치공구 총론 - 고정구의 형태별 종류

★ 고정구의 형태별 종류

 

공작물의 형태에 따라 고정구(Fixture)의 형태가 결정되며 주로 플레이트형태와 앵글

플레이트형태가 가장 많이 사용된다. 지그와 고정구는 위치 결정구와 클램핑 장치에

관한 한 근본적으로 동일하다. 절삭력이 증가도기 때문에 같은 치공구 요소라 하더라

도 지그 보다는 더욱 견고하게 만들어져야 하며, 기준면에 의한 지지구도 고려하여야

한다.

 

1. 플레이트 고정구(Plate Fixture) 

고정구 중에서 가장 많이 사용되어 적용되며 가장 단순한 형태이다. 기본적인 고정구

는 플레이트 또는 V블록에 공작물을 기준설정과 위치 결정 시키고 클램프 시킬 수 있

도록 만들어진 형태이다. 이 고정구는 단순하게 만들어지며 공작기계, 용접, 검사 등

에 가장 많이 활용되는 형태이다. 본체는 강력한 절삭력에 견디어야 하므로 무엇보다

견고성이 필요하다. 고정구의 사용목적은 공작물의 위치 결정과 강력한 고정에 있다.

 

2. 앵글 플레이트 고정구(Angle-Plate Fixture) 

플레이트 고정구에 수직 판을 직각으로 설치한 것으로 밀링고정구와 면판에 의한 선

반고정구가 많이 사용되고 있다. 이 고정구는 공작물을 위치 결정구와 직각으로 기계

가공되는 것으로 강력한 절삭력에는 본체가 구조상 약하므로 보강 판을 설치하여야

한다.

이 고정구는 90°의 각도로 만들어지거나 다른 각도가 필요할 때가 있다. 이때는 수정

된 앵글 플레이트 고정구 사용한다.

 

3. 바이스-죠 고정구(Vise-jaw Fixture) 

일반적으로 표준 자이스를 약간응용 한 것으로 작은 공작물을 기계 가공하기 위해서

사용된다. 이 형태의 고정구는 표준 바이스의 죠 부분을 공작물의 형태에 맞도록 개

조한 것으로 제작비가 염가이나 정밀도가 떨어지고 바이스-죠의 이동량에 제한을 받

게 되므로 소형 공작물을 가공하는데 적합하다.

 

4. 분할 고정구(Indexing Fixture) 

분할 고정구는 플레이트 형태는 분할 판의 형태이고 앵글플레이트 형태는 인덱스 장

치를 사용하며 분할 지그와 매우 유사하다. 이 고정구는 일정한 간격으로 기계 가공

해야 할 공작물의 가공에 사용된다.

 

5. 멀티스테이션 고정구(Multistation Fixture) 

이 고정구는 가공 사이클(machining cycle)이 계속되어야 할 경우에 생산 속도와 생산

량의 향상을 위하여 사용된다. 이단 고정구(duplex fixture)는 단지 2개의 스테이션을

가진 가장 간단한 다단 고정구이다. 이 고정구는 절삭 작업이 계속되는 동안 장착

과 장찰을 할 수가 있다. 예를 들면 스테이션 1에서 공작물이 가공 완료되면 고정구

는 회전되고 스테이션 2에서 가공 사이클은 반복된다. 동시에 공작물을 스테이션 1에

서 제거하고 새로운 공작물을 장착한다.

 

6. 총형 고정구(Profiling fixture) 

이 고정구는 공작기계 자체로는 절삭할 수 없는 윤곽을 절삭할 수 있도록 절삭공구를

안내하는 데 사용된다. 이 윤곽은 내면과 외면 모두 가능하나 커터는 고정구와 계속

적으로 접촉되고 있으므로 공작물은 고정구의 윤곽대로 절삭된다.

 

7. 모듈러 시스템(Modular Fixture) 

생산과 기계 치공구 사이에 상호 관련되는 치공구 기술은 어려운 문제로 더 이상 발

전이 어려운 것으로 판단되었다. 그러나 유연한 치공구 시스템은 각종 공장의 생산

제품의 정밀도를 개선하여 생산성 향상에 상당히 효과적인 수단으로 이용되고 있다.

