절삭 칩의 종류와 발생 조건

핵심 정리

절삭 칩은 공구 날이 공작물을 전단하고 소성 변형시키면서 떨어져 나온 재료 조각이다. 칩의 모양은 재료의 성질과 가공 조건에 따라 달라지므로, 칩 종류를 묻는 문제는 재료와 조건을 짝지어 기억해야 풀린다. 칩은 끊기지 않고 이어지는 연속형 계열과 끊어지는 불연속형 계열로 크게 나뉘며, 세부 종류는 이 두 계열 안에서 재료와 조건으로 갈라진다.

점성 재료와 저속 조건이 함께 갖춰지면 열단형 칩이 된다. 열단형 칩은 점성이 큰 재료를 저속으로 절삭할 때 공구 전방에 점착되어 생긴다. 점착된 재료가 흘러가지 못하고 전단이 일어나는 것이 이 칩의 원리다. 같은 저속 절삭이라도 재료가 점성을 띠지 않으면 이 칩은 생기지 않으므로, 열단형 칩은 재료를 먼저 보고 판단해야 한다.

연속형 계열은 칩이 이어지므로 칩이 흐르는 방향과 공구와의 관계를 함께 봐야 한다. 이 계열의 칩은 가공면과 절삭력 변동에서 서로 차이가 나므로 아래 쟁점별로 나눠 본다.

불연속형 칩이 생기면 절삭력이 주기적으로 변해 진동이 생기고 가공면이 거칠어지기 쉽다. 불연속형 계열은 이처럼 진동과 가공면 품질로 이어지므로, 칩의 모양을 가공 결과와 연결해 기억하면 편하다.

칩 종류를 가르는 기준은 두 축이다. 하나는 재료가 연성인지 취성인지이고, 다른 하나는 속도, 경사각, 절삭 깊이, 마찰 같은 가공 조건이다. 두 축을 같이 놓으면 각 칩의 발생 조건을 빠뜨리지 않게 된다.

자세히

연속형 칩과 마찰, 칩 감김

연속칩은 칩이 끊기지 않고 길게 이어지는 칩이다. 연속칩이 생기는 가공에서는 일반적으로 표면이 매끄러워 표면 거칠기 값이 작아진다. 매끄러운 표면은 장점이지만, 칩이 길게 이어지면 칩 처리가 따라온다. 연속칩이 발생하면 칩이 공구에 감기는 문제가 생길 수 있다. 칩이 공구 주변에서 흐르지 못하고 얽히는 경우가 이 문제에 해당하므로, 칩을 잘게 끊는 장치가 필요해지는 이유도 여기에 있다.

연속칩의 발생은 마찰과도 관계가 있다. 공구와 칩 사이의 마찰이 작을수록 연속칩이 생기기 쉽다. 마찰을 키우는 조건은 연속칩을 줄이는 쪽으로 작용한다고 보면 된다. 연속형 계열에서 가장 많이 묻는 포인트는 연속칩이 매끄러운 면과 감김 문제를 함께 만든다는 점이다.

유동형 칩은 이 연속형 계열에 속한다. 유동형 칩은 연성재료를 적절한 조건에서 절삭할 때 절삭저항 변동이 작게 생긴다. 절삭저항이 고르다는 점이 유동형 칩을 다른 연속형 칩과 구별하는 기준이다. 절삭저항이 고르면 진동 문제가 작아지므로 불연속형 칩과 대비해 기억하면 정리가 빠르다.

전단형 칩의 조건과 미끄럼

전단형 칩은 저속 절삭에서 경사각이 작거나 절삭 깊이가 클 때 생긴다. 같은 작은 경사각과 큰 절삭 깊이 조건이 불연속형 칩에서도 나오므로, 두 칩은 조건만으로는 가르기 어렵다. 이때는 재료가 연성인지 취성인지를 함께 본다.

전단형 칩은 연성재료를 저속으로 절삭할 때 연속되지만 끊어지기 쉬운 형태로 생긴다. 칩이 연속되면서도 끊어지기 쉬운 모양이라는 점에서 연속칩과 구분해야 한다. 전단형 칩의 핵심은 전단면에서 일어나는 미끄럼이다.

전단형 칩은 전단면에서 불연속적인 미끄럼이 생겨 발생하는 칩이다. 미끄럼이 불연속적으로 일어난다는 설명은 칩이 연속이냐 불연속이냐를 가르는 기준으로 쓰이므로, 칩의 외형보다 생성 메커니즘을 기준으로 잡아야 한다.