절삭가공

절삭가공(Cutting or Machining) 1차 가공된 공작물을 공작기계를 사용하여 요구되는 모양과 치수로 가공-주로 절삭가공을 의미함 공작기계(machine tool) 바이트, 커터, 다이 등을 사용하여 공작물을 절삭가공하는 기계 절삭가공(cutting) 절삭날을 이용하여 소재를 원하는 치수와 모양으로 깎는 가공법 공작물(workpiece) 절삭을 위한 재료, 또는 완성된 제품

절삭가공의 개요 협의의 절삭가공 정밀가공 비교적 큰 쇳밥(chip)을 내며 가공 바이트와 밀링 커터 등의 절삭날로 소재를 가공 숫돌 바퀴(grinding wheel)와 숫돌입자(abrasive grain)로 가공

절삭 기구 절삭공구 : 절삭에 사용되는 날을 가진 공구 단인공구(single point tool) : 날끝이 하나인 바이트 다인공구(multipont tool) : 드릴(drill), 밀링커터 http://www.youtube.com/watch?v=-TfNouJbJrg

절삭운동(1)

절삭운동(2) 터닝: http://www.youtube.com/watch?v=7H-0POLAAs4 터닝, 쓰레딩, 밀링 : http://www.youtube.com/watch?v=2KNit__LJE4 보링공정 : http://www.youtube.com/watch?v=jP2m5QW_3_Q

공작기계(machine tool)의 분류 생산양식에 따른 분류 범용 (general purpose) 공작기계 단능 (single purpose) 공작기계 만능 (universal) 공작기계 전용 (special purpose) 공작기계 가공 방법에 의한 분류 절삭가공 : 선반, 밀링머신, 셰이퍼, 플레이너 연삭가공 : 연삭기, 호닝머신, 슈퍼피니싱머신, 래핑머신 특수 공작기계 : 전해 연마기, 방전가공기, 초음파가공기, 레이저 가공기, 쇼트 피닝(shot peening) 머신

공작기계의 구성(1) 몸체(frame) : 베드, 컬럼, 테이블 강성, 강도, 방진성이 요구됨

공작기계의 구성(2) 테이블(table) : 공작기계의 주운동부 컬럼(column) : 수직지지대, 주축대를 안내 안내면(guide) : 공작기계의 정확한 운동

공작기계의 구성(3) 주축(spindle) 공작물 또는 공구를 회전 절삭력을 전달 주축의 강성, 베어링의 지지 및 안내장치  공작물의 가공 정밀도와 표면거칠기에 큰 영향 주축의 설계, 재질, 베어링의 위치와 구조, 주축과 베어링의 끼워맞춤, 진동 등에 유의

절삭 이론 공구 및 공구각의 명칭

칩의 형성 기구 칩의 생성 상태 재료의 피삭성(machinability)  칩의 형성 공구의 모양(shape) 공작물의 재질(material) 절삭 속도(cutting velocity) 절입(절삭 깊이, depth of cut) 이송(feed) 절삭유제(cutting fluid) 재료의 피삭성(machinability)  칩의 형성

구성인선(built-up edge) 칩이 공구날 끝에 융착된 후 가공경화로 날끝의 일부를 구성 절삭영역에서 국부적인 고온, 고압에 의함

절삭 저항(cutting resistance) 공작물을 가공할 때 공구가 받는 저항력 절삭력을 전단 변형시키는데 필요한 힘 + 칩과 공구 경사면과의 마찰력 + 날끝과 가공면과의 마찰력의 합 절삭저항 계산식 :  Kronenberg 의 식 P:절삭저항[kgf]; Ks:비절삭저항[kgf/mm2]; g:절삭면적[mm2] 비절삭저항 : 단위 면적당 절삭저항 주철 : 90 ~ 130 [kgf/mm2] 연강 : 100 ~ 200 [kgf/mm2] 경강 : 150 ~ 250 [kgf/mm2] 황동 : 70 ~100 [kgf/mm2]

