CNC 선반 나사 가공 마스터: 정확한 나사 절삭을 위한 정밀 기술

CNC 선반에서는 미터, 인치, 모듈, 직경 제어 등 네 가지 표준 나사를 가공할 수 있습니다. 어떤 나사를 가공하든 선반 주축과 CNC 인서트는 엄격한 운동 관계를 유지해야 합니다. 즉, 주축이 한 회전할 때마다 CNC 인서트는 리드 간격만큼 대칭적으로 이동해야 합니다. 다음은 다양한 나사 유형 분석을 통해 여러 나사 유형에 대한 이해를 높이고 가공 능력을 강화하는 내용입니다.

일반 나사 사양 분석

CNC 선반 가공에는 일반 나사에 대한 많은 사양이 필요합니다. 일반 나사 가공에 필요한 사양 계산과 분석은 주로 다음 두 가지 수준으로 나뉩니다.

1. 나사 가공 전 강부 직경
   나사 가공 프로파일의 수축을 고려하여 나사 가공 전 공작물 직경은 D/D－0.1p입니다. 즉, 나사 큰 지름에서 0.1 피치를 뺀 값으로, 일반적으로 재료의 작은 변형 가능성에 따라 나사 큰 지름보다 0.1~0.5 작게 설정합니다.
2. 나사 가공 이송량
   나사 절삭 깊이는 나사 작은 지름, 즉 나사 공구의 최종 절삭 위치를 참조할 수 있습니다.
   나사 작은 지름 = 큰 지름 － 2 × 치아 높이; 치아 높이 = 0.54p (P는 피치)
   나사 가공 절삭량은 지속적으로 줄여야 하며, 실제 절삭량은 CNC 인서트와 가공 재료에 따라 선정해야 합니다.

일반 나사 CNC 인서트 공구 선정 및 세팅

선삭 공구가 너무 높거나 낮게 설치되면, 절삭 깊이가 일정 두께에 도달했을 때 공구 후면이 공작물에 닿아 마찰이 증가하고 공작물이 휘어지며 공구 씹힘(gnawing) 현상이 발생합니다. 너무 낮으면 배칩이 어렵습니다. 선삭 공구 축방향 힘의 방향은 공작물 중심입니다. 또한 횡 리드스크류와 너트 간극이 너무 크면 절삭 두께가 지속적으로 자동으로 깊어져 공작물이 늘어나며 절삭이 발생합니다. 이때 선삭 공구의 높이-너비 비율을 즉시 조정하여 날끝이 공작물 중심선에서 등거리에 있도록 해야 합니다. 보링 및 반정삭 시 날 위치는 공작물 중심보다 1% d 높게 설정합니다.

공작물 클램핑이 불안정하거나 공작물 자체 강성이 절삭력을 견디지 못해 과도한 처짐이 발생하면 선삭 공구와 공작물의 중심 높이가 변해 절삭 두께가 급증하고 공구 씹힘이 발생합니다. 이때 공작물을 단단히 클램핑하고 테일스톡 센터를 이용해 공작물 강성을 높여야 합니다.

일반 나사 공구 세팅 방법에는 시험 절삭 법과 공구 세터를 이용한 자동 공구 세팅이 있습니다. CNC 인서트로 직접 시험 절삭 및 공구 세팅을 할 수 있습니다. G50으로 공작물 원점 설정, 공작물 시프트로 공작물 원점 설정 후 공구 세팅도 가능합니다. 나사 가공 공구 세팅 기준은 그리 높지 않으며, 특히 Z 방향 공구 세팅은 엄격히 제한되지 않고 프로그래밍 가공 기준에 따라 결정할 수 있습니다.

일반 나사 프로그래밍 가공

현재 CNC 선반 가공에서 나사 선삭에는 보통 세 가지 가공 방법이 있습니다: G32 직선 절삭법, G92 직선 절삭법, G76 경사 절삭법. 선삭 방식과 프로그래밍 방식이 다르기 때문에 가공 편차도 다릅니다. 작업과 적용을 신중히 분석하여 고정밀 부품을 가공해야 합니다.

1. G32 직선 절삭 모드: 양쪽 날이 동시에 작동하여 절삭력이 크고 절삭이 어렵습니다. 따라서 선삭 시 양쪽 날 손상이 쉽습니다. 큰 피치 나사 선삭 시 절삭 깊이가 커서 날 손상이 빨라 나사 피치 직경 편차를 유발합니다. 하지만 치형 정밀도가 높아 주로 작은 피치 나사 가공에 사용됩니다. 공구가 칩을 프로그래밍으로 이동시키므로 가공 프로그램이 깁니다. 날 마모가 쉬우므로 가공 중 빈번한 측정이 필요합니다.
2. G92 직선 절삭 모드: G32 콘솔 명령 대비 프로그래밍이 최적화되고 속도가 향상됩니다.
3. G76 경사 절삭 모드: 한쪽 날만 작동하므로 가공 날이 손상되기 쉽고, 가공된 나사 표면이 곧지 않으며, 날 각도 변화가 커 치형 정밀도가 떨어집니다. 하지만 한쪽 날만 작동하므로 CNC 인서트 부하가 적고 배칩이 용이하며 절삭 두께가 감소합니다. 따라서 이 방식은 주로 큰 피치 나사 가공에 적합합니다. 배칩이 쉽고 절삭날 작업 조건이 좋아 저정밀 나사 가공에 편리합니다. 고정밀 나사 가공 시 이중 공구 가공을 선택할 수 있습니다. 즉, G76으로 황삭 후 G32로 정삭. 단, 공구 시작점을 정확히 해야 하며 그렇지 않으면 무질서한 체결로 부품 스크랩이 발생하기 쉽습니다.
4. 나사 가공 성공 후: 나사 프로파일을 주의 깊게 관찰하여 나사 품질을 판단하고 적시에 개선 조치를 취할 수 있습니다. 나사 산이 날카롭지 않을 때 공구 절삭량을 늘리면 나사 큰 지름이 확대되며(재료 연성에 의존), 나사 산이 날카로워진 후 절삭량을 늘리면 큰 지름이 비례하여 줄어듭니다. 이 특성을 이용해 나사 절삭량을 올바르게 처리하고 스크랩을 방지해야 합니다.