선반 절삭 공구 종합 가이드: 종류, 응용, 선택 팁

선반 절삭 공구는 선반(목공/수동/CNC)에 장착돼 선삭 부품을 생산하는 데 적용되는 공구들입니다. 이들은 선반 축을 따라 움직이며, 그 경로가 공작물의 최종 형상을 결정합니다.

비CNC 및 CNC를 포함한 여러 종류의 선반이 있으며, 각 유형은 지원되는 선반 절삭 작업과 전반적인 응용을 결정하는 독특한 특징과 설계를 가집니다. 결과적으로 올바른 절삭 공구 선택에는 공구에 대한 깊이 있는 이해가 필요합니다. 이 글은 선반용 흔한 공구들, 그들의 설계, 특징, 응용에 대해 다룹니다. 바로 시작해 보겠습니다.

네 가지 범주: 선반 절삭 공구의 종류

선반이나 CNC 선반에서 사용되는 많은 종류의 절삭 공구는 네 가지 주요 범주로 그룹화할 수 있습니다: 소재, 작업, 구조, 이송 방향. 아래는 각 범주에 속하는 다양한 선반 절삭 공구들입니다.

범주 1: 소재 기준 선반 절삭 공구

선반 공구 제작에 적합한 많은 소재가 있으며, 각기 독특한 특성을 가집니다. 결과적으로 각 선반 절삭 공구는 소재의 고유한 기계적 물성을 기반으로 물성을 가집니다. 아래는 사용된 소재 기준 흔한 선반 절삭 공구들입니다.

고속도강 (HSS, High-speed Steel)

고속도강은 텅스텐, 탄소, 바나듐, 크롬 같은 원소를 함유합니다. 이 소재로 만든 절삭 공구는 극도의 경도, 강도, 내마모성/내열성으로 유명합니다. 게다가 거친 가공과 반정삭 가공에 적합한 고속도를 가집니다.

초경 (Carbide)

초경 선반 절삭 공구는 단단하고 부서지기 쉽습니다. 따라서 사실상 모든 소재와 호환됩니다. 그러나 비싸서 부품 제조에서 사용이 제한적입니다.

다이아몬드 (Diamond)

다이아몬드로 만든 선반 절삭 공구는 매우 단단합니다. 결과적으로 모든 소재 작업에 적합합니다. 그럼에도 초경 공구처럼 비싸서 산업적 응용이 제한됩니다.

입방 질화 붕소 (Cubic Boron Nitride)

입방 질화 붕소는 경도 면에서 다음 순위입니다. 내구성, 내마모성이 있으며, 특히 주철 공작물에 거친 가공과 간헐적 절삭에 적합합니다.

범주 2: 작업 기준 선반 절삭 공구

선반 절삭 공구는 가공 작업을 기준으로도 분류됩니다. 아래는 각 선삭 작업에 사용되는 흔한 공구들입니다.

터닝 공구 (Turning tools)

터닝 공구는 공작물 길이를 따라 소재를 제거하는 데 적용됩니다. 결과적으로 공작물 직경이 감소합니다. 두 가지 유형이 있습니다:

—러프 터닝 공구 (Rough turning tools): 러프 터닝 공구는 공작물에서 한 번 패스로 많은 양의 소재를 제거하는 데 사용되는 공구들입니다. 따라서 일반적으로 거친 형상 제작이나 후속 마감 작업을 위한 표면 준비에 사용됩니다.

—피니시 터닝 공구 (Finish turning tools): 피니시 터닝 공구는 공작물에서 소량의 소재를 제거해 매끄럽고 마감된 표면을 만드는 데 사용됩니다.

챔퍼링 공구 (Chamfering tools)

이 선반 절삭 공구들은 챔퍼링, 즉 경사진 모서리 제작에 적합합니다. 터닝 공구도 챔퍼링에 적합합니다. 그러나 공작물에 대한 올바른 각도로 설정해야 합니다. 게다가 경사각이 높으면 쓸모없게 됩니다.

