[기계안전기술사] 문제풀이 2024년 133회 133-1-12 절삭유제 역할 및 구비조건

12. 절삭유제의 역할 및 구비조건을 각각 4가지씩 쓰시오.

문제풀이
1. 개요
- 금속 절삭유는 금속 절삭 시 윤활 또는 냉각을 위해 사용되며, 잘린 토막(Swarf) 및 금속 조각과 같은 부스 러기를 제거하는데 이용된다. 또한 가공 작업의 성능을 개선하며, 가공기계의 수명을 연장하는 한편, 가공 표면의 부식을 방지하는 효과가 있다.
- 금속가공 과정에서 가공을 돕기 위해 사용되는 유제
- 기계요소, 절삭요소, 가공금속, 가공유의 네 가지 요소로 구성
- 수용성/비수용성 오일, 합성유 등으로 구분
- 한국공업규격(KS)에서는 금속의 절삭 및 연삭가공에 사용하는 유제를 절삭유제라고 정의

2. 역할
1) 칩(Chip)의 신속한 제거
  - 절삭 시 침을 씻어주고 절삭부를 깨끗하게 닦아주어 절삭 작용을 간편하게 함
    = 원활한 절삭 작업
  - 절삭된 토막이나 조각, 미세한 가루, 잔여물 등을 씻어냄

2) 냉각 작용
  - 공구의 날끝을 냉각시켜 온도 상승에 따른 경도 저하 방지 => 공구수명연장
  - 일감을 냉각시켜 가공 온도 상승에 따른 가공 정밀도 저하 방지
  - 발생하는 열을 제거하여 열로 인한 변형 방지

3) 윤활작용
  - 칩과 공구 윗면 사이의 마찰을 감소시켜 전단각이 증대 유도형 칩 생성
  - 공구 끝에 나타나는 구성인선(Built Up Edge, BUE)의 발생을 억제=> 가공 표면의 거칠기 향상
  - 절삭공구와 가공금속 간의 마찰을 줄임
  - 공구의 마모를 줄이고 가공표면을 양호하게 함

4) 방청작용
  - 가공되는 일감과 공작기계가 녹에 의해 부식되는 것을 방지

5) 기타
  - 구성인선의 억제, 제어
  - 공구 수명 연장
  - 가공 정밀도 향상
  - 절삭률 증대
  - 전력 소모 감소

3. 구비조건
- 마찰계수가 낮을 것
- 유막의 내압력이 높아 유막이 파손되지 않을 것
- 표면장력이 작고 칩의 형성구역까지 잘 침투할 것
- 화학적으로 안정하여 장시간 사용 시 변질되지 않을 것
- 인화점이 높고 위생상 해롭지 않을 것

4. 절삭유의 종류
절삭제는 충분히 공급하고 일반적으로 저속, 중절삭할 때는 점도가 높은 것을 이용하며, 또 고속, 경절삭의 경우는 냉각작용이 큰 것을 사용한다. 절삭제의 분류는 다음과 같다.

1) 알칼리성 수용액
냉각작용이 큰 물에 녹을 방지하기 위하여 알칼리를 가한 것으로, 냉각과 칩을 흘려보내는 2종의 작용이 크 다. 주로 연삭 작업에 사용한다.

2) 솔류블 오일(Soluble Oil)
광유(Mineral 0il)를 화학적으로 처리하여 물에 녹게 한 것으로 10~100배의 물에 물게 희석한 것을 사용 한다. 비열이 크고 냉각작용도 비교적 크며 값이 싸다. 진한 것은 브로우치(Broach)* 작업과 기어깎기 등 에 사용하고, 물은 것은 연삭이나 구멍뚫기 등에 사용한다.
*브로우치 (Broach) 작업 일련의 수많은 절삭인선을 가진 브로우치라고 하는 공구로써 필요한 형상으로 가공하기 위하여 인발 또는 압입하여 절삭 작업하는 방식

3) 광유
감마작용* 및 냉각작용이 상당히 크고, 가벼운 절삭에 적당하다. 석유는 점도가 낮으므로 절삭 속도가 큰 것에 사용되며, 황동, 배빗메탈, 경합금 등의 절삭에 좋다. 또 스핀들 오일(Spindle 0il)이나 파라핀 기름은 자동선반이나 터릿선반에 사용한다. 이 밖에 머신 오일, 경유 등도 널리 사용된다.

4)동.식물유
냉각작용은 적으나, 점도가 크므로 감마작용*이 크다. 탭으로 나사 내기나, 브로우치 작업 등 저속도의 다 듬질 절삭, 중절삭, 나사깎기, 기어깎기 등에 사용되는 것으로 종유.라드(Lard).올리브유.피마자유 등이 있 다. 또 이 기름을 광물유와 혼합하여 절삭 작업에서 냉각과 유동성을 갖게 혼합 비율을 바꾸어 적당한 것으 로 이용하는 수도 있다.
예를 들면 라드유와 테레빈유를 혼합한 것은 알루미늄, 경강 절삭에 사용되고, 라드 유와 석유의 혼합유는 알루미늄 및 등의 절삭에 사용된다.

5) 첨가제 (기유+첨가제)
감마작용*을 크게 하려면 황, 흑연, 연분 등이나 인산염과 규산염 등을 기름에 첨가한다. 황화유는 황을 3% 정도 포함한 것이고, 빌트업 에지(Built-Up Edge : 구성인선)의 생성을 방지하며 공구수명을 증가시키 고, 다듬면을 좋게 하므로 기어깎기, 탭작업, 브로우치 깎기, 총형 연삭, 셰이빙 등에 많이 이용되고 있다. 최 근에는 표면활성제로 사염화탄소도 첨가한다.
감마작용 금속의 표면에 유막을 형성하여 유동부분의 마찰을 감소시키는 것으로 윤활유에 있어서 가장 중요하고 기본적인 작용