Turn-Mill은 회전해야 합니까?

LeanWerks는 절단 도구, 워크홀딩을 결합한 프로세스를 개발했습니다. 턴밀이 이 매몰 주조 부품의 5면을 하나의 설정으로 가공할 수 있도록 하는 부품 프로빙 기술. 사진 제공:LeanWerks

몇 년 전, 유전 비즈니스 상황이 악화되면서 유타주의 Ogden, LeanWerks는 보다 균형 잡힌 고객 기반과 안정적인 작업 흐름을 구축하기 위해 다른 산업(항공우주 및 고속 자동화 포함)에서 작업을 추구하게 되었습니다. 현재 AS9100C 항공우주 표준에 등록된 계약 공장은 새로운 산업 내에서 직면하게 될 가공 작업에 더 잘 맞도록 기존 가공 능력의 일부를 조정하기 시작했습니다.

회사 사장이자 공동 창립자인 Reid Leland는 제트 엔진 연료 필터 하우징을 위한 알루미늄 인베스트먼트 주조를 예로 들었습니다. LeanWerks가 이 작업에 도입되었을 때, 항공우주 파운드리 고객은 자체 가공 프로세스, 즉 생산 속도가 느렸기 때문에 배송 일정이 거의 1년 늦어졌습니다. 그 결과 이 ​​하우징이 설치된 제트 엔진의 OEM 고객인 고객은 인내심을 잃고 있었고 이 작업의 지연으로 인한 백로그는 다른 고객을 실망시켰습니다. 따라서 내부 가공 리소스에 대한 부하를 줄이기 위해 주조 공장은 LeanWerk에 연락하여 이러한 주물 가공을 고려했습니다.

많은 엔지니어들이 다른 주조 공정에 비해 치수 정밀도가 우수한 형태 복잡성을 제공하기 때문에 부품 설계를 위해 매몰 주조를 지정하지만 이러한 구성 요소는 고성능 어셈블리에서 정확한 맞춤과 기능을 달성하기 위해 여전히 기계가공이 필요합니다. 그러나 이러한 유형의 주조 부품이 다양하고 이와 관련된 까다로운 작업 유지 요구 사항으로 인해 일부 공장에서는 이러한 유형의 가공 작업을 수행하지 않으려고 합니다.

예를 들어, 연료 필터 하우징은 깊은 구멍 밀링, 보링, 페이싱, 드릴링, 태핑, 내경 홈 가공 및 3D 윤곽을 포함한 여러 가공 작업이 필요합니다. 원래 LeanWerks는 3축 밀의 여러 설정과 터닝 센터의 한 설정을 사용하여 작업을 완료할 수 있다고 생각했습니다. 복잡한 데이텀 체계가 있는 부품의 엄격한 위치 허용 오차는 다중 설정으로 인해 달성할 수 없기 때문에 궁극적으로 이것이 최선의 전략이 아니라고 결정했습니다.

대신 LeanWerks는 Mazak Integrex i200S 턴밀의 밀링 기능을 활용하여 가공 중 부품이 접촉되는 횟수를 최소화할 수 있는 방법을 고려했습니다. 이 공장은 주로 이 기계를 사용하여 유압 파쇄 및 코일 튜브 응용 분야에 필요한 것과 같은 석유 및 가스 산업의 고압 펌핑 작업을 위한 테이퍼형 플러그 밸브 인서트를 생산했습니다. Integrex는 밸브 인서트 부품에 적합했습니다. 부품의 테이퍼진 외경을 돌리고 내부 횡축 유동 보어를 밀링할 수 있기 때문입니다. 이 기계는 또한 보어의 원추형 표면 때문에 5축 윤곽 작업이 필요한 보어의 관련 O-링을 밀링할 수도 있습니다.

하지만 회전이 필요 없는 작업인 턴밀에서 연료 필터 하우징 부품을 가공하는 것은 다양한 문제를 야기했습니다. 예를 들어, A356.0 항공기 등급 주조 알루미늄은 실리카 함량이 높으며 절삭 공구에 무리가 갈 수 있습니다. 또한 부품의 지오메트리는 모든 면에서 여러 각도로 여러 기능을 갖고 있으며(13인치 깊이 주조 바닥 내부의 중요한 피팅 포함) 얇은 벽 영역은 가공 중 진동 문제를 생성합니다. 또한 복잡한 데이텀 구조가 있는 부품은 일부 광범위하게 분리된 형상에서 0.25mm의 실제 위치 공차를 포함하여 엄격한 공차를 요구하고 덜 분리된 다른 형상에 대해 ±0.01mm의 크기 공차 및 0.05mm의 실제 위치 공차를 포함합니다.

결과적으로, LeanWerks는 본질적으로 턴-밀이 하나의 설정에서 매몰 주조의 5개 ​​면을 효과적으로 가공할 수 있도록 3단계를 수행했습니다. 첫 번째 단계는 부품의 5면에서 가공을 수행할 수 있도록 주물을 고정할 고정 장치를 설계하는 것이었습니다. 이 고정 장치 디자인의 핵심 구성 요소는 크래들 다리 사이 및 옆에 있는 기능에 대한 액세스를 제공하면서 주물 본체와 맞물리는 크래들입니다. 주물을 크래들에 고정하기 위해 크래들 다리 사이에 체인과 풀리 메커니즘이 설치되어 클램핑력이 고르게 분포되었습니다.

