신뢰할 수 없는 공구 칩 파손 원인 분석 및 해결 방법
툴칩 깨는 지식, 얼마나 알고 계시나요? 이 글을 읽고 나면 일상 업무에 도움이 될 것이라고 믿습니다.
공구 칩 파손의 신뢰성은 정상적인 생산 및 작업자 안전에 큰 영향을 미칩니다. 절삭 시 깨진 칩이 튀어 사람에게 해를 끼칠 수 있으며 공작 기계가 손상되기 쉽습니다. 그러나 긴 띠 모양의 칩은 가공물이나 공구를 감싸서 가공물을 쉽게 긁고 공구를 손상시킬 수 있으며 심지어 작업자 안전에 영향을 미칠 수도 있습니다.
CNC 공작기계(머시닝센터) 등 자동화된 가공기계의 경우 절삭공구의 개수가 많고, 공구홀더와 공구의 긴밀한 연결로 인해 칩 파손 문제가 더욱 중요해진다. 절삭 공구 중 하나가 불안정하면 공작 기계의 자동 사이클이 중단되고 전체 자동 라인의 정상 작동이 중단될 수도 있습니다. 따라서 공구를 설계, 선택 또는 연삭할 때 공구 칩 파손의 신뢰성을 고려해야 합니다. CNC 공작 기계(머시닝 센터) 등의 경우 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.
절삭 공구, 작업물, 인접한 공구 및 장비에 칩이 얽혀서는 안 됩니다.
작업자와 관찰자의 안전을 보장하기 위해 칩이 튀어서는 안 됩니다.
정밀 가공 중에 칩이 공작물의 가공 표면을 긁어서 가공 표면의 품질에 영향을 주어서는 안 됩니다.
절삭 공구의 미리 정해진 내구성을 보장하고 조기 마모를 방지하며 손상을 방지하기 위해 모든 노력을 기울이십시오.
칩이 흘러나와도 절삭유 주입을 방해하지 않습니다.
칩은 기계 가이드나 기타 구성 요소를 긁지 않습니다.
위의 요구 사항을 충족하는 것에 기초하여 절삭 공구마다 칩 길이에 대한 요구 사항이 다릅니다. 예를 들어, 황삭 강재의 최대 칩 길이는 일반적으로 약 100mm입니다. 좋은 차는 약간 더 길어야합니다. 지나치게 미세한 칩을 방지하려면 기계 가이드 및 공구 장치(예: 기준면)의 중요한 부분에 쉽게 내장되므로 추가 보호 장치가 필요할 뿐만 아니라 칩 제거에도 어려움이 따릅니다.
포밍 터닝 공구, 슬로팅 터닝 공구, 절삭 터닝 공구 등 칩 파손이 발생하기 쉬운 특정 절삭 공구의 경우 CNC 머시닝 센터와 같은 자동화 공작 기계에서 안정적인 칩 컬링이 보장되어야 합니다.
하나
칩 형태의 분류
공작물 재료, 공구 형상 매개변수 및 절삭량의 특정 조건에 따라 칩의 모양에는 일반적으로 스트립 칩, C자형 칩, 치핑 칩, 파고다형 칩, 스프링형 칩, 길고 단단한 나사 칩, 나사가 포함됩니다. 칩 등
1. 줄무늬 잔해
플라스틱 금속 재료를 고속 절단할 때 칩 브레이킹 조치를 취하지 않으면 띠 모양의 칩이 쉽게 형성됩니다. 이 칩은 연속적이고 종종 공작물이나 공구에 얽혀 공작물 표면이 쉽게 긁히거나 절삭날이 손상됩니다. 도구를 사용하고 심지어 사람들에게 부상을 입힐 수도 있습니다. 따라서 가능한 한 스트립 형태의 칩이 형성되는 것을 피하는 것이 좋습니다.
