1 주제 - 공정계획 방법

’15 년 절삭가공업종 기술세미나

2015 년 07 월 14~15일

전문위원 이 원 표

목목차차

1. 기계가공의 요점

2. 공정 설계

3. 공정설계의 기본적 순서

3-1. 가공방법과 사용공구 검토 3-2. 가공의 우선성 검토

▣ 능률적인 기계 가공

1) 도면이 지시한대로 정확한 부품을 제작하는 것이 중요

2) 최대한 빠르고 효율이 좋은 가공

3) 가공 초보자보다 가공의 베테랑이 훨씬 가공이 빠르다 .

그러나 , 실제로 공작 기계가 움직이는 시간은 가공 속도에 제한이

있으므로 초보자와 베테랑의 차이는 거의 없다 .

4) 능률적인 가공을 위해서는 “ 공구를 교체 할 때의 손재주” 와

“ 적절한 가공순서 결정” 이 중요

5) 어떤 경우에도 가공 작업을 서둘러서는 안 된다 .

1. 기계가공 요점

▶ 기계 가공은 기계 도면을 보는 것으로 부터 진행▶ 기계 도면은 설계자로부터 가공담당자 에게 전달되는 정보 수단▶ 기계 가공을 시작하기 전에 기계 도면을 정확하게 읽을 수 있는 지식 필요

（ 1 ） 組立圖와 部品圖

▣ 機械 圖面 읽기

▶ 기계 도면에는 조립도와 부품도가 있다 .▶ 조립 도면에는 - 각각의 부품이 어떻게 조립되는 지가 도형으로 표현되어 있으며 , 또한 각 부품의 재질과 수량이 표기 - 다른 기계나 구조물과 연결에 필요한 나사와 홀 (HOLE) 위치 및 기계 전체 치수 등이 기입▶ 부품 도면에는 - 부품을 가공할 때 사용하는 가장 중요한 도면 - 부품의 재질 , 형상 , 치수 , 가공방법 등 부품 제작에 필요한 모든 정보가 포함

（ 2 ） 加工精度와 치수公差

▶ 기계 가공으로 도면에 표시된 치수 와 동일한 ( 기준 ) 치수로 마무리 할 수 없다 .▶ 부품의 길이에 대응해 실제 치수의 허용 된 최대 값과 최소값이 정해져 있다 . - 치수 공차는 최대 값과 최소값의 차이▶ 도면에 특별한 표시가 없는 경우 일반적으로 “ 기준 치수” 를 중심으로 “+ 측” ( 크게 만드는 쪽 ) 과 “ - 측” ( 작게 만드는 쪽 ) 에 똑같은 치수 공차가 있다 . 이것을 보통 공차라 한다

▣ 機械 加工은 정성스럽게▶ 기계 가공은 귀찮은 일을 게을리 하지 않는 것이 중요하다 . - 소재를 자르거나 깎거나 한 후에는 BURR 를 없애야 한다 . - BURR 는 소재를 자르거나 깎거나 할 때 소재의 모서리에 발생한다 . - 눈으로 판단 할 수 있는 큰 BURR 도 있지만 , 만져 보지 않으면 모르는 작은 BURR 도 있다 . ▶ 정성껏 BURR 를 제거하는 것은 , 정밀 기계 부품을 만드는 기본이다 .

▣ 폭 넓은 지식을 익히기▶ 통상 기계 가공 현장에서 모든 작업을 한 사람이 진행시켜 나가는 것은 거의 없다 .▶ 하나 하나의 공정이 여러 사람의 가공 담당자에 의해 진행되어 , 1 개의 부품이 완성 된다 .▶ 이러한 일련의 작업을 원활히 진행하기 위해서는 폭 넓은 지식을 몸에 익혀두고 , 전체의 흐름을 아는 것이 매우 중요하다 .

2. 工程設計

• 공정 설계는 부품의 가공순서 , 가공방법 등을 설정하는 것• 공정 설계는 “ 가공공정의 설정” 과“ 가공작업의

설정” 으로 대별된다 .

