치공구 구성요소 - 드릴 지그

★ 치공구 구성요소 - 드릴 지그 ★

 

▶ 맞춤 핀(Dowel, knock Pin)과 그 위치선정

 

지그와 고정구의 부품들을 정확한 위치에 결합시키기 위해서는 두 개의 맞춤 핀(일명

다웰 핀, 노크 핀이라고도 함)이 위치 결정 보조장치 및 치공구 부품의 복원조립, 트

러스트를 받을 때 이동방지를 위하여 사용된다. 맞춤 핀의 용도는 매우 광범위하나

그 기능의 특수성 때문에 정밀한 설계가 필수적이다.

 

(1) 맞춤 핀의 규격 및 재질 

맞춤 핀은 테이퍼 핀과 평행 핀을 구별하며, 맞춤 핀의 치수는 회사에 따라 이미

규격화되어 표준품으로 사용되고 있다. 직경 D에 의해 P x L x R이 결정된다.

맞춤 핀은 공구(tooling)의 전분야에 걸쳐 광범위하게 사용되며, 이 작은 요소의

살계와 적용은 매우 중요한 사항이다. 표준 맞춤 핀은 쉽게 구매할 수 있다. 취급

시 용이하고 안전하게 삽입시키기 위해 안내부 끝에 약 5~10° 정도의 테이퍼를

부여하고 있으며, 맞춤 핀의 길이는 맞춤 핀 직경의 1.5~2배 정도가 적당하며 원

통형과 테이퍼(taper)형이 있다. 표준형 테이퍼는 1/48(약 1/50)로 하며 테이퍼 형

맞춤 핀은 작은 압력에도 쉽게 풀리므로 자주 분해할 곳에 이용된다. 맞춤 핀의

재질은 STC5, SM45C가 사용되며 연강이나 드릴 로드(drill rod)가 사용되느 sruddn도

있다

 

(2) 맞춤 핀의 공차 및 경도 

표준으로 판매되는 시중 품은 맞춤 핀의 표면 강도는 HRC 60~64, 중심부의 경도

는 HRC50~54 정도이며, 전단 강도는 100~150N/mm2(1035~1450N/mm2)정도이

고, 직경 공차는 +0.003mm이고 표면 거칠기 0.1~0.15um이다. 그러나 한국산업

규격 KS B 1320에서는 재질은 SM45C로 담금질, 뜨임으로서 HRC 23~33으로 결정

하고 있다.통상 맞춤 핀은 견고하게 압입 되도록 억지 끼워 맞춤이 되어야 하므

로 치수보다 0.005mm(0.0002") 더 크게 제작하지만, 구멍이 마멸되었거나 잘못되

었을 때 보수 작업이 가능하도록 0.025mm(0.001") 정도 크게 하여 사용된다. 평행

핀의 끼워 맞춤 공차는 P6, m6, 또는 h7이며 테이퍼 핀은 작은 쪽의 지름 공차로

하여 억지 및 중간 끼워 맞춤이 되어야 한다.

 

