알루미늄 CNC 부품 변형 방지: 검증된 전략들

알루미늄 합금은 이제 많은 분야에서 쓰이며 CNC 가공 산업 필수 원자재입니다. 하지만 타 금속 대비 경도 낮고 열팽창 계수 커 알루미늄 합금 정밀 부품 가공 시 제품 변형되기 쉽습니다. 알루미늄 합금 정밀 부품 변형 원인은 소재, 생산 조건, 부품 형상, 절삭유 성능 등 다양. 따라서 가공 변형 감소를 위해 알루미늄 합금 정밀 부품 가공 제조사는 다양한 조치와 공정 개선으로 변형 감소 목적 달성 가능. 여기 CNC 가공에서 알루미늄 합금 부품 변형 줄이는 여러 방법 소개합니다.

알루미늄 소재 내응력 감소

소재 내응력은 자연/인공 시효와 진동 처리로 부분 제거 가능. 예비 처리도 효과적 공정. 대형 소재 알루미늄 부품은 가공 후 변형도 큼. 블랭크에서 여분 알루미늄 소재 절삭하면 정밀 공차 획득과 변형 개선 가능. 일정 기간 방치하면 내부 압력 일부도 방출됨.

절삭 공구 절삭 능력 향상

절삭 공구 소재와 기하 파라미터는 절삭력과 열에 중요한 영향. 올바른 절삭 공구 선택이 부품 가공 변형 감소에 매우 중요.

경사각 (Rake Angle)

경사각은 날 강도 유지 위해 올바르게 설정해야 함, 그렇지 않으면 예리한 모서리 마모. 날 강도 유지 조건에서 경사각 적당히 크게. 한편 예리한 모서리 연마 가능, 다른 한편 절삭 변형 감소, 칩 원활 배출, 절삭력과 절삭 온도 감소. 음 경사각 공구 사용 권장 안 함.

후면각 (Relief Angle)

후면각 크기는 측면 마모와 가공 품질 직접 영향. 절삭 두께는 후면각 설정 시 고려 중요 파라미터. 황삭 밀링은 이송량 커 절삭 부하 크고 발열 많아 공구 양호한 방열 조건 필요해 작은 후면각 선택. 정삭 밀링은 예리한 모서리 필요로 측면과 가공면 마찰 감소, 탄성 변형 감소. 따라서 큰 후면각 선택.

나선각 (Helix Angle)

밀링 부드럽게 하고 밀링력 줄이기 위해 나선각 최대한 크게.

진입각 (Entering Angle)

진입각 적절히 줄이면 방열 조건 개선, 가공 영역 평균 온도 감소.

절삭 공구 구조 개선

날 수 줄이고 칩 공간 늘리기

알루미늄 소재 소성 크고 가공 시 절삭 변형 커 더 큰 칩 공간 필요. 따라서 칩 플루트 바닥 반경 더 크게, 밀링 커터 날 수 더 적게.

플루트 바닥 반경 크게, 밀링 커터 날 수 줄여야. 예: 20mm 이하 밀링 커터 2날, 30~60mm 밀링 커터 3날 사용해 칩 막힘으로 인한 알루미늄 합금 박벽 부품 변형 방지.

정밀 연삭 날

절삭날 조도 Ra=0.4μm 미만. 새 절삭 공구 사용 전 미세 피치로 절삭날 전후면 가볍게 문질러 연삭 시 남은 버와 미세 톱니 자국 제거. 이렇게 하면 절삭열 감소뿐 아니라 절삭 변형도 상대적 작음.

공구 마모 기준 엄격 관리

공구 마모 후 공작물 표면 조도 증가, 절삭 온도 상승, 공작물 변형 증가. 따라서 내마모성 좋은 공구 소재 선택 외에 공구 마모 기준 0.2mm 초과 안 되게, 초과 시 빌트업 에지 생성 쉬움. CNC 밀링이나 터닝 시 가공 공작물 온도 100°C 초과 안 되게 해 변형 방지.

공작물 체결 방법 개선

강성 나쁜 박벽 알루미늄 공작물에 다음 체결 방법으로 변형 감소:

박벽 CNC 가공 부싱 부품, 3조 셀프 센터링 척이나 스프링 척으로 방사 방향 체결 시 가공 후 풀면 공작물 필연적 변형. 이때 강성 좋은 축단면 누름 방식 사용. 부품 내구 위치 따라 나사 맨드렐 만들어 부품 내구 위치 결정. 부품 내구에 삽입. 커버 플레이트로 단면 누르고 너트로 후방 조임. 외경 가공 시 체결 변형 피하고 만족스러운 가공 정밀도 획득.