절삭 온도 http://www.youtube.com/watch?v=8NqZXaiWZh4

공구의 마멸(wear)(1) 원인 절삭속도의 과속 공구각과 공구날의 부적절 공작기계의 진동 절삭유제의 부적절

공구의 마멸(wear)(2) 결과 가공 정밀도 감소 표면거칠기 저하 소요절삭 동력 증가

공구 수명(tool life) 정상적인 절삭이 불가능할 때까지의 시간(분) 판단 요건 (1) 날끝의 마멸이 어느 정도 달했을 때 (2) 가공면에 광택이 있는 무늬가 생길 때 (3) 다듬질 치수에 기준 이사의 변화가 발생시 (4) 절삭저항이 절삭개시 값보다 어느 양만큼 증가시 고속도강 : (2), (4) 초경합금, 세라믹 공구 : (1) 다듬질 가공 : (3)

공구 수명 판정 기준

공구 수명식(Taylor’s Equation) 다른 조건이 동일하게 주어진 경우에 절삭속도와 공구 수명간의 관계를 나타내는 데 사용 절삭속도를 높이면 공구수명 감소 n, C 는 공작물의 특성, 공구재질, 절삭깊이, 공구의 기하학적 형상 등에 영향을 받음 n 값이 클수록 절삭 속도 증가에 따른 공구수명의 감소 완만 절삭 공구 별 의 값 고속도강 공구 0.15 초경공구 0.25 세라믹 코팅된 초경공구 0.4

절삭 조건(절삭속도, 이송량, 절삭깊이) 절삭속도 주절삭 운동이 회전운동 : 주절삭 운동이 직선운동 : 공구와 공작물 사이의 상대속도 [m/min] 주절삭 운동이 회전운동 : v : 절삭속도[m/min] D : 회전하는 공구 또는 공작물의 지름 [mm] N : 회전하는 공구 또는 공작물의 회전수 [rpm] 선삭, 밀링, 보링 등 주절삭 운동이 직선운동 : n : 1분간 절삭공구의 왕복횟수 L : 행정길이 a : 절삭공구 1왕복에 대한 절삭행정의 비(3/5 ~ 2/3) 셰이퍼, 플레이너 등

절삭 조건 (절삭속도, 이송량, 절삭깊이) 이송량 : 공작기계의 종류와 형식에 따라

절삭 조건(절삭속도, 이송량, 절삭깊이) 원통 선삭 : 형삭 : 밀링 :

절삭 조건(절삭속도, 이송량, 절삭깊이) 절삭깊이 : t [mm] 절삭면적 : S [mm2] 선삭의 경우:

절삭유제(절삭유, cutting oil) 절삭유의 작용 구비조건 가공면의 냉각작용 마찰을 감소시키는 윤활작용 절삭칩을 제거하는 세정작용 구비조건 사용 중 칩으로부터 분리, 회수가 용이 불변 방녹 무해 저렴

절삭용 공구 재료

공구강과 고속도강 공구강 고속도강(HSS : high speed steel) 탄소공구강 : 저렴, 온도 상승에 따른 경도 저하 합금공구강 : 내마멸성과 인성을 향상, Cr, W함유 드릴, 띠톱, 쇠톱 등 손공구에 사용 고속도강(HSS : high speed steel) 다량의 Cr, W, V 함유 고온 경도, 내마멸성이 우수 강력 절삭용 고합금강

경질합금(hard metal) 경질합금 주조 경질합금 : Co-Cr-W-C 계 스텔라이트(stellite) 소결경질합금 : 초경합금

그 밖의 경질 재료(1) 피복 초경합금 세라믹 공구재료 공구수명 향상 및 고속 절삭 가능 단속절삭이나 고정밀 다듬질 절삭에는 부적합 세라믹 공구재료 고속 절삭 가공성 우수 고온 경도가 높고, 내마멸성, 내용착성 우수 충격 강도가 낮아 거친 가공물 절삭에는 부적합

그 밖의 경질 재료(2) 서멧 (cermet) 공구 재료 CBN (cubic boron nitride, 입방정 질화 붕소) Ceramics + metal : 복합재료 절삭공구, 다이, 치과용 드릴  내충격, 내마멸용 TiC-TiN 계 : 내용착성과 내열성 우수, 고속절삭용 CBN (cubic boron nitride, 입방정 질화 붕소) 초고압, 고온에서 인공적으로 합성 다이아몬드 다음으로 단단함 1000oC 이하에서 경도가 크고, 철계 피삭제와 반응하지 않음 담금질강, 칠드 주철 등에 사용 http://www.youtube.com/watch?v=mKxX50OMBd4