김도원님의 글
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tap 가공시 필요한 절삭동력을 이론적으로 산출하는 수식이 있나요?
드릴류,엔드밀,cutter류는 있는데 tap에 대한 자료는 찾을수가
없네요.


----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?

탭가공에 있어서 절삭동력을 산출하는 일반적인 수식은 제가 알기로는 없습니다(아시는 분이 계시면 답변 부탁드립니다).

우선, 그 이유를 생각해보면 탭가공의 경우 보통 드릴과 리머로 기초구멍을 가공하고 나사산 부위를 가공하므로 실제 고속 탭가공이 아닌경우 소재 제거율(material removal rate)이 작아 절삭동력이 그리 심각하게 중요하지 않기 때문으로 사료됩니다.

동력산출이 필요하시다면 "절삭동력을 산출하기위한 일반적인 방법론"으로 유추하시기 바랍니다.

절삭가공의 절삭력은 가공하는 피삭재와 공구와의 접촉부위에서의 순간적인 절삭면적에 비례합니다. 즉, 탭가공의 경우는 나사산 부위의 면적이 될것입니다. 나사산 부위의 면적은 나사의 피치(p)와 나사산의 높이(H)의 곱으로 규정될 것입니다.

나사산 부위의 높이는 보통 나사피치의 함수(미터나사의 경우 H=0.86603p)이므로 절삭면적은 대채로 피치(p)의 제곱으로 표현 될 것입니다. 비례상수를 k라 하면, Fr=kp^2이 될것이고 여기에 나사의 반경(D/2)을 곱하면 토크(Torque)가됩니다. 그러므로 여기에 회전수를 곱하면 질문하신 동력이 됩니다.
즉 P=T omega= kp^2 D over 2 2 pi n over 60 로 표현될 것입니다. 여기서 n은 회전수(rev/min)이고 D는 나사의 직경입니다.
이때, k값은 대략 강(steel)의 경우 인장강도의 3.5~6.5배정도로 보시면 됩니다.

실제 절삭동력을 산출하고자 한다면 공구동력계로 측정한 절삭력을 A/D 컨버터로 sampling하여 PC로 받게되면 x,y,z방향의 절삭력이 됩니다. 이러한 3분력 data를 가지고 fitting하면 특정 절삭속도에서의 절삭력을 쉽게 구할수 있으며 아울러 동력도 구할 수 있습니다.

하지만 제 개인적인 생각으로 감히 말씀드리면 특별한 경우가 아니고는 탭 가공에 있어서의 절삭동력은 밀링이나 드릴링에 비하여 학문적으로나 실제적으로나 별로 중요할 것 같지는 않습니다. 혹시 참고 논문이 있으신 분은 답변 부탁드립니다.

답변이 되었으면 합니다.

감사합니다.