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4 편      절  삭   가   공

11 장   broaching machine 가공(교과서 p.449)

broaching이란 그림과 같은 다인공구(多刃工具)를 공작물에 눌러 대고 통과시킴으로써 절삭가공하는 것이며, 이에 사용되는 기계를 broaching machine, 절삭공구를 broach라 한다. broaching에는 인발식(引拔式)과 압입식(押入式)이 있다. broaching은 복잡한 형상의 구멍이나 홈도 broach의 1회 통과로 완성할 수 있어 대량생산에 많이 이용되며, 다듬질면이 균일하고 정도가 높다.

broach의 절삭작용

[1] broaching machine의 종류

   
broaching machine에는 분류기준에 따라 다음과 같은 종류가 있다.

  1. broach의 운동방향에 따라
    • 수평식 broaching machine
    • 수직식 broaching machine
  2. 가공면의 내외에 따라
    • 내면가공 broaching machine
    • 외면가공 broaching machine
  3. broach 공구대의 수에 따라
    • 단두식(單頭式) broaching machine
    • 쌍두식(雙頭式) broaching machine
  4. 구동력 전달방식에 따라
    • 나사식 broaching machine
    • rack식 broaching machine
    • 유압식 broaching machine
  5. broach의 절삭방향에 따라
    • 인발식(引拔式) broaching machine
    • 압입식(押入式) broaching machine
    • 연속식(連續式) broaching machine
                다음 그림은 broaching machine의 예이다.

[2] broach

(1) broach의 종류:

broach에는 날과 몸체가 일체로된 일체형(一體形) broach, arbor 위에 날이 붙은 shell을 끼워서 사용되는 shell broach 및 tool holder에 고속도강 또는 초경합금으로 된 날이 삽입되어 사용되는 삽입형 broach 등이 있으며, broach는 다음 그림(A)에서와 같이 자루(shank), 안내부(front pilot), 절삭부(cutting teeth), 평행부(finishing teeth) 등으로 되어 있다. 그림(B)는 broach 날(刃)의 각부 명칭을 보여 주며, 그림(C)는 broach 종류의 예이다.

(2) broach의 설계:

(2-1) broach의 치(齒):

절삭부에서 중요한 것은 pitch와 角이다. 앞의 그림(B)에서 p: pitch, L: 절삭할 부분의 길이라 하면

c = 1.5 ~ 2(연재에서는 작은 값, 경재에는 큰 값을 취한다)

다음 표는 broach의 산수와 절삭길이의 관계를 보여준다.

broaching에서 진동을 방지하기 위하여 pitch를 서로 다르게 하여 시간에 대한 절삭저항의 분포를 균등하게 한다. 일반적으로 pitch를 0.1 ~ 0.5mm 정도씩 점진적으로 증가시키는 것이 좋다.
h: 치높이(gullet depth)로서 앞의 치보다 0.07mm 정도씩 높게 취하고 후단부에서 3개 정도는 같은 높이로 하며, p: pitch라 하면

절삭저항에 제한이 있으므로 동시에 절삭작용을 하는 이수(齒數)는 6 ~ 8개 정도가 좋다. root 반지름 r와 pitch의 관계는 다음과 같다.

broach의 경사각과 여유각, pitch와 land의 관계는 다음 표와 같다.

(2-2) broach의 재질과 열처리:

broach는 보통 고속도강(高速度鋼; high speed steel, H.S.S.)으로 제작되고, 정확한 다듬질 치수가 요구될 때에는 초경합금을 붙여 만든다. 대형의 broach는 본체는 탄소강으로 하고, 인부(刃部)는 고속도강 또는 초경합금을 심어 만든다.
broach는 형상이 복잡하여 열처리가 어렵고, 굽힘에 주의하여야 한다. 열처리 후 온도가 내려가기 전에 press 등으로 굽힘을 바로잡고 전용연삭기를 사용하여 shank부와 인부(刃部)를 연삭한다.

[3] 절삭조건

    절삭속도와 절삭깊이는 broach의 재질 및 형상, 공작물의 재질 및 크기 등과 같은 조건에 따라 다르나, 보통 사용되는 절삭속도와 깊이는 다음 표와 같다.

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