절삭공구의 명칭과 매칭을 알고 있어야 실무적 선택을 할 수 있다고 강조한다. 선반에서 주로 사용하는 절삭공구는 바이트이며, 밀링에서는 밀링커터, 나사 가공에는 탭, 연마에는 숫돌이 사용된다고 설명한다. 따라서 문제에서 요구하는 기계와 공구의 대응 관계를 빠르게 매칭하는 것이 핵심이라고 조언한다.
절삭속도는 공작물 표면의 원주선속도로 정의한다고 설명한다. 선반작업에서 공작물 지름 D(mm)와 회전수 N(rpm)을 알면 절삭속도 V는 원주 길이와 회전수를 이용해 V = π × D × N (mm/min)로 구하고, 단위를 m/min로 바꾸려면 1000으로 나누어 V = πDN/1000 (m/min)으로 계산한다고 안내한다.
공작기계 문제는 주로 '공작물 회전 vs 공구 회전', '내면/외면/평면 가공 대상', '기계와 공구 명칭 대응'의 세 가지 관점에서 출제되므로 이들 기준을 중심으로 사고하면 정답을 도출하기 쉽다고 조언한다.
절삭속도 공식 적용 예를 보인다. 공작물 지름이 38mm이고 회전수 N이 1100 rpm일 경우 절삭속도 V는 V = π × D × N / 1000 이므로 V ≈ 3.14159 × 38 × 1100 / 1000 ≈ 131 m/min가 된다고 설명한다. 이 예에서 이송량(예: 0.1mm/rev)은 절삭속도 계산에 포함되지 않으므로 절삭속도 계산에서는 무시해야 한다고 안내한다.
기계 선택 예를 보인다. 중앙축을 따라 대칭인 속이 빈 대형 부품의 내부 표면을 정밀 가공해야 하는 경우에는 보링머신을 선택한다고 제시한다. 반면 공작물이 회전하고 고정 공구로 외면을 깎아야 하는 경우에는 선반을 선택하고, 평면이나 홈 가공이 필요한 경우에는 밀링머신을 선택한다고 제시한다.
다음 공작기계 중 절삭공구가 회전하지 않는 것은?
정답 ④ · 밀링 머신과 드릴링 머신, 호빙 머신은 모두 공구(커터, 드릴, 호브)가 회전 운동을 하며 가공을 수행하는 공작 기계입니다. 반면 셰이퍼(Shaper)는 왕복 운동을 하는 램(Ram)에 공구를 장착하고, 가공물은 고정시킨 상태에서 공구가 직선 왕복 운동을 하며 재료를 깎아내는 기계입니다.
밀링, 드릴링, 호빙은 공구 회전식이고 셰이퍼는 왕복 운동식 공구이므로 정답은 셰이퍼이다.
절삭 가공시 구성인선(built up edge)을 방지하기 위한 대책으로 옳지 못한 것은?
정답 ③ · 문항은 절삭 시 구성인선(built up edge) 형성을 방지하기 위한 대책 중 부적절한 것을 묻고 있다. 구성인선을 줄이려면 절삭 속도를 높이고 공구 날을 예리하게 하며 절삭 깊이를 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
절삭 깊이 감소는 접힘 현상을 유발해 구성인선을 촉진하므로, 방지 대책으로는 부적절하다.
선반작업에 사용되는 절삭공구의 명칭은?
정답 ④ · 문제는 선반 작업에 사용되는 절삭공구의 명칭을 묻고 있다. 선반에서는 회전하는 공작물을 고정된 절삭공구로 깎는데 이 고정 절삭공구를 바이트(툴비트)라 부른다.
선반에서 공작물을 회전시켜 절삭하는 주된 공구는 바이트(Tool bit)이며, 다른 보기들은 연마, 밀링, 나사 절삭용이다.
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