드릴링

드릴링 머신

드릴링(Drilling)은 드릴 머신에 원하는 크기의 공구(드릴)를 사용하여 재료에 구멍을 가공하는 것이다.

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개요

드릴링은 드릴 비트를 이용하여 단단한 재료에 단면이 원형인 구멍을 내는 절삭 공정이다. 드릴 비트는 회전식 절삭공구로 팁이 여럿인 멀티 비트들이 자주 사용된다. 비트를 공작물에 누른 후 분당 수백 또는 수천 회에 달하는 속도로 회전시킨다. 이를 통해 공작물에서 커팅 엣지가 생기고 천공되는 구멍에서 칩(절삭 부스러기)을 절삭해 낸다. 일반적인 경우 절삭 부스러기(칩)는 드릴 비트의 끝에서 물결 모양 홈을 통해 위로 올려져 제거된다. 커팅 엣지는 지속적으로 칩을 만들어 내어 칩들을 구멍 밖으로 밀어 내보낸다. 드릴링 공정을 원활하게 하기 위해 절삭유를 사용하여 드릴 비트 끝과 흘러나가는 칩을 냉각하고 윤활하면 공구의 수명을 연장할 수 있다. 냉각제는 드릴 섕크 내의 구멍을 통해서도 주입할 수 있다.

금속가공의 가장 보편화된 프로세스는 구멍(Hole)을 뚫는 것이다. 드릴을 회전시키면서 회전축 방향의 이송으로 드릴링(drilling)이 기본 작업이 되고 또한 뚫린 구멍을 완성 가공하거나 혹은 넓히면서 가공하는 보링(boring)등을 비롯한 각종 작업에 이용된다. 얕은 홀, 깊은 홀, 전체 홀 가공 등이 있다. 수작업으로 직접 구멍을 뚫거나 다양한 드릴링 머신을 이용할 수도 있으며 선반, 밀링, 머시닝 센터도 기본적으로 공구가 회전하므로 드릴링의 역할을 겸한다.

드릴링 머신

드릴링 머신은 회전하는 주축에 드릴 및 탭 등의 절삭공구를 장치하고 회전시킴과 동시에 상하 운동을 이용하여 구멍을 뚫거나 나사를 가공하는 기계이다. 보루방 혹은 보르반(네덜란드어 boor bank에서 유래한 말)이라고도 한다. 회전하는 주축에 드릴 등 절삭공구를 장치하고 이것을 회전시킴과 동시에 상하운동을 시켜 공작물에 구멍을 뚫는다. 핸드 드릴링머신, 직립 드릴링머신, 레이디얼드릴링머신, 탁상드릴링머신, 평드릴링머신, 다축(多軸)드릴링머신 등 종류가 많다. 이 기계로 할 수 있는 중요한 작업은 드릴로 구멍을 뚫는 드릴링, 드릴로 뚫은 구멍을 리머로 정밀하게 다듬질하는 리밍, 구멍을 넓히는 보링, 암나사를 기계 탭으로 절삭하는 나사내기, 구멍에 볼트나 작은 나사를 넣을 경우 머리를 묻히게 하거나 바르게 자리면을 마련하기 위해 더 절삭해 내려가는 스폿페이싱(spot facing), 카운터싱킹(counter sinking), 카운터보링(counter boring) 등 많은 종류가 있다.

손쉽게 구멍을 뚫을 수 있는 수동이송 드릴링머신이 널리 사용되며 테이블 위에 가공물을 놓고 주축 끝에 드릴을 장치하여 회전시키면서 레버로 상하운동을 시켜 구멍을 뚫는다. 기어식(式)과 풀리(pulley)식이 있으며 소형 모터를 장치한 기어식이 많이 사용된다. 이것을 소형으로 한 것이 탁상 드릴링머신으로 지름 13mm 이하 구멍 뚫기에 사용되며 회전수는 대단히 높다. 큰 구멍을 뚫는 데는 레이디얼 드릴링 머신이 사용된다. 이것은 공작물을 움직이지 않고 절삭공구를 장치하는 스핀들을 이동하도록 한 것으로 기둥에 따라 오르내리고 회전도 할 수 있도록 한 암(arm)이 있고 스핀들 헤드는 이 암을 따라 수평 이동할 수 있게 되어 있으므로 주축을 공작물의 임의의 위치로 가져갈 수 있다. 스핀들을 암에 대하여 임의의 각도로 기울일 수 있도록 한 것도 있는데 이것을 만능(萬能) 레이디얼 드릴링 머신이라고 한다. 1대에 여러 개의 드릴을 장치할 수 있는 것이 다축 드릴링머신으로 이것에는 종류가 다른 드릴로 드릴링, 리밍, 태핑 등 차례로 일련의 가공을 하는 것과, 같은 종류의 많은 드릴로 동시에 많은 구멍을 뚫는 것이 있다. 어느 것이나 모두 대량생산용의 드릴링머신으로 널리 사용된다.

드릴링 머신의 작업 종류

• 드릴링(Drilling) : 드릴을 사용하여 회전 절삭운동과 회전 중심 방향으로서 직선적 피드 운동으로 가공물에 구멍을 뚫는 가공이다.
• 리밍(Reaming) : 뚫린 구멍의 내면을 리머로 다듬는 작업 방법을 말한다.
• 보링(Boring) : 드릴을 사용하여 이미 공정이 완료된 구멍을 확대시키거나 구멍의 깊이를 만드는 작업을 말한다.
• 스폿 페이싱(Spot facing) : 너트 또는 볼트 머리와 접촉하는 면을 고르게 하기 위하여 깎는 작업을 말한다.
• 카운터 보링(Counter boring) : 볼트의 머리가 가공물 속에 묻히게 하기 위하여 깊게 스폿 페이싱을 하는 작업을 말한다.
• 카운터 싱킹(Counter sinking) : 접시머리 나사의 머리 부분이 묻히게 하기 위하여 자리를 파는 작업을 말한다.
• 태핑(Tapping) : 뚫린 구멍의 내면에 탭을 사용하여 암나사를 가공하는 작업을 말한다.

