공구 홀더는 가공 생산성에 중요한 연결 고리를 제공합니다.

정밀 공작 기계와 고급 절삭 공구가 함께 사용되어 뛰어난 금속 절삭 생산성을 제공합니다. 그러나 절삭 공구와 기계 스핀들(공구 홀더) 간의 연결은 생산성을 완전히 달성하는 데 매우 중요합니다. 툴링 제조업체는 다양한 툴홀더 스타일을 제공하며, 각 툴홀더는 특정 가공 응용 분야에서 최적의 성능을 발휘하도록 설계되었습니다. 따라서 기계 가공 공장은 특정 작업과 생산 부품을 기준으로 툴 홀더를 선택해야 합니다. 그럼에도 불구하고, 공장은 가장 진보된 기계 기술과 절삭 공구 재료를 얻으려고 노력하지만 특정 생산 요구 사항에 가장 잘 맞는 공구 홀더를 선택, 적용 및 유지하는 데는 거의 중요성을 두지 않는 경우가 많습니다.

모든 보유자는 동등하게 생성되지 않습니다.

모든 가능한 응용 분야에 적합한 하나의 공구 고정 방법은 없습니다. 고속 정삭 작업을 수행하도록 설계된 공구 홀더는 일반적으로 예를 들어 원시 주물의 깊은 황삭에서 효과적인 데 필요한 강성과 강도가 부족합니다. 반대로 황삭 가공용 홀더는 일반적으로 마무리 작업에서 고속으로 원활하게 작동할 수 있는 균형 품질이 부족합니다. 또한, 황삭 홀더의 견고한 설계와 부피로 인해 미세하거나 깊은 부품 형상에 대한 접근이 제한될 수 있습니다. 거친 공작물 재료에는 강도와 강성이 향상된 툴 홀더가 필요합니다. 진동을 줄이고 냉각수를 전달하는 툴 홀더의 능력도 중요한 선택 기준입니다.

부적절한 툴 홀더를 사용하면 치수 오류 및 부품 폐기와 함께 공작 기계 스핀들의 과도한 마모, 공구 수명 단축 및 공구 파손 증가가 발생할 수 있습니다. 중요하지 않은 작업에서는 가치 있는 도구 홀더가 만족스러운 결과를 생성할 수 있습니다. 그러나 반복 정밀도가 필수인 작업, 특히 고가의 공작물을 폐기하면 부품 이윤이 감소하는 경우 애플리케이션 중심의 최고 품질의 툴 홀더에 대한 투자는 이러한 예상치 못한 손실에 대한 저비용 보험을 제공합니다.

일부 작업장 관리자에게는 다양한 애플리케이션에서 사용되는 긴 버전의 도구 홀더가 유효한 비용 절감 전략입니다. 그러나 항상 가능한 한 가장 짧은 홀더를 적용하면 강성을 최대화하고 표면을 저하시키는 진동을 최소화하며 공구 수명을 보존할 수 있습니다.

툴홀더는 총 생산 비용의 2% 미만을 차지합니다. 그 비용을 절반으로 줄이는 것조차 무시할 수 있는 절감 효과를 가져오는 반면, 폐기된 공작물이나 파손된 도구는 측정 가능한 재정적 영향을 미칩니다. 프리미엄 도구와 홀더는 금속 절삭 생산 속도를 높여 도구 투자에 대한 즉각적인 수익을 올릴 수 있습니다. 특히 가공 공정의 안정성이 가장 중요한 항공우주 부품 제조와 같은 산업에서 많은 제조업체는 결함 부품 생산과 문제 해결 활동 및 생산 중단에 시간 낭비를 피하기 위해 무엇보다도 고급 툴링을 구입하는 데 중점을 둡니다. 항공우주 제조업체는 일반적으로 생산을 위해 인증하기 전에 새로운 홀더 개념을 검증하는 데 오랜 시간이 걸립니다.

공작물 요인이 홀더 선택에 영향을 미침

툴홀더 선택에 영향을 미치는 요인에는 각 작업에서 공작물 재료의 가공성과 최종 부품의 구성이 포함되며, 이는 특정 윤곽 및/또는 형상에 도달하는 데 필요한 툴홀더 치수를 결정할 수 있습니다. 그러나 도구 홀더는 작업자 오류 가능성을 최소화하기 위해 가능한 한 간단하고 사용하기 쉬워야 합니다.

어떤 툴 홀딩 기술이 적용되든, 공작 기계의 강성, 스핀들 출력 및 엄격한 공차 생성 능력에 따라 어떤 작업이 실행 가능한지 결정됩니다. 예를 들어, 마모된 기계에서 미크론 수준의 허용 오차를 생성하려고 시도하는 것은 시간 낭비입니다.

