선반(터닝) 가공의 특징과 대표적인 가공 방법에 대한 해설

선반 가공(터닝)은 재료를 깎아냄으로써 원하는 형상을 실현하는 가공 방법으로 절삭 가공으로 분류됩니다. 다양한 공구와 가공 방법을 조합하여 복잡한 형상을 제작할 수 있는 선반 가공에 대한 특징과 가공 순서 등을 소개합니다.

선반 가공(터닝)이란?

선반 가공은 절삭 가공의 일종입니다. 절삭 가공에는 이외에 밀링 가공이나 드릴 가공이 포함되지만 선반 가공에서는 회전하고 있는 소재에 절삭 공구를 대고 제거할 부분을 깎아내면서 원하는 형상으로 가공합니다. 마찬가지로 절삭 가공에 포함되는 밀링 가공은 「무엇을 회전시키는가?」 라는 점에서 선반 가공과 차이가 있습니다. 선반 가공에서는 가공 대상이 되는 소재가 회전하지만 밀링 가공에서는 절삭 공구가 회전하며 고정된 소재를 가공합니다.

선반의 기본적인 가공 방법

선반 가공에는 외경 가공, 내경 가공, 나사 절삭 가공, 절단 가공의 4가지 기본적인 가공 방법이 있습니다. 각 가공 방법에 대하여 설명합니다.

*고코미테(ココミテ) vol.2에서 참고

• 외경 가공 외경 가공은 회전하는 재료의 바깥쪽에서 절삭 공구를 대는 방법입니다. 선반 가공 중에도 가장 많이 이용되는 가공법으로 표면을 매끄럽게 하는 마감 가공 및 가공 초기 단계에서 대략적으로 원하는 형상으로 깎아낼 때 사용됩니다. 외경 가공에서는 발생한 칩이 절삭 공구에 얽혀 버릴 수 있습니다. 특히 높은 정밀도가 요구되는 마감 가공의 경우에는 칩이 얽혀 정밀도가 악화되는 것을 방지하기 위해 절삭 공구의 각도를 조정해야 합니다.
• 내경 가공 내경 가공에서는 재료에 타공 가공 등으로 가공한 홀을 크게 넓혀 가듯이 재료 안쪽을 깎아 나갑니다. 홀 크기를 다듬거나 안쪽 표면을 깔끔하게 마감하는 경우에 이용됩니다. 내경 가공에서는 가공하는 홀의 깊이에 따라 공구를 길게 해야 합니다. 그러나 긴 공구는 휘어지기 쉬워 정밀도 악화에 주의해야 합니다. 또한 칩이 홀 내부에 쌓이게 되어 빈번하게 칩을 빼내야 합니다.
• 나사 절삭 가공 나사 절삭 가공은 나사의 피치를 제작하는 가공법입니다. 선반 가공에서는 전용 나사 절삭 공구를 이용하여 수나사와 암나사 모두를 가공할 수 있습니다. 밀링 가공이나 머시닝 센터의 경우는 암나사만 가능한 경우가 많으므로 수나사도 제작할 수 있는 점은 선반 가공의 큰 장점 중 하나입니다. 나사 절삭 전용 공구를 재료에 대고 일정한 속도로 공구를 움직입니다. 나사 피치를 등간격으로 하기 위해 「자동 이송 기능」을 사용하여 속도를 일정하게 유지하는 경우가 많습니다.
• 타공 가공 타공 가공은 회전하는 재료에 드릴을 바짝 대고 홀을 가공하는 방법입니다. 내경 가공을 할 때는 미리 전용 공구가 들어가는 홀을 가공해 두어야 하고 이때 타공 가공이 이용됩니다. 드릴을 이용한 타공 가공은 그렇게 정밀도가 높지 않으므로 필요한 크기의 홀을 가공한 후 마감은 일반적으로 내경 가공이 사용됩니다.
• 절단 가공 절단 가공은 재료에 공구를 대고 필요 없는 부분을 잘라내는 가공법입니다. 원주를 둥글게 자르는 듯한 이미지입니다. 날이 가는 공구를 사용해야 하고 진동이나 소리를 확인하면서 작업해야 하므로 어느 정도 기술이 필요합니다. 정밀도 높은 가공을 하기 위해서는 잘 휘어지는 날이나 절삭할 때 오일을 사용하는 등 대책이 필요합니다.

선반 가공에서 사용하는 가공기와 그 특징

선반 가공 시 사용하는 가공기는 재료의 크기와 가공 방법에 따라 여러 종류가 있습니다. 대표적인 가공기의 종류와 특징을 소개합니다.

