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[기계공작] 기계공작 2차원 절삭 정리 평가A+최고예요

1.서론절삭이라 공작물보다 경도가 높은 공구로서 공작물에 Chip을 깎아내어 요구하는 모양의 제품을 만드는 작업이다. 이 과정에서 절삭의 기구, 절삭저항, 절삭온도, 다듬질 면, 공구의 수명, 피삭성, 진동, 절삭유, 절삭역학 등의 문제가 포함되는데 이러한 것들은 모두 실제로 작업할 때 능률적으로 또한 합리적으로 절삭함에 있어서 항상 고려해야 할 중요한 요소이다.어떠한 기계부품을 선삭 할 경우 그 절삭조건으로서 어떤 것이라도 자유롭게 선정 할 수 있게 되며 결과에 있어서 어떤 조건이라도 최종의 제품치수에 도달할 수가 있는데, 그 조건을 취하는 방법에 따라서 제품의 정밀도, 다듬질면의 거칠기, 생산능률과 경제성은 크게 달라진다. 이와 같은 경우 절삭조건을 선정함에 있어서, 절삭이론에 포함되는 여러 가지 문제에 대해 검토를 가하여 가장 적당한 절삭조건을 선정하지 않는다면 합리적인 작업을 실시하기란 불가능하다. 즉 절삭이론은 절삭작업을 합리적으로 관리하는데 필요한 이론이다.절삭은 공구와 공작물의 기하학적 운동양식에 의해 2차원 절삭과 3차원 절삭으로 분류된다. 3차원 절삭은 2차원절삭보다 훨씬 난해하지만 기본바탕은 2차 절삭역학에서 시작된다. 지금부터 2차원 절삭과 3차원 절삭의 역학에 대해서 알아보고 2차원 절삭에 대한 역학적 분석을 보겠다.2.본론(1) 2차원 절삭과 3차원 절삭비교(그림1-a) 2차원 절삭(그림1-b) 3차원 절삭1) 2차원 절삭2차원 절삭은 그림 1-a와 같이 공구의 절삭날 능선과 절삭운동방향이 직교하고 절삭날에 수직한 단면내의 변형은 능선변형이 균일하다. 이와 같은 변형을 평면변형이라 한다. 완전한 2차원 절삭은 없고 절삭폭이 절삭깊이에 비해 충분히 클 때에는 2차원 절삭이라고 본다. 실제 절삭가공에서는 커팅오프(cutting-off)나 브로칭이 여기에 속한다. 그러나 보통 절삭가공의 대부분은 복잡한 3차원 절삭이다.*2) 3차원 절삭그림 1-b와 같이 절삭저항이 공구의 진행방향과 직각방향 및 절삭날의 방향으로 작용하는 것을 3차원 절삭(oblique cutting)이라 하며 절삭날이 공구의 진행방향과 직각이 아니고 임의각 i만큼 경사지게 되는 경우이다. 절삭에 있어서의 공작물의 변형은 일반적으로 3차원의 소형변형이다. 따라서 절삭현상을 이론적으로 취급하는데 3차원의 응력과 변형을 논해야 한다. 그러나 3차원의 이론이란 매우 복잡하고 이해하기 어려우므로 먼저 2차원의 문제로서 절삭을 취급하여 여기서 얻는 이론을 3차원으로 응용하는 것이 편리하다.**(2) Chip의 형성과 저항(a)유동형(b)전단형(c)열단형(d)균열형(그림2)Chip의 형식절삭가공에서 칩의 생성 상태는 공구의 모양, 공작물의 재질, 절삭속도, 절입, 이송, 절삭 유제 등에 따라 달라진다. 칩의 형성은 재료의 파삭성과 밀접한 관계가 있는데, 절삭으로 얻게 되는 가공면의 품질은 절삭에서 발생되는 Chip이 형성되는 양식에 따라 영향을 받는다.1) 유동형절삭가공이 진행함에 따라 공작물은 그림2-(a)와 같이 날끝에서 공구윗면을 미세한 간격으로 계속적인 미끄럼 변형을 하여 흘러나가는 모양의 칩을 유동형 칩이라 한다.2) 전단형그림2-(b)와 같이 열단형과 유동형의 중간의 과도적 상태라고 볼 수 있는 형이며, 공구의 진행에 따라 공작물이 압축되면서 변형하며, 어느 정도까지 이르면 날끝부터 어떤 면에 연이어 전단을 일으키는 칩을 전단형칩이라 한다.3) 열단형바이트의 진행에 따라 날의 전방의 공작물이 강하게 압축되어 그림2-(c)같이 날끝부터 전방에 균열이 생기고, 연이어 전단이 일어나서 분리되는 칩을 열단형칩이라 한다.4) 균열형주철이나 플라스틱과 같은 메진 재료를 저속으로 절삭할 때 그림2-(d)와 같이 bc방향으로 순간적으로 균열이 발생하여 모재로부터 분리된다. 여린 재료에서는 이 균열이 날 끝부터 공작물 표면까지 순간적으로 발생하므로, 이를 균열형칩이라고 하여 열단형과 구별한다.5)Built-up edge연강이나 알루미늄과 같이 연성이 큰 재료를 절삭할 때, 미분의 칩이 절삭열에 의해 변질하여, 날 끝에 부착하는 경우가 생긴다. 이러한 현상이 진전되면 가공경화에 의해 날끝의 일부를 구성하여, 절삭날의 작용을 하게 된다. 이를 Built-up edge(구성인선)이라 한다. 절삭 영역에서 국부적인 고온, 고압에 의하여 공구의 절삭날 부근에 공작물의 미소한 입자가 압착 또는 용착되어 나타나는 현상이다.*안정된 구성인선은 절삭인을 보호하여 공구수명을 연장시키고 공구각을 증가시키고 Chip과의 접촉길이를 짧게 하여 마찰력을 감소시키지만, 구성인성이 탈락 될 때 공구인선의 일부가 떨어져 나가는 경우가 있어 공구수명을 단축시킨다.(3)절삭의 힘 균형1) 공구상면과 칩 사이의 마찰계수,(그림3)공구상면에서의 분력=전단면에 직각방향으로 작용하는 힘=칩에 작용하는 힘=공작물에 작용하는 공구의 수평절삭력=공구를 공작물에 밀착시켜주는 수직력=마찰계수=마찰각공구상면과 칩 사이의 마찰계수는 다음과 같이 계산된다.2) 평균전단응력,위의 그림3 에서=전단면 위의 평균전단응력=공작물을 절삭하기 전의 칩 단면적=전단면적3)전단에 소요되는 일,(그림4)공구의 이동전단 변형률,이며, 따라서 전단에 소요되는 일,

공학/기술| 2004.12.12| 8페이지| 1,000원| 조회(2,529)

기계공작, 절삭, 바이트, 2차원, chip

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