CNC선반 장비 가공실험을 수행한 이후 각각의 Chip breaker형상에 따른 마모도 (Tool wear)를 분석하였다. 마모도는 Chip breaker의 수명 및 연속 공정에서의 품질 유지에 중요한 역할을 하며, 이를 분석하기 위해 각각의 Chip breaker형상을 광학 현미경(Optical microscope, OM)과 전자현미경(Scanning electron microscope, SEM)을 이용하여 측정하였다.
[그림 4.13] 티타늄 선삭가공 시 발생하는 공구 마모 현상
선삭가공 중에서 발생하는 공구 마모의 대표적인 종류에는 Crater wear, Flank wear, Notch wear 그리고 Nose wear가 있으며 이는 위의 [그림 4.13]에 묘사되어 있다. Flank wear의 경우 공구와 가공물 간의 Abrasion action에 의해 발생하지만, Crater wear의 경우 가공 중 발생하는 Chip의 흐름과 공구 사이의 Adhesion에 의해 발생하는 경향을 보여준다. 이러한 점에서 Chip breaker와 공구 형상 변화에 따라 주로 영향을 받는 마모 현상 중 하나는 Crater wear임을 알 수 있으며, 본 연구에 서는 인서트 공구 윗면에 발생하는 Crater wear에 대해 중점적으로 분석하였다.
[12], [13]
Chip breaker형상에 따라 <표 4.11>, <표 4.12>, <표 4.13>와 같이 전자현미경을,
<표 4.14>, <표 4.15>, <표 4.16>, <표 4.17>과 같이 광학현미경을 이용하여 사진을 분석하였으며, 가공조건(절삭속도, 이송속도)에 따라 측정되었다.
마모도는 배율(89.6X), 윗면은 배율(200X), 측면은 배율(160X)로 측정하였다. 전자현
미경의 경우 상위 사진은 배율(80X), 하위 사진은 상위 사진의 빨간 영역 부분을 확 대하여 배율(400X)로 측정하였다.
<표 4.11> A타입 SEM 마모 측정 비교
<표 4.12> B타입 SEM 마모 측정 비교
<표 4.13> C타입 SEM 마모 측정 비교
[그림 4.13]의 보여주는 Wear 중 해당되는 것인 Crater wear가 <표 4.11>, <표 4.12>, <표 4.13>에서 확인 되었다. 전자현미경(SEM) 이미지를 통하여 인서트 공구 윗면에 발생한 증착이 발생한 것을 확인할 수 있었지만, 마모 면적을 측정하기는 힘들다. 광학현미경(OM)을 이용하여 Chip breaker형상에 따른 정확한 마모면적의 결과 값을 확인하였다.
<표 4.14> 타입 별 광학현미경 기준 형상 측정
<표 4.15> A타입 광학현미경 마모 측정 비교
<표 4.16> B타입 광학현미경 마모 측정 비교
<표 4.17> C타입 광학현미경 마모 측정 비교
Chip breaker형상에 따른 인서트 팁의 마모도는 A, B, C타입 모두 절삭속도(90 m/min), 이송속도(0.1 mm/rev)의 가공조건에서 가장 깊고 넓은 마모를 보였으며, A 타입의 경우 절삭속도(90 m/min), 이송속도(0.05 mm/rev)일 때 가장 작은 범위의 마 모를 확인할 수 있었다. 이로 인해 윗면의 길게 형성된 티타늄의 증착도 확인되었 다. 마찬가지로 B타입의 경우 절삭속도(150 m/min), 이송속도(0.1 mm/rev)일 때 C타 입의 경우 A타입과 같은 절삭속도(90 m/min), 이송속도(0.05 mm/rev)일 때 같은 현 상이 발생하였다. 마모도가 작은 조건에서는 가공이 진행하는 도중에도 표면 거칠 기의 변화가 낮았다.
그러므로 각각의 Chip breaker형상에 따른 인서트 팁의 마모도에 의해 표면 거칠 기가 변화되는 것이 확인되었다.
<표 4.18> 광학현미경 마모 측정 비교 결과표
[그림 4.14] A타입 마모면적 측정 비교
[그림 4.15] B타입 마모면적 측정 비교
[그림 4.16] C타입 마모면적 측정 비교
[그림 4.17] 타입 별 평균 마모 최적조건 비교
[그림 4.14], [그림 4.15], [그림 4.16]에서 가공 조건 및 Chip breaker형상에 따른 마모면적의 결과 값을 그래프로 나타낸 것이며, 가공조건이 절삭속도(90 m/min)와 이송속도(0.05 mm/rev)일 때 가장 낮은 마모면적을, 가공조건이 절삭속도(90 m/min) 와 이송속도(0.1 mm/rev)일 때 가장 높은 마모면적을 보여주었다. 또한 [그림 4.17]
에서 마모면적의 가공조건이 절삭속도(90 m/min)와 이송속도(0.05 mm/rev)일 때의 값을 비교해보면 Chip breaker형상 타입에 따라 다른 마모면적이 측정된 것을 알 수 있었으며, 모든 가공 조건에서 C타입의 Chip breaker형상을 가진 인서트 팁이 가장 낮은 마모 면적 결과를 보여주었다.
4.6 Chip breaker 형상 및 Chip 배출 경로 분석