프레스 가공이란?

프레스 가공이란?

 

프레스(press) 가공이란 프레스라는 공작기계와 금형이라는 특수공구를 사용하여 재료를 절단 혹은 성형하는 작업을 말한다. 대체로 냉간가공을 주로 하는 소성가공법의 일종으로써, 재료의 소성을 이용하는 가공법이다.

 

1. 프레스 가공의 장점

- 제품의 강도가 높고 경량이다.

- 재료의 이용률이 좋다.

- 생산성이 높은 가공법이다.

- 정도가 높고 균일성 있는 제품을 생산할 수 있다.

 

2. 프레스 가공의 단점

- 고가의 프레스 금형이 필요하다

- 금형 제작에 장시간이 소요된다,

- 다품종 소량생산에서는 생산원가가 높다.

- 다품종 소량생산에서는 생산원가가 높다.

- 위험한 작업이므로 안전대책이 필요하다.

 

프레스 금형이란? 

 

첫 번째로, 금형이란 재료의 소성(plasticty), 전연성, 유동성 등의 성질을 이용하여, 가공 또는 성형하여 제품을 생산하는 금속재료를 주로 사용해서 만든 틀을 말한다.

두 번째로, 프레스 금형이란 프레스라는 공작기계를 사용하여 재료의 소성 및 전연성을 이용, 통일규격의 제품을 다량으로 생산하기 위하여 금속재료를 주재료로 하여 만든 틀이라 정의할 수 있다.

마지막으로, 프레스 금형은 자동차, 전자제품, 산업기계, 전자기기, 사무용기기, 완구, 건축재 등 그 외 여러 분야에서 제품생산에 널리 사용되고 있다. 

 

프레스 가공

프레스 가공 분류

 

프레스 가공이란 프레스라는 기계를 사용해서 판재를 여러 가지 형태로 변형 가공하는 작업으로서, 냉간가공을 주로 하는 소성가공이다. 프레스 가공의 종류는 대단히 많고 또 그 가공방법과 함께 내용이 복잡하다. 프레스 가공을 크게 분류하면, 가공방법 또는 성형방법이 유사한 것을 하나의 그룹으로 정리해서 전단가공, 굽힘가공, 드로잉 가공, 압축가공, 기타 특수가공 등으로 분류한다.

 

1. 전단가공(shearing)

판재르라 전단기(shearing machine)나 프레스에 넣어 금형을 사용하여 재료의 파단강도 이상의 외력을 가해 재료의 일부 또는 전주를 전단하여 필요한 형상 또는 다음 공정을 위한 소재를 얻는 가공법이다. 

 

2. 굽힘가공(bending)

프레스 금형, 프레스 브레이크 또는 롤기 등을 사용하여 판재, 봉재, 관재 등에 필요한 굽힘 변형을 주는 작업이며, 보통 가공 재료를 굽힐 때에 중립면을 기준으로 굽힘선이 직선으로 굽힘가공과 판두께의 변화는 주지 않고 굽힘변형을 주는 경우를 말하고 굽혀진 안쪽은 압축을 받고 바깥쪽은 인장을 받는다.

 

3. 성형가공(forming)

판두께의 변화를 의식적으로 행하지 않고 필요한 형상과 치수로 변화시키는 여러 가지 가공법이다.

 

4. 드로잉 가공(drawing)

펀치로 재료 또는 반 완성품을 형에 밀어 넣어 이음매가 없는 중공 용기를 주름살이나 균열이 생기지 않게 만드는 가공법으로 일명 교축가공이라고도 한다.

 

5. 압축가공(compression)

금형을 사용하여 소재에 강한 압력을 가하여 두께, 폭, 직경 등을 변화시켜 필요한 형상 및 치수를 얻는 가공법이다.

 

6. 기타 특수가공

하이드로포빙, 폭발성형, 스피닝 등과 같이 일반적인 가공법으로 가공하지 않는 프레스 가공의 종류를 말한다.

 

  프레스 전단가공 그룹

 

전단가공은 재료에 전단응력이 발생하게 힘을 가하여 재료의 필요 없는 부분을 전단하여 제품으로 가공하는 것을 말한다.

 

- 전단(shearing) : 각종 전단기를 이용하여 재료를 직선 또는 곡선으로 전단하는 가공을 말하며, 소재의 표면과 직각인 전단면을 가진 것을 일반적으로 전단가공이라 한다.

- 절단(cutting) : 펀치와 다이를 절삭날로 한 금형을 사용하여 스크랩을 발생시키지 않고 절단하는 가공을 말하며, 절단선은 직선이든 곡선이든 관계없다. 특징은 절단된 판의 전후의 버의 방향이 반대로 된다.

- 분단(partting) :  1회의 스탭 가공으로 2개 또는 그 이상 개수의 부품을 만들기 위한 가공으로, 여러 개의 프레스제품을 스크랩을 발생시키면서 2개 이상의 제품으로 가공한다. 특징은 버 방향이 같은 방향으로 된다.

