가공 공정의 종류 및 분류 | 제조 과학

이 기사에서는 가공 공정의 유형에 대해 설명합니다. 유형은 다음과 같습니다.- 1. 모양 및 계획 2. 터닝 및 보링 3. 드릴링 및 4. 밀링. 실제 가공 작업과 그 분석에 대해 어느 정도 노출할 필요가 있습니다. 이 기사에서 우리는 극단적인 기술적 세부 사항과 가능한 모든 유형의 작업에 대해 설명하지 않고 매우 기본적이고 일반적인 가공 작업만 다룰 것입니다.

가공 공정 유형 # 1. 성형 및 계획:

재료 제거 프로세스의 기본 특성은 두 경우 모두 동일합니다. 두 가지의 주요 차이점은 성형에서 기본(절단) 동작이 도구에 제공되고 피드가 공작물에 제공되는 반면 계획에서는 단지 반대.

절단 작업은 본질적으로 간헐적이며 전진 스트로크 중에 발생합니다. 공구(또는 경우에 따라 작업)가 반환되는 동안 절단 동작이 없을 때 이송 동작이 제공됩니다. 그림 4.34는 절단 영역의 일부 세부 사항을 보여줍니다.

실제 절단 작업에서 주요 매개변수는 단위 시간당 스트로크(N), 스트로크 길이(S), 빠른 복귀 비율(R)(변위/스트로크), 절단 깊이( d) 및 도구 각도. 이러한 매개변수를 기본 가공 매개변수로 변환하려면 단면도를 보여주는 그림 4.34를 검토하는 것으로 충분합니다.

일반적으로 직교 가공의 조건이 만족되지 않음을 기억해야 하지만 직교 가공의 역학을 적용할 수 있다고 가정하여 공정을 처리합니다. 전력 소비에 관한 한 결과는 그다지 정확하지 않습니다. 절단되지 않은 두께와 절단 폭은 관계식으로 주어진다 –

여기서 Ψ는 주요 절삭날 각도입니다. 경사각은 단면도(그림 4.34)에서 α(정상 경사라고도 함)로 밝혀졌습니다. 그림 4.35는 힘의 절단 및 추력 성분을 보여줍니다.

절단 부품 F_C v 및 F_T에 대해 작용합니다. 과도 표면에 수직으로 작용합니다. F_T F_f라는 두 가지 구성 요소로 다시 해결할 수 있습니다. (피드 구성 요소) 및 F_n (가공된 표면에 수직인 구성요소), 다음과 같이 –

금속 제거율은 LdƒN으로 표시되며, 여기서 L은 작업 길이이고 N은 단위 시간당 절단 스트로크 수입니다. 절단 시간은 또한 작업의 폭(B), 작업 표면을 낮추어야 하는 총 깊이(H), 절단 깊이(d), 이송(ƒ) 및 단위 시간당 절단 스트로크(N)가 제공됩니다. 총 시간 –

가공 공정 유형 # 2. 터닝 및 보링:

선삭은 가장 일반적인 작업 중 하나입니다. 회전면은 일반적으로 이 작업에 의해 생성되지만 평평한 표면은 면 선삭에 의해 생성됩니다. 모든 선삭 작업은 선반에서 수행됩니다. 선삭 작업의 주요 유형은 - (i) 원통형 및 계단형 원통형 표면의 선삭, (ii) 회전의 테이퍼 및 곡선 표면의 선삭, (iii) 나사산의 선삭, 및 (iv) 평면 선삭 및 절단입니다. 내부 표면이 가공될 때 작업은 일반적으로 보링으로 알려져 있습니다.

보링 작업은 다양한 유형의 내부 회전 표면을 생성하기 위해 수행할 수도 있습니다. 여기에서는 간단한 선삭 작업의 역학에 대해 논의할 것입니다. 이것은 필요할 때마다 다양한 기타 특수 작업으로 확장될 수 있습니다. 그림 4.37a는 간단한 선삭 작업을 보여줍니다. 이러한 작업에 사용되는 도구를 일반적으로 단일 포인트 도구라고 합니다.

