금속 제거율을 향상시키는 밀링 기술

전문가들은 기계공이 새로운 도구와 기술을 사용하여 금속 제거율(MRR)을 높일 수 있는 전술을 공유합니다.

밀링 작업에서 금속 제거율(MRR)을 최대화하는 데 관심이 있는 공장은 비용을 절감하지 않고 공구 수명이나 가공 품질에서 허용할 수 없는 희생을 요구하지 않는 다양한 도구와 기술 중에서 선택할 수 있습니다.

최근에 도입된 재료 혁신 중 하나는 티타늄, 인코넬 및 PH 스테인리스강을 포함하는 고강도 재료 그룹인 고온 합금 밀링 시 속도 및 이송 속도를 높이는 것을 목표로 합니다. 초경 인서트 소재를 개발한 펜실베니아주 Latrobe의 Kennametal에 따르면 이 새로운 밀링 재종인 KCSM40은 고온 합금 가공에 사용되는 절삭공구 인서트의 내열성을 향상시킵니다.

Ti-6Al-4V 밀링 머신 소개

Kennametal의 글로벌 제품 관리 이사인 Scott Etling은 KCSM40으로 제작된 인서트 사용자는 과거에는 140SFM에 불과했지만 이제는 Ti-6Al-4V를 분당 160표면 피트로 가공하고 있다고 말했습니다. 인덱서블 밀링.

Etling은 커터 본체가 커터의 인서트 수에 따라 다른 "밀도"를 갖는다고 지적합니다. 예를 들어, 4인치 직경의 커터는 8, 12 또는 15개의 톱니를 가질 수 있으며 그 크기의 15개 톱니는 매우 높은 밀도로 간주됩니다.

"15톱니 커터를 실행할 수 있다면 컷에 더 많은 톱니가 있기 때문에 생산성이 향상됩니다."라고 그는 말합니다.

그러나 커터의 톱니가 많을수록 더 많은 스핀들 마력이 필요하므로 일부 밀링 머신은 고밀도 커터에 필요한 동력을 공급하지 못할 수 있습니다. 그렇게 되더라도 밀링 고정 장치는 이러한 커터가 생성하는 증가된 힘을 처리할 만큼 충분히 단단하지 않을 수 있습니다.

Etling은 "모든 사람에게 스핀들을 이해하고 절삭력을 계산한 다음 가능한 최고 밀도의 커터를 사용하라고 말합니다."라고 말합니다.

저속 스핀들이 장착된 견고한 기계의 소유자는 높은 MMR에서 기존 커터보다 긴 공구 수명을 제공하도록 설계된 Kennametal의 새로운 Harvi Ultra 8X와 같은 "헬리컬" 커터를 사용할 수 있습니다. 헬리컬 커터에는 여러 줄의 인서트가 있습니다.

예를 들어, 3인치 직경의 나선형 커터에는 각각 11개의 인서트가 장착된 5개의 열이 있을 수 있습니다. "반경 방향 맞물림이 있는 55개의 인서트를 사용하면 기존의 이송 속도로 가공하지만 훨씬 더 많은 재료를 제거하게 됩니다."라고 Etling은 말합니다.

밀링 작업에서 MRR을 최대화하려면 올바른 냉각수 흐름, 압력 및 점도를 사용하는 것도 중요합니다. Etling은 "공작 기계 제조업체는 훌륭한 기계를 설계했으며 사용자는 기계가 허용하는 최고 속도와 이송 속도로 절삭 공구를 가동해야 합니다."라고 말합니다.

냉각수로 칩 형성 및 MRR 개선  

밀링 공정에서 칩 배출이 어려워지면 생산 속도와 부품 품질이 모두 떨어질 수 있습니다. 최대 6mm 너비의 홈을 밀링하도록 설계된 New Jersey주 Fair Lawn에 있는 Sandvik Coromant의 CoroMill QD 커터는 형상과 새로운 절삭유 공급 시스템을 사용하여 칩 관련 문제를 해결합니다.

QD의 인서트 형상은 가공되는 홈보다 얇은 칩을 생성합니다. 이 칩은 커터 본체를 통해 각 절삭날로 전달되는 냉각수에 의해 플러싱됩니다. 샌드빅 코로만트의 제품 밀링 전문가인 Joseph DeRoss는 MRR을 높이는 것 외에도 이 시스템은 밀링된 부품의 공구 수명과 표면 품질을 극적으로 향상시킵니다.

Sandvik Coromant는 QD가 경쟁 커터보다 약 20배 더 빠르게 금속을 제거할 수 있음을 보여주는 사용자 데이터를 지적합니다. 또한 이 회사는 한 경우에 QD가 인서트가 마모되기 전에 75개의 부품을 가공했다고 보고합니다. 반면 경쟁사 도구의 경우 10개 부품에 불과합니다.

