판금 스탬핑 공정 핵심 인사이트 16가지 - 실무 가이드

스탬핑 공정은 판금에 원하는 형상을 부여하는 금속 성형 공정입니다. 스탬핑 공정에는 펀칭, 벤딩, 블랭킹, 시어링, 피어싱 등 다양한 판금 작업이 포함될 수 있습니다.

본 글에서는 셰인의 실무 경험을 바탕으로 판금 스탬핑 공정의 다양한 측면을 살펴봅니다.

1. 스크랩에서 얻는 정보

스크랩은 본질적으로 성형된 구멍의 반영입니다. 즉, 반대 위치에 있는 동일한 부분입니다. 스크랩을 확인하면 상하 금형 사이의 간극이 올바른지 판단할 수 있습니다.

간극이 너무 크면 스크랩의 파단면이 거칠고 물결무늬를 띠며 밝은 구역이 좁아집니다. 간극이 클수록 파단면과 밝은 구역 사이의 각도가 커집니다.

간극이 너무 작으면 스크랩에 작은 각도의 파단면과 넓은 밝은 띠 영역이 나타납니다. 과도한 간극은 큰 컬과 엣지 티어를 가진 구멍을 형성하여 단면에서 약간의 얇은 가장자리가 돌출되게 합니다.

너무 작은 간극은 약간의 크림핑과 큰 각도의 티어를 가진 띠를 형성하여 단면이 소재 표면에 수직에 가깝게 만듭니다.

이상적인 스크랩은 적절한 붕괴 각도와 균일한 밝은 띠를 가져야 합니다. 이는 펀칭 압력을 최소화하고 버가 적은 깨끗한 원형 구멍을 형성합니다.

이 관점에서 보면, 금형 수명 연장을 위해 간극을 늘리는 것은 완성된 구멍의 품질을 희생하는 대가입니다.

2. 금형 간극 선택

금형의 간극은 펀칭되는 소재의 종류와 두께에 따라 달라집니다. 부적절한 간극은 다음과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다.

(1) 간극이 너무 크면 스탬핑된 공작물의 버가 상대적으로 크고 스탬핑 품질이 나빠집니다.

간극이 너무 작으면 펀칭 품질은 좋지만 금형 마모가 심각해져 금형 수명이 크게 단축되고 펀치 파손을 쉽게 초래합니다.

(2) 간극이 너무 크거나 너무 작으면 펀치 소재에 부착이 발생하여 스탬핑 중 소재가 휘게 됩니다.

너무 작은 간극은 펀치 바닥면과 판금 사이에 진공을 형성하여 스크랩 반동을 일으킵니다.

(3) 적절한 간극은 금형 수명을 연장하고, 양호한 언로딩 효과를 가지며, 버와 플랜징을 줄이고, 판재를 깨끗하게 유지하며, 구멍 직경을 일관되게 유지하고, 판재에 스크래치를 내지 않으며, 연마 횟수를 줄이고, 판재를 곧게 유지하며, 정확한 펀칭 위치를 보장합니다.

다음 표를 참조하여 금형 간극을 선택하십시오 (표의 데이터는 백분율입니다)

간극 선택 (총 간극)
소재	최소	최적	최대
적동	8%	12%	16%
황동	6%	11%	16%
연강	10%	15%	20%
알루미늄 (연질)	5%	10%	15%
스테인리스강	15%	20%	25%
% × 소재 두께 = 금형 간극

3. 금형 수명 연장 방법

사용자 입장에서 금형 수명을 연장하면 스탬핑 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

금형 수명에 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다.

• 소재의 종류와 두께
• 적절한 하금형 간극 선택 여부
• 금형의 구조적 형태
• 소재 스탬핑 시 양호한 윤활 여부
• 금형 특수 표면 처리 여부 (티타늄 도금, 탄소 티타늄 질화물 등)
• 상하 터렛의 정렬
• 조정 가스켓의 적절한 사용
• 경사 에지 금형의 적절한 사용
• 공작 기계 금형 베이스의 마모 여부

4. 특수 크기 구멍 가공 시 주의사항

• 최소 구멍 직경이 φ0.8~φ1.6 범위에 있으면 특수 펀치를 사용하십시오.
• 두꺼운 판재 펀칭 시 가공 구멍 직경에 비해 더 큰 금형을 사용하십시오.

