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[공구상1열 절삭] 절삭가공의 기본적인 이론(3) 절삭열과 절삭온도
절삭작업 시 발생하는 절삭열과 절삭온도에 대해 알아보자.
- 절삭열 : 절삭할 때 발생하는 전단변형, 마찰에너지가 열로 변환된 것
- 절삭온도 : 절삭열에 의해 공구나 공작물에 유지되는 온도
① 전단면 AB에서 전단소성변형에 의해 발생된 절삭열 구역
② 공구경사면 AC에서 칩과 공구 경사면 사이에 발생한 마찰열
③ 공작물에서 칩이 분리되는 면 AO에서 마찰에 의한 절삭열 구간
- 칩으로 대부분 열이 분산됨
- 저속에서 고속으로 갈수록 칩으로 분산되는 열의 정도가 높아짐
- 저속에서 공구로 전달되는 열분산율이 높음
→ 공구의 강도 저하, 마모, 융착으로 인한 공구수명 저하
- 절삭온도가 증가함에 따라 초기에는 절삭온도가 급격히 상승하다가 후에는 감소
→ 고속에서 대부분 칩으로 열분산이 되므로 절삭속도 상승에 의해 칩 유출속도가 증가하면 이에 따라 열유출 속도 증가 → 절삭온도 하강
- 공구재료에 따라 절삭이 불가능한 속도 범위가 존재함
예) 황동 : 절삭속도 50 ~ 400 m/min 범위에서는 탄소공구강/고속도강 공구로는 절삭 불가능
- 칩의 색깔에 의한 방법
- 공작물과 공구 간 열전대(Thermo Couple) 접촉에 의한 방법
- 복사 온도계를 사용하는 방법
- 칼로리미터(Calorimeter)를 삽입하는 방법
- 공구에 열전대를 삽입하는 방법
- 시온 도료에 의한 방법
- 열화상 카메라를 사용하는 방법
위 표는 스텐레스강과 탄소강과의 건조 절삭조건에서의 방열의 차이와 각 재료의 물성치 비교를 보여줍니다. 같은 크기의 경도를 갖는 재료에서도 스텐레스 쪽이 질기고(신장율, 2배 이상) 열이 모이기 때문에(열전조도, 약1/3) 탄소강보다 발열이 높게 되어지는 것을 알 수 있습니다. 즉, 스텐레스 쪽이 잘리기 어려운 성질을 갖고 있는 것입니다.
글 _ 윤인준 영진전문대학교 교수
