공구 형상이 가공의 차이를 만듭니다
공구가 무엇으로 만들어지는지도 중요하지만, 응용 가공에서 무엇을 얻을 수 있는지를 결정하는 것은 공구의 기하학적 형상입니다.
공장에는 올바른 공작 기계 기능, 적절한 공구 고정 및 공작물 클램핑 등 가공 과정의 모든 필수 요소가 있을 수 있으며, ... - 그것들을 사용하더라도 가공의 내용에 맞지 않는 공구 형상을 선택하면 생산을 최적화할 수 없습니다. 공구 형상은 공구 수명, 칩 제어, 절삭날 안정성 및 미세 절삭 특성에 직접적인 영향을 미치며, 이 모든 것이 전체 가공 비용에 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다.
절삭 공구의 선택은 주로 가공해야 하는 공작물 소재에 따라 결정됩니다. 하지만 공작물 소재 특성과 절삭 공구 기능이 함께 맞물려야 합니다. 이 둘은 반드시 연결되어야 하며, 이것은 절삭 속도, 이송 및 절삭 깊이와 같은 절삭 조건에 의해 정의됩니다. 절삭 속도는 공작물 소재와 공구 소재 간의 연결이고, 절삭 깊이와 이송은 공구 형상과 가공 유형 간의 연결이며, 경우에 따라 여기에 공작물 소재도 같이 연결됩니다.
절삭 형상 결정하기
공구의 형태와 모양, 치수는 기하학적 구조이며 그 기하학적 구조를 결정하는 데에는 여러 요소가 포함됩니다.
그 요소 중 하나로는 절삭날의 기울기, 모양 및 치수가 있습니다. 절삭날이 길수록 사용할 수 있는 절삭 깊이가 더 깊어집니다. 절삭날은 황삭용 형상에서는 더 길고, 정삭용 형상에서는 더 짧습니다. 절삭날 형상의 또 다른 측면로는 미세형상이 있습니다. 이 수준에서 절삭날은 직선이거나 곡선이고, 평평하거나 기울어져 있으며, '두껍거나 가늘게' 구성되어 있습니다.
형상의 다른 요소로는 경사면 면, 절삭 코너, 여유면 및 전환(T)-랜드가 있습니다. 경사면 포지셔닝 형상은 절삭날을 형성하기 위하여 교차하는 두 평면 중 하나입니다. 이것은 공구에서 칩이 형성될 때 미끄러져 배출되는 부분이며, 절삭 코너 유형, 포지션 및 형상은 기본적으로 가공된 표면의 레벨에서 주 절삭날의 작동이 끝나는 부분입니다. 여유면 포지션 형상은 교차하여 절삭날 라인을 형성하는 두 개의 평면 중 두 번째 평면입니다. 여유면 포지션은 두 가지 용도가 있습니다: 공작물 재료에 절삭날을 관통하는 것이 가능하게 하고 절삭날에 안정성을 제공합니다.
경사면과 절삭날 라인 사이에는 T-랜드가 있습니다. PCBN 및 세라믹 공구에서 적절한 T-랜드 형상은 성공과 실패를 가를 수 있습니다. 이러한 공구 소재에 잘못된 T-랜드 형상을 적용한 인서트를 만들면 공구가 순식간에 파손됩니다.
실제 가공에서는 절삭날 형상에도 세 가지 구분이 있습니다. 그것은 명목상(nominal), 진정한(true), 유효(effective) 절삭 형상입니다.
명목상 절삭날 형상은 절삭날 위치를 기준으로 절삭 공구의 통합된 경사면 형상(평평한 경사면 포함)입니다. 이러한 명목상 포지션에는 네거티브, 중립(뉴트럴), 포지티브 절삭날 포지셔닝이 있습니다.
- 포지티브 절삭 형상은 연성과 점착성이 높은 공작물 소재, 그리고 안정적인 절삭 환경에서 낮은 이송과 절삭 깊이(정삭)를 적용하는 작업에 권장됩니다.
- 네거티브 절삭 형상은 경도와 연마성 높은 공작물 소재, 그리고 불안정한 절삭 환경에서 높은 이송과 절삭 깊이(황삭)를 적용하는 작업에 권장됩니다.
