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모든 기공사와 엔지니어링 애호가 여러분 주목하세요! 선반 절삭 기술을 한 단계 더 발전시킬 준비가 되셨나요? 이 블로그 게시물에서는 가공 성공의 성패를 좌우할 수 있는 중요한 요소인 공구 각도 선택의 복잡성에 대해 자세히 알아볼 것입니다. 노련한 전문가의 인사이트를 통해 절삭 성능을 최적화하고 탁월한 정밀도를 달성하는 비결을 발견할 수 있습니다. 지식을 연마하고 기술을 향상시킬 준비를 하세요!
선반 공구의 각도는 레이크 각도, 간격 각도, 리드 각도, 보조 리드 각도 및 블레이드 경사각 등 절삭 효과에 영향을 미치는 중요한 매개 변수입니다.
공구 각도를 선택할 때는 선반, 고정장치 및 공구로 구성된 선삭 공정 시스템의 강성과 가공 중인 공작물의 기하학적 모양 및 재료 특성을 고려해야 합니다.
예를 들어, 시스템 강성이 좋은 경우 공구의 수명을 늘리고 열 방출 조건과 표면 거칠기를 개선하려면 리드 각도가 작아야 합니다. 스텝 가공 시 리드 앵글은 일반적으로 90°가 필요하며, 중간에서 절단되는 공작물의 경우 리드 앵글은 일반적으로 60°가 필요합니다.
또한 이격각의 선택은 가공하는 재료에 따라 영향을 받습니다. 예를 들어 플라스틱 금속을 절단할 때는 이격 각도가 커지고, 부서지기 쉬운 금속이나 인성이 높은 재료의 경우 이격 각도가 작아집니다.
이 문서에서는 절삭되는 재료의 경도, 가공 작업 유형, 선삭 공정 시스템의 강성 등 각 각도의 선택에 영향을 미치는 다양한 요인에 대해 자세히 설명합니다. 또한 선반 공구의 기하학적 각도를 결정하고 측정하는 데 사용되는 세 가지 기준 평면의 중요성에 대해서도 설명합니다.
노련한 전문가든, 실력을 향상시키고자 하는 초보자든 금속 절단 기술이라면 이 글을 꼭 읽어보세요. 이제 선반 공구를 챙겨서 가공 작업을 한 단계 더 발전시킬 준비를 하세요!
금속을 절삭할 때 공구 각도는 공구가 공작물을 관통할 때 공구 절삭 부분의 형상을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.
선반으로 작업할 때 원하는 결과를 얻으려면 적절한 공구 각도를 선택하는 것이 중요합니다. 선택한 각도는 공작물의 정확도, 재료 제거율 및 공정의 전반적인 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 또한 각도를 잘 선택하면 절삭 공구의 내구성에도 기여하여 궁극적으로 시간을 절약하고 비용을 절감할 수 있습니다.
다음에서 사용되는 절단 도구에는 여러 가지 유형이 있습니다. 선반 작업를 포함합니다:
공구 각도의 기하학적 구조는 절삭 공구의 성능과 수명을 결정하는 데 필수적인 역할을 합니다. 고려해야 할 몇 가지 중요한 각도는 다음과 같습니다:
공구 각도의 선택은 절삭되는 재료, 수행되는 선반 작업 유형 및 공작물의 원하는 결과물과 같은 요인에 따라 달라집니다. 이러한 기본 사항을 이해하면 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다. 선반 절단 프로세스.
선반 공구의 절삭 부분은 레이크면, 주 측면면, 보조 측면면, 주 절삭날, 보조 절삭날 및 공구 팁으로 구성됩니다.
선반 공구의 기하학적 각도를 결정하고 측정하려면 세 개의 기준 평면을 선택해야 합니다. 이 세 가지 기준면은 절단면, 기준면 및 수직면입니다.
주 절삭날의 지정된 지점에서 교차하고 생크의 밑면과 수직인 평면입니다.
주 절삭날의 선택된 지점을 통과하고 생크의 밑면과 평행한 평면입니다.
절단면에 수직이고 기준면에 수직인 평면입니다.
이 세 좌표 평면은 서로 수직으로 공간 직사각형 좌표계를 형성하는 것을 볼 수 있습니다.
경사각의 크기는 내구성과 선명도의 균형을 맞추는 데 중요한 요소입니다. 절단 도구.
