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[12] 절삭유제(切削油劑)(교과서 p.671)
기계의 운동부에서는 같은 면이 반복하여 마찰운동을 하지만 금속절삭에서는 공구가 신생면(新生面)과 마찰을 한다.
또한 bearing과 같은 기계요소에서는 작용압력이 한계값을 초과하지 않도록 설계되어 압력이 낮으나,
금속절삭에서의 압력은 기계요소에 작용하는 압력에 비하여 큰 압력이 작용한다.
절삭에서 chip의 생성부에 절삭제(액체, 기체, 고체)를 공급하여 절삭조건을 개선한다. 절삭제 중에서
절삭유체(cutting fluid)인 액체상(液體狀)과 고체상(固體狀)이 주로 사용되고, 절삭유체 중에서도 액체상의
희석유(稀釋油)와 순수유(純粹油)의 사용이 당연 우위에 있으며, 이들 절삭유체를 영어로는 cutting fluid라 하고,
우리는 이것을 절삭제(切削劑), 공작액(工作液), 절삭유제(切削油劑), 절삭유(切削油) 등으로 부르고 있다.
이들 용어의 의미는 서로 조금씩 다르나 같은 내용의 의미로 쓰이는 경우도 많다. 본 교재에서는 이들을 일괄하여
절삭유제라 부르기로 한다.
절삭유제의 효과는 절삭유제의 종류, 공구와 가공물 및 절삭조건 등 광범위한 조건에 의하여 달라지며,
절삭유제의 가장 중요한 작용은 냉각작용, 윤활작용 및 chip 제거이다.
(1) 냉각작용:
절삭과정에 냉각효과를 얻기 위하여 절삭유제를 사용하면 다음과 같은 이점이 있다.
- 절삭인구역(切削刃區域)의 온도 저하로 공구수명이 증가한다.
- 가공물의 취급이 용이하다.
- 가공물의 온도구배에 의한 열변형 현상이 감소한다.
(2) 윤활작용:
- 가공면과 공구여유면, chip과 공구경사면의 마찰를 적게하여 chip의 유출을 용이하게 하고,
발생열이 적어 공구수명을 크게 하며, 가공정밀도를 향상시킨다.
-
(2-1) 경계윤활:
고온, 고압 및 낮은 미끄럼속도에서는 유체역학적인 막(膜; film)이 유지될 수 없다.
그림에서 Ar: 실접촉면적, γm: 실접촉면적을 1이라 할 때
금속접촉 부분의 면적이며, 마찰력 Ff는
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접촉면
위의 식에서 주어진 τ₁과 τ₂에 대하여
γm이 일정하다면 Ff는
Ar에 비례하며, τ₁이 τ₂보다
아주 크고 γm이 증가하면 Ff도 증가한다.
γm = 1 이라면 Ff =
Ar ×τ₁로서 건마찰(乾摩擦)의 조건으로 된다.
(2-2) 금속절삭의 윤활:
금속절삭에서 절삭인 부근, 경사면 및 여유면 등에 절삭유제의 접근은 그림에 표시된 화살표 방향으로
이루어지는 것으로 생각된다.
절삭부위에 절삭유제의 접근 방법
금속절삭에서의 윤활은 공구경사면의 마찰을 감소시키고, 마찰의 감소로 인하여 절삭동력이 감소되어
공구수명을 크게 하고 가공면의 정도를 향상시킨다.
절삭유제가 윤활작용을 할 수 없는 조건에서도 공업용 윤활제로 보통 사용되지 않는
CCl4와 같은 화학물질이 절삭동력을 60% 정도 감소시키는 결과를 가져오는
수가 있는데, 이는 절삭유제의 화학작용인 것으로 생각된다. 예를 들어 구리를 절삭할 때 전단강도가 낮은
CuCl4의 막이 형성되기 때문이라고 한다.
절삭속도와 절삭깊이가 어느 한계값 이상이 되면 윤활작용을 상실하는데, 이것은
CCl4와 구리가 화학반응을 할 시간적 및 공간적 여유가 없이 절삭이 진행되어
chip이 배출되기 때문인 것으로 생각된다. 그림에서는 절삭속도가 어느 한계값에 이르면
건절삭의 조건과 같다는 것을 볼 수 있다.
절삭속도가 절삭유제의 윤활작용에 미치는 영향
가공재료: 구리
undeformed chip thickness: 0.25mm
chip과 공구의 접촉길이: 0.3mm
절삭유제가 윤활작용에 미치는 영향
(3) 절삭유제의 종류:
절삭유제에는 냉각성에 중요성을 둔 수용성절삭유제(水溶性切削油劑; water soluble cutting fluid)와
윤활성(潤滑性), 반용착성(反熔着性) 및 침투성(浸透性)을 이용해서 열발생을 적게 하는데 중요성을
둔 불수용성절삭유제(不水溶性切削油劑; cutting oil, oil type cutting fluid)로 대별할 수 있다.
(3-1) 수용성절삭유제:
(3-2) 불수용성절삭유제:
불수용성 절삭유제(KSM 2173)
 보충(18매, 절삭/연삭유제)
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