기계공학실험(1)Report목 차선반(lathe)선반의 정의선반 개요선반의 종류선반의 구조선반(旋盤, lathe)선반의 정의공작물을 회전시키고 여기에 절삭 공구인 바이트를 공구 대에 고정하여 절삭 깊이에 이송운동을시켜서 주로 원통형의 공작물을 가공하는 공작 기계로 가장 많이 이용되며, 베드(bed), 주축대(headstock), 심압대(tailstock), 왕복대(carriage), 이송장치 등으로 구성되어있다.선반 개요: 공작기계 중에서 가장 역사가 오래되며, 많이 사용되는 대표적인 것이다. H.모즐리가 근대적인미끄럼공구대가 붙은 선반을 1877년 완성한 후, 바이트를 사용하는 작업을 사람의 손으로부터 기계로 할 수 있게 되었다. 또, 기계동력으로 선반을 운전하면서, 변환기어 등을 사용하여 나사 깎는작업은 물론 각종 기계부품을 정밀하게 가공할 수 있게 되었다. 주요 구성요소는 베드·축대·심압대·왕복대·공구대 및 이송장치로 되어 있다. 주축대와 심압대 사이에 가공물을 고정시키고, 회전운동을 주축대로부터 받도록 설계되어 있다. 그러나 수직선반이나 터렛선반처럼 심압대 없이 주축대만으로 가공품을 유지하는 것도 있다. 절삭공구는 왕복대에 장치되어있는 공구대에 유지하고, 공구대를 전후좌우로 움직여서 적당한 절삭 길이를 주어 칩의 발생과 함께 가공물을 절삭해간다. 공구대는 베드의 전면에 있는 이송봉(移送棒)과 리드스크루를 따라 움직이게 된다. 이송봉이나 리드스크루의 회전을 위하여 주축의 회전운동을 이용한 기어장치가 널리 쓰이고, 이송속도 변환장치 역시그 속도를 적당히 변화를 줄 수 있도록 되어있다. 그리고 나사를 절삭할 때는 주축의 회전과 이송기구를 이용하게 된다. 베드는 주축대·심압대·공구대 등 선반의 본체를 구성하는 주요부분을 싣고있으므로 견고한 구조로 되어 있다. 베드의 상부는 왕복대가 좌우로 미끄러져서 그것을 안내하는부분이므로, 정밀한 다듬질을 통하여 높은 정밀도를 유지하게 되어 있다. 크기는 베드 위의 스윙,왕복대 위의 스윙, 두 센터 사이의 최대거리로 나타낸다. 또한 베드의 길이로도 나타낼 수 있다.여기서 말하는 베드 위의 스윙은 주축에 장치할 수 있는 공작물의 최대지름을 말한다. 왕복대 위의 스윙은 왕복대에 접촉됨이 없이 주축에 장치할 수 있는 가물의 최대지름을 뜻한다. 센터 사이의 최대거리는 심압대를 베드 위에서 주축으로부터 가장 멀리 떨어진 곳에 설치하였을 때, 주축과심압대에 장치되어 있는 센터사이의 거리를 말한다. 이 두 센터 사이에 지탱할 수 있는 가공물의최대길이를 나타내기도 한다.선반의 종류보통선반(engine lathe)① 가장 일반적으로 베드, 주축대, 왕복대, 심압대, 이송기구 등으로 구성되며, 주축의 스윙을 크게 하기 위해 주축 밑 부분의 베드를 잘라낸 갭(Gap)선반도 있다.② 공작기계 중에서 가장 많이 사용하며 다종 소량생산과 수리에 사용한다.③ 단차식과 기어식이 있다.④ 기본 작업으로 슬라이딩(sliding), 표면절삭(surfacing), 나사절삭(screw cutting)을 할 수 있기때문에 ‘SSS' 또는 ’3S'선반이라고 한다.탁상선반(bench lathe)① 탁상위에 설치 사용하도록 되어 있는 소형의 보통 선반으로 구조가 간당하고 이용범위가 넓 으며 시계, 기계류 등의 소형물에 쓰인다.② 극히 작은 부품을 절삭 가공하며 정밀도가 높은 계기나 시계 등의 작은 부품 생산에 적합하다.③ 베드(bed)의 길이가 900mm이며 스윙(swing)의 길이가 200mm 이하이다.④ 주축대에 벨트식 혹은 모터 직결 식을 사용한다.모방선반(copying lathe): 제품과 동일한 모양의 형판에 의해 공구대가 자동으로 이동하며, 형판과 같은 윤곽으로 절삭하는 선반으로 형판 대신 모형이나 실물을 이용할 때도 있다.터렛선반(turret lathe)① 보통선반의 심압대 대신 여러 개의 공구를 방사상으로 설치하여 공정 순서대로 공구를 차례 로 사용할 수 있도록 되어있는 선반으로, 터렛은 모양에 따라 6각형과 드럼 형이 있으나 6각 형이 주로 쓰이며, 형식에 따라 램형(소성가공)과 새들형(대형가공)이 있다. 그리고 사용되는 척은 콜릿척이다.