자동차 산업에서 알루미늄 가공을 최적화하는 방법

자동차 부문에서 알루미늄으로 제조된 엔진, 파워트레인, 워터 펌프 및 브레이크 시스템 부품의 사용이 증가함에 따라 OEM 및 공급망 파트너의 과제는 보다 생산적인 밀링 작업을 제공하는 것입니다. 툴링 선택은 이 부문에서 진정한 시장 차별화의 핵심입니다. 이 부문에서는 엔진 구성 요소 가공 작업의 전체 범위에 걸쳐 최적화된 밀링 커터를 올바르게 적용하면 상당한 이익을 얻을 수 있습니다.

일반 승용차와 하이브리드 승용차를 위해 생산되는 알루미늄 엔진의 수는 매년 계속해서 증가하고 있습니다. 실제로 매년 1억 개 가까이가 제조되고 있습니다. 이러한 엔진은 모양이 복잡한 부품을 수용하며 주조 후에는 다양하지만 필수적인 밀링 작업의 순서를 요구합니다.

샌드빅 코로만트는 이제 1단계 큐브부터 황삭, 준정삭 및 정삭에 이르기까지 자동차 산업에서 알루미늄 가공을 위한 완벽한 제품을 제공합니다. 각 엔지니어링 밀링 공구(총 5개)는 최적화된 품질과 부품당 비용을 제공하도록 설계되었습니다. 후자를 달성하는 데 도움이 되도록 범위의 특정 도구는 사이클 시간을 줄이기 위해 단일 작업으로 황삭 및 정삭을 모두 수행하는 등의 작업 조합을 수행합니다.

황삭과 황삭을 결합한 혁신적인 커터인 M5C90이 그 예입니다. 하나의 도구로 반마무리. M5C90은 고객 시설에서 긴 설정 시간을 없애기 위해 맞춤형으로 제작된 고속 평면 밀링 공구입니다. M5C90은 주로 정삭 열/내경에서 고유한 반경 방향 및 축 방향 인서트 위치 지정의 결과로 기존 커터에 비해 적은 수의 날로 작업합니다(인서트 조정이 필요하지 않음). 이 포지셔닝은 실린더 헤드, 실린더 블록, 브레이크 시스템 부품 및 넓은 커터 맞물림을 달성할 수 있는 모든 알루미늄 부품에서 버 없는 밀링과 최적의 표면 조도를 보장합니다(얇은 벽 부품에는 적용되지 않음).

M5C90을 사용하여 얻을 수 있는 잠재적인 이점의 예를 제공하기 위해 AlSi12Cu1로 만든 브레이크 시스템 바디 밸브와 관련된 진행 중인 고객 사례 시험을 고려하십시오. 10개의 카바이드 인서트의 외경 어레이와 4개의 인서트(와이퍼 인서트 1개)의 내경을 특징으로 하는 이 공구는 8000RPM의 스핀들 속도, 4021m/min의 절삭 속도에서 배치됩니다. (13,192피트/분) 및 0.25mm/톱니(0.009인치/톱니)의 피드. 또한 축 방향 절입 깊이는 2mm(0.078인치)이고 반경 방향 절입 깊이는 140mm(5.51인치)이므로 5600cm ³ 의 금속 제거율을 생성합니다. /분 (342인치 ³ /분). 전체 공구 수명은 아직 결정되지 않았지만 18개월의 서비스 후에도 동일한 공구가 여전히 기계 내에 있습니다.

