[기계안전기술사] 문제풀이 132-2-1 공작기계 칩 형태 및 칩 브레이커 사용 목적

문제
1. 공작기계를 사용하여 가공 시 발생하는 칩의 형태에 대하여 설명하고, 칩 브레이커의 사용목적을 설명하시오.

정답
1. 정의
절삭이란 가공물보다 강도가 높은 공구로 칩을 깎아내는 작업으로 여러 형태의 칩이 발생하게 되는데 기본적으로 다음과 같은 4가지 형태가 있다.

2. 칩 형태
1) 유동형 칩(Flow Type Chip)
가. 특징
칩이 공구의 경사면 위로 유동하는 형태로 슬라이딩이 연속으로 진행되어 절삭 작업이 원활
칩의 두께가 일정하고, 균일하며 가공면이 깨끗함
나. 발생 조건
- 연강, 구리, 알루미늄과 같은 연성재료 가공 시
- 절삭속도가 빠르고, 공구 윗면 경사각이 클 때
- 절삭깊이가 적을 때
- 윤활성이 좋은 절삭유 사용 시

2) 전단형 칩(Shear Type Chip)
가. 특징
청동과 같은 연성재료 저속절삭 시 나타나는 칩의 형태로서 칩의 두께가 고르지 못하고 일정한 간격을 두고 분리되어 발생
비연속적 칩 발생
나. 발생 조건
- 연성재료 저속 절삭 시
- 절삭 깊이가 깊을 때
- 경사각이 작을 때

3) 열단형 칩(Tear Type Chip)
가. 특징
공구의 경사면 위로 재료가 강하게 압축되어 칩이 슬라이딩 되지 않아 공구 날 끝 앞에서 균열이 나타나는 상태
점성이 큰재료 절삭 시 발생하는 칩의 형태로서 절삭공구 진행방향 아래쪽으로 찢어짐 발생
가공면이 거칠고, 가공 후 흠집이 생김
나. 발생 조건
- 절삭 깊이가 깊을 때
- 점성이 큰 재료를 공구 윗면 경사각이 적은 공구로 가공 시

4) 균열형 칩(Crack Type Chip)
가. 특징
주물과 같은 취성재료 절삭 시 나타나는 현상으로 공작물 표면까지 순간적으로 발생한다.
주철과 같은 취성이 큰 재료 가공 시 발생하는 칩의 형태로서 절삭력을 가해도 거의 변화가 없다가 임계압력 이상이 되면 순간적인 균열이 발생하면서 칩이 발생
가공면이 거칠고 비연속적 칩 발생
나. 발생조건
- 주철과 같은 취성이 큰 재료 가공
- 절삭속도가 느릴 경우
- 공구 윗면 경사각이 작을 경우

3. 칩 브레이커 사용 목적(Chip Breaker) [063-1-05]
1) 칩 브레이커 형상은 칩 분절과 칩 배출이 원활하게 되도록 한다.
2) 열 발생을 효율적으로 억제시켜 가공을 안정적으로 수행할 수 있다.
3) 절삭 부하를 감소시키고 구성인선 발생을 최소화시킬 수 있다.
4) 피삭재와의 접촉을 좋게 하여 인서트의 열발생을 최소화시켜 공구 수명을 증대시켜 준다.

[추가 문제]
칩 브레이커
1. 개요
절삭속도의 증가에 따라 장시간 연속 절삭을 하는 경우에 발생된 칩은 공구, 일감 및 공작기계 와 엉켜지게 되어 작업자에게 위험할 뿐만 아니라, 적절히 처리되지 않으면 가공물에 흠집을 주고 공구 날 끝에도 기계적 치핑(Chipping : 결손, 즉 공구 날끝의 일부가 충격에 의해서 떨 어져 나가는 것)을 초래하게 되며 절삭유제의 유동을 방해한다.

절삭 시 발생되는 긴 칩을 제어하고 적당한 크기로 잘게 부서지게 하기 위하여 공구 경사면을 변형시키는 칩 브레이커(Chip Breaker)가 필요한 것이다.

2. 칩 브레이커의 형상(종류) [087-1-13], [063-1-05]
칩의 제어와 절단은 일체형 홈(Integral Groove), 일체형 또는 부착형 방해물(Integral or Attached Obstruction)로 구성되는 칩 브레이커로써 이루어진다.
칩 브레이커에는 기본적으로 홈형(Groove Type)과 방해물형(Obstruction Type)의 두 가지 종류가 있다.
1) 홈형 (Groove Type)

2) 방해물형 (Obstruction Type)