Day43 - Layout & Rim and Face Alignment

첫 번째 수업 - Millwright Machine Theory by Mike Desjardins

Layout

Surface Plate and Layout Table

 → Machine shop의 필수 장비 중 하나다.

 → Inspection 혹은 Layout을 위해 사용된다.

 → Granite는 가장 흔히 사용되는 재료다.

 → Surface plate and layout table은 Perfectly flat surface를 제공한다.

- Cast Iron Surface Plates

 → Made from High-quality, aged castings and gussets

 → Granite Surfface Plate보다 정확도(Accuracy)가 떨어진다.

   * Ageing is a stress-relieving process in which the casting is machined and then left for a period of time to relieve the stresses and strains within the casting.

- Granite Surface Plates

 → Granite는 자연 물질/재료(natural material)로 만들어진다.

 → 수 백만년 동안 ageing 되어 내부응력(internal stress)이 적으므로, 변형(distort)되지 않는다.

 → 자력 성질이 없어 철을 함유한 물질(ferrous materials)을 다룰 때 자기력의 영향을 받지 않는다.

 → 산화(oxidize)되거나 부식(corrode)되지 않는다.

 → 온도에 민감하게 반응하지 않는다.

 → 표면이 일어나지 않는다.(doesn't burr) 하지만, 물체가 표면에 떨어지면, 깨질 수 있다.(does chip)

 → 쉽게 닳거나 손상되지 않는다.(has greater wear resistance)

 → Abrasive particles imbedding the plate 문제없이, Grinding machine 주변에서도 사용할 수 있다.

 → Mesurment or inspect 용도로만 사용한다.

 → 사용후에는 Bridle을 씌워 표면을 보호할 수 있다.

- Surface Plate Accuracy(정확도)

 → Grade AA - laboratory : 아주 정밀한 작업이 필요한 곳 / temperature gauging rooms or metrology departments

 → Grade A - inspection : general work in quality control

 → Grade B - Toolroom : for checking work throughout the shop

- Ccare of Surface Plates and Layout Tables

 → Hammer나 Punch를 사용하지 않기

 → 사용후에는 항상 표면을 청소하고 덮개를 씌워 보호하기

 → 물체를 올려놓을 때 조심스럽게 두기

Scribers

- Pocket scriber

 → Scriber에 손잡이를 탈부착할 수 있다. (샤프 모양)

- Double end scriber

 → 한 쪽 끝은 일 자 scriber, 다른 쪽 끝은 90 º 각도의 scriber가 부착되어 있어, 다양한 layout 작업을 할 수 있다.

- Knife edge scriber

 → 주로 정밀한 작업이 필요할 때 사용된다.

 → Vernier height gauge에 부착해 사용할 수 있다.

   * Scriber의 끝(point)은 주로 carbide로 만들어지는데, high-speed steel 보다 내구성이 좋기 때문이다.

   * Scriber, dividers, trammels and hermaphodite caliper의 끝은 oil stone을 사용해(연마) 날카롭게 만들 수 있다.(sharpening)

Dividers and Trammels

   * Dividers와 trammels는 원(arcs and circles)을 그리거나 길이를 옮길 때(transfering measurement) 사용할 수 있다.

- Dividers

 → Divider는 firm joint type과 spring joint type이 있다.

 → Divider의 다리(legs)와 핀/손잡이(Pivot pin) 사이의 거리가 Divider의 사이즈를 결정한다. / 6~12"

 → Divider를 사용하기전 Prick punch를 사용해 기준점(prick punch indentation)을 만들어 다리가 흔들리지 않도록 한다.

- Trammels

 → Dividers와 같은 목적으로 사용하지만, 더 큰 원을 그리거나 측정값을 옮길 수 있다.

 → 정확한 세팅을 위해 너비를 설정할 때 자의 중간 부분을 사용하고, 자에 있는 흠(groove)에 Scriber를 올려 흔들리지 않도록 한다.

- Hermaphrodite Caliper

 → 두 가지 종류의 다리(legs)를 가지고 있다.

 → 한 쪽은 길이를 조절하기 위해 사용되는 직선 모양이고 다른 한쪽은 곡선 모양이다.

 → Hermaphrodite Caliper를 이용해 물체의 끝 모서리(edge)와 수평인 직선을 그리거나 원기둥 모양의 물체의 중심점을 찾을 수 있다.

 → 길이를 조절하기 위해 곡선 모양의 다리를 자의 측면에 붙인 뒤 다른 쪽 다리를 이용해 길이를 세팅한다.

