일반적인 CNC 나사 가공 기술 완벽 가이드

나사 가공은 CNC 머시닝 센터의 매우 중요한 응용 분야 중 하나입니다. 나사의 가공 품질과 효율은 부품의 가공 품질에 직접적인 영향을 미치며, 따라서 머시닝 센터의 생산 효율에도 영향을 줍니다. CNC 가공 성능의 발전과 절삭 공구의 개선으로 나사 가공 방법은 끊임없이 개선되고 있으며, 나사 가공의 정확도와 효율도 점차 향상되고 있습니다. 기술자들이 가공 시 나사 가공 방법을 합리적으로 선택하여 생산 효율을 높이고 품질 사고를 예방할 수 있도록, 실제 CNC 머시닝 센터에서 흔히 사용되는 몇 가지 나사 가공 방법을 요약하여 소개합니다.

가장 일반적인 방법 - 탭 가공 방식

• 탭 가공의 분류와 특징

탭을 사용하여 나사 구멍을 가공하는 것은 가장 일반적인 가공 방법입니다. 주로 직경이 작은(D<30) 나사 구멍과 구멍 위치 정밀도 요구사항이 낮은 경우에 적합합니다.

1980년대에는 모든 나사 구멍에 플렉시블 탭핑 방식을 채택했습니다. 즉, 플렉시블 탭핑 척을 사용하여 탭을 고정했으며, 따라서 탭핑 척이 공작기계의 이송과 스핀들 속도의 비동기로 인한 진전을 보상하기 위해 축방향 보상을 할 수 있어 올바른 피치를 보장했습니다. 플렉시블 탭핑 척은 구조가 복잡하고 비용이 높으며 손상되기 쉽고 가공 효율이 낮습니다. 최근 몇 년간 CNC 머시닝 센터의 성능이 점차 향상되면서 리지드 탭핑(rigid tapping)이 CNC 머시닝 센터의 필수 구성이 되었습니다.

따라서 리지드 탭핑이 현재 가장 일반적인 나사 가공 방법이 되었습니다. 즉, 탭을 리지드 스프링 척으로 고정하고, 스핀들 이송과 스핀들 속도를 공작기계가 제어하여 동일하게 유지합니다. 플렉시블 탭핑 척과 비교하여 스프링 척은 구조가 단순하고 가격이 저렴하며 용도가 넓습니다. 탭 고정 외에도 엔드밀, 드릴 등 다른 공구도 고정할 수 있어 공구 비용을 절감할 수 있습니다. 동시에 리지드 탭핑은 고속 절삭에 자주 사용되어 머시닝 센터의 효율을 높이고 제조 비용을 절감합니다.

• 탭핑 전 나사 바닥 구멍 결정

나사 바닥 구멍 가공은 탭 수명과 나사 가공 품질에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 나사 바닥 구멍 드릴 비트 직경은 나사 바닥 구멍 직경 공차의 상한에 가깝게 선택합니다.

예를 들어, M8 나사 구멍의 바닥 구멍 직경은 Ø6.7+0.27mm이고, 드릴 비트 직경은 Ø6.9mm입니다. 이렇게 하면 탭의 가공 여유를 줄이고, 탭의 부하를 줄이며, 탭 수명을 연장할 수 있습니다.

• 탭 선택 방법

탭을 선택할 때, 우선 가공할 소재에 해당하는 탭을 선택해야 합니다. 공구 회사는 가공할 소재에 따라 다양한 유형의 탭을 생산합니다. 선택에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

밀링 커터와 보링 커터에 비해 탭은 가공되는 소재에 매우 민감합니다. 예를 들어, 주철 가공용 탭으로 알루미늄 부품을 가공하면 나사 손실, 랜덤 버클, 심지어 탭 파손이 발생하여 공작물이 스크랩될 수 있습니다. 둘째, 관통 구멍 탭과 막힌 구멍 탭의 차이에 주의해야 합니다. 관통 구멍 탭의 전단부는 가이드가 더 길고, 칩 배출은 전방 배출입니다. 막힌 구멍 탭의 선단부는 더 짧고, 칩 배출은 후방입니다. 관통 구멍 탭으로 막힌 구멍을 가공하면 나사 가공 깊이를 보장할 수 없습니다. 또한 플렉시블 탭핑 척을 사용하는 경우, 탭 생크 직경과 사각형 폭이 탭핑 척과 동일해야 합니다. 리지드 탭핑용 탭의 생크 직경은 스프링 콜렛 직경과 동일해야 합니다. 요약하자면, 오직 합리적인 탭 선택만이 정밀 CNC 가공을 보장할 수 있습니다.