- 중립(뉴트럴) 절삭 형상은 나사 가공, 폼 프로파일 가공 및 기타 작업과 같이 절삭날의 모양을 가공된 표면에 정확하게 투영해야 하는 경우에 권장됩니다.
최신 절삭 공구는 진정한(true) 절삭 형상을 가지고 있으며, 이는 평평하지 않은 경사면 형상(칩 브레이킹 형상), 절삭날 형상(인선 처리), T-랜드 형상으로 구성됩니다. 그러나 공구의 절삭 조건과 절삭 환경을 알 수 없는 경우, 진정한(true) 절삭 형상은 주어진 사실이 아니라 공구 사용 방식에 따라 달라지기 때문에 정확한 절삭 형상에 대해 말할 수 없습니다.
절삭 공구의 유효(effective) 형상은 가공 과정 중에 절삭날이 어떻게 작동할지 결정하는 '가상의' 형상입니다. 이 동작은 고부하 가공, 고경도 소재 가공, 미세 가공 등 절삭 환경의 영향을 받습니다. 그리고 공정 중 실제 절삭 조건의 영향도 받습니다.
형상 요소에 대한 가이드 보기
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절삭날 포지션
공구 자체(소재, 형태, 모양)와 절삭날의 위치는 모두 효과적인 공구 성능에 중요한 역할을 합니다. 좋은 공구 형상도 제대로 사용하지 않으면 결과가 좋지 않으며, 잘못된 공구 형상을 잘못 사용해도 마찬가지입니다. 형상이 잘못되면 가공 작업은 처음부터 어려움을 겪게 됩니다.
이론과 실무를 구분하기 위해 절삭날의 모양, 크기, 반경, 챔퍼 유형 등을 공구 형상(지오메트리)라고 합니다. 그러나 그보다 더 중요한 것은 절삭날의 위치, 즉 절삭 동작과 관련하여 어떤 방향으로 잡고 있느냐는 것입니다.
절삭날 포지션은 강도와 안정성이 핵심입니다. 절삭날을 정확하게 배치하려면 공구의 소재, 복잡성(한면, 양면) 및 형상을 알아야 합니다. 이러한 요소에 따라 최적의 위치/공구 클램핑이 달라지므로 공장에서 공구의 소재, 복잡성 및 형상을 파악해야 합니다.
절삭날은 공구에 장착되고 공구는 공작 기계에 장착됩니다. 이러한 장착은 정확하고 강력하며 안정적이어야 합니다. 공장에서 올바른 커터 형상을 갖추고 절삭날을 홀더에 올바르게 배치할 수 있지만, 홀더의 런아웃이 과도하면 전체 가공 과정이 실패하게 됩니다.
공구 형상(지오메트리)의 특징과 목적
공구 형상(지오메트리)의 각 특징은 공구 수명, 칩 제어 또는 절삭날 안정성 등 다양한 용도로 사용됩니다. 이러한 특징에는 인서트의 모양과 치수, 절삭날 길이, 주 절삭날 및 부 절삭날, 절삭 코너의 위치와 형상, 절삭 인선, 경사 및 여유면 위치, 절삭날 각도, 경사면 형상 및 마이크로 절삭날 형상이 있습니다.
- 인서트의 전체적 모양과 치수
- 절삭 인선 유형 및 위치
- 절삭날 형상
- 경사면 위치
- 절삭 코너 유형 및 형상
- 여유면 위치 형상
- 인서트의 전체적 모양은 경사면, 여유면 및 코너에 의해 정의되고, 공구의 강도에 큰 영향을 미칩니다. 절삭 공구의 코너 각도가 클수록 공구의 전반적인 파손에 대한 저항력이 높아집니다.
- 절삭날의 길이에 따라 공구가 처리할 수 있는 최대 절삭 깊이가 결정됩니다.
- 절삭 공구의 주 절삭날은 실제 가공을 수행합니다. 이러한 주 절삭날은 절삭 코너에서 끝나며, 코너를 지나가면 부 절삭날이 있고, 이것을 와이퍼 절삭날이라고도 부릅니다. 부 절삭날은 코너 형상 및 이송과 함께 공작물 표면 조도에 큰 영향을 미칩니다.
