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공작
공작(工作)은 물건을 만들거나 변형시켜 가공시킴을 말한다. 이런 공작을 하는 곳은 '공작소'라고 한다.
현대중국어에서 엄청 많이 쓰이는 단어이다. '일하다'라는 뜻에 해당하는 단어가 바로 이 단어이기 때문이다. HSK 1급에 배정되어 있을 정도로 기초단어이며, 한국 아이돌 중 중국 국적인 멤버가 중국 활동을 할 때 개인사무소를 '공작실'로 부른다.
목차
기계 공작 종류
기계가공작업이란 다양한 공작기계를 이용해서 금속재료를 가공하는 작업을 말한다. 대표적인 기계가공작업으로는 선반과 밀링머신 등이 있고 이 두가지 기계 모두 절삭 공구를 회전시켜 재료를 깍거나 절단하는데 주로 사용한다. 이 공작기계들은 다양한 위험요소가 있고 한번 발생하게 되면 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에 철저하게 관리를 해줘야 한다.
공작기계에 의한 기계가공작업 종류
- 선삭 : 가공물이 회전하면서 바이트에 의하여 가공되며 주로 선반에서 이루어진다. 선반에서 할 수 있는 작업은 매우 다양하며 대표적인 것은 내외경 절삭, 테이퍼 절삭, 나사 절삭 등이다.
- 드릴링 및 보링 : 공구를 회전시키며 축 방향으로 이송하여 구멍을 뚫고 구멍을 넓히는 작업을 하는 것을 말한다. 이 작업에는 드릴링머신, 보링머신이 사용된다.
- 평삭 및 형상 : 세이퍼 또는 슬로터와 플레이너에서 이루어지는 평면 또는 이형을 가공하는 가공방식이다. 직선절삭운동과 이에 직각으로 움직이는 이송운동에 의하여 이루어진다.
- 밀링 : 고속으로 회전하는 절삭공구인 밀링커터에 의하여 평면절삭, 홈 절삭, 단면 절삭, 치차 절삭, 캠 제작 등을 할 수 있는 일종의 만능적인 공작기계인 밀링머신에 의하여 이루어지는 가공작업이다.
- 연삭가공 : 미세한 연삭 입자에 의해 미세한 칩을 발생시키면서 가공하는 절삭가공의 한 방법으로 주로 연삭숫돌을 이용하는 방식으로 이루어 진다.
기계가공작업의 유해ㆍ위험성
기계가공작업은 선반, 밀링, 머시닝센터 등 동력으로 작동되는 가공기계를 사용하여 소재를 절단, 선삭, 연마하는 작업 등을 행하므로 작동 및 이송 중인 기계나 공구와의 접촉, 충돌에 따른 감김, 끼임, 베임, 부딪힘 등의 재해가 주로 발생한다.
감김ㆍ끼임 절단ㆍ베임ㆍ찔림 부딪힘 1. 선반 척에 공작물을 물리던 중 손가락 끼임 2, 장갑을 착용한 상태로 칩을 제거하다 회전축에 끼임
3. 기계가공작업 후 공작물을 손으로 빼려다가 회전축에 말림
1. 연삭작업 중 연삭숫돌에 접촉되어 손을 베임 2. 기계톱을 이용해 소재 절단 작업 중 톱날에 접촉되어 손가락 잘림
1. 연삭작업 중 연마석이 파손되면서 날아와 작업자가 맞음 2. 가공 중이던 공작물이 날아와 작업자가 맞음
선반 공작
- 외경 가공 : 외경 가공은 회전하는 재료의 바깥쪽에서 절삭 공구를 대는 방법이다. 선반 가공 중에도 가장 많이 이용되는 가공법으로 표면을 매끄럽게 하는 마감 가공 및 가공 초기 단계에서 대략적으로 원하는 형상으로 깎아낼 때 사용된다. 외경 가공에서는 발생한 칩이 절삭 공구에 얽혀 버릴 수 있다. 특히 높은 정밀도가 요구되는 마감 가공의 경우에는 칩이 얽혀 정밀도가 악화되는 것을 방지하기 위해 절삭 공구의 각도를 조정해야 한다.
