프레스 기계와 종류는?

 

프레스 기계 형식의 다양성

 

프레스 기계는 형식 및 종류가 상당히 많은데, 그것은 프레스 기계의 기능에 큰 영향을 갖는 프레스 구성요소의 종류가 다음처럼 많기 때문이다. 첫 번째, 슬라이드 구동 동력(수동식, 기계식, 유압식, 공압식) 두 번째, 슬라이드 수량(1~3개) 세 번째, 슬라이드 운동 방향(수직, 수평, 경사 및 이들의 조합) 네 번째, 슬라이드 구동기구(크랭크, 크랭클리스, 링크, 너클, 마찰 등) 다섯번째, 프레임 형식(C형,스트레이트 사이드형 등) 여섯번째, 슬라이드 구동 유닛의 수량(1,2,4) 일곱번째, 자동이송 장치의 종류 및 용도에 따른 특수구조이다.

 

- 슬라이드 구동 동력

1) 인력 프레스
인력 프레스에는 수동프레스와 족답 프레스가 있으며, 얇은 판의 펀칭이나 간이형 전단력이 작을 경우 기타용도 등에 사용한다. 
2) 동력 프레스
동력 프레스는 기계프레스(mechanical press)와 유압 프레스(hydraulic press)로 크게 나뉘는데, 앞서 얘기한 두 가지의 프레스는 사용 용도와 기능 면에서 많은 차이점이 있으며, 이에 따라 분야가 크게 나누어진다.
인력프레스의 종류는 나사프레스, 익센트릭프레스, 아버프레스, 족답프레스가 있고 구동기구는 나사, 렉, 레버가 있으며 동력프레스의 분류는 기계식프레스와 액압식 프레스로 나뉘는데, 기계식 프레스에 종류는 크랭크 프레스, 너클 프레스, 마찰 프레스, 편심 프레스가 있고 구동기구는 크랭크, 클랭크와 너클, 마찰차와 나사, 편심축으로 되어있는 한편 액압식 프레스의 종류는 유압프레스, 수압프레스가 있고 구동기구로는 유압과 수압이 있다.

 

기계프레스의 생산(가공) 속도는 유압프레스보다 훨씬 빠르고, 스트로크 길이의 한계는 그다지 길게 할 수 없다. 스트로크 길이의 변화는 일반적으로 행하기 어려우며, 스트로크의 끝 위치는 일반적으로 끝 위치는 정확히 정해진다. 스트로크의 위치와 발생압력은 하사점에서 멀어질수록 발생압력은 작아지며 가압속도의 조절은 할 수 없다. 또한 가압력의 조절은 일반적으로 행하기 어려우며 일정한 가압력의 지속은 불가능하다. 해머 작용은 다소 기대할 수 있으며 과부하의 발생은 발행하기 쉽다. 보수의 난이는 유압프레스보다 용이하며 최대능력(압력)은 6,000t(판금용), 11,000t(단조용)이다.

 

반대로 유압프레스의 경우에 생산(가공) 속도는 기계 프레스에 비해 매우 늦고 스트로크 길이와 한계는 1,000mm이상의 길이의 것이 비교적 쉽게 만들어진다. 스트로크 길이의 변화는 매우 용이하게 행할 수 있으며 스트로크의 끝 위치는 프레스 자체에서는 정확히 정해지지 않고 스트로크 위치와 발생압력은 스트로크 위치와 관계없이 일정한 압력 발생을 행할 수 있다. 또한, 가압 속도의 조절은 용이하게 행할 수 있으며 가압력의 조절도 가능하다. 해머 작용은 전혀 없으며, 과부하의 발생은 절대로 발생하지 않는다. 보수의 난이는 기계 프레스보다 일손이 들고 마지막으로 최대능력(압력)은 50,000t이다.

 

- 슬라이드 수

 

대부분의 프레스금형은 고정된 형 1개, 운동하는 형 1개로 되어있는데 운동하는 형을 2개 이상 사용하는 경우가 있다. 움직이는 슬라이더 수에 따라 단동 및 복동식으로 구분하지만 대다수 프레스는 단동식을 많이 사용한다.