그러나 때때로 우리는 칩이 원활하게 배출될 수 있도록 스트립 칩을 얻기를 바랍니다. 예를 들어, 수직 보링 머신에서 막힌 홀을 보링하는 경우입니다.
2. C자형 잔해
일반 탄소강 및 합금강 소재를 선삭할 때 칩 홈이 있는 선삭 공구를 사용하면 쉽게 C형 칩을 형성할 수 있습니다. C자형 칩은 스트립 칩의 단점이 있습니다. 그러나 대부분의 C자형 칩은 선삭 공구의 뒷면이나 가공물의 표면과 충돌하여 파손됩니다. 고주파 충돌 및 칩 파손은 절삭 공정의 부드러움에 영향을 미쳐 가공 표면의 거칠기에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 정밀 가공 중에는 일반적으로 C형 칩을 얻는 것이 바람직하지 않습니다. 대신 절단 공정을보다 안정적으로 만들기 위해 긴 나선형 코일 칩을 얻는 것이 더 바람직합니다.
3. 풍차 모양의 부스러기
대형 선반에서 절삭 깊이가 크고 이송률이 높은 강철 부품을 선삭하면 넓고 두꺼운 칩이 생성됩니다. C자 모양의 칩이 형성되면 절삭날이 쉽게 손상될 수 있으며 심지어 날아가서 사람이 다칠 수도 있습니다. 그래서 일반적으로 칩 홈 바닥의 원호 반경이 커지므로 칩이 헤어 스트립을 형성하고 가공 표면에 충돌하여 부서지며 자체 무게에 의해 떨어집니다.
4. 길고 촘촘한 부스러기
길고 촘촘한 칩의 형성 과정은 상대적으로 안정적이며 청소도 편리합니다. 일반 선반에서는 칩 모양이 좋습니다.
5. 탑 모양의 부스러기
CNC 가공이나 공작기계, 자동 라인 가공 시에는 공구나 가공물과 엉키지 않는 칩을 얻는 것이 바람직합니다. 그리고 청소도 편리해요.
6. 눈사태 잔해
주철, 부서지기 쉬운 황동, 주조 청동과 같은 부서지기 쉬운 재료를 선삭할 때 바늘 모양 또는 조각난 잔해물이 쉽게 형성되며, 이는 튀거나 사람을 다치게 할 수 있으며 공작 기계를 손상시키기 쉽습니다. 칩 롤링 조치를 채택하면 칩을 짧은 롤로 연결할 수 있습니다.
즉, 절단 가공의 특정 조건이 다르며 원하는 칩 모양도 다릅니다. 그러나 칩의 모양에 관계없이 확실하게 부서져야 합니다.
둘
칩 파손의 원리
금속 절단 과정에서 칩이 부서지기 쉬운지 여부는 칩의 변형과 직접적인 관련이 있습니다. 따라서 칩 브레이킹 원리를 연구하려면 칩 변형 법칙을 연구하는 것부터 시작해야 합니다.
심각한 소성 변형으로 인해 절단 과정에서 형성된 칩은 경도가 증가하는 반면 가소성과 인성은 크게 감소합니다. 이 현상을 냉간 가공 경화라고 합니다. 냉간 가공 경화 후 칩은 단단해지고 부서지기 쉬워지며 교번 굽힘이나 충격 하중을 받으면 쉽게 부서집니다. 칩이 경험하는 소성 변형이 클수록 취성 현상이 더욱 심각해지고 부서지기 쉽습니다. 칩 브레이킹이 어려운 고강도, 고가소성, 고인성을 지닌 재료를 절삭할 때, 칩 브레이킹 목표를 달성하기 위해서는 칩의 변형을 증가시켜 가소성과 인성을 낮추는 노력이 필요합니다.
칩의 변형은 두 부분으로 구성될 수 있습니다.