충전법도 사용 가능. 박벽 공작물 공정 강성 향상 위해 공작물 내부에 매질 충전해 체결과 절삭 중 공작물 변형 감소. 예: 3~6% 질산칼륨 함유 요소 용융물 공작물에 주입. 가공 후 공작물 물이나 알코올에 담가 충전제 녹여 배출.

생산 공정 합리적 배치

고속 절삭에서 큰 가공 여유와 간헐적 절삭으로 밀링 중 진동 빈번, 가공 정밀도와 표면 조도 영향. 따라서 CNC 고속 절삭 기술은 보통 황삭, 반정삭, 코너 정리, 정삭으로 나눔. 고정밀 요구 부품은 때로 2차 반정삭 후 정삭 수행. 황삭 후 부품 자연 냉각으로 내부 응력 제거, 변형 감소.

황삭 후 남은 여유량은 변형량보다 커야, 보통 1~2mm. 정삭 시 부품 표면 균일해야. 보통 0.2~0.5mm가 정삭 공정 중 공구 안정 상태 유지 최선, 절삭 변형 크게 줄이고 양호한 표면 가공 품질과 제품 정밀도 보장.

위 이유 외 실제 조작에서 조작 방법도 매우 중요, 올바른 조작 방법도 알루미늄 합금 부품 휨 크게 줄일 수 있음.

대칭 가공

가공 여유 큰 알루미늄 부품은 과도한 열 집적 피해야 더 나은 방열과 열변형 감소. 대칭 가공으로 가공 중 부품 주변 과도한 열 축적 방지. 따라서 열변형 가능성 감소.

적절한 절삭 파라미터 선택

적절한 절삭 파라미터 선택으로 절삭열과 힘 감소. 정상값 초과 절삭 파라미터는 알루미늄 CNC 가공 중 과도한 절삭력 유발. 다량 열 발생으로 부품 변형 쉬움. 게다가 공구 수명 저하로 스핀들 강성 손상, 수명 내구성 감소.

모든 절삭 파라미터 중 절삭력에 가장 큰 영향은 후퇴 절삭 깊이 횟수. 하지만 절삭 횟수 줄이면 부품 변형 방지 도움되나 가공 효율도 감소. CNC 고속 밀링으로 이 문제 해결. 후퇴 절삭 깊이 줄이고 이송 속도 높이고 기계 속도 높여 절삭력 감소시키면서 가공 효율 보장.

층별 가공 기술 (Stratified Technique)

알루미늄 합금 부품에 다수 캐비티 있을 때, 힘 고르지 않아 순차적 한 캐비티씩 가공법 부적합, 불균등 힘과 부품 변형 유발. 다양한 층별 가공법으로 밀링, 각 층마다 모든 캐비티 동시 가공 후 다음 층 가공해 부품 균등 응력, 변형 감소. 한 번에 부품 가공 대비 변형 위험 적음. 앞서 알루미늄 CNC 가공 중 가해진 힘이 더 균일했음.

드릴링 후 밀링

캐비티 있는 부품 가공엔 고유 문제. 밀링 커터 직접 부품에 대면 칩 공간 부족으로 절삭 불량. 다량 절삭열 축적, 부품 팽창 변형, 심지어 부품/공구 파손 잠재.

최선 해결책: 드릴링 후 밀링. 밀링 커터보다 작지 않은 공구로 먼저 구멍 뚫고, 밀링 커터를 구멍에 넣어 밀링 시작.

절삭 공구 이동 경로 순서 주의

황삭 밀링은 가공 효율 향상과 단위 시간당 절삭 속도 추구. 보통 역밀링 사용. 즉, 블랭크 표면 여분 소재 최단 시간에 최고 속도로 제거, 정삭 필요 기하 윤곽 기본 형성. 정밀 가공은 고정밀 고품질 강조, 순밀링 권장. 절삭날 절삭 두께가 최대값에서 0으로 점차 감소해 공작물 경화도 크게 감소, 부품 변형도 감소.

(알루미늄 가공 부품의 모든 것)