[스크랩] 드릴 가공

2. 가공 작업별 공구 분류

2.1 구멍 가공

 

	2.1.1 드릴
	2.1.2 센터 드릴
	2.1.3 리머
	2.1.4 보링

 

2.1.1 드릴

드릴은 선단부에 절삭날이 있고, 몸체에 칩을 배출하기 위한 홈이 있는 구멍 뚫기 공구로 형상, 재질, 구조, 기능 등에 따라 매우 많은 종류가 있다.

일반적인 드릴은 오른날, 오른 비틀림의 트위스트 형상을 가지고 있으며, 특히 선단각 118°, 날길이가 외경의 3~5배이고, 직경이 2~75 mm인 일반 고속도강 드릴을 표준형 드릴로 정의 한다.

 

1) 재질에 따른 구분

일반 고속도강(M2,M9,SKH51)/ 코발트 고속도강(M42, SKH59)/ 분말 고속도강

/ 코팅 고속도강/ 초경 등

 

코발트 고속도강, 분말 고속도강 드릴 또는 Ti 합금 코팅 드릴은 주로 난삭재나 가늘고 긴 구멍 가공시, 또는 공구 수명을 연장시킬 필요가 있을 경우 등에 사용한다.

 

초경 드릴은 구멍 정밀도 향상, 공구 수명 연장, 가공 시간 단축 등의 목적으로 사용되며 일반적으로 가공할 구멍의 지름에 따라 형태가 구분된다.

 

구분	적용 구멍	비고
초경 솔리드 타입	지름 10 mm 이하
초경 브레이징 타입	~ 지름 20 mm 이하
초경 스로 어웨이 방식	지름 20 mm 이상

 

지름이 아주 클 경우 중앙에 자리잡기를 위한 센터 드릴이 부착된 파일럿 붙이형이 사용된다,

지름 100mm 이상인 구멍도 가공이 가능하며, 보링 바를 이용한 중삭을 생략할 수 있어 가공 시간을 단축할 수 있다.

 

 

2) 축 단면 형상 및 날 길이에 따른 구분

표준형 / 긴 드릴/ 매우 긴( EXTRA LONG) 드릴/ 짧은(STUB) 드릴/ 단붙이 드릴 등 

 

드릴 가공시 구멍 깊이가 직경의 3배를 넘는 부근부터 급격히 공구 수명이 짧아진다.

깊은 구멍 가공시는 스텝 가공(일정 깊이 가공 후 공구를 구멍 밖으로 꺼내 칩 배출과 절삭유 공급 후 다시 가공 반복)으로 공구 수명을 연장시킬 수 있다.

 

표준형에 비해 날 길이를 짧게 한 스터브 드릴은 강성 증가로 이송 속도를 빠르게 할 수 있으며, 공구 수명도 증가한다 (KS B 3272).

 

 

3) 생크 (SHANK) 형태에 따른 구분(KS B 3242, B 3243)

  곧은 생크(Straight Shank) / MT 생크(Morse Taper Shank) / 나사 붙이 생크 등

 

① 곧은 생크 드릴

보통 직경 13mm 이하의 드릴에 적용되며 일반적으로 드릴 척에 물려 사용한다. 

단, 초경 드릴의 경우는 취성 때문에 흔들림 정밀도에 민감하므로 콜릿 척 사용이 바람직하다.

 - 드릴 선단 흔들림 정도 0.01mm 이내로 억제 필요(뒤의 공구 호울더 참조)

 

② ＭT 생크 드릴

보통, 공구 직경에 따라 생크 규격이 아래 표와 같이 결정된다.

드릴 직경	테이퍼 규격	비고
∼ 14mm	MT #1
∼ 23mm	MT #2
~ 32mm	MT #3
~ 50mm	MT #4
~ 76mm	MT #5

 

③ 기타 드릴 생크

 -탱붙이 곧은 생크 드릴/ 나사 붙이 곧은 생크 드릴/ 나사 붙이 MT 생크 드릴 등

 

이외에 생크에 평탄부를 만들어 중절삭이 가능한 사이드 로크 방식으로 드릴을 고정하는 경우도 있다.

