절삭 저항과 절삭 조건 — 3분력·절삭량·절삭열 | 기계공작법 7.1-2
기계공작법Chapter 07 절삭 가공 › Section 01
7.1-2 절삭 저항과 절삭 조건
앞 편의 칩 생성에 이어, 공작물이 공구에 주는 저항을 세 방향으로 구분. 절삭 저항은 서로 직각인 주분력·배분력·이송 분력으로 나뉨.
01절삭 저항의 세 방향교재 141p
- 앞 편의 칩 생성에 이어, 공작물이 공구에 주는 저항을 세 방향으로 구분. 절삭 저항은 서로 직각인 주분력·배분력·이송 분력으로 나뉨.
- 주분력은 절삭의 접선 방향, 배분력은 절삭 깊이 방향, 이송 분력은 바이트의 이송 방향으로 작용. 크기뿐 아니라 각 힘이 향하는 방향을 함께 연결.
- 주분력 : 배분력 : 이송 분력은 대략 10 : (2~4) : (1~2). 가장 큰 주분력을 절삭 저항의 대표값으로 사용하는 것이 보통이며 세 힘을 같은 크기로 보지 않음.
| 구분 | 핵심 비교 |
|---|---|
| 주분력 | 절삭의 접선 방향 · 세 힘 중 최대 |
| 배분력 | 절삭 깊이 방향 · 주분력의 약 2~4할 |
| 이송 분력 | 이송 방향 · 주분력의 약 1~2할 |
02절삭 저항을 바꾸는 요소교재 141p
- 공작물의 재질이 단단하거나 절삭 면적이 커지면 절삭 저항이 증가. 절삭 면적은 이송과 절삭 깊이의 곱이므로 두 조건의 변화가 저항에 함께 영향을 줌.
- 경사각이 커지면 저항이 감소하고, 날의 쐐기 각인 공구각이 커지면 재료를 밀어내는 힘이 증가. 경사각과 공구각을 별개로 암기하기 전에 세 공구 각의 관계를 연결.
- 교재에서 절삭 속도 증가는 절삭열에 의한 재료 연화와 구성인선 감소를 통해 저항을 줄이는 방향으로 설명. 재질·공구 각·절삭 면적과 함께 조건별 영향을 구분.
- 주분력은 세 힘 중 가장 큰 힘이라는 크기의 기준과 접선 방향이라는 방향의 기준을 함께 지닌 값.
03절삭 속도·이송·절삭 깊이교재 142p
- 절삭 조건은 절삭 속도 V, 이송 f, 절삭 깊이 t의 세 가지. V는 공작물과 공구 사이의 상대 속도로 표면 거칠기·절삭 능률·공구 수명을 좌우.
- 선삭에서 V = πDN / 1000. D는 공작물 지름[mm], N은 주축 회전수[rpm], V의 단위는 m/min. 지름을 mm로 넣으므로 1000으로 나누어 거리 단위를 환산.
- 이송 f는 공작물 1회전당 바이트 이동 거리[mm/rev]. 절삭 깊이 t의 단위는 mm이며, 회전당 이동 거리와 한 번에 파고드는 깊이를 서로 구분.
04절삭 면적과 절삭량교재 142p
- 절삭 면적 A = f × t [mm²]. 절삭량 Q = 1000 × f × t × V [mm³/min]이며 단위 시간당 깎여 나가는 부피를 의미. 면적과 부피 제거율은 단위부터 구분.
- 절삭량 식에서 1000은 m/min으로 주어진 절삭 속도를 mm/min으로 맞추기 위한 계수. 절삭 속도 식의 나눗셈과 절삭량 식의 곱셈을 뒤섞지 않도록 단위 확인.
- 예제 7.1의 결과는 절삭 면적 1.5 mm², 절삭량 225,000 mm³/min, 즉 225 cm³/min. 제거율을 cm³/min으로 물으면 1,000 mm³ = 1 cm³ 관계 적용.
05절삭열이 발생하는 자리교재 142p
- 절삭에 든 일은 거의 모두 열로 전환. 절삭점의 온도는 조건에 따라 수백 ℃에서 1,000 ℃를 넘을 수 있으며 공구 경도와 가공 치수에 영향을 줌.
- 전단면의 소성 변형열이 가장 큰 비중을 차지. 재료가 칩으로 밀려 끊어지는 동안 소성 변형이 발생하면서 열이 생김.
- 경사면에서는 칩이 미끄러지는 마찰열이 생겨 크레이터 마멸과 연결. 여유면에서는 가공면과 스치는 마찰열이 발생하며 비중은 가장 작지만 여유각이 작으면 증가.
06열의 이동과 가공 결과교재 143p
- 발생한 열은 칩·공구·공작물·공기로 이동. 정상적인 절삭에서는 깎인 뒤 빠져나가는 칩이 가장 많은 열을 운반하고 공구와 공작물의 몫은 상대적으로 적음.
- 공구는 고온에서 경도가 떨어져 마멸과 수명 저하가 발생. 공작물은 열팽창과 냉각 수축 때문에 치수 정밀도가 떨어지며 열변질층이나 잔류 응력이 남기도 함.
- 온도 상승으로 구성인선이 감소하여 다듬질면이 좋아지는 면도 있음. 절삭열을 줄이는 방법은 충분한 절삭유 공급, 마찰 감소, 큰 경사각을 통한 전단 일 감소, 예리한 날끝 유지.
발열량과 열 분배 비율의 구분
- 열이 나뉘는 비율은 재료와 절삭 조건에 따라 달라지므로 고정된 숫자로 암기하지 않음. 절삭 속도를 높이면 칩이 가져가는 몫이 증가하고, 이송과 절삭 깊이를 키우면 전체 발열량 자체가 증가.
이 절의 핵심 정리
- 절삭 저항은 주분력·배분력·이송 분력으로 나눈다.
- 절삭 조건은 절삭 속도·이송·절삭 깊이의 세 가지다.
- 절삭 면적은 이송과 절삭 깊이의 곱이다.
- 절삭열은 전단면의 소성 변형과 공구 면의 마찰에서 발생한다.
- 정상적인 절삭에서는 칩이 가장 많은 열을 운반한다.
강의 자료7.1-2 절삭 저항과 절삭 조건
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