절삭저항의 3분력: 배분력, 이송분력, 주분력

기계 가공에서 가장 기본적인 작업 중 하나는 바로 절삭입니다. 강철, 알루미늄 등 다양한 재료를 원하는 형태로 가공하기 위해서는 절삭 공구를 이용하여 불필요한 부분을 제거해야 합니다. 이때 발생하는 저항을 절삭저항이라고 합니다. 절삭저항은 가공 시 발생하는 마찰, 소성 변형, 그리고 칩 형성 등 다양한 요인에 의해 발생하며, 가공 효율과 공구 수명에 큰 영향을 미칩니다.

 

절삭저항은 크게 세 가지 성분으로 나눌 수 있는데, 이를 절삭저항의 3분력이라고 합니다. 각 분력은 서로 다른 방향으로 작용하며, 가공 조건에 따라 그 크기와 비율이 달라집니다.

 

 

절삭저항 3분력의 종류와 특징

주분력 (Main Cutting Force, F1)

• 절삭 방향으로 작용하는 힘으로, 절삭저항 중 가장 큰 비중을 차지합니다.
• 공구와 가공물 사이의 마찰력과 재료의 소성 변형에 의해 발생합니다.
• 절삭 깊이, 이송량, 절삭 속도 등에 따라 크기가 변화합니다.
• 절삭력 측정 시 가장 중요하게 고려되는 요소입니다.

배분력 (Radial Force, F3)

• 절삭 깊이 방향, 즉 공구와 가공물이 맞닿는 면에 수직한 방향으로 작용하는 힘입니다.
• 공구와 가공물 사이의 마찰력과 칩 형성에 의해 발생합니다.
• 주분력의 약 20~30% 정도의 크기를 가지며, 공구 마모와 공작물 변형에 영향을 미칩니다.

이송분력 (Feed Force, F2)

• 이송 방향, 즉 공구가 이동하는 방향으로 작용하는 힘입니다.
• 공구와 가공물 사이의 마찰력과 칩 형성에 의해 발생합니다.
• 주분력에 비해 상대적으로 작은 크기를 가지며, 공구 수명과 표면 거칠기에 영향을 미칩니다.

 

 

절삭저항 3분력의 중요성

절삭저항 3분력은 다음과 같은 이유로 중요하게 고려됩니다.

• 공구 수명: 과도한 절삭저항은 공구 마모를 가속화하여 공구 수명을 단축시킵니다.
• 가공 정밀도: 절삭저항의 변화는 가공물의 치수 정밀도와 표면 거칠기에 영향을 미칩니다.
• 공작기계의 성능: 절삭저항이 클수록 공작기계에 부하가 증가하여 가공 정밀도가 저하되고, 기계 수명이 단축될 수 있습니다.
• 가공 비용: 절삭저항을 줄이면 절삭력이 감소하여 동력 소비가 줄어들고, 결과적으로 가공 비용을 절감할 수 있습니다.

 

절삭저항을 줄이는 방법

절삭저항을 줄이기 위해서는 다음과 같은 방법을 활용할 수 있습니다.

• 절삭 조건 최적화: 절삭 속도, 이송량, 절삭 깊이 등을 적절히 조절하여 절삭저항을 감소시킵니다.
• 공구 재료 및 형상 개선: 내마모성이 우수한 공구 재료를 사용하고, 공구 형상을 최적화하여 절삭저항을 줄입니다.
• 절삭유 사용: 절삭유는 마찰을 감소시키고 칩 배출을 용이하게 하여 절삭저항을 감소시키는 효과가 있습니다.
• CNC 가공: CNC 가공을 통해 정밀한 절삭 조건을 설정하고, 절삭저항을 최소화할 수 있습니다.

 

결론

절삭저항은 가공 과정에서 발생하는 필연적인 현상이지만, 그 크기를 줄이기 위한 다양한 노력이 필요합니다. 절삭저항 3분력에 대한 이해는 보다 효율적이고 정밀한 가공을 위한 기본적인 지식입니다.

 

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