홀 가공: 장비, 도구 및 운영

판금 부품을 연결하고 조립하는 과정에서 구멍이나 나사 구멍을 사용하여 두 개 이상의 금속 부품을 연결하거나 위치 지정 구멍 등을 조립해야 하는 경우가 종종 있습니다. 이를 위해서는 판금 부품에 드릴과 탭과 같은 공구를 사용하여 구멍이나 나사산 가공을 완료해야 합니다. 구멍 가공과 나사 가공은 판금 작업의 기본 작업입니다.

I. 홀 가공용 장비 및 도구

1. 홀 가공 장비

일반적으로 사용되는 홀 가공 장비에는 그림 1과 같이 데스크톱 드릴링 머신, 수직 드릴링 머신, 방사형 드릴링 머신, 전동 핸드 드릴 등이 있습니다.

a) 데스크톱 드릴링 머신
b) 수직 드릴링 머신
c) 방사형 드릴링 머신
d) 전동 핸드 드릴

a) 그림에서:
1-모터
2-스핀들
3-풀리
4-V 벨트
5-핸들

b) 그림에서:
1-스핀들 기어박스
2-스핀들
3-피드 메커니즘
4-워크테이블
5열
6-핸들

c) 그림에서:
1-Base
2-워크테이블
3-스핀들 박스
4열
5-레이디얼 암
6-스핀들

d) 그림에서:
1-모터
2-Pinion
3-스핀들
4-드릴 척
5-대형 기어
6기어
7-프론트 하우징
8-리어 하우징
9-Switch
10-전기 전선

(1) 데스크톱 드릴링 머신

벤치 드릴이라고도 하는 벤치 드릴링 머신은 일반적으로 직경 12mm 이하의 구멍에 사용되는 소형 드릴링 머신입니다.

(2) 수직 드릴링 머신

수직 드릴이라고도 하는 수직 드릴링 머신은 일반적으로 중간 크기의 공작물에 구멍을 뚫는 데 사용됩니다. 최대 드릴링 직경은 25mm, 35mm, 40mm, 50mm 등 여러 사양으로 제공됩니다.

(3) 방사형 드릴링 머신

방사형 드릴링 머신의 스핀들 속도 범위와 이송 속도는 비교적 크며 응용 분야가 광범위합니다. 다양한 유형의 구멍을 드릴링, 리밍 및 리보링하는 데 사용할 수 있습니다.

(4) 핸드 전동 드릴

핸드 전동 드릴은 휴대용 전동 공구입니다. 대형 공작물을 조립할 때 공작물의 모양이나 가공 위치로 인해 드릴링 머신 사용이 제한되는 경우 핸드 전동 드릴을 사용할 수 있습니다.

핸드 전동 드릴의 전압은 단상(220V, 36V) 또는 삼상(380V)으로 구분됩니다. 단상 전압을 사용하는 드릴의 사양은 6mm, 10mm, 13mm, 19mm, 23mm입니다. 3상 전압 드릴의 경우 사용 가능한 사양에는 13mm가 포함됩니다.

19mm, 23mm, 세 가지 유형.

2. 드릴링 도구

드릴 비트는 드릴링의 주요 도구입니다. 드릴 비트에는 여러 종류가 있으며, 일반적으로 사용되는 드릴 비트에는 센터 드릴과 트위스트 드릴이 있습니다.

(1) 중앙 드릴

센터 드릴은 공작물 끝면에 중심 구멍을 뚫는 데 특별히 사용되며, 주로 공작물 끝면의 중심 구멍을 사용하여 가공할 부품의 위치를 지정하거나 트위스트 드릴을 사용하기 전에 중심을 잡는 데 사용됩니다. 그림 2와 같이 일반 센터 드릴과 120° 보호 콘이 있는 더블 콘 센터 드릴의 두 가지 모양이 있습니다.

a) 일반 센터 홀 가공용 센터 드릴
b) 더블 콘 센터 홀 가공용 센터 드릴

(2) 트위스트 드릴

트위스트 드릴은 작업 부품의 모양이 트위스트와 비슷하다고 해서 붙여진 이름입니다. 생산 현장에서 가장 널리 사용되는 드릴링 공구로 φ0.1 ~ φ80mm의 구멍을 뚫을 수 있습니다. 그림 3은 트위스트 드릴의 구조를 보여줍니다. 표준 트위스트 드릴은 생크, 넥 및 작업 부분으로 구성됩니다. 작업부는 드릴 비트의 본체로 절단부와 가이드부로 구성됩니다.

