[스크랩] [절삭 역학]공구각의 영향

절삭저항은 공구각의 영향을 크게 받고 그 중에서도 절삭각의 영향이 크다. 그림은 절삭각과 절삭저항의 관계를 보이는 실험 graph로서, 가공재료에 따라 절삭저항의 크기는 다르지만 증감의 경향은 같다. 절삭각이 90°보다 작아지면 절삭저항은 거의 직선적으로 감소하지만 60°부근에 이르면 거의 일정하다. 그런데 절삭각이 작으면 절삭인의 강도가 약해지고 절삭열을 흡수할 수 있는 질량이 감소하기 때문에 절삭인의 온도가 상승할 수 있다. 따라서 본 실험 data에서는 절삭저항과 공구수명의 관점에서 절삭각을 60°로 하는 것이 좋다.

절삭각과 절삭저항

다음 그림은 Ernst-Hans의 연구 결과로서, 공구경사각에 대한 절삭저항이 앞에서 소개한 것과 같은 경향을 보인다.

경사각과 절삭저항

다음 그림에서와 같이 공구의 설치각(設置角; setting angle)이 절삭저항에 영향을 주는 것을 볼 수 있다. 설치각의 증가와 더불어 주분력 F_c와 배분력 F_r는 감소하고, 이송분력 F_a는 다소 증가한다. F_c의 감소는 설치각을 크게 함으로써 미변형 chip 두께(uncut chip thickness)가 크게 되기 때문이며, 앞에서 언급한 동일 절삭면적일 때 이송을 크게 하는 것과 같은 경우로 볼 수 있다.

설치각과 절삭저항

(3-4) 절삭속도의 영향:

다음 그림은 절삭속도에 대한 주분력의 관계로서, 절삭속도가 300 ft/min 이하에서는 절삭저항이 절삭속도의 영향을 거의 받지 않고, 그 이상에서 절삭속도의 증가와 함께 절삭저항이 약간 감소하고 있다. 고속절삭에서 절삭저항이 감소하는 것은 절삭온도의 상승에 의하여 가공물의 강도가 저하하여 전단면과 경사면의 전단강도가 저하하는 것이 가장 큰 원인이 되는 것으로 생각된다.

절삭속도와 절삭저항

(3-5) 가공재료의 기계적 성질의 영향:

각종 가공재료의 기계적 성질에 의하여 절삭저항을 구할 수 있다면 공구동력계를 사용하여 절삭저항을 측정할 필요가 없어 편리할 것이다. 그러나 원래 절삭에서는 극히 복잡한 소성변형이 따르기 때문에 단순히 기계적 성질 만으로 절삭저항을 계산하는 것은 무리이다.
Kronenberg가 가공재료의 기계적 성질로 절삭저항의 표시를 시도한 것을 다음과 같이 소개한다. H_B: 가공물의 경도, σ_c: 인장강도(kg/mm²), δ: 절삭각(^o), A: 절삭면적(mm²)이라 할 때 절삭저항 F_c(kg)는

위 식에서 절삭저항이 가공재료의 기계적 성질에 의하여 크게 영향을 받는다는 것은 확인할 수 있다.

(4) 절삭동력 및 효율:

(4-1) 절삭동력:

선반의 전소비동력(全消費動力) N은 선반을 공전(空轉)시키는데 필요한 손실동력 N_L, 절삭작용에만 필요한 유효동력 N_E 및 이송에 필요한 동력 N_F로 생각할 수 있다.

(4-2) 효율:

선반의 효율에는 절삭효율(cutting efficiency), 기계적 효율(mechanical efficiency) 및 시간효율(time efficiency)이 있다.

1. 절삭효율: 절삭효율(η_c)은 1마력당 절삭량으로 표시하며, 근자에는 선반의 능력을 이것으로 나타내는 경우가 많다.
   절삭량을 Q(cm³), 절삭깊이(물림깊이)를 a_p(mm), 이송을 f(mm), 절삭시간을 T(min), 절삭속도를 V(m/min)라 하면

   

2. 기계적 효율: 기계적 효율(η_m)은 유효절삭동력(N_E)과 전소비동력(N)의 비로 나타낸다.

   

3. 시간효율: 시간효율(η_t)은 유효절삭일(N_E· T_E)과 선반에 공급되는 전일량(N ×T)과의 비로 표시한다.

   

단 T는 선반운전시간, T_E는 유효절삭시간이다.

출처 : 프레스금형 카페

글쓴이 : 금형박사 원글보기

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