금속 톱질: 필수 기술 및 기법

I. 기본 프로세스 지식

1. 쏘잉의 개념과 적용

톱으로 재료나 공작물을 자르거나 홈을 파는 작업을 톱질이라고 합니다. 그 용도는 그림 1에 나와 있습니다.

a) 절단 재료
b) 자료 제거
c) 슬롯팅

2. 톱질 도구

(1) 손톱

손톱톱은 톱 프레임과 톱날의 두 부분으로 구성됩니다. 톱 프레임은 톱날을 고정하고 장력을 조절하는 데 사용되며 고정 프레임과 조절 프레임의 두 가지 유형이 있습니다. 그림 2는 고정 프레임 톱을, 그림 3은 조정 가능한 프레임 톱을 보여줍니다.

1- 고정 클램프 헤드(사각 장부)
2-조정 가능한 톱 프레임
3-반원형 슬롯
4-리미팅 슬롯
5- 고정 톱 프레임
6-윙 너트
7-움직일 수 있는 클램프 헤드(사각 장부)

조절식 톱 프레임의 앞부분은 뒷부분 내에서 자유롭게 확장 및 축소할 수 있기 때문에 다양한 길이의 톱날을 수용할 수 있어 폭넓게 사용할 수 있습니다. 톱날은 고정 클램프 헤드와 이동식 클램프 헤드의 원형 핀에 장착되며, 이동식 클램프 헤드의 윙 너트를 조이면 톱날의 장력을 조절할 수 있습니다.

(2) 톱날

톱날의 크기는 양쪽 끝의 장착 구멍 사이의 거리로 표시합니다. 일반적으로 사용되는 크기는 길이 300mm, 너비 12mm, 두께 0.8mm입니다.

1) 톱니 각도

그림 4와 같이 톱니의 뒷면 각도는 40°~45°, 쐐기 각도는 45°~50°, 앞면 각도는 약 0°입니다.

2) 치아 피치

인접한 두 톱니 사이의 거리를 톱니 피치라고 합니다. 톱니 피치가 클수록 칩 공간이 넓어집니다. 톱니 피치의 크기에 따라 톱날은 표 1과 같이 굵은 톱니, 중간 톱니, 가는 톱니의 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.

표 1 톱니 사양 및 용도

3) 톱 커프

톱날의 톱니가 왼쪽과 오른쪽으로 번갈아 가며 톱날을 형성합니다. 그림 5a에 표시된 것처럼 두 가지 유형의 모양이 있는데, 물결 모양 톱날과 그림 5b의 교번 톱날이 그것입니다. 톱질하는 동안 톱날은 톱날 컷을 형성합니다. 쏘 커프 S의 폭이 쏘 백 두께 B보다 크기 때문에 쏘 컷의 폭은 항상 쏘 백 두께보다 커서 톱날이 컷에 끼일 가능성이 적습니다(톱 끼임 발생이 감소).

a) 물결 모양의 치아 패턴
b) 교대 치아 패턴

연습에 따르면 톱날이 마모됨에 따라 톱날의 너비가 줄어드는 것으로 나타났습니다. 톱날의 너비가 더 이상 톱날의 두께보다 크지 않으면 톱날 절단면의 너비도 더 이상 톱날의 두께보다 크지 않게 됩니다. 이로 인해 톱날과 절단면 사이에 심한 마찰이 발생하여 톱질이 어려워지고 톱날이 끼일 수 있으며, 심지어 톱날이 부러질 수도 있습니다.

4) 톱날 선택

공작물 재료의 경도와 두께에 따라 다양한 굵기의 톱날을 선택하십시오. 부드러운 소재나 두꺼운 공작물을 톱질할 때는 칩 공간이 큰 거친 톱니 톱날을 사용하십시오. 단단한 재료와 얇은 공작물을 톱질할 때는 중간 톱니 또는 미세 톱니 톱날을 사용하여 칼날이 달라붙는 것을 방지하고 톱니가 부서지거나 무뎌지는 것을 줄이십시오.

일반적으로 톱니가 굵은 톱날은 부드러운 톱질에 적합합니다. 금속 구리 및 알루미늄과 같은 두꺼운 공작물, 미세 톱니 톱날은 단단한 강철, 판금 및 얇은 벽의 파이프 절단에 적합하며, 중간 톱니 톱날은 그림 6과 같이 일반 강철, 주철 및 중간 두께의 공작물 가공에 주로 사용됩니다.

a) 두꺼운 공작물용 굵은 톱니
b) 얇은 공작물용 미세 톱니

II. 기본 운영 기술

1. 톱날 설치

1) 공작물 재질과 두께에 따라 적합한 톱날을 선택합니다.