 → 원 기둥 모양(Shaft)의 중심점을 찾기 위해 먼저 상단 표면을 bluing 한다. 그 후 곡선 다리 부분을 벽 쪽 표면에 두고 직선 다리를 최대한 반지름에 가깝게 벌린 뒤 상단 표면에 선을 그린다. 두 선이 만날 때까지 길이를 조절하며 반복한다.

Squares

   * 작업물의 직각(perpendicular)을 확인하거나 직각 혹은 직선을 그리기 위해 사용한다.

- Solid Square(Machinist square)

 → 직각을 확인하거나 그리기 위해 사용할 수 있는 가장 기본적인 도구다.

 → 얇은 판의 Blade와 두꺼운 Beam이 Rivet으로 결합되어 있다.

- The Combination Square(adjustable square)

 → Square head와 Rule(blade)로 구성되어 있다.

 → Square head는 90º와 45 º 를 측정할 수 있도록 각이 져있다.

 → Square head에는 소형 scriber가 내장되어 있다.

 → Basic layout을 위해 가장 널리 사용되는 Square다.

   * 정확도 : Solid square > the combination square

The Combination Set

   * Combination set은 Stell ruler(blade), square head, bevel protractor head and centre head로 구성되어 있다.

- The steel ruule

 → 다른 head와 결합해 함께 사용할 수 있다.

- The square head

 → 90 º와 45º 각도를 측정하거나 선을 그릴 수 있다.

- The bevel protractor

 → 0º ~ 180 º까지의 각도를 측정하거나 선을 그릴 수 있다.

 → 큰 The bevel protractor는 1/2 º 정확도까지 측정할 수 있다.

- The Centre head

 → Steel rule과 결합해 원의 중심점을 찾을 수 있다.

 → 중심을 찾기 위해선 표면의 중심 부위에 선을 그린 뒤 각도를 바꿔  한번 더 선을 그린다. 두 선이 만나는 교차점이 원의 중심점이다.

Surface Gauge

- Scriber, Spindle, Fine adjustment screw and base로 구성되어 있다.

- 선을 그리거나(layout) 측정값을 전달하는 용도(transfer measurement)로 사용한다.

- 1/64" 혹은 0.5mm까지 측량해 사용할 수 있다.

- 자를 이용해 값을 세팅할 수 있으며, fine adjustment를 이용해 세밀한 길이를 조절할 수 있다.

- 물체의 깊이(depth)를 측량해야 할 경우, Sciber를 제거하고 dial indicator를 결합해 Comparator로 사용할 수 있다. 이 경우, 기준이 되는 깊이를 측정한 후, 비교군을 깊이도 측정해 차이 값을 계산한다. 

Height Gauges Used for Layout

- Height gauge는 정교한 Layout 작업을 위해 가장 흔히 사용되는 도구다.

- 0.001" 혹은 0.02mm까지 측량해 사용할 수 있다.

- 종류는 Dial height gauge, Electrical digital gauge and the vernier height gauge가 있다.

- Dial height gauge

 → Vernier Height Gauge보다 읽기 쉽다.

 → 일반적으로 100개의 기준선(divisinos)으로 나누어져 있으며, 각 기준선은 0.001"을 의미한다. 침이 완전히 한 바퀴를 돌면, 이는 0.1"을 뜻한다.

- Electrical digital gauge

 → 측정값을 전자식으로 알려주므로, 읽기 쉽고 계산 실수가 발생할 위험이 없다.

 → 12, 18, 24" 혹은 300, 450, 600 mm 사이즈가 있다.

- Vernier height gauge

 → 가장 일반적으로 사용되는 도구다.

 → 12, 72" 혹은 300, 900mm 사이즈가 있다.

Hammer

- Layout을 위해 가장 흔히 사용되는 해머는 ball-peen hammer다.

- Prick punching은 Centre punching 보다 가벼운 해머를 사용한다.

Prick and Centre Punches Used for Layout

- Centre punch

 → 펀치의 끝 각이 90 º로 넓어 넓은 mark를 만들 수 있다.

 → 이 mark는 drill을 사용할 때 정확한 위치에서 시작할 수 있도록 도와준다.

 → Centre punch를 사용하기 전 Prick punch를 사용해 pre-hole을 만들어준다.

- Prick punch

 → Centre punch와 비슷하지만, 펀치의 끝 각이 30 º~60 º로 더 좁아 뾰족하다.

