자동나사절삭기와 다축자동기계에 대하여 공부하기

왼쪽부터 그림9.5, 그림9.6, 그림9.7

 

자동나사절삭기에 대하여 알아보려고 한다. 자동나사절삭기는 1873 년 Billings and Spencer Company의 Christopher N. Spencer에 의하여 발명되었다. 이 발명의 주요한 특징은 터릿의 운동을 조절하는 데 있으며, 공구는 원하는 속도로 공작물에 이송이 되고 후퇴되며 다음 위치로 분할 회전된다.

자동나사절삭기

이 동작은 터릿 아래에 위치하고 있는 원동형 또는 드럼형 캠 ( cam ) 에 의하여 이루어진다. 다른 특징은 역시 캠으로 조정되는 것으로 콜릿에 공작물을 고정하고 가공사이를 마지막에 공작물을 풀어주고 다음에 정지구 ( stop )에 가공하지 않은 봉재를 이송하는 기구이다. 이와 같은 특징들은 원래 설계된 것과 같은 방법으로 지금도 사용된다. 이 종류의 초기 기계는 주로 볼트와 나사를 제작하는 데 사용되었다. 작업자가 거의 운전하지 않고도 부품을 하나씩 제작할 수 있으므로 자동식이라고 한다. 대부분의 자동나사절삭기는 봉재를 이송할 뿐 아니라 매거진을 갖추어 봉재가 기계에 자동적으로 이송이 된다.

 

자동나사절삭기는 스핀들의 수 또는 터릿에 따라서 분류된다. 그러나 다축선반은 보통 나사절 삭기라고는 하지 않으며 오히려 다축자동선반 ( multispindle automatica ) 이라고 한다. 설계와 생 산용량은 다르나 이 두 기계가 하는 작업은 동일하다. 그림 9.5 A는 지름이 작은 봉작업을 위하여 설계된 자동나사절삭기를 나타낸다. 이 기계는 전 면과 후면에 공구를 설치할 수 있는 가로이송대와 길이방향으로 운동하는 이송대 위에 수직위치에 설치한 터릿을 가지고 있다. 이 기계에 사용되는 공구는 수직면 내에 스핀들과 동일선상의 터릿 둘레에 설치한다. 일반적인 기계 가공작업, 즉 선삭, 드릴링, 보령 및 나사 깎기 등을 이 기계 로 할 수 있다.

 

원, 4 각, 6 각 또는 특수한 단면형상 등 어떤 것이든지 사용되는 봉재는 완성된 제품이 택하는 단면에 의하여 결정된다. 대부분의 형상에 대한 몰릿을 구할 수 있다. 그림 9.5 C와 그림 9.5 은 소형 부품의 정밀선삭을 위하여 개발된 스위 스형 나사절삭기를 나타 낸다. 이 공작기계에 사용하는 단인공구는 내면이 초경합금으로 된 안내부시 둘레에 방사선 방 향으로 설치하며, 이 부시를 통하여 기계절삭 작업을 하는 동안 재료를 밀어낸다. 대부분의 지름 선삭은 두 개의 수평방향의 공구이송대로 하며, 다른 3개는 주로 너링, 모따기, 절단 및 홈밖기 등에 사용된다. 소재는 공구 후면의 주축대 안에 위치한 회전톨릿으로 고정되며, 모든 길이방향의 이송은 주축대를 하나의 장치로 앞으로 움직이는 캠으로 한다. 이 전방으로의 운동은 안내부 시를 통하여, 캠으로 조절되고 위치가 정해지는 단인공구로 소재를 밀어낸다. 재료의 전방으로의 이동과 공구의 운동을 조정하여 작은 부품의 가는 지름을 0.0002 내지 0,0005 in. ( 0.005 ~ 0.013 mm ) 범위의 공차로 유지할 수 있다.

다축자동기계

다축자동기계는 붕작업에서 가장 빠른 기계이다. 이 공작기계는 완전자동식 작업기계이며 2, 4, 5, 6 또는 8 개의 주축이 있는 다양한 모델로 제작된다. 이 기계에서는 작업을 단계 별로 분할하고 작업의 일부분 찍을 여러 스테이션에서 각각 동시에 진행하므로 한 부품을 완성하는 데 요구되는 시간이 단축된다. 공구가 후퇴하고 스핀들이 분할 회전할 때마다 한 개의 공작물이 완성된 다. 이 봉작업 다축자동기제의 구조를 그림 9.7에 도시한다.

 

구성도는 그림 9.5 B 에 나타나 있다. 봉 재를 잡고 있는 스핀들은 소재 릴 ( stock reel )에 지지되어 회전한다. 스핀들 전방에는 끝공구이 송대 ( end tool slide )가 위치하고 끝공구이송대 위에는 공구가 기계의 각 스핀들과 동일선상에 설치된다. 공구이송대는 분할하거나 또는 스핀들 돌리개와 회전하지 않고, 회전하는 봉소재에 끝 작업공구를 가져가고 접촉으로부터 분리하도록 전후로 움직인다. 또한 틀링구역은 각 스펜들 위 치에 대하여 한 개의 가로이송대를 포함한다.

 

이송대는 각각 독립적으로 작동되며, 총형선삭, 날 링, 나사 틀링, 슬로팅과 절단 등의 작업을 위한 끝공구 이송대와 연결되어서 사용한다. 드릴링과 나사 깎기와 같은 작업용 몽구는 끝공구이송대에 설치한다. 봉재는 각 스핀들이 첫째 위치로 분할되었을 때 스핀들에 장착한다. 자동소재이송은 기계 후 면에 위치하는 하부스핀들의 위치에서 시행된다. 작업 시 스핀들 돌리개는 단계적으로 분할되어 각 작업스핀들 내의 봉재가 순차적으로 공구이송대에 설치한 여러 공구와 동일선상에 오도록 한 다.

 

순차적으로 위치한 모든 공구는 동시에 다른 봉재를 가공한다. 한 부품을 완성하기 위한 시 간은 가장 오래 걸리는 작업시간과 공구를 후퇴시키고 다음 위치로 분할하는 데 소요되는 시간 의 합과 같다. 이 시간은 절삭시간이 긴 작업을 2 회 이상의 작업으로 분리함으로써 최소로 줄일 수 있다. 다축자동기계는 봉재작업에 국한되지 않고, 개별 공작물을 고정하기 위한 유압 또는 공 기압 작동척을 갖출 수도 있다. 여러 가지 부품이 다축자동기계로 생산되며 음일한 제한요인은 기계의 용량이다. 높은 초기투 자, 유지보수 및 공구가격 등을 보상하기 위하여 장기작업이 필요하다. 단축자동기계와 수동퍼릿 선반은 모두 적용범위가 넓으며, 단기간 및 중기간 작업에 있어서 경제적이라고 알려져 있다. 각 기계는 해당분야에서 우수하나 초기에 선택할 때 주의를 하여야 한다.