레이크 각도를 결정할 때 가장 먼저 고려해야 할 사항은 절단할 재료의 경도입니다.
경도가 높은 재료의 경우 레이크 각도가 작을수록 좋으며, 부드러운 재료의 경우 각도가 클수록 적합합니다.
또한 가공 작업 유형도 경사각 선택에 영향을 미칩니다.
황삭 가공에는 더 작은 각도가 선호되고, 정삭 가공에는 더 큰 각도가 사용됩니다. 일반적으로 -5°에서 25° 사이의 경사각이 선택됩니다.
일반적으로 선반 공구를 제조할 때 경사각(γ0)은 미리 정해져 있지 않습니다. 대신 공구의 칩 배출 홈을 연삭하여 이 각도를 설정합니다.
칩 브레이킹 홈이라고도 하는 이 홈은 감김 없이 칩을 브레이킹하고, 칩의 흐름 방향을 제어하여 가공 표면의 정확도를 유지하고, 절삭 저항을 줄이고, 공구의 수명을 연장하는 역할을 합니다.
먼저 가공 유형을 고려해야 합니다. 정삭 가공에서는 뒷면 각도가 큰 값을 가져야 하지만 황삭 가공에서는 작은 값을 가져야 합니다.
둘째, 처리되는 재료의 경도를 고려해야 합니다.
가공되는 재료가 단단한 경우 커터 헤드의 견고성을 향상시키기 위해 메인 백 각도가 작은 값을 가져야 합니다.
반면에 소재가 부드러우면 뒷면 각도가 더 큰 값을 가질 수 있습니다. 등 각도는 0° 또는 음수가 되어서는 안 되며 일반적으로 6°에서 12° 사이에서 선택됩니다.
첫째, 선반, 고정 장치 및 공구로 구성된 선삭 공정 시스템의 강성을 고려해야 합니다.
시스템의 강성이 좋으면 진입 각도가 작은 값이어야 선반 공구의 수명을 늘리고 방열 조건을 개선하며 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 표면 거칠기.
둘째, 가공할 공작물의 형상을 고려해야 합니다. 가공 단계에서는 절삭날 각도가 90°가 되어야 합니다.
가운데를 절단하는 공작물의 경우, 절삭날 각도는 일반적으로 60°입니다. 절삭날 각도는 일반적으로 30°에서 90° 사이이며, 가장 일반적으로 사용되는 각도는 45°, 75°, 90°입니다.
첫째, 선반 공구, 공작물 및 클램프는 2차 편향 각도를 줄이기에 충분한 강성을 가져야 하며, 그렇지 않으면 더 큰 값을 사용해야 합니다.
둘째, 처리의 특성을 고려하세요.
정삭 가공의 경우 2차 편향 각도는 10°~15°, 황삭 가공의 경우 약 5°가 되어야 합니다.
이는 주로 가공 공정의 특성에 따라 달라집니다. 황삭 가공 시 공작물은 선반 공구에 상당한 영향을 미칩니다.
정삭 가공에서 λS가 0° 이하인 경우, 공작물이 선반 공구에 가하는 충격력이 최소화됩니다.
λS가 0°보다 크거나 같으면 일반적으로 0°의 값을 사용합니다. 경사각은 일반적으로 -10°에서 5° 사이에서 선택됩니다.
선반 공구 각도가 절삭력과 절삭 표면의 품질에 미치는 영향은 주로 다음과 같은 측면에 반영됩니다:
레이크 각도: 경사각의 크기는 커팅날의 날카로움과 절삭력에 직접적인 영향을 미칩니다. 경사각이 커지면 절삭날의 날카로움이 향상되어 절삭력이 감소하고 절삭이 더 쉬워집니다. 동시에 경사각이 클수록 칩 배출이 개선되고 절삭 변형이 감소하며 가공 표면의 품질이 향상됩니다. 그러나 경사각이 너무 크면 절삭날의 강도가 감소하여 공구 팁이 더 빨리 마모되고 절삭력이 증가합니다.
클리어런스 각도: 안전각은 절삭면과 공구 축에 수직인 선 사이의 각도입니다. 이는 절삭날의 강도와 칩 배출에 영향을 미칩니다. 적절한 안전각은 공구의 내구성과 칩 제거 효율을 향상시킬 수 있지만, 안전각이 지나치게 크면 절삭력이 증가할 수 있습니다.
