절삭 가공 시 부품을 만들기 위해서는 가공 도면이 필요합니다. 이번에는 가공 도면의 역할과 가공 도면에 기재되는 지시나 기호의 의미 이외, 가공 도면을 보는 방법 등에 대하여 알아보겠습니다. 가공 도면의 의미를 확인하고 좋은 가공 도면을 작성할 수 있게 됩니다. 
목차
절삭 가공 시 도면의 역할이란?
먼저 도면의 역할에 대하여 생각해 봅시다. 절삭 가공은 선반을 사용한 선삭 가공, 밀링 머신 및 머시닝 센터를 이용한 밀링 가공, 드릴 프레스를 사용한 타공 가공 등 커터를 사용한 가공법입니다. 절삭용 가공 도면은 단순히 부품의 형상이나 성질을 그리기만 하면 되는 것이 아닙니다. 제작에 적합한 가공법이나 순서 등을 도면에 실려 있는 정보로부터 차례로 쫓아갈 수 있는 것이 요구됩니다. 도면 작성 시에는 사용하는 공작 기계 및 공구, 제작 순서 그리고 가공된 제품을 어떻게 검사할지까지 생각하여 도면에 반영시킵시다.
부품의 설계부터 제조까지의 공정 흐름
부품의 제작 공정은 먼저 필요한 기능에 대해 어떤 부품으로 하면 좋을지 생각하고 이를 도면화하는 설계에서 시작합니다. 같은 부품이나 비슷한 부품의 제조 경험자를 모아 적절하게 설계되었는지 논의하는 디자인 리뷰의 장을 마련하기도 합니다. 이후 정식으로 설계부 내에서 승인을 받아 도면이 공개됩니다. 다음으로 부품을 제작하는 생산 기술 및 제조 부문과 협의하여 공정상 무리가 없는지 정밀도는 충족되는지 등을 확인합니다. 갖고 있는 공구로 대응할 수 없는 경우는 공구 구입이나 외주를 검토하게 됩니다. 재료가 주문되면 부품 제작에 들어갑니다. 머시닝 센터나 선반, 드릴 프레스 등이 여기에서 사용되는 대표적인 절삭 가공 기계입니다. 부품이 완성되더라도 즉시 사용할 수는 없습니다. 도면의 지시나 기준대로 부품이 완성되었는지 품질 보증 부문이 검사하고 확인된 후 정식으로 완성입니다.
절삭 가공 부품의 도면 작성 시 8가지 포인트
절삭 가공 부품의 도면을 작성할 때는 다음과 같은 포인트에 주의하면 좋은 도면이 됩니다.
- 가공 순서를 알기 쉽게 기재한다 가공 도면은 이떤 순서로 만들면 좋을지 작업자가 당황하거나 착각하는 일 없이 추적할 수 있는 것이 중요합니다.
- 기준면을 명확히 적는다 치수는 기준면을 명확히 알 수 있도록 넣습니다. 작업자는 이를 판독하여 공작이나 검사할 때 사용합니다.
- 갖고 있는 공작 기계나 공구로 할 수 있는 가공 내용으로 한다 비용과 납기를 고려하여 되도록 갖고 있는 공작 기계나 공구로 대응할 수 있도록 합시다.
- 제품의 용도에 맞는 재질을 선택한다 재질은 기능이나 비용을 고려하여 잘 검토합시다. 무모하게 티타늄 합금 등의 난삭재를 사용하는 것은 피합니다. 스테인리스도 최근에는 공구의 성능 향상 등으로 난이도도 낮아졌지만 간단하게 가공할 수 있는 재료가 아닙니다. 필요 없다면 보통강을 선택합시다.
- 무리 없이 가공할 수있는 순서로 한다 같은 형상을 만드는 경우에도 가공 순서에 따라 가공 난이도가 바뀔 수 있습니다. 예를 들어 긴 각재에서 짧은 각재에 관통 홀이 있는 형상을 잘라내는 경우를 생각해 봅시다. 긴 각재에 홀을 가공한 후 각재를 짧게 자르는 방법과 짧게 자른 각재에 홀을 가공하는 방법 등 2가지가 있습니다. 전자의 경우 타공 시 각재의 고정 여유를 충분히 잡을 수 있지만 후자의 경우 타공 시 각재의 고정 여유를 충분히 잡지 못할 수 있습니다. 이처럼 무리 없는 가공할 수 있는 순서를 생각해야 합니다.
- 가공 시 필요한 치수를 기재한다 부품 가공에 필요한 치수는 다른 치수로부터 계산할 수 있는 경우에도 참고 치수 등의 형태로 적극적으로 기재합시다. 작업자에게 계산을 강요하는 것은 작업 중단을 초래할 뿐만 아니라 실수의 원인도 됩니다.
- 필요 최저한의 스펙으로 한다 공차나 표면 거칠기를 필요 이상으로 엄격하게 하면 비용이나 납기의 악화로 직결됩니다. 유사 부품의 실적 등도 참조하여 필요 최저한의 스펙으로 합시다.
