「제거 가공」은 금속의 대표적인 가공 방법 중 하나입니다. 제거 가공으로 가공된 금속은 전기 제품이나 조리 기기, 항공기, 기타 공업 용도 등 다양한 분야에서 폭넓게 사용되고 있습니다. 이번에는 「제거 가공」에 대하여 소개합니다. 
목차
제거 가공이란?
제거 가공은 금속 재료의 불필요한 부분을 제거하여 목적하는 형태로 가공하는 방법입니다. 커터나 숫돌을 사용하여 금속을 깎거나 전기 에너지를 이용한 열로 금속을 녹여 가공합니다. 가공 방법 중에서는 비교적 정밀도가 높다는 점과 복잡한 형상을 가공할 수 있는 점이 특징입니다. 금속 가공 방법에는 이외에도 「소성 가공」과 「주조」 등이 있습니다. 소성 가공은 금속에 큰 힘을 가해서 목적하는 형태로 변형시키는 방법이고 주조는 녹인 금속을 주형에 흘려 넣어 식혀 굳히는 방법입니다. 이들은 제거 가공과 대비하여 「비제거 가공」이라고 합니다. 제거 가공은 나무 조각을 조금씩 깎아 조각을 만드는 이미지, 비제거 가공은 점토를 빚어 인형을 만드는 이미지입니다. 목재 등은 제거 가공밖에 할 수 없지만 금속은 제거 가공과 비제거 가공 모두 가능합니다. 금속의 제거 가공에는 절삭 가공 및 연삭 가공 등 아래 표와 같은 다양한 방법이 있고 각각 다른 기계나 공구가 사용됩니다.
| 제거 가공의 종류 | 기계명 | 사용 공구 | |
|---|---|---|---|
| 절삭 가공 | 밀링 가공 | 밀링 머신 머시닝 센터 | 밀링 엔드밀 |
| 선삭 가공 | 선반 | 바이트 | |
| 타공 가공 | 드릴 프레스 | 드릴 리머 | |
| 연삭 가공 | 평면 연삭 | 평면 연삭반 | 숫돌 |
| 원통 연삭 | 원통 연삭반 | ||
| 내면 연삭 | 내면 연삭반 | ||
| 지립 연마(연마 가공) | 호닝 가공 | 호닝 머신 | 숫돌 |
| 초정밀 마감 | 초정밀 마감 머신 | ||
| 래핑 가공 | 래핑 머신 | ||
| 방전 가공 | 형조 방전 가공 | 형조 방전 가공기 | 전극 마스터 |
| 미세홀 방전 가공 | 미세홀 방전 가공기 | ||
| 와이어 방전 가공 | 와이어 방전 가공기 | 와이어 | |
이들 제거 가공 방법은 금속의 일부를 「제거한다」는 점은 같지만 「어떤 수단으로 깎는가(깎기 위한 공구나 에너지는 무엇인가)」「무엇을 위해 깎는가」라는 점에 차이가 있습니다. 이들 차이에 착목하면서 각 방법을 자세히 살펴봅시다.
절삭 가공
절삭 가공은 커터를 사용하여 금속을 깎는 방법으로 깎는법이나 사용하는 공구 등에 따라 밀링 가공, 선삭 가공, 타공 가공 등으로 분류됩니다. 밀링 가공은 고정된 금속에 회전하는 커터를 대고 금속을 깎는 방법입니다. 커터로는 많은 날을 가진 원통형 또는 원반형 공구(밀링)나 바깥 둘레와 바닥면에 날이 있는 가늘고 긴 공구(엔드밀)가 사용됩니다. 선삭 가공은 회전하는 금속에 고정된 커터를 대고 가공하는 방법입니다. 고정하는 것(커터)과 회전시키는 것(금속)이 절삭 가공의 경우와는 반대입니다. 선삭 가공에서는 직사각형의 끝에 팁이라는 작은 날이 붙은 커터(바이트)를 사용합니다. 타공 가공은 고정된 금속에 회전하는 커터를 대고 금속에 홀을 가공하는 방법입니다. 선단에 날이 있는 드릴 등을 사용하여 금속을 깎습니다. 드릴로 홀을 가공한 후 리머라는 공구를 사용하여 홀의 정밀도를 높일 수도 있습니다.