이 작업의 자세한 기하학은 그림 4.37b에 나와 있습니다. 그림 4.38은 단일 포인트 선삭 공구의 다양한 보기와 각도를 보여줍니다. 해당 기본 가공 작업의 매개변수는 다음과 같이 찾을 수 있습니다. –

여기서 Ψ는 측면 절삭날 각도입니다. 일반 경사각 α는 공구 각도가 지정되면 알 수 있습니다. 일반적으로 직교성 조건은 만족되지 않지만 이 텍스트의 범위 내에서 논의를 유지하기 위해 직교 가공을 가정합니다. 절단 속도는 –

여기서 N은 단위 시간당 작업 회전 수이고 D는 작업 직경입니다. 절삭 깊이 d는 D에 비해 매우 작기 때문에 절삭 속도는 절삭 폭 전체에 걸쳐 일정하고 식 (4.41)에 의해 주어진 값과 같다고 가정할 수 있습니다. 직교 가공의 조건을 만족시키기 위해서는 절삭날이 속도 벡터에 수직이어야 하며, 공구 각도가 만족해야 하는 조건은 –

입력 # 3. 드릴링:

가장 일반적인 구멍 가공 작업은 드릴링이며 일반적으로 트위스트 드릴을 사용하여 수행됩니다. 성형 및 선삭과 달리 여기에는 두 개의 주요 절삭날이 포함됩니다. 그림 4.41은 드릴 작업을 보여줍니다.

회전당 드릴의 총 전진(이송 속도)이 ƒ이면 각 절삭날의 몫은 ƒ/2가 됩니다. 왜냐하면 각 립은 상단 표면이 있는 절삭되지 않은 층을 얻기 때문입니다. 다른 쪽 립에 의해 180° 전방으로 마감되었습니다(180° 회전하는 동안 드릴의 수직 변위는 ƒ/2임). 절단되지 않은 두께 t₁ 절단 폭 w는 다음과 같이 지정됩니다. –

r은 일반 레이크가 평가되는 절삭날의 지점 반경, D는 드릴의 공칭 직경, β는 하프 포인트 각도(그림 4.41b), Ψ 나선 각도(그림 4.42).

표 4.12는 드릴 각도 및 매개변수의 일반적인 값을 제공합니다.

드릴링 작업에서 절삭날을 따라 절삭 속도 및 기타 매개변수의 변화가 감지할 수 있고 전체 현상이 매우 복잡하다는 점에 유의해야 합니다. 그러나 모든 계산은 각 절삭날의 중간점을 기준으로 합니다. 드릴(그림 4.43)에 작용하는 모든 힘의 효과는 저항 토크 M과 추력 F로 나타낼 수 있습니다. 끌 가장자리에서의 작용은 진정한 절삭 작용이 아닙니다. 오히려 쐐기처럼 재료를 밀어 넣는 것 중 하나입니다. 그러나 토크에 대한 끌 모서리의 영향은 회전축에 있는 것처럼 무시할 수 있습니다.

추력의 발달에 대한 끌 모서리의 기여는 상당합니다. 총 추력 F는 다음과 같이 표현할 수 있습니다. –

가공 공정 유형 # 4. 밀링:

밀링은 아마도 가장 다재다능한 가공 작업일 것이며 이 작업으로 대부분의 모양을 생성할 수 있습니다. 특히 회전 대칭이 없는 부품을 가공할 때 더욱 필요합니다. 선삭, 성형 및 드릴링 도구와 달리 밀링 도구에는 많은 수의 절삭 날이 있습니다. 커터가 장착된 샤프트는 일반적으로 아버로 알려져 있습니다.

밀링 작업은 (i) 수평 밀링 및 (ii) 수직 밀링의 두 가지 주요 그룹으로 분류할 수 있습니다. 수평 밀링 작업에서 커터 축은 수평입니다. 그림 4.44는 몇 가지 일반적인 수평 밀링 작업을 보여줍니다. 수평 밀링은 절삭 및 이송 동작의 상대적 방향에 따라 두 그룹으로 다시 나눌 수 있습니다. 배열이 그림 4.45a와 같을 때 작업을 밀링이라고 합니다.