절삭부는 주요 절삭 작업을 담당하며 2개의 주 절삭날, 2개의 보조 절삭날, 치즐날로 구성됩니다. 나선형 홈, 여백, 뒷면으로 구성된 가이드 부분은 드릴 비트의 절단 방향을 안내합니다.

트위스트 드릴은 대부분 고속강(고합금 공구강)으로 만들어집니다. 직경이 8mm보다 큰 긴 드릴 비트는 작업 부분에 고속 강철을 사용하고 생크에 45 강철을 사용하여 용접 형태로 만들어지기도 합니다.

트위스트 드릴의 절삭 부분의 기하학적 각도에는 나선 각도(ω), 레이크 각도(γ), 클리어런스 각도(α), 포인트 각도(2φ), 치즐 모서리 각도(ψ)가 포함됩니다. 이러한 기하학적 매개변수는 그림 4에 나와 있습니다.

II. 드릴링 기술

드릴링은 드릴링 장비와 드릴 비트에 의존하여 완료됩니다. 드릴링 중에는 공작물이 고정되고 드릴 비트가 드릴링 머신의 스핀들에 장착되어 주 운동(V)이라고 하는 회전 운동을 합니다. 동시에 드릴 비트는 그림 5와 같이 이송 이동(S)이라고 하는 축 방향을 따라 이동합니다.

드릴링은 홀에 대한 거친 가공으로 간주되며 정확도는 IT11~IT13, 표면 거칠기 Ra는 50~12.5μm이므로 정밀도 요구 사항이 낮은 홀에만 적합합니다. 정밀도가 높은 홀의 경우 리밍을 사용할 수 있으며, 일반적으로 정확도는 IT9~IT7, 표면 거칠기 Ra는 3.2~0.8μm입니다.

1. 드릴링 단계

드릴링 작업은 일반적으로 다음 단계를 따릅니다:

1) 드릴링하기 전에 스크립팅하기.

드릴링하기 전에 구멍 위치의 십자 중심선을 위치와 크기 요구 사항에 따라 스크라이브하고 중앙 펀치 마크를 만들어야 합니다. 펀치 마크는 작고 정확한 위치에 있어야 하며, 구멍 직경에 맞는 원형 선이 그려져 있어야 합니다.

직경이 큰 구멍의 경우 그림 6과 같이 구멍 중심선과 대칭되는 여러 개의 검사 원 또는 상자를 스크라이브할 수 있습니다. 그런 다음 중앙 펀치 표시를 확대하여 드릴을 내리고 중심을 잡을 준비를 합니다.

a) 검사 서클
b) 검사 상자

2) 공작물을 고정합니다.

드릴링 중에는 공작물을 단단히 고정하는 것이 매우 중요합니다. 그렇지 않으면 드릴 비트와 함께 공작물이 회전하여 공작물과 드릴링 머신이 손상될 수 있을 뿐만 아니라 안전 위험이 발생할 수 있습니다. 그림 7과 같이 공작물의 크기에 따라 다양한 클램핑 방법을 사용할 수 있습니다.

a) 벤치 바이스로 클램핑하기
b) 소형 기계 바이스로 클램핑하기
c) 나사를 사용한 회전 방지
d) 플레이트 볼트로 클램핑

벤치 또는 수직 드릴링 머신에서는 일반적으로 핸드 바이스, 플레인 바이스, 벤치 바이스를 클램핑에 사용할 수 있습니다. 긴 공작물을 드릴링할 때는 손으로 잡고 나사로 공작물을 지지(회전 방지)할 수 있습니다. 원통형 공작물은 V블록에 클램핑할 수 있습니다. 더 큰 공작물은 플레이트 볼트를 사용하여 작업대에 직접 고정할 수 있습니다.

3) 드릴 비트 잡기.

드릴 비트를 잡는 것은 특수 고정 장치를 사용하여 수행됩니다. 그림 8은 드릴 척으로 일자 생크 드릴 비트를 고정하는 시나리오를 보여줍니다.

a) 드릴 척 구조
b) 드릴 척 작업 조건
1-척 본체
2-척 슬리브
3-Key
4링 너트
5-Jaw

드릴 비트를 잡을 때 먼저 생크를 드릴 척의 세 개의 죠 5에 삽입하고 클램핑 길이는 15mm 이상이어야 합니다. 그런 다음 드릴 척용 특수 키 3을 사용하여 척 슬리브 2를 회전시켜 링 너트 4가 세 개의 죠를 경사면을 따라 움직이게하여 죠가 동시에 열리거나 닫히도록하여 드릴 비트를 풀거나 조이는 목적을 달성합니다.

4) 드릴링 전 검사.

