기계공작법

10 편 절 삭 역 학

[3] milling(교과서 p.692)

회전하는 절삭공구에 가공물을 이송하여 원하는 형상으로 가공하는 공작기계를 milling machine 이라 하며, 이 공작기계에서의 가공을 milling 이라 한다. ☞ milling machine 가공(milling)은 4편 절삭가공에서 이미 공부했다.

(1) 절삭속도 및 이송:

cutter의 외경을 d(mm), 회전수를 n(rpm), 절삭속도를 V(m/min)라 하면

와 같이 표시되며, 가공재료와 공구재료에 따른 절삭속도는 ☞ 4편에서 보충(절삭속도 및 이송 표)을 참조하라.

절삭 및 이송운동
☜

이송은 cutter 인당(刃當)에 대한 table의 이동거리 f_z(mm/tooth/rev) 또는 cutter 의 매 회전에 대한 table 의 이동거리 f_r(mm/rev)로 표시한다. 따라서 단위시간의 table 의 이동거리, 즉 이송속도 V_f(mm/min)와 이들 관계는 cutter의 날수를 z 라 할 때 다음과 같다.

(2) 절삭률:

원주(圓周) milling(slab milling, peripherial milling)에서 cutter 폭이 가공면 폭(b)보다 크고(a_p ≥ b), 물림깊이를 a_e라 하면 절삭률 Z_w는 다음과 같다.

slab milling

수직 milling 의 경우 물림깊이를 a_p , 물림폭을 a_e라 할 때 절삭률 Z_w는 다음과 같다.

수직 milling

(3) 절삭저항 및 동력:

그림(a)와 같은 helical cutter 로 원주 milling할 때 절삭저항은 주분력 F_c , 축방향 분력 F_a , 배분력 F_r을 생각할 수 있다. 그림(b)에서 보는 바와 같이 1개의 날에 대한 이송이 커지면 절삭저항은 증가하나, 증가율은 감소하는데 이것은 치수효과로 생각된다.

다음 그림에서 절삭인이 공작물에 대하여 임의각 φ만큼 절삭했을 때 절삭인당의 이송을 f_z , 미변형 chip(uncut chip) 두께를 t라 하면

평균절삭 torque 및 소요동력은 cutter 접촉각의 2분의 1인 점의 미변형 chip 두께 h_M으로부터 구해지는 비절삭저항 k_M에 의하여 결정할 수 있다는 것을 Schlesinger가 제안했다. h_M은 φ_s/2의 위치에서 미변형 chip 두께이며, 이 점에서의 비절삭저항은 φ_s각내에서 변하는 비절삭저항의 평균값이 될 것이다.

위 그림에서 비절삭저항 k_M을 h_M의 함수로 나타낸 것이며, 비절삭저항 k_M은 cutter의 나선각과는 무관하다.

이송속도 V_f(mm/nin), 회전수 n(rpm), cutter의 날수 z, 절삭깊이(물림깊이) a_p, 절삭폭 b(mm) 및 cutter 지름 d(mm)가 주어지고 h_M의 함수로서 k_M이 정해질 때 절삭저항 F_c는

가공재료의 인장강도를 σ(kg/mm²) (uncut) chip 평균두께를 h_M(mm)라 하면 비절삭저항 k_M(kg/mm²)에 대한 실험식을 소개하면 다음과 같다.