[철강 품질] 강제 채터링

강제 채터

외부로부터 진동적 힘이나 변위에 위해 채터진동을 일으키며, 절삭면에 채터마크를 일으키는 형의 채터

 

1. 진동적 강제력에 의한 채터

 

단속 절삭에 의한 채터

 

단속 절삭은 외부 진동에 의한 채터의 대표적인 예이다. 이는 가공 중발생하는 진동적 힘의 주파수, 그 정수배의 고조파 주파수가 공작물, 공작기계, 공구로 되는 기계 구조계의 부분 혹은 전체의 고유진동수에 일치할 때 일어나는 현상이다.

강제채터의 경우 채터의 주파수는 외부로부터 강제력과 같다. 또한, 외부 강제력의 주파수가 구조계의 고유주파수와 일치하는 진폭은 더욱 커진다.

 

해결방안

단속 절삭을 방지하기 위해서는 강제력의 주파수가 기계 구조계의 주파수가 일치하지 않도록 해야한다. 이를 위해 절삭날(tip)의 위치를 부등분할로 하든가, 공구 또는 공작물의 회전속도를 변화시키는 방법을 택한다.

위의 방안으로 해결이 안되면 기계 구조계의 동강성을 높이거나 공구 형상, 절삭조건을 변화시킨다.

 

* 부등분할: 외주날의 분할비를 연속적으로 바꿈으로써 절삭응력의 주기성을 변화시키기 위해 진동을 억제하는 효과 즉, 날의 분할 각도를 다르게 하는 방법을 말한다.

 

* 동강성(동적 강성, Dynamic Stiffness) 임의의 지점에서 단순조화운동으로 변화하며 진행된 변위에 대한 저항의 정도

 

* 단순 조화 운동: 가장 간단한 진동의 형태다. 즉, 모든 마찰이 없는 상황에서의 이상정인 운동이다.

 

칩 생성에 기인한 채터

불연속칩을 생성하는 경우나, 티탄계 합급등의 절삭에서 경험할 수 있는 전단형 칩을 생성하는 경우 등에서 흔히볼 수 있다. 이때, 가는 칩 파단의 주기에 상당하는 주기로 전동적 힘이 작용해, 이 힘이 가끔 공구, 공작물, 공작기계의 어뉴고유의 진동 자태를 꾀어 채터를 일의킨다.

 

해결방안

절삭 깊이나 이송량을 크게해 칩 전단의 피치를 크게하거나 절삭속도를 줄이면 칩 생성에 따른 강제력 주파수를 저하시켜 방지할 수 있다.

 

* 불연속 칩: 아래의 그림은 각각 불연속형, 연속형, 연속형 구성인선을 뜻한다.

* 전단형 칩: 공구의 진행에 의해 공작물이 압축돼 한계에 이르면 전단이 발생해 칩이 분리된다. 칩의 변형이 최대가 될 때 전단면에서 칩이 떨어져 나간다. 이런 경우 대게 취성의 재료로 절삭하거나 연성의 재료를 깊게, 절삭각이 낮게 가공될 때 발생한다.

 

 

2. 진동적 변위에 의한 채터

 

주축모터의 회전이 불균형하고, 구동 벨트 헐거움, 기어열 불평형, 베어링 오차 등에 의해 채터가 발생한다.

 

해결방안

이는 상기 원인을 바로 잡거나, 진동원과 공고 및 공작물 사이를 격리시키는 방안, 진동원 주파수 변화 등의 방안으로 해결할 수 있다.