 → Divider의 기준점(locating the point)을 만들거나 Centre punch의 기준점을 만들 수 있다.

 → 첫 hole이 어긋나더라도 Prick punch에 각을 주어 다시 센터점으로 옮길 수 있다.

- Automatic centre punch

 → 설정한 사이즈(압력) 만큼 힘이 작용되어 해머 없이도 구멍을 만들 수 있다.

- Temporary layout : When a workpiece has been laid out with only scribed lines

- Pemporary layout

 → Machining 작업을 할 경우, layout이 지워질 확률이 있다. 그러므로 prick punch를 이용해 layout 위에 light prick punches를 남기는 것이 좋다. 특히 Drill 작업이 필요한 곳은 반드시 prick punch를 사용해 기준점을 만든 뒤 Centre punch로 기준점을 확장시키는 작업을 해야 한다.

Parallels

- 한 쌍(Individual pairs) 혹은 한 박스 단위로 살 수 있다. 

- 작업물에 milling, drilling 등을 할 때 이를 고정하거나 작업물의 높이를 증가시킬 때 사용한다.

- 강화된 철을 사용해 제작되어 쉽게 변형되지 않는다.(doesn't have burrs)

- 작업물아래 Parallel을 놓아 높이를 증가시켰을 경우, 반드시 측량 도구를 다시 Zero-out 해야 한다.

V-Blocks

- 한 개 혹은 쌍으로 살 수 있다.

- 둥근 형태의 물체를 고정해 layout, inspection and light duty machining operation을 할 수 있도록 도와준다.

- V-Block을 쌍으로 살 경우, 이를 set이라 부른다.

- V-Block은 아주 정교하게 만들어져 여러 개를 사용해도 항상 높이가 일정하다.

- clamp를 이용해 작업물이 흔들리지 않도록 고정할 수 있다.

Straightedges

- 표면이 평평한지 확인(flatness)하거나 긴 직선을 그릴 때 사용한다.

- Millwright는 levelling과 alignment를 확인하기 위해 사용하기도 한다.

Templates

- 작업을 쉽게 하기 위해 패턴 혹은 일정 크기로 미리 만들어진 가이드다.

Keyseat Rule

- 직각 형태의 자로, 두께가 일정한 shaft의 길이를 측정하거나 표면에 직선을 그릴 수 있다.

Layout Coatings(Solutions)

   * Layout 작업 전 작업물의 표면에 coating 작업을 하면, layout line을 더욱 쉽게 볼 수 있다.

   * 코팅 작업을 하기 전 반드시 표면을 깨끗이 정리하도록 한다.

- Layout Die(Bluinig)

 → 가장 흔한 작업 방식으로, 금속(metal)의 표면에 브러시, 스프레이, 천 , 솔 등을 이용해 도포할 수 있다.

 → Cold rolled steel에 사용한다. (Hot rolled steel에는 효율적이지 못하다)

- Copper sulphate

 → 철 금속(ferrous metals)에만 사용하도록 한다.

- Vermilion powder and shellac

 → 알루미늄, 구리 등의 금속에 사용한다.

 → 스크래치를 방지할 수 있다.

 → 알코올을 사용해 지울 수 있다.

- Chalk

 → Hot rolled steel처럼 표면이 거친 금속에 사용할 수 있다.

두 번째 수업 - Millwright Theory I by Kenneth J. Furdal

Shaft Alignment

- 기계가 효율적으로 작동하기 위해선 두 개 이상의 shaft가 coupled 되었을 때, 그 작동/회전 중 중심선(shaft rotational centerline)이 어긋남 없이 일치(collinear)해야 한다. 

- 두 기계가 어긋남 없이 완벽히 설치되었을 때, Collinearity라고 부른다. 이를 위해선 좌, 우(horizontal) 그리고 상, 하(vertical) 균형이 모두 일치해야 한다.

- 일반적으로 Driven Unit은 Drive Motor보다 높게 설치되어 있으며, 고정되어 있다.

 → 높이 균형을 맞추기 위해 Drive Motor foot아래 Shim을 추가할 수 있다.

Types of Misalignment

- Misalignment의 종류는 Offset, Angular, Combination이 있다.

 → Combinatino이 가장 흔한 misalignment의 예시이다.

 → Offset(Parallel) : 두 Shaft의 중심선이 평행상(Parallel)에 있지만, 중심축(shaft rotational centerlines)이 Horizontally 혹은 Vertically 일치하지 않을 때, offset misalignment 혹은 parallel misalignment라고 부른다.

