선반은 공작물을 회전축을 중심으로 회전시키며 절삭, 연삭, 놀링, 드릴링, 변형, 페이싱, 선삭 등 다양한 작업을 수행해 이 축을 중심으로 대칭인 물체를 만드는 공작 기계입니다.
선반은 목재 선삭, 금속 가공, 금속 스피닝, 열 분사, 부품 재생, 유리 가공 등에 사용됩니다. 도자기 성형에도 쓸 수 있으며 가장 잘 알려진 예가 도공의 물레입니다. 적절히 장비된 금속 선반으로는 대부분의 회전체, 평면, 나사산 또는 나선형을 가공할 수 있습니다.
장식용 선반으로는 믿을 수 없을 만큼 복잡한 3차원 형상을 만들 수 있습니다. 공작물은 보통 하나 또는 두 개의 센터로 고정되며, 그중 적어도 하나는 공작물 길이에 맞춰 수평으로 이동할 수 있습니다.
기타 공작물 고정 방식으로는 척이나 콜렛을 이용해 회전축을 중심으로 공작물을 클램핑하거나, 페이스 플레이트에 클램프나 조 클러치로 고정하는 방법이 있습니다.
선반으로 제작 가능한 물체 예시: 나사, 촛대, 총신, 큐대, 테이블 다리, 그릇, 야구 방망이, 악기(특히 목관 악기), 크랭크축 등.
선반은 주로 금속이나 목재를 성형하는 가공 공구입니다. 공작물을 고정된 절삭 공구 주위로 회전시켜 작동합니다. 주된 용도는 원치 않는 재료를 제거해 잘 성형된 공작물을 남기는 것입니다.
선반 종류가 다양하지만, 모두 공작물이 절삭 공구에 맞서 회전하고 절삭 공구는 정지해 있다는 유사한 방식을 사용합니다. 반면 밀링 머신은 공작물이 정지하고 절삭 공구가 회전하는 반대 방식입니다.
선반은 공작물을 절삭 공구에 노출시켜 재료를 제거합니다. 공작물이 선반에 고정되면 회전하며 절삭 공구에 압착됩니다. 공작물의 회전 운동 덕분에 재료를 빠르고 효율적이며 정밀하게 제거할 수 있습니다.
선반은 많은 개별 부품으로 구성된 크고 복잡한 기계입니다. 예를 들어 헤드스톡은 공작물이 회전할 때 이를 고정하는 부품입니다. 선반에는 공작물을 고정할 수 있는 테일스톡도 있습니다. 테일스톡은 주로 매우 크거나 긴 공작물에 사용됩니다.
선반 기계의 주요 부품은 다음과 같습니다:
다양한 선반 기계 종류는 다음과 같습니다:
가장 일반적인 공작 기계인 선반은 선삭 공정의 다양한 가공 조건에 따라 여러 종류로 나뉩니다.
현재 가장 널리 사용되는 선반으로 선삭, 엔드 페이스, 그루빙, 놀링, 나사 가공 등의 작업을 수행할 수 있습니다. 엔진 선반의 이송 메커니즘은 절삭 공구를 종방향과 횡방향 양쪽으로 작동시킬 수 있습니다.
센터 선반은 구동원에 따라 벨트 구동, 모터 구동, 감속기 타입으로 나뉩니다. 이 선반은 오늘날 널리 사용되며 선삭, 그루빙, 놀링, 엔드 페이스, 나사 가공 등의 작업을 수행할 수 있습니다.
엔진 선반의 이송 메커니즘은 절삭 공구를 종방향과 횡방향으로 작동시킬 수 있습니다. 센터 선반은 구동원에 따라 벨트 구동, 모터 구동, 감속 기어 타입으로 나뉩니다.
이 선반들은 테이블 타입이거나 주철 다리가 베드에 부착된 형태일 수 있습니다. 다른 선반들의 대부분의 부속품을 갖추고 있지만 동력 장치는 없습니다.
고속 선반은 목재 선반이라고도 불리며 고속으로 작동하고 수동으로 조작합니다. 고속 선반의 속도 범위는 1,200~3,600 RPM입니다. 이 선반은 선삭, 센터링, 연마, 목재 가공에 사용됩니다.
