가공(머시닝)이란? – 정의, 프로세스 및 도구

가공은 광범위한 기술과 기술을 포괄하는 제조 용어입니다. 동력 구동 공작 기계를 사용하여 공작물에서 재료를 제거하여 의도한 디자인으로 성형하는 과정으로 대략 정의할 수 있습니다.

대부분의 금속 부품과 부품은 제조 과정에서 어떤 형태의 가공이 필요합니다. 플라스틱, 고무 및 종이 제품과 같은 기타 재료도 일반적으로 기계 가공 공정을 통해 제조됩니다. 머시닝이란 무엇인지, 그 프로세스는 무엇인지, 그리고 이를 위해 사용되는 도구와 기술에 대해 자세히 알아보겠습니다.

 

가공(머시닝)이란?

가공은 더 큰 재료 조각에서 원하지 않는 재료를 제거하여 원하는 최종 모양을 만드는 프로토타이핑 및 제조 프로세스입니다. 이러한 공정에서는 재료를 제거하여 부품을 제작합니다. 이 공정은 재료의 제어된 추가가 사용되는 적층 제조와 달리 감산 제조라고도 합니다.

정의의 "제어된" 부분이 의미하는 것은 다를 수 있지만 일반적으로 공작 기계의 사용을 의미합니다.

가공은 많은 금속 제품 제조의 일부이지만 목재, 플라스틱, 세라믹 및 복합 재료와 같은 다른 재료에도 사용할 수 있습니다. 기계가공을 전문으로 하는 사람을 기계공이라고 합니다.

기계 가공이 이루어지는 방, 건물 또는 회사를 기계 공장이라고 합니다. 현대 기계 가공의 대부분은 컴퓨터 수치 제어(CNC)에 의해 수행되며, 여기서 컴퓨터는 밀, 선반 및 기타 절단 기계의 움직임과 작동을 제어하는 ​​데 사용됩니다. 이는 CNC 기계가 무인으로 작동하므로 효율성이 높아져 기계 공장의 인건비가 절감됩니다.

 

 

가공의 다른 유형

세 가지 주요 가공 공정은 선삭, 드릴링 및 밀링으로 분류됩니다. 기타 범주에 속하는 기타 작업에는 성형, 계획, 보링, 브로칭 및 톱질이 포함됩니다.

선반
터닝 또는 선반 가공에는 기계에서 공작물을 회전시키는 작업이 포함되며, 한 쪽 날 절삭 공구는 고정되어 있습니다. 절삭 공구는 공작물의 회전축과 평행하게 천천히 이동하여 재료를 제거합니다.

드릴링
드릴링은 공작물의 회전 축과 평행한 원통형 도구를 회전시켜 둥근 구멍을 생성합니다. 생성된 구멍은 사용된 도구의 직경과 동일합니다.

밀링
밀링은 회전 커터를 사용하여 절삭 공구의 회전 축에 수직인 이송 동작으로 공작물에서 재료를 제거하는 과정입니다. 이것은 오늘날 사용되는 가장 일반적인 가공 형태 중 하나입니다.

기타 작업은 스와프를 생성하는 작업이 아닐 수 있지만 이러한 작업은 일반적인 공작 기계에서 수행된다는 점에서 엄밀히 말하면 가공 작업이 아닐 수 있는 작업입니다. 버니싱은 기타 작업의 예입니다. 버니싱은 부스러기를 생성하지 않지만 선반, 밀 또는 드릴 프레스에서 수행할 수 있습니다.

 

가공의 원리

가공이 필요한 미완성 공작물은 완제품을 만들기 위해 일부 재료를 잘라야 합니다. 완성된 제품은 엔지니어링 도면이나 청사진에 의해 해당 공작물에 대해 설정된 사양을 충족하는 공작물입니다.

예를 들어, 공작물은 특정 외경을 가져야 할 수 있습니다. 선반은 절삭 공구가 금속을 절단할 수 있도록 금속 공작물을 회전시켜 해당 직경을 생성하는 데 사용할 수 있는 공작 기계로, 필요한 직경 및 표면 마감과 일치하는 부드럽고 둥근 표면을 생성합니다.

