개념 한 쪽
밀링 가공에서 절삭 방향, 이송량, 공구 날수, 절삭깊이 등 절삭 조건이 표면거칠기와 직결된다는 점을 이해해야 한다. 상향절삭과 하향절삭의 힘 작용과 백래시 영향, 날당 이송과 이송속도 계산, 절삭 단면적 정의 같은 기본 개념을 표면 상태 판단의 근거로 삼아야 한다.
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출제기준 단원 「표면거칠기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 분할대 구멍수 적용 분할 | 1 | 분할판 구멍수로 원주를 균등분할하는 구멍 간격 계산하기 |
| 분할대 크랭크 회전 각도 계산 | 1 | 크랭크 회전수로 스핀들 회전 각도를 비례식으로 계산하기 |
| 아버의 커터 축방향 고정 부품 판별 | 1 | 아버에 끼운 커터의 축 방향 위치를 고정하는 부품을 고르기 |
표면거칠기는 절삭 과정에서 공구와 공작물의 상호작용으로 결정되는 가공면의 미세한 요철을 의미한다는 표현을 전제로 한다. 밀링에서는 공구의 절삭 방향과 이송력이 표면 형상에 영향을 주므로 절삭 방식의 차이를 파악해야 한다. 상향절삭은 공구 회전과 테이블 이송의 관계로 인해 테이블의 백래시 영향이 적어 가공 안정성 측면에서 유리하고, 하향절삭은 절삭력이 공작물을 테이블 쪽으로 누르므로 표면 상태가 상대적으로 양호할 수 있다는 설명이 재료에 제시된다.
이송 관련 인자도 표면거칠기 판단에 중요한 역할을 한다. 밀링에서 이송속도는 날 1개당 이송(fz), 날수(Z), 회전수(n)를 곱해 구하며, 각 인자의 증감은 공구가 한 번에 제거하는 재료량과 절삭 단면적을 바꾼다. 절삭면적은 절삭깊이와 이송의 곱으로 정의되므로 절삭깊이나 이송이 커지면 단위 시간당 제거량과 절삭 저항이 변하여 표면 거칠기에 영향을 준다.
공구와 장비 구성도 표면거칠기에 영향을 줄 수 있다. 아버에 끼운 커터의 축 방향 위치를 고정하는 칼라 등 장착 상태가 불안정하면 공구의 위치 이동으로 표면 불량이 발생할 수 있으므로, 공구 고정 상태를 확인하는 것이 중요하다. 또한 분할대와 같은 보조장치 사용 시 기어비나 분할판 조작을 정확히 해야 원주 분할 가공에서 원하는 표면 위치를 얻을 수 있다.
표면을 설계하거나 검사 문제를 풀 때는 절삭 방향(상향/하향), 이송량과 날수, 회전수, 절삭깊이, 공구 고정 상태를 종합적으로 검토하여 표면거칠기에 미치는 영향을 판단하는 습관을 들여야 한다.
이송속도 계산 예시로, 예를 들어 한 날의 이송을 0.01mm로 잡고 공구의 날 수를 6개로 가정하며 회전수를 500rpm으로 설정하면 이송속도 Vf = fz × Z × n 공식을 적용해 0.01 × 6 × 500 = 30 mm/min이 된다. 이 결과를 통해 단위 시간당 공구가 이동시키는 양을 파악하고, 이송 증가가 표면거칠기에 미치는 경향을 분석할 수 있다.
또한 분할대 관련 계산은 분할대 기어비 40:1을 기준으로 수행한다. 예컨대 분할대에서는 크랭크의 회전 각도와 스핀들 회전 각도가 기어비에 따라 비례하므로, 크랭크를 적절한 각도만큼 돌리면 스핀들이 그에 상응하는 각도로 돌아 원주 분할 가공에서 원하는 각도를 얻어 표면 위치를 맞출 수 있다.
밀링 머신 분할대로 원주를 50 등분하려 할때, 분할판의 구멍수15를 이용해서 몇 구멍 간격으로 돌리면 되겠는가?
정답 ② · 분할대 사용법에서 1회전당 크랭크 손잡이 회전수는 보통 40입니다. 50 등분을 하려면 전체 회전수 40을 등분 수 50으로 나누어야 하므로, 40/50 = 4/5 회전을 해야 합니다.
분할대 1회전 40회 기준, 50등분 시 40/50=0.8회전이며 15구멍판에서는 12구멍 이동이다.
밀링작업에서, 분할용 크랭크 핸들을 2회전 하면 스핀들은 몇도 회전하는가?
정답 ③ · 분할대(Indexing Head)의 웜(Worm)과 웜기어(Worm Wheel)의 기어비는 통상 40:1로 구성됩니다. 즉, 크랭크 핸들을 40회전 시켜야 웜기어와 연결된 스핀들이 1회전(360도) 합니다.
분할대 기어비 40:1에서 크랭크 2회전은 스핀들 18도 회전에 해당합니다.
수평밀링 작업시 플레인 밀링커터의 고정위치를 조절하는 것은?
정답 ① · 수평 밀링 머신에서 아버(Arbor)에 플레인 밀링 커터를 끼운 후, 커터가 회전 중에 이동하지 않도록 위치를 고정하거나 축 방향 위치를 조절해주는 부품은 칼라(Collar)입니다. 칼라는 아버에 끼워 너트로 조여 커터의 좌우 위치를 결정하고 고정하는 역할을 합니다.
수평 밀링 머신에서 아버에 끼운 커터의 축 방향 위치를 고정하고 조절하는 부품은 칼라(collar)입니다.
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