• 탭 가공을 위한 CNC 프로그래밍

탭 가공 프로그래밍은 비교적 간단합니다. 현재 머시닝 센터는 일반적으로 탭핑 서브루틴을 고정화하여 각 매개변수만 할당하면 됩니다. 그러나 CNC 시스템이 다르기 때문에 서브루틴 형식이 다르고, 일부 매개변수의 의미도 다를 수 있습니다. 예를 들어, SIEMENS 840C 제어 시스템의 경우 프로그래밍 형식은 G84 X_Y_R2_R3_R4_R5_R6_R7_R8_R9_R10_R13_입니다. 프로그래밍 시 이 12개 매개변수만 할당하면 됩니다.

대형 및 복잡한 구멍 나사 - 나사 밀링 방식

• 나사 밀링의 특징

나사 밀링은 나사 밀링 공구와 머시닝 센터의 3축 연동, 즉 X, Y축 원호 보간, Z축 선형 이송 밀링 방식으로 나사를 가공합니다.

나사 밀링은 대구경 나사와 난삭재 나사 구멍 가공에 특히 사용됩니다. 주요 특징은 다음과 같습니다:

⑴ 고속 가공, 고효율, 고정밀. 공구 재료는 일반적으로 초경 재료이므로 절삭 속도가 빠릅니다. 공구 제조 정밀도가 높으므로 밀링 나사 정밀도도 높습니다.

⑵ 밀링 공구의 적용 범위가 넓습니다. 피치만 동일하면 좌나사든 우나사든 한 공구로 사용할 수 있어 공구 비용 절감에 유리합니다.

⑶ CNC 밀링 가공은 칩 배출과 냉각이 용이하여 절삭 성능이 탭보다 우수합니다. 알루미늄, 구리, 스테인리스강 등 난삭재의 나사 가공에 특히 적합합니다.

대형 부품과 귀금속 부품의 나사 가공에 특히 적합하며, 나사 가공 품질과 공작물 안전을 보장할 수 있습니다.

⑷ 공구 선단 가이드가 없으므로, 짧은 나사 바닥 구멍의 막힌 구멍과 언더컷이 없는 구멍 가공에 적합합니다.

나사 밀링 공구의 분류

CNC 밀링 공구는 일반적으로 두 유형으로 나뉩니다. 하나는 기계 클램프 초경 블레이드 밀링 커터이고, 다른 하나는 일체형 초경 밀링 커터입니다. 기계 클램프 공구는 적용 범위가 넓습니다. 블레이드 길이보다 나사 깊이가 작은 구멍이나 블레이드 길이보다 나사 깊이가 큰 구멍을 가공할 수 있습니다. 일체형 초경 밀링 커터는 일반적으로 공구 길이보다 나사 깊이가 작은 구멍을 가공하는 데 사용됩니다.

나사 밀링을 위한 CNC 프로그래밍

나사 밀링 공구의 프로그래밍은 다른 공구의 프로그래밍과 다릅니다. 가공 프로그램을 잘못 작성하면 공구 손상이나 나사 가공 오류를 쉽게 일으킬 수 있습니다. 작성 시 다음 사항에 주의하십시오:

우선 나사 바닥 구멍을 가공해야 합니다. 소구경 구멍은 드릴로, 대구경 구멍은 보링으로 가공하여 나사 바닥 구멍의 정확도를 보장해야 합니다.

공구가 진입하고 퇴출할 때 원호 궤적을 채택해야 합니다. 보통 1/2 원으로 진입 또는 퇴출하며, Z축 방향으로 1/2 피치만큼 이동하여 나사 형상을 보장합니다. 이때 공구 반경 보정값을 적용해야 합니다.

X, Y축 원호 보간 한 바퀴 돌 때 스핀들은 Z축 방향으로 한 피치만큼 이동해야 합니다. 그렇지 않으면 랜덤 스레딩이 발생합니다.

백업 나사 가공 방법 - 픽 앤 클릭 방식

픽 방식의 특징

박스 부품에서 대형 나사 구멍을 종종 만날 수 있습니다. 탭과 나사 밀링 커터가 없을 때 선반 피킹과 유사한 방식을 사용할 수 있습니다.