드릴을 사용하여 원통형 구멍 모양의 금속을 제거할 수 있습니다. 다양한 유형의 금속 제거에 사용할 수 있는 다른 도구는 밀링 머신, 톱 및 연삭 기계입니다. 이러한 동일한 기술 중 많은 부분이 목공에 사용됩니다.

보다 최근의 고급 가공 기술에는 정밀 CNC 가공, 방전 가공(EDM), 전기 화학 가공(ECM), 레이저 절단 또는 금속 공작물을 성형하기 위한 워터 제트 절단이 포함됩니다.

현대 제품 개발에서 가공은 Computer Numeric Control을 의미하는 CNC 기계를 사용하여 가장 자주 수행됩니다. 본질적으로 기계는 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 CAD 설계 모델을 가져오고 도구 경로를 매핑하여 설계를 3D 가공 부품으로 변환합니다. CNC는 단단한 재료에서 가장 가까운 0.001인치의 허용 오차로 다양한 마감 유형의 다양한 재료로 부품을 생성할 수 있습니다.

래피드 프로토타이핑과 달리 완성된 디자인의 밀도, 마감 및 다공성을 반영하는 실제 재료를 사용하여 부품을 가공합니다. 가공 부품은 마찰이 요인인 슬라이딩 부품을 포함한 모델, 링 및 개스킷 표면이 0인 밀봉 부품을 포함한 대표적인 테스트에 사용할 수 있습니다.

이제 우리는 머시닝이 무엇인지, 어떻게 수행되는지 알고 있으며 머시닝이 머시닝 툴에 의해 수행된다는 것을 알고 있으므로 다양한 머시닝 도구와 그 용도에 대해 알아보겠습니다.

 

머시닝 툴이란?

공작 기계는 일반적으로 절단, 보링, 연삭, 전단 또는 기타 형태의 변형을 통해 금속 또는 기타 단단한 재료를 취급하거나 가공하기 위한 기계입니다. 공작 기계는 절단 또는 성형을 수행하는 일종의 도구를 사용합니다.

모든 공작 기계에는 공작물을 구속하고 기계 부품의 안내된 이동을 제공하는 몇 가지 수단이 있습니다. 따라서 공작물과 절삭 공구(공구 경로라고 함) 사이의 상대 이동은 완전히 "오프 핸드" 또는 "프리핸드"가 아니라 적어도 어느 정도 기계에 의해 제어되거나 제한됩니다.

절삭 공구와 작업 재료의 크기와 모양을 변경하는 작업 사이에 필요한 상대 운동을 관리하는 데 도움이 되는 동력 구동식 금속 절단기입니다.

공작 기계라는 용어의 정확한 정의는 아래에서 설명하는 것처럼 사용자마다 다릅니다. 모든 공작 기계는 "사람이 물건을 만들 수 있도록 도와주는 기계"이지만 모든 공장 ​​기계가 공작 기계는 아닙니다.

오늘날 공작 기계는 일반적으로 절단 또는 기타 특정 종류의 변형을 포함하는 다양한 방식으로 제조된 부품(구성 요소)을 만드는 데 사용되는 인간 근육(예: 전기, 유압 또는 라인 샤프트를 통해)이 아닌 다른 방식으로 동력을 공급받습니다. 고유한 정밀도로 인해 공작 기계는 교체 가능한 부품을 경제적으로 생산할 수 있었습니다.

 

다양한 유형의 가공 도구 및 기술

가공 도구의 종류

많은 유형의 가공 도구가 있으며 의도한 부품 형상을 달성하기 위해 제조 공정의 다양한 단계에서 단독으로 또는 다른 도구와 함께 사용할 수 있습니다. 가공 도구의 주요 범주는 다음과 같습니다.

보링 툴
이들은 일반적으로 이전에 재료에 절단된 구멍을 확대하기 위한 마무리 장비로 사용됩니다.

커팅 툴
톱과 가위와 같은 장치는 절단 도구의 전형적인 예입니다. 판금과 같이 미리 결정된 치수의 재료를 원하는 모양으로 자르는 데 자주 사용됩니다.

드릴링 툴
이 범주는 회전 축에 평행한 둥근 구멍을 만드는 양날 회전 장치로 구성됩니다.

연삭 툴
이 장비는 회전 휠을 적용하여 정밀한 마무리를 달성하거나 공작물을 가볍게 절단합니다.

