고급 선반 나사 가공: 정밀 기술 & 계산 마스터하기 (Unit 6)

학습 목표

이 단원을 완료하면 다음을 수행할 수 있습니다:

• 인피드 깊이 결정
• 올바른 나사 가공 방법 설명
• 피치, 깊이, 소경, 플랫 폭 계산 설명
• 올바른 RPM 설정 설명
• 올바른 퀵 체인지 기어박스 설정 설명
• 올바른 컴파운드 레스트 설정 설명
• 올바른 공구 비트 설정 설명
• 컴파운드/크로스피드 양쪽 다이얼 제로 설정 설명
• 나사 가공 작업 설명
• 리밍 설명
• 공구 비트 연마 설명

선반 나사 가공(Lathe Threading)

선반 나사 절삭은 공작물에 균일 단면 나사산 헬리컬 릿지 생성 공정. 요구 나사 형상과 같은 형상 스레딩 공구 비트로 연속 컷 수행.

연습 예제:

1. 나사 가공 연습용 원형 소재, 외부 나사 직경까지 선삭 준비.
2. 파팅 공구 또는 특수 연마 공구로 나사 언더컷 생성: 싱글 뎁스 + 0.005인치.
3. 통합 나사 언더컷 싱글 뎁스 공식:

d = P × 0.750

• d = 싱글 뎁스
• P = 피치
• n = 인치당 나사산 수 (TPI)
• 인피드 뎁스 = 0.75 / n

나사 계산(Thread Calculations)

선반에서 올바른 나사 가공 위해 먼저 치수 계산 필수. 다음 다이어그램과 공식 도움.

예제: ¾-10 NC 나사 피치, 깊이, 소경, 플랫 폭 계산

• P = 1 / n = 1 / 10 = 0.100 인치
• 깊이 = 0.7500 × 피치 = 0.7500 × 0.100 = 0.0750 인치
• 소경 = 대경 - (깊이 + 깊이) = 0.750 - (0.075 + 0.075) = 0.600 인치
• 플랫 폭 = P / 8 = (1/8) × (1/10) = 0.0125 인치

나사 가공 절차:

1. 선삭 속도 1/4로 속도 설정.
2. 요구 피치(인치당 나사산)로 퀵 체인지 기어박스 설정.

3. 우수 나사용 컴파운드 레스트 우측 29도 설정.

4. 60도 스레딩 공구 비트 장착, 높이 선반 센터 포인트 맞춤.

5. 나사 게이지로 공구 비트 공작물과 직각 설정.

6. 레이아웃 용액으로 나사 가공 영역 코팅.

7. 컴파운드와 크로스피드 모두 사용해 스레딩 공구 공작물 접근. 양쪽 다이얼 마이크로미터 제로 설정.

8. 크로스피드 뒤로 이동 공구 공작물서 이격, 캐리지 공작물 끝 이동, 크로스피드 제로 리셋.

9. 컴파운드 마이크로미터만 사용해 0.001~0.002인치 이송.

10. 선반 가동, 하프 너트 결합.

11. 절삭유 없이 스크래치 컷. 컷 끝 하프 너트 해제, 선반 정지, 크로스피드로 공구 후퇴, 캐리지 시작 위치 복귀.

12. 나사 피치 게이지나 자로 나사 피치 확인 (인치당 나사산).

13. 첫 패스 컴파운드 0.005~0.020인치 이송(절삭유 사용). 최종 치수 근접 시 절삭 깊이 0.001~0.002인치로 감소.
14. 피니시 뎁스 0.010인치 이내까지 과정 반복.

15. 나사 마이크로미터, 나사 게이지, 3와이어 시스템으로 치수 확인.

16. 나사 끝단 챔퍼링으로 손상 방지.

리밍(Reaming)

리머는 드릴/보링 구멍을 신속·정확히 지정 크기로 마무리, 양호한 표면 조도 생성. 구멍 드릴링/보링 후 완성 치수 0.005~0.015인치 이내일 때 리밍 수행(리머 대량 소재 제거용 아님).

공작물 헤드스톡 스핀들 척 장착, 리머 테일스톡 지지.

머신 리밍 선반 속도: 드릴링 약 1/2.

핸드 리머 리밍

핸드 리밍 구멍: 완성 치수 0.005인치 이내. 공작물 헤드스톡 스핀들 척 장착, 공작물 정확 셋업 후 헤드스톡 스핀들 잠금. 핸드 리머 조정식 리머 렌치 장착, 테일스톡 센터 지지. 렌치 손으로 돌리며 테일스톡 핸들휠 돌려 리머 동시 이송. 절삭유 충분히.

머신 리머 리밍

머신 리머 구멍: 드릴/보링 후 완성 치수 0.010인치 이내 → 머신 리머가 커터 비트 자국만 제거. 절삭유 충분히.

