절단을 위한 도구 각도: 갈퀴, 간격 및 기타 설명

절삭 작업에서 공구 각도가 실제로 하는 일

공구 각도는 절삭 공구가 가공물과 맞물리는 방식을 결정하여 절삭력, 발열, 표면 조도 및 공구 수명에 영향을 미칩니다. 올바른 각도를 얻으면 절삭 부하가 20~40% 감소하고 공구 수명이 2~3배 연장됩니다. 잘못 구성된 형상과 비교됩니다. 선삭, 밀링, 드릴링 등 어떤 작업을 하든 원리는 동일합니다. 공구는 과도한 마찰이나 휘어짐 없이 재료를 깨끗하게 절단해야 합니다.

절삭 공구의 각 각도에는 특정 기계적 역할이 있습니다. 각도를 바꾸면 선명도, 강도, 열 관리 간의 균형이 바뀌게 됩니다. 각 각도의 역할과 그에 따른 장단점을 이해하는 것이 실용적인 도구 선택 및 연삭의 기초입니다.

코어 절단 각도와 그 기능

레이크 각도

경사각은 공작물 표면에 수직인 선에 대한 절단면의 각도입니다. 절삭 효율과 칩 흐름에 가장 큰 영향을 미칩니다.

• 포지티브 경사각 (예: 5° ~ 15°): 더 날카롭고 공격적인 절삭날을 만듭니다. 절삭력과 열을 줄여 알루미늄, 구리, 연강과 같은 부드럽거나 연성 재료에 이상적입니다. 그러나 이는 최첨단을 약화시킵니다.
• 네거티브 경사각 (예: -5° ~ -7°): 가장자리를 압축하여 가장자리를 강화합니다. 주철, 경화강, 세라믹 등 단단하고 부서지기 쉬우며 연마성이 있는 재료에 사용됩니다. 더 많은 절삭력이 필요하지만 치핑에 강합니다.
• 제로 경사각 : 절충 - 적당한 강도와 적당한 절단 효율성. 범용 HSS 툴링에서 일반적입니다.

실제 예: 6061 알루미늄을 가공할 때 경사각은 10°~15°가 표준입니다. 회주철의 경우 모서리 파손 없이 마모성, 취성 칩을 처리하기 위해 -5° ~ -7°의 네거티브 경사각이 선호됩니다.

클리어런스(릴리프) 각도

여유각은 공구 측면이 가공물과 마찰되는 것을 방지하기 위해 절삭날 아래에서 연마됩니다. 적절한 간격이 없으면 마찰이 급격히 증가하여 열이 발생하고 마모가 가속화됩니다.

• 일반적인 범위: 대부분의 터닝 및 밀링 작업에서 5° ~ 15°.
• 부드러운 소재는 구성인선을 방지하기 위해 더 큰 여유각(8°–12°)을 통해 이점을 얻습니다.
• 단단한 재료는 가장자리 강도를 유지하기 위해 더 작은 여유각(5°~7°)이 필요합니다.
• 여유 공간이 너무 많으면 공구가 약해집니다. 너무 적으면 마찰과 열이 발생합니다.

웨지 각도

쐐기 각도(공구 각도 또는 끼인각이라고도 함)는 경사면과 여유면 사이에 형성된 공구 본체 자체의 각도입니다. 이는 독립적으로 설정되지 않으며 경사각과 여유각의 결과입니다.

웨지 각도 = 90° − 경사각 − 여유각

더 큰 웨지 각도는 더 견고하고 충격에 강한 엣지를 의미합니다. 웨지 각도가 작을수록 날이 더 날카롭고 깨지기 쉽습니다. 이 관계는 단순히 모든 각도를 최대화할 수 없는 이유를 분명하게 보여줍니다. 선명도를 높이려면 강도를 희생해야 합니다.

측면 및 끝 절삭날 각도

단일 지점 선삭 공구에서는 두 개의 추가 각도가 공구가 컷에 들어가고 나가는 방식을 형성합니다.

• 측면절인각(SCEA) : 절삭날과 이송방향 사이의 각도. 이를 늘리면(예: 0°에서 15°로) 채터링이 줄어들지만 반경방향 힘이 증가합니다. 황삭강에는 15° SCEA가 일반적입니다.
• 끝절인각(ECEA) : 공구 노즈의 릴리프를 제어합니다. 일반적으로 5°~15°입니다. 너무 작으면 마찰의 위험이 있습니다. 너무 크면 모서리가 약해집니다.

노즈 반경

엄밀한 의미의 각도는 아니지만 노즈 반경은 절단 각도와 함께 작동합니다. 더 큰 노즈 반경(예: 0.8mm 대 0.4mm)은 절삭력을 더 넓은 영역에 분산시켜 표면 조도와 날 강도를 향상시킵니다. 그러나 이는 또한 반경방향 절삭력을 증가시켜 가는 가공물에 편향을 일으킬 수 있습니다.

소재별 권장 공구 각도

올바른 공구 형상은 공작물 재료에 따라 크게 다릅니다. 아래 표에는 단일 지점 선삭 공구의 일반적인 시작점이 요약되어 있습니다.

드릴링 및 밀링의 공구 각도

드릴 포인트 각도

트위스트 드릴의 경우 키 각도는 다음과 같습니다. 포인트 각도 (팁에 각도 포함):

• 118° : 강철 및 대부분의 금속에 대한 범용 드릴링을 위한 표준 포인트 각도입니다. HSS 드릴 세트의 기본값입니다.
• 135° : 분할점 형상으로 단단한 재료에 적합하며 예비 구멍 없이 자체 중심 조정이 가능합니다. 스테인리스 스틸의 경우 118°에 비해 걷기가 최대 50% 감소합니다.
• 90°~100° : 나무, 플라스틱, 부드러운 알루미늄 등 납작하고 부드러운 재질입니다. 획기적인 폭발을 방지합니다.
• 60° : 판금에 특화된 형상으로 Burring을 최소화합니다.

