※드릴 지그
■드릴 지그를 구성하는 3대 요소
드릴 지그를 구성하는 3대 요소에는 위치결정, 체결 및 공구의 안내 장치 등이 있고, 그 구성요소를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
⊙위치결정
-절삭공구와 지그의 상대위치, 지그와 가공물의 관계위치를 정확하고 일정하게 유지하면서 위치결정을 하여야 한다. 또 체결방법이나 칩의 배출 등에 주의하고, 체결하여 위치가 어긋난다든가, 절삭력이나 절삭 중의 진동에 의하여 위치결정이 불안정하게 되지 않는 구조가 좋다.
⊙체결
-가공물을 지그에 체결하는 장치는 구조에 따라서 가공 정밀도와 시간에 큰 영향을 미치므로 설계할 때에 충분히 주의하여야 한다.
⊙공구의 안내
-지그를 사용하여 정해진 위치에서 일정한 지름의 구멍을 가진 가공물을 가공하기 위해 지그판의 안내를 따라 드릴이 유도되면서 구멍을 뚫는다. 따라서 안내판은 많은 회전 공구를 안내해야 하기 때문에 마멸되기 쉽다. 그러므로 담금질하여 경화시킨 부시를 안내판에 끼워서 오래 사용하도록 한다. 부시는 여러 종류가 있고, 크게 2종류로 나눈다.
1. 고정 부시
2. 삽입 부시
고정 부시는 지그 구멍의 마멸을 방지하기 위하여 지그판에 압입한 부시이고, 삽입 부시는 가은 위치에서 지름이 다른 여러 구멍을 가공할 때에, 압입된 고정 부시에 끼워 놓은 부시이다.
■드릴 지그의 분류 및 구조
⊙드릴 지그의 분류
-가공 기술이 발달한 최근에는 드릴 가공이 전 공정의 약 20%를 차지하고 작업 방식도 다양하다. 수많은 드릴 작업에서 여러 가지 요구를 충족시키는 것은 어렵다. 그러나 드릴 지그의 설계 제작에 있어서는 설비 기계의 능력 등을 충분히 고려해야 한다.
드릴 지그를 목적에 따라 분류하면 다음과 같다.
평판형 지그(Plate Jigs)
상자형 지그(Box Jigs)
회전형 지그(Trunnion Jigs)
분할 지그(Indexing Jigs)
조립 지그(Assembling Jigs)
기타 지그
※보링 지그
보링 지그를 설계 제작하기 위하여 사용되는 공구와 아버에 대한 지식이 필요하다. 보링에 사용되는 절삭 공구는 대단히 많다. 중요한 부품을 정밀하게 가공하기 위하여 준비하는 공구나 측정하는 공구 등 작업능률을 향상시키기 위한 공구가 필요하다.
■보링 지그의 설계
⊙지그의 목적
-가공물과 공구의 상대 위치를 정확하게 결정하기 위하여, 지그는 가공물을 잡아 주는 부분과 공구의 위치를 결정하는 부분으로 구성되어 있다.
⊙지그의 형식
-보링 머신에는 보링용 지그와 밀링용 지그가 가장 많이 사용된다. 지그의 형식은 개방형과 폐쇄형이 있다. 개방형은 지그에 가공물을 장착할 때에 대부분 가공물의 표면이 노출되어 있다. 이에 속하는 가장 간단한 것은 개방형 지그이다. 폐쇄형은 상자형으로 되어 있고 보링 가공에서 가장 많이 쓰인다.
⊙지그 설계상의 요점
-강성을 크게 할 것 : 지그를 사용할 경우 가공 정밀도는 작업자에게 좌우되지 않고 지그에 의하여 결정된다. 따라서 지그는 강성이 커야 하고, 가공물의 변형을 방지하거나 공구를 지지할 수 있도록 충분한 강성을 가져야 한다.
-가공물에 적절한 기준면을 설정할 것 : 지그에 가공물을 확실하게 장착하기 위하여 변형이나 절삭력이 작용하는 상태를 충분히 고려하여 기준면을 선택할 필요가 있다. 일반적으로 중요한 곳에 기준면이나 기준자리를 미리 결정해 두고 설계하는 것이 좋다
-지그의 기준면 선택 : 가공물에 작용하는 절삭력은 지그의 기준면이 직접 받도록 설치한다. 기준면이 잘못 설정되면 가공물에 비트림 또는 굽힘 변형이 생긴다.
-칩의 제거에 주의할 것 : 지그의 설계에서는 기능도 중요하지만 동시에 칩 처리방법에도 관심을 가져야 한다. 특히 자동 기계에서 칩의 제거 능력은 지그의 성능에 직접 영향을 주기 때문이다.
-취급과 보수가 용이할 것 : 가공 기계로부터 가공물을 착탈하기 편리하고 가이드 또는 기준면 등이 마멸되면 교환하기 쉽도록 설계한다.
