절삭 속도와 공구수명

핵심 정리

절삭 공구는 공작기계에 장착해 금속을 자르거나 깎는 데 쓰는 공구다. 공구는 절삭을 거듭할수록 마모되며, 절삭 능력을 잃기 전까지 사용할 수 있는 시간을 공구수명이라 한다. 절삭 조건을 정할 때는 가공 능률을 높이는 일과 공구수명을 지키는 일이 서로 맞물리므로 두 기준을 함께 따져야 한다.

고속가공의 요구조건에는 높은 이송 속도가 포함된다. 이송 속도를 높이면 단위시간당 가공량이 늘어나므로 고속가공의 목표인 능률 향상에 도움이 된다. 다만 이송 속도를 높이는 것만으로 공구수명 문제가 해결되지는 않으므로, 공구에 가해지는 부담을 절삭 조건 전체를 고려해 살펴야 한다.

절삭속도가 증가하면 공구수명은 감소한다. 두 값은 서로 반대 방향으로 변한다. 절삭속도를 높이면 능률은 좋아지지만 공구 교체 주기는 짧아진다.

이러한 관계는 절삭 중 공구에 가해지는 열과 마찰과 관련된다. 공구 마멸은 한 가지 원인으로만 발생하지 않고, 원인에 따라 여러 형태로 나뉜다. 따라서 공구수명을 설명할 때는 마멸의 종류와 발생 조건을 구별해야 한다.

공구수명은 절삭 조건만으로 정해지지 않는다. 공작물의 미세조직도 공구수명에 영향을 준다. 공구수명을 판단할 때는 공구와 절삭 조건, 공작물을 함께 고려해야 한다.

자세히

마멸 형태와 원인

공구 마멸은 원인과 형태에 따라 나뉜다. 아래 표는 마멸 형태별 발생 원인과 특징을 짝지어 정리한 것이다. 원인을 화학·전해작용, 반복 하중, 충격, 마찰열, 칩의 미끄럼으로 구분해 기억하면 각 형태를 구별하기 쉽다.

칩이 공구 경사면 위를 미끄러질 때 경사면이 오목하게 파이는 마모가 크레이터 마모다. 크레이터 마모는 공구의 날 끝이 아니라 경사면에서 나타난다. 칩이 지나가는 면이 파이는 마모이므로 날 끝이 무뎌지는 마모와 발생 위치가 다르다.

부식마멸은 표면과 주위 환경 사이의 화학작용이나 전해작용으로 발생한다. 부식마멸은 칩과 공구의 기계적 접촉으로 생기는 마멸과 달리, 주변 환경과의 반응에서 비롯된다.

스커핑은 응착마멸의 한 형태로, 마찰열 때문에 한 표면이 다른 표면에 용융 부착되었다가 떨어져 나가는 현상이다. 마찰열이 주요 원인이라는 점이 스커핑을 구별하는 기준이다.