드릴링하기 전에 가공 도면을 확인하고 드릴링 위치 및 드릴 비트 크기의 정확성, 공작물 고정의 견고성 등을 확인한 후 드릴 프레스 속도를 적절히 조정합니다.

5) 드릴링.

드릴링 전 검사를 통과한 후에는 드릴링을 수행하여 안전한 작업을 보장할 수 있습니다.

6) 드릴링 후 청소하기.

구멍을 가공한 후에는 작업 표면을 즉시 청소하여 후속 공작물 또는 다른 위치의 구멍 가공을 준비하십시오. 모든 공작물을 드릴링한 후에는 드릴 프레스를 즉시 청소하고 드릴 비트를 올바르게 분해하여 보관합니다.

2. 드릴링 작업의 핵심 포인트

드릴링 작업의 주요 포인트는 다음과 같습니다:

1) 드릴링 방법.

일반 공작물의 경우 드릴링 중에 다음 방법을 사용할 수 있습니다:

먼저 중앙 펀치 홈을 조준하고 얕은 원뿔형 구멍을 미리 드릴링합니다. 드릴링된 원뿔형 구멍이 드릴링 라인 원과 동심원이 아닌 경우 공작물 또는 드릴 프레스 스핀들을 이동하여 수정할 수 있습니다. 편차가 큰 경우 그림 9와 같이 중앙 펀치를 사용하여 다시 펀칭하거나 끌을 사용하여 보정을 위해 여러 개의 슬롯을 잘라냅니다.

a) 치즐 슬롯을 통한 구멍 편차 보정
b) 센터 드릴을 사용하여 큰 구멍의 경우 구멍 중심을 안내합니다.

큰 구멍을 드릴링할 때는 대구경 드릴 비트의 긴 치즐 모서리로 인해 센터링이 어렵기 때문에 먼저 그림 9b와 같이 센터 드릴로 큰 원뿔형 구멍을 드릴링하거나 작은 포인트 각도(2φ=90°~100°)의 짧은 트위스트 드릴을 사용하여 원뿔형 구멍을 드릴링하는 것이 가장 좋습니다. 테스트 드릴로 동심도 요구 사항을 달성한 후에는 다시 드릴링하기 전에 공작물 또는 드릴 프레스 스핀들을 다시 고정해야 합니다.

관통 구멍을 뚫을 때는 수동 이송을 사용하고 드릴이 뚫릴 때까지 조심스럽게 진행하세요. 얇은 공작물에는 각별히 주의해야 합니다.

막힌 구멍을 드릴링할 때는 드릴 비트 길이와 실제 측정을 통해 깊이 정확도를 확인하십시오. 가공되지 않은 표면이나 더 단단한 재료에서는 수동 이송으로 시작하세요.

직경 30mm 이상의 구멍은 두 단계로 드릴링합니다. 먼저 구멍 직경의 0.5～0.7배인 드릴 비트를 사용한 다음 필요한 직경까지 확장합니다.

직경 4mm 미만의 작은 구멍을 뚫을 때는 수동 피드만 사용하고, 처음에는 드릴 비트가 미끄러지지 않도록 주의하고, 구부러지거나 부러지지 않도록 너무 많은 압력을 가하지 마세요. 가끔 드릴 비트를 들어 올려 칩을 제거하세요.

깊은 구멍(구멍 깊이 대 직경 비율 3 이상)을 드릴링할 때는 작은 이송 속도를 사용하고 드릴 비트를 정기적으로 들어 올려 칩을 제거하여 칩 막힘과 드릴 비트 파손 또는 내부 구멍 표면의 손상을 방지합니다.

2) 선택 절삭유.

드릴링 중에는 드릴 비트와 공작물 사이의 마찰과 칩 변형으로 인해 높은 열이 발생하여 드릴 비트의 주 절삭 날이 어닐링되고 절삭력을 잃게 되어 드릴 비트가 빠르게 무뎌집니다. 드릴 비트의 작동 온도를 낮추고 수명을 연장하며 드릴링 생산성을 향상시키고 드릴링 품질을 보장하려면 드릴링 중에 적절한 절삭유를 주입해야 합니다.

드릴링은 일반적으로 거친 가공 공정에 속하며, 냉각을 위해 절삭유를 사용하는 것이 주된 목적입니다. 드릴링에 사용되는 일반적인 절삭유는 표 1에 나와 있습니다.

표 1 드릴링용 일반적인 절삭유

3) 절단 매개변수 선택.

드릴링 중 절단 매개 변수는 절단 속도, 이송 속도 및 드릴링 중 절삭 깊이입니다. 절삭 속도(v)는 드릴 직경의 한 지점에서의 선형 속도(m/min)입니다. 이송 속도(f)는 드릴이 회전당 아래쪽으로 이동하는 거리(mm/r)를 나타냅니다. 드릴링 중 절삭 깊이(ap)는 드릴 반경(mm)과 같습니다(즉, a_p=D/2.

