Contents
” Ø 4.5 mm의 드릴로 50mm 두께의 철판을 관통시키겠다는 나의 말에
임부장은 얼굴이 딸기처럼 빠르게 변하고 있었다. “
▶ 드릴링(Drilling) 의 개요
드릴링이 대략 어떤 의미를 가지고 있는지는 모두가 알고 있지만 설명해보라하면 쉽사리 머리 속에서 정리가 되지 않는다.
이에 본인은 간단히 설명했다고 했지만 오히려 내가 알고 있는 개념이 부정당하는 듯한 느낌을 받게 만드는 이 설명을 보라.
드릴은 재료를 절삭하여 구멍을 만드는 도구입니다. 일반적으로 금속, 목재, 플라스틱 등 다양한 재료에 사용되며, 전동 드릴 또는 손 드릴로 운용됩니다. 드릴의 주요 부분은 절삭날, 샹크(손잡이 부분), 그리고 플루트(절삭날에서 발생하는 칩을 제거하는 홈)입니다. 절삭날은 재료를 절단하는데 사용되며, 샹크는 드릴 척에 고정되어 드릴이 회전할 수 있게 해줍니다. 드릴은 다양한 크기와 형태로 제공되며, 특정한 작업에 맞게 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 목재용 드릴 비트는 금속용 드릴 비트와 다르게 디자인되어 있습니다. 드릴의 사용은 정밀한 구멍 가공, 볼트나 나사 고정을 위한 구멍 뚫기 등 다양한 목적으로 활용됩니다.
이제 우리가 알아야 할 드릴링이란 아래와 같다.
- 구멍을 만드는 도구
- 전동 드릴 과 핸드 드릴로 구분
- 절삭날, 손잡이, 침 제거 홈으로 구성
- 목재용과 금속용으로 나뉘지만 우리는 금속용에 대해서만 다루기로 한다.
▶ 설계 시 주의해야 할 일반 설계 규칙
1. 깊은 구멍 피하기
• 깊고 작은 지름의 구멍은 가공하기 어렵기 때문에 피해야 합니다.
• 작은 지름의 드릴은 벗어나기 쉽고 부러지기 쉽습니다.
→ 핸드 드릴로 경험해보면 알겠지만 고RPM으로 회전하는 축이 조금이라도 틀어지면 가공하기 어려울 뿐 아니라 툴 자체가 파괴된다.
• 깊은 구멍을 뚫을 때 칩 제거도 어려워집니다.
→ 구멍을 뚫는다는 건 뚫린 잔여물이 존재한다는 것인데 관통되지 않으면 그 칩이 다 어디로 가게 될지 생각해보자.
• 권장 사항) 구멍지름 : 깊이 비율은 3보다 작아야 합니다.
→ 라고 한다.
(예시-Ø6.6 드릴의 깊이는 19.8mm보다 짧을 것을 권장함.)
2. 구멍의 입구/출구 표면은 평면 위에 권장.
• 드릴은 구멍의 중심선에 수직인 표면을 들어가고 나와야 합니다.
→ 경사진 면에 드릴이 들어가게 되면 드릴 축이 휘거나 엉뚱한 곳에 가공을 할 수도 있다.
• 만약 드릴 끝이 비평면 표면에 접촉하면, 그 축이 수직이 아니기 때문에 끝이 벗어날 것입니다.
→ 위와 같은 예시이다. 회전체의 외부에 드릴 작업을 하려한다면 최소한 회전축과 드릴축이 직교해야한다.
• 또한 출구의 구멍 주위에 고르지 않은 버가 생길 수 있으며, 이는 버 제거를 어렵게 만들 수 있습니다.
→ 드릴이 자리를 제대로 못잡고 절삭을 하니 BURR가 생기는데, 이는 작업 후 꼭 제거해줘야 안전하다.
3. 평평한 바닥이 있는 구멍은 피해야 합니다.
• 막힌 구멍은 평평한 바닥을 가져서는 안 됩니다. 평평한 바닥을 가진 구멍은 후속 작업(예: 리밍)에 문제를 일으킵니다.
→ 가끔 설계 해놓은 구멍을 보면 드릴 경사각 180˚ 이라고 명시해놓은 것이 있는데, 이는 옳지 않다. 추가 작업을 하게 될 시 매우 번거로워진다.
• 표준 트위스트 드릴은 원뿔 모양의 바닥을 가진 구멍을 만듭니다.
→ 보통 118˚ 의 경사각을 지닌다.
4. 교차하는 구멍(cavity)을 피해야 합니다.
• 구멍은 공동(cavity)과 교차해서는 안됩니다. 만약 교차가 피할 수 없다면, 최소한 구멍의 중심선이 공동 밖으로 위치해야 합니다.
→ 무슨 말이냐면, 아래 그림과 같이 드릴링을 할 때 중간에 빈 공간이 있으면 축이 틀어질 수 있다는 말이다.
• 가공 중에 드릴은 공동과 교차할 때 가장 저항이 적은 경로를 따릅니다.
→ 빈 공간이 있으면 가장 저항 적은 경로(마찰이 없는 곳으로)를 따르니 시작 축과 틀어져서 파괴될 수 있다.
• 드릴이 재료에 다시 들어갈 때 위치가 변경될 가능성이 높습니다.
→ 빈 공간을 무사히 통과한다고 해도 다시 막힌 곳으로 들어갈 때는 시작 축과 많이 틀어져 있는 상태라는 소리.
5. 부분 구멍.
• 부분 구멍은 피해야 합니다. 구멍의 상당 부분이 재료 밖에 위치할 경우 드릴이 벗어날 가능성이 높기 때문입니다.
→ 드릴의 중심 축이 재료 밖에 있으면 빗겨나갈 수도 있다.
• 구멍의 축이 재료의 가장자리에 위치하거나 가까울 경우 문제가 더욱 심각해질 수 있습니다.
→ 축이 가장자리에 있으면 진동으로 인해 가장자리를 조금이라도 벗어나면 미끄러질 수 있다.
• 부분 구멍이 불가피한 경우에는 적어도 75%의 구멍 면적이 재료 내부에 있도록 해야 합니다.
→ 애초에 설계할 때 구멍은 주변에 여유를 가지고 하는 걸 추천한다.
6. 표준 구멍 크기.
• 표준 드릴로 제작할 수 있는 표준 구멍 크기를 지정하세요.
→ 설계 시 지시선으로 구멍의 크기를 지정할 때 표준으로 사용되지 않는 크기를 지정하지 말라는 얘기다.
• 비표준 구멍 크기는 맞춤형 도구가 필요하며 구매 및 재고 관리를 통한 제조 비용을 증가시키므로 추천되지 않습니다.
→ 만약에 설계 상으로 그 크기가 필요하다면 자재관리 부서나 주변 가공집에 먼저 의뢰를 해보자.
• 구멍 크기의 변형을 줄이면 볼트, 핀, 리벳 등과 같은 조립 부속품의 사용을 더욱 줄일 수 있습니다.
→ 표준 규격을 설계 규격대로 잘 그린다면 다른 불필요한 부품이나 작업을 줄일 수 있다.
▶ 마치며
오늘은 설계할 때 드릴 홀을 삽입하는 작업에서 흔히 저지를 수 있는 실수나 주의해야하는 방법 중 몇가지를 설명하였다.
드릴링이 정확이 뭔지 알고 싶은 분들은 기계공작 카테고리 내의 드릴링 포스트를 참조하면 좋다.
드릴링 설계 규칙의 추가 내용은 드릴링(2)를 참조하자.
읽어주셔서 감사합니다.