 

 

4) 축직각 단면 형상에 따른 구분

① 기름구멍 (Oil Hole) 드릴 :

몸체에 절삭유 통과를 위한 기름구멍이 있는 드릴

 

② 서브랜드 드릴

2개의 다른 지름을 갖는 드릴로 구멍 가공과 면취를 동시에 할 경우 등에 사용

 

③ 반달형 드릴

절삭날이 한개인 드릴

 

④ 평(Flat) 드릴

날 부분이 판 형상인 곧은날 드릴로 보통 강도를 위해 생크를 두껍게 한 테이퍼 형상으로 제작된다.

 

⑤ 기타

기타 하나의 랜드에 두개의 마진이 있는 더블 마진 드릴 등이 있다. 

 

 

5) 홈 비틀림 방향 및 각도에 의한 구분

비틀림 각은 절삭 토크의 감소와 원활한 칩 배출을 통한 수명 연장을 위해 적용된다.

 

비틀림 방향에 따라 오른 트위스트, 왼 트위스트와 곧은 날 드릴로 구분한다.

 

비틀림 각도는 일반적으로 30°가 적용되며, 경우에 따라 35°, 45° 등의 높은 비틀림 각이나 25° 이하의 낮은 비틀림각도 적용된다. 

 - 약 비틀림각은 비철 금속이나 플라스틱, 강 비틀림각은 알루미늄이나 난삭재에 적용된다.

  

 

6) 기타 드릴

① 파일럿 붙이 드릴 : 드릴 선단에 자리 잡기를 위한 파일럿이 있는 드릴 

 

② 깊은 구멍 가공용 드릴

깊은 구멍 가공은 주로 건 드릴과 BTA (Boring and Trepanning Association) 드릴이 사용된다.

건 드릴은 보통 직경 4mm ~ 25mm 범위에서 사용하며 그 이상일 경우는 BTA 방식이 사용된다.

건 드릴은 보통 직경의 100 ~ 200 배까지 스텝 피드 없이 한번에 가공이 가능하고, 원통도, 표면 거칠기, 진직도 등 정밀도 면에서도 일반 드릴에 비해 훨씬 우수하다. 

 

③ 피벗(Pivot) 드릴 : 날 부위보다 생크부 직경을 크게한 작은 지름의 드릴로 보통 초경 솔리드로 제작되며 프린트 기판의 구멍 가공 등에 사용된다. 러머형 드릴이라고도 한다. 

 

④ 코어(Core) 드릴 : 드릴 중심부에 절삭날이 없는 드릴로 이미 뚫려 있는 구멍의 다듬질이나 확공에 사용된다.

 

⑤ 카운터 싱킹 드릴 : 접시머리 보울트용 자리파기 등의 목적으로 드릴 앞부분을 원추형으로 만든 드릴

 

⑥ 타아깃(Target) 드릴 : 주로 관통 구멍의 가공에 사용되는 구멍의 중심부를 남기고 구멍을 뚫는 드릴

기타 스페이드 드릴, 양초형 등 특수 형상 및 특수 용도 드릴, 리머 작업이나 탭 작업을 동시에 할 수 있도록 한 복합 드릴 등이 있다.

 

⑦ 홀 소(Hole Saw)

드릴과 톱을 조합한 형태의 공구로 얇은 판재에 구멍을 뚫는데 사용된다.

주로 전기 드릴이나 공기 드릴에 장착해 사용하며, 가운데 있는 드릴로 먼저 위치를 잡고 바깥에 있는 톱날로 구멍을 뚫을 수 있는 구조로 되어 있다. 

톱날 재질은 보통 공구강이 사용되지만 경우에 따라, 초경도 사용된다. 

형태에 따라 일반형, 톱날 돌출 길이를 길게 한 롱 타입( 주로 전선관용으로 사용), 조합형 등으로 구분된다. 

규격은 일반적으로 톱날부 외경 칫수와 기타 특기 사항으로 표시한다. 