밀링 툴
밀링 공구는 원형이 아닌 구멍을 만들거나 재료에서 독특한 디자인을 자르기 위해 여러 날이 있는 회전 절단면을 사용합니다.

선반 툴
이 도구는 축에서 공작물을 회전하는 동안 절삭 도구가 형상을 형성합니다. 선반은 가장 일반적인 유형의 선삭 장비입니다.

 

버닝 가공 기술의 유형

용접 및 연소 공작 기계는 열을 사용하여 공작물을 형성합니다. 용접 및 연소 가공 기술의 가장 일반적인 유형은 다음과 같습니다.

레이저 절단
레이저 기계는 재료를 효과적으로 녹이거나 기화하거나 태우는 좁은 고에너지 광선을 방출합니다. CO2 및 Nd:YAG 레이저는 가공에 사용되는 가장 일반적인 유형입니다. 레이저 절단 공정은 강철을 성형하거나 패턴을 재료 조각으로 에칭하는 데 적합합니다. 그 이점에는 고품질 표면 마감과 극도의 절단 정밀도가 포함됩니다.

순산소 절단
가스 절단이라고도 하는 이 가공 방법은 연료 가스와 산소의 혼합물을 사용하여 재료를 녹이고 절단합니다. 아세틸렌, 가솔린, 수소 및 프로판은 높은 인화성으로 인해 가스 매체로 자주 사용됩니다. 이 방법의 장점으로는 높은 휴대성, 1차 전원에 대한 낮은 의존성, 견고한 강철 등급과 같은 두껍거나 단단한 재료를 절단할 수 있는 능력이 있습니다.

플라즈마 절단
플라즈마 토치는 불활성 가스를 플라즈마로 변환하기 위해 전기 아크를 발사합니다. 이 플라즈마는 극도로 높은 온도에 도달하고 원하지 않는 재료를 녹이기 위해 고속으로 공작물에 적용됩니다. 이 공정은 정밀한 절단 폭과 최소한의 준비 시간이 필요한 전기 전도성 금속에 자주 사용됩니다.

 

침식 가공 기술의 유형

연소 도구가 열을 가하여 과잉 스톡을 녹이는 동안 침식 가공 장치는 물이나 전기를 사용하여 공작물에서 재료를 침식합니다. 침식 가공 기술의 두 가지 주요 유형은 다음과 같습니다.

워터젯 절단
이 공정은 고압의 물 흐름을 사용하여 재료를 절단합니다. 침식을 용이하게 하기 위해 연마 분말을 물줄기에 첨가할 수 있습니다. 워터젯 절단은 일반적으로 열 영향 영역에서 손상 또는 변형을 겪을 수 있는 재료에 사용됩니다.

방전 가공(EDM)
스파크 가공이라고도 하는 이 공정은 전기 아크 방전을 사용하여 신속하게 완전한 절단을 초래하는 마이크로 크레이터를 생성합니다. EDM은 단단한 재료와 정밀한 공차에서 복잡한 기하학적 모양이 필요한 응용 분야에 사용됩니다. EDM은 기본 재료가 전기 전도성이어야 하므로 철 합금에 사용이 제한됩니다.

 

CNC 가공

컴퓨터 수치 제어 가공(CNC 가공)은 광범위한 장비와 함께 사용할 수 있는 컴퓨터 지원 기술입니다. 사전 설정된 매개변수에 따라 공작물을 성형할 때 가공 도구를 안내하려면 일반적으로 G 코드 언어로 된 소프트웨어와 프로그래밍이 필요합니다.

수동 안내 방식과 달리 CNC 가공은 자동화된 프로세스입니다. 일부 이점은 다음과 같습니다.

높은 생산 주기
CNC 기계가 제대로 코딩되면 일반적으로 유지 관리 또는 가동 중지 시간이 최소화되어 생산 속도가 빨라집니다.

낮은 제조 비용
회전 속도와 낮은 수동 노동 요구 사항으로 인해 CNC 가공은 특히 대량 생산 실행의 경우 비용 효율적인 프로세스가 될 수 있습니다.

균일 생산
CNC 가공은 일반적으로 정확하며 제품 간에 높은 수준의 디자인 일관성을 제공합니다.