(3) 맞춤 핀의 사용 방법 

맞춤 핀으로 위치가 결정된 치공구를 확실하게 결합시키기 위해서 클램핑 나사가

사용되는데 통상 맞춤 핀의 직경이 클램핑 나사의 직경보다 작다. 그러나 프레스

작업을 목적으로 하는 금형(Die)에서 다이에 가해지는 충격이나 진동을 고려하

여 맞춤 핀과 클램핑 나사의 직경을 같게 한다. 핀에 과중하중이 걸리지 않고 단

지 정확한 위치 결정만을 위해 사용될 때는 핀을 연강으로 만들 수도 있으나 전단

하중을 받을 때는 하중을 받는 부분을 열처리하여야 한다. 치공구 도면에서 다웰

핀의 위치는 구멍중심선으로 표시하며 그 위치는 치공구 제작자가 임의로 약간

변경 할 수도 있다. 위치선정의 정밀도를 높이기 위해서 두 개의 핀을 서로 멀리

대각선으로 배치하여야 한다. 구멍위치는 치공구의 몸체 끝 면으로부터 핀 직경의

1.5~2배 만큼 맞물려 삽입되어야 하며, 조립품의 두께가 핀 직경의 4배 이상 일 때

는 구멍입구를 크게 가공한다. 또 한쪽에서만 끼울 경우 구멍의 깊이는 적용된 맛

춤 핀의 길이보다 3mm 이상 깊게 가공되어야 한다. 맞춤 핀의 구멍은 치공구의

부분품을 일단 나사로 체결, 조립한 후 가공되어야 한다. 설계구조상 막힌 구멍에

억지 끼워 맞춤을 할 때는 구멍의 깊이는 핀의 삽입깊이보다 깊게 파져야 하는데,

먼저 깊은 구멍을 파고서 핀이 들어갈 자리만큼 리밍 작업을 하여야 한다. 막힌

구멍을 더 깊게 파는 또 다른 이유 중에 하나는 핀이 삽입되어 들어갈 때 구멍내

부의 공기압력이 증가하는 현상 때문이다. 이때 형성된 압력의 크기는 보일(Boyle)

의 법칙에 따르나 이를 계산할 필요는 없다. 핀 구멍 가공시 리밍이나 래핑

(Lapping)작업을 하게 되면 추가경비가 소모되기 때문에 기계가공 작업량을 줄이

기 위해서 위치공차가 0.005mm보다 작을 경우는 홈 핀(Grooved pin)이나 스프링

핀을 사용할 수도 있다.

 

▶ 드릴 지그

 

1. 드릴지그의 3요소

 

드릴지그 구성의 3대 요소는 위치 결정장치, 클램프장치, 공구안내장치이며 이들의 구성

요소에 대하여 설계, 제작시 고려해야 할 각각의 요점을 기술하면 다음과 같다.

 

(1) 위치 결정장치 

공작물의 위치 결정은 절삭력이나, 고정력에 의해 위치의 변위가 없어야 하며 정확

하고 안정되게 공작물을 유지시켜야 한다. 위치 결정 상의 주의할 점은 다음과 같다.

1. 공작물의 기준면은 치수나 가공의 기준이 되므로 위치 결정면으로 한다.

2. 공작물의 밑면 즉 안정된 면을 위치 결정면으로 한다.

3. 절삭력이나 고정력에 의해 공작물의 변위가 생기지 않도록 위치 결정한다.

4. 위치 결정은 3점 지지를 이용하여 3-2-1 지지법을 기본으로 한다.

5. 주조, 단조품 등의 위치 결정은 조절될 수 있도록 한다.

6. 넓은 면이나, 면의 접촉부의 칩의 배출이 용이하도록 칩 홈을 설치한다.

7. 표준부품과 규격품을 사용하여 제작, 조립, 수리 등이 쉽도록 한다.

8. 기준면은 오차의 누적을 피하기 위해 일괄 사용하나 부득이한 경우에는 제2,

제3의기준면을 선정한다.

 

(2) 클램프(체결)장치 

고정력이 공작물에 따로 작용하여 변위가 발생하거나, 칩이나 먼지 등에 의해서

클램핑 상태가 나쁘면 공작물의 정도 및 작업능률에 큰 영향이 있으므로 다음

사항에 유의하여야 한다.

1. 클램프장치는 구조를 간단하고 조작이 쉽도록 한다.

2. 절삭력에 의해 변위 발생이 없도록 클램핑력이 충분하도록 한다.

3. 절삭방향에 따라 위치 결정면과 클램프방법을 선택하도록 한다.

4. 다수 공작물을 클램프 하는 경우 클램핑력이 일정하게 작용하도록 한다.

5. 가능하면 표준부품을 사용한다.

 

(3) 공구의 안내 

드릴지그의 공구를 안내하는 요소로는 부시가 있다. 부시는 드릴을 정확한 위치로

안내하고 정해진 구멍을 뚫을 때 필요하다. 부시는 본체와 억지 끼워 맞춤이 되어

야 하고 마모가 심하므로 열처리 강화하여 사용한다, 지그를 사용하여 구멍을 뚫을

때 오자의 발생원인은 다음과 같다.

1. 지그 자체 구멍으 오차와 중심거리의 오차

2. 부시의 편심에 의한 오차와 구멍의 기울기에 의한 오차

3. 고정부시와 삽입부시의 틈새 오차와 안쪽, 바깥쪽 지름의 편심 오차

4. 공작물 가공 면과 부시와의 거리에 의한 오차

5. 공작물 체결과 절삭력 등에 의한 변형으로 생기는 오차

6. 공작물의 내부결함과 칩, 먼지 등의 외부요인에 의한 오차

 

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