공작 기계의 종류와 특징－기계 가공

부품이나 기계를 가공하기 위해 없어서는 안 될 기계 가공으로 이 가공을 하는 기계를 공작 기계라고 합니다. 물건을 만들어 내는 기계라는 점에서 마더 머신이라고도 합니다. 이번에는 공작 기계의 종류와 특징을 안내 드립니다.

자르고 깎고 제거하는 공작 기계

공작 기계로 주로 금속을 자르거나 깎거나 해서 필요 없는 부분을 제거해 가는 가공을 제거 가공이라고 합니다. 공작 기계로 하는 제거 가공은 크게 다음 3가지로 분류됩니다.

• 절삭 가공 절삭 가공은 문자대로 「자르고 깎는」가공입니다. 공작 기계 중 절삭 가공 가능한 것은 선반, 드릴 프레스, 밀링 머신입니다. 절삭 가공을 하는 공작 기계 중에는 자동으로 커터를 제어하는 NC 선반이나 자동으로 커터를 교환하거나 부품의 방향 등도 바꾸면서 고도의 가공을 하는 머시닝 센터 등도 있습니다.
• 연삭 가공 연삭 가공은 「갈고 깎는」가공입니다. 절삭 가공은 「자르는」 가공이었던 반면 연삭 가공은 「깎는」 가공입니다. 연삭 가공에 사용되는 공작 기계는 통칭 연삭반이라고 합니다. 연삭반에는 평면을 깎아내는 평면 연삭반, 원통 안쪽을 깎는 내면 연삭반, 원통 바깥 둘레를 깎는 원통 연삭반 등이 있습니다. 연삭 가공 가능한 공작 기계를 그라인더라고도 하지만 일반적인 이미지로 연삭반은 거치형 공작 기계를 의미하는데 반해 그라인더는 핸드 그라인더나 탁상 그라인더 등 자유도 높은 기계를 가리키는 경우가 많습니다.
• 방전 가공 방전 가공은 전극에서 방전되는 에너지로 가공물의 표면을 튕겨서 가공하는 방법입니다. 방전 가공을 하는 공작 기계는 모두 방전 가공기라고 합니다. 방전 가공기는 전극 형상에 따라 3종류로 나뉩니다. 부품의 형상을 반전시킨 형상 전극을 이용하는 형조 방전 가공기, 와이어 전극을 이용하여 주로 재료를 절단하는 와이어 방전 가공기, 가는 홀을 가공하는 데 사용되는 미세 홀 방전 가공기입니다. 전기를 통하는 소재만 가공할 수 있지만 단단한 소재라도 가공할 수 있어 정밀도가 대단히 높은 가공이 가능한 것이 방전 가공기의 특징입니다.

구부리고 두드리는 공작 기계

금속 재료를 구부리거나 두드려서 형상을 바꾸는 가공 방법이 있습니다. 이와 같은 가공에 사용되는 공작 기계를 모두 아울러 프레스 기계라고 합니다. 프레스 기계는 크게 다음과 같은 4종류로 분류할 수 있습니다.

• 범용 프레스 가장 일반적인 프레스기입니다. 금형을 교환하면 다양한 형상의 물건을 만들 수 있어 숟가락과 같은 소형 부품부터 작은 기계 부품 등 다양한 프레스 가공에 사용됩니다. 수작업으로 부품 삽입이나 프레스 스위치를 조작합니다.
• 자동 프레스 가공물의 출입도 포함하여 자동화된 프레스기입니다. 프레스기 안에 금형을 순서대로 배열하고 부품을 보내면서 가공하는 순차 이송 프레스도 자동 프레스의 일종입니다. 범용 프레스에 비해 큰 물건이나 대량으로 생산되는 제품, 프레스 1번으로는 형태가 되지 않는 복잡한 형상의 프레스에 이용되고 있습니다.
• 전용 프레스 판금의 절곡을 하는 프레스 브레이크나 철사를 구부려 스프링을 만드는 기계 등 각각 특별한 용도를 위해 사용되는 프레스기입니다.
• 단압 기계 금속을 두드려 형태를 바꾸는 단조에 사용하는 기계입니다. 발전소의 터빈 축처럼 대단히 큰 물건부터 작은 부품까지 다양한 제품을 만듭니다. 대장장이가 자동 해머로 칼을 두드리고 있는 영상을 본 적이 있습니까? 저런 기계도 단압 기계의 일종입니다.

추가해 가는 공작 기계

절삭 가공처럼 재료를 제거하는 것이 아닌 목적의 형상이 되도록 재료를 부가해 가는 가공은 적층 제조(Additive Manufacturing)라고 합니다. 주로 3D 프린터 같은 공작 기계가 재료를 추가해 가는 기계입니다. 다른 공작 기계에 비해 비교적 새로운 개념입니다.

정리

공작 기계는 크게 나누어 제거하고 변형시키고 추가하는 3패턴으로 분류됩니다. 기계나 부품을 설계할 때 대부분은 제거 또는 변형으로 가공을 고려할 것입니다. 각 기계의 특징과 가공 방법을 알고 설계에 활용해 봅시다.