턴-밀은 모든 형상에 도달하기에 충분한 Y축 이동을 제공하지 않았기 때문에 Setco 도브테일 슬라이드가 고정 장치에 통합되어 부품을 완전히 다시 고정하지 않고도 접근 가능한 위치에서 크래들과 부품을 밀어서 다시 클램핑할 수 있습니다. 강성을 보장하기 위해 크래들을 장착하고 맞춤 핀과 용접으로 강철 베이스 플레이트에 고정했습니다. 이 베이스 플레이트는 더브테일 슬라이드 안장에 장착되고 슬라이드 베이스는 장비의 기존 3-죠 척의 마스터 죠에 장착됩니다.

이 공작물의 크기로 인해 턴밀의 Y축 이동으로 인해 스핀들이 가공할 부품의 모든 영역에 도달할 수 없습니다. 이를 완화하기 위해 LeanWerks가 개발한 고정 장치는 더브테일(dovetail) 슬라이드를 사용하여 고정된 부품이 접근 가능한 위치에서 미끄러지고 다시 고정될 수 있도록 합니다. 후속 프로빙 루틴은 재배치된 부품의 실제 위치를 결정합니다.

다음으로, 매장은 터치 트리거 프로빙 시스템을 통합했습니다. 각 주조 부품의 형태가 약간 다르고 Y축 이동 문제를 완화하는 데 사용되는 슬라이딩 고정 장치가 부품의 위치를 ​​변경하기 때문에 터치 프로빙이 필요했습니다. 프로빙을 통해 이동 후 부품의 새 위치를 정확하게 정의하고 후속 공구 경로를 실제 부품 위치에 가장 잘 맞출 수 있었습니다.

사실, 공장은 부품 내부 깊숙이 위치한 기능에 접근하기 위해 표준 길이 프로브와 확장된 도달 프로브가 필요하다는 것을 깨달았습니다. 턴-밀에는 하나의 프로빙 채널만 있기 때문에 LeanWerks는 Renishaw RMI-Q 무선 수신기로 장비를 개조하고 두 번째 프로브 신호를 처리하기 위해 주 장비 제어판에 PLC(프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러) 카드를 설치했습니다. 짧은 프로브는 25mm 길이의 스타일러스를 사용하고 긴 프로브는 200mm 확장에 장착된 50mm 길이의 스타일러스를 사용합니다. 둘 다 Renishaw RMP-60 프로브 본체를 사용합니다.

Renishaw의 Inspection Plus 소프트웨어를 사용하여 프로빙 루틴을 프로그래밍하고 결과 코드를 기계 프로그램의 적절한 위치에 추가했습니다. 초기 프로빙 루틴은 하우징 내부 하단 포트의 점과 하우징 전면의 개구부를 측정하여 부품의 중심 축을 정의합니다. 조사되는 다른 기능에는 부품의 회전 방향을 정의하는 면 근처의 작은 포트 중 하나와 부품의 Z축 위치를 정의하는 메인 측면 플랜지 내부의 벽이 있습니다. Mazak의 WPEC(작업 위치 오차 보정) 소프트웨어 모듈을 사용하면 초기 프로빙 루틴에서 파생된 실제 위치 계산을 통해 감지된 편차가 스핀들 인덱싱 동작을 통해 부품과 함께 이동할 수 있습니다. 초기 프로빙 루틴 후에 추가 프로빙을 수행하여 관련 형상 및 후가공 표면의 위치를 ​​확인합니다.

하우징 내부의 깊숙한 기능을 조사하기 위해 LeanWerks는 200mm 연장선에 장착된 50mm 길이의 스타일러스를 사용합니다.

마지막으로, 이 부품과 연마 알루미늄 소재에 필요한 깊은 가공 작업으로 인해 공장은 고급 절삭 공구 기술을 채택했습니다. 이 작업을 위해 상점은 Rego-Fix powRgrip 도구 고정 시스템을 사용합니다. 열박음의 대안인 powRgrip은 공구 홀더, 정밀 콜릿 및 콜릿과 공구를 홀더에 삽입하는 데 사용되는 소형 벤치탑 유압 클램핑 장치로 구성된 기계식 압입 시스템입니다. Rego-Fix에 따르면 시스템은 0.0001인치 미만의 총 표시 판독값을 유지하면서 높은 클램핑력을 생성할 수 있습니다. 이 시스템의 강성은 공구 수명과 절삭 정확도를 향상시킵니다.

이 작업에 사용되는 절삭 공구는 포지티브 높은 경사각을 가져야 하며 낮은 절삭 깊이로 매우 빠른 속도로 작동해야 합니다. Garr Alumistar 엔드밀과 코팅되지 않은 고광택 고양성 인서트가 있는 소형 평면 밀이 사용됩니다.

LeanWerks는 또한 Big Kaiser에서 제공하는 Speroni STP Magis 400 프리세터를 사용하여 이 작업을 위한 도구를 프리셋합니다. 프리세터는 도구의 외부 설정을 허용할 뿐만 아니라 더 중요하게는 절삭날 검사, 형태 도구의 형태 검증 및 런아웃 측정을 용이하게 하기 때문에 자격 및 문제 해결에 도움이 됩니다.

전환점

턴밀에서 이 매몰 주조 작업을 가공하기 위해 LeanWerks가 개발한 프로세스는 부품당 10시간에서 부품당 2시간 미만으로 생산 속도를 개선했습니다. 결과적으로, 상점은 다양한 새로운 산업에서 작업을 추구하면서 유사한 방식으로 기존 역량의 능력을 극대화할 수 있는 다른 방법을 계속 고려합니다.