개념 한 쪽
선반가공 문제는 주로 절삭시간·회전수·절삭동력 계산과 부속장치의 용도 판단을 묻는다. 핵심 공식과 각 장치의 역할을 정확히 구분하면 정답 도출이 수월하다.
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출제기준 단원 「선반용 절삭공구, 부속품 및부속장치」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 절삭동력 및 효율 처리 | 1 | 절삭저항과 절삭속도로 출력동력·입력동력을 구하는 방법 |
| 주축 회전수 계산 | 1 | 절삭속도와 지름으로 요구되는 rpm을 계산하는 법 |
| 선반의 부속장치 식별 | 1 | 정밀가공용 선반과 부속장치의 대응을 가려내는 문제 |
선반의 가공 소요시간은 가공 길이, 이송 속도, 주축회전수의 관계로 결정된다. 기본 공식은 T = L ÷ (f × N)이며, 절삭 깊이는 이 시간 공식에 직접 영향을 주지 않으므로 계산식에서 제외한다. 시간 단위와 이송 단위를 일치시켜 계산해야 한다.
주축의 회전수는 절삭속도와 가공 지름을 연결하는 공식으로 구한다. 핵심 공식은 n = 1000 × Vc ÷ (π × D)이며, 절삭속도 Vc와 지름 D를 정확히 대입하면 요구되는 rpm 값을 얻는다. 절삭속도는 공구와 재료에 따라 주어지는 값이며 지름이 커지면 회전수는 낮아져야 한다는 직관을 유지한다.
절삭동력은 절삭저항력과 절삭속도의 곱에 의해 결정되고 효율을 고려해 모터 용량으로 환산한다. 출력동력 P_out은 (F × V) / 6120의 식으로 구하고, 실제 필요한 입력동력(모터 용량)을 구할 때는 출력동력을 절삭효율로 나누어 계산해야 한다는 점을 유의한다.
선반의 부속품과 장치들은 역할이 분명히 구분된다. 긴 공작물을 지지하여 떨림을 방지하고 정밀도를 높이는 장치는 방진구이며, 관형 공작물 고정에는 맨드릴, 작은 봉재 고정에는 콜릿척, 대형 복잡 형상 고정에는 면판을 사용한다. 고정밀 가공에 테이퍼 깎기 장치와 릴리빙 장치가 부속된 선반은 공구선반으로 구분한다.
분할너트는 나사가공 시 주축의 회전운동을 왕복대의 직선운동으로 변환하는 장치와 치합하여 사용되며, 분할너트는 왕복대에 부착되어 나사 가공을 위해 왕복대를 이동시킨다. 이처럼 부품의 위치와 기능을 정확히 연결하는 것이 문제 해결의 핵심이다.
1) 가공 소요시간 계산 예: 길이 L=400mm, 이송속도 f=0.2 mm/rev이고 주축 회전수 N=400 rpm일 때 T = L ÷ (f × N) = 400 ÷ (0.2 × 400) = 400 ÷ 80 = 5분이 된다. 절삭 깊이는 시간 공식에 포함하지 않으므로 무시한다.
2) 절삭동력과 입력동력 계산 예: 절삭저항력 F=100 kgt, 지름 D=102mm, N=300rpm일 때 절삭속도 V = πDN/1000 ≈ 3.1416×102×300/1000 ≈ 96.34 m/min. 출력동력 P_out = (F × V) / 6120 ≈ (100 × 96.34) / 6120 ≈ 1.57 kW. 모터 용량 등 입력동력을 구할 때는 P_in = P_out ÷ η를 적용하므로 η=0.75면 P_in ≈ 1.57 ÷ 0.75 ≈ 2.1 kW가 된다.
선반에서 지름 102mm인 환봉을 300rpm 으로 가공할 때 절삭 저항력이 100kgt이었다. 이 때 선반의 절삭효율을 75%라 하면 절삭 동력은 약 몇 kw인가?
정답 ② · 문항은 절삭저항력과 회전수, 공작물 직경, 효율로 절삭 동력을 구하는 문제이다. 우선 절삭속도 V = π D N /1000에 의해 V = π×102(mm)×300(rpm)/1000 ≒ 96.34 m/min가 된다.
절삭동력 P는 절삭저항력, 절삭속도, 효율을 이용하여 P=(F×V×η)/6120 공식으로 계산하며, 여기서 V는 분당 이동 거리이다.
선반에서 지름 125mm, 길이 350mm인 연강봉을 초경합금 바이트로 절삭하려고 한다. 분당 회전수(r/min=rpm)는 약 얼마인가? (단, 절삭속도는 150m/mim이다.)
정답 ② · 질문은 주어진 절삭속도와 공작물 직경으로 선반의 분당 회전수를 계산하라는 것이다. 주축 회전수 공식은 n = 1000·Vc / (π·D) 이고 Vc=150 m/min, D=125 mm를 대입하면 n ≈ (1000×150)/(π×125) ≈ 382 rpm이 나온다.
주축 회전수 n=1000Vc/(πD) 공식에 절삭속도 150, 지름 125를 대입하면 약 382rpm이다.
가공 정밀도가 높은 선반으로 테이퍼 깍기 장치, 릴리빙 장치가 부속되어 있는 것은?
정답 ① · 문제는 테이퍼 깎기 장치와 릴리빙 장치가 부속된 선반의 종류를 묻고 있다. 공구선반은 고정밀 가공을 목표로 설계되어 테이퍼 가공용 장치와 공구 마모 보정을 위한 릴리빙 장치를 갖추는 것이 특징이다.
고정밀 가공을 위해 테이퍼 깎기 장치와 릴리빙 장치가 부속된 선반은 공구선반입니다.
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