예시 1. 다음 표의 가공 조건에 따르면, 가공 구멍 직경은 A 스테이션 금형에 해당하지만 B 스테이션 금형을 사용하십시오.

소재 질감	판 두께 (mm)	구멍 직경 (mm)
연강 (40kg/mm²)	6.0	8.2-12.7
스테인리스강 (60kg/mm²)	4.0	8.2-12.7

예시 2. 다음 표의 가공 조건에 따르면, 가공 구멍 직경은 B 스테이션 금형에 해당하지만 C 스테이션 금형을 사용하십시오.

소재 질감	판 두께 (mm)	구멍 직경 (mm)
연강 (40kg/mm²)	6.0	22.9-31.7
스테인리스강 (60kg/mm²)	4.0	22.9-31.7

(3) 일반적으로 펀치 날의 최소 폭과 길이 비율은 1:10 미만이 아니어야 합니다.

예시 3. 직사각형 펀치의 경우 날 길이가 80mm일 때 날 폭 ≥ 8mm가 가장 적절합니다.

(4) 펀치 날 최소 치수와 판 두께의 관계.

펀치 날의 최소 치수는 판 두께의 2배가 되도록 제안합니다.

5. 금형 연마

1. 금형 연마의 중요성

금형의 정기적인 연마는 펀칭 품질 일관성을 보장합니다.

정기적인 금형 연마는 금형 수명을 연장할 뿐만 아니라 기계 수명도 연장합니다. 올바른 연마 시점을 파악하는 것이 필요합니다.

2. 연마가 필요한 금형의 구체적 특징

금형 연마에 대해 연마 필요 여부를 결정하는 엄격한 타격 횟수는 없습니다.

주로 날의 예리함에 따라 결정됩니다.

주로 다음 세 가지 요인으로 결정됩니다:

(1) 절삭 날의 필릿 확인. 필릿 반경이 R0.1mm에 도달하면 (최대 R값은 0.25mm를 초과하지 않아야 함) 연마가 필요합니다.

(2) 펀칭 품질 확인 및 큰 버 발생 여부 확인.

(3) 기계 스탬핑 소음으로 연마 필요 여부 판단.

동일 금형의 스탬핑 중 소음이 비정상적이면 펀치가 무뎌져 연마가 필요함을 나타냅니다.

참고: 절삭 날 모서리가 둥글어지거나 절삭 날 후면이 거칠어진 경우에도 연마를 고려해야 합니다.

3. 연마 방법

금형 연마 방법은 다양하며 전용 연마기나 평면 연삭기로 구현할 수 있습니다.

펀치와 하금형의 연마 빈도는 일반적으로 4:1입니다; 연마 후 금형 높이를 조정하십시오.

(1) 잘못된 연마 방법의 위험:

잘못된 연마는 금형 날의 급속한 손상을 악화시켜 연마당 타격 횟수를 크게 감소시킵니다.

(2) 올바른 연마 방법의 이점:

정기적인 금형 연마로 펀칭 품질과 정밀도를 안정적으로 유지할 수 있습니다.

금형 날의 손상이 느려지고 수명이 길어집니다.

4. 연마 규칙

금형 연마 시 다음 요소를 고려해야 합니다.

(1) 날 필릿이 R0.1-0.25mm일 때 날의 예리함에 따라 결정.

(2) 연마숫돌 표면을 청결히 유지.

(3) 느슨하고 거친 부드러운 연마숫돌 권장. 예: WA46KV.

(4) 1회 연마량(절삭량)은 0.013mm를 초과하지 않아야 함.

과도한 연마량은 금형 표면 과열을 초래하여 어닐링 처리와 동일하게 되어 금형이 연화되고 수명이 크게 단축됩니다.

(5) 연마 시 충분한 냉각수 공급 필수.

(6) 연마 중 펀치와 하금형을 안정적으로 고정하고 전용 공구 고정구 사용.

(7) 금형 연마량은 정해져 있음. 이 값에 도달하면 펀치는 폐기.

계속 사용하면 금형과 기계 손상을 초래하여 득보다 실이 큽니다.

(8) 연마 후 오일스톤으로 날 처리하여 과도하게 예리한 모서리와 선 제거.

(9) 연마 후 날을 세척, 탈자, 오일 도포.

참고: 금형 연마량은 주로 스탬핑되는 판 두께에 따라 달라집니다.

