가공

가공(processing, 加工)은 원자재나 반제품을 인공적으로 처리하여 새로운 제품을 만들거나 제품의 질을 높이거나 타인의 재료에 공작을 가하여 새로운 물건을 제작하는 것을 말한다. 즉 타인의 동산(動産)에 노력을 가하여 새로운 물건을 만들어 내는 것이다. 제작된 새로운 물건을 가공물이라고 하며 첨부의 한 형태이다.

개요

가공은 다른 사람의 동산에 노력을 가하여 새로운 물건을 만들어 내는 것을 말하는 제조업 용어이다. 가공은 보통 무기, 철, 물품 등 무언가를 만들 때 사용하는 것들에 쓰이는 원료들을 가공한다는 의미로 많이 쓰인다. 일반적으로 수선은 가공에 해당하지 않으나 포목(布木)으로 의복을 만들거나 나무로 책상을 만드는 경우가 해당한다. 가공물의 소유권은 재료의 소유자에 속하는 것이 원칙이나 가공에 의하여 그 가격이 재료의 가격보다 현저하게 클 경우에는 가공자가 그 소유권을 취득하게 된다.

가공은 제조업에서 금속으로 물체를 만드는 데 사용되는 제조 형태이다. 일상적 생활환경 속에서 금속을 가공하여 만들어진 물건은 수없이 많이 있다. 아주 간단한 것에서부터 복잡한 물건까지 시계, 카메라 등과 같이 정밀하고 작은 것에서부터 선박, 항공기, 자동차와 같은 큰 것에 이르기까지 문명의 발전 속도에 따라 금속을 가공한 물건은 점점 복잡하고 다양해지고 있다. 이러한 물건은 금속 봉이나 판을 깎거나 구멍을 뚫어 만들어지는 것이지만 금속은 단단해서 원하는 형태로 가공하기 쉽지 않다. 그래서 금속을 깎거나 구멍을 뚫고 연마하기 위한 기계가 특별히 연구되었는데 바로 공작기계이다. 공작기계는 다양한 제조 방법 중에서 절삭가공과 소성가공에 이용되는 모든 기계를 의미한다. 절삭기계는 가공 과정에서 칩(Chip)을 발생시키면서 불필요한 부분을 제거하여 소요의 형상으로 가공하는 기계이며 소성가공에 사용되는 성형기계는 가공 과정에서 소성에 의하여 단지 형태만 변형시켜주는 기계이다.

절삭가공 종류

• 연삭가공 : 다수의 연삭 입자를 결합제로 고정시킨 연삭숫돌을 고속으로 회전하여 가공하는 형태이다.
• 선삭가공 : 회전하는 원통 및 원판 형태의 공작물 반경 방향으로 공구 바이트를 절입하고 축 방향으로 움직이는 가공을 말한다.
• 드릴가공 : 공작물을 고정하고 공구 드릴을 회전시키면서 축 방향으로 이송시켜 공작물에 구멍을 내는 가공을 말한다.
• 보링가공 : 공구를 회전시키며 축 방향으로 이송하여 이미 가공된 구멍을 확장함과 동시에 고정밀도의 구멍을 가공하는 형태이다.
• 밀링가공 : 원통형의 단면 또는 원주면에 다수 개의 날을 가진 공구를 회전시켜 공작물을 이송시킴으로써 공작물에 표면, 홈, 및 복잡한 형상을 가공하는 형태를 말한다.
• 평삭가공 : 공작물이 직선 왕복운동을 하며 매번 왕복운동마다 직각 방향으로 공구를 이송하여 평면을 만드는 가공을 말한다.
• 브로치가공 : 다수 개의 날들이 직선으로 나와 있으며 높이가 길이 방향으로 갈수록 점점 높아지는 공구를 길이 방향으로 이송하여 한번의 움직임으로 여러 개의 형상을 가공하는 방식을 말한다.
• 기어가공 : 호빙 머신의 호브 공구를 회전시키면서 공작물의 원주 위에서 축 방향으로 이송하며 공작물을 천천히 회전시키면서 기어 이빨을 가공하는 형태를 말한다.( 기어세이핑 머신은 랙커터, 피니온커터를 공구로 이용하여 가공한다.)
• 호닝가공 : 가공하고자 하는 구멍에 연삭숫돌 봉을 삽입한 후 회전과 왕복운동을 통하여 구멍을 정밀하게 가공하는 형태를 말한다.
• 방전가공 : 전극과 공작물 사이에 스파크 방전을 일으켜 공작물을 가공하는 형태를 말한다. 와이어 방전가공은 구리 선으로 된 와이어를 전극으로 이용하여 복잡한 윤곽을 가공한다.
• 전해가공 : 전극과 공작물 사이의 전기분해에 의해 전극의 형상과 동일한 형상으로 공작물을 가공하는 형태이다.
• 레이저가공 : 레이저를 이용하여 공작물을 원하는 형상으로 가공 혹은 용접하는 형태를 말한다.
• 위터젯가공 : 고압의 물을 공작물에 분사함으로써 절단가공하는 형태이다. 입자 워터젯가공은 물에 연마 입자를 혼합함으로써 가공 능률을 향상시킨다.