 

- 슬라드 구동기구

 

기계 프레스의 성능에 가장 큰 영향을 주는 구조 요소는 슬라이드 구동 기구이다. 원래 기계 프레스라는 것은 전동기를 회전시켜 출력을 플라이휠(fly wheel)에 축적해 놓고 그 에너지를 수시로 방출하여 가공을 행하는 것이지만, 가공은 슬라이드에 설치된 금형의 직선운동에 의해 행해지므로 플라이휠의 회전운동을 변화할 필요가 있다. 그 때문에 회전운동을 최종 단계에서 직선운동으로 변환하는 각종 기구가 사용되고, 그 기구를 슬라이드 구동기구라고 한다. 중소형 기계에서는 크랭크 기구가 제일 많고 대형기계에서는 크랭클리스(crankless)기구가 주로 사용되고 있다. 그 다음으로 많은 것은 너클(knuckle)기구이다.

 

프레스 기계와 종류

프레스 기계의 종류
1. 단동식 크랭크 프레스

 

1. 파워프레스 (Power press)

파워프레스 기계 중 파워 프레스는 현재 가장 많이 사용되고 있으며 그 대표적인 파워 프레스는 C형 단동 크랭크 프레스를 말한다. 현재 C형 단동식 싱글 크랭크 프레스는 120ton 정도까지 제작되지만 80ton 이상의 대형 프레스로 갈수록 프레임 형상도 가경사식 주조 프레임에서 고정식 상자형 프레임 식을 사용하고 있다.
장점 첫 번째는, 전후좌우가 개방되어 있어 작업하기 편리하다. 두 번째는, 제작이 용이해 다른 형식에 비해 가격이 싸다. 세 번째는 블랭킹, 굽힘, 드로잉 등의 다양한 용도를 갖고 있다. 네 번째는 소형인 경우 가경사식으로 제품의 중력을 이용한 취출이 자동으로 행해진다. 반면 단점은 C형 프레임은 과하중을 받으면 수직 방향의 변형과 함께 제품의 정밀도가 저하되고, 동시에 금형의 긁힘이나 마모 현상이 일어나 금형 수명을 단축하게 한다. 따라서 높은 정밀도의 보증이 어렵다.   

    

2. 익센트릭 프레스(eccentric press : 편심 프레스)

크랭크 프레스의 변형으로 크랭크축이 전후 방향으로 되어있고 크랭크가 한쪽만 지지하고 있는 구조이다. 특징은 프레임의 전후가 폐쇄된 솔리드 형식이며, 장점은 프레임의 강도 및 강성을 크게 하고 테이블의 면적도 크게 할 수 있으며, 좌우의 폭을 좁힐 수 있는 특징이 있어 압력이 큰 작업에 적합하며 두꺼운 재료의 블랭킹에 사용되고 있다. 단점으로는 전후 방향에 이송이 되지 않으며, 파워프레스에 비해 작업성이나 범용성이 열세이며 한정된 작업밖에 사용할 수가 없고, 프레임의 경사가 불가능하며 행정을 길게 할 수 없다는 점이 결점이다.

 

3. 크랭클리스 프레스(crankless press)

크랭클리스 프레스는 최저 150ton 정도부터 1000ton 정도까지의 대형 프레스의 대부분을 차지하고 있으며 그 현상 및 기구는 플라이휠의 회전을 여러 개의 기어로 감속하여 큰 직경의 메인 기어에 전달시켜 그 메인기어와 일체로 되어 있는 편심부를 회전시켜 커넥팅 로드를 상하로 작동시키는 구조이다. 클랭클리스 형식은 편심부의 굽힘강성이 높고 비틀림강성도 높다. 따라서 압력이 크고 행정이 긴 프레스를 만드는 데 유리하여 많이 사용되고 있다.