기어, 슬라이드, 리드 스크루가 없습니다. 따라서 공구는 손으로 이송되고 조작됩니다. 보통 공구는 공구 받침대나 T자형 받침대에 올려집니다. 이런 선반들은 선삭, 연마, 센터링, 금속 스피닝 등에 흔히 사용됩니다.
캡스턴과 터렛 선반은 엔진 선반을 개량한 것으로 대량 생산과 대형 작업에 사용할 수 있습니다. 기계 공구 헤드가 육각 헤드라 회전시켜 수동 교체 없이 선삭, 엔드 페이스, 보링, 리밍 등 작업을 전환할 수 있습니다.
동력 선반과 기본적으로 같지만, 속도와 이송을 상대적으로 더 정밀하게 제어할 수 있도록 추가 부속품이 장착된 것입니다. 공구실 선반에서 흔히 제공되는 부속품으로는 테이퍼 선삭 장치, 드라이버 서포트, 콜렛, 척 등이 있습니다.
이 선반은 일반적인 모터 구동 선반보다 비교적 짧은 베드를 가집니다. 가장 일반적인 길이는 135~180cm입니다.
별도로 준비된 작업대나 캐비닛 위에 장착되는 매우 작은 선반입니다. 매우 정밀해 작고 정밀한 작업에 사용됩니다. 대형 선반이 가진 거의 모든 부속품을 갖추고 있어 대형 선반의 거의 모든 작업을 수행할 수 있습니다.
이 선반들은 생산 품질과 양을 크게 향상시킵니다. 주문 하나에 대한 전체 제조 공정의 모든 작업과 이송 움직임이 자동으로 수행되도록 설계되었습니다.
작동 중 작업자 개입이 필요 없습니다. 이 유형의 변형으로 반자동 선반이 있는데, 작업자가 공작물을 올리고 내리는 것만 하고 모든 가공은 기계가 자동으로 수행합니다.
자동 선반은 단일 스핀들 또는 다중 스핀들 버전으로 제공됩니다. 고성능 고속 선반 범주에 속하며 주로 대량 생산에 사용됩니다.
특수 선반은 일반 선반으로는 불가능한 특수 작업을 수행하는 데 사용됩니다. 수직 선반, 휠 선반, T-타입 선반, 다축 선반, 생산 선반, 듀플렉스 또는 트레이서 선반 등이 있으며, 동일 부품의 중량 생산으로 유명합니다.
CNC 선반은 컴퓨터 프로그램을 통해 공작 기계의 작동을 제어합니다. 프로그램이 단계별로 입력되면 고정밀, 고속으로 대량 생산이 가능하며, 한 번 조작 코드를 설정하면 다음번에 다시 입력할 필요 없이 생산할 수 있습니다.
CNC 선반은 오늘날 가장 진보된 선반 유형이며, 이들이 생산하는 부품의 공차는 극도로 정밀합니다.
가장 일반적인 선반 작업은 선삭, 페이싱, 그루빙, 파팅, 나사 가공, 드릴링, 보링, 놀링, 태핑입니다.
선반을 작동하려면 먼저 이송 속도, 절삭 속도, 절삭 깊이, 공구 사용법을 알아야 합니다. 각 선반 작업마다 작업 시작 전 고려해야 할 고유한 요소들이 있습니다.
이 요소들을 제대로 활용해야 어떤 유형의 선반 작업에서도 실수와 사고를 방지할 수 있습니다. 원하는 각 절삭마다 정밀도를 위해 선반의 속도, 깊이, 이송이 변경됩니다.
선반 기계의 작동은 원하는 작업과 절삭에 따라 매번 달라집니다. 선반 기계 사용에는 많은 작업이 있습니다. 일반적인 선반 작업은 다음과 같습니다:
선삭은 가장 일반적인 선반 가공 작업입니다. 선삭 공정 중 절삭 공구가 회전하는 공작물의 외경을 깎아냅니다. 선삭의 주 목적은 공작물 직경을 원하는 치수로 줄이는 것입니다. 선삭 작업에는 정삭과 정삭 두 가지 유형이 있습니다.