※밀링 지그
밀링 머신은 일반적으로 많은 날을 가진 회전공구로 가공물을 절삭한다. 이것은 여러 종류가 있고 각종 부속 장치와 범용 지그에 이르기까지 적용 범위가 대단히 넓다.
■밀링 지그의 설계
-생산 공장에서는 다른 설비기계와 마찬가지로 지그를 사용할 경우와 사용하지 않을 경우의 이익을 생각해야 한다. 지그에 투자할 수 있는 비용은 주로 대상 가공물의 수량으로 결정된다. 그러나 비록 적은 수량이더라도 제품이 요구하는 정밀도나 모양에 따라서는 전용지그를 사용하는 것이 더욱 원가를 절감할 수 있다.
■가공물의 배열방법
-가공물을 밀링 머신의 테이블 위에 배열하는 방법에는 여러 가지가 있고, 그에 따라 지그의 구조도 달라진다.
1. 1개부착 : 이러한 지그는 쉽게 제작되기 때문에, 소형 부품 이외에는 1개 부착이 많다. 특히 라인 생산에서는 착탈 시간을 단축하기 위하여 1개만 부착한다.
2. 직렬부착 : 테이블의 길이 방향으로 2개 이상의 가공물을 일렬로 배열하는 방법이다. 이송 속도가 느리면 가공이 끝난 가공물을 순차적으로 탈거하고 새로운 공작물을 부착하여 기계의 가동률을 높일 수가 있다.
3. 병렬부착 : 테이블의 길이 방향과 직각으로 2개 이상의 가공물을 배열하는 방식이다. 동시에 여러 개의 제품을 가공하기 때문에 1개당 가공 시간이 단축된다.
4. 교대부착 : 테이블의 좌우에 가공물을 부착하는 방법이다. 한쪽에서 가공물을 가공할때에, 다른 쪽에서 가공물을 착탈하기 때문에 기계의 가동률이 높아진다.
5. 연속부착 : 회전 테이블이나 드럼에 가공물을 부착하는 방법이다.가공과 착탈이 연속적으로 이루어지므로 기계를 정지할 필요하 없고 가동률이 아주 높다.
■지그 설계상의 유의 사항
⊙체결 기준
-가공물을 지그에 체결할 때에 어느 곳을 기준으로 하여 체결할 것인가를 충분히 검토해야 한다. 기준명니 가공된 면이라면 좋으나, 주물표면 또는 단조표면과 같은 경우에는 미리 기준을 정하여 체결한다.
⊙고정 방법
-기능면에 따라 고정 장치를 분류하면, 가공물을 고정하는 것(주클램프), 가공물을 기준면에 밀어붙이는 것(보조클램프), 작은 힘으로 가공물을 변형시키지 않고 고정하거나 고정력 또는 절삭력에 의한 진동 또는 변형을 방지하는 것(내추럴 클램프) 등 3종류가 있다.
⊙공구 부착
-대량생산에서는 특수 기구를 부착하여 일정한 주기로 공구를 교환하는 것이 좋다. 공구의 교환이 빠르고 정확하면 효율성과 생산성에 큰 영향을 준다.
※선반용 치공구
■선반용 치공구의 설계방법
-선반용 치공구의 설계에서 주의해야 할 점은 다음과 같다.
⊙가공물의 소요정밀도
⊙가공물 착탈의 용이성
⊙체결의 확실화
⊙체결력, 절삭력에 의한 변형방지
■선반용 치공구 설계의 예
⊙스크롤 또는 단동척을 이용한 것
⊙면판을 이용하는 것
⊙콜릿 척 또는 유사한 척을 이용하는 것
⊙물림 조에 의한 것
⊙그립형
⊙분할식
⊙회전축과 직각 분할 중심축을 갖는 것
⊙여러 개를 동시에 부착시키는 것
⊙바이트 고정용
■선반작업의 단능화와 자동화
⊙센터 작업용 자동선반
⊙척 작업용 자동선반
⊙수치제어 선반
※연삭 지그
-연삭 지그는 사용하는 연삭 프로세스 또는 연삭기의 형식에 따라 분류한다. 현재까지 표준 또는 일반적인 지그는 잘 사용되지 않는다. 연삭 프로세스나 연삭기의 종류에 따라 지그를 설계할 때 고려할 사항은 다음과 같다.
⊙연삭액 노즐, 스프레이 가드, 파트 피더, 그 밖에 유사장치
⊙연삭액 배출 방법과 제어
⊙지그의 위나 가까운 위치에서 휠 드레서 부착
⊙회전 지그나 척의 평행 운동
■연삭 지그의 종류
⊙원통 연삭기의 지그
⊙평면 연삭기용 지그
⊙내면 연삭기용 지그
⊙공구 및 커터 연삭용 지그
※검사 지그
■지그의 계획
-가공 지그와 마찬가지로 검사 지그는 공장에서 시술적 또는 경제적인 이유로 많이 이용되며, 예측 기술의 진보에 따라 좋은 계측기와 지그가 개발되고 있다.