 → Angular : 하나 이상의 shaft의 중심선이 Horizontally 혹은 vertically 어긋나 있을 때 angular misalignmet라고 부른다.

 → Offset misalignment와 angular misalignmet가 혼합되어 있을 때, Combination misalignment라고 부른다.

 → Vertical angular misalignmet fixing : 균형을 깨뜨리는 foot(inboard feet or outboard feet) 아래 shim을 추가하거나 제거한다.

 → Vertical offset misalignment fixing : 균형이 맞을 때까지 모든 foot아래 같은 두께의 shim을 추가하거나 제거한다.

 → Horizontal angular misalignment fixing : 균형을 깨뜨리는 쪽(inboard feet or outboard feet a greater distance than the other)을 움직인다.

 → Horizontal offset misalignment fixing : 균형이 맞을 때까지 같은 쪽 라인(inboard and outboard feet the same amount in the same direction)을 함께 움직인다.

 → Horizontal : Jackbolt / Vertical : Shim

- Misalignment causes the shafts or the coupling halves to flex relative to each other during every revolution.

- Misalignment의 영향

 → Vibration, Repidly wears out componets, equipment downtime(loss of production)

Couplings

- Shaft couplings은 Driving shaft와 Driven shaft의 양 끝에 설치되어 두 물체/기계 간 동력을 전달(power transmission components)해주는 역할을 한다.

- Coupling은 세 가지 타입이 있다.

 → Rigid : 고정(fixed)된 카풀링으로 가장 정교하지만, 부드러운 작동을 위해 아주 정교하게 제작되어야 한다.

 → Flexible : 가장 널리 사용되는 카풀링으로, 약간(minor)의 misalignment가 허용된다. 

 → Special purpose : 특별한 목적을 위해 제작된 카풀링이다.

Seals

- 기계는 lip, labyrinth, mechanical 등 다양한 종류의 seal을 가지고 있다.

- 씰은 험한 작업 환경에서 기계를 먼지, 모래 등으로부터 보호하고 윤활유가 세어나가지 않도록 도와준다.

- Misaalignment stresses machine components and leasds to premature seal failure.

Bearings

- 베어링은 축의 회전운동이 원활히 진행될 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

- Misaligned shafts can cause increased bearing loads and reduction in bearing life.

Vibration

- 진동은 기계나 부품의 수명을 단축시킨다. misaligned machine 뿐만 아니라, adjacent equipment에서 발생하는 진동도 포함된다.

Downtime

- misalignment로 인해 고장 난 기계를 교체하는 것보다 이로 인해 발생하는 잠재적 downtime에 의한 비용이 더 막대할 수도 있다.

Alignment Accuracies

- The better the alignment, the longer the equipment lasts between overhauls.

- The faster the machines rotate, the better the alignment has to be.

Pre-Alignment Procedures

- Alignment 작업을 시행하기 전 다음 사항을 먼저 체크해야 한다.

 → work permit, lockout, hahzard assessment, foundation, base, hardware, pipe strain, soft foot, runout, end float, tools and dial bar sag

Workpermit

- 작업을 진행하기 전 근무 자격/설명서(Safe Work Permit)를 획득해야 한다.

- Workpermit에는 근무지의 상황과 필요한 PPE 등 근무에 필요한 사항이 적혀있다.

Lockout

- Lockout을 진행할 때는 잠재적인 에너지를 모두 고려해야 한다.

- You must lock out power and fuel supplies.

Hazard Assessment

- 작업을 수행하기 전 잠재적 위험 요소(Potential hazards)를 고려해야 한다.

- Major component is to become familiar with escape routes and fill out all parts of the hazard assessment document.

- 도구를 보관할 장소를 지정한다.

- 근무지에서 적정 빛 밝기(identify lighting requirements)를 준수한다.

- 코드선을 정리(route cords)한다.

Foundation

- 기계가 놓인 곳 주변에 위험 요소가 없는지 확인한다.

- 기계를 작동할 때 발생하는 진동을 견딜 수 있는지 확인한다.

Base

- Driver and Driven machine mount to a base plate. This plate must be level, solid and secured.

Hardware

- Jack bolts, hold-down bolts, coupling bolts, flange bolts and set screws 등 모든 하드웨어를 점검한다.

- Tapped hole을 깔끔하게 정리하고, washer가 대미지를 입었다면, 교체한다.

 → dished washer는 hold-down bolt를 조일 때 모터가 움직이게 한다.(move sideways)

Pipe Strain

- Pipe가 적절히 고정되지 않았거나 균형이 맞지 않을 때 발생한다.