정삭 작업은 정확도와 표면 조도를 고려하지 않고 최단 시간에 최대 재료를 제거해 공작물을 미리 정해진 두께까지 가공하는 것을 목표로 합니다. 정삭은 매끄러운 표면 조도와 최종 정확한 치수의 공작물을 만듭니다.
더 보기: 선삭이란 무엇인가?
선삭 부품의 서로 다른 구간은 서로 다른 외경 치수를 가질 수 있습니다. 두 가지 다른 직경을 가진 표면 사이의 전환에는 계단, 테이퍼, 챔퍼, 윤곽 등 여러 위상적 특징이 있을 수 있습니다. 이러한 특징을 만들기 위해 작은 방사 방향 절삭 깊이로 여러 번 패스해야 할 수 있습니다.
가공 중 공작물은 완성품보다 약간 깁니다. 페이싱은 회전축에 수직인 공작물 끝면을 가공하는 것입니다. 페이싱 시 공구가 공작물 반경을 따라 이동해 원하는 부품 길이와 얇은 재료 층을 제거해 매끄러운 면을 만듭니다.
파팅은 가공 사이클이 끝날 때 공작물이 절단되어 떨어지는 작업입니다. 이 공정은 회전축에 수직으로 공작물에 진입하는 특수 형상의 공구를 사용해 공작물이 회전하는 동안 점진적으로 절삭합니다.
절삭 공구의 날이 공작물 중심에 도달하면 공작물이 떨어집니다. 파트 캐처를 사용해 떨어진 부품을 받는 경우가 많습니다.
그루빙은 공작물에 좁은 절삭, 즉 "그루브"를 만드는 선삭 공정입니다. 절삭 크기는 절삭 공구 폭에 따라 달라집니다. 더 넓은 그루브를 가공하려면 여러 번 공구를 통과시켜야 합니다.
그루빙 작업에는 외경 그루빙과 엔드 페이스 그루빙 두 가지 유형이 있습니다. 외경 그루빙에서는 공구가 방사 방향으로 공작물에 진입해 절삭 방향을 따라 재료를 제거합니다. 엔드 페이스 그루빙에서는 공작물 면을 관통해 가공합니다.
나사 가공은 공구가 공작물 측면을 따라 이동하며 외부 표면에 나사산을 깎는 선삭 공정입니다. 나사는 특정 길이와 피치를 가진 균일한 나선 홈입니다. 깊은 나사는 공구의 여러 번 패스가 필요합니다.
놀링 공정은 부품 표면에 톱니 무늬 패턴을 만듭니다. 놀링은 가공 부품의 그립 마찰력과 시각적 외관을 향상시킵니다. 이 가공 공정은 공구 홀더에서 회전할 수 있는 하나 이상의 원통형 휠(놀)로 구성된 특수 공구를 사용합니다.
놀에는 공작물 표면에 압연되어 톱니 패턴을 형성하는 이빨이 있습니다. 가장 일반적인 놀링 니브는 다이아몬드 패턴입니다.
보링 시 공구가 공작물 축 방향으로 관통해 내부 표면을 따라 재료를 제거해 다양한 형상을 만들거나 기존 구멍을 확대합니다.
드릴링 공정 중 공작물 내부에서 재료가 제거됩니다. 드릴링 결과는 사용된 드릴 크기와 같은 직경의 구멍이 생깁니다. 드릴은 일반적으로 테일스톡이나 선반 공구 홀더에 장착됩니다.
더 보기: 드릴링이란 무엇인가?
리밍은 공작물의 구멍을 확대하는 보정 공정입니다. 리밍 시 리머가 끝면에서 축 방향으로 공작물에 관통해 기존 구멍을 공구 직경만큼 확대합니다.
리밍은 최소한의 재료만 제거하며, 드릴링 후 더 정확한 직경과 더 매끄러운 내부 마무리를 위해 흔히 수행됩니다.
태핑은 나사 절삭 공구가 공작물에 축 방향으로 관통해 기존 구멍에 나사산을 깎는 공정입니다. 구멍은 원하는 나사 절삭 공구가 수용할 수 있는 대응 비트 크기에 해당합니다. 태핑은 너트에 나사산을 만드는 과정이기도 합니다.