- 절삭 코너의 강도가 높을수록 더 높은 절삭 조건을 적용할 수 있습니다. 코너가 강할수록 더 깊은 절삭 깊이와 더 높은 이송을 적용할 수 있습니다.
- 인선, 경사면 및 여유면의 포지션은 절삭날의 포지션을 결정합니다. 이를 기울임각(또는 나선각, 헬릭스각)이라고 하며, 절삭 방향과 비교하여 절삭날의 방향이 어떻게 향하는지를 포함합니다. 이 기하학적 요소는 공정 신뢰성을 위한 칩 형성과 공구 수명을 위한 절삭 압력에 영향을 미치는 데 사용됩니다.
- 절삭날 각도는 절삭날의 위치도 정의합니다. 절입각 또는 절삭날 각도는 공구에 적용되는 이송과 비교한 절삭날의 포지션입니다.
- 경사면 형상은 칩이 형성되고 배출되는 방식에 영향을 줍니다. 이 점에서 가공의 특성에 따라 날카로운, 중간, 강한 형상(지오메트리)이 있습니다. 미세하거나 날카로운 형상은 정삭 작업용, 중간 형상은 보통의 작업용, 튼튼한 형상은 황삭 작업용입니다.
- 미세한 절삭날 형상은 매우 작고, 절삭날을 따라 나타나는 마모로 인해 가공 중에 형상이 바뀝니다.
절삭 동작
절삭 형상의 다양한 속성을 결정하는 것 외에도, 이것이 절삭 과정에 어떤 영향을 미치는지 이해하거나, 형상의 '특성'과 성능을 이해하는 것도 올바른 공구를 선택하는 데 마찬가지로 중요합니다. 또한 이 둘은 서로 다를 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
형상(지오메트리)의 동작은 공구가 사용되는 절삭 상황에 따라 달라집니다. 공구의 형상이 변경되지 않았더라도 상황에 따라 공구의 동작과 성능이 달라질 수 있습니다. 이러한 절삭 상황에는 뉴트럴(중립) 절삭 형상, 포지티브(양각) 절삭 형상, 네거티브(음각) 절삭 형상이 있습니다.
뉴트럴(중립) 절삭 형상은 유효 경사각이 0도이고, 절삭 방향과 절삭 경사 사이의 각도가 90도임을 의미합니다. 일정한 강도를 가진 공구와 절삭날에 가공 부하를 가하는 절삭 과정 자체 사이에는 균형이 있습니다.
포지티브(양각) 절삭 형상은 절삭 방향과 절삭 경사 사이의 각도가 90도보다 커서 포지티브(양각) 유효 경사가 생성되는 경우입니다. 즉, 새로운 균형점은 공구에 작용하는 부하가 더 낮지만 공구가 하중을 견딜 수 있는 능력도 감소한다는 것을 의미합니다. 포지티브 절삭은 절삭 깊이가 얕고 이송이 낮을수록 절삭 공구에 작용하는 부하가 낮아지는 쉬운 절삭 작업이나 상황에 효과적입니다.
네거티브 절삭 공정은 절삭 방향과 절삭 경사각 사이의 각도가 90도 미만일 때 발생합니다. 이 응용 가공은 절삭날에 높은 부하가 작용할 것으로 예상되는 경우에 사용됩니다.
결론
공구가 어떤 소재로 만들어졌는지도 중요하지만, 공구의 모양 또는 기하학적 구조가 응용 가공의 관점에서 무엇이 가능하고 무엇이 불가능한지를 결정합니다. 가공에 적합한 공구를 결정하기 위해서는 절삭 공구 소재와 공작물 소재의 조합이 균형을 이루어야 하며, 그 균형을 맞추는 요소는 절삭 속도입니다.
두 번째는 가공 상황과 절삭 형상도 균형을 이루어야 한다는 것입니다. 이 두 번째 이유 때문에 공장에서는 절삭날 형상(지오메트리)에 대한 지식이 있어야 하며, 이러한 지식이 가공 공정을 최적화하는 데 어떤 차이를 만드는지 알아야 합니다.
