칩 형성 (Chip Formation)
쉽게 풀면
금속을 깎을 때 나오는 부스러기를 칩이라고 합니다. 공구 끝이 재료를 밀면 그 앞쪽의 좁은 영역이 심하게 전단되면서 재료가 떨어져 나가는데, 이 전단이 일어나는 면을 전단면이라고 부릅니다. 재료와 절삭 조건에 따라 칩은 길게 이어지기도 하고, 톱니처럼 끊기기도 하며, 공구 끝에 재료가 눌어붙어 구성인선을 만들기도 합니다.
왜 중요한가
칩이 어떻게 만들어지느냐가 절삭력, 절삭온도, 공구 마모, 가공면 품질을 한꺼번에 좌우합니다. 그래서 절삭 가공 연구에서는 칩 형태 관찰이 조건의 적정성을 판단하는 1차 증거로 쓰이며, 난삭재 가공과 미세 절삭 분야의 핵심 주제이기도 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
공구 끝에 재료가 눌어붙는 현상이 없어지면 절삭이 안정되고 표면이 매끈해진다는, 절삭 조건과 표면 품질의 연결을 보여 줍니다.
조금 더 깊게 보면
고전적인 2차원 절삭 모델에서는 전단각과 공구 경사각, 마찰각의 관계로 절삭력을 예측하며, 전단각이 클수록 칩이 얇아지고 절삭력이 줄어듭니다. 칩은 크게 연속형, 구성인선을 동반한 형태, 톱니형, 불연속형으로 나뉘는데, 연성 재료를 적당한 속도로 깎으면 연속형이, 티타늄처럼 열전도가 낮은 재료에서는 단열전단에 의한 톱니형이 잘 나타납니다. 연속형 칩은 표면 품질에 유리하지만 길게 엉키면 작업을 방해하므로 칩 브레이커로 끊어 줍니다.
주의할 점
칩이 잘 나온다고 해서 무조건 좋은 조건은 아니며, 칩의 형태와 색은 절삭온도와 함께 해석해야 합니다. 공구마모가 마모의 진행과 수명을 다루는 개념이라면, 칩 형성은 그 마모를 만들어 내는 절삭 메커니즘 자체를 다룬다는 점에서 구분됩니다.