드릴링 중에는 절삭 속도(v)와 이송 속도(f)만 선택하면 됩니다. 이 두 매개변수는 대부분 경험에 따라 선택됩니다.

일반적으로 직경이 작은 드릴로 드릴링할 때는 속도가 더 빨라야 하고 이송 속도는 더 작아야 합니다. 대구경 드릴로 큰 구멍을 뚫을 때는 속도가 느려야 하고 이송 속도는 상대적으로 커질 수 있습니다. 단단한 재료를 드릴링할 때는 속도를 느리게 하고 이송 속도를 작게 해야 합니다. 부드러운 재료를 드릴링할 때는 속도를 더 빠르게 하고 이송 속도를 더 크게 할 수 있습니다.

3. 드릴링 방법

다른 판금 부품에 구멍을 뚫을 때는 그에 따라 다른 드릴링 방법을 채택해야 합니다.

1) 원통형 공작물에 구멍을 뚫습니다.

샤프트나 슬리브와 같은 부품의 실린더 중심을 통해 축에 수직으로 구멍을 뚫으려면 드릴링하기 전에 센터링 도구(일반적으로 V블록)를 사용하여 드릴 프레스 스핀들을 클램핑합니다. 드릴 프레스 스핀들 중심을 V블록 중심과 정렬하고 클램프로 V블록 위치를 고정합니다. 원통형 공작물을 V블록에 수평으로 놓고 수평 위치로 조정한 다음 드릴 비트를 드릴링 센터에 맞추고 공작물을 단단히 고정하여 테스트 드릴링 및 구멍을 뚫습니다.

정렬 작업을 신중하게 수행하면 구멍 중심과 공작물 중심선 사이의 대칭을 0.1mm 이내로 제어할 수 있습니다.

2) 경사진 구멍 뚫기.

경사진 구멍 드릴링에는 경사진 표면에 구멍을 뚫는 경우, 평평한 표면에 경사진 구멍을 뚫는 경우, 곡면에 구멍을 뚫는 경우 등 세 가지 시나리오가 있습니다. 모두 공통적으로 구멍 중심이 드릴링 끝면과 수직이 아니라는 점이 특징입니다.

드릴링하는 동안 드릴링 진입 지점에서 플랫폼을 끌 또는 파일로 깎거나 엔드밀로 플랫폼을 밀링합니다(그림 10a 참조). 먼저 직경이 작은 드릴 또는 센터 드릴을 사용하여 얕은 구멍이나 홈을 뚫습니다. 적절한 위치가 정해지면 구멍을 뚫습니다. 동일한 높이의 뾰족한 드릴 3개를 사용하여 경사진 구멍도 드릴링할 수 있습니다(그림 10b 참조).

3) 반원형 구멍을 뚫습니다.

반원형 구멍을 드릴링할 때 드릴 비트의 한쪽이 배압력을 받으면 반대쪽으로 휘어져 비트가 구부러지거나 부러져 비직각 구멍이 생길 수 있습니다. 이를 방지하려면 공작물 가장자리에 있는 반원형 구멍의 경우 두 개의 동일한 공작물을 함께 결합하여 드릴링합니다. 외부 반원형 구멍의 경우 그림 11과 같이 동일한 재료를 사용하여 채운 다음 드릴링합니다.

a) 자료 삽입
b) 두 조각 병합

분할 선 나사 구멍을 뚫을 때 솔기 양쪽의 재료의 경도가 다른 경우 뻣뻣한 드릴 비트(가급적 짧은 것)를 사용합니다. 중앙 펀치 마크는 더 단단한 재료 쪽을 향해 약간 치우쳐 있어야 합니다. 비트가 일정 깊이까지 드릴링되고 부드러운 쪽 접촉점 쪽으로 편향되면 비트를 접촉점에 맞춰 정렬하여 드릴링을 계속합니다.

4) 탠덤 구멍 뚫기.

일반적인 유형의 탠덤 홀은 그림 12에 나와 있습니다. 두 구멍 사이의 깊이 또는 거리로 인해 드릴링 중에 드릴 비트가 길게 연장되어 진동, 중심 잡기 어려움 및 구부러지는 경향이 발생하여 동심도가 좋지 않은 기울어진 구멍이 발생합니다.