• 범용 선반 작업자가 수동으로 공구를 움직이거나 공구를 교환하는 선반입니다. 프로그래밍이 어려운 복잡한 형상의 물건이나 1점 물건, 미세 조정이 필요한 시제작품을 만들 때 편리합니다.
• NC 선반 NC 선반에서는 가공 조건을 프로그램으로 작성하고 로딩하여 자동 가공이 가능합니다. 프로그램대로 움직이므로 초심자도 일정 이상의 정밀도로 가공할 수 있습니다. 반복적으로 같은 작업을 해야 하는 양산품에 적합합니다.
• 탁상 선반 탁상이라는 말이 나타내듯이 테이블 위에 놓인 듯한 소형 선반입니다. 사용 방법은 범용 선반처럼 작은 부품을 만들 때 필요합니다.
• 정면 선반 정면 선반은 큰 재료를 가공할 때 이용되는 수평형 선반입니다. 칩이 쌓이지 않고 밑으로 떨어지므로 칩으로 인한 정밀도 악화를 방지할 수 있는 점이 특징입니다. 칩 제거 작업이 필요 없어 연속으로 효율적으로 작업을 진행할 수 있습니다.
• 수직 선반 수직 선반은 공구를 수직 방향으로 움직이는 선반으로 큰 재료를 가공할 때 이용됩니다. 중심이나 원심력에 의한 진동을 저감할 수 있어 높은 가공 정밀도를 실현할 수 있습니다.

선반 가공의 장점·단점

그럼 다음으로 선반 가공의 장점과 단점에 대해 생각해 봅시다.

• 장점 선반 가공에서는 원형 제품을 제작할 수 있습니다. 또한 재료를 회전시키면서 절삭해가므로 높은 치수 정밀도를 실현할 수 있는 점이 큰 장점입니다. 회전수와 회전 방법을 임의로 변경할 수 있습니다. 또한 공구 종류도 용도에 맞는 것이 라인업되어 있어 가공 방법을 조합하여 복잡한 형상의 제품을 제작할 수 있습니다.
• 단점 선반 가공은 다양한 공구나 가공법을 조합하여 복잡한 형상을 실현할 수 있지만 공구를 교환하는 빈도가 잦아지면 하나의 제품을 만들어내는데 시간이 걸리게 됩니다. 또한 여러 가공 방법을 능숙하게 사용하려면 숙련된 작업자가 필요하고 누구라도 정밀도 높은 제품을 만들어낼 수 있는 것이 아닙니다. 제품의 복잡함이나 작업자의 기술을 판악한 가공 방법을 선택해야 합니다.

선반 가공 순서

선반 가공 순서는 제작하는 제품에 따라 미세하게 다릅니다. 여기에서는 대표적인 순서에 대해 소개합니다.

1. 공구와 재료의 장착 먼저 선반 가공에 사용하는 절삭 공구와 재료를 장착합니다. 가공 중 움직이지 않도록 단단히 고정합니다. 장착 시 위치가 이탈되어 있으면 정밀도가 악화되므로 위치 결정은 높은 정밀도로 실시하는 것이 중요합니다.
2. 거친 가공 다음으로 제작하려는 제품의 대략적 형상을 깎아내는 거친 가공을 합니다. 이 공정에서 높은 정밀도는 필요 없지만 지나친 절삭은 주의해야 합니다. 또한 재료의 회전 상태나 칩 발생 상황에는 주의합시다.
3. 마감 가공 거친 가공으로 대략적인 제품 형상을 깎아냈다면 마감 가공을 합니다. 높은 정밀도가 필요하므로 회전수나 이송 속도에는 충분히 주의하면서 진행합시다. 만약 버가 나왔다면 가공면이 손상되지 않도록 주의하면서 줄로 신중하게 제거해야 합니다.

선반 가공 부품의 주의점

선반 가공에서 부품을 제작할 때는 최대한 저비용으로 필요한 정밀도를 실현해야 합니다. 설계 시 주의점으로는 재료의 절삭량을 줄여 가공 시간을 단축하는 것이 중요합니다. 또한 특수 공구가 아닌 시중에 판매되는 공구로 가공할 수 있는 상태로 만들면 납기 단축이나 비용 절감으로 이어집니다. 선반 가공을 할 때는 최대한 순서가 복잡해지지 않도록 가공 순서나 공구 선택이 중요합니다. 하루 아침에 익숙해지지 않으므로 숙련된 장인이 가진 노하우를 잘 공유하면 좋을 것입니다.

정리

선반 가공은 절삭 가공의 일종으로 회전시키고 있는 재료에 절삭 공구를 대고 가공합니다. 선반에서는 외경 가공, 내경 가공, 나사 절삭 가공, 타공 가공 및 절단 가공이 가능합니다. 범용 선반이나 NC 선반, 탁상 선반, 정면 선반이나 수직 선반 등의 종류가 있으므로 목적에 맞게 구분하여 사용해야 합니다. 치수 정밀도가 높은 가공이 가능하지만 가공에 시간이 걸리거나 고정밀도가 요구되거나 숙련된 작업자가 필요한 경우도 있으므로 노하우 공유가 포인트가 됩니다. 한국미스미에서는 선반(터닝) 가공의 특별 주문품 견적이 가능합니다. meviy에서는 향후 서비스 개시 예정에 있으며 지금 바로 2D CAD 도면을 업로드 하여 한국미스미 도면가공센터 견적 받아 보세요.