- Pipe strain을 체크하기 위해선 Coupling에 dial을 vertical, horizontal 방향(90 º)으로 설치한 후, Piping bolts를 느슨하게 하면서 dial의 변화를 체크한다.

Soft Foot

- Soft foot refers to a situation where the weight distribution of a machine is not equal on all supports.
- Soft foot은 Parallel, Angular-Heel touching, Angular-Toe touching으로 나뉜다.

- Soft foot 체크를 하기 전 정확한 결과를 얻기 위해 연결된 Coupling을 해체(remove the coupling insert)하거나 연결된 펌프와 모터의 높이가 비슷해지도록 모터의 feet 아래 같은 두께의 shim을 삽입한다.

 → 1. 모터(drive)의 shaft에 dial을 설치하고 Driven coupling의 12시 방향에 plunger를 붙인다.

 → 2. 모터 feet의 모든 hold-down bolt를 같은 압력(torque)으로 조인다.

 → 3. Dial indicator의 침을 0으로 세팅한다.

 → 4. 모터의 feet bolt를 각각 느슨하게 하고 다시 조이며, dial indicator의 변화값을 기록한다.

   * bolt는 세팅할 때와 같은 압력으로 조인다.

   * A positive reading is displayed when a rear foot lifts from the base and a negative reading when a front foot tlifts.

   * dial indicator가 0.002"를 초과해 움직인다면, Shim을 삽입하거나 제거해 높이를 조절해야 한다.

   * feeler gauge를 사용하면, 삽입해야 할 Shim의 두께를 가늠할 수 있고, angular soft foot이 있는지도 확인할 수 있다.

 - The best time to do it is after completing the straight-edge or preliminary alignment. Perform a soft foot check each time a shim move is done.

- 크기가 큰 기계의 soft foot을 확인하기 위해선 dial을 각각의 foot에 설치할 수 있다.

 → 만약 bolt를 느슨하게 했을 때 dial이 움직인다면, soft foot이 있다는 뜻이다. 다만, 이 방법은 parallel soft foot일 때만 사용 가능하다. / feeler gauge를 이용해 parallel soft foot인지 혹은 angular soft foot인지 확인할 수 있다.

- Soft foot을 확인하는 가장 정확한 방법은 feeler gauges를 각각의 foot에 사용해 보는 것이다.

Runout

- Runout exists when the periphery of a shaft or coupling is not concentric to its axis.

- 만약 베어링이 손상을 입었거나, shaft가 휘어졌다면, aligning 작업이나 다시 기계를 작동하기 전 고치거나 교체해야 한다.

- dial indicator를 shaft 표면에 설치한 후, shaft를 돌려 런 아웃을 체크할 수 있다.

- Runout의 종류는 Eccentric run-out, Angular rund-out이 있다.

- A machine that has couplings with clearance on the shaft(slide fit) and setscrews for locating them has runout.

- Setscrew가 조여지면, 카플링을 한쪽으로 밀게 된다.

세 번째 수업 - Millwirght Shop Rigging and Alignment by Jordan T. Persson

- Alignment 실습

 

- component : (구성) 요소, 부품

- datum : 기준면

- rigidity : 단단함, 강직, 강도

- precise : 정확한, 정밀한

- granite : 화강암

- internal stress : 내부 응력

- distort : (형체, 모습, 소리를) 비틀다

- ferrous : 철을 함유한

- metrology : 계량학, 측량학

- carbide : 매우 단단한 탄화물 합금

- indentation : (표면, 가장자리를 깎거나 찍어서 생긴) 자국

- groove : 흠

- perpendicular : 직각의, 수직적인

- tolerance : 내성, 저항력, 혀용 오차

- enormous : 막대한

- dictate : 구술하다, 지시하다

- adequately : 충분히, 적절히

- strain : 압력, 부담

- periphery : (어떤 범위의) 주변, (덜 중요한) 주변부

- concentric : 중심이 같은, 동심원의

- axis : (사물의) 축, 축선

- eccentric : 별난, 기이한

 

 

※ 카테고리 안내

   "Industrial Mechanic Training" 카테고리에 포함된 글은 CCIS에서 진행하는 프로그램에 참여하며 배우고 들은 내용을 한 번 더 복습하기 위해 작성하고 있습니다. 아직 배우는 단계이므로 이 글에 적힌 내용과 사실이 다를 수 있음을 알려드립니다. 감사합니다

 

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