■지그 설계의 기초 지식
⊙측정오차
⊙열팽창
⊙탄성변형
⊙검사 지그의 재료
※정밀도
■진원도
-원형부분이 기하학적 원으로부터 벗어난 크기
원형부분을 2개의 동심의 기하학적인 원으로 취했을 경우에 두 원의 간격이 최소가 되는 두 원의
반지름의 차로써 나타내며 mm, um로 표시한다.
■원통도
원통도는 원통형상의 모든 표면이 두 개의 동심원통사이에 들어가야 하는 공차역으로 진원도,
진직도 및 평행도의 복합공차라 할 수 있다.
원통도 공차는 반지름상의 공차 영역이며 실제 제품이 완전한 원통으로 벗어남의 크기이다.
기호는 "이 표면은 형체 치수에 관계없이 반경상으로 0.05mm이내에 원통일 것"으로 읽는다.
■진직도
기계의 직선 부분이 이상직선(직선 부분 위의 두 점을 지나는 기하학적인 직선)으로 부터
어긋난 크기를 말한다.
기준선에서 높이 차 중 최대값과 최소값의 차가 진직도 값이다.
■평면도
기계의 평면부분이 이상평면(평면 부분중에 3점을 포함한 기하학적인 평면)으로부터 벗어난 크기를 말한다.
■평행도
평행하여야 할 직선 부분과 직선 부분, 직선 부분과 평면 부분, 혹은 평면 부분과 평면 부분이 짝지어 있다.
그중 한쪽을 데이텀으로 하고 이 데이텀에 대하여 평행한 기하학적 직선 또는 기하학적 평면으로부터 다른 한쪽은 직선 부분 또는 평면 부분의 어긋남의 크기를 말한다.
■직각도
직각이어야 할 직선 부분, 직선 부분과 평면 부분, 또는 평면 부분과 평면 부분이 짝지어 있을 때, 그 중 한쪽을 데이텀으로 하여, 이에 대하여 직각인 기하학적 직선 또는 평면으로부터의 어긋남의 크기를 말한다.
■경사도
데이텀 평면이나 데이텀 축선에 대하여 임의의 각도를 가진 형체의 규제에 사용하며, 지정된 공차역 범위 내에서 각도가 유지되도록 규제한다.
■동심도
정밀도 영역은 중심이 기준선과 일차하는 지름 t의 원 안에 있다.
■위치 정밀도
정밀도가 평면 안에 규정된 경우는 정밀도 영역은 대상 선의 위치에 대해 t만큼 떨어져 있는 2개의 직선 사이에 있다.
※끼워맞춤
⊙억지 끼워맞춤 : 항상 죔쇠가 생기는 끼워맞춤. 축의 허용구역이 구멍의 허용구역보다 위에 있음
⊙중간 끼워맞춤 : 허용한계 내의 구멍과 축의 끼워맞춤에서 틈새가 생기거나 죔쇠가 생김. 축의 허용구역이 죔쇠의 허용구역과 겹침. 축의 허용구역이 구멍의 허용구역보다 아래에 있음
⊙헐거운 끼워맞춤 : 항상 틈새가 생기는 끼워맞춤
⊙구멍 기준 끼워맞춤 : 한 가지 구멍에 여러 가지 축의 끼워맞춤을 하여 틈새나 죔쇠가 다른 여러 끼워맞춤을 얻는 방식
⊙축 기준 끼워맞춤 : 한 가지 축을 여러 가지 구멍에 끼워맞춤을 하여 틈새나 죔쇠가 다른 여러 끼워맞춤을 얻는 방식
⊙기준 축 : 끼워맞춤의 기준이 되는 축으로, 규격에서 위 치수 허용차가 0이 되는 축을 사용한다.
※표면거칠기
-다듬질한 면을 수직의 피측정면으로 절단했을 때 단면에 나타난 윤곽을 단면곡선이라고 하고, 단면곡선에 나타난 굴곡을 표면거칠기라고 한다. 표면거칠기의 표시는 ㎛ (= 1/1000 mm)로 표시한다.
3일에 걸쳐 치공구 설계에 대해서 배울 수 있는 시간이 됐다. 다행히 학부에서 배웠던 내용과 기능사, 산업기사, 기사 등을 공부하며 배웠던 내용들이 다수 겹쳐서 이해하며 교육을 받을 수 있었다. 설계를 하기 위해서 알아야 하는 기본적인 설계 지식들에 배울 수 있었던 시간이 됐다.