연삭 가공
연삭 가공은 커터가 아닌 숫돌을 사용하여 금속을 깎는 방법입니다. 회전하는 숫돌을 금속에 바짝 대고 금속 표면을 조금씩 깎아냅니다. 어떤 면을 깎는가에 따라 평면 연삭, 원통 연삭, 내면 연삭 등의 종류가 있습니다. 연삭 가공에서는 커터를 사용하는 절삭 가공에 비해 가공 시간은 길어지지만 보다 정밀도 높은 가공이 가능합니다. 가공이 어려운 초경합금 등도 가공할 수 있습니다.
지립 연마(연마 가공)
지립 연마(연마 가공)는 연삭 가공과 같이 숫돌을 사용하여 금속을 깎는 방법입니다. 그러나 지립 가공과 연삭 가공은 목적이 다릅니다. 연삭 가공은 「깎아서 형태를 바꾼다」를 위한 가공 방법이지만 지립 연마는「표면을 갈아 다듬는다」는 것이 목적입니다. 지립 연마는 이미 가공된 금속 부품을 보다 정밀하게 마감하기 위한 방법이라고 할 수 있을 것입니다. 지립 연마에는 혼이라는 공구를 회전시켜 금속 내면을 연마하는 호닝 가공이나 회전하는 금속에 숫돌을 밀어 붙이는 초정밀 마감, 랩이라는 테이블 위에 금속을 놓고 연마하는 래핑 가공 등이 있습니다.
방전 가공
방전 가공은 전기 에너지를 이용한 열로 금속을 녹여 가공하는 방법입니다. 가공하려는 금속을 미리 가공액이라는 액체에 넣어두고 전원과 연결된 전극을 금속에 가까이 둡니다. 전원을 켜면 전극과 금속 사이에 아크 방전이 일어나고 전극 부근의 금속이 녹습니다. 전극 형태를 바꾸면 금속을 다양한 형태로 가공할 수 있습니다. 방전 가공에는 틀이 새겨진 전극을 사용하여 금속에 틀의 형상을 전사하는 형조 방전 가공이나 봉 모양의 전극을 사용하여 금속에 홀을 가공하는 미세 홀 방전 가공, 와이어 모양의 가는 전극을 사용하여 금속을 절단하는 와이어 방전 가공 등이 있습니다.
제거 가공에 사용되는 공작 기계의 종류
앞서 설명한 바와 같이 제거 가공에는 다양한 종류가 있고 가공에 사용하는 기계도 각각 다릅니다. 각 방법에서 사용되는 기계를 아래에 정리했습니다.
절삭 가공
- 밀링 머신 회전하는 주축에 커터(밀링이나 엔드밀)를 장착하고 고정된 금속 재료를 깎기 위한 기계입니다. 커터는 수동으로 교환해야 합니다. 수직면이나 수평면 등의 면 가공 외에 홀이나 포켓 형상, 홈 등을 깎을 수 있습니다.
- 머시닝 센터 밀링 가공을 비롯하여 타공이나 나사 내기와 같은 다양한 가공을 연속적으로 할 수 있는 기계입니다. 밀링 머신과는 달리 커터를 수동으로 교환할 필요 없이 24시간 무인으로 가동할 수 있습니다.
- 선반 회전하고 있는 원주 모양의 금속에 고정된 커터(바이트)를 대고 깎는 기계입니다. 피가공물이 회전하므로 기본적으로 원주 상의 가공이 됩니다. 원주 측면에 동심원 모양의 홈을 파거나 나사를 자를 수 있지만 원주의 긴 쪽 방향의 홈을 자를 수 없습니다.
- 드릴 프레스 주축에 장착한 드릴이나 리머를 회전시키면서 위아래로 움직여 고정된 금속에 홀을 가공하는 기계입니다. 기본적으로 홀만 가공하는 기계이므로 가공한 홀의 측면 가공 이외의 면 가공은 할 수 없습니다.