공작 기계의 기본 요소는 핵심적인 역할을 합니다. 선형 가이드웨이가 있는 고속 기계는 고속 작업을 위해 설계된 툴홀더를 최대한 활용하는 반면 상자 모양의 기계는 중가공을 지원합니다. 멀티태스킹 기계는 선삭 및 밀링/드릴링 작업을 모두 수행할 수 있는 도구 홀더의 기능을 최대한 활용합니다.

사용 중인 가공 전략도 툴홀더 선택을 안내합니다. 예를 들어, 작업장은 더 가벼운 절삭 깊이를 포함하는 고속 절삭(HSC) 작업에서 생산성을 극대화하는 도구를 선택하거나, 적절한 출력은 있지만 제한된 속도 기능을 가진 기계에서 높은 금속 제거율을 생성하는 데 중점을 둔 고성능 절삭(HPC) 상황에서 생산성을 극대화할 수 있습니다. .

낮고 반복 가능한 런아웃은 일정한 공구 맞물림을 보장하여 진동을 줄이고 공구 수명을 최대화하는 데 도움이 됩니다. 균형이 중요하며 고품질 공구 홀더는 G2,5-25000 RPM 품질(1g.mm)에서 미세 균형을 유지해야 합니다. 가공 공장은 자체 연구를 수행하고 툴링 공급업체와 상의하여 생산 요구 사항을 비용 효율적으로 충족할 툴 홀딩 시스템을 결정할 수 있습니다.

각 보유자에게는 틈새 시장이 있습니다

단순 Weldon, 콜릿, 열수축, 기계식 또는 유압식이든 공구 홀더도 특정 작동 요구 사항에 부합해야 합니다. 예를 들어, Weldon 섕크 공구용 단순 엔드밀 홀더는 견고하고 사용이 간편하며 높은 토크를 전달할 수 있으며 강력한 풀아웃 방지 작용으로 안전하고 강력한 클램핑을 제공합니다. 무거운 황삭에 적합하지만 정확한 동심도가 부족합니다. 일반적으로 그것들은 본질적으로 불균형하고 높은 회전 속도를 사용하는 애플리케이션에 생산적으로 적용되지 않습니다.

콜렛 척과 교체 가능한 콜렛은 가장 일반적인 형태의 원형 공구 고정 기술입니다. 비용 효율적인 ER 스타일은 다양한 크기로 제공되며 안정적인 경량 밀링 및 드릴링 작업에 충분한 그립을 제공합니다. 고정밀 ER 콜릿 홀더는 낮은 런아웃(공구 팁에서 <5μm)과 고속 작업을 위해 균형을 잡을 수 있는 대칭 디자인이 특징이며 강화 버전은 중부하 가공에 사용할 수 있습니다. ER 홀더는 빠른 교체를 용이하게 하고 다양한 공구 직경을 수용할 수 있습니다.

열 열박음 홀더는 강력한 클램핑력, 3xD에서 3μm의 동심도 및 우수한 균형 품질을 제공합니다. 작고 단순한 노즈 구성으로 좁은 부품 형상에 쉽게 접근할 수 있습니다.

강화 버전은 중간에서 무거운 밀링을 수행할 수 있지만 그립력은 공구 자루와 홀더의 내경 공차에 따라 다릅니다. 열박음 도구를 사용하려면 특수 가열 장치를 구입해야 하며 가열/냉각 공정은 단순히 콜릿을 교체하는 것보다 더 많은 설정 시간이 소요됩니다.

기계식 밀링 척은 여러 줄의 니들 베어링을 통해 강력한 그립력과 높은 반경 방향 강성을 제공합니다. 이 설계는 무거운 밀링과 빠른 공구 교환을 가능하게 하지만 런아웃은 콜릿 시스템보다 클 수 있습니다. 기계식 척은 일반적으로 다른 도구 홀더 스타일보다 크기가 크므로 일부 부품 기능에 대한 도구 액세스가 제한될 수 있습니다.

유압을 사용하여 클램핑력을 발생시키는 유압 척은 기계식 척보다 내부 요소가 적기 때문에 상대적으로 슬림한 프로파일을 갖습니다. 유압 척은 런아웃이 낮고 높은 스핀들 속도에서 리밍, 드릴링 및 가벼운 밀링에 효과적이지만 무거운 레이디얼 하중에 민감합니다.