리드 각도: 리드 각도는 칩의 모양과 절삭력의 방향에 영향을 줍니다. 황삭 또는 정삭 가공과 같은 다양한 가공 요구 사항에 따라 리드 각도가 달라집니다. 예를 들어 거친 면 밀링에서 리드 각도를 60°~75°로 설정하면 반경 방향 절삭력을 크게 줄여 내진동성과 절삭 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
팁 모따기 각도: 팁 챔퍼 각도가 클수록 절삭력과 절삭 온도를 낮추는 동시에 절삭날의 수명과 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 모따기 각도가 너무 크면 절삭날의 진입 각도가 감소할 수 있습니다. 칩이 공구와 공작물 사이의 간격을 쉽게 막아 가공 결과에 영향을 줄 수 있습니다.
다양한 소재 가공에서 가장 적합한 후면 각도 선택 기준은 주로 공작물 소재의 특성(경도, 가소성, 인성 등)과 가공 공정의 특정 요구 사항(황삭 가공 또는 미세 가공 등)에 따라 달라집니다. 다음은 제가 연구한 결과를 요약한 최고의 선택 기준입니다:
플라스틱 소재를 가공할 때는 뒷면 각도를 더 크게 선택해야 합니다. 플라스틱 소재는 변형되어 공구에 달라붙는 경향이 있기 때문입니다. 후방 각도가 클수록 공구와 공작물 사이의 마찰을 줄여 가공 효율과 표면 품질을 개선하는 데 도움이 됩니다.
부서지기 쉽거나 단단한 소재를 가공할 때는 더 작은 후방 각도를 선택해야 합니다. 부서지기 쉽고 단단한 재료는 깨지기 쉽기 때문입니다. 뒷면 각도가 작을수록 절삭 날의 강도를 높이고 가공 과정에서 파손을 방지할 수 있습니다.
미세 가공 시에는 절삭 두께가 얇기 때문에 가공된 표면의 품질을 보장하기 위해 더 큰 후방 각도를 선택해야 합니다. 이렇게 하면 공구가 더 날카로워지고 마모가 줄어들며 가공 정확도가 향상됩니다.
경화층이 형성되기 쉬운 소재를 가공할 때는 뒷면 각도를 더 크게 선택해야 합니다. 이렇게 하면 경화된 층이 형성되는 것을 방지하고 공구의 선명도를 유지하는 데 도움이 됩니다.
가소성과 인성이 높은 티타늄 합금과 같은 특정 소재의 경우 가공 시 가공 난이도를 낮추고 가공 효율성을 개선하기 위해 더 큰 백 앵글도 고려해야 합니다.
1차 및 2차 릴리프 각이 가공된 표면의 거칠기에 미치는 영향은 여러 가지 방법으로 정량화할 수 있습니다:
1차 릴리프 각도의 영향: 1차 릴리프 각도(KAPR)는 공구의 주 절삭날과 공작물 표면 사이의 각도입니다. 칩 두께, 절삭력 및 공구 수명에 영향을 미칩니다. 1차 릴리프 각도가 감소하면 칩 두께가 감소합니다. 이러한 칩의 얇아짐 효과는 절삭 날의 더 넓은 부분에 가공된 소재를 분산시켜 표면 거칠기에 영향을 줄 수 있습니다.
보조 릴리프 각의 영향: 2차 릴리프 각도는 주로 가공된 표면의 거칠기와 품질에 영향을 미칩니다. 2차 릴리프 각도가 작을수록 공구 팁의 강도를 높이고 진동을 줄이며 가공된 표면을 연마할 수 있으므로 표면 거칠기를 줄일 수 있습니다.
그러나 2차 릴리프 각도를 줄이면 쉽게 진동이 발생할 수 있으므로 공작 기계의 강성에 따라 결정해야 합니다. 또한 2차 릴리프 각도 kr'을 줄여 표면 거칠기 값을 낮추는 것이 일반적이지만, 이 경우 공구 진동이 발생할 수 있습니다.
종합적인 고려: 공구의 기하학적 파라미터 중 1차 릴리프 각도 Kr, 2차 릴리프 각도 Kr', 공구 팁 반경 re는 표면 거칠기에 큰 영향을 미칩니다. 1차 및 2차 릴리프 각이 작으면 가공된 표면의 잔류 면적 높이도 작아져 표면 거칠기가 감소합니다. 이는 1차 및 2차 릴리프 각의 크기를 조정함으로써 표면 거칠기를 어느 정도 제어할 수 있음을 나타냅니다.
