기 계 공 작 법 절삭 이론 기 계 공 작 법

공구 (Tool, Bite) chip 1

Chip 연속형(continuous),유동형 (flow type) 구성인선 (built-up-edge) (a) (b) (c) 연속형(continuous),유동형 (flow type) 구성인선 (built-up-edge) (d) 톱니형 (serrated), 전단형 (shear type) 불연속성 (discontinuous) - 경작형 ( tear type) - 균열형 (crack type) (d) (e) 2

Chip breaker 연성 증가 증가 감소 양호 취성 감소 감소 증가 불량 유동형 전단형 불연속형 연성 증가 증가 감소 양호 취성 감소 감소 증가 불량 유동형 전단형 불연속형 재질 경사각 절삭속도 절삭깊이 윤활성 5

Built-up-edge (구성인선) ductile metals (Cu, Al, …) frequency : 1/10 ~ 1/200 sec 칩과 공구의 압력응착에 의해 금속원자가 층상으로 퇴적. 가공경화에 의해 높은 경도 탈락 시 인선마모, 인선반경 증가로 표면 조도 저하 진동발생, 인선보호 (silver white cutting method) 방지 : 절삭속도 증가 (온도증가), 윤활, 절삭깊이 작게, 공구 경사각 증가 3

Flow type chip (유동형 칩) 정상상태, 다듬질면 양호 좁은 간격의 slip (소성변형)이 연속적으로 발생. 4

2차원 절삭 역학 6

Cutting ratio (절삭비) 에 관하여 정리 (비압축성, 연속조건)  전단각 을 구할 수 있다. 7

Shear strain B C E D F G A 절삭적 ABCD  절삭 후 BCEF 8

Ex) 대패 : 가 극히 크다  감소  힘이 적게 요구 전단 변형률 감소  변형에 필요한 에너지 감소 증가  감소  감소 일정, 증가  감소  감소 일정 고속, 경절삭  증가 저속, 중절삭  감소 Ex) 대패 : 가 극히 크다  감소  힘이 적게 요구 9

Chip 속도 : chip 속도 : 절삭속도 : 전단속도 10

Cutting force (절삭력) : 절삭저항 : 수평분력 (주분력) : 수직분력 (배분력) : 전단력 : 전단면의 수직력 : 경사면의 마찰력 : 경사면의 수직력 : 마찰각 11

(Tresca yield condition) : 경사면의 평균 마찰응력 : 경사면의 평균 수직응력 : 전단면의 평균 전단응력 : 절삭폭, : 칩과 경사면의 접촉길이, : 절삭두께  (Tresca yield condition) 12

절삭동력 단위 체적당 절삭에너지 u : 비절삭저항 (T : 단위면적당 표면에너지) : 전단면에 대한 전단 에너지 : 경사면에 대한 마찰 에너지 : 절삭 시 생성된 표면 에너지 : 운동량 변화위한 에너지 (T : 단위면적당 표면에너지) 값의 크기 미소 13

Merchant 절삭방정식 값이 주어질 때, P  min 으로 되는 가 결정 14

Ex) 항복응력 절삭깊이 절삭폭 chip 두께 공구경사각 절삭속도 공작기계동력=? 15

절삭온도 온도 상승 공구의 강도, 경도, 내마모성에 악영향 열팽창에 의해 가공품 치수 부정확 표면의 열적 손상, 표면 조도 저하 평균온도 근사식 : 재료의 유동응력 : 절삭속도 : 절삭길이 : 열확산계수 : 밀도 : 비열 16

공구마멸 Flank wear : 가공면과 미끄럼 운동 Creator wear : chip 과 마찰 Chipping : 절삭날의 일부가 깨져 나가는 현상 기계적 충격, 열적 피로 현상 17

공구마멸 공구 수명 판정 chip 의 색 및 형상 다듬질면 거칠기 (광택) 제품치수 현장 작업자의 경험에 의한 판단 여유면의 마멸폭 경사면 크레이터 깊이 생산갯수 : NC 현장 작업자의 경험에 의한 판단 공구 수명식 F. W. Taylor 의 공구 수명식 n : 공구 수명 지수 C : 절삭 상수 18

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고강도강 n=0.11, 초경 n=0.20~0.23, 세라믹 n=0.4 속도 (creator wear) (Frank wear) 수명 고강도강 n=0.11, 초경 n=0.20~0.23, 세라믹 n=0.4 20

속도 증가 공구 수명 저하  생산성 감소 가공 시간 감소  생산성 향상 최적속도 속도 수명 최대 면적 21

절삭 공구 재료 요구 조건 고온 경도 (hot hardness) 인성 (toughness) : 단속 절삭 시 충격력 내마멸성 (wear resistance) : 공구수명 화학적 안정성 (chemical stability) 22

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절삭유 냉각작용 절삭 방정식 : 윤활작용  마찰각 감소  전단각 증가  절삭저항 감소  발열 감소 절삭유 효용 발생현상 작용 경사면 마찰저항감소 전단각 증가 Chip 두께 감소 접촉길이 감소 절삭저항 감소 절삭온도 저하 윤활작용 공구수명연장 냉각작용 공작물 치수 및 절삭면 개선 공작물 온도 저하 Chip 배제 구성인선 소멸 용착작용 방해 절삭면의 보호방향 유막형성 절삭 방정식 : 윤활작용  마찰각 감소  전단각 증가  절삭저항 감소  발열 감소 25