2) 조정 가능한 쇠톱의 조정 가능한 톱 프레임은 고정 톱 프레임의 내부 슬롯에 배치하여 조정 가능한 톱 프레임의 윗면이 고정 톱 프레임과 일직선이 되도록 해야 합니다.

3) 설치 방향. 그림 7a는 톱날의 올바른 설치 방향을, 그림 7b는 잘못된 설치 방향을 보여줍니다. 톱날을 거꾸로 설치하면 절단이 되지 않을 뿐만 아니라 톱날이 빠르게 마모됩니다.

a) 톱날의 올바른 설치 방향
b) 톱날의 잘못된 설치 방향

4) 톱날 설치의 장력. 톱날을 너무 단단히 설치하면 탄력을 잃고 부러지기 쉽고, 너무 느슨하게 설치하면 톱날이 압력으로 비틀어져 톱 절단이 비뚤어지고 부서지기 쉬워질 수 있습니다. 경험에 따라 톱날을 조인 후 두 손가락으로 톱날을 좌우로 밀어서 그림 8과 같이 톱날이 약간 회전하지만 흔들리지 않아야 합니다.

5) 톱날을 설치한 후, 톱날의 평면이 뒤틀림 없이 톱 프레임의 중심 평면과 정렬되어야 합니다.

2. 톱질 중 공작물 고정

그림 9는 톱질 중 공작물의 클램핑 위치를 보여 주며, 주요 사항은 다음과 같습니다:

• 공작물은 절단선이 바이스 죠와 평행하고 철제 죠에서 약 5-10mm 떨어진 벤치 바이스에서 가능한 한 왼쪽으로 고정되어야 합니다.
• 그렇지 않으면 톱질하는 동안 진동이 발생하고 톱날이 부러질 수도 있습니다.
• 톱날이 부러질 수 있는 톱질 중 움직임을 방지하기 위해 공작물을 단단히 고정해야 합니다.
• 파이프 및 연질 금속을 톱질할 때, 특히 가공된 공작물 표면을 클램핑할 때는 부드러운 패드를 사용하여 공작물 손상을 방지하세요.

3. 톱질 작업의 핵심 포인트

(1) 톱 프레임의 그립

톱 프레임을 잡는 올바른 방법은 그림 10에 나와 있습니다. 오른손은 손잡이를 단단히 잡고 왼손은 톱 프레임의 곡선 부분에 가볍게 얹고 엄지는 톱 프레임의 뒤쪽을 누르고 나머지 네 손가락은 앞쪽 끝을 잡습니다. 톱 프레임의 움직임과 톱질 중 압력과 밀치는 힘은 주로 오른손으로 제어하고 왼손은 핸드 톱을 지지하는 데 도움을 줍니다.

두 가지 일반적인 잘못된 그립이 있습니다: ① 왼쪽 새끼손가락을 톱 장부 아래에 놓거나 ② 왼손으로 톱 프레임의 앞쪽 끝을 완전히 잡는 것입니다.

(2) 서 있는 자세로 톱질하기

그림 11과 같이 양발을 벤치 바이스 중앙선의 왼쪽에 위치하여 톱날의 전체 길이와 거의 같은 거리에서 벤치 바이스를 향하도록 단단히 서고, 오른쪽 발가락과 왼쪽 뒤꿈치 사이의 거리가 톱 프레임의 길이와 거의 같도록 왼발로 앞으로 내딛습니다. 왼발은 벤치 바이스의 중심선과 30° 각도를 이루고, 오른발은 75° 각도를 이루어야 합니다.

(3) 톱 시작하기

톱을 시작하는 것은 톱질 과정의 첫 번째 단계이며, 시작의 품질은 톱질 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.

톱을 부드럽게 시작하려면 왼쪽 엄지손가락을 사용하여 톱날을 시작해야 하는 위치에 고정합니다(그림 12와 같이 표시된 절단선을 따라 가공할 공작물을 명확하게 식별하여 공작물 스크랩을 방지해야 합니다).

처음 톱질을 시작할 때는 가벼운 압력을 가하고 짧은 왕복 스트로크를 사용하세요. 홈의 깊이가 2~3mm가 되면 톱날을 잡은 손에서 손을 떼고 톱 프레임을 수평 위치로 이동하여 정상적으로 톱질합니다.

톱을 시작하는 일반적인 방법에는 원거리 시작과 근거리 시작의 두 가지가 있습니다.

