기계공작법의 정의와 분류 — 비절삭·절삭·성질 개선, 칩으로 가르는 네 갈래 | 기계공작법 1.1
기계공작법Chapter 01 기계공작법 개요 › Section 01~02
1.1 기계공작법의 정의와 기계 공작의 분류
기계 공작을 가르는 첫 기준은 칩이 생기는가. 여기에 성질만 바꾸는 가공과 어느 쪽으로도 묶기 어려운 가공을 더하면 네 갈래가 된다.
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01기계공작법은 무엇을 다루는가교재 10p
- 정의 — 금속을 비롯한 여러 재료로 일상용품에서 항공우주 부품에 이르는 제품을 만들기 위해, 공구와 공작 기계를 다루는 기술을 연구하는 학문.
- 좁혀 말하면 — 설계된 제품이 사용 목적에 맞게 완성되도록, 기계와 공구로 형태와 성능을 갖추어 나가는 가공 방법과 제작 기술.
- 다루는 공정은 두 갈래
- 형상과 치수를 바꾸는 공정 — 주조 · 소성 가공 · 절삭 가공
- 형상은 그대로 두고 성질만 바꾸는 공정 — 열처리 · 표면 처리
- 기계공학의 기초 과목인 까닭 — 설계가 아무리 훌륭해도 만들 수 없는 형상이면 제품이 되지 못하고, 같은 형상이라도 어떤 공정으로 만드느냐에 따라 값과 품질이 크게 달라짐.
소성(plasticity)이란
- 힘을 가해 변형시킨 뒤 그 힘을 없애도 변형이 그대로 남는 성질.
- 구부린 철사가 도로 펴지지 않고 구부러진 채로 있는 것이 그것임. 소성 가공은 이 성질에 기댐.
02가공 방법을 정하는 재료의 성질교재 10p
같은 형상이라도 재료가 무엇이냐에 따라 주조가 유리할 수도, 절삭이 유리할 수도 있음.
| 성질 | 뜻 | 기대는 가공 |
|---|---|---|
| 전연성 | 힘을 받아 균열 없이 펴지거나(전성) 늘어나는(연성) 성질 | 소성 가공 |
| 절삭성 | 절삭 공구로 쉽고 정확하게 깎이는 성질. 절삭 저항과 공구 수명을 좌우 | 절삭 가공 |
나머지 가용성 · 접합성 · 연삭성 은 교재 10p 에 표로 정리해 두었습니다.
- 기계 재료의 갈래
- 철강 재료 — 순철 · 탄소강 · 주철 · 합금강
- 비철 금속 — 구리와 그 합금 · 알루미늄과 그 합금 · 마그네슘 · 티타늄 · 아연
- 여기에 플라스틱과 섬유 강화 복합 재료가 더해져 오늘날 기계 재료의 범위를 이룸
- 헷갈리는 두 말 — 절삭은 공구로 깎는 것, 연삭은 숫돌로 가는 것.
03기계 공작의 네 갈래교재 10p~13p
첫 기준은 칩(chip)이 생기는가. 이 기준으로 앞의 둘을 가르고, 성질을 바꾸는 가공과 둘로 묶기 어려운 가공을 더해 넷이 됨.
1비절삭 가공
- 칩이 생기지 않음. 재료 이용률이 높음.
2절삭 가공
- 칩으로 떼어 냄. 정밀도가 높은 대신 재료를 버림.
3성질 개선
- 형상은 그대로 두고 성질만 바꿈.
4그 밖의 가공
- 위 셋으로 묶기 어려운 나머지.
04비절삭 가공 — 칩이 생기지 않는 쪽교재 11p
- 주조 — 녹인 금속을 주형에 부어 굳힘. 복잡한 형상을 한 번에, 작은 부품부터 수십 톤 구조물까지.
- 소성 가공 — 힘을 가해 변형을 남김. 단조 · 압연 · 인발 · 압출 · 전조 · 프레스 가공.
- 용접 — 금속의 용융성과 친화력으로 둘 이상을 이음. 아크 · 가스 · 저항 용접.