홀더가 절삭 공구를 고정하는 방법만큼 중요하므로 공작 기계 스핀들에 장착하는 방법도 중요합니다. 툴 홀더의 스핀들 또는 테이퍼 끝은 토크 전달 능력을 결정하고 툴 센터링 정확도를 설정합니다. 기존의 BT, DIN 및 CAT 공구 테이퍼는 소형 기계에 효과적이지만 고속 기능이 제한될 수 있습니다. 홀더 테이퍼와 페이스 모두에 접촉을 제공하는 버전은 특히 긴 오버행 상황에서 향상된 강성과 정확성을 제공합니다. 더 큰 토크를 안정적으로 전달하려면 더 큰 테이퍼 크기가 필요합니다. 예를 들어 HSK-E32 홀더는 무거운 가공 상황에서 HSK-A125A를 대체할 수 없습니다.

홀더 테이퍼 스타일의 선택은 종종 지역 선호도에 따라 결정됩니다. HSK는 1990년대 중반 5축 기계가 대중화되면서 독일에서 등장했습니다. CAT 테이퍼는 주로 미국에서 사용되는 반면 아시아에서는 BT 섕크가 인기가 있으며 테이퍼/페이스 접촉 버전이 자주 사용됩니다.

HSK는 5축 가공에 매우 일반적입니다. PSC(다각형 클램핑 시스템:Capto) 및 KM 연결은 주로 복합 가공기에 사용되며 현재 ISO 표준입니다. KM과 Capto는 모두 모듈식 시스템이므로 확장 또는 감속기를 쌓아서 다양한 길이의 특정 도구를 조립할 수 있습니다. 하나의 고정 장치에서 부품을 회전, 밀링 또는 드릴링할 수 있는 툴홀더 스타일은 복합 가공 기계의 사용이 증가함에 따라 인기가 높아지고 있습니다.

인상적인 결과를 달성하기 위해 혁신적인 방식으로 고유한 홀더와 콜릿을 사용하는 독점 툴홀딩 시스템이 있지만 작업장은 이점을 계산해야 합니다. 이러한 시스템은 일반적으로 단일 공급업체가 제공하는 더 많은 비용과 제한된 도구 선택을 수반합니다.

비용 및 기타 고려 사항

유압식 또는 기계식 홀더의 기본 비용은 콜릿 또는 열박음 홀더에 비해 높지만 열박음 가열 시스템의 비용 및 도구 교체에 필요한 시간과 같은 다른 요소가 관련됩니다. 또한 콜릿 척 홀더 시스템에서 단순히 콜릿을 전환하여 다른 직경을 수용하는 것과 비교하여 각 공구 직경에 맞는 열박음 홀더가 필요합니다.

기계 조작자와 공구 유지보수 담당자도 성공적인 공구 홀더 적용에 중요한 역할을 합니다. 공작 기계 및 기타 제조 장비와 마찬가지로 공구 홀더는 이점을 극대화하고 잠재력을 최대한 활용하기 위해 올바른 사용과 유지 관리가 필요합니다. 예를 들어, 작업자는 공구 자루를 홀더에 완전히 삽입해야 합니다. 왜냐하면 부적절한 안착은 정확도로 인해 진동이 파괴되거나 공구가 배출되기 때문입니다. 도구 조립 사양을 따르는 것이 중요합니다. 작업자는 척을 조일 때 연장 핸들을 사용하여 과도한 토크를 가하면 안 됩니다. 그러면 콜릿이 비틀려 도구가 잘못 정렬됩니다.

도구 유지 관리도 중요하지만 종종 무시됩니다. 작업자는 사용하기 전에 항상 홀더를 청소하고 공작 기계 스핀들을 검사해야 합니다. 홀더는 공구 테이퍼를 보호하는 캡과 함께 깨끗하고 건조한 상태로 보관해야 합니다. 유압 척의 유체 압력을 정기적으로 점검해야 합니다.

결론

기계 공장은 가공 시스템에서 툴 홀더의 중요성을 인식하고 올바른 툴 홀더를 특정 공작 기계, 가공 전략 및 공작물에 적절하게 일치시켜 생산성을 높이고 비용을 절감할 수 있는 방법을 배워야 합니다. 동시에 공구 홀더 제조업체는 보다 포괄적인 홀더 선택을 제공하고 있습니다. (사이드바 참조) 개별 운영 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다.

향후 개선 사항은 홀더 하드웨어 자체를 넘어선 것입니다. 소프트웨어와 RFID 태그를 사용한 도구 관리는 데이터 기반 제조의 요소이며 점점 보편화되고 있습니다. 툴 홀더 기술의 발전에는 홀더에 가해지는 힘을 실시간으로 모니터링할 수 있는 센서 장착 홀더가 포함됩니다. 수집된 데이터를 통해 작업자 또는 기계 제어 장치와 연결된 인공 지능(AI)을 통해 자동으로 가공 매개변수를 공정 중 조정할 수 있습니다. 이러한 기술과 기타 새로운 기술은 공구 홀더가 가공 작업에 제공하는 생산적 기여를 더욱 강화할 것입니다.