소형 금속 부품을 위한 정밀 직진도 측정

정량적보다 정성적 접근이 나은 이유

메탈 커팅에서는 매일 수천 개의 로드, 튜브, 와이어를 절단 생산하며, 직진도는 우리가 자주 다루는 형상입니다. 센터리스 연삭 시 우리가 연삭하는 부품이 직선일 때 최적의 결과를 얻기 때문입니다.

또한 우리 고객들은 종종 직진도를 위치도 및 기타 기하공차 특성과 함께 부품의 중요한 형상으로 콜아웃합니다.

직진도는 구멍에 맞거나 다른 부품과 결합해야 하는 와이어, 핀, 튜브 및 기타 원통형 부품에 특히 중요합니다. 소재의 직진도는 엔드 컷의 직각도에도 영향을 미치므로, 직진도 자체가 도면에 콜아웃되지 않더라도 직각도가 콜아웃되어 있다면 원자재는 직선이어야 합니다.

직진도란 무엇인가?

표면 직진도(부품 표면의 한 선을 따른 평면도 지표)가 아니라, 우리가 다루는 직진도는 부품 축의 휨(곡률)이 얼마나 허용되는지를 나타내는 지표입니다.

이 소위 축 직진도는 GD&T에서 직선으로 표시되며, 일반적으로 엔지니어링 도면에서 X 측정값이 Y 길이 내에서 — 예를 들어 0.001인치(0.0254mm)가 1.0인치(25.4mm) 길이 내에서 — 허용된다는 식으로 콜아웃됩니다. 즉, 와이어, 튜빙, 로드 1인치 길이에서 정점에서 측정했을 때 0.001인치보다 큰 휨이 없어야 함을 의미합니다.

몰리브덴과 그 합금으로 만든 바, 로드, 와이어에 대한 ASTM B387-10 사양 등 다양한 소재에 대한 ASTM 표준이 있습니다. 이는 직진도 요구사항을 1피트(304.8mm) 길이당 0.050인치(1.27mm)로 지정합니다.

만약 일이 그렇게 단순하다면!

측정 논란

까다로운 부분은 축 직진도 콜아웃이 많은 해석의 여지가 있다는 것입니다.

절대적으로 완벽한 X 이하의 휨이 있고, 그 휨이 부품 전체 길이를 따라 모든 Y 길이 구간에서 동일하다는 것을 발견했다면, 지정된 직진도 X가 전체 길이에 걸쳐 Y 횟수만큼 곱해진다고 말할 수 있습니다. 그러나 많은 이들은 그것이 단순히 현실이 아니므로 정확한 직진도 측정이 아니라고 주장할 것입니다.

사실, 부품 전체 길이에 걸친 직진도 결정 문제는 놀랍게도 논란이 많으며, 측정 방법에 대한 의견이 다양합니다.

첫째, 완벽한 휨 같은 것은 없습니다. 부품 전체 길이를 보면 거의 항상 약간의 불일치가 있으며, 일부 영역은 약간 더 휘어 있고 다른 영역은 더 직선적입니다.

또한 결과는 부품 전체 길이를 따라 임의의 Y 구간에 대해 한 평면 또는 두 평면에서 보는 것에 의존합니다. 1인치 또는 1인치의 일부분만 옆으로 이동해도 다른 Y 구간을 보는 것이 되고, 이는 기하급수적으로 계속됩니다.

따라서 고려해야 할 Y 구간의 수가 무한합니다. 어떻게 모든 구간을 보거나 전체 부품을 정확히 대표하는 구간들을 결정할 수 있을까요?

더 직관적인 접근법

측정 방법을 논쟁하기보다, 메탈 커팅에서는 ASTM F2819 사양에 기반한 단순한 접근법을 사용합니다. 이 사양은 의료 기기에 사용될 바, 로드, 튜빙, 와이어의 직진도 측정을 위한 네 가지 표준 시험 방법을 제공합니다.

직진도 측정의 정량적 방법

두 가지 시험 방법은 정량적으로, 직진도 측정을 나타내는 숫자를 생성합니다.

갭 테스트에서는 부품을 평평한 표면 위에 굴리고 평평한 표면과 부품 사이에 있는 가장 큰 간격을 핀 게이지, 마이크로미터, 또는 어떤 종류의 선형 스케일로 측정합니다.

전체 지시 판독(TIR) 테스트에서는 소재를 V-블록 사이에 놓고 소재를 한 바퀴 회전시키면서 인디케이터가 측정합니다. 최대 및 최소 판독값을 사용하여 TIR을 계산합니다.

이 두 테스트의 문제점은 우리가 메탈 커팅에서 일반적으로 다루는 매우 작은 직경에서는 측정이 매우 어려울 수 있다는 것입니다.

또한 측정을 수행할 때 오류를 도입하기 쉽습니다. 예를 들어 작은 간격에 핀 게이지를 삽입할 때 실수로 부품을 들어 올려 측정을 변경하기 쉽습니다.

직진도 측정의 정성적 방법

이 때문에 메탈 커팅에서는 일반적으로 직진도를 결정하기 위해 단순 합격/불합격 방법을 사용하는 정성적 시험을 선택합니다.

핑거 롤 테스트에서는 부품을 평평한 표면 위에 굴리고, 부품이 흔들리면 불합격입니다. 흔들리지 않으면 합격으로 간주되어 충분히 직선으로 판단됩니다.

이름에서 알 수 있듯이 경사 평판 테스트는 직진도 합격/불합격 테스트를 위해 경사지게 설정된 평판을 사용합니다.

경사 각도는 부품 직경을 기반으로 설정됩니다(또는 고객과 공급업체 간 합의). 부품을 경사진 평판 상단에 놓고 가볍게 톡 쳐서 움직이게 합니다. 부품이 빠르고 쉽게 아래로 굴러가면 합격하여 직선으로 간주되고, 부품이 멈추면 테스트에 실패합니다.

반복된 성공

메탈 커팅에서 우리의 경험은 실제 직진도 측정이 보통 필요하지 않음을 거듭 보여주었습니다. 우리의 목적에서는 숫자가 얼마인지 상관하지 않습니다 — 우리가 부품을 성공적으로 센터리스 연삭할 수 있고 고객의 용도에서 최종 사용을 위해 직선으로 적합한지만 관심이 있습니다.

고객이 X over Y 직진도를 지정했더라도, 우리의 쉽고 명확한 시험 방법들은 고객 요구사항을 충족하는 데 단 한 번도 실패한 적이 없습니다.

우리가 벤드가 있을 것임을 아는 드문 경우 — 공격적인 텀블링 작업이나 샌드블라스팅 같은 경우 — 또는 우리가 시작하는 소재가 휘어/굽어 있는 경우, 메탈 커팅은 갭 테스트의 합격/불합격 버전을 사용하여 부품 끝단이 부품 길이에 걸쳐 사양 내에 있는지 판단할 수 있습니다.

직진도 달성뿐만 아니라 평행도, 수직 엔드 컷, 기타 중요한 GD&T 형상 달성에 있어 우리의 목표는 비용 효율성과 고품질 엄격 공차 부품입니다. 이를 위해 우리가 직진도와 기타 형상에 사용하는 정성적 시험 방법들이 생산 비용을 통제하면서 고객이 필요로 하는 결과를 일관되게 제공하는 데 도움이 됨을 발견했습니다.