첫 번째 부분은 절단 과정에서 형성된 기본 변형입니다. 플랫 경사면 선삭 공구를 사용하여 쾌삭 중에 측정된 칩 변형은 기본 변형 값에 상대적으로 가깝습니다. 기본 변형에 영향을 미치는 주요 요인으로는 공구 경사각, 네거티브 챔퍼, 절삭 속도 등이 있습니다. 선단각이 작을수록 네거티브 모따기가 넓어지고 절삭 속도가 낮을수록 칩의 변형이 커져 칩 파손에 더 도움이 됩니다. 따라서 선단각을 줄이고 네거티브 챔퍼를 넓히고 절삭 속도를 줄이는 것이 칩 파손을 촉진하는 방법이 될 수 있습니다.
두 번째 부분은 흐름과 컬링 과정에서 칩이 겪는 변형으로, 이를 추가 변형이라고 합니다. 대부분의 경우 절삭 공정 중 기본적인 변형만으로는 칩을 파손시킬 수 없으며 경화 및 파손 목적을 달성하려면 추가적인 변형을 추가해야 하기 때문입니다. 칩을 강제로 추가 변형시키는 가장 간단한 방법은 전면 절삭면의 특정 모양의 칩 홈을 연삭(또는 프레스)하여 칩을 강제로 칩 홈에 유입시킨 후 컬링 및 변형시키는 것입니다. 추가적인 컬링 변형을 겪은 후 칩은 더욱 단단해지고 부서지기 쉽습니다. 공작물이나 뒷면 절단면과 충돌하면 쉽게 부러집니다.
삼
칩 브레이킹 홈이 칩 브레이킹(롤링)에 미치는 영향
칩 파괴 홈은 칩에 추가적인 변형 역할을 할 뿐만 아니라 칩의 모양과 파괴에도 중요한 영향을 미칩니다. 절삭 가공에서는 칩 홈의 다양한 모양과 크기, 칩 홈과 주 절삭날 사이의 경사각을 사용하여 칩의 컬링과 브레이킹을 제어합니다. 이러한 규칙을 더 잘 이해하고 익히기 위해 칩 홈의 모양과 크기, 칩 홈과 주절삭날 사이의 경사각이 칩 형상과 칩 파손에 미치는 영향을 자세히 분석합니다.
1. 칩 홈의 형상
칩 브레이킹 홈의 형상에는 직선 호, 직선 호, 완전 호의 세 가지 유형이 있습니다.
(1) 직선과 원호의 칩 차단홈은 직선과 원호를 연결하여 형성됩니다. 직선 부분은 공구의 전면을 형성하며 홈 바닥 호의 반경 Rn 크기는 칩의 컬링 및 변형에 일정한 영향을 미칩니다. Rn이 작으면 칩 컬링 반경이 작고 칩 변형이 큽니다. Rn이 크면 칩 컬링 반경이 크고 칩 변형이 작습니다. 적당한 절입 깊이(절입 깊이 ap=2-6mm)에서는 일반적으로 Rn=(0.4-0.7) B가 선택됩니다. 여기서 B는 절단 폭입니다. 칩 그루브.
(2) 선형 칩 홈은 두 개의 직선이 교차하여 형성되며 바닥 각도는 180도 - σ( σ 칩 분쇄 플랫폼 웨지 각도, 홈 바닥 각도(180도 - σ)라고 함)의 기능을 대체합니다. arc Rn.홈 바닥 각도가 작으면 칩의 컬링 반경이 작아 칩의 변형량이 크고, 홈 바닥 각도가 크면 칩의 컬링 반경이 크고, 칩의 변형이 작습니다.적절한 절삭 깊이에서 칩 브레이킹 테이블의 웨지 각도는 일반적으로 60도에서 70도 사이에서 선택됩니다.
위의 두 가지 유형의 칩 절단 홈은 탄소강 및 합금 구조강 가공에 적합하며 전면 모서리는 일반적으로 . 5-15도 범위 내.