6. 사용 전 펀치 주의사항

1. 보관

(1) 깨끗한 천으로 상금형 슬리브 안팎을 닦으십시오.

(2) 보관 시 표면에 스크래치나 덴트가 생기지 않도록 주의.

(3) 녹 방지를 위해 오일 도포.

2. 사용 전 준비

(1) 사용 전 상금형 슬리브를 철저히 세척.

(2) 표면의 스크래치와 덴트 확인. 있으면 오일스톤으로 제거.

(3) 안팎에 오일 도포.

3. 펀치를 상금형 슬리브에 장착 시 주의사항

(1) 펀치를 세척하고 생크에 오일 도포.

(2) 대형 스테이션 금형에서 펀치를 힘들이지 않고 상금형 슬리브 바닥까지 삽입.

나일론 해머 사용 불가.

장착 시 상금형 슬리브의 볼트를 조여 펀치를 고정할 수 없음. 펀치가 올바르게 위치된 후에만 볼트를 조일 수 있음.

4. 상금형 어셈블리를 터렛에 장착

금형 수명을 연장하려면 상금형 슬리브 외경과 터렛 구멍 사이의 간극을 최소화해야 합니다.

따라서 다음 절차를 신중히 수행하십시오.

(1) 터렛 구멍의 키웨이와 내경을 세척하고 오일 도포.

(2) 상금형 가이드 슬리브의 키웨이를 터렛 구멍의 키와 맞춤.

(3) 상금형 슬리브를 타워 구멍에 수직으로 삽입하고 기울이지 않도록 주의.

상금형 가이드 슬리브는 자체 무게로 터렛 구멍에 미끄러져 들어가야 함.

(4) 상금형 슬리브가 한쪽으로 기울면 나일론 해머 등 부드러운 소재 도구로 가볍게 두드려 바로잡음.

상금형 가이드 슬리브가 자체 무게로 올바른 위치에 미끄러져 들어갈 때까지 반복.

참고: 상금형 가이드 슬리브 외경에 힘을 가하지 말고 펀치 상단에만 힘을 가할 것.

상금형 슬리브 상단을 두드리지 말 것. 터렛 구멍 손상과 개별 스테이션 수명 단축 초래.

6. 금형 유지보수

펀치가 소재에 물려 빠지지 않으면 다음 항목에 따라 점검하십시오.

1. 펀치와 하금형 재연마.

예리한 날을 가진 금형은 아름다운 절단면을 가공할 수 있습니다. 날이 무뎌지면 추가 펀칭 압력이 필요하며, 공작물 단면이 거칠어져 큰 저항이 발생하여 펀치가 소재에 물리게 됩니다.

2. 금형 간극.

금형 간극이 판 두께에 비해 적절히 선택되지 않으면 펀치가 소재에서 분리될 때 큰 탈형 힘이 필요합니다.

이 이유로 펀치가 소재에 물린 경우 적절한 간극의 하금형으로 교체하십시오.

3. 가공 소재 상태.

소재가 더럽거나 이물질이 있으면 이물질이 금형에 부착되어 펀치가 소재에 물려 가공할 수 없게 됩니다.

4. 변형된 소재.

구멍 펀칭 후 휜 소재가 펀치를 클램핑하여 펀치가 물리게 됩니다.

휨 있는 소재는 가공 전 평탄화해야 합니다.

5. 스프링 과도 사용.

스프링 피로 초래. 스프링 성능을 항상 점검하십시오.

7. 급유

급유량과 급유 횟수는 가공 소재 조건에 따라 달라집니다.

녹과 스케일이 없는 소재(냉간압연강판, 내식강판 등)의 경우 금형에 오일을 주입하십시오.

급유 포인트는 가이드 슬리브, 급유구, 칼 본체와 가이드 슬리브 접촉면, 하금형 등입니다. 경유를 사용하십시오.

녹과 스케일이 있는 소재의 경우 가공 중 녹 가루가 펀치와 가이드 슬리브 사이에 빨려 들어가 이물질이 생겨 펀치가 가이드 슬리브에서 자유롭게 미끄러지지 못하게 됩니다.

이 경우 오일을 바르면 녹 스케일이 더 쉽게 달라붙게 됩니다.

