공구 파손 : 크레이터 마모, 플랭크 마모, 치핑, 온도 파손

 

1. 크레이터 마모, 플랭크 마모 

 

1) 개요 

공구수명시간 : 새로운 절삭공구로 가공물을 일정한 절삭조건으로 절삭을 시작하여 공구의 교환 또는 재 연삭을 할 때까지의 실질적인 절삭시간의 합
절삭공구는 가공물을 절삭할 때 물리적, 화학적 반응으로 복합적인 마모가 발생함 

 

2) 공구 인선의 파손 종류 

그 외 발생 위치에 따라 노우즈 마모, 경계마모를 구분할 수 있음 

경계마모 : 공작물 표면과 접촉한 경계부가 깊게 된 홈 
노우즈마모 : 인선능의  마모 형태, 노우즈 반경부에서 마모 폭이 크게 된 것 . 고속 절삭일때 많이 발

• 크레이터 마모 (crater wear)
• 플랭크 마모 (flank wear)
• 치핑 (chipping)
• 온도 파손(temperature failure) 

공구의 마모 형태

 

2. 공구 파손 메커니즘 

 

1) 크레이터 마모 (Crater wear) : 수명 판정 기준 깊이 0.05 ~ 0.1mm 

칩과 바이트 경사면이 처음으로 접촉하는 '접촉점'에서 마찰력이 작용하여 절삭공구의 상면 경사면이 오목하게 파여지는 현상 

• 성장속도가 어느 순간(어느 정도 크기에 도달시) 빨라짐 : 저항이 점차 증가하여 마모 작용이 증가
• 칩의 sliding에 의한 마찰력에 의하여 경사면이 오목하게 파여져 발생하는 현상 
• 유동형 칩에서 가장 뚜렷하게 발생
• 크레이터 마모가 커지면 공구 인선이 약화되어 파손될 수 있음 

크레이터 마모, HRD

(1) 크레이터 마모 방지 대책

① 경사각 증대
경사면 위 압력 감소

 

② 경사면의 표면 거칠기 양호하게 / 윤활성 좋은 윤활제 사용
경사면 위  마찰계수 감소

 

2) 플랭크 마모(flank wear) 

절삭공구의 절삭면(플랭크면, flank 면)에 평행하게 마모되는 것 
측면(flank)과 절삭 면과의 마찰에 의해 발생함 

• 주철과 같이 메진 재료 절삭시 발생 증대 
• 분말상 칩이 발생할때 발생 증대 

플랭크 마모

초경합금공구의 수명을 판정하는 마모 폭 (VB)
플랭크 면의 마모 폭 (VB)	정밀절삭, 비철합금 등의 다듬질 절삭	0.2mm
	합금강 등의 절삭	0.4mm
	주철, 강 등의 일반 절삭	0.7mm
	보통 주철 등의 거친 절삭	1 ~ 1.5mm

 

3) 치핑 (Chipping)

절삭공구 인선의 일부가 미세하게 탈락하는 현상 
크레이터나  플랭크와 다르게 충격적인 힘을 받을 때 순간적으로 발생하는 현상 

연삭숫돌은 절삭공구의 인선이 고르지 않아 이런 절삭날에 절삭력이 작용하면 절삭속도에 관계없이 고르지 못한 인선이 파손됨 

• 단속절삭과 같이 절삭공구 인선에 충격을 받거나,
• 충격에 약한 절삭공구를 사용할 때
• 공작기계의 진동 등에 의해 절삭공구 인선에 가해지는 절삭저항의 변화가 큰 경우 발생 

연삭 숫돌의 구성, 연삭비(Grinding Ratio), 연삭 치수효과, 연삭숫돌 3요소, 연삭 숫돌 수명 판정

치핑은 공구재료의 충격강도 개념으로 인식되며, 절삭공구의 재료적 결함이나 마모시 발생하는 과열로 인한 미세 균열(hair crack)이 원인이 되는 경구가 많음 
초경공구, 세라믹 공구 등에 발생하기 쉽고 고속도강과 같이 점성이 큰 재료의 절삭공구는 비교적 적게 발생함 

 

4) 온도 파손 (temperature failure) 

절삭시 절삭속도가 증가하면 절삭 온도는 상승하고, 마모는 증대함 
마모 증대시 절삭공구에 발생하는 압력 에너지가 증가하고,  절삭공구 날이 지속된 마모로 인해 약해져 파손 발생 
해당 현상은 마모가 발생한 절삭공구로 절삭시 불꽃(spark)가 발생하는 것으로 파악 가능 

• 절삭온도의 상승은 절삭공구 수명을 감소시키는 원인 
• 마모 발생시 절삭 저항 증가 

절삭공구 경도와 절삭 온도의 관계, HRD