이 경우 더 얇은 칩이 바람직하지만 너무 얇은 칩은 절삭 작용과 그에 따른 열이 인서트 모서리의 비교적 작은 부분으로 제한되어 크레이터링, 측면 마모 및 열 균열을 유발할 수 있음을 나타냅니다. 실제로 얇은 칩은 밀링 생산성 저하와 공구 수명 감소의 일반적인 원인입니다.

반면에 너무 두꺼운 칩은 인서트 파손을 유발할 수 있는 매우 높은 절삭 부하를 나타냅니다. 핵심은 최대 칩 두께를 생성하지만 인서트에 과도한 응력을 가하지 않는 이송 속도를 결정하는 것입니다.

"칩을 두껍게하면 바닥에 더 빨리 놓을 수 있습니다. 또한 공구 수명이 더 길어집니다.”라고 DeRoss는 말합니다. 그는 적절한 칩 두께를 달성하면 밀링 생산성을 20% 이상 높일 수 있다고 덧붙였습니다.

칩은 밀링 커터가 공작물 재료에 들어갈 때 항상 두껍고 출구에서 얇아야 합니다. 그러나 커터가 재료에 똑바로 들어가도록 프로그래밍된 경우 커터가 재료와 완전히 맞물릴 때까지 출구에서 두꺼운 칩이 생성됩니다. 이로 인한 원치 않는 결과에는 진입 시 불량한 표면 조도와 공구 수명 감소, 거슬리는 소음 및 과도한 진동이 포함됩니다.

DeRoss에 따르면 직선 진입 절삭의 결과를 피하는 두 가지 방법이 있습니다. . 하나는 커터가 완전히 맞물릴 때까지 이송 속도를 50% 줄이는 것입니다. 다른 하나는 "롤"을 커터 동작으로 프로그래밍하는 것입니다. 이 기술은 커터를 시계 방향으로 회전시켜 인서트를 절삭에 용이하게 한다고 DeRoss는 설명합니다. 그는 출구 시 칩 두께가 항상 0이므로 이송 속도를 낮추지 않고 직선 진입 문제를 제거한다고 말합니다.

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고급 기술로 이동

MRR을 증가시키는 가장 보편적인 기술 중 하나는 고속 이송 속도의 밀링과 상대적으로 얕은 절삭 깊이를 결합한 고이송 밀링입니다. 고이송 밀링에 사용되는 인서트 하단의 작은 리드각은 평균 칩 두께를 줄여서 이송 속도를 높인다고 미시간주 트로이에 있는 절삭 공구 공급업체 Seco Tools의 인덱서블 밀링 제품 관리자인 Tim Aydt는 말합니다.

"이제 분당 30~60인치가 아니라 분당 200~300인치의 속도로 먹이를 주고 있습니다."라고 Aydt는 말합니다.

단점은 이러한 높은 속도로 이송하면 고이송 밀링이 황삭 기술이 되기 때문에 사용자가 필요한 부품 마감을 얻기 위해 2차 작업을 따라야 할 수도 있다는 것입니다.

최적화된 황삭 채택 고려

최적화된 황삭이라고도 하는 또 다른 인기 있는 황삭 작업은 원하는 형상에 가까운 부품 형상을 생성하기 위해 고이송 밀링보다 훨씬 빠르게 재료를 제거합니다. 그런 다음 후속 작업을 통해 최종 형상과 표면 마감을 생성할 수 있습니다.

최적화된 황삭은 깊은 절삭 깊이와 가벼운 반경 방향 맞물림을 결합합니다. 낮은 반경 방향 절삭 부하가 기계 스핀들의 응력과 마모를 줄입니다. 또한 절삭 시 발생하는 열이 적어 공구 수명이 연장됩니다. 실제로 올바른 조건에서 최적화된 황삭에 사용되는 절삭 공구는 티타늄을 가공할 때 최대 8시간 동안 지속될 수 있으며 기존 절삭 방법을 사용할 때는 30분이 소요된다고 Aydt는 말합니다.

감소된 열 및 반경 방향 절삭 깊이는 또한 가공 속도의 급격한 증가를 초래합니다. 예를 들어 포켓은 기존 방법보다 최대 4배 빠르게 가공할 수 있습니다. 최적화된 황삭은 긴 축 방향 절삭 깊이가 필요한 직선 벽 가공에도 적합합니다.

Seco의 솔리드 밀링 제품 관리자인 Jay Ball은 이 기술을 모든 재료에 사용할 수 있다고 말합니다. "우리는 고니켈 합금의 최적화된 황삭이 매우 유용하다는 것을 발견했습니다."라고 그는 보고합니다. "또한 고객이 스테인리스강, 주철, 모형 공구강 및 알루미늄에 대한 전략을 사용하는 것을 볼 수 있습니다."

Ball은 최적화된 황삭으로의 이동이 아마도 금속 제거율을 높이려는 사람들 사이에서 볼 수 있는 주요 추세일 것이라고 말합니다. "지금은 얇게 썬 빵 이후로 가장 큰 일이에요."

밀링에서 금속 제거를 개선하기 위한 최고의 기술은 무엇입니까? 경험을 공유하세요.