드릴링에는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있습니다. 그림 12a에 표시된 직렬 구멍의 경우 먼저 짧은 드릴 비트를 사용하여 큰 구멍 깊이까지 작은 구멍을 뚫은 다음 긴 작은 드릴 비트로 전환하여 작은 구멍을 뚫은 다음 큰 구멍을 뚫고 큰 구멍 바닥면을 카운터싱크합니다.

그림 12b에 표시된 탠덤 구멍의 경우 먼저 상단 구멍을 뚫은 다음 단단히 조입니다. 피팅 큰 펀치를 상단 구멍에 삽입하여 하단 구멍의 표시를 펀칭합니다. 펀치 표시를 중심으로 드릴 비트를 사용하여 얕은 홈을 천천히 뚫고 정확도를 확인한 다음 고속으로 드릴링합니다.

그림 12c에 표시된 탠덤 구멍의 경우 대량 생산을 위해 외경이 상단 구멍에 느슨하게 맞는 긴 드릴 막대를 만들 수 있습니다. 먼저 상단의 큰 구멍을 뚫은 다음 작은 비트가 장착된 긴 드릴 막대로 전환합니다. 상단 구멍을 가이드로 사용하여 하단 작은 구멍을 뚫습니다. 또는 그림 12b에 표시된 탠덤 구멍의 방법을 사용합니다.

4. 드릴 비트 연삭

드릴 비트를 연마하는 목적은 무뎌지거나 손상된 절삭 날을 다시 연마하거나 수리하거나 특정 재료에 맞게 드릴 비트의 모양을 변경하여 우수한 드릴링 성능을 보장하기 위한 것입니다.

드릴 비트 연삭의 정확도는 드릴링 품질, 효율성 및 드릴 비트 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 드릴 비트의 수동 연삭은 벤치 그라인더에서 이루어집니다. 일반적으로 사용되는 그릿은 46-80입니다. 그라인딩 휠을 회전하는 동안 런아웃을 엄격하게 제어해야 합니다. 연삭 방법에는 주로 다음이 포함됩니다:

(1) 메인 절삭 날 연삭

연삭하는 동안 오른손(또는 왼손)으로 드릴 비트의 헤드를 포지셔닝 피벗으로 잡고(또는 그라인더 브래킷에 올려놓음), 다른 손으로 드릴 샹크를 잡습니다. 드릴 비트 축과 그라인더 원통형 표면을 φ 각도로 정렬하고 아래쪽으로 8°~15° 기울여 주 절삭날이 수평이 되고 그라인더 중심선 위의 원주에 가볍게 닿도록 합니다.

드릴 헤드를 잡은 손으로 그라인더를 향해 압력을 가하고 드릴 비트의 회전 위치를 축을 중심으로 고정합니다. 샹크를 잡은 손은 드릴 비트를 축을 중심으로 시계 방향으로 회전시키면서 위아래로 진동합니다. 드릴 비트를 축을 중심으로 회전하면 측면면 전체가 연마되고 위아래로 움직이면 필요한 안전각이 연마됩니다.

손의 움직임을 잘 조정해야 합니다. 드릴 비트의 다양한 반경에서 간격 각도가 다르기 때문에 진동 각도는 간격 각도에 따라 달라집니다. 이 과정을 몇 번 반복합니다. 한쪽 주 절삭날을 연마한 후 180° 회전하여 다른 쪽 주 절삭날을 연마합니다. 이렇게 하면 그림 13과 같이 치즐 각도, 간격 각도 및 웹 얇아짐 각도가 형성됩니다.

드릴 비트 포인트 각도 2φ의 특정 값은 표 2와 같이 다양한 드릴링 재료에 따라 선택할 수 있습니다.

표 2 드릴 비트 팁 각도 선택 [단위: (°)]]

주 절삭날을 연마한 후 팁 각도 2φ가 드릴의 축을 양분하는지, 양쪽 주 절삭날이 대칭이고 길이가 같은지, 각각 직선이 되는지 확인합니다. 또한 주 절삭날의 바깥쪽 가장자리의 뒷면 각도가 필요한 값을 준수하는지, 치즐 모서리 각도가 정확한지 확인합니다.

(2) 치즐 가장자리 선명하게 하기

치즐 모서리를 연마할 때 드릴과 그라인딩 휠의 상대적 위치는 그림 14와 같습니다. 연마하는 동안 먼저 가장자리 뒷면이 연삭 휠에 닿도록 한 다음 연삭 지점이 점차 드릴의 중앙으로 이동하도록 드릴을 회전하여 치즐 가장자리를 짧게 만듭니다. 치즐 모서리를 연마하는 데 사용되는 연삭 휠의 모서리는 작은 곡선을 가져야하며 연삭 휠의 직경도 더 작은 것이 바람직합니다.