 

 

 

2.1.2 센터 드릴

 센터 드릴은 센터링(Centering)을 위한 공구로 센터 구멍의 각도에 따라 60도, 75도, 90도 의 3종류,

센터 구멍의 형식에 따라 A형, B형, C형, R형의 4형식이 있다.

 

구분	설명	비고
A형	- 일반형
B형	- 절삭날 각도 2단계 (뒷 부분 120°)
C형	- 자리 파기(Counter Facing) 겸용
R형	- 절삭날이 원호형으로 된 센터 드릴

 

주로, 직경이 작은 드릴이나 길이가 긴 드릴 사용시, 또는 위치 공차 등이 요구되는 정밀 구멍 가공시 드릴의 편심 방지를 위한 센터링 가공이나, 심압대 사용을 위한 센터 구멍 가공에 사용된다.

 

선반 작업에서 심압대(Tail Stock) 사용을 위한 센터 구멍 가공시는 사용할 센터의 규격에 따라 센터 드릴을 선택한다. 

일반적으로 사용되는 센터 구멍의 각도는 아래와 같다. 

 

구분	센터 구멍 각도	비고
일반 선반용 센터(Lathe Center)	60°
회전 센터(Rolling Center)	60°
베벨 회전 센터(Bevel Rolling Center)	75°

 

KS 규격에서는 날부 직경 1.0 / 1.6 / 2 / 2.5 / 3.15 / 4 / 6.3 / 10 mm를 일반 규격으로 지정하고 있다.

실지 현장에서는 KS 규격에는 지정되어 있지 않은 날부 직경 3 mm, A형 ( 60°)도 많이 사용된다 (JIS 규격 공구).

 

제품 등과 간섭이 있을 경우 길이가 긴 센터 드릴을 사용한다.

    - 전장 200 mm 정도까지는 상품화된 제품이 있음.

 

규격은 일반적으로 날부 직경, 생크 직경, 전체 길이 , 형상 기호 및 각도로 표시한다. 

 

 

 

2.1.3 리머

 리머는 미리 가공된 구멍을 요구되는 구멍 정밀도, 표면 거칠기로 가공하는 것을 목적으로 하는 공구이며 강에 적용시 가공 정밀도 H7~H9, 표면 거칠기 3.2S~12.5S 수준의 정밀도로 가공이 가능하다.

 

1) 기계 작업용 리머

기계 작업용 리머의 생크는 보통 모르스 테이퍼 생크나 곧은 생크로 제작되며, 직경 20mm 이상일 경우 셸 리이머도 사용된다.

보통 45도의 1단 또는 2단 챔퍼각과, 길이 100mm에 대해 0.015~0.03mm의 백 테이퍼로 제작된다.

KS 규격에서는 날길이에 따라 기계 리머와 처킹 리머를 구분하고 있으나 형태나 용도에서 거의 차이는 없다.

이외에 핸드 리머와 거의 같은 날 형상으로 만든 조버스 리이머도 있으나, 별로 많이 사용되지는 않는다 (KS B 3247).

 

 

2) 수작업용 리머 (KS B 3258)

수작업용 리머는 생크 끝부분에 손돌림용 핸들 부착을 위한 4각의 코터(Cotter)가 있는 형태로 제작된다.

약 1°의 작은 챔퍼각과 긴 챔퍼부(날길이의 1/5 정도)로 제작되므로 막힌 구멍 가공용으로는 부적합하다 (관통 구멍 전용).

 

 

3) 날홈의 비틀림에 의한 구분

① 왼 비틀림 오른날 리머

양호한 다듬질 면을 얻을수 있고, 구멍 확대도 작으며 절삭 저항도 안정되어 있어 연질 금속에 많이 사용된다.

 

② 오른 비틀림 오른날 리머

흐름 형상의 칩이 배출되고, 양호한 다듬질 면을 얻을수 있으나 구멍 확대가 크고 파고 들기 상태로 되기 때문에 연질재의 가공에는 부적합하다.

합금강이나 스테인리스강 가공에 주로 사용된다.