조절형 치공구는 공작물의 품종이 다양하고 소량생산에 적합하도록 고안된 치공구로

서, 부품이 조립도리 수 있도록 가공되어 있는 본체와 각종 치공구 부품, 볼트 등으로

구성되어 이다. 치공구는 부품의 조합에 의해서 완성되며 또한 쉽게 분해가 가능하므

로 다양한 공작물의 형태에 간단히 대처할 수 있으며 고정밀도를 제공하고 규격화,

표준화되어 있으므로 생산의 자동화 추진이 가능하다. EH한 CAD/CAM system에 의하

여 공작물에 적합한 치공구의 형태와 부품의 종류 및 위치 등을 설정할 수 있는 등의

장점이 있다. 조절용 고정구의 활용 범위는 자동화생산용, 밀링 고정구, 선반 고정구,

보링 고정구, 검사(3차원측정 등)지그 등에 사용되며 복합용 머시닝센터에서 가장 많

이 사용된다고 볼 수가 있다.

 

(1) 모듈러 치공구의 장점 

관리하기에 상당한 장점을 가지고 있는 유연한 치공구 시스템은 한 부분의 공구

실 기계요소나 2~3개소의 공구실 기계요소를 작동시키지 않더라도 생산성향상과

더불어 대량생산 시스템을 구성하게된다. 기계공구 자체에 다양성과 유용성을 주

므로 이 시스템은 기계의 이용성을 증가시켜주고 있다.

사실 유연한 치공구는 주문생산 메이커으 이용도를 줄여 경제성 및 융동성의 효

과를 가져 올 수 있다. 그 이유는 보통 치공구는 그 유효수명을 작업이 완전히 끝

나게 되면 치공구 수명이 끝나는 것으로 잡고 있으나 모듈러 치공구는 반복해서

이용할 수 있으며 실제로 효과는 입증되었다.

Wharton(최초개발자의 이름) Unitools Div.의 Rich 씨에 따르면 종전의 치공구가

특수 NC작동으로 생산하려면 약 100시간 이 걸렸던 것에 비교하여 볼 때 모듈러

치공구를 이용하면 단 2시간 만에 끝나게 되었다고 하며, 치공구 비용도 80%정도

의 비용을 절감할 수 있다고 한다.

 

(2) 유연성 있는 치공구의 채택 특징 

1. 서로 다른 제품의 초기 생산, 다품종 소량생산, 단속생산 등에 있어서 리드타임

(leda-time)을 줄일 수 있어 납기, 개발일정 등을 단축시킬 수 있다.

2. 치공구의 조립, 분해가 용이하고 재사용함으로써 제품에 대한 치공구의 상각비

를 줄일 수 있어 원가를 절감할 수 있다.

3. 치공구의 조립과 분해가 용이하여 보관 장소를 줄일 수 있고 관리를 용이하게

할 수 있다.

4. Pallet change 시스템과 쉽게 결합할 수 있어 FMS에 적합하다.

5. Pallet change 시스템에서 Pallet별 치공구를 바르고 용이하게 조립할 수 있고,

기계의 정지 없이 계속적인 가동이 가능하여 장비 가동률을 높일 수 있다.

 

(3) 유연성 있는 치공구의 조립 방식 

1. Tooling plate 방식 : 주로 vertical type의 밀링, 머시닝 센터, CNC 드릴링 등에

주로 사용된다.

2. Angle plate 방식 : 주로 Horizontal type의 밀링, 보링, CNC 밀링, 머시닝 센터

등에 사용된다.

3. Tooling block 방식 : tooling block 방식에는 공작물을 2면에 장착할 수 있는

것과 4면에 장착할 수 있는 것이 있으나 이들은 수평형의 장비에 사용되며 특

히 기P의 테이블이 회전할 수 있는 머시닝 센터, 보링, 밀링 등에 사용된다.

이상의 3가지 방식으로 대별되며 이들의 치공구는 설계 및 조립 시간을 단축시키

고 치공구의 관리를 효율화하기 위하여 표준화하여 제작된 제품이 업체에 공급되

고 있으며 이들은 설계 및 제작에 따른 시간의 절감을 극대화하고 있다.

 

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