칩 형성에 관하여 알아두어야 할 것
절삭 가공에서 가장 중요한 것은 칩을 안전하고 잘 배출되는 형태로 형성하여 공정이 방해받지 않고 공작 기계, 절삭 공구 및 공작물에 손상을 주지 않는 것 입니다. 또한 공작 기계 작업자의 안전을 보호해야 합니다.적절한 형태로 칩이 형성되고 배출되면 절삭 공정이 방해받지 않고 진행되도록 하여, 작업자의 안전을 유지하고 공작 기계, 절삭 공구 및 공작물에 손상을 주지 않습니다. 칩 형성은 가공 기술의 다른 어떤 주제보다 더 큰 과학적 관심을 끌었지만, 그 과학적 결과는 실용적이고 활용 가능한 모델로 변환하기는 어려운 것이 밝혀졌습니다. 여기서는 실용적인 관점에서 칩 형성에 접근합니다.
가공 중에 제거된 소재는 전단면에서 소성 변형 및 전단을 겪으며 가공물 소재에 따라 길거나 짧은 칩의 형태로 나옵니다. 절삭 가공은 이 전단 영역에서 대부분의 에너지를 소비합니다.
비압축성 소재를 가공할 때에는, 부피의 변화 없이 전단면에서 소재 변형이 발생합니다. 변형이 단순 전단으로 발생하고, 소재 층의 더미가 칩이 형성될 소재에 위치하게 되고 각 층은 전단 평면에 평행하다고 가정합니다. 칩 형성은 재료 층의 전단 공정으로 예를 들 수 있습니다.
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특히 가공물 소재를 포함하여 많은 요인이 칩 형성에 영향을 미칩니다. 금속 절삭 공정은 가공물 소재의 소성 변형 과정을 포함하며, 이것은 절단됩니다. 탄성 및 소성 재료 양상은 이 과정에서 결정적인 역할을 합니다.
전단 강도와 연성 특성은 가공물 소재에 따라 다양합니다. 가공물 소재의 연성은 절삭될 때까지 변형될 수 있는 정도입니다(그림 2). 가공물 소재의 연성이 높을수록 칩이 길어집니다. 일반적으로 소재의 연성이 약 25%를 초과하면, 칩이 긴 것에서 매우 긴 것까지 다양합니다.
이러한 접근 방식은 국제표준(ISO) 체계에서 다양한 유형의 가공물 소재를 분류하는 데 사용됩니다. 각 ISO 분류(P, M, K, N, S, H)은 예측 가능한 칩을 생성하기 때문에 절삭 공구와 절삭 조건을 선택할 때에는 가공물 소재의 특성에 적합해야 합니다.
- ISO P(강)에는 연성이 높고 칩이 긴 소재들이 포함됩니다. 칩을 적절한 형태와 길이로 유지하기 위한 예방 조치들이 필요합니다.
- ISO K(주철) 및 H(고경도강)에는 연성이 낮아 칩이 짧은 소재들이 포함됩니다. 덕분에 칩 제어가 쉽습니다.
- ISO M(스테인리스 강), S(티타늄 및 초합금) 및 N(알루미늄 등 비철 재료)에는 상대적으로 연성이 낮지만 눈에 띄게 점착성이 있는 소재들이 포함됩니다. 이러한 소재들은 소위 ‘구성인선’ 칩을 형성합니다.
칩은 매우 긴 것에서 매우 짧은 것으로 분류할 수 있으며 이상적인 칩은 양 극단을 피한 중간 길이입니다. 칩이 너무 짧으면 가공에 단속을 일으켜 절삭 인선에 조기 미세 파손(치핑)이 발생하고 공구 수명이 심하게 짧아집니다. 공구 수명의 관점에서는 칩이 긴 것이 바람직합니다. 길고 매끄럽게 형성된 칩은 가공 중에 미세 진동을 덜 발생시기 때문에, 결과적으로 가공 표면의 품질이 더 뛰어납니다. 그러나 절삭 공정 자체에서 볼 때, 긴 칩이 이상적이라고 하긴 어렵습니다. 공작 기계, 가공물 및 절삭 공구를 손상시키고 작업자에게 위험을 유발할 수 있습니다. 또한 칩 컨베이어에서 배출 문제를 일으켜 생산을 중단시킬 가능성이 있습니다.
칩이 짧은 경우에는 배출 문제가 없지만, 가공 중에 단속이 발생하여 절삭날에 치핑을 일으키게 되고, 그로 인해 공구 수명을 매우 짧게 만들거나 미세 진동으로 인해 가공 표면의 품질을 저하시키기도 합니다.
너무 길지도 너무 짧지도 않은 스프링 형태의 칩이 제일 이상적이며, 칩의 측면에서 최적의 절삭 환경이 됩니다.
짧은 스프링 모양 칩이 이상적입니다 
| - 전력 소모 적음
- 절삭 인선에 압력이 적게 가해짐
- 절삭 부하가 더 낮음
- 칩 배출 수월함
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매우 짧거나 타이트한 칩은 피할 것 
| - 전력 소모 큼
- 절삭 인선에 가해지는 응력 큼
- 공구나 가공물의 휨이나 진동을 유발
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길고 줄처럼 나오는 칩은 피할 것 | - 칩 배출이 극도로 어려움
- 작업자에게 위험
- 절삭 공정에 다시 관여하여 가공물이나 공구를 손상
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그림 5: 다양한 칩 형태와 그것이 가공에 미치는 결과.
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