나사 절삭 공구 (Thread Cutting tools)

나사 절삭 공구는 원통형 부품에 나선형 나사 패턴을 만드는 데 적합합니다. 일반적으로 의도한 나사각에 의존하는 노즈 각을 가집니다. 또한 공구의 단면은 나사의 피치에 영향을 미칩니다.

페이싱 공구 (Facing tools)

페이싱 공구는 측면 절삭 날을 사용해 얇은 소재 층을 제거하고 매끄러운 표면을 생산합니다.

포밍 공구 (Forming tools)

포밍 공구는 터닝과 그루빙 공구를 결합해 복잡한 형상을 한 번에 만듭니다. 터닝 공구도 같은 일을 하지만, 포밍 공구는 정확도를 높이고 사이클 타임을 줄여 이상적입니다.

그루빙 공구 (Grooving tools)

이 공구들은 원통형 표면을 가진 공작물에 홈(groove)을 만드는 데 적용됩니다. 홈의 여러 형상은 선반 기계 공구 형상에 의해 결정됩니다. 흔한 것들은 V자형과 사각 절삭 공구입니다.

보링 공구 (Boring tools)

보링 공구는 끝에 절삭 공구가 있는 보링 바로 특징지어지는 절삭 공구입니다. 따라서 구멍의 직경을 작업하고 확대하는 데 적용됩니다.

너링 공구 (Knurling tools)

너링 공구는 양각 패턴이 있는 두 개 이상의 금속 롤링 휠을 가집니다. 보통 공작물에 인덴트를 만들어 그립을 늘리는 데 적용됩니다.

범주 3: 구조 기준 선반 절삭 공구

구조 기준 선반 절삭 공구에는 세 가지 주요 유형이 있습니다. 이들은 다음과 같습니다:

단일 본체 공구 (Single Body tools)

단일 소재 조각에서 나오며 특정 형상, 크기, 지오메트리를 가지도록 설계됩니다. 결과적으로 속도와 강도 덕분에 가장 흔한 선반 기계 공구입니다.

용접 선반 절삭 공구 (Welding lathe cutting tools)

이 공구들은 다른 소재로 만든 헤드와 로드가 용접으로 결합돼 있습니다. 일반적으로 플랭크는 강도와 내구성으로 알려진 초경 같은 소재에서 나오며, 본체는 다른 금속에서 나올 수 있습니다. 소재 차이 때문에 단일 본체 공구보다 절삭 힘이 덜 전달됩니다.

클램프 선반 절삭 공구 (Clamp lathe cutting tools)

이 절삭 공구들은 소재 구성에서 용접 공구와 유사합니다. 그러나 용접 공구 대신 인서트(즉, 절삭 공구)를 핸들바에 배치해 클램프 선반 공구가 형성됩니다. 일반적으로 클램프 선반 절삭 공구는 민첩하고 교체 가능합니다. 따라서 강도, 내구성 같은 물성은 인서트 유형에 따라 달라집니다.

범주 4: 이송 방향 기준 선반 절삭 공구

이송 방향 기준 선반 절삭 공구에는 세 가지 주요 유형이 있습니다. 이들은 다음과 같습니다:

오른손 선반 절삭 공구 (Right-Hand lathe cutting tools)

이 공구들은 오른쪽에서 왼쪽으로 이송할 때 소재를 제거합니다. 인간 손과 유사한 설계를 가집니다. 오른손 엄지가 이송 방향을 나타내고, 주 절삭 날은 공구 왼쪽에 있습니다.

왼손 선반 절삭 공구 (Left-Hand lathe cutting tools)

이 공구들은 왼쪽에서 오른쪽으로 이송할 때 소재를 제거합니다. 인간 손 설계에 따라 왼손 엄지가 이송 방향을 나타내고, 주 절삭 날은 공구 오른쪽에 있습니다.

