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 제목 |
CNC 선반이란? |
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| 분류 |
기계요소 > 볼트/너트/와셔 |
작성일 |
2006.10.30 |
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| 작성자 |
admin   |
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| 키워드 |
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* CNC 선반의 구조
CNC 선반은 범용선반(수동 선반)에 콘터롤러(controller)를 장착한 공작기계이다. CNC 선반이 범용선반과 다른 것은 CNC 선반은 프로그램에 의해 자동으로 각종 부품을 가공할 수 있다는 점이다. 자동으로 기계를 동작시킬 수 있는 전자장치의 콘터롤러(controller)와 기계장치의 기계본체로 구성되어 있다. 전자장치인 콘터롤러는 기계를 작동시킬 수 있는 CNC 시스템 프로그램, PLC 프로그램, 서보모터 등으로 구성되어 있고, 기계본체로는 범용선반의 구조와 유사하게 구성되어 있고 주축대(head stock), 척(chuck), 회전 공구대(turret), 심압대(tail stock), 베드(bed), 왕복대, 이송장치, 유압장치 등으로 구성되어 있다.
- 회전 공구대(turret)
범용선반에 사용되는 공구대(tool post)와 같이 공구를 장착하는 기계장치로서 회전 공구대(turret)와 갱(gang)타입 공구대가 있다. 회전 공구대는 회전 드럼에 각종 공구를 장착하여 프로그램에 의해 선택하여 사용한다. 일반적으로 사용되는 회전 드럼의 분할 수는 4∼12개이고, 매회 공구선택의 위치 정밀도는 회전 공구대 내부의 큐빅 커플링(cubic coupling)에 의해 정밀한 위치를 결정을 하게 구성되어 있고, 회전드럼의 회전력은 유압 또는 전기모터로 회전시킨다.
갱타입 공구대는 회전 공구대가 없이 테이블 위에 나열식으로 공구를 설치하여 고정시킨 방식으로 공구선택 회전시간을 줄일 수 있어 공정수 가 적은 소형제품의 대량생산에 적합하여 소형 CNC 선반에서 많이 적용되고 있다. 하지만 공작물과 공구의 간섭 때문에 공구를 많이 설치할 수 없고, X축의 이동량이 많아 X축의 정밀도 저하가 발생된다.
- 조작판
조작판은 기계를 조작할 수 있는 모든 스위치가 집결되어 있는 곳이다. CNC 시스템을 조작할 수 있는 DKU(display kebdard unit) 및 모드 스위치, 기타 조작과 연관 스위치가 있다.
조작판은 같은 콘트롤러(controller)를 사용해도 공작기계 메이커에 따라 스위치(switch) 모양과 종류, 조작방법 등은 다르다. 그러나 메이커(maker)와 기계 종류에 따라서 조작방법은 다소 차이가 있겠지만 한가지의 모델만 익혀두면 전 혀 다른 메이커의 기계를 접해도 어려움 없이 조작할 수 있다.
- 주축대(head stock)
주축대는 스핀들 서보모터(spindle servo motor)의 회전을 벨트 및 변환 기어를 통해 스핀들(spindle) 선단에 있는 척(chuck)을 회전시키고, 척에 물린 공작물을 회전시킬 수 있는 시스템이다. 일반적으로 주축의 회전은 무단변속으로 회전수를 프로그램에 의해 지령하고, 변속장치가 없는 소형기계와 변속장치가 있는 중형 이상의 기계가 있다. 그리고 벨트 전동으로 슬립이 발생되는 문제를 해결하는 포지션 코더(position coder)가 설치되어 실제 공작물의 회전수를 검출한다.
최근에 개발된 공작기계용 빌트인(built in) 모터는 스핀들과 모터가 결합된 형태로 정밀 고속 가공용 공작기계에 많이 적용되고 있다.
- 척(chuck)
주축 선단에 부착되어 공작물을 척킹(chucking)하는 척은 유압으로 작동하는 유압척과 공기압력으로 작동하는 공압척 및 특수척이 사용된다. 척죠(chuck jaw)를 작동시키는 실린더는 로터리 실린더를 사용하여 공작물 회전중에도 공작물 물림압력이 저하되지 않는다. 공작물의 형상이나 재질에 따라 척의 압력을 조절하여 공작물이 변형되지 않고 이탈하는 것을 방지할 수 있고, 척죠의 종류로는 열처리된 하드죠(hard jaw)와 공작물의 형상에 따라 가공하여 사용할 수 있는 소프트죠(soft jaw)가 있다.
- 볼스크류(ball screw)
볼스크류란(ball screw) 회전운동을 직선운동으로 바꿀 때 사용된다. 그 구성은 수나사와 암나사 사이에 강구(steel ball)를 넣어 구를 수 있게 한 것으로 강구가 수나사와 암나사 사이를 구르면서 나사를 2회 반 또는 3회 반정도 돌다 튜브 속을 통해 시작점으로 되돌아오는 것을 반복한다.
수나사와 암나사 사이에서 강구가 구르기 때문에 마찰계수가 적고 높은 정밀도를 갖고 있다. 특히 더블너트 방식의 경우는 볼스크류 자체에 예압을 주어 백래쉬를 줄일 수 있는 구조로 되어 있다. 더블너트 방식의 백래쉬 조정은 백래쉬 조정용 칼라의 두께를 정밀하게 조정(연삭)하여 볼스크류 너트를 인장방향으로 밀착시켜 정, 역회전 할 때 발생하는 백래쉬를 제거한다.
- 심압대(tail stock)
심압대(tail stock)의 사용은 가늘고 긴 공작물이나 척에 고정된 상태가 불안한 축(shaft) 종류의 공작물을 가공할 때 휨 현상이나 떨림 및 이탈되는 것을 방지하기 위하여 공작물 원주 중심을 지지하는 장치이다.
심압대 스핀들에 회전센타(live center)를 끼워 공작물을 지지한다. 범용선반과 달이 유압이나 공기압을 사용하여 공작물을 지지하기 때문에 드릴과 같은 공구를 끼워 사용할 수 없다.
- 서보모터(servo motor)
서보모터(servo motor)는 범용기계와 비교해 보면 핸들을 돌리는 손에 해당하는 부분으로 머리에 해당되는 정보처리회로(CPU)의 명령에 따라 공작기계 테이블(table)등을 움직이게 하는 모터(motor)이다. 일반 3상 모터와는 달리 저속에서도 큰 토오크(torque)와 가속성, 응답성이 우수한 모터로서 속도와 위치를 동시에 제어한다.
속도제어와 위치검출을 하는 장치를 엔코더(encoder)라 하고 일반적으로 모터 뒤쪽에 붙어있다. 광학식 엔코더의 구조는 발광소자에서 나오는 빛은 회전격자와 고정격자를 통과하고 수광소자에서 검출한다. 회전격자는 유리로 된 원판에 등간격으로 분할이 되어 있다. 분할의 개수는 모터의 명판에 있는 펄스(pulse)로 알 수 있다.(예, 2000, 2500, 3000, 6000 펄스 등이 많이 사용된다. |
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