 

③ 곧은날 리머

중간 정도 특성으로 생각할수 있으며 주철 절삭에 적합하고, 제작이 용이해 일반적으로 가장 많이 사용된다.

 

 

4) 날부의 재질에 의한 분류

고속도강/ 초경/ CBN / 다이아몬드 등

 

① CBN 리머

담금질 강, 고경도 주철 등의 구멍 다듬질 가공에 큰 효과가 있으며, 고강성화를 위해 본체를 보통 초경으로 제작하므로 깊은 구멍 가공시도 안정적으로 가공이 가능하다 (직경의 10배 이상 구멍도 고정도로 가공 가능).

열처리 후 HRC 55~65 정도까지 경화된 재료의 연삭 가공을 대신할 수 있으며, 고효율화가 가능하다.

 

② 다이아몬드 리머

비철 금속 및 비금속 재료의 구멍 다듬질에 적용하며 고속 가공할 경우도 수명과 가공면 품질 등에서 좋은 결과를 얻을 수 있다.

 

 

5) 기타 리이머

이외에도 용도및 형상에 따라 다양한 종류가 있다.

 

① 거친 다듬질용 리머

절삭날에 칩을 자르기 위한 홈(Nick)이 있어 절삭성이 우수하다.

 

② 브로우치 리머

왼 비틀림 각을 크게한 리머로 절삭성이 좋고 고속화가 가능하다.

 

③ 테이퍼 리머

모르스 테이퍼 또는 브라운 샤프 테이퍼 구멍의 다듬질에 사용되는 리머로 다듬질용과 거친 다듬질용이 있다.

 

④ 테이퍼 핀 리머

테이퍼 핀 구멍 다듬질용 리머로, 테이퍼 핀의 직경이 작은 쪽 끝 부분 직경을 공칭 칫수로 한다 (0.6~50 mm).

KS 규격에서는 1/50 테이퍼를 표준 테이퍼 핀으로 규정하고 있으나, 미국 규격에서는 1/48 테이퍼 핀이 표준 규격으로 되어 있다 (KS B 3250).

 

⑤ 조정 리머 (Adjustable Reamer: KS B 3265)

3 ~ 8 개의 절삭날과 조정 너트가 있어 필요한 칫수로 자유롭게 조정할 수 있으며, 날 끝이 파손되면 날(Blade)만 교환해 사용할 수 있다.

호칭 칫수는 기호로 지정된다(13A ~ 2A, A ~ P 등).

예) 호칭 기호 A 조정 리머의 직경 조절 범위 : 12.0~13.5 mm 

 

⑥ 기타 리머

기타 리벳 구멍 다듬질에 사용되는 브리지 리머, 단붙이 리머, 셸 리머, 팽창 리머, 한날 테이퍼 리머 등 많은 종류가 있다.

 

 

6) 절삭속도

다듬질면 거칠기가 버니싱 작용에 의한 영향을 받기 때문에 다른 절삭 가공에 비해 일반적으로 절삭속도는 느리게 한다.

 

재질	적용 절삭 속도	비고
고속도강	3~10 m/min
초경	10~30 m/min
CBN	80~100 m/min	- 주로 고경도 재료에 적용
다이아몬드	70~300 m/min	- 주로 비철 금속 및 비금속 재료에 적용

 

 

2.1.4 보링

보링도 리머와 마찬가지로  미리 가공된 구멍을 요구되는 칫수와 형상으로 넓히는 것을 목적으로 하는 가공이며, 주로 리머로 가공하기 어려운 큰 직경의 정밀 공차 구멍, 단차가 있는 구멍 등에 적용한다.

일반적으로 보링 바는 절삭 공구를 장착하고 지름을 조절할 수 있는 구조로 되어 있으며, 장착하는 절삭 공구와 장착 형태에 따라 여러 종류가 있다.

KS 규격에는 보링 공구에 대한 상세 구분이 되어 있지 않으므로, 여기서는 일본 공작기계 동경 그룹(TMT) 기준 위주로 설명하기로 한다. 