 

정밀 가공

일반적으로 0.013mm에서 0.0005mm 사이의 비정상적으로 작은 절삭 공차 또는 32T보다 미세한 표면 마감이 필요한 모든 가공 공정은 정밀 가공의 한 형태로 간주될 수 있습니다. CNC 가공과 마찬가지로 정밀 가공은 다양한 제작 방법과 도구에 적용할 수 있습니다.

강성, 감쇠 및 기하학적 정확도와 같은 요소는 정밀 공구 절단의 정확성에 영향을 줄 수 있습니다. 모션 제어와 빠른 이송 속도로 기계가 응답하는 능력도 정밀 가공 응용 분야에서 중요합니다.

 

가공의 장점

1. 신뢰성
가공 공정은 시간이나 요일에도 불구하고 고장 없이 연속적으로 이루어집니다. 칩과 원자재는 완제품으로 변환되어 고품질 도구로 시장에 출시됩니다. 유지 보수가 필요하거나 수리 중에 발생할 수 있으므로 고장이 매우 적습니다. 기계는 안정적으로 작동합니다. 평일이든 주말이든 공휴일이든 상관없습니다.

2. 인력이 덜 필요하다
기술의 발달로 인해 제조업의 가공이 자동화되었습니다. 프로세스는 주로 인간 노동을 제거하여 생산 비용을 절감하는 컴퓨터 또는 로봇에 의해 제어됩니다. 통제된 재료를 추가하는 동안 프로세스는 유지 관리를 위해 최소한의 감독과 감독이 필요합니다.

3. 높은 생산량
일반적으로 드릴링, 표면조도 향상, 밀링, 스피닝 등의 대량 작업을 비교적 짧은 시간에 수행하기 때문에 높은 생산성을 얻을 수 있습니다.

4. 동일한 제품
절단 금속과 같은 완제품은 균질하며 높은 생산 속도에도 불구하고 오류가 거의 또는 전혀 없습니다. 그 결과, 제품의 품질이 향상되어 시장성이 있게 됩니다.

5. 이익 증가 및 노력 감소
금속 장치를 가공해야 하는 또 다른 큰 이유는 수익을 늘리고 노력을 줄이는 데 도움이 되기 때문입니다. 어떤 사람들은 가공이 이익 증가와 어떤 관련이 있는지 궁금해 할 수 있습니다. 사실 기계 가공은 장치를 약간 비싸게 만들지만 다른 한편으로는 매우 유익합니다.
가공을 거친 금속을 사용하면 생산 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 시간과 노력도 많이 절약할 수 있습니다. 이러한 장점에도 불구하고 기계를 구입하고 싶다면 기계가 올바른지, 작업 중 오류가 없는지 반드시 확인하는 것이 좋습니다.

6. 효율성 향상
가공은 금속의 효율성을 높이는 데 도움이 되는 가장 좋은 방법 중 하나입니다. 금속을 가공할 때 항상 내부 품질 보증 감지기가 장착됩니다. 이것은 금속 생산 속도를 높이고 원료를 잘 사용한다는 점에서 많은 효율성을 가져옵니다.
이에 더하여, 기계 가공은 항상 높은 수준의 금속 가공 및 부품 제조 표준을 보장하는 놀라운 방법으로 간주됩니다. 가공은 효율성 증대와 함께 지출 비용을 줄이는 방법 중 하나로 간주됩니다.
이는 소비 비용을 낮추는 능력 때문입니다. 따라서 돈 낭비를 줄입니다. 요컨대, 지출을 줄입니다. 따라서 가공 공정을 수행하는 이점이 추가됩니다.

7. 정확도 향상
가공을 받는 대부분의 금속은 제조 산업에서 사용됩니다. 여기에는 수동 선삭 및 밀링 프로세스가 필요한 장소가 포함됩니다. 의료 분야에서도 사용할 수 있지만 여기서 주의해야 할 점은 이러한 모든 분야에 많은 정확도가 포함된다는 것입니다.
이것에서 정확도 수준으로 인해 가공을 거친 금속으로 변합니다. 이는 금속의 정확도를 높이는 데 기계가공이 얼마나 필수적인지, 이는 곧 작업 완료의 정확도로 이어짐을 보여주는 분명한 증거입니다.