가공 팁 27부
저속 가공 중에 소재가 날끝에 부착되지 않게 하는 방법

가공 효율성 향상은 가공비를 절약할 수 있는 핵심입니다. 가공 효율성을 향상시키는 방법 중 하나는 절삭(회전) 속도를 높이는 것입니다. 그리고 요즘에는 절삭속도를 높이기 위해 CBN 또는 세라믹으로 제조된 공구나 코팅된 공구를 사용하는 경우가 증가하고 있습니다.
반면 절삭속도를 높일 수 없는 가공 운전이 있습니다. 드릴링이 여기에 속합니다. 드릴 중심에서 가까운 지점의 절삭속도는 가장 바깥쪽에 비해 느리며 속도는 치즐(중심)에서 0이 됩니다.
또 다른 예는 태핑입니다. 전기(제어) 시스템의 명령에 대한 기계(구동) 시스템 대응성은 절삭속도에 비례하여 나빠집니다. 대응성이 나빠지면 가공 정확도가 나쁜 영향을 받으므로 절삭속도를 특정 한도 이상으로 높일 수 없습니다.
또한 강도가 낮은 공구를 사용하거나 부서지기 쉬운 작업물을 가공할 때는 절삭속도를 높일 수 없습니다. 이러한 가공 운전은 필연적으로 저속에서 수행됩니다.

저속 절삭에서는 절삭 열에 의해 녹은 작업물 일부가 날끝에 부착됩니다. 이 현상을 "부착 또는 용접"이라 합니다. 부착은 마무리 표면 품질과 가공 정확도에 부정적인 영향을 미치며 공구 파손의 원인이 됩니다. 따라서 부착은 안정적인 가공을 방해하는 가장 큰 원인이므로 억제되어야 합니다.
이 기사에서는 당사 실험 결과를 토대로 부착을 방지하는 3가지 핵심 사항을 소개합니다.

(1) 경사각 증가

경사각은 절삭 칩이 미끄러지는 경사면의 틸트 각도 역할을 수행합니다. 그림 1과 2에서는 각각 경사각이 0° 및 20°인 코팅되지 않은 초경합금 공구를 사용하여 절삭한 작업물 표면을 보여줍니다. 보시다시피 부착양은 0°에서 크며 20°에서는 작습니다. 이는 경사각이 크면 칩을 용이하게 제거할 수 있어 부착이 줄어든다는 점을 보여줍니다. 하지만 공구 절삭날의 강도는 경사각이 증가할수록 감소하므로 날이 깨지기 쉽습니다.

그림 1: 경사각 0°

그림 2: 경사각 20°

(2) 경사면에서 마찰 최소화

절삭 칩은 경사면에서 미끄러져 외부로 배출됩니다. 따라서 경사면에서의 마찰이 줄어들면 칩 배출이 용이해지며 부착이 억제됩니다. 경사면에서의 마찰을 최소화하려면 거울처럼 연마된 경사면이 있는 공구나 쿨런트 공급 구멍이 있는 공구를 사용하면 됩니다. 윤활성이 높은 쿨런트도 부착을 줄이는 데 효과적입니다.

(3) 화학 반응이 적은 공구/코팅 소재 사용

공구 소재가 작업물과 화학적으로 반응하면 부착이 발생합니다. 따라서 반응하지 않는 소재로 제작된 공구를 사용하면 부착이 줄어듭니다. 예를 들어 작업물이 알루미늄 합금으로 제조된 경우 다이아몬드 팁이나 DLC로 코팅된 공구를 사용해야 합니다. 그림 3과 같이 경사각이 0°여도 다이아몬드 팁에서는 부착이 발생하지 않습니다.
또한 그림 4와 같이 DLC로 코팅된 공구는 부착 없이 가공을 수행할 수 있습니다. 서멧으로 제조된 절삭공구는 금속 작업물에 효과적입니다. 서멧은 철과 반응하지 않으므로 부착이 발생하지 않습니다. 이로 인해 마무리에 사용할 수 있습니다.

그림 3: 다이아몬드 경사각 0°45 m

그림 4:

여기서 설명한 3가지 사항은 소재가 절삭공구에 부착되는 것을 방지하는 방법에 대한 예입니다. 이론적 방법인 (1)과 (2)는 주로 과거에 사용되었으며 현재는 화학적 방법인 (3)도 효과적입니다. 당사는 다이아몬드 팁, DLC 및 쿨런트가 부착에 대해 더욱 효과적인 해결책을 제시할 것이라 예상하고 있습니다. 부착에 대한 문의 사항이 있으면 언제든지 당사에 문의하십시오.

• 부착에 대해 DMG MORI 엔지니어에게 문의하기