1. 절삭 치수 효과


1. 절삭 치수 효과.
   공구에 의한 절삭은 날 당 절삭 깊이가 작아지면 (칩 두께가 작을수록) 단위 면적당 비절삭 저항이
   증가하는 현상을 절삭치수효과(Size effect)라 한다.
　

   비절삭 저항의 증가는 절삭 부하를 증가시켜 공구의 수명 및 가공물을 고정하고 있는 지그에도
   큰 영향을 있으므로 주의하여야 한다.




2. 치수 효과의 원인
   2.1 절삭 날 끝의 반경 
      절삭 날 끝의 반경의 영향이 절삭 깊이의 감소와 더불어 현저하게 나타남.
      이에 대하여 절삭저항 중에는 칩을 소성변형 시키기 위한 저항 외에,  공구 날 끝을
      가공물 중에 압입하게 되어 받는 압괴력도 포함되어 있다고 볼 수 있다.
　

   2.2 격자 결함이 없는 부분의 절삭.
    가공재료의 격자결함(Lattice Defect)의 평균 간격과 같은 정도까지 되면 결함에 의한 강도 저감의
    현상이 작아지고, 재료 강도의 증가에 의한 절삭 저항이 증가된다.
    연강의 실제 전단강도(30 kg/mm2) 가 이론적 전단강도(1260 kg/mm2) 보다 훨씬 작다.


   2.3 가공 경화층의 재절삭.

     미소한 절삭 깊이에서는 언제나 앞의 절삭에 의하여 가공된 경한 층을 절삭함으로
     비절삭저항이 커진다.

3. 비절삭 저항
    3.1 비절삭 저항 = 절삭저항 /  절삭단면적
        절삭 단면적 = 절삭 폭 x  절삭 깊이
                   =  절삭 깊이 x  이송 거리
　


  3.2 Turning 에서의 비절삭 저항 (MITSUBISHI 자료)

Work piece
 material		 Tensile strength
(MPa)
and hardness		 Specific cutting force Kc (MPa)

0.1
(mm/rev)

 0.2
(mm/rev)		 0.3
(mm/rev)		 0.4
(mm/rev)		 0.6
(mm/rev)
Mild steel 520 3610 3100 2720 2500 2280
Medium steel 620 3080 2700 2570 2450 2300
Hard steel 720 4050 3600 3250 2950 2640
Tool steel 670 3040 2800 2630 2500 2400
Tool steel 770 3150 2850 2620 2450 2340
Chrome manganese steel 770 3830 3250 2900 2650 2400
Chrome manganese steel 630 4510 3900 3240 2900 2630
Chrome molybdenum steel 730 4500 3900 3400 3150 2850
Chrome molybdenum steel 600 3610 3200 2880 2700 2500
Nickel chrome molybdenum steel 900 3070 2650 2350 2200 1980
Nickel chrome molybdenum steel 352HB 3310 2900 2580 2400 2200
Hard cast iron 46HRC 3190 2800 2600 2450 2270
Mechanized cast iron 360 2300 1930 1730 1600 1450
Gray cast iron 200HB 2110 1800 1600 1400 1330

3.3 Milling 에서의 비절삭 저항 (MITSUBISHI 자료)
Work piece
 material		 Tensile strength
(MPa)
and hardness		 Specific cutting force KFc (MPa)
0.1
(mm/tooth)		 0.2
(mm/tooth)		 0.3
(mm/tooth)		 0.4
(mm/tooth)		 0.6
(mm/tooth)
Mild steel 520 2200 1950 1820 1700 1580
Medium steel 620 1980 1800 1730 1600 1570
Hard steel 720 2520 2200 2040 1850 1740
Tool steel 670 1980 1800 1730 1700 1600
Tool steel 770 2030 1800 1750 1700 1580
Chrome manganese steel 770 2300 2000 1880 1750 1660
Chrome manganese steel 630 2750 2300 2060 1800 1780
Chrome molybdenum steel 730 2540 2250 2140 2000 1800
Chrome molybdenum steel 600 2180 2000 1860 1800 1670
Nickel chrome molybdenum steel 940 2000 1800 1680 1600 1500
Nickel chrome molybdenum steel 352HB 2100 1900 1760 1700 1530
Cast iron 520 2800 2500 2320 2200 2040
Hard cast iron 46HRC 3000 2700 2500 2400 2200
Mechanized cast iron 360 2180 2000 1750 1600 1470
Gray cast iron 200HB 1750 1400 1240 1050 970
Brass 500 1150 950 800 700 630
Light alloy (Al-Mg) 160 580 480 400 350 320
Light allow (Al-Si) 200 700 600 490 450 390

　

　

 4. 비절삭 저항과 절삭동력 

변수 조건 (1) 조건 (2)
ap
Depth of cut		 3.0 mm 2.0 mm
f
Feed per revolution 		0.2 mm/rev 0.3 mm/rev
vc
Cutting speed 		 120 m/min 120 m/min
Q
Chip량
Rate of metal removal		 ap x f x vc
0.3 x 0.02 x 120 x 102
72 cm3/min		 ap x f x vc
0.2 x 0.03 x 120 x 102
72 cm3/min
Kc
Specific cutting force		 Mild steel (연강)
3100 MPa		 Mild steel (연강)
2720 MPa
η
Machine coefficient		 0.8 0.8
Ne
Actual cutting power 		(ap × f × vc × Ks) / (60×103×η)
= (3.0×0.2×120×3100) / (60×103×0.8)
= 4.65 kw 		(ap × f × vc × Ks) / (60×103×η)
= (2.0×0.3×120×2720) / (60×102×0.8)
= 4.08 kw


 설명)

  1) 위의 조건(1) 과 조건(2)의 분당 발생 칩량 (Q= 72 cm3/min)은 동일하나 정비 절삭 부하는
     절삭 깊이를 크게 할수록 작아짐을 알 수 있다.
  2) 정상적인 절삭작업에서는 절삭 깊이를 크게 하면 가공면의  정밀도 및 작업 공구의 수명에
    영향이 있으므로 주의하여야 한다.
  3) 특히 공구의 날당 절입량이 0.05 mm 의 경우는 아래의 표와 같이 비절삭저항이 급급히 증가되고
     공구 수명의 저하요인이 됨으로 가능하면 절입량을 0.07 mm 이상으로 하는 것이 좋다.

    FC20 을 선삭 할 때의 비절삭저항 비교표

날 당 feed
(㎜/날)

0.001

0.01

0.05

0.1

0.2

0.3

04

0.6

비절삭 저항 비교
0.1mm 기준

30.0

3.0

1.4

1.0

0.9

0.8

0.68

0.65