장점

• 원하는 재료를 사용하여 형상 조립성 및 기능성을 확인할 수 있다.
• 실제 제품과 동일한 크기로 만들 수 있고 공차 변화에 따른 조립성을 검토하기 쉽고 공차에 해당하는 부분을 정밀도가 높게 가공할 수 있다.
• 비결정성 수지의 경우에는 최종 사용자가 원하는 색상을 도장할 수 있다.
• 치공구 비용이 매우 낮다.
• 부품들을 접합할 때 부품을 고정시키는 몇 개의 치구만 만들면 된다.

단점

• 기계가공에 의해 부품 표면에 흠이 발생하여 제품의 외관품질에 대한 요구 사항을 만족시키지 못할 수도 있다.
• 기본 재료의 선택은 최종적인 제품에서 사용될 재료와 동일하지만 소형재로 성형될 제품과 물성치가 다른 경우가 있다.
• 성형된 제품과 비교할 때 질감이 다르다.
• 기계가공을 하면 그 고유의 질감을 느끼게 되고 표면을 연마할 수도 있지만 특수한 질감을 표현하기가 어렵다.
• 성형된 제품과 다른 분자구조를 갖는다 결정성 수지의 영우 이러한 영향을 더욱 받는다.
• 압출 시의 결정화 과정은 사출 성형의 것과는 다른 배향성을 가지게 된다.

소성가공

• 단조 (forging) : 금속 재료를 가열해서 서성 영역에서 외력을 가해 희망하는 어떤 형태로 소성변형을 하는 가공법을 말한다. 기계 함마 또는 작게는 대장간의 망치로 두들기는 것도 여기에 해당된다.
• 압연(rolling) : 금속 재료를 회전하는 롤 사이를 통과시켜 롤의 압력에 의하여 소성변형을 시켜 단면적을 축소시키면서 길이를 늘이는 작업과정을 말한다.
• 압출가공(extrusion) : 알루미늄, 마그네슘 등과 같은 연질 금속 소재를 높은 압력하에서 다이오리피스를 통하여 유출될 수 있도록 압력을 가하고 환봉, 각봉, 관, 형강, 등의 제품으로 단면적을 축소하여 뽑아내는 과정을 말한다.
• 인발가공(drawing) : 봉, 선, 관 등의 반제품은 압연, 압출 가공 등에 의하여 제조되나 단면적이 극히 작고 치수 공차가 작고 정확한 것을 제조하기 곤란하므로 인발가공에 의하여 제조한다. 인발가공은 다이의 출구측에 인발기로서 축 방향의 인장력을 작용 시켜서 단면 치수를 감축하고 다이 구멍과 같은 치수의 단면을 가지는 제품을 뽑아내는 가공을 말한다.
• 프레스 가공(press working) : 가공 방식이 많으며 전단 가공(shearing work), 굽힘 가공(bending work), 드로잉 가공(drawing work), 부각 가공(embossing work), 압인 가공(coining work) 등이 있다.
• 특수성형가공 (spinning) :선반 주축에 제품의 원형을 고정하고 이 원형과 심압대 사이에 소재 판을 끼워서 주축과 함께 회전 시키고 작업자의 인력이나 기계적인 힘으로 스틱 또는 롤러로 소재판을 원형의 면에 밑바닥 부분으로부터 눌러 대면서 원형과 같은 형상의 제품을 성형하는 가공법을 스피닝이라고 한다.
• 전조 (component rolling) : 축 대칭형 소재를 2개 이상의 공구 사이에서 굴림으로써 그 외형 또는 내면의 모양을 성형하는 소성가공을 전조라고 한다.

참고자료

• 〈가공〉, 《위키백과》
• 〈가공〉, 《나무위키》
• 〈가공〉, 《네이버 국어사전》
• 〈가공〉, 《네이버 지식백과》

같이 보기

• 원자재
• 제품
• 재료

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