라운드 노즈 선반 절삭 공구 (Round Nose Lathe Cutting Tools)

이 공구들은 사이드 레이크와 백 레이크 각이 없어 왼쪽에서 오른쪽 또는 오른쪽에서 왼쪽으로 움직일 수 있습니다. 매끄러운 표면이 필요한 가공 작업에 적합합니다.

참고: 다른 응용을 가진 다른 선반 절삭 공구들도 있습니다. 완벽한 공구에 대해 전문 CNC 가공 기술자와 상담하거나 WayKen에 문의하시기 바랍니다.

올바른 선반 절삭 공구 선택 방법

우리 모두 완벽한 작업에는 올바른 공구가 필요함을 압니다. 올바른 선반 절삭 공구 선택은 공작물에서 정확한 결과를 얻기 위해 매우 중요합니다. 아래는 올바른 선반 절삭 공구를 선택하는 방법 목록입니다:

선반 공구 코팅 (Lathe Tools Coating)

코팅은 절삭 공구 외부 부분에 적용돼 기계적 물성과 심미성을 높이는 소재들입니다. 또한 코팅된 선반 절삭 공구는 코팅되지 않은 공구보다 더 오래가므로 중요합니다. 예상대로 티타늄 질화물(TiN), 탄화 티타늄(TiC), 산화 알루미늄 등 각각 고유한 물성을 가진 여러 코팅이 있습니다.

공작물 소재 (Workpiece Material)

공작물의 기계적 물성은 올바른 선삭 절삭 공구 선택에 큰 역할을 합니다. 가장 기본적인 선택 공정은 경도에 의존하는데, 단단한 소재는 단단한 코팅 또는 비코팅 공구로만 선삭해야 합니다. 이는 가공 작업 중 공구 치핑을 방지합니다. 예를 들어 다이아몬드와 입방 질화 붕소로 만든 절삭 공구는 단단한 소재에 대한 강도와 적합성으로 유명합니다.

희망하는 선삭 작업 유형 (Desired Turning Operation Types)

각 선삭 작업은 특정 기술 세트와 공구를 필요로 합니다. 결과적으로 작업에 기반해 올바른 공구를 선택해야 합니다. 예를 들어 터닝 공구는 공작물 길이를 따라 소재 제거에 적용됩니다. 그러나 포밍 작업에는 적합하지 않습니다. 다른 고려사항에는 절삭 방향이 포함됩니다.

필요한 부품 형상 (Required Part Shape)

공구와 부품 형상도 선반 절삭 공구 선택 시 고려해야 합니다. 예를 들어 페이싱 작업 중 소재에 큐브 형상을 만들고 싶을 때 직사각형 페이싱 공구를 사용할 수 있습니다.

선반 절삭 공구 구성요소

선반 기계 공구들은 기능과 응용에 따라 다른 설계를 가지지만, 모두 공통으로 가지는 특정 부품들이 있습니다. 아래는 모든 종류의 선반 절삭 공구에 공통적인 부품들입니다.

생크 (Shank)

이것은 선반에 연결된 부분입니다. 공구에서 가장 두꺼운 부분으로, 주로 직사각형 단면을 가집니다.

페이스 (Face)

이것은 선삭 작업 중 칩이 흐르는 선반 절삭 공구의 부분입니다.

플랭크 (Flank)

이것은 공작물과 대향하고 상호작용하는 부분입니다. 주 플랭크와 부 플랭크가 될 수 있으며, 절삭 공구 측면과 함께 절삭 날을 형성합니다.

절삭 날 (Cutting Edge)

이 부분은 공구의 절삭 작용을 담당합니다. 절삭 날은 공구에 따라 다릅니다. 예를 들어 단일 점 공구는 두 개의 절삭 날을 가지며 두 표면으로 절삭할 수 있습니다.

