공구 밸런싱이 공구 수명과 생산성을 높이는 방법

절삭 공구 흔들림과 공구 홀더 불균형으로 인해 가공이 까다로워집니다. 다음은 도구 균형 기술에 대해 알아야 할 사항과 이 절차를 올바르게 수행하면 진동을 최소화하고 표면 조도와 도구 수명을 모두 개선할 수 있는 방법입니다.

공구 밸런싱은 스핀들 속도가 20,000rpm 이상에 도달하는 고속 가공에 필수입니다. 그러나 많은 전문가들은 밸런싱의 필요성이 6,000rpm에서 시작되며 이 중요한 단계를 건너뛰면 공구 수명과 생산성이 모두 감소한다고 말합니다.

Haimer Inc.의 사장인 Brendt Holden도 그 중 한 사람입니다. 그는 지루한 작업으로 고군분투하는 위스콘신의 한 기계 공장에 대한 15년 전의 이야기를 들려줍니다. Haimer의 도구 밸런서 중 하나를 설치한 후 기계 공장은 다른 많은 작업과 함께 해당 작업의 처리량을 크게 늘릴 수 있었습니다.

"그 특정 공장에는 6,000rpm보다 빠른 기계가 단 한 대도 없었습니다. "스핀들 속도와 상관없이 공구 밸런싱의 중요성에 대한 훌륭한 증거였습니다."

그들은 혼자가 아니었다. 미국의 한 주요 엔진 제조업체는 도구 밸런싱 솔루션을 구현한 후 계획되지 않은 다운타임으로 연간 250,000달러를 절약했습니다. 미니애폴리스의 K&G Manufacturing은 오프라인 사전 설정 툴홀더 어셈블리가 균형을 잡을 때 처음으로 크기에 맞게 절단된다는 것을 발견했습니다. 절삭 공구 제조업체 OSG가 증명할 수 있는 것처럼 연삭 업계에서도 밸런싱의 가치를 알고 있습니다. 휠 팩의 밸런싱 후 생산량이 20% 증가하고 스핀들 수명이 30% 증가하고 전력 소비가 18% 감소했습니다.
 

이러한 일화가 회의론자들의 마음을 움직이지 못했다면 여기에 도구 밸런싱의 효과를 설명하는 데 도움이 되는 보다 과학적인 예가 있습니다.

Haimer 엔지니어는 두 개의 툴홀더에 엔드밀을 장착했습니다. 하나는 균형을 이루고 다른 하나는 그렇지 않습니다. 둘 다 회사의 도구 사전 설정 장치 중 하나에서 확인되었으며 런아웃이 2마이크론 미만이었습니다. 그런 다음 가속도계로 분석하면서 각 공구 홀더 어셈블리를 18,000rpm으로 회전했습니다. 결과는? 밸런스 어셈블리가 거의 0에 가까운 런아웃 수준을 유지한 반면, 언밸런스 어셈블리는 5배 증가한 11미크론(0.0004")으로 증가했습니다.

공구 수명을 단축시키는 런아웃이 당신을 확신시키기에 충분하지 않다면 다음을 시도하십시오:조기 고장의 주요 원인인 공작 기계 스핀들 재조립자에게 문의하십시오. 대부분은 a) 충돌 또는 b) 도구 홀더 불균형이라고 제안합니다. 많은 머시닝 센터, 특히 고속 스핀들이 있는 머시닝 센터의 경우 교체 비용이 공구 밸런싱 장치보다 더 많이 들 수 있으며 이는 기계 가동 중지 시간과 그에 따른 생산 지연을 고려하지 않은 것입니다.

"알겠습니다. 이것이 우리가 균형 잡힌 툴홀더를 구매하는 이유입니다.” 그리고 Holden과 다른 사람들은 이것이 좋은 시작이라고 말할 수 있지만 이는 자동차용 고품질 타이어를 구입하는 것과 같습니다. 균형을 유지해야 하며 절삭 공구 및 공구 홀더와 마찬가지로 완전한 조립품으로 수행되어야 합니다. .

도구 홀더 조정

다소 아이러니하게도 그 과정은 별반 다르지 않습니다. 자동차 정비사가 불균형을 상쇄하기 위해 바퀴의 한쪽에 작은 추를 추가하는 것처럼, 도구 침대 승무원도 도구 홀더에 무거운 금속 나사 또는 이상한 모양의 고리를 추가하고 균형이 맞지 않는 상태가 될 때까지 각각을 조심스럽게 조정합니다. 취소되었습니다. 공구 홀더 자체를 드릴링하거나 밀링하여 균형이 달성될 때까지 소량의 금속을 제거하는 것도 가능하지만 이는 분명히 더 비용이 많이 드는(영구적) 접근 방식입니다.

타이어와 툴홀더도 같은 종류의 불균형, 즉 정적 및 동적 불균형을 겪고 있습니다. F-150의 휠에서 러그 너트를 제거하면 한쪽에 너무 많은 무게가 가해지는 것으로 생각할 수 있는 정적 불균형이 발생합니다. 어선의 프로펠러로 바위를 치면 동적 불균형 또는 두 회전 평면의 불균형에 직면할 수 있습니다. CNC 머시닝 센터, 특히 더 긴 공구와 공구 홀더에서 가장 일반적으로 나타나는 마지막 조건입니다.