 

1) 보링 바 종류 및 용도

① 사각 바이트식 보링 바 (BS형 : Square Bite 또는 Round Bite 사용)

미세 조정 기구가 없어, 주로 황,중삭에 사용하며, 바이트 돌출 길이는 보통 사각 생크 폭의 2배 정도까지 가능하다.

절삭날은 보통 초경 팁을 납땜해 사용하거나, 초경 인서트 팁을 사용한다.

 

② 마이크로 유닛식 보링 바 (BC형)

마이크로 유닛에는 보통 본척 0.02mm, 부척 0.002mm 단위 눈금의 미세 조정 다이얼이 있어 가공 직경을 미세하게 조절할 수 있다(본척 0.01 mm단위 눈금 다이얼이 부착되어 있는 보링 유닛도 있음 : 일본BIG 사 제품 등).

주로 정삭용으로 사용하며, 일반적으로 조정 범위가 큰 범용형과 조정 범위가 작은 전용형으로 구분된다.

 

③ 보링 헤드 (BH형)

여러가지 형태의 제품이 판매되고 있으며, 지그 보링, 밀링, 보링 등의 기계에서 널리 사용된다.

일반적으로 미세 조정이 가능하고, 각 생크 바이트, 둥근 생크 바이트, 선반용 바이트 등 여러가지 형태의 절삭 공구를 장착 사용할 수 있어 가공 가능한 구멍 칫수 범위가 넓으며, 기계에 설치된 상태에서 조작이 용이한 장점이 있다.

 

④ 균형 절삭 보링 바 (BBT형)

주로 거친 보링 가공에 사용하며, 두개의 절삭날을 이용하므로 안정적이고 고효율로 가공이 가능하다.

 

기타 공구의 생크부와 헤드부를 분할형으로 만든 보링 링, 2개 이상의 날을 붙인 다인 보링 바(예: 거친 가공과 모따기 등) 등의 보링 가공용 공구가 사용된다.

 

 

2) 절삭 바이트 장착 각도에 따른 구분

일반적으로 보링 바용 절삭 공구는 45°(A형), 직각(B형) 2가지 형태로 보링 바에 장착된다.

구분	설명	비고
A형	45° 경사지게 장착	- 바이트 날끝이 앞으로 나와 있어 막힌    구멍에도 사용 가능
B형	직각으로 장착	- 관통 구멍에 사용되며, 모떼기나 반대면    자리 파기 등에도 사용 가능

 

 

3) 보링 바의 강성 유지

안정적인 보링 가공을 위해서는 길이와 직경의 비를 최대 5 이하로 하는 것이 바람직하며, 부득이 길게 할 경우 절삭 저항을 줄이거나, 공구 강성을 키우는 등의 대책이 필요하다.

 

일반적으로 절삭 저항을 줄이기 위해서는 절삭날의 경사각은 크게, 인선 반경은 작게, 절삭 깊이는 작게, 이송률은 빠르게, 절삭속도는 느리게 하는 것이 유리하다.

 

공구 강성을 키우기 위해서는 영률이 큰 초경 보링 바나, 초경 심봉이 내부에 삽입되어 있는 보링 바를 사용하는 등의 방법이 있다.

 

 

4) 정밀 가공 구멍 칫수 관리

툴 프리세터에서 세팅한 값과 실제 가공 칫수는 절삭 깊이, 공구 강성, 구멍 크기, 피삭재 재질, 적용 절삭 조건 등에 따라 약간의 차이가 생기게 되므로, 정밀 공차 구멍 가공시 툴 프리세터에서 세팅한 상태로 바로 가공하면 가공 칫수가 세팅된 칫수와 약간 다를 수 있다. 

 

그러므로, 툴 프리세터로 세팅 후 처음 사용시는 우선 실린더 게이지로 측정 가능한 깊이(약 4 mm)까지만 가공 후 측정하고, 차이량을 미세 조정한 후 최종 깊이까지 가공해야 된다.

 

일단 한번 맞춰진 상태에서는 동일 공구로 동일 조건에서 가공하면 가공 구멍의 칫수는 거의 일정하게 유지된다.

출처 : 가치있는 삶

글쓴이 : 영광아빠 원글보기

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