절삭과 이송 동작이 같은 방향일 때(그림 4.45b), 이 작업을 다운 밀링이라고 합니다. 다운 밀링에서는 작업이 커터로 끌리는 경향이 있으므로 업 밀링이 더 안전하고 일반적으로 수행됩니다. 그러나 다운 밀링은 표면 조도가 향상되고 공구 수명이 길어집니다. 절단 모서리가 나선형이면 절단 작업이 더 부드럽고 더 나은 마무리가 얻어집니다. 이는 절삭날의 점진적인 맞물림 때문입니다.

커터 축은 수직이고 수직 밀링에서 작업 표면에 대해 수직입니다(일반적으로). 스트레이트 커터를 사용한 플레인 슬래브 밀링 중 칩 형성 방식은 그림 4.47a에 설명되어 있습니다. 커터의 직경은 D이고 제공된 절삭 깊이는 d입니다. 밀링이 직선 커터로 수행될 때 작업은 직교하며 칩 형성의 기구학은 그림 4.47b와 같습니다.

모든 절삭날이 가공에 참여하기 때문에 단일 치아의 작용을 고려하여 공정 연구를 용이하게 합니다. ƒ가 테이블의 이송 속도(mm/min)인 경우 날당 유효 이송(mm)은 ƒ/(NZ)가 됩니다. 여기서 N은 커터 rpm이고 Z는 커터의 날 수입니다.

작업의 단위 너비당 재료 제거율은 ƒd로 표시됩니다. 그림 4.47b에서 절삭날 앞의 미절단 재료의 두께가 점차 증가하여 표면 근처에서 최대에 도달한 다음 다시 빠르게 0으로 떨어지는 것을 볼 수 있습니다. 커터의 원주 속도에 비해 이송 속도가 작은 경우 –

절단력 구성요소 F_C 및 F_T (그림 4.48 참조) 절단면이 절단면을 따라 이동함에 따라 방향뿐만 아니라 크기도 변경됩니다.

직선 절단기로 절단할 때 절단기 축을 따라 절단력의 구성요소가 없다는 것은 명백합니다. 절단되지 않은 평균 두께는 최대값의 절반을 취할 수 있습니다. 따라서 –

F_C의 평균값 및 F_T 이 미절단 두께 값을 사용하여 대략적으로 알 수 있습니다. F_T 이후 반경 방향으로 작용하며 토크를 생성하지 않으며 아버 토크는 구성 요소 F_C에만 기인합니다. . 따라서 하나의 절삭 날로 인한 토크 M은 F_C입니다. (d/2) 및 대략 F_c로 다양합니다. . 그림 4.49는 단일 톱니의 작용에 대한 아버 회전에 따른 아버 토크(M)의 변화를 보여줍니다.

이제 전체 토크(M̅)를 구하려면 모든 톱니에 의한 모멘트를 적절히 중첩해야 합니다. 이것은 세 가지 다른 가능성, 즉 (i) β <2π / Z, (ii) β =2π / Z, (iii) β> 2π / Z로 이어집니다. 그림 4.50a는 세 가지 다른 가능성을 보여줍니다. 각각에 해당하는 아버 토크는 그림 4.50b에 나와 있습니다. 그림 4.50에서 직선형 커터의 경우 힘과 아버 토크는 진동 문제를 일으킬 수 있는 급격한 변화가 있음을 알 수 있습니다.

헬리컬 커터를 사용하면 절삭날과 공작물 사이의 접촉이 점차 시작되고 끝납니다. 여기서 1개의 톱니에 의한 아버 토크와 전체 토크는 도 1 및 도 3과 같은 형태이다. 각각 4.51a 및 4.51b. 가공력은 아버 속도와 평균 전체 아버 토크를 곱하여 계산할 수 있습니다. 평균 추력은 작업 절단기 접촉 아크의 중앙 반경 방향을 따라 작용하는 것으로 간주할 수 있습니다.