스미토모 바인더리스 CBN·PCD 공구: 난삭재 가공의 내구성과 다재다능함 재정의

어려운 가공 작업은 때로 여러 번의 공구 교환을 요구하는데, 공구 수명을 연장하는 내구성 좋은 공구가 매우 바람직합니다. 스미토모의 바인더리스 CBN과 바인더리스 PCD 공구가 어떻게 난삭 소재 가공에 오래 지속되는 하드 커팅 옵션을 제공하는지 소개합니다.

스미토모는 항상 제품 라인 현대화에 전념해 왔습니다.

최신 연구개발 성과는 최종 사용자가 티타늄 합금 같은 난삭 소재를 가공할 때 더 큰 다재다능함을 주는 절삭 공구 세트입니다.

스미토모 엔지니어들은 바인더리스 CBN(입방질화붕소)과 바인더리스 PCD(다결정 다이아몬드) 공구 개발에 성공했습니다.

이 제품들은 나노미터 또는 서브미크론 수준의 입자를 금속 바인더 소재 없이 직접 결합합니다. 이 '바인더리스' 기술은 기존 CBN/PCD보다 더 단단하고 열전도율이 더 좋아 더 높은 효율을 내며, 생산성, 공구 수명, 다재다능함을 중시하는 가공 기술자들에게 큰 이점입니다.

"고객은 항상 더 오래 가고, 더 좋은 마무리를 남기며, 더 저렴한 공구를 원합니다."라고 스미토모 일렉트릭 카바이드(Sumitomo Electric Carbide)의 응용 엔지니어 조지 셴델(George Schendel)은 말합니다.

"그래서 바인더 없는 제품을 만드는 게 항상 개발자들의 목표였습니다. 바인더는 절삭 공구 소재의 약한 고리니까요. 하지만 지금까지 아무도 못 했는데 우리 과학자들이 현재 솔루션을 내놓았습니다."라고 그는 덧붙입니다.

바인더리스 CBN과 PCD의 과학

새로 개발된 공정으로 스미토모 엔지니어들은 기존 입자 크기보다 100배 작은 탄소 미세 결정립을 밀집 배치할 수 있게 했습니다. 이 입자들은 바인더 소재 없이 서로 직접 결합해 매우 높은 경도를 제공합니다.

"전통적인 금속 바인더 사용은 절삭날에 불순물을 도입합니다. 바인더 없이 만들면 매우 순수한 절삭날이 되어 더 오래 가고, 사용자에게 매우 비용 효율적일 수 있습니다."라고 셴델은 말합니다.

"소결할 때 이 미세 입자들 사이의 입방 격자가 서로 맞물리며 입자 크기가 실제로 자랍니다. 여전히 우리 기존 제품보다 훨씬 작지만, 그 입자들이 서로 결합하고 입방 격자 맞물림이 매우 강해집니다."라고 셴델은 설명합니다.

그는 이 유형 절삭 공구의 궁극적 목표는 단단함이라고 설명합니다. 기존 공구에서 바인더로 소재를 합성하면 입자 간 결합이 약해져 공구 인서트가 파손되고 절삭날이 형상을 잃을 수 있는 지점이 생기며, 이는 더 이상 제 성능을 못 냄을 의미합니다.

"바인더를 쓰지 않음으로써 입자 간 결합을 입자 자체보다 강하게 만들어 절삭 소재의 특성을 개선합니다."라고 셴델은 말합니다.

바인더리스 소재 적용 분야

스미토모의 두 바인더리스 제품은:

바인더리스 CBN (NCB100):

• 티타늄 합금, 코발트크롬 합금, 초경, 기타 난삭 소재의 고효율 정삭에 이상적
• 비교 불가한 치수 정확도와 표면 조도 저감, 획기적 공구 수명 연장으로 최적의 비용 효율 제공

바인더리스 PCD (NPD10/DA90):

• 초경과 단단하고 부서지기 쉬운 소재, 주로 텅스텐 카바이드와 시멘티드 카바이드의 정삭 가공에 최적
• 장기간 우수한 치수 정확도 유지
• 나노 다결정 다이아몬드의 우수한 내마모성으로 초경 고정밀 가공 달성
• 이전 다이아몬드 공구 대비 인덱싱 횟수 대폭 감소로 작업 효율 향상과 총비용 절감

위에서 언급했듯 CBN은 티타늄과 티타늄 합금에, PCD는 텅스텐 카바이드와 시멘티드 카바이드 같은 단단하고 부서지기 쉬운 소재(대부분 연삭으로 가공)에 유용합니다.

