단일 점 절삭 공구: 정의, 기하학, 명명법 및 최적 각도

절삭 공구는 블랭크에서 소재를 제거하여 크기와 형상을 부여하는 쐐기 모양 장치입니다. 단일 점 절삭 공구에서는 공구와 공작물 사이에 오직 하나의 접점만 있습니다. 단일 점 절삭 공구(Single Point Cutting Tool)에 대해 자세히 알아보겠습니다.

절삭 공구 작동 원리

가공 또는 절삭 작업 중 절삭 공구는 주변의 얇은 금속 층을 압축하고 압력이 과도해지면 전단하여 제거합니다.

금속을 절단하려면 세 가지 상대 운동이 필요합니다. 이송(feed), 절삭 속도(velocity), 절삭 깊이(depth of cut)입니다. 절삭 공구가 이 모든 운동을 제공하는 것은 아니지만, 기계가 이 모든 운동을 제공할 수 있도록 공구가 설계됩니다.

기계 공구의 크기와 형상은 의도된 작업에 크게 의존하지만 기본 원리는 동일합니다.

절삭 공구 종류

공구의 몇 개 면이나 쐐기가 공작물에 접촉하는지에 따라 기계 공구는 다음과 같이 나뉩니다.

• 단일 점 절삭 공구(Single point Cutting tool)
• 이중 점 절삭 공구(Double point Cutting tool)
• 다중 점 절삭 공구(Multi point Cutting tool)

단일 점 절삭 공구 정의

이름에서 알 수 있듯 단일 점 절삭 공구는 공작물에 접촉하여 금속을 제거하는 단일 쐐기를 가집니다. 단일 점 절삭 공구는 선반, 플래너, 셰이퍼 기계에서 터닝, 페이싱 등 다양한 작업에 사용됩니다.

단일 점 절삭 공구라도 하나 이상의 쐐기를 가질 수 있지만, 한 번에 하나의 쐐기만 공작물에 접촉합니다. 두 쐐기가 동시에 접촉하면 이중 점 절삭 공구, 여러 쐐기가 동시에 접촉하면 다중 점 절삭 공구입니다.

단일 점 절삭 공구의 끝은 공구가 금속 칩을 제거한 후 칩이 이동하는 면(면)에 의해 경계지어집니다.

단일 점 절삭 공구 명명법

기하학과 다양한 각도를 기반으로 단일 점 절삭 공구의 명명법을 다룹니다. 단일 점 절삭 공구의 다양한 영역 명명법은 다음과 같습니다.

• 생크(Shank)
• 플랭크(Flank)
• 페이스(Face)
• 힐(Heel)
• 노즈(Nose)
• 절삭 날(Cutting edge)

생크(Shank)

공구의 주 본체입니다. 생크는 공구를 고정하는 데 사용됩니다.

플랭크(Flank)

절삭 날에 인접한 면을 플랭크라고 합니다.

페이스(Face)

페이스는 절삭 작업 후 금속 칩이 미끄러져 나가는 영역입니다.

힐(Heel)

플랭크와 공구 바닥의 교차 영역입니다.

노즈(Nose)

측면 절삭 날과 끝 절삭 날이 만나는 영역입니다.

절삭 날(Cutting edge)

실제로 금속을 절단하는 영역입니다. 절삭 날은 측면 절삭 날, 끝 절삭 날, 노즈로 구성됩니다.

절삭 공구 기하학에 존재하는 다양한 각도는 다음과 같습니다.

• 측면 절삭 날 각도(Side cutting edge angle)
• 끝 절삭 날 각도(End cutting edge angle)
• 측면 릴리프 각도(Side relief angle)
• 끝 릴리프 각도(End relief angle)
• 백 래이크 각도(Back rack angle)
• 측면 래이크 각도(Side rack angle)

측면 절삭 날 각도

측면 절삭 날과 공구 측면 사이의 각도를 측면 절삭 날 각도라고 합니다. 이를 리드 앵글(lead angle)이라고도 합니다.

끝 절삭 날 각도

끝 절삭 날과 공구 생크에 수직인 선 사이의 각도입니다.

측면 릴리프 각도

측면 절삭 날 바로 뒤의 플랭크 부분과 공구 바닥에 수직인 선 사이의 각도입니다.

끝 릴리프 각도

끝 절삭 날 바로 뒤의 엔드 플랭크 부분과 공구 바닥에 수직인 선 사이의 각도입니다.

백 래이크 각도

백 래이크 각도는 끝 절삭 날을 향하거나 멀어지는 페이스의 경사입니다. 경사가 끝 절삭 날 쪽으로 아래로 향하면 백 래이크 각도는 음수, 끝 절삭 날에서 위로 향하면 양수입니다.

측면 래이크 각도

측면 래이크 각도는 측면 절삭 날을 향하거나 멀어지는 경사입니다. 경사가 측면 절삭 날 쪽이면 각도 값은 음수, 반대면 양수입니다.

단일 점 절삭 공구 소재

단일 점 절삭 공구에 널리 사용되는 소재는 다음과 같습니다.

• 고탄소강
• 세라믹
• 다이아몬드
• 고속도강(HSS)
• 초경 합금(Cemented carbide)
• 입방정 질화붕소(CBN)

단일 점 절삭 공구 응용

단일 점 절삭 공구가 주로 사용되는 기계나 작업은 다음과 같습니다.

• 셰이퍼 머신(Shaper Machine)
• 플래너 머신(Planner Machine)
• 선반(Lathe Machine)

단일 점 절삭 공구 장점

• 설계가 단순함
• 제조가 쉬움
• 다른 유형 공구에 비해 상대적으로 저렴
• 다양한 작업 수행 가능

단일 점 절삭 공구 단점

• 소재 제거율 낮음
• 생산성 낮고 대량 생산 부적합
• 마모율 높음
• 공구 수명 짧음
• 절삭 온도 높음

결론: 단일 점 절삭 공구

이상으로 단일 점 절삭 공구와 그 기하학에 사용되는 다양한 용어에 대한 공정한 이해를 돕고자 했습니다.

공구실에는 완벽한 공구지만 한계로 인해 대량 생산에는 널리 사용되지 않습니다. 단일 점 절삭 공구에 대한 모든 궁금증이 해소되었기를 바랍니다. 아직 질문이나 문의사항이 있으면 댓글란에 적어주세요. 기꺼이 도와드리겠습니다.

참고 글: 연마제트 가공이란 무엇인가

단일 점 절삭 공구 자주 묻는 질문 (FAQ)

단일 점 절삭 공구란?

공작물과 한 면 접촉하여 금속 칩을 제거하는 공구입니다.

드릴 비트는 단일 점 공구인가요?

아니요. 드릴 비트는 단일 점 절삭 공구에 속하지 않습니다.

단일 점 절삭 공구에서 사용되는 핵심 명명법은?

생크(Shank)
플랭크(Flank)
페이스(Face)
힐(Heel)
노즈(Nose)

단일 점 절삭 공구에서 사용되는 핵심 각도 명명법은?

측면 절삭 날 각도
끝 절삭 날 각도
측면 릴리프 각도
끝 릴리프 각도
백 래이크 각도
측면 래이크 각도