이 금형 및 금형 상점 세계는 둥글다

제조 분야의 많은 작업장에서 몰드 및 다이 작업은 일반적으로 비대칭 부품을 만드는 것을 의미합니다. 판금 구성 요소는 다양한 모양이며 사출 성형 플라스틱 부품은 전화기에서 컴퓨터 캐비닛에 이르기까지 다양합니다.

그러나 금형 및 금형 제작의 세계에는 둥근 부품이 매우 많습니다. 캡, 씰, 개스킷 등은 원형의 다이 및 몰드 구성 요소가 필요한 부품입니다.

비대칭 부품에 대한 금형 캐비티 및 다이 세트 가공에 대해 많은 글이 작성되었습니다. 이 기사에서는 원형의 수많은 금속 및 플라스틱 부품을 생산하기 위해 금형 및 다이 구성요소를 만드는 데 적용되는 하드 터닝에 중점을 둡니다.

이 제조 틈새 시장에 대해 알아보기 위해 우리는 Reliance Tool and Manufacturing(일리노이주 엘진)을 방문했습니다. 하드 터닝을 전문으로 개발하여 원형 제품을 생산하는 금형 부품 및 다이 세트를 만드는 데 사용하는 50년 된 작업장입니다.

우리는 공장 관리자인 Dale Schrieber와 이야기를 나누며 Reliance가 생산 공정의 하드 터닝을 통해 어떤 이점을 얻었는지 알아보았습니다.

프로그레시브 및 복합 다이

다이 세트는 여러 구성 요소를 통합합니다. 이들은 종종 다이 플레이트의 상단과 하단에 장착되는 개별 부품입니다. 이 디자인을 통해 전체 장치가 아닌 다이 세트의 개별 구성 요소를 조정할 수 있습니다.

프로그레시브 다이에서 판금 코일은 다이 세트의 상부와 하부 사이에 공급됩니다. 프레스가 닫힐 때마다 프레스의 끝에서 전체 부품이 배출됩니다.

프로그레시브 다이는 완전한 스탬핑을 생성하기 위해 2개, 4개 또는 16개의 다른 스테이션을 가질 수 있습니다. 프레스가 스트로크를 완료한 후 코일은 한 다이 스테이션에서 다음 다이 스테이션으로 공급됩니다. 일부 다이 세트는 평평한 모양을 점진적으로 스탬핑한 다음 스탬핑을 3D 부품으로 접도록 설계되었습니다. 이 모든 작업은 하나의 프로그레시브 다이에서 한 번만 누르면 됩니다.

복합 다이는 한 번의 프레스 스트로크로 완전한 스탬핑을 생성한다는 점에서 프로그레시브와 다릅니다. 복합 다이는 프레스에서 한 번의 히트로 가공물을 형성하고 구멍을 뚫고 가공물을 성형합니다.

프로그레시브 다이와 마찬가지로 복합 다이도 상부 및 하부 플레이트에 장착되는 구성 요소로 만들어집니다. Reliance가 제조하고 완전한 세트로 조립하는 것은 바로 이러한 구성 요소입니다. 대부분의 고객에게 이러한 구성 요소는 원형입니다.

하드 터닝이 필요한 이유

약 6년 전 Reliance는 하드 터닝을 실험하기 시작했습니다. 아이디어는 더 유연하고 더 많은 부품을 작업장에 투입할 수 있는 프로세스로 기존 연삭 작업을 보강하는 것이었습니다.

하드 터닝을 구현하기 전에 Reliance는 기존 방식으로 다이 세트와 금형 부품을 제조했습니다. 그들은 그라인드 스톡을 남기고 부품을 황삭으로 돌린 다음 열처리하고 연마를 마무리합니다.

모든 작업장과 마찬가지로 부품을 더 빨리 제공해야 한다는 압박감이 대체 기술을 찾는 데 많은 도움이 됩니다. 다이 세트와 몰드 부품을 제조하는 새로운 방법을 모색하는 데 부과된 유일한 규정은 고객에게 연마된 부품과 같거나 더 나은 부품을 제공하는 것이었습니다.

"처음에 하드 터닝에 대한 접근 방식은 시행착오였습니다."라고 Reliance에서 하드 터닝 프로세스를 개발한 Jeff Staes는 말합니다. "연삭에 비해 이점이 일부 응용 프로그램에서 즉시 명백했습니다."

하드 터닝에 할당된 대부분의 작업에는 0.0005인치의 허용 오차 요구 사항이 있습니다. 그러나 반경이 0.005인치만큼 작고 반경에 테이퍼를 혼합해야 하는 경우 단일 지점 선삭은 연삭보다 뚜렷한 이점이 있습니다. 구배 각도 및 부품 형상에 필요한 ID 및 OD 테이퍼도 터닝 센터에서 쉽게 생성됩니다.

"작은 반경을 유지하거나 연삭 휠로 테이퍼를 생성하려면 빈번한 트루잉이 필요하므로 생산 공정이 느려집니다."라고 Schrieber는 말합니다. "마지막 몇 천분의 1을 마무리 연삭하는 것도 휠을 더 자주 다듬어야 하기 때문에 시간이 많이 걸립니다. 마무리 휠의 미세한 입자는 금속 제거율을 제한하는 황삭 휠보다 빠르게 로드됩니다."