"NPD10 바인더리스 PCD 절삭날로 초경 엔드밀을 깎을 수 있고, 일부 다이캐스트 제조사는 초경 펀치에, 렌즈 캐비티/금형 제조사는 실제 렌즈 캐비티를 깎는 데 씁니다."라고 셴델은 말합니다. "보통 그런 블록 제조에 연삭을 써야 하지만, 이제 직접 절삭이 가능합니다."

새 바인더리스 기술로 공구 수명이 훨씬 좋아져 최종 사용자의 처리량이 늘어납니다. 이는 매우 중요하다고 셴델은 설명합니다.

"사이클 타임을 단축해 제조업체가 더 빠르게 가동하고 하루에 더 많은 부품을 만들 수 있습니다. 이게 이익 증대로 이어집니다."라고 그는 말합니다. "또는 잡샵이 소량 작업을 더 빨리 끝내 다음 작업을 위해 기계를 빨리 비울 수 있어, 연간 처리 부품 수가 늘어나는데 이건 항상 큰 플러스입니다."

작업장이 더 생산적이면 그만큼 많은 기계 조작자가 필요하지 않다고 그는 덧붙입니다: "지금 인력 구하기 힘들다면, 이 공구가 더 적은 인원으로 더 많이 생산하게 도와줍니다."

항공우주, 의료 산업 혜택

바인더리스 CBN과 PCD 공구는 특정 산업에서 쓰입니다.

예를 들어 바인더리스 CBN 공구는 주로 항공우주와 의료 산업에서 쓰입니다. 항공우주는 티타늄과 티타늄 합금을 많이 쓰고, 의료 산업도 티타늄, 무릎·고관절용 코발트크롬을 씁니다.

이 산업들 부품 생산 비용이 비쌀 수 있는데, 공구 성능으로 파트당 비용을 줄이면 고객들의 전체 비용 절감에 도움이 됩니다.

스미토모 NCB100 바인더리스 CBN으로 티타늄 합금 선삭 시험 절삭 결과:

• 일관된 칩 제어와 오래가는 절삭날로, 초경 사용 기존 안정적 정삭 공정 대체에 훌륭한 후보
• 절삭 지속 시간 3배
• 소재 제거량 9배
• 다운타임 최소화
• 작업자 개입 감소
• 여분 공구 필요성 제거
• 무인 운전 가능

비용 절감도 또 다른 이점입니다.

"이 제품들은 가격이 더 비싸지만, 수익이 고객에게 큰 가치를 보여줬습니다."라고 셴델은 말합니다.

많은 경우 우리 기존 PCD(DA90)로 황삭과 정삭을 비용 효율적으로 할 수 있다고 셴델은 덧붙입니다. "DA90으로 황삭하고 NPD10 바인더리스로 정삭하는 게 비용 효율적인 방법입니다."

"초경에서 거울 면조도가 필요하거나 초경에서 매우 타이트한 공차를 유지해야 한다면, 바인더리스 옵션으로 기존 PCD보다 공작물 치수를 더 잘 컨트롤하고 부품마다 훨씬 더 나은 일관성을 얻을 수 있습니다."라고 그는 덧붙입니다.

"우리의 목표는 항상 최종 사용자의 수익을 늘리고, 그들의 공정을 최대한 수익성 있고 효율적으로 만드는 것입니다."라고 셴델은 말합니다. "현재 공정 대비 파트당 비용을 항상 봅니다. 우리 목표는 그들의 생산성을 높이는 것입니다."

귀사 작업장 생산성을 높인 공구는 무엇인가요? 난삭 소재 가공에 무엇을 쓰시나요? 아래 댓글로 생각을 공유해 주세요.