선반 공구 비트 연마(Grind a Lathe Tool bit)

절차:

1. 그라인더 툴 레스트에 손 받치며 공구 비트 단단히 고정.
2. 절삭날 앵글 연마위해 공구 비트 적정 각도 유지. 동시에 공구 비트 바닥 휠 쪽으로 기울여 측면 클리어런스/릴리프 앵글 10도 연마. 절삭날 약 0.5인치, 공구 비트 폭 ¼ 이상.
3. 공구 비트 연마 휠 면 앞뒤로 이동. 연마 가속, 휠 그루빙 방지.
4. 공구 비트 물에 담가 자주 냉각. 공구 비트 과열 금지.
5. 엔드 절삭 앵글 연마: 측면 절삭날과 90도 조금 안 되는 각도 형성. 엔드 절삭 앵글과 엔드 릴리프 앵글 15도 동시 연마.
6. 공구 비트 툴 홀더 장착 시 엔드 릴리프량 확인.
7. 공구 비트 상단 휠 축 약 45도 유지, 사이드 레이크 약 14도 연마.
8. 절삭 공구 끝단 약간 래디우스 연마, 전면/측면 클리어런스 앵글 유지.

절삭 공구 소재(Cutting tool Materials)

선반 공구 비트 일반적으로 4종 소재:

1. 고속도강 (High speed steel)
2. 주조 합금 (Cast alloys)
3. 초경 합금 (Cemented Carbides)
4. 세라믹 (Ceramics)

각 소재 특성 다름, 적용은 가공 소재와 기계 상태에 따라 결정.

선반 공구 비트 필수 특성:

1. 높은 경도
2. 내마모성
3. 절삭 중 발생 고온 견딤
4. 절삭 중 충격 견딤

절삭 공구 명명법(Cutting tool Nomenclature)

선반 절삭 공구 일반적으로 단일 포인트 공구, 용도별 형상 변경되나 명명법 동일.

용어 정의:

1. 베이스(Base): 공구 생크 바닥면.
2. 절삭날(Cutting Edge): 절삭 수행하는 공구 비트 앞쪽 모서리.
3. 페이스(Face): 칩이 공작물서 분리되며 맞닿는 면.
4. 플랭크(Flank): 절삭날 인접 아래쪽 공구 면.
5. 노즈(Nose): 절삭날과 전면 만나는 절삭 공구 팁.
6. 노즈 래디우스(Nose radius): 노즈 연마 반경. 피니시 영향. 러프 컷 1/16인치, 피니시 컷 1/16~1/8인치.
7. 포인트(Point): 연마된 공구 끝단.
8. 생크(Shank): 공구 비트 몸체, 툴 홀더 고정 부분.
9. 선반 공구 비트 앵글과 클리어런스

공구 비트 성능은 연마된 클리어런스와 레이크 앵글 의존. 소재별 앵글 다르나 명명법 동일.

• 측면 절삭날 앵글(Side cutting edge angle): 절삭날이 공구 생크 측면과 이루는 각도. 가공 소재 따라 10~20도. 30도 초과 시 채터 경향.
• 엔드 절삭날 앵글(End cutting edge angle): 엔드 절삭날과 공구 비트 중심선 직각선 사이 각도. 컷 종류/피니시 따라 5~30도. 러핑 5~15도, 범용 선삭 15~30도. 큰 앵글이면 독/척 근처 경량 컷이나 숄더 선삭 시 공구 좌측 스위블 가능.
• 측면 릴리프(클리어런스) 앵글(Side relief angle): 절삭날 아래 플랭크 연마 각도. 6~10도. 측면 클리어런스 공구 길이 방향 전진 가능, 플랭크 공작물 마찰 방지.
• 엔드 릴리프(클리어런스) 앵글(End relief angle): 공구 비트 노즈 아래 연마 각도, 공구 공작물 이송 허용. 범용 컷 10~15도. 공구 비트 툴 홀더 장착 시 측정. 경도/소재/컷 종류 따라 변동. 경질 소재 엔드 릴리프 작게 절삭날 지지.
• 사이드 레이크 앵글(Side rake angle): 페이스가 절삭날서 멀어지며 연마된 각도. 범용 공구 비트 14도. 예리한 절삭날, 칩 빠른 배출. 연질 소재 사이드 레이크 증가.
• 백(탑) 레이크(Back rake): 공구 페이스 노즈서 후방 경사. 약 20도, 툴 홀더서 제공. 칩 절삭 포인트서 배출.

단원 평가

1. ¼-20 탭 피치?
2. 통합 나사용 컴파운드 각도?
3. 문제 2 컴파운드 스위블 이유?
4. UNF ½-20 나사 나사산 깊이?
5. 좌수 나사 가공법? (본문 미수록, 스스로 생각)
6. 나사 절삭용 공구 비트?
7. 센터 게이지 설명.
8. 나사 피치(TPI) 확인 도구?
9. 첫/마지막 패스 컴파운드 이송량?
10. 공구 비트 제작 4종 소재?

장 출처 정보

이 장은 다음 출처에서 파생되었습니다.

• 선반 - MIT 'Lathe', CC:BY-NC-SA 4.0
• 절삭 공구 용어 - 위스콘신 기술대학 'Lathe Cutting Tools – Cutting Tool Shapes', CC:BY-NC 4.0
• 절삭 공구 용어 - 아이다호 대학교 'Cutter Types (Lathe)', CC:BY-SA 3.0
• 센터링 - [Manual Lathes Document]