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4 편      절  삭   가   공

[4] milling cutter(교과서 p.401)

cutter는 기본적으로 생산성과 가공정밀도가 커야 하나, 중절삭에서는 pitch를 크게 하여 chip의 배출을 용이하게 하고, 다듬질 절삭과 같은 경절삭에서는 pitch를 작게 한다. 가공물이 얇을 때에는 helix 각이 큰 cutter를 사용하면 straight cutter 또는 helix 각이 작은 cutter에 비하여 가공물의 변형이 적기 때문에 이송을 보다 크게 할 수 있다.

(1) cutter의 종류:

☞ milling cutter는 분류기준에 따라 다음과 같은 종류가 있다.

  1. 작업에 따라
    • 평(平) cutter(plain cutter)
    • 측면(側面) cutter(side cutter)
    • 각형(角形) cutter(angular cutter)
    • 총형(總形) cutter(formed cutter)
  2. 구조에 따라
    • 일체형(一體形) cutter(solid type cutter)
    • 조립형(組立形) cutter(built-up cutter)
  3. 형태에 따라
    • 원통형(圓筒形) cutter(shell type cutter)
    • 자루형 cutter(taper & straight shank cutter)

본교재에서는 작업에 따른 종류에 대하여 설명한다.

(1-1) 평(平) cutter(plain cutter):

☞ 평 cutter는 외주면(外周面)에만 절인(切刃)이 있으며, 보통 폭이 10~15mm인 것은 절인이 직선이고, 그 이상의 폭에 대해서는 helical로 되어 있다. cutter의 폭보다 좁은 평면가공에 사용된다. helical 절인의 cutter는 각 절인이 절삭을 순차적으로 하여 직선절인의 결점을 보완하며, 소비동력이 적고 가공면의 정도가 좋으나, 추력(推力; thrust)이 작용하는 결점이 있다.

(1-2) 측면(側面) cutter(side cutter):

☞ 측면 cutter는 외주면과 양측면에 절인을 갖는 폭이 비교적 좁은 원통형 cutter로서 홈, 단면가공(端面加工) 및 평면가공에 사용된다. half-side cutter는 외주면과 한쪽 측면에 절인을 갖는 cutter이다.

(1-3) 총형(總形) cutter(formed cutter):

☞ 총형 cutter는 외주에 소요제품의 외형과 같은 곡선의 윤곽을 갖고 있으며 gear, cutter, reamer 등의 가공에 사용된다.

(1-4) 각형(角形) cutter(angular cutter):

☞각형 cutter는 원추면(圓錐面)에 절인을 갖고 있으며, 각절삭가공(角切削加工) 등에 사용된다.

(1-5) metal slitting saw:

☞ metal slitting saw는 폭이 0.8 ~ 5.0mm인 plain cutter 및 side cutter로서 측면이 접시형태로 들어가 여유면을 두어 마찰을 피하며, 절단(切斷) 및 좁고 깊은 홈가공에 사용된다. metal slitting saw는 얇기 때문에 이송/tooth은 plain cutter 것의 1/8~1/4 정도로 한다.

(1-6) 정면(正面) cutter(face cutter):

☞ 정면 cutter는 지름이 150mm 정도이고, 외주와 한쪽 단면 및 모서리에 절인이 있으며, face mill arbor에 고정하여 수직식 milling machine에서 넓은 평면가공에 사용된다.

face cutter에 의한 정면가공을 한다.

(1-7) end mill:

☞ end mill은 정면 cutter와 같이 외주와 단면에 절인이 있고 자루(shank)가 있어 ☞ chuck에 고정하여 수직 milling machine에서 홈가공 및 곡면가공 등에 사용된다.
T 홈과 같은 형상의 가공용은 외주와 상하면에 절인이 있고, 대형의 end mill은 자루와 절인부가 별개로 되어 있으며 이를 shell end mill이라 한다.

end mill을 사용하여 홈가공을 한다.
end mill을 사용하여 홈가공을 한다.

(1-8) fly cutter:

☞ fly cutter는 선삭용 bite와 같은 공구를 특수 holder에 고정한 것으로서, 넓은 평면가공에 사용된다.

(2) cutter 재료:

cutter의 절삭작용은 단속적(斷續的)으로 행해지기 때문에 큰 경도와 인성(靭性)을 함께 요구하고 있으며, 대부분의 일체형 cutter에는 ☞ 고속도강(高速度鋼; high speed steel, H.S.S.)이 주로 사용되나 최근에는 ☞ 초경합금(超硬合金; sintered carbide)을 경납땜 및 insert 형태로 많이 사용되어 절삭속도가 고속도강의 3 ~ 10배에 이른다. 고속도강에서 C는 경화에 효과가 있고, W과 Mo은 고온경도를 유지케 하는데 효과가 있다. 초경합금의 단점은 값이 비싸고, 재연삭이 어려우며, 취성이 있어 공작기계를 포함한 공작물의 고정강성이 커야 한다.

(3) cutter의 各部 명칭과 角:

절삭을 효율적으로 수행하기 위해서는 cutter 각을 적정하게 취하여야 하며, 그 크기는 가공정밀도, 가공재료, 공작기계의 상태 및 절삭조건 등에 따라 다르다. 일반적으로 경도와 강도가 낮은 금속의 절삭에서는 경사각을 크게 하고, 경도와 강도가 큰 금속의 절삭에서는 경사각을 작게하여 절인의 강도를 크게 한다.
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一體形 cutter의 各部 명칭과 角


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삽입형 face cutter의 각부 명칭과 각

(3-1) 상면경사각(반경경사각):

인선(刃先)에서 cutter의 중심을 통하는 선(법선)과 cutter의 경사면(face)이 이루는 각으로서, Cincinnati Milling Machine Co.에서는 고속도강 cutter로 강을 절삭할 때 15°, 주철의 절삭에서는 8~10°정도를 추천하고 있다.

(3-2) 여유각:

이(齒)의 land와 인선의 접선이 이루는 각이 1번 여유각이며 1번 여유각은 land와 가공면의 마찰을 피하기 위한 것이고, land면과 배면(背面)이 이루는 각을 2번 여유각이라 하며 land의 폭과 치(齒)의 강도를 조정하기 위한 각이다.
cutter가 무디어지어 여유면을 재연삭할 때에는 1번 여유면을 먼저 연삭한다. 문헌에 따라서는 제2번 여유각이 제1번 여유각을 포함하는 경우가 있으므로 유의하기 바란다.
다음 표는 고속도강 cutter에 대한 추천 여유각이다.

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