개념 한 쪽
선반은 가공물이 회전하고 공구가 직선 이송하여 원통형 형상을 만드는 공작기계이다. 선반의 주요 요소로는 공작물 고정을 위한 척·면판·맨드렐과 공구를 고정하는 바이트 설치, 절삭조건(절삭속도·이송·절삭깊이) 산정이 포함된다. 작업 상황에 따라 적절한 고정장치와 절삭조건을 선택해야 정밀도와 생산성을 확보한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「선반의 개요 및 구조」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 절삭속도 계산 | 1 | 주어진 직경과 회전수로 절삭속도 값을 계산하는 능력 |
| 공작물 고정 장치 선택 | 1 | 공작물 형상·크기에 따라 적절한 고정 부속을 고르는 능력 |
| 공구 설치 요령 판단 | 1 | 바이트 설치 시 돌출 길이 등 강성 확보 요령을 판정하는 능력 |
선반의 기본 작동 원리는 가공물이 회전하고 공구가 직선으로 이동하면서 절삭을 수행하는 것이다. 이 특징에 따라 원통형 또는 원추형의 형상을 가공하며, 다른 공작기계와는 가공물과 공구의 운동 조합으로 구분된다.
공작물 고정에는 여러 부속품을 사용한다. 규격화된 원통형 공작물은 척으로 직접 고정하나, 크거나 불규칙한 형상은 면판을 이용해 평평한 지지면에 볼트로 고정하여 회전시킨다. 구멍이 있는 공작물은 맨드렐을 구멍에 삽입하여 외경과 내경의 동심도와 직각도를 확보하면서 정밀하게 고정한다.
바이트 설치 시에는 강성 확보가 최우선이다. 바이트의 돌출 길이가 길면 휨 모멘트와 진동이 증가하여 표면 거칠기와 치수 정밀도가 떨어지므로 가능한 짧게 고정한다. 바이트는 수평으로 고정하고 전체 면이 받침에 밀착하도록 하며, 높이 조정을 위해 적절한 두께의 받침을 사용한다.
절삭조건 중 절삭속도는 V = πDN/1000 공식을 사용하여 계산된다(단위: m/min, D:mm, N:rpm). 이송은 한 회전당 공구가 이동하는 거리(mm/rev)를 의미하며 표면 거칠기와 관련된다. 절삭깊이는 바이트가 공작물 표면으로부터 들어가는 깊이를 뜻하며 이송과 구분되는 독립적인 변수이다.
대형 또는 중량 공작물 지지에는 센터의 각도 선택이 중요하다. 표준 60도 센터는 일반 가공에 적합하나, 무겁고 큰 공작물은 접촉면을 넓혀 하중 분산을 위해 90도(또는 120도) 센터를 사용하는 것이 바람직하다.
절삭속도 계산 예시: 주축 회전수가 1500 rpm인 조건에서, 직경 D=20 mm인 경우 V = πDN/1000 공식을 적용하면 V = 3.14 × 20 × 1500 / 1000 = 94.2 m/min이 된다. 단위를 일치시켜 계산하고 π를 3.14로 근사하면 빠르게 산출할 수 있다.
가공시간 계산 예시(참고된 원리): 공작물이 분당 n회전하고 이송률 f(mm/rev)로 이송할 때 공구의 분당 이동거리는 n×f이다. 전체 가공길이 L을 이 값으로 나누면 분 단위 시간이 얻어지며, 초 단위가 필요하면 60을 곱한다.
오답 유의점: 맨드렐은 구멍 가공 전용이거나 센터 대체용이라는 설명으로 축소할 수 없고, 바이트 돌출을 길게 하면 강성이 떨어진다는 원리를 잊으면 설치 관련 문항에서 실수한다.
주축 회전수 N=1500rpm, 가공물의 직경 ø 20mm인 연강을 CNC 선반에서 절삭할 때 절삭속도는 몇 m/min 인가?
정답 ② · 문제는 주어진 회전수와 공작물 직경으로 절삭속도 V를 계산하는 문제이다. 절삭속도 공식은 V = π D N / 1000 (m/min)이므로 D=20(mm), N=1500(rpm)을 대입하면 V = 3.1416×20×1500/1000 ≈ 94.2 m/min이 된다.
절삭속도 V=πDN/1000 공식에 대입하면 약 94.2m/min이 된다.
주축 회전수 N=1500rpm, 가공물의 직경 ø20mm인 연강을 CNC 선반에서 절삭할 대 절삭 속도는 몇 m/min 인가?
정답 ② · 문제는 회전수와 공작물 직경이 주어졌을 때 절삭속도를 구하는 문제이다. 절삭속도는 V = π·D·N/1000(m/min) 이므로 D=20mm, N=1500rpm을 대입하면 V = π×20×1500/1000 = π×30 ≈ 3.14×30 = 94.2 m/min이 된다.
절삭속도 공식 V=πDN/1000에 대입하면 약 94.2m/min이다.
선반에서 맨드릴(mandrel)을 사용하는 가장 큰 이유는?
정답 ③ · 문제는 선반에서 맨드릴을 사용하는 주요 이유를 묻고 있다. 맨드렐은 공작물의 구멍과 외경 사이의 동심도와 직각도를 확보하면서 공작물을 정밀하게 지지·고정하기 위해 사용된다.
맨드렐은 구멍과 외경의 동심도와 직각단면을 유지하며 공작물을 고정하기 위해 사용됩니다.
컴퓨터응용가공산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.