따라서 이런 소재를 가공할 때는 반대로 오일을 닦아내고, 월 1회 분해하여 증기(장작) 오일로 펀치와 하금형의 이물질을 제거하고 깨끗이 닦은 후 재조립하십시오.

이를 통해 금형의 양호한 윤활 성능을 보장할 수 있습니다.

8. 금형 사용 중 흔한 문제와 해결책

문제 1: 판재가 죠에서 빠져나옴

원인	해결책
금형 언로딩 불완전	1. 경사진 펀치 사용
	2. 판재에 윤활제 도포
	3. 중량급 금형 채택

문제 2: 심각한 금형 마모

원인	해결책
불합리한 금형 간극 (너무 작음)	금형 간극 증가
상하 금형 베이스 정렬 불량	1. 스테이션 조정 및 상하 금형 정렬 2. 터렛 레벨 조정
마모된 금형 가이드 부품과 터렛 인서트 미교체	교체
펀치 과열	1. 판재에 윤활제 추가 2. 펀치와 하금형 사이 윤활 보장 3. 동일 사양 금형 여러 세트를 동일 프로그램에서 사용
잘못된 연마 방법으로 금형 어닐링 발생, 마모 악화	1. 부드러운 연마숫돌 2. 연마숫돌 자주 청소 3. 작은 절삭량 4. 충분한 냉각수
스텝 펀칭	1. 스텝 거리 증가 2. 브리지 스텝 방식 채택

문제 3: 펀치 벨트 및 펀치 부착

원인	해결책
불합리한 금형 간극 (너무 작음)	금형 간극 증가
펀치 날 마모	적시 연마
불량 윤활	윤활 조건 개선

문제 4: 스크랩 반동

원인	해결책
하금형 모듈 문제	방탄 소재로 하금형 제작
소구경 구멍의 경우 간극 10% 축소
직경 50.00mm 초과 시 간극 확대
금형 날 측면에 스크래치 추가
펀치	금형 깊이 증가
	폴리우레탄 배출 바 설치
	경사 절삭 날 채택

문제 5: 언로딩 곤란

원인	해결책
불합리한 금형 간극 (너무 작음)	금형 간극 증가
펀치 마모	적시 연마
스프링 피로	스프링 교체
펀치 부착	부착물 제거

문제 6: 스탬핑 소음

원인	해결책
언로딩 곤란	하금형 간극 증가 및 양호한 윤활
	배출력 증가
	부드러운 표면의 스트리퍼 플레이트
작업대와 터렛에서 시트 지지 문제	구형 지지 금형
	작업 크기 축소
	작업 두께 증가
시트 두께	경사 에지 펀치 사용

9. 특수 성형 공구 사용 시 주의사항

1. 기계 모델별 슬라이드 블록 스트로크가 다르므로 성형 금형의 클로징 높이 조정에 주의.

2. 성형이 충분히 이루어지도록 해야 하므로 신중히 조정. 1회 조정 시 0.15mm를 초과하지 않는 것이 좋음.

조정량이 너무 크면 기계와 금형 손상 초래.

3. 스트레치 성형 시 라이트 스프링 어셈블리 선택하여 판금 파열이나 불균일한 변형으로 인한 언로딩 곤란 방지.

4. 성형 금형 주변에 볼 서포트 금형 설치하여 시트 기울어짐 방지.

5. 성형 위치는 클램프에서 최대한 멀리 둘 것.

6. 성형은 가공 프로그램 마지막에 수행하는 것이 최선.

7. 판재 윤활 상태 양호하게 유지 필수.

8. 주문 시 특수 성형 공구의 수율 주의. 두 성형 거리가 가까우면 반드시 당사 영업담당자와 소통.

9. 성형 공구는 긴 언로딩 시간이 필요하므로 성형 가공 시 저속 필수, 지연 시간 설정 권장.

10. 직사각형 커터 사용 시 주의사항

1. 스텝 거리는 최대한 크게, 전체 공구 길이의 80% 초과 권장.

2. 프로그래밍을 통해 점프 스텝 구현이 최선.

3. 경사 에지 금형 사용 권장.

12. 기계 공칭 힘을 초과하지 않고 펀칭하는 방법?

지름 114.3mm 초과 원형 구멍을 생산 공정에서 펀칭해야 할 때.

이러한 대구멍은 특히 전단 강도가 높은 소재에서 기계 공칭 힘의 상한을 초과합니다.

