구성인선 (Built-Up Edge, BUE)란?
구성인선은 절삭 작업 중 칩이 공구 날 끝에 달라붙어 단단하게 굳는 현상으로, 연강, 스테인리스강, 알루미늄 등과 같이 공구 재료와 친화성이 높은 재료를 절삭할 때 주로 발생한다. 구성인선이 형성되면 가공 표면이 거칠어져 품질이 저하될 수 있으며, 추가적인 후처리가 필요할 수도 있다. 그러나 얇고 안정적인 구성인선은 공구 경사면을 보호하여 마모를 줄이고, 공구 수명을 연장하는 긍정적인 역할을 할 수도 있다. 따라서 적절한 절삭 조건과 공구 유지 관리를 통해 구성인선을 효과적으로 제어하는 것이 중요하다.
구성인선이 생기는 원인
구성인선은 주로 절삭 속도가 낮을 때, 절삭 온도가 높을 때, 가공 재료의 연성이 높을 때, 윤활 및 냉각이 부족할 때, 그리고 공구의 날이 무뎌졌을 때 발생한다. 절삭 속도가 너무 낮으면 칩이 쉽게 변형되면서 공구에 달라붙어 구성인선이 형성되기 쉽다.
또한, 가공 중 발생한 열이 적절히 배출되지 않으면 가공물이 공구에 용착되면서 구성인선이 생긴다. 연성이 높은 알루미늄이나 저탄소강과 같은 재료는 쉽게 늘어나고 공구에 부착되기 쉬워 구성인선이 발생할 가능성이 높다.
절삭유가 부족하면 칩이 공구에 더 잘 들러붙으며, 공구의 날이 무뎌지면 절삭력이 증가하여 절삭 중 재료가 공구에 용착되기 쉬워진다.
구성인선이 생기는 과정
구성인선의 발생주기는 발생 – 성장 – 분열 – 탈락의 과정을 반복하며 1/10~1/200초를 주기로 계속 반복해서 생기게 됩니다. 앞서 설명한 바와 같이 절삭 작업 중 절삭 공구의 날 끝에 칩이 부착되어 형성되는 것이 구성인선인데, 이는 특정 조건에서 칩이 공구에 달라붙고, 점차적으로 성장하면서 절삭 성능에 영향을 미치게 됩니다.
발생-접착 단계
절삭 과정에서 고온·고압이 발생하며, 칩과 공구 사이의 마찰력이 증가합니다. 연강, 알루미늄, 스테인리스강과 같이 연성이 높은 재료는 높은 온도에서 공구 표면에 달라붙기 쉬운 성질을 가집니다. 칩 일부가 공구의 절삭 날 끝에 미세한 입자로 먼저 부착됩니다.
성장 단계
절삭이 계속되면서 공구 날에 부착된 칩이 점점 두꺼워집니다. 높은 압력과 마찰열로 인해 칩이 더욱 강하게 부착되며, 기존 구성인선 위에 새로운 층이 추가됩니다. 구성인선이 일정 크기로 성장하면 절삭 날의 형태가 변형될 수 있습니다.
분열 및 탈락과 반복 형성
구성인선이 너무 커지면 절삭력과 공구의 진동으로 인해 일부가 떨어져 나갑니다. 떨어진 구성인선 조각이 가공 표면에 부착되어 표면 거칠기를 악화시킬 수 있습니다. 이후 다시 새로운 구성인선이 형성되는 과정이 반복됩니다.
구성인선을 줄이기 위한 방법
구성인선을 방지하려면 몇 가지 중요한 방법을 적용해야 한다. 먼저, 절삭 속도를 적절히 조절하는 것이 중요하다. 속도가 너무 낮으면 칩이 쉽게 변형되어 공구에 달라붙기 쉬우므로, 적절한 속도를 유지해야 한다. 또한, 절삭유를 충분히 사용하여 냉각 및 윤활 효과를 극대화하면 칩이 공구에 붙는 것을 줄일 수 있다.
공구 재질과 코팅을 적절히 선택하는 것도 효과적인 방법 중 하나이다. TiN(질화티타늄), TiAlN(질화알루미늄티타늄) 등의 코팅을 적용하면 공구 표면의 마찰을 줄이고 구성인선이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 적절한 절삭각을 가진 공구를 선택하면 재료가 공구에 부착되는 현상을 줄이고 가공 효율을 높일 수 있다.
마지막으로, 가공 재료에 맞는 절삭 조건을 설정하는 것이 중요하다. 이송 속도와 절입량을 적절히 조정하면 칩의 형성과 배출이 원활해져 구성인선이 덜 생긴다. 이러한 방식을 적절히 적용하면 가공 품질을 향상시키고 공구의 수명을 연장할 수 있다.
Leave a Reply
Your email is safe with us.