- 블랭킹(blanking) : 블랭킹 가공은 프레스작업 중에서도 가장 기본적인 것이며, 또 가장 많이 사용되는 가공법이다. 판금에서 제품(블랭크)을 타발하는 작업이며, 일반적으로 대상의 판금재료에서 일정한 간격을 두고 차례차례 타발이 된다. 일반적으로 타발가공에 있어서는 타발 된 것이 제품이며, 나머지 부분은 스크랩이 된다.

- 피어싱(piercing) : 이것은 블랭킹과는 반대로 타발된 쪽이 스크랩이며 나머지 쪽이 제품이다. 즉, 필요한 치수형상의 구멍을 재료에 내는 작업이다. 이 경우에는 펀치 쪽을 소요의 치수로 한다.

- 슬리팅(slitting) : 둥근 칼날을 한 슬리팅 롤러를 회전시켜 넓은 폭의 코일 판재 등을 일정한 코일재로 잘라내는 가공을 말한다. 또한 금형을 사용해서 재료의 일부에 절단선을 내는 것도 슬리팅이라고 한다.

- 노칭(notching) : 스트립판, 블랭크재 또는 용기의 가장자리에 여러 가지 형상으로 따내기를 하는 가공을 말한다.

- 트리밍(trimming) : 드로잉이나 성형가공을 하여 불규칙한 형상이 된 제품의 가장자리 및 플랜지 등의 윤곽을 전단하는 가공을 말한다.

- 셰이빙(shaving) : 전단가공된 제품을 정확한 치수로 다듬질하거나 전단면을 깨끗하게 가공하기 위하여 시행하는 미소량의 전단(또는 깎아내는) 가공을 셰이빙 가공이라 한다.

- 정밀 블랭킹(fine blanking) : 펀치의 바로 바깥쪽의 누름면에 삼각형의 돌기(bead)를 가진 강력한 누름판을 설치하고 이것에 의하여 전단면에 높은 압축응력을 발생시킴으로써 고운 전단면을 얻도록 함과 동시에, 블랭킹 할 때의 쿠션(스프링의 힘)에 의해 펀치의 반대쪽은 제품을 강하게 눌러 휨과 거스러미가 없는 제품을 얻기 위한 가공을 말한다.

- 마무리 블랭킹(finish blanking) : 펀치(punch)와 다이(die)의 클리어런스를 극히 적게 함과 동시에 다이의 모서리에 작은 R을 줌으로써 파단면이 없는 매끄럽고 치수정도가 높은 전단면을 얻을 수 있는 블랭킹 가공을 말한다.

- 루버링 가공(louvering) : 펀치와 다이에서 한쪽만 전단이 되고 다른 쪽은 굽힘과 드로잉의 혼합작용으로 바늘창 모양으로 가공되는 것을 말한다. 자동차, 식품 저장고의 통풍구 또는 방열창에 이용한다.

- 일평면 커팅 가공(dinking) : 펀치의 절삭날은 보통 20도 이하의 예각을 지녔고 다이 쪽은 날모양을 갖지 않았으며, 반대로 다이는 절삭날을 지녔고 펀치는 날모양을 갖지 않은 금형으로, 경질고무, 종이, 가죽, 연질금속의 박판에 블랭킹 또는 피어싱 가공을 하는 것을 일평면 커팅 가공이라 한다.

 

굽힘 성형가공 그룹

 

재료에 힘을 가하여 굽힘응력을 발생시켜 판, 막대, 관 등의 재료를 여러 가지 모양으로 굽히거나 성형하는 가공을 말한다.

 

1. 굽힘가공(bending) : 평편한 판이나 소재를 그 중립면에 있는 굽힘축 주위로 움직임으로써 재료에 굽힘변형을 주는 가공을 말하며, 특히 가공에 있어서 굽혀진 안쪽은 압축을 받고 바깥쪽은 인장을 받는다.

2. 성형가공(forming) : 판두께의 감소를 의식적으로 행하지 않고 금속 재료의 모양을 여러 가지로 변형시키는 가공을 말한다. 

3. 버링가공(burring) : 미리 뚫려 있는 구멍에 그 안지름보다 큰 지름의 펀치를 이용하여 구멍의 가장자리를 판면과 직각으로 하여 구멍 둘레에 테를 만드는 가공을 말한다.

4. 비딩가공(beading) : 용기 또는 판재에 폭이 좁은 선모양의 비드(bead)를 만드는 가공을 말한다.

5. 컬링가공(curling) : 판, 원통 또는 원통용기의 끝부분에 원형단면의 테두리를 만드는 가공을 말한다. 이 가공은 제품의 강도를 높여주고, 끝부분의 예리함을 없애 제품의 안정성을 주기 위해 행해지는 가공이다.

