5.절삭 저항(cutting resistance) (1)절삭저항: 절삭할 때 절삭공구가 공작물에 작용하는 저항(공구의 수명, 공작물 표면 거칠기 등에 영향 ) 비절삭저항 : 단위 면적당 절삭저항 -주철 : 90 ~ 130 [kgf/mm2] -연강 : 100 ~ 200 [kgf/mm2]

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1 5.절삭 저항(cutting resistance) (1)절삭저항: 절삭할 때 절삭공구가 공작물에 작용하는 저항(공구의 수명, 공작물 표면 거칠기 등에 영향 ) 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(F1):수직 하방으로 작용하는 힘으로 직접 절삭에 참여하는 분력임. -3가지 분력 중 가장 큼(절삭소요동력 계산에서는 이것만 고려) 2) 배분력(F2):공작물의 반경방향으로 작용하는 힘 3) 이송분력(F3):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

2 (5)절삭저항을 줄이려면 – 공구의 윗면 경사각을 크게 함 – 절삭속도를 빠르게 함 – 절삭유를 사용함 6
(5)절삭저항을 줄이려면 – 공구의 윗면 경사각을 크게 함 – 절삭속도를 빠르게 함 – 절삭유를 사용함 6. 절삭온도 공작물을 절삭할 때 발생하는 마찰열을 말한다 (1) 절삭열이 발생하는 3가지 요인 ① 절단면에서 전단 소성 변형이 일어날 때 생기는 열 ② 칩과 공구 경사면이 마찰할 때 생기는 열 ③공구 여유 면과 공작물 표면이 마찰할 때 생기는 (2)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. (3)절삭온도에 영향을 미치는 요인 -절삭속도. 피삭재의 경도, 공구 경사각, 이송속도, 절삭깊이, 절삭유 (4)절삭온도의 분포 (5)절삭속도와 절삭온도의 관계

3 7. 절삭공구 (1)절삭공구재료의 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 공구 재료, 값이저렴 • 300°C에서 경도 급격히 저하 • 저속절삭 용도로 사용범위 한정 (드릴, 탭, 다이, 리머, 브로치, 쇠톱날 등) 2)합금공구강 • 탄소 공구강에 성분 첨가:크롬(Cr), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 바나듐(V) • 450°C 정도의 절삭온도에서도 경도가 양호함 • 탄소공구강보다 성능 우수하고 내마멸성 높음 3)고속 도강(HSS : high speed steel) • 합금공구강보다 높은 온도에서 절삭가공 가능 • 고속 절삭 작업용으로 개발된 공구 재료(탄소강의 2배 절삭속도) • 600°C까지 경도 유지 • 내마멸성 우수, 값이 저렴, 진동이 생기기 쉬운 절삭작업에 적합 • 초경공구에 비해 낮은 절삭속도로 작업해야 하는 것이 한계

4 4)주조 경질 합금 • 다음 성분들을 주조하여 만든 합금 : 코발트(Co), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 탄소(C) • 고온 경도와 내 마멸성 우수 • 850°C 까지 경도와 인성 유지 5)초경합금 • 다음 성분들을 분말 야금법으로 만든 합금 (1400°C 이상 소결) : 탄화텅스텐(WC), 티타늄(Ti), 탄탈(Ta) 등… • 고속도강의 3~5배 속도로 가공 가능 • 800°C까지 경도 유지 6)세라믹 • 주성분: 알루미나(Al2O3)에 약간의 첨가 원소를 가하여 분말 야금법으로 소결 (1700~1800°C) • 초경합금보다 더욱 높은 속도로 절삭가능 • 고온 경도 및 내 마멸성 우수 • 충격이나 진동에 약함 7)다이아몬드 • 장점: 경도가 매우 높음 • 단점: 취성이 있고 값이 비쌈 • 절삭가공하기 어려운 연한 재질의 공작물을 정밀 다듬질할 때 주로 사용함 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

5 (3)공구재료별 절삭특징

6 (4)공구형상

7 1)칩에 의하여 공구의 경사면이 2)공구의 옆면 인선이 절삭면과의 3)인선의 일부가 미세하게 마모나 탈락현상
8.공구마멸 (1)종류 1)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 사용 • 공작기계의 진동 • 절삭유제의 부적절 (3)결과 • 가공 정밀도 감소 • 표면거칠기 저하 • 소요절삭 동력 증가

8 9.공구수명 절삭을 개시해서 정상적인 절삭이 불가능할 때까지의 시간(분) (1)판단 요건 1) 날끝의 마멸이 어느 정도 달했을 때 2) 가공면에 광택이 있는 무늬가 생길 때 3) 다듬질 치수에 기준 이상의 변화가 발생시 4) 절삭저항이 절삭개시 값보다 어느 양만큼 증가 시 (2)공구 수명식(Taylor’s Equation) -다른 조건이 동일하게 주어진 경우에 절삭속도와 공구 수명간의 관계를 나타내는 데 사용 -절삭속도를 높이면 공구수명 감소

9 8. 절삭유(cutting oil) 절삭가공 시 마찰로 인해 열이 발생하는데, 이 때 발생하는 마찰과 열은 가공면과 공구의 수명에 악 영향을 미치는데, 이를 방지할 목적으로 절삭 및 연삭 가공에 사용되는 기름 또는 액체를 절삭유라 함. (1)절삭유의 작용 • 윤활작용: 절삭공구와 칩 사이의 마찰저항이 감소됨. • 냉각작용: 공구와 공작물의 절삭 열을 감소됨. • 세척작용: 공작물에서 칩을 제거됨. • 방청작용: 공작물 표면이 산화되는 것을 방지함. (2)구비조건 • 사용 중 칩으로부터 분리, 회수가 용이, 불변, 방녹, 무해, 저렴 (3)종류 1)수용성 절삭유 • 석유 등 광물성유를 유화유로 화학적 처리 • 80% 이상의 물과 섞어서 사용! • 점성이 낮고 비열이 큼 • 냉각작용 우수 • 윤활작용은 부족함

10 2)비 수용성 절삭유 2)-1 광물성유 • 석유 – 금속 절삭유의 60% 이상 차지 – 점도가 낮아 고속 절삭에 적합 • 기계유 – 점도가 높아 저속 절삭에 적합! 2)-2 지방질유 • 동물성유 – 돼지기름 등 – 저속절삭 및 다듬질에 사용 • 식물성유 – 종유, 올리브유, 면실유 등 – 윤활작용 우수, 구성인선 감소