(3) 풀 아크 칩 차단 홈의 주요 매개변수는 홈 폭 B, 홈 바닥 아크 반경 Rn, 정면 각도 입니다. 그들 사이의 관계는 다음과 같습니다.
注:见图5C
구리, 스테인리스강과 같은 높은 플라스틱 재료를 절단할 때 풀 아크 칩 차단 홈이 자주 사용됩니다. 높은 플라스틱 재료를 가공할 때 공구 경사각이 상대적으로 크게 선택되기 때문에(같은 크기(0=25도 ~30도)의 전면 각도를 가진 풀 아크 칩 브레이킹 그루브 공구의 절삭날은 상대적으로 견고합니다. 홈도 얕아서 칩 배출에 더욱 실용적입니다.
2. 칩 홈의 폭
칩 홈의 폭 B는 이송 속도 f와 절삭 깊이 ap와 관련이 있습니다. 이송 속도 f가 증가하면 절삭 두께가 증가하고 이에 따라 칩 홈의 폭도 넓어져야 합니다. 절단 깊이가 크고 홈도 적당히 넓어야합니다.
칩 홈 폭 B의 변화가 칩 컬링 및 변형에 미치는 영향은 고정되고 변하지 않습니다. 그림 9a는 홈 폭이 기본적으로 이송 속도에 맞춰져 있고 칩이 충돌하여 C자 모양으로 부서지기 전에 구부러지고 변형되는 것을 보여줍니다. 그림 9b는 홈이 충분히 넓지 않고, 칩 컬링 반경이 작고, 변형이 크고, 충돌 후 짧은 C자 모양으로 부서지거나 조각난 작은 조각을 형성함을 보여줍니다. 그림 9c는 홈이 너무 좁고 칩이 작은 롤에 압착되어 홈에 막혀 유출이 어려워 칩이 막히고 절삭날이 손상되는 것을 보여줍니다. 그림 9d와 e는 홈이 너무 넓고, 칩 컬링 반경이 너무 크고, 변형이 충분하지 않으며, 부서지기 쉽지 않음을 보여줍니다. 때로는 홈 바닥까지 흐르지도 않고 자유롭게 띠 모양의 칩을 형성하기도 합니다.
대략적으로 말하면 중탄소강 절단을 위해 이송 속도를 사용하여 칩 홈의 폭을 처음 선택하면 폭 B와 이송 속도 f 사이의 관계는 약 B=10f입니다. 합금강을 절삭할 때 칩 변형을 증가시키려면 B=7f를 사용할 수 있습니다.
칩 홈의 폭 B도 절삭 깊이 ap에 적합해야 합니다. 일반적으로 슬롯 폭 B는 ap를 기준으로 대략적으로 선택할 수 있으며, ap가 클 경우 B도 더 커야 합니다. ap가 작으면 B를 적절하게 줄여야 합니다. 절삭 깊이가 너무 깊고 홈이 너무 좁으면 칩이 넓어지고 홈에서 말리기가 쉽지 않아 칩이 홈 바닥으로 흘러 들어가지 않고 스스로 스트립 모양의 칩을 형성하는 경우가 많기 때문입니다. 절삭 깊이는 작지만 홈이 너무 넓으면 칩이 좁고 흐름이 상대적으로 자유롭고 변형이 충분하지 않으며 파손되기 쉽지 않습니다.
3. 칩 홈과 주절인선 사이의 경사각
칩 홈과 주인선의 틸팅 방법에는 일반적으로 사용되는 외부 틸팅, 평행 틸팅, 내부 틸팅의 세 가지가 있습니다.
(1) 외부 경사형
바깥쪽으로 경사진 칩 홈은 앞면이 넓고 뒷면이 좁으며 앞면이 깊고 뒷면이 얕습니다.