1) 멀리 시작

원거리 시작은 톱을 시작하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다. 그림 13a와 같이, 원거리 시작은 가장 먼 공작물 끝에서 톱질을 시작합니다. 톱날이 공작물을 서서히 절단하기 때문에 톱날이 공작물 가장자리에 걸리거나 치핑되는 것을 방지할 수 있습니다.

a) 멀리 시작
b) 시작 직전

2) 시작 직전

그림 13b와 같이 근거리 시작은 가장 가까운 공작물 끝부터 톱질을 시작합니다. 절단선을 명확하게 볼 수 있다는 장점이 있지만 제대로 하지 않으면 톱날이 공작물 모서리에 걸려 부러지기 쉽습니다.

어떤 시작 방법을 사용하든 시작 각도는 15° 미만이어야 합니다. 시작 각도가 너무 크면 톱날이 공작물 모서리에 걸려 부서지고, 시작 각도가 너무 작거나 평평하면 톱날이 소재에 쉽게 절단되지 않거나 미끄러져 공작물 표면이 닳을 수 있습니다.

(4) 톱질 작업 프로세스

그림 14와 같이 앞으로 톱질할 때는 몸을 약간 앞으로 기울이고 톱 프레임을 향해 자연스럽게 누릅니다. 전진 스트로크가 톱날 길이의 약 3분의 2에 도달하면 톱질의 반력을 이용해 몸체가 제자리로 돌아올 수 있도록 합니다.

복귀 스트로크에서 왼손으로 톱 프레임을 살짝 들어 올려 톱날이 공작물 위로 가볍게 미끄러지도록 합니다. 본체가 초기 위치로 돌아오면 두 번째 왕복운동을 준비합니다. 톱질하는 동안 톱날이 똑바로 절단되도록 유지하면서 비뚤어진 부분이 있으면 즉시 수정합니다.

(5) 두 가지 일반적인 톱질 형태

1) 그림 15a와 같이 직선 왕복 톱질은 톱 프레임을 양손으로 앞으로 밀거나 뒤로 당기는 등 직선 왕복 동작으로 움직이도록 제어하는 것입니다. 이 톱질 형태를 직선 왕복 톱질이라고 합니다. 이 방식은 톱 프레임의 좌우 흔들림을 최소화하여 홈을 절단할 때 톱을 더 곧게 자르고 바닥을 더 평평하게 만들 수 있습니다.

a) 직선 왕복 톱질
b) 작은 진폭의 스윙 톱질

2) 그림 15b와 같이 작은 진폭 스윙은 톱을 앞으로 밀 때 앞 팔뚝을 들어 올리고 뒷 팔뚝을 내리고, 뒤로 당길 때 뒷 팔뚝을 들어 올리고 앞 팔뚝을 내리는 동작으로 톱 프레임의 작은 진폭 스윙 동작을 생성합니다.

직선 왕복 톱질에 비해 이 방법의 가장 큰 장점은 장시간 톱질할 때 피로가 덜하다는 점입니다. 단점은 앞뒤 팔뚝을 위아래로 흔들면 톱 프레임이 좌우로 약간 흔들려서 톱질한 표면의 직진도에 영향을 줄 수 있다는 것입니다. 또한 홈을 절단할 때 홈의 바닥이 호 모양이 됩니다.

(6) 톱질 힘 제어

수동 톱질 시 작업자는 톱질 밀기 힘과 톱질 압력 힘을 포함하여 핸드 톱이 공작물 재료에 가하는 힘을 제어합니다. 톱질에서 힘을 가하는 원리는 적절한 톱질 압력을 유지하면서 끈적임 없이 부드럽고 안정적으로 밀고 나가는 것입니다.

1) 그림 4와 같이 톱을 앞으로 밀면 톱날이 절단 상태가 되고, 톱을 뒤로 당길 때(리턴 스트로크) 톱날이 절단되지 않습니다. 따라서 작업자는 앞으로 밀 때 톱날에 압력을 가하고 리턴 스트로크 중에는 압력을 가하지 않고 톱을 약간 들어 올려야하며 그렇지 않으면 톱날의 마모를 가속화 할 수 있습니다.

2) 작업자는 가공되는 재료의 경도에 따라 합리적인 톱질 압력을 선택해야 합니다. 부드러운 재료(구리, 알루미늄, 저탄소강 등)를 톱질할 때는 너무 깊게 절단하여 결합이 발생하지 않도록 압력을 적게 가하고, 단단한 재료(고탄소강, 주철 등)를 톱질할 때는 절단이 쉽지 않으므로 미끄러지지 않도록 압력을 크게 가합니다.

