프레스 가공과 작업에 대해서 공부하기

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프레스 가공과 작업에 대해서 알아보려고 한다. 금속의 프레스 가공은 현대적인 제조 시스템의 필수적인 부분이다. 그것은 전 세계에 걸쳐서 수백 만개의 부품을 빠르게 편리하게 생산하도록 한다. 간략히 말해서 프레스 가공은 펀치와 다이를 이용한 박판재료의 절단, 성형, 드로잉 등이다.

 

박판재료의 절단에 있어서 전단력이란 재료에 작용하는 힘을 의미한다. 펀치와 다이에 의해 작용하는 압력을 전단응력, 재료의 저항력은 전단강도라 한다. 금속을 절단하기 위해서는 전단응력이 전단강도보다 커야 한다.

 

대부분의 냉간가공과 일부 열간가공 작업에 사용되는 기계를 프레스라고 한다. 프레스는 베드를 지지하고 있는 프레임과 동력원이 되는 램 그리고 베드에 직각으로 램을 구동시킬 수 있는 기구로 구성된다. 일반적으로 프레스 가공에서는 제품을 생산하기 위해 설계된 펀치와 다이를 프레스에 장착시킨다. 이들 공구는 성형작업, 아이어닝, 펀칭, 블랭킹, 슬로팅 그리고 프레스 가공장비를 사용하는 수많은 작업을 위해 필요한 것들이다.

 

프레스

몇몇 종류의 프레스들은 다른 종류의 프레스 보다 특정한 작업에 더 잘 적용되지만 적절한 다이와 펀치를 사용한다면 일반적인 프레스에서도 대부분의 성형작업, 펀칭, 전단가공이 가능하다. 프레스들은 작업에 유연성이 있고 동일한 프레스가 상호교화 가능한 공구로 인하여 다른 작업이나 공정에 사용될 수 있다.

 

프레스를 이용한 작업시간은 소재를 장착하고 제품을 추출하는 시간을 포함하여 단지 램의 한 스트로크에 필요한 시간의 합이기 때문에 프레스는 빠른 작업을 가능하게 한다. 생산비용은 낮다. 공정은 대량생산 방법에 적절하다. 예를 들면, 프레스 작업은 자동차 부품과 항공기 부품, 금속류의 신형품 그리고 주방용품의 생산에 많이 사용된다. 때때로 프레스 가공공장을 스탬핑 공장이라고도 한다.

 

대부분의 프레스가 여러가지 작업을 할 수 있는 프레스 기계를 분류하기는 어렵다. 어떤 프레스를 벤딩 프레스, 어떤 것은 엠보싱 프레스, 또 다른 것은 블랭킹 프레스라고 한다는 것은 맞지가 않다. 왜냐하면 하나의 기계로 앞의 세자기 공정을 할 수 있기 때문이다. 그러나 어떤 프레스들은 특별히 한 가지 종류의 작업에 맞게 설계되어 있으면서 작업 이름에 맞추어 명명된 것도 있다. 예를 들면 펀칭 프레스와 코이닝 프레스가 있다. 단순한 분류는 동력원에 따라 수동작업 또는 동력으로 운전하는 작업으로 분류할 수 있다. 수동작업 기계는 특별히 박판에 이용되지만 대부분의 생산 기계는 보통 기계식 또는 유압식에 의한 동력으로 가동된다. 프레스는 램의 개수나 램을 구동하는 방법에 의해 분류할 수도 있다. 비록 프레스가 동력 전달의 방법에 따라 명명될 수도 있지만 대부분의 제조업자들은 프레스의 프레임의 일반적인 설계에 따라 프레스에 이름을 붙인다.

 

프레스를 선택하는 데는 몇 가지 요소를 고려해야한다. 작동, 부품의 크기, 필요한 동력, 작업속도가 중요한 요소이다. 대체로 펀칭, 블랭킹 그리고 트리밍 같은 작업에 대해서는 크랭크식 또는 편심 프레스가 일반적으로 사용된다. 이들 프레스에 있어서 플라이 휠의 에너지는 기어변속을 통하거나 직접 주축에 전달된다. 코이닝과 스퀴징 혹은 엠보싱 같은 작업에 대해서는 너클 조인트 프레스가 이상적이다. 너클 조인트 프레스는 램이 짧으며, 특히 램의 가장 먼 위치에서 큰 힘을 낼 수 있다. 드로잉 작업을 위한 유압 프레스는 펀칭과 블랭킹을 위한 프레스 보다 속도가 느리다. 연강을 드로잉 할 때 표준 가공 속도는 50ft/min를 넘지 않는다. 그리고 알루미늄과 다른 비철 금속에 대해서는 가공속도가 150ft/min까지 가능하다.

 

프레스들은 다음과 같이 표현되는 톤수 등급을 가진다. 즉, 프레스의 각 스트로크에서 작업에 소요되는 에너지는 요구되는 톤수와 이 톤수가 작동해야 하는 거리를 곱한것과 같아야 한다. 이 에너지는 플라이휠에 저장된 에너지로부터 이용가능하고 플라이 휠의 속도가 떨어질 때 일로 주어진다.

 

경사 프레스

갭 프레임을 가진 경사 가능한 오픈백 프레스를 사진 1에 나타내었다. 이 프레스를 수직위치에서 나타내었지만 부품과 스크랩이 뒤 쪽으로 미끄러져 빠지도록 뒤로 경사지게 할 수 있다. 부품과 스크랩이 뒤쪽으로 미끄러져 빠지도록 뒤로 경사지게 할 수 있다. 부품은 중력에 의해서 화물통에 미끄러진다. 가공할 재료는 경사진 곳을 통하여 다이 안으로 공급된다. 이러한 형태를 갖는 대부분의 프레스는 조절을 할 수 있으며, 수직으로부터 급한 경사도 위치까지 변화한다. 벤딩, 펀칭, 블랭킹 및 유사 작업에 관련된 작은 부품의 생산에 경사 프레스를 자주 사용한다.