• 가공공정 설정 (1) 공정수 및 공정순서 설정 (2) 각 공정에서 가공되는 가공형상 특징 할당 (3) 각 공정에서 사용하는 공작기계 지정 (4) 각 공정에 걸쳐있는 CLAMP 위치 및 CLAMP

방법

• 가공작업의 설정 (1) 가공형상 특징을 가공하기 위한 가공작업의 종류 및 그의 가공순서 설정 (2) 각 가공작업에서 사용하는 절삭공구 , 절삭조건 ,

공구동작 , 절삭 깊이 등을 설정 (3) 공정내의 가공작업 순서를 설정

• 기업에서는 주로 다음 목적으로 공정설계를 행한다 (1) 가공 COST 산출 (2) 가공작업 지시 (3) 공구 , 치구 등 수배

• 가공작업의 설정은 가공기술 DATA BASE 를 준비하여 자동화가 쉽도록 한다

업무 순서

① 製品圖의 각 치수공차를 보고 加工法을 선정

치수공차

대조선삭으로 가능？　±0.2μ

연삭으로 가능？　±0.2μ

밀링으로 가능？ ±0.2μ

해당하는

공작기계

加工方法이 결정使用하는 M/C 이 결정

과거의 경험

② 加工순서를 決定2-1 加工精度에 의한 순서 결정

조도를 고려한 가공 공정 수 절삭 량을 고려한 가공 공정 수표면처리는 절삭 가공 후교정은 표면처리 후

2-2 加工基準에 의해 工程 순서를 검토

前工程의 加工에 의해 다음공정 가공 시에 가공 기준면을 얻을 수 있는지 ? 혹은 척킹이 가능한 지를 CHECK

工作機械 CHUCK 等을 알고 있을必要 有2-3 加工工程 결정

第１工程　 A第２工程　 B第３工程　 C…

…

과거경험

第１工程　 A第２工程　 B第３工程　 C…

１回에 가능 or 불가능

③ 各工程 詳細検討

加工조건 ‘加工사이클 , 精度 , TOOLING’ 등을 검토

素材（치수）　　　　　 素材의 固定方法을 결정（ CHUCK 法）　　　加工치수

가공 여유절삭 조건공구 종류

２回 가공

切削 이송량主軸 회전수

공구 NOSE ‘R’

이송 속도

이론 조도 R ｙ

제품 조도

비교

( 소재치수－가공치수）＝가공여유

Ry＝　8Rf

2

× 103

※ TOOLING : 공구의 가공 ‘경로’

工具 R

Ry

ｆ 이송

加工사이클 타임

目標 사이클 타임 ( 加工時間 + 搬送時間 )比較

＞ OK＜ NG

加工時間 = 正味加工時間 + 급 이송時間 + α(信號 交換 )

実際로 加工하고있는 時間

工具가 빠르게 이송移動時間

搬送時間 = 로보트가 정위치에서 素材를 잡고 이동하여　　　　　　　　 LOADING 후 정위치로 돌아간 시간

0.3Z6.3Z

6.3Z0.8Z

1.6Z

Φ16h7Φ18h7

Φ16h7M6 깊이 14 이상

169±0.1

Φ14.5h7

INVOLUTE SPLINE

高周波 열처리 HRC58 이상

材質 S55C製品도면( 例 )

① 加工法 選定・・・선삭 , 연삭 , SPLINE 전조 , TAP 홀 가공 , 열처리

②加工 순서 : 선삭 → TAP →SPLINE → 열처리 → 교정 → 연삭

③詳細検討175

Φ20( 旋削 ) 素材

端面 가공 + 센터 홀

・外徑 황삭 + 정삭

・外徑 황삭 + 정삭

CLAMP

・ TAP 加工

・ SPLINE 加工

・열처리

・교정

・연삭

・열처리

선삭 TOOLING

10+10

36.5 30

86.5

118.6

169-0.1-0.3

+0.20

0-0.5

-0.5-1

+0.150

① 황삭

130

15 50

1

L

10m/min

공구 원점

주축회전　　 1800rpm절삭 이송속도 0.2mm/rpm mm/sec6602.01800

( 이송속도 )