정밀 구멍의 가공순서

• 센터링 : 센터드릴을 이용하여 중심 구멍을 잡는다.
• 드릴링 : 드릴을 이용하여 가공물에 구멍을 뚫는다.
• 보링 : 완성 치수에 가깝도록 구멍 치수를 확대한다.
• 리밍 : 완성 치수로 다듬질한다.

드릴링 머신 종류

레이디얼 드릴링 머신

다축 드릴링 머신

다두 드릴링 머신

탁상 드릴링 머신

테이블 위에 공작물을 올려놓고 주축에 드릴을 레버로 상하 운동시켜 구멍을 뚫는 방식으로 기어식과 풀리식이 있다. 소형 모터를 사용한 것을 말하며 지름 Φ13mm 이하 구멍 뚫기에 사용하며 작은 부품 구멍 가공, 태핑 등에 사용된다. 베이스, 칼럼, 헤드, 주축, 테이블로 구성되었다. 크기는 가공할 수 있는 구멍의 최대 크기 및 테이블에 설치할 수 있는 공작물의 최대 크기로 나타낸다.

레이디얼 드릴링 머신

대형 공작물의 드릴링 가공에 사용된다. 주축 헤드가 암에 설치되어 안내면을 따라 수평 방향으로 이동할 수 있고 암은 칼럼에 끼워져 있어 상하 방향으로 움직이고 회전한다. 여러 개의 구멍을 공작물 고정 후 이동 없이 순차적으로 가공이 가능하다. 수직 구멍만 뚫을 수 있는 보통형(플레인 타입) 과 암과 스핀들 헤드의 선회가 가능하여 경사진 구멍도 뚫을 수 있는 만능형(유니버셜 타입) 등이 있다. 크기는 가공할 수 있는 구멍의 최대 크기와 칼럼의 표면으로부터 주축 중심까지의 최대 거리로 나타낸다.

다축 드릴링 머신

구멍 뚫기 작업을 능률적으로 하기 위해 주축의 회전을 여러 개의 스핀들에 전달하는 구조로 되어 있는 드릴링 머신이다. 여러 개의 구멍을 동시에 가공할 수 있으며 스핀들의 위치는 고정형과 조절형으로 나뉜다.

다두 드릴링 머신

직립 드릴링 머신의 상부 기구를 같은 베드 위에 여러 개 나란히 장치한 것과 같은 구조이고 드릴, 리머, 탭 가공 등을 순서에 따라 연속적으로 능률적으로 작업할 수 있다.

위험성

드릴링 머신은 대부분의 공장에 설비되어 있으며 작업 중 고속으로 회전하는 드릴 끝에 잘못 접촉하여 작업복이나 장갑이 말려 들어가는 위험성이 있다.

안전작업수칙

• 공작물은 확실히 고정시켜야 하며 손으로 쥐고 구멍을 뚫지 말아야 한다.
• 장갑을 끼고 작업을 하지 말아야 한다.
• 회전 중에는 주축과 드릴에 손이나 머리가 닿아 감겨 들어가지 않도록 해야 한다.
• 얇은 판이나 황동 등은 흔들리기 쉬우므로 목재를 밑에 받치고 구멍을 뚫도록 해야 한다.
• 드릴로 구멍을 뚫을 때 끝까지 뚫린 것을 확인하기 위하여 손으로 집어넣지 말아야 한다.
• 뚫린 구멍을 측정 또는 점검하기 위하여 칩을 털어낼 때는 브러시를 사용해야 하며 입으로 불어내지 말아야 한다.
• 가공 중에 구멍이 관통되면 기계를 멈추고 손으로 돌려서 드릴을 빼야 한다.
• 쇳가루가 날리기 쉬운 작업은 보호안경을 착용해야 한다.
• 드릴을 끼운 뒤 척 핸들은 반드시 빼놓아야 한다.
• 자동 이송작업 중 기계를 멈추지 말아야 한다.
• 큰 구멍을 뚫을 때는 반드시 작은 구멍을 먼저 뚫은 뒤 큰 구멍을 뚫어야 한다.
• 경사면에 구멍을 뚫을 때는 예비지식을 갖고 작업해야 한다.

참고자료

• 〈드릴링 머신〉, 《나무위키》
• 〈드릴링〉, 《네이버 지식백과》
• 〈드릴링머신〉, 《네이버 지식백과》
• 〈드릴링〉, SSAB'’
• CAPA, 〈CNC 가공 총정리 : 공작 기계를 통한 제품 생산〉, 《카파 블로그》, 2021-01-20
• 바로발주, 〈제조백과 | 드릴링, 리밍, 보링 차이가 무엇일까?〉, 《바로발주 매거진》, 2023-11-06
• 다이나솔루션, 〈드릴(Drill) & 드릴링(Drilling) (윤활유 제조업체. 다이나솔루션)〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-17
• 〈드릴링〉, 《케이스 제작》
• z국대z, 〈드릴링 머신의 작업종류 및 안전수칙〉, 《티스토리》, 2022-03-20

같이 보기

• 공구
• 재료
• 구멍
• 가공
• 금속가공
• 드릴
• 나사
• 볼트

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