그림 11과 같이 외부 경사 칩 파괴 홈의 칩 컬링 변형이 큽니다. 절삭 속도는 공작물의 외부 표면 A 근처에서 가장 높으며 홈은 좁습니다. 칩은 먼저 막히고 말리며 컬링 반경이 작고 변형이 큽니다. 절삭날 B에서는 절삭 속도가 느리고 홈이 넓습니다. 칩은 최종적으로 더 큰 컬링 반경으로 컬링되며, 이는 칩을 뒷면 절삭 표면이나 가공할 표면으로 뒤집는 힘을 생성합니다. 충돌 후에는 부서져 C자형 칩을 형성합니다.
칩 홈 형태입니다. 적당한 절삭 깊이에서는 칩 브레이킹 범위가 넓고 칩 브레이킹 효과가 안정적이고 신뢰할 수 있으며 생산에 널리 사용됩니다. 경사각 τ 값은 주로 공작물의 재질에 따라 결정됩니다. 일반적으로 중탄소강을 절단할 때는 τ= 로 취합니다. 합금강을 8도에서 10도까지 절단할 때는 칩 변형을 증가시키기 위해 τ= 10도 ~15도를 취합니다.
그러나 절입 깊이가 큰 경우 가공물의 외부 표면 A 근처 칩 홈의 폭이 작기 때문에(그림 11 참조) 칩이 막히거나 절삭날을 손상시키기 쉽습니다. 따라서 일반적으로 평행 절단이 대신 사용됩니다.
(2) 병렬
평행한 칩 분쇄 홈의 칩 변형은 외부 경사 홈의 칩 변형만큼 크지 않으며, 대부분의 칩은 공작물의 가공 표면과 충돌할 때 파손됩니다.
탄소강 칩 절단 시 평행 칩 파쇄 홈의 칩 파쇄 효과는 기본적으로 외부 경사 홈의 칩 파쇄 효과와 유사하지만 칩의 추가적인 컬링 변형을 증가시키려면 이송 속도를 약간 높여야 합니다.
(3) 내부 경사형
내부로 기울어진 칩 분쇄 홈(그림 12 참조)은 가공물의 외부 표면 A에서 가장 넓고 공구 팁 B에서 가장 좁습니다. 따라서 칩은 종종 B 지점에서 작은 롤로 말려진 다음 지점 B에서 큰 롤로 말립니다. point A. 주절인선의 경사각을 3도~5도로 설정하면 칩이 연속적이고 촘촘한 컬을 형성하기 쉽습니다. 내부 경사 칩 분쇄홈과 주절인부 사이의 경사각은 일반적으로 τ=로 취해진다. 길고 촘촘한 칩 코일을 갖는 내부 경사 칩 분쇄 홈의 절삭 범위는 8도에서 10도까지 상당히 좁다. , 그래서 생산에서의 적용은 주로 정밀 선삭 또는 반정밀 선삭에 사용되는 외부 경사형 및 평행형만큼 일반적이지 않습니다.
네
일반적으로 사용되는 몇 가지 칩 브레이킹 방법
1. 칩브레이커 활용
앞서 언급했듯이 칩 브레이킹 홈은 칩 형성에 추가적인 역할을 할 뿐만 아니라 칩 컬링 및 브레이킹을 제어할 수도 있습니다. 칩 홈과 주절인선 사이의 형상, 크기, 경사각이 적절하면 칩 브레이킹이 안정적입니다. 용접형 공구이든 기계 클램프형 공구이든 재연삭형 공구 또는 비연삭형 공구로 사용할 수 있습니다.
절단 수량의 다양한 범위에 적응하기 위해. 경질 합금 인덱서블 블레이드에는 다양한 모양과 크기의 칩 홈이 있어 선택이 쉽고 경제적입니다. 이 방법은 절삭 가공에서 선호되고 가장 널리 사용되는 방법입니다.
단점은 절삭 공구의 합리적인 형상 매개변수 결정이 칩 브레이킹 요구 사항에 의해 제한된다는 것입니다.