- 플라스틱 성형 — 사출 · 압출 · 압축 · 블로우 성형. 가볍고 대량 생산이 쉬워 자동차 부품과 가전에 널리 쓰임.
- 분말 야금 — 금속 분말을 눌러 굳힌 뒤 융점보다 낮은 온도에서 소결. 융점이 매우 높거나 서로 녹지 않는 재료에 씀.
전용 형틀을 쓰느냐에 따라 갈리는 원가
- 전용 형틀을 쓰는 공정 — 금형 주조 · 형단조 · 프레스 성형 · 사출 성형. 형틀값 때문에 처음이 비싸지만, 수량이 늘수록 개당 부담이 줄어 원가가 급히 떨어짐. 대량 생산에 유리.
- 전용 형틀이 없는 공정 — 자유 단조 · 용접. 범용 공구와 장비로 하므로 단품이나 소량 생산에도 알맞음.
- 비절삭 가공이라고 모두 대량 생산용인 것은 아님. 갈리는 지점은 형틀을 따로 만드는가임.
05절삭 가공 — 칩으로 떼어 내는 쪽교재 12p
- 원리 — 바이트나 드릴 같은 절삭 공구로 재료의 일부를 칩으로 떼어 내어 원하는 형상과 치수를 얻음.
- 득과 실 — 정밀도와 표면 상태가 뛰어난 대신, 떼어 낸 만큼 재료를 버리게 됨.
- 절삭 공구에 의한 가공 — 선반 · 밀링 · 형삭과 평삭 · 구멍 가공(드릴링 · 보링 · 브로칭) · 톱 절단 · 기어 절삭.
- 연삭 공구에 의한 가공 — 연삭숫돌의 무수한 지립으로 미세하게 깎아 냄. 담금질한 강처럼 절삭 공구로 깎기 어려운 재료를 다듬을 때 쓰며, 절삭 공구보다 높은 정밀도를 얻음.
- 공작 기계를 가르는 기준 — 절삭은 공구와 공작물의 상대 운동으로 이루어짐. 어느 쪽이 돌고 어느 쪽이 움직이는가가 기계를 가름.
| 기계 | 도는 쪽 | 움직이는 쪽 |
|---|---|---|
| 선반 | 공작물 | 공구(바이트) |
| 밀링 머신 | 공구(커터) | 공작물 |
| 드릴링 머신 | 공구(드릴) | 공구가 내려감 |
06남은 두 갈래교재 12p~13p
- 재료의 성질을 개선하는 가공
- 열처리 — 가열과 냉각으로 금속 조직을 바꿔 경도 · 강도 · 인성을 필요한 만큼 맞춤.
- 표면 처리 — 표면의 성질만 바꿔 내마모성 · 내식성 · 겉모양을 개선함.
- 그 밖의 가공
- 측정과 수기 가공 — 완성된 제품의 치수를 재고 수공구로 마무리함. 품질 관리의 마지막 단계.
- 정밀 입자 가공 — 호닝 · 래핑 · 폴리싱.
- 특수 가공 — 방전 · 전해 · 초음파 · 레이저 가공. 기존 공구로 깎기 어려운 초경합금이나 세라믹, 또는 매우 가는 홈을 가공할 때 씀.
- 이 네 갈래가 앞으로 배울 장들을 꿰는 뼈대가 됨.
이 절의 핵심 정리
- 기계공작법 = 공구와 공작 기계로 형태와 성능을 갖추어 나가는 가공 방법과 제작 기술
- 가공 방법은 재료의 성질이 정한다 — 가용성 · 접합성 · 전연성 · 절삭성 · 연삭성
- 첫 기준은 칩이 생기는가. 비절삭 가공과 절삭 가공이 여기서 갈린다
- 비절삭 가공 안에서도 전용 형틀을 쓰느냐가 생산 수량과 원가를 가른다
- 여기에 성질 개선과 그 밖의 가공을 더해 기계 공작은 네 갈래
강의 자료1.1 기계공작법의 정의와 기계 공작의 분류
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