L=117.5 이면

（급이송시간）（정미가공시간）

sec08.1)60100010()50130(

sec75.196)15.117(

加工 時間＝ 19.75+1.08=20.83sec搬送 時間이 10sec 면20.83+10=30.83≒31sec （加工 CYCLE TIME ）

IF 目標 사이클타임이 31sec 라면 OKIF 目標 사이클타임이 30sec 라면 NG → 再検討

2 台 用意？　　　搬送 재검토？ etc

② 정삭

主軸 회전　　 2400rpm切削 이송속도 0.25mm/rpm

mm/sec106025.02400

sec75.11105.117

따라서 11.75+1.08+10=22.83≒23sec

3. 공정설계의 기본적 순서

3-1) 가공 형태 마다 가공방법과 사용공구 검토

3-2) 가공의 우선성에 대해 검토

3-1) 가공형태의 종류와 가공법 분석

• 부품은 여러 형태로 구성되어 있음• 가공 형태는 한 개의 공구가 움직이고 있는 모양• 가공 형태 ( 예제 ) 의 종류는 - 구멍 , 단면 , 외경 , 내경 , 홈 , 나사

필요한 精度표면조도 25μm 이하일반공차 15±0.2mm

φ15

소재형상

(1) 구멍 형태

사용공구 및 공구 경로사용공구

DRILLΦ15

사용공구 DRILL Φ15T 코드 T0303

공구재질 TiN코팅 하이스TIP 형식 EX-MT-GDR64650

절삭 이송급 이송

필요한 精度표면조도 3.2μm 이하 → 정삭이 필요일반공차　　　 60±0.3　

60(2) 단면 형태

소재형상

공구경로 및 사용공구

사용공구 외경・단면용 바이트T 코드 T0101

공구재질 CA225(코팅 ) TIP 形式 CNMG120408HQ

사용공구외경･단면용 바이트

사용공구외경･단면용 바이트

가공형태（외경 단）의 설계사양

필요한 精度표면조도 1.6μm 이하 → 정삭이 필요기타 부분의 표면조도는 25μm 이하일반공차　　 30±0.2

30

외경 단 황삭 가공• 공구경로 및 사용공구

사용공구외경･단면용 바이트

사용공구 외경・단면용 바이트T 코드 T0101

공구재질 CA225(코팅 ) TIP 형식 CNMG120408HQ

외경단 중간정삭 가공• 공구경로 및 사용공구

사용공구외경･단면용 바이트

외경단 최종정삭 가공• 공구경로 및 사용공구

사용공구외경･단면용 바이트

● 생산성을 좋게 하기 위해서는

① 精度가 필요하지 않는 부분은

이송량을 크게 한다 ② 절삭이송 時 AIR CUTTING 량을 줄인다 .

가공형태 (GROOVE) 의 설계사양

필요한 精度표면조도 25μm 이하일반공차 5±0.1

　　 36±0.3

5

36

사용공구외경 홈 바이트

가공형태（ GROOVE ）• 공구경로 및 사용공구

사용공구 외경 홈 바이트T 코드 T0505/T0513

TIP 재질 TC40N(CERMET) TIP 형식 GB43R400(날폭 4mm)