3) 톱질 시 작업의 안정성과 안전성을 보장하고 톱날의 마모를 줄이기 위해 실제 톱질 조건에 따라 톱질 압력을 적절히 조정해야 합니다.

작업 중 톱질이 어려워지면 즉시 원인을 분석하세요. 톱날 끝이 마모된 경우 압력을 줄이거나 톱날을 교체하고, 공작물 소재에 딱딱한 부분이 있는 경우 압력을 줄이거나 톱니가 가는 톱날로 교체합니다.

공작물을 절단하려고 할 때 압력을 줄이세요.

(7) 톱질 방향 제어

절단선을 따라 똑바로 절단하는 것은 톱질 품질을 위한 기본 요건입니다. 이를 위해서는 작업 중 톱질 방향을 잘 제어해야 합니다.

1) 톱질하는 동안 톱 절단이 절단선에서 벗어나는지 수시로 확인하고, 벗어나는 경향이 있는 경우 즉시 수정합니다.

2) 앞서 언급했듯이 공작물을 설치할 때 절단 선은 바이스 죠와 평행하므로 톱질하는 동안 바이스 죠의 가장자리를 참조 선으로 사용할 수 있습니다. 즉, 톱질 과정에서 톱질 진행 방향을 항상 바이스 죠의 가장자리와 평행하게 유지하십시오.

3) 톱질하는 동안 톱 프레임이 좌우로 흔들리지 않도록 하세요.

(8) 톱질 속도 및 스트로크

적절한 톱질 속도는 분당 20-40 스트로크입니다. 부드러운 소재의 경우 톱질 속도가 빠를 수 있으며, 단단한 소재의 경우 톱질 속도가 느려야 합니다. 속도가 너무 빠르면 톱날이 빨리 마모되고, 너무 느리면 효율이 떨어집니다. 톱날의 중간 부분이 너무 빨리 무뎌지는 것을 방지하려면 톱질 스트로크가 톱날 길이의 3분의 2 이상이어야 하지만 앞뒤 톱날이 공작물의 가장자리에 닿지 않아야 합니다.

(9) 비뚤어진 톱 절단 수정

톱질 과정에서 다음과 같은 이유로 인해 비뚤어진 절단이 종종 발생합니다:

• 공작물을 설치할 때 절단 선의 방향이 수직 방향과 일치하지 않습니다.
• 톱날이 너무 느슨하게 설치되었거나 톱 프레임 평면에 비해 비틀어져 있습니다.
• 톱니 양쪽이 고르지 않게 마모된 톱날을 사용합니다.
• 톱날에 과도한 압력이 가해지면 톱날이 좌우로 흔들립니다.
• 톱 프레임이 똑바로 고정되지 않거나 힘이 고르지 않게 가해져 톱날 뒷면이 절단 부위에서 벗어날 수 있습니다.

톱질 과정에서 기울어짐이 감지되면 즉시 수정해야 합니다: 그림 16과 같이 톱 프레임의 윗부분을 기울어진 방향과 같은 방향으로 기울이고 톱 커프가 톱날 두께보다 넓다는 점을 이용하여 톱질하는 동안 아래쪽으로 가벼운 압력을 가하여 절단을 수정합니다. 절단이 올바른 위치로 돌아오면 즉시 톱 프레임을 곧게 펴고 일반 방법으로 톱질을 계속합니다.

4. 일반적인 부품의 톱질

(1) 평강 및 앵글 강재의 톱질

경험에 따르면 톱질 중 톱날이 공작물의 가장자리에 걸리지 않도록 하고 톱날이 부러지지 않도록 하려면 일반적으로 톱날의 3~4개가 톱질할 표면에 닿아 있어야 합니다. 따라서 평강이나 앵글 철을 톱질할 때는 그림 17과 같이 넓은 면이 아래로 향하도록 톱질해야 합니다. 넓은 면이 아래로 향하도록 톱질하면 효율성이 향상될 뿐만 아니라 다음과 같은 치핑을 더 잘 방지할 수 있습니다.

a) 정답
b) 틀린

반대로 좁은 쪽에서 아래쪽으로 톱질을 하면 비경제적일 뿐만 아니라 톱날이 공작물에 닿는 부분이 적어 톱니가 끼게 됩니다. 공작물이 얇을수록 톱날이 공작물 가장자리에 걸려 부러지기 쉽습니다.