이 문제는 대구멍을 다중 펀칭 방식으로 펀칭하여 해결할 수 있습니다.

소형 금형으로 대원 둘레를 따라 절단하면 펀칭 힘을 절반 이상 줄일 수 있습니다. 보유한 대부분의 금형으로도 가능할 수 있습니다.

11. 대구멍 펀칭 간편 방법

이 볼록 렌즈 금형은 필요한 반경 크기로 제작 가능.

구멍 직경이 펀치 공칭 힘을 초과하면 방안 (A) 권장.

이 금형으로 원의 둘레를 펀칭.

구멍 직경이 펀치 공칭 힘 범위 내라면 레디얼 금형과 볼록 렌즈 금형으로 금형 회전 없이 4회 펀칭하여 원하는 구멍 가공 (B).

12. 최종적으로 하향 성형

성형 금형 선택 시 하향 성형 작업은 피해야 함. 수직 공간을 너무 많이 차지하여 추가적인 시트 레벨링이나 벤딩 공정 유발.

하향 성형은 하금형으로 떨어졌다가 터렛에서 빠져 나올 수도 있음.

그러나 하향 성형이 유일한 공정 옵션이라면 판금 처리의 마지막 단계로 간주해야 함.

13. 소재 변형 방지

판재에 많은 구멍을 펀칭해야 하는데 판재가 평평하지 못하다면 원인은 스탬핑 응력의 축적일 수 있습니다.

구멍을 펀칭하면 구멍 주변 소재가 아래로 늘어나면서 판재 상면의 인장 응력이 증가.

아래쪽 움직임은 판재 하면의 압축 응력도 증가시킴.

소량 구멍 펀칭 시 결과가 뚜렷하지 않지만, 펀칭 구멍 수가 늘어나면 인장/압축 응력도 기하급수적으로 증가하여 판재 변형 초래.

이 변형을 제거하는 한 가지 방법:

한 칸 띄워 구멍을 펀칭한 후 돌아와 나머지 구멍 펀칭.

동일한 응력이 발생하지만, 같은 방향으로 연속 펀칭 시 축적되는 인장/압축 응력을 분산시킴.

이 방식으로 첫 번째 구멍 배치가 두 번째 구멍 배치의 변형 효과를 분담.

14. 스테인리스강 플랜징 변형 시

플랜징 전 고품질 성형 윤활제를 소재에 도포하면 소재가 금형에서 더 잘 분리되고 성형 중 하금형 표면에서 부드럽게 이동할 수 있습니다.

이는 소재가 벤딩과 스트레칭 시 발생하는 응력을 더 잘 분산시킬 수 있게 하여 성형 플랜징 구멍 가장자리의 변형과 플랜징 구멍 바닥의 마모를 방지.

15. 언로딩 곤란 극복 제안

1. 미세 고무 입자가 있는 펀치 사용.

2. 하금형 간극 증가.

3. 스프링 피로 점검.

4. 중량급 금형 사용.

5. 경사 에지 금형 적절히 활용.

6. 판재 윤활.

7. 대형 스테이션 금형에 폴리우레탄 배출 헤드 설치.

16. 스크랩 반동 주요 원인

1. 절삭 날 예리도. 절삭 날 필릿이 클수록 스크랩 반동 유발 쉬움.

2. 금형 진입 모듈러스. 각 스테이션에서 금형 스탬핑 시 진입 모듈러스 요건이 정해져 있음. 진입 모듈러스가 작으면 스크랩 반동 유발 쉬움.

3. 금형 간극이 적절한지 여부. 불합리한 금형 간극은 스크랩 반동 유발 쉬움.

4. 가공 판재 표면에 오일 얼룩 있는지 여부.

그러나 냉각수와 공급 시스템이 기대에 부응하도록 정기적이고 지속적인 유지보수를 수행해야 합니다.

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본 게시글은 MachineMfg 팀의 Shane 님의 기고 글입니다.

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Shane은 기계 엔지니어링 업계에서 5년 이상 근무했습니다. 글쓰기를 좋아하며 금속 및 금속 가공 관련 기술 정보, 가이드, 상세 솔루션, 인사이트 공유에 집중합니다. 그의 글을 통해 사용자는 관련 문제를 쉽게 해결하고 원하는 정보를 찾을 수 있습니다.