가공 및 절단 작업 영역에서 사각 초경 커터는 탁월한 경도, 내마모성 및 고속 절단 능력으로 인해 없어서는 안 될 공구로 두각을 나타냅니다. 저는 사각 초경 커터의 저명한 공급업체로서 절삭날 형상이 이러한 공구의 전반적인 절삭 성능을 결정하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 직접 목격했습니다. 이 블로그에서는 절삭날 형상과 사각 초경 커터의 절삭 성능 사이의 복잡한 관계를 자세히 살펴보겠습니다.
절단의 기본 - 모서리 형상
절삭날 형상은 사각 초경 커터 절삭날의 모양, 각도 및 기타 물리적 특성을 나타냅니다. 절삭날 형상의 주요 측면에는 경사각, 여유각, 절삭날 반경 및 나선 각도가 포함됩니다. 이러한 각 요소는 절단 과정에서 커터가 공작물과 상호 작용하는 방식에 큰 영향을 미칩니다.
경사각은 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 양의 경사각은 절삭날이 칩 흐름 방향을 향해 기울어져 있음을 의미합니다. 이렇게 하면 필요한 절삭력이 줄어들고 칩 형성이 더 부드러워집니다. 그러나 포지티브 경사각이 너무 크면 절삭날이 약화되어 치핑이 발생하기 쉽습니다. 반면, 네거티브 경사각은 절삭날에 더 큰 강도를 제공하여 단단한 재료를 절삭하는 데 유리합니다. 하지만 이는 절단력을 증가시키고 더 많은 열 발생을 초래할 수도 있습니다.
여유각은 커터 측면이 가공물과 마찰하는 것을 방지하도록 설계되었습니다. 적절한 여유각은 커터가 간섭 없이 자유롭게 절단할 수 있도록 하여 마찰과 열 발생을 줄입니다. 여유각이 부족하면 커터 측면의 과도한 마모가 발생할 수 있으며, 여유각이 너무 크면 절삭날이 약화될 수 있습니다.
절삭날 반경은 또 다른 중요한 매개변수입니다. 날카로운 절삭날(작은 절삭날 반경)은 가공물의 표면 조도를 향상시킬 수 있으며 절삭력이 덜 필요합니다. 그러나 마모 및 부서짐에 더 취약합니다. 반대로 절삭날 반경이 클수록 내구성은 높아지지만 표면 조도가 더 거칠어지고 더 높은 절삭력이 필요할 수 있습니다.
나선 각도는 칩 배출과 절삭력 분포에 영향을 미칩니다. 나선 각도가 높을수록 칩 배출이 향상되며, 이는 칩 막힘을 방지하고 절삭 효율성을 향상시키는 데 중요합니다. 또한 축 방향의 절삭력을 줄여 절삭 공정을 더욱 안정적으로 만드는 데 도움이 됩니다.
절삭 성능에 미치는 영향
재료 제거율
절삭날 형상은 재료 제거율(MRR)에 큰 영향을 미칩니다. 최적화된 경사각과 나선각을 갖춘 커터는 공작물에서 재료를 효율적으로 제거할 수 있습니다. 예를 들어, 높은 나선각과 결합된 포지티브 경사각은 칩 흐름을 더 원활하게 하고 절삭력을 줄여 커터가 더 높은 이송률과 절삭 속도에서 작동할 수 있게 해줍니다. 이는 대량 생산 및 시간에 민감한 가공 작업에 필수적인 더 높은 MRR로 직접적으로 해석됩니다.
부드러운 재료를 절단할 때 더 큰 포지티브 경사각을 사용하여 MRR을 최대화할 수 있습니다. 감소된 절삭력으로 인해 커터는 더 깊게 절삭하고 공작물 전체에서 더 빠르게 이동할 수 있습니다. 대조적으로, 단단한 재료를 다룰 때는 절삭날의 강도를 보장하기 위해 음의 경사각이 필요할 수 있습니다. 절삭력은 더 높지만 커터는 조기 마모나 치핑 없이 재료를 효과적으로 제거할 수 있습니다.