(2) 채널 스틸 톱질

1) 톱질 전 채널 스틸 클램핑

채널 강재는 톱질하기 전에 올바르게 고정해야 톱질 과정에서 사용에 영향을 줄 수 있는 변형을 방지할 수 있습니다. 그림 18은 톱질 전 벤치 바이스에 채널 강재를 고정하는 방법을 보여줍니다.

a) 올바른 클램핑 방법
b) 잘못된 클램핑 방법

2) 채널 스틸의 톱질 방법

그림 19와 같이 채널 강재를 톱질할 때는 일반적으로 넓은 쪽에서 아래쪽으로 세 번에 걸쳐 톱질합니다. 한쪽으로만 톱질할 수 없으므로 가능한 한 긴 커프에서 톱질을 시작해야 합니다. 따라서 공작물의 위치를 여러 번 변경해야 합니다. 먼저 넓은 면의 채널 스틸 한쪽을 톱질한 다음(그림 19a 참조), 채널 스틸을 뒤집어 고정하여 넓은 면의 중간 부분을 톱질하고(그림 4-19b 참조), 마지막으로 채널 스틸을 옆으로 돌려 고정하여 넓은 면의 다른 쪽을 톱질합니다(그림 19c 참조).

a) 하나 뒤집기
b) 2번 뒤집기
c) 3번 뒤집기
d) 일반 톱질 경로

그림 19d와 같이 채널 강재를 한 번만 고정하고 톱질하면 첫째, 효율이 낮고 둘째, 높고 좁은 중간 부분을 톱질 할 때 톱날이 부러지기 쉽고 커프가 고르지 않으므로이 방법을 권장하지 않습니다.

(3) 깊은 홈 톱질하기

그림 20과 같이 깊은 홈을 톱질할 때는 먼저 수직으로 톱질합니다. 커프의 높이가 톱 프레임의 높이에 도달하면 프레임이 공작물과 충돌합니다. 이때 톱날을 제거하고 90° 회전한 다음 다시 설치하여 톱 프레임을 공작물 옆으로 돌린 다음 원래 경로를 따라 계속 톱질합니다.

(4) 관형 재료의 톱질

1) 톱질 전 관형 재료의 클램핑

톱질 과정에서 내경이 변형되어 사용에 영향을 줄 수 있는 것을 방지하기 위해 관형 소재는 톱질 전에 올바르게 고정해야 합니다. 그림 21은 톱질하기 전에 벤치 바이스에 튜브형 소재를 고정하는 방법을 보여줍니다.

a) 올바른 클램핑 방법
b) 잘못된 클램핑 방법

2) 관형 재료의 톱질 공정

그림 22에서 볼 수 있듯이 튜브형 재료를 톱질할 때 한 방향에서 톱질할 수 없습니다. 톱이 튜브의 내벽을 관통한 후 톱날이 얇은 벽을 절단하고 집중된 힘으로 인해 튜브 벽에 쉽게 걸리고 부러 질 수 있기 때문입니다.

올바른 방법은 톱이 튜브의 내벽에 도달하면 톱질을 멈추고 톱이 밀리는 방향으로 튜브를 약간 돌린 다음 원래의 커프를 따라 계속 톱질하는 것입니다. 잘릴 때까지 계속 회전하며 톱질하세요. 또한 벽이 얇은 원형 튜브의 경우 톱질하기 전에 V자형 나무 블록을 사용하여 고정하고 톱질해야 한다는 점에 유의하세요.

(5) 얇은 판의 톱질

그림 23과 같이 두 개의 나무 블록 사이에 얇은 판재를 고정하고 벤치 바이스에 함께 고정하여 톱질합니다. 이렇게 하면 톱질하는 동안 박판 재료의 강성이 증가하고 톱날이 부러지는 것을 방지할 수 있습니다.

5. 톱질 시 안전 수칙

• 톱날 장력은 너무 느슨하지도 너무 팽팽하지도 않은 적절한 수준이어야 합니다.
• 톱질할 때 톱날이 부러질 수 있으므로 톱에 너무 많은 압력을 가하지 마세요.
• 톱질 과정에서 톱니가 깨지는 것을 발견하면 즉시 해결하여 추가 치아 손상을 방지하세요.
• 공작물을 톱질할 때는 압력을 덜 가하고 속도를 늦추세요. 왼손으로 톱질할 부분을 지지하고 오른손으로 톱 프레임을 제어하여 제거할 부분을 천천히 톱질합니다. 이렇게 하면 과도한 톱질 압력으로 인한 팔의 부상을 방지하고 제거할 부분이 떨어져 발에 부상을 입는 것을 방지할 수 있습니다.