- 내경 가공 : 내경 가공에서는 재료에 타공 가공 등으로 가공한 홀을 크게 넓혀 가듯이 재료 안쪽을 깎아 나간다. 홀 크기를 다듬거나 안쪽 표면을 깔끔하게 마감하는 경우에 이용된다. 내경 가공에서는 가공하는 홀의 깊이에 따라 공구를 길게 해야 한다. 그러나 긴 공구는 휘어지기 쉬워 정밀도 악화에 주의해야 한다. 또한 칩이 홀 내부에 쌓이게 되어 빈번하게 칩을 빼내야 한다.
- 나사 절삭 가공 : 나사 절삭 가공은 나사의 피치를 제작하는 가공법이다. 선반 가공에서는 전용 나사 절삭 공구를 이용하여 수나사와 암나사 모두를 가공할 수 있다. 밀링 가공이나 머시닝 센터의 경우는 암나사만 가능한 경우가 많으므로 수나사도 제작할 수 있는 점은 선반 가공의 큰 장점 중 하나이다. 나사 절삭 전용 공구를 재료에 대고 일정한 속도로 공구를 움직인다. 나사 피치를 등간격으로 하기 위해 「자동 이송 기능」을 사용하여 속도를 일정하게 유지하는 경우가 많다.
- 타공 가공 : 타공 가공은 회전하는 재료에 드릴을 바짝 대고 홀을 가공하는 방법이다. 내경 가공을 할 때는 미리 전용 공구가 들어가는 홀을 가공해 두어야 하고 이때 타공 가공이 이용된다. 드릴을 이용한 타공 가공은 그렇게 정밀도가 높지 않으므로 필요한 크기의 홀을 가공한 후 마감은 일반적으로 내경 가공이 사용된다.
- 절단 가공 : 절단 가공은 재료에 공구를 대고 필요 없는 부분을 잘라내는 가공법이다. 원주를 둥글게 자르는 듯한 이미지이다. 날이 가는 공구를 사용해야 하고 진동이나 소리를 확인하면서 작업해야 하므로 어느 정도 기술이 필요하다. 정밀도 높은 가공을 하기 위해서는 잘 휘어지는 날이나 절삭할 때 오일을 사용하는 등 대책이 필요하다.
밀링 공작
유형
- 정면 밀링 : 정면 밀링은 「페이스 밀」이라고 하고 원 바깥 둘레에 여러 날을 갖고 회전시키면서 평행 이동하여 표면을 평평하게 가공한다. 한번에 넓은 범위를 깎기 때문에 절삭 효율이 좋습니다. 또한 고정밀도 평면 가공이 가능하다. 주로 수직형 밀링에 이용되고 있고 가장 많이 사용되는 공구이다.
- 엔드밀 : 엔드밀은 드릴처럼 가늘고 긴 형상을 하고 있다. 평면 가공, 단 가공, 홈 가공 등 다양한 가공이 가능한 만능 공구이다. 스퀘어 엔드밀이라는 선단이 평평한 커터 외에 볼 엔드밀처럼 선단이 구형으로 되어 있어 곡면 가공에 적합한 커터도 있다. 정면 밀링에서는 큰 면적의 평면을 가공하고 엔드밀에서는 보다 면적이 작은 세밀한 형상을 가공한다. 또한 평면만이 아닌 다양한 형상으로 가공할 수 있으므로, 공구 교환하는 공정을 절감할 수 있다. 날 수는 주로 2~4장으로 용도나 가공물의 크기 등에 따라 날을 구분하여 사용한다.
