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그림 1: 칩 형성의 단순화된 모델
가공 공정 중에 제거된 재료는 전단 평면 내에서 소성 변형 및 전단을 겪으며 가공물 재료의 특성에 따라 길거나 짧은 칩 형태로 배출됩니다. 가공 공정의 전단 영역에서는 상당한 양의 에너지가 소비됩니다. 비압축성 재료를 가공하는 경우 전단 평면 내 재료의 변형은 부피를 변경하지 않습니다. 변형이 단순 전단이라고 가정하고 재료 층 스택을 전단 평면에 평행하게 배치하면 칩 형성은 이러한 재료 층의 전단 과정으로 볼 수 있습니다.
재료 특성 및 칩 형성
다양한 요인이 칩 형성에 영향을 미치며, 특히 가공물 재료의 특성이 그렇습니다. 금속 절단 공정에는 공작물 재료의 소성 변형과 전단이 포함됩니다. 탄성 및 플라스틱 재료의 거동은 이 과정에서 결정적인 역할을 합니다. 다양한 공작물 재료는 전단 강도와 연성의 다양한 조합을 나타냅니다. 공작물 재료의 연성은 파손되기 전에 변형될 수 있는 정도를 나타냅니다(그림 2 참조). 가공물 소재의 연성이 높을수록 칩 길이가 길어집니다. 경험에 따르면 재료의 연성이 약 25%를 초과하면 칩의 범위는 긴 것부터 매우 긴 것까지 다양합니다.
그림 2: 가공물 재료의 플라스틱 및 탄성 특성이 칩 형성에 미치는 영향.
일부 피삭재 재료는 긴 칩을 생성합니다. 일부는 길고 연성인 칩을 생성하는 반면 다른 일부는 짧은 칩을 생성합니다. 이 방법은 다양한 유형의 공작물 재료를 분류하기 위해 ISO 시스템에서도 사용됩니다. 각 ISO 그룹(P, M, K, N, S, H)은 예측 가능한 칩을 생성하므로 공구 선택과 절삭 조건은 재료 거동과 일치해야 합니다. ISO 그룹 P(강)은 연성이 비교적 높고 긴 칩을 형성하는 경향이 있는 재료로 구성됩니다. 칩의 허용 가능한 형태와 길이를 유지하려면 적절한 예방 조치를 취해야 합니다.
ISO 그룹 K(주조 소재) 및 H(경화강)에는 짧은 칩을 생성하는 연성이 낮은 소재가 포함됩니다. 이는 칩 제어를 단순화합니다. ISO 그룹 M(스테인리스강), S(초합금) 및 N(비철 재료) 그룹에는 상대적으로 연성이 낮지만 눈에 띄게 점성이 있는 재료가 포함됩니다. 이러한 재료는 소위 "빌트업 엣지" 칩을 형성합니다.
그림 3: 칩 형태 및 모양 분류.
칩 형태 및 모양의 분류
칩은 매우 긴 것부터 매우 짧은 것까지 분류될 수 있으며 극단적인 상황을 피하는 이상적인 칩이 있습니다. 칩이 너무 짧으면 가공이 간헐적으로 발생하여 조기 공구 모서리 치핑이 발생하고 공구 수명이 단축될 수 있습니다. 공구 수명의 관점에서는 칩이 긴 것이 바람직합니다. 길고 매끄러운 모양의 칩은 가공 과정에서 미세 진동을 줄여 표면 품질을 향상시킵니다. 그러나 절삭 공정 자체의 관점에서 볼 때 긴 칩은 이상적이지 않습니다. 기계, 작업물, 도구가 손상되어 작업자에게 위험한 상황이 발생할 수 있습니다. 또한 칩 컨베이어에서 배출 문제가 발생하여 생산 중단 시간이 늘어날 수도 있습니다.
그림 4: 긴 것부터 짧은 것까지 칩 분류. 왼쪽부터: 리본, 얽힌, 나선형, 긴 나선형, 나선형, 이상적인 나선형, 나선형 파이프, 긴 쉼표 및 짧은 쉼표 칩입니다.
짧은 칩은 배출 문제를 제거하지만 간헐적인 절삭을 나타내며 이로 인해 공구 수명이 단축되고(공구 모서리 치핑으로 인해) 표면 품질을 저하시키는 미세 진동이 발생할 수 있습니다. 나선형 칩은 너무 길지도 너무 짧지도 않은 이상적인 상태를 나타내며 최적의 절삭 작업을 위한 최고의 기회를 제공합니다.
이상적인 칩 형성, 짧은 헬리컬 타입
저전력 요구 사항
절삭날에 대한 낮은 응력
낮은 절삭저항 배출 용이
매우 짧은 칩을 피하십시오
높은 전력 요구 사항
절삭날에 대한 높은 응력
공구 또는 공작물 편향 및 진동을 유발할 수 있음
길고 리본 모양의 칩을 피하십시오.
배출이 어렵다
운영자에게 위험함
공작물이나 도구를 다시 절단하거나 손상시킬 수 있습니다.
