구성인선(Built-up Edge)

정의

구성인선은 절삭 중 칩의 일부가 공구 날끝에 용착되어 생기는 현상이다.

이 덩어리가 실제 절삭날 역할을 하므로 공구 날 형상이 계속 바뀐다.

영어로는 빌트업 에지(Built-up Edge, BUE)라고 하며 공구의 절인에 붙는다.

발생·성장·분열·탈락 주기

구성인선은 발생, 성장, 분열, 탈락을 반복하는 주기적 응착 현상이다.

칩 입자가 날끝에 응착되고 가공 경화되어 층이 쌓이면서 절삭날이 된다.

응착층이 임계 크기에 이르면 분열하여 탈락하고, 다시 새로 생성된다.

반복 주기는 대략 1/10~1/200초이므로 구성인선의 크기가 주기적으로 변한다.

발생 조건

구성인선은 연성 재료, 저속 절삭, 경사각이 작은 조건에서 잘 생긴다.

절삭 깊이가 크고 이송이 작을 때, 경사면 거칠기가 나쁠 때도 쉽게 생긴다.

표의 오른쪽 열이 구성인선이 많은 조건이다. 피삭재의 가공경화 성향이 크면 더 쉽게 생긴다.

영향

구성인선이 생기면 가공면 품질과 치수 정밀도가 떨어진다.

탈락 조각이 가공면에 박히면 표면이 거칠어지고, 조각은 연마재처럼 작용한다.

반면 날끝을 보호하고 실효 경사각을 키워 공구 수명과 절삭저항에 유리하게 작용할 수도 있다.

억제 대책

구성인선을 억제하는 기본 대책은 다섯 가지다.

절삭 깊이를 줄이고, 경사각을 키우고, 날끝을 예리하게 하고, 절삭유를 쓴다.

절삭 속도는 빠르게 한다. 저속에서 구성인선이 가장 잘 생기기 때문이다.

공구 재료는 마찰계수가 작은 초경합금 등을 쓰는 것이 좋다.

헷갈리는 점과 계산

구성인선은 공구 마모와 다른 현상이다.

구성인선은 피삭재가 날끝에 붙는 것이고, 마모는 공구 재료가 깎이는 것이다.

절삭속도는 공작물 지름 D와 회전수 N으로 v = π D N / 1000 식으로 구한다.

지름 100mm, 회전수 300rpm이면 약 94.2m/min이다. 연강 선삭의 일반 범위 안이다.

정리

정답은 절삭 속도를 높이는 것이다. 구성인선은 저속에서 가장 잘 생기기 때문이다.

정리한다. 구성인선은 완전히 없애기보다 안정된 상태로 유지하는 것이 실무 목표다.

시험에서는 정의, 영향, 대책을 함께 묻는 경우가 많다.