절삭저항(cutting resistance), 절삭 동력, 절삭저항 3분력

 

<기출 정리> 

• 22-2-2 절삭저항을 정의하고, 절삭저항을 변화시키는 요소 및 절삭동력과의 관계를 설명하시오.

 

1. 개요

 

1) 절삭저항 (cutting resistance) 정의

 가공물을 절삭할 때, 절삭공구는 가공물로부터 큰 저항을 받게 되는데 이때 힘을 절삭저항이라 함 

• 절삭저항의 크기는 절삭동력을 결정하는데 매우 중요 
• 절삭공구의 수명, 가공물의 표면 거칠기, 가공물의 피삭성을 선정하는 기준
• 공구의 기하학적 형상, 절삭깊이, 이송, 절삭속도와 같은 절삭조건의 적부를 판하는데도 이용  

절삭저항이란..뭘까?

2) 절삭저항 구분, 절삭저항의 3분력 

• 주 분력 (vertical component of cutting force, P1) : 절삭방향으로 평행한 분력
• 이송분력 (axial component of cutting force, P2) : 이송방향으로 평행한 분력
• 배 분력 (radial component of cutting force, P3) : 절삭공구 축 방향으로 평행한 분력 

P1이 주분력, P2가 이송분력, P3가 배분력, HRD

주분력, 배분력, 이송분력의 비교, HRD

기본적으로 P1 : P2 : P3 = 10 : 1~2 : 2~4의 비로 구성이 됨 

 

3) 절삭동력 (cutting power)

(1) 절삭동력 Wc (주 절삭방향 기준) 

일반적으로 공작기계에서 절삭공구나 공작물을 회전 또는 직선운동 시켜 가공하려면 절삭방향의 절삭저항(주 절삭방향) P에 절삭속도 V를 곱한 절삭동력 (cutting power)가 필요함

• Wc = PV / 60 x 102 [KW]
• Wc = PV / 75 x 60 [PS]

(P는 주절삭저항[kg], V는 절삭속도[m/min], Wc는 절삭동력)

(2) 전 소비동력 Wt (주 절삭방향 + 이송운동) 

이 밖에 공구에 이송운동을 주기 위한 동력 Wf도 필요한데, 전 소비동력 Wt = Wc + Wf임 
공작기계의 효율 n = Wc / Wt로 표시할 수 있음 

• Wt = PV / 60 x 102 x n [KW]

(n은 선반 기준 70 ~ 85%, 드릴링 45 ~ 80%, 밀링머신 53 ~ 80%, 플레이너 40% 수준) 

(3) 절삭 효율 

절삭효율(cutting efficiency)은 소요의 동력 1마력 당 또는 1KW당의 칩 체적으로 표시 
절삭깊이를 d[mm], 이송을 f[mm/rev], 비절삭저항 Ks kg/mm2라 하면 1KW당의 매분 절삭량은

• Qs = dfV/Wt = 6120 x n / Ks [cm3 / KW / min]

4) 절삭 저항에 영향을 주는 요소 (피삭성 영향 요소)

절삭성, 피삭성(Machinability), 절삭성 지수 (Machinability Index)