- 홈 밀링 : 홈 밀링은 고속 커터와 같이 원형 날이 회전하면서 평행 이동하여 홈을 깎는다. 날 폭이나 외경에 따라 홈 폭과 깊이가 어느 정도 정해진다. 엔드밀을 사용하여 홈 가공하는 것보다 절삭 속도가 빠르고 마감도 고정밀도이다. 특히 길고 깊은 홈을 많이 가공하는 경우에 이용되는 공구이다.
- 플레인 밀링 : 플레인 밀링은 원통 형상의 공구 바깥 둘레면에 날이 있다. 수평형 밀링에 장착하여 사용하고 평면 가공한다. 플레인 밀링은 정면 밀링에 비해 절삭 효율이 좋지만 정밀도가 떨어진다. 따라서 거친 잘식 가공에 주로 사용된다.
종류
- 평면 가공 : 평면 가공은 공작물을 평평한 면으로 깎는다. 공작물을 고정하는 테이블을 전후좌우로 이동시켜 깎아간다. 평면 가공은 주로 정면 밀링이나 플레인 밀링을 사용한다. 정면 밀링에서는 수직형, 플레인 밀링에서는 수평형과 같이 공구에 따라 가공기가 다르다. 엔드밀을 사용해도 평면 가공할 수 있지만 큰 면적을 깎는 경우는 적합하지 않다. 엔드밀은 작은 면적의 평면을 가공하는 경우에 많이 사용된다.
- 측면 가공 : 측면 가공은 공구를 위아래 움직여 공작물의 측면을 깎는다. 평면 가공과 마찬가지로 정면 밀링이나 엔드밀을 사용한다. 또한 수평형 밀링 머신에 사이드 커터를 장착하여 측면을 깎을 수도 있다. 주로 거친 절삭 가공에서 사용된다.
- 단차 가공 : 단차 가공은 평면과 측면을 동시에 깎아 단차를 만든다. 정면 밀링이나 플레인 밀링으로 가공한 평면에 대해 한단 더 파고들도록 공구로 깎아간다. 넒은 면이나 단차 높이가 낮은 경우에는 정면 밀링을 사용합니다. 한편 좁은 면이나 높은 단차에는 엔드밀을 사용한다.
- 홈 가공 : 홈 가공은 공작물에 대해 홈을 파는 가공이다. 엔드밀을 사용하여 가공하는 방법이 일반적이지만 홈 밀링을 사용하는 경우도 있다. 엔드밀로 지정된 깊이까지 깎은 후 테이블을 움직여 홈을 깎아간다. T홈 밀링이라는 공구를 사용하여 바닥면이 넓어진 홈도 가공할 수 있다. 볼트를 끼워넣는 부품 등은 T홈 형상을 하고 있다.
- 홀 가공 : 드릴 프레스처럼 홀 가공도 할 수 있다. 센터 홀 드릴로 예비 홀을 가공해 두고 드릴 날로 지정 깊이까지 깊이 판다. 또한 엔드밀을 사용해도 홀을 가공할 수 있다. 면에서의 위치 정밀도가 필요한 홀을 가공할 때는 엔드밀을 사용하는 경우가 많다. 공구를 교체할 필요 없이 면과 홀을 가공할 수 있어 위치 정밀도를 확보하기 쉽기 때문이다.
- 3차원 가공 : 공구를 위아래로 움직여 공작물을 전후좌우로 이동시켜 가공하는 것이 기본적인 개념이지만 공구와 작업대를 NC로 동시에 제어해서 움직이면 3차원 형상 가공도 가능해진다. 이와 같은 가공을 동시 3축 가공이라고 한다.
참고자료
- 〈공작〉, 《나무위키》
- 〈선반(터닝) 가공의 특징과 대표적인 가공 방법에 대한 해설〉, 《meviy 한국미스미》, 2022-09-01
- 〈밀링 가공이란? 종류, 특징 및 가공 방법 등에 대하여 소개〉, 《meviy 한국미스미》, 2022-09-01
- 도비는오늘도행복해, 〈기계가공작업의 종류 및 위험요소 그리고 안전장치까지〉, 《티스토리》, 2023-08-09
같이 보기