공구 노즈 (Tool Nose)

이것은 주 절삭 날과 부 절삭 날의 교차점입니다. 강도, 수명, 더 매끄러운 절삭 능력을 증가시키는 곡률을 가집니다.

사이드 레이크 각 (Side Rake Angle)

이것은 공구 페이스와 본체에 수직인 선으로 형성됩니다. 칩 흐름 방향을 결정합니다.

사이드 릴리프 각 (Side Relief Angle)

앞에서 볼 때, 주 플랭크가 절삭 공구 바닥에 수직인 생크 표면과 만드는 각입니다. 주 플랭크가 공작물에 마찰되는 것을 방지합니다.

엔드 릴리프 각 (End Relief Angle)

옆에서 볼 때, 플랭크 앞쪽 가장자리가 공구 바닥에 수직인 선과 만드는 각입니다. 부 플랭크가 공작물에 마찰되는 것을 방지합니다.

백 레이크 각 (Back Rake Angle)

페이스와 바닥에 평행한 평면 사이의 각입니다. 높은 레이크 각은 예리함을 증가시키지만 강도를 감소시키고 그 반대도 마찬가지입니다.

엔드 절삭 날 각 (End Cutting Edge Angle)

엔드 절삭 날이 공구 본체에 수직이고 노즈에 접하는 선과 만드는 각입니다. 공구가 공작물 가공 표면에 닿는 것을 방지합니다.

사이드 절삭 날 각 (Side Cutting Edge Angle)

사이드 절삭 날이 공구 본체에 평행한 선과 만드는 각입니다. 따라서 선삭 작업 중 절삭 힘과 칩 두께에 중요한 역할을 합니다.

선반에서 사용 가능한 절삭 공구 작업

선반은 다양한 기계 작업을 수행할 수 있습니다. 아래는 공작물에서 수행할 수 있는 가장 흔한 절삭 공구 작업들입니다.

터닝 공구 작업 (Turning Tool Operations)

터닝은 가공에서 가장 흔한 절삭 공구 작업입니다. 공작물에서 여분 소재를 제거해 정밀한 지오메트리의 원통형 부품을 만드는 것을 포함합니다. 일반적으로 이는 CNC 터닝으로 자동화되거나 다른 선삭 작업에서 볼 수 있듯 수동으로 수행될 수 있습니다.

페이싱 작업 (Facing Operation)

이 절삭 작업은 공작물 길이를 줄여 원하는 부품을 형성하는 것을 포함합니다. 공작물에 수직으로 절삭 공구를 사용해 부분을 절단합니다.

챔퍼링 작업 (Chamfering Operation)

이는 원통형 공작물 모서리에 경사진 표면을 생산하는 것을 포함합니다. 날카로운 모서리에 가해지는 손상 감소에 적용됩니다.

너링 작업 (Knurling Operation)

너링은 두 개 이상의 금속 롤링 휠을 사용해 원통형 공작물에 양각 패턴을 만드는 것을 포함합니다. 따라서 제품 그립을 늘리는 데 적용됩니다.

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결론

선반 커터는 CNC 가공에서 필수적인 공구입니다. 종류가 다양하며 이는 그들의 작업과 기능을 결정합니다. 결과적으로 올바른 공구 선택은 성공적인 가공 작업에 중요합니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

선반 절삭 공구의 기능은?

선반 절삭 공구는 공작물의 절삭 부분에서 작동해 요구된 형상을 부여합니다. 절삭은 챔퍼링, 터닝 같은 여러 작업을 통해 발생할 수 있습니다.

선반 절삭 공구 소재 선택 전 고려해야 할 물성은?

선반 절삭 공구 소재를 선택할 때 경도, 인성, 내열성을 확인해야 합니다.

어떤 절삭 공구 소재가 가장 높은 품질을 가지나요?

경도와 절삭 속도 때문에 다이아몬드 선반 절삭 공구가 최고입니다. 그러나 비싸서 산업적 사용이 제한됩니다.