연삭 가공
- 평면 연삭반, 원통 연삭반, 내면 연삭반 연삭반은 회전하는 숫돌에 금속을 바짝 대고 금속을 조금씩 깎는 기계입니다. 금속의 평면을 깎는 기계를 평면 연삭반, 원통형 금속의 바깥 둘레를 깎는 기계를 원통 연삭반, 원통형 금속의 내면을 깎는 기계를 내면 연삭반이라고 합니다. 기계에 따라 연삭할 수 있는 형상은 다르지만 복잡한 곡면은 연삭할 수 없습니다.
지립 연마(연마 가공)
- 호닝 머신 호닝 가공을 하는 기계입니다. 대량의 연삭유를 뿌리면서 혼을 위아래로 왕복시켜 금속의 내면을 연마합니다. 실린더의 내경 등 통 안쪽을 연마하려는 경우에 사용합니다.
- 초정밀 마감 머신 금속을 저속으로 회전시키면서 그 표면을 숫돌로 연마하기 위한 기계입니다. 숫돌에 진동을 주면서 숫돌을 금속에 밀어 붙여 금속 표면을 연마합니다. 매우 높은 정밀도로 연마 가능하지만 면만 가공됩니다.
- 래핑 머신 래핑 가공에서 사용하는 기계입니다. 지립을 포함한 랩제를 뿌린 금속을 랩(수평 테이블)에서 위아래로 끼고 금속와 랩을 서로 비벼 가공합니다.
방전 가공
- 형조 방전 가공기, 미세 홀 방전 가공기, 와이어 방전 가공기 방전 가공기는 방전 가공을 하는 기계입니다. 전극과 금속 사이에 아크 방전을 발생시켜 금속을 녹입니다. 방전 가공기에는 형조 방전 가공을 하는 형조 방전 가공기, 미세 홀 방전 가공을 하는 미세 홀 방전 가공기, 와이어 방전 가공을 하는 와이어 방전 가공기가 있습니다. 형조 방전 가공은 틀의 형상으로 가공할 수 있어 다소 복잡한 3차원 형상으로도 가공이 가능합니다. 한편 와이어 방전은 실톱과 같은 요령으로 금속을 컷하므로 3차원적인 형상을 컷할 수 없습니다.
제거 가공의 가공 사례
제거 가공에서는 어떤 금속 제품(부품)을 만들 수 있을까요? 사례를 소개합니다.
- 절삭 가공 이것은 머시닝 센터를 이용하여 만들어진 정밀 기기 부품입니다. 여러 홀과 단차가 있는 복잡한 형상을 하고 있습니다. 기어나 항공기 엔진의 터빈 등 많은 것이 절삭 가공으로 만들어집니다.
- 연삭 가공 금속에 평면 연삭 가공을 하면 가공된 면은 마치 거울처럼 반짝거립니다. 유압 실린더의 샤프트 등 눈부시게 반짝이는 금속 부품에 연삭 가공이 이루어지는 경우가 있습니다.
- 방전 가공 방전 가공에서는 홀 가공이나 외형 가공, 홈을 넣는 등의 가공이 가능합니다. 방전 가공은 수지의 사출 성형용 금형에 사용하는 인서트나 관에 꽃이나 동물의 얼굴을 떠오르게하는 엠보싱 가공용 금형 등 복잡하고 정밀도 높은 기계 부품의 가공 등에 사용됩니다.
정리
제거 가공은 대표적인 금속 가공법으로 다양한 금속 부품(제품)의 제조에 사용되고 있습니다. 크게 절삭 가공, 연삭 가공, 지립 연마(연마 가공), 방전 가공의 4종류로 나누어지고 각각의 가공에 적합한 기계나 공구를 이용하여 가공합니다. 제거 가공을 하는 경우는 각 가공법의 특징을 정확하게 이해한 뒤에 최적 방법을 선택합시다. 한국미스미 meviy에서는 금속 가공 부품의 즉시 견적과 가공이 가능합니다. 지금 바로 3D CAD 데이터를 meviy에 업로드하여 견적 받아보세요.
