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Kalpakjian 기계공작법 Ch.21 문제풀이(절삭이론) 본문

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Kalpakjian 기계공작법 Ch.21 문제풀이(절삭이론)

Mechi 2017. 9. 4. 08:07

21.21 직교절삭에서 최대 온도 지점이 공구와 칩 접촉면 한가운데에 위치하는 이유에 대하여 설명하라. (힌트. 두 가지 열원에는 (a) 주전단면에서의 전단과 (b) 공구와 칩 접촉면에서의 마찰력)

 

직교절삭에서 최대 온도 지점이 공구와 칩 접촉면 중간에서 발생하는 것은 이유가 있다. 칩은 주전단부에서 최대 온도에 도달하는데, 그 온도는 공구의 경사면을 오르면서 감소한다. 마찰에 의한 열이 없다면 최고 온도 지점은 주전단면에서 발생해야 한다. 하지만 공구와 칩 접촉부에서 마찰은 온도를 상승시킨다. 칩이 생성되고 경사면을 오르면서 온도는 상승하기 시작한다. 결과적으로 마찰력만으로 발생하는 열을 고려하면 최대온도지점이 공구와 칩이 닿는 끝부분이어야 한다. 이 두 열원이 합쳐지면서 최고 온도 지점이 공구 끝단과 접촉부 끝단 사이의 어딘가에 존재하게 되는 것이다.

 

21.24 절삭공정에서 허용 온도가 상승할 경우 어떤 결과가 발생하는지 설명하라.

(a) 고온에 의해서 공구의 마멸이 가속된다.

(b) 고온은 공작물의 치수 변화를 야기하여 치수정확도를 감소시킨다.

(c) 절삭영역에서 과도한 온도는 금속학적 변화를 줄 수 있고, 가공면에 열손상을 주어 표면완전성을 저해한다.

 

21.25 절삭력은 절삭 깊이와 함께 증가하고 경사각과 함께 감소한다. 그 이유에 대하여 설명하라.

 

(a)  절삭깊이가 증가하면 시간당 재료제거율이 증가한다. 따라서 다른 조건이 동일하다면 필요에너지가 선형적으로 증가하므로 절삭력도 선형적으로 증가한다.

(b)  경사각이 감소하면 전단각이 감소하고 전단변형률이 증가한다. 따라서 제거되는 재료 부피당 에너지가 증가하고 절삭력은 증가한다. 경사각은 마찰에너지에도 영향을 준다.

 

21.28 무딘 절삭공구가 절삭 공정에 미치는 영향에는 어떤 것이 있는지 설명하라. 아주 날카로운 절삭공구를 사용하였을 때의 영향에 대해서도 설명하라.

 

무딘 절삭공구에는 여러가지 영향이 있다. 무딘 절삭공구는 날끝반경이 크다. 날끝반경이 클수록 유효 경사각이 감소하기 때문에 절삭력이 커진다. 실제로 얇은 절삭두께는 불가능하다. 또다른 영향으로 극심한 표면 변형과 무딘 절삭공구 날끝으로 표면을 문질러 발생하는 열로 인한 표면잔류응력, 찢어짐, 가공 표면의 균열 등이 발생할 수 있다. 무딘 공구날은 구성인선을 만드는 경향이 있고 이는 표면완전성에 나쁜 영향을 준다.

 

21.47 다음의 설명의 옳고 그름에 대하여 설명하고 이유를 적어라. (a) 전단각이 같을 경우 같은 절삭비를 주는 두 개의 사면경사각이 존재한다. (b) 절삭깊이와 경사각이 같은 경우 절삭유의 종류는 칩의 두께에 영향을 주지 않는다. (c) 절삭속도, 전단각, 경사각을 알고 있을 때 칩의 속도를 계산할 수 있다. (d) 경사각이 증가할수록 칩이 얇아진다. (e) 칩브레이커의 기능은 칩의 곡률을 줄이는 것이다.

 

(a)

(b) 틀림. 절삭유는 마찰에 영향을 주기 때문에 전단각에도 영향을 주어서 칩의 두께가 변화한다.

(c) 옳음. 절삭속도와 전단각, 경사각으로 칩의 속도를 계산할 수 있다.

(d) 옳음.

(e) 틀림. 칩브레이커의 역할은 칩의 반경을 줄이는 것이므로 곡률을 증가시킨다.

 

21.(8.5) 절삭유가 칩 형성에 어떻게 영향을 주는지 설명하라.

 

절삭유는 공구-칩 사이에 마찰에 영향을 줘서 전단각과 칩 두께에 영향을 준다. 다시 말해, 이들은 어떤 타입의 칩이 형성되는지에 영향을 준다. 또한, 효과적인 절삭유로 구성인선이 감소되거나 제거될 수 있다.

 

 

21.( 8.6) 어떤 조건에서 절삭유의 사용이 제한되는가?

 

(a) 절삭유가 공작물이나 절삭기계, 공구 또는 전체 절삭 공정에 부정적인 영향을 주는 경우

(b) 밀링의 경우 절삭유가 냉각작용에 의해 공구에 큰 온도변화를 주어 공구(특히, 세라믹 공구)의 열피로를 줄 수 있다.