절삭가공이란? 종류와 특징 알아보기

3D프린터나 CNC가공 등 모형제작 시 자주 사용하는 가공법이 몇 가지 있는데요, 이 방법들의 특징들을 알면 시제품제작, 목업 제작 시 사용 목적과 용도에 따라 적절하게 선택해서 사용할 수 있습니다.

그래서 최근 다양한 가공법의 종류와 특징에 대해 알아보고 도움이 되었으면 해서 적층가공방식과 절삭가공방식의 종류와 특징에 대해 포스팅했습니다.

오늘은 아주 기초중에 기초!!

절삭가공이란 무엇인지 종류와 특징에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 절삭가공이란?

절삭은 깎는다는 뜻으로 일반 소재, 단조품 또는 주조품 등을 원하는 형상과 치수로 절삭하여 제품 등으로 만드는 것을 절삭가공이라고 하는데 회전시켜 발생하는 회전력을 이용해 쐐기 모양의 공구를 가용하여 칩의 형태로 재료를 제거하여 원하는 형상의 제품을 만드는 것을 말합니다.

[칩(chip)의 형태와 종류에는 유동형, 전단형, 열단형, 균열형 등이 있습니다.]

 

기본적으로 한 개의 인선을 가지고 있는 공구를 사용해 둥근 형태의 모양을 만들어 내는 가공 방법을 말하며 대부분 공구는 정지해 있고, 소재가 회전하며 형상을 만듭니다.

그러나 어떤 경우에는 재료가 고정되어 있고, 그 재료 주위를 공구가 회전하기도 하는데 기본적인 원리는 동일하다고 할 수 있습니다.

이때 사용되는 절삭 공구는 바이트, 엔드밀, 드릴, 연삭숫돌 등 다양하게 있습니다.

절삭가공에는 여러 가지 방법이 있으며 톱으로 목재나 금속을 절단하는 것도 절삭이라고 하며 기계를 제작하는데 있어 매우 중요한 위치를 차지하는 공작기계에 의한 가공도 대부분 절삭으로 이루어지며 선반에 의한 가공을 비롯해 그 밖의 공작기계를 사용한 절삭 등 평삭, 셰이핑, 보링, 드릴링, 밀링 등 모두 절삭가공이라 합니다.

 

절삭가공을 수행하기 위해서는 크게 절삭과 이송, 두 가지 동작이 필요합니다.

- 절삭 : 절삭공구와 공작물이 접촉해 칩을 내는 운동으로 회전운동(선반, 드릴링, 연삭기 등)과 직선운동(플레이너, 세이퍼 등)이 있으며, 또 절삭공구는 일정 위치에 두고 공작물을 운동시키는 절삭운동과 공작물을 고정하고 공구를 운동시키는 절삭운동이 있습니다.

 

- 이송 : 절삭공구 또는 공작물을 절삭방향으로 이송하는 운동으로 절삭위치를 알맞게 조절하기 위한 목적으로 진행되는 운동입니다.

2. 재료 제거량

절삭가공은 다양한 형태의 재료를 회전시켜서 필요없는 부분을 공구를 사용해서 제거하게 되는데 이때 공구에 의해 제거되는 양을 재료 제거량이라고 하며 이에 영향을 주는 요소는 무엇이 있을까?

① 절삭속도

② 이송량

③ 조도

④ 진동

⑤ 소성 변형

3. 종류

절삭 가공의 종류는 공구의 의한 절삭과 입자에 의한 절삭으로 나누어집니다.

1) 공구의 의한 절삭

① 고정공구 : 선삭, 평삭, 형삭, 슬로터, 브로칭

② 회전공구 : 밀링, 드릴링, 보링, 태핑, 호핑

2) 입자에 의한 절삭

① 고정입자 : 연삭, 호닝, 슈퍼피니싱, 버핑

② 분말입자 : 래핑, 액체호닝, 배럴

 

이렇게 나눠지는데요, 그 중에서 몇 가지만 간단히 설명해보도록 하겠습니다.

(1) 선삭 : 가공물의 표면 혹은 가공물의 직선 이송운동을 회전중심과 직각으로 진행하는 것을 말하며 공작물 자체를 회전시키는 것을 말함.

(2) 평삭 : 바이트를 이용한 가공으로 직선절삭운동과 직선이송운동이ㅏ 합쳐진 방식을 말하는데 셰이퍼, 플레이너를 활용해 평면을 조금씩 깎고 다듬는 것을 뜻함.

(3) 밀링 : 다인으로 구성된 회전 절삭공구로 가공하는 작업을 말함.

(4) 드릴링 : 수직 밀링 머신을 이용해 드릴을 수직방향으로 깍아나가는 것을 말함.

(5) 보링 : 드릴링으로 이미 뚫어진 구멍의 지름을 확대시킬 때 사용하는 가공법.

(6) 태핑 : 나사를 만들어 주는 가공으로 나사산을 가공하는 공구를 탭이라고 하며 나사산 가공하는 것을 태핑이라고 함.

(7) 연삭 : 연삭숫돌을 고속으로 회전시키면서 공구로 사용해 가공물에 상대운동을 시켜 정밀하게 가공하는 것을 말함.

(8) 래핑 : 공작물 표면과 랩 사이에 분말로 된 랩제를 넣고 서로 상대운동을 시켜 정밀하고 매끈한 다듬질면으로 가공하는 것을 말함.

4. 공구의 재료

절삭 공구 재료로 사용하려면 그에 따른 조건이 필요한데요, 조건들과 종류에 대해 알아보겠습니다.

1) 조건

① 온도상승에 따른 경도 저하가 적어야 함.

② 내마멸성이 높아야 함.

③ 성형이 쉽고, 가격이 저렴해야 함.

④ 일감보다 굳고 인성이 있어야 함.

2) 재료

① 탄소공구강(STC) : 열처리가 쉽고, 가격이 저렴하다.

② 합금공구강(STS) : 내절삭성과 내마멸성이 높다.

③ 고속도강(SKH) : 공구의 수명이 탄소공구강의 2배나 길다.

④ 주조 경질합금 : 800도까지 경도 유지가 된다.

⑤ 초경합금 : 치수가 낮을수록 경도가 높아 내마모성이 높다.

⑥ 세라믹 : 내마모성, 구성인선이 없고, 초경합금의 2~3배 경도가 유지된다.

⑦ 다이아몬드 : 내마모성과 경도가 우수하다. 천연 다이아몬드는 광택이 매우 많이 나고, 인조 다이아몬ㄷ는 함유량에 따라 다양한 특성을 보인다.

 

지금까지 절삭가공의 종류와 특징에 대해 알아보았는데요, 우리가 흔히 알고 있는 선반가공, 밀링가공, 드릴링가공 등이 전부 CNC가공의 기본이 되는 절삭가공의 종류였네요!

앞으로도 앞서 포스팅한 절삭가공 종류와 특징 외에도 다른 방법에 대해 순서대로 포스팅할게요!~