- 가공만이 아닌 검사에 대해서도 신경 쓴다 치수는 지정해도 측정할 수 없다면 의미가 없습니다. 어떤 측정 기구로 어떻게 측정하는지도 깊게 생각합시다. 불필요하게 3차원 측정기의 측정을 전제로 하면 시간 손실로 이어집니다.
절삭 부품의 가공 도면에서 자주 사용되는 기호
가공 도면에서 사용되는 기호의 일례를 소개합니다. 상세한 내용은 기계 제도의 텍스트 등을 참조해 주십시오.
- 치수 공차 하기에 외경 치수를 도면에 기입한 예를 3건 소개합니다. 왼쪽은 49.9~50.1mm를 지정한 경우입니다. 가운데는 50~49.975mm를 지정한 경우입니다. 오른쪽은 가운데와 같은 내용을 공차역 등급 기호로 나타낸 것으로 축 부품 등 맞춤부에 사용됩니다.
- 기하 공차 기하 공차는 제품의 형태와 위치 등을 규정하는 것으로 19종류가 있습니다. 아래 그림에서는 대표적인 3가지 공차 기호를 사용하고 있습니다. 이들은 홀 기준면에서의 위치 관계나 면의 평행, 직각 상태를 지시합니다. 기준면은 데이텀 기호로 지정됩니다. 또한 기준면에서의 거리가 필요한 경우는 그림 속 청색 부분과 같은 「이론적으로 정확한 치수」로 치수값이 □ 둘러싸여 표시됩니다.
- 표면 거칠기 기호 이것은 가공면의 거칠기 상한값과 가공 방법 등을 지시합니다. 아래 그림의 경우 Ra(산술 평균 거칠기) 0.8을 상한으로 선삭에 의해 동심원 모양의 가공눈이 되도록 제작할 것을 지시하고 있습니다. 절삭 가공의 경우 Ra는 12.5~0.4가 일반적인 범위입니다.
절삭 가공 현장에서 자주 있는 문제
마지막으로 절삭 가공 현장에서 흔히 볼 수 있는 문제에 대하여 소개합니다.
- 툴 패스가 없어 가공이나 검사를 할 수 없다 공구를 통과시키는데 필요한 공간을 툴 패스라고 합니다. 공구만이 아닌 공작 기계의 샹크와의 거리도 필요해서 의외로 큰 공간이 필요할 수도 있습니다. 툴 패스가 고려되지 않으면 가공이 어려워지거나 애초에 가공이 안 될 수도 있습니다. 미리 필요한 툴 패스가 얼마나 되는지 확인하고 무리 없이 가공할 수 있는 설계로 합시다.
- 필요 없는 복잡 형상이 요구되고 가공에 시간이 걸렸다 가공은 기준면을 기점으로 이루어집니다. 이로 인해 필요 없이 기준면과 직각, 평행이 아닌 형상으로 하면 그 순간 가공이 어려워집니다. 복잡한 형상을 가공하기 위한 지그가 필요하거나 5축 머시닝 센터가 필요하거나 비용도 납기도 필요 이상으로 걸립니다. 따라서 되도록 기준면에 대해 직각과 평행을 사용하여 단순한 형상으로 하는 것이 중요합니다.
- 주물 조형재를 가공했더니 내부로 관통해 버렸다 주물을 가공하는 경우 내부가 중공인 조형재에서는 중심 이탈이 원인으로 가공 시 관통해 버리는 경우가 있습니다. 이러한 이탈이 상상 이상으로 커지는 경우도 많아 주물 공차로 확인해야 합니다. 양산 부품의 경우는 시제작 단계에서 정리된 개수를 제작하여 살 두께를 확보할 수 있는지 절단을 확인하는 것이 바람직합니다.
- 홀이나 나사 절삭이 직경에 대해 너무 깊다 홀이나 나사 절삭의 직경에 대해 그 깊이가 너무 크면 가공 도중에 휘어지거나 공구가 부러집니다. 미리 가공 한계를 파악해 두면 대책을 세울 수 있습니다.
- 절삭의 후공정에서 정밀도가 떨어지고 말았다 절삭 가공 후 열 처리나 용접 공정이 있는 경우 열 변형으로 정밀도가 악화될 수 있습니다. 대책으로 살 두께가 적은 형상으로 하거나 담금질성이 좋은 재질을 선택하거나 열 처리 후 연삭 가공에 의한 마감을 한다 등이 있습니다.
어떤 경우도 가공 방법이나 성질을 제대로 알고 있으면 막을 수 있는 문제입니다. 설계나 도면 작성할 때 형상이나 강도에 대해서만이 아닌 가공에 대해서도 확실히 공부해 둡시다.
정리
도면이란 설계자의 의도를 가공이나 검사하는 사람에게 전달하기 위한 것입니다. 따라서 도면의 룰을 정확히 이해하고 설계자의 의도를 올바르게 전달하는 것이 중요합니다. 또한 설계자가 가공 방법이나 현장을 이해하지 못하면 쓸데없이 공정과 비용 발생으로도 이어집니다. 한국미스미 meviy에서는 절삭 가공 부품을 즉시 견적 및 가공할 수 있습니다. 지금 바로 3D CAD 데이터를 meviy에 업로드하여 바로 견적 받아 보세요.