아이러니하게도 미국 공작 기계 제조업체가 선호하는 CAT 스타일 툴 홀더는 플랜지의 비대칭 슬롯으로 인해 본질적으로 불균형입니다. 한쪽에 고정 나사가 있는 Weldon 스타일 도구 홀더도 마찬가지입니다. HSK 툴링, 특히 더 일반적인 A형 툴링조차도 가파른 테이퍼 툴홀더에 가깝지는 않지만 어느 정도 불균형을 겪고 있습니다. 툴링 제조업체는 이러한 불행한 조건을 상쇄하려고 시도하지만 고정 손잡이를 툴 홀더의 한쪽 끝에, 드릴 또는 엔드밀을 다른 쪽 끝에 부착하면 모든 베팅이 취소됩니다. 따라서 공구 홀더의 균형을 항상 완전한 어셈블리로 유지하라는 조언입니다.

푸딩에서 도구 밸런싱의 증거

이 불균형은 정량화할 수 있습니다. 이를 G 값이라고 하며 대부분의 업계 전문가는 도구의 균형을 2.5G 이상(2.5 미만의 값을 의미)으로 조정해야 한다고 제안합니다. 수학적으로 관심이 있는 사람들을 위해 Haimer 웹사이트는 밀링, 드릴링 및 보링 작업을 개선하는 데 관심이 있는 모든 사람에게 중요한 이유와 함께 여기에 도구 균형의 과학에 대한 놀라운 공식을 제공합니다.

그럼 어떻게 해야 할까요? 지금쯤이면 답이 분명해질 것입니다. Brendt Holden의 다른 고객이 몇 년 전 그의 첫 20,000rpm 머시닝 센터를 구입했을 때 했던 것처럼 공구 밸런싱 기계에 투자하십시오. 결과가 너무 좋아서 그는 8,000rpm으로 제한된 구형 기계의 경우에도 작업장에 있는 모든 것의 균형을 맞추기 시작했습니다.

"개선된 공구 수명과 표면 조도는 부수적이었습니다."라고 Holden은 말합니다. “그가 가장 주목한 것은 금속 제거율이 향상되었다는 것입니다. 이전에는 3,000rpm에서 부품을 절단했을 수 있지만, 그는 일반적으로 균형을 유지하여 이송 속도를 증가시키면서 부품을 두 배로 늘릴 수 있음을 발견했습니다. 그는 흥분했습니다."

도구 균형을 넘어서

Zoller Inc.의 Industry 4.0 기술 센터 관리자인 Matt Brothers는 회사의 도구 균형 솔루션 중 하나를 구현한 고객의 유사한 성공 사례를 공유할 수 있습니다. 그러나 그는 밸런싱 머신이 훨씬 더 큰 도구 침대 전략의 한 부분일 뿐임을 재빨리 지적합니다. 마찬가지로 중요한 것은 오프라인으로 도구를 사전 설정해야 하므로 공작 기계에서 터치할 때 작업자 오류의 가능성을 제거하고 부팅할 기계 가용성을 크게 높일 수 있다는 것입니다.

대부분의 프리세터의 고급 광학 이미징 기능으로 인해 도구 침대 직원이 사용 전에 도구를 철저히 검사하고 앞서 언급한 가장 중요한 런아웃을 측정할 수도 있습니다. 그리고 열박음 공구를 사용하는 작업장을 위해 Zoller(및 Haimer)는 단일 작업으로 두 작업을 모두 수행할 수 있는 콤보 기계를 제공합니다.

Brothers는 TMS(도구 관리 솔루션)와 함께 구현될 때 오프라인 도구 프리세터가 도구 사용에 대한 요람에서 심각한 가시성을 제공하는 동시에 전체 프로그래밍 및 설정 프로세스 흐름을 개선할 것을 제안합니다.

"Zoller의 TMS는 공작 기계와 직접 통신할 수 있습니다."라고 그는 말합니다. “공장의 CAM 시스템, 시뮬레이션 소프트웨어 또는 공구 수명 모니터링 시스템과 인터페이스할 수 있습니다. 단일 데이터베이스에 절삭 공구 및 공구 홀더 정보를 저장하면 데이터 정확도 향상, 공구 재고 감소, 가동 중지 시간 감소, 공정 흐름 개선 등 많은 이점이 있습니다. 이것이 TMS가 인더스트리 4.0에 중점을 둔 매장의 필수적인 부분이 되어야 하는 이유입니다.”

이러한 생산성 향상 기술에 관심이 있는 매장은 지금 조사할 때입니다. 섹션 179 장비 공제는 12월에 종료됩니다. 자세한 내용은 MSC 또는 이 문서에 나열된 회사에 문의하십시오.

도구 밸런싱의 이점을 누리고 있습니까?

공구 밸런싱은 종종 고속 가공에만 필요하다고 생각되지만 많은 상점에서 이점을 누릴 수 있습니다.

전문가들은 밸런싱의 필요성이 6,000rpm에서 시작되며 이 중요한 단계를 건너뛰면 공구 수명과 생산성이 모두 감소한다고 말합니다.

아래 설문조사에 참여하여 도구 균형 조정에 대한 귀하의 견해를 공유하고 다른 사람들의 생각을 확인하십시오.

이미 도구의 균형을 맞추고 있습니까?

도구 밸런싱을 통해 어떤 이점을 얻었습니까? 어떤 도전에 직면했습니까? 아래 댓글에 여러분의 생각을 공유해 주세요.