6. 시밍가공(seaming) : 여러 겹으로 구부려 두 장의 판을 연결시키는 가공을 말한다. 한 번 구부려 결합시키는 것을 싱글시밍이라 하고, 두 번 구부려 결합시키는 것을 더블 시밍이라 한다.

7. 네킹가공(necking) : 원통 또는 원통용기 끝 부근의 지름을 감소시키는 가공을 말하며, 이를 목조르기 가공이라고 한다.

8. 엠보싱가공(embossing) : 금속판에 이론적으로는 두께의 변화를 일으키지 않고 상하 반대로 여러 가지 모양의 요철을 만드는 가공을 말한다.

9. 플랜지가공(flanging) : 용기 또는 관 모양의 부품 끝부분에 금형으로 가장자리를 만드는 가공을 말하며, 원통의 바깥쪽으로 플랜지를 만드는 가공을 신장 플랜지 가공 또는 외향 플랜지 가공이라 하고, 원통의 안쪽으로 플랜지를 만드는 가공을 수축 플랜지 가공 또는 내향 플랜지 가공이라 한다.

 

드로잉 가공 그룹

 

금속판 또는 소성이 큰 판재를 사용하여 컵모양 또는 바닥이 있는 중공 용기를 만드는 가공이다. 

1. 드로잉 가공(drawing) : 평평한 판재를 펀치에 의하여 다이 속으로 이동시켜 이음매 없는 중공 용기를 만드는 가공을 말한다.

2. 재 드로잉 가공(redrawing) : 드로잉 가공된 제품을 다시 작은 지름으로 조이는 가공을 말한다.

3. 역 드로잉 가공(reverse drawing) : 드로잉 가공된 제품의 외측이 내측으로 되도록 뒤집어서 작은 지름으로 조이는 가공을 말한다.

4. 아이어닝 가공(ironing) : 가공 용기의 바깥지름보다 조금 작은 안지름을 가진 다이 속에 펀치로 가공품을 밀어 넣어서 밑바닥이 달린 원통용기의 벽 두께를 얇고 고르게 하여 원통도를 향상시키고 그 표면을 매끄럽게 하는 가공을 말하며, 즉 전단가공의 셰이빙 가공과 같이 드로잉 제품의 정도를 높이는 가공이다.

 

압축가공 그룹 

 

금형을 사용하여 가고성 재료에 큰 힘을 가하여 재료 내에 높은 압축응력을 발생시켜 그것에 의한 소형변형을 이용하는 성형가공을 말한다.

1. 전방 압출가공(forward extrusion) : 다이 속에 놓여진 금속재에 펀치로 강한 압력을 가하여 다이의 개구부로부터 펀치의 진행방향으로 재료를 유출시켜 제품을 만드는 가공을 말한다.

2. 후방 압출가공(backward extrusion) : 다이 속에 놓여진 가소성 재료에 펀치로 힘을 가할 때 펀치와 다이의 틈새로부터 펀치의 진행방향과 반대방향으로 제품을 유출시켜 제품의 형상으로 만드는 압출가공을 말한다.

3. 복합 압출가공 : 전방과 후방 압출가공을 한 공정으로 동시로 행하는 압축가공을 말한다.

4. 충격 압출가공(impact extrusion) : 벽 두께가 매우 얇은 압출가공으로서, 충격 압출가공은 일반적으로 후방 압출가공을 말하고 가공재료는 납, 주석, 알루미늄 및 아연 등의 연질금속에 한하여 가공이 가능하다.

5. 업세팅 가공(upsetting) : 재료를 길이 방향으로 압축하며 길이를 감소시킴으로써 길이 방향과 직각방향으로 재료를 유통시켜서 큰 단면(길이 방향과 직각인)을 만드는 가공을 말한다.

6. 헤딩 가공(heading) : 환봉 재료의 끝을 업세팅하여 리벳, 볼트 등과 같은 부품의 머리를 만드는 가공을 말하며, 일종의 업세팅 가공이다.

7. 압인가공(coining) : 금속판이나 블랭크의 전 표면을 규제하는 밀폐형에서 그 표면을 압출하여 형과 똑같은 모양의 요철을 만드는 압축가공을 압인 또는 코이닝 가공이라 한다.

8. 사이징가공(sizing) : 금형에 의하여 가공 부품의 전체 또는 일부에 강한 압력을 가하여 그것에 의해 재료의 흐름을 일으켜 가공품 치수정도를 향상시키는 압축가공을 말하며, 압축가공한 제품의 정도를 향상시키는 용도로 사용한다.

9. 스웨이징 가공(swaging) : 압축소성변형을 금속재료 일부에 줌으로써 금형의 윤곽대로 유통시키는 가공이다. 가공력을 받지 않은 부분은 변형되지 않고 원형대로 남으며, 유동은 가해진 압력방향에 대해서 어떤 특정한 각도의 방향으로 흐르는 것이 일반적이다.