소형 부품 및 정밀 가공:도구 및 기술에 대한 전문가의 조언

소형 부품 선삭은 엄격한 공차, 극한의 스핀들 속도 및 가공하기 어려운 재료를 의미합니다. 다음은 이러한 까다로운 환경에서 생산성을 극대화하는 방법에 대한 전문가의 의견입니다.

어떤 사람들은 세상이 점점 작아지고 있다고 말합니다. 그들이 맞을 수도 있지만 의료, 항공 우주 또는 자동차 제조업체에서 일하지 않는 한 그들이 얼마나 작은지 깨닫지 못할 수도 있습니다.

이들 및 기타 첨단 산업은 계속해서 더 작은 공간에 더 많은 기능을 압축하고 있으며, 이는 의료 임플란트, 전자 장치 및 유사하게 복잡한 장치에 들어가는 가공 부품도 크기를 줄여야 함을 의미합니다.

재료를 자르기도 더 쉬워지지 않습니다. 항공우주 부품을 만드는 데 사용되는 초강력 티타늄과 니켈 기반 초합금이 있지만 의료 제조에서 흔히 볼 수 있는 코발트 크롬, 백금 및 수많은 독점 금속은 신경쓰지 마십시오.
 

오늘날 점점 더 센서가 장착되는 자동차에 필요한 작은 구리 또는 황동 커넥터와 핀은 절삭 공구에 그다지 어렵지 않지만 검사를 위해 현미경이 필요한 모든 부품에는 고유한 문제가 있습니다.

그립 받기

"이 분야에서 공구는 매우 날카로운 날이 필요하고 자유 절삭이 필요하며 우수한 칩 컨트롤이 있어야 합니다." Iscar Metals Inc.의 GRIP 툴링 라인 국가 제품 관리자인 Clay East에 따르면 

그는 특히 스위스 스타일의 CNC 터닝을 언급하고 있지만, 이 기사에서 그와 다른 전문가들이 인용한 권장 사항은 코일 공급 선반, 회전식 이송 기계 및 다중 스핀들 나사 기계에도 똑같이 잘 적용됩니다.

아이러니하게도 여기의 장애물 중 적어도 일부는 숙련 노동자의 부족 때문입니다. 이 기사에서 인용한 East와 다른 사람들은 오늘날 기계 기술자들이 종종 여러 대의 기계(일부 상점에서는 한 번에 최대 10개 또는 심지어 15개)를 작동하는 임무를 맡는다고 제안합니다. 이는 프로세스가 예측 가능하고 번거로움이 없어야 함을 의미합니다. 작은 부품 세계에서는 앞서 설명한 날카롭고 칩을 잘게 쪼개는 절단 도구를 사용하여 대부분의 작업을 수행할 수 있지만 이러한 도구도 사용하기 쉬워야 합니다.

"스위스 산업을 위한 도구를 설계할 때 우리가 다루는 많은 것 중 하나는 클램핑 메커니즘입니다."라고 그는 말합니다. “인서트를 인덱싱하기 위해 나사를 끝까지 빼는 대신 작업자가 3~3.5바퀴를 돌릴 수 있도록 만들었습니다. 이렇게 하면 인서트를 훨씬 더 빠르게 교체할 수 있으며 모든 스위스 작업자에게 익숙한 문제(스크류를 칩 팬에 떨어뜨리고 나사를 찾는 소중한 기계 시간을 낭비하는 문제)를 제거할 수 있습니다.”

해체

East는 특히 이러한 기계에 일반적으로 사용되는 티타늄 및 17-4PH와 같은 섬유질 재료를 고려할 때 스위스 스타일 선삭에서 볼 수 있는 상대적으로 가벼운 이송 속도와 절삭 깊이에서 칩을 파괴할 수 있는 인서트를 생산하기가 어렵다고 말합니다. Iscar 및 기타 업체에서 사용하는 현대적인 디자인 도구 덕분에 이러한 문제가 더 쉬워졌습니다. 따라서 상점에서는 절단 도구 선택을 지속적으로 재평가해야 합니다(사이드바 참조).

Kyocera Precision Tools 테크니컬 센터 매니저인 Brian Wilshire는 고품질의 스위스식 절삭 공구의 필요성에 동의하지만 몇 년 전 선도적인 CNC 공작 기계 제조업체가 도입한 칩 제어 기술로 인해 니켈 기반 가공 경화라는 새로운 문제가 발생했다고 지적합니다. 합금 및 오스테나이트(300 시리즈) 스테인리스강.

"최신 스위스 스타일 선반 중 일부에는 매우 높은 주파수에서 약간 앞뒤로 진동하는 기능이 있습니다."라고 그는 말합니다. “이것은 칩을 잘게 부수지만 공구 수명을 약간 단축시키는 경향이 있습니다. 우리는 내마모성 코팅이 된 더 단단한 재종을 사용하는 것이 이러한 진동하는 공구 경로에서 매우 효과적이라는 것을 발견했습니다."

Wilshire는 또한 작업장에서 이송 속도를 최대화하고 최상의 표면 조도를 달성하기 위해 가능한 가장 큰 공구 노즈 반경을 사용할 것을 권장하지만 이것이 특정 응용 분야에서 문제를 일으킬 수 있다고 말합니다.

