하드 터닝으로 연삭 시간 단축 및 정밀도 향상

특정 애플리케이션에서는 하드 터닝으로 연삭이 불필요할 만큼의 공차와 표면 조도를 달성할 수 있습니다. 극도로 엄격한 공차 작업에서는 하드 터닝이 효과적인 프리피니싱 작업으로도 활용됩니다. 경화 부품을 순형상에서 수천 분의 1인치 이내로 가공하면 제거해야 할 소재 양을 최소화하여 연삭 속도를 높입니다.

캘리포니아 옥스나드에 있는 Haas Automation 제조 시설이 바로 이 이유로 선반 스핀들 샤프트를 연삭 전에 하드 터닝하는 이유입니다. 회사는 다양한 다른 기계 부품을 최종 크기와 표면 조도 사양으로 하드 터닝하지만, 이것을 프리피니싱 작업으로 사용한 것은 이번이 처음입니다. 이로 인해 내경/외경 연삭이 빨라졌을 뿐만 아니라, 열처리 후 샤프트 표면 왜곡으로 인해 발생했던 단속 연삭 상황도 제거되었습니다.

왜곡 딜레마

회사가 스핀들 샤프트 제조 공정에 하드 터닝을 통합하게 된 계기는 표면 왜곡 문제였습니다. 예측 불가능한 왜곡으로 내경과 외경 샤프트 직경을 정확하게 위치시키기 어려웠고, 연삭 작업은 최악의 시나리오(최대 OD, 최소 ID)에 맞춰 설정되어 먼저 소재 높은 부분을 제거해야 했습니다. 이는 필요한 패스 수를 증가시킬 뿐만 아니라 휠 수명에 악영향을 미치는 단속 연삭 조건을 만들었습니다.

Haas는 입방정 질화 붕소(CBN) 인서트를 장착한 SL-40L CNC 선반으로 50대 중반 Rc의 스핀들 샤프트를 연삭 전 터닝합니다. 기계는 내경과 외경 각각 한 패스씩, 최대 0.015인치 절삭 깊이로 가공합니다. "우리의 하드 터닝 공정은 직경 공차 ±0.0003인치를 달성할 수 있지만, 스핀들 샤프트 프리피니싱 작업의 요구사항은 그만큼 엄격하지 않습니다."라고 Haas 공구 매니저 Don Teller는 말합니다. 이 컷으로 샤프트 직경을 마무리 치수에서 0.003-0.005인치 이내로 가져와 연삭 시간을 50% 단축하고 휠 수명을 연장합니다.

회사는 스핀들 샤프트 가공 시 냉각수를 사용하지 않습니다. 비교적 깊은 절삭 깊이(DOC)가 생성하는 칩이 절삭에서 발생하는 열의 대부분을 가져가기에 충분한 크기이기 때문인데, 이것이 하드 터닝의 목표입니다. 그러나 중요한 공차의 부품을 매우 작은 DOC로 하드 터닝할 때는 절삭 영역에 냉각수를 플러딩합니다. "절삭 깊이가 매우 작으면 칩이 더 큰 칩만큼 열을 가져갈 질량이 부족합니다."라고 Teller 씨는 말합니다. "추가 열이 공작물로 향하므로 열적 안정성을 유지하고 공차를 지키기 위해 대용량 냉각수를 사용합니다."

이러한 미세한 칩은 공구 팁 주변에 "스틸 울"처럼 감기는 경향이 있으므로, 절삭 영역을 플러딩하면 칩 사이로 충분한 냉각수가 통과하여 공구 팁에 도달합니다. "외경 하드 터닝 시 가능한 경우 반대 방향에서 냉각수를 공급하는 것도 도움이 됩니다. 칩 감김이 발생할 경우를 대비해서입니다."라고 Teller 씨는 말합니다. "고압 냉각수도 대안이지만, 냉각수를 공구 팁에 정확히 향하게 해야 합니다."