5. 절삭공구재료 (1)절삭공구재료 의 적절한 선정

Presentation on theme: "5. 절삭공구재료 (1)절삭공구재료 의 적절한 선정"— Presentation transcript:

1 5. 절삭공구재료 (1)절삭공구재료 의 적절한 선정 -경도 : 절삭 작업 시 야기되는 고온상태에서도 경도 및 강도를 유지 할 수 있어야 한다. -인성 : 절삭 작업 시 받게 되는 충격력을 견딜 수 있어야 한다. -내마멸성 : 재 연마나 교환시기에 달할 때 까지 충분한 수명을 가져야 한다. -화학적 안정성 (불활성) : 공구마멸을 촉진 시키는 반응을 일으키지 않아야 한다. (2)종류 1)탄소공구강 및 합금공구강 -가장 오래된 공구재료, 값이 저렴 -성형과 연마가 쉬움 -저속작업에 제한(드릴, 탭, 다이, 리머, 브로치에 이용) 2)고속 도강(HSS : high speed steel) -고속 절삭 작업용으로 개발된 공구 재료(탄소강의 2배 절삭속도) -내마멸성 우수, 값이 저렴, 진동이 생기기 쉬운 절삭작업에 적합 -초경공구에 비해 낮은 절삭속도로 작업해야 하는 것이 한계 -사용량이 가장 많음(범용공구)

2 3) 초경 합금 -합금강, 고속도강 ,주조합금보다 높은 경도 - 넓은 온도 범위에 걸쳐 경도가 유지 -비철합금을 분먈야금으로 제작 -텅스텐 카바이드 주성분에 코발트 결합제 첨가 -절삭속도 4~5배 증가 -insert 형으로 사용 -취성에 약함 4) 세라믹 (ceramic) -Al2O3 (알루미나) 미세 입자를 분말야금으로 성형 -팁의 형태로 사용 -텅스텐 카바이드의 2~3배 절삭 속도 -crater 마멸에 강함 -취성이 커서 강성이 큰 tool holder 필요 -철을 고속가공에 적합

3 5) 코팅 카바이드 -코팅으로 공구수명 2-3배 증가 -코팅재를 모재와 응착 6) Cermet (도(陶)성합금) -다듬질에 적합, 철과 화학반응이 낮아 crater와 BUE의 발생 적음 -인성과 열전도율이 작음, 열 크랙이 문제 7) 다이아몬드 -고경도, 열전도성, 저마찰, 비 점착성(연성재료 가공 시), 연강 절삭 및 연삭 시 빨리 마모 -700°C 이상에서 쉽게 화학반응함. 8) 입방정질화붕소 (Cubic Boron Nitride, CBN) -경화강, 초합금 가공시 사용 (인조공구), 고온에서 우수한 경도 유지 -인고넬, 르네 등 항공소재, 칠드주철 가공시 -세라믹공구 보다 수명 5~7배 증가

4 (3)

5 6.공구형상

6 7.공구마멸 및 수명 (1)공구의 마멸 1)종류 -칩에 의하여 공구의 경사면이 -공구의 옆면 인선이 절삭면과의 -인선의 일부가 미세하게 마모나 탈락현상 움푹 파이는 마모 마찰에 의하여 마모 2)원인 -절삭속도의 과속, -공구각과 공구날의 부적절, -공작기계의 진동, -절삭유제의 부적절 3)결과 -가공 정밀도 감소 -표면거칠기 저하 -소요절삭 동력 증가

7 (2)공구수명 절삭을 개시해서 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 수명식(Taylor’s Equation) -다른 조건이 동일하게 주어진 경우에 절삭속도와 공구 수명간의 관계를 나타내는 데 사용 -절삭속도를 높이면 공구수명 감소

8 8. 절삭유제(절삭유, cutting oil) (1)절삭유의 작용 -가공면의 냉각작용, -마찰을 감소시키는 윤활작용, -절삭칩을 제거하는 세정작용 (2)구비조건 -사용 중 칩으로부터 분리, 회수가 용이, 불변, 방녹, 무해, 저렴 (3)종류 1)수용성 -알칼리성 수용액 : 물+알칼리성 첨가제, 연삭작업 -유화유 : 광유+비누, 값이 저렴 2)불수용성 -광유 : 경유, 머신 오일, 스핀들 오일  경절삭용 -동식물유 : 돈유, 올리브유, 종자유  다듬질가공 -첨가제 : 절삭유의 성능 향상 시킴 * 동식물유: 황, 황화물, 흑연, 아연분말 * 수용성 : 인산염, 규산염 * 표면활성 : 사염화탄소(CCl4)

9 참고 1.절삭 저항(cutting resistance)
공작물을 가공할 때 공구가 받는 저항력 (절삭력을 전단 변형시키는데 필요한 힘 + 칩과 공구 경사면과의 마찰력 + 날끝과 가공면과의 마찰력의 합) 비절삭저항 : 단위 면적당 절삭저항 -주철 : 90 ~ 130 [kgf/mm2] -연강 : 100 ~ 200 [kgf/mm2] -경강 : 150 ~ 250 [kgf/mm2] -황동 : 70 ~100 [kgf/mm2] (2) 절삭 저항의 3 분력 1) 주분력(Fc, Tangential Force):수직하방으로 작용하는 힘, 3가지 분력 중 가장 큼, 대략적인 동력계산에서는 이것만 고려 2) 배분력(Ft, Radial Force):공작물의 반경방향으로 작용하는 힘 3) 이송분력(Fa, Axial Force):공작물의 축방향으로 작용하는 힘 (3)절삭저항 분력의 상대적인 크기 -주분력(Fc):배분력(Ft):이송분력(Fa)=10 : 2~4 : 1~2 (4) 절삭저항에 영향을 주는 요인 -공작물의 재질/공구의 재질/공구의 기하학적 형상/절삭유의 공급량

10 2.절삭온도 절삭열에 의해 공구나 공작물에 유지되는 온도 1)절삭열의 영향 절삭열은 공구의 경도 저하로 인한 공구 마모 속도 증가, 공작물의 열팽창으로 인한 가공 칫수 정도 저하 등 절삭 가공에 나쁜 영향을 미친다. 특히, 절삭온도가 높아지면 공구 수명은 급속하게 짧아진다. 2)절삭온도에 영향을 미치는 요인 -절삭속도. 피삭재의 경도, 공구경사각, 이송속도, 절삭깊이, 절삭유