여유면 마모 (Flank Wear)

공구 여유면 랜드부에 생기는 마모를 말한다.

대표적인 정상 마모의 형태로 육안으로 쉽게 관찰이 가능해 일반적으로 공구 교환 시기에 대한 판단 기준으로 사용된다.

예) ANSI B94.55M-1985 Specification for Tool Life Testing with Single-Point Tools

      - 공구 여유면 마모로 공구 수명 정의

 

경우에 따라 다르지만 일반적으로 마모 폭이 정삭시 0.1~0.2 mm, 황삭시 0.5~1.0 mm 정도면 교환해 주는게 좋다 (아래 '공구 수명 판정 기준' 참조).

 

여유각(Relief 또는 Clearance Angle)이 클수록, 즉 공구 날끝이 날카로울수록, 여유면 마모 속도를 줄일 수 있으나, 날끝 강도가 약해져 파손 위험이 증가한다.

고경도 피삭재, 중절삭, 취성이 있는 고경도 공구 재료일 경우 작은 각으로 하고, 연한 피삭재, 경절삭, 인성이 우수한 공구 재료일 경우 큰 각으로(날카롭게) 하는 것이 좋다.

 

 예) 공구 재료와 피삭재에 따른 여유각 적용 예

공구 재료	피삭재	여유각	비     고
고속도강	일반 피삭재	8°~12°	일반강, 주철
	고경도 피삭재	6°~8°
	연한 피삭재	12°~16°	구리, 알루미늄 합금, 페라이트계 가단주철 등
초경	일반 피삭재	5°~10°
	고경도 피삭재	5°~7°
	연한 피삭재	8°~14°

 - 특히 스테인리스강 등 질긴 재질일 경우 표면거칠기 개선을 위해 크게 할 필요가 있다.

절삭공구의 재료별 종류

 

절삭공구의 재료별 종류

이름	장점	단점	특징
다이아몬드	☞ 경도가 매우 높다	☞ 가공열에 의한 철과의 친화반응으로 철계 금속가공이 어렵다  ☞ 충격에 약하다  ☞ 열에 약하다	☞ 비철금속의 절삭 및 연마에 우수한 성능을 발휘하여 다용도로 사용되고 있다  ☞ 비철금속이나 알루미늄 합금, 동합금, 수지류에 적용
고속도강	☞ 인성이 강하다  ☞ 내마모성이 강하다	☞ 고온이 되면 경도가 저하된다  ☞ 고온에서 내마모성이 떨어진다	☞ 범용의 공구재질로 널리 사용된다  ☞ 고속 절삭에 적합하다
초경합금	☞ 압축정도가 높아 경 도가 높다  ☞ 열팽창 계수가 작다  ☞ 내마모성이 좋다  ☞ 내열성이 우수하다	☞ 충격저항이 작다 (취성이 약하다)	☞ W, Ti, Ta, Zr, Mo 등이 주원료  ☞ Co, Ni, Fe 등을 소결하여 만든다
세라믹	☞ 내마모성이 좋다  ☞ 열팽창률이 적다  ☞ 고온에서 높은 경도가 좋다	☞ 초경 합금공구 보다 충격에 약하다  ☞ 진동에 약하다	☞ Al2O3이 89~99%이고 나머지는 Si 및 산화물 등으로 구성되어 있다  ☞ 초경합금보다 고온 및 고속절삭에 더 많이 사용되고 있다
서메트	☞ 다듬질 면이 양호하다  ☞ 가격이 싸다  ☞ 내용착성이 좋다  ☞ 내마모성이 좋다  ☞ 고속 경절삭에 유리하다  ☞ HRC 60의 피삭제에 적합	☞ 인성이 약하다  ☞ 열전도성이 나쁘다  ☞ 가열, 냉각에 약하다  ☞ 절삭유제 등에 약하므로 습식 가공은 피한다	☞ 세라믹 분말을 Ni, Co, Cr 등의 점결제로써 초경합금에 혼합하여 소결한 것이다  ☞ 산화물서메트, 탄화물서메트, 붕화물서메트 등이 있다  ☞ 절삭공구로써 많이 사용되고 있다  ☞ 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 티타늄 합금 등에 부적합
CBN	☞ 다이아몬드와 같이 강성이 크다  ☞ 경도는 다이아몬드 다음으로 Carbide의 20~30배 정도이다  ☞ 공기 중에서 1000℃ 이상의 고온에서 경화강과 장시간 접촉해도 안정하고 강을 고속으로 절삭해도 급속한 반응이 없다	☞ 수명이 짧다  ☞ 가격이 비싸다  ☞ 취성이 크다	☞ 1500℃에서 8GPa의 고온 고압을 유지할 수 있는 장비를 사용하여 boron nitride를 육각형 구조에서 다이아몬드에 근사한 구조로 변형시키고, 결합제인 메탈과 boron nitride를 충분히 혼합하여 고온 고압하에서 필요한 형태로 소결한다
PCD	☞ 방향성이 없다.  ☞ 경도, 내마모성, 열전도성이 다이아몬드와 같다  ☞ 비철금속, 비금속 절삭시 탁월한 표면조도를 구현한다  ☞ 고속강도에서도 긴 수명이 보장된다.	☞ 연마 주기가 짧다	☞ 다이아몬드 입자를 초고온 고압하여 소결시킨 극도로 강인한 합성물이다