표면 마감
가공된 공작물의 표면 마감 품질은 절삭날 형상과 밀접한 관련이 있습니다. 작은 절삭날 반경을 가진 날카로운 절삭날은 보다 매끄러운 표면 조도를 생성할 수 있습니다. 반경이 작으면 절단 중 재료 변형량이 줄어들어 표면 질감이 더 미세해집니다.
여유각은 표면 마감에도 중요한 역할을 합니다. 적절한 여유각은 커터 측면이 가공물과 마찰하여 표면이 긁히거나 거칠어지는 것을 방지합니다. 또한 나선 각도는 칩 배출에 영향을 주어 표면 조도에 영향을 줍니다. 칩 배출이 양호하면 칩이 다시 절단되어 가공물 표면에 쌓이는 것을 방지하여 마감을 손상시킬 수 있습니다.
공구 수명
공구 수명은 비용과 생산성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 가공 작업에서 중요한 요소입니다. 절삭날 형상은 공구 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 잘 설계된 절삭날 형상을 갖춘 커터는 마모 및 치핑이 덜 발생합니다.
네거티브 경사각과 적절한 절삭날 반경은 단단한 재료를 절단할 때 공구 수명을 향상시킬 수 있습니다. 네거티브 경사각은 절삭날에 필요한 강도를 제공하는 반면, 적절한 절삭날 반경은 절삭력을 보다 균일하게 분산시켜 절삭날에 대한 응력 집중을 줄입니다. 여유각은 공구 수명에도 영향을 미칩니다. 여유각이 부족하면 커터 측면의 급격한 마모가 발생할 수 있으며, 여유각이 적절하면 공구 마모의 주요 원인인 마찰과 열이 줄어듭니다.
응용 프로그램 및 권장 사항
다양한 공작물 재료
알루미늄이나 플라스틱과 같은 부드러운 소재의 경우 큰 포지티브 경사각(예: 15~20도)과 높은 나선각(예: 30~40도)을 가진 커터를 권장합니다. 이 조합을 통해 효율적인 재료 제거와 우수한 표면 마감이 가능합니다. 날카로운 인선으로 부드러운 소재에도 쉽게 관통되며, 높은 나선각으로 인해 칩 배출이 원활해집니다.
스테인리스강, 티타늄 등 단단한 소재를 절단할 때는 네거티브 경사각(-5~-10도)과 상대적으로 큰 절삭날 반경이 더 적합합니다. 네거티브 경사각은 절삭날에 필요한 강도를 제공하고, 반경이 클수록 절삭력을 분산시키는 데 도움이 됩니다. 절단 공정의 안정성을 높이기 위해 더 낮은 나선 각도를 사용할 수도 있습니다.
가공 작업
밀링 작업에서는 사각 초경 커터의 나선 각도가 특히 중요합니다. 평면 밀링의 경우 중간 나선각(20~30도)의 커터를 사용하면 칩 배출과 절삭력 분산 사이에 균형이 잘 맞습니다. 외주 밀링의 경우 나선 각도가 높을수록 칩 흐름이 향상되고 절삭력이 감소하는 데 도움이 될 수 있습니다.
드릴링 작업에서는 경사각과 절삭날의 포인트 각도가 중요합니다. 적절한 경사각은 절삭 토크를 줄이는 데 도움이 되며, 포인트 각도는 센터링 능력과 드릴의 관통률에 영향을 줍니다.
관련 제품 및 링크
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결론
결론적으로 사각 초경 커터의 절삭날 형상은 절삭 성능에 큰 영향을 미치는 복잡하면서도 중요한 요소입니다. 다양한 기하학적 매개변수 간의 관계와 해당 매개변수가 재료 제거율, 표면 조도 및 공구 수명에 미치는 영향을 이해함으로써 제조업체는 사각 초경 커터를 선택하고 사용할 때 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.
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참고자료
- Stephenson, DA, & Agapiou, JS(2006). 금속절단 이론 및 실습. CRC 프레스.
- 트렌트, EM, & Wright, PK (2000). 금속절단. 버터워스 - 하이네만.
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2009). 제조 공학 및 기술. 피어슨 프렌티스 홀.
