금속 절삭 칩 형성(Chip Formation) 완벽 가이드: 3가지 유형(연속/불연속/BUE), 조건 및 장단점

칩 형성(Chip Formation)이란?

칩 형성은 톱, 선반, 밀링 커터 등 공구로 기계적 수단으로 재료 절단 공정 일부. 이 형성 이론·공학 이해는 그런 기계·절삭 공구 개발 중요 부분.

칩 형성 정식 연구는 제2차 세계대전 무렵 장려, 이후 더 빠르고 강력한 절단 기계 사용 증가, 특히 신형 고속도강 커터로 금속 절단 증가로 이어짐.

칩 형성 보통 프란츠(Franz) 개발 3방향 모델로 설명. 이 모델 공작기계 설계 분야서 가장 잘 알려짐. 목공 등 응용 분야서 칩 형성 더 자세히 설명 필요 시 어휘로도 사용.

더보기: 1. 선반이란? 2. 머시닝이란? 3. 톱 - 35가지 톱 종류

칩 종류

1. 연속 칩(Continuous Chips)

가공 공정 중 연성 재료 고속·공구-재료 간 최소 마찰 조건서 연속 칩 형성. 공구 적용 지속적 소성 변형으로 이 칩 생성.

연강, 구리 = 연성 재료. 칩 두께 = 전체 길이. 보통 좋은 표면 마무리 제공. 주 단점: 처리·폐기 어려움. 연속 칩 형성 조건:

• 연강 등 연성 재료 사용
• 공구 큰 레이크 각(Rake Angle)
• 고속 절삭
• 칩-공구 계면 최소 마찰
• 얕은 절삭 깊이

장점

가공 중 연속 칩 형성 장점:

• 연성 재료 더 나은 표면 마무리
• 공구면-칩 사이 최소 마찰로 발열 적음
• 저전력 소모
• 마모 적어 긴 공구 수명

2. 불연속 칩(Discontinuous Chips)

가공 중 칩 연속적이지 않고 파단되어 형성 = 불연속 칩.

황동, 청동, 주철 등 부서지기 쉽거나 단단한 금속 공작물로 쓸 때 불연속 칩 형성. 연성 재료라도 공구-공작물 마찰 높으면 불연속 칩 형성. 연성 재료 가공 시 불연속 칩 = 나쁜 신호(나쁜 표면 마무리, 가공 느려짐).

불연속 칩 형성 조건:

• 낮은 이송률
• 공구 작은 레이크 각
• 고속 절삭
• 칩-공구 계면 높은 마찰력
• 과도한 절삭 깊이

장점

취성 재료서 불연속 칩 형성 → 좋은 표면 마무리, 공구 수명 증가, 전력 소모 감소.

단점

연성 재료서 불연속 칩 형성 → 나쁜 표면 마무리, 공구 과도 마모.

3. 빌트업 에지 연속 칩(Continuous Chips with Built-Up Edges, BUE)

연성 재료 가공 중 절삭·칩-공구면 마찰 온도·압력 높을 때 빌트업 에지 동반 연속 칩 형성.

연속 칩과 거의 유사하나 빌트업 에지로 거침. 이 현상 재료 공구 날에 들러붙거나 용착 유발.

어떻게 생성되는가?

칩 상승 흐름 중 칩-공구 계면 마찰 높을 때 생성. 공구 코(Nose) 발생 열 매우 높음(칩-공구 높은 마찰 탓). 압축 금속 공구 코에 용착→빌트업 에지 형성. 칩 이 빌트업 에지 통과 시 파단→칩서 떨어져 나가 '빌트업 에지 칩'이라 불림. 나머지 빌트업 에지 공작물 표면 부착→두꺼워짐.

가공 시 BUE 연속 칩 발생 이유?

• 연성 재료 사용
• 공구 작은 레이크 각
• 공구 절삭 속도 느림
• 냉각수 부족→칩-공구면 마찰 증가
• 칩 두께 높음
• 공작물-공구 사이 고온
• 공구 높은 이송률

장점

BUE 형성 한 가지 장점: 가공 중 고마찰·고온서 공구 보호→공구 수명 증가.

단점

이런 칩 형성 → 거친 표면 마무리, 레이크 각 변화, 절삭력 변화.