2. 칩브레이커 사용
칩 브레이커에는 고정형과 조정형의 두 가지 유형이 있습니다. 그림 13은 선삭 공구의 조정 가능한 칩 브레이커를 보여줍니다.
선삭 공구의 전면 절삭면에 칩 가드 플레이트 1을 설치하십시오. 칩이 공구 전면을 따라 흘러나오면 칩 가드 플레이트 1의 저항으로 인해 구부러지고 부러집니다. 주어진 절삭 조건에서 안정적이고 신뢰할 수 있는 칩 브레이킹을 보장하기 위해 필요에 따라 매개변수 Ln 및 조정을 설계하고 조정할 수 있습니다. 나사 3을 풀고 스프링 4의 작용에 따라 칩 가드 플레이트 1과 압력 플레이트 2가 함께 들어올려 칩 가드 플레이트의 조정과 블레이드의 빠른 회전 및 교체가 용이해집니다. 이러한 유형의 칩 브레이커는 대형 및 중형 공작 기계의 절삭 공구에 일반적으로 사용됩니다.
3. 칩 브레이킹 장치 활용
칩 브레이킹 장치에는 다양한 유형이 있으며 일반적으로 기계식, 유압식, 전기식으로 나눌 수 있습니다. 칩 브레이킹 장치는 가격이 높지만 안정성과 신뢰성이 높아 일반적으로 자동 라인에만 사용됩니다. 그림 14는 선삭 공구에 사용되는 커터가 있는 칩 브레이킹 장치의 개략도입니다. 선삭 중에 칩은 칩 가이드 채널 2를 통해 흘러나오고 연속 회전하는 디스크 커터 3에 의해 강제로 절단됩니다. 그런 다음 절단된 칩은 칩 배출 채널 6에서 배출됩니다. 커터는 구동 샤프트 4에 의해 구동됩니다. 그림 1은 터닝 도구.
4. 공작물 표면에 프리그루빙을 이용하는 방법
공작물의 다양한 직경에 따라 가공 표면의 공작물의 축 방향을 따라 하나 또는 여러 개의 홈이 절단 깊이보다 약간 낮은 깊이로 사전 절단되어 절단 칩이 약한 부분을 형성하고 파손됩니다. 이는 가공물의 가공 표면 거칠기에 영향을 주지 않고 안정적인 칩 파손을 보장합니다. 인성이 높은 재료를 가공하는 경우에도 칩 브레이킹 효과는 여전히 매우 좋습니다. 예를 들어, 인성이 높은 피삭재(예: 40Cr)의 정밀 보링에서 다른 방법으로 칩을 절단하기 어려운 경우 보링 전에 가공 표면에서 세로 홈을 뽑아낼 수 있습니다. 이 방법은 고유한 장점을 보여줄 수 있습니다.
5. 공구 형상 매개변수 변경 및 절단 매개변수 조정
앞서 언급한 칩 브레이킹 원리로부터 공구 경사각을 줄이는 것으로 추론할 수 있습니다. 주 편차 각도를 늘리십시오. 주 절삭날의 네거티브 모따기를 연삭합니다. 절단 속도를 줄이십시오. 이송률을 높이고 주절삭인선의 형상을 변경하면 칩 파손이 촉진될 수 있습니다. 그러나 이러한 방법을 사용하여 칩을 분쇄하면 생산성 저하, 피삭재 표면 품질 저하, 절삭력 증가 등 부정적인 결과를 초래하는 경우가 많습니다. 이 방법은 자동 라인에서는 거의 사용되지 않으며 때로는 칩 브레이킹의 보조 수단으로만 사용됩니다.
또한, 절삭유를 사용하면 칩의 가소성과 인성을 감소시킬 수 있으며, 칩 파손에도 유리합니다. 절삭유 압력을 높이면 칩 파손이 더욱 촉진될 수 있으며, 이 방법은 홀 가공에 가끔 사용됩니다.
