채터 제거: 머신 셋업 최적화로 더 빠르고 깨끗한 생산 실현

채터가 귀사 숍의 생산성을 저하시키고 있습니까? 전문가들과 함께 가공 부품 제조에서 진동을 최소화하는 새로운 접근법에 대해 이야기해 보았습니다. 이를 통해 더 적은 폐기물로 더 많은 부품을 더 빠르게 시장에 공급할 수 있습니다.

과도한 가공 진동, 즉 채터는 모든 효율적인 금속 가공 작업의 적입니다.

공작물과 절삭 공구 사이의 상대적 움직임에 해당하는 이 원치 않는 진동은 공구와 기계에 과도한 마모를 일으키고, 가공 공정이 정확한 부품 사양을 충족하지 못하는 제품을 생산할 가능성을 높인다고 테네시 녹스빌 대학의 기계, 항공우주, 생물의공학 교수 Tony Schmitz는 말합니다.

지난 2년 동안 Schmitz와 그의 동료인 제조 업계 베테랑 Dave Barton은 오크리지 국립연구소의 엔지니어 팀과 협력하여 숍이 기계 진동을 더 잘 최적화할 수 있도록 돕는 도구를 도입했습니다.

"밀링에서 회전하는 커터가 칩을 제거합니다."라고 ORNL 공동 교수이기도 한 Schmitz는 설명합니다. 절삭력은 각 치아의 맞물림에 따라 커졌다 작아집니다. "심장 박동처럼 생각하면 됩니다. 치아가 접촉했다가 떨어지는 과정입니다. 바로 이 힘이 위아래로 움직이며 진동을 일으킵니다."

채터를 지능적으로 줄이고 리드미컬한 가공 "심장 박동"을 유지하는 것은 단순히 속도 제어의 문제가 아닙니다. 공구 끝단에서 공작물 및 각 기계의 특정 셋업과 관련하여 발생하는 진동을 이해함으로써 기계를 최적화하는 것이기도 하다고 Barton은 설명합니다.

문제는 모든 기계-공구 셋업이 고유한 진동 주파수 세트를 가진다는 사실에서 옵니다. 따라서 각 공구-홀더-스핀들-기계 셋업을 제품별로 테스트하는 것이 필수적이며, 이는 종종 숍에 시간이 많이 드는 작업입니다. 그러나 이 정보는 비용이 많이 드는 시행착오 없이 최적의 가공 매개변수를 찾는 데 필요합니다.

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숍에서 일반적으로 채터를 최소화하는 방법

대부분의 기계공과 숍에서 채터 관리는 시행착오의 과정이며, 어느 정도 추측에 의존한다고 Barton은 말합니다.

기계공들이 툴링 제조업체가 제공하는 권장 설정에 의존해 채터를 줄이거나, 빽빽한 속도-이송 차트에 의존하는 것은 매우 흔한 일이라고 Schmitz는 말합니다. 그런 다음 필요에 따라 설정을 조정합니다: "문제는 책이나 온라인에서 찾은 이러한 속도와 이송이 귀사의 기계와 셋업의 역학을 고려하지 않는다는 점입니다."

일반적으로 기계 및 공구 제조업체는 고속, 중속, 저속의 표면 속도와 이송 매개변수를 공표한다고 MSC의 금속 가공 혁신 이사 Jamie Goettler는 말합니다.

이 정보를 바탕으로 대부분의 기계공은 "중간 값으로 바로 들어갑니다."라고 Goettler는 말합니다. "문제나 채터가 발생하면 안정적인 작동 속도를 찾을 때까지 낮춥니다."

이 접근 방식을 사용하면 숍은 일반적으로 새로운 소재나 제품 부품마다 테스트 실행을 수행한다고 그는 덧붙입니다. 기계공은 제조업체 권장 속도, 이송, 절삭 깊이로 공구를 실행한 후 여러 테스트 패스를 거쳐 이러한 매개변수를 직관적으로 조정해야 합니다.

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숍이 부품 생산을 시작하기 전에 셋업 최적화를 위해 근무 교대 시간의 상당 부분을 소비하는 것은 드문 일이 아니라고 Goettler는 말합니다. 기업이 이 시간을 들이는 이유는 쉽게 알 수 있습니다: 최대 생산성 달성, 폐기물 제어, 공구 및 기계 수명 연장을 추구하기 때문입니다.

일부 숍은 특정 작업 제품에 대한 다양한 툴링 셋업 조합에 대한 자세한 로그와 스프레드시트를 보관하지만, 원래 발견이 견고하지 않거나 반복 가능하지 않아 다음에 같은 조합을 사용하면 채터가 발생하기도 합니다. 다른 숍들은 수동 오버라이드를 사용하거나 다른 공구를 시도하며 매일 채터와 싸웁니다.

채터를 줄이는 새로운 툴링 기술

Barton과 Schmitz는 그들이 개발한 밀링 매개변수 선택 도구인 MSC MillMax가 최적화 과정을 더 빠르게 만들 수 있다고 말합니다.

가장 중요한 것은 공구 끝단에서 어떻게 절삭이 이루어지는가라고 Schmitz는 설명합니다. "공구 끝단의 특정 진동 거동을 측정하면 셋업 조합을 완벽하게 만드는 데 필요한 중요한 데이터를 얻을 수 있습니다."라고 그는 덧붙입니다. "각 공구-홀더-스핀들-기계 조합을 고유한 동적 지문으로 생각할 수 있습니다. MillMax는 이 지문을 측정하고 해당 조합을 최대한 활용할 수 있게 해줍니다."

MillMax는 센서를 사용하여 진동 주파수 데이터를 수집하고 이를 디지털 대시보드에 거의 실시간으로 표시하는 작은 키트입니다. 이 정보를 바탕으로 숍은 기계공이 가능한 가장 빠른 속도로 부품을 생산하고 금속 제거를 극대화할 수 있는 셋업을 구축할 수 있다고 Barton은 말합니다.

"공구 끝에 작은 센서를 부착한 다음, 계측 망치로 공구를 두드려 진동 데이터를 얻습니다."라고 그는 설명합니다. "MillMax 시스템에는 수십억 가지 잠재적인 밀링 시스템 조합이 있습니다."

특정 기계에서 특정 작업 제품에 대한 셋업을 한번 구축하면 다시 두드릴 필요가 없다고 Schmitz는 덧붙입니다. 공구 길이나 사용할 기계를 변경하는 경우에만 다시 두드립니다.

"우리는 특정 공구를 판매하려는 것이 아니라 그들이 올바른 공구를 찾도록 돕는 것입니다."라고 Barton은 말합니다. 본질적으로 "우리는 진실 탐지기"로, 숍의 고유한 셋업에서 진동 주파수와 관련하여 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지 보여주거나 여러 셋업을 비교할 수 있습니다. "그리고 몇 분 만에 할 수 있습니다."라고 그는 덧붙입니다.

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