기어박스 하우징 및 케이싱과 같은 얇은 알루미늄 부품도 마감할 수 있는 커터가 필요한 사용자를 위해 샌드빅 코로만트에는 동일한 효과를 발휘하는 또 다른 커터인 M5F90이 있습니다. M5F90은 또 다른 원샷 황삭 및 정삭 공구입니다. 얇은 벽 알루미늄 부품의 가공 및 스폿 페이싱 작업 전용인 커터 본체(25-80mm, 직경 0.98-3.15인치)에는 브레이징된 PCD 팁이 있습니다. 각 팁에는 황삭 모서리와 마무리 모서리가 모두 포함되어 있습니다. 황삭 영역은 동일한 직경과 높이의 모든 절삭 날이 있는 기존 밀링 도구로 작동하는 반면 마무리 영역은 반경 방향 및 축 방향 단차 절삭 날로 구성됩니다. 이 개념을 통해 정밀한 피치로 버가 없는 가공과 뛰어난 표면 조도를 얻을 수 있습니다. 아래의 짧은 동영상에서 Sandvik은 자동차 알루미늄 가공을 위한 M5 시리즈 밀링 커터를 선보입니다.

알루미늄(Si 함량이 높은) 실린더 헤드의 평면 밀링과 관련된 고객 사례 시험에서 볼 수 있듯이 인상적인 시간 절약이 가능합니다. 여기에서 경쟁업체에서 제조한 특수 PCD 커터에 대해 M5F90을 사용하면 사이클 시간이 150% 단축되었을 뿐만 아니라 버 발생이 제거되었습니다. 절삭 조건 포함:15,915RPM 스핀들 속도; 2000m/분 (6562피트/분) 절단 속도; 0.16 mm/tooth(0.006 in./tooth)의 이송 속도; 및 1.5mm(0.06인치) 절단 깊이.

다른 M5F90 예에서는 6개의 PCD 인서트가 있는 경쟁사의 63mm(2.48인치) 직경 인덱서블 커터를 사용할 때와 비교하여 알루미늄 체인 케이스에서 사이클 시간이 44% 단축되었습니다. 게다가 이 솔루션은 이전에 필요했던 브러시 디버링 작업을 제거했습니다.

또 다른 새로운 엔지니어링 공구는 M610으로, 일반적으로 알루미늄과 회주철(CGI)과 같은 바이메탈 인터페이스가 있는 엔진 실린더 블록의 데크 전면/상단을 밀링하기 위해 개발되었습니다.

열 및 기계적 특성이 다양하기 때문에 바이메탈 재료의 가공이 까다롭습니다. 이 응용 분야를 위한 기존 밀링 커터는 복잡하고 조정이 필요하므로 처리 속도가 저하됩니다. 또한 이러한 도구는 종종 구성 요소의 GCI 부분에 칩핑을 유발합니다.

반면, M610은 설정 및 조정이 필요하지 않으므로 부품의 칩핑, 버링 또는 긁힘 없이 높은 이송 속도를 배치할 수 있습니다. 이 기능은 표면 결함이 실린더 블록과 헤드 사이에 누출을 일으킬 가능성이 있어 결과적으로 출력과 성능을 손상시킬 수 있기 때문에 중요합니다. 일부 글로벌 자동차 OEM은 이미 M610 채택으로 혜택을 보고 있습니다.

한 특정 고객을 언급하자면 바이메탈 엔진 블록의 연소면을 마감할 때 엄청난 경쟁 우위를 확보했습니다. 카트리지가 있는 경쟁업체의 조정 가능한 커터와 비교하여 M610은 경쟁업체의 커터 480과 비교하여 4000개 이상의 부품을 완성하여 833%의 공구 수명 개선을 달성했습니다. 또한 M610은 10배의 속도를 수행했습니다. 15개 인서트 M610의 절삭 조건:3000m/min. (9,843피트/분) 절단 속도; 5720mm/min의 이송 속도. (225인치/분); 3820 RPM의 스핀들 속도; 0.15mm/톱니(0.006인치/톱니)의 이송 속도; 및 0.5mm(0.02인치)의 알루미늄 및 0.05mm(0.002인치)의 주철 절단 깊이.

다른 도구로는 버링 없이 단일 작업으로 1단계 큐브(캐스팅 후 면의 첫 번째 가공)를 수행하는 M5Q90 접선 황삭 커터가 있습니다. 이 공구에는 부드럽고 안정적인 절삭 동작을 제공하여 전력 소비를 줄이고 진동을 제거하는 PCD 접선 인서트가 장착되어 있습니다.