② 회전 공구 대를 가진 대량 생산용으로 반자동 선반이다.공구선반(tool room lathe): 주로 절삭 공구 또는 공구의 가공에 사용되는 정밀도가 높은 선반으로 테이퍼 깎기 장치, 릴리빙 장치가 부속되어 있으며 주로 저속 절삭작업을 한다.정면선반(face lathe)① 외경은 크고 길이가 짧은 가공물의 정면을 깎는다. 그리고 면판이 크며, 공구대가 주축에 직 각으로 광범위하게 움직이는 선반으로 보통 공구대가 2개이고 리드 스크루가 없다.② 스윙(swing)이 크고 베드(bed)길이가 짧다.③ 심압대(tailstock)가 없는 것이 많다.수직선반(vertical lathe): 직접 선반이라고도 하며, 주축이 수직으로 되어 있으며, 대형이나 중량물에 사용된다. 공작물은 수평면에서 회전하는 테이블 위에 장치하고, 공구 대는 크로스 레일(cross rail) 또는 칼럼성을 이송 운동한다.차륜선반(wheel lathe): 철도 차량의 차륜의 바깥둘레를 절삭하는 선반이다.차축선반(axle lathe): 철도 차량의 차축을 절삭하는 선반이다.나사절삭 선반(thread cutting lathe): 나사를 깎는데 전문적으로 사용되는 선반이다.자동선반(automatic lathe): 공작물의 고정과 제거까지를 자동으로 하며, 가공재료의 형상 및 주축에 고정하는 방법에 따 라서 봉재 작업용, 센터 작업용, 척 작업용이 있다.다인선반(multi cut lathe): 공구 대에 여러 개의 바이트가 부착되어 이 바이트의 전부 또는 일부가 동시에 절삭가공을 하 는 선반이다.NC선반(numerical control lathe): 정보의 명령에 따라 절삭공구와 새들의 운동을 제어하도록 만든 선반으로 자기 테이프, 수치 적인 부호의 모양으로 되어 있는 선반이다.선반의 구조1. 주축대(head stock)① 주축대는 공작물을 지지하면서 회전을 주는 주축(spindle)과 이것을 지지하는 베어링(bearing) 및주축에 회전을 주는 구동 기구인 속도 변환 장치가 내장되어 있다.② 주축대는 모터로부터 동력을 V형 풀리에 전달하여 적당한 기어변속을 통하여 절삭에 필요한 절삭속도를 얻을 수 있다. 주축의 끝 모양 종류로서는 플랜지식, 캠록식, 긴 테이퍼식, 나사 식 이 있다.③ 주축대의 내부구조주축은 가공물을 지지하면서 매우 정밀한 회전을 하며 절삭력, 모멘트, 진동 등에 대하여 영향이 적도록 제작되어야 한다. 일반적으로 주축은 무게를 감소시키고, 길이가 긴 재료를 가공할 수 있도록 중공축으로 하며, 주축의 베어링은 볼, 롤러베어링 등이 사용되며, 추력작용을고려하여 스러스트 볼 베어링이 사용되고 있다.④ 중공축을 사용하는 이유긴 공작물을 가공하기에 편리하고 베어링에 걸리는 하중을 감소시킨다.2. 심압대(tall stock)① 심압대는 우측 베드 상에 있으며 작업내용에 따라 좌우로 움직이도록 되어 있다. 이것은 센터 로 일감을 지지 시키거나, 드릴 또는 리머 등을 고정하여 작업하는 역할을 하며 주축대와 함께 베드 위에 고정되어 있다.② 심압대의 구비조건a. 심압대는 베드의 어떠한 위치에도 적당히 고정 할 수 있을 것b. 센터를 고정하는 심압대의 스핀들은 축 방향으로 이동하여 적당한 위치에 고정할 수 있을 것c. 심압대의 상부는 조정 나사에 의하여 축선과 편위시켜 테이퍼 절삭을 할 수 있어야 할 것3. 왕복대(carriage)① 공구대가 위에 설치되어 있으며, 이 공구 대를 전후좌우로 움직여서 적당한 절삭 길이를 정하여 칩을 만들거나 가공물을 절삭한다. 왕복대는 선반 베드의 상부에 위치하며, 주축대와 심압 대 사이에 있다. 베드 위를 미끄러져 움직이는 부분인 새들(saddle)과 이송 나사를 둘러싸고있는 부분인 에이프런으로 구성되어 있다. 왕복대 위의 스윙은 왕복대에 접촉됨이 없이 주축에 장치할 수 있는 가공물의 최대지름을 뜻하는데, 선반의 크기를 나타내는 데 사용된다.② 에이프런(apron) : 자동장치, 나사 절삭장치 등이 내장되어 있으며, 왕복대의 전면, 즉 새들 앞쪽에 있다.③ 새들(saddle) : H자로 되어 있으며, 베드면과 미끄럼 접촉을 한다.