일반 작업용으로는 단일 포인트 공구를 쓰지만, 특수 작업에는 다중 포인트 공구를 사용할 수도 있습니다. 아래 영상을 보고 선반 기계 작동을 이해해 보세요.
선반 작업에서는 공정에 따라 다양한 종류의 선반 절삭 공구가 필요합니다. 선반 절삭 공구 사용 공정에 따른 종류는 다음과 같습니다.
선반 절삭 공구의 다양한 종류:
선반 공구는 재질, 구조, 용도나 목적에 따라 다양하게 분류할 수 있습니다.
선반 기계의 용도는 다음과 같습니다:
선반 기계의 장점은 다음과 같습니다:
선반 기계의 한계는 다음과 같습니다:
선반은 공작물을 회전축을 중심으로 회전시키며 절삭, 연삭, 놀링, 드릴링, 변형, 페이싱, 선삭 등 다양한 작업을 수행해 이 축을 중심으로 대칭인 물체를 만드는 공작 기계입니다.
선반은 주로 금속이나 목재를 성형하는 가공 공구입니다. 공작물을 고정된 절삭 공구 주위로 회전시켜 작동합니다. 주된 용도는 원치 않는 재료를 제거해 잘 성형된 공작물을 남기는 것입니다.
가장 일반적인 선반 작업은 선삭, 페이싱, 그루빙, 파팅, 나사 가공, 드릴링, 보링, 놀링, 태핑입니다.
선반 절삭 공구의 다양한 종류:
"공작 기계의 어머니"로 알려진 선반은 다양한 용도로 쓰입니다. 성형, 드릴링, 샌딩, 놀링, 선삭, 절단, 변형 등이 포함됩니다. 이 정도로 다재다능한 공구는 드물며, 그래서 많은 금속 및 목재 가공자들이 작업의 기초로 선반에 의존합니다.
일반적인 선반 유형:
컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템으로 작동하며 정밀한 설계 지침이 제공되는 CNC 선반은 소재나 부품이 메인 스핀들에 클램핑되어 회전하는 동안, 소재에 작용하는 절삭 공구가 다양한 축으로 장착되고 이동하는 공작 기계입니다.
선반은 원통형 소재를 회전시키고 절삭 공구를 대서 재료를 깎는 공작 기계입니다. 선반은 가공 분야에서 가장 널리 사용되는 공작 기계 중 하나입니다. 소재가 선반의 척에 단단히 고정됩니다. 선반을 켜면 척이 회전합니다.
선반은 목재나 금속 같은 물질에 형상을 만들거나 구멍을 뚫거나 나사산을 깎는 기계입니다. 선반 조작원은 이런 기계 작업의 준비와 계획뿐만 아니라 실제 실행도 책임집니다.
선반 베드는 보통 미립 주철로 만듭니다. 캐리지와 테일스톡이 미끄러지는 베드의 가공 및 연마된 면을 웨이라고 합니다. 고품질 선반은 유도 경화나 화염 경화된 웨이를 가져 마모를 최소화합니다.
선반은 2축 기계로 정의됩니다. 선반이 3축, 4축, 5축 기능을 포함하도록 진화하면 터닝 센터로 불리게 됩니다.
선반 선삭은 선반 가공이고 선반 가공은 가공의 일부입니다. 선삭 기계는 주로 선삭 공구로 회전하는 공작물을 선삭합니다. 선반에서는 드릴, 리머, 탭, 나사 다이스, 놀링 공구도 가공에 사용할 수 있습니다.
선반 조작원은 일반적으로 고등학교 졸업장 또는 GED 자격증과 함께 현장 교육이나 견습을 통한 관련 업무 경험이 필요합니다.
베드 상단에서 스핀들 중심까지 거리를 재고 2배 하면 됩니다. 마찬가지로 베드 측정치는 가공 가능한 공작물 최대 길이입니다. 스핀들 면과 테일스톡 사이 거리로 결정됩니다.
이름에서 알 수 있듯 이 선반들은 동일 부품의 중량 생산 같은 특수 목적으로 사용됩니다. 또한 표준 선반으로는 수행할 수 없는 특정 기능도 수행합니다.