알루미늄 실린더 헤드와 블록은 M5Q90의 이점을 누릴 수 있는 구성요소입니다. 예를 들어, 주조 실린더 헤드에 대한 큐브 작업은 일반적으로 캠샤프트 면, 입구/출구 면 및 연소 면을 기계가공하는 것을 포함합니다. 고객 사례 연구에서 AS-9 알루미늄 합금으로 주조된 실린더 헤드를 수평 머시닝 센터에서 황삭 평면 밀링으로 가공한 결과 매우 인상적인 공구 수명 결과를 얻었습니다. 3000m/min에서 (9843인치/분) 절삭 속도, 날당 이송 0.2mm(0.008인치) 및 2.0mm(0.079인치) 축 방향 절삭 깊이(40mm(1.57인치)까지 완전히 맞물림), 10,000개 이상의 부품 완료되었습니다.

또 다른 도구는 2단계 황삭/중삭을 위한 M5R90입니다. 이 표준 커터는 조정 가능한 카트리지와 함께 작동하며 사용하는 카트리지에 따라 반경이 0.4 또는 0.8mm(0.016 또는 0.031인치)인 최대 8mm(0.315인치)의 절단 깊이를 지원합니다. 조정하기 쉬운 카트리지는 엔진 커버의 평면 밀링과 관련된 최근 고객 시험에서 볼 수 있듯이 많은 자동차 응용 분야에서 유용합니다. MRHB Si12 알루미늄 합금으로 주조된 M5R90은 기존 경쟁업체 커터에 비해 매우 우수한 성능을 보였습니다. 동일한 절삭 데이터를 기반으로 M5R90은 공구 수명을 8000개에서 10,000개 공작물로 확장했습니다. 게다가, 경쟁사의 커터는 표면 조도를 손상시키는 카트리지 움직임으로 인해 1000개 부품마다 조정해야 했습니다. 대조적으로 M5R90은 카트리지 조정이 필요하기 전에 8000개의 부품을 생산했습니다.

또한 인서트의 고유한 축 방향 및 반경 방향 위치 지정 기능이 있는 M5B90 초정삭 평면 밀도 제품군에 포함되어 있습니다. 이 구성은 와이퍼 인서트와 함께 최근에 발견된 승용차용 실린더 헤드 제조업체로서 우수한 표면 품질로 버 없는 절단을 보장합니다. 회사는 공정 불안정과 버(burr) 문제를 겪고 있었고 또 다른 문제는 셋업에서 셋업까지 다른 카트리지 조정에 의존하는 예측할 수 없는 인서트 수명이었습니다. M5B90 커터로 전환하면 예상되는 마모와 버가 없는 부드러운 정삭 작업이 제공됩니다. 이 도구는 매우 얇은 칩만 생성하므로 절삭 과정에서 쉽게 제거되어 부품 표면의 손상을 방지할 수 있습니다. 또한 M5B90으로 교체하여 평균 30,000개에서 45,000개 부품으로 공구 수명을 연장했습니다.

CoroDrill ^® 및 CoroTap ^® 표준 CoroMill ^® 과 마찬가지로 알루미늄 자동차 부품 가공을 위한 동일한 솔루션 제품군의 일부로 제품군 드릴링 및 태핑 도구를 고객에게 제공할 수도 있습니다. Century 590 평면 밀링 커터.

모든 경우에 설명된 고객 사례에서 볼 수 있듯이 사이클 시간과 부품당 비용을 줄이는 동시에 공구 수명과 품질을 향상시킬 수 있는 가능성은 매우 현실적입니다. 대량 생산이 만연한 자동차 산업에서는 주기 시간을 조금만 줄여도 상당한 재정적 수익을 얻을 수 있습니다. 이러한 생각을 염두에 두고 더 큰 이익을 제공할 수 있는 능력을 입증할 수 있는 기술은 무시하기 어렵습니다.