컴퓨터응용선반기능사 바이트와 칩 브레이커 — 초경·세라믹·스텔라이트·탄소공구강

초경합금은 WC를 주성분으로 하고 TiC 같은 고융점 경질탄화물 분말에 Co, Ni 등 인성이 우수한 분말을 결합재로 섞어 소결성형한 절삭 공구 재료다. 소결은 분말을 눌러 모양을 잡은 뒤 녹는점보다 낮은 고온으로 구워 단단히 굳히는 방법이다. 탄화물 구성은 WC, TiC, TaC가 중심이며 TMo처럼 탄화물이 아닌 기호는 구성 성분이 아니다. 초경합금은 고온에서도 경도가 유지되고 내마모성이 매우 우수하다. 흔히 쓰는 알루미나계 세라믹 공구는 고순도 산화알루미늄(Al2O3) 분말에 규소·마그네슘 등의 산화물을 넣어 1,600℃ 이상에서 소결한 것이다. 질화규소(Si3N4)처럼 산화물이 아닌 세라믹 공구도 있지만, 어느 쪽이든 탄화물을 Co로 묶는 초경과는 구성 원리가 다르고, 세라믹과 금속을 복합한 서멧도 초경의 Co 결합재 소결과는 구별된다.

세라믹 공구는 초경공구보다 고온 경도, 내마모성, 고속 절삭성이 우수하지만 취성이 커서 충격강도는 초경보다 낮다. 그래서 「세라믹은 충격강도가 높다」는 서술은 성립하지 않는다. 주조경질합금의 대표인 스텔라이트는 코발트를 기반으로 크롬, 텅스텐, 탄소를 함유한 내마모성 합금이며, 몰리브덴이나 니켈은 주성분이 아니다. 같은 경질 공구라도 초경은 분말을 프레스로 성형해 소결하고, 스텔라이트는 주조하며, 합금 공구강은 열처리한 강재라는 점에서 제조 원리가 갈린다.

공구재료의 구비조건은 사용 목적에서 나온다. 높은 경도와 내마모성, 강인성, 고온 경도, 열처리 용이성이 필요하다. 내마모성이 적으면 공구 수명이 급격히 줄어든다. 그래서 보기의 「내마멸성이 적을 것」은 필요 조건이 아니라 오히려 반대다(내마멸성은 내마모성과 같은 말이다). 탄소공구강도 높은 경도, 내마모성, 내충격성, 열처리성을 갖추어야 하고, 상온 및 고온 경도가 작다는 설명은 요구 조건과 정반대가 된다.

바이트에 붙는 칩 브레이커는 칩을 일부러 짧게 끊어 주는 홈이나 턱이다. 강을 선반으로 깎으면 칩이 길게 이어져 나와 공작물에 감기고, 가공면에 흠을 내거나 작업자에게 튀며 바이트 수명도 줄인다. 칩 브레이커는 칩이 잘 끊어지고 잘 빠져나가게 하며, 열 발생과 절삭 부하를 줄여 구성인선을 줄이고 공구 수명을 늘린다. 바이트 경사면을 갈아 만드는 연삭형은 팁이 손실되고 연삭 시간과 숫돌 소모가 많으며 이송 범위가 한정되는 결점이 있어, 지금은 소결할 때 칩 브레이커를 함께 성형한 인서트 팁을 클램프 바이트에 물려 주로 쓴다. 인서트 팁의 칩 브레이커는 다듬질용·경절삭용·중절삭용으로 나뉘고, 세라믹 바이트는 칩 브레이커를 만들기 어렵다.