가공형태（ GROOVE ）• 공구경로 및 사용공구

좌 측면 정삭

가공형태（ GROOVE ）• 공구경로 및 사용공구

우 측면 정삭

36

가공형태（ GROOVE ）• 공구경로

1 24 6 53

가공형태（나사）의 설계사양

수나사 외경JIS B0207 에서 40mm

M40×2

가공형태（나사）공구경로 및 사용공구

사용공구외경나사 가공 바이트

사용공구 외경나사 가공 바이트T 코드 T0606

공구재질 TC40N(CERMET) TIP 형식 TNN32ER200M

0.3

5

1.2

5

가공형태 요구정도

가공법 및 사용공구

공구수 황삭가공

Roughing 중간정삭 가공

Semi Finishing

최종정삭 가공

Finishing

1 구명 φ 15±0.2 Ra25 드릴φ 15

1

2 단면 60±0.3 Ra3.2

외경・단면용 바이트

외경・단면용 바이트 1

3 외경단 30±0.2 Ra1.6

외경・단면용 바이트

외경・단면용 바이트

외경・단면용 바이트 1

4 홈 5±0.1 36±0.3 Ra25

외경 홈가공 바이트

외경 홈가공 바이트 1

5 나사 M40×2

외경 나사가공 바이트

외경 나사가공 바이트 1

表１ 가공법 및 사용공구

3-2) 가공작업의 優先性

　加工의 優先性에 대해 검토해야 한다 . 各 OPERATION 은 技術的 또는 經濟的 拘束條件을기반으로 優先順序 関係에 따라 順序를 決定하지않으면 안 된다 .

・기준면을 포함한 치수 값에 의한 우선성

F2 B

F1

24

+1 0

20

±0

.3

B F1 F2

面 F1 은，소재상태인 面 B 에 대한 치수로，面 F2 가공 전에 面 F1 을 가공하는 것이

논리적 ① 面 F2 를 먼저 가공하면 , 面 F1 를 가공할 때，同時에 2 개의 치수를 실현시키지

않으면 안 된다 . 이것은 매우 힘든 일이다 . ② 거친 소재 면에 대한 面 F1 의 공차 ±0.3 는 TIGHT 하므로，먼저 面 F1 을 가공

・기하공차에 기인하는 우선성

A

⊥ 0.01

A

①

②

φ

① ②

단면①은 DATUM 面（基準面）으로，원통면② 보다 가공순서가 우선된다 .

반드시 기준이 되는 면을 먼저 가공한다 .

・기술적인 우선성▶ 단면 황삭 가공에 대한 구멍가공의 우선성

이송방향

회전

회전중심

中心軸 부근에서는 절삭속도가 ‘ 0’ 에 가깝기 때문에，공구가 절손되기 쉽다 .

그렇기 때문에 中心軸 부근에서의 단면가공을 피해야 한다 .

▶ 외경・내경 황삭 가공에 대한 단면 황삭 가공의 우선성

단면의 위치를 정확하게 알 수

없기 때문에 , 단면과의 거리를

크게 잡아야 한다

단면의 위치를 정확히 알기

때문에 , 단면 근처까지 공구를

가져갈 수 있다

▶ 나사 절삭가공에 대한 홈 가공의 우선성

δ1δ2

가속구간 δ1

감속구간 δ2

나사 절삭 동작의 전단부와 후단부는 SERVO 系의 지연으로 나사 LEAD 의 不正確한部分이 생긴다 . 나사 절삭 동작의 후단부를 그루브 일부분 까지 하면 나사부는완전한 나사를 얻을 수 있다

이송 동작이 안정된 부분을 이용해서 나사 절삭 작업을 하기 위해서는 , 最小限 필요한 보조주행 구간 δ1, δ2 가 필요하다 . δ2 가 그루브의 부분에 해당한다 .

▶ 외경 단 정삭 및 단면 정삭에 대한 면취의 우선성

중요면

BURR

중요한 면을 나중에 가공하면 , 가공에 의한 「 BURR」는 무해한

면취 가공에서 제거된다

・경제적인 우선성

▶ 외경・내경 황삭 가공에 대한 단면 황삭 가공의 우선성

▶ 단면 황삭 가공에 대한 구멍 가공의 우선성

- 단면의 흔들림을 없애 주므로 외경・내경 가공 시에 단면 근처까지 공구를 가져갈 수 있어서 AIR CUT 량을 감소시켜 , 생산성이 향상된다

- 중심축 부근에서는 절삭속도가 ‘ 0”근처이므로 , 공구 절손이 쉽다 . 구멍 가공을 먼저 하므로 공구 보호가 가능하다 .

- 외경 황삭 가공・중간 정삭 가공을 미리 하면，단면 정삭 가공 시 절삭면적을 감소 시켜주므로 생산성이 향상된다 .

▶ 단면 정삭 가공에 대한 외경 황삭 가공 , 중간 정삭 가공의 우선성

참고문헌

감사합니다감사합니다