정밀 가공, 절삭 각도 최적화로 공구 성능 향상

가공 작업에서 경사각(절입각 또는 접근각이라고도 함)은 이송 방향에서 공구의 절삭날과 공작물 표면 사이의 각도를 나타냅니다. 이 기본적인 기하학적 매개변수는 절삭 공정의 여러 중요한 측면에 직접적인 영향을 미치며 궁극적으로 공구 수명, 가공 효율성 및 표면 마감 품질에 영향을 미칩니다. 이 분석에서는 경사각이 절삭 성능에 미치는 기계적 영향을 조사하고 생산성과 공구 수명을 동시에 향상시키기 위한 최적화 전략을 탐색합니다.

경사각이 절단 매개변수에 미치는 영향

경사각의 영향은 주로 다음과 같은 작동 요소를 통해 나타납니다.

• 칩 부하:절삭력의 주요 결정 요인인 칩 두께는 날당 이송(밀링의 경우 Fz) 또는 회전당 이송(선삭의 경우 F)과 직접적인 관계를 유지합니다. 경사각이 작을수록 "축방향 칩 얇아짐" 효과가 발생하여 동일한 이송 속도에서 실제 칩 두께가 줄어듭니다. 수학적 관계는 다음과 같이 표현됩니다.

CL = F × SIN(KAPR°)

예를 들어, 경사각이 45°이면 프로그래밍된 이송 값의 70.7%에 해당하는 칩 두께가 생성되고, 12° 각도에서는 칩 두께가 20.8%로 감소하여 절삭 역학이 크게 달라집니다.

• 절단력:경사각이 감소하면 칩 두께가 감소하여 전체 절삭력이 감소합니다. 그러나 각도가 작을수록 힘 벡터가 축 방향으로 이동하여 공작물 진동과 변형이 발생할 가능성이 있습니다.
• 전력 소비:감소된 칩 두께는 에너지 절약을 의미하지만 더 작은 경사각에서 변경된 힘 벡터와 증가된 열 발생으로 인해 총 전력 요구 사항이 높아지는 경우가 많습니다. 이러한 열 효과는 특히 고속 작업에서 공구 마모를 가속화합니다.

경사각에 따른 공구 선택

기존의 90° 경사 공구는 일반 가공의 표준으로 남아 있지만 특정 응용 분야에 특화된 형상이 등장했습니다.

• 45° 레이크 도구:90° 공구에 비해 칩 배출이 향상되고 진동이 감소하여 균형 잡힌 성능을 제공합니다. 이들의 기하학적 구조는 윤곽 작업과 복잡한 프로파일링 작업에 특히 효과적인 것으로 입증되었습니다.
• 낮은 경사 도구(예: 12°):단단한 소재와 고속 가공 등 까다로운 조건을 위해 설계된 이 공구는 극도의 칩 얇아짐을 통해 절삭력을 최소화합니다. 결과적인 안정성 이점으로 인해 진동 제어가 중요한 정밀 응용 분야에 이상적입니다.

최적화 전략

• 더 단단한 공작물 재료는 더 작은 경사각으로 공구 마모를 완화하는 이점을 얻습니다.
• 고속 작업에서는 진동 억제를 위해 낮은 경사각이 필요합니다.
• 공격적인 이송 속도로 인해 칩 흐름을 유지하려면 더 큰 각도가 필요합니다.
• 표면 마감 요구 사항에 따라 도구 편향을 최소화하기 위해 더 작은 각도가 필요할 수 있습니다.
• 공구 수명 최적화에는 마모 패턴에 따른 반복적인 각도 조정이 포함되는 경우가 많습니다.

결론

중추적인 가공 매개변수인 경사각 최적화는 절삭 효율성, 공구 내구성 및 공작물 품질을 동시에 향상시킬 수 있는 기회를 제공합니다. 도구 설계의 미래 발전은 점점 더 정교한 각도 형상을 약속하며 실시간 성능 적응을 위한 스마트 도구 시스템과 잠재적으로 통합됩니다. 최신 공구 재료 및 코팅과 결합하면 최적화된 경사각은 산업 응용 분야 전반에 걸쳐 가공 ​​기능의 경계를 계속 확장할 것입니다.