절삭공구 재료와 각도

핵심 정리

절삭공구 재료는 공작물을 깎는 동안 공구가 마모되거나 깨지지 않아야 한다. 이를 위해 재료에는 경도와 인성, 고온 강도, 마찰 특성이 함께 요구된다. 고온 강도가 커야 절삭열에도 공구가 파손되지 않는다. 마찰 특성도 중요하다. 절삭 공구 재료는 마찰 계수가 작아야 칩 흐름이 원활하고 발열과 마모가 줄어든다.

재료 선택은 피삭재의 종류와 절삭 조건에 따라 달라진다. 고속도강 공구는 다이아몬드보다 경도가 낮지만 철계 금속 절삭에 널리 쓰인다. 경도가 가장 높은 다이아몬드 공구는 철·니켈 등과 화학 반응하므로 철계 금속과 니켈계 합금 절삭에 적합하지 않다. 경도 순서만으로 선지를 가를 수는 없으므로 피삭재가 무엇인지 먼저 살펴야 한다.

공구 각도인 여유각과 경사각은 맡는 역할이 다르다. 여유각은 공구와 공작물 접촉부의 간섭과 마찰을 줄이는 각이다. 두 각도는 이름이 비슷해 혼동하기 쉬우므로 기능을 따로 정리해야 한다.

피복재료는 공구 모재 위에 입혀 표면 성질을 보완한다. 피복재료는 공구 모재와 접착성이 좋아야 한다. 고온에서도 경도를 유지해야 한다.

자세히

세라믹과 고속 절삭의 적용 범위

세라믹 공구는 고온 경도가 높아 주로 주철이나 내열합금의 고속 절삭에 쓰인다. 고속 절삭으로 절삭열이 커져도 경도를 유지한다는 점이 세라믹을 선택하는 근거다. 세라믹은 고온에서 사용되지만 충격에 약하므로, 단속 절삭처럼 충격이 큰 조건에는 같은 기준으로 선택해서는 안 된다.

다이아몬드와 CBN의 철계 금속 가공

다이아몬드와 CBN은 모두 경도가 높은 공구지만, 철계 금속 가공에 사용할 수 있는지는 서로 다르다. 다이아몬드 공구는 철과 반응하므로 철계 금속 가공에는 부적합하고 비철금속이나 비금속 가공에 적합하다. 반면 CBN 공구는 다이아몬드 다음으로 경도가 높으며 철계 금속 가공에 사용할 수 있다. 두 재료를 비교할 때는 경도보다 피삭재의 화학적 성질을 먼저 확인해야 한다.

고속도강과 초경합금의 위치

고속도강은 탄력이 강해 충격이 작용하는 드릴, 리머, 밀링 공구 등에 많이 쓰인다. 고온 경도가 낮다는 약점이 있어 고속 절삭보다 충격과 치절 작업에 맞는 재료다. 반면 초경합금은 높은 고온 경도를 살려 고속 절삭에 쓰인다. 두 재료는 쓰임의 방향이 반대라는 점이 핵심이다.

공구재료의 요구 특성 비교

고온 강도와 마찰 계수는 서로 다른 요건이다. 고온 강도는 절삭열에도 공구가 파손되지 않도록 하는 조건이고, 마찰 계수는 칩의 흐름과 발열, 마모에 영향을 준다. 두 요건을 한 문장에 묶은 선지는 어느 한쪽만 맞고 다른 쪽이 빠지기 쉽다.