드릴의 립 릴리프 각도(일반적으로 8°~15°)는 회전 시 여유각과 동일한 기능을 합니다. 즉, 절단 립 뒤에서 힐 끌림과 마찰을 방지합니다.

밀링 커터 형상

밀링에서 관련 각도는 축 경사각, 반경 경사각 및 나선 각도로 표현됩니다.

• 나선 각도 : 헬릭스가 높을수록(45°~50°) 절삭이 부드러워지고, 칩 배출이 좋아지며, 절삭 부하가 줄어듭니다. 알루미늄 및 부드러운 재료에 선호됩니다. 낮은 나선(30°~35°)은 더 단단하므로 공구 휘어짐이 문제가 되는 단단한 재료나 슬로팅에 더 적합합니다.
• 방사형 갈퀴 : 포지티브 방사상 경사(5°–15°)로 재료를 더욱 깨끗하게 절단합니다. 네거티브 경사각은 더 단단한 공작물의 날을 강화합니다.
• 축방향 갈퀴 : 칩 흐름 방향에 영향을 줍니다. 포지티브 축 경사각은 칩을 절삭에서 위쪽으로 끌어당깁니다. 이는 깊은 포켓 밀링에서 재절삭을 방지하는 데 매우 중요합니다.

도구 각도 논리를 사용하여 문제를 진단하는 방법

많은 일반적인 가공 문제는 잘못된 공구 각도로 인해 발생합니다. 다음 증상은 형상 문제를 직접적으로 나타냅니다.

• 구성인선(BUE) — 절삭날에 대한 재료 용접: 경사각이 재료에 비해 너무 작거나 음수입니다. 경사면을 늘리거나 경사면을 연마하십시오.
• 과도한 열과 빠른 측면 마모 : 여유각이 너무 작습니다. 공구 측면이 마찰됩니다. 간격을 2°~3° 늘립니다.
• 가장자리 치핑 또는 미세 파손 : 특히 부서지기 쉬운 재료나 경화된 재료의 경우 경사각이 너무 긍정적입니다. 경사각을 줄이거나 더 강한 인서트 재종을 사용하십시오.
• 찢어짐으로 인해 표면 마감이 불량함 : 소재의 연성에 비해 경사각이 부족하거나, 유격이 부족하여 공구가 마찰됩니다. 또한 노즈 반경이 이송 속도에 적합한지 확인하십시오(Ra ≒ f² / 8r, 여기서 f = 회전당 이송, r = 노즈 반경).
• 채터링 및 진동 : SCEA가 너무 낮거나(반경방향 힘 증가), 노즈 반경이 너무 크거나, 여유 공간이 충분하지 않습니다. SCEA를 15°로 늘리고 노즈 반경을 한 단계 줄여보세요.
• 드릴워킹 / 홀 위치 불량 : 드릴의 비대칭 립 앵글. 립 길이(0.05mm 이내)가 동일하고 양쪽 립의 릴리프 각도가 동일하도록 재연마합니다.

연삭 공구 각도에 대한 실제 지침

벤치 그라인더에서 HSS 공구를 연삭할 때 각도 자체만큼 순서와 접근 방식이 중요합니다.

1. 갈기 측면 여유 공간이 먼저 측면 기하학을 설정합니다. 일반 철강 작업에서는 6°~8°를 목표로 합니다.
2. 갈기 끝 여유면 (ECEA ~10°), 절삭날에서 약간 가늘어집니다.
3. 갈기 상단 경사면 마지막. 연강의 경우 5°~8° 포지티브 경사각이 실용적인 시작점입니다.
4. 연삭 버를 제거하기 위해 고운 슬립 스톤이나 다이아몬드 랩으로 절삭날을 연마하십시오. 이렇게 하면 가공되지 않은 연삭 모서리를 남겨두는 것에 비해 모서리 수명이 30-50% 향상될 수 있습니다.
5. 각도기나 각도 게이지로 각도를 확인하세요. 경사면의 1°~2° 오류는 더 단단한 재료의 절삭력에 눈에 띄게 영향을 미칠 수 있습니다.

초경 인서트의 경우 앵글은 인서트 형상(ISO/ANSI 코드로 지정)에 내장되어 있습니다. 올바른 인서트 재종과 형상 코드를 선택하는 것은 HSS 연삭과 동일합니다. 논리는 동일하지만 실행은 연삭 작업이 아닌 카탈로그 선택입니다.

주요 시사점

• 경사각 가장 영향력 있는 매개변수입니다. 연성/연성은 양수이고 단단함/취성은 음수입니다.
• 여유각 측면 마찰을 방지하기 위해 항상 있어야 합니다(최소 5°). 재료의 경도와 일치시킵니다.
• 세 가지 각도(경사면, 간격, 웨지)는 상호 의존적입니다. 하나를 최적화하면 다른 각도도 변경됩니다.
• 드릴 포인트 각도 일반 작업의 경우 118°, 경금속 및 셀프 센터링의 경우 135°가 되어야 합니다.
• BUE, 치핑, 떨림, 마무리 불량 등 대부분의 가공 결함은 공구 각도를 조정하여 추적하고 수정할 수 있습니다.
• 연삭 후 HSS 공구를 연삭하면 최소한의 추가 노력으로 사용 가능한 공구 수명이 크게 늘어납니다.