예를 들어, 0.008" +/- 0.002" 노즈 반경의 인서트를 사용하여 최대 내부 코너 반경이 0.010"인 부품을 회전시키는 기계공은 게이트에서 바로 그 공차를 초과할 수 있다고 그는 말합니다. 이러한 가능성을 없애기 위해 모서리 반경에 마이너스 허용 오차만 있는 인서트"라고 덧붙였습니다.

냉정 유지

Kyocera와 Iscar는 비교적 최근에 스위스 스타일 선반에 추가된 또 다른 도구인 관통 절삭유에 대해 언급했습니다. 설치에 시간이 걸리고 끈 같은 칩에 의해 쉽게 제자리에서 빠지는 유연한 라인과 플라스틱 호스 대신, 이 회사는 고압 냉각수(HPC)를 처리할 수 있는 내장형 냉각수 채널과 오리피스가 있는 툴 홀더를 도입했습니다. 점점 더 많은 CNC 공작 기계에서 발견됩니다.

북미 지역 제품 관리자인 Abhay Chaubal은 Seco Tools도 마찬가지라고 말합니다.

"모든 공작 기계의 과제는 활용도를 극대화하는 것이며 이는 설정 및 도구 교체 시간을 줄이는 것을 의미합니다."라고 그는 말합니다. "우리는 이제 공구를 통한 절삭유로 절삭유 라인의 기존 번거로움을 제거할 뿐만 아니라 작업자가 정확도를 유지하면서 기계 외부에서 인서트를 교체할 수 있도록 하는 퀵 체인지 모듈식 헤드를 갖춘 툴 홀더를 제공합니다."

Seco Tools의 북미 애플리케이션 전문가인 Eric Gardner는 오늘날 판매되는 대부분의 스위스 스타일 CNC 선반에는 고정의 어려움과 2차 작업 비용으로 인해 많은 작은 부품에 필요한 밀링 기능이 있다고 지적합니다. 이것은 프로그래머와 기계공에게 스위스 스타일의 플랫폼에서 고속 밀링 기술을 적용할 수 있는 기회를 제공합니다.

구체화

Gardner는 "소형 부품에 대해서도 가능하면 항상 고속 및 트로코이드 밀링 전략을 채택할 것을 권장합니다."라고 말합니다. "우리는 최근에 의료 고객과 함께 동적 밀링으로 주기 시간을 크게 줄이고 공구당 부품 수를 200개에서 2,000개 이상으로 늘린 슬롯 가공 작업에 대해 협력했습니다."

경쟁업체와 마찬가지로 Gardner와 Chaubal은 공작물의 크기에 관계없이 기계 공장에서 재료별 절삭 공구를 평가할 것을 제안합니다. 이 권장 사항은 이미 언급한 까다로운 항공 우주 및 의료용 금속을 절단하는 작업과 스위스 스타일 기계에서 흔히 볼 수 있는 장기 작업에 특히 적합합니다.

Chaubal은 "많은 항공우주 및 의료 제조업체의 가장 큰 장애물은 검증된 프로세스를 수정하는 데 어려움이 있다는 것입니다."라고 말합니다. "그래서 우리는 공정 개발 초기에 고객과 긴밀히 협력하여 고객이 사용 가능한 최고의 공구 경로, 절삭 공구 및 공구 홀더를 사용하고 있는지 확인하고 싶습니다."

옛날 방식? 아마도 최선의 방법은 아닐 것입니다. 

다소 놀랍게도 매우 효과적인 절삭 공구를 만드는 작업이 수년에 걸쳐 쉬워졌습니다. 새로운 설계를 최적화하기 위해 부족의 지식과 수많은 테스트 컷에 의존하는 대신 절삭 공구 제조업체는 이제 유한 요소 분석(FEA) 소프트웨어를 사용하여 미세한 수준에서 금속 제거의 물리학을 분석하여 어떤 칩 브레이커, 모서리 준비 및 표면 처리가 적용되는지 결정합니다. 주어진 재료 또는 응용 프로그램에 가장 적합합니다. 결과? 절삭 공구는 이제 그 어느 때보다 높은 수준에서 성능을 발휘합니다.

그럼에도 불구하고 많은 절삭 공구 판매 및 적용 담당자는 절삭 공구를 사내에서 연마하거나 구식 기술을 사용하는 구식 기계 공장의 이야기를 공유합니다. 그 어떤 것도 진실에서 멀어질 수 없습니다. 지난 10여 년 동안 모든 종류의 기술이 어느 정도 향상되었는지 생각해 보십시오. 절삭 공구는 같은 방식으로 발전해 왔습니다. 따라서 모든 종류의 기계 공장에서 정기적으로 신제품을 평가해야 하며, 특히 소형 부품 가공 및 기타 어려운 작업에 종사하는 경우 더욱 그렇습니다.

반드시 쉽지는 않습니다. "이것이 우리가 항상 해왔던 방식"이라는 사고방식을 다루는 것 외에도, 경영진은 연구 및 테스트에 시간을 할당해야 하며, 종종 가장 경험이 많은 사람들에게 의존해야 합니다. 툴링 투자가 이루어져야 하고, 작업이 재프로그래밍되어야 하며, 결과적으로 증가하는 생산성으로 인해 이동하는 병목 현상을 수용하기 위해 종종 다운스트림 프로세스의 조정이 필요합니다. 번거로움에도 불구하고 일시적인 중단보다 이점이 훨씬 더 큽니다. 이제 최첨단 기술을 받아들일 때가 된 것 같습니다.

작은 부품 선삭에 대해 어떤 팁이나 기술을 공유할 수 있나요? 아래 댓글로 알려주세요.

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