자크 드 보캉송(Jacques de Vaucanson)은 프랑스 발명가이자 예술가로, 산업혁명에 매우 중요한 최초의 전금속 선반을 만들었습니다. 선반은 다른 공작 기계의 발명으로 이어진 최초의 공작 기계라 '공작 기계의 어머니'로 불립니다.
래스(lath), 건물 구조 부재에 고정되어 퍼베이스 역할을 하는 모든 재료. 래스는 목재, 금속, 석고, 단열 보드 등이 될 수 있습니다. 오래된 주택에서는 좁은 나무 판자를 일반적으로 사용했습니다.
다른 공작 기계의 발명으로 이어진 최초의 공작 기계라 '공작 기계의 어머니'로 불립니다. 최초로 완전히 문서화된 전금속 슬라이드 레스트 선반은 1751년경 자크 드 보캉송이 발명했습니다.
백 기어 메커니즘은 벨트 구동 선반의 추가 부품입니다. 더 느리고 넓은 범위의 스핀들 속도를 얻기 위해 사용되며, 백 기어의 결합과 분리가 가능합니다. 이름에서 알 수 있듯 '백 기어'는 헤드스톡 뒤에 장착된 기어입니다.
선반의 스윙은 사실 장치에서 가장 중요한 부분 중 하나입니다. … 목재 선반과 금속 선반 모두 스윙이 있으며, 스윙은 기계에 들어갈 수 있는 공작물의 최대 직경을 의미합니다.
헨리 모즐리(Henry Maudslay, 1771년 8월 22일 영국 울위치 출생 ~ 1831년 2월 14일 런던 사망), 영국 엔지니어이자 금속 선반과 기타 장치의 발명가.
선반 기계 공구는 여러 범주로 분류됩니다. 가장 일반적인 분류는 용도별(선삭 공구, 보링 공구, 챔퍼링 공구, 그루빙 공구 등)과 재질별(고속도강 공구, 초경 공구, 다이아몬드 블레이드, 기타 재질 등)입니다.
1800년 모즐리는 나사 가공을 위해 완전히 금속으로 된 최초의 선반을 만들었으며, 그 중심 스핀들 가이드 패턴이 핵심이었습니다. 모즐리가 만족스러운 표준 스핀들을 달성하기 위해 10년을 보냈다고 합니다.
전통적으로 선반 작업은 다른 공작 기계를 만드는 데도 필수적이라 어떤 기계적 제품을 만들 때도 선반 조작은 필수적이라고 여겨집니다. 이런 극한의 능력 때문에 금속 가공 분야 종사자들은 선반을 기계가 아닌 '공작 기계'로 부르길 좋아합니다. 따라서 선반은 기계가 아니라 공작 기계입니다.
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밀링(Milling)이란? 밀링은 회전 커터를 공작물에 전진시켜 재료를 제거하는 가공 공정. 소형 부품부터 대형 중량 그룹 밀링까지 폭넓은 작업·기계 포괄. 정밀 공차 맞춤 부품 제작에 가장 널리 쓰이는 공정 중 하나. 밀링은 1개 이상 축, 다양한 방향, 커터 헤드 속도·압력으로 수행. 다양한 공작기계 활용. 밀링 머신, 공작물, 지그, 밀링 커터 필요. 공작물은 지그에 고정되어 머신 내 플랫폼에 장착. 밀링 커터는 날카로운 이가 여러 개 달린 회전 절삭 공구. 공작물을 회전 커터에 이송해 작은 칩 형태로 재료 제거, 원하는 형상
선삭(Turning)이란? 선삭은 회전하는 공작물에 대해 (주로 비회전) 절삭 공구가 직선적으로 이동하며 나선형 공구 경로를 그리는 가공 공정입니다. 일반적으로 선삭은 이 절삭 작용으로 외부 면을 생성하는 경우를 말하며, 같은 절삭 작용을 내부 면에 적용하면 보링(boring)이라 부릅니다. 따라서 선삭과 보링은 선반 가공(lathing)이라 불리는 큰 공정군을 이룹니다. 공작물 단면 절삭(선삭/보링 공구 모두)은 페이싱(facing)이라 하며, 어느 범주에든 포함될 수 있습니다. 선삭은 수동(기존 선반, 작업자 지속 감독 필요)