 

4. 마찰 프레스(friction press)

슬라이드 구동에 마찰 전동 장치와 나사기구를 사용한 프레스인데 이 프레스는 해머와 같이 충격력과 행정의 길이 등을 자유롭게 할 수 있는 융통성을 가지고 있다. 또한 다종 소량용으로 범용성을 가지고 있으며 단조, 코이닝, 굽힘, 엠보싱 등의 가공에 있어서 다른 프레스가 따를 수 없으나 연속운전을 할 수 없는 결점과 하사점의 위치가 불안정하여 작업 정도가 나쁘지 않다고 볼 수 있다. 작업은 숙련이 필요하며 작업자의 피로도가 크고 프레임 파손의 위험 등의 단점을 가지고 있다.

 

5. 너클 프레스(knukle press)

너클 프레스의 원리는 슬라이드 구동장치에 너클기구를 사용한 것인데 이 특징은 슬라이드의 속도가 하사점 부근에서 매우 느려진다. 그러나 속도에 반비례로 하사점 부근에서 매우 높은 압력이 작용한다. 너클 프레스의 용도는 행정의 하사점 위치가 매우 정확하여 코이닝이나 사이징 등의 압축가공에 적합하여 냉간단조에 가장 많이 사용되고 있고 너클 프레스로 정밀 블랭킹 가공할 때 비교적 낮은 전단 속도로 가공을 하기 위해서는 복동식 너클 프레스를 사용하고 있다.

 

6. 트랜스퍼 프레스

트랜스퍼 프레스는 프레스 1개의 프레임에 여러 개의 가공 스테이션을 갖고 연속 가공을 할 수 있도록 만든 프레스이다. 이 프레스는 편심하중에 견딜 수 있도록 높은 강성과 원통 리브캠 등이 장착되어 트랜스퍼 모션 및 클램프 모션 등이 가능하도록 제작되어 있다.

 

프레스 기계의 종류
2. 복동식 크랭크 프레스

 

복동식 기계 프레스는 램이 두 개이고 대부분 드로잉 가공에 많이 사용되고 있다. 두 번째로는, 가장자리에 위치한 램에는 블랭크 홀더가 부착되어 안내부를 따라 움직이면 가운데 있는 펀치용 램과는 구동 장치가 분리되어 있다. 세 번째로는, 중형과 대형 프레스에서는 램이 하사점에 이동되어 있는 상태에서 아래에서 위로 이동하는 램이 하나를 더 장치할 수 있으며 마지막으로 이 운동은 다른 램에 의해 드로잉 가공된 제품에 피어싱 가공을 하는 데에 이용되고 있다.

 

프레스 기계의 종류
3. 액압 프레스

 

액압 프레스는 슬라이드의 구동 에너지를 유압이나 수압으로 이용하여 작동되도록 제작된 프레스이다. 수압식에 비하여 유압식은 기름을 사용하고 있고 전체의 기구가 수압식에 비하여 수명이 길고 수압 프레스보다 소용량의 것도 만들어지고 있으며 구조는 수압식과 거의 같고 고압유 펌프의 발달과 함께 대형 프레스도 많이 사용되고 있다.  
액압프레스의 장점으로는 행정을 임의로 조정할 수 있으며 행정에 관계없이 큰 힘을 낼 수 있다. 또, 하사점의 위치결정에 용이하고 과부하를 일으키지 않는다. 반대로 단점은 가공 속도가 매우 느리고, 누유 등으로 인하여 손질을 자주 해줘야 하는 결점이 있다.

 

프레스 기계의 종류
4. 유압 프레스

 

유압 프레스는 강판재의 정밀전단을 주로 하기 위해 3개의 램 구동을 가지는 3동(triple action) 유압 프레스가 대표적인데 유압프레스는 유압 실린더의 피스톤에 연결된 프레스 램(또는 슬라이드)에 힘을 전달하고 있다. 3동 유압 프레스는 유압 실린더가 프레스 램, 블랭크 홀더, 다이 쿠션의 3곳에 설치되어 작동하고 있다.