그들이 배운 것

성공적인 하드 터닝의 핵심은 소프트 터닝에서 시작됩니다. 경화된 공작물에서 일관된 표면 조도와 치수 정확도를 달성하려면 블랭크를 열처리하기 전에 황삭 선삭 후 적절한 양의 스톡이 남아 있어야 합니다.

얇은 벽 섹션과 같은 기하학적 형상은 열처리에서 약간 휘어지는 경향 때문에 하드 터닝을 위해 더 많은 스톡이 남아 있어야 하는 경우가 많습니다. 아이디어는 열처리로 인한 치수 변화를 허용하기에 충분한 스톡을 갖도록 얇은 부분을 무겁게 만드는 것입니다.

Schrieber 씨는 "우리의 열처리 장치는 뒤틀림을 최소화하는 데 효과적입니다."라고 말합니다. "그들은 치수 변화를 제어하기 위해 다른 기술과 함께 얇은 단면의 공작물에 세라믹 판을 사용합니다. 우리는 일관성을 제어하기 위해 열처리를 위해 배송하기 전에 부품을 랙에 보관하기도 합니다."

공구 마모로 인해 경질 선삭에 대해 동일한 스톡 여유를 유지하는 것이 중요합니다. 일반적으로 경질 선삭 공정은 두 단계로 이루어집니다. 하나 이상의 황삭 가공 후 정삭 가공이 이어집니다. 황삭 패스에서 최소한의 스톡을 제거하면 생산 시간이 절약되지만 더 중요한 것은 황삭 하드 턴 공구를 절약할 수 있다는 것입니다. "거칠고 거친 공구 마모는 최종 패스의 표면 조도와 크기에 영향을 미칩니다."라고 Staes씨는 말합니다.

Reliance에서 선택한 커터는 CBN(입방정 질화붕소)입니다. 매우 짧은 작업 또는 단속 절단의 경우 세라믹이 사용되지만 대규모 생산 작업의 경우 CBN만큼 마모되지 않습니다.

"CBN은 다재다능합니다."라고 Staes씨는 말합니다. 그러나 삽입 선택은 제한 요소입니다. "우리는 인서트를 설계하고 툴링 공급업체에서 특별히 제작하도록 합니다. 우리는 기존 인서트를 필요한 모양으로 재작업하여 다른 인서트 형상을 만듭니다."라고 Staes는 말합니다. "CBN을 위한 다양한 인서트 모양과 형상은 아직 없지만 점점 더 좋아지고 있습니다."

절단된 공구강

Reliance에서 사용하는 재료의 대부분은 48~64Rc로 경화된 A-3 및 D-2 공구강입니다. CBN 인서트 커터는 이러한 고경도 선삭 가공에 적합합니다.

CBN은 다이아몬드 다음으로 단단한 재료이지만 CBN으로 만든 인서트는 깨지기 쉽습니다. 일부 선삭 공정은 이러한 취약성을 허용하기 위해 기존의 것으로 간주되는 것에서 수정해야 합니다.

일반적으로 CBN 인서트는 브레이징 또는 미리 형성된 CBN 소재 모서리를 카바이드 모재에 접합하여 만들어집니다. 이 조인트는 커터의 약점이 되는 경향이 있습니다.

금형 및 금형 부품은 치수 정확도가 높고 표면 조도가 우수해야 합니다. 하드 터닝을 사용하여 이러한 목표를 달성하기 위해 Mr. Staes는 몇 가지 지침을 개발했습니다.

"깊이와 벽 마감에 대한 공차가 필요한 경우 OD 또는 ID의 숄더 절단 방향이 요인이 될 수 있습니다."라고 그는 말합니다. "ID나 OD에서 정면으로 들어오는 것보다 먼저 벽을 아래로 향하게 하여 과도한 재료를 제거하는 것이 좋습니다. 마무리 패스를 위해 0.0005~0.0010인치의 스톡을 남겨두세요.

"황삭 패스가 완료되고 대부분의 스톡이 제거되면 정삭 패스를 벽으로 만들 수 있습니다. 나머지 0.0010인치 이하의 금속을 제거하면 특히 작은 리드 앵글 도구의 경우 인서트에 가해지는 도구 압력이 낮아집니다. 기하학이 사용됩니다."라고 Staes씨는 말합니다.

보링 작업에서 인서트의 중심 높이는 크기와 정삭을 성공적으로 유지하는 데 중요한 요소입니다. 바가 휘어지면 절삭날이 중심선 아래로 떨어지게 되어 공구 수명이 단축되고 조도가 불량해질 수 있습니다. Staes 씨는 경질 선삭 가공에 솔리드 초경 보링 바를 권장합니다. "그들은 굴곡 문제를 줄이고 더 큰 깊이 용량을 제공할 것입니다."라고 그는 말합니다.

