IMTS 2018: Kennametal, 혁신적인 스핀들 커넥션 공개

IMTS 2018에서 Kennametal과 인터뷰하며 절삭 공구 제조사 관점에서 산업의 맥과 혁신 상태를 짚어봅니다. 또한 Kennametal의 스핀들 커넥션 혁신 중 하나를 논의합니다.

올해 국제 제조 기술 전시회는 역대 최대 규모였습니다. 거의 13만 명이 참석했을 때 자연스럽게 드는 질문: 현재 금속가공 산업에서 우리는 어디에 있으며 어디로 가고 있는가? 이를 알아보기 위해 업계 최대 절삭 공구 제조사 중 한 곳의 임원과 대화했습니다.

"전 세계 제조업에서의 우리 입지가 매우 강력하다고 믿습니다."라고 Kennametal 영업 부사장 Doug Ewald는 말합니다. 그는 30년 업계 경력에 야금 및 재료 공학 배경을 가졌습니다. "산업이 약간 성숙해져 큰 돌파구는 적지만, 우리 제품을 고객에게 더 효율적으로 만들고 비용을 낮추는 데 정말로 도움이 되는 지속적인 발전을 봅니다."

Ewald는 첨단 CNC 기계를 만드는 공작기계 제조사에 초점을 맞춘 글로벌 그룹을 이끕니다. 그는 Kennametal의 제조 시설 중 한 곳에서 경력을 시작했지만, 금속 등급 연구와 등급 개발에도 종사했습니다.

쇼 관련 모든 보도는 Better MRO의 IMTS 2018에서 확인하세요.

기계, 절삭 공구, 스핀들 간의 연결: 툴 홀딩

IMTS 컨퍼런스 세션에서 Ewald는 스핀들 커넥션이 '가장 약한 고리'라는 관점에서 생산성 극대화에 초점을 맞춘 기술 프레젠테이션을 했습니다.

오늘날 기계의 역량을 최적화된 절삭 공구와 어떻게 매칭해 최대 산출량과 수익성을 얻을 것인가? 세 가지 요소가 있습니다: 공작기계, 절삭 공구, 스핀들 인터페이스. Ewald는 이것이 생산성 해결에서 간과된 측면이라고 주장합니다.

"올바른 공작기계를 선택하고 올바른 절삭 공구를 확보해야 하며, 우리가 강조하고 싶은 것은 그 두 가지를 실제로 연결하는 것: 그 기계의 스핀들 인터페이스 또는 스핀들 내 클램핑입니다."라고 Ewald는 말합니다. "고객이 효과를 극대화하려면 이 모든 것에 주의를 기울여야 한다고 진심으로 느낍니다."

고려사항: 강성은 휨 저항에 중요하며, 부품과 절삭 공구 사이에 긴 오버행이 있는지, 까다로운 마감 요구사항이 있는지. 근본적으로 주어진 기계의 토크와 마력으로 금속을 제거할 수 있는가? 그리고 무엇을 절삭하느냐에 따라 스핀들 속도를 이해해야 한다고 Ewald는 설명합니다.

"아주 큰 고려사항은 절삭되는 소재입니다."라고 Ewald는 말합니다. "티타늄을 절삭하도록 설계된 공구는 주철 절삭용 공구와 상당히 다를 것입니다."

Kennametal의 가장 최근 혁신 중 하나는 새로운 등급 KCM40을 중심으로 설계된 Harvi Ultra 8X 공구 라인으로, 티타늄 항공우주 가공에 초점을 맞춥니다. 양면 인서트에 8개의 절삭 날이 있습니다.

"등급 자체는 부품 내 특수 합금으로 매우 특별한 특성을 가지며, 티타늄에서 볼 수 있는 고온에서 매우 좋은 변형 특성을 제공합니다."라고 Ewald는 말합니다. "티타늄은 열전도율이 나빠 칩이 매우 뜨거워지므로, 열변형 저항이 매우 좋은 등급이 필요합니다."

절삭 공구 내 특성이 금속 제거율을 2~3배 높이고 동시에 공구 수명을 최대 100% 늘린다고 Ewald는 말합니다.

절삭 애플리케이션에서 휨 저항과 토크 능력의 균형

금속 절삭 시 휨 저항이 왜 중요한가? 일부 연결은 상당한 토크를 처리할 수 있지만, 그런 높은 토크를 생성하는 데 필요한 절삭력은 공구에 큰 휨 모멘트도 생성합니다.

"엔드밀링 작업, 특히 긴 오버행으로 들어가면 많은 스핀들 연결이 감당할 수 있는 휨 모멘트에 꽤 심각한 한계가 있습니다."라고 Ewald는 말합니다. "매우 강성한 공작기계, 슈퍼 절삭 공구가 있는데 약한 스핀들 인터페이스가 있으면, 더 최적화되고 안정적인 스핀들을 가졌을 때와 같은 성능을 낼 수 없습니다."

Ewald가 사용한 예는 항공우주 분야에 초점을 맞춥니다. 금속 제거 소재가 고성능 공구와 기계 파워를 요구하기 때문입니다. 토크와 휨 모멘트를 '공격적인 절삭' 능력과 균형잡기 위해 Kennametal은 자사 테스트 기반으로 경쟁사보다 낮은 하중 처짐 결과를 가진 KM4X 스핀들 커넥션 시스템을 홍보합니다.

"이 설계 뒤에는 많은 과학이 있습니다. … 잠금 시스템이 제공하는 힘의 조합으로 거의 5배의 기계적 이점을 얻습니다."라고 Ewald는 설명합니다. "기계가 드로바를 10파운드 힘으로 당기면, 시스템은 기하학적 발전을 통해 50파운드의 클램핑 힘을 줍니다."

KM4X는 프론트 로드 클램핑 시스템으로, 테이퍼 두 영역과 커넥션 면 한 영역 등 세 지점 표면 접촉을 제공하도록 설계되었습니다. 첫 접촉은 공구 테이퍼와 스핀들 테이퍼 사이의 게이지 직경 영역에서 발생합니다. 공구가 스핀들로 당겨지면서 테이퍼의 두 영역에서 접촉이 생성되고, 간섭 피팅 때문에 여전히 면 접촉은 없습니다.

자사 제품 간 독립적인 정적 처짐 테스트(KM4X63 대 HSK63)에서 Kennametal은 동일한 하중과 작동 조건(동일한 기계, 동일한 절삭 공구)에서 KM4X가 HSK 제품보다 약 40% 덜 휜다는 것을 발견했습니다. 또한 50% 더 나은 표면 조도와 20% 더 긴 공구 수명을 발견했습니다.

"이 매우 안정적인 접촉 덕분에 스핀들을 훨씬 더 빠르게 회전시킬 수 있습니다."라고 Ewald는 말합니다. "쿨런트도 매우 효율적으로 처리하도록 설계되었습니다."

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