공구 경사각이 칩 배출 방향과 가공 품질에 미치는 영향은 주로 다음과 같은 측면에서 관찰할 수 있습니다:
경사각의 양수 또는 음수는 칩의 흐름 방향에 직접적인 영향을 미칩니다. 경사각이 양수인 경우 칩이 시계 반대 방향으로 회전하고 길어지면서 루트에서 전이된 표면과 각도를 형성하여 칩 흐름이 처리할 표면 쪽으로만 확장됩니다. 이는 경사각의 설계가 특히 공작물 표면의 칩 오염을 줄여야 하는 상황에서 칩의 흐름 방향을 제어하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 나타냅니다.
C45 강철의 경사 절삭 공정에서 경사각 λs는 0°~60° 범위 내에서 최소 절단되지 않은 칩 두께(hmin)에 큰 영향을 미칩니다. 이 결과는 이론적 분석과 실험적 검증을 통해 확인되었습니다. 이는 경사각이 칩 배출 방향에 영향을 미칠 뿐만 아니라 가공 공정 중 재료 제거율에도 직접적인 영향을 미친다는 것을 의미합니다.
앵글 절삭 중에 칩은 절삭날에서 경사 방향으로 흘러나와 전면 공구면을 따라 측면으로 구부러져 나선형 칩 배출을 형성합니다. 이 현상은 공구와 칩 사이의 마찰력 분포로 인해 발생합니다. 이는 경사각이 칩 배출 특성에 미치는 중요한 영향을 더욱 입증합니다.
경사각 조정은 공구 내구성과 공작물의 경화 정도에도 영향을 줄 수 있습니다. 경사각을 높이면 후면 공구 표면의 온도가 낮아져 후면 공구 표면의 마모가 감소할 수 있습니다. 즉, 경사각을 조정하면 공구 수명을 어느 정도 연장하고 공작물의 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다.
고강성 시스템에서 공작물의 기하학적 모양과 재료 특성에 따라 선반 공구의 각도를 조정하려면 주 리드 각도, 릴리프 각도, 접근 각도 등 공구의 기하학적 파라미터를 먼저 고려해야 합니다.
이러한 매개변수는 절삭 변형, 절삭력, 절삭 온도 및 공구 마모에 큰 영향을 미치며 절삭 효율, 공구 수명, 공작물 표면 품질 및 가공 비용에 영향을 미칩니다. 예를 들어 공구의 각도, 특히 메인 리드 각도, 릴리프 각도, 접근 각도를 조정하면 공작 기계 진동과 공구 채터링 문제를 해결할 수 있습니다.
다양한 공작물 모양과 재료에 따라 적합한 공구 모양을 선택하는 것도 중요합니다. 예를 들어, 80도 다이아몬드 모양의 칼날은 황삭 가공부터 미세 가공까지 다양한 응용 분야에 적합하며, 55도 또는 35도 다이아몬드 모양의 칼날은 일반적으로 윤곽 가공에 사용됩니다. 또한 공구의 기하학적 모양은 공작물의 기하학적 모양, 재료 및 표면 품질 요구 사항과 같은 요소도 고려해야 합니다.
실제 작업에서는 공구가 공작물에 대해 이송 동작을 할 때 가공된 표면에 남는 잔여 영역의 크기에 주의를 기울여야 합니다. 메인 리드 각도, 릴리프 각도를 줄이고 공구 팁 반경을 늘리면 모두 잔여 영역의 높이가 감소할 수 있습니다. 이는 공구 각도를 조정할 때 공구의 기하학적 파라미터뿐만 아니라 이러한 파라미터가 절삭 공정 중 절삭력 및 절삭 효율과 같은 물리적 현상에 미치는 영향도 고려해야 함을 의미합니다.
공작물의 기하학적 모양과 재료 특성에 따라 선반 공구의 각도를 조정하려면 공구의 기하학적 파라미터(예: 주 리드 각도, 릴리프 각도 및 접근 각도)를 종합적으로 고려하고, 적절한 공구 모양을 선택하고, 공구와 공작물 간의 상호 작용과 절삭 공정 중 물리적 현상을 고려해야 합니다. 이러한 조정은 가공 효율성을 개선하고 공구 수명을 연장하며 공작물 가공 품질을 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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