온도 및 워크홀딩 고려사항

공작물이 경질 선삭될 무렵에는 그 가치가 크게 높아졌습니다. 누적 비용에는 재료, 거친 가공 시간 및 열처리가 포함됩니다. 지금은 그런 부분을 스크랩할 때가 아닙니다.

Staes 씨는 이 조각들을 돌릴 때 특히 CBN을 사용할 때 도구를 주시하는 것을 좋아합니다. 일부 응용 분야는 건조 상태로 절단될 수 있지만 다른 응용 분야는 가공 공정의 고온으로 인해 부정적인 영향을 받습니다. 이를 제어하기 위해 Reliance는 작업 구역을 명확하게 볼 수 있는 동시에 작업장 공기 또는 냉풍기를 사용하여 부품 온도를 유지합니다.

워크홀딩은 원형 다이 및 몰드 구성요소를 만들기 위한 또 다른 고려 사항입니다. 진원도는 벽이 매우 얇은 이러한 부품의 대부분에서 중요한 치수입니다.

"우리는 터닝 센터에 장착된 유압 척으로 고정된 6인치 수동 3조 척을 사용합니다."라고 Staes씨는 말합니다. "수동 척의 소프트 죠는 동심도 0.0005인치 이내에서 기계에 구멍을 뚫습니다."

검사 기술

Reliance가 수행하는 대부분의 다이 및 금형 구성 요소 작업은 치수 정확도와 표면 마감을 검사하기가 비교적 쉽습니다. 그들은 ANSI/ASQC Q9001-1994 및 ISO 9000에 대한 자격을 갖추기 위해 필요한 모든 검사 장비, 문서 및 추적 기술을 갖추고 있습니다.

그러나 생산된 공작물 중 일부는 측정하기가 쉽지 않습니다. Reliance는 ID의 숨겨진 기능과 공작물의 기타 접근하기 어려운 위치를 확인하는 흥미로운 기술을 개발했습니다.

"ID 및 OD 양식의 경우 기능을 확인하기 위해 주기적으로 조각을 반으로 자르곤 했습니다."라고 Schrieber는 말합니다. "이제 우리는 치과용 재료[고점도 비닐 폴리실리콘]를 사용하여 형상의 인상을 얻습니다. 그런 다음 해당 재료를 광학 비교기로 확인합니다. 이는 우리에게 잘 맞는 기술이며 올바르게 수행했을 때 매우 정확합니다."

잡샵 파트너십

Reliance는 원형 몰드 및 다이 부품 제조 분야에서 인상적인 명성을 쌓아왔습니다. Schrieber 씨는 "저희 최고의 고객 중 상당수는 원형 부품 생산에 대한 전문 지식을 필요로 하는 다른 도구 공장입니다. "특히 연삭하기 어려운 응용 프로그램이 제공되는 경우. 하드 터닝에 대한 비즈니스를 많이 얻습니다."

한때 서로를 경쟁자로 여겼던 상점들이 협력하여 좋은 부품을 고객에게 제공하기 위해 협력 또는 전문화라고 부릅니다. 이는 오늘날 제조 환경의 현실을 반영하는 계약 매장 운영의 추세입니다.

Reliance와 같은 상점은 해당 전문 분야가 필요한 다른 작업 상점에 전문 서비스를 제공합니다. 마찬가지로 Reliance가 능력을 넘어서는 프로세스 문제에 직면했을 때 다른 상점에 도움을 요청할 것입니다.

ISO 9000 기술 및 기타 기술을 사용하여 프로세스 문서를 표준화하면 상점이 함께 비즈니스를 수행하는 데 도움이 됩니다. 상점이 지시한 대로 할 수 있는지 프로세스 문서를 검토하면 쉽게 알 수 있습니다.
할 수 있습니다.

결과

다른 모든 작업장과 마찬가지로 Reliance는 리드 타임을 단축해야 한다는 고객의 극심한 압박을 받고 있습니다. 이러한 압박은 이러한 회사 내에서 단축된 제품 수명 주기와 지속적인 개선 프로그램으로 인해 발생합니다.

Reliance는 다른 비즈니스를 위한 다이 세트 및 몰드 구성 요소를 만드는 것 외에도 훌륭한 사내 제작 비즈니스를 보유하고 있습니다. 그들은 스스로 수많은 스탬핑을 만듭니다.

Schrieber 씨는 "강성 터닝 덕분에 고객에게 배송되는 평균 배송 시간을 평균 16주에서 18주에서 6주로 단축할 수 있었습니다."라고 말합니다. "또한 선삭 전문 기술은 없지만 일부 응용 분야에서 연삭을 뒤집는 것의 이점을 알고 있는 다른 금형 및 금형 공장에서 사업을 시작했습니다.

"우리의 스탬핑 작업은 사실상 새로운 프로세스와 기술에 대한 베타 테스트 사이트가 되었습니다. 우리는 고객의 애플리케이션에 적용하기 전에 직접 테스트합니다."라고 Schrieber는 덧붙입니다.

Reliance의 경우 하드 터닝이 작동하는 것으로 보입니다. 매출이 44% 증가하고 고객 기반이 확대되고 있으며 향후 몇 년 동안 15%에서 20% 사이의 성장이 예상됩니다.