선반

3. 구조

3. 1. 주요 구성 요소

• 베드(bed): 선반의 기초가 되는 부분으로, 레일처럼 움직이는 받침대와 테일스톡을 정확하게 평행 이동시키는 안내면 역할을 한다.
• 헤드스톡(head stock): 베드의 왼쪽 끝에 위치하며, 주축, 변속 장치, 자동 이송 장치가 내장되어 있다.
• 주축(main spindle): 일반적으로 긴 재료를 관통하여 가공할 수 있도록 속이 빈 축으로 되어 있다. 끝부분은 바깥쪽에 페이스플레이트를 장착하는 나사가 있고, 안쪽에는 센터를 장착하는 모르스 테이퍼가 있다.
• 페이스플레이트(faceplate): 피삭재(가공할 재료)를 고정하는 부분이다. 척(chuck)이라고 불리는 바이스를 장착하는 경우가 많고, 센터라고 불리는 공구를 장착하여 피삭재 양쪽의 회전 중심을 지지하기도 한다.
• 테일스톡(tail stock): 센터를 장착하여 피삭재의 회전 중심을 주축 방향으로 밀어 지지한다. 베드 위를 자유롭게 이동하며 쉽게 고정할 수 있다. 센터 대신 드릴이나 리머를 장착할 수도 있다.
• 캐리지(carriage): 베드를 가로지르는 형태로 설치되어 있으며, 세로 방향으로 움직인다. 피삭재의 길이 방향 이송을 담당하며, 주축의 회전과 동기화된 자동 이송이 가능하여 나사 절삭도 할 수 있다.
• 횡이송대: 캐리지 위에 놓여 있으며, 캐리지와 직각인 가로 방향으로 움직인다. 피삭재의 반지름 방향 이송을 담당하므로, 주로 가공 직경을 조정하는 데 사용된다.
• 툴포스트(toolpost): 바이트를 장착하는 부분이다. 횡이송대 위에 회전대를 거쳐 설치된다. 일반적으로 캐리지와 평행하게 사용하지만, 테이퍼 가공 시에는 임의의 각도로 조정하여 공구에 이송을 줄 수 있다.

4. 종류

4. 1. 용도 및 크기에 따른 분류

4. 2. 기능에 따른 분류

• 일반 선반: 유니버설 선반 또는 평행 선반이라고도 불리며, 가장 일반적인 형태이다. 프런탈 선반과 수직 선반도 일반적인 디자인에 속한다.
• 보석 세공용 선반: 매우 작아서 한 손으로 들 수 있을 정도이며, 주로 금속과 같은 연한 재료를 가공하는 데 사용된다. 손으로 잡는 조각 도구나 복합 받침대를 함께 사용한다.^[11]
• 미니 선반: 정밀 절삭을 위해 제작된 희귀하고 더 작은 선반이다.^[12]
• 취미용 선반/벤치 선반: 보석 세공용 선반보다 크고, 작업대 위에 놓을 수 있는 크기의 금속 가공 선반이다. 취미용 선반은 더 작은 버전을, 벤치 선반은 더 큰 버전을 의미한다. 공구 제작자가 일회성 작업에 사용하는 특수한 고정밀 선반도 벤치 선반이라고 한다.^[14]
• 엔진 선반: 개별 부품을 생산하거나 수정하는 데 사용되는 더 큰 선반이다. 반복적인 생산을 위한 기능은 없다.
• 2차 가공 선반: 대량 생산을 위해 설계되었지만, 엔진 선반이나 벤치 선반의 나사 절삭 기능은 없는 선반이다.
• 유전 선반: 매우 큰 스핀들 보어와 스핀들 양쪽 끝에 척이 있는 선반이다.
• 자동 선반: 캠과 기어 트레인을 사용하여 제어된 움직임을 수행하는 완전 자동 기계 선반으로, 스크류 머신이라고도 한다.
• CNC 선반: 컴퓨터로 제어되는 선반이다.
• 수직 선반/수직 보링 머신: 스핀들이 수직으로 장착된 선반으로, 매우 큰 직경의 공작물을 가공하는 데 사용된다.
• 터릿 선반: 헤드스톡(및 공작물)쪽으로 다른 공구를 제시하기 위해 수직축 주위로 회전할 수 있는 공구대가 있는 선반이다.^[15]
• 장식 선반: 색인판, 프로파일 커터, 나선형 가이드 등을 갖추어 장식 선삭을 가능하게 하는 선반이다.
• 복합 선반: 드릴 프레스 또는 수직 밀링 머신과 같은 다른 공작 기계와 결합된 선반이다.

• 보통 선반 (engine lathe): 작업물의 양 끝을 고정하고 이를 회전시켜 바이트로 가공하는 공작기계.
• 고속 선반: 고속 절삭에 대응하도록 절삭 능력이 고도화된 것. 용도는 보통 선반과 동일.
• 공구 선반: 정밀도가 높은 선반. 구조는 보통 선반과 동일.
• 탁상 선반 (bench lathe): 소형 선반으로 작업대 등 위에 설치하여 사용된다. “벤치 레이스”라고도 불린다.
• 정면 선반 (face lathe): 비교적 대형의 주축이 작업자의 정면을 향한 선반.
• 수직 선반 (turning mill): 주축이 위를 향한 선반. 수평으로 회전시키기 때문에 피삭재가 중량물이나 불균형이어도 안정적인 가공이 가능하다.
• 터릿 선반 (turret lathe): 터릿식 바이트대를 가진 선반. 자세한 내용은 터릿 선반 참조.
• 다날 선반: 다수의 바이트를 바이트대에 장착한 것. 동일 종류의 제품을 대량 생산할 수 있다.
• 차륜 선반: 차량 공장 등에서 차량의 동륜 절삭에 사용되는 특수 용도의 선반.
• 모방 선반 (copying lathe, tracer lathe): 모방 장치에 의해 형상의 복제를 가능하게 한 선반. NC 선반 개발 이전에 수동으로는 절삭이 어려운 곡선이나 테이퍼 부분을 효율적으로 가공하기 위해 사용되었다.

• '''NC 선반'''은 다양한 선반에 수치 제어(Numerical Control) 장치를 부착하여, 공구대의 이동 거리와 이송 속도를 수치로 지시할 수 있도록 한 것이다. 현재는 컴퓨터를 이용한 제어(CNC)가 주류이며, 여기에는 회전 중심에서 벗어난 구멍 가공이나 밀링 가공 등을 가능하게 한 "터닝센터"라고 불리는 공작 기계도 있다. 일반적으로 타렛식 공구대가 설치되지만, 소형 NC 선반에서는 능형 공구대가 설치된 기계도 많다.

5. 주요 가공 작업

• 외주선삭(外丸削り): 원통의 바깥쪽을 바이트로 절삭하는 것으로, '선삭'이라고도 한다.
• 끊어내기(突切り): 지름 방향으로 대상물의 회전 중심을 넘어 절삭하는 것을 말한다. 특히, 대상물을 소재로부터 분리하거나 잘라내는 가공을 말하며, 사용되는 공구도 가리킨다. 끊어낸 면은 대개 거칠어진다.
• 면(面): 단면을 가리키는 말로, '면삭'과 같이 사용된다.
• 내주선삭(中刳り): 원통의 안쪽을 바이트로 가공하는 것으로, '보링'이라고도 한다.
• 테이퍼 가공: 가공물을 비스듬히 깎아 원뿔면을 만드는 것이다.
• 나사 절삭: 가공물에 나사산을 만드는 절삭 작업이다.

6. 한국의 선반 기술 및 산업

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참조

_[1] 간행물 Lathes http://uhv.cheme.cmu[...] US Army Training Circulation 1996
_[2] 웹사이트 LATHES http://uhv.cheme.cmu[...]
_[3] 서적 An Illustrated Guide to Furniture History https://books.google[...] Routledge
_[4] 웹사이트 A brief history of woodturning http://www.turningto[...] Woodturners' Guild of Ontario 2018-07-24
_[5] 비디오 미디어 Emperor's Ghost Army http://www.pbs.org/w[...] PBS
_[6] 서적 English and American Tool Builders https://books.google[...] Yale University Press
_[7] 웹사이트 Development of Production Technology and Machine Tools (presentation notes) https://ocw.tudelft.[...] TUDelft 2016-02-16
_[7] 비디오 미디어 02. Ontwikkeling Fabricagetechnologie https://ocw.tudelft.[...] TUDelft 2011
_[8] 웹사이트 Wait a minute... https://web.archive.[...]
_[9] 웹사이트 Hints & Tips for Using a Lathe http://www.lathes.co[...] Lathes.co.uk 2010-11-29
_[10] 서적 The Practical Dictionary of Mechanics https://Mechanicalmi[...] Cassell & co / Houghton Mifflin 1875
_[11] 웹사이트 Watchmaking Lathes https://www.csparks.[...]
_[12] 웹사이트 The smallest micro lathe, made by researchers in Tokyo, Japan https://web.archive.[...] designnews.com 2001-07-16
_[13] 웹사이트 Trade names https://www.mmsonlin[...]
_[14] 웹사이트 Makers of "Bench Precision" Lathes http://www.lathes.co[...]
_[15] 서적 Building Victory: Aircraft Manufacturing in the Los Angeles Area in World War II Cypress, CA
_[16] 서적 Turn a Bowl with Ernie Conover: Getting Great Results the First Time Around https://books.google[...] Taunton
_[17] 서적 Harpers Ferry Armory and the New Technology: The Challenge of Change https://books.google[...] Cornell University Press 2015
_[18] 웹사이트 Ornamental Turning - Turners of the Early Modern Period in Russia https://ornamentaltu[...]
_[19] 서적 Nartov and his Theatrum Machinarium
_[20] 웹사이트 Methods for Performance Evaluation of Computer Numerically Controlled Lathes and Turning